JP5676782B2 - 回路遮断器 - Google Patents
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Description
この回路遮断器を高遮断容量化していくにあたり、特に電気用品安全法に規定されている2分以内動作を満足させなければならない低定格品(例えば、30A以下)では直接バイメタルに通電することで2分以内動作を満足させている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、短絡時の短絡電流がバイメタルを通過することによりバイメタルが溶断を起こすか、バイメタルが永久変形を起こす等の問題が発生する。
これを防ぐためバイメタルの先端に延長板を配置し構成している回路遮断器が知られている(例えば、特許文献2参照)。
その要因は開閉機構部と熱動引き外し装置とを連結しているトリップバーに、開閉機構部を引き外した後、ある一定のストロークをもってストッパー位置を持たせていることから、遮断時のバイメタルはこのストッパー位置により拘束され永久変形を起こす。
よって、遮断後は、この永久変形によりトリップバーとバイメタルとの間の距離が大きくなるため、引き外し動作時間の遅延につながっている。
そのため撓み量0.5mmで引き外し荷重分の荷重をこの延長板で発生させるためには、相当バネ乗数の高い板材で構成しなければならない。
結果的にこの延長板ではバイメタルと同等の剛性を持った板材が必要となり、遮断時のバイメタルの湾曲量がそのままバイメタルへ伝わり永久変形を防ぐことが難しくなる。
まず、図を用いて本発明の実施の形態1における回路遮断器の概略構造について説明する。
図1において、回路遮断器100は、絶縁材料で形成されたベース2とカバー3とからなる筐体1を用いて構成される。
ベース2上には、極数分各相の回路遮断ユニット(例えば3相の場合、3個)が互いに並列に配置され、中央の回路遮断ユニットの上部には、周知のトグルリンク機構を有する開閉機構部20が配置される。
カバー3は、ベース2上の各相の回路遮断ユニットと、開閉機構部20を覆い、開閉機構部20の操作ハンドル21はカバー3から突出する。
各相の回路遮断ユニットは、同じ構成を有し、クロスバー10は、各相の回路遮断ユニットを横断して各相の回路遮断ユニットと直交するように、ベース2上に配置される。
可動接点5が固定接点4に接触すれば、電源側端子7、負荷側端子8の間の電気回路がオンとなり、また、可動接点5が固定接点4から開離すれば、電源側端子7、負荷側端子8間の電気回路がオフとなる。
クロスバー10がその軸心を中心として回動したときに、各相の回路遮断ユニットの各可動接触子6が同時に回動され、この可動接触子6の回動により、可動接点5が固定接点4に接離する。
開閉機構部20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22と、トリップバー22を最大トリップ位置でロックするトリップバーストッパー23を備えている。
また、可動接触子6に近接して消弧室11が配置され、開閉機構部20の動作時に可動接点5と固定接点4との間に発生するアークを消弧する。
電磁引き外し装置40は、固定鉄心41と、瞬時遮断時に固定鉄心41に吸着され、トリップバー22を駆動する可動鉄心42と、可動鉄心42を付勢する復帰スプリング43と、可動鉄心42を軸支するシャフト44とを備えている。
また、バイメタルアッパー54は、バイメタルアッパーベース52に設けられたバイメタルアッパーストッパー55へ当接した状態でバイメタルアッパースプリング56により常に付勢されており、バイメタルアッパー54におけるバネ荷重は、トリップバー22の当接位置において、引き外し荷重より大きくなるように設定されている
更に、バイメタル51の上端にはリベット60により通電用接続部材58が固着されている。そしてバイメタル51は、通電用接続部材58及び可撓導体59を介して負荷側端子8に接続され、電路の電流が流れるようになっている。
なお、図3では、バイメタルアッパーベース52は、通電用接続部材58と一体に形成されている例を示したが、バイメタルアッパーベース52と通電用接続部材58とを別体とし、両者を溶接等で固着するようにしても良い。
バイメタル51に所定電流以上の過電流が流れると、バイメタル51自身が発熱し、この発熱によりバイメタル51が湾曲変形する。
バイメタル51が湾曲すると、過電流特性調整用ネジ57がバイメタルアッパー54とバイメタルアッパーベース52を介してバイメタル51に固着されているので、過電流特性調整用ネジ57がトリップバー22を押し、開閉機構部20が駆動され可動接触子6を回動させる。可動接触子6の回動により固定接点4から可動接点5が開離し、電流遮断の動作が完了する。(図4〜6参照)
なお、図4は、熱動引き外し装置50が動作した瞬間の状態で、この状態ではまだ可動接点5が固定接点4に接触している。
この場合、バイメタルアッパー54におけるバネ荷重は、トリップバー22の当接位置において、引き外し荷重より大きく設定されているので、バイメタルアッパー54は回動することなくトリップバー22を押し込むことができる。
このため、トリップバー22の当接位置において、バイメタルアッパー54は回動することなくトリップバー22を押し込むことができると共に、トリップバー22が駆動され開閉機構部20が引き外された状態においては、バイメタルアッパースプリング56がバイメタルアッパー54に加わる荷重に応じてたわむようになっている。
この回動により可動鉄心42がトリップバー22を押し、開閉機構部20が駆動され可動接触子6を回動させる。
可動接触子6の回動により固定接点4から可動接点5が開離し、過大電流は遮断されトリップ動作が完了する。
そのため、バイメタルアッパー54が回動する。バイメタルアッパースプリング56のバネ荷重特性以上の荷重がバイメタルアッパー54に加わるので、バイメタルアッパースプリング56がたわみ、バイメタルアッパー54が回動する。
このようにバイメタルアッパー54の回動によりバイメタル51には、バイメタルアッパースプリング56のバネ荷重特性以上の荷重はかからないこととなる。
これにより遮断前後での引き外し時間の変化がない安定した引き外しが可能な回路遮断器を得ることができる。
図8(a)(b)は熱動引き外し装置50の要部を互いに逆方向から見た拡大斜視図、図9は実施の形態2における最大トリップ位置での引き外し装置を示す拡大側面図である。
本実施の形態2は、実施の形態1においてひねりバネで構成されていたバイメタルアッパースプリング56を、押しバネで構成されたバイメタルアッパースプリング61に置き換えたものである。その他の構成については、実施の形態1と同様につき、説明は省略する。
なお、本実施の形態2では、バイメタルアッパースプリングは押しバネとしたが、引きバネ等で構成してもよく、同様の効果を得ることができる。
なお,本発明は,その発明の範囲内において,各実施の形態を自由に組み合わせたり,各実施の形態を適宜,変形,省略することが可能である。
1 筺体
2 ベース
3 カバー
4 固定接点
5 可動接点
6 可動接触子 可動子
7 電源側端子
8 負荷側端子
9 可動子ホルダー
10 クロスバー
11 消弧室
20 開閉機構部
21 操作ハンドル
22 トリップバー
23 トリップバーストッパー
30 引き外し装置
40 電磁引き外し装置
41 固定鉄心
42 可動鉄心
43 復帰スプリング
44 シャフト
50 熱動引き外し装置
51 バイメタル
52 バイメタルアッパーベース
53 回転軸
54 バイメタルアッパー
55 バイメタルアッパーストッパー
56 バイメタルアッパースプリング
57 過電流特性調整用ネジ
58 通電用接続部材
59 可撓導体
60 リベット
61 バイメタルアッパースプリング
Claims (3)
- 電路を開閉する開閉接点を駆動する開閉機構部と、上記電路に過大電流が流れたときにトリップバーを駆動し上記開閉機構部を引き外す電磁引き外し装置と、上記電路の過電流時に湾曲するバイメタルにより上記トリップバーを駆動し上記開閉機構部を引き外す熱動引き外し装置とを備えた回路遮断器において、
上記熱動引き外し装置は、
上記バイメタルの先端に固着されたバイメタルアッパーベースと、
このバイメタルアッパーベースに回動可能に設けられ、上記トリップバーと所定の間隙を介して対向する過電流特性調整用部材に固定されたバイメタルアッパーと、
上記バイメタルアッパーベースに保持され、上記バイメタルアッパーを常に上記開閉機構部の引き外し荷重以上の荷重で付勢するバイメタルアッパースプリングとを備え、
上記電路の過電流時に上記バイメタルの湾曲により上記バイメタルアッパースプリングに抗して上記バイメタルアッパーを回動させ、上記過電流特性調整用部材を介して上記トリップバーを駆動するようにしたことを特徴とする回路遮断器。 - 上記トリップバーが駆動され上記開閉機構部が引き外された状態において、上記バイメタルアッパースプリングが上記バイメタルアッパーに加わる荷重に応じてたわむようにしたことを特徴とする請求項1記載の回路遮断器。
- 上記バイメタルアッパースプリングは、ひねりバネ、押しバネまたは引きバネであることを特徴とする請求項1または2記載の回路遮断器。
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