JP5333289B2

JP5333289B2 - 回路遮断器

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Publication number: JP5333289B2
Application number: JP2010040440A
Authority: JP
Inventors: 茂樹幸本; 伸次郎丹羽; 直樹岡本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: KR20110097592A; CN102169781B; CN102169781A; KR101154634B1; JP2011175926A

Description

この発明は、回路遮断器における熱動引きはずし装置に関するものである。

従来の回路遮断器における熱動引きはずし装置では、引きはずし機構の作動点、すなわち、バイメタルがトリップバーを押す位置が、引きはずし機構を構成する各部品の加工、組立誤差、材料特性のばらつき等、製造ばらつきの累積によりばらついて、回路遮断器の遮断時間にばらつきが生じる。そこで、このような製造ばらつきを吸収するために、バイメタルの先端に移動可能な調整子を取り付け、回路遮断器に電流を一定時間通電しこの通電によりバイメタルが変形して調整子の当接部がトリップバーに当接して押し戻されて移動したままの状態で調整子をバイメタルにレーザ溶接により固着するようにしている（例えば、特許文献１。）。
また、調整子が、回路遮断器の製造及び調整の過程で、レーザ溶接により固着する前に脱落するという問題があったので、バイメタルに軸部を設け、調整子の鉤状部を弾性変形させてバイメタルの軸部に調整子を取付ける方法や、調整子の鉤状部をバイメタルの軸部に係合させた後、鉤状部を塑性変形させて調整子の脱落を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献２。）。

特開２００１−１５００６号公報（段落００２１〜段落００２３、図４）特開２００９−１２３４１６号公報（段落００２２、段落００２３、段落００３６〜段落００３９、図１、図２）

しかしながら、従来の回路遮断器における熱動引きはずし装置の調整子は、厚さ０．８ｍｍ程度の板からプレス成形により製作していたので、調整子の弓状部などの薄肉形状をプレス成形するために軟らかい銅合金などのレーザ溶接性の悪い材料を使用せざるを得ないという課題があった。

また、バイメタルの案内溝に調整子を入れて調整子をバイメタルにレーザ溶接する際に、調整子の両端面と案内溝との境界部の２箇所をレーザ溶接する必要があり、溶接に時間がかかるという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、調整時間が短く信頼性の高い熱動引きはずし装置を備えた回路遮断器を得ることを目的とするものである。

この発明の回路遮断器は、電路を開閉する開閉接点と、この開閉接点を開放する開閉機構部と、該開閉機構部を駆動する熱動引きはずし装置とを備え、熱動引きはずし装置は、トリップバーと当接する側の一端に開口して形成される案内溝、および案内溝と長手方向に所定の間隔を介して形成される係合穴を有するバイメタルと、係合穴に一端側が係合され、他端側が係合穴を中心にして案内溝内を摺動することによりバイメタルの変形と逆向きに回動可能で、且つ変形によりトリップバーに当接し押し戻された状態でバイメタルに固着された調整子とを有し、調整子は、案内溝の底面上を摺動し、バイメタルの板厚以上の幅を有する底面部を備えるものである。

この発明によれば、調整子はバイメタルの案内溝内を摺動し、バイメタルの板厚以上の幅を有する底面部を備えるので、トリップバーと調整子との距離調節の時間が短く固着の信頼性が高い熱動引きはずし装置を備えた回路遮断器を得ることができる。

この発明の実施の形態１における回路遮断器を示す側面断面図である。この発明の実施の形態１の回路遮断器における引きはずし装置を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の回路遮断器における引きはずし装置を示す側面図である。この発明の実施の形態１の回路遮断器における引きはずし装置へ調整子を装着する前の状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態１の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す側面図である。この発明の実施の形態１の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す斜視図である。この発明の実施の形態２の回路遮断器における引きはずし装置を示す側面図である。この発明の実施の形態２の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す側面図である。この発明の実施の形態２の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す斜視図である。この発明の実施の形態２の回路遮断器の効果を説明するための引きはずし装置の上面図である。この発明の実施の形態１の回路遮断器の課題を説明するための引きはずし装置の上面図である。この発明の実施の形態３の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す側面図である。この発明の実施の形態３の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す斜視図である。

実施の形態１.
図１はこの発明の実施の形態１における回路遮断器を示す側面断面図、図２は引きはずし装置を示す斜視図、図３は引きはずし装置を示す側面図、図４は引きはずし装置へ調整子を装着する前の状態を示す斜視図、図５は引きはずし装置の調整子を示す側面図、図６は引きはずし装置の調整子を示す斜視図である。

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、極数分各相の回路遮断ユニット（例えば３相の場合、３個）が互いに並列に配置され、中央の回路遮断ユニットの上部には、周知のトグルリンク機構を有する開閉機構部３０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と、開閉機構部３０を覆い、開閉機構部３０の操作ハンドル３１はカバー１２から突出する。なお、カバー１２には、回路遮断器１００の内部に内部付属装置を配設できるように開閉可能な上カバー１２ａが設けられている。

各相の回路遮断ユニットは、互いに同じに構成され、クロスバー３２は、各相の回路遮断ユニットに共通して、各相の回路遮断ユニットに直交するように、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３２により回動自由に保持される可動接触子２３と、この可動接触子２３に可動子ホルダー２６を介して接続された引きはずし装置４０と、引きはずし装置４０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。固定接点２１と可動接点２２とで、電路を開閉する開閉接点を構成する。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。

クロスバー３２は、ベース１１の底部に配置され、図１の紙面と直交するように延長される。このクロスバー３２は、開閉機構部３０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における各可動接触子２３がそれぞれ取り付けられる。クロスバー３２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。開閉機構部３０は、引きはずし装置４０により駆動される周知のトリップバー３３を備えている。

図２、図３に示すように引きはずし装置４０は、電磁引きはずし装置４１と熱動引きはずし装置４２とから構成される。電磁引きはずし装置４１は、固定鉄心４１ａと、瞬時遮断時に固定鉄心４１ａに吸着され、トリップバー３３を駆動する可動鉄心４１ｂと、可動鉄心４１ｂを付勢する復帰スプリング４１ｃと、可動鉄心４１ｂを軸支するシャフト４１ｄとを備えている。

熱動引きはずし装置４２は、一端に端子２５を有するヒータ４２ａと、このヒータ４２ａを間に介して固定鉄心４１ａにリベット４１ｅ（図３に図示する）により固着されるバイメタル４３とを備えている。

図４に示すように、バイメタル４３は、トリップバー３３と当接する側の一端に開口して形成される案内溝４３ａ、および案内溝４３ａと長手方向に所定の間隔を介して形成される係合穴４３ｂを有しており、バイメタル４３には、係合穴４３ｂに一端側が係合され、他端側が係合穴４３ｂを中心にして案内溝内４３ａを摺動することによりバイメタル４３の変形と逆向きに回動可能で、且つこの変形によりトリップバー３３に当接し押し戻された状態でバイメタル４３に固着された調整子４４が設けられている。

バイメタル４３は、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合わせた板状部材を打ち抜いて短冊形状に形成される。バイメタル４３は、一端に案内溝４３ａが形成され、案内溝４３ａからバイメタル４３の長手方向に所定の間隔をおいて係合穴４３ｂが形成されている。案内溝４３ａの幅は、トリップバー３３がトリップするトリップ荷重より小さい力で調整子４４が摺動可能なように、後述する調整子４４の底面部の幅より僅かに広く設けられている。

図５、６に示すように、調整子４４は、一方の端にバイメタル４３の係合穴４３ｂと係合する鉤状部４４ａが、他方の端にバイメタル４３の案内溝４３ａ内を摺動する弓状部４４ｂが形成されている。弓状部４４ｂは、例えばステンレスの薄板をプレス成形により、その切断面がＬ字状に成形され、案内溝４３ａの底面上を摺動し、バイメタル４３の板厚以上、好ましくはバイメタル４３の板厚より広い幅を有する底面部４４ｃと、底面部４４ｃに略垂直な側面部４４ｄとから構成される。調整子４４の底面部４４ｃは、鉤状部４４ａを略中心する曲率を有する曲面となっている。弓状部４４ｂの先端には、案内溝４３ａと係合する係止部４４ｅが設けられている。また、弓状部４４ｂの他端と鉤状部４４ａとの間には、トリップバー３３と当接する当接部４４ｆが設けられており、当接部４４ｆは調整子４４をバイメタル４３に装着後、調整子４４をトリップバー３３側に重心がかかるようにする重り部を兼ねている。重り部は、必ずしも当接部４４ｆと兼ねる必要はなく、当接部４４ｆと鉤状部４４ａとの間にあればよく別に設けてもよい。

調整子４４をバイメタル４３に装着するときには、一旦、調整子４４を弾性変形させ、係止部４４ｅが案内溝４３ａを乗り越えて調整子４４がバイメタル４３に装着される。バイメタル４３に調整子４４が装着されると、係止部４４ｅが案内溝４３ａの底面と係合するので、調整子４４がバイメタル４３から脱落するのを防止できる。なお、本実施の形態では、係止部４４ｅに底面部４４ｃを設けていない。

次に熱動引きはずし装置４２の調整方法について説明する。
熱動引きはずし装置４２は、通電電流等によってバイメタル４３が高温になると、線膨張係数の違いからバイメタル４３に反りが生じる。この反りによる変位によってトリップバー３３に当接し、当接したことを契機としてトリップバー３３に開閉機構部３０の駆動を行わせる。調整子４４は、熱動引きはずし装置４２がトリップバー３３に当接することでトリップバー３３にトリップ動作を行わせる通電電流を所定値に調節するために、トリップバー３３と調整子４４との距離が調節されている。

トリップバー３３と調整子４４との距離調節を行うには、まず、回路遮断器１００のベース１１に熱動引きはずし装置４２とトリップバー３３を組付け、調整子４４をトリップバー３３側に重心がかかるようにし、調整子４４の係止部４４ｅが案内溝４３ａに係止されて摺動が規制され姿勢が保持される状態とする。この状態で熱動引きはずし装置４２に、トリップバー３３を駆動し開閉機構４０を動作させるための所定値の電流を通電する。次に、所定値の電流によりヒータ４２ａが発熱するのでバイメタル４３の温度が上昇し、バイメタル４３が変形してトリップバー３３側に変形して傾き、調整子４４の当接部４４ｆがトリップバー３３に当接するが、通電に伴ってバイメタル４３はさらに変形を持続するため、調整子４４の底面部４４ｃが案内溝４３ａ内を摺動して、バイメタル４３の移動と逆方向に移動する。次に、この状態で一定時間通電したところで、調整子４４の底面部４４ｃとバイメタル４３の案内溝４３ａとを少なくとも１回のレーザ溶接により固着して調整子４４とバイメタル４３とを固定一体化する。この固着は、レーザ溶接の他にも接着材による固着でも良い。また、バイメタル４３の案内溝４３ａの側面部と調整子４４の側面部４４ｄをレーザ溶接により固着して補強してもよい。

次に回路遮断器１００のトリップ動作について説明する。
所定電流以上の電流がヒータ４２ａを流れヒータ４２ａが発熱し、この発熱によりバイメタル４３が加熱されることにより変形する。バイメタル４３が変形すると調整子４４がバイメタル４３に固着されているので、調整子４４の当接部４４ｆがトリップバー３３を押し、開閉機構部３０が駆動され可動子２３を回動させる。可動子２３の回動により固定接点２１から可動接点２２が開離し、電流遮断のトリップ動作が完了する。

また、短絡電流のような過大電流が流れた場合には、電磁引外し装置４１の固定鉄心４１ａに発生する磁力により、可動鉄心４１ｂが固定鉄心４１ａに吸着され、可動鉄心４１ｂがシャフト４１ｄを回動軸として復帰スプリング４１ｃの付勢力に抗して回動する。この回動により可動鉄心４１ｂがトリップバー３３を押し、開閉機構部３０が駆動され可動子２３を回動させる。可動子２３の回動により固定接点２１から可動接点２２が開離し、過大電流は遮断されトリップ動作が完了する。

このとき、熱動引きはずし装置４２の調整方法において説明したように、ベース１１に引きはずし装置４０を取り付けた状態で、バイメタル４３を所定温度にして調整子４４を固着しているので、ベース１１及び引きはずし装置４０の製造上の誤差、取り付け誤差があっても、調整子４４によって高精度に調整可能となる。

本実施の形態によれば、調整子４４は底面部４４ｃを有し、トリップバー３３と調整子４４との距離調節の際に調整子４４の底面部４４ｃとバイメタル４３の案内溝４３ａとを少なくとも１回のレーザ溶接により固着できるので、トリップバー３３と調整子４４との距離調節の時間を短縮できる。

また、調整子４４を比較的レーザ溶接性の良いステンレス等の薄板から形成できるので、バイメタル４３と調整子４４との溶接による固着の信頼性を向上できる。

また、調整子４４の底面部４４ｃは、バイメタル４３の板厚以上の幅を有するので、トリップバー３３と調整子４４との距離調節に際し、調整子４４が案内溝４３ａを摺動する時、調整子４４が複数極ある回路遮断ユニットの配列方向への傾くことを抑制できる。

また、調整子４４の底面部４４ｃは、バイメタル４３の板厚以上の幅を有するので、バイメタル４３の案内溝４３ａの溝幅は、底面部４４ｃの幅より僅かに大きくすればよく、ほぼバイメタル４３の板厚相当の幅より大きくすることができ、案内溝４３ａを形成するプレス加工を容易にできる。

また、調整子４４は、案内溝４３の側面と摺動し、底面部４４ｃと略垂直な側面部４４ｄを有し、弓状部４４ｂの曲率が安定して形成でき、トリップバー３３と調整子４４との距離調節における調整子４４の摺動が円滑にすることができるので、距離調節の精度が向上し熱動引きはずしの精度を向上させることができる。

また、調整子４４は、一端側にバイメタル４３の係合穴４３ｂと係合可能な鉤状部４４ａを、他端側にバイメタル４３の案内溝４３ａ内を摺動し鉤状部４４ａを中心に可動可能な弓状部４４ｂを有するので、トリップバー３３と調整子４４との距離調節における調整子４４の摺動が円滑になり、距離調節の精度が向上し熱動引きはずしの精度を向上させることができる。

また、調整子４４は、弓状部４４ｂの先端に案内溝４３ａと係合する係止部４４ｅを有するので、バイメタル４３に調整子４４を組付けた状態にて調整子４４の脱落することを防止でき、回路遮断の組み立て及び調整の歩留まりが向上する。

また、底面部４４ｃは、係止部４４ｅには設けられていないので、調整子４４の形成を容易に行うことができる。

また、調整子４４は、鉤状部４４ａと弓状部４４ｂの間に当接部４４ｆを兼ねる重り部を有し、調整子４４をバイメタル４３に装着後、調整子４４をトリップバー３３側に重心がかかるようにできるので、トリップバー３３と調整子４４との距離調節が容易となり距離調節の時間を短縮できる。

なお、本実施の形態では、熱動引きはずし装置として、ヒータによりバイメタルを加熱する傍熱形の例を示したが、バイメタルに通電して直接発熱させる直熱形及び直傍熱形においても、適用可能であり同様の効果を奏するものである。

また、底面部４４ｃと略垂直な側面部４４ｄを１つ有する断面が略Ｌの字状の調整子の例を示したが、側面部４４ｄを底面部４４ｃの両端にそれぞれ有する断面が略Ｕの字状の調整子でもよい。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２の回路遮断器における引きはずし装置を示す側面図、図８は引きはずし装置の調整子を示す側面図、図９は引きはずし装置の調整子を示す斜視図、図１０は実施の形態２における回路遮断器の効果を説明するための引きはずし装置の上面図、図１１は実施の形態１における回路遮断器の課題を説明するための引きはずし装置の上面図である。

実施の形態１では、調整子４４における底面部４４ｃが係止部４４ｅには設けられていなかったので、係止部４４ｅを形成するための加工を行い易いという利点があった。その反面、熱動引きはずし装置４２とトリップバー３３との距離調節を行うため調整子４４をトリップバー３３側に重心がかかるようにし、係止部４４ｅがバイメタル４３の案内溝４３ａに係止されて摺動が規制される姿勢に保持したとき、係止部４４ｅには底面部４４ｃが延設されていないので、調整子４４が傾きやすい。

図１１に示すように、調整子４４が傾いた状態でバイメタル４３に装着されると底面部４４ｃの先端４４ｃ１が案内溝４３ａの側面に当接する場合があり、このような状態でトリップバー３３と調整子４４との距離調節を行うと、調整子４４がトリップバー３３に当接したとき調整子４４が案内溝４３ａ内を円滑に摺動しないことがあった。

本実施の形態では、図７〜９に示すように、底面部４４ｃを係止部４４ｅの先端まで、延設して設けたもので、係止部４４ｅを形成する前に、底面部４４ｃを弓状部全体に形成し、その後、しぼり加工により、底面部４４ｃを有する係止部４４ｅを形成するものである。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。

図１０に示すように、底面部４４ｃが係止部４４ｅの先端まで延設して設けられているので、底面部４４ｃがバイメタル４３の案内溝４３ａの側面に当接し、調整子４４における紙面上下方向（複数極の回路遮断ユニットの配列方向）の傾きが抑制され、トリップバー３３と調整子４４との距離調節を行うとき、調整子４４の摺動をより円滑とするものである。

本実施の形態によれば、底面部４４ｃが係止部４４ｅの先端まで延設して設けられているので、底面部４４ｃがバイメタル４３の案内溝４３ａの側面に当接し、調整子４４における紙面上下方向（複数極の回路遮断ユニットの配列方向）の傾きが抑制され、トリップバー３３と調整子４４との距離調節を行うときの調整子４４の摺動がより円滑となり、距離調節の精度が向上し熱動引きはずしの精度を向上させることができる。

また、調整子４４は底面部４４ｃを有し、トリップバー３３と調整子４４との距離調節の際に調整子４４の底面部４４ｃとバイメタル４３の案内溝４３ａとを１回のレーザ溶接により固着できるので、トリップバー３３と調整子４４との距離調節の時間を短縮できる。

また、調整子４４は、案内溝４３ａの側面と摺動し、底面部４４ｃと略垂直な側面部４４ｄを有するので、弓状部４４ｂの曲率が安定して形成でき、トリップバー３３と調整子４４との距離調節における調整子４４の摺動が円滑にすることができる。

実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３の回路遮断器における引きはずし装置の調整子を示す側面図、図１３は引きはずし装置の調整子を示す斜視図である。

実施の形態１および実施の形態２では、調整子４４において当接部が重り部も兼ねていたが、本実施形態では、図２、３に示すように、調整子４４の重り部４４ｇを鉤状部４４ａの近傍に当接部４４ｆとは別に設けたものである。その他の構成については、実施の形態２と同様であるので説明は省略する。

本実施の形態によれば、調整子４４の重り部４４ｇが鉤状部４４ａの近傍に当接部４４ｆとは別に設けられているので、調整子４４の重心がより鉤状部４４ａ側に近づくので、トリップバー３３と調整子４４との距離調節のとき調整子４４の傾きが抑制され、調整子４４が案内溝４３ａ内をより円滑に摺動させることができ、距離調節の精度が向上し熱動引きはずしの精度を向上させることができる。

２１固定接点、２２可動接点、３０開閉機構部、３３トリップバー、
４２熱動引きはずし装置、４３バイメタル、４３ａ案内溝、４３ｂ係合穴、
４４調整子、４４ａ鉤状部、４４ｂ弓状部、４４ｃ底面部。

Claims

電路を開閉する開閉接点と、前記開閉接点を開放する開閉機構部と、
前記開閉機構部を駆動する熱動引きはずし装置とを備え、
前記熱動引きはずし装置は、
トリップバーと当接する側の一端に開口して形成される案内溝、および前記案内溝と長手方向に所定の間隔を介して形成される係合穴を有するバイメタルと、前記係合穴に一端側が係合され、他端側が前記係合穴を中心にして前記案内溝内を摺動することにより前記バイメタルの変形と逆向きに回動可能で、且つ前記変形により前記トリップバーに当接し押し戻された状態で前記バイメタルに固着された調整子とを有し、
前記調整子は、前記案内溝の底面上を摺動し、前記バイメタルの板厚以上の幅を有する底面部を備えることを特徴とする回路遮断器。
前記調整子は、前記案内溝の側面と摺動し、前記底面部と略垂直な側面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。
前記調整子は、一端側に前記バイメタルの係合穴と係合可能な鉤状部を、他端側に前記バイメタルの案内溝内を摺動し前記鉤状部を中心に可動可能な弓状部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。
前記調整子は、前記弓状部の先端に前記案内溝と係合する係止部を有することを特徴とする請求項３に記載の回路遮断器。
前記調整子は、前記弓状部の先端に前記案内溝と係合する前記係止部にも底面部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の回路遮断器。
前記調整子は、前記鉤状部と前記弓状部の間に重り部を有することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の回路遮断器。