(57)【要約】【課題】製品完成後の瞬時引き外し特性試験において、復帰スプリングを交換せずとも、所望の特性を得る。【解決手段】導体からなるヒータに固定マグネットとバイメタルとが一体に固着されたヒータ組立体と、上記固定マグネットに固着され、該回路遮断器のケースに固定されるマグネットフレームと、このマグネットフレームに設けられた相対向する貫通孔に挿通されたピンに支承されることで回動を可能とした可動マグネットと、やはり上記ピンに支承され、上記マグネットフレームおよび上記可動マグネットと係合することで、上記可動マグネットを上記固定マグネットに対し、所望の空隙を持たせながら対向配置させるヒネリバネとを備え、上記マグネットフレームと上記ヒネリバネとの係合ポイントが可変できるように構成した。【選択図】図１
2008192365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体からなるヒータに固定マグネットとバイメタルとが一体に固着されたヒータ組立体と、上記固定マグネットに固着されたマグネットフレームと、このマグネットフレームの相対向する側面部間に挿通するピンにより回動可能に支承された可動マグネットと、上記ピンに支承され、上記マグネットフレームおよび可動マグネットと係合することで、上記可動マグネットを上記固定マグネットに対し、所望の空隙を持たせながら対向配置させるヒネリバネとを備え、上記ヒネリバネの上記マグネットフレームとの係合ポイントが可変となるように構成されたことを特徴とする回路遮断器の過電流引き外し装置。
【請求項２】
マグネットフレームとヒネリバネとの係合ポイントは、上記マグネットフレームの突起面に設けた、少なくとも２以上のバネ掛け保持溝により可変としたことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器の過電流引き外し装置。
【請求項３】
上記マグネットフレームの突起面は、上記ヒータの負荷側端子部を形成する面に対し傾斜をもたせていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の回路遮断器の過電流引き外し装置。
【請求項４】
上記ヒネリバネの上記マグネットフレームとの係合ポイントまでの寸法Ｌ０の変化後の寸法であるＬ１およびＬ２の関係と、Ｌ０からの角度変位であるθ１（Ｌ１時）およびθ２（Ｌ２時）の関係が、絶えずＬ２＜Ｌ１、θ２＜θ１となるようにすることにより、モーメントＭの変化量を一定にしたことを特徴とする請求項1あるいは２に記載の回路遮断器の過電流引き外し装置。
【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組み込まれる熱動−電磁形の過電流引き外し装置に関し、特に、瞬時引き外し特性が調整可能な過電流引き外し装置に係るものである。
【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で電路を開閉する、いわゆるスイッチ機能を有するだけではなく、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電路遮断機能を有するものである。特に、後者の過電流遮断機能は、安全確保上大きな役目を担っており、一般に反限時特性、すなわち電流が大きい程、遮断に至る時間が早くなっている。
【０００３】
上記回路遮断器としての機能を具現化するために、例えば、過電流が比較的小さいときはその電流によって生じるジュール熱を活用する時延引き外し特性を、一方、過電流が比較的大きいときはその電流によって発生する磁束を活用する瞬時引き外し特性を利用する、いわゆる時延引き外し特性と瞬時引き外し特性の両者を組み合わせて使用することが一般的である。このうち、瞬時引き外し特性については、磁化された固定マグネットにアーマチュアの一端に位置する可動片が瞬時に吸引されることで、アーマチュアの他端に位置する操作片がトリップバーを押す方向に回動し、開閉機構部を動作させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３１８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１でも開示されているように、可動片の吸引にあたっては、復帰スプリングによる付勢力に打ち勝つことが必要となるが、この復帰スプリング、すなわちバネ力のバラツキ、あるいは固定マグネットとアーマチュア間の空隙のバラツキにより、吸引時点の通過電流（過電流）が往々にして一致しないという欠点を抱えていた。特許文献１では、この欠点をあえて容認、つまり、復帰スプリングは交換される、ということを前提に、その交換の容易さを構造面で克服したことが述べられている。しかしながら、作業の効率化、さらには組立コストの削減を考えた場合には、復帰スプリングは交換せずに瞬時引き外し特性の安定化を図るようにすることがより好ましいのは言うまでもない。
【０００６】
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、製品完成後の瞬時引き外し特性試験において、復帰スプリングを交換せずとも、所望の特性を得ることができる回路遮断器の過電流引き外し装置を実現す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】
【０００７】
この発明に係る回路遮断器の過電流引き外し装置は、導体からなるヒータに固定マグネットとバイメタルとが一体に固着されたヒータ組立体と、上記固定マグネットに固着されたマグネットフレームと、このマグネットフレームの相対向する側面部間に挿通するピンにより回動可能に支承された可動マグネットと、上記ピンに支承され、上記マグネットフレームおよび可動マグネットと係合することで、上記可動マグネットを上記固定マグネットに対し、所望の空隙を持たせながら対向配置させるヒネリバネとを備え、上記ヒネリバネの上記マグネットフレームとの係合ポイントが可変となるように構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、復帰スプリングの交換なしに、所望の瞬時引き外し特性が得られるので、回路遮断器の組立コストを削減することができ、作業の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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過電流引き外し装置の斜視図である。また、図２は同じくこの発明の実施の形態１における平面図を、図３は同じくその正面図を示している。図４はモーメントＭを導くための一般的なヒネリバネの模式図を示しており、図５はこの発明の実施の形態１における適用例を示している。以下、図面を参照してこの発明の構成、動作について詳細に説明する。
【００１０】
図１において、１はヒータ組立体であり、導体からなるヒータ２に固定マグネット３とバイメタル４とがリベット１０（図３参照）で一体に固着されている。ヒータ組立体１のうち、固定マグネット３にマグネットフレーム５が固着され、このマグネットフレーム５が図示しない回路遮断器のケースに固定されることで、ヒータ組立体１もケース内の所定の位置に配設されている。ヒータ２は導体を折り曲げて形成され、図において右下方のヒータ取付部２aと、この取付部２ａを略９０度折り曲げられ固定マグネット３とバイメタル４間に挟持されバイメタル４を加熱するヒータ部２ｃ（図３参照）と、これから更に反対に略９０度折り曲げた負荷側端子部２ｂとを有している。
【００１１】
ヒータ取付部２aは図示しない可動接触装置と、また負荷側端子部２ｂは図示しない外部導体（ブスバー）とそれぞれ螺着手段などにより電気的に接続される。なお、ヒータ部２ｃは前述した固定マグネット３とバイメタル４とがリベット１０によって固着される箇所に相当している。なお、負荷側端子２ｂは外部導体（ブスバー）が接続されることから、該回路遮断器の取り付け面に対しほぼ平行である。また、バイメタル４は詳述しないが、時延引き外し特性を具現化する部材の一つであることは周知の通りである。
【００１２】
５は上記固定マグネット３に固着されるマグネットフレームで、マグネットフレーム本体部５aと、該本体部５aから取付部２ａ側に相対向するように略９０度折り曲げられた側面部５b、５cと、上記側面部５b、５cを更に該回路遮断器の取り付け面方向に折り曲げた一対の突起面５d、５eとを備えている。上記側面部５b、５cにはやはり相対向するように貫通孔６が設けられており、この貫通孔６にはピン７が挿通されているとともに、このピン７に可動マグネット８およびヒネリバネ９が回動可能に支承されている。
【００１３】
このうち、ヒネリバネ９については、この実施の形態１では、ダブルトーション形ねじりコイルバネ形状をしており、一対のピッチ巻き（所定のピッチ角度を有して巻かれたもの）された圧縮コイルバネ形状のコイル部９ａと、このコイル部９ａの一端から両コイル部９ａを連結するように延びるコ字状の腕部９ｂと、コイル部９ａの他端から腕部９ｂとは反対方向に延びる足部９ｃ、９dとで形成されたものを採用している。
【００１４】
ここで、腕部９ｂは可動マグネット８に当接係合され、一方の足部９ｃは、側面部５bから延設された突起面５dに設けられたバネ掛け保持溝１０aに、他方の足部９dは側面部５cから延設された突起面５eに設けられたバネ掛け保持溝１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにそれぞれ係合されている（図では中央の標準設定位置１０ｃに設定されている）。したがって、可動マグネット８はピン７を支点に回動可能なように、しかも固定マグネット３と所望の空隙が得られるよう付勢されつつ、固定マグネット３と対向するように配置されている（図３参照）。可動マグネット８はピン７に支承され、ピン７を中心に回転動作を行うが、反対側端部にはトリップバー（図示せず）を操作する操作片８aを有している。
【００１５】
これまで説明したマグネットフレーム５、ヒータ組立体１、可動マグネット８、ピン７、およびヒネリバネ９がこの発明になる瞬時引き外し特性を具現化する部材であるが、過電流が回路遮断器が定めた所定の電流値に達した場合、この過電流によって発生する磁束によって可動マグネット８が固定マグネット３に吸引され、可動マグネット８に具備された操作片８ａが図示しないトリップバーを押すことで、該回路遮断器はトリップし、過電流通電による電線や負荷機器の焼損を未然に防いでいる。
【００１６】
バネ掛け保持溝１０が一対の突起面５ｄ、５eに設けられているが、このうち、片側の突起面５eには、このバネ掛け保持溝１０が少なくとも２個以上設けられている（図では１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの３個の例を示している）。ここで、ほぼ中央に位置するバネ掛け保持溝１０cを「標準設定位置」と定義し、該回路遮断器の、例えば出荷試験における瞬時引き外し特性では、この「標準設定位置」に足部９dを係合させ、所定の調整バンド幅を外れる場合に限り、足部９dをその前後のバネ掛け保持溝１０b、１０dに係合し直すことで、所定のバンド幅に収めることが可能となる。その理由を図４および図５に基づき以下に説明する。
【００１７】
図４はモーメントＭを導くための一般的なヒネリバネの模式図であり、前述したように、腕部９ｂが可動マグネット８に係合されていることで、この可動マグネット８にはモーメントＭが与えられ、過電流通過時には、発生する磁束がこのモーメントＭに逆らって固定マグネット３側に吸引されることとなる。このとき、図４において、Ｌ０はヒネリバネのセンターから足部９dのバネ掛け保持溝１０との係合位置までの寸法、Ｌ３はヒネリバネのセンターから足部９cのバネ掛け保持溝１０との係合位置までの寸法を表すものとし、モーメントＭは、図４に示した諸元値から（式１）によって求められる。
【００１８】
Ｍ＝（θ×π×Ｅ×ｄ４）÷［６４{π×Ｄ×Ｎ＋１／３（Ｌ０＋Ｌ３）}］  （式１）
ここで、θ：角変位［ｒａｄ］、Ｅ：縦弾性係数［Ｎ／ｍｍ２］、
ｄ：素材線径［ｍｍ］、Ｄ：コイル平均径［ｍｍ］、Ｎ：有効巻数、
Ｍ：バネにかかるモーメント［Ｎ−ｍｍ］
よって、ヒネリバネ９はθの角度変位によりモーメントＭを発生させるとともに、θ／（Ｌ０＋Ｌ３）に依存していることがわかる。
【００１９】
前述した（式１）をこの発明の実施の形態１に当て嵌めると、図５に示すようにＬ３は固定値であることから、Ｌ０を変化することにより、つまり、Ｌ０を大きくすればθも大きく、小さくすればθも小さくすることで、モーメントＭの変化量を一定にすることが可能となる。このことは換言すると、図５において、Ｌ０の変化後の寸法であるＬ１およびＬ２の関係と、Ｌ０からの角度変位であるθ１（Ｌ１時）およびθ２（Ｌ２時）の関係が、絶えずＬ２＜Ｌ１、θ２＜θ１とすることにより、「標準設定位置」からのモーメントＭの増減が一定になる。
【００２０】
これをわかり易く説明すると、「標準設定位置（Ｌ０）」でのモーメントＭを１００とし、Ｌ１で１１５なら、Ｌ２なら８５とするように、Ｌ０変化および角度変位を設定すれば、足部９dの各係合ポイントでのモーメントＭを把握することができる。したがって、所定のバンド幅を外れる場合、その際の通過電流から、モーメントＭの増か減か、さらにはその程度を判断した上で、足部９dの係合ポイントを変更すれば、可動マグネット８の付勢力が一定間隔で変化するので、ヒネリバネ９を交換することなく、所定の瞬時引き外し特性を該回路遮断器にもたせることが可能となる。
【００２１】
前述したように、Ｌ２＜Ｌ１およびθ２＜θ１となるように配設するために、本発明の実施の形態では突起面５eに図３に示すように傾斜角αを持たせたものである。すなわち、この傾斜によって、足部９dがバネ掛け保持溝１０bに入ると角変位θ１と大きくなるが寸法Ｌ０もＬ１と大きくなり、足部９dがバネ掛け保持溝１０dに入ると角変位θ２と小さくなるが寸法Ｌ０もＬ２と小さくなって、モーメントＭの変化量を一定にさせることができる。
【００２２】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、上記マグネットフレームと上記ヒネリバネとの係合ポイントが可変とすることにより、ヒネリバネ交換作業の廃止はもとより、廃止そのものによる複数のバネ力を微妙に変えたヒネリバネが不要となり、組立コストや製品コストの削減が期待できる。さらに、ヒネリバネのトルク変化を、僅かな角度変位（θ１＋θ２）で実現させているので、ヒネリバネを交換する必要のない小形の過電流引き外し装置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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外し装置の斜視図である。
【図２】図１の回路遮断器の過電流引き外し装置の平面図である。
【図３】図１の回路遮断器の過電流引き外し装置の正面図である。
【図４】モーメントＭを導くための模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における適用例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ヒータ組立体、    ２  ヒータ、    ２ａ  取付部、
２ｂ  負荷側端子部、  ２c  ヒータ部、    ３  固定マグネット、
４  バイメタル、    ５    マグネットフレーム、    ７  ピン、
８  可動マグネット、    ８a    操作片、    ９  ヒネリバネ、
１ａ  側面部、１ｂ  貫通孔、１ｃ  突起面、
９a  コイル部、    ９ｂ  腕部、  ９c、９d  足部、
１０  バネ掛け保持溝。
【図１】
2008192365.tif 000003
【図２】
2008192365.tif 000004
【図３】
2008192365.tif 000005
【図４】
2008192365.tif 000006
【図５】
2008192365.tif 000007