JP5180905B2 - 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として用いられる回路遮断器に関し、更に詳細には開閉機構のラッチとレバーの係止部分における摺動性や耐久性の改良に関するものである。

回路遮断器の可動接触子を開閉する開閉機構部は、多くの係合部、係止部を有している。その係合部、係止部には通常、液体潤滑材を塗布することによって、動作を円滑に行えるようになっている。とくに、ラッチ部は接点の開放のため大きな接点離間力を受け、また過電流検知時には、小さな力でラッチとレバーを開放する必要がある。従来の技術として、ラッチとレバー部材の係合部において安定した開放動作を行うために、レバー側の係合部を断面円弧形状にした例がある（例えば特許文献１）。また、ラッチ部に回転可能な金属球体を用いることで低摩擦で安定した開放動作を得られるようにした例がある（例えば特許文献２）。

特表２００２−５０６５６５号公報（図６Ｂ） 特開平５−１５９６８１号公報（段落０００６，図３）

上記のような従来技術において、たとえば、特許文献１の例では、理想的な状態ではラッチ部とレバー部（クレードル）係合部は線接触状態であり、かつ摺動時に引っかかりがなくスムーズな開閉動作が期待できる。しかし、加工誤差や組立誤差などのわずかなズレによって、片当たり（１点だけで接触する）状態になる可能性がある。理想の線接触状態と比較すると、片あたり状態では、接触部分に高い接触圧が集中的に作用し、潤滑剤の効果による円滑な作動が得られず、摺動が困難となるという問題がある。
この場合、ミストリップが発生し正確に電流を遮断できない場合がある。この問題を避けるためには、高い加工精度や組立精度が必要となるが、そうすると高コストになるという別問題が発生する。

特許文献２の例のように、ラッチに小さな金属球体を用いた場合には接触部分の面圧が高くなり、特許文献１の方当たり状態と同じ状態と言える。球径を大きくとることで、面圧の低減は可能であるが、そうすると部品のサイズが大きくなる。さらに、ラッチを金属球面で構成しているため、金属球面およびそれを保持する構造体が複雑であり、加工、組立のコスト面で実用上問題がある。

この発明は、上記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、ラッチとレバーの係止部における接触状態を面接触にするか線接触にすることで、加工精度に拘わらず安定させ、潤滑材の良好な効果を得るようにすることで、係止部の過度の摩耗や摩擦力の増大を抑制し、ミストリップのない安定した動作を継続できる回路遮断器を提供することを目的とする。

この発明の回路遮断器は、絶縁ケースと、この絶縁ケースに収納され、回路を開閉する開閉機構部と、開閉機構部を係止して回路の閉状態を保持する係止部と、
回路の過電流を検出したとき、係止部のラッチと開閉機構部のレバーの先端部の係止を解いて開閉機構部に回路を開放させる引き外し機構部とを備えた回路遮断器において、
ラッチは回路が閉状態の時にレバーの先端部を係止する揺動部材を有し、揺動部材は、レバーに正対するラッチの表面上に、ラッチの可動方向と垂直方向に揺動可能に一点で保持されていることを特徴とするものである。

この発明の回路遮断器は、ラッチがレバーを係止するときの接触状態を面接触にするか線接触にすることで、加工精度に拘わらず均一に安定させ、潤滑材の良好な効果を得るようにすることで、係止部の過度の摩耗や摩擦力の増大を抑制し、ミストリップのない安定した動作を継続できる。

本発明の実施の形態１による回路遮断器の斜視図である。 図１の回路遮断器をＩＩ−ＩＩを含む平面で切断した断面図である。 本発明の実施の形態１による回路遮断器のラッチとレバーの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１による回路遮断器のラッチに設けられた揺動部材の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態２による回路遮断器におけるラッチと揺動部材の係止関係を示す図である。 本発明の実施の形態３による回路遮断器のラッチとレバーの構成を示す図である。 本発明の実施の形態３におけるラッチに開けたピン穴と貫通孔を示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の回路遮断器の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は本発明の回路遮断器の実施の形態１における斜視図、図２は図１の回路遮断器をＩＩ−ＩＩ線で切った断面図である。

図１、図２において、絶縁ケース１は絶縁性の樹脂材料により形成されていて、固定接触子２、開閉機構部Ａ等が設置されるベース１ａとハンドル２２を外部に突出させる開口部を有するカバー１ｂにより構成されている。固定接触子２はベース１ａに固定されている固定側接触子である。可動接触子３は開閉機構部により開閉駆動される可動側接触子である。絶縁ホルダ４は絶縁性の樹脂材料により形成され、可動接触子３を保持するとともに貫通孔を挿通するトグルリンク１５の回転軸１５ａから力の伝達を受ける。

カケガネ１１は一端がラッチ１２に他端がトリップバー１９に係合し、ラッチ１２は回転軸１２ａを中心に付勢バネ（図示しない）により常時反時計周りに付勢されレバー１３を係止する。
トグルリンク１５は絶縁ホルダ４に連結された下リンクとレバー１３及び回転軸１５ｂにより下リンクに連結された上リンクからなる。
メインバネ１６は上リンクと下リンクの回転軸１５ｂとハンドル２２を固定するハンドルアーム２３との間に張架されている。
バイメタル１７は可動接触子３に接続された可とうより線２５と外部端子２６との間の電路に設けられ、電路の通電電流に応じた発熱により変形する。
電磁装置１８は可動接触子３に接続された可とうより線２５と外部端子２６との間の電路に設けられ、電路の通電電流が所定値を超えたとき、通電電流に応じた磁気力により作動する。

トリップバー１９は常時付勢バネにより反時計周り付勢され、電路に過電流が通電したとき、バイメタル１７又は電磁装置１８の作動により時計周りに回動する。
開閉接点２０は固定接触子２及び可動接触子３の一端に設けられた接点である。
カケガネ１１、ラッチ１２及びレバー１３等は回転軸１１ａ、１２ａ、１５ａ、１５ｂ、１９ａにより鉄板製フレームに回動自在に軸支されている。
過電流の通電時には、バイメタル１７又は電磁装置１８がトリップバー１９を回転させてカケガネ１１とラッチ１２の係合を外し、ラッチ１２はレバー１３の係止を外し、メインバネ１６の蓄勢力が開閉接点２０を開離させて電流遮断を行う。回路遮断器のトリップ動作後は、リセット動作によりカケガネ１１、ラッチ１２、レバー１３の係合、係止を復帰して開閉接点２０を閉じることにより、再度の電流遮断に備えられるように構成されている。

以上のように、可動接触子３を開閉させる開閉機構部Ａは、鉄板製フレーム、ハンドルアーム２３、ハンドル２２、レバー１３、及びトグルリンク１５とメインバネ１６からなる）トグルリンク機構により構成され、係止部Ｂは、カケガネ１１及びラッチ１２により構成される。また、電路の過電流に応じて係止部Ｂのラッチ１２と開閉機構部Ａのレバー１３の係止を引き外す引き外し部Ｃは、バイメタル１７、電磁装置１８、トリップバー１９により構成される。

上述したフレーム、カケガネ１１、ラッチ１２、レバー１３、トグルリンク１５等は、通常、低炭素鋼の冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＤ）をプレス加工することにより形成されている。
そして、回転軸１１ａ、１２ａ、１５ａ、１５ｂ、１９ａの軸受部や、カケガネ１１、ラッチ１２、レバー１３、トグルリンク１５における摺動部には、各部品間の摺動における摩擦を小さくし円滑に動作させるために、グリースや油などの潤滑剤が塗布されている。

図３（ａ）はラッチ１２がレバー１３を係止している状態（回路が閉の状態）を示す図である。
図３（ｂ）は図３（ａ）の係止状態をａ−ａ方向から見た図である。説明のためレバー１３の本体は省略している。
ラッチ１２は回転軸１２ａにより回転可能に支持されている。また、レバー１３も図示を省略した回転軸により回転可能に支持されている。電流遮断時には、ラッチ１２は矢印Ａ方向に回転し、レバー１３の先端部１３ａの係止を解放することでレバー１３が矢印Ｂ方向に回転する。

ラッチ１２には、板状の揺動部材１２１がピン１２２によって揺動可能に保持されている。揺動部材１２１の、レバー１３の先端部１３ａと接触する下端部分におけるａ−ａ方向断面は図のように平面形状をしている。
図に示すピン１２２は、かしめピンを用いている。
また、揺動部材１２１とレバー１３の先端部１３ａの接触部分周辺には、オイルやグリースといった液体潤滑剤が塗布されている。この潤滑剤は遮断動作あるいは、再係止動作時に揺動部材１２１と先端部１３ａが互い摺動する際に、摩擦係数を低減し、円滑な動作を行う目的で塗布されるものである。

上記のような構成における揺動部材１２１の動作例を図４により説明する。図４は、レバー１３とラッチ１２が相対的に角度Θ１だけ傾いて係止した状態を示している。この状態は、たとえば、レバー１３の回転軸が加工誤差などの原因で傾いて組み立てられた場合や先端部１３ａの曲げ加工の際にねじれた状態になった場合などに生じる。また、反対にラッチ１２の回転軸１２ａと係止するラッチ１２側の穴加工２箇所の互いの中心位置がずれた場合などにも発生する。
すなわち、ラッチ１２およびレバー１３のそれぞれの相対位置を決める部分の加工精度や組み立て精度の誤差によって生じうるものである。

このような場合、ピン１２２を中心として揺動部材１２１が角度Θ１分だけ揺動することで、レバー１３の先端部１３ａとラッチ１２との係止が片あたり状態となることを防止できる。揺動部材１２１下端と先端部１３ａが常に全面あたり、すなわち、均一な接触状態となる。このような状態では、片あたりの状態と比較しラッチ１２の揺動部材１２１と先端部１３ａとの接触面積が大きいので、接触部の接圧は設計に基づく適正な値に確実に維持される。したがって、遮断動作時に塗布した潤滑剤が適正に効果を発揮し、ラッチ１２と先端部１３ａの摺動を円滑に行う効果が得られる。

また、潤滑剤としてはオイルやグリースの他、ポリアミドイミド系あるいはエポキシ系の有機系樹脂を結合剤として二硫化モリブデン、グラファイト、ＰＴＦＥが含有した、固体潤滑剤を皮膜してもよい。皮膜箇所は揺動部材１２１の全面あるいは下端部のみとレバー１３の全面、あるいは、先端部１３ａのみであってもよい。
あるいは、揺動部材１２１、もしくは、レバー１３のどちらか一方であってもよい。固体潤滑剤を被膜した場合、液体潤滑剤で生じやすい劣化あるいは蒸発、飛散による経年的な劣化、すなわち、潤滑性の低下を防止し、長期間にわたって安定した潤滑性能を維持できる。また、液体潤滑剤と固体潤滑剤の両方を用いてもよい。この場合、液体潤滑剤の低摩擦性と固体潤滑剤の経年的な潤滑性能の安定性の両方を得られる。
上記実施例では、ピン１２２にかしめピンを用いているが、これに限るものではなく、揺動部材１２１が揺動できる状態でラッチ１２に平行に保持可能なものであれば、ラッチ１２に対してネジ留めされるボルト状のものであってもよい。

以上のようにすれば、ラッチ１２とレバー１３の接触状態をそれぞれの部品の加工精度に拘わらず安定させることができ、潤滑材の良好な効果を得るようにすることで、係止部の過度の摩耗や摩擦力の増大を抑制し、ミストリップのない安定した動作を継続できる回路遮断器を提供できる。

実施の形態２．
本発明の回路遮断器の実施の形態２を図に基づいて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では揺動部材１２１の下端面は水平面としていたが、この実施の形態における揺動部材２２１の下端は断面円弧形状をしている。
断面円弧形状をなしていることの効果を図５により説明する。図５は、ラッチ１２と先端部１３ａが角度Θ２だけ傾いて接触している状態を示している。このような状態は、たとえば、先端部１３ａの曲げ加工誤差やレバー１３の回転支持部位置の加工誤差などにより生じる。また、反対にラッチ１２の回転軸１２ａの位置の加工誤差などによっても生じる。このような状態であっても、揺動部材２２１の下端が断面円弧形状をなしていてエッジ部がない形状であれば、先端部１３ａとの接触が線接触状態となる。したがって、遮断動作時に塗布した潤滑剤が適正に効果を発揮し、ラッチ１２とレバー先端部１３ａの摺動を円滑に行う効果が得られる。
また、上記のような場合でなくとも、ラッチ１２とカケガネ１１の係合が解放されるとき、ラッチ１２は回転軸１２ａを中心として矢印Ａの方向に回転するので、微妙にではあるが、揺動部材２２１が先端部３ａと接触する部分もラッチ１２の回転に従ってずれることになる。このような場合でも、均一な接触を確保できる利点がある。

実施の形態１及びこの実施の形態２の説明において、傾斜方向の異なる例について、ラッチ１２とレバー先端部１３ａの接触する角度がそれぞれ角度Θ１と角度Θ２ずれた場合について説明したが、これらが同時に生じるような状態でも、上記と同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態３．
本発明の回路遮断器の実施の形態３を図に基づいて、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
図６（ａ）、（ｂ）は本発明の回路遮断器の実施の形態３におけるラッチとレバーの構成を示す図である。
実施の形態３における回路遮断器の基本構造は実施の形態２とほぼ同じである。
この実施の形態では、実施の形態２に比べて、揺動部材３２１が若干上下方向に大きくなっていて、揺動部材３２１にはピン１２２が上下に２個取り付けてある。
上下の各ピン１２２はいずれも、実施の形態２で使用したピンと同じ物であるが、下側のピン１２２は揺動部材３２１がラッチ２１２の表面から離れないように適切に保持するためのものとして機能する。

図７は図６（ｂ）からピン１２２と揺動部材３２１を取り外したものである。上側のピン穴Ｐ１は通常のピン穴であるが、下側のピン穴Ｐ２は図に示すようにピン穴Ｐ１の中心を同心の中心とする円弧を描くように貫通孔となっている。これによって、揺動部材３２１は、ピン１２２を２本用いてラッチ２１２に取り付けても上側のピン１２２を回転中心としてラッチ２１２の表面を摺動しながら揺動できる。
ラッチ２１２からレバー１３の係止を解放するときには、レバー先端部１３ａと揺動部材３２１の下部に大きな接圧がかかっているので、揺動部材３２１の下部には係止の解放と同時にレバー１３側に引き込まれる大きな力がかかる。この力は揺動部材３２１をテコのアームとしてピン１２２にもかかる。
ピン１２２を２本取り付けることにより、この力による揺動部材３２１のガタつきを押さえ、揺動部材３２１の安定した揺動を確保し、揺動部材３２１およびピン１２２の耐久性も向上できる。

１ 回路遮断器、１ａ ベース、１ｂ カバー、２ 固定接触子、３ 可動接触子、
４ 絶縁ホルダ、１１ カケガネ、１１ａ，１２ａ，１５ａ，１５ｂ，１９ａ 回転軸、１２，２１２ ラッチ、１３ レバー、１３ａ レバー先端部、１５ トグルリンク、
１６ メインバネ、１７ バイメタル、１８ 電磁装置、１９ トリップバー、
２０ 開閉接点、２２ ハンドル、２３ ハンドルアーム、２５ 可とうより線、
２６ 外部端子、１２１，２２１，３２１ 揺動部材、１２２ ピン、
Ｐ１，Ｐ２ ピン穴。

Claims (4)

1. 絶縁ケースと、この絶縁ケースに収納され、回路を開閉する開閉機構部と、前記開閉機構部を係止して前記回路の閉状態を保持する係止部と、
   前記回路の過電流を検出したとき、前記係止部のラッチと前記開閉機構部のレバーの先端部の係止を解いて前記開閉機構部に回路を開放させる引き外し機構部とを備えた回路遮断器において、
   前記ラッチは前記回路が閉状態の時に前記レバーの前記先端部を係止する揺動部材を有し、
   前記揺動部材は、前記レバーに正対する前記ラッチの表面上に、前記ラッチの可動方向と垂直方向に揺動可能に一点で保持されていることを特徴とする回路遮断器。
2. 前記揺動部材は、前記レバーの先端部が係止されるとき接触する端部の、揺動方向に垂直に切断した断面形状が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記ラッチは、前記一点を中心とする円弧状の貫通孔を有し、
   前記揺動部材は前記貫通孔に通した保持具で揺動可能に保持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回路遮断器。
4. 前記係止部の潤滑剤として有機系樹脂を結合剤とする二硫化モリブデンを含有する固体潤滑剤を使用することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回路遮断器。

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