開閉装置の操作機構、及び開閉装置
【課題】遮断用バネのバネ力を安定的に保持しつつ、開極時間を短縮した開閉装置およびその操作機構を提供する。
【解決手段】遮断への移行時に放勢される遮断用バネ１２のバネ力を受けて回転することで可動接点を対向接点から引き離すメインレバー１１を有しており、メインレバー１１には、軸回転可能なサブシャフト７０に固定されたサブレバー７１が連結される。サブシャフト７０には、先端にローラ７２ａが取り付けられた単数のラッチレバー７２が固定されている。ラッチレバー７２は、ローラ７２ａの移動軌跡上に介在する単数のラッチ部９１によって回転が抑止される。ラッチ部９１には、ウェイト９３が接離可能に押しつけられており、アクチュエータ２１により、このウェイト９３を押し退けてラッチ部９１を回転させ、ローラ７２ａの移動軌跡上から待避させる。
【解決手段】遮断への移行時に放勢される遮断用バネ１２のバネ力を受けて回転することで可動接点を対向接点から引き離すメインレバー１１を有しており、メインレバー１１には、軸回転可能なサブシャフト７０に固定されたサブレバー７１が連結される。サブシャフト７０には、先端にローラ７２ａが取り付けられた単数のラッチレバー７２が固定されている。ラッチレバー７２は、ローラ７２ａの移動軌跡上に介在する単数のラッチ部９１によって回転が抑止される。ラッチ部９１には、ウェイト９３が接離可能に押しつけられており、アクチュエータ２１により、このウェイト９３を押し退けてラッチ部９１を回転させ、ローラ７２ａの移動軌跡上から待避させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変電所や開閉所に設置される電力用の開閉装置及びその操作機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流遮断機能を有する開閉装置は、その使用目的、必要とされる機能に応じて、負荷開閉器、断路器、遮断器等のように呼称されるが、接点を相対的に接離させることで、電流の遮断と投入とを切り替える点で共通する。この接点を接離させる操作機構としては、大出力が得られる油圧操作力を用いたものや、中・低出力のバネ操作力を用いたものが挙げられる。
【０００３】
油圧操作力を用いた操作機構は、一般的に油圧操作機構と呼ばれ、バネ操作力を用いた操作機構は、一般的にバネ操作機構と呼ばれているが、近年、開閉装置の一種であるガス遮断器に設けられている消弧室の小型化が進展する中、少ない操作力で事故電流等を遮断できるバネ操作機構が採用される例が多くなっている。
【０００４】
ここで、超高電圧を遮断可能なガス遮断器では、２サイクル遮断という高速動作性能が求められている。２サイクル遮断とは、交流の２サイクル分の時間以内に電流を遮断するものである。しかし、従来のバネ操作機構を採用した開閉装置では、遮断用バネのバネ力を保持しておくラッチ機構の応答性の観点から、３サイクル遮断程度の動作性能が一般であり、２サイクル遮断の実現は容易ではなかった。
【０００５】
このようなバネ操作機構を採用した開閉装置の第１の従来例としては、特許文献１乃至３に挙げられる。特許文献１乃至３に開示の開閉装置においては、遮断用バネの付勢力は出力レバーを介してラッチとオープロップ（開係止レバー）とキャッチで構成されたラッチ機構により保持されている。この第１の従来例においては、ソレノイドアクチュエータに電流を流すことで、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、出力レバーとラッチの係合が外れ、出力レバーが回転し、遮断用バネを放勢させることにより、遮断動作が実施される。
【０００６】
また、このようなバネ操作機構を採用した開閉装置の第２の従来例としては、特許文献４が挙げられる。特許文献４に開示の開閉装置においては、遮断用バネの付勢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されており、保持レバーは遮断動作時には遮断用バネの力ではなく、加速バネの力により動作させ、遮断用バネの力を解放させる構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１３８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−４０４４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２９４３６３号公報
【特許文献４】特許３４９７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記第１の従来例においては、遮断用バネの放勢は、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、遮断用バネを含む接点の離反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１８に示す。横軸は時間軸であり、縦軸は各部のストロークである。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、更にその上にオープロップと遮断用バネ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。
【０００９】
電流をソレノイドに流した時点を基点とし、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用バネの動作開始までの時間をＴ２とする。Ｔ３は遮断バネの動作開始から開極点に達するまでの時間を示す。そして、開極時間をＴ０とすると、第１の従来例では、Ｔ０＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３の関係が成立する。
【００１０】
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。しかし、この第１の従来例では、ソレノイドへの電流導通後、キャッチから遮断用バネ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用バネが動作する。このように、複数のラッチ機構を段階的に動作させ、段階的にラッチを解除していく方式では、この開極時間Ｔ０を短縮することは非常に困難である。
【００１１】
例えば、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用バネのバネ力が決定するため、Ｔ３の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用バネを保持する保持力を大きくする方法が挙げられる。これにより、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。従って、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。
【００１２】
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、従来のバネ操作機構では、開極時間を短縮することが困難であった。
【００１３】
また、第２の従来例においても、遮断用バネのバネ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バネ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バネが同時に動作する三動作から構成されている。
【００１４】
この従来例では遮断バネの保持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バネ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った。
【００１５】
また、第２の従来例では、さらに遮断用バネのバネ力の保持において安定性が不足するという問題も指摘されている。すなわち、第１に、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。第２に、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。第３に、投入動作においてローラが保持レバーを押し退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。
【００１６】
このように従来のバネ操作機構では、開極時間を十分に短縮することができず、さらに遮断用バネのバネ力の保持の安定性が不足する可能性があった。
【００１７】
本発明の実施形態は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、遮断用バネのバネ力を安定的に保持しつつ、開極時間を短縮し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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために、実施形態の開閉装置の操作機構は、対向接点に対して可動接点を接離させることで、電流の遮断と投入とを切り替える操作機構であり、以下の特徴を有する。
（１）前記投入から前記遮断に移行するときに放勢される遮断用バネを有する。
（２）回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネのバネ力を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーを有する。
（３）前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーを有する。
（４）前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトを有する。
（５）一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転を受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーを有する。
（６）回転可能に軸支され、前記投入の状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部を有する。
（７）前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーを有する。
（８）前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネを有する。
（９）前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータを有する。
【００１９】
また、実施形態の開閉装置は、電流の遮断状態と投入状態とを切り替える開閉装置であり、以下の特徴を有する。
（１）相対的に接離可能な対向接点及び可動接点を有する。
（２）前記投入状態から前記遮断状態に移行するときに放勢される遮断用バネを有する。
（３）回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネの放勢を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーを有する。
（４）前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーを有する。
（５）前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトを有する。
（６）一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転を受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーを有する。
（７）回転可能に軸支され、前記投入状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部を有する。
（８）前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーを有する。
（９）前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネを有する。
（１０）前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る開閉装置の一例を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る操作機構の一例を示す分解構成図である。
【図３】第１の実施形態に係るラッチ機構の詳細構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る遮断開始直後のラッチ機構を示す構成図である。
【図５】第１の実施形態に係る遮断途中のラッチ機構を示す構成図である。
【図６】第１の実施形態に係る遮断途中の操作機構全体を示す分解構成図である。
【図７】第１の実施形態に係る投入開始直後の投入機構を示す構成図である。
【図８】第１の実施形態に係る投入開始直後のラッチ機構及びカム機構を示す構成図である。
【図９】第１の実施形態に係る投入途中でのラッチ機構を示す構成図である。
【図１０】第１の実施形態に係る投入完了直前でのラッチ機構を示す構成図である。
【図１１】第１の実施形態に係る等価質量モデルを示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係るラッチ機構を示す構成図である。
【図１３】第２の実施形態において、投入動作時のラッチレバーとラッチ部とカウンターウェイトレバーの位置関係を示す図である。
【図１４】第３の実施形態に係るラッチ部とカウンターウェイトレバーとを示す斜視図である。
【図１５】第４の実施形態に係るラッチ部の先端を示す拡大構成図である。
【図１６】第５の実施形態に係るラッチ機構の構成図である。
【図１７】他の実施形態に係るラッチ機構の構成図である。
【図１８】従来の開閉装置における各機構の動作関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、開閉装置、及び開閉装置の操作機構の複数の実施形態について、図１乃至１７を参照して具体的に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本実施形態に係る開閉装置の一例を示す断面図である。開閉装置１は、消弧性ガス２内で接点を接離させることで、電流を遮断又は投入させるガス遮断器である。この開閉装置１には、金属製又は硝子製の密閉容器３内に対向接触子４ａと可動接触子４ｂとが対向配置されている。密閉容器３内には、消弧性ガス２が充填されている。消弧性ガス２は、消弧性能及び絶縁性能に優れたガスであり、例えば六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）であるが、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さい空気、二酸化炭素、酸素、窒素、またはそれらの混合ガス等であってもよい。
【００２３】
対向接触子４ａと可動接触子４ｂは、それぞれ電気的な接点として機能する導体である。この対向接触子４ａと可動接触子４ｂは、相対的に接離可能となっている。具体的には、可動接触子４ｂは、密閉容器３に併設された操作機構１０と連結されている。この操作機構１０が可動接触子４ｂを対向接触子４ａの方向に押し出すことで、可動接触子４ｂは対向接触子４ａと接触し、開閉装置１は電流投入状態に移り、操作機構１０が可動接触子４ｂを対向接触子４ａから引き離すことで、可動接触子４ｂは対向接触子４ａと離反し、開閉装置１は電流遮断状態に移る。
【００２４】
図２は、操作機構１０の一例を示す分解構成図である。操作機構１０において、操作ロッド５は、可動接触子４ｂの後端に固定される棒状部材であり、駆動力を受けて可動接触子４ｂを押し引きする。この操作ロッド５５は、可動接触子４ｂと対向接触子４ａと同軸に配置され、この軸方向にスライド可能となっている。
【００２５】
この操作ロッド５には、リンク６を介在してメインレバー１１が連結されている。操作ロッド５の後端とリンク６の一端、及びメインレバー１１とリンク６の他端は、それぞれ共通のピンを中心に回転自在に連結されている。
メインレバー１１は、３本のアームが放射状に延びて形成され、アームの放射中心にアームの延び方向と直交する回転軸を有する。このメインレバー１１は、回転軸で位置固定されているが、回転軸を中心に回転可能である。メインレバー１１とリンク６とは、そのうちの一本である第１アームの先端で連結されている。
【００２６】
メインレバー１１の他の一本である第２アームは、第１アームが可動接触子４ｂから離れる方向を時計回りとすると、第１アームから反時計回りの方向に位置する。この第２アームには、遮断駆動源が連結されている。遮断駆動源は、電流を遮断する操作駆動力を発生させる遮断用バネ１２と、遮断用バネ１２の振動を減衰させるダンパー１７と、遮断用バネ１２の伸張範囲を規制するピストン１７ａと、遮断用バネ１２の付勢力をメインレバー１１に伝達するリンク１５とにより構成されている。
【００２７】
遮断用バネ１２は、伸張方向に放勢される圧縮コイルバネである。この遮断用バネ１２は、メインレバー１１が収納されているハウジング１４に設置されている。遮断用バネ１２の一端は、このハウジング１４に固定されており、他端は浮動となっている。
【００２８】
ダンパー１７は、内部に流体が充填されており、一端が遮断用バネ１２の浮動端に固定されている。遮断用バネ１２の浮動端には、板状のバネ受け１６が設けられている。ダンパー１７は、一端がバネ受け１６の底面に固定され、遮断用バネ１２の軸に沿って内部に延びている。
【００２９】
バネ受け１６の上面には、ピストン１７ａが設けられている。ピストン１７ａは、遮断用バネ１２が収容されたハウジング１４の端面に当接することで、遮断用バネ１２の伸張範囲を規制している。
【００３０】
ダンパー１７の他端には、リンク１５の一端が固定されている。このリンク１５は、遮断用バネ１２の軸に沿って内部から外部へ延び、メインレバー１１の第２アームまで延びている。リンク１５の他端と第２アームの先端とは、共通のピン１１ａで回転自在に連結されている。尚、このリンク１６は、第１アーム側へ延びている。
【００３１】
次に、メインレバー１１の他の一本である第３アームには、リンク８０を介してサブレバー７１が連結されている。第３アームの先端とリンク８０の一端、及びサブレバー７１の一端とリンク８０の他端は、それぞれ共通のピンで回転自在に連結されている。サブレバー７１の他端は、当該レバーの伸び方向と直交する方向に延設されたサブシャフト７０に固定されている。
サブシャフト７０は、図示しない軸受けに支持されて軸回転可能となっているが、配置位置は固定されている。
【００３２】
このように、遮断用バネ１２の伸張動作を可動接触子４ｂのスライド動作に変換するメインレバー１１は、リンク８０とサブレバー７１を介してサブシャフト７０と係合している。そのため、操作機構１０は、サブシャフト７０を回転抑止状態から回転可能状態へ切り替えることで、遮断動作を開始させることができる。この操作機構１０は、サブシャフト７０の回転抑止状態と回転可能状態とを切り替えるためのラッチ機構を備えている。
【００３３】
ラッチ機構の詳細構成を図３に示す。図３に示すように、サブシャフト７０には、サブレバー７１の他に、ラッチレバー７２が固定されている。ラッチレバー７２は、サブシャフト７０と直交する方向に延び、その先端には、当該レバーの側面から突出する円柱状のローラ７２ａが回転自由に嵌着されている。このラッチレバー７２がラッチされると、サブシャフト７０は回転抑止状態となり、このラッチレバー７２のラッチが解除されれば、サブシャフト７０は回転可能状態となる。
【００３４】
ラッチレバー７２のローラ７２ａ側には、ラッチレバー７２をラッチするラッチ部９１が存在する。このラッチレバー７２は、回転不能に配置位置が固定された係止レバー９１ｅ上に設けられている。このラッチ部９１は、一端に回転軸１００を有し、回転軸１００で位置固定されているが、回転軸１００を中心に回転可能となっている。このラッチ部９１は、ラッチレバー７２のローラ７２ａの移動軌跡上の一点（以下、ラッチポイントという）に介在可能に延びている。
【００３５】
ラッチ部９１は、ラッチポイントまで延びた端部に平面部１０２を有する。平面部１０２は、遮断動作時にラッチレバー７２のローラ７２ａが移動する方向に存在し、ローラ７２ａの移動軌跡と略直交する。ラッチ部９１がラッチポイントに存在するとき、平面部１０２はラッチレバー７２のローラ７２ａと当接し、ラッチレバー７２の回転を抑止する。
【００３６】
この平面部１０２は、さらに、その平面と直交する仮想の垂線を考えたときに、その垂線上にラッチ部９１の回転軸１００が存在するように形成されている。そのため、ラッチレバー７２の回転力は、平面部１０２から回転軸１００に向かうベクトルに変換され、ラッチ部９１の回転方向にはほとんど作用しない。
【００３７】
さらに、ラッチ部９１には、ローラ受け１０３が平面部１０２に隣接して設けられている。このローラ受け１０３は、平面部１０２と略直交して延びている。このローラ受け１０３は、開閉装置１の投入動作時にラッチレバー７２がラッチポイントへ戻ってきた際に、ラッチレバー７２を受け止める。
【００３８】
このようなラッチ部９１は、リンク機構を介してソレノイドアクチュエータ２１によって揺動する。このリンク機構は、ラッチ部９１と連結する引き外しリンク５３と、引き外しリンク５３と連結されると共に、ソレノイドアクチュエータ２１によって揺動する引き外しレバー５４とを備える。
【００３９】
引き外しリンク５３の一端は、ラッチ部９１にピンで回転自在に連結されている。引き外しリンク５３の他端には、伸び方向に沿った長辺を有する長穴５３ａが貫設されている。引き外しレバー５４は、途中に回転軸を有し、一端にはローラピン５４ｂが設けられている。引き外しレバー５４は、引き外しリンク５３の長穴５３ａにローラピン５４ｂが摺動可能に嵌め込まれることで、引き外しリンク５３と連結されている。
【００４０】
この引き外しレバー５４には、ソレノイドアクチュエータ２１のプランジャ２１ａが当接している。プランジャ２１ａの当接位置は、ローラピン５４ｂ設置側とは回転軸を挟んで反対側である。また、プランジャ２１ａは、ソレノイドアクチュエータ２１により押し出されると、引き外しレバー５４を時計回りに回転させるように、引き外しレバー５４と当接している。引き外しレバー５４における時計回りとは、引き外しリンク５３がラッチ部９１とは反対側へ移動する方向である。
【００４１】
さらに、このラッチ機構は、ラッチ部９１による回転抑止を補助するカウンターウェイト９３部を備えている。カウンターウェイト９３部は、カウンターウェイトレバー９２とカウンターウェイト９３と復帰バネ９４とを備える。
【００４２】
カウンターウェイトレバー９２は、くの字形状を有し、屈曲部に回転軸９１ａが設けられている。回転軸９１ａから延びる第１アームは、ラッチ部９１の先端に設けられたローラ受け１０３の背面まで延びている。この第１アームの先端には、円柱形状のカウンターウェイト９３が固定されている。回転軸９１ａから延びる第２アームには、復帰バネ９４の一端が固定されている。復帰バネ９４は、カウンターウェイト９３がラッチ部９１に接触ように付勢している。
【００４３】
このラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２を等価質量モデルとして考えた場合、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２をそれぞれ等価質量ｍ１と等価質量ｍ２とすると、以下式（１）が成り立つように設定されている。
【００４４】
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１・・・（１）
ｅ１は、ラッチ部９１とラッチレバー７２のローラ７２ａとの反発係数であり、ｅ２は、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２の反発係数である。それぞれの衝突が完全弾性衝突の場合には、ｅ１＝ｅ２＝１であるため、以下式（２）が成り立つ。
ｍ２≧１／３×ｍ１・・・（２）
【００４５】
等価質量モデルにおけるラッチ部９１の等価質量ｍ１とは、ラッチ部９１の回転軸１００周りの慣性モーメントを回転軸１００からカウンターウェイト９３の接触点までの距離の自乗で除した値である。また、同様に、等価質量モデルにおいて、カウンターウェイトレバー９２は、カウンターウェイトレバー９２とカウンターウェイト９３からなる等価質量ｍ２を有する。
【００４６】
尚、カウンターウェイトレバー９２とラッチ部９１との間には、カウンターウェイトレバー９２と係合可能なストッパーピン９０ａが設けられている。このストッパーピン９０ａは、カウンターウェイトレバー９２の回転範囲を規制している。そのため、カウンターウェイトレバー９２から回転力を受けるラッチ部９１は、このストッパーピン９０ａによって揺動範囲が規制されている。
【００４７】
図１に戻り、操作機構１０は、更に、可動接触子４ｂを対向接触子４ａに接触させるための投入機構を備えている。投入機構において、ハウジング１４の上面には、投入用バネ１３が設けられている。投入用バネ１３は、圧縮コイルバネである。この投入用バネ１３は、一端がハウジング１４の上面に固定されており、他端が浮動となっている。この投入用バネ１３は、伸張する方向に付勢されている。投入用バネ１３の浮動端には、板状のバネ受け１８が設けられており、バネ受け１８には、投入用バネ１３の伸張方向と直交するピン１８ａが固定されている。
【００４８】
バネ受け１８上のピン１８ａには、棒状のリンク８３の一端が回転自在に連結されている。このリンク８３には、投入レバー８２が連結されている。投入レバー８２は、リンク８３の他端に回転自在に連結されている。この投入レバー８２は、投入シャフト８１に固定されている。投入シャフト８１は、配置位置は固定されているが、軸回転は自在となっている。この投入シャフト８１は、メインレバー１１の回転軸に相互に回転自在に軸支されており、サブシャフト７０に沿って平行に延びている。
【００４９】
開閉装置１の遮断状態、すなわち、可動接触子４ｂが対向接触子４ａから離間している状態において、リンク８３側を手前にし、投入シャフト８１を奥側にして、リンク８３と投入シャフト８１との位置関係を眺めると、投入シャフト８１の軸は、リンク８３の中心軸１０１よりも左側に位置している。そのため、投入用バネ１３が伸張すると、投入シャフト８１は、反時計回りに回転する。
【００５０】
投入シャフト８１には、カム８４が固定されている。カム８４は、扇形状を有し、弧の部分にカム面を有している。カム面は、投入シャフト８１に固定された軸との距離が連続的に拡大する。カム８４の軸から半径方向に延びる一本の仮想線を考えると、カム８４の軸から仮想線とカム面との交差点までの距離は、投入シャフト８１が反時計回りに回転するに連れて拡大していく。
【００５１】
また、サブシャフト７０には、このカム８４に対向してカムレバー７３が固定されている。カムレバー７３は、一端がサブシャフト７０に固定され、他端にカム面上を摺動するローラ７３ａを有する。そのため、投入シャフトが反時計回りに回転すると、カムレバー７３は、時計回りに回転する方向にカム面から回転力を受ける。
【００５２】
このような投入機構において、投入レバー８２は、ラッチ機構により保持されている。このラッチ機構において、投入レバー８２にはツメ８２ｂが設けられている。ツメ８２ｂには、半円柱部材６２が接離可能に係合する。半円柱部材６２は、軸方向に拡がる平坦面と直交する方向に移動可能となっており、ツメ８２ｂと平坦面の長辺の高さが同じになったときに、ツメ８２ｂと当接し、ツメ８２ｂと円周面の高さが同じになったときに、ツメ８２ｂから離れる。
【００５３】
この半円柱部材６２には、ソレノイドアクチュエータ２２によって移動力が付与される。具体的には、半円柱部材６２には、平坦面と平行、且つ軸との直交方向に突起物６２ａが設けられている。この突起物６２ａは、半円柱部材６２の円周面側に位置する底部においてソレノイドアクチュエータ２２のプランジャ２２ａと当接している。そのため、プランジャ２２ａが押し出されると、半円柱部材６２は、上方に移動し、ツメ８２ｂと半円柱部材６２との係合が解除され、投入レバー８２が回転可能となる。
【００５４】
また、突起物６２ａにおいて、プランジャ２２ａが当接する面とは逆の面には、伸張方向に放勢される復帰バネ６２ｂが固定されており、プランジャ２２ａがソレノイドアクチュエータ２２に引っ込むと、半円柱部材６２がツメ８２ｂと係合し、投入レバー８２の回転が抑止される。
【００５５】
以上のような開閉装置１において、投入状態では、メインレバー１１は、遮断用バネ１２によって可動接触子４ｂを対向接触子４ａから離そうとするトルクを受けている。しかし、ラッチレバー７２の回転がラッチ部９１によって規制されているため、ラッチレバー７２が固着しているサブシャフト７０も軸回転不可能となり、サブシャフト７０に固着しているサブレバー７１も回転不可能となっている。そのため、サブレバー７１と連結しているメインレバー１１も回転できず、電流の投入状態は維持される。
【００５６】
（作用１：遮断動作）
このような操作機構１０による開閉装置１の遮断動作について図４乃至６を参照しつつ説明する。図４は、遮断開始直後のラッチ機構を示す構成図であり、図５は、遮断途中のラッチ機構を示す構成図であり、図６は、遮断途中の操作機構１０全体を示す分解構成図である。
【００５７】
まず、図４に示すように、外部指令の入力によってソレノイドが励磁されると、ソレノイドアクチュエータ２１がプランジャ２１ａを外へ押し出す。プランジャ２１ａがソレノイドアクチュエータ２１から押し出されると、プランジャ２１ａに当接されていた引き外しレバー５４が時計回りに回転させられる。引き外しレバー５４が回転すると、引き外しレバー５４の先端に設けられたローラピン５４ｂは、引き外しリンク５３の長穴５３ａを最端部側に摺動し、長穴５３ａの内面に当接する。
【００５８】
更に、プランジャ２１ａが押し出されると、引き外しリンク５３は、時計回りに倒れ込んだ引き外しレバー５４に引っ張られて、ラッチ部９１とは反対側へ移動する。引き外しリンク５３が移動すると、ラッチ部９１は、背面のカウンターウェイト９３を押し退けて、回転軸を中心に反時計回りに回転し始める。
【００５９】
ラッチ部９１が一定角度回転するまでは、平面部１０２がラッチレバー７２のローラ７２ａを押し込むように移動しており、係合関係は維持されている。更に、ラッチ部９１が回転させられると、平面部１０２がラッチポイントから離脱してローラ７２ａから離れる。この平面部１０２とローラ７２ａとの離間によってラッチレバー７２の制止は解除される。
【００６０】
ラッチレバー７２の制止が解除されると、図５に示すように、ラッチレバー７２の反時計回りの回転が許可されることとなる。すなわち、サブシャフト７０が回転可能となり、サブレバー７１が回転可能となり、次いでメインレバー１１が回転可能となる。
【００６１】
そのため、図６に示すように、遮断用バネ１２が伸張し、リンク１５がメインレバー１１の第２アームを持ち上げ、それによりメインレバー１１が時計回りに回転する。メインレバー１１が時計回りに回転すると、第１アームは、時計回りに倒れ込み、第１アームに連結されていたリンク６と操作ロッド５は、対向接触子４ａとは反対側へ移動する。このリンクと操作ロッド５の移動に伴って、可動接触子４ｂは、対向接触子４ａから離反する。
【００６２】
可動接触子４ｂが対向接触子４ａからある程度離反すると、ピストン１７ａがハウジング１４の上面に当接し、ダンパー１７も制動力を発揮し、遮断用バネ１２の動作は停止される。
【００６３】
尚、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合が解除され、ラッチレバー７２が回転し、遮断動作が終了すると、ラッチ部９１は、カウンターウェイトレバー９２が復帰バネにより投入状態と同じ位置まで回転させられるため、このカウンターウェイトレバー９２に押し出されて、投入状態とほぼ同じ位置、すなわち平面部１０２がラッチポイント近くに復帰している。引き外しリンク５３と引き外しレバー５４もプランジャが引っ込められることにより、投入状態とほぼ同じ位置に復帰している。
【００６４】
（作用２：投入動作）
次に、このような操作機構１０による開閉装置１の投入動作について図７乃至１１を参照しつつ説明する。図７は、投入開始直後の投入機構を示す構成図であり、図８は、投入開始直後のラッチ機構及びカム機構を示す構成図であり、図９は、投入途中でのラッチ機構を示す構成図であり、図１０は、投入完了直前でのラッチ機構を示す構成図であり、図１１は、等価質量モデルを示す模式図である。
【００６５】
図７に示すように、ソレノイドアクチュエータ２２がプランジャ２２ａを押し出すと、突起物６２ａを介して半円柱部材６２が上方に持ち上げられる。半円柱部材６２が上方に持ち上げられると、投入レバー８２のツメ８２ｂと半円柱部材６２との係合は解除され、投入レバー８２が回転可能となる。
【００６６】
投入レバー８２が回転可能となると、投入用バネ１３が伸張し、リンク８３を持ち上げる。リンク８３が持ち上げられると、リンク８３に連結している投入レバー８２は、投入シャフト８１を中心に反時計回りに回転を始める。投入レバー８２は、投入シャフト８１に固定されているため、投入レバー８２の回転に伴って、投入シャフト８１も反時計回りに軸回転する。
【００６７】
図８に示すように、投入シャフト８１が反時計回りに軸回転すると、投入シャフト８１に固定されているカム８４も反時計回りに回転し、カム８４と対向して設けられているカムレバー７３のローラ７３ａはカム面を摺動する。カム８４が反時計回りに回転すると、カムレバー７３のローラ７３ａが当接している位置は、カム８４の軸から連続的に離れていくため、カムレバー７３は、先端が押し下げられるように、時計回りに回転する。
【００６８】
カムレバー７３が時計回りに回転すると、カムレバー７３が固着しているサブシャフト７０も時計回りに軸回転し、サブシャフト７０に固定されているサブレバー７１も時計回りに回転する。サブレバー７１とメインレバー１１は、一本のリンク８０を介して連結されているため、サブレバー７１が時計回りに回転すると、メインレバー１１は、反時計回りに回転する。
【００６９】
そのため、メインレバー１１の第１アームは、対向接触子４ａに近づく方向に揺動し、リンクと操作ロッド５を対向接触子４ａ側へ押し出す。リンクと操作ロッド５が対向接触子４ａ側へ押し出されると、操作ロッド５の先端に固定されている可動接触子４ｂは、対向接触子４ａと接触する。
【００７０】
尚、この投入動作によりメインレバー１１が回転すると、第２アームは、反時計回りに揺動するため、リンク１５を下方に引きずり下ろす。リンク１５が引きずり下ろされると、遮断用バネ１２は、圧縮されて蓄勢する。
【００７１】
このような投入動作において、図８に示すように、サブシャフト７０が時計回りに回転すると、ラッチレバー７２はサブシャフト７０に固定されているため、同じく時計回りに回転する。すなわち、ラッチレバー７２のローラ７２ａは、ラッチポイントへ向けて移動する。
【００７２】
ラッチレバー７２の時計回りでの回転過程において、ラッチレバー７２のローラ７２ａは、まず、復帰バネ９４により復帰していたラッチ部９１のアーム部分に当接し、ラッチ部９１を反時計回りに押し込んでいく。そして、ラッチレバー７２のローラ７２ａがラッチポイントに位置した頃には、図９に示すように、ラッチ部９１のアーム部分から離れる。このとき、ラッチ部９１は、ラッチレバー７２との係合が解除されているため、カウンターウェイトレバー９２と共に時計回りに復帰動作を始める。
【００７３】
そうすると、図１０に示すように、ラッチ部９１は、ローラ受け１０３でラッチレバー７２のローラ７２ａと衝突し、また平面部１０２と当接する。尚、ラッチ部９１のアームとラッチレバー７２のローラ７２ａの係合が解除されたころには、カム８４とカムレバー７３との接触が解除されるように設定されており、ラッチレバー７２は、反時計回りに回転しようとするが、慣性力によって、ラッチ部９１のローラ受け１０３が衝突するほうが十分に速くなっている。
【００７４】
このラッチ部９１とラッチレバー７２が衝突したときの等価質量モデルを図１１に示す。図１１に示すように、ラッチレバー７２は、固定壁３０３として考えることができる。まず、衝突直前では、図１１の（ａ）に示すように、等価質量ｍ１を有するラッチ部９１の等価質量モデル３０１と等価質量ｍ２を有するカウンターウェイトレバー９２の等価質量モデル３０２は、一体で運動しているため、それぞれ速度ｖ１で固定壁へ向けて移動する。
【００７５】
この状態で、図１１の（ｂ）に示すように、ラッチ部９１の等価質量モデル３０１が固定壁３０３に衝突すると、ラッチ部９１の等価質量モデル３０１は反発して速度ｖ２となり、速度ｖ１のカウンターウェイトレバー９２の等価質量モデル３０２と衝突する。
【００７６】
そして、図１１の（ｃ）に示すように、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２の衝突により、それぞれの等価質量モデル３０１，３０２は、速度ｖ３と速度ｖ４となる。
【００７７】
この一連の衝突過程において、ラッチ部９１の等価質量モデル３０１と固定壁３０３との反発係数をｅ１とすると、以下式（３）が成立する。
ｖ２／ｖ１＝−ｅ１・・・（３）
【００７８】
ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２との衝突前後では、運動量保存の法則により、以下式（４）が成立する。
ｍ１・ｖ２＋ｍ２・ｖ１＝ｍ１・ｖ３＋ｍ２・ｖ４・・・（４）
【００７９】
さらに、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２との反発係数をｅ２とすると、以下式（５）が成立する。
（ｖ３−ｖ４）／（ｖ２−ｖ１）＝−ｅ２・・・（５）
【００８０】
そうすると、上記（３）乃至（５）より、以下式（６）が成立する。
−ｅ１・ｖ１・ｍ１＋（ｖ１＋ｅ２・ｖ１＋ｅ１・ｅ２・ｖ１）・ｍ２
＝ｖ３・ｍ１＋ｖ３・ｍ２・・・（６）
【００８１】
ここで、上述したように、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２は、以下式（１）が成り立つように設定されている。
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１・・・（１）
【００８２】
そのため、上記（１）及び（６）式から、ｖ３≧０となり、ラッチ部９１は、ラッチレバー７２との衝突によっても反動により反時計回りの方向に回転することはなく、衝突以後、ラッチ部９１とラッチレバー７２とが離れてしまうことはない。
【００８３】
尚、上記（１）式を満たさない場合であっても、ラッチ部９１のラッチレバー７２への衝突後の跳ね返りの速度ｖ２よりも、カウンターウェイトレバー９２との衝突後の速度ｖ３はラッチレバー７２から離れる方向への速度が小さくなるため、衝突の反動によるラッチ部９１のラッチレバー７２からの離反動作を抑制する効果は得られる。
【００８４】
（効果）
以上のように、本実施形態の開閉装置１によれば、電流遮断動作を規制するラッチ機構は、ただ一つの係合関係を有し、具体的にはラッチレバー７２とラッチ部９１との係合関係のみである。そのため、ラッチレバー７２とラッチ部９１との係合を引き外す動作と、遮断用バネ１２の動作の計２動作が順次行われることにより、電流遮断動作は行われる。このように、従来の遮断用バネ１２による遮断動作は、キャッチストロークとオープロップストロークと遮断用バネ１２のストロークの計３動作より成り立っていたものが、本実施形態では２動作で完遂できるため、アクチュエータの駆動開始からの開極時間が短縮化される。具体的には、オープロップストロークの時間Ｔ２が排除されたのと同じ効果が得られる。
【００８５】
このラッチ機構を一つだけ設ける構成は、ラッチレバー７２と係合するラッチ部９１の位置保持をカウンターウェイト９３により図り、係合外れを防止しているため、実効的に達成されている。
【００８６】
また、このカウンターウェイトレバー９２をラッチ部９１の背面に接離可能に設けることにより、電流投入動作におけるラッチ部９１とラッチレバー７２との衝突による係合外れを防止することにより、バネ操作機構１０の動作信頼性は向上する。
【００８７】
更に、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合面を平面とし、この平面に直交する垂線上にラッチ部９１の回転軸を設けるようにすることにより、ラッチレバー７２の押圧力はラッチ部９１の回転方向へ作用しづらくなる。従って、ラッチ部９１の小型化を図ることができ、ラッチ部９１をラッチレバー７２から引き外す際の力も最小化でき、ソレノイドアクチュエータも小型化できる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１２及び１３を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８９】
図１２は、第２の実施形態に係るラッチ機構を示す構成図である。図１２に示すように、ラッチ部９１には、復帰バネ９１ｃが回転軸に嵌着されている。この復帰バネ９１ｃは、ねじりバネである。ねじりバネのアームは、ラッチ部９１がラッチレバー７２と離れる方向に拡がっており、外側でストッパーピンと当接している。そのため、このねじりバネは、ラッチレバー７２のローラの移動軌跡上にラッチ部９１が介在するように常に付勢力を与えており、ラッチ部９１がラッチレバー７２から離れにくくなっている。
【００９０】
また、復帰バネ９１ｃの他のアーム近傍には、他のストッパーピン９０ａが設けられており、ラッチ部９１の時計回りの回転範囲を規制している。
【００９１】
図１３は、この第２の実施形態において、投入動作時のラッチレバー７２とラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２の位置関係を示す図である。図１３（ａ）に示すように、投入動作時にラッチレバー７２がラッチ部９１を押し退けるように回転すると、ラッチ部９１は復帰バネ９１ｃの存在により応答速度が鈍くなり、先にカウンターウェイトレバー９２が衝突の反動によって跳ね返ってラッチ部９１から離れる。
【００９２】
そして、図１３（ｂ）に示すように、ラッチ部９１が衝突の反動により、ラッチレバー７２から跳ね返った頃には、カウンターウェイトレバー９２がラッチ部９１の方向へ戻り、ラッチ部９１と当接する。そのため、図１３（ｃ）に示すように、ラッチ部９１の跳ね返りは、カウンターウェイトレバー９２によって小さくなる。
【００９３】
従って、第２の実施形態では、復帰バネ９１ｃの存在によってラッチ部９１によるラッチレバー７２の回転抑止効果がより向上するとともに、投入動作におけるラッチ部９１からのラッチレバー７２の係合外れをより効果的に防止できる。
【００９４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１４を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９５】
図１４は、第３の実施形態に係るラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２とを示す斜視図である。図１４に示すように、この操作機構１０は、複数のカウンターウェイトレバー９２を備えている。カウンターウェイトレバー９２は、それぞれ一端にカウンターウェイト９３が取り付けられ、他端が各復帰バネ９４で付勢されている。
【００９６】
この複数のカウンターウェイトレバー９２は、カウンターウェイト９３の重量、又は復帰バネの弾性係数、又はその両方がそれぞれ異なっている。そのため、投入動作において、カウンターウェイトレバー９２がラッチ部９１から跳ね返った場合、各カウンターウェイトレバー９２のラッチ部９１への復帰タイミングがずれることとなる。従って、ラッチ部９１のラッチレバー７２からの跳ね返りに対する抑止力は断続的に働き、ラッチレバー７２とラッチ部９１の係合外れは更に効果的に防止される。
【００９７】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１５を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９８】
図１５は、第４の実施形態に係るラッチ部９１の先端を示す拡大構成図である。図１５に示すように、カウンターウェイトレバー９２の先端には、カウンターウェイト９３の側面にピン９７が立設している。ピン９７は、ラッチ部９１の回転方向に対して直交して延びている。
【００９９】
このピン９７には、リング９８が嵌められている。リング９８の内径は、ピン９７の直径より大きく、リング９８は、ピン９７の径方向に移動可能となっている。このリング９８は、カウンターウェイト９３と略同一の外径を有する。
【０１００】
この第４の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０において、投入動作時にラッチ部９１がラッチレバー７２と衝突し、その反力がカウンターウェイトレバー９２に及ぶと、リングは慣性力に従って、カウンターウェイトレバー９２の跳ね返り方向とは逆に移動し、ピンに衝突する。そのため、ラッチ部９１は、このリング９８の慣性力によってラッチレバー７２からの離間を阻止される。従って、この第４の実施形態においては、ラッチ部９１とラッチレバー７２の係合外れが更に防止される。
【０１０１】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１６を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０２】
図１６は、第５の実施形態に係るラッチ機構の構成図である。図１６に示すように、ラッチ部９１のローラ受け１０３には、ローラ７２ａとの衝突面に振動吸収部材９５が貼着されている。振動吸収部材９５は、高分子材料等の振動吸収性の高い材質により構成されている。これにより、投入動作によってラッチレバー７２のローラ７２ａがラッチ部９１と衝突したとき、その衝撃が振動吸収部材９５により吸収され、ラッチ部９１の跳ね返りが緩和され、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合外れが更に効果的に防止される。
【０１０３】
［その他の実施の形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１乃至第５の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【０１０４】
例えば、図１７に示すように、ラッチ部９１にレバーを固定し、ラッチ部９１の回転を係止部材９１ｅを押しつけることで係止し、この係止部材９１ｅの押し付けをソレノイドアクチュエータ９１ｆで付与又は解除する方式においても、カウンターウェイトレバー９２をラッチ部９１の背面に設けることができる。
【０１０５】
また、カウンターウェイト９３は、円形の断面形状であっても、それ以外の形状であってもよく、双方において同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
更に、各実施形態においては、遮断用バネ１２や投入用バネ１３やその他の復帰バネに圧縮コイルバネを用いたが、他の弾性体要素、例えバネじりコイルバネ、皿バネ、渦巻きバネ、板バネ、空気バネ、又は引っ張りバネ等を用いることもできる。
【０１０７】
また、ラッチ部９１の先端を凸円弧面で形成し、その円弧面の中心位置は、投入状態におけるローラの中心とラッチ部９１の回転軸中心を結ぶ直線上にほぼ一致させることにより、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合を外す時間は短縮され、開極時間の短縮化が可能となる。
また、第２の実施形態では、ラッチ部９１に固定された復帰バネ９１ｃと係合するストッパーピン９０ｃと、ラッチ部９１の時計回りの回転を規制するストッパーピン９０ａとをそれぞれ設けているが、一つに兼用させるようにしてもよい。
【０１０８】
例えば、本発明は、対向接触子４ａを可動接触子４ｂと反対側へ駆動し、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構を用いたタイプの開閉装置１にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 開閉装置
２ 消弧性ガス
３ 密閉容器
４ａ 対向接触子
４ｂ 可動接触子
５ 操作ロッド
６ リンク
１０ 操作機構
１１ メインレバー
１１ａ ピン
１２ 遮断用バネ
１３ 投入用バネ
１４ ハウジング
１４ａ ハウジング上面
１５ リンク
１６ バネ受け
１７ ダンパー
１７ａ ピストン
１８ バネ受け
１８ａ ピン
２１ ソレノイドアクチュエータ
２１ａ プランジャ
２２ ソレノイドアクチュエータ
２２ｂ プランジャ
５３ 引き外しリンク
５３ａ 長穴
５４ 引き外しレバー
５４ｂ ローラピン
６２ 半円柱部材
６２ａ 突起物
６２ｂ 復帰バネ
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 リンク
８２ 投入レバー
８２ａ ピン
８２ｂ ツメ
８３ リンク
８４ カム
９０ 係止レバー
９０ａ ストッパーピン
９０ｂ ピン
９０ｃ ストッパーピン
９１ ラッチ部
９１ａ 回転軸
９１ｂ ピン
９１ｃ 復帰バネ
９１ｄ レバー
９１ｅ 係止レバー
９１ｆ ソレノイドアクチュエータ
９２ カウンターウェイトレバー
９３ カウンターウェイト
９４ 復帰バネ
９５ 振動吸収部材
９７ ピン
９８ リング
１００ 回転軸
１０１ 中心軸
１０２ 平面部
１０３ ローラ受け
３０１ ラッチ部の等価質量モデル
３０２ カウンターウェイトレバーの等価質量モデル
３０３ ラッチレバー
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変電所や開閉所に設置される電力用の開閉装置及びその操作機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流遮断機能を有する開閉装置は、その使用目的、必要とされる機能に応じて、負荷開閉器、断路器、遮断器等のように呼称されるが、接点を相対的に接離させることで、電流の遮断と投入とを切り替える点で共通する。この接点を接離させる操作機構としては、大出力が得られる油圧操作力を用いたものや、中・低出力のバネ操作力を用いたものが挙げられる。
【０００３】
油圧操作力を用いた操作機構は、一般的に油圧操作機構と呼ばれ、バネ操作力を用いた操作機構は、一般的にバネ操作機構と呼ばれているが、近年、開閉装置の一種であるガス遮断器に設けられている消弧室の小型化が進展する中、少ない操作力で事故電流等を遮断できるバネ操作機構が採用される例が多くなっている。
【０００４】
ここで、超高電圧を遮断可能なガス遮断器では、２サイクル遮断という高速動作性能が求められている。２サイクル遮断とは、交流の２サイクル分の時間以内に電流を遮断するものである。しかし、従来のバネ操作機構を採用した開閉装置では、遮断用バネのバネ力を保持しておくラッチ機構の応答性の観点から、３サイクル遮断程度の動作性能が一般であり、２サイクル遮断の実現は容易ではなかった。
【０００５】
このようなバネ操作機構を採用した開閉装置の第１の従来例としては、特許文献１乃至３に挙げられる。特許文献１乃至３に開示の開閉装置においては、遮断用バネの付勢力は出力レバーを介してラッチとオープロップ（開係止レバー）とキャッチで構成されたラッチ機構により保持されている。この第１の従来例においては、ソレノイドアクチュエータに電流を流すことで、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、出力レバーとラッチの係合が外れ、出力レバーが回転し、遮断用バネを放勢させることにより、遮断動作が実施される。
【０００６】
また、このようなバネ操作機構を採用した開閉装置の第２の従来例としては、特許文献４が挙げられる。特許文献４に開示の開閉装置においては、遮断用バネの付勢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されており、保持レバーは遮断動作時には遮断用バネの力ではなく、加速バネの力により動作させ、遮断用バネの力を解放させる構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１３８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−４０４４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２９４３６３号公報
【特許文献４】特許３４９７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記第１の従来例においては、遮断用バネの放勢は、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、遮断用バネを含む接点の離反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１８に示す。横軸は時間軸であり、縦軸は各部のストロークである。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、更にその上にオープロップと遮断用バネ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。
【０００９】
電流をソレノイドに流した時点を基点とし、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用バネの動作開始までの時間をＴ２とする。Ｔ３は遮断バネの動作開始から開極点に達するまでの時間を示す。そして、開極時間をＴ０とすると、第１の従来例では、Ｔ０＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３の関係が成立する。
【００１０】
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。しかし、この第１の従来例では、ソレノイドへの電流導通後、キャッチから遮断用バネ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用バネが動作する。このように、複数のラッチ機構を段階的に動作させ、段階的にラッチを解除していく方式では、この開極時間Ｔ０を短縮することは非常に困難である。
【００１１】
例えば、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用バネのバネ力が決定するため、Ｔ３の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用バネを保持する保持力を大きくする方法が挙げられる。これにより、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。従って、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。
【００１２】
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、従来のバネ操作機構では、開極時間を短縮することが困難であった。
【００１３】
また、第２の従来例においても、遮断用バネのバネ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バネ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バネが同時に動作する三動作から構成されている。
【００１４】
この従来例では遮断バネの保持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バネ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った。
【００１５】
また、第２の従来例では、さらに遮断用バネのバネ力の保持において安定性が不足するという問題も指摘されている。すなわち、第１に、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。第２に、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。第３に、投入動作においてローラが保持レバーを押し退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。
【００１６】
このように従来のバネ操作機構では、開極時間を十分に短縮することができず、さらに遮断用バネのバネ力の保持の安定性が不足する可能性があった。
【００１７】
本発明の実施形態は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、遮断用バネのバネ力を安定的に保持しつつ、開極時間を短縮し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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために、実施形態の開閉装置の操作機構は、対向接点に対して可動接点を接離させることで、電流の遮断と投入とを切り替える操作機構であり、以下の特徴を有する。
（１）前記投入から前記遮断に移行するときに放勢される遮断用バネを有する。
（２）回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネのバネ力を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーを有する。
（３）前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーを有する。
（４）前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトを有する。
（５）一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転を受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーを有する。
（６）回転可能に軸支され、前記投入の状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部を有する。
（７）前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーを有する。
（８）前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネを有する。
（９）前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータを有する。
【００１９】
また、実施形態の開閉装置は、電流の遮断状態と投入状態とを切り替える開閉装置であり、以下の特徴を有する。
（１）相対的に接離可能な対向接点及び可動接点を有する。
（２）前記投入状態から前記遮断状態に移行するときに放勢される遮断用バネを有する。
（３）回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネの放勢を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーを有する。
（４）前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーを有する。
（５）前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトを有する。
（６）一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転を受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーを有する。
（７）回転可能に軸支され、前記投入状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部を有する。
（８）前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーを有する。
（９）前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネを有する。
（１０）前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る開閉装置の一例を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る操作機構の一例を示す分解構成図である。
【図３】第１の実施形態に係るラッチ機構の詳細構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る遮断開始直後のラッチ機構を示す構成図である。
【図５】第１の実施形態に係る遮断途中のラッチ機構を示す構成図である。
【図６】第１の実施形態に係る遮断途中の操作機構全体を示す分解構成図である。
【図７】第１の実施形態に係る投入開始直後の投入機構を示す構成図である。
【図８】第１の実施形態に係る投入開始直後のラッチ機構及びカム機構を示す構成図である。
【図９】第１の実施形態に係る投入途中でのラッチ機構を示す構成図である。
【図１０】第１の実施形態に係る投入完了直前でのラッチ機構を示す構成図である。
【図１１】第１の実施形態に係る等価質量モデルを示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係るラッチ機構を示す構成図である。
【図１３】第２の実施形態において、投入動作時のラッチレバーとラッチ部とカウンターウェイトレバーの位置関係を示す図である。
【図１４】第３の実施形態に係るラッチ部とカウンターウェイトレバーとを示す斜視図である。
【図１５】第４の実施形態に係るラッチ部の先端を示す拡大構成図である。
【図１６】第５の実施形態に係るラッチ機構の構成図である。
【図１７】他の実施形態に係るラッチ機構の構成図である。
【図１８】従来の開閉装置における各機構の動作関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、開閉装置、及び開閉装置の操作機構の複数の実施形態について、図１乃至１７を参照して具体的に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本実施形態に係る開閉装置の一例を示す断面図である。開閉装置１は、消弧性ガス２内で接点を接離させることで、電流を遮断又は投入させるガス遮断器である。この開閉装置１には、金属製又は硝子製の密閉容器３内に対向接触子４ａと可動接触子４ｂとが対向配置されている。密閉容器３内には、消弧性ガス２が充填されている。消弧性ガス２は、消弧性能及び絶縁性能に優れたガスであり、例えば六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）であるが、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さい空気、二酸化炭素、酸素、窒素、またはそれらの混合ガス等であってもよい。
【００２３】
対向接触子４ａと可動接触子４ｂは、それぞれ電気的な接点として機能する導体である。この対向接触子４ａと可動接触子４ｂは、相対的に接離可能となっている。具体的には、可動接触子４ｂは、密閉容器３に併設された操作機構１０と連結されている。この操作機構１０が可動接触子４ｂを対向接触子４ａの方向に押し出すことで、可動接触子４ｂは対向接触子４ａと接触し、開閉装置１は電流投入状態に移り、操作機構１０が可動接触子４ｂを対向接触子４ａから引き離すことで、可動接触子４ｂは対向接触子４ａと離反し、開閉装置１は電流遮断状態に移る。
【００２４】
図２は、操作機構１０の一例を示す分解構成図である。操作機構１０において、操作ロッド５は、可動接触子４ｂの後端に固定される棒状部材であり、駆動力を受けて可動接触子４ｂを押し引きする。この操作ロッド５５は、可動接触子４ｂと対向接触子４ａと同軸に配置され、この軸方向にスライド可能となっている。
【００２５】
この操作ロッド５には、リンク６を介在してメインレバー１１が連結されている。操作ロッド５の後端とリンク６の一端、及びメインレバー１１とリンク６の他端は、それぞれ共通のピンを中心に回転自在に連結されている。
メインレバー１１は、３本のアームが放射状に延びて形成され、アームの放射中心にアームの延び方向と直交する回転軸を有する。このメインレバー１１は、回転軸で位置固定されているが、回転軸を中心に回転可能である。メインレバー１１とリンク６とは、そのうちの一本である第１アームの先端で連結されている。
【００２６】
メインレバー１１の他の一本である第２アームは、第１アームが可動接触子４ｂから離れる方向を時計回りとすると、第１アームから反時計回りの方向に位置する。この第２アームには、遮断駆動源が連結されている。遮断駆動源は、電流を遮断する操作駆動力を発生させる遮断用バネ１２と、遮断用バネ１２の振動を減衰させるダンパー１７と、遮断用バネ１２の伸張範囲を規制するピストン１７ａと、遮断用バネ１２の付勢力をメインレバー１１に伝達するリンク１５とにより構成されている。
【００２７】
遮断用バネ１２は、伸張方向に放勢される圧縮コイルバネである。この遮断用バネ１２は、メインレバー１１が収納されているハウジング１４に設置されている。遮断用バネ１２の一端は、このハウジング１４に固定されており、他端は浮動となっている。
【００２８】
ダンパー１７は、内部に流体が充填されており、一端が遮断用バネ１２の浮動端に固定されている。遮断用バネ１２の浮動端には、板状のバネ受け１６が設けられている。ダンパー１７は、一端がバネ受け１６の底面に固定され、遮断用バネ１２の軸に沿って内部に延びている。
【００２９】
バネ受け１６の上面には、ピストン１７ａが設けられている。ピストン１７ａは、遮断用バネ１２が収容されたハウジング１４の端面に当接することで、遮断用バネ１２の伸張範囲を規制している。
【００３０】
ダンパー１７の他端には、リンク１５の一端が固定されている。このリンク１５は、遮断用バネ１２の軸に沿って内部から外部へ延び、メインレバー１１の第２アームまで延びている。リンク１５の他端と第２アームの先端とは、共通のピン１１ａで回転自在に連結されている。尚、このリンク１６は、第１アーム側へ延びている。
【００３１】
次に、メインレバー１１の他の一本である第３アームには、リンク８０を介してサブレバー７１が連結されている。第３アームの先端とリンク８０の一端、及びサブレバー７１の一端とリンク８０の他端は、それぞれ共通のピンで回転自在に連結されている。サブレバー７１の他端は、当該レバーの伸び方向と直交する方向に延設されたサブシャフト７０に固定されている。
サブシャフト７０は、図示しない軸受けに支持されて軸回転可能となっているが、配置位置は固定されている。
【００３２】
このように、遮断用バネ１２の伸張動作を可動接触子４ｂのスライド動作に変換するメインレバー１１は、リンク８０とサブレバー７１を介してサブシャフト７０と係合している。そのため、操作機構１０は、サブシャフト７０を回転抑止状態から回転可能状態へ切り替えることで、遮断動作を開始させることができる。この操作機構１０は、サブシャフト７０の回転抑止状態と回転可能状態とを切り替えるためのラッチ機構を備えている。
【００３３】
ラッチ機構の詳細構成を図３に示す。図３に示すように、サブシャフト７０には、サブレバー７１の他に、ラッチレバー７２が固定されている。ラッチレバー７２は、サブシャフト７０と直交する方向に延び、その先端には、当該レバーの側面から突出する円柱状のローラ７２ａが回転自由に嵌着されている。このラッチレバー７２がラッチされると、サブシャフト７０は回転抑止状態となり、このラッチレバー７２のラッチが解除されれば、サブシャフト７０は回転可能状態となる。
【００３４】
ラッチレバー７２のローラ７２ａ側には、ラッチレバー７２をラッチするラッチ部９１が存在する。このラッチレバー７２は、回転不能に配置位置が固定された係止レバー９１ｅ上に設けられている。このラッチ部９１は、一端に回転軸１００を有し、回転軸１００で位置固定されているが、回転軸１００を中心に回転可能となっている。このラッチ部９１は、ラッチレバー７２のローラ７２ａの移動軌跡上の一点（以下、ラッチポイントという）に介在可能に延びている。
【００３５】
ラッチ部９１は、ラッチポイントまで延びた端部に平面部１０２を有する。平面部１０２は、遮断動作時にラッチレバー７２のローラ７２ａが移動する方向に存在し、ローラ７２ａの移動軌跡と略直交する。ラッチ部９１がラッチポイントに存在するとき、平面部１０２はラッチレバー７２のローラ７２ａと当接し、ラッチレバー７２の回転を抑止する。
【００３６】
この平面部１０２は、さらに、その平面と直交する仮想の垂線を考えたときに、その垂線上にラッチ部９１の回転軸１００が存在するように形成されている。そのため、ラッチレバー７２の回転力は、平面部１０２から回転軸１００に向かうベクトルに変換され、ラッチ部９１の回転方向にはほとんど作用しない。
【００３７】
さらに、ラッチ部９１には、ローラ受け１０３が平面部１０２に隣接して設けられている。このローラ受け１０３は、平面部１０２と略直交して延びている。このローラ受け１０３は、開閉装置１の投入動作時にラッチレバー７２がラッチポイントへ戻ってきた際に、ラッチレバー７２を受け止める。
【００３８】
このようなラッチ部９１は、リンク機構を介してソレノイドアクチュエータ２１によって揺動する。このリンク機構は、ラッチ部９１と連結する引き外しリンク５３と、引き外しリンク５３と連結されると共に、ソレノイドアクチュエータ２１によって揺動する引き外しレバー５４とを備える。
【００３９】
引き外しリンク５３の一端は、ラッチ部９１にピンで回転自在に連結されている。引き外しリンク５３の他端には、伸び方向に沿った長辺を有する長穴５３ａが貫設されている。引き外しレバー５４は、途中に回転軸を有し、一端にはローラピン５４ｂが設けられている。引き外しレバー５４は、引き外しリンク５３の長穴５３ａにローラピン５４ｂが摺動可能に嵌め込まれることで、引き外しリンク５３と連結されている。
【００４０】
この引き外しレバー５４には、ソレノイドアクチュエータ２１のプランジャ２１ａが当接している。プランジャ２１ａの当接位置は、ローラピン５４ｂ設置側とは回転軸を挟んで反対側である。また、プランジャ２１ａは、ソレノイドアクチュエータ２１により押し出されると、引き外しレバー５４を時計回りに回転させるように、引き外しレバー５４と当接している。引き外しレバー５４における時計回りとは、引き外しリンク５３がラッチ部９１とは反対側へ移動する方向である。
【００４１】
さらに、このラッチ機構は、ラッチ部９１による回転抑止を補助するカウンターウェイト９３部を備えている。カウンターウェイト９３部は、カウンターウェイトレバー９２とカウンターウェイト９３と復帰バネ９４とを備える。
【００４２】
カウンターウェイトレバー９２は、くの字形状を有し、屈曲部に回転軸９１ａが設けられている。回転軸９１ａから延びる第１アームは、ラッチ部９１の先端に設けられたローラ受け１０３の背面まで延びている。この第１アームの先端には、円柱形状のカウンターウェイト９３が固定されている。回転軸９１ａから延びる第２アームには、復帰バネ９４の一端が固定されている。復帰バネ９４は、カウンターウェイト９３がラッチ部９１に接触ように付勢している。
【００４３】
このラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２を等価質量モデルとして考えた場合、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２をそれぞれ等価質量ｍ１と等価質量ｍ２とすると、以下式（１）が成り立つように設定されている。
【００４４】
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１・・・（１）
ｅ１は、ラッチ部９１とラッチレバー７２のローラ７２ａとの反発係数であり、ｅ２は、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２の反発係数である。それぞれの衝突が完全弾性衝突の場合には、ｅ１＝ｅ２＝１であるため、以下式（２）が成り立つ。
ｍ２≧１／３×ｍ１・・・（２）
【００４５】
等価質量モデルにおけるラッチ部９１の等価質量ｍ１とは、ラッチ部９１の回転軸１００周りの慣性モーメントを回転軸１００からカウンターウェイト９３の接触点までの距離の自乗で除した値である。また、同様に、等価質量モデルにおいて、カウンターウェイトレバー９２は、カウンターウェイトレバー９２とカウンターウェイト９３からなる等価質量ｍ２を有する。
【００４６】
尚、カウンターウェイトレバー９２とラッチ部９１との間には、カウンターウェイトレバー９２と係合可能なストッパーピン９０ａが設けられている。このストッパーピン９０ａは、カウンターウェイトレバー９２の回転範囲を規制している。そのため、カウンターウェイトレバー９２から回転力を受けるラッチ部９１は、このストッパーピン９０ａによって揺動範囲が規制されている。
【００４７】
図１に戻り、操作機構１０は、更に、可動接触子４ｂを対向接触子４ａに接触させるための投入機構を備えている。投入機構において、ハウジング１４の上面には、投入用バネ１３が設けられている。投入用バネ１３は、圧縮コイルバネである。この投入用バネ１３は、一端がハウジング１４の上面に固定されており、他端が浮動となっている。この投入用バネ１３は、伸張する方向に付勢されている。投入用バネ１３の浮動端には、板状のバネ受け１８が設けられており、バネ受け１８には、投入用バネ１３の伸張方向と直交するピン１８ａが固定されている。
【００４８】
バネ受け１８上のピン１８ａには、棒状のリンク８３の一端が回転自在に連結されている。このリンク８３には、投入レバー８２が連結されている。投入レバー８２は、リンク８３の他端に回転自在に連結されている。この投入レバー８２は、投入シャフト８１に固定されている。投入シャフト８１は、配置位置は固定されているが、軸回転は自在となっている。この投入シャフト８１は、メインレバー１１の回転軸に相互に回転自在に軸支されており、サブシャフト７０に沿って平行に延びている。
【００４９】
開閉装置１の遮断状態、すなわち、可動接触子４ｂが対向接触子４ａから離間している状態において、リンク８３側を手前にし、投入シャフト８１を奥側にして、リンク８３と投入シャフト８１との位置関係を眺めると、投入シャフト８１の軸は、リンク８３の中心軸１０１よりも左側に位置している。そのため、投入用バネ１３が伸張すると、投入シャフト８１は、反時計回りに回転する。
【００５０】
投入シャフト８１には、カム８４が固定されている。カム８４は、扇形状を有し、弧の部分にカム面を有している。カム面は、投入シャフト８１に固定された軸との距離が連続的に拡大する。カム８４の軸から半径方向に延びる一本の仮想線を考えると、カム８４の軸から仮想線とカム面との交差点までの距離は、投入シャフト８１が反時計回りに回転するに連れて拡大していく。
【００５１】
また、サブシャフト７０には、このカム８４に対向してカムレバー７３が固定されている。カムレバー７３は、一端がサブシャフト７０に固定され、他端にカム面上を摺動するローラ７３ａを有する。そのため、投入シャフトが反時計回りに回転すると、カムレバー７３は、時計回りに回転する方向にカム面から回転力を受ける。
【００５２】
このような投入機構において、投入レバー８２は、ラッチ機構により保持されている。このラッチ機構において、投入レバー８２にはツメ８２ｂが設けられている。ツメ８２ｂには、半円柱部材６２が接離可能に係合する。半円柱部材６２は、軸方向に拡がる平坦面と直交する方向に移動可能となっており、ツメ８２ｂと平坦面の長辺の高さが同じになったときに、ツメ８２ｂと当接し、ツメ８２ｂと円周面の高さが同じになったときに、ツメ８２ｂから離れる。
【００５３】
この半円柱部材６２には、ソレノイドアクチュエータ２２によって移動力が付与される。具体的には、半円柱部材６２には、平坦面と平行、且つ軸との直交方向に突起物６２ａが設けられている。この突起物６２ａは、半円柱部材６２の円周面側に位置する底部においてソレノイドアクチュエータ２２のプランジャ２２ａと当接している。そのため、プランジャ２２ａが押し出されると、半円柱部材６２は、上方に移動し、ツメ８２ｂと半円柱部材６２との係合が解除され、投入レバー８２が回転可能となる。
【００５４】
また、突起物６２ａにおいて、プランジャ２２ａが当接する面とは逆の面には、伸張方向に放勢される復帰バネ６２ｂが固定されており、プランジャ２２ａがソレノイドアクチュエータ２２に引っ込むと、半円柱部材６２がツメ８２ｂと係合し、投入レバー８２の回転が抑止される。
【００５５】
以上のような開閉装置１において、投入状態では、メインレバー１１は、遮断用バネ１２によって可動接触子４ｂを対向接触子４ａから離そうとするトルクを受けている。しかし、ラッチレバー７２の回転がラッチ部９１によって規制されているため、ラッチレバー７２が固着しているサブシャフト７０も軸回転不可能となり、サブシャフト７０に固着しているサブレバー７１も回転不可能となっている。そのため、サブレバー７１と連結しているメインレバー１１も回転できず、電流の投入状態は維持される。
【００５６】
（作用１：遮断動作）
このような操作機構１０による開閉装置１の遮断動作について図４乃至６を参照しつつ説明する。図４は、遮断開始直後のラッチ機構を示す構成図であり、図５は、遮断途中のラッチ機構を示す構成図であり、図６は、遮断途中の操作機構１０全体を示す分解構成図である。
【００５７】
まず、図４に示すように、外部指令の入力によってソレノイドが励磁されると、ソレノイドアクチュエータ２１がプランジャ２１ａを外へ押し出す。プランジャ２１ａがソレノイドアクチュエータ２１から押し出されると、プランジャ２１ａに当接されていた引き外しレバー５４が時計回りに回転させられる。引き外しレバー５４が回転すると、引き外しレバー５４の先端に設けられたローラピン５４ｂは、引き外しリンク５３の長穴５３ａを最端部側に摺動し、長穴５３ａの内面に当接する。
【００５８】
更に、プランジャ２１ａが押し出されると、引き外しリンク５３は、時計回りに倒れ込んだ引き外しレバー５４に引っ張られて、ラッチ部９１とは反対側へ移動する。引き外しリンク５３が移動すると、ラッチ部９１は、背面のカウンターウェイト９３を押し退けて、回転軸を中心に反時計回りに回転し始める。
【００５９】
ラッチ部９１が一定角度回転するまでは、平面部１０２がラッチレバー７２のローラ７２ａを押し込むように移動しており、係合関係は維持されている。更に、ラッチ部９１が回転させられると、平面部１０２がラッチポイントから離脱してローラ７２ａから離れる。この平面部１０２とローラ７２ａとの離間によってラッチレバー７２の制止は解除される。
【００６０】
ラッチレバー７２の制止が解除されると、図５に示すように、ラッチレバー７２の反時計回りの回転が許可されることとなる。すなわち、サブシャフト７０が回転可能となり、サブレバー７１が回転可能となり、次いでメインレバー１１が回転可能となる。
【００６１】
そのため、図６に示すように、遮断用バネ１２が伸張し、リンク１５がメインレバー１１の第２アームを持ち上げ、それによりメインレバー１１が時計回りに回転する。メインレバー１１が時計回りに回転すると、第１アームは、時計回りに倒れ込み、第１アームに連結されていたリンク６と操作ロッド５は、対向接触子４ａとは反対側へ移動する。このリンクと操作ロッド５の移動に伴って、可動接触子４ｂは、対向接触子４ａから離反する。
【００６２】
可動接触子４ｂが対向接触子４ａからある程度離反すると、ピストン１７ａがハウジング１４の上面に当接し、ダンパー１７も制動力を発揮し、遮断用バネ１２の動作は停止される。
【００６３】
尚、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合が解除され、ラッチレバー７２が回転し、遮断動作が終了すると、ラッチ部９１は、カウンターウェイトレバー９２が復帰バネにより投入状態と同じ位置まで回転させられるため、このカウンターウェイトレバー９２に押し出されて、投入状態とほぼ同じ位置、すなわち平面部１０２がラッチポイント近くに復帰している。引き外しリンク５３と引き外しレバー５４もプランジャが引っ込められることにより、投入状態とほぼ同じ位置に復帰している。
【００６４】
（作用２：投入動作）
次に、このような操作機構１０による開閉装置１の投入動作について図７乃至１１を参照しつつ説明する。図７は、投入開始直後の投入機構を示す構成図であり、図８は、投入開始直後のラッチ機構及びカム機構を示す構成図であり、図９は、投入途中でのラッチ機構を示す構成図であり、図１０は、投入完了直前でのラッチ機構を示す構成図であり、図１１は、等価質量モデルを示す模式図である。
【００６５】
図７に示すように、ソレノイドアクチュエータ２２がプランジャ２２ａを押し出すと、突起物６２ａを介して半円柱部材６２が上方に持ち上げられる。半円柱部材６２が上方に持ち上げられると、投入レバー８２のツメ８２ｂと半円柱部材６２との係合は解除され、投入レバー８２が回転可能となる。
【００６６】
投入レバー８２が回転可能となると、投入用バネ１３が伸張し、リンク８３を持ち上げる。リンク８３が持ち上げられると、リンク８３に連結している投入レバー８２は、投入シャフト８１を中心に反時計回りに回転を始める。投入レバー８２は、投入シャフト８１に固定されているため、投入レバー８２の回転に伴って、投入シャフト８１も反時計回りに軸回転する。
【００６７】
図８に示すように、投入シャフト８１が反時計回りに軸回転すると、投入シャフト８１に固定されているカム８４も反時計回りに回転し、カム８４と対向して設けられているカムレバー７３のローラ７３ａはカム面を摺動する。カム８４が反時計回りに回転すると、カムレバー７３のローラ７３ａが当接している位置は、カム８４の軸から連続的に離れていくため、カムレバー７３は、先端が押し下げられるように、時計回りに回転する。
【００６８】
カムレバー７３が時計回りに回転すると、カムレバー７３が固着しているサブシャフト７０も時計回りに軸回転し、サブシャフト７０に固定されているサブレバー７１も時計回りに回転する。サブレバー７１とメインレバー１１は、一本のリンク８０を介して連結されているため、サブレバー７１が時計回りに回転すると、メインレバー１１は、反時計回りに回転する。
【００６９】
そのため、メインレバー１１の第１アームは、対向接触子４ａに近づく方向に揺動し、リンクと操作ロッド５を対向接触子４ａ側へ押し出す。リンクと操作ロッド５が対向接触子４ａ側へ押し出されると、操作ロッド５の先端に固定されている可動接触子４ｂは、対向接触子４ａと接触する。
【００７０】
尚、この投入動作によりメインレバー１１が回転すると、第２アームは、反時計回りに揺動するため、リンク１５を下方に引きずり下ろす。リンク１５が引きずり下ろされると、遮断用バネ１２は、圧縮されて蓄勢する。
【００７１】
このような投入動作において、図８に示すように、サブシャフト７０が時計回りに回転すると、ラッチレバー７２はサブシャフト７０に固定されているため、同じく時計回りに回転する。すなわち、ラッチレバー７２のローラ７２ａは、ラッチポイントへ向けて移動する。
【００７２】
ラッチレバー７２の時計回りでの回転過程において、ラッチレバー７２のローラ７２ａは、まず、復帰バネ９４により復帰していたラッチ部９１のアーム部分に当接し、ラッチ部９１を反時計回りに押し込んでいく。そして、ラッチレバー７２のローラ７２ａがラッチポイントに位置した頃には、図９に示すように、ラッチ部９１のアーム部分から離れる。このとき、ラッチ部９１は、ラッチレバー７２との係合が解除されているため、カウンターウェイトレバー９２と共に時計回りに復帰動作を始める。
【００７３】
そうすると、図１０に示すように、ラッチ部９１は、ローラ受け１０３でラッチレバー７２のローラ７２ａと衝突し、また平面部１０２と当接する。尚、ラッチ部９１のアームとラッチレバー７２のローラ７２ａの係合が解除されたころには、カム８４とカムレバー７３との接触が解除されるように設定されており、ラッチレバー７２は、反時計回りに回転しようとするが、慣性力によって、ラッチ部９１のローラ受け１０３が衝突するほうが十分に速くなっている。
【００７４】
このラッチ部９１とラッチレバー７２が衝突したときの等価質量モデルを図１１に示す。図１１に示すように、ラッチレバー７２は、固定壁３０３として考えることができる。まず、衝突直前では、図１１の（ａ）に示すように、等価質量ｍ１を有するラッチ部９１の等価質量モデル３０１と等価質量ｍ２を有するカウンターウェイトレバー９２の等価質量モデル３０２は、一体で運動しているため、それぞれ速度ｖ１で固定壁へ向けて移動する。
【００７５】
この状態で、図１１の（ｂ）に示すように、ラッチ部９１の等価質量モデル３０１が固定壁３０３に衝突すると、ラッチ部９１の等価質量モデル３０１は反発して速度ｖ２となり、速度ｖ１のカウンターウェイトレバー９２の等価質量モデル３０２と衝突する。
【００７６】
そして、図１１の（ｃ）に示すように、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２の衝突により、それぞれの等価質量モデル３０１，３０２は、速度ｖ３と速度ｖ４となる。
【００７７】
この一連の衝突過程において、ラッチ部９１の等価質量モデル３０１と固定壁３０３との反発係数をｅ１とすると、以下式（３）が成立する。
ｖ２／ｖ１＝−ｅ１・・・（３）
【００７８】
ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２との衝突前後では、運動量保存の法則により、以下式（４）が成立する。
ｍ１・ｖ２＋ｍ２・ｖ１＝ｍ１・ｖ３＋ｍ２・ｖ４・・・（４）
【００７９】
さらに、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２との反発係数をｅ２とすると、以下式（５）が成立する。
（ｖ３−ｖ４）／（ｖ２−ｖ１）＝−ｅ２・・・（５）
【００８０】
そうすると、上記（３）乃至（５）より、以下式（６）が成立する。
−ｅ１・ｖ１・ｍ１＋（ｖ１＋ｅ２・ｖ１＋ｅ１・ｅ２・ｖ１）・ｍ２
＝ｖ３・ｍ１＋ｖ３・ｍ２・・・（６）
【００８１】
ここで、上述したように、ラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２は、以下式（１）が成り立つように設定されている。
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１・・・（１）
【００８２】
そのため、上記（１）及び（６）式から、ｖ３≧０となり、ラッチ部９１は、ラッチレバー７２との衝突によっても反動により反時計回りの方向に回転することはなく、衝突以後、ラッチ部９１とラッチレバー７２とが離れてしまうことはない。
【００８３】
尚、上記（１）式を満たさない場合であっても、ラッチ部９１のラッチレバー７２への衝突後の跳ね返りの速度ｖ２よりも、カウンターウェイトレバー９２との衝突後の速度ｖ３はラッチレバー７２から離れる方向への速度が小さくなるため、衝突の反動によるラッチ部９１のラッチレバー７２からの離反動作を抑制する効果は得られる。
【００８４】
（効果）
以上のように、本実施形態の開閉装置１によれば、電流遮断動作を規制するラッチ機構は、ただ一つの係合関係を有し、具体的にはラッチレバー７２とラッチ部９１との係合関係のみである。そのため、ラッチレバー７２とラッチ部９１との係合を引き外す動作と、遮断用バネ１２の動作の計２動作が順次行われることにより、電流遮断動作は行われる。このように、従来の遮断用バネ１２による遮断動作は、キャッチストロークとオープロップストロークと遮断用バネ１２のストロークの計３動作より成り立っていたものが、本実施形態では２動作で完遂できるため、アクチュエータの駆動開始からの開極時間が短縮化される。具体的には、オープロップストロークの時間Ｔ２が排除されたのと同じ効果が得られる。
【００８５】
このラッチ機構を一つだけ設ける構成は、ラッチレバー７２と係合するラッチ部９１の位置保持をカウンターウェイト９３により図り、係合外れを防止しているため、実効的に達成されている。
【００８６】
また、このカウンターウェイトレバー９２をラッチ部９１の背面に接離可能に設けることにより、電流投入動作におけるラッチ部９１とラッチレバー７２との衝突による係合外れを防止することにより、バネ操作機構１０の動作信頼性は向上する。
【００８７】
更に、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合面を平面とし、この平面に直交する垂線上にラッチ部９１の回転軸を設けるようにすることにより、ラッチレバー７２の押圧力はラッチ部９１の回転方向へ作用しづらくなる。従って、ラッチ部９１の小型化を図ることができ、ラッチ部９１をラッチレバー７２から引き外す際の力も最小化でき、ソレノイドアクチュエータも小型化できる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１２及び１３を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８９】
図１２は、第２の実施形態に係るラッチ機構を示す構成図である。図１２に示すように、ラッチ部９１には、復帰バネ９１ｃが回転軸に嵌着されている。この復帰バネ９１ｃは、ねじりバネである。ねじりバネのアームは、ラッチ部９１がラッチレバー７２と離れる方向に拡がっており、外側でストッパーピンと当接している。そのため、このねじりバネは、ラッチレバー７２のローラの移動軌跡上にラッチ部９１が介在するように常に付勢力を与えており、ラッチ部９１がラッチレバー７２から離れにくくなっている。
【００９０】
また、復帰バネ９１ｃの他のアーム近傍には、他のストッパーピン９０ａが設けられており、ラッチ部９１の時計回りの回転範囲を規制している。
【００９１】
図１３は、この第２の実施形態において、投入動作時のラッチレバー７２とラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２の位置関係を示す図である。図１３（ａ）に示すように、投入動作時にラッチレバー７２がラッチ部９１を押し退けるように回転すると、ラッチ部９１は復帰バネ９１ｃの存在により応答速度が鈍くなり、先にカウンターウェイトレバー９２が衝突の反動によって跳ね返ってラッチ部９１から離れる。
【００９２】
そして、図１３（ｂ）に示すように、ラッチ部９１が衝突の反動により、ラッチレバー７２から跳ね返った頃には、カウンターウェイトレバー９２がラッチ部９１の方向へ戻り、ラッチ部９１と当接する。そのため、図１３（ｃ）に示すように、ラッチ部９１の跳ね返りは、カウンターウェイトレバー９２によって小さくなる。
【００９３】
従って、第２の実施形態では、復帰バネ９１ｃの存在によってラッチ部９１によるラッチレバー７２の回転抑止効果がより向上するとともに、投入動作におけるラッチ部９１からのラッチレバー７２の係合外れをより効果的に防止できる。
【００９４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１４を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９５】
図１４は、第３の実施形態に係るラッチ部９１とカウンターウェイトレバー９２とを示す斜視図である。図１４に示すように、この操作機構１０は、複数のカウンターウェイトレバー９２を備えている。カウンターウェイトレバー９２は、それぞれ一端にカウンターウェイト９３が取り付けられ、他端が各復帰バネ９４で付勢されている。
【００９６】
この複数のカウンターウェイトレバー９２は、カウンターウェイト９３の重量、又は復帰バネの弾性係数、又はその両方がそれぞれ異なっている。そのため、投入動作において、カウンターウェイトレバー９２がラッチ部９１から跳ね返った場合、各カウンターウェイトレバー９２のラッチ部９１への復帰タイミングがずれることとなる。従って、ラッチ部９１のラッチレバー７２からの跳ね返りに対する抑止力は断続的に働き、ラッチレバー７２とラッチ部９１の係合外れは更に効果的に防止される。
【００９７】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１５を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９８】
図１５は、第４の実施形態に係るラッチ部９１の先端を示す拡大構成図である。図１５に示すように、カウンターウェイトレバー９２の先端には、カウンターウェイト９３の側面にピン９７が立設している。ピン９７は、ラッチ部９１の回転方向に対して直交して延びている。
【００９９】
このピン９７には、リング９８が嵌められている。リング９８の内径は、ピン９７の直径より大きく、リング９８は、ピン９７の径方向に移動可能となっている。このリング９８は、カウンターウェイト９３と略同一の外径を有する。
【０１００】
この第４の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０において、投入動作時にラッチ部９１がラッチレバー７２と衝突し、その反力がカウンターウェイトレバー９２に及ぶと、リングは慣性力に従って、カウンターウェイトレバー９２の跳ね返り方向とは逆に移動し、ピンに衝突する。そのため、ラッチ部９１は、このリング９８の慣性力によってラッチレバー７２からの離間を阻止される。従って、この第４の実施形態においては、ラッチ部９１とラッチレバー７２の係合外れが更に防止される。
【０１０１】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る開閉装置１の操作機構１０について図１６を参照して詳細に説明する。尚、第１の実施形態と同一箇所については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０２】
図１６は、第５の実施形態に係るラッチ機構の構成図である。図１６に示すように、ラッチ部９１のローラ受け１０３には、ローラ７２ａとの衝突面に振動吸収部材９５が貼着されている。振動吸収部材９５は、高分子材料等の振動吸収性の高い材質により構成されている。これにより、投入動作によってラッチレバー７２のローラ７２ａがラッチ部９１と衝突したとき、その衝撃が振動吸収部材９５により吸収され、ラッチ部９１の跳ね返りが緩和され、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合外れが更に効果的に防止される。
【０１０３】
［その他の実施の形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１乃至第５の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【０１０４】
例えば、図１７に示すように、ラッチ部９１にレバーを固定し、ラッチ部９１の回転を係止部材９１ｅを押しつけることで係止し、この係止部材９１ｅの押し付けをソレノイドアクチュエータ９１ｆで付与又は解除する方式においても、カウンターウェイトレバー９２をラッチ部９１の背面に設けることができる。
【０１０５】
また、カウンターウェイト９３は、円形の断面形状であっても、それ以外の形状であってもよく、双方において同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
更に、各実施形態においては、遮断用バネ１２や投入用バネ１３やその他の復帰バネに圧縮コイルバネを用いたが、他の弾性体要素、例えバネじりコイルバネ、皿バネ、渦巻きバネ、板バネ、空気バネ、又は引っ張りバネ等を用いることもできる。
【０１０７】
また、ラッチ部９１の先端を凸円弧面で形成し、その円弧面の中心位置は、投入状態におけるローラの中心とラッチ部９１の回転軸中心を結ぶ直線上にほぼ一致させることにより、ラッチ部９１とラッチレバー７２との係合を外す時間は短縮され、開極時間の短縮化が可能となる。
また、第２の実施形態では、ラッチ部９１に固定された復帰バネ９１ｃと係合するストッパーピン９０ｃと、ラッチ部９１の時計回りの回転を規制するストッパーピン９０ａとをそれぞれ設けているが、一つに兼用させるようにしてもよい。
【０１０８】
例えば、本発明は、対向接触子４ａを可動接触子４ｂと反対側へ駆動し、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構を用いたタイプの開閉装置１にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 開閉装置
２ 消弧性ガス
３ 密閉容器
４ａ 対向接触子
４ｂ 可動接触子
５ 操作ロッド
６ リンク
１０ 操作機構
１１ メインレバー
１１ａ ピン
１２ 遮断用バネ
１３ 投入用バネ
１４ ハウジング
１４ａ ハウジング上面
１５ リンク
１６ バネ受け
１７ ダンパー
１７ａ ピストン
１８ バネ受け
１８ａ ピン
２１ ソレノイドアクチュエータ
２１ａ プランジャ
２２ ソレノイドアクチュエータ
２２ｂ プランジャ
５３ 引き外しリンク
５３ａ 長穴
５４ 引き外しレバー
５４ｂ ローラピン
６２ 半円柱部材
６２ａ 突起物
６２ｂ 復帰バネ
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 リンク
８２ 投入レバー
８２ａ ピン
８２ｂ ツメ
８３ リンク
８４ カム
９０ 係止レバー
９０ａ ストッパーピン
９０ｂ ピン
９０ｃ ストッパーピン
９１ ラッチ部
９１ａ 回転軸
９１ｂ ピン
９１ｃ 復帰バネ
９１ｄ レバー
９１ｅ 係止レバー
９１ｆ ソレノイドアクチュエータ
９２ カウンターウェイトレバー
９３ カウンターウェイト
９４ 復帰バネ
９５ 振動吸収部材
９７ ピン
９８ リング
１００ 回転軸
１０１ 中心軸
１０２ 平面部
１０３ ローラ受け
３０１ ラッチ部の等価質量モデル
３０２ カウンターウェイトレバーの等価質量モデル
３０３ ラッチレバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向接点に対して可動接点を接離させることで、電流の遮断と投入とを切り替える開閉装置の操作機構であって、
前記投入から前記遮断に移行するときに放勢される遮断用バネと、
回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネのバネ力を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーと、
前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーと、
前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトと、
一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転に受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーと、
回転可能に軸支され、前記投入の状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部と、
前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーと、
前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネと、
前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータと、
を備えること、
を特徴とする操作機構。
【請求項２】
前記ラッチ部は、
前記ローラの移動軌跡上に介在する端部に設けられ、前記ローラと当接する平面と、
前記平面と直交する仮想線上に設けられた回転軸と、
を有し、
前記投入の状態では、前記ローラの移動力を前記平面によって前記回転軸に向かう力に変換することで、前記ラッチレバーの回転を更に抑止すること、
を特徴とする請求項１記載の操作機構。
【請求項３】
前記ラッチ部と連結し、前記アクチュエータの駆動力を受けて前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡から引き外すように移動可能な引き外しリンク機構と、
前記ラッチ部の端部を前記ローラの移動軌跡上へ付勢する復帰バネと、
を更に備え、
前記アクチュエータは、前記復帰バネに抗して前記リンク機構を移動させること、
を特徴とする請求項１又は２記載の操作機構。
【請求項４】
前記引き外しリンク機構は、
前記ラッチ部に配置されたピンと、
一端が前記ピンに軸支され、他端に長穴を有するリンクと、
前記長穴内を摺動可能なピンが一端に設けられたレバーと、
を有し、
前記アクチュエータは、前記レバーの他端と当接するプランジャを有するソレノイドアクチュエータであり、
前記プランジャで前記レバーの他端を押し出すと、前記レバーの先端が引き倒され、前記リンクが前記レバーの先端に引きずられ、前記ラッチ部が前記ウェイトを押し退けて回転して前記ローラの移動軌跡から待避すること、
を特徴とする請求項３記載の操作機構。
【請求項５】
前記ラッチ部の等価質量ｍ１と前記ウェイトレバーの等価質量ｍ２は、
前記ラッチレバーと前記ラッチ部の反発係数をｅ１、前記ラッチ部と前記ウェイトレバーの反発係数をｅ２とすると、
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１であること、
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の操作機構。
【請求項６】
前記ウェイトを有する前記ウェイトレバーと前記ウェイトの前記復帰バネは、それぞれ複数設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の操作機構。
【請求項７】
前記複数のウェイトは、重量が異なること、
を特徴とする請求項６記載の操作機構。
【請求項８】
前記ウェイトの前記復帰バネは、弾性係数が異なること、
を特徴とする請求項６又は７に記載の操作機構。
【請求項９】
前記ラッチ部の端部を前記ローラの移動軌跡上に復帰させる復帰バネを更に備えること、
を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の操作機構。
【請求項１０】
前記ウェイトに配設されるピン体と、
前記ピン体の外径よりも大きい内径と、前記ウェイトの外径と同程度の外径を有し、前記ピン体に遊貫されたリングと、
を有すること、
を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の操作機構。
【請求項１１】
前記ラッチ部の前記端部に設けられる振動吸収材を更に備えること、
を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の操作機構。
【請求項１２】
前記サブシャフトに固定されたカムレバーと、
前記サブシャフトと並行に配設される投入シャフトと、
前記投入シャフトに固定され、前記カムレバーとカム面が当接する投入カムと、
一端が前記投入シャフトに固定され、前記投入シャフトを軸回転させる投入レバーと、
前記投入レバーの他端にリンク機構を介して取り付けられ、前記投入の状態に移行するときに前記投入レバーを回転させるように付勢する投入用バネと、
を備えること、
を特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の操作機構。
【請求項１３】
前記投入レバーの先端に配置されたツメと、
前記ツメと係合する半円柱部と、
前記半円柱部を前記ツメと係合させる方向に付勢するバネと、
前記バネの付勢に抗して、前記半円柱部を前記ツメから離間させる方向に移動させるアクチュエータと、
を備えること、
を特徴とする請求項１２記載の操作機構。
【請求項１４】
電流の遮断状態と投入状態とを切り替える開閉装置であって、
相対的に接離可能な対向接点及び可動接点と、
前記投入状態から前記遮断状態に移行するときに放勢される遮断用バネと、
回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネの放勢を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーと、
前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーと、
前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトと、
一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転を受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーと、
回転可能に軸支され、前記投入状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部と、
前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーと、
前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネと、
前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータと、
を備えること、
を特徴とする開閉装置。
【請求項１５】
前記ラッチ部は、
前記ローラの移動軌跡上に介在する端部に設けられ、前記ローラと当接する平面と、
前記平面と直交する仮想線上に設けられた回転軸と、
を有し、
前記投入状態では、前記ローラの移動力を前記平面によって前記回転軸に向かう力に変換することで、前記ラッチレバーの回転を更に抑止すること、
を特徴とする請求項１４記載の開閉装置。
【請求項１６】
前記ラッチ部の等価質量ｍ１と前記ウェイトレバーの等価質量ｍ２は、
前記ラッチレバーと前記ラッチ部の反発係数をｅ１、前記ラッチ部と前記ウェイトレバーの反発係数をｅ２とすると、
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１であること、
を特徴とする請求項１４又は１５記載の開閉装置。
【請求項１】
対向接点に対して可動接点を接離させることで、電流の遮断と投入とを切り替える開閉装置の操作機構であって、
前記投入から前記遮断に移行するときに放勢される遮断用バネと、
回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネのバネ力を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーと、
前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーと、
前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトと、
一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転に受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーと、
回転可能に軸支され、前記投入の状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部と、
前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーと、
前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネと、
前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータと、
を備えること、
を特徴とする操作機構。
【請求項２】
前記ラッチ部は、
前記ローラの移動軌跡上に介在する端部に設けられ、前記ローラと当接する平面と、
前記平面と直交する仮想線上に設けられた回転軸と、
を有し、
前記投入の状態では、前記ローラの移動力を前記平面によって前記回転軸に向かう力に変換することで、前記ラッチレバーの回転を更に抑止すること、
を特徴とする請求項１記載の操作機構。
【請求項３】
前記ラッチ部と連結し、前記アクチュエータの駆動力を受けて前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡から引き外すように移動可能な引き外しリンク機構と、
前記ラッチ部の端部を前記ローラの移動軌跡上へ付勢する復帰バネと、
を更に備え、
前記アクチュエータは、前記復帰バネに抗して前記リンク機構を移動させること、
を特徴とする請求項１又は２記載の操作機構。
【請求項４】
前記引き外しリンク機構は、
前記ラッチ部に配置されたピンと、
一端が前記ピンに軸支され、他端に長穴を有するリンクと、
前記長穴内を摺動可能なピンが一端に設けられたレバーと、
を有し、
前記アクチュエータは、前記レバーの他端と当接するプランジャを有するソレノイドアクチュエータであり、
前記プランジャで前記レバーの他端を押し出すと、前記レバーの先端が引き倒され、前記リンクが前記レバーの先端に引きずられ、前記ラッチ部が前記ウェイトを押し退けて回転して前記ローラの移動軌跡から待避すること、
を特徴とする請求項３記載の操作機構。
【請求項５】
前記ラッチ部の等価質量ｍ１と前記ウェイトレバーの等価質量ｍ２は、
前記ラッチレバーと前記ラッチ部の反発係数をｅ１、前記ラッチ部と前記ウェイトレバーの反発係数をｅ２とすると、
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１であること、
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の操作機構。
【請求項６】
前記ウェイトを有する前記ウェイトレバーと前記ウェイトの前記復帰バネは、それぞれ複数設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の操作機構。
【請求項７】
前記複数のウェイトは、重量が異なること、
を特徴とする請求項６記載の操作機構。
【請求項８】
前記ウェイトの前記復帰バネは、弾性係数が異なること、
を特徴とする請求項６又は７に記載の操作機構。
【請求項９】
前記ラッチ部の端部を前記ローラの移動軌跡上に復帰させる復帰バネを更に備えること、
を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の操作機構。
【請求項１０】
前記ウェイトに配設されるピン体と、
前記ピン体の外径よりも大きい内径と、前記ウェイトの外径と同程度の外径を有し、前記ピン体に遊貫されたリングと、
を有すること、
を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の操作機構。
【請求項１１】
前記ラッチ部の前記端部に設けられる振動吸収材を更に備えること、
を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の操作機構。
【請求項１２】
前記サブシャフトに固定されたカムレバーと、
前記サブシャフトと並行に配設される投入シャフトと、
前記投入シャフトに固定され、前記カムレバーとカム面が当接する投入カムと、
一端が前記投入シャフトに固定され、前記投入シャフトを軸回転させる投入レバーと、
前記投入レバーの他端にリンク機構を介して取り付けられ、前記投入の状態に移行するときに前記投入レバーを回転させるように付勢する投入用バネと、
を備えること、
を特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の操作機構。
【請求項１３】
前記投入レバーの先端に配置されたツメと、
前記ツメと係合する半円柱部と、
前記半円柱部を前記ツメと係合させる方向に付勢するバネと、
前記バネの付勢に抗して、前記半円柱部を前記ツメから離間させる方向に移動させるアクチュエータと、
を備えること、
を特徴とする請求項１２記載の操作機構。
【請求項１４】
電流の遮断状態と投入状態とを切り替える開閉装置であって、
相対的に接離可能な対向接点及び可動接点と、
前記投入状態から前記遮断状態に移行するときに放勢される遮断用バネと、
回転可能に軸支されるとともに、一端が前記遮断用バネと連結され、他端が前記可動接点と連結され、前記遮断用バネの放勢を受けて回転することで前記可動接点を前記対向接点から引き離すメインレバーと、
前記メインレバーと一端が連結され、他端を中心に回転可能なサブレバーと、
前記サブレバーの前記他端を固定し、軸回転可能なサブシャフトと、
一端が前記サブシャフトに固定され、他端にローラが取り付けられ、前記サブシャフトの軸回転を受けて前記一端を中心に回転可能な単数のラッチレバーと、
回転可能に軸支され、前記投入状態にあるときには端部が前記ローラの移動軌跡上に介在して前記ラッチレバーの回転を抑止する単数のラッチ部と、
前記ラッチ部の前記端部に接離可能なウェイトを一端に有するウェイトレバーと、
前記ウェイトレバーの他端に取り付けられ、前記ローラの移動軌跡上に前記ラッチ部の前記端部を維持させるように、前記ウェイトを前記端部に押しつける復帰バネと、
前記ウェイトを押し退けて前記ラッチ部を回転させることで、前記ラッチ部を前記ローラの移動軌跡上から待避させるアクチュエータと、
を備えること、
を特徴とする開閉装置。
【請求項１５】
前記ラッチ部は、
前記ローラの移動軌跡上に介在する端部に設けられ、前記ローラと当接する平面と、
前記平面と直交する仮想線上に設けられた回転軸と、
を有し、
前記投入状態では、前記ローラの移動力を前記平面によって前記回転軸に向かう力に変換することで、前記ラッチレバーの回転を更に抑止すること、
を特徴とする請求項１４記載の開閉装置。
【請求項１６】
前記ラッチ部の等価質量ｍ１と前記ウェイトレバーの等価質量ｍ２は、
前記ラッチレバーと前記ラッチ部の反発係数をｅ１、前記ラッチ部と前記ウェイトレバーの反発係数をｅ２とすると、
ｍ２≧｛ｅ１／（１＋ｅ２＋ｅ１×ｅ２）｝×ｍ１であること、
を特徴とする請求項１４又は１５記載の開閉装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−６５４８０（Ｐ２０１３−６５４８０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４０２４（Ｐ２０１１−２０４０２４）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９５００２４３４）東芝変電機器テクノロジー株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９５００２４３４）東芝変電機器テクノロジー株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
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