JPH11120889A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型の電磁アクチュエータで動作ストローク
が大きく、遮断時の塵埃ガス発生による悪影響を防止す
る回路遮断器を提供する。 【解決手段】 合成樹脂材のケース（１）の内部空間内
に、固定接点（４）を備えた固定接点台（３）と可動接
点（５）を備えた可動接点台（６）を配置して電極端子
間に電流が流れる主回路を形成し、更に、主回路に流れ
る過電流を検出して接点の開放動作を行う開閉機構（１
０）と、過電流の検出に応じて開閉機構を引き外す電磁
アクチュエータ（２０）とを備えた回路遮断器におい
て、電磁アクチュエータは可動コア（２２）をそのヨー
ク（２１）の端面よりも飛び出して移動する釈放型電磁
アクチュエータとし、その端面には、遮断時にケース内
で生じるガス流に含まれる塵埃の侵入を防止するため、
ガイド部材（２８）、キャップ部材（２９）、パイプ部
材（２７）によりラビリンスを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する技術分野】本発明は、主回路を構成する
接点部を開放して（引き外して）電流回路を遮断する回
路遮断器に関し、特に、過電流に対してもこれを検出し
て接点部を開放して（引き外して）電流回路を遮断する
過電流保護機能を備えた回路遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路遮断器では、一般に、合成樹脂材で
形成されたケースの閉止された内部空間内に、固定接点
を備えた固定接点台と可動接点を備えた可動接点台とを
配置し、これにより、その一対の電極端子間に、大きな
負荷電流が流れる主回路を形成する。そして、この負荷
電流が過大になった場合、やはり前記ケース内に設けた
過電流検出装置によりこれを検出し、前記可動接点台に
連結された接点開放機構によってその開放動作（いわゆ
る、引き外し動作）を行う。そして、過電流検出装置か
らの過電流検出信号に応じて前記接点開放機構の開放動
作を行うための手段として、通常、電磁作用を利用して
作動する、いわゆる、電磁アクチュエータ（引外し装
置）が利用されている。

【０００３】また、特に、かかる回路遮断器では、その
消費電力が小さいことから、いわゆる、釈放型と呼ばれ
る電磁アクチュエータ（引外し装置）が使用されてい
る。かかる釈放型の電磁アクチュエータは、例えば、添
付の図５にも示すように、通常状態においては、可動コ
ア５１が永久磁石５２により吸着されて、可動コア１に
作動力を与えるバネ５３による押圧力と均衡を保って所
定の位置に静止している。しかしながら、そのコイル５
４に電流を流すことにより、このコイル５４は電磁束を
発生し、上記可動コア１の永久磁石２により吸着力を低
下させて均衡を破り、もって、可動コア１を開放（釈
放）してバネ５３による押圧力による作動を可能にする
ものである。なお、かかる釈放型の電磁アクチュエータ
は、例えば、特開平５−１８２５７８号公報等により既
に知られている。

【０００４】さらに、回路遮断器では、上記の釈放型の
電磁アクチュエータを利用した回路遮断器において、回
路遮断器の引き外し動作を確実に行い、かつ、かかる電
磁アクチュエータを含めた装置の小型化を行うために
は、この電磁アクチュエータによるストローク、すなわ
ち、その可動部であるコア部（可動コア１）の移動量を
より大きく確保することが必要となる。しかしながら、
上記のような従来構造の釈放型電磁アクチュエータで
は、アクチュエータ装置全体をヨークで囲っているた
め、その動作ストロークを２〜３ｍｍ程度しか達成でき
ない。

【０００５】そこで、例えば、特開平５−３３４９５３
号公報などによれば、釈放型電磁アクチュエータを使用
した回路遮断器において、かかる釈放型電磁アクチュエ
ータの先端部を開放構造とすることが既に行われてい
る。すなわち、釈放型電磁アクチュエータの先端部（左
端部）を開放して、ヨーク５５の端面から可動部である
コア部（可動コア５１）が飛び出して移動することを可
能にするものであり、これによれば、上記図５に示した
構造に比較して大幅にコア部（可動コア５１）のストロ
ークを大きく確保することが可能になることとなる。か
かる構造を採用したことにより、例えば、従来の釈放型
電磁アクチュエータよりも外形寸法が２０％程度小形
で、なおかつ動作ストロークを４〜６ｍｍ程度まで増や
せることが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、接点開放（引外し）機構の開放動作を行うた
めの手段として、その先端部を開放した形状の釈放型電
磁アクチュエータを採用してなる従来技術の回路遮断器
においては、さらに、以下のような問題点が指摘され
る。

【０００７】すなわち、塵埃による電磁アクチュエータ
の故障である。一般に、本発明が関わる産業用の回路遮
断器では、１００アンペア以上の大電流が流れており、
これを接点を開放して遮断した場合には、この遮断器内
では一時的に多量の熱が発生し、これにより、接点を含
む導体等の金属部品の一部が溶融して微小な粉塵とな
り、また、この熱により合成樹脂材からなるケース等の
一部はガス化し、その結果、微小な粉塵を伴うガス流が
（爆発）発生する。このガス流は、閉止構造となってい
るケース内の各部に飛散し、そのため、ケース内に収納
される上記の電磁アクチュエータも、やはり、かかる粉
塵を含むガス流に曝され、その内部に粉塵が導入されて
しまう。

【０００８】また、特に、本発明者等による検討結果に
よれば、かかる粉塵のうち、特に０．３ｍｍ以上の粉塵
については、これが電磁アクチュエータ内の磁気回路を
構成する可動部に侵入した場合には、その部分における
磁気ギャップとっして作用し、その動作にも影響を与え
てしまう。すなわち、かかる磁気ギャップにより磁気回
路内に十分な磁束密度が確保できなくなり、回路遮断装
置の故障の原因ともなり、かかる装置において最も重要
な信頼性の低下を招く原因ともなる。特に、かかる釈放
型の電磁アクチュエータでは、装置の効率を上げるた
め、その一部に永久磁石が取り付けられて磁気回路の一
部を構成していることから、特に、鉄等の金属粉がその
磁力により引き付けられ易い。

【０００９】すなわち、上述の従来技術においては、回
路遮断器内において、特に、その信頼性を確保するため
に重要な電磁アクチュエータの可動部に対し、遮断器の
遮断時に発生する塵埃を伴うガス流に対する対策は行わ
れていないのが現状であった。

【００１０】そこで、本発明では、上述の従来技術にお
ける問題点に鑑みて、接点の引き外し機構を駆動するた
めの電磁アクチュエータを含めて装置の小型化をするこ
とが可能になると共に、特に、その接点の引き外し時に
発生する塵埃を含むガス流による悪影響から前記電磁ア
クチュエータを保護して信頼性の高い回路遮断器を提供
することを目的とする。

【００１１】本発明によれば、上記した本発明の目的を
達成するため、まず、周囲を取り囲んで内部空間を形成
した合成樹脂材で形成されたケースの前記内部空間内
に、固定接点を備えた固定接点台と可動接点を備えた可
動接点台とを配置して一対の電極端子間に電流が流れる
主回路を形成し、かつ、当該ケース内には、更に、前記
主回路に流れる過電流を検出する手段と、前記可動接点
台の開放動作を行う接点開放機構と、前記過電流検出手
段からの検出信号に応じて前記接点開放機構を駆動する
電磁駆動装置とを備えた回路遮断器において、前記電磁
駆動装置は、コア部を磁気回路形成するヨークの端面よ
りも飛び出して移動する釈放型電磁アクチュエータによ
り構成されており、かつ、前記コア部が飛び出す側のヨ
ークの端面には、前記主回路の開閉によって前記ケース
内で生じる気体流に含まれる塵埃の侵入を防止するため
の防塵部材を取り付けた回路遮断器が提供される。

【００１２】また、本発明によれば、前記した回路遮断
器において、前記防塵部材はラビリンス構造を有するよ
うにした。

【００１３】さらに、本発明によれば、前記した回路遮
断器において、前記ラビリンス構造の防塵部材は、ヨー
クの端面から伸びた突出部と、前記突出部の内側に設け
られて前記コア部の先端に取り付けた外筒体と、そし
て、前記中筒体の内側の前記コア部との間の空間に配置
された中筒体とによって構成されている。

【００１４】加えて、本発明によれば、前記した回路遮
断器において、前記ラビリンス構造の前記防塵部材は、
０．３ｍｍ以上の塵埃の通過を防止するようにした。

【００１５】そして、本発明によれば、前記した回路遮
断器において、前記ラビリンスを形成する前記突出部の
内径と前記外筒体の外形との間の隙間を０．３ｍｍ以下
としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】まず、添付の図３及び図４には、本発明の
実施の形態になる回路遮断器の外観及びその内部構造が
示されている。

【００１８】すなわち、この産業用の回路遮断器は、絶
縁材料である合成樹脂材で形成されたケース１とその蓋
体であるカバー２の内部には、周囲が取り囲まれて閉止
された内部空間が形成されており、その内部には、以下
に説明する遮断器の構成部が収納されている。また、こ
の図１において、符号３０、３０…４０、４０…は、こ
の回路遮断器のケース１の対向する端面から外部に取り
出された、３相電流の各相に対して一対づつ、それぞ
れ、上下段に配置して設けられた電極端子を示してお
り、かつ、符号９は、開閉機構を手で操作するためのハ
ンドル９を示している。

【００１９】上記回路遮断器の内部構造が、図４に示さ
れており、図からも明らかなように、上記ケース１内に
は、その内部空間に固定配置された固定接点台３とこの
固定接点台に電気的に接合されている固定接点４と、こ
れらに対向して配置され、可動接点台６とこの可動接点
台に電気的に接合されている可動接点５が配置されてい
る。また、上記可動接点台６に電気的に接合された可撓
撚線７が上記可動接点台６と端子台８との間にに電器的
に接続されて主回路を構成している。また、図中の符号
１０は、上記主回路を開閉する開閉機構であり、この開
閉機構１０には、開閉機構を手で操作するための上記し
たハンドル９が取り付けられている。そして、このケー
ス１内には、さらに、図示しないが、上記主回路に流れ
る過電流を検出する過電流検出装置と、この過電流検出
装置による過電流の検出に対応して動作し、上記開閉機
構を自動で引外す（開放する）過電流引外し装置である
電磁アクチュエータ２０が設けられている。

【００２０】なお、上記にその概略を説明した回路遮断
装置は、通常、その使用時（取付け）には、電源側を上
に、負荷側を下にして壁掛け状に据えつけられる。従っ
て、大気中の塵や埃が上記ケース内に、さらには、回路
遮断器等（電磁アクチュエータ２０も含む）の内部に侵
入することもあり、また、上記にも説明したように、過
電流や短絡事故の際に回路遮断器が自動引外し（開放）
されたときには、ケース１内部の消弧装置付近等のから
発生する溶融物が、発生するガス流により上記電磁アク
チュエータ２０に降り注ぐこととなる（一種の爆発現象
と同様）。

【００２１】そして、上記にも既に説明したが、上記の
理由により発生した塵埃が、この過電流引外し装置を構
成する電磁アクチュエータ２０の内部の可動コアや、可
動コアと固定コアの接触面に付着した場合、その磁気回
路を構成する部分に付着した場合等には、かかる釈放型
の電磁アクチュエータの固定コアの吸引力が低下して可
動コアの吸着状態を保持できなくなり、そのため、回路
遮断器がリセット動作できなくなり、その信頼性を低下
すと共に、終にはその回路遮断器は使用不可能となる。

【００２２】従って、本発明によれば、かかる釈放形電
磁石引外し装置を有する回路遮断器において、この塵埃
が引外し装置である電磁アクチュエータの内部に侵入し
て付着しない構造にするものであり、本発明になるかか
る電磁アクチュエータの具体的構造を図１に示す。な
お、図１（ａ）、この電磁アクチュエータ２０が非動作
時の状態を示し、図１（ｂ）は動作時の状態を示すもの
である。

【００２３】図１において、この電磁アクチュエータ２
０では、鉄等の透磁性に優れた部材により形成された円
筒状のヨーク２１の内部に、電磁コイル２５及びマグネ
ット（永久磁石）２６が軸方向に並べて配置されてい
る。そして、その内部には、二つに分割されたコア、す
なわち、可動コア２２と固定コア２３が配置されてお
り、さらに、この可動コア２２には、その一部に設けら
れた部材を押圧して上記した開閉機構１０を作動するた
めの棒状の動作棒２４が一体に構成されている。なお、
この動作棒２４は、その他端（図の右側）を固定コア２
３に開口した貫通穴を介して突出させてその先端に円盤
状のばね受け部２４１を形成している。また、図中の符
号３１は、やはり、上記ヨークの一部を構成する積層鉄
板などの部材であり、図中の符号３０は、上記受け部２
４１を押圧して可動コア２２と一体に構成された動作棒
２４を図の矢印方向に移動するする動作ばねである。

【００２４】そして、この釈放形電磁石引外し装置であ
る電磁アクチュエータ２０では、その先端部（図の左
端）に取付けられた円筒状のガイド部材２８は、図から
も明らかなように、大きく開口されており、これによ
り、上記可動コア２２がヨーク２１の端面（図の左側の
端面）を越えて飛び出すことが可能になっている。そし
て、上記可動コア２２から延びた動作棒２４の先端部に
は、円筒形上のキャップ部材２９が取り付けられ、この
キャップ部材２９の外周と上記ガイド部材２８の内径と
の間に僅かな隙間ｇを隔てて対向する構造となってい
る。

【００２５】さらに、このキャップ部材２９の内側に
は、やはり筒状の中筒体であるパイプ部材２７がヨーク
２１の端面（図の左側の端面）を越えて飛び出して配置
されている。このパイプ部材２７の内部には、上記可動
コア２２が摺動可能に設けられており、このパイプ部材
２７は、その一端（図の左端）を絞ると共に、その他端
（図の右端）をヨーク２１とマグネット２５のボビンと
の間に挟持して固定している。なお、このパイプ部材２
７の一端（図の左端）に開口された小口部を介して動作
棒２４の先端部が外部に突出している。さらに、上記動
作棒２４の先端に取り付けたキャップ部材２９と上記可
動コア２２の端面との間には戻しばね３２が設けられて
おり、これにより、上記可動コア２２をキャップ部材２
９に対して常に戻る方向に押圧力を加えており、これら
は通常一体で移動する。

【００２６】かかる構造の電磁アクチュエータ２０によ
れば、動作棒２４と一体に構成された可動コア２２は、
その先端部（図の左端）を上記ヨーク２１の端面に設け
られたガイド部材２８によりその移動量を制限されるこ
とがないことから、図１（ｂ）にも示すように、上記開
閉機構を安定に作動するに十分な４〜６ｍｍ程度の距離
を、すなわち、十分なストロークを確保することが可能
になる。そして、かかる構造によれば、図からも明らか
なように、その先端部（図の左端）は、上記ガイド部材
２８、上記キャップ部材２９、さらに、上記中筒体を形
成するパイプ部材２７とにより、いわゆるラビリンスが
形成されている。そのため、回路遮断器の引外し（開
放）動作時に発生する塵埃を含んだガス流に曝されて
も、上記電磁アクチュエータ２０内への塵埃の導入を防
止することが可能になる。

【００２７】回路遮断器の引外し（開放）動作時に発生
する塵埃等の中には、種々の粒径の塵埃が含まれてお
り、これらが上記電磁アクチュエータ２０の内部に入り
込んで可動部分等に付着した場合には、このアクチュエ
ータの動作に悪影響を及ぼすこととなる。特に、この中
でも、例えば、本発明者等により確認されている実験や
検討の結果によれば、かかる産業用回路遮断器の自動引
外し（開放）動作に採用される開閉機構を作動させるた
めに利用されている電磁アクチュエータでは、約０．３
ｍｍ以上の粉塵が侵入した場合には、可動コア２３の吸
着状態を保持できなくなり、そのため、回路遮断器がリ
セット動作できなくなるという不都合が生じてしまう。

【００２８】なお、かかる現象は、本発明者等による検
討によれば、０．３ｍｍ以上の粉塵が、上記可動コア２
２と固定コア２３との間に侵入した場合に、この侵入し
た粉塵により可動コア２２と固定コア２３との間に隙間
が形成されてしまい、この磁気回路の接極部分（すなわ
ち、可動コア２２と固定コア２３との接続部分）により
可動コア２２に対する吸引力が不足することが原因であ
ると考えられる。すなわち、かかる可動コア２２と固定
コア２３との間の隙間ｄとこれらの間に働く吸引力Ｆと
の間の関係は、一般的に、図２に示すように、この隙間
ｄの３乗に反比例する関係になり、そのため、約０．３
ｍｍ以上の隙間になることにより急激に減少することが
原因であると考えられる。

【００２９】そこで、本発明では、上記のラビリンス通
路の一部の隙間を０．３ｍｍ以下に設定することによ
り、かかる大きさの粒径の粒子の電磁アクチュエータ内
部への侵入を防止することが好ましい。具体的には、図
１（ａ）からも明らかなように、上記の実施の形態で
は、上記のラビリンス通路の一部を構成するキャップ部
材２９の内径と、可動コア２２から一体に伸びた動作棒
２４の先端部に取り付けられたキャップ部材２９の内径
との間に形成されるギャップ（隙間）ｇを０．３ｍｍ以
下に設定している。

【００３０】

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明の回路遮断器によれば、主回路を形成する接
点の引外し（開放）を行う開放機構を作動させる釈放型
電磁アクチュエータにおいて、その可動コアがヨークの
端面より飛び出して作動ストロークを十分に確保するこ
とが出来るようにすると共に、主回路の開閉によってケ
ース内で生じる気体流に含まれる塵埃の侵入を防止する
ための防塵部材を取り付けることにより、塵埃を含むガ
ス流による悪影響から電磁アクチュエータを保護し、も
って、小型でかつ動作が安定でかつ信頼性の高い回路遮
断器を提供することが可能となる。

【００３１】さらに、防塵部材をラビリンス構造とし
て、その一部の隙間を０．３ｍｍ以下の塵埃の電磁アク
チュエータへの侵入を防止することにより、特に電磁ア
クチュエータに悪影響を及ぼす粒子の侵入を確実に防止
し、もって、動作が安定でかつ信頼性の高い回路遮断器
を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の形態になる回路遮断器の引外
し装置である釈放型電磁アクチュエータの内部構成を示
す断面図であり、図（ａ）は非動作時の状態を、図１
（ｂ）は動作時の状態を示す図である。

【図２】上記本発明の回路遮断器の釈放型電磁アクチュ
エータにおける粉塵の悪影響を説明するため、磁気回路
における接極部分の隙間と吸引力との関係を示す図であ
る。

【図３】上記本発明の回路遮断器の外観を示す斜視図で
ある。

【図４】上記本発明の回路遮断器の内部構造を示す断面
図である。

【図５】従来技術になる回路遮断器において採用される
釈放型電磁アクチュエータの内部構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ケース ２ カバー ３ 固定接点台 ４ 固定接点 ５ 可動接点 ６ 可動接点台 ７ 可撓撚線 ８ 導体 ９ ハンドル １０ 開閉機構 ２０ 引外し装置（電磁アクチュエータ） ２１ ヨーク ２２ 可動コア ２３ 固定コア ２４ 動作棒 ２５ コイル ２６ マグネット（永久磁石） ２７ パイプ部材 ２８ ガイド部材 ２９ キャップ部材 ３０ 動作ばね

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図５】

【図３】

【図４】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲を取り囲んで内部空間を形成した合
   成樹脂材で形成されたケースの前記内部空間内に、固定
   接点を備えた固定接点台と可動接点を備えた可動接点台
   とを配置して一対の電極端子間に電流が流れる主回路を
   形成し、かつ、当該ケース内には、更に、前記主回路に
   流れる過電流を検出する手段と、前記可動接点台の開放
   動作を行う接点開放機構と、前記過電流検出手段からの
   検出信号に応じて前記接点開放機構を駆動する電磁駆動
   装置とを備えた回路遮断器において、前記電磁駆動装置
   は、コア部を磁気回路形成するヨークの端面よりも飛び
   出して移動する釈放型電磁アクチュエータにより構成さ
   れており、かつ、前記コア部が飛び出す側のヨークの端
   面には、前記主回路の開閉によって前記ケース内で生じ
   る気体流に含まれる塵埃の侵入を防止するための防塵部
   材を取り付けたことを特徴とする回路遮断器。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載した回路遮断器にお
   いて、前記防塵部材はラビリンス構造を有することを特
   徴とする回路遮断器。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載した回路遮断器にお
   いて、前記ラビリンス構造の防塵部材は、ヨークの端面
   から伸びた突出部と、前記突出部の内側に設けられて前
   記コア部の先端に取り付けた外筒体と、そして、前記中
   筒体の内側の前記コア部との間の空間に配置された中筒
   体とによって構成されていることを特徴とする回路遮断
   器。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載した回路遮断器にお
   いて、前記ラビリンス構造の前記防塵部材は、０．３ｍ
   ｍ以上の塵埃の通過を防止することを特徴とする回路遮
   断器。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載した回路遮断器にお
   いて、前記ラビリンスを形成する前記突出部の内径と前
   記外筒体の外形との間の隙間を０．３ｍｍ以下としたこ
   とを特徴とする回路遮断器。