JP6018143B2 - 配線用遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、短絡時に発生するアークガスの流出による絶縁破壊を防止できる配線用遮断器に関する。

一般に配線用遮断器（Molded Case Circuit Breaker; MCCB）とは、開閉機構、トリップ装置などを絶縁物の容器内に一体に組み立てたものであり、通常の使用状態の電路を手動又は絶縁物の容器外の電気操作により開閉することができ、かつ過負荷や短絡などのときに自動的に電路を遮断する器具である。

例えば、三相回路に線間短絡が発生した場合に配線用遮断器の内部に設けられたトリップ装置が接点を分離して電路を遮断するが、接点分離時にアークが発生してプラズマ状態のアークガスが配線用遮断器内に備えられたアークガスベント手段から外部に排出される。

図１０は従来の特許文献１による回路遮断器用ベント手段を説明するための斜視図であり、インタラプタアセンブリ（interrupter assembly）７０の内部で発生したアークガスがインタラプタアセンブリ７０の下端の排気口８０からチャンバ領域１００に排出され、その後アークガスはチャンバ領域１００で三角形状のガス分岐部１１０により両側に分岐されてシュート９０から外部に排出される。

米国特許第７０３４２４１号明細書

しかし、従来の特許文献１によるアークガス排出構造においては、ケース１９０とインタラプタアセンブリ７０の結合時に生じる隙間からアークが流出し、ケース１９０の底面に備えられた三角形状のガス分岐部１１０の上面からアークが流出することにより、トリップ部の導体表面にアーク粉塵が吸着して導電路が形成されるので、内部導体間、及び内部導体とケース１９０の底面（大地）間の絶縁が破壊され、基準耐電圧２．２ｋＶに比べて耐力が低下するという問題があった。

よって、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、従来のインタラプタアセンブリの排気口から排気されたアークガスがケースとインタラプタアセンブリの結合時に生じる隙間から流出することなく、迅速に外部に排出されるようにした一体型密閉構造の配線用遮断器を提供することを技術的課題とする。

上記技術的課題を達成するために、本発明の一態様によれば、ケースと、インタラプタアセンブリと、排気案内部と、排気カバーとを含む配線用遮断器が提供される。

前記ケースは、線路側外部端子が接続される線路側端子部、及び負荷側外部端子が接続される負荷側端子部を備えてもよい。

前記インタラプタアセンブリは、前記ケースの内部に設けられ、アークガス排気口を備えて内部で発生したアークガスを排気してもよい。

前記排気案内部は、前記インタラプタアセンブリと前記端子部間に配置され、内部に排出チャンバを備えて前記アークガス排気口と前記端子部のベントシュート間でアークガス通路となってもよい。

前記排気カバーは、前記排気案内部を覆う構造で前記ケースに装着され、前記アークガス通路を密閉してもよい。

前記排気カバーの内面に密閉溝が形成され、前記インタラプタアセンブリの前記アークガス排気口に密閉突起が形成され、前記密閉突起が前記密閉溝に挿入結合されてもよい。

上記態様においては、インタラプタアセンブリのアークガス排気口に密閉突起を形成することにより、ケースとインタラプタアセンブリの結合時に生じる隙間からアークガスが流出することを防止することができる。

ここで、前記インタラプタアセンブリは、少なくとも一端に前記アークガス排気口を有するハウジングと、前記ハウジングの両側面に前記アークガス排気口と隣接して形成された気密保持溝とを含んでもよい。

前記ケースの内面に気密保持突起が形成され、前記気密保持溝と噛み合うように結合されてもよい。

また、前記排気カバーの内面に前記密閉溝を介して離隔して形成され、前記密閉突起と重なる構造で結合されるランド部をさらに含んでもよい。

前記密閉突起は、前記アークガス排気口の周囲面に沿って、一方の角部から他方の角部にわたって前記排気カバーと対向するように形成してもよい。

前記インタラプタアセンブリは、前記アークガス排気口の周囲面の角部にラウンド状に形成される結合溝をさらに含んでもよい。

前記排気カバーは、側面突出部と、結合部とを含んでもよい。

前記側面突出部は、前記ランド部の両端部に突出形成され、前記ランド部を連結してもよい。

前記結合部は、前記側面突出部と前記ランド部間を連結する部分にラウンド状に形成され、前記結合溝に挿入結合されてもよい。

本発明の配線用遮断器においては、インタラプタアセンブリの下端の排気口から排気されたアークガスがケースとインタラプタアセンブリの結合時に生じる隙間から流出することなく、迅速に外部に排出される。

本発明によるケースとインタラプタアセンブリの分解斜視図である。 本発明によるケースの底面斜視図である。 図２のケースとインタラプタアセンブリのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図２のケースの排気カバーが除去された状態を示す底面斜視図である。 図４のケースの底面図である。 本発明による排気カバーの内面を示す斜視図である。 図６の排気カバーの内面を示す平面図である。 図１のインタラプタアセンブリの底面斜視図である。 図５のケースのＸ−Ｘ線断面図である。 従来の特許文献１による回路遮断器用ベント手段を説明するための斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本発明は、配線用遮断器において線間短絡時に発生するアークガスの流出を防止するための密閉構造に関する。

特に、本発明は、配線用遮断器のケースとインタラプタアセンブリのハウジング間に生じる隙間を密閉するための密閉構造に関する。

図１は本発明によるケースとインタラプタアセンブリの分解斜視図であり、図２は本発明によるケースの底面斜視図であり、図３は図２のケースとインタラプタアセンブリのＩＶ−ＩＶ線断面図である。

本発明による配線用遮断器は、ケースと、インタラプタアセンブリ２２０と、アークガス排出システムとを含む。

一実施形態による遮断器は、Ｒ、Ｓ、Ｔ相、すなわち三相３線式の電源（Line）で構成される。

ケースは、製品の外形及び骨格となる上部ケースと下部ケース２１０に分けられる。上部ケースは、遮断器のオン／オフ手動操作のためのハンドルを備え、上方に位置してカバーの役割を果たす。下部ケース２１０は、インタラプタアセンブリ２２０やトリップ部などの内部部品を収容し、下方に位置して本体の役割を果たす。

特に、下部ケース２１０は、一方向の側面が他方向の側面より長い箱型構造からなり、長いほうを長さ方向、短いほうを幅方向とすると、下部ケース２１０の長さ方向両端部にそれぞれ電源側端子部２１１と負荷側端子部２１２が備えられ、電源及び負荷を接続することができる。ここで、電源側端子部２１１及び負荷側端子部２１２は四方が閉鎖されており、長さ方向に開口している。

また、電源側端子部２１１と負荷側端子部２１２の間にインタラプタアセンブリ２２０を収容するための内部空間２１４が備えられ、内部空間２１４は幅方向に間隔をおいて長さ方向に長く形成された隔壁により相毎に区画されており、三相の電源が独立して負荷側に接続又は遮断される。ここで、内部空間２１４の上面は開口している。

インタラプタアセンブリ２２０は、３つの相毎にそれぞれ備えられ、下部ケース２１０に区画された各内部空間２１４にそれぞれ挿入装着され、各相の接点を開閉する機能を有する。

インタラプタアセンブリ２２０は、長さ方向の中心線を基準に左右対称に分割されたハウジング２２１と、ハウジング２２１の内部に備えられた可動台２２３及び固定台２２４と、アークガスを消弧する消弧部２２６とを含む。

固定台２２４は、ハウジング２２１の内部に対角線方向に配置固定され、固定台２２４の一端部に固定接点２２４ａがそれぞれ固定されるように設けられる。ここで、固定接点２２４ａは、可動台２２３に備えられた可動接点２２３ｃの回動半径範囲内に位置する。

可動台２２３は、中心がハウジング２２１の中心部に位置するシャフトに回動可能なヒンジ構造で結合される可動台本体２２３ａと、可動台本体２２３ａから互いに反対方向に長く延びる可動台アーム部２２３ｂと、可動台アーム部２２３ｂの端部にそれぞれ備えられた可動接点２２３ｃとから構成される。ここで、可動接点２２３ｃは、可動台２２３の回動と連動して固定接点２２４ａに接離する。

消弧部２２６は、固定台２２４から遠ざかる可動台２２３の回動方向に離隔して配置される複数のグリッド２２５を備え、ハウジング２２１の内部に固定台２２４の固定接点２２４ａと隣接するように対角線方向に位置し、可動接点２２３ｃと固定接点２２４ａ間から発生するアークを消弧（消滅）する役割を果たす。グリッド２２５は、アークがグリッド２２５間の隙間に進入するように誘導することにより、アークを切断することができ、かつグリッド２２５の端部に延長させて消滅させることができる。

図４は図２のケースの排気カバーが除去された状態を示す底面斜視図であり、図５は図４のケースの底面図であり、図６は本発明による排気カバーの内面を示す斜視図であり、図７は図６の排気カバーの内面を示す平面図である。

アークガス排出システムは、ハウジング２２１に備えられたアークガス排気口２２２と、端子部に備えられたベントシュート２１３と、アークガス排気口２２２とベントシュート２１３間に配置される排気案内部２３０とから構成される。

アークガス排気口２２２は、ハウジング２２１の両端部に消弧部２２６と隣接して形成され、インタラプタアセンブリ２２０の内部で接点間に発生したアークガスをアークガス排気口２２２から外部に排出することができる。

電源側端子部２１１及び負荷側端子部２１２は、外部の電源側ターミナル又は負荷側ターミナルが接続される部分であり、各端子部を介して両側面にベントシュート２１３が形成されることにより、アークガスが外部に排出される。

トリップ部は、下部ケース２１０の内部に負荷側端子部２１２に隣接して設けられ、後述する排気案内部２３０の上部に配置され、例えば線間短絡時に接点を自動で分離する機能を有する。

排気案内部２３０は、下部ケース２１０の中間の内部空間２１４と端子部間にそれぞれ配置され、アークガス排気口２２２とベントシュート２１３間に位置してアークガス通路となる排出チャンバ２３１を備える。

また、排気案内部２３０は、遮断器の設置座面に接する下部ケース２１０の底面から高さ方向に離隔して配置された遮蔽部材２３４を備え、下部ケース２１０の内部空間と排出チャンバ２３１を別個の独立空間として区分する。この遮蔽部材２３４は、排出チャンバ２３１に排出されるアークガスが下部ケース２１０の内部に流入することを根本的に防止するだけでなく、ベントシュート２１３から迅速に排出されるようにする。

遮蔽部材２３４は、プレート構造からなり、遮蔽部材２３４の一端部が負荷側端子部２１２に接触し、遮蔽部材２３４の他端部が負荷側端子部２１２からアークガス排気口２２２に向かって水平に延設されてアークガス排気口２２２に接触する。

また、排気案内部２３０の一側（アークガス排出方向Ｙの上流側）で断面コ字状の挿入部２３２がアークガス排気口２２２の外面を覆う構造を有する。例えば、アークガス排気口２２２が四角形の閉断面形状を有し、挿入部２３２がアークガス排気口２２２の外面のうち隣接する３面を覆うコ字状に形成され、挿入部２３２が排出チャンバ２３１に連通するように形成される。こうすることにより、インタラプタアセンブリ２２０が下部ケース２１０の内部に挿入装着される際にアークガス排気口２２２が挿入部２３２に挿入され、インタラプタアセンブリ２２０の内部で発生したアークガスが排出チャンバ２３１に排出されるようになる。

また、排気案内部２３０は、アークガス排気口２２２から排出されたアークガスを両側に分岐し、相毎に離隔して配置された一対のベントシュート２１３にガスの流れを誘導する三角形のガス分岐部２３３を備える。

ガス分岐部２３３は、遮蔽部材２３４の端部に三角形状に形成される。

ガス分岐部２３３の三角形の頂点部分は、アークガス排気口２２２の幅方向中心線と一致する。

ガス分岐部２３３の三角形の頂点部分は、アークガス排出方向にアークガス排気口２２２の終端部から所定の間隔Ｇで離隔して配置され、アークガスの流動抵抗を最小限に抑えることにより、アークガスが迅速に排出されるようにする。

ここで、アークガス排気口２２２とガス分岐部２３３の三角形の頂点間の間隔は、特に限定されるものではないが、ガスの流動抵抗を最小限に抑えることができる距離であることが好ましい。

こうすることにより、アークガス排気口２２２とガス分岐部２３３の三角形の頂点間に間隔がない場合に比べて流動抵抗が低下することは、実験により確認されている。

ガス分岐部２３３は、三相電源の相毎に区画された別個の空間にそれぞれ離隔して配置される。

排気案内部２３０は、遮断器の設置座面と対向する面に開口部を有する。

排気カバー２４０は、ケースの底面に脱着可能に装着され、排気案内部２３０の開口部を密閉する。

インタラプタアセンブリの内部で発生したアークガスの排出経路に着目すると、アークガスは相毎に独立したアークガス排出経路を有する。すなわち、アークガスは、アークガス排気口２２２、排出チャンバ２３１を経由し、ガス分岐部２３３により両側に分岐されてベントシュート２１３から外部に排出される。

ここで、インタラプタアセンブリ２２０のアークガス排気口２２２から排気されたアークガスは、インタラプタアセンブリ２２０と排気カバー２４０間の隙間から流出することがあるので、インタラプタアセンブリ２２０と排気カバー２４０間の隙間を密閉する必要がある。

インタラプタアセンブリ２２０のアークガス排気口２２２は、排気案内部２３０の挿入部２３２に挿入されて排出チャンバ２３１の内部に露出しており、下部ケース２１０の底面部に装着された排気カバー２４０とアークガス排気口２２２間に隙間が生じることがある。

本発明は、前述した隙間を防止するための密閉突起２２２１を提供する。

図８は図１のインタラプタアセンブリの底面斜視図であり、図９は図５のケースのＸ−Ｘ線断面図である。

密閉突起２２２１は、インタラプタアセンブリ２２０のハウジング２２１に備えられ、アークガス排気口２２２の閉断面のうち排気カバー２４０と対向する面の縁部に沿って、ガス排出方向に対して垂直方向Ｘに長く連続して突出形成される。ここで、アークガス排気口２２２の両側角部はラウンド状に形成され、密閉突起２２２１は排気カバー２４０と対向するアークガス排気口２２２の周囲面のうち一方の角部から他方の角部にわたって形成される。

排気カバー２４０の内面には密閉溝２４１が形成される。密閉溝２４１は、密閉突起２２２１が噛み合うように嵌められる部分である。この密閉溝２４１を介して両側にランド部２４２が形成され、ランド部２４２は、密閉突起２２２１が密閉溝２４１に挿入されると密閉突起２２２１の両側面と重なる構造で結合される。

ここで、密閉突起２２２１は、アークガス排出方向に対して垂直方向に長く形成されるのでガスの流出を遮るのに効果的であり、密閉突起２２２１とランド部２４２の互いの側面が重なる構造であるため、アークガスの移動距離を増加させることにより、アークの流出防止効果を最大化させることができる。

ランド部２４２はガス排出方向に離隔して形成され、ランド部２４２の両端部に側面突出部２４３が形成されてランド部２４２間を連結する。また、側面突出部２４３とランド部２４２間を連結する部分に結合部２４４がラウンド状に形成される。

また、アークガス排気口２２２の両側角部に結合溝２２２３がラウンド状に形成され、結合部２４４が結合溝２２２３に挿入結合され、排気カバー２４０とアークガス排気口２２２が二重に重なる構造となることにより、アークガスの流出防止効果を倍加させることができる。

アークガス排気口２２２から排気されたアークガスは、排出チャンバ２３１において下部ケース２１０の内部隙間から流入することがある。すなわち、アークガス排気口２２２が挿入される挿入部２３２との隙間から流入する可能性がある。

本発明は、アークガスが下部ケース２１０の内部空間に流入することを防止するための気密保持溝２２２２を提供する。

気密保持溝２２２２は、インタラプタアセンブリ２２０のハウジング２２１に備えられ、特にアークガス排気口２２２の両側面にリセスされた凹状に形成される。

排気案内部２３０の挿入部２３２の内面に気密保持突起２３５が気密保持溝２２２２と噛み合うように突出形成され、気密保持突起２３５と気密保持溝２２２２が面接触して接触面積が増大することにより、アークガスがインタラプタアセンブリ２２０のハウジング２２１と下部ケース２１０間の隙間から流入することを防止する。

よって、本発明によれば、インタラプタアセンブリ２２０の下端の排気口２２２から排気されたアークガスが、下部ケース２１０とインタラプタアセンブリ２２０の結合時に生じる隙間から流出することなく、迅速に外部に排出される。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態を含むものである。

２１０ 下部ケース
２１１ 電源側端子部
２１２ 負荷側端子部
２１３ ベントシュート
２２０ インタラプタアセンブリ
２２１ ハウジング
２２２ アークガス排気口
２２２１ 密閉突起
２２２２ 気密保持溝
２２２３ 結合溝
２３０ 排気案内部
２３１ 排出チャンバ
２３５ 気密保持突起
２４０ 排気カバー
２４１ 密閉溝
２４２ ランド部
２４３ 側面突出部
２４４ 結合部

Claims (5)

1. 線路側外部端子が接続される線路側端子部、及び負荷側外部端子が接続される負荷側端子部を備えるケースと、
   前記ケースの内部に設けられ、線路側接点と負荷側接点を接離し、前記接点の開閉時に発生したアークガスをアークガス排気口から排気するインタラプタアセンブリと、
   前記インタラプタアセンブリと前記端子部間に配置され、前記アークガスが前記端子部のベントシュートから外部に排出されるように前記アークガス排気口と前記ベントシュート間でアークガス通路となる排気案内部と、
   前記アークガスが前記排気案内部から前記ケースの内部空間に流入することを防止するように前記排気案内部と前記ケースの内部空間とを区画する遮蔽部材と、
   前記排気案内部から前記遮蔽部材の逆方向に開口する開口部を開閉するように前記ケースの底面に着脱可能に装着される排気カバーと、
   前記アークガスが前記排気カバーと前記アークガス排気口間から前記排気カバーの外部に流出することを防止するように前記アークガス排気口から前記排気カバーに対向する方向に突出形成される密閉突起と、
   前記密閉突起が挿入されて噛み合うように前記排気カバーの内面に形成される密閉溝と、
   アークガス排出方向に前記密閉突起の両側面と重なるように前記密閉溝を介して離隔して前記排気カバーの内面から突出形成される突出部と、を含む、配線用遮断器。
2. 前記インタラプタアセンブリは、
   少なくとも一端に前記アークガス排気口を有するハウジングと、
   前記ハウジングの両側面に前記アークガス排気口と隣接して形成された気密保持溝とを含み、
   前記ケースの内面に形成され、前記気密保持溝と噛み合うように結合される気密保持突起をさらに含む、請求項１に記載の配線用遮断器。
3. 前記アークガス排気口は、四角形状からなり、
   前記密閉突起は、前記アークガス排気口の周囲面のうち、一方の角部から他方の角部にわたって前記排気カバーと対向するように形成される、請求項１又は２に記載の配線用遮断器。
4. 前記インタラプタアセンブリは、
   前記アークガス排気口の周囲面の角部に角を丸めた状態となるように形成される結合溝をさらに含み、
   前記排気カバーは、
   前記突出部の両端部に突出形成され、前記突出部を連結する側面突出部と、
   前記側面突出部と前記突出部間を連結する部分に角を丸めた状態に形成され、前記結合溝に挿入結合される結合部と、をさらに含む、請求項３に記載の配線用遮断器。
5. 前記排気案内部は、
   前記アークガス排気口が挿入され、前記アークガス排気口を覆う構造からなる挿入部と、
   前記アークガスが両側に分岐されて前記ベントシュートに誘導されるように前記遮蔽部材に形成されるガス分岐部と、を含む、請求項１に記載の配線用遮断器。

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