JP2005285494A

JP2005285494A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2005285494A
Application number: JP2004096513A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kawakami; 正河上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】部品を追加することなく、また各部材の求められる寸法管理は通常レベルのまま、過電流引きはずし素子の動作を待たずに、可動接触子を固定接触子から素早く開離させる開閉機構を有する回路遮断器を得る。
【解決手段】可動接触子(L)１２の可動接点(L)１１が具備されていない側の他端に設けた曲げ部１２ａと、ラッチ６に設けた斜面部６ｄが、短絡電流が流れることによる電磁反発力で当接し、このラッチ６が回動することで、可動接触子(L)１２と固定接触子(L)１５を直ちに開離させるように構成する。
【選択図】図６

Description

この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの、特にＪＩＳ協約寸法の外形を有する回路遮断器に関し、詳しくは短絡電流が流れたときに、可動接触子を固定接触子から開離させる時間を短縮させた開閉機構を有する回路遮断器に関する。

短絡電流などの大きな電流が電路に流れた際に、周知の過電流引きはずし素子の動作を待たずに、可動接触子と固定接触子の間に発生する電磁反発力によって、この可動接触子を固定接触子から素早く開離させることが知られている。従来の回路遮断器においては、この開離方法として、前述した電磁反発力を２次フックのラッチローラーを下方に押圧する力に変換し、この２次フックの回動中心（ピン）を変位させることで、通常、即ち、時延動作に相当する電流、あるいは電磁動作に相当する電流の場合にトリップバーが時計方向に回動したのち、このトリップバーの係止爪との係合が解かれ、２次フックが反時計方向に回動されるのとは違い、直ちにトリップバーとの係合が解除される構成にしている（例えば、特許文献１参照）。

実公昭６３−４３７９７号公報（第３頁左欄第３行〜第２５行、第６図）

従来の回路遮断器では、通常は係合状態にあるトリップバーの係止爪と２次フックの止め金部材が、この２次フックのわずかな変位で、前述した係合を解除するようにしているので、組立公差を含めた各部材の寸法精度を相当厳しく高める必要があるという欠点があった。また、前述した２次フックのわずかな変位を実現するためには、通常の開閉操作、あるいは、時延または電磁動作によるトリップ操作では必要としない２次フックリンクを固定フレーム部材の腕のストッパー部材に押圧する作用力より、ラッチローラーを下方に押圧する力をわずかに大きく設定しておく必要があり、バネ荷重を含め、やはり、高い寸法管理が求められることとなる。さらに、短絡電流の大きさによっては、前述したラッチローラーを下方に押圧する力が必ずしも大きくなるとは言えず、然るに、このことは、電磁反発力によって開離しかけた可動接触子が元の状態に戻り、場合によっては、可動接点と固定接点の間で発生したアークにより両接点が溶着するといった、新たな問題が発生する可能性が充分にあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、部品を追加することなく、また各部材の求められる寸法管理は通常レベルのまま、過電流引きはずし素子の動作を待たずに、かつ電磁反発力によって開いた可動接触子を元に戻すことなく、この可動接触子を固定接触子から素早く開離させる開閉機構を有する回路遮断器を得ることを目的とするものである。

この発明に係る回路遮断器においては、短絡電流が流れることによる電磁反発力で、可動接触子を回動させ、この回動により、可動接触子の可動接点が具備されていない側の他端が、電磁引きはずし装置より先にラッチを回動させることで、可動接触子と固定接触子を直ちに開離するように構成されたものである。

この発明は以上説明したように、カバーに挟持されることで枢支可能なハンドルに一端が緩挿されたＵピンと、上記Ｕピンの他端を挟持するクロスバーおよび上記クロスバーに洞貫されたピンに軸支されたラッチと、上記クロスバーとベース間に張架されたメインバネと、上記クロスバーに挿嵌されるとともに、上記Ｕピンを介して上記ハンドルに連動し回動することで、固定接触子に具備された固定接点と接離する可動接点を有した可動接触子とを備え、上記ハンドルの開操作および閉操作のときに、上記クロスバーと上記ラッチが上記ピンを回動中心として同時に回動し、過電流あるいは短絡電流が流れたときに、熱動あるいは電磁引きはずし装置により上記ラッチが先に回動されることで、上記Ｕピンの他端の挟持が維持されないように、それぞれ構成された回路遮断器において、さらに大きな短絡電流が流れたときの電磁反発力により、上記可動接触子の上記可動接点が具備されていない側の他端が、上記電磁引きはずし装置より先に上記ラッチを回動させるように構成したので、部品が少なく小形の回路遮断器を得ることができる。

図１は回路遮断器の外観斜視図、図２および図３は、開状態（以下、ＯＦＦと略す）での開閉機構部を中心とした破断側面図であり、図１紙面上、図２はＡ方向から、図３はＢ方向から、それぞれ見た図である。なお、後述するが、電流の経路を構成する各部品、およびカバー・ヨーク・トリップバー・トリップバーバネは両極に具備されており、便宜上、Ａ方向（図２）側をＬ極、Ｂ方向（図３）側をＲ極と呼ぶこととし、以降の説明では、双方に具備されている部品には、(L)または(R)を付加することで区別するが、本発明の構成要件は両極共通につき、図中もしくは説明中において、その記載を省略している部品もある。また、図４は閉状態（以下、ＯＮと略す）、図５はトリップ状態、図６は短絡電流発生による可動接触子の電磁反発状態であり、いずれも図２相当図である。

図１において、絶縁物からなるベース１の図示しない内壁にハンドル３およびクロスバー（図示せず）が嵌入されており、このベース１を両側からカバー(L)２および(R)５２によって嵌合させることで、このカバー(L)２および(R)５２に設けた、いずれも図示しない凸部にハンドル３が、凹部にクロスバーが、それぞれ回動自由に軸支されている。また、やはり図示しないが、ベース１の内壁に設けた凹部とカバー(L)２の凹部、およびカバー(R)５２の凹部間に、それぞれトリップバー(L)(R)（図示せず）が、やはり回動自由に軸支されている。４および５４は、例えばブスバーなどと接続するための電源側端子(L)および(R)であり、ベース１に挿入された固定接触子(L)(R)（図示せず）と接続されている。なお、この電源側端子(L)４および(R)５４は、紙面上、上段と下段に具備されているが、電路の電圧、あるいは使用する相の違いにより、上段と中段、または下段と中段に具備されたものもある。また、電源側端子(L)４および(R)５４と紙面上、反対側に負荷側端子(L)(R)（図示せず）が具備されているのは周知の通りであり、このことから、ハンドル３はＯＦＦ状態を示していることも、やはり周知の通りである。

続いて動作について、まずＯＦＦからＯＮへの移行を、図２（または図３）と図４に基いて説明する。図３において、例えばステンレス棒をＵ字形状に形成したピン（以下、Ｕピンと略す）５の一端が、ハンドル３に設けた孔３ａに緩挿され、他端が樹脂成形品のラッチ６の凹部６ａに遊挿されている。このラッチ６は、やはり樹脂成形品のクロスバー７に洞貫されたピン８に軸支されることで、クロスバー７と回動中心が同じであるとともに、ラッチバネ９によって反時計方向に付勢されている。そのため、前述したＵピン５の他端は、ラッチ６とクロスバー７、具体的には凹部６ａとクロスバー７の斜面７ａによって挟持される。この状態から、ハンドル３を時計方向に回動すると、まず、Ｕピン５の他端がクロスバー７の斜面７ａを紙面上、左方向に滑り落ちるが、直ちに凹部６ａの壁６ｂに衝突し、その動きが制限される。したがって、ハンドル３の回動を続けると、Ｕピン５を介して、メインバネ１０によって時計方向に付勢されているクロスバー７がラッチ６とともに反時計方向に回動を開始する。

以下、図２（即ち、クロスバー７は時計方向の回動）に基き説明する。クロスバー７の紙面上、下部の略中央部に溝７ｂが設けられており、この溝７ｂを回動中心とする、可動接点(L)１１が具備された可動接触子(L)１２が挿嵌されている。したがって、前述した通り、ラッチ６およびクロスバー７とともに、接圧バネ(L)１３によって紙面上、右方向に付勢されている可動接触子(L)１２も時計方向に回動する。すると、可動接点(L)１１が固定接触子(L)１５に具備された固定接点(L)１４と接触し、なおさらにハンドル３の反時計方向への回動を続けると、ハンドル３の支点３ｂ、ハンドル３の孔３ａ（即ち、Ｕピン５の一端）およびＵピン５の他端が一直線上に並ぶ（このことを以下、力線と呼ぶ）ポイントから、Ｕピン５の一端が力線を越える、つまり、図４に示すように、支点３ｂとＵピン５の他端を結ぶ線よりＵピン５の一端が紙面上、右側に位置することで、ラッチ６、クロスバー７および可動接触子(L)１２は図に示す位置に保持されることになる。また、接圧バネ(L)１３により、可動接点(L)１１の固定接点(L)１４に対する接触圧力を生み出しているため、安定した通電状態を得ることができる。

前述した通り、クロスバー７はメインバネ１０により反時計方向に回転するように力を受けているため、図４に示すように、Ｕピン５の他端で、クロスバー７の反時計方向に回転しようとする分力Ｆ１と、このＵピン５の他端がクロスバー７の斜面７ａを滑り落ちようするＦ２が、それぞれ発生するが、このうちＦ２については、ラッチ６の壁６ｂ（図３参照）が受け止めることで、図４のＯＮ状態、即ち、可動接点(L)１１と固定接点(L)１４の閉成を継続している。この状態から、電路に過電流が流れ、トリップ状態への移行の動作を、図４と図５に基いて説明する。通常、電流は、電源側端子(L)４、固定接触子(L)１５、固定接点(L)１４、可動接点(L)１１、可動接触子(L)１２、導体(L)１６、熱動引きはずし装置であるバイメタル(L)１７、および負荷側端子(L)１８の経路で流れるが、この電流が該回路遮断器の有する定格電流値を越えると、バイメタル(L)１７（および／またはバイメタル(R)６７）が発生するジュール熱によって、徐々に図４紙面上、上方向に湾曲する。すると、このバイメタル(L)１７の先端部１７ａが、ラッチ６の腕部６ｃを押すことで、ラッチ６は反時計方向に回動し、前述したＦ２により、Ｕピン５の他端が紙面上、下方向に滑り落ちる。したがって、直ちに、再度、力線を越えるため、クロスバー７および可動接触子(L)１２は反時計方向に回動し、図５に示すように可動接点(L)１１と固定接点(L)１４が開離する。

過電流が大きく、バイメタル(L)１７の湾曲を待っていたのでは、電路の電線に損傷が生じる恐れがある場合（具体的には該回路遮断器の定格電流の１０倍程度の電流）には、図４に示すように、このバイメタル(L)１７に接触しないようにベース１の溝に挿入されたＵ字形状のヨーク(L)１９と、このヨーク(L)１９の吸着面１９ａと対峙するように配置されたトリップバー(L)２０とで構成された電磁引きはずし装置が動作する。具体的には、トリップバーバネ(L)２１によって反時計方向に付勢されているトリップバー(L)２０が、ヨーク(L)１９（および／またはヨーク(R)６９）で発生した磁束によって、時計方向に回動、即ち吸着面１９ａに吸引されることで、トリップバー(L)２０の先端部２０ａがラッチ６の腕部６ｃを押す。よって、前述の通り、図５に示すように可動接点(L)１１と固定接点(L)１４が開離するが、この開離はこれまでの説明で明らかなように、バイメタル(L)１７の湾曲を待たずに直ちに行なわれる。

図５では、ハンドル３およびＵピン５はフリーであるため、この状態から、ＯＮ操作、即ちハンドル３を反時計方向に回動しても、Ｕピン５が紙面上、下方向に移動するだけで、しかもハンドルバネ２２によりハンドル３およびＵピン５は元に戻ろうとする。したがって、ＯＮ操作するためには、一旦、ハンドル３を時計方向に回動して、Ｕピン５の他端をラッチ６の凹部６ａとクロスバー７の斜面７ａとで挟持、つまり図２で示したＯＦＦ状態に各部品を位置させる必要がある。なお、この操作のことを、通常「リセット操作」と呼んでいる。このリセット操作完了、即ち、ＯＦＦ状態からＯＮ状態への移行については先述したのでここでは省略する。また、ＯＮ状態からＯＦＦ状態への移行については、ハンドル３を図４の状態から時計方向に回動させることで、トリップ操作でも述べたように、力線を越えるため、Ｕピン５の他端が挟持されたまま、ラッチ６およびクロスバー７が反時計方向に回動することで行なわれる。つまり、ＯＮ、あるいはＯＦＦへの移行では、ラッチ６とクロスバー７が常に一体となって回動している。

ところで、可動接点(L)１１と固定接点(L)１４を開離させて電流を遮断しようとすると、電流の慣性のために必ずアークが発生する。このアークは、接点や絶縁物に対して極めて有害であるので、すみやかに消弧しなければならないのは言うまでもない。この消弧には、アークを維持するために必要な電圧（アーク電圧）を急激に高めてやることで、電路の電圧（電源電圧）がこのアークを維持できないようにする方法が知られている。もっとも、このアーク電圧を高めるためには、可動接点(L)１１と固定接点(L)１４を素早く開離させてやる必要がある。そこで、本実施の形態における回路遮断器では、１０００Ａ以上の過電流が流れた場合に、可動接触子(L)１２と固定接触子(L)１５の間で発生する電磁反発力を利用して、電磁引きはずし装置の動作を待たずに、可動接触子(L)１２を回動させるようにしている。この動作を図４および図６に基いて説明する。

図４からも明らかなように、可動接触子(L)１２を流れる電流（図中電流Ｃ）と固定接触子(L)１５を流れる電流（図中電流Ｄ）とではその向きが異なっている。したがって、該回路遮断器においては、１０００Ａ以上の過電流が流れた場合に、電磁反発力によって、図６に示すように、可動接触子(L)１２がクロスバー７の溝７ｂを回動中心として、反時計方向に回動を開始する。この可動接触子(L)１２の可動接点(L)１１が具備されていない側の他端は曲げ部１２ａ（Ｒ極側は６２ａ）で形成されており、この曲げ部１２ａは、通常、ラッチ６に設けた斜面部６ｄ（Ｒ極側は６ｅ）と対峙（図４参照）しており、前述した可動接触子(L)１２の反時計方向への回動により、トリップバー(L)２０の先端部２０ａがラッチ６の腕部６ｃを押す前に、ラッチ６を反時計方向に回動させる。すると先述したように、Ｕピン５の他端が滑り落ち、可動接点(L)１１と固定接点(L)１４が開離する。したがって、該回路遮断器の開極時間が早まることで、より多くの短絡電流を遮断することが可能となり、遮断容量の格上げに寄与するとともに、アーク発生時間も短縮されるため、アーク発生による接点の溶解、即ち、接点の消耗も減らすことができ、遮断後のＯＮ操作における、両接点間の安定した接触状態が期待できる。

また、可動接触子(L)１２の回動中心と曲げ部１２ａ間は、クロスバー７に配設されているため、開閉機構をコンパクトに構成することができ、特にＪＩＳ協約寸法の外形を有する、小形の回路遮断器の実現に寄与していることは言うまでもない。さらに、可動接触子(L)１２の曲げ部１２ａと、ラッチ６の斜面部６ｄが近接しているため、ラッチ６の回動が容易となり、該回路遮断器の開極時間を確実に早めることができる。

この発明の実施の形態を示す外観斜視図である。この発明の実施の形態を示すＯＦＦ状態の破断左側面図である。この発明の実施の形態を示すＯＦＦ状態の破断右側面図である。ＯＮ状態の図２相当図である。トリップ状態の図２相当図である。短絡電流発生による可動接触子の電磁反発状態の図２相当図である。

符号の説明

１ベース、２・５２カバー(L)・(R)、３ハンドル、５Ｕピン、
６ラッチ、６ｄ・６ｅ斜面部、７クロスバー、８ピン、１０メインバネ、
１１可動接点(L)、１２・６２可動接触子(L)・(R)、１２ａ・６２ａ曲げ部、
１４固定接点(L)、１５固定接触子(L)、１７バイメタル(L)、１９ヨーク(L)、
２０トリップバー(L)、２１トリップバーバネ(L)。

Claims

カバーに挟持されることで枢支可能なハンドルに一端が緩挿されたＵピンと、上記Ｕピンの他端を挟持するクロスバーおよび上記クロスバーに洞貫されたピンに軸支されたラッチと、上記クロスバーとベース間に張架されたメインバネと、上記クロスバーに挿嵌されるとともに、上記Ｕピンを介して上記ハンドルに連動し回動することで、固定接触子に具備された固定接点と接離する可動接点を有した可動接触子とを備え、上記ハンドルの開操作および閉操作のときに、上記クロスバーと上記ラッチが上記ピンを回動中心として同時に回動し、過電流が流れたときに、熱動あるいは電磁引きはずし装置により上記ラッチを回動させることで、上記Ｕピンの他端の挟持が維持されないように、それぞれ構成された回路遮断器において、
大きな過電流が流れたとき、上記可動接触子と固定接触子間の電磁反発力により、上記可動接触子が回動することで、上記可動接触子の上記可動接点が具備されていない側の他端が、上記電磁引きはずし装置より先に上記ラッチを回動させることを特徴とする回路遮断器。
可動接触子の回動中心は、上記可動接触子のクロスバーへの挿嵌部であり、かつ上記可動接触子の回動中心と上記可動接触子の可動接点が具備されていない側の他端間が、上記クロスバー内に位置するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
ラッチの長手方向と可動接触子の長手方向が略直交するように配置されるとともに、上記可動接触子の可動接点が具備されていない側の他端が曲げ部であり、かつ上記ラッチに設けた斜面部と近接していることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。