JP2011048966A

JP2011048966A - 遮断器用ばね操作器

Info

Publication number: JP2011048966A
Application number: JP2009195148A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kawamata; 雅史川又
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-10

Abstract

【課題】ばねのエネルギー効率を高めて小型化を図り、更には環境にも配慮した遮断器用ばね操作器を提供する。
【解決手段】固定接触子２９と可動接触子３６からなる接点を開閉することによって電力の遮断と投入を行う遮断部と、歪エネルギーを放勢することにより前記接点の開閉を行う遮断ばね２６及び投入ばね２８を設けた電力用遮断器のばね操作器において、遮断動作の終端で可動接触子３６を制動させる際に発生する制動エネルギーを蓄積する手段として、内部にガスを密封したシリンダ３７と遮断ばねリンク２５の一端に連結され、シリンダ３７内を摺動するピストン３６を設け、シリンダ３７内で発生する高圧ガスを投入動作開始時に放圧して、接点の閉路および遮断ばね２８の圧縮を補う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力用遮断器において、エネルギー効率を高めて装置全体の小型化を図ったばね操作器に関する。

従来、遮断器の動力手段にばねを用いた操作器では、固定接触子と可動接触子からなる遮断部接点の遮断動作の終端において、可動接触子を制動するために消費されエネルギーは、熱となって外部に放熱されていた。この捨てられる制動エネルギーを油圧力として蓄え、可動接触子の投入動作の補助力として利用することで、接点を閉路する際の投入ばねの最大力を低減し、操作器の小型化や軽量化を図る試みがなされている。

このような制動エネルギー蓄積手段として、例えば内部を油のような非圧縮性流体で充たしたシリンダと該シリンダ内を摺動可能なピストンを設けた構成においては、まず遮断ばねの放勢により、遮断ばねリンク機構と連結されたピストンが駆動され、シリンダ内の流体圧が上昇し、シリンダとアキュムレータを連結する流路に排出される。そして、高圧流体は流路に設けた絞りを通過して、アキュムレータに蓄積される。更に、アキュムレータに蓄積された高圧流体を、投入動作開始時に、逆止弁を介してシリンダ内に放出することによりピストンを駆動し、遮断部の閉路および遮断ばねの圧縮を補う構成となっている。これについては特開２００２−３１３１９５号公報に記載されている。

特開２００２−３１３１９５号

特許文献１に記載されたばね操作器では、非圧縮性流体を蓄積するためのアキュムレータや逆止弁、絞り、これらを連通する配管（流路）を設ける必要があるため構成部品が多くなり、ばね操作器全体が大型化してしまうという問題があった。また、従来技術で非圧縮性流体として広く使用されてきた油は外部に放出されると環境に悪影響を与えてしまうという欠点がある。

本発明は、上述の課題に対し、制動エネルギーを投入ばねエネルギーの補助力として活用するばね操作器において、その構成要素の簡素化を図り、小型化され、且つ環境に配慮したばね操作器の提供を目的とする。

本発明のばね操作器は上記の目標を達成するために、固定接触子と可動接触子からなる接点を開閉することによって電力の遮断と投入を行う遮断部と、歪エネルギーを放勢することにより前記接点の開閉を行う遮断用ばね及び投入用ばねを設けた電力用遮断器のばね操作器において、遮断動作の終端で前記可動接触子を制動させる際に発生する制動エネルギーを蓄積する手段として、内部にガスを密封したシリンダと、前記遮断用ばねに機械的に連結され、前記シリンダ内を摺動するピストンを設け、遮断動作時に前記シリンダ内で発生する高圧ガスを投入動作開始時に放圧して、前記接点の閉路および遮断器用ばねの圧縮を補うように構成したことを特徴とする。

更には、前記シリンダ内のガス圧力を調整するガス封入口と、封入したガスを気密に保持するバルブを設けたことを特徴とする。

本発明によるばね操作器は、上記のように制動エネルギーを投入ばねエネルギーの補助力として活用するばね操作器の動作媒体としてガスを用いることにより、従来の非圧縮性流体を用いたばね操作器の構成要素であるアキュムレータや逆止弁、絞り、これらを連通する配管（流路）といった補器を必要としないので、操作器の小型化及び簡素化を図ることが出来る。また、動作媒体として従来の油に代わり空気のようなガスを利用するため、外部に放出されても環境に悪影響を与えることが無い。

更に、ガス封入口を設けることで、コンプレッサー等をガス封入口に接続し、コンプレッサーから一定圧力に圧縮されたガスをシリンダ内に取り込むことが出来るため、容易にシリンダ内の初期ガス圧力を調整することが可能となる。よって、シリンダ、ピストン等の構成要素を大型化することなく、より大きな制動エネルギーで遮断ばねの圧縮を補うので、その分投入ばねの最大力を低減出来る。

本発明を適用したばね操作器の遮断部投入時状態を示す構造図である。本発明を適用したばね操作器の遮断部遮断時状態を示す構造図である。本発明を適用したばね操作器の遮断部投入動作直後の状態を示す構造図である。本発明を適用したばね操作器の遮断部の投入動作が終了した状態を示す構造図である。本発明の他の実施例における遮断部投入時のばね操作器を示す構造図である。

これより、本発明を実施したばね操作器の構成を図に基づいて説明する。図１は遮断器の投入状態を示し、遮断ばね２６、投入ばね２８は共に圧縮コイルばねで構成され、両方共に圧縮状態となっている。ここで、遮断ばね２６、投入ばね２８は、他のばね要素、例えば皿ばね、渦巻きばね、板ばね等であっても良い。

２９は遮断部の固定接触子、３２は可動接触子であり、図1は投入状態を示している。可動接触子３２は、一端がレバー３３に回転自在に接続されている。レバー３３の他端は操作器の主軸４に接続されている。主軸４は筐体１に回転自在に支持され、主レバー５に接続される。なお、レバー３３と可動接触子３２との間に、可動接触子のストローク長を増幅するレバーやリンクを備えても良い。

続いて、投入動作時において遮断ばね２６に歪エネルギーを蓄積する手段について説明する。主レバー５の一端にはばね受け３４を介して遮断ばね２６の荷重を伝える遮断ばねリンク２５が接続される。遮断ばねリンク２５の他端は、Ａ部を所定圧力の空気で充たしたシリンダ３７内を摺動可能なピストン３６が連結される。また、ピストン３６とシリンダ３７との摺動部４３はシールされているため、Ａ部の空気はシリンダ３７内に密封されているが、ピストン３６の反対側のＢ部は常時大気に開放されている。

遮断器の投入状態における遮断ばね２６に蓄積された歪エネルギーを、保持、および放勢する構成を説明する。主レバー５の回転は、ローラ７が第２遮断ラッチ８の斜面に係合することにより阻止されている。第２遮断ラッチ８の回転は、その他端に設けられたローラ１０が遮断ラッチ１１の斜面に係合することで阻止されている。さらに、遮断ラッチ１１の回転は、他端に設けられたローラ１３が遮断トリガ１４に係合することで阻止されている。第２遮断ラッチ８、遮断ラッチ１１、および遮断トリガ１４には、それぞれ復帰ばね９、１２、１５が設けられ、常に弾性付勢されている。また、遮断ソレノイド１７のプランジャが遮断トリガ１４の他端部付近まで延在している。図1の状態では、遮断ばね２６は、圧縮された状態にあって、遮断ばねリンク２５を介して主レバー５を反時計方向に回転しようとしているが、ローラ７がラッチ8に係合して図示の状態を維持している。

次に投入ばね２８に歪エネルギーを蓄積する手段について説明する。回転自在なカム軸２には、カム３と大歯車５３とが固定され、大歯車５３には図示しない電動機によって駆動される小歯車５２が噛み合っている。カム３には投入ばねリンク２７の一端が接続され、投入ばねリンク２７の他端は、ばね受３５を介して投入ばね２８の歪エネルギーが弾性付勢されている。

上記構成により投入ばね２８に蓄積された歪エネルギーを、保持、及び放勢する構成を説明する。カム３には、投入ばね２８の歪エネルギーにより時計回りの回転力が与えられるが、カム３の一端に設けられたローラ１８が投入ラッチ１９の斜面と係合することにより回転を阻止されている。投入ラッチ１９の回転は、他端に取り付けられたローラ２１が投入トリガ２２に係合することで回転が阻止されている。投入ラッチ１９、投入トリガ２２には、それぞれ復帰ばね２０、２３が設けられ、常に弾性付勢されている。
また、投入ソレノイド２４のプランジャが投入トリガ２２の他端部付近まで延在している。

これより、ばね操作器の動作・作用の説明に移る。まず図１に示す遮断器の投入状態から、図２に示す遮断器の遮断状態に至るまでの遮断操作について説明する。図１において遮断指令が入力されると遮断ソレノイド１７が励磁され、プランジャが突出して引外しトリガ１４を押圧し、復帰ばね１５の付勢力に対抗して遮断トリガ１４を時計回りに回転させ、遮断トリガ１４と遮断ラッチ１１のローラ１３との係合を解除する。

遮断ラッチ１１は回転自由になるので、遮断ラッチ１１と第２遮断ラッチ８のローラ１０との係合が解除される。すると、第２遮断ラッチ８が回転自由になり、主レバー５からの接触力により回転し、主レバー５のローラ７と第２遮断ラッチ８との係合が解除される。主レバー５は、遮断ばね２６の歪エネルギーが放勢されることにより主軸４を時計回りに回転する。この主レバー５の時計方向への回転でレバー３３が図上左方向に移動することにより可動接触子３２は、固定接触子２９から離れ遮断状態となる。

更に、遮断ばね２６の駆動力はばね受け３４、遮断ばねリンク２５を介してピストン３６を図上右側に移動させるので、シリンダ内Ａ部の空気は加圧され高圧空気として蓄えられる。このように、遮断動作において可動接触子３２を制動させる際に発生する制動エネルギーを、空気圧に変換し蓄積するため可動接触子制動時の衝撃が和らぐ構成となっている。特にシリンダ３７内には、空気が封入されているので、ピストン３６に作用する制動力は、遮断動作の初期には小さく、遮断動作終端で最も大きくなるので、緩衝装置として理想的な特性となる。すなわち、遮断の初期では制動力は小さいので、遮断バネのエネルギーは可動接触子３２を駆動するために利用される。
遮断動作の終端近くでは制動力が大きくなっているので、可動接触子３２に駆動力を伝達するレバー、リンクなどの可動部の慣性エネルギーを吸収することができる。

遮断動作の終端では、主レバー５の一端に設けられたローラ６が、カム３の外表面にほぼ当接した状態で静止している。また、遮断ばね２６は完全に放勢された状態であり、ばね受３４がシリンダ３７の左側端面５０に当接し、図２に示す遮断器の遮断状態に至る。このときシリンダ内のＡ部の圧力は最も高くなっている。

次に図２に示す遮断器の遮断状態から図４に示す投入動作が終了した状態に至るまでの動作について説明する。図２において投入指令が入力されると、投入ソレノイド２４が励磁され、プランジャが突出して投入トリガ２２の一端を押圧する。すると投入トリガ２２は復帰ばね２３の付勢力に抗して、軸を回転中心として時計回りに回転し、投入トリガ２２と投入レバー１９のローラ２１との係合が解除される。

次に、カム３のローラ１８からの接触力により投入ラッチ１９が時計回りに回転して、投入ラッチ１９とローラ１８との係合が解除される。すると、投入ばね２８の歪エネルギーの放勢によりカム３が時計回りに回転し、主レバー５のローラ６に当接して主レバー５を反時計回りに回転させ、図3に示す投入動作直後の状態に至る。

続いてこの主レバー５の反時計回りの回転により、遮断ばね２６が圧縮されるとともに、レバー３３が図上右方向に移動して、可動接触子３２と固定接触子２９は投入状態となる。

この時、遮断動作時にシリンダ内Ａ部に蓄積された高圧空気は、遮断ばねの圧縮を補うエネルギーとなって放圧される。よってこの補助力分、投入ばねの最大力は低減されることになる。

続いて投入動作の後半までにカム３は半回転して最大曲率半径部分で主レバー５のローラ６と当接して、主レバー５が投入保持状態の位置よりオーバーストロークするように構成しているので、まず第２遮断ラッチ８が復帰ばね９により元の位置に復帰する。次いで、遮断ラッチ１１が復帰ばね１２により元の位置に復帰する。最後に遮断トリガ１４が復帰ばね１５により元の位置に復帰する。ここで、投入トリガ２２、投入ラッチ１９も各々の復帰ばね２３、２０により元の位置に復帰し、図４に示す遮断器の投入動作が終了した状態に至る。

なお、投入動作が終了した後は、投入ばねを圧縮する必要がある。投入ばねの圧縮は、図示しない電動機を始動し、小歯車５２を反時計回りに回転させ、小歯車５２と噛み合う大歯車５３およびカム３を時計回りに回転させて、投入ばね２８の圧縮を行う。カム３が半回転すると電動機が止まり、投入ばね力が解放し始めるが、カムローラ１８が投入ラッチ１９に係合し、投入ラッチ１９が投入トリガ２２と係合して投入ばね力を保持することで、図１の遮断ばね２６および投入ばね２８が共に圧縮された、遮断器の投入状態となる。

以上のように本実施形態によれば、制動エネルギーを投入ばねエネルギーの補助力として活用するばね操作器の動作媒体として空気のようなガスを用いることにより、従来の非圧縮性流体を用いた構成要素であるアキュムレータや逆止弁、流路、絞りといった補器を必要としないので、操作器の小型化及び簡素化を図ることが出来る。また、動作媒体として従来の油に代わり空気を利用するため、外部に放出されても環境に悪影響を与えることが無い。

実施例１における制動エネルギー蓄積手段の構造に変更を加えたものである。図５は本発明の実施例２における遮断器用ばね操作器の投入状態であり、４６はガス封入口、４７はバルブである。

シリンダ３７にガス封入口４６を設けたことで、図示しないコンプレッサー等をガス封入口４６に接続し、コンプレッサーから一定圧力に圧縮されたガスをシリンダ内に取り込む事が出来る。また、バルブにより封入したガスは気密に保持される。

このため、本実施例によれば容易にシリンダ内の初期ガス圧力を増幅することが可能となる。すなわち、シリンダ、ピストン等の構成要素を大型化することなく、より大きな制動エネルギーを蓄積し、遮断ばねの圧縮を補うので、その分投入ばねの最大力を低減し、操作器の小型化を図ることが出来る。

３カム
５主レバー
８第２遮断ラッチ
１１遮断ラッチ
１４遮断トリガ
１７遮断ソレノイド
１９投入ラッチ
２２投入トリガ
２４投入ソレノイド
２５遮断ばねリンク
２６遮断ばね
２７投入ばねリンク
２８投入ばね
２９固定接触子
３２可動接触子
３６ピストン
３７シリンダ
４６空気封入口
４７バルブ

Claims

固定接触子と可動接触子からなる接点を開閉することによって電力の遮断と投入を行う遮断部と、歪エネルギーを放勢することにより前記接点の開閉を行う遮断用ばね及び投入用ばねを設けた電力用遮断器のばね操作器において、遮断動作の終端で前記可動接触子を制動させる際に発生する制動エネルギーを蓄積する手段として、内部にガスを密封したシリンダと、前記遮断用ばねと連結されるリンク機構の一端に連結され、前記シリンダ内を摺動するピストンを設け、前記シリンダ内で発生する高圧ガスを投入動作開始時に放圧して、前記接点の閉路および遮断器用ばねの圧縮を補うように構成したことを特徴とする遮断器用ばね操作器。
前記シリンダ内のガス圧力を調節するためのガス封入口と、封入したガスを気密に保持するバルブを設けたことを特徴とする請求項１記載の遮断器用ばね操作器。