JPWO2003044818A1

JPWO2003044818A1 - Circuit breaker

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Publication number: JPWO2003044818A1
Application number: JP2003533387A
Authority: JP
Inventors: 俊一勝部; 和則福谷; 林　道広; 道広林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: CN1255839C; KR20040021583A; JP4177255B2; KR100528152B1; EP1475817B1; EP1475817A4; EP1475817A1; CN1486500A; TW526509B; DE60139216D1; WO2003044818A1

Abstract

耐熱性、対アーク性及び接点間のオーバートラベル特性、かつリサイクル或いはリユースに適する回路遮断器を提供する。回路遮断器は、可動接触子（５、２５）を回動可能に保持する保持ホルダー（６、２６）を開閉する開閉機構（７、２８，２９，３１，３２）と、保持ホルダー（６、２６）を回動可能に保持するとともに固定側接触子（１０、２３）を保持するベース（２、２１）とを有し、過電流を検出したとき可動接触子（５、２５）を回動させ、接点間に発生したアークを消弧装置（９、３４）により消弧するものであって、ベース（２、２１）は、結晶性熱可塑性樹脂を主樹脂とするとともに、成形後に電子線照射が施された絶縁性の成形品を用いた。A circuit breaker suitable for heat resistance, arc resistance, overtravel characteristics between contacts, and recycling or reuse. The circuit breaker includes an opening / closing mechanism (7, 28, 29, 31, 32) for opening and closing a holding holder (6, 26) that rotatably holds the movable contact (5, 25), and a holding holder (6, 26). 26) and a base (2, 21) for holding the stationary contact (10, 23), and rotating the movable contact (5, 25) when an overcurrent is detected. The arc generated between the contacts is extinguished by the arc extinguishing device (9, 34), and the base (2, 21) has a crystalline thermoplastic resin as a main resin and an electron beam after molding. An insulating molded product that was irradiated was used.

Description

技術分野
この発明は、過電流を検出したとき可動接触子を回動させ、接点間に発生したアークを消弧装置により消弧する回路遮断器に関する。
背景技術
従来の回路遮断器のベースは、耐熱性、耐アーク性、機械的強度等の要求を比較的容易に達成できることから、熱硬化性樹脂を主成分とするものが多く用いられてきた。ところが、熱硬化性樹脂は、成形時に発生するバリ、射出成形時に発生するスプルーやランナー等の焼却または埋め立てが必要であり、バリ、スプルー、ランナー等のリサイクル或いはリユースが困難であった。
他方、熱可塑性樹脂を主成分とする成形品を採用することも検討されている。例えば、特開平０８−１７１８４７号公報に示されたナイロン６、ナイロン６６、ナイロンＭＸＤ６からなる熱可塑性樹脂と２００℃以上で脱水反応する無機化合物と強化材とを含有する成形品は、難燃性及び電極開閉後の絶縁性能に優れ、回路遮断器用の成形品としても好適である。しかしながら、定格電流の大きな回路遮断器のベースに適用するときには、ベースとして要求される特性、特に耐熱性が不充分であることが判ってきた。
発明者らの実験によれば、上述の特開平０８−１７１８４７号公報に記載されたベース（主樹脂となるナイロン６の融点約２１５°Ｃ）を２２５アンペアフレーム、定格電流２２５Ａの回路遮断器に適用し、過負荷遮断試験（定格電流の６倍を通電し遮断する試験（ＪＩＳＣ８３７０及びＣ８３７１）。この場合、２２５Ａ×６＝１３５０Ａを通電）を行ったところ、接点間のオーバートラベル値が減少し、接点間の接圧が異常に減少することがあった。このとき、ベース側に固定される接触子を固定しているベースの表面近傍が溶融していたことが判った。これらオーバートラベル値の減少、接点間の接圧の減少、ベースの近傍部位の溶融は、遮断に伴って発生するアーク発熱が主要因と考えられる。そして、固定接触子を固定しているベースの近傍部位が溶融すると、接点間の接圧が不安定になるばかりか、開閉を繰り返すことにより、ベースの固定接触子との接触部が変形し、さらにオーバートラベル値の減少を誘引することが懸念される。
ここで、オーバートラベル値とは、接点が接触した状態で、固定側の接点を取り去ったときに、可動側の接点が固定側の接点側に移動する量であり、接圧を一定に保つために裕度をもって接点厚さの数倍に設定している。そして、接点を保持する構造物例えばベース、可動接触子、固定接触子等は接点間の接圧を維持するため、その反力を受けており、この反力に起因して構造物が変形例えばクリープ変形し、経年的にオーバートラベル値は減少する。
また、熱可塑性樹脂として、ポリブチレンテレフタレート（略称ＰＢＴ、融点約２２０°Ｃ）やポリエチレンテレフタレート（略称ＰＥＴ、融点約２５５°Ｃ）を主成分としたときも同様であった。
そこで、樹脂材料を更に高融点であるポリフェニレンサルファイド（略称ＰＰＳ、融点約２９０°Ｃ）に変更して、同様の過電流引き外し試験を実施しても、同様の問題を発生した。
発明の開示
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、耐熱性および耐アーク性に優れ、特に過電流引き外しの際に発生、またはこれを繰り返しにより発生するような、高温の熱履歴を受けても、溶融や熱変形の発生が少なく回路遮断器を得ることを目的とする。
また、過電流を検出したとき可動接触子を回動させ、この可動接触子の接点と対向する位置に設けられた他の接点間に発生したアークを消弧装置により消弧する回路遮断器において、結晶性熱可塑性樹脂を主樹脂とするとともに、成形後に電子線照射が施された絶縁性の成形品を用いたので、高温の熱履歴を受けても、溶融や熱変形の発生が少なく、かつ耐アークに優れる回路遮断器を得ることができる。
また、回路遮断器は、可動接触子とこの可動接触子を回動可能に保持する保持ホルダーとを有する開閉機構、他の接点および消弧装置が設けられ、上記保持ホルダーを回動可能に保持するとともに上記他の接点を保持するベースと、このベースに被せられ筐体を成すカバーとを備え、成形品は上記ベースであるので、耐熱性および接点間のオーバートラベル特性に優れる。
また、ベースは、保持ホルダー、他の接点および消弧装置が配置される底部と、この底部に直交して設けられ外部と境界を成す側面壁を有するものであって、上記ベースの底部に電子線照射が施され、かつ上記ベースの上記側面壁には電子線照射が施されないので、アーク発生時のアーク発熱による耐熱性および筐体内圧の上昇に対する耐衝撃性に優れる。
また、ベースは、可動接触子の回動面に沿って設けられた配置部に保持ホルダー、他の接点および消弧装置が配置されたものであって、この配置部に電子線照射が施されたので、耐熱性および耐アーク性に優れるとともに微細な加工が可能となり、外径の小型化および部品の高密度化に寄与できる。
また、成形品は樹脂成分１００重量部に対し、６０〜２００重量部の強化材を含むので、溶融や熱変形の発生が少なく、かつ耐アーク性、さらに強度に優れる。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図はこの発明の実施の形態１に係る回路遮断器の外観を示す図、第２図は第１図の外観図からカバーを取り去った図、第３図は第２図の保持ホルダーの外観を示す図、第４図は接点部分を拡大して示す断面図、第５図は第１図のベースを模式的に示す上面図である。
図において、１は回路遮断器、２は絶縁性の樹脂成形品により形成されたベース、３は絶縁性の樹脂成形品により形成されベース２に被せられベース２とにより筐体を形成するカバー、４はカバー３の外部より開閉機構７および保持ホルダー６を介して可動接触子５を開閉するハンドル、６は可動子保持部６Ａ（第３図）に可動接触子５を回動可能に保持する保持ホルダー、７は金属製のフレーム７Ａがベース２に支持され、保持ホルダー６を開閉駆動する開閉機構、８は過電流を検出し開閉機構をトリップさせる過電流検出器、９は接点５Ａ、１０Ａ間に発生したアークを消弧する消弧装置であり、複数の金属製の消弧グリッド板９Ａ（第４図）を絶縁性のグリッド側板９Ｂにより支持している。１０は可動接点５Ａに対向する接点１０Ａが設けられたベース側接触子（固定接触子に相当する）、１１はベース側接触子１０を支持ピン１２周りに回動可能に支持するとともに電路を形成する支持部材、１３は支持部材１０と固定導体１４を電気的に接続する可とう性銅線、１５は固定導体１４を覆う絶縁部材である。
次いで、ベース２について詳説する。
ベース２には、その底部２Ｃ（第５図、第７図）に、開閉機構７、過電流検出器８、消弧装置９、支持部材１１を介してベース側接点１０Ａが配置されており、端子板保持部２Ｄ、２Ｅには端子板１４Ａ、１６（第４図、第２図）が配置され、さらに、保持ホルダー受け部２Ｆで保持ホルダー６の回転軸６Ｂ（第３図）を支持する。これらの中で消弧装置９とベース側接点１０Ａは接点５Ａおよび１０Ａ間に発生したアークに近くアークによる発熱の影響が大きい領域であり２Ｇ（第５図）と付番した、また、ベース２の底部２Ｃに直交して、外部との境界を成す側面壁２Ａおよび相間を絶縁する相間壁２Ｂが一体成形により設けられている。また、接点１０Ａが設けられたベース側接触子１０の支持部１１との接触部、開閉機構の支持部、保持ホルダー６の回転軸６Ｂの支持部に大きな力が作用する。
ベース２は結晶性の熱可塑性樹脂を主樹脂とした成形品であり、電子線が照射されている。ここで、電子線とは、電子の流れを細くしぼり、ほぼ直線状としたものであって、殺菌を目的として医療用品の分野で広く使用されている。
結晶性熱可塑性樹脂は、結晶性であれば、特に制約を設けないが、回路遮断器が市場において１０〜１５年にわたり連続使用されることから考えて、耐熱連続使用温度が１２０°Ｃ以上であるポリエステル、ポリアミドが好ましい。吸湿の影響が極めて少ない点で、ポリエステルが好ましく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が適している。また、これらのアロイでも良い。トラッキング性能や遮断後の絶縁性能が良好な点で、ベンゼン環を有さない樹脂、例えばポリアミドが好ましく、ナイロン１２やナイロン６やナイロン６６などが適している。
架橋促進剤は、電子線照射により結晶性熱可塑性樹脂中の非結晶部位が、主として架橋されることを促進する目的で、０．５〜２部添加されている。架橋促進剤として、例えば、多官能性モノマーである、トリアリルイソシアネレート（略称ＴＡＩＣ）、トリスハイドロオキシエチルイソシアヌリックアクリレート（略称ＴＨＥＩＣＡ）、トリスハイドロオキシエチルイソシアヌリックメタクリレート（略称ＴＨＥＩＣＭ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（略称ＴＭＰＴＡ）が好ましい。また、これらを組み合せて添加しても良い。
同一電子線照射量でのゲル分率が高い点で、ＴＡＩＣまたはＴＨＥＩＣＡの添加が好ましい。
酸化防止剤は、材料混練時に、架橋促進剤の自己架橋を防止することを目的として、０．２〜０．９部添加されている。更に０．４〜０．６部が好ましい。酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく、２，６−ジ−ｔ−ブチル−Ｐ−クレゾール（略称ＢＨＴ）、トリエチレングリコール−ビス［３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル・テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、Ｎ，Ｎ−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド）、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルフォスフォネート−ジエチルエステルなどが挙げられる。
これらは、単体で添加しても、組み合せて添加しても良い。
強化材は、ガラス繊維に代表される。ガラス繊維は、ガラスからなる繊維状のものをいい、ガラス素材としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔガラスまたはシリカガラスなどが挙げられる。一般的に知られるように、ガラス繊維の直径が６〜１３μｍ、アスペクト比が１０以上であることが耐衝撃強度向上の点から好ましい。
無機質の充填材は、アルミナ、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、タルク、カオリン、ワラストナイトなどが挙げられる。
難燃材としては、赤燐系、リン酸エステル系、ハロゲン系などが挙げられるが、接点５Ａ、１０Ａをはじめとする金属腐食が極めて少ない点で、リン酸エステル系、ハロゲン系が好ましい。また、リン酸エステル系と比較して少ない添加量で難燃性を発揮する点でハロゲン系が好ましい。更に、成形時にシリンダー滞留した場合でも、分解し難いという点で、ジブロモポリスチレンが好ましい。
難燃助材としては、ハロゲン系との相乗効果が増す点で、三酸化アンチモンが好ましい。
次いで、ベースへの電子線照射について説明する。
第６図は第５図に示すベースへの電子線照射の模式図、第７図は第６図の電子線照射時のベースと電子線遮蔽治具との位置関係を示す図であり、ベースを破線で示している。第８図、９は、第６図の電子線照射治具の他の例を示す図である。
図において、４０は電子線照射装置、４１は電子線、５０は電子線遮蔽治具であり、例えば板厚４ｍｍの鉄板に電子線４１を通過させる通過孔５１が設けられている。通過孔５１は、第７図に示すように、ベース２の底部２Ｃに対し開口し、他方、ベース２の側面壁２Ａおよび端子板保持部２Ｄ、２Ｅは、電子線遮蔽治具５０により遮蔽されている。また、第６図では、電子線遮蔽治具５０がベース２から離間した例を示しているが、電子線遮蔽治具５０はベース２に直置きしてもよい。
電子線照射装置４０から互いに平行に照射された電子線４１は、真っ直ぐ被照射体であるベース２に照射され、底部２Ｃを透過する。電子線遮蔽治具５０により、ベース２の底面２Ｃは架橋し、一方、側面壁２Ａおよび端子板保持部２Ｄ、２Ｅは電子線４１が遮蔽されるため架橋しない。一般的に、結晶性熱可塑樹脂は結晶化度の割合に応じて非晶性部分が含まれており、成形品（ベース２）に電子線４１が照射されると、成形品中の非晶性部分を架橋し三次元網目構造が形成される。
当該成形品樹脂材料には、ベースレジン、強化材、無機充填材、難燃材、難燃助材など、通常の樹脂を構成する材料に加えて、架橋促進剤、酸化防止剤が添加されている。
電子線４１の照射により非晶性部分が架橋されるが、電子線４１の強度が弱く成形品を貫通しないと成形品内部に電子が残留することとなる問題があるので、電子線４１は成形品を貫通する強度であることが望ましい。
電子線照射の加速電圧は、ベース２の底部２Ｃの板厚２ｍｍを貫通しかつ架橋がなされる条件から、２ＭＶ以上が好ましいが、照射電子線を材料内に空間電荷として残存させないためには、３〜５ＭＶが最適である。
なお、電子の残留を防ぐ観点からは、厚さの薄い保持ホルダー受け２Ｆ部分以外の相間壁２Ｂには電子線を照射しないことが好ましい。即ち、電子線遮蔽治具５５、５６（第８図、第９図）のように、相間壁２Ｂの全て、或いは保持ホルダー受け２Ｆ部分を除く相間壁２Ｂを遮蔽する形状の治具を用いることが好ましい。
第４図に示す閉路状態で、過電流が発生すると、過電流検出器８が過電流を検出し、開閉機構７にトリップ指令を与える。これにより、開閉機構７はトグルリンク機構の蓄勢力により、保持ホルダー６を第２図、第４図において反時計方向に回動させ、可動接触子５もそれに伴って保持ホルダー６と同方向に回動し、接点５Ａ、１０Ａが開離し接点５Ａ、１０Ａ間にアークが発生する。このアークは消弧装置９に電磁気的に吸引され消弧される。なお、過電流の大きさが非常に大きいときには、開閉機構７の開離動作前に、電磁反発力によって接点５Ａ、１０Ａは開離する。このアーク発生時にアークにより多大な熱的な影響を受ける領域が消弧装置９や接点５Ａ、１０Ａが設けられた領域２Ｇ（第５図）である。また、接点１０Ａが設けられたベース側接触子１０の支持部１１との接触部２Ｇ、開閉機構７のフレーム７Ａの支持部、保持ホルダー６の回転軸６Ｂの支持部に大きな力が作用する。
以上のように、結晶性熱可塑性樹脂を主樹脂とするとともに、成形後に電子線照射が施された絶縁性のベース２を用いたので、熱可塑性樹脂の微細加工性、スプルー、ランナー等のリサイクル性のメリットを享有しつつ、耐熱性および耐アーク性に優れるベース２を得ることができた。さらに、高温の熱履歴を受けても、溶融や熱変形の発生が少なく、かつ耐クリープ性に優れ、したがって接点５Ａ、１０Ａ間の接圧に影響が少ないベース２を得ることができた。また、相間壁２Ｂの保持ホルダー受け２Ｆにも電子線照射が施されており、耐熱性、接点間のオーバートラベル特性に優れる。
また、成形品は樹脂成分１００重量部に対し６０〜２００重量部の強化材を含むとき、ベース２の溶融や熱変形の発生が少なく、かつ耐クリープ性に優れ、強度にも優れることから接圧の減少が特に少なかった。このように、強化材が多量に含まれた構造材で、局所的な力を受けその箇所にアーク熱のような高温が作用するベース２に適用するときに非常に有用であった。
また、ベース２の底部２Ｃは架橋し、側面壁２Ａは電子線が遮蔽され架橋されないので、回路遮断器の過負荷遮断時に、高熱になりやすいベース２の底部２Ｃは溶融や熱変形することが少なく、耐クリープ性に優れる。側面壁は、逆に、架橋により衝撃性能が低下すると、短絡遮断時に発生する内圧を受け、破損する場合があるが、ベース側面壁２Ａは架橋されておらず耐衝撃性にも優れるので、耐熱性と耐衝撃性を兼ね備えたベース２を得ることができる。
実施例１
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。実施例１では、２２５アンペアフレーム用の回路遮断器について説明する。
第１０図は、この発明の実施例１に係る２２５アンペアフレーム用ベース成形用の金型を示す図である。第１０図において、９０は固定金型９０Ａ及び可動金型９０Ｂからなり、その内部が、ベース２に沿った形に形成された金型である。９１は、固定金型９０Ａに形成された混合材料の注入口である。混合材料を固定金型９０Ａの中心に位置する注入口９１から、２５０トン射出成形機で、可動金型温度８５〜９５°Ｃ、固定金型温度８５〜９５°Ｃ、シリンダー温度２３０〜２８０°Ｃ、保圧時間と射出時間との合計が、１０秒の条件で、ベース２を成形した。
続いて、当該成形品を第６図に示す方法で、四方の側面壁２Ａ、２Ｄ、２Ｅ（第５図）を厚さ４ｍｍの鉄製の電子線遮蔽治具５０で覆った状態で、日新ハイボルテージ電子線照射装置を用いて、加速電圧２ＭＶで電子線照射を行った。
次に、試験方法、判定方法およびその結果について説明する。
上述の方法で成形、電子線照射したベース（１１）〜（１５）を用いて、回路遮断器（２２５アンペアフレーム）を組立て、過負荷遮断試験（定格電流の６倍（２２５Ａ×６＝１３５０Ａ）を通電）を行った。
試験後、固定接触子の接触部およびその近傍（第５図におけるベース側接触子１０の支持部１１とベース２Ｃの底部２Ｃであり領域２Ｇの一部）の表層が溶融していない場合を合格とし、溶融した場合を不合格とした。
表１〜表２に試験結果を示す。表中のレジン（樹脂）には、難燃材と難燃助材も含めた部数となっている。サンプル（１１）〜（１５）、比較例（２１）〜（２４）には、難燃材として、ジブロモポリスチレンを１５部、難燃助材として、三酸化アンチモンを５部添加した。また、サンプル（１１）〜（１５）、比較例（２２）、（２４）には、架橋促進剤として、トリアリルイソシアネレート（略称ＴＡＩＣ）、酸化防止剤として、２，６−ジ−ｔ−ブチル−Ｐ−クレゾール（略称ＢＨＴ）を添加した。また、サンプル（１４）〜（１５）、比較例（２３）、（２４）には衝撃吸収材として、エチレン／プロピレン共重合体８部を含む。
また、サンプル（１１）〜（１５）、比較例（２１）、（２３）には電子線を照射し、比較例（２２）、（２４）には電子線を照射しなかった。

以上のように、架橋促進剤と酸化防止剤とを添加したナイロン６複合材料からなるベース２で構成されたサンプル（１１）〜（１５）を用いた回路遮断器は、過負荷遮断試験後も、ベース２の固定子接触部およびその近傍が溶融することなく、電子線照射を施さないベースを用いた回路遮断器に比較し、耐熱性および耐アーク性に優れていた。したがって、経年使用時における接点間のオーバートラベル特性にも優れることが容易に予測される。
また、サンプル（１４）〜（１５）を用いた回路遮断器は、耐衝撃性にも優れており、特に第１０図の金型で成形したベース２の場合には、ベース２の底部２Ｃは電子線の照射による架橋により機械的強度が増しており（但し、耐衝撃性は低下している）、側壁部２Ａは電子線が照射されず耐衝撃性に優れるので、アーク発生に伴って生じる内圧上昇にも充分に耐えうることができ好ましいものであった。
また、電子線を照射しなかった、比較例（２２）、（２４）は耐熱特性に劣るものであった。
実施の形態２．
以下この発明の実施の形態２について説明する。第１１図はこの発明の実施の形態２に係る回路遮断器の外観を示す図、第１２図は第１１図回路遮断器の一部を切り欠いて示す説明図である。
図において、２０は絶縁筐体であり、実施の形態１および実施例１で説明したベース２と同様の材料で形成されたベース２１およびカバー２２からなっている。ベース２１は、回路遮断器の一側面を構成する側面部（配置部）２１Ａと、この側面部２１Ａの外周縁から当該側面部２１Ａに直交しての壁部２１Ｂが一体成形により形成されている。側面部２１の内側には可動接触子２５の回動面に沿って消弧装置３８や固定接触子２３が配置される。カバー２２は平板状に形成され、ベース２１の側面部２１Ａに対向して設けられ回路遮断器の他側面を構成しており、ベース２１にネジ或いはリベットにより固定されている。
また、ベース２１の側面部２１Ａおよびカバー２２は実施の形態１および実施例１と同様にして電子線が照射されている。なお、ベース２１への電子線の照射時には、第６図に示したように電子線遮蔽治具５０を使用し、筒状の壁部２１Ｂに電子線が全く照射されないようにすると、カバー２２との当接する部分が硬くなりすぎず割れや欠けが発生しにくく好ましい。一方、電子線照射の作業効率からは電子線遮蔽治具５０を使用しないことが好ましい。
遮断回路には、固定接触子２３と、この固定接触子２３に固着された固定接点２４と、この固定接点２４に対向して接離する可動接点２５ａを有する可動接触子２５とが設けられている。２６はこの可動接触子２５を一体に支持するアーム（可動接触子２５を回動可能に保持する保持部材）であり、Ｕ字状溝２６ａと、ストッパ係止部２６ｂと、軸２７が係合する長孔２６ｃとが形成されている。
２７はアーム２６（保持部材）および可動接触子２５の回動中心となる軸であり、絶縁筺体２０に支持されている。２８は可動接触子２５を固定接点２４から常に開離させる方向へ付勢するように張設したメインバネ、２９は合成樹脂で形成され外部から開閉操作を行うハンドル、３０はハンドル２９を反時計方向へ付勢するリセットバネ、３１は丸棒材をＵ字形に曲げて形成した操作リンクであり、一端はハンドル２９と係合し、他端はラッチ３２のリンク係合溝３２ａに係合する。また、ハンドル２９は、絶縁筺体２０の外に突出した取手部２９ｂと、操作リンク３１を連結する突出部２９ｃとで構成されている。
３２は軸２７に軸支されたラッチであり、操作リンク３１の他端に係合するリンク係合溝３２ａと、電磁引き外し部３４のロッド３７の押圧力を受けるトリガー片３２ｂと、バイメタル３３の湾曲による押圧力で操作リンク３１とリンク係合溝３２ａとの係合を解脱せしめる方向への力を受けるトリガー片３２ｃが形成されている。また、アーム２６とラッチ３２との間には、復帰バネ３２ｄが縮設されていて、常時ラッチ３２をアーム２６に対して半時計方向に付勢する。Ｕ字状溝２６ａに嵌まり込んだ操作リンク３１の他端は、バネ３２ｄのバネ力によってラッチ３２のリンク係合溝３２ａで挟持されて、ロック状態になっている。そして、固定接点２４に対して可動接点２５ａが弾接し、遮断回路が形成される（第１２図の状態）。
こうして、上記アーム２６と、メインバネ２８と、ハンドル２９と、リセットバネ３０と、操作リンク３１と、ラッチ３２とにより開閉機構が構成される。
３３は通電電流に対応して第１２図において右方向へ加熱湾曲されるバイメタル、３４は電磁引き外し装置であり、電磁石３５への通電による電磁力により駆動されるプランジャ３６と、このプランジャ３６の吸引動作により第１２図において左方向へ突出するロッド３７を有している。バイメタル３３と、電磁引き外し装置３４とにより過電流引き外し装置が形成されている。３８は消弧装置、３９はこの消弧装置３８の消弧板である。４０は上記固定接点２４と可動接触子２５を含むアーク発生室であり、可動接触子２５が開離時に発生するアークが充満する。４１はアークを消弧装置３８の方向へ誘導するアークランナーである。
このように構成された回路遮断器において電路に短絡電流が流れると、電磁引き外し装置３４の電磁石３５がこれを感知して働き、プランジャ３６が吸引され、これに連動するロッド３７が左方向へ移動する。すると、そのトリガー片３２ｂがロッド３７で押圧され、ラッチ３２は復帰バネ３２ｄのバネ力に抗して時計方向に回動する。Ｕ字状溝２６ａ内でリンク係合溝３２ａによって施綻状態になって嵌まり込んでいた操作リンク３１の他端は、ラッチ３２が時計方向へ回動することにより、アーム２６に対してフリーな状態になる。このため、アーム２６は開放機構としてのメインバネ２８のバネ力により軸２７を中心にして時計方向に強制的に回動して引き外し（トリップ）動作をする。こうして、可動接触子２５は、高速開離し、遮断動作を行う。
ここで、ベース２１に配設された部品からベース２１に応力が作用する部分、例えばベース２１に一体成形により設けられた突起２１ａ、ハンドル軸受け部２１ｂ、アーム軸受け部２１ｃおよび電磁引き外し固定部２１ｄについて説明する。
突起２１ａは、メインバネ２８の一端を支持するよう突設して設けられ、メインバネ２８より力が作用している。ハンドル軸受け部２１ｂは、ハンドル２９の回動軸を軸支するように設けられ、その軸より力が作用している。アーム軸受け部２１ｃは、アーム２６および可動接触子２５の回動軸２７を軸支するように設けられ、回動軸２７より力が作用している。電磁引き外し固定部２１ｄは、電磁引き外し装置３４をベース２１に位置決めするように設けられたリブであり、固定接触子２３および電磁引き外し装置３４を介して可動接触子２５より力が作用している。
以上のように、ベース２１の側面部（配置部）２１Ａに電子線を照射したので、熱可塑性樹脂の微細加工性、スプルー、ランナー等のリサイクル性のメリットを享有しつつ、耐熱性が向上し耐アーク性が向上する。さらに、カバー２２にも電子線を照射したので耐熱性が向上し耐アーク性が向上する。
また、実施の形態２のように、可動接触子２５の回動面に沿って、アーム２６や固定接触子２３や消弧装置３８が配置される回路遮断器は、実施の形態１のようなベースの底部に保持ホルダー、他の接点および消弧装置が配置される回路遮断器に比較し、遮断容量が小さく、遮断時に発生するアークのエネルギーが小さいこともあり、ベース２１やカバー２２等の絶縁成形品がアークにより近接する位置に配置される傾向にある。
そして、ベース２１の側面部２１Ａおよびカバー２２に電子線を照射し、これらの部分の機械的強度、耐熱性および耐アーク性が向上するので、アークのエネルギーが小さく、アークの発生に伴う曝圧による内部の圧力上昇よりも、アークによる発熱に対する耐性を満足するものを得ることができる。
また、耐熱性および耐アーク性が向上するので、消弧板３９を固定するための消弧側壁を必要とせず、直接ベース２１およびカバー２２の溝に嵌めこむことによって消弧装置３８を構成でき、部品点数を削減でき、かつ消弧板３９の回路遮断器の幅方向寸法（第１２図の紙面を貫通する方向）を長くすることができ、アークの消弧性能を向上に寄与できる。
また、突起２１ａ、ハンドル軸受け部２１ｂ、アーム軸受け部２１ｃおよび電磁引き外し固定部２１ｄも電子線照射により、機械的強度が向上するので、熱硬化性樹脂に比較し軟らかく位置決め精度に劣る熱可塑性樹脂、特にナイロンの欠点を補うことができる。
なお、実施の形態２では、ベース２１が箱状、カバー２２が平板状のものについて説明したが、この形状に限定されるものでなく、ベース２１およびカバー２２の両方が箱状の形状であってもよい。
また、実施の形態２では、単極の回路遮断器について説明したが、ベース２１とカバー２２との間に回路遮断器の厚さ方向に並設して二極が設けられる二極の回路遮断器であってもよく、この場合には並設する二極間を絶縁するセンターベースを設け、このセンターベースに可動接触子２５、ハンドル２９、電磁引き外し装置３４等を設けてもよい。その際、センターベースは、実施の形態２のベースと同一の組成で形成された成形品に電子線が照射されたものを用いるとよい。
産業上の利用可能性
この発明は、耐熱性、対アーク性及び接点間のオーバートラベル特性が要求され、かつ熱可塑性樹脂を主成分としバリ、スプルー、ランナー等のリサイクル或いはリユース可能な回路遮断器の成形品として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１に係る回路遮断器の外観を示す図である。
第２図は、第１図の外観図からカバーを取り去った図である。
第３図は、第２図の保持ホルダーの外観を示す図である。
第４図は、第１図の接点部分を拡大して示す断面図である。
第５図は、第１図のベースを模式的に示す上面図である。
第６図は、第５図に示すベースへの電子線照射の説明図である。
第７図は、第６図の電子線照射時のベースと電子線遮蔽治具との位置関係を示す図である。
第８図は、第６図の電子線照射治具の他の例を示す図である。
第９図は、第６図の電子線照射治具の他の例を示す図である。
第１０図は、この発明の実施例１に係る２２５アンペアフレーム用ベース成形用の金型を示す図である。
第１１図は、この発明の実施の形態２に係る回路遮断器の外観を示す図である。
第１２図は、第１１図回路遮断器の一部を切り欠いて示す説明図である。Technical field
The present invention relates to a circuit breaker that rotates a movable contact when an overcurrent is detected, and extinguishes an arc generated between contacts by an arc extinguishing device.
Background art
Conventional bases for circuit breakers have been widely used because they can achieve the requirements of heat resistance, arc resistance, mechanical strength and the like relatively easily. However, the thermosetting resin requires incineration or landfilling of burrs generated during molding and sprues and runners generated during injection molding, and it is difficult to recycle or reuse burrs, sprues, runners, and the like.
On the other hand, it has been studied to adopt a molded product mainly composed of a thermoplastic resin. For example, a molded product containing a thermoplastic resin composed of nylon 6, nylon 66, nylon MXD6, an inorganic compound that undergoes a dehydration reaction at 200 ° C. or higher, and a reinforcing material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-171847 is flame retardant. In addition, the insulation performance after opening and closing the electrode is excellent, and it is also suitable as a molded product for a circuit breaker. However, when applied to the base of a circuit breaker having a large rated current, it has been found that the characteristics required as a base, particularly heat resistance, is insufficient.
According to the experiments by the inventors, the base described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-171847 is used as a circuit breaker having a 225 amp frame and a rated current of 225 A. When applied, an overload cutoff test (test to cut off the current by energizing 6 times the rated current (JIS C8370 and C8371). In this case, 225A × 6 = 1350A energized), the overtravel value between the contacts decreased. However, the contact pressure between the contacts sometimes decreased abnormally. At this time, it was found that the vicinity of the surface of the base fixing the contact fixed to the base side was melted. The main causes of the decrease in the overtravel value, the decrease in the contact pressure between the contacts, and the melting in the vicinity of the base are considered to be arc heat generated due to the interruption. And when the vicinity of the base fixing the fixed contact is melted, not only the contact pressure between the contacts becomes unstable, but by repeatedly opening and closing, the contact portion of the base with the fixed contact is deformed, Furthermore, there is a concern of inducing a decrease in overtravel value.
Here, the overtravel value is the amount by which the movable contact moves to the fixed contact when the fixed contact is removed while the contact is in order to keep the contact pressure constant. The tolerance is set to several times the contact thickness. And, the structure that holds the contact, such as the base, the movable contact, the fixed contact, etc. receives the reaction force to maintain the contact pressure between the contacts, and the structure is deformed due to this reaction force, for example. Creep deformation occurs, and overtravel value decreases over time.
The same was true when the main component was polybutylene terephthalate (abbreviation: PBT, melting point: about 220 ° C.) or polyethylene terephthalate (abbreviation: PET, melting point: about 255 ° C.) as the thermoplastic resin.
Therefore, even when the resin material was changed to polyphenylene sulfide (abbreviation: PPS, melting point: about 290 ° C.) having a higher melting point and the same overcurrent trip test was performed, the same problem occurred.
Disclosure of the invention
The present invention has been made in order to solve such a problem, and is excellent in heat resistance and arc resistance, particularly at a high temperature thermal history that is generated at the time of overcurrent tripping or is repeatedly generated. Even if it receives, it aims at obtaining a circuit breaker with few generation | occurrence | production of a fusion | melting and a heat deformation.
Further, in a circuit breaker that turns a movable contact when an overcurrent is detected and extinguishes an arc generated between other contacts provided at a position facing the contact of the movable contact by an arc extinguishing device. In addition to using a crystalline thermoplastic resin as the main resin and using an insulating molded product that has been subjected to electron beam irradiation after molding, there is little occurrence of melting or thermal deformation even when subjected to a high-temperature heat history, A circuit breaker excellent in arc resistance can be obtained.
Further, the circuit breaker is provided with an opening / closing mechanism having a movable contact and a holding holder for rotatably holding the movable contact, another contact and an arc extinguishing device, and the holding holder is rotatably held. In addition, since the molded product includes the base for holding the other contacts and a cover that covers the base and forms a casing, the molded product is the base, and thus has excellent heat resistance and overtravel characteristics between the contacts.
The base has a bottom portion on which the holding holder, other contacts and the arc extinguishing device are disposed, and a side wall which is provided orthogonal to the bottom portion and forms a boundary with the outside. Since the irradiation of the beam is performed and the electron beam irradiation is not performed on the side wall of the base, the heat resistance due to the arc heat generation at the time of the arc generation and the impact resistance against the increase in the internal pressure of the casing are excellent.
In addition, the base is provided with a holding holder, other contact points, and an arc extinguishing device arranged in an arrangement part provided along the rotating surface of the movable contact, and this arrangement part is irradiated with an electron beam. Therefore, it is excellent in heat resistance and arc resistance, and fine processing is possible, which can contribute to downsizing of the outer diameter and high density of parts.
In addition, since the molded product contains 60 to 200 parts by weight of the reinforcing material with respect to 100 parts by weight of the resin component, there is little occurrence of melting and thermal deformation, and arc resistance and strength are excellent.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a view showing the appearance of a circuit breaker according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a view with the cover removed from the appearance view of FIG. 1, and FIG. 3 is a view of the holding holder of FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a contact portion, and FIG. 5 is a top view schematically showing the base of FIG.
In the figure, 1 is a circuit breaker, 2 is a base formed of an insulating resin molded product, 3 is a cover formed of an insulating resin molded product and covered with the base 2 to form a housing with the base 2, Reference numeral 4 denotes a handle for opening and closing the movable contact 5 from the outside of the cover 3 via an opening / closing mechanism 7 and a

holding holder

6, and 6 denotes a movable contact holding part 6A (FIG. 3) which holds the movable contact 5 in a rotatable manner. The holding holder 7 is a metal frame 7A supported by the base 2 and is an opening / closing mechanism that drives the holding holder 6 to open / close, 8 is an overcurrent detector that detects an overcurrent and trips the opening / closing mechanism, and 9 is a contact 5A, 10A. An arc extinguishing device that extinguishes arcs generated therebetween, and supports a plurality of metal arc extinguishing grid plates 9A (FIG. 4) by insulating grid side plates 9B. Reference numeral 10 denotes a base side contact (corresponding to a fixed contact) provided with a contact 10A facing the movable contact 5A, and 11 supports the base side contact 10 so as to be rotatable around a support pin 12 and forms an electric circuit. The supporting member 13 is a flexible copper wire that electrically connects the supporting member 10 and the fixed conductor 14, and 15 is an insulating member that covers the fixed conductor 14.
Next, the base 2 will be described in detail.
The base 2 is provided with a base-side contact 10A on the bottom 2C (FIGS. 5 and 7) via an opening / closing mechanism 7, an overcurrent detector 8, an arc extinguishing device 9, and a support member 11, Terminal plate 14A, 16 (FIG. 4, FIG. 2) is arrange | positioned at terminal board holding | maintenance part 2D, 2E, and also the rotating shaft 6B (FIG. 3) of the holding holder 6 is supported by the holding holder receiving part 2F. . Among these, the arc extinguishing device 9 and the base-side contact 10A are regions close to the arc generated between the contacts 5A and 10A and are greatly affected by the heat generated by the arc, and are numbered 2G (FIG. 5). A side wall 2A that forms a boundary with the outside and an interphase wall 2B that insulates the phase are provided by integral molding so as to be orthogonal to the bottom portion 2C of the base. Further, a large force acts on the contact portion of the base side contactor 10 provided with the contact 10 </ b> A with the support portion 11, the support portion of the opening / closing mechanism, and the support portion of the rotating shaft 6 </ b> B of the holding holder 6.
The base 2 is a molded product using a crystalline thermoplastic resin as a main resin, and is irradiated with an electron beam. Here, the electron beam is an electron flow that is narrowed and made almost linear, and is widely used in the field of medical supplies for the purpose of sterilization.
The crystalline thermoplastic resin is not particularly limited as long as it is crystalline. However, considering that the circuit breaker is continuously used in the market for 10 to 15 years, the heat resistant continuous use temperature is 120 ° C or higher. Certain polyesters and polyamides are preferred. Polyester is preferable in terms of extremely little influence of moisture absorption, and polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT) are suitable. These alloys may also be used. A resin having no benzene ring, such as polyamide, is preferable, and nylon 12, nylon 6, nylon 66, and the like are suitable in terms of good tracking performance and insulation performance after blocking.
The crosslinking accelerator is added in an amount of 0.5 to 2 parts for the purpose of mainly promoting that the non-crystalline part in the crystalline thermoplastic resin is crosslinked by electron beam irradiation. Examples of cross-linking accelerators include polyfunctional monomers such as triallyl isocyanate (abbreviation TAIC), trishydroxyethyl isocyanuric acrylate (abbreviation THEICA), trishydroxyethyl isocyanuric methacrylate (abbreviation THEICM), Trimethylolpropane triacrylate (abbreviation TMPTA) is preferable. These may be added in combination.
Addition of TAIC or THEICA is preferable in that the gel fraction at the same electron beam irradiation amount is high.
The antioxidant is added in an amount of 0.2 to 0.9 part for the purpose of preventing self-crosslinking of the crosslinking accelerator during material kneading. Furthermore, 0.4 to 0.6 part is preferable. As the antioxidant, for example, a hindered phenol-based antioxidant is preferable, and 2,6-di-t-butyl-P-cresol (abbreviation BHT), triethylene glycol-bis [3- (3-t-butyl) is preferable. -5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl tetrakis [3 -(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], N, N-hexamethylenebis (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide), 3, 5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl phosphonate-diethyl ester and the like.
These may be added alone or in combination.
The reinforcing material is represented by glass fiber. Glass fiber refers to a fibrous material made of glass, and examples of the glass material include E glass, S glass, D glass, T glass, and silica glass. As is generally known, it is preferable that the glass fiber has a diameter of 6 to 13 μm and an aspect ratio of 10 or more from the viewpoint of improving impact strength.
Examples of the inorganic filler include alumina, calcium carbonate, mica, clay, talc, kaolin, and wollastonite.
Examples of the flame retardant include red phosphorus, phosphoric ester, and halogen, but phosphoric ester and halogen are preferable from the viewpoint of extremely little metal corrosion including the contacts 5A and 10A. In addition, a halogen type is preferable in that it exhibits flame retardancy with a small addition amount as compared with a phosphate ester type. Furthermore, dibromopolystyrene is preferred in that it is difficult to decompose even if the cylinder stays during molding.
As the flame retardant aid, antimony trioxide is preferable in that the synergistic effect with the halogen type is increased.
Next, the electron beam irradiation to the base will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram of electron beam irradiation to the base shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram showing the positional relationship between the base and the electron beam shielding jig at the time of electron beam irradiation in FIG. Is indicated by a broken line. 8 and 9 are views showing another example of the electron beam irradiation jig of FIG.
In the figure, 40 is an electron beam irradiation device, 41 is an electron beam, and 50 is an electron beam shielding jig. For example, a passage hole 51 for allowing the electron beam 41 to pass through an iron plate having a thickness of 4 mm is provided. As shown in FIG. 7, the passage hole 51 opens to the bottom portion 2C of the base 2, while the side wall 2A and the terminal plate holding portions 2D, 2E of the base 2 are shielded by the electron beam shielding jig 50. ing. Further, FIG. 6 shows an example in which the electron beam shielding jig 50 is separated from the base 2, but the electron beam shielding jig 50 may be placed directly on the base 2.
The electron beams 41 irradiated in parallel with each other from the electron beam irradiation device 40 are irradiated straight onto the base 2 which is an object to be irradiated, and pass through the bottom 2C. The bottom surface 2C of the base 2 is bridged by the electron beam shielding jig 50, while the side wall 2A and the terminal plate holding portions 2D and 2E are not crosslinked because the electron beam 41 is shielded. In general, a crystalline thermoplastic resin contains an amorphous part depending on the ratio of crystallinity, and when the molded product (base 2) is irradiated with an electron beam 41, the amorphous material in the molded product is obtained. The active part is crosslinked to form a three-dimensional network structure.
In addition to materials constituting ordinary resins, such as base resins, reinforcements, inorganic fillers, flame retardants, and flame retardant aids, the molded product resin material contains a crosslinking accelerator and an antioxidant. Yes.
Although the amorphous part is cross-linked by irradiation with the electron beam 41, there is a problem that electrons remain in the molded product unless the strength of the electron beam 41 is weak and does not penetrate the molded product. It is desirable for the strength to penetrate the product.
The acceleration voltage of the electron beam irradiation is preferably 2 MV or more from the condition that the bottom 2C of the base 2 has a thickness of 2 mm and is cross-linked, but in order not to leave the irradiation electron beam as a space charge in the material, 3-5MV is optimal.
From the viewpoint of preventing the remaining of electrons, it is preferable not to irradiate the interphase wall 2B other than the thin holding holder receiver 2F with an electron beam. That is, as shown in the electron beam shielding jigs 55 and 56 (FIGS. 8 and 9), a jig having a shape that shields the entire interphase wall 2B or the interphase wall 2B excluding the holding holder receiver 2F is used. Is preferred.
When an overcurrent occurs in the closed state shown in FIG. 4, the overcurrent detector 8 detects the overcurrent and gives a trip command to the switching mechanism 7. As a result, the opening / closing mechanism 7 rotates the holding holder 6 counterclockwise in FIGS. 2 and 4 by the stored energy of the toggle link mechanism, and the movable contact 5 is also moved in the same direction as the holding holder 6. , The contacts 5A and 10A are separated, and an arc is generated between the contacts 5A and 10A. This arc is electromagnetically attracted to the arc extinguishing device 9 and extinguished. Note that when the magnitude of the overcurrent is very large, the contacts 5A and 10A are separated by the electromagnetic repulsive force before the opening / closing mechanism 7 is opened. The region 2G (FIG. 5) in which the arc extinguishing device 9 and the contacts 5A and 10A are provided is a region that is greatly affected by the arc when the arc is generated. Further, a large force acts on the contact portion 2G of the base side contactor 10 provided with the contact point 10A, the support portion of the frame 7A of the opening / closing mechanism 7, and the support portion of the rotating shaft 6B of the holding holder 6.
As described above, the crystalline thermoplastic resin is used as the main resin, and since the insulating base 2 that has been irradiated with the electron beam after molding is used, the microfabrication of the thermoplastic resin, the recycling of sprues, runners, etc. The base 2 excellent in heat resistance and arc resistance can be obtained while enjoying the merit of the property. Furthermore, even when subjected to a high-temperature thermal history, the base 2 was obtained which has little occurrence of melting and thermal deformation and excellent creep resistance, and thus has little influence on the contact pressure between the contacts 5A and 10A. The holding holder receiver 2F of the interphase wall 2B is also irradiated with an electron beam, and is excellent in heat resistance and overtravel characteristics between contacts.
In addition, when the molded product contains 60 to 200 parts by weight of a reinforcing material with respect to 100 parts by weight of the resin component, the base 2 is less likely to melt and undergo thermal deformation, and has excellent creep resistance and strength. There was particularly little decrease in pressure. As described above, the structural material containing a large amount of the reinforcing material is very useful when applied to the base 2 that receives local force and receives a high temperature such as arc heat at the location.
In addition, since the bottom 2C of the base 2 is bridged and the side wall 2A is shielded by electron beams and is not bridged, the bottom 2C of the base 2 that is likely to become hot when the circuit breaker is overloaded can be melted or thermally deformed. Less and excellent in creep resistance. On the contrary, if the impact performance decreases due to cross-linking, the side wall may be damaged due to internal pressure generated at the time of short-circuit interruption, but the base side wall 2A is not cross-linked and has excellent impact resistance. The base 2 having both properties and impact resistance can be obtained.
Example 1
Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples. In the first embodiment, a circuit breaker for a 225 amp frame will be described.
FIG. 10 is a view showing a mold for base molding for a 225 amp frame according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 10, reference numeral 90 denotes a fixed mold 90 </ b> A and a movable mold 90 </ b> B, and the inside thereof is a mold formed along the base 2. Reference numeral 91 denotes a mixed material injection port formed in the fixed mold 90A. From the injection port 91 located at the center of the fixed mold 90A, the mixed material is moved by a 250-ton injection molding machine at a movable mold temperature of 85 to 95 ° C, a fixed mold temperature of 85 to 95 ° C, and a cylinder temperature of 230 to 280 °. C, Base 2 was molded under the condition that the total pressure holding time and injection time were 10 seconds.
Subsequently, in the state where the molded product is covered with an electron beam shielding jig 50 made of iron having a thickness of 4 mm, the four side walls 2A, 2D and 2E (FIG. 5) are covered by the method shown in FIG. Electron beam irradiation was performed at an acceleration voltage of 2 MV using a high voltage electron beam irradiation apparatus.
Next, a test method, a determination method, and the result will be described.
A circuit breaker (225 ampere frame) was assembled using the bases (11) to (15) molded and irradiated with the electron beam by the method described above, and an overload breaking test (6 times the rated current (225 A × 6 = 1350 A)) Energized).
After the test, the case where the surface layer of the contact portion of the fixed contact and the vicinity thereof (the support portion 11 of the base side contactor 10 and the bottom portion 2C of the base 2C and a part of the region 2G in FIG. 5) is not melted is passed. And the case where it was melted was regarded as unacceptable.
Tables 1 and 2 show the test results. The resin (resin) in the table is the number of parts including the flame retardant and the flame retardant aid. Samples (11) to (15) and Comparative Examples (21) to (24) were added with 15 parts of dibromopolystyrene as a flame retardant and 5 parts of antimony trioxide as a flame retardant aid. Samples (11) to (15) and Comparative Examples (22) and (24) have triallyl isocyanate (abbreviated as TAIC) as a crosslinking accelerator and 2,6-di-t as an antioxidant. -Butyl-P-cresol (abbreviation BHT) was added. Samples (14) to (15) and Comparative Examples (23) and (24) contain 8 parts of an ethylene / propylene copolymer as a shock absorber.
Samples (11) to (15) and Comparative Examples (21) and (23) were irradiated with an electron beam, and Comparative Examples (22) and (24) were not irradiated with an electron beam.

As described above, the circuit breaker using the samples (11) to (15) composed of the base 2 made of the nylon 6 composite material to which the crosslinking accelerator and the antioxidant are added is also used after the overload breaking test. The stator contact portion of the base 2 and the vicinity thereof were not melted, and were superior in heat resistance and arc resistance as compared to a circuit breaker using a base not subjected to electron beam irradiation. Therefore, it is easily predicted that the overtravel characteristic between the contacts at the time of use is excellent.
The circuit breaker using the samples (14) to (15) is also excellent in impact resistance. In particular, in the case of the base 2 molded with the mold of FIG. 10, the bottom 2C of the base 2 is The mechanical strength is increased by crosslinking by irradiation with an electron beam (however, impact resistance is reduced), and the side wall portion 2A is not irradiated with an electron beam and is excellent in impact resistance. It was preferable because it could sufficiently withstand the increase in internal pressure.
Further, Comparative Examples (22) and (24) that were not irradiated with an electron beam were inferior in heat resistance.
Embodiment 2. FIG.
A second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 11 is a view showing the appearance of a circuit breaker according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 12 is an explanatory view showing a part of the circuit breaker in FIG.
In the figure, reference numeral 20 denotes an insulating housing, which includes a base 21 and a cover 22 formed of the same material as the base 2 described in the first embodiment and the first embodiment. In the base 21, a side surface portion (arrangement portion) 21A constituting one side surface of the circuit breaker and a wall portion 21B orthogonal to the side surface portion 21A from the outer peripheral edge of the side surface portion 21A are formed by integral molding. . An arc extinguishing device 38 and a stationary contact 23 are arranged along the rotation surface of the movable contact 25 inside the side surface 21. The cover 22 is formed in a flat plate shape, is provided opposite to the side surface portion 21A of the base 21 and constitutes the other side surface of the circuit breaker, and is fixed to the base 21 with screws or rivets.
The side surface portion 21A and the cover 22 of the base 21 are irradiated with an electron beam in the same manner as in the first embodiment and the first embodiment. When the electron beam is radiated onto the base 21, if the electron beam shielding jig 50 is used as shown in FIG. 6 so that the cylindrical wall portion 21B is not irradiated with the electron beam at all, It is preferable that the contacted portion is not too hard and cracks and chips are less likely to occur. On the other hand, it is preferable not to use the electron beam shielding jig 50 from the work efficiency of electron beam irradiation.
The interruption circuit is provided with a fixed contact 23, a fixed contact 24 fixed to the fixed contact 23, and a movable contact 25 having a movable contact 25 a facing and separating from the fixed contact 24. Yes. Reference numeral 26 denotes an arm that integrally supports the movable contact 25 (a holding member that rotatably holds the movable contact 25). The U-shaped groove 26a, the stopper engaging portion 26b, and the shaft 27 are engaged with each other. A long hole 26c is formed.
Reference numeral 27 denotes an axis serving as a rotation center of the arm 26 (holding member) and the movable contact 25 and is supported by the insulating casing 20. 28 is a main spring that is stretched so as to always urge the movable contact 25 in the direction in which the movable contact 25 is always released from the fixed

contact

24, 29 is a handle that is made of synthetic resin and can be opened and closed from the outside, and 30 is a counterclockwise rotation of the handle 29. A reset spring 31, which is urged toward the end, is an operation link formed by bending a round bar into a U shape. One end engages with the handle 29, and the other end engages with the link engagement groove 32 a of the latch 32. The handle 29 includes a handle portion 29 b that protrudes outside the insulating housing 20 and a protrusion portion 29 c that connects the operation link 31.
Reference numeral 32 denotes a latch pivotally supported by the shaft 27, a link engaging groove 32 a that engages with the other end of the operation link 31, a trigger piece 32 b that receives the pressing force of the rod 37 of the electromagnetic tripping portion 34, and a bimetal 33. A trigger piece 32c is formed which receives a force in a direction to release the engagement between the operation link 31 and the link engagement groove 32a by the pressing force due to the bending of the sway. A return spring 32d is provided between the arm 26 and the latch 32 so as to urge the latch 32 counterclockwise with respect to the arm 26 at all times. The other end of the operation link 31 fitted into the U-shaped groove 26a is pinched by the link engaging groove 32a of the latch 32 by the spring force of the spring 32d, and is locked. Then, the movable contact 25a is elastically contacted with the fixed contact 24 to form a cutoff circuit (state shown in FIG. 12).
Thus, the arm 26, the main spring 28, the handle 29, the reset spring 30, the operation link 31, and the latch 32 constitute an opening / closing mechanism.
33 is a bimetal that is heated and bent in the right direction in FIG. 12 in accordance with the energization current, and 34 is an electromagnetic trip device. A plunger 36 that is driven by electromagnetic force generated by energization of the electromagnet 35, and the plunger 36 It has a rod 37 protruding leftward in FIG. The bimetal 33 and the electromagnetic trip device 34 form an overcurrent trip device. Reference numeral 38 is an arc extinguishing device, and 39 is an arc extinguishing plate of the arc extinguishing device 38. Reference numeral 40 denotes an arc generation chamber including the fixed contact 24 and the movable contact 25, and the arc generated when the movable contact 25 is opened is filled. An arc runner 41 guides the arc toward the arc extinguishing device 38.
When a short-circuit current flows in the electric circuit in the circuit breaker configured in this way, the electromagnet 35 of the electromagnetic trip device 34 senses and works, the plunger 36 is attracted, and the rod 37 associated therewith moves to the left. Moving. Then, the trigger piece 32b is pressed by the rod 37, and the latch 32 rotates clockwise against the spring force of the return spring 32d. The other end of the operation link 31 fitted in a broken state by the link engagement groove 32a in the U-shaped groove 26a is free with respect to the arm 26 as the latch 32 rotates clockwise. It becomes a state. Therefore, the arm 26 is forcibly rotated clockwise about the shaft 27 by the spring force of the main spring 28 as an opening mechanism to perform a tripping operation. Thus, the movable contact 25 is separated at a high speed and performs a blocking operation.
Here, parts where stress is applied to the base 21 from the components disposed on the base 21, for example, a protrusion 21a, a handle bearing portion 21b, an arm bearing portion 21c, and an electromagnetic trip fixing portion 21d provided integrally with the base 21. Will be described.
The protrusion 21 a is provided so as to support one end of the main spring 28, and a force acts from the main spring 28. The handle shaft bearing portion 21b is provided so as to pivotally support the rotation shaft of the handle 29, and a force acts from the shaft. The arm bearing portion 21 c is provided so as to support the arm 26 and the rotating shaft 27 of the movable contact 25, and a force acts from the rotating shaft 27. The electromagnetic trip fixing part 21d is a rib provided so as to position the electromagnetic trip device 34 on the base 21, and a force is applied from the movable contact 25 via the fixed contact 23 and the electromagnetic trip device 34. ing.
As described above, the side surface portion (arrangement portion) 21A of the base 21 is irradiated with the electron beam, so that heat resistance is improved while enjoying the advantages of microfabrication of the thermoplastic resin, recyclability of sprues, runners, and the like. Arc resistance is improved. Furthermore, since the cover 22 is also irradiated with the electron beam, the heat resistance is improved and the arc resistance is improved.
Further, as in the second embodiment, the circuit breaker in which the arm 26, the fixed contact 23, and the arc extinguishing device 38 are arranged along the rotation surface of the movable contact 25 is the same as in the first embodiment. Compared to a circuit breaker in which a holding holder, other contacts, and an arc extinguishing device are arranged at the bottom of the base, the breaking capacity is small and the energy of the arc generated at the time of breaking may be small. Insulation molded products tend to be placed closer to the arc.
Then, the side surface portion 21A of the base 21 and the cover 22 are irradiated with an electron beam, and the mechanical strength, heat resistance, and arc resistance of these portions are improved. It is possible to obtain one that satisfies the resistance to heat generated by the arc, rather than the internal pressure increase due to.
Further, since the heat resistance and arc resistance are improved, the arc extinguishing apparatus 38 can be configured by directly fitting into the grooves of the base 21 and the cover 22 without requiring an arc extinguishing side wall for fixing the arc extinguishing plate 39. The number of parts can be reduced, and the width of the circuit breaker in the arc-extinguishing plate 39 can be increased in the width direction (direction penetrating the paper surface of FIG. 12), thereby contributing to the improvement of arc extinguishing performance.
Further, the projection 21a, the handle bearing portion 21b, the arm bearing portion 21c, and the electromagnetic trip fixing portion 21d are also improved in mechanical strength by electron beam irradiation. Therefore, the thermoplastic resin is softer and inferior in positioning accuracy than the thermosetting resin. In particular, the shortcomings of nylon can be compensated.
In the second embodiment, the base 21 has a box shape and the cover 22 has a flat plate shape. However, the present invention is not limited to this shape, and both the base 21 and the cover 22 have a box shape. May be.
In the second embodiment, a single-pole circuit breaker has been described. However, a two-pole circuit breaker in which two poles are provided in parallel in the thickness direction of the circuit breaker between the base 21 and the cover 22. In this case, a center base that insulates two poles arranged in parallel may be provided, and the movable contact 25, the handle 29, the electromagnetic trip device 34, and the like may be provided on the center base. At that time, as the center base, a molded product formed with the same composition as that of the base of Embodiment 2 and irradiated with an electron beam may be used.
Industrial applicability
The present invention requires heat resistance, arc resistance and overtravel characteristics between contacts, and is used as a molded product of a circuit breaker that can recycle or reuse burr, sprue, runner, etc., mainly composed of a thermoplastic resin. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an appearance of a circuit breaker according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a view with the cover removed from the external view of FIG.
FIG. 3 is a view showing an appearance of the holding holder of FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the contact portion of FIG.
FIG. 5 is a top view schematically showing the base of FIG.
FIG. 6 is an explanatory view of electron beam irradiation to the base shown in FIG.
FIG. 7 is a view showing the positional relationship between the base and the electron beam shielding jig in the electron beam irradiation of FIG.
FIG. 8 is a view showing another example of the electron beam irradiation jig of FIG.
FIG. 9 is a view showing another example of the electron beam irradiation jig of FIG.
FIG. 10 is a view showing a mold for base molding for a 225 amp frame according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 11 is a view showing an appearance of a circuit breaker according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory view of the circuit breaker shown in FIG. 11 with a part cut away.

Claims

In a circuit breaker that turns a movable contact when detecting an overcurrent, and extinguishes an arc generated between other contacts provided at a position opposite to the contact of the movable contact by an arc extinguishing device,
A circuit breaker using an insulating molded product having a crystalline thermoplastic resin as a main resin and irradiated with an electron beam after molding.

The circuit breaker is provided with an opening / closing mechanism that opens and closes a holding holder that rotatably holds the movable contact, and another contact and an arc extinguishing device, and holds the holding holder rotatably and the other contact. 2. The circuit breaker according to claim 1, further comprising a base that holds the base and a cover that covers the base and forms a housing, and the molded product is the base.

The base has a bottom portion on which a holding holder, other contact points and an arc extinguishing device are disposed, and a side wall which is provided perpendicular to the bottom portion and forms a boundary with the outside. The circuit breaker according to claim 2, wherein the side wall of the base is not irradiated with an electron beam.

The base has a holding holder, other contacts, and an arc extinguishing device arranged on the arrangement part provided along the rotating surface of the movable contact, and the arrangement part is subjected to electron beam irradiation. The circuit breaker according to claim 2, wherein:

The circuit breaker according to claim 1, wherein the molded article contains 60 to 200 parts by weight of a reinforcing material with respect to 100 parts by weight of the resin component.