JPH08507654A - 回路遮断器用アーク・スタック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 閉鎖位置および開放位置間で動き得る回路遮断器ブレードを受容するアーク・スタックには、ほぼ同様の長さおよび幅の寸法を有しかつ、互いにほぼ平行に位置付けされた複数の、概ね長方形のアーク・プレートが含まれている。アーク・プレートの直線エッジは互いに一直線をなし、従ってアーク・スタックは形状が概ね長方形である。アーク・プレートは、閉鎖および開放位置間で動くブレードにより生成されるアークに追従するアーク・スロートを通って伸長する長手方向通路を形成するように、複数のサイズを備えてそれぞれのアーク・スロートをそこに形成している。アーク・プレートには何組ものアーク・プレートが包含され、各組におけるアーク・プレートは同じアーク・スロートを有する。何組ものアーク・プレートは減小するアーク・スロート・サイズの順序に配列され、最大のアーク・スロートを有する組は、閉鎖位置において、回路遮断器ブレードに隣接して位置付けされる。このアーク・スタックは２個の部分に形成され、各部分には、選定された数のアーク・プレートが包含されている。各部分におけるアーク・プレートは、アーク・プレートの関連エッジに係合する１対の側方ファイバにより相互連結される。２個の部分は、一方の部分の側方ファイバの対の内方エッジを他方の部分の側方ファイバの対の整合内方エッジに係合させることにより連結されてアーク・スタックを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 回路遮断器用アーク・スタック 発明の分野 本発明は一般的に回路遮断器に係わり、特に回路遮断器用アーク・スタック（ arc stack）に関するものである。 発明の背景 アーク・スタックはアーク電圧を受容、生起し、可動回路遮断器ブレードが閉 鎖位置から開放位置へ移行する際にそれを介して送出されるエネルギを吸収する 。第１図に参照数字１００で表示されている一形式のアーク・スタックには、互 いに平行に位置付けされかつ相互連結された複数の、概ね長方形をなす同じプレ ートが包含されている。プレートは、可動ブレード用の通路を形成するための、 同様に付形されたそれぞれのアーク・スロート（arc throat）を有する。アーク ・スタックの性能を最大化するため、それぞれの個々のアーク・スロートと相互 連結することにより形成された通路は、可動ブレードが開く際の、その半径に追 従する。これは、個々のアーク・スロートが可動ブレードの半径に追従するよう 、同様なアーク・プレートを同じ方向へ互いに相対的に横方向へずらすことによ り達成される。従ってアーク・スタックは、細長い湾曲した形状を帯びる。 この形式のアーク・スタックの欠点は、アーク・スタックを囲む回路遮断器構 成諸要素の複雑な操作をその構造が必要とするため、自動化された設備で製造す ることが困難なことである。 この形式のアーク・スタックの別の欠点は、それが、回路遮断器の囲い内にか なりの量の空間を占有することである。例えば第１図のアーク・スタックを参照 すると、このアーク・スタックの不規則な形状の故に、囲い内の不必要に大きい 容積がそれにより占有されている。 更にまた、回路遮断器を組み立てて維持するに必要な労力を低減すると同時に 回路遮断器のコストおよびサイズを低減する継続的な努力がなされている。 発明の要約 本発明によれば、回路遮断器の囲い内の比較的にコンパクトな部分に組み立て られ得るアーク・スタック（arc stack）が得られる。 本発明によればまた、自動化された設備で容易に製造されるアーク・スタック が得られる。 本発明によれば更に、関連回路遮断器に対する高い遮断性能を助長するアーク ・スタックが得られる。 本発明によればまた、費用に関し効果的で、製造が容易なアーク・スタックが 得られる。 特定の一実施例においては、互いにほぼ平行に位置付けされた複数のアーク・ プレートを含む、閉鎖位置と開放位置との間を移行し得る回路遮断器ブレードを 受容するアーク・スタックを備えることにより、前述の諸目的が実現される。ア ーク・プレートは、閉鎖および開放位置間を移行するブレード（brade）により 生成されるアークに追従するアーク・スロートを通って延在する通路を形成すべ く、複数のサイズをそこに有するそれぞれのアーク・スロートを備えている。ア ーク・プレートを互いにほぼ平行に維持するために連結支持材が用いられる。 上記の本発明の要約は、本発明の各実施例もしくは全ての態様を表現すべく意 図されたものではない。これは、次に続く図および詳細な説明の目的である。 図面の詳細な説明 本発明の諸目的および諸利点は、次の詳細な説明を読解し、諸図面を参考すれ ば明白となる。 第１図は、一形式の従来技術によるアーク・スタックの側面図。 第２図は、本発明を具体化したアーク・スタックを包含する二重ブレーク（do uble-break）回路遮断器の側面図、 第３図は、本発明による第２図のアーク・スタックの斜視図、 第４図は、第３図のアーク・スタックを形成すべく組み合わされ得る２組の組 立体の側面図である。 本発明は各種の変更態様や代替的な形態を可能としているが、その特定の実施 例を例示として図面に示し、詳細に示す。但し、それが、既述の特定の形態に本 発明を限定すべく意図されていないことは理解されるべきである。逆に本発明は 、 添付クレイムにより定義された本発明の精神および範囲に属する全ての変更態様 、同等物および代替物を包含するものである。 好適な実施例の詳細な説明 ここで図面に戻り、本発明の原理を具体化したアーク・スタックを用いる例示 的な二重ブレーク回路遮断器に関連して本発明につき論議する。但し、本発明に 対して考えられる用途には広範な種類の回路遮断器形式が包含されているので、 図示され（第２図）、説明された特定の回路遮断器がこれらの用途を限定すると 解釈されるべきではない。しかし、本発明の効用を十分理解するために第２図の 二重ブレーク回路遮断器を先ず説明し、第２図の回路遮断器に全体として表現さ れた（本発明による）二次アーク・スタック１０の詳細な説明をそれに続ける。 第２図の回路遮断器には、回路遮断器の内部構成諸要素の全てを備えた回路遮 断器ベース１４が包含されている。回路遮断器を通る電流経路は線路端子１６に 始まり、電流経路は、線路端子１６からたわみ性ピグテール（pigtail）１８を 経て進む。たわみ性ピグテール１８は、固定接触子２４とかみ合う可動接触子２ ２により二次ブレード２０へ取り付けられる。電流は可動および固定接触子２２ ，２４を経て、Ｓ字形に形成された中央端子２６へ流れる。中央端子２６の他方 側には、そこへ接続された別の固定接触子２８が包含されている。固定接触子２ ８の反対側には、一次ブレード３２へ取り付けられた、かみ合う可動接触子３０ が位置付けされている。電流は、固定および可動接触子２８，３０を通り、一次 ブレード３２を通って、一次たわみ性コネクタまたはピグテール３４の一端へ流 入する。一次たわみ性コネクタ３４の他端はバイメタル３６へ取り付けられ、そ れにより回路遮断器に対する熱動引外し特性（thermal tripping characteristi cs）が得られる。最後に電流は、バイメタル３６から負荷端子３８を通り、突起 ４０を経由して回路遮断器の負荷端部の外へ流れる。 回路遮断器の一次部分には、一次ブレード３２、引外しレバー４２、ハンドル ４４および一次アーク・スタック１３が包含されている。二次部分には、二次ブ レード２０、ピグテール１８、伸縮ばね４８および二次アーク・スタック１０が 包含されている。図示の回路遮断器においては、在来の磁気および熱動引外し防 護（magnetic and thrmal trip protection）形態を用い、二次部分からの作動 上の支援なしに、１Ａから約３０００Ａまで の全てのレベルの電流に対する遮断能力が一次部分によって得られる。磁気電機 子４６は、高い電流の流れの間中、ヨーク５０へ引き付けられる。これは、引外 しレバー４２が磁気電機子４６から離れて引外し位置へ回転することを可能にさ せ、次いでそれは、一次ブレード接触子３０が固定接触子２８から分離して電流 の流れを遮断することを可能にさせる。接触子２８，３０が分離されると、一次 アーク・スタック１３内にアーク電圧が生成される。バイメタル３６による熱動 引外しは諸事象の同一シーケンス（sequence）をもたらし、更に、磁気電機子４ ６から離れる引外しレバー４２をもたらす。 一次ブレード３２の正常なオンおよびオフ作動は、時計回りおよび逆時計回り 運動におけるハンドル４４の回転に応答して生起される。一次ブレード３２は、 何れかの方向でのハンドル４４の回転に応答して、一次可動接触子３０および一 次固定接触子２８を経由する回路を開放または閉鎖する。一次ブレード３２の回 転は、一次ブレード３２の正常なオンおよびオフ作動のため、ハンドル４４へ直 接に結合される。尚、二次部分は、一次ブレード３２の正常なオンおよびオフ作 動に影響されない。二次ブレード接触子２２および二次固定接触子２４は閉鎖さ れたままである。 既に説明した如く、回路遮断器の二次部分は、障害電流（fault current）の ３０００Ａ未満の限定された作動を行う。しかし、３０００Ａを超える電流レベ ルにおいては、二次部分が遮断性能に寄与し始める。特に二次ブレード２０は、 伸縮ばね４８から接触力を導出する。二次ブレード２０は、３０００Ａを超える 電流障害に応答して二次ブレード２０が開くにつれ、伸縮ばね４８を伸長させて ブレード・ピボット５２の回りを旋回する。一次ブレード３２に対する二次ブレ ード２０の連鎖はなく、むしろ、二次および一次ブレード２０，３２の作動が全 体的に分離しかつ独立している。 ３０００Ａを超える電流障害の発生に応答して、二次ブレード接触子２２およ び二次固定接触子２４の収縮抵抗により、接触子を分離しようとする磁力が得ら れる。同時に、中央端子２６および二次ブレード２０の電流経路形態により、矢 張り接触子２２，２４を分離しようとする磁気吹出しループ（magnetic blowoff loop）が形成される。これら双方の開放力の二次ブレード２０への付加は、二 次ブレード２０を接触子２２， ２４で分離させる。二次ブレード２０が開くと、伸縮ばね４８が伸長し始める。 伸縮ばね４８は、ブレードを開く力がばね４８の伸縮力より大である限り二次ブ レード２０が開き続けることを可能にさせる。接触子２２，２４が分離されると 、二次アーク・スタック１０内にアーク電圧が生成される。二次アーク・スタッ ク１０により生成されるアーク電圧と、一次アーク・スタック１３により生成さ れるアーク電圧との組合せにより、これらの電圧が一緒に加算される。これによ り、アーク電圧の極めて迅速な上昇が可能となり、また、二重ブレーク回路遮断 器と調和したアーク電圧の高レベルも可能となる。 電流障害が３０００Ａを超えてかなり上昇すると、二次ブレード２０がより迅 速に、かつ、より高く移行される。一次および二次部分において遮断が生起し、 アークが消滅されると、伸縮ばね４８からのバイアス（bias）のため閉鎖位置へ 戻るべく、二次ブレード２０がバイアスをかけられる。一次ブレードは依然、開 放または引外し位置にある。電流障害の遮断はこの段階で、それ自体を回復する 機会を得ずに完了する。 第２図に示す回路遮断器の全体的な構成および作動に関するそれ以上の情報と して、現出願人に譲渡されかつここに参考までに編入された。ここに同時に提出 された「二重ブレーク機構を有する回路遮断器（Circuit Breaker Having Doubl e Break Mechanism）」と称する米国特許出願第 号（CRC-11/SQUEC112 ）を参照することもできる。 第３図ないし第６図には、第１図の例示的な回路遮断器に用いられる二次アー ク・スタック１０が示されている。この二次アーク・スタック１０は、第２図の 回路遮断器のベース１４内にＺ軸組立てされている。更に詳述すれば、二次アー ク・スタック１０は、ベース１４の底部と、中央端子２６の一端に隣接しかつそ れとほぼ平行に位置付けされた側面５６とに底面５４を当接させてベース１４内 に置かれる。回路遮断器の組み立てられた形態においては、長手方向通路６０を そこに形成したアーク・スタック側面５８内へ二次ブレード２０が伸長する。 二次アーク・スタック１０は一般に形状が長方形であり、一連の個々のアーク ・プレート６２，６４，６６，６８，７０，７２および７４を相互連結すること により形成される。端部アーク・プレート７４は別として、個々のアーク・プレ ートは、金属スタンピングなどの方法でそこに形成された、それぞれの個々のア ーク・スロートを備えている。個々のアーク・スロートにより生成された長手方 向通路６０は、二次ブレード２０がブレード・ピボット５２の回りに生成するア ークに追従する。中央端子２６に最も近い４枚のアーク・プレートは同一であり 、参照数字６２により識別される。この４枚のアーク・プレート６２に隣接して 、アーク・プレート６２のアーク・スロートより短いアーク・スロートを有する 同一の２枚のアーク・プレート６４がある。同様に、２枚の同じアーク・プレー ト６６のアーク・スロートは２枚の同じアーク・プレート６４のアーク・スロー トより短く、２枚の同じアーク・プレート６８のアーク・スロートは２枚のアー ク・プレート６６のそれより短く、２枚の同じアーク・プレート７０のアーク・ スロートは２枚のアーク・プレート６８のそれより短く、２枚の同じアーク・プ レート７２のアーク・スロートは２枚のアーク・プレート７０のそれより短く、 端部アーク・プレート７４にはアーク・スロートが全くない。前述の種々のプレ ート輪郭の列は、ブレード・ピボット５２の回りの二次ブレード２０のアークに 追従する。 二次ブレード２０のアーク放電半径に適合するアーク・スロート輪郭の列を有 するアーク・プレートから二次アーク・スタック１０を形成することの利点は、 アーク・スタック１０がコンパクトで、最小量の空間しか占有しない、というこ とである。更にまた、このアーク・スロート輪郭の列は、二次アーク・スタック １０が、自動化された設備で容易に製造され、かつ高い遮断性能を助成すること を可能にさせる。自動化された設備で二次アーク・スタック１０を製造すること により、今度は二次アーク・スタック１０を製造するコストが低減される。 第３図および第４図を参照すると、下方部分７６および上方部分７８から二次 アーク・スタック１０が組み立てられている。二次アーク・スタック１０の下方 部分７６には、頂部および底部側方ファイバ８０，８２により一緒に保持された ８枚のアーク・プレート６２，６４および６６が包含されている。側方ファイバ ８０，８２には、アーク・プレート６２，６４および６６のそれぞれの上方およ び下方エッジから伸長するそれぞれの突出部８５を受容する位置決め孔８３が包 含されている。更にまた側方ファイバ８０，８２は、最も外側のアーク・プレー ト６２から最も内側のアーク・プレート６６へ伸長し、かつ全てのアーク・プレ ート６２，６４および６６のそれぞれの上方および下方エッジ内の個々のスロッ トにより形成されたそれぞれの長方形スロット８７内に位置付けされる。長方形 スロット８７ならびに整合する孔８３および突出部８５により、側方ファイバ８ ０，８２とアーク・プレート６２，６４および６６との間の確実な係合が助長さ れ、かつアーク・プレートが組立体として一緒に保持される。 頂部側方ファイバ８０は、底部側方ファイバ８２と異なる輪郭を有する。特に 、頂部側方ファイバ８０は連結エッジ８６から突出する２個のおす部分（male n ubs）８４ａおよび８４ｂを備えているが、底部側方８２は、その連結エッジか ら突出する１個のおす部分８８を有するのみである第４図。また、頂部側方ファ イバ８０は外方エッジ９２内に形成された２個のめす部分９０ａおよび９０ｂを 備えているが、底部側方８２は、その外方エッジ内に形成された１個のめす部分 （female nub）９４を有するのみである。 二次アーク・スタック１０の上方部分７８は、下方部分７６のそれぞれの頂部 および底部側方ファイバ８０，８２のエッジ輪郭と同一のエッジ輪郭を備えた頂 部および底部側方ファイバを有する。従って、類似の部分は同じ参照番号で表示 されている。アーク・スタック１０の下方部分７６と上方部分７８との間の１つ の相違点は、上方部分７８よりも１枚多いアーク・プレートが下方部分７６に包 含されていること、である。上方部分７８は７枚のアーク・プレート６８，７０ ，７２および７４を包含するのみである。別の相違点は、既に述べた如く、アー ク・プレート６２，６４および６６と異なるアーク・スロートで７枚のアーク・ プレート６８，７０，７２および７４が形成されていること、である。 下方および上方部分７６，７８を一緒に連結するために、下方および上方部分 ７６，７８の双方の頂部および底部側方ファイバの連結エッジに沿った対応的な 雌雄部分が一緒にかみ合わされる。特に、下方部分７６の頂部側方ファイバ８０ の連結エッジに沿ったおす部分８４ａ，８４ｂは、上方部分７８の頂部側方ファ イバの連結エッジに沿ったそれぞれのめす部分９０ａ，９０ｂと係合される。更 にまた、下方部分７６の底部側方ファイバ８２の連結エッジに沿ったおす部分８ ８は、上方部分７８の底部側方ファイバの連結エッジに沿った対応的なめす部分 ９４と係合される。下方および上方部分７６，７８が結合されると、それらは、 全てのアーク・プレートを一緒に取り付けた第３図に示す如き単一の二次アーク ・スタック１０として出現する。 二次アーク・スタック１０の製造コストは、それが自動化された設備で生産さ れる故に低減されるのみならず、製造コストは、それがわずかに一つの部分によ る代りに多数部分、即ち下方部分７６および上方部分７８、によって生産される 故に更に低減される。二次アーク・スタック１０を多数部分で生産すれば、多数 部分を処理するのに更に少ない能力しか要しないので、アーク・スタック２０を 処理するに要する全ての設備のコストが低減される。更にまた、アーク・プレー トを打ち抜くに要する打抜きトン数は、多数部分組立体の場合、劇的に低減され る。 本発明を一つ以上の特定の実施例に関連して説明したが、当業者は、本発明の 精神および範囲を逸脱することなく数多くの変更をそれになし得ることを認識す るであろう。これらの実施例およびその明白な変更態様は、次のクレイムに述べ られている特許請求された本発明の精神および範囲内に属すると予期されるもの である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シーベルズ，ランドール エル. アメリカ合衆国 52403 アイオワ州シダ ー ラピッズ，エスイー，デイルウッド アベニュー 4219 (72)発明者 バン，ワールト ダグラス アメリカ合衆国 52403 アイオワ州アナ モサ，ボックス 212ビー，ルーラル ル ート ナンバー ２ (72)発明者 フッド，テレサ アイ. アメリカ合衆国 52241 アイオワ州コー ラルビル，フィフス アベニュー 507 【要約の続き】 アーク・プレートの関連エッジに係合する１対の側方フ ァイバにより相互連結される。２個の部分は、一方の部 分の側方ファイバの対の内方エッジを他方の部分の側方 ファイバの対の整合内方エッジに係合させることにより 連結されてアーク・スタックを形成する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．閉鎖位置と開放位置との間で動き得る回路遮断器ブレードを受容するアー ク・スタックにして、 互いにほぼ平行に位置付けされた複数のアーク・プレートを含み、前記の複数 のアーク・プレートがそれぞれのアーク・スロートをそこに有し、閉鎖および開 放位置間を動くブレードにより生成されたアークに追従する、前記アーク・スロ ートを通って延在する通路を形成するために前記アーク・スロートが複数のサイ ズを直し、 互いにほぼ平行な前記の複数のアーク・プレートを維持する連結支持材を含む アーク・スタック。 ２．請求の範囲第１項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記アーク・ プレートが概ね長方形の形状をなしているアーク・スタック。 ３．請求の範囲第１項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記の複数の アーク・プレートに少なくとも７組のアーク・プレートが包含され、前記組の各 各におけるアーク・プレートがほぼ同様に付形されたアーク・スロートを有し、 前記の７組のアーク・プレートがアーク・スロート・サイズを減少させる順序に 配列され、前記組の各々におけるアーク・プレートが互いに隣接して位置付けさ れているアーク・スタック。 ４．請求の範囲第３項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記組の１組 におけるアーク・プレートが、残部の組の各々におけるアーク・プレートと異な るアーク・スロート・サイズを備えているアーク・スタック。 ５．請求の範囲第４項に記載されたアーク・スタックにおいて、アーク・スタ ックの相対する両端に位置付けられた２組の端部の組と、前記の２組の端部の組 の間に位置付けられた５組の中央の組とが前記７組に包含され、前記の２組の端 部の組の一方が４枚のアーク・プレートを有し、前記の２組の端部の組の他方が １枚のアーク・プレートを有しているアーク・スタック。 ６．請求の範囲第５項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記の５組の 中央の組の各々が２枚のアーク・プレートを包含しているアーク・スタック。 ７．請求の範囲第１項に記載されたアーク・スタックにおいて、アーク・スタ ックの相対する両側へ連結された側方ファイバが前記連結支持材に包含され、前 記側方ファイバの各々が前記アーク・プレートの関連エッジを相互連結している アーク・スタック。 ８．請求の範囲第７項に記載されたアーク・スタックにおいて、側方ファイバ が位置決め孔を包含し、前記アーク・プレートの前記関連エッジが、前記側方フ ァイバ内の前記位置決め孔に係合する突出部を包含しているアーク・スタック。 ９．アーク・スタックにして、 それぞれのアーク・スロートをそこに形成した第一の複数のほぼ平行なアーク ・プレート、 前記の第一の複数のアーク・プレートを相互連結して第一部分を形成する第一 連結支持材、 それぞれのアーク・スロートをそこに形成した第二の複数のほぼ平行なアーク ・プレート、 前記の第二の複数のアーク・プレートを相互連結して第二部分を形成する第二 連結支持材、および 前記第一部分を前記第二部分へ連結するため、前記第一および第二部分に配置 されたインタロック部材を含むアーク・スタック。 10．請求の範囲第９項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記第一部分 の相対する両側へ連結された側方ファイバの第一対が前記第一連結支持材に包含 され、前記の側方ファイバの第一対の各々が前記の第一の複数のアーク・プレー トの関連エッジを相互連結しているアーク・スタック。 11．請求の範囲第１０項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記第二部 分の相対する両側へ連結された側方ファイバの第二対が前記第二連結支持材に包 含され、前記の側方ファイバの第二対の各々が前記の第二の複数のアーク・プレ ートの関連エッジを相互連結しているアーク・スタック。 12．請求の範囲第１１項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記の側方 ファイバの第一対が位置決め孔を包含し、前記の第一の複数のアーク・プレート の前記関連エッジが前記の側方ファイバの第一対内の前記位置決め孔に係合する 突出部を包含しているアーク・スタック。 13．請求の範囲第１２項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記の側方 ファイバの第二対が位置決め孔を包含し、前記の第二の複数のアーク・プレート の前記関連エッジが前記の側方ファイバの第二対内の前記位置決め孔に係合する 突出部を包含しているアーク・スタック。 14．請求の範囲第１１項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記の側方 ファイバの第一対の内方エッジから突出するおす部分と、前記の側方ファイバの 第二対の対向する内方エッジに沿って配置された適合めす部分とが前記インタロ ック部材に包含され、前記第一部分を前記第二部分に連結すべく前記おす部分が 前記めす部分に係合しているアーク・スタック。 15．請求の範囲第１４項に記載されたアーク・スタックにおいて、前記の側方 ファイバの第一対の一方がその内方エッジから突出する２個のおす部分を包含し 、前記の側方ファイバの第一対の他方がその内方エッジから突出する１個のおす 部分を包含し、また、前記の側方ファイバの第二対の一方がその内方エッジに沿 い配置されて前記の２個のおす部分に係合する２個のめす部分を包含し、前記の 側方ファイバの第二対の他方がその内方エッジに沿い配置されて前記の１個のお す部分に係合する１個のおす部分に係合する１個のめす部分を包含しているアー ク・スタック。 16．閉鎖位置と開放位置との間で動き得る回路遮断器ブレードを受容するアー ク・スタックを作る方法にして、 種々のサイズを有するアーク・スロートを備えた複数のアーク・プレートを打 ち抜く段階、 閉鎖および開放位置間を動くブレードにより生成されたアークに追従する、ア ーク・スロートを通って伸長する通路を形成するため、アーク・スロート・サイ ズの順序に、互いにほぼ平行にアーク・プレートを配置する段階、および 連結支持材を用い、互いにほぼ平行にアーク・プレートを維持する段階を含む 方法。