JP4510528B2 - 回路遮断器の瞬時引外し装置 - Google Patents

Description

本件の発明は，引外し機構を備えた回路遮断器における瞬時引外し装置に関するものである。

従来の瞬時引外し装置には，図５に示したようなものがあった。これは，前面支え部と背面支え部と上側逃げ部と下側逃げ部と上側斜辺部と下側斜辺部と上側突片掛け部と下側突片掛け部とからなる可動鉄片挿入孔を有する電磁枠と，前記可動鉄片挿入孔に係合する第一の突片及び第二の突片を有するとともに第一の突片及び第二の突片と対向し電磁枠と可動鉄片とを組み付けた際に可動鉄片の挿入深さを決める挿入止め片を有し挿入止め片を軸にして回転可動可能な可動鉄片と，可動鉄片の第一の突片及び第二の突片とは反対の他端に設けられたばね掛け穴ｂと電磁枠に設けられたばね掛け穴ａ間に懸架に係合され可動鉄片と電磁枠とからなる磁気回路を通常は開の状態に付勢せしめるばねと，前記磁気回路の内側に設けられ磁気回路を磁化する導体とを具備することを特徴として構成されたものである。

また，図６に示した回路遮断器に用いられている引外し装置があった。これは，バイメタルや電磁素子などで構成され，遮断器が接続された電路に過電流や短絡電流など事故電流が流れた場合，開閉機構部の引外し部材に作用して接点閉を保持する係合を外し接点を閉から開に引き外すものである。

特開平１１−２８８６５１号公報（第０００６項，第１図） 特開平２００２−５６７６３号公報（第００２７項，第１図）

しかしながら，従来の引外し装置においては次のような問題があった。引外し装置は，通常，該引外し装置を構成する可動鉄片と電磁枠とからなり，磁束が貫く断面積をもった磁気回路を形成しており，平常は該磁気回路に磁気抵抗（ギャップ）を設けるように配置されている。短絡電流等が発生した場合には，磁気回路を貫くように配置されている導体に流れる電流によって磁気回路が磁化され，電磁枠は可動鉄片を吸引し，吸引の過程でラッチを形成した引外し部材を引き外すように作用し開閉機構部を動作させるようになっており，可動鉄片は引外し部材に作用するにあたり，十分な作用力（吸引力）を得るように設けられる。

即ち，吸引力は導体を流れる電流の大きさ，磁気回路の断面積，及びギャップ等を要因としてその大きさが決まり，可動鉄片の大きさ，可動鉄片をギャップを設ける方向に付勢するばね部材の引っ張り力，引外し部材への作用力に抗して可動鉄片を動作させるように発生させる必要がある。
可動鉄片は，ラッチを形成した引外し部材を引き外すため，その引外しのための移動量を確保する必要がある。このため所定の大きさのギャップを設ける必要があり，ギャップに比例して磁気回路を駆動させるための吸引力は大きくなるため，その吸引力を発生させるためには所定の大きさの断面積を確保する必要があった。

また，所定の電流値にて引外し装置を駆動させる場合，駆動に必要な力が一番大きくかかる引き始めに所定の駆動力を得られるように磁気回路を構成する必要があった。可動鉄片と引外し装置との当接は，一箇所で行われるため，その当接箇所にて引外し部材を引き外しできる駆動力が得られるよう磁気回路を構成しておく必要があるが，ギャップの大きさと吸引力は反比例の関係にあるため，引き始めに必要な吸引力に比べて駆動後の可動鉄片に必要な吸引力は小さくてよく，引き始め以後の吸引力は余剰であるような構成であった。このように，引き始めに必要な吸引力が得られるように磁気回路を構成しているため，磁気回路の断面積は大きくなり，即ち引外し装置の大きさが大きくなるため，回路遮断器内に占めるスペースが大きくなり小型化には向かず，また，磁気回路に発生する吸引力を効率的に使用できないという課題があった。

本発明は，このような課題を解決するために，引外し装置の小型化を図り，発生する吸引力を効率的に使用することが可能な回路遮断器の引外し装置を提供することを目的とするものである。

以上のような課題を解決するために，請求項１の発明においては，
過電流を検出し接触子を開極させるよう開閉機構のラッチに作用して引外し動作を行う回路遮断器の瞬時引外し装置を，
前記ラッチ部を構成し一端を回動自在に保持された引外し部材と，
導体近傍に配設され，過電流が発生した際には電磁力により，一端を回動自在に保持された可動鉄片を吸引吸着せしめる可動鉄片吸着部を有する電磁枠とを含んで構成し，
引外し部材及び可動鉄片には，可動鉄片が可動鉄片吸着部に吸着されるよう回動する移動軌跡において，先に互いに当接しあう第一の当接部と，続いて当接しあう第二の当接部とを設け，前記第一の当接部は，第二の当接部と比べて，前記引外し部材においては引外し部材の回転中心から遠い位置に設けられるとともに，前記可動鉄片においては可動鉄片の回転中心から遠い位置に設けられ，引外し装置の動作時において，引外し部材及び可動鉄片における互いに当接しあう第一の当接部が当接し引外し部材が一定量回動し，続いて互いに当接しあう第二の当接部が当接し引外し部材をさらに回動し，引外し部材のラッチに作用して引外しを行うことを特徴として回路遮断器の瞬時引外し装置を提供したものである。

これにより，吸引力により可動鉄片が引外し部材に作用を始める際（引き始めの際）には，引外し部材の回動中心から，より離れた箇所（第一の当接部）に当接して作用することにより，引外し部材を回転させるための力がより小さくてよく，即ち，必要な吸引力を小さくでき，駆動後においては，第一の当接部と比べて回動中心に近い箇所（第二の当接部）に当接して作用することにより，磁気回路におけるギャップが小さくなり増加した吸引力を利用して引外し部材に作用するために，発生する吸引力を効率的に使用することが可能である。また，これにより磁気回路の断面積を小さくすることができるため引外し装置を小型化することが可能である。

本件の発明によれば、引外し装置の小型化を図れ，発生する吸引力を効率的に使用することが可能な回路遮断器の引外し装置を提供することができる。

以下，本発明の実施の形態について，図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の引外し装置を組み込んだ回路遮断器の内部構造図である。
回路遮断器１は，電源側と負荷側を結ぶ方向を長手方向とした場合に，該長手方向において分割されたカバーａ１００ａとカバーｂ１００ｂとを対向させるように設けてその外郭，即ち器体が構成される。回路遮断器１を構成する各部品はこれらの分割されたカバーａ１００ａとカバーｂ１００ｂに挿み込まれるように収納される。

１０１ａ，１０１ｂは，分電盤に設けられる各分岐開閉器に電流を供給する母線や分岐線などから電流を供給される電源側端子である。

１０２ａ，１０２ｂは，負荷側電路に接続され，負荷機器に電流を供給する負荷側端子である。

１０３は，可動接点を備えた可動接触子１０３２と，該可動接点と対をなし対向して固定接点を備えた固定接触子１０３１とからなり電路を開閉する接点装置である。

１０４は，接点装置１０３を開閉動作する開閉機構部で，遮断器の器体に露望して配置される操作ハンドルにより接点装置を開閉動作させるリンク部材から構成される。

１０５は，過電流発生時などに開閉機構部１０４に作用し可動接点を開極させる引き外し機構で，開閉機構部１０４とのラッチ部１０５２を形成する引外し部材１０５１，導体であるバイメタルや，電磁式引き外し装置を含んで構成される。

回路遮断器１は，電源端子１０１ｂ側が電源極側で，電源端子１０１ａが中性極側である。電源端子１０１ａ，１０１ｂはそれぞれ導体を介して接点装置１０３に接続され，接点装置からは，電源極側においては引き外し機構１０５を介して，負荷端子１０２ａ，１０２ｂに導体で接続されている。

図２は，引外し装置を示した構造図であり，図２（ａ）は図１の内部構造図に臨む方向とは反対の方向から引外し装置１０５１を見た図である。図２（ｂ）は図１の内部構造図に臨む方向から引外し装置１０５１を見た図である。

引外し装置１０５１は，電磁枠１０５４と，電磁鉄片１０５３を弾性的に保持し電磁枠１０５４に装着される可動鉄片受１０５６と，ラッチ部を構成し一端を回動自在に保持された引外し部材１０５１とを含んで構成されている。

電磁枠１０５４は，電磁鉄片１０５３と磁気回路を構成するように設けられており，該磁気回路を貫くように導体であるバイメタル１０５５が配設され，電磁枠１０５４はバイメタル１０５５を略包囲するよう形成されている。

電磁鉄片１０５３はかしめ加工により，電磁鉄片受１０５５に弾性的に保持されており，図２（ａ）中に示したように，可動鉄片回動軸１０５４ａを中心として回動動作を行い，常に前記磁気回路にギャップを設ける方向，即ち反時計回りの方向に付勢されている。
可動鉄片１０５３の形状は，該回動中心から直線状に延出したのち，一旦緩く折れ曲がり，再び前記直線状の延出部分と略平行になるように形成され，回動中心から長く延出するように設けられている。

引外し部材１０５１は，可動鉄片１０５３が電磁枠１０５４に吸引される際に当接するように，まず，引外し部材回動軸１０５１ａからラッチ部１０５２を形成した部分が設けられ，略Ｕ字型に折れ曲がり，当接部を形成した部分が設けられている。

可動鉄片１０５３と引外し部材１０５１には互いに当接しあう当接部が２箇所設けられており，可動鉄片においては，緩く折れ曲がった部分が第一の当接部１０５３ａ，回動軸とは反対側の突端部分が第二の当接部１０５３ｂであり，引外し部材１０５１においては，略Ｕ字に折れ曲がった部分に設けられた突出部が第一の当接部１０５１ａ，回動軸とは反対側の突端部分が第二の当接部１０５１ｂである。

また，過電流発生時にはバイメタルにより引外し部材を駆動できるように，引外し部材１０５１の略Ｕ字に折れ曲がった部分にはバイメタル当接部１０５１ｄが設けられている。

次に，短絡電流等による引外し装置１０５の動作について説明を行う。

図２において，電磁枠１０５４と可動鉄片１０５３に略包囲された導体であるバイメタル１０５５に電流が流れることにより，電磁枠１０５４と可動鉄片１０５３に磁気回路が形成される。バイメタル１０５５に所定以上の電流が流れた場合，即ち短絡電流等が発生した場合，電磁枠１０５４と可動鉄片１０５３には互いに引き合うように吸引力が発生し，該吸引力により可動鉄片１０５３は可動鉄片回動軸１０５４ａを回動中心として回動し，可動鉄片１０５３の第一の当接部１０５３ａは引外し部材１０５１の第一の当接部１０５１ａと当接しあう。図３にその例を示した。図２と同様に図３（ａ）は図１の内部構造図に臨む方向とは反対の方向から引外し装置１０５１を見た図であり，図３（ｂ）は図１の内部構造図に臨む方向から引外し装置１０５１を見た図である。可動鉄片１０５３は引外し部材回動軸１０５１ｃから，より遠い位置で作用するために，軽い作用力で引外し部材１０５１を駆動（引外し）させることが可能である。

続いて，図４（図４（ａ）は図１の内部構造図に臨む方向とは反対の方向から引外し装置１０５１を見た図である。図４（ｂ）は図１の内部構造図に臨む方向から引外し装置１０５を見た図である。）に示したように，可動鉄片１０５３が回動するにつれて，可動鉄片１０５３と引外し部材１０５１の当接位置が第一の当接部から第二の当接部に変化する。この段階では，磁気回路におけるギャップが引き始めと比べて小さく，強い吸引力が発生し，さらに，可動鉄片１０５３において回動中心１０５４ａから第一の当接部１０５３ａまでの長さ（Ｌ１）に比べて，第二の当接部１０５３ｂまでの長さ（Ｌ２）の方が短くなり，可動鉄片１０５３が引外し部材１０５１ａに作用する力は（Ｌ２／Ｌ１）倍に増加された状態で引外し部材１０５１に作用しラッチを引き外す。

即ち，可動鉄片１０５３と引外し部材１０５１との２箇所の当接部において，電磁枠１０５４による可動鉄片１０５３の吸引力が弱いとき（引き始めのとき）には，可動鉄片１０５３は引外し部材１０５１のモーメントによる力が小さい位置に作用し，電磁枠１０５４による可動鉄片１０５３の吸引力が強いとき（引き始めの後）には，可動鉄片１０５３は引外し部材１０５１のモーメントによる力が大きい位置に作用するため，発生する吸引力が引外し部材１０５１に効率的に使用伝達される。

したがって，引き始めに必要な吸引力は，回動の軸から見てより遠い位置に作用するため小さくてよくなり，その分，磁気回路を形成する電磁枠１０５４，及び可動鉄片１０５３の断面積を小さくすることができ，引外し装置を小型に形成することができる。

また，本発明は，熱動−電磁型の引外し装置を有する回路遮断器に適用可能であるため，実施例に示したような，電源側と負荷側を結ぶ方向を長手方向とした場合に，該長手方向において分割されたカバーを対向させるように設けてその外郭，即ち器体が構成された２極の回路遮断器以外に，主開閉器として用いられるような３極の回路遮断器における引外し装置においても適用可能である。

２段階で当接することにより，少ない力でラッチ機構に作用し，機構を駆動させることが可能であるため，手動によるテストボタン装置に本発明を応用することにより，操作感を軽くできるテストボタン装置を提供することが可能である。また，小型化を目的とする瞬時引外し機能付の回路遮断器全般に応用可能である。

本発明の回路遮断器の内部構造図。 本発明の引外し装置の構造図。 引外し装置の動作図１。 引外し装置の動作図２。 従来の引外し装置。 従来の引外し装置を組み込んだ回路遮断器。

符号の説明

１ 回路遮断器
１００ａ カバーａ
１００ｂ カバーｂ
１０１ａ 電源側端子
１０１ｂ 電源側端子
１０２ａ 負荷側端子
１０２ｂ 付加側端子
１０３ 接点装置
１０３１ａ 固定接触子
１０３１ｂ 固定接触子
１０３２ａ 可動接触子
１０３２ｂ 可動接触子
１０４ 開閉機構部
１０５ 引外し装置
１０５１ 引外し部材
１０５１ａ 第一の当接部
１０５１ｂ 第二の当接部
１０５１ｃ 引外し部材回動軸
１０５１ｄ バイメタル当接部
１０５２ ラッチ部
１０５３ 可動鉄片
１０５３ａ 第一の当接部
１０５３ｂ 第二の当接部
１０５４ 電磁枠
１０５４ａ 可動鉄片回動軸
１０５５ バイメタル
１０５６ 可動鉄片受

Claims (1)

1. 過電流を検出し接触子を開極させるよう開閉機構のラッチに作用して引外し動作を行う回路遮断器の瞬時引外し装置であって，
   前記ラッチ部を構成し一端を回動自在に保持された引外し部材と，
   導体近傍に配設され，過電流が発生した際には電磁力により，一端を回動自在に保持された可動鉄片を吸引吸着せしめる可動鉄片吸着部を有する電磁枠とを含んで構成され，
   引外し部材及び可動鉄片には，可動鉄片が可動鉄片吸着部に吸着されるよう回動する移動軌跡において，先に互いに当接しあう第一の当接部と，続いて互いに当接しあう第二の当接部とを設け，
   前記第一の当接部は，第二の当接部と比べて，前記引外し部材においては引外し部材の回転中心から遠い位置に設けられるとともに，前記可動鉄片においては可動鉄片の回転中心から遠い位置に設けられ，
   引外し装置の動作時において，
   引外し部材及び可動鉄片における互いに当接しあう第一の当接部が当接し引外し部材が一定量回動し，
   続いて互いに当接しあう第二の当接部が当接し引外し部材をさらに回動し，
   引外し部材のラッチに作用して引外しを行うことを特徴とする回路遮断器の瞬時引外し装置。
   

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