(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を担持している固定接点台、
可動接点を担持している可動接点台、
前記可動接点台を支軸の回りに回動可能に支持する可動フレーム、
前記可動接点台と前記可動フレームとの間に掛け渡され前記両接点が接触する力を付与する接点ばね
を備えており、
前記可動フレームは、前記支軸の周囲を取り囲む構造に構成されており、
前記接点ばねは、前記支軸の周りに係止されており、
前記接点ばねは、前記可動フレームの背後であって、前記可動フレームによって、前記支軸の周囲を取り囲まれる構造で、前記両接点からの視点で前記可動フレームに覆われる位置に配置され、
大電流遮断が生じ、それに起因して短時間に大きな過電流が流れて、両接点が開離したときに、両接点間にアークが発生する場合に、
アークの熱や或いはその熱によって周囲に飛び散った金属部による影響が前記可動フレームに及んでも、その影響は前記可動フレームそれ自体に阻まれて、前記接点ばねに与えるアークの影響を少なくすることができる
ことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
前記接点ばねは、
前記可動接点台の両側方にそれぞれ配置されている２つのばね本体部、
前記各ばね本体部から延びる一方の自由な腕から成り前記可動フレームに係合している係合部、
及び前記ばね本体部から延びる他方の腕同士を連結し前記可動接点台に係合する連結部を備えており、
前記接点ばねの前記連結部は、前記両接点からの視点で前記可動接点台に覆われる位置で係合している
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】
前記接点ばねの前記係合部及び前記連結部は、前記支軸から前記可動接点と前記支軸とを結ぶ線に実質的に直交する方向に延びる態様で配置されており、
前記接点ばねの前記係合部は前記可動フレームの片持ち支持構造の係止部に係合する構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
手動でオン・オフ動作させる操作部と前記可動フレームとの間に配置されており且つ前記可動フレームに作用し前記両接点間の開閉操作を行う開閉機構を備えており、
前記開閉機構は、２節リンクと駆動ばねとを有し且つ前記可動フレームを不安定点の各側に設けられる前記両接点を接触付勢する接触位置と前記両接点を開離付勢する開離位置との間で切り替えるトグル機構に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１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、事業所や工場などで用いられる高容量タイプの回路遮断器であって、通電回路に大電流が流れたとき、引き外し装置によって接触子機構を開離させることによって回路を遮断する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高容量型の回路遮断器として、可動接点を担持する可動接点台を可動フレーム内において回動可能に支持し、可動接点台を固定接点台に担持されている固定接点に向けて接点ばねによって付勢しておき、更に、可動フレームと手動操作用のハンドルとの間に駆動ばねとリンクとからトグル機構を配設し、駆動ばねのばね力の作用線がトグル機構の不安定点の前後いずれの方向においても離れる方向に付勢される特性を利用して、オン動作のときには固定接点と可動接点との当接状態を付勢するように、またオフ動作のときには固定接点と可動接点との開離させるようにした構造のものがある（特許文献１、特許文献２参照）。この種の回路遮断器においては、定格電流を超えて流れる電流の大きさに応じて、比較的小さい電流のときにバイメタル動作で遮断する機構と、更に比較的大きな電流のときに電磁石動作で高速に作動する機構とが組み込まれている。
【０００３】
従来の回路遮断器の動作を図５〜図７を参照して説明する。図５は従来の回路遮断器の縦断面図、図６は図５に示す回路遮断器の平面図、図７は従来の回路遮断器の開閉機構に用いられるトグル機構の概略図である。図６から理解されるように、ほとんどの回路遮断器においては、３相交流用の遮断器であって３極それぞれに同じ構造の接点機構及びその作動機構を並列に備えている。なお、図の煩雑さを回避するため、図６においては、開閉機構についての符号を両側の極についてのみ付している。
【０００４】
図５〜図７に示す回路遮断器においては、ケース１とその上に設けられたカバー２とによってケーシングが構成され、そのケーシング内に回路遮断器の開閉機構４が設けられている。ケース１とカバー２とからなるケーシング内には、可動フレーム７が回転中心７ａによって回動可能に保持されている。可動フレーム７には、可動接点台１０が支軸１０ａによって軸支されている。可動接点台１０は、可動フレーム７に対して接点ばね３２のばね力で回動付勢されている。可動接点台１０に担持される可動接点９は、通常、ケース１に固定されている固定接点台１２に担持される固定接点１１に対し、接点ばね３２によって一定の接触圧が与えられて接触している。一方、カバー２の上部に形成された開口部２ａから外部にハンドル３が突出している。図７に特に示すように、ハンドル３に一体的に取付けられたハンドルレバー５が軸６によってケース１に回転自在に保持されている。ハンドルレバー５に連結された上レバー１３、可動フレーム７に連結された下レバー１４、及び両レバー１３，１４を回動可能に連結する枢支軸１５とから２節リンクが構成されており、ハンドルレバー５と２節リンク機構の枢支軸１５との間に駆動ばね３１が張設されている。上記２節リンクと駆動ばね３１とにより、両レバー１３，１４が真っ直ぐになったときの不安定点からいずれの側にも駆動ばね３１によって付勢されるトグル機構が形成されている。また、上レバー１３は、その上端に設けられたピン１６によってハンドルレバー５に回動可能に連結されており、下レバー１４は、その下端に設けられたピン１７によって可動フレーム７に回動可能に連結されている。
【０００５】
回路遮断器を手動でオン・オフ動作させる場合には、外殻を構成するカバー２より突出したハンドル３の操作により行われる。ハンドル３を軸６の回りに回動することにより、駆動ばね３１のばね力の作用線が、２節リンクが真っ直ぐになった状態である不安定点を越えてトグル機構を有する開閉機構４の上レバー１３及び下レバー１４を含む２節リンクが働き、開閉機構４の一端に位置しており３極分の可動接点台１０を回転させて可動フレ−ム７が回動する。固定接点１１に対し可動接点９が接触して回路がオン状態にある図５に示す状態から、ハンドル３を負荷側方向（時計方向）に操作すると、開閉機構４の作動によって駆動ばね３１のばね力により上レバー２１がピン１６を中心として反時計方向に回り下レバー１４が持ち上げられるので、可動フレ−ム７が回転中心７ａを中心にして時計方向に回転する。その結果、可動接点台１０も同方向に回ることによって、図７に示すように、可動接点９が固定接点１１から開離し、遮断器がオフとなる。そしてオフ状態のとき、ハンドル３を反時計方向に回転させると、ハンドルレバー５も同様に回り、駆動ばね３１のばね力により上レバー１３がピン１６を中心として時計方向に回ると共に、下レバー１４を下方に押し下げ、下レバー１４の下方への移動によって可動フレーム７が反時計方向に回転し、可動接点台１０も同方向に回ることによって可動接点９が固定接点１１に接触し、回路がオン状態となる。
【０００６】
このように、遮断器をオン動作又はオフ動作させるには、ハンドル３を移動させることにより、開閉機構４において、駆動ばね３１のばね力の作用線が２節リンクが真っ直ぐになった状態に対応する不安定点を越えてトグル機構が作動し、駆動ばね３１の力により開閉機構４の２節リンクが可動フレ−ム７の回転中心７ａを中心に回動する。可動フレ−ム７の回転によって可動接点台１０も回転し、可動接点９が固定接点１１に当接又は開離して接点接触状態となるときには通電可能になり、接点が離れるときには遮断状態となる。
可動接触子９と固定接触子１１との接点接触時の接点間圧力は、可動フレ−ム７と可動接点台１０との間に掛け渡して配置されている接点ばね３２により生じる。接点ばね３２は、可動フレ−ム７を時計方向に付勢し、可動接点台１０を可動フレ−ム７への枢支軸の回りに反時計方向に付勢する態様で介装されており、可動接触子９を固定接触子１１に押し当てる方向に回動付勢している。接点ばね３２による押し当て力によって、通電の安定性、接点接触信頼性が維持される。
【０００７】
遮断器を流れる過電流の検出については、比較的小さい過電流が流れる過負荷領域では温度上昇に伴うバイメタル２１の動作により検出を行い、比較的大きな過電流が流れる短絡電流領域では電磁石２２，２３の動作により、その過電流の大きさに応じた引き外し時間で開閉機構４のラッチ２４を引き外す。ラッチ２４の外し動作により、２節リンクの働きで可動接点９が開極して固定接点１１との接触から外れ、過電流を遮断する。極数については、配電の相数（三相配電ならば三つ）に相当する極を持っており、三極の遮断器ならばバランスを考慮し中央の極に過電流の際に作動する開閉機構が設けられている。また、アークが発生したときには、アークガスの爆風は、種として消弧装置２５により誘導されて外部に排出される。
【０００８】
この形式の回路遮断器では、可動制御点９と固定接点１１間の接触圧力を発生させる接点ばね３２は、可動フレ−ム７では殆ど覆われておらず、その周囲が外殻を構成するカバー２内では露出されている。電路での短絡事故等により回路遮断器が大電流を遮断する場合、アークが発生するが、そのア−クの熱により隣接する金属部が溶解し周辺に飛び散ることがある。図示されているように、接点ばね３２については、可動接点９を固定接点１１に押し当てる方向に付勢するため、可動接点台１０を跨いでいる連結部３３が露出している。アークが発生した場合に、接点ばね３２の連結部３３はアークの影響を受け易く、連結部３３を溶断すると接点ばね３２としての機能を奏することができなくなり、接点圧力が消失して接点接触不良となり、短絡状態回復後には回路遮断器が通電不能状態を回復できない。また、接点ばね３２以外にも、可動接点を保持する可動接点台１０に溶融金属が飛び、可動接点台１０の動作不円滑やア−クの熱により溶解することがある。いずれも、従来の回路遮断器では大電流遮断時の部品に対する考慮が不十分であり、短絡事故のように大電流遮断が生じると、遮断後の通電性能の確保が難しく、通電の安定性、接点接触信頼性が維持されず、交換を余儀なくされる。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−７４３１３号公報（段落［０００８］〜［００２２］，図９）
【特許文献２】特開２０００−１１３７９８号公報（段落［０００２］〜［０００５］、［００２２］〜［００２５］、図１０、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、可動フレーム、可動制御点台及び接点ばねの構造及び配置に工夫を凝らすことにより、短絡事故が生じたときに発生するアークの熱や或いはその熱によって周囲に飛び散った金属部が可動接点台や接点ばねに及ぼうとする影響を防止する点で解決すべき課題がある。
【００１１】
この発明の目的は、短絡事故のように大電流遮断が生じた場合であっても、遮断後の通電性能を確保し、通電の安定性、接点接触の信頼性を高く維持することができる回路遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、この発明による回路遮断器は、固定接点を担持している固定接点台、可動接点を担持している可動接点台、当該可動接点台を支軸の回りに回動可能に支持する可動フレーム、可動接点台と可動フレームとの間に掛け渡され両接点間に接触圧力を付与する接点ばねを備えており、当該接点ばねは、可動接点台の両側方にそれぞれ配置されている２つのばね本体部、各ばね本体部から延びる一方の自由な腕から成り可動フレームに係合している係合部、及びばね本体部から延びる他方の腕同士を連結し可動接点台に係合する連結部を備えている回路遮断器において、接点ばねのばね本体部及び連結部は、両接点からの視点で可動フレームの背後に配置されていることを特徴としている。
【００１３】
この回路遮断器によれば、回路遮断のオン動作及びオフ動作の動作そのものにおいては従来の回路遮断器と基本的に同等であるが、接点ばねは、そのばね本体部及び連結部が両接点からの視点で可動フレームの背後に配置されているので、短絡事故に起因して短時間に大きな過電流が流れて両接点間にアークが発生する場合には、接点ばねに与える影響を可及的に少なくすることができる。即ち、両接点が開離したときに、両接点間にアークが発生する。しかしながら、アークの熱や或いはその熱によって周囲に飛び散った金属部による影響が可動フレームに及んでも、その影響は可動フレームそれ自体に阻まれて、接点ばねの少なくともばね本体部と連結部にまで及ぶことがない。したがって、接点ばねのばね機能は守られ、その結果、短絡事故が回復されたときの回路遮断器における通電性能を確保することができる。
【００１４】
接点ばねと可動フレームとの構造をこのようにすることにより、可動フレ−ムは、両接点側からの視点から観て、接点ばねのばね本体部及び連結部を含む殆どの部分を覆う形状を備えており、２本の自由な腕の先端部から成り可動フレームに係合する係合部についてのみ露出する可能性がある。係合部はアークの影響が仮に及ぶことがあって一部が溶解するような事態が生じても、可動フレームとの係合は残り易く、そうした係合が残る限りは、両接点間に接触圧力を付与する機能が維持される。
【００１５】
この回路遮断器において、接点ばねのばね本体部及び連結部は、両接点からの視点で可動接点台の背後側に係合していることが好ましい。接点ばねのばね本体部及び連結部は両接点からの視点で可動接点台の背後側に配置されているので、短絡事故に起因して両接点間にアークが発生する場合には、アークの熱や或いはその熱によって周囲に飛び散った金属部による影響が可動接点台の接点ばねが設けられている箇所に及んでも、その影響は可動接点台それ自体に阻まれて接点ばねの連結部にまで及ぶことがない。
【００１６】
上記の回路遮断器において、接点ばねの係合部及び連結部は、支軸から可動接点と支軸とを結ぶ線に実質的に直交する方向に延びる態様で配置することができる。接点ばねについて、可動フレームと係合する係合部及び可動接点台と係合する連結部をこのように配置することにより、接点からの視点で観て係合部と連結部とは略同じ距離にあり、アークが発生した場合にはそのアークの影響から等しく遠く離れた配置、或いは両接点の開離時における可動接点台の回動を考慮したときには、両接点側に露出する係合部を連結部よりも遠ざけた配置を得ることができる。なお、接点ばねの捩じりばね部は、可動接点台の支軸に係止させると、可動フレームへの接点ばねの係止が安定する。
【００１７】
上記の回路遮断器は、手動でオン・オフ動作させるための操作部と可動フレームとの間に配置されており且つ可動フレームに作用し両接点間の開閉操作を行う開閉機構を備えており、開閉機構は、２節リンクと駆動ばねとを有し且つ可動フレームを不安定点の各側に設けられる両接点を接触付勢する接触位置と両接点を開離付勢する開離位置との間で切り
替えるトグル機構に構成することができる。開閉機構を、上記のように、手動による操作部と可動フレームとの間に配置し、駆動ばねを用いたトグル機構に構成することにより、手動でオン・オフ動作させるために操作部を操作するときに、２節リンクと駆動ばねとから成るトグル機構は、２節リンクが直線状態に延びる状態で定められる不安定点を越える動作をし、駆動ばねのばね力に基づいてその不安定点を越えた側に可動フレームを付勢し、両接点を接触付勢する接触位置又は両接点を開離付勢する開離位置に切り換えてそれぞれの位置を取らせることができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように構成されたこの発明の回路遮断器によれば、接点ばねは、その連結部が両接点からの視点で可動フレームの背後に配置されていることを特徴としているので、短絡事故などのように大電流遮断が生じ、それに起因して短時間に大きな過電流が流れて両接点間にアークが発生する場合に、アークの熱や或いはその熱によって周囲に飛び散った金属部による影響が可動フレームに及んでも、その影響は可動フレームそれ自体に阻まれて接点ばねの捩じりばね部や連結部にまで及ぶことがない。したがって、接点ばねに与えるアークの影響を可及的に少なくすることができ、接点ばねのばね機能は守られ、その結果、遮断後の通電性能を確保し、高い信頼性の回路遮断器が実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１〜図４に基づいて、本発明による回路遮断器の実施形態の詳細を説明する。図１は、回路遮断器の可動部を含む内部構造の上面図、図２は図１に関連する回路遮断器の断面図、図３は図２に示す回路遮断器において可動フレームを別断面にて切断した断面図、図４は図１に示す回路遮断構造における可動フレームの要部を示す拡大平面図である。各図において、図５又は図６に示す従来の回路遮断器に用いられている構成要素及び部位と同等のものには同じ符号を付すことにより、再度の説明を省略する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜図３に示す回路遮断器においては、図示を省略しているが、図７に示すトグル機構と同等のものが備わっている。可動フレーム７は、可動接点台１０の各側方において可動接点台１０に沿って延びる袖部４０，４０、及び両袖部４０，４０を繋ぐブリッジ部４１を備えている。可動接点台１０は、可動接点９と固定接点１１の当接状態では固定接点台１２に向かって延びており、開離状態では支軸１０ａの回りに回動することができるように、両袖部４０，４０及びブリッジ部４１によって囲まれている。したがって、可動フレーム７は、可動接点９と離れた側、即ち、支軸１０ａの周囲を取り囲む構造に構成されている。
【００２１】
ねじりばねにより構成されている接点ばね４２は、可動フレーム７の各側において、捩じりばねに構成されているばね本体部４３、ばね本体部４３から延びる一方の自由な腕４３ａの先端部から成り可動フレーム７に係合している係合部４４、及びばね本体部４３から延びる他方の腕４３ｂの先端部同士を連結して成り可動接点台１０に係合する連結部４５を備えている。
【００２２】
ばね本体部４３は、幾重かにコイル状に巻かれており、捩じり方向に変位させて用いる部分であり、可動接点台１０の支軸１０ａの周りに緩く係止されている。ばね本体部４３からは、腕４３ａ，４３ｂがそれぞれ、図２（図３）で略上方であるハンドル３の方向と、その略１８０度反対側であるケース１の方向へと延びている。腕４３ａ，４３ｂが延びる方向は、接点９，１１が当接状態にある接点部と支軸１０ａを結ぶ線と略直交する方向である。係止部４４は、ブリッジ部４１の開口４０ａの縁を定める端縁４１ａに当接することで、可動フレーム７に係合している。連結部４５は、可動接点台１０に対して、その裏面側に形成されたＵ字溝４６の底部において係合している。なお、可動フレーム７は、図２においては、開口４０ａの位置から離れた位置を前後方向に延びる縦平面にて切断して示されており、図３においては、開口４０ａ内を通って前後方向に延びる縦平面にて切断して示されている。
【００２３】
接点ばね４２は、ばね本体部４３が捩じり変形された状態で、係合部４４と連結部４５とがそれぞれ可動フレーム７と可動接点台１０とに係合される。したがって、係合部４４と連結部４５との間に働く捩じりばね力の復元力によって、可動接点台１０はその支軸１０ａを中心に図２及び図３において反時計方向に付勢され、可動接点９が固定接点１１と当接し通電可能となる。可動フレーム７は、ばね力の復元力に起因して同じ大きさの反力を受けるが、可動フレーム７を動かすほどの大きな力ではないので、可動フレーム７が動作することはない。
【００２４】
上記の構造を備えた回路遮断器において、可動接点９と固定接点１１との接点部側から接点ばね４２を見た場合、接点ばね４２の腕４３ｂ，４３ｂの先端部であり可動フレ−ム７に係合する係合部４４が露出するのみである。また、係合部４４及び連結部４５は、腕４３ａ，４３ｂの延びる方向から判るように、支軸１０ａから可動接点９と支軸１０ａとを結ぶ線に実質的に直交する方向に延びる態様で配置されている。したがって、接点ばね４２の殆どの部分、即ち、ばね本体部４３，４３及び連結部４５は可動フレ−ム７で覆われる背後側の位置を占めている。可動フレーム７の要部の拡大平面図である図４に示すように、袖部４０やブリッジ部４１で囲まれる開口部４０ａは、上面から見ても、可動フレーム７において占める割合が非常に小さくなった狭い領域（図４において、周縁部分をハッチングで縁取りした領域）あり、接点ばね４２の係合部４４は開口部４０ａに僅かに露出しているに過ぎない。接点ばね４２の主要な殆どの部分が露出していないので、電路での短絡事故発生時により遮断器が大電流を遮断してアークによる金属溶融物が飛散した場合にでも、接点ばね４２の主要な部分の損傷、溶断等を防止することができる。このように、短絡電流遮断後においても通電性能を維持することが可能となり、高信頼性の遮断器を実現することができる。
【実施例２】
【００２５】
また本願発明の他の実施例を図8および図9で説明する。前記実施例では可動フレ−ム40の開口40-aにばねの腕43-aを通す必要があり、組立作業性についてあまり考慮されていない。
【００２６】
本実施例では可動フレ−ム40に設けた可動フレームの片持ち支持構造の係止部40-ｂにばねの腕43-aを掛けて組立てる構造で作業性が飛躍的に向上する。
【００２７】
なお、本発明の接点ばね４２の配置により、可動接点台１０は接点ばね４２により接点側方向へ力を受ける。そのため、可動フレ−ム７に形成したＵ字溝４６の底部に押し付けられるため、特別な部品を追加しなくても可動接点台１０を可動フレ−ム７に組付けることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上の発明から明らかなように、接点ばねの配置の工夫と可動フレ−ムに接点ばねがほとんど露出しない形状を形成することによって、短絡電流遮断後においても通電性能を維持することが可能となり通電信頼性の高い回路遮断器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明による回路遮断器（１極分）の一実施形態を示す上面図。
【図２】この発明による回路遮断器の別の実施形態の断面図。
【図３】図２に示す回路遮断器の別の断面図。
【図４】図１に示す回路遮断構造における可動フレームの要部を示す拡大平面図。
【図５】従来の回路遮断器の縦断面図。
【図６】図５に示す回路遮断器の平面図。
【図７】従来の回路遮断器の要部を示す側面概略図。
【図８】この発明の他の実施例の回路遮断器の断面図
【図９】図８の回路遮断器の上面図
【符号の説明】
【００３０】
１…ケース
２…カバー
２ａ…開口部
３…ハンドル
４…開閉機構
５…ハンドルレバー
６…軸
７…可動フレ−ム
７ａ…回転中心
９…可動接点
１０…可動接点台
１０ａ…可動接点台の支軸
１１…固定接点
１２…固定接点台
１３…上レバー
１４…下レバー
１５…枢支軸
１６，１７…ピン
２１…バイメタル
２２，２３…電磁石
２４…ラッチ
２５…消弧装置
３１…駆動ばね
３２…接点ばね
３３…連結部
４０…袖部
４０ａ…開口
４１…ブリッジ部
４１ａ…端縁
４２…接点ばね
４３…ばね本体部
４３ａ，４３ｂ…腕
４４…係合部
４５…連結部
４６…Ｕ字溝
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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