WO2017085764A1

WO2017085764A1 - 開閉器

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Publication number: WO2017085764A1
Application number: PCT/JP2015/082119
Authority: WO
Inventors: 将広藤岡; 貞國　仁志; 真人川東; 慎一朗中内
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-05-26
Also published as: JP6067182B1; US10256058B2; JPWO2017085764A1; US20180247778A1

Abstract

　開閉器（１）は、動作軸（５０）に沿って往復移動可能に設けられた第１の接触子（２）と、第２の接触子（３）と、を備える。第１の接触子（２）から第２の接触子（３）に向かう方向を第１の方向とし、第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、第２の接触子（３）は、第１の接触子（２）に押し込まれた際に第１の方向に移動可能に設けられた対向部（４）と、対向部（４）を第２の方向側に付勢する付勢部（５）と、動作軸（５０）から離間した位置に設けられて、動作軸（５０）に近接させる方向に付勢された離間部（６）と、対向部（４）に連結された規制部（７）と、を有する。対向部（４）が第２の方向側に位置する状態では、離間部（６）は規制部（７）に当接されて動作軸（５０）に近接する方向への移動が規制される。対向部（４）が第１の方向側に移動する過程で、離間部（６）は規制部（７）の当接から解放されて、動作軸（５０）に近接する方向に移動して、第１の接触子（２）に当接する。

Description

開閉器

　本発明は、ガス絶縁開閉装置に組み込まれる開閉器に関するものである。

　従来、ガス絶縁開閉装置には、機器点検時の主回路の接地用として接地開閉器が組み込まれる。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。

特開２００９－１６３９４６号公報

　このような開閉器には、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。この場合、可動接触子と固定接触子との間でのアークの発生を抑えるために、可動接触子を高速に動作させる必要があった。そのため、可動接触子を高速動作させるために操作装置が大型化し、かつ、操作装置と開閉器とを繋ぐ連結機構を強固にする必要があるため、設計自由度が低下してしまうという問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可動接触子の動作速度の低速化を図ることで、操作装置の小型化および設計自由度の向上を図ることができる開閉器を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる開閉器は、動作軸に沿って往復移動可能に設けられた第１の接触子と、動作軸上に設けられた第２の接触子と、を備える。第１の接触子から第２の接触子に向かう方向を第１の方向とし、第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、第２の接触子は、絶縁材料で形成されるとともに、第１の接触子の第１の方向側の先端部と対向し、第１の方向に移動する第１の接触子の先端部に押し込まれた際に第１の方向に移動可能に設けられた対向部と、対向部を第２の方向側に付勢する付勢部と、動作軸から離間した位置に設けられるとともに、動作軸に近接させる方向に付勢された離間部と、対向部に連結された規制部と、を有する。付勢部による付勢力によって対向部が第２の方向側に位置する状態では、離間部は規制部に当接されて動作軸に近接する方向への移動が規制される。第１の接触子の先端部に押し込まれて対向部が第１の方向側に移動する過程で、離間部は規制部の当接から解放されて、動作軸に近接する方向への移動の規制が解除される。離間部は、規制部によって動作軸に近接する方向への移動が規制された状態で、往復移動する第１の接触子と当接しない位置に設けられ、規制部による規制が解除された状態で、動作軸に近接する方向に移動して、第１の接触子に当接する。

　本発明にかかる開閉器によれば、可動接触子の動作速度の低速化を図ることで、装置の小型化および設計自由度の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる開閉器の概略構成を示す断面図図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿って見た矢視断面図図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿って見た矢視断面図実施の形態１にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態１にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態１にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態１にかかる開閉器の復旧動作を説明する断面図実施の形態１にかかる開閉器の復旧動作を説明する断面図本発明の実施の形態２にかかる開閉器の概略構成を示す断面図実施の形態２にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態２にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態２にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態２にかかる開閉器の復旧動作を説明する断面図実施の形態２にかかる開閉器の復旧動作を説明する断面図本発明の実施の形態３にかかる開閉器の概略構成を示す断面図図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿って見た矢視断面図実施の形態３にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態３にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態３にかかる開閉器の接地動作を説明する断面図実施の形態３にかかる開閉器の復旧動作を説明する断面図実施の形態３にかかる開閉器の復旧動作を説明する断面図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる開閉器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。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる開閉器の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿って見た矢視断面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿って見た矢視断面図である。

　接地開閉器である開閉器１は、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスなどの電気的な絶縁性および消弧性の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。開閉器１は、第１の接触子である可動接触子２と、第２の接触子である固定接触子３とを備える。

　可動接触子２および固定接触子３は、同一の動作軸５０上に設けられる。以下の説明において、動作軸５０に平行であって可動接触子２から固定接触子３に向かう方向を第１の方向として矢印Ｘで図示する。また、動作軸に平行であって固定接触子３から可動接触子２に向かう方向を第２の方向として矢印Ｙで図示する。

　可動接触子２は、動作軸５０に沿って往復移動可能に設けられている。図２に示すように、可動接触子２は動作軸５０を中心軸とする円筒形状を呈している。可動接触子２は、接地された接触子である。可動接触子２は、矢印Ｘに示す方向に移動することで、矢印Ｘに示す方向側となる先端部２ａが、後述する固定接触子３の対向部４に当接し、対向部４を矢印Ｘに示す方向に押し込む。

　固定接触子３は、対向部４、第１の付勢部５、離間部６、規制部７を有する。対向部４は、可動接触子２よりも矢印Ｘに示す方向側となる動作軸５０上であって、可動接触子２の先端部２ａと対向する位置に設けられる。対向部４のうち、矢印Ｙに示す方向側となる端部、すなわち可動接触子２の先端部２ａと対向する部分は、絶縁材料で形成されている。対向部４は、筒状形状のガイド部８の内側に差し込まれて、動作軸５０に沿って往復移動可能とされている。

　第１の付勢部５は、ガイド部８の内側に設けられたばねであり、対向部４を矢印Ｙに示す方向側に付勢する。対向部４は、図示は省略するが、ガイド部８から矢印Ｙに示す方向側に完全に抜け落ちないように、ガイド部８の内壁に引っ掛かる構造を有している。対向部４は、可動接触子２が矢印Ｘに示す方向に移動した際に、その先端部２ａに押し込まれて矢印Ｘに示す方向に移動可能とされる。先端部２ａに押し込まれた状態から可動接触子２が矢印Ｙに示す方向に移動すると、第１の付勢部５の付勢力によって対向部４は矢印Ｙに示す方向に移動する。

　離間部６は、図３に示すように、動作軸５０を中心とする円周上に配置された複数の接触動作部９と、接触動作部９を動作軸５０に近接させる方向に付勢する第２の付勢部１０と、接触動作部９をガイド部８に固定する固定部１１を有する。接触動作部９は、上記配置によって、動作軸５０から離間した位置に設けられることとなる。第２の付勢部１０および固定部１１は、円環状のばねである。固定部１１は、ガイド部８を囲むように設けられて、接触動作部９をガイド部８に押し付けて固定する。第２の付勢部１０は、固定部１１よりも矢印Ｙに示す方向側、より具体的には、ガイド部８よりも矢印Ｙに示す方向側となる位置に設けられて、接触動作部９を動作軸５０に近接させる方向に付勢する。

　規制部７は、対向部４に連結された部材であり、対向部４と一体に形成されていてもよいし、対向部４とは別体で形成されて対向部４に固定されていてもよい。規制部７は、対向部４の側面から突出し、途中で矢印Ｙに示す方向側に折り曲げられている。

　規制部７には、第１の付勢部５の付勢力によって矢印Ｙに示す方向側に対向部４が位置する状態で、接触動作部９または第２の付勢部１０、すなわち離間部６に動作軸５０側から当接する当接面７ａが形成される。本実施の形態では、離間部６のうち第２の付勢部１０に規制部７が当接する例を挙げて説明する。当接面７ａは、規制部７のうち折り曲げられた部分よりも先端側に形成されて離間部６と対向する面である。当接面７ａは、矢印Ｙに示す方向に向かうにしたがって動作軸５０に近接する近接面７ｂを有する。

　規制部７の当接面７ａが第２の付勢部１０に当接することで、接触動作部９は、動作軸５０から離間させられるとともに、動作軸５０に近接する方向に移動することが規制される。接触動作部９は、規制部７によって動作軸５０から離間させられることで、動作軸５０に沿って往復移動する可動接触子２と当接しない位置に設けられる。また、後に詳説するが、可動接触子２の先端部２ａに押し込まれて対向部４が矢印Ｘに示す方向に移動すると、第２の付勢部１０が規制部７の当接から開放されて、接触動作部９の動作軸５０に近接する方向への移動の規制が解除される。

　固定接触子３のガイド部８は、図示を省略した主回路である母線に接続されている。また、ガイド部８、接触動作部９の表面には、銀メッキが施されている。また、可動接触子２の表面にも銀メッキが施されている。

　次に、可動接触子２と固定接触子３とを接触させて、可動接触子２に接続された母線を接地させる接地動作、および接地状態から可動接触子２と固定接触子３を離間させる復旧動作における開閉器１の動作について説明する。図４から図６は、実施の形態１にかかる開閉器１の接地動作を説明する断面図である。図７および図８は、実施の形態１にかかる開閉器１の復旧動作を説明する断面図である。

　まず、接地動作が行われる前は、図１に示すように、可動接触子２は固定接触子３と離間した位置にある。次に、接地動作が開始されると、図４に示すように、可動接触子２が矢印Ｘに示す方向に移動して、先端部２ａが対向部４に接触する。次に、図５に示すように、可動接触子２がさらに矢印Ｘに示す方向に移動して、第１の付勢部５の付勢力に抗して対向部４が矢印Ｘに示す方向に移動すると、対向部４に連結された規制部７も矢印Ｘに示す方向に移動する。

　さらに、可動接触子２が矢印Ｘに示す方向に移動すると、図６に示すように、第２の付勢部１０が規制部７の当接面７ａとの当接から解放されて、接触動作部９が動作軸５０に近接する方向に移動する。これにより、図６に示すように、接触動作部９が可動接触子２の外周面に当接し、接地動作が完了する。母線は、ガイド部８、接触動作部９、可動接触子２を介して接地された状態となる。

　次に、復旧動作では、図７に示すように、可動接触子２を矢印Ｙに示す方向に移動させることで、対向部４および規制部７が第１の付勢部５の付勢力によって矢印Ｙに示す方向に移動する。このとき、規制部７の近接面７ｂの先端が第２の付勢部１０よりも動作軸５０側に入り込む。そして、図８に示すように、可動接触子２がさらに矢印Ｙに示す方向に移動することで、対向部４および規制部７もさらに矢印Ｙに示す方向に移動する。このとき、規制部７の当接面７ａが接触動作部９を動作軸５０から離間する方向に移動させることで、接地動作開始前の開閉器１の状態への復旧が完了する。

　一般的に、接地開閉器である開閉器１の接地動作は、母線を断路させた状態、すなわち固定接触子３に電圧が印加されていない状態で行われる。しかしながら、母線が閉路されて固定接触子３に電圧が印加されたまま接地動作が行われた場合であっても、可動接触子２と固定接触子３との間にアークが発生することを抑えることで、製品の耐久性および製品の信頼性を担保する必要がある。なお、以下の説明において、母線が閉路されて固定接触子３に電圧が印加されたまま行われる接地動作を、単に誤投入動作ともいう。

　ここで、誤投入動作時にアークの発生を抑えるためには、可動接触子２と固定接触子３とを高速で接触させる必要がある。従来は、可動接触子２を高速動作させることで、アークの発生を抑えていたが、可動接触子２を高速動作させるために操作装置が大型化し、設計自由度が低下してしまう場合があった。

　一方、本実施の形態では、対向部４のうち可動接触子２の先端部２ａと対向する部分が絶縁材料で形成されているため、可動接触子２と対向部４との間ではアークの発生が抑えられる。また、図４に示すように、第２の付勢部１０が規制部７の当接から解放されるまで、接触動作部９と可動接触子２との距離が、アークの発生しない距離に保たれていれば、可動接触子２を低速で移動させても、アークの発生を抑えることができる。

　また、第２の付勢部１０が規制部７の当接から解放されると、接触動作部９が第２の付勢部１０による付勢力によって可動接触子２に向かって移動する。したがって、接触動作部９が動作軸５０に向かう動作速度が、可動接触子２との間でアークの発生を抑えることができる速度となるように、第２の付勢部１０による付勢力を設定することで、誤投入動作時のアークの発生を抑えることができる。

　このように、本実施の形態では、固定接触子３が有する接触動作部９に高速動作を行わせてアークの発生を抑えているので、可動接触子２の動作速度を低速化することが可能となる。これにより、可動接触子２を動作させる操作装置の簡素化および小型化を図るとともに、設計自由度の向上を図ることができる。

　また、接触動作部９に高速動作を行わせる付勢力は、第２の付勢部１０に用いた円環状のばねのように簡単な構成で付与することが可能であり、装置の構成のより一層の簡素化を図ることが可能となる。

　なお、本実施の形態では、対向部４、離間部６、規制部７を有する第２の接触子が固定接触子３である例を挙げて説明したが、固定接触子３ではなく可動接触子２側に対向部４、離間部６、規制部７を設けて、第２の接触子が可動接触子２となり、第１の接触子が固定接触子３となるように構成しても構わない。

実施の形態２．
　図９は、本発明の実施の形態２にかかる開閉器２１の概略構成を示す断面図である。図１０から図１２は、実施の形態２にかかる開閉器２１の接地動作を説明する断面図である。図１３および図１４は、実施の形態２にかかる開閉器２１の復旧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。

　接地開閉器である開閉器２１では、可動接触子２２の先端部２２ａの外周面が、銅－タングステン合金などの耐アーク性の材料で形成された耐アーク部２２ｂとなっている。

　離間部６を構成する接触動作部２９には、動作軸５０に向けて突出する第１の突起２９ａと第２の突起２９ｂとが形成されている。第１の突起２９ａは、第２の突起２９ｂよりも矢印Ｙに示す方向側に形成される。また、第１の突起２９ａは、耐アーク性の材料で形成されている。

　接地開閉器である開閉器では、母線に印加された電圧の大きさによっては、誤投入動作時に可動接触子と固定接触子との接触を高速動作によって行っても、アークの発生を抑えきれない場合がある。このような場合であっても、高速動作によって可動接触子と固定接触子とを接触させれば、アークの発生時間を抑えて、操作装置および連結機構の簡素化および製品の信頼性を向上させることができる。

　ここで、本実施の形態２にかかる開閉器２１では、図１０に示すように、誤投入動作中にアークが発生する場所を、第２の突起２９ｂよりも矢印Ｙに示す方向側に形成された第１の突起２９ａと、可動接触子２２の先端部２２ａに形成された耐アーク部２２ｂとの間に限定することができる。ここで、第１の突起２９ａと耐アーク部２２ｂは、耐アーク性の材料で形成されているため、アークによる破損を抑えることができ、製品の耐久性および製品の信頼性の向上を図ることができる。

　なお、図１１に示すように第１の突起２９ａと耐アーク部２２ｂとが当接してアークが消弧された後に、可動接触子２２をさらに矢印Ｘに示す方向に移動させることで、図１２に示すように、可動接触子２２のうち耐アーク部２２ｂよりも矢印Ｙに示す方向側となる領域、すなわち銀メッキが施された領域と、銀メッキが施された第２の突起２９ｂとを当接させて母線をより確実に接地させることができる。

　なお、本実施の形態２でも、第２の接触子が可動接触子２２となり、第１の接触子が固定接触子２３となるように構成しても構わない。

実施の形態３．
　図１５は、本発明の実施の形態３にかかる開閉器３１の概略構成を示す断面図である。図１６は、図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿って見た矢視断面図である。図１７から図１９は、実施の形態３にかかる開閉器３１の接地動作を説明する断面図である。図２０および図２１は、実施の形態３にかかる開閉器３１の復旧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。

　接地開閉器である開閉器３１では、可動接触子３２の先端部３２ａの外周面が、銅－タングステン合金などの耐アーク性の材料で形成された耐アーク部３２ｂとなっている。固定接触子３３の対向部３４には、動作軸５０と平行に貫通する複数の貫通孔３４ａが形成されている。

　固定接触子３３は、図１５および図１６に示すように、動作軸５０に沿って見た場合に、貫通孔３４ａの内側に位置する主接点部３８を有する。対向部３４が矢印Ｙに示す方向側に位置する状態では、主接点部３８は対向部３４よりも矢印Ｘに示す方向側に位置し、対向部３４が矢印Ｘに示す方向側に移動する過程で、図１８および図１９に示すように、主接点部３８は貫通孔３４ａを通って対向部３４よりも矢印Ｙに示す方向側に露出する。対向部３４よりも矢印Ｙに示す方向側に露出した主接点部３８は、可動接触子３２の内壁に当接する。

　また、固定接触子３３の接触動作部３９のうち、可動接触子３２と当接する部分は、耐アーク性の材料で形成されている。

　本実施の形態３にかかる開閉器３１によれば、図１７に示すように、誤投入動作中にアークが発生する場所を、接触動作部３９のうち耐アーク性の材料で形成された部分と、可動接触子３２の先端部３２ａに形成された耐アーク部３２ｂとの間に限定することができる。ここで、アークが発生する部分は、耐アーク性の材料で形成されているため、アークによる破損を抑えることができ、製品の耐久性および製品の信頼性の向上を図ることができる。

　また、図１９に示すように、接触動作部３９と可動接触子３２とを銀メッキ部分で接触させずに、主接点部３８と可動接触子３２とを接触させて、母線を接地させることができる。そのため、接触動作部３９の構成を簡素化しつつアークへの耐久性の向上を図ることが可能となり、製造コストの抑制を図ることができる。

　また、上記実施の形態１および実施の形態２で説明した構成では、可動接触子２，２２と最終的に接触する銀メッキ部分が、高速動作を行う接触動作部９，２９に形成されているために、接地動作中の銀メッキ部分同士の距離を厳密に制御することが難しい場合がある。一方、本実施の形態１では、最終的に可動接触子３２と接触する固定接触子３３側の銀メッキ部分が、接地動作中に停止している主接点部３８とすることができるので、銀メッキ部分同士の距離をより正確に制御して、銀メッキ部分でのアークの発生をより確実に防ぐことができる。

　なお、本実施の形態３でも、第２の接触子が可動接触子３２となり、第１の接触子が固定接触子３３となるように構成しても構わない。

　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。

　１　開閉器（接地開閉器）、２　可動接触子（第１の接触子）、２ａ　先端部、３　固定接触子（第２の接触子）、４　対向部、５　第１の付勢部、６　離間部、７　規制部、７ａ　当接面、７ｂ　近接面、８　ガイド部、９　接触動作部、１０　第２の付勢部、１１　固定部、２１　開閉器（接地開閉器）、２２　可動接触子、２２ａ　先端部、２２ｂ　耐アーク部、２３　固定接触子、２９　接触動作部、２９ａ　第１の突起、２９ｂ　第２の突起、３１　開閉器（接地開閉器）、３２　可動接触子、３２ａ　先端部、３２ｂ　耐アーク部、３３　固定接触子、３４　対向部、３４ａ　貫通部、３８　主接点部、３９　接触動作部、５０　動作軸。

Claims

　動作軸に沿って往復移動可能に設けられた第１の接触子と、前記動作軸上に設けられた第２の接触子と、を備える開閉器であって、
　前記第１の接触子から前記第２の接触子に向かう方向を第１の方向とし、前記第１の方向と反対の方向を第２の方向とした場合に、
　前記第２の接触子は、
　絶縁材料で形成されるとともに、前記第１の接触子の前記第１の方向側の先端部と対向し、前記第１の方向に移動する前記第１の接触子の先端部に押し込まれた際に前記第１の方向に移動可能に設けられた対向部と、
　前記対向部を前記第２の方向側に付勢する付勢部と、
　前記動作軸から離間した位置に設けられるとともに、前記動作軸に近接させる方向に付勢された離間部と、
　前記対向部に連結された規制部と、を有し、
　前記付勢部による付勢力によって前記対向部が前記第２の方向側に位置する状態では、前記離間部は前記規制部に当接されて前記動作軸に近接する方向への移動が規制され、
　前記第１の接触子の先端部に押し込まれて前記対向部が前記第１の方向側に移動する過程で、前記離間部は前記規制部の当接から解放されて、前記動作軸に近接する方向への移動の規制が解除され、
　前記離間部は、前記規制部によって前記動作軸に近接する方向への移動が規制された状態で、往復移動する前記第１の接触子と当接しない位置に設けられ、前記規制部による規制が解除された状態で、前記動作軸に近接する方向に移動して、前記第１の接触子に当接することを特徴とする開閉器。
　前記規制部は、前記離間部に対して前記動作軸側から当接する当接面を有し、
　前記当接面は、前記第２の方向に向かうにしたがって前記動作軸に近接し、
　前記規制部が前記第１の方向に移動する際に、前記当接面が前記離間部を前記動作軸から離れる方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
　前記離間部には、前記動作軸に向けて突出する第１の突起と第２の突起とが形成され、
　前記第１の突起は、前記第２の突起よりも前記第２の方向側に形成されるとともに、耐アーク性の材料で形成され、
　前記第１の接触子の前記先端部は、耐アーク性の材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
　前記第１の接触子は、前記動作軸を中心軸とする筒状形状であり、
　前記対向部には、前記動作軸と平行に貫通する貫通孔が形成されており、
　前記第２の接触子は、前記動作軸に沿って見た場合に、前記貫通孔の内側に位置する主接点部を有し、
　前記対向部が前記第２の方向側に位置する状態では、前記主接点部は対向部よりも前記第２の方向側に位置し、前記対向部が前記第１の方向側に移動する過程で、前記主接点部は前記貫通孔を通って前記対向部よりも前記第２の方向側に露出して、前記第１の接触子の内壁に当接することを特徴とする請求項１に記載の開閉器。