JP2993896B2 - 回路遮断器 - Google Patents
回路遮断器Info
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- JP2993896B2 JP2993896B2 JP8347133A JP34713396A JP2993896B2 JP 2993896 B2 JP2993896 B2 JP 2993896B2 JP 8347133 A JP8347133 A JP 8347133A JP 34713396 A JP34713396 A JP 34713396A JP 2993896 B2 JP2993896 B2 JP 2993896B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
- H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes
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- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
- Breakers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回路遮断器に係り、特に
消弧部の構成部材、絶縁、アーク駆動、及びアークエネ
ルギーに応じて発生する圧力上昇を防止するに好適な回
路遮断器に関する。
消弧部の構成部材、絶縁、アーク駆動、及びアークエネ
ルギーに応じて発生する圧力上昇を防止するに好適な回
路遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の装置は、実開平１−６０４３９号
公報に開示されている。例えば、従来の回路遮断器は図
６に示すように、絶縁性のケーシング１の内部に消弧装
置５を装着するものが多いが、消弧装置内の発生アーク
により上昇した内圧が絶縁ケーシングに直接作用し、図
７に示すように矢印Ｐの内圧を受けてケーシング内壁の
破壊事故が多く発生している。従って、ケーシングは前
記内圧に耐える必要があり、遮断時の大電流に対応する
遮断能力を大きくするには、ケーシング材の強度を高め
るか、内圧の上昇を抑える等の対策が必要であった。こ
の手段として、例えばガラス強化プラスチックスの採
用、または射出成形品に比して高強度の圧縮成形品の採
用があり、また内圧低減策としては消弧室容積の拡大な
どが実施されている。
公報に開示されている。例えば、従来の回路遮断器は図
６に示すように、絶縁性のケーシング１の内部に消弧装
置５を装着するものが多いが、消弧装置内の発生アーク
により上昇した内圧が絶縁ケーシングに直接作用し、図
７に示すように矢印Ｐの内圧を受けてケーシング内壁の
破壊事故が多く発生している。従って、ケーシングは前
記内圧に耐える必要があり、遮断時の大電流に対応する
遮断能力を大きくするには、ケーシング材の強度を高め
るか、内圧の上昇を抑える等の対策が必要であった。こ
の手段として、例えばガラス強化プラスチックスの採
用、または射出成形品に比して高強度の圧縮成形品の採
用があり、また内圧低減策としては消弧室容積の拡大な
どが実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図８に示すように、回
路遮断器のモールドケースは製造コストに占めるケース
部品費の比率が高く２５〜３５％にも及んでいる。ま
た、図９に示すように、圧縮成形品は強度は大である
が、部品費ａ２と材料費ａ１との差が大きく、ガラス繊
維強化成形品は部品費ｃ２とｃ１との関係もほぼ同様で
加工費が割高となることを示し、射出成形品は強度が小
さく部品費ｂ２と材料費ｂ１との差は小さい。このよう
に圧縮成形のケーシング製作は高強度であるが大幅なコ
ストアップ要因となり、容積の拡大は、回路遮断器の小
形化ひいては配電盤等の収納スペース減少に反すること
となり問題であった。また遮断時のアークを速かに所定
の方向に駆動、冷却し確実に消弧させるため、および、
遮断途中あるいは遮断後の電源と機構部との絶縁を確実
なものにするため、消弧板、駆動部材、絶縁板等が消弧
装置に配設されているが、部品点数の増加をもたらし構
造の複雑化による組立性低下の要因となる上、個々の部
材も大がかりなものとなりコストアップが避けられず、
遮断性能を確保し絶縁性の向上を図ることと原価の低減
とは二律背反的関係にあった。
路遮断器のモールドケースは製造コストに占めるケース
部品費の比率が高く２５〜３５％にも及んでいる。ま
た、図９に示すように、圧縮成形品は強度は大である
が、部品費ａ２と材料費ａ１との差が大きく、ガラス繊
維強化成形品は部品費ｃ２とｃ１との関係もほぼ同様で
加工費が割高となることを示し、射出成形品は強度が小
さく部品費ｂ２と材料費ｂ１との差は小さい。このよう
に圧縮成形のケーシング製作は高強度であるが大幅なコ
ストアップ要因となり、容積の拡大は、回路遮断器の小
形化ひいては配電盤等の収納スペース減少に反すること
となり問題であった。また遮断時のアークを速かに所定
の方向に駆動、冷却し確実に消弧させるため、および、
遮断途中あるいは遮断後の電源と機構部との絶縁を確実
なものにするため、消弧板、駆動部材、絶縁板等が消弧
装置に配設されているが、部品点数の増加をもたらし構
造の複雑化による組立性低下の要因となる上、個々の部
材も大がかりなものとなりコストアップが避けられず、
遮断性能を確保し絶縁性の向上を図ることと原価の低減
とは二律背反的関係にあった。
【０００４】本発明は、消弧装置周辺の強度および絶縁
性に優れて低コストで信頼性の高い回路遮断器を提供す
ることを目的としている。
性に優れて低コストで信頼性の高い回路遮断器を提供す
ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、可動接点を有する可動接点台と、固定
接点を有する固定接点台と、事故電流発生に応動して可
動接点台を固定接点台から開極動作させる接点開閉機構
と、開極動作時に可動接点と固定接点との間に生じるア
ークを抑制する消弧装置と、可動接点台と固定接点台と
接点開閉機構と消弧装置を収納するケーシングとを有す
る回路遮断器において、このケーシング内で各極毎に配
設されて消弧装置と可動接点および固定接点をその内部
に含むよう構成された消弧室と、可動接点台の回動軌跡
に沿って設けられた磁性体を備え、消弧室は可動接点台
と消弧装置とを囲むとともに固定接点がその内部に位置
するような「口」字形断面形状を有して耐圧性を有する
絶縁材により形成され、固定接点台は固定接点を有する
端部が可動接点台と電流の向きが反対方向になるよう配
設されるとともに固定接点が消弧室内に位置するよう配
設され、磁性体はＵ字状の磁路を形成するようＵ字の並
行して延びる２辺となる位置およびＵ字の底辺となる位
置に配設され、Ｕ字の並行して延びる２辺は可動接点台
の開離方向に沿って延びるとともにＵ字の底辺は前記固
定接点の近傍に位置して、このＵ字状磁路を形成する磁
性体に囲まれた部分に固定接点台の固定接点を有する端
部と可動接点台とが含まれるよう構成されたことを特徴
とするものである。
めに、本発明は、可動接点を有する可動接点台と、固定
接点を有する固定接点台と、事故電流発生に応動して可
動接点台を固定接点台から開極動作させる接点開閉機構
と、開極動作時に可動接点と固定接点との間に生じるア
ークを抑制する消弧装置と、可動接点台と固定接点台と
接点開閉機構と消弧装置を収納するケーシングとを有す
る回路遮断器において、このケーシング内で各極毎に配
設されて消弧装置と可動接点および固定接点をその内部
に含むよう構成された消弧室と、可動接点台の回動軌跡
に沿って設けられた磁性体を備え、消弧室は可動接点台
と消弧装置とを囲むとともに固定接点がその内部に位置
するような「口」字形断面形状を有して耐圧性を有する
絶縁材により形成され、固定接点台は固定接点を有する
端部が可動接点台と電流の向きが反対方向になるよう配
設されるとともに固定接点が消弧室内に位置するよう配
設され、磁性体はＵ字状の磁路を形成するようＵ字の並
行して延びる２辺となる位置およびＵ字の底辺となる位
置に配設され、Ｕ字の並行して延びる２辺は可動接点台
の開離方向に沿って延びるとともにＵ字の底辺は前記固
定接点の近傍に位置して、このＵ字状磁路を形成する磁
性体に囲まれた部分に固定接点台の固定接点を有する端
部と可動接点台とが含まれるよう構成されたことを特徴
とするものである。
【０００６】
【作用】消弧室はケーシング内で各極毎に配設されて各
極の可動接点台と消弧装置とを囲む断面形状を有してい
るので寸法が小さくて済むとともに固定接点がその内部
に位置するような「口」字形断面形状を有して耐圧性を
有する絶縁材により形成されるので遮断時に発生するア
ークの内圧の上昇に耐え、アーク発生時の内圧上昇によ
る消弧室の変形を防止できる。また、消弧室は各極毎に
可動接点台および消弧装置とケーシング間に介在するよ
う設けられるので、可動接点台および消弧装置とケーシ
ング間の絶縁距離を大きくとることができ、絶縁性が向
上する。固定接点台は固定接点を有する端部が可動接点
台と電流の向きが反対方向になるよう配設されて短絡電
流のような大電流が流れたときに電磁反発力により可動
接点台を反発開離させる。磁性体はＵ字状の磁路を形成
するようＵ字の並行して延びる２辺となる位置およびＵ
字の底辺となる位置に配設され、Ｕ字の並行して延びる
２辺は前記可動接点台の開離方向に沿って延びるととも
にＵ字の底辺は固定接点の近傍に位置して、このＵ字状
磁路を形成する磁性体に囲まれた部分に前記固定接点台
の固定接点を有する端部と前記可動接点台とが含まれる
よう構成される。磁性体はＵ字の並行して延びる２辺が
可動接点台の開離方向に沿って延びる位置に配設され、
底辺が固定接点の近傍に配設されるので、固定接点台の
端部を流れる電流により発生する磁束が磁性体の内部を
通過しＵ字状の磁路を形成する。このとき、Ｕ字の底辺
を流れる磁束の向きと逆向きの磁束がＵ字の並行して延
びる２辺の一方の辺から他方の辺に向かって流れる。固
定接点台、可動接点台が第３図（ａ）のように配置さ
れ、第３図（ａ）中で固定接点台には右から左に、可動
接点台には左から右に電流が流れるものとして、この状
態で第４図のように磁性体が装着されると、アーク排出
口側から見てＵ字状磁路には反時計方向に磁束が流れ
る。この磁束がＵ字の並行して延びる２辺の一方の辺か
ら他方の辺に向かって流れるときにはフレミングの左手
の法則により可動接点台に対して固定接点台から離れる
方向の力を及ぼし、この力が電磁反発力に加算されるこ
とにより開極動作が高速化される。これにより大電流に
対する遮断性と絶縁性が向上する。
極の可動接点台と消弧装置とを囲む断面形状を有してい
るので寸法が小さくて済むとともに固定接点がその内部
に位置するような「口」字形断面形状を有して耐圧性を
有する絶縁材により形成されるので遮断時に発生するア
ークの内圧の上昇に耐え、アーク発生時の内圧上昇によ
る消弧室の変形を防止できる。また、消弧室は各極毎に
可動接点台および消弧装置とケーシング間に介在するよ
う設けられるので、可動接点台および消弧装置とケーシ
ング間の絶縁距離を大きくとることができ、絶縁性が向
上する。固定接点台は固定接点を有する端部が可動接点
台と電流の向きが反対方向になるよう配設されて短絡電
流のような大電流が流れたときに電磁反発力により可動
接点台を反発開離させる。磁性体はＵ字状の磁路を形成
するようＵ字の並行して延びる２辺となる位置およびＵ
字の底辺となる位置に配設され、Ｕ字の並行して延びる
２辺は前記可動接点台の開離方向に沿って延びるととも
にＵ字の底辺は固定接点の近傍に位置して、このＵ字状
磁路を形成する磁性体に囲まれた部分に前記固定接点台
の固定接点を有する端部と前記可動接点台とが含まれる
よう構成される。磁性体はＵ字の並行して延びる２辺が
可動接点台の開離方向に沿って延びる位置に配設され、
底辺が固定接点の近傍に配設されるので、固定接点台の
端部を流れる電流により発生する磁束が磁性体の内部を
通過しＵ字状の磁路を形成する。このとき、Ｕ字の底辺
を流れる磁束の向きと逆向きの磁束がＵ字の並行して延
びる２辺の一方の辺から他方の辺に向かって流れる。固
定接点台、可動接点台が第３図（ａ）のように配置さ
れ、第３図（ａ）中で固定接点台には右から左に、可動
接点台には左から右に電流が流れるものとして、この状
態で第４図のように磁性体が装着されると、アーク排出
口側から見てＵ字状磁路には反時計方向に磁束が流れ
る。この磁束がＵ字の並行して延びる２辺の一方の辺か
ら他方の辺に向かって流れるときにはフレミングの左手
の法則により可動接点台に対して固定接点台から離れる
方向の力を及ぼし、この力が電磁反発力に加算されるこ
とにより開極動作が高速化される。これにより大電流に
対する遮断性と絶縁性が向上する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明に
至る過程で検討された回路遮断器の構成を図１〜図３、
および図５により説明する。図１は本発明に至る過程で
検討された回路遮断器の消弧室内部を示す斜視図、図２
は図１の分解斜視図であって、事故電流発生に応動して
開極動作する可動接点台７とこれに対応する固定接点台
６との間に発生するアークは、そのエネルギーにより接
点６ａ、７ａ、接点台６、７および近接する部材を昇華
しつつ高温のガスを発生させる。接点６ａ、７ａ間に発
生するアーク柱は可動接点台７の開離動作に伴って伸延
し、アーク柱を取り巻くように配設された複数の磁性板
からなるコ字状の消弧板３により電源側へ駆動されつつ
冷却され、電源側に設けたアークガス排出口４から排出
される。伸延されたアーク柱は消弧板３により冷却さ
れ、より高いインピーダンスとなりアーク電流を抑制
し、ついには電流零点に達しいわゆる遮断に至る。
至る過程で検討された回路遮断器の構成を図１〜図３、
および図５により説明する。図１は本発明に至る過程で
検討された回路遮断器の消弧室内部を示す斜視図、図２
は図１の分解斜視図であって、事故電流発生に応動して
開極動作する可動接点台７とこれに対応する固定接点台
６との間に発生するアークは、そのエネルギーにより接
点６ａ、７ａ、接点台６、７および近接する部材を昇華
しつつ高温のガスを発生させる。接点６ａ、７ａ間に発
生するアーク柱は可動接点台７の開離動作に伴って伸延
し、アーク柱を取り巻くように配設された複数の磁性板
からなるコ字状の消弧板３により電源側へ駆動されつつ
冷却され、電源側に設けたアークガス排出口４から排出
される。伸延されたアーク柱は消弧板３により冷却さ
れ、より高いインピーダンスとなりアーク電流を抑制
し、ついには電流零点に達しいわゆる遮断に至る。
【０００８】図２に示されるように、本発明に至る過程
で検討された回路遮断器の消弧室は、各極ごとに高強度
絶縁材からなる筐体２と内部に収容される消弧板３によ
り形成されており、アーク発生時の内部ガス圧を筐体２
で受け止めるため、回路遮断器の外殻である絶縁ケーシ
ング１はその強度を比較的低減したもので構成すること
ができる。図３に示すように筐体２は、開閉動作する可
動絶縁台７の軌跡に沿って設けた開口部８以外を閉鎖す
ることにより、接点間に生じるアークが開閉機構部側や
操作把手側へ流出するのを抑制することができる。ま
た、固定接点台６の取付け部に、固定接点６ａおよびそ
こに併設されるアークランナ９のみを筐体２内に露出さ
せ、その他の部分は絶縁板で覆われている。固定接点６
ａに近い側のアーク柱脚部は、発散することなく速やか
にアークランナ９に沿って移動し、アークの集中が強化
されるため、アークインピーダンスは一層高まり通過電
流の抑制がさらに強化される。
で検討された回路遮断器の消弧室は、各極ごとに高強度
絶縁材からなる筐体２と内部に収容される消弧板３によ
り形成されており、アーク発生時の内部ガス圧を筐体２
で受け止めるため、回路遮断器の外殻である絶縁ケーシ
ング１はその強度を比較的低減したもので構成すること
ができる。図３に示すように筐体２は、開閉動作する可
動絶縁台７の軌跡に沿って設けた開口部８以外を閉鎖す
ることにより、接点間に生じるアークが開閉機構部側や
操作把手側へ流出するのを抑制することができる。ま
た、固定接点台６の取付け部に、固定接点６ａおよびそ
こに併設されるアークランナ９のみを筐体２内に露出さ
せ、その他の部分は絶縁板で覆われている。固定接点６
ａに近い側のアーク柱脚部は、発散することなく速やか
にアークランナ９に沿って移動し、アークの集中が強化
されるため、アークインピーダンスは一層高まり通過電
流の抑制がさらに強化される。
【０００９】本発明の一実施例を図４により説明する。
本実施例によれば、筐体２の内部に複数の消弧板支持溝
２ａを併設し、支持溝２ａを介して消弧板３を装着する
ことにより消弧室の一体化が図られる。またＵ字状磁性
体１０を筐体２の外側に装着し、可動接点台７の開極動
作は、Ｕ字状磁性体１０に沿った磁束により高速化され
るように構成するが、このＵ字状磁性体１０を極力可動
接点台７の回動軌跡に沿って近づければ、より高速な開
極動作が得られる。筐体２の一部にＵ字体ガイドを併設
し筐体２の側壁を隔ててＵ字状磁性体１０を装着するこ
とが好ましく、これにより、アーク接触によるインピー
ダンス低下を防止して確実な絶縁効果を得ることができ
る。さらに、図３に示されたものと同様に、筐体２の開
閉機構部側、すなわち開口部８の下部外側には凸堤部１
１が形成され、遮断時および遮断後の固定接点台７と開
閉機構部との絶縁が強化される。絶縁ケーシング１、開
閉機構部等は本発明に至る過程で検討された回路遮断器
に用いられた構成と同様である。
本実施例によれば、筐体２の内部に複数の消弧板支持溝
２ａを併設し、支持溝２ａを介して消弧板３を装着する
ことにより消弧室の一体化が図られる。またＵ字状磁性
体１０を筐体２の外側に装着し、可動接点台７の開極動
作は、Ｕ字状磁性体１０に沿った磁束により高速化され
るように構成するが、このＵ字状磁性体１０を極力可動
接点台７の回動軌跡に沿って近づければ、より高速な開
極動作が得られる。筐体２の一部にＵ字体ガイドを併設
し筐体２の側壁を隔ててＵ字状磁性体１０を装着するこ
とが好ましく、これにより、アーク接触によるインピー
ダンス低下を防止して確実な絶縁効果を得ることができ
る。さらに、図３に示されたものと同様に、筐体２の開
閉機構部側、すなわち開口部８の下部外側には凸堤部１
１が形成され、遮断時および遮断後の固定接点台７と開
閉機構部との絶縁が強化される。絶縁ケーシング１、開
閉機構部等は本発明に至る過程で検討された回路遮断器
に用いられた構成と同様である。
【００１０】本発明に至る過程で検討された回路遮断器
の消弧室の変形例を図５により説明する。本変形例は図
５に示すように、筐体２の側壁と一体的に可動接点台の
軌跡に沿って対向する１対の防止壁１２を設けることに
より、コ字状の消弧板３の先端側へのアーク転移を防止
することができ、アークの集中化と速やかな移動を助成
するのに有効である。絶縁ケーシング１、開閉機構部等
は本発明に至る過程で検討された回路遮断器の構成と同
様である。
の消弧室の変形例を図５により説明する。本変形例は図
５に示すように、筐体２の側壁と一体的に可動接点台の
軌跡に沿って対向する１対の防止壁１２を設けることに
より、コ字状の消弧板３の先端側へのアーク転移を防止
することができ、アークの集中化と速やかな移動を助成
するのに有効である。絶縁ケーシング１、開閉機構部等
は本発明に至る過程で検討された回路遮断器の構成と同
様である。
【００１１】以上の実施例において、筐体２は、少なく
とも２つの成型品の組立あるいは板状品の組立により構
成してもよく、例えばセラミック鋳型による成型品、若
しくは外殻を金属製とし内壁に絶縁性と耐アーク性の優
れた材料をコーティングしたものであってもよい。
とも２つの成型品の組立あるいは板状品の組立により構
成してもよく、例えばセラミック鋳型による成型品、若
しくは外殻を金属製とし内壁に絶縁性と耐アーク性の優
れた材料をコーティングしたものであってもよい。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、消弧装置周辺の強度お
よび絶縁性に優れて低コストで信頼性の高い回路遮断器
を得ることができる。
よび絶縁性に優れて低コストで信頼性の高い回路遮断器
を得ることができる。
【図１】本発明に至る過程で検討された回路遮断器内部
の要部を示す斜視図である。
の要部を示す斜視図である。
【図２】本発明に至る過程で検討された回路遮断器の要
部の分解斜視図である。
部の分解斜視図である。
【図３】本発明に至る過程で検討された回路遮断器の筐
体の構造を示す図で、同図（ａ）は側断面図、同図
（ｂ）は可動接点台側から見た斜視図である。
体の構造を示す図で、同図（ａ）は側断面図、同図
（ｂ）は可動接点台側から見た斜視図である。
【図４】本発明の一実施例における筐体をアーク排出口
側から見た分解斜視図である。
側から見た分解斜視図である。
【図５】本発明に至る過程で検討された筐体の変形例の
平断面図である。
平断面図である。
【図６】は従来の消弧装置とケーシングの斜視図であ
る。
る。
【図７】は従来のケーシングの内圧発生状態を示す図表
である。
である。
【図８】は消弧装置とケーシングの材料とコスト比を示
す図である。
す図である。
【図９】は消弧装置とケーシングの材料の強度と費用の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
１・・・絶縁ケーシング ２・・・筐体 ３・・・消弧板 ４・・・アーク排出口 ６・・・固定接点台 ６ａ・・・固定接点 ７・・・可動接点台 ７ａ・・・可動接点 ８・・・開口部 ９・・・アークランナ １０・・・Ｕ字状磁性体 １１・・・凸堤部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01H 71/00 - 83/22
Claims (1)
- 【請求項１】可動接点を有する可動接点台と、固定接点
を有する固定接点台と、事故電流発生に応動して前記可
動接点台を固定接点台から開極動作させる接点開閉機構
と、前記開極動作時に前記可動接点と前記固定接点との
間に生じるアークを抑制する消弧装置と、前記可動接点
台と前記固定接点台と前記接点開閉機構と前記消弧装置
を収納するケーシングとを有する回路遮断器において、
このケーシング内で各極毎に配設されて前記消弧装置と
前記可動接点および前記固定接点をその内部に含むよう
構成された消弧室と、前記可動接点台の回動軌跡に沿っ
て設けられた磁性体を備え、前記消弧室は前記可動接点
台と前記消弧装置とを囲むとともに前記固定接点がその
内部に位置するような「口」字形断面形状を有して耐圧
性を有する絶縁材により形成され、前記固定接点台は固
定接点を有する端部が前記可動接点台と電流の向きが反
対方向になるよう配設されるとともに前記固定接点が前
記消弧室内に位置するよう配設され、前記磁性体はＵ字
状の磁路を形成するよう該Ｕ字の並行して延びる２辺と
なる位置および前記Ｕ字の底辺となる位置に配設され、
前記Ｕ字の並行して延びる２辺は前記可動接点台の開離
方向に沿って延びるとともに前記Ｕ字の底辺は前記固定
接点の近傍に位置して、このＵ字状磁路を形成する磁性
体に囲まれた部分に前記固定接点台の固定接点を有する
端部と前記可動接点台とが含まれるよう構成されたこと
を特徴とする回路遮断器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8347133A JP2993896B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 回路遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8347133A JP2993896B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 回路遮断器 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1235592A Division JP2886903B2 (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 回路遮断器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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