JP4262349B2 - 多極回路遮断器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、比較的巾の広い多極回路遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電路には負荷の大きさに応じて種々の電流が流れる。この電流の大きさに対応できるように、例えば１６００アンペア程度の小容量のものから６３００アンペア程度の大容量のものまでの多様な定格電流を有する回路遮断器を用意しておく必要がある。
以前の回路遮断器は定格電流の大きさに応じて外形寸法や内部構造がまったく異なっていたが、最近は効率的な配電盤の構成が求められると共に、定格電流が異なってもできるだけ構成部品を共通化することによって回路遮断器の製造コストを削減する傾向になってきた。このため、最近の回路遮断器は、定格電流が異なっても、外形寸法上、巾だけ異なるものとし高さと奥行きを一定とし、開閉操作機構などはほとんどの部品を共通化する構成となってきた。
【０００３】
しかし、部品の共通化には限度があり、例えば定格電流によってサイズの異なる主回路導電部やこの主回路導電部を保持する成型絶縁ベースなどを共通化するのは困難であった。一般的には、需要の多い比較的小容量の回路遮断器については高価な専用金型を利用して部品を制作しても採算が成り立ったが、より大容量の回路遮断器は需要が少ないため、専用金型などの制作をできるだけ避ける必要があった。そこで、２台の小容量回路遮断器を結合して１台の大容量回路遮断器を構成するという技術が従来からあった。
【０００４】
このような従来の大容量回路遮断器を構成するための小容量回路遮断器の構造と動作を図５及び図６によって説明する。この回路遮断器は３極型であるが図５はその中央極を示す側面図であって、開閉接触子部分１はベース２とカバー３とからなる絶縁ケース内に構成されており、電源側と負荷側とに対応してそれぞれ上下に設けられる中継接触子４を介して端子５に接続されている一対の固定接触子６と、これら電源側及び負荷側の双方の固定接触子６と接触及び開離する可動接触子７と、可動接触子７を保持し且つ図示されないガイドによって左右方向に移動可能な接触子ホルダー８と、各固定接触子６と可動接触子７との間に接触圧力を付与する接圧ばね９とを有している。このように構成される開閉接触子部分は両端極にも備えられ、後述するクロスバー２４によって同時に操作される。
【０００５】
開閉操作機構部１０は中央極部分に備えられており、軸１１によって回転自在に保持されるトグルレバー１２と、軸１３によって回転自在に保持されるトリップレバー１４と、トグルレバー１２とトリップレバー１４との間にトグル連結軸１５によって互いに回転自在に連結される上側トグルリンク１６及び下側トグルリンク１７と、軸１８によって回転自在に保持される投入カム１９と、軸２０によって回転自在に保持されると共に操作レバーローラ２１を備えた操作レバー２２と、投入ばね２３と、クロスバー２４によって回転自在に保持されるとともにトグルローラ２５を備えたコンタクトレバー２６とを有している。コンタクトレバー２６は中央極だけでなく両端極にも備えられており、それぞれの極の接触子ホルダー８と軸２７によって連結され、クロスバー２４が回転したとき３極の接触子ホルダー８が同時に移動できるようになっている。なお、中央極の軸２７と固定部材との間には遮断ばね２８が設けられている。
【０００６】
このように構成された回路遮断器の動作について説明する。図５には、投入ばね２３が放勢し、操作レバー２２が反時計方向に回転し、操作レバーローラ２１を介して投入カム１９が時計方向に回転し、投入カム１９のカム面によってトグル連結軸１５が左方向に移動し上側トグルリンク１６と下側トグルリンク１７が伸直した状態が示されている。この状態ではトグルレバー１２が反時計方向に回転しておりトグルレバー１２のカム面及びトグルローラ２５を介してコンタクトレバー２６と共にクロスバー２４が時計方向に回転し、３極すべての可動接触子７が接触子ホルダー８を介して右方向に移動し固定接触子６と接触した状態、すなわちこの回路遮断器の閉路状態となっている。この閉路状態においては、遮断ばね２８や接圧ばね９の作用力は、コンタクトレバー２６を反時計方向に回転させ、トグルレバー１２を時計方向に回転させ、上側トグルリンク１６及び下側トグルリンク１７を介してトリップレバー１４を反時計方向に回転させ、一端においてトリップレバー１４と係合しているトリップローラ２９を備え且つ軸３０によって回転自在に保持されるラッチ手段３１を反時計方向に回転させるように付勢しており、ラッチ手段３１は、トリップアクチュエータ３２を備えた回転自在のラッチ受け３３の断面が半円形の部分と係合してその回転が阻止されている。
【０００７】
この回路遮断器の開路動作は、図５において、過電流引き外し装置３４が動作したとき又はトリップボタン３５を押したとき、ラッチ受け３３が反時計方向に回転し、ラッチ手段３１がラッチ受け３３との係合が解除されて反時計方向に回転し、トリップローラ２９との係合が解除されてトリップレバー１４が反時計方向に回転し、上側トグルリンク１６及び下側トグルリンク１７が左下方に変位し、トグルレバー１２が時計方向に回転し、コンタクトレバー２６が反時計方向に回転し、接触子ホルダー８と共に可動接触子７が左方向に移動し固定接触子６から開離する。このときの開閉操作機構部１０の主要部が図6に示されている。
この回路遮断器の閉路動作は、詳細は説明しないが、上記の開路状態から投入ばね２３を蓄勢してトリップレバー１４とトリップローラ２９とを再係合させるリセット操作を行い、投入ばね２３を放勢すると前述のような図５に示される閉路状態となる。
【０００８】
図７及び図８は、それぞれＡ極、Ｂ極及びＣ極並びにＤ極、Ｅ極及びＦ極を有する上述のような３極型の小容量回路遮断器２台を結合して１台の大容量の回路遮断器を構成したときの模式図であって、図７は正面図、図８は側面図である。図７に示されるようにこの回路遮断器は、Ｄ極、Ｅ極及びＦ極を備える右半分の回路遮断器からは開閉操作機構が削除され、クロスバー２４の代わりにＡ極からＦ極までのすべてのコンタクトレバー２６が取り付けられるクロスバー５０が設けられ、左半分の中央極であるＢ極に備えられた開閉操作機構部１０を操作することによりＡ極からＦ極までのすべての極が操作されるようになっている。そして、左端側の２極（Ａ極とＢ極）を並列に接続して新しい左極、中央の２極（Ｃ極とＤ極）を並列に接続して新しい中央極、右端側の２極（Ｅ極とＦ極）を並列に接続して新しい右極を構成させているため、元の小容量回路遮断器の２倍の定格電流を有する回路遮断器としての通電能力を備えることができる。例えば、２０００アンペアの回路遮断器２台を結合して４０００アンペアの回路遮断器１台を構成できる。
【０００９】
このような構成によれば、２台の小容量の回路遮断器と、これら２台の回路遮断器を互いに結合する部材と、新しいクロスバー５０と、開閉接触子数が増えることによる開閉操作機構のわずかな部材の取換えと、それぞれ隣接する２極を並列に接続して新しい１極を構成するための端子部材を用意するだけで大容量回路遮断器を構成でき、高価な金型などの制作を必要としない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
回路遮断器の電路において短絡事故が発生すると、このとき流れる短絡電流によって大きな電磁反発力が生じるために、図５及び図８において、可動接触子７が左方向に付勢され、コンタクトレバー２６と共にクロスバー２４、５０が反時計方向に回転付勢される。この付勢によるクロスバーの回転は中央極に備えられる開閉操作機構部１０によって阻止されるため、端極で生じた電磁反発力はクロスバーにねじり力として作用し、過電流引き外し装置３４などが動作して開閉操作機構部１０が動作しない限りクロスバーには機械的ストレスが発生する。特に、短絡電流が流れた瞬間においてはクロスバーに回転付勢力が衝撃的に加わり、クロスバーにとって機械的ストレスが非常に大きいものとなる。
【００１１】
上記のように大容量回路遮断器を形成する前の例えば３極型の小容量回路遮断器においてこのような短絡電流が流れても、端極（Ａ極又はＣ極）においてクロスバーに加わるねじれ量は開閉操作機構部１０が設けられたＢ極との間隔が小さいため問題とならなかった。しかし、図７のように２台の小容量回路遮断器を結合して構成された大容量の回路遮断器の場合は、右半分のＤ極、Ｅ極及びＦ極において発生する回転付勢力がさらに加わる上、開閉操作機構部１０が設けられたＢ極との間隔が大きいためクロスバーに加わるねじれ量が大きくなる。このため、クロスバーの直径を相当大きくしたり強靭な材料のものを採用する必要があり、コストが高くなったり大型になるという問題があった。
したがって、この発明の目的は、巾の広い多極回路遮断器を安いコストで提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、請求項１の発明は、細長いクロスバー上に点在するごとく取り付けられると共にクロスバーの回転によって固定接触子と接触及び開離する複数の可動接触子と、クロスバーの一部において連結されクロスバーを回転操作する開閉操作機構部とを有する多極回路遮断器において、開閉操作機構部との連結部分から隣接する極を越えて離れたクロスバー上に設けられ且つクロスバーと共に回転する係合部材と、固定部材上に設けられると共に可動接触子が固定接触子から開離するとき係合部材の変位によって押圧されて回転するカムとを備え、カムのカム面は、押圧される初期において、押圧付勢力の大きな分力がカムの回転中心方向に作用し、カムを回転させる分力が小さくされるわずかな逃げ角をもって形成されることとしている。
【００１３】
そして、短絡電流が流れた初期に開閉操作機構部は瞬時に開路動作をすることはないため、クロスバーはその開閉操作機構部との連結部において回転しないが、開閉操作機構部から十分離れた極において発生する電磁反発力に起因したクロスバーを回転させる付勢力は、係合部材を介して衝撃的にカムを押圧し、カムを回転させてクロスバーを回転させる。しかし、上記のような構成をしているため、カムを押圧する押圧力の大部分がカムの回転中心に向かう分力であり、カムを回転させる分力は非常に小さいため、カムが有する慣性力によってカムの回転が緩慢となる。このため、この部分においてクロスバーの回転も緩慢となり、開閉操作機構部との連結部との間で発生するねじれ量はわずかとなり、クロスバーが受ける機械的ストレスは小さく、短絡初期の衝撃的なねじれ作用を阻止できるため、より強度の小さいクロスバーで電磁反発力に耐えることができる。
【００１４】
請求項２の発明は、複数の小容量多極回路遮断器を並列に結合し、その複数極を並列接続して１極とする定格電流の大きい大容量多極回路遮断器であって、開閉操作機構部は、複数の小容量多極回路遮断器のうちの一つにのみ備えられると共に複数の小容量多極回路遮断器のすべての可動接触子が取り付けられた単一のクロスバーを操作し、係合部材は開閉操作機構部を有しない他の小容量多極回路遮断器部分のクロスバー上に設けることとしている。
そして、このような構成により、小容量多極回路遮断器の部材をほとんど共用して大容量多極回路遮断器を構成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態を、図１ないし図４に示される実施例において説明する。図１及び図２はこの実施例の模式図であって、前述した従来の大容量回路遮断器と同様に２台の小容量回路遮断器を結合して構成されたものであるため、以下の説明において従来技術と実質的に同一である構成部材については同一の符号を用い、その詳細説明を省略する。
【００１６】
この実施例の回路遮断器は、従来の大容量回路遮断器と異なり、右半分の小容量回路遮断器の中央極に当たるＥ極に後述するように補助カム３６が設けられている。すなわち、図３及び図４において、Ｅ極には補助フレーム３７が取り付けられており、補助フレーム３７には、軸３８によって回転自在に保持される補助カム３６と、補助カム３６を反時計方向に付勢する復帰ばね３９と、復帰ばね３９を保持するばねホルダー４０と、ばねホルダー４０を変位自在に保持する補助フレーム３７側のピン４１及び補助カム３６側のピン４２と、補助カム３６の反時計方向の回転を制限するストッパピン４３とが設けられている。また、Ｅ極のコンタクトレバー２６にはＢ極のトグルローラ２５と同様の係合ローラ４４が取り付けられている。
【００１７】
このように構成された実施例の回路遮断器に短絡電流が流れた場合の動作について説明する。短絡電流が発生すると、Ａ極ないしＦ極のすべての極の可動接触子７が電磁反発力によって左方向に付勢され、それぞれの極のコンタクトレバー２６はクロスバー４５と共に反時計方向に回転付勢される。この回転付勢によって開閉操作機構部１０が設けられたＢ極のコンタクトレバー２６のトグルローラ２５がトグルレバー１２のカム面を押圧するとともに、Ｅ極の係合ローラ４４が補助カム３６のカム面を押圧する。Ｂ極においては前述のごとくトリップレバー１４が反時計方向に回転して上側トグルリンク１６及び下側トグルリンク１７が左下方に変位しない限り、トグルレバー１２は時計方向に回転せず、したがって、この部分ではクロスバー４５は回転しない。
【００１８】
一方、図３に示されるように、Ｅ極の補助カム３６のカム面は、押圧瞬時において補助カム３６に対する押圧付勢力Ｆの作用方向が補助カム３６の回転中心方向からわずかにずれたいわゆるわずかな逃げ角になるように、また、押圧されて補助カム３６が回転したときさらに回転中心方向からずれて逃げ角がだんだん大きくなるように形成されている。このため、電磁反発力が発生した瞬間に係合ローラ４４が補助カム３６を押圧する押圧付勢力Ｆの大きな分力Ｆ１が補助カム３６の回転中心方向に作用し、補助カム３６を回転させる分力Ｆ２はごくわずかである。さらに補助カム３６の慣性力が働くために、押圧された瞬間は、補助カム３６の回転が非常に緩慢となり、その結果この部分におけるクロスバー４５の回転は非常に緩慢となるため、ねじれによる機械的ストレスは非常に小さい。なお、短絡電流が流れ続けた場合は、慣性作用が消滅すると共に逃げ角も大きくなり、補助カム３６の回転と共にクロスバー４５も回転し易くなってそのねじれ量も増加するが、この発明による構成を採用しないときの短絡発生初期の衝撃的なねじれ量よりも小さいため、全体としてクロスバー４５の機械的強度は従来より小さいもので済む。
【００１９】
なお、このような構成にした場合であっても、トリップボタン３５を押したり過電流引き外し装置３４が動作したときの通常の開路動作は支障なく行われる。すなわち、開閉操作機構部は従来の技術において説明した動作と同様に動作し、クロスバー４５は反時計方向に回転付勢される。そして、Ｅ極においてはクロスバー４５の反時計方向への回転によって係合ローラ４４が補助カム３６のカム面と接触し押圧する。そして双方が逃げ角でもって係合しているため補助カム３６が回転し、クロスバー４５も回転して可動接触子７が固定接触子６から開離する。
【００２０】
この発明の実施の形態について説明を行ったが、上述した実施の形態は、あくまでも一例を示すものであって、この発明の範囲は上記の実施の形態に限定されるものではない。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は、以上説明した形態で実施され、請求項１の発明は、クロスバーの回転を阻止する係合手段とカムを開閉操作機構とクロスバーの連結部から十分離れた位置に設けることによって、短絡電流が発生した瞬間において衝撃的に発生する大きな電磁反発力によってクロスバーに生じるねじれ量を低減させることができ、機械的強度の小さいクロスバーを採用することができるため、巾の広い多極回路遮断器を安いコストでしかも小型に構成できるという効果を奏する。
請求項２の発明は、複数の小容量多極回路遮断器を利用して大容量多極回路遮断器を構成できるため、大容量多極回路遮断器として特別の部材を制作する必要性は小さくなり安いコストで大容量多極回路遮断器を制作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例に係る多極回路遮断器の構成を模式的に示す正面図である。
【図２】 図１のＥ極を示す側面断面図である。
【図３】 図１及び図２に示される実施例の閉路状態におけるＥ極の詳細側面断面図である。
【図４】 図３の開路状態を示す図である。
【図５】 閉路状態における小容量の回路遮断器の側面断面図である。
【図６】 図５の回路遮断器の開路状態における開閉操作機構部の主要部を示す図である。
【図７】 従来の大容量回路遮断器の構成を模式的に示す正面図である。
【図８】 図７のＥ極を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ 開閉接触子部分、２ ベース、３ カバー、４ 中継接触子、５ 端子、６ 固定接触子、７ 可動接触子、８ 接触子ホルダー、９ 接圧ばね、１０ 開閉操作機構部、１１ 軸、１２ トグルレバー、１３ 軸、１４ トリップレバー、１５ トグル連結軸、１６ 上側トグルリンク、１７ 下側トグルリンク、１８ 軸、１９ 投入カム、２０ 軸、２１ 操作レバーローラ、２２ 操作レバー、２３ 投入ばね、２４ クロスバー、２５ トグルローラ、２６ コンタクトレバー、２７ 軸、２８ 遮断ばね、２９ トリップローラ、３１ ラッチ手段、３２ トリップアクチュエータ、３３ ラッチ受け、３５ トリップボタン、３６ 補助カム、３７ 補助フレーム、３８ 軸、３９ 復帰ばね、４０ばねホルダー、４１ ピン、４２ ピン、４３ ストッパピン、４４ 係合ローラ、４５ クロスバー。

Claims (2)

1. 細長いクロスバー（４５）上に点在するごとく取り付けられると共に前記クロスバー（４５）の回転によって固定接触子（６）と接触及び開離する複数の可動接触子（７）と、
   前記クロスバー（４５）の一部において連結され前記クロスバー（４５）を回転操作する開閉操作機構部（１０）とを有する多極回路遮断器において、
   前記開閉操作機構部（１０）との連結部分から隣接する極を越えて離れた前記クロスバー（４５）上に設けられ且つ前記クロスバー（４５）と共に回転する係合部材（４４）と、
   固定部材（３７）上に設けられると共に前記可動接触子（７）が前記固定接触子（６）から開離するとき前記係合部材（４４）の変位によって押圧されて回転するカム（３６）と
   を備え、前記カム（３６）のカム面は、押圧される初期において、押圧付勢力（Ｆ）の大きな分力（Ｆ１）が前記カム（３６）の回転中心方向に作用し、前記カム（３６）を回転させる分力（Ｆ２）が小さくされるわずかな逃げ角をもって形成されることを特徴とする多極回路遮断器。
2. 複数の小容量多極回路遮断器を並列に結合し、その複数極を並列接続して１極とする定格電流の大きい大容量多極回路遮断器であって、
   前記開閉操作機構部（１０）は、前記複数の小容量多極回路遮断器のうちの一つにのみ備えられると共に前記複数の小容量多極回路遮断器のすべての前記可動接触子（７）が取り付けられた単一の前記クロスバー（４５）を操作し、
   前記係合部材（４４）は、開閉操作機構部（１０）を有しない他の前記小容量多極回路遮断器部分の前記クロスバー（４５）上に設けられる
   ことを特徴とする請求項１の多極回路遮断器。

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