JP2019149301A - 漏電遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】漏電検出ユニット内の漏電引外し部に近接配置されている通電用導体が大電流の流れによって磁界が発生しても、漏電引外し部のヨークの内部に配置されている永久磁石及び減磁コイルに対して磁界による影響を防止する。【解決手段】本体ケース１２に着脱自在に組み込まれる漏電検出ユニット１１のユニットケース１３に、検出回路５の出力信号を受けて本体ケースに配置されている開閉機構６をトリップさせる漏電引外し部８と、漏電引外し部の近傍に配置された通電用導体１４ａ〜１４ｄと、が搭載された漏電遮断器１である。漏電引外し部は、ヨーク１７の内部に永久磁石１８及び減磁コイル１９を配置した磁気保持型電磁石であり、ヨークに、通電用導体の周囲で発生した磁界が前記永久磁石及び前記減磁コイルに影響するのを防止する磁界遮断部２３，２４を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、低電圧配電系統に適用する過電流、地絡保護機能を備えた漏電遮断器に関し、詳しくは本体ケースに漏電検出ユニットを組み込んだ漏電遮断器に係わる。

漏電遮断器は、例えば特許文献１に記載されているように、主回路の開閉接点と、主回路の漏電電流を検出する零相変流器と、零相変流器の二次出力から漏電発生を判別する漏電検出回路と、開閉接点を開閉する開閉機構と、開閉機構の手動操作を行う開閉操作ハンドルと、漏電検出回路の出力信号を受けて開閉機構をトリップさせる漏電引外し部と、を備えている。
漏電引外し部は、コイル、永久磁石及びプランジャを備えた磁気保持型電磁石であり、零相変流器が漏電電流を検出し、漏電検出回路の指令によりコイルに励磁電流が流れると、プランジャを拘束保持している永久磁石の磁力が弱まってプランジャが移動し、開閉機構をトリップ方向に移動するようになっている。

ところで、漏電遮断器には、本体ケースに、漏電検出ユニットを着脱自在に組み込んだ機種がある。
このような漏電検出ユニットを組み込んだ漏電遮断器は、本体ケースに、過電流、地絡保護検出部、開閉接点、開閉機構、開閉操作ハンドルが搭載され、漏電検出ユニットのユニットケースに、零相変流器、漏電検出回路及び漏電引外し部が搭載されている。そして、漏電検出ユニットに搭載する各部品を、主回路の許容電流の大きさに対応した部品として適宜選択することで、本体ケースに組み込まれている部品の共通化を図ることができ、漏電遮断器の生産コストの低減化を図ることができる。

特開２００８−１５９４５６号公報

ところで、漏電遮断器の漏電検出ユニットは、ユニットケース内に過電流、地絡保護部、零相変流器、漏電検出回路及び漏電引外し部が配置されているが、本体ケースの開閉接点に接続する通電用導体も、ユニットケースの内部の漏電引外し部の近傍に延在した状態で配置されている。
ここで、漏電遮断器に短絡電流のような大電流が流れると、漏電検出ユニットの内部に配置されている通電用導体の周囲に磁界が発生し、この磁界が、通電用導体の近傍に配置されている漏電引外し部の減磁コイル及び永久磁石に影響を与えることで、漏電引外し部が誤動作するおそれがある。

そこで、本発明は、漏電検出ユニット内の漏電引外し部に近接配置されている通電用導体が大電流の流れにより磁界が発生しても、漏電引外し部のヨークの内部に配置されている永久磁石及び減磁コイルに対して磁界による影響を防止し、漏電引外し部の誤動作を防止することができる漏電遮断器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る漏電遮断器は、本体ケースに、主回路の開閉接点と、開閉接点を開閉する開閉機構と、開閉操作ハンドルと、が搭載され、本体ケースに着脱自在に組み込まれる漏電や過電流、地絡を検出する漏電検出ユニットのユニットケースに、漏電や過電流、地絡を検出する変流器と、変流器の検出結果から漏電や過電流、地絡発生を判別する検出回路と、検出回路の出力信号を受けて開閉機構をトリップさせる漏電引外し部と、漏電引外し部の近傍に配置されて開閉接点に接続する通電用導体とが搭載されている漏電遮断器である。そして、漏電引外し部は、ヨークの内部に永久磁石及び減磁コイルを配置した磁気保持型電磁石であり、ヨークに、通電用導体の周囲で発生した磁界が永久磁石及び減磁コイルに影響するのを防止する磁界遮断部を設けている。

本発明に係る漏電遮断器によれば、漏電検出ユニット内の漏電引外し部に近接配置されている通電用導体に大電流の流れによって磁界が発生しても、漏電引外し部のヨークの内部に配置されている永久磁石及び減磁コイルに対して磁界による影響を防止し、漏電引外し部の誤動作を防止することができる。

本発明に係る第１実施形態の漏電遮断器の回路図である。 本体ケースの一部に漏電検出ユニットが着脱自在に装着されている第１実施形態の漏電遮断器を示す図である。 第１実施形態の漏電検出ユニットを、本体ケースの開閉接点に接続する側から示した図である。 第１実施形態の漏電検出ユニットを、負荷に接続する側から示した図である。 （ａ）は第１実施形態の漏電検出ユニットの内部に配置されている漏電引外し部を、プランジャが突出する前面側から示した図であり、（ｂ）は、漏電引外し部を裏面側から示した図である。 漏電引外し部の外周に磁界遮断部（磁性絶縁シール及び磁気シールド部材）を配置した状態を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［漏電遮断器の構成］
図１は、第１実施形態の漏電遮断器１を示す回路図である。
第１実施形態の漏電遮断器１は、三相４線式の電源と負荷との間に接続されており、主回路２の開閉接点３と、主回路２を一次導体として主回路２の漏電電流を検出する零相変流器４と、零相変流器４の二次出力から漏電発生を判別する漏電検出回路５と、主回路２を開閉する開閉機構６と、開閉機構６の手動操作を行う開閉操作ハンドル７と、漏電検出回路５の出力信号を受けて開閉機構６をトリップさせる漏電引外し部８と、漏電検出回路５の電源回路９と、漏電テストスイッチ１０と、を備えている。

また、図１の２点鎖線で囲まれている零相変流器４、漏電検出回路５、漏電引外し部８、電源回路９及び漏電テストスイッチ１０は、漏電検出ユニット１１として一体化されている。なお、漏電検出ユニット内に、過電流、地絡保護検出部として、過電流、地絡を検出する変流器と、変流器の検出結果から過電流、地絡発生を判別する検出回路を備えることにより、漏電だけでなく、過電流、地絡保護機能を備えた漏電遮断器とすることができる。
図２は、第１実施形態の漏電遮断器１の外観図であり、開閉接点３、開閉機構６及び開閉操作ハンドル７が搭載されている本体ケース１２の一部に、漏電検出ユニット１１が着脱自在に装着されている。

［漏電検出ユニット］
図３及び図４は、漏電検出ユニット１１の具体的な外観形状を示すものであり、略直方体形状のユニットケース１３の内部に、零相変流器４、漏電検出回路５、漏電引外し部８、電源回路９及び漏電テストスイッチ１０が配置されている。
略直方体形状のユニットケース１３の第１壁面１３ａに、通電用導体１４ａ〜１４ｄ（図１参照）の第１接続端子１４ａ１〜１４ｄ１が配置されており、これら第１接続端子１４ａ１〜１４ｄ１は、漏電検出ユニット１１を本体ケース１２に装着したときに開閉接点３の各接続端子に接続される。また、ユニットケース１３の第１壁面１３ａに対して裏面の第２側面１３ｂには、通電用導体１４ａ〜１４ｄの第２接続端子１４ａ２〜１４ｄ２が配置されており、これら第２接続端子１４ａ２〜１４ｄ２は、負荷の各接続端子に接続される。

ここで、具体的には示していないが、漏電検出ユニット１１内部の漏電引外し部８の下側に零相変流器４が配置されており、この零相変流器４を通過する通電用導体１４ａ〜１４ｄの一部が漏電引外し部８の近傍に配置されている。
また、第１壁面１３ａに形成した開口部１５に、ユニットケース１３に内蔵されている漏電引外し部８のプランジャ２０が、外部に突出可能に配置されている。

［漏電引外し部］
図５（ａ），（ｂ）及び図６は、漏電引外し部８の構造を示すものである。
漏電引外し部８は、磁気保持型電磁石であり、図１及び図５（ａ）に示すように、直方体形状のヨーク１７と、ヨーク１７の内部に配置されている永久磁石１８及び減磁コイル１９と、前述したプランジャ２０と、ヨーク１７の外側でプランジャ２０の周囲に配置され、プランジャ２０に対して外側に押し出すばね力を作用する引外しコイルばね２１と、減磁コイル１９の端子台２２と、を備えている。
そして、漏電引外し部８のプランジャ２０にトリップクロスバー１６が近接配置さており、開閉機構６の動作がトリップクロスバー１６を介してプランジャ２０に伝達される。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、漏電引外し部８のヨーク１７の外周は、合成樹脂などの材料で形成されて磁界を遮断する可撓性の絶縁シール２３によって覆われている。すなわち、ヨーク１７の外周のプランジャ２０が突出している面を前面１７ａとすると、この前面１７ａ以外の上面、下面、左右側面及び後面に、絶縁シール２３が接着材を介して貼り付けられている。
また、ヨーク１７の外周には、絶縁シール２３を覆いながら磁気シールド部材２４が配置されている。
磁気シールド部材２４は、ヨーク１７の下面、左右側面及び後面を囲む第１分割部品２５と、第１部品２５に結合してヨーク１７の上面を囲む第２分割部品２６と、で構成されている。 第１及び第２分割部品２５，２６は、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）などの強磁性体の鋼板である。

第１分割部品２５は、ヨーク１７の下面を囲む長方形状の下面シールド板２５ａと、この下面シールド板２５ａの対向する辺部から互いに平行に立ち上がっている一対の側面シールド板２５ｂ、２５ｃと、一対の側面シールド板２５ｂ、２５ｃの間の下面シールド板２５ａの他の縁部から立ち上がっている後面シールド板２５ｄと、を備えている。
一対の側面シールド板２５ｂ、２５ｃの各々には、後面シールド板２５ｄとは反対側の側縁部の一部に、連結用凹部２７ａと連結用凹部２７ａの両側に一対の突出変形部２７ｂ，２７ｃが形成されている。
また、後面シールド板２５ｄの上面には連結板２８が立ち上がって形成されており、この連結板２８の上側側縁部に位置決め凹部２８ａが形成されている。

第２分割部品２６は、ヨーク１７の上面を囲む長方形状の上面シールド板２９と、上面シールド板２９の一辺から上面シールド板２９に対して直角方向に延在する一対の連結板３０，３１と、を備えている。一対の連結板３０，３１には、第１分割部品２５の一対の側面シールド板２５ｂ、２５ｃに形成した連結用凹部２７ａに入り込む連結用突起３２，３３が形成されている。
また、上面シールド板２９の一対の連結板３０，３１を形成した辺に対向する辺に、第１分割部品２５の後面シールド板２５ｄから立ち上がっている連結板２８の位置決め凹部２８ａに入り込む位置決め凸部３４が形成されている。

上記構成の磁気シールド部材２４をヨーク１７に組付ける手順について図６を参照しながら説明する。
先ず、絶縁シール２３で覆われている漏電引外し部８のヨーク１７の下面、左右側面及び後面を第１分割部品２５で囲む。
次いで、第２分割部品２６の位置決め凸部３４を、第１分割部品２５の後面シールド板２５ｄから立ち上る連結板２８の位置決め凹部２８ａに差し込む。そして、第１分割部品２５の一対の側面シールド板２５ｂ，２５ｃに形成した連結用凹部２７ａに、第２分割部品２６の一対の連結板３０，３１に形成した連結用突起３２，３３を嵌め込む。

そして、図６に示すように、側面シールド板２５ｃの連結用凹部２７ａに嵌め込んだ連結用突起３３を挟み込んでいる一対の突出変形部２７ｂ，２７ｃをＦ１、Ｆ２のかしめ力で塑性変形させる。また、図示しないが、側面シールド板２５ｂの連結用凹部２７ａに嵌め込んだ連結用突起３３を挟み込んでいる側面シールド板２５ｂの一対の突出変形部２７ｂ，２７ｃも、Ｆ１、Ｆ２のかしめ力で塑性変形させる。
このように、第１分割部品２５及び第２分割部品２６をかしめ結合することで、ヨーク１７の周囲に磁気シールド部材２４が組付けられる。

ここで、本発明に記載されている磁界遮断部が、絶縁シール２３及び磁気シールド部材２４に対応し、本発明に記載されている磁気シールド部材の少なくとも２分割された部材が、第１分割部品２５及び第２分割部品２６に対応している。そして、本発明に記載されている複数の分割部材のかしめ結合の部位が、第１分割部品２５の連結用凹部２７ａ、突出変形部２７ｂ，２７ｃ、第２分割部品２６の連結用突起３２，３３に対応している。そして、本発明に記載されている磁気絶縁部材が絶縁シール２３に対応し、本発明に記載されている変流器が零相変流器４に対応し、本発明に記載されている検出回路が漏電検出回路５に対応している。

［漏電遮断器の動作］
第１実施形態の漏電遮断器１は、開閉操作ハンドル７をリセット位置に操作すると、開閉機構６の移動がトリップクロスバー１６を介して漏電引外し部８のプランジャ２０がヨーク１７内部に引き込まれる移動として伝達され、プランジャ２０が永久磁石１８の磁力によって拘束保持される。この状態では、プランジャ２０の移動により引外しコイルばね２１は圧縮されてばね力が蓄えられる。
そして、配電系統に地絡事故が発生し、零相変流器４が主回路２の漏電電流を検出すると、零相変流器４から漏電電流の検出信号が入力した漏電検出回路５は、漏電引外し部８の減磁コイル１９に対して永久磁石１８の磁力を減磁させる励磁電流を流す。これにより、プランジャ２０を拘束保持している永久磁石１８の磁力が弱まり、引外しコイルばね２１で蓄えられているばね力によりプランジャ２０が外側に移動するので、トリップクロスバー１６を介して開閉機構６がトリップ方向に移動して開閉接点３が開極する。

［漏電遮断器の効果］
次に、第１実施形態の漏電遮断器１の効果について説明する。
漏電検出ユニット１１のユニットケース１３の内部には、零相変流器４、漏電検出回路５、漏電引外し部８、電源回路９及び漏電テストスイッチ１０が配置されているとともに、通電用導体１４ａ〜１４ｄ（図１参照）が配置されている。また、通電用導体１４ａ〜１４ｄの一部が漏電引外し部８の近傍に配置されている。
ここで、漏電遮断器１に短絡電流のような大電流が流れると、漏電検出ユニット１１に配置されている通電用導体１４ａ〜１４ｄの周囲に磁界が発生する。磁界が発生する通電用導体１４ａ〜１４ｄの近傍には、漏電引外し部８が配置されている。

漏電引外し部８は、ヨーク１７の内部に永久磁石１８及び減磁コイル１９が配置されているが、ヨーク１７の外周は強磁性体からなる磁気シールド部材２４で囲まれており、通電用導体１４ａ〜１４ｄで発生した磁界の磁束を磁気シールド部材２４が吸収するので、永久磁石１８及び減磁コイル１９は磁界の影響を受けない。
また、ヨーク１７の外周は、絶縁シール２３を介して磁気シールド部材２４で囲まれており、磁気シールド部材２４を通過してヨーク１７の内部に流れ込もうとする磁束は絶縁シール２３で遮断されるので、ヨーク１７内部の永久磁石１８及び減磁コイル１９に対する磁界遮断性能が高められる。

したがって、漏電検出ユニット１１に配置されている漏電引外し部８のヨーク１７は、その外周が絶縁シール２３で覆われているとともに、絶縁シール２３の外周が磁気シールド部材２４で囲まれており、ヨーク１７内部の永久磁石１８及び減磁コイル１９に対して外部からの磁界が遮断される磁気シールド構造とされているので、漏電遮断器１に短絡電流のような大電流が流れ、漏電引外し部８の近傍に配置されている通電用導体１４ａ〜１４ｄの周囲に磁界が発生しても、永久磁石１８及び減磁コイル１９は磁界による影響が防止され、漏電引外し部８の誤動作を防止することができる。

一方、絶縁シール２３は可撓性の部材であり、プランジャ２０が突出している前面１７ａ以外のヨーク１７の上面、下面、左右側面及び後面に、接着材で貼り付けて覆っている。また、磁気シールド部材２４は、ヨーク１７の下面、左右側面及び後面を囲む第１分割部品２５と、ヨーク１７の上面を囲む第２分割部品２６とで構成されている。そして、第１分割部品２５の連結用凹部２７ａに、第２分割部品２６の連結用突起３２，３３を入れた状態とし、連結用凹部２７ａの周囲に形成した突出変形部２７ｂ，２７ｃを連結用突起３２，３３側に塑性変形させることで、第１分割部品２５及び第２分割部品２６がかしめ結合されるようになっている。

したがって、ヨーク１７の外周に可撓性の絶縁シール２３を接着剤で張り付けて覆うとともに、第１分割部品２５及び分割部品２６をかしめ結合することで磁気シールド部材２４を配置されるので、漏電引外し部８の磁気シールドする構造を簡便、且つ安価に形成することができる。

１ 漏電遮断器
２ 主回路
３ 開閉接点
４ 零相変流器
５ 漏電検出回路
６ 開閉機構
７ 開閉操作ハンドル
８ 漏電引外し部
９ 電源回路
１０ 漏電テストスイッチ
１１ 漏電検出ユニット
１２ 本体ケース
１３ ユニットケース
１３ａ 第１壁面
１３ｂ 第２壁面
１４ａ〜１４ｄ 通電用導体
１４ａ１〜１４ｄ１ 第１接続端子
１４ａ２〜１４ｄ２ 第２接続端子
１５ 開口部
１６ トリップクロスバー
１７ ヨーク
１８ 永久磁石
１９ 減磁コイル
２０ プランジャ
２１ 引外しコイルばね
２２ 端子台
２３ 絶縁シール
２４ 磁気シールド部材
２５ 第１分割部品
２６ 第２分割部品
２５ａ 下面シールド板
２５ｂ、２５ｃ 一対の側面シールド板
２５ｄ 後面シールド板
２７ａ 連結用凹部
２７ｂ，２７ｃ 突出変形部
２８ 連結板
２８ａ位置決め凹部
２９ 上面シールド板
３０，３１ 一対の連結板
３２，３３ 連結用突起
３４ 位置決め凸部

Claims (5)

1. 本体ケースに、主回路の開閉接点と、前記開閉接点を開閉する開閉機構と、開閉操作ハンドルと、が搭載され、
   本体ケースに着脱自在に組み込まれる漏電や過電流、地絡を検出する漏電検出ユニットのユニットケースに、漏電や過電流、地絡を検出する変流器と、前記変流器の検出結果から漏電や過電流、地絡発生を判別する検出回路と、前記検出回路の出力信号を受けて前記開閉機構をトリップさせる漏電引外し部と、前記漏電引外し部の近傍に配置されて前記開閉接点に接続する通電用導体と、が搭載されている漏電遮断器において、
   前記漏電引外し部は、ヨークの内部に永久磁石及び減磁コイルを配置した磁気保持型電磁石であり、前記ヨークに、前記通電用導体の周囲で発生した磁界が前記永久磁石及び前記減磁コイルに影響するのを防止する磁界遮断部を設けたことを特徴とする漏電遮断器。
2. 前記磁界遮断部は、前記ヨークの外面を囲んでいる強磁性体からなる磁気シールド部材であることを特徴とする請求項１記載の漏電遮断器。
3. 前記磁気シールド部材は、少なくとも２分割された分割部材であり、複数の前記分割部材は、互いの隣接する部位がかしめ結合により固定されていることを特徴とする請求項２記載の漏電遮断器。
4. 前記ヨークの外面と前記磁気シールド部材の内面との間に、磁気絶縁部材が配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の漏電遮断器。
5. 前記磁気絶縁部材は、可撓性を有するシート状の部材であり、前記ヨークの外面に貼り付けられていることを特徴とする請求項４記載の漏電遮断器。

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