JPWO2019181532A1 - 引き外し装置 - Google Patents

Abstract

本発明により、回路遮断器の動作時間を容易に設定可能な回路遮断器の引き外し装置を得る。本発明の引き外し装置は、電流を導通する導体と、この導体との磁気吸引力により変位する磁性体で構成された可動鉄心とで、構成された磁気回路機構部を備える。さらに、予め設定された以上の電流が導体に流れる場合、磁気回路機構部は、磁気吸引力により可動鉄心の変位速度を上昇し、その後に変位速度を低下し、さらに前記電流を遮断する引き外し動作を行う。

Description

この発明は、回路遮断器の引き外し装置、特に電源側に接続される主回路遮断器とその負荷側に接続される複数の分岐回路遮断器がある回路網において、事故回路に直接関係する分岐回路遮断器のみが動作し、他の健全な回路はそのまま給電を継続する選択遮断システムに利用される回路遮断器の引き外し装置に関するものである。

従来の回路遮断器の引き外し装置は、回路遮断器の電路に過電流が発生した場合、この過電流を検知し、引き外し動作を実行する。引き外し装置は、この引き外し動作によりラッチ機構を動作させ、開閉機構の接点を開極する。
なお、引き外し装置には、引き外し動作を実行する２種類の引き外し機構を備える。
１つは、バイメタル方式による引き外し機構（以下、バイメタル機構部と称する）である。バイメタル機構部は、２種類の金属を張り合わせ、これらの金属の熱膨張の差により高温時に湾曲する性質を利用しており、電路に組み込まれた抵抗体の発熱によりバイメタルが湾曲することで、ラッチ機構を動作させる。
もう１つは、磁気回路による引き外し機構（以下、磁気回路機構部と称する）である。
磁気回路機構部は、電路を囲むように可動鉄心と固定鉄心を配置することで磁気回路を形成し、可動鉄心は固定鉄心とギャップができるように復帰バネの弾性力により初期位置に配置される。電路を流れる電流が大きくなり、可動鉄心を初期位置に押し返す復帰バネの荷重よりも可動鉄心に働く電磁力が大きくなった場合に可動鉄心が固定鉄心側に吸引され動作する（例えば、特許文献１）。

一般的に、引き外し装置が、引き外し動作に至る過電流は回路遮断器の定格電流によって決定される。さらに、引き外し動作に至るまでの時間は事故電流の大きさによって変更する必要がある。
過電流が定格電流に比較的近い場合、引き外し装置は、一時的な過負荷状態の場合もあるので即動作させず、過電流が発生してから熱的に問題のない時間範囲（数秒〜数十分程度）で、引き外し動作を実行することが求められる。このような過電流発生から比較的長時間後に引き外し動作（長限時動作と称する）を実行する。
一方、短絡事故時のように過電流が定格電流の何倍もの電流が瞬間的に流れた場合、引き外し装置は、過電流が発生してから比較的短い時間範囲（数ミリ秒〜数秒程度）で引き外し動作を実行することが求められる。このような過電流発生から比較的短時間後に引き外し動作（短限時動作と称する）を実行する。
なお、長限時動作には、バイメタル機構部が活用されるように設定され、一方、短限時動作には、磁気回路機構部が活用されるように設定される。

特開２００１−２３６８７３

従来技術における回路遮断器の引き外し装置が適用される保護対象回路１０００ｃは、図１９に示すように構成されている。
図１９において、電源側に比較的容量の大きい主回路遮断器１００ｃが接続され、この主回路遮断器１００ｃの負荷側に複数個の分岐回路遮断器１０１、分岐回路遮断器１０２、および分岐回路遮断器１０３が並列に接続されている。
主回路遮断器１００ｃの負荷側Ｓ０の地点で事故が発生した場合、主回路遮断器１００ｃの引き外し装置が作動して、事故電流が遮断される（トリップ動作と称する）。しかしながら、同時に主回路遮断器１００ｃの負荷側にある分岐回路遮断器１０１〜１０３に対する給電も全て停止してしまう。
つぎに、分岐回路遮断器１０３の負荷側Ｓ３の地点で事故が発生する場合を挙げる。この場合、事故電流が流れるのは主回路遮断器１００ｃおよび分岐回路遮断器１０３であり、主回路遮断器１００ｃがトリップ動作してしまうことで健全な回路である分岐回路遮断器１０１および分岐回路遮断器１０２への給電も停止してしまう。しかしながら、可能な限り健全な回路への給電は継続させる必要がある。

そこで、分岐回路遮断器１０１〜１０３の負荷側で発生する事故への対策として、事故に直接関係する分岐回路遮断器のみが動作して他の健全な回路はそのまま給電を継続させる選択遮断が必要である。この選択遮断では主回路遮断器１００ｃと分岐回路遮断器１０１〜１０３の両者の動作特性曲線を考慮する必要があり、分岐回路遮断器１０１〜１０３のいずれかの負荷側で事故が発生した場合、この分岐回路遮断器が事故電流を遮断する時間の間だけ、主回路遮断器のトリップ動作を遅らせなければならない。
例えば、図２０に示す遮断に至る時間の電流依存性のように、主回路遮断器１００ｃの動作特性が動作特性曲線Ｍｄであり、分岐回路遮断器１０１〜１０３の動作特性が動作特性曲線Ｍｃであるとすれば、主回路遮断器１００と分岐回路遮断器１０１〜１０３との特性は交差していないため過電流の全領域で選択遮断が可能である。
これらの回路遮断器１００〜１０３のトリップ動作は組み込まれている引き外し装置によって行われており、前述した特性を実現させるには、主回路遮断器１００ｃの引き外し装置に分岐回路遮断器１０１〜１０３が過電流を遮断する間だけ引き外し動作させないようすればよい。

しかしながら、特許文献１のような従来の引き外し装置の構成では、主回路遮断器１００ｃと分岐回路遮断器１０１〜１０３との動作特性曲線を図２０に示すように交差しないように設定にすることは、引き外し装置の動作時間の設定幅が狭いために困難であるといった問題がある。

この発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、回路遮断器の動作時間の設定幅が広く、容易に設定可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することである。

本発明の引き外し装置は、電流を導通する導体と、磁性体で構成され変位可能に配置された可動鉄心とで、磁気回路機構部を構成する。
さらに、予め設定された以上の電流が導体に流れる場合、磁気回路機構部は、磁気吸引力により可動鉄心の変位速度を上昇し、その後に変位速度を低下し、さらに前記電流を遮断する引き外し動作を行う。

この発明によれば、広い電流範囲で選択遮断可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することであり、この引き外し装置により高信頼な配電系統を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る引き外し装置７が適用される回路遮断器の接続する保護対象回路１０００の接続図である。 この発明の実施の形態１に係る引き外し装置７が適用される主回路遮断器１００の構造図である。 この発明の実施の形態１に係る引き外し装置７の斜視図である。 引き外し装置７の分解斜視図である。 引き外し装置７の可動鉄心７４の二面図である。 引き外し装置７の非動作状態の側面図である。 引き外し装置７のバイメタル機構部７ｂの引き外し動作状態の側面図である。 引き外し装置７の磁気回路機構部７ｍａの引き外し動作状態の側面図である。 引き外し装置７を適用した回路遮断器の動作特性を示すグラフである。 引き外し装置７の磁気回路機構部７ｍａが引き外し動作を実行する時の各パラメータの時間変化を示すグラフである。 引き外し装置７が回転軸７６を中心に角変位が発生した場合の可動鉄心７４の動作状態を示す。 引き外し装置７の可動鉄心７４の変形例を示す。 この発明の実施の形態２に係る引き外し装置７Ａの磁気回路機構部７ｍａ、７ｍｂが引き外し動作を実行する時の各パラメータの時間変化を示すグラフである。 引き外し装置７Ａが回転軸７６に角変位が発生した場合の可動鉄心７４の動作状態を示す。 この発明の実施の形態３に係る引き外し装置８の非動作状態の断面図である。 引き外し装置８の斜視図である。 引き外し装置８の磁気回路機構部８ｍｃが引き外し動作を実行する時の各パラメータの時間変化を示すグラフである。 引き外し装置８の可動鉄心８４の動作状態を示す。 従来の引き外し装置を適用した回路遮断器の接続する保護対象回路１０００ｃの接続図である。 従来の引き外し装置を適用した回路遮断器の動作特性を示すグラフである。 この発明の実施の形態４に係る引き外し装置９の斜視図である。 引き外し装置９の断面位置Ｄ１における磁束Ｍ１の説明図である。 引き外し装置９の断面位置Ｄ２における磁束Ｍ２の説明図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１〜１２を参照し詳細に説明する。
はじめに、図１および図２を参照して、引き外し装置が適用される回路遮断器の構造、および回路遮断器の接続を説明する。
図１は、引き外し装置７が適用される回路遮断器の接続する保護対象回路１０００を示す接続図であり、図２は引き外し装置７が適用される主回路遮断器１００の構造図である。

図１を参照して、実施の形態１に係る引き外し装置７が適用される保護対象回路１０００を説明する。
電源側（端子１００ＵＴの側）に比較的容量の大きい主回路遮断器１００が接続され、この主回路遮断器１００の負荷側に複数個の分岐回路遮断器１０１、分岐回路遮断器１０２、および分岐回路遮断器１０３が並列に接続されている。また、主回路遮断器１００には、引き外し装置７が適用され、分岐回路遮断器１０１〜１０３には、従来の引き外し装置が適用される。
さらに、分岐回路遮断器１０１は端子１０１ＤＴに接続され、端子１０１ＤＴは負荷（図示せず）に接続される。同様に、分岐回路遮断器１０２は端子１０２ＤＴを介し別の負荷（図示せず）に接続され、分岐回路遮断器１０３は端子１０３ＤＴを介し、さらに別の負荷（図示せず）に接続される。

これらの回路遮断器（１００〜１０３）は負荷や配線を過電流および短絡電流から保護するために設けられており、過電流が流れると回路遮断器（１００〜１０３）に組み込まれた引き外し装置が作動し、トリップ動作を実行する。過電流を遮断して負荷や配線の保護が行われる。

分岐回路遮断器１０３の負荷側Ｓ３の地点で事故が発生した場合は、事故電流が流れるのは主回路遮断器１００および分岐回路遮断器１０３である。主回路遮断器１００がトリップ動作してしまう場合、健全な回路である分岐回路遮断器１０１および分岐回路遮断器１０２への給電を停止してしまう。このような分岐回路遮断器１０１および分岐回路遮断器１０２への給電を停止しないようにするために、主回路遮断器１００のトリップ動作よりも先に分岐回路遮断器１０３がトリップ動作を実行する。すなわち、選択遮断動作が行われる。
同様に、分岐回路遮断器１０１の負荷側の地点および分岐回路遮断器１０２の負荷側の地点で事故が発生した場合にも、選択遮断動作が行われる。

つぎに、図２を参照して、主回路遮断器１００の構造を説明する。
絶縁性樹脂などで構成されるケース１には、可動接触子３、固定接触子４、アーク消弧板５、ラッチ機構６、引き外し装置７、第１導電体１１、第２導電体１２、第１端子台１３、第２端子台１４、および接続導体１７が内蔵される。
さらに、ケース１の上部を、絶縁性樹脂などで構成されたカバー２で覆う。

可動接触子３は、回転軸３２を中心に回動可能に構成され、可動接触子３の一端に形成された可動接点３１と、固定接触子４の表面に形成された固定接点４１とで、一対の接点を構成する。
ラッチ機構６は、可動接触子３の回動により可動接点３１と固定接点４１との間を閉状態から開状態へ切り替える機構を備える。なお、図２は開状態を示し、矢印ｅは閉状態から開状態に切り替わる方向を示す。
また、ラッチ機構６は、後述する引き外し装置７の引き外し動作により、閉状態から開状態に切り替える動作（トリップ動作）を実行する。

さらに、可動接触子３は、接続導体１７に電気的に接続される。接続導体１７は、第１導電体１１に電気的に接続され、第１導電体１１は、後述する引き外し装置７の一端に接続され、引き外し装置７のもう一端は、第１端子台１３に電気的に接続される。すなわち、可動接触子３の可動接点３１は、引き外し装置７を介して第１端子台１３に電気的に接続される。

一方、固定接触子４は、第２導電体１２に電気的に接続される。第２導電体１２は、第２端子台１４に電気的に接続される。すなわち、固定接触子４の固定接点４１は、第２端子台１４に電気的に接続される。

なお、主回路遮断器１００は、第１端子台１３に外部の電源が接続され、第２端子台１４に並列に分岐回路遮断器１０１〜１０３が接続された状態で使用される。
第１端子台１３には、外部の電源に接続された配線の一方の端子（図示せず）が接続される。この端子は、第１端子台１３の上に配置され、ネジ１５を第１端子台１３に締め込み固定される。
同様に、第２端子台１４には、分岐回路遮断器１０１〜１０３に接続された配線の一方の端子（図示せず）が接続される。この端子は、第２端子台１４の上に配置され、ネジ１６を第２端子台１４に締め込み固定される。

なお、第１端子台１３と第２端子台１４との間に電圧が印加され、可動接点３１と固定接点４１との間に電流が流れている場合、閉状態から開状態に切り替わった直後では、可動接点３１と固定接点４１との間にアーク放電が発生することがある。
アーク放電にローレンツ力を作用させ、アーク放電をアーク消弧板５に衝突させ、消弧させる。

つぎに、図３〜図５を参照して、引き外し装置７の構造および引き外し装置７の可動鉄心７４を説明する。
図３は引き外し装置７の斜視図であり、図４は引き外し装置７の分解斜視図である。さらに、図５は引き外し装置７の可動鉄心７４の二面図である。

まず、図３および図４を参照して、引き外し装置７の構造を説明する。
第１導体７１の端部と第２導体７２の端部とは電気的に接続される。さらに、第１導体７１のもう一方の端部７１eは、第１導電体１１と接続される。同様に、第２導体７２のもう一方の端部７２eは、第１端子台１３と接続される。なお、可動接触子３の可動接点３１は、第１導体７１と第２導体７２とを介して第１端子台１３に電気的に接続される。

回転軸７６は、可動鉄心７４の２つの穴部７４ｈの間を通される。さらに、回転軸７６は、固定鉄心７５の切り欠き部７５ｎに固定され、可動鉄心７４は回転軸７６を中心に回動可能に配置される。言い換えると、引き外し動作の時には可動鉄心７４は、吸引脚部７４ｐの一端が第１導体７１を横切る方向に変位可能に配置される。
さらに、回転軸７６に、復帰バネ（図示せず）が、回転軸７６の軸の部分に取り付けられる。後述する引き外し装置７の非動作状態では、この復帰バネの弾性力により、可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐは、固定鉄心７５とのギャップｇを保つように配置される。言い換えると、初期位置（非動作状態）では、吸引脚部７４ｐの回転支持部７４ｒの側とは反対側の一端は、第１導体７１の側方に配置される。

また、固定鉄心７５は、第１導体７１の面７１ｒの側方に配置される。
可動鉄心７４と固定鉄心７５とは、磁性体で構成され、固定鉄心７５、可動鉄心７４、および第１導体７１とで磁気回路機構部７ｍａを構成する。
なお、後述するように、可動鉄心７４の突端面７４ｔは、ラッチ機構６に作用するように構成される。

さらに、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合わせたバイメタル７３は、第１導体７１の一つの面の面７１ｆに接続される。バイメタル７３と第１導体７１とで、バイメタル機構部７ｂを形成する。なお、後述するように、バイメタル７３の端部７３ｔは、ラッチ機構６に作用するように構成される。

つぎに、図５を参照して、引き外し装置７の可動鉄心７４の構造を説明する。
図５は引き外し装置７の可動鉄心７４の二面図であり、紙面上の左側に正面図を示し、紙面上の右側に側面図を示す。
可動鉄心７４は、２つの穴部７４ｈを有する回転支持部７４ｒと、２個の吸引脚部７４ｐと、突起部７４ｃを有する可動腕部７４ａとで構成される。
回転支持部７４ｒは、図５（正面図）紙面上の左端部と右端部とはそれぞれ折れ曲がり、この２つの折れ曲がった辺部に、それぞれ穴部７４ｈを有する。

さらに、一方の吸引脚部７４ｐは、回転支持部７４ｒの図５（正面図）紙面上の下方の右端部に接続され、他方の吸引脚部７４ｐは、回転支持部７４ｒの図５（正面図）紙面上の下方の左端部に接続される。後述するように、可動鉄心７４は穴部７４ｈを中心に回動し、吸引脚部７４ｐは変位する。
可動腕部７４ａは、回転支持部７４ｒの図５（正面図）紙面上の上方の右端部に接続される。さらに、突起部７４ｃは、可動腕部７４ａの図５（側面図）紙面上の上方の左端部に接続される。また、突端面７４ｔは、突起部７４ｃの図５（側面図）紙面上の左端部の一面である。言い換えると、突端面７４ｔは、突起部７４ｃの図５（正面図）紙面上の一面である。

つぎに、図６〜図９を参照して、引き外し装置７の動作を説明する。
図６は引き外し装置７の非動作状態の側面図であり、図７は引き外し装置７のバイメタル機構部７ｂの動作状態の側面図であり、図８は引き外し装置７の磁気回路機構部７ｍａの動作状態の側面図である。さらに、図９は、引き外し装置７を適用した回路遮断器の動作特性を示す。

図６を参照して、引き外し装置７の突端面７４ｔに対向する位置には、ラッチ機構６の構成部品であるトリップバー６１と可動腕６２とが配置される。トリップバー６１は、回動可能であり、可動腕６２はトリップバー６１の周上に取り付けられる。
また、可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐは、復帰バネ（図示せず）の弾性力により固定鉄心７５とのギャップｇを保つように配置される。

図７を参照して、バイメタル機構部７ｂによる引き外し動作を説明する。
バイメタル７３に接続された第１導体７１が通電により加熱されると、バイメタル７３に熱が伝わることによりバイメタル７３が湾曲し、バイメタル７３の端部７３ｔは、方向ｄｔに動く。
さらに、バイメタル７３の端部７３ｔが方向ｄｔに動くと、端部７３ｔは可動腕６２を押し、トリップバー６１は、回転方向ｒｔに回動する。
また、ラッチ機構６は、トリップバー６１が回動する場合、可動接触子３が回転軸３２を中心に回転し、可動接点３１と固定接点４１との間を閉状態から開状態へ切り替える機構を備える。すなわち、端部７３ｔが可動腕６２を押す引き外し動作を実行した場合、ラッチ機構６は、トリップ動作を遂行する。

図８を参照して、磁気回路機構部７ｍａによる引き外し動作を説明する。
第１導体７１に過電流が流れると、第１導体７１の周りに同心円状の磁場が発生し、固定鉄心７５と可動鉄心７４との間に磁気吸引力が発生する。
この磁気吸引力により可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐは、固定鉄心７５に引き寄せられ、可動鉄心７４は、回転軸７６を中心に回転方向ｒｍに回動し、可動鉄心７４の突端面７４ｔは、方向ｄｍに動く。言い換えると、当初、吸引脚部７４ｐは、ギャップｇが狭くなる方向に動く。さらに、突端面７４ｔは可動腕６２を押し、トリップバー６１は、回転方向ｒｔに回動する。
バイメタル機構部７ｂの場合と同様に、ラッチ機構６は、トリップバー６１が回動する場合、可動接触子３が回転軸３２を中心に回転し、可動接点３１と固定接点４１との間を閉状態から開状態へ切り替える機構を備える。すなわち、端部７３ｔが可動腕６２を押す引き外し動作を実行した場合、ラッチ機構６は、トリップ動作を遂行する。

図９を参照して、引き外し装置７を適用した主回路遮断器１００の動作特性を説明する。
横軸は電流値を示し、縦軸は時間を示す。なお、主回路遮断器１００の動作の設定により、縦軸は線形である場合も対数である場合もある。動作特性曲線Ｍｍは、引き外し装置７を適用した回路遮断器の動作時間の電流依存性を示し、この動作時間は、引き外し装置７が引き外し動作を開始し、回路遮断器がトリップ動作に至るまでの時間であり、この電流値は、第１導体７１を流れる電流値である。

前述した従来の回路遮断器の引き外し装置と同様に、主回路遮断器１００では、長限時動作にはバイメタル機構部７ｂが活用されるように設定され、一方、短限時動作には磁気回路機構部７ｍａが活用されるように設定される。なお、動作特性曲線Ｍｃは、従来の引き外し装置を適用した回路遮断器の動作時間の電流依存性を示す。

電流値が電流定格値Ｉｔ未満の場合、回路遮断器はトリップ動作に至ることはなく、負荷に電力の供給を続ける。すなわち、引き外し装置７は、引き外し動作を実行しない。

電流値が、電流定格値Ｉｔ以上かつ電流しきい値Ｉｍ未満の場合、引き外し装置７のバイメタル機構部７ｂによる引き外し動作が実行され、主回路遮断器１００はトリップ動作に至る。
すなわち、引き外し装置７は、このような過電流発生から動作時間Ｔｍ〜動作時間Ｔｔの間の比較的長時間で長限時動作を実行する。

電流値が、電流しきい値Ｉｍ以上の場合、引き外し装置７の磁気回路機構部７ｍａによる引き外し動作が実行され、回路遮断器がトリップ動作に至る。
すなわち、引き外し装置７は、このような過電流発生から動作時間Ｔｍ以下の比較的短時間で短限時動作を実行する。

前述したバイメタル機構部７ｂおよび磁気回路機構部７ｍａにより始動されるトリップ動作は、従来の引き外し装置を適用する回路遮断器でも実行される。
つぎに、従来の引き外し装置と本実施の形態１に示す引き外し装置７との動作の違いを説明する。
図１０および図１１を参照して、引き外し装置７の磁気回路機構部７ｍａが引き外し動作を実行し短限時動作に至る場合と、従来の引き外し装置が引き外し動作を実行し、短限時動作に至る場合とについて説明する。

図１０は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、引き外し装置７の磁気回路機構部７ｍａが引き外し動作に至る場合と従来の引き外し装置が動作を引き外し動作至る場合の各パラメータの時間変化を示すグラフである。
図１０（ａ）は引き外し装置７の第１導体７１を流れる電流値の時間変化を示す。図１０（ｂ）は、引き外し装置７の回転軸７６に発生する回転トルクの時間変化の特性曲線Ｖｂと、従来の引き外し装置の回転軸に発生する回転トルクの時間変化の特性曲線Ｃｂとを示す。図１０（ｃ）は、引き外し装置７の回転軸７６の角速度の時間変化の特性曲線Ｖｃと、従来の引き外し装置の回転軸の角速度の時間変化の特性曲線Ｃｃとを示す。さらに、図１０（ｄ）は、引き外し装置７の回転軸７６の角変位の時間変化の特性曲線Ｖｄと、従来の引き外し装置の回転軸の角変位の時間変化の特性曲線Ｃｄとを示す。

なお、従来の引き外し装置の特性を、つぎの一定の条件のもとで示している。
従来の引き外し装置の角変位の最大値は、引き外し装置７の最大角変位量θ４と同値とし、最大角変位量θ４に達するまでの時間は時間ｔｃ４とする。
さらに、時間ｔｃ４と後述する時間ｔ２との前後関係は、時間ｔｃ４＞時間ｔ２の場合を表示されているが、特に時間ｔｃ４と時間ｔ２との間には相関関係はなく、時間ｔｃ４≦時間ｔ２の場合もある。

図１１は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、回転軸７６に角変位が発生した場合の可動鉄心７４の動作状態を示す。
また、可動鉄心７４の動作状態を簡潔に説明するために、図中には引き外し装置７の第１導体７１、第２導体７２、可動鉄心７４、および回転軸７６のみを示す。なお、図１１の紙面上の反時計回りを正方向として説明する。
図１１（Ａ）は、図６と同様に引き外し装置７の非動作状態を示す。図１１（Ｂ）は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、正方向の回転トルクが発生し可動鉄心７４が動作を開始した状態を示す。図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）の後の状態であり、回転トルクがゼロとなる時の状態を示す。さらに、図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）の後の状態であり、回転トルクが負方向の状態を示す。

はじめに、引き外し装置７の動作を説明する。
図１１（Ａ）は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上になる前の時間ゼロ〜時間ｔ１の間の状態を示す。
図１０および図１１（Ａ）を参照して、時間ゼロ〜時間ｔ１の間は、回転トルクは発生しない、あるいは無視できる程度である。よって、角速度はゼロ、角変位もゼロである。
なお、可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐは、復帰バネの弾性力により固定鉄心７５とのギャップｇを保持する。すなわち、吸引脚部７４ｐは、初期位置を維持する。

図１１（Ｂ）は、時間ｔ１〜時間ｔ２の間の一状態を示す。
図１０および図１１（Ｂ）を参照して、時間ｔ１〜時間ｔ２において、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上になると、第１導体７１の周りに同心円状の磁場の強度が上昇し、固定鉄心７５と可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐとの間の磁気吸引力が増強する。
さらに、この磁気吸引力が復帰バネの弾性力を上回り、正方向の回転トルクを発生する。この回転トルクにより、正方向の角速度が発生し、角変位量は正方向の角変位量θ１になる。言い換えると、角変位量θ１は、ゼロより大きく、後述する角変位量θ２未満の一点であり、時間ｔ１〜時間ｔ２の間は、正方向の回転トルクが発生し、角速度が上昇する範囲である。

図１１（Ｃ）は、時間ｔ２の状態を示す。
図１０および図１１（Ｃ）を参照して、時間ｔ２は、回転トルクがゼロになる時間であり、この場合の角変位量は角変位量θ２である。
吸引脚部７４ｐが固定鉄心７５に近づくことにより、固定鉄心７５と吸引脚部７４ｐとの間の磁気吸引力が減少し、復帰バネの弾性力と磁気吸引力とがつり合うことにより、回転トルクがゼロになる。また、角変位量θ２においては、回転トルクはゼロであるが、正方向の角速度を維持する。すなわち、慣性の法則に従い運動を継続する。

さらに、時間ｔ２で正方向の角速度を維持しているので、時間ｔ２以降では、角変位量は角変位量θ２より大きくなる。
また、吸引脚部７４ｐが固定鉄心７５から遠ざかることになり、再度固定鉄心７５と吸引脚部７４ｐとの間に磁気吸引力も増強し、また、復帰バネの弾性力も負方向に加わるので、回転トルクは負方向となり増強する。言い換えると、吸引脚部７４ｐは、固定鉄心７５および第１導体７１を横切る方向に変位し、図１１の紙面右側の第１導体７１の面７１ｒの側まで到達し、固定鉄心７５から遠ざかることになる。なお、前述したように吸引脚部７４ｐは回転支持部７４ｒの両端部に配置されているので、第１導体７１の面７１ｒの側まで変位可能となる。

図１１（Ｄ）は、時間ｔ３の状態を示す。
図１０および図１１（Ｄ）を参照して、時間ｔ３は、引き外し装置７が短限時動作を実行する時の時間である。ラッチ機構６がトリップ動作を実行し、第１導体７１を流れる電流は急激に減少する。また、この場合の角変位量は角変位量θ３である。
なお、最大角変位量θ４は角変位量の最大値であり、引き外し装置７の機械的な構成により決定される。さらに、最大角変位量θ４に到達する場合の時間が、時間ｔ４である。
言い換えると、短限時動作が実行される角変位量θ３は、回転トルクが負方向となり角速度が減速する角変位量θ２〜最大角変位量θ４の間の値になるように設定される。すなわち、引き外し動作を時間ｔ２〜時間ｔ４の間に実行するように設定される。

すなわち、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心７４は、角速度を上昇しながら変位し、その後角速度を低下しながら変位し、さらにその後、引き外し装置７は、引き外し動作（短限時動作）を実行する。
言い換えると、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心７４は、動作速度を上昇しながら変位し、その後に動作速度を低下しながら変位し、さらに、その後に引き外し装置７は、引き外し動作（短限時動作）を実行する。

つぎに、図９および図１０を参照して、本実施の形態１の引き外し装置７と従来の引き外し装置との動作の違いを説明する。

まず、本実施の形態１に係る引き外し装置７について説明する。
前述したように、本実施の形態１の引き外し装置７では、引き外し動作を時間ｔ２〜時間ｔ４の間に実行するように設定される。例えば、突端面７４ｔと可動腕６２との距離を調整することにより、引き外し動作に至るまでの時間を容易に設定することができる。

もちろん、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔ２の間に実行するように設定することも可能であるので、引き外し装置７では、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔ４の間に実行するように設定することも可能である。

つぎに、従来の引き外し装置について、図１０を参照して説明する。
図１０（ｂ）および図１０（ｃ）を参照して、従来の引き外し装置は、回転トルクが正から負に転じる機構は備えておらず、特性曲線Ｃｂに示すように、角速度に関しても増加するのみで減少することはない。すなわち、従来の引き外し装置では、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔｃ４の間に実行する。
よって、従来の引き外し装置の最大角変位量を、引き外し装置７の最大角変位量θ４として比較すると、時間ｔｃ４＜時間ｔ４となる。

時間ｔ１〜時間ｔｃ４の間は、時間ｔ１〜時間ｔ４の間に比べ短時間であるので、従来の引き外し装置のみで、主回路遮断器１００と分岐回路遮断器１０１〜１０３とを構成する場合、主回路遮断器１００の動作時間と分岐回路遮断器１０１〜１０３の動作時間との差を設けるのが困難である。

一方、本実施の形態１の引き外し装置７で主回路遮断器１００を構成し、来の引き外し装置で分岐回路遮断器１０１〜１０３で構成することにより、主回路遮断器１００の動作時間を時間ｔｃ４〜時間ｔ４に設定し、分岐回路遮断器１０１〜１０３の動作時間を時間ｔ１〜時間ｔｃ４に設定することが可能であるので、容易に動作時間との差を設けることができる。

このような本実施の形態１の引き外し装置７と従来の引き外し装置との短限時動作の時間設定の違いは、主に可動鉄心７４の構造による。
前述したように、吸引脚部７４ｐは回転支持部７４ｒの両端部に接続されているので、吸引脚部７４ｐは固定鉄心７５および第１導体７１を横切る方向に変位し、さらに第１導体７１の面７１ｒの側まで変位可能に構成されているので、引き外し動作を時間ｔ２〜時間ｔ４の間に設定することができる。
一方、従来の引き外し装置では、可動鉄心は第１導体７１の面７１ｒの側まで回動可能な構成を備えていないので、引き外し動作を時間ｔｃ４〜時間ｔ４の間に設定することができない。

さらに、バイメタル機構部７ｂによる長限時動作について説明する。
バイメタルの２枚の金属板の厚さの配分により、温度による湾曲の度合いを設けることが可能であるので、本実施の形態１の引き外し装置７と従来の引き外し装置とで、長限時動作の電流領域を容易に設定することができる。

すなわち、バイメタル機構部７ｂの設定および磁気回路機構部７ｍａの設定により、主回路遮断器１００の動作特性曲線Ｍｍと分岐回路遮断器１０１〜１０３の動作特性曲線Ｍｃとで容易に動作特性を交差しないように設定できる。言い換えると、本実施の形態１の引き外し装置７の適用により過電流の全領域で選択遮断が容易に可能になる。

すなわち、本実施の形態１によれば、回路遮断器の動作時間の設定幅が広く容易に設定可能であり、広い電流範囲で選択遮断可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することができる。さらに、この引き外し装置により高信頼な配電系統を提供することができる。

なお、短限時動作を実行する場合、可動鉄心７４の突端面７４ｔと可動腕６２との距離を調整することにより、引き外し動作に至るまでの時間を容易に設定することができることを前述した。さらに、可動鉄心７４の重心および重さを変えることにより、引き外し動作に至るまでの時間を容易に設定することができる。図１２に、可動鉄心７４の重心および重さを変える可動鉄心７４の変形例を示す。

図１２を参照して、可動鉄心７４Ａは、吸引脚部７４ｐの紙面左側の部分に凸部７４ｑを有する。可動鉄心７４に比べ凸部７４ｑの重さが増し、可動鉄心７４に比べ重心が紙面左側に設定される。また、可動鉄心７４Ｂは、吸引脚部７４ｐの紙面右側の部分に凸部７４ｑを有する。可動鉄心７４に比べ凸部７４ｑの重さが増し、可動鉄心７４に比べ重心が紙面右側に設定される。

さらに、可動鉄心７４Ｃは、吸引脚部７４ｐの部分に曲り部７４ｓを有し、吸引脚部７４ｐの紙面下の部分が紙面左方向に曲がるよう形成される。可動鉄心７４に比べ重心が紙面左側に設定される。さらに、可動鉄心７４Ｄは、吸引脚部７４ｐの部分に曲り部７４ｓを有し、吸引脚部７４ｐの紙面下の部分が紙面右方向に曲がるよう形成される。可動鉄心７４に比べ重心が紙面右側に設定される。
なお、可動腕６２と回転支持部７４ｒとの間に曲り部を設け、可動腕６２が紙面右方向あるいは左方向に曲がるよう形成しても、重心の位置を設定される。

すなわち、可動鉄心７４の突端面７４ｔと可動腕６２との距離、および可動鉄心７４の形状の変更により重心および重さを変えることにより、引き外し動作に至るまでの時間を容易に設定することができる。
さらに、ギャップｇを調整することのより、吸引脚部７４ｐの初期位置を移動することにより、引き外し動作に至るまでの時間を容易に設定することもできる。

すなわち、図１２に示す可動鉄心７４の変形例によっても、広い電流範囲で選択遮断可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することが可能であり、この引き外し装置により高信頼な配電系統を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１に係る引き外し装置７では、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心７４は角速度を上昇しながら変位し、その後に角速度を低下しながら変位し、さらにその後、引き外し動作を実行することを説明した。
本実施の形態２では、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心７４は角速度を上昇しながら変位し、その後に角速度を低下しながら変位し、再び角速度を上昇しながら変位し、その後、引き外し動作を実行する引き外し装置７Ａを説明する。

以下、この発明の実施の形態２について、図１３および１４を参照し詳細に説明する。
図１３は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、引き外し装置７の磁気回路機構部が引き外し動作に至る場合の各パラメータの時間変化を示すグラフである。
図１３（ａ）は第１導体７１を流れる電流値の時間変化を示し、図１３（ｂ）は回転軸７６に発生する回転トルクの時間変化を示し、図１３（ｃ）は回転軸７６の角速度の時間変化を示す。さらに、図１３（ｄ）は回転軸７６の角変位の時間変化を示す。

図１４は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、回転軸７６に角変位が発生した場合の可動鉄心７４の動作状態を示す。
また、可動鉄心７４の動作状態を簡潔に説明するために、図中には引き外し装置７Ａの第１導体７１、第２導体７２、可動鉄心７４、および回転軸７６のみを示す。なお、図１４の紙面上の反時計回りを正方向として説明する。

なお、図１３および図１４において、図１〜図１２と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

実施の形態１に係る引き外し装置７は、前述したように第１導体７１に過電流が流れる場合に、固定鉄心７５と可動鉄心７４との間の磁気吸引力により、吸引脚部７４ｐが固定鉄心７５に引き寄せられて、可動鉄心７４は正方向に回動し、その後、引き外し動作を実行するように構成される。
本実施の形態２に係る引き外し装置７Ａは、第１導体７１に第２導体７２を電気的に接続する。さらに、吸引脚部７４ｐが変位し可動鉄心７４に角変位が生じた後に、第２導体７２と吸引脚部７４ｐとの間に磁気吸引力が生じる位置に、第２導体７２を配置するように構成される。言い換えると、吸引脚部７４ｐは、第２導体７２方向の方に変位可能に構成される。
すなわち、実施の形態２に係る引き外し装置７Ａは、引き外し装置７と同様に、固定鉄心７５、可動鉄心７４、および第１導体７１とで磁気回路機構部７ｍａを構成し、さらに可動鉄心７４、および第２導体７２とで磁気回路機構部７ｍｂを構成する。

図１４（Ａ）は、図１１（Ａ）と同様に第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上になる前の時間ゼロ〜時間ｔ１の間の状態を示す。
図１３および図１４（Ａ）を参照して、時間ゼロ〜時間ｔ１の間は、回転トルクは発生しない、あるいは無視できる程度である。よって、角速度はゼロ、角変位もゼロである。
すなわち、吸引脚部７４ｐは、初期位置を維持する。

図１４（Ｂ）は、図１１（Ｂ）と同様に時間ｔ１〜時間ｔ２の間の一状態を示す。
図１３および図１４（Ｂ）を参照して、時間ｔ１〜時間ｔ２において、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上になると、第１導体７１の周りに同心円状の磁場の強度が上昇し、固定鉄心７５と可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐとの間の磁気吸引力も増強する。
さらに、この磁気吸引力が復帰バネの弾性力を上回り、正方向の回転トルクが発生する。この回転トルクにより、正方向の角速度が発生し、角変位量は正方向の角変位量θ１になる。言い換えると、角変位量θ１は、ゼロより大きく、後述する角変位量θ２未満の一点であり、時間ｔ１〜時間ｔ２の間は、正方向の回転トルクが発生し、角速度が上昇する範囲である。

さらに、時間が経過し時間ｔ２では、回転トルクがゼロになる時間であり、この場合の角変位量は角変位量θ２である。これは、可動鉄心７４が固定鉄心７５に近づくことにより、固定鉄心７５と可動鉄心７４との間の磁気吸引力が減少し、復帰バネの弾性力と磁気吸引力とが同値になることによる。また、角変位量θ２においては、回転トルクはゼロであるが、正方向の角速度を維持する。すなわち、慣性の法則に従い運動を継続する。

さらに、時間が経過し時間ｔ２〜ｔ５では、角変位量は角変位量θ２より大きくなる。
この場合、可動鉄心７４が固定鉄心７５から遠ざかることになり、再度固定鉄心７５と可動鉄心７４との間に磁気吸引力も増強し、復帰バネの弾性力も負方向に加わり、負方向の回転トルクが増強する。

図１４（Ｃ）は、時間ｔ５の状態を示す。
図１３および図１４（Ｃ）を参照して、時間ｔ５は、回転トルクが再びゼロになる時間であり、この場合の角変位量は角変位量θ５である。この状態は、固定鉄心７５と吸引脚部７４ｐとの間に磁気吸引力と、吸引脚部７４ｐと第２導体７２との間に磁気吸引力とが、つり合い回転トルクがゼロになる状態である。

図１４（Ｄ）は、時間ｔ６の状態を示す。
図１３および図１４（Ｄ）を参照して、時間ｔ６は、引き外し装置７Ａが短限時動作を実行する時の時間である。ラッチ機構６が閉状態から開状態に切り替える動作を実行することにより、第１導体７１を流れる電流は急激に減少する。また、この場合の角変位量は角変位量θ６である。
なお、角変位量θ７は角変位量の最大値であり、引き外し装置７Ａの機械的な構成により決定される。さらに、角変位量θ７に到達する場合の時間が、時間ｔ７である。
すなわち、引き外し装置７Ａが引き外し動作を実行する時間は、時間ｔ５〜時間ｔ７の間の時間ｔ６に設定される。

また、時間ｔ５以降では、再度正方向の回転トルクが発生し、可動鉄心７４の角速度が上昇する。この状態は、固定鉄心７５と可動鉄心７４との間に磁気吸引力より、可動鉄心７４と第２導体７２との間に磁気吸引力が勝り、つり合い回転トルクが正方向になる状態である。

実施の形態１に係る引き外し装置７では、引き外し動作を時間ｔ２〜時間ｔ４の間に実行する構成であるが、本実施の形態２に係る引き外し装置７Ａでは、引き外し動作を時間ｔ２〜時間ｔ７の間に実行するように設定することができる。すなわち、本実施の形態２に係る引き外し装置７Ａは、実施の形態１に係る引き外し装置７に比べ、引き外し動作を設定する期間を延長することができる。
言い換えると、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心７４は、動作速度を上昇しながら変位し、その後に動作速度を低下しながら変位し、さらに、再び角速度を上昇しながら変位し、その後に引き外し装置７Ａは、引き外し動作（短限時動作）を実行するので、引き外し動作を設定する期間を延長することができる。

もちろん、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔ２の間に実行するように設定することも可能であるので、引き外し装置７Ａでは、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔ７の間に実行するように設定することも可能である。

よって、本実施の形態２によれば、回路遮断器の動作時間の設定幅が広く容易に設定可能であり、広い電流範囲で選択遮断可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することができる。さらに、この引き外し装置により高信頼な配電系統を提供することができる。

実施の形態３．
実施の形態１および２では、引き外し装置（７、７Ａ）は、第１導体７１を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心７４、７４Ａ〜７４Ｄが回転軸７６を中心に変位し、引き外し動作を実行することを説明した。
本実施の形態３では、引き外し装置８の可動鉄心８４は直進動作し、引き外し動作を実行することを説明する。なお、本実施の形態３は短限時動作のみに適用する引き外し装置８を説明する。

以下、この発明の実施の形態３について、図１５〜１８を参照し詳細に説明する。
なお、図１５〜図１８において、図１〜図１４と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

はじめに、図１５および図１６を参照して、引き外し装置８の構造を説明する。
図１５は引き外し装置８の非動作状態の断面図であり、図１６は、引き外し装置８の構成部位の可動棒８１、第１導体８２、および可動鉄心８４の位置を説明するための斜視図である。
第１導体８２は、可動鉄心８４を囲むように配置される。さらに、第１導体８２の一端は第１端子台１３に接続され（図示せず）、第１導体８２のもう一端は第１導電体１１の接続される（図示せず）。図１５の紙面における可動鉄心８４の下部と復帰バネ８３の一端とが接続され、復帰バネ８３のもう一端は、ケース１に直接的あるいは間接的に固定される。また、可動鉄心８４の上部には、可動棒８１が接続される。
固定鉄心８５は、可動棒８１および第１導体８２を囲むように配置され、可動棒８１が固定鉄心８５の上部を貫通するように開口部を有する。

後述するように、可動棒８１は図１５の紙面上の上下方向に直動可能に構成され、可動棒８１の端部８１ｔの上方に、トリップバー６１が配置される（図示せず）。なお、第１導体８２、可動鉄心８４、および固定鉄心８５で、引き外し装置８の磁気回路機構部８ｍｃを構成し、短限時動作を実行する。

つぎに、図１７〜図１８を参照して、引き外し装置８の磁気回路機構部８ｍｃが引き外し動作を実行し、短限時動作に至る場合について説明する。

図１７は、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり磁気回路機構部８ｍｃが引き外し動作に至る場合の各パラメータの時間変化を示すグラフである。
図１７（ａ）は第１導体８２を流れる電流値の時間変化を示し、図１７（ｂ）は可動鉄心８４に発生する駆動力の時間変化を示し、図１７（ｃ）は可動鉄心８４の直進速度の時間変化を示す。さらに、図１７（ｄ）は可動鉄心８４の直進変位の時間変化を示す。

図１８は、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、可動鉄心８４に変位が発生した場合の可動鉄心８４の動作状態を示す。
なお、図１８の紙面上の下から上への方向を正方向として説明する。
図１８（Ａ）は、図１５と同様に引き外し装置８の非動作状態を示す。図１８（Ｂ）は、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となり、正方向の力が発生し可動鉄心８４が動作を開始した状態を示す。図１８（Ｃ）は、図１８（Ｂ）の後の状態であり、可動鉄心８４に加わる駆動力がゼロとなる時の状態を示す。さらに、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）の後の状態であり、可動鉄心８４に加わる駆動力が負方向の状態を示す。

図１８（Ａ）は、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上になる前の時間ゼロ〜時間ｔ１の間の状態を示す。
図１７および図１８（Ａ）を参照して、時間ゼロ〜時間ｔ１の間は、復帰バネの弾性力によって初期位置に安定し、可動鉄心８４に加わる駆動力は発生しない、あるいは無視できる程度である。よって、直進速度はゼロ、直進変位もゼロである。

図１８（Ｂ）は、時間ｔ１〜時間ｔ２の間の一状態を示す。
図１７および図１８（Ｂ）を参照して、時間ｔ１〜時間ｔ２において、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上になると、第１導体８２の周りに同心円状の磁場の強度が上昇し、固定鉄心８５の上部８５ｕと可動鉄心８４との間の磁気吸引力も増強する。さらに、この磁気吸引力が復帰バネの弾性力を上回り、正方向の駆動力が発生する。この駆動力により、正方向の速度が発生し、直進変位量は正方向の直進変位量Ｌ１になる。言い換えると、直進変位量Ｌ１は、ゼロより大きく、後述する直進変位量Ｌ２未満の一点であり、時間ｔ１〜時間ｔ２の間は、正方向の駆動力が発生し、直進速度が上昇する範囲である。

図１８（Ｃ）は、時間ｔ２の状態を示す。
図１７および図１８（Ｃ）を参照して、時間ｔ２は、駆動力がゼロになる時間であり、直進変位量は直進変位量Ｌ２である。駆動力がゼロになるには、可動鉄心８４が固定鉄心８５の上部８５ｕに近づくことにより、復帰バネの弾性力が増加し、復帰バネの弾性力と磁気吸引力とがつり合うことによる。また、直進変位量Ｌ２においては、駆動力はゼロであるが、正方向の速度を維持する。すなわち、慣性の法則に従い運動を継続する。
また、時間ｔ２で正方向の速度を維持しているので、時間ｔ２以降では、直進変位量は直進変位量Ｌ２より大きくなる。この場合、可動鉄心８４固定鉄心８５の上部８５ｕに近づくことになる。言い換えると、復帰バネの弾性力が増加し、再度固定鉄心７５と可動鉄心８４との間に磁気吸引力も増強し、負方向の駆動力が増強する。

図１８（Ｄ）は、時間ｔ３の状態を示す。
図１７および図１８（Ｄ）を参照して、時間ｔ３は、引き外し装置８が短限時動作を実行する時の時間である。ラッチ機構６が閉状態から開状態に切り替える動作を実行することにより、第１導体８２を流れる電流は急激に減少する。また、この場合、直進変位量Ｌ３である。
なお、直進変位量Ｌ４は直進変位量の最大値であり、引き外し装置８の機械的な構成により決定される。さらに、直進変位量Ｌ４に到達する場合の時間が、時間ｔ４である。
言い換えると、短限時動作が実行される直進変位量Ｌ３は、駆動力が負方向となり角速度が減速する直進変位量Ｌ２〜直進変位量Ｌ４の間の値になるように設定される。

すなわち、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心８４は、直進速度を上昇しながら変位し、その後に直進速度を低下しながら変位し、さらにその後、引き外し装置８は、引き外し動作を実行する。
言い換えると、第１導体８２を流れる電流値が電流しきい値Ｉｍ以上となる場合、可動鉄心８４は、動作速度を上昇しながら変位し、その後に動作速度を低下しながら変位し、さらにその後、引き外し装置８は、引き外し動作を実行する。

すなわち、引き外し装置７、７Ａと同様に引き外し装置８を、主回路遮断器１００に適用することにより、引き外し動作を時間ｔ２〜時間ｔ４の間に設定することができ、選択遮断が容易に可能になる。

もちろん、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔ２の間に実行するように設定することも可能であるので、引き外し装置８では、引き外し動作を時間ｔ１〜時間ｔ４の間に実行するように設定することも可能である。

すなわち、本実施の形態３によれば、回路遮断器の動作時間の設定幅が広く容易に設定可能であり、広い電流範囲で選択遮断可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することができる。さらに、この引き外し装置により高信頼な配電系統を提供することができる。

実施の形態４．
実施の形態１に係る引き外し装置７では、つぎのように引き外し動作（短限時動作）を実行することを説明した。
第１導体７１に過電流が流れると、第１導体７１の周りに同心円状の磁場が発生し、固定鉄心７５と可動鉄心７４との間に磁気吸引力が発生する。さらに、この磁気吸引力（以下、正方向の磁気吸引力と称す）により可動鉄心７４の吸引脚部７４ｐは、固定鉄心７５に引き寄せられ、可動鉄心７４は回転方向ｒｍに回動する。そのため、可動鉄心７４の突端面７４ｔは、方向ｄｍに動き、引き外し装置７は引き外し動作を実行する。言い換えると、引き外し装置７の吸引脚部７４ｐの一端が第１導体７１を横切る方向に変位し、引き外し動作を実行する。

本実施の形態４では、可動鉄心７４が変位し始める前の初期位置にて、吸引脚部７４ｐの一端が第１導体７１を横切る方向に変位するのを妨げる方向に磁気吸引力（以下、反対方向の磁気吸引力と称す）が発生する引き外し装置９を説明する。
なお、引き外し装置９は、第１導体７１に流れる電流が増大すると、正方向の磁気吸引力が反対方向の磁気吸引力を上回り、可動鉄心７４は回転方向ｒｍに回動し引き外し動作を実行する。

以下、この発明の実施の形態４について、図２１〜図２３を参照し詳細に説明する。
図２１は、引き外し装置９の斜視図であり、図２２は、図２１に点線で囲まれる断面位置Ｄ１における磁束Ｍ１の説明図であり、図２３は、図２１に点線で囲まれる断面位置Ｄ２における磁束Ｍ２の説明図である。また、断面位置Ｄ１は、後述する初期吸着部９５ｃと吸引脚部７４ｐとを含む断面の位置を示し、断面位置Ｄ２は、断面位置Ｄ１に比べ、引き外し装置９の下方の断面の位置であり、初期吸着部９５ｃを含まず、吸引脚部７４ｐを含む。
なお、図２１〜図２３において、図１〜図１２と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。

はじめに、図２１を参照して、引き外し装置９の構造を説明する。
本実施の形態４の引き外し装置９と実施の形態１の引き外し装置７との主な構造の違いは、固定鉄心９５と固定鉄心７５との構造の違いである。固定鉄心９５は、固定鉄心９５の本体部９５ａに一端が接続する固定腕部９５ｂと、固定腕部９５ｂのもう一端に接続する初期吸着部９５ｃとを有する。一方、固定鉄心７５は、初期吸着部９５ｃを有しない。

固定腕部９５ｂは、引き外し動作を実行中に吸引脚部７４ｐの一端が第１導体７１を横切る方向とは反対の方向に延びるように配置され、初期位置において初期吸着部９５ｃは、吸引脚部７４ｐと近接あるいは接触するように配置される。なお、固定腕部９５ｂおよび初期吸着部９５ｃは、磁性体で構成される。

つぎに、図２２および図２３を参照して、引き外し装置９の初期位置における動作を説明する。
図２２を参照して、磁束Ｍ１は、第１導体７１に電流が流れることにより生じ、第１導体７１の周りを周回する磁束であり、磁束Ｍ１により固定鉄心９５と可動鉄心７４との間に正方向の磁気吸引力を生じる。
磁束Ｍ１の経路を説明する。磁束Ｍ１は、固定鉄心９５の本体部９５ａから紙面右側の固定腕部９５ｂを通り、紙面右側の初期吸着部９５ｃで、磁束Ｍ１ｍと磁束Ｍ１ｓとに分岐する。
磁束Ｍ１ｍは、紙面右側の初期吸着部９５ｃから、紙面右側の初期吸着部９５ｃと紙面左側の初期吸着部９５ｃとの間の空間を通り、紙面左側の初期吸着部９５ｃに到達する。
一方、磁束Ｍ１ｓは、紙面右側の初期吸着部９５ｃから紙面右側の吸引脚部７４ｐを経由し、紙面右側の吸引脚部７４ｐと紙面左側の吸引脚部７４ｐとの間の空間を通り、紙面左側の吸引脚部７４ｐに到達する。さらに、磁束Ｍ１ｓは、紙面左側の吸引脚部７４ｐから紙面左側の初期吸着部９５ｃに到達する。
また、紙面左側の初期吸着部９５ｃで、磁束Ｍ１ｍと磁束Ｍ１ｓとは合流し、磁束Ｍ１になる。さらに、磁束Ｍ１は、紙面左側の固定腕部９５ｂを通り本体部９５ａに到達し、周回する。

磁束Ｍ１ｓが、紙面右側の初期吸着部９５ｃから紙面右側の吸引脚部７４ｐを通ることと、紙面左側の吸引脚部７４ｐから紙面左側の初期吸着部９５ｃを通ることとにより、初期吸着部９５ｃと吸引脚部７４ｐとの間に、磁気吸着力を生じる。言い換えると、反対方向の磁気吸引力を生じる。すなわち、初期位置では、磁束Ｍ１により、正方向の磁気吸引力を発生し、同時に反対方向の磁気吸引力も発生する。

図２３を参照して、磁束Ｍ２は、第１導体７１に電流が流れることにより生じ、第１導体７１の周りを周回する磁束であり、磁束Ｍ２により固定鉄心７５と可動鉄心７４との間に正方向の磁気吸引力を生じる。
磁束Ｍ２の経路を説明する。磁束Ｍ２は、固定鉄心９５の本体部９５ａと紙面右側の吸引脚部７４ｐとの間の空間を通り、紙面右側の吸引脚部７４ｐに到達する。さらに、磁束Ｍ２は、紙面右側の吸引脚部７４ｐと紙面左側の吸引脚部７４ｐとの間の空間を通り、紙面左側の吸引脚部７４ｐに到達する。さらに、磁束Ｍ２は、紙面左側の吸引脚部７４ｐと本体部９５ａとの間の空間を経由し、本体部９５ａに到達し、周回する。また、磁束Ｍ２は、分岐し初期吸着部９５ｃから吸引脚部７４ｐを通ることがないので、反対方向の磁気吸引力を生じない。言い換えると、磁束Ｍ２は、反対方向の磁気吸引力を発生せず、正方向の磁気吸引力を発生する。

また、断面位置Ｄ１と断面位置Ｄ２とにおける磁束の違いから、初期位置において初期吸着部９５ｃが、近接あるいは接触する吸引脚部７４ｐの部分にのみ反対方向の磁気吸引力が発生することが分かる。

つぎに、引き外し装置９が引き外し動作に至る状態について説明する。
第１導体７１を流れる電流値が低く、可動鉄心７４の角速度がゼロ、角変位もゼロである状態から、第１導体７１を流れる電流値が増大する場合、正方向の磁気吸引力と反対方向の磁気吸引力とが生じる。さらに、第１導体７１を流れる電流値が増大すると正方向の磁気吸引力が反対方向の磁気吸引力を上回る。
この理由を説明する。前述したように反対方向の磁気吸引力が発生する位置は、初期位置において初期吸着部９５ｃが、近接あるいは接触する吸引脚部７４ｐの部分のみであるが、他の吸引脚部７４ｐは、正方向の磁気吸引力のみが発生する。すなわち、正方向の磁気吸引力のみが発生する部位が、反対方向の磁気吸引力が発生する部位より多い。そのため、正方向の磁気吸引力の総量が、反対方向の磁気吸引力の総量を上回る。
なお、初期位置から可動鉄心７４が変位し始めると、初期吸着部９５ｃと吸引脚部７４ｐの距離が離れることにより、反対方向の磁気吸引力は急速に低下する。このため、初期位置から可動鉄心７４が変位し始めると、反対方向の磁気吸引力は可動鉄心７４の回転への影響は急速に低下する。

さらに、第１導体７１を流れる電流値が増大し、電流しきい値Ｉｍ以上になると、正方向の磁気吸引力が復帰バネの弾性力を上回り、正方向の回転トルクを発生し、実施の形態１で説明したように、引き外し装置９は、引き外し動作を実行する。

本実施の形態４の引き外し装置９は、正方向の磁気吸引力が反対方向の磁気吸引力を上回る必要があるので、実施の形態１の引き外し装置７に比べ電流しきい値Ｉｍが高く設定することが可能である。
また、初期位置において初期吸着部９５ｃの吸引脚部７４ｐと近接あるいは接触する面積、磁束Ｍ１ｓの経路の断面積等を設定することにより、磁束Ｍ１ｓの磁気飽和量を設定することが可能であり、反対方向の磁気吸引力の強度を設定することができる。すなわち、初期位置において初期吸着部９５ｃの吸引脚部７４ｐと近接あるいは接触する面積、磁束Ｍ１ｓの経路の断面積等の設定により、電流しきい値Ｉｍを設定し、引き外し装置９が引き外し動作に至る時間を設定することができる。

言い換えると、実施の形態１および２の引き外し装置（７、７A）は、復帰バネの弾性力と正の磁気吸引力とにより、電流しきい値Ｉｍを決定したが、本実施の形態４の引き外し装置９は、独立して反対方向の磁気吸引力を設定できるので、電流しきい値Ｉｍの設定範囲を拡大することが可能である。

よって、本実施の形態４によれば、回路遮断器の動作時間の設定幅が広く容易に設定可能であり、広い電流範囲で選択遮断可能な回路遮断器の引き外し装置を提供することができる。さらに、この引き外し装置により高信頼な配電系統を提供することができる。

実施の形態１、２、および４では、可動鉄心７４、７４Ａに、２つの吸引脚部７４ｐを有する形態を説明したが、吸引脚部７４ｐは変位し、第１導体７１の面７１ｒの側まで変位する構造あれば、吸引脚部７４ｐは１つでも良い。本発明は吸引脚部７４ｐの数を制限するものではない。

また、実施の形態１および２で、固定鉄心７５は磁性体で構成されることを説明した。
磁性体で構成された固定鉄心７５を配置しなくても、第１導体７１と可動鉄心７４との間に充分な磁気吸引力が作用する場合、磁性体で構成された固定鉄心７５を設置する必要はなく、固定鉄心７５の代わりに、可動鉄心７４を保持する磁性体以外の部材があれば良い。例えば、この部材は、アルミ、プラスチックなどが挙げられる。
さらに、固定鉄心７５に代わる磁性体以外の部材が可動鉄心７４を保持する場合は、磁気回路機構部７ｍａは、可動鉄心７４、および第１導体７１とで構成される。

さらに、実施の形態１、２、および４では、第１導体７１と第２導体７２とを直列に接続する形態を説明したが、第１導体７１と第２導体７２とは一体的に形成されたものでも良い。
すなわち、本発明は第１導体７１と第２導体７２との形成方式を制限するものではない。

また、実施の形態１〜４では、本発明品の引き外し装置（７、７Ａ、８、９）を主回路遮断器１００に適用し、従来の引き外し装置を分岐回路遮断器１０１〜１０３に適用する構成を説明したが、本発明品の引き外し装置（７、７Ａ、８、９）を主回路遮断器１００および分岐回路遮断器１０１〜１０３にも適用し、引き外し動作に至るまでの時間を個別に設定することにより、選択遮断を容易に実施することもできる。

また、実施の形態１〜４では、主回路遮断器１００に分岐回路遮断器１０１〜１０３を並列に接続する２階層の回路遮断器の接続を説明したが、さらに分岐回路遮断器１０１〜１０３にそれぞれ分岐回路遮断器を接続する３階層の回路遮断器の接続においても本発明品の引き外し装置（７、７Ａ、８、９）を適用し、引き外し動作に至るまでの時間を個別に設定することにより、選択遮断を容易に実施することもできる。すなわち、本発明は回路遮断器の接続の階層の数を制限するものではない。
なお、従来の引き外し装置の構成では、３階層以上の回路遮断器の接続では、従来の引き外し装置の動作時間の設定幅が狭いために困難であるといった問題は、より深刻である。
一方、本発明によれば、引き外し装置の引き外し動作に至るまでの時間を個別に設定することにより、選択遮断を容易に実施することもできる。

なお、復帰バネの弾性力により、非動作状態のギャップｇを保持することを説明したが、復帰バネである必要はなく、例えばプラスチック等の弾性体でも良い。すなわち、本発明は第復帰バネに相当する弾性体の種類を制限するものではない。
さらに、復帰バネの弾性力により、非動作状態のギャップｇを保持するものであれば、弾性力により動作状態のギャップｇを保持する必要はなく、例えば、可動鉄心７４の自重や重心位置により保持しても良い。すなわち、本発明非動作状態のギャップｇの方法を制限するものではない。

さらに、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜変更、省略したりすることが可能である。

また、第１導体７１と第１導体８２とは、特許請求の範囲に記す第１の導体である。磁気回路機構部７ｍａと磁気回路機構部８ｍｃとは、特許請求の範囲に記す第１の磁気回路機構部である。磁気回路機構部７ｍｂは、特許請求の範囲に記す第２の磁気回路機構部である。第２導体７２とは、特許請求の範囲に記す第２の導体である。

７ ７Ａ ８ ９ 引き外し装置、 ７ｍａ ７ｍｂ ８ｍｃ 磁気回路機構部、 ７１ ８２ 第１導体、 ７２ 第２導体、７４ ７４Ａ ７４Ｂ ７４Ｃ ７４Ｄ ８４ 可動鉄心、７４ｒ 回転支持部、７４ｐ 吸引脚部、７５ ８５ ９５ 固定鉄心、９５ｂ 固定腕部、９５ｃ 初期吸着部。

本発明の引き外し装置は、電流を導通する導体と、磁性体で構成され直進変位が可能に配置され、直動可能な可動鉄心とで、磁気回路機構部を構成する。
さらに、予め設定された以上の電流が導体に流れる場合、磁気回路機構部は、前記電流を遮断する引き外し動作を行う。

本発明の引き外し装置は、電流を導通する導体と、磁性体で構成され直進変位が可能に配置され、直動可能な可動鉄心とで、磁気回路機構部を構成する。
さらに、予め設定された以上の電流が導体に流れる場合、磁気回路機構部は、前記電流による磁気吸引力により前記可動鉄心の直進変位速度を上昇し、その後に前記直進変位速度を低下し、さらに前記電流を遮断する引き外し動作を行う。

Claims (13)

1. 電流を導通する第１の導体と、
   磁性体で構成され変位が可能に配置された可動鉄心とで、
   第１の磁気回路機構部を構成し、
   前記第１の導体に予め設定された以上の前記電流が流れる場合、前記第１の磁気回路機構部は、前記電流による磁気吸引力により前記可動鉄心の変位速度を上昇し、その後に前記変位速度を低下し、さらに前記電流を遮断する引き外し動作を行うことを特徴とする引き外し装置。
2. 前記第１の磁気回路機構部は、
   前記第１の導体と、
   前記可動鉄心と、
   磁性体で構成され前記第１の導体の側方に配置された固定鉄心とで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の引き外し装置。
3. 前記変位は、角変位であり、
   前記変位速度は、角速度であり、
   前記可動鉄心は、回動を支持する回転支持部と、前記回転支持部に接続する吸引脚部とを有し、
   前記可動鉄心の初期位置では、前記吸引脚部の一端は、前記第１の導体の側方に配置され、前記引き外し動作の時では、前記吸引脚部の前記一端は、前記第１の導体を横切る方向に変位可能であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の引き外し装置。
4. 前記変位は、角変位であり、
   前記変位速度は、角速度であり、
   前記可動鉄心は、回動を支持する回転支持部と、前記回転支持部に接続する吸引脚部とを有し、
   前記可動鉄心の初期位置では、前記吸引脚部の一端は、前記第１の導体の側方に配置され、前記引き外し動作の時では、前記吸引脚部の前記一端は、前記第１の導体を横切る方向に変位可能であり、
   前記固定鉄心は、前記横切る方向の反対方向に延びる固定腕部を有し、前記固定腕部の端部には、初期吸着部を有し、
   前記初期位置では、前記初期吸着部は、前記吸引脚部が前記横切る方向に変位することを妨げる方向に吸引することを特徴とする請求項２に記載の引き外し装置。
5. 前記第１の導体に電気的に直列に接続する第２の導体と、
   前記可動鉄心とで、
   第２の磁気回路機構部を構成し、
   前記第２の導体に予め設定された以上の前記電流が流れる場合、前記第１の磁気回路機構部の前記磁気吸引力により前記可動鉄心が角変位した後、前記第２の磁気回路機構部は、前記電流による磁気吸引力より前記可動鉄心の前記角速度を上昇し、その後に前記引き外し動作を行うことを特徴とする請求項３あるいは請求項４に記載の引き外し装置。
6. 前記変位は、直進変位であり、
   前記変位速度は、直進速度であり、
   前記可動鉄心は、直動可能であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の引き外し装置。
7. 電流を導通する第１の導体と、
   回動を支持する回転支持部と、前記回転支持部に接続する吸引脚部とを有し、初期位置では、前記吸引脚部の一端は前記第１の導体の側方に配置され、前記電流を遮断する引き外し動作の時では、前記吸引脚部の前記一端は、前記第１の導体を横切る方向に変位可能である可動鉄心とで、
   第１の磁気回路機構部を構成し、
   前記第１の導体に予め設定された以上の前記電流が流れる場合、前記第１の磁気回路機構部は、前記引き外し動作を行うことを特徴とする引き外し装置。
8. 前記第１の磁気回路機構部は、
   前記第１の導体と、
   前記可動鉄心と、
   磁性体で構成された固定鉄心とで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の引き外し装置。
9. 前記固定鉄心は、前記横切る方向の反対方向に延びる固定腕部を有し、前記固定腕部の端部には、初期吸着部を有し、
   前記初期位置では、前記初期吸着部は、前記吸引脚部が前記横切る方向に変位することを妨げる方向に吸引することを特徴とする請求項８に記載の引き外し装置。
10. 前記可動鉄心は、
    前記回転支持部の一端に前記吸引脚部と、前記回転支持部の他端にもう一つの前記吸引脚部とを有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の引き外し装置。
11. 前記第１の導体に予め設定された以上の前記電流が流れる場合、前記第１の磁気回路機構部は、前記電流による磁気吸引力より前記可動鉄心の角速度を上昇し、その後に前記角速度を低下し、さらに前記引き外し動作を行うことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の引き外し装置。
12. 前記第１の導体に電気的に直列に接続する第２の導体と、
    前記引き外し動作の時は、前記吸引脚部の前記一端は、前記第２の導体の方向に変位可能に配置された前記可動鉄心とで、
    第２の磁気回路機構部を構成されることを特徴とする請求項１１に記載の引き外し装置。
13. 第２の磁気回路機構部は、前記可動鉄心の前記角速度を低下した後、前記角速度を再び上昇し、その後に前記引き外し動作を行うことを特徴とする請求項１２に記載の引き外し装置。

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