(57)【要約】【課題】熱動電磁式の過電流引き外し装置でありながら、自動組立にも適するとともに、短絡遮断に伴って発生する金属溶融物の開閉機構部や該過電流引き外し装置への付着を防止した回路遮断器を得る。【解決手段】開閉機構部、および過電流を検出し上記開閉機構部を回動せしめる過電流引き外し装置が収納されたミドルベースと、上記開閉機構部と連動して回動するクロスバーに設けられた可動接触子とこの可動接触子と接離を繰り返す固定接触子との間に発生するアークを裁断する消弧装置を含む遮断部が収納されたベースと、上記ミドルベース、ベース、および上記ミドルベースに収納された各部品を覆うカバーとを備え、上記遮断部が上記ミドルベースによって覆われるとともに、このミドルベースへの上記過電流引き外し装置の収納が、圧入による固着によってなされるようにした。【選択図】図２
2011134570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作ハンドルを有し互いに相対向するフレーム板の間に配設された開閉機構部、および過電流を検出し上記開閉機構部を回動せしめる過電流引き外し装置が収納されたミドルベースと、上記開閉機構部と連動して回動するクロスバーに設けられた可動接触子とこの可動接触子と接離を繰り返す固定接触子との間に発生するアークを裁断する消弧装置を含む遮断部が収納されたベースと、上記ミドルベース、ベース、および上記ミドルベースに収納された各部品を覆うカバーとを備えた回路遮断器において、
上記遮断部が上記ミドルベースによって覆われるとともに、このミドルベースへの上記過電流引き外し装置の収納が、圧入による固着によってなされていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
ミドルベースには、このミドルベースをベースに挿入する方向に対し直交する面で、遮断部と相対するように第一の孔が穿設されているとともに、この第一の孔は過電流引き外し装置を構成する部材にて貼設されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項３】
ミドルベースには、過電流引き外し装置を圧入によって固着させるために、この過電流引き外し装置を圧入方向とは逆方向に遊動させないための第二の孔が穿設されているとともに、この第二の孔は上記ミドルベースをベースに挿入させた際に、上記ベースに設けた突起部によって閉塞されることを特徴とする請求項１または２に記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器に関し、詳しくは、過電流引き外し装置などを自動組立に適するように配設した構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器には、この回路遮断器に具備された操作ハンドルを操作することにより電路を開閉する機能、すなわちスイッチ機能だけではなく、過電流が流れることによる電線や負荷機器の焼損を未然に防止するために電路を遮断するという大きな役目を担っている。この過電流の検出にあたっては、大別すると、熱動式、電磁式、電子式の各方式に分類されることは周知の通りであるが、このうち電子式においては、該回路遮断器に搭載した変流器によって得られる信号を、やはり内蔵するＣＰＵにて演算処理することで行なわれている。したがって、ＣＰＵに外部からの設定信号を付加することで、この電子式回路遮断器の定格電流を容易に変更することができ、特に負荷機器（例えば電動機の始動電流）との協調を得るうえで威力を発揮していることも、やはり周知の通りである。なお、この場合の過電流引き外し装置は、いわゆるユニット化されているのが一般的であり、それゆえに当該回路遮断器の自動組立が比較的容易に得られる、というメリットがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、この電子式は、前述した変流器や、ＣＰＵを始めとする電子回路を必要とすることから価格上昇は免れず、特にＡＦ（アンペアフレームの略、その回路遮断器が通電し得る最大値で表示）が小さい（具体的には、６３ＡＦ・１２５ＡＦなど）製品においては、熱動、あるいは熱動電磁式との価格差が非常に大きく、このことが、熱動電磁式回路遮断器が広く普及している理由の一つともなっている。なお、この場合の過電流引き外し装置は、熱によるバイメタルの湾曲、あるいは、電磁力による可動鉄心の移動を鑑みた場合、電路、すなわち、当該回路遮断器を構成する筐体に、強固に固着させておくことが望まれる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
ところで、これまで述べた「過電流の検出」とは、検出ゆえに比較的小さな電流（無論、定格電流に対しては大）を指していたが、過電流には言うまでもなく、短絡電流といった大きな電流も存在し、こういった過電流遮断、すなわち短絡遮断も回路遮断器によって行なわれている。この短絡遮断は、電源容量の増大などに伴い、いかに大きな遮断能力を有するかに、各社とも凌ぎを削っていることに言を俟たず、特に、家庭用などに使われる回路遮断器においては、その外形の小ささゆえに、遮断能力の向上は、短絡電流をいかに小さく絞るか、すなわち、限流作用をいかに高めるかが重要となってくる。この限流作用を高める一手段として、短絡電流の通電時に発生する電磁力による可動鉄心の移動を直接、可動接触子に伝達することで、その開極スピードを速めることが挙げられる。また、両接点間に発生したアークを速やかに消弧装置に導く、いわゆるアーク走行遮断方式も広く知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７０２２５号公報（第３頁右欄第２６行〜第４頁左欄第４行、図３および図８）
【特許文献２】特開２００６−２３６７９８号公報（第４頁第１８行〜第２４行、図１および図２）
【特許文献３】実開昭５６−１３５６４９号公報（第１２頁第１９行〜第１４頁第１１行、第５図〜第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３の回路遮断器では、消弧装置と動作機構部との間の、いわゆる仕切りは（第３図紙面上）上側のアーク走行板のみであり、その気密性はそれほど高くはない。然るに、短絡遮断に伴って発生する金属溶融物の開閉機構部などへの付着、およびアークガスの廻り込みに起因する絶縁低下が問題視される。一方で、短絡センサおよびバイメタル装置は、動作機構部を形成する支枠に具設されているため、その特性の安定化は図れるものの、そもそも自動組立は意図しておらず、コストダウンの弊害と成り得るのは明らかである。また、調整不良や誤組立時の対処にも困難が予想される。
【０００７】
短絡遮断時の気密性のみを鑑みた場合、特許文献２の回路遮断器にて、その解決策の一つが示されている。しかしながら、この場合、過電流引外し装置は、消弧装置との遮蔽をミドルカバーに求めていることから、必然的に下部ケースに螺着によって固着せざるを得ず、やはり自動組立には難がある。そうかと言って、自動組立のためだけに、過電流引き外し装置を電子式に頼ることは、前述した通り、現実的な対応とは言い難い。
【０００８】
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あり、熱動電磁式の過電流引き外し装置でありながら、自動組立にも適するとともに、短絡遮断に伴って発生する金属溶融物の開閉機構部や該過電流引き外し装置への付着を防止した回路遮断器を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回路遮断器は、操作ハンドルを有し互いに相対向するフレーム板の間に配設された開閉機構部、および過電流を検出し上記開閉機構部を回動せしめる過電流引き外し装置が収納されたミドルベースと、上記開閉機構部と連動して回動するクロスバーに設けられた可動接触子とこの可動接触子と接離を繰り返す固定接触子との間に発生するアークを裁断する消弧装置を含む遮断部が収納されたベースと、上記ミドルベース、ベース、および上記ミドルベースに収納された各部品を覆うカバーとを備え、上記遮断部が上記ミドルベースによって覆われるとともに、このミドルベースへの上記過電流引き外し装置の収納が、圧入による固着によってなされるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は以上説明したように、製造コストを低減させた高遮断容量の回路遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１を示す回路遮断器の外観斜視図である。
【図２】図１におけるミドルベースへの部材の収納を示した図である。
【図３】図１における過電流引き外し装置を示した図である。
【図４】図１におけるミドルベースを示す平面および断面図である。
【図５】図１におけるベースを示す平面および断面図である。
【図６】図１におけるベースにミドルベースを嵌合させた際の断面図である。
【図７】図１における遮断部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回路遮断器のトリップ状態での斜視図であり、（ａ）は外観を、（ｂ）は（ａ）よりカバー、ミドルベース、ベースにそれぞれ分解した図を示している。また、図２は図１（ｂ）においてミドルベースへの部材の収納を示した図、図３は図２より１極分の過電流引き外し装置およびヨークを示した図である。さらに、図４および図５は、それぞれミドルベース、ベースを示し、（ａ）は図１（ｂ）におけるＸ視図に相当する平面図、（ｂ）は断面図、図６はベースにミドルベースを嵌合させた際の断面図（図４および図５の（ｂ）相当）である。なお、図７は図１（ｂ）においてベースへの部材の収納を示した図である。
【００１３】
図１において、３極用の回路遮断器１０１の絶縁筐体は、カバー１、ミドルベース２、およびベース３より構成され、このうちミドルベース２に、操作ハンドル４を備えた開閉機構部５１と、極数分（この場合、３個）の過電流引き外し装置５２が、ベース３にやはり極数分の消弧装置５３がそれぞれ収納されている。このうち、ミドルベース２については、遮断時に発生するアークによる内部圧力上昇での損傷を防ぐために、ベース３の凹部３ａ・３ａにミドルベース２の側板２ａ・２ａを嵌合させている。よって、この側板２ａ・２ａが絶縁筐体の一部をなすことになる。なお、操作ハンドル４はカバー１のハンドル用窓孔１ａから突出していることで、ＯＮ方向（図１紙面上、時計方向）あるいはＯＦＦ方向（図１紙面上、反時計方向）へ操作可能な点、および消弧装置５３の位置関係より、５が電源側端子、６が負荷側端子である点は、それぞれ周知の通りである。
【００１４】
図２に、本発明の要部となる、過電流引き外し装置５２を構成する一部材であるヨーク７が示されているが、これ以外、つまり、ヨーク７を除いた過電流引き外し装置５２、開閉機構部５１ならびに消弧装置５３（図１（ｂ）参照）も周知である。すなわち、一端に固定接点８を有しヨーク７に固着された固定接触子９と、可撓銅より線１０を介して電源側端子５に接続され、一端に可動接点１１を有し、開閉機構部５１と連動して回動するクロスバー１２によって保持される可動接触子１３との間で接離が繰り返され、この接離のうち、特に開離によって、固定接点８と可動接点１１との間で発生するアークを消弧装置５３にて裁断している。
【００１５】
開閉機構部５１は、相対向する一対のフレーム板１４Ａ・１４Ｂによって形成されるフレーム１４に、回動自由に軸支されたハンドルアーム１５、このハンドルアーム１５に固着される操作ハンドル４、やはりフレーム１４に回動自由に軸支され、後述する過電流引き外し装置５２の動作によって回動するトリップバー１６および掛け金１７、この掛け金１７の回動によって動作する付番しないトグルリンク機構に連動し、同様にフレーム１４に軸支され回動するクロスバー１２によって、いわゆるユニット化されている。なお、フレーム板１４Ａ（１４Ｂ）は、電源・負荷方向の前後に足部１４Ａ１・１４Ａ２を具備しており、これら足部１４Ａ１・１４Ａ２がミドルベース２に設けた挿入穴２ｂ（図４（ａ）参照）に挿着されることで、開閉機構部５１は絶縁筐体内の所定の位置に固着されている。ここで、トグルリンク機構の詳細、すなわち、回路遮断器１０１の手動操作（オン〜オフ、オフ〜オン）やトリップ操作、あるいはトリップ後のリセット操作については、本発明の要部ではないため、これ以上の詳しい説明は省略する（なお、各操作の説明については、同一発明者による先願である特願２００８−３１７５５２を参照されたし）。
【００１６】
図３に示すように、過電流引き外し装置５２は、電流経路で見た場合、一端に固定接点８を有した固定接触子９、この固定接触子９に電気的に接続（以下、単に接続とする）されたコイル１８、このコイル１８に接続された中継端子１９、この中継端子１９に接続されたバイメタル２０、このバイメタル２０のその発熱による所望の湾曲量を得るための任意の箇所に接続された可撓銅より線２１（図２も参照）、この可撓銅より線２１に接続された負荷側端子６によって構成され、さらに、コイル１８での電磁力を活かすために、固定接触子９にヨーク７とともに固着された固定鉄心２２、この固定鉄心２２を覆うとともにコイル１８の内径に位置する絶縁パイプ２３、この絶縁パイプ２３の内径に位置し、図示しない付勢バネに抗して移動する可動鉄心２４によって構成されている。すなわち、この過電流引き外し装置５２は、熱動電磁式であり、中継端子１９、バイメタル２０、および可撓銅より線２１にて熱動部を、ヨーク７、コイル１８、固定鉄心２２、絶縁パイプ２３、付勢バネ、および可動鉄心２４にて電磁部を、それぞれ形成している。
【００１７】
この過電流引き外し装置５２の動作は前述した通り周知であり、すなわち、過負荷電流が所定時間以上流れた場合には、バイメタル２０が紙面上、右方向に湾曲することで、調整ネジ部２０ａがトリップバー１６を回動させ、この回動によりトリップバー１６に当接している掛け金１７が回動することで、開閉機構部５１がトリップし、可動接触子１３が固定接触子９より開離する。一方、短絡電流が流れた場合には、コイル１８に大きな磁力が発生し、可動鉄心２４が付勢バネのバネ力に抗して右方向に移動することで、直接、掛け金１７を回動させ、同様に開閉機構部５１をトリップさせる。なお、過電流引き外し装置５２の絶縁筐体への収納は、負荷側端子６がベース３へ、ヨーク７および中継端子１９がミドルベース２へ、それぞれ挿着されることで行なわれるが、このうち、ヨーク７のミドルベース２への挿着が本発明の要部であるため、以下に詳しく説明する。
【００１８】
前述した中継端子１９および負荷側端子６に加え電源側端子５は、電流経路の中継点という意味合いからも、図４および図５で示す、それぞれ挿入穴２ｃ（中継端子１９）、挿入溝３ｂ（負荷側端子６）、挿入溝３ｃ（電源側端子５）への挿着のみで、特に両端子５・６に至ってはさほど強固に固着させる必要はない。一方で、ヨーク７については、可動鉄心２４という可動部品がある点、（固定接触子９、コイル１８、中継端子１９を介して）機械的に連結されているバイメタル２０がある点を鑑みた場合、これら可動鉄心２４およびバイメタル２０の移動（湾曲）が、その回路遮断器１０１の電流特性を左右することから、その挿入による固着は強固でなければならない。
【００１９】
そこで本発明においては、ヨーク７に２ヶ所の屈曲部７ａを設けるとともに、ミドルベース２には、この屈曲部７ａが嵌合する第二の孔２ｅを穿設した。これら屈曲部７ａおよび第二の孔２ｅの寸法関係を詳述すると、屈曲部７ａを含めた両端寸法Ａに対し、このヨーク７が挿入される部位のミドルベース２の隔壁間内寸法Ｂをわずかに狭くしておく（Ａ＞Ｂ）。一方、第二の孔２ｅの部位の隔壁間内寸法ＣをＡと同じにしておき（Ａ＝Ｃ）、さらに内寸法Ｃの領域を屈曲部７ａの表面積Ｄに合わせておく。こうすることで、ヨーク７を挿入した際、熱可塑樹脂で成形された隔壁が若干外側に開きつつ、屈曲部７ａが内寸法Ｃに到達すると、外側に開いていた隔壁が元に戻り、屈曲部７ａの遊動が阻止されることになる。すなわち、一度挿入された過電流引き外し装置５２は、少なくとも片側の極にも過電流引き外し装置５２が固着されることと相俟って、引き抜くことが困難となり、このことは換言すると、所定の位置に強固に固着されることを意味し、ひいては電流特性の安定化にも寄与している。
【００２０】
このように、過電流引き外し装置５２を例えばネジ締めなどによって絶縁筐体に固着させる必要がなく、図１（ａ）および図２からも明らかなように、紙面上、上方向から各部材をいわゆる積層させることで回路遮断器１０１として形成されるため、自動組立が可能となり、その製造コストを抑制させることが可能である。なお、第二の孔２ｅは、ミドルベース２の金型製作上、文字通り「孔」として貫通しているが、必ずしもこの形態に限定されるわけではなく、ヨーク７が遊動さえしなければ、「孔」は閉塞されていてもよい。
【００２１】
ただし、金型の製作コストを鑑みた場合、「孔」として貫通させたほうが好ましい。ところで、この過電流引き外し装置５２が固着された部位のミドルベース２の下部には、図１（ｂ）にも示すように消弧装置５３が載置されている。一方で、第二の孔２ｅはある程度屈曲部７ａにて閉塞されるものの、完全ではない。したがって、短絡遮断時に消弧装置５３で発生したアークガスが第二の孔２ｅを通じて開閉機構部５１に達することが予想され、あまり好ましくない。そこで、この実施の形態１では、第二の孔２ｅの位置も含め、ベース３の電源−負荷方向に突起部３ｅを具備させた（図５（ｂ）参照）。これにより、図６からも明らかなように、ミドルベース２をベース３に嵌合させた際に、突起部３ｅにより第二の孔２ｅが完全に閉塞されるため、特に遮断性能の向上を図ることができる。しかも、この突起部３ｅは、極間の絶縁、特に沿面距離を確保するために予め具備されているものであり、然るに、これまで述べた自動組立や特性の安定化、さらには遮断性能の向上を実現させるにあたって、部品追加といったコストアップが伴うことはない。
【００２２】
さて、この遮断性能の向上に関して、この実施の形態１では（背景技術の項でも述べた）アーク走行遮断方式を採用した。このアーク走行遮断方式とは、短絡遮断時に発生したアークを消弧装置５３へ電磁反発力を利用しながら導かせ、このアークによる電流経路を確保しつつ、最終的にはこの消弧装置５３でアークを裁断するものである。具体的には、両接触子９、１３間で発生したアークは、固定接触子９側はヨーク７へ、可動接触子１３側はアークランナー２５（図７参照）へ、それぞれ転移する。この転移により電流経路は、電源側端子５〜アークランナー２５〜消弧装置５３のグリッド５３ａ〜ヨーク７〜コイル１８〜・・・〜負荷側端子６となるが、このとき、図７で示す、アークランナー２５の電流の向き（矢印Ｅ）と、グリッド５３ａの紙面上、下側から上側へ向かう電流の向き（矢印Ｆ）が、異方向であることによる発生する磁界の反発力、および矢印Ｆと、ヨーク７における固定接触子９との固着点に向かう電流の向き（矢印Ｇ、図３参照）が、やはり異方向であることによる発生する磁界の反発力により、アークは消弧装置５３に導かれる。導かれたアークは裁断され、この結果、この短絡発生に伴う大電流が速やかに遮断されることになる。
【００２３】
ここまでの説明で明らかなように、固定接触子９ならびにグリッド５３ａに対し、ヨーク７を露出させておく必要があるが、これは以下の方策により実現させている。すなわち、ミドルベース２の過電流引き外し装置５２が固着される底面には第一の孔２ｄが穿設されており、過電流引き外し装置５２の固着により、この第一の孔２ｄがヨーク７によって閉塞、換言すると、消弧装置５３の最上段のグリッド５３ａとヨーク７が、その間に何らの介在物なしに相対向している。なお、第一の孔２ｄは右側（図４（ａ）紙面上、下側）に幅狭部が延設されているが、この幅狭部には両接触子９・１３が挿入されるとともに、可動接触子１３の回動軌跡として確保されている。また、２６はアークガスの膨張圧力を受けることで、可動接触子１３の開離動作を助長させる圧力受け部としての反射板、２７は電磁反発力を助長させるコアであり、然るに、請求項で述べた「遮断部」とは、例えば、これら反射板２６、コア２７に加え、消弧装置５３、アークランナー２５にて構成される領域を指している。
【００２４】
前述した「開離動作の助長」に関しての他の方策をここで説明する。図３において、固定鉄心２２に中空部２２ａを設けて、この中空部２２ａに可動鉄心２４に当接あるいは近接させたロッド２８を具備しておけば、背景技術の項でも述べたように、可動鉄心２４の移動によりロッド２８が可動接触子１３を打ち突けるので、開閉機構部５１の動作を待たずに両接触子９、１３間を速やかに開離させることができる。このことに加え、この実施の形態１のアーク走行遮断方式では、前述した通り、アークによる電流経路にコイル１８が含まれているため、依然このコイル１８の磁力により可動鉄心２４、ひいてはロッド２８が可動接触子１３を開離する方向に移動したままであるので、可動接触子１３の接触方向への回動（いわゆる揺り戻し）が阻止でき、高いアーク電圧の維持、つまり速やかなアークの転移を図ることができる。なお、２９はヨーク７とコイル１８の間に敷設したバリアであり、このバリア２９により、電流検出時はもとよりアーク維持中においても、コイル１８を電流（アーク電流）がバイパスすることなく、適切な磁力発生を生んでいる。
【００２５】
このように本発明の回路遮断器１０１によれば、特性の安定化と遮断性能の向上という、回路遮断器にとって必要不可欠な基本性能を満足しつつ、自動組立も同時に実現させることができる。このことは、特にコスト競争力が激しい小形の回路遮断器にあたっては、大幅な収益改善に貢献することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  カバー、２  ミドルベース、２ｄ  第一の孔、２ｅ  第二の孔、３  ベース、
３ｅ  突起部、４  操作ハンドル、７  ヨーク、７ａ  屈曲部、９  固定接触子、
１２  クロスバー、１３  可動接触子、１４  フレーム、
５１  開閉機構部、５２  過電流引き外し装置、５３  消弧装置、
１０１  回路遮断器。
【図１】
2011134570.tif 000003
【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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