WO2014122685A1

WO2014122685A1 - 回路遮断器

Info

Publication number: WO2014122685A1
Application number: PCT/JP2013/000607
Authority: WO
Inventors: 真一千種
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2014-08-14
Also published as: JP5958564B2; JPWO2014122685A1

Abstract

　本発明の回路遮断器は、回路遮断器の外形サイズを縮小するためにリレーの外形サイズを縮小してリレーの駆動力が減少しても、確実に機構部を駆動し引き外すことができる回路遮断器を得ることを目的としている。トリップバー８を駆動しレバー１６の係止を引き外すリレー１７を、トリップバー８と機構部２２との間に配置したものである。　選択図　図１

Description

回路遮断器

　この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器に関するものである。

　一般的な配線用遮断器や漏電遮断器等の回路遮断器は、過電流または短絡電流等の異常電流を検出し、機械的に接点を引き外し、遮断する機能を持っている。回路遮断器は、それぞれ役割により、リレー、機構部、消弧部といった部位に分類される。また、それぞれの部位の配置は、負荷の保護及び回路遮断器の内部絶縁の観点から、電源側より、消弧部、機構部、リレーの順番で配置することが一般的である。回路遮断器は複数の極を有する（特許文献１参照）。

　リレーには各種方式があるが、例えば、完全電磁タイプのリレーは、Ｌ形に折り曲げられた磁性板からなる固定鉄片の一方の脚に、コイルを挿通するオイルダッシュポット、すなわち鉄心が固定鉄片を貫通して結合され、また、他方の脚の先端に可動鉄片が回動自在に支持されている。可動鉄片は固定鉄片の間に掛けられた復帰スプリングにより保持され、オイルダッシュポットの頭部の電磁極と対向している。そして、オイルダッシュポットは、オイルを充填した非磁性のシリンダ内に制動ばねと一緒にプランジャーが封入された構造となっている。
　コイルを有するリレーは、上記のように構成されているので、可動鉄片の吸引力は、コイルのターン数、プランジャーの透磁率、及び可動鉄片とオイルダッシュポットの頭部の電磁極とのギャップにより変化する。すなわち、可動鉄片の吸引力はターン数が多いとプランジャーの磁束が増えるので増加し、また、可動鉄片と電磁極とのギャップを小さくしても増加する。しかしながら、可動鉄片と電磁極のギャップを減らしてしまうと機構部を引き外すストロークが確保できなくなってしまうことは、周知のとおりである（特許文献２参照）。

特開２０１１－１７１２２３特開平１０－５０１９５

　上記のような背景により、回路遮断器の外形サイズの縮小を図ろうとすると、おのずとリレーの外形サイズ、特に外径の縮小が必要となる。そのためには、例えば、コイルのターン数減少、プランジャーの外径縮小といった変更が必要となるが、いずれもリレーの駆動力が減ってしまい、機構部のトリップバーとレバーとを引き外すのに十分な力が得られなくなってしまう。また、機構部のレバーにおいて、入力側と出力側の長さの比を変えることで、引き外し荷重を低減することができる。しかし、機構部のスペースを考慮してレバーの全長は同じままで、入力側と出力側の長さの比だけを変えることによって引き外し荷重を低減しようとすると、高度な加工精度が必要となる。従って、機構部のスペースおよび加工精度を勘案すると、入力側と出力側の長さの比だけを変更することで引き外し荷重を低減するには限界がある。レバーの全長を長くして入力側と出力側の長さの比を調整する場合は、レバーが長くなった分だけ、回路遮断器の外形サイズが大きくなってしまう。

　この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、回路遮断器の外形サイズを縮小するためにリレーの外形サイズを縮小してリレーの駆動力が減少しても、確実に機構部を駆動し引き外すことができる回路遮断器を得ることを目的としている。

　本発明の回路遮断器は、トリップバーを駆動しレバーの係止を引き外すリレーを、トリップバーと機構部との間に設けたことを特徴とする。

　本発明の回路遮断器は、リレーをトリップバーと機構部との間に配置したため、トリップバーとリンクピンとに接合するレバーを長くできる。従って、リレーの外形サイズ縮小に伴うリレーの駆動力減少に対応して、引き外し荷重を低減させた回路遮断器を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるＯＮ状態の回路遮断器の縦断面図である。本発明の実施の形態１におけるＯＮ状態の回路遮断器の線Ｙ－Ｙ’面に沿う断面図である。本発明の実施の形態１におけるＯＦＦ状態の回路遮断器の縦断面図である。本発明の実施の形態１におけるＴＲＩＰ状態の回路遮断器の縦断面図である。本発明の実施の形態２における回路遮断器の縦断面図である。従来の構成のＯＮ状態の回路遮断器の縦断面図である。

実施の形態１．
　図１～図４はこの発明の実施の形態１における回路遮断器を示すものであり、詳しくは、図１はＯＮ状態の縦断面図、図２は図１における線Ｙ－Ｙ’面に沿う断面図、図３はＯＦＦ状態の縦断面図、図４はＴＲＩＰ状態の縦断面図である。ここで、図１、図３、及び図４の紙面上における横幅方向をＸ軸、高さ方向をＹ軸、奥行き方向をＺ軸とする。

　図１及び図３において、回路遮断器１０１は、絶縁材からなる筐体１を備えている。筐体１は、内部にリレー１７とトリップバー８とを有している。リレー１７は、コイル１７ａと鉄心１７ｂとアーマチュア１７ｃと押圧部１７ｄとを有する。機構部２２は手動ハンドル１０、リンクピン９とを有し、可動接触子６を駆動する押板７と連動し可動接触子６と固定接触子４を接離させる。トリップバー８は、回転軸としてのトリップバー軸８ｃを有し、回動軸周りに回動する。回路遮断器は複数のリレー１７が、奥行き方向（Ｚ軸方向）に並び、各電極の数に対応している。図２は例えば３極の例である。回路遮断器は極毎に対応し、リレー１７を備える。

　図６に従来の回路遮断器の縦断面図を示す。従来の回路遮断器では、幅方向においてトリップバー８がリレー１７を基準としてリンクピン９と同じ側（電源側）に配置されている。即ち、トリップバー８をリレー１７と機構部２２との間に設けている。これに対し、実施の形態１の回路遮断器は、Ｘ軸方向においてリレー１７をトリップバー８と機構部２２との間に配置している。機構部２２は可動接触子６を駆動する押板７と連動し可動接触子６と固定接触子４を接離させる。リンクピン９の下端は回転軸を有しており、回転軸周りには回動可能なレバー１６が設置されている。また、レバー１６は機構部２２と連動し押板７を上下させる。

　固定接触導体２は、一端に外部電線（図示せず）が接続され、他端に固定接触子４が設けられる。可動接触導体５は、固定接触子４に接触する可動接触子６を有する。回路遮断器１０１のＯＦＦ時には、可動接触導体５はばね２１の付勢力により固定接触導体２から離れている。可動接触導体５は、筐体１の図示しない溝に沿って上下方向（Ｙ軸方向）に移動する絶縁材からなる押板７に係合している。回路遮断器１０１のＯＮ時には、押板７の押し下げ力がばね２１の付勢力に打ち勝って押し下げられ、可動接触子６は固定接触子５に接触する。

　レバー１６は、凹状に曲げ形成されたリンクピン９によって、フレーム孔１２aの上下端の間を回動自由に枢着されている。また、図２に示すように、回路遮断器１０１は、レバー１６が上側のリレー１７と真ん中のリレー１７の間に配置され、レバー１６とトリップバー８とが着脱可能に係合されている。レバー１６はリレー１７とＺ軸方向に異なる位置に配置する。レバー１６において、レバー１６の第一端部１６ａは押板７の上端に係合し、図２に示すリレー１７の間を通り、レバー１６の第二端部１６ｂはトリップバー８に係合している。レバー１６と結合するリンクピン９の第一端部９ａは、フレーム孔１２ａに挿通され、フレーム孔１２a内でその動きを規制されている。リンクピン９の第二端部９ｂは、フレーム１２にハンドル軸１０ｂで枢着された手動ハンドル１０の端部１０ａに連結され、手動ハンドル１０はフレーム１２にハンドル軸１０ｂで枢着されている。フレーム１２は、筐体１に固定された凹状の板からなり、開閉動作を行う手動ハンドル１０を支え、フレーム１２のフレーム曲げ凸部１２ｂは押板７の移動範囲の上限を規制している。トリップバー８は、中央部が筐体１に貫通した孔１ａに枢着されたＴ型をしており、図示しないひねりばねにより図示反時計回りに付勢されている。

　リレー１７は、過電流または短絡電流が流れるコイル１７ａと、このコイル１７ａにより付勢される鉄心１７ｂと、この鉄心１７ｂに吸引されるアーマチュア１７ｃと、押圧部１７ｄとを有する。押圧部１７ｄは、アーマチュア１７ｃに連動してトリップバー８の受圧部８ａを蹴り、レバー１６とトリップバー８との係合を外す。アーマチュア１７ｃのＬ形状の曲がり部の位置には回動軸であるアーマチュアの軸１７ｅがある。鉄心１７ｂに過電流または短絡電流が流れると、このアーマチュア１７ｃは軸１７ｅを中心に図１及び図３の紙面上で時計回りに回動する。

　次に動作を説明する。先ず、回路遮断器１０１のＯＦＦからＯＮへの動作について、図１及び図３により説明する。図３のＯＦＦ状態において、手動ハンドル１０を矢印Ａ方向に押すと、手動ハンドル１０はハンドル軸１０ｂを中心として回動し、端部１０ａに連結しているリンクピン９の第二端部９ｂは矢印Ｂ方向へ移動する。レバー１６と結合するリンクピン９の第一端部９ａは、レバー１６に結合されフレーム孔１２ａに沿って矢印Ｃ方向に移動し、レバー１６をトリップバー８の係合点を中心として回動させる。この回動によって、レバー１６の第一端部１６ａに係合している押板７を下方に押し下げる。この結果、レバー１６は、ばね２１が押板７を付勢しリンクピン９の第一端部９ａを中心にモーメントを受けるが、レバー１６の第二端部１６ｂは、トリップバー８と係合固定されているため回転しない。このとき、トリップバー８が受ける力Ｆｏｕｔは、押板７の付勢力をＦｉｎとした場合Ｆｏｕｔ＝Ｆｉｎ×Ｌｉｎ／Ｌｏｕｔとなる。ここで、ＬｉｎはＦｉｎの力線とリンクピン９の第一端部９ａの中心までの距離（入力側の長さ）、ＬｏｕｔはＦｏｕｔの力線とリンクピン９の第一端部９ａの中心までの距離（出力側の長さ）である。

　押板７に枢着されている可動接触導体５は、押板７が下方に移動すると、ばね２１の反力を受けながら固定接触導体２に接する方向に移動する。こうして、可動接触子６が固定接触子４と接して、可動接触導体５は図１の状態となり、ＯＦＦからＯＮへの動作を完了する。手動ハンドル１０は、端部１０ａがハンドル軸１０ｂとリンクピン９の第一端部９ａを結ぶ線より僅かに図１の紙面上の左方向に位置し、リンクピン９には上方向へ向かう力が掛かっているため、ＯＮ位置で止まる。ＯＮ状態の時は、レバー１６とトリップバー８との間に＋Ｘ軸方向の摩擦力μＦｏｕｔが生じているため、トリップバー８は鉛直方向に位置し、レバー１６とトリップバー８とは係合している。この摩擦力μＦｏｕｔは、レバー１６のトリップバー押圧力Ｆｏｕｔと、レバー１６とトリップバー８間に存在する摩擦係数μとの積である。

　次に、図１及び図３によりＯＮからＯＦＦへの動作を説明する。図１において、手動ハンドル１０を矢印Ｄ方向に押すと、ハンドル１０が回動してハンドル軸１０ｂと端部１０ａ、リンクピン９の第二端部９ｂが一線上に並ぶ。この行程では、可動接触導体５は僅かではあるが押し下げられる。ハンドル端部１０ａが図１において右方に移動されると、ばね２１の反力を受けている押板７が、リンクピン９を介して手動ハンドル１０をさらにＤ方向に回動させるように動き始める。手動ハンドル１０の端部１０ａに連結しているリンクピン９も図１において右方（Ｅ方向）に移動する。そして、リンクピン９の第一端部９ａが図１上で上方へ移動し、ＯＦＦからＯＮへの動作と全く逆の動作で押板７も可動接触導体５もＯＦＦ位置に復帰し、可動接触子６と固定接触子４とは離れ、図３の状態になる。

　次に、回路遮断器１０１に過電流が流れたときのトリップ動作について、図１及び図４により説明する。図１において、コイル１７ａに過電流が流れると、鉄心１７ｂに磁力が発生し、アーマチュア１７ｃが鉄心１７ｂに矢印Ｆ方向に吸引され、押圧部１７ｄがトリップバー８を矢印Ｇ方向に蹴り出し力Ｇで蹴る。これにより、トリップバー８が反時計回りである矢印Ｈ方向に回動する。このとき、蹴り出し力ＧがＧ＞μＦｏｕｔであると、蹴り出し力が摩擦力を上回りトリップバー８の係合部８ｂとレバー１６の第二端部１６ｂとの係合が外れる。その結果、レバー１６が矢印Ｊ方向へ回動し、ばね２１により押板７及び可動接触導体５が押し上げられて、可動接触子６が固定接触子４から離れる。

　次に、トリップ状態からＯＦＦ状態へ復帰するときの動作について図３及び図４を用いて説明する。図４において、手動ハンドル１０をＫ方向に回すと、リンクピン９の第二端部９ｂが右方（Ｌ方向）に移動し、リンクピン９の第一端部９ａはフレーム孔１２ａに沿って上方へ移動する。この移動過程において、レバー１６のリセット用突起１６ｃがフレーム１２の曲げ加工により突出した凸部１２ｂに引っかかり、レバー１６の第二端部１６ｂがリンクピン９の第一端部９ａを中心に回動し、トリップバー８の係合部８ｂに係合復帰し図３のＯＦＦ状態に復帰する。

　トリップバー８の引き外し荷重は、レバー１６の第二端部１６ｂより受ける力が上がると摩擦力が上がるため、増加する。ここで、引き外し荷重とは、トリップバー８をレバー１６から引き外すのに必要な力である。従来構成においてトリップバー８が受ける力Ｆｏｕｔ２の力線とリンクピン９の第一端部９ａとの距離をＬｏｕｔ２とする。押板７の付勢力Ｆｉｎと、この付勢力Ｆｉｎの力線からリンクピン９の第一端部９ａの中心までの距離Ｌｉｎとが従来構成と本実施の形態１とで同じ場合、従来構成では、Ｆｏｕｔ２＝Ｆｉｎ×Ｌｉｎ／Ｌｏｕｔ２となる。ここで、Ｌｏｕｔ２＜Ｌｏｕｔ１であるため、Ｆｏｕｔ２＞Ｆｏｕｔとなる。従って、従来構成よりも本実施の形態の回路遮断器の方が摩擦力が下がり、引き外し荷重を低減できる。故に、コイルのターン数減少、プランジャーの外径縮小を行なってリレーの駆動力が低減しても、必要な引き外し荷重を確保できる。

　本発明の実施の形態１の回路遮断器１０１は、リレー１７をトリップバー８と機構部２２との間に配置したため、Ｆｏｕｔの力線からリンクピン９の第一端部９ａの中心までの距離Ｌｏｕｔを従来よりも長くでき、引き外し荷重を低減できる。このため、本発明の回路遮断器は、コイルのターン数減少、プランジャーの外径縮小により回路遮断器の外形サイズを縮小しても、引き外しに必要なリレーの駆動力を十分確保できる。すなわち、リレーの外形サイズ縮小に伴うリレーの駆動力減少に対応して、引き外し荷重を低減させた回路遮断器を得ることができる。また、回路遮断器１０１は、レバー１６の全長を固定のままではなく、出力側の長さ（Ｌｏｕｔ）を長くしてレバー１６の入力側と出力側との長さの比を調整するため、引き外し荷重の安定化が可能となり、ミストリップ防止性が向上する。実施の形態１の回路遮断器は、トリップバーとリンクピンとに接合するレバーを長くできる。従って、リレーの外形サイズ縮小に伴うリレーの駆動力減少に対応して、引き外し荷重を低減させた回路遮断器を得ることができる。
　実施の形態１の回路遮断器において、リレー１７は、巻線によるコイルを有する。リレー１７は、巻線によるコイルを有するので、レバー１６をリレー１７の上部に設けると筐体がY軸方向に大きくなってしまう。しかし、実施の形態１の回路遮断器では、レバー１６とリレー１７とをＺ軸方向に異なる位置に配置しているため、レバー１６の出力側の長さ（Ｌｏｕｔ）が長くなっても、外形サイズ（回路遮断器の横幅方向および高さ方向）には影響しない。

実施の形態２．
　図５はこの発明の実施の形態２における回路遮断器１０１を示すものである。図５（ａ）は回路遮断器１０１の筐体１のカバー１１１とベース１１２との組立状態を示すものである。図５（ｂ）は回路遮断器１０１の筐体１のカバー１１１とベース１１２とが開いた状態を示すものである。実施の形態２では、トリップバー軸８ｃを挿通させるための回動孔は、筐体１のカバー１１１、ベース１１２へそれぞれ半円弧形状を形成し、それらの２つの半円弧形状を組み合わせることにより形成されている。動作については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

　実施の形態２の回路遮断器１０１の筐体１は、カバー１１１とベース１１２とに上下に分割される。カバー１１１には第１の半軸受１１３を設け、第１の半軸受１１３に対向するベース１１２の位置に第２の半軸受１１４を設ける。そして、これらの第１の半軸受１１３と第２の半軸受１１４とでトリップバーの回動軸が挿通する回動孔を構成する。

　実施の形態２における回路遮断器によれば、カバー１１１とベース１１２とで回動孔を形成するため、部品点数を減らすことができる。

１　筐体
２　固定接触導体
４　固定接触子
５　可動接触導体
６　可動接触子
７　押板
８　トリップバー
８ｃ　トリップバー軸
９　リンクピン
１０　手動ハンドル
１２　フレーム
１６　レバー
１７　リレー
２１　ばね
２２　機構部
１０１　回路遮断器
１１３　第１の半軸受
１１４　第２の半軸受。

Claims

　筐体と、
前記筐体内に設けられ固定接触子が固着された固定接触導体と、
前記固定接触子と接触可能な可動接触子が固着された可動接触導体と、
前記可動接触子を駆動する押板と、
前記押板と連動し前記可動接触子と前記固定接触子を接離させる機構部と、
前記機構部と連動し前記押板を上下させるレバーと、
回動可能に設けられ、前記レバーを係止するトリップバーと、
前記トリップバーを駆動し前記レバーの係止を引き外すリレーと、を備え、
前記リレーは、前記トリップバーと前記機構部との間に設けられた
ことを特徴とする回路遮断器。
　前記リレーは極ごとに複数備えられ、前記レバーは複数の前記リレーの間に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
　前記リレーは、巻線によるコイル部を有することを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
　前記筐体がカバー及びベースに分割され、
前記カバーに第１の半軸受を設け、
前記ベースにおいて前記第１の半軸受に対向する位置に第２の半軸受を設け、
前記第１の半軸受と前記第２の半軸受とで前記トリップバーの回動軸が挿通する回動孔を構成したことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。