JP5048569B2 - 回路遮断器 - 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に関し、詳しくは多極回路遮断器で使用する補助機構部を備えた回路遮断器に関するものである。

回路遮断器のオン操作においては、可動接点と固定接点との接点接触瞬間から各接点に十分な接触圧力を加える必要があるが、開閉操作機構部の小形化に伴い投入ばねの収納スペースは余裕がなくなる傾向にある。特に４極以上の多極回路遮断器では主機構部のばね力だけでは十分な荷重が得られない場合がある。このようなとき、ハンドルから離れた位置に補助機構部を設置して不足分の荷重を補う方法が用いられる。ここで、補助機構部は電圧極の可動接触子を保持するロータの回転により駆動されるのが一般的で、カム溝を用いたもの（例えば、特許文献１参照）や、トグルリンクを用いたもの（例えば、特許文献２参照）などが知られている。さらに、補助機構部にも補助ばねを追加して中性極のロータを閉極方向に付勢するものが存在する。（例えば、特許文献３参照）。

特公平１−４２０９８号公報（第２頁右欄第３４行〜第３頁左欄第１０行、第２図） 特許第３２２７３２７号公報（第３頁左欄第３９行〜第４６行、図５） 特開平５-２１７４８６号公報（第５頁左欄第１２行〜第３４行、図８）

従来の回路遮断器においては、電圧極のロータ回転トルクを補助機構部で増幅して中性極ロータの回転に用いる関係から、中性極ロータ回転軸や軸受け部は電圧極ロータ回転軸とは別の位置に設ける必要がある。このため中性極と電圧極の可動接触子や接圧ばねの共用も困難であり、多くの中性極専用部品を新規に製作していた。
一方、補助機構部に補助ばねを追加する方式では、中性極ロータ回転軸は電圧極ロータ回転軸と同軸にすることは可能であるが、必要な回転トルクを得るために回転中心から離れた位置に補助ばねを設置するか、大きな補助ばねを使用するなどの対処を行なっていた。

ここで、補助ばねとトグルリンクを組み合わせることで省スペースでも大きな荷重を出すことが可能であるが、トグルリンクが伸びたところでは荷重の増加が激しく、接触瞬間の回転トルクとオン時の回転トルクの差が大きくなる傾向にある。これは、接点開極時には補助ばねで付勢している荷重分だけ大きな開離力が必要となることに大きく影響する。そのため、補助ばねの復帰は電圧極ロータで行ない、電圧極ロータの回転トルクは、ばね収納スペースに余裕のない主機構部のメインばねで行うことから、補助ばねのオン時の付勢荷重はあまり大きくできない。よって、最も補助荷重が必要な接点接触瞬間に十分な回転トルクを得られないという問題があった。

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、回路遮断器のオン方向荷重を、省スペースでかつ少ない部品追加で十分に補助しながら、接点開極を妨げない補助機構部を備えた回路遮断器を提供することを目的とする。

この発明に係る回路遮断器は、両端または一端に可動接点を有する可動接触子、上記可動接点と接離する固定接点、上記可動接触子を保持し、回動自由に軸支されたロータ、このロータまたはロータに接続されたロータリンクを駆動する下リンク、引き外し装置のラッチに係合されトリップ時に回動するレバー、このレバーに軸支され、上記下リンクにスプリングピンを介して結合されてトグルリンクを構成する上リンク、上記スプリングピンに従動側を結合されたメインばね、このメインばねの駆動側と結合され、固定されたフレームに回動自由に軸支されたハンドルアーム、および、このハンドルアームに固定されたハンドルにて構成された主機構部を持つ回路遮断器において、固定された補助フレーム、一端が上記補助フレームに回動自由に軸支された補助上リンク、この補助上リンクの他端に補助スプリングピンを介して一端が結合され、トグルリンクを構成する補助下リンク、上記補助スプリングピンと補助フレームの固定点を連結する補助ばねにて構成された補助機構部を備え、上記主機構部のハンドルオン操作時の接点接触瞬間では、上記補助機構部の補助下リンクが、上記ロータまたはロータに接続されたロータリンクをオン方向に付勢し、オン操作完了後は、上記補助下リンクが上記ロータまたはロータに接続されたロータリンクを付勢しないよう構成したものである。

この発明の回路遮断器によれば、回路遮断器のオン方向荷重を、省スペースでかつ少ない部品構成で十分に補助することができ、かつ、接点開極を妨げない補助機構部を備えた回路遮断器を得ることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１について、図１〜図９を参照して説明する。
図１〜図９はこの発明の実施の形態１における回路遮断器を示すものであり、図１はトリップ状態の斜視図、図２はトリップ状態の上面図、図３はトリップ状態の電圧極側面断面図、図４はオン状態の電圧極側面断面図、図５はオン状態の中性極側面断面図、図６はオフ状態の電圧極側面断面図、図７はオフ状態の中性極側面断面図、図８は接点接触状態の電圧極側面断面図、図９は接点接触状態の中性極側面断面図である。なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。

図６において、ハンドル１を操作すると、メインばね２の駆動側２ａがハンドルアーム３の回転軸３ａ（図４参照）を中心に移動する。この移動でメインばね２の荷重方向を変化させ、スプリングピン５を右方向へ移動させることで下リンク６が動き、ロータ７が押し下げられ、時計回りに回転することで可動接触子８上の可動接点９が固定接点１０に接触し、図８の状態となる。

接点消耗時の接触を補償するため、ロータ７をさらに時計回りに回転させる必要があるが、可動接点９と固定接点１０の間の電気的接触抵抗を低減するためと、電磁反発による不必要な接点の浮きを防止するため、可動接触子８は接圧ばね１１によりロータ７から相対的に時計回りに付勢されている。この荷重より大きな回転トルクをロータ７に与えることで安定した接触が保たれつつ、図４の状態になる。

この時、図７の中性極のロータ７も時計回りに回転するが、回転初期は補助ばね１２により補助上リンク１３が時計回りに付勢されており、補助下リンク１４はロータ７を小さな荷重で引き上げている。補助ばね１２の軸線が補助上リンク１３の回転軸１３ａを越えた時点から、補助上リンク１３には反時計回りの力が働き、ロータ７を時計回りに付勢し、図９の状態になる。

ここで、補助下リンク１４とロータ７との結合にロータピン（図５のＢ）を用い、補助下リンク１４のロータピン係合穴１４ａを長穴とすると、図９から図５の状態に移る過程で補助下リンク１４とロータ７の接触がなくなり、メインばね２（図４参照）だけの駆動になるが、主機構部の上リンク４と下リンク６でトグルリンクを構成することで、接点接触時点に比べてオン状態ではロータ７への回転トルクを３〜１０倍にすることができる。よって、メインばね２と補助ばね１２がロータ７に与える時計回りのトルクが、接圧ばね１１の荷重より常に大きくなるよう設定することは容易で、最終的に図５の状態になる。

一方、図４において、ハンドル１を操作するとメインばね２の駆動側２aがハンドルアーム３の回転軸３aを中心に移動する。この移動でメインばね２の荷重方向を変化させ、スプリングピン５を左方向へ移動させることで下リンク６が動き、ロータ７を反時計回りに回転させ、可動接触子８上の可動接点９が固定接点１０から開離し、図６の状態となる。その過程で、中性極では図５の状態から図９の状態までの間は、ロータ７と補助下リンク１４は接触しないので、補助ばね１２の荷重と関係なくロータ７は反時計方向に回転可能である。そして、図９の状態では主機構部のトグルリンクは折れており、かつロータ７に反時計方向への慣性が働いていることで、補助ばね１２の時計回りの回転トルクより十分大きな反時計回りのトルクを主機構部から得ることができる。また、補助機構部の補助下リンク１４がロータ７をオン方向に付勢する最大荷重を、各接点に分配した荷重が同時点の各接点の接触圧力より小さくなるようばね荷重を設定することで、ロータ７が途中で止まるというオフ不能を回避することができる。その結果、図７の状態になる。

また、図４において、過電流などを感知して図示しない引き外し装置が動作すると、ラッチ１５が動いてレバー１６との係合が外れる。レバー１６はメインばね２により常に時計回り方向に付勢されているため、回転軸１６ａを中心に回転が始まる。この回転により駆動側２ａがスプリングピン５に対して相対的に動き、最終的にはスプリングピン５に上方向の力が働き始め、下リンク６が移動することでロータ７が反時計回りに回転し、可動接触子８上の可動接点９が固定接点１０から開離した図３の状態になる。このときも補助機構部はオフ操作と同様、図５の状態から図７の状態になる。

このように構成された実施の形態１の回路遮断器においては、中性極のロータ７の回転軸を電圧極ロータ軸と同軸または単一部品で構成可能であり、そのため中性極の可動接触子８や接圧ばね１１が電圧極と同じ形状のものを使用でき、部品の標準化を図ることができる。また、補助機構部にトグルリンクを用いているため、補助ばね１２、補助下リンク１４などの小形化が可能である。さらに、補助下リンク１４のロータピン係合穴１４ａを長穴にすることで、オン状態の補助ばね１２の荷重を気にすることなく接点接触状態の補助ばね１２の荷重を大きくすることができ、結果として主機構部のメインばね２の荷重も落とすことが可能となり、機構部全体の省スペース化も実現することができる。

実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２の回路遮断器を示すもので、２点切り可動子接触子の場合のオン状態の中性極側面断面図を示すものである。
この実施の形態２の回路遮断器においても、補助下リンク１４とロータ７の間にロータリンク１７が入る以外は、基本的に上述した実施の形態１の１点切り可動接触子の場合と同じ動作を行なう。
この図１０に示すように、補助フレーム１８が、１点切り用支持フレーム１９（図９参照）にも、２点切り可動接触子を保持するユニットケース２０にも取り付け可能となるように、取り付け穴１８ａを設けることで、補助機構部を複数の機種で共用することが可能となる。
また、メインばね２を同一の引きばね２本で構成する場合に、補助機構部の補助ばね１２を、メインばね２と同一のばね１本を用いて必要荷重が出せるよう、補助下リンク１４と補助上リンク１３の角度や支点位置を調整することで、ばねの標準化も図ることができる。

上記説明では回路遮断器について述べたが、この発明はこの種の開閉器全般について利用できることは当然であり、細かい変更がなされても発明の範囲を逸脱することにはならない。

この発明の実施の形態１を示す回路遮断器のトリップ状態斜視図である。 図１のトリップ状態における上面図である。 実施の形態１の回路遮断器のトリップ状態における電圧極側面断面図である。 実施の形態１の回路遮断器のオン状態の電圧極側面断面図である。 実施の形態１の回路遮断器のオン状態の中性極側面断面図である。 実施の形態１の回路遮断器のオフ状態の電圧極側面断面図である。 実施の形態１の回路遮断器のオフ状態の中性極側面断面図である。 実施の形態１の回路遮断器の接点接触状態の電圧極側面断面図である。 実施の形態１の回路遮断器の接点接触状態の中性極側面断面図である。 この発明の実施の形態２の回路遮断器のオン状態の中性極側面断面図である。

符号の説明

１ ハンドル、
２ メインばね、２ａ 駆動側、
３ ハンドルアーム、３ａ 回転軸、
４ 上リンク、
５ スプリングピン、
６ 下リンク、
７ ロータ、
８ 可動接触子、
９ 可動接点、
１０ 固定接点、
１１ 接圧ばね、
１２ 補助ばね、
１３ 補助上リンク、１３ａ 回転軸、
１４ 補助下リンク、１４ａ ロータピン係合穴、
１５ ラッチ、
１６ レバー、１６ａ 回転軸、
１７ ロータリンク、
１８ 補助フレーム、
１９ 支持フレーム、
２０ ユニットケース。

Claims (6)

1. 両端または一端に可動接点を有する可動接触子、上記可動接点と接離する固定接点、上記可動接触子を保持し、回動自由に軸支されたロータ、このロータまたはロータに接続されたロータリンクを駆動する下リンク、引き外し装置のラッチに係合されトリップ時に回動するレバー、このレバーに軸支され上記下リンクにスプリングピンを介して結合されてトグルリンクを構成する上リンク、上記スプリングピンに従動側を結合されたメインばね、このメインばねの駆動側と結合され、固定されたフレームに回動自由に軸支されたハンドルアーム、および、このハンドルアームに固定されたハンドルにて構成された主機構部を持つ回路遮断器において、
   固定された補助フレーム、一端が上記補助フレームに回動自由に軸支された補助上リンク、この補助上リンクの他端に補助スプリングピンを介して一端が結合され、トグルリンクを構成する補助下リンク、上記補助スプリングピンと補助フレームの固定点を連結する補助ばねにて構成された補助機構部を備え、上記主機構部のハンドルオン操作時の接点接触瞬間では、上記補助機構部の補助下リンクが上記ロータまたはロータに接続されたロータリンクをオン方向に付勢し、オン操作完了後は、上記補助下リンクが上記ロータまたはロータに接続されたロータリンクを付勢しないよう構成したことを特徴とする回路遮断器。
2. 上記補助機構部の補助下リンクの一端にロータピン結合穴を形成するとともに、補助下リンクと、ロータまたはロータに接続されたロータリンクとの結合にロータピンを用い、上記ロータピン結合穴を長穴にしたことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 上記補助機構部の補助下リンクがロータまたはロータに接続されたロータリンクをオン方向に付勢する期間が、接点接触瞬間からオン操作完了までの中間地点で終了することを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
4. 上記補助機構部の補助下リンクが、ロータまたはロータに接続されたロータリンクをオン方向に付勢する最大荷重を各接点に分配した荷重が、同時点の各接点の接触圧力より小さいことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
5. 上記主機構部のメインばねとして２本のメインばねを使用し、上記補助機構部の補助ばねとして、メインばねと同一のばね１本を用いたことを特徴とする請求項４に記載の回路遮断器。
6. 両端に可動接点を有する２点切りロータまたはロータに接続されたロータリンクと、一端に可動接点を有する１点切りロータ、の両方に同一の補助機構部が接続されるように補助フレーム固定部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。

Images