特開 2024-46344 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】P2024046344

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】回路遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 71/12 20060101AFI20240327BHJP

【ＦＩ】

H01H71/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022151667

(22)【出願日】2022-09-22

(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

(72)【発明者】

【氏名】長嶺 一輝

【テーマコード（参考）】

5G030

【Ｆターム（参考）】

5G030AA01

5G030AA02

5G030AA04

5G030AA08

5G030FB03

5G030FB11

5G030FD04

5G030FE06

5G030FE16

5G030YY02

(57)【要約】

【課題】回路遮断器において、接点部が接触するときの回動リンクから可動ホルダへの伝達効率を向上させる。
【解決手段】可動ホルダ１２は、回動によって接点部２４を開閉させる。連結シャフト１３は、可動ホルダ１２に支持されている。回動リンク１４は、連結シャフト１３に嵌まり合う案内溝２６が形成され、接点部２４を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、連結シャフト１３を介して可動ホルダ１２を回動させる。開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダ１２の回動中心及び連結シャフト１３を結ぶ直線と案内溝２６が延びる方向とのなす角度θが、予め定めた小角度範囲内になる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回動によって接点部を開閉させる可動ホルダと、
前記可動ホルダに支持された連結シャフトと、
前記連結シャフトに嵌まり合う案内溝が形成され、前記接点部を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、前記連結シャフトを介して前記可動ホルダを回動させる回動リンクと、を備え、
開極状態から閉極状態へと動作する途中で、前記可動ホルダの回動中心及び前記連結シャフトを結ぶ直線と前記案内溝が延びる方向とのなす角度が、予め定めた小角度範囲内になることを特徴とする回路遮断器。

【請求項2】

固定接点に可動接点が接触するときに、前記角度が最も小さくな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】

前記案内溝は、直線状に延び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4】

前記案内溝は、前記角度が常に前記小角度範囲を維持するように、曲線状に延び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5】

前記小角度範囲は、－８度以上＋８度以下であ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6】

前記小角度範囲より大きな許容範囲を予め定め、
前記角度が常に前記許容範囲内にな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7】

前記許容範囲は、－２５度以上＋２５度以下であることを特徴とする請求項６に記載の回路遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回路遮断器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回動リンクに形成された長穴が可動ホルダの連結シャフトに嵌まり合っており、回動リンクが回動するときに、連結シャフトを介して可動ホルダを回動させることで接点部を開閉する回路遮断器がある。回動リンクから可動ホルダへの伝達効率を向上させるために、例えば特許文献１では、可動ホルダの中心及び連結シャフトを結ぶ直線と、長穴が延びる方向とのなす角度θを４５度以下になるように設定している。さらに、接点部を閉じ始めるときに、伝達効率がピークとなるように設定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２５５７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

接点部を閉じ始めるときに、回動リンクから可動ホルダへの伝達効率のピークを設定すると、それ以降の閉極過程で伝達効率が低下することになり、接触圧力の低下を招いてしまう。
本発明の目的は、回路遮断器において、接点部が接触するときの回動リンクから可動ホルダへの伝達効率を向上させることである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る回路遮断器は、可動ホルダと、連結シャフトと、回動リンクと、を備えている。可動ホルダは、回動によって接点部を開閉させる。連結シャフトは、可動ホルダに支持されている。回動リンクは、連結シャフトに嵌まり合う案内溝が形成され、接点部を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、連結シャフトを介して可動ホルダを回動させる。開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダの回動中心及び連結シャフトを結ぶ直線と案内溝が延びる方向とのなす角度が、予め定めた小角度範囲内になる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダの回動中心及び連結シャフトを結ぶ直線と案内溝が延びる方向とのなす角度が、予め定めた小角度範囲となるため、接点部が接触するときの伝達効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】開極状態にある回路遮断器の概略図である。

【図2】閉極状態にある回路遮断器の概略図である。

【図3】第一実施形態における回動リンクの動作を示す図である。

【図4】角度及び伝達効率の関係を示すグラフである。

【図5】第二実施形態における回動リンクの動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、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り、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された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。

【0009】

《第一実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、幅方向、及び奥行方向とする。
図１は、開極状態にある回路遮断器１１の概略図である。
ここでは、回路遮断器１１を幅方向の一方から見た状態を示し、説明を簡単にするために、主要でない構成を省略すると共に、一部の主要な構成についても部分的に透過させたり簡略化したりして描いている。回路遮断器１１は、ノーヒューズブレーカとも呼ばれ、通常使用状態の回路を手動又は電気操作によって開閉することができ、且つ過負荷や短絡によって異常な過電流を検出したとき、自動的に回路を遮断して過電流による損傷から保護するものである。回路遮断器１１は、開閉機構として、可動ホルダ１２と、連結シャフト１３と、回動リンク１４と、トグル機構１５と、操作ハンドル１６と、を備えている。引外し装置については、一般的な構造であるため詳細な説明は省略する。

【0010】

可動ホルダ１２は、幅方向を軸方向とする略円筒状に形成され、回動中心Ｐｃを軸にして閉極位置と開極位置との間で回動可能であり、可動接触子２１を支持している。可動接触子２１は、棒状の導電体であり、縦方向から見て回動中心Ｐｃを通って可動ホルダ１２を突き抜けるように設けられており、可動ホルダ１２から突出した両端側には、一つずつ可動接点２２が設けられている。可動接点２２は、可動ホルダ１２と共に可動接触子２１が回動するときに、固定接点２３に接触及び離間する。各固定接点２３は、図示しない固定接触子に固定されている。固定接点２３及び可動接点２２が接点部２４を構成し、可動ホルダ１２及び可動接触子２１は、回動によって接点部２４を開閉させる。可動ホルダ１２、可動接触子２１、及び図示しない固定接触子は、一極ごとに幅方向に並べて設けられている。幅方向に並んだ各極の可動ホルダ１２は互いに連結され、回動可能な状態で図示しないケースに保持されている。

【0011】

幅方向の一方から見て、可動ホルダ１２及び可動接触子２１が時計回りに回動する方向を閉極方向とし、反時計回りに回動する方向を開極方向とする。可動接触子２１は、可動ホルダ１２に挿通され、図示しない捩じりコイルばねによって可動ホルダ１２に対して閉極方向に付勢されている。可動ホルダ１２がオフ位置にあるときは、固定接点２３から可動接点２２が離間している。可動ホルダ１２がオフ位置から閉極方向に回動すると、固定接点２３に可動接点２２が接触し始める。捩じりコイルばねの反発力に抗しながら可動ホルダ１２がさらに閉極方向に回動すると、固定接点２３に可動接点２２をさらに押し付けたオン位置となる。可動ホルダ１２が閉極方向に回動する過程で、固定接点２３に可動接点２２が接触し始めた位置から、さらに押し付ける方向に可動ホルダ１２が回動する量がワイプ量となる。

【0012】

連結シャフト１３は、幅方向に延びた円柱状であり、可動ホルダ１２における幅方向外側の外壁に挿通され支持されている。連結シャフト１３は、可動ホルダ１２の軸と平行であり、幅方向から見て回動中心Ｐｃから離れた位置にある偏心軸である。したがって、可動ホルダ１２が回動するときに、幅方向から見た連結シャフト１３の中心は、点線で示すように回動中心Ｐｃを軸とする円軌道Ｔｓを描きながら変位する。連結シャフト１３は、幅方向の中央に配置された一つの可動ホルダ１２だけに設けられており、この可動ホルダ１２を幅方向に挟んだ両側に一つずつ設けられている。

【0013】

回動リンク１４は、太い実線で示されるように、縦方向及び奥行方向に沿った板状であ
り、幅方向から見て縦方向に延びた外形をしていて、連結シャフト１３に嵌まり合う案内溝２６が形成されている。案内溝２６は、回動リンク１４を幅方向に貫通し、幅方向から見て直線状に延びた長穴であり、短手方向となる溝幅は、連結シャフト１３の外径寸法に対応している。回動リンク１４は、縦方向の他方側が、幅方向に延びる支軸Ａｃによって図示しないケースに支持されている。回動リンク１４は、縦方向の一方側が、トグル機構１５に連結されており、トグル機構１５から接点部２４を開閉させる駆動力が伝達されると、支軸Ａｃを中心に回動する。このとき、案内溝２６によって連結シャフト１３を変位させることで、可動ホルダ１２を回動させる。回動リンク１４は、連結シャフト１３と同様に、可動ホルダ１２を幅方向に挟んだ両側に一つずつ設けられており、互いに連結されている。

【0014】

トグル機構１５は、下トグル３１及び上トグル３２を備えている。下トグル３１は、縦方向及び奥行方向に沿った板状で、幅方向から見て略Ｌ字状に形成されている。上トグル３２は、縦方向及び奥行方向に沿った板状で、幅方向から見て略直線状に延びている。下トグル３１及び上トグル３２は、幅方向に延びるトグルピン３３によって回動可能に連結されている。上トグル３２は、図示しないラッチ機構に連結されており、本実施形態では主要な構成ではないため、二点鎖線で仮想的に示してある。トグル機構１５は、連結シャフト１３と同様に、可動ホルダ１２を幅方向に挟んだ両側に一つずつ設けられており、互いに連結されている。

【0015】

操作ハンドル１６は、回路遮断器１１のオン及びオフを切り替えるために、図示しない回動中心を軸にして回動可能であり、回路遮断器１１における幅方向の中央に一つだけ設けられている。操作ハンドル１６は、奥行方向の手前を向いた表側に取っ手があり、奥行方向の奥側を向いた裏側に取り付け部３５が形成されている。取り付け部３５及びトグルピン３３には、引っ張りコイルばね３６が取り付けられている。引っ張りコイルばね３６は、取り付け部３５に向かってトグルピン３３を引っ張っており、操作ハンドル１６の回動に応じて、トグルピン３３を介してトグル機構１５を動作させる。

【0016】

ここで、回路遮断器１１の基本的な動作について説明する。
まず、操作ハンドル１６がオフ位置にあるときには、図１に示すように、トグル機構１５が屈曲していることで、回動リンク１４の一方側が奥行方向の手前側に持ち上げられている。このとき、案内溝２６に嵌まり合った連結シャフト１３によって、可動ホルダ１２が開極方向に回動しており、接点部２４を開いた開極状態となる。
図２は、閉極状態にある回路遮断器の概略図である。
操作ハンドル１６がオン位置に切り替えられると、トグル機構１５が伸長して突っ張ることで、回動リンク１４の一方側が奥行方向の奥側に押し下げられる。このとき、案内溝２６に嵌まり合った連結シャフト１３によって、可動ホルダ１２が閉極方向に回動することで、接点部２４を閉じた閉極状態となる。

【0017】

次に、回動リンク１４から可動ホルダ１２へ伝達される駆動力について説明する。
図３は、第一実施形態における回動リンク１４の動作を示す図である。
図中の（ａ）は、開極状態から閉極状態に至るまでの回動リンク１４の軌跡を示している。図中の（ｂ）は、（ａ）における案内溝２６及び連結シャフト１３を拡大して示している。ここでは、可動ホルダ１２の回動中心Ｐｃ及び連結シャフト１３を結ぶ直線をＬｓとし、案内溝２６が延びた方向である中心線をＬｇとし、直線Ｌｓ及び中心線Ｌｇのなす角度をθとする。開極状態のときにはθ＝αとなり、開極状態から閉極状態へと動作する途中でθ＝０となり、閉極状態のときにはθ＝βとなる。ここでは、幅方向の一方から見て、中心線Ｌｇに対して直線Ｌｓが反時計回りの方向にあるときの角度差を負値とし、時計回りの方向にあるときの角度差を正値とする。したがって、αは負値であり、βは正値である。回動リンク１４が閉極方向に回動するときに、連結シャフト１３は、太い実線矢
印で示すように、案内溝２６から中心線Ｌｇと直角の駆動力が伝達される。θ＝０であるときに、連結シャフト１３が案内溝２６から受ける力は、連結シャフト１３における円軌道Ｔｓの接線となり、その接線は円軌道Ｔｓとの接点を通る半径に直角となる。したがって、θ＝０のときに、回動リンク１４から可動ホルダ１２への駆動力の伝達効率ηは最も高くなる。

【0018】

図４は、角度θ及び伝達効率ηの関係を示すグラフである。
ここでは、横軸を角度θとし、縦軸を伝達効率ηとしている。角度θの絶対値が０度に近づくほど指数関数的に伝達効率ηが高くなり、角度θが０度となるときに伝達効率ηがピークの１.０になる。この特性に基づき、要求される伝達効率ηから角度θの範囲が設
定される。実施形態では、開極状態から閉極状態へと動作する途中で、且つ固定接点２３に可動接点２２が接触するときに、角度θが予め定めた小角度範囲内になるように設定する。小角度範囲は、伝達効率ηを０.９９以上とするために、－８度以上＋８度以下に設
定される（｜θ｜≦８度）。また、開極状態から閉極状態へと動作する全ての区間で、角度θが予め定めた許容範囲内になるように設定する。許容範囲は、伝達効率ηを０.９以
上とするために、－２５度以上＋２５度以下に設定する（｜θ｜≦２５度）。

【0019】

《作用効果》
次に、第一実施形態の主要な作用効果について説明する。
回路遮断器１１は、可動ホルダ１２と、連結シャフト１３と、回動リンク１４と、を備えている。可動ホルダ１２は、回動によって接点部２４を開閉させる。連結シャフト１３は、可動ホルダ１２に支持されている。回動リンク１４は、連結シャフト１３に嵌まり合う案内溝２６が形成され、接点部２４を開閉させる駆動力が伝達されて回動するときに、連結シャフト１３を介して可動ホルダ１２を回動させる。開極状態から閉極状態へと動作する途中で、可動ホルダ１２の回動中心及び連結シャフト１３を結ぶ直線と案内溝２６が延びる方向とのなす角度θが、予め定めた小角度範囲内になる。これにより、接点部２４が接触するときの伝達効率ηを向上させて、接触圧力の低下を抑制することができる。

【0020】

回路遮断器１１は、固定接点２３に可動接点２２が接触するときに、角度θの絶対値が最も小さくなる。可動ホルダ１２は、閉極方向に回動する過程で固定接点２３に可動接点２２が接触するときに、回動抵抗が最も大きくなる。したがって、固定接点２３に可動接点２２が接触するときに、伝達効率ηを最も高めることで、安定した確実な閉極動作を実現することができる。
案内溝２６は、直線状に延びている。これにより、回動リンク１４における案内溝２６の設計及び加工が容易になる。

【0021】

小角度範囲は、－８度以上＋８度以下である。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する途中で、０.９９以上の伝達効率ηを実現することができる。
小角度範囲より大きな許容範囲を予め定め、角度θが常に許容範囲内になる。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する全ての区間で、一定の伝達効率ηを実現することができる。
許容範囲は、－２５度以上＋２５度以下である。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する全ての区間で、０.９以上の伝達効率ηを実現することができる。

【0022】

次に、比較例について説明する。
比較例では、角度θを４５度以下になるように設定し、且つ接点部２４を閉じ始めるときに、伝達効率ηがピークとなるように設定している。可動ホルダ１２が静止した状態から閉極方向に回動し始めるときに最大摩擦力となる。したがって、接点部２４を閉じ始めるときに、伝達効率ηがピークとなるように設定することで、可動ホルダ１２の円滑な動き出しが可能となる。しかしながら、可動ホルダ１２は、閉極方向に回動する過程で固定
接点２３に可動接点２２が接触するときに、回動抵抗が最も大きくなる。そのため、接点部２４を閉じ始めるときに、伝達効率ηがピークとなるように設定していると、それ以降の閉極過程で伝達効率が低下することになり、接触圧力の低下を招いてしまう。

【0023】

《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態は、案内溝２６の形状について、他の態様を示すものである。第一実施形態と共通する部分については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図５は、第二実施形態における回動リンク１４の動作を示す図である。
図中の（ａ）は、開極状態から閉極状態に至るまでの回動リンク１４の軌跡を示している。図中の（ｂ）は、（ａ）における案内溝２６及び連結シャフト１３を拡大して示している。案内溝２６は、角度θが常に小角度範囲を維持するように、曲線状に延びている。すなわち、開極状態から閉極状態へと動作する過程で、常に角度θ≒０度となる。したがって、回動リンク１４から可動ホルダ１２への駆動力の伝達効率ηが常にピーク値を維持する。

【0024】

《作用効果》
次に、第二実施形態の主要な作用効果について説明する。
案内溝２６は、角度θが常に小角度範囲を維持するように、曲線状に延びている。これにより、開極状態から閉極状態へと動作する過程で、回動リンク１４から可動ホルダ１２への駆動力の伝達効率ηが常にピーク値を維持し、安定した確実な閉極動作を実現することができる。
共通した構成によってもたらされる他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。

【0025】

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

【符号の説明】

【0026】

１１…回路遮断器、１２…可動ホルダ、１３…連結シャフト、１４…回動リンク、１５…トグル機構、１６…操作ハンドル、２１…可動接触子、２２…可動接点、２３…固定接点、２４…接点部、２６…案内溝、３１…下トグル、３２…上トグル、３３…トグルピン、３５…取り付け部、３６…引っ張りコイルばね

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】