(57)【要約】【課題】装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上すること。【解決手段】固定接点（１２２）及び固定接点と摺動後に開極可能に構成された可動接点（１３２）を有する遮断部（１０）と、固定接点に対する可動接点の接離を操作する操作部（２０）と、を備え、操作部は、遮断動作の途中でバネ力が変化する遮断バネ（２２）を有する。この遮断バネは、固定接点と可動接点との開極位置に基づいて決定される所定位置まで第１のバネ力を付与する一方、この所定位置から遮断動作が完了する遮断位置まで第１のバネ力よりも小さい第２のバネ力を付与する構成とした。【選択図】図１
2017147155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点及び前記固定接点と摺動後に開極可能に構成された可動接点を有する遮断部と、
前記固定接点に対する前記可動接点の接離を操作する操作部と、を備え、
前記操作部は、遮断動作の途中でバネ力が変化する遮断バネを有し、前記遮断バネは、前記固定接点と前記可動接点との開極位置に基づいて決定される所定位置まで第１のバネ力を付与し、前記所定位置から遮断動作が完了する遮断位置まで第１のバネ力よりも小さい第２のバネ力を付与することを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
前記遮断バネが前記第１のバネ力を付与する距離は、前記固定接点と前記可動接点の摺動距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
前記操作部は、前記遮断バネとして、第１遮断バネと第２遮断バネとを有し、
前記第１遮断バネ及び第２遮断バネの遮断バネ力を合成して前記第１のバネ力を付与し、前記第１遮断バネのバネ力により前記第２のバネ力を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項４】
前記第２遮断バネは、前記第１遮断バネよりも軸方向に短いことを特徴とする請求項３に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項５】
前記第２遮断バネは、前記第１遮断バネの内側に収容されることを特徴とする請求項３又は４に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項６】
前記操作部は、第１のピッチ間隔と、前記第１のピッチ間隔よりも大きい第２のピッチ間隔とを有する前記遮断バネを有し、前記第１のピッチ間隔に対応するバネ力で前記第１のバネ力を付与し、前記第２のピッチ間隔に対応するバネ力で前記第２のバネ力を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項７】
前記操作部は、第１の線径と、前記第１の線径よりも細い第２の線径とを有する前記遮断バネを有し、前記第１の線径に対応するバネ力で前記第１のバネ力を付与し、前記第２の線径に対応するバネ力で前記第２のバネ力を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置に関し、特に、絶縁性ガス中で電流の開閉を行うガス絶縁開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガス絶縁開閉装置においては、電流通電のための主回路を接離する固定接点及び可動接点を有する遮断部と、この遮断部の固定接点に対する可動接点の接離を操作する操作部とを備えている。主回路の遮断は、外部から指示される遮断信号に応じて操作部によって固定接点から可動接点を離間させることで行われる。一方、主回路の電気的な接続は、外部から指示される投入信号に応じて操作部によって固定接点に対して可動接点を接触させることで行われる。
【０００３】
従来、このようなガス絶縁開閉装置において、主回路に対する電力の投入動作又は遮断動作の終期において、装置本体の機械的な破損を回避するために緩衝装置を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このガス絶縁開閉装置においては、投入動作又は遮断動作のための緩衝装置を共通化することにより、操作部が必要とするスペースを縮小し、装置全体の小型化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したようなガス絶縁開閉装置においては、遮断性能の向上のために遮断動作時の遮断速度を上げることが要請されている。一方で、遮断性能の向上のために装置の構造が複雑化したり、大型化したりすることは好ましくない。ガス絶縁開閉装置においては、設置場所のコンパクト化及び製造コスト低減の観点から装置本体の構造を簡素化することが要請されている。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上することができるガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるガス絶縁開閉装置は、固定接点及び前記固定接点と摺動後に開極可能に構成された可動接点を有する遮断部と、前記固定接点に対する前記可動接点の接離を操作する操作部と、を備え、前記操作部は、遮断動作の途中でバネ力が変化する遮断バネを有し、前記遮断バネは、前記固定接点と前記可動接点との開極位置に基づいて決定される所定位置まで第１のバネ力を付与し、前記所定位置から遮断動作が完了する遮断位置まで第１のバネ力よりも小さい第２のバネ力を付与することを特徴とする。
【０００８】
上記ガス絶縁開閉装置において、前記遮断バネが前記第１のバネ力を付与する距離は、前記固定接点と前記可動接点の摺動距離よりも短いことが好ましい。
【０００９】
例えば、上記ガス絶縁開閉装置において、前記操作部は、前記遮断バネとして、第１遮断バネと第２遮断バネとを有し、前記第１遮断バネ及び第２遮断バネのバネ力を合成して前記第１のバネ力を付与し、前記第２遮断バネのバネ力により前記第２のバネ力を付与する。
【００１０】
特に、上記ガス絶縁開閉装置において、前記第２遮断バネは、前記第１遮断バネよりも軸方向に短いことが好ましい。
【００１１】
また、上記ガス絶縁開閉装置において、前記第２遮断バネは、前記第１遮断バネの内側に収容されることが好ましい。
【００１２】
なお、上記ガス絶縁開閉装置において、前記操作部は、第１のピッチ間隔と、前記第１のピッチ間隔よりも大きい第２のピッチ間隔とを有する前記遮断バネを有し、前記第１のピッチ間隔に対応するバネ力で前記第１のバネ力を付与し、前記第２のピッチ間隔に対応するバネ力で前記第２のバネ力を付与するようにしてもよい。
【００１３】
上記ガス絶縁開閉装置において、前記操作部は、第１の線径と、前記第１の線径よりも細い第２の線径とを有する前記遮断バネを有し、前記第１の線径に対応するバネ力で前記第１のバネ力を付与し、前記第２の線径に対応するバネ力で前記第２のバネ力を付与することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガス絶縁開閉装置によれば、装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の概略構成を説明するための模式図である。
【図２】本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置における遮断動作を説明するための模式図である。
【図３】本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置における遮断動作を説明するための模式図である。
【図４】本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置が有する遮断バネのバネ特性の説明図である。
【図５】本実施の形態の変形例に係るガス絶縁開閉装置の概略構成を説明するための模式図である。
【図６】本実施の形態の変形例に係るガス絶縁開閉装置に適用される遮断バネの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態に係るガス絶縁開閉装置について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明に係るガス絶縁開閉装置については、以下に示す実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置（以下、単に「開閉装置」という）１の概略構成を説明するための模式図である。なお、図１においては、説明の便宜上、本発明に関連する構成のみを簡素化して示している。しかしながら、本実施の形態に係る開閉装置１においては、一般的な開閉装置が有する構成を備えているものとする。なお、図１においては、開閉装置１が閉路状態とされ、主回路に電力が投入されている状態（投入状態）である場合について示している。
【００１８】
図１に示すように、開閉装置１は、遮断部１０及び操作部２０を含んで構成される。これらの遮断部１０及び操作部２０は、開閉装置１の筐体３０（３０ａ、３０ｂ）に固定されている。なお、図１においては、説明の便宜上、これらの遮断部１０及び操作部２０が固定される筐体３０の一部のみを示している。
【００１９】
遮断部１０は、遮断タンク１１と、固定部１２及び可動部１３とを有している。遮断タンク１１は、金属製の密閉容器で構成され、その内部にＳＦ６ガス等の絶縁性ガス（遮断ガス）が充填されている。固定部１２及び可動部１３は、遮断タンク１１内に収容される不図示の消弧室の一部として構成される。この消弧室は、詳細について後述するように、開閉装置１における遮断動作時に発生するアーク放電に遮断ガスを吹き付けて消弧する役割を果たす。
【００２０】
固定部１２は、支持部１２１と、支持部１２１の下端部に設けられた固定接点１２２とを有している。固定接点１２２は、固定主接触子及び固定アーク接触子により構成される。これらの固定主接触子及び固定アーク接触子は、図１に示す下方側（可動部１３側）に向けて延出するように設けられている。
【００２１】
可動部１３は、支持部１３１と、支持部１３１の上端部に設けられた可動接点１３２と、可動接点１３２の往復動作をガイドするガイド部１３３とを有している。可動接点１３２は、可動主接触子及び可動アーク接触子により構成される。これらの可動主接触子及び可動アーク接触子は、図１に示す上方側（固定部１２側）に向けて延出するように設けられている。図１に示すように、可動接点１３２は、上方側（固定部１２側）に開口した構成を有している。閉路状態において、可動接点１３２は、固定接点１２２の外面の一部に摺接した状態で固定接点１２２を収容可能に構成される。閉路状態から開路状態に移行する際、可動接点１３２は、その内壁面を固定接点１２２の外面に摺動させながら下降する。すなわち、可動接点１３２は、固定接点１２２と摺動後に開極可能に構成されている。
【００２２】
また、可動部１３は、図示しないパッファシリンダ及びノズルを有している。可動接点１３２の上昇に伴って遮断ガスがパッファシリンダ内に吸入される一方、可動接点１３２の下降に伴ってパッファシリンダ内の遮断ガスがノズルを介してアーク接触子（固定アーク接触子及び可動アーク接触子）に吹き付けられる。なお、可動部１３（より具体的には、ガイド部１３３）は、絶縁支持部１４により筐体３０ａの上面に支持されている。
【００２３】
可動部１３（より具体的には、ガイド部１３３）には、入力導体１５が電気的に接続されている。一方、固定部１２（より具体的には、支持部１２１）には、出力導体１６が電気的に接続されている。これらの入力導体１５、出力導体１６は、遮断タンク１１の側面の導出口１１ａ、１１ｂから導出され、外部に配置された回路（外部回路）に接続される。図１に示す閉路状態において、入力導体１５からの電流が可動部１３及び固定部１２を介して出力導体１６に流れるように構成されている。
【００２４】
操作部２０は、バネケース２１と、遮断バネ２２（第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４）と、バネガイド２５とを有している。バネケース２１は、概して円筒形状を有し、その端部（図１に示す右方側端部）が筐体３０の外面に固定されている。遮断バネ２２は、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４で構成される。これらの第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４は、バネケース２１内に収容されている。バネガイド２５は、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４の一端（図１に示す左方側端部）を係止すると共に、バネケース２１内を図１に示す左右方向に往復動可能に構成されている。なお、遮断バネ２２の構成については後述する。
【００２５】
また、操作部２０は、バネロッド２６と、回転アーム２７と、絶縁ロッド２８とを有している。バネロッド２６は、筐体３０ｂに形成された貫通孔３０ｃを貫通して配置される。バネロッド２６の一端（図１に示す左方側端部）は、バネケース２１内の遮断バネ２２（第２遮断バネ２４）の内側を挿通され、バネガイド２５に連結されている。一方、バネロッド２６の他端（図１に示す右方側端部）は、筐体３０内において、回転アーム２７に連結されている。
【００２６】
回転アーム２７は、側面視にて概してＬ字形状を有し、その屈曲部に配置された回転軸２７ａを回転支点として回動可能に構成されている。回転アーム２７の一方のアーム２７ｂの先端部近傍にバネロッド２６の他端が連結されている。絶縁ロッド２８は、筐体３０ａに形成された貫通孔３０ｄを貫通して配置される。絶縁ロッド２８の一端（図１に示す上方側端部）は、可動部１３の支持部１２１の下端部に連結されている。一方、絶縁ロッド２８の他端（図１に示す下方側端部）は、回転アーム２７の他方のアーム２７ｃに連結されている。
【００２７】
図１に示す閉路状態から開路状態に移行する場合（すなわち、主開路を遮断する場合）には、遮断バネ２２（第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４）のバネ力によりバネロッド２６が左方側に引っ張られ、回転アーム２７を介して絶縁ロッド２８が引き下げられる。絶縁ロッド２８に連結された可動部１３の支持部１３１が引き下げられることで、可動接点１３２が固定接点１２２から引き離されて開路状態となる（図３参照）。
【００２８】
閉路状態から開路状態に移行する際、可動接点１３２を構成する可動主接触子は、可動アーク接触子に先立って、固定接点１２２を構成する固定主接触子から離間する。このため、固定アーク接触子から可動アーク接触子が離間する際、これらのアーク接触子間（固定アーク接触子と可動アーク接触子との間）でアーク放電が発生する。一方、可動接点１３２が引き下げられることで、パッファシリンダ内に配置された遮断ガスがノズルからアーク放電に吹き付けられる。これにより、アーク接触子間に発生したアーク放電が消弧される。このアーク放電の消弧に伴い、消弧室内には熱ガス流が発生する。このように発生した熱ガス流は、消弧室内で冷却された後、遮断タンク１１内に排出される。
【００２９】
一方、開路状態から閉路状態に移行する場合（すなわち、主開路を電気的に接続する場合）には、遮断バネ２２（第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４）のバネ力に抗してバネロッド２６が右方側に押し込まれる。これにより、回転アーム２７を介して絶縁ロッド２８が押し上げられる。絶縁ロッド２８に連結された可動部１３の支持部１３１が押し上げられることで、可動接点１３２が固定接点１２２に接触して閉路状態となる（図１参照）。
【００３０】
一般的に、このような開閉装置においては、遮断性能の向上のために遮断動作時の遮断速度を上げることが要請されている。例えば、遮断動作の駆動力として単一の遮断バネのバネ力（遮断バネ力）を利用する場合、この遮断バネの撓み量を増加させることで遮断速度を上げることが考えられる。しかしながら、この場合には、遮断バネ力の上昇に伴い、機械的に機器が破損しないように装置全体の剛性を強化すると共に、適切な制動を行う必要がある。このため、装置全体の構成が複雑化又は大型化する事態が想定される。
【００３１】
遮断動作時には、初期段階にて、可動接点と固定接点との摺接に起因する摩擦力が発生する。このため、遮断速度を上げる場合には、この摩擦力よりも大きな遮断バネ力を確保することが必要となる。このため、遮断バネのおけるバネ定数を大きく確保し、遮断動作の初期段階での遮断バネ力を増加させることが考えられる。しかしながら、この場合には、遮断動作の終期段階で遮断バネ力が減少してしまう。このため、例えば、遮断動作時にパッファシリンダ内の圧力上昇に伴って発生する反力（以下、「パッファ反力」という）の影響により遮断動作を完了することができない事態が想定される。
【００３２】
本発明者らは、遮断動作時において、初期段階で要求される遮断バネ力と終期段階で要求される遮断バネ力とが相違する点、並びに、遮断バネ力の強度が装置本体の構造の複雑化や大型化の要因となる点に着目した。そして、遮断動作時に必要となる遮断バネ力を所定のタイミングで変化させることが、装置本体の構造の簡素化及び遮断性能の向上に寄与することを見出し、本発明に想到した。
【００３３】
すなわち、本発明に係る開閉装置は、固定接点とこの固定接点と摺動後に開極可能に構成された可動接点とを有する遮断部と、遮断部の固定接点に対する可動接点の接離を操作する操作部とを備え、操作部は、遮断動作の途中でバネ力が変化する遮断バネを有し、遮断バネは、固定接点と可動接点との開極位置に基づいて決定される所定位置まで第１のバネ力を付与し、所定位置から遮断動作が完了する遮断位置まで第１のバネ力よりも小さい第２のバネ力を付与することを骨子とする。
【００３４】
本発明に係る本発明に係る開閉装置によれば、固定接点と可動接点との開極位置に基づいて決定される所定位置まで第１のバネ力が付与され、この所定位置から遮断動作が完了する遮断位置まで第２のバネ力が付与される。このため、開極位置に基づいて決定される所定位置まで相対的に大きなバネ力（第１のバネ力）を付与することができる。これにより、遮断動作時の初期段階では、遮断動作に必要な遮断エネルギーを大きく確保でき、遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。一方、所定位置から遮断動作が完了するまで相対的に小さなバネ力を付与することができる。これにより、遮断動作時の終期段階では、遮断エネルギーを抑制することができるので、装置の剛性等を強化するような構造を不要とすることができ、装置本体の構造を簡素化することができる。例えば、固定接点と可動接点との開極位置に基づいて決定される所定位置としては、固定接点と可動接点とが離間する開極位置の近傍の位置を選択することができる。
【００３５】
このように遮断動作の途中で変化するバネ力（遮断バネ力）を付与するために、本実施の形態に係る開閉装置１においては、図１に示すように、２つの遮断バネ（第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を操作部２０に備えている。そして、これらの第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４のバネ特性を利用して、遮断動作時の初期段階における遮断速度を上げて遮断性能を向上すると共に、装置本体の構造を簡素化している。以下、これらの第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４の構成について説明する。
【００３６】
図１に示すように、バネケース２１内には、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４が収容されている。ここで、第１遮断バネ２３は、その外径寸法がバネケース２１の内周面と略同一に設定されている。第２遮断バネ２４は、その外形寸法が第１遮断バネ２３の内径寸法よりも小さく設定されている。第２遮断バネ２４は、第１遮断バネ２３の内側に配置されている。バネロッド２６は、第２遮断バネ２４の内側を貫通して配置されている。第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４の一端（図１に示す右方側端部）は、筐体３０ｂの側面に固定されている。一方、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４の他端（図１に示す左方側端部）は、バネガイド２５の位置に応じて付勢されている。
【００３７】
第１遮断バネ２３の軸方向（図１に示す左右方向）の長さは、第２遮断バネ２４よりも長く構成されている。詳細について後述するように、第１遮断バネ２３の軸方向の長さは、開閉装置１における投入状態（図１参照）、移行状態（図２参照）及び遮断状態（図３参照）の全ての状態にて、バネガイド２５を外側（図１に示す左方側）に押し出す長さを有している。一方、第２遮断バネ２４の軸方向の長さは、投入状態及び移行状態（図１、図２参照）にて、バネガイド２５を外側に押し出す長さを有する一方、遮断状態（図３参照）にてバネガイド２５から離間する長さを有している。
【００３８】
図１に示す投入状態において、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４は、バネガイド２５によって圧縮された状態でバネケース２１に収容されている。このため、バネガイド２５には、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４のバネ力が図１に示す左方側に作用した状態となっている。なお、投入状態において、バネガイド２５は、図示しないラッチにより第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を圧縮した状態でバネケース２１の所定位置に固定されている。
【００３９】
以下、本実施の形態に係る開閉装置１における遮断動作について、図１〜図３を参照して説明する。図２及び図３は、本実施の形態に係る開閉装置１における遮断動作を説明するための模式図である。なお、図２においては、本実施の形態に係る開閉装置１における投入状態から遮断状態へ移行する過程の移行状態を示している。また、図３においては、遮断動作が完了した遮断状態を示している。
【００４０】
図１に示すように、図示しないラッチによりバネガイド２５がバネケース２１の所定位置に保持される場合、バネガイド２５に連結されたバネロッド２６は、回転アーム２７を反時計回り方向に回転させ、絶縁ロッド２８を押し上げた位置で停止した状態となっている。遮断動作が行われる際には、操作部２０に対して遮断信号が出力される。この遮断信号に応じて、ラッチによるバネガイド２５の保持が解除される。バネガイド２５が解放されると、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４のバネ力によりバネガイド２５が図１に示す左方側に押し出される。図１に示す投入状態において、バネガイド２５に作用するバネ力は、第１遮断バネ２３のバネ力と、第２遮断バネ２４のバネ力を合成したバネ力である。
【００４１】
このバネガイド２５の移動により、バネガイド２５に連結されたバネロッド２６が図１に示す左方側に移動する。バネロッド２６の移動に伴い、回転アーム２７が回転軸２７ａを回転支点として時計回り方向に回転する。この回転アーム２７の回転により、絶縁ロッド２８が引き下げられる。そして、絶縁ロッド２８に連結された支持部１３１を介して可動接点１３２が引き下げられる。これにより、可動接点１３２が固定接点１２２から引き離され、図２に示す移行状態となる。
【００４２】
図２に示す移行状態に移行する直前において、第２遮断バネ２４は、全てのバネ力をバネガイド２５に作用させている。このため、可動接点１３２が固定接点１２２から離間した後（より具体的には、固定接点１２２と可動接点１３２との間の摩擦力がなくなる直前の位置以降）は、第２遮断バネ２４のバネ力は作用しなくなり、第１遮断バネ２３のバネ力のみが作用することとなる。なお、図２においては、バネ力が解放され、第２遮断バネ２４が完全に伸びた状態でバネガイド２５に接触している状態を示している。
【００４３】
図２に示す移行状態から第１遮断バネ２３のバネ力が作用すると、バネガイド２５が更に図２に示す左方側に押し出される。これに伴い、回転アーム２７が更に回転し、絶縁ロッド２８を介して可動接点１３２を引き下げる。そして、第１遮断バネ２３の全てのバネ力をバネガイド２５に作用させると、図３に示す遮断状態となる。図２に示す移行状態から図３に示す遮断状態へは、第１遮断バネ２３のバネ力のみが可動接点１３２の駆動力源となっている。
【００４４】
図３に示す遮断状態において、第２遮断バネ２４は、バネガイド２５の内面から離間した状態となっている。この場合においては、第２遮断バネ２４は、予め定められたオフセット量ＯＳだけバネガイド２５の内面から離間している。遮断バネ２２においては、このオフセット量ＯＳに対応する長さの分だけ、第１遮断バネ２３のバネ力のみを付与する構成となっている。
【００４５】
ここで、このような遮断動作時における遮断バネ２２（第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４）のバネ特性について、図４を参照して説明する。図４は、本実施の形態に係る開閉装置１が有する遮断バネ２２のバネ特性の説明図である。図４においては、縦軸に遮断バネ２２のバネ力を示し、横軸に遮断バネ２２のストロークを示している。また、図４においては、説明の便宜上、固定接点１２２と可動接点１３２との間の摩擦力ＦＦと、遮断動作時に発生するパッファ反力ＰＲＦとを示している。なお、可動接点１３２とガイド部１３３間には、図示しない潤滑油供給機構により常時潤滑油が供給されているため、可動接点１３２とガイド部１３３間の摩擦力については、可動接点１３２と固定接点１２２間の摩擦力と比べて非常に小さくなり、実質無視することが可能である。
【００４６】
図４において、「Ｓ１」は、図１に示す投入状態に対応する位置（投入位置）におけるストローク値を示し、「Ｓ２」は、図３に示す遮断状態に対応する位置（遮断位置）におけるストローク値を示している。また、図４において、「Ｓ３」は、固定接点１２２と可動接点１３２とが引き離された位置（開極位置）におけるストローク値を示している。以下においては、説明の便宜上、投入位置、遮断位置、開極位置等の末尾に対応するストローク値を付与して説明する。
【００４７】
図４に示すように、第１遮断バネ２３のバネ力は、投入位置Ｓ１にてバネ力ＳＰ１１を示し、遮断位置Ｓ２にてバネ力ＳＰ１１よりも小さいバネ力ＳＰ１２を示している。すなわち、第１遮断バネ２３のバネ力は、バネ力ＳＰ１１から徐々に低下し、バネ力ＳＰ１２に到る。一方、第２遮断バネ２４のバネ力は、投入位置Ｓ１にてバネ力ＳＰ２１を示し、開極位置Ｓ３に至る直前の所定位置（Ｓ４）にて消滅している。すなわち、第２遮断バネ２４のバネ力は、バネ力ＳＰ２１から徐々に低下し、開極位置Ｓ３に到達する前に消滅している。
【００４８】
また、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４で構成される遮断バネ２２のバネ力は、これらのバネ力を合成したバネ力を示す。より具体的には、遮断バネ２２のバネ力は、投入位置Ｓ１にてバネ力（ＳＰ１１＋ＳＰ２１）を示し、開極位置Ｓ３にてバネ力ＳＰ１１よりも小さいバネ力ＳＰ１３を示し、遮断位置Ｓ２にてバネ力ＳＰ１２を示している。すなわち、遮断バネ２２のバネ力は、投入位置Ｓ１から所定位置Ｓ４に至るまで、第１遮断バネ２３と第２遮断バネ２４のバネ力を加算したバネ力（ＳＰ１１＋ＳＰ２１）から徐々に低下し、所定位置Ｓ４から遮断位置Ｓ２に至るまで第１遮断バネ２３と同様に低下し、バネ力ＳＰ１２に至る。
【００４９】
固定接点１２２と可動接点１３２との間の摩擦力（以下、「接点間摩擦力」という）ＦＦは、固定接点１２２を構成する固定主接触子及び固定アーク接触子と、可動接点１３２を構成する可動主接触子及び可動アーク接触子とが摺動する際に発生する摩擦力である。この接点間摩擦力ＦＦは、投入位置Ｓ１から開極位置Ｓ３まで一定の値ＦＦ１を示し、開極位置Ｓ３を超えた位置にて急激に低下して一定の値ＦＦ２を示している。
【００５０】
パッファ反力ＰＲＦは、上述のように、遮断動作時にパッファシリンダ内の圧力上昇に伴って発生する反力である。パッファ反力ＰＲＦは、投入位置Ｓ１にて存在しない。パッファ反力ＰＲＦは、投入位置Ｓ１から開極位置Ｓ３に移行する際に徐々に上昇し、開極位置Ｓ３から遮断位置Ｓ２に至る略中間の位置（Ｓ５）にて最大値を示す。そして、この位置Ｓ５から徐々に低下し、遮断位置Ｓ２にて消滅している。
【００５１】
上述したように、本実施の形態に係る開閉装置１においては、第２遮断バネ２４は、第１遮断バネ２３よりも短い長さに設定されている。この第１遮断バネ２３と第２遮断バネ２４の長さの相違は、遮断バネ２２のバネ力に現れる。すなわち、第２遮断バネ２４のバネ力が作用しなくなった時点で、遮断バネ２２のバネ力は、第１遮断バネ２３のバネ力のみとなる。遮断バネ２２のバネ力は、図４に示すように、所定位置Ｓ４を境界として第１遮断バネ２３のバネ力のみとなっている。すなわち、遮断バネ２２のバネ力は、図４に示す第１遮断バネ２３に対する第２遮断バネ２４のオフセット量ＯＳに応じて変化している。
【００５２】
この場合において、本実施の形態に係る開閉装置１においては、遮断バネ２２のバネ力の変化点（所定位置Ｓ４）を開極位置Ｓ３よりも僅かに投入位置Ｓ１側に設定している。言い換えると、遮断バネ２２のバネ力の変化点（所定位置Ｓ４）は、開極位置Ｓ３の直前の位置に設定されている。ここで、所定位置Ｓ４は、固定接点１２２と可動接点１３２との開極位置Ｓ３に基づいて決定される。例えば、所定位置Ｓ４は、開極位置Ｓ３に到達する前の１〜２ミリ秒以内に配置される。このため、投入位置Ｓ１から所定位置Ｓ４が含まれる、遮断動作の初期段階における遮断バネ２２のバネ力が増加される。このような遮断バネ２２のバネ力の増加により、遮断動作の初期段階における遮断速度を上げることができる。
【００５３】
一方、所定位置Ｓ４から遮断位置Ｓ２までは、遮断バネ２２のバネ力として、第１遮断バネ２３のバネ力のみが作用している。ここで、第１遮断バネ２３のバネ力は、図４に示すように、パッファ反力ＰＲＦを上回るバネ力に設定されている。このため、パッファ反力ＰＲＦによって遮断動作が完了しない事態が発生することはない。
【００５４】
また、遮断位置Ｓ２の周辺の遮断動作の終了段階においては、第１遮断バネ２３のバネ力のみが作用している。このため、遮断動作の終了段階では、遮断動作に必要となる遮断エネルギーを抑制することができる。これにより、操作部２０の剛性等を強化するような構造を不要とすることができ、装置本体の構造を簡素化することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態に係る開閉装置１においては、操作部２０が有する遮断バネ２２によって、固定接点１２２と可動接点１３２とか離間する開極位置Ｓ３近傍の所定位置Ｓ４まで相対的に大きなバネ力（第１のバネ力）が付与され、この所定位置Ｓ４から遮断動作が完了する遮断位置Ｓ２まで相対的に小さなバネ力（第２のバネ力）が付与されている。このため、固定接点１２２と可動接点１３２との接点間摩擦力ＦＦが作用する部分で相対的に大きなバネ力を付与することができる。これにより、遮断動作時の初期段階では、遮断動作に必要な遮断エネルギーを大きく確保でき、遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。一方、固定接点１２２と可動接点１３２との接点間摩擦力ＦＦが作用しなくなった後、遮断動作が完了するまで相対的に小さなバネ力を付与することができる。これにより、遮断動作時の終期段階では、遮断エネルギーを抑制することができるので、装置の剛性等を強化するような構造を不要とすることができ、装置本体の構造を簡素化することができる。
【００５６】
特に、本実施の形態に係る開閉装置１においては、固定接点１２２と可動接点１３２とか離間する開極位置Ｓ３の直前の所定位置Ｓ４まで相対的に大きなバネ力を付与している。言い換えると、遮断バネ２２が相対的に大きなバネ力を付与する距離は、固定接点１２２と可動接点１３２との摺動距離よりも短く設定されている。これにより、固定接点１２２と可動接点１３２との接点間摩擦力ＦＦが作用する部分において、相対的に大きなバネ力を全て付与することができ、このバネ力を最大限有効に活用しながら遮断速度を上げることができる。
【００５７】
また、遮断バネ２２は、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４で構成されている。そして、第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４のバネ力を合成して相対的に大きなバネ力を付与し、第１遮断バネ２３のバネ力により相対的に小さなバネ力を付与している。このため、遮断動作の途中にてバネ力を切り替えるための特別な構成を有する遮断バネを用意する必要がない。これにより、遮断バネ２２の製造に要するコストを低減しつつ、確実に遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。
【００５８】
なお、遮断バネ２２において、第２遮断バネ２４は、第１遮断バネ２３よりも軸方向に短く構成されている。このため、遮断動作の終期段階にて、第２遮断バネ２４のバネ力を作用させず、第１遮断バネ２３のバネ力のみを作用させることができる。これにより、複雑な構成を必要とすることなく、２つの第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を用いて遮断動作の途中でバネ力を変化させることができる。
【００５９】
また、遮断バネ２２において、第２遮断バネ２４は、第１遮断バネ２３の内側に収容されている。このため、第２遮断バネ２４を収容するためのスペースを確保する必要がなく、操作部２０が必要するスペースを縮小することができる。
【００６０】
なお、以上の説明においては、遮断バネ２２として、操作部２０に２つの第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を適用する場合について説明している。しかしながら、遮断バネ２２の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、異なる２種類のピッチ間隔や線径を組み合わせた単一の遮断バネを適用することで、上述した遮断バネ２２と同様のバネ特性を実現するようにしてもよい。
【００６１】
以下、操作部２０に単一の遮断バネを適用する場合の一例について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本実施の形態の変形例に係る開閉装置１の概略構成を説明するための模式図である。図６は、本実施の形態の変形例に係る開閉装置１に適用される遮断バネ２９の断面図である。なお、図５においては、図１と同様に、開閉装置１が閉路状態である場合について示している。また、図５において、図１と共通の構成要素については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。
【００６２】
図５に示すように、変形例に係る開閉装置１においては、操作部２０が有する遮断バネ２９の構成のみにおいて、図１に示す開閉装置１と相違する。操作部２０において、バネケース２１には単一の遮断バネ２９が収容されている。遮断バネ２９は、の一端（図５に示す右方側端部）は、筐体３０ｂの外面に固定されている。一方、遮断バネ２９の他端（図５に示す作用側端部）は、バネガイド２５の内面に係止されている。
【００６３】
図５に示す閉路状態（投入状態）において、遮断バネ２９は、バネガイド２５によって圧縮された状態でバネケース２１に収容されている。このため、バネガイド２５には、遮断バネ２９のバネ力が図５に示す左方側に作用した状態となっている。なお、投入状態において、バネガイド２５は、図示しないラッチにより遮断バネ２９を圧縮した状態でバネケース２１の所定位置に保持されている。
【００６４】
図５に示す投入状態から実行される遮断動作については、上述した実施の形態で説明した内容と共通するため、その詳細な説明を省略する（図１〜図３参照）。すなわち、変形例に係る開閉装置１においても、遮断バネ２９のバネ力により、バネロッド２６、回転アーム２７及び絶縁ロッド２８を介して可動接点１３２が引き下げられることで、固定接点１２２から可動接点１３２が引き離されて遮断状態となる。
【００６５】
ここで、変形例に係る開閉装置１に適用される遮断バネ２９の構成について説明する。図５に示すように、遮断バネ２９は、その外径寸法がバネケース２１の内周面と略同一に設定されている。バネロッド２６は、遮断バネ２９の内側を貫通して配置されている。遮断バネ２９の軸方向の長さは、開閉装置１における投入状態から遮断状態の全ての状態にて、バネガイド２５を外側（図５に示す左方側）に押し出す長さを有している。
【００６６】
例えば、遮断バネ２９は、図６Ａに示すように、２つの異なる第１ピッチ間隔Ｐ１、第２ピッチ間隔Ｐ２を組み合わせて構成することができる。第１ピッチ間隔Ｐ１は、第２ピッチ間隔Ｐ２よりも小さく設定されている。遮断バネ２９において、第１ピッチ間隔Ｐ１に対応する部分は、第２ピッチ間隔Ｐ２に対応する部分よりも大きなバネ力を付与する。より具体的には、遮断バネ２９において、第１ピッチ間隔Ｐ１に対応する部分は、遮断動作における一定領域にて、上述した第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を合成したバネ力に相当するバネ力を発生させるように構成される。一方、第２ピッチ間隔Ｐ２に対応する部分は、遮断動作における一定領域にて、上述した第１遮断バネ２３のバネ力に相当するバネ力を発生させるように構成される。
【００６７】
そして、遮断バネ２９において、これらの第１ピッチ間隔Ｐ１と、第２ピッチ間隔Ｐ２とは、図４に示す所定位置Ｓ４に対応する位置で切り替わるように配置されている。このため、投入位置Ｓ１から所定位置Ｓ４までは上述した第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を合成したバネ力に相当するバネ力が付与される。また、所定位置Ｓ４から遮断位置Ｓ２までは、上述した第１遮断バネ２３のバネ力に相当するバネ力が付与される。これにより、上述した実施の形態と同様に、装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の初期段階における遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。
【００６８】
また、遮断バネ２９は、図６Ｂに示すように、２つの異なる第１線径ＷＤ１、第２線径ＷＤ２を組み合わせて構成することができる。第１線径ＷＤ１は、第２線径ＷＤ２よりも大きく設定されている。遮断バネ２９において、第１線径ＷＤ１に対応する部分は、第２線径ＷＤ２に対応する部分よりも大きいバネ力を付与する。より具体的には、遮断バネ２９において、第１線径ＷＤ１に対応する部分は、遮断動作における一定領域にて、上述した第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を合成したバネ力に相当するバネ力を発生させるように構成される。一方、第２線径ＷＤ２に対応する部分は、遮断動作における一定領域にて、上述した第１遮断バネ２３のバネ力に相当するバネ力を発生させるように構成される。
【００６９】
そして、遮断バネ２９において、これらの第１線径ＷＤ１と、第２線径ＷＤＰ２とは、図４に示す所定位置Ｓ４に対応する位置で切り替わるように配置されている。このため、投入位置Ｓ１から所定位置Ｓ４までは上述した第１遮断バネ２３及び第２遮断バネ２４を合成したバネ力に相当するバネ力が付与される。また、所定位置Ｓ４から遮断位置Ｓ２までは、上述した第１遮断バネ２３のバネ力に相当するバネ力が付与される。これにより、上述した実施の形態と同様に、装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の初期段階における遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。
【００７０】
以上説明したように、変形例に係る開閉装置１においては、２つのピッチ間隔（第１ピッチ間隔Ｐ１、第２ピッチ間隔Ｐ２）、或いは、２つの線径（第１線径ＷＤ１、第２線径ＷＤＰ２）を組み合わせた単一の遮断バネ２９により、遮断動作時に２種類のバネ力を付与することができる。このため、操作部２０の部品点数を少なくすることができる。これにより、操作部２０の製造に要するコストを低減しつつ、遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている部材や孔などの大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００７２】
例えば、上記実施の形態においては、固定接点１２２と可動接点１３２とか離間する開極位置Ｓ３の直前の所定位置Ｓ４を境界として、相対的に大きなバネ力と相対的に小さなバネ力とを切り替える場合について説明している。しかしながら、遮断バネ２２（２９）で付与するバネ力を切り替えるタイミングについては、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、固定接点１２２と可動接点１３２とか離間する開極位置Ｓ３の直後のタイミングでバネ力を切り替えるようにしてもよい。この場合、例えば、開極位置Ｓ３から１０ミリ秒以内にバネ力を切り替えることが好ましい。このように変更する場合においても、上記実施の形態と同様に、装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のガス絶縁開閉装置によれば、装置本体の構造の簡素化を図りつつ、遮断動作時の遮断速度を上げて遮断性能を向上することができるという効果を奏し、特に、バネ力を利用して遮断動作を行う開閉装置に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  ガス絶縁開閉装置（開閉装置）
１０  遮断部
１１  遮断タンク
１２  固定部
１２２  固定接点
１３  可動部
１３２  可動接点
２０  操作部
２１  バネケース
２２  遮断バネ
２３  第１遮断バネ
２４  第２遮断バネ
２５  バネガイド
２６  バネロッド
２７  回転アーム
２８  絶縁ロッド
２９  遮断バネ
【図１】
2017147155.tif 000003
【図２】
2017147155.tif 000004
【図３】
2017147155.tif 000005
【図４】
2017147155.tif 000006
【図５】
2017147155.tif 000007
【図６】
2017147155.tif 000008