JP3874168B2 - 保護開閉器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低圧屋内電路や機器の過電流保護を目的する遮断器ないしは開閉器として用いられる保護開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の保護開閉器は、過電流を検出すると開閉機構の係止部材に作用し、その鎖錠を外して遮断動作（トリップ）を起こさせる過電流引外し装置を内蔵している。過電流引外し装置は通常、過負荷電流に対しては電流値に応じた遅延時間の経過後にトリップさせる時延引外しを行ない、短絡電流のような大電流に対しては直ちにトリップさせる瞬時引外しを行う。また、この保護開閉器の附属スイッチとして警報スイッチがあり、これは大きな事故電流により保護開閉器が瞬時に引き外された場合、電気的信号により外部に警報するものである。
【０００３】
更に、上記の保護開閉器の引外し手段には、電圧引外し装置や不足電圧引外し装置がある。電圧引外し装置は遠方から保護開閉器を制御するもので、所定の電圧が印加されると保護開閉器をトリップさせる。一方、不足電圧引外し装置は回路電圧を常時監視し、この回路電圧が規定値以下になると保護開閉器をトリップさせるものである。これらの警報スイッチや外部引外し装置は通常、保護開閉器の本体ケース側面に装着される。
【０００４】
図６は、過電流引外し装置として、瞬時引外し特性を有する電磁式の過電流引外し機構（「瞬時引外し機構」と呼ぶものとする。）と時延引外し特性を有する熱動式の過電流引外し機構（「時延引外し機構」と呼ぶものとする。）とを有する３極保護開閉器を示す縦断面図である。図６において、絶縁物からなる箱形の本体ケース１に収容された各相電路は互いに対向する一対の固定接触子２及び３と、それらを橋絡する可動接触子４とからなり、可動接触子４はケース底部１ａとの間に挿入された圧縮コイルばねからなる接触スプリング５により固定接触子２,３に押圧され、電路を閉路している。可動接触子４は絶縁物からなる３相一体の可動接触子ホルダ６に保持され、また可動接触子ホルダ６は本体ケース１により、ケース底部に対して垂直方向（図６の上下方向）に移動自在に案内されている。
【０００５】
固定接触子２には電源側端子７が一体形成され、固定接触子３は時延引外し機構８のバイメタル８ａの下端に接続され、バイメタル８ａの上端はヒータ８ｂの一端に接続されている。ヒータ８ｂは図示しない絶縁材を介してバイメタル８ａに巻き付けられ、その他端は瞬時引外し機構９の電磁コイル９ａの一端に接続されている。また、電磁コイル９ａの他端は負荷側端子１０に接続されている。瞬時引外し機構９は、コ字状のヨーク９ｂの内側に、円筒状のボビン９ｃに巻かれた電磁コイル９ａがケース底部１ａに垂直に配置され、ボビン９ｃに円筒状のプランジャ９ｄがスライド自在に挿入されている。プランジャ９ｄの頭部には、板体からなる操作部材９ｅが結合され、復帰スプリング９ｆにより図６の上向きに付勢されたプランジャ９ｄは、操作部材９ｅがヨーク９ｂの上端に突き当たって停止している。
【０００６】
開閉機構１１は、開閉軸１２を中心に回動する左右一対の開閉レバー１３を有し、その先端は図示閉路状態において、中央極の瞬時引外し機構９の両側で可動接触子ホルダ６の上方に待機している。開閉機構１１は本体ケース１から突出する蝶形の操作ハンドル１４により操作され、捩りばねからなる図示しない遮断スプリングに蓄勢した状態で鎖錠されている。
【０００７】
図７は図６のVII−VII線に沿って見た開閉機構１１のリセット状態の正面図、図８は図７の開閉機構のトリップ状態の正面図である。開閉機構１１は、前後に側板を有するフレーム１５に機構部品が支持されてユニット化されている（図７及び図８では手前側の側板は除かれている。）。フレーム１５には、操作ハンドル１４がハンドル軸１６を介して回動可能に支持され、またこのハンドル軸１６にはラッチ１７が回動自在に支持されている。一方、操作ハンドル１４には上リンク１８の上端が軸１９を介して連結され、上リンク１８の下端には下リンク２０の上端がコ字形ピン２１の一端２１ａを介して連結されている。コ字形ピン２１は他端２１ｂがラッチ１７に架けられ、上リンク１８及び下リンク２０をラッチ１７に対して拘束している。上リンク１８と下リンク２０とは、トグルリンクを構成する。
【０００８】
下リンク２０の下端には伝動ピン２２が結合され、この伝動ピン２２の両端はフレーム側板にあけられた長穴２３に滑動自在に挿入されている。そして、伝動ピン１６とクロスするように、開閉レバー１３にもう一方の伝動ピン２４が結合されている。ここで、一対の開閉レバー１３は、両端が開閉軸１２に間隔を介して結合され、伝動ピン２４は左右の開閉レバー１３，１３間に渡るように結合されている。開閉軸１２は本体ケース１に回動自在に支持され、両端に一対の遮断スプリング２５がそれぞれ嵌め込まれるとともに、遮断スプリング２５の一端は伝動ピン２４に係合され、他端はフレーム１５に係合されている。遮断スプリング６は図７のＯＮ状態において捩られた蓄勢状態にあり、開閉レバー１３を図６の時計方向に回動させようとして、伝動ピン２４から伝動ピン２２に対して、図７に示すように押上げ力Ｐを作用させている。
【０００９】
上記押上げ力Ｐにより下リンク２０の伝動ピン２２は長穴２３に沿って上方に移動しようとし、その結果として下リンク２０は全体として図６の反時計方向に回動しようとするが、上端がコ字形ピン２１で拘束されているため動けず、図示姿勢を保っている。また、ラッチ１７には下リンク２０から、コ字形ピン２１を介して引張力Ｑが作用する。そのため、ラッチ１７はハンドル軸１６を支点に図６の時計方向に回動しようとするが、係止部材としてのラッチ受け２６に係止されて図示姿勢を保っている。ラッチ受け２６は、上下に延びる板体の略中間に左右一対の腕２６ａが折り曲げ形成され、かつこの腕２６ａの近傍で板体部分に方形の窓穴があけられた形状で、腕２６ａを貫通する軸２７を介してフレーム１５に回動自在に支持され、窓穴下縁の係合部２６ｂがラッチ１７のＬ曲げ部１７ａと係合し、ラッチ１７の回動を係止している。ラッチ受け２６はラッチ１７から反力を受け、図７の時計方向に回動しようとするが、左右に突出する舌片２６ｃがフレーム１５の切欠端縁に当接して回動を阻止され、図示直立姿勢に保たれている。なお、ラッチ受け２６の下端部とフレーム１５との間には、圧縮コイルばねからなる復帰スプリング２８が挿入され、ラッチ受け２６は図７の時計方向に付勢されている。
【００１０】
図６の閉路状態において、電流は電源側端子７から、固定接触子２、可動接触子４、固定接触子３、バイメタル８ａ、ヒータ８ｂ及び電磁コイル９ａを経て負荷側端子１０に流れる。いま、保護開閉器を通流する電流が、例えば定格の２〜３倍の過負荷状態になると、ヒータ８ｂの発熱により加熱されたバイメタル８ａの湾曲により、電流値に応じた遅延時間の経過後に、図示しない伝達機構を介してラッチ受け２６の操作端部が図７に示す引外し操作力Ｒを受け、反時計方向に回動する。これにより、開閉機構１１は鎖錠が外され、ラッチ１７は時計方向に回動する。その結果、トグルリンク１８，２０はく字状に崩れ、開閉レバー１３は遮断スプリング２５の蓄勢力により図６の時計方向に回転駆動される。この開閉レバー１３は可動接触子ホルダ６を介して可動接触子４を押し下げ、これを固定接触子２，３から開離させて電流を遮断する（時延トリップ動作）。
【００１１】
図８はこのトリップ状態の開閉機構１１を示している。トリップ状態の開閉機構１１を再び図７の状態にリセットするには、操作ハンドル１４を図８の時計方向に回動操作する。すると、トグルリンク１８,２０が引っ張られて伸びるため、コ字形ピン２１が右に押される。これにより、ラッチ１７がハンドル軸１６を支点に反時計方向に持ち上げられ、ラッチ１７のＬ曲げ部１７ａが復帰スプリング２８により直立状態に戻されたラッチ受け２６の係合部２６ｂに係合してリセットが完了する。
【００１２】
一方、例えば定格の１２〜１３倍以上の大電流（インスタント電流と呼ぶものとする。）が流れたときには、瞬時引外し機構９が動作して瞬時にトリップする。すなわち、上記した大電流が電磁コイル９ａを流れると、プランジャ９ｄが復帰スプリング９ｆに抗して瞬時に吸引され、このプランジャ９ｄは操作部材９ｅにより、釈放カム２９（図６）を介して、ラッチ受け２６によるラッチ１７の係止を外す。これにより、保護開閉器はトリップする（瞬時トリップ動作）。ここで、釈放カム２９は絶縁物の板材からなり、図６において開閉機構１１のフレーム側板に沿い、かつ各相の瞬時引外し機構９に跨り、本体ケース１の溝に案内されて、本体ケース１の底部１ａに対して垂直に運動するように設けられている。
【００１３】
図９は、従来の釈放カム２９を示す透視的に示す正面図である。図９において、釈放カム２９は、板面から立ち上げ形成された左右２本の突条３５が本体ケース１の溝３６に滑動可能に挿入されることにより昇降自在に案内されている。そして、釈放カム２９の上端面には、各極瞬時引外し機構９の操作部材９ｅの先端と対向するプランジャ作用部２９ａが３箇所に形成されている。また、釈放カム２９には、ラッチ受け２６が嵌入する窓穴３０があけられ、その周縁の一部にラッチ受け２６を押す傾斜面からなる係止部材（ラッチ受け）操作部２９ｂが形成されている。一方、本体ケース１の図９の右側面には、電圧引外し装置又は不足電圧引外し装置からなる外部引外し装置３３が装着され、その動作を出力する作動部材３３ａは釈放カム２９の右肩部の引外し作動部２９ｃに近接して対向している。
【００１４】
また、本体ケース１の図９の左側面には、保護開閉器の瞬時トリップ動作を電気的信号として外部に伝える警報スイッチ３４が装着され、そのアクチュエータ３４ａは、コ字状の切欠３１の上縁部に形成されたスイッチ操作部２９ｄと対向している。アクチュエータ３４ａは軸３４ｂにより回動可能に支持されたレバーとして構成され、図示しない捩りばねにより図９の反時計方向に付勢されている。
【００１５】
図９の実線の釈放カム２９はリセット状態にあり、破線はトリップ状態の釈放カム２９を示している。釈放カム２９は圧縮コイルばねからなるバックスプリング３２により、ケース底部１ａから離反する方向に付勢され、リセット状態では開閉機構１１のフレーム１５（図７）に折り曲げ形成された図示しないストッパに突き当たって、実線位置に保持されている。そして、瞬時引外し機構９の操作部材９ｅは、釈放カム２９のプランジャ作用部２９ａに近接して対向している。
【００１６】
図６の保護開閉器において、短絡電流のような大電流が流れると、瞬時引外し機構９は瞬時にプランジャ９ｄを本体ケース１の底部１ａに対して垂直下向きに吸引する。その結果、図９に破線で示すように、操作部材９ｅはプランジャ作用部２９ａを介して釈放カム２９をストロークＳだけ押し下げる。そこで、下降した釈放カム２９は、斜面からなるラッチ受け操作部２９ｂでラッチ受け２６を図９の右に回動させる。これにより、開閉機構１１の鎖錠が外れ、保護開閉器はトリップする。同時に、釈放カム２９はスイッチ操作部２９ｄを介して警報スイッチ３４のアクチュエータ３４ａを回動させる。これにより、警報接点が切り換わりトリップ信号が送出される。
【００１７】
また、図９において、電圧引外し装置に引外し指令が入力され、あるいは不足電圧引外し装置が回路電圧の低下を検出し、外部引外し装置３３が作動すると、作動部材３３ａがプランジャ９ｄと同方向、つまり図９の垂直下向きに移動し、引外し作動部２９ｃを介して釈放カム２９を押し下げる。これによってもラッチ受け２６が動かされ、保護開閉器はトリップする。ここで、実線で示した釈放カム２９のリセット状態において、釈放カム２９のスイッチ操作部２９ｄと警報スイッチ３４のアクチュエータ３４ａとの間には隙間Ｇが設けられ、かつ外部引外し装置３３の動作時の下降ストロークｓは隙間Ｇよりも小さく設定されている（ｓ＜Ｇ＜Ｓ）。そのため、外部引外し装置３３の動作時には、下降した釈放カム２９のスイッチ操作部２９ｄはアクチュエータ３４ａに届かず、従って警報スイッチ３４は動作しない。これにより、外部引外し装置３３によるトリップ動作と瞬時引外し機構９の動作による瞬時トリップ動作とは区別され、瞬時トリップ動作の場合のみ警報スイッチ３４が動作するようになっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
このような保護開閉器において、釈放カム２９は本体ケース１の横幅いっぱいに広がり、突条３５を介して本体ケース１に、その底部１ａに垂直に運動するように案内されている。ところが、このような釈放カム２９に瞬時引外し機構９や外部引外し装置３３から操作力を加える場合、特に左右極のプランジャ９ｄや外部引外し装置３３の作動部材３３ａの操作力の作用点は、釈放カム２９の左右中心から横方向に大きくずれているため、釈放カム２９に回転モーメントが働き、突条３５と溝３６との間の摩擦力が大きくなり、引外し動作特性が不安定になるとともに、突条３５や溝３６に磨耗が生じやすいという問題があった。摩擦力による運動伝達ロスを軽減するには、釈放カム２９を直線運動ではなく回転運動させることが有効であるが、各相の瞬時引外し機構９は通常横並びに配設されるため、それらのプランジャ９ｄの直線的な吸引動作を回転運動を介して開閉機構１１の係止部材２６に伝えることは困難であった。
【００１９】
そこで、この発明の課題は、本体ケースに移動自在に案内された板状の釈放カムを有する保護開閉器において、過電流引外し装置や外部引外し装置の操作力を釈放カムを介して開閉機構の係止部材に円滑に伝え、引外し特性の安定を図ることにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、絶縁物からなる箱形の本体ケース内に各相別に横並びに配設され、過電流を検出すると前記本体ケースの底部に対して垂直にプランジャを吸引する電磁式の過電流引外し機構と、前記プランジャの吸引方向と同方向に動作する操作部材を有し、前記本体ケースの一方の側面に装着される外部引外し装置と、各相の前記過電流引外し機構に跨り、かつ前記本体ケースの底部に移動可能に案内された板状の釈放カムとを備え、この釈放カムは前記過電流引外し機構又は外部引外し装置の動作時に、前記プランジャ又は操作部材の動作を開閉機構の係止部材に伝え、前記開閉機構の鎖錠を解いてトリップを生じさせる保護開閉器において、
前記釈放カムを前記プランジャの吸引方向に沿う直線運動及びその板面内での回転運動の両方の運動が可能なように前記本体ケースに案内させ、前記プランジャ又は操作部材の動作を前記直線運動及び回転運動の複合運動により前記係止部材に伝えるようにするものである（請求項１）。
【００２１】
この発明によれば、釈放カムは直線運動と回転運動の両方が可能なので、過電流引外し装置あるいは外部引外し装置からの操作力の作用点に応じて柔軟に運動し、摩擦力を逃がすことができる。
【００２２】
請求項１の保護開閉器は、前記釈放カムの前記外部引外し装置と反対側の下端部に、下部ガイドを板面から立ち上げ形成し、この下部ガイドを本体ケースにその底部に垂直に形成した溝に滑動可能に案内させ、また前記釈放カムの左右中心を挟んで前記下部ガイドと反対側の上部に、上部ガイドを板面から立ち上げ形成し、この上部ガイドを前記本体ケースにその底部に垂直に形成した溝に隙間を介して案内させ、更に前記釈放カムの前記下部ガイドと同側の上部に、上方に向う突部を形成するとともに、この突部を前記釈放カムと前記本体ケースの底部との間に挿入した圧縮ばねからなるバックスプリングにより、前記本体ケースと一体のストッパに突き当てるようにして構成することができる（請求項２）。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に基づいて、図６の保護開閉器にこの発明を適用した実施の形態を説明する。図１〜図５はいずれも釈放カムの透視正面図で、図１はリセット状態にある。図１において、釈放カム２９には、外部引外し装置３３と反対側の下端部に、円柱状の下部ガイド３７が板面から立ち上げ形成され、この下部ガイド３７は本体ケース１にその底部１ａに垂直に形成された溝３８に滑動可能に案内されている。また、釈放カム２９の左右中心を挟んで下部ガイド３７と反対側の上部には、突条状の上部ガイド３９が板面から立ち上げ形成され、この上部ガイド３９は本体ケース１にその底部１ａに垂直に形成された溝４０に隙間ｗを介して滑動可能に案内されている。更に、釈放カム２９には、下部ガイド３７と同側の上部に上方に向う突部２９ｅが形成され、この突部２９ｅはバックスプリング３２のばね力により、本体ケース１と一体の板状のストッパ４１の下面に突き当てられている。図１のリセット状態において、釈放カム２９はバックスプリング３２のばね力により、ストッパ４１を支点に反時計方向に回転力を受け、上部ガイド３９は溝４０の左側面に当たっている。
【００２４】
このような保護開閉器において、外部引外し装置３３が作動し、操作部材３３ａが垂直下方に移動すると、バックスプリング３２との相互作用により釈放カム２９に時計方向の回転モーメントが働く。そこで、釈放カム２９は下部ガイド３７付近を回転中心として、突部２９ｅがストッパ４１に対して滑りながら隙間ｗの範囲内で時計方向に回転する。図２は、回転後の状態を示している。釈放カム２９は、この回転により操作部２９ｂでラッチ受け２６を図２の右に回動させる。その結果、開閉機構１１（図６）は鎖錠が外れ、保護開閉器がトリップする。
【００２５】
一方、瞬時引外し機構９（図６）が作動したときには、釈放カム２９の動きは相位置により異なる。比較的小さなインスタント電流が電磁コイル９ａに流れて、瞬時引外し機構９が作動した場合、図１の右極の操作部材９ｅ-1はバックスプリング３２の右側にあるため、外部引外し装置３３が作動したときと同様に釈放カム２９は時計方向に回転し、図２の状態になって保護開閉器はトリップする。これに対して、中央極及び左極の操作部材９ｅ-２及び９ｅ-3はバックスプリング３２より左側にあるため、釈放カム２９には反時計方向の回転モーメントが作用するが、釈放カム２９は上部ガイド３９が溝４０の左側面に当たって反時計方向には回転できないため、回転せずに真下に移動する。このとき、操作部２９ｂでラッチ受け２６を図２の右に回動させ、保護開閉器はトリップする。図３は、左極の瞬時引外し機構９が作動したときの釈放カム２９の状態を示している。
【００２６】
瞬時引外し機構９の電磁コイル９ａに、短絡電流のような更に大きい電流が流れた場合、トリップ後の操作部材９ｅ-1〜９ｅ-3は図２,図３の状態に留まらず、更に下に移動する。その場合、右極の瞬時引外し機構９が作動したときには、図２において上部カム３９が溝４０に当たったまま、釈放カム２９はそれ以上は回転できず、その状態のままで移動して図４に示した状態になる。また、中央極又は左極の瞬時引外し機構９が作動したときは、図３の状態のまま更に下に移動し、図５の状態になる。これら図４及び図５の状態において、釈放カム２９は本体ケース１の底部１ａに達するまで下降し、スイッチ操作部２９ｄを介して警報スイッチ３４のアクチュエータ３４ａを回動させ、トリップ信号を送出させる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、釈放カムを直線運動と回転運動の双方を複合させて過電流引外し装置や外部引外し装置に応動させることにより、直線運動のみの場合に釈放カムの回転により本体ケースの案内面との間に生じる摩擦力が減少し、引外し負荷が軽減されるとともに案内面の磨耗が少なくなり、安定した引外し特性を長期間維持することができる。また、この作用効果は低温時や高温時など使用環境が厳しい場合ほど大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す保護開閉器の釈放カムのリセット状態の透視正面図である。
【図２】図１の釈放カムが外部引外し装置の作動により下降した状態を示す透視正面図である。
【図３】図１の釈放カムが左極の過電流引外し装置の作動により下降した状態を示す透視正面図である。
【図４】右極の過電流引外し装置に大電流が流れ、図２の状態からが釈放カムが更に押し下げられた状態を示す透視正面図である。
【図５】左極の過電流引外し装置に大電流が流れ、図３の状態からが釈放カムが更に押し下げられた状態を示す透視正面図である。
【図６】この発明を適用する保護開閉器を示す縦断面図である。
【図７】図６のVII−VII線に沿って見た開閉機構のリセット状態の正面図である。
【図８】図７の開閉機構のトリップ状態の正面図である。
【図９】従来の保護開閉器における釈放カムのリセット状態の透視正面図である。
【符号の説明】
１ 本体ケース
１ａ ケース底部
９ 電磁式過電流引外し機構
９ａ 電磁コイル
９ｄ プランジャ
９ｅ 操作部材
１１ 開閉機構
２６ 係止部材
２９ 釈放カム
２９ｅ 突部
３２ バックスプリング
３３ 外部引外し装置
３４ 警報スイッチ
３７ 下部ガイド
３９ 上部ガイド
４０ ストッパ

Claims (2)

1. 絶縁物からなる箱形の本体ケース内に各相別に横並びに配設され、過電流を検出すると前記本体ケースの底部に対して垂直にプランジャを吸引する電磁式の過電流引外し機構と、前記プランジャの吸引方向と同方向に動作する操作部材を有し、前記本体ケースの一方の側面に装着される外部引外し装置と、各相の前記過電流引外し機構に跨り、かつ前記本体ケースの底部に滑動可能に案内された板状の釈放カムとを備え、この釈放カムは前記過電流引外し機構又は外部引外し装置の動作時に、前記プランジャ又は操作部材の動作を開閉機構の係止部材に伝え、前記開閉機構の鎖錠を解いてトリップを生じさせる保護開閉器において、
   前記釈放カムを前記プランジャの吸引方向に沿う直線運動及びその板面内での回転運動の両方の運動が可能なように前記本体ケースに案内させ、前記プランジャ又は操作部材の動作を前記直線運動及び回転運動の複合運動により前記係止部材に伝えるようにしたことを特徴とする保護開閉器。
2. 前記釈放カムの前記外部引外し装置と反対側の下端部に、下部ガイドを板面から立ち上げ形成し、この下部ガイドを本体ケースにその底部に垂直に形成した溝に滑動可能に案内させ、また前記釈放カムの左右中心を挟んで前記下部ガイドと反対側の上部に、上部ガイドを板面から立ち上げ形成し、この上部ガイドを前記本体ケースにその底部に垂直に形成した溝に隙間を介して案内させ、更に前記釈放カムの前記下部ガイドと同側の上部に、上方に向う突部を形成するとともに、この突部を前記釈放カムと前記本体ケースの底部との間に挿入した圧縮ばねからなるバックスプリングにより、前記本体ケースと一体のストッパに突き当てるようにしたことを特徴とする請求項１記載の保護開閉器。

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