JP6033107B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、回路遮断器に関するもので、特にその熱動引きはずし装置の構造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、いわゆる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調整機構を取り付けている。調整機構である調整子のバイメタル先端への固定は、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、トリップバーに押し戻された位置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）。他にも、調整機構をネジとナットで固定する方法も提案されている（例えば特許文献２）。

特開２００１−１５００６号公報 特開２０１０-２１８７６５号公報

近年、回路遮断器を設置する盤が小型化の傾向にあるため、回路遮断器にも小型化が求められている。小型になると、同じ通電電流でも、回路遮断器内部の温度が高くなり湾曲が大きくなるため、湾曲したバイメタルと他の部品との干渉を防ぐために、バイメタルとトリップバーとの距離を離す必要がある。特許文献１では、図７に示すように、調整子４５はバイメタル４３ｄ（または４３ｃ）の軸部を中心として回転運動するため、バイメタル４３ｄを４３ｃの位置までトリップバー３３から離した場合、調整子４５がトリップバー３３に接触しなくなる可能性がある。

また、上記のような場合、図８に示すように、調整子４５に張り出し部４５ａを設ければ、調整子４５がトリップバー３３から外れることを防ぐことができるが、調整子４５は回転運動をしているため、カバー１２などへの干渉を防ぐために、可動スペースを確保する必要があり、回路遮断器を小型することができない。

さらに、特許文献２のように調整機構を調整ねじとナットで行なうと、必要となる部品が増えるため、環境負荷の抑制や回路遮断器の低コスト化の弊害になる。

本発明に係る回路遮断器は、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、トリップバーと対向する部位の端部に開口して形成された案内溝と前記案内溝から所定の間隔を置いて形成された係合穴を有するバイメタル、および前記案内溝内を摺動する直線状の第１の辺と前記係合穴に挿通される直線状の第２の辺とさらに前記両辺を連結し前記トリップバーに当たる当接部をなす第３の辺とからなり、熱による前記バイメタルの変形時に前記第３の辺が前記トリップバーに当接する位置において前記バイメタルに固着される調整子を備えたものである。

この発明に係る回路遮断器は、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、トリップバーと対向する部位の端部に開口して形成された案内溝、および前記案内溝の長手方向に所定の間隔を置いて形成された係合穴を有するバイメタルと、前記係
合穴に一辺が挿通され、他の一辺が前記案内溝内を摺動し、さらに前記両辺を連結する一辺が前記トリップバーに当たる当接部をなす調整子とを有し、前記調整子は、前記バイメタルの変形により前記トリップバーに当接した後、前記トリップバーに押し戻された状態で、前記バイメタルに固着されているものである。

この発明によればバイメタルとトリップバー間の距離によって調整子の形状を変えることなく、同一形状の調整子で引きはずし動作が可能になる熱動引きはずし装置を備えたコンパクトな回路遮断器を得ることができる。

この発明の実施の対象となる一般的な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。 従来の回路遮断器の引きはずし装置を示す側面図である。 受来の回路遮断器の引きはずし装置を示す側面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係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、ベース１１と組み合わされるカバー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、同じ構成になされ、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子２３と、この可動子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、電源側端子２４と負荷側端子２５の間の電気回路が閉成され、また、可動接点２２が固定接点２１から開離すれば、電源側端子２４と負荷側端子２５間の電気回路が開路する。

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子２３が同時に回動され、この可動子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および図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、一端に負荷側端子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（図１参照）と対向する部位の端部に開口して形成された案内溝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た係合穴４３ｂを有している。バイメタル４３には、係合穴４３ｂに一端側が挿通され、他端側が案内溝４３ａに沿って摺動するコ字形の調整子４４が設けられ、この調整子４４は、後で詳述するように、バイメタル４３の変形時にトリップバー３３に当接して押し戻された状態でバイメタル４３に固着されている。

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には、トリップバー３３に対向する部位の端部に開口する案内溝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縦長の係合穴４３ｂが設けられている。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４４ｃの幅より僅かに広く設定されている。

図５に示すように、調整子４４は、略コ字形状をなし、バイメタル４３の係合穴４３ｂに挿通されて摺動する断面がＩ字形状（即ち直線形状）をなす部分４４ａの一辺と、この辺と平行で、バイメタル４３の案内溝４３ａ内を摺動する、断面がＬ字形状をなす部分４４ｃ（底面部）および４４ｄ（側面部）からなる辺と、前記両辺を連結するとともに、トリップバー３３に当たる当接部４４ｆとからなる。コ字形状の調整子４４は、図６から理解されるように、例えばステンレスの薄板を打ち抜き、当接部４４ｆから底面部４４ｃを折り曲げ、底面部４４ｃに切り込みを入れて側面部４４ｄを立ち上げ、さらに、当接部４４ｆに切り込みを入れて折り曲げることによりＩ字形状部４４ａを形成する。これにより、バイメタルの長手方向に一致するＩ字形状部４４ａおよび側面部４４ｄを含む調整子４４が簡単に形成できる。底面部４４ｃと側面部４４ｄとは断面がＬ字形状をなす。

このＬ字形状の部分は、案内溝４３ａの底部上を摺動するものであるが、底面部４４ｃの幅は、バイメタル４３の板厚以上の幅を有すると共に、案内溝４３ａに僅かの抵抗を持
って摺動する。側面部４４ｄは、案内溝４３ａの側面に接して、前記摺動を安定して行わせるもので、上記例では側面部４４ｄを底面部４４ｃの片側に設けているが、両側に設けてもよい。この場合、Ｌ字形状部は断面がコ字形状部になる。底面部４４ｃの先端には係止部４４ｅが形成されている。

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の底部と係合するので、調整子４４がバイメタル４３から脱落することはない。

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バイメタル４３の調整子４４がトリップバー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との距離が予め調節されている。

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、バイメタル４３に装着された調整子４４をトリップバー３３側に寄せておき、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を駆動し引きはずし装置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側に変形して傾く。このとき、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、また、調整子４４のＩ字形状部４４ａが係合穴４３ｂ内を摺動して、調整子４４は、略直線的にバイメタル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よい。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を流れるとヒータ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はバイメタル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、電磁引きはずし装置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。

以上の構造によれば、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および引きはずし装置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。

また、調整子４４の底面部４４ｃとＩ字形状部４４ａは平行に構成されているため、調整子４４はバイメタル４３の案内溝４３ａと係合穴４３ｂに組み込まれた状態で、トリップバー３３の動作方向と平行に直線運動するため、少ないスペースでより広い当接部を確保することができる。特に回路遮断器の高さ方向は外形寸法の制約があるためカバーが近くなるので、調整子とカバーとの距離を確保することが難しいが、本構造ではその心配もない。

また、トリップバー３３との当接部４４ｆを上下方向に大きくすることができ、組立中にトリップバー３３やバイメタル４３の取り付け高さ誤差があっても、調整子４４とトリップバー３３を安定して接触させることができるため、調整子４４の溶接による固着が容易となる。

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。

なお、本実施の形態では、調整子４４は案内溝４３ａの底部上を摺動する底面部４４ｃと調整子の傾きを抑制するためのＩ字形状部４４ａ、トリップバー３３に接触する当接部４４ｆが組み合わされコ字形状になっている例を示したが、例えばＵ字形状など類似の形状でも適用可能であり同様の効果を奏するものである。

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。

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。また固着する部位をリレー部の上部に構成しているため、レーザ溶接等の固着作業が容易になる。

以上、この発明を実施の形態により説明したが、この発明は、実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲内において、適宜、変形することが可能である。

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 Ｉ字形状部、４４ｃ 底面部、
４４ｄ 側面部、４４ｆ 当接部、１００ 回路遮断器。

Claims (5)

1. 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、トリップバーと対向する部位の端部に開口して形成された案内溝と前記案内溝から所定の間隔を置いて形成された係合穴を有するバイメタル、および前記案内溝内を摺動する直線状の第１の辺と前記係合穴に挿通される直線状の第２の辺とさらに前記両辺を連結し前記トリップバーに当たる当接部をなす第３の辺とからなり、熱による前記バイメタルの変形時に前記第３の辺が前記トリップバーに当接する位置において前記バイメタルに固着される調整子を備えたことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記調整子は、前記第１の辺、第２の辺および第３の辺が連続する板材でコ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記調整子は、前記バイメタルの長手方向に沿って形成された係合穴に挿通される前記第２の辺の断面が、直線形状になされていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
4. 前記調整子は、前記案内溝と摺動する前記第１の辺が、前記案内溝の底部と接する底面部と、この底面部の少なくとも片側から立ち上がる側面部とからなることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
5. 前記調整子は、前記案内溝と摺動する前記第１の辺で前記バイメタルに固着されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。