JP6886167B2 - 連動部品及び回路遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、回路遮断器に関する。特に、回路遮断器の内部機構を連係させて動作させる連動部品の構造及び該連動部品を備える回路遮断器に関する。

従来から、多極式の回路遮断器において、夫々の極における接点開極動作を連動させる構造が開示されている。

例えば、特許文献１においては、複数の配線用遮断器を隣接配置させた多極式配線用遮断器において、夫々の配線用遮断器のトリップ機構部のトリップ動作を連動させる連動部品を配置することにより、隣接する回路遮断器の接点開極動作を連動させる技術が公知である。

特許文献１においては、遮断器の器体と器体の間にスライド自在に取り付けられた連動部（連動部品）を配置する構造である。具体的には、連動部が配置された部分に、回路遮断器の内部に連通する孔（連通孔）が形成され、該連通孔を介して連動部の一部が内部機構に作用する構造である。これにより、隣接する回路遮断器の内部機構同士が連動部を介して連動される構成となっている。

どちらか一方の回路遮断器に異常電流が流れると、連動部に備えられた連動突起部が押圧部材によって押圧されることにより連動部の本体部がスライド移動して、一方のトリップ機構部で生じた力をラッチ解除部によって他方の回路遮断器のトリップ機構部に伝達させるものである。

特許文献１の発明は、これまでの課題、即ち、連動部の回動による負荷を支える軸部及
び軸受部の耐久性の改善するためになされたものであり、連動部をスライド移動する構造とすることにより、軸部や軸受部への過負荷を受ける部位を根本的になくし、多数回のトリップ動作に起因する摩耗や破損を抑制したものである。

特許文献２においては、２つの外ケースを組み合わせた器体とこの器体内部に中間ケースとを備えた回路遮断器における各々の接点の開極動作を連動させる構造が開示されている。

本構造においては、バイメタルの変形量やその変形速度が異なることから、引き外し動作が不安定であることを課題としてなされた発明で、各器体にバイメタルとトリガレバーとを備えた配線用遮断器を複数隣接配置してなる多極式配線用遮断器において、前記ケースの２箇所にスライドガイド部を設け、各スライドガイド部に亘って一体に形成された各配線用遮断器共通のトリップバーを各配線用遮断器を貫通してスライド自在に配置している。

トリップバーは、各バイメタルの湾曲運動量を伝達させるバイメタル接触面と、各トリガレバーを蹴って係止状態を解除するトリガレバー解除部と、トリガバネの弾発力で動作するトリガレバー引掛部を備えており、いずれかのバイメタルの動作をトリップバーを介して伝達し、各トリガレバーを時間差を設けて順次に引き外すことによって、各々の接点開極動作を連動させている。

特開２００９−２８９４８４号公報 特開２０１１−１４５２２号公報

このように、多極式の回路遮断器において、夫々の極における接点開極動作を連動させることが可能である。

回路遮断器は電気事故の保安という役割を担っており、何らかの異常が発生した場合には必ず異常が発生した回路を遮断して感電や電気火災などの事故を未然に防がなければならないため、回路遮断器の引き外し動作は確実に行われなければならない。また、回路遮断器は一旦設置されると１０年以上の長期に亘って仕様されるものであり、劣化や消耗を極力減らして経年的な耐久性を維持できることが求められる。

しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、隣接配置された複数の回路遮断器の器体と器体の間に支持されたスライド自在な連動部品によって複数の回路遮断器の引き外し動作を連動させるものであえるから、連動部品が器体間にスライド自在に配置されて固定支持されない、即ち、連動部が動作を伝える時の安定性や確実性が低下するおそれが想定される。また、連動部に備えられた連動突起部に向けて、内部機構が発する力が印加される一方、その印加された力は連動部に備えられたラッチ解除部が相対する他の部品に直接印加されるため、印加された力によって他の部品が破損するおそれがあった。

このように、回路遮断器の引外し動作が多数回発生すると、連動部によって力を十分に伝達できなくなるおそれがあり、力を直接受ける部品が破損や変形するなどの耐久性における課題があった。

特許文献２に開示された発明においては、２つの外ケースと中間ケースのいずれか２箇
所に亘ってスライドガイド部を形成し、一体に形成されたトリップバーを互いのスライドガイド部の全体に亘って貫通して配置するものであるから、トリップバーを滑らかにスライドさせるために、高い寸法精度を要し、一方、少しのガタの発生で、トリップレバーが正常にスライドできなくなってしまうおそれがある。また、トリップバーは、可動空間を多極の回路遮断器の幅方向全域に亘って設けるため、回路遮断器の内部には他の部品を配置することができなくなるなどの空間的制限がかかるため、設計的な制限が生じる課題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期に亘る使用であっても、夫々の極における接点開極動作の連動を、安定かつ確実に行うことができる連動部品及び該連動部品を備えた回路遮断器を提供することを目的とする。

本発明に係る回路遮断器は、接点を開極する弾発力を蓄勢する弾発力蓄勢手段を備えた接点開閉手段と、回動自在に軸支されて前記接点開閉手段に作用して弾発力を放勢させる引外し手段と、前記接点開閉手段と前記引外し手段とを連動させる連動部品とを含んで構成された回路遮断器であって、該連動部品は、中央部を回動中心として回動自在に配置させる軸孔と、前記弾発力蓄勢手段の放勢時に接点開閉手段の一部と当接して駆動される駆動部と、前記駆動部の受けた前記弾発力を前記引外し手段に伝達する伝達部とを有するとともに、前記駆動部と前記伝達部とを結ぶ線分が前記回転中心よりも前記弾発力の放勢時に前記駆動部が回転する方向側に位置する一方、前記伝達部は前記弾発力による衝撃を緩和する衝撃緩和手段として丸みを帯びたカム面を備え、前記連動部材の回転によって前記伝達部と前記引外し手段とが当接する当接部が描く円弧軌跡の接線における回転方向に前記引外し手段の回動軸が配置されたことを特徴とする。

かかる構成によれば、接点を開極する弾発力蓄勢手段を備えた接点開閉手段と引外し手段とを連動させつつ、主たる駆動力となる前記弾発力を伝える伝達部に前記衝撃緩和手段を備えるため、前記連動部品及び弾発力が伝達される部品両方の耐久性を向上させることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、連動部品が備える駆動部に、弾発力の放勢に伴う放勢力による衝撃を緩和する衝撃緩和手段として前記接点開閉手段の一部と当接する側に丸みを帯びて形成した面を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、前記駆動部においても衝撃緩和手段を備えることによって、弾発力の放勢力に伴う衝撃をより効果的に緩和することができ、前記連動部品及び弾発力の元となる接点開閉手段両方の耐久性を向上させることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、前記伝達部は、複数の引外し手段に跨って一体に形成されるとともに、いずれかの極における前記引外し手段の作用によって接点が開極した場合に、前記接点開閉手段の放勢力を他の前記引外し手段に伝達する伝達部を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、複数の極が存在する場合に、伝達部を複数の引外し手段に跨って一体に形成することによって、いずれかの極の接点開閉手段と他の極の引外し手段とを連動させることができるため、省スペースで低コストの連動部品を提供することができる。

また、前記連動部品と、前記接点開閉手段と、前記引外し手段とを含んで回路遮断器を構成することを特徴とする。

かかる構成によれば、衝撃緩衝手段を有する連動部品を回路遮断器に備えるため、低コストで引外し動作の安定性と確実性を向上させることができる。

本発明によれば、閉機構部に衝撃緩和手段を備えた連動部品を配置し、長期に亘る使用であっても、夫々の極における接点開極動作の連動を、安定かつ確実に行うことができる連
動部品及び該連動部品を備えた回路遮断器を提供することができる。

第一の実施形態における回路遮断器の前方左側面側からの外観斜視図を示す。 回路遮断器のケースを一部取外した斜視図を示す。 回路遮断器の後方右側面側からの要部斜視図を示す。 回路遮断器の連動部品の前方左側面側からの外観斜視図を示す。 回路遮断器の連動部品の後方右側面側からの外観斜視図を示す。 回路遮断器の連動部品の左側からの側面図を示す。 連動部品の動作を示す模式図を示す。 連動部品の動作を示す模式図を示す。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（回路遮断器の外観構成）

本発明の回路遮断器１００は、住宅用分電盤等の分岐回路遮断器として用いられる３極の回路遮断器である。単相三線式の回路に介在して、負荷側に供給する電源を入切する。

なお、以下では、説明のため、図中において回路遮断器１００における長手方向の手前側を前、奥側を後、ハンドル１１０が設けられている側を上、底面側を下、手前側の側面を左、奥側の側面を右、と称し、前側を回路遮断器の電源側、後側を回路遮断器の負荷側と定義する。

回路遮断器１００の外観は、長手方向に分割された３つのケースを組み合わせることで成り立っている。３つのケースは、両側面を構成する第一のケース１０１及び第三のケース１０３、これら第一のケース１０１及び第三のケース１０３に両側を挟まれる第二のケース１０２である。回路遮断器１００を構成する内部部品はこれらの分割されたケースの内部に挟み込まれるように収納される。

回路遮断器の電源側においては、電源側端子１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが設けられ、負荷側においては、負荷側端子１０４が電源側端子に対応して設けられる。

ケースの上部には、回路遮断器１００の入切を手動で切り替えるための２個のハンドル１１０が回路遮断器の内部から外部に一部が突出して設けられている。

夫々のハンドル１１０は互いに連結されており、把持部を回転させるように操作することで、内部に設けられた接点開閉機構等に力を伝え接点を開閉操作する。

（回路遮断器の内部構成）

回路遮断器１００のケース内部には、各極の電源側端子（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｂ）、該電源側端子に対応する負荷側端子１０４（他極の負荷側端子は図示しない）、これら同極の端子同士を接続する各極の主回路導電部、該主回路導電部に介在し主回路導電部に設けられた接点を接離させる接点開閉機構部、主回路導電部に過電流などの異常電流が流れたときに前記接点開閉機構部に作用して接点を開極させ、回路を切動作させる引外し装置等が設けられる。

接点開閉機構部及び引外し装置は、Ｌ１相、Ｌ２相に対応して２系統内装されている。
これら２系統の接点開閉機構部及び引外し装置は、前記ハンドル１１０によって操作されるときにおいても、異常電流が流れたときにも、同時に操作又は動作される。なお、同番号における添え字（ａ，ｂ）は異極であることを意味するものとする。

接点開閉機構部は、常時は、その一部が引外し装置と係合状態に置かれており、異常電流が流れた時には、その係合状態が解かれることで接点が開極される。

接点開閉機構部は、可動接点板が装着される回動部材１１２と、該回動部材１１２に設けられたリンク１１４によって接続される押さえ板１１５を要部として構成される。前記したハンドル１１０は、該ハンドル１１０に設けられたリンク１１４を介して押さえ板１１５と接続されて、ハンドルを操作することによって、器体の外部から接点開閉機構部を手動で入切動作させる。

引外し装置１１３は、回動自在に軸支された作動板と前記主回路導電部の一部を成すバイメタル１１７を用いて構成される。バイメタル１１７に電流が流れると、ジュール熱が発生し、バイメタル１１７が温度上昇とともに撓んで、周囲に配置した作動板を、前記係合状態が解かれる方向に回動させる。

押さえ板１１５の一端（図３における前側端）は引外し装置１１３に凹部形成された係合部と係合しており、作動板の回動が進むとともに接点開閉機構部１１２の係合量が減っていき、ついには係合が解かれる構造である。

押さえ板（１１５ａ、１１５ｂ）の前記一端における上側には、略Ｔ字状をした連動部品２００が両押さえ板に跨って回動自在に配置されている。前記係合が解かれた場合には、押さえ板が上方に跳ね上がり、その力を受けて、押さえ板に跨って配置された連動部品２００が回動し、連動部品２００における押さえ板とは反対側の端部が、１１３１ａ、１１３１ｂの位置で、作動板１１３に当接する。

このように動作することで、２系統のうち、どちらか一方の系統に発生した異常電流によって動作した接点開閉機構部の動きを、他方の系統の接点開閉機構部に伝達することができる。

より詳しくは、接点開閉機構部を構成する回動部材１１２には、接点を開極する弾発力を蓄勢する弾発力蓄勢手段となるつるまきバネが内装されている。

つるまきバネは接点が閉状態の時には押し縮められており、常には接点を開状態にせしめるよう弾発力が蓄勢されている。

引外し装置が接点開閉機構部に作用し、互いの係合が解かれると、蓄勢された弾発力が一気に放勢されて接点開閉機構部は接点を開状態にせしめる構造である。

なお、電源側端子１０５ａはＬ１相に相当し、電源側端子１０５ｂはＮ相に相当し、電源側端子１０５はＬ２相に相当する。

第二のケース１０２は、これら各極の間に介在することによって、夫々の極間を絶縁する役割を担っている。

次に、連動部品２００について説明を行う。

連動部品２００は、異常電流が流れた場合に、回路を遮断するために接点を開極する弾
発力を蓄勢した弾発力蓄勢手段が伝わって押さえ板１１５によって駆動される駆動部２０１と、該駆動部２０１の受けた弾発力を引外し手段に伝達する伝達部２０２と、該伝達部２０２が引外し手段と当接する面に設けられた第１の衝撃緩和手段と、駆動部２０１が接点開閉機構部の押さえ板１１５と当接する面に設けられた第２の衝撃緩和手段を備えて構成される。

連動部品２００は、ケース１０２に設けられる軸に回動自在に配置される。連動部品２００は、上方視においては略逆Ｔ字の形状、右側面においては略三角形の形状をしている。

また、前後方向における上下それぞれの面の端部は、滑らかに丸みを帯びたカム面で連続的に形成され、このカム面によって衝撃緩和手段を構成している。

左右側面の中央部には、貫通孔が設けられており、連動部品２００を支える前記軸が挿入される軸孔として作用する。

連動部品２００は、軸孔２０３を回動中心として回動動作を行う。軸孔２０３の前後には、左右側面を貫通した孔２０３ａ、２０３ｂが設けられており、成形上のヒケや重量を軽減する役割を担っている。

長手方向の後側において、左右方向に突出した部分が、連動部品２００に隣接して配置される第一の部品１０から力を受ける駆動部２０１である。該駆動部２０１は、下方が円弧を描くように形成されており、上方は連動部品２００本体の端面形状と同様に平面に形成されている。駆動部２０１の下方は丸みを帯びて滑らかに形成されているため、弾発力の放勢によって駆動される時は、その弾発力を回動方向に受け流すように当接面に沿って滑動して衝撃を緩和することができる。また、当接面が滑動するため、摩耗による消耗が少なく、耐久性を向上させることができる。

長手方向前側のカム面２０２ａは、連動部品２００と離間して配置される第二の部品２０に力を伝達する力伝達部２０２である。

伝達部２０２においては、駆動部２０１が形成された鋭角とはもう他方の鋭角に隣接する引外し手段に亘って一体に配置され、正面から背面の当接面においては丸みを帯びた滑らかな面が一面に形成され、側面においては略三角形の鋭角を丸めた形状をした衝撃緩和手段を備える。

第一の衝撃緩和手段は、引外し手段と伝達部の当接面に備えたものであり、正面側から底面側にかけて丸みを帯びて滑らかに形成されており、側面側からは三角形の一端が円弧を描くように設けられる。

図７、図８は、連動部品２００と、その近傍に配設される第一の部品１０（押さえ板１１５とする）及び第二の部品２０（作動板１１３とする）の連動状態を模式的に示した図である。図中において、実線が初期状態を示し、破線が駆動後の状態を示す。

第一の部品１０は、連動部品２００の下方から情報に変位する主駆動力となる弾発力を発生する機構部品である。第一の部品１０は、前記つるまきバネによって、常時は（ａ）の位置で蓄勢されており、係合が解かれた時に上方に向けて（ｂ）の位置に向けて放勢駆動される。

第二の部品２０は、連動部品２００の動作によって、駆動部２０１に印加された第一の
部品１０からの主駆動力が伝達される部品である。第二の部品２０は、回動自在に軸支されており、該第二の部品２０の一部が、前記連動部品２００の伝達部２０２の回動軌跡上に跨って配置されることによって、連動部品２００と当接し力を伝達される。

また、第二の部品２０と連動部品２００の伝達部２０２とは所定距離だけ離間されて配置される。

連動部品２００は軸支されているのみで、常時はどちらの方向にも付勢されていない。なお、初期位置の反復性を持たせるために、例えば主駆動力となる第一の部品１０の蓄勢力や、第二の部品２０の回動に影響を与えない程度の、ごく弱い弾性部材（ばね等）によって、第一の部品１０の方向に付勢させて配置してもよい。これにより、助走距離を最大限に確保することができる。

第１の衝撃緩和手段によって、左側面から見た引き外し動作の開始時と完了時の当接点の軌跡は、連動部品２００の回動方向と同じ方向に円弧を描く。前記係合部における係合を解く方向の変位の大きさよりも、連動部品２００における当接点の回動軌跡を大きくしておくことで、連動部品２００の動作が複数生じ、経時的に衝撃緩和手段の表面に摩耗が生じた場合であっても、引き外し動作を安定して行うことができる。また、当接面は丸みを帯びて滑らかに形成されているため、引外し手段と伝達部との受ける衝撃や摩耗を小さくすることができ、耐久性を向上させることができる。

—動作のフロー—
次に、動作のフローについて説明を行う。
（ステップＳ２０１）

第一の部品１０が、主駆動力が蓄勢された状態の初期位置（ａ）から放勢され（ｂ）の位置へ向かって変位を開始する。このとき、第一の部品１０は連動部品２００の駆動部２０１と当接し、蓄勢された力が駆動部２０１を介して連動部品２００に伝わる。
（ステップＳ２０２）

蓄勢された力を受けた連動部品２００は、第一の部品１０の変位とともに図中反時計回りに回転を始める。このとき、第一の部品１０と連動部品２００との当接点は、初期位置のｐからだんだんと移動し位置ｑまで変位する。第一の部品１０と連動部品２００との当接点が変化していくため、常に同じ位置に主駆動力が印加され続けることがない。
（ステップＳ００３）

第二の部品２０は連動部品２００と離間されて配置されているため、初期状態においては、連動部品２００と当接していないが、連動部品２００の回転が進むにつれて両部品の離間距離はだんだんと小さくなり、ついには回転軌跡上に配置された第二の部品２０に当接する。具体的には、図８中に示した位置ｓの点で連動部品２００と第二の部品２０とが当接する。
（ステップＳ００４）

第二の部品２０に当接した連動部品２００は、主駆動力の印加に伴い、なおも反時計回りに回転を続け、第二の部品２０を変位させていく。第一の部品１０の蓄勢力が放勢し終わった段階で、第一の部品１０の変位が完了し、同時に、連動部品２００の回転運動も止まり、第二の部品２０は（ｂ）の位置まで変位が完了する。このとき、第二の部品２０と連動部品２００との当接点は、初期位置のｓからだんだんと移動し位置ｔまで変位する。このように、第二の部品２０と連動部品２００との当接点が変化していくため、常に同じ位置で力伝達部２０２と第二の部品２０とが当接され続けることがない。

仮に、この機構を長期間動作させず、第二の部品２０の回動部に塗布されたグリスが固化してしまった場合においても、連動部品２００と第二の部品２０とを離間して配置した距離の分だけ連動部品２００は助走でき、第一の部品１０の主駆動力を充分に第二の部品２０に伝達することができるため、固化したグリスによる回動部の固着に打ち勝って機構を動作させることが可能となる。

一方、主駆動力の印加に伴う衝撃は、力伝達部２０２に設けられた滑らかなカム面によって形成された衝撃緩和手段によって、連動部品２００と第二の部品２０とが当接する瞬間の入力が徐々に立ち上がる入力形態とすることができる。これにより、部品に伝わる過大な力が緩和され、該部品の変形や破損を抑制することができる。

このように、機構を長期間動作させなかった場合や、駆動頻度が低い場合であっても、駆動力を被伝達部品に確実に伝達して動作を可能としつつ、なおかつ、主駆動力以上の過大な力の印加を防いで、部品の追加等コストを増大させずに部品の変形や破損を抑制することができる。

なお、実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

例えば、上記実施形態において、連動部品２００は樹脂材料のほか、金属材料や、セラミック材料で形成してもよい。これにより、樹脂材料に比べて、硬度や耐熱性を向上させることができる。

また、連動部品２００に設けた軸孔は、左右側面から突出した軸であってもよい。連動部品を配設する場所に応じて適宜変更するとよい。

また、連動部品２００は側面視で略三角形状としたが、上下の平面が滑らかに盛り上がったオーバル形状としてもよい。主駆動力がより大きな場合でも、連動部品本体が力に負けることのないよう、形態的に力に耐え得る構成とするとよい。

１００ 回路遮断器
１０１ ケース
１０２ ケース
１０３ ケース
１０４ 負荷側端子
１０５ 電源側端子
１１２ 回動部材
１１３ 作動板
１１４ リンク
１１５ 押さえ板
２００ 連動部品
２０１ 力受部
２０２ 力伝達部
２０３ 軸孔
２０３ａ，ｂ 孔

Claims (3)

1. 接点を開極する弾発力を蓄勢する弾発力蓄勢手段を備えた接点開閉手段と、
   回動自在に軸支されて前記接点開閉手段に作用して弾発力を放勢させる引外し手段と、
   前記接点開閉手段と前記引外し手段とを連動させる連動部品とを含んで構成された回路遮断器であって、
   該連動部品は、中央部を回動中心として回動自在に配置させる軸孔と、
   前記弾発力蓄勢手段の放勢時に接点開閉手段の一部と当接して駆動される駆動部と、
   前記駆動部の受けた前記弾発力を前記引外し手段に伝達する伝達部とを有するとともに、
   前記駆動部と前記伝達部とを結ぶ線分が前記回転中心よりも前記弾発力の放勢時に前記駆動部が回転する方向側に位置する一方、
   前記伝達部は前記弾発力による衝撃を緩和する衝撃緩和手段として丸みを帯びたカム面を備え、
   前記連動部材の回転によって前記伝達部と前記引外し手段とが当接する当接部が描く円弧軌跡の接線における回転方向に前記引外し手段の回動軸が配置されたことを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１において、
   前記駆動部には、弾発力の放勢に伴う放勢力による衝撃を緩和する第２の衝撃緩和手段として前記接点開閉手段の一部と当接する側に丸みを帯びて形成した面を備えたことを特徴とする連動部品。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記伝達部は、複数の引外し手段に跨って一体に形成されるとともに、
   いずれかの極における前記引外し手段の作用によって接点が開極した場合に、
   前記接点開閉手段の放勢力を他の前記引外し手段に伝達する伝達部を備えたことを特徴とする連動部品。
   
   

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