JPWO2015104774A1 - 回路遮断器 - Google Patents

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Abstract

回路遮断器は、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して開閉動作により接離可能な可動接点を有する可動接触子と、転流部とを有する。転流部は、開閉動作中に可動接触子と干渉しない位置に配設され、開極時において、固定接点以外の固定接触子の箇所と可動接点以外の可動接触子の箇所との間に電気的に介在し、アーク電流を通過させる。

Description

本発明は、回路遮断器に関する。
回路遮断器は、電源と負荷とを接続した回路において所定の回路状態に達した際には、接点間を引き外して回路を遮断する(特許文献1)。
回路遮断器として、例えば、配線用遮断器、漏電遮断器、過電圧遮断器、不足電圧遮断器等がある。配線用遮断器は、短絡又は過負荷による異常電流が流れた際に回路を遮断する。漏電遮断器は、漏電が発生した際に回路を遮断する。過電圧遮断器は、回路の電圧が所定電圧よりも高い際に回路を遮断する。不足電圧遮断器は、回路の電圧が所定電圧よりも低い際に回路を遮断する。また、上記の回路遮断器を組み合わせた複合遮断器を使用することもある。
このような回路遮断器は、可動接点を有する可動接触子が回動可能とされて、可動接触子を回動させて固定接点に対して可動接点を接離(接触および離間)させることで回路を閉極と開極(遮断)とを切り替え可能となっている。
特開平5−159658号公報
本発明の実施の形態における回路遮断器は、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して開閉動作により接離可能な可動接点を有する可動接触子と、転流部とを有する。転流部は、開閉動作中に可動接触子と干渉しない位置に配設され、開極時において、固定接点以外の固定接触子の箇所と可動接点以外の可動接触子の箇所との間に電気的に介在し、アーク電流を通過させる。
以上の構成により、回路遮断器おける固定接点と可動接点との間のアーク電流による熱的ダメージを低減させることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る回路遮断器における閉極状態の側面図である。 図2は、図1の回路遮断器における開極状態の側面図である。 図3は、図1の回路遮断器のトリップ状態の側面図である。 図4は、図1の回路遮断器のアーク電流迂回部の側面図である。 図5は、本発明の実施形態の変形例1に係るアーク電流迂回部の側面図である。 図6は、本発明の実施形態の変形例2に係るアーク電流迂回部の側面図である。 図7は、図6のアーク電流迂回部における固定接触子の斜視図である。 図8は、本発明の実施形態の変形例3に係るアーク電流迂回部の側面図である。 図9は、本発明の実施形態の変形例4に係るアーク電流迂回部の側面図である。
本実施の形態の説明に先立ち、従来の回路遮断器における課題を説明する。
回路遮断器では、固定接点と可動接点を離間させた開極時に、アークが接点間に停留し、各接点に対して熱的なダメージが付与されるおそれがある。これによって、接点の抵抗が高くなり、温度上昇し易くなる。さらに、各接点と当接させて閉極する際に各接点同士が溶着するおそれがある。
本発明により、回路遮断器における各接点間のアークによる熱的ダメージを低減させることができる。
本発明の一態様にかかる回路遮断器を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順などは、一例であって本発明を限定するものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構造については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
(実施形態)
以下、本発明の実施形態に係る回路遮断器10について図1から図4を参照して説明する。図1は、回路遮断器10における閉極状態(ON状態)の側面図である。図2は、回路遮断器10における開極状態(OFF状態)の側面図である。図3は、回路遮断器10のトリップ状態の側面図である。図4は、回路遮断器10のアーク電流迂回部100の側面図である。
図1に示すように、回路遮断器10は、固定接点22を有する固定接触子21と、固定接点22に対して開閉動作により接離可能な可動接点32を有する可動接触子31と、転流部61とを有する。転流部61は、開閉動作中に可動接触子31と干渉しない位置に配設されている。転流部61は、開極時において、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と可動接点32以外の可動接触子31の箇所との間に電気的に介在し、アーク電流を通過させる。すなわち、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と転流部61と可動接点32以外の可動接触子31の箇所により、アーク電流を迂回させるアーク電流迂回部100が構成されている。
以下、回路遮断器10の詳細を説明する。回路遮断器10は、筐体11内に、固定接触子21と、可動接触子31と、駆動部材41と、開閉トリップ機構51とを有する。
筐体11は、一方向(図1中、左右方向)に長い矩形箱状をなし、長手方向両端部に端子12、13を有する。また、筐体11は、短手方向(図1中、上下方向)一方であって長手方向に延びる側面には短手方向に貫通する貫通孔11aを有し、貫通孔11aからハンドル14が一部露出するように構成される。ハンドル14は、筐体11に保持された軸15に支持される。また、筐体11の内部には各種部品が収容されている。
固定接触子21は、矩形板状をなし、一方の端部に固定接点22を有し、他方の端部において端子13と電気的に接続されている。
固定接点22は、図4に示すように、固定接触子21における可動接触子31と対向する面211に配置され、リベット22aにより固定接触子21に固定されている。リベット22aは、固定接触子21において、固定接点22が配置された面211と背向する面212に設けられている。固定接触子21は、端子13の端子板と一体形成されている。これにより、端子13と固定接点22とは、電気的に接続されている。
図1に示すように、可動接触子31は、矩形板状をなし、一方の端部に可動接点32を有し、他方の端部において可撓リード線33と接続されている。可動接触子31は、その略中間部位において、後述する駆動部材41に支持されている。
図4に示すように、可動接点32は、可動接触子31における固定接触子21と対向する面311に配置され、リベット32aにより可動接触子31に固定されている。リベット32aは、可動接触子31において、可動接点32が配置された面311と背向する面312に設けられている。
図1及び図2に示すように、駆動部材41は、固定接点22に対して可動接点32を接離させる態様で可動接触子31を駆動(回動)する。すなわち、可動接触子31を駆動部材41により開閉させることによって、固定接点22に対して可動接点32を接離させることができる。駆動部材41は、筐体11に固設される軸16に軸支されている。駆動部材41が軸16中心に回動することにより、オン動作(閉極動作)とオフ動作(開極動作)の切り替えが可能とされる。具体的には、図1において駆動部材41が軸16を中心として時計方向に回動することにより、可動接点32と固定接点22とが離間される開極動作となる。駆動部材41が軸16を中心として反時計方向に回動することにより、可動接点32と固定接点22とが当接する閉極動作となる。駆動部材41は開極ばね42により開極方向(時計方向)に付勢されている。
開閉トリップ機構51は、ハンドル14の操作により駆動部材41を駆動して固定接点22に対して可動接点32を接離させるとともに、異常電流が流れると可動接点32を固定接点22から強制開極する。
図1に示すように、開閉トリップ機構51は、ハンドル14に一端部52aが連接されたリンク52と、リンク52の他端部52bに軸支されるラッチ部材53と、ラッチ部材53を係止するトリップ部材54とを有する。
リンク52の一端部52aは、回動可能なようにハンドル14に軸支(図示せず)されている。ハンドル14は軸15を中心に回動する。リンク52の一端部52aがハンドル14に軸支されているので、ハンドル14を時計方向に回動させると、リンク52は下降し、反時計方向に回動させるとリンク52は上昇する。
ラッチ部材53の中間部53cは、リンク52の他端部52bに軸支されている。トリップ部材54は、筐体11に対して固設される軸55により軸支されている。閉極状態において、ラッチ部材53の一端である第1係止部53aが駆動部材41の押圧部41aを係止している。また、ラッチ部材53の他端である第2係止部53bは、トリップ部材54の一端54aに係止されている。トリップ部材54は、ばね56により第2係止部53bに係止する方向に付勢される。
バイメタル57は、トリップ部材54に対向配置されている。バイメタル57の、基端部57aが筐体11に保持されるとともに、先端部57bがトリップ部材54と接近対向している。バイメタル57の先端部57bに可撓リード線58の一端が接続されている。バイメタル57は、その基端部57aが端子12と可撓リード線58により電気的に接続されている。なお、可撓リード線58の他端は、端子12と電気的に接続されている。
図1及び図4に示すように、回路遮断器10は、可動接触子31(可動接点32)の回動範囲と干渉しない位置において筐体11と一体形成される延出部60を有する。
図4に示すように、延出部60は、2つの直線部を有するL字形状の板状部材である。延出部60において、一方の直線部は、可動接触子31側に向かって延びる可動側延出部60aであり、他方の直線部は、固定接触子21側に向かって延びる固定側延出部60bである。延出部60は、絶縁部材で構成される。また、延出部60における可動接触子31と対向する面と背向する面に、磁性体で構成される転流部61が固設される。
図4に示すように、転流部61は、延出部60と同様に2つの直線部を有するL字形状の板状部材である。転流部61の一方の直線部は、可動接点32以外の可動接触子31の箇所と対向する可動側対向部61aを有し、他方の直線部は、固定接点22以外の固定接触子21と対向する固定側対向部61bを有する。具体的には、可動接点32は、板状の可動接触子31の一方の面311に設けられている。本実施の形態において可動側対向部61aは、可動接触子31における一方の面311と背向する他方の面312と、開極時において対向している。可動側対向部61aは、可動接触子31における他方の面312に突出するリベット32aと対向している。固定接点22は、板状の固定接触子21の一方の面211に設けられている。固定側対向部61bは、固定接触子21における一方の面211の、固定接触子21以外の固定接触子21の箇所と対向している。
[閉極状態]
図1は回路遮断器10の閉極状態を示している。ハンドル14が筐体11の上面に倒れることで、リンク52が下降する。これにより軸16を中心に回動する駆動部材41が反時計方向に回動し、可動接触子31が閉極動作される。その結果、可動接点32が固定接点22に接触する。この状態において、駆動部材41には、開極ばね42から、時計方向に回動させる力が加わっている。ラッチ部材53の第2係止部53bは、トリップ部材54により係止されている。ラッチ部材53の第1係止部53aは、駆動部材41の押圧部41aを開極ばね42に抗して押圧している。
図1に示すように、リンク52が下降した状態において、ハンドル14に軸支されたリンク52の一端部52aの位置がハンドル14を軸支する軸15よりも、若干左側に位置する状態になっている。このときハンドル14は、開極ばね42のばね力により時計方向に付勢されて貫通孔11aの縁部に係止する。これにより、端子12、13間は、可撓リード線58、バイメタル57、可撓リード線33、可動接触子31、固定接触子21で形成される電路を通して電気的に接続される。この電路に電流が流れる。
[開極状態]
図2は回路遮断器10の開極状態を示している。ハンドル14を、倒れた状態(ON状態)から起立した状態(OFF状態)にする際、ハンドル14は、所定の回動位置を超えると、開極ばね42のばね力により反時計方向に付勢されて貫通孔11aの縁部に係止する。このとき、ラッチ部材53が引き上げられ、駆動部材41が時計方向に回動する。このため可動接触子31が開極動作し、可動接点32が固定接点22から離れて電路が開く。このとき、可動接触子31と固定接触子21との間でアーク電流は、固定接触子21(固定接点22以外)、固定側対向部61b、可動側対向部61a、リベット32a、可動接触子31(可動接点32以外)間を通過する。即ち固定接点22及び可動接点32にアーク電流は流れないため、固定接点22及び可動接点32におけるアーク電流による熱的なダメージが緩和される。開極時における可動接触子31と可動側対向部61aとの間の距離L1と、固定接触子21と固定側対向部61bとの間の距離L2との和(L1+L2)は、開極時における可動接点32と固定接点22との間の距離L3よりも短い。図4に示すように、本実施形態における可動接触子31と可動側対向部61aとの間の距離L1は、リベット32aの先端部(可動接触子31の一部)と可動側対向部61aにおける可動接触子31の対向面との距離である。この構成により、転流部61を介したアーク電流の経路が形成されやすくなる。
なお、開極動作後に、ハンドル14を再度倒すと、図1に示す状態に駆動部材41が軸16を中心に反時計方向に回動して可動接触子31が閉極動作する。
[トリップ状態]
図3は回路遮断器10のトリップ状態を示している。電路に異常電流、例えば過電流が流れるとバイメタル57が湾曲して、バイメタル57の先端部57bがトリップ部材54を押す。すると、トリップ部材54は軸55を中心に時計方向に回動して、トリップ部材54に支持されていたラッチ部材53の第2係止部53bは、トリップ部材54から離れる。このため、開極ばね42のばね力を受けている駆動部材41は軸16を中心に時計方向に回動し、ラッチ部材53がリンク52の他端部52bを支点に時計方向に回動する。駆動部材41は時計方向に回動するので可動接触子31が開極動作する。
[リセット]
トリップ後のリセットは、バイメタル57が電流の停止により冷却されて復帰し、かつトリップ部材54がばね56により復帰した状態でハンドル14をOFF側に起立(OFF状態に)することにより行われる。ハンドル14を起立するとリンク52が引き上げられ、ラッチ部材53の第1係止部53aが押圧部41aを支点にして反時計方向に回動する。同時に第2係止部53bも反時計方向に回動し、引き上げられ、トリップ部材54に係止する。その結果、図2に示す開極状態となる。
次に、本実施形態の効果を記載する。
(1)転流部61は、開閉動作中に可動接触子31と干渉しない位置に配設される。転流部61は、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と可動接点32以外の可動接触子31の箇所との間において、開極時におけるアーク電流を通過させることができる。このため、固定接点22及び可動接点32におけるアーク電流による熱的ダメージを低減させることができる。
(2)転流部61の可動側対向部61aは、可動接触子31における可動接点32が配置された面311と背向する面312と開極時において対向する。そのため、可動接点32に対してアーク電流が流れることをより確実に抑えることができる。
(3)転流部61と固定接触子21との間及び転流部61と可動接触子31との間において、固定側対向部61b及び可動側対向部61aを除く箇所に絶縁部材で構成される延出部60を有する。これにより、転流部61の可動側対向部61a及び固定側対向部61bと、固定接点22以外の固定接触子21の箇所及び可動接点32以外の可動接触子31の箇所との間において、アーク電流がより確実に迂回されるようにできる。すなわち、固定接点22及び可動接点32のアーク電流による劣化を抑制することができる。
(4)転流部61は、開極時における可動接触子31と可動側対向部61aとの間の距離L1と、固定接触子21と固定側対向部61bとの間の距離L2の和が、開極時における可動接点32と固定接点22との間の距離L3よりも短くなるように配設されている。この構成により、より確実に転流部61を介してアーク電流を迂回させることができる。すなわち、固定接点22及び可動接点32との間にアーク電流がながれることを抑制することができる。
(5)転流部61は、磁性体で構成される。そのため、アーク電流をより確実に転流部61を介して迂回させることができる。このため、固定接点22及び可動接点32との間にアーク電流が流れることを抑制することができる。
(6)可動接触子31は、転流部61に向かって突出する可動側突出部を有する。本実施形態において可動側突出部は、可動接点32を可動接触子31に固定する固定部材であるリベット32aである。リベット32aが可動側対向部61aに向かって突出することにより、可動接触子31と可動側対向部61aとの距離L1を短くすることができる。転流部61の可動側対向部61aとリベット32aとの間でアーク電流が流れやすくなる。この構成により、アーク電流をより確実に転流部61を介して迂回させることができる。
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
(変形例1)
本発明の実施形態の変形例1に係るアーク電流迂回部101を、図5を参照して説明する。図5はアーク電流迂回部101の側面図である。アーク電流迂回部101は、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と転流部61と可動接点32以外の可動接触子31の箇所により構成されている。アーク電流迂回部101は、回路遮断器10のアーク電流迂回部100と置き換えることができる。アーク電流迂回部101がアーク電流迂回部100と異なる点は、固定接触子21が転流部61(固定側対向部61b)に向かって突出する固定側突出部21aを有する点である。それ以外の構成は、アーク電流迂回部100と同じである。固定側突出部21aによって、転流部61の固定側対向部61bと固定接触子21の固定接点22を除く箇所との距離L2を短くすることができる。その結果、固定側突出部21aと固定側対向部61bとの間でアーク電流が流れしやすくなり、より確実に転流部61を介してアーク電流を迂回させることができる。となるため、固定接点22及び可動接点32におけるアークによる熱的ダメージを低減させることができる。なお、固定側突出部21aは、固定接触子21を筐体11に固定するための固定部材であってもよい。
(変形例2)
本発明の実施形態の変形例2に係るアーク電流迂回部102を、図6及び図7を参照して説明する。図7はアーク電流迂回部102の側面図である。図8はアーク電流迂回部102の固定接触子21の斜視図である。アーク電流迂回部102は、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と転流部61と可動接点32以外の可動接触子31の箇所により構成されている。アーク電流迂回部102は、回路遮断器10のアーク電流迂回部100と置き換えることができる。アーク電流迂回部101がアーク電流迂回部100と異なる点は、アーク電流を転流部61に誘導するアーク誘導部を有する点である。それ以外の構成は、アーク電流迂回部100と同じである。
固定接触子21はアーク誘導部としての略環状のコイル部21bを有する。コイル部21bに通電することにより、コイル部21bの周りに電磁誘導による磁界が発生する。発生した磁界によりアーク電流を転流部61に誘導することができる。また、アーク誘導部に永久磁石を用いることによりアーク電流を転流部61に誘導することもできる。
(変形例3)
本発明の実施形態の変形例3に係るアーク電流迂回部103を、図8を参照して説明する。図8はアーク電流迂回部103の側面図である。アーク電流迂回部103は、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と転流部61と可動接点32以外の可動接触子31の箇所により構成されている。アーク電流迂回部103は、回路遮断器10のアーク電流迂回部100と置き換えることができる。アーク電流迂回部103がアーク電流迂回部100と異なる点は、転流部61が円柱状または線状の形状である点である。それ以外の構成は、アーク電流迂回部100と同じである。具体的には、転流部61は電線で構成されている。電線は絶縁性の被覆部62により被覆されている。つまり、被覆部62は、転流部61の両端部を露出するように転流部61の周囲を覆い、絶縁材料で構成される。転流部61の一端が可動側対向部61aであり他端が固定側対向部61bである。
(変形例4)
本発明の実施形態の変形例4に係るアーク電流迂回部104を、図9を参照して説明する。図9はアーク電流迂回部104の側面図である。アーク電流迂回部104は、固定接点22以外の固定接触子21の箇所と転流部61と可動接点32以外の可動接触子31の箇所により構成されている。アーク電流迂回部104は、回路遮断器10のアーク電流迂回部100と置き換えることができる。アーク電流迂回部100における固定接触子21と転流部61とは離間されている。アーク電流迂回部104においては、固定接触子21と転流部61とが一体形成され、電気的に接続されている。この点においてアーク電流迂回部104はアーク電流迂回部100と異なり、それ以外の構成は同じである。このような構成とすることで、転流部61の固定がより確実且つ容易に行うことが可能となる。また、単に固定接触子21と、転流部61とを当接させる構成を採用してもよい。
10 回路遮断器
11 筐体
14 ハンドル
21 固定接触子
21a 固定側突出部
21b コイル部(アーク誘導部)
22 固定接点
31 可動接触子
32 可動接点
32a リベット(可動側突出部及び固定部材)
41 駆動部材
51 開閉トリップ機構
52 リンク
53 ラッチ部材
54 トリップ部材
57 バイメタル
60 延出部(絶縁部)
60a 可動側延出部
60b 固定側延出部
61 転流部
61a 可動側対向部
61b 固定側対向部
62 被覆部
100,101,102,103,104 アーク電流迂回部

Claims (15)

  1. 固定接点を有する固定接触子と、
    前記固定接点に対して開閉動作により接離可能な可動接点を有する可動接触子と、
    前記開閉動作中に前記可動接触子と干渉しない位置に配設され、開極時において、前記固定接点以外の前記固定接触子の箇所と前記可動接点以外の前記可動接触子の箇所との間に電気的に介在し、アーク電流が通過する転流部と、を備える
    回路遮断器。
  2. 前記転流部は、前記固定接点以外の前記固定接触子の箇所と対向する固定側対向部と、前記可動接点以外の前記可動接触子の箇所と対向する可動側対向部とを有し、
    前記可動接触子は板状であって、前記可動接点は、前記可動接触子の一方の面に設けられており、
    前記可動側対向部は、前記可動接触子における前記一方の面と背向する他方の面と、前記開極時において対向する
    請求項1に記載の回路遮断器。
  3. さらに、前記転流部と前記固定接触子との間及び前記転流部と前記可動接触子との間において、前記固定側対向部及び前記可動側対向部を除く箇所に絶縁部材を備える
    請求項2に記載の回路遮断器。
  4. 開極時における前記可動接触子と前記可動側対向部との間の距離と、前記固定接触子と前記固定側対向部との間の距離との和は、開極時における前記可動接点と前記固定接点との間の距離よりも短い
    請求項2又は3に記載の回路遮断器。
  5. 前記転流部は、磁性体で構成される
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の回路遮断器。
  6. 前記固定接触子は、前記転流部に向かって突出する固定側突出部を有する
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の回路遮断器。
  7. 前記固定側突出部は、前記固定接触子を前記回路遮断器の筐体に固定するための固定部材である
    請求項6に記載の回路遮断器。
  8. 前記可動接触子は、前記転流部に向かってに突出する可動側突出部を有する
    請求項1〜7のいずれか一項に記載の回路遮断器。
  9. 前記可動側突出部は、前記可動接触子に前記可動接点を固定するための固定部材である
    請求項8に記載の回路遮断器。
  10. さらに、前記アーク電流を前記転流部に誘導するアーク誘導部を備える
    請求項1〜9のいずれか一項に記載の回路遮断器。
  11. 前記アーク誘導部は、電磁誘導によって前記転流部にアーク電流を誘導するコイル部を有する
    請求項10に記載の回路遮断器。
  12. 前記アーク誘導部は、磁界によって前記転流部にアークを誘導する永久磁石を有する
    請求項10に記載の回路遮断器。
  13. 前記転流部は円柱状または線状であり、
    前記回路遮断器は、さらに、前記転流部の両端部を露出するように前記転流部の周囲を覆い、絶縁材料で構成される被覆部を備える
    請求項1〜12のいずれか一項に記載の回路遮断器。
  14. 前記転流部は電線である
    請求項13に記載の回路遮断器。
  15. 前記転流部は、前記固定接触子と一体形成される
    請求項1〜12のいずれか一項に記載の回路遮断器。
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