JP4457952B2 - 回路遮断器の可動接触装置 - Google Patents

Description

この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器の可動接触装置に関し、詳しくは摺動接触方式における接触抵抗値の安定化に関するものである。

回路遮断器の開閉寿命には、機械的開閉寿命と電気的開閉寿命がある。前者は、主に機構部の摩耗や損傷によって決まる。後者は、それらに加えて接点の消耗に支配され、通常、前者より短い。機構部の損傷としては、特に銅の平編線や薄板で可撓性を持たせて電気的接続を行う部品（以下、シャントと称す）の疲労断線が、開閉寿命を制限する大きな要因である。

この要因を取り払う一対策として、可動接触子と可動子受けを摺動接触させ、この可動子受けの外部に配設した圧縮ばねによって、可動接触子と可動子受けの接触圧力を高める通電機構が知られている。この可動接触子と可動子受けの電気的接触は、前述したシャントを用いないことから、一般には「シャントレス通電機構」と呼ばれている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−３０６３２６号公報（第３頁左欄第９行〜第２６行、および図１）

従来の回路遮断器の可動接触装置では、一対の可動子受けをベースに固定する際に、可動接触子の厚さに相当する寸法が変動し易く、可動接触子と可動子受け間の接触抵抗が不安定になるという問題点があった。また、圧縮ばねを外部に配置することから、シャントを使用した通電機構に比べ、この通電機構に要する部分の容積がアップしてしまう、という問題点も抱えていた。

これら問題点のうち、接触抵抗の安定化には、例えば、可動子受けの一体化、つまり可動子受けの相対向する接触面の間に可動接触子を挟み込む方式も考えられるが、可動接触子の厚さ寸法はもちろんのこと、可動子受けの相対向する接触面間の寸法もかなり厳しく管理する必要がある。これらの寸法、すなわち、可動接触子の厚さと可動子受けの相対向する接触面間の差は理想的には零であるが、現実には往往にして可動子受けの相対向する接触面間の方が僅かに広いことは否めない。したがって、前述した圧縮ばねによる押圧は、可動子受けの相対向する接触面を撓ませつつ可動接触子と接触させることを意味する。このため、撓みによる点接触が起きやすく、接触抵抗の増加を招く恐れがあるとともに、可動子受けの相対向する接触面を薄く形成する必要があることから、定格電流が大きい回路遮断器には適さない、部品加工時・組立工程時・部品の取扱い工程時での変形防止、つまり適正寸法の維持のために細心の注意を払う、といった弊害が考えられる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小形で接触抵抗が安定している回路遮断器の可動接触装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る回路遮断器の可動接触装置においては、開閉機構に連結され、この開閉機構と連動して回動するように支承されたクロスバーと、このクロスバーと連動するように上記クロスバーの相対向する凹部に嵌通された軸に係合された可動接触子と、上記軸を貫通させる相対向する貫通孔を有するとともに、上記開閉機構を収納する絶縁筐体に固定される可動子受けを備え、上記可動子受けの相対向する貫通孔を有する面の間を上記可動接触子が摺動するように構成された回路遮断器の可動接触装置において、上記可動接触子を１極あたり複数個並設させるとともに、この複数個の可動接触子の間に、リング状に形成されたコイルばねよりなる弾性部材を挟装させ、かつ、上記コイルばねは、上記軸に対し角度を持たせて形成したものである。

この発明は以上説明したように、機械的開閉寿命に優れたシャントレス通電機構でありながら、通電能力が高い回路遮断器の可動接触装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の閉状態を示す正面図、図２は図１における線Ａ−Ａに沿う部分上断面図であり、１極分の可動接触装置の平面図を兼ねている。また、図３は図２における線Ｂ−Ｂに沿う側断面図である。

図１において、カバー１、およびベース２は回路遮断器１０１の筐体を構成するものであり、それぞれ合成樹脂で形成されている。ベース２に開閉機構部１０２が収納されており、この開閉機構部１０２に連動するハンドル３が、カバー１のハンドル用窓孔１ａからカバー１の表面に突出しており、外部から手によって操作可能であることは周知の通りである。なお、閉状態にある回路遮断器１０１のハンドル３の位置より、紙面上、右側が図示しない例えば電源側電線との接続部（付番せず）、左側がやはり図示しない例えば負荷側電線との接続部（付番せず）であることも、やはり周知の通りである。

電源側電線との接続部を構成する固定接触子４がネジ５によりベース２に固定され、この固定接触子４の一端に固着された固定接点６が、可動接触子８の一端に固着された可動接点７と接離することで、回路遮断器１０１の開閉、すなわち電路の入り切りが行われることは周知の通りである。この開閉は、可動接触子８を軸９（図２参照）によって係合するクロスバー１０が、開閉機構部１０２と連結されることで、この開閉機構部１０２の作動に応じて行われるが、本発明の要部をなすものではないため、その詳しい説明は省略する。

可動接触子８は可動子受け１１に挟持され、この可動子受け１１は、ネジ１２によってベース２に固定されるとともに、ネジ１３によって中継導体１４に接続されている。この中継導体１４は図示しない過電流引き外し装置を構成するヒーターを介して、負荷側電線との接続部を構成する負荷導体１５に接続されている。したがって、この閉状態における電流経路は、固定接触子４→固定接点６→可動接点７→可動接触子８→可動子受け１１→中継導体１４→ヒーター→負荷導体１５となり、シャントを用いないシャントレス通電機構を構成していることがわかる。このシャントレス通電機構の中核、すなわち本発明の要部である、前述した可動子受け１１に挟持された可動接触子８、換言すれば可動接触子８と可動子受け１１の電気的接触に関し、以下に詳しく説明する。

図２において、可動子受け１１は、前述したネジ１２を螺着する図示しないネジ部、およびネジ１３が貫通する第一の貫通孔１１ｃを備える基部１１ａと、この基部１１ａから直角に立ち上げられ、先端が相対向し、軸９が貫通するための第二の貫通孔１１ｄを備える一対の接続導体部１１ｂとで一体形成されている。一方、可動接触子８は、前述したように一端に可動接点７が固着されるとともに、他端に貫通孔８ａを備えており、この貫通孔８ａに軸９が貫通することで、可動接触子８はクロスバー１０に回動自在に係合されている。また、並設された可動接触子８の相対向する面、すなわち可動子受け１１と接触する面とは反対側に溝８ｂが設けられ、この溝８ｂに軸９に遊嵌されたばね１６が挿嵌されている。なお、この実施の形態１では、可動接触子８を２個有しているが、この２個に限定される訳ではない。また、請求項で述べている「弾性部材」とは、ばね１６のことである。

続いて組立方法について説明する。ばね１６は、いわゆる押しばねであり、並設された可動接触子８の間に挟装し、少なくとも一対の接続導体部１１ｂ間の寸法Ｃ以下になるまで、可動接触子８の相対向する面が接する方向に可動接触子８を押さえ、一対の接続導体部１１ｂ間に挿入する。その後、第二の貫通孔１１ｄと貫通孔８ａを合わせ、これら貫通孔１１ｄ、８ａおよびばね１６に軸９を通し、図３に示すように、この軸９をクロスバー１０のＵ字状（図示せず）の溝に係合させる。そして、可動接触子８に回転モーメントを与え、これにより固定接点６（図１参照）と可動接点７の接触圧力を発生させる図示しない接圧ばねを装着することで、シャントレス通電機構が構成される。したがって、ばね１６によって、可動接触子８の接触部８ｃが接続導体部１１ｂに対し、面接触を保つことができるので接触抵抗が安定する。また、可動子受け１１の寸法Ｃを厳しく管理する必要がないとともに、接続導体部１１ｂを撓ませる必要がないので、この接続導体部１１ｂの厚肉化が可能となり、抵抗値の低減、換言すれば通電容量の増加が見込まれる。

実施の形態２．
実施の形態１では、通電容量の増加を踏まえた定格電流の格上げを想定し、可動接触子８を複数個（２個）としたが、定格電流の格上げを想定しない、あるいは１個の厚肉の可動接触子８とした場合を実施の形態２として説明する、なお、図４は、この実施の形態２における図３相当図である。

図４において、可動接触子８の接触部８ｃとは反対側に溝８ｂが設けられ、この溝８ｂに軸９に遊嵌されたばね１６が挿嵌されている。このばね１６は、実施の形態１と同様、押しばねであり、可動接触子８と可動子受け１１の間に挟装されるように、可動接触子８を一対の接続導体部１１ｂ間に挿入する。なお、軸９や図示しない接圧ばねの装着については実施の形態１と同様である。したがって、この実施の形態２においても、ばね１６によって、可動接触子８の接触部８ｃが接続導体部１１ｂに対し、面接触を保つことができるので接触抵抗が安定する。

なお、実施の形態１および２ともに、可動子受け１１は一体形成品として説明したが、これに限定される訳ではなく、例えば、特許文献１が示すような、分割された一対の可動子受けを、図３および図４紙面上、左右両側から挟み込んだ場合でも、同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態３．
実施の形態１においても、ばね１６を外部には配置しないことから、シャントレス通電機構の小形化にも充分貢献しているが、可動接触子８と可動子受け１１とのある程度の接触圧力を生み出すには、ばね１６の線径や巻き数を考慮せねばならず、可動接触子８間の寸法（図２紙面上、Ｄ寸法）は無視できない。この寸法Ｄを極力抑えたものを実施の形態３として説明する。なお、図５および図６は、この実施の形態３における、それぞれ図２および図３相当図である。また、図７は、この実施の形態３で使用するコイルばねの外観斜視図である。

図５（ａ）において、並設された可動接触子８の相対向する面、すなわち可動子受け１１と接触する面とは反対側に溝８ｂが設けられ、この溝８ｂにコイルばね１７が挟装されている。なお、この実施の形態１では、可動接触子８を２個有しているが、この２個に限定される訳ではない。コイルばね１７は、図７に示すように、通常の押しばねの両端を接合することでリング状に形成され、図５（ａ）紙面上、接触部８ｃを接続導体部１１ｂ側に接触させる方向に荷重を加えることができる。なお、コイルばね１７を挟装した状態での可動接触子８のトータル寸法（紙面上、Ｅ＋Ｄ＋Ｅに相当）は、寸法Ｃより僅かに大きいだけなので、容易に可動接触子８を密着させる方向に押さえることができ、一対の接続導体部１１ｂ間への挿入も容易である。

図５（ａ）において、寸法Ｄは可動子受け１１への挿入前に比べ、若干縮まるが、この縮まった分が接触部８ｃの接続導体部１１ｂへの押圧力に変換されることになる。この挿入後、第二の貫通孔１１ｄと貫通孔８ａを合わせ、これら貫通孔１１ｄおよび８ａに軸９を通し、図６に示すように、この軸９をクロスバー１０のＵ字状（図示せず）の溝に係合させる。なお、図示しない接圧ばねを装着することは、実施の形態１と同様である。したがって、コイルばね１７によって、可動接触子８の接触部８ｃが接続導体部１１ｂに対し、面接触を保つことができるので接触抵抗が実施の形態１と同様、安定するとともに、シャントレス通電機構そのものの小形化を図ることができる。

なお、図５（ａ）で明らかなように、コイルばね１７は、軸９に対し、ほぼ平行となるよう形成されているが、図５（ｂ）に示すように、紙面上、軸９の左右方向に対し、角度θを持たせるように、コイルばね１７を形成しても良く、この場合、接触部８ｃの接続導体部１１ｂへの押圧力がさらに安定する。

実施の形態４．
コイルばね１７は実施の形態２で説明したような、１個の厚肉の可動接触子８とした場合でも適用できる。これを実施の形態４として説明する。なお、図８は、この実施の形態４における図３相当図である。

図８において、可動接触子８の接触部８ｃとは反対側に溝８ｂが設けられ、この溝８ｂにコイルばね１７が挟装されている。このコイルばね１７には、実施の形態３と同様、挟装されることによる若干の荷重が加えられ、接触部８ｃが接続導体部１１ｂに押圧される。このため、図からもわかるように、接続導体部１１ｂ間の寸法Ｃは可動接触子８の板厚寸法Ｅより、やや広いだけで済むので、接触抵抗の安定化はもちろんのこと、更なる小型化、もしくは可動接触子８の厚肉化による通電容量の増加が期待できる。

実施の形態５．
図９は、この実施の形態５で使用する波板状に形成された部材の外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。実施の形態３および４では、説明したように、リング状に形成されたコイルバネであったが、図９に示すような部材を、図６または図８で示した可動子８の溝８ｃに挟装させることを、実施の形態５として説明する。

具体的には、図９（ｂ）に示すように、部材（ここでは、波板ばね１８とする）の各頂点１８ａが、可動接触子８、もしくは可動接触子８と可動子受け１１に接触し、可動接触子８が可動子受け１１に挿入されることによる寸法Ｄ（図６参照）が寸法Ｆより短いことで、波板ばね１８に矢印Ｇ方向の荷重が加わり、接触部８ｃが接続導体部１１ｂに押圧されることになる。したがって、接触抵抗の安定化が図れるのはもちろんのこと、シャントレス通電機構の更なる小形化が可能となる。

実施の形態６．
実施の形態３および４で使用したコイルばね１７に導電性を持たせたことを、実施の形態６として説明する。図８において、コイルばね１７を導電性材料、もしくは導電性の表面処理を施した材料にすれば、可動接触子８→可動子受け１１→中継導体１４（図１参照）という電流経路の他に、このコイルばね１７が介在する電流経路も確保できる。このため、接触抵抗の低減を図ることができる。また、図５において、万が一、例えば、紙面上、右側の可動接点７と固定接点（図示せず）間の接触状態が悪くなったとしても、コイルばね１７を介して、左側の可動接触子８→右側の可動接触子８→右側の接続導体部１１ｂという電流経路が確保できるので、大幅な抵抗値アップを防ぐことができる。

この発明の実施の形態１における回路遮断器の閉状態を示す正面図である。 図１における線Ａ−Ａに沿う部分上断面図である。 図２における線Ｂ−Ｂに沿う側断面図である。 この発明の実施の形態２における図３相当図である。 この発明の実施の形態３における図２相当図である。 この発明の実施の形態３における図３相当図である。 この発明の実施の形態３におけるコイルばねの外観斜視図である。 この発明の実施の形態４における図３相当図である。 この発明の実施の形態５における波板ばねの外観図である。

符号の説明

１ カバー、２ ベース、３ ハンドル、８ 可動接触子、９ 軸、
１０ クロスバー、１１ 可動子受け、１１ｂ 接続導体部、１１ｄ 第二の貫通孔、
１６ ばね、１７ コイルばね、１８ 波板ばね、１０１ 回路遮断器、
１０２ 開閉機構部。

Claims (2)

1. 開閉機構に連結され、この開閉機構と連動して回動するように支承されたクロスバーと、このクロスバーと連動するように上記クロスバーの相対向する凹部に嵌通された軸に係合された可動接触子と、上記軸を貫通させる相対向する貫通孔を有するとともに、上記開閉機構を収納する絶縁筐体に固定される可動子受けを備え、上記可動子受けの相対向する貫通孔を有する面の間を上記可動接触子が摺動するように構成された回路遮断器の可動接触装置において、
   上記可動接触子を１極あたり複数個並設させるとともに、この複数個の可動接触子の間に、リング状に形成されたコイルばねよりなる弾性部材を挟装させ、
   かつ、上記コイルばねは、上記軸に対し角度を持たせて形成したことを特徴とする回路遮断器の可動接触装置。
2. リング状に形成されたコイルばねに導電性を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器の可動接触装置。

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