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公開番号2020202116
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201217
出願番号2019109295
出願日20190612
発明の名称開閉装置
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 20060101AFI20201120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
簡単な方式でチャタリングが抑制できること。
【解決手段】
本発明の開閉装置は、上記課題を解決するために、固定側アーク接触子と電気的に接続された固定側接触子と、可動側アーク接触子と電気的に接続された可動側接触子と、これらを収納する消弧性気体が充填された密封容器と、前記可動側接触子を機械的に移動させる操作機構とを備え、前記操作機構により前記可動側接触子の位置を移動させて前記固定側接触子と接触させることで通電状態とする投入機能を有する開閉装置であって、前記可動側接触子又は前記固定側接触子は、前記開閉装置の投入動作時の前記固定側接触子又は前記可動側接触子の衝突の衝撃により開離した前記可動側接触子又は固定側接触子の接触端子が、再び前記固定側接触子又は前記可動側接触子に接触するまでの時間(周期)をばらつかせるように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図2(a)
特許請求の範囲【請求項1】
固定側アーク接触子と電気的に接続された固定側接触子と、可動側アーク接触子と電気的に接続された可動側接触子と、これらを収納する消弧性気体が充填された密封容器と、前記可動側接触子を機械的に移動させる操作機構とを備え、
前記操作機構により前記可動側接触子の位置を移動させて前記固定側接触子と接触させることで通電状態とする投入機能を有する開閉装置であって、
前記可動側接触子又は前記固定側接触子は、前記開閉装置の投入動作時の前記固定側接触子又は前記可動側接触子の衝突の衝撃により開離した前記可動側接触子又は固定側接触子の接触端子が、再び前記固定側接触子又は前記可動側接触子に接触するまでの時間(周期)をばらつかせるように構成されていることを特徴とする開閉装置。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
請求項1に記載の開閉装置であって、
前記開閉装置の投入動作時の前記固定側接触子又は前記可動側接触子の衝突の衝撃により開離した前記可動側接触子又は固定側接触子の接触端子が、再び前記固定側接触子又は前記可動側接触子に接触するまでの時間(周期)をばらつかせる構成は、
前記固定側接触子又は前記可動側接触子が有する複数の前記接触端子のそれぞれの通電信号の非接触時間が時間軸上で分散し、どの時間軸上においてもいずれかの前記接触端子が接触状態にある構成であることを特徴とする開閉装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の開閉装置であって、
前記接触端子は中空円筒状に構成されていると共に、中空円筒状の前記接触端子の軸方向片端部が開口し軸方向に伸びる複数のスリットが形成され、複数の前記スリットで周方向に区分けされた少なくとも1つの前記接触端子の周方向幅が、他の前記接触端子の周方向幅とは異なっていることを特徴とする開閉装置。
【請求項4】
請求項3に記載の開閉装置であって、
複数の前記スリットは周方向に等間隔で配置されておらず、かつ、複数の前記スリットで周方向に区分けされた前記接触端子の各周方向幅が異なることを特徴とする開閉装置。
【請求項5】
請求項3に記載の開閉装置であって、
複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの前記接触端子が有するスリット間の1つのスリット角と、複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの他の接触端子が有するスリット間の1つの他のスリット角の角度が異なることで、複数の前記スリットで周方向に区分けされた前記接触端子の各周方向幅が異なることを特徴とする開閉装置。
【請求項6】
請求項1又は2に記載の開閉装置であって、
前記接触端子は中空円筒状に構成されていると共に、中空円筒状の前記接触端子の軸方向片端部が開口し軸方向に伸びる複数のスリットが形成され、複数の前記スリットの長さが不揃いであることを特徴とする開閉装置。
【請求項7】
請求項6に記載の開閉装置であって、
複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの前記接触端子の左右に隣接する前記スリットの根元から開放端までの長さをLaとし、複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの別の前記接触端子の左右に隣接する前記スリットの根元から開放端までの長さをLbとした際に、La>Lbの関係にあることを特徴とする開閉装置。
【請求項8】
請求項1又は2に記載の開閉装置であって、
前記接触端子は中空円筒状に構成されていると共に、中空円筒状の前記接触端子の軸方向片端部が開口し軸方向に伸びる複数のスリットが形成され、複数の前記スリットで周方向に区分けされた少なくとも1つの前記接触端子の開放端の位置が、複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの他の前記接触端子の開放端の位置よりもずれていることを特徴とする開閉装置。
【請求項9】
請求項8に記載の開閉装置であって、
複数の前記スリットで周方向に区分けされた少なくとも1つの前記接触端子の開放端の端部が、複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの他の前記接触端子の開放端の端部よりも根元側に位置し、前記接触端子の開放端の端部の位置が不揃いであることを特徴とする開閉装置。
【請求項10】
請求項1又は2に記載の開閉装置であって、
前記接触端子は中空円筒状に構成されていると共に、中空円筒状の前記接触端子の軸方向片端部が開口し軸方向に伸びる複数のスリットが形成され、複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの前記接触端子先端の接触部と、複数の前記スリットで周方向に区分けされた他の1つの前記接触端子先端の接触部の形状が異なることを特徴とする開閉装置。
【請求項11】
請求項10に記載の開閉装置であって、
複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの前記接触端子先端の接触部に加工されたR加工に対して、複数の前記スリットで周方向に区分けされた他の1つの前記接触端子先端の接触部に加工されたR加工の形状が異なることを特徴とする開閉装置。
【請求項12】
請求項11に記載の開閉装置であって、
複数の前記スリットで周方向に区分けされた1つの前記接触端子先端の接触部に加工されたR加工よりも、複数の前記スリットで周方向に区分けされた他の1つの前記接触端子先端の接触部に加工されたR加工が大きくR加工されていることを特徴とする開閉装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は開閉装置に係り、特に、開閉動作時に発生する接触子のチャタリングを抑制するものに好適な開閉装置に関する。
続きを表示(約 5,000 文字)【背景技術】
【0002】
国内外の電力系統において、過大な事故電流を含む系統電流の開閉のために、ガス遮断器を含む開閉装置が使用されている。
【0003】
通常、ガス遮断器は、金属ばねや油圧を駆動力とする操作器により開閉動作(遮断動作、投入動作)を行い、接触子を機械的に切り離すか又は接触させ、電気的に切断又は接続する。
【0004】
ガス遮断器は、遮断動作時に接触子間にアーク放電が発生するため、絶縁媒体としてSF

ガスなど絶縁ガスを高圧で吹き付けることにより、接触子間に発生するアーク放電を消弧している。この絶縁ガスのガス吹き付けのための高圧力発生の方法としては、機械的に絶縁ガスを圧縮する方法やアーク放電の熱エネルギーを利用して絶縁ガスを高圧化する方法がある。
【0005】
ガス遮断器を含む開閉装置では、電流を通電するための接触子が設けられており、凸形状の金属製接触子と凹形状の金属製接触子を機械的に挿入して接触させ、電気的に接続する構造が広く普及している。
【0006】
ガス遮断器の遮断及び投入動作においては、接触子を機械的に動作させるためにばね動力や油圧動力を用いた操作機構を用いるが、遮断性能確保のために遮断及び投入動作の動作速度は、一定以上の速度が要求される。このため、接触子への機械的接触の際に衝突に近い衝撃が接触子に加えられる。
【0007】
上記のようなガス遮断器において、投入動作時の接触子同士の機械的接触は衝突的であり、衝突の運動エネルギーにより接触子の変形や振動を生じる。これらの変形や振動に伴い接触子間で接触と開離を繰り返し、電気的には接続と切断を短時間に複数回繰り返すこととなる。
【0008】
この結果、投入状態を確認するための電気信号の波形に乱れが検出される現象、即ち、チャタリングが発生してしまい、ガス遮断器における投入動作時に正確な投入タイミングが把握できない恐れがある。
【0009】
このようなガス遮断器を含む開閉装置におけるチャタリングを抑制する技術が、特許文献1に記載されている。
【0010】
この特許文献1には、固定接触子に配設された固定接点と、前記固定接点に対して可動接触子に配設された可動接点とを備え、前記固定接点及び可動接点のそれぞれの中央部は他の箇所より厚く形成され、前記それぞれの中央部同士が接触して接点となる開閉装置であって、前記固定接点及び可動接点には、外周側から中心よりずれた方向に向かって前記中央部の近傍位置まで形成された溝部をそれぞれ備え、前記固定接点の溝部及び前記可動接点の溝部をそれぞれ前記接点側から見た場合、前記固定接点の溝部と前記可動接点の溝部とは上記ずれた方向が同じ方向で構成されていることにより、固定接点と可動接点との間において吸引力が発生するため、チャタリングが抑制され、信頼性が高く長寿命となることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
特開2013−110125号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
ところで、ガス遮断器における投入動作時に投入タイミングを正確に把握することは、機器の機械性能を確認する上で重要な情報であり、出荷時の品質管理上では機器の健全性を推定し、機器運用上のメンテナンスでも機能劣化の指針となるため、チャタリング発生を抑制することが重要な課題となる。
【0013】
開閉装置の投入動作におけるチャタリングの発生原因は、操作機構により高速に移動した接触子が、もう一つの電極の接触子に接触した際の衝撃に由来するものであり、この衝撃により接触子が変形し、振動することで短時間に通電状態と遮断状態を繰り返す。
【0014】
接触子に備えられた複数の接触端子(セグメント)は、最初の衝突の後に一度開離して絶縁し、自身の変形や振動により再度接触して通電する。このプロセスを全ての接触端子が同時に行うと、全ての接触端子が絶縁状態になる時間が生じ、通電信号にチャタリングが発生する。即ち、接触子が投入位置にあるにもかかわらず、電気的に切断された状態が生じるため、チャタリングを如何にして簡単な方式で抑制するかが課題となる。
【0015】
上述した特許文献1には、チャタリングを抑制する技術が記載されているが、チャタリング抑制のための構成としては、未だ改善の余地がある。
【0016】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡単な方式でチャタリングが抑制できる開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明の開閉装置は、上記目的を達成するために、固定側アーク接触子と電気的に接続された固定側接触子と、可動側アーク接触子と電気的に接続された可動側接触子と、これらを収納する消弧性気体が充填された密封容器と、前記可動側接触子を機械的に移動させる操作機構とを備え、前記操作機構により前記可動側接触子の位置を移動させて前記固定側接触子と接触させることで通電状態とする投入機能を有する開閉装置であって、
前記可動側接触子又は前記固定側接触子は、前記開閉装置の投入動作時の前記固定側接触子又は前記可動側接触子の衝突の衝撃により開離した前記可動側接触子又は固定側接触子の接触端子が、再び前記固定側接触子又は前記可動側接触子に接触するまでの時間(周期)をばらつかせるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、簡単な方式でチャタリングが抑制できる。即ち、開閉装置における投入動作時の主接触子の衝突によりチャタリングが発生するため、衝突の衝撃により開離した主接触子の接触端子が再び主接触子に接触するまでの時間(周期)をばらつかせることで、どの時間においても複数の接触端子のいずれかは通電しているという状態を作り出してチャタリングを抑制している。
【0019】
つまり、本発明では、接触端子の周方向幅を統一しないこと、又はスリットの長さを統一しないことで、衝突後の接触端子の変形量を変更して再接触までの時間をばらつかせるか、或いは、接触端子の接触部の先端形状を不揃いにすることで、最初の接触タイミングをばらつかせて所期の目的を達成している。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本発明の開閉装置の実施例1の概略構成を示す断面図である。
本発明の開閉装置の実施例1に用いられる固定側接触子を示す平面図である。
図2(a)の側面図である。
従来の開閉装置の側面概略構成を示す断面図である。
従来の開閉装置に用いられる固定側接触子を示す平面図である。
図4(a)の側面図である。
従来の開閉装置の投入動作における固定側接触子と可動側接触子が接触する瞬間の挙動を説明する接触子の断面図である。
従来の開閉装置の投入動作における固定側接触子と可動側接触子が接触した後の挙動を説明する接触子の断面図である。
従来の開閉装置の投入動作における固定側接触子と可動側接触子が再び接触した状態を説明する接触子の断面図である。
本発明の対象である開閉装置の投入動作において、開閉装置の通電状態における信号が理想的な場合の通信信号の例を示す図である。
本発明の対象である開閉装置の投入動作において、開閉装置の通電状態における信号にチャタリングが発生した場合の通信信号の例を示す図である。
従来構造の開閉装置の投入動作において、投入時の通電信号にチャタリングが発生した場合の各接触端子の通電信号の例を示す図である。
本発明の開閉装置の実施例1における投入時の通電信号にチャタリングが発生しない場合の各接触端子の通電信号の例を示す図である。
本発明の開閉装置の実施例2に用いられる固定側接触子を示す平面図である。
図12(a)の側面図である。
本発明の開閉装置の実施例3に用いられる固定側接触子を示す平面図である。
図13(a)の側面図である。
本発明の開閉装置の実施例4に用いられる固定側接触子を示す平面図である。
図14(a)の側面図である。
本発明の開閉装置の実施例4における投入時の通電信号にチャタリングが発生しない場合の各接触端子の通電信号の例を示す図である。
本発明の開閉装置の実施例5に用いられる固定側接触子を示す平面図である。
図16(a)の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の開閉装置を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用ずる。
【実施例】
【0022】
図1に、本発明の開閉装置100の実施例1の概略構成を示す。
【0023】
該図に示す本実施例の開閉装置100は、例えば、SF

等の消弧性気体が充填されたタンク(密封容器)1を有し、外部機器との接続のためにタンク1外に表出した固定側導体8と可動側導体9に接続されて電流の通電、又は遮断状態を切り替えるものである。
【0024】
この本実施例の開閉装置100は、固定側導体8と電気的に接続された固定側主導体2と、可動側導体9と電気的に接続された可動側主導体3と、固定側主導体2に電気的に接続され、固定側アーク接触子10を有する固定側接触子4と、可動側主導体3に電気的に接続され、可動側アーク接触子11を有する可動側接触子5と、可動側接触子5をシャフト7を介して機械的に移動させる操作器(操作機構)6と、固定側アーク接触子10と可動側アーク接触子11の間に発生するアークにSF

等の消弧性気体を吹き付ける絶縁ノズル12とから概略構成され、操作器6以外はタンク1内に収納されている。
【0025】
シャフト7は、操作器6により適当なストローク及び速度でシャフト7の軸方向に動かされるものである。
【0026】
そして、本実施例の開閉装置100は、操作器6によりシャフト7を介して可動側接触子5の位置を軸方向に移動させて固定側接触子4と接触させることで通電状態とする投入機能を有する。
【0027】
即ち、固定側導体8と可動側導体9の間で通電している時には、固定側接触子4と可動側接触子5及び固定側アーク接触子10と可動側アーク接触子11が接触して通電しており、遮断している時には、それらが非接触状態となるような構成の開閉装置100である。
【0028】
通常、遮断状態にある開閉装置100が通電状態に移行するためには、非接触状態の可動側接触子5及び固定側アーク接触子10と、それに物理的に連結するシャフト7を操作器6により、シャフト軸方向の極間側に移動し投入状態にする必要がある(以下、“投入動作”という)。
【0029】
逆に投入状態にある開閉装置100において、可動側接触子5及び固定側アーク接触子10と、それに物理的に連結するシャフト7を操作器6により、シャフト軸方向の操作器6側に移動することで遮断状態となる(以下、“遮断動作”という)。
【0030】
遮断動作時には、固定側アーク接触子10と可動側アーク接触子11の間にはアーク放電が発生し、周囲の絶縁媒体の絶縁ガスは高温、高圧のプラズマ状になる。アークを冷却して遮断するため、絶縁ノズル12により高温、高圧の絶縁ガスを誘導して外部に放出し、同時に周囲の低温の絶縁ガスを誘導してアークに吹き付けることで責務を達成する。
(【0031】以降は省略されています)

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