(57)【要約】  遮断器は、電磁ソレノイドのプランジャの移動に伴って可動子を移動させて、遮断状態から投入状態へ変化させる伝達機構と、電磁ソレノイドを駆動する駆動回路（７０）を備える。駆動回路（７０）は、ダイオード（８６）とダイオード（８６）に流れる電流を低減する電流低減部（８７）との直列体（８５）を備え、直列体（８５）は、電磁ソレノイドのコイル（２２）に並列接続される。
2020026609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
固定接点が取り付けられ前記筐体に固定された固定端子と、
前記固定接点に対向する可動接点が取り付けられた可動子と、
直線状に移動するプランジャを有する電磁ソレノイドと、
前記プランジャの移動に伴って前記可動子を移動させて、前記可動接点が前記固定接点と開離する遮断状態から前記可動接点が前記固定接点に接触して通電する投入状態へ変化させる伝達機構と、
前記電磁ソレノイドのコイルへ通電して前記電磁ソレノイドを駆動する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
ダイオードと前記ダイオードに流れる電流を低減する電流低減部との直列体を備え、前記直列体は、前記電磁ソレノイドのコイルに並列接続される
ことを特徴とする遮断器。
【請求項２】
前記電流低減部は、
抵抗、または、抵抗およびコンデンサを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
【請求項３】
前記固定接点と前記可動接点との接触によって導通状態になる電路の過電流または漏電を検出し、検出した結果を示す検出信号を出力する検出部を備え、
前記駆動回路は、
前記検出部から出力される検出信号に基づいて、前記コイルへの通電を停止する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の遮断器。
【請求項４】
前記伝達機構に係合して前記投入状態の保持を行い、かつ前記伝達機構との係合を解除して前記投入状態の保持を解除する引き外し機構を備え、
前記伝達機構は、
前記プランジャの移動に伴って前記筐体に固定の第１の軸心回りに回転するレバーと、
一端部が前記レバーの一端部に回転可能に連結され、他端部が前記可動子に回転可能に連結された絶縁バーと、前記レバーの他端部に取り付けられた係合部と、を備え、
前記引き外し機構は、
前記係合部に向かう方向に付勢された状態で前記筐体に回転可能に取り付けられており、前記遮断状態から前記投入状態へ移行する投入過程で前記係合部と接触した状態を維持し、前記投入状態で前記係合部と係合して前記レバーの前記第１の軸心回りの回転を規制するトリップレバーと、
前記トリップレバーの回転の規制および前記規制の解除を行うトリップバーと、を備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の遮断器。
【請求項５】
前記トリップレバーは、
前記第１の軸心を中心とする円弧形状を有し、前記投入過程で前記係合部が移動可能に接触する円弧部と、
前記投入状態において前記係合部と係合する凹部と、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の遮断器。
【請求項６】
前記トリップバーは、
円弧部分と平坦部分とが形成され、前記筐体に固定された第２の軸心回りに回転する半円部を備え、
前記トリップレバーは、
前記遮断状態で前記半円部の前記平坦部分に接触して回転が規制され、前記投入状態で前記半円部の前記円弧部分に接触して回転が規制される
ことを特徴とする請求項５に記載の遮断器。
【請求項７】
前記固定接点と前記可動接点との接触によって導通状態になる電路の過電流または漏電が発生した場合に引き外し指令を出力する引き外しリレーを備え、
前記駆動回路は、
オンスイッチがオン操作された場合に前記電磁ソレノイドを駆動するためのオン信号を出力し、前記電磁ソレノイドのプランジャが投入状態になる動作と連動するマイクロスイッチからの信号に基づき前記オン信号の出力を停止する第１制御回路と、
前記第１制御回路から前記オン信号が出力されている間、前記引き外しリレーからの前記引き外し指令の出力を可能にする第２制御回路と、を備える
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投入動作に電磁ソレノイドを利用する遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁ソレノイドを投入動作に利用する遮断器が知られている。例えば、特許文献１には、電磁石のプランジャと可動接触子とを連動させる伝達機構としてリンク機構を有し、電磁石のコイルへの通電によってプランジャを移動させることにより、可動接触子を固定接触子に投入するようにした遮断器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４４９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
遮断器においては投入動作開始直後に遮断できる機能が要求される。そのため、従来の電磁石により投入を行う遮断器では、電磁石のプランジャの慣性および残留磁気によって投入動作開始直後のプランジャの復帰動作が遅れることを防ぐため、伝達機構は、複雑な機構を有しており、伝達機構を構成する部品が多くなる。多くの部品が関連して動作することで複雑な挙動となるため、長期間の使用を続けることによって部品が破損したり機構特性の経年変化が発生したりして、遮断器の信頼性が低下してしまう可能性がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝達機構の簡素化を図ることができる遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の遮断器は、筐体と、固定端子と、可動子と、電磁ソレノイドと、伝達機構と、駆動回路とを備える。固定端子は、固定接点が取り付けられ筐体に固定される。可動子は、固定接点に対向する可動接点が取り付けられる。電磁ソレノイドは、直線状に移動するプランジャを有する。伝達機構は、プランジャの移動に伴って可動子を移動させて、可動接点が固定接点と開離する遮断状態から可動接点が固定接点に接触して通電する投入状態へ変化させる。駆動回路は、電磁ソレノイドのコイルへ通電して電磁ソレノイドを駆動する。駆動回路は、ダイオードとダイオードに流れる電流を低減する電流低減部との直列体を備え、直列体は、電磁ソレノイドのコイルに並列接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、伝達機構の簡素化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる遮断器の構成例を示す断面図
【図２】図１に示す引き外し機構の拡大図
【図３】実施の形態１にかかる駆動回路を含む遮断器の電気回路の構成例を示す図
【図４】実施の形態１にかかる駆動回路の具体的な構成の一例を示す図
【図５】実施の形態１にかかる遮断器の遮断状態を示す構成図
【図６】図５に示す引き外し機構の拡大図
【図７】実施の形態１にかかる遮断器の接点当接開始瞬間の状態を示す構成図
【図８】図７に示す引き外し機構の拡大図
【図９】実施の形態１にかかる遮断器の最大投入位置に達した状態を示す構成図
【図１０】図９に示す引き外し機構の拡大図
【図１１】図９に示す状態からトリップレバーが回転した後の引き外し機構の拡大図
【図１２】実施の形態１にかかる遮断器の投入完了位置に達した状態を示す構成図
【図１３】図１２に示す引き外し機構の拡大図
【図１４】実施の形態１にかかる電流低減部と制御スイッチの構成例を示す図
【図１５】実施の形態１にかかる電流低減部と制御スイッチの構成例を示す図
【図１６】実施の形態１にかかる電流低減部と制御スイッチの構成例を示す図
【図１７】実施の形態１にかかる鉄心プランジャの移動位置と電磁ソレノイドにかかる負荷量との関係を示す図
【図１８】ＭＣＲ機構の構成例を示す図
【図１９】ＭＣＲ機構の構成例を示す図
【図２０】本発明の実施の形態２にかかる駆動回路を含む遮断器の電気回路の構成例を示す図
【図２１】実施の形態２にかかる遮断器のＭＣＲ機能を説明するためのタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
実施の形態１にかかる遮断器は、低電圧配電線といった電路を開閉する気中遮断器であり、過電流および漏電の少なくとも一方を検出して電路を遮断する。以下においては、説明の便宜上、Ｚ軸正方向を上方とし、Ｚ軸負方向を下方とし、Ｘ軸正方向を右方とし、Ｘ軸負方向を左方とし、Ｙ軸正方向を前方とし、Ｙ軸負方向を後方とする。また、以下において、時計回りおよび反時計回りとは、後述する図面上において時計回りおよび反時計回りであることを意味する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１にかかる遮断器の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる遮断器１は、絶縁部材で形成された筐体２と、筐体２の壁部２ａを貫通して筐体２に各々取り付けられた電源側端子３および負荷側端子４と、筐体２の内部において負荷側端子４に一端部５ａが接続された可撓性導体５とを備える。また、遮断器１は、可撓性導体５の他端部５ｂに一端部６ａが接続された可動子６と、筐体２の内部において筐体２に一端部７ａが回転可能に取り付けられた可動子ホルダ７と、可動子ホルダ７の他端部７ｂと可動子６の他端部６ｂに一端部と他端部とが取り付けられた接圧バネ８とを備える。
【００１２】
電源側端子３は、筐体２の外部において不図示の電源側導体に接続され、負荷側端子４は、筐体２の外部において不図示の負荷側導体に接続される。電源側端子３は、筐体２の内部において固定接点１０が電気的に接続され、可動子６の他端部６ｂには、可動接点１１が電気的に接続されている。電源側端子３と負荷側端子４は互いに離して固定されている。図１に示す例では、電源側端子３が負荷側端子４の上方に配置されているが、負荷側端子４が電源側端子３の上方に配置されていてもよい。
【００１３】
可撓性導体５は、可撓性を有する導体であり、一端部５ａが負荷側端子４に接続され他端部５ｂが可動子６に接続される。かかる可撓性導体５によって負荷側端子４と可動子６とが電気的に接続される。上述したように可動接点１１は可動子６に電気的に接続されており、可動接点１１が固定接点１０に接触することによって、遮断器１は電源側端子３と負荷側端子４とが電気的に接続されて通電する投入状態になる。可動接点１１が固定接点１０から開離することによって、遮断器１は電源側端子３と負荷側端子４とが電気的に遮断される遮断状態になる。
【００１４】
可動子ホルダ７の一端部７ａは、ホルダ軸１２によってホルダ軸心１２ａを中心として回転可能に筐体２に取り付けられている。また、可動子ホルダ７の中途部７ｃは、連結ピン１３によって回転可能に可動子６の一端部６ａに取り付けられている。可動子ホルダ７には、可動子ストッパ９が設けられる。
【００１５】
可動子ストッパ９は、可動子ホルダ７に対して可動子６が連結ピン１３を中心に回転する角度に対して制限を与える。可動子６は、図１に示す状態で一端部６ａが可動子ストッパ９に当接している。そのため、可動子６の他端部６ｂが可動子ホルダ７の他端部７ｂから離れる方向へ回転することが可動子ストッパ９により規制されているが、可動子６の他端部６ｂが可動子ホルダ７の他端部７ｂに近づく方向へ回転することは可能である。
【００１６】
接圧バネ８は、固定接点１０に可動接点１１を圧接するためのバネである。接圧バネ８は、図１に示す状態において、自然長よりも短く蓄勢された状態であり、予め一定の初期接圧を有する状態となっている。そのため、可動子６の他端部６ｂが可動子ホルダ７の他端部７ｂに近づく方向に回転した場合、可動子６の他端部６ｂと可動子ホルダ７の他端部７ｂとの距離が小さくなり、接圧バネ８がさらに蓄勢される。
【００１７】
また、遮断器１は、遮断器１の投入アクチュエータとして筐体２の内部に配設される電磁ソレノイド２０と、電磁ソレノイド２０の駆動力を可動子６に伝達して、可動接点１１の固定接点１０への接触および開離を行う伝達機構３０と、伝達機構３０と筐体２とに一端部と他端部とが取り付けられた開極バネ４０と、投入状態を維持し且つ投入状態を解除する引き外し機構５０と、電磁ソレノイド２０を駆動する駆動回路７０とを備える。なお、駆動回路７０の配置は図１に示す配置に限定されない。
【００１８】
電磁ソレノイド２０は、磁性体で形成されたヨーク２１と、不図示のボビンに巻かれてヨーク２１の内側に固定された投入用コイル２２と、上下方向に直線状に往復移動可能な鉄心プランジャ２３と、鉄心プランジャ２３の上部に形成される突出部２４とを備える。電磁ソレノイド２０および筐体２の少なくとも一方には、鉄心プランジャ２３の移動方向を上下方向に案内するための不図示のガイドが設けられており、かかるガイドによって、鉄心プランジャ２３は上下方向にのみ変位可能である。なお、鉄心プランジャ２３と突出部２４とは固定されていればよく、鉄心プランジャ２３と突出部２４との固定方法は問わない。
【００１９】
駆動回路７０による投入用コイル２２への通電によって、電磁ソレノイド２０に電磁吸引力が発生する。かかる電磁吸引力の発生により、鉄心プランジャ２３は、上方向へ移動していき、鉄心プランジャ２３と投入用コイル２２の内部とのギャップ２５がなくなったところで鉄心プランジャ２３の移動が制限され鉄心プランジャ２３が物理的に停止する。このように、鉄心プランジャ２３が停止する位置は、鉄心プランジャ２３が最も上方向になる位置であり、以下において、最大投入位置または最大移動位置と記載する。なお、鉄心プランジャ２３が停止する構造は、上述した例に限定されない。例えば、鉄心プランジャ２３の下部に突出部を設け、かかる突出部が投入用コイル２２のボビンまたはヨーク２１に係止されることで、鉄心プランジャ２３が物理的に停止する構成であってもよい。
【００２０】
鉄心プランジャ２３の位置が最大投入位置になってから一定時間が経過した後、電磁ソレノイド２０は、投入用コイル２２への通電が停止されることにより電磁吸引力の発生を停止する。電磁ソレノイド２０の電磁吸引力がなくなることにより、鉄心プランジャ２３は、例えば、鉄心プランジャ２３の自重および開極バネ４０の開極力によって最大投入位置から下方向へ向けた力が働く。
【００２１】
伝達機構３０は、電磁ソレノイド２０の突出部２４に回転可能に一端部３１ａが連結された連結リンク３１と、連結リンク３１の他端部３１ｂに回転可能に連結されたレバー３２と、レバー３２の一端部３２ａに回転可能に連結された絶縁バー３３とを備える。
【００２２】
連結リンク３１の一端部３１ａは、連結ピン３４によって電磁ソレノイド２０の突出部２４に回転可能に連結され、連結リンク３１の他端部３１ｂは、連結ピン３５によってレバー３２に回転可能に連結される。
【００２３】
レバー３２は、筐体２に対して絶対位置が固定されたレバー軸心３６を中心に回転可能にレバー軸３７に取り付けられる。レバー３２は、レバー軸３７よりも引き外し機構５０側の領域が連結リンク３１の他端部３１ｂに連結ピン３５によって連結される。また、遮断器１の伝達機構３０は、係合ピン５１を備えており、係合ピン５１は、レバー３２の他端部３２ｂに固定されている。
【００２４】
絶縁バー３３は、一端部３３ａがレバー３２の一端部３２ａに回転可能に連結ピン３８によって連結され、他端部３３ｂが連結ピン１３によって回転可能に可動子６の一端部６ａに取り付けられている。絶縁バー３３は、樹脂といった電気絶縁性の高い材料で構成されている。そのため、遮断器１が通電状態である場合に電源側端子３と負荷側端子４との間を流れる電流がレバー３２を通じて漏電しない。なお、絶縁バー３３の全体が絶縁素材である必要はなく、連結ピン１３と連結ピン３８との間で絶縁状態となっていれば、一部が導体から構成されていてもよい。
【００２５】
レバー３２および絶縁バー３３は、レバー軸心３６とホルダ軸心１２ａとを固定の回転中心とした４節リンクにおけるトグル機構を構成している。そのため、レバー軸心３６と連結ピン３８と連結ピン１３とが直線状に配置される死点に近づくほど、小さい力で伝達機構３０を駆動することができる。突出部２４、連結リンク３１、レバー３２、絶縁バー３３、可動子６および可動子ホルダ７は、リンク構造を構成している。
【００２６】
開極バネ４０は、上述したように、レバー３２と筐体２とに一端部と他端部とが取り付けられており、開極バネ４０の弾性復元力によって伝達機構３０を後述する遮断状態位置へ変位させる方向に付勢している。
【００２７】
引き外し機構５０は、上述したように、投入状態を維持し且つ投入状態を解除する機能を有する。図２は、図１に示す引き外し機構の拡大図である。なお、図２では、遮断器１の筐体２を破線で示している。
【００２８】
図２に示すように、引き外し機構５０は、レバー３２の他端部３２ｂに固定された係合ピン５１に係合するトリップレバー５２と、トリップレバー５２と筐体２とに一端部と他端部とが取り付けられた第１のリセットバネ５３とを備える。また、引き外し機構５０は、不図示のアクチュエータの駆動力で回転するトリップバー５４と、トリップバー５４と筐体２とに一端部と他端部とが取り付けられた第２のリセットバネ５５とを備える。
【００２９】
係合ピン５１は、レバー３２の延伸方向と直交する右方にレバー３２から突出している。トリップレバー５２は、一端部５２ａには投入過程において係合ピン５１と接触する円弧面を有する円弧部５６が形成されており、他端部５２ｂが筐体２に固定のトリップレバー軸心６０周りに回転可能に取り付けられている。また、トリップレバー５２の中途部には、後方側に凹んだ凹部５２ｃが形成されている。かかる凹部５２ｃには、投入状態において係合ピン５１と係合する係合面５７が形成されている。さらに、トリップレバー５２の他端部５２ｂのうち前方側の領域にトリップバー５４と係合する係合部５９が設けられている。
【００３０】
トリップバー５４の一端部５４ａは、トリップバー軸心６１を中心に回転可能に筐体２に取り付けられており、トリップバー軸心６１を中心とした半円状の半円部５８を有している。半円部５８は、円弧面を有する円弧部分５８ａと平坦面を有する平坦部分５８ｂとによって形成されている。
【００３１】
不図示のアクチュエータの駆動力で半円部５８がトリップバー軸心６１を中心として回転し半円部５８の円弧部分５８ａがトリップレバー５２の他端部５２ｂに形成された係合部５９に係合することで、トリップレバー５２の一端部５２ａの前方側への回転が規制される。
【００３２】
第２のリセットバネ５５は、上方に向いているトリップバー５４の他端部５４ｂを、トリップバー軸心６１を中心として前方に向かう方向に回転させる方向へトリップバー５４を付勢している。すなわち、第２のリセットバネ５５は、トリップバー５４を時計回りに付勢している。
【００３３】
図３は、実施の形態１にかかる駆動回路を含む遮断器の電気回路の構成例を示す図である。図３に示すように、実施の形態１にかかる遮断器１は、投入用コイル２２への通電を行う駆動回路７０と、遮断器１の正面に設けられた内部オンスイッチ７１と、遮断器１から離れた位置からの遮断器１のオン操作を可能とする外部オンスイッチ７２とを備える。遮断器１上部に設けられた端子台に制御電源７３が接続されることで、駆動回路７０に電力が供給される。
【００３４】
また、遮断器１は、遮断器１の正面に設けられた図示しないオフ操作ボタンに連動する内部オフスイッチ７４と、遮断器１から離れた位置からの遮断器１のオフ操作を可能とする引き外し付属装置７５とを備える。引き外し付属装置７５は、駆動回路７０の電圧が基準値より低下した場合に、遮断器１を自動的に引き外す制御を行うことができる。
【００３５】
また、遮断器１は、電路の過電流または漏電を検出する検出部７６と、不図示のアクチュエータを駆動するトリップ用コイル７７と、トリップ用コイル７７への通電を行う駆動回路７８とを備える。検出部７６は、１次側が電路に設けられた変流器９７と、変流器９７の２次側に接続された引き外しリレー９８とを備える。引き外しリレー９８は、変流器９７の２次側電流に基づいて過電流または漏電を検出し、ハイレベルの電圧を引き外し指令として出力する。なお、検出部７６は、過電流または漏電を検出して引き外し指令を出力する構成であればよく、図３に示す例に限定されない。
【００３６】
駆動回路７８は、検出部７６から引き外し指令が出力された場合に、トリップ用コイル７７への通電を行う。トリップ用コイル７７への通電が行われると、不図示のアクチュエータが駆動され、かかるアクチュエータにより図２に示すトリップバー５４が反時計回りに回転するように駆動される。これにより、引き外し機構５０の伝達機構３０との係合が解除される。そのため、可動接点１１が固定接点１０から開離し、遮断器１が遮断状態になる。
【００３７】
駆動回路７０は、内部オンスイッチ７１を用いたオン操作がある場合または外部オンスイッチ７２を用いたオン操作がある場合に、投入用コイル２２に電流を流して、投入用コイル２２の通電を行う。これにより、鉄心プランジャ２３が移動し、固定接点１０と可動接点１１とが接触して、遮断器１が通電状態になる。
【００３８】
また、駆動回路７０は、内部オフスイッチ７４を用いたオフ操作がある場合、引き外し付属装置７５を用いたオフ操作がある場合、または駆動回路７０の電圧が基準値より低下した場合、投入用コイル２２への通電を停止する。また、駆動回路７８は、内部オフスイッチ７４を用いたオフ操作がある場合、引き外し付属装置７５を用いたオフ操作がある場合、または駆動回路７０の電圧が基準値より低下した場合、トリップ用コイル７７への通電を行う。
【００３９】
図４は、実施の形態１にかかる駆動回路の具体的な構成の一例を示す図である。図４に示すように、実施の形態１にかかる駆動回路７０は、整流回路８０と、定電圧回路８１と、制御回路８３と、制御スイッチ８４と、直列体８５と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とを備える。なお、駆動回路７０は、抵抗Ｒ４を含む構成であってもよい。
【００４０】
整流回路８０は、制御電源７３から出力される交流電圧を整流して直流電圧Ｖａへ変換する。定電圧回路８１は、整流回路８０から出力される直流電圧Ｖａを降圧して定電圧Ｖｂを出力する。定電圧Ｖｂは、例えば、２４Ｖである。制御回路８３は、内部オンスイッチ７１、外部オンスイッチ７２、内部オフスイッチ７４、および引き外し付属装置７５の各々の状態、および検出部７６による過電流または漏電の検出結果などに基づいて、制御スイッチ８４をオン状態またはオフ状態にする。
【００４１】
制御スイッチ８４は、一端に直流電圧Ｖａが供給される投入用コイル２２の他端とグランドとの間に接続されており、投入用コイル２２の他端とグランドとの間の接続および遮断を行う。制御スイッチ８４がオン状態である場合、投入用コイル２２の他端とグランドとの間が短絡状態であり、投入用コイル２２への励磁電流の供給が行われる。また、制御スイッチ８４がオフ状態である場合、投入用コイル２２の他端とグランドとの間が遮断状態であり、投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止される。
【００４２】
直列体８５は、電磁ソレノイド２０の投入用コイル２２に並列接続される。直列体８５は、ダイオード８６と電流低減部８７とが直列に接続されて構成される。ダイオード８６は、アノードが制御スイッチ８４に接続され、カソードが電流低減部８７の一端に接続される。電流低減部８７の他端には、直流電圧Ｖａが印加される。
【００４３】
かかる電流低減部８７は、制御スイッチ８４がオン状態からオフ状態になって投入用コイル２２の通電が停止された場合に、ダイオード８６を介して投入用コイル２２に流れる還流電流を低減する。かかる電流低減部８７によって、伝達機構３０が複雑な構成をとることなく、後述するように、遮断器１の投入動作開始直後に遮断を行うことができる。
【００４４】
制御回路８３は、論理和回路９１，９５と、ラッチ回路９２と、論理積回路９３と、論理否定回路９４と、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６とを備える。端子Ｔ１は、内部オンスイッチ７１に接続される。端子Ｔ２は、外部オンスイッチ７２に接続される。端子Ｔ３は、内部オフスイッチ７４および引き外し付属装置７５を含むスイッチブロックに接続される。端子Ｔ４は、検出部７６の出力端子に接続される。端子Ｔ５は、鉄心プランジャ２３が投入状態となる動作と連動するマイクロスイッチ８８に接続される。
【００４５】
論理和回路９１は、端子Ｔ１に一方の入力端子が接続され、端子Ｔ２に他方の入力端子が接続されている。論理和回路９１は、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２から投入信号が出力された場合に、ラッチ回路９２に投入信号を出力する。図４に示す例では、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２が短絡することで投入信号としてハイレベルの電圧が論理和回路９１へ入力され、論理和回路９１から投入信号としてハイレベルの電圧がラッチ回路９２へ出力される。
【００４６】
ラッチ回路９２は、例えば、制御スイッチ８４をオン状態にしていない状態で、論理和回路９１から投入信号が出力されると、オン信号としてハイレベルの電圧を論理積回路９３に一定時間出力する。なお、ラッチ回路９２は、タイマー回路を内蔵しており、オン信号を出力してから一定時間が経過すると、オフ信号としてローレベルの電圧を論理積回路９３に出力する。
【００４７】
論理積回路９３は、内部オフスイッチ７４または引き外し付属装置７５から遮断信号が入力される端子Ｔ３に一方の入力端子が接続されており、他方の入力端子がラッチ回路９２の出力端子に接続されている。論理積回路９３は、内部オフスイッチ７４または引き外し付属装置７５から遮断信号が出力されていない状態で、ラッチ回路９２からオン信号が出力されると、制御スイッチ８４にハイレベルの電圧をオン信号として出力する。なお、図４に示す例では、遮断信号は、ローレベルの電圧である。
【００４８】
制御スイッチ８４は、入力端子が端子Ｔ６に接続されており、論理積回路９３から端子Ｔ６を介してオン信号が出力された場合、オン状態になる。制御スイッチ８４がオン状態になることで、投入用コイル２２への励磁電流の供給が行われる。これにより、鉄心プランジャ２３による投入動作が開始する。
【００４９】
また、論理積回路９３は、ラッチ回路９２からオフ信号が出力された場合、または内部オフスイッチ７４または引き外し付属装置７５から遮断信号が出力された場合、制御スイッチ８４にローレベルの電圧をオフ信号として出力する。制御スイッチ８４は、論理積回路９３から出力される信号がオン信号からオフ信号になった場合、オン状態からオフ状態に切り替わる。制御スイッチ８４がオフ状態になることで、投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止される。
【００５０】
論理和回路９５は、３入力１出力の論理和回路である。論理和回路９５は、第１の入力端子が端子Ｔ４に接続され、第２の入力端子が論理否定回路９４の出力端子に接続され、第３の入力端子が端子Ｔ５に接続される。なお、論理否定回路９４の入力端子は、端子Ｔ３に接続されている。
【００５１】
論理和回路９５は、検出部７６から引き外し指令が出力された場合、内部オフスイッチ７４または引き外し付属装置７５から遮断信号が出力された場合、またはマイクロスイッチ８８からハイレベルの電圧が出力された場合、ハイレベルの電圧をリセット信号としてラッチ回路９２に出力する。ラッチ回路９２は、オン信号を出力している状態で、論理和回路９５からリセット信号が出力された場合、出力信号をオン信号からオフ信号へ切り替える。なお、制御回路８３の構成は図４に示す構成に限定されず、制御回路８３は、上述した機能を実現することができる回路であればよい。
【００５２】
以上のように構成された遮断器１の動作について、具体的に説明する。図５は、実施の形態１にかかる遮断器の遮断状態を示す構成図であり、図６は、図５に示す引き外し機構の拡大図である。図７は、実施の形態１にかかる遮断器の接点当接開始瞬間の状態を示す構成図であり、図８は、図７に示す引き外し機構の拡大図である。図９は、実施の形態１にかかる遮断器の最大投入位置に達した状態を示す構成図であり、図１０は、図９に示す引き外し機構の拡大図であり、図１１は、図９に示す状態からトリップレバーが回転した後の引き外し機構の拡大図である。図１２は、実施の形態１にかかる遮断器の投入完了位置に達した状態を示す構成図であり、図１３は、図１２に示す引き外し機構の拡大図である。なお、図５から図１３において、筐体２を破線で示している。
【００５３】
図５に示すように、遮断器１が遮断状態にある場合、電磁ソレノイド２０を構成する鉄心プランジャ２３は、開極バネ４０によって最下部に達して筐体２と物理的に接触しており、これ以上、下方に降下することはできない。このとき、ギャップ２５の大きさは最大となっている。
【００５４】
また、鉄心プランジャ２３が最下部にある場合、レバー３２の他端部３２ｂは、一端部３２ａよりも下方に位置しており、トリップレバー５２の一端部５２ａと左右方向で対向する位置にある。また、トリップレバー５２の一端部５２ａは、第１のリセットバネ５３の弾性復元力によって後方へ張力が与えられている。そのため、レバー３２の他端部３２ｂに取り付けられた係合ピン５１は、トリップレバー５２の一端部５２ａに形成された円弧部５６と接触した状態になっている。
【００５５】
遮断器１が遮断状態にある場合、可動子ホルダ７の可動子ストッパ９によって可動子６の他端部６ｂが可動子ホルダ７の他端部７ｂから離れる方向への可動子６の回転、すなわち可動子６の時計回りの回転が制限される。そして、接圧バネ８は、上述したように予め一定の初期接圧を有する状態となっているため、固定接点１０からの可動接点１１への押し付け反力が初期接圧を越えない限りにおいて、可動子ストッパ９から可動子６の一端部６ａが離れない。
【００５６】
図５に示すように、遮断器１が遮断状態である場合、可動子６の可動接点１１と固定接点１０との物理的な最短距離である開離距離は最大となっている。図５に示す状態において、図６に示すように、トリップバー５４における半円部５８の平坦部分５８ｂが、トリップバー５４を時計回りに回転させようとする第２のリセットバネ５５による弾性復元力によって、トリップレバー５２の他端部５２ｂに形成された係合部５９の角部分に接触している。そのため、トリップレバー５２の回転が制限され、図６に示す状態が維持される。
【００５７】
また、トリップレバー５２の一端部５２ａは、トリップレバー５２の一端部５２ａが後方へ向かうようにトリップレバー５２を時計回りに回転させようとする第１のリセットバネ５３の弾性復元力により、円弧部５６においてレバー３２の係合ピン５１と接触している。これにより、トリップレバー５２の時計回りの回転が制限され、図６に示す状態が維持される。
【００５８】
次に、遮断器１が遮断状態にある状態において、電磁ソレノイド２０の投入用コイル２２への通電を行う駆動回路７０の動作について図４を参照して説明する。なお、以下においては、制御電源７３が駆動回路７０に電力を供給しており、かつ整流回路８０および定電圧回路８１が正常に動作しているものとする。
【００５９】
遮断器１が遮断状態にある状態において、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２がオン操作によって短絡されると、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２から制御回路８３へ投入信号が出力される。制御回路８３は、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２から投入信号が出力されると、制御スイッチ８４にオン信号を出力する。これにより、投入用コイル２２への通電が行われる。
【００６０】
駆動回路７０により投入用コイル２２への通電が行われると、図７に示すように、鉄心プランジャ２３が上方へ移動する。鉄心プランジャ２３の上方への移動によって、レバー３２がレバー軸心３６を中心に回転し、レバー３２と絶縁バー３３との連結角度が小さくなっていく。連結角度は、レバー３２の延伸方向と絶縁バー３３の延伸方向とが為す角度であり、遮断器１が図５に示す状態から図７に示す状態へ変化するにつれて連結角度が小さくなる。
【００６１】
連結角度が小さくなるにつれて、可動子６が前方へ移動していき、固定接点１０と可動接点１１とが接触する。可動接点１１と固定接点１０が当接を開始した瞬間の状態が接点当接開始状態である。このとき、電源側端子３と負荷側端子４との間が固定接点１０と可動接点１１と可撓性導体５を通じて通電状態となる。
【００６２】
また、図６および図８に示すように、レバー軸心３６を中心に回転可能なレバー３２の先端に取り付けられている係合ピン５１は、連結角度が小さくなるにつれて、第１のリセットバネ５３によって弾性復元力が与えられたトリップレバー５２と接触した状態を維持したまま、トリップレバー５２の一端部５２ａに形成された円弧部５６を摺動する。
【００６３】
トリップレバー５２の円弧部５６は、レバー３２のレバー軸心３６を中心とする円弧で形成されている。そのため、図６に示す状態から図８に示す状態に至るまでの間、係合ピン５１が移動してもトリップレバー５２の位置は変化しない。
【００６４】
遮断器１が接点当接開始状態に達したとき、可動子６は、可動子ホルダ７に設けられた可動子ストッパ９で時計回りの回転が制限されているが、反時計回りの回転は可能である。鉄心プランジャ２３が図７に示す接点当接開始状態からさらに前進すると、可動子６の他端部６ｂに取り付けられた可動接点１１に対して固定接点１０からの接触反力が増加するため、可動子６の他端部６ｂが連結ピン１３を中心に反時計回りに回転して可動子ホルダ７の他端部７ｂに近づく。そのため、図７に示す状態から接圧バネ８がさらに蓄勢される。
【００６５】
図９に示すように、鉄心プランジャ２３の上方への移動によって鉄心プランジャ２３の位置が最大投入位置になると、可動接点１１が固定接点１０からの接触反力によって可動子６の可動子ホルダ７に対する回転の角度が最大となっており、接圧バネ８の蓄勢量も最大となっている。
【００６６】
また、鉄心プランジャ２３の位置が最大投入位置になると、図１０に示すように、トリップレバー５２の円弧部５６を摺動していた係合ピン５１は、トリップレバー５２の円弧部５６を通過してトリップレバー５２の係合面５７の上部に達する。そのため、係合ピン５１は、トリップレバー５２と瞬間的に非接触状態となる。
【００６７】
係合ピン５１によって時計回りの回転が制限されていたトリップレバー５２は、係合ピン５１との関係が非接触状態に変化すると時計回りの回転の規制が解除される。そのため、図１１に示すように、トリップレバー５２の凹部５２ｃは、第１のリセットバネ５３の弾性復元力によって時計回りに回転し、係合ピン５１に接触する。係合ピン５１がトリップレバー５２の凹部５２ｃと接触することによって、トリップレバー５２の時計回りの回転が規制される。
【００６８】
また、係合ピン５１がトリップレバー５２の係合面５７の上部に達してトリップレバー５２が回転すると、トリップレバー５２によって時計回りの回転が制限されていたトリップバー５４が第２のリセットバネ５５の弾性復元力によって時計回りに回転し、図１０および図１１に示すように、半円部５８の円弧部分５８ａが係合部５９の上方に回り込んで停止する。なお、遮断器１には、トリップバー５４の回転を規制する不図示のストッパが設けられており、図１０および図１１に示す状態でトリップバー５４の回転が規制される。
【００６９】
図４に示すマイクロスイッチ８８は、鉄心プランジャ２３が投入状態になる動作と連動して短絡状態となるため、マイクロスイッチ８８からハイレベルの電圧が制御回路８３へ出力される。制御回路８３は、マイクロスイッチ８８からハイレベルの電圧が出力されると、制御スイッチ８４へオフ信号を出力する。これにより、鉄心プランジャ２３が投入状態になると、投入用コイル２２への通電が停止する。なお、鉄心プランジャ２３が投入状態である場合、鉄心プランジャ２３の位置が最大投入位置である。
【００７０】
これにより、鉄心プランジャ２３の位置が最大投入位置になった後に、電磁ソレノイド２０への通電が完了する。電磁ソレノイド２０への通電が完了すると、電磁ソレノイド２０による伝達機構３０への駆動が解除される。
【００７１】
そのため、蓄勢された接圧バネ８による反力が固定接点１０と可動接点１１との間に作用して、伝達機構３０を介して電磁ソレノイド２０の鉄心プランジャ２３を最大投入位置から遮断状態位置へ移動させる方向へ押し戻そうとする力が発生する。また、鉄心プランジャ２３の自重および開極バネ４０の開極力によって鉄心プランジャ２３を最大投入位置から遮断状態位置へ移動させる方向の力も同時に働いている。これにより、鉄心プランジャ２３は図９に示した最大投入位置から下方への移動を開始する。
【００７２】
鉄心プランジャ２３が最大投入位置から下方へ移動すると、レバー３２がレバー軸心３６を中心として反時計回りに回転する。レバー３２が反時計回りに回転すると、係合ピン５１は、レバー軸心３６を中心として反時計回りに回転して、図１２および図１３に示すように、トリップレバー５２の係合面５７に接触して、鉄心プランジャ２３が投入完了位置に達した状態になり、遮断器１の投入動作が完了する。
【００７３】
トリップレバー５２は、鉄心プランジャ２３が投入完了位置になったときに、半円部５８の円弧部分５８ａがトリップレバー５２の他端部５２ｂに形成された係合部５９の平坦部に係合しており、トリップレバー５２の一端部５２ａの前方側への回転が規制されている。
【００７４】
そのため、係合ピン５１を通じてトリップレバー５２にはトリップレバー軸心６０に対して反時計方向に回転させようとする接圧バネ８の反力に基づく力が働いているにも拘わらずトリップレバー５２は、図１３に示すように、半円部５８の円弧部分５８ａによる回転規制によって回転しない。
【００７５】
上述したように、遮断器１が遮断状態である場合、接圧バネ８には一定の初期接圧が予め与えられており、可動接点１１が固定接点１０に接触を開始した瞬間から固定接点１０に対する可動接点１１の接圧が強くなるように設定されている。そのため、遮断器１が通電状態である場合、可動接点１１と固定接点１０との間に生ずる電磁反発力による接点間の開離の発生が予防されるとともに、引き外し指令が発令された後の可動接点１１と固定接点１０の開離速度、すなわち開極速度を速めることができる。
【００７６】
次に、遮断器１における引き外し動作について説明する。遮断器１が図１２に示す投入完了位置の状態で電路に過電流または漏電が発生した場合の駆動回路７０の動作について図４を参照して説明する。
【００７７】
検出部７６は、電路の過電流または漏電を検出すると、引き外し指令を出力する。駆動回路７８は、検出部７６から引き外し指令が出力されると、トリップ用コイル７７への通電を行う。トリップ用コイル７７への通電が行われると、不図示のアクチュエータが駆動され、かかるアクチュエータによって図１２および図１３に示すトリップバー５４が反時計回りに回転されるように駆動される。
【００７８】
トリップバー５４の反時計回りの回転によって、トリップバー５４の半円部５８の円弧部分５８ａがトリップレバー５２の係合部５９から離れて、円弧部分５８ａと係合部５９との係合が解除される。そのため、接圧バネ８の反力に基づく力によってトリップレバー軸心６０を中心にトリップレバー５２が反時計方向に回転し、鉄心プランジャ２３が図７に示す状態を経て図５の遮断状態位置に戻る。これにより、遮断器１の引き外しが完了する。
【００７９】
ところで、遮断器１における投入動作開始直後においては、制御回路８３は、オン信号を出力しており、制御スイッチ８４がオン状態であるため、投入用コイル２２に励磁電流が流れている。投入用コイル２２に励磁電流が流れている状態において、検出部７６から引き外し指令が出力されると、制御回路８３は、制御スイッチ８４にオフ信号を出力する。これにより、投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止される。
【００８０】
制御スイッチ８４がオフ状態になることで投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止されると、投入用コイル２２の逆起電力が発生する。かかる逆起電力は、サージ電圧とも呼ばれる。駆動回路７０には、サージ電圧によって制御スイッチ８４に過電圧が印加されることを防止するためにダイオード８６が設けられている。かかるダイオード８６は、保護ダイオードまたは還流ダイオードとも呼ばれる。
【００８１】
投入用コイル２２には、サージ電圧によりダイオード８６を介して還流電流が流れる。かかる還流電流を低減するために、遮断器１には、上述したように、ダイオード８６に直列に電流低減部８７が設けられている。投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止された場合、電流低減部８７によって、ダイオード８６を介して投入用コイル２２に流れる還流電流が低減される。そのため、還流電流によって投入状態が維持されることを防止でき、投入動作開始直後のプランジャの復帰動作が遅れることが防止される。したがって、伝達機構３０を簡素な構成とすることができる。
【００８２】
図１４から図１６は、実施の形態１にかかる電流低減部と制御スイッチの構成例を示す図である。図１４および図１６に示す例では、電流低減部８７は、抵抗Ｒ１０によって構成される。また、図１５に示す例では、電流低減部８７は、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０とが直列に接続された構成である。
【００８３】
図１５に示す電流低減部８７は、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０とが直列に接続された構成であるが、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０とが並列に接続された構成であってもよい。抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０とを含む構成はスナバ回路とも呼ばれる。
【００８４】
また、図１４および図１５に示す例では、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ７９ａを用いて制御スイッチ８４が構成され、図１６に示す例では、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ７９ｂを用いて制御スイッチ８４が構成されている。図１６に示す制御スイッチ８４の場合、制御回路８３は、図４に示す例とは逆極性となる信号が端子Ｔ６から出力されるように構成される。
【００８５】
なお、図１６において、電流低減部８７は、上述したスナバ回路で構成されてもよい。また、投入用コイル２２のインダクタンスエネルギーを迅速に抵抗Ｒ１０で消費できるように、ダイオード８６には、ファストリカバリーダイオードを用いることが好適である。
【００８６】
投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止される際、電流低減部８７がない場合、ダイオード８６を介して投入用コイル２２に流れる還流電流によって、電磁ソレノイド２０は投入動作を維持しようとする。そのため、遮断器１の投入動作開始直後に遮断することが難しい場合があるが、遮断器１では、電流低減部８７を設けているため、ダイオード８６を介して投入用コイル２２に流れる還流電流を低減することができる。
【００８７】
これにより、複雑な伝達機構を用いることなく、遮断器１における投入動作開始直後の遮断を迅速に行うことができる。なお、電流低減部８７は、投入用コイル２２への励磁電流の供給が停止された後に還流電流が引き外し機構５０による引き外しを阻害しないように抵抗Ｒ１０の値およびコンデンサＣ１０の値が設定される。例えば、電流低減部８７を構成する抵抗Ｒ１０の値は、還流電流による投入力が遮断時の電磁反発力と引き外し力を下回るまで還流電流を低減することができる値に設定される。
【００８８】
なお、上述した例では、投入動作開始直後に過電流または漏電が検出された場合の例を説明したが、遮断器１は、投入動作開始直後に内部オフスイッチ７４または引き外し付属装置７５から遮断信号が出力された場合も、複雑な伝達機構を用いることなく、投入動作開始直後の遮断を行うことができる。
【００８９】
ここで、鉄心プランジャ２３の移動位置と電磁ソレノイド２０にかかる負荷量との関係を説明する。図１７は、実施の形態１にかかる鉄心プランジャの移動位置と電磁ソレノイドにかかる負荷量との関係を示す図である。鉄心プランジャ２３は、図５に示す位置から図９に示す最大投入位置までの範囲で移動する。
【００９０】
以下において、鉄心プランジャ２３の上方への移動を前進と記載し、鉄心プランジャ２３の下方への移動を後退と記載する。また、鉄心プランジャ２３の前進時の移動位置を前進位置と記載し、鉄心プランジャ２３の後退時の移動位置を後退位置と記載する。また、鉄心プランジャ２３の前進時の電磁ソレノイド２０にかかる負荷を前進時負荷と記載し、鉄心プランジャ２３の後退時の電磁ソレノイド２０にかかる負荷を後退時負荷と記載する。
【００９１】
図１７に示すように、鉄心プランジャ２３の前進位置が遮断状態位置から接点当接開始位置になるまでの遮断状態位置である場合、固定接点１０と可動接点１１とが接触していない状態で伝達機構３０が駆動される。そのため、鉄心プランジャ２３の前進位置が遮断状態位置である場合、電磁ソレノイド２０にかかる負荷は、相対的に小さい。そして、鉄心プランジャ２３の前進位置が接点当接開始位置になると、可動接点１１の固定接点１０への接触が開始する。そのため、レバー３２が、接圧バネ８からの反力を、連結ピン１３，３８を介しレバー軸心３６を中心とする反時計回りの負荷トルクとして受け、電磁ソレノイド２０にかかる投入負荷が急激に大きくなる。
【００９２】
ところが、鉄心プランジャ２３がさらに前進すると、作用点である連結ピン３８に働く接圧バネ８からの反力におけるレバー軸心３６と連結ピン３８を結ぶ直線に垂直な方向の成分が、急激に小さくなる。そのため、レバー軸心３６を中心とする反時計回りの負荷トルクが減少し始める。この負荷トルクの減少に応じて、レバー３２を回転させるのに必要な電磁ソレノイド２０の投入負荷も減少に転じる。
【００９３】
鉄心プランジャ２３がさらに前進し、前進位置が投入動作開始以降はじめて最大投入位置となった遮断器１の機構状態において、レバー３２および絶縁バー３３が一直線に近づいた状態となり、レバー３２および絶縁バー３３で構成されるトグル機構が最も死点に近づく。そのため、連結ピン３８に働く接圧バネ８からの反力におけるレバー軸心３６と連結ピン３８を結ぶ直線に垂直な方向の成分がゼロに近づき、レバー３２を回転させるのに必要な電磁ソレノイド２０の投入負荷も急激にゼロへと近づいていく。すなわち、遮断状態位置から投入状態位置への変位によって増加する電磁ソレノイド２０の投入力に合わせて、レバー３２に負荷トルクを加えるために電磁ソレノイド２０の鉄心プランジャ２３が前進する距離である負荷力作用距離を小さくする構成となっている。したがって、遮断器１の投入動作に電磁ソレノイド２０の電磁吸引力を効率良く利用することができるだけでなく、遮断器１の投入動作に必要な負荷力作用距離の変化に合わせたサイズの電磁ソレノイド２０を用いることができ、電磁ソレノイド２０の小型化および低コスト化を図ることができる。また、実施の形態１にかかる遮断器１では、上述したトグル機構が死点を越える前に鉄心プランジャ２３は前進を停止するように構成されており、投入状態から遮断状態への移行時に死点を越えないことから引き外し機構５０の構成が複雑になることを回避することができる。
【００９４】
遮断器１における接点当接後の状態では、可動接点１１と固定接点１０の接触により接圧バネ８からの反力を受けた接圧が生じると絶縁バー３３およびレバー３２を通じてレバー軸３７に前後方向の押し付け力が発生する。レバー軸３７に対する押し付け力が発生すると、レバー軸３７に対する摩擦トルクが発生し、また、連結リンク３１を通じて電磁ソレノイド２０に伝達される負荷の前後方向の成分による電磁ソレノイド２０の上下方向の摺動摩擦負荷が合わさって、無視できない摩擦力として電磁ソレノイド２０の投入負荷を増大させる。
【００９５】
鉄心プランジャ２３が最大投入位置に達した後、鉄心プランジャ２３の移動方向が後退に転換する際に、伝達機構３０の全体にかかる摩擦力の方向も転換する。そのため、摩擦力に由来する引き外し荷重の減少効果によって投入状態における引き外し機構５０への負荷を低減することができる。
【００９６】
このように、投入状態における引き外し機構５０への負荷を低減することができるため、引き外し機構５０の構成を簡易にすることができる。そのため、引き外し機構５０の小型化を図ったり、遮断器１の小型化を図ったりすることができ、また、引き外し機構５０の部品数を削減することによって引き外し機構５０の耐久性において信頼性を上昇させたりすることができる。
【００９７】
可動接点１１が固定接点１０に接触するまでは、連結ピン１３，３８、レバー軸３７、連結ピン３４，３５の各回転部分における回転に伴う摩擦力が主として発生する。そのため、可動接点１１が固定接点１０に接触するまでは、レバー軸３７に対する摩擦トルクおよび電磁ソレノイド２０の上下方向の摺動摩擦負荷は、可動接点１１と固定接点１０との接触後の接圧バネ８からの反力による接圧が生じた後の状態に比べ小さい。したがって、図１７に示すように接点当接前の摩擦力による前進時と後進時との投入負荷の差は、接点当接後の摩擦力による投入負荷の差に比べて小さくなる。
【００９８】
遮断器１の一連の投入動作および投入負荷について、遮断器１における電磁ソレノイド２０の投入に必要な負荷特性は定式化することができる。例えば、図５，図７，図９および図１２の各状態における電磁ソレノイド２０の投入に必要な負荷特性を定式化することで、機構摩擦を利用することで引き外し時の機構負荷を大幅に低減し、電磁ソレノイド２０の投入負荷特性にヒステリシスを有する遮断器１の設計が可能である。
【００９９】
以上のように、実施の形態１にかかる遮断器１は、筐体２と、電源側端子３と、可動子６と、電磁ソレノイド２０と、伝達機構３０と、駆動回路７０とを備える。電源側端子３は、固定端子の一例であり、固定接点１０が取り付けられ筐体２に固定される。可動子６は、固定接点１０に対向する可動接点１１が取り付けられる。電磁ソレノイド２０は、直線状に移動する鉄心プランジャ２３を有する。鉄心プランジャ２３は、プランジャの一例である。伝達機構３０は、鉄心プランジャ２３の移動に伴って可動子６を移動させて、可動接点１１が固定接点１０と開離する遮断状態から可動接点１１が固定接点１０に接触して通電する投入状態へ変化させる。駆動回路７０は、電磁ソレノイド２０の投入用コイル２２へ通電して電磁ソレノイド２０を駆動する。駆動回路７０は、ダイオード８６とダイオード８６に流れる電流を低減する電流低減部８７との直列体８５を備え、直列体８５は、電磁ソレノイド２０の投入用コイル２２に並列接続される。これにより、複雑な機構をとることなく、遮断器１の投入動作開始直後に遮断を行うことができる。したがって、伝達機構３０の簡素化を図ることができる。
【０１００】
また、電流低減部８７は、抵抗Ｒ１０、または、抵抗Ｒ１０およびコンデンサＣ１０を含む。これにより、ダイオード８６に流れる電流を容易に低減することができる。
【０１０１】
また、遮断器１は、固定接点１０と可動接点１１との接触によって導通状態になる電路の過電流または漏電を検出し、検出した結果を示す引き外し指令を検出結果として出力する検出部７６を備える。駆動回路７０は、検出部７６から出力される引き外し指令に基づいて、投入用コイル２２への通電を停止する。これにより、遮断器１の投入動作開始直後に電路の過電流または漏電が生じた場合において、複雑な機構をとることなく、遮断器１の投入動作開始直後に遮断を行うことができる。したがって、伝達機構３０の簡素化を図ることができる。なお、引き外し指令は、検出信号の一例である。
【０１０２】
また、実施の形態１にかかる遮断器１は、引き外し機構５０を備える。引き外し機構５０は、伝達機構３０に係合して投入状態の保持を行い、かつ伝達機構３０との係合を解除して投入状態の保持を解除する。伝達機構３０は、レバー３２と、絶縁バー３３とを備える。レバー３２は、鉄心プランジャ２３の移動に伴って筐体２に固定のレバー軸心３６回りに回転する。レバー軸心３６は、第１の軸心の一例である。絶縁バー３３は、一端部３３ａがレバー３２の一端部３２ａに回転可能に連結され、他端部３３ｂが可動子６に回転可能に連結される。電磁ソレノイド２０の鉄心プランジャ２３は、レバー３２と絶縁バー３３とから構成されるトグル機構が死点になる前に鉄心プランジャ２３の移動が制限される最大移動位置に到達する。したがって、例えば、鉄心プランジャ２３の最大移動位置をトグル機構が死点になる直前の位置に設定することで、トグル機構による梃子の効果により、レバー３２を回転させるのに必要な電磁ソレノイド２０の投入負荷を急激に０へと近づけることができる。そのため、投入状態に引き外し機構５０にかかる負荷を低減することができる。なお、上述した死点になる直前の位置とは、製造誤差があった場合でも、死点に到達しない位置である。最大移動位置は、第１の位置の一例である。また、引き外し機構５０は、鉄心プランジャ２３が最大移動位置に達した後に後退して投入完了位置にある状態で伝達機構３０と係合して投入状態の保持を行う。投入完了位置は、第２の位置の一例である。これにより、鉄心プランジャ２３の移動方向が後退に転換する際に、伝達機構３０の全体にかかる摩擦力の方向も転換するため、摩擦力に由来する荷重の減少効果、すなわち、投入負荷特性のヒステリシスによって投入状態における引き外し機構５０への負荷を低減することができる。したがって、遮断器の引き外し機構を複雑な機構にする必要性を低減することができ、引き外し機構５０の小型化および組み立て性の向上を図ることができる。
【０１０３】
また、遮断器１は、レバー３２の他端部３２ｂに取り付けられた係合ピン５１を備える。係合ピン５１は、係合部の一例である。また、引き外し機構５０は、トリップレバー５２と、トリップバー５４とを備える。トリップレバー５２は、係合ピン５１に向かう方向に付勢された状態で筐体２に回転可能に取り付けられており、遮断状態から投入状態へ移行する投入過程で係合ピン５１と接触した状態を維持し、鉄心プランジャ２３が投入完了位置にある状態において係合ピン５１と係合してレバー３２のレバー軸心３６回りの回転を規制する。トリップバー５４は、トリップレバー５２の回転の規制および規制の解除を行う。このように、引き外し機構５０は、係合ピン５１を除き、トリップレバー５２とトリップバー５４を含む少なくとも２つの部材で構成することができるため、引き外し機構５０の小型化および組み立て性の向上を図ることができる。また、遮断状態から投入状態にかけてトリップレバー５２に係合ピン５１を接触させることから、トリップレバー５２の係合ピン５１から離れる方向への移動可能量を変化させるだけで引き外し動作を容易に行うことができる。
【０１０４】
また、トリップレバー５２は、レバー軸心３６を中心とする円弧形状を有し、投入過程で係合ピン５１が移動可能に接触する円弧部５６と、投入状態において係合ピン５１と係合する凹部５１ｃとを備える。これにより、投入過程においてトリップレバー５２の位置が変化しないため、伝達機構３０を駆動させる電磁ソレノイド２０の投入負荷が投入過程においてトリップレバー５２によって変動することを抑制できる。
【０１０５】
また、トリップレバー５２は、円弧部分５８ａと平坦部分５８ｂとが形成され、筐体２に固定されたトリップバー軸心６１回りに回転する半円部５８を備える。トリップバー軸心６１は、第２の軸心の一例である。トリップレバー５２は、遮断状態で半円部５８の平坦部分５８ｂに接触して回転が規制され、投入状態で半円部５８の円弧部分５８ａに接触して回転が規制される。これにより、トリップレバー５２を回転させるだけで、トリップレバー５２の係合ピン５１から離れる方向への移動可能量を容易に調整することができる。
【０１０６】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる遮断器は、ＭＣＲ（Making  Current  Release）機能を実現する駆動回路に設けている点で、実施の形態１にかかる遮断器１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の遮断器１と異なる点を中心に説明する。
【０１０７】
まず、ＭＣＲ機能を実現するＭＣＲ機構について説明する。ＭＣＲ機構は、遮断器の投入動作時は瞬時引き外し特性を有効にして投入動作時の短絡事故に対して瞬時トリップさせ、遮断器の投入動作完了後は瞬時引き外し特性を無効にする。これにより、突入電流の大きな負荷機器または下位遮断器との選択協調領域を拡大することができる。
【０１０８】
図１８および図１９は、ＭＣＲ機構の構成例を示す図であり、図１８は、遮断器の投入動作時の状態を示し、図１９は、遮断器の投入動作完了後の状態を示す。また、以下において、時計回りおよび反時計回りとは、図１８および図１９において時計回りおよび反時計回りであることを意味する。また、図１８および図１９に示すＭＣＲ機構１００は、上述した遮断器１に含まれるものとして説明する。
【０１０９】
図１８に示すＭＣＲ機構１００は、ＭＣＲプレート１０１と、絶縁板１０２と、マイクロスイッチ１０３と、補助板１０４とを備える。絶縁板１０２、マイクロスイッチ１０３、および補助板１０４は、ネジ１０５によりＭＣＲプレート１０１に２点で固定されている。また、マイクロスイッチ１０３には、ノーマルクローズの端子が用いられている。マイクロスイッチ１０３には、アクチュエータ１０６が設けられており、かかるアクチュエータ１０６は、ＭＣＲプレート１０１に回転可能に支持された回転軸１０９に固定されている。
【０１１０】
ＭＣＲ機構１００は、アクチュエータ１０６の他端に取り付けられた重り１０７と、ＭＣＲプレート１０１と重り１０７との間に掛渡されたスプリング１０８とを備える。スプリング１０８は、回転軸１０９を中心として反時計回りに回転させる方向にアクチュエータ１０６に力を与えている。そのため、遮断器１の投入動作が行われていない状態では、図１９に示すように、アクチュエータ１０６の一端がマイクロスイッチボタン１０３ａを押している。マイクロスイッチ１０３は、マイクロスイッチボタン１０３ａが押されている間は常時オン信号を図３および図４に示す引き外しリレー９８に送信する。これにより、引き外しリレー９８において、瞬時引き外し特性が無効となる。
【０１１１】
アクチュエータ１０６の受け部１０６ａは遮断器１の主接点を開閉させる機構部におけるレバー軸３７の動作を受ける形状である。アクチュエータ１０６は、遮断器１の投入動作時におけるレバー軸３７の回転により受け部１０６ａが回転軸１０９を中心として時計回りに回転し、一端がマイクロスイッチボタン１０３ａを数ｍｓ程度押す。これにより、マイクロスイッチ１０３は、この数ｍｓ程度のオフ信号を引き外しリレー９８に送信する。引き外しリレー９８において、数ｍｓ程度のオフ信号が入力されている間、瞬時引き外し特性が有効となる。このように、ＭＣＲ機構１００は、遮断器１の投入動作時以外においては瞬時引き外し特性を無効にしつつ、遮断器１の投入動作時においては瞬時引き外し特性を有効にすることができる。
【０１１２】
次に、実施の形態２にかかる遮断器の駆動回路について説明する。図２０は、本発明の実施の形態２にかかる駆動回路を含む遮断器の電気回路の構成例を示す図である。図２０に示すように、実施の形態２にかかる遮断器１Ａの駆動回路７０Ａは、ＭＣＲ機能を実現するＭＣＲ回路７９を有する点で、遮断器１の駆動回路７０と異なる。
【０１１３】
図２０に示すように、ＭＣＲ回路７９は、端子Ｔ６に接続されて論理積回路９３から出力される信号が入力される。論理積回路９３からＭＣＲ回路７９へ入力される信号は、論理積回路９３から制御スイッチ８４へ入力される信号と同じ信号である。ＭＣＲ回路７９は、論理積回路９３から入力される信号に基づいて、引き外しリレー９８へオン信号またはオフ信号を出力する。ＭＣＲ回路７９は、制御回路８３などと引き外しリレー９８との絶縁を保つため、フォトカプラなどを含んで構成される。
【０１１４】
ＭＣＲ回路７９は、論理積回路９３からオン信号が入力される場合、引き外しリレー９８へハイレベルの電圧であるオン信号を出力する。引き外しリレー９８へ出力されるオン信号は、瞬時引き外し特性を有効にするための信号であり、以下においてＭＣＲ制御信号と記載する場合がある。引き外しリレー９８は、ＭＣＲ回路７９からＭＣＲ制御信号が出力されている状態で、変流器９７の２次側電流に基づいて過電流または漏電を検出した場合、駆動回路７８へ引き外し指令を出力する。これにより、トリップ用コイル７７への通電が行われ、遮断器１Ａが遮断状態になる。
【０１１５】
また、ＭＣＲ回路７９は、論理積回路９３からオフ信号が出力される場合、引き外しリレー９８へ瞬時引き外し特性を無効にするためのローレベルの電圧を出力する。引き外しリレー９８は、ＭＣＲ回路７９からローレベルの電圧が出力されている状態において、変流器９７の２次側電流に基づいて過電流または漏電を検出した場合でも駆動回路７８へ引き外し指令を出力しない。これにより、遮断器１Ａの投入動作完了後は瞬時引き外し特性を無効にすることができる。
【０１１６】
図２１は、実施の形態２にかかる遮断器のＭＣＲ機能を説明するためのタイミングチャートである。時刻ｔ１において、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２がオン操作されると、図２１に示すように、ハイレベルの電圧である投入信号が論理和回路９１からラッチ回路９２へ出力される。ラッチ回路９２は、論理和回路９１から投入信号が出力されると、ハイレベルの電圧を論理積回路９３へ出力する。そのため、論理積回路９３は、ハイレベルの電圧をオン信号としてＭＣＲ回路７９および制御スイッチ８４へ出力する。ＭＣＲ回路７９は、論理積回路９３からオン信号が出力されている間、ハイレベルの電圧をＭＣＲ制御信号として引き外しリレー９８へ出力する。これにより、遮断器１Ａの投入動作時において瞬時引き外し特性が有効になる。
【０１１７】
制御スイッチ８４は、論理積回路９３から端子Ｔ６を介してオン信号が出力された場合、オン状態になる。制御スイッチ８４がオン状態になることで、投入用コイル２２への励磁電流の供給が行われる。これにより、鉄心プランジャ２３による投入動作が開始し、時刻ｔ２において、鉄心プランジャ２３が投入状態となる動作と連動するマイクロスイッチ８８からハイレベルの電圧が制御回路８３へ出力される。マイクロスイッチ８８からハイレベルの電圧が出力されると、ラッチ回路９２がリセットされ、制御回路８３から制御スイッチ８４へローレベルの電圧がオフ信号として出力される。
【０１１８】
このように、論理積回路９３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、ハイレベルの電圧をオン信号として出力するため、ＭＣＲ回路７９は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、ハイレベルの電圧をＭＣＲ制御信号として引き外しリレー９８へ出力する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、例えば、２００ｍｓ程度であり、これにより、安定したＭＣＲ制御信号が引き外しリレー９８へ出力される。したがって、ＭＣＲ制御信号が出力される期間において、引き外しリレー９８の瞬時引き外し特性を安定して有効化することができる。
【０１１９】
また、時刻ｔ２以降において、論理積回路９３からローレベルの電圧がオフ信号として出力される。ＭＣＲ回路７９は、論理積回路９３からオフ信号が出力されている間、ローレベルの電圧を引き外しリレー９８へ出力する。これにより、遮断器１Ａの投入完了後において瞬時引き外し特性が無効化される。
【０１２０】
なお、制御スイッチ８４が図１６に示す構成である場合、制御回路８３は、ローレベルの電圧をオン信号として出力する。この場合、制御回路８３には、例えば、論理積回路９３と端子Ｔ６との間に論理否定回路が設けられる。ＭＣＲ回路７９は、制御回路８３からローレベルの電圧であるオン信号が出力されている間、ハイレベルの電圧をＭＣＲ制御信号として引き外しリレー９８へ出力する。なお、ＭＣＲ回路７９から出力されるＭＣＲ制御信号は、ローレベルの電圧であってもよい。この場合、引き外しリレー９８は、ローレベルの電圧で瞬時引き外し特性が有効になる。
【０１２１】
以上のように、実施の形態２にかかる遮断器１Ａは、固定接点１０と可動接点１１との接触によって導通状態になる電路の過電流または漏電が発生した場合に引き外し指令を出力する引き外しリレー９８を備える。駆動回路７０Ａは、第１制御回路の一例である制御回路８３と、第２制御回路の一例であるＭＣＲ回路７９とを備える。制御回路８３は、内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２がオン操作された場合に電磁ソレノイド２０を駆動するためのオン信号を出力し、電磁ソレノイド２０の鉄心プランジャ２３が投入状態になる動作と連動するマイクロスイッチ８８からの信号に基づきオン信号の出力を停止する。内部オンスイッチ７１または外部オンスイッチ７２はオンスイッチの一例である。ＭＣＲ回路７９は、制御回路８３からオン信号が出力されている間、ＭＣＲ制御信号を引き外しリレー９８へ出力し、引き外しリレー９８からの引き外し指令の出力を可能にする。これにより、遮断器１Ａでは、図１８および図１９に示すようなＭＣＲ機構１００を設けることなく、ＭＣＲ機能を実現することができる。
【０１２２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  遮断器、２  筐体、２ａ  壁部、３  電源側端子、４  負荷側端子、５  可撓性導体、５ａ，６ａ，７ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，５２ａ，５４ａ  一端部、５ｂ，６ｂ，７ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，５２ｂ，５４ｂ  他端部、６  可動子、７  可動子ホルダ、７ｃ  中途部、８  接圧バネ、９  可動子ストッパ、１０  固定接点、１１  可動接点、１２  ホルダ軸、１２ａ  ホルダ軸心、１３，３４，３５，３８  連結ピン、２０  電磁ソレノイド、２１  ヨーク、２２  投入用コイル、２３  鉄心プランジャ、２４  突出部、２５  ギャップ、３０  伝達機構、３１  連結リンク、３２  レバー、３３  絶縁バー、３６  レバー軸心、３７  レバー軸、４０  開極バネ、５０  引き外し機構、５１  係合ピン、５２  トリップレバー、５２ｃ  凹部、５３  第１のリセットバネ、５４  トリップバー、５５  第２のリセットバネ、５６  円弧部、５７  係合面、５８  半円部、５８ａ  円弧部分、５８ｂ  平坦部分、５９  係合部、６０  トリップレバー軸心、６１  トリップバー軸心、７０，７８  駆動回路、７１  内部オンスイッチ、７２  外部オンスイッチ、７３  制御電源、７４  内部オフスイッチ、７５  引き外し付属装置、７６  検出部、７７  トリップ用コイル、７９  ＭＣＲ回路、８０  整流回路、８１  定電圧回路、８３  制御回路、８４  制御スイッチ、８５  直列体、８６  ダイオード、８７  電流低減部、８８  マイクロスイッチ、９１，９５  論理和回路、９２  ラッチ回路、９３  論理積回路、９４  論理否定回路、９７  変流器、９８  引き外しリレー、１００  ＭＣＲ機構、１０１  ＭＣＲプレート、１０２  絶縁板、１０３  マイクロスイッチ、１０３ａ  マイクロスイッチボタン、１０４  補助板、１０５  ネジ、１０６  アクチュエータ、１０６ａ  受け部、１０７  重り、１０８  スプリング、１０９  回転軸、Ｃ１０  コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１０  抵抗、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６  端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2020026609.tif 000023
【国際調査報告】
2020026609.tif 000024
2020026609.tif 000025
2020026609.tif 000026
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