(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接触子と、
上記固定接触子に対向配置されて、上記固定接触子に接触した閉位置、上記固定接触子から少なくとも電流を遮断するのに必要な距離だけ離れた遮断位置、および上記遮断位置よりも更に上記固定接触子から離れて遮断動作が完了した開位置間で可動な可動接触子と、
上記可動接触子を上記閉位置から上記遮断位置にまで駆動する遮断ばねと、
上記可動接触子を上記遮断位置から上記閉位置にまであるいは上記開位置から上記閉位置にまで駆動する電動機と、
上記遮断ばねおよび上記電動機を上記可動接触子に連結し、上記遮断ばねおよび上記電動機の駆動力を上記可動接触子に伝達する連結装置と、
上記可動接触子が上記遮断ばねによって上記閉位置から上記遮断位置にまで駆動されるときには、上記電動機の上記可動接触子との連結を解除するクラッチ装置とを備えた開閉装置において、
上記連結装置は、一端が上記可動接触子に接続されて他端が上記遮断ばねに接続されたボールねじと、上記ボールねじを回転不能だが軸方向の進退可能に案内する案内装置と、上記電動機に接続され、上記ボールねじに螺合し、回転されて上記ボールねじを進退させるナットと、上記ボールねじに螺合し、ねじ軸端を介して上記遮断ばねの駆動力を上記ボールねじに伝達するブラケットと、上記可動接触子に作用する上記遮断ばねの駆動力が上記遮断位置を越えて上記開位置側に作用しないように、上記遮断位置に対応する位置で上記遮断ばねの駆動力を上記ブラケットを介して受け止めるストッパとを備えたことを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
上記遮断ばねの駆動力に抗して上記可動接触子を上記閉位置に保持し、遮断時に上記可動接触子を上記遮断ばねの駆動力のもとに解放して上記可動接触子を上記遮断位置に駆動させる掛金装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の線路を開閉する開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は実公平２−１７３６８に示された、電力系統の線路を開閉する開閉装置の一例である。図６において、１は動力源となる電動機、２はギア３と係合し電動機１の回転を直角方向に変換するウォームギア、３はウォームギア２と係合し電動機１の回転を伝達するギアである。４はギア３および軸５と係合したクラッチである。クラッチ４はクランク６が下死点から上死点まで運動する際はギア３と軸５を結合し、上死点から下死点まで運動する際はギア３と軸５を結合しない。５はクラッチ４を介しギア３と係合した軸、６は軸５と結合し軸５の回転運動を往復運動に変換するクランクである。７はクランク６の往復運動により圧縮されるばねであり、ばねガイド７ａによって案内される。８は軸５および軸９と係合したクラッチである。クラッチ８はクランク６が下死点から上死点まで運動する際は軸５と軸９を結合せず、上死点から下死点まで運動する際は軸５と軸９を結合する。９はクラッチ８を介し可動接触子（図示せず）と結合した軸で、軸が回転することで可動接触子の駆動をし、開閉装置の開閉を行なう。１１は軸９に結合され補助開閉器１０を駆動するリンク、１０は電動機１の回路を開き電動機１を停止させる補助開閉器である。１２は開閉装置の状態を示す開閉表示板、１３はウォームギア２に歯車１４を介して結合された手動操作軸１５に係合し手動操作を行なうためのハンドル、１６は軸９がその一端をストッパ（図示せず）に当てて位置決めする際、当接時の衝撃を吸収緩和するための緩衝器である。
【０００３】
図６において、電動機１の回転により、ウォームギア２およびウォームギア２と係合したギア３を回転する。この時、クラッチ４はギア３と軸５を結合するが、クラッチ８は軸５と軸９を結合しない。従って、電動機１の回転は軸５に伝わるが、軸９には伝わらない。軸５が回転すると、下死点にあるクランク６が上死点に向けて運動をし、この時、ばね７が圧縮される。クランク６が上死点に到達すると、圧縮されたばね７が元の状態に戻ろうとし、クランク６を下死点に向けて運動させ、それに伴ない軸５が回転する。この時、クラッチ４はギア３と軸５の結合を外し、クラッチ８は軸５と軸９を結合する。従って、軸５の回転は電動機１には伝わらないが、軸９には伝わり可動接触子を駆動することにより開閉装置の開閉をおこなう。また、このとき同時に軸９の回転により、軸９に結合したリンク１１が補助開閉器１０を駆動し、電動機１の回路を開き電動機１を停止させる。
【０００４】
また、開閉装置を上述と逆に操作するには、電動機１を逆回転させ、下死点にあるクランク６を上述と逆方向から上死点に向け運動させ、ばね７を圧縮させる。クランク６が上死点に到達すると、圧縮されたばね７が元の状態に戻ろうとし、クランク６を下死点に向けて運動させるが、このとき、クランク６は上述と逆方向から下死点に向け運動する。従って、軸５は上述と逆回転し、この回転が軸９に伝わり可動接触子を駆動することにより、開閉装置は上述と逆に操作される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の開閉装置において、圧縮されたばね７が元の状態に戻ろうとする際に、ばね７が大きく振動するため、クランク６や軸５にばね７の振動が伝わり、強度的に不利である。
【０００６】
また、従来の開閉装置では、ギア３と軸５を係合するクラッチ４および軸５と軸９を係合するクラッチ８の２つのクラッチが用いられており、構造が複雑である。また、開閉装置自体の寸法に制限があるため、クラッチを小型にする必要があり、その回転半径を大きくできない。このため、クラッチの嵌合部に加わる力が大きくなり、必要な強度を得るため高級材料の焼入れ部材が必要となり、コスト高である。
【０００７】
さらに、従来の開閉装置では、圧縮されたばね７が元の状態に戻ろうとする復元力により、クランク６および軸５を介し、軸９がその一端をストッパ（図示せず）に当たり位置決めするまで駆動されるが、この駆動が確実に行なわれるために、ばね７の復元力が余裕のあるものである必要がある。従って、軸９の一端がストッパに当接する際の衝撃も大きくなり、これに伴ない、衝撃を吸収緩和するための緩衝器１６も大きくする必要がある。
【０００８】
従ってこの発明の目的は、強度的に有利で、機構全体が簡単かつ小型で、信頼性が高い開閉装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために、次の構成を有する開閉装置である。すなわち、
（１）開閉装置は、固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて、上記固定接触子に接触した閉位置、上記固定接触子から少なくとも電流を遮断するのに必要な距離だけ離れた遮断位置、および上記遮断位置よりも更に上記固定接触子から離れて遮断動作が完了した開位置間で可動な可動接触子と、上記可動接触子を上記閉位置から上記遮断位置にまで駆動する遮断ばねと、上記可動接触子を上記遮断位置から上記閉位置にまであるいは上記開位置から上記閉位置にまで駆動する電動機と、上記遮断ばねおよび上記電動機を上記可動接触子に連結し、上記遮断ばねおよび上記電動機の駆動力を上記可動接触子に伝達する連結装置と、上記可動接触子が上記遮断ばねによって上記閉位置から上記遮断位置にまで駆動されるときには、上記電動機の上記可動接触子との連結を解除するクラッチ装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
（２）上記連結装置は、一端が上記可動接触子に接続されて他端が上記遮断ばねに接続されたボールねじと、上記ボールねじを回転不能だが軸方向の進退可能に案内する案内装置と、上記電動機に接続され、上記ボールねじに螺合し、回転されて上記ボールねじを進退させるナットとを備えていても良い。
【００１１】
（３）上記可動接触子に作用する上記遮断ばねの駆動力が上記遮断位置を越えて上記開位置側に作用しないように、上記遮断位置に対応する位置で上記遮断ばねの駆動力を受け止めるストッパを備えていても良い。
【００１２】
（４）上記遮断ばねの駆動力に抗して上記可動接触子を上記閉位置に保持し、遮断時に上記可動接触子を上記遮断ばねの駆動力のもとに解放して上記可動接触子を上記遮断位置に駆動させる掛金装置を備えていても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１において開閉装置１００は、筒状の容器２０を備えている。筒状の容器２０は、絶縁部２０ａおよび金属部２０ｂと、絶縁部２０ａの端部を塞ぐ金属製のフタ２１ａと、金属部２０ｂの端部を塞ぐ金属製のフタ２１ｂとから構成される。筒状の容器２０内には空気または窒素ガス等の絶縁性の気体が所定の圧力で充填されている。また、金属製のフタ２１ａおよび２１ｂは、それぞれ電力系統の線路１０１と結合され、線路の端子の役割を担っている。
【００１４】
図１において開閉装置１００は、固定接触子３１と、固定接触子３１に対向配置されて、閉位置−遮断位置−開位置間で可動な可動接触子３３と、接触子３２とを備えている。閉位置とは、可動接触子３３が固定接触子３１に接触して電路が通電した位置（図１）であり、遮断位置とは、可動接触子３３が固定接触子３１から少なくとも電流を遮断するのに必要な距離だけ離れた位置（図２）であり、開位置とは、可動接触子３３が遮断位置よりも更に固定接触子３１から離れて遮断動作が完了した位置（図３）である。固定接触子３１は金属製のフタ２１ａに設けられており、可動接触子３３は、可動接触子３３を駆動する力を伝える連結装置の一部となるボールねじ３４の一端に結合している。接触子３２は、筒状の容器２０の金属部２０ｂに設けられており、金属製のフタ２１ｂおよび筒状の容器２０の金属部２０ｂおよび接触子３２および可動接触子３３および固定接触子３１および金属製のフタ２１ａとで電路を形成している。
【００１５】
開閉装置１００は、可動接触子３３を閉位置から遮断位置にまで駆動する遮断ばね３５を備えている。遮断ばね３５は、一端が可動接触子３３を駆動する力を伝える連結装置の一部となるブラケット３８に結合し、他端が筒状の容器２０の金属部２０ｂの内部に設けたフランジ２０ｃに結合している。また、ブラケット３８は上記閉位置−遮断位置間で遮断ばね３５の復元力によりボールねじ３４のねじ軸端３９に接触・押圧している。ブラケット３８は連結装置の一部であり、圧縮された遮断ばね３５が元の状態に戻ろうとする復元力をねじ軸端３９を介してボールねじ３４に伝える。図４に示すようにブラケット３８には、４つの穴が設けられていて、この穴には金属製のフタ２１ｂに設けられ、ボールねじ３４と平行方向に延びた４本のレール４３が貫通している。従って、ブラケット３８は４本のレール４３に案内され、閉位置−遮断位置間でボールねじ３４と平行方向に移動可能である。
【００１６】
開閉装置１００は、可動接触子３３を遮断位置から開位置にまであるいは開位置から閉位置にまで駆動する電動機５２を備えている。電動機５２は、筒状の容器２０と直交し、筒状の容器２０の金属部２０ｂに結合する碍管５１の上端部に設けられている。
【００１７】
開閉装置１００は、遮断ばね３５および電動機５２を可動接触子３３に連結し、遮断ばね３５および電動機５２の駆動力を可動接触子３３に伝達する連結装置４０と、可動接触子３３が遮断ばね３５によって閉位置から遮断位置にまで駆動されるときには、電動機５２と可動接触子３３との連結を解除するクラッチ装置５３とを備えている。連結装置４０は、一端が可動接触子３３に結合し、他端がねじ軸端３９に結合したボールねじ３４と、ボールねじ３４を回転不能だが軸方向の進退可能に案内する案内装置４５と、ボールねじ３４に螺合し、回転されてボールねじ３４を進退させるナット３７とを備えている。ナット３７は、筒状の容器２０の金属部２０ｂの絶縁部２０ａとの結合部付近にベアリングによって回転可能に設けられている。また、ナット３７は、歯車４２と固着している。歯車４２は歯車５５と係合し、歯車５５は碍管５１の内部を貫通する形で設けられたロッド５４の一端に結合し、ロッド５４の他端はクラッチ装置５３を介し電動機５２の回転軸に結合している。従って、電動機５２の回転はナット３７に伝えられる。また、クラッチ装置５３は、電動機５２の回転軸とロッド５４との間に設けられている。案内装置４５は、図４に示すように筒状の容器２０の端部を塞ぐ金属製のフタ２１ｂに設けられ、ボールねじ３４と平行方向に延びた４本のレール４３と、ボールねじ３４の軸端３９の両側面に設けられ、４本のレール４３の間に係合する突起４４とから成り、ボールねじ３４を回転不能だが軸方向に進退可能に案内する。
【００１８】
開閉装置１００は、可動接触子３３に作用する遮断ばね３５の駆動力が遮断位置を越えて開位置側に作用しないように、遮断位置に対応する位置で遮断ばね３５の駆動力を受け止めるストッパ４１を備えている。ストッパ４１は、筒状の容器２０の端部を塞ぐ金属製のフタ２１ｂに設けられ、ボールねじ３４と平行方向に延びた２本の板状の部材で、可動接触子３３が遮断位置に対応する位置で、ブラケット３８を支持する。
【００１９】
開閉装置１００は、遮断ばね３５の駆動力に抗して可動接触子３３を閉位置に保持し、遮断時に可動接触子３３を遮断ばね３５の駆動力のもとに解放して可動接触子３３を遮断位置に駆動させる掛金装置６０を備えている。掛金装置６０は、図５に示すように、ロッド５４に装着された円盤５６と、円盤５６に係合するレバー５７を備えている。円盤５６は周縁の一部に切り欠き６２を有している。レバー５７はピン６３を中心に円盤５６と同一平面で回転可能で、一端で円盤５６の切り欠き６２と係合している。レバー５７の他端には電磁石用接続ブロック５８が設けられている。電磁石用接続ブロック５８は、一端に電磁石６１が結合しており、他端にばね５９が結合している。電磁石用接続ブロック５８は、電磁石６１の励磁により図において右方へ移動可能である。電磁石用接続ブロック５８が右方へ移動することに伴ない、電磁石用接続ブロック５８と結合したレバー５７はピン６３を中心に、図において反時計回りに回転可能であり、このとき、レバー５７と円盤５６の係合は外れる。また、電磁石６１を励磁しない状態では、電磁石用接続ブロック５８は、その一端に結合したばね５９により図において左方に引っ張られているため、レバー５７はピン６３を中心に、図において時計回りの回転力を受け、円盤５６の切り欠き６２と係合する状態になっている。従って、電磁石６１を励磁しない状態では、円盤５６は図において、反時計回りには回転が拘束されるが、時計回りには回転可能である。
【００２０】
次に本実施の形態の動作について説明する。まず始めに開閉装置の電路を遮断する場合について説明する。図１は開閉装置１００の電路が通電した状態（閉位置）であり、可動接触子３３を閉位置から遮断位置にまで駆動する遮断ばね３５が圧縮された状態となっている。圧縮された遮断ばね３５が元の状態に戻ろうとする復元力によって、ブラケット３８およびボールねじ３４のねじ軸端３９を介して、可動接触子３３に動力を伝達する連結装置であるボールねじ３４が図において左側に押される。ボールねじ３４が図において左側に押される力を受けることに伴い、ボールねじ３４に螺合したナット３７およびナット３７に結合した歯車４２が回転する。歯車４２の回転に伴ない、歯車４２と係合した歯車５５が回転し、歯車５５と結合したロッド５４が回転しようとする。この時、クラッチ５３は、電動モータ５２とロッド５４とを切り離しているが、ロッド５４の回転方向が図５において反時計回りとなるため、ロッド５４に装着された円盤５６の切り欠き６２がレバー５７の一端と係合し、ロッド５４の回転を阻止している。この状態から、電磁石６１を励磁し、レバー５７の一端に結合された電磁石用接続ブロック５８をばね５９の力に抗して図において右側に移動すると、レバー５７がピン６３を中心に反時計回りに回転し、レバー５７の一端と円盤５６の切り欠き６２との係合が外れ、ロッド５４は回転可能になる。この結果、ボールねじ３４が、図において左側に押され、ボールねじ３４の一端に結合した可動接触子３３が図において左側に移動する。この結果、固定接触子３１と接触することにより開閉装置の電路を通電している可動接触子３３が固定接触子３１と離れることにより、開閉装置の電路が遮断される。この時、ボールねじ３４は、圧縮された遮断ばね３５が元の状態に戻ろうとする復元力によって駆動されるため、可動接触子３３は固定接触子３１から高速で離れ、図２に示す遮断位置に達する。
【００２１】
図２は、可動接触子３３が、固定接触子３１から電路が遮断するのに必要な距離だけ離れた遮断位置の開閉装置の断面図である。駆動装置である遮断ばね３５の力をボールねじ３４に伝える連結装置であるブラケット３８がストッパ４１に支持された状態を示す。この状態では、ブラケット３８を介して、遮断ばね３５の力はねじ軸端３９には伝わらない。しかし、ボールねじ３４はそれまで左側に動いてきた慣性により、しばらく左側に動くため、ねじ軸端３９はブラケット３８から離れることになる。そして、ボールねじ３４はナット３７との間の摩擦および可動接触子３３と接触子３２との間の摩擦により、しばらく左側に動いた位置で停止する。本実施の形態では、ボールねじ３４は、ブラケット３８がストッパ４１に支持されるまで遮断ばね３５により駆動されるが、その後、ボールねじ３４はナット３７との間の摩擦および可動接触子３３と接触子３２との間の摩擦により自然に停止するため、可動接触子３３が停止する際の衝撃力を吸収緩和する緩衝器が不要である。
【００２２】
次に、ボールねじ３４が完全に停止した状態でクラッチ５３の励磁を切り、電動機５２とロッド５４とを結合する。そして今度は、電動機５２を駆動装置として、連結装置であるボールねじ３４を介し可動接触子３３を開閉装置の電路の遮断が完了する状態（開位置）まで駆動する。この状態が図３で示された状態である。
【００２３】
次に、開閉装置の電路を通電する場合について説明する。開閉装置の電路の遮断が完了した図３の状態から、クラッチ５３を励磁せず、駆動装置となる電動機５２の回転をロッド５４に伝達する。このとき、電動機５２を開閉装置の電路を遮断する場合と逆に回転することにより、連結装置であるボールねじ３４を図３において右側に移動する。ボールねじ３４が右側に移動するにつれ、ねじ軸端３９はストッパ４１に支持されたブラケット３８に接触し、図２に示された状態になる。そして、この状態からさらにボールねじ３４が右側に移動するにつれ、ねじ軸端３９がブラケット３８を介して遮断ばね３５を圧縮しながら、可動接触子３３が固定接触子３１に接触して、開閉装置の電路が通電する状態（閉位置）まで移動する。この状態が図１に示された状態である。
【００２４】
この時の掛金装置６０の動作は、電磁石６１は励磁されておらず、ロッド５４に装着された円盤５６の切り欠き６２がレバー５７の一端と係合した状態である。しかし、駆動装置である電動機５２の回転が開閉装置の電路を遮断する場合と逆に回転する。従って、ロッド５４の回転方向が図５において今度は時計回りとなるため、ロッド５４に装着された円盤５６の切り欠き６２がレバー５７の一端と係合した状態でも、ロッド５４は自由に回転できる。そして、ロッド５４の回転により可動接触子３３を右側に駆動し、可動接触子３３が固定接触子３１に接触して開閉装置の電路が通電した位置で、ロッド５４に装着された円盤５６の切り欠き６２が再びレバー５７の一端と係合する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏する。
（１）固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて、上記固定接触子に接触した閉位置、上記固定接触子から少なくとも電流を遮断するのに必要な距離だけ離れた遮断位置、および上記遮断位置よりも更に上記固定接触子から離れて遮断動作が完了した開位置間で可動な可動接触子と、上記可動接触子を上記閉位置から上記遮断位置にまで駆動する遮断ばねと、上記可動接触子を上記遮断位置から上記閉位置にまであるいは上記開位置から上記閉位置にまで駆動する電動機と、上記遮断ばねおよび上記電動機を上記可動接触子に連結し、上記遮断ばねおよび上記電動機の駆動力を上記可動接触子に伝達する連結装置と、上記可動接触子が上記遮断ばねによって上記閉位置から上記遮断位置にまで駆動されるときには、上記電動機の上記可動接触子との連結を解除するクラッチ装置とを備えているため、電流遮断に必要なだけの強さのばねを用いることができるので、機構全体を簡単かつ小型にできる。
【００２６】
（２）上記連結装置は、一端が上記可動接触子に接続されて他端が上記遮断ばねに接続されたボールねじと、上記ボールねじを回転不能だが軸方向の進退可能に案内する案内装置と、上記電動機に接続され、上記ボールねじに螺合し、回転されて上記ボールねじを進退させるナットとを備えているため、簡単な構成で信頼性を高くできる。
【００２７】
（３）上記可動接触子に作用する上記遮断ばねの駆動力が上記遮断位置を越えて上記開位置側に作用しないように、上記遮断位置に対応する位置で上記遮断ばねの駆動力を受け止めるストッパを備えているため、閉位置から遮断位置までの動作は遮断ばねの駆動力を利用して高速で行い、それ以降は遮断ばねの駆動力を利用しない。
【００２８】
（４）上記遮断ばねの駆動力に抗して上記可動接触子を上記閉位置に保持し、遮断時に上記可動接触子を上記遮断ばねの駆動力のもとに解放して上記可動接触子を上記遮断位置に駆動させる掛金装置を備えているため、閉位置での保持、故障電流時の遮断が確実に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電路が通電した状態（閉位置）の開閉器の断面図である。
【図２】  可動接触子が、固定接触子から電路が遮断するのに必要な距離だけ離れた遮断位置の開閉器の断面図である。
【図３】  電路の遮断が完了した状態（開位置）の開閉器の断面図である。
【図４】  図１のＡ−Ａ断面図である。
【図５】  掛金装置の全体図である。
【図６】  従来の開閉装置の全体図である。
【符号の説明】
３１  固定接触子、３３  可動接触子、３４、３７、３８、４０、４２、５４、５５  連結装置、３４  ボールねじ、３５  遮断ばね、３７  ナット、４１  ストッパ、４５  案内装置、５２  電動機、５３  クラッチ装置、６０  掛金装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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