JP2004079284A - 回路しゃ断器 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流による電磁反発力を受けて可動接触子が開極動作する際に、その開極速度を減速させる負荷力を低減して限流効果を向上させるように接圧ばねの取付け構造を改良する。
【解決手段】可動接触子４とダブルトーションばね（接圧ばね）７を接触子ホルダ５に保持し、過電流ｉが流れた際に固定接触子２と可動接触子４との間に働く電磁反発力Ｆを駆動力として可動接触子５を開極させるようにした回路しゃ断器で、前記ダブルトーションばね７のコイル中央から引き出したオフセットアーム７ｂを可動接触子の背面に架け渡して閉極方向にばね付勢するようにしたものにおいて、可動接触子の背面に前下がり勾配をもつテーパ面４ｃを形成した上で、このテーパ面に前記オフセットアーム４ｃの先端を押し当てて付勢するようにし、可動接触子の開極動作に伴うダブルトーションばねの撓み角αを縮小して開極速度を減速させるばね抵抗力を軽減する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線用しゃ断器を対象とした回路しゃ断器に関し、詳しくはその電流しゃ断部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭記の配線用回路しゃ断器として、その電流しゃ断部に回動式の接触子ホルダで保持した橋絡形可動接触子を採用し、過電流の通電時に固定接触子と可動接触子との間に働く電磁反発力を駆動力として可動接触子を開極させるようにした２接点切り方式の回路しゃ断器が特開平６−２８９６４号公報などに開示されて公知である。
【０００３】
また、前記した回路しゃ断器の電流しゃ断部に関して、回動式の接触子ホルダに装着した可動接触子の接圧ばね（閉極位置で可動接点と固定接触子の接点との間に所定の接触圧力を与えるばね）として、ダブルトーション形の捩じりコイルばねを採用した構成のものが、本発明と同一出願人より特願２００１−１５８０４９号として提案されており、次にその電流しゃ断部の構造を図３に示す。
【０００４】
図４（ａ）　〜（ｃ）　において、１は電流しゃ断部の絶縁ケース、２，３は絶縁ケース１に内装してその対角上に配置した電源側および負荷側の固定接触子、４は固定接触子２と３の間を橋絡する可動接触子、４ａは固定接触子２，３の接点に対峙して可動接触子４の両端に設けた可動接点、５は可動接触子４を後記のように接圧ばねと組合せて搭載保持した回転ドラム形の接触子ホルダ、６は消弧装置（グリッド）であり、可動接触子４は接触子ホルダ５の胴内に形成した空所５ａを直径方向に貫通するよう嵌挿した上で、該可動接触子４の接圧ばねとして可動接触子を挟んでその上下両側（可動接触子４の回転中心Ｏに対して軸対称な偏芯位置）に一対のダブルトーション形の捩じりコイルばね（以下「ダブルトーションばね」と呼称する）７を介装し、このダブルトーションばね７のばね力で可動接触子４を回転中心Ｏの回りで閉極方向（反時計方向）に付勢するようにしている。なお、接触子ホルダ５は回路しゃ断器の開閉機構に連係されており、ハンドル操作および過電流引外し動作に連動して接触子ホルダ５が回動する。
【０００５】
また、固定接触子２，３はその先端側部分をＵ字状に折り返し、主回路に大きな過電流（短絡電流）が流れた際に、固定接触子２，３と可動接触子４との間に働く電磁反発力を利用して回路しゃ断器の過負荷引外し装置（図示せず）が作動する以前に可動接触子４をいち早く開極方向に駆動して限流しゃ断を行うようにしており、さらに固定接触子２，３のＵ字折り返し部分には磁性ヨーク８を配して、電流しゃ断時に固定／可動接触子の接点間に発生したアークに作用する磁場を強めて消弧装置６への電磁駆動力を強めるようにしている。
【０００６】
ここで、接触子ホルダ５に搭載した可動接触子４の支持構造について更に詳しく述べると、接圧ばねとして可動接触子４の上下両側に配したダブルトーションばね７は、図４（ｃ）　で示すようにコイル両端から引き出した脚７ａを接触子ホルダ５に係止し、コイル中央部分にはコ字形に屈曲して側方に突き出すオフセットアーム７ｂを形成した構造になり、該オフセットアーム７ｂが可動接触子４の背面（可動接点４ａと反対側の面）を跨ぐようにして架設して接触子ホルダ５との間に撓み状態で介装し、この位置でオフセットアーム７ｂの先端を可動接触子４の背面に押し当てて閉極方向へ押圧するようにしている。なお、可動接触子４の上側に配したダブルトーションばね７はそのオフセットアーム７ｂが可動接触子４の長手方向に沿った上面に当接し、下側に配したダブルトーションばねはオフセットアームが可動接触子４の下面側に当接して可動接触子４に偶力を加えるようにしている。これにより、可動接触子４は接触子ホルダ５に対して回動可能に保持されるとともに、その回転中心Ｏの回りで反時計方向にばね付勢され、図４（ｂ）　に示す閉極位置で固定接触子２，３に加圧接触している。
【０００７】
この状態で、主回路に過電流（短絡電流）が流れると、固定接触子２，３と可動接触子４との間に電磁反発力が発生し、この電磁反発力により可動接触子４が開極動作してダブルトーションばね７に抗して図４（ｂ）　に鎖線で表した開極位置に移動する。これにより、固定／可動接触子間に発生したアークは引き伸ばされてアーク電圧が上昇し、このアーク電圧の上昇により過電流が限流され、電流ゼロ点でアークが消滅してしゃ断に至るとともに、続く過電流引外し装置の動作により開閉機構を介して接触子ホルダ５を時計方向に回動してしゃ断動作が完了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のように過電流（短絡電流）が流れた際に、引外し装置の動作に先立ち、固定接触子と可動接触子との間に作用する電磁反発力で可動接触子を開極位置駆動して限流しゃ断する回路しゃ断器では、開極動作時に接点間に生じたアークの膠着を抑えてその限流効果を高めるには、可動接触子４の開極速度をできるだけ速めることが必要であるが、接圧ばねであるダブルトーションばね７のばね力が可動接触子の開極動作に対して負荷力として働くために、可動接触子４の開極速度が減速される。
【０００９】
かかる点、従来構造では図５，図６で示すようにダブルトーションばね７のコイル中央から前方に引き出したオフセットアーム７ｂの先端がそのまま可動接触子４の長手方向と平行な背面４ｂに当接し、その当接点（力点）が可動接触子４の開極動作に合わせて背面上を摺動しながら前方に相対移動する。このために、ダブルトーションばね７の撓み角度（捩じれ角度）αは可動接触子４の開極角度と略同じになり、図示例では図３に示す最大開極位置ではダブルトーションばね７の撓み角度αは４０°にも達する。しかも、ダブルトーションばね７のばね特性として、撓み角αが大きくなるほど可動接触子４を閉極方向に付勢するばね力（負荷力）も大きくなることから、可動接触子４はこのばね力を受けて開極速度が大きく減速して回路しゃ断器のしゃ断特性を低下させる。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、前記構成の電流しゃ断部を装備した回路しゃ断器を対象に、過電流による電磁反発力を受けて可動接触子が開極動作する際に、その開極速度を減速させる負荷力を低減して限流効果を向上させるように接圧ばねの取付け構造を改良した回路しゃ断器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、可動接触子を接圧ばねと組合せて回動式の接触子ホルダに保持し、過電流が流れた際に固定接触子と可動接触子との間に働く電磁反発力を駆動力として可動接触子を開極させるようにした回路しゃ断器であって、前記接圧ばねを可動接触子の回転中心と偏芯した位置に配した捩じりコイルばね（トーションばね）として可動接触子を閉極方向にばね付勢するようにしたものにおいて、
（１）　第１の発明では、前記接圧ばねをダブルトーションばねとしてそのコイル中央から引き出したオフセットアームを可動接触子の背面に架け渡して可動接触子を閉極方向にばね付勢するようにし、かつ可動接触子の背面には前下がり勾配をもつテーパ面部を形成した上で、そのテーパ面に前記接圧ばねのオフセットアームを押し当てて可動接触子をばね付勢するようにする（請求項１）。
【００１２】
この構成によれば、可動接触子の開極動作に合わせてダブルトーションばねのオフセットアームの当接点は、前記テーパ面に沿って前方に相対移動することになる。しかも、このテーパ面は前下がり勾配であることから、ダブルトーションばねの撓み角度は図５，図６に示した従来構造と比べて小さくなり、これにより可動接触子の開極動作を妨げる抵抗力が低減する。
【００１３】
（２）　また、第２は発明では、可動接触子の側面にばね受けピンを設けた上で、該ピンに接圧ばねのオフセットアームを押し当てるようにし、かつ該オフセットアームは、その先端部を可動接触子の開極動作に伴う前記ばね受けピンの移動軌跡から後退する向きに屈曲形成するものする（請求項２）。
上記の構成において、可動接触子の閉極位置では、接圧ばねのオフセットアームの根元側が可動接触子のばね受けピンに当接して可動／固定接点間に接触圧力を加える。これに対して、可動接触子が開極動作すると、オフセットアームとばね受けピンとの当接点（力点）がオフセットアームの先端側に移動するが、前記のようにオフセットアームの先端部はばね受けピンの移動軌跡から後退する向きに屈曲形成されているために、接圧ばねの撓み角度は従来構造と比べて縮小し、その結果として可動接触子の開極動作を妨げる接圧ばねの抵抗力が低減する。
【００１４】
さらに、本発明によれば、第２の発明の実施態様として、接圧ばねのオフセットアーム先端部の曲げ角度を、電磁反発力により開極動作した可動接触子をその開極位置に押圧付勢するような角度に屈曲形成し、開極動作時には接圧ばねのばね力で可動接触子を開極位置に保持して不要な再投入を防ぐようにすることができる（請求項３）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１（ａ），（ｂ）　、および図２，図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図５，図６に対応する部材には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
〔実施例１〕
図１（ａ），（ｂ）　は本発明の請求項１に対応する実施例を示すものである。この実施例は基本的に図５，図６に示した従来構造と同様であり、接触子ホルダ５の空所内に内装して可動接触子４の背面側に介装した接圧ばねとしてのダブルトーションばね（捩じりコイルばね）７については、そのコイル部中央から前方に引き出したオフセットアーム７ｂを可動接触子４の背面に押し当てるようにしている。ここで、図示実施例では、可動接触子４の背面に前下がり勾配をもつテーパ面４ｃを形成した上で、そのテーパ面４ｃにダブルトーションばね７のオフセットアーム７ｂの先端を押し当てて可動接触子４を閉極方向にばね付勢するようにしており、図示実施例ではテーパ面４ｃのテーパ角度θ（可動接触子４の背面に対するテーパ面４ｃの相対角度）を３５°に設定している。
【００１６】
上記の構成で、図１（ａ）　の閉極状態では、可動接触子４に対してダブルトーションばね７のオフセットアーム７ｂの先端が前記テーパ面４ｃの面上に当接して可動接触子４の接点に接触圧力を加えている。この状態から、過電流（短絡電流）による電磁反発力Ｆを受けて可動接触子４が開極動作すると、ダブルトーションばね７のオフセットアーム７ｂはテーパ面４ｃを摺動しながら前方に相対移動し、図１（ｂ）　に示す可動接触子４の最大開極位置ではオフセットアーム７ｂの当接点がテーパ面４ｃの前端に移るが、この開極動作に伴うダブルトーションばね７の撓み角度α＝２９°であり、図６に示した従来の撓み角度α＝４０°に比べて縮減している。これにより、可動接触子４の開極速度を減速させる接圧ばねの抵抗力が低減して限流しゃ断効果が向上する。
【００１７】
〔実施例２〕
図２および図３は本発明の請求項２，３に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、可動接触子４に対してその回転中心Ｏと先端の中間部位に接触子片を貫通して左右側面に突き出したばね受けピン９が新たに設けてある。一方、接圧ばねとして接触子ホルダ５に搭載したダブルトーションばね７は、先記実施例１と逆に可動接触子４の下面側（背面と反対側）に偏芯配置した上で、そのオフセットアーム７ｂが可動接触子４の左右側面を横切って背面側に掛け渡すように配備されている。また、コイル部中央から前方に引き出したオフセットアーム７ｂの長手方向の中間部位７ｂ−１を「く」字形に屈曲し、その先端部が可動接触子４の回転中心Ｏに対する前記ばね受けピン９の移動軌跡Ｐから内側に後退するように形成している。
【００１８】
上記の構成により、図２（ａ），（ｂ）　に示す可動接触子４の閉極状態では、前記ばね受けピン９に対してダブルトーションばね７はオフセットアーム７ａの中間屈曲点より根元側の部分が当接して可動接触子４を閉極方向にばね付勢している。一方、過電流による電磁反発力Ｆを受けて可動接触子４が開極動作すると、その動作過程でばね受けピン９が可動接触子４とともに移動軌跡Ｐに沿って回動し、この動きに伴いダブルトーションばね７のオフセットアーム７ｂとの当接点も先端側に移動する。そして、ばね受けピン９との当接点（力点）がオフセットアーム７ｂの中間屈曲点を越えて先端部側の領域に移行すると、ばね受けピン９に作用するダブルトーションばね７のばね力の向き（ベクトル）が変わり、その屈曲角度によりばね受けピン９を介して可動接触子４を開極位置に保持するように働く。なお、図示例では、可動接触子４の閉極位置から最大開極位置への移動に対応するダブルトーションばね７の撓み角度αは、図６に示した従来構造では撓み角度α＝４０°に対して僅か１４°に縮減する。
【００１９】
つまり、可動接触子４の開極動作過程で、ある程度開極してばね受けピン９がダブルトーションばね７のオフセットアーム７ｂの中間屈曲点を越えると、可動接触子４の開極動作を妨げる方向に働く接圧ばねの負荷力が急激に低減する。これにより可動接触子４の開極速度の減速が抑えられて高い限流しゃ断効果を発揮きる。しかも、図３のように開極位置に到達した可動接触子４をダブルトーションばね７のばね力で開極位置に保持するようオフセットアーム７ｂの屈曲角度を設定しておけば、開極動作した可動接触子４が電流しゃ断部のケース１（図４（ｂ）　参照）の壁面に突き当たり、その反動で閉極位置に反転して接点が再投入するといったトラブルを回避してしゃ断動作の信頼性を高めることができる。
【００２０】
なお、開極位置に押圧保持されている可動接触子４は、トリップ動作後に行う回路しゃ断器のリセット操作で接触子ホルダ５を時計方向に回動させることにより、ダブルトーションばね７のオフセットアーム７ｂとばね受けピン９との当接点がオフセットアームの根元側に移行し、これにより可動接触子４が閉極位置に復帰する。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成により次記の効果を奏する。
すなわち、可動接触子を接圧ばねと組合せて回動式の接触子ホルダに保持し、過電流が流れた際に固定接触子と可動接触子との間に働く電磁反発力を駆動力として可動接触子を開極させるようにした回路しゃ断器であって、前記接圧ばねを可動接触子の回転中心と偏芯した位置に配した捩じりコイルばね（トーションばね）として可動接触子を閉極方向にばね付勢するようにしたものにおいて、
（１）　前記接圧ばねをダブルトーションばねとしてそのコイル中央から引き出したオフセットアームを可動接触子の背面に架け渡して可動接触子を閉極方向にばね付勢するようにし、かつ可動接触子の背面には前下がり勾配をもつテーパ面部を形成した上で、そのテーパ面に前記接圧ばねのオフセットアームを押し当てて可動接触子をばね付勢するようにした請求項１の構成によれば、
可動接触子の開極動作に伴うダブルトーションばねの撓み角度は従来構造と比べて小さくなり、これにより可動接触子の開極速度を減速する抵抗力が低減して限流しゃ断効果が向上する。
【００２２】
（２）　また、可動接触子の側面にばね受けピンを設けた上で、該ピンに接圧ばねのオフセットアームを押し当てるようにし、かつ該オフセットアームは、その先端部を可動接触子の開極動作に伴う前記ばね受けピンの移動軌跡から後退する向きに屈曲形成するようにした請求項２の構成によれば、
可動接触子の開極動作に伴う接圧ばねの撓み角度は従来構造と比べて縮小し、前項（１）　と同様に限流しゃ断効果の向上化が図れる。
【００２３】
（３）　さらに、前項（２）　の構成において、接圧ばねのオフセットアーム先端部の曲げ角度を、電磁反発力により開極動作した可動接触子をその開極位置に押圧付勢するような角度に屈曲形成した請求項３の構成により、開極動作時には接圧ばねのばね力で可動接触子を開極位置に保持して不要な再投入を防ぐことができてしゃ断動作の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に対応する電流しゃ断部の構成図で、（ａ），（ｂ）　はそれぞれ閉極，およ開極動作の状態を表す側面図
【図２】本発明の実施例２に対応する電流しゃ断部の構成図で、（ａ），（ｂ）　は閉極状態を表す側面図，および可動接触子，接圧ばね部分の平面図
【図３】図２の実施例に対応する開極状態を表す側面図
【図４】本発明の実施対象となる回路しゃ断器の電流しゃ断部の従来構成図であり、（ａ）　は一部切欠平面図、（ｂ）　は内部構造を表す側面図、（ｃ）　は接触子ホルダに可動接触子，接圧ばねを搭載した組立構造を表す外観斜視図
【図５】図４における主要部の構成図で、（ａ），（ｂ）　はそれぞれ可動接触子の閉極状態を表す側面図，および接圧ばねと組合せた可動接触子の平面図
【図６】図５（ａ）　に対応する可動接触子の開極動作状態を表す側面図
【符号の説明】
２，３　固定接触子
４　　可動接触子
４ａ　可動接点
４ｂ　背面
５　　接触子ホルダ
７　　ダブルトーションばね（接圧ばね）
７ａ　脚
７ｂ　オフセットアーム
７ｃ　中間屈曲点
９　　テーパ面
Ｏ　　可動接触子の回転中心

Claims (3)

1. 可動接触子を接圧ばねと組合せて回動式の接触子ホルダに保持し、過電流が流れた際に固定接触子と可動接触子との間に働く電磁反発力を駆動力として可動接触子を開極させるようにした回路しゃ断器であって、前記接圧ばねを可動接触子の回転中心と偏芯してその背面側に配したダブルトーション形の捩じりコイルばねとし、そのコイル中央から引き出したオフセットアームを可動接触子の背面に架け渡して可動接触子を閉極方向にばね付勢するようにしたものにおいて、
   可動接触子の背面に前下がり勾配をもつテーパ面部を形成した上で、そのテーパ面に前記接圧ばねのオフセットアームを押し当てて可動接触子をばね付勢するようにしたことを特徴とする回路しゃ断器。
2. 可動接触子を接圧ばねと組合せて回動式の接触子ホルダに保持し、過電流が流れた際に固定接触子と可動接触子との間に働く電磁反発力を駆動力として可動接触子を開極させるようにした回路しゃ断器であって、前記接圧ばねを可動接触子の回転中心と偏芯した位置に配した捩じりコイルばねとして可動接触子を閉極方向にばね付勢するようにしたものにおいて、
   可動接触子の側面にばね受けピンを設けた上で、該ピンに接圧ばねのオフセットアームを押し当てるようにし、かつ該オフセットアームは、その先端部を可動接触子の開極動作に伴う前記ばね受けピンの移動軌跡から後退する向きに屈曲形成したことを特徴とする回路しゃ断器。
3. 請求項２記載の回路しゃ断器において、接圧ばねのオフセットアームの先端部を、電磁反発力により開極動作した可動接触子をその開極位置に押圧付勢するような角度に屈曲形成したことを特徴とする回路しゃ断器。

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