JP4881117B2

JP4881117B2 - 開閉装置および開閉装置操作機構

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Publication number: JP4881117B2
Application number: JP2006268504A
Authority: JP
Inventors: 芳明網田; 義賢小林; 正治清水; 敬丸島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: US7772513B2; JP2008091098A; DE102007044475A1; DE102007044475B4; US20080078666A1; CN101154531A; CN101154531B

Description

本発明は、電気回路を開閉する開閉装置とその操作機構に関し、特に、高電圧電流を短時間で遮断するのに好適なものに係る。

一般に、開閉装置の操作機構は、大出力が得られる油圧操作力を用いたものや中・低出力のばね操作力を用いたものがある。前者を油圧操作機構と呼び、後者をばね操作機構と呼ぶ。特に近年、開閉装置の一種であるガス遮断器の消弧室の小型化が進み、少ない操作力で事故電流等を遮断できるようになりばね操作機構の適用が多くなっている。しかし、超高電圧クラスのガス遮断器では、２サイクル遮断（交流の２サイクル分の時間以内に遮断するもの）という高速動作性能が要求される。従来のばね操作機構では３サイクル遮断程度の動作性能が一般的であり、ばね力の保持機構や保持制御機構の応答性の問題のため、２サイクル遮断の実現は容易ではなかった。

このような開閉装置の操作機構の第１の従来例として、特許文献１と特許文献２がある。特許文献１と特許文献２では遮断ばねの力は出力レバーを介して、ラッチとオープロップ（Ｏ−プロップ（開係止レバー））およびキャッチで構成される保持機構により保持されている。そのような構成のばね操作機構の遮断動作は、保持制御機構であるソレノイドにトリップ電流が流されるとソレノイドのプランジャがキャッチを動作させ、キャッチとプロップの係合が外れ、さらに出力レバーとラッチの係合が外れ出力レバーが回転し遮断ばね力が解放されることにより行なわれる。

開閉装置の操作機構の第２の従来例として、特許文献３に記載のばね操作機構がある。特許文献３のばね操作機構では遮断ばね力を保持するために引き外しレバーと保持レバーが配置してあり、保持レバーは遮断動作時には遮断ばねの力ではなく、加速ばねの力により動作させ、遮断ばね力を解放させる構造を採用している。
特開平１１−２１３８２４号公報（図１と図７）特開２０００−４０４４５号公報（図１と図３）特許第３４９７８６６号公報（図１〜図４）

上述した開閉装置の操作機構の第１の従来例においては、遮断ばね力の解放（遮断動作）は、ソレノイドの励磁によるキャッチの動作と、オープロップの動作と、遮断ばねを含む電気的な接触子の動作の三動作から構成されている。これらの動作関係を図１０に示す。横軸は時間軸を示しており、縦軸は各部のストロークを示している。図１０において最下部の曲線はトリップ電流の波形を示し、その上にキャッチの動作曲線（ストローク）を示してある。その上にはオープロップと遮断ばねのストロークを示してある。最上部にはガス遮断器の消弧室内部の接触子の通電信号を示している。

トリップ電流を印加した時間を基点としキャッチが動作しオープロップの動作が開始されるまでの時間をＴ１とする。さらにオープロップの動作開始から遮断ばねの動作開始までの時間をＴ２とする。Ｔ３は遮断ばねの動作開始から開極点に達するまでの時間を示す。開極時間をＴ０とすると、
Ｔ０＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３（１）
の関係が成立する。

２サイクル遮断を実現するためには開極時間Ｔ０をある値以下にする必要がある。このように一般のばね操作機構ではトリップ電流印加後、キャッチから遮断ばねまで全て同時に動作が開始されるのではなく、キャッチがある程度動作した後にオープロップとの係合が外れることにより、オープロップの動作が開始され、オープロップがある程度動作してから遮断ばねが動作する。すなわち、遮断ばね力を保持している機構は、段階的に動作するため、Ｔ０を短縮するためにはＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの時間を短縮する必要がある。

しかし、Ｔ３は消弧室の可動部重量と開極速度、駆動エネルギーから遮断ばね力が決定するため、時間短縮には限度がある。Ｔ２を短縮させる方法としては、オープロップの軽量化と遮断ばね力を保持する力（保持力）を大きくすることにより高速に動作させることができる。しかし、この方法だと保持力が大きくなると強度向上のためオープロップを大型化する必要があり軽量化には限界が生じる。したがって保持力増大による高速化には限界が生じることになる。また、保持力を大きくすることによりオープロップとキャッチとの係合部にも大きな力が作用し、キャッチが大型化し、さらにキャッチを動作させるため大きな電磁力を持つソレノイドが必要となってくる。

現在、ソレノイドの高出力化のため、大型のコンデンサを利用した励磁方法がとられているが、ソレノイドに流せる電流値には規格で定められた上限値があるため、高出力化にも限度がある。このように、従来のばね操作機構では、容易に開極時間を短縮することが困難であった。

また、第２の従来例においても、遮断ばね力の解放過程は電磁石により引き外しフックが動作し、リセットレバーと加速ばねと保持レバーがほぼ同時に動作し、引き外しレバーと遮断ばねが同時に動作する三動作から構成されている。この従来例では遮断ばねの保持力（加圧力）の方向を保持レバーのほぼ回転中心としたことにより保持レバーの動作に要する力の低減をしている。

また、二番目の動作に含まれている保持レバーの動きを加速ばねによって高速化し動作時間短縮を図っている。しかし、この二番目の動作時間を零秒にすることは物理的に困難であり、開極時間全体を大幅に短縮することは第１の従来例で説明した理由も含めて困難である。

また、引き外しレバーと保持レバーが係合する部分への加圧力の方向を保持レバーのほぼ回転中心方向としているため、外部振動による保持レバーへの強制加振により、引き外しレバーが遮断動作方向に回転し、遮断指令なしの状態でも動作してしまう可能性がある。また、引き外しレバーに配置されたローラと保持レバーとの係合面の変形等により加圧力の方向が保持レバーの回転中心のどちらに向くか安定しておらず、加圧力が保持レバーの遮断動作する方向に作用した場合、遮断指令を入力しなくても引き外しレバーが外れてしまう可能性がある。

さらに特許文献３には記載されていないが、投入動作においてローラが保持レバーを押しのけて再び係合する際の衝撃力で保持レバーが遮断方向に動作し、遮断指令無しで遮断動作することは十分考えられる。このように第２の従来例では大幅に開極時間を短縮することができず、遮断ばね力の保持の安定性が不足する可能性があった。

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り、電気回路の開閉を行なう開閉装置とその操作機構において、遮断ばね力の保持と解放を、ラッチとその誤動作防止機構の組合せで行ない、遮断ばね力を解放するまでの時間を短縮し、開極時間全体を大幅に短縮させるとともに、遮断ばね力保持の安定性や信頼性を向上させた開閉装置およびその操作機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る開閉装置操作機構は、開閉装置の可動接点を往復駆動して、その開閉装置を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる開閉装置操作機構であって、支持構造体と、前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、前記投入シャフトに回転自由に固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラと、前記支持構造体に対して前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたラッチと、前記支持構造体に対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたキックレバーと、前記ラッチおよびキックレバーそれぞれに対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な異なる回転軸の周りに回転可能に連結されたロックレバーと、前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きに前記ラッチを押すように前記ロックレバーを付勢するロックレバー復帰ばねと、前記ラッチの前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きの回転を制限するために前記支持構造体に固定されたストッパーと、を有し、投入状態では、前記ローラは前記ラッチの先端を加圧し、その力の向きはラッチのほぼ回転中心に向かい、投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ラッチが前記ラッチ復帰ばねの付勢の逆方向に回転するのを許容するように前記ロックレバーが引かれ、前記ローラと前記ラッチの先端の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記サブシャフトが回転するように構成されていること、を特徴とする。

また本発明に係る開閉装置は、往復移動可能な可動接点と、この可動接点を駆動する操作機構とを有し、前記可動接点の移動によって遮断状態と投入状態との間で相互に移行しうる開閉装置であって、前記操作機構は、支持構造体と、前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、前記投入シャフトに回転自由に固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラと、前記支持構造体に対して前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたラッチと、前記支持構造体に対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたキックレバーと、前記ラッチおよびキックレバーそれぞれに対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な異なる回転軸の周りに回転可能に連結されたロックレバーと、前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きに前記ラッチを押すように前記ロックレバーを付勢するロックレバー復帰ばねと、前記ラッチの前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きの回転を制限するために前記支持構造体に固定されたストッパーと、を有し、投入状態では、前記ローラは前記ラッチの先端を加圧し、その力の向きはラッチのほぼ回転中心に向かい、投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ラッチが前記ラッチ復帰ばねの付勢の逆方向に回転するのを許容するように前記ロックレバーが引かれ、前記ローラと前記ラッチの先端の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記サブシャフトが回転するように構成されていること、を特徴とする。

本発明によれば、電気回路の開閉を行なう開閉装置とその操作機構において、遮断ばね力の保持と解放をラッチとその誤動作防止機構の組合せで行ない、遮断ばね力を解放するまでの時間を短縮し、開極時間全体を短縮させることができる。また、遮断ばね力保持の安定性や信頼性が向上する。

以下、本発明に係る開閉装置の操作機構の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
まず、図１〜図７を用いて本発明に係る開閉装置の操作機構の第１の実施形態を説明する。図１は開閉装置の操作機構の保持装置と保持制御装置の投入状態を示す正面図である。図２は図１で示した装置を含むばね操作機構の遮断状態を示す図である。図３は図１で示した装置を含むばね操作機構の投入状態を示す図である。図４および図５は投入状態から遮断状態に移行する途中の遮断動作過程を示す図である。図６および図７は遮断状態から投入状態に移行する途中の投入動作過程を説明する図である。

図２および図３において、リンク機構６の左方に可動接点２００が連結されている。図２のようにリンク機構６が右方向に移動したときに可動接点２００が開となって遮断状態となり、図３のようにリンク機構６が左方向に移動したときに可動接点２００が閉となって投入状態となるように構成されている。リンク機構６の一端はメインレバー１１の先端に回転自在に係合し、メインレバー１１は、投入シャフト８１に回転自由に固定されている。投入シャフト８１はフレーム（支持構造体）１４に固定された軸受（図示せず）で回転可能に支持されている。

遮断ばね１２はフレーム１４の取り付け面１０ｄにその一端が固定されており、他端は遮断ばね受け１６に嵌着されている。遮断ばね受け１６にはダンパー１７が固着されており、ダンパー１７の内部には流体が封入されており、ピストン１７ａが並進摺動自在に配置されている。ダンパー１７の一端は遮断ばねリンク１５に固着されており、メインレバー１１のピン１１ａに回転自由に取り付けられている。

フレーム１４にはサブシャフト７０が回転自由に配置されており、サブシャフト７０にサブレバー７１が固着されている。サブレバー７１の先端にはピン７１ａが配置されており、メインレバー１１に配置されたピン１１ｄとピン７１ａは主副連結リンク８０で連結されている。サブシャフト７０にはラッチレバー７２が固着されており、その先端にはローラ７２ａが回転自由に嵌着されている。さらに、サブシャフト７０にはカムレバー７３が固着されており、カムレバー７３の先端にはローラ７３ａが回転自由に嵌着されている。

投入ばね１３はフレーム１４の取り付け面１０ｄにその一端が固定されており、他端は投入ばね受け１８に嵌着されている。投入ばね受け１８にはピン１８ａが配置されており、ピン１８ａは、投入シャフト８１の端部に固着された投入レバー８２のピン８２ａと、投入リンク８３を介して連結されている。投入カム８４は、投入シャフト８１に固着されており、投入シャフト８１の回転に従いローラ７３ａと離接自在に係合する。

投入レバー８２の一端にはツメ８２ｂが配置されており、フレーム１４に回転自由に配置された投入用係止レバー６２に設けられた半円柱部６２ａと離接自在に係合している。また、投入用係止レバー６２の一端には復帰ばね６２ｂが配置されており、復帰ばね６２ｂの他端はフレーム１４に固定されている。復帰ばね６２ｂは圧縮ばねであり投入用係止レバー６２を時計方向回転させるばね力が常に作用している。ただし、その回転はフレーム１４に固着された投入用電磁ソレノイド２２のプランジャ２２ａと投入用係止レバー６２が係合することにより規制されている。

図２に示す遮断状態では、投入リンク８３の中心軸（ピン１８ａとピン８２ａの中心を結んだ軸）よりも投入シャフト８１の中心１０１が左側に位置しているので、投入レバー８２には投入ばね１３より反時計方向回転トルクが与えられている。しかし、ツメ８２ｂと半円柱部６２ａの係合によりその回転が保持されている。

係止レバー９０の先端には二股状の支持部９０ｂが形成され、フレーム１４に固着されたピン１４ｂと係合しているので、係止レバー９０はフレーム１４に対して固定されている。

ラッチ９１は係止レバー９０の端部に固定されたラッチ軸ピン１００の周りに回転自由に配置されている。係止レバー９０とラッチ９１間にはラッチ復帰ばね９１ａが配置されていて、このラッチ復帰ばね９１ａはラッチ９１を常に時計方向回転させる力を発生させている。このラッチ９１の時計方向回転は、係止レバー９０上に配置されたストッパーピン（ストッパー）９０ａとラッチ９１が当たることにより規制される。ラッチ９１の先端１０２は概円柱面で形成されており、その円柱面の中心位置は、ラッチ９１の回転中心すなわちラッチ軸ピン１００の中心軸とほぼ一致しているか、ラッチ軸ピン１００の半径の範囲内に位置するように構成される。

キックレバー５１はＬ字形板状であって、そのＬ字の一端が、ストッパーピン９０ａの周りになるように係止レバー９０に対して回転自由に配置されている。キックレバー５１のＬ字形の他端は後述する突出部５１ｃである。キックレバー５１のＬ字形の曲がり部に連結ピン５１ａが配置され、連結ピン５１ａを介してキックレバー５１とロックレバー５２が互いに回転自由に係合している。ロックレバー５２の連結ピン５１ａ配置位置の反対側端部にはピン５２ａが配置され、ピン５２ａを介してロックレバー５２とラッチ９１とが互いに回転自由に係合している。

キックレバー５１にはロックレバー・キックレバー復帰ばね５１ｂにて常に時計方向回転の力が作用しており、その力はロックレバー５２に配置された当接面５２ｂがラッチ９１に係合することにより受け止められる。当接面５２ｂには緩衝部材５２ｃが固着されており、ロックレバー５２がラッチ９１に係合する際の振動を低減させる作用がある。

図１および図３に示す投入状態において、連結ピン５１ａの中心はストッパーピン９０ａとピン５２ａの中心を結ぶ直線上かまたはラッチ９１側に片寄って配置される。そのため、ラッチ９１が反時計方向回転しようとするとロックレバー５２とキックレバー５１の突っ張り作用により止められる構造となっている。キックレバー５１には突出部５１ｃが形成されており、ローラ７２ａと離接自在に係合する。

引き外しリンク機構は、引き外しリンク５３と、引き外しリンク５３の一端に対して回転可能に係合する引き外しレバー５４とを有する。引き外しリンク５３は、引き外しレバー５４との係合部の反対側の端部に長穴５３ａが形成されている。ロックレバー５２上の連結ピン５１ａとピン５２ａとのほぼ中間位置にロックレバーピン５２ｄが配置されており、ロックレバーピン５２ｄは長穴５３ａと係合して、この長穴５３ａの範囲内で相互に移動および回転が可能である。引き外しレバー５４はフレーム１４に対して回転自由に配置されており、引き外し復帰ばね５４ａにより常に時計方向回転する力が与えられている。

フレーム１４に固着されている遮断用電磁ソレノイド２１のプランジャ２１ａの先端は引き外しレバー５４に離接自在に係合しており、遮断指令が入力されると引き外しレバー５４を反時計方向回転させる。

投入状態において、メインレバー１１は遮断ばね１２が伸びようとするばね力によって常に時計方向回転するトルクを受けている。メインレバー１１に伝えられた力は、主副連結リンク８０を介してサブレバー７１に伝えられる。その力はサブレバー７１を常に反時計方向回転させるトルクとなり、同時にラッチレバー７２も反時計方向回転させようとする。ただし、投入状態ではラッチ９１の先端１０２とローラ７２ａが係合しているためにラッチレバー７２の反時計方向回転は規制され、それに続くサブレバー７１から遮断ばね１２に至るまでの部材は静止保持された状態となる。

ここに示す実施形態では、投入シャフト８１、サブシャフト７０などの回転軸や各ピンの軸は互いに平行である。

（遮断動作）
このように構成された本実施の形態において、図１および図３に示す投入状態から図４および図５に示す状態を経て図２に示す遮断状態に至る遮断動作について説明する。まず、図１および図３に示す投入状態において、外部指令が入力されると遮断用電磁ソレノイド２１が励磁され、プランジャ２１ａが矢印Ｂの方向に動作する。引き外しレバー５４はプランジャ２１ａと係合しているため反時計方向回転する。それに連動して引き外しリンク５３の長穴５３ａがロックレバーピン５２ｄと係合しつつ右方向に移動し、ロックレバー５２を時計方向回転させる。この状態を示したのが図４である。

引き外しリンク５３はロックレバー５２を介してラッチ９１を反時計方向回転させるため、ローラ７２ａとラッチ９１の先端１０２との係合が外れる。ラッチレバー７２は遮断ばね１２により反時計方向の回転力が与えられているため、ラッチ９１を押しのけながら反時計方向回転する。その際、ロックレバーピン５２ｄは長穴５３ａに沿って移動し、引き外しリンク５３とは独立して動作する。キックレバー５１の突出部５１ｃはラッチ９１より引き外しレバー５４側に移動しているため、ローラ７２ａとは係合しない。この状態を図５に示す。

図２は遮断動作終了状態を示している。キックレバー５１とロックレバー５２はロックレバー・キックレバー復帰ばね５１ｂ（図１）により投入状態（図１、図３）とほぼ同じ位置まで復帰している。引き外しリンク５３と引き外しレバー５４も引き外し復帰ばね５４ａにより投入状態とほぼ同じ位置まで復帰している。ラッチ９１もラッチ復帰ばね９１ａにより投入状態とほぼ同じ位置まで復帰している。

図３においてラッチ９１とローラ７２ａの係合が外れると、ラッチレバー７２とサブシャフト７０に固着されたカムレバー７３、サブレバー７１が反時計方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に回転する。そして、メインレバー１１が時計方向回転（矢印Ｅ方向）に回転し遮断ばね１２とダンパー１７は矢印Ｆ方向に動作する。リンク機構６とそれに連結された可動接点２００が右方向に移動し、遮断動作が開始する。

遮断ばね１２がある一定距離変位すると、ピストン１７ａはフレーム１４に固定されたストッパー１４ａに当接し、ダンパー１７の制動力が発生し遮断ばね１２の動作を停止させ、それに連結されたリンクレバー類の動作も停止し遮断動作が完了する。その状態を示したのが図２である。

（投入動作）
次に図２に示す遮断状態から図６および図７に示す状態を経て図１および図３に示す投入状態に至る投入動作について説明する。

図２は遮断状態で投入ばね１３が蓄勢された状態を示す。外部指令が入力されると投入用電磁ソレノイド２２が励磁され、プランジャ２２ａが矢印Ｈ方向に動作し、投入用係止レバー６２はプランジャ２２ａと係合しているため反時計方向回転する。すると半円柱部６２ａとツメ８２ｂの係合が外れ、投入レバー８２と投入シャフト８１は投入ばね１３のばね力により反時計方向回転し（矢印Ｉ方向）、投入ばね１３は矢印Ｊ方向に伸びて放勢される。投入シャフト８１に固着されている投入カム８４は矢印Ｋの方向に回転し、ローラ７３ａと係合する。ローラ７３ａが投入カム８４により押し込まれると、カムレバー７３は時計方向回転し（矢印Ｌ方向）、同時にサブレバー７１は矢印Ｍの方向に回転する。

サブレバー７１の回転はメインレバー１１に伝えられ、メインレバー１１が反時計方向（矢印Ｎ方向）に回転する。すると、リンク機構６とそれに連結された可動接点２００が左方向に移動し、投入動作を行なう。メインレバー１１の回転に伴い遮断ばね１２は圧縮されて蓄勢され、ローラ７２ａはラッチ９１と再び係合し投入動作が完了する。

投入動作において図２の遮断状態からラッチレバー７２が時計方向回転すると、ローラ７２ａは最初にキックレバー５１の突出部５１ｃと係合する。この係合によりキックレバー５１は反時計方向回転し、それに伴いロックレバー５２は時計方向回転する。この動作によりラッチ９１はキックレバー５１とロックレバー５２の突っ張り状態が解除されるため、反時計方向回転が可能となり反時計方向回転を開始する。この状態を示しているのが図６である。

図７はローラ７２ａによってラッチ９１がさらに反時計方向回転した状態を示している。図１および図３は投入完了状態を示している。

投入カム８４とローラ７３ａの係合が無くなると、遮断ばね１２が伸びる力により、ローラ７２ａはラッチ９１の先端１０２と再係合する。この再係合の際、ローラ７２ａからラッチ９１に作用する力の方向はラッチ９１のほぼ回転中心に向かっている。これは、ラッチ９１の先端１０２が概円柱面で構成されており、その円柱面の中心がほぼラッチ９１の回転中心（すなわちラッチ軸ピン１００の中心）にあるためである。しかし、係合面の精度や変形等または再結合の衝撃力により、ラッチ９１が反時計方向回転しローラ７２ａがラッチ９１から外れてしまう可能性がある。しかし、キックレバー５１とロックレバー５２はロックレバー・キックレバー復帰ばね５１ｂにより既に突っ張りの状態にあるため、ラッチ９１の反時計方向回転を阻止することができ、ラッチ９１の誤動作防止機構となる。

本実施の形態によれば、遮断指令が入力され遮断用電磁ソレノイド２１が励磁されると、引き外しレバー５４と引き外しリンク５３を介し、ラッチ９１が直接駆動されラッチ９１とローラ７２ａの係合を引き外す動作と、遮断ばね１２が動作する二動作により遮断動作が行なわれる。このように従来のばね操作機構では三動作であったものを二動作にするため、遮断動作時間を大幅に短縮できるようになる。これは開極時間を表す式（１）において、Ｔ２がなくなった状態と同じとなるため、開極時間の短縮が可能となる。

また、ロックレバー５２とキックレバー５１により外部振動やラッチ９１の先端１０２の変形による保持力方向の変化に対してラッチ９１の外れを防止することができ、ばね操作機構の動作信頼性の向上が可能となる。

また、ラッチ９１の先端１０２の係合面が概円柱面で構成され、その円柱面の中心がラッチの回転中心（すなわちラッチ軸ピン１００の中心）とほぼ一致するようにしたため、投入状態においてローラ７２ａからラッチ９１へは回転力が作用しない。これによりラッチ９１を小型化することができ、引き外す際に必要な力を最小化することができ、電磁ソレノイドも小型化することができる。

さらに、投入状態においてロックレバー５２とキックレバー５１の回転連結部の中心の連結ピン５１ａを、ピン５２ａとストッパーピン９０ａを結ぶ直線上に配置するため、簡易な構造でラッチの回転を停止させることができ、ラッチ９１の小型化が可能となる。

また、キックレバー５１に突出部５１ｃを設けて投入時にこの突出部５１ｃとローラ７２ａとを係合することにより、キックレバー５１とロックレバー５２の突っ張り状態を容易に解除する作用を簡易構造で実現することができ、ラッチ９１の小型化が可能となる。

引き外しリンク５３の一端に長穴５３ａを配置し、ロックレバー５２に配置したロックレバーピン５２ｄと長穴５３ａが係合するようにするため、引き外しリンク５３はラッチ９１とローラ７２ａの係合が外れるまでラッチ９１を動作させ、その後のラッチ９１の動作はロックレバーピン５２ｄが長穴５３ａの中を移動するだけでよい。これによりラッチ９１の可動部質量を最小にすることができ、ラッチ９１が投入状態の位置に復帰するまでに要する時間を短縮することができ、高速動作が可能となる。

ロックレバー５２とラッチ９１が係合する部分に緩衝部材５２ｃを配置することにより、ロックレバー５２が投入状態に復帰する際の振動を低減させることができ、安定した動作が行なえ操作機構の動作安定性と信頼性の向上が可能となる。

［第２の実施形態］
次に、本発明に係る開閉装置の操作機構の第２の実施形態について、図８を参照して説明する。なお第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

この実施形態は、図１のロックレバー５２およびキックレバー５１の一部を改造したものである。すなわち、図８に示すように、ロックレバー５２は、Ｌ字形状である。このＬ字形状の一端にピン５２ａが配置され、ピン５２ａの周りでラッチ９１と互いに回転可能に係合している。ロックレバー５２のピン５２ａと反対側の端部は、ローラ７２ａ（図１等参照）と係合する突出部５２ｅになっている。Ｌ字形状のロックレバー５２の曲がり部には、ロックレバー５２とキックレバー５１とを互いに回転自由に接合する連結ピン５１ａが配置されている。

キックレバー５１は、図１の場合と同様にストッパーピン９０ａの周りに回転可能に配置され、連結ピン５１ａにより、ロックレバー５２と互いに回転自由に接合されている。しかしこの実施形態では、キックレバー５１は、ローラ７２ａと係合する突出部５１ｃ（図１等参照）を持たず、ラッチ９１と係合する当接面５１ｄを有する。当接面５１ｄには衝撃力を吸収する緩衝部材５１ｅが配置されている。

投入動作においてローラ７２ａは突出部５２ｅと係合し、キックレバー５１とロックレバー５２の突っ張り状態を解除する動作を行なう。

以上のように構成した場合でも前記第１の実施形態の形態と同様な作用効果を得ることができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明に係る開閉装置の操作機構の第３の実施形態について説明する。なお第１の実施形態の形態と同一または類似の部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。

この実施形態は、図１の連結ピン５１ａとロックレバーピン５２ｄを一つの連結ピン５１ａで兼用するように改造した構造である。すなわち、図９に示すように、キックレバー５１とロックレバー５２と引き外しリンク５３とが一つの連結ピン５１ａで係合している。

以上のように構成した場合でも前記第１の実施形態の形態と同様な作用効果を得ることができる。さらに、キックレバー５１とロックレバー５２の突っ張り状態を解除するために必要な力を小さくするためにはキックレバー５１とロックレバー５２の連結部に力を加えることが最も効果的であるので、この構成により遮断用電磁ソレノイド２１の低出力化および小型化が可能となる。

［他の実施形態］
以上説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、遮断ばね１２および投入ばね１３に圧縮コイルばねを用いているが、他の弾性体要素、たとえばネジリコイルばね、皿ばね、渦巻きばね、板ばね、空気ばねや引っ張りばねを用いることもできる。また、ラッチ９１やキックレバー５１、引き外しレバー５４に設けた復帰ばね９１ａ、５１ｂ、５４ａにコイルばねやネジリコイルばねを用いているが、他の弾性体要素、たとえば皿ばね、渦巻きばね、板ばねを用いることもできる。

さらに、たとえば複数の遮断ばねや複数の投入ばねを持つ操作装置にも適用できる。

また、上記実施形態では、ラッチ９１の回転を制限するストッパーピン９０ａがキックレバー５１の回転軸を兼ねているが、これらは別に設けてもよい。

また、係止レバー９０はフレーム１４に固定されているものであるから、係止レバー９０を無くして、ストッパーピン９０ａなどをフレーム１４に直接固定するようにしてもよい。またストッパーピン９０ａは、係止レバー９０またはフレーム１４と一体のものでもよい。

本発明の第１の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置と保持制御装置の投入状態を示す正面図である。図１の開閉装置のばね操作機構の遮断状態を示す展開正面図である。図１の開閉装置のばね操作機構の投入状態を示す展開正面図である。図１の開閉装置の遮断動作途中の状態を示す要部正面図である。図１の開閉装置の遮断動作途中の図４の状態に続く状態を示す要部正面図である。図１の開閉装置の投入動作途中の状態を示す要部正面図である。図１の開閉装置の投入動作途中の図６の状態に続く状態を示す要部正面図である。本発明の第２の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置と保持制御装置の投入状態を示す正面図である。本発明の第３の実施形態の開閉装置の操作機構の保持装置と保持制御装置の投入状態を示す正面図である。従来の開閉装置の遮断動作を説明するタイムチャートである。

符号の説明

６… リンク機構
１０ｄ… 取り付け面
１１… メインレバー
１１ａ… ピン
１１ｄ… ピン
１２… 遮断ばね
１３… 投入ばね
１４… フレーム（支持構造体）
１４ａ… ストッパー
１５… 遮断ばねリンク
１６… 遮断ばね受け
１７… ダンパー
１７ａ… ピストン
１８… 投入ばね受け
１８ａ… ピン
２１… 遮断用電磁ソレノイド
２１ａ… プランジャ
２２… 投入用電磁ソレノイド
２２ａ… プランジャ
５１… キックレバー
５１ａ… 連結ピン
５１ｂ… ロックレバー・キックレバー復帰ばね（ロックレバー復帰ばね）
５１ｃ… 突出部
５１ｄ… 当接面
５１ｅ… 緩衝部材
５２… ロックレバー
５２ａ… ピン
５２ｂ… 当接面
５２ｃ… 緩衝部材
５２ｄ… ピン（ロックレバーピン）
５２ｅ… 突出部
５３… 引き外しリンク
５３ａ… 長穴
５４… 引き外しレバー
５４ａ… 引き外し復帰ばね
５４ｂ… ピン
６２… 投入用係止レバー
６２ａ… 半円柱部
６２ｂ… 復帰ばね
７０… サブシャフト
７１… サブレバー
７１ａ… ピン
７２… ラッチレバー
７２ａ… ローラ
７３… カムレバー
７３ａ… ローラ
８０… 主副連結リンク
８１… 投入シャフト
８２… 投入レバー
８２ａ… ピン
８２ｂ… ツメ
８３… 投入リンク
８４… 投入カム
９０… 係止レバー
９０ａ… ストッパーピン（ストッパー）
９０ｂ… 支持部
９１… ラッチ
９１ａ… ラッチ復帰ばね
１００… ラッチ軸ピン
１０２… 先端
２００… 可動接点

Claims

開閉装置の可動接点を往復駆動して、その開閉装置を遮断状態と投入状態との間で相互に移行させる開閉装置操作機構であって、
支持構造体と、
前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、
前記投入シャフトに回転自由に固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、
前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するとき蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、
前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、
前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、
前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、
前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、
前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、
前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラと、
前記支持構造体に対して前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたラッチと、
前記支持構造体に対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたキックレバーと、
前記ラッチおよびキックレバーそれぞれに対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な異なる回転軸の周りに回転可能に連結されたロックレバーと、
前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、
前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きに前記ラッチを押すように前記ロックレバーを付勢するロックレバー復帰ばねと、
前記ラッチの前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きの回転を制限するために前記支持構造体に固定されたストッパーと、
を有し、
投入状態では、前記ローラは前記ラッチの先端を加圧し、その力の向きはラッチのほぼ回転中心に向かい、
投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ラッチが前記ラッチ復帰ばねの付勢の逆方向に回転するのを許容するように前記ロックレバーが引かれ、前記ローラと前記ラッチの先端の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記サブシャフトが回転するように構成されていること、
を特徴とする開閉装置操作機構。
前記キックレバーの回転軸と、前記ラッチと前記ロックレバーの相互回転軸と、前記キックレバーと前記ロックレバーの相互回転軸とがほぼ同一線上に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の開閉装置操作機構。
前記キックレバーと前記ロックレバーの相互回転軸位置にこの相互回転を許容する円柱状の連結ピンが配置され、
前記キックレバーの回転軸と、前記ラッチと前記ロックレバーの相互回転軸と、を結ぶ直線から前記連結ピンの半径以内の位置に前記連結ピンの中心が配置されていること、
を特徴とする請求項１に記載の開閉装置操作機構。
前記ロックレバーと係合する引き外しリンク機構と、
前記引き外しリンク機構を所定の方向に付勢する引き外し復帰ばねと、
前記引き外しリンク機構を、前記引き外し復帰ばねの付勢に抗して駆動して、前記ロックレバーを引き動かし、前記投入状態から遮断状態に移行させるための遮断用電磁ソレノイドと、
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
前記ラッチの前記ローラとの係合面がほぼ円柱面で構成され、前記円柱面の軸が前記ラッチの回転軸とほぼ一致することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
前記ラッチの回転軸位置にこの回転を許容する円柱状のラッチ軸ピンが配置され、前記ラッチの前記ローラとの係合面がほぼ円柱面で構成され、前記円柱面の軸が前記ラッチ軸ピンの半径以内に位置す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開閉装置操作機構。
前記投入シャフトの回転に応じて、前記投入状態から遮断状態に移行するときに蓄勢され、前記遮断状態から投入状態に移行するときに放勢されるように配設された投入ばねをさらに有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
前記投入シャフトに回転自由に固定された投入レバーと、
前記投入レバーに対して回転自在に接合された投入リンクと、
を有し、
前記投入ばねが前記投入リンクの先端と前記支持構造体の間にあって、前記投入リンクの先端を前記投入シャフトから離す方向に付勢するように配設されていること、
を特徴とする請求項７に記載の開閉装置操作機構。
前記キックレバーはキックレバー突出部を有し、
遮断状態から投入状態に移行するときに、前記投入シャフトの回転に伴って、前記カム機構によって前記ラッチレバーが前記ロックレバー復帰ばねの付勢の向きと逆向きに回転して、これによって前記ローラが前記キックレバー突出部を押し、それによって、前記キックレバーが回転するとともに、前記ラッチレバーがさらに回転し、これによって、前記ラッチが前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きと逆向きに回転し、さらに、前記ラッチの先端が前記ローラに当接し、投入状態に移行するように構成されていること、
を特徴とする請求項７または請求項８に記載の開閉装置操作機構。
前記ロックレバー復帰ばねの付勢によって前記ロックレバーと前記ラッチが当接する面に緩衝部材が配置されていること、を特徴とする請求項９に記載の開閉装置操作機構。
前記ロックレバーはロックレバー突出部を有し、
遮断状態から投入状態に移行するときに、前記投入シャフトの回転に伴って、前記カム機構によって前記ラッチレバーが回転して、これによって前記ローラが前記ロックレバー突出部を押し、それによって、前記ロックレバーが前記ロックレバー復帰ばねの付勢の向きと逆向きに回転するとともに、前記ラッチレバーがさらに回転し、これによって、前記ラッチが前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きと逆向きに回転し、さらに、前記ラッチの先端が前記ローラに当接し、投入状態に移行するように構成されていること、
を特徴とする請求項７または請求項８に記載の開閉装置操作機構。
前記ロックレバー復帰ばねの付勢によって前記キックレバーと前記ラッチが当接する面に緩衝部材が配置されていること、を特徴とする請求項１１に記載の開閉装置操作機構。
前記ロックレバーにロックレバーピンが配置され、
前記引き外しリンク機構は、前記ロックレバーピンと係合する長穴が形成された引き外しリンクと、この引き外しリンクと相互回転可能に連結された引き外しレバーとを有し、
前記遮断用電磁ソレノイドが前記引き外しレバーを押すことによって前記ロックレバー復帰ばねの付勢の向きと逆向きに前記引き外しレバーを回転させるように構成されていること、
を特徴とする請求項４に記載の開閉装置操作機構。
前記ロックレバーピンは、前記ラッチと前記ロックレバーの相互回転軸位置に配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の開閉装置操作機構。
往復移動可能な可動接点と、この可動接点を駆動する操作機構とを有し、前記可動接点の移動によって遮断状態と投入状態との間で相互に移行しうる開閉装置であって、前記操作機構は、
支持構造体と、
前記支持構造体に対して回転可能に配設された投入シャフトと、
前記投入シャフトに回転自由に固定され、前記可動接点に連動して揺動可能なメインレバーと、
前記投入シャフトの回転に応じて、前記遮断状態から投入状態に移行するときに蓄勢され、前記投入状態から遮断状態に移行するときに放勢されるように配設された遮断ばねと、
前記投入シャフトの回転軸とほぼ平行な回転軸の周りに前記支持構造体に対して回転可能に配設されたサブシャフトと、
前記サブシャフトに固定されて揺動するサブレバーと、
前記サブレバーの先端および前記メインレバーを互いに回転自在に連結する主副連結リンクと、
前記投入シャフトの回転に応じて前記サブシャフトを揺動させるカム機構と、
前記サブシャフトに固定されて揺動可能なラッチレバーと、
前記ラッチレバーの先端に取り付けられて回転可能なローラと、
前記支持構造体に対して前記投入シャフトの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたラッチと、
前記支持構造体に対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な回転軸の周りを回転可能に配設されたキックレバーと、
前記ラッチおよびキックレバーそれぞれに対して前記ラッチの回転軸にほぼ平行な異なる回転軸の周りに回転可能に連結されたロックレバーと、
前記ラッチを所定の向きに回転するように付勢するラッチ復帰ばねと、
前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きに前記ラッチを押すように前記ロックレバーを付勢するロックレバー復帰ばねと、
前記ラッチの前記ラッチ復帰ばねの付勢の向きの回転を制限するために前記支持構造体に固定されたストッパーと、
を有し、
投入状態では、前記ローラは前記ラッチの先端を加圧し、その力の向きはラッチのほぼ回転中心に向かい、
投入状態から遮断状態に移行するときに、前記ラッチが前記ラッチ復帰ばねの付勢の逆方向に回転するのを許容するように前記ロックレバーが引かれ、前記ローラと前記ラッチの先端の係合が外れて、これにより、前記遮断ばねの放勢により前記サブシャフトが回転するように構成されていること、
を特徴とする開閉装置。