JP2023091166A - 電磁引き外し装置、回路遮断器、及び、分電盤 - Google Patents

Abstract

【課題】異常電流が発生したときに回路遮断器が接点部を速やかに開極することを支援することができる電磁引き外し装置を提供する。【解決手段】電磁引き外し装置１０は、底部１２及び底部１２に立設する側壁部１３を有し、回路遮断器６０の電路２０が通る溝を形成する固定片１１と、側壁部１３の上面１３ａと対向する第一部位１７、及び、側壁部１３の内側面と対向する第二部位１８を有する可動片１６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器に用いられる電磁引き外し装置に関する。

短絡電流などの異常電流を検知して、負荷及び電源を接続する回路を遮断する回路遮断器が知られている。特許文献１には、回路遮断器の電磁引き外し装置が開示されている。

特開２０００－２１５７７９号公報

本発明は、異常電流が発生したときに回路遮断器が接点部を速やかに開極することを支援することができる電磁引き外し装置、及び、これを備える回路遮断器等を提供する。

本発明の一態様に係る電磁引き外し装置は、底部及び前記底部に立設する側壁部を有し、回路遮断器の電路が通る溝を形成する固定片と、前記側壁部の上面と対向する第一部位、及び、前記側壁部の内側面と対向する第二部位を有する可動片とを備える。

本発明の一態様に係る回路遮断器は、前記電磁引き外し装置と、前記電路とを備える。

本発明の一態様に係る分電盤は、前記回路遮断器と、前記回路遮断器を収容する筐体とを備える。

本発明の一態様に係る電磁引き外し装置によれば、異常電流が発生したときに接点部を速やかに開極することができる回路遮断器等が実現される。

図１は、実施の形態に係る電磁引き外し装置の通常状態における外観斜視図である。 図２は、実施の形態に係る電磁引き外し装置の異常検知状態における外観斜視図である。 図３は、実施の形態に係る電磁引き外し装置をＸ軸方向から見た外観図である。 図４は、実施の形態に係る電磁引き外し装置をＹ軸方向から見た外観図である。 図５は、実施の形態に係る電磁引き外し装置をＺ軸方向から見た外観図である。 図６は、実施の形態に係る電磁引き外し装置をＸＹ平面で切断した場合の断面図である。 図７は、実施の形態に係る電磁引き外し装置の、可動片が保持部材によって保持された状態の外観斜視図である。 図８は、比較例に係る電磁引き外し装置の外観斜視図である。 図９は、実施の形態に係る電磁引き外し装置及び比較例に係る電磁引き外し装置のそれぞれが、通常状態から異常検知状態に遷移したときの電流値を示す図である。 図１０は、変形例に係る電磁引き外し装置をＸＹ平面で切断した場合の断面図である。 図１１は、実施の形態に係る回路遮断器の閉極状態における内部構造を示す図である。 図１２は、実施の形態に係る回路遮断器の開極直後の状態における内部構造を示す図である。 図１３は、実施の形態に係る分電盤の外観斜視図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Ｚ軸方向プラス側は、上側（上方）と表現され、Ｚ軸方向マイナス側は、下側（下方）と表現される場合がある。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。

（実施の形態）
［電磁引き外し装置の構成］
以下、実施の形態に係る回路遮断器について説明する。図１は、実施の形態に係る電磁引き外し装置の通常状態における外観斜視図である。図２は、実施の形態に係る電磁引き外し装置の、異常電流が検知された状態（以下、単に異常検知状態とも記載される）における外観斜視図である。

電磁引き外し装置１０は、短絡電流などの異常電流を検知したときに、回路遮断器の接点部（後述）を速やかに開極させるための装置である。図１及び図２に示されるように、電磁引き外し装置１０は、固定片１１と、可動片１６とを備える。電磁引き外し装置１０は、例えば、電路２０に異常電流が流れると、可動片１６が固定片１１に対して動くことにより、通常状態（図１）から異常検知状態（図２）に変化し、この結果、接点部が開極する。

なお、図１に示される、通常状態における固定片１１及び可動片１６の位置関係は一例であり、通常状態において、可動片１６が固定片に対して正確に図１のような姿勢になることは必須ではない。同様に、図２に示される、異常検知状態における固定片１１及び可動片１６の位置関係は一例であり、異常検知状態において、可動片１６が固定片１１に対して正確に図２のような姿勢になることは必須ではない。

以下、固定片１１及び可動片１６の構造について、図１及び図２に加えて図３～図６を参照しながら説明する。図３は、電磁引き外し装置１０をＸ軸方向から見た外観図である。図４は、電磁引き外し装置１０をＹ軸方向から見た外観図である。図５は、電磁引き外し装置１０をＺ軸方向から見た外観図である。図６は、電磁引き外し装置１０をＸＹ平面で切断した場合の断面図である。図３～図６は、いずれも異常検知状態における電磁引き外し装置１０を示している。なお、Ｘ軸方向は、固定片１１よって形成される溝の幅方向と言い換えることができ、Ｙ軸方向は、上記溝の高さ方向と言い換えることができ、Ｚ軸方向は、上記溝の延伸方向と言い換えることができる。

固定片１１は、回路遮断器の電路２０が通る溝を形成する断面コ字状の部材である。コ字状は、Ｕ字状またはブラケット状などと言い換えることができる。固定片１１は、電路２０に異常電流が流れたときにヨークとして機能する。固定片１１は、具体的には、底部１２、及び、底部１２に立設する側壁部１３を有する。

底部１２は、固定片１１のうち上記溝の底に相当する部位である。底部１２は、平面視形状が略矩形の平板状の部位である。

側壁部１３は、底部１２のＸ軸方向における両端部のそれぞれに立設する平板状の部位である。側壁部１３は、第一側壁部１４と、底部１２からの高さが第一側壁部１４よりも高い第二側壁部１５とを含む。第一側壁部１４は、第二側壁部１５よりもＺ軸方向プラス側に位置する部位であり、第二側壁部１５は、第一側壁部１４よりもＺ軸方向マイナス側に位置する部位である。なお、側壁部１３が第一側壁部１４及び第二側壁部１５を含むことは必須ではなく、側壁部１３の底部１２からの高さは一定であってもよい。

以上説明した固定片１１は、例えば、金属板を曲げ加工することによって形成されるが、底部１２に側壁部１３が溶接されることによって形成されてもよい。固定片１１を構成する主な材料は、例えば、鉄である。つまり、固定片１１は、固定鉄片と言い換えることができる。固定片１１を構成する主な材料は、鉄以外のその他の磁性体材料（金属材料）であってもよい。

可動片１６は、固定片１１によって形成される溝を塞ぐように固定片１１から離れて位置し、固定片１１に対して動く部材である。なお、異常検知状態においては、可動片１６は固定片１１に接触する場合もある。可動片１６は、側壁部１３の上面１３ａと対向する第一部位１７、側壁部１３の内側面１３ｂと対向する第二部位１８、及び、接続部１９を有する。

第一部位１７は、平面視形状が矩形の平板状の部位である。第一部位１７のＸ軸方向における両端部のそれぞれは、対応する側壁部１３の上面１３ａと対向する。第一部位１７のＸ軸方向における両端部のそれぞれは、より具体的には、対応する第一側壁部１４の上面１３ａと対向する。

第二部位１８は、断面コ字状の部位である。第二部位１８のＸ軸方向における両端部のそれぞれは、固定片１１へ向けて折り曲げられており、固定片１１によって形成される溝に入り込んでいる。第二部位１８の両端部のそれぞれは、対応する側壁部１３の内側面１３ｂと対向する。第二部位１８の両端部のそれぞれは、より具体的には、対応する第二側壁部１５の内側面１３ｂと対向する。

接続部１９は、第一部位１７及び第二部位１８を接続する部位である。接続部１９は、平面視形状が矩形の平板状の部位である。接続部１９のＸ軸方向における長さ（幅）は、第一部位１７及び第二部位１８のいずれよりも短い。なお、Ｘ軸方向における長さ（幅）は、第一部位１７が最も長く、次に第二部位１８が長く、接続部１９が最も短い。

以上説明した可動片１６は、例えば、金属板を曲げ加工することによって形成されるが、３つの部位の少なくとも１つが他の部位に溶接されることによって形成されてもよい。可動片１６を構成する主な材料は、例えば、鉄である。つまり、可動片１６は、可動鉄片と言い換えることができる。可動片１６を構成する主な材料は、鉄以外のその他の磁性体材料（金属材料）であってもよい。

なお、可動片１６は、例えば、保持部材によって保持され、保持部材は、接続部１９を利用して可動片１６を保持する。図７は、電磁引き外し装置１０の、可動片１６が保持部材によって保持された状態の外観斜視図である。

保持部材３０は、Ｘ軸方向に沿う軸３１を有する。可動片１６は軸３１を中心に回動する。電磁引き外し装置１０は、通常状態においては、保持部材３０のばね接続部３２に接続されるばねによって可動片１６が固定片１１から離れる方向に付勢されている。つまり、通常状態においては、可動片１６への付勢力により、可動片１６と固定片１１との隙間は大きくなっている。

電路２０に異常電流が流れると、異常電流に起因して電路２０の周囲に磁界が形成され、固定片１１と可動片１６との隙間に磁力（吸引力）が発生する。この磁力により、可動片１６が軸３１を中心に回動して固定片１１側へ引き寄せられる。これにより、電磁引き外し装置１０は、通常状態から異常検知状態に遷移する。なお、図７では、Ｙ軸方向において、可動片１６の第一部位１７は、第二部位１８よりも軸３１の近くに位置するが、これとは逆に、可動片１６の第二部位１８は、第一部位１７よりも軸３１の近くに位置してもよい。

［電磁引き外し装置によって得られる効果］
電磁引き外し装置１０においては、可動片１６に第二部位１８が設けられることにより、固定片１１と可動片１６の隙間に生じる磁力の可動片１６への影響度が高められている。電磁引き外し装置１０は、第二部位１８が設けられない電磁引き外し装置（以下、比較例に係る電磁引き外し装置とも記載される）よりも低い電流で異常検知状態に遷移することができる。図８は、比較例に係る電磁引き外し装置の外観斜視図である。図９は、電磁引き外し装置１０及び比較例に係る電磁引き外し装置４０のそれぞれが、通常状態から異常検知状態に遷移したときの電流値を示す図である。

図９では、保持部材３０に接続されるばねの弾性力が弱い場合と強い場合の２通りについて、電磁引き外し装置１０及び比較例に係る電磁引き外し装置のそれぞれが通常状態から異常検知状態に遷移したときの電流値のシミュレーション結果を示している。図９において、電流値は、定格電流Ｉｎを基準として倍率表示されている。

図９に示されるように、電磁引き外し装置１０は、比較例に係る電磁引き外し装置４０よりも低い電流で動作することができる。つまり、電磁引き外し装置１０は、異常電流が発生したときに速やかに異常検知状態に遷移することができ、動作性能が向上された電磁引き外し装置であるといえる。

また、比較例に係る電磁引き外し装置４０により、電磁引き外し装置１０と同等の動作性能を得るには固定片４１と可動片４６とのギャップ（間隔）を小さくする必要がある。しかしながら、固定片４１と可動片４６とのギャップを小さくすると可動片１６のストローク（可動域）の確保が困難であるという課題が生じる。これに対し、電磁引き外し装置１０は、固定片１１によって形成される溝に第二部位１８が入り込むことにより、動作性能とストロークの確保とを両立することができる。

なお、固定片１１の側壁部１３が段差を有する構成（第一側壁部１４及び第二側壁部１５を有する構成）によれば、可動片１６の第二部位１８の両端部（第二側壁部１５と対向する部分）のサイズをさほど大きくしなくとも、第二部位１８の両端部と側壁部１３とを対向させることができる。ここで、可動片１６の第一部位１７の、第一側壁部１４の上面１３ａと対向する部分の面積は、動作性能に直結するが、第二部位１８の両端部のサイズが小さければ、当該面積を確保しつつ、可動片１６のストローク、及び、電路２０を挿通するスペースを確保することができる。

［電磁引き外し装置の変形例］
電磁引き外し装置１０において、第一側壁部１４の上面１３ａは、ＸＺ平面に沿う平面（言い換えれば、Ｙ軸方向に垂直な平面）であるが、傾斜面であってもよい。図１０は、このような変形例に係る電磁引き外し装置をＸＹ平面で切断した場合の断面図である。

変形例に係る電磁引き外し装置５０は、固定片５１と、可動片５６とを備える。固定片５１は、具体的には、底部５２、及び、底部５２に立設する側壁部５３を有する。側壁部５３は、第一側壁部５４と、底部５２からの高さが第一側壁部５４よりも高い第二側壁部（図示せず）とを含む。可動片５６は、側壁部５３の上面５３ａと対向する第一部位５７、側壁部５３の内側面５３ｂと対向する第二部位（図示せず）、及び、接続部（図示せず）を有する。

電磁引き外し装置５０は、基本的には電磁引き外し装置１０と同じ構造を有するが、側壁部５３（第一側壁部５４）の上面５３ａが傾斜面である点が異なる。この傾斜面は、固定片５１によって形成される溝に近い部分ほど底部５２からの高さが低い傾斜面である。

このように、側壁部５３（第一側壁部５４）の上面５３ａが傾斜面であれば、上面５３ａの面積（つまり、固定片５１のうち可動片５６の第一部位５７と対向する部分の面積）を増大させることができる。つまり、上面５３ａによれば、電磁引き外し装置５０の動作性能の向上を図ることができる。なお、図示されないが、第二側壁部の上面５３ａは平面であるが、第一側壁部５４の上面５３ａと同様に傾斜面であってもよい。

また、電磁引き外し装置５０においては、可動片５６の第一部位５７のＸ軸方向における両端部に位置する側面５７ａは、第一側壁部５４の上面５３ａ（傾斜面）に対応する傾斜を有している。具体的には、側面５７ａは、異常検知状態において上面５３ａと実質的に平行となるように傾斜している。

このように、側面５７ａが第一側壁部５４の上面５３ａに対応する傾斜を有していれば、側面５７ａの面積（つまり、可動片５６のうち固定片５１と対向する部分の面積）を増大させることができる。つまり、側面５７ａによれば、電磁引き外し装置５０の動作性能の向上を図ることができる。

なお、電磁引き外し装置５０において、上面５３ａ及び側面５７ａの両方が傾斜面であることは必須ではなく、上面５３ａ及び側面５７ａの少なくとも一方が傾斜面であればよい。

［回路遮断器の構成］
本発明は、電磁引き外し装置１０（または電磁引き外し装置５０）を備える回路遮断器として実現されてもよい。図１１は、実施の形態に係る回路遮断器の内部構造を示す図である。図１１は閉極状態（より詳細には、電磁引き外し装置１０が通常状態で、かつ、レバー６８がオンされている状態）における内部構造を示しており、回路遮断器６０内の導電経路を構成する部材についてはハッチングが付与されている。

回路遮断器６０は、分電盤などに使用され、負荷及び電源の電気的な接続をオン及びオフする装置である。回路遮断器６０の差込口６１には、負荷に接続された電線の端部が差し込まれ、当該端部は差込口６１内に設けられた負荷側端子構造６４に電気的に接続される。また、差込口６１と反対側に位置する差込口６２には、電源に接続された電線の端部が差し込まれ、当該端部は、差込口６２に設けられた電源側端子構造６７に電気的に接続される。

回路遮断器６０は、主として、筐体６３と、負荷側端子構造６４と、開閉機構６５と、接点部６６と、電源側端子構造６７と、レバー６８と、電磁引き外し装置１０と、電路２０とを備える。

筐体６３は、負荷側端子構造６４、開閉機構６５、接点部６６、電源側端子構造６７、電磁引き外し装置１０、及び、電路２０を収容する。筐体６３は、例えば、絶縁性を有する樹脂材料により形成される。

負荷側端子構造６４は、ねじの回動によって電線の端部が押圧固定される端子である。負荷側端子構造６４は、電路２０に電気的に接続される。電路２０は、長尺板状の部材であり、金属材料によって形成される。

電磁引き外し装置１０は、上記実施の形態で説明した構成を有する。なお、電磁引き外し装置１０の形状等は、回路遮断器６０に適合するように変更されている。例えば、可動片１６は、開閉機構６５に接続可能な形状を有している。しかしながら、可動片１６が第一部位１７及び第二部位１８を備えている等の技術的特徴については上記実施の形態で説明した通りである。ここでは電磁引き外し装置１０の詳細な説明は省略される。

開閉機構６５は、短絡電流などの異常電流を検知したときに、接点部６６を速やかに開極させる機構である。開閉機構６５は、具体的には、電磁引き外し装置１０の可動片１６に構造的に接続されており、通常状態においては、ばねの弾性力によって電磁引き外し装置１０を通常状態に保持している。電路２０に異常電流が流れて可動片１６が固定片側に移動すると、開閉機構６５は接点部６６を開極し、これとともにレバー６８はオフ側に倒れる。図１２は、回路遮断器６０の開極直後の状態（より詳細には、電磁引き外し装置１０が異常検知状態で、かつ、レバー６８がオフされている状態）における内部構造を示す図である。

接点部６６は、負荷側端子構造６４及び電路２０側の第一接点６６ａと、電源側端子構造６７側の第二接点６６ｂとを有する。

電源側端子構造６７は、板ばねによって電線の端部が押圧固定される端子である。電源側端子構造６７は、第二接点６６ｂに電気的に接続される。

このような回路遮断器６０は、電磁引き外し装置１０を備えているため、異常電流が発生したときに接点部６６を速やかに開極することができる。

［分電盤の構成］
本発明は、回路遮断器６０を備える分電盤として実現されてもよい。図１３は、実施の形態に係る分電盤の外観斜視図である。

図１３に示されるように、分電盤１００は、筐体１０１を備え、筐体１０１の内部に回路遮断器６０を少なくとも１つ備える。分電盤１００は、回路遮断器６０を複数備えてもよい。回路遮断器６０は、分岐回路における負荷及び電源の電気的な接続をオン及びオフする分岐ブレーカとして使用されてもよいし、主幹回路における負荷及び電源の電気的な接続をオン及びオフする主幹ブレーカとして使用されてもよい。なお、回路遮断器６０は、電磁引き外し装置１０または電磁引き外し装置５０を備える。

このような分電盤１００は、異常電流が発生したときに接点部を速やかに開極することができる。

［効果等］
以上説明したように、電磁引き外し装置１０は、底部１２及び底部１２に立設する側壁部１３を有し、回路遮断器６０の電路２０が通る溝を形成する固定片１１と、側壁部１３の上面１３ａと対向する第一部位１７、及び、側壁部１３の内側面１３ｂと対向する第二部位１８を有する可動片１６とを備える。

このような電磁引き外し装置１０は、異常電流が発生したときに回路遮断器６０が接点部６６を速やかに開極することを支援することができる。

また、例えば、可動片１６は、溝の幅方向に沿う軸３１を中心に回動し、溝の延伸方向において、第一部位１７は、第二部位１８よりも軸３１の近くに位置する。

このような電磁引き外し装置１０は、第一部位１７が第二部位１８よりも軸３１の近くに位置する構成により、異常電流が発生したときに回路遮断器６０が接点部６６を速やかに開極することを支援することができる。

また、例えば、側壁部１３は、第一側壁部１４と、底部１２からの高さが第一側壁部１４よりも高い第二側壁部１５とを含む。第一部位１７は、第一側壁部１４の上面１３ａと対向し、第二部位１８は、第二側壁部１５の内側面１３ｂと対向する。

このような構成によれば、可動片１６の第二部位１８の両端部（第二側壁部１５と対向する部分）のサイズをさほど大きくしなくとも、第二部位１８の両端部と側壁部１３とを対向させることができる。第二部位１８の両端部のサイズが小さければ、可動片１６の第一部位１７の、第一側壁部１４の上面１３ａと対向する部分の面積を確保しつつ、可動片１６のストローク、及び、電路２０を挿通するスペースを確保することができる。

また、例えば、側壁部５３の上面５３ａは、溝に近い部分ほど底部５２からの高さが低い傾斜面である。

このような構成によれば、側壁部５３の上面５３ａの面積を上面５３ａが傾斜していない場合よりも増大させることができる。上面５３ａの面積が増大されれば、電磁引き外し装置５０の動作性能の向上を図ることができる。

また、例えば、第一部位５７の溝の幅方向の端部に位置する側面５７ａは、上記傾斜面に対応する傾斜を有する。

このような構成によれば、側面５７ａの面積を側面５７ａが傾斜していない場合よりも増大させることができる。側面５７ａの面積が増大されれば、電磁引き外し装置５０の動作性能の向上を図ることができる。

また、例えば、固定片１１、及び、可動片１６の少なくとも一方は、金属板を加工することによって形成される。

これにより、固定片１１、及び、可動片１６の少なくとも一方を、溶接加工及び切削加工をすることなく、曲げ加工だけで製造することができる。

また、回路遮断器６０は、電磁引き外し装置１０と、電路２０とを備える。

このような回路遮断器６０は、異常電流が発生したときに接点部６６を速やかに開極することができる。

また、分電盤１００は、回路遮断器６０と、回路遮断器６０を収容する筐体１０１とを備える。

このような分電盤１００は、異常電流が発生したときに接点部６６を速やかに開極することができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法のいずれによって実現されてもよい。例えば、本発明は、電磁引き外し装置、回路遮断器、または、分電盤の製造方法として実現されてもよい。

その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０、５０ 電磁引き外し装置
１１、５１ 固定片
１２、５２ 底部
１３、５３ 側壁部
１３ａ、５３ａ 上面
１３ｂ、５３ｂ 内側面
１４、５４ 第一側壁部
１５ 第二側壁部
１６、５６ 可動片
１７、５７ 第一部位
１８ 第二部位
２０ 電路
３１ 軸
５７ａ 側面
６０ 回路遮断器
１００ 分電盤
１０１ 筐体

Claims (8)

1. 底部及び前記底部に立設する側壁部を有し、回路遮断器の電路が通る溝を形成する固定片と、
   前記側壁部の上面と対向する第一部位、及び、前記側壁部の内側面と対向する第二部位を有する可動片とを備える
   電磁引き外し装置。
2. 可動片は、前記溝の幅方向に沿う軸を中心に回動し、
   前記溝の延伸方向において、前記第一部位は、前記第二部位よりも前記軸の近くに位置する
   請求項１に記載の電磁引き外し装置。
3. 前記側壁部は、第一側壁部と、前記底部からの高さが前記第一側壁部よりも高い第二側壁部とを含み、
   前記第一部位は、前記第一側壁部の上面と対向し、
   前記第二部位は、前記第二側壁部の内側面と対向する
   請求項１または２に記載の電磁引き外し装置。
4. 前記側壁部の上面は、前記溝に近い部分ほど前記底部からの高さが低い傾斜面である
   請求項１～３のいずれか１項に記載の電磁引き外し装置。
5. 前記第一部位の前記溝の幅方向の端部に位置する側面は、前記傾斜面に対応する傾斜を有する
   請求項４に記載の電磁引き外し装置。
6. 前記固定片、及び、前記可動片の少なくとも一方は、金属板を加工することによって形成される
   請求項１～５のいずれか１項に記載の電磁引き外し装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の電磁引き外し装置と、
   前記電路とを備える
   回路遮断器。
8. 請求項７に記載の回路遮断器と、
   前記回路遮断器を収容する筐体とを備える
   分電盤。

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