JP2006173126A - 配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズム - Google Patents

Abstract

【課題】リセット操作の時樹脂モールド部品の破損や変形を防止し得る配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムを提供する。
【解決手段】手動操作ハンドルを有する配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムであって、外部操作ハンドル（２２）と、外部操作ハンドルに結合され、外部操作ハンドルと一緒に回動するピニオンギア（１１０）と、ピニオンギアと噛み合ったラックギア部（１２２）を備えてピニオンギアの回動によって直線移動し、配線用遮断器のハンドルに接続されるハンドル接続部（１２１ａ）を備えて配線用遮断器のハンドルを直線移動させる移動子（１２０）と、移動子の直線移動を案内する案内部材とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線用遮断器（Molded Case Circuit Breaker: ＭＣＣＢ）に関し、より詳しくは、配線用遮断器が内蔵された配電盤（Power Distribution Board）の前面パネル上で、配電盤内の配線用遮断器のハンドルを操作したり、配線用遮断器のオン／オフ及びトリップ状態を確認するための配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムに関する。

一般に、配線用遮断器は、電気的過負荷又は短絡の際、自動で回路を遮断して回路及び負荷を保護する比較的低圧用の電力機器であり、通常、電気的絶縁性の樹脂材をモールドして製造されたケースを有するため、「Moled Case Circuit Breaker」と呼ばれる。このような配線用遮断器は、単独で設置されることもあるが、その殆どは、工場やビルのような大規模の電力消費施設に多数の配線用遮断器が配電盤内に設置される。本発明は、このように配電盤内に配線用遮断器を設置する場合、配電盤が閉じた状態で、配電盤の前面パネル又はドア上で配線用遮断器のハンドルを操作する手段を提供し、配線用遮断器のオン／オフ及びトリップ状態を配電盤の外部からも確認し得る手段を提供する。

以下、図７及び図８に基づいて従来の配線用遮断器の外部操作ハンドル装置を具体的に説明する。
図７は、従来の外部操作ハンドルメカニズムが配線用遮断器に結合された状態を示す側断面図であり、図８は、図７の外部操作ハンドル装置を下から見た斜視図である。

従来の配線用遮断器の外部操作ハンドルメカニズム１０は、ほぼ８面対箱状に形成されたハンドルケースハンドルケース１１と、該ハンドルケース１１の内部に収納されたハンドルプレート１４と、該ハンドルプレート１４に溶着されたハンドルレバー１３と、前記ハンドルケース１１の外側に突設されて電源を開閉する外部操作ハンドル１２と、ハンドルケース１１の下面に連結された配線用遮断器８と、ハンドルケース１１の側面に突成部を介して穿孔形成されたねじ孔１１ａとから構成されている。

また、ハンドルケース１１の上面にパネル９を介して外部操作ハンドル１２が突出されている。
また、ハンドルレバー１３は、ハンドルケース１１の内部に回動可能にピン１６により固定される。かつ、ハンドルレバー１３の下面には、配線用遮断器８のハンドル（図示せず）が挿入される略四角形の接続孔１３ａが形成され、該接続孔１３ａの両側には、ハンドルレバー１３の回動の際、配線用遮断器８のハンドルと点接触して該ハンドルを変位させる半円状の突出部１３ａ’が形成されている。

従って、外部操作ハンドル１２の回動力がハンドルプレート１４に伝達されると、前記ピン１６を中心に回動し、突出部１３ａ’が配線用遮断器８のハンドルと点接触されてハンドルを変位させる。

以下、このように構成された従来の外部操作ハンドルメカニズム１０の動作を説明する。
使用者が外部操作ハンドル１２を回動させると、該外部操作ハンドル１２と連結されたハンドルプレート１４も共に回動する。
該ハンドルプレート１４が回動すると、ハンドルレバー１３がピン１６を中心に回動し、ハンドルレバー１３の突出部１３ａ’が配線用遮断器８のハンドルと点接触してハンドルを変位させる。
従って、使用者は外部操作ハンドル１２を回動させて配線用遮断器８のハンドルを動作させることにより、配電盤の外方で配線用遮断器８をオン／オフさせることができる。

しかしながら、このような従来の配線用遮断器の外部操作ハンドルメカニズム１０は、外部操作ハンドル１２の回動中心とハンドルレバー１３の回動中心とが異なているため、２つの異なる回動中心を有することで、配線用遮断器８のハンドルの動作に必要なストロークと、それによる外部操作ハンドル１２の動作範囲とを調節することが難しいという不都合な点があった。

また、回動中心が離隔しているため、外部操作ハンドル１２から配線用遮断器8のハンドルへの動力伝達が不正確であり、かなりの力を必要とするリセット操作の際、ハンドルレバー１３やその他の開閉機構の樹脂構成部品に無理な力がかかるため、変形や損傷が発生しやすく、よって、リセットが不完全になりやすいという不都合な点があった。

本発明は、前述したような問題を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、配線用遮断器のハンドルの外部操作に必要な正確なストロークを確保し得る配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムを提供することにある。

本発明の他の目的は、配線用遮断器のハンドルへの動力伝達を正確かつ効率的に行うことにより、リセット操作の時、配線用遮断器のハンドルを含むスイッチングメカニズムの樹脂モールド部品の破損や変形を防止し得る配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係る配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムは、手動操作ハンドルを有する配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムであって、外部操作ハンドルと、該外部操作ハンドルに結合され、該外部操作ハンドルと一緒に回動するピニオンギアと、該ピニオンギアと噛み合ったラックギア部（rack gear portion）を備えて前記ピニオンギアの回動によって直線移動し、前記配線用遮断器のハンドルに接続されるハンドル接続部を備えて前記配線用遮断器のハンドルを直線移動させる移動子（movable member）と、前記移動子の直線移動を案内する案内部材とを含むことを特徴とする。

本発明の配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムによると、第１に、外部操作ハンドルの回動動力を直線移動力に変換して配線用遮断器のハンドルに伝達するための変換ユニット（converting unit）が１つの回動中心を有するため、配線用遮断器のハンドルの動作に必要なストローク及び外部操作ハンドルの動作範囲を調節することが容易になるという効果がある。また、回動中心が１つであるため、外部操作ハンドルから配線用遮断器のハンドルへの動力伝達の損失が小さく、効率的に伝達される。従って、大きな力を必要とするリセット操作の時、ハンドルレバーや他のモールド物の変形によりリセット不良が発生する問題が防止できるという効果がある。

第２に、ギアで構成されたピニオンギアとラックギア部を介して操作ハンドルから配線用遮断器のハンドルに力が伝達されるため、従来の操作ハンドルよりも操作力の伝達が向上し、移動子がギアを利用して直線運動するため、動作位置とストロークの変動及び誤差を減らすことができるという効果がある。

第３に、ラック部のハンドル接続孔に配線用遮断器のハンドルの操作レバー部が面接触しているため、従来の点接触によるハンドル動作構造に比べてモールド物の変形が減少するという効果がある。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態による配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムを詳細に説明する。
図１を参照すると、本発明の一実施形態による配線用遮断器の外部操作ハンドルメカニズム２０は、外部操作ハンドル２２と、該外部操作ハンドル２２に結合され、外部操作ハンドル２２が回動する際共に回動するピニオンギア１１０と、該ピニオンギア１１０に噛み合ったラックギア部を備えてピニオンギア１１０の回動によって直線移動し、前記配線用遮断器８（図７を参照）のハンドル１５（図３を参照）に接続されるハンドル接続部を備えて配線用遮断器のハンドル１５を直線移動させる移動子１２０と、該移動子１２０の直線移動を案内する案内部材である１対のガイドレール部材１３０とを含む。

図１において、符号２１は、外部操作ハンドルメカニズム２０の前記構成部品を支持し、該外部操作ハンドルメカニズム２０を配線用遮断器に収納するためのケースである。また、符号２１ａは、ケース２１を配線用遮断器に結合するためにねじのような結合部材が挿入されるねじ孔である。好ましくは、このようなねじ孔２１ａは、ケース２１の底面上に４つ備えられる。符号２２ａは、外部操作ハンドル２２の回動動力をピニオンギア１１０に伝達するために、外部操作ハンドル２２の底面から下部に延長して形成され、ピニオンギア１１０に形成された接続孔１１０ｂ（図４を参照）に挿入される１対の動力伝達軸である。

符号１００は、ピニオンギア１１０、移動子１２０、及び案内レール部材１３０から構成される、外部操作ハンドル２２の回動力を直線動力に変換する変換ユニット（converting unit）を示す。

符号１２４は、移動子１２０をオフ位置に付勢するスプリングＳ（図５Ｂ及び図６Ｂを参照）の一端部を支持するのためのスプリング支持部である。スプリングＳの他端部は、図５Ｂに示すようにケース２１のスプリング支持部（符号なし）により支持される。

外部操作ハンドル２２は、例えば、配電盤のような電力機器の前面パネル９（図７を参照）の外方に突出し、使用者が手で把持して配線用遮断器のハンドル１５をオン又はオフ位置に回動させる手段であり、ケース２１の上面に回動自在に設置される。

以下、図２に基づいて移動子１２０の構成をより詳細に説明する。
図２は、本発明に係る移動子の詳細構成を示す斜視図である。
図２に示すように、移動子１２０は、胴部１２１と、該胴部１２１の両側面からそれぞれ突出し、ガイドレール部材１３０に対応するガイドシュー（guide shoe）１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄを含む。胴部１２１の右側ガイドシュー１２３ａ、１２３ｂは、ガイドシューブロック１２３の内側壁面と胴部１２１の右側外壁面との間に備えられるが、詳しくは、ガイドシューブロック１２３の内側壁面上の上下の予め決定された位置とから突出してそれぞれ備えられる。ガイドシュー１２３ｂと胴部１２１の右側外壁面間に形成される空間の幅は、ガイドレール部材１３０の厚さより予め決定された遊びの分だけ大きい幅を有する。従って、組み立ての時、ガイドシュー１２３ｂと胴部１２１の右側外壁面間に形成される空間内にガイドレール部材１３０を挿入することが可能になる。また、右側ガイドシュー１２３ａ、１２３ｂは、ガイドレール部材１３０の高さより予め決定された遊びを持たせて互いに離隔して備えられる。

図２にはガイドシューブロック１２３のみを示しているが、胴部１２１の左側案内シューは、図１に示すように、胴部１２１の左側壁面から「Ｌ」字状に延長されるガイドシュー１２３ｃと、胴部１２１の左側壁面の下側壁面から水平に所定長さだけ延長して突出するガイドシュー１２３ｄとを含む。ガイドシュー１２３ｃと１２３ｄ間の隔離距離は、ガイドレール部材１３０が挿入可能にガイドレール部材１３０の厚さに所定の遊びを持たせた距離である。

胴部１２１は、略四角形のブロックであり、中央に配線用遮断器のハンドル１５の端部形状に対応する略四角形のハンドル接続孔１２１ａと、前記配線用遮断器のハンドル１５を加圧して移動させるように接触するハンドル接触壁部１２１ｂとを含む。
胴部１２１の上部面の一側には図１のピニオンギア１１０とかみ合ってピニオンギア１１０からの回動動力を直線動力に変換するラックギア部１２２が備えられる。

一方、図３に基づいて本発明に係る外部操作ハンドルメカニズムと配線用遮断器のハンドル間の接続構成と動作を説明する。
図３は、本発明に係る移動子のハンドル接続孔に配線用遮断器のハンドルが結合された状態を下から見た斜視図である。

本発明に係る外部操作ハンドルメカニズム２０と配線用遮断器のハンドル１５は、移動子１２０の中央部に形成されたハンドル接続孔１２１ａを貫通するように配線用遮断器のハンドル１５の操作レバー部１５ａを挿入することにより接続される。

使用者が外部操作ハンドル２２を把持して時計方向又は反時計方向に回動させてオン又はオフ位置に操作すると、ピニオンギア１１０が外部操作ハンドル２２と同一の方向に回動する。そうすると、ラックギア部１２２によりピニオンギア１１０と接続された移動子１２０は、直線的に前進又は後退移動する。結果的に、移動子１２０のハンドル接続孔１２１ａに挿入される配線用遮断器のハンドル１５の操作レバー部１５ａがハンドル接触壁部１２１ｂにより加圧されて移動し、従って、配線用遮断器のハンドル１５が矢印「Ｄ」方向又は「Ｅ」方向に移動してオン又はオフ位置に移動する。

一方、図４は、本発明に係る外部操作ハンドルメカニズムの主要部品の組立と動作を説明するために、移動子、ピニオンギア、及び案内部材のみの組立状態を別途に示す要部斜視図である。図４に基づいて、まず、組立過程を説明する。

外部操作ハンドル２２の１対の動力伝達軸（図１の２２ａ）をピニオンギア１１０の１対の接続孔１１０ｂ内に挿入し、ピニオンギア１１０を外部操作ハンドル２２に固定して組み立てる。

その後、ラックギア１２０をピニオンギア１１０の歯部（teeth portion）１１０ａとかみ合うように設置する。

この状態で、図４の上下側の２つのガイドレール部材１３０を、図１のガイドシュー１２３ｃとガイドシュー１２３ｄとの間、及び図２のガイドシュー１２３ｂと胴部１２１の右側外壁との間にそれぞれ挿入する。ここで、２つのガイドレール部材１３０は、互いに平行を保持するように設置される。

次に、それぞれのガイドレール部材１３０の両端部に備えられた固定部材１３２のねじ挿入孔１３２ａにねじ（図示せず）を挿入し、ねじ挿入孔１３２ａに対応するようにケース２１に備えられたねじ支持部（図示せず）に前記ねじを支持させることにより、図５Ｂ及び図６Ｂに示すように案内レール部材１３０が固定されると、組立が完了する。選択的に移動子１２０をオフ位置に付勢するスプリングＳをさらに備えることができ、ここで、スプリングＳの一端部は図１のスプリング支持部１２４により支持され、スプリングＳの他端部は図５Ｂに示すようなケース２１のスプリング支持部（符号なし）により支持される。

前述したように組み立てられたピニオンギア１１０と、移動子１２０と、ガイドレール部材１３０との組立体において、外部操作ハンドル２２を反時計方向に回動させることでガイドレール部材１３０を図４の反時計方向（矢印Ｂ方向）に回動させる。そうすると、ラックギア部１２２によりピニオンギア１１０と噛み合った移動子１２０は図４の右方向（矢印Ｃ方向）に直線移動する。勿論、外部操作ハンドル２２を時計方向に回動させると、移動子１２０は図４の左方向に直線移動する。ここで、１対のガイドレール部材１３０は、移動子１２０が正確に直線移動するように案内する。

以下、前述した本発明の一実施形態による外部操作ハンドルメカニズム２０の動作を説明する。
図５Ａは、本発明に係る外部操作ハンドルメカニズムがオン状態であるとき、外部操作ハンドルの位置を示す平面図であり、図５Ｂは、本発明に係る外部操作ハンドルメカニズムがオン状態であるとき、ピニオンギアとガイドレールに対する相対的な移動子の移動位置を示す底面図であり、図６Ａは、本発明に係る外部操作ハンドルメカニズムがオフ状態であるとき、外部操作ハンドルの位置を示す平面図であり、図６Ｂは、本発明に係る外部操作ハンドルメカニズムがオフ状態であるとき、ピニオンギアとガイドレールに対する相対的な移動子の移動位置を示す底面図である。

図５Ａ〜図６Ｂに基づいて説明すると、配線用遮断器をオン位置からオフ位置に操作しようとする場合、外部操作ハンドル２２が図５Ａのように位置する状態で、使用者は外部操作ハンドル２２を把持して反時計方向に、例えば、１３５度回動させる。そうすると、外部操作ハンドル２２は、図６Ａのように位置する。ここで、外部操作ハンドル２２と共にピニオンギア１１０が図面の反時計方向に回動することにより、上部に位置していた移動子１２０が図６Ｂに示すように下部位置に移動する。

また、１対のガイドレール部材１３０は、移動子１２０の直線移動を案内する。移動子１２０が下方に移動すると、移動子１２０のハンドル接続孔１２１ａに挿入されて移動子１２０に接続された配線用遮断器のハンドル１５が回路を遮断するオフ位置に移動する。ここで、スプリングＳは、蓄勢（energized）された弾性力を放勢して外部操作ハンドル２２及び配線用遮断器のハンドル１５のオフ位置への移動速度を加速することで、図６Ｂに示すような状態になる。従って、目的の外部操作ハンドルを利用した配線用遮断器のオフ操作が完了する。

オフ位置からオン位置への転換は、前述した方法と反対に動作する。すなわち、外部操作ハンドル２２が図６Ａに示すように位置する状態で、使用者は外部操作ハンドル２２を把持して時計方向に、例えば、１３５度回動させる。そうすると、外部操作ハンドル２２は図５のように位置する。ここで、外部操作ハンドル２２と共にピニオンギア１１０が図面の時計方向に回動することにより、下部に位置していた移動子１２０は図５Ｂに示すように上部位置に移動する。

ここで、１対のガイドレール部材１３０は移動子１２０の直線移動を案内する。移動子１２０が上向に移動すると、移動子１２０のハンドル接続孔１２１ａに挿入されて移動子１２０に接続された配線用遮断器のハンドル１５が回路を接続するオン位置に移動する。ここで、スプリングＳは、図５Ｂに示すように伸びた状態で、弾性力を蓄勢した状態になる。ここで、スプリングＳが弾性力を蓄勢した状態を維持し得るのは、スプリングＳの弾性力がピニオンギア１１０が噛み合った移動子１２０を移動させることができる力に達しないようにスプリングが選択されるためである。

従って、目的の外部操作ハンドルを利用した配線用遮断器のオン操作が完了する。

本発明に係る配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１の移動子の詳細構成を示す斜視図である。 図１の移動子のハンドル接続孔に配線用遮断器のハンドルが結合された状態を下から見た斜視図である。 図１の移動子、ピニオンギア及び案内部材のみを示す要部斜視図である。 図１の外部操作ハンドルメカニズムがオン状態であるとき、外部操作ハンドルの位置を示す平面図である。 図１の外部操作ハンドルメカニズムがオン状態であるとき、ピニオンギアとガイドレールに対する相対的な移動子の移動位置を示す底面図である。 図１の外部操作ハンドルメカニズムがオフ状態であるとき、外部操作ハンドルの位置を示す平面図である。 図１の外部操作ハンドルメカニズムがオフ状態であるとき、ピニオンギアと案内レールに対する相対的な移動子の移動位置を示す底面図である。 従来の外部操作ハンドルメカニズムが配線用遮断器に結合された状態を示す側断面図である。 図７の外部操作ハンドル装置を下から見た斜視図である。

符号の説明

２１ ハンドルケース
２２ 外部操作ハンドル
１００ 変換ユニット
１１０ ピニオンギア
１１０ｂ 接続孔
１２０ 移動子
１２１ａ ハンドル接続孔
１２２ ラックギア部
１２３ ガイドシューブロック
１２３ａ〜１２３ｄ ガイドシュー
１３０ ガイドレール部材
１３２ 固定部材

Claims (4)

1. 手動操作ハンドルを有する配線用遮断器用の外部操作ハンドルメカニズムであって、
   外部操作ハンドルと、
   該外部操作ハンドルに結合され、該外部操作ハンドルと一緒に回動するピニオンギアと、
   該ピニオンギアと噛み合ったラックギア部を備えて前記ピニオンギアの回動により直線移動し、前記配線用遮断器のハンドルに接続されるハンドル接続部を備えて前記配線用遮断器のハンドルを直線移動させる移動子と、
   前記移動子の直線移動を案内する案内部材と、
   を含むことを特徴とする外部操作ハンドルメカニズム。
2. 前記案内部材は、前記移動子の直線移動を案内するために平行に固定設置される２つのガイドレール部材を含み、前記移動子は、前記ガイドレール部材に対応するガイドシューを含むことを特徴とする請求項１に記載の外部操作ハンドルメカニズム。
3. 前記移動子のハンドル接続部は、
   前記配線用遮断器のハンドルの端部形状に対応するハンドル接続孔と、前記配線用遮断器のハンドルを加圧して移動させるように接触するハンドル接触壁部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の外部操作ハンドルメカニズム。
4. 一端部は前記移動子に支持され、他端部は外部操作ハンドルメカニズムが収容されるケースにより支持され、前記移動子にオフ位置に付勢力を加えるスプリングをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の外部操作ハンドルメカニズム。

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