(57)【要約】【課題】  本発明は、回路遮断器において、限流素子や並列抵抗を接続せずに、電路に短絡電流が流れた場合にバイメタルの部品が損傷しないようにし、動作を安定化させ、信頼性を向上させることを目的とする。【解決手段】  回路遮断器の電路に過電流が流れたとき、バイメタルの変位により可動部を変位させ、開閉機構部を動作させるバイメタル式引外し装置と、電路に短絡電流が流れたとき、バイメタルに並置して配置し、固定コアの電磁力で吸引した可動コアの移動変位により可動部を変位させ、開閉機構部を動作させる電磁式引外し装置とを備え、電路に短絡電流が流れたときバイメタル及び可動コアを流れるように分流する構成とし、バイメタルを保護した。【選択図】図３
2013246946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路に流れる過電流又は短絡電流を遮断する回路遮断器であって、
前記電路に接続され、可動接点と固定接点とを接触または非接触することにより該電路を開閉する接点部と、
前記可動接点を支点回りに回動させ、該可動接点と前記固定接点とを接触または非接触して電路を開閉する開閉機構部と、
前記電路に過電流が流れたとき、バイメタルの変位により可動部を変位させ、前記開閉機構部を動作させるバイメタル式引外し機構と、
前記電路に短絡電流が流れたとき、該バイメタルに並んで配置された可動コアの移動変位により前記可動部を動作させ、前記開閉機構部を動作させる電磁式引外し機構と、を備え、
前記電磁式引き外し機構は、
前記バイメタルの下方に電磁力を発生する固定コアを接合し、
前記可動コアは中央部付近に回転軸を設け、該回転軸を中心に回転可能とし、
前記固定コアの下側のバイメタルに固定接触子を設け、
該固定接触子に対向する前記可動コアの位置に可動接触子を設けた構成であることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
請求項１記載の回路遮断器において、
前記電路に短絡電流が流れた場合は、前記電磁式引き外し機構がバイメタル式引き外し機構より早く動作することを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
請求項１記載の回路遮断器において、
前記電磁式引き外し機構の前記固定コアは、過電流が流れたとき前記可動コアを吸引する電磁力を有さないことを特徴とする回路遮断器。
【請求項４】
請求項１記載の回路遮断器において、
前記電磁式引き外し機構の前記可動コアの回転軸の上部にはバネを用い、通常使用状態では負荷側端子側より該バネを引っ張った状態とし、
短絡電流が流れたとき、前記固定コアに電磁力が働き、前記可動コアを吸引し回動動作と同時に前記バネを引き伸ばし、前記可動コアの動作により可動部を動作し、前記バネを元に戻す構成としたことを特徴とする回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電路の過電流及び短絡電流を遮断する回路遮断器に係り、特に過電流及び短絡電流から電路を保護する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１（実公昭３６−２３４６３号公報）がある。
特許文献１には、回路遮断器において、非常に大きな過負荷電流あるいは短絡電流が流れた場合は、磁性片１１７は可動磁性片１２３を吸引し、引外し用バイメタル素子１０９を湾曲し、遮断器接触子１５，１７を瞬時開放する。このとき引外し用バイメタル素子２０９が湾曲すると接点１３９を閉合し、バイメタル素子１０９と並列の分流電流回路を形成し、この分流電流回路の抵抗を、バイメタル素子１３９の回路より小さくしているため、大部分の電流は接点１３９を含む分流回路に流れ、バイメタル素子１０９の過熱を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭３６−２３４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の技術では、非常に大きな過負荷電流または短絡電流が流れた場合、バイメタル素子と並列に分流電流回路を形成し、双方に電流を流すことが記載され、分流電流回路は、一対の接点１３９と、接点の一つを翼部１２８に取り付け、接点の他の一つを磁性片１１７に取り付けた可撓導板１４１に取り付けている構成としている。
すなわち、過負荷電流時に接点を閉合しないようにするために磁性片１１７と可動磁性片１２３との空隙長及び接点１３９の間隙等を調整すると記載されている。
しかし、バイメタルなど同一部品による動作では、過負荷電流時と短絡電流時のラッチを外すために必要な部品の変位量(引き外し金具９７を回転させ、ラッチを外すための回転量)は同じとなる。従って、接点１３９間での調整は難しい。
【０００５】
また、磁性片１１７，１２３間での調整は、上記の通り、短絡電流時のみ早クラッチを外すことは難しいので、短絡電流時にのみ接点を閉合するには、磁性片１１７，１２３間の間隙を大きくし、過電流時よりもバイメタルを大きく変位したときに接点が閉合する構造にする必要があると考える。この場合、引き外し金具９７を始め、機構のオーバーストロークを大きくする必要がある。オーバーストロークがない場合は、短絡電流時のバイメタルの大変位により、引き外し金具や機構の破損、変形につながる。従って、この方法では、オーバーストロークを大きくするため余分なスペースが必要となり、遮断器の大型化、価格アップにつながると考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の技術に記載された限流素子や並列抵抗を用いず、電路に過電流及び短絡電流が流れた場合、上記特許文献1とは異なる構成で、回路遮断器を構成している部品を損傷しないようにし、動作を安定させ、信頼性を向上した回路遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、電路に流れる過電流又は短絡電流を遮断する回路遮断器であって、前記電路に接続され、可動接点と固定接点とを接触または非接触することにより該電路を開閉する接点部と、前記可動接点を支点回りに回動させ、該可動接点と前記固定接点とを接触または非接触して電路を開閉する開閉機構部と、前記電路に過電流が流れたとき、バイメタルの変位により可動部を変位させ、前記開閉機構部を動作させるバイメタル式引外し機構と、前記電路に短絡電流が流れたとき、該バイメタルに並んで配置された可動コアの移動変位により前記可動部を動作させ、前記開閉機構部を動作させる電磁式引外し機構と、を備え、前記電磁式引き外し機構は、前記バイメタルの下方に電磁力を発生する固定コアを接合し、前記可動コアは中央部付近に回転軸を設け、該回転軸を中心に回転可能とし、前記固定コアの下側のバイメタルに固定接触子を設け、該固定接触子に対向する前記可動コアの位置に可動接触子を設けた構成であることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の回路遮断器において、前記電路に短絡電流が流れた場合は、前記電磁式引き外し機構がバイメタル式引き外し機構より早く動作することを特徴とする。
また、上記回路遮断器において、前記電磁式引き外し機構の前記固定コアは、過電流が流れたとき前記可動コアを吸引する電磁力を有さないことを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記の回路遮断器において、前記電磁式引き外し機構の前記可動コアの回転軸の上部にはバネを用い、通常使用状態では負荷側端子側より該バネを引っ張った状態とし、短絡電流が流れたとき、前記固定コアに電磁力が働き、前記可動コアを吸引し回動動作と同時に前記バネを引き伸ばし、前記可動コアの動作により可動部を動作し、前記バネを元に戻す構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回路遮断器に短絡電流が流れたとき、主電路に流れる電流を副電路に分流できるため、短絡電流による部品の損傷を防止できる。これにより引き外し装置の動作を安定化させ、信頼性を向上することができる。
また、限流素子や並列抵抗を用いない構成であるため、回路遮断器の小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の回路遮断器の側面断面図を示す。
【図２】図１の回路遮断器の上面断面図を示す。
【図３】本発明の３極回路遮断器のうち１極の主電路の構成を示す上面図と側面図である。
【図４】過電流が流れたときの主電路の構成での引外し動作を示す図である。
【図５】短絡電流が流れたときの主電路の構成での引外し動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の回路遮断器の断面図を示す。
図１において、１は回路遮断器、１１は固定接点台、１２は固定接点台１１に接合された固定接点、１３は固定接点１２に対向する位置に配置された可動接点、１４は可動接点１３を支持する可動接点台、１５は電流を遮断した際に接点間から発生するアークを消孤する消孤装置、１６は電流をＯＮ−ＯＦＦするために可動接点台１４を駆動する開閉機構（点線枠）、１７は過電流が流れた際に開閉機構１６を駆動し、接点を開離させる引き外し装置（点線枠）である。
【００１３】
次に、この回路遮断器１の構成について説明する。
回路遮断器１は、固定接点台１１及びこれに接合された固定接点１２と、固定接点１２に対向する位置に配置された可動接点１３と、この可動接点１３を支持する可動接点台１４と、電流を遮断した際に可動接点１３と固定接点１２間から発生するアークを消孤する消孤装置１５と、電流をＯＮ−ＯＦＦするために可動接点台１４を駆動する開閉機構１６と、過電流が流れたときに開閉機構１６を駆動し、可動接点１３と固定接点１２とを開離させる引き外し装置１７より構成される。
【００１４】
次に、回路遮断器１の構成の動作について説明する。
通常の使用状態においては、回路遮断器１のハンドル１６１は、左側に倒されてＯＮ状態となり、固定接点１２と可動接点１３とが接触し、電源側の固定接点台１１に流れる電流は固定接点１２から可動接点１３を介して可動接点台１４へと流れる。そして導体１８０を流れ、バイメタル１７２を介して導体１８を流れ、端子板１９を流れて負荷側に流れる。
【００１５】
次に、回路遮断器１の引き外し装置１７の構成について説明する。
引き外し装置１７は、回路遮断器１の負荷側に設置し、ケース２０内で引き外し機構の１つであるバイメタル１７２をほぼ垂直に設置する。
バイメタルは、一般に熱膨張率の異なる２枚の金属板を張り合わせたもので、温度の変化によって曲がり方が変化する性質を有する。また、材質としては、鉄とニッケルの合金にマンガン、クロム、銅などを添加して２種類の熱膨張率の異なる金属板を作り、冷間圧延で貼り合わせたものである。
熱膨張率が小さい側の合金として、インバーが使用され、これはニッケル３６％、鉄６４％の合金で、室温では熱膨張率がほぼゼロである。
また、バイメタル１７２の構成で、熱によりバイメタル１７２の先端が変形する方向は、電源側方向で変形すると図１に示す可動部２１を押し、開閉機構１６を動作する構成である。
【００１６】
さらに、バイメタル１７２の隣には、可動コア１７４及び固定コア１７３を設置する。固定コア１７３は、電流が流れると電磁力が発生し、可動コア１７４を吸引し、固定コア１７３に設けられた固定接触子１７６と可動接触子１７５を接触する構成とする。
また、可動コア１７４は、バイメタル１７２と同様に、ケース内にほぼ垂直に設置し、中央付近に回転軸１６０を設け、その回転軸１６０を中心に回動できる構成としている。
【００１７】
さらに、可動コア１７４の上部先端の係止部と、固定コア１７３の上側に設けた係止部とにバネ１７７を掛け、設置する。バネ１７７は、通常の使用状態では、可動コア１７４の一端を負荷側端子側方向から引っ張った状態であり、短絡電流が流れたとき、バネ１７７は伸び、可動コア１７４は動作して可動部２１を押す。そしてバネ１７７は直ぐに縮み、可動コア１７４を引き戻す役目をしている。
また、可動コア１７４の上部先端には突起１６４を設け、可動コア１７４が回転軸１６０を中心に反時計回りに回動し、可動接触子１７５が固定接触子１７６に接触すると、可動コア１７４の上部先端の突起１６４は、電源端子側に回動し、図１に示す可動部２１を押す。可動部２１が押され動作すると、開閉機構１６が動作し、可動接点１３が固定接点１２より離れ、電路が開状態となる。
【００１８】
次に、回路遮断器１の上面断面図を図２に示す。
図２は、３極の回路遮断器の上面断面図で、左側が電源側で右側が負荷側である。
図２において、１１は電源端子側の固定接点台、１５はアークを消孤する消孤室、１４は可動接点台、２１は可動部、１７２はバイメタル、１７７はバネ、１８、１７１はフレキシブルな導体、１９は負荷側端子である。
また、可動部２１は動作すると開閉機構１６が動作し、遮断器を開状態にするが、３極に渡って連続して配置され、過電流または短絡電流で３極のうちどれかのバイメタルまたは可動コアが動作して可動部が動作するようにしている。
【００１９】
次に、回路遮断器１の主回路に電流が流れている場合の通常の動作について説明する。
図３は、３極の回路遮断器１のうちの１極の主電路の構成を示し、図３(ａ)は、上面図で、図３（ｂ）はその側面図を示す。
図３において、回路遮断器１の主回路は、固定接点台１１と、固定接点台１１に接合された固定接点１２と、固定接点１２に対向する位置に配置された可動接点１３と、可動接点１３を接合し支持する可動接点台１４と、可動接点台１４からバイメタル１７２へ電流を流すために接続したフレキシブルな導体１６２と、バイメタル１７２から負荷側端子１９へ電流を流すためのフレキシブルな導体１８と、通常使用状態では、開路となっている可動コア１７４と、バイメタル１７２には短絡電流が流れたとき電磁力を発生する固定コア１７３と、短絡時に可動コア１７４からバイメタル１７２に電流を流すために接続する導体１７１と、可動コア１７４を通常状態で負荷側端子方向より引っ張った状態にしているバネ１７７とにより構成されている。
【００２０】
次に、引き外し機構の動作について、主電路に過電流が流れた場合と短絡電流が流れた場合について説明する。
先ず、回路遮断器１の主電路に過電流が流れたときの引き外し機構の動作について、図４を用いて説明する。
図４は３極の回路遮断器１のうちの１極の主電路の側面図を示し、図４において、主電路１０ａに過電流が流れたとき過電流の流れは、電源側端子より固定接点台１１、固定接点台１１に接合された固定接点１２、固定接点１２に接触している可動接点１３、可動接点１３が接合された可動接点台１４、可動接点台１４に接続されたフレキシブルな導体１６２、導体１６２に接続されたバイメタル１７２、バイメタル１７２に中央部に接続されたフレキシブルな導体１８、導体１８に接続された負荷側端子１９の順に流れる。
導体１６２，１８は金属の細線を束にしたもので可撓性を有し、バイメタル１７２の中央部には金属の細線を束にした可撓性の導体１８を接続し、導体１８は負荷側端子１９に接続する。
【００２１】
また、過電流がバイメタル１７２を流れるときバイメタル１７２の抵抗により発熱し（直熱式という）、図４においてバイメタル１７２は電源側端子方向に湾曲する。
バイメタル１７２が電源側端子方向に湾曲すると、バイメタル１７２の上部の突起１６３が図１及び図２に示した可動部２１を押し、押された可動部２１により開閉機構１６が動作し、可動接点１３が固定接点１２より開離して回路遮断器１は開状態になる。上記の方式をバイメタル式引き外し機構をいう。
また、バイメタル１７２は、３極のそれぞれに設置しており、３極のうちで最も早く湾曲したバイメタル１７２で可動部２１が押される構成である。
【００２２】
また、過電流の大きさは、回路遮断器の定格電流の約６倍の電流値であり、短絡電流は３０ｋＡ〜１０ｋＡくらいの電流を示す。
主電路１０ａに過電流が流れた場合、固定コア１７３には電流が流れ電磁力を発生するが、可動コア１７４を引き付ける力は発生せず、固定接触子１７６に可動接触子１７５は接触しないように設定している。
【００２３】
次に、回路遮断器１の主電路に短絡電流が流れた場合の引き外し機構の動作について、図５を用いて説明する。
図５は、図４と同様に、３極の回路遮断器１のうちの１極の主電路に短絡電流が流れたときの電流の流れ及び引き外し機構の動作を示している。
主電路１０ａに短絡電流が流れたとき、短絡電流は、最初にバイメタル１７２を流れ、そして導体１８を流れて負荷側に流れるが、バイメタル１７２に流れた瞬間にバイメタル１７２の中央より下側に接合した固定コア１７３に電流が流れて電磁力を発生し、バイメタルと並置して配置された可動コア１７４を吸引する。この吸引により可動コア１７４は、回転軸１６０を中心に回転し、可動コア１７４の下側の先端に接合された可動接触子１７５は、固定コア１７３の下側に接合された固定接触子１７６と接触し、可動コア１７４の上側の先端の突部１６４は、可動部２１をバイメタル１７２の突起部１６３より早く押す動作を行い、開閉機構１６を動作させる。これを電磁式引き外し機構という。
開閉機構１６が動作すると、トリップレバー、トリップ金具、及びフックが作動し、可動接点１３が固定接点１２から切り離され、主電路がＯＦＦ状態となり短絡電流が遮断される。
【００２４】
また、可動接触子１７５と固定接触子１７６が接触することで、短絡電流がバイメタル１７２だけでなく、可動コア１７４にも流れる。
従って、短絡電流は分流してバイメタル及び可動コアを流れ、バイメタルを流れる電流は減少し、バイメタル１７２の部品の損傷を防止できる。
【００２５】
ここで、電流等の具体的な数値について説明する。
例えば、バイメタル１７２の抵抗値が２００μΩ、磁性体材料で形成される可動コア１７４の抵抗値を７０μΩとすると、回路遮断器１の主電路に流れる短絡電流は上記したように１０〜３０ｋＡの範囲で、約１５ｋＡ程度であるので、可動コア１７４には約１１ｋＡの電流が流れ、バイメタル１７２には約４ｋＡの電流が流れることになる。
また、この時バイメタル１７２の温度上昇値は、約１２０℃程度であるため、バイメタル１７２の許容温度の２００℃以下となり、短絡電流による損傷を防止することができる。
【００２６】
また、図において、バイメタル式引き外し機構は直熱式について説明しているが、バイメタルの固定コア部に接続したヒータを発熱させバイメタルを湾曲する傍熱式の構成においても同じ効果を得る。
【符号の説明】
【００２７】
１‥回路遮断器                      １０ａ‥主電路
１０ｂ‥副電路                        １１‥固定接点台
１２‥固定接点                        １３‥可動接点
１４‥可動接点台                      １５‥消弧装置
１６‥開閉機構                        １７‥引外し装置
１７１‥接続導体                    １７２‥バイメタル
１７３‥固定コア                    １７４‥可動コア
１７５‥可動接触子                  １７６‥固定接触子
１７７‥ばね                          １８‥導体
１９‥端子板                          ２０‥ケース
２１‥可動部                        １６０‥回転軸
１６１‥ハンドル                    １６２‥導体
１６３‥バイメタル上部の突起        １６４‥可動コア上部の突起
【図１】
2013246946.tif 000003
【図２】
2013246946.tif 000004
【図３】
2013246946.tif 000005
【図４】
2013246946.tif 000006
【図５】
2013246946.tif 000007