JP4972998B2 - 漏電遮断器 - Google Patents

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Description

本発明は、低電圧配電系統に適用する漏電遮断器に関し、詳しくは遮断器のメガテスト(絶縁・耐電圧試験)を行う際に漏電検出回路を主回路から切り離すメガテスト用スイッチを搭載した漏電遮断器の組立構造に係わる。
最近の漏電遮断器は、需要家サイドでの使い勝手性を高めるために、配線用遮断器,漏電遮断器の本体ケースを同じ外形サイズとし、本体ケースに内装した機能部品をできるだけ共用化した漏電遮断器が主流となっている。
この漏電遮断器は、配線用遮断器と同様な過電流保護機能部品のほかに、主回路を一次導体として主回路の不平衡電流を検出する零相変流器、および零相変流器の二次出力レベルから地絡事故発生を検知する漏電検出回路(ICを含む電子回路),および漏電検出回路の出力信号を受けて遮断器の開閉機構をトリップ動作させるトリップコイルユニットを装備している。また、前記漏電検出回路の制御電源として、主回路の相間電圧を整流して漏電検出回路に給電するようにしている。
一方、漏電遮断器には主回路に対して所要の相間絶縁耐力が規格で規定されており、そのために製品ごとに絶縁・耐電圧試験(メガテスト)を行って絶縁強度を測定するようにしている。このメガテストは、漏電遮断器の主回路接点を開極(OFF)した状態で、主回路端子の相間に試験電圧を印加して行うようにしており、その試験電圧は漏電遮断器の定格電圧によって異なり、例えば定格電圧400〜600Vの漏電遮断器の試験電圧は2500Vに規定されている。
ところで、この絶縁・耐電圧試験を実施する場合に、前記の漏電検出回路を主回路の相間に接続したまま試験電圧を印加すると、電子回路である漏電検出回路が試験電圧で破壊されてしまうため、試験時には必ず漏電検出回路を主回路から切り離しておくことが必要である。そこで、漏電遮断器の納品先でもメガテストが簡単に行えるようにするために、漏電遮断器の本体ケースに耐電圧テスト用スイッチ(メガテスト用スイッチ)を追加装備し、メガテスト時に漏電検出回路の電源回路を断路するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、前記メガテスト用スイッチのOFF操作に連動して遮断器の開閉機構を機械的に強制トリップさせるようにした漏電遮断器が先に提案されており(例えば、特許文献2参照)、三相3線式回路用の漏電遮断器を例に、その回路図を図13に、また漏電遮断器の組立構造を図14に示す。
まず、図13において、1はR,S,Tの各相に対応する主回路、2は主回路接点、3は主回路接点2の開閉機構部、4は操作ハンドル、5は主回路1に流れる過負荷電流,短絡電流を検出して開閉機構3をトリップ動作させる過電流引外し装置である。また、配電路の地絡発生を検出して開閉機構3をトリップ動作させる漏電引外し装置は、R,S,T各相の主回路1を一次導体としてその不平衡電流を検出する零相変流器6と、零相変流器6の二次出力レベルから地絡発生を検知する漏電検出回路(ICを含む電子回路)7と、漏電検出回路7からの出力信号を受けて開閉機構3をトリップ動作させるトリップコイルユニット8からなる。
ここで、漏電検出回路7はその制御電源として、各相の主回路1との間に配線した電源線9,整流回路10を介して主回路の相間電圧を給電するようにし、この電源回路にはメガテスト用スイッチ(耐電圧テスト用スイッチ)11が介挿接続されている。そして、漏電遮断器のメガテストを実施する際には、試験に先立ちメガテスト用スイッチ11をOFF操作して漏電検出回路7を主回路から断路するようにしている。なお、図示例では主回路のR,S,T相の各相電圧を直流変換して給電しているが、R−T相の相間電圧を漏電検出回路7に給電する場合もある。
次に、前記漏電遮断器の構成を図14に示す。図14において、12はケース12aとカバー12bからなる本体ケース(モールド樹脂成形品)であり、本体ケース12にはトグルリンク式の開閉機構3,操作ハンドル4,バイメタル式の過電流引外し装置5,零相変流器6、およびユニット構造になる漏電検出回路7,トリップコイルユニット8,メガテスト用スイッチ11が図示のようにレイアウトして内装されている。なお、ケース12aの内部はR,S,T各相に対応する空間が相間隔壁で仕切られており、図中で13はR,S,Tの各相空間に敷設した主回路導体、14は電流遮断部に設けた消弧装置、15は過電流引外し装置5,ないしはトリップコイルユニット8の機械的な出力信号を受けて開閉機構3をトリップ動作させるトリップクロスバーである。
ここで、漏電検出回路7はそのプリント板を縦長のユニットケースに収容した上で、零相変流器6と零相変流器を貫通する「U字形」の一次導体とケース12aの左側側壁とで囲まれたスペースに収容配置している。一方、メガテスト用スイッチ(スライド操作式)11は、その可動接点のホルダに連ねてスイッチケースから上方に引き出したロッドにアクチュエータ16および操作ノブ17を形成した構造になり、漏電検出回路7の収容位置とは反対側で零相変流器6と「U字形」の一次導体とケース12aの右側側壁とで囲まれたスペースに収容配置されている。なお、この内装位置で前記操作ボタン17が本体ケース12のカバー12bに開口したスイッチ操作穴12b−1に臨み、またアクチュエータ16の先端が過電流引外し装置5の操作端(アーマチュア)に対峙している。さらに、トリップコイルユニット8はトリップコイル(電磁ソレノイド)とアクチュエータをユニットケースに組み込んだ構造で本体ケース12の中央に配した操作ハンドル4の側方位置に配置し、この位置でアクチュエータをトリップクロスバー15に対峙させている。
上記の組立状態で、主回路導体13,メガテスト用スイッチ11,漏電検出回路7,トリップコイル8の相互間を図13の回路図で示すようにリード線(図示せず)を介して内部配線している。なお、漏電遮断器を配電盤に装備する場合には、本体ケース12のカバー12bを前方に向けた縦向き姿勢で盤内に設置し、操作ハンドル4を配電盤の前面扉パネルに開口した窓穴を通じて前方に突き出して盤外から開閉操作するようにしている。
上記の構成で、漏電遮断器のメガテスト実施に際して、前記メガテスト用スイッチ11の操作ノブ17を本体ケース12の前方から引出してOFF操作すると、漏電検出回路7の電源回路が断路される。同時にメガテスト用スイッチ11のアクチュエータ16が引外し装置5の操作端(アーマチュア)をキックしてトリップクロスバー15を釈放位置に駆動する。これにより、開閉機構3が機械的にトリップ動作して主回路接点2(図13参照)が開極(OFF)する。また、メガテスト終了後に漏電遮断器を通常の使用状態に復帰するには、操作ノブ17を押し込んでメガテスト用スイッチ11をON位置に戻す。これにより、漏電検出回路7が主回路1の相間に接続される。同時に、メガテスト用スイッチ11のアクチュエータ16がトリップクロスバー15の拘束を解除する。この状態で操作ハンドル4をON位置に切換ると、主回路接点2が閉極して漏電遮断器が通常の使用状態に戻る。
特開2004−319135号公報(図1) 特開2004−349063号公報(図1−図4)
前記の漏電遮断器は、配線用遮断器と比べて零相変流器,漏電検出回路,トリップコイルなどの内装部品が多く、本体ケースには各種の機能部品が殆ど余分な隙間を残すことなく組み込まれている。このために、メガテスト用スイッチを新たに追加装備するスペースを確保することが実際には中々困難である。そのほか、主回路/メガテスト用スイッチ/漏電検出回路の相互間の内部配線処理、さらにはメガテスト用スイッチの操作性,開閉機構とのインターロック機能に高い信頼性が要求される。
かかる点、図14に示した漏電遮断器の従来構造では、本体ケース内部の残余スペースを利用して漏電検出回路7とメガテスト用スイッチ11を零相変流器6の左右両側に振り分けて配置している。このために、主回路からメガテスト用スイッチ11を経由して漏電検出回路7に至る内部配線経路が長くなり、その配線処理が煩雑になる。
そのほか、メガテスト用スイッチ11についても、その外形サイズが遮断器本体ケース12の高さによって制約されるために、漏電遮断器のフレームサイズが異なる系列機種に対して部品の共用化が困難となる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、前記各課題を解消して内部配線処理の簡素化、使用部品の共用化を図り、併せて本体ケースに内装した主要機能部品のレイアウトを変更せずにメガテスト用スイッチを追加装備できるようにその組立構造,レイアウトを改良した漏電遮断器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、ケースおよびカバーからなる本体ケースの内部に主回路接点、開閉機構、零相変流器、漏電検出回路、トリップコイルユニット、および主回路から漏電検出回路に給電する電源回路に接続したメガテスト用スイッチを内装し、漏電遮断器のメガテスト時に前記メガテスト用スイッチをOFF操作して漏電検出回路を主回路から断路するようにした漏電遮断器において、
前記漏電検出回路、トリップコイル、メガテスト用スイッチを個々にユニット化した上で、各ユニットを本体ケース内部の片側に寄せて集約配置し、
前記メガテスト用スイッチのユニットが、横置姿勢に配したスイッチ本体と、操作ボタンと、操作ボタンとスイッチ本体および遮断器のトリップクロスバーとの間を連係するアクチュエータ部材と、前記の各部品を搭載したユニットケースとの組立体になり、前記メガテスト用スイッチの操作ボタンを本体ケースのカバーに開口したスイッチ操作穴に臨ませ、前記操作ボタンのOFF操作によりアクチュエータ部材を介してスイッチ本体の接点を開極させるとともに、トリップクロスバーを釈放位置に駆動して遮断器を機械的に強制トリップさせるようにする
また、前記の漏電検出回路ユニットを零相変流器の側方位置で該零相変流器を貫通する「U字形」の一次導体と本体ケースの側壁との間に囲まれたスペースに収容し、その上方にメガテスト用スイッチユニット,トリップコイルユニットを前後に並べて本体ケースのカバー裏面側に集約配置してもよい(請求項2)。
さらに、前記漏電遮断器において、操作ボタンがプッシュ/捻り操作式押しボタン、アクチュエータ部材が復帰ばねと組み合わせて操作ボタンと直交する向きに配したスライダであり、かつ操作ボタンとアクチュエータ部材との間には操作ボタンを押し込んだ際にスライダをOFF位置に係止保持するロック機構を設けるようにしてもよい(請求項3)。
また、前記漏電遮断器において、三相4線式回路用の4極仕様に対応して零相変流器を貫通する中性線の一次導体を、各ユニットと反対側に引出して本体ケース内部に敷設し、該中性線の一次導体を、零相変流器を貫通する丸棒導体と、該丸棒導体の両端にねじ締結して零相変流器の側方に引出した平板導体とで構成することが好ましい(請求項4)。
上記構成のように、漏電検出回路,トリップコイルユニット,メガテスト用スイッチの各ユニットを本体ケース内部の片側に寄せて零相変流器の側方に集約配置したことにより、各ユニット相互間の配線経路が短くなり、メガテスト用スイッチを経由して主回路と漏電検出回路との間に内部配線する制御電源回路の配線処理が従来の組立構造と比べて大幅に簡素化されるとともに、漏電遮断器の保守,点検も容易となる。
また、メガテスト用スイッチユニットについても、そのスイッチ本体を横置姿勢に配した上で、スライド式のアクチュエータ部材を介して操作ボタンに連係するような組立構造で構成したことにより、漏電遮断器の本体ケースサイズ(高さ)に制約されることなく、当該スイッチユニットを各機種に共用できる。
さらに、三相4線式回路に適用する4極仕様の漏電遮断器に対しては、零相変流器を貫通する中性線の一次導体を前記の各ユニットが集約配置された側と反対側に引き出すようにしたことにより、3極仕様の構成部品を共用して4極仕様の中性線導体を簡単に追加装備することができる。しかも、この中性線一次導体を、零相変流器を貫通する丸棒導体と該丸棒導体の両端にねじ締結して零相変流器の側方に引出した平板導体とで構成したことで簡単に対応できる。
以下、本発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図14に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
まず、本体ケースのカバーを外した漏電遮断器の全体構造を図1に、カバーを被せた状態の外形図を図2に示す。図1の組立構造では、本体ケース12に内装した漏電検出回路7,トリップコイルユニット8,およびメガテスト用スイッチ11の配置を除いた主要機能部品のレイアウトは図14と同様である。すなわち、図14では零相変流器6を挟んでその左右両側に漏電検出回路7,メガテスト用スイッチ11を振り分けて配置しているのに対して、図1では漏電検出回路7,メガテスト用スイッチ11,およびトリップコイルユニット8の各ユニットが本体ケース12の片側(ケース12aの左側サイド)に寄せて集約配置しており、その組立構造を図3に示す。
すなわち、漏電検出回路7は、従来構造と同様にプリント板をユニットケースに収容した上で、図9に示す組立構造の零相変流器6に対して、零相変流器の鉄心を貫通した「U字形」の一次導体13a(T相)とケース12aの右側側壁とで囲まれたスペースに縦向き姿勢で収容配置されている。一方、メガテスト用スイッチ11のユニットは漏電検出回路7の上側に横向き姿勢で配置し、さらにその後方にトリップコイルユニット8が操作ハンドル4の側方位置に配置され、その上方を図2で示すように本体ケースのカバー12bで覆っている。また、図1の組立状態では、メガテスト用スイッチ11のユニットに設けた後記の操作ボタンがカバー12b(図2参照)に開口したスイッチ操作穴12b−1に臨んでいる。なお、図2の図中に表したX,Yは配電盤の前面パネルに開口した窓穴の寸法を表している。
そして、図1の組立状態で、図13の回路図で述べたようにメガテスト用スイッチ11を介して漏電遮断器の主回路導体13と漏電検出回路7との間,および漏電検出回路7とトリップコイルユニット8との間がリード線(図示せず)で内部配線されている。
次に、前記メガテスト用スイッチ11について、そのユニットの詳細な組立構造を図4〜図7で説明する。すなわち、図4で示すように、メガテスト用スイッチのユニットはスイッチ本体11aと、操作ボタン11bと、アクチュエータ部材としてのスライダ11cと、復帰ばね(圧縮コイルばね)11dとこれら各部品を搭載したユニットケース(組立フレーム)11eとの組立体になる。
ここで、スイッチ本体11aは、図6で示すように、スイッチケース11a−1に固定接触子11a−2,橋絡形の可動接触子11a−3,および可動接触子11a−3に連結してスイッチケース11a−1から引き出した操作ロッド11a−4を組み付けた構造で、操作ロッド11a−4をON,OFF方向にスライド操作することにより開閉動作する。そして、このスイッチ本体11aのケースから引出した操作ロッド11a−4の先端を前記スライダ11cの端部に形成したフック部11c−1に係合している。
また、操作ボタン11bはプッシュ/捻り式ボタンとして、前記スライダ11cに上方から対峙してユニットケース11eに案内支持されている。
一方、スライダ11cは復帰ばね11dと組み合わせてユニットケース11eにスライド可能に案内支持されており、当該スイッチユニットを漏電遮断器の本体ケース12に組み付けた状態(図1参照)で前記スライダの先端部11c−2をトリップクロスバー15に対峙させている。また、スライダ11cの中間部位には傾斜カム面11c−3を形成して操作ボタン11bの先端を対峙させている。この構造で操作ボタン11bを矢印A方向に押し込むと、操作ボタンの先端が前記の傾斜カム面11c−3に当たってスライダ11cを矢印B方向に駆動する。
さらに、操作ボタン11bとスライダ11cとの間には、操作ボタン11bを押し込んだ際にスライダ11cをOFF位置に係止保持するロック機構として、操作ボタン11bの周面から突き出したロックアーム11b−1と、該アームに対向してスライダ11cに係合突起部11c−4を設けている。
次に、上記構成になるメガテスト用スイッチの機能,動作を図8で説明する。すなわち、漏電遮断器のメガテスト実施に際して、本体ケース12の前方からドライバなどの工具を使ってメガテスト用スイッチ11の操作ボタン11bを矢印A方向に押し込むと、これに従動してスライダ11cが復帰ばね11dに抗して矢印B方向に移動する。これにより、スイッチ本体11aがOFF動作して主回路と漏電検出回路7との間の電源回路を断路する。同時にスライダ11cの先端部11c−2がトリップクロスバー15をキックし、これによりトリップクロスバー15が矢印C方向に傾動して開閉機構3のラッチを釈放する。その結果、開閉機構3がトリップ動作して各相の主回路接点2が開極する。続いて操作ボタン11bを押し込んだまま矢印D方向に回すと、ロックアーム11b−1がスライダ11cに形成した係合突起部11c−4に係合し、スライダ11cは復帰ばね11dのばね力を受けてOFF位置に係止保持される。これでメガテストの準備が整うことになる。なお、このスライダロック状態では操作ハンドル4の操作により開閉機構3をリセットし、漏電遮断器をON位置に投入しようとしても、トリップクロスバー15がラッチ釈放位置に拘束されているので、ON操作することができない。
一方、メガテストの終了後に漏電遮断器を通常の使用状態に戻すには、操作ボタン11bを前記とは逆(矢印Dと反対側)に回す。これにより、操作ボタン/スライダ間のロック機構が外れ、復帰ばね11dのばね力を受けたスライダ11cが当初の位置に戻ってトリップクロスバー15から離脱するとともに、スイッチ本体11aがON動作して漏電検出回路7の電源回路を導通状態にする。
したがって、操作ハンドル4をRESET位置に倒して開閉機構3のラッチをリセットした上で、ON位置に切換操作することにより、主回路接点2が閉極して漏電遮断器が通常の使用状態に復帰し、配電路が通電状態となる。
しかも、前記した漏電遮断器の組立構造によれば、本体ケース12の片側に寄せて集約配置した漏電検出回路7,トリップコイルユニット8,メガテスト用スイッチ11が接近しているので、各ユニットの相互間および主回路導体との間を接続する内部配線の処理が図14に示した従来構造と比べて大幅に簡素化されるほか、ユニット部品の保守,点検も容易となる。
また、メガテスト用スイッチ11は、そのスイッチ本体11aを横置姿勢に配置してスイッチユニットを構成しているので、漏電遮断器の本体ケースサイズに制約されることなく、メガテスト用スイッチユニットを共用部品としてフレームサイズの異なる機種に使用することができる。さらに、操作ボタン11bとアクチュエータ部材(スライダ11c)との間に、操作ボタンの押し込み位置でスライダをOFF位置に鎖錠するロック機構を設けたことで、操作性,信頼性が向上する。
次に、本発明の応用実施例として、三相4線式回路に適用する4極仕様の漏電遮断器を図10〜図12に示す。まず、図12に示す漏電遮断器全体の組立図において、漏電検出回路7,トリップコイルユニット8,およびメガテスト用スイッチ11は、図1に示した3極の漏電遮断器と同様に本体ケース内部の右側サイド(T相に対応する主回路導体13の配置領域)に集約して配置されている。これに対して、三相4線式回路に対応して追加したN相(中性線)の主回路導体13は、本体ケース12の横幅を拡張してその左側サイドに画成したN相に対応のスペースに敷設されており、この配置で中性線(N相)の主回路導体を図10,図11で示すようにケース内部に引き回して零相変流器7を貫通させるようにしている。
すなわち、N相の主回路導体13は、互いに切り離して零相変流器6の前後面側に延在する2枚の平板導体13aと、零相変流器6の鉄心中央を貫通して前記平板導体13aの間に介挿した丸棒導体13bとに分割した上で、平板導体13aと丸棒導体13bとの間を締結ねじ13cおよびワッシャ13dを介して接続するようにしている。
上記の構成によれば、零相変流器6の鉄心を貫通して敷設したR,S,T相の各主回路導体13,および漏電検出回路7,トリップコイルユニット8,およびメガテスト用スイッチ11の集約配置については、図1に示した3極漏電遮断器と同じ組立構造を4極の漏電遮断器に採用しつつ、中性線(N相)の主回路導体を追加することができる。これにより、3極/4極の漏電遮断器に搭載する組立部品を共用化して生産性の向上が図れる。
本発明の実施例による3極漏電遮断器の内部組立構造を表す外観図 図1にケースカバーを被せた状態の外観図 図1における要部部品の組立,配置図 図3におけるメガテスト用スイッチのユニット全体の構成斜視図 図4における主用部品の拡大斜視図 図5におけるスイッチ本体の詳細構造図 図5に対応するユニット組立構造の斜視側面図 図3に示したメガテスト用スイッチの動作機能の説明図 図1における零相変流器の組立構造を表す斜視図 4極漏電遮断器に搭載する零相変流器の組立構造を表す斜視図 図10における主回路導体の分解斜視図 図10の零相変流器を搭載した4極漏電遮断器の内部組立構造を表す外観図 メガテスト用スイッチを搭載した漏電遮断器の回路図 図13に対応する漏電遮断器の従来構造を表す外観図
符号の説明
1 主回路
2 主回路接点
3 開閉機構
4 操作ハンドル
6 零相変流器
7 漏電検出回路
8 トリップコイルユニット
9 漏電検出回路の電源線
11 メガテスト用スイッチ
11a スイッチ本体
11b 操作ボタン
11b−1 ロックアーム
11c スライダ(アクチュエータ部材)
11d 復帰ばね
13 主回路導体
13a 平板導体
13b 丸棒導体
15 トリップクロスバー

Claims (4)

  1. 漏電保護機能を備えた多相回路用の漏電遮断器であって、ケースおよびカバーからなる本体ケースの内部に主回路接点、開閉機構、零相変流器、漏電検出回路、トリップコイル、および主回路から漏電検出回路に給電する電源回路に接続したメガテスト用スイッチを内装し、漏電遮断器のメガテスト時に前記メガテスト用スイッチをOFF操作して漏電検出回路を主回路から断路するようにしたものにおいて、
    前記漏電検出回路、トリップコイル、メガテスト用スイッチを個々にユニット化した上で、各ユニットを本体ケース内部の片側に寄せて集約配置し、
    前記メガテスト用スイッチのユニットが、横置姿勢に配したスイッチ本体と、操作ボタンと、操作ボタンとスイッチ本体および遮断器のトリップクロスバーとの間を連係するアクチュエータ部材と、前記の各部品を搭載したユニットケースとの組立体になり、前記メガテスト用スイッチの操作ボタンを本体ケースのカバーに開口したスイッチ操作穴に臨ませ、前記操作ボタンのOFF操作によりアクチュエータ部材を介してスイッチ本体の接点を開極させるとともに、トリップクロスバーを釈放位置に駆動して遮断器を機械的に強制トリップさせるようにしたことを特徴とする漏電遮断器。
  2. 請求項1に記載の漏電遮断器において、漏電検出回路ユニットは零相変流器の側方位置で該零相変流器を貫通する「U字形」の一次導体と本体ケースの側壁との間に囲まれたスペースに収容し、その上方にメガテスト用スイッチユニット、トリップコイルユニットを前後に並べて本体ケースのカバー裏面側に集約配置したことを特徴とする漏電遮断器。
  3. 請求項に記載の漏電遮断器において、操作ボタンがプッシュ/捻り操作式押しボタン、アクチュエータ部材が復帰ばねと組み合わせて操作ボタンと直交する向きに配したスライダであり、かつ操作ボタンとアクチュエータ部材との間には操作ボタンを押し込んだ際にスライダをOFF位置に係止保持するロック機構を設けたことを特徴とする漏電遮断器。
  4. 請求項1に記載の漏電遮断器において、三相4線式回路用の4極仕様に対応して零相変流器を貫通する中性線の一次導体を、各ユニットと反対側に引出して本体ケース内部に敷設し、かつ、前記中性線の一次導体が、零相変流器を貫通する丸棒導体と、該丸棒導体の両端にねじ締結して零相変流器の側方に引出した平板導体からなることを特徴とする漏電遮断器。
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