JP6435210B2 - 電気サーキットブレーカのための、粒子状物質および圧力のリダイレクションシールド - Google Patents

Description

本発明は、サーキットブレーカのための、特に磁気サーキットブレーカのためのシールドまたはバリアに関し、より詳細には、サーキットブレーカ内の過負荷（オーバーロード）事象の間に、微粒子の破片および空気圧をサーキットブレーカ機構から離れる方向にリダイレクトするのに使用されるシールドおよびバリアに関する。

サーキットブレーカ（回路遮断器）は、電気回路（例えば、データ通信回路などの通信用途の回路）または電気的な構成要素（例えば、モータ、コンピュータ等）を、過負荷または短絡（例えば、漏電）によって引き起こされるダメージから保護するように設計される、手動または自動で動作する機械スイッチである。ブレーカの基本的な機能は、過負荷状態を感知し、電流の流れを遮断することである。サーキットブレーカは、個人の家庭用電気器具を保護する小型デバイスから、一都市全体に給電する高圧回路を保護するために設計される大型の開閉装置に至るまで、様々なサイズで製造される。このようなブレーカの用途は通信用途も含み、ブレーカは、通常はラックシステム内のノード位置に配置され、互いに離間される。

そのようなダメージから保護するのに使用される別のデバイスまたは電気部品は、ヒューズである。しかしながら、ブレーカは、いったん動作すると交換されなければならないヒューズとは異なる。一方で、サーキットブレーカは、一旦、トリップされると通常動作を再開するために、（手動または自動のいずれかで）リセットされるように意図される。

全てのサーキットブレーカは、それらの動作の共通の特徴を有しているが、細部は、電圧クラスや定格電流、サーキットブレーカの種類によって実質的に異なり得る。一般に、サーキットブレーカは過負荷状態を検出しなければならない。いわゆる低電圧のサーキットブレーカにおいては、これはブレーカの筐体または包囲体（enclosure）内で行われるのが通常である。大電流または高電圧用のサーキットブレーカは、障害電流を検知し、かつ、トリップ開放機構を動作させるように、パイロット装置と共に配置されるのが通常である。一旦、障害が検出されると、サーキットブレーカ内のコンタクトは、回路を遮断するために開放されなければならない。サーキットブレーカ内に含まれる、（スプリングや圧縮空気などを用いた）機械的に蓄積されたエネルギーには、コンタクトを引き離すのに使用されるものもあるが、必要とされるエネルギーの中には、障害電流それ自体から獲得され得るものもある。ブレーカのトリップを引き起こす障害状態が一旦、取り除かれると、遮断した回路にパワーを回復させるために、コンタクトは再び閉じられなければならない。

電流がブレーカの動作によって遮断されると、アークが発生される（すなわち、可動コンタクトと固定コンタクトとの間である）。それゆえ、サーキットブレーカおよびそのコンタクトは、極端な加熱を伴わずに通常動作の負荷電流を伝えなければならず、かつ、回路を遮断（開放）する際に生成されるアークの熱に耐えなければならない。コンタクトは、通常、銅または銅合金、銀合金やその他の高伝導性の材料から製造される。コンタクトの耐用期間は、電流を遮断する間のアークによる、コンタクト材料の消耗によって制限される。この結果、小型サーキットブレーカ（ＭＣＢ）および配線用サーキットブレーカ（ＭＣＣＢ）は、コンタクトが摩耗すると処分されるのが通常である。

特定のタイプのブレーカ（例えば、何らかの方法で、空気を用いてアークを消滅させるもの）において、アークの熱は、ブレーカの筐体内の空気圧力の急激な局所的増加も引き起こし得る。通常、筐体は出口またはポートを有して設計されるので、アークの結果として生じる圧縮された空気はこのポートに向けられ、筐体から出ていく。ブレーカおよびその筐体は、アークの消滅を促進させるために、別の特徴（例えば、アークバッフル（邪魔板）、圧縮空気、真空、オイル等）を含むこともできる。さらに、このようなアーク放電は、微粒子の破片を作り出すこともある。

しかしながら、これらのポートや関連する設計上の特徴に関わらず、筐体内の増加した空気圧は、微粒子の破片が筐体内で分散される原因となり得る。これは、筐体内の別の構成要素の付着物の原因となることがあり、この結果、ブレーカの耐用期間を縮めることもあり、それゆえ、ブレーカの早期の交換を必要とする。このような付着物を示す磁気ブレーカの写真図が、図１Ａ〜図１Ｃに提供されている。

通常の動作状態の間のトリップに加えて、ブレーカの動作能力を評価し、同様に、過酷な状況の下で安全に電流を遮断するブレーカの能力を評価するために、ブレーカは、過負荷状態および／または高い遮断電流状態での厳しいテストプロセスを受ける。この厳しいテストには、高電流状態での繰り返しの短絡テストが含まれる。最初の適性タイプの試験の後、ブレーカ製造の継続的な品質を検査するために、サーキットブレーカは同様の方法で定期的にテストされる。このようなテストには、負荷条件または短絡条件の下での度重なるテストが含まれるので、構成要素の広範囲にわたる付着物の可能性が高い。このような広範囲にわたる付着物は、このようなテストの間にサーキットブレーカがリセットされないことを招くこともあり、また、ブレーカが動作不能の状態となる可能性を招くこともある。このようなテスト中のトリップの後に、ブレーカがリセットされ得ない場合、これは、所望または意図された動作条件下での使用に対するブレーカの適合性に影響を及ぼし得る。

このような付着物を制限するために、シールドまたはバリアを提供する試みがなされてきたが、このような試みは、完全に効果的であることが証明されていない。ここで図２Ａを参照すると、標準的なシアピン(sear pin)のトリップ機構を有する磁気サーキットブレーカの不等角投影図が示してあり、これはブレーカのトリップ機構に近接して搭載された従来のシールド（遮蔽）部分も含む。従来の設計では、シールド部分は、トリップ機構の一方の側に延在する概ねＵ字型の部材と、このＵ字型の部材の一方の側部から外側に延在するシールドまたはバリアとを含む。このシールド部分において、トリップ機構の設計部分はシールド部分によって覆われない。

ここで図２Ｂも参照すると、トリッピングまたは短絡事象の後に続く微粒子の破片および加圧または圧縮された空気の流路の方向を示す図２Ａのシールド／バリアの説明図が示してある。本明細書に示すように、ブレーカが短絡事象によりトリップされると、アークが発生し、ブレーカの筐体内で、微粒子の創出と空気の局所的な加圧とが引き起こされる。図２Ａに示したシールド部分の場合、加圧空気および微粒子は、このシールド部分の右側に沿って流れ、そこを通り過ぎて、トリップ機構の領域へ流れる。左側では、空気は横方向に延在するシールド／バリアによって偏向されるが、シールド／バリアの周辺を通過するのを妨げない。それゆえ、微粒子および加圧空気は、最終的にトリップ機構領域に進入できる。この結果、上述のシールド部分は、トリップ機構の付着物を削減するのに十分に効果的でない。

それゆえ、ブレーカ、特に磁気ブレーカのための新たなシールド部分と、それに関連する方法とを提供するのが望ましい。特に、従来技術のブレーカと比較して、ブレーカをトリップする過負荷事象の結果として生じる微粒子の破片からトリップ機構をより効果的に遮蔽するシールド部分を提供することが望ましい。また、従来技術のデバイスと比較して、ブレーカのトリップ機構から空気の流れをより効果的にリダイレクトできるシールドを提供することも望ましい。このようなシールド／バリアを組込むブレーカは、好ましくは、従来技術のデバイスと比較して製品寿命を改善し、また、このようなブレーカを保持する人に、従来のブレーカを保守点検する高度な熟練者になることを要求しない。

本発明は、電気ブレーカ（例えば、磁気電気ブレーカ）のためのバリアまたはシールドと、このようなバリアを含む電気ブレーカとを特徴とする。さらに詳細には、このようなバリアは、微粒子の破片がブレーカの重要な領域に移動して、ブレーカの構成要素（例えば、トリップ機構）の受容できない付着物をもたらすことから適切に保護でき、またはこれを効果的に阻止できる。さらに、このようなバリアは、ブレーカおよびその筐体内の他の特徴と協働して、アーク事象の結果として生じる加圧空気をブレーカ内の可動部分から離れる方向にリダイレクトするのを容易にでき、この結果、加圧空気はブレーカの筐体から適切に出ていく。このようなバリアおよびブレーカは、データ通信に関連して使用される回路などの通信用途での使用に特に適している。しかしながら、本発明のバリアおよびブレーカが、通信用途のみに限定されないことを認識すべきである。

さらに、このようなバリアまたはシールドは、両方とも様々なサーキットブレーカの設計の構成および定格電流に適合するように、容易に拡大または縮小され、かつ、再構成できる。また、本発明のこのようなシールドまたはバリアは、トリップ機構内部のシアピンの汚染物質または付着物を有利に著しく減少させ、同様に、特にこのようなシールドのないブレーカと比較して、ブレーカの機構チャンバにおける全体の汚染を減少させる。

最も広範な態様では、本発明は、第１のサイドセグメントと第２のサイドセグメントのうちの少なくとも１つを含む電気ブレーカのための圧力リダイレクトバリアを特徴とする。別の実施形態では、このような圧力リダイレクトバリアは、第１のサイドセグメントと第２のサイドセグメントの両方を含む。本明細書にも示すように、このような圧力リダイレクトバリアは、加圧空気で運ばれる微粒子の破片をリダイレクトすること（向きを変えること）もでき、これにより、汚染物質および付着物の可能性を減少させる。

第１のサイドセグメントは、ブレーカのトリッピング機構の第１の側部に沿って設置されるように配置される。また、第１のサイドセグメントは、第１のセクション、第２のセクションおよび第３のセクションを含む。第１のセクションは、第１のセクションから外側に、第１のセクションに対してある角度で延在するように、第２のセクションに結合される。第３のセクションは、第２のセクションから外側に、第２のセクションに対してある角度で延在するように第２のセクションに結合され、その結果、第３のセクションの表面に沿って流れるガスは、第３のセクションの表面に対してある角度でリダイレクトされる。

第２のサイドセグメントは、ブレーカのトリップ機構の第２の側部に沿って設置されるように配置され、第２の側部は、第１の側部に対向している。第４のセクションは、第４のセクションから外側に、第４のセクションに対してある角度で延在するように、第５のセクションに結合される。第６のセクションは、第５のセクションから外側に、第５のセクションに対してある角度で延在するように、第５のセクションに結合され、この結果、第５のセクションの表面に沿って流れるガスは、第５のセクションの表面に対してある角度でリダイレクトされる。

別の実施例では、第１、第２、および第３のセクションは、第１のセクションと第３のセクションとが互いに対向するように配置され、これにより、この３つのセクションはオープンエンドの構造（端の開いた構造）を形成する。さらに、第４、第５および第６のセクションは、第３のセクションと第６のセクションとが互いに対向するように配置され、これにより、この３つのセクションはオープンエンドの構造を形成する。より詳細な実施形態では、第１のサイドセグメントと第２のサイドセグメントのそれぞれは、概ねＵ字型の構造のセクションを形成するように構成および配置される。

さらに別の実施形態において、このような圧力リダイレクトバリアは、第１および第２のサイドセグメントのそれぞれをトリッピング機構に固定するように、かつ、第１および第２のセグメントのそれぞれの配向をトリッピング機構に対して保持するように、固定機構を含む。

本発明の一態様によれば、第１〜第５のセグメントを含む電気ブレーカのためのバリアまたはシールド（例えば、微粒子の破片および圧力のリダイレクトバリア）が特徴とされる。第１のセグメントは、第１のサイドセクション、第２のサイドセクションおよび底部セクションを含み、第１および第２のサイドセクションと、底部セクションとは、概ねＵ字型の構造を形成するように互いに結合される。第２および第３のセグメントは、第１のセグメントに結合される。別の実施形態では、底部セクションの長さは、第１および第２のサイドセクションの水平方向の突出と同様に、第２および第３のセグメントの上面の長さと異なる。

より具体的には、第２のセグメントは、第１のサイドセクションから外側に、第１のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第１のサイドセクションに結合される。また、第３のセグメントは、第２のサイドセクションから外側に、第２のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第２のサイドセクションに結合される。このような構成および配置により、サイドセクションのいずれの表面に沿ってまたはそこと平行に流れるガスは、それぞれの第１のセグメントのサイドセクションに対してある角度で流れるように、それぞれ第２セグメントおよび第３のセグメントによってリダイレクトされる。

第４のセグメントは、第２のセグメントから外側に、第２のセグメントに対してある角度で延在するように、第２のセグメントに結合される。さらに、第５のセグメントは、第３のセグメントから外側に、第３のセグメントに対してある角度で延在するように、第３のセグメントに結合される。このような構成および配列により、第２のセグメントの表面に沿って流れるガスは、第２のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされ、第３のセグメントの表面に沿って流れるガスは、第３のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされる。また、第２および第３のセグメントの外側に延在する部分は、ブレーカのトリップ機構の大部分を覆うように、縦の方向に延在する。

さらに別の実施形態では、それぞれ第１または第２のサイドセクションと結合した第２〜第５のセグメントは、第２および第３の概ねＵ字型の構造を形成するように配置される。この方法で、第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスおよび／または微粒子（例えば、微粒子の破片）は、これらのＵ字型の構造によって概ねリダイレクトされ、この結果、ガス／微粒子は、第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスと概ね反対の方向に流れるようにリダイレクトされる。それゆえ、このような構造は、アーク放電の結果として生じる加圧空気および微粒子の破片を、ブレーカの特定の特徴（例えば、ブレーカ内の重要な特徴および／または可動特徴）から離れる方向にリダイレクトするのを容易にし、それゆえ、加圧空気および微粒子の破片は、ブレーカの筐体から適切に出ていくことができる。

本発明の別の態様によれば、許容できない過渡的条件または動作条件の下で、ブレーカに電流の流れを妨害させるトリップ機構またはトリッピング機構と、トリッピング機構に対して所望の方向に維持されるように配置されたシールドまたはバリア（例えば、微粒子および圧力のリダイレクトバリアまたはシールド）とを含むサーキットブレーカが特徴とされる。より詳細には、このような微粒子および圧力のリダイレクトバリアは、第１〜第５のセグメントを含む。

第１のセグメントは、第１のサイドセクション、第２のサイドセクションおよび底部セクションを含み、第１および第２のサイドセクションと底部セクションとが、概ねＵ字型の構造を形成するように相互に結合される。第２および第３のセグメントは、第１のセグメントに結合される。別の実施例では、底部セグメントの長さは、第１および第２のサイドセクションの水平方向の突出と同様に、第２および第３のセグメントの上面の長さと異なる。

より具体的には、第２のセグメントは、第１のサイドセクションから外側に、第１のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第１のサイドセクションに結合される。また、第３のセグメントは、第２のサイドセクションから外側に、第２のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第２のサイドセクションに結合される。このような構成および配置により、サイドセクションのいずれの表面に沿ってまたはこれと並行に流れるガスは、それぞれ第１のセグメントのサイドセクションに対してある角度で流れるように、それぞれ第２のセグメントまたは第３のセグメントによってリダイレクトされる。また、第２および第３のセグメントの外側に延在する部分は、ブレーカのトリップ機構の大部分を覆うように、縦の方向に延在する。

第４のセグメントは、第２のセグメントから外側に、第２のセグメントに対してある角度で外側に延在するように、第２のセグメントと結合される。このような構成および配置により、第２のセグメントの表面に沿って流れるガスは、第２のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされる。さらに、第５のセグメントは、第３のセグメントから外側に、第３のセグメントに対してある角度で延在するように、第３のセグメントに結合される。上述のように、このような構成および配置により、第３のセグメントの表面を沿って流れるガスは、第３のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされる。別の実施形態では、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントの長さに沿って延在する。

本発明の、微粒子の破片および圧力のリダイレクトバリアならびにサーキットブレーカの実施形態において、このような微粒子の破片および圧力のリダイレクトバイリアのための第１〜第５のセグメントは、第１〜第５セグメントが、電気ブレーカのトリップ機構に対して配向される場合に、セグメントが、例えば過負荷事象の結果生じる加圧ガスの流れを、ブレーカの排出ポートに向けてリダイレクトする圧力リダイレクトバリアを形成するようなサイズとされる。

さらに別の実施形態では、第１〜第５のセグメントは、短絡事象に関連するアークによって発生される微粒子の破片が、動作機構に入り込むことから実質的にリダイレクトされるようなサイズおよび配向とされる。すなわち、第１〜第５のセグメントは、トリップ機構およびブレーカの他の構造および機能の付着物の可能性を実質的に減少させるように構成可能である。

さらに別の実施形態では、第１のセグメントは前端部および後端部を含む。第１および第２のサイドセクションは、それらの端部が、前端部から後端部へ、ある角度で傾斜するように構成され、これにより、第２および第３のセグメントのそれぞれの上面は、傾斜面を形成する。

さらに別の実施形態において、第１、第４および第５のセグメントは、第４のセグメントが第１のサイドセクションの対向する表面と平行になるように、かつ、第５のセグメントが第２のサイドセクションの対向する表面と平行になるように、配置される。

さらに別の実施形態では、本発明の、微粒子の破片および圧力のリダイレクトバリアおよびサーキットブレーカは、第１〜第５のセグメントが、ブレーカのトリップ機構またはトリッピング機構に対して所望の方向に維持されるように第１のセグメントを電気ブレーカに固定する固定機構を含む。

別の実施形態では、第２および第４のセグメントと、第３および第５のセグメントが、第１のセグメントのそれぞれ第１または第２のサイドセクションと結合して配置されて、２つの概ねＵ字型の構造を形成する。より詳細な実施形態では、第１〜第５のセグメントは、中心のＵ字型の構造と、２つの外側のＵ字型の構造とを形成するように配置され、中心のＵ字型の構造の開口端は、外側のＵ字型の構造の開口端と反対の向きである。

さらに別の特定の実施形態では、中心のＵ字型の構造は、トリッピング機構の少なくとも主要部分の周辺に設置されるように配置される。また、２つの外側のＵ字型の構造のそれぞれは、トリッピング機構から外側に延在して、トリップ機構の上部側および底部側から外側に延在する開口領域（すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから延在する領域）の少なくとも一部分を閉塞または遮蔽するように配置される。

さらにより具体的な実施形態では、第１のセグメントは、トリッピング機構のかなりの部分に延在して、アークに関連する微粒子や加圧ガスからトリッピング機構を直接的に遮蔽するように寸法を設定される。この点に関し、トリッピング機構のかなりの部分という言い方は、過負荷もしくは高電流条件に応答するトリッピング機構の動作、または電気ブレーカのその他の機能を侵害もしくは妨害することなく、最大限にトリッピング機構の垂直面および水平面を覆うことを意味すると解すべきである。

さらにより具体的な実施形態では、第２および第３のセグメントは、トリッピング機構の対向する側部（例えば、上側および底側）から延在する、ブレーカ内の開口領域（すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから延在する領域）のかなりの部分を閉塞または閉鎖するようにそれぞれ寸法を設定される。この点に関して、開口領域のかなりの部分という言い方は、過負荷もしくは高電流条件に応答するトリッピング機構の動作、または電気ブレーカの機能を侵害もしくは妨害することなく、最大限にトリッピング機構の上側または底側のいずれかから延在する開口領域を閉鎖または閉塞することを意味すると解するべきである。

さらに具体的な実施形態では、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントと、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のセクションと結合して寸法設定および配置されて、それゆえ、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントから外側に延在する各外側のＵ字型の構造の側部を個々に形成する。本発明の一態様によれば、第４および第５のセグメントは、ガスが、それぞれ第２および第３のセグメント周辺をブレーカの特定の開口領域に向かって流れる可能性を少なくとも最小化するか取り除くために、それぞれ第２および第３のセグメントの表面を流れるガスの流れを閉塞または閉鎖するように、この側部が十分に外側に延在するように寸法を設定される。

より詳細な実施形態では、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントの十分な長さに沿って縦の方向に延在するように、かつ、ガスがそれぞれ第２のセグメントおよび第３のセグメント周辺を特定の開口領域に向かって流れる可能性を少なくとも最小化するか取り除くように寸法を設定される。さらに、第４および第５のセグメントは、側部が第４および第５のセグメントと概ね平行の方向にガスの流れをリダイレクトさせるように寸法を設定される。

この方法で、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスおよび／または微粒子は、外側のＵ字型の構造によって概ねリダイレクトされ、この結果、ガス／微粒子は、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスと概ね反対の方向に流れるようにリダイレクトされる。それゆえ、このような構造は、アーク放電の結果生じる加圧空気および微粒子の破片を、トリッピング機構を含むブレーカの特定の特徴から離れる方向にリダイレクトするのを促進し、それゆえ、加圧空気および微粒子は、ブレーカの筐体から適切に出ることができ、これにより、ブレーカの特定の機能の付着物の可能性を少なくとも最小にできる。

本明細書に示すように、第２および第３のセグメントは、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションに対してある角度（θ_２、θ_３）であり、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントに対してある角度（θ_４、θ_５）である。特定の実施形態では、第２および第３のセグメントは、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションにおおよそ垂直であり、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントにおおよそ垂直である。ほぼ垂直の角度が好ましいが、これは限定的ではなく、セグメント／セクションは、任意の多数の角度またはおおよそその角度であるように配置できる。

さらに別の実施形態では、第２のセグメントと第１のサイドセクションの間の角度θ_２、第３のセグメントと第２のサイドセクションの間の側部の間の角度θ_３、第４のセグメントと第２のセグメントの間の角度θ_４、および、第５のセグメントと第３のセグメントの間の角度θ_５のそれぞれは、次の関係のうちの１つに適合する。７０°≦θ_２≦１１０°、８０°≦θ_２≦１００°、θ_２は約９０°±５°、またはθ_２は約９０°±１°である。しかしながら、使用のために選択される特定の角度は、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションと結合した第２〜第５のセグメントが、加圧ガスおよび微粒子の流れをリダイレクトさせるように、かつ、このようなガスおよび微粒子の流れのためのバリアを形成するように協働して、トリッピング機構またはブレーカのその他の機能が意図的に機能するのを阻止せず、またはこれに影響を及ぼすことなく、本明細書に述べる機能の付着物を最小にし、またはこの付着物を防ぐものであるべきである。

さらに別の実施形態では、第２および第３のセグメントは、長さ（Ｌ_ＴＯＰ）によって規定される上面を有し、それぞれが幅（Ｗ_２、Ｗ_３）によって規定される。これらのセグメントの長さおよび幅は、トリッピング機構の長さに沿って、トリッピング機構の上側および底側から外側に延在する領域（すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから延在する領域）のかなりの部分を閉塞または閉鎖するように設けられるのが通常である。より詳細な実施形態では、本明細書に述べる上面の長さ（Ｌ_ＴＯＰ）は、トリッピング機構のかなりの部分を覆うように通常は最大化され、より具体的には、この長さは、ブレーカのリンクハウジングの利用可能な長さ（Ｌ_ｌｉｎｋ）に基づいて最大化される。より詳細な実施形態では、第２および第３のセグメントの長さ（Ｌ_ＴＯＰ）および幅（Ｗ_２、Ｗ_３）は、やはり、トリッピング機構またはブレーカの他の機能が意図的に機能するのを阻止せず、またはこれに影響を及ぼさないように設けられる。

本明細書にも述べるように、本発明の実施形態において、上面は、第１のセグメントの前端部と後端部の間を傾斜する傾斜面を形成するように配向される。より詳細な実施形態では、傾斜角（θ_１）は、リンクハウジングおよびトリッピング機構へのシールドまたはバリアの適合に基づいて決定され、また、トリッピング機構またはブレーカの他の機能が意図的に機能するのを阻止せず、またはそれに影響を及ぼすことがないことに基づき決定される。例示的な実施形態では、傾斜角θ_１は、次の関係のうちの１つに適合する。５°≦θ_１≦２０°、１０°≦θ_１≦１５°、または、θ_１≒１０°（すなわち、傾斜角θ_１は約１０°）である。

さらに別の実施形態では、本発明による電気ブレーカは、少なくとも１つの排出ポートをさらに含み、第１〜第５セグメントは、第１〜第５セグメントがトリップ機構または動作機構に対して配向される場合に、これらのセグメントが、電気ブレーカのアーク放電の結果として生じる加圧ガスの流れを、少なくとも１つの排出ポートへリダイレクトする圧力リダイレクトバリアを形成する大きさとされる。さらに詳細には、第１〜第５のセグメントは、短絡事象と関連する加圧ガスがトリッピング機構から離れる方向に実質的にリダイレクトされるように配向される。さらに、第１〜第５のセグメントは、アーク放電により発生または創出される微粒子の破片がトリップ機構に進入しないように実質的にリダイレクトされるサイズおよび配向とされる。

本発明のその他の態様及び実施形態を以下に説明する。

本発明は、以下の定義を参照して大部分が明らかに理解される。

「電気ブレーカ」「サーキットブレーカ」またはブレーカという用語は、本明細書においては区別なく使用され、いずれの語も電気回路（例えば、データ通信回路などの通信用途のための回路）または電気的な構成要素（例えば、モータ、コンピュータ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等）を、過負荷または短絡により生じるダメージから保護するために設計された、手動または自動で操作される機械スイッチに言及すると理解すべきである。

「磁気サーキットブレーカ」という用語は、その引張り力が電流と共に増加するソレノイドまたは電磁石を包含または使用するサーキットブレーカに言及すると解釈すべきである。このようなブレーカにおいて、サーキットブレーカのコンタクトは、ラッチにより閉じられた状態である。ソレノイドの電流がサーキットブレーカの定格を超えて上昇するとき、ソレノイドは、アーマチュアを回転させて、ラッチを解放するシアレバーを傾かせ、これがバネ作用によりコンタクトを開放させる。いくつかの設計では、磁気ブレーカは、粘性流体と、電流がブレーカの定格を超えるまでコアを抑制するスプリングとを使用した水力の時間遅延特性も組み込む。過負荷状態の間、ソレノイドの動きの速度は流体によって制限され、この遅延が、モータスタータ、付勢装置等などのために、通常流れる電流を上回る短時間の電流のサージを可能にする。しかしながら、高いまたは極端な過負荷電流の場合には、このような電流は、コアの位置に関わらずにラッチを解放するのに十分なソレノイドの力を提供し、それゆえ遅延特性は無視される。

本明細書で使用される「微粒子の破片」、「微粒子」および「微粒子の汚染物質」という用語は、特に、本発明のシールドまたはバリアの説明と関連して使用される場合には、ブレーカのコンタクトが過負荷または高い／極端な電流条件により解放される場合に創出される微粒子を含むと理解すべきである。これには、静止コンタクトおよび可動コンタクトが解放されているか、または解放された場合に通常は発生するアークによって創出される微粒子も含まれる。

「トリップ機構（トリップメカニズム）」または「トリッピング機構（トリッピングメカニズム）」という用語は、本明細書においては区別なく使用され、いずれの語も、ブレーカのコンタクト等を離間させる電気ブレーカ、または過負荷または短絡状態に応答して電流の流れを遮断するものを有するメカニズムに言及すると解釈すべきである。

本発明の性質および所望の対象をより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の詳細な説明が参照される。図面中で、同様の参照番号は、いくつかの図面を通して対応する部分を示す。

いくつかの過負荷事象の後の、トリップ機構を含むブレーカの付着物を示す磁気ブレーカの写真図である。 いくつかの過負荷事象の後の、トリップ機構を含むブレーカの付着物を示す磁気ブレーカの写真図である。 いくつかの過負荷事象の後の、トリップ機構を含むブレーカの付着物を示す磁気ブレーカの写真図である。 ブレーカのトリップ機構のための従来のシールド／バリアの不等角図である。 従来のシールド／バリアについての流路の方向を示す、図２Ａのシールド／バリアの説明図である。 本発明の一態様によるシールドまたはバリア（例えば、粉塵および圧力のリダイレクトシールド／バリア）を備えて構成された磁気ブレーカの説明図であり、本図はクローズドまたはオン状態である。 本発明の一態様によるシールドまたはバリア（例えば、粉塵および圧力のリダイレクトシールド／バリア）を備えて構成された磁気ブレーカの説明図であり、本図はオープン（オフ）またはリセット状態である。 本発明の一態様によるシールドまたはバリア（例えば、粉塵および圧力のリダイレクトシールド／バリア）を備えて構成された磁気ブレーカの説明図であり、本図はトリップされた状態である。 電気ブレーカのトリップ機構のための、本発明によるシールドまたはバリア（例えば、微粒子および圧力のリダイレクトシールド）の不等角図である。 図４Ａのシールドまたはバリアの側面図である。 図４Ｂのシールドまたはバリアの端面図である。 本発明の別の態様／実施形態によるシールドまたはバリア（例えば、微粒子および圧力のリダイレクトシールド）の不等角図である。 本発明の別の態様／実施形態によるシールドまたはバリア（例えば、微粒子および圧力のリダイレクトシールド）の不等角図である。 シールドの流路の方向を示す、図４Ａのシールドまたはバリアの説明図である。 本発明によるシールドを備えて構成された、いくつかの過負荷事象の後を表す、磁気ブレーカの写真図である。

図面の様々な形態をここで参照すると（同様の参照番号は同様の部分に言及する）、図３Ａ〜図３Ｃには、閉じられた状態またはオン状態（図３Ａ）、オープン（オフ）またはリセット状態（図３Ｂ）、およびトリップされた状態（図３Ｃ）である場合の、本発明の一態様によるシールドまたはバリア（例えば、微粒子および圧力リダイレクトシールド／バリア）２００を備えて構成された磁気ブレーカ１００の様々な説明図が示してある。以下で、本発明のこの特徴は、シールド、バリア、微粒子および圧力リダイレクトシールド／バリア、または微粒子の破片および圧力リダイレクトシールド／バリアとして区別なく言及され、それゆえ、以下および特許請求の範囲において使用される特定の言葉による限定は想定されるべきでない。磁気ブレーカが例示かつ説明されるが、本発明のシールドまたはバリアが、ブレーカがトリップした際にアーク放電等による付着物の影響を受けやすいもの等を含め、当技術分野で周知の任意の多数のブレーカと共に使用するのに適合できることを認識すべきである。例示的な実施形態において、本発明のシールドまたはバリアは、あらゆるタイプのＡｉｒｐａｘ社／Ｓｅｎｓａｔａ社のサーキットブレーカと共に、また、例えば本願の図面において説明および例示されたトリップ機構を有する当技術分野で知られたその他のブレーカと共に使用するのに容易に適合できる。

例示される磁気ブレーカ１００は、当技術分野で知られた標準的なシアピントリップ機構を有する磁気ブレーカであり、本発明によるシールドまたはバリア２００をさらに含んで、アーク放電により生じる微粒子の汚染物質が、少なくともブレーカのトリップ機構を貫通することを防ぐか、または少なくとも著しくこれを減少させる（例えば、微粒子の破片の移動を減少させる）。さらに別の態様では、シールドまたはバリアは、シールドのないブレーカと比較して、ブレーカの機構チャンバ内の全体の汚染物質を著しく減少させる。さらに、このようなシールドまたはバリア２００は、アーク放電事象によって発生される増加した空気圧が、少なくともトリップ機構１１０から離れる方向にリダイレクトするようにシールドが働く形状を含み、および／またはそのように構成される。

例示的な実施形態では、リベットまたはピン２０２が、シールド２００を動作機構に機械的に固定するのに提供され、この結果、シールドは、動作機構に対して不動の関係または固定の関係に保たれる。この点に関して、当技術分野で知られたいくつかのメカニズムまたは手段（例えば、ナット、ボルト、スタッド）が、シールド２００をそのように機械的に固定するのに使用でき、この結果、トリップ機構１１０に対して不動の関係または固定の関係が維持される。

さらに説明するように、このような磁気ブレーカ１００は、トリップ機構１１０、排気口１２０、アークチャンバ１３０、アークバッフル１３２、シアピン１４０、メカニズムチャンバ１５０、上部アーマチュア１６０、およびソレノイド１７０または電磁石を含む。当業者によく知られているように、トリップ機構１１０、シアピン１４０、上部アーマチュア１６０およびソレノイドまたは電磁石１７０を含むブレーカのいくつかの機能は、メカニズムチャンバ１５０内のブレーカの筐体または包囲体と共に配置される。このようなメカニズムチャンバは、これらの機能がその中に機能的に維持され、かつ、これらの機能を望まない環境の影響から概ね保護するように機能的に維持されるように配置され、かつ大きさが設定される。好ましくは、メカニズムチャンバ１５０は、アーク放電事象と関連する増加した空気圧および微粒子が容易に増加してメカニズムチャンバに到達しやすくなるのを最小限にするように配置される。

当技術分野で知られているように、アークチャンバ１３０およびアークバッフル１３２は、過負荷または短絡状態がブレーカによって検出された際に、ブレーカが電流の流れを遮断するためにトリップされる場合に発生されるアークを消滅させるメカニズムを形成するように提供される。また、排気口１２０は、ブレーカのトリッピングが生じた際のブレーカのアーク放電と関連する増加した圧力および微粒子の破片を発散または排出するように提供される。それゆえ、ブレーカのこれらの領域は、例えば、アークおよび／または微粒子と、図１および図６に示したようなこれらの特徴との相互作用の表れを示すことが予想される。しかしながら、ブレーカがトリップされた際のブレーカのアーク放電の結果として生じる、増加した空気圧、アークおよび微粒子に、これらの領域が接触することが予想されるので、これらの領域におけるこのような表れは許容される。さらに、これらの領域は、本発明のシールド／バリア２００によりトリップ機構から事実上隔離されるので、これらの特徴のこのような露出は、トリップ機構の動作および／またはブレーカの適切な動作に一般に影響を及ぼさないはずである。

本明細書に示すように、磁気サーキットブレーカは、その引張り力が電流と共に増加するソレノイド１７０または電磁石を含むか、または利用するのが通常である。このようなブレーカにおいて、サーキットブレーカのコンタクトは、ラッチによって閉じられた状態である。ソレノイド１７０における電流がサーキットブレーカの定格を超えて増加すると、ソレノイドの引張り力がラッチを解放する（例えば、上部アーマチュア１６０を引っ張り、これにより、トリップ機構１１０を抑制しているラッチを解放する。）ラッチが一旦解放されると、トリップ機構１１０が機能でき、それゆえ、電流の流れを遮断するようにコンタクトが（例えば、スプリングの作用により）開放できる。

やはり本明細書に記載するように、いくつかの設計では、磁気ブレーカは、電流がブレーカの定格を超えるまで、ソレノイドのコアを抑制する時間遅延特徴（例えば、粘性流体およびスプリングを使用した水力の時間遅延特性）を組み込むこともできる。それゆえ、過負荷状態の間、ソレノイドの動きの速度は流体によって制限され、この遅延が、ラッチを解放させる結果を引き起こすことなく、モータスタータ、付勢装置等などのために通常の流れる電流を上回る、短時間の電流サージを可能にする。短絡電流の場合、しかしながら、このような電流は、コアの位置に関わらずラッチを解放するのに十分な力を提供するので、遅延特徴は無視される。

本明細書に示すように、このようなブレーカ１００は、ブレーカの筐体内に固定されたシールド２００を含むように、また、このシールドがトリップ機構１１０に対して不動の関係または固定の関係に維持されるように構成される。ここで図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、電気ブレーカのトリップ機構のための本発明によるシールド２００（例えば、微粒子および圧力リダイレクトシールド）の不等角図が示してあり、図４Ａはシールドの側面図であり、図４はシールドの端面図である。

このようなシールド２００は、５つのセグメント（部分）、すなわち第１〜第５のセグメント２１０、２２０、２２２、２３０、２３２を含む。第１のセグメント２１０は３つのセクション（区分）を含む。第１のセクション２１２、第２のセクション２１４、および底部セクション２１６であり、第１のセグメントが概ねＵ字型の構造を形成するように、これらは互いに結合または接続される。これらの３つのセクションが、用途に適した、当技術分野で知られた任意のいくつかの形状または外形を形成するように、同様に、ブレーカの形状、より具体的には、トリップ機構の構成および配置を形成するように、相互に接続できることを認識すべきである。第１のサイドセクション２１２および第２のサイドセクション２１４のそれぞれは、シールド２００をトリップ機構に固定するためのリベットまたはピン２０２と協働する開口２０４をその中に含む。

例示的な説明的な実施形態では、第１のサイドセクション２１２および第２のサイドセクション２１４は、一般に、シールド２００の前端部２４０ａと後端部２４０ｂの間に延在する。また、第２のセグメント２２０および第３のセグメント２２２は、それぞれ第１のサイドセクション２１２および第２のサイドセクション２１４から外側に延在するように、第１のサイドセクション２１２および第２のサイドセクション２１４の各々に個々に接合または結合される。例示的な実施形態では、第２および第３のセグメントは、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションの長さに沿って外側に延在するが、これは限定的ではなく、これらはこの長さの一部に沿って延在してもよい。

第２のセグメント２２０および第３のセグメント２２２のそれぞれは、上面２２０ａ、２２２ａを含み、この上面は、より詳細には、シールドの前端部２４０ａと後端部２４０ｂの間で角度θ_１で傾斜するように構成され、かつ、長さＬ_ＴＯＰによって規定される。より具体的には、角度は、第１のセグメント２１０の底部セクション２１６の水平の延在と、第２および第３のセグメントのそれぞれの上面２２０ａ、２２０ａとの間で規定される。長さＬ_ＴＯＰおよび角度は、以下でより詳細に説明される。

第４のセグメント２３０および第５のセグメント２３２は、それぞれ第２および第３のセグメントから外側に、それぞれ第２および第３のセグメントに対してある角度（θ_４およびθ_５）で延在するように、第２のセグメント２２０および第３のセグメント２２２の各々に個々に接合または結合される。これらの角度は以下でより詳細に説明される。

説明的な、例示的な実施形態において、第２のセグメント２２０、第３のセグメント２２２、第４のセグメント２３０、および第５のセグメント２３２は、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションに対して配向され、それゆえ、第４および第５のセグメントは、それぞれ第１および第２のサイドセクションの対向する面と平行である。この方法で、第２、第３、第４、第５のセグメントと、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションとが、２つの概ねＵ字型の構造（すなわち、２つの外側のＵ字型の構造）を形成するように配置される。さらに別の実施形態では、これらの２つの概ねＵ字型の構造は、第１のセグメントを形成するＵ字型の構造（すなわち、中心に位置されたＵ字型の構造）と向きが逆であるように配置される。第２のセグメント２２０、第３のセグメント２２２、第４のセグメント２３０および第５のセグメント２３２を形成する構造の幅は、以下でより詳細に説明される。

さらに別の実施形態では、第２〜第５のセグメントは、それぞれ第１または第２のサイドセクションと結合した概ねＵ字型の構造を形成するように配置される。この方法で、第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスおよび／または微粒子が、第２〜第５のセグメントにより形成された構造によって概ねリダイレクトされ（方向を変更され）、この結果、ガス／微粒子は、第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスとは概ね反対方向に流れるようにリダイレクトされる。こうして、このような構造は、アーク放電の結果として生じる加圧空気および微粒子の破片を、ブレーカの特定の特徴から離れる方向にリダイレクトすることを容易にし、それゆえ、加圧空気および微粒子は、ブレーカの筐体から適切に出ていくことができる。

別の実施形態では、第２および第４のセグメントと、第３および第５のセグメントとが、２つの概ねＵ字型の構造を形成するように、第１のセグメントのそれぞれ第１または第２のサイドセクションと結合して配置される。より詳細な実施形態では、第１〜第５のセグメントは、中心のＵ字型の構造と、２つの外側のＵ字型の構造を形成するように配置され、中心のＵ字型の構造のＵ字の開口端は、外側のＵ字型の構造の開口端と反対の向きである。

さらに別の特定の実施形態では、中心のＵ字型の構造は、トリッピング機構の少なくとも主要部分の周辺に設置されるように配置される。また、２つの外側のＵ字型の構造のそれぞれは、トリッピング機構から外側に延在するように配置されて、トリッピング機構の上側および底側から外側に延在する開口領域（すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから延在する領域）の少なくとも一部を閉塞または閉鎖する。

別のより具体的な実施形態では、第１のセグメントは、アーク放電と関連する微粒子および加圧空気からトリッピング機構を直接的に遮蔽するように、トリッピング機構のかなりの部分に延在するに寸法を設定される。この点に関して、トリッピング機構のかなりの部分という言い方は、過負荷もしくは高電流状態に応答するトリッピング機構または電気ブレーカのその他の機能の動作に影響を及ぼしたり妨害したりすることなく、トリッピング機構の垂直面および水平面を最大限にカバーすることを意味すると解釈すべきである。

さらにより具体的な実施形態では、第２および第３のセグメントは各々が、トリッピング機構の対向する側部（例えば、上側および底側）から外側に延在する、ブレーカの筐体内の開口領域（すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから延在する領域）のかなりの部分を閉塞または閉鎖するように寸法を設定される。この点に関して、開口領域のかなりの部分という言い方は、過負荷もしくは高電流状態に応答するトリッピング機構または電気ブレーカのその他の機能の動作に影響を及ぼしたり妨害したりすることなく、トリッピング機構の上側または底側のいずれかから延在する開口領域を閉鎖または閉塞することを意味すると解釈するべきである。

さらに別の実施形態では、第４および第５のセグメントは各々が、それぞれ第２および第３のセグメントと、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のセクションと結合して寸法設定および配置され、それゆえ、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントから外側に延在する、それぞれの外側のＵ字型の構造の側部を個々に形成する。それぞれ第１および第２のセクションは、それぞれ外側のＵ字型の構造の対向する側部も個々に形成する。本発明の一態様によれば、それぞれ第２および第３のセグメントの周囲からブレーカの特定の開口領域へガスが流れる可能性を少なくとも減少させるか、または取り除くように、それぞれ第２および第３のセグメントの表面上を流れるガスの流れを閉塞または閉鎖するために、その側部が外側に十分に延在するように、第４および第５のセグメントは寸法を設定される。

より詳細な実施形態では、第４および第５のセグメントは、やはり、それぞれ第２および第３のセグメントの周辺から特定の開口領域へガスが流れる可能性を少なくとも最小にするか、または取り除くために、それぞれ第２および第３のセグメントの十分な長さに沿って縦の方向に延在するように寸法を設定される。さらに、第４および第５のセグメントも、側部が、やはり、第４および第５のセグメントとおおよそ平行した方向にガスの流れをリダイレクトするように寸法を設定される。

この方法で、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスおよび／または微粒子（例えば、微粒子の破片）は、外側のＵ字型の構造によって概ねリダイレクトされ、この結果、ガス／微粒子は、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスと概ね反対方向に流れるようにリダイレクトされる。従って、このような構造は、アーク放電の結果として生じる加圧空気および微粒子を、トリッピング機構を含むブレーカの特定の特徴から離れる方向にリダイレクトすることを容易にし、また、それゆえ、加圧空気および微粒子が、ブレーカの筐体から適切に出ていき、これにより、ブレーカの特定の機能の付着物の可能性を少なくとも最小にする。

説明的な、例示的な実施形態では、底部セクション２１６は、第１のサイドセクション２１２および第２のサイドセクション２１４の長さに沿ってある程度延在するように構成されるが、これは限定的なものではない。底部セクション２１６は、トリップ機構１１０によって提供される利用可能な空間、ブレーカもしくはその筐体のその他の構造に従って、および／または、トリップ機構の動作、特に、トリップ機構がトリップされる際の動きのために、シールドの前端部２４０ａから任意の距離を長手方向に延在するように構成可能である。

さらに説明的な例示的な実施形態では、第１のサイドセクション２１２および第２のサイドセクション２１４のそれぞれは、底部セクション２１６の端部に近接して始まり、かつ、シールドの後端部２４０ｂへ延在するステップ（段差）をさらに含む。このようなステップは、トリップ機構がトリップされる場合に、トリップ機構およびシールドの動きを可能にするように提供され、またそのための大きさとすることができる。

本明細書に示すように、第２および第３のセグメントは、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションに対してある角度（θ_２、θ_３）であり、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２のセグメントおよび第３のセグメントそれぞれに対してある角度（θ_４、θ_５）である。特定の実施形態では、第２および第３のセグメントは、第１のセグメントのそれぞれ第１および第２のサイドセクションに対しておよそ垂直であり、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントに対しておよそ垂直である。およそ垂直な角度が好ましいが、これは限定的でなく、セグメント／セクションが任意のいくつかの角度またはそれに近い角度であるように配置できる。

さらに別の実施形態では、第２のセグメントと第１のサイドセクションの間の角度θ_２、第３のセグメントと第２のサイドセクションの間の角度θ_３、第４のセグメントと第２のセグメントの間の角度θ_４、および第５のセグメントと第３のセグメントの間の角度θ_５のそれぞれは、次の関係のうちの１つに適合する。７０°≦θ_２≦１１０°、８０°≦θ_２≦１００°、θ_２はおおよそ９０°±５°であり、または、θ_２はおよそ９０°±１°である。しかしながら、使用のために選択される特定の角度は、次のようにあるものと認識すべできある。すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションと結合した第２〜第５のセグメントは、加圧ガスおよび微粒子の流れをリダイレクトさせ、かつ、このようなガスおよび微粒子の流れに対するバリアを形成するように協働して、本明細書に記載された機能の付着物を最小にするかまたはこれを阻止し、同時に、トリッピングメカニズムまたはブレーカの他の機能を意図的に機能させることを阻止しないか、またはこれに影響を与えない。

さらに別の実施形態では、第２および第３のセグメントは、長さ（Ｌ_ＴＯＰ）で規定される上面を有し、それぞれがある幅（Ｗ_２、Ｗ_３）によって規定される。これらのセグメントの長さおよび幅は、トリッピング機構の長さに沿ってトリッピング機構の上側および底側から外側に延在する開放領域（すなわち、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから延在する領域）のかなりの部分を閉塞または閉鎖するように概ね設けられる。より詳細な実施形態では、本明細書に記載する上面の長さ（Ｌ_ＴＯＰ）は、トリッピング機構のかなりの部分を覆うように概ね最大化され、より具体的には、この長さは、ブレーカのためのリンクハウジングの利用可能な長さ（Ｌ_ｌｉｎｋ）に基づき最大化される。より詳細な実施形態では、第２および第３のセグメントの長さ（Ｌ_ＴＯＰ）および幅（Ｗ_２、Ｗ_３）は、やはり、トリッピング機構またはブレーカの他の機能が意図的に機能するのを阻止しないか、またはこれに影響を与えないように設けられる。

やはり本明細書で説明するように、本発明の実施形態では、上面は、第１のセグメントの前端部と後端部の間で傾斜する傾斜面を形成するように配置される。より詳細な実施形態では、傾斜面（θ_１）は、シールドまたはバリアとリンクハウジングおよびトリッピング機構との適合に基づき規定され、かつ、トリッピング機構またはブレーカの他の機能が意図的に機能するのを阻止しないか、またはこれに影響を与えないように規定される。説明的な実施形態において、傾斜角θ_１は、次の関係のうちの１つに適合する。５°≦θ_１≦２０°、１０°≦θ_１≦１５°、またはθ_１≒１０°（すなわち、傾斜角θ_１はおよそ１０°）である。

上述の長さ、幅および角度は限定的ではなく、これらは、ブレーカのトリップ機構と支持構造の間と、ブレーカのシールドとトリップ機構と支持機構との間とで利用可能な実際の空間に基づくことを認識すべきである。

上記では、３つの概ねＵ字型の構造を含む、本発明のシールドおよびバリアを概して説明したが、これは限定的であると解釈すべきでなく、これらの３つの基礎構造が、３つのオープンエンド構造を形成するために、当業者に周知の任意の多数の方法で組み合わされることは本発明の範囲内にある。構造は直線および概ね湾曲した隅部を有するものと説明されるが、これも限定的ではなく、これらの表面または線は、弓状または湾曲状であってもよく、同様に平坦であってもよい。例えば、第２のセグメント２２０および第３のセグメント２２２のそれぞれは、弓状の部材を形成するように構成できる。また、図示された部分のセグメントおよびセクションは、中実として描写されたが、本発明のシールドまたはバリアを含むセグメントおよび／またはセクションが、貫通孔、貫通スリット等を含むように貫通されて、これにより、加圧空気がこのような貫通を介して限られた方法かつ大きく削減された圧力で流れることができることは、本発明の範囲内にある。

上述のシールドおよびバリアそれぞれでは、バリアは、相互に対向する２つのセグメント２３０、２３２を含み、また、２つの側部のＵ字型構造の外壁を形成するものと説明される。このような構造は、加圧ガスの流れとその中に含まれるあらゆる微粒子の破片をリダイレクトさせるのが望ましいが、これは限定的ではなく、図４Ｄに示すこれらの２つのセグメントなしで、シールド２００ｂまたはバリアをさらに提供することも、本発明の範囲内に含まれる。これらの２つのセグメント２３０、２３２が取り除かれる場合、第２のセグメント２２０および第３のセグメント２２２は好ましくは外側に延在し、この結果、例えば、第２および第３のセグメントの縁部と、ブレーカおよびその筐体の構造との間のギャップは、アークによって創出された微粒子の破片がこのギャップを直接的に通過する可能性を減少させるようなものである。結果として、ギャップを備える第２および第３のセグメントに対してある角度で移動する微粒子の破片は、第２および第３のセグメントの上流で、シールドと、および／またはブレーカならびにその筐体の構造と相互作用する（例えば、跳ね返る）。このような相互作用により、微粒子の破片はこのような角度で移動し続け、かつ、シールドと、および／またはブレーカならびにその筐体の構造と相互作用し続ける。

さらに、ギャップが設けられて、加圧ガスの速度を、ギャップの存在に起因する圧力損失により減少させる。この方法で、このような相互作用は、微粒子の破片の速度が減少される結果をもたらすことができ、これのみで、またはある角度で移動する微粒子の破片と共に、微粒子の破片がギャップを通過する可能性を減少できる。また、ギャップにより引き起こされた圧力損失の結果として生じる減速は、ブレーカ内の微粒子の破片による貫通のレベルにも影響を及ぼす。

本発明の別の実施形態および態様では、本発明のこのようなシールド２２０ｃおよびバリアは、中心のＵ字型の構造を有さず、かつ、１つまたは複数の側部シールド２０５か、または図４Ｄ〜図４Ｅに示したトリッピング機構１１０ａの一部の対向する側部に固定される概ねＵ字型の構造を含むように配置できる。以下に記されない限り、シールドの対応する特徴の詳細については、図４Ａ〜図４Ｃに関する前述の記載を参照されたい。記載された実施形態は、説明されたシールドが、底部セクション２１６を含んでいない点で、図４Ａに示したものと異なる。

図示した実施例においては、側部シールド２０５は、第１のセグメント２１２ａ、第２のセグメント２１４ａのそれぞれをトリッピング機構部１１０ａに固定する固定機構を含むように、かつ、トリッピング機構部分に対して第１および第２のセグメントのそれぞれの配向を維持するように構成される。このような固定機構は、当分野で周知の、使用目的に適合した任意のいくつかの技法を組込むことができる。１つの特定の実施形態では、第１のセグメント２１２ａ、第２のセグメント２１４ａの各々は、それぞれ第１および第２のサイドセグメントをトリッピング機構部分１１０ａに結合するのに使用される２つの開口２０４ａ、２０４ｂをその中に備えるように配置される。１つの別の特定の実施形態では、図４Ａ〜図４Ｃに関して上述したようなピン、リベットまたはその他のデバイスが、各開口２０４ａ、２０４ｂを確実に通過して、サイドセクション２１２ａ、２１２ｂの１つまたは両方を固定する。例えば図４Ｄ〜図４Ｅに図示した別の特定の実施形態では、ピン、リベットまたは他のデバイスは、一方の開口２０４ａを確実に通過し、他方の開口はトリッピング機構部分１１０ａの特徴と係合し、これにより、トリッピング機構に対する側部セクションの配向を少なくとも維持する。

さらに別の実施形態では、ピン、リベット等は、トリッピング機構に対してサイドセグメントの回転を制限する構造を組込むように構成される。例えば、リベットは、第１および第２のサイドセグメント内に提供される開口２０４ａ内に設けられるフィンガーと係合するシャロットインデンテーション（shallot indentation）を含む。

本発明のシールドは、特に、上述の従来のシールドを組込むブレーカと比較する際に、多数の点で有利である。ここで図５を参照すると、記載したシールドに関する空気の流路の方向を示す図４Ａ〜図４Ｃのシールド２００の説明的な図が示してある。より詳細には、外形およびこのような外形の効果は従来のシールドと異なる（例えば、図２Ａ、図２Ｂと図５を比較する）。本発明のシールド２００は、アークまたはアーク放電事象によって創出された微粒子（例えば、微粒子の破片）を含む加圧または圧縮された空気の流れが、トリップ機構１１０およびブレーカの他の機能から離れる方向にリダイレクトされ、かつ、ブレーカの出口または排気口１２０へ押し出されるか方向付けられるように配置された５つのセグメントを含む。さらに、本発明のシールド２００の長さは、従来のシールドよりもかなり大きくなるように設けられ、これにより、トリップ機構のさらに大きな被覆を提供する。

これらの差の結果は、本発明のシールドが、図５に示すように、加圧空気および加圧空気により運ばれる微粒子を、トリップ機構およびブレーカのその他の機能（例えば、シアピン、上部アーマチュア）から離れる方向に効果的にリダイレクトする点である。より具体的には、加圧空気の流れを遮断するために、シールドの両側上に配置される第２のセグメント２２０および第３のセグメント２２２を外側に延在させることにより空気がリダイレクトされる。第４のセグメント２３０および第５のセグメント２３２は、空気の流れをさらにリダイレクトさせ、この結果、空気の流れは実質的に押し戻され、それゆえ、トリップ機構およびブレーカの他の領域から離れる。対照的に、また、本明細書に示すように、従来のシールドは、加圧空気を偏向させるだけであり、それゆえ、加圧空気および微粒子の破片は従来のシールドの周辺を通過でき、かつ、トリップ機構およびブレーカの他の領域に進入できる。

実例
シールドがないブレーカのため、かつ本発明によるシールドを含むブレーカのための、トリップ機構、シアピンおよび上部アーマチュアで発生する可能性のある微粒子の汚染物質の量を例証および提示するために、テストが実施された。シールドがないブレーカの写真図が図１に提供される。本発明によるシールドを備えて構成された磁気ブレーカの写真図を示す図６も参照する。

この例では、上面の長さは約０．５０８インチであり、第２のセグメントの幅は約０．１０９インチであり、第３のセグメントの幅は約０．５５インチであり、第４および第５のセグメントの幅は０．０３２インチである。場合によっては、製造上の検討事項が幅の寸法（例えば、部分の屈曲を可能にするのに必要な最小の寸法）を規定したことに留意すべきである。また、第２および第３のセグメントは、第１のセグメントのそれぞれのサイドセクションに実質的に垂直になるように配向され、第４および第５のセグメントは、それぞれ第２および第３のセグメントに実質的に垂直になるように配向される。より詳細には、第１〜第５のセグメントは、３つのＵ字型の構造を形成するように配向および配置される。すなわち、中央に位置するＵ字型の構造および２つの外側のＵ字型の構造である。さらに具体的には、第１および第５のセグメントは、中央に位置したＵ字型の構造の開いたＵが、２つの外側のＵ字型の構造の開いたＵと反対向きであるように配向および配置される。

比較すると、本明細書に述べたように、従来のシールドは、第３、第４または第５のセグメントを備えておらず、シールド／バリアの上面は、長さが約０．２７３インチであり、幅が訳０．０７４インチである。それゆえ、従来のシールドの外形は本実例とは異なる。さらに、従来のシールドはサイズがより小さく、それゆえ本実例と比較すると効果がより小さい。

シールドがあるブレーカとシールドがないブレーカの物理的な比較に関して、図１（シールドがない）は、トリップ機構、シアピンおよび上部アーマチュア上の著しい量の汚染物質を示す。対照的に図６（シールドがある）のブレーカは、これらの３つの機能の破片の量の著しい減少を示す。さらに、図１のソレノイドを図６のものと比較すると、図６のソレノイドには汚染物質がより少ないことを示す。

本発明の好ましい実施形態を特定の用語を用いて説明してきたが、このような記載は、説明目的のためのみであり、以下の特許請求の範囲の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正がなされることを理解すべきである。

参照による組込み
本明細書に開示したすべての特許、公開された特許出願およびその他の参考文献は、参照によりその全体がここに明確に組込まれる。

均等物
当業者は、本明細書に記載した本発明の特定の実施形態の多くの均等物を認識でき、または単に定例の実験を用いてそれらを確認することができる。このような均等物は以下の特許請求の範囲により包含されることが意図される。

Claims (33)

1. 電気ブレーカのための圧力リダイレクトバリアであって、
   第１の概ねＵ字型の構造を形成するように相互に結合される第１のサイドセクション、第２のサイドセクションおよび底部セクションを備える第１のセグメントと、
   第１のサイドセクションから外側に、かつ、第１のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第１のサイドセクションに結合される第２のセグメントと、
   第２のサイドセクションから外側に、かつ、第２のサイドセクションからある角度で延在するように、第２のサイドセクションに結合される第３のセグメントと、
   第２のセグメントの表面に沿って流れるガスが、第２のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされるように、第２のセグメントから外側に、かつ、第２のセグメントに対してある角度で延在するように第２のセグメントに結合される第４のセグメントと、
   第３のセグメントの表面に沿って流れるガスが、第３のセグメントの表面に対してある方向でリダイレクトされるように、第３のセグメントから外側に、かつ、第３のセグメントに対してある角度で延在するように第３のセグメントに結合される第５のセグメント
   を含む、圧力リダイレクトバリア。
2. 前記第１ないし第５のセグメントが、圧縮されたガスの流れをブレーカの排気口へ方向付ける構造を形成する大きさにされかつ配置される、請求項１に記載の圧力リダイレクトバリア。
3. 過負荷事象に関連するアークにより発生された微粒子の破片が、排気口へ実質的にリダイレクトされる、請求項２に記載の圧力リダイレクトバリア。
4. 各第１のサイドセクションまたは第２のサイドセクションに結合される、第２ないし第５のセグメントが、第２の概ねＵ字型の構造と、第３の概ねＵ字型の構造とをそれぞれ形成するように配置される、請求項１に記載の圧力リダイレクトバリア。
5. 第２および第３のＵ字型の構造は、ガスが第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスと概ね反対の方向に流れるようにリダイレクトされるように、大きさを調整され、かつ配置される、請求項４に記載の圧力リダイレクトバリア。
6. 第１のＵ字型の構造が、ブレーカのトリップ機構のかなりの部分を延在するように配置され、これにより、トリップ機構を直接的に遮蔽する、請求項４に記載の圧力リダイレクトバリア。
7. 第２および第３のＵ字型の構造の各々が、トリップ機構の第１のサイドセクションおよび第２のサイドセクションの対向する面から外側に延在する開口領域のかなりの部分を閉塞するように大きさを調整され、かつ配置される、請求項６に記載の圧力リダイレクトバリア。
8. 第２および第３のＵ字型構造の各々が、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから外側に延在する開口領域のかなりの部分を閉塞するように大きさを調整され、かつ配置される、請求項４に記載の圧力リダイレクトバリア。
9. 第４および第５のセグメントは各々が、それぞれ第２および第３のＵ字型の構造の外側を形成するように大きさを調整され、かつ配置され、また、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションが、第２および第３のＵ字型の構造の対向する側部をそれぞれ形成する、請求項４に記載の圧力リダイレクトバリア。
10. ガス／微粒子が、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスと概ね反対方向に流れるようにリダイレクトされるように、前記外側および前記対向する側部が配置される、請求項９に記載の圧力リダイレクトバリア。
11. 第４および第５のセグメントは、各セグメントがそれぞれ第２および第３のセグメントから実質的に外側に延在するようにそれぞれ大きさを調整され、かつ配置されて、それぞれ第２および第３のセグメントの表面を流れるガスの流れを閉塞し、ガスが、それぞれ第２および第３のセグメントの周辺からブレーカの特定の開口領域へ流れるのを少なくとも最小にする、請求項１に記載の圧力リダイレクトバリア。
12. 第４および第５のセグメントは、各セグメントがそれぞれ第２および第３のセグメントの所定の長さに沿って縦の方向に延在するようにそれぞれ大きさを調整され、かつ配置されて、ガスが、それぞれ第２および第３のセグメント周辺からブレーカの特定の開口領域へ流れるのを少なくとも最小化する、請求項１に記載の圧力リダイレクトバリア。
13. 第１のセグメントが、前端部および後端部をさらに備え、第１および第２のサイドセクションは、その端部が、前記前端部から前記後端部へある角度で傾斜するように構成され、これにより、第２および第３のセグメントの各々の上面が傾斜面を形成する、請求項１に記載の圧力リダイレクトバリア。
14. 第１のセグメントを電気ブレーカに固定する固定機構をさらに含み、この結果、第１ないし第５のセグメントが、ブレーカのトリップ機構に対して所望の関係で維持される、請求項１に記載の圧力リダイレクトバリア。
15. 電気ブレーカであって、
    許容できない過渡状況または動作状況を検知した際に、ブレーカの電流の流れを遮断するように構成および配置されるトリップ機構と、
    トリップ機構に対して所望の配向で維持されるように配置される圧力リダイレクトバリアであって、
    第１の概ねＵ字型の構造を形成するように互いに結合される、第１のサイドセクション、第２のサイドセクションおよび底部セクションを備える第１のセグメントと、
    第１のサイドセクションから外側に、かつ、第１のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第１のサイドセクションに結合される第２のセグメントと、
    第２のサイドセクションから外側に、かつ、第２のサイドセクションに対してある角度で外側に延在するように、第２のサイドセクションに結合される第３のセグメントと、
    第２のセグメントの表面に沿って流れるガスが、第２のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされるように、第２のセグメントから外側に、かつ、第２のセグメントに対してある角度で延在するように第２のセグメントに結合される第４のセグメントと、
    第３のセグメントの表面に沿って流れるガスが、第３のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされるように、第３のセグメントから外側に、かつ、第３のセグメントに対してある角度で延在するように第３のセグメントに結合される第５のセグメントとを含む、圧力リダイレクトバイリア
    を含む、電気ブレーカ。
16. 少なくとも１つの排気口をさらに備え、第１ないし第５のセグメントが、それらが、電気ブレーカのトリップにより生じる加圧ガスの流れを、前記少なくとも１つの排気口にリダイレクトする構造を形成するような大きさとされる、請求項１５に記載の電気ブレーカ。
17. 第１ないし第５のセグメントは、短絡事象に関連したアークにより発生される微粒子の破片が、少なくとも１つの排気口にリダイレクトされるように配置される、請求項１６に記載の電気ブレーカ。
18. それぞれ第１または第２のサイドセクションと結合した第２ないし第５のセグメントが、第２の概ねＵ字型の構造と、第３の概ねＵ字型の構造とをそれぞれ形成するように配置される、請求項１５に記載の電気ブレーカ。
19. 第２および第３のＵ字型の構造は、ガスが、第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスとは概ね反対の方向に流れるようにリダイレクトされるように大きさを調整され、かつ配置される、請求項１８に記載の電気ブレーカ。
20. 第１のＵ字型の構造が、ブレーカのトリップ機構のかなりの部分に延在するように配置され、これにより、トリップ機構を直接的に遮蔽し、また、第２および第３のＵ字型の構造の各々が、トリップ機構の第１のサイドセクションおよび第２のサイドセクションの対向する面から外側に延在する開口領域のかなりの部分を閉塞するように大きさを調整され、かつ配置される、請求項１８に記載の電気ブレーカ。
21. 第２および第３のＵ字型の構造の各々が、第１のセグメントの第１および第２のサイドセクションから外側に延在する開口領域のかなりの部分を閉塞するように大きさを調整され、かつ配置される、請求項２０に記載の電気ブレーカ。
22. 第４および第５のセグメントが、それぞれ第２および第３のＵ字型の構造の側部を形成するように大きさを調整され、かつ配置され、また、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションが第２および第３のＵ字型の構造の対向する側部をそれぞれ形成する、請求項１８に記載の電気ブレーカ。
23. ガス／微粒子が、第１のセグメントの第１または第２のサイドセクションの表面を流れるガスと概ね反対の方向に流れるようにリダイレクトされるように、前記外側および前記対向する側部が配置される、請求項２２に記載の電気ブレーカ。
24. 各セグメントが、それぞれ第２および第３のセグメントの表面を流れるガスの流れを閉塞するように、それぞれ第２および第３のセグメントから実質的に外側に延在して、ガスが、それぞれ第２および第３のセグメント周辺からブレーカの特定の開口領域に流れるのを少なくとも最小化するように、かつ、
    各セグメントが、それぞれ第２および第３のセグメントの所定の長さに沿って縦の方向に延在して、ガスが、それぞれ第２および第３のセグメント周辺からブレーカの特定の開口領域へ流れるのを少なくとも最小化するように、
    第４および第５のセグメントがそれぞれ大きさを設定され、かつ、配置される、請求項１８に記載の電気ブレーカ。
25. 第１のセグメントが、前端部および後端部をさらに備え、第１および第２のサイドセクションが、その端部が、前記前端部から前記後端部へ、ある角度で傾斜するように構成され、これにより、第２および第３のセグメントのそれぞれの上面が傾斜面を形成する、請求項１５に記載の電気ブレーカ。
26. 第１のセグメントを電気ブレーカに固定する固定機構をさらに含み、この結果、第１から第５のセグメントが、トリッピング機構に対して所望の配向に維持される、請求項１５に記載の電気ブレーカ。
27. 過負荷事象が原因の電気ブレーカのトリッピングの結果として生じる影響による電気ブレーカの少なくとも１つの機能の付着物を最小化する方法であって、この電気ブレーカはトリップ機構を備え、当該方法が、
    トリップ機構に対して所望の配向に維持するように配置されるバリアを提供することと、
    当該提供されたバリアは、
    第１の概ねＵ字型の構造を形成するように互いに結合される、第１のサイドセクション、第２のサイドセクションおよび底部セクションを備える、第１のセグメントと、
    第１のサイドセクションから外側に、かつ、第１のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第１のサイドセクションに結合される第２のセグメントと、
    第２のサイドセクションから外側に、かつ、第２のサイドセクションに対してある角度で延在するように、第２のサイドセクションに結合される第３のセグメントと、
    第２のセグメントから外側に、かつ、第２のセグメントに対してある角度で延在するように第２のサイドセクションに結合される第４のセグメントであって、第２のセグメントに沿って流れるガスが、第２のサイドセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされる、第４のセグメントと、
    第３のセグメントから外側に、かつ、第３のセグメントに対してある角度で延在するように、第３のセグメントに結合される第５のセグメントであって、第３のセグメントの表面に沿って流れるガスが、第３のセグメントの表面に対してある角度でリダイレクトされる、第５のセグメントと、を備え、
    電気ブレーカのトリッピングの結果として生じる加圧ガスの流れを、ブレーカの特定の領域から離れる方向に実質的にリダイレクトする構造を形成するように、第１から第５のセグメントを配置し、かつ大きさを調整すること
    を含む、方法。
28. 第１のセグメントのそれぞれ第１または第２のセクションに結合された第２から第５のセグメントを、第２の概ねＵ字型の構造と、第３の概ねＵ字型の構造とをそれぞれ形成するように配置すること
    をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. 第１のサイドセグメントと第２のサイドセグメントの少なくとも１つを含む電気ブレーカのための圧力リダイレクトバリアであって、
    第１のサイドセグメントは、ブレーカのトリッピング機構の第１の側部に沿って設置されるように配置され、かつ、
    第１のセクションと、
    当該第１のセクションから外側に、第１のセクションに対してある角度で延在するように、第１のセクションに結合される、第２のセクションと、
    第２のセクションから外側に、かつ、第２のセクションに対してある角度で外側に延在するように、第２のセクションに結合される第３のセクションであって、第３のセクションの表面に沿って流れるガスが、第２のセクションの表面に対してある角度でリダイレクトされる、第３のセクションと、を備え、
    第２のサイドセグメントは、ブレーカのトリッピング機構の第２の側部に沿って設置されるように配置され、当該第２の側部は第１の側部に対向しており、かつ、
    第４のセクションと、
    当該第４のセクションから外側に、かつ、第４のセクションに対してある角度で延在するように、第４のセクションに結合される、第５のセクションと、
    第５のセクションから外側に、かつ、第５のセクションに対してある角度で延在するように、第５のセクションに結合される第６のセクションであって、第６のセクションの表面に沿って流れるガスが、第５のセクションの表面に対してある角度でリダイレクトされる、第６のセクションと、を備える、
    圧力リダイレクトバリア。
30. 第１のサイドセグメントおよび第２のサイドセグメントの両方をさらに含む、請求項２９に記載の圧力リダイレクトバリア。
31. 第１のサイドセグメントおよび第２のサイドセグメントの各々が、概ねＵ字型の構造の部分を形成するように構成および配置される、請求項２９に記載の圧力リダイレクトバリア。
32. 第１、第２および第３のセクションが、第１および第３のセクションが互いに対向するように配置され、それゆえ、これらの３つのセクションが端の開いた構造を形成し、
    第４、第５および第６のセクションが、第３および第６のセクションが互いに対抗するように配置され、それゆえ、これら３つのセクションが端の開いた構造を形成する、
    請求項２９に記載の圧力リダイレクトバリア。
33. 第１および第２のセグメントの各々をトリッピング機構に固定するように、かつ、トリッピング機構に対して第１および第２のセグメントの各々の配向を維持するように、固定機構をさらに含む、請求項２９に記載の圧力リダイレクトバリア。