JPH1125838A - コンパクトな限流遮断器 - Google Patents

コンパクトな限流遮断器

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JPH1125838A
JPH1125838A JP10042718A JP4271898A JPH1125838A JP H1125838 A JPH1125838 A JP H1125838A JP 10042718 A JP10042718 A JP 10042718A JP 4271898 A JP4271898 A JP 4271898A JP H1125838 A JPH1125838 A JP H1125838A
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compact
arc
polymer
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David Arnold
デイヴィッド・アーノルド
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General Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡回路状態の際に熱に敏感なバイメタルを
側路するためにアーク電流を別の電流路に完全に切り換
える分路システムを提供する。 【解決手段】 遮断器ハウジング（１１）内に配置され
た、被保護回路に電流を通すための第１の接点（１７）
を持つ第１の接点アーム（１３）および第２の接点（１
８）を持つ線路側条片（１９）、被保護回路に過電流状
態が発生したときに第１および第２の接点を開離させる
ための作動機構（１２）、過電流状態の発生時に作動機
構を作動して、第１および第２の接点を開離させて両接
点間にアーク電流を生じさせるトリップ・ユニット（２
２，２５，２６）、並びに第２の接点の近くに配置され
たアーク・ランナ（４５）を備えたポリマー電流制限要
素（４７）を有する。アーク・ランナは、ポリマー電流
制限要素を通る電流分路へアーク電流を転流して、アー
ク電流を急速に抑制させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気回路を遮断する
ためのコンパクトな限流遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】絶縁ハウジング内の作動機構によって作
動される可動接点アームを利用するコンパクトな電気回
路遮断器は、様々な住宅用、商業用および工業用途に使
用されている。このような遮断器の過電流検知トリップ
・ユニットは、典型的には大量低コストの市場で採用さ
れている熱動磁気トリップ・ユニットで構成されてい
る。熱動磁気トリップ・システム内の熱動要素の加熱は
電流の自乗に反比例するので、低アンペア定格の遮断器
では直接加熱されるバイメタルが使用され、高アンペア
定格の遮断器では間接的に加熱されるバイメタルが使用
されている。間接加熱式のバイメタルでは、隣接のヒー
タ要素に電流が流れて、熱伝導、対流および放射によっ
てバイメタル条片が間接的に加熱される。直接加熱式の
バイメタルでは、バイメタル条片に電流が流れることに
よって、Ｉ2 Ｒに比例した加熱が生じる。両方の形式の
トリップ・ユニットで、熱によりバイメタル条片が撓ん
で、作動機構と協働するトリップ・ラッチを作動する。
短絡回路状態では、異常に大きい電流が直接加熱式バイ
メタル条片に流れ、これによりバイメタル条片を損傷を
受けることがある。
【０００３】米国特許第３，０４６，３７１号明細書に
は、磁石アーマチュアの作動時に閉成される分路接点を
含むバイメタル分路装置を使用することが開示されてい
る。分路接点が閉成されると、バイメタルと並列であっ
てバイメタルを側路する別の電流路が作られて、バイメ
タルを短絡回路電流から保護する。米国特許第３，５４
８，３５８号明細書には、ひどい短絡回路状態の際に生
じる接点の溶着部を壊すための付加手段を設けて、実効
的に短絡回路状態の際にバイメタルを保護することが開
示されている。しかし、極端に大きい短絡回路状態で
は、分路システムの並列路構成はバイメタルにまだ過大
な電流を流れさせる。
【０００４】米国特許第４，７４９，８２９号明細書に
は、短絡回路状態の際に熱動トリップ・ユニットが受け
る通過電流のレベルを低減するためにインライン限流抵
抗を使用することが開示されている。オーミック抵抗
が、負荷側条片とトリップ・ユニットとの間に直列に接
続され、且つ遮断器ハウジングに熱結合される。短絡回
路状態の際、付加的なインライン抵抗が遮断器に通すこ
とのできる最大電流を制限して、バイメタルを損傷から
効果的に保護する。正常動作状態では、オーミック抵抗
によって発生されるＩ2 Ｒの熱は、熱伝導によって遮断
器ハウジングへ散逸される。遮断器の電流制限特性は、
抵抗の値が増加するにつれて向上する。しかしながら、
オーミック抵抗内に持たせ得る抵抗値は、遮断器の全体
の熱的特性を考慮して制限される。
【０００５】発明の名称を「遮断器限流アーク・ランナ
（Ｃｉｒｃｕｉｔ ＢｒｅａｋｅｒＣｕｒｒｅｎｔ Ｌ
ｉｍｉｔｉｎｇ Ａｒｃ Ｒｕｎｎｅｒ）」とした１９
９７年２月７日出願の米国特許出願（出願人整理番号４
１ＰＲ−７４００）には、正常動作状態では回路電流を
通さないが、過電流状態ではアークをアーク・レールへ
転流することによってアーク電流を通す限流アーク・ラ
ンナを使用し、これにより付加的なＩ2 Ｒ加熱を防止す
ることが開示されている。限流アーク・ランナは短絡回
路アーク状態の際にトリップ・ユニットと直列に電気接
続されるので、バイメタルは高レベルの瞬時ピーク電流
を受けることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、短絡
回路過電流状態の際に熱に敏感なバイメタルを側路する
ためにアーク発生時に電流を別の電流路に完全に切り換
える効率的なバイメタル分路システムを提供することで
ある。本発明の別の目的は、正常動作状態では付加的な
Ｉ2 Ｒ加熱を生じない電流制限要素を設けることであ
る。本発明の更に別の目的は、非常に大きな短絡回路過
電流状態の際に効果的な電流制限のために優れた電流抑
制特性を持つ電流制限要素を設けることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるコンパクト
な限流遮断器は、強い過電流状態の際に遮断器熱電トリ
ップ・ユニットを保護するために限流分路装置を使用す
る。限流分路装置は短絡回路状態では電流路中に存在す
るが、正常動作状態では電流路から切り離される。アー
ク・ランナが遮断器接点の開離動作の際にアーク電流を
分路装置へ転流し、ポリマー電流制限要素によって短絡
回路遮断の際の電流を急速に抑制する。
【０００８】本発明の一態様では、コンパクトな限流遮
断器は、（ａ）遮断器ハウジング、（ｂ）被保護回路に
電流を通すために遮断器ハウジング内に配置された、第
１の接点を持つ第１の接点アームおよび第２の接点を持
つ線路側条片、（ｃ）遮断器ハウジング内に配置されて
いて、被保護回路に過電流状態が発生したときに第１お
よび第２の接点を開離させるための作動機構、（ｄ）遮
断器ハウジング内に配置されていて、過電流状態の発生
時に、第１および第２の接点を開離させて第１および第
２の接点の間にアーク電流を生じさせるように、作動機
構を作動するトリップ・ユニット、並びに（ｅ）第２の
接点の近くに配置されたアーク・ランナを備えたポリマ
ー電流制限要素であって、アーク・ランナによって、当
該ポリマー電流制限要素を通る電流分路へアーク電流を
転流して、アーク電流を急速に抑制するポリマー電流制
限要素を有する。アーク・ランナは、遮断器ハウジング
内への締まりばめなどの固定手段により、遮断器ハウジ
ングに固定される。ポリマー電流制限要素の対向した両
面には、第１および第２の電極が配置されている。一態
様では、ポリマー電流制限要素は、有意のガス発生が生
じる８００゜Ｃの蒸発温度を持つポリマー結合剤、およ
び導電性充填剤を有する。ポリマー結合剤および導電性
充填剤と直列に、これらのポリマー結合剤および導電性
充填剤よりも高い抵抗率を持つ界面要素が設けられ、こ
の界面要素における断熱抵抗加熱（発熱）により、ポリ
マー結合剤の急速な熱膨張および蒸発が生じて、界面要
素において少なくとも部分的な開離が生じる。更に、圧
縮手段、例えばバネにより、ポリマー結合剤および導電
性充填剤に圧縮圧力が加えられる。ポリマー結合剤はＰ
ＴＣＲ効果を必要としない。アーク・ランナおよび第１
の電極は互いに電気接続され、また第２の電極は負荷側
条片に電気接続される。電流をトリップ・ユニットから
ポリマー電流制限要素へ効果的に分路させるために、電
流分路は電気的にトリップ・ユニットと並列になってい
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、米国特許第４，５１３，
２６８号明細書および米国特許第４，５７３，２５９号
明細書に記載されているように動作する従来の配線用遮
断器１０を示す。ハウジング１１の中には、被保護回路
を隔離するために開離位置と閉成位置との間で接点アー
ム１３を駆動する作動機構１２が収容されている。被保
護回路を付勢するためには、ハンドル１４によってクレ
ードル１５および機械バネ１６を介して接点アーム１３
を作動することにより、可動接点１７を固定接点１８に
接触させる。ハウジング１１内に収容された線路側条片
１９により、外部の電源と遮断器内部部品との間の電気
接続が行われる。正常動作状態では、回路電流は線路側
条片１９から固定接点１８、可動接点１７、接点アーム
１３、編組導体２０、編組導体端子２１、バイメタル２
２および負荷側条片２３を通って流れる。負荷端子２４
が、遮断器を被保護回路に電気接続する手段を構成す
る。過電流状態の際、バイメタル２２を通過する電流が
磁界を発生し、この磁界が磁石２５およびアーマチュア
２６に集中する。過電流のレベルに応じて、バイメタル
２２または磁石２５のいずれかが、米国特許第４，５１
３，２６８号明細書および米国特許第４，５７３，２５
９号明細書に記載されているように遮断器接点を開離さ
せるように働く。バイメタル２２が熱により撓んで突起
２９に押し付けられ、これによりフック３０がアーマチ
ュア２６を回転させて、クレードル１５をラッチ面（図
示してない）から解放させ、もって機械バネ１６に蓄積
されていたエネルギが接点アーム１３を作動する。熱動
トリップ系と磁気トリップ系との間の適切な調整を行う
ため、磁石２５およびアーマチュア２６の磁気回路内に
電流路が配置される。接点アーム１３の開離動作により
電気アークが発生されるが、このアークはアーク・シュ
ート２７の方へ差し向けられて、最終的には排気孔２８
で消弧される。
【００１０】図２は、本発明の一実施態様によるコンパ
クトな限流遮断器４０を示し、図中、図１で使用された
ものと同じ参照符号は対応する部品を表す。線路端子４
１が、端子コネクタ４２および端子コネクタ４２によっ
て接点アーム１３に接続されている。固定接点１８が線
路側条片１９に取り付けられ、線路側条片１９は端子コ
ネクタ４２付近において電気絶縁体４４によって保護さ
れている。線路側条片１９は、編組導体２０および編組
導体端子２１によってバイメタル２２に電気接続されて
いる。バイメタル２２は、磁石２５およびアーマチュア
２６の磁気回路内に配置されていて、負荷側条片２３お
よび負荷端子２４に電気接続されている。接点アーム１
３の開離動作により発生される電気アークはアーク・シ
ュート２７の方へ差し向けられて、アーク・ランナ４５
の一端に駆動される。アーク・ランナ４５の他端は、第
１の電極４６として作用し、バネ４８によってポリマー
導体４７に押し付けられている。ポリマー導体４７の反
対側の面は、電極端子５０に取り付けられた第２の電極
４９に接触している。電極端子５０は、磁石２５および
アーマチュア２６の磁気回路を通り抜けて、負荷側条片
２３に接続されている。絶縁体５１が、電極端子５０を
放出ガスによる劣化から保護する。回路の遮断は前に述
べたように行われる。すなわち、バイメタル２２が熱に
より撓んで柱体５２に押し付けられ、これによりフック
３０がアーマチュア２６を回転させて、クレードル１５
を解放させ、もって機械バネ１６に蓄積されていたエネ
ルギが接点アーム１３を作動する。熱動トリップ系と磁
気トリップ系との間の調整を行うため、バイメタル２２
または電極端子５０の電流路が、磁石２５およびアーマ
チュア２６の磁気回路を通り抜けるように配置されてい
る。短絡回路状態が発生したとき、電気アークにかかる
磁気力が、アークをバイメタル２２から離れるようにア
ーク・ランナ４５へ転流する。転流された電流は、前掲
の米国特許出願（出願人整理番号４１ＰＲ−７４００）
に記載されているように動作するポリマー電流制限器の
作用によって急速に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】カバーを外してオフ状態での構成部品を示す従
来の配線用遮断器の側面図である。
【図２】本発明による限流分路を含むコンパクトな限流
遮断器の側面図である。
【符号の説明】
１０ 配線用遮断器 １１ ハウジング １２ 作動機構 １３ 接点アーム １４ ハンドル １５ クレードル １６ 機械バネ １７ 可動接点 １８ 固定接点 １９ 線路側条片 ２０ 編組導体 ２１ 編組導体端子 ２２ バイメタル ２３ 負荷側条片 ２４ 負荷端子 ２５ 磁石 ２６ アーマチュア ２７ アーク・シュート ２８ 排気孔 ２９ 突起 ３０ フック ４０ コンパクトな限流遮断器 ４１ 線路端子 ４２ 端子コネクタ ４３ 編組導体 ４４ 電気絶縁体 ４５ アーク・ランナ ４６ 第１の電極 ４７ ポリマー導体 ４８ バネ ４９ 第２の電極 ５０ 電極端子 ５１ 絶縁体 ５２ 柱体

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 遮断器ハウジング、 被保護回路に電流を通すために前記遮断器ハウジング内
    に配置された、第１の接点を持つ第１の接点アームおよ
    び第２の接点を持つ線路側条片、 前記遮断器ハウジング内に配置されていて、前記被保護
    回路に過電流状態が発生したときに前記第１および第２
    の接点を開離させるための作動機構、 前記遮断器ハウジング内に配置されていて、前記過電流
    状態の発生時に、前記第１および第２の接点を開離させ
    て前記第１および第２の接点の間にアーク電流を生じさ
    せるように、前記作動機構を作動するトリップ・ユニッ
    ト、並びに前記第２の接点の近くに配置されたアーク・
    ランナを備えたポリマー電流制限要素であって、前記ア
    ーク・ランナによって、当該ポリマー電流制限要素を通
    る電流分路へ前記アーク電流を転流して、前記アーク電
    流を急速に抑制するポリマー電流制限要素、を有してい
    ることを特徴とするコンパクトな限流遮断器。
  2. 【請求項２】 前記アーク・ランナを前記遮断器ハウジ
    ングに固定する固定手段を含んでいる請求項１記載のコ
    ンパクトな限流遮断器。
  3. 【請求項３】 前記ポリマー電流制限要素の対向した両
    面に配置された第１および第２の電極を含んでいる請求
    項１記載のコンパクトな限流遮断器。
  4. 【請求項４】 前記ポリマー電流制限要素が、有意のガ
    ス発生が生じる８００゜Ｃの蒸発温度を持つポリマー結
    合剤、および導電性充填剤を有している請求項１記載の
    コンパクトな限流遮断器。
  5. 【請求項５】 前記ポリマー結合剤および導電性充填剤
    と直列に界面要素を含み、該界面要素が前記ポリマー結
    合剤および前記導電性充填剤よりも高い抵抗率を持ち、
    前記界面要素における断熱抵抗加熱により、前記ポリマ
    ー結合剤の急速な熱膨張および蒸発が生じて、前記界面
    要素において少なくとも部分的な開離を生じさせるよう
    にした請求項４記載のコンパクトな限流遮断器。
  6. 【請求項６】 前記ポリマー結合剤および前記導電性充
    填剤に圧縮圧力を加える圧縮手段を含んでいる請求項５
    記載のコンパクトな限流遮断器。
  7. 【請求項７】 前記ポリマー結合剤がＰＴＣＲ効果を必
    要としない請求項４記載のコンパクトな限流遮断器。
  8. 【請求項８】 前記アーク・ランナおよび前記第１の電
    極が互いに電気接続されている請求項３記載のコンパク
    トな限流遮断器。
  9. 【請求項９】 前記第２の電極が負荷側条片に電気接続
    されている請求項３記載のコンパクトな限流遮断器。
  10. 【請求項１０】 前記圧縮手段がバネで構成されている
    請求項６記載のコンパクトな限流遮断器。
  11. 【請求項１１】 前記固定手段が前記遮断器ハウジング
    内への締まりばめで構成されている請求項２記載のコン
    パクトな限流遮断器。
  12. 【請求項１２】 電流を前記トリップ・ユニットから前
    記ポリマー電流制限要素へ効果的に分路させるために、
    前記電流分路が電気的に前記トリップ・ユニットと並列
    である請求項１記載のコンパクトな限流遮断器。
JP10042718A 1997-03-04 1998-02-25 コンパクトな限流遮断器 Withdrawn JPH1125838A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/811341 1997-03-04
US08/811,341 US5859578A (en) 1997-03-04 1997-03-04 Current limiting shunt for current limiting circuit breakers

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JPH1125838A true JPH1125838A (ja) 1999-01-29

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JP (1) JPH1125838A (ja)
DE (1) DE19808231A1 (ja)
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