JP2014022115A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイメタルの熱変形作用のみを利用し、その押圧力を必要とせずに過電流遮断を実施し、過電流遮断機構に不安定な状態が発生しない回路遮断器を提供する。
【解決手段】 バイメタル片１１を使用した過電流遮断機構と、マグネットコイルを使用した漏電遮断機構と、漏電遮断機構をテストする漏電テスト回路７及びテストスイッチ８とを備え、バイメタル片１１により形成した閉路手段９を漏電テスト回路７上でテストスイッチ８に並列に配置し、バイメタル片１１の熱変形により漏電テスト回路７が閉路して漏電遮断機構が動作する。
【選択図】 図１

Description

本発明は回路遮断器に関し、詳しくはその過電流遮断機構の改良に関する。

回路遮断器は、定格電流を超える過大な電流が電路に流れるのを検知する部材としてバイメタルを使用し、バイメタルの熱変形を利用して遮断動作させる構成が広く採用されている。このバイメタルを使用する過電流遮断機構は、バイメタルの熱変形を検知する部材として、開閉機構部のラッチ状態を保持する掛合部材が使用され、バイメタルの熱変形を受けて掛合部材が回動し、開閉機構部のラッチを解除して遮断動作させている。
この場合、周囲温度の変化で誤動作しないように、バイメタル片と掛合部材との間にはギャップが設けられており、所定の遮断特性を発揮させるために出荷時にこのギャップを調整していた（例えば、特許文献１参照）。

一方、過電流遮断機構に加えて、漏電が発生したら電路を遮断する漏電遮断機構を備えたものがある。この漏電遮断機構は、マグネットコイルを備えて零相変流器が漏電を検出したら瞬時に遮断動作するよう構成されている。また、漏電遮断機構を備えた回路遮断器は、漏電遮断回路が正常に動作するかテストするための漏電テスト回路を備え、テストボタンを操作して動作テストができるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−１１７２１６号公報 特開２００８−６６１３０号公報

上記バイメタルを使用した過電流遮断機構は、バイメタル片の角度を調整できるため、所定の過電流遮断特性を得ることができた。しかしながら、掛合部材を回動させて開閉機構部のラッチを解除させるには、バイメタル片が掛合部材に接触するだけでなく更に押す力（押圧力）が必要であるため、バイメタル片がギャップ間を変位する熱変形量以上の変形作用が必要であった。
この押圧力は、バイメタル片によりバラツキがあるし、ラッチ部の滑り抵抗の大きさのバラツキもあるため、所定の遮断特性を得る為には過電流調整を全ての回路遮断器に対して行う必要があった。なお、バイメタルに大きな押圧力を発揮させるには、変位量を小さくするのが望ましいが、変位量を小さくすると調整幅が僅かとなり、調整が難しくなった。

図４はバイメタルの変位量と時間の関係を示す実測値データをグラフ化した図であり、熱変形してトリップ動作するまでの時間を示している。図４において、Ｑ１は掛合部材が無い状態でのバイメタルの熱変形特性、Ｑ２は掛合部材に接触して開閉機構部が遮断動作するまでの熱変形特性を示している。また、Ｒ１はバイメタル片が掛合部材に接触する点、Ｒ２に示す各ピークはラッチが解除されて遮断動作した点である。この図４に示すように、バイメタルは掛合部材に接触してから変形量が小さくなるし、遮断動作するタイミングも一定とはならない。

また、バイメタル片の熱変形を検出する掛合部材は、回動して開閉機構部のラッチを解除操作する構成であるため、掛合部材の回動が不安定な状態で停止する問題は引き続き存在した。
具体的に、バイメタル片の熱変形により掛合部材が回動を始めると、開閉機構部のラッチ解除動作を開始するが、バイメタル片の変形動作はゆっくりであるため、負荷の停止等で解除動作の途中で過電流状態が解除されると、掛合部材が途中の不安定な角度で停止する場合があった。このような場合、その後の振動の発生や衝撃を受けて突然遮断動作することがあり、この不安定な状況の発生を解消してはいなかった。

図５は、この不安定な状況の説明図であり、バイメタル片と掛合部材との関係を示している。（ａ）はバイメタル熱変形前、（ｂ）はバイメタルの熱変形を受けて掛合部材が回動を開始した状態、（ｃ）はラッチ解除直後の状態を示している。２１がバイメタル片、２２が掛合部材、２３が開閉機構部の一部を構成する保持枠である。図５（ｂ）が掛合部材２２が回動途中の状態であり、この状態でバイメタル片２１の変形が終了して定常状態に戻っても、掛合部材２２はこの不安定な状態を維持してしまう。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、バイメタルの熱変形作用のみを利用し、その押圧力を必要とせずに過電流遮断を実施し、過電流遮断機構に不安定な状態が発生しない回路遮断器を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、バイメタル片を使用した過電流遮断機構と、零相変流器及びマグネットコイルを使用した漏電遮断機構とを備えて、電路上の開閉接点を開操作して電路を遮断する開閉機構部が両機構に共通に設けられた回路遮断器において、前記バイメタル片の熱変形を受けて、前記開閉機構部のラッチを解除して遮断動作させるバイメタル変形検出手段が、前記漏電遮断機構を動作テストするための漏電テスト回路であって、前記バイメタル片を前記漏電テスト回路上に設けられたテストスイッチに並列に配置し、前記バイメタル片の熱変形により前記漏電テスト回路が閉路して前記開閉機構部のラッチが解除されて、電路を遮断することを特徴とする。
この構成によれば、バイメタル片が漏電遮断機構のテストスイッチの如く作用し、バイメタル片が変形して接点に接触すれば、その瞬間漏電遮断機構が動作して電路が遮断する。そのため、押圧力を必要とせず、動作バラツキを小さくでき、調整作業を簡素化できる。
また、バイメタルの変形により開閉機構部のラッチを解除させる掛合部材を設ける必要がないため、掛合部材がラッチ解除動作の途中で止まるような不安定な状況は発生しない。

請求項２の発明は、電路上の開閉接点を開操作して電路を遮断する開閉機構部が、バイメタルの熱変形により遮断動作する回路遮断器であって、前記開閉機構部はマグネットコイルにより遮断動作し、前記マグネットコイルは電路間に配置されると共に、前記マグネットコイルに直列に閉路手段が設けられ、前記閉路手段が前記バイメタルと接点とで構成され、前記バイメタルの熱変形により閉路して前記マグネットコイルがトリップ動作し、電路が遮断されることを特徴とする。
この構成によれば、バイメタルが接点に接触すれば遮断動作するため、押圧力を必要とせず、動作バラツキを小さくでき、調整作業を簡素化できる。また、バイメタルが変形して開閉機構部のラッチを解除させる掛合部材を設ける必要がないため、掛合部材がラッチ解除動作の途中で止まるような不安定な状況は発生しない。

本発明によれば、バイメタルが接点に接触すれば遮断動作するため、押圧力を必要とせず、動作バラツキを小さくでき、調整作業を簡素化できる。また、バイメタルの変形を受けて開閉機構部のラッチを解除させる掛合部材を設ける必要がないため、掛合部材がラッチ解除動作の途中で止まるような不安定な状況は発生しない。

本発明に係る回路遮断器の一例を示す回路図である。 図１の回路の一部を成すバイメタル片と開閉機構部の関係を示す説明図である。 回路遮断器の他の例を示す回路図である。 バイメタルの変位量と時間の関係を示すグラフである。 従来の過電流遮断機構の動作説明図であり、（ａ）はバイメタル熱変形前、（ｂ）はバイメタルの熱変形により掛合部材が回動を開始した状態、（ｃ）はラッチ解除直後の状態を示している。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る回路遮断器の一例を示す回路図であり、単相２線式電路Ｌに設けた構成を示している。図１において、１は電源側端子、２は負荷側端子、３は漏電を検出するための零相変流器、４は電路Ｌを開閉する開閉接点、５は開閉接点４を開動作させるマグネットコイル、６は漏電の発生を判断してマグネットコイル５をトリップ動作させる制御回路、７は漏電状態を強制的に生成する漏電テスト回路、８は漏電テスト回路７を閉路するテストスイッチ、９はテストスイッチ８に並列に設けられたバイメタル片で形成された閉路手段を示している。

図２は閉路手段９を構成するバイメタル片と開閉機構部の関係を示している。図２において、１１はバイメタル片、１２はマグネットコイル５の動作を開閉機構部（図示せず）に伝えて遮断動作させる掛合片、１３は開閉機構部の一部を成して掛合片１２が掛合して開閉機構部のラッチ状態を保持する保持枠、１４は漏電テスト回路７の接点であり、バイメタル片１１が接点１４に接触すると閉路手段９が閉路した状態となる。
バイメタル片１１は、２本の電路Ｌ１，Ｌ２で構成される電路Ｌのうちの一方の電路Ｌ１に設置され、電路Ｌ１の一部を成すよう取り付けられ（回路上図１に示すＰ１点に配置され）、電路Ｌ１に過電流が流れたら変形するよう構成されている。

尚、図２はバイメタル片１１が熱変形して遮断動作した状態を示し、バイメタル片１１は破線の位置が定常状態である。また、マグネットコイル５も破線の位置がトリップ前の定常状態であり、マグネットコイル５のトリップ動作により、掛合片１２が回動して保持枠１３との掛合（ラッチ）が解除され、図示しない開閉機構部が遮断動作する様子を示している。

上記構成の回路遮断器において、漏電が発生した場合の動作、すなわち漏電遮断機構の動作は次のようである。電路Ｌに漏電が発生したら、零相変流器３が漏電を検出して制御回路６に電流情報を出力する。制御回路６がこの電流情報を受けて漏電発生と判断したら、マグネットコイル５に動作電流を通電してトリップ動作させる。この動作によりラッチが解除された開閉機構部が遮断動作し、開閉接点４が開動作して電路Ｌが遮断される。

また、テストスイッチ８を操作して漏電テスト回路７を閉路すると、漏電テスト回路７間に電流が流れる。この電流は、零相変流器３に対して疑似漏電電流として作用し、零相変流器３が電流信号を出力する。この結果、制御回路６は漏電の発生と認識してマグネットコイル５をトリップ動作させ、回路遮断器は遮断動作する。

この漏電遮断機構に設けられた漏電テスト回路７を利用して過電流遮断動作は実施される。過電流が電路Ｌに流れるとバイメタル片１１が熱変形して、図２に示すように接点１４に接触する。即ち、図１に示す閉路手段９がオン状態となり、漏電テスト回路７が閉路する。この結果、疑似漏電電流が発生して制御回路６はマグネットコイル５をトリップ動作させ、図２に示すようにラッチが解除されて遮断動作する。

このように、バイメタル片１１が漏電遮断機構のテストスイッチ８の如く作用し、バイメタル片１１が変形して漏電遮断機構が動作して電路が遮断する。そのため、バイメタルの変形を受けて開閉機構部のラッチを解除させる掛合部材を設ける必要がなく、バイメタル片１１が漏電テスト回路７の接点１４に接触すればその瞬間遮断動作するため、掛合部材がラッチ解除動作の途中で止まるような不安定な状況は発生しない。

なお、上記実施形態は単相２線式電路の場合を説明したが、単相３線式電路に設置される回路遮断器に対しても適用できる。またこの場合、中性線欠相保護回路がある場合は、そのテスト回路に対して上記の如く閉路手段を設けて過電流遮断機構を構成しても良い。

図３の回路図は回路遮断器の他の例を示している。図３に示すように、電路Ｌの線間にマグネットコイル５ａを有するトリップ回路１６を設けている。マグネットコイル５ａには閉路手段９ａが直列に設けられ、閉路手段９ａが閉路することでマグネットコイル５ａに電流が流れてトリップ動作する。
この場合、開閉機構部は上記図１の形態と同様であり、閉路手段９ａは上記図２と同様に電路Ｌ上に設けたバイメタル片１１と、接点１４とで構成されている。従って、過電流によりバイメタル片１１が熱変形して接点１４に接触すると、閉路手段９ａが閉路し、マグネットコイル５ａがトリップ動作し、ラッチが解除されて遮断動作する。

このように、バイメタル片１１が接点１４に接触すれば遮断動作するため、押圧力を必要とせず、動作バラツキを小さくでき、調整作業を簡素化できる。また、バイメタル片１１の変形を受けて開閉機構部のラッチを解除させる掛合部材を設ける必要がないため、掛合部材がラッチ解除動作の途中で止まるような不安定な状況は発生しない。

３・・零相変流器、４・・開閉接点、５，５ａ・・マグネットコイル、７・・漏電テスト回路、８・・テストスイッチ、９，９ａ・・閉路手段、１１・・バイメタル片、１３・・開閉機構部の保持枠、１４・・接点、１６・・トリップ回路。

Claims (2)

1. バイメタルを使用した過電流遮断機構と、零相変流器及びマグネットコイルを使用した漏電遮断機構とを備えて、電路上の開閉接点を開操作して電路を遮断する開閉機構部が両機構に共通に設けられた回路遮断器において、
   前記バイメタルの熱変形を受けて、前記開閉機構部のラッチを解除して遮断動作させるバイメタル変形検出手段が、前記漏電遮断機構を動作テストするための漏電テスト回路であって、
   前記バイメタルを前記漏電テスト回路上に設けられたテストスイッチに並列に配置し、前記バイメタルの熱変形により前記漏電テスト回路が閉路して前記開閉機構部のラッチが解除されて、電路を遮断することを特徴とする回路遮断器。
2. 電路上の開閉接点を開操作して電路を遮断する開閉機構部が、バイメタルの熱変形により遮断動作する回路遮断器であって、
   前記開閉機構部はマグネットコイルにより遮断動作し、前記マグネットコイルは電路間に配置されると共に、前記マグネットコイルに直列に閉路手段が設けられ、
   前記閉路手段が前記バイメタルと接点とで構成され、前記バイメタルの熱変形により閉路して前記マグネットコイルがトリップ動作し、電路が遮断されることを特徴とする回路遮断器。

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