JP2019087327A

JP2019087327A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2019087327A
Application number: JP2017212448A
Authority: JP
Inventors: 中村　大輔; Daisuke Nakamura; 大輔中村; 拓樹益子; Hiroki Masuko
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-06-06

Abstract

【課題】限流素子から発生する熱を、効率よく放散することができ、小さいスペースの限流素子を備えた回路遮断器を提供することにある。【解決手段】回路遮断器は、電源端子と接続した固定接触子と、前記固定接触子と接触状態もしくは非接触状態となる可動接触子と、電流遮断時に発生するアークを冷却し消滅させる消弧部と、前記可動接触子を前記固定接触子に対し接触状態である閉極、または非接触状態である開極をさせるように前記可動接触子を駆動する開閉機構部と、過電流が流れた際に、前記可動接触子を開極させるように前記開閉機構部を動作させる引き外し部と、外部の負荷と接続する負荷端子と、前記負荷端子の表面に形成した限流素子とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器に関し、特に、電路の過電流保護に用いられ、過電流引外し素子が短絡事故時の大電流で損傷することを防止するための限流抵抗を備えた回路遮断器に関する。

従来の限流抵抗を備えた回路遮断器としては、特許文献１に示されたように、電源端子と固定接触子の間に、電気抵抗板で構成した限流抵抗を接続した回路遮断器が知られている。特許文献１では、限流抵抗が持つ電気抵抗で、短絡事故時の通過電流を制限し、過電流引外し素子の溶断を防止するとともに、バイメタルを利用した場合においては、過度な熱的ストレスによる永久変形を防止している。

特開平７−６５６８９号公報

特許文献１に開示された回路遮断器では、限流抵抗を、板状の電気抵抗材料で形成しており、端子や接触子を支える構造部材としての役割もあるため、ある程度の機械的強度を確保できる材質、形状になっていなければならない。また、概ね定格電流10A以下の回路遮断器ではより高い限流効果が必要となり、固有抵抗が大きな材料を用いる必要があるが、一般的に、入手可能な電気抵抗材料の固有抵抗には限度があり、また、高抵抗材料は切断、曲げ、溶接などの加工が難しいことが多い。

そのため、板状の電気抵抗材料で限流抵抗を構成するとなると、現実的に得られる電気抵抗には自ずと限界がある。また、特許文献１では、板状の限流抵抗を電源端子より固定接触子との間に設置するので、スペースが必要になる。さらに、回路遮断器の電源端子より固定接触子側の内部に、限流抵抗を設置しているため、通常使用における負荷電流通電時には、限流抵抗からの発熱が放熱し難い構成であり、放熱の効率がよくない。

本発明は、限流素子から発生する熱を、効率よく放散することができ、限流素子を小さくした回路遮断器を提供することにある。

本発明の好ましい一例は、電源端子と接続した固定接触子と、固定接触子と接触状態もしくは非接触状態となる可動接触子と、電流遮断時に発生するアークを冷却し消滅させる消弧部と、可動接触子を固定接触子に対し接触状態である閉極、または非接触状態である開極をさせるように可動接触子を駆動する開閉機構部と、過電流が流れた際に、可動接触子を開極させるように開閉機構部を動作させる引き外し部と、外部の負荷と接続する負荷端子と、負荷端子の表面に形成した電流を制限する限流素子とを有する回路遮断器である。

本発明によれば、限流素子から発生する熱を、効率よく放散することができ、限流素子を小さくした回路遮断器を得ることができる。

実施例である回路遮断器の内部構成図。実施例である負荷端子の構造図。

以下に、各実施例を、図面を用いて、詳細に説明する。

図１は、実施例１における回路遮断器の内部構成図である。実施例１における回路遮断器は、合成樹脂で形成された下部を構成するケース１と、上部を構成するカバー２からなる筐体を有する。筐体内には、次の構成要素を収納する。図示しない外部の電源と電線を経由して接続する電源端子３、電源端子３と一体に形成した固定接触子４、固定接触子と接触状態もしくは非接触状態となる可動接触子６、可動接触子６を固定接触子４に対し接触状態である閉極、または非接触状態である開極をさせるように可動接触子６を駆動する開閉機構部５、電流遮断時に発生するアークを冷却し消滅させる消弧部７、過電流が流れた際には、可動接触子６を開極させるように開閉機構部５を動作させるバイメタル８、負荷端子９を巻き芯として構成した限流素子１０である。

限流素子１０は、短絡事故時に、回路遮断器に流れる電流を制限し、過電流引外し素子の溶断を防止する電気抵抗の機能を有する。限流素子１０の一端は、負荷端子９と電気的に接続され、他端は、バイメタル８と電気的に接続されている。開閉機構部５に取付けられたハンドル１１を操作すると、可動接触子６が動いて電流を開閉することが出来る。

また、過電流が流れた際には、可動接触子６を開極させるように開閉機構部５を動作させる引き外し部としてバイメタル８は機能する。バイメタル８の温度が上昇し、その温度上昇に基づく変位によって開閉機構部５を動作させ、回路を遮断する。負荷端子９は、図示しない電線を経由して外部の負荷と接続する。

次に、実施例１における負荷端子９の構造を、図２を用いて説明する。限流素子１０は、線状の電気抵抗材料で形成され、回路遮断器の上方向に伸びた負荷端子９の巻き付け部９ａに巻き付けて形成される。限流素子１０の構成は、負荷端子９の周りに旋回した構造である。負荷端子９には、絶縁部材１２を被せており、限流素子１０と負荷端子９との間には電流が流れないようにしている。限流素子１０から負荷端子９に流れる電流は、バイメタル８側から順に、図２の下側から巻き付け部９ａを上方向に向かって流れる。それから、負荷端子９の上部にある接続部９ｂが負荷端子９と接続しているため、負荷端子９を下方向に電流が流れる。それから、端子部９ｃから図示はしないが、外部の負荷に接続した電線に電流が流れる構成となっている。このように構成することによって、長い線状の電気抵抗材料を、小さいスペースに収納し、大きな電気抵抗を得ることが出来る。

また、通常の使用時における負荷電流によって、限流素子１０の巻芯に集中して発生するジュール熱は、絶縁部材１２を通して巻き付け部９ａへ伝わる。さらに、接続部９ｂと負荷端子９と端子部９ｃを通じて、端子部９ｃに接続された電線を介して、ジュール熱は大気中に放散される。これにより、限流素子１０の部分での局所的な温度上昇を、軽減することができる。また、限流素子１０の巻芯としての役割をする負荷端子９は、従来から回路遮断器に必要な素子である。よって、巻芯として新たな素子を設ける必要は無く、負荷端子９の表面に形成したため、回路遮断器を、小形かつ簡素な構造で構成できる。

限流素子１０を形成する電気抵抗材料は、円形断面を持つ線だけでなく、矩形断面を持つ線などを利用することも可能である。断面としては、矩形断面だけではなく、六角形断面、小判型断面、星型断面でもよい。また、ジュール熱の放散効果のみに着目すれば、限流素子１０を巻き付けずとも、板状に形成して、負荷端子９と熱的結合が得られるように、板状の限流素子１０を負荷端子９に貼り付けて、互いに接触させることで、放熱効果を得ることができる。

絶縁部材１２については、負荷端子９と限流素子１０との間に良好な熱的結合が得られるように、耐熱性があり、熱伝導が良く、薄い絶縁材料を用いることが望ましく、例えばガラス繊維を編み込んで形成したチューブやテープ、マイカ板やマイカテープなどが利用できる。また、別の手段としては、絶縁部材１２の代わりに巻き付け部９ａに絶縁性のある塗料などを塗布して絶縁する方法がある。その他の手段としては、絶縁被膜を持つ電気抵抗線を使用することにより、絶縁部材１２を省略した構成とすることも可能である。

さらに、本実施例における限流素子１０を、電気抵抗の機能を有するとともに、コイル状に巻き付けて形成した場合に発生するインダクタンスを有する。そこで、限流素子１０のインダクタンスを積極的に利用することも可能である。回路に直列のインダクタンスを挿入することで抵抗と同様に短絡電流を低減させる。このような機能は限流リアクトルと呼ばれる。このような限流リアクトルとしての機能を持たせるように、インダクタンスを積極的に利用することもできる。この場合、負荷端子９を、磁性材料で形成する、あるいは絶縁部材１２と共に磁性材料を巻き込むことでより大きなインダクタンスを得ることができる。

上記の実施例では、限流素子１０を、負荷端子９の表面に形成した例を示したが、電源端子３を回路遮断器の上方向に伸びた構成とし、電源端子３の表面に、限流素子１０を設ける構成としてもよい。その場合、限流素子１０の巻芯としての役割をする電源端子３は、従来から回路遮断器に備えられた素子である。そのため、限流素子１０の巻芯を、新たな素子を設ける必要は無く、電源端子３の表面に形成したので、回路遮断器内の狭いスペースにおいて、限流素子１０を形成できる。さらに、電源端子３と接続する電源との間に形成した電線（図示省略）から限流素子１０からの熱を放熱することができ、負荷電流通電時に限流素子から発生する熱を、効率よく放熱することができる。

ケース１、カバー２、電源端子３、固定接触子４、開閉機構部５、可動接触子６、消弧部７、バイメタル８、負荷端子９、巻き付け部９ａ、接続部９ｂ、端子部９ｃ、限流素子１０、ハンドル１１、絶縁部材１２

Claims

電源端子と接続した固定接触子と、
前記固定接触子と接触状態もしくは非接触状態となる可動接触子と、
電流遮断時に発生するアークを冷却し消滅させる消弧部と、
前記可動接触子を前記固定接触子に対し接触状態である閉極、または非接触状態である開極をさせるように前記可動接触子を駆動する開閉機構部と、
過電流が流れた際に、前記可動接触子を開極させるように前記開閉機構部を動作させる引き外し部と、
外部の負荷と接続する負荷端子と、
前記負荷端子の表面に形成した電流を制限する限流素子とを有することを特徴とする回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、前記限流素子は、電気抵抗材料で形成され、前記限流素子と前記負荷端子との間に、絶縁部材が形成されたことを特徴とする回路遮断器。
請求項２に記載の回路遮断器において、前記負荷端子の一方は、前記引き外し部と接続し、前記負荷端子の他方は、負荷と接続した電線と接続したことを特徴とする回路遮断器。
請求項３に記載の回路遮断器において、前記限流素子は、前記負荷端子の周りに旋回した構成であることを特徴とする回路遮断器。
請求項３に記載の回路遮断器において、前記限流素子は、板状であり、前記負荷端子と接触した構成であることを特徴とする回路遮断器。
請求項２に記載の回路遮断器において、前記絶縁部材は、耐熱性を有する絶縁材料であることを特徴とする回路遮断器。
外部の電源と接続する電源端子と、
前記電源端子と接続した固定接触子と、
前記固定接触子と接触状態もしくは非接触状態となる可動接触子と、
電流遮断時に発生するアークを冷却し消滅させる消弧部と、
前記可動接触子を前記固定接触子に対し接触状態である閉極をさせる、または非接触状態である開極をさせるように前記可動接触子を駆動する開閉機構部と、
過電流が流れた際に、前記可動接触子を開極させるように前記開閉機構部を動作させる引き外し部と、
前記電源端子の表面に形成した電流を制限する限流素子とを有することを特徴とする回路遮断器。