JPH1074444A - スイッチ機構 - Google Patents

スイッチ機構

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JPH1074444A
JPH1074444A JP9246904A JP24690497A JPH1074444A JP H1074444 A JPH1074444 A JP H1074444A JP 9246904 A JP9246904 A JP 9246904A JP 24690497 A JP24690497 A JP 24690497A JP H1074444 A JPH1074444 A JP H1074444A
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fulcrum
contact
contact carrier
carrier
switch mechanism
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David L Cook
ラングマン クック デビッド
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PDL Holdings Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不足電圧状態が生じた場合に接点セットを開
離するスイッチ機構を提供する。 【解決手段】 この機構はレバー組立体３を含む。この
レバー組立体３はばね９により押圧されており、２つの
支点４，８の何れかの回りに枢動されて、それぞれ接点
を閉結または開離する。片方の支点位置だけがレバー組
立体３の１回の動きに関与するのであり、一方の支点位
置４の回りの動きが接点セットを閉結し、他方の支点位
置８の回りの動きが接点を開離させる。不足電圧はソレ
ノイド６によるプランジャー７の保持を解放し、固定支
点８の回りにおける動作を開始させる。手操作によるリ
セットボタン１０の作動は、電圧が十分なときに可動支
点４の回りの動作を開始させる。アーム５はプランジャ
ーによって偏奇され、可動支点をシフトする。また、リ
セットのときはプランジャーを復帰させる。スイッチ機
構は、電気的故障の検出によって不足電圧を形成する電
流制御装置に組み込むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチ機構に係わ
り、特にこの機構を組み入れた電流制御装置に関する。
【０００２】本発明が適用される電流制御装置は、ある
種の故障が生じた場合に電気器具やその他の負荷装置に
対する電流を遮断する安全装置である。この装置は、故
障によって電気器具やその他の負荷装置からのアース電
流を生じることで生まれる変動電圧電線と接地電線との
間の電流不均衡を検出する。変動電圧電線と接地電圧電
線とを取り囲む磁性コアと、磁性コアに巻き付けられて
それらの電線を流れる電流に差を生じると電磁誘導され
る磁性コアにより電圧を励起される検出コイルとを有す
る差動変圧器が、それらの電線間の電流不均衡に応じた
検出コイルの励起電圧を不均衡信号として発生し、この
信号は電子的に増幅されて予め定めた閾値と比較され
る。この閾値を超えるとスイッチ機構の接点セットを開
離させ、電流を遮断する。幾つかのスイッチ機構が知ら
れているが、そのほとんどは高価であるか嵩張り、そう
でなければ一般的な使用に不適当である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電流
制御装置のための安価で更に小型化したスイッチ機構を
提供し、または少なくとも使用の選択を与えることであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】１つの概念によれば本発
明は、電気的故障の場合の不足電圧によって作動される
スイッチ機構にあると言える。これにおいて、接点セッ
トから延在する可動接点手段がレバー組立体上に支持さ
れていて、２つの支点間でこのレバー組立体に力が作用
されており、片方の支点位置だけがレバー組立体の１回
の動きに関与して、一方の支点位置の回りの動きが接点
セットを閉結し、他方の支点位置の回りの動きが接点を
開離させるようにするのであり、第１の支点位置は電気
的駆動装置によって移動可能とされ、不足電圧状態に応
答して作用しない状態となされて、レバー組立体は第２
支点位置の回りを移動できるようにされて作動し、これ
により接点セットを開離し、また、レバー組立体は手操
作のリセット装置によって移動可能とされ、正常電圧状
態の下で第２支点位置が作用しない状態となされて、レ
バー組立体は第１支点位置の回りを移動して作動し、接
点セットを閉結する、ように構成される。
【０００５】電気的駆動装置はソレノイドおよびプラン
ジャーを含むことが好ましい。ソレノイドが消勢される
とプランジャーが解放されて第１支点位置を移動させ
る。次にプランジャーは、接点が開離されている状態で
レバー組立体を第２支点位置の回りに作動させることに
よって、復帰される。
【０００６】表示器がレバー組立体に取り付けられ、接
点セットの開閉状態が明かとされるようになされるのが
好ましい。
【０００７】他の概念において、本発明は上述されたよ
うなスイッチ機構を組み入れた電流制御装置にあると言
える。
【０００８】本発明の一般的な原理およびその好ましい
実施例が添付図面を参照して説明される。
【０００９】
【実施例】図面を参照すれば、図１〜図８は本発明によ
るスイッチ機構の一般的な原理を表している。図９〜図
１７はその機構の好ましい実施例が電流制御装置に如何
に組み入れられるかを示している。スイッチは主電流が
ソレノイドのような電気的駆動装置を付勢するために印
加されるまでは常開とされる。押しボタンのような手操
作式のリセット装置が接点セットを閉結し、電流を負荷
装置に対して供給できるようになす。主電源が解除さ
れ、または制御回路が電流の不均衡を検出したならば、
ソレノイドは消勢され、レバー装置をトリップさせて接
点セットを開離させる。
【００１０】図１〜図６に示されるように、接点セット
は適当な支持部に取り付けられた固定接点１と、レバー
即ち接点担持体３に取り付けられた可動接点２とを含
む。レバーは揺動アーム５における第１支点位置４また
は支持部における第２支点位置８の何れかの回りに枢動
できるようになされている。ばね９は両支点の間でレバ
ーに力を与え、接点の開閉が要求されたときに枢動を引
き起こす。ソレノイド６に十分に高い電圧が印加されて
いると、プランジャー７をアーム５に対する作用から解
除させて保持する。不足電圧状態になると、プランジャ
ーは解放されて支点４をレバー３から離脱させ、レバー
が支点８の回りを枢動できるようにさせる。ボタン１０
は支持部に取り付けられていて、機構をリセットさせる
場合にシャフト１０１を介してレバー３を押圧してレバ
ーを支点８から開離させ、支点４の回りに枢動できるよ
うにさせる。アーム４２および４３はそれぞれレバー３
およびアーム５から延在しており、レバーが支点８の回
りを枢動する間、相互作用してプランジャーをソレノイ
ド内部に復帰させる。
【００１１】図１を参照すれば、接点セットはスイッチ
が故障のない作動状態にあり、閉結されて示されてい
る。ばね９はレバー３の一端を支点４に押圧しており、
他端において接点２は接点１に押圧されている。レバー
３と支点８との間には間隙が形成されている。プランジ
ャー７は、主電源から導かれた電圧によって、押圧ばね
の作用に抗してソレノイド６の内部に保持されている。
【００１２】図２を参照すれば、機構における最初の動
きが故障発生時において示されている。ソレノイド６に
対する電圧は低下し、プランジャー７は押圧ばねによっ
て突出されて揺動アーム５を偏奇させている。これによ
り支点４はレバー３から離脱される。
【００１３】図３に示されるような動きが継続すると、
接点セットが開離される。ばね９はレバー３を支点８へ
向けて押圧し、この支点の回りをレバーが枢動する。こ
れが接点を離隔させて負荷装置に対する電流を遮断す
る。アーム４２および４３は一緒に動く。
【００１４】図４において、接点セットは完全に開離さ
れて示されている。レバー３は支点８の回りを最大限に
枢動されている。レバー３のアーム４２は図１に示す位
置を超えて揺動アーム５のアーム３を押圧し、プランジ
ャー７をソレノイドの内部に復帰させている。この動作
は、必要とされるソレノイドの寸法および価格を低減さ
せるのである。プランジャーはばね９によって間接的に
ソレノイドの押圧ばねに抗して押圧されるのである。
【００１５】図５を参照すれば、リセット動作がソレノ
イドを消勢させることで行われて示されている。例え
ば、主電圧が低い場合や、接点のラインサイドにアクテ
ィブまたはニュートラルのオープン回路が生じる場合が
ある。アーム４２は明瞭化のために省略されている。ボ
タン１０が往復動作されると、シャフト１０１はレバー
３をばね９の作用に抗して支点８から引き離す。プラン
ジャー７はこれに対応してソレノイド６から解放され、
揺動アーム５を変化させ、これにより支点４はレバーと
係合できなくなる。これによりこの機構は、ボタンを放
すことによって図４の状態に簡単に復帰されるのであ
る。
【００１６】図６において、ソレノイドが正常電圧によ
って付勢されるとリセットが可能になる。レバー３を支
点８から離隔するように押圧することによって、プラン
ジャー７はソレノイド６の内部に保持される。レバーは
支点４の上をスライドし、揺動アーム５は係合する位置
に保持される。ボタン１０に対する圧力が解除され、ば
ね９はレバー３を押圧して一端で支点４に係合させ、こ
れに続いて枢動させて接点セットを閉結させる。これに
よりこの機構を図１の状態に戻す。電流制御装置におい
て負荷装置側での故障が依然として残っているならば、
リセット後にソレノイドは消勢され且つスイッチは即座
にトリップする。
【００１７】図７および図８は電力が負荷装置に供給さ
れているか否かを示す手段を示している。アーム１１が
レバー３に取り付けられており、このアームはフラグ１
２を担持している。このフラグは接点１および２が閉結
されているときに開口１３内に見ることができる。故障
に際して、レバーは枢動して接点を開離させ、フラグを
見難い位置に移動させて、故障の生じたことを明らかに
させる。
【００１８】図９は制御回路を示している。この制御回
路は電流制御装置において図１〜図８のスイッチ機構と
ともに使用できる。この回路はレイセオン（Ｒａｙｔｈ
ｅｏｎ）ＲＶ４１４５（商標）の接地事故遮断器の集積
回路２０を基にしている。差動環状変圧器１５は主装置
の電圧変動導線１６および接地導線１７を有し、これら
の導線はコアーの中央を通過されており、コアーには高
インダクタンスの二次巻線１８が巻かれている。これら
の導線は、効果的に位相相殺（ａｎｔｉ−ｐｈａｓｅ
ｄ）された一次巻線であり、正常な負荷電流は互いに相
殺して二次巻線から零の出力電圧を生じることになる。
出力電圧は、負荷装置の側から小さな電流が、通常は地
面をへて故障した電気器具または負荷装置に接続されて
いるケーブルから、流れたときに発生される。
【００１９】回路や、取り付けられた電気器具の何れか
に損傷を引き起こさないように主装置のピークトランジ
ェントを制限するために、酸化金属バリスター３４が備
えられている。電流は半波整流器３５および電流制限抵
抗器３６によって回路に供給される。コンデンサー３３
はチャージされてプランジャー７を保持するソレノイド
６に電圧を印加して、接点１，２が閉結できるようにす
る。スイッチ機構におけるプランジャーの動作は点線で
示されている。ＩＣ２０が非常に僅かな零入力電流を流
すとき、抵抗３７は簡単な電圧降下器として使用され
る。コンデンサー３８はサプライフィルターとしてより
も電気的ノイズに対する備えとして備えられている。
【００２０】コイル１８の一端はＩＣ２０にピン３の位
置で接続されており、ピン３は一般に増幅基準位置であ
る。コンデンサー１９は二次電圧における周波数ノイズ
をフィルターする。一方コンデンサー２２はコイルの大
部分からＩＣ２０の接地ピン４までノイズのバイパスを
与えている。コイルのアクティブ端部はコンデンサー２
５および抵抗器２６を通してピン１の増幅和接続部に接
続されている。抵抗器２７および２６は増幅ゲインを決
定し、一方、コンデンサー２５の列はコイルインダクタ
ンスと共鳴し、また、半波電流制御装置を使用する負荷
装置から主装置の周波数信号成分を抽出するように設計
されている。そうでなければコアーは発生されたＤＣに
よって飽和され、スイッチをトリップさせるために殆ど
出力を発生しない。コンデンサー２８は増幅器に高周波
数ロールオフを与えるのである。
【００２１】この増幅器の出力は比較器に内部接続され
ている。比較器はＩＣ２０のツェナーダイオードとして
参照される。ピン１で検出されたこの増幅信号がツェナ
ー閾値を超えると、ピン５におけるコンデンサー３０で
フィルターされた出力信号はシリコン制御整流器３１を
トリガーさせる。このシリコン制御整流器３１は電流制
限抵抗器３２を経てラッチされ、一時的にコンデンサー
３３を放電させてソレノイド６に不足電圧状態を生み出
す。これによりプランジャー７は解放されて接点を開離
させ、負荷装置に対する電流供給を遮断する。コンデン
サー３７はしかる後に再充電されてリセット動作で接点
を閉結させる。
【００２２】回路試験手段が備えられており、これによ
り不平衡電流が変圧器コアーを流されてスイッチの動作
がチェックされる。ボタン１４が押圧されて変動電圧導
線および接地導線の間にリンクが完結され、抵抗器３９
によって決定された変動電圧側電流の一部が変圧器を２
回通される。これは電流が接地導線から流れて大地へ逃
げることをシュミレートしている。
【００２３】図１０〜図１７は、電流制御装置に組み込
まれて、図１〜図８を参照して概説した原理を応用した
好ましいスイッチ機構を示している。図９を参照して概
説したほとんどすべての回路部材は、明瞭過のために省
略されている。この電流制御装置構造はプリント回路基
盤５０および符号５３，５４，５５の位置で互いにクリ
ップされているプラスチックケーシング部材５１，５２
の回りに構成されている。図１〜図８と同じ参照符合を
使用して、この構造は２組の接点１および２、レバー
３、揺動アームの第１支点手段４、ソレノイド６および
プランジャー７、第２支点手段８、レバー枢動ばね９、
リセット手段１０、それぞれレバー３およびアーム５の
延長部分４２および４３、表示アーム１１、フラグ１２
および表示開口１３を含んでなる。この構造はまたばね
７０を示している。このばねはレバー３上の支点４の適
当なラッチを保証する。図９と同様な参照符号を使用し
て、この構造は差動変圧器１５、アクティブおよびニュ
ートラル導線１６，１７、試験手段１４および導線４０
を含む。主部と負荷装置との間に電流制御装置を固定す
るにおいて、これらの導線はそれぞれターミナル６０，
６１および６２，６３で接続される。
【００２４】図１０および図１１を参照すれば、電流制
御装置は組をなす接点を閉結して示されている。主変動
電圧はターミナル６０に接続されて電流が接点１，２、
プレート８５（図１７に示されている）、導線１６およ
びターミナル６１を通り、そこから負荷装置へ流れる。
主接地ラインおよび負荷装置は同様に装置の反対側に接
続され、同じ外観を呈する。レバー３の端部８０はばね
９による作用力の下で支点４と係合される。支点８は２
つのスロット９０を有し、これらはレバー３の軸部８
１，８２を緩い状態で受け入れる。プランジャー７は、
主部から導かれた電圧によってばね７０の作用力に抗し
てソレノイド６の内部のブロック７３に対して保持され
る。フラグ１２は開口１３の中に現れる。
【００２５】図１２および図１３を参照すれば、電流制
御装置は組をなす接点が開離されてトリップされて示さ
れている。接点１および２は開離されて負荷装置へ電流
が流れるのを遮断している。レバー３の端部８０は支点
４から離脱されており、また、軸部８１，８２（図１７
に示されている）はばね９の作用力によって支点８上の
スロット９０に係合している。プランジャー７はソレノ
イドが消勢後に解放されてアーム５を偏奇させるが、延
長部分４３に対する延長部分４２の作用の後に復帰され
て示されている。フラグ１２はもはや開口１３を通して
見ることができない。
【００２６】図１４および図１５を参照すれば、電流制
御装置の下側および上側は接点が閉結されて見られるよ
うに示されている。電流は、見られるようにターミナル
６０，６２、レバー３上のプレート８５，８６特性１
６，１７およびターミナル６１，６３を通して流れる。
ソレノイド６は付勢されてプランジャー７を保持する。
フラグ１２は開口１３を通して見られる。
【００２７】図１６を参照すれば、電流制御装置の端面
図は差動変圧器１５を通る導線１６，１７を示してい
る。また、試験ボタン１４の内面図を示している。ボタ
ンの押圧は主電流の予め定めた一部が接点バー１００を
横断させ、変圧器を通る導線４０に沿って流して、故障
をシュミレートする。
【００２８】図１７を参照すれば、レバー３および粗銅
変圧器１５は電流制御装置から分かれて示されている。
この組立体は可動接点２およびプレート８５，８６を支
持しており、このプレートを通して接点が導線１６，１
７と接続されている。表示アーム１１およびフラグ１２
は軸部８１，８２の間の中央に位置され、これらの軸部
は図１０および図１２の支点８と係合する。延長部分４
２は逆ポケットとされ、図１１および図１３にてばね９
の一端と係合する。電流制御装置がセットされると、図
１１および図１３にも示されているボタン１０から延在
するロッド１０１は押し下げられて、２つのブランチ
（図示せず）が凹部８３，８４に係合する。これにより
レバー３の全体がばね９に抗して押し下げられ、ソレノ
イドが付勢されることによって端部８０が支点４に係合
できるようにされる。
【００２９】図１２と図１７は、更に、可動な接点２の
反対側のレバー或いは担持体３の一方の端部上に突起で
ある第三の支点１５０を示す。接点１と２は、急激な電
流増加により溶着することがあり、手動のリセットボタ
ン１０により離されても良い。図５に示すように、ボタ
ンを押すと、突起或いは支点１５０は、図１０と図１２
に示されるケーシング部材５２に接触し、係止点或いは
枢動点として作用して、ロッド１０１を介してレバー或
いは担持体３に力を加えて、結合された接点に作用す
る。必要に応じて、手動力が溶着を切離し接点を開かせ
るために加えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接点セットが閉結されたスイッチ機構の概略
図。
【図２】レバー組立体の第１支点位置からの不足電圧に
よる解除が開始されるのを示す概略図。
【図３】第２支点位置の回りをレバーが枢動する動きを
示す概略図。
【図４】接点セットの開離を示す概略図。
【図５】不足電圧状態における隣接と動作の開始を示す
概略図。
【図６】正常電圧状態におけるほぼ完璧な隣接と動作を
示す概略図。
【図７】スイッチ機構および接点セットの閉結時の表示
器を示す概略図。
【図８】接点セットが開離したときの図７の表示器を示
す概略図。
【図９】スイッチ機構に組み込まれることのできる例と
する電流制御装置回路を示す回路図。
【図１０】接点が閉結された状態の好ましい電流制御装
置の側面図。
【図１１】図１０の電流制御装置の断面図。
【図１２】接点が開離された状態の好ましい電流制御装
置の側面図。
【図１３】図１２の電流制御装置の断面図。
【図１４】好ましい電流制御装置の下面図。
【図１５】好ましい電流制御装置の上面図。
【図１６】好ましい電流制御装置の端面図。
【図１７】好ましい電流制御装置におけるレバー組立体
および作動変圧器の斜視図。
【符号の説明】
１，２ 接点 ３ レバーアーム ４ 第１支点 ５ 揺動アーム ６ ソレノイド ７ プランジャー ８ 第２支点 ９ ばね １０ ボタン １１ アーム １２ フラグ １３ 表示開口 １５ 環状変圧器 １６，１７ 導線 １８ 第２巻線 １９，２５，２８，３３，３８ コンデンサー ２０ ＩＣ ２６，２７，３２，３６，３７ 抵抗器 ３１ 整流器 ３４ バリスター ３５ 半波整流器 ４０ 導線 ４２，４３ アーム ５０ プリント回路基盤 ５１，５２ ケーシング部材 ６０，６１，６２，６３ ターミナル ７０ ばね ７３ ブロック ８０ 端部 ８１，８２ 軸部 ８５，８６ プレート １００ 接点バー １０１ 軸部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気的故障の場合に作動されるスイッチ
    機構であり、接点セットの可動接点が、接点担持体上に
    支持され、接点担持体は制限装置により直線移動するよ
    う位置決め位置において案内されており、接点担持体は
    二つの支点のいずれかへ付勢されており、一方の支点の
    みが接点セットを閉じるよう接点担持体に作用し、もう
    一方の支点が位置決め位置が静止している時に接点セッ
    トを開くよう接点担持体に作用し、該一方の支点が電気
    的故障に応答して電気的駆動装置により移動されると該
    一方の支点が接点担持体に作用しなくなり且つ制限装置
    と連動する該もう一方の支点が接点セットを開くよう接
    点担持体に作用することを可能にし、更に、電気的故障
    でない時手動リセット装置が接点担持体を移動させて該
    もう一方の支点を接点担持体に作用させず且つ接点セッ
    トを閉じるよう該一方の支点を接点担持体に作用させ
    る、スイッチ機構。
  2. 【請求項２】 電気的故障の場合に作動されるスイッチ
    機構であり、接点セットの可動接点が、接点担持体上に
    支持され、接点担持体は制限装置により直線移動するよ
    う位置決め位置において案内されており、接点担持体は
    二つの支点のいずれかへ付勢されており、一方の支点上
    で揺動アームが支持されて接点担持体を二つの支点のい
    ずれかへ付勢する力が一方の支点と接点担持体との係合
    を維持し、一方の支点のみが接点セットを閉じるよう接
    点担持体に作用し、もう一方の支点が接点セットを開く
    よう接点担持体に作用し、揺動アームが電気的故障に応
    答して電気的駆動装置により移動されると、接点担持体
    を該一方の支点から離して二つの交点のいずれかへ付勢
    する力により該もう一方の支点の作用で接点担持体が移
    動され接点セットを開き、更に、電気的故障でない時手
    動リセット装置が接点担持体を移動させて該もう一方の
    支点を接点担持体に作用させず且つ接点セットを閉じる
    よう該一方の支点を接点担持体に作用させる、スイッチ
    機構。
  3. 【請求項３】 電気的故障の場合に作動されるスイッチ
    機構であり、接点セットの可動接点が、接点担持体上に
    支持され、接点担持体は制限装置により直線移動するよ
    う位置決め位置において案内されており、接点担持体は
    二つの支点のいずれかへ付勢されており、一方の支点上
    で揺動アームが支持され一方の支点のみが接点セットを
    閉じるよう接点担持体に作用し、もう一方の支点が接点
    セットを開くよう接点担持体に作用し、揺動アームが電
    気的故障に応答して作動する電気的駆動装置により移動
    されると、接点担持体を該一方の支点から離して二つの
    支点のいずれかへ付勢する力により該もう一方の支点の
    作用で接点担持体が移動され接点セットを開く、スイッ
    チ機構において、揺動アームと作動していない電気的駆
    動装置との間に隙間があり、電気的駆動装置が作動する
    と該隙間により揺動アームを衝撃的に移動させて一方の
    支点から離し、更に、電気的故障でない時手動リセット
    装置が接点担持体を移動させて該もう一方の支点を接点
    担持体に作用させず且つ接点セットを閉じるよう該一方
    の支点を接点担持体に作用させる、スイッチ機構。
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