(57)【要約】【課題】接点接触抵抗による発熱が、熱動引き外し装置の動作に影響を及ぼすことがあり、この影響を低下させるために接点接触圧を上げて接点抵抗を低下させる方式を取ると、接点接触圧が可動子の遮断動作方向と逆にかかるため、遮断動作を阻害してしまう。【解決手段】第１の接触子１に設けられた第１の接点１１に対して接離可能に設けられた第２の接点２１を有する第２の接触子２１と、過電流に対応する熱動引き外し装置が具備され、回路遮断時に前記第１及び第２の接点が開離するように前記第１及び第２の接触子の一方を回動させる開閉機構部を備えた回路遮断器であって、前記第１の接点と第２の接点との接点接触面の法線方向Ａ１と回路遮断動作開始時の一方の接点の接点移動方向Ｂが互いに交差するように形成され、かつ前記接点接触面の法線方向に接点接触圧を印加する接圧部１２を備えるようにした。【選択図】図１
2015022789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接触子に設けられた第１の接点に対して接離可能に設けられた第２の接点を有する第２の接触子と、過電流に対応する熱動引き外し装置が具備され、回路遮断時に前記第１及び第２の接点が開離するように前記第１及び第２の接触子の一方を回動させる開閉機構部を備えた回路遮断器であって、前記第１の接点と前記第２の接点との接点接触面の法線方向と回路遮断動作開始時の一方の前記接点の接点移動方向が互いに交差するように形成され、かつ前記接点接触面の法線方向に接点接触圧を印加する接圧部を備えてなることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
前記接圧部は、前記第１の接触子及び前記第２の接触子の一方の接触子における電流通流部を折曲して形成された折曲片からなり、その折曲片に、前記接点の一方が設けら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】
前記折曲片の延在方向は、前記第１の接触子及び前記第２の接触子の他方の接触子に設けられた接点の回動軌跡における閉極状態での接線方向に対して、開極方向に角度が大きくなるように傾斜されていることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
前記接点接触面の法線方向と、前記第１の接触子及び前記第２の接触子の一方の接触子の回動軸の方向とが互いに直交方向となるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記接点接触面の法線方向と、前記第１の接触子及び前記第２の接触子の回動軸の方向とが互いに平行方向となるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか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、熱動引き外し装置を有する回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路遮断器は、例えば特許文献１に示されているように、遮断対象の装置を接続する負荷側接続端子と、通電及び遮断のための接点と、その開閉機構が具備され、また例えば特許文献２に示されているように、開閉機構を駆動する熱動引き外し装置と、電源等をつなぐ電源側接続端子を備えている。電源側接続端子からは、熱動引き外し装置・接点を経由し、負荷側接続端子につながる電路が形成されている。この電路は、回路遮断器の中で不要なエネルギー消費をしない様、十分電気抵抗の低い銅や銀などの合金で形成されている。ただし、熱動引き外し機構内部の電路は、ジュール熱を発生させてバイメタルを曲げる必要があるため、相対的に抵抗の高い金属で形成されている。また、開閉機構は、接点が接触している状態での接触抵抗を低減するため、通電中は一定以上の圧力が接点に加えられ、かつ遮断動作時には、素早く接点を解放するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２９８０３号公報（[０００２]〜[００２３]、図１２、１４）
【特許文献２】特許第４３３３０２９号公報（[０００２]〜[０００６]、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の回路遮断器では、通電中は接点接触抵抗や電路で発生するジュール熱と、熱動引き外し部で発生するジュール熱が発生しているが、遮断すべき定格電流が増大するにつれ、熱動引き外し部で発生する熱量を調整するため、熱動引き外し部の電気抵抗を低下させる必要があり、結果として接点接触抵抗で発生するジュール熱に近づいてしまう。接点部で発生した熱は、電路を伝わり熱動引き外し部に伝導するため、定格電流が増大するにつれ、熱動引き外し部に対して、接点で発生する熱の影響が大きくなり、熱動引き外し部の調整が難しくなり、結果として熱動引き外し部の調整時間が伸び、生産性が上がらない問題があった。接点接触抵抗を減少させるためには、接点接触圧を増加させる必要があるが、接触圧印加方向と遮断動作時の可動子動作方向が反対のため、接触圧を増加すると遮断動作を阻害してしまうため、一定以上の接触圧にすることができなかった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、遮断動作を阻害することなく、接点接触圧を増加することができ、接点接触抵抗を低減した回路遮断器を得ることを目的としている。
【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、第１の接触子に設けられた第１の接点に対して接離可能に設けられた第２の接点を有する第２の接触子と、過電流に対応する熱動引き外し装置が具備され、回路遮断時に前記第１及び第２の接点が開離するように前記第１及び第２の接触子の一方を回動させる開閉機構部を備えた回路遮断器であって、前記第１の接点と前記第２の接点との接点接触面の法線方向と回路遮断動作開始時の一方の前記接点の接点移動方向が互いに交差するように形成され、かつ前記接点接触面の法線方向に接点接触圧を与える接圧部を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、回路遮断動作開始時の接点移動方向と、接点接触面の法線方向が互いに交差するようにしたことにより、それぞれの方向に印加する力を独立に設定することができる。そのため、接触子の回動方向の接点解放阻止力を増加させることなく接点接触圧を増加させ接点接触抵抗を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１による回路遮断器の開閉部を模式的に示す側面図。
【図２】本発明の実施の形態１による回路遮断器の開閉部を模式的に示す上面図。
【図３】図１に示された開閉部における通電時の接点近傍にかかる力とその方向を説明する拡大側面図。
【図４】図１に示された開閉部における通電時の接点近傍にかかる力とその方向を説明する拡大側面図。
【図５】本発明の実施の形態２による回路遮断器の開閉部を模式的に示す側面図。
【図６】本発明の実施の形態２による回路遮断器の開閉部を模式的に示す上面図。
【図７】図５に示された開閉部における通電時の接点近傍にかかる力とその方向を説明する拡大側面図。
【図８】図５に示された開閉部における通電時の接点近傍にかかる力とその方向を説明する拡大側面図。
【図９】本発明の実施の形態３による回路遮断器の開閉部を模式的に示す側面図。
【図１０】本発明の実施の形態３による回路遮断器の開閉部を模式的に示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による回路遮断器の開閉部を模式的に示す側面図、図２は本発明の実施の形態１による回路遮断器の開閉部を模式的に示す上面図、図３と図４は図１に示された開閉部における通電時の接点近傍にかかる力とその方向を説明する拡大側面図である。図において、回路遮断器は端子部１ａと一体的に形成され、固定接点１１が設けられた固定接触子１と、前記固定接点１１に対して接離可能に設けられた可動接点２１を有し、軸Ｏのまわりに回動するように設けられた可動接触子２と、閉成状態における可動接触子２の揺動を抑制する固定バネ３と、可動接触子２の先端部と対向するように固定接触子１の上方部に配置され、開極時に固定接点１１と可動接点２１の間に発生するアークを取り込み冷却するための消弧グリッド４などを備えている。なお、本書では、固定接点１１が第１の接点、固定接触子１が第１の接触子、可動接点２１が第２の接点、可動接触子２が第２の接触子にそれぞれ対応している場合について説明する。
【００１０】
通電時、回路遮断器内部での電力損失及び発熱を最小限とするために、通電経路にある固定接触子１や可動接触子２等は、例えば銅またはその合金など抵抗率の低い材料で構成されるが、可動接点２１と固定接点１１は両者の接触により導通を保つため、必ず接点接触面に発生する接触抵抗を持つ。他の電路上の部品は電気抵抗値が低い材料を使用することで発熱を小さくできるが、接点接触抵抗で発生するジュール熱は、熱動引き外し装置で発生する熱量に匹敵する場合があり、この場合は接点接触抵抗で発生した熱が、熱動引き外し装置に伝導して、熱動引き外し動作に影響を与える場合がある。このため、接点接触抵抗は極力低減する必要がある。接点接触抵抗は、接点材料の抵抗と接点接触部の形状、及び可動接点２１と固定接点１１の接点接触力の影響を受ける。接点接触抵抗を小さくするためには、接点材料として抵抗率が低い例えば銀合金などを使用すると共に、接点間に一定以上の接点接触力が掛かるような構成を取る必要がある。
【００１１】
固定接点１１は固定接触子１の端子部１ａとは反対側の端部に、図の上方向に立ち上がるように折曲形成された接圧部１２に固着されている。接圧部１２は固定接触子１における電流通流部の端子部１ａとは反対側の端部を消弧グリッド４ないしはアーク空間の方向に折曲して立ち上げるように形成した折曲片からなり、通電路を構成していると共に、固定接点１１を保持して折曲片のもつ一定の弾性力により、閉極時に固定接点１１を可動接点２１の方向に押圧して接点接触面の法線方向Ａ１に接点接触圧を与える機能を有している。固定接点１１と可動接点２１との接点接触面における法線方向Ａ１は、回路遮断動作開始時（接点解放・接触動作時）の接点移動方向Ｂと直交方向に交差するように設置され、かつ、可動接触子２が回動されるときの軸Ｏの延在方向Ｃと直交する方向となるように構成されている。また、閉極時に可動接触子２が図１に示す略水平方向の位置よりも時計方向に回動して可動接点２１が下方向に移動しないように規制するためのストッパ５が、開閉動作や遮断特性に影響しない適宜の位置に設置されている。
【００１２】
通電時の電路は、固定接触子１の電源側接続端子である端子部１ａから、接圧部１２を経由し、固定接点１１と可動接点２１で構成される接点接触面を経由し、可動接触子２を通り、何れも図示していない熱動引き外し装置〜負荷側端子に通じるように構成されている。コイル状の固定バネ３は、閉極状態において負荷電流によって可動接触子２に作用する開極方向の電磁反発力や、外部からの機械的な振動等により、可動接触子２が開極してしまうのを防止する機能を有しており、この実施の形態１では、可動接触子２の反時計方向への回動に対して抑制が働き、時計方向への回動に対しては付勢力が働かないように、固定バネ３の作用点３ａと可動接触子２の上面の間には隙間が形成されている。
【００１３】
なお、固定バネ３は、図２にその形状を誇張して示すように、両端部が可動接触子２の支持部材２０に係止され、作用点３ａはコイル状の固定バネ３の中間部分を引き出して伸ばすように形成されている。固定バネ３は、閉極状態で作用点３ａと可動接触子２の上面との間に隙間を構成する際、所定の力が蓄勢された状態となるように、例えば支持部材２０に図の時計方向への回動を規制する係止爪（図示省略）を突出させて、作用点３ａの基部（コイルに近い部分）側をその係止爪に係止させるようにしても良い。なお、図１に示された各部材は図示省略している筐体に収容され、その筐体内には前記各部材のほか、回路遮断時に可動接触子２を軸Ｏのまわりに図１の反時計方向に回動させる主バネやリンク機構などを含む開閉機構部、バイメタルを用いて過電流を検知し、前記開閉機構部を作動させる熱動引き外し装置なども収納されているが、これらは前記特許文献１、２などに示された従来のものと同様であるので図示及び説明を省略する。
【００１４】
次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について図３及び図４を参照して説明する。通電時、接圧部１２により、可動接点２１と固定接点１１の接点接触抵抗を低減するために、接点接触力Ｄ１が印加されている。接点接触面には、接点接触力Ｄ１に応じた接点間摩擦力Ｅ１もかかっており、回路遮断器にかかる振動や、可動接触子２が固定接触子１から受ける電磁力により、不用意に接点を解放しようとする力である接点解放阻止力Ｆや接点解放力Ｇと動的に釣り合って、図視上下方向の接点の位置が固定されている。一般に、接点接触部の電気抵抗は、接点接触圧の１／３乗に反比例することが知られているので、接点接触圧を増加するほど、接点抵抗が減少する。
【００１５】
接点解放阻止力Ｆまたは接点解放力Ｇと釣り合う接点間摩擦力Ｅ１は、接点接触力Ｄ１に接点間の静止摩擦係数をかけた値となる。接点解放阻止力Ｆは、従来例では遮断動作を阻害しない様、６〜１０Ｎに設定されているが、本実施の形態１はこれと同等の接点間摩擦力Ｅ１を発生させるように設定されている。本実施の形態１では、摩擦係数は銀電極と同程度の０．３〜０．５なので、最大掛けられる接点接触力Ｄ１は、接点解放阻止力Ｆの１／０．３〜１／０．５、すなわち、３．３倍〜２倍印加することができる。この結果、接点接触抵抗は最大３割削減できるので、接点発熱量を３割削減することが可能となり、結果として、接点での発熱が熱動引き外し機構に与える影響を削減できる。
【００１６】
また、接点解放動作の際、接点解放力Ｇは図示していない主バネにより増幅される。主バネは遮断動作時に、接点を解放する方向に可動接触子２を素早く動かすために配置されており、遮断時に動作するようになっている。この主バネは接点間摩擦力Ｅ１に抗して、可動接触子２を動かすことになるが、本実施の形態１に即した接点間摩擦力Ｅ１であれば、接点解放時に主バネが接点間摩擦力Ｅ１に抗して動かさなければならない力は従来例と同一となるため、解放動作に支障を来すことはない。
【００１７】
上記のように実施の形態１によれば、固定接点１１と可動接点２１との接点接触面の法線方向Ａ１と、回路遮断動作開始時の接点移動方向Ｂとが互いに直交方向に交差されるように形成すると共に、接点接触面の法線方向Ａ１に接点接触力を与える接圧部１２を備えるようにしたので、遮断動作開始時の可動接触子２の接点移動方向Ｂに印加する力と、接点接触面の法線方向Ａ１に印加する力を独立に設定することができるので、可動接触子２の動作方向の接点解放阻止力Ｆを増加させることなく、接点接触圧を増加させることができる。この結果、遮断動作を阻害することなく、接点接触抵抗を低減できるという顕著な効果が得られる。
また、接点接触抵抗を低減できる結果、接点で発生する熱の熱動引き外し部への影響を小さくでき、熱動引き外し機構の調整時間を短縮することができ、生産性も向上できる。また、接点接触面の法線方向Ａ１が、可動接触子２の軸Ｏと互いに略垂直であることにより、接点解放機構の設計を大きく変更せずに、遮断動作を阻害することなく、通電時の接点接触抵抗を低減することができる。
【００１８】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２による回路遮断器の開閉部を模式的に示す側面図、図６は本発明の実施の形態２による回路遮断器の開閉部を模式的に示す上面図、図７、図８は図５に示された開閉部における通電時の接点近傍にかかる力とその方向を説明する拡大側面図である。なお、この実施の形態２は、接点接触面の法線方向Ａ２を、接圧部１２のバネ定数を実施の形態１よりも大きくして、そのバネ定数に応じて若干傾けておくようにしたものである。図において、固定接触子１における折曲片からなるバネ弾性を有する接圧部１２は、図の上端部側が開極開始時の接点移動方向Ｂに対して開極方向に角度が大きくなるように、図５の例では約１０°傾斜され、実施の形態１と同様の形状の固定接点１１も接圧部１２の傾斜角度に対応して同様に傾斜されている。前記傾斜の角度は特に限定されるものではなく、接点移動方向Ｂと法線方向Ａ２が互いに交差するような角度であれば、例えば前記角度よりもさらに傾斜させても差し支えない。
【００１９】
そして、固定接点１１と可動接点２１との接点接触面の法線方向Ａ２は回路遮断動作開始時の接点移動方向Ｂに対して直角よりも若干大きい角度となるように形成されている。なお、法線方向Ａ２は可動接触子２が回動される軸Ｏの延在方向Ｃに対しては直交する方向に設けられている。さらに、固定バネ３Ａは実施の形態１とは異なり、可動接点２１が固定接点１１に接触した状態においても可動接触子２の図の上縁部に係合されて、該固定バネ３Ａの作用点からなる接圧部３ｂが可動接触子２を時計方向に付勢し、接圧部１２と協働して所定の接点接触圧が発生するように構成されている。なお、図１に示されたストッパ５はこの実施の形態２では必要がなく設置されていない。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２０】
上記のように構成された実施の形態２においては、図７、図８に示すように接圧部１２と固定バネ３Ａの接圧部３ｂが協働して接点接触部に接点接触力Ｄ２を与えている。そして、接点接触抵抗Ｅ２自体は実施の形態１の場合よりも若干増加するものの、例えば接点解放動作による接点消耗が発生して接点の厚みが薄くなる方向に変化した場合でも、接圧部１２の有する弾性により、固定接点１１が、図５の破線で示すように可動接点２１側に接圧部１２と共に倒れ込んで、接点接触力Ｄ２の接点移動方向Ｂの分力が、図７、図８の破線で示すように、接点解放力Ｇの阻止力にならない様にすることができる。
【００２１】
また、固定バネ３Ａの接圧部３ｂによって接点接続動作が行なわれる際に、接圧部１２による接点接触力Ｄ２の分力が、固定バネ３Ａによる接点解放阻止力Ｆの反力となるため、接点間摩擦力Ｅ２だけでなく、接点接続動作時に固定バネ３Ａと接圧部１２のつり合いにより、可動接触子２の位置を固定することができるようになり、より安定して可動接触子２の位置を決めることができる。
【００２２】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３による回路遮断器の開閉部を模式的に示す側面図、図１０は図９に示された開閉部を模式的に示す上面図である。図において、可動接点２１は可動接触子２の回動半径方向の先端面ではなく、先端部の一側面に設置されている。そして、固定接点１１はその可動接点２１に対向するように、例えば前記実施の形態２に係る図６の位置から反時計方向に９０°回動された状態に相当する位置に、実施の形態２と同様に斜め上方向に立ち上がるように設けられた接圧部１２に固着されている。なお、接圧部１２の傾斜は実施の形態１と同様に固定接点１１と可動接点２１との接点接触面における法線方向と、回路遮断動作開始時（接点解放・接触動作時）の接点移動方向Ｂとが互いに直交方向に交差するように構成しても良い。
【００２３】
そして、本実施の形態３では、回路遮断動作開始時の接点移動方向Ｂと接点接触面の法線方向Ａ３は実施の形態１または２と同様に、互いにほぼ垂直を為しているが、可動接触子２が回動される軸Ｏの延在方向Ｃと接点接触面の法線方向Ａ３は互いに略平行になるように可動接点２１と固定接点１１が配置されており、実施の形態１あるいは２の場合とは、角度が９０°異なっている。また、固定バネ３Ｂは、可動接触子２に対し接点が解放しない様に接点解放阻止力Ｆ３を掛ける実施の形態１または実施の形態２と同様の機能に加えて、固定バネ３Ｂの非対称部分からなる接圧部３ｃにより、可動接触子２を接圧部１２側に付勢して接点接触圧を接圧部１２と協働して発生する機能を有している。
【００２４】
通電時、接点接触抵抗を決定する接点接触力Ｄ３（図１０に図示）は、接圧部１２と、可動接触子２を固定接点１１側に押圧する方向に力を加えるための固定バネ３の接圧部３ｃが釣り合うように形成されている。通電時の電路は、固定接触子１の電源側の端子部１ａから接圧部１２を経て、固定接点１１と可動接点２１で構成される接点接触部を経由し、可動接触子２を通り、図示していない熱動引き外し機構〜負荷側端子に通じている。そのほかの構成は実施の形態１または実施の形態２と同様である。
【００２５】
上記のように構成された実施の形態３においては、実施の形態１または２と同様に、接点接触力Ｄ３を従来例より増加できるようになるため、接点接触抵抗を低減でき、接点発熱量を低減できるので、結果として熱動引き外し装置に与える影響を削減できる。
また、接点接触力Ｄ３の方向と、可動接触子２の接点解放時の動作方向が、ほぼ直交しているため、可動接触子２を接点接触位置に固定するための固定バネ３Ｂの力と、接点接触力Ｄ３を構成している固定バネ３Ｂの接圧部３ｃにより発生させている力を独立に変化させることができる。このため、バネ定数の選定に自由度が増すので、部品設計裕度が向上する効果も得られる。
また、接点接触面の法線方向Ｄ３が、可動接触子２の軸Ｏと略平行に形成されていることにより、接圧部１２による接圧力と、接点解放阻止力Ｆ３を独立に設定できるので設計自由度が増すという効果も得られる。
【００２６】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部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。例えば、
１）  実施の形態１及び２では、接圧部１２を固定接点１１側に構成したが、可動接触子２の先端部における可動接点２１との間に接圧部１２に相当する要素が介在されるように構成しても同様の効果が得られる。
２）  実施の形態３では、接圧部１２と固定バネ３Ｂの接圧部３ｃの力のつり合いで、接点接触力Ｄ３を発生しているが、接圧部１２または、固定バネ３Ｂの接圧部３ｃのどちらか一方だけでも、接点接触圧を発生させることができる。
３）  実施の形態１から３、及び前記１）、２）項の態様では、接圧部１２が直接固定接点１１に接続されているが、必ずしも直接固定されなければならないわけではなく、固定接触子１と独立に接圧を加えるバネを装備し、このバネにより固定接触子１を押すことでも同様の効果が得られる。
４）  実施の形態１から３、及び前記１）から３）項の態様では、固定バネ３をコイルバネで、接圧調整バネの機能を与えている接圧部１２を板バネで構成しているが、必ずしもそうする必要は無く、例えばそれぞれコイルバネ、あるいは板バネなどを使用することができる。また、例えば耐熱樹脂など他の弾性材料でバネの代用をすることもできる。
５）  実施の形態１から３、及び前記１）から４）項の態様では、第１の接点が、固定接触子１に装着された固定接点１１である場合について説明したが、それに限定されるものではなく、接離可能に対向された第１の接点と第２の接点の双方が回動されるように構成されたものであっても、接点接触面の法線方向と、回路遮断動作開始時の第２の接点の動作方向を略垂直に形成し、かつ接点接触面の法線方向に接点接触力を印加する接圧部を備えるように構成することができるので、それぞれ実施の形態１から３、及び前記１）から３）項と同様の効果を得ることができる。
その他、例えば固定接触子１や可動接触子２、あるいは固定バネ３（３Ａ、３Ｂ）の形状や構造、接圧部１２の構成手法など、この発明の範囲内で種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  固定接触子、１ａ  端子部、１１  固定接点、１２  接圧部、２  可動接触子、２０  支持部材、２１  可動接点、３、３Ａ、３Ｂ  固定バネ、３ａ  作用点、３ｂ、３ｃ  接圧部、４  消弧グリッド、５  ストッパ、Ａ１、Ａ２、Ａ３  法線方向、Ｂ  接点移動方向、Ｃ  延在方向、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  接点接触力、Ｅ１、Ｅ２  接点間摩擦力、Ｆ  接点解放阻止力、Ｇ  接点解放力、Ｏ  軸。
【図１】
2015022789.tif 000003
【図２】
2015022789.tif 000004
【図３】
2015022789.tif 000005
【図４】
2015022789.tif 000006
【図５】
2015022789.tif 000007
【図６】
2015022789.tif 000008
【図７】
2015022789.tif 000009
【図８】
2015022789.tif 000010
【図９】
2015022789.tif 000011
【図１０】
2015022789.tif 000012