限流遮断器

【課題】機械スイッチから成る主接点と補助接点とを同一のハウジング内に組み付けて、１つの操作ハンドルにより主接点及び補助接点を閉操作できる限流遮断器を提供する。
【解決手段】３相電路を遮断するための主接点１１と、主接点１１の夫々に対して直列に配置した１組の補助接点１２の組とを有し、補助接点１２は夫々並列にダイオード及びスナバ回路が接続されると共に、個々の電路の補助接点１２を開動作させるために個々の電路に補助接点用電磁コイル１４を備え、電路Ｌに短絡電流等の異常電流が流れたら補助接点用電磁コイル１４に設けたプランジャ２８の動作で補助接点１２が開動作して限流動作させると共に、主接点１１が開動作して遮断動作する。補助接点１２は、掛合片２９により開状態が保持されると共に、主接点１１を開閉する主軸１０の閉方向の回動を受けて掛合片２９のラッチを解除する係合段部３１を具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡電流等の異常電流が電路に流れた場合に、電路電流を抑制する限流機能を備えた遮断器に関し、特に限流の為の接点と電路遮断のための接点の２種類の接点を備えた限流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
限流のための接点（補助接点）と電路遮断のための接点（主接点）を備えた限流遮断器として特許文献１に開示された構成のものがある。この特許文献１では、１つ或いは２つのＮＦＢ（Ｎｏ−Ｆｕｓｅ−Ｂｒｅａｋｅｒ）型高速機械スイッチを補助接点として電路上に直列に配置し、その少なくとも一方にダイオード、スナバ回路、限流インピーダンス等を並列に接続して、電力系統の事故等で電路に異常電流が発生したらこの補助接点を開動作させて限流させたのち主接点である高耐圧遮断スイッチを開動作させて遮断する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０１７１号公報（図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では高速機械スイッチを公知の回路遮断器（ＮＦＢ）により構成しているため、三相電路に限流遮断器を設ける場合は、３つの高耐圧遮断スイッチに加えて、限流用に３つの回路遮断器が必要であった。このように、３相電路に適用する場合は、少なくとも６個の機械スイッチが必要となるため、限流遮断器全体が大型なものとなったし、遮断動作や投入動作も主接点と補助接点を夫々投入する必要があり、操作が面倒なものとなっていた。このようなことから、簡単な操作で投入操作でき、且つ小型な限流遮断器が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、機械スイッチから成る主接点と補助接点とを備えて、１つの操作ハンドルにより３相電路に設けた主接点及び補助接点の双方を閉操作できる限流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】
【０００６】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、３相から成る電路に短絡電流等の異常電流が流れたら電路を遮断するための３連の主接点と、前記主接点の夫々に対して直列に配置した補助接点の組を少なくとも１組有し、少なくとも１組の前記補助接点は、夫々並列にダイオード及びスナバ回路が接続されると共に、前記異常電流の発生を受けて個々の電路の補助接点を独立して開動作させる開放制御手段を備え、前記電路に異常電流が流れたら前記開放制御手段が補助接点を開動作させて限流動作させ、その後主接点が開動作して遮断動作する限流遮断器であって、前記３連の主接点を連動させるために３相の電路に跨って配置されて回動する主軸を有する一方、前記補助接点は常時閉方向へ付勢状態にあると共に、開状態を保持するラッチ手段と、前記主軸の閉方向への回動を受けて前記ラッチ手段のラッチを解除するラッチ解除手段とを備え、前記開状態にある補助接点は、前記主接点を開閉操作する操作ハンドルの閉操作による前記主軸の回転を受けて、前記ラッチ手段のラッチが解除されて補助接点が閉動作することを特徴とする。
この構成によれば、開動作した補助接点はラッチ手段により開状態が保持されるので、一旦開動作した補助接点は別途閉操作するまで閉動作することが無く、限流動作を安定して実施する。そして、開状態にある補助接点は、主接点を開閉操作する操作ハンドルの閉操作を受けて閉動作するので、補助接点を別途閉操作する必要がない。また、主接点を閉操作する主軸の回転を受けてラッチ手段のラッチが解除されて補助接点も閉動作するため、簡易な機構で補助接点を閉動作させることができる。更に、主軸の周囲に主接点及び補助接点を配置するよう構成でき、１つのハウジングに全ての接点を収容し易く限流遮断器の小型化が可能となる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記開放制御手段は、前記補助接点を開動作させるためのプランジャを有する電磁コイルを補助接点毎に備える一方、電路に発生する異常電流を検知し、異常電流を検知したら前記電磁コイルにプランジャ駆動電流を供給する異常電流検知手段を備え、電路に異常電流が流れたら前記電磁コイルが前記プランジャを引き込み操作し、補助接点が開動作することを特徴とする。
この構成によれば、補助接点は電路に異常電流が流れたら開動作する。そして、電磁コイルに設けたプランジャの引き込み動作で開動作するため、高速に開動作させることができ、速やかに限流動作できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、開状態にある補助接点は、主接点を開閉操作する操作ハンドルの閉操作を受けて閉動作するので、補助接点を別途閉操作する必要がない。また、主接点を閉操作する主軸の回転を受けてラッチ手段のラッチが解除されて補助接点も閉動作するため、簡易な機構で補助接点を閉動作させることができる。更に、主軸の周囲に主接点及び補助接点を配置するよう構成でき、１つのハウジングに全ての接点を収容し易く限流遮断器の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る限流遮断器の一例を示す外観図である。
【図２】図１において操作ハンドルオフ状態の接点状態を説明する説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は接点の状態を示す横断面説明図である。
【図３】図１において操作ハンドルオン状態の接点状態を説明する説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は接点の状態を示す横断面説明図である。
【図４】主接点部と補助接点部の構成を示す説明図であり、（ａ）は電路を遮断した通常のオフ状態、（ｂ）は電路を接続した通常のオン状態を示している。
【図５】図１の回路図である。
【図６】遮断動作する流れを示す接点部の説明図であり、（ａ）は遮断動作開始時の状態、（ｂ）は遮断動作の１段階が終了した状態、（ｃ）は遮断動作の２段階が終了して遮断動作が完了した状態を示している。
【図７】遮断動作した限流遮断器を再投入した場合の動作の流れを示す接点部の説明図であり、（ａ）は補助接点のラッチを解除した直後の状態、（ｂ）はラッチが解除されてた再投入動作の第１段階が終了した状態、（ｃ）は再投入の第２段階が完了して再投入が完了した状態を示している。
【図８】操作ハンドルと主軸の連結構造を示し、オフ操作状態の正面視説明図である。
【図９】操作ハンドルと主軸の連結状態を示し、オン操作状態の正面視説明図である。
【図１０】本発明の他の例を示し、補助接点が２連で設けられた場合の接点部の斜視説明図である。
【図１１】図１０に示す構成の限流遮断器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る３相電路に使用する限流遮断器の一例を示す外観図であり、後述する１組の主接点１１と１組の補助接点１２を備えた構成を示している。図１において、１は電源側端子、２は負荷側端子、３は開閉操作する操作ハンドルであり、主接点と補助接点は全てハウジング５内に組み込まれている。尚、７（７ｂ）はスナバ回路等を接続するための接続端子である。
【００１１】
図２、図３は操作ハンドル３と主接点及び補助接点の関係を示し、図２（ａ）は操作ハンドル３をオフ操作した状態の正面図、（ｂ）はそのときの接点の状態を示す断面説明図である。また、図３（ａ）は操作ハンドル３をオン操作した状態の正面図、（ｂ）はそのときの接点の状態を示している。図２、図３において、１０は３相の各電路を横断するように配設された主軸、１１は３相の各電路に配置されて電路を遮断するための主接点、１２は主接点１１に直列に配置されて電路電流を限流させるための補助接点、１３は主軸１０を介して主接点１１を駆動する主接点用電磁コイル、１４は補助接点１２を駆動する補助接点用電磁コイルである。主接点用電磁コイル１３、及び補助接点用電磁コイル１４は接点と対を成すように電路毎に設けられている。
【００１２】
尚、接続端子７（７ａ，７ｂ，７ｃ）のうち、中央の接続端子７ｃは補助接点が１つの場合は必要なく、後述する補助接点１２が２連の場合に設けられる端子である。
【００１３】
図５はこの限流遮断器の回路図を示している。図５に示すように、主接点１１及び補助接点１２は３相の電路Ｌの各電路に直列に設けられ、スナバ回路等の限流手段（図示せず）を接続するための接続端子７（７ａ，７ｂ）が補助接点の両端に設けられている。
【００１４】
図４は主接点１１を開閉する主接点機構、及び補助接点１２を開閉する補助接点機構を抜き出した説明図であり、（ａ）は電路Ｌを開放した通常のオフ状態、（ｂ）は電路Ｌを接続した通常のオン状態を示している。主接点１１は高耐圧遮断スイッチであり、断路固定接点１８ａと断路可動接点１９ａとで構成されている。
主接点機構は、断路固定接点１８ａを備えた断路固定座１８と、断路可動接点１９ａを先端に備え、基部に設けた回動軸２０により断路可動接点１９ａの開閉を行う断路ブレード１９と、断路ブレード１９と一体化されて主軸１０に連結される連結ピン２１ａを有する断路リンク２１を備え、主軸１０には断路リンク２１の連結ピン２１ａを嵌合させる長孔２２ａを備えた断路連結金具２２が設けられている。
尚、断路ブレード１９の回動軸２０、主軸１０はハウジング５に固定されている。
【００１５】
補助接点１２は高速機械スイッチであり、固定補助接点２５ａと可動補助接点２６ａとで構成されている。補助接点機構は、固定補助接点２５ａを備えた固定座２５と、可動補助接点２６ａを一端に備えたブレード２６と、ブレード２６の他端を構成するブレード絶縁具２７を押圧してブレード２６の回動を駆動する押し具２８ａと、この押し具２８ａを固着したプランジャ２８を備えた電磁コイル１４と、ブレード２６の回動状態（開状態）を保持するための鉤状の先端を有する掛合片２９と、掛合片２９が掛合するようブレード２６に設けられた掛合ピン３０と、掛合片２９の掛合ピン３０への掛合を解除するために掛合片２９の基部に設けた係合段部３１等を備えている。
【００１６】
ブレード２６は、ブレード回動軸２６ｂを中心にＬ字状を成し、回動することで可動補助接点２６ａの開閉を行う。また、係合段部３１が主軸１０と係合することで掛合片２９は回転軸２９ａを中心に回動する。一方、主軸１０には、係合段部３１と係合する矩形突起から成る係合金具３３が設けられている。
尚、電磁コイル１４、ブレード回動軸２６ｂ、掛合片２９の回転軸２９ａはハウジング５に固定されている。
【００１７】
図４（ａ）のオフ状態から図４（ｂ）のオン状態への移行は以下のように行われる。先ず、図２（ａ）に示す操作ハンドル３オフの状態での通常状態では、接点は図４（ａ）の状態にある。このとき、主接点１１は開放されたオフ状態、補助接点１２は接触したオン状態にあり、主接点１１が開放されているため電路Ｌは遮断されて電流は流れない。
この状態から操作ハンドル３をオン操作すると、図４（ｂ）の状態に移行し、主接点１１が接触してオン状態となり、補助接点１２は変化せずにオン状態を維持する。この結果、電路Ｌは導通状態となる。
詳しくは、操作ハンドル３のオン方向への回動操作により、主軸１０が回動して断路連結金具２２、断路リンク２１を介して断路ブレード１９が回動する。その結果、断路可動接点１９ａが断路固定接点１８ａに接触する。また、この動作の間、掛合片２９は掛合ピン３０に掛合していないので、係合金具３３が係合段部３１に接触するが、補助接点１２の接触状態に変化はない。
【００１８】
このように構成された限流遮断器の遮断動作を次に説明する。図６は遮断動作の流れを示す接点部の説明図であり、（ａ）は遮断動作開始時の状態、（ｂ）は遮断動作の１段階が終了した状態、（ｃ）は遮断動作の２段階が終了して遮断動作が完了した状態を示している。この図６に示すように短絡電流等の異常電流が電路Ｌに流れたら、２段階で開動作する。即ち、最初に補助接点１２が開動作し、遅れて主接点１１が開動作する。尚、遮断動作する前の限流遮断器オンの状態は、図４（ｂ）の状態となっている。
【００１９】
具体的に、電路Ｌに異常電流が発生すると、限流遮断器とは別体で設けられた異常電流検知手段（図示せず）がそれを検知し、電路電流の半サイクル以内のタイミングで異常電流が発生した電路Ｌに設けられた補助接点用電磁コイル１４に動作電流を供給する。この結果、電磁コイル１４に電磁力が発生し、電路電流略半サイクル程度のタイミングで瞬時にプランジャ２８を引き込み、押し具２８ａが図６（ａ）の矢印Ｐ１に示す方向に移動してブレード２６を押す。この動作により、図４（ｂ）の状態にあった補助接点１２は図６（ａ）に示す状態となり、固定補助接点２５ａに接触していた可動補助接点２６ａがオフ動作（解離動作）する。
この補助接点１２のオフ動作により、補助接点１２に並列に接続されている図示しないスナバ回路等に電路電流が流れ、電路電流を減少（限流）させる。
【００２０】
ブレード２６は、ブレード回転軸２６ｂに設けられた図示しないねじりバネ等の付勢手段により可動補助接点２６ａが固定補助接点２５ａに接触する方向に常時付勢されているが、押し具２８ａの押圧動作により開動作が進むと、ブレード２６の掛合ピン３０に掛合片２９が掛合して開状態が保持される。この結果、別途閉操作されるまでオン動作することがない。これが図６（ｂ）の状態であり、遮断動作の第１段階が終了する。尚、突出動作した押し具２８ａは、電路電流の減少により基の規定位置に戻る。
【００２１】
一方、異常電流が発生した電路Ｌに設けられた主接点用電磁コイル１３にも同様に外部の異常電流検知手段から動作電流が供給され、発生した電磁力により主軸１０を図６（ｂ）の矢印Ｑ１の方向へ回転させる（詳述せず）。その結果、３個の主接点１１，１１，１１は同時に開動作する。
具体的に、主接点用電磁コイル１３の作用で、主軸１０は図６（ｂ）に示す矢印Ｑ１の方向に回転する。この結果、連結されている断路リンク２１を介して断路ブレード１９が図６（ｂ）の矢印Ｒ１に示す方向に回動軸２０を中心に回動し、断路可動接点１９ａが開動作する。
この主軸１０の回転は、図示しない保持手段により保持され、操作ハンドル３による投入操作が行われるまで戻ることがない。この結果、図６（ｃ）に示す状態となり、遮断動作の第２段階が終了し、遮断動作が完了する。こうして、主接点１１の開放により３相の電路Ｌが遮断されて、電路及び電路上の機器が保護される。
【００２２】
尚、３相に設けられた計３個の補助接点１２，１２，１２は、夫々の電路に設けられた３個の電磁コイル１４，１４，１４により独立して動作する。そして、主軸１０の回転により操作ハンドル３は、オン位置からトリップ位置（図示せず）に移動する。
【００２３】
こうして遮断動作した限流遮断器のリセット及び再投入動作は、以下のようである。図７は、遮断動作した限流遮断器を再投入操作した場合の接点部の動作の流れを説明する説明図であり、（ａ）は補助接点のラッチを解除した直後の状態、（ｂ）はラッチが解除されて再投入動作の第１段階が終了した状態、（ｃ）は再投入の第２段階が完了して再投入が完了した状態を示している。この図に基づいて説明する。
遮断動作してトリップ状態にある操作ハンドル３を、投入方向へ回動すると、主軸１０が遮断動作とは反対の図７（ａ）の矢印Ｑ２の方向へ回転する。すると、まず掛合片２９の掛合ピン３０への掛合が解除される（図７（ａ）の状態）。この結果、ブレード２６が図示しないねじりバネの付勢を受けて図７（ｂ）に示す矢印Ｓ１の方向へ回動し、可動補助接点２６ａが固定補助接点２５ａと接触する。
【００２４】
その後、操作ハンドル３を引き続き投入方向へ回動すると、主軸１０が更に回転し、断路ブレード１９が遮断動作とは反対方向となる図７（ｂ）の矢印Ｒ２に示す方向へ回動し、断路固定接点１８ａに断路可動接点１９ａが接触する（図７（ｃ）の状態）。即ち、主接点１１が接続されて再投入動作が完了する。こうして電路Ｌは接続される。
尚、この状態で操作ハンドル３をオフ操作すると、主軸１０が回転して主接点１１のみ解離動作する。これがリセットした状態であり、図４（ａ）に示す通常のオフ状態となる。
【００２５】
ここで、操作ハンドル３の操作により主接点１１が開閉される連結構造を簡単に説明する。図８、図９は、操作ハンドル３と主軸１０の連結構造を示し、図８は図２と同様にオフ操作状態、図９は図３と同様にオン操作状態の夫々正面視説明図である。この図を参照して説明する。尚、図示する上方を遮断器の上方として説明する。
操作ハンドル３の軸３ａは、第１連結部材４０と、下部に回動軸（図示せず）を有してこの第１連結部材４０に連結される第２連結部材４１とを介して、２部材で構成されて伸張／折り曲げ動作するリンク部材４２の上端に連結されている。リンク部材４２は、下端部が主軸１０に連結されており、操作ハンドル３の回動操作は、第１連結部材４０、第２連結部材４１、リンク部材４２を介して主軸１０に伝達され、主軸１０は回転する。
【００２６】
そして、コイルバネ４４が第２連結部材４１とリンク部材４２の中央の折り曲げ中心との間に取り付けられている。このコイルバネ４４は、第２連結部材４１に連結されている上端が、操作ハンドル３の回動を受けて図９に示す位置まで左方に移動する。
図８に示す状態では、コイルバネ４４によるリンク部材４２は折り曲がる方向に付勢されるが、コイルバネ４４の軸線Ｘ１が図８に示す軸線Ｘ２に示す位置より左側に移動したら、リンク部材４２はそれまでとは逆の伸張方向に付勢される。
この結果、操作ハンドル３がオフの状態では、リンク部材４２は折り曲がる方向へ付勢されるため、主軸１０には図８に示す矢印Ｔ１方向の回転力が付与され、主接点１１は開状態を維持する。一方、操作ハンドル３がオン操作されると、リンク部材４２が伸張する方向へ付勢されるため、主軸１０には図９に示す矢印Ｔ２方向の回転力が付与され、主接点１１は閉状態を維持する。こうして、操作ハンドル３の操作で主接点１１は開閉される。
【００２７】
このように、開動作した補助接点１２は掛合片２９が掛合ピン３０に掛合することにより開状態が保持されるので、一旦開動作した補助接点１２は別途閉操作するまで閉動作することが無く、限流動作を安定して実施する。そして、開状態にある補助接点１２は、主接点１１を開閉操作する操作ハンドル３の閉操作を受けて閉動作するので、補助接点１２を別途閉操作する必要がない。また、主接点１１を操作する主軸１０の回転を受けて掛合片２９のラッチが解作されて補助接点１２も閉動作するため、簡易な機構で補助接点を閉動作させることができる。更に、主軸１０の周囲に主接点１１及び補助接点１２を配置するよう構成でき、１つのハウジング５に全ての接点を収容し易く限流遮断器の小型化が可能となる。
更に、補助接点１２は電磁コイル１４のプランジャ２８の移動動作により開動作するので、高速に開動作させることができ、速やかに限流動作する。
【００２８】
尚、上記実施形態は１組の補助接点１２を設けた場合、即ち補助接点１２を電路Ｌの夫々に１個設た場合を示したが、補助接点１２は複数組設けても良い。複数設けることで、補助接点１２の耐圧を上げることができる。
図１０は、補助接点１２を２組（第１補助接点１２ａと第２補助接点１２ｂ）設けた場合の具体的な構成を示している。図１０において、第１補助接点１２ａは上記実施形態の補助接点１２と同様の構成であり、１２５は２組目の補助接点１２ｂの固定座、１２５ａは固定補助接点、１２６はブレード、１２６ａは可動補助接点である。また、１１４は２組目のブレード１２６を押圧する補助接点用電磁コイルである。この図１０に示すように、２組の補助接点１２ａ，１２ｂを設ける場合は、向かい合うように千鳥状に配置することで省スペースに配置できる。また、図１１はこの回路図を示し、接続端子７として３番目の端子７ｃが設けられる。
【符号の説明】
【００２９】
３・・操作ハンドル、７・・接続端子、１０・・主軸、１１・・主接点、１２・・補助接点、１４・・補助接点用電磁コイル（開放制御手段）、２８・・プランジャ（開放制御手段）、２８ａ・・押し具、２９・・掛合片（ラッチ手段）、３０・・掛合ピン（ラッチ手段）、３１・・係合段部（ラッチ解除手段）、３３・・係合金具。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相から成る電路に短絡電流等の異常電流が流れたら電路を遮断するための３連の主接点と、前記主接点の夫々に対して直列に配置した補助接点の組を少なくとも１組有し、少なくとも１組の前記補助接点は、夫々並列にダイオード及びスナバ回路が接続されると共に、前記異常電流の発生を受けて個々の電路の補助接点を独立して開動作させる開放制御手段を備え、前記電路に異常電流が流れたら前記開放制御手段が補助接点を開動作させて限流動作させ、その後主接点が開動作して遮断動作する限流遮断器であって、
前記３連の主接点を連動させるために３相の電路に跨って配置されて回動する主軸を有する一方、
前記補助接点は常時閉方向へ付勢状態にあると共に、開状態を保持するラッチ手段と、前記主軸の閉方向への回動を受けて前記ラッチ手段のラッチを解除するラッチ解除手段とを備え、
前記開状態にある補助接点は、前記主接点を開閉操作する操作ハンドルの閉操作による前記主軸の回転を受けて、前記ラッチ手段のラッチが解除されて補助接点が閉動作することを特徴とする限流遮断器。
【請求項２】
前記開放制御手段は、前記補助接点を開動作させるためのプランジャを有する電磁コイルを補助接点毎に備える一方、
電路に発生する異常電流を検知し、異常電流を検知したら前記電磁コイルにプランジャ駆動電流を供給する異常電流検知手段を備え、
電路に異常電流が流れたら前記電磁コイルが前記プランジャを引き込み操作し、補助接点が開動作することを特徴とする請求項１記載の限流遮断器。

【図１】