JP6289677B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、回路遮断器、特にそのトリップバーとトリップバースプリングとの相対的構造に関するものである。

回路遮断器において、回路に過電流が流れた場合、引外し機構部は引外し装置の引外し荷重を妨げることなく確実にトリップ動作を行い、またトリップ状態の遮断器を再投入する場合には確実にリセット動作を行う必要がある。従来、その対応の一例として、トリップバーはトリップバースプリング（ひねりばね）の一端により付勢され、ラッチはトリップバースプリングの他端に付勢される構造となっている。

特許第５３０４６５８号公報

従来の回路遮断器において、トリップ状態の回路遮断器をリセット操作する場合、トリップバーはトリップバースプリングの力のみにより、トリップ位置からリセット位置までトリップバーを復帰させているという特徴がある。しかし、前記構造のトリップバーおよびトリップバースプリング構造では、トリップバーの作動位置に関わらずほぼ一定のばねモーメントしか得られず、且つ作動角自体も小さい為、トリップ状態からリセット状態に移行する際にもリセット動作を有利にするための大きな回転モーメントを得ることが困難という課題があった。

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、引外し時に必要なトリップバーの動作荷重を増大させることなく、リセット時のトリップバー復帰力を増大することができるトリップバーおよびトリップバースプリングの構造を得ることを目的とする。

この発明に係る回路遮断器は、過電流引外し装置によりトリップバーが駆動されて遮断動作しトリップバースプリングの付勢力により前記トリップバーがリセット動作を行う回路遮断器において、
前記トリップバーに前記トリップバースプリングの付勢力が作用する作用点は、
オン状態から引外し完了までは、前記トリップバースプリングの先端部に、
引外し完了からトリップ位置までの間は、前記トリップバースプリングの、前記先端部よりも根本側の位置に、
それぞれ形成されることにより、トリップバーの全動作範囲において過電流引外し装置による引外し完了位置まではトリップバーの動作荷重を増大させることなく、また引外し完了後にトリップバーに大きな回転モーメントが得られるようにできるものである。

この発明によれば、トリップバー動作時にトリップバーにトリップバースプリングによって作用する回転モーメントが２段階で得られることになり、過電流引外し装置による引外し完了まではトリップバーの引外し時の荷重を増大させることなく、引外し完了後のリセット時のトリップバー復帰力を増大させることができ、主に回路遮断器の短絡遮断時に発生する溶融物、煤等の影響に起因する遮断器のリセット不能を防止することが可能になる。

この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器のカバーを外した状態の外観の一例を示す外観斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器の開路状態（オフ状態）の一例を示す縦断側面図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器の閉路状態（オン状態）の一例を示す回路遮断器の要部の側面図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器の開路状態（オフ状態）の一例を示す回路遮断器の要部の側面図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器のトリップ状態の一例を示す回路遮断器の要部の側面図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、回路遮断器のリセット状態の一例を示す回路遮断器の要部の側面図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、本発明の要部の一例を示す側面図であり、リセット状態におけるトリップバー、ラッチ、トリップバースプリング、レバーの部分を拡大して示す側面図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、本発明の要部の一例を示す側面図であり、（ａ）は回路遮断器のオン状態（閉路状態）での要部の状態を、（ｂ）は回路遮断器の引外し完了位置での要部の状態を、（ｃ）は回路遮断器のトリップ状態での要部の状態を、それぞれ示す図である。 この発明の実施の形態２を示す図で、本発明の要部の一例を示す側面図であり、（ａ）は回路遮断器のオン状態（閉路状態）での要部の状態を、（ｂ）は回路遮断器の引外し完了位置での要部の状態を、（ｃ）は回路遮断器のトリップ状態での要部の状態を、それぞれ示す図である。 この発明の実施の形態３を示す図で、本発明の要部の一例を示す側面図であり、（ａ）は回路遮断器のオン状態（閉路状態）での要部の状態を、（ｂ）は回路遮断器の引外し完了位置での要部の状態を、（ｃ）は回路遮断器のトリップ状態での要部の状態を、それぞれ示す図である。 従来の回路遮断器における要部の一例を示す側面図であり、（ａ）は回路遮断器のオン状態（閉路状態）での要部の状態を、（ｂ）は回路遮断器の引外し完了位置での要部の状態を、（ｃ）は回路遮断器のトリップ状態での要部の状態を、それぞれ示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を示すにあたり回路遮断器の開閉機構を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態１による回路遮断器のカバーを外した外観斜視図、図２は図１におけるＯＦＦ状態を表す断面図、図３〜４は回路遮断器の開閉機構を示す要部側面図であり、図３は閉路（オン）状態、図４は開路（オフ）状態、図５はトリップ状態、図６はリセット状態を示す。

図１、図２に示すように、回路遮断器１０１は、絶縁材料で形成されたベース１１とカバー１２とからなる筐体１０を用いて構成される。ベース１１上には、極数分の回路遮断ユニット２０が互いに間隔をおいて配列され、回路遮断ユニット２０の上部には、周知のトグルリンク機構を有する開閉機構部４０が配置される。カバー１２は、ベース１１上の各極の回路遮断ユニット２０と、開閉機構部４０を覆い、開閉機構部４０の操作ハンドル４１はカバー１２のハンドル用窓孔１２ａから突出している。

各極の回路遮断ユニット２０は、互いに同じに構成され、クロスバー３２は、各極の回路遮断ユニット２０に共通して、各極の回路遮断ユニット２０に直交するように、ベース１１上に配置される。このクロスバー３２は、開閉機構部４０により、その軸心を中心として回動され、各極の回路遮断ユニット２０における各可動接触子２３がそれぞれ取り付けられる。クロスバー３２がその軸心を中心として回動したときに、各極の回路遮断ユニット２０の各可動接触子２３が同時に回動され、この可動接触子２３の回動により、可動接点２２が固定接点２１に接触および開離する。開閉機構部４０は、周知のトグルリンク機構からなり、引き外し装置３０により駆動される周知のトリップバー３３を備えている。

各極の回路遮断ユニット２０は、ベース１１に設けられた電源側端子２４と、この電源側端子２４より延設され、固定接点２１を有する固定接触子２７と、この固定接点２１と接触および開離する可動接点２２と、この可動接点２２が一端に設けられ、クロスバー３２により回動自由に保持されている可動接触子２３と、この可動接触子２３に可動接触子ホルダー２６を介して接続された引き外し装置３０と、引き外し装置３０より延設された負荷側端子２５と、両接点２１、２２及び固定接触子２７を囲む複数のグリッド板を積層した消弧装置５０と、を有する。

固定接点２１と可動接点２２とで、電路を開閉する開閉接点を構成する。可動接点２２が固定接点２１に接触すれば、両端子２４、２５の間の電気回路がオンとなり、また、可動接点２２が固定接点２１から開離すれば、両端子２４、２５間の電気回路がオフとなる。このとき可動接点２２と固定接点２１間に生ずるアークは消弧装置５０により消弧される。

図３において、合成樹脂材料で形成されたクロスバー３２が、合成樹脂材料で形成されたベース１１またはベース１１に装着された固定フレーム４３に回転自在に支承されている。このクロスバー３２の内部には、クロスバー３２が回動したときに連動して回動するようになされた、一端に可動接点２２を有する可動接触子２３が軸支されている。この可動接点２２と接触および開離する固定接点２１を有する固定接触子２７がベース１１に装着されている。クロスバー３２には、クロスバーピン３６によって下リンク４６の一端４６ａが連結されており、この下リンク４６の他端４６ｂはリンクピン４７によって、上リンク４５の一端４５ａと連結されている。この上リンク４５の他端４５ｂは、ラッチ３４に係合されたレバー４４に連結されている。リンクピン４７と、合成樹脂材料で形成されたハンドル４１と連動するハンドルアーム４２の間には、開閉スプリング４８が張架されている。なお、下リンク４６、上リンク４５、およびリンクピン４７でトグルリンク機構が構成されており、ハンドル４１を紙面上右方向に操作すると、開閉スプリング４８の作用線がトグルリンク機構のデッドポイントを越えることで、トグルリンク機構は急激に伸長し、回路遮断器１０１の閉路状態を保つことができる。

この状態から、ハンドル４１を図３の紙面上左方向に操作すると、再び開閉スプリング４８の作用線がトグルリンク機構のデッドポイントを越え、トグルリンク機構は屈曲する。つまり、下リンク４６がクロスバーピン３６を引っ張り上げ、クロスバー３２が図３の紙面上反時計方向に回動し、これにより可動接触子２３が持ち上げられるので、図４に示すように、可動接点２２と固定接点２１が開離し、回路遮断器１０１は開路へ移行する。

次に回路遮断器１０１のトリップ動作について図５を用いて説明する。閉路状態の遮断器に過電流が流れると引外し装置３０（図２を参照）が動作し、固定フレーム４３にトリップバーピン３７を介して回転自在に軸支されたトリップバー３３の紙面上の下端を押圧してトリップバー３３を図５の紙面上の反時計方向に回転させる。トリップバー３３がトリップバーピン３７を支点として回転し、トリップバー３３と固定フレーム４３に回転自在に支点３４ａで軸支されたラッチ３４との係合部３４ｂでの係合が外れるとラッチ３４が支点３４ａを支点として紙面上反時計方向に回転する。ラッチ３４が回転することでラッチ３４と固定フレーム４３に回転自在に支点４４ａで軸支されたレバー４４との係合部３４ｃでの係合が外れてレバー４４が開閉スプリング４８の力により紙面上時計方向に支点４４ａを支点として回転する。同時にレバー４４に軸支されている上リンク４５が下リンク４６を介してクロスバー３２を引っ張り上げて可動接点２２と固定接点２１が開離しトリップ動作が完了する。

次に回路遮断器１０１のリセット動作説明について図６を用いて説明する。トリップ状態（図５の状態）の遮断器においてハンドル４１を紙面上左方向に回転させると連動してハンドルアーム４２がレバー４４を回転させる。レバー４４が回転し、レバー４４とラッチ３４の係合部３４ｃ（図４参照）での係合位置を越えるとラッチ３４およびトリップバー３３はラッチ３４の回転軸３４ａに取り付けられた捻りばね状のトリップバースプリング３５の回転モーメント（この回転モーメントの、中心はラッチ３４の支点３４ａ、作用点は３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）により、係合部３４ｂ（図４参照）で係合した係合状態になる。その係合によりレバー４４はラッチ３４によりリセット状態（図４に３４ｃでしめすようにレバー４４とラッチ３４とが係合した状態）で保持されることでリセット動作が完了する。
リセット動作が完了した状態は、図７に拡大して例示してある。トリップバー３３にトリップバースプリング３５の付勢力が作用する作用点が、トリップバースプリング３５の先端部と、トリップバースプリング３５の先端部と前記トリップバースプリング３５の支承点（トリップバースプリング３５の回転中心である支点３４ａ）との間に形成されている。

以下、本発明の要部の一例を、図８の事例により詳述する。図８は、本発明の要部の一例を示す側面図であり、（ａ）は回路遮断器のオン状態（閉路状態）での要部の状態を、（ｂ）は回路遮断器の引外し完了位置での要部の状態を、（ｃ）は回路遮断器のトリップ状態での要部の状態を、それぞれ示す図である。

回路遮断器の閉路状態（図８（ａ）参照）においてトリップバー３３はトリップバースプリング３５の１端と第一係合部３３ａで当接している。
この状態から遮断器はトリップ動作を行う過程で引外し完了位置（図８（ｂ）参照）までは前記同様に第一係合部３３ａで当接していることでこの間のトリップバー３３のトリップバースプリング３５による回転モーメントはほぼ一定であるため、引外し装置による引外し完了まではトリップバー３３の引外し時の荷重を急激に増大させることはない。その後、引外し完了後、トリップ位置（図８（ｃ）参照）までの範囲になるとトリップバー３３とトリップバースプリング３５は第一係合部３３ａと別に設けられた突起３３ｂで当接する。そのため、トリップバー３３とトリップバースプリング３５はトリップバースプリング３５の根本側で当接することになりトリップバースプリング３５による回転モーメントが急激に増大する。すなわち、トリップバー３３が前記トリップ動作（紙面上の時計方向の回転）と逆の動き（紙面上の反時計方向の回転）を行うリセット動作においては、リセット時にトリップバー３３の復帰力が増大することになり、主に短絡遮断時に発生する溶融物、煤等の影響に起因するリセット不能を防止することが可能になる。つまり、遮断時の煤がトリップバー３３の回転軸３７部に付着しこの付着により回転軸３７部でのトリップバー３３の回転に対する摩擦が増大して、トリップバー３３の回転を妨げてしまうことにより、トリップバースプリング３５のスプリング力が小さいとリセット不能になる場合が生じるが、本実施の形態１によれば、前述のように、リセット不能を防止することが可能になる。

例えば、図１１に示す従来の回路遮断器においては、図示のとおり、トリップバー３３の作動角が小さく、トリップバー３３とトリップバースプリング３５は常にトリップバースプリング３５の先端でトリップバー３３と一つの係合部33aで当接しているため大きな回転モーメントを得ることが困難であり、リセット不能になる場合が生じるが、本実施の形態１によれば、前述のように、リセット不能を防止することが可能になる。
なお、トリップバー３３にトリップバースプリング３５によって作用する回転モーメントの中心（ラッチ34の支点34a）は変わらず、トリップバー３３とトリップバースプリング３５の当接位置（作用点）が変わる（図示33aが33b（実施の形態１の場合）もしくは33c（後述の実施の形態２，３の場合）に変わる）ことにより、トリップバー３３の回転モーメントが増大する。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を図９の実施例に基づいて説明する。２段階で回転モーメントを得るために、トリップバースプリング３５のトリップバー３３側の一端を屈曲部３５ａから曲げた形状とする。これにより、実施の形態１と同様な効果が得られ、引外し装置による引外し完了まではトリップバー３３はトリップバースプリング３５とトリップバー３３の第一係合部３３ａで当接しているので引外し時の荷重を増大させることなく、また引外し完了後は当接位置がトリップバー３３の第二係合部３３ｃに変わることでリセット時のトリップバー３３の復帰力を増大させることができ、主に短絡遮断時に発生する溶融物、煤等の影響に起因するリセット不能を防止することが可能になる。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３を図１０の実施例に基づいて説明する。
実施の形態１で示したトリップバー３３の突起３３ｂと、実施の形態２で示したトリップバー３３側の一端を屈曲部３５ａから曲げた形状としたトリップバースプリング３５とを併用したものである。これにより、更に大きな効果を得ることが可能となる。

なお、前述の説明および前述の各図からも明白なように、本実施の形態１には、以下のような技術的特徴がある。
特徴点１：固定フレームに回動可能に枢支され、ハンドルにより操作されるハンドルアームと、上リンクと下リンクを有しその連結部分と上記ハンドルアーム間に開閉スプリングが張架されたトグルリンク機構と、上記下リンクにクロスバーピンにより連結されて上記トグルリンク機構の動作により回動するクロスバーと、一端に可動接点を有し、他端が回動可能に枢支され、上記クロスバーの回動に連動する可動接触子と、上記可動接点と接離する固定接点を有した固定接触子とを備えた回路遮断器の開閉機構部において、引外し装置による引外し動作においては固定フレームに回動可能に枢支されるトリップバーとラッチとレバーを有しその３部品の係合およびラッチ回転軸に設けたトリップバースプリングの付勢力によりリセット動作を行う引外し機構部を有する回路遮断器において、上記トリップバーは、上記トリップバースプリングの回転中心側に突出し、引外し完了位置からトリップ位置において上記トリップバースプリングと係合する突起を有するものである。
特徴点２：固定フレームに回動可能に枢支され、ハンドルにより操作されるハンドルアームと、上リンクと下リンクを有しその連結部分と上記ハンドルアーム間に開閉スプリングが張架されたトグルリンク機構と、上記下リンクにクロスバーピンにより連結されて上記トグルリンク機構の動作により回動するクロスバーと、一端に可動接点を有し、他端が回動可能に枢支され、上記クロスバーの回動に連動する可動接触子と、上記可動接点と接離する固定接点を有した固定接触子とを備えた回路遮断器の開閉機構部において、引外し装置による引外し動作においては固定フレームに回動可能に枢支されるトリップバーとラッチとレバーを有しその３部品の係合およびラッチ回転軸に設けたトリップバースプリングの付勢力によりリセット動作を行う引外し機構部を有する回路遮断器において、上記引外し機構部のトリップバースプリングの一端を曲げることで、２段階で回転モーメントを得るものである。

なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略、組み合わせることができる。

１１ ベース、 １２ カバー、 ２１ 固定接点、
２２ 可動接点、 ２３ 可動接触子、 ２７ 固定接触子、
３２ クロスバー、 ３３ トリップバー、
３３ａ 第一係合部（作用点）、 ３３ｂ 突起（作用点）、
３３ｃ 第二係合部（作用点）、 ３４ ラッチ、
３４ａ ラッチ３４の支点（回転軸）（回転モーメントの中心）（トリップバースプリングの支承点）、
３４ｂ 係合部（トリップバー３３とラッチ３４との係合部）、
３４ｃ 係合部（レバー４４とラッチ３４との係合部）、
３５ トリップバースプリング、 ３６ クロスバーピン、
３７ トリップバーピン（トリップバー３３の支点）、
４１ ハンドル、 ４２ ハンドルアーム、 ４３ 固定フレーム、
４４ レバー、 ４４ａ レバー４４の支点、
４５ 上リンク、 ４５ａ 上リンク４５の一端、
４５ｂ 上リンク４５の他端、 ４６ 下リンク、
４６ａ 下リンク４６の一端、 ４６ｂ 下リンク４６の他端、
４７ リンクピン、 ４８ 開閉スプリング、 １０１ 回路遮断器

Claims (3)

1. 過電流引外し装置によりトリップバーが駆動されて遮断動作しトリップバースプリングの付勢力により前記トリップバーがリセット動作を行う回路遮断器において、
   前記トリップバーに前記トリップバースプリングの付勢力が作用する作用点は、
   オン状態から引外し完了までは、前記トリップバースプリングの先端部に、
   引外し完了からトリップ位置までの間は、前記トリップバースプリングの、前記先端部よりも根本側の位置に、
   それぞれ形成されていることを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１に記載の回路遮断器において、前記先端部よりも根本側の位置の作用点は、前記トリップバーに設けられた突起により形成されることを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項１または請求項２に記載の回路遮断器において、前記先端部よりも根本側の位置の作用点は、前記トリップバースプリングに設けられた屈曲部により形成されることを特徴とする回路遮断器。

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