KR20140110945A

KR20140110945A - 회로 차단기

Info

Publication number: KR20140110945A
Application number: KR1020147019461A
Authority: KR
Inventors: 노부오 미요시; 마사히로 후시미; 유타 고히; 쇼이치 시라후지
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2014-09-17
Also published as: JP5522327B2; JPWO2013108291A1; KR101624440B1; CN104081489B; CN104081489A; WO2013108291A1

Abstract

본 발명은, 차단시의 아크를 구동하기 위한 영구 자석이 아크의 고열에 노출되지 않는 회로 차단기를 얻기 위해서, 베이스(11)와, 이 베이스(11) 상에 간격을 두고 배열되는 전원측 단자(24)와, 이 전원측 단자(24)에 접속되며, 고정 접점(21)을 가지는 고정 접촉자(27)와, 상기 고정 접점(21)과 접리하는 가동 접점(22)을 가지는 가동 접촉자(23)와, 고정 접점(21)과 가동 접점(22)과의 사이에 발생한 아크를 소호하는 소호 장치(50)와, 이 소호 장치(50)의 전원측 단자(24)측에 마련된 영구 자석(54)을 구비한 것이다.

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은, 영구 자석에 의해 아크 구동력을 높일 수 있는 회로 차단기에 관한 것이다.

교류 전기 회로용과 직류 전기 회로용을 공용화한 회로 차단기는, 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우, 직류 전류는 전류 영점(零点)을 가지지 않기 때문에 높은 전압을 차단하는 것이 교류에 비해 곤란하다.

통전(通電) 전류가 대전류 영역(예를 들면, 정격(定格) 전류가 100A를 넘는 것)에 대해서는, 소호판(消弧板)의 매수 증가에 의한 아크(arc) 전압 향상과 자기(磁氣) 저항의 저감에 의한 자기(磁氣) 구동력의 상승과, 소호성의 가스를 발생하는 절연 부재를 아크 주변에 배설하고 그 가스의 압력 구배(句配)에 의해 소호판측으로 아크를 구동하는 가스 구동력에 의해, 영구 자석이 없어도 직류의 정격 전압을 올려 고전압화를 도모할 수 있다.

그러나, 통전 전류가 소전류 영역(예를 들면, 정격 전류가 100A 이하)에서는, 전류가 작아 전술의 소호판에 의한 자기(磁氣) 구동력 및 가스의 압력 구배에 의한 가스 구동력이 작기 때문에, 영구 자석을 양 접점의 근방의 양측에 배치하고, 플레밍(Fleming)의 법칙을 이용한 영구 자석의 자력에 의해 차단시의 아크를 소호 장치의 그리드(grid)측으로 구동하는 것이 일반적이다.

또, 영구 자석이 아크에 의한 고온에 노출되는 것을 막기 위해, 영구 자석을 수지(樹脂)에 의해 덮는 것도 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).

특허 문헌 1 : 일본특허공개 2011－129385호 공보

상기와 같이 종래의 회로 차단기에서는, 영구 자석을 양 접점의 근방에 배치하는 것에 의해 아크를 구동하지만, 영구 자석의 배치의 편차에 의해서 아크의 구동 방향 및 구동력이 크게 바뀌므로, 통전한 상태에서의 개폐 내구성(이하, '통전 내구 성능'이라고 기재함)도 고려할 필요가 있다. 통전 내구 성능은, 국제 규격(IEC60947－2)에 명기되어 있는 바와 같이, 통전 전류에 따라 1500회 이상을 만족할 필요가 있으며, 양 접점 근방의 좌우에 영구 자석을 배치한 경우, 좌우의 영구 자석의 잔류 자속(磁束) 밀도가 완전히 일치하지 않기 때문에, 플레밍의 법칙에 의한 구동력보다 영구 자석에 의해 끌어 당겨지는 구동력이 커지는 영역을 가지게 된다. 이 상태에서는 아크가 영구 자석의 방향으로 흡인되어, 개폐 회수에 따라서는 자석을 덮고 있는 수지가 파괴될 가능성이 있으며, 이 수지가 파괴되면 영구 자석이 아크의 고열에 노출되어, 영구 자석의 자력이 저하하여, 차단 성능의 저하를 일으키는 일이 있다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 된 것으로, 차단시의 아크를 구동하기 위한 영구 자석이 아크의 고열에 노출되지 않는 회로 차단기를 얻는 것이다.

본 발명의 회로 차단기는, 베이스와, 이 베이스 상(上)에 간격을 두고 배열되는 외부 단자와, 이 외부 단자에 접속되며, 고정 접점을 가지는 고정 접촉자와, 해당 고정 접점과 접리(接離)하는 가동 접점을 가지는 가동 접촉자와, 고정 접점과 가동 점점과의 사이에 발생한 아크(arc)를 소호(消弧)하는 소호 장치와, 이 소호 장치의 상기 외부 단자측에 마련된 영구 자석을 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 양 접점 사이에 발생하는 아크를 구동하기 위한 영구 자석을 소호 장치의 외부 단자측에 마련했으므로, 해당 영구 자석이 아크의 고열에 노출되지 않아, 차단 성능의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 소호 장치를 나타내는 사시 확대도이다.
도 3은 도 1의 소호 장치를 나타내는 측면 확대도이다.
도 4는 도 1의 소호 장치를 통과하는 자력선을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기 및 해당 회로 차단기의 외부 배선을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에서의 회로 차단기 및 해당 회로 차단기의 외부 배선을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 3에서의 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 외부 배선을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 4에서의 회로 차단기의 소호 장치를 통과하는 자력선을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 4에서의 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 외부 배선을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 5에서의 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 외부 배선을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 6에서의 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 외부 배선을 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 7의 소호판을 나타내는 종단면의 확대도이다.
도 13은 실시 형태 7의 소호판을 나타내는 사시도이다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기의 전체 구성을 나타내는 종단면도, 도 3은 도 1의 소호 장치를 나타내는 사시 확대도, 도 3은 도 1의 소호 장치를 나타내는 측면 확대도, 도 4는 도 1의 소호 장치를 통과하는 자력선을 나타내는 도면, 도 5는 실시 형태 1에서의 2극(極) 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 외부 배선을 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 회로 차단기(101)는, 절연 재료로 형성된 베이스(11)와 커버(12)로 이루어지는 케이스(10)를 이용하여 구성된다. 베이스(11) 상(上)에는, 극히 몇 개의 회로 차단 유닛(20)이 서로 간격을 두고 배열되며, 회로 차단 유닛(20)의 상부에는, 주지의 토글 링크(toggle link) 기구를 가지는 개폐 기구부(30)가 배치된다. 커버(12)는, 베이스(11) 상(上)의 각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)과, 개폐 기구부(30)를 덮으며, 개폐 기구부(30)의 조작 핸들(31)은 커버(12)의 핸들용 창공(窓孔, 12a)으로부터 돌출하고 있다.

각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)은, 서로 동일하게 구성되며, 크로스바(crossbar, 32)는, 각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)에 공통하여, 각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)에 직교하도록, 베이스(11) 상(上)에 배치된다. 이 크로스바(32)는, 개폐 기구부(30)에 의해, 그 축심(軸心)을 중심으로 하여 회동되며, 각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)에서의 각 가동 접촉자(23)가 각각 장착된다. 크로스바(32)가 그 축심을 중심으로 하여 회동했을 때에, 각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)의 각 가동 접촉자(23)가 동시에 회동되며, 이 가동 접촉자(23)의 회동에 의해, 가동 접점(22)이 고정 접점(21)에 접리(接離)한다. 개폐 기구부(30)는, 주지의 토글 링크 기구로 이루어지며, 트리핑(tripping) 장치(40)에 의해 구동되는 주지의 트립 바(trip bar, 33)를 구비하고 있다.

각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)은, 베이스(11)에 마련된 전원측 단자(24)와, 이 전원측 단자(24)로부터 연장하여 마련된 고정 접촉자(27)에 마련된 고정 접점(21)과, 이 고정 접점(21)과 접리하는 가동 접점(22)과, 이 가동 접점(22)이 일단에 마련되며, 크로스바(32)에 의해 회동 가능하게 유지되어 있는 가동 접촉자(23)와, 이 가동 접촉자(23)에 가동 접촉자 홀더(26)를 매개로 하여 접속된 트리핑 장치(40)와, 트리핑 장치(40)로부터 연장하여 마련된 부하측(負荷側) 단자(25)와, 고정 접촉자(27) 및 양 접점(21, 22)의 근방에 마련되며, 양 접점(21, 22) 사이에 발생한 아크를 소호(消弧)하는 소호 장치(50)를 가진다. 고정 접점(21)과 가동 접점(22)으로, 전기 회로를 개폐하는 개폐 접점을 구성한다. 가동 접점(22)이 고정 접점(21)에 접촉하면, 단자(24, 25) 사이의 전기 회로가 온(on)이 되며, 또, 가동 접점(22)이 고정 접점(21)으로부터 떨어지면, 양 단자(24, 25) 사이의 전기 회로가 오프(off)가 된다. 이 때 가동 접점(22)과 고정 접점(21) 사이에 발생하는 아크는 소호 장치(50)에 의해 소호된다. 또 특허 청구의 범위에서 기술하고 있는,「외부 단자」란, 상술한 전원측 단자(24)인 것이다.

도 2 ~ 도 4에 나타내는 바와 같이, 소호 장치(50)를 구성하는 자성(磁性) 강판으로 이루어지는 복수의 그리드판(grid板, 51) 및 최상단의 그리드판(52)은, 사각 모양의 판의 한 변에 대략 U자형의 노치(51a)를 마련한 형상으로 되어 있다. 이 그리드판(51)을 복수매와 최상단의 그리드판(52)을 1매 이용하고, 소정의 간격을 두고 절연성의 재료로 이루어지는 지지판(53a, 53b)에 협지(挾持, 끼워 지지)시키는 것에 의해 소호 장치(50)는 구성되어 있다. 이 소호 장치(50)는, 그리드판(51) 및 최상단의 그리드판(52)의 U자형의 노치(51a)가 고정 접점(21), 가동 접점(22)의 방향을 향하도록 설치되며, 이 U자형의 노치(51a)에 의해 형성되는 공간을 가동 접촉자(23)가 회동하는 구성으로 되어 있다. 또 최상단의 그리드판(52)에는, 아크가 가동 접촉자(23)로부터 전류(轉流)하기 쉽도록 절곡부(52a)가 마련되어 있다.

양 접점(21, 22) 및 소호 장치(50)의 근방에는, 소호성의 가스를 발생하는 수지로 이루어지는 절연 부재(55)가 마련되어 있다. 게다가, 도 3에 나타내는 바와 같이, 소호 장치(50)에서의 전원측 단자(24)측의 하부에는, 영구 자석(54)이 절연 부재(55)에 유지됨과 아울러, 절연 부재(55)에 덮여 아크에 노출되지 않도록 배치되어 있다. 또, 영구 자석(54)은, 그 자극(磁極)이 전원측 단자(24) 및 소호 장치(50)측이 되도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전원측 단자(24)측이 N극, 소호 장치(50)측이 S극으로 되어 있지만, 이것은, 반대로 전원측 단자(24)측에 S극, 소호 장치(50)측에 N극이라도 상관없다. 또, 동일한 회로 차단기에서, 회로 차단 유닛(20)마다 영구 자석(54)의 자극(磁極)의 극성(極性)이 달라도 괜찮다.

다음으로 회로 차단기(101)의 차단 동작에 대해 설명한다.

소정값 이상의 전류가 차단 유닛(20)으로 흐르면 트리핑 장치(40)가 회동하여 트립 바(33)를 미는 것에 의해, 개폐 기구부(30)가 구동되어 가동 접촉자(23)를 회동시킨다. 가동 접촉자(23)의 회동에 의해 고정 접점(21)으로부터 가동 접점(22)이 떨어진다. 가동 접점(22)이 떨어졌을 때, 흐르는 전류에 의한 아크는 고정 접점(21)과 가동 접점(22) 사이의 최단 거리로 유지하려고 한다.

이 때, 통전(通電) 전류가 대전류 영역(예를 들면, 정격(定格) 전류가 100A를 넘는 것)에서는, 아크에 의해 그리드판(51)으로 자기(磁氣)가 유도되어, 복수의 그리드판(51)의 U자형의 노치(51a)를 통과하는 자속(磁束)이, 복수의 그리드판(51)의 U자형의 노치(51a)에 의해 형성되는 공간의 안쪽(도 4에서 전원측 단자(24)의 방향)으로 아크를 자기(磁氣) 구동한다. 또, 아크의 고열에 의해 절연 부재(55)로부터 발생하는 소호성의 가스가 발생하고, 그 압력 구배에 의한 가스 구동력에 의해서도 아크는 소호판(51)측으로 구동된다. 소호판(51)측으로 이동한 아크는, 복수의 그리드판(51)에 의해 그리드판(51) 사이의 짧은 아크로 분단되어, 전압 강하가 생기고, 아크를 유지하기 위한 아크 전압이 상승하여, 아크 전압이 전원 전압보다 높은 전압이 되면 아크는 소멸하게 된다.

한편, 통전 전류가 소전류 영역(예를 들면, 정격 전류가 100A 이하)에서는, 아크에 의한 자기(磁氣) 구동력 및 가스의 압력 구배에 의한 가스 구동력이 약하기 때문에, 양 접점(21, 22) 사이의 공간을 아크가 계속 흐르게 된다. 이 때문에, 소호 장치(50)의 근방에 마련된 영구 자석(54)의 자력에 의해 아크 구동력을 보조한다.

이하에, 영구 자석(54)에 의한 아크 구동력에 대해 설명한다.

영구 자석(54)은, 고정 접촉자(27)의 아크 런너(arc runner, 27a)의 근방 또한, 소호 장치(50)의 전원측 단자(24)측에 절연 부재(55)에 의해 유지되며, 그 자극(磁極)이 전원측 단자(24) 및 소호 장치(50)측이 되도록 배치되어 있다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 영구 자석(54)의 N극으로부터 나온 자력선(54a)은, 일단, 영구 자석(54)으로부터 전원측 단자(24)쪽으로 나와, 소호판(51)의 좌우의 다리(51b)를 통과하고, 게다가 소호판(51)의 U자형의 노치(51a)를 통과하여 영구 자석(54)의 S극으로 되돌아오는 루트를 지나가게 된다.

이 경우, 자력선(54a)의 방향은, 양 접점(21, 22)의 근방에서는, 차단 유닛(20)의 배열 방향으로부터 해당 배열 방향에 대해 수직 방향으로 구부러져 있으므로, 양 접점(21, 22) 사이의 아크는, 전류가 흐르는 방향을 따르지 않고, 소호판(51)의 다리(51b)의 방향으로 구동된다. 즉, 아크 전류가 고정 접점(21)→가동 접점(22)으로 흐르고 있는 경우에는, 도 4의 지면에서 하측의 다리(51b)의 방향(도 4에 나타내는 A의 방향)으로 구동되며, 아크 전류가 가동 접점(22)→고정 접점(21)으로 흐르고 있는 경우에는, 도 4의 지면에서 상측의 다리(51b)의 방향으로 구동된다.

그리고, 다리(51b)측으로 구동된 아크는, 복수의 그리드판(51)에 의해 그리드판(51) 사이의 짧은 아크로 분단되어, 전압 강하가 생기며, 아크를 유지하기 위한 아크 전압이 상승하고, 아크 전압이 전원 전압보다 높은 전압이 되면 아크는 소멸한다.

다음으로, 회로 차단기(101)를 직류 전기 회로에 사용하는 경우의 직류 전원(60) 및 부하(61)의 접속에 대해 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 회로 차단기(101)는, 2극(極) 제품이므로, 직류 전원(60)을 전원측 단자(24a, 24b)에, 부하(61)를 부하측 단자(25a, 25b)에 접속하는 것만으로 괜찮다. 또 도 5에서는, 직류 전원(60)의 정(正, 양)측을 전원측 단자(24a)에, 직류 전원(60)의 부(負, 음)측을 전원측 단자(24b)에 접속하고 있지만, 반대라도 상관없다.

본 실시의 형태에 의하면, 양 접점 사이(21, 22)에 발생하는 아크를 구동하는 영구 자석(54)을 소호 장치(50)의 근방 또한 전원측 단자(24)측에 마련했으므로, 영구 자석(54)이 아크의 고열에 노출되지 않아, 차단 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또, 접점 근방에 영구 자석을 배치한 종래의 회로 차단기에서는, 아크를 소호판측으로 구동시키는 방향으로 자장(磁場)을 형성하도록 영구 자석을 설정하고 있기 때문에, 자극(磁極)의 방향에 따라, 제품에 극성(極性) 지시가 필요하다. 예를 들면, 우측 극(極)의 전원측이 ＋인 경우, 자장(磁場)은 제품의 전원측을 위로 하여 우측 방향의 자장(磁場), 좌측 극(極)이 -인 경우, 좌측 방향의 자장(磁場)이 되어, 좌우측 극(極)에 의해 자석의 극성(極性) 조립 방향이 다르다. 그렇지만, 영구 자석(54)은, 그 자극(磁極)이 전원측 단자(24) 및 소호 장치(50)측이 되도록 배치되어 있으므로, 조립시에 영구 자석(54)의 극성(極性)을 고려할 필요가 없어, 조립 실수에 의한 문제점을 방지할 수 있다.

또, 영구 자석(54)은, 전원측 단자(24) 및 소호 장치(50)측에 자극(磁極)을 가지도록 배치되어 있으므로, 영구 자석을 이용한 회로 차단기면서, 직류 전기 회로 뿐만 아니라, 교류 전기 회로에도 이용할 수 있다.

실시 형태 2.

도 6은 본 발명의 실시 형태 2에서의 3극(極) 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 외부 배선을 나타내는 도면이다.

실시 형태 1은, 2극(極) 회로 차단기의 예였지만, 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 동일한 회로 차단 유닛(20)을 3개 이용하여, 3극(極) 회로 차단기(102)를 구성한 것이다. 또 회로 차단 유닛(20)에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하므로, 설명을 생략한다.

회로 차단기(102)를 직류 전기 회로에 이용하는 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이 전원측 단자(24a)에 직류 전기 회로(60)의 정(正)측을, 전원측 단자(24c)에 직류 전기 회로(60)의 부(負)측을 각각 접속하고, 또한, 부하측 단자(25a)와 전원측 단자(24b)를 접속한다. 부하(61)는, 부하측 단자(25b)에 정(正)측을, 부하측 단자(25a)에 부(負)측을 접속한다.

또, 3선식(線式) 교류 전기 회로에 이용하는 경우에는, 각 전원측 단자(24a, 24b, 24c)에 전원을, 각 부하측 단자(25a, 25b, 25c)에 부하를 접속하면 좋다.

또, 영구 자석(54)은, 그 자극(磁極)이 전원측 단자(24) 및 소호 장치(50) 측이 되도록 배치되어 있으므로, 조립시에 영구 자석(54)의 극성(極性)을 고려할 필요가 없어, 조립 실수에 의한 문제점을 방지할 수 있다.

또, 영구 자석(54)은, 단자(24) 및 소호 장치(50)측에 자극(磁極)을 가지도록 배치되어 있으므로, 영구 자석을 이용한 회로 차단기이면서, 직류 전기 회로 뿐만 아니라, 교류 전기 회로에도 이용할 수 있다.

또, 회로 차단기(102)를 직류 전기 회로에 적용하는 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이 3점(点)에서 전류가 차단되는 배선에 의해, 더 높은 전압의 직류 전기 회로에 적용할 수 있다.

실시 형태 3.

도 7은 본 발명의 실시 형태 3에서의 4극(極) 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 배선을 나타내는 도면이다.

실시 형태 1은 2극(極), 실시 형태 2는 3극(極) 회로 차단기의 예였지만, 본 실시 형태는, 실시 형태 1과 동일 회로 차단 유닛(20)을 4개 이용하여, 4극(極) 회로 차단기(103)를 구성한 것이다. 또 회로 차단 유닛(20)에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하므로, 설명을 생략한다.

회로 차단기(103)를 직류 전기 회로에 이용하는 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이 전원측 단자(24a)에 직류 전기 회로(60)의 정(正)측을, 전원측 단자(24d)에 직류 전기 회로(60)의 부(負)측을 각각 접속하고, 또한, 부하측 단자(25a)와 전원측 단자(24b)를 접속하며, 부하측 단자(25d)와 전원측 단자(24c)를 접속한다. 부하(61)는, 부하측 단자(25b)에 정(正)측을, 부하측 단자(25c)에 부(負)측을 접속한다.

또, 3상(相)4선(線)식 교류 전기 회로에 이용하는 경우에는, 각 전원측 단자(24)에 전원(電源)을, 각 부하측 단자(25)에 부하(負荷)를 각각 접속한다.

본 실시 형태에 의하면, 양 접점 사이(21, 22)에 발생하는 아크를 구동하는 영구 자석(54)을 소호 장치(50)의 근방 또한 전원측 단자(24)측에 마련했으므로, 영구 자석(54)이 아크의 고열에 노출되지 않아, 차단 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또, 영구 자석(54)은, 그 자극(磁極)이 전원측 단자(24) 및 소호 장치(50)측이 되도록 배치되어 있으므로, 조립시에 영구 자석(54)의 극성(極性)을 고려할 필요가 없어, 조립 실수에 의한 문제점을 방지할 수 있다.

또 회로 차단기(103)를 직류 전기 회로에 적용하는 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이 4점(点)에서 전류가 차단되는 배선에 의해, 더 높은 전압의 직류 전기 회로에 적용할 수 있다.

실시 형태 4.

도 8은 본 발명의 실시 형태 4에서의 소호 장치(50)의 자력선을 나타내는 도면, 도 9는 실시 형태 4에서의 2극(極) 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 배선을 나타내는 도면이다.

본 실시의 형태에서는, 직류 전기 회로용으로 특화하여 아크 길이를 더 신장시켜, 더 고전압화를 도모하는 것을 목표로 한 것이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 영구 자석(54)은, 절연 부재(55)에 의해 덮이도록 유지되고, 전원측 단자(24)의 배열 방향으로 자극(磁極)을 가지도록 배치되어 있으며, 해당 자극(磁極)은 N극과 S극이 아크를 소호 장치의 방향으로 구동하도록 배치되어 있다. 즉, 영구 자석(54)의 N극으로부터 나온 자력선(54b)은, 도 8의 지면 상 전원측 단자(24)로부터 양 접점(21, 22)쪽을 향하여 우측으로 나와, 소호판(51)의 좌우의 다리(51b1) 안을 통과하여 양 접점(21, 22) 근처까지 나아가고, 다리(51b1)로부터 나와 소호판(51)의 U자형의 노치(51a)를 통과하며, 반대측의 다리(51b2)로 들어가, 다리(51b2) 안을 통과하여 영구 자석(54)의 S극으로 되돌아오는 루트를 지나가게 된다. 또 그 외의 구성에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하므로, 설명을 생략한다.

이 경우, 자력선(54a)의 방향은, U자형의 노치(51a)에서 차단 유닛(20)의 배열 방향이 되므로, 자극(磁極)의 방향을 전류의 관통 방향으로 적절하게 맞추면, 아크는 U자형의 노치(51a)의 안쪽 방향(도 8 중 B의 방향)으로 구동된다. 그리고, 소호판(51)측으로 구동된 아크는, 복수의 그리드판(51)에 의해 그리드판(51) 사이의 짧은 아크로 분단되어, 전압 강하가 생기며, 아크를 유지하기 위한 아크 전압이 상승하고, 아크 전압이 전원 전압보다 높은 전압이 되면 아크는 소멸한다.

다음으로 2극(極) 회로 차단기(104)의 외부 접속 및 각 극(極)의 영구 자석(54)의 자극(磁極)의 방향에 대해 설명한다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 전원측 단자(24a)에 직류 전기 회로(60)의 정(正)측을, 전원측 단자(24b)에 직류 전기 회로(60)의 부(負)측을 각각 접속하고, 부하측 단자(25a)에 부하(61)의 정(正)측을, 부하측 단자(25b)에 부하(61)의 부(負)측을 각각 접속한다.

이 접속의 경우, 통전 전류가 전원측 단자(24a)→고정 접점(21)→가동 접점(22)→부하측 단자(25a)의 순서로 흐르는 극(極)은, 도 9의 지면 상, 부하측 단자(25a)로부터 전원측 단자(24a)쪽을 보아 좌측에 N극, 우측에 S극이 되도록 영구 자석(54a)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다. 반대로, 통전 전류가 부하측 단자(25b)→가동 접점(22)→고정 접점(21)→전원측 단자(24b)로 흐르는 극은, 부하측 단자(25b)로부터 전원측 단자(24b)쪽을 보아 우측에 N극, 좌측에 S극이 되도록 영구 자석(54b)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다.

그 외의 구성에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하므로, 설명을 생략한다.

또, 영구 자석(54)은 전원측 단자(24)의 배열 방향으로 자극(磁極)을 가지며, 그 자극(磁極)은 N극과 S극이 아크를 소호 장치(50) 및 전원측 단자(24)의 방향으로 구동하도록 배치되어 있으므로, 아크 길이를 더 신장할 수 있고 차단 성능을 향상할 수 있다.

실시 형태 5.

도 10은 실시 형태 5에서의 3극(極) 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 배선을 나타내는 도면이다.

실시 형태 4는, 2극(極) 회로 차단기의 예였지만, 본 실시 형태는, 실시 형태 4와 동일한 회로 차단 유닛(20)을 3개 이용하여, 3극(極) 회로 차단기(105)를 구성한 것이다.

회로 차단기(105)의 외부 접속 및 각 극(極)의 영구 자석(54)의 자극(磁極)의 방향에 대해 설명한다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 전원측 단자(24a)에 직류 전기 회로(60)의 정(正)측을, 전원측 단자(24c)에 직류 전기 회로(60)의 부(負)측을 각각 접속하고, 또한, 부하측 단자(25a)와 전원측 단자(24b)를 접속한다. 부하(61)는, 부하측 단자(25b)에 정(正)측을, 부하측 단자(25a)에 부(負)측을 접속한다.

이 접속의 경우, 통전 전류가 전원측 단자(24a)→고정 접점(21)→가동 접점(22)→부하측 단자(25a)의 순서로 흐르는 극(極)은, 도 10의 지면 상, 부하측 단자(25a)로부터 전원측 단자(24a)쪽을 보아 좌측에 N극, 우측에 S극이 되도록 영구 자석(54a)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다. 또, 통전 전류가 전원측 단자(24b)→가동 접점(22)→고정 접점(21)→부하측 단자(25b)로 흐르는 중앙의 극(極)은, 부하측 단자(25b)로부터 전원측 단자(24b)쪽을 보아 우측에 N극, 좌측에 S극이 되도록 영구 자석(54b)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다. 또한 통전 전류가 부하측 단자(25c)→가동 접점(22)→고정 접점(21)→전원측 단자(24c)의 순서로 흐르는 극(極)은, 부하측 단자(25c)로부터 전원측 단자(24c)쪽을 보아 우측에 N극, 좌측에 S극이 되도록 영구 자석(54c)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다.

또, 그 외의 구성에 대해서는, 실시 형태 4와 동일하므로, 설명을 생략한다.

또, 도 10에 나타내는 바와 같은 3점에서 전류가 차단되는 배선에 의해, 더 높은 전압의 직류 전기 회로에 적용할 수 있다.

실시 형태 6.

도 11은 실시 형태 6에서의 4극(極) 회로 차단기 및 해당 회로 차단기를 직류 전기 회로에 이용한 경우의 배선을 나타내는 도면이다.

실시 형태 4는 2극(極), 실시 형태 5는 3극(極) 회로 차단기의 예였지만, 본 실시 형태는, 실시 형태 4와 동일한 회로 차단 유닛(20)을 4개 이용하여, 4극(極) 회로 차단기(106)를 구성한 것이다.

회로 차단기(106)의 외부 접속 및 각 극(極)의 영구 자석(54)의 자극(磁極)의 방향에 대해 설명한다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 전원측 단자(24a)에 직류 전기 회로(60)의 정(正)측을, 전원측 단자(24d)에 직류 전기 회로(60)의 부(負)측을 각각 접속하고, 또한, 부하측 단자(25a)와 전원측 단자(24b)를 접속하며, 부하측 단자(25d)와 전원측 단자(24c)를 접속한다. 부하(61)는, 부하측 단자(25b)에 정(正)측을, 부하측 단자(25c)에 부(負)측을 접속한다.

이 접속의 경우, 통전 전류가 전원측 단자(24a)→고정 접점(21)→가동 접점(22)→부하측 단자(25a)의 순서로 흐르는 극(極)은, 도 11의 지면 상, 부하측 단자(25a)로부터 전원측 단자(24a)쪽을 보아 좌측에 N극, 우측에 S극이 되도록 영구 자석(54a)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다. 또, 통전 전류가 전원측 단자(24b)→가동 접점(22)→고정 접점(21)→부하측 단자(25b)로 흐르는 극(極)도, 부하측 단자(25b)로부터 전원측 단자(24b)쪽을 보아 좌측에 N극, 우측에 S극이 되도록 영구 자석(54b)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다. 또, 통전 전류가 부하측 단자(25c)→가동 접점(22)→고정 접점(21)→전원측 단자(24c)의 순서로 흐르는 극(極)은, 부하측 단자(25c)로부터 전원측 단자(24c)쪽을 보아 우측에 N극, 좌측에 S극이 되도록 영구 자석(54c)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다. 또, 통전 전류가 부하측 단자(25d)→가동 접점(22)→고정 접점(21)→전원측 단자(24d)의 순서로 흐르는 극(極)은, 부하측 단자(25d)로부터 전원측 단자(24d)쪽을 보아 우측에 N극, 좌측에 S극이 되도록 영구 자석(54c)을 배치하면, U자형의 노치(51a) 안쪽 방향으로 아크는 구동된다.

또 그 외의 구성에 대해서는, 실시 형태 4와 동일하므로, 설명을 생략한다.

또, 영구 자석(54)은 전원측 단자(24)의 배열 방향으로 자극(磁極)을 가지며, 그 자극(磁極)은 N극과 S극이 아크를 소호 장치(50) 및 전원측 단자(24)의 방향으로 구동하도록 배치되어 있으므로, 아크 길이를 더욱 신장할 수 있고 차단 성능을 향상할 수 있다.

또, 도 11에 나타내는 바와 같은 4점에서 전류가 차단되는 배선에 의해, 더 높은 전압의 직류 전기 회로에 적용할 수 있다.

실시 형태 7.

도 12는 실시 형태 7에서의 소호 장치를 나타내는 종단면의 확대도, 도 13은 도 12의 소호 장치를 나타내는 사시도이다.

실시 형태 1 ~ 실시 형태 6에 나타낸 회로 차단기에서는, 영구 자석(54)은, 소호 장치(50)의 하부에 마련되어 있었으므로, 그리드판(51)의 상부 및 최상단의 소호판(52)쪽은 자력이 약하다. 따라서, 아크의 상부는 그리드판(51)쪽으로 구동되기 어렵다고 하는 과제가 있었다.

본 실시의 형태는, 실시 형태 1 ~ 실시 형태 6의 소호 장치(50)에서, 도 12, 도 13에 나타내는 바와 같이, 아크가 볼록 형상으로 전류(轉流)하기 쉬운 성질을 이용하여, 최상단의 소호판(52)이 절곡부(52a)에 가동 접촉자(23)의 방향으로 돌출하는 볼록부(52a1)를 마련한 것이다.

그 외의 구성에 대해서는, 실시 형태 1 ~ 실시 형태 6과 동일하므로, 설명을 생략한다.

본 실시의 형태에 의하면, 최상단의 소호판(52)이 절곡부(52a)에 가동 접촉자(23)의 방향으로 돌출하는 볼록부(52a1)를 마련했으므로, 아크가 가동 접촉자(23)로부터 볼록부(52a1)로 전류(轉流)하기 쉬워져, 아크의 상부도 신속하게 소호판(51)쪽으로 구동되어 차단 성능을 향상할 수 있다.

10 : 케이스 11 : 베이스
12 : 커버 21 : 고정 접점
22 : 가동 접점 23 : 가동 접촉자
24 : 전원측 단자 25 : 부하측 단자
27 : 고정 접촉자 40 : 트리핑 장치
50 : 소호 장치 51 : 소호판
52 : 최상단의 소호판 54 : 영구 자석
55 : 절연 부재 101 : 회로 차단기

Claims

베이스와, 이 베이스 상(上)에 간격을 두고 배열되는 외부 단자와, 이 외부 단자에 접속되며, 고정 접점을 가지는 고정 접촉자와, 해당 고정 접점과 접리(接離)하는 가동 접점을 가지는 가동 접촉자와, 상기 양 접점 및 고정 접촉자의 근방에 마련되며, 상기 양 접점 사이에 발생한 아크(arc)를 소호(消弧)하는 소호 장치와, 이 소호 장치의 상기 외부 단자측에 마련된 영구 자석을 구비한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
영구 자석은, 외부 단자 및 소호 장치측에 자극(磁極)을 가지는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
영구 자석은 외부 단자의 배열 방향으로 자극(磁極)을 가지며, 해당 자극(磁極)은 N극과 S극이 아크를 소호 장치의 방향으로 구동하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
소호 장치를 구성하는 최상단의 소호판(消弧板)은, 가동 접촉자의 방향으로 돌출하는 볼록부를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 4에 있어서,
영구 자석은, 회로 차단기의 차단시에 발생하는 아크에 접촉하면 소호성의 가스를 발생하는 재료로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.