JP5757115B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器などを対象とした回路遮断器に関し、詳しくはその限流遮断機構に係わる。

頭記の配線用遮断器を例に、その従来構造を図４に示す。図において、１は本体ケース、２，３は電源側，負荷側端子、４は電源側端子２に接続され、一端に固定接点を有する固定接触子、５は一端に可動接点を有する可動接触子、６は可動接触子５を回動可能に保持した接触子ホルダ、７は可動接触子５を固定接触子４に向けて付勢する接触スプリング（引っ張りコイルばね）、８はグリッド消弧室、９は接触子ホルダ６に連繋したトグルリンク機構になる開閉機構、１０は開閉操作ハンドル、１１は熱動引外し装置のバイメタル機構１２，電磁引外し装置の電磁石機構１３，トリップクロスバー１４からなる熱動・電磁式の過電流引外し装置である。

また、図５は前記過電流引外し装置１１の詳細構造図（例えば、特許文献１参照）であり、ここで電磁引外し装置の電磁石機構１３は、負荷側端子３に連なる導体３ａを包囲して配置したコ字形の磁気ヨーク１３ａ、該磁気ヨーク１３ａに対向するアーマチュア１３ｂ、および復帰ばね１３ｃからなる。なお、１３ｂ−１はアーマチュア１３ｂの回動支軸である。

上記配線用遮断器の動作，機能は周知の通りであり、主回路に過電流が流れると、この過電流を検知して作動する過電流引外し装置１１が開閉機構９の鎖錠を釈放し、これにより開閉機構９の開閉ばねが接触子ホルダ６と一緒に可動接触子５を開極位置に駆動して電流を遮断する。この場合に、過電流が定格電流の１０倍程度以内であれば、熱動式のバイメタル機構１２が作動（反限時特性）して開閉機構９をトリップさせる。

これに対し、短絡事故などにより主回路に過大な短絡電流が流れた場合には、電磁石機構１３のアーマチュア１３ｂが磁気ヨーク１３ａに吸引されて開閉機構９の鎖錠を釈放し、接触子ホルダ６を介して可動接触子５を開極位置に駆動することになるが、一方では短絡電流が通流すると固定接触子４と可動接触子５との間に大きな電磁反発力が発生し、この電磁反発力を受けた可動接触子５は開閉機構９のトリップ動作開始を待たずに開極位置に向けて開離移動を開始する。これにより、固定接点と可動接点の間に発弧したアークが消弧室８に向け伸張，駆動されて遮断電流が急速に限流する。そして、この電磁反発力による可動接触子５の開極動作に続いて開閉機構９がトリップ動作すると、可動接触子５は接触子ホルダ６と一緒に開極終端位置に強制駆動され、ここで接点間のアークが消滅すると短絡電流の限流遮断が完了する。

ところで、短絡電流の遮断開始直後に可動接触子５が電磁反発力により固定接触子４から開離し、固定／可動接点間に生じたアークが伸張して通電電流が減衰すると、電磁反発力による可動接触子５の開極方向への駆動力も低下する。一方、接触子ホルダ６は開閉機構９がトリップ動作するまでは閉極位置に止まっているので、可動接触子５を閉極方向に付勢している接触スプリング７のばね荷重は増加する。このために、可動接触子５に働く電磁反発力が接触スプリング７のばね荷重を下回ると、可動接触子５は開極から逆に閉極方向に引き戻されるようになる。

この場合に、可動接触子５が閉極位置まで引き戻される以前に、開閉機構９がトリップ動作して接触子ホルダ６を開極位置に駆動すれば、可動接触子５は接触子ホルダ６に拘束されて開極位置に止まるので問題はないが、電流遮断時の通電状況，開閉機構９の応答速度などでトリップ動作に遅れがあると、このままでは可動接触子５が開極位置に拘束保持される以前に、電磁反発力で一旦開極位置に移動した可動接触子５が接触スプリング７のばね力で閉極位置に向けて引き戻され、その結果として固定接触子４と可動接触子５との接点間に再点弧が発生して限流遮断性能を悪化させる問題がある。

そこで、前記問題の対応策として、可動接触子５と接触子ホルダ６との間に限流ラッチ，限流ピンからなる限流ラッチ機構を設け、電磁反発力を受けて開離する可動接触子５の開極動作途上で限流ラッチをリリースして接触スプリング７のばね荷重の向きを反転させ、可動接触子５を開極方向に付勢して限流遮断性能を高めるようにした構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、電流遮断の完了後は、開閉機構９のリセット操作によりその開閉ばねで限流ラッチ機構をリセットするようにしている。

特許第２８６１４４６号公報 特開平２−１０６８４２号公報

ところで、先記した特許文献２の限流ラッチ機構を使って短絡電流の通電時に電磁反発した可動接触子５を開極位置に保持させるには、接触スプリング７による反転方向の荷重を大に設定しておく必要があるが、一方では接触スプリング７のばね荷重を大に設定すると、電流遮断後に行うリセット操作で開閉機構９のばね力により限流ラッチ機構をリセットさせることが困難となる。

そこで本発明の目的は、前記の限流ラッチ機構を使わずに、短絡電流の通電による電磁反発力を受けて電流遮断の開始直後に開離した可動接触子を、短絡電流を検知して作動する電磁引外し装置の電磁石機構に連係して開極位置に拘束保持させるようにした新規な限流遮断機構を備えた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、固定接触子と回動式の可動接触子、該可動接触子を保持して開閉機構に連繋した接触子ホルダ、および主回路に流れる過電流を検知して前記開閉機構を引外し動作させる電磁式引外し装置を装備し、主回路に短絡電流が流れた際には、開閉機構のトリップ動作に先立って可動接触子が固定接触子との間に発生する電磁反発力を受けて開極するようにした回路遮断器であり、前記電磁引外し装置が磁気ヨークとアーマチュアからなるものにおいて、
前記可動接触子と電磁引外し装置のアーマチュアとの間を連係して、短絡電流の通電による電磁反発力で開離した可動接触子を前記アーマチュアの吸引動作で開極位置に拘束保持させるインターロック手段を設け、該インターロック手段として、前記可動接触子の後端部に対向してその開極移動経路の途上に前記電磁引外し装置のアーマチュアに連係したスライド式のロック部材を配置し、平時は前記ロック部材を可動接触子の回動軌跡外に後退した位置に保持し、短絡電流の通電時には前記アーマチュアの吸引動作に応動して可動接触子の回動軌跡上に突き出すようにする。

上記構成において、短絡電流の通電に伴う電磁反発力を受けて可動接触子が開極位置に急反発すると、この短絡電流を検知して作動する電磁引外し装置のアーマチュアが磁気ヨークに吸引されるとともに、このアーマチュアの吸引動作に応動してスライド式ロック部材が後退位置から可動接触子の回動軌跡上に突出す。これにより、開閉機構がトリップ動作する以前の限流遮断開始直後に開極位置に向けて開離した可動接触子は、遮断電流の限流に伴い電磁反発力が減衰しても閉極位置まで引き戻されることなしに、その復帰の途上でロック部材により固定接触子から十分に開離した開極位置に拘束保持される。この結果、限流遮断後の再点弧発生を確実に防いで高い限流遮断性能を確保できる。

また、短絡電流の限流遮断が完了すると、電磁引外し装置のアーマチュアは磁気吸引力が消滅して待機位置に復帰し、このアーマチュアの復帰に従動してロック部材は可動接触子の回動軌跡外に後退して可動接触子の拘束を解除する。これにより、電流遮断後は開閉機構のリセット操作により可動接触子を閉極位置へ確実に復帰させることができる。

本発明の実施例による限流遮断機構の構成，動作を表す説明図であって、（ａ）は平時の接触子閉極状態、（ｂ）は短絡電流による電磁反発力を受けて可動接触子が開極終端位置に開離した限流遮断開始直後の状態、（ｃ）は電磁反発力の低下に伴って引き戻される可動接触子をその復帰の途中でロック部材が開極位置に拘束保持した状態を表す図である。 図１（ｃ）の状態に対応する限流遮断機構の俯瞰図である。 図２におけるスライド式ロック部材の模式構造図である。 従来例の配線用遮断器の構成断面図である。 図４における過電流引外し装置の詳細構造を表す拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４，図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。また、図１，図２には図４における接触子ホルダ６，接触スプリング７，開閉機構９などの部品は省略して描かれてない。

図示実施例の配線用遮断器は基本的に図４に示した従来例と同様な構造であるが、図示実施例では可動接触子５と電磁引外し装置の電磁石機構１３との間を次記のインターロック手段を介して連係し、短絡電流の通電時に開閉機構９（図４参照）がトリップ動作する以前に電磁反発力で開極した可動接触子５が、その後の電流減衰に伴って閉極位置に引き戻されるのをその復帰の途上で固定接触子４から開離した開極位置に拘束保持するようにしている。

すなわち、可動接触子５から背後に延長したアーム状の係合片５ａに対向して、その後方に設置されている電磁石機構１３のアーマチュア１３ｂとの間には、可動接触子５の開極移動経路に沿った中間位置にスライド式のロック部材１５が追加装備されている。このロック部材１５は、図３の構造例で示すように左右に延びた支軸１５ａが復帰ばね１５ｂを介して本体ケース１の内壁面に形成したガイド溝（長溝）１ａにスライド可能に支持され、この位置でロック部材１５の後端が前記アーマチュア１３ｂから突き出したアクチュエータ１３ｂ−２に向けて押圧付勢されている。

上記の構成で、図１（ａ）に示す可動接触子５の閉極位置では，ロック部材１５が可動接触子５の係合片５ａの先端を通る回動軌跡Ｔから背後側に後退した位置に保持されている。この状態で主回路に過大な短絡電流が流れると固定接触子４と可動接触子５との間に大きな電磁反発力が発生し、この電磁反発力を受けて可動接触子５は図１（ｂ）で示すように開極位置に向けて瞬時に急速開離する。また、この短絡電流により電磁石機構１３の磁気ヨーク１３ａも磁化されるが、電磁反発力による可動接触子５の開極動作開始時点では電磁石機構１３のアーマチュア１３ｂが未だ磁気ヨーク１３ａに完全吸着されてなく、可動接触子５はロック部材１５との干渉なしに開極位置に向けて開離する。この状態から電磁石機構１３のアーマチュア１３ｂがその回動支軸１３ｂ−１を支点として磁気ヨーク１３ａに向けて反時計方向に吸引されると、図１（ｂ）で示すようにロック部材１５はアーマチュア１３ｂのアクチュエータ１３ｂ−２に押されて可動接触子５の回動軌跡Ｔの内側に突き出すようになる。

一方、可動接触子５の開極に伴い固定接点と可動接点との間に発生したアークが消弧室８に向けて伸張，駆動された状態になると（図１（ｂ）参照）、固定，可動接触子に流れる遮断電流が減衰して可動接触子５に働く電磁反発力も減少する。そして、電磁反発力が図４で述べた接触子ホルダ６との間に張架した接触スプリング７のばね荷重よりも低下すると、可動接触子５は閉極位置に向け引き戻されるようになるが、この時点では図１（ｂ）で述べたようにロック部材１５が電磁石機構１３のアーマチュア１３ｂに押されて可動接触子５の回動軌跡Ｔの内側に突き出している。したがって、可動接触子５は復帰経路の途上で図１（ｃ）のようにロック部材１５に点き当たって停止し、固定接触子４から開離した位置に拘束保持される。これにより、電磁反発力を受け開極位置に移動した可動接触子５が、限流遮断の途中で開閉機構のトリップ動作開始を待たずに閉極位置に逆戻りすることが確実に防げる。

続いて、図４で述べたように電磁引外し装置の出力で開閉機構９がトリップ動作すると、可動接触子５は接触子ホルダ６と共に開極終端位置に駆動されて短絡電流の遮断が完了する。また、電流遮断が完了すると、電磁石機構１３の磁気ヨーク１３ａが消磁してアーマチュア１３ｂは復帰ばね１３ｃの付勢を受けて復帰し、この復帰動作に従動してロック部材１５は図１（ａ）の位置に後退してリセットされる。

なお、図示実施例のスライド式ロック部材１５は一例を示したもので、その構造，および電磁石機構１３のアーマチュア１３ｂとの連係機構は図示実施例に限定されるものではない。

４ 固定接触子
５ 可動接触子
６ 接触子ホルダ
７ 接触スプリング
８ 消弧室
９ 開閉機構
１１ 熱動・電磁式の過電流引外し装置
１３ 電磁引外し装置の電磁石機構
１３ａ 磁気ヨーク
１３ｂ アーマチュア
１３ｃ 復帰ばね
１５ スライド式ロック部材

Claims (1)

1. 固定接触子と回動式の可動接触子、該可動接触子を保持して開閉機構に連繋した接触子ホルダ、および主回路に流れる過電流を検知して前記開閉機構を引外し動作させる電磁引外し装置を装備し、主回路に短絡電流が流れた際には、開閉機構のトリップ動作に先立って可動接触子が固定接触子との間に発生する電磁反発力を受けて開極するようにした回路遮断器であり、前記電磁引外し装置が磁気ヨークとアーマチュアからなるものにおいて、
   前記可動接触子と電磁引外し装置のアーマチュアとの間を連係して、短絡電流の通電による電磁反発力で開離した可動接触子を前記アーマチュアの吸引動作で開極位置に拘束保持させるインターロック手段を設け、該インターロック手段として、前記可動接触子の後端部に対向してその開極移動経路の途上に前記電磁引外し装置のアーマチュアに連係したスライド式のロック部材を配置し、平時は前記ロック部材を可動接触子の回動軌跡外に後退した位置に保持し、短絡電流の通電時には前記アーマチュアの吸引動作に応動して可動接触子の回動軌跡上に突き出すようにしたことを特徴とする回路遮断器。