(57)【要約】  回路遮断器の定格電流によらず常に一定の発熱量を熱動引きはずし装置のバイメタルに与える過電流引きはずし装置を備えた回路遮断器を得る。導電部材で形成され可動接触子と負荷側端子（１７）とを電気的に接続する第１の電流経路（Ａ）に流れる電流が設定された電流値を超える過電流になれば湾曲して開閉機構部（５）のトリップバー（５ｃ）を動作させ、可動接触子を開動作させるよう開閉機構部（５）の引きはずしを行うバイメタル（７）を有する熱動引きはずし装置（６Ａ）を設けた過電流引きはずし装置（６）を備え、第１の電流経路（Ａ）に並列接続された分流経路を構成し、電気抵抗の調整が可能な抵抗調整部材（１９）で形成された第２の電流経路（Ｂ）を設けている。
2016035116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接触子に対向して配置された可動接触子を開閉動作させる開閉機構部と、導電部材で形成され前記可動接触子と負荷側端子とを電気的に接続する第１の電流経路と、前記第１の電流経路に流れる電流が設定された電流値を超える電流になれば湾曲して前記開閉機構部を動作させ、前記可動接触子を開動作させるよう前記開閉機構部の引きはずしを行うバイメタルを有する熱動引きはずし装置を設けた過電流引きはずし装置と、前記第１の電流経路に並列接続された分流経路を構成し、電気抵抗の調整が可能な抵抗調整部材で形成された第２の電流経路を備えた回路遮断器。
【請求項２】
前記過電流引きはずし装置は、前記第１の電流経路の電流によって電磁力を発生する固定鉄心および可動鉄心と、通常は前記可動鉄心を前記固定鉄心から離れる方向に作用する力を与える復帰ばねが設けられ、前記第１の電流経路に流れる電流によって生じる前記固定鉄心の電磁力で前記可動鉄心が前記復帰ばねの力に抗して前記固定鉄心に吸引され前記可動鉄心が前記開閉機構部を動作させ、前記可動接触子を開動作させるよう前記開閉機構部の引きはずしを行う電磁引きはずし装置を有し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】
前記第２の電流経路を形成する前記抵抗調整部材は、板状であって、板厚、板幅、長さ、形状の少なくともいずれかによって電気抵抗が設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
前記バイメタルは、前記第１の電流経路に直列に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記バイメタルは、前記第１の電流経路に直列接続されたヒータによって加熱されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項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、電路に過電流が流れたときに電流を遮断する回路遮断器に係わり、特に、過電流を検出して開閉機構部を引きはずし動作させる過電流引きはずし装置を備えた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、過電流を検出して開閉機構部を引きはずし動作させる過電流引きはずし装置として、熱動引きはずし装置と電磁引きはずし装置を備えている。熱動引きはずし装置は、可動接触子に接続されたヒータと、このヒータの発熱によって湾曲して開閉機構部のトリップバーを動作させるバイメタルを備えている。また、電磁引きはずし装置は、固定鉄心に対向して可動鉄心が設けられ、ヒータに流れる電流により生じる電磁力により固定鉄心に吸引される可動鉄心の動作によって開閉機構部のトリップバーを動作させるよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】このような従来の回路遮断器においては、過電流引きはずし装置には通常は定格電流値以下の電流が流れている。過電流引きはずし装置に流れる電流が何らかの原因で定格電流値以上に上昇した場合、ヒータから発生するジュール熱によってバイメタルが熱せられ、その開放端部が湾曲し開閉機構部のトリップバーを押圧する。トリップバーがあらかじめ設定された量以上押圧されるとトリップバーが回転して開閉機構部が作動し、可動接触子が固定接触子から開離して回路が遮断される。【０００４】また、過電流引きはずし装置に流れる電流が定格電流値以上であらかじめ設定された値以上になった場合、ヒータに流れる電流により生じる磁界となる磁束が固定鉄心および可動鉄心を通過することにより、可動鉄心を固定鉄心の方向に吸引する吸引力が発生する。この吸引力は、可動鉄心を復帰させるばねの付勢力より勝り、可動鉄心の端部が固定鉄心に吸引され可動鉄心の先端部で開閉機構部のトリップバーを押して回転させる。トリップバーが回転すると開閉機構部が作動し、可動接触子を固定接触子から開離させ回路が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−９６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】従来の回路遮断器における過電流引きはずし装置は、回路遮断器の定格電流によってヒータを流れる電流が異なるためバイメタルに与える熱量が変化しサーマル調整が難しくなるという問題点、また回路遮断器の定格電流によってヒータに流れる電流により生じる磁界が変化するため可動鉄心を復帰させるばねの付勢力を定格毎に設定する必要がありばねの種類が増えるという問題点があった。【０００７】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、熱動引きはずし装置においては回路遮断器の定格電流によらずバイメタルに与える熱量を一定とし、電磁引きはずし装置を具備するものにあっては固定鉄心および可動鉄心を通過する磁束を一定とすることで、回路遮断器の定格電流毎のサーマル調整、可動鉄心復帰用のばねの付勢力の設定を不要とした回路遮断器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  この発明に係る回路遮断器は、導電部材で形成され可動接触子と負荷側端子とを電気的に接続する第１の電流経路に流れる電流があらかじめ設定された電流値を超える電流になれば湾曲して開閉機構部を動作させ、可動接触子を開動作させるよう開閉機構部の引きはずしを行うバイメタルを有する熱動引きはずし装置を設けた過電流引きはずし装置を備え、第１の電流経路に並列接続された分流経路を構成し、電気抵抗の調整が可能な抵抗調整部材で形成された第２の電流経路を設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】この発明は、バイメタルを作動させる第１の電流経路に並列接続された分流経路を構成し、電気抵抗の調整が可能な抵抗調整部材で形成された第２の電流経路を設けることによって、回路遮断器の定格電流毎に熱動引きはずし装置のサーマル調整の設定が不要であり、また電磁引きはずし装置を具備するものにあっては可動鉄心復帰用のばねの付勢力の設定を不要とした過電流引きはずし装置を有した回路遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における回路遮断器の全体構造を示す側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回路遮断器の過電流引きはずし装置の一例を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における回路遮断器の過電流引きはずし装置の一例を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における回路遮断器の過電流引きはずし装置の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】実施の形態１．以下この発明の実施の形態１を図1〜図３により説明する。図１は回路遮断器の全体構造を示す側断面図、図２は回路遮断器の過電流引きはずし装置の一例を示す斜視図、図３は過電流引きはずし装置の一例を示す側面図である。
【００１２】  回路遮断器１００は、筐体１の内部に回路遮断器を構成する機構、装置等が収納されている。筐体１は、絶縁材料で構成されたベース２とカバー３とから構成されている。筐体１の内部には、消弧装置４に配置された固定接触子（図示せず）とこの固定接触子に対向して設けられた可動接触子（図示せず）とを有する回路遮断ユニット（図示せず）、可動接触子の開閉動作を行う開閉機構部５、および回路に過電流が流れたことを検出して開閉機構部５を動作させる過電流引きはずし装置６が収納されている。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５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５を覆っている。開閉機構部５の操作ハンドル５ａはカバー３から突出している。なお、カバー３には、回路遮断器１００の内部に内部付属装置を配設できるように開閉可能な上カバー３aが設けられている。
【００１３】各相の回路遮断ユニットは、互いに同じに構成されている。開閉機構部５のクロスバー５ｂは各相の回路遮断ユニットに共通に設けられ、各相の回路遮断ユニットに直交するように、ベース２上に配置される。
【００１４】各相の回路遮断ユニットは、ベース２に設けられた電源側端子１６と、電源側端子１６より延設された固定接触子と、この固定接触子と接離し、クロスバー５ｂにより回転自由に保持される可動接触子と、この可動接触子に中継端子２１を介して接続された過電流引きはずし装置６と、過電流引きはずし装置６に接続され、ベース２に設けられた負荷側端子１７とを有する。固定接触子と可動接触子は、電路を開閉する開閉接触子を構成する。可動接触子が固定接触子に接触すれば、電源側端子１６、負荷側端子１７の間の電気回路がオンとなり、また、可動接触子が固定接触子から開離すれば、電源側端子１６、負荷側端子１７間の電気回路がオフとなる。  
【００１５】クロスバー５ｂは、ベース２の底部に配置され、図１の紙面と直交するように延長される。このクロスバー５ｂは、各相の回路遮断ユニットにおける各可動接触子がそれぞれ取り付けられ、開閉機構部５により、その軸心を中心として回転される。クロスバー５ｂがその軸心を中心として回転したときに、各相の回路遮断ユニットの各可動接触子が同時に回転され、この可動接触子の回転により、可動接触子が固定接触子に接離する。開閉機構部５は、過電流引きはずし装置６により駆動される周知のトリップバー５ｃを備えている。
【００１６】過電流引きはずし装置６は、あらかじめ設定された電流値を超える過電流が流れると動作する熱動引きはずし装置６Ａと電磁引きはずし装置６Ｂとから構成されている。熱動引きはずし装置６Ａは、バイメタル７を有している。また、電磁引きはずし装置６Ｂは、固定鉄心１０、可動鉄心１１を有している。
【００１７】固定鉄心１０および可動鉄心１１は、磁性材である例えば鉄板を使用し、バイメタル７を包囲して互いに対向するよう配置されている。
【００１８】復帰ばね１３はダブルトーション形のねじりコイルばねであり、固定鉄心１０と可動鉄心１１との間に係合し、常時、可動鉄心１１を固定鉄心１０から引き離す方向に付勢している。
【００１９】シャフト１２は例えばステンレスでなる非磁性体であって、固定鉄心１０に可動鉄心１１、復帰ばね１３を支持している。
【００２０】接続導体１４は導体を折り曲げて形成され、その下端部に板状の抵抗調整材１９の一端と中継端子２１とを取付ねじ２０で係合している。接続導体１４および抵抗調整材１９の各一端部（図３において右側端部）は可動接触子に電気的に接続されている。バイメタル７、接続導体１４、導体１８は直列接続されており、第１の電流経路Aを形成する。導体１８の他端部（図３において左側端部）は、抵抗調整材１９の他端部（図３において左側端部）に接続されている。
【００２１】抵抗調整材１９の他端部（図３において左側端部）は負荷側端子１７に接合している。抵抗調整材１９および導体１８の各他端部は負荷側端子１７に電気的に接続されている。この抵抗調整材１９は第２の電流経路Bを形成し、第１の電流経路Aと並列接続された分流経路を構成している。
【００２２】バイメタル７は熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合わせた板状部材を打ち抜いて短冊形状にし、その下端部と固定鉄心１０とで接続導体１４を挟持するように配置され、リベット１５でそれぞれ係合している。
【００２３】バイメタル７の開放端部７ａには止めナット９によって取り付けられた調整ねじ８が設けられており、この調整ねじ８により、バイメタル７により遮断動作するサーマル調整がなされる。
【００２４】導体（シャント導体とも呼ばれる）１８はバイメタル７と負荷側端子１７に接続されており、第１の電流経路Aの一部を形成している。この導体１８は、バイメタルの湾曲に応じて変形できる可撓性を有した構造である。
【００２５】過電流引きはずし装置６を流れる電流経路は、電源側端子１６→中継端子２１→接続導体１４→バイメタル７→導体１８→負荷側端子１７を流れる第１の電流経路Aと、電源側端子１６→中継端子２１→抵抗調整材１９→負荷側端子１７を流れる第２の電流経路Bで構成されている。第１の電流経路Aと第２の電流経路Bは並列接続されており、第２の電流経路Bは分流経路を構成している。
【００２６】抵抗調整材１９は板状であって、回路遮断器の定格電流によらず常に第１の電流経路Aに一定の電流が流れるよう、定格電流に応じて、板厚、板幅、長さ、形状、材料などを変更し、抵抗を設定している。
【００２７】ここで、抵抗調整材１９の抵抗設定方法について説明する。第１の電流経路Aに流れる電流をI1、抵抗をR1、第２の電流経路Bに流れる電流をI2、抵抗をR2とし、全体を流れる電流をIとすると分流の法則より次式（１）が成り立つ。
【００２８】I1＝IR2／(R1＋R2) ・・・・（１）
【００２９】式(1)を抵抗R2についてまとめると次式（２）となる。
【００３０】R2＝I1R1／(I−I1) ・・・・（２）
【００３１】式(2)において電流I1、抵抗R1は所定の湾曲量が得られるよう、バイメタル７に一定の熱量を与える必要があるため、定数となるので、抵抗調整材１９の抵抗R2は定格電流Ｉによって決定することができる。一例として、第１の電流経路Aに流す電流I1を30A、抵抗R1を3000μΩとすれば、式(２)より定格電流が40Aの場合は抵抗調整材１９の抵抗R2を9000μΩ、定格電流が200Aの場合は抵抗調整材１９の抵抗R2を530μΩに設定すればよい。
【００３２】また、上述のような分流経路を構成した場合、抵抗調整材１９の抵抗のばらつきによって第１の電流経路Aに流れる電流I1が変化するため、ばらつき範囲およびばらつき防止方法について説明する。仮に、抵抗調整材１９の抵抗R2が±5%ばらついた場合、定格電流が40Aにおいては第１の電流経路Aに流れる電流I1は式(1)より29.6A〜30.4Aとなり（R1=3000,  R2=9000±450,I=40を代入）、同様に定格電流が200AにおいてはI1=28.7A〜31.3Aとなる(R1=3000,  R2=530±450,I=40を代入)。定格電流が小さい場合、第１の電流経路Aに流れる電流I1のばらつきは少ないが、定格電流が大きくなるほど、第１の電流経路Aに流れる電流I1のばらつきは大きくなる。そのため、定格電流が大きい場合は事前に抵抗調整材１９の板幅を太くし、抵抗R2を低めに設定しておき、抵抗調整材１９と中継端子２１とを取付ねじ２０で係合後、第１の電流経路Aに流れる電流I1を測定し電流I1が一定となるよう、抵抗調整材１９を追加工して抵抗を調整する。この追加工としては、抵抗調整材１９の幅を細くする切削加工や、溝、スリットを入れることにより、抵抗値を増やす加工を行う。
【００３３】次に、以上のように構成された回路遮断器１００の引きはずし動作について説明する。（１）過電流が流れた場合は、第１の電流経路Aに流れる電流によりバイメタル７が発熱し湾曲する。この湾曲により、バイメタル７に取り付けた調整ねじ８でトリップバー５ｃを押し、開閉機構部５が動作して回路遮断器をトリップさせる。（２）短絡電流のような大電流が流れた場合は、第１の電流経路Aに流れる電流により固定鉄心１０および可動鉄心１１に磁束が生じ、電磁力が発生して可動鉄心１１は固定鉄心１０に吸引される。可動鉄心１１は復帰ばね１３の付勢力に反してシャフト１２を中心に回転する。この回転動作により可動鉄心１１がトリップバー５ｃを押し、開閉機構部５が動作して回路遮断器をトリップさせる。
【００３４】以上のように、この発明の実施の形態１による回路遮断器における過電流引きはずし装置によれば、回路遮断器の定格電流によらず、第１の電流経路Aには常に一定の電流が流れ、バイメタル７は一定の湾曲量を得ることが出来るため、回路遮断器の定格毎にサーマル調整を設定する必要がなくなり、生産性向上に繋がる。また、定格電流毎にサーマル調整が不要となるため、調整ミスもなくなり品質向上にも繋がる。
【００３５】また、短絡電流のような大電流が流れた場合でも、第１の電流経路Aには常に一定の電流が流れるため固定鉄心１０および可動鉄心１１に生じる磁束は一定となり、回路遮断器の定格電流毎に復帰ばねの付勢力を選定する必要がなく、管理費も削減でき、生産数量アップによる単価減にも繋がる。また、復帰ばねの誤組立がなくなるため品質向上にも繋がる。
【００３６】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形態２の回路遮断器における過電流引きはずし装置の一例を示す側面図である。
【００３７】実施の形態１では、熱動引きはずし装置として、バイメタルに通電して直接発熱させる直熱形の例を示したが、ヒータによりバイメタルを加熱する傍熱形においても、適用可能であり同様の効果を奏するものである。図４は傍熱形の熱動引きはずし装置を示しており、実施の形態１と異なるところは、図４に示すように、接続導体１４に接続されたヒータ２２をバイメタル７と対向して配置し、導体１８によってヒータ２２と負荷側端子１７を接続している構成である。第１の電流経路Aは、接続導体１４、ヒータ２２、導体１８で構成されている。また、バイメタル７は、ヒータ２２の発熱によって加熱され湾曲し、開閉機構部５のトリップバー５ｃを押して、回路遮断器をトリップさせる。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００３８】なお、この発明は、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、省略することができる。
【符号の説明】
【００３９】  ５  開閉機構部、５ｃ  トリップバー、６  過電流引きはずし装置、６Ａ  熱動引きはずし装置、６Ｂ  電磁引きはずし装置、７  バイメタル、１０  固定鉄心、１１  可動鉄心、１３  復帰ばね、１７  負荷側端子、１８  導体、１９  抵抗調整材、２２  ヒータ、１００  回路遮断器、A  第１の電流経路、B  第２の電流経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2016035116.tif 000007
2016035116.tif 000008
2016035116.tif 000009
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