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公開番号2020194687
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201203
出願番号2019099102
出願日20190528
発明の名称ガス遮断器
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール特許業務法人
主分類H01H 33/915 20060101AFI20201106BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】開極に要する操作エネルギーが低減された、信頼性の高いガス遮断器を提供する。
【解決手段】中心軸の周りに回転可能であり、軸方向の一方側に第一螺旋溝2aを備え、他方側に第二螺旋溝2bを備える回転シャフト2と、回転シャフト2の一方側を支持する第一支持部材3と、回転シャフト2の他方側を支持する第二支持部材7と、第一支持部材3に保持され、第一螺旋溝2aの中に位置する第一球状部材5と、第二支持部材7に保持され、第二螺旋溝2bの中に位置する第二球状部材6と、第一支持部材3に接続された第一電極12、20と、第二支持部材7に接続された第二電極10とを備える。第一螺旋溝2aと第二螺旋溝2bは、巻き方向が互いに逆である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
中心軸の周りに回転可能であり、軸方向の一方側に第一螺旋溝を備え、他方側に第二螺旋溝を備える回転シャフトと、
前記回転シャフトの前記一方側を支持する第一支持部材と、
前記回転シャフトの前記他方側を支持する第二支持部材と、
前記第一支持部材に保持され、前記第一螺旋溝の中に位置する第一球状部材と、
前記第二支持部材に保持され、前記第二螺旋溝の中に位置する第二球状部材と、
前記第一支持部材に接続された第一電極と、
前記第二支持部材に接続された第二電極と、
を備え、
前記第一螺旋溝と前記第二螺旋溝は、巻き方向が互いに逆である、
ことを特徴とするガス遮断器。
続きを表示(約 480 文字)【請求項2】
前記回転シャフトは、前記第一支持部材が前記軸方向に移動すると、前記第一球状部材が前記第一螺旋溝を移動することで、回転し、
前記第二支持部材は、前記回転シャフトが回転すると、前記第二球状部材が前記第二螺旋溝を移動することで、前記軸方向で前記第一支持部材とは反対方向に移動する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項3】
前記回転シャフトは、前記第一螺旋溝が、螺旋状の溝である曲線部と、直線状の溝である直線部とを備え、
前記回転シャフトは、前記第一球状部材が前記曲線部を移動すると、回転し、前記第二球状部材を前記第二螺旋溝で移動させ、
前記回転シャフトは、前記第一球状部材が前記直線部を移動するとき、回転しない、
ことを特徴とする、請求項1に記載のガス遮断器。
【請求項4】
貫通穴を備える第三支持部材を備え、
前記第二支持部材は、前記第三支持部材に支持され、前記貫通穴の中を軸方向に移動可能である、
請求項1に記載のガス遮断器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス遮断器に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
高電圧や特別高圧の電力系統に用いるガス絶縁開閉装置は、遮断器、断路器、及び接地開閉器などから構成される装置であり、その開閉の際にアークが生じることから、可動部が必要十分に高速に駆動される必要がある。
【0003】
特にガス遮断器では、開極動作途中の消弧ガスの圧力上昇を利用し、圧縮ガスを電極間に生じるアークに吹き付けることで電流を遮断するパッファ形と呼ばれるものが一般的に用いられている。パッファ形のガス遮断器の性能を向上させるために、従来固定されていた被駆動側電極を駆動側電極の駆動方向と反対方向に駆動させる双駆動方式が提案されている。双駆動方式では、駆動側電極と被駆動側電極が相対的に動作するため、操作エネルギーを減少させることができる。
【0004】
例えば、特許文献1には、駆動側電極と被駆動側電極とを連結する双駆動機構を備えるガス遮断器が開示されている。この双駆動機構は、中空カムシャフトの内周を回転可能な中空カムシリンダを備える。中空カムシリンダは、第一ピンが貫通する第一螺旋溝と、被駆動側アーク電極に連結された第二ピンが貫通する第二螺旋溝を有する。第二螺旋溝は、第一螺旋溝と逆巻きである。中空カムシャフトは、第一ピンが貫通する第一直線溝と、第二ピンが貫通する第二直線溝を有する。
【0005】
特許文献1に記載のガス遮断器では、操作器の駆動力により、駆動側電極が移動し、第一ピンが第一螺旋溝を移動して中空カムシリンダを回転させる。中空カムシリンダが回転すると、第二ピンが第二螺旋溝を移動し、被駆動側アーク電極が駆動側電極の移動方向と反対方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2017−188367号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載のガス遮断器では、2つのピンが螺旋溝と直線溝を移動することで、被駆動側電極が駆動側電極の移動方向と反対方向に移動する。ピンには溝との間に摩擦力が働いているため、ピンを移動させるためには大きな操作エネルギーが必要である。すなわち、特許文献1に記載のガス遮断器では、駆動側電極と被駆動側電極を移動させるために大きなエネルギーが必要であるという課題がある。また、大きな操作エネルギーが必要なガス遮断器は、大きな強度が構成に要求され、高い構造信頼性を得るのに困難が伴う。
【0008】
本発明の目的は、開極に要する操作エネルギーが低減された、信頼性の高いガス遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によるガス遮断器は、中心軸の周りに回転可能であり、軸方向の一方側に第一螺旋溝を備え、他方側に第二螺旋溝を備える回転シャフトと、前記回転シャフトの前記一方側を支持する第一支持部材と、前記回転シャフトの前記他方側を支持する第二支持部材と、前記第一支持部材に保持され、前記第一螺旋溝の中に位置する第一球状部材と、前記第二支持部材に保持され、前記第二螺旋溝の中に位置する第二球状部材と、前記第一支持部材に接続された第一電極と、前記第二支持部材に接続された第二電極とを備える。前記第一螺旋溝と前記第二螺旋溝は、巻き方向が互いに逆である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、開極に要する操作エネルギーが低減された、信頼性の高いガス遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明の実施例によるガス遮断器が備える双駆動機構の構成を示す図であり、双駆動機構の動作開始時の状態を示す図である。
双駆動機構の動作終了時の状態を示す図である。
回転シャフトが備える第一螺旋溝と第二螺旋溝の概略を示す図である。
本発明の実施例によるガス遮断器において、双駆動機構が動作したときの、駆動側構造物から見たボールホルダの相対速度の大きさを示すグラフの一例である。
本発明の実施例によるガス遮断器の構成を示す断面図であり、閉極状態である(遮断動作を開始する前の)ガス遮断器を示す図である。
本発明の実施例によるガス遮断器の断面図であり、遮断途中のガス遮断器(主電極が開極状態でアーク電極が閉極状態)の一例を示す図である。
本発明の実施例によるガス遮断器の断面図であり、遮断途中のガス遮断器(主電極とアーク電極がともに開極状態)の一例を示す図である。
本発明の実施例によるガス遮断器の断面図であり、遮断動作が完了したガス遮断器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明によるガス遮断器は、駆動側電極と被駆動側電極(被駆動側アーク電極)とを互いに反対方向に移動させて開極する双駆動機構を備え、この双駆動機構により、開極に要する操作エネルギーを低減し、信頼性を高くすることができる。
【0013】
以下、本発明の実施例によるガス遮断器を、図面を参照して説明する。なお、以下に説明するガス遮断器は、あくまでも本発明の実施例によるガス遮断器であり、本発明の内容を以下の具体的様態に限定する意図はない。本発明によるガス遮断器は、特許請求の範囲に記載された内容に即して種々の様態で実施することが可能である。
【実施例】
【0014】
初めに、本発明の実施例によるガス遮断器が備える双駆動機構について説明する。
【0015】
図1は、双駆動機構1の構成を示す図であり、双駆動機構1の動作開始時の状態を示している。双駆動機構1は、回転シャフト2と、第一支持部材である駆動側構造物3と、第一球状部材である駆動側ボール5と、第二支持部材であるボールホルダ7と、第二球状部材である被駆動側ボール6と、第三支持部材である被駆動側構造物4と、連結シャフト8を備える。
【0016】
回転シャフト2は、その中心軸の周りに回転可能な棒状部材であり、長さ方向に移動しない。以下では、回転シャフト2の中心軸の方向(長さ方向)を「軸方向」と呼ぶ。回転シャフト2は、軸方向の一方側の外周面に第一螺旋溝2aを備え、他方側の外周面に第二螺旋溝2bを備える。
【0017】
駆動側構造物3は、回転シャフト2が通る穴を備え、回転シャフト2の一方側を回転シャフト2が回転可能となるように支持する部材である。駆動側ボール5は、回転シャフト2と駆動側構造物3との間に配置されている球状部材であり、駆動側構造物3に保持され、第一螺旋溝2aの中に位置する。回転シャフト2の一方側は、駆動側ボール5を介して、駆動側構造物3に支持される。駆動側構造物3は、連結シャフト8に固定された部材であり、連結シャフト8とともに軸方向に移動可能である。
【0018】
ボールホルダ7は、回転シャフト2が入る穴を備え、回転シャフト2の他方側を回転シャフト2が回転可能となるように支持する部材である。被駆動側ボール6は、回転シャフト2とボールホルダ7との間に配置されている球状部材であり、ボールホルダ7に保持され、第二螺旋溝2bの中に位置する。回転シャフト2の他方側は、被駆動側ボール6を介して、ボールホルダ7に支持される。ボールホルダ7は、被駆動側構造物4に支持された部材であり、被駆動側構造物4の貫通穴の中を軸方向に移動可能である。
【0019】
被駆動側構造物4は、ボールホルダ7を支持する部材である。被駆動側構造物4は、貫通穴を備え、この貫通穴の中をボールホルダ7が軸方向に移動する。
【0020】
連結シャフト8は、被駆動側構造物4に設けられた穴を貫通し、一端部が駆動側構造物3に固定されている棒状部材である。連結シャフト8は、軸方向に移動可能である。
【0021】
本実施例では、回転シャフト2は、それぞれ2本の第一螺旋溝2aと第二螺旋溝2bを備える。2本の第一螺旋溝2aのそれぞれの中には1個の駆動側ボール5が配置され、2本の第二螺旋溝2bのそれぞれの中には1個の被駆動側ボール6が配置される。すなわち、駆動側ボール5と被駆動側ボール6の数は、それぞれ2個である。なお、駆動側ボール5と被駆動側ボール6の数は、伝達する動力に応じて任意に定めることができる。
【0022】
図3は、回転シャフト2が備える第一螺旋溝2aと第二螺旋溝2bの概略を示す図である。図3には、回転シャフト2の全体図と、第一螺旋溝2aと第二螺旋溝2bの展開図を示している。
【0023】
第一螺旋溝2aは、軸方向の両端部に直線状の溝である第一直線部2aaと第二直線部2acを有し、中央部に螺旋状の溝である曲線部2abを有する。2本の第一螺旋溝2aは、回転シャフト2の周方向で互いに180度離れた位置に設けられる。
【0024】
第二螺旋溝2bは、螺旋状の溝である。2本の第二螺旋溝2bは、回転シャフト2の周方向で互いに180度離れた位置に設けられる。
【0025】
第一螺旋溝2aにおいて、第一直線部2aaは、第二螺旋溝2bから遠い部分であり、第二直線部2acは、第二螺旋溝2bに近い部分であり、曲線部2abは、第一直線部2aaと第二直線部2acの間の部分である。
【0026】
第一螺旋溝2aの曲線部2abと第二螺旋溝2bは、軸方向の周りに螺旋状に回転する溝であり、巻き方向(回転方向)が互いに逆である。
【0027】
図1に示した駆動側構造物3が軸方向に(図1の右方向に)移動すると、駆動側ボール5が第一螺旋溝2aの中を第一直線部2aaから曲線部2abに移動し、回転シャフト2が回転する。回転シャフト2が回転すると、被駆動側ボール6が第二螺旋溝2bの中を移動する。被駆動側ボール6が第二螺旋溝2bの中を移動すると、第一螺旋溝2aの曲線部2abと第二螺旋溝2bは巻き方向が互いに逆であるため、ボールホルダ7は、軸方向に、駆動側構造物3と反対方向(図1の左方向)に移動する。詳細は後述するが、本実施例によるガス遮断器は、双駆動機構1がこのような動作を行うことで、駆動側電極と被駆動側電極とを互いに引き離して開極する。
【0028】
図4は、本実施例によるガス遮断器において、双駆動機構1が動作したときの、駆動側構造物3から見たボールホルダ7の相対速度の大きさを示すグラフの一例である。図4には、駆動側構造物3を図1の右方向に移動させた際の、駆動側構造物3の移動速度(駆動速度)を破線で示し、駆動側構造物3から見たボールホルダ7の相対速度を実線で示している。図4のグラフの横軸の経過時間において、時間t1の範囲は、駆動側ボール5が第一螺旋溝2aの第一直線部2aaを移動しているときの時間であり、時間t2の範囲は、駆動側ボール5が第一螺旋溝2aの曲線部2abを移動しているときの時間であり、時間t3の範囲は、駆動側ボール5が第一螺旋溝2aの第二直線部2acを移動しているときの時間である。
【0029】
図1において、駆動側構造物3に右方向の力を加えると、駆動側ボール5が第一螺旋溝2aの第一直線部2aaを移動し、駆動側構造物3が右方向に移動する。このとき、回転シャフト2は、回転しない。このため、図4の時間t1の範囲に示すように、駆動側構造物3から見たボールホルダ7の相対速度は、駆動速度(駆動側構造物3の移動速度)と等しい。
【0030】
駆動側構造物3がさらに右方向に移動し、駆動側ボール5が第一螺旋溝2aの曲線部2abを移動すると、回転シャフト2に回転方向の力が加わる。回転シャフト2が回転すると、被駆動側ボール6が第二螺旋溝2bを移動し、第一螺旋溝2aの曲線部2abと第二螺旋溝2bは巻き方向が互いに逆であるため、ボールホルダ7に図1の左方向の力が働き、ボールホルダ7が左方向(すなわち、駆動側構造物3の移動方向と反対方向)に移動する。このため、図4の時間t2の範囲に示すように、駆動側構造物3から見たボールホルダ7の相対速度は、駆動速度より大きい。
(【0031】以降は省略されています)

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