JP2013508926A - 向上した消弧性能を有する回路安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アークをすみやかに冷却して消弧する。
【解決手段】第１の接点(115)と、第１の接点に対して可動である第２の接点(120)と、アーク・チャンバ(210)と、アーク分割器(215)と、を有する回路安全装置。アーク分割器(215)は、アーク・ランナ(240)と同様、第１の接点(115)の第１の面上に位置している。導電体は、第１の接点(115)の第１の面から第１の接点(115)の第２の面に向かって走る第１の部分を有するアーク・ランナ(240)に接続されており、第２の面は、第１の接点(115)に対して第１の面の反対側にある。第２の部分が第１の部分と第２の接点(120)とに接続されており、第２の部分は第１の接点(115)の第２の面上に位置している。アーク・ランナ(240)と導電体とを通って流れる電流が、アークをアーク分割器(215)の方へ移動させる磁力をアーク上に生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、電気装置の保護に関し、さらに具体的には、電気アークを迅速に消弧するのに役立つように磁場を生成するアーク・ランナを備えた回路安全装置に関する。内部導体を通る電流の流れにより生成される磁場を大幅に増加させるように導体経路が位置付けられている。この強力な磁場は、アークをより迅速かつ効率的にアーク分割器の方へ押しやって、故障状態の下でも向上した遮断を実現するのに役立つ。

回路安全装置は、電流を中断して電気回路を遮断する電気部品である。回路安全装置の基本例はスイッチであり、このスイッチは一般に２つの電気接点で構成されており、接点が接触して接点間を電気が流れることができることを意味する閉状態、または接点が離れていることを意味する開状態、の２つの状態のうちの一方の状態にある。コンピュータのキーボードのボタンなどのスイッチはシステムへの制御信号として、または光スイッチなどのスイッチは回路内のパワーフローを制御するために、人間により直接操作されてもよい。

回路安全装置の第２の例は回路遮断器(circuit breaker)である。回路遮断器は、電気配線を通って送出されている電流（ａｍｐｓ）の量を監視して制御する電気パネル内で使用される。回路遮断器は、電気回路を過負荷または短絡に起因する損傷から守るように設計されている。電気配線内で電力サージが発生すると、遮断器は切れる。これは、「オン」位置にあった遮断器を「オフ」位置に切り替えさせて、その遮断器から導く電力を遮断する。回路遮断器が切れると、回路遮断器は過負荷の回路が発火するのを防ぐ可能性があり、また回路遮断器は電気を使っている装置の破壊も防ぐことができる。

標準的な回路遮断器は電力線と負荷とを有している。一般に、電力線は、ほとんどの場合、電力会社からの入力電力である。この電力線を回路遮断器への入力と呼ぶことができる場合がある。出力と呼ばれる場合がある負荷は、回路遮断器から供給し、回路遮断器から給電されている電気部品に接続する。例えば、エアコンだけなどの単一の構成要素を回路遮断器に直接接続してもよく、または電源コンセントで終端処理された電源線を通じて回路遮断器を複数の構成要素に接続してもよい。

回路遮断器はヒューズの代わりとして使用できる。１回作動したら、その後、取り替える必要があるヒューズとは異なり、回路遮断器は、（手動でまたは自動的に）リセットして通常動作を再開できる。ヒューズは回路遮断器とほとんど同じ役割を果たすが、しかしながら、回路遮断器はヒューズよりも安全に使用でき、元の状態に戻すのもヒューズよりも容易である。ヒューズが飛んだとき、どのヒューズがどの特定の電力領域を制御しているのか分からない場合が多いであろう。ヒューズを調べて、どのヒューズが燃えたように見えるか、または使用済みと思われるかを判断する必要があるであろう。その後、ヒューズボックスからそのヒューズを取り外す必要があり、新しいヒューズを取り付ける必要がある。

回路遮断器は、元の状態に戻すのがヒューズよりもはるかに容易である。領域への電力が止まると、電気パネルの中を見て、どの遮断器が切れて「オフ」位置になっているのかを確かめることができる。その後、遮断器は「オン」位置に切り替えることができ、電力は再び再開する。一般に、回路遮断器はハウジングの内部にある２つの接点を有している。第１の接点は固定されており、電力線または負荷のどちらに接続されていてもよい。第２の接点は第１の接点に対して可動であり、回路遮断器が「オフ」位置またはトリップ位置にあるとき、第１の接点と第２の接点の間にギャップが存在するようになっている。

回路安全装置に関連する問題は、回路安全装置が開位置にあり、すなわち、スイッチが開であるか、または回路遮断器が切れており、接続を中断している場合であっても、第１の接点と第２の接点の間の空き領域が２つの接点間に電気アークを形成することを可能にしてしまうことである。
電気アークは残留電気であり、高電圧と高アンペアとを有している可能性がある。アークが回路安全装置への損傷を引き起こし、特に、電気接点に損傷を与える可能性があるため、アークは危険である可能性がある。電気接点へのいかなる損傷も回路安全装置の寿命を縮め、回路安全装置の性能に影響を与える。したがって、アークを迅速に冷却して消弧して、回路安全装置への損傷を防止することは非常に重要である。

米国特許第５，７３１，５６１号明細書 米国特許第６，７１７，０９０号明細書

アークを迅速に消弧するために提案された多くの装置がある。例えば、Ｍａｎｔｈｅ他に発行された下記特許文献１では、密封されたアーク・チャンバを備えた装置を開示している。密封されたアーク・チャンバの内部には、回路遮断器が切れるときに形成されるアークを消弧するように設計されたガスが存在する。
この装置の欠点は、製造コストが高いことである。回路遮断器は製造コストおよび試験コストが高くつく密封されたチャンバを必要とするとともに、また、特定のアーク消弧ガスも必要とする。密封されたチャンバと、ガスとの組み合わせが、この装置を非常に高価なものにしている。さらに、チャンバ内のいかなる漏れもガス漏れを引き起こし、消弧の発生を妨げるであろう。

Ｋｌｉｎｇ他に発行された下記特許文献２では、アーク分割器・スタックを備えた装置を開示しており、アークはガイド・レールによりこのアーク分割器・スタックに入る。Ｋｌｉｎｇが提案した装置の欠点は、アークをすみやかに消弧できないことである。アーク分割器を用いて何らかの消弧を提供するが、アーク分割器だけではアークをすみやかに消弧できるほど十分な冷却を提供できない。

したがって、必要とされているものは、アークをすみやかに冷却して消弧することができ、製造コストが安く、迅速な冷却を提供して回路安全装置内の電気接点を保護する回路安全装置である。

本発明は、アークをすみやかに冷却して消弧するための回路遮断器に関するものである。本回路遮断器は、第２の電気接点からアーク分割器の方へアークを迅速に押しやるために電流の磁力を使用する、特別に設計されたアーク・ランナの中を通ってアークの流れを誘導する。
前記および他の本発明の目的は、第１の接点と、第１の接点に対して可動である第２の接点と、アーク・チャンバと、アーク分割器と、を有する回路安全装置を提供することにより達成される。

それぞれがＶ字形の切り欠きを含む複数の離間した平板を有するアーク分割器は第１の接点の第１の面上に位置している。アーク・ランナが第１の接点の第１の面上にある。第１の接点の第１の面から第１の接点の第２の面に向かって延びる第１の部分を有するアーク・ランナに導電体が接続されており、第２の面は、第１の接点に関して第１の面の反対側にある。第２の部分が第１の部分と第２の接点とに接続されており、第２の部分は第１の接点の第２の面上に位置している。アーク・ランナと導電体とを通って流れる電流がアーク上に磁力を生成して、アークをアーク分割器の方へ移動させる。

これらの実施形態のうちのいくつかでは、第１の電気端子を第１の接点に電気的に接続し、第２の電気端子を第２の接点に電気的に接続している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、第１の電気端子と第２の電気端子とは第１の接点の第２の面上に位置している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、第２の電気端子で終端処理された第１の接点の第３の面上に位置する第２の部分に第３の部分を電気的に接続しており、第３の面は、第１の接点に関して第１の面に隣接しており、第１の部分と、第２の部分と、第３の部分とは実質的にｃ字形を形成している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、第１の電気端子と第２の電気端子とは、第１の接点の第３の面上に位置している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、平板は実質的に長方形である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、回路安全装置は回路遮断器である。

本発明の他の実施形態では、回路安全装置が、第１の接点と、第１の接点に対して可動である第２の接点と、アーク・チャンバと、を有している。アーク分割器が、アーク・チャンバ内の第１の接点の第１の面上に位置している。アーク・ランナが、第１の接点の第１の面上に位置している。第１の電気端子と第２の電気端子とが、第１の接点の第２の面上に位置しており、第２の面は、第１の接点に関して第１の面の反対側にある。アーク・ランナに導電体を接続しており、導電体は第１の部分と第２の部分とを有している。第１の部分は、第１の接点の第１の面から第１の接点の第２の面に向かって延びている。第２の部分は第１の部分と、第２の接点と、第２の電気端子とに電気的に接続されており、第２の部分は第１の接点の第２の面上に位置している。電流がアーク・ランナと導電体とを通って流れてアーク上に磁力を生成し、アークをアーク分割器の方へ移動させる。

これらの実施形態のうちのいくつかでは、アーク分割器は複数の離間した平板である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、平板のそれぞれは実質的にＶ字形の切り欠きを片面上に有している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、平板は実質的に長方形である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、回路安全装置は回路遮断器である。
本発明の他の実施形態では、回路遮断器が、第１の接点と、第１の接点に対して可動である第２の接点と、アーク・チャンバと、を有している。アーク分割器が、アーク・チャンバ内の第１の接点の第１の面上に位置している。アーク・ランナが、第１の接点の第１の面上に位置している。第１の電気端子と第２の電気端子とが、第１の接点の第３の面上に位置しており、第３の面は、第１の接点に関して第１の面に隣接している。アーク・ランナに接続された導電体が、第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、を有している。第１の部分は、第１の接点の第１の面から第１の接点の第２の面に向かって延びており、第２の面は、第１の接点に関して第１の面の反対側にある。第２の部分は第１の部分と第２の接点とに電気的に接続されており、第２の部分は第１の接点の第２の面上に位置している。第３の部分は第２の部分と第２の端子とに電気的に接続されており、第３の部分は第１の接点の第３の面上に位置している。アーク・ランナと導電体とを通って流れる電流がアーク上に磁力を生成して、アークをアーク分割器の方へ移動させる。

これらの実施形態のうちのいくつかでは、アーク分割器は複数の離間した平板である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、平板はそれぞれ実質的にＶ字形の切り欠きを片面上に有している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、平板は実質的に長方形である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、回路安全装置は回路遮断器である。これらの実施形態のうちのいくつかでは、導電体は第１および第２の接点の周囲に実質的にｃ字形を形成している。

本発明の他の実施形態では、回路安全装置はアーク分割器とアーク・ランナとを有している。アーク・ランナは、アーク分割器の反対側のアークの側面上に配設され、アークに実質的に平行に延びる導電体を有している。導電体に電流を流すと、導電体はアークをアーク分割器の方へ後押しする。
これらの実施形態のうちのいくつかでは、アークに対して実質的に垂直に延びる導電体に第２の導電体を電気的に接続している。これらの実施形態のうちのいくつかでは、アークに対して実質的に垂直に延びる導電体に第３の導電体を電気的に接続している。

本発明の、閉位置にある回路安全装置の側面図である。 開位置にある図１の回路安全装置の側面図である。 本発明の他の実施形態の、開位置にある第２の回路安全装置の側面図である。 図２および図３のアーク分割器の平板のトップダウン図である。 磁場を有する２つの導電体の模式図であり、図３の回路安全装置の動作を説明している。

本発明の実施形態を、下記の説明および関連する添付図面を参照することにより説明する。添付図面では、類似の要素には同じ参照番号が付いている。本発明の実施形態は電気アークを消弧するための装置に関連している。具体的には、装置は磁場を使用してアーク運動をアーク分割器の方へ迅速に後押しして、それによって、アークをすみやかに冷却して消弧する。以下、回路遮断器に関連して実施形態を説明するが、開閉できる電気接点を有する任意の電気装置上で本発明を実現してもよいことを当業者は理解するであろう。

図１は、本発明の一実施形態の回路遮断器１００を閉位置で示している。回路遮断器１００は任意の商業的または非商業的応用で使用でき、既存の機器を変更する必要なしに現在の回路遮断器に取って代わるように設計されてもよい。回路遮断器１００はアークをすみやかに冷却して消弧するように設計されており、これは高電圧を必要とする機器と一緒に回路遮断器１００を使用することを可能にする。例えば、回路遮断器は高さ２．６２５インチ、長さ３．７インチ、厚さ０．５インチしかない寸法を有していてもよい。このサイズの典型的な回路遮断器の定格電圧は約１６０Ｖであるが、しかしながら、本発明の回路遮断器の定格電圧は２５０ボルト以上であってもよい。上述の寸法はあくまで例を示したに過ぎず、現在の設計は、詳しく上述したものよりも大きかったり、または小さかったりする任意のサイズの回路遮断器で使用でき、２５０ボルトよりも高いまたは低い定格電圧である可能性がある。

電力会社から通常供給される電気は、端子１３０を通じて回路遮断器１００に流れ込む。電力線と呼ぶこともできる端子１３０は、第１の接点１１５に接続されている。第１の接点１１５は、回路遮断器１００のハウジングに取り付けられ、静止している。
第２の接点１２０は第１の接点１１５に対して可動である。一般に、電気接点１２０は負荷または機器使用電力に接続されるが、しかしながら、電気接点１２０は電力線または負荷に接続してもよい。電気接点１２０は電気接点１１５に対して可動である。通常動作時には、回路遮断器１００は閉位置にあり、これにより、電気接点１２０は電気接点１１５に接触している。これにより電気が電力線から負荷に流れることを可能にする。

回路内で過負荷または短絡があると、回路遮断器１００は自動的に切れて、電気接点１２０が電気接点１１５から分離する。電気接点１２０は、ソレノイドと、端子１３５に電気的に接続された過電流センサとを含むトリップ機構１２５に電気的に接続される。通常、電力を供給している構成要素に端子１３５を接続している。
図２は、開位置にある回路遮断器１００を示している。回路遮断器１００は特定領域への電気を遮断するために手動で切られたか、または回路遮断器１００は過負荷の回路から自動的に切れた可能性がある。電気接点１２０が電気接点１１５から分離しているが、アーク２０５の形の電気がアーク・チャンバ２１０内の電気接点１１５から電気接点１２０に依然として流れている可能性がある。アーク２０５は空気を介して電気接点の間を飛び越えることができ、両方の接点に大きな損傷を与える可能性がある。最悪の場合、単一のアーク２０５により、通常動作時に使用できないほど大きな損傷を接点が受ける。

電気接点１１５および１２０と、回路遮断器１００とを保護するために、できるだけ迅速にアーク２０５を消弧する必要がある。これはアーク分割器２１５の中にアーク２０５を押し込むことにより行われる。
アーク分割器２１５は、アーク２０５を引き込んでアークを冷却して消弧する、複数の離間した、通常、金属製の平板２５０である。各平板２５０は同じ距離だけ離間していてもよく、または各平板２５０の間の距離は回路遮断器の用途に応じて変化してもよい。例えば、各平板２５０は隣の平板から約２ミリメートルほど離間していてもよく、または各平板２５０の間の距離は変化してもよく、例えば、ハウジングの上端に近い平板はハウジングの下端に近い平板よりも近接していてもよく、もしくはその逆でもよい。アーク・チャンバ２１０の位置は、アーク分割器２１５内で、より多くの平板を使用することを可能にして、アーク２０５のより迅速な冷却と消弧とを提供する。

各平板２５０は、アーク２０５が流れることを可能にするための開口部を有している。アーク２０５は、アーク２０５のまわりで円周方向に走る垂直磁場（詳細に後述する）を生成する。アーク２０５が平板２５０内の開口部の中を通って流れるとき、アーク２０５により生成された磁場は、アーク２０５が平板２５０の金属部分と接触するまでアーク２０５を開口部の中にさらに押し込む。平板２５０の構造については詳細に後述する。その後、アーク分割器２１５は、アーク２０５をすみやかに冷却して消弧することができる。アーク２０５のより迅速な冷却と消弧とを提供するには、アーク２０５をアーク分割器２１５の中に押し込んだり、または引き入れたりする追加の磁力を提供することが有利である。

端子１３０は、アーク分割器２１５の反対側に位置している。電気は端子１３０を通って第１の方向に流れて、第２の接点１２０と電気接触している第１の接点１１５に流れ込む。電気は第２の電気接点１２０に流れ込み、実質的に反転してアーム導体２６０の中への方向に流れて、端子１３０を通って流入する電気の方向とは、ほとんど反対の方向に流れる（図１）。電流の方向の反転は、端子１３０と、第１の接点１１５と、第２の接点１２０との間にｃ字形の電気的な流れ（図１の要素１４０により大略的に示されている）を作り出す。ｃ字形の電気的な流れは、電気的な流れの間の領域内に強磁場（図１の点１４５により大略的に示されている）を生成する。

回路遮断器１００が切れると、第２の接点１２０が第１の接点１１５から分離し、強磁場は、アーク２０５を第２の接点１２０からアーク・ランナ２４０の中に、特に、アーク・ストラップ２２０の中に、押し込むのに役立つ初期磁気ブーストを生じさせる。さらに、回路遮断器１００が切れた直後に、第１の接点１１５と第２の接点１２０の間にアーク２０５が生成され、回路遮断器１００が切れた後でもｃ字形の磁場を保持して、アーク２０５を第２の接点１２０からアーク・ストラップ２２０の方へ迅速に押しやるのに役立つ。たとえ導体２２５および２３０を通る電流フローにより、それほど強くない磁場は依然として存在していても、アーク２０５が第２の接点１２０から離れたところへ押しやられた時点で強磁場は止まる。

アーク２０５が接触するための大きな表面積を提供するように、アーク・ストラップ２２０は電気接点１１５の方を向いていてもよい。しかしながら、アーク・ストラップ２２０は、アーク２０５がアーク・ストラップ２２０に接触できるように、任意の方向を向いていてもよく、または任意のサイズであってもよい。アーク・ストラップ２２０は導電体２２５に電気的に接続されており、この導電体２２５はまた導電体２３０に電気的に接続されているため、たとえｃ字形による、より多くの初期磁場がもはや生成されなくなっても、導電体２３０による磁場が引き続き生成される。

導電体２３０は、アーク分割器２１５の反対側に位置する端子１３５で終端処理されている。端子がアーク分割器２１５の反対側に位置しているため、導電体２３０を電気接点１１５および１２０の後方に設置して、アーク２０５をアーク分割器２１５の中に押し込む追加の磁力を生成できる。これによりアーク２０５をアーク分割器２１５の中に迅速に押し込んで、アーク分割器２１５がアーク２０５をすみやかに冷却して消弧することができるため、アーク２０５のより迅速な冷却と消弧とが可能になる。さらに、より小さい設置面積で、より高い定格電圧を可能にしながら、回路遮断器１００のハウジング２５５のサイズを大幅に縮小できる。

図３は、本発明の他の実施形態の、開位置にある回路遮断器３００を示している。回路遮断器３００は特定領域への電気を遮断するために手動で切られたか、または回路遮断器３００は過負荷の回路から自動的に切れた可能性がある。
電気接点３１０は電気接点３０５から分離しているが、アーク３３５の形の電気がアーク・チャンバ３６５内の電気接点３０５から電気接点３１０に依然として流れている可能性がある。アーク３３５は空気を介して電気接点の間を飛び越えることができ、両方の接点に大きな損傷を与える可能性がある。

電気接点３０５および３１０と、回路遮断器３００とを保護するために、できるだけ迅速にアーク３３５を消弧する必要がある。これはアーク分割器３２５の中にアーク３３５を押し込むことにより行われる。
アーク分割器３２５は、アーク３３５を引き込んでアークを冷却して消弧する、複数の離間した、通常、金属製の平板３３０であってもよい。各平板３３０は、アーク３３５が流れることを可能にするための開口部を有している。アーク・チャンバ３６５の位置は、アーク分割器３２５内で、より多くの平板を使用することを可能にして、アーク３３５のより迅速な冷却と消弧とを提供する。

アーク３３５は、アーク３３５のまわりで円周方向に走る垂直磁場（詳細に後述する）を生成する。アーク３３５が平板３３０内の開口部の中を通って流れるとき、アーク３３５により生成された磁場は、アーク３３５が平板３３０の金属部分と接触するまでアーク３３５を開口部の中にさらに押し込む。その後、アーク分割器３２５は、アーク３３５をすみやかに冷却して消弧することができる。アーク３３５のより迅速な冷却と消弧とを提供するには、アーク３３５をアーク分割器３２５の中に押し込んだり、または引き入れたりする追加の磁力を提供することが有利である。

端子３２０は、アーク分割器３２５の側部に隣接する側部上に位置している。電気は端子３２０を通って第１の方向に流れ込む。図面では、電気はアーク分割器３２５の反対側の場所から端子３２０に流れ込むことを示しているが、しかしながら、電気はアーク分割器３２５に隣接する場所から端子３２０を通って流れ込んでもよい。電気的な流れが端子３２０を通って流れ込むと、電気は、導体３９０を通って、第２の電気接点３１０と電気接触している第１の電気接点３０５に流れ込む。電気は第２の電気接点３１０に流れ込み、実質的に反転してアーム導体３９５を通る方向に流れて、導電体３９０を通って流れる電気の方向とは、ほとんど反対の方向に流れる。電流の方向の反転は、導電体３９０と、第１の接点３０５と、第２の接点３１０と、アーム導体３９５との間にｃ字形の電気的な流れを作り出す。ｃ字形の電気的な流れは、電気的な流れの間の領域内に強磁場を生成する。

回路遮断器３００が切れると、第２の接点３１０が第１の接点３０５から分離し、強磁場は、アーク３３５を第２の接点３２０からアーク・ランナ３５０の中に、特に、アーク・ストラップ３５５の中に、押し込むのに役立つ初期磁気ブーストを生じさせる。さらに、回路遮断器３００が切れた直後に、第１の接点３０５と第２の接点３１０の間にアーク３３５が生成され、回路遮断器３００が切れた後でもｃ字形の磁場を保持して、アーク３３５を第２の接点３１０からアーク・ストラップ３５５の方へ迅速に押しやるのに役立つ。アーク３３５が第２の接点３１０から離れたところへ押しやられた時点で磁場は止まる。

アーク３３５が接触するための大きな表面積を提供するように、アーク・ストラップ３５５は電気接点３０５の方を向いていてもよい。しかしながら、アーク・ストラップ３５５は、アーク３３５がアーク・ストラップ３５５に接触できるように、任意の方向を向いていてもよく、または任意のサイズであってもよい。アーク・ストラップ３５５は導電体３６０に電気的に接続されており、この導電体３６０はまた導電体３４０に電気的に接続されているため、たとえアーク３３５が電気接点３１０を通って流れていなくても、導電体３４０による磁場が引き続き生成される。

導電体３４０は、アーク３３５に対して垂直方向に延びており、導電体３９０を通る電流の方向に沿って走る導電体３４５に接続されている。ｃ字形の電気的な流れの近くの導体３９０と導体３４５との平行な電流により生成される磁場の組み合わせが、アーク３３５をすみやかに冷却して消弧するアーク分割器３２５の中にアーク３３５を押し込む、さらに強くて連続的な磁場を生成する。導電体３４５は、ハウジング３８０の下端にある端子３１５で終端処理される。電気アークの迅速な冷却と消弧とにより、端子の場所は回路遮断器３００が高電圧定格を保持しながら小さい設置面積を有することを可能にする。その結果、回路遮断器３００は標準的な回路遮断器よりも高い電圧を必要とする構成要素内で使用できるとともに、挿入するのにほんの小さな面積を必要とするだけである。

図４は、アーク分割器の平面図を示している。平板２５０が、図２の平板２５０または図３の平板３３０と似ていてもよい。単一のアーク分割器内で複数の平板２５０を使用してもよく、平板２５０の形状と構成とが、電気アーク２０５をすみやかに冷却して消弧する。好ましい実施形態では、平板２５０は長方形として形成される。しかしながら、平板２５０は、中央部に切り欠きを作ることができる円、楕円、または他の任意の幾何学的形状として形成できる。平板２５０は、磁場に反応できる金属材料でできていることが好ましく、これによりアーク２０５を平板２５０の中に迅速に押し込むことが可能になる。

平板２５０は開口部４０５を有している。好ましい実施形態では、開口部は三角形として形成され、三角形の付け根のところには円形部分４１０がある。しかしながら、開口部４０５は任意の形状およびサイズである可能性があり、必ずしも円形部分４１０を有する必要はない。さらに、円形部分４１０は、正方形、長方形、または他の任意の幾何学的形状として形成できる。

アーク２０５が開口部４０５に入ると、アーク２０５により生成された磁場は平板２５０の金属部分と相互作用する。磁場はアーク２０５の方向に対して垂直に生成され、アーク２０５のまわりで円周方向に走っている。磁場がアーク２０５のまわりで連続的に回転するとき、磁場は平板２５０の金属部分に引き付けられ、この平板２５０の金属部分がアーク２０５を引き寄せる。最終的に、アーク２０５は平板２５０の金属部分とじかに接触して、連続した各平板の間を空気を介して飛び越える。アークが平板２５０に接触して、空気を介して飛び越えて、他の平板に接触するにつれて、アークは冷却されて消弧される。アーク分割器内の複数の平板２５０の中を通って前進する各アークが、アークが止まるまでアークを冷却して消弧する。

図５は、２つの導電体の模式図であり、本発明の動作を示している。導電体５１０および５１５は、上から分かるように導電体である。導電体５１０および５１５を通って流れる電流は、上向きに流れている。当技術分野で周知のように、導電体５１０の中を通って電流が流れているときには、導体５１０のまわりに磁力５０５が生成される。磁力５０５は電流の方向に対して垂直な方向に走り、導体５１０のまわりで円周方向に走っている。磁力５０５の方向は、電流の方向に依存し、右手の法則により決定され、この右手の法則は、手で握りこぶしを作り、その握りこぶしの親指を立てた場合、磁場５０５は親指のまわりで反時計回りに走ることを示す。逆に、親指を下に向けた場合、磁場５０５は時計回りに走ることになる。

導電体５１０および５１５は両方とも上向きに走っており、両方の導電体はそれら自身の垂直磁場を生成する。２つの磁場の組み合わせは、それぞれの個々の磁場よりも大きい強磁場を生成する。この強磁場は、図３を参照して上述した電気アークを、冷却して消弧するために、アーク分割器の中に迅速に押し込む。
本発明の装置は、依然として小さなサイズを保持したままで、標準的な回路遮断器よりもはるかに高い電圧での使用について装置を評価できるという点において利点を有している。この装置は、電気アークをアーク分割器の方へ押し込むために磁場を使用することにより、アークをすみやかに冷却して消弧することができるとともに、電気接点と回路遮断器とを損傷から守ることができ、回路遮断器の寿命を延ばすことができる。これは、回路遮断器の取り替え費用と、回路遮断器を取り替える際の労務費と、にかかるお金を節約するため、大きなコスト削減を提供する。

当業者は、本発明の要旨を逸脱することなく、説明された実施形態に対してさまざまな変更および修正を行うことができることを理解するであろう。本明細書は、このようなすべての修正および変更を含むものとする。

Claims (22)

1. 第１の接点と、
   前記第１の接点に対して可動である第２の接点と、
   アーク・チャンバと、
   前記アーク・チャンバ内に位置するアーク分割器と、
   前記アーク・チャンバ内に位置するアーク・ランナと、
   前記第１の接点に電気的に接続された第１の導電体と、
   前記第２の接点に電気的に接続された第２の導電体と、を含み、
   前記第２の導電体を通って流れる電流が、前記電流が前記第１の導電体を通って流れる方向とは実質的に反対の方向に流れ、
   前記第１の導電体と、前記第１の接点と、前記第２の接点と、前記第２の導電体とを通って流れる前記電流は、アークを前記アーク分割器の方へ押し込む磁力を生成する、
   回路安全装置。
2. 第３の導電体をさらに含み、前記電流は前記第１の導電体と前記第３の導電体とを通って同じ方向に流れる、請求項１に記載の回路安全装置。
3. 前記電流が前記回路安全装置を通って流れるとき、前記第１の導電体と前記第３の導電体とを通って流れる前記電流は第２の磁力を生成する、請求項２に記載の回路安全装置。
4. 前記アーク分割器が複数の離間した平板である、請求項１に記載の回路安全装置。
5. 前記平板のそれぞれが、実質的にＶ字形の切り欠きを片面上に有している、請求項１に記載の回路安全装置。
6. 前記平板が実質的に長方形である、請求項４に記載の回路安全装置。
7. 前記回路安全装置が回路遮断器である、請求項１に記載の回路安全装置。
8. 前記第１の導電体と、前記第１の接点と、前記第２の接点と、前記第２の導電体とが、実質的にｃ字形を形成する、請求項１に記載の回路安全装置。
9. 第１の接点と、
   前記第１の接点に対して可動である第２の接点と、
   前記第１の接点に電気的に接続された第１の導電体と、
   前記第２の接点に電気的に接続された第２の導電体と、を含み、
   前記第２の導電体を通って流れる電流が、前記電流が前記第１の導電体を通って流れる方向とは実質的に反対の方向に流れ、
   前記電流が前記回路安全装置を通って流れるとき、前記第１の導電体と、前記第１の接点と、前記第２の接点と、前記第２の導電体と、を通って流れる前記電流は磁力を生成する、
   回路安全装置。
10. 第３の導電体をさらに含み、前記電流は前記第１の導電体と前記第３の導電体とを通って同じ方向に流れる、請求項９に記載の回路安全装置。
11. 前記電流が前記回路安全装置を通って流れるとき、前記第１の導電体と前記第３の導電体とを通って流れる前記電流は第２の磁力を生成する、請求項１０に記載の回路安全装置。
12. アーク・チャンバ内に位置するアーク・ストラップとアーク分割器とをさらに含む、請求項１１に記載の回路安全装置。
13. 前記アーク分割器が複数の離間した平板である、請求項１１に記載の回路安全装置。
14. 前記平板のそれぞれが、実質的にＶ字形の切り欠きを片面上に有している、請求項１３に記載の回路安全装置。
15. 前記平板が実質的に長方形である、請求項１３に記載の回路安全装置。
16. 前記回路安全装置が回路遮断器である、請求項９に記載の回路安全装置。
17. 前記第１の導電体と、前記第１の接点と、前記第２の接点と、前記第２の導電体とが、実質的にｃ字形を形成する、請求項９に記載の回路安全装置。
18. 第１の接点と、
    前記第１の接点に対して可動である第２の接点と、
    アーク・チャンバと、
    前記アーク・チャンバ内に位置するアーク分割器と、
    前記アーク・チャンバ内に位置するアーク・ランナと、
    前記第１の接点に電気的に接続された第１の導電体と、
    前記第２の接点に電気的に接続された第２の導電体と、を含み、
    前記第２の導電体を通って流れる電流が、前記電流が前記第１の導電体を通って流れる方向とは実質的に反対の方向に流れ、
    前記第２の接点と前記アーク・ランナとに電気的に接続された第３の導電体を含み、前記電流は前記第１の導電体と前記第３の導電体とを通って同じ方向に流れ、
    電流が前記回路安全装置を通って流れるとき、前記第１の導電体と、前記第１の接点と、前記第２の接点と、前記第２の導電体と、を通って流れる前記電流は第１の磁力を生成するｃ字形を形成し、
    前記電流が前記回路安全装置を通って流れるとき、前記第１の導電体と前記第３の導電体とを通って流れる前記電流は第２の磁力を生成する、
    回路安全装置。
19. アーク・チャンバ内に位置するアーク・ストラップとアーク分割器とをさらに含む、請求項１８に記載の回路安全装置。
20. 前記アーク分割器が複数の離間した平板である、請求項１８に記載の回路安全装置。
21. 前記平板のそれぞれが、実質的にＶ字形の切り欠きを片面上に有している、請求項２０に記載の回路安全装置。
22. 前記平板が実質的に長方形である、請求項２０に記載の回路安全装置。

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