JPS609027A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には回路遮断器に係わり、更に詳細には
、遮断器を通る電流を回路が供給し得る故障電流よりも
低い値に制限するよう短絡状態下で作用する回路遮断器
に係わる。

過負荷電流状態に起１因する損傷から保護するため、工
場、住居及び商業施設に回路遮断器が広く使用されてい
る。電気エネルギーの使用が増大するにつれて電気エネ
ルギー供給源の容量もまた増大し、その結果、ひとたび
短絡状態が発生すると従来の回路遮断器がその下流に接
続されている装置を損傷から保護するには大き過ぎる、
極めて大きい電流が配電回路を流れるおそれがある。

そこで、極めて大きい故障電流を供給し得る電源に接続
された回路に必要な程度の保護効果を提供するため電流
制限回路遮断器が開発された。この主の公知遮断器の一
例として、短絡状態において極めて迅速に接点を開離さ
せ、開離接点間のアーク電圧をすみやかにシステム電圧
に近づけて接点間を流れる電流を制限することにより上
記電流制限作用を提供するように構成したものがある。

このような電流制限式回路遮断器は多くの用途において
極めて満足すべきものであることが実証されているが１
本発明の主な目的はこの種の回路遮断器を例えば１００
０ポルト以上に及ぶもっと高い電圧レベルに利用できる
ようにすることにある。

この目的を達成するため、本発明は内部に極ユニット・
コンパートメントを画定する絶縁壁を含む絶縁ハウジン
グと、各極ユニットφコンパートメントにそれぞれ別設
され、１対の互いに協働する接点を含む極ユニットと、
各極ユニットの接点を開閉するための、すべての極ユニ
ットに共通な手段とから成り、各極ユニットが連携の極
ユニットの接点を介して互いに電気的に接続された線端
及び負荷端をも含む回路遮断器において、極ユニットの
少なくとも線端間に、接点開放動作少極ユニット内に発
生するイオン化ガスが互いに混合するのを前記ガスが導
通を妨げるに充分な消イオン状態となるまで防止できる
距離だけ前記絶縁ハウジングが突出した絶縁隔壁を介在
させたことを特徴とする多極回路遮断器を提供するもの
である。

経験に照らして上記のような絶縁隔壁を設けた回路遮断
器を高電圧レベルで使用しても線端間に、また線端から
有害なアークが発生することはない。このことから、本
発明の回路遮断器はアーク発生を最も恐れる採鉱などの
分野に特に好適である。

絶縁隔壁は回路遮断器の絶縁ハウジングと一体的に形成
でき、特にこの場合、カバーを遮断器ハウジングの一部
として形成するか、または遮断器ハウジングとは別に例
えば成形加工した後、このハウジングに固定する絶縁隔
壁構造の一部、例えば端部カバーとして形成することが
できる。また、絶縁隔壁は前記ガスを絶縁ハウジングか
ら逃すように配置されたバフルを含む。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施例
を説明する。

第１図は絶縁ハウジング５及び該ハウジング５内に支持
された高速回路遮断機構７から成る３極回路遮断器３を
示す。ハウジング５は裏側がほぼ平坦な絶縁ベース９と
、前記ベース９に固定されて該ベースと共にハウジング
５を形成する絶縁性正面カバー１１とから成る。ハウジ
ング５はベース９を横並びの３つノ極ユニット・コンパ
ートメントに分離する絶縁壁４を含む。

回路遮断器機構７は単一の操作機構１３と、中央の極ユ
ニットに設けた単一のラッチ機構１５か・ら成る。回路
遮断機構７はこのはノ）に３つの極ユニットのそれぞれ
に別設の熱引はずし装置１６及び高速電磁引はずし装置
１７をも含む。高速電磁引はずし装置は米国特許第４．
２５５．７３２号及び４，２２０．９３５号にその詳細
が説明されている。

遮断器の各極ユニットに、上下の旋回式接点アーム２０
及び２２に取付けた１対の開離可能接点１９及び２１を
それぞれ設ける。各極ユニットにはほかに消弧ユニット
２３をも設ける。上部接点１９は導電材から成る上部接
点アーム２０を介してシャント２４と接続し、該シャン
ト２４は導電片２５と、熱及び電磁用はずし装置１６．
１７とを介して端子コネクタ２６と接続する。下部接点
２１はこれも同じく導電材から成る下部接点アーム２２
と、シャント２７及び導電片２８とを介して同様の端子
コネクタ２９と接続する。回路遮断器３が第１図に示す
ような閉成状態にあると、端子２６を起点として導電片
２５、シャント２４、上部接点アーム２０、上部接点１
９、下部接点２１、下部接点アーム２２、シャント２７
及び導電片２８と通って端子コネクタ２９に至る電気回
路が成立する。

上部接点アーム２０はステラプル３５によって絶縁回転
連結棒３５に固定した回転キャリッジ３２に点３０で枢
着されている。

上部接点アーム２０の左端と、キャリッジ３２に取４＝
ｊけたブラケット３７の間に接続した引張りばね３６が
上部接点アーム２ｏをキャリッジ３２に対して第１図図
示位置に維持する。従って回路遮断器３を介して正常電
流が流れている間、上部接点アーム２ｏ及びキャリッジ
３２はクロスオーバ３５と共に一体的に回転する。。

単一操作機構１３は３極回路遮断器の中央極ユニットに
配置され、遮断器の中央極ユニットにおいてベース９に
固定されている１対の互いに間隔を保つ非可撓金属支持
板４１によって支持される。互いに間隔を保つ支持板４
１に倒立Ｕ字形操作レバー４３を枢着し、レバー４３の
脚端を前記支持板４１のＵ字形切り欠き５６内に配置す
る。

Ｕ字形操作レバー４３はすべり板４６の孔を貫通する部
材４４を含む。すべり板４６は支持板４７を介して摺動
自在にカバー１１に取り付けられ、成形ハンドル１４９
内に嵌着される部材４８を含む。

中央極ユニットの上部接点アーム２ｏは上部トグル・リ
ンク５３及び下部トグル・リンク５５から成るトグルを
介して、ピン５９を介して板４１に枢着された開放自在
な揺動部材５７と連動する。トグル會リンク５３及び５
５はニー・ピボット・ピン６１を介して互いに枢着関係
にある。下部トグル・リング５５はピン６５を介して中
央極ユニットのキャリッジ３２に枢着され、上部トグル
中リンク５３はピン６３を介して開放自在な揺動部材５
７に枢着されている。ニー・ピボット・ピン６１と操作
レバー４３の湾曲部分の間にオーバセンタ操作ばね６７
を張架する。下部接点アーム２２は点１８においてベー
ス９に枢着する。

板ばね３１が下部接点アーム２２をピボット点１８を中
心に反時針方向に付勢し、下部接点アーム２２の反時針
方向移動量はビンＡＯによって制限される。閉成状態に
おて上部アーム２０に作用する時針方向の力は下部アー
ム２２に作用する反時針方向の力よりも大きいから、両
アームの最初の接触点から完全閉成状態まである程度の
オーバトラベルが可能となる。このことは接点摩耗効果
を考慮しての処置である。

接点１９及び２１は第１図上左にむかってＯＮ位置から
ＯＦＦ位置へハンドル１４９を移動させることによって
手動開放される。この動作ですべり板４６がレバー４３
を反時針方向に回転させる。操作レバー４３の回転連動
に伴なってオーバセンタ操作ばね６７の作用線が左に移
動してトグル・リンケージ５３．５５を左方に折たたむ
。トグルＯリンケージ５３．５５が折たたまれるのに伴
なってクロスオーバ３５が反時針方向に回転して３つの
極ユニットの上部接点アーム２０を同時に開放位置まで
移動させることにより、３つの極ユニットの接点を開放
する。この時操作機構１３は第１図に鎖線で示す位置を
占める。　ハンドル１４９を逆にＯＦＦ位置からＯＮ位
置へ移動させることにより接点が手動閉成され、この動
作に伴なってオーバセンタ操作ばね６７の作用線が右に
移動してトグル・リンケージ５３．５５を第１図図示位
置に移動させる。この移動でグロスオーバ３５が時針方
向に回転して３つの極ユニットの上部接点アーム２０を
閉成位置に移動させる。

開放自在な揺動部材５７はラッチ機構１５により第１図
の位置に係止される。ラッチ機構１５は第１ラッチ部材
７１と、点７０において枢着した絶縁中はずしレバー７
３とから成る。第１ラッチ部材７１はほぼＵ字形のラッ
チ・レバー７５と、該レバー７５の両脚に形成した１対
のスロット７８で一定量だけ移動できるように可動支持
されたローラ部材７７とから成る。ねじりばね８１がロ
ーラ部材７７をスロットの一端にむかって付勢する。第
１ラッチ部材７１はピン８３を介して支持板４１に枢着
されている。揺動部材５７の自由端はレバー７５の湾曲
部分に形成したスロット内を移動する。

引はずしし八−７３は支持板４１に枢着された成形絶縁
部材であり、第１ラッチ部材７１のラッチ・レバー７５
の湾曲部分と咬合して第１ランチ部材７１を第１図図示
位置に係止する第２ラッチ部材８９を具備する。開放自
在な揺動部材５７にはローラ７７と咬合することによっ
て揺動部材５７を第１図示位置に係止する第１ラッチ面
として作用するフック部分５８を設ける。

第１ラッチ部材７１は上端に固定された付勢ばね７２を
含み、この付勢ばね７２の他端は引はずしレバー７３と
当接している。圧縮状態で付勢ばね７２は第１ラッチ部
材７１をそのピボット点８３を中心に時針方向に付勢す
る。即ち、引はずしレバー７３を反時針方向に回転させ
て第２ラツチ８９をラッチ−レバー７５の頂部から上方
に離脱させると、付勢ばね７２が第１ラッチ部材７１を
時針方向に回転させて揺動部材５７をローラ７７がら開
放する。付勢ばね７２の作用は後述するリセット操作中
克服される。

各極ユニットにはそれぞれ別々に高速型磁引はずし装置
１７が含まれている。各電磁用はずし装置１７は両脚が
導電片２５を囲むほぼＵ字形の極片９５を含む。アーマ
チュア構造９７がハウジング５内に枢着されており、こ
の構造９７は積層磁気クラッパ１０１及び作動部材１０
３を含む。

各様ユニットにはそれぞれ別々の熱中はずし装置１６も
含まれる。この熱中はずし装置１６は導電片２５に溶接
されたバイメタル素子１０５を含む。バイメタル素子１
０５の上端はこれに螺着された調整ねじ１０７を含む。

磁気用はずし１７及び熱中はずし装置１６はここに述べ
るような機械的なものでなく、第５図に図示するような
電子式装置であってもよい。　る。

回路遮断器が第１図に示すような係止状態にあれば、ば
ね６７はトグル・リンク５３及びピボット６３を介して
揺動部材５７をビボッＩ・点５９を中心に時針方向に旋
回させる。揺動部材５７の時針方向運動はフック部分５
８の係止面が第１ラッチ部材７１のローラ７７の下側と
咬合することによって制限され、揺動部材５７が第１ラ
ッチ部材７１をピボット８３を中心に時針方向に引く。

ピボット８３を中心とする第１ラッチ部材７１の時針方
向運動は第１ラッチ部材が引はずしバー７３の第２ラッ
チ部８９と咬合することによって制限される。引はずし
バー７３の第２ラツ千８９に抗する第１ラッチ部材７１
の力は第１ラッチ部材７１の時針方向運動を引はずしバ
ー７３をその軸周りに回転させることなくこの引はずし
バー７３は中立またはラッチ位置にあって第１ラッチ部
材７１及び揺動部材５７を第１図に示す係止位置に係止
す以　下　余　白 未発ＩＴＪＪの回路遮断器を第１図において閉成及びリ
セット状態で示した。極ユニットのいずれかに所定値以
上の高い過負荷電流が発生すると、クランパｌＯ１が連
携の極片９５にむかって吸引されてアーマチュア構造９
７が時制方向に旋回し、極片９５とクラッパ１０１の間
のエアギャップを閉じ、アーマチュア作動部材１０３を
時開方向に旋回させて引はずし八−７３の延長部７９に
当接させる。その結果用はずしパーが反時針方向に回転
して引はずしパー７３の第２ラツチ８９をラッチしパー
７５との咬合から離脱させる。ローラ７７に対して」−
向きに作用する揺動部材５７の力がｉｌラッチ７１を時
針方向に回転させて揺動部材５７のフック部分５８を開
放する。ニー・ピン６１に作用する操作ばね６７の力は
上部トグル・リンク５３を介して伝達されて揺動部材５
７を点５９を中心に時針方向に回転させる。揺動部材が
回転し続けるのに伴ない、」二部トグル・ピン６５が操
作ばね６７の作用線の右に移動してトグル・リンケージ
５３．５５を折たたみ、その結果、キャリッジ３２及び
取付けられたクロスパー３５が反時針方向に回転し、３
つの上部接点アーム２０がすべて反時針方向に移動して
３つの極ユニットの接点を同時に開放する。この動作中
、ハンドル１４９をＯＦＦ位置とＯＮ位置の間のＴＲＩ
Ｐ位置まで移動させることにより回路遮断器が引はずさ
れた状態にあることを確認させる。

自動用はずし動作後、回路遮断器を第３図に示すように
手動操作するためには、その前に回路遮断器をリセット
しかつ係止しなければならない。このリセット操作はハ
ンドル１４９を中間のＴＲＩＰ位置から完全ＯＦＦ位置
まで左に移動させることによって行なう。

この動作中、すべり板４６が操作し八−４３の部材４４
に作用して支持板４１の切欠き５６内のピボット点を中
心に操作レバー４３を反時針方向に回転させる。操作レ
バー４３の下向き突出部材４５がこれと対応する揺動部
材５７の面５４と咬合して揺動部材５７を第３図図示位
置から点５９を中心に反時針方向に移動させる。

この動作中、揺動部材５７のフック部分５８が第１ラッ
チ部材７１のラッチ・し八−７５の湾曲部分に形成した
スロット内を下降し、揺動部材５７のフック部分５８が
ローラ７７と接触して該ローラ７７をスロット７８に沿
って右に移動させ、この時フック部分が接触しなからロ
ーラ７７を通過する。揺動部材５７のフック部分５８が
ローラ７７を通過すると、ばね８１のスナップ作用下に
ローラ７７が再びｔ５１図の位置に復帰する。第１ラッ
チ部材７１が第１図図示位置に達すると、部材７１が引
はずしバー７３のラッチ部分８９から離脱し、これと同
時にばね７２がラッチ部分８９を付勢して第１ラッチ部
材７１と係合させることにより第１ラッチ部材７１を第
１図の位置に係止する。次いで操作者がハンドル１４９
を放離すると、再びばね６７がトグル争リンク５５に作
用してフック部分５８を上昇させ、ローラ７７を第１図
の係止位置に係合させる。以後ハンドル１４９を手動で
ＯＮ及びＯＦＦ位置間に往復移動させることにより接点
を開開することができる。

回路遮断器が第１図に示す閉成係止状態にある時に低い
過負荷電流状態が現われると、導電片２５に熱が発生し
、バイメタル部材１０５の上端が第１図上右方にたわむ
。その結果、調節ねじ１０７がアーマチュア構造９７の
アーマチュア作動部材１０３に付き当たる。これにより
引はずしバー７３が反時針方向に回転して引はずし作用
を開始させ、磁気用はずしに関連して上述したように３
つの極ユニットすべての接点を自動的に開離させる。

第１．２及び３図から明らかなように、回路遮断器はス
ロット付き磁気駆動装置１１０をも含む。この磁気駆動
装置１１０は上下接点アーム２０．２２を囲むスロット
ｌ１８を有するハウジング１１２を含む。磁気駆動装置
１１０の詳細は米国特許第４，２２０，９３４号に記載
されている。

後述する電流制限動作中に上部接点アーム２０の移動量
を制限するためバンパ部材１２０を設ける。バンパ部材
１２０はポリウレタンまたはブチル・プラスチックのよ
うな緩衝材から成る。この種の材料は極めて大きいヒス
テリシスループを有し、従って極めて大量のエネルギー
を吸収して反動を抑制する。下部アーム２２については
同様の部材１２１をベース９に取付ける。

短絡状態下では極めて高レベルの過負荷電流が回路遮断
器３を流れる。導電部材２８及び下部接点アーム２２を
流れる電流がスロットイ」き磁気駆動装置１１０中に多
量の磁束を発生させる。この磁束及び下部接点アーム２
２を流れる電流が高い電流力を生み、この電流力が下部
接点アーム２２に作用し、該アーム２２を第４図に鎖線
で示す閉成位置からスロット１１８の底部にむかって駆
動しようとする。また、接点アーム２０．２２を反対方
向に流れる電流がアーム２０．２２間に高い電気力学的
な反発力を発生させる。短絡状態の発生と共にこの力は
極めて急速に増大して上部接点アーム２０をばね３６の
引張力に抗してピン３０を中心に反時針方向に、第４図
に鎖線で示す閉成位置から実線で示す電流制限位置まで
旋回させる。即ち、上部接点アーム２０は大きい力でバ
ンパ部材１２０内へ駆動され、このバンパ部材は上部接
点アーム２０の反動量を最小限に抑えるように構成され
ている。接点１９．２１が接近関係に戻ると消弧装置２
３によって消された弧が再び発生するおそれがあるから
上記反動は好ましくない。そこで高速磁気用はずし装置
１７を、アーム２０．２２が再び閉じる前にラッチ機構
１５を作動させて操作機構１３を開放させるように構成
する。操作機構１３が第４図に示ず閉成位置から第３図
の引はずし位置にまで移動するのに伴って、キャリッジ
３２が反時側方向に回転して、引張ばね３６が上記接点
アーム２０を第１図に示すキャリッジ３２に対するｔＪ
Ｓ１位置に復帰させる前に上記接点７−、ム２０のピボ
ット点３ｏを上昇させる。

接点アームの初期の高い開放加速度で高いアーク電圧が
発生し、その結果極めて有効な電流制限作用が得られる
。高速磁石用はずし装置と高速操作機構とを組合わせる
ことで消弧後のアーク再発生を防止するため接点を開離
状態に維持することができる。

以」二に述べた電流制限回路遮断器３は従来の電圧レベ
ルでは極めて確実かつ効果的な遮断装置であった。しか
し、この遮断器の電圧遮断能力をもっと高いレベル、た
とえば１゜００ポルトまたはそれ以上、たとえば１５０
０ポルト程度まで延ばそうとすると、線端２９間及び線
端２９とハウジング５との間のアーク発生に起因する問
題が発生した。これを回避し、回路遮断器を１０００ボ
ルト以」−（２，５ＫＡ以上）において正しく機能でき
るようにするため、アーク遮断によって発生するガスを
案内する一次導路の設計変更によって遮断器３を改良し
た。この改良は従来よりも長い絶縁隔壁を組込むと共に
絶縁バフルを設けるというものであった。

特に第５〜９図に電流制限回路遮断器の電圧定格を高め
るのに利用される隔壁４９及びバフル５１を詳細に図示
した。図示のように、絶縁隔壁４９は絶縁カバー１１と
は別の成形絶縁材から成るが、ねじ１０を介してこのカ
バー１１に固定されている。図示しないが、隔壁４９及
びバフル５１を絶縁カバーｌｌと一体に成形してもよい
。

特に第５及び１図から明らかなように、絶縁隔壁４９は
上下方向にカバー１１からベース９に達し、互いに隣接
する極ユニット端子器実施例を示す側断面図。

第２図は、第１図に示した回路遮断器の一方の外側極を
示す頂面図。

第３図は、回路遮断器を引はずし状態で示す第１図と同
様の側断面図。

第４図は、回路遮断器を電流制限作用中の状態で示す第
１及び３図と同様の側断面図。

第５図は、カバーを取付けた状態で示す回路遮断器の斜
面図。

第６図は絶縁隔壁構造の正面を示す部分断面図。

第７図は隔壁及びへフルの頂面図。

第８図は、隔壁及びバフルの背面図。

第９図は、第６図のＩＸ−ＩＸ線における断面図である
。

５・・・・絶縁ハウジング ７・・・・回路遮断機構 １６・・・・熱中はずし装置 １７・・・・高速型磁引はずし装置 ｉｌ！、　２１・・・・接点 ２０、２２・・・・接点アーム ４９・・・・絶縁隔壁 ５１・・・・バブル 第１頁の続き ０発　明　者　ドナルド・ウニイン・ロベットアメリカ
合衆国ペンシルベニア 州アリクイツバ・フェアウェイ ・ロード４００１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に極ユニット・コンパートメントを画定する絶
   縁壁を含む絶縁ハウジングと、各極ユニットφコンパー
   トメントにそれぞれ別設され、１対の互いに共働する接
   点を含む極ユニットと、各極ユニットの接点を開閉する
   だめのすべての極ユニットに共通な手段とから成り、各
   極ユニットが連携の極ユニ・ントの接点を介して互いに
   電気的に接続された線端及び負荷端をも含む回路遮断器
   において、極ユニットの少なくとも線端間に、接点開放
   動作少極ユニット内に発生するイオン化ガスが互いにＢ
   コ合するのを前記ガスが導通な妨げるに充分な消イオン
   状態となるまで防止できる距離だけ前記絶縁ハウジング
   から突出した絶縁隔壁を介在させたことを特徴とする回
   路遮断器。 ２、前記絶縁隔壁を絶縁／＼ウジングと一体に形成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の回路遮
   断器。 ３、前記絶縁ハウジングが内部に極ユニ・ント・コンパ
   ートメントが形成されているベースと、該ベースに着脱
   自在に固定されたカバーとから成る特許請求の範囲第２
   項に記載の回路遮断器において、前記絶縁隔壁の少なく
   とも大部分を前記カバーと一体に形成したことを特徴と
   する回路遮断器。 ４、前記絶縁隔壁の少なくとも大部分を、前記絶縁ハウ
   ジングに固定された別の絶縁隔壁構造の一体的部分とし
   て形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の回路遮断器。 ５、前記絶縁隔壁が前記ガスをハウジングから逃すよう
   に配置したバフルを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１第２項、Ｓ３項または第４項に記載の回路遮断器
   。 ６、前記バフルが前記絶縁壁に対して垂直な方向に広が
   ることを特徴とする特許請求の範四節４項に記載の回路
   遮断器。 ７．前記絶縁隔壁が該隔壁に形成された複数の溝を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項ま
   でのいずれかに記載の回路遮断器。 ８、前記隔壁溝が前記ハウジングの前後方向と平行な方
   向に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項に記載の回路遮断器。 ９、前記絶縁隔壁が前記ハウジングから少なくとも３．
   ８０ｃｍ突出していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第８項までのいずれかに記載の回路遮断器。 １０、前記絶縁隔壁が前記ハウジングの前後方向に前記
   ハウジングのほぼ全高にわたって広がることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第９項までのいずれかに記
   載の回路遮断器。