JP5971654B2

JP5971654B2 - 回路遮断器

Info

Publication number: JP5971654B2
Application number: JP2013178235A
Authority: JP
Inventors: 宗孝柏; 政之垣尾; 桧垣　潤一; 潤一桧垣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP2014116291A

Description

この発明は、回路遮断器（例えば配線用遮断器や漏電遮断器等）に関するものである。

従来、高い定格遮断電流を確保し、かつ小形化を図るために、１極につき可動接点及び固定接点を２組備えた１極２点切り方式の回路遮断器が知られている。従来の回路遮断器では、操作ハンドルの動作に応じて回動されるリンクと、可動接点が設けられたロータとを連結シャフトで連結し、リンクの回動に応じてロータを回動させることにより、操作ハンドルと可動接点とを連動させるようにした機構が用いられている。リンクには、連結シャフトが通された長穴が設けられている。連結シャフトには、リンクの長穴の内面に案内されながら長穴内を移動するローラが設けられている。リンクは、長穴内でローラを移動させながら回動されることによりロータを回動させる。可動接点は、ロータの回動によって固定接点に接離される（例えば特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／０８１１０５号公報

特許文献１に示されている回路遮断器では、リンクの長穴の内面にローラを案内させながらリンクが回動されるので、リンクの長穴の内面とローラとの間に摩擦力が生じる。リンクの長穴の内面とローラとの間に生じた摩擦力は、リンクの回動トルクを弱める方向へリンクに対して作用するので、例えば可動接点を固定接点に押し付ける接圧の低下等が生じてしまう。また、リンクの長穴の内面とローラとの間に生じる摩擦力は、リンクの長穴の内面の状態や、長穴の内面とローラとの接触状態によって大きく変化するので、回路遮断器の個体によって接点の開閉状態や開閉動作のばらつきが大きくなってしまう。

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あり、性能の個体差を小さくすることができる回路遮断器を得ることを目的とする。

この発明に係る回路遮断器は、操作ハンドル、固定接触子、回動可能に支持されたロータ、ロータの回動に応じて固定接触子に接離する可動接触子、及び操作ハンドルと可動接触子とを連動させるハンドル操作機構部を備え、ハンドル操作機構部は、案内穴が設けられ、リンク回動軸の軸線を中心に回動可能な回動リンクと、ロータに設けられているとともに案内穴に挿入され、回動リンクの回動によって案内穴で案内されることにより、可動接触子を固定接触子に対して接離させる方向へロータを回動させる連結シャフトとを有し、案内穴の内面には、可動接触子が固定接触子に接触する方向へ回動リンクが回動されるときに連結シャフトを案内する閉極側案内面と、可動接触子が固定接触子から離れる方向へ回動リンクが回動されるときに連結シャフトを案内する開極側案内面とが設けられており、リンク回動軸の軸線は、閉極側案内面及び開極側案内面のいずれかを含む仮想平面上に配置されている。
また、この発明に係る回路遮断器では、リンク回動軸の軸線が、閉極側案内面を含む仮想平面上、及び開極側案内面を含む仮想平面上に共通の軸線として配置されている。

この発明に係る回路遮断器によれば、閉極側案内面及び開極側案内面のいずれかに生じる摩擦力を、リンク回動軸の軸線を通る直線の方向へ常に作用させることができる。これにより、閉極側案内面及び開極側案内面のいずれかに生じる摩擦力が回動リンクの回動を阻害するトルクとして作用することを防止することができ、閉極動作時及び開極動作時のいずれかの回動リンクの回動に対して摩擦力による影響を与えにくくすることができる。これにより、摩擦力の違いによる性能のばらつきを回路遮断器の個体間で小さくすることができ、回路遮断器の性能の個体差を小さくすることができる。
また、リンク回動軸の軸線が、閉極側案内面を含む仮想平面上、及び開極側案内面を含む仮想平面上に共通の軸線として配置されている構成にすれば、回路遮断器の閉極動作及び開極動作のいずれについても回路遮断器の個体間でのばらつきを小さくすることができ、回路遮断器の性能の個体差をさらに小さくすることができる。

この発明の実施の形態１による回路遮断器を示す斜視図である。図１の連動機構部及び回路遮断ユニットのユニット内装置を示す要部構成図である。図２のハンドル操作機構部の一部及び遮断機構部を模式的に示す構成図である。閉極状態となっているときの図３のハンドル操作機構部の一部及び遮断機構部を示す構成図である。比較例のハンドル操作機構部の一部及び遮断機構部を模式的に示す構成図である。この発明の実施の形態２による回路遮断器の要部を模式的に示す構成図である。この発明の実施の形態１による回路遮断器の要部において、ローラが回動リンクから受ける力の方向と、ロータの回転力として働く力の方向とを示す模式図である。図７のローラが回動リンクから受ける力の方向と、ロータの回転力として働く力の方向とがなす角度が９０度となっている状態を示す模式図である。この発明の実施の形態１による図２のハンドル操作機構部の一部及び遮断機構部の開極状態を模式的に示す構成図である。実施の形態１と比較するための比較例における遮断機構部の開極状態を模式的に示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回路遮断器を示す斜視図である。図において、回路遮断器１は、３極の回路を開閉（遮断及び投入）する遮断器とされている。回路遮断器１は、例えば制御盤等に取り付けられるベース２と、ベース２の一端部に設けられた複数（この例では、３つ）の電源側端子３と、ベース２の他端部に設けられた複数（この例では、３つ）の負荷側端子４と、各電源側端子３と各負荷側端子４との間にそれぞれ設けられ、各極について電源側端子３と負荷側端子４との間の回路を個別に開閉する複数（この例では、３つ）の回路遮断ユニット５と、３つの回路遮断ユニット５のうち、中央の回路遮断ユニット５から突出する一対の支持板６に回動可能に支持され、操作力を受けることにより回路を開閉する（遮断及び投入する）ための操作ハンドル７と、操作ハンドル７とは別に、回路を開く（遮断する）トリップ動作を行うためのトリップバー８と、操作ハンドル７及びトリップバー８のそれぞれの操作に応じて各回路遮断ユニット５を動作させる連動機構部９と、ハンドル用窓孔が設けられ、各回路遮断ユニット５を覆うカバー（図示せず）とを有している。

電源側端子３には電力供給を行う電源が電気的に接続され、負荷側端子４には電力供給を受ける負荷（例えば照明器具や電動機等）が電気的に接続される。回路遮断ユニット５は、ユニットケース１１と、ユニットケース１１内に収容された後述するユニット内装置１２（図２〜図４）とを有している。ユニットケース１１は、ベース２内に嵌められて固定されている。

操作ハンドル７は、一対の支持板６に回動可能に取り付けられたハンドルアーム１３と、ハンドルアーム１３からカバーのハンドル用窓孔を通って外部に突出する突出部１４とを有している。ハンドルアーム１３は、一対の支持板６に個別に取り付けられた一対の対向板１３ａと、一対の対向板１３ａの縁部間に設けられた湾曲部１３ｂとを有している。突出部１４は、湾曲部１３ｂから突出している。操作ハンドル７は、突出部１４で操作力を受けてＯＮ位置とＯＦＦ位置との間で支持板６に対して回動されることにより操作される。トリップバー８は、過電流（例えば短絡電流等）が回路を流れた場合や、手動で回路の遮断を行う場合等に操作される。

図２は、図１の連動機構部９及び回路遮断ユニット５のユニット内装置１２を示す要部構成図である。ユニット内装置１２は、ユニットケース１１内に設けられたロータ軸（図示せず）を中心に回動可能なロータ１５と、電源側端子３と負荷側端子４との間の回路を開閉する開閉動作（開極動作及び閉極動作）をロータ１５の回動に応じて行う２つの遮断機構部１６とを有している。これにより、各回路遮断ユニット５は、１極につき２つの遮断機構部１６で回路を遮断する２点切り方式の回路遮断ユニットとされている。なお、図２では、操作ハンドル７がＯＦＦ位置にある状態で遮断機構部１６が回路を開いている（遮断している）開極状態が示されている。

遮断機構部１６は、電源側端子３に電気的に接続された電源側固定接触子１７と、負荷側端子４に電気的に接続された負荷側固定接触子１８と、ロータ１５に設けられ、ロータ１５の回動に応じて電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に対して変位される可動導体部１９と、可動導体部１９に設けられ、可動導体部１９の変位に応じて電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接離する電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１とを有している。電源側端子３と負荷側端子４との間の回路は、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触することにより閉じ、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れることにより開く。電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８は、ユニットケース１１に固定されている。

連動機構部９は、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１のそれぞれと操作ハンドル７とを連動させるハンドル操作機構部３１と、トリップバー８の操作によって、回路を開く方向（電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１のそれぞれが電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れる方向）へハンドル操作機構部３１を動作させるトリップ操作機構部５１とを有している。

トリップ操作機構部５１は、支持板６に支持されたレバー軸５２を中心に回動可能なレバー５３と、レバー５３と係合することによりレバー５３の回動を阻止するとともに、トリップバー８と連動するラッチ５４とを有している。

レバー５３は、ラッチ５４と係合する係合部５３ａを有している。レバー軸５２を中心とするレバー５３の回動は、トリップバー８の操作によってラッチ５４が係合部５３ａから外れることにより許容される。

ハンドル操作機構部３１は、ユニットケース１１内に設けられたリンク回動軸３２の軸線３２ａを中心に回動可能な回動リンク３３と、回動リンク３３の回動に応じてロータ１５を回動させる連結シャフト（挿入部材）３４と、互いに回動可能に接続され、回動リンク３３とレバー５３とを繋ぐ第１のリンク３５及び第２のリンク３６と、第１のリンク３５と第２のリンク３６との接続部分を操作ハンドル７の湾曲部１３ｂに向けて付勢する付勢体である引張ばね（図示せず）とを有している。

リンク回動軸３２には、回動リンク３３の一端部が設けられている。また、回動リンク３３の他端部には、第２のリンク３６の一端部がリンク接続軸３７を介して回動可能に接続されている。

第１のリンク３５の一端部は、リンク接続軸３８を介して回動可能にレバー５３に接続されている。第１のリンク３５及び第２のリンク３６のそれぞれの他端部同士は、スプリングピン（リンク接続軸）３９を介して互いに回動可能に接続されている。

操作ハンドル７の湾曲部１３ｂには、ばね取付部４０が設けられている。引張ばねは、ばね取付部４０及びスプリングピン３９間に接続されている。ばね取付部４０及びスプリングピン３９は、互いに近づく方向へ引張ばねによって付勢されている。

回動リンク３３には、連結シャフト３４が挿入された案内穴４１が設けられている。この例では、案内穴４１が長穴とされている。回動リンク３３は、操作ハンドル７の変位に応じて、案内穴４１内で連結シャフト３４を案内しながら、リンク回動軸３２の軸線３２ａを中心に回動される。連結シャフト３４には、案内穴４１内を転動されるローラ４２が設けられている。回動リンク３３が回動されるときには、ローラ４２が案内穴４１内を転動しながら、連結シャフト３４が案内穴４１内を移動する。

各回路遮断ユニット５におけるロータ１５のそれぞれには、共通の連結シャフト３４が通されている。これにより、各ロータ１５は、連結シャフト３４の変位によって互いに同じ動作を行う。各ロータ１５は、回動リンク３３の回動によって連結シャフト３４が案内穴４１内で案内されることにより、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に対して個別に接離させる方向へ回動される。即ち、連結シャフト３４は、回動リンク３３の回動によって案内穴４１内で案内されながら各ロータ１５を回動させて、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に対して個別に接離させる。これにより、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１は、操作ハンドル７の変位に応じて電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接離する。

各遮断機構部１６の状態は、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触することにより閉極状態（回路が閉じた状態）となり、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れることにより開極状態（回路が開いた状態）となる。

図３は、図２のハンドル操作機構部３１の一部及び遮断機構部１６を模式的に示す構成図である。また、図４は、閉極状態となっているときの図３のハンドル操作機構部３１の一部及び遮断機構部１６を示す構成図である。電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１は、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れた図３の状態から、回動リンク３３がリンク回動軸３２の軸線３２ａを中心に図３の反時計方向へ回動されることにより、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触した図４の状態となる。このとき、連結シャフト３４は、回動リンク３３の回動に応じて、リンク回動軸３２から離れる方向（図３の左方向）へ案内穴４１内を案内される。また、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１は、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触した図４の状態から、回動リンク３３がリンク回動軸３２の軸線３２ａを中心に図４の時計方向へ回動されることにより、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れた図３の状態となる。このとき、連結シャフト３４は、回動リンク３３の回動に応じて、リンク回動軸３２に近づく方向（図４の右方向）へ案内穴４１内を案内される。

案内穴４１の内面には、互いに対向する平面である閉極側案内面４１ａ及び開極側案内面４１ｂが設けられている。閉極側案内面４１ａは、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触する方向へ回動リンク３３が回動されるとき（即ち、回動リンク３３が図３の反時計方向へ回動されるとき）に、ローラ４２を押しながら連結シャフト３４を案内する。開極側案内面４１ｂは、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れる方向へ回動リンク３３が回動されるとき（即ち、回動リンク３３が図４の時計方向へ回動されるとき）に、ローラ４２を押しながら連結シャフト３４を案内する。

リンク回動軸３２の軸線３２ａは、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ上に配置されている。これにより、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力（即ち、閉極側案内面４１ａ上に生じる摩擦力）は、リンク回動軸３２の軸線３２ａを通る直線の方向へ常に作用する。これにより、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力によるトルクがリンク回動軸３２に作用することが防止される。なお、この例では、開極側案内面４１ｂを含む仮想平面から外れた位置にリンク回動軸３２の軸線３２ａが配置されている。

次に、動作について説明する。電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触させる閉極動作を、操作ハンドル７の操作によって行うときには、操作ハンドル７に操作力を加えて、操作ハンドル７をＯＦＦ位置（図２の位置）からＯＮ位置（図２の操作ハンドル７の右側の位置）へ回動させる。

操作ハンドル７がＯＦＦ位置からＯＮ位置へ回動されると、スプリングピン３９が引張ばねによって引かれながら、第１のリンク３５がリンク接続軸３８を中心に図２の反時計方向へ回動され、第２のリンク３６が図２の下方へ変位される。これにより、回動リンク３３がリンク回動軸３２の軸線３２ａを中心に図２及び図３の反時計方向（下方）へ回動されながら、連結シャフト３４が閉極側案内面４１ａによって図２及び図３の左方向へ案内される。これにより、各ロータ１５及び各可動導体部１９がロータ軸を中心に図２及び図３の時計方向へ回動され、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に個別に接触する。これにより、各遮断機構部１６の状態が閉極状態となる。

また、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離す開極動作を、操作ハンドル７の操作によって行うときには、操作ハンドル７に操作力を加えて、操作ハンドル７をＯＮ位置からＯＦＦ位置へ回動させる。これにより、操作ハンドル７がＯＦＦ位置からＯＮ位置へ回動されるときと逆の動作を第１のリンク３５、第２のリンク３６、回動リンク３３、連結シャフト３４、ロータ１５及び可動導体部１９が行い、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れる。これにより、各遮断機構部１６の状態が開極状態となる。

一方、操作ハンドル７がＯＮ位置にある状態で、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離すトリップ動作（開極動作）を、トリップバー８の操作によって行うときには、トリップバー８に操作力を加えて、ラッチ５４をレバー５３の係合部５３ａから外す。

ラッチ５４がレバー５３の係合部５３ａから外れると、引張ばねの付勢力によって、レバー５３がレバー軸５２を中心に図２の時計方向へ回動されながら、第１のリンク３５がリンク接続軸３８を中心に図２の時計方向へ回動される。これにより、第２のリンク３６が湾曲部１３ｂに近づく方向（図４の上方）へ変位され、回動リンク３３がリンク回動軸３２の軸線３２ａを中心に図４の時計方向へ回動される。このとき、連結シャフト３４が開極側案内面４１ｂによって図４の右方向へ案内される。これにより、各ロータ１５及び各可動導体部１９がロータ軸を中心に図４の反時計方向へ回動され、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１が電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れる。これにより、各遮断機構部１６の状態が開極状態となる。

ここで、実施の形態１での回路遮断器１と比較するための比較例について説明する。図５は、比較例のハンドル操作機構部３１の一部及び遮断機構部１６を模式的に示す構成図である。なお、図５では、遮断機構部１６の状態が開極状態となっている。比較例では、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ、及び開極側案内面４１ｂを含む仮想平面Ｂのいずれの位置も、リンク回動軸３２の軸線３２ａから外れた位置となっている。即ち、リンク回動軸３２の軸線３２ａを含む仮想平面上には、閉極側案内面４１ａ及び開極側案内面４１ｂのいずれも配置されていない。比較例では、リンク回動軸３２の軸線３２ａと仮想平面Ａとの距離Ｌ１が、リンク回動軸３２の軸線３２ａと仮想平面Ｂとの距離Ｌ２よりも大きくなっている。他の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

比較例では、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａの位置がリンク回動軸３２の軸線３２ａから外れているので、連結シャフト３４が閉極側案内面４１ａに案内されながら変位される閉極動作時に、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間の摩擦力が、連結シャフト３４の変位を阻害するトルクとして作用する。

連結シャフト３４の変位を阻害するトルクは、リンク回動軸３２の軸線３２ａと仮想平面Ａとの距離Ｌ１の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間の摩擦力の大きさは、閉極側案内面４１ａによって案内されるときの連結シャフト３４及びローラ４２の速度や加速度等の違いによって異なる。従って、比較例では、リンク回動軸３２の軸線３２ａと仮想平面Ａとの距離Ｌ１が大きく、操作ハンドル７の操作速度が異なると、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１と、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８との接触状態の違いも、回路遮断器の個体間で大きくなってしまう。即ち、比較例では、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間の摩擦力が連結シャフト３４の変位を阻害するトルクとして作用するので、摩擦力の大きさの違いによって回路遮断器の性能にばらつきが生じてしまい、回路遮断器の性能の個体差が大きくなってしまう。

これに対して、実施の形態１による回路遮断器１では、リンク回動軸３２の軸線３２ａが、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ上に配置されているので、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力（閉極側案内面４１ａに生じる摩擦力）を、リンク回動軸３２の軸線３２ａを通る直線の方向へ常に作用させることができる。これにより、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力が回動リンク３３の回動を阻害するトルクとして作用することを防止することができる。これにより、回動リンク３３から、ローラ４２、連結シャフト３４、ロータ１５及び可動導体部１９を介して電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１のそれぞれに伝わる力は、摩擦力によって弱められにくくなり、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力による影響を、閉極動作時の回動リンク３３の回動に与えにくくすることができる。従って、閉極側案内面４１ａの状態や、閉極側案内面４１ａとローラ４２との接触状態の違いによって、閉極側案内面４１ａとローラ４２との間に生じる摩擦力の大きさが回路遮断器１の個体間で異なる場合であっても、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１と、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８との接触状態のばらつきを回路遮断器１の個体間で小さくすることができ、回路遮断器１の性能の個体差を小さくすることができる。

また、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力が回動リンク３３の回動を阻害するトルクとして作用することを防止することができるので、回動リンク３３からの力を電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１に効率良く伝えることができ、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８に押し付ける接圧の低下を抑制することができる。これにより、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力による接圧の低下分を補償する必要がなくなるので、引張ばねを強くしたり、引張ばねの強化に伴って引張ばねの支持構造の剛性を高めたりする必要がなくなる。これにより、回路遮断器１の小形化やコストの低減を図ることもできる。

また、連結シャフト３４には、案内穴４１内で転動されるローラ４２が設けられているので、閉極側案内面４１ａに案内されるときの連結シャフト３４、及び開極側案内面４１ｂに案内されるときの連結シャフト３４をより円滑に変位させることができる。これにより、回路遮断器１の性能の個体差をさらに小さくすることができるとともに、回路遮断器１の小形化やコストの低減をさらに図ることができる。

なお、上記の例では、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ上にリンク回動軸３２の軸線３２ａが配置されているが、開極側案内面４１ｂを含む仮想平面上にリンク回動軸３２の軸線３２ａを配置してもよい。このようにすれば、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１を電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離す開極動作時に、ローラ４２と開極側案内面４１ｂとの間に生じる摩擦力（開極側案内面４１ｂに生じる摩擦力）による影響を受けにくくすることができる。これにより、開極動作時における回路遮断器１の性能の個体差を小さくすることができる。また、例えば、開極動作終了後に、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１と、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８との間の距離Ｓ１，Ｓ２（図５）が、ローラ４２と開極側案内面４１ｂとの間に生じる摩擦力によって狭められることを抑制することもできる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による回路遮断器の要部を模式的に示す構成図である。リンク回動軸３２の軸線３２ａは、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ上、及び開極側案内面４１ｂを含む仮想平面Ｂ上に共通の軸線として配置されている。即ち、リンク回動軸３２の軸線３２ａは、仮想平面Ａ及び仮想平面Ｂが互いに交差することにより生じる交線と一致している。他の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

このような回路遮断器１では、リンク回動軸３２の軸線３２ａが、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ上、及び開極側案内面４１ｂを含む仮想平面Ｂ上に共通の軸線として配置されているので、閉極側案内面４１ａとローラ４２との間に生じる摩擦力だけでなく、開極側案内面４１ｂとローラ４２との間に生じる摩擦力も、リンク回動軸３２の軸線３２ａを通る直線の方向へ常に作用させることができる。これにより、回路遮断器１の閉極動作時及び開極動作時のいずれにおいても、連結シャフト３４が案内穴４１内で案内されるときの摩擦力が回動リンク３３の回動を阻害するトルクとして作用することを防止することができ、摩擦力による影響を回動リンク３３の回動に与えにくくすることができる。これにより、閉極動作時及び開極動作時のいずれの性能についても回路遮断器１の個体間でのばらつきを小さくすることができ、回路遮断器１の性能の個体差をさらに小さくすることができる。

なお、各上記実施の形態では、連結シャフト３４にローラ４２が設けられ、ローラ４２が案内穴４１内を転動しながら、連結シャフト３４が案内穴４１内で案内されるようになっているが、ローラ４２はなくてもよい。この場合、閉極動作時に連結シャフト３４が閉極側案内面４１ａに接触しながら案内され、開極動作時に連結シャフト３４が開極側案内面４１ｂに接触しながら案内される。このようにすると、連結シャフト３４が案内穴４１内で案内されるときの摩擦力は増加するものの、摩擦力が回動リンク３３の回動に影響を与えにくくなっているので、摩擦力の違いによる回路遮断器１の個体間の性能のばらつきが大きくなることを防止することができる。これにより、回路遮断器１の性能の個体差を小さくすることができる。また、部品点数を少なくすることができ、コストの低減をさらに図ることができる。

ここで、図７は、この発明の実施の形態１による回路遮断器の要部において、ローラ４２が回動リンク３３から受ける力の方向と、ロータ１５の回転力として働く力の方向とを示す模式図である。また、図８は、図７のローラ４２が回動リンク３３から受ける力の方向と、ロータ１５の回転力として働く力の方向とがなす角度が９０度となっている状態を示す模式図である。

図７において、Ｆ_Ｌはローラ４２が回動リンク３３から受ける力、Ｆ_Ｒはロータ１５の回動力として働く力、θは力Ｆ_Ｌの方向と力Ｆ_Ｒの方向とがなす角度である。また、回転軌跡４３は、ロータ１５が回動した時のローラ４２の回動中心の回転軌跡を表している。このとき、力Ｆ_Ｌ、力Ｆ_Ｒ及び角度θの間には次式（１）の関係が成立する。

Ｆ_Ｒ＝Ｆ_Ｌ・ｃｏｓ（θ）…（１）

上記（１）式から、角度θが９０度となるとロータ１５の回動力として働く力Ｆ_Ｒが０となり、回動リンク３３に回動力を加えてもロータ１５が回動できず、接点を開閉できなくなる。そのため、回路遮断器を設計する際には、回動リンク３３の回動中に角度θが９０度を通過しないように、リンク回動軸３２の軸線３２ａの位置、開極側案内面４１ａ又は閉極側案内面４１ｂの方向、ロータ１５の回動中心の位置、連結シャフト３４の連結位置のそれぞれの関係に基づいて、回動リンク３３の回動範囲を決定する必要がある。これにより、回動リンク３３及びロータ１５の配置関係には制約が存在し、自由に回路遮断器内に回動リンク３３などの部品を配置することができない。

この発明の実施の形態１では、リンク回動軸３２の軸線３２ａは、仮想平面Ａ上に配置されるため、角度θが９０度となるのは図８に示すように、回転軌跡４３の接線のうち、ローラ４２の回動中心を通る線が仮想平面Ａと平行となる場合である。そして、これは回動リンク３３の回動によってロータ１５を回動させることができる回動リンク３３の限界回動角度位置と等しい。

そのため、この発明の実施の形態１では、回動リンク３３の回動範囲は、回動リンク３３の回動によってロータ１５を回動させることができる限界回動角度以内に設定されることとなる。これにより、この発明の実施の形態１では、リンク回動軸３２ａの位置、ロータ１５の回動中心の位置、連結シャフト３４の連結位置によらずに、回動リンク３３の回動中に角度θが９０度を通過することがない。

従って、この発明の実施の形態１によれば、回動リンク３３の回動中に角度θが９０度を通過することを避けるために、回動リンク３３やロータ１５の配置に制約を受けることがないため、リンク回動軸３２をロータ１５に近づけて配置することができ、回路遮断器を小形化することが可能になる。また、この発明の実施の形態２によっても、実施の形態１と同様に、リンク回動軸３２をロータ１５に近づけて配置することができ、回路遮断器を小形化することが可能になる。

図９は、この発明の実施の形態１による図２のハンドル操作機構部３１の一部及び遮断機構部１６の開極状態を模式的に示す構成図である。図１０は、実施の形態１と比較するための比較例における遮断機構部１６の開極状態を模式的に示す構成図である。図９及び図１０において、Ｆ_Ｌはローラ４２が回動リンク３３から受ける力、Ｆ_Ｆはローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に働く摩擦力である。ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間の摩擦係数をμとすると、力Ｆ_Ｌと力Ｆ_Ｆと間には次式（２）の関係が成立する。

Ｆ_Ｆ＝μ・Ｆ_Ｌ…（２）

図９及び図１０を用いて、この発明の実施の形態１による効果を説明する。図９において、電源側可動接触子２０及び負荷側可動接触子２１は、電源側固定接触子１７及び負荷側固定接触子１８から離れた状態から、回動リンク３３がリンク回動軸３２ａを中心に図９の反時計方向へ回動されることにより、閉極状態へと動作する。このとき、連結シャフト３４及びローラ４２は、案内穴４１に案内されながら、回動リンク３３の回動に応じて、リンク回動軸３２から離れる方向へ移動する。

ローラ４２の移動時には、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に摩擦力Ｆ_Ｆが働く。そして、摩擦力Ｆ_Ｆは、ローラ４２の移動を阻害する力として働くと共に、その反力として、大きさが同じで向きが逆の方向の力が回動リンク３３に対して働く。比較例では、図１０に示すように、回動リンク３３に対して働く摩擦力Ｆ_Ｆの反力は、リンク回動軸３２の軸線３２ａと仮想平面Ａとの距離Ｌ１に応じて、回動リンク３３の回動を阻害するトルクＴ_Ｆを生じさせる。トルクＴ_Ｆと摩擦力Ｆ_Ｆとの間には次式（３）の関係が成立する。

Ｔ_Ｆ＝−Ｌ１・Ｆ_Ｆ＝−Ｌ１・μ・Ｆ_Ｌ…（３）

トルクＴ_Ｆは、回動トルク３３の回動に必要となるトルクを増加させることで、遮断機構部１６の動作に必要な操作トルクを増大させる。また、摩擦係数μが、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの接触状態に依存して変動するため、摩擦係数μのばらつきに応じて、遮断器個体間でトルクＴ_Ｆがばらつく。そのため、結果として遮断器機構部１６の動作に必要な操作トルクもばらつくこととなり、機構性能の個体差を生じさせる。

特に、操作トルクは、一般的に回路遮断器の出荷時の検査項目となっており、設計時に設定した操作トルクの大きさに対して、ある一定の上限値・下限値を設けて出荷の可否判定を実施しているため、操作トルクのばらつきは、製品の直行率の低下を招く深刻な課題となる。

一方、この発明の実施の形態１による図９においては、リンク回動軸３２の軸線３２ａが、閉極側案内面４１ａを含む仮想平面Ａ上に配置されているため、ローラ４２と閉極側案内面４１ａとの間に生じる摩擦力Ｆ_Ｆは、回動リンク３３の回動中、常に軸線３２ａの方向に働く。そのため、リンク回動軸３２の軸線３２ａと仮想平面Ａとの距離Ｌ１は常に０であり、式（３）に示したように回動リンク３３の回動を阻害するトルクＴ_Ｆも常に０となる。

このとき、摩擦係数μの値が遮断器個体間でばらついたとしても、トルクＴ_Ｆは常に０のままであり、遮断機構部の操作トルクにばらつきを生じない。そのため、遮断器の性能の個体差が大幅に抑制され、遮断器出荷時の操作トルクの検査での直行率の向上が期待される。また、この発明の実施の形態２によっても、遮断器の性能の個体差を大幅に抑制するという実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

１回路遮断器、７操作ハンドル、１７電源側固定接触子（固定接触子）、１８負荷側固定接触子（固定接触子）、２０電源側可動接触子（可動接触子）、２１負荷側可動接触子（可動接触子）、３１ハンドル操作機構部、３２リンク回動軸、３２ａ軸線、３３回動リンク、３４連結シャフト（挿入部材）、４１案内穴、４１ａ閉極側案内面、４１ｂ開極側案内面、４３回転軌跡。

Claims

操作ハンドル、
固定接触子、
回動可能に支持されたロータ、
上記ロータの回動に応じて上記固定接触子に接離する可動接触子、及び
上記操作ハンドルと上記可動接触子とを連動させるハンドル操作機構部
を備え、
上記ハンドル操作機構部は、
案内穴が設けられ、リンク回動軸の軸線を中心に回動可能な回動リンクと、
上記ロータに設けられているとともに上記案内穴に挿入され、上記回動リンクの回動によって上記案内穴で案内されることにより、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる方向へ上記ロータを回動させる連結シャフトと
を有し、
上記案内穴の内面には、上記可動接触子が上記固定接触子に接触する方向へ上記回動リンクが回動されるときに上記連結シャフトを案内する閉極側案内面と、上記可動接触子が上記固定接触子から離れる方向へ上記回動リンクが回動されるときに上記連結シャフトを案内する開極側案内面とが設けられており、
上記リンク回動軸の軸線は、上記閉極側案内面及び上記開極側案内面のいずれかを含む仮想平面上に配置されている回路遮断器。
操作ハンドル、
固定接触子、
回動可能に支持されたロータ、
上記ロータの回動に応じて上記固定接触子に接離する可動接触子、及び
上記操作ハンドルと上記可動接触子とを連動させるハンドル操作機構部
を備え、
上記ハンドル操作機構部は、
案内穴が設けられ、リンク回動軸の軸線を中心に回動可能な回動リンクと、
上記ロータに設けられているとともに上記案内穴に挿入され、上記回動リンクの回動によって上記案内穴で案内されることにより、上記可動接触子を上記固定接触子に対して接離させる方向へ上記ロータを回動させる連結シャフトと
を有し、
上記案内穴の内面には、上記可動接触子が上記固定接触子に接触する方向へ上記回動リンクが回動されるときに上記連結シャフトを案内する閉極側案内面と、上記可動接触子が上記固定接触子から離れる方向へ上記回動リンクが回動されるときに上記連結シャフトを案内する開極側案内面とが設けられており、
上記リンク回動軸の軸線は、上記閉極側案内面を含む仮想平面上、及び上記開極側案内面を含む仮想平面上に共通の軸線として配置されている回路遮断器。
上記連結シャフトには、上記案内穴内で転動されるローラが設けられている請求項１又は請求項２に記載の回路遮断器。