【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、短絡電流のような大電流をできるだけ迅速に遮断するための回路遮断器の引外し装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】回路遮断器には、開閉接点と、この開閉接点を開閉する開閉機構と、過電流が流れたとき自動的にトリップラッチ機構の掛止を解除して開閉機構を動作させて開閉接点を開離させる引外し装置と、開閉接点が開離して電流を遮断するときに発生するアークを強制的に消滅させる消弧装置とを絶縁成型物製の箱体に収納して構成されているものがある。 【０００３】一般に電気回路においては、このような回路遮断器が電路の短絡事故によって生ずる大きな異常電流をできるだけ速く遮断して回路に流れる電流を小さく限流すれば、電路の損傷を最小限に留めることができるとともに回路遮断器自体の損傷も小さくすることが可能となる。 したがって、短絡電流をより速く遮断できる回路遮断器は、大きな短絡電流を迅速に遮断できるため定格遮断容量を大きくすることが可能となる。 【０００４】短絡電流が流れたとき動作する従来の回路遮断器の引外し装置は、電磁石を応用したものであって、回路遮断器の主回路導体に流れる電流が所定の閾値を超えると電磁石が動作し、開閉機構に含まれるトリップラッチ機構の掛止を解除して開閉接点を開離させるものであった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような電磁石は、
可動コアーの慣性などのために動作が遅く、電流が閾値を超えたとき短絡電流をより迅速に遮断することはできなかった。 特に、その開閉接点が電磁力によって反発して開離するような大きな異常電流が流れたときは、迅速にトリップラッチ機構の掛止を解除しないと再び接点が接触するなどの現象が発生して、回路遮断器自体に大きな損傷が生じる可能性もあった。 【０００６】本発明の目的は、動作が確実で高速動作が可能な回路遮断器の引外し装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するために、請求項１の発明の回路遮断器の引外し装置は、開閉接点と、開閉接点を接触及び開離させる開閉機構と、
掛止が解除されることによって開閉機構を動作させて開閉接点を開離させるトリップラッチ機構と、少なくとも開閉接点を収納する収納部とを有する回路遮断器を引き外す装置であって、繰り返し使用が可能な薄体を備えた壁部を有する圧力検知空間と、圧力検知空間の圧力が上昇したとき圧力検知空間から突き出る動作棒と、動作棒を復帰させる復帰ばねとを備え、上記の圧力検知空間は開閉接点の周辺に配置され、 開閉接点の収納部の圧力が
上昇したとき、薄体が収納部側から圧迫されることによ
り圧力検知空間の内圧が上昇し、動作棒は突き出たときトリップラッチ機構の掛止を解除させるように配置されていることとする。 【０００８】このような構成により、大きな異常電流が流れてその電磁反発力により開閉接点が開離したとき、
瞬間的に発生する高温高圧のアークガスによって圧力検知空間の薄体を備えた壁部が圧迫される。 この圧迫により薄体がたわんでその内部の圧力が高くなり動作棒が突き出てトリップラッチ機構の掛止を解除するため、瞬時に開閉機構を動作させてトリップ操作を完了させる。 この動作において、アークガスの直接的動作は圧力検知空間を囲む薄体を圧迫するだけの単純な動作であり、高温によって溶解する開閉接点周辺の金属部材の溶片などによってその動作が阻害されることはない。 また、アークガス自体がトリップラッチ機構に作用してその掛止の解除をしないため、トリップラッチ機構付近がアークガスに曝されることはない。 異常電流が遮断された後は、アークガスが消滅して開閉接点の収納部の内部圧力が大気圧になって、たわんでいた薄体が復帰するため圧力検知空間の内部圧力も元の状態まで戻り、復帰ばねによって動作棒も復帰し、次の遮断に対する待機状態となる。 【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明において、圧力検知空間は上記収納部の壁内に形成された空洞に収められ、圧力検知空間を収める空洞と開閉接点を収納する収納部とを隔する壁には貫通孔が形成されることとする。 このため、圧力検知空間装着のための特別な部材やスペースが不要となり構造が簡単となる。 【００１０】請求項３の発明は、請求項１の発明において、圧力検知空間は、収納部の壁内に形成された空洞と、空洞と収納部とを隔する壁に開けられた貫通孔と、
貫通孔をふさぐように設けられた薄体とからなる構造とする。 【００１１】この結果、収納部の壁そのものを圧力検知空間として利用できるため、構成がより簡単となる。 【００１２】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、回路遮断器をそれぞれの極に開閉接点を備えた多極型とし、隣り合う異極を隔離する収納部の壁内に、隣り合う異極に共通の圧力検知空間を備えることとしている。 このため、すべての極に対して個々にこの引外し装置を備える必要がなく、構成が簡単となる。 【００１３】請求項５の発明は、圧力検知空間には外気との流通を可能にする小さい開口部を備えることとしている。 このため、圧迫された後の圧力検知空間の復帰を容易にすることができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１ないし図７に示す実施例により説明する。 【００１５】図１及び図２は、この実施例の引外し装置を装着した３極型の回路遮断器を示す図である。 成型絶縁物製のモールドベース１とモールドカバー２からなる箱体の内部に、開閉接点を含む主回路導電部と、開閉接点を操作する開閉機構と、過電流が流れたとき開閉機構を動作させて開閉接点を開離させる引外し装置と、開閉接点が開離して電流を遮断したとき発生するアークを消滅させる消弧装置が収納されている。 【００１６】主回路導電部は、電源側接続端子３と、一端に電源側接続端子３を備え他端に固定接点４を備える固定接触子５と、固定接点４に対応して可動接点６を一端に備える可動接触子７と、可動接触子７の他端と中間接続子８との間に接続される可とう導体９と、一端が中間接続子８と共にモールドベース１に固定され他端が端子導体１０の一端に接続される逆Ｕ字状に曲げられたヒータ１１と、端子導体１０の他端に備えられた負荷側接続端子１２とを、各極ごとに備えて構成されている。 【００１７】なお、可動接触子７は軸１３によって接触子ホルダ１４に回転自在に保持されるとともに接圧ばね１５によって反時計方向に付勢されており、各極の接触子ホルダ１４はその端部が各極共通の絶縁物製のクロスバー１６に保持され、後述する各極共通の開閉機構の動作によって、クロスバー１６の軸心を支点としてクロスバー１６と共に３極が同時に回転する。 【００１８】開閉機構は、モールドカバー２の開口部から突き出た絶縁物からなる操作ハンドル１７と、この操作ハンドル１７が取り付けられている断面がコ字状の開閉レバー１８と、一端に係合爪１９ａを有するトリップレバー１９と、係合爪１９ａとの係合片２０ａを備えたフック２０と、フック２０の回転を係止する爪２１を設けたトリップシャフト２２と、開閉レバー１８とトリップレバー１９とフック２０とをそれぞれ軸２３と軸２４
と軸２５とによって回転自在に支持するとともにトリップシャフト２２をも回転自在に支持する固定フレーム２
６と、一対のトグルリンク２７及びトグルリンク２８
と、一方のトグルリンク２７とトリップレバー１９の中央上端とを連結する軸２９と、トグルリンク２７とトグルリンク２８とを相互に連結するトグルリンク軸３０
と、開閉レバー１８の上部と軸３０との間に設けられる操作スプリング３１とを備えて構成されている。 なお、
他方のトグルリンク２８の一端は軸１３に連結されている。 【００１９】引外し装置は、従来の引外し装置と本発明による引外し装置を共に備えており、いずれも過電流が流れたとき動作してトリップシャフト２２を回転させる。 従来の引外し装置は各極ごとに設けられており、自由端がトリップシャフト２２の各極ごとに対応して備えられている第１トリップピース３２に対向するようにヒータ１１に取り付けられているバイメタル３３と、ヒータ１１を取り囲むように設けられる固定コアー３４と可動コアー３５とからなる電磁石と、可動コアー３５を回転自在に支持する軸３６と、可動コアー３５を固定コアー３４から離れるように時計方向に付勢する設定ばね３
７とから構成される。 【００２０】本実施例の引外し装置３８は、図３ないし図６において、対称形の一対の成型絶縁物を貼り合わせて形成される受圧室４０とピストン室４１とによって構成される実質的に閉鎖空間である圧力検知空間を有する。 成型絶縁物は、周囲を略長方形の厚みのある枠状部分４０ａを側壁とし薄体部分４０ｂを底部とする底の浅い箱状部分と、円筒を軸方向に半分に切断した半円筒形状の部分とを有する。 この一対の成型絶縁物を対向させて双方の枠状部分４０ａ及び半円筒形状の壁部分を貼り合わせたとき、対向する双方の薄体部分４０ｂと貼り合わされた枠状部分とによって形成される略直方体の空間部分が受圧室４０であり、円筒状に形成される部分がピストン室４１である。 【００２１】この成型絶縁物は、その受圧室４０の薄体部分４０ｂが、短絡電流の遮断動作が少なくとも所定の回数繰り返し行われても、遮断の度に発生するアークガスの圧力によって圧迫されたときたわみ、圧迫がなくなったとき略元の状態に復帰する程度の弾性を有するとともに、高温のアークガスに曝されても著しく変質しない性質を兼ね備えた素材と寸法が選定される。 【００２２】ピストン室４１には、下側には受圧室との空気の流通を可能にする孔４１ａ、上側には後述する動作棒４３の挿通孔４１ｂ、側壁には後述する外気との流通を可能にする小孔４１ｃが形成される。 この一対の成型絶縁物を貼り合わせるとき、ピストン室４１に、その内壁に沿って移動自在のピストン４２と、ピストン４２
に取り付けられピストン室４１の開口部から突き出る動作棒４３と、ピストン４２を内部方向へ付勢する復帰ばね４４とを封じ込め、小孔４１ｃの部分にはピストン室内の空気の排出及び外気吸入を可能にする細管３９とを取り付ける。 【００２３】受圧室４０は、その薄体部分４０ｂが圧迫されると内圧が上がり、復帰ばね４４の作用力に抗してピストン４２が付勢されて動作棒４３が上方に突き出て、トリップシャフト２２に設けられた第２トリップピース４７を押してトリップ動作をさせる。 このとき、ピストン室４１内の空気が細管３９から排出されることによってピストン室内の気圧が上昇しないため、ピストン４２が速く変位しトリップ動作がより速く行われる。 さらに、薄体部分４０ｂの圧迫が解除されると、薄体部分４０ｂの弾性及び復帰ばね４４の作用力により、受圧室４０もピストン室４１も元の状態に復帰する。 ピストン室のピストン４２が復帰するとき、細管３９から外気が吸入されるためピストン室内の気圧が低下することなく、確実に且つ速やかに復帰する。 【００２４】この引外し装置３８は、図７に示されるようにモールドベース１の裏面に形成される細長い開口部４５、４５から挿入され、中央極と両端極との間を隔離するモールドベース１の極間壁４６，４６の内部に形成された空洞にそれぞれ装着される。 このように装着されたとき、図１及び図２に示すように、この引外し装置３
８の受圧室４０は回路遮断器の開閉接点の側面に位置するとともに、引外し装置３８のピストン室４１はその動作棒４３がトリップシャフト２２に備えられる第２トリップピース４７と対向するような部分に位置している。
さらに、受圧室４０の位置する極間壁４６の両面には大きな孔４８が形成されており、この孔４８の部分においては、中央極と端極との間に受圧室４０が介在し、双方が隔離される構成となっている。 【００２５】消弧装置は各極ごとに備えられ、対向する絶縁板４９の間に保持される複数の磁性板５０から構成されており、開閉接点が開離したとき発生するアークを磁気的作用により磁性板５０の方向へ誘引し、磁性板５
０の冷却作用などによってアークを消滅させる作用を備える。 【００２６】このように構成される回路遮断器の動作について説明する。 図１は、この回路遮断器が、可動接点６が固定接点４と接触しているＯＮの状態を示している（実線）。 この状態では、トグルリンク２７を介してトリップレバー１９が操作スプリング３１の作用により反時計方向に付勢され、この付勢により係合爪１９ａが主フックの係合片２０ａの下縁と係合してフック２０が時計方向に付勢され、この付勢により係合片２０ａの右下部の側面がトリップシャフトに備えられた爪２１と係合して、トリップシャフト２２が時計方向に付勢されている。 このトリップシャフト２２は、図示の位置から時計方向には回転しないように図示されていないストッパ手段が設けられているため、これらの係合状態が維持されている。 【００２７】一方、軸２９が操作スプリング３１の作用線の右側にあるため操作ハンドル１７が操作スプリング３１の作用により反時計方向に付勢されているがトリップレバー１９の軸２４によってその回転が阻止されている。 この状態ではトグルリンク２７とトグルリンク２８
とは相互にほぼ伸直状態にあり、軸１３を介して接触子ホルダ１４が反時計方向に回転した状態であり、可動接点６が固定接点４と接触している。 この接触状態では接圧ばね１５によって十分な接触圧力が作用している。 【００２８】この回路遮断器の開閉接点を開離するＯＦ
Ｆ操作は、図１のＯＮ状態において、操作ハンドル１７
を時計方向に回転すると操作スプリング３１の作用線が軸２９の付近に位置するデッドポイントを超えると、トグルリンク軸３０が右方向に付勢されトグルリンク２７
とトグルリンク２８が逆「く」字状に屈曲する。 この屈曲により、図示はしていないが、接触子ホルダ１４が時計方向に回転し可動接点６が固定接点４から開離する。
ＯＮ操作はこの逆である。 【００２９】次に、引外し装置が動作して開閉接点が開離するトリップ動作について説明する。 【００３０】まず、比較的小さい過電流がこの回路遮断器に流れたときは、ヒータ１１が過熱してバイメタル３
３が左方向に湾曲し、比較的長時間経過後、その自由端に取り付けられたねじが第１トリップピース３２を押してトリップシャフト２２を反時計方向に回転させる。 この回転により爪２１と係合片２０ａとの係合が解消しフック２０が時計方向に回転し、係合片２０ａと係合爪１
９ａとの係合が解消しトリップレバー１９が反時計方向に回転する。 このトリップレバー１９の回転により軸２
９が操作スプリング３１の作用線の左側方向に移動して、デッドポイントを超えるとトグルリンク軸３０が右方向に付勢され、トグルリンク２７とトグルリンク２８
は逆く字状に屈曲して開閉接点が開離した図２の状態となる。 なお、フック２０やトリップシャフト２２は図示されていない弱い作用力の復帰ばねによって時計方向に付勢されているため、図２はそれらが復帰した状態となっている。 【００３１】図２に示すトリップ状態では、操作ハンドル１７はＯＮ位置とＯＦＦ位置の中間の位置にあり、この操作ハンドル１７を時計方向に回転させると、再びトリップレバーの係合爪１９ａと主フックの係合片２０ａ
及び係合片２０ａとトリップシャフトの爪２１とを係合させるリセット操作を行うことができる。 【００３２】次に、設定ばね３７によって設定された電流値を超えるような比較的大きい過電流が流れた場合は、瞬時に近い時間経過で可動コアー３５の下部の脚が電磁吸引力によって固定コアー３４に吸引される。 このため、可動コアー３５が反時計方向に回転し、その上部の腕が第１トリップピース３２を押してトリップシャフト２２を回転させてバイメタル３３の場合と同様に開閉接点を開離する。 この電磁石による動作は、設定電流値を大きくしたりトリップシャフト２２に対する回転駆動力を発生させる必要上、比較的大きく重量のある可動コアーが採用されるためその慣性を無視できず、瞬時に近いとはいっても相応の時間遅れがある。 【００３３】一方、短絡電流のように過電流が上記設定電流値よりも非常に大きい場合は、可動コアー３５が回転付勢されるが、その動作より早くこの発明の引外し装置３８が動作してトリップシャフト２２を回転させる。
すなわち、このような電流が流れると、固定接点４と可動接点６との間には接圧ばね１５による接触圧力を超える大きな電磁反発力が作用する。 この電磁反発力により開閉機構の動作がなくても、図１の鎖線で示されるように、可動接触子７が軸１３の周りを時計方向に回転し、
可動接点６が固定接点４から開離し高温のアークが発生する。 この高温のアークにより、固定接点４、固定接触子５、可動接点６、可動接触子７や磁性板５０などの金属部品が部分的に溶解して金属蒸気を含むアークガスが発生し、開閉接点の周辺は急激に圧力が上昇する。 この圧力の上昇が極間壁４６の孔４８を通して受圧室４０に加わり、その弾性のある薄体部分４０ｂを圧迫して受圧室４０内の体積を減少させて内部の圧力を増大させる。
この結果、ピストン４２が動作棒４３と共に上方に移動し、第２トリップピース４７を押してトリップシャフト２２を瞬時に回転させる。 【００３４】電流が遮断された後は開閉接点周辺の圧力も低下して大気圧となり、薄体部分４０ｂも略元の状態に戻り、ピストン４２や動作棒４３も復帰ばね４４の作用により元の状態に戻る。 この細管３９はその開口部が開閉接点の周辺から離れた部分に設けられているため、
ピストン室４１に吸入される空気は低温の新鮮な外気である。 このため、この引外し装置３８は遮断時に発生する金属溶片などによって復帰動作が阻害されることはない。 このため、再び大きな電流が流れても確実に動作する。 【００３５】本実施例の引外し装置３８の受圧室４０
は、上記のように薄体部分と枠部分を一体成型した一対の成型絶縁物の枠部分が貼り合わされて形成されている。 この実施例のほかに、受圧室を厚みのある枠の両側に上記の薄体部分が有する程度の弾性率を有するように薄体を取り付けて形成してもよい。 また、極間壁の孔４
８に上記のように弾性を生じるような薄体を取り付け、
本実施例の引外し装置を挿入する開口部４５を密閉し、
ピストン機構を第２トリップピース４７に対向するように極間壁４６に装着して、極間壁内の空洞を受圧室として利用してもよい。 この発明による圧力検知空間の薄体は、前述のごとく、高温のアークガスに曝される可能性があるが薄体を圧迫する圧力はかなり高く圧迫時間が短いため、耐熱性のよいものであれば、素材としての弾性率が小さいものを選定してもよい。 【００３６】また、本実施例では、受圧室４０とピストン室４１を一対の一体成型物で構成しているが、双方を別々に構成して管で連結するようにしてもよい。 【００３７】さらに、アークが発生したとき開閉接点の収納部全体の圧力が瞬時に高くなるため、受圧室４０は必ずしも開閉接点の側方に位置させなくてもよい。 【００３８】上記において、本発明の実施の形態について説明を行なったが、上記に開示された実施の形態は、
あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形態に限定されるものではない。 本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更を含むことを意図するものである。 【００３９】 【発明の効果】本発明は、以上説明した形態で実施され、大電流による電磁反発力で開閉接点が開離したとき発生するアークガスによって薄体によって囲まれる圧力検知空間が圧迫され、その内部の圧力上昇によって、電磁石によって動作する従来の引外し装置よりも迅速に、
動作棒がトリップラッチの掛止を解除して短絡電流を遮断するため遮断性能を向上することができるという効果を奏する。 さらに、アークガスで直接トリップラッチの掛止を解除するような構成ではないため金属溶片の付着による動作不良やトリップラッチ機構付近の絶縁性を悪化させることはない。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による引外し装置の実施例を装着した回路遮断器のＯＮ状態の側面断面図である。 【図２】図１の回路遮断器のトリップ状態における側面断面図である。 【図３】回路遮断器から取り外された図１の引外し装置の斜視図である。 【図４】回路遮断器から取り外された図１の引外し装置の平面図である。 【図５】回路遮断器から取り外された図１の引外し装置の側面図であって、引外し装置の圧力検知空間が圧迫されていない状態を示す図である。 【図６】回路遮断器から取り外された図１の引外し装置の側面図であって、圧力検知空間が圧迫されている状態を示す図である。 【図７】本発明の引外し装置を装着するための挿入口を示す図である。 【符号の説明】 １ モールドベース ２ モールドカバー ３ 電源側接続端子 ４ 固定接点 ５ 固定接触子 ６ 可動接点 ７ 可動接触子 ８ 中間接続子 ９ 可とう導体 １０ 端子導体 １１ ヒータ １２ 負荷側接続端子 １３ 軸 １４ 接触子ホルダ １５ 接圧ばね １６ クロスバー １７ 操作ハンドル １８ 開閉レバー １９ トリップレバー、 １９ａ 係合爪 ２０ フック、 ２０ａ 係合片 ２１ 爪 ２２ トリップシャフト ２３ 軸 ２４ 軸 ２５ 軸 ２６ 固定フレーム ２７ トグルリンク ２８ トグルリンク ２９ 軸 ３０ トグルリンク軸 ３１ 操作スプリング ３２ 第１トリップピース ３３ バイメタル ３４ 固定コアー ３５ 可動コアー ３６ 軸 ３７ 設定ばね ３８ 本実施例による引外し装置 ３９ 細管 ４０ 受圧室、 ４０ａ 枠状部分、 ４０ｂ 薄体部分 ４１ ピストン室 ４２ ピストン ４３ 動作棒 ４４ 復帰ばね ４５ 開口部 ４６ 極間壁 ４７ 第２トリップピース ４８ 孔 ４９ 絶縁板 ５０ 磁性板 |
