(57)【要約】【課題】  回路遮断器における開閉機構部のトリップ開極の時間が長いと、プランジャーで可動接触子を強制的に引き外した後、プランジャー内の圧縮ばねや、可動接触子の復帰ばねによる力で、可動接触子が固定接触子に接近して再点弧が発生しやすくなるため、遮断性能が低下するという課題があった。【解決手段】  プランジャー３１、絶縁ロッド３２、可動接点４ｂの取り付けられた可動接触子４、固定接点３ｂの取り付けられた固定接触子、クロスバー、接圧ばね、掛け金、ラッチ、トグルリンク機構により、可動接触子の瞬時引き外し部は構成され、プランジャー３１の駆動の際に掛け金２１がラッチ２２に衝突するようにすることで、ラッチ２２の回転速度を向上することで、機構全体のトリップ開極の時間を短縮する。【選択図】        図２
2011150812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動接点を有する可動接触子と、
前記可動接点と接離する固定接点と、
前記固定接点と電気的に接続し電流が通電されるコイルと、
前記コイルに短絡電流が通電された際に駆動されるプランジャーと、
前記プランジャーの一端に接続され前記プランジャーの駆動に伴って前記可動接触子を押して前記固定接点から引き外す絶縁ロッドと、
前記プランジャーの駆動に伴って駆動される掛け金と、
前記掛け金の駆動により前記掛け金との係合が外れ回動自由となるラッチと、
前記ラッチの回動により前記ラッチによる係合が外れ駆動するトグルリンク機構と、
前記トグルリンク機構からの駆動力により回転して前記可動接触子を駆動させる絶縁クロスバーと、
を備えた回路遮断器において、
前記掛け金が前記プランジャーの駆動に伴って駆動される際に、前記掛け金が前記ラッチに接触することを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
前記ラッチにラッチピンが設けられ、前記掛け金が接触する部分がこのラッチピンであ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】
前記ラッチに一体の折曲部が設けられ、前記掛け金が接触する部分がこの折曲部であることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は回路遮断器、特に、回路遮断器の開閉機構部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器の開閉機構部として、例えば特許文献１に記載された従来の回路遮断器は、可動接触子を引き外すソレノイドはコイルとプランジャーからなり、短絡電流のような定格の数倍以上の電流がコイルに流れたとき、ソレノイド部の作動によりプランジャーの一端がまず引き外し金具を駆動してラッチリンク及び連結したリンクを外し、可動接触子を強制的に引外す。ラッチは、先に外れているため、リンク機構部が動作して、可動接触子が開極位置になるような動きにより開極動作を完了させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９−４２９３８号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
開閉機構部がトリップ開極する全体の時間は、引き外し金具、ラッチリンク、連結したリンクの移動時間であり、各々の部品の慣性モーメント、質量、復帰ばね力などにより開閉機構部の開極時間が決まる。上述のような従来の回路遮断器の開閉機構部の構成では、可動接触子を強制的に引き外す時間に対してリンク機構部の開極時間が大きく遅れる。そのため、プランジャーで可動接触子を強制的に引き外した後、プランジャーを駆動していた電流が消失すると、プランジャーによる可動接触子の保持力がなくなり、プランジャー内の圧縮ばねや、可動接触子の復帰ばねによる力で、可動接触子が固定接触子に接近して再点弧が発生しやすくなるため、遮断性能が低下するという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、トリップ時の開極時間を短縮し、遮断性能を向上させた回路遮断器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回路遮断器は、短絡遮断時にプランジャー駆動および絶縁ロッドで可動接触子を開離後に、掛け金を駆動し、ラッチとの係合をはずした後、掛け金をラッチに接触させ回転トルクを与えることで、ラッチの回転速度を向上させる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ラッチの回転速度を向上させることで、トリップ時の開極時間を短縮し、遮断性能を向上させた回路遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における回路遮断器の外観を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態を示す側面断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるオン状態の掛け金とラッチを含む開閉機構部の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるトリップ開極瞬間の掛け金とラッチを含む開閉機構部の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態の掛け金とラッチの斜視図である。
【図６】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開極瞬間の掛け金とラッチの斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１の掛け金回転時にラッチへ接触することがない場合の主要開閉機構部品の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１の掛け金回転時にラッチへ接触する場合の主要開閉機構部品の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態を示す開閉機構部の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における回路遮断器のオフ状態を示す開閉機構部の断面図である。
【図１１】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を示す開閉機構部の断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における回路遮断器のリセット状態を示す開閉機構部の断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態１におけるトリップ開極瞬間の掛け金とラッチの断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１におけるリセット状態の掛け金とラッチの断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態２による掛け金とラッチ折曲部のオン状態における斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態２による掛け金とラッチ折曲部のトリップ瞬間における斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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外観を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態を示す側面断面図、図３はこの発明の実施の形態１におけるオン状態の掛け金とラッチを含む開閉機構部の断面図、図４はこの発明の実施の形態１におけるトリップ開極瞬間の掛け金とラッチを含む開閉機構部の断面図、図５はこの発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態の掛け金とラッチの斜視図、図６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開極瞬間の掛け金とラッチの斜視図である。
【００１０】
図１において、回路遮断器は、樹脂製のカバー１と樹脂製のベース２で覆われ、端子２４には配線を接続し、ハンドル１６により開閉操作がなされる構造となっている。
【００１１】
図２において、遮断器本体は樹脂製のカバー１と樹脂製のベース２で覆われ、固定接触子３には固定接点３ａが設けられている。固定接触子３に対向して配置される可動接触子４は、回転支点４ａを中心に回転可能になっており、回転によって固定接触子３と接離する。可動接触子４が固定接触子３に接触する際には、固定接触子３に設けられた固定接点３ａと可動接触子４に設けられた可動接点４ｂが接触するようになっている。消弧板５は、固定接触子３と可動接触子４付近に設けられ、可動接触子４を保持している絶縁クロスバー６には回転軸６ａが設けられている。下リンク９の図中右の端部は、絶縁クロスバー６と連結ピン８で結合されている。上リンク１１は、下リンク９と結合ピン１０で連結されており、結合ピン１０がヒンジ部となりトグルリンク機構を構成する。
【００１２】
レバー１３は、上リンク１１の一端部とレバー１３とを回転連結するためのバーリング加工による連結部１３ａで結合されている。軸１４はレバー１３の支点となり、レバー１３は軸１４を中心に回転する。開閉動作を行うハンドル１６のアーム部は、ハンドルアーム１５であり、支点１５ａを中心に回転する。結合ピン１０とハンドルアーム１５に設けられた引掛け部１５ｂとの間には、引張力を与える開閉ばね（図示しない）が張架されている。掛け金２１は、軸２１ａを支点にして、回転ばね２０により図中時計回り方向への付勢がなされている。
【００１３】
ラッチ２２は回転軸２２ａ付近を中心に回転し、ラッチ２２の図中左端は掛け金２１と係合している。ラッチピン２２ｂは掛け金２１と少しのクリアランスを持つ位置に配置されている。端子２４は、可撓性を備えた導体２３、バイメタル部２５、コイル２６を介して固定接触子３に接続されている。同様に、端子２８は、可動接触子４に可撓性を備えた導体２７を介して接続されている。圧縮ばねを用いた接圧ばね２９で可動接触子４の可動接点４ｂに接圧を与えている。プランジャー３１、圧縮ばね３３、ヨーク３４、絶縁ロッド３２により可動接触子４を駆動し、可動接触子４の最大開極は、ストッパ３５で規制される。
【００１４】
次に動作について説明する。図２におけるオン状態において、下リンク９および上リンク１１は、結合ピン１０に作用する開閉ばねからの引張力により、連結部１３ａの回転中心と結合ピン１０の中心点とを結ぶ上リンク軸線と、連結ピン８の中心点と結合ピン１０の中心点とを結ぶ下リンク軸線とが、ほぼ一直線をなすように伸張されている。そして、クロスバー６は回転軸６ａを中心に図中時計回り方向の回転力を受け、可動接触子４を固定接触子３に押圧している。
【００１５】
図３のようなオン状態において、定格の数倍以上の短絡電流がコイル２６に流れると、プランジャー３１とヨーク３４の磁気回路により、プランジャー３１は図中右方向に移動を開始し、はじめにプランジャー３１の図中左端に設けられたＴ字状部３１ｂで掛け金２１を引っかけ、掛け金２１を図中反時計回り方向に回転させ、次いで絶縁ロッド３２の図中右端で可動接触子４を押して、可動接触子４を強制的に引き外す。
【００１６】
そして、図４のようにプランジャー３１とヨーク３４のギャップがなくなったところで、プランジャー３１に設けられた突起部３１ａがヨーク３４に引っかかり、プランジャー３１の図中右方向への移動はここで止まる。一方、可動接触子４は絶縁ロッド３２を介してプランジャー３１により加速されており、絶縁ロッド３２から離れるときの初速に対する運動エネルギーと、圧縮ばね２９を押し縮めるときに圧縮ばね２９に蓄積される位置エネルギーのバランスで、固定接触子３から開離していく。実際に短絡電流が発生したときには、プランジャー３１には瞬間的に大きな電磁力が発生し、絶縁ロッド３２を含めた移動速度による運動エネルギーが、圧縮ばね２９に蓄勢される位置エネルギーより十分に大きく、可動接触子４の速度は瞬間的に増大し、ほとんど速度低下することなく固定接触子３から開離していくことになる。
【００１７】
この間、掛け金２１とラッチ２２は、以下のような動作を行う。図５の位置からプランジャー３１により上述のように掛け金２１が回転駆動され、掛け金２１とラッチ２２の図中左端の係合が外れてラッチが回動自由になった後、掛け金２１の傾斜部２１ｂが、ラッチ２２のラッチピン２２ｂに接触することで、ラッチ２２に強制回転力を与える。そして、ラッチ２２が高速回転して図６のような状態となる。なお、上記接触の際に、ラッチピン２２ｂは傾斜部２１ｂに設けられた凹部に入り込むようになっている。その後、図２においてラッチ係合部２２ｃとレバー１３の係合が外れ、レバー１３は軸１４を中心に図中時計回り方向に回転することで、トグルリンク機構はＬ字状に屈曲され、クロスバー６は図中反時計回り方向に回転駆動されトリップ動作する。
【００１８】
以上、この発明の実施の形態１に係る回路遮断器は、掛け金２１がラッチ２２と接触し回転トルクを与えることでラッチ２２の回転速度を向上させ、開閉機構部のトリップ動作時間を短縮させることができる。
【００１９】
次に、この発明の実施の形態１に係る回路遮断器において、開閉機構部のトリップ動作時間が短縮される点について、図７及び図８を用いて詳しく説明する。図７は従来の回路遮断器のように掛け金が回転時にラッチへ接触することがない場合の主要開閉機構部品の動作タイミングの例を示すタイミングチャート、図８はこの発明の実施の形態１の掛け金が回転時にラッチへ接触する場合の主要開閉機構部品の動作タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【００２０】
図７に示すように、定格の数倍以上の短絡電流がコイル２６に流れると、プランジャー３１の移動は瞬間的に行われ、プランジャー３１の変位ｘはΔt1a=1〜2msの短い期間で素早く変化する。プランジャー３１の移動途中で掛け金２１は、プランジャー３１により回転駆動されるので、回転角（掛け金角度）が増加していく。掛け金２１が回転するとラッチ２２との係合がはずれ、ラッチ２２の回転角（ラッチ角度）も増加していく。ラッチ２２が回転すると先に説明したような方法で、レバー１３、トグルリンク機構が回転動作し、クロスバー６の開極動作がなされ、クロスバーの回転角（クロスバー角度）も増加していく。
【００２１】
ここで、ラッチ２２とレバー１３の係合がはずれるまでは、トグルリンク機構はトリップ動作せず、クロスバー６の開極が行われない。ラッチ２２の開極時間は、開閉ばねによりレバー１３から受けている力とラッチ２２の慣性モーメントにより決まり、ここではラッチ２２の回転完了時間はΔt2a=4msであり、その後、上記途中のトグルリンク機構のトリップ動作がなされ、結局クロスバー６が開極するまでの時間はΔt3a=8msとなる。
【００２２】
そこで、掛け金２１の回転後に、ラッチ２２に回転力を与えると、ラッチ２２が回転完了するまでの時間を短縮させ、全体の開極時間を向上させることができる。ラッチ２２にラッチピン２２ｂを追加した場合、先に説明したように、掛け金２１からの回転力がラッチ２２へ伝達される。これにより、図８のように、ラッチ移動時間が例えばΔt2b=2msに短縮されると、上記途中のリンク機構のトリップ動作が開始されるタイミングは早まり、クロスバー６が開極するまでの時間はΔt3b=6msに短縮される。
【００２３】
次に、回路遮断器のオン状態、オフ状態、トリップ状態、リセット状態のそれぞれに移行するときの開閉機構部の動作について説明する。図９はこの発明の実施の形態１における回路遮断器のオン状態を示す開閉機構部の断面図、図１０はこの発明の実施の形態１における回路遮断器のオフ状態を示す開閉機構部の断面図、図１１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を示す開閉機構部の断面図、図１２はこの発明の実施の形態１における回路遮断器のリセット状態におけるを示す開閉機構部の断面図、図１３はこの発明の実施の形態１におけるトリップ開極瞬間の掛け金とラッチの断面図、図１４はこの発明の実施の形態１におけるリセット状態の掛け金とラッチの断面図である。
【００２４】
図９に示すオン状態においては、先に説明したように、クロスバー６は回転軸６ａを中心とした図中時計回り方向の回転力を受けており、可動接触子４を固定接触子３に押圧している。
【００２５】
図１０に示すオフ状態においては、オン状態からハンドル１６を図中反時計回り方向に回転させた場合であり、結合ピン１０とハンドルアーム１５に設けられた引掛け部１５ｂの間に、引張力を与える開閉ばねが張架されているため、このばね力線の作用によりクロスバー６は回転軸６ａを中心に図中反時計回り方向に回転力を受け、可動接触子４は固定接触子３から開離する状態となる。
【００２６】
図９に示すオン状態に短絡電流が流れると、先に説明したように、コイル２６、プランジャー３１、ヨーク３４からなる短絡電流検出装置により、掛け金２１が軸２１ａを中心に図中反時計回り方向に回転することで、ラッチ２２との係合がはずれ、ラッチ２２は図中時計回り方向に回転し始める。さらに、レバー１３との係合がはずれ、開閉ばねの引張力が上リンク１１を介して作用することにより軸１４を中心に図中時計回り方向に回転する。それに伴って、上リンク１１と下リンク９はハンドル１６の下側でＬ字状に屈曲され、クロスバー６は図９の図中反時計回り方向に回動駆動され、図１１に示すトリップ状態となる(この一連の動作をまとめてトリップ動作と呼ぶ)。
【００２７】
また、図１１に示すトリップ状態からハンドル１６を把持して図中反時計回り方向に回動操作すると、ハンドルアーム１５は同様に図中反時計回り方向に駆動され、開閉ばねによる作用によりレバー１３は軸１４を中心に図中反時計回り方向に回動する。そして、回転ばね２０の作用力によりラッチ２２は図中反時計回り方向に、掛け金２１は図中時計回り方向に回転して所定の位置に戻り、レバー１３とラッチ２２とが係合し、ラッチ２２と掛け金２１とが係合し、図１２に示すリセット状態となる（リセット動作）。ここで、ラッチピン２２ｂはラッチ２２が図中反時計回り方向に回転するとき、図６に示すように掛け金２１の傾斜部２１ｂの凹部に入り込んでいるが、リセット動作をすると回転ばね２０の作用により掛け金２１が図中時計回り方向、ラッチ２２が図中反時計回り方向にそれぞれ回転力を受けるのに加え、ラッチピン２２ｂが掛け金２１の傾斜部２１ｂへ接触することで掛け金２１を回転するアシスト力になり回転を与える。
【００２８】
また、ラッチピン２２ｂと掛け金２１ｂは、図１３のような位置関係であり、リセット動作時に干渉しない位置に工夫されており、リセット完了時には図１４のような位置関係となる。このような動作をすることで、機構のリセット動作を行い、ハンドルの作用力をなくすると、図１０のオフ状態となる。
【００２９】
このオフ状態からハンドル１６を把持して図中反時計回り方向に回動操作すると、開閉ばねが上リンク軸線を下から上に通過する死点を境に、結合ピン１０に張架された開閉ばねの作用力の方向が再び反転し、上リンクと下リンクが伸張されるスナップ動作によりクロスバー６が図中時計回り方向に回動駆動されて、可動接触子４を固定接触子３に押圧し、図９のオン状態となる。
【００３０】
本実施の形態によれば、プランジャー３１の駆動の際に掛け金２１の傾斜部２１ｂにラッチピン２２ｂが接触し、ラッチ２２の回転速度が向上するので、開閉機構部全体のトリップ開極の時間を短縮され遮断性能が向上する。
【００３１】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態２による掛け金２１とラッチ折曲部のオン状態における斜視図、図１６はこの発明の実施の形態３による掛け金とラッチ折曲部のトリップ瞬間における斜視図である。実施の形態１と同一の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００３２】
上記ラッチ２２に折曲部２２ｄを設け、掛け金２１の傾斜部２１ｂが、ラッチ２２のラッチピン２２ｂに衝突し、実施の形態１で説明したように同様な作用と効果を得られる。さらに、折曲部２２ｄはラッチ２２の折曲加工で一体に形成できるため組み立ての手間を省き、製作コストを低下させる効果も得られる。
【符号の説明】
【００３３】
３  固定接触子、３ａ  固定接点、４  可動接触子、４ａ  回転支点、４ｂ  可動接点、６  クロスバー、６ａ  回転軸、１３  レバー、２１  掛け金、２２  ラッチ、２６  コイル、２９  圧縮ばね、３１  プランジャー、３２  絶縁ロッド、３３  圧縮ばね、３４  ヨーク。
【図１】
2011150812.tif 000003
【図２】
2011150812.tif 000004
【図３】
2011150812.tif 000005
【図４】
2011150812.tif 000006
【図５】
2011150812.tif 000007
【図６】
2011150812.tif 000008
【図７】
2011150812.tif 000009
【図８】
2011150812.tif 000010
【図９】
2011150812.tif 000011
【図１０】
2011150812.tif 000012
【図１１】
2011150812.tif 000013
【図１２】
2011150812.tif 000014
【図１３】
2011150812.tif 000015
【図１４】
2011150812.tif 000016
【図１５】
2011150812.tif 000017
【図１６】
2011150812.tif 000018