JP3929487B2 - 多機能端子及び内部電気アーク防護用遮壁を有する小型自動遮断器 - Google Patents

Description

説明
多機能端子及び内部アーク防護用遮壁を有する小型自動開閉器（または遮断器）に関する。
数個の並置されたモジュールの配列でレール上に据え付けるモジュラ小型自動遮断器は、公知である。
この形式の遮断器は、通常、平行六面体で、平らな方形の絶縁材のケーシングによって構成されている。このケーシングは、２つの比較的大きな平行面または側面と据付の条件に関連して背面、前面、上面及び底面に対応する更に比較的小さな面とを持っている。
このケーシングは、その側面に平行な平らな面で結合する２個のハーフシェルにより形成され、遮断器の色々な機械的、電気的構成要素を収納している。
多くの構成要素の配列及び外部からのアクセスは、その機能及び据付方法による。
例えば、ケーシングの背面は、支持物への遮断器の機械的据付専用でなければならないし、また、レールと支持物を収容するための凹部を有する。そして、遮断器は、そのレールと支持物上に、背面の壁に配設される摺動歯状物によって係合される。
手動の遮断器の表示部分は正面に面し、外部の電気端子を締付けるための第１及び第２端子は、それぞれ底面及び上面で開口する。
遮断器の平らな側面は、必要性のある場合、また並列するモジュールの間に何らかの機械的相互作用を確立するために特に備えをする場合を除き、障害物または内部の構成要素に対するアクセスは全くないようにしなければならない。
大電流を遮断することができなければならないこの形式の遮断器の基本的な構成要素のなかには、その開放時に遮断器の接点間で発生するアークを消弧する（または、更に正確には破砕する）ための迷路がある。
この迷路は、アーク消弧室に収納される。
アーク消弧室に入れられた空気のイオン化と同様、高いアーク温度は、遮断器の爆発を引き起こすかもしれないその圧力をかなり増加させる原因となる。これを防止するため、イオン化空気のための適切な通気孔を設ける必要がある。
これらの通気孔は、アーク打撃、またはイオン化ガスの伝導に基ずく放電を回避するため、電圧のかかった、すなわち、電気伝導状態にある構成要素から離れるように、イオン化空気を運び出さなければならない。
アーク消弧装置の有効性と速さも、また、過剰圧力下にあるイオン化空気がアーク消弧室から放出される速さに左右される。大抵の自動遮断器にあっては、この放出は、遮断器の底面または上面で開口し、且つ、端子のうちの１個と背面との間を通る放出ダクトを通じて行われる。
このダクトは、２つのハーフシェルの力骨によって端子とうまい具合に絶縁されている。この２つのハーフシェルは、密封してシールされてはいないが、端子に向かうイオン化空気の流れを妨げるのに有効な迷路を形成している。
外部のブレードまたはピン端子の挿入用ばねクリップを持つ第３の接点端子を有する自動遮断器は、最近市場に紹介されている。この第３の端子は、遮断器の背面の壁で開口し、且つ、他の２個の端子のうちの１個と電気的に接続されている。
この場合、２個の端子のうちの１個と背面の壁との間に放出ダクトを形成することはできない。それは第３の端子の存在と２個の端子のうちの１個とのそれぞれの電気的接続のためである。
このことは、ケーシング中の他の場所にもっと有効でない放出開口部を提供することを余儀無くさせている。
３個の端子を持つこの形式の遮断器のさらに不利な点は、非常に構造的に複雑であること、組み立てられ、且つ、相互に連結させられる構成要素の数が非常に多いこと及び物理的に分離した導体要素の電気的接続の間に、半田づけによってさえも形成される必然的に局部集中される接触抵抗があること、によって形成される。
さらなる不利な点は、端子のばねクリップを開口し、外部のブレード端子を挿入するため加えなければならない相当の推力で構成されている。
これらの問題は、多機能端子と絶縁防護遮壁を有する本発明の小型自動遮断器により除去される。該多機能端子は、ねじ締めの機能とばねクリップ接点端子の機能とを共同で行う。また、該絶縁防護遮壁は、ばねクリップの先端部を取り巻いており、且つ、迷路のようなシール部でアーク消弧室と端子を引き離す隔壁と端子のばねクリップのそばに配設され他から絶縁されている一対の通気ダクトとを、ケーシングの力骨で形成している。
また、本発明の別の態様によれば、有利なことに、絶縁遮壁は予圧用楔を有している。この予圧用楔は、部分的にクリップを開口することにより接点ピンの挿入を容易にし、この作業のために加えられなければならない力を減ずる。
本発明の別の態様によれば、接点クリップは、連結作業の必要なしに、端子ブロックを持つ単一部品として作られ、局部集中する抵抗を生ずる如何なる原因をも除去し、また構成要素の数及びその組立作業の数を最小限まで減少する。
本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照しながらの本発明の好ましい実施例についての以下の説明により更に明確になる：
図１は、本発明に基ずく遮断器の好ましい実施例の全体断面図である。
図２は、図１の線Ｉ−Ｉで切断した図１の遮断器の詳細断面図である。
図３は、図１の遮断器の多機能端子と絶縁防護隔壁とケーシングの一部との分解斜視図である。
図４は、図３の多機能端子を形成する未加工素材の導電板を示す。
図５は、図３の端子のばねクリップにおけるブレード端子挿入部分の概略断面図と合成挿入力とを示す。
図１を参照すれば、本発明に基ずく小型自動遮断器は、２個の結合したハーフシェルを具備し、通常、平行６面体で方形なケーシング５０からなる。該ハーフシェルのうちの１個が、結合した平面における断面で示され、２個のハーフシェル内部の力骨構造を強く強調している。
２個のハーフシェルの枠組と内部の力骨は、適切な方法で互いに嵌合し、そして２個のハーフシェル相互の関係を、また収納されている多くの構成要素とケーシングの関係を、正確に正しい位置に置いている。この２個のハーフシェルは、図面の平面に対して垂直な穴５１、５２、５３、５４、５５を通って延在するねじ、または、リベットにより互いに固着される。
図示の遮断器は、ハーフシェルの結合する平面、すなわち側面に平行なケーシングの面に沿って並んで配列される数個のモジュールでレール上に据付られるためのモジュラ遮断器である。
この遮断器は、ＤＩＮ規格のレールを収容するために背面の壁に凹部５６を有している。そして遮断器は、そのレールに、図示されない鋸歯状係合摺動部によって係合されている。
複数の機械的、電気的構成要素は、ケーシングの中に収納され、正確に正しい位置に置かれている。特に、これらの構成要素は、以下のとおりである：
−外部導線の先端部と電気的接続するための第１及び第２端子５７、５８のそれぞれ、
−端子５７と電気的、機械的に接続される１方の先端部を有するバイメタル板１０、
−電磁石５９、
−消イオン部としても知られるアーク消弧迷路６０、
−ケーシング中の固定位置にあるピン６２と連接し、且つ、腕木棒２と接続する手動腕木レバー６１、
−電磁石５９の硬質の金属付加物６９により支持され、電気的には他方の端子が端子５８と接続されている電磁石巻線の一方の端子と接続される固定接点３、、
−伝導性材料でできた接点腕木５の先端部にあり、電気的には可撓性のある銅の編線によりバイメタル板に接続している可動接点４
−接点腕木５と、集合的に６と表示される他の要素とを具備し、且つ、ケーシング中の固定位置に係合される回動ピン７を有する開放装置；
この開放装置は、本発明の範囲外に属するので、これについての詳細な説明は行わないが、次のことは簡単に示せる。即ち、２つのハーフシェル中の適切な位置にピン７の両先端部を係合することによりケーシング中に容易に取り付けることができる単一の部分組み立てを、公知の方法で、構成できる；
−バイメタル板１０と開放装置との間を１方向の機械的連結にするための摺動部８、
−電気的には、バイメタル板１０と接続される開閉兼アークガイド電極１１、
−熱的保護位置調整ねじ１２。
全体図は、遮断器の構造的複雑、組み立ての困難、限られた容積のケーシングの中に収納されるために多くのの構成要素が持たなければならない緻密性の要求と小さな寸法及び構成要素の相互の配列について概念を与える。
この形式の遮断器の操作は、公知である。
開放装置が手動で作動されると、２個の接点３及び４は閉鎖され、端子５７及び５８の間の電気的連続状態は確保される。
過負荷または短絡の場合には、熱的（バイメタル）及び磁気的（電磁石）のそれぞれの保護装置は、接点３及び４が開放するように掛け外し装置を作動させる。
接点３及び４の間に発生する電気的開放アークは、接点４から、アーク誘導電極１１へ移動し、アーク誘導電極１１は、消イオン部６０の方へアークをその長さを増大させながら誘導する。
この消イオン部は、絶縁材料製のスペーサーによって間隔を空けられた多数の平行な金属板４０によって構成される。該スペーサーは、両側部に配設され、そのうちの１方４１は、部分的に図示されている。
アークによって生じたイオン化空気の流れは、金属板の間に流入し、その金属板は、接点３の電位と接点４の電位との間の変化しやすい電位を引き受けながら、アークを破砕し、それを消弧する。
この２つの電位間の差は、電磁石５９の巻線の電圧降下を無視すれば、勿論、端子５７及び５８に印加される主電圧の瞬間値に等しい。
プレート４０の間を流れるイオン化空気の流れは、端子５８上を通過すること及びアーク誘導部１１に最も近いプレートと端子５８間で電気アークが確立することが防がれている間に、ケーシングから放出されなければならない。その端子５８のばねクリップ接点４２は、第３のクリップ接点端子を形成するように遮断器の背面に向かって延在している。
金属板４０とクリップ４２との間の信頼性のある絶縁は、絶縁材料で、望ましくは熱可塑性の樹脂で作られる隔壁４３によって形成される。そして、その隔壁４３は、２つのハーフシェルの間に係合され、ハーフシェルの力骨４６と共同して迷路のようなシール部を形成する。
隔壁４３は、２個のハーフシェルとともにケーシングの上面の穴４５に開口する１対の通気ダクトを形成し、ばねクリップ４２の先端を収納するための遮断器の背面に向かって開口する中空のキャップ３０まで延在する。
消イオン部から来る過剰圧力下のイオン化空気は、このように、矢印４６０によって示される流れ線に沿って、遮断器の外部に向かって流れることが出来る。
図２は、図１の線Ｉ−Ｉで切断した遮断器の詳細断面図であり、２個のハーフシェル５０、４９と中空キャップ３０との間に形成される２本の通気ダクト４７、４８を及びばねクリップの先端部、すなわちリップ３１、３２とを明瞭に示している。
図３は、図１の一部の詳細分解斜視図であり、中空キャップ３０とともに隔壁４３を明瞭に示している。
隔壁４３の縁端部３３、３４は、２つのＬ型断面を有し、ハーフシェルの１対の力骨の間に係合しており、その力骨のうちの１個３５は、図３で見ることができる。
隔壁４３がその位置に収納される時、縁端部３４は、力骨３５と咬合する。
同様に中空キャップ３０は、ハーフシェルの１対の力骨の間に係合する２つのフランジ１３５及び３６を有する。その力骨のうちの１個３７は、図３で見ることができる。
フランジ３６は、二面角に沿って力骨３７と咬合する。
隔壁４３及びそのキャップ３０は、このようにして、２つのハーフシェルとともに、アークを破砕するパックプレート４０の全高さにわたってアーク消弧室から離隔され電気的にも絶縁されたハウジングを端子のために形成する。
これらのプレートは、４１（図１）のようなスペーサーに加えて、ハーフシェルの適切な力骨３８により位置を保持される。そしてその力骨３８の間には複数の穴が、２つの通気ダクト４７、４８（図２）と連絡しており、力骨３８と力骨３５の間に作られる多岐通気ダクト３９につなげるために作られる。
遮断器の多機能端子５８は、好都合に打ち抜き加工された金属板、または帯板でできた平らな未加工素材片を折り曲げることにより作られ、それは図４に示されている。
未加工素材片は、本体に平行な２個の腕部２１、２２を持った細長い前記中央本体を具備する。
図３に示すように、方形の環状に形づくられる端子ブロックは、中央本体を折り曲げることによってそのブロックの１面２３は作り出され、端子の固定顎部を構成する。
面２３と対向し、且つ平行なブロックの面２４は、穴を有し、端子の締付けねじ２５は、その穴を通して自由に通ることができる。
方形の金属輪２７は、端子の可動顎部を具備するその輪の１面２６で端子ブロックに連接される。
面２６と対向し、且つ、平行な、輪２７の面２８は、螺刻された穴２９を有し、ねじ２５はその穴に螺合される。
ねじ２５の先端部が、端子ブロックの面２３の方に向かって押すねじ２５の締付けは、面２６を面２３の方へ移動させ、その結果、それらの間に挟まれた外部の接合具の先端部を締付けることとなる。
外部の先端部は、遮断器のケーシングにある穴１９を通って、顎部２３、２６の間に挿入される。
ねじ締端子の機能に加えて、端子５８は、またブレード先端部のためのクリップ端子の機能も行う。
未加工素材片の腕部２１、２２は、輪２７を囲むようにお互いに平行に折り曲げられている。そして、その腕部は、輪を越えて延在し、加圧ばねクリップの２個のリップ３１、３２を形成するようにお互いに向かって折り曲げられる。それらのリップの間にはブレード、または平らにされたピンが挿入される。
ねじ締端子ブロック及びクリップ端子の接点端子は、このようにして機械的、電気的接続の必要なしに単一の部品として作られる。
既に述べたように、リップ３１、３２は、キャップ３０に収納され、接続ブレードは、隔壁４３及びそのキャップ３０の存在によってうまく絶縁される板４０と腕部２１、２２またはリップ３１、３２の間でアークに打たれる危険なしに、ケーシングの背面の壁に開口する溝１８及びキャップ３０の頭部の穴１７を通って、リップの間に挿入される。
クリップ端子の腕部を絶縁する機能に加えて、隔壁４３は、またそれらに有利に機械的に予め負荷をかけておく。
要するに、ばねクリップ端子で無視することの出来ない問題は、リップの間にブレード端子を挿入するために加えられる大きな挿入力である。
１０アンペア程度の通電容量でさえも良好な電気的接触を確保するためには、適度な接触電圧力と、それゆえに、リップ間に働く所定の圧縮力が、要するに、必要である。
リップの間にブレードを挿入するのに必要な力は、通常の状態では無視してよい摩擦抵抗の分力によるだけでなく、ブレードの厚さに対応した量までリップによって形成される斜角導入部を開口するために必要である作業にもよる。
したがって、厚さの理由から、その斜角は、逐次減少する９０度程度の初期開口角を持ち、容易に立証できるように、ブレードを挿入するための初期の力は、接点間に働く圧縮力の２倍に等しい。
この問題を回避するため、リップ用のハウジングにおいて、キャップ３０は、外部のブレード端子の厚さよりも少しだけ薄い厚さの歯状突起部１６を有し、これは図３に示されている。
リップ３１、３２がキャップ３０に挿入される時に、歯状突起部１６は、リップに当り、それらを開く。
このことは、ブレード１５のための導入部断面Ｓを増大して導入部でブレードが相対的正位置を占めることを容易にし、また、挿入作業の力を相当に減少するという２重の効果を達成する。これらは図５に示されている。
実際には、リップ３１、３２は、折り曲げることにより外方に開き、その結果ある程度丸くなった先端部を有している。
もし、２個のリップが、ブレードの厚さに近い量だけ予め互いに距離を隔てて置かれていれば、ブレードは、２つの母面でリップに当る。この２つの母面は、リップの表面と接する２つの平面に含まれ、そして比較的小さな開口を持つ１つの２面角を形成している。
かくして、結局リップを開くための力は、Ｆｓｉｎα／2と等しい非常に小さい挿入力まで押さえることができる。ここにおいて、Ｆは、リップ間の接触圧力であり、αは、２面角の開口角度である。
前述の説明は、好ましい実施例について、単に述べたが、明らかに多くの変化や多くの改善が応用可能である。
例えば、多機能端子５８は、単一物のブロックと接点クリップとにより有利に形成されているが、数個の別々の部品を機械的に組み合わせて造ることもできる。
さらに、通気ダクト４７、４８及び通気穴４５に加えて、開閉電極１１から板４０までさらに運ばれるイオン化空気を放出する通気ダクトが、更にあってもよい。そして、これ故に、端子５８、接点３及び電磁石５９の電位がより近い電位に置かれることとなる。
例えば、図３に示す如く、矢印４６０によって示される通路に沿ってイオン化空気を運ぶと同様に、多岐ダクト３９は、またケーシングの前面の壁に配置された穴に向って、矢印１１２によって示される通路に沿い、イオン化空気の一部を運んでもよい。もし、必要ならば、遮断器の前面からねじ２５の締付けのようなその他の目的のための既存の穴により運んでもよい。
この場合、多岐ダクト３９を仕切り壁によって相互に隔離した２個の別個の部分に分けるのが好ましい。その仕切り壁は、絶縁隔壁４３まで力骨３８のうちの１個を伸張して作ってもよいし、絶縁隔壁４３を突き出すように伸張してもよい。図３では、仕切り壁は、７０で示した破線によって示されている。

Claims (5)

1. 遮断器の外部の複数の導線先端部を接続するために第１（５８）及び第２（５７）端子間の電気的連続は、手動で作動、非作動にする装置（２、６１）及び２接点（３、４）の開放手段により自動的に作動する過負荷保護装置（５、６、７）によって制御され、接点（３、４）の開放によって生じるアークは、消イオン部（６０）を収納するアーク消弧室内にイオン化空気の過剰圧力を発生させる遮断器であり；
   前記第１（５８）端子は、
   外部の複数の導線の先端部を受容するため遮断器に第１面で開口するねじ締端子（２３、２４、２５、２７）と、外部の一本の導線の一つのブレード端子を受容するため遮断器の背面で開口するばねクリップ端子（２１、２２、３１、３２）を具備し、
   前記ばねクリップ端子は、前記ねじ締端子の締付け（２３）顎部を具備する前記ねじ締端子の端子ブロック（２３、２４）とともに一体的に形成されており、
   前記遮断器は、
   第１端子（５８）と前記消イオン部（６０）との間に挟まれ、遮断器の絶縁ケーシング（５０）から分離しており、且つ、第１面で開口し電気的に第１端子（５８）と絶縁された少なくとも１個の通気ダクト（４７、４８）を遮断器の絶縁ケーシング（５０）とともに形成する絶縁隔壁（４３）を具備する、
   ことを特徴とする遮断器。
2. 前記隔壁（４３）は、前記ケーシング（５０）の力骨（３５）と連結して、迷路のようなシール部を形成する絶縁部（３３、３４）を有する請求項１記載の遮断器。
3. 前記隔壁は、前記ばねクリップ端子（２１、２２、３１、３２）の接点リップ（３１、３２）用ハウジングを形成する中空のキャップのような先端部（３０）を有する請求項１または請求項２に記載の遮断器。
4. 前記中空のキャップは、前記接点リップ（３１、３２）を開口するための予圧用歯状突起部（１６）を有する請求項３に記載の遮断器。
5. 前記ばねクリップ端子及び前記端子ブロックは、単一の平らな未加工素材片を折り曲げることにより形成される請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の遮断器。

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