JP5418024B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器、漏電遮断器などの回路遮断器に関し、特に、短絡電流のような大電流を遮断する際に、接触子が両開きする反発形の回路遮断器に関する。

この種の反発形の回路遮断器として、特許文献１に開示された回路遮断器が知られている。図５は、従来の反発形の３極回路遮断器のオフ状態を示す要部縦断面図である。
図において、１はケース１aとカバー１ｂからなる本体ケース、２は一端に端子部２aを有し、ケース１aにねじ等で固定された電源側の端子導体、３は一端に第１の可動接点３aを有する第１可動接触子、４は各極の第１可動接触子３の他端を軸支保持するホルダであり、本体ケース1に回動自在に支持されている。

５は一端に第1の可動接点３ａと接触する第２の可動接点５aを有する第２可動接触子、６は端子導体２に電気的に接続されるとともに、前記第２可動接触子５の他端を支点ピン５ｂにより回動自在に支持する導電性の支持部材である。なお、支持部材のかわりにリード線を用いて端子導体２と第２可動接触子５を接続してもよい。

７は第１および第２可動接触子３、５を囲むように配置された複数の磁性板を有する消弧室、８はトグルリンク機構とラッチ、ラッチ受け等からなり、前記ホルダ４と第１可動接触子３を開閉駆動する開閉機構、９は操作ハンドル、１０は第２可動接触子５を第１可動接触子３側に押圧する接触ばねである。なお、１１は端子導体２にねじ等により取り付けたアークホーンである。

前記端子導体２、第１可動接触子３、第２可動接触子５、支持部材６、消弧室７、接触ばね１０は各極に配置されており、前記開閉機構８、操作ハンドル９は中央極に配置されている。

図において、電流は、電源側の端子導体２から支持部材６、第２可動接触子５、第１可動接触子３、図示しない過電流引外し装置を経て図示しない負荷側の端子導体まで流れる。

かかる回路遮断器の開閉動作は周知の通りであり、操作ハンドル９をオン、オフ操作すると開閉機構８を介してホルダ４及び第１可動接触子３が開閉駆動され、接点がオンオフする。

また、短絡電流などの大電流が流れると、第１可動接触子３と第２可動接触子５との間には互いに逆方向の電流が流れるため、図に矢印で示すような大きな電磁反発力が働き、両接触子は互いに離れる方向に開極する。ここで、第２可動接触子５は接触ばね１０に抗して図の反時計方向に回動され、第１可動接触子３から開離する。また、第１可動接触子３は図の時計方向に回動され、トリップした開閉機構８により、第１可動接触子３の開極位置で保持される。

電流遮断時には、第１可動接触子３と第２可動接触子５の接点３ａ、５ａ間にアークが発生し、該アークは消弧室７側に引き伸ばされて、磁性板により分断され、陰極・陽極降下および冷却作用により消滅する。

次に、図６〜図８を用いて、操作ハンドル９のオン操作時における第１および第２可動接触子のオフ状態からオン状態への接触状態を説明する。
図６〜図８は、図５の反発形の回路遮断器の動作説明を表す図であり、図６は、図５における回路遮断器のオフ状態を示す動作説明図、図７は、第２可動接触子が第１可動接触子に接触した状態を示す動作説明図、図８は、第１可動接触子と第２可動接触子の間で接点バウンスが発生した状態を示す動作説明図である。

図６において、本体ケース１内には、電源側の端子導体２と、第１の可動接点３ａを有する第１可動接触子３と、第２の可動接点５ａを有する第２可動接触子５と、消弧室７が収容されている。なお、第１可動接触子３を保持するホルダ、開閉機構、第２可動接触子５と端子導体２を電気的に接続する支持部材等は、図５の回路遮断器と同じであるため、図示を省略している。

前記第１可動接触子３は、図示しないホルダに軸支保持されるピン３ｂを有し、該ピン３ｂを中心に回動自在に配置されている。前記第２可動接触子５は、支点ピン５ｂを中心に回動自在に配置されており、接触ばね１０により第１可動接触子３側に押圧されている。なお、１２は接触ばね１０の一端を固定する固定ピンである。

図において、回路遮断器のオフ状態では、図６に示すように、第１可動接触子３は図示しない開閉機構により開極位置に保持されており、第２可動接触子５は接触ばね１０により第１可動接触子３側に押圧されている。

操作ハンドル９をオフ位置からオン位置に操作すると、第１可動接触子３が開閉機構により駆動されて閉極位置に移動し、第１可動接触子３の第１の可動接点３ａが第２可動接触子５の第２の可動接点５ａに衝突する。この時、図７に示すように、第２可動接触子５は第１可動接触子３の衝突により接触ばね１０に抗して反第１可動接触子３側に押し込まれる。

ここで、第１及び第２可動接触子３、５の振動の周期や振幅が両可動接触子で異なる場合には、図８に示すように、第１可動接触子３の第１の可動接点３ａと第２可動接触子５の第２の可動接点５ｂとの間で接点バウンスが発生し、振動状態を経て第１可動接触子３と第２可動接触子５が閉極位置で静止するようになる。

特開平４−１９０５３５号公報

ところで、従来例の反発形の回路遮断器において、操作ハンドルのオン操作時に、第１可動接触子の第１の可動接点と第２可動接触子の第２の可動接点との間で接点バウンスが発生すると、接点が開離するために接点間にアークが発生する。これによって、接点が消耗してしまい、多数回の開閉操作時の接触信頼性を確保することが難しくなるという欠点があった。

また、上記の対策として、第２可動接触子の接触ばねの荷重特性を変更して、接触ばねの荷重を強くすることで、接点の開離を抑制することができる。
しかしながら、短絡電流などの電流遮断時には、電磁反発力を受けた第２可動接触子が、接触ばねに抗して反第1可動接触子側に開極動作するが、前記接触ばねの荷重を増加すると該接触ばねが第２可動接触子の開極動作を阻害することになるため、遮断性能が低下してしまうという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、遮断性能を低下させることなく、操作ハンドルのオン操作時における接点の開離を抑制することができる反発形の回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、一端に第１の可動接点を有する第１可動接触子と、一端に第２の可動接点を有し、接触ばねにより前記第１可動接触子に向かって付勢される回動自在な第２可動接触子と、前記第１可動接触子を開閉駆動する開閉機構と、該開閉機構を介して前記第１可動接触子をオン、オフ操作する操作ハンドルと、前記第１および第２の可動接点間に発生したアークを消弧する消弧室とを備え、前記第２可動接触子は電流遮断時に電磁反発力を受けると第１可動接触子から前記接触ばねに抗して開極する回路遮断器において、
前記第２可動接触子に第１の当接部を設けるとともに、前記第１可動接触子の他端に第２の当接部を設け、回路遮断器のオン状態で、前記第２可動接触子の第１の当接部に当接し、第２可動接触子が開極位置へ回動するのを阻止するとともに、回路遮断器のオフ状態で、第２可動接触子の第１の当接部から引き外されるストッパを設け、操作ハンドルのオフ操作時に第１可動接触子が回動すると、前記第２の当接部が前記ストッパを押圧し、前記第１の当接部と前記ストッパとの当接を引き外すようにする。

また、前記ストッパは、前記第１可動接触子の他端と前記第２可動接触子の他端との間に回動可能に配置されており、回路遮断器のオン状態で、一端が前記第２可動接触子の第1の当接部に当接するとともに、他端が前記第１可動接触子の第２の当接部に当接するように構成することが好ましい。

更に、前記ストッパに、該ストッパの一端を第２可動接触子の第１の当接部に当接させる方向に付勢する付勢ばねを設けてもよい。また、前記第１の当接部を、第２可動接触子の反可動接点側に設けたピンとし、該ピンにストッパを当接させるようにしてもよい。

本発明によれば、回路遮断器のオン状態で、第２可動接触子が開極位置へ回動するのを阻止するストッパを設けたので、遮断性能を低下させることなく、操作ハンドルのオン操作時における接点の開離を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態を示すものであり、（ａ）は反発形の回路遮断器のオン状態を示す要部縦断面図、（ｂ）はオフ状態を示す要部縦断面図 図１（ａ）の回路遮断器のトリップ状態を示す要部縦断面図 図１（ａ）に示す第１及び第２可動接触子とストッパの拡大図 本発明の第２の実施形態を示すものであり、（ａ）は反発形の回路遮断器のオン状態を示す要部縦断面図、（ｂ）はトリップ状態を示す要部縦断面図 従来の反発形の回路遮断器のオン状態を示す要部縦断面図 図５における回路遮断器のオフ状態を示す動作説明図 第２可動接触子が第１可動接触子に接触した状態を示す回路遮断器の動作説明図 第１可動接触子と第２可動接触子の間で接点バウンスが発生した状態を示す回路遮断器の動作説明図

以下、本発明の実施の形態を図示実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図５〜図８に対応する部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態を示す反発形の回路遮断器のオン状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は反発形の回路遮断器のオフ状態を示す要部縦断面図、図２は、回路遮断器のトリップ状態を示す要部縦断面図、図３は、図１（ａ）に示す第１及び第２可動接触子とストッパの拡大図である。

図において、本体ケース１内には、一端に第１の可動接点１３aを有する第１可動接触子１３、一端に第２の可動接点５aを有する第２可動接触子５、電源側の端子導体２、消弧室７が収容されている。なお、第１可動接触子１３を保持するホルダ、開閉機構、第２可動接触子５と端子導体２を電気的に接続する支持部材等は、従来例と同じであるため図示を省略している。

また、９は、前記第１可動接触子１３を図示しない開閉機構を介してオン、オフ操作する操作ハンドルである。
前記第１可動接触子１３は、図示しないホルダに軸支保持されるピン１３ｂを有し、該ピン１３ｂを中心に回動自在に配置されている。

前記第２可動接触子５は、支点ピン５ｂを中心に回動自在に配置されており、接触ばね１０により第１可動接触子３側に押圧されている。
ここで、前記第２可動接触子５の支点ピン５ｂを挟んだ反可動接点５ａ側には、回路遮断器のオン状態で後述するストッパ１４の一端１４aと当接する第１の当接部５ｃが設けられている。

また、前記第１可動接触子１３の反可動接点１３ａ側には、回路遮断器のオン状態で後述するストッパ１４の他端１４ｂと当接する第２の当接部１３ｃと、回路遮断器のオフ状態でストッパ１４の他端１４ｂと当接する第３の当接部１３ｄを有する突起部１３ｅが第２可動接触子５の反可動接点側５a側に突出して形成されている。

そして、前記第１可動接触子１３の他端と前記第２可動接触子５の他端との間には、回路遮断器のオン状態で、前記第２可動接触子５の第１の当接部５ｃに当接し、第２可動接触子５が開極位置へ回動するのを阻止するとともに、回路遮断器のオフ状態で、第２可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外されるストッパ１４が設けられている。

前記ストッパ１４は、図３に示すように、絶縁物性の棒状からなる部材であり、回路遮断器のオン状態で、一端１４aが第２可動接触子５の反可動接点５ａ側に突出するとともに、他端１４ｂが第１可動接触子１３の反可動接点１３ａ側に突出するように、ケース１に支持された支点ピン１４ｃに回動可能に配置されている。

前記ストッパ１４の一端１４ａおよび他端１４ｂの先端の形状は、図３に示すように、円弧状に形成されており、ストッパ１４の回動が円滑に行えるようになっている。
また、ストッパ１４の一端１４ａと当接する第１の当接部５ｃの形状は、図３に示すように、直線状部分と円弧状部分から形成されており、オン状態では、ストッパ１４の一端１４aが第１の当接部５ｃの直線部分に当接するので、ストッパ１４と第１の当接部５ｃとの当接が確実に行えるとともに、ストッパ１４が回動すると、ストッパ１４の一端１４ａが第１の当接部５ｃの円弧状部分に接触するので、ストッパ１４と第１の当接部５ｃとの引き外しが容易になるとともに、ストッパ１４の回動が円滑に行えるようになっている。

更に、前記ストッパ１４には、一端がケース１に支持された固定ピン１６に係止されるとともに、他端がストッパ１４の第１可動接触子１３側に係止されたねじりばねからなる付勢ばね１５が設けられており、前記ストッパ１４を付勢ばね１５により時計方向に付勢している。なお、前記付勢ばね１５は、接触ばね１０のばね力よりも弱く設定されている。

前記付勢ばね１５は、ストッパ１４を時計方向に付勢するものであればよく、引張ばねや板ばねを用いるようにしてもよい。
前記ストッパ１４は、図１（ａ）の回路遮断器のオン状態では、付勢ばね１５により第２可動接触子５の第１の当接部５ｃに一端１４ａが当接し、第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃに他端１４ｂが当接している。したがって、回路遮断器のオン状態では、第２可動接触子５の開極方向への跳ね返りがストッパ１４により阻止されるため、第１可動接触子１３と第２可動接触子５が接触した際の接点バウンスを抑制して、接点の消耗を防止することができる。

また、前記ストッパ１４は、第１可動接触子１３の開極動作に合わせて、第２可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外されるものであり、図１（ｂ）に示す回路遮断器のオフ状態では、ストッパ１４の一端１４ａが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外されるとともに、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第３の当接部１３ｄに当接する。

次に、本発明のオン操作、オフ操作及び電流遮断時の反発形の回路遮断器の動作について説明する。
図１（ａ）の回路遮断器のオン状態では、付勢ばね１５によりストッパ１４の一端１４ａが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃに当接するとともに、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃに当接している。

また、前記付勢ばね１５は、接触ばね１０のばね力よりも弱く設定されているため、図１（ａ）に示すように、第１可動接触子１３の第１の可動接点１３ａと第２可動接触子５の第２の可動接点５ａは接触状態を保持している。

図１（ａ）の回路遮断器のオン状態から操作ハンドル９をオフ位置に開閉操作すると、第１可動接触子１３が開閉機構により開閉駆動されて開極位置に移動する。
この時、第１可動接触子１３の回動に伴って、ストッパの他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃにより押圧されてストッパ１４が支点ピン１４ｃを支点にして反時計方向に回動し、ストッパ１４の一端１４aが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外される。

そして、図１（ｂ）に示すオフ状態では、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃから第３の当接部１３ｄに移動して、第３の当接部１３ｄに当接した状態で停止する。

また、図１（ｂ）の回路遮断器のオフ状態から操作ハンドル９をオン位置に開閉操作すると、第１可動接触子１３が開閉機構により開閉駆動されて閉極位置に移動する。
前記第１可動接触子１３の回動に伴って、前記ストッパ１４は、付勢ばね１５により支点ピン１４ｃを支点にして時計方向に回動して、ストッパ１４の他端１４ｂが第３の当接部１３ｄから第２の当接部１３ｃに移動するとともに、ストッパ１４の一端１４ａが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃ側に移動する。

そして、図１（ａ）に示す回路遮断器のオン状態で、第１可動接触子１３の第１の可動接点１３ａと第２可動接触子５の第２の可動接点５ａが接触するとともに、前記ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃに当接し、ストッパ１４の一端１４aが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃに当接するようになる。

ここで、前記操作ハンドル９のオン操作時に、第１可動接触子１３の可動接点１３ａと第２可動接触子５の可動接点５ａが衝突するが、回路遮断器のオン状態では、前記ストッパ１４の一端１４aが第２可動接触子５の第２の当接部５ｃに当接しているために、第１可動接触子１３の衝突による第２可動接触子５の沈み込み動作がストッパ１４により阻止されるため、接点バウンスの発生を抑制することができ、接点の消耗を防止できる。

また、図１（ａ）の回路遮断器のオン状態において、短絡電流などの大電流が流れると、第１可動接触子１３と第２可動接触子５の間には電磁反発力が発生し、両接触子が互いに離れる方向に開離して、図２に示すトリップ状態となる。

この時、電磁反発力を受けた第１可動接触子１３は開極方向へ回動するが、第１可動接触子１３の開極方向への回動に合わせて、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃにより押圧されてストッパ１４が接触ばね１５に抗して支点ピン１４ｃを支点にして反時計方向に回動する。

このストッパ１４の回動により、ストッパ１４の一端１４ａが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外されるため、第２可動接触子５も電磁反発力により開極方向へ動作可能となる。

このように、ストッパ１４は、第１可動接触子１３の開極動作に合わせて、第２の可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外されるため、電流遮断時に、第２可動接触子５の開極動作がストッパ１４により阻害されることはない。

そして、図２に示す回路遮断器のトリップ状態では、第１可動接触子１３および第２可動接触子５が開極位置に開極するとともに、前記ストッパ１４は、一端１４aが第２可動接触子５の第１の当接部５ｃから引き外されているとともに、他端１４ｂが第１可動接触子１３の第３の当接部１３ｄに当接した状態で停止する。

以上のように、本実施形態によれば、回路遮断器のオン状態で、第２可動接触子５が開極位置へ回動するのを阻止するストッパ１４を設けたことにより、遮断性能を低下させることなく、操作ハンドルのオン操作時における接点の開離を抑制することができ、接点の消耗を防止できる。

次に、本発明の第２の実施形態について図４を用いて説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態を示す反発形の回路遮断器であり、（ａ）は反発形の回路遮断器のオン状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は回路遮断器のトリップ状態を示す要部縦断面図である。

図において、本実施形態では、第２可動接触子５の反可動接点５ａ側にピン５ｄを設け、該ピン５ｄを第１の当接部とし、回路遮断器のオン状態で、ストッパ１４の一端１４ａを前記第２可動接触子５に設けたピン５ｄに当接させるようにしたものである。

なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図４（ａ）において、回路遮断器のオン状態では、付勢ばね１５により第２可動接触子５に設けたピン５ｄにストッパ１４の一端１４ａが当接し、第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃにストッパ１４の他端１４ｂが当接している。

図４（ａ）の回路遮断器のオン状態から操作ハンドル９をオフ位置に開閉操作すると、第１可動接触子１３の開極動作に伴って、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃに押圧されてストッパ１４が支点ピン１４ｃを支点にして反時計方向に回動し、ストッパ１４の一端１４aが第２可動接触子５に設けたピン５ｄから引き外される。

また、回路遮断器のオフ状態から操作ハンドル９をオン位置に開閉操作すると、図４（ａ）に示すように、回路遮断器のオン状態で、ストッパ１４の一端１４aが第２可動接触子５に設けたピン５ｄに当接し、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃに当接する。

したがって、第１の実施形態と同様に、回路遮断器のオン状態では、第２可動接触子５の開極方向への跳ね返りがストッパ１４により阻止されるため、第１可動接触子１３と第２可動接触子５が接触した際の接点バウンスを抑制して、接点の消耗を防止することができる。

また、図４（ａ）の回路遮断器のオン状態において、短絡電流などの大電流が流れると、第１可動接触子１３と第２可動接触子５の間には電磁反発力が発生し、両接触子が互いに離れる方向に開離して、図４（ｂ）に示すトリップ状態となる。

ここで、電磁反発力を受けた第１可動接触子１３が閉極位置から回動すると、ストッパ１４の他端１４ｂが第１可動接触子１３の第２の当接部１３ｃにより押圧されて、ストッパ１４が付勢ばね１５に抗して支点ピン１４ｃを中心に反時計方向に回動すると同時に、ストッパ１４の一端１４aと第２可動接触子５に設けたピン５ｄとの当接が外れるようになる。

このために、第１の実施形態に比べて、電流遮断時に第２可動接触子５からストッパ１４が外れるタイミングを早めることができるため、遮断性能をよくすることができる。これは第1の実施形態と比較して、ストッパ１４がより少ない回転角度でピン１４から引き外されるためである。

このように、本発明の第２の実施形態によれば、回路遮断器のオン状態で、第２可動接触子５に設けたピン５ｄにストッパ１４の一端１４ａを当接させるようにしたので、第１の実施形態と同様に、第２可動接触子の沈み込みを防止できるとともに、第１の実施形態に比べて、電流遮断時の第２可動接触子の開極方向への回動を早めることができるので、遮断性能をよくすることができる。

１ 本体ケース
５ 第２可動接触子
５ａ 第２の可動接点
５ｃ 第１の当接部
５ｄ ピン
７ 消弧室
９ 操作ハンドル
１０ 接触ばね
１３ 第１可動接触子
１３ａ 第１の可動接点
１３ｂ 第２の当接部
１４ ストッパ
１５ 付勢ばね

Claims (4)

1. 一端に第１の可動接点を有する第１可動接触子と、一端に第２の可動接点を有し、接触ばねにより前記第１可動接触子に向かって付勢される回動自在な第２可動接触子と、前記第１可動接触子を開閉駆動する開閉機構と、該開閉機構を介して前記第１可動接触子をオン、オフ操作する操作ハンドルと、前記第１および第２の可動接点間に発生したアークを消弧する消弧室とを備え、前記第２可動接触子は電流遮断時に電磁反発力を受けると第１可動接触子から前記接触ばねに抗して開極する回路遮断器において、
   前記第２可動接触子に第１の当接部を設けるとともに、前記第１可動接触子の他端に第２の当接部を設け、回路遮断器のオン状態で、前記第２可動接触子の第１の当接部に当接し、第２可動接触子が開極位置へ回動するのを阻止するとともに、回路遮断器のオフ状態で、第２可動接触子の第１の当接部から引き外されるストッパを設け、操作ハンドルのオフ操作時に第１可動接触子が回動すると、前記第２の当接部が前記ストッパを押圧し、前記第１の当接部と前記ストッパとの当接を引き外すことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記ストッパは、前記第１可動接触子の他端と前記第２可動接触子の他端との間に回動可能に配置されており、回路遮断器のオン状態で、一端が前記第２可動接触子の第1の当接部に当接するとともに、他端が前記第１可動接触子の第２の当接部に当接することを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記ストッパに、該ストッパの一端を第２可動接触子の第１の当接部に当接させる方向に付勢する付勢ばねを設けたことを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
4. 前記第１の当接部は、第２可動接触子の反可動接点側に設けたピンであり、該ピンにストッパを当接させることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。