JPH08512427A

JPH08512427A - 接地故障モジュール導体およびそのためのベース

Info

Publication number: JPH08512427A
Application number: JP7528445A
Authority: JP
Inventors: シー．リーチ，トーマス; エル．ターナー，デュアン; カーター，ダリル
Original assignee: スクウエアーディーカンパニー
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-12-24
Also published as: CA2164719C; MX9600159A; DE69505082T2; EP0706712B1; EP0706712A1; WO1995030234A1; DE69505082D1; US5446431A

Abstract

(57)【要約】位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間に接続された回路断接器を保護するための接地故障モジュールが提供されている。前記モジュールは位相および中立電力ライン間の電流不平衡を検知するためのセンサを含んでいる。第１および第２の端部を備えた電気的に導電性の材質から作られた剛固で細長いボディを有する位相導体が前記負荷およびライン位相電力ラインに接続されるようにされている。第１および第２の端部を備え、中実で電気的に導電性の材質から作られた剛固で細長いボディを有する中立導体は前記負荷およびライン中立電力ラインに接続されるようにされている。位相および中立導体は前記センサに作動的に接続されている。本発明はまた接地故障回路断接器のためのハウジング組立体であって、接地故障モジュールおよび端子を内部に保持するための複数個のキャビティを備え、電気的に絶縁性の材質から作られたベースを含んだハウジング組立体をも提供している。

Description

【発明の詳細な説明】接地故障モジュール導体およびそのためのベース発明の分野本発明は位相および中立電力ラインと、回路断接器等における接地故障モジュール部品との間を電気的に接続するために用いられる導体および端子に関するものである。発明の背景住居、商業および工業的用途における電気的システムは通常共用電源から電力を受取るためのパネル盤を含んでいる。電力は次に過電流保護装置を経て１つまたはそれ以上の負荷を供給する指定分岐回路へと分電される。これらの過電流保護装置は典型的には負荷に供給している導体の配電限界が超えられた時に電流を遮断するように設計された回路ブレーカおよびヒューズのような回路断接器である。回路の遮断は人身事故の危険性または生ずる火災により財産が損傷するという危険性を減少する。回路ブレーカは回路断接器の好ましいタイプの１つである。何故ならばリセッティング機構の存在により再使用が可能なためである。典型的には回路ブレーカは電流過負荷または接地故障のようなトリップ状況下にある電気回路を遮断する。電流過負荷状態は電流がトリップ電流によって定められる時間間隔だけブレーカの連続的許容量を超過した時に生ずる。接地故障トリップ状態はライン導体と接地導体のような中立導体の間に流れる電流の非平衡により、例えば人間が地面に対して電流路を与えたり、地面に対してアークが発生する故障が生ずることにより発生する。接地故障断接器の一例は何らかの電流が接地路を介して電源に戻った時に機器を電力ラインから遮断する急速作動回路ブレーカである。しかしながら、もしも故障が発生し、幾分の電流がアースに漏洩したならば、接地故障回路断接器（ＧＦＣＩ）が位相電力導体と中立電力導体内の電流の差異を検知するであろう。もしも故障のレベルがこのＧＦＣＩのトリップレベルを超えた時には回路が遮断されるであろう。要員の保護のためのトリップレベルは通常約４mA〜６mAの範囲内にある。機器の保護のためのトリップレベルは通常約３０mAである。ＧＦＣＩは通常多重より線ワイヤによって連結された電子回路盤または個々の部品を有している。例えば、トランスがしばしば用いられるが、これはその磁界またはトランス窓内に配置されたワイヤに接続された位相および中立電力ライン間の電流非平衡を検知するのに用いられる。磁界内のワイヤの位置の変化は電流の流れを検知し、信頼性に富んだ信号を生成するトランスの能力に影響を及ぼす。したがって、組立中におけるワイヤ位置の精度並びに再現性を保証するという問題が出てくる。ワイヤに可撓性があるということはまた品質保証テストのための自動化機器を用いるのに必要とされる精度でワイヤを位置決めすることの困難さを増大させる。更には、短絡電流はしばしば大きな磁力を生成し、これはワイヤを偏向させ、それらの位置を変えるので、ワイヤの電流検知能力に影響をおよぼす。米国特許第４５６８８９９号(May等)に例示された従来技術は回路ブレーカのための接地故障アクセサリを開示している。トリップ回路および中立導体間のリードおよびコネクタとしてまたは回路盤のような他の部品に対するリードおよびコネクタとしてワイヤが用いられている。ワイヤは幾つかの問題点を誘起する。まず回路ブレーカを組立てる際にワイヤを配線するのには不釣合な量の時間と費用がかかるので、組立てプロセスの自動化が複雑になってしまう。互いに近接してワイヤを配置することも高電圧サージ中におけるアーク発生のもとになり得る。配線絶縁部材への損傷は絶縁不良および短絡回路状態のもとになる。接地故障モジュールの部品および端子間を電気的に接続するためにワイヤを使用することに関連する諸問題を克服する必要性がかくして生ずる。本発明は接地故障モジュールの端子間に剛固で、中実の導体を提供している。この新規な導体を用いての接地故障モジュールの組立ては正確で再現性に富むものであり、モジュールの他の部品とのアーク発生をも効果的に防止する。発明の要約本発明によれば、位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間に接続された回路断接器を保護するための接地故障モジュールが提供されている。該モジュールは前記位相および中立電力ライン間の非平衡を検知するための手段装置を含んでいる。前記検知手段装置は回路断接器内に装着されている。断接器内にはまた第１および第２の端部を備えた中実で、導電性の物質から作られた剛固かつ細長いボディを有する位相導体が含まれている。前記第１の端部は負荷位相電力ラインに接続されるようにされている。前記第２の端部はライン位相電力ラインに締結されている。前記位相導体は前記検知手段装置に作動的に接続されている。前記モジュールはまた第１および第２の端部を備えた中実で、導電性の物質から作られた剛固かつ細長いボディを有する中立導体をも含んでいる。前記第１の端部は負荷中立電力ラインに接続されるようにされている。前記第２の端部はライン中立電力ラインに電気接続される端子を備えている。前記中立導体は前記検知手段装置に作動的に接続されている。本発明はまた位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間に接続された接地故障回路断接器のためのハウジング組立体を提供している。この組立体は複数個のキャビティを備えた電気的に絶縁性の物質により作られたベースを含んでいる。各キャビティは直立する側方、頂部および底部壁であってそれぞれベースと一体に形成された壁によって画成されている。各キャビティは１つの面をベースと平行に開口せしめている。前記複数個のキャビティの第１のキャビティは直立壁およびベース間に回路盤を保持し、以って回路盤が開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第１のキャビティ内に挿入されるようにされている。前記複数個のキャビティの第２のキャビティは前記第１のキャビティ近傍に配置されている。第２のキャビティは直立側方壁の１つ内に第１の割溝を有しており、該割溝は前記第１および第２のキャビティを接続するとともに、その中に位相導体を挿入するようにされている。第２のキャビティは相対する直立壁内に第２の割溝を備えており、該割溝は組立体に対する外からの接近を許容するとともに、その中に負荷位相電力ラインを挿入するようにされている。第２のキャビティは直立頂部壁内に第３の割溝を備えており、該割溝は組立体への外からの接近を許容するとともに、その中に端子ファスナを挿入するようにされている。第２のキャビティは１つの位相端子を保持するようにされており、かくして該位相端子は直立壁が位相端子と接触する状態で、前記開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第２のキャビティ内に挿入される。複数個のキャビティの第３のキャビティは前記第１のキャビティと近接して配置されている。第３のキャビティは直立側方壁の１つ内に第１の割溝を有しており、該割溝は第１および第３のキャビティを接続するとともに、その中に中立導体を挿入するようにされている。第３のキャビティは相対する直立側方壁内に第２の割溝を有しており、該割溝は組立体の外からの接近を許容するとともに、その中に負荷中立電力線を挿入するようにされている。第３のキャビティは直立頂部壁内に第３の割溝を有しており、該割溝は組立体の外からの接近を許容するとともに、その中に端子ファスナを挿入するようにされている。第３のキャビティは１つの中立端子を保持するようにされており、かくして該中立端子は直立壁が中立端子と当接する状態で、開口面と垂直をなす軸線に沿って第３のキャビティ内に挿入される。本発明はまた位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間に接続された回路を保護するための接地故障回路断接器をも提供している。前記断接器は複数個のキャビティを有するベースを備えた電気的に絶縁性のハウジングを含んでいる。各キャビティは前記ベースと一体に形成された直立する側方、頂部および底部壁によって画成されている。各キャビティはまたその一面がベースと平行に開口している。複数個のキャビティの第１のキャビティは直立壁およびベースの間に接地故障モジュールを保持するようにされており、かくして前記モジュールは前記開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第１のキャビティ内に挿入される。断接器はまた前述した接地故障モジュールを含む。かくして、本発明の１つの目的は接地故障モジュールの部品と、位相および中立電力ラインの間を電気接続するための剛固で中実な導体にして、ワイヤ接続およびそれに関連する故障モードを減少する導体を提供することである。本発明の別の目的はトランス窓内に剛固で中実の導体を用いることにより接地故障モジュール操作の精度および再現性を増大することである。本発明の更に別な目的は接地故障モジュールにして、より少ない機能部品、ワイヤ接続部を必要とし、自動化された組立てを促進する接地故障モジュールを提供することである。更に別な本発明の目的は接地故障モジュールであって、該モジュールの導体、端子および他の部品間における高電圧サージアーク発生を防止する接地故障モジュールを提供することである。本発明の更に別な目的は自動化されたテスト機器プローブによって位置決めするべく前記導体を同一の相対位置に配置することによって安価な品質保証を促進する剛固導体を提供することである。別の利点、実施例、変更例およびその類いは付図および付記請求の範囲を参照することにより当業者にとっては本明細書から容易に案出可能であろう。図面の簡単な説明第１図は回路断接器を例示する、本発明の実施例の側面図、第２図は第１図に例示された回路断接器の端面図、第３図は接地故障モジュール内の本発明に係る導体および端子の第１の実施例を例示する、第２図の線３−３に沿って眺めた横断面図、第４図は接地故障モジュール内の本発明に係る導体および端子の第２の実施例の展開、断片側面図、第５図は接地故障モジュール内の本発明に係る導体および端子の第３の実施例の断片的側面図である。詳細な説明本発明の１つの好ましい実施例が接地故障回路断続器（ＧＦＣＩ）１０の形態で第１図、第２図および第３図に示されている。ＧＦＣＩ１０は電気的に絶縁されたベース１４を有するハウジング組立体１２を含んでおり、前記ベース１４は一面が着脱自在なカバー１６により閉じられており、これらベースおよびカバーは全体としてそれぞれ１８および２０として示された作動機構および接地故障モジュールの諸部品を封入している。作動ハンドル２２およびテストボタン２４が外部からの手動操作が出来るようにベース１４内の別個の開口を介して装着されている。同様にして、顎状の端子２６が位相電力線のライン側へと電気接続出来るようにベース１４中を外部より接近可能なるよう延びている。ハウジングに取付けられたクリップ２８は回路断続器１０をパネル板（図示せず）またはその類いへと装着せしめている。特に第３図を参照すると、電源と負荷（図示せず）の間の回路は顎端子２６から始まっており、該端子は可動接点３２と可逆的に噛合うように整合された静止接点３０を介して電流を搬送している。可動接点３２は可撓性導線３６を介して電流をバイメタル導体組立体３８へと搬送しているキャリア３４の一部として形成してやることが可能である。ここに組立体３８はそれに溶接されて剛固な導体端子４０を含んでいる。バイメタル導体組立体３８は以下により詳細に説明するように、電流を接地故障モジュール２０へと搬送している。作動機構１８の手動制御作用はキャリア３４をコントロールするべくハウジング１２内において軸線４２のまわりに枢着されている作動ハンドル２２を用いることにより提供されている。キャリア３４の上側端部は作動ハンドル２２の底部に回転的に取付けられており、キャリア３４はトグルばね４４を用いて時計方向および反時計方向に揺動することが可能である。トグルばね４４はキャリア３４の底部に取付けられるとともに、キャリア３４をして作動ハンドル２２に向けて押圧せしめるようなトリップレバー４６上の平衡位置に取付けられている。ハンドル２２が右方向または左方向へと動くのにつれて、キャリア３４はトグルばね４４の作用によりそれぞれ反時計方向または時計方向に移動させられる。作動ハンドル２２はキャリア３４の頂部を前記平衡位置のどちらかの側に移動させることにより、キャリア３４の底部は前記可動接点３２をして開口または閉口位置へと偏倚せしめる。レンズ５０を介して外部より見えるフラッグ接極子４８はトリップレバー４６をリセットピン位置５２において接続することにより可動接点３２の位置を指示する。作動機構１８の諸部品は接点３０および３２の開閉中において生ずるアーク現象からはスライド５４およびアークシュート５８によって遮断される。作動機構１８もまたトリップレバー４６によってコントロールされている。接点３０および３２が閉口位置にある時にゆるやかに維持された過負荷状態が生じた時には、バイメタル導体組立体３８の温度が増大して、該組立体は右方へと屈曲する。この屈曲作用に応じて、接極子５８およびヨーク６０は反時計方向に揺動し、トリップレバー４６の端部の対抗圧力を解放する。トリップレバー４６はピン６２のまわりを時計方向に回転し、トグルばね４４はキャリア３４をして静止接点３０から離れるように引張るので電流路が遮断される。同様にして、激しい電流過負荷状態が発生した場合には、ヨーク６０が磁力を発生し、接極子５８は反時計方向に回転するよう引き付けられる。かくして、トリップレバー４６は時計方向に回転するよう反応し、トグルばね４４はキャリア３４をして静止接点３０から離れるよう引張り、電流路を遮断せしめる。トリップ作動した後、トリップレバー４６は作動ハンドルを時計方向に回転し、作動ハンドル２２の底部がリセットピン５２を押圧せしめることによりリセット状態となる。リセットピン５２上に作用する力によりトリップレバー４６は反時計方向に回転し、トリップレバー４６の端部は接極子４８と噛合い、これをセットすることが可能となる。トリッピングレバー４８の適当なトリップ状態への反応は較正ねじ６４によってセットされる。較正ねじ６４は導体端子４０と噛合い、同端子をして右方または左方へと回転せしめ、かくしてバイメタル導体組立体３８、接極子４８およびヨーク６０の位置を変化せしめる。なお較正ねじは外側から接近可能である。前述の電流路および諸部品は構造および作動において本出願人が出願人となっている米国特許第４６２３８５９号（遠隔操縦サーキットブレーカ、１９８６年１１月１８日認可）の対応する諸部品と類似している。この特許の全開示内容はこの明細書における引用文献とする。作動機構１８もまた接地故障モジュール２０によってコントロールされている。接地故障モジュール２０からの信号に反応して、ソレノイド６６がプランジャ６８および関連のトリップリンク７０を駆動して接極子５８と噛合わさせる。前述したように、接極子５８を回転させると、トリップレバー４６が電流路を断接せしめることになる。接地故障回路モジュール２０は位相導体７２と中立導体７４中を流れる電流の非平衡をコイル組立体７６を用いることにより測定する。位相導体７２はその一端を導体端子４０およびバイメタル導体組立体３８に接続せしめている。好ましくは、位相導体７２の前記端部はスポット溶接により導体端子４０へと剛固に固定されている。位相導体７２はコイル組立体７６中を延び、他端において負荷相端子７８に接続している。慣用のクランプ板８０が位相導体７２の反対側端部において一体に成形されており、負荷相端子７８と可逆的に接続されている。同様にして、中立導体７４はその一端がライン中立端子８２に接続し、コイル組立体７６中を延びることにより反対側端部は負荷中立端子８４に接続している。クランプ板８６は負荷中立端子８４と可逆的に接続されるように中立導体７４の端部において一体的に形成されている。コイル組立体７６は信号を回路基板８８上に装着された慣用の電子信号プロセッサへと出力している。適当なコイル組立体７６はラインおよび中立導体間の電流の非平衡を検出するためのトランスまたは他の手段装置である。前記コイル組立体７６は本出願人が共同出願人になっており、本明細書において引用文献とする米国特許出願第０８／１８２９２０号において十分に記載されている。個々の電気部品は簡明さの目的により回路基板８８からは省略されている。接地故障モジュール２０はまたばね９０を用いて導体端子４０から回路基板８８上の電子信号プロセッサへの電流路を完成することにより接地故障をシミュレートするテスト回路をも提供している。このテスト回路は本出願人が共同出願人になっており、本明細書において引用文献とする米国特許出願第０８／２２１４２４号において十分に記載されている。ソレノイド６６は好ましくは回路基板８８上に装着されている。ソレノイドリード６６はライン中立端子８２付近においてソレノイド９２を中立導体７４に接続している。中立基盤リード９６はソレノイド６６の他方の端部をしてクリンプコネクタ９８が中を通る状態において回路基盤８８に接続せしめている。ソレノイドリード９４および中立基盤リード９６はソレノイド６６をして回路基盤８８と、ライン中立端子８４における高電圧入力電源との間で直列配線状態にせしめている。したがって、ソレノイド６６は絶縁ショックのアブソーバとして作用することにより回路基盤８８への損傷を防止している。位相基盤リード１００はクリンプコネクタ１０２がその中を通った状態で電力を回路基盤８８へと送給している。位相基盤リード１００の反対側端部は負荷相端子７８の付近において位相導体７２の端部に接続されている。本発明においては、接地故障モジュールにおける導体および端子並びにそれらのベース内での装着の仕方の他の実施例が考えられている。これらの実施例は例示の目的のみのため考えられており、本発明を限定するためのものではない。第２の実施例が第４図に例示されている。ベース１１４の図示部分は複数個の例えば１１６のようなキャビティを含んでおり、該キャビティは側壁１１８のような直立壁と、全体として平面状の後背壁１２２と一体に形成されている頂部壁１２０とによって画成されている。１１６のようなキャビティの各々は１つの開口面１２４を備えており、該面を介して接地故障モジュール２０は該面と直角方向に挿入される。直立壁の１２６のような頂端部は全体として同一平面内に終結することにより、第１図および第２図において参照番号１６として示した噛合い当接部材を開口面１２４のためのカバーとして形成する。第１のキャビティ１１６は回路基盤１２８を頂部壁１２０と側方壁１１８のような直立壁の間において、かつまた後背壁１２２に対抗して保持せしめている。回路基盤１２８上にはコイル組立体１２８が装着されており、該組立体は簡明さのために巻線を省略して示してある。位相導体１３２および中立導体１３４がコイル組立体１３０の中心を通って配置されている。前述したように、位相導体１３２および中立導体１３４はコイル組立体１３０が付勢された時にそれによって生成される磁界すなわちトランス窓と交差している。位相導体の一方の端部１３６はスポット溶接により較正ねじ１４０を有する剛固な導体端子１３８に接続されている。位相導体の反対側端部１４２は位相突起ボディ１４６およびねじ付ファスナ１４８を含む負荷相端子１４４と接続されている。位相導体の反対側端部１４２は一方の側から位相突起ボディ１４６に進入し、位相電力ライン１５０は他方の側から進入している。想像線で示すように、ねじ付ファスナ１４８は位相導体の反対側端部１４２に対抗して位相電力ライン１５０をクランプするべく下向きに締付けられており、かくしてこれらの間の電気的接続が完了する。同様にして、中立導体の一方の端部１５２は負荷中立端子１５４に接続しており、該端子は中立突起ボディ１５６およびねじ付ファスナ１５８を含んでいる。中立導体の反対側端部１６０は通常のピグテールコネクタ（図示せず）を有するライン中立電力ラインに接続するような形状をしている。第２のキャビティ１６２が第１のキャビティ１１６に近接して配置されている。第２のキャビティ１６２は位相突起ボディ１４６をして側壁１６４と、反対側面１６６と、底部壁１６８と、頂部壁１７０のような直立壁の間において、かつ後背壁１７２に対抗して保持せしめている。この実施例においては、後背壁１７２は前記第１のキャビティの更に凹んだ後背壁１２２とは異なる平面内にある。位相突起ボディ１４６は開口面１２６と垂直をなす軸線に沿って第２のキャビティ１６２内へと挿入されている。第２のキャビティは側壁１６４内に第１の割溝１７４を含んでおり、該割溝は第１および第２のキャビティ１１６，１６２を接続するとともに、この割溝中における位相導体１３２の通過を許容している。反対側側壁１６６内の第２の割溝１７６は位相電力ライン１５０を外側から電気的に位相突起ボディ１４６へと接続することを可能とする接近性を提供している。頂部壁１７０内の第３の割溝１７８はファスナ１４８に外側から接近して位相突起ボディ１４６とねじ係合することを許容せしめている。第３のキャビティ１８０もまた第１のキャビティ１１６の近傍に配置されている。第３のキャビティ１８０は中立突起ボディ１５６をして側壁１８２、反対側側面１８４、底部壁１８６および頂部壁１８８のような直立壁の間において、かつまた後背壁１９０に対抗して保持せしめている。後背壁１９０は第２のキャビティの後背壁１７２よりも更に凹んでいる。中立突起ボディ１５６は開口面１２６と垂直をなす軸線に沿って第３のキャビティ１８０内に挿入されている。第３のキャビティ１８０は側壁１８２内において第１の割溝１９２を含んでおり、該割溝は第１および第３のキャビティ１１６，１８０を接続するとともに、その中を中立導体１３４が通過する通路を提供している。反対側の側壁１８４内の第２の割溝１９４は外部からの中立電力ライン（図示せず）の中立突起ボディ１５６への電気的接続を行なうための接近性を提供している。頂部壁１８６内の第３の割溝１９６は外部からファスナ１５８が中立突起ボディ１５６へとねじ係合することを許容する接近性を提供している。平坦な絶縁層シールド１９８が第３のキャビティの頂部壁内の第３の割溝１９６を覆っている。シールド１９８は位相電力ライン１５０または作業者の何らかの工具が中立ファスナ１５８の頂部と偶然に接触するのを防止するためのバリアを提供している。シールド１９８の一方の端部はベース１１４の外側表面上の溝２００と可逆的に噛合うことによりシールドを定位置に保持せしめている。従来技術と比較すると、ベース実施例１１４は高電圧のサージにさらされた際位相および中立端子１４４，１５４間にアークが発生する可能性を減じている。第３のキャビティ１８０は第２のキャビティ１６２よりも深く凹んでおり、このことは中立および位相端子１５４，１４４をして後背壁１２２に平行な２つの異なる平面内に位置せしめることになる。その結果、端子１４４，１５４の深さはわずかに重なり合うだけである。位相および中立端子１４４，１５４間の距離はそれらの位置をベース１１４の全長に沿ってオフセットし、カスケード関係を形成してやることにより更に増大することが出来る。中立導体の長さを延ばすことで端部１５２が負荷中立端子１５４と接続するようにしてやることで前記カスケード関係が実現される。第３の実施例が第５図に例示されている。図示のベース２１４部分は全体として平面状の後背壁２２２と一体に形成された側壁２１８および頂部壁２２０のような直立壁によって画成された２１６のような複数個のキャビティを含んでいる。２１６のようなキャビティの各々は開口面２２４を有しており、該面を通って接地故障モジュール２０が同面と垂直な方向に挿入される。直立壁の２２６のような頂部端部は一般的に同一面で終結することにより、特に第１図および第２図において参照番号１６により示すように、開口面２２４のためのカバーとの噛合い当接部を形成する。第１のキャビティ２１６は回路基盤２２８をして頂部壁２２０および側壁２１８のような直立壁の間において、かつまた後背壁２２２に対抗して保持せしめる。回路基盤２２８上にはコイル組立体２３０が装着されており、簡明さのために巻線が除去されている。位相導体２３２および中立導体２３４はコイル組立体２３０の中心を通るように配置されている。前述したように、位相導体２３２および中立導体２３４はコイル組立体２３０が付勢された時に同コイルによって発生される磁界すなわちトランス窓と交差する。位相導体の一方の端部はスポット溶接により較正ねじ２４０を備えた剛固導体端子２３８に接続されている。位相導体の反対側の端部２４２は位相突起ボディ２４６およびねじ付ファスナ２４８を含んでいる負荷位相端子２４４と接続されている。位相導体の反対側端部２４２は一方の側から位相突起ボディ２４６へと進入しており、他方の側からは位相電力ライン（図示せず）に進入している。次にねじ付ファスナ２４８が下向きに締付けられ、位相電力ラインが位相導体の反対側端部２４２に対抗してクランプされ、それらの間の電気的接続が完了する。同様にして、中立導体の一方の端部は中立突起ボディ２５６およびねじ付ファスナ２５８を含んでいる負荷中立端子２５４に接続している。中立導体の反対側端部は慣用のピグテールコネクタ（図示せず）を備えたライン中立電力線に接続するような形状とされている。慣用のコネクタは溝２６１中に挿入されて外部への接続部材を提供している。溝２６１の壁に沿って設けた２６３のようなこぶ２６３はコネクタ上の歪を解放する。第２のキャビティ２６２は第１のキャビティ２１６の近傍に配置されており、側壁２６４、反対側側面２６６、頂部壁２７０のような直立壁の間において、かつ後背壁に対抗して位相突起ボディ２４６を保持せしめている。この実施例においては、第２のキャビティ２６２の後背壁は第１のキャビティの更に凹んだ後背壁２２２とは異なる平面内にある。位相突起ボディ２４６は開口面２２６と垂直をなす軸線に沿って第２のキャビティ２６２内に挿入されている。第２のキャビティは側壁２６４内に第１の割溝２７４を含んでおり、該割溝は第１および第２のキャビティ２１６，２６２を接続するとともに、位相導体２３２がその中を通過するのを許容している。反対側壁２６６内の第２の割溝は位相電力ラインが位相突起ボディ２４６と外部から電気接続するのを許容する接近性を提供している。頂部壁２７０内の第３の割溝２７８はファスナが位相突起ボディ２４６と外部からねじ係合する接近性を提供している。第３のキャビティもまた第１のキャビティ２１６近傍に配置されている。第３のキャビティ２８０は中立突起ボディ２５６をして側壁２８２、反対側側面２８４、底部壁２８６および頂部壁２８８の間において、かつ後背壁に対抗して保持せしめている。頂部壁２８８もまた第２のキャビティ２６２の底部壁である。第３のキャビティ２８０の後背壁は第２のキャビティの後背壁よりも更に凹んでいる。中立突起ボディ２５６は開口面２２６と垂直をなす軸線に沿って第３のキャビティ２８０内に挿入されている。第３のキャビティ２８０は側壁２８２内に第１の割溝２９２を含んでおり、該割溝はその中を中立導体２３４が通過することを許容せしめている。反対側側壁２８４内の第２の割溝は中立電力ライン（図示せず）を外部から中立突起ボディ２５６に電気接続することを許容する接近性を提供している。頂部壁２８６を通る第３の割溝２９６は第２のキャビティ２６２の後背壁に沿って延びる溝と接続しており、キャビティ２６２はケーシング内の孔２９８とともに終結している。孔２９８はねじまわしまたは他の工具を外からファスナ２５８に到達させ、そのねじを中立突起ボディ２５６に対抗して回転させることを許容する接近性を与えている。孔２９８内に到達する工具と位相端子２４４との接触は第２のキャビティ２６２の後背壁によって防止される。従来技術とくらべると、ベース実施例２１４は高電圧のサージ中に位相および中立端子２４４，２５４間にアークが発生する潜在的危険性を減じている。第３のキャビティ２８０は実質的に第２のキャビティ２６２よりも深くなっており、このことによりそれぞれの中立および位相端子２５４，２４４は後背壁２２２と平行な２つの異なる平面内に位置決めされる。その結果、端子２４４，２５４の深さ方向には重なり合いが殆んどか全く無くなる。本発明の位相および中立導体は中実で、導電性の材質からなる剛固で細長いボディーを備えている。適当な材質にはステンレス鋼または銅合金が含まれている。導体の寸法は一般的には当業界では周知の２つの因子によって決定される。第１に、導体の予想される静的な温度上昇または連続的な電流搬送能力である。第２には、導体が瞬間的に短絡状態になった時の同導体の耐溶融性または同短絡状態において同導体が所定のワット数を担持する能力である。好ましくは、本導体の横断面方向深さは非一様である。こうすることにより、２つの異なる平面内に配置された部品をして導体自体内に不当な曲りを生じさせることなく接続させ得る統合された一塊式導体を生じさせる。第４図および第５図において具体的に例示されているように、それぞれ点３００，３０２において中立導体１３４，２３４はベース後背壁１２２，２２２に関して２つの異なる平面内に配置されたコイル組立体１３０，２３０並びに中立端子１５４，２５４を接続せしめている。中立導体１３４，２３４の深さは短かいセグメント区間で増大し、次に別の平面内において元の深さへと減少している。組立てられた本導体の剛性は導体の短かいセグメントに沿って横断面方向の深さを増大させることにより更に増大される。例えば、第４図に例示するように、中立導体１３４は導体の深さを増大させ脚３０４を形成することによって回路基盤１２８に対抗して支持される。組立てられた導体の剛性を増大させるための別の例が第５図に例示されており、この場合位相導体２３２および第１の割溝２７４の底部の深さは所定の値を有しており、位相導体２３２は第１の割溝２７４の底部によって支持されている。本発明の他の利点が第４図および第５図内の好ましい実施例によって例示されている。本発明の導体はワイヤを使用する場合とくらべて、接地故障モジュールの他の部品に対して繰返しの電気接続が容易になるとともに、組立てもより容易である。例えば、第４図の脚３０４もまた回路基盤１２８上のトレーシングとの電気接続手段を提供している。更には、導体の横断面形状は他の部品と電気的接続を行い易くしている。例えば導体端部１３６と導体端子１３８の間のスポット溶接部は位相導体１３２の平坦な側面に対してより容易に実施することが出来る。本導体は中実であるので、同寸法の多重よりワイヤとくらべてより大きな横断面積が提供される。かくして、本発明の導体はより大きな電流サージを搬送することが出来る。本発明はまた非絶縁状態の中実導体を提供しているので、電流サージ中に発生する多重よりワイヤの幾つかの故障モードすなわちワイヤのより部の溶融であるとか絶縁の劣下という故障モードを解消することが出来る。本発明の導体の剛固さは他の利点を提供する。剛固な本導体は自動化された組立てプロセスにおける精確なハンドリングおよび位置決めを可能としている。得られる組立体もまた自動化された機器を用いてテストすることが容易である。何故ならば剛固な導体はより精密に位置決めが出来るからである。本発明の導体はまたより正確な較正並びに信頼性のある絶縁試験を可能とする。何故ならばワイヤが組立て、試験または作動中に位置を変えることにより誘電上の変動が生ずるということが解消されるからである。本発明の信頼性はまた導体と端子間の接続手段装置によって高められている。ねじ付ファスナが締付けられるに従って、電力ラインおよび導体は端子突起ボディに対して押圧される。ファスナ上に作用するトルクによって誘起される歪はベースキャビティを画成する直立壁と当接する端子突起ボディによって吸収される。かくして、導体はねじり歪が解放され、接地故障モジュールの他の部品に対する不具合が解消される。例示したように、本発明の導体は接地故障モジュールの端子間において直接的な電気接続作用を与える。ワイヤリードまたはコネクタの使用は不要とされる。モジュールの組立てはより容易にされ、在庫のコストは部品点数が少ないので低減される。本発明の導体は高電圧サージ中における導通を防止する試験が行なわれた。この衝撃絶縁試験によりアーク発生を防止するべく接地故障モジュールの導体および他の部品間には十分な間隙があることが保証される。本発明のものは７kVのパルス電圧テストでもアーキング（アーク発生）故障は発生しなかった。当業者ならば理解するように、本発明の導体および端子は広範囲の回路ブレーカおよび他の回路断接器とともに用いるよう適応し、設計することが出来る。本発明の導体および端子は低、中および高電圧用途並びに種々の相形状において用いるのに適している。回路断接器なる用語は単相または多相回路ブレーカ、ＧＦＣＩレセプタクル、真空または大気回路ブレーカ、溶融スイッチ、スイッチギアおよびその類いを含むもこれに限定されないものと定義される。前述した導体および端子は全てのタイプのＧＦＣＩおよび接地故障機器における接地故障モジュールのために好適に用いることが出来る。通常３つのタイプのＧＦＣＩが入手出来る。第１のすなわち個別に封入されたタイプのものは３０アンペア迄の１２０ボルト２ワイヤおよび１２０／２４０ボルト３ワイヤ回路に対して入手可能である。第２のタイプは１５、２０、２５または３０アンペア回路ブレーカおよびＧＦＣＩを同一のプラスチックケース内に組付けている。これはパネル盤内の通常のブレーカの代りにインストールされており、通常は１２０ボルト２ワイヤまたは２ワイヤ２４０ボルト回路を保護するためにも用いることの出来る１２０／２４０ボルト３ワイヤタイプとして入手可能である。第２のタイプは回路上の全ての取出口に関して接地故障および過負荷に対する保護作用を提供している。同一のハウジング内にレセプタクルおよびＧＦＣＩを有する第３のタイプはそのレセプタクルに差込まれた機器に対する接地故障保護作用を提供している。同一回路上の下流にインストールされた他の通常のレセプタクル内に差込まれた機器に保護を与えるフィードスルー型式のＧＦＣＩがある。接地故障機器の例はＧＲＯＵＮＤ−ＣＥＮＳＯＲ，ＨＯＭＥＬＩＮＥ，ＱＯ，ＴＲＩＬＬＩＡＮおよびＭＩＣＲＯＬＯＧＩＣ接地故障モジュールというカタログ表示のもとSquare Ｄ社から市販されている。この接地故障機器は主電源、フィーダおよび電気的分配システム上のモータ回路を保護するのに適している。前記機器はまた接地故障リレーおよび接地故障検知装置としても使用可能である。本発明の特定の実施例および応用例が例示され、説明されてきたが、本発明はここで説明されたのと全く同一の構造および部品構成に限定されるものではないこと、および付記の請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲から離脱することなく、本発明の配置、作動および構造の詳細部に関して種々の修整例、変更例および変化例をなすことは当業者にとって自明なることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カーター，ダリルアメリカ合衆国 52404 アイオワ州シダーラピッズ，エス．ダブリュ．，シックシィスストリート 2971

Claims

【特許請求の範囲】１．位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間において接続される回路断接器を保護するための接地故障モジュールであって、該モジュールは、前記位相および中立電力ライン間の電流不平衡を検知するための手段装置にして、該手段装置は前記回路断接器内に装着されている検知手段装置と、中実で導電性の材質から作られた剛固で細長いボディを有する位相導体にして、該導体は第１および第２の端部を有しており、前記第１の端部は負荷位相電力ラインに接続されるようにされており、前記第２の端部はライン位相電力ラインに締結されるようにされており、更に前記位相導体は前記検知手段装置に作動的に接続されている位相導体と、中実で導電性の材質から作られた剛固で細長いボディを有する中立導体にして、該導体は第１および第２の端部を有しており、前記第１の端部は負荷中立電力ラインに接続されるようにされており、前記第２の端部はライン中立電力ラインに電気接続されるようにされた端子を有しており、前記中立導体は前記検知手段装置に作動的に接続されている中立導体とを有している接地故障モジュール。２．請求項１に記載のモジュールにおいて、前記検知手段装置は導電性の材質から作られた複数個の巻線を備えたコイル組立体を有しており、該巻線が付勢された時には磁界が生成されており、前記位相および中立導体は前記磁界と交差するように配置されていることを特徴とする接地故障モジュール。３．請求項１に記載のモジュールにおいて、該モジュールは回路盤および電子信号プロセッサを有しており、該電子信号プロセッサは前記検知手段装置に接続されて、前記位相および中立電力ライン間の接地故障状態を決定し、以って回路中に電流が流れるのを遮断せしめており、前記電子信号プロセッサおよび検知手段装置は回路基盤上に装着されていることを特徴とする接地故障モジュール。４．請求項３に記載のモジュールにおいて、前記モジュールは更に一端が回路盤に電気的に接続され、他端が中立導体の第２の端部に電気的に接続されているソレノイドを有しており、かくして前記ソレノイドはライン中立端子における高電圧入力が生じた時これを吸収することを特徴とする接地故障モジュール。５．請求項３に記載のモジュールにおいて、前記位相および中立導体の寸法的深さは前記導体を直接回路盤に電気的、機械的に接続するための手段を与えるべく非一様であることを特徴とする接地故障モジュール。６．請求項１に記載のモジュールにおいて、該モジュールは更に位相突起および中立突起を有しており、各突起は前記導体の１つを前記ファスナおよび突起ボディの間に可逆的にクランプするために長円形ボディおよびねじ付ファスナを有しており、位相導体の第１の端部は前記位相突起ファスナとボディの間にクランプされるべく位相突起のボディ内に挿入される形状をなしており、前記中立導体の第１の端部は前記中立突起ファスナとボディの間にクランプされるべく中立突起のボディ内に挿入される形状をなしていることを特徴とする接地故障モジュール。７．請求項１に記載のモジュールにおいて、前記位相および中立導体の寸法的深さは曲げることなしに２つの異なる平面を架橋し、前記回路断接器と当接させることにより前記導体を横方向に支持する手段を提供するために非一様にされていることを特徴とする接地故障モジュール。８．位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間に接続される接地故障回路のためのハウジング組立体であって、該組立体は、導電性材質から作られたベースにして、該ベースは複数個のキャビティを有し、各キャビティは前記ベースと一体に形成された直立する側方、頂部および底部壁によって画成されており、各キャビティはその１つの面を前記ベースと平行になるよう開口せしめているベースを有しており、前記複数個のキャビティの第１のキャビティは前記直立壁とベースの間に１つの回路盤を保持し、かくして該回路盤が前記開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第１のキャビティ内に挿入されるように配設されており、前記複数個のキャビティの第２のキャビティは前記第１のキャビティに近接して配置されており、前記第２のキャビティは前記直立側方壁の１つ内に第１の割溝を備えており、該第１の割溝は前記第１および第２のキャビティを接続するとともに、その中に位相導体を挿入するようにされており、前記第２のキャビティは相対する直立側方壁内に第２の割溝を有しており、該第２の割溝は前記組立体の外からの接近を許容するとともに、その中へ負荷位相電力ラインを挿入するようにされており、前記第２のキャビティは前記直立頂部壁内に第３の割溝を有しており、該第３の割溝は組立体の外からの接近を許容するとともに、その中へ端子ファスナを挿入するようにされており、前記第２のキャビティは１つの位相端子を保持するようにされており、かくして該位相端子は直立壁が同端子と当接する状態で前記開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第２のキャビティ内に挿入されており、前記複数個のキャビティの第３のキャビティは前記第１のキャビティと近接して配置されており、該第３のキャビティは前記直立側方壁の１つ内に第１の割溝を有しており、該第１の割溝は前記第１および第３のキャビティを接続するとともに、その中に中立導体を挿入するようにされており、前記第３のキャビティは相対する直立側方壁内に第２の割溝を有しており、該第２の割溝は組立体の外からの接近を許容するとともに、その中に負荷中立電力ラインを挿入するようにされており、前記第３の割溝は組立体の外からの接近を許容するとともに、その中に端子ファスナを挿入するようにされており、前記第３のキャビティは中立端子を保持し、かくして前記中立端子は前記直立壁が中立端子と当接する状態で前記開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第３のキャビティ内に挿入されるようにされているハウジング組立体。９．請求項８に記載のハウジング組立体において、該組立体は前記ベースのためのカバーを有しており、該カバーは前記複数個のキャビティを画成する直立壁の頂部端部と当接していることを特徴とするハウジング組立体。 10．請求項８に記載のハウジング組立体において、前記第３または第２のキャビティの一方が他方よりも深く、かくてこれらキャビティ内に保持される前記中立および位相端子がアーク発生の潜在的危険性を最小にするべく異なる空間平面内に配置されることを特徴とするハウジング組立体。 11．請求項８に記載のハウジング組立体において、該組立体は前記第３のキャビティの第３の割溝を実質的にカバーするような全体的に平坦な形状と寸法を備えた端子シールドを有しており、該端子シールドの１つの端部は前記第３のキャビティの頂部壁付近において前記ベースに着脱自在に取付けられるようにされており、前記端子シールドは電気的に絶縁性の材質から作られていることを特徴とするハウジング組立体。 12．請求項８に記載のハウジング組立体において、前記第２および第３のキャビティの前記第１の割溝の底部は前記直立側方壁中を延びる位相および中立導体を支持するための所定の深さを有していることを特徴とするハウジング組立体。 13．位相および中立電力ラインの負荷およびライン端子間に接続された回路を保護するための接地故障回路断接器であって、該断接器は、ベースを備えた電気的に絶縁性のハウジングにして、前記ベースは複数個のキャビティを備えており、各キャビティは前記ベースと一体に形成され、直立する側方、頂部および底部壁によって画成されており、各キャビティは１つの面を前記ベースと平行に開口せしめており、前記複数個のキャビティの第１のキャビティは前記直立壁とベースの間に接地故障モジュールを保持し、かくして前記モジュールが前記開口面と垂直をなす軸線に沿って前記第１のキャビティ内に挿入されるようにされているハウジングと、接地故障モジュールとを有しており、該モジュールは、前記位相および中立電力ラインの間の電流不平衡を検知するための手段装置にして、該手段装置は回路断接器内に装着されている検知手段装置と、中実の導電性材質より作られた剛固で、細長いボディを備えた位相導体にして、該位相導体は第１および第２の端部を有しており、前記第１の端部は前記負荷位相電力ラインに接続されるようにされており、前記第２の端部は前記ライン位相電力ラインに締結されるようにされており、前記位相導体は前記検知手段装置に作動的に接続されている位相導体と、中実の導電性材質から作られた剛固で細長いボディを備えた位相導体にして、該中立導体は第１および第２の端部を備えており、前記第１の端部は前記負荷中立電力ラインに接続されるようにされており、前記第２の端部は前記ライン中立電力ラインに電気接続されるようにされた端子を備えており、前記中立導体は前記検知手段装置に作動的に接続されている中立導体とを有している、接地故障回路断接器。 14．請求項１３に記載の断接器において、前記検知手段装置は導電性材質から作られた複数個の巻線を備えたコイル組立体を有しており、かくして前記巻線が付勢された時には磁界が生成されており、前記位相および中立導体は前記磁界と交差するように配置されていることを特徴とする接地故障回路断接器。 15．請求項１３に記載の断接器において、前記モジュールは更に１つの回路盤および１つの電子信号プロセッサを有しており、前記電子信号プロセッサは前記検知手段装置に接続されて、前記位相および中立電力ライン間の接地故障状態を決定し、前記回路中の電流の流れを遮断するようにされた出力信号を提供するようにされており、前記電子信号プロセッサおよび検知手段装置は前記回路盤上に装着されていることを特徴とする接地故障回路断接器。 16．請求項１５に記載の断接器において、前記モジュールは更にソレノイドにして、その一端が前記回路盤に電気的に接続されており、その他端が前記中立導体の第２の端部に電気的に接続されており、かくして前記ソレノイドは前記ライン中立端子に発生した高電圧入力を吸収することを特徴とする接地故障回路断接器。 17．請求項１３に記載の断接器において、前記モジュールは更に位相突起および中立突起を有しており、各突起は卵形ボディおよびねじ付ファスナを備えており、これらは前記導体の１つを前記ファスナおよび突起ボディの間にクランプしており、前記位相導体の第１の端部は位相突起ファスナおよびボディ間にクランプされるべく当該位相突起のボディ内に挿入される形状をなしており、前記中立導体の前記第１の端部は中立突起ファスナおよびボディ間にクランプされるべく中立突起のボディ内に挿入される形状とされており、前記ベースにおいては更に、前記複数個のキャビティの第２のキャビティが前記第１のキャビティに近接して配置されており、該第２のキャビティは前記直立側方壁の１つ内に第１の割溝を備えており、該第１の割溝は前記第１および第２のキャビティを接続するとともに位相導体を溝内に挿入せしめており、前記第２のキャビティは相対する直立側方壁内に第２の割溝を有しており、該第２の割溝は組立体の外からの接近を許容し、その中に負荷位相電力ラインを挿入しており、前記第２のキャビティは直立頂部壁内に第３の割溝を有しており、該第３の割溝は組立体の外からの接近を許容し、その中に端子ファスナを挿入しており、前記第２のキャビティは前記直立壁が位相端子と当接する状態で、前記位相端子が前記開口面と垂直をなす軸線に沿って第２のキャビティに挿入されるように前記位相端子を保持せしめており、前記複数個のキャビティの第３のキャビティは前記第１のキャビティと近接して配置されており、該第３のキャビティは前記直立側方壁の１つ内に第１の割溝を備えており、該第１の割溝は前記第１および第３のキャビティを接続するとともに、その中に中立導体を挿入せしめており、前記第３のキャビティは相対する直立側方壁内に第２の割溝を有しており、該第２の割溝は組立体の外からの接近を許容し、前記負荷中立電力ラインをその中に挿入せしめており、前記第３のキャビティは前記直立頂部壁内に第３の割溝を備えており、該第３の割溝は組立体の外からの接近を許容し、その中に前記端子ファスナを挿入しており、前記第３のキャビティは前記直立壁が中立端子と当接する状態で、該中立端子が前記開口面と垂直をなす軸線に沿って第３のキャビティ内に挿入されるよう前記中立端子を保持せしめていることを特徴とする接地故障回路断接器。 18．請求項１７に記載の組立体において、前記第３および第２のキャビティの一方は他方よりも深く、それぞれそれらキャビティの中に保持された中立および位相端子はアーク発生の潜在的危険性を減少させるために異なる空間平面内に配置されていることを特徴とする組立体。 19．請求項１３に記載の断接器において、前記位相および中立導体の寸法的深さはこれら導体を直接回路盤に電気的、機械的に接続するための手段装置を提供するため非一様であることを特徴とする接地故障回路断接器。 20．請求項１３に記載の断接器において、前記位相および中立導体の寸法的深さはこれら導体をして回路断接器と接触させることにより横方向に支持するため曲げ無しで２つの異なる面を架橋するための手段装置を提供するべく非一様であることを特徴とする接地故障回路断接器。