(57)【要約】【課題】温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対応できるコンパクトな負荷時タップ切換器用蓄勢装置を提供する。【解決手段】蓄勢装置は、巻上げケース３の運動によってエネルギを蓄える蓄勢ばね４と、蓄勢ばね４の解放エネルギによって運動する蓄勢ケース５と、蓄勢ケース５の運動によって回動する切換クランク６と、クランク爪７ａ，７ｂに係合して切換クランク６および蓄勢ケース５を固定するキャッチ８ａ，８ｂと、巻上げケース３の運動によってキャッチ８ａ，８ｂに接触し、クランク爪７ａ，７ｂとキャッチ８ａ，８ｂとの係合を外す引き外しレバー３１と、感温変形部材３０と、を有する。感温変形部材３０は温度変化に応じた変形によって引き外しレバー３１を駆動し、引き外しレバー３１とキャッチ８ａ，８ｂとの接触位置の変化により、蓄勢ばね４に蓄勢されるエネルギが、高温時よりも低温時に大きくなる。【選択図】図１
2009026971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動操作機構に連結されてその電動操作機構からの回転駆動力を伝達する駆動軸と、
前記駆動軸に取り付けられた偏心カムと、
前記偏心カムの回転を受けて往復直線運動を行なう巻上げケースと、
前記巻上げケースの往復直線運動によってエネルギを蓄えてそのエネルギを解放する蓄勢ばねと、
前記蓄勢ばねが解放するエネルギによって往復直線運動を行なう蓄勢ケースと、
前記蓄勢ケースに連結されて、前記蓄勢ケースの往復運動によって回動し、前記蓄勢ばねが解放するエネルギを回転力として遮断機構部に伝達し、複数のクランク爪を備えた切換クランクと、
前記クランク爪に係合して、前記蓄勢ばねがエネルギを蓄勢している間に前記切換クランクおよび前記蓄勢ケースを互いに固定する複数のキャッチと、
前記巻上げケースに取り付けられ、前記巻上げケースの往復直線運動によって前記キャッチに接触し、前記クランク爪と前記キャッチとの係合を外す引き外しレバーと、
前記巻上げケースに取り付けられて温度変化に応じて変形する感温変形部材と、
を有する負荷時タップ切換器の蓄勢装置であって、
前記感温変形部材は温度変化に応じた変形によって前記引き外しレバーを駆動し、それによって前記引き外しレバーとキャッチとの接触位置を変化させ、前記引き外しレバーが前記キャッチとクランク爪との係合を外すときに前記蓄勢ばねに蓄勢されているエネルギが、高温時よりも低温時に大きくなるように構成されていること、
を特徴とする蓄勢装置。
【請求項２】
前記キャッチは、前記引き外しレバーとの接触部に段差を有し、温度の違いによって異なる段差位置で前記引き外しレバーと接触するように構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の蓄勢装置。
【請求項３】
前記キャッチは、前記引き外しレバーとの接触部に傾斜部を有し、温度の違いによって前記傾斜部の異なる位置で前記引き外しレバーと接触するように構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の蓄勢装置。
【請求項４】
前記引き外しレバーは、前記キャッチとの接触部に段差を有し、温度の違いによって異なる段差位置で前記キャッチと接触するように構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の蓄勢装置。
【請求項５】
前記引き外しレバーは、前記キャッチとの接触部に傾斜部を有し、温度の違いによって前記傾斜部の異なる位置で前記キャッチと接触するように構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の蓄勢装置。
【請求項６】
前記感温変形部材はバイメタル製板であること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蓄勢装置。
【請求項７】
前記感温変形部材は形状記憶物質製部材であること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蓄勢装置。
【請求項８】
遮断機構部と、前記遮断機構部を駆動する蓄勢装置と、前記蓄勢装置および遮断機構部を収容して流体を充填した共通の容器と、を有する負荷時タップ切換器であって、
前記蓄勢装置は、
電動操作機構に連結されてその電動操作機構からの回転駆動力を伝達する駆動軸と、
前記駆動軸に取り付けられた偏心カムと、
前記偏心カムの回転を受けて往復直線運動を行なう巻上げケースと、
前記巻上げケースの往復直線運動によってエネルギを蓄えてそのエネルギを解放する蓄勢ばねと、
前記蓄勢ばねが解放するエネルギによって往復直線運動を行なう蓄勢ケースと、
前記蓄勢ケースに連結されて、前記蓄勢ケースの往復運動によって回動し、前記蓄勢ばねが解放するエネルギを回転力として遮断機構部に伝達し、複数のクランク爪を備えた切換クランクと、
前記切換クランクに設けた複数の爪に係合して、前記蓄勢ばねがエネルギを蓄勢している間に前記切換クランクおよび前記蓄勢ケースを互いに固定する複数のキャッチと、
前記巻上げケースに取り付けられ、前記巻上げケースの往復直線運動によって前記キャッチに接触し、前記クランク爪と前記キャッチとの係合を外す引き外しレバーと、
前記巻上げケースに取り付けられて温度変化に応じて変形する感温変形部材と、
を有し、
前記感温変形部材は温度変化に応じた変形によって前記引き外しレバーを駆動し、それによって前記引き外しレバーとキャッチとの接触位置を変化させ、前記引き外しレバーが前記キャッチとクランク爪との係合を外すときに前記蓄勢ばねに蓄勢されているエネルギが、高温時よりも低温時に大きくなるように構成されていること、
を特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項９】
前記容器内の流体を攪拌する攪拌手段をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項１０】
前記蓄勢装置部の周囲温度を検出する温度検出器と、
前記遮断機構部の周囲温度を検出する温度検出器と、
前記蓄勢装置部周囲温度と遮断機構部周囲温度の温度差が所定の幅以内かどうかを判定する温度差判定部と、
前記温度差が所定の範囲内にないと前記温度差判定部が判定した場合に前記温度差判定部からの指令を受けて前記攪拌手段を駆動する制御手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項１１】
前記遮断機構部は限流抵抗器を有し、
前記蓄勢装置部の周囲温度を検出する温度検出器と、
前記遮断機構部の周囲温度を検出する温度検出器と、
前記蓄勢装置部周囲温度および遮断機構部周囲温度の検出結果に基づいて前記限流抵抗器の温度上昇時間を算出し、前記温度上昇時間の推移に基づいて前記遮断機構部の異常有無を判定する異常判定部と、
を有することを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか一項に記載の負荷時タップ切換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対応できる負荷時タップ切換器およびそのための蓄勢装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換器を構成する切換開閉器は、タップ切換中においてタップ間橋絡時の横流を抑制するため、限流インピーダンスを切換回路上に挿入する。この限流インピーダンスに抵抗を用いた場合、抵抗の発熱を抑え、抵抗器容量をコンパクトにするため、抵抗への通電時間を短くする必要がある。このため、一般にタップ切換は、あらかじめ、切換動作に必要なエネルギをばねに蓄勢し、一気に放勢し、短時間での早切動作が行なわれている。遮断機構部を駆動するエネルギを蓄勢する部位を蓄勢装置という。
【０００３】
従来の典型的な蓄勢装置は、電動操作機構に連結され、電動操作機構からの回転駆動力を伝達する駆動軸と、駆動軸の回転を受けて偏心動作を行なう偏心カムと、偏心カムの偏心動作を受けて往復直線運動を行なう巻上げケースと、巻上げケースの直線運動によってエネルギを蓄える蓄勢ばねと、蓄勢ばねが解放するエネルギによって往復直線運動を行なう蓄勢ケースと、蓄勢ケースに連結されて蓄勢ケースの往復運動により回転し、蓄勢ばねが解放するエネルギを回転力として遮断機構部に伝達する切換クランクと、切換クランクに設けた爪に係合し、ばねエネルギを蓄勢している間に切換クランクおよび蓄勢ケースを互いに固定する２組のキャッチと、から構成される。
【０００４】
蓄勢装置の切換時における動作はつぎの順序になる。
【０００５】
（ａ）正規位置
（ｂ）電動操作機構に切換信号が入ると、駆動軸は、偏心カムを介して巻上げケースを直線的に移動させる。
【０００６】
（ｃ）巻上げケースの引き外しレバーがキャッチとクランク爪の係合を外し、蓄勢ばねを解放し、蓄勢ケースが巻上げケースの方向に移動を開始する。
【０００７】
（ｄ）蓄勢ケースおよび切換クランクは終端の最終到達位置に達し、キャッチにクランク爪が係合する。
【０００８】
なお、つぎのタップ切換時の蓄勢装置の動作は以下のとおりである。正規の状態（ｄ）から巻上げケースがキャッチの方向に移動し、キャッチとクランク爪の係合を外す。蓄勢ばねエネルギ解放とともに蓄勢ケースが移動し、キャッチとクランク爪が係合する。
【０００９】
蓄勢ばねエネルギを駆動源として遮断機構部の動作を行なっている切換開閉器は、その周囲媒体が低温になり粘性抵抗増大等の遮断機構部負荷増大が生じると、駆動側のばねエネルギを遮断機構部の負荷による仕事（エネルギ）が上回り、タップ切換が完了せずに途中で停止してしまうことがある。途中で停止した場合には、抵抗器に連続通電し、抵抗器の過熱や溶断となり、切換開閉器の損傷となる可能性がある。
【００１０】
そこで、特許文献１に開示されているように、従来の蓄勢装置のクランク爪の間にもう１組の補助的なクランク爪を設けることにより２つの運転位置を有する切換開閉器が提案されている。
【００１１】
特許文献１に開示された切換開閉器の回路は、タップ巻線のタップと中性点の間に、タップそれぞれに２個の限流抵抗、１個の通電接点、２個のアーク接点が接続されている。切換動作の順序を以下に概要を示す。
【００１２】
（ａ）主通電接点、主アーク接点および第１抵抗アーク接点が閉極し、運転状態にある。このとき、負荷電流は、中性点から主通電接点を介して流れる。
【００１３】
（ｂ）主通電接点が開極し、主アーク接点に電流が転流する。
【００１４】
（ｃ）〜（ｇ）各々のタップに接続されている抵抗アーク接点が開閉し、限流抵抗を介し、循環電流ICと負荷電流が流れる。
【００１５】
（ｈ）主アーク接点が閉極し、主アーク接点に電流が流れ、抵抗への連続通電がなくなる。
【００１６】
（ｉ）主通電接点が閉極し、切換が完了する。
【００１７】
特許文献１によると、周囲温度が常温より高く、遮断機構部の負荷が小さいときは、切換動作が正常に始まり、正常に完了する。つまり、運転状態（ａ）から切換が始まり、(ｉ)の状態で完了する。このとき、キャッチは運転状態（ａ）においてクランク爪に係合し、切換が完了する状態（ｉ）ではキャッチはクランク爪に係合する。
【００１８】
周囲温度が低温となった場合、遮断機構部の負荷が大きくなるため、運転状態（ａ）から切換が開始しても、クランクは最後まで回転できず、補助爪にキャッチが係合して、切換を終了する。つまり状態（ｈ）でタップ切換が終了する。この場合、主アーク接点での通電となり、限流抵抗への連続通電とならないため、抵抗器の損傷に至らないで済むというものである。なお、つぎの切換は、周囲媒体が低温のままであれば、やはり遮断機構部の負荷が大きいため、最後まで切換が完了できず、状態（ｈ）から状態（ｂ）で切換が終了する。この後、周囲媒体が高温となった場合、遮断機構部の負荷が小さくなるため、最後までクランクが回転可能となり、通常の正規状態（ａ）と（ｉ）の間の切り換えに戻るというものである。
【００１９】
また、低温の遮断機構部負荷増大によって、補助爪までしか切換ができなかったような場合、確実に切換を完了させるための工夫として、特許文献２の例が知られている。
【００２０】
特許文献２には、従来の蓄勢装置の偏心カムに制御カム、蓄勢ケースにローラを付属したものが開示されている。
【００２１】
タップ切換の信号が電動操作機構に入力されると、電動操作機構からのトルクが駆動軸を介して偏心カムを回転させ、巻上げケースを直線的に移動させ、蓄勢ばねを蓄勢する。偏心カムの回転に連動し、制御カムが回動する。制御カムが回動すると、制御カムはローラから離れ、さらに、蓄勢ケースの直線運動軌道上から外れる。
【００２２】
蓄勢が完了すると、ばねエネルギを放勢し、蓄勢ケースは巻上げケースの方向に動作を開始する。正常（通常）時、蓄勢ケースおよび切換クランクは終端の最終到達位置に達し、キャッチにクランク爪が係合する。
【００２３】
遮断機構部が負荷増大となった場合、蓄勢ケースは切換を完了できず、途中停止する。一方、偏心カムは電動操作機構に直結しているので、遮断機構部の負荷増大に関わらず、最後まで回転を行なう。偏心カムに連結している制御カムの回動が進むと、制御カムは、蓄勢前に接触していたローラと反対側のローラに接触する。制御カムがローラを介して蓄勢ケースを最終到達位置まで強制的に押すことになり、最後まで切換を完了できるというものである。
【特許文献１】特開昭５４−１１８５２３号公報
【特許文献２】特開昭５１−１３０８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
以上説明したように、周囲温度が低温になり、流体の粘性抵抗増大等による遮断機構部負荷増大が生じた場合でも、途中で停止することによる抵抗器連続通電や抵抗過熱を防止する提案がされている。
【００２５】
しかしながら、上述した切換開閉器の蓄勢装置には以下のような問題があった。
【００２６】
切換開閉器は、切換シーケンスに従って、切換前に通電している側のそれぞれの接点を開極し、アーク接点でアークを消弧しながら、切換前に通電していない側のそれぞれの接点を投入して、タップ切換を行なう。したがって、アークが消弧できない状態で切換が進むと、隣接タップの接点が投入され、タップ間短絡事故に至る可能性がある。そのため、切換時のシーケンスは、アーク接点開極時に十分な消弧時間を確保しなければならない。
【００２７】
しかしながら、上述した従来の蓄勢ばねエネルギを駆動源とする切換開閉器では、周囲媒体の温度によらず、蓄勢ばねのエネルギが一定であるため、周囲媒体の温度が高温時に粘性抵抗が減少した場合、遮断機構部負荷が小さくなり、切換速度が速くなるとともに、切換時間が短くなる。そのため、切換時のアーク時間の確保が困難になるという問題があった。また、蓄勢ばねエネルギを一定にしたまま、周囲媒体の温度が高温時の切換時間確保という問題を解決するには、慣性モーメントを大きくしなければならない。そのためコンパクト化も困難となる。
【００２８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対応できるコンパクトな負荷時タップ切換器およびそのための蓄勢装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明に係る蓄勢装置は、電動操作機構に連結されてその電動操作機構からの回転駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸に取り付けられた偏心カムと、前記偏心カムの回転を受けて往復直線運動を行なう巻上げケースと、前記巻上げケースの往復直線運動によってエネルギを蓄えてそのエネルギを解放する蓄勢ばねと、前記蓄勢ばねが解放するエネルギによって往復直線運動を行なう蓄勢ケースと、前記蓄勢ケースに連結されて、前記蓄勢ケースの往復運動によって回動し、前記蓄勢ばねが解放するエネルギを回転力として遮断機構部に伝達し、複数のクランク爪を備えた切換クランクと、前記クランク爪に係合して、前記蓄勢ばねがエネルギを蓄勢している間に前記切換クランクおよび前記蓄勢ケースを互いに固定する複数のキャッチと、前記巻上げケースに取り付けられ、前記巻上げケースの往復直線運動によって前記キャッチに接触し、前記クランク爪と前記キャッチとの係合を外す引き外しレバーと、前記巻上げケースに取り付けられて温度変化に応じて変形する感温変形部材と、を有する負荷時タップ切換器の蓄勢装置であって、前記感温変形部材は温度変化に応じた変形によって前記引き外しレバーを駆動し、それによって前記引き外しレバーとキャッチとの接触位置を変化させ、前記引き外しレバーが前記キャッチとクランク爪との係合を外すときに前記蓄勢ばねに蓄勢されているエネルギが、高温時よりも低温時に大きくなるように構成されていること、を特徴とする。
【００３０】
また、本発明に係る負荷時タップ切換器は、遮断機構部と、前記遮断機構部を駆動する蓄勢装置と、前記蓄勢装置および遮断機構部を収容して流体を充填した共通の容器と、を有する負荷時タップ切換器であって、前記蓄勢装置は、電動操作機構に連結されてその電動操作機構からの回転駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸に取り付けられた偏心カムと、前記偏心カムの回転を受けて往復直線運動を行なう巻上げケースと、前記巻上げケースの往復直線運動によってエネルギを蓄えてそのエネルギを解放する蓄勢ばねと、前記蓄勢ばねが解放するエネルギによって往復直線運動を行なう蓄勢ケースと、前記蓄勢ケースに連結されて、前記蓄勢ケースの往復運動によって回動し、前記蓄勢ばねが解放するエネルギを回転力として遮断機構部に伝達し、複数のクランク爪を備えた切換クランクと、前記切換クランクに設けた複数の爪に係合して、前記蓄勢ばねがエネルギを蓄勢している間に前記切換クランクおよび前記蓄勢ケースを互いに固定する複数のキャッチと、前記巻上げケースに取り付けられ、前記巻上げケースの往復直線運動によって前記キャッチに接触し、前記クランク爪と前記キャッチとの係合を外す引き外しレバーと、前記巻上げケースに取り付けられて温度変化に応じて変形する感温変形部材と、を有し、前記感温変形部材は温度変化に応じた変形によって前記引き外しレバーを駆動し、それによって前記引き外しレバーとキャッチとの接触位置を変化させ、前記引き外しレバーが前記キャッチとクランク爪との係合を外すときに前記蓄勢ばねに蓄勢されているエネルギが、高温時よりも低温時に大きくなるように構成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、負荷時タップ切換器の周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対応して、優れた遮断特性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、図面を参照しながら本発明に係る蓄勢装置およびそれを利用した負荷時タップ切換器の実施形態について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００３３】
［第１の実施形態］
図１ないし図１２を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１は第１の実施形態に係る蓄勢装置の平面図であり、図２は図１のII−II線矢視側断面図であり、図３は図１のIII矢視正面図である。また、図４は図１の巻き上げケース付近を取り出して示す平面図であり、図５は図４のＶ矢視側面図であり、図６は図４のVI矢視正面図であり、図７は図４のVII−VII線矢視正面断面図である。さらに、図８は図１のキャッチ８ａを取り出して示す平面図であり、図９は図８のIX矢視側面図である。図１０、図１１および図１２は図１の蓄勢装置の平面図であり、キャッチを引き外すときの状態を示す図であって、図１０は周囲媒体が常温状態の場合、図１１は低温状態の場合、図１２は高温状態の場合を示す。
【００３４】
蓄勢装置４１は、電動操作機構２００（図２７、図２８参照）に連結され、電動操作機構２００からの回転駆動力を伝達する駆動軸１を有し、切換クランク６を介して遮断機構４０（図２７、図２８参照）を駆動する。偏心カム２は、駆動軸１と同軸上に設けられ、駆動軸１の回転を受け、偏心動作を行なう。巻上げケース３は、偏心カム２の偏心動作を受け、往復直線運動を行なう。巻上げケース３の直線運動によって蓄勢ばね４にエネルギが蓄えられる。また、蓄勢ばね４が解放するエネルギによって、蓄勢ケース５は往復直線運動を行なう。蓄勢ケース５の往復運動により、切換クランク６は回転し、蓄勢ばね４が解放するエネルギを回転力として遮断機構部に伝達する。切換クランク６にはクランク爪７ａおよび７ｂが設けられ、２組のキャッチ８ａおよび８ｂがクランク爪７ａまたは７ｂに係合して、ばねエネルギを蓄勢している間に切換クランク６と蓄勢ケース５とを互いに固定する。
【００３５】
巻上げケース３には、バイメタル板（感温変形部材）３０と、バイメタル板３０に対し垂直に直線運動が可能な蓄勢ケースの引き外しレバー３１が取り付けられている。引き外しレバー３１はその一端に、バイメタル板３０を引っ掛けるように接触する引っ掛け爪３２を有する。キャッチ８ａ、８ｂには段差１Ｈ、１０、１Ｌが形成されている。
【００３６】
図１ないし図３などで、符号６０はばね案内シャフトを示し、符号６１はケース案内シャフトを示している。
【００３７】
このような構成を有する本実施形態の蓄勢装置において、周囲媒体の温度によって異なる動作を行なう。以下に説明する。
【００３８】
蓄勢装置を付属する切換開閉器の周囲媒体温度が常温付近である場合のキャッチを引き外すときの蓄勢装置における構造図を図１０に示す。常温において、引き外しレバー３１は、図１０に示す位置にあり、電動操作機構に切換信号が入ると、巻上げケース３は直線的に移動し、巻上げケース３の引き外しレバー３１がキャッチ８ａの段差１０と接触しながら、クランク爪７ａとキャッチ８ａとの係合を外し、蓄勢ばね４を解放し、切換動作が開始する。
【００３９】
つぎに、周囲媒体の温度が常温より低温となった場合を考える。このときのキャッチ８ａを引き外すときの蓄勢装置４１の状態を図１１に示す。バイメタル板３０は熱膨張率の異なる異種金属を接合したもので、温度変化により曲がり方が変化する性質をもっている。そのため、周囲媒体の温度が低下するとともに、図１１に示すように変形する。引き外しレバー３１は、その一端に設けた引っ掛け爪３２を介してバイメタル板３０に接触しているため、バイメタル板３０の変形に伴い、常温状態に対し、矢印８０で示した方向に移動する。切換時、巻上げケース３の引き外しレバー３１は、キャッチ８ａの段差１Ｌと接触しながら、クランク爪７ａの係合を外し、蓄勢ばね４を解放し、切換動作が開始する。
【００４０】
一方、周囲媒体の温度が常温より高温となった場合にキャッチを引き外すときの蓄勢装置の状態を図１２に示す。周囲媒体の温度が上昇するとともに、図１２に示すように図１１と逆に変形する。引き外しレバー３１は、引っ掛け爪３２を介し、常温状態に対し、矢印８１で示した方向に移動する。切換時、巻上げケース３の引き外しレバー３１は、キャッチ８ａの段差１Ｈと接触しながら、クランク爪７ａの係合を外し、蓄勢ばね４を解放し、切換動作が開始する。
【００４１】
なお、上記は、キャッチ８ａが係合を開く際を例にとったが、キャッチ８ｂに関しても同様である。
【００４２】
また、蓄勢前の状態は、周囲温度によらず、図１に示す状態である。
【００４３】
以上のような本実施形態の作用はつぎのとおりである。
【００４４】
ここで、駆動に用いる蓄勢ばね４のエネルギを考える。
【００４５】
ばね定数ｋ、自然長Ｈ０の蓄勢ばねを用いた場合、蓄勢する前のばね長Ｈ１（図１）、常温における蓄勢ばねの蓄勢後（引き外しレバーがキャッチとクランク爪との係合を外すとき）のばね長Ｈ２（図１０）とすると、蓄勢前のばねエネルギＥ１および蓄勢後のばねエネルギＥ２は以下のようになる。
【００４６】
Ｅ１＝（１／２）×ｋ×（Ｈ０−Ｈ１）２  ・・・（１）
Ｅ２＝（１／２）×ｋ×（Ｈ０−Ｈ２）２  ・・・（２）
常温における駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥは、蓄勢後に蓄えられたばねエネルギから蓄勢前に蓄勢ばねが保有しているエネルギの差として算出される。
【００４７】
Ｅ＝Ｅ２−Ｅ１  ・・・（３）
常温時、引き外しレバー３１がキャッチ８ａの段差１０に接触してクランク爪へのキャッチ係合を外していたものが、周囲媒体の温度が低温となった場合、上述したように係合を外す際、引き外しレバー３１はキャッチ８ａの段差１Ｌに、また周囲媒体の温度が高温となった場合、引き外しレバー３１はキャッチ８ａの段差１Ｈに接触することになる。すなわち、巻き上げケースの位置が常温に比べ、キャッチの段差の高さ相当分だけ、低温、高温でそれぞれｔ２、ｔ１ずれることになる。一方、蓄勢ケース５はクランク爪７ａと７ｂの位置で決まるため、温度によって位置に変化はない。
【００４８】
したがって、低温時の蓄勢後のばね長をＨ２Ｌとし、高温時の蓄勢後のばね長をＨ２Ｈとすると、
Ｈ２Ｌ＝Ｈ２−ｔ２  ・・・（４）
Ｈ２Ｌ＝Ｈ２＋ｔ１  ・・・（５）
となる。
【００４９】
低温時の蓄勢後ばねエネルギＥ２Ｌおよび高温時の蓄勢後ばねエネルギＥ２Ｈは、それぞれ、以下のようになる。
【００５０】
Ｅ２Ｌ＝（１／２）×ｋ×（Ｈ０−Ｈ２＋ｔ２）２    ・・・（６）
Ｅ２Ｈ＝（１／２）×ｋ×（Ｈ０−Ｈ２−ｔ１）２    ・・・（７）
蓄勢前の状態は、周囲温度によらず、図１の状態であるので、蓄勢前のばねエネルギＥ１は低温時、高温時も変化しない。よって、低温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＬ、および、高温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＨは以下のようになる。
【００５１】
ＥＬ＝Ｅ２Ｌ−Ｅ１  ・・・（８）
ＥＨ＝Ｅ２Ｈ−Ｅ１  ・・・（９）
低温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＬは、式（２）、（３）、（６）、（８）を比較すると、常温時駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥに比べて、式（６）の「＋ｔ２」に相当する分大きなエネルギにて切換を行なうことができる。
【００５２】
一方、高温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＨは（２）、（３）、（７）、（９）を比較すると、常温時駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥに比べ、式（７）の「−ｔ１」に相当する分小さなエネルギにて切換を行なうことができる。
【００５３】
これにより、低温時に粘性抵抗が増加した場合に、大きなエネルギにて切換ができるため、切換速度低下および途中停止を防止することができる。また、高温時に粘性抵抗が減少した場合に、小さいエネルギにて切換を行なうため、切換速度増加を防止することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対し、安定した切換能力を有したコンパクトな切換開閉器を提供することが可能となる。
【００５５】
［第２の実施形態］
図１３を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。図１３は第２の実施形態に係る蓄勢装置の平面図である。
【００５６】
第２の実施形態では、第１の実施形態のキャッチ８ａ、８ｂに設けた段差１Ｈ、１０、１Ｌの代わりに傾斜１Ｓを設けている。引き外しレバー３１の周囲温度の変化による位置関係は第１の実施形態と同様である。
【００５７】
この実施形態では、巻き上げケース３の位置が常温に比べ、キャッチ８ａ、８ｂに設けた傾斜１Ｓの高さ相当だけ、低温、高温でずれることになる。それにより、低温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＬは、常温時駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥに比べ、大きなエネルギにて切換を行なうことができ、一方、高温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＨは、常温時駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥに比べ、小さなエネルギにて切換を行なうことができる。
【００５８】
これにより、低温時に粘性抵抗が増加した場合に、大きなエネルギにて切換ができるため、切換速度低下および途中停止を防止することができる。また、高温時に粘性抵抗が減少した場合に、小さいエネルギにて切換を行なうため、切換速度増加を防止することができる。
【００５９】
また、キャッチ８ａ、８ｂの引き外しレバー３１との接触面を段差としたときには、運転時における周囲温度範囲の中で蓄勢エネルギの種類を段差の数しか選定できないのに対し、本実施形態では傾斜とすることで、温度変化によって、そのエネルギを細かく選定できる。そのため、運転時における周囲温度範囲にわたって、安定した切換時間を確保できる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対し、安定した切換能力を有したコンパクトな切換開閉器を提供することが可能となる。
【００６１】
［第３の実施形態］
図１４ないし図２６を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。図１４は第３の実施形態に係る蓄勢装置の巻き上げケース付近の平面図であり、図１５は図１４のXV矢視側面図であり、図１６は図１４のXVI矢視正面図であり、図１７は図１４のXVII−XVII線矢視正面断面図である。また、図１８は、図１４の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が常温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。図１９は図１８のXIX矢視正面図であり、図２０は図１９のXX矢視部分側面図である。
【００６２】
図２１は図１４の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が低温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。また、図２２は図２１のXXII矢視正面図であり、図２３は図２２のXXIII矢視部分側面図である。図２４は図１４の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が高温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。図２５は図２４のXXV矢視正面図であり、図２６は図２５のXXVI矢視部分側面図である。
【００６３】
巻上げケース３には、バイメタル板３０と、バイメタル板３０を引っ掛けるように接触する引っ掛け爪３２を一端に有し、巻上げケース３に設けたシャフト３３を中心軸として回動可能にした蓄勢ケースの引き外しレバー３１を有する。また、引き外しレバー３１には、引っ掛け爪３２と反対側のキャッチ８ａ、８ｂと接触する一端に段差１Ｈ、１０、１Ｌを有している。
【００６４】
このような構成を有する本実施形態の蓄勢装置において、以下に説明するように、周囲媒体の温度によって異なる動作を行なう。
【００６５】
蓄勢装置を付属する切換開閉器の周囲媒体温度が常温付近である場合のキャッチを引き外すときの蓄勢装置における構造図を図１８ないし図２０に示す。
【００６６】
常温において、引き外しレバー３１は、図１８ないし図２０に示す位置にあり、電動操作機構に切換信号が入ると、巻上げケース３は直線的に移動し、巻上げケース３の引き外しレバー３１は、引き外しレバー３１の段差１０をキャッチ８ａに接触させながら、クランク爪の係合を外し、蓄勢ばね４を解放し、切換動作が開始する。
【００６７】
つぎに、周囲媒体の温度が常温より低温となった場合を考える。このときにキャッチを引き外すときの蓄勢装置の状態を図２１ないし図２３に示す。
【００６８】
周囲媒体の温度が低下するとともに、バイメタル板３０は図２１ないし図２３に示すように下にたわむように変形する。引き外しレバー３１は、その一端に設けた引っ掛け爪３２を介してバイメタル板３０に接触しているため、バイメタル板３０の変形に伴い、常温状態に対し、矢印８２で示した方向に回動する。切換時、巻上げケース３の引き外しレバー３１は、引き外しレバー３１の段差１Ｌをキャッチ８ａに接触させながら、クランク爪の係合を外し、蓄勢ばね４を解放し、切換動作が開始する。
【００６９】
一方、周囲媒体の温度が常温より高温となった場合にキャッチを引き外すときの蓄勢装置の状態を図２４ないし図２６に示す。
【００７０】
周囲媒体の温度が上昇するとともに、図２４ないし図２６に示すように図２１ないし図２３と逆に変形する。引き外しレバー３１は、引っ掛け爪３２を介し、常温状態に対し、矢印８３で示した方向に回動する。切換時、巻上げケース３の引き外しレバー３１は、引き外しレバー３１の段差１Ｈをキャッチ８ａに接触させながら、クランク爪の係合を外し、蓄勢ばね４を解放し、切換動作が開始する。
【００７１】
なお、上記は、キャッチ８ａが係合を開く際を例にとったが、キャッチ８ｂに関しても同様である。
【００７２】
以上のような本実施形態の作用は第１の実施形態に示したものと同様である。
【００７３】
常温時、引き外しレバー３１の段差１０がキャッチ８ａに接触してクランク爪へのキャッチ係合を外していたものが、周囲媒体の温度が低温となった場合、上述したように係合を外す際、引き外しレバー３１の段差１Ｌがキャッチ８ａに接触し、また、周囲媒体の温度が高温となった場合、引き外しレバー３１の段差１Ｈがキャッチ８ａに接触することになる。そのため、巻き上げケース３の位置が常温に比べ、引き外しレバー３１に設けた段差の高さ相当分だけ、低温、高温でずれることになる。
【００７４】
このため、低温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＬは、常温時駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥに比べ、大きなエネルギにて切換を行なうことができ、一方、高温時の駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥＨは、常温時駆動に用いる蓄勢ばねエネルギＥに比べ、小さなエネルギにて切換を行なうことができる。
【００７５】
これにより、低温時に粘性抵抗が増加した場合に、大きなエネルギにて切換ができるため、切換速度低下および途中停止を防止することができる。また、高温時に粘性抵抗が減少した場合に、小さいエネルギにて切換を行なうため、切換速度増加を防止することができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対し、安定した切換能力を有したコンパクトな切換開閉器を提供することが可能となる。
【００７７】
［第４の実施形態］
図２７を参照して本発明の第４の実施形態に係る負荷時タップ切換器について説明する。図２７は第４の実施形態に係る負荷時タップ切換器を模式的に示す立断面図である。この負荷時タップ切換器は、蓄勢装置４１と遮断機構４０で構成され、これらが、絶縁油などの媒体が充填された変圧器容器７０内に配置されている。蓄勢装置４１および遮断機構４０の近傍にはそれぞれ、蓄勢装置４１および遮断機構４０の周囲温度を測定する蓄勢装置周囲温度検出器４２および遮断機構周囲温度検出器４３が設置されている。また、変圧器容器７０の外部に、循環ポンプ４９が設置されている。また、電動操作機構２００には、蓄勢装置周囲温度検出器４２および遮断機構周囲温度検出器４３の検出結果を判定する温度差判定部１０１が設置されている。蓄勢装置４１としては、上述の第１ないし第３の実施形態として説明した蓄勢装置４１のいずれかを利用する。
【００７８】
このような構成を有する本実施形態の負荷時タップ切換器においては、以下に述べるような作用をなす。
【００７９】
電動操作機構２００に切換の信号が入った後、蓄勢装置周囲温度検出器４２および遮断機構周囲温度検出器４３でそれぞれの温度を検出する。
【００８０】
上述したように、蓄勢装置４１の巻上げケース３に設けたバイメタル板３０は、蓄勢装置４１の周囲温度によって、変形し、蓄勢ばねエネルギが決定する。一方、遮断機構４０の負荷は、遮断機構４０の周囲温度による粘性抵抗で決まる。したがって、蓄勢装置４１と遮断機構４０の周囲温度に差がある場合、蓄勢ばねエネルギと遮断部の負荷のバランスが悪くなり、安定した遮断能力を維持できなくなる。
【００８１】
このため、温度差判定部１０１にてそれぞれの検出結果が同一であるかを判定し、検出結果が同一であると判定した場合、切換動作を行ない、検出結果が同一でないと判定した場合、循環ポンプ４９に信号を送り、蓄勢装置周囲温度検出器４２および遮断機構周囲温度検出器４３の検出結果が一致するまで容器内の流体を循環攪拌し、一致した時点で、切換を開始する。ここで、たとえば温度差が所定の範囲以下である場合に同一と判定し、温度差が所定の範囲を超えている場合に非同一と判定する。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、周囲媒体の温度変化による遮断機構部の負荷の変化に対し、安定した切換能力を有したコンパクトな切換開閉器を提供することが可能となる。
【００８３】
［第５の実施形態］
図２８を参照して本発明の第５の実施形態に係る負荷時タップ切換器について説明する。図２８は第５の実施形態に係る負荷時タップ切換器を模式的に示す立断面図である。この負荷時タップ切換器は、蓄勢装置４１と、限流抵抗器４４を有した遮断機構４０とで構成されている。限流抵抗器４４の近傍には限流抵抗器の温度を測定する限流抵抗温度検出器５０が設置されている。また、外部には異常判定部１０２が設けられている。蓄勢装置４１としては、上述の第１ないし第３の実施形態として説明した蓄勢装置４１のいずれかを利用する。
【００８４】
このような構成を有する本実施形態の負荷時タップ切換器においては、以下に述べるような作用をなす。
【００８５】
上記実施形態の蓄勢装置４１を用いた場合、上述したように周囲温度によらず、安定した切換時間を有する。そのため、切換時に限流抵抗器４４に通電する時間はほぼ一定となる。切換時の限流抵抗器４４の温度上昇の時間を限流抵抗温度検出器５０にて切換ごとに測定し、データを異常判定部１０２にて蓄積、推移を観測する。限流抵抗器４４の温度上昇の時間の推移が明らかに長くなっている場合、切換開閉器の異常により切換時間が長くなっていると判断し、異常の警告をする。切換時間を観測することにより常に安定した切換能力を有する切換開閉器を維持することが可能となる。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、安定した切換能力を有した切換開閉器を提供することが可能となる。
【００８７】
［他の実施形態］
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８８】
たとえば、第３の実施形態の蓄勢装置における引き外しレバーに設けた段差１Ｈ、１０、１Ｌの代わりに、第２の実施形態におけるキャッチに設けた傾斜１Ｓと同様の傾斜を引き外しレバーに設けてもよい。この場合の作用、効果は第２の実施形態と同様である。
【００８９】
また、上記実施形態の蓄勢装置におけるバイメタル板３０に代えて、他の感温変形部材として、温度変化により変位の運動を与える板を形状記憶物質たとえば合金、セラミック等で製作された板としてもよい。
【００９０】
さらに、上に述べた「他の実施形態」を含めて各実施形態の特徴を種々に組み合わせてもよい。
【００９１】
さらに、上記実施形態では、従来の切換開閉器についてアーク接点を有している切換シーケンスを例にとって説明したが、真空バルブにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蓄勢装置の平面図である。
【図２】図１のII−II線矢視側断面図である。
【図３】図１のIII矢視正面図である。
【図４】図１の巻き上げケース付近を取り出して示す平面図である。
【図５】図４のＶ矢視側面図である。
【図６】図４のVI矢視正面図である。
【図７】図４のVII−VII線矢視正面断面図である。
【図８】図１のキャッチ８ａを取り出して示す平面図である。
【図９】図８のIX矢視側面図である。
【図１０】図１の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が常温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。
【図１１】図１の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が低温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。
【図１２】図１の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が高温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る蓄勢装置の平面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る蓄勢装置の巻き上げケース付近の平面図である。
【図１５】図１４のXV矢視側面図である。
【図１６】図１４のXVI矢視正面図である。
【図１７】図１４のXVII−XVII線矢視正面断面図である。
【図１８】図１４の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が常温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。
【図１９】図１８のXIX矢視正面図である。
【図２０】図１９のXX矢視部分側面図である。
【図２１】図１４の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が低温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。
【図２２】図２１のXXII矢視正面図である。
【図２３】図２２のXXIII矢視部分側面図である。
【図２４】図１４の蓄勢装置の平面図であって、周囲媒体が高温状態でキャッチを引き外すときの状態を示す図である。
【図２５】図２４のXXV矢視正面図である。
【図２６】図２５のXXVI矢視部分側面図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る負荷時タップ切換器を模式的に示す立断面図である。
【図２８】本発明の第５の実施形態に係る負荷時タップ切換器を模式的に示す立断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  ：  駆動軸
２  ：  偏心カム
３  ：  巻上げケース
４  ：  蓄勢ばね
５  ：  蓄勢ケース
６  ：  切換クランク
７ａ，７ｂ  ：  クランク爪
８ａ，８ｂ  ：  キャッチ
１０，１Ｌ，１Ｈ  ：  段差
１Ｓ  ：  傾斜
３０  ：  バイメタル板（感温変形部材）
３１  ：  引き外しレバー
３２  ：  引っ掛け爪
３３  ：  シャフト
４０  ：  遮断機構
４１  ：  蓄勢装置
４２  ：  蓄勢装置周囲温度検出器
４３  ：  遮断機構周囲温度検出器
４４  ：  限流抵抗器
４９  ：  循環ポンプ
５０  ：  限流抵抗温度検出器
６０  ：  ばね案内シャフト
６１  ：  ケース案内シャフト
７０  ：  変圧器容器
１０１  ：  温度差判定部
１０２  ：  異常判定部
２００  ：  電動操作機構
【図１】
2009026971.tif 000003
【図２】
2009026971.tif 000004
【図３】
2009026971.tif 000005
【図４】
2009026971.tif 000006
【図５】
2009026971.tif 000007
【図６】
2009026971.tif 000008
【図７】
2009026971.tif 000009
【図８】
2009026971.tif 000010
【図９】
2009026971.tif 000011
【図１０】
2009026971.tif 000012
【図１１】
2009026971.tif 000013
【図１２】
2009026971.tif 000014
【図１３】
2009026971.tif 000015
【図１４】
2009026971.tif 000016
【図１５】
2009026971.tif 000017
【図１６】
2009026971.tif 000018
【図１７】
2009026971.tif 000019
【図１８】
2009026971.tif 000020
【図１９】
2009026971.tif 000021
【図２０】
2009026971.tif 000022
【図２１】
2009026971.tif 000023
【図２２】
2009026971.tif 000024
【図２３】
2009026971.tif 000025
【図２４】
2009026971.tif 000026
【図２５】
2009026971.tif 000027
【図２６】
2009026971.tif 000028
【図２７】
2009026971.tif 000029
【図２８】
2009026971.tif 000030