JP5009606B2 - 回路遮断器の接触子開閉機構 - Google Patents

Description

この発明は、ショート（短絡）や電気の使いすぎ（過負荷）等によって電路に過電流が流れた時に電路の電流を遮断する回路遮断器の一部を構成する接触子開閉機構に関する。

従来より、ショート（短絡）や電気の使いすぎ（過負荷）等によって電路に過電流が流れた時に電路を遮断するために、配線用遮断器等の回路遮断器（例えば、特許文献１参照。）が用いられている。

回路遮断器は、図６に示すように、操作ハンドル１０１、機構ハンドル１０２、接触子開閉機構１０３、トリップ機構１０４等から構成され、可動接触子１０５と固定接触子１０６との間に過電流が流れようとする際に可動接触子１０５を固定接触子１０６から退避させて電流を遮断する。操作ハンドル１０１は、ＯＮ位置とＯＦＦ位置との間を揺動自在に支持され、機構ハンドル１０２を介して連結された接触子開閉機構１０３のアーム１０８を揺動させることによって可動接触子１０５を固定接触子１０６に対して離接させる。

接触子開閉機構１０３は、可動接触子１０５、可動接触子バネ１０７及びアーム１０８等を備えている。可動接触子１０５は、固定接触子１０６に当接する閉位置と固定接触子１０６から離間する開位置との間を移動自在に支持されている。また、可動接触子１０５は、可動接触子バネ１０７によって固定接触子１０６に当接する方向の回転力が付与されている。アーム１０８は、操作ハンドル１０１の揺動に伴って揺動し、可動接触子１０５を閉位置と開位置との間で移動させる。

トリップ機構１０４は、電磁コイル１１１、ヨーク１１２及びアーマチュア１１３等を備え、可動接触子１０５と固定接触子１０６との間に過電流が流れようとする際に、電磁コイル１１１に発生した磁力を利用して閉位置にある可動接触子１０５を開位置に強制的に退避させる。

ヨーク１１２は、電磁コイル１１１、アーマチュア１１３等を支持する。また、ヨーク１１２は、接触子開閉機構１０３の全体を一体的に保持し、また操作ハンドル１０１等も接触子開閉機構１０３を介して一体的に保持している。つまり、ヨーク１１２で、操作ハンドル１０１、機構ハンドル１０２、接触子開閉機構１０３及びトリップ機構１０４を一体的に保持している。

回路遮断器は、電磁コイルの発生する磁力の強さや、操作ハンドルの種類等に用いられるバネの弾性力の強さ等が用途に応じて異なるため、製造時に用途に合わせた適切な各パーツを一つずつ組み付けて製造していた。
特開平３−２４６８４９号公報

しかしながら、上述のように一から各パーツを組み付けて回路遮断器を製造する構成では、顧客に依頼されてから納入するまでに時間がかかってしまう。用途に関わらず汎用的に使用される箇所だけをユニット化することも考えられるが、上述のようにヨークを用いて各機構の全てを一体的に保持する構成では、用途に合ったパーツを組み付けなければならないので、汎用性を有するパーツだけでユニット化することができない。そのため、ユニット単位で在庫を保持することができず、納入までに時間がかかってしまう。

この発明の目的は、単純な構成で汎用性を有するようにユニット化を図ることができ、ユニット単位で在庫を確保することができる回路遮断器の接触子開閉機構を提供することにある。

この発明の回路遮断器の接触子開閉機構は、可動接触子と、アームと、機構盤と、引き外し弾性部材と、当接部材とを備え、可動接触子と固定接触子との間に過電流が流れようとする際に、過電流により駆動するトリップ機構と連携して閉位置にある可動接触子を開位置に退避させる。

可動接触子は、ケース内で位置固定された固定接触子に当接した閉位置と固定接触子から離間した開位置との間を移動自在にされている。アームは、ＯＦＦ位置とＯＮ位置との間を移動自在にしてケースに支持された操作部材の移動時の回転力により回転し、回転に応じて可動接触子を閉位置と開位置との間で移動させるように保持する。機構盤は、アームを回転自在に支持するアーム回転軸を有する。引き外し弾性部材は、一端が前記アームに接続され、他端が機構盤に接続されている。また、引き外し弾性部材は、可動接触子が閉位置から開位置に退避する方向の回転力をアームに付与する。当接部材は、可動接触子が開位置にあるときに、可動接触子が閉位置から開位置に退避する方向のアームの回転を規制し、機構盤又はアームに設けられてアーム又は機構盤に当接する。機構盤は、操作部材とは分離してケースに保持される。

この構成においては、機構盤によってアームが回転自在に支持されている。また、アームは、可動接触子が閉位置から開位置に退避する方向の回転力が付与されているが、可動接触子が開位置にある時に当接部材によって上記方向の回転が規制される。この当接部材は、機構盤又はアームに保持されてアーム又は機構盤に当接するので、当接時に機構盤のアーム回転軸とでアームを保持する。アームは可動接触子等を保持しているので、機構盤によってアームを介して接触子開閉機構の全体が一体的に保持される。

また、当接部材は、機構盤又はアームの一部を曲げ加工して形成できる。

これによって、当接部材を容易に形成することができる。

また、回路遮断器の接触子開閉機構は、連結部材と、引き外し機構とを備えることができる。連結部材は、操作部材とアームとを連結する。引き外し機構は、機構盤に保持されて連結部材をアームに係止し、閉位置にある可動接触子を開位置に退避させるべく、トリップ機構の駆動に伴って連結部材とアームとの係止を解除する。

これによって、連結部材とアームとの係止を解除する引き外し機構もアームに保持されているので、引き外し機構についても一体的に保持することができる。

さらに、可動接触子は、閉位置ある時に第一端部が固定接触子に当接し、
アームは、アーム回転軸と平行な接触子回転軸であって、可動接触子の第一端部と第二端部との間の位置で可動接触子を回転自在に支持する接触子回転軸と、可動接触子が閉位置にある状態で一端部が固定接触子に当接する当接方向の回転力を可動接触子に付与する接触子バネと、を有し、
所定位置で可動接触子の当接方向の回転を規制する接触子当接部材であって、アーム又は可動接触子に設けられ、可動接触子又はアームに当接する接触子当接部材と、を備えている。

これによって、可動接触子がアームで回転自在に支持される。また、可動接触子が開位置にある時に、接触子当接部材によって可動接触子の回転が規制される。接触子当接部材は、アーム又は可動接触子に保持されて可動接触子又はアームに当接するので、当接時に接触子回転軸とで可動接触子を保持できる。したがって、単純な構成でアームに可動接触子を一体的に保持させることができる。

この発明の回路遮断器の接触子開閉機構によれば、当接部材と機構盤のアーム回転軸とでアームを保持できるので、単純な構成で機構盤を含めた接触子開閉機構の全体を一体的に保持できる。また、接触子開閉機構は、用途に関わらず汎用的に回路遮断器に用いることができるので、単純な構成で汎用性を有するようにユニット化を図ることができ、ユニット単位で在庫を確保することができる。

図１（Ａ），（Ｂ）は、この発明の実施形態に係る接触子開閉機構を備えた回路遮断器の簡単な構成を示す上面図及びケースの一方を取り外した状態の側面図である。図３は、操作ハンドルをＯＦＦ位置からＯＮ位置に揺動させた際の接触子開閉機構の動作状態を示す説明図である。図３（Ａ）は操作ハンドルがＯＦＦ位置にあるときの接触子開閉機構の状態を示し、図３（Ｂ）は操作ハンドルがＯＮ位置にあるときの接触子開閉機構の状態を示す。

回路遮断器１は、可動接触子５１と固定接触子５２との間に過電流が流れようとする際に可動接触子５１を固定接触子５２から退避させて過電流を遮断する。回路遮断器１は、ハンドル部１０、接触子開閉機構２０、トリップ機構３０、ケース４０等から構成されている。

ハンドル部１０は、操作ハンドル１１、機構ハンドル１２、ハンドルバネ１３等から構成され、操作ハンドル１１の操作に応じて可動接触子５１を固定接触子５２に対して離接させる。操作ハンドル１１は、図１（Ｂ），図３（Ｂ）に示す状態のＯＮ位置と図３（Ａ）に示すＯＦＦ位置との間を揺動自在に支持され、機構ハンドル１２を介して連結された接触子開閉機構２０を構成するアーム２１を揺動させる。これにより、可動接触子５１が固定接触子５２に対して離接する。機構ハンドル１２は、操作ハンドル１１の揺動時の回転力により回転する。なお、操作ハンドル１１は、本発明の操作部材に相当する。また、操作部材は、本実施形態のハンドルタイプの操作ハンドル１１に限定されるものではなく、スライドタイプやロッカータイプ等であってもよい。

また、機構ハンドル１２は、連結部材１５によってアーム２１に連結され、連結部材１５を介して操作ハンドル１１の揺動時の回転力をアーム２１に伝達する。ハンドルバネ１３は、機構ハンドル１２を操作ハンドル１１がＯＮ位置からＯＦＦ位置に揺動する方向に付勢する。

接触子開閉機構２０は、操作ハンドル１１の揺動時の回転力により可動接触子５１を固定接触子５２に対して離接させる。また、可動接触子５１と固定接触子５２との間に過電流が流れようとする際に、過電流により駆動するトリップ機構３０と連携して操作ハンドル１１とアーム２１との連結を解除して可動接触子５１を固定接触子５２から退避させる。

接触子開閉機構２０は、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、可動接触子５１、アーム２１、機構盤２２、引き外しバネ２３及び引き外し機構２４等から構成されている。 なお、図２（Ａ）は、この発明の実施形態に係る接触子開閉機構２０の構成を示す説明図である。図２（Ｂ）は、図２（Ｃ）で示す矢印Ｙ方向から見た図である。図２（Ｃ）は、可動接触子５１が開位置にある状態の接触子開閉機構２０の状態を示す説明図である。

可動接触子５１は、図１（Ｂ）、図３（Ｂ）に示すように、アーム２１が有する接触子回転軸２１Ａによって第一端部５１Ａが固定接触子５２に当接する閉位置と、図２（Ｃ）、図３（Ａ）に示すように第一端部５１Ａが固定接触子５２から離間する開位置との間を移動自在に支持されている。また、可動接触子５１は、図２（Ａ）に示すように接触子バネ５３によって反時計回りに回転するように付勢されている。接触子バネ５３は、接触子回転軸２１Ａに遊嵌している。

また、可動接触子５１の第二端部５１Ｂは、接触子バネ５３による可動接触子５１の回転を所定位置で規制するようにアーム２１に当接する。第二端部５１Ｂは、当接した状態で接触子バネ５３に付与された回転力を利用し、接触子回転軸２１Ａとで可動接触子５１を保持する。これにより、アーム２１は、可動接触子５１を一体的に保持できる。この可動接触子５１の第二端部５１Ｂが本発明の接触子当接部材に相当する。

アーム２１は、Ｌ字形状を呈し、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように機構盤２２に形成されたアーム回転軸２６によって屈曲部で回転自在に支持されている。また、アーム２１には、係止溝２１Ｂが形成されている。係止溝２１Ｂには、図１（Ｂ）に示すように連結部材１５の第一端部１５Ａに設けられた摺動軸１６が貫通する。摺動軸１６は、係止溝２１Ｂから外れないように、引き外し杆２７の第一端部に形成されたカギ爪２７Ａと係止溝２１Ｂの壁面とで係止（挟持）される。連結部材１５は、係止された状態で、機構ハンドル１２を介して操作ハンドル１１とアーム２１とを連結する。また、アーム２１は、回転して可動接触子５１を閉位置と開位置との間で移動させる。

機構盤２２は、ケース４０に固定され、アーム回転軸２６を介してアーム２１を回転自在に支持する。引き外しバネ２３は、本発明の引き外し弾性部材に相当し、一端がアーム２１に接続され、他端が機構盤２２に接続されている。引き外しバネ２３は、可動接触子５１を閉位置から開位置に退避させる方向の回転力をアーム２１に付与する。

機構盤２２には、図２（Ａ）に示すように当接部材２２Ａが形成されている。当接部材２２Ａは、図２（Ｃ）に示すように可動接触子５１が開位置にある時にアーム２１に当接し、可動接触子５１が閉位置から開位置に退避する方向のアーム２１の回転を規制する。当接部材２２Ａは、この状態の時に、引き外しバネ２３により付与された回転力を利用してアーム回転軸２６とでアーム２１を保持する。これにより、機構盤２２は、アーム２１を一体的に保持することができる。したがって、図２（Ｃ）に示すような状態で、機構盤２２によって接触子開閉機構２０全体が一体的に保持され、接触子開閉機構２０のみでユニット化することができる。

また、当接部材２２Ａは、機構盤２２の盤面を曲げ加工することで形成されている。したがって、容易に形成することができる。

引き外し機構２４は、引き外し杆２７及び引き外し杆バネ２８等から構成され、連結部材１５のアーム２１への係止、解除を行う。引き外し杆２７は、図２（Ａ）に示すように、アーム２１の内部に位置し、アーム回転軸２６に回転自在に支持されている。また、引き外し杆２７は、第一端部にカギ爪２７Ａが形成されており、第二端部に凹部２７Ｂが形成されている。引き外し杆バネ２８は、一端部がアーム２１に係止され、他端部が凹部２７Ｂに接続されている。

引き外し杆バネ２８は、図２（Ｃ）に示す状態で反時計回りに回転させる回転力を引き外し杆２７に付与する。カギ爪２７Ａは、この回転力を用いて係止溝２１Ｂの壁面とで摺動軸１６を挟持する。これによって、連結部材１５とアーム２１とが連結される。

操作ハンドル１１がＯＦＦ位置にある時は、図３（Ａ）に示すように可動接触子５１が開位置にある。作業者が操作ハンドル１１をＯＦＦ位置からＯＮ位置に揺動させた場合、操作ハンドル１１の回転力が機構ハンドル１２及び連結部材１５を介してアーム２１に伝達される。これによって、アーム２１は、図３（Ｂ）に示すように、引き外しバネ２３に付与された回転力に抗して反時計回りに回転する。この回転に伴って、可動接触子５１が固定接触子５２に当接する閉位置に移動する。

回路遮断器１は、端子６１，６２を備えている。可動接触子５１が固定接触子５２に当接したＯＮ状態にある時、電流は、端子６１から固定接触子５２、可動接触子５１、電磁コイル３１を経て端子６２に流れる。

なお、アーム２１は可動接触子５１が閉位置に到達しても引き外しバネ２３によって時計回りに回転しようとするが、連結部材１５がストッパとなって回転を規制する。連結部材１５は、可動接触子５１が閉位置に到達した状態では、機構ハンドル１２に軸支された第二端部１５Ｂが機構ハンドル１２を時計回りに回転させる位置にまで移動している。機構ハンドル１２は、可動接触子５１が閉位置にある状態では時計回りに回らないように、周面に形成された突出部がケース４０に当接する。そのため、アーム２１は回転しない。

一方、作業者が操作ハンドル１１を図３（Ｂ）に示すＯＮ位置から図３（Ａ）に示すＯＦＦ位置に揺動させた場合、操作ハンドル１１の回転によって機構ハンドル１２が反時計回りに回転し、連結部材１５の第二端部１５Ｂが機構ハンドル１２を反時計回りに回転させる位置にまで移動する。これによって、引き外しバネ２３によりアーム２１が時計回りに回転する。この時のアーム２１の回転力によって機構ハンドル１２が反時計回りに回転し、操作ハンドル１１もＯＦＦ位置に移動する。また、アーム２１の時計回りの回転に伴って可動接触子５１も図３（Ａ）に示すように開位置に移動する。

トリップ機構３０は、電磁コイル３１、アーマチュア３２、アーマチュアバネ３３及びヨーク３４等を備え、可動接触子５１と固定接触子５２との間に過電流が流れようとする際に、過電流を検知して操作ハンドル１１と接触子開閉機構２０との連結を解除して閉位置にある可動接触子５１を開位置に退避させる。

電磁コイル３１は、導線３１Ａをボビン３１Ｂに巻回して形成され、ボビン３１Ｂの中空軸の軸孔を貫通するダッシュポット構造のポット３５を介してヨーク３４に固定支持されている。電磁コイル３１は、過電流が流れた際に発生する磁力によってアーマチュア３２の第一端部３２Ａを引き寄せる。

アーマチュア３２は、Ｌ字形状を呈し、屈曲部付近の第一端部３２Ａ側がヨーク３４の上端部によって回転自在に支持されている。また、アーマチュア３２は、屈曲部に係止解除部材３２Ｃを備えている。係止解除部材３２Ｃは、アーム２１に向かう方向に屈曲部から突出し、アーマチュア３２が電磁コイル３１に引き寄せられた際に引き外し杆２７に当接する。これによって、連結部材１５とアーム２１との連結が解除される。

アーマチュアバネ３３は、一端部がアーマチュア３２の屈曲部に接続され、他端部がヨーク３４に接続されている。アーマチュアバネ３３は、図１（Ｂ）に示した状態で時計回りに回転させる回転力をアーマチュア３２に付与する。これによって、アーマチュア３２は、第二端部３２Ｂがヨーク３４の壁面に当接し、図１（Ｂ）に示す状態で回転が規制される。ヨーク３４は、電磁コイル３１、アーマチュア３２、アーマチュアバネ３３を一体的に保持し、ケース４０に支持されている。

図４は、過電流発生時の回路遮断器１の動作を示す説明図である。図４（Ａ）は過電流発生時の回路遮断器１の状態を示し、図4（Ｂ）は過電流が発生した後に回路遮断器１がトリップした状態を示す。

電磁コイル３１に過電流が流れると、電磁コイル３１がアーマチュア３２を吸引する。これによって、図４（Ａ）に示すようにアーマチュア３２が回転して係止解除部材３２Ｃが引き外し杆２７に当接する。そのため、引き外し杆２７が上方に押し上げられ、連結部材１５の摺動軸１６の係止が解除される。アーム２１は、ストッパとなっていた連結部材１５との連結が解除されたので、引き外しバネ２３によって図４（Ｂ）に示すように時計回りに回転する。

この時、摺動軸１６は、係止溝２１Ｂから外れる。また、操作ハンドル１１は、ハンドルバネ１３によって機構ハンドル１２を介してＯＮ位置からＯＦＦ位置に揺動するが、機構ハンドル１２の周面に設けられたストッパ１２Ａがアーム２１の端部に形成された延出部２１Ｃに当接し、一定位置で機構ハンドル１２の回転を規制する。そのため、操作ハンドル１１は、ＯＦＦ位置にまで戻らず、図４（Ｂ）に示すようにＯＦＦ位置とＯＮ位置との中間位置となるトリップ位置で回転が停止する。

なお、図４（Ｂ）に示すトリップ状態を解除（リセット）するには、図３（Ａ）に示すように一度操作ハンドル１１をＯＦＦ位置に戻して連結部材１５とアーム２１とを再度連結させればよい。

以上のように、アーム２１に可動接触子５１、引き外し機構２４を一体的に保持させ、機構盤２２にアーム２１を一体的に保持させることで、単純な構成で接触子開閉機構２０全体を一体的に保持できる。また、接触子開閉機構２０は、用途に関わらず汎用的に回路遮断器１に用いることができるので、単純な構成で汎用性を有するようにユニット化を図ることができ、ユニット単位で在庫を確保することができる。

なお、本実施形態では、当接部材２２Ａを機構盤２２に設けたが、特にこれに限定されるものではなく、アーム２１に設けてもよい。また、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、アーム２１及び機構盤２２のそれぞれに当接部材７１及び７２を設けた構成であってもよい。さらに、本実施形態では、本発明の接触子当接部材を可動接触子５１の第二端部５１Ｂとして可動接触子５１に設けたが、上述の当接部材２２Ａと同様にアーム２１に設けてもよく、アーム２１及び可動接触子５１の両方に設けてもよい。

この発明の実施形態に係る接触子開閉機構を備えた回路遮断器の簡単な構成を示す上面図及びケースの一方を取り外した状態の側面図である。 同接触子開閉機構の簡単な構成を示す説明図である。 同接触子開閉機構について操作ハンドルをＯＦＦ位置からＯＮ位置に揺動させた際の動作状態を示す説明図である。 同接触子開閉機構を備えた回路遮断器の過電流発生時の動作を示す説明図である。 別の実施形態に係る接触子開閉機構の簡単な構成を示す説明図である。 従来の回路遮断器の構成を示す上面図及び側面図である。

符号の説明

１−回路遮断器
１１−操作ハンドル
１５−連結部材
２０−接触子開閉機構
２１−アーム
２２−機構盤
２２Ａ−当接部材
２３−引き外しバネ
２４−引き外し機構
２６−アーム回転軸
３０−トリップ機構
５１−可動接触子
５１Ａ−第一端部
５１Ｂ−第二端部
５２−固定接触子

Claims (4)

1. ケース内で位置固定された固定接触子に当接した閉位置と前記固定接触子から離間した開位置との間を移動自在な可動接触子と、ＯＦＦ位置とＯＮ位置との間を移動自在にしてケースに支持された操作部材の移動時の回転力により回転し、回転に応じて前記可動接触子を前記閉位置と前記開位置との間で移動させるように保持するアームと、を有し、前記可動接触子と前記固定接触子との間に過電流が流れようとする際に、過電流により駆動するトリップ機構と連携して前記閉位置にある前記可動接触子を前記開位置に退避させる回路遮断器の接触子開閉機構において、
   前記アームを回転自在に支持するアーム回転軸を有する機構盤と、
   一端が前記アームに接続され、他端が前記機構盤に接続された引き外し弾性部材であって、前記可動接触子が前記閉位置から前記開位置に退避する方向の回転力を前記アームに付与する引き外し弾性部材と、
   前記可動接触子が前記開位置にある時に、前記可動接触子が前記閉位置から前記開位置に退避する方向の前記アームの回転を規制する当接部材であって、前記機構盤又は前記アームに設けられて前記アーム又は前記機構盤に当接する当接部材と、を備え、
   前記機構盤は、前記操作部材とは分離して前記ケースに保持されることを特徴とする回路遮断器の接触子開閉機構。
2. 前記当接部材は、前記機構盤又は前記アームの一部を曲げ加工して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器の接触子開閉機構。
3. 前記操作部材と前記アームとを連結する連結部材と、
   前記機構盤に保持され、前記連結部材を前記アームに係止する引き外し機構であって、前記閉位置にある前記可動接触子を前記開位置に退避させるべく、前記トリップ機構の駆動に伴って前記連結部材と前記アームとの係止を解除する引き外し機構と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回路遮断器の接触子開閉機構。
4. 前記可動接触子は、前記閉位置ある時に第一端部が前記固定接触子に当接し、
   前記アームは、前記アーム回転軸と平行な接触子回転軸であって、前記可動接触子の前記第一端部と第二端部との間の位置で前記可動接触子を回転自在に支持する接触子回転軸と、前記可動接触子が前記閉位置にある状態で前記一端部が前記固定接触子に当接する当接方向の回転力を前記可動接触子に付与する接触子バネと、を有し、
   所定位置で前記可動接触子の前記当接方向の回転を規制する接触子当接部材であって、前記アーム又は前記可動接触子に設けられ、前記可動接触子又は前記アームに当接する接触子当接部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の回路遮断器の接触子開閉機構。

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