JP4105719B2 - 配線用遮断器のプレッシャートリップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器に関し、より詳しくは、遮断電流に対して可動接触子と固定接触子との間で発生する電磁反発力により２つの接点が分離する時に発生するアーク（Arc）ガス圧を利用することにより、一層迅速に配線用遮断器をトリップさせる配線用遮断器のプレッシャートリップ装置（pressure trip device）に関する。

図８は、従来技術に係る配線用遮断器の側面図であり、図９は、図８の配線用遮断器の斜視図である。
従来の単極遮断ユニット２２により構成された配線用遮断器は、図８及び図９に示すように、機構部を保護する外部ケース２１と、該外部ケース２１の内部に組み立てられて配線用遮断器に流れる電流に対して電磁力を発生する磁気コア（magnetic core）２５と、該電磁力により磁気コア２５に吸引されるアーマチュア（armature）２６と、該アーマチュア２６により駆動されるクロスバー２７と、該クロスバー２７により駆動されるトリップシューター（Trip Shooter）２８と、該トリップシューター２８に駆動力を与えるスプリング２９と、トリップシューター２８により回転することで配線用遮断器をトリップさせるトリップバー２４とから構成される。

図１０は、図８の配線用遮断器の係止部の結合状態を示す図であり、図１１は、図１０のＡ部分の拡大図であり、図１２は、図８の配線用遮断器の係止部の解除状態を示す図であり、図１３は、図１２のＢ部分の拡大図である。
図１０及び図１１を参照すると、従来の配線用遮断器は、正常電流が流れると、クロスバー２７によりトリップシューター２８が係止されるため、トリップバー２４がリセット位置を維持する。

反面、図１２及び図１３を参照すると、従来の配線用遮断器は、瞬時電流及び過電流が流れると、磁気コア２５の電磁力がアーマチュア２６を吸引する。
アーマチュア２６の一方側が吸引されることによりクロスバー２７が時計方向に回転し、該クロスバー２７の回転によりクロスバー２７のフック２７ａで係止されたトリップシューター２８の係止部２８ａが解除される。
トリップシューター２８は、スプリング２９の弾性力により反時計方向に回転すると共にトリップバー２４を時計方向に回転させる。これにより、トリップバー２４は、リセット位置を外れて配線用遮断器をトリップさせる。

しかしながら、従来の配線用遮断器は、前述したように、多段階の機構動作を経て配線用遮断器をトリップさせるため、短絡電流が流れる場合、時間遅延により遮断エネルギーが急激に増加する。このような過度の遮断エネルギーの増加は、配線用遮断器の本体及び機構部を損傷させ、特に、可動接触子（図示せず）と固定接触子（図示せず）との間を融着させるため、配線用遮断器の信頼性が低下するという問題があった。

本発明は、前述したような問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、短絡電流が流れる場合、配線用遮断器のトリップ時間を短縮できる配線用遮断器のプレッシャートリップ装置を提供することにある。

前述したような目的を達成するために、本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置は、各相別の電流回路を開閉する可動接触子及び固定接触子を絶縁物のケース内に密閉して内蔵し、アークガス排出孔を備え、互いに軸により連動するように接続される相別に設けられる複数の単極遮断ユニットと、前記単極遮断ユニットのうちいずれか１つに接続され、この単極遮断ユニットの内部の可動接触子を固定接触子に接触する又は固定接触子から分離するように開閉する主回路開閉機構と、前記主回路開閉機構をトリップさせるために前記主回路開閉機構に接続されるトリップバーと、前記トリップバーに対向して設置され、前記トリップバーを押圧して回転させる位置と前記トリップバーから離隔する位置との間で前記単極遮断ユニットの底面に対して垂直方向に移動できるガス圧シューターと、前記それぞれの単極遮断ユニットのケースの少なくとも一外側面上に突設される突出壁部であって、互いに対向しかつ垂直方向に延在する一対の壁部、及び前記一対の壁部の底部を互いに連結する１つの壁部とから構成されて、前記ガス圧シューターを垂直方向に移動可能に支持し、前記アークガス排出孔と連通するガス圧貯蔵空間部を形成する突出壁部とを含むことを特徴とする。

ここに、複数の単極遮断ユニットを互いに隣接して設けることとしてよく、上記の突出壁部を、隣り合う上記単極遮断ユニットの互いに対向するそれぞれのケース外側面上に突設し、互いに対向しかつ垂直方向に延在する上記一対の壁部と、この一対の壁部の底部を互いに連結する１つの壁部とで構成することにより、上記ガス圧貯蔵空間部を形成することとしてよい。

本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の一実施形態によると、単極遮断ユニットの内部に内蔵された可動接触子と固定接触子にそれぞれ取り付けられた接点の分離により発生したアークガスのアーク圧により配線用遮断器をトリップさせる。従って、従来の多段階機構動作によるトリップ過程に比べて、より迅速に配線用遮断器をトリップさせることができるという効果がある。
また、アークを短時間に遮断させることで遮断エネルギーが低減するため、機構部及び接点の損傷が減少する。従って、配線用遮断器の性能が向上し、短絡時に時間遅延による接点再接続による融着現象も防止できるという効果がある。

以下、図面に基づいて、本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の一実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の一実施形態の斜視図であり、図２は、図１のプレッシャートリップ装置のガス圧シューターの正面図であり、図３は、図１のプレッシャートリップ装置の突出壁部の正面図であり、図４は、図１のプレッシャートリップ装置の絶縁板の斜視図である。

図１を参照すると、本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の一実施形態は、短絡電流のような事故電流が回路に流れると、配線用遮断器の可動接触子１１３（図５を参照）と固定接触子１１２（図５を参照）との間で発生するアークにより発生するアークガス圧を利用して配線用遮断器をトリップさせる。

このために、本発明に係るプレッシャートリップ装置の一実施形態を含む配線用遮断器は、複数の相別単極遮断ユニット１１０、主回路開閉機構１２０、トリップバー１３０、ガス圧シューター１４０、突出壁部１５０、絶縁板１６０、及び復帰スプリング１７０を含む。
複数の単極遮断ユニット１１０は、配線用遮断器が３相交流用である場合、本実施形態のように３つで構成されるか、又は、中性極用の１つが追加されて４つで構成される。このような単極遮断ユニット１１０は互いに軸（図示せず）により連動するように隣接して接続される。

単極遮断ユニット１１０のケース１１１の内部には、各相別電流回路を開閉するための固定接触子１１２（図５を参照）及び可動接触子１１３（図５を参照）が内蔵される。
そして、単極遮断ユニット１１０の内部のアーク消弧部に該当する部位のケース１１１の外側面にはアークガス排出孔１１４（図７を参照）が備えられる。
主回路開閉機構１２０は、単極遮断ユニット１１０のうちいずれか１つに設置され、単極遮断ユニット１１０の内部の可動接触子１１３を固定接触子１１２に接触又は分離させる。本実施形態では、中間に位置した単極遮断ユニット１１０に設置された。

さらに、主回路開閉機構１２０は、通常、回路を手動で開閉するために矢印Ａ又はＢ方向に回転可能な操作ハンドル１２１と、該操作ハンドル１２１に一端部が連結されたスプリング（図示せず）と、可動接触子１１３を駆動するために上部は操作ハンドル１２１に連結され、下部は可動接触子１１３に連結されたリンク１２２と、該リンク１２２の中間軸に接続されるラッチ（図示せず）と、該ラッチ（図示せず）を係止又は解除するようにトリップバー１３０の回転軌跡内に設置されるラッチホルダー（図示せず）とから構成される。このような主回路開閉機構の構成は、公知の技術であるので、詳細な説明は省略する。

トリップバー１３０は、配線用遮断器をトリップさせるために主回路開閉機構１２０に連結される。このトリップバー１３０が回転すると、主回路開閉機構１２０のラッチホルダー（図示せず）が押されてラッチ（図示せず）が解除される。そうすると、スプリング（図示せず）の弾性復元力によりリンク１２２が屈曲して該リンク１２２に接続された可動接触子１１３（図５を参照）が持ち上げられ、可動接触子１１３（図５を参照）が固定接触子１１２（図５を参照）から分離されることにより、配線用遮断器がトリップされる。

図１及び図２を参照すると、ガス圧シューター１４０は、トリップバー１３０を回転させる。このために、ガス圧シューター１４０は、トリップバー１３０と直接 接触する傾斜面を有する先端部１４１と、細長い形状を有する胴部１４２と、アークガス圧Ｐ（図５を参照）を受けるために胴部１４２より大きい幅を有する基底部１４３とを含む。ここで、基底部１４３は、両側面に突設される突出部１４３ａを備える。
図１及び図３を参照すると、突出壁部１５０は、ガス圧シューター１４０を垂直方向に移動可能に支持し、アークガス排出孔１１４（図７を参照）と連通するガス圧貯蔵空間Ｓ１を形成する。このために、突出壁部１５０は、左側壁部１５１ａ及び右側壁部１５１ｂからなる一対の壁部と、該左側壁副１５１ａと右側壁部１５１ｂの下側（底部）を連結する下段壁部１５１ｃとから構成される。突出壁部１５０は、隣り合って接続する単極遮断ユニットの対向するそれぞれのケース外側面上に突設されて設けられる。

突出壁部１５０の左側壁部１５１ａと右側壁部１５１ｂは、上端部に開口１５３が形成されるように所定距離離れている。ガス圧シューター１４０が単極遮断ユニット１１０の底面に対して垂直移動するとき、該ガス圧シューター１４０の先端部１４１（図２を参照）及び胴部１４２（図２を参照）が該開口１５３を通過することにより、先端部１４１（図２を参照）がトリップバー１３０（図５を参照）を回転させる。
左側壁部１５１ａと右側壁部１５１ｂには、段差部１５５を有する垂直溝部１５４が形成される。垂直溝部１５４には基底部１４３（図２を参照）の突出部１４３ａ（図２を参照）が垂直方向に移動可能に挿入される。この垂直溝部１５４に挿入された突出部１４３ａ（図２を参照）により、ガス圧シューター１４０は、トリップバー１３０を押圧して回転する位置とトリップバー１３０から離隔する位置との間でのみ垂直移動する。

図１、図３、図４及び図７を参照すると、絶縁板１６０は、単極遮断ユニット１１０のアークガス排出孔１１４からアークガスが排出されるとき、隣接した他の単極遮断ユニット１１０のアークガス排出孔１１４にアークが移動して電気的短絡が発生することを防止する。このために、絶縁板１６０は、一対の隣接した単極遮断ユニット１１０間にアークガス排出孔１１４に対向して設置される。

絶縁板１６０は、下側に両端突起１６１が突設される。両端突起１６１は、左側壁部１５１ａと右側壁部１５１ｂの下側に備えられた収容溝１５６に挿入される。
図１及び図６を参照すると、アークガスのガス圧Ｐが消滅したとき、復帰スプリング１７０の復元力によりガス圧シューター１４０が元の位置に復帰する。このために、復帰スプリング１７０の一方側がガス圧シューター１４０の基底部１４３から上方に突出したスプリング支持突出部１４３ｂに嵌められ、他方側が右側壁部１５１ｂ（図３を参照）の上段部に備えられた凹溝状のスプリングシート部１５７（図３を参照）に収容される。
以下、図５〜図７を参照して、前述した図１〜図３の構成を有する本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の一実施形態の動作を説明する。

図５を参照すると、３相のうちいずれか１相に短絡電流が流れると、単極遮断ユニット１１０の内部の固定接触子１１２と可動接触子１１３との間では電磁反発力により両接点が分離されることでアークが発生する。
図６を参照すると、アークにより発生したアークガス圧Ｐにより、絶縁板１６０が隣接した他の単極遮断ユニット１１０のアークガス排出孔１１４の方に押される。そうすると、隣接した他の単極遮断ユニット１１０のアークガス排出孔１１４は、相間絶縁板１６０により塞がる。従って、隣接した単極遮断ユニット１１０にアークが移動して短絡事故の発生が防止される。

図６及び図７を参照すると、アークガスは、ガス圧貯蔵空間Ｓ１（図３を参照）にアークガス排出孔１１４を通じて排出される。前記排出されたアークガスは、ガス圧シューター１４０の基底部１４３の底面に復帰スプリング１７０の弾性力より大きいガス圧Ｐを加えることでガス圧シューター１４０を垂直に移動させる。

前記垂直に移動したガス圧シューター１４０の先端部１４１は、突出壁部１５０（図３を参照）の開口１５３（図３を参照）を通過してトリップバー１３０の一方側を押圧してトリップバー１３０を時計方向に回転させる。
図１及び図５を参照すると、トリップバー１３０が回転すると、主回路開閉機構１２０のラッチホルダー（図示せず）が押されてラッチ（図示せず）を解除する。そうすると、スプリング（図示せず）の弾性復元力によりリンク１２２が屈曲して該リンク１２２に接続された可動接触子１１３が持ち上げられ、可動接触子１１３が固定接触子１１２から分離されることにより、配線用遮断器がトリップされる。

本発明に係るプレッシャートリップ装置の一実施形態を含む配線用遮断器の斜視図である。 図１のプレッシャートリップ装置のガス圧シューターの正面図である。 図１のプレッシャートリップ装置の突出壁部の正面図である。 図１のプレッシャートリップ装置の絶縁板の斜視図である。 本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の動作を示す図である。 本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の動作を示す図である。 本発明に係る配線用遮断器のプレッシャートリップ装置の動作を示す図である。 従来の配線用遮断器の側面図である。 図８の配線用遮断器の斜視図である。 図８の配線用遮断器の係止部の結合状態を示す図である。 図１０のＡ部分の拡大図である。 図８の配線用遮断器の係止部の解除状態を示す図である。 図１２のＢ部分の拡大図である。

符号の説明

１１０ 単極遮断ユニット
１２０ 主回路開閉機構
１３０ トリップバー
１４０ ガス圧シューター
１５０ 突出壁部
１６０ 絶縁板
１７０ 復帰スプリング

Claims (8)

1. 各相別の電流回路を開閉する可動接触子及び固定接触子を絶縁物のケース内に密閉して内蔵し、アークガス排出孔を備え、互いに連動するように相別に設けられる複数の単極遮断ユニットと、
   前記単極遮断ユニットのうちいずれか１つに接続し、この単極遮断ユニットの内部の可動接触子を固定接触子に接触する、又は固定接触子から分離するように開閉する主回路開閉機構と、
   前記主回路開閉機構をトリップさせるために前記主回路開閉機構に接続されるトリップバーと、
   前記トリップバーに対向して設置され、前記トリップバーを押圧して回転させる位置と前記トリップバーから離隔する位置との間で、前記単極遮断ユニットの底面に対して垂直方向に移動できるガス圧シューターと、
   前記それぞれの単極遮断ユニットのケースの少なくとも一外側面上に突設される突出壁部であって、互いに対向しかつ垂直方向に延在する一対の壁部、及び前記一対の壁部の底部を互いに連結する１つの壁部とから構成されて、前記ガス圧シューターを垂直方向に移動可能に支持し、前記アークガス排出孔と連通するガス圧貯蔵空間部を形成する突出壁部と、
   を含み、
   前記複数の単極遮断ユニットは互いに隣接して設けられ、
   前記突出壁部は隣り合う２つの前記単極遮断ユニットの互いに対向するケース外側面に突設され、前記２つの単極遮断ユニットが隣接して設けられたとき、隣り合う単極遮断ユニットの対向する突出壁部同士が相対することにより、前記ガス圧貯蔵空間部が形成されることを特徴とする回路遮断器のプレッシャートリップ装置。
2. 前記ガス圧シューターは、
   前記トリップバーが一定方向に回転するように前記トリップバーに接触する傾斜面を有する先端部と、
   前記突出壁部の一対の壁部間で垂直方向に移動できる細長い形状の胴部と、
   アークガス圧力を受けるために前記胴部より大きい幅を有する基底部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。
3. 前記突出壁部の一対の壁部は、
   前記ガス圧シューターの垂直移動を許容するために、各上端部が水平方向に所定距離離隔して開口を形成し、
   前記トリップバーを押圧して回転させる位置と前記トリップバーから離隔する位置との間の移動距離に、前記ガス圧シューターの移動距離を制限する段差部を有する垂直溝部を備えることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。
4. 前記ガス圧シューターの基底部は、両側面に垂直方向に延設された突出部を備え、
   前記突出部は、前記一対の壁部上に形成される前記垂直溝部に移動可能に支持されることを特徴とする請求項３に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。
5. 一対の隣接した単極遮断ユニット間にそれぞれの前記アークガス排出孔に対向して設置され、１つの単極遮断ユニットのアークガス排出孔からアークガスが排出されるとき、隣接した他の単極遮断ユニットのアークガス排出孔にアークが移動することを防止する絶縁板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。
6. 前記絶縁板は下側に両端突起が突設され、前記両端突起は前記突出壁部の前記一対の壁部の下側に備えられた収容溝に挿入されることを特徴とする請求項５に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。
7. 前記突出壁部と前記ガス圧シューターとの間に設置され、アークガス圧が消滅したとき、前記ガス圧シューターを前記トリップバーから離隔する位置に復帰させる復帰スプリングをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。
8. 前記復帰スプリングの一方側は、前記ガス圧シューターの基底部に上方から突出したスプリング支持突出部に嵌められ、他方側は、前記一対の壁部少なくとも一方の上段部に凹溝状に備えられるスプリングシート部に収容されることを特徴とする請求項７に記載の配線用遮断器のプレッシャートリップ装置。

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