JP2009049011A - 自動解除リンク機構を備えた回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い短絡事故電流によって回路遮断器内部に発生する電子反発力が開閉リンク部の破損及び変形を誘発する前に、リンク部が自動で解除される回路遮断器を提供する。
【解決手段】通電部からの反発力８８をトリップローラ５５に作用力７７として伝達する連結リンク１４０と、オープンレバー１９０と、ラッチピン１５０ａを中心に回動する第２リンク１６０と、当該トリップローラ５５を回動可能に固定し、当該第２リンク１６０に対して相対移動し、当該オープンレバー１９０の外周面と噛み合って係合する第３リンク１７０と、当該第２リンク１６０と当該第３リンク１７０との間に弾性力Ｆｓが作用するように設置されたスプリング１８０とを含んでなり、当該作用力７７の分力７７ｐが当該弾性力Ｆsに比べてあらかじめ定められた値より大きい場合に、当該第３リンク１７０の側端面が当該オープンレバー１９０と係合した状態が自動で解除される。
【選択図】図４

Description

本発明は、回路遮断器に係り、より詳細には、高い短絡事故電流によって回路遮断器内部に発生する電子反発力が開閉リンク部の破損及び変形を誘発する前に、リンク部が自動で解除されることによって部品の破損及び変形を防止できる自動解除リンク機構を備えた回路遮断器に関する。

一般に、遮断器とは、送変電系統や電気回路において、負荷を開閉したり、接地、短絡などの事故が生じた場合に、電流を遮断する機器のことをいう。また、遮断部が絶縁物で絶縁されて組み立てられた遮断器は、通常使用状態の線路（電路）を手動で開閉したり、金属容器外部の電気操作装置などによって遠距離で開閉でき、過負荷及び短絡時に自動で線路を遮断することによって、電力系統と負荷機器を保護する。

上記のように、線路を遮断するために、遮断器の遮断部に固定接点と可動接点を設置し、平時はこれら固定接点と可動接点とを接触させて電流が流れるようにし、線路のいずれかの箇所から発生した故障によって大電流が流れる場合には、迅速に可動接点を固定接点から離して電流を遮断する。

このような回路遮断器は、可動接点と固定接点が完全に接触した投入位置で正常負荷電流を通電させ、遮断器の負荷能力によっては、短絡電流においても一定時間、短絡電流による反発力に耐えられるように設計される。そして、遮断器が耐えうる短絡電流では、トリップリレーとアクチュエータが事故電流を感知し、作動機構をトリップさせるように構成される。

図１は、従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図であり、図２は、従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＮされた状態を示す構成図であり、図３は、図２の実施例に過度電流が印加され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図である。

図１〜図３に示すように、回路遮断器は、上・下部ターミナル１，２のいずれか一方に位置する固定接点に対向する可動接点が固定され、上・下部ターミナル１，２のいずれか他方に回動可能に形成された可動通電部３と、この可動通電部３を回転させて可動接点と固定接点にＯＮ／ＯＦＦさせる作動機構部１０と、からなり、投入（ＯＮ）状態ではオープンレバー２３とオープンラッチ２２が係合し、可動通電部３と固定接点が接触したＯＮ状態を維持し、過電流または事故などによる過大電流が検知されると、トリップソレノイド１９がオープンレバー２３を回転させ、オープンレバー２３とオープンラッチ２２との係合状態を解除することなどによって、可動通電部３を上部ターミナル１から分離させるＯＦＦ動作をする。

より具体的に、図１は、遮断器の可動通電部３の接点がＯＦＦされた状態で、作動機構部１０の開閉軸１４が回転して開閉軸ストッパー１８に接触している状態である。この時、投入スプリング５６は、モーターや手動ハンドル（図示せず）によるカム１２の回転によってドライバーレバー１６が回転しながら、図１に示すように圧縮される。この時、投入スプリング５６が蓄勢された状態のカム１２は、投入ラッチ１３と接触するオンレバー２０によって平衡状態を保つ。そして、投入ボタン２５や投入ソレノイド（図示せず）と接触するオンカップリング１７は、オンレバー２０を回転させうるような位置にある。

したがって、オンカップリング１７が下方に移動してオンレバー２０を回転させると、投入ラッチ１３がカム１２を解除し、投入スプリング５６の力はドライバーレバー１６を通じてトグルリンク１５に伝達され、これにより、開閉軸１４は、図２に示すように、時計回り方向に回転しながらオープンスプリング５７を引っ張る。この時、可動通電部３は、開閉軸１４の時計回り方向への回転によって上部ターミナル１の固定接点と接触し、下部ターミナル２と上部ターミナル１とを通電させる。同時に、遮断器が短時間耐力（１秒間短絡電流を通電させうる能力）を持つことができるように接圧スプリング５８も圧縮される。したがって、接圧スプリング５８は、可動通電部３を開放させる方向に力が作用する。

遮断器が投入された状態における平衡状態は、図２に示すように、トグルリンク１５と連結リンク２８を経てオープンラッチ２２がオープンレバー２３と係合して接触した状態に維持される。この時、ＯＦＦ動作は、オフボタン２６とオフプレートまたはトリップソレノイド１９によってオープンレバー２３を回転させると、オープンラッチ２２が回転し、投入状態のトグルされたトグルリンク１５が解除されながら開閉軸１４がオープンスプリング５７と接圧スプリング５８によって反時計回り方向に回転し、図３に示すように、再び接点がＯＦＦ状態になる。図１のように投入スプリング５６を蓄勢するためには、カム１２を再び回転させればよい。

このように、図２に示すように、遮断器の投入状態で過度電流が通電される場合には、電気力学的補償効果によって可動通電部３と上部ターミナル１の固定接点との間に電流による反発力が発生する。このような反発力は、伝達リンク４を通じてトグルリンク１５、連結リンク２８、オープンラッチ２２など、作動機構部１０の様々な部品に伝達される。遮断器が持つ短時間耐力範囲内では、接圧スプリング５８の圧縮力とトグルリンク１５によってその力に耐えられるが、規定以上の短絡電流が可動通電部３に流れる場合には、大きい反発力が伝達リンク４を通じて作動機構部１０に伝達されるから、トリップリレー（図示せず）とトリップソレノイド１９がオープンレバー２３を解除するも前に、トグルリンク１５を変形させたり破損させたりする問題点があった。

本発明は、上記の従来技術における諸問題を解決するためのもので、その目的は、高い短絡事故電流によって回路遮断器内部に発生する電子反発力が、開閉リンク部の破損及び変形を誘発する前に、リンク部が自動で解除されるようにすることによって、部品の破損及び変形を防止する、自動解除リンク機構を備えた回路遮断器を提供することにある。

本発明のその他の目的、特定の長所及び新規な特徴は、添付の図面と関る以下の詳細な説明と好適な実施例から一層明らかになる。

上記の目的を達成するために、本発明に係る自動解除リンク機構を備えた回路遮断器は、第１ターミナル（２）に電気的に接続された状態で第２ターミナル（１）に接触し、前記第１ターミナル（２）と前記第２ターミナル（１）とを選択的に通電させる可動通電部（３）と、前記可動通電部（３）からの反発力（８８）をトリップローラ（５５）に作用力（７７）として伝達する連結リンク（１４０）を含む開閉リンク部と、を備えた回路遮断器であって、オープンレバー（１９０）と、ラッチピン（１５０ａ）を中心に回動可能に形成された第２リンク（１６０）と、前記トリップローラ（５５）を回動可能に固定し、前記第２リンク（１６０）に対して相対移動し、前記オープンレバー（１９０）の外周面と噛み合って係合する側端面を有する第３リンク（１７０）と、前記第２リンク（１６０）と前記第３リンク（１７０）との間に介在され、作用線（９９）方向に弾性力（Ｆｓ）が作用するように設置されたスプリング（１８０）と、を含んでなり、前記作用力（７７）の前記作用線方向の分力（７７ｐ）は、前記弾性力（Ｆｓ）と反対に作用し、前記分力（７７ｐ）が前記弾性力（Ｆｓ）に比べてあらかじめ定められた値より大きい場合に、前記第３リンク（１７０）の側端面が前記オープンレバー（１９０）と係合した状態が自動で解除されるように構成される。

なお、前記第２リンク（１６０）は、側面に摩擦ピン（１６１）が突出形成され、前記第３リンク（１７０）は、前記第２リンク（１６０）に対して相対移動できるように、前記第２リンク（１６０）と対向する側面に前記摩擦ピン（１６１）が挿入されこれを長手方向に案内する長穴（１７２）が貫通形成されたことを特徴とする。

なお、前記トリップローラ（５５）と接触する前記連結リンク（１４０）に反発力（８８）の作用によって一定量だけ前記トリップローラ（５５）に対して前記連結リンク（１４０）の相対移動が発生する場合、前記トリップローラ（５５）と接触する前記連結リンク（１４０）に相対移動が発生しないように止め面（１４０ｃ）が形成されたことを特徴とする。

なお、前記第３リンク（１７０）は、前記オープンレバー（１９０）と接触する側端面に形成され、前記オープンレバー（１９０）の外周面と噛み合う曲面（１７０ａ）と、前記曲面（１７０ａ）の先端に尖って形成された頂点（１７０ｂ）と、を含むことを特徴とする。

前記第３リンク（１７０）の長穴（１７２）は、前記スプリング（１８０）の作用線（９９）方向と平行に形成されたことを特徴とする。

また、前記第３リンク（１７０）は、前記第２リンク（１６０）の両側面に１対で配置され、前記１対の第３リンク（１７０）の間に固定設置されたスプリングシート（１８１）をさらに含み、前記スプリング（１８０）は、前記スプリングシート（１８１）と前記第２リンク（１６０）との間に圧縮または伸張可能に設置されたことを特徴とする。

本発明の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器によれば、第３リンクの側端面がオープンレバーに密着するようにスプリングによって弾性力が作用し、第３リンクに回動可能に設置されたトリップローラに対して連結リンクから作用する作用力の分力が、弾性力と反対方向に作用するように構成したため、可動通電部から非常に大きい反発力が作用する場合であっても、第３リンクの側端面とオープンレバーの外周面との係合状態が自動で解除され、これと共に開閉リンク部とトリップローラ間の拘束も自動で解除され、結果として開閉リンク部の開閉軸、トグルリンク、連結リンクのような部品の破損を效果的に防止することが可能になる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る自動解除リンク機構を備えた回路遮断器の好適な実施例について詳細に説明する。ただし、図１〜図３に基づいて既に説明された公知の機能あるいは構成についてのより具体的な説明は、本発明の要旨を明瞭にするために省略するものとする。

図４は、本発明の好適な実施例による回路遮断器の開閉リンク部及び自動解除リンク機構の投入状態を示す要部構成図であり、図５は、図４の実施例において自動解除動作状態を示す構成図であり、図６は、図４の実施例において自動解除動作が完了した状態を示す構成図であり、図７は、図４の実施例において第１リンクを示す側面図であり、図８は、図４の実施例において第２リンクを示す側面図であり、図９は、図４の実施例において第３リンクを示す側面図であり、図１０は、図４の実施例において自動解除リンク機構を示す側面図であり、図１１は、図１０の実施例の斜視図である。

本発明による回路遮断器は、可動通電部３から反発力８８が伝達されることによってトリップローラ５５に作用力７７を加える開閉リンク部１１０，１２０，１３０，１４０（以下、‘１１０〜１４０'という。）と、開閉リンク部１１０〜１４０から加えられる作用力７７が過度な場合に、第３リンク１７０と接触する部分の断面半円の柱状のオープンレバー１９０との係合状態が自動で解除されるように構成された自動解除リンク機構１５０，１６０，１７０，１８０（以下、‘１５０〜１８０’という。）と、を備えてなる。

開閉リンク部１１０〜１４０は、可動通電部３から反発力８８が伝達されると、固定ヒンジ軸１１０ａを中心に図面符号１１０ｄの方向に回動可能に設置される開閉軸１１０と、開閉軸１１０と第１連結ピン１２０ａにて相互回動可能に連結された第１トグルリンク１２０と、第１トグルリンク１２０とトグルピン１３０ａにて相互回動可能に連結された第２トグルリンク１３０と、第２トグルリンク１３０と第２連結ピン１３０ｂにて相互回動可能に連結され、固定ヒンジ軸１４０ａを中心に回動可能に設置された連結リンク１４０と、で構成される。

このように構成された開閉リンク部１１０〜１４０は、可動通電部３から反発力８８が伝達されることによって、連結リンク１４０の先端面１４０ｃと接触するトリップローラ５５に作用力７７が働くようにする。

自動解除リンク機構１５０〜１８０は、ラッチピン１５０ａに対して回動可能に設けられる第１リンク１５０と、第１リンク１５０と連結ピン１５２ｐにて一体に結合され、ラッチピン１５０ａに対して回動し、両側面に突出形成された摩擦ピン１６１を有する第２リンク１６０と、第２リンク１６０の摩擦ピン１６１が貫通するように長穴１７２が形成され、オープンレバー１９０と接触する側端面にオープンレバー１９０の外周面と噛み合う曲面１７０ａ及び曲面１７０ａの先端に尖って形成された頂点１７０ｂを有する第３リンク１７０と、第３リンク１７０に固定されたスプリングシート１８１と第２リンク１６０との間に所定量圧縮して取り付けられたスプリング１８０と、で構成される。

ここで、第１リンク１５０は、図７及び図１１に示すように、第２リンク１６０の両側面に１対で設けられる。第１リンク１５０には、ラッチピン１５０ａを収容するように中央部に第１１連結穴１５１が貫通形成され、第２リンク１６０と一体に結合する連結ピン１５２ｐがリベットされる第１２連結穴１５２が貫通形成され、１対の第１リンク１５０相互間を結合するピンが挿入される第１３連結穴１５３が貫通形成される。

第２リンク１６０は、図８及び図１１に示すように、第１リンク１６０の内側に１対で重置される。第２リンク１６０には、摩擦ピン１６１が挿入される摩擦ピン穴１６１ａが貫通形成され、スプリング１８０の一端を安定的に固定するように突起１６２が突出形成され、ラッチピン１５０ａを収容するように中央部に第２１連結穴１６３が貫通形成され、第１リンク１５０と一体に結合される連結ピン１５２ｐがリベットされるように挿入される第２２連結穴１６４が貫通形成される。ここで、第１リンク１５０と第２リンク１６０は別の部品にしても良いが、一体として形成しても良い。

第３リンク１７０は、図９及び図１１に示すように、第２リンク１６０の外側に１対で設けられる。第３リンク１７０には、摩擦ピン１６１が貫通してスライディング移動可能なように作用線９９方向に長く形成された長穴１７２と、スプリングシート１８１の突部１８１ａが挿入されスプリングシート１８１を固定するように貫通形成されたスプリングシート固定穴１７３と、トリップローラ５５が回動可能に結合されるようにトリップローラ５５の回転軸が挿入される貫通穴１７４が貫通形成される。これにより、第３リンク１７０は、第２リンク１６０に対して長穴１７２の長さに対応する分だけ相対移動可能となる。

スプリング１８０は、図１１に示すように、スプリングシート１８１と第２リンク１６０の突起１６２との間に所定量圧縮されて作用線９９方向に設置される。これにより、第２リンク１６０に対して第３リンク１７０が作用線９９方向に遠ざかろうとするスプリング力Ｆｓが常に作用する。

以下、上記のように構成された本発明による自動解除リンク機構を備えた回路遮断器の作用原理について説明する。

図４は、図２のオープンラッチ２２の位置に自動解除リンク機構１５０〜１８０が組み立てられてなる本発明の一実施例による回路遮断器の投入状態を示す要部断面図である。すなわち、開閉軸１１０が時計回り方向に回転し、可動通電部３が上・下部ターミナル１，２を相互連結した通電状態である。

このような投入状態で、可動通電部３から発生する電子反発力８８が開閉軸１１０に作用すると、反発力８８は、第１トグルリンク１２０及び第２トグルリンク１３０を経て連結リンク１４０に伝達され、この連結リンク１４０によって自動解除リンク機構１５０〜１８０のトリップローラ５５へ図４に示す方向に作用力７７が働くようになる。このような力は、スプリング１８０の弾性復元力によって第１リンク乃至第３リンク１５０〜１７０がラッチピン１５０ａを中心に反時計回り方向に回転するのを防止し、第３リンク１７０とオープンレバー１９０とを互いに接触するようにするので、トグルリンク１２０，１３０はトグル及び投入状態を保つことができる。ここで、電子反発力８８（例えば、１００ｋＡの短絡電流による力）が、遮断器が耐えうるような力である場合には、オープンレバー１９０がトリップボタン（図示せず）とトリップソレノイド（図示せず）によって回転する場合にのみ、従来の図３に示すようにトリップされる。

しかし、図４のような投入状態で一定値よりも高い短絡電流、例えば、１５０ｋＡによって発生した電子反発力８８が開閉軸１１０に働く場合には、自動解除リンク機構１５０〜１８０によって自動でオープンレバー１９０との接触が解除され、トリップ動作がなされるので、遮断器の開閉リンク部１１０〜１４０に伝達されてトグルリンク１２０，１３０や連結リンク１４０などが損傷するのを防止することができる。

より具体的には、トリップローラ５５と連結リンク１４０との接触面に垂直に働く作用力７７は、自動解除リンク機構１５０〜１８０に作用線９９方向に配置されたスプリング力Ｆｓに平行な平行分力７７ｐとスプリング力Ｆｓに垂直な垂直分力７７ｖとに分けられる。ここで、平行分力７７ｐは第３リンク１７０のトリップローラ５５に働き、第３リンク１７０の長穴１７２と摩擦ピン１６１が、作用する停止摩擦力に勝ってスプリング１８０を圧縮させようとする。この時、大きい短絡電流によって平行分力７７ｐがスプリング力Ｆｓと摩擦力よりも大きくなると、第３リンク１７０とトリップローラ５５は連結リンク１４０の止め面１４０ｃまで移動する。ここで、止め面１４０ｃは、図４に示すように、トリップローラ５５と接触する連結リンク１４０に反発力が作用することによって一定量だけ相対移動が発生する場合、トリップローラとの相対移動がそれ以上発生するのを防止するための面のことをいう。

この時、図５に示すように、オープンレバー１９０と第３リンク１７０との接触面が解除され、自動解除リンク機構１５０〜１８０は、ラッチピン１５０ａを中心に図６に示す時計回り方向に回転し、開閉軸１１０とトグルリンク１２０，１３０を回転させ、遮断器をトリップさせる。

以上説明され、図面に示された具体的な実施例は、本発明の技術的思想を限定するためのものとして解釈されてはならない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に記載された事項によって定義されるべきであり、本発明の技術分野における通常の知識を持つ者は、本発明の技術的思想内で様々な改変が可能である。したがって、これらの改変は、当該技術分野における通常の知識を持つ者にとって自明なものであれば、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。

従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図である。 従来の回路遮断器の投入スプリングが蓄勢され、接点がＯＮされた状態を示す構成図である。 図２の実施例に過度電流が印加され、接点がＯＦＦされた状態を示す構成図である。 本発明の好適な実施例による回路遮断器の開閉リンク部及び自動解除リンク機構の投入状態を示す要部構成図である。 図４の実施例において自動解除動作状態を示す構成図である。 図４の実施例において自動解除動作が完了した状態を示す構成図である。 図４の実施例において第１リンクを示す側面図である。 図４の実施例において第２リンクを示す側面図である。 図４の実施例において第３リンクを示す側面図である。 図４の実施例において自動解除リンク機構を示す側面図である。 図１０の実施例の斜視図である。

符号の説明

５５ トリップローラ
７７ 作用力
８８ 反発力
９９ 作用線
１１０ 開閉軸
１１１ 開閉軸ストッパー
１２０ 第１トグルリンク
１３０ 第２トグルリンク
１４０ 連結リンク
１５０ 第１リンク
１６０ 第２リンク
１７０ 第３リンク
１７０ａ 曲面
１７０ｂ 頂点
１７２ 長穴
１８０ スプリング
１９０ オープンレバー

Claims (6)

1. 第１ターミナル（２）に電気的に接続された状態で第２ターミナル（１）に接触し、前記第１ターミナル（２）と前記第２ターミナル（１）とを選択的に通電させる可動通電部（３）と、前記可動通電部（３）からの反発力（８８）をトリップローラ（５５）に作用力（７７）として伝達する連結リンク（１４０）を含む開閉リンク部と、を備えた回路遮断器において、
   オープンレバー（１９０）と、
   ラッチピン（１５０ａ）を中心に回動可能に形成された第２リンク（１６０）と、
   前記トリップローラ（５５）を回動可能に固定し、前記第２リンク（１６０）に対して相対移動し、前記オープンレバー（１９０）の外周面と噛み合って係合する側端面を有する第３リンク（１７０）と、
   前記第２リンク（１６０）と前記第３リンク（１７０）との間に介在され、作用線（９９）方向に弾性力（Ｆｓ）が作用するように設置されたスプリング（１８０）と、を含んでなり、
   前記作用力（７７）の前記作用線方向の分力（７７ｐ）は、前記弾性力（Ｆｓ）と反対に作用し、前記分力（７７ｐ）が前記弾性力（Ｆｓ）に比べてあらかじめ定められた値より大きい場合に、前記第３リンク（１７０）の側端面が前記オープンレバー（１９０）と係合した状態が自動で解除されるように構成されたことを特徴とする、自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
2. 前記第２リンク（１６０）は、側面に摩擦ピン（１６１）が突出形成され、
   前記第３リンク（１７０）は、前記第２リンク（１６０）に対して相対移動できるように、前記第２リンク（１６０）と対向する側面に前記摩擦ピン（１６１）が挿入されこれを長手方向に案内する長穴（１７２）が貫通形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
3. 前記トリップローラ（５５）と接触する前記連結リンク（１４０）に反発力（８８）の作用によって一定量だけ前記トリップローラ（５５）に対して前記連結リンク（１４０）の相対移動が発生する場合、前記トリップローラ（５５）と接触する前記連結リンク（１４０）に相対移動が発生しないように止め面（１４０ｃ）が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
4. 前記第３リンク（１７０）は、
   前記オープンレバー（１９０）と接触する側端面に形成され、前記オープンレバー（１９０）の外周面と噛み合う曲面（１７０ａ）と、
   前記曲面（１７０ａ）の先端に尖って形成された頂点（１７０ｂ）と、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
5. 前記第３リンク（１７０）の長穴（１７２）は、前記スプリング（１８０）の作用線（９９）方向と平行に形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。
6. 前記第３リンク（１７０）は、前記第２リンク（１６０）の両側面に１対で配置され、前記１対の第３リンク（１７０）の間に固定設置されたスプリングシート（１８１）をさらに含み、
   前記スプリング（１８０）は、前記スプリングシート（１８１）と前記第２リンク（１６０）との間に圧縮または伸張可能に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の自動解除リンク機構を備えた回路遮断器。