特開 2023-156739 回路遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023156739

(43)【公開日】2023-10-25

(54)【発明の名称】回路遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 73/02 20060101AFI20231018BHJP

【ＦＩ】

H01H73/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066277

(22)【出願日】2022-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】水上 翔一朗

【テーマコード（参考）】

5G030

【Ｆターム（参考）】

5G030AA04

5G030FE24

5G030XX01

5G030YY05

(57)【要約】

【課題】可動接触子が小さな電磁反発力を受けて開離する場合でも、可動接点及び固定接点の再接触、あるいは再発弧を防止して遮断性能を向上させる回路遮断器を提供する。
【解決手段】開閉機構３のトリップ動作に先立ち、固定接触子７，８との間に発生する電磁反発力を受けて可動接触子１２が開離する回路遮断器１である。回路遮断器は、小さな電磁反発力、或いは大きな電磁反発力を受けた可動接触子が開離するときに、可動接触子の開離状態に応じて段階的に可動接触子が固定接触子側に戻るのを規制する保持機構１６、１８、２１～２４、２５～２８、１９，２９を備えている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定接点を設けた固定接触子と、前記固定接点に接触可能な可動接点を長手方向端部に設けた可動接触子と、前記可動接触子を回動させる可動子ホルダと、前記可動接触子が開極位置で保持されるようにトリップ動作を行なう開閉機構と、を備え、前記開閉機構のトリップ動作に先立ち、前記固定接触子と前記可動接触子との間に発生する電磁反発力を受けて前記可動接触子が開離するようにした回路遮断器において、
小さな電磁反発力、或いは大きな電磁反発力を受けた前記可動接触子が開離するときに、前記可動接触子の開離状態に応じて前記可動接触子が前記固定接触子側に戻るのを規制する保持機構を備えていることを特徴とする回路遮断器。

【請求項2】

前記保持機構は、前記可動接触子の長手方向に連続して形成されている複数組の突起及び窪みを備えていることを特徴とする請求項1記載の回路遮断器。

【請求項3】

前記保持機構は、
前記複数組の突起及び窪みと、
前記複数組の突起及び窪みに接触するピンと、
前記ピンを前記複数組の突起及び窪みに押し付ける方向に付勢する接圧バネと、を備えており、
小さな電磁反発力を受けて前記可動接触子が小さく開離したときに、前記保持機構の第１の突起を乗り越えた前記ピンが第２の窪みに移動することで、前記可動接触子が小さく開離した状態で保持され、
大きな電磁反発力を受けて前記可動接触子が大きく開離したときに、前記保持機構の第３の突起を乗り越えた前記ピンが第４の窪みに移動することで、前記可動接触子が大きく開離した状態で保持されることを特徴とする請求項２記載の回路遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配線用遮断器や漏電遮断器等に適用される回路遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

回路遮断器は、固定接触子と、可動接触子と、可動接触子を保持して開閉機構に連繋した可動子ホルダと、主回路に流れる過電流を検知して開閉機構をトリップ動作させる過電流引外し装置とを備えている。この回路遮断器は、主回路に短絡電流が流れると、開閉機構のトリップ動作に先立って、可動接触子が固定接触子との間に発生する電磁反発力を受けて開離する。このとき、開閉機構がトリップ動作を開始するまでの遅れ時間の間に、電磁反発力を受けて開離した可動接触子の可動接点が閉極位置に戻り、可動接点及び固定接点の再接触、あるいは再発弧することで通電状態となり遮断性能が劣ってしまうおそれがある。さらに、可動接点及び固定接点が凝着することで両接点を引きはがすことができず、故障のおそれもある。

【0003】

そこで、例えば特許文献１の回路遮断器は、前述した遅れ時間までの間に可動接触子の開離状態を保持する開離保持部を設けている。この開離保持部は、可動接触子にピン等の可動接触子側突起を設け、可動接触子を回転させる接点軸に接点軸側突起や接点軸側窪みを設けた構造とし、可動接触子が大きな電磁反発力を受けて開離するときに、可動接触子側突起が接点軸側突起を乗り越えることで、可動接触子が逆側に回動して固定接点側に戻らないように保持し、遮断性能の向上を図るようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－９６８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の回路遮断器は、可動接触子が小さな電磁反発力を受けて開離するときには、開離保持機構を設けた位置まで可動接触子が開離せず、固定接点及び可動接点の間に発生したアークが伸張して電磁反発力が低下していくと可動接触子が固定接点側に戻ってしまう場合がある。この場合、可動接点及び固定接点の再接触、あるいは再発弧により遮断性能が劣ってしまうおそれがある。

【0006】

本発明は、可動接触子が小さな電磁反発力を受けて開離する場合でも、可動接点及び固定接点の再接触、あるいは再発弧を防止して遮断性能を向上させることができる回路遮断器を提供することを目的としている。

【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、本発明の一態様に係る回路遮断器は、固定接点を設けた固定接触子と、固定接点に接触可能な可動接点を長手方向端部に設けた可動接触子と、可動接触子を回動させる可動子ホルダと、可動接触子が開極位置で保持されるようにトリップ動作を行なう開閉機構と、を備え、開閉機構のトリップ動作に先立ち、固定接触子と可動接触子との間に発生する電磁反発力を受けて可動接触子が開離するようにした回路遮断器において、小さな電磁反発力、或いは大きな電磁反発力を受けた可動接触子が開離するときに、可動接触子の開離状態に応じて可動接触子が固定接触子側に戻るのを規制する保持機構を備えている。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る回路遮断器によると、可動接触子が小さな電磁反発力を受けて開離する場合でも、可動接点及び固定接点の再接触、あるいは再発弧を防止して遮断性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る回路遮断器を示す概略構成図である。

【図2】本発明に係る電流遮断部の構成を示す図である。

【図3】電流遮断部の可動子ユニットの構成を示す図である。

【図4】可動子ユニットの可動子ホルダを示す斜視図である。

【図5】固定接触子及び可動子ユニットの可動接触子を閉極状態として主回路に通電電流が流れている状態を示す図である。

【図6】固定接触子及び可動子ユニットの可動接触子を閉極状態として主回路に小さな短絡電流が流れ、小さな電磁反発力の発生により可動接触子が固定接触子から開離した状態を示す図である。

【図7】固定接触子及び可動子ユニットの可動接触子を閉極状態として主回路に大きな短絡電流が流れ、大きな電磁反発力の発生により可動接触子が固定接触子から開離した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0011】

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0012】

図１は、本発明に係る１実施形態であり、主回路の電源側及び負荷側の間に接続した回路遮断器１を示すものである。この回路遮断器１は、開閉ハンドル２、開閉機構３、過電流引外し装置４及び電流遮断部５を備えており、電流遮断部５は、主回路の各相に対応して設けられている。回路遮断器１は、開閉ハンドル２のＯＮ／ＯＦＦ操作により開閉機構３を介して各相の電流遮断部５の開極動作及び閉極動作を行う。過電流引外し装置４は、主回路に流れる過電流を検知することで、開閉機構３の鎖錠を釈放してトリップ動作させる。

【0013】

図２は、開閉機構３及び２点切り方式とした電流遮断部５の具体的な構造を示すものである。

【0014】

電流遮断部５は、遮断部ケース６に、電源側固定接触子７と、負荷側固定接触子８と、可動子ユニット９と、電源側消弧部１０ａと、負荷側消弧部１０ｂと、が収納されている。なお、遮断部ケース６は、紙面の奥行き方向に分割された一対の分割ケースで構成されているが、図２では、一方の分割ケースのみを遮断部ケース６として示している。

【0015】

電源側固定接触子７は金属製の帯状部材であり、一端７ａに電源側端子（不図示）が接続され、他端に電源側固定接点７ｂが設けられている。

【0016】

負荷側固定接触子８も金属製の帯状部材であり、一端に負荷側固定接点８ａが設けられ、他端８ｂに負荷側端子（不図示）が接続される。

【0017】

可動子ユニット９は、図２に示すように、可動子ホルダ１１と、可動子ホルダ１１に支持された可動接触子１２と、を備えている。

【0018】

可動子ホルダ１１は円筒形状の絶縁部材であり、円弧形状の側周面１１ａが遮断部ケース６内部に設けた円弧形状の支持内壁６ａに摺動することで、遮断部ケース６内部で可動子ホルダ１１が回転自在に支持されている。可動子ホルダ１１には、互いに径方向に離間して２本の連結シャフト１３ａ，１３ｂが貫通している。一方の連結シャフト１３ａには、開閉機構３のトグル部材３ａの一端が回動自在に連結されている。可動子ホルダ１１の軸方向端面には、中央部が回転自在に連結され、両端部に連結シャフト１３ａ，１３ｂが連結している回転伝達部材１１ｂが配置されている。

【0019】

なお、連結シャフト１３ａ，１３ｂには、他の相の電流遮断部５の可動子ホルダ１１も貫通して連結しており、開閉機構３の動作がトグル部材３ａを介して連結シャフト１３ａに伝達されることで、各相の電流遮断部５が連動するようになっている。

【0020】

可動子ホルダ１１には、図３に示すように、可動子ホルダ１１の内部を径方向に延在して側周面１１ａで開口する可動子挿通孔１４が形成されている。図４に示すように、可動子挿通孔１４の一方の開口部１４ａの周縁には、可動子ホルダ１１の軸方向に離間して一対の第１ピン座面１５，１５が形成されており、これら一対の第１ピン座面１５，１５に、第１ピン１６の両端部が係合するようになっている。また、詳細には図示しないが、図３に示すように、可動子挿通孔１４の他方の開口部１４ｂの周縁にも、可動子ホルダ１１の軸方向に離間して一対の第２ピン座面１７，１７が形成されており、これら一対の第２ピン座面１７，１７に、第２ピン１８の両端部が係合するようになっている。

【0021】

図３に示すように、可動接触子１２は長尺な板状金属部材であり、長手方向の一端に設けられて電源側固定接触子７の電源側固定接点７ｂに接離する第1可動接点１２ａと、負荷側固定接触子８の負荷側固定接点８ａに接離する第２可動接点１２ｂと、を備えた金属部材である。この可動接触子１２は、可動子ホルダ１１の一方の開口部１４ａから第１可動接点１２ａが外部に突出し、他方の開口部１４ｂから第２可動接点１２ｂが外部に突出するように可動子ホルダ１１の可動子挿通孔１４に挿入されているとともに、長手方向及び短尺方向の中心位置に設けた回転軸３０に回転自在に支持されている。

【0022】

可動子ホルダ１１の第１ピン座面１５，１５に両端が係合している第１ピン１６は、コイルスプリングからなる接圧バネ１９の一端が係合し、他端が可動接触子１２の短尺方向の他側に係合することで、引張りバネの接圧バネ１９とされている。これにより、引張りバネの接圧バネ１９が、第１ピン１６を第１ピン座面１５，１５に押し付ける方向に付勢している。また、可動子ホルダ１１の第２ピン座面１７，１７に両端が係合している第２ピン１８は、コイルスプリングからなる接圧バネ２０の一端が係合し、他端が可動接触子１２の短尺方向の一側に係合することで、引張りバネの接圧バネ２０とされている。これにより、引張りバネの接圧バネ２０が、第２ピン１８を第１ピン座面１７，１７に押し付ける方向に付勢している。

【0023】

図３及び図４に示すように、可動接触子１２の短尺方向の一側には、可動子ホルダ１１の一方の開口部１４ａから見える位置に、第１突起２１、第２窪み２２、第３突起２３及び第４窪み２４が連続して形成されている。また、図３及に示すように、可動接触子１２の短尺方向の他側にも、可動子ホルダ１１の他方の開口部１４ｂから見える位置に、第５突起２５、第６窪み２６、第７突起２７及び第８窪み２８が連続して形成されている。

【0024】

なお、第１ピン１６、第２ピン１８、第１突起２１、第２窪み２２、第３突起２３、第４窪み２４、第５突起２５、第６窪み２６、第７突起２７及び第８窪み２８及び接圧バネ１９，２０が、本発明に記載されている保持機構に相当している。また、第１ピン１６、第２ピン１８が、本発明に記載されているピンに相当している。また、第１突起２１及び第５突起２５が、本発明に記載されている第１の突起であり、第２窪み２２及び第６窪み２６が、本発明に記載されている第２の窪みである。また、第３突起２３及び第７突起２７が、本発明に記載されている第３の突起であり、第４窪み２４及び第８窪み２８が、本発明に記載されている第４の窪みである。

【0025】

次に、図５から図７を参照して本実施形態の回路遮断器１の動作について説明する。

【0026】

主回路に通常電流が流れると、図５に示すように、電源側固定接点７ｂに第１可動接点１２ａが接触し、負荷側固定接点８ａに第２可動接点１２ｂが接触することで回路遮断器１が閉路状態となる。この閉路状態では、開閉機構３からトグル部材３ａ、回転伝達部材１１ｂ、連結シャフト１３ａ、１３ｂを介して可動子ホルダ１１に矢印Ａ方向（反時計回り）の回転力が伝達される。可動子ホルダ１１に矢印Ａ方向の回転力が伝達され、第１ピン１６が、可動接触子１２の短尺方向の一側に設けた第１突起２１に乗り上げ、第２ピン１８が、可動接触子１２の短尺方向の他側に設けた第５突起２５に乗り上げる。

【0027】

第１ピン１６が第１突起２１に乗り上げて接圧バネ１９のバネ長が延びることで接圧バネ１９の付勢力が増大し、第２ピン１８が第１突起２５に乗り上げて接圧バネ２０のバネ長が延びることで接圧バネ２０の付勢力が増大することから、可動接触子１２に作用する図６の反時計回りの回転トルクが増大する。これにより、第１可動接点１２ａから電源側固定接点７ｂに作用する接触圧Ｆ１が増大し、第２可動接点１２ｂから負荷側固定接点８ａに作用する接触圧Ｆ１が増大する。なお、このような可動接触子１２の第１可動接点１２ａ及び第２可動接点１２ｂの状態を、接点押し込み状態と称する。

【0028】

一方、主回路に過電流が流れると、この過電流を検知した過電流引外し装置４により開閉機構３がトリップ動作を開始する。開閉機構３は、可動子ユニット９の可動子ホルダ１１に時計回りの回転を伝達することで、可動接触子１２の第１可動接点１２ａ及び第２可動接点１２ｂを所定の開極位置まで大きく開離させて保持する。

【0029】

ここで、主回路に短絡電流が流れる場合には、電源側固定接点７ｂ及び第1可動接点１２ａの間、負荷側固定接点８ａ及び第２可動接点１２ｂの間に電磁反発力が発生し、開閉機構３のトリップ動作に先立って、第１可動接点１２ａが開極位置に向けて移動し、第２可動接点１２ｂが開極位置に向けて移動して可動接触子１２が開離動作を開始する。

【0030】

図６は、小さな電磁反発力を受けて可動接触子１２が開離動作を行っている状態を示すものである。接点押し込み状態の可動接触子１２は、接圧バネ１９，２０の付勢力に対して小さな電磁反発力が勝ることで矢印Ｂ方向（時計回り）に回動し、電源側固定接点７ｂから第１可動接点１２ａが僅かに移動し、負荷側固定接点８ａから第２可動接点１２ｂが僅かに移動する。このとき、第１ピン１６は、可動接触子１２の短尺方向の一側に設けた第１突起２１を乗り越えて第２窪み２２に移動し、第２ピン１８は、可動接触子１２の短尺方向の他側に設けた第５突起２５を乗り超えて第６窪み２６に移動する。

【0031】

そして、電源側固定接点７ｂ及び第1可動接点１２ａの間、負荷側固定接点８ａ及び第２可動接点１２ｂの間に発生したアークが伸張して電磁反発力が低下していても、第１ピン１６が第２窪み２２に位置し、第２ピン１８が第６窪み２６に位置することで、第１可動接点１２ａは電源側固定接点７ｂ側に戻らず、第２可動接点１２ｂは負荷側固定接点８ａ側に戻らず、可動接触子１２が保持される。そして、この可動接触子１２の保持が所定時間経過した後に、開閉機構３のトリップ動作により、可動接触子１２の第１可動接点１２ａ及び第２可動接点１２ｂが所定の開極位置まで大きく開離して保持される。

【0032】

また、図７は、大きな電磁反発力を受けて可動接触子１２が開離動作を行っている状態を示すものである。接点押し込み状態の可動接触子１２は、大きな電磁反発力で矢印Ｃ方向（時計回り）に回動し、電源側固定接点７ｂから第１可動接点１２ａまで大きな距離で開離し、負荷側固定接点８ａから第２可動接点１２ｂまで大きな距離で開離する。このとき、第１ピン１６は、可動接触子１２の短尺方向の一側に設けた第１突起２１を乗り越え、第２窪み２２を通過し、第３突起２３を乗り越えて第４窪み２４に移動し、第２ピン１８は、可動接触子１２の短尺方向の他側に設けた第５突起２５を乗り越え、第６窪み２６を通過し、第７突起２７を乗り越えて第８窪み２８に移動する。

【0033】

そして、電源側固定接点７ｂ及び第1可動接点１２ａの間、負荷側固定接点８ａ及び第２可動接点１２ｂの間に発生したアークが伸張して電磁反発力が低下していても、第１ピン１６が第４窪み２４に位置し、第２ピン１８が第８窪み２８に位置することで、第１可動接点１２ａが電源側固定接点７ｂ側に戻らず、第２可動接点１２ｂが負荷側固定接点８ａ側に戻らず、可動接触子１２が保持される。そして、この可動接触子１２の保持が所定時間経過した後に、開閉機構３のトリップ動作により、可動接触子１２の第１可動接点１２ａ及び第２可動接点１２ｂが所定の開極位置まで大きく開離して保持される。

【0034】

したがって、本実施形態の回路遮断器１は、主回路に短絡電流が流れ、開閉機構３のトリップ動作に先立って可動接触子１２が小さな電磁反発力を受けて開離する場合であっても、第１ピン１６が第２窪み２２に位置し、第２ピン１８が第６窪み２６に位置することで、第１可動接点１２ａが電源側固定接点７ｂ側に戻らず、第２可動接点１２ｂが負荷側固定接点８ａ側に戻らず、可動接触子１２が保持されるので、第１可動接点１２ａ、第２可動接点１２ｂ及び電源側固定接点７ｂ，負荷側固定接点８ａの再接触、あるいは再発弧が防止され、遮断性能の向上を図ることができる。

【0035】

そして、本実施形態の回路遮断器１は、可動接触子１２の短尺方向の一側に、第１突起２１、第２窪み２２、第３突起２３及び第４窪み２４を連続して形成し、可動接触子１２の短尺方向の他側にも、第５突起２５、第６窪み２６、第７突起２７及び第８窪み２８を連続して形成し、段階的に可動接触子１２を保持する機能を設けることで、電磁反発力を受けて開離する可動接触子１２の保持領域を拡大することができるので、遮断性能の大幅な向上を図ることができる。

【0036】

なお、本実施形態では、第１ピン１６を第１突起２１、第２窪み２２、第３突起２３及び第４窪み２４に押し付ける接圧バネ１９と、第２ピン１８を第５突起２５、第６窪み２６、第７突起２７及び第８窪み２８に押し付ける接圧バネ２０とをコイルスプリングで構成したが、トーションスプリングなどの他のバネで構成してもよい。

【0037】

また、可動接触子１２の短尺方向の一側及び他側に、さらに連続した突起及び窪みを形成することで、さらに段階的に可動接触子１２を保持する保持機能を付加してもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 回路遮断器
２ 開閉ハンドル
３ 開閉機構
３ａ トグル部材
４ 過電流引外し装置
５ 電流遮断部
６ 遮断部ケース
６ａ 支持内壁
７ 電源側固定接触子
７ｂ 電源側固定接点
８ 負荷側固定接触子
８ａ 負荷側固定接点
９ 可動子ユニット
１０ａ 電源側消弧部
１０ｂ 負荷側消弧部
１１ 可動子ホルダ
１１ａ 側周面
１１ｂ 回動伝達部材
１２ 可動接触子
１２ａ 第1可動接点
１２ｂ 第２可動接点
１３ａ，１３ｂ 連結シャフト
１４ 可動子挿通孔
１４ａ 一方の開口部
１５ 第１ピン座面
１６ 第１ピン
１７ 第２ピン座面
１８ 第２ピン
１９，２０ 接圧バネ
２１ 第１突起
２２ 第２窪み
２３ 第３突起
２４ 第４窪み
２５ 第５突起
２６ 第６窪み
２７ 第７突起
２８ 第８窪み
３０ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】