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明 細 書

発明の名称 開閉装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042  

符号の説明

0043  

請求の範囲

1   2   3  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

明 細 書

発明の名称 : 開閉装置

技術分野

[0001]
 本発明は、固定接触子と可動接触子とを備える開閉装置に関するものである。

背景技術

[0002]
 開閉装置では、固定接触子と可動接触子との接触および離間によって、回路の接続および断路が行われる。開閉装置には、機器点検時の主回路の接地用として用いられる接地開閉器がある。特許文献1に開示されているように、主回路を接地する場合、接地側の可動接触子を移動させて、主回路側の固定接触子に接触させる。可動接触子を固定接触子に接触させる場合には、主回路が予め断路されて固定接触子に電圧が印加されていない状態とされる。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2009-163946号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 このような開閉装置には、主回路が断路されておらず閉路された状態のまま、可動接触子を固定接触子に誤って接触させた場合であっても、安全に投入可能であるとする責務が要求されるものがある。この責務を果たすためには、可動接触子と固定接触子との間でのアークの発生時間を短縮する必要がある。そのために、可動接触子を高速に移動させることで、アークが発生してから可動接触子が固定接触子に接触するまでの時間の短縮化が図られていた。可動接触子を高速に移動させるためには、大きな駆動力を発生させる操作装置が必要となる。そのため、操作装置の大型化が問題となってしまう。
[0005]
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アークの発生時間の短縮化を図りつつ操作装置の小型化を図ることができる開閉装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1の方向への移動と第1の方向と反対の第2の方向への移動の往復移動が可能に設けられた可動体と、可動体に対して第1の方向側に連結されて、可動体に対して相対的に第1の方向への移動と第2の方向への移動の往復移動が可能とされた可動接触子と、可動体に対して可動接触子を第1の方向に向けて付勢する付勢部と、可動接触子の第1の方向への移動を規制する第1の状態と、可動接触子の第1の方向への移動を許容する第2の状態とに切替え可能なラッチ部と、可動接触子に対して第1の方向側に設けられた固定接触子と、を備える。可動体および可動接触子は、可動接触子が固定接触子から離間した初期位置から第1の方向に移動することで、可動接触子が固定接触子に接触した投入位置に移動する。可動体および可動接触子が初期位置から投入位置に向けて移動する過程において、可動体および可動接触子が一定の距離を移動してから第1の状態のラッチ部によって可動接触子の移動が規制され、可動接触子の移動が規制されてから付勢部の付勢力に抗して可動体がさらに第1の方向に移動した際にラッチ部が第2の状態に切り替えられて可動接触子の第1の方向への移動が許容される。

発明の効果

[0007]
 本発明にかかる開閉装置によれば、アークの発生時間の短縮化を図りつつ操作装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 本発明の実施の形態1にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図
[図2] 実施の形態1にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図
[図3] 実施の形態1にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図
[図4] 実施の形態1にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図
[図5] 実施の形態1にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図
[図6] 実施の形態1にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図
[図7] 本発明の実施の形態2にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図
[図8] 実施の形態2にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図
[図9] 実施の形態2にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図
[図10] 実施の形態2にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図
[図11] 実施の形態2にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図
[図12] 実施の形態2にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図

発明を実施するための形態

[0009]
 以下に、本発明の実施の形態にかかる開閉装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
[0010]
実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図である。図2~図4は、実施の形態1にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図である。図5および図6は、実施の形態1にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図である。接地開閉器である開閉装置1は、六フッ化硫黄(SF )ガスなどの電気的な絶縁性および消弧性を有する絶縁ガスが封入されたタンク(図示を省略)内に設けて使用される。開閉装置1は、可動体2、可動接触子3、ばね5、フレーム4、ラッチ部6、固定接触子7、レバー8、およびモータ14を備える。
[0011]
 可動体2は、第1の方向である矢印Xに示す方向への移動と、第1の方向と反対の第2の方向である矢印Yに示す方向への移動の往復移動が可能に設けられている。可動体2には、矢印Xに示す方向側となる端部から矢印Yに示す方向に向けて延びる穴2aが形成されている。可動体2の穴2aの内部には、ピン9が設けられている。可動体2には、可動体2の移動方向と垂直な方向に延びる溝2bが形成されている。
[0012]
 可動接触子3は、可動体2に対して矢印Xに示す方向側に連結されている。より具体的には、可動接触子3のうち矢印Yに示す方向側となる端部が、可動体2の穴2aに差し込まれている。可動接触子3は、穴2aに差し込まれていることで、可動体2に対して相対的に矢印Xに示す方向への移動と矢印Yに示す方向への移動の往復移動が可能とされている。
[0013]
 可動接触子3のうち矢印Yに示す方向側となる端部には、可動接触子3の移動方向に沿って延びる溝3aが形成されている。溝3aには、可動体2の穴2aの内部に設けられたピン9が差し込まれている。ピン9が溝3aの端部に引っ掛かることで、可動接触子3が矢印Xに示す方向に移動しすぎて、穴2aから抜け落ちてしまうことが防がれる。可動接触子3には、移動方向と垂直な方向に張り出す張出部3bが形成されている。なお、以下の説明において、可動接触子3のうち張出部3bよりも矢印Xに示す方向側となる部分を先端部と称し、張出部3bよりも矢印Yに示す方向側となる部分を根元部と称する。すなわち、上述した溝3aは、可動接触子3の根元部に形成されている。また、可動接触子3の先端部は、可動接触子3が矢印Xに示す方向に移動することで固定接触子7に接触する接点となる。
[0014]
 ばね5は、可動体2の矢印Xに示す方向側の端面と、可動接触子3の張出部3bとの間に設けられた圧縮コイルばねである。ばね5は、可動体2に対して可動接触子3を矢印Xに示す方向に向けて付勢する付勢部である。上述したように、ばね5の付勢力によって可動接触子3が矢印Xに示す方向に移動させられても、可動接触子3の溝3aの端部にピン9が引っ掛かるため、可動接触子3は可動体2の穴2aから抜け落ちない。
[0015]
 フレーム4は、可動体2および可動接触子3を内部に収容する収容部である。フレーム4には、可動接触子3の先端部が挿通可能な開口4aが形成されている。可動接触子3の先端部は、可動接触子3が矢印Xに示す方向に移動することで開口4aを通してフレーム4の外部に突出する。
[0016]
 ラッチ部6は、フレーム4の内部に固定されている。ラッチ部6は、図1に示すように可動体2および可動接触子3が矢印Yに示す方向に移動した位置にある状態において、可動接触子3の張出部3bよりも矢印Xに示す方向側に設けられる。なお、図1に示す可動接触子3が固定接触子7から離間した位置での可動体2および可動接触子3の位置を初期位置と称する。
[0017]
 ラッチ部6には、可動接触子3の先端部は通過可能であるが、可動接触子3の張出部3bは通過できない通過口が形成されている。ラッチ部6は、複数の部材で構成され、その複数の部材の隙間で通過口が形成されている。なお、ラッチ部6が円環状の部材で構成され、その中心に形成された開口で通過口が形成されてもよい。
[0018]
 図2に示すように、可動接触子3が初期位置から矢印Xに示す方向に移動していくと、可動接触子3の張出部3bがラッチ部6に当接することで、可動接触子3がそれ以上矢印Xに示す方向に移動することが規制される。このように、矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動を規制できるラッチ部6の状態を第1の状態と称する。なお、初期位置ではラッチ部6に張出部3bは当接しておらず、ラッチ部6は第1の状態ではあるものの可動接触子3の移動は規制されていない。
[0019]
 ラッチ部6は、矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動を許容する第2の状態に切り替え可能となっている。図4に示すように、ラッチ部6が倒れて姿勢が変化することで、ラッチ部6と張出部3bとの当接が解除される。ラッチ部6と張出部3bとの当接が解除されることで、矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動が可能となる。
[0020]
 レバー8は、フレーム4の内部に設けられており、軸8aを中心に回転可能な棒状の部材である。レバー8には、可動体2の溝2bに差し込まれるピン8bが形成されている。ピン8bが溝2bに差し込まれたレバー8の回転に応じて、可動体2が矢印Xに示す方向または矢印Yに示す方向に直線的に移動する。
[0021]
 軸8aには第1のプーリー11が連結されている。レバー8は、第1のプーリー11に連動して回転する。第1のプーリー11は、第1のベース15に支持されている。第1のプーリー11から離間した位置には、第2のプーリー12が設けられている。第2のプーリー12は、モータ14によって回転される。第2のプーリー12は、第2のベース16に支持されている。第1のベース15と、第2のベース16との間には、2本の可撓性外被13aが設けられている。可撓性外被13aは、可撓性で円筒形状となっており、内部にワイヤ13bが挿通されている。可撓性外被13aとワイヤ13bとでワイヤ機構13が構成される。可撓性外被13aのそれぞれは、一端側が第1のベース15に固定され、他端側が第2のベース16に固定されている。可撓性外被13aの内部に挿通されたワイヤ13bは、可撓性外被13aの延びる方向に沿ってスライド移動可能となっている。また、ワイヤ13bは、円環形状となっており、第1のプーリー11と第2のプーリー12とに掛けられている。第2のプーリー12が回転すると、ワイヤ13bがスライド移動することで、第2のプーリー12の回転に連動して第1のプーリー11が回転する。したがって、モータ14によって第2のプーリー12が回転されると、第1のプーリー11およびレバー8が回転し、可動体2が移動する。このように、モータ14は、可動体2を移動させる駆動部の機能を発揮する。操作装置では、第1のプーリー11と第2のプーリー12との間で可撓性外被13aの形状に合わせてワイヤ13bがスライド移動可能である。そのため、可撓性外被13aの形状を変化させても第2のプーリー12の回転に連動して第1のプーリー11を回転させることができる。したがって、可撓性外被13aの形状を変化させることで様々な位置に第2のプーリー12およびモータ14を設置することが可能となっている。
[0022]
 固定接触子7は、可動接触子3に対して矢印Xに示す方向側に設けられている。固定接触子7は、複数の接点部7aを有している。図4に示すように、複数の接点部7aの間に可動接触子3の先端部が差し込まれることで、固定接触子7と可動接触子3とが接触した状態となる。開閉装置1が、固定接触子7が主回路側であり、可動接触子3が接地側である接地開閉器であれば、固定接触子7と可動接触子3とが接触することで主回路が接地される。図4に示すように、固定接触子7に可動接触子3が接触した状態での可動体2および可動接触子3の位置を投入位置と称する。
[0023]
 次に、可動体2および可動接触子3が初期位置から投入位置に移動する投入動作について説明する。図1に示す初期位置から、図2に示すように可動体2および可動接触子3が矢印Xに示す方向に一定の距離移動することで、可動接触子3の張出部3bがラッチ部6に当接して、可動接触子3のそれ以上の矢印Xに示す方向への移動が規制される。
[0024]
 次に、図3に示すように、矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動が規制された状態で、ばね5の付勢力に抗してさらに矢印Xに示す方向に可動体2が移動することで、ばね5が圧縮されて力が蓄勢される。ばね5に十分な力が蓄勢されたところで、図4に示すようにラッチ部6が倒れて第2の状態に切り替えられることで矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動が許容されると、ばね5に蓄勢された力が開放されて可動接触子3がそれまでの可動体2の移動速度に比べて速い速度で矢印Xに示す方向に移動する。そして、可動接触子3の先端部が接点部7aの間に差し込まれて、可動接触子3と固定接触子7とが接触することで投入動作が完了する。このとき、可動体2および可動接触子3は投入位置にある。
[0025]
 次に、可動体2および可動接触子3が投入位置から初期位置に移動する開放動作について説明する。図5に示すように、矢印Yに示す方向に可動体2が移動すると、ピン9に引掛けられて可動接触子3も矢印Yに示す方向に移動する。これにより、固定接触子7から可動接触子3が離間する。
[0026]
 さらに可動体2および可動接触子3が矢印Yに示す方向に移動することで、図6に示すように可動体2および可動接触子3が初期位置に戻る。さらに、ラッチ部6が第1の状態に切り替えられることで開放動作が完了する。
[0027]
 以上説明したように構成された開閉装置1では、図3に示すように可動接触子3の移動が規制されてばね5に力が蓄勢されるまでは、可動体2および可動接触子3ともに高速移動は行われない。そして、図4に示すようにラッチ部6が第2の状態に切り替えられることで可動接触子3が高速移動を行う。
[0028]
 初期位置における可動接触子3と固定接触子7との距離L1は、固定接触子7に接続された主回路に定常状態を超えた異常電圧が印加された場合、例えば主回路への雷撃があった場合等であっても、可動接触子3と固定接触子7との間にアークが発生しにくい距離に設定されている。また、ラッチ部6によって移動が規制された状態、すなわち図2および図3に示す状態における可動接触子3と固定接触子7との距離L2は、固定接触子7に接続された主回路に定常状態の電圧が印加されている場合にアークが発生しない距離であって、距離L1よりも短い距離に設定されている。
[0029]
 したがって、固定接触子7との距離がL2となる位置まで初期位置から可動接触子3を移動させ、その後ばね5に力を蓄勢する過程では、主回路に定常状態の電圧が印加されている状態であればアークの発生のおそれがないため、可動体2および可動接触子3を低速で移動させてもよい。そのため、可動体2を移動させる駆動力も低く抑えることが可能となる。これにより、可動体2を移動させる操作装置を、第1のプーリー11、第2のプーリー12、ワイヤ機構13、およびモータ14を用いて構成することが可能となり、モータ14とレバー8との間を剛体で連結させた操作装置に比べて小型化を図ることが可能となる。また、可撓性外被13aおよびワイヤ13bの長さを変えること、および可撓性外被13aの形状を変化させることで、第2のプーリー12およびモータ14を様々な位置に配置することが可能となる。これにより、複数の操作装置が備える第2のプーリー12およびモータ14を集約して配置することでメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。なお、第2のプーリー12に複数のワイヤ13bを掛けることで、1つのモータ14で複数の第1のプーリー11を回転させること、すなわち1つのモータ14で複数の可動体2および可動接触子3を移動させることが可能となり、さらなるメンテナンス性の向上および操作装置の小型化を図ることが可能となる。なお、図2~図6では、操作装置の記載を省略している。
[0030]
 また、可動接触子3と固定接触子7との距離がL2よりも短くなる範囲、すなわちアークが発生するおそれがある範囲では、ばね5に蓄勢された力を利用して可動接触子3を高速で移動させることが可能となる。したがって、アークが発生するおそれがある範囲では、可動接触子3を高速で移動させて、より短い時間で可動接触子3を固定接触子7に接触させることができるので、アークの発生時間の短縮化を図ることができる。
[0031]
 このように、開閉装置1では、主回路に定常状態の電圧が印加されている状態でアークが発生するおそれがある範囲でのみ可動接触子3を高速で移動させているため、初期位置から投入位置まですべての範囲で可動接触子3を高速で移動させる場合に比べて、操作装置に要求されるエネルギーが小さくて済む。そのため、上述したようにプーリー等を用いて操作装置の小型化を図ることが可能となる。
[0032]
 なお、ラッチ部6の第1の状態から第2の状態への切り替えおよび第2の状態から第1の状態への切り替え、すなわちラッチ部6の姿勢の変化は、可動体2の位置またはモータ14の回転角度等に基づいて送信される電気的な信号に基づいて実施されるものであってもよいし、可動体2の位置等に基づいた機械的作用によって実施されるものであってもよい。
[0033]
実施の形態2.
 図7は、本発明の実施の形態2にかかる開閉装置の概略構成を示す断面図である。図8~図10は、実施の形態2にかかる開閉装置での投入動作を説明する断面図である。図11および図12は、実施の形態2にかかる開閉装置での開放動作を説明する断面図である。なお、上記実施の形態1と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図8~図12では、操作装置の記載を省略している。
[0034]
 実施の形態2にかかる開閉装置51では、ラッチ部60が、フレーム4に固定された第1の磁石61と、可動体2および可動接触子3が初期位置にある場合に第1の磁石61に対して矢印Xに示す方向側から吸着された金属体62と、を有して構成される。
[0035]
 また、可動接触子3は、初期位置から矢印Xに示す方向に一定の距離移動した際に、金属体62に対して第1の磁石61を避けた部分に矢印Yに示す方向側から当接する第2の磁石31を有する。
[0036]
 このように構成された開閉装置51では、投入動作において初期位置から可動体2および可動接触子3が矢印Xに示す方向に一定の距離移動することで、図8に示すように可動接触子3の第2の磁石31が金属体62に当接する。金属体62は第1の磁石61に吸着されているため、可動接触子3のそれ以上の矢印Xに示す方向への移動が規制される。すなわち、第1の磁石61に金属体62が吸着された状態が第1の状態である。
[0037]
 次に、矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動が規制された状態で、ばね5の付勢力に抗してさらに矢印Xに示す方向に可動体2が移動することで、図9に示すようにばね5が圧縮されて力が蓄勢される。ばね5に蓄勢された力が、第1の磁石61と金属体62との吸着力を超えると、図10に示すように金属体62が第1の磁石61から離れた第2の状態に切り替えられて、矢印Xに示す方向への可動接触子3の移動が許容される。これにより、ばね5に蓄勢された力が開放されて可動接触子3がそれまでの可動体2の移動速度に比べて速い速度で矢印Xに示す方向に移動する。そして、可動接触子3の先端部が接点部7aの間に差し込まれて、可動接触子3と固定接触子7とが接触することで投入動作が完了する。このとき、可動体2および可動接触子3は投入位置にある。また、金属体62は第2の磁石31に吸着されている。
[0038]
 次に、可動体2および可動接触子3が投入位置から初期位置に移動する開放動作について説明する。図11に示すように、矢印Yに示す方向に可動体2が移動すると、ピン9に引掛けられて可動接触子3も矢印Yに示す方向に移動する。これにより、固定接触子7から可動接触子3が離間する。このとき、金属体62は第2の磁石31に吸着されて可動接触子3とともに移動する。また、金属体62は、第1の磁石61に当接することで、それ以上の矢印Yに示す方向への移動が規制される。
[0039]
 さらに可動体2および可動接触子3が矢印Yに示す方向に移動することで、図12に示すように金属体62から第2の磁石31は離れ、可動体2および可動接触子3が初期位置に戻る。このとき、金属体62は第1の磁石61に吸着されており、第1の状態となっている。
[0040]
 本実施の形態2にかかる開閉装置51でも、実施の形態1と同様に、可動接触子3の移動が規制されてばね5に力が蓄勢されるまでは、可動体2および可動接触子3ともに高速移動は行われない。そして、ラッチ部60が第2の状態に切り替えられることで可動接触子3が高速移動を行う。
[0041]
 これにより、アークの発生時間の短縮化を図りつつ、操作装置の小型化およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
[0042]
 以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

符号の説明

[0043]
 1 開閉装置、2 可動体、2a 穴、2b 溝、3 可動接触子、3a 溝、3b 張出部、4 フレーム、4a 開口、5 ばね、6 ラッチ部、7 固定接触子、7a 接点部、8 レバー、8a 軸、8b ピン、9 ピン、11 第1のプーリー、12 第2のプーリー、13 ワイヤ機構、13a 可撓性外被、13b ワイヤ、14 モータ、15 第1のベース、16 第2のベース、31 第2の磁石、60 ラッチ部、61 第1の磁石、62 金属体。

請求の範囲

[請求項1]
 第1の方向への移動と前記第1の方向と反対の第2の方向への移動の往復移動が可能に設けられた可動体と、
 前記可動体に対して前記第1の方向側に連結されて、前記可動体に対して相対的に前記第1の方向への移動と前記第2の方向への移動の往復移動が可能とされた可動接触子と、
 前記可動体に対して前記可動接触子を前記第1の方向に向けて付勢する付勢部と、
 前記可動接触子の前記第1の方向への移動を規制する第1の状態と、前記可動接触子の前記第1の方向への移動を許容する第2の状態とに切替え可能なラッチ部と、
 前記可動接触子に対して前記第1の方向側に設けられた固定接触子と、を備え、
 前記可動体および前記可動接触子は、前記可動接触子が前記固定接触子から離間した初期位置から前記第1の方向に移動することで、前記可動接触子が前記固定接触子に接触した投入位置に移動し、
 前記可動体および前記可動接触子が前記初期位置から前記投入位置に向けて移動する過程において、前記可動体および前記可動接触子が一定の距離を移動してから前記第1の状態の前記ラッチ部によって前記可動接触子の移動が規制され、前記可動接触子の移動が規制されてから前記付勢部の付勢力に抗して前記可動体がさらに前記第1の方向に移動した際に前記ラッチ部が前記第2の状態に切り替えられて前記可動接触子の前記第1の方向への移動が許容されることを特徴とする開閉装置。
[請求項2]
 前記可動体および前記可動接触子を内部に収容する収容部をさらに備え、
 前記ラッチ部は、前記収容部の内部に固定された第1の磁石と、前記可動体および前記可動接触子が前記初期位置にある場合に前記第1の磁石に対して前記第1の方向側から吸着された金属体と、を有し、
 前記可動接触子は、前記ラッチ部によって前記第1の方向への移動が規制されている場合に前記金属体に対して前記第1の磁石を避けた部分に前記第2の方向側から当接する第2の磁石を有することを特徴とする請求項1に記載の開閉装置。
[請求項3]
 前記可動体を移動させる駆動装置をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の開閉装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]