JP2009049015A - 自動解除リンク機構を備えた回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】回路遮断器において、高い短絡事故電流によって回路遮断器の内部に発生する電子反発力が開閉リンク部の破損及び変形を誘発する前に、リンク部が自動で解除されることによって、部品の破損及び変形を防止できるようにすること。
【解決手段】作用力（７７）によって第１リンク（１５０）を回転させようとする作用モーメント（７７ｍ）は、スプリング（１７０）によって第１リンクを回転させようとするスプリングモーメントと反対方向に作用し、作用モーメント（７７ｍ）がスプリングモーメントよりも大きい場合、オープンレバー（１８０）と接触した第２リンク（１６０）の一側端面はオープンレバーをスライディングしながら第２リンクを第１リンクに対して回転させ、オープンレバーと第２リンクとの接触状態を解除する。
【選択図】図４

Description

本発明は、回路遮断器に係り、より詳細には、高い短絡事故電流によって回路遮断器内部に発生する電子反発力が開閉リンク部の破損及び変形を誘発する前に、リンク部が自動で解除されることによって部品の破損及び変形を防止できる自動解除リンク機構を備えた回路遮断器に関する。

一般に、遮断器とは、送変電系統や電気回路において、負荷を開閉したり、接地、短絡などの事故が生じた場合に、電流を遮断する機器のことをいう。また、遮断部が絶縁物で絶縁されて組み立てられた遮断器は、通常使用状態の線路（電路）を手動で開閉したり、金属容器外部の電気操作装置などによって遠距離で開閉でき、過負荷及び短絡時に自動で線路を遮断することによって、電力系統と負荷機器を保護する。

上記のように、線路を遮断するために、遮断器の遮断部に固定接点と可動接点を設置し、平素はこれら固定接点と可動接点とを接触させて電流が流れるようにし、線路のいずれかの箇所から発生した故障によって大電流が流れる場合には、迅速に可動接点を固定接点から離して電流を遮断する。

このような回路遮断器は、可動接点と固定接点が完全に接触した投入位置で正常負荷電流を通電させ、遮断器の負荷能力によっては、短絡電流においても一定時間、短絡電流による反発力に耐えられるように設計される。そして、遮断器が耐えうる短絡電流では、トリップリレーとアクチュエータが事故電流を感知し、作動機構をトリップさせるように構成される。

図１は、従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図であり、図２は、従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＮされた状態を示す構成図であり、図３は、図２の実施例に過度電流が印加され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図である。

図１〜図３に示すように、回路遮断器は、上・下部ターミナル１，２のいずれか一方に位置する固定接点に対向する可動接点が固定され、上・下部ターミナル１，２のいずれか他方に回動可能に形成された可動通電部３と、この可動通電部３を回転させて可動接点と固定接点にＯＮ／ＯＦＦさせる作動機構部１０と、からなり、投入（ＯＮ）状態ではオープンレバー２３とオープンラッチ２２が係合し、可動通電部３と固定接点が接触したＯＮ状態を維持し、過電流または事故などによる過大電流が検知されると、トリップソレノイド１９がオープンレバー２３を回転させ、オープンレバー２３とオープンラッチ２２との係合状態を解除することなどによって、可動通電部３を上部ターミナル１から分離させるＯＦＦ動作をする。

より具体的に、図１は、遮断器の可動通電部３の接点がＯＦＦされた状態で、作動機構部１０の開閉軸１４が回転して開閉軸ストッパー１８に接触している状態である。この時、投入スプリング５６は、モーターや手動ハンドル（図示せず）によるカム１２の回転によってドライバーレバー１６が回転しながら、図１に示すように圧縮される。この時、投入スプリング５６が蓄勢された状態のカム１２は、投入ラッチ１３と接触するオンレバー２０によって平衡状態を保つ。そして、投入ボタン２５や投入ソレノイド（図示せず）と接触するオンカップリング１７は、オンレバー２０を回転させうるような位置にある。

したがって、オンカップリング１７が下方に移動してオンレバー２０を回転させると、投入ラッチ１３がカム１２を解除し、投入スプリング５６の力はドライバーレバー１６を通じてトグルリンク１５に伝達され、これにより、開閉軸１４は、図２に示すように、時計回り方向に回転しながらオープンスプリング５７を引っ張る。この時、可動通電部３は、開閉軸１４の時計回り方向への回転によって上部ターミナル１の固定接点と接触し、下部ターミナル２と上部ターミナル１とを通電させる。同時に、遮断器が短時間耐力（１秒間短絡電流を通電させうる能力）を持つことができるように接圧スプリング５８も圧縮される。したがって、接圧スプリング５８は、可動通電部３を開放させる方向に力が作用する。

遮断器が投入された状態における平衡状態は、図２に示すように、トグルリンク１５と連結リンク２８を経てオープンラッチ２２がオープンレバー２３と係合して接触した状態に維持される。この時、ＯＦＦ動作は、オフボタン２６とオフプレートまたはトリップソレノイド１９によってオープンレバー２３を回転させると、オープンラッチ２２が回転し、投入状態のトグルされたトグルリンク１５が解除されながら開閉軸１４がオープンスプリング５７と接圧スプリング５８によって反時計回り方向に回転し、図３に示すように、再び接点がＯＦＦ状態になる。図１のように投入スプリング５６を蓄勢するためには、カム１２を再び回転させればよい。

このように、図２に示すように、遮断器の投入状態で過度電流が通電される場合には、電気力学的補償効果によって可動通電部３と上部ターミナル１の固定接点との間に電流による反発力が発生する。このような反発力は、伝達リンク４を通じてトグルリンク１５、連結リンク２８、オープンラッチ２２など、作動機構部１０の様々な部品に伝達される。遮断器が持つ短時間耐力範囲内では、接圧スプリング５８の圧縮力とトグルリンク１５によってその力に耐えられるが、規定以上の短絡電流が可動通電部３に流れる場合には、大きい反発力が伝達リンク４を通じて作動機構部１０に伝達されるから、トリップリレー（図示せず）とトリップソレノイド１９がオープンレバー２３を解除するよりも前に、トグルリンク１５を変形させたり破損させたりする問題点があった。

本発明は上記の従来技術における諸問題を解決するためのもので、その目的は、高い短絡事故電流によって回路遮断器の内部に発生する電子反発力が開閉リンク部の破損及び変形を誘発する前に、リンク部が自動で解除されることによって、部品の破損及び変形を防止する、自動解除リンク機構を備えた回路遮断器を提供することにある。

本発明のその他の目的、特定の長所及び新規な特徴は、添付の図面と関る以下の詳細な説明と好適な実施例から一層明らかになる。

上記の目的を達成するための、本発明による自動解除リンク機構を備えた回路遮断器は、第１ターミナル（２）に電気的に接続された状態で第２ターミナル（１）に接触し、前記第１ターミナル（２）と前記第２ターミナル（１）とを選択的に通電させる可動通電部（３）と、前記可動通電部（３）からの反発力（８８）をトリップローラ（５５）に作用力（７７）として伝達する連結リンク（１４０）を含む開閉リンク部と、を備えた回路遮断器であって、オープンレバー（１８０）と、前記トリップローラ（５５）を回動可能に固定し、ラッチピン（１５０ａ）を中心に回動可能に設けられると共に、回動時に前記オープンレバー（１８０）に干渉されない大きさに形成される第１リンク（１５０）と、一側端面が前記オープンレバー（１８０）と接触するように前記第１リンク（１５０）に回動可能に結合された第２リンク（１６０）と、前記第１リンク１５０を前記オープンレバー（１８０）から離すスプリング力が作用するように、前記第１リンク（１５０）と前記第２リンク（１６０）との間に取り付けられたスプリングと、を含み、前記作用力（７７）によって前記第１リンク（１５０）を回転させようとする作用モーメント（７７ｍ）は、前記スプリング（１７０）によって前記第１リンク（１５０）を回転させようとするスプリングモーメント（Ｍｓ）と反対方向に作用し、前記作用モーメント（７７ｍ）の絶対値が前記スプリングモーメント（Ｍｓ）の絶対値よりも大きい場合、前記オープンレバー（１８０）と接触した前記第２リンク（１６０）の一側端面は前記オープンレバー（１８０）をスライディングしながら前記第２リンク（１６０）を前記第１リンク（１５０）に対して回転させ、前記オープンレバー（１８０）と前記第２リンク（１６０）との接触状態を解除するように構成されたことを特徴とする。

なお、前記オープンレバー（１８０）と接触した前記第２リンク（１６０）の一側端面には、前記オープンレバー（１８０）に向く上向き変曲面（９９）が形成されたことを特徴とする。

なお、前記第２リンク（１６０）の回動中心は、前記ラッチピン（１５０ａ）と前記オープンレバー（１８０）との間に位置することを特徴とする。

なお、前記第２リンク（１６０）の一側端面が前記オープンレバー（１８０）に接触した状態で、前記第２リンク（１６０）が前記オープンレバー（１８０）に近づく方向に回転するのを拘束するように、前記第２リンク（１６０）の他側端面が前記ラッチピン（１５０ａ）に接触することを特徴とする。

なお、前記第１リンク（１６０）の内部にスプリングシート（１７１）が固着され、前記第２リンク（１６０）は、前記第１リンク（１５０）の内部に１対で設置され、前記スプリングシート（１７１）と対向する面にスプリング安置部（１６０ｂ）が形成され、前記スプリング（１７０）は、前記スプリングシート（１７１）と前記第２リンク（１６０）のスプリング安置部（１６０ｂ）との間に介在されたことを特徴とする。

本発明に係る自動解除リンク機構を備えた回路遮断器によれば、第２リンクの一面がオープンレバーに密着するようにスプリングの弾性力が作用すると同時に、第１リンクに回動可能に結合され、可動通電部から非常に大きい反発力が作用する場合に、第１リンクに回動可能に設置されたトリップローラに対して連結リンクから作用する作用力による作用モーメントが、前記スプリングによるスプリングモーメントと反対方向に作用するので、第２リンクの一面とオープンレバー間の接触状態が相互スライディングしつつ解除され、これにより第１リンクの回転拘束が除去されると同時に、開閉リンク部とトリップローラ間の拘束も自動で解除され、その結果、開閉リンク部の開閉軸、トグルリンク、連結リンクのような部品の破損を效果的に防止することが可能になる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る自動解除リンク機構を備えた回路遮断器の好適な実施例について詳細に説明する。ただし、図１〜図３に基づいて既に説明された公知の機能あるいは構成についてのより具体的な説明は、本発明の要旨を明瞭にするために省略するものとする。

図４は、本発明の好適な実施例による回路遮断器の開閉リンク部及び自動解除リンク機構の投入状態を示す要部構成図であり、図５は、図４の実施例において自動解除動作状態を示す構成図であり、図６は、図４の実施例において自動解除動作が完了した状態を示す構成図であり、図７は、図４の実施例において第１リンクを示す側面図であり、図８は、図４の実施例において第２リンクを示す側面図であり、図９は、図４の実施例において自動解除リンク機構を示す側面図であり、図１０は、図９の実施例の斜視図である。

本発明による回路遮断器は、図４に示すように、可動通電部３から反発力８８が伝達されることによってトリップローラ５５に作用力７７を加える開閉リンク部１１０，１２０，１３０，１４０（以下、‘１１０〜１４０'という。）と、開閉リンク部１１０〜１４０から加えられる作用力７７が過度な場合に、第２リンク１６０とオープンレバー１８０との係合状態が自動で解除されるように構成された自動解除リンク機構１５０，１６０，１７０，１８０（以下、‘１５０〜１８０’という。）と、を備えてなる。

開閉リンク部１１０〜１４０は、可動通電部３から反発力８８が伝達されると、固定ヒンジ軸１１０ａを中心に図面符号１１０ｄの方向に回動可能に設置される開閉軸１１０と、開閉軸１１０と第１連結ピン１２０ａにて相互回動可能に連結された第１トグルリンク１２０と、第１トグルリンク１２０とトグルピン１３０ａにて相互回動可能に連結された第２トグルリンク１３０と、第２トグルリンク１３０と第２連結ピン１３０ｂにて相互回動可能に連結され、固定ヒンジ軸１４０ａを中心に回動可能に設置された連結リンク１４０と、で構成される。

このように構成された開閉リンク部１１０〜１４０は、可動通電部３から反発力８８が伝達されることによって、連結リンク１４０の先端面１４０ｃと接触するトリップローラ５５に作用力７７が働くようにする。

自動解除リンク機構１５０〜１７０は、トリップローラ５５を回動可能に固定し、ラッチピン１５０ａに対して回動可能に設けられる第１リンク１５０と、第１リンク１５０に回動可能に結合され、一面がオープンレバー１８０と接触するように配置された第２リンク１６０と、第１リンク１５０の内部に固定されたスプリングシート１７１と第２リンク１６０との間に所定量圧縮されて取り付けられたスプリング１７０と、で構成される。

ここで、第１リンク１５０は、図７及び図１０に示すように、第２リンク１６０の両側面に１対で設けられる。第１リンク１５０には、ラッチピン１５０ａを収容するように、中央部に第１１連結穴１５１が貫通形成され、第２リンク１６０と回動可能に結合されるようにピン（図示せず）が挿入される回転穴１５２が貫通形成され、トリップローラ５５を回動可能に結合するようにトリップローラ５５の回転軸が挿入される貫通穴１５３が貫通形成され、スプリングシート１７１の突部１７１ａが挿入され、スプリングシート１７１を固定するようにスプリングシート固定穴１５４が貫通形成される。そして、第１リンク１５０は、ラッチピン１５０ａを中心に回転してもオープンレバー１８０と干渉しない大きさで形成される。

第２リンク１６０は、図８及び図１０に示すように、第１リンク１５０の内側に１対で重置される。第２リンク１６０には、第１リンク１５０と回動可能に結合されるようにピンが挿入される回転穴１６１が貫通形成され、スプリング１７０の一端を安定して支持するようにスプリング安置部１６０ｂが形成され、可動通電部３が正常電流で通電させる投入状態で作用力によって敏感にオープンレバー１８０との接触が解除されないように、一側端面にはオープンレバー１８０と接触する上向き変曲面９９が形成される。そして、第２リンク１６０の変曲面９９がオープンレバー１８０と接触した状態で、回動中心１６１を基準に接触点の反対側他面１６０ａは、ラッチピン１５０ａと接触するように配列され、回路遮断器の外部からの乱れや小さい衝撃によって第２リンク１６０が第１リンク１５０に対して揺動するのを防止する。

スプリング１７０は、図１０に示すように、スプリングシート１７１の突部１７１ａが１対の第１リンク１５０のスプリングシート固定穴１５４に挿入固定され、このスプリングシート１７１と第２リンク１６０のスプリング安置部１６０ｂとの間に所定の圧縮量をもって取り付けられる。これにより、第１リンク１５０に対して第２リンク１６０にはスプリングモーメントＭｓが作用する。

以下、上記のように構成された本発明による自動解除リンク機構を備えた回路遮断器の作用原理について説明する。

図４は、図２のオープンラッチ２２の位置に自動解除リンク機構１５０〜１７０が組み立てられたもので、投入状態を示している。すなわち、開閉軸１１０は、時計回り方向に回転し、通電可動部３が上・下部ターミナル１，２を相互連結し、通電された状態である。

このような投入状態で、可動通電部３から発生する電子反発力８８が開閉軸１１０に作用すると、反発力８８は、第１トグルリンク１２０及び第２トグルリンク１３０を経て連結リンク１４０に伝達され、この連結リンク１４０によって自動解除リンク機構１５０〜１７０のトリップローラ５５に図４の作用力７７が加えられることになる。このような力は、スプリング１７０の弾性復元力によって第２リンク１６０がオープンレバー１８０に接触するようにするので、第１及び第２トグルリンク１２０，１３０がトグル及び投入状態を維持する。ここで、電子反発力８８（例えば、１００ｋＡの短絡電流による力）が遮断器で耐えられるような力である場合に、オープンレバー１８０はトリップボタン（図示せず）とトリップソレノイド（図示せず）により回転される場合にのみ、図３に示すようにトリップされる。

一方、図４のような投入状態で、一定値よりも高い短絡電流（例えば１５０ｋＡ）によって発生した電子反発力８８が開閉軸１１０に作用する場合には、自動解除リンク機構１５０〜１７０によって自動でオープンレバー１８０との接触が解除され、トリップ動作がなされるので、遮断器の作動機構に伝達されてトグルリンク１２０，１３０やオープンラッチなどの作動機構を損傷することを防止することができる。

より具体的には、トリップローラ５５と連結リンク１４０との接触面に垂直に作用する作用力７７による作用モーメント７７ｍが、スプリング１７０によるスプリングモーメントＭｓよりも大きいと、第１リンク１５０が作用モーメント７７ｍの方向に回転しながらスプリング１７０は圧縮される。この時、第２リンク１６０の一面のうち変曲面９９は、オープンレバー１８０と接触した状態である。

このような第１リンク１５０の回転によって第１リンク１５０と第２リンク１６０との連結点である回転点１５０ｂもまた、ラッチピン１５０ａを中心に回転１６０ｍする。このような第１リンク１５０の回転角が大きくなると、図５に示すように、回転点１５０ｂの移動によって第２リンク１６０のオープンレバー１８０との接触点は、第２リンク１６０の先端部にスライディング移動し、結果としてオープンレバー１８０と接触した第２リンク１６０の接触点は、オープンレバー１８０から離れ、図６に示すような状態となる。この時、圧縮されたスプリング１７０は復元され、正常の位置に第２リンク１６０が復帰する。

このような第２リンク１６０とオープンレバー１８０間の接触状態の解除は、自動解除リンク機構１５０〜１７０がラッチピン１５０ａを中心に図６に示すように時計回り方向に回転することによって達成され、最終的に、図３に示すように、開閉軸１１０とトグルリンク１２０，１３０が回転して遮断器はトリップされる。要するに、自動解除リンク機構１５０〜１７０によって設定されたスプリング１７０によるスプリングモーメントＭｓに比べて作用力７７による作用モーメント７７ｍが大きいと、第１リンク１５０に対する第２リンク１６０の回転とラッチピン１５０ａに対する第１リンク１５０の回転が同時に行われながら自動解除がなされるわけである。

以上説明され、図面に示された具体的な実施例は、本発明の技術的思想を限定するためのものとして解釈されてはいけない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に記載された事項によって定義されるべきであり、本発明の技術分野における通常の知識を持つ者は、本発明の技術的思想内で様々な改変が可能である。したがって、これらの改変は、当該技術分野における通常の知識を持つ者にとって自明なものであれば、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。

従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図である、 従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＮされた状態を示す構成図である。 図２の実施例に過度電流が印加され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図である。 本発明の好適な実施例による回路遮断器の開閉リンク部及び自動解除リンク機構の投入状態を示す要部構成図である。 図４の実施例において自動解除動作状態を示す構成図である。 図４の実施例において自動解除動作が完了した状態を示す構成図である。 図４の実施例において第１リンクを示す側面図である。 図４の実施例において第２リンクを示す側面図である。 図４の実施例において自動解除リンク機構を示す側面図である。 図９の実施例の斜視図である。

符号の説明

５５ トリップローラ
７７ 作用力
８８ 反発力
９９ 変曲面
１１０ 開閉軸
１１１ 開閉軸ストッパー
１２０ 第１トグルリンク
１３０ 第２トグルリンク
１４０ 連結リンク
１５０ 第１リンク
１６０ 第２リンク
１７０ スプリング
１８０ オープンレバー

Claims (5)

1. 第１ターミナル（２）に電気的に接続された状態で第２ターミナル（１）に接触し、前記第１ターミナル（２）と前記第２ターミナル（１）とを選択的に通電させる可動通電部（３）と、前記可動通電部（３）からの反発力（８８）をトリップローラ（５５）に作用力（７７）として伝達する連結リンク（１４０）を含む開閉リンク部と、を備えた回路遮断器において、
   オープンレバー（１８０）と、
   前記トリップローラ（５５）を回動可能に固定し、ラッチピン（１５０ａ）を中心に回動可能に設けられると共に、回動時に前記オープンレバー（１８０）に干渉されない大きさに形成される第１リンク（１５０）と、
   一側端面が前記オープンレバー（１８０）と接触するように前記第１リンク（１５０）に回動可能に結合された第２リンク（１６０）と、
   前記第１リンク１５０を前記オープンレバー（１８０）から離すスプリング力が作用するように、前記第１リンク（１５０）と前記第２リンク（１６０）との間に取り付けられたスプリングと、を含み、
   前記作用力（７７）によって前記第１リンク（１５０）を回転させようとする作用モーメント（７７ｍ）は、前記スプリング（１７０）によって前記第１リンク（１５０）を回転させようとするスプリングモーメント（Ｍｓ）と反対方向に作用し、前記作用モーメント（７７ｍ）の絶対値が前記スプリングモーメント（Ｍｓ）の絶対値よりも大きい場合、前記オープンレバー（１８０）と接触した前記第２リンク（１６０）の一側端面は前記オープンレバー（１８０）をスライディングしながら前記第２リンク（１６０）を前記第１リンク（１５０）に対して回転させ、前記オープンレバー（１８０）と前記第２リンク（１６０）との接触状態を解除するように構成されたことを特徴とする、自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
2. 前記オープンレバー（１８０）と接触した前記第２リンク（１６０）の一側端面には、前記オープンレバー（１８０）に向く上向き変曲面（９９）が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
3. 前記第２リンク（１６０）の回動中心は、前記ラッチピン（１５０ａ）と前記オープンレバー（１８０）との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
4. 前記第２リンク（１６０）の一側端面が前記オープンレバー（１８０）に接触した状態で、前記第２リンク（１６０）が前記オープンレバー（１８０）に近づく方向に回転するのを拘束するように、前記第２リンク（１６０）の他側端面が前記ラッチピン（１５０ａ）に接触することを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
5. 前記第１リンク（１６０）の内部にスプリングシート（１７１）が固着され、
   前記第２リンク（１６０）は、前記第１リンク（１５０）の内部に１対で設置され、前記スプリングシート（１７１）と対向する面にスプリング安置部（１６０ｂ）が形成され、
   前記スプリング（１７０）は、前記スプリングシート（１７１）と前記第２リンク（１６０）のスプリング安置部（１６０ｂ）との間に介在されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。