JP5304658B2 - 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、詳しくは開閉機構部の耐久性向上に関するものである。

一般的な回路遮断器においては、周知のトグルリンクを用いた接点早入り機構を採用しており、レバーの回動軸は機構部を貫通しないほうがメインばね移動空間の制約が減り小型化に有利である。また、レバーの回転は相間壁を越えて付属装置に伝達する必要があるが、相間の絶縁確保のためレバーの回転伝達する部材はできるだけレバーの回動軸の周辺に構成する方が好ましい。
このような制約のため、従来の回路遮断器では、レバーの一部を曲げ加工して回動軸を構成していた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−１４０６９２号公報（第８図）

上記ように従来の回路遮断器においては、レバーの回動軸の断面は略四角形であり、軸穴との接触は角または端面に限られ接触面圧が大きくなるので、繰り返し開閉動作を行うことにより異常摩耗や位置ずれが発生するという問題点があった。
また、曲げ加工ではなくバーリング加工にてレバーの回動軸を形成することも可能であるが、打ち出し高さに限界があり、レバーとフレームの間にトグルリンクなどの別部品が介在する場合は板厚の３倍以上を打ち出す必要があり、レバーの回動軸の強度確保が困難になるという問題があった。
一方、別部品で構成した回動軸をレバーに接合することも考えられるが、接合スペース、寸法精度及び強度の確保や、部品コスト及び組立コストの低減などの課題を同時に満足することは困難であった。

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、開閉機構部の耐久性を向上できる回路遮断器を得るものである。

この発明による回路遮断器は、一端または両端に可動接点を有する可動接触子と、この可動接点と接離する固定接点と、可動接触子を保持し、回転自由に軸支されたクロスバーと、このクロスバーを駆動する下リンクと、引き外し装置のラッチと係合し、トリップ時にフレームの軸受け部に軸支されて回動するレバーと、このレバーに軸支されるとともに下リンクにスプリングピンを介して結合され、下リンクとともにトグルリンクを構成する上リンクと、スプリングピンに従動側を結合されたメインバネと、このメインバネの駆動側と結合され、該回路遮断器の筐体に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と、を備え、レバーは該レバーの回動軸部を含めて単一の金属板から形成され、該回動軸部は中心角が１８０度より大きい円弧状部を有するものである。

この発明によれば、開閉機構部におけるレバーの回動軸部にその中心角が１８０度より大きい円弧状部を設け、フレームの軸受け部との接触を面接触としたので、接触面圧を低減することができ、開閉機構部の耐久性を向上することができる。

本発明の実施の形態１における回路遮断器のトリップ状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のトリップ状態を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のオフ状態を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器からオン状態の開閉機構部、可動接触子及びクロスバーを抜き出して示す要部斜視図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のレバーを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のレバーを示す側面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のレバーのレバー回動軸部を示す側面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態の開閉機構部にレバー回転伝達部材の装着を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のレバーにかかる荷重を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器のレバーとラッチとの係合部を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態２における回路遮断器のレバーのレバー回動軸部を示す側面図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における回路遮断器のトリップ状態を示す斜視図、図２はトリップ状態を示す側面断面図、図３はオフ状態を示す側面断面図、図４はオン状態を示す側面断面図、図５はオン状態の開閉機構部、可動接触子及びクロスバーを抜き出して示す要部斜視図、図６はレバー４４を示す斜視図、図７はおなじくレバー４４を示す側面図、図８はレバー回動軸部４４ａの側面図、図９はオン状態の開閉機構部にレバー回転伝達部材１３の装着を示す斜視図、図１０はレバー回動軸部４４ａに加わる荷重の向きを表した説明図で、（ａ）はオン状態、（ｂ）はオフ状態、（ｃ）はトリップ状態をそれぞれ示す。また、図１１はレバー４４おけるラッチ３４との係合部４４ｂを拡大して示す要部拡大図である。

図１において、回路遮断器１００は、絶縁材料で形成されたベース１１とカバー１２とからなる筐体１０を用いて構成される。ベース１１上には、三相の各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが互いに並列に配置され、中央の回路遮断ユニット２０Ｂの上部には、開閉機構部４０が配置される。ベース１１は、一対の外壁１１Ａ、１１Ｂと、一対の仕切壁１１Ｃ、１１Ｄを有する。外壁１１Ａと仕切壁１１Ｃの間には回路遮断ユニット２０Ａが配置され、仕切壁１１Ｃ、１１Ｄの間には回路遮断ユニット２０Ｂが配置され、仕切壁１１Ｄと外壁１１Ｂとの間には回路遮断ユニット２０Ｃが配置される。カバー１２は、ベース１１上の各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、開閉機構部４０を覆い、開閉機構部４０の操作ハンドル４１はカバー１２から突出する。なお、図１では、カバー１２は、回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂを覆う部分を切り欠いて、それらの内部を図示している。

各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、互いに同じに構成され、その具体的な構成は、図２、図３、図４に示される。図２、図４、図５は、中央の回路遮断ユニット２０Ｂを示すが、他の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｃも同じに構成される。図２、図３、図４に示すように、このクロスバー３０は、各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに共通して、各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに直交するように、ベース１１上に配置される。

各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ベース１１に設けられた電源側端子２４と、電源側端子２４より延設された固定接点２１と、この固定接点２１と接離する可動接点２２と、この可動接点２２が一端に設けられ、クロスバー３０により回動可能に保持される可動接触子２３と、この可動接触子２３と接続された過電流引き外し装置３３と、過電流引き外し装置３３に接続され、ベース１１に設けられた負荷側端子２５とを有する。可動接点２２が固定接点２１に接触すれば、端子２４、２５の間の電気回路がオンとなり、また、可動接点２２が固定接点２１から開離すれば、端子２４、２５間の電気回路がオフとなる。

図２、図３、図４に示すように、クロスバー３０は、ベース１１の底部に配置され、図２、図３、図４の紙面と直交するように延長される。このクロスバー３０は、開閉機構部４０により、その軸心を中心として回動され、各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにおける各可動接触子２３が取り付けられる。クロスバー３０がその軸心を中心として回動したときに、各相の回路遮断ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各可動接触子２３が同時に回動され、この可動接触子２３の回動により、可動接点２２が固定接点２１に接離する。

図２、図３、図４に加え、図５に示すように、開閉機構部４０は、相対向する一対のフレーム板によって形成されるフレーム４３と、このフレーム４３に回動軸心点Ｐにより回動自由に軸支された略Ｕ字型のハンドルアーム４２（図５には図示せず。図２、３、４に図示。）と、このハンドルアーム４２に固着され、手動で操作される操作ハンドル４１（図５には図示せず。図２、３、４に図示。）によって、ユニット化されている。その内部は、過電流引き外し装置３３のラッチ３４に係合され、回動軸４４ａによってフレーム４３のフレーム軸受部４３ａに軸支されるレバー４４と、このレバー４４にリンク支持軸Ｑにより軸支される上リンク４５と、この上リンク４５とスプリングピン４７を介して係合されることでトグルリンクを構成する下リンク４６（図５には図示せず。図２、３、４に図示。）と、従動側４８ｂがスプリングピン４７に、駆動側４８ａがハンドルアーム４２に、それぞれ張架された一対のメインバネ４８とで構成されている。

そして、図２、図３、図４に示すように、上リンク４５は、その上端がレバー４４のリンク支持軸Ｑに回動可能に支持されており、下リンク４６は、その下端がクロスバー３０に回動可能に連結されている。操作ハンドル４１は、カバー１２からその上部に突出し、手動操作により、回動軸心点Ｐを中心として回動される。この操作ハンドル４１の回動により、ハンドルアーム４２も、操作ハンドル４１とともに、回動中心点Ｐを中心として回動される。ハンドルアーム４２は、図２に示すトリップ状態において中間位置となり、図３に示すオフ状態において左傾斜位置となり、図４に示すオン状態において右傾斜位置となる。

図６、図７に示すように、レバー４４は、レバー回動軸部４４ａを含めて単一の金属板から形成され、ハンドルアーム４２の各側板の内面側に配置される。レバー回動軸部４４ａは、レバー回動軸部４４ａとなる金属板の部分を軸方向に９０度曲げた後、円弧状部を形成するためレバー回動軸部に打ち込みを行い形成している。レバー４４のレバー回動軸部４４ａの断面は、例えば、図８に示すように、打ち込みによるくの字状の回転伝達凹部４４ａ１と、その中心角が１８０度より大きい略円弧状に形成された円弧状部４４ａ２と、を有している。円弧状部４４ａ２が、フレーム４３のフレーム軸受部４３ａと広い範囲で面接触する接触部となる。

また、レバー４４は、図９に示すように、レバー４４の回転伝達凹部４４ａ１にレバー回転伝達部材１３の突起部１３ａを嵌装している。このレバー回転伝達部材１３は、トリップ時にレバー４４の回転を回路遮断器１００内に収納された内部付属装置などに伝達するものである。

また、レバー回動軸部４４ａの軸方向長さは、金属版を曲げ加工した後に打ち込みを行って形成するので、レバー４４を形成する金属板の板厚より大きく形成でき、例えば板厚の３倍以上の長さでも回動軸部を形成することが可能である。

次に回路遮断器１００のオン、オフ及びトリップの各動作について説明する。
図３に示すようにオフ状態では、可動接点２２が固定接点２１から開離し、これらの固定接点２１と可動接点２２は開離状態にある。このオフ状態では、ハンドルアーム４２は左傾斜位置にあり、下リンク４６は横向き状態にある。この図３に示すオフ状態において、操作ハンドル４１が時計回り方向に操作されると、この操作ハンドル４１とともにハンドルアーム４２が、回動中心点Ｐを中心として、時計回り方向に回動し、ハンドルアーム４２は、図４に示す右傾斜位置まで回動する。このハンドルアーム４２の回動により、メインバネ４８の駆動側４８ａが、ハンドルアーム４２の回動中心点Ｐを中心として、時計回り方向に移動する。このメインバネ４８の駆動側４８ａの移動により、メインバネ４８の荷重方向が変化し、スプリングピン４７が、図３に示す位置からその右方向に移動する。このスプリングピン４７の移動により、図４に示すように、下リンク４６が起立状態となり、クロスバー３０が時計回り方向に回動して、可動接触子２３上の可動接点２２が、固定接点２１に接触し、オン状態となる。

図４に示すオン状態において、操作ハンドル４１が反時計回り方向に操作されると、この操作ハンドル４１とともにハンドルアーム４２が、回動中心点Ｐを中心として、反時計回り方向に回動し、ハンドルアーム４２は、図３に示す左傾斜位置まで回動する。このハンドルアーム４２の回動により、メインバネ４８の駆動側４８ａが、ハンドルアーム４２の回動中心点Ｐを中心として、反時計回り方向に移動する。このメインバネ４８の駆動側４８ａの移動により、メインバネ４８の荷重方向が変化し、スプリングピン４７が、図４に示す位置から左方向へ移動する。このスプリングピン４７の移動により、図３に示すように、下リンク４６が横向き状態に戻り、クロスバー３０が反時計回り方向に回動して、可動接触子２３上の可動接点２２が、固定接点２１から開離し、オフ状態となる。

図４に示すオン状態において、過電流引き外し装置３３が動作すると、過電流引き外し装置３３がトリップバー３５を押し込み回動させると、トリップバー３５によるラッチ３４の係止が外れる。これによりラッチ３４が回動自由となり、このラッチ３４とレバー４４との係合が外れる。レバー４４は、メインバネ４８により常時時計回り方向に付勢されているので、ラッチ３４との係合が外れることにより、時計回り方向に回動する。このレバー４４の回動により、ハンドルアーム４２は、回動中心点Ｐを中心として、図４に示す右傾斜位置から図２に示す中間位置まで回動する。このハンドルアーム４２の回動により、メインバネ４８の駆動側４８ａが、スプリングピン４７よりも右側まで相対的に移動し、スプリングピン４７に上方向の力が働き始める。このスプリングピン４７の上方向への移動により、クロスバー３０が上方向に持ち上がり、下リンク４６が図２に示す中間起立状態となり、可動接触子２３上の可動接点２２が、固定接点２１から開離し、図２に示すトリップ状態となる。

次に、レバー回動軸４４ａに加わる荷重Ｆ２について説明する。図１０に示すように、レバー回動軸４４ａに加わる荷重Ｆ２は、上リンク４５がレバー４４のリンク支持軸Ｑを押し上げる力Ｆ１の反力として、レバー回動軸部４４ａに加わるものである。ここで、リンク支持軸Ｑを押し上げる力Ｆ１は、上リンク４５と下リンク４６を結合するスプリングピン４７に張架された一対のメインバネ４８により付勢されるものである。

図１０（ａ）のオン状態、図１０（ｂ）のオフ状態、図１０（ｃ）のトリップ状態のそれぞれの状態、及び、オン状態からトリップ状態への移行途中の状態においても、レバー回動軸部４４ａとフレーム軸受部４３ａとの接触面圧を低減できるように、レバー４４のレバー回動軸部４４ａの軸に垂直な断面において、レバー回動軸部４４ａ掛かる外力のレバー回動軸部４４ａに垂直な方向の成分が常にレバー回動軸部４４ａの円弧状部４４ａ２に荷重Ｆ２が加わる構成となっている。

図１１に示すように、レバー４４におけるラッチ３４との係合部４４ｂは、曲面で構成されている。過電流を検知して引き外し装置３３が作動するとラッチ３４が回転自由となり、レバー４４からの荷重を受けて実線の３４−１位置から２点鎖線の３４−２位置に移動する。このとき、係合部４４ｂに設けられた曲面により、レバー４４がラッチ３４に与える荷重は、Ｇ１からＧ２へと変化する。このとき、ラッチ３４の回動軸中心３４ａから作用点であるレバー４４とラッチ３４との接触点までの距離は、移動前の長さＡから移動後の長さＢに変化する。移動後の荷重Ｇ２は移動前の荷重Ｇ１と同等か若干大きくなり、ラッチ３４の回動軸３４ａから作用点までの距離は、Ｂ（移動後）≧Ａ（移動前）なので、レバー４４とラッチ３４との係合が外れる過程において、ラッチ３４がレバー４４から受ける回転モーメントは増加することとなる。

本実施の形態によれば、レバー４４はレバー回動軸部４４ａを含めて単一の金属板から形成され、レバー回動軸部４４ａにその中心角が１８０度より大きい円弧状部４４ａ２を設けたので、円弧状部４４ａ２がフレーム４３のフレーム軸受部４３aと広い範囲で面接触し、接触面圧を低く抑えることができ、繰り返し動作時の開閉機構部の耐久性を向上することができるとともに、位置ずれを抑制することができる。

また、レバー回動軸部４４ａの軸方向長さは、金属版を曲げた後に打ち込みを行って形成するので、レバー４４を形成する金属板の板厚より大きくできるので、レバー回転伝達部材１３との結合部を十分に確保することができる。

また、オン、オフ及びトリップのそれぞれの状態で、レバー４４のレバー回動軸部４４ａの軸に垂直な断面において、レバー回動軸部４４ａ掛かる外力のレバー回動軸部４４ａに垂直な方向の成分が常にレバー回動軸部４４ａの円弧状部４４ａ２に荷重が加わるため、レバー回動軸部４４ａとフレーム軸受部４３ａの双方とも接触面圧を抑えることができ、繰り返し動作時の開閉機構部の開閉機構部の耐久性が向上する。

また、レバー回動軸部４４ａは、単一の金属版を曲げ加工した後に打ち込みを行って形成するので、軸部の強度を向上できるとともに、接合時の位置ずれや部品寸法誤差の累積を低減することができ、部品コスト及び組立コストを低減することができる。

また、レバー４４のレバー回動軸部４４ａには打ち込みによる回転伝達凹部４４ａ１が設けてあり、この回転伝達凹部４４ａ１にレバー回転伝達部材１３の突起部１３ａを嵌装するので、レバー回転伝達部材１３とレバー回動軸部４４ａの回転方向における相対的ながたつきを限られたスペースで効率よく抑えることができる。

また、レバー４４の回転伝達凹部４４ａ１にレバー回転伝達部材１３を設けたので、回路遮断器１００の内部に配設される内部付属装置などに、トリップ時のレバー４４の回転を容易に伝達することができる。

また、レバー４４におけるラッチ３４との係合部４４ｂに曲面を設けたことにより、過電流を検知して引き外し装置３３が作動し、ラッチとの係合が外れる過程において、ラッチ３４を係止する引き外し装置３３へかかる荷重を増やすことなく、ラッチ３４へ付与する回転モーメントを増加させるので、トリップ動作を安定させ回路遮断器の信頼性を向上することができる。

なお、本実施の形態では、可動接触子の一端に可動接点を有する１点切りタイプの回路遮断器の例で説明したが、可動接触子の両端に可動接点を有する２点切りタイプの回路遮断器に、本実施の形態における開閉機構部を適用できることは言うまでもなく、本実施の形態と同様の効果を奏するものである。

実施の形態２．
図１２は実施の形態２におけるレバー回動軸部４４ａを示す側面図である。
本実施の形態おいてレバー回動軸部４４ａの円弧状部４４ａ２は、図１２に示すように、その中心角が約１８０度の円弧部４４ａ３と、この円弧部の外接円上の延長部に設けられ、フレーム４３のフレーム軸受部４３ａに接触する接触部４４ａ４とで構成されている。そして、円弧状部４４ａ２の中心角は、円弧部４４ａ３に接触部４４ａ４までを加えた範囲で１８０度より大きく構成される。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

実施の形態１では、レバー４４を形成する単一の金属板の切断面である端面も円弧に打ち込みもしくは削りなどの形成処理を行っていたが、本実施の形態では、レバー４４の端面についてはそのまま利用することとし、フレーム４３のフレーム軸受部４３ａに接触する接触部４４ａ４としたものである。接触部４４ａ４の先端部は、例えば面取りもしくは削り処理等によりフレーム軸受部４３ａと点接触しないようにした方がなお良い。

本実施の形態によれば、レバー４４はレバー回動軸部４４ａを含めて単一の金属板から形成され、レバー回動軸部４４ａにその中心角が１８０度より大きい円弧状部４４ａ２を設けたので、円弧状部４４ａ２がフレーム４３のフレーム軸受部４３aと広い範囲で接触し、接触面圧を低く抑えることができ、繰り返し動作時の開閉機構部の耐久性を向上することができるとともに、位置ずれを抑制することができる。

また、レバー４４を形成する単一の金属板の端面の処理を簡略化したので、レバー回動軸部４４ａを形成する工程の一部を省け、コストを低減することができる。

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。

２１ 固定接点、２２ 可動接点、２３ 可動接触子、３０ クロスバー、
３３ 引外し装置、３４ ラッチ、４２ ハンドルアーム、４３ フレーム、
４４ レバー、４４ａ レバー回動軸部、４４ａ２ 円弧状部、
４７ スプリングピン、４８ メインバネ、
４５ 上リンク、４６ 下リンク、１００ 回路遮断器。

Claims (8)

1. 一端または両端に可動接点を有する可動接触子と、この可動接点と接離する固定接点と、前記可動接触子を保持し、回転自由に軸支されたクロスバーと、このクロスバーを駆動する下リンクと、引き外し装置のラッチと係合し、トリップ時にフレームの軸受け部に軸支されて回動するレバーと、このレバーに軸支されるとともに前記下リンクにスプリングピンを介して結合され、前記下リンクとともにトグルリンクを構成する上リンクと、前記スプリングピンに従動側を結合されたメインバネと、このメインバネの駆動側と結合され、該回路遮断器の筐体に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と、を備え、
   前記レバーは該レバーの回動軸部を含めて単一の金属板から形成され、前記回動軸部は中心角が１８０度より大きい円弧状部を有することを特徴とする回路遮断器。
2. 前記レバーは、前記レバーの回動軸部に設けられ、前記レバーの回動を伝達する回転伝達凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記レバーの回動軸部に固定され、前記回転伝達凹部に嵌装される突起部を持つレバー回転伝動部材を有することを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
4. 前記レバーの回動軸部に設けられた円弧状部は、円弧であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
5. 前記レバーの回動軸部に設けられた円弧状部は、前記円弧状部の一部を形成する円弧部と、該円弧部の外接円上の延長部に設けられ、前記フレームの軸受け部に接触する接触部と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
6. 前記レバーの回動軸部は、軸方向長さが前記レバーの板厚より大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
7. 前記レバーの回動軸部の軸に垂直な断面において、レバー軸に掛かる外力の軸に垂直な方向の成分が常に前記レバーの回動軸部に設けられた円弧状部に向くように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
8. 前記レバーの前記ラッチとの係合面は曲面状に形成され、前記ラッチとの係合が外れる過程において前記ラッチが前記レバーから受ける回転モーメントを増加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。

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