JP4750829B2 - 遮断器の遅延時間出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、遮断器の遅延時間出力装置に関し、特に、質量体の使用を排除することにより、振動による誤作動を抑制でき、動作の信頼性を向上できる遮断器の遅延時間出力装置に関する。

遮断器は、周知のとおり、電気回路に発生する事故電流（短絡、地絡事故などによる大電流）から負荷機器及び線路を保護できるように、電源と負荷機器間に設置される電気保護機器である。
このような遮断器の一部は、大電流が負荷側に流入することを抑制できるように電流値を設定し、流入電流を検出することにより、設定値以上の大電流が流入すると、瞬時遮断するＭＣＲ（making current release）機能を発揮する継電器を備える。

継電器は、予め設定された許容（遅延）時間を有して線路を遮断するため、事故が発生した線路の事故有無を再確認するために遮断器を投入（close）した場合、事故が解消されていないと、大きな事故電流が設定許容時間中に線路に流れることになり、線路及び負荷に損傷を与える。従って、事故が発生した線路の事故有無を再確認するために遮断器を投入するとき、主接点が接触して事故電流が検出されると、線路及び負荷の損傷を減らすために、継電器に設定された許容（遅延）時間を維持せずに直ちに遮断（瞬時遮断）する必要があり、このような機能をＭＣＲ機能という。

前述した継電器がＭＣＲ機能を発揮するためには、遮断器が投入された状態で事故電流を遮断（open：固定接点部と可動接点部を分離）するケースと、既に事故が発生して遮断器が遮断された線路に事故有無を確認するために遮断器を投入（close：固定接点部と可動接点部を接触）するときに事故電流を遮断するケースとを区別する必要がある。この２つのケースを区別するための装置として、固定接点部と可動接点部が接触した後、一定の遅延時間を有して接触信号を出力する遮断器の遅延時間出力装置がある。

図６及び図７に示すように、遮断器の遅延時間出力装置は、メインシャフト１０の一側から離隔して配置されて接触感知時に信号を出力するスイッチ２０と、スイッチ２０の感知部に接触するか、該感知部から離隔するように回動可能に配置される遅延プレート３０と、メインシャフト１０に一体に形成され、メインシャフト１０の遮断方向への回転時に遅延プレート３０を加圧して遅延プレート３０がスイッチ２０から離隔するように回動させるレバー１２とを備える。

遅延プレート３０は、回動軸３１と、回動軸３１からメインシャフト１０側に延びてレバー１２に接触する第１アーム３３と、回動軸３１からスイッチ２０側に延びて第１アーム３３と同時に回動してスイッチ２０の感知部に接触する第２アーム３５とを備える。第２アーム３５には、第２アーム３５をスイッチ２０に接触する方向に付勢するスプリング３７が連結される。
さらに、第２アーム３５には、メインシャフト１０の投入方向への回転時、慣性により所定の遅延時間を発生させる質量体３９が備えられる。

このような構成により、遮断器が遮断された状態のメインシャフト１０の場合、図６に示すように、レバー１２が遅延プレート３０を加圧することにより、遅延プレート３０がスイッチ２０から離隔している。メインシャフト１０が投入方向（図の反時計方向）に回転すると、遅延プレート３０は、スプリング３７の弾性力により図の時計方向に移動してスイッチ２０側に回動する。ここで、質量体３９の慣性により、遅延プレート３０の回動時に所定の遅延が発生し、この遅延のため、メインシャフト１０の回転により固定接点部と可動接点部が接触した後、遅延プレート３０がスイッチ２０の感知部に接触すると、スイッチ２０の信号出力が行われる。

しかしながら、このような従来の遮断器の遅延時間出力装置においては、一定の遅延を発生させるために比較的大きな質量体３９が必要であるため、遅延時間出力装置のサイズが増加するという問題があった。
また、大電流の投入時、電磁反発力により発生する振動により質量体３９が振動又は移動するため、停止時に比べて慣性が小さくなり、遅延プレート３０が設定された遅延を維持できなくなる。これにより、スイッチ２０が早期に信号を出力し、遮断器が瞬時遮断されるので、本来の機能を行うことができなくなるという問題があった。

本発明は、前述したような問題を解決するために提案されたものであり、本発明の目的は、構成が簡単で、サイズを縮小できる遮断器の遅延時間出力装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、遅延時間を安定して確保することにより、動作の信頼性を向上させる遮断器の遅延時間出力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、固定接点部と可動接点部を開閉する方向に回転するメインシャフトの一側から離隔して配置されるスイッチと、前記メインシャフトと前記スイッチ間に配置され、設定された遅延時間を有して前記スイッチを動作させる遅延部材と、前記遅延時間が発生するように前記遅延部材から離隔し、前記メインシャフトと連動するように配置され、前記メインシャフトの駆動力を前記遅延部材に伝達するリセットプレートとを含む遮断器の遅延時間出力装置を提供する。
前記リセットプレートは、前記メインシャフトと並んで配置された回動軸を中心に回転する。
前記遅延部材が前記スイッチに接触するように付勢する遅延部材スプリングをさらに含む。
前記遅延部材は、回動軸と、前記回動軸の一側から外側に延びて前記スイッチに接触する第１接触部と、前記回動軸の他側から外側に延びる第２接触部とを含む。
前記遅延部材が前記スイッチから離れる方向に回動することを制限するストッパをさらに含む。
前記遅延部材スプリングは、引張スプリングで形成される。
前記遅延部材スプリングは、前記遅延部材の投入位置と遮断位置間に死点を有する。
前記遅延部材は、前記固定接点部と前記可動接点部の接触後に前記スイッチを駆動する。
前記メインシャフトには、半径方向に沿って突出して前記リセットプレートに接触する駆動アームが形成される。
前記リセットプレートが前記駆動アームに接触するように付勢するリセットプレートスプリングをさらに含む。
前記リセットプレートには、前記遅延部材に接触するように折り曲げられた屈曲端部が形成される。
前記リセットプレートは、前記メインシャフトがトリップ位置に回転するときは、前記第２接触部を加圧して前記遅延部材を回動させ、前記メインシャフトが前記固定接点部と前記可動接点部との接触方向に回転するときは、前記第１接触部を加圧して前記遅延部材を回動させる。
前記屈曲端部は、前記遅延部材が不意に回転する場合、前記遅延部材に接触して前記遅延部材の回動を抑制する。
前記屈曲端部と前記遅延部材が接触した状態で、前記メインシャフトが投入位置に回転するとき、前記リセットプレートは、前記屈曲端部が前記第２接触部を加圧して前記遅延部材を前記スイッチから遠くなる方向に回動させた後、所定角度回動して前記第２接触部を前記スイッチに接触させる。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、固定接点部と可動接点部を開閉する方向に回転するメインシャフトの一側から離隔して配置されるスイッチと、前記メインシャフトと前記スイッチ間に配置され、設定された遅延時間を有して前記スイッチを駆動する遅延部材と、前記遅延部材が前記スイッチに接触するように付勢する遅延部材スプリングと、前記遅延時間が発生するように前記遅延部材から離隔し、前記メインシャフトと連動するように配置され、前記メインシャフトの駆動力を前記遅延部材に伝達するリセットプレートとを含む遮断器の遅延時間出力装置を提供する。
前記リセットプレートは、前記メインシャフトと並んで配置された回動軸を中心に回転する。
前記リセットプレートが前記メインシャフトに接触するように前記リセットプレートを付勢するリセットプレートスプリングをさらに含む。

本発明による遮断器の遅延時間出力装置は、大きな質量体の使用を排除することにより、構成が簡単となり、サイズを縮小でき、製造コストを低減できるという効果がある。
本発明による遮断器の遅延時間出力装置は、質量体の使用を排除することにより、電磁反発力又は外力の作用による質量体の振動又は移動により慣性が小さくなって発生する誤作動を防止でき、動作の信頼性を向上できるという効果がある。
本発明によると、外力などの作用により遅延部材がスイッチ側に回動しても、リセットプレートの接触端部と遅延部材の第２接触部の相互作用により遅延部材が常に初期位置（オープン位置）でスイッチに接触する方向に回動するため、接点の接触後、常に設定された遅延時間後にスイッチが信号を出力するので、動作の信頼性が向上できるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態による遮断器の遅延時間出力装置について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本発明による遮断器の遅延時間出力装置は、固定接点部１１１と可動接点部１１２を開閉する方向に回転するメインシャフト１１５の一側から離隔して配置されるスイッチ１３１と、メインシャフト１１５の回転と連動して回動するようにメインシャフト１１５とスイッチ１３１間に配置され、固定接点部１１１と可動接点部１１２が接触すると、設定された遅延時間を有してスイッチ１３１を動作させる遅延部材１４１とから構成される。

メインシャフト１１５には、固定接点部１１１と可動接点部１１２を開閉する開閉機構１１３が連結される。さらに、メインシャフト１１５には、半径方向に沿って突出した駆動アーム１１７が形成される。駆動アーム１１７の一側に隣接して、メインシャフト１１５の回動に連動して回動するリセットプレート１２１が備えられる。リセットプレート１２１は、メインシャフト１１５の一側に隣接し、メインシャフト１１５と並んで配置された回動軸１２３を中心に回動可能に結合される。

リセットプレート１２１は、過電流継電器（図示せず）がトリップ信号を出力するとき、メインシャフト１１５の回転と連動して回動してアクチュエータ（図示せず）を初期位置に復帰させる機能を行い、前記アクチュエータは、固定接点部１１１と可動接点部１１２を分離する遮断（open）動作を開閉機構１１３が行えるように物理的なトリガ信号を発生させる。

リセットプレート１２１は、内部にメインシャフト１１５の一領域が収容されるように折り曲げられた断面形状を有し、回動軸１２３から遠い側の端部には駆動アーム１１７に接触する駆動アーム接触部１２４が形成される。駆動アーム接触部１２４の一側には、遅延部材１４１に接触できるように折り曲げられた屈曲端部１２５が形成される。リセットプレート１２１の一側には、リセットプレート１２１をメインシャフト１１５に接触する方向に付勢するリセットプレートスプリング１２７が連結される。

一方、メインシャフト１１５の一側から離隔して、固定接点部１１１と可動接点部１１２を接触させるためにメインシャフト１１５が投入方向に回転するとき、インシャフト１１５の回転と連動して接触信号を出力するスイッチ１３１が設置される。スイッチ１３１に隣接した領域、すなわち、図の上側の領域には、遅延部材１４１がスイッチ１３１から離れる方向に所定角度回動して停止するように遅延部材１４１の回動を制限するストッパ１３３が設置される。ここで、ストッパ１３３は、スイッチ１３１のケースの上部領域に一体に形成される。

スイッチ１３１の一側に隣接して、すなわち、図のスイッチ１３１の左側には、メインシャフト１１５の回転と連動して回動する遅延部材１４１が設置される。遅延部材１４１は、メインシャフト１１５と並んで配置される回動軸１４３と、回動軸１４３の一側から外側に延びてスイッチ１３１に接触する第１接触部１４５と、回動軸１４３の他側から外側に延びて第１接触部１４５と同時に回動する第２接触部１４７とを備える。

遅延部材１４１の一領域、すなわち、第１接触部１４５には、遅延部材１４１を回動するように付勢する遅延部材スプリング１５１が連結される。遅延部材スプリング１５１は、引張コイルスプリングで形成され、遅延部材１４１の投入位置と遮断位置間に死点が形成されるように、一端が第１接触部１４５に連結される。これは、メインシャフト１１５が投入位置にあるときは、遅延部材１４１がスイッチ１３１に接触した状態を維持する方向に回動するように弾性力を作用させ、メインシャフト１１５が遮断位置にあるときは、遅延部材１４１がスイッチ１３１から離隔した状態を維持する方向に回動するように弾性力を作用させるためである。

第２接触部１４７には、メインシャフト１１５が遮断位置に回動するとき、リセットプレート１２１の屈曲端部１２５との接触が円滑に行われるように、外面が曲面状に折り曲げられたラウンド部１４９が形成される。ここで、屈曲端部１２５は、図３に示すように、遮断位置にあるとき、垂直線Ｌｖに対して傾斜角θを有し、遅延部材１４１に対して屈曲端部１２５の最端部が遠くなるように傾斜して配置される。従って、外力などにより遅延部材１４１が遅延部材スプリング１５１の死点を過ぎてスイッチ１３１に接近する方向に回動した場合、屈曲端部１２５がラウンド部１４９に接触することにより、遅延部材１４１がスイッチ１３１側にこれ以上回動することが防止される。また、屈曲端部１２５が遮断位置にあるときに遅延部材１４１に対して傾斜して配置されることにより、メインシャフト１１５の投入位置への回動時、屈曲端部１２５がラウンド部１４９に接触し、遅延部材１４１が遅延部材スプリング１５１の死点を過ぎてスイッチ１３１から離隔する方向に回動できるため、設定された遅延時間が常に一定に確保される。

このような構成により、メインシャフト１１５が投入位置に回転した状態では、図１に示すように、遅延部材スプリング１５１の弾性力により遅延部材１４１の第１接触部１４５がスイッチ１３１の感知部１３２に接触すると、スイッチ１３１は、接触状態による信号を出力する。

メインシャフト１１５が遮断位置に回転すると、図３に示すように、リセットプレート１２１は、駆動アーム１１７により加圧されて図の反時計方向に回動される。ここで、屈曲端部１２５が遅延部材１４１の第２接触部１４７を加圧すると、第１接触部１４５がスイッチ１３１から離隔する方向（図の時計方向）に回動する。遅延部材１４１が回動して遅延部材スプリング１５１が死点を過ぎると、遅延部材スプリング１５１の弾性力は、遅延部材１４１が時計方向に回転するように作用する。ここで、遅延部材１４１は、ストッパ１３３により回動が抑制されてスイッチ１３１から離隔した状態を維持する。

メインシャフト１１５が投入方向（図の時計方向）に回転すると、リセットプレート１２１は、リセットプレートスプリング１２７の弾性力により図の時計方向に回動する。ここで、遅延部材１４１の第１接触部１４５は、リセットプレート１２１の屈曲端部１２５と所定距離離隔しているため、所定時間経過後に屈曲端部１２５が第１接触部１４５を加圧する。これにより、スイッチ１３１は、固定接点部１１１と可動接点部１１２が接触した後、常に設定された遅延時間経過後に外部に信号を出力する。

一方、外力などの作用により遅延部材１４１がスイッチ１３１に接近する方向に回動すると、図４に示すように、ラウンド部１４９が屈曲端部１２５に接触することにより、遅延部材１４１の回動が抑制される。ここで、駆動アーム１１７と遅延部材１４１は、図面において接触しているように見えるが、実際は、メインシャフト１１５の軸線方向に離隔しているので、接触しない。

このように、遅延部材１４１が死点を過ぎて回動して屈曲端部１２５に接触した状態で、メインシャフト１１５が投入位置に回転すると、リセットプレート１２１は、リセットプレートスプリング１２７の弾性力により図の時計方向に回転する。リセットプレート１２１の屈曲端部１２５は、第２接触部１４７のラウンド部１４９を図の上方に加圧して遅延部材１４１をスイッチ１３１から遠くなる方向に死点を過ぎるように回動させる。遅延部材１４１は、遅延部材スプリング１５１の弾性力によりスイッチ１３１から離隔する方向に回動してストッパ１３３により回動抑制されてスイッチ１３１から離隔した状態を維持する。

図５に示すように、ラウンド部１４９を過ぎて回動した屈曲端部１２５が第１接触部１４５を加圧すると、遅延部材１４１はスイッチ１３１側に回動する。遅延部材１４１が回動して遅延部材スプリング１５１の死点を過ぎると、遅延部材１４１は、遅延部材スプリング１５１の弾性力により継続回動し、図１に示すように、第１接触部１４５がスイッチ１３１の感知部１３２に接触する。スイッチ１３１は、第１接触部１４５が感知部１３２に接触すると、外部に信号を出力する。

前述した実施形態においては、前記リセットプレートが前記メインシャフトと別個の回動軸を中心に回動して前記遅延部材を動作させる例について説明しているが、前記リセットプレートが前記メインシャフトを中心に回動し、設定された遅延時間を有して前記遅延部材に接触するように構成することもできる。

本発明の一実施形態による遮断器の遅延時間出力装置の側断面図である。 図１の平面図である。 図１の遮断器の遅延時間出力装置の作用を説明するための図である。 図１の遮断器の遅延時間出力装置の作用を説明するための図である。 図１の遮断器の遅延時間出力装置の作用を説明するための図である。 従来の遮断器の遅延時間出力装置を示す図である。 図６の遮断器の遅延時間出力装置の信号出力状態を示す図である。

符号の説明

１０ メインシャフト
１２ レバー
２０ スイッチ
３０ 遅延プレート
３１ 回動軸
３３ 第一アーム
３５ 第二アーム
３７ スプリング
３９ 質量体
１１１ 固定接点部
１１２ 可動接点部
１１３ 開閉機構
１１５ メインシャフト
１１７ 駆動アーム
１２１ リセットプレート
１２３ 回動軸
１２４ 駆動アーム接触部
１２５ 屈曲端部
１２７ リセットプレートスプリング
１３１ スイッチ
１３２ 感知部
１３３ ストッパ
１４１ 遅延部材
１４３ 回動軸
１４５ 第１接触部
１４７ 第２接触部
１４９ ラウンド部
１５１ 遅延部材スプリング

Claims (17)

1. 固定接点部と可動接点部を開閉する方向に回転するメインシャフトの一側から離隔して配置されるスイッチと、
   前記メインシャフトと前記スイッチ間に配置され、設定された遅延時間を有して前記スイッチを動作させる遅延部材と、
   前記遅延時間が発生するように前記遅延部材から離隔し、前記メインシャフトと連動するように配置され、前記メインシャフトの駆動力を前記遅延部材に伝達するリセットプレートと、
   を含むことを特徴とする遮断器の遅延時間出力装置。
2. 前記リセットプレートは、前記メインシャフトと並んで配置された回動軸を中心に回転することを特徴とする請求項１に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
3. 前記遅延部材が前記スイッチに接触するように付勢する遅延部材スプリングをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
4. 前記遅延部材は、回動軸と、前記回動軸の一側から外側に延びて前記スイッチに接触する第１接触部と、前記回動軸の他側から外側に延びる第２接触部とを含むことを特徴とする請求項３に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
5. 前記遅延部材が前記スイッチから離れる方向に回動することを制限するストッパをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
6. 前記遅延部材スプリングは、引張スプリングで形成されることを特徴とする請求項５に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
7. 前記遅延部材スプリングは、前記遅延部材の投入位置と遮断位置間に死点を有することを特徴とする請求項６に記載遮断器の遅延時間出力装置。
8. 前記遅延部材は、前記固定接点部と前記可動接点部の接触後に前記スイッチを駆動することを特徴とする請求項１に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
9. 前記メインシャフトには、半径方向に沿って突出して前記リセットプレートに接触する駆動アームが形成されることを特徴とする請求項４に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
10. 前記リセットプレートが前記駆動アームに接触するように付勢するリセットプレートスプリングをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
11. 前記リセットプレートには、前記遅延部材に接触するように折り曲げられた屈曲端部が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
12. 前記リセットプレートは、前記メインシャフトがトリップ位置に回転するときは、前記第２接触部を加圧して前記遅延部材を回動させ、前記メインシャフトが前記固定接点部と前記可動接点部との接触方向に回転するときは、前記第１接触部を加圧して前記遅延部材を回動させることを特徴とする請求項１１に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
13. 前記屈曲端部は、前記遅延部材が不意に回転する場合、前記遅延部材に接触して前記遅延部材の回動を抑制することを特徴とする請求項１１に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
14. 前記屈曲端部と前記遅延部材が接触した状態で、前記メインシャフトが投入位置に回転するとき、前記リセットプレートは、前記屈曲端部が前記第２接触部を加圧して前記遅延部材を前記スイッチから遠くなる方向に回動させた後、所定角度回動して前記第２接触部を前記スイッチに接触させることを特徴とする請求項１３に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
15. 固定接点部と可動接点部を開閉する方向に回転するメインシャフトの一側から離隔して配置されるスイッチと、
    前記メインシャフトと前記スイッチ間に配置され、設定された遅延時間を有して前記スイッチを駆動する遅延部材と、
    前記遅延部材が前記スイッチに接触するように付勢する遅延部材スプリングと、
    前記遅延時間が発生するように前記遅延部材から離隔し、前記メインシャフトと連動するように配置され、前記メインシャフトの駆動力を前記遅延部材に伝達するリセットプレートと
    を含むことを特徴とする遮断器の遅延時間出力装置。
16. 前記リセットプレートは、前記メインシャフトと並んで配置された回動軸を中心に回転することを特徴とする請求項１５に記載の遮断器の遅延時間出力装置。
17. 前記リセットプレートが前記メインシャフトに接触するように前記リセットプレートを付勢するリセットプレートスプリングをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の遮断器の遅延時間出力装置。

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