JP4857881B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などを対象とする回路遮断器に関し、詳しくは回路遮断器の開閉機構の構造に係わる。

頭記の回路遮断器において、主回路接点が閉極した通電状態で異常なパルス電流などにより固定接点と可動接点との間が溶着した状態になると、過電流引外し装置が正常に作動しても主回路接点は閉極したまま開閉機構のラッチが釈放され、操作ハンドルがＯＮ位置からＴＲＩＰ表示位置に移動して停止する。

この場合に、接点溶着のままハンドルをＯＦＦ位置に移動操作することができると回路遮断器の主回路接点が開極したと誤認し、この状態で負荷側回路の保守,点検を行ったりすると、作業員が活線に触れて感電するおそれがある。

そこで、上記問題に対する安全対策として、通電中に接点が溶着した場合にはハンドルのＯＦＦ位置への移動を阻止するように機械的にロックする各種方式のアイソレーション機能を備えた回路遮断器が従来から提案されており、その一例として開閉機構に、接点の溶着状態ではハンドルがＯＦＦ位置に移動できないようにするストッパ機構を設けるとともに、さらに開閉機構に開離部材を追加装備し、接点の溶着が軽度である場合にはハンドル操作によりラッチを釈放して開閉機構を強制的にトリップさせ、このトリップ動作で放勢する開閉スプリングのばね力を利用して接点間の溶着を引き剥がすようにした回路遮断器が知られている(特許文献１参照)。

次に、特許文献１に開示されている回路遮断器の構成，およびその各動作状態を図８〜図１１に示す。各図において、１は遮断器の本体ケース、２は主回路の固定接触子、２ａは固定接点、３は回動式の接触子ホルダ４に保持した可動接触子、３ａは可動接点、５は消弧グリッド、６は接触子ホルダ４に連繋した開閉機構、７は操作ハンドルであり、図示してないがケース１に主回路の過電流を検出して開閉機構６にトリップ指令を与える熱動式ないし電磁式の過電流引外し装置を備えている。

ここで、開閉機構６は、図９で示すように先端（図示の下端側）をフレーム６ａに枢支して上端を操作ハンドル７に結合したハンドルレバー８と、一端を支軸９に枢支して他端の爪部をラッチ受け１０に係止した揺動レバー式のラッチ１１と、上リンク１２と下リンク１３との間をトグルピン１４により結合した上で、上リンク１２，下リンク１３の他端をそれぞれ支軸ピン１５，１６によりラッチ１１，接触子ホルダ４に枢支連結して架け渡したトグルリンクと、前記トグルピン１４とハンドルレバー８の上端との間に張架した開閉スプリング（引っ張りばね）１７との組立体になる。なお、１８はラッチ受け１０に連繋させたトリップクロスバー、１９は閉極位置で可動接触子３の接点３ａを固定接触子２の接点２ａに押圧する接圧ばねである。

また、先記したアイソレーション機能に対応するストッパ手段として、上リンク１２の側縁に凸状カム１２ａを形成し、この凸状カム１２ａに対向してハンドルレバー８のＯＮ側サイド（図示の左側）には先端を「く」の字状に屈曲したストッパ片８ａを設けている。さらに、先記の開離部材として、開閉機構６には一端をトグルピン１４に軸支して先端をトリップクロスバー１８およびハンドルレバー８のストッパ片８ａに対峙させたＹ字形の開離プレート２０を備え、トグルピンの軸上に設けた捩じりコイルばねで開離プレート２０を反時計方向にばね付勢している。

上記構成になる回路遮断器の開閉，トリップ動作は特許文献１に詳しく述べられており、操作ハンドル７をＯＮ位置に倒した投入状態（図８参照）では、開閉スプリング１７のばね力を受けたトグルリンクの上リンク１２（上端側の支軸１５が固定点となる）と下リンク１３がほぼ直線状に延びて接触子ホルダ４を反時計方向に押し下げ、可動接触子３の接点３ａが固定接触子２の接点２ａの上に当接して主回路接点が閉極している。この状態から操作ハンドル７をＯＦＦ位置（図９参照）に倒すと、開閉スプリング１７のばね力作用線がデッドポイント（上リンク１２の支軸１５）を超えて反転し、これによりトグルリンク機構の上リンク１２と下リンク１３が逆「く」字状に座屈して接触子ホルダ４が時計方向に回動し、可動接触子３が固定接触子２から開離移動して主回路接点が開極する。

また、図１０はトリップ動作により主回路接点が開極した状態を表しており、図８のＯＮ状態で主回路に通流する過電流を検出して過電流引外し装置（図示せず）が作動すると、その機械的な出力がトリップクロスバー１８を叩いてラッチ受け１０がラッチ１１の係止を釈放する。これにより、開閉スプリング１７のばね力でラッチ１１が支軸９を支点に反時計方向に回動し、これに従動してラッチ１１に連結した上リンク１２の支軸ピン１５が図１０の位置に変位する。この結果、上リンク１２とトグルピン１４を介して連結されている下リンク１３が上方に引き上げられ、接触子ホルダ４が時計方向に回動して可動接触子３を開極する。なお、このトリップ動作状態では、操作ハンドル７が図示のトリップ表示位置（ＯＮ位置とＯＦＦ位置の中間）に停止し、またラッチ１１に連結した上リンク１２の上端支軸１５は図示位置に移動する。このトリップ動作状態から回路遮断器を再投入するには、操作ハンドル７をＴＲＩＰ位置からＯＦＦ位置（図９参照）に倒してラッチ１１をリセットした上で、改めてＯＮ位置（図８参照）に倒す。

一方、主回路接点の溶着が生じた状態で、回路遮断器をＯＦＦ操作しようとハンドル７をＯＮ位置からＯＦＦ位置に向けて動かすと、図１１で示すようにハンドル７の移動途上でハンドルレバー８のストッパ片８ａが開離プレート２０を押す。したがって、開離プレート２０はトグルピン１４を支点として時計方向に傾動し、プレートの先端がラッチ受け１０を押してラッチ１１の係合を釈放する。これにより、ハンドルレバー８とトグルピン１４との間に架け渡した開閉スプリング１７のばね力（引っ張りばね力）により、ラッチ１１には支軸９を支点として反時計方向に回動させるような力が働き、これに連係して接触子ホルダ４には下リンク１３を介して開離力Ｆが加わるようになる。この開離力Ｆは可動接触子３を固定接触子２から引き離す方向に作用するので、接点の溶着が軽度であれば溶着が引き剥がれて可動接触子３が開極し、図１０のトリップ動作状態に移行する。

なお、接点溶着の状態が重度で前記のハンドル操作でも溶着が引き剥がれない場合には、図１１で示すようにハンドルレバー８のストッパ片８ａが上リンク１２の突起部１２ａに係合し、操作ハンドル７が図示位置からさらにＯＦＦ位置へ移動するのを阻止する（アイソレーション機能）。
特開２０００−３２３００３号公報（第４−７頁、図１−図６）

ところで、前記した従来の開閉機構（特許文献１）は、溶着した接点を引き剥がす開離力，および部品の点数，組立面で次記のような課題がある。

すなわち、接点溶着の状態でハンドル操作により溶着状態を剥離させるには、ハンドル７の移動途上で開閉機構のラッチを釈放させるための開離部材として、図示の開離プレート２０，およびこの開離プレート２０の付勢ばね（捩じりコイルばね）を必要とすることから、開閉機構の部品点数，組立工数が増加して製品がコスト高となる。

また、接点の溶着状態で、ハンドル操作により前記の開離部材を介して開閉機構のラッチを釈放させた際の動作で可動接触子に働く開離力は小さく、接点間の溶着を剥離できるのは極軽度な溶着状態の場合に限られる。

すなわち、図１１で表すように、接点溶着の状態でハンドル７のＯＦＦ方向への移動操作により開離プレート２０を介してラッチ１１を釈放した直後の状態では、トグルリンクの位置は図８に示した閉極状態から殆ど変位せず、かつ上リンク１２の上端は支軸１５を介してラッチ１１と固定的に連結されていることから、ラッチ１１は上リンク１２，下リンク１３に拘束されて自由には釈放位置（図１０参照）に回動できない。

このために、ハンドルレバー８とトグルピン１４との間に架け渡した開閉スプリング１７のばね力により接点溶着を剥離させるように接触子３に働く開離力Ｆは次のようになる。すなわち、図１１に示したラッチ釈放直後の状態では、開閉スプリング１７のばね力により、上リンク１２には支軸１５を支点として反時計方向の回転トルクが加わり、この回転トルクが下リンク１３を介して接触子ホルダ４に伝達し、可動接触子３の開離力Ｆとして作用することになる。

しかしながら、図１１におけるトグルリンクの位置から判るように、上リンク１２の上端をラッチ１１に連結している支軸１５とトグルピン１４とを結んだ軸線と開閉スプリング１７のばね力作用線との間の角度は小さな鋭角である。したがって、開閉スプリング１７のばね力を上リンク１２の軸線に沿った方向のベクトル成分と、上リンク１２を反時計方向に回動させるベクトル成分（回転トルク）とに分けると、開閉スプリング１７のばね力の大半は上リンク１２の軸線に沿ったベクトル成分となり、上リンク１２に作用する回転トルクは非常に小さくなる。つまり、開閉スプリング１７のばね力を上リンク１２の回転トルクに変換する効率は低い。このために、接点の溶着に抗して可動接触子３を引き上げる開離力Ｆも小さく、溶着状態が極軽度である場合を除いては、ラッチ１１の釈放動作で接点の溶着を剥離させることは困難となる。

しかも、前記の接触子開離動作はハンドルの手動操作により人為的にラッチを釈放させた状態でのみ機能し、接点溶着が生じた通電状態で過電流引外し装置によるトリップ動作でラッチが釈放された場合には、トリップ動作後のハンドルによる強制開極操作によって始めて機能するようになるが、この場合でも先記のように開閉スプリングのばね力を上リンクの回転トルクに変換する効率が低いために十分な開離力が得られない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、新たな部品を追加することなしに、トグルリンクの上リンクとラッチとの間の枢支連結部の構造を改良することにより、接点溶着状態でのトリップ動作時に可動接触子に作用する開離力を増強して遮断動作の信頼性向上を図ったアイソレーション機能付きの回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、主回路の固定接触子および回動式の接触子ホルダに保持した可動接触子、接触子ホルダに連繋した開閉機構、操作ハンドル、および過電流引外し装置を装備した回路遮断器であって、前記開閉機構が、先端をフレームに枢支して操作ハンドルに結合したハンドルレバーと、一端をフレームに軸支し、常時は先端爪部をラッチ受けに係止して鎖錠位置に係止保持されているラッチと、トグルピンを介して結合された上リンクと下リンクからなり、上リンク，下リンクの他端をそれぞれラッチ，接触子ホルダに枢支連結して架け渡したトグルリンクと、前記トグルピンとハンドルレバーの上端との間に張架した開閉スプリングとの組立体からなり、ハンドルのＯＮ，ＯＦＦ操作により主回路接点を開閉し、また過電流の通流時には前記ラッチを釈放して開閉機構をトリップ動作させるようにしたものにおいて、
固定／可動接点間に接点溶着が生じた状態でのトリップ動作時に、ラッチが上リンクの拘束干渉を受けずに釈放位置へ回動可能となるよう、トグルリンクの上リンクとラッチとの間をスライド可能に枢支連結するものとし、具体的には上リンクの上端に長穴形の軸受部を形成し、該軸受部の長穴にラッチに設けた連結軸部を嵌合してラッチと上リンクとの間をスライド可能に枢支連結する。
また、接点が溶着した状態でのトリップ動作で可動接触子が開極しない場合に、手動によるハンドル操作でハンドルがＯＦＦ位置に移動するのを阻止するアイソレーション機構として、上リンクの側縁に凸状カムを形成するとともに、該凸状カムに対向してハンドルレバーのＯＮ側サイドにアーム状のストッパ片を設ける（請求項２）。

上記の構成により、接点溶着の状態でのトリップ動作時には、開閉スプリングの復帰ばね力が可動接触子の開離力として効率よく作用するようになる。

すなわち、トリップ動作によりラッチが釈放された状態では、接触子ホルダを介して可動接触子に連繋したトグルリンクの下リンクは接点の溶着に拘束されて自由に動き得ないものの、上リンクはトグルピンの周りに自由に揺動できる。これにより、トグルピンに加わる開閉スプリング（開閉スプリングはトグルピンとハンドルレバーの間に張架されている）のばね力によりラッチには上リンクを介して回転トルクが作用し、この回転トルクを受けてラッチは釈放位置に向けて回動する。この場合に、上リンクはトグルピンを介して下リンクに連結されているのでラッチの動きには追従しないが、ラッチに設けた連結軸は上リンクの上端に形成した軸受部の長穴を自由にスライドできるので、ラッチと上リンクとが互いに拘束し合うことはない。これにより、開閉スプリングの復帰ばね力がトグルピンに連結されている下リンクを直接引き上げて接点間の溶着を引き剥がす開離力として作用するようになる。つまり、開閉スプリングの復帰ばね力は従来構造のように上リンクの回転トルクに変換されることなしに、復帰ばね力が全て可動接触子の開離力として有効に働くようになる。

したがって、固定／可動接点間の溶着状態が多少重度であっても、溶着を引き剥がして可動接触子を開極させることができて遮断動作の信頼性が向上する。

また、上記の構成に加えて、上リンクの側縁に凸状カムを形成し、該凸状カムに対向してハンドルレバーのＯＮ側サイドにアーム状のストッパ片を設けたことにより、接点溶着の状態が重度で前記のトリップ動作による開離力でも接点の溶着が引き剥がれない場合は、操作ハンドルをＯＦＦ位置に移動しようとしても、その移動途上でハンドルレバーに設けたストッパ片が上リンクの凸状カムに衝合してそれ以上のハンドル移動を阻止してアイソレーション機能を確保できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図８〜図１１に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。

まず、図１（ａ）に回路遮断器の全体構造を、図１（ｂ）および図２に開閉機構のラッチとトグルリンクの上リンクとの間の枢支連結構造を示す。すなわち、図示実施例の回路遮断器における開閉機構は図８に示した特許文献１の構造と基本的に同様であるが、アイソレーション機能を付与する機構として、ハンドルレバー８のＯＮ側サイドには、「く」の字形に屈曲したストッパ片８ａが、またこのストッパ片８ａに対向して上リンク１２の側縁には凸状カム１２ａ（図１（ｂ）参照）が形成されている。

また、ラッチ１１と上リンク１２との間の枢支連結構造について図示実施例では、図２で示すようにラッチ１１に連結軸１１ａを形成し、この連結軸１１ａに対向して上リンク１２の上端部には直線状のガイド部を備え、リンクの軸方向に沿ってＵ字状に切欠いた開放形軸受部１２ｂが形成されており、開閉機構６の組立位置でこの開放形軸受部１２ｂにラッチの連結軸１１ａを嵌合してラッチ１１と上リンク１２との間をスライド可能に枢支連結している。なお、軸受部１２ｂのＵ溝は後記のようにラッチ１１が釈放位置に回動した状態でも、連結軸１１ａがＵ溝から外れないような溝深さに設定しておく。

上記の構成によるオン，オフ，トリップ動作は従来の回路遮断器と同様であり、操作ハンドル７をＯＮ位置に倒した投入状態では、図３で示すようにトグルリンクの上リンク１２と下リンク１３が略直線状に延びて接触子ホルダ４を反時計方向に回動し、可動接触子３の接点３ａが固定接触子２に当接して主回路接点を閉極する。また、この閉極状態から操作ハンドル７をＯＦＦ位置（図４参照）に倒すと、開閉スプリング１７の作用線がデッドポイントを超えて反転し、これによりトグルリンク機構の上リンク１２と下リンク１３が逆「く」字状に座屈して接触子ホルダ４は時計方向に回動し、可動接触子３が固定接触子２から上方に移動して主回路接点が開極する。

また、図３の投入状態で主回路に通流する過電流を検出して過電流引外し装置（図示せず）が作動すると、その機械的出力がトリップクロスバー１８を叩き、ラッチ受け１０がラッチ１１を釈放する。これにより、ハンドルレバー８とトグルピン１４との間に架け渡した開閉スプリング１７の復帰ばね力を受けてラッチ１１が支軸９を支点に反時計方向に回動し、この動きに伴ってラッチ１１に設けた連結軸１１ａが開閉スプリング１７の作用線の左側に移動する。その結果、開閉スプリング７の復帰ばね力を受けてトグルリンクの上リンク１２，下リンク１３が逆「く」の字形に座屈し、これに連動して接触子ホルダ４が時計方向に回動して可動接触子３を開極する。

次に、主回路接点が溶着した状態でのトリップ動作により接点の溶着を引き剥がす開離動作を図６，図７で説明する。図６で示すように固定接触子２の接点と可動接触子３の接点が溶着したままの状態でトリップ動作するとラッチ１１が釈放される。ところで、このラッチ釈放の状態では、接触子ホルダ４を介して可動接触子３に連繋したトグルリンクの下リンク１３は接点の溶着に拘束されて自由に動き得ないものの、上リンク１２はトグルピン１４の周りに揺動可能である。これにより、トグルピン１４に加わる開閉スプリング１７の復帰ばね力によりラッチ１１には上リンク１２を介して反時計方向の回転トルクが作用し、この回転トルクを受けてラッチ１１は支軸９を支点に釈放位置（図４の位置）に向けて回動する。

この場合に、ラッチ１１に設けた連結軸１１ａは上リンク１２の上端に形成した開放形軸受部１２ｂのＵ字溝をガイド部に沿ってスライド可能に枢支連結されているので、ラッチ１１は支軸９を支点として上リンク１２の拘束を受けずに回動し、またこのラッチ１１の回動に追随して上リンク１２は図７で示すようにトグルピン１４の周りを反時計方向に揺動する。その結果、連結軸１１ａの回動軌跡と軸受部１２ｂとの回動軌跡との差により、図示のように連結軸１１ａと軸受部１２ｂとの間には遊び間隙ｇが生じるようになる。

したがって、開閉スプリング１７の復帰ばね力ｆは、上リンク１２，ラッチ１１の規制を受けずに、トグルピン１４に連結されている下リンク１３を直接引き上げて固定／可動接点間の溶着を引き剥がす開離力Ｆとして作用するようになる。つまり、開閉スプリング１７の復帰ばね力は従来構造（図１１参照）のように上リンク１２の回転トルクに変換されることなしに、ばね力が全て可動接触子３の開離力として有効に働くようになる。

これにより、接点間の溶着状態が多少重度であっても、開閉スプリング１７の復帰ばね力により溶着を引き剥がして可動接触子３を開極させることができて遮断動作の信頼性が向上する。

また、接点間の溶着状態が重度で前記のトリップ動作に働く開離力Ｆで可動接触子３を開極できない場合には、この位置から操作ハンドル７をＯＦＦ位置に移動しようとしても、その移動途上でハンドルレバー８に設けたストッパ片８ａが上リンク１２の側縁に形成した凸状カム１２ａに衝合して係合し、それ以上に操作ハンドル７が移動するのを阻止する。これにより、回路遮断器のアイソレーション機能を確保できる。

なお、図示実施例では、上リンク１２の上端にＵ字状の開放形軸受部１２ｂを形成してラッチ１１の連結軸１１ａとスライド可能に枢支連結しているが、Ｕ字状の開放形軸受部１２ｂの代わりに、上リンク１２の上端にリンク軸方向の長穴形状の軸受部を形成し、この長穴にラッチ１１の連結軸１１ａを嵌入してスライド可能に枢支連結するようにしてもよい。なお、この構造では開閉機構の組立性を考慮して連結軸１１ａはラッチ１１と切り離し、上リンク１２の長穴に嵌合した状態でラッチ１１に固定するようにする。

本発明の実施例による回路遮断器の構成図で、（ａ）は回路遮断器全体の内部構造図、（ｂ）は（ａ）における開閉機構のラッチとトグルリンクの上リンクとの組立構造を表す斜視図 図１（ｂ）の分解斜視図 図１における開閉機構のオン動作状態を表す側面図 開閉機構のオフ動作状態を表す側面図 開閉機構のトリップ動作状態を表す側面図 接点溶着状態での開閉機構のトリップ動作状態を表す側面図 図６のトリップ動作時における開閉スプリングの作用説明図 特許文献１に開示されている回路遮断器の構成図でオン状態を表す図 図８における開閉機構のオフ動作状態を表す側面図 図８における開閉機構のトリップ動作状態を表す側面図 図８の回路遮断器における接点溶着状態でのトリップ動作状態を表す図

２ 固定接触子
３ 可動接触子
４ 接触子ホルダ
６ 開閉機構
６ａ フレーム
７ 操作ハンドル
８ ハンドルレバー
８ａ ストッパ片
９ ラッチの支軸１１ ラッチ１２ トグルリンクの上リンク１２ａ 凸状カム１２ｂ 開放形軸受部１３ 下リンク１４ トグルピン１７ 開閉スプリング

Claims (2)

1. 主回路の固定接触子および回動式の接触子ホルダに保持した可動接触子、接触子ホルダに連繋した開閉機構、操作ハンドル、および過電流引外し装置を装備した回路遮断器であって、前記開閉機構が、先端をフレームに枢支して操作ハンドルに結合したハンドルレバーと、一端をフレームに軸支し、常時は先端爪部をラッチ受けに係止して鎖錠位置に係止保持されているラッチと、トグルピンを介して結合された上リンクと下リンクからなり、上リンク，下リンクの他端をそれぞれラッチ，接触子ホルダに枢支連結して架け渡したトグルリンクと、前記トグルピンとハンドルレバーの上端との間に張架した開閉スプリングとの組立体からなり、ハンドルのＯＮ，ＯＦＦ操作により主回路接点を開閉し、また過電流の通流時には前記ラッチを釈放して開閉機構をトリップ動作させるようにしたものにおいて、
   固定／可動接点間に接点溶着が生じた状態でのトリップ動作時に、ラッチが上リンクの拘束干渉を受けずに釈放位置へ回動可能となるよう、上リンクの上端に長穴形の軸受部を形成し、該軸受部の長穴にラッチに設けた連結軸部を嵌合してトグルリンクの上リンクとラッチとの間をスライド可能に枢支連結した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、主回路接点が溶着した状態で操作ハンドルがＯＦＦ位置に移動するのを阻止するアイソレーション機構として、上リンクの側縁に凸状カムを形成するとともに、該凸状カムに対向してハンドルレバーのＯＮ側サイドにアーム状のストッパ片を設けたことを特徴とする回路遮断器。

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