Circuit breaker

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関し、詳しくは開閉機構部の部品標準化ならびに外観面の意匠統一に関するものである。

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により電路を開閉する機能、すなわち、スイッチ機能だけではなく、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ために電路を遮断するという大きな役目を担っている。 この電路の遮断は、例えば、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｃ８３７０では「定格遮断電流」として、１ｋＡ〜２００ｋＡの範囲で定義されており、その電路の状況、つまり、トランスからの距離や、電線の太さなどに応じて、適宜、適切な定格遮断電流を有する回路遮断器が選定できるよう、各メーカーとも製品バリエーションの充実を図っていることは周知の通りである。

ところで、遮断の際、可動接点と固定接点による、いわゆる一対の接点間にてアークが発生するが、このアークを素早く消弧させるには、アークそのものを維持するためのアーク電圧を高めてやることが好ましく、故に、一対の接点を例えば２組（いわゆる１極２点切り）具備すれば、その分、アーク電圧は２倍となり、特に、高遮断容量品に適していることに言を俟たない。 この１極２点切りの具体例として、両端に２個の可動接点を備え、回動する可動接点台の、その回動中心に対して、それぞれの可動接点と一対となる固定接点を備えた電源側および負荷側接点台を点対称位置に配設させたことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２２３１１５号公報（第２頁右欄第４５行〜第３頁左欄第１行、図１）

この１極２点切り（以下、ロートアクティブ方式とも称す）の構成上の特徴として、特許文献１の図１からも明らかなように、遮断時における負荷側（紙面上、右側）への排気の関係から、電源側可動接点（付番３）は筐体の底面から開離する方向に開極させる必要がある。 一方で、一般に、回路遮断器では、接点間の接触信頼性を確保するために、接点開離方向より接点接触方向に、より大きな力が必要とされている。 ここで、最もスペース効率を高めたメインバネの配置は、この図１の方向（すなわち、垂直方向）であること、および上リンクと下リンクによるトグルリンクの構成（図示されるＯＮ時が略一直線、図示されないＯＦＦ時が略くの字）から、開閉機構部が下リンクを駆動するにあたり、底面から引き上げる力（いわゆる時計回りのＯＦＦ方向）は相対的に小さいものの、底面方向へは大きな押し込み力（いわゆる反時計回りのＯＮ方向）を発生させることができる。

然るに、前述した負荷側への排気、および接点接触圧力を鑑みた場合、この配置ならびに構成は、製品としての高い信頼性が得られる、という利点がある。 その一方で、可動接点台（以下、ロータと称す）を下リンクにて駆動する点が、このロータの回動軸より電源側（紙面上、左側）にあることから、下リンクを含む開閉機構部も自ずと該回路遮断器の電源側に寄ってしまい、操作ハンドルも同様に電源側に配置されることになる。

回路遮断器が全て、このロートアクティブ方式であるならば、この「電源側寄り」はさほど問題視はされない。 ところが、前述したように、定格遮断容量は多岐に亘っており、
各メーカーとも、その定格遮断容量に応じた製造コスト、つまり、低い定格遮断容量の回路遮断器であればあるほど、安い製造コストで仕上げなければならず、然るに、全ての回路遮断器が１極２点切りである必然性はなく、コストパフォーマンスに優れた、いわゆる１極１点切りも多く品揃えされているのが実情である。

とはいえ、この１極１点切りであっても遮断性能を向上させることは言うまでもなく、その施策として、例えば、可動接触子を出来るだけ長くして、接点間の開離距離を確保するようにしている。 このため、可動接触子を保持するクロスバーは、どうしても負荷側に寄らざるを得ず、それに伴い、操作ハンドルを含めた開閉機構部も該回路遮断器の略中央に配置されることになる。

この結果、１極２点切りと１極１点切りとで、操作ハンドルから下リンクに至る、いわゆる開閉機構部は共用できる可能性はあるものの、操作ハンドルに係わる種々の付属装置を２種類持たねばならない煩雑さはもとより、異なる操作ハンドルの位置が招く外観意匠上の相違という、ユーザーにおける使い勝手の面で劣るという問題があった。 また、操作ハンドルの位置を合わせた、各々、専用の開閉機構部を有してしまうと、その分、部品標準化という点で劣り、コスト競争力を失うことは必至である。

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あり、開閉機構部の部品標準化を図りつつ、その操作ハンドル位置も統一した、１極２点切りおよび１極１点切りの回路遮断器を得ることを目的とするものである。

この発明に係る回路遮断器は、少なくとも一端に可動接点を有する可動接触子と、上記可動接点と接離する固定接点を有する固定接触子と、上記可動接触子を保持する保持部材と、この保持部材を駆動する下リンク、過電流引き外し装置のラッチに係合され該回路遮断器のトリップ時に回動するレバー、このレバーに軸支され上記下リンクにスプリングピンを介して結合されて該下リンクとともにトグルリンクを構成する上リンク、上記スプリングピンに従動側を結合されたメインバネ、このメインバネの駆動側と結合され、該回路遮断器の筐体に固定されたフレーム、このフレームに回動自由に軸支された略Ｕ字型のハンドルアームとから成る開閉機構部とで構成された回路遮断器において、上記筐体は、上記可動接点と上記固定接点が二対となる構成を有する２点切りユニットケースが配設され、上記フレームは、このフレームに設けた第一の固定部が上記２点切りユニットケースに固着されることで、この２点切りユニットケースを介して上記筐体に固定されるとともに、上記可動接触子、上記固定接触子、および上記保持部材は上記２点切りユニットケースに収納されており、上記保持部材はロータであり、かつ、このロータはロータリンクを介して上記下リンクと結合されたものである。

この発明は以上説明したように、使い勝手の良い安価な回路遮断器を提供することができる。

実施の形態１．
図１〜図５はこの発明の実施の形態１における１極２点切り回路遮断器を示すものであり、詳しくは、図１はカバーを外した外観斜視図、図２はトリップ状態、図４はＯＮ状態、図５はＯＦＦ状態の、それぞれ側面断面図である。 なお、図３は図２における線Ａ−Ａに沿う断面図である。 また、図６は、この発明の実施の形態１における１極１点切り回路遮断器を示す図２相当図である。

図１において、３極用の１極２点切り回路遮断器１０１の絶縁筐体は、カバー１（図２参照）およびベース２Ａより構成され、このうちベース２Ａに、操作ハンドル３を備えた開閉機構部５１と、極数分（この場合、３個）の２点切りユニットケース５２および過電流引き外し装置５３が配設されている。 なお、操作ハンドル３はカバー１のハンドル用窓孔１ａ（図２参照）から突出していることで、ＯＮあるいはＯＦＦ方向へ操作可能な点、および２点切りユニットケース５２と過電流引き外し装置５３の位置関係より、４が電源側端子、５が負荷側端子である点は、それぞれ周知の通りである。

２点切りユニットケース５２も、後述するロータリンクを除いて周知である。 すなわち、図２に示す通り、電源側端子４より延設され、一端に電源側固定接点７を有する電源側固定接触子６と、過電流引き外し装置５３を介して負荷側端子５に接続され、一端に負荷側固定接点１１を有する負荷側固定接触子１２と、両端に電源側および負荷側固定接点７、１１と接離する電源側および負荷側可動接点８、１０を備え、例えば樹脂成形品であるロータ１３によって保持される可動接触子９と、電源側固定接点７と電源側可動接点８、および負荷側可動接点１０と負荷側固定接点１１での開離によって発生するアークを裁断する消弧装置１４、１５とで構成されている。 なお、ロータ１３は、接点７と８、および１０と１１間の接触圧力を生み出す接圧バネ３２（図３参照）が配設されているとともに、開閉機構部５１の動作に応じて、各極の可動接触子９を回動せしめるために、図示しない連結棒によって連接されている。 すなわち、この図２による側面断面図は、本発明の要部となる開閉機構部５１との結合を示した中極を表している。

次に、開閉機構部５１の構成について説明する。 図１に示すように、開閉機構部５１は、相対向する一対のフレーム板１６Ａ、１６Ｂによって形成されるフレーム１６に、回動自由に軸支された略Ｕ字型のハンドルアーム１７、このハンドルアーム１７に固着される操作ハンドル３によって、いわゆるユニット化されており、その内部は、再び図２に戻り、過電流引き外し装置５３のラッチ１８に係合され、回動軸１９ａによってフレーム１６に軸支されるレバー１９、このレバー１９に軸支される上リンク２０、この上リンク２０とスプリングピン２２を介して結合されることでトグルリンクを構成する下リンク２１、従動側２３ａ（図３参照）がスプリングピン２２に、駆動側２３ｂ（図３参照）がハンドルアーム１７に、それぞれ張架されたメインバネ２３で構成されている。 ここで、本発明の第一のポイントは、このユニット化された開閉機構部５１が、ベース２Ａを有する回路遮断器１０１、および後述するベース２Ｂを有する回路遮断器１０２に、それぞれ使用できるようにしたことにある。

以下、回路遮断器１０１における、開閉機構部５１と２点切りユニットケース５２の結合、およびその動作について、図２、図４および図５に基づき説明する。 開閉機構部５１が、フレーム板１６Ａ（１６Ｂ）に設けた第一の固定部１６ａ１、１６ａ２によって、２点切りユニットケース５２と固着されることで、フレーム１６より紙面上、下方向に突出している下リンク２１が、２点切りユニットケース５２に設けた回動用孔５２ａに挿入され、ロータリンク２４の一端２４ａと結合されている。 このロータリンク２４は略くの字の形状を有し、その屈曲点にある長孔２４ｂに、ロータ１３に設けたロータピン２５が係合している。 つまり、下リンク２１の動きが、このロータリンク２４を介して、ロータ１３に伝達されることになる。 なお、ロータリンク２４の他端２４ｃ、換言すると、ロータ回動軸１３ａの電源側（紙面上、右側）が、このロータリンク２４の回動軸となっている。

図５のＯＦＦ状態において、操作ハンドル３を紙面上、時計方向に回動させると、駆動側２３ｂがハンドルアーム１７の回動軸１７ａを中心に、図４に示す如く移動する。 この移動によってメインバネ２３の荷重方向が変化し、スプリングピン２２を、やはり図４に示す如く移動させることで下リンク２１が動き、ロータリンク２４が下方向に押し下げられる。 この押し下げにより、ロータ１３がロータピン２５により時計方向に回動させられ、図４に示すように、接点７と８、および１０と１１間が接触し、いわゆるＯＮ状態に移行する。

この図４のＯＮ状態において、今度は、操作ハンドル３を紙面上、反時計方向に回動させると、前述とは逆に、スプリングピン２２を左方向に移動させることで下リンク２１が動き、ロータリンク２４が上方向に引き上げられる。 この引き上げにより、ロータ１３がロータピン２５により反時計方向に回動させられ、図５に示すように、接点７と８、および１０と１１間が開離し、いわゆるＯＦＦ状態に移行する。

また、図４のＯＮ状態において、過電流などを感知して過電流引き外し装置５３が動作すると、トリップバー２６（図１参照）の応動によってラッチ１８が回動し、このラッチ１８とレバー１９の係合が解除される。 ここで、周知の通り、レバー１９はメインバネ２３により常に紙面上、時計方向に付勢されているため、回動軸１９ａを中心に時計方向に回動を始める。 この回動により、駆動側２３ｂがスプリングピン２２に対し相対的に動き、最終的にスプリングピン２２に上方向の力が働き始め下リンク２１が動く。 この下リンク２１の動き以降は前述のＯＮからＯＦＦへの移行と同様であり、図２に示すように、いわゆるトリップ状態となる。

このように、下リンク２１の動きをロータリンク２４に伝達し、このロータリンク２４によりロータ１３を回動させるようにしたことで、以下に述べる特徴が挙げられる。 すなわち、特許文献１とは逆に、下リンク２１のロータ駆動端（ロータリンク２４の一端２４ａに相当）がロータ１３の回動軸１３ａに対し負荷側（図２紙面上、左側）になっていることに加え、ロータリンク２４の作用点（ロータピン２５の位置に相当）が回動軸１３ａに対し電源側（紙面上、右側）となっている。 なお、このように構成することで、作用点が力点（一端２４ａの位置に相当）より支点（他端２４ｃの位置に相当）寄りとなり、このロータリンク２４がない場合に比べ、より大きな駆動、詳述すると、図４で示した距離Ｌ１およびＬ２より、Ｌ２／Ｌ１に相当する力を得ることができ、特に、接点の接触信頼性が向上する。 また、ロータピン２５の位置を変更することで、接点接触に必要な荷重や接点開離距離の調整などが比較的容易に行える、という副次的効果も得られる。

続いて、本発明の第二のポイントを説明する。 これまで説明した、開閉機構部５１は、図６に示すように、３極用の１極１点切り回路遮断器１０２にも使用できることは前述したが、このとき、開閉機構部５１と２点切りユニットケース５２の結合を前述の如く工夫、すなわち、繰り返すが、下リンク２１とロータ１３の間にロータリンク２４を介在させたことで、図２からも明らかなように、開閉機構部５１がロータ１３より負荷側、さらにわかり易く述べると、回路遮断器１０１の略中央に配設させたことで、この開閉機構部５１の位置をそのまま変えずに、図６に示す如く、１極１点切り回路遮断器１０２に適用したとしても、充分な接点間の開離距離を確保することができる。 そこで、フレーム板１６Ａ（１６Ｂ）には、１極１点切り回路遮断器１０２を構成する各部品（固定接触子２７、可動接触子２８、クロスバー２９、可動子受け３０、消弧装置３１など）を収納するに適した形状を有するベース２Ｂの、図示しない凹部に圧入させる第二の固定部１６ｂを設け、開閉機構部５１をこのベース２Ｂに固定させるとともに、下リンク２１をクロスバー２９と結合させることで、１極２点切り回路遮断器１０１とは別の１極１点切り回路遮断器１０２も形成可能としたことが、本発明の第二のポイントである。 なお、この１極１点切り回路遮断器１０２の一連の動作については周知であり、詳細な説明は省略する。

然るに、本発明の本質は、２点切りも１点切りも、その開閉機構部を共用させることはもとより、外郭となるフレーム１６にそれぞれの固定部を併設させたこと、さらに、２点切りにロータリンク２４を介在させたこと、という以上の施策により、開閉機構部の位置、ひいては両回路遮断器１０１、１０２の操作ハンドル３の位置を統一させたことにある。 この結果、部品標準化が図れることは言うまでもなく、両回路遮断器１０１、１０２が並設されたときの見た目の違和感が解消されることは言うに及ばず、操作ハンドル３に係わる、例えば、操作とってや電動操作装置などが共用できるといった、使い勝手が良く、コストパフォーマンスに優れた回路遮断器をユーザーに提供することが可能となる。 なお、これまでの説明では回路遮断器について述べたが、この種の開閉器全般について利用できることは当然であり、細かい変更がなされても発明の範囲を逸脱することにはならない。

この発明の実施の形態１を示す１点２極切り回路遮断器のカバーを外した外観斜視図である。

図１におけるトリップ状態の側面断面図である。

図１における線Ａ−Ａに沿う断面図である。

図１におけるＯＮ状態の側面断面図である。

図１におけるＯＦＦ状態の側面断面図である。

この発明の実施の形態１を示す１点１極切り回路遮断器の図２相当図である。

符号の説明

２Ａ・２Ｂ ベース、６ 電源側固定接触子、７ 電源側固定接点、
８ 電源側可動接点、９ 可動接触子、１０ 負荷側可動接点、
１１ 負荷側固定接点、１２ 負荷側固定接触子、１３ ロータ、１６ フレーム、
１６ａ１・１６ａ２ 第一の固定部、１６ｂ 第二の固定部、
１７ ハンドルアーム、１８ ラッチ、１９ レバー、２０ 上リンク、
２１ 下リンク、２２ スプリングピン、２３ メインバネ、２４ ロータリンク、
２９ クロスバー、５１ 開閉機構部、５２ ２点切りユニットケース、
５３ 過電流引き外し装置、１０１・１０２ 回路遮断器。