JP4042461B2 - 回路遮断器の引外し装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流や短絡電流が流れた時に接点を強制開極させる回路遮断器の引外し装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、住宅の分岐回路に使用される回路遮断器には、一般に安全ブレーカと呼称される住宅用分電盤用配線用遮断器(JIS C 8370参照)に代わって、分岐回路に接続される電気機器の電源コードが被覆の損傷や劣化によって短絡した場合のように比較的小さな短絡電流でも瞬時に電路を遮断し得るコード短絡保護用瞬時遮断機能付の配線用遮断器(日本電機工業会規格1477参照)が用いられている。
【0003】
上記コード短絡保護用瞬時遮断機能付の配線用遮断器(以下、「回路遮断器」と略す)は、従来の安全ブレーカよりも高感度の引外し装置を備えており、その感度電流値(引外し装置が引外し動作を行う短絡電流の大きさ)が上記規格において350Aを上限とし、JIS C 8370に規定する越流試験にて引外し動作を行わない電流値(例えば、定格電流の8倍程度)を下限とする値に設定される。
【0004】
このようなコード短絡保護用瞬時遮断機能付の回路遮断器としては例えば特開2002−25415公報に示されるものがあり、この回路遮断器の引外し装置を図22(a)(b)に示す。尚、図22(a)は閉極状態を示し、図22(b)は短絡電流による開極状態を示している。
【0005】
この引外し装置200は、通電経路に挿入されて、長手方向の一端側を固定端とし他端側を自由端としたバイメタル201と、バイメタル201の幅方向の両側に配置される一対の側片202aを有し両側片202aをバイメタル201の厚み方向の一面側で連結した形状に形成され、バイメタル201の厚み方向の一面および両側面を囲む第2鉄心202と、バイメタル201の厚み方向の他面側に配置される第1鉄心203とで構成される。
【0006】
バイメタル201は第2鉄心202のコ字状部と第1鉄心203とで囲まれる空間に挿通されており、バイメタル201への通電に伴ってバイメタル201の周辺に発生する磁束が第2鉄心202と第1鉄心203とを通るようになっている。第2鉄心202には開閉機構(図示せず)の作動板204の一端部を係止するラッチ突起202bが形成され、また第2鉄心202は板ばね205を介してバイメタル201と連結されている。また、第2鉄心202の両側片202a先端の磁極面202cは第1鉄心203に対向しており、バイメタル201に電流が流れていない状態では、図22(a)に示すように磁極面202cの下端部のみが第1鉄心203に当接している。また、第1鉄心203の上端部は器体に設けた位置決め部(図示せず)に当接している。
【0007】
この回路遮断器に短絡電流のような過大な電流が流れると、通電経路に挿入されたバイメタル201に短絡電流が流れ、バイメタル201の周囲に生じる磁界によって第2鉄心202と第1鉄心203との間に吸引力が発生する。この時、第2鉄心202の磁極面202cの下端部は第1鉄心203と接触しているから、磁極面202cの上端部と第1鉄心203との間に吸引力が発生して、図22(b)に示すように第2鉄心202の上部が第1鉄心203側に移動し、それによって作動板204とラッチ突起202bとのラッチ状態が解除されて、開閉機構により接点が強制的に開極されるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の引外し装置200の動作特性を図23(a)〜(e)に基づいて説明する。図23(a)は通電経路に流れる各種電流の電流波形を示し、同図中のイは負荷にモータを接続した場合にモータ起動時に流れるモータ起動電流の波形、ロは越流電流試験を行う際に印加する半波電流波形、ハはコード短絡試験を行う際に印加する半波電流波形、ニは短絡試験を行う際に印加する半波電流波形をそれぞれ示している。また、図23(b)はモータ起動電流を印加した際の第2鉄心202の変位を示し、図23(c)(d)(e)は、それぞれ、越流電流試験、コード短絡試験、短絡試験を行った際の第2鉄心202の変位を示している。尚、図23(b)〜(e)中の点線は第1鉄心203の位置を示し、第2鉄心202と第1鉄心203との間の間隔が所定間隔となったときに作動板204とラッチ突起202bとのラッチ状態が解除されるのである。
【0009】
越流電流試験の場合は、試験時に印加する越流電流が第2鉄心202の動作電流Ithよりも小さく、第2鉄心202と第1鉄心203との間に発生する吸引力は板ばね205の付勢力よりも小さいため、図23(c)に示すように第2鉄心202が第1鉄心203側に移動することはない。
【0010】
コード短絡試験の場合は、試験時に印加するコード短絡電流が第2鉄心202の動作電流Ithを越えるので、図23(d)に示すようにコード短絡電流が動作電流Ithを越えた時点(時刻t2)で板ばね205による付勢力に抗して第2鉄心202が第1鉄心203側に移動しはじめ、第2鉄心202と第1鉄心203との間の間隔が所定間隔となったときに、作動板204とラッチ突起202bとのラッチ状態が解除され、開閉機構により接点が強制開極されるのである。
【0011】
また、短絡試験の場合は、コード短絡電流よりも大きな電流(例えば約2500A)を流すので、図23(e)に示すようにコード短絡試験の場合よりも早い時刻t3で板ばね205による付勢力に抗して第2鉄心202が第1鉄心203側に移動しはじめ、第2鉄心202と第1鉄心203との間の間隔が所定間隔となったときに、作動板204とラッチ突起202bとのラッチ状態が解除され、開閉機構により接点が強制開極されるのである。
【0012】
一方、負荷にモータを接続した場合には、図23(e)に示すようにモータ起動時にコード短絡電流(約350A)以上の突入電流が流れ、第2鉄心202の動作電流Ithを越える電流が瞬時に流れるため、短絡電流ではないにも関わらず、時刻t1で板ばね205による付勢力に抗して第2鉄心202が第1鉄心203側に移動し始め、第2鉄心202と第1鉄心203との間の間隔が所定間隔となったときに、作動板204とラッチ突起202bとのラッチ状態を解除して、接点を強制開極してしまうという問題があった。
【0013】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、瞬時の突入電流によって誤動作し難い回路遮断器の引外し装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、電源と負荷との間の通電電路に挿入された接点と、接点の閉極時に接点を開極する向きの力を蓄えて係止状態とし係止状態が解除されると力により接点を強制開極させる開閉機構とを器体に備えた回路遮断器に用いられ、接点の閉極時に通電電路に短絡電流や過負荷電流のような大電流が流れると係止状態を解除して接点を強制開極させる回路遮断器の引外し装置であって、一対の側片の一端側を連結した形状に形成され両側片の間に通電電路の一部が配置される第1鉄心と、両側片の他端側に対向し、閉極状態において少なくとも一部が両側片と離間した状態で配置される第2鉄心とを備え、第2鉄心に開閉機構を係止状態とする係止部を設けるとともに、第1鉄心を第2鉄心から離れる向きに付勢する第1の付勢手段と、第1の付勢手段による付勢力よりも大きい付勢力で、第2鉄心を第1鉄心から離れる向きに付勢する第2の付勢手段とを設け、通電電路に大電流が流れると第1及び第2の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心と第2鉄心とを吸着させ、開閉機構と係止部との係止状態を解除することにより接点を強制開極させることを特徴とする。
【0015】
請求項2の発明では、請求項1の発明において、閉極状態において第1鉄心と第2鉄心とは対向面の一端側で当接するとともに、対向面の他端側で離間しており、第1鉄心の対向面の他端側が第2鉄心側に吸引されて所定位置まで移動した場合に、第1鉄心の対向面の他端側が当接して、それ以上第2鉄心側へ移動するのを規制する位置決め部を器体に設けたことを特徴とする。
【0016】
請求項3の発明では、請求項1の発明において、閉極状態において第1鉄心と第2鉄心とはその対向面が離間しており、第1鉄心の対向面の一端側と当接し、その当接部位を支点として第1鉄心の対向面の他端側を第2鉄心側に回動させる位置決め部を器体に設けたことを特徴とする。
【0017】
請求項4の発明では、請求項1乃至3の何れか1つの発明において、通電電路は過負荷電流によって自由端側が変位するバイメタルからなり、第2の付勢手段が、バイメタルの自由端と第2鉄心とを連結する第1の板ばねからなることを特徴とする。
【0018】
請求項5の発明では、請求項4の発明において、第1の付勢手段が、第1鉄心と第2鉄心との間を連結する第2の板ばねから成ることを特徴とする。
【0019】
請求項6の発明では、請求項5の発明において、第1の板ばねと第2の板ばねとを1枚のばね材から連続一体に形成したことを特徴とする。
【0020】
請求項7の発明では、請求項1乃至3の何れか1つの発明において、第1の付勢手段と第2の付勢手段とを別部材としたことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
(実施形態1)
本発明の実施形態1を図1〜図9に基づいて説明する。本実施形態の回路遮断器は、両側の合成樹脂製の第1側ケース1A(カバー)と第2側ケース1B(ボディ)とを連結して構成される器体1内に、器体1の幅方向に並設された2つの固定接点2A,2Bと、これら各固定接点2A,2Bに接離自在に対向する可動接点3A,3Bを固着した2つの可動接触子4A,4Bと、これらの2つの可動接触子4A,4Bを駆動する開閉機構5とを備え、ハンドル6の投入・開放操作により開閉機構5を介して各可動接点3A,3Bを各固定接点2A,2Bに接離(接触・開離)させる構成となっており、各固定接点2A,2B及び各可動接触子4A,4Bを、器体1の高さ方向において上下に配設するとともに両可動接触子4A,4Bの内、高さ方向で2つの固定接点2A,2B間に介在する一方の可動接触子4Bと、他方の可動接触子4Aの可動接点3Aが接離する固定接点2Aとを、各固定接点2A,2Bから各可動接点3A,3Bが開離した状態で器体1の幅方向から見て交差しない高さ位置に配設してある。なお、固定接点2Aと可動接点3Aからなる第1接点部を主回路の電圧極に挿入し、固定接点2Bと可動接点3Bからなる第2接点部を主回路の接地極(中性極)に挿入している。
【0023】
器体1の一端部内には両側ケース1A,1B間に挟み込むようにして、合成樹脂材料から成形された中間ケース7を固定しており、第2側ケース1Bの側壁(外壁)内側の凹部8と中間ケース7の縦壁部35とで構成される区画内に固定接点2Bを一端に設けた接地極側電路を構成する端子ブロック10Bを収納し、中間ケース7の第1側ケース1A側に設けた凹部9と第1側ケース1Aの側壁(外壁)とで構成される区画内に固定接点2Aを一端に設けた電圧極側電路を構成する端子ブロック10Aを収納してある。
【0024】
端子ブロック10Aは、コ状に折り曲げられた端子板11と、該端子板11の中央片の一端より上方に延長片11aが一体延長され、該延長片11aの上端から延長片11aに対し略直角に折り曲げて端子板11に対して外向きに一体延長された固定接触子12Aと、該固定接触子12Aの一端上面にかしめ固定された固定接点2Aと、端子板11の下片上に載置されて端子板11内に収納される略ム字状の鎖錠ばね13Aとで構成される。この端子ブロック10Aは中間ケース7の凹部9の底部を構成し器体1の底部に平行に延出形成された横壁部24上に端子板11の下片を乗せ、凹部9の一端部の縦壁25に沿うように延長片11aを配置し、縦壁25の上端を超えて固定接触子12Aを凹部9の外へ導出するとともに、第2側ケース1Bの長手方向における凹部9の外側に第2側ケース1Bの底部と略平行に一体形成された横壁15上に固定接触子12Aの先部を配置することにより、凹部9内に配設される。横壁15には固定接触子12Aの下面側に突出した固定接点2Aの下端を逃がす凹部15aが形成されている。端子板11は上片の他端から上向きにT字片11bを一体に延長形成しており、このT字片11bの上端の側方突出部の先端を中間ケース7の壁面に形成してある凸平部22’の上端面に載置する。また端子板11の側片の側面には鎖錠ばね13Aの押さえ片13b内に挿入され、鎖錠ばね13Aのがたつきを防止する突起23を一体に形成してある。
【0025】
鎖錠ばね13Aと端子板11は所謂速結端子を構成するもので、第1側ケース1Aに中間ケース7を重ね合わせた時に、中間ケース7の凹部9の他端部の縦壁部に設けられた断面半円状の斜め下向き溝160とこの斜め下向き溝160と同様に第1側ケース1Aの他端部の縦壁に設けられた斜め下向き溝160とで形成される電線挿入孔16Aを介して外部より挿入された電線(図示せず)の芯線が端子板11の上片と鎖錠ばね13Aの鎖錠片13aの上端と押さえ片13bの上端との間に圧入され、鎖錠片13a先端により電線の引き抜き方向に対して芯線を鎖錠し、且つ押さえ片13bの上端面で芯線を端子板11の上片に押し付けることにより、電気的に芯線を接続すると共に、機械的に保持するようになっている。この電線鎖錠を解除するのが解除ハンドル17でこの解除ハンドル17は下部側面に設けた回動軸18が中間ケース7の内側面の凸平部22’に設けた軸孔20に回動自在に軸支され且つ第1側ケース1Aの内側壁面に突出させている軸38を側面に形成してある凹部37に回動自在に軸支してあり、器体1の外側に露出する操作部17aを手動操作して回動させることで、下端に設けた駆動突起19が鎖錠ばね13Aの鎖錠片13aの一側端の先部を押して鎖錠片13aを撓ませ、芯線に対する鎖錠状態を解除することができるようになっている。図中21は解除ハンドル17を常時反手動操作方向に回動付勢する復帰ばねである。
【0026】
一方端子ブロック10Bは、基本的に端子ブロック10Aと同様に端子板11と、鎖錠ばね13Bと、固定接触子12Bとで構成されているが、端子ブロック10Aの端子板11とは異なり、端子ブロック10Bの端子板11はその下片の一端より下向きに延長片11cを延長形成し、その延長片11cの先端より器体1の底部と平行するようにして固定接触子12Bを延長形成し、また端子板11の側片の一端部から直角に延長した奥片11dを形成してある。
【0027】
鎖錠ばね13Bは、鎖錠ばね13Aと同じ構造のものであって、端子板11の下片上に載置され、端子板11の側片より突出させた突起23が押さえ片13b内に挿入されるようになっている。
【0028】
この端子ブロック10Bは第2側ケース1Bの凹部8の下向き傾斜した底面上に端子板11の下片を乗せ、凹部8の一端の立ち上がり壁8aに沿うように奧片11dを配置し、立ち上がり壁8aの下端と、凹部8底面の一端側との間に形成された切欠27に端子板11の一端を嵌めて延長片11cを凹部8外に出すようになっており、中間ケース7を第2側ケース1B側に重ね合わせときに、固定接触子12Bの先部、つまり固定接点2Bを設けた下面が第2側ケース1Bの底部のリブ26上に載置されるようになっている。なお、固定接触子12Bの先端近傍には第2側ケース1B底部より隔絶壁14が立設されており、この隔絶壁14とリブ26との間の凹所が固定接触子12Bの先部にかしめ固定された固定接点2Bの固定接触子12Bの下面側に突出した下端部の逃げとなる。
【0029】
また端子板11の上片の他端部より上方に延長形成されたT字片11bの上端の側方突出部の先端は第2側ケース1Bの壁面に形成してある凸平部22の上端面に載置される。
【0030】
端子ブロック10Bの鎖錠ばね13Bと端子板11は端子ブロック10Aの場合と同様に速結端子を構成し、第2側ケース1Bに中間ケース7を重ね合わせたときに、第2側ケース1Bの凹部8の他端部の縦壁部に設けられた断面半円状の斜め下向き溝160とこの斜め下向き溝160と同様に中間ケース7の対向壁面に設けられた斜め下向き溝160とで形成される電線挿入孔16Bから電線が挿入されるとその芯線を鎖錠ばね13Bの鎖錠片13aで鎖錠し、押さえ片13bで芯線を端子板11の上片に押しつけて電線を電気的に接続するともに機械的に鎖錠するようになっている。
【0031】
この電線鎖錠を解除するのが解除ハンドル17’で、この解除ハンドル17’は上記の解除ハンドル17と同様に下部側面に設けた回動軸18が第2側ケース1Bの凸平部22に設けた軸孔20に回動自在に軸支され且つ中間ケース7の縦壁部35の壁面に突出させている軸(図示せず)を下部他側面に設けた凹部37に回動自在に軸支してあり、器体1の外側に露出する操作部17aを手動操作して回動させることで、下端に設けた駆動突起19が鎖錠ばね13Bの鎖錠片13aの一側端の先部を押して鎖錠片13aを撓ませ、芯線に対する鎖錠を解除することができるようになっている。図中21’は解除ハンドル17’を常時反手動操作方向に回動付勢する復帰ばねである。
【0032】
さて可動接触子4A,4Bを開閉駆動する開閉機構5は、ハンドル6、ハンドル6を電圧極側の可動接触子4Aに連結する連結部材43、可動接触子4Aの後端部を係止(ラッチ)する突起状のラッチ部60を具備するラッチ板58、駆動部材40等からなる。
【0033】
連結部材43は、ねじりコイルばねからなり両端部を略直角に折り曲げて軸44a,44bとした接圧ばね44と、金属板により略台形に形成されたガイド板45とを備え、ガイド板45の下底両端部に貫設したガイド孔45a,45bに接圧ばね44の各軸44a,44bを貫通させてなる。なお、一方の軸44a(以下、「上側軸」という)が貫通するガイド孔45aは丸孔とし、他方の軸44b(以下、「下側軸」という)が貫通するガイド孔45bはガイド板45の下底に長軸の軸方向を略一致させた長孔としている。
【0034】
ハンドル6は、操作部6aと回動部6bとハンドル軸6cとで構成され、回動部6bの両側面の中央に突出したハンドル軸6cを第1側ケース1Aの内側面に形成された軸孔49と、第2側ケース1Bの内側面に形成された軸孔49とにそれぞれ回動自在に挿入して両側ケース1A,1B間に枢支され、操作部6aは、両側ケース1A,1Bを連結した状態で構成される器体1の上面に開口する窓孔50に臨むようになっている。またハンドル軸6cにはねじりコイルばねからなるハンドル付勢ばね51が装着され、該ハンドル付勢ばね51により、ハンドル6は投入(オン)位置(図5参照)において、開放(オフ)方向に付勢されている。
【0035】
回動部6bの下端に設けた軸孔(図示せず)にはガイド板45のガイド孔45aを貫通した接圧ばね44の上側軸44aを回動自在に挿入して、ハンドル6が連結部材43と連結されている。
【0036】
連結部材43は、可動接触子4Aの長手方向略中央の両側に設けた軸受け孔30にガイド板45のガイド孔45bを貫通した接圧ばね44の下側軸44bを回動自在に挿入して可動接触子4Aと連結され、器体1内に上下動自在に配置される。
【0037】
駆動部材40は絶縁性を有する合成樹脂により略矩形平板状に形成され、長手方向を器体1の上下方向(高さ方向)に一致させて両側ケース1A,1B間に上下方向でスライド移動自在に挟持されるもので、上部の第1側ケース1A側の側部には可動接触子4Aの側部を横方向から嵌める切溝40aを、また下部の第2側ケース1B側の側部には可動接触子4Bを横方向から嵌める切溝40bをそれぞれ設けてある。また、駆動部材40下面の第1側ケース1A側の端部には略円柱状の固定部40cが突設され、この固定部40cに圧縮コイルばねからなる開極ばね53の上端部が外嵌して固定される。さらに第2側ケース1B底部より隔絶壁14と略平行に立設された立壁31と隔絶壁14との間には第2側ケース1B内側面から立壁31及び隔絶壁14に沿ってリブ111aが形成してあり、立壁31と隔絶壁14とリブ111aとに囲まれた凹部(これを「固定凹部」という)111に開極ばね53の下端部が挿入固定される。よって、駆動部材40は開極ばね53を圧縮した状態で器体1内に配設され、開極ばね53のばね力によって器体1の上方向に付勢されている。このとき、開極ばね53の両端部を駆動部材40に設けた固定部40cと第2側ケース1Bに設けた上記固定凹部111にそれぞれ固定しているため、開極ばね53の座屈を防止することができて駆動部材40を確実に付勢することができる。
【0038】
また、第1側ケース1A内側面から突設された略鈎形のリブ56の段部56aと駆動部材40の第1側ケース1A側の側部の切溝40a下方に形成した凹部40dとが接離自在に当接し、第2側ケース1Bの内側面より突設された横壁15の凹部8と反対側の端面から上下方向に延出された縦壁33の上方段部33aと駆動部材40の凹部40dと切溝40bとの間に形成された外鍔部40eとが接離自在に当接し、さらに第2側ケース1B内側面から突設された規制リブ62と駆動部材40の上端部とが接離自在に当接することにより、駆動部材40の移動範囲を規制している。さらに、駆動部材40の移動範囲における両側ケース1A,1B内側面には器体1の幅方向に突出する外鍔部40eを案内する案内凹所34が設けてある。
【0039】
ここで可動接触子4Aは剛体の導電金属板から構成され、駆動部材40の切溝40aに側方から挿入され、先端にかしめ固定した可動接点3Aを対応する固定接点2Aに対して開離・接触させるとともに、連結部材43の上下動に連動して器体1内を上下に移動し、切溝40aの開口縁を押圧して駆動部材40を上下方向にスライド移動させるようになっている。ここで可動接触子4Aを剛体で構成しているので、その移動方向に沿った厚み方向においても殆ど撓むことがないものである。
【0040】
また可動接触子4Bは弾性を有する導電性の薄板材からなり、駆動部材40の切溝40bに側方から挿入され、駆動部材40が下向きに移動したときには下方に押されて撓み、この撓んだ状態から可動接触子4Aのラッチ状態が解除されて駆動部材40の上向きの移動が規制されなくなると復帰し、その撓みと、復帰とで、先端にかしめ固定した可動接点3Bを固定接点2Bに対して接触・開離させるようになっている。
【0041】
過電流引外し装置47は、図1及び図2に示すように短絡電流のような過大電流が流れたときにラッチ板58を駆動する電磁駆動部48と、過負荷電流のような過電流が流れたときに湾曲変位してラッチ板58を駆動するバイメタル46とで構成される。電磁駆動部48は磁性鉄板を平面視略コ字型に折曲してなる第1鉄心57と、ラッチ板58を兼ねる第2鉄心と、第2鉄心(ラッチ部材)58を第1鉄心57の両端磁極面に揺動自在に対向支持させ、且つ、第1鉄心57を第2鉄心58から離れる向きに弾性付勢するとともに第2鉄心58を第1鉄心57から離れる向きに弾性付勢する板ばね59とで構成される。
【0042】
第2鉄心(ラッチ部材)58は可動接触子4Aを形成する金属材料(銅合金)よりも硬質の金属材料(磁性鉄板)からなり、矩形の主部58aと、主部58aの下端縁中央より突設された取付片58bと、主部58aの上端縁中央より突設されたストッパ片58cと、主部58aの第1鉄心57との対向面と反対側の面中央から突設された側面形状が略三角形のラッチ部60とを有し、取付片58bに貫設した取付孔58dに挿通したかしめピン(図示せず)を板ばね59の中央片59aの中央部に形成した孔59bに挿入してかしめることで板ばね59に揺動自在に支持される。
【0043】
一方、板ばね59は中央片59aの下端部に貫設した孔59eに挿通したかしめピン67をバイメタル46の下端部に形成した孔46aに挿入してかしめることでバイメタル46を中央片59a下端部から垂立させる。さらに、板ばね59の中央片59aの上端部の両側方に折り曲げ形成した両側片59cを第1鉄心57の両側片57aの外面に沿わせるように配置して両側片59cの先端に内向きに突出させた係止片59dを、第1鉄心57の外側角部に形成した凹部57bに係止させることにより、図2に示すように板ばね59の中央片59a下端部から垂立させたバイメタル46を第1鉄心57と第2鉄心(ラッチ部材)58の間に介在させて板ばね59が第1鉄心57に固持される。このとき、第1鉄心57の両側片57aの先端である磁極面が板ばね59の中央片59aと、両側片59cとの間を介して第2鉄心(ラッチ部材)58に対向しており、開極状態では両側片57aの磁極面の下端部が第2鉄心58に当接し、磁極面の上端部は第2鉄心58から離間している。また板ばね59は、バイメタル46と第2鉄心58との間を連結する第1ばね部59A(第1の板ばね)と、第2鉄心58と第1鉄心57との間を連結する第2ばね部59B(第2の板ばね)との2つのばね部により構成され、両ばね部の幅寸法や長さ寸法を変えることで、第1ばね部59Aのばね定数を第2ばね部59Bのばね定数よりも大きくしている。このように、第1鉄心57と第2鉄心58とバイメタル46とは板ばね59を介して連結されているので、第1鉄心57と第2鉄心58とバイメタル46とを1つの部品として取り扱うことができ、組立作業が容易になる。また、第1ばね部59Aと第2ばね部59Bとを1枚のばね材により連続一体に形成しているので、部品点数が少なくなり、製品の品質管理や保管が容易になる。
【0044】
バイメタル46は、一端が可動接触子4Aに溶着された編組線79の他端が中央よりやや下方の板面に溶着されるとともに、固定接点2A及び可動接点3Aからなる接点部に電気的に接続された電圧極側の電路を構成する導電板70が上端の板面に接合される。金属板からなる導電板70は逆L字形の主片70aと、主片70aの上側端から延出されるL字形の延出片70bと、延出片70bの先端から主片70aと並行して延出される接合片70cと、主片70aの下側端から延出されるL字形の固着片70dとを有し、接合片70cの中間部にバイメタル46が接合されるとともに、固着片70dの下端には分電盤内に配設される電圧極の導電バー(図示せず)を挟む刃受ばね部78が溶着固定され、刃受ばね部78と導電板70とバイメタル46と編組線79と可動接触子4Aとは電気的に接続されている。
【0045】
而して、短絡電流のような過大な電流が端子ブロック10Aや導電板70を介して電圧極の電路に挿入されたバイメタル46に流れたときに第1鉄心57が励磁され、第1鉄心57の両側片57a,57a先端の磁極面に発生する磁力により、板ばね59の第1ばね部59A及び第2ばね部59Bの付勢力に抗して第2鉄心(ラッチ板)58を吸引揺動させて、可動接触子4Aの後端部をラッチするラッチ部60を移動させるのである。このように第2鉄心58にラッチ部60を設けてラッチ部材と兼用することで部品点数を削減し、過電流引外し装置47の器体1への組み込み作業が簡素化している。
【0046】
また、負荷に過負荷電流が流れると、バイメタル46は過負荷電流により発熱して湾曲し、バイメタル46の下端が図5中左方向に移動するように変位し、バイメタル46の下端部に板ばね59を介して連結されたラッチ部材(第2鉄心)58を第2側ケース1B内側面に設けた当接片106に当接するストッパ片58cを支点として時計回りに回動させる。これにより、ラッチ部材(第2鉄心)58に設けたラッチ部60が左向きに移動して可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除され、接点部を強制的に開極させるのである。
【0047】
一方、接地極側の可動接触子4Bは接地極側の電路を構成する導電板71が後端部に溶着される。金属板からなる導電板71は、図3に示すように一端部に可動接触子4Bが溶着される主片71aと、主片71aの他端部から立ち上がる起立片71bと、起立片71bの先端から延出されるL字形の延出片71cとを有し、延出片71cの先端部には上述の刃受ばね部78と同様に分電盤内に配設される接地極の導電バー(図示せず)を挟む刃受ばね部81が溶着固定され、刃受ばね部81と導電板71と可動接触子4Bとは電気的に接続されている。
【0048】
而して本実施形態の回路遮断器を組み立てるに当たっては、まず第2側ケース1Bの凹部8に端子ブロック10Bを収納するとともに解除ハンドル17’を復帰ばね21’とともに定位置に組み込む。またハンドル6を所定位置にハンドル付勢ばね51とともに組み込み、更に一端部の上方に設けられた上刃受ばね部収納部93に刃受ばね部81を収納し、導電板71の起立片71bを第2側ケース1Bの隔壁91、92間の隙間に沿わせるように配置する。また可動接触子4Bの中央部の斜め上向きの傾斜部位を、第2側ケース1Bの底部よりやや上方に位置する隔壁92の下端より第2側ケース1Bの他端部方向へ底部に平行し、さらにこの平行部より上向きに傾斜して延長された隔壁95と第2側ケース1Bの底部との間に配置して、可動接触子4Bの自由端側を立壁31及び隔絶壁14を跨いで固定接触子12Bが配置される空間に配設する。このとき隔壁95の平行部の下面と第2側ケース1Bの底部とに各々突設した複数のリブ96で導電板71の主片71a並びに可動接触子4Bの後端部を挟んで固定する。
【0049】
そして、駆動部材40の切溝40bに可動接触子4Bを挟み込むとともに開極ばね53の両端部を駆動部材40下面の固定部40cと第2側ケース1B底部に設けた固定凹部111に固定して駆動部材40と第2側ケース1B底部との間に圧縮状態で配置し、駆動部材40を第2側ケース1Bの所定位置にその上下方向にスライド移動自在に配置する。また、第2側ケース1Bの上刃受ばね部収納部93より下方に位置する刃受ばね部収納部90に刃受ばね部78を収納し、第2側ケース1B内側面の隔壁92より上方に設けた係止溝99に導電板70の主片70a上端部を嵌め込むとともに係止溝99よりも上方の第2側ケース1B内側面に設けた嵌合凹所94に導電板70の延出片70bを嵌合させて導電板70を第2側ケース1Bに収納固定し、第2側ケース1Bの長手方向に沿って隔壁92よりも中央よりの空間に導電板70の固着片70dにバイメタル46が固着された過電流引外し装置47を収納する。なお、第2鉄心(ラッチ部材)58のストッパ片58c先端を第2側ケース1B内側面から導電板71の接合片70cと対向して突設された当接片106に当接することで第2鉄心(ラッチ部材)58の移動を規制している。
【0050】
さらに編組線79でバイメタル46と接続された可動接触子4Aの軸受け孔30が設けられた中央部と可動接点3Aが固着された先端部との間の部位を駆動部材40の切溝40aに嵌め込み、ガイド板45のガイド孔45aに挿通した接圧ばね44の上側軸44aをハンドル6の軸孔に挿入するとともにガイド板45のガイド孔45bに挿通した接圧ばね44の下側軸44bを可動接触子4Aの軸受け孔30に挿通して連結部材43をハンドル6と可動接触子4Aに連結する。このとき可動接触子4Aの軸受け孔30を貫通した下側軸44bの先端部を、第2側ケース1B内側面の軸孔49より下方に上下方向に沿って設けられたガイド溝103に嵌入し、連結部材43の上下動に伴って下側軸44bをガイド溝103でガイドするようにしてある。さらに第2側ケース1Bに設けた隔壁95のガイド溝103下端近傍に上方向に突出する位置決め突起105を第2側ケース1Bの幅方向に形成しており、ハンドル6を投入位置に操作して連結部材43が下方へ移動して接点部を閉極した状態でガイド板45の下側のガイド孔45b近傍に設けた突出片45cを位置決め突起105に当接させて連結部材43を位置決めする(図5参照)。
【0051】
このようにして中間ケース7及びこの中間ケース7の凹部9内に収納する端子ブロック10A、解除ハンドル17及びその復帰ばね21以外を第2側ケース1B側に横方向からの嵌め込みにより組み付けた後に、端子ブロック10A、解除ハンドル17及び復帰ばね21を凹部9に組み付けた中間ケース7を第2側ケース1B側に重ねるように配設する。
【0052】
ここで中間ケース7を第1側ケース1A側の定位置に配設すると、端子ブロック10Aに設けられた固定接触子12Aの先端側部が横壁15の凹部15a上に載置されることになり、また図示しない軸が解除ハンドル17’の凹部37に嵌まることになる。
【0053】
この状態で第1側ケース1Aを第2側ケース1B側に重ね合わせて連結するのである。このとき、第2側ケース1Bの内側面における上下方向及び左右方向の両端部から2カ所の弾性係止片100が第1側ケース1A側に向かって一体的に突設されており、各弾性係止片100の先端の爪状の引掛部101が第1側ケース1A側に対応して設けた突起状の被引掛部102に係止されて第1側ケース1Aと第2側ケース1Bとが連結固定されて器体1を構成することになる。この第1側ケース1Aと第2側ケース1Bの連結固定を外す場合には、第1側ケース1Aに各被引掛部102に対応させて開口した解除孔(図示せず)よりドライバを挿入して対応する弾性係止片100の引掛部101を係止解除方向へ押圧(抑圧)して、被引掛部102との引掛状態を外すことにより、第2側ケース1Bから第1側ケース1Aを外すことができる。
【0054】
ここで、第1側ケース1Aの長手方向略中央の底部より上方の内側面には第2側ケース1Bの方へ突出する矩形板状のリブ110が形成してあり、第1側ケース1Aと第2側ケース1Bを連結して器体1を組み立てると、リブ110の先端面と第2側ケース1B内側面との間に編組線79を挟み込むこととなり、リブ110によってバイメタル46の変位方向(器体1の長手方向)に略直交するバイメタル46の幅方向一方側に編組線79を位置決めすることができる。このため後述するバイメタル46の変位時に編組線79が邪魔にならず、バイメタル46の変位特性に編組線79の影響が及び難くなるものである。
【0055】
さて上記のようにして第1、第2側ケース1A,1Bを連結して構成された器体1の長手方向一端内部には上下方向に導電バーを挟み込むための刃受ばね部78,81が収納配設され、これら刃受ばね部78,81に対応するように器体1の一端部には器体1の端面と両側面とにコ字型に開口した導電バー挿入溝107,108が形成されることになる。
【0056】
また器体1の長手方向他端部には斜め上向きに開口した一対の電線挿入孔16A、16Bが並行形成される。而して電線挿入孔16A,16Bに各々負荷側の電線を挿入して各端子ブロック10A,10Bに接続し、導電バーを各刃受ばね部78,81に接続すれば電路に本実施形態の回路遮断器を挿入することができることになる。
【0057】
ここで図4に示すように固定接点2A及び可動接点3Aからなる第1接点部と固定接点2B及び可動接点3Bからなる第2接点部とを器体1の高さ方向に並設したことにより、器体1を幅方向において小型化することができる。また、第1接点部を器体1の幅方向略中央に配置し第2接点部を器体1の幅方向における一方の端部(第2側ケース1B側端部)に配置するとともに器体1の幅方向における他方の端部(第1側ケース1A側端部)に開極ばね53を配置することにより、第1及び第2接点部にかかる荷重を安定化させることができる。また、第2側ケース1Bに設けた横壁15並びに縦壁33と縦壁33に並行に配置される駆動部材40とで第1接点部と第2接点部を隔絶し、両接点部間に充分な絶縁距離を確保することができる。
【0058】
次に本実施形態の動作を図4〜図7を参照して説明する。
【0059】
図4は開極(オフ)状態を示しており、この開極状態ではハンドル6の操作部6aが窓孔50より倒立露出した状態にあり、可動接触子4Aの後端部とラッチ板58のラッチ部60とがラッチ状態にある。そして開極ばね53により駆動部材40は器体1の図において上向き(高さ方向における上向き、以下同じ)に付勢されており、駆動部材40の切溝40aに貫挿されている可動接触子4Aが自由端を上方に移動させた状態にあり、また切溝40bに貫挿させた可動接触子4Bはそのばね弾性力により自由端を上方に移動させた状態にあり、それぞれの自由端に設けてある可動接点3A,3Bが対応する固定接点2A,2Bから開離した状態(開極状態)にある。
【0060】
この状態でハンドル6の操作部6aを図において反時計回りに回動操作すると、図5に示すように接圧ばね44の上側軸44aが下方向に押し動かされ、連結部材43が接圧ばね44の下側軸44bによりラッチ部60にラッチされた後端部を支点として可動接触子4Aを時計回りに回動させ、自由端の可動接点3Aを固定接点2Aに接近させる。また可動接触子4Aの回動により可動接触子4Aが切溝40aに貫挿された駆動部材40が駆動されて下向きに移動し、この移動により駆動部材40の切溝40bに貫挿された可動接触子4Bが自由端を下向きに移動させる方向に撓むことになり、自由端の可動接点3Bを固定接点2Bに接触させる。ここで可動接点3Bが固定接点2Bに接触するまでに移動する距離(開極状態における第2接点部の接点間距離)を、可動接点3Aが固定接点2Aに接触するまでに移動する距離(第1接点部の接点間距離)よりも短くしているため、接触までの移動距離が短い可動接点3Bが先に固定接点2Bと接触して第2接点部が閉極する。
【0061】
そしてハンドル6の操作部6aをさらに反時計回りに回動操作すると、可撓性を有する可動接触子4Bをさらに撓ませながら可動接触子4Aが時計回りに回動して可動接点3Aを固定接点2Aに接触させて第1接点部を閉極する。そこからさらにハンドル6の操作部6aを反時計回りに回動操作すれば、図5に示すように接圧ばね44の下側軸44bの位置とハンドル6の回動中心を結ぶ線より接圧ばね44の上側軸44aが図中右方向に移動し、この状態でハンドル6を時計回りに付勢するハンドル付勢ばね51、駆動部材40を上向きに付勢する開極ばね53、可動接触子4Aを下向きに付勢する接圧ばね44、さらに可動接触子4Bのばね力等が均衡して可動接触子4Aの後端部とラッチ板58のラッチ部60とのラッチ状態が保持され、図5の閉極状態(オン状態)が維持される。
【0062】
この閉極状態では接圧ばね44のばね力(復帰力)によって可動接触子4Aに下向きの力がはたらいておりこの力によって可動接点3Aと固定接点2Aの接触圧を得るとともに、可動接触子4Aに下向きに駆動される駆動部材40を介して可動接触子4Bにも下向きの力がはたらいておりこの力によって可動接点3Bと固定接点2Bの接触圧を得ている。すなわち本実施形態ではねじりコイルばねからなる接圧ばね44によって閉極時の第1及び第2接点部に接圧(接触圧)を付与することができ、別途接圧付与用のばねを設ける必要が無く、部品点数が削減できて器体1への組み込み作業が簡素化できるものである。また閉極状態ではガイド板45に設けた突出片45cが器体1の位置決め突起105に当接するとともに接圧ばね44の下側軸44bを器体1に設けたガイド溝103にガイドさせているため、接圧ばね44の下側軸44bの動きを規制して可動接点3A,3Bと固定接点2A,2Bをそれぞれ正確に接触させ易くできる。
【0063】
さて閉極状態でハンドル6の操作部6aを時計回りに回動させると、接圧ばね44の上側軸44aの位置が、ハンドル6の回転中心と、接圧ばね44の下側軸44bの位置とを結ぶ線を左方向に越えたときに上記ばね力等の均衡が崩れ、連結部材43が接圧ばね44の付勢力で上向きに移動するとともに、ハンドル6がハンドル付勢ばね51の付勢力で開放(オフ)側に急速に回動復帰する。駆動部材40の上向きの移動により可動接触子4Aがラッチ部60にラッチされた後端部を支点として反時計回りに回動して自由端を上向きに移動させて可動接点3Aを固定接点2Aより開離して第1接点部を開極する。また可動接触子4Aが反時計回りに回動することで駆動部材40が駆動されて上向きに移動するために可動接触子4Bを下向きに押し下げる力が無くなって、そのばね力で元の状態に復帰することになり、自由端の可動接点3Bを固定接点2Bより開離して第2接点部を開極する。ここで上述のように第2接点部の接点間距離を第1接点部の接点間距離も短くし且つ可動接触子4Bを可撓性を有するばね材で形成しているため、閉極状態で撓められている可動接触子4Bが元の状態に復帰して可動接点3Bを固定接点2Bから開離させる前に可動接点3Aが固定接点2Aから開離し、その後元の状態に復帰した可動接触子4Bが可動接点3Bを上向きに移動させて可動接点3Bを固定接点2Bから開離させる(図4参照)。
【0064】
ところで、図5に示す上記閉極状態において、短絡電流のような過大な電流が流れると、過電流引外し装置47を構成する電磁駆動部48の第1鉄心57に磁力が発生して対応する第2鉄心(ラッチ部材)58を第1及び第2ばね部59A,59Bのばね付勢力に抗して吸引揺動させる。ここで、第1ばね部59Aのばね定数は第2ばね部59Bのばね定数よりも大きい値に設定されているので、第1鉄心57と第2鉄心58との間に吸引力が発生すると、先ず第2ばね部59Bのみが撓められて、第1鉄心57が両側片57aの先端面(磁極面)の下端部を中心として図中右回りに回転し、両側片57aの先端面(磁極面)の上端部が第2鉄心58に近付く向きに移動する。そして、第2ばね部59Bが所定位置まで撓むと、図6に示すように第1鉄心57の磁極面の上端部が第2側ケース1Bの内側面に突設した規制リブ109(位置決め部)と当接して、第1鉄心57の磁極面の上端部がそれ以上図中右方向(第2鉄心58に近付く向き)に変位しないようになっている。
【0065】
第1鉄心57の磁極面の上端部が規制リブ109に当接して、第1鉄心57の移動が規制されると、第1鉄心57と第2鉄心58との間に発生する吸引力が第1ばね部59Aによる付勢力よりも大きくなった時点で、第1ばね部59Aが撓み始め、第1ばね部59Aとバイメタル46との連結部位を支点として第2鉄心58が図中左回りに回転し、これにより図6に示すように第2鉄心(ラッチ部材)58に設けたラッチ部60が左向きに移動して可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除される。可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除されると開極ばね53の付勢力で駆動部材40が上向きに移動するため、可動接触子4Aが接圧ばね44の下側軸44bを支点として反時計回りに回動するとともに、可動接触子4Bが駆動部材40による押し下げが無くなって元の状態に復帰し、可動接点3A,3Bを固定接点2A,2Bから各々開離させて第1及び第2接点部を強制的に開極させる。このとき上述の開放動作時と同様に閉極状態で撓められている可動接触子4Bが元の状態に復帰して可動接点3Bが固定接点2Bから開離させる前に可動接点3Aが固定接点2Aから開離するため、短絡電流による引外し動作時においても接地極の第2接点部より先に電圧極の第1接点部が開極することになる(図6参照)。
【0066】
その後電路遮断により電磁駆動部48の第1鉄心57に磁力が発生しなくなると、第2鉄心(ラッチ部材)58が板ばね59のばね力により元の状態に戻る。また可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除されることで上記ばね力等の均衡が崩れるため、ハンドル6がハンドル付勢ばね51の付勢力で開放(オフ)側に急速に回動復帰するとともに連結部材43が上向きに移動する。
【0067】
ここに、図9は短絡電流のような過電流による引外し動作時の両鉄心57,58間の磁気ギャップと動作時の荷重との関係を示しており、初期位置(P1)から第1鉄心57の磁極面の上端部が規制リブ109と当接する位置(P2)までの間は、第2ばね部59Bのみが撓められて、磁気ギャップがG0からG1に変化し、この間に発生するばね荷重は第2ばね部59Aのばね荷重となる。また、第1鉄心57の磁極面の上端部が規制リブ109と当接する位置(P2,P3)からトリップ位置(P4)までの間は、第1ばね部59Aが撓められて、磁気ギャップがG1からG2に変化し、その間のばね荷重は第1ばね部59Aのばね荷重に、ラッチ部60を引き外すのに必要な力(ラッチ部60と可動接触子4Aとの摩擦力)を加えた荷重となる。
【0068】
ここで、過電流引外し装置47の動作特性を図8(a)〜(e)に基づいて説明する。図8(a)は通電経路に流れる各種電流の電流波形を示し、同図中のイは負荷にモータを接続した場合にモータ起動時に流れるモータ起動電流の波形、ロは越流電流試験を行う際に印加する半波電流波形、ハはコード短絡試験を行う際に印加する半波電流波形、ニは短絡試験を行う際に印加する半波電流波形をそれぞれ示している。また、図8(b)はモータ起動電流を印加した際の第1鉄心57および第2鉄心58の変位を示し、図8(c)(d)(e)は、それぞれ、越流電流試験、コード短絡試験、短絡試験を行った際の第1鉄心57及び第2鉄心58の変位を示している。尚、図8(b)〜(e)中の点線は第1鉄心57の変位、実線は第2鉄心58の変位をそれぞれ示し、第2鉄心58が第1鉄心57側に変位して両者の間隔が所定間隔となったときにラッチ部60によるラッチ状態が解除されるようになっている。
【0069】
本実施形態では通電経路に大電流が流れた場合、先ず第2ばね部59Bが撓んで、第1鉄心57を第2鉄心58側に所定位置まで移動させた後、第1ばね部59Aが撓んで、第2鉄心58を第1鉄心57側に近接させて、ラッチを解除するようになっているので、モータ起動時のモータ起動電流(図8(a)のイ)が流れた場合には、第1鉄心57が第2鉄心58に近付く向きに移動するが、モータ起動電流の流れる期間が短時間のため、第2鉄心58が第1鉄心57に近付く向きに移動する前にモータ起動電流が流れなくなり、したがって第2鉄心の動作電流I2よりも電流値の大きなモータ起動電流が流れた場合でも、ラッチ部60によるラッチ状態が解除されることはなく、接点部が強制的に開極されることはない。
【0070】
また、越流電流試験の場合は、試験時に印加する越流電流(図8(a)のロ)の電流レベルが第1鉄心57の動作電流I1よりも大きく、且つ、第2鉄心58の動作電流I2よりも小さいので、越流電流が動作電流I1を越えた時点で第2ばね部59Bが撓んで、第1鉄心57が移動し始めるが、越流電流は第2鉄心58の動作電流I2よりも小さいので第2鉄心58が変位することはなく、したがってラッチ部60によるラッチ状態が解除されることはなく、接点部が強制的に開極されることはない。
【0071】
コード短絡試験の場合は、試験時に印加するコード短絡電流(図8(a)のハ)が第2鉄心58の動作電流I2を越えるので、図8(d)に示すようにコード短絡電流が動作電流I1を越えた時点で、第1鉄心57が第2鉄心58側に移動し始め、その後コード短絡電流が動作電流I2を越えた時点で、第2鉄心58が第1鉄心57側に移動し始め、第2鉄心58と第1鉄心57との間の間隔が所定間隔となったときに、ラッチ状態が解除されて接点部が強制開極されるのである。
【0072】
また、短絡試験の場合は、図8(a)のニに示すようにコード短絡電流よりも大きな電流(例えば約2500A)を流すので、図8(e)に示すようにコード短絡試験の場合よりも早い時刻でコード短絡電流が動作電流I1,I2を越えることになり、短絡電流が動作電流I1を越えた時点で、第1鉄心57が第2鉄心58側に移動し始め、その後コード短絡電流が動作電流I2を越えた時点で、第2鉄心58が第1鉄心57側に移動し始め、第2鉄心58と第1鉄心57との間の間隔が所定間隔となったときに、ラッチ状態が解除されて接点部が強制開極されるのである。
【0073】
このように、本実施形態ではモータ起動時などに第2鉄心58の動作電流I2を越えるモータ起動電流が流れた場合、第1鉄心57が第2鉄心58に近付く向きに移動するが、モータ起動電流の流れる時間が短いので、第2鉄心58が第1ばね部59Aのばね力に抗して第1鉄心57側に吸引される前に、第2鉄心58を吸引する吸引力が無くなるので、モータ起動電流のような瞬時の突入電流によって誤動作しにくくできる。一方、短絡電流のような大電流が流れた場合には、第1鉄心57が第2ばね部59Bのばね力に抗して第2鉄心58側に所定位置まで移動した後、第2鉄心58が第1ばね部59Aのばね力に抗して第1鉄心57側に吸引されて、ラッチ部60のラッチ状態を解除することにより、接点部を確実に強制開極できる。尚、本実施形態では閉極状態において第1鉄心57の磁極面の下端部が第2鉄心58と当接しているので、短絡電流のような過電流が流れた場合に第1鉄心57と第2鉄心58との間に発生する電磁吸引力が強くなり、接点部を短時間で強制開極させることができる。
【0074】
また、図5に示す上記閉極状態において、負荷に過電流が流れると、バイメタル46は過電流により発熱して湾曲変位することになる。ここで、上方から垂下したバイメタル46は自由端である下端が図5中左方向に移動するように変位し、バイメタル46の下端部に板ばね59を介して連結されたラッチ部材(第2鉄心)58を第2側ケース1B内側面に設けた当接片106に当接するストッパ片58cを支点として時計回りに回動させる。これにより、上述の過電流による引外し動作と同様、ラッチ部材(第2鉄心)58に設けたラッチ部60が左向きに移動して可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除されて開極ばね53の付勢力で駆動部材40が上向きに移動するため、可動接触子4Aが接圧ばね44の下側軸44bを支点として反時計回りに回動するとともに、可動接触子4Bが駆動部材40による押し下げが無くなって元の状態に復帰し、可動接点3A,3Bを固定接点2A,2Bから各々開離させて第1及び第2接点部を強制的に開極させる。このとき上述の短絡電流時と同様に閉極状態で撓められている可動接触子4Bが元の状態に復帰して可動接点3Bが固定接点2Bから開離する前に可動接点3Aが固定接点2Aから開離するため、過負荷電流による引外し動作時においても接地極の第2接点部より先に電圧極の第1接点部が開極することになる。
【0075】
その後電路遮断によりバイメタル46が元の状態に戻る。また可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除されることで上記ばね力等の均衡が崩れるため、ハンドル6がハンドル付勢ばね51の付勢力で開放(オフ)側に急速に回動復帰するとともに連結部材43が上向きに移動する。
【0076】
ところで本実施形態では開極ばね53によって駆動部材40を上向き、すなわち可動接点3Aを固定接点2Aから開離する向きに付勢しているため、上述のように過電流引外し装置47によって第1及び第2接点部を強制的に開極させた場合に、ラッチ板58による可動接触子4Aのラッチ状態が解除されているので、連結部材43と可動接触子4Aの連結点(接圧ばね44の下側軸44b)を支点として可動接触子4Aが反時計回りに回動し、開極状態における可動接点3Aと固定接点2Aの接点間距離(図4参照)よりも引外し状態における接点間距離が大きくなる(図7参照)。その結果、強制開極時に第1接点部に発生するアークを素早く切断して開極時間を短縮することができる。
【0077】
また板ばねで形成された可動接触子4Bは駆動部材40が下向きに移動した場合に下方に押されて撓み、この撓んだ状態から可動接触子4Aのラッチ状態が解除されて駆動部材40の上向きの移動が規制されなくなると復帰するものであるから、上述のような接点部の強制開極時に可動接触子4Bから駆動部材40に対して上向きの駆動力がはたらき、アークによる第1接点部の溶着が防止し易くなる。さらに駆動部材40には開極ばね53の付勢力が駆動力としてはたらくため、アークによる第1接点部の溶着がさらに防止し易くなる。
【0078】
(実施形態2)
本発明の実施形態2を図10〜図12に基づいて説明する。尚、第1ばね部59Aおよび第2ばね部59B以外の構成は実施形態1と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略し、本実施形態の特徴である部分のみを説明する。
【0079】
上述した実施形態1では第1ばね部59Aと第2ばね部59Bとを1枚のばね材から連続一体に形成しているので、部品点数が少なくなるという利点があるが、本実施形態では、バイメタル46と第2鉄心58との間を連結する第1ばね部59Aと、導電板70の主片70aと第1鉄心57との間を連結する第2ばね部59Bを別々に設け、バイメタル46に第1ばね部59Aを介して第2鉄心58を連結するとともに、バイメタル46が接合片70cに固着された導電板70に第2ばね部59Bを介して第1鉄心57を連結することにより、第1鉄心57と第2鉄心58の間にバイメタル46を介在させている。尚、過電流引外し装置47の動作は実施形態1と同様であるので、その説明は省略する。
【0080】
ここで、第1ばね部59Aが第2鉄心58をバイメタル46から離れる向き(すなわち第1鉄心57から離れる向き)に付勢する付勢力は、第2ばね部59Bが第1鉄心57を第2鉄心58から離れる向きに付勢する付勢力よりも大きくなるように、第1ばね部59Aと第2ばね部59Bのばね定数が調整されており、第1ばね部59Aと第2ばね部59Bとを別体に形成しているから、第1及び第2ばね部59A,59Bを1枚のばね材から連続一体に形成した場合に比べて、ばね特性の調整がやりやすいという利点がある。また、第2鉄心58とバイメタル46とが第1ばね部59Aを介して連結され、さらにバイメタル46を固着した端子板70と第1鉄心57とが第2ばね部59Bを介して連結されているので、第1鉄心57と第2鉄心58とバイメタル46とを1つの部品として取り扱うことができ、組立作業が容易になる。
【0081】
(実施形態3)
本発明の実施形態3を図13〜図18に基づいて説明する。尚、過電流引外し装置47以外の構成は実施形態1と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略し、本実施形態の特徴である部分のみを説明する。
【0082】
上述した実施形態1の過電流引外し装置47では、閉極状態において第1鉄心57の両側片57aの先端面(磁極面)の一部を第2鉄心58と当接させることにより、短絡電流のような過電流が流れた場合に第1鉄心57と第2鉄心58との間に発生する電磁吸引力を大きくしているのに対して、本実施形態では、閉極状態において第1鉄心57の磁極面と第2鉄心58とを離間させるとともに、第1鉄心57の磁極面の上端部を第2側ケース1Bの内側面に設けた規制リブ109(位置決め部)と当接させている。
【0083】
以下に本実施形態の動作を図15〜図18を参照して説明する。尚、図15は開極(オフ)状態を、図16は閉極(オン)状態を示しており、第1鉄心57の両側片57aの先端面(磁極面)が第2鉄心58から離間し、その上端部が規制リブ109と当接している点以外は実施形態1と同様であるので、その説明は省略する。
【0084】
ここで、図16に示す閉極状態において短絡電流のような過大な電流が流れると、過電流引外し装置47を構成する電磁駆動部48の第1鉄心57に磁力が発生して対応する第2鉄心(ラッチ部材)58を第1及び第2ばね部59A,59Bのばね付勢力に抗して吸引揺動させる。ここで、第1ばね部59Aのばね定数は第2ばね部59Bのばね定数よりも大きい値に設定されているので、第1鉄心57と第2鉄心58との間に吸引力が発生すると、先ず第2ばね部59Bのみが撓められ、第1鉄心57が、第2側ケース1Bの内側面に突設した規制リブ109と当接する両側片57aの先端面(磁極面)の上端部を中心として図中左回りに回転し、両側片57aの先端面(磁極面)の下端部が第2鉄心58に近付く向きに移動する。そして、第2ばね部59Bが所定位置まで撓むと、図17に示すように第1鉄心57の磁極面の下端部が第2鉄心58に当接し、第1鉄心57の磁極面の下端部がそれ以上図中右方向に変位しないようになっている。
【0085】
第1鉄心57の磁極面の下端部が第2鉄心58に当接して、第1鉄心57の移動が規制されると、第1鉄心57と第2鉄心58との間に発生する吸引力が第1ばね部59Aによる付勢力よりも大きくなった時点で、第1ばね部59Aが撓み始め、第1ばね部59Aとバイメタル46との連結部位を支点として第2鉄心58が図中左回りに回転し、これにより図18に示すように第2鉄心(ラッチ部材)58に設けたラッチ部60が左向きに移動して可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除される。可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除されると開極ばね53の付勢力で駆動部材40が上向きに移動するため、可動接触子4Aが接圧ばね44の下側軸44bを支点として反時計回りに回動するとともに、可動接触子4Bが駆動部材40による押し下げが無くなって元の状態に復帰し、可動接点3A,3Bを固定接点2A,2Bから各々開離させて第1及び第2接点部を強制的に開極させる。このとき、実施形態1で説明した短絡電流による引外し動作時と同様に閉極状態で撓められている可動接触子4Bが元の状態に復帰して可動接点3Bが固定接点2Bから開離させる前に可動接点3Aが固定接点2Aから開離するため、短絡電流による引外し動作時においても接地極の第2接点部より先に電圧極の第1接点部が開極することになる(図17参照)。
【0086】
その後電路遮断により電磁駆動部48の第1鉄心57に磁力が発生しなくなると、第2鉄心(ラッチ部材)58が板ばね59のばね力により元の状態に戻る。また可動接触子4Aの後端部のラッチ状態が解除されることで上記ばね力等の均衡が崩れるため、ハンドル6がハンドル付勢ばね51の付勢力で開放(オフ)側に急速に回動復帰するとともに連結部材43が上向きに移動する。
【0087】
このように、本実施形態においても通電経路に大電流が流れた場合、先ず第2ばね部59Bが撓んで、第1鉄心57を第2鉄心58側に所定位置まで移動させた後、第1ばね部59Aが撓んで、第2鉄心58を第1鉄心57側に近接させて、ラッチを解除するようになっており、モータ起動時などに瞬時の突入電流が流れた場合には第1鉄心57が第2鉄心58に近付く向きに移動するが、モータ起動電流の流れる時間が短いため、第2鉄心58が第1ばね部59Aのばね力に抗して第1鉄心57側に吸引される前に、第2鉄心58を吸引する吸引力が無くなり、モータ起動電流のような瞬時の突入電流によって誤動作しにくくできる。一方、短絡電流のような過電流が流れた場合には、第1鉄心57が第2ばね部59Bのばね力に抗して第2鉄心58側に所定位置まで移動した後、第2鉄心58が第1ばね部59Aのばね力に抗して第1鉄心57側に吸引されて、ラッチ部60のラッチ状態を解除することにより、接点部を確実に強制開極できる。尚、本実施形態では閉極状態において第1鉄心57の磁極面が第2鉄心58と離間しているので、第1鉄心57の磁極面の下端部が第2鉄心58と当接して、第2鉄心58が動き始めるまでの間、第1鉄心57と第2鉄心58との間に発生する電磁吸引力を弱めることができ、モータ起動時などに流れる瞬時の突入電流に対して誤動作するのをさらに防止できる。
【0088】
(実施形態4)
本発明の実施形態4を図19〜図21に基づいて説明する。尚、第1ばね部59Aおよび第2ばね部59B以外の構成は実施形態3と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省略し、本実施形態の特徴である部分のみを説明する。
【0089】
上述した実施形態3では第1ばね部59Aと第2ばね部59Bとを1枚のばね材から連続一体に形成しているので、部品点数が少なくなるという利点があるが、本実施形態では、バイメタル46と第2鉄心58との間を連結する第1ばね部59Aと、導電板70の主片70aと第1鉄心57との間を連結する第2ばね部59Bを別々に設け、バイメタル46に第1ばね部59Aを介して第2鉄心58を連結するとともに、バイメタル46が接合片70cに固着された導電板70に第2ばね部59Bを介して第1鉄心57を連結することにより、第1鉄心57と第2鉄心58の間にバイメタル46を介在させている。尚、過電流引外し装置47の動作は実施形態3と同様であるので、その説明は省略する。
【0090】
ここで、第1ばね部59Aが第2鉄心58をバイメタル46から離れる向き(すなわち第1鉄心57から離れる向き)に付勢する付勢力は、第2ばね部59Bが第1鉄心57を第2鉄心58から離れる向きに付勢する付勢力よりも大きくなるように、第1ばね部59Aと第2ばね部59Bのばね定数が調整されており、第1ばね部59Aと第2ばね部59Bとを別体に形成しているから、第1及び第2ばね部59A,59Bを1枚のばね材から連続一体に形成した場合に比べて、ばね特性の調整がやりやすいという利点がある。また、第2鉄心58とバイメタル46とが第1ばね部59Aを介して連結され、さらにバイメタル46を固着した端子板70と第1鉄心57とが第2ばね部59Bを介して連結されているので、第1鉄心57と第2鉄心58とバイメタル46とを1つの部品として取り扱うことができ、組立作業が容易になる。
【0091】
【発明の効果】
上述のように、請求項1の発明は、電源と負荷との間の通電電路に挿入された接点と、接点の閉極時に接点を開極する向きの力を蓄えて係止状態とし係止状態が解除されると力により接点を強制開極させる開閉機構とを器体に備えた回路遮断器に用いられ、接点の閉極時に通電電路に短絡電流や過負荷電流のような大電流が流れると係止状態を解除して接点を強制開極させる回路遮断器の引外し装置であって、一対の側片の一端側を連結した形状に形成され両側片の間に通電電路の一部が配置される第1鉄心と、両側片の他端側に対向し、閉極状態において少なくとも一部が両側片と離間した状態で配置される第2鉄心とを備え、第2鉄心に開閉機構を係止状態とする係止部を設けるとともに、第1鉄心を第2鉄心から離れる向きに付勢する第1の付勢手段と、第1の付勢手段による付勢力よりも大きい付勢力で、第2鉄心を第1鉄心から離れる向きに付勢する第2の付勢手段とを設け、通電電路に大電流が流れると第1及び第2の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心と第2鉄心とを吸着させ、開閉機構と係止部との係止状態を解除することにより接点を強制開極させることを特徴とし、第1の付勢手段による付勢力よりも第2の付勢手段による付勢力の方が大きいので、通電電路に大電流が流れて第1鉄心と第2鉄心との間に吸引力が発生した場合、先ず第1の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心が第2鉄心側に動き始め、その後第2の付勢手段による付勢力よりも大きい吸引力が発生した時点で第2鉄心が第1鉄心側に動き始めることになる。したがって、開閉機構を係止する係止部の設けられた第2鉄心が動き始めるのは、第1鉄心が動いた後になり、開閉機構の係止状態を解除して接点を強制開極させるタイミングを遅らせることができ、その結果、モータの起動電流のような瞬時の突入電流が通電電路に流れる場合には、第2鉄心が第1鉄心側に吸引されて移動するよりも前に突入電流が流れなくなるから、このような瞬時の突入電流による誤動作を抑制できるという効果がある。なお、短絡電流の場合には突入電流のように瞬時に電流が小さくならないので、第1の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心が第2鉄心側に動き始めた後、第2の付勢手段による付勢力よりも大きい吸引力が発生した時点で第2鉄心が第1鉄心側に動き始め、係止部による開閉機構の係止を解除して、接点を強制開極させることができる。
【0092】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、閉極状態において第1鉄心と第2鉄心とは対向面の一端側で当接するとともに、対向面の他端側で離間しており、第1鉄心の対向面の他端側が第2鉄心側に吸引されて所定位置まで移動した場合に、第1鉄心の対向面の他端側が当接して、それ以上第2鉄心側へ移動するのを規制する位置決め部を器体に設けたことを特徴とし、瞬時の突入電流が流れて、第1鉄心と第2鉄心との間に吸引力が発生した場合、先ず第1鉄心が第1の付勢手段による付勢力に抗して第2鉄心側に動き始め、第1鉄心の対向面の他端側が位置決め部に当接することにより、第1鉄心がそれ以上第2鉄心側に移動しなくなり、この状態で突入電流がなくなれば、第1鉄心が元の位置にもどるため、突入電流による誤動作を防止できるという効果がある。また、短絡電流が流れて第1鉄心と第2鉄心との間に吸引力が発生した場合、先ず第1鉄心が第2鉄心側に動き始め、第1鉄心の対向面の他端側が位置決め部に当接することにより、第1鉄心がそれ以上第2鉄心側に移動しなくなり、その後、第2鉄心が第2の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心側に移動することで、係止部による開閉機構の係止状態が解除されて、接点を強制開極することができ、且つ、閉極状態において第1鉄心と第2鉄心との対向面の他端側が当接しているので、第1鉄心と第2鉄心との間に発生する吸引力を大きくでき、短絡電流が流れた際に短時間で接点を強制開極させることができる。
【0093】
請求項3の発明は、請求項1の発明において、閉極状態において第1鉄心と第2鉄心とはその対向面が離間しており、第1鉄心の対向面の一端側と当接し、その当接部位を支点として第1鉄心の対向面の他端側を第2鉄心側に回動させる位置決め部を器体に設けたことを特徴とし、瞬時の突入電流が流れて、第1鉄心と第2鉄心との間に吸引力が発生した場合、先ず第1鉄心が第1の付勢手段による付勢力に抗して位置決め部を支点として第2鉄心側に回動し、第1鉄心の対向面の他端側が第2鉄心と当接することにより、第1鉄心がそれ以上第2鉄心側に移動しなくなり、この状態で突入電流がなくなれば、第1鉄心が元の位置にもどるため、突入電流によって誤動作しにくくできる。しかも、閉極状態において第1鉄心と第2鉄心との対向面が離間しているので、第1鉄心と第2鉄心との間に発生する吸引力を小さくでき、瞬時の突入電流による誤動作をさらに抑制できる。また、短絡電流が流れて第1鉄心と第2鉄心との間に吸引力が発生した場合、先ず第1鉄心が第2鉄心側に動き始め、第1鉄心の対向面の他端側が第2鉄心に当接することにより、第1鉄心がそれ以上第2鉄心側に移動しなくなり、その後、第2鉄心が第2の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心側に移動することで、係止部による開閉機構の係止状態が解除されて、接点を強制開極することができる。
【0094】
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか1つの発明において、通電電路は過負荷電流によって自由端側が変位するバイメタルからなり、第2の付勢手段が、バイメタルの自由端と第2鉄心とを連結する第1の板ばねからなることを特徴とし、過負荷電流によってバイメタルが変位すると、バイメタルに第1の板ばねを介して連結された第2鉄心が変位し、係止部による開閉機構の係止状態を解除して、接点を強制開極することができ、且つ、バイメタルと第2鉄心とを第1の板ばねを介して連結しているので、バイメタルと第2鉄心とを一つの部品として取り扱うことができ、組立作業が容易になるという効果がある。
【0095】
請求項5の発明は、請求項4の発明において、第1の付勢手段が、第1鉄心と第2鉄心との間を連結する第2の板ばねから成ることを特徴とし、第1鉄心と第2鉄心とバイメタルとを一つの部品として取り扱うことができ、組立作業が容易になるという効果がある。
【0096】
請求項6の発明は、請求項5の発明において、第1の板ばねと第2の板ばねとを1枚のばね材から連続一体に形成したことを特徴とし、1枚のばね材から第1の板ばねと第2の板ばねとを形成しているので、部品点数が少なくなり、製品の品質管理や保管が容易になるという効果がある。
【0097】
請求項7の発明は、請求項1乃至3の何れか1つの発明において、第1の付勢手段と第2の付勢手段とを別部材としたことを特徴とし、第1の付勢手段と第2の付勢手段とを別部材としているので、それぞれに所望のばね特性を持たせることができ、またばね特性の調整がやりやすいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の引外し装置の分解斜視図である。
【図2】同上の外観斜視図である。
【図3】同上を用いる回路遮断器の分解斜視図である。
【図4】同上の開極状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図5】同上の閉極状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図6】同上の電磁駆動部が動作する途中の状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図7】同上の電磁駆動部による開極状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図8】(a)は通電経路に流れる電流の波形図、(b)〜(e)は電流印加時の第2鉄心及び第1鉄心の動作を示す説明図である。
【図9】同上の短絡電流のような過電流による引外し動作時の第1鉄心と第2鉄心との間の磁気ギャップと動作時の荷重との関係を説明する説明図である。
【図10】実施形態2の引外し装置を示し、閉極状態の一部省略せる側面図である。
【図11】同上の電磁駆動部が動作する途中の状態の一部省略せる側面図である。
【図12】同上の電磁駆動部による開極状態の一部省略せる側面図である。
【図13】実施形態3の引外し装置の分解斜視図である。
【図14】同上の外観斜視図である。
【図15】同上の開極状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図16】同上の閉極状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図17】同上の電磁駆動部が動作する途中の状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図18】同上の電磁駆動部による開極状態を示し、第1側ケースを取り外した状態の側面図である。
【図19】実施形態4の引外し装置を示し、閉極状態の一部省略せる側面図である。
【図20】同上の電磁駆動部が動作する途中の状態の一部省略せる側面図である。
【図21】同上の電磁駆動部による開極状態の一部省略せる側面図である。
【図22】従来の回路遮断器の引外し装置を示し、(a)は閉極状態の側面図、(b)は短絡電流による開極状態の側面図である。
【図23】(a)は通電経路に流れる電流の波形図、(b)〜(e)は電流印加時の第2鉄心の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
46 バイメタル
47 過電流引外し装置
57 第1鉄心
57a 側片
58 第2鉄心
59 板ばね
59A 第1ばね部
59B 第2ばね部
60 ラッチ部
Claims (7)
- 電源と負荷との間の通電電路に挿入された接点と、接点の閉極時に接点を開極する向きの力を蓄えて係止状態とし係止状態が解除されると前記力により接点を強制開極させる開閉機構とを器体に備えた回路遮断器に用いられ、接点の閉極時に前記通電電路に短絡電流や過負荷電流のような大電流が流れると前記係止状態を解除して接点を強制開極させる回路遮断器の引外し装置であって、
一対の側片の一端側を連結した形状に形成され両側片の間に通電電路の一部が配置される第1鉄心と、前記両側片の他端側に対向し、閉極状態において少なくとも一部が前記両側片と離間した状態で配置される第2鉄心とを備え、第2鉄心に開閉機構を係止状態とする係止部を設けるとともに、第1鉄心を第2鉄心から離れる向きに付勢する第1の付勢手段と、第1の付勢手段による付勢力よりも大きい付勢力で、第2鉄心を第1鉄心から離れる向きに付勢する第2の付勢手段とを設け、前記通電電路に大電流が流れると前記第1及び第2の付勢手段による付勢力に抗して第1鉄心と第2鉄心とを吸着させ、開閉機構と係止部との係止状態を解除することにより接点を強制開極させることを特徴とする回路遮断器の引外し装置。 - 閉極状態において前記第1鉄心と前記第2鉄心とは対向面の一端側で当接するとともに、対向面の他端側で離間しており、前記第1鉄心の対向面の他端側が前記第2鉄心側に吸引されて所定位置まで移動した場合に、前記第1鉄心の対向面の他端側が当接して、それ以上第2鉄心側へ移動するのを規制する位置決め部を器体に設けたことを特徴とする請求項1記載の回路遮断器の引外し装置。
- 閉極状態において前記第1鉄心と前記第2鉄心とはその対向面が離間しており、前記第1鉄心の対向面の一端側と当接し、その当接部位を支点として前記第1鉄心の対向面の他端側を前記第2鉄心側に回動させる位置決め部を器体に設けたことを特徴とする請求項1記載の回路遮断器の引外し装置。
- 前記通電電路は過負荷電流によって自由端側が変位するバイメタルからなり、前記第2の付勢手段が、バイメタルの自由端と第2鉄心とを連結する第1の板ばねからなることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の回路遮断器の引外し装置。
- 前記第1の付勢手段が、前記第1鉄心と前記第2鉄心との間を連結する第2の板ばねから成ることを特徴とする請求項4記載の回路遮断器の引外し装置。
- 前記第1の板ばねと前記第2の板ばねとを1枚のばね材から連続一体に形成したことを特徴とする請求項5記載の回路遮断器の引外し装置。
- 前記第1の付勢手段と前記第2の付勢手段とを別部材としたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の回路遮断器の引外し装置。
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