KR20150141866A

KR20150141866A - 회로 차단기

Info

Publication number: KR20150141866A
Application number: KR1020140177738A
Authority: KR
Inventors: 노부오 미요시
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2015-12-21
Also published as: JP2015232969A; CN105280448A; CN204271019U; CN105280448B; KR101753456B1; JP6237481B2

Abstract

[과제] 전원측과 부하측의 접속을 한정하지 않는, 직류용 회로 차단기를 얻는다.
[해결 수단] 베이스(11)와, 이 베이스(11) 상에 마련되며, 고정 접점(21)을 가지는 고정 접촉자(27)와, 해당 고정 접점(21)과 접촉 및 개리(開離)하는 가동 접점(22)을 가지는 가동 접촉자(23)와, 가동 접촉자(23)측에 U자형의 노치(51a) 및 노치(51a)의 양측에 측족부(51b)가 형성되어 노치(51a)가 양 접점(21, 22), 및, 고정 접촉자(27)를 둘러싸는 복수의 그리드 판(51)으로 이루어지는 소호 장치(50)와, 고정 접점(21)의 양측에 마련되며, 동일 자극이 대향하고 있는 한 쌍의 영구 자석(54a, 54b)을 구비했다.

Description

회로 차단기{CIRCUIT BREAKER}

본 발명은, 영구 자석에 의해 아크 구동력(ark driving force)을 높일 수 있는 회로 차단기에 관한 것이다.

직류 전류는, 영점(零点)을 가지지 않기 때문에, 예를 들면, 접점 근방에 배치된 절연 재료에 아크가 접촉됨으로써 발생하는 압력 구배에 의한 아크 구동에 의해서, 아크를 그리드(grid)판으로 유인하여 재단(裁斷)함으로써 해당 직류 전류의 차단을 행하고 있다. 또, 그 고전압화에 있어서는, 그리드 판의 매수의 증가에 의한 아크 전압 향상이나, 그리드 판측의 자기(磁氣) 저항의 저감에 의한 자기(磁氣) 구동력의 향상이 도모되고 있다. 다만, 이들은, 그리드 판에 아크를 도달시킬 수 있는 충분히 큰 차단 전류(예를 들면, 100A 이상)인 것이 필요하고, 그것 이하의 전류 영역에서의 아크 구동은, 영구 자석을 양 접점의 근방의 양측에 이극성(異極性)을 대향하여 배치하고, 프레밍의 법칙(Fleming's rule)을 이용한 영구 자석의 자력에 의해, 차단시의 아크를 소호 장치의 그리드 판측으로 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 제2011－129385호 공보

상기와 같이 종래의 회로 차단기에서는, 통상, 회로 차단기의 전원측으로부터 부하측으로의 일방향의 아크에 대해서는 그리드 판측으로 구동하지만, 부하측으로부터 전원측으로의 반대 방향의 아크에 대해서는 그리드 판과는 반대 방향으로 구동하는 힘이 작용해 버린다. 고전압을 차단하기 위해서는, 반드시 그리드 판측으로 구동시킬 필요가 있으며, 접속시의 전류가 흐르는 방향을 지정할 필요, 즉, 제품에 극성(極性) 지정이 필요하게 된다.

그런데, 일반적으로 태양광 발전의 집전(集電) 박스에 접속하는 직류용 회로 차단기에서는, 태양광 발전 패널측에서 단락 사고가 발생한 경우, 다른 집전 박스측으로부터 돌아서 들어가는 역방향의 전류가 발생한다. 그 때문에, 전원측과 부하측의 접속이 한정된, 즉, 영구 자석을 양 접점의 근방의 양측에 이극성(異極性)을 대향 배치한 회로 차단기에서는, 역전류가 되기 때문에 아크를 소호판과는 역방향으로 구동해 버려, 차단 불능에 빠질 가능성이 있다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 전원측과 부하측의 접속을 한정하지 않는, 직류용 회로 차단기를 얻는 것이다.

본 발명의 회로 차단기는, 베이스와, 이 베이스 상에 마련되며, 고정 접점을 가지는 고정 접촉자와, 해당 고정 접점과 접촉 및 개리(開離)하는 가동 접점을 가지는 가동 접촉자와, 가동 접촉자측에 U자형의 노치부 및 노치부의 양측에 측족부(側足部)가 형성되며 노치부가 양 접점 및 고정 접촉자를 둘러싸는 복수의 그리드 판을 적층한 소호(消弧) 장치와, 고정 접점의 양측의 소호 장치에 마련되며, 동일 자극이 대향하고 있는 한 쌍의 영구 자석을 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 고정 접점으로부터 보아 좌우 2개의 자석이 동극성(同極性)이 되도록 자석을 배치함으로써, 전원측과 부하측의 접속을 한정하지 않는 직류용 회로 차단기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에서의 X－X선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기의 소호 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 소호 장치에서 정접속(正接續)의 자력선을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 도 3의 소호 장치의 평면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리(開離) 직후의 아크를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 도 3의 소호 장치를 크로스 바측으로부터 본 정면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 도중의 아크를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 도 6의 소호 장치의 평면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 도중의 아크를 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 도 7에서의 Y－Y선을 따른 단면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 도중의 아크를 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 도 3의 소호 장치를 크로스 바측으로부터 본 정면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.
도 10은 도 9의 소호 장치의 평면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.
도 11은 도 10에서의 Z1－Z1선을 따른 단면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.
도 12는 도 3의 소호 장치에서 역접속(逆接續)시의 자력선을 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 도 3의 소호 장치를 크로스 바측으로부터 본 정면도로 역접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.
도 14는 도 9의 소호 장치의 평면도로 역접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.
도 15는 도 14에서의 Z2－Z2선을 따른 단면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 회로 차단기를 나타내는 평면도, 도 2는 도 1에서의 X－X선을 따른 단면도, 도 3은 실시 형태 1에서의 소호 장치를 나타내는 사시도, 도 4는 도 3의 소호 장치에서 정접속시의 자력선을 설명하기 위한 설명도, 도 5는 도 3의 소호 장치의 평면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 직후의 아크를 설명하기 위한 설명도, 도 6은 도 3의 소호 장치를 크로스 바(cross bar)측으로부터 본 정면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 도중의 아크를 설명하기 위한 설명도, 도 7은 도 6의 소호 장치의 평면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 도중의 아크를 설명하기 위한 설명도, 도 8은 도 6에서의 Y－Y선을 따른 단면도로 정접속시에 가동 접촉자가 개리 도중의 아크를 설명하기 위한 설명도, 도 9는 도 3의 소호 장치를 크로스 바측으로부터 본 정면도로 역접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도, 도 10은 도 9의 소호 장치의 평면도로 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도, 도 11은 도 10에서의 Z1－Z1선을 따른 단면도로 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회로 차단기(101)는, 절연 재료로 형성된 베이스(base, 11)와, 커버(cover, 12)로 이루어지는 케이스(10)를 이용하여 구성된다. 베이스(11) 상에는, 극수(極數) 만큼의 회로 차단 유닛(20)이 서로 간격을 두고 배열되며, 회로 차단 유닛(20)의 상부에는, 주지의 토글 링크(toggle rink) 기구를 가지는 개폐 기구부(30)가 배치된다. 커버(12)는, 베이스(11) 상의 각 극(極)의 회로 차단 유닛(20)과, 개폐 기구부(30)를 덮으며, 개폐 기구부(30)의 조작 핸들(handle, 31)은 커버(12)의 핸들용 창공(窓孔, 12a)으로부터 돌출하고 있다.

각 극의 회로 차단 유닛(20)은, 서로 동일하게 구성되며, 크로스 바(32)는, 각 극의 회로 차단 유닛(20)에 공통하여, 각 극의 회로 차단 유닛(20)에 직교하도록, 베이스(11) 상에 배치된다. 이 크로스 바(32)는, 개폐 기구부(30)에 의해, 그 축심(軸心)을 중심으로 회동되며, 각 극의 회로 차단 유닛(20)에서의 각 가동 접촉자(23)가 각각 장착된다. 크로스 바(32)가 그 축심을 중심으로 하여 회동했을 때에, 각 극의 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 접촉 및 개리(開離)한다. 개폐 기구부(30)는, 주지의 토글 링크 기구로 이루어지며, 트리핑 장치(40)에 의해 구동되는 주지의 트립 바(trip bar, 33)를 구비하고 있다.

각 극의 회로 차단 유닛(20)은, 베이스(11)에 마련된 전원측 단자(24)와, 이 전원측 단자(24)로부터 연장되며, 고정 접점(21)을 가지는 고정 접촉자(27)와, 이 고정 접점(21)과 접촉 및 개리하는 가동 접점(22)과, 이 가동 접점(22)이 일단에 마련되며, 크로스 바(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 장치(40)로부터 연장된 부하측 단자(25)와, 가동 접촉자(23)측에 U자형의 노치(51a) 및 노치(51a)의 양측에 측족부(側足部)(51b1, 51b2)가 형성되며, 이 노치(51b1, 51b2)가 양 접점(21, 22) 및 고정 접촉자(27)를 둘러싸는 복수의 그리드(grid) 판(51)을 적층한 소호(消弧) 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, 양 단자(24, 25)의 사이의 전기 회로가 온(on)이 되고, 또, 가동 접점(22)이 고정 접점(21)으로부터 개리하면, 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.

도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 소호 장치(50)를 구성하는 자성(磁性) 강판으로 이루어지는 복수의 그리드 판(51)은, 사각 모양의 판의 일변(一邊)에 대략 U자형의 노치(51a)를 마련한 형상으로 되어 있다. 이 그리드 판(51)을 복수매 이용하며, 소정의 간격을 가지고 절연성의 재료로 이루어지는 지지판(53a, 53b) 사이에 끼워 지지시키는 것에 의해 소호 장치(50)는 구성되어 있다. 이 소호 장치(50)는, 그리드 판(51)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.

고정 접점(21)의 양측에는, 절연 재료로 이루어지며 내부에 한 쌍의 영구 자석(54)을 유지하는 한 쌍의 자석 홀더(holder, 55)가 마련되어 있다. 한 쌍의 자석 홀더(55)에는, 지지판(53a)에 자석 홀더(55a)가 유지되며, 지지판(53b)에 자석 홀더(55b)가 유지되어 있다. 또, 한 쌍의 자석 홀더(55a, 55b)는, 각각 지지판(53a, 53b)의 가장 베이스(11)측에 마련되어 있다. 게다가, 자석 홀더(55a)에는, 베이스(11)측에 영구 자석(54a)을 삽입하기 위한 개구부(55a1)가 마련되며, 자석 홀더(55b)에는, 베이스(11)측에 영구 자석(54b)을 삽입하기 위한 개구부(55b1)가 마련되어 있다.

그리고, 한 쌍의 영구 자석(54a, 54b)은, 동극성(同極性)이 대향하도록 배치되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정 접점(21)측이 N극으로 되어 있지만, 이것은, 반대로 고정 접점(21)측이 S극이라도 상관없다.

또, 자석 홀더(55)는, 자석 홀더(55)의 베이스(11)측의 단면(端面)과, 지지판(53a, 53b)의 베이스(11)측의 단면(端面)은 대략 면일(面一, 단차가 없음)이 되도록 유지되어 있다. 게다가, 자석 홀더(55)의 고정 접점(21)측의 단면(端面)은, 그리드 판(51)의 측족부(51b1, 51b2)의 고정 접점(21)측의 단면(端面)으로부터 고정 접점(21)측에 위치하고 있다. 또, 자석 홀더(55)의 소재로서는, 열에 강한 열경화 수지가 바람직하다.

게다가, 고정 접촉자(27)와 소호 장치(50)의 사이에는, 고정 접점(21)을 노출시키고, 고정 접촉자(27)를 덮도록 절연 부재(56)가 마련되어 있다. 이 절연 부재(56)는, 자석 홀더(55)의 하부에 있는 영구 자석(54)의 삽입용 개구부(55a1, 55b1)(도 6에 도시)를 덮으므로, 영구 자석(54)이 직접 아크에 노출되지는 않는다. 또, 청구의 범위에서 기술하고 있는「제1 절연 부재」는, 상술한 자석 홀더(55)이며, 동일한 청구의 범위에서 기술하고 있는「제2 절연 부재」는, 상술한 절연 부재(56)이다.

다음으로 회로 차단기(101)의 차단 동작에 대해 설명한다.

먼저, 전원측 단자(24)에 직류 전원이 접속되고, 부하측 단자(25)에 부하가 접속된 정접속(正接續)시에 대해 설명한다.

소정값 이상의 전류가 회로 차단 유닛(20)에 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 가동 접점(22)이 고정 접점(21)으로부터 개리한다. 가동 접점(22)이 개리했을 때에 발생하는 아크는 고정 접점(21)과 가동 접점(22) 사이의 최단 거리로 유지하려고 한다.

이 때, 통전(通電) 전류가 대전류 영역(예를 들면, 정격 전류가 100A를 넘는 것)에서는, 아크에 의해 그리드 판(51)에 자기(磁氣)가 유도되고, 복수의 그리드 판(51)의 U자형의 노치(51a)를 통과하는 자속(磁束)이, 복수의 그리드 판(51)의 U자형의 노치(51a)에 의해 형성되는 공간의 안쪽(도 4에서 전원측 단자(24)의 방향)으로 아크를 자기 구동한다. 또, 아크의 고열에 의해 절연 부재(56)로부터 소호성의 가스가 발생하고, 그 압력 구배에 의한 가스 구동력에 의해서도 아크는 그리드 판(51)측으로 구동된다. 그리드 판(51)측으로 이동한 아크는, 복수의 그리드 판(51)에 의해 그리드 판(51)사이의 짧은 아크로 분단되고, 전압 강하가 생겨, 아크를 유지하기 위한 아크 전압이 상승한다. 그리고, 이 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 구동력 및 소호성의 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, 통전 전류가 소전류 영역에서의 영구 자석(54)에 의한 아크 구동력에 대해 설명한다.

한 쌍의 영구 자석(54a, 54b)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 고정 접점(21)의 양측에 지지판(53a, 53b)의 가장 베이스(11)측에 자석 홀더(55)에 의해 각각 유지되어 있다. 그리고, 영구 자석(54a, 54b)의 자극은, 고정 접점(21)측이 함께 동극(同極)이 되도록 배치되어 있다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 영구 자석(54a, 54b)의 N극으로부터 나온 자력선(A1, B1, A2, B2)은, 일단, 고정 접점(21)측쪽으로 나온 후 전원측 단자(24)로부터 멀어지는 방향을 향해 영구 자석(54a, 54b)의 S극으로 되돌아오는 루트(route)의 자력선(A1, B1)과, 고정 접점(21)측쪽으로 나온 후 전원측 단자(24)측을 통과하여 영구 자석(54a, 54b)의 S극으로 되돌아오는 루트의 자력선(A2, B2)의 2개의 루트를 통과하는 자력선이 된다.

정접속에서는, 아크 전류는 고정 접점(21)으로부터 가동 접점(22)으로 흐르므로, 자력선(A1)과 자력선(B2)은, 각각 각 자력선에 수직하게 N극와 S극의 경계로 아크를 흡인하고, 자력선(A2)과 자력선(B1)은, 각각 각 자력선에 수직하게 N극와 S극의 경계로부터 멀어지도록 아크를 반발한다.

그 결과, 자력선(B1)은 아크를 반발하여 자력선(A1)의 쪽으로 구동하고, 자력선(A1)에 흡인된 아크는 측족부(51b1)측으로 구동된다. 또, 자력선(A2)은 아크를 반발하여 자력선(B2)의 쪽으로 구동하고, 자력선(B2)에 흡인된 아크는 측족부(51b2)측으로 구동된다.

한편, 가동 접점(22)의 개리시의 초기에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가동 접촉자(23)는, 크로스 바(32)의 회동 중심(32C)(도 8에 기재, 도 5의 지면상 우측)을 회전 중심으로 하여 회동하기 때문에, 고정 접점(21)과 가동 접점(22)의 개리 거리는, 회동 중심(32C)측이 짧게 된다.

아크는, 양 접점 사이의 최단 거리를 통과하려고 하므로, 양 접점(22, 23) 사이의 회동 중심(32C)측으로 집중한다. 즉, 아크는, 도 5의 지면상, 고정 접점(21)의 우측단으로부터 가동 접점(22)을 향하게 되고, 대향하는 한 쌍의 영구 자석(54a, 54b)의 중간선(C1)보다 전원측 단자(24)의 반대측에 위치하므로, 고정 접점(21)으로부터 나온 아크는, 선(L1)을 따라서 영구 자석(54a)측으로 구동된 후, 선(L2)을 따라서 가동 접점(22)에 이른다.

도 6 ~ 8에 나타내는 바와 같이, 가동 접점(22)의 개리가 더 진행되어, 가동 접점(22)이 크로스 바(32)의 회동 중심에 대응하는 위치까지 개리했을 때, 가동 접촉자(23)의 회동 중심(32C)은, 고정 접점(21)보다 커버(12)측(도 8의 지면상 상측)에 있으므로, 가동 접점(22)은, 접점의 폐쇄시 보다도 전원측 단자(24)측에 위치하게 된다. 그러면, 고정 접점으로부터 나온 아크는, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 영구 자석(54a, 54b)의 중심선(C2)보다 전원측 단자(24)측에 위치하므로, 가동 접점(22)으로 들어가는 아크는, 선(M)을 따라서 회동 중심(32C)측으로 나와 영구 자석(54a)측으로 구동되며, 자석 홀더(55a)에 부딛친 후, 가동 접점(22)에 도달하는 경로를 통과한다.

도 9 ~ 11에 나타내는 바와 같이, 가동 접점(22)의 개리가 더 진행되어, 가동 접점(22)이 완전히 개리했을 때, 고정 접점으로부터 나온 아크는, 선(P)을 따라서 영구 자석(54a)의 자력에 의해 영구 자석(54a)의 쪽으로 구동되어, 자석 홀더(55a)에 부딛친다. 아크는, 자석 홀더(55a)에 부딛친 후, 영구 자석(54a)으로부터 전원측 단자(24)측으로 오면 자력선의 방향이 반전하므로, 측족부(51b2)측으로 구동되게 된다. 그리고, 그 후, 영구 자석(54b)의 자력선에 의해 구동되어 자석 홀더(55b)에 부딛친 후, 가동 접점(22)에 이른다.

그리고, 상기와 같이 아크는, 잡아 늘려져, 아크를 유지하기 위한 아크 전압이 상승함과 아울러, 그리드 판(51)의 측족부(51b2)에 의해 짧은 아크로 분단되고, 전압 강하가 생겨 아크 전압이 상승하게 되어, 아크 전압이 전원 전압보다 높은 전압이 되면 아크는 소멸한다.

또, 자석 홀더(55)는 열경화 수지 등의 절연 재료로 형성되어 있으므로, 아크의 열에 대해서도 용이하게 증발하지 않고 내구성이 있지만, 아크가 닿으면 역시 가스가 발생하게 된다. 그리고, 이 가스가, 아크를 냉각하기 때문에, 아크를 유지하기 위한 전압인 아크 전압을 상승시키는 효과를 나타내며, 차단에 기여하게 된다. 게다가, 영구 자석(54a, 54b)의 자력에 의해, 아크가 영구 자석(54a)측으로 잡아 늘려지는 것에 더하여, 자석 홀더(55)로부터 발생한 가스에 의해서도, 아크가 회동 중심(32C)측으로 잡아 늘려져, 아크 전압을 상승시키게 되어, 차단에 기여한다.

또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 자석 홀더(55a, 55b)의 고정 접점(21)측의 단면(55a2, 55b2)이, 측족부(51b1, 51b2)의 고정 접점(21)측의 단부보다 고정 접점 측에 있으므로, 아크는, 측족부(51b1, 51b2)에 닿기 전에, 자석 홀더(55a, 55b)에 닿아 자석 홀더(55a, 55b)로부터 발생하는 가스에 의해 냉각되기 쉬워진다.

또, 자석 홀더(55)에서의 가동 접촉자(23)의 회동축인 회동 중심(32C)측의 단면(端面)이, 자석 홀더(55)의 바로 근처에 마련된 그리드 판(51)의 측족부(51b1, 51b2)의 회동 중심(32C)측의 단부보다 회동 중심(32C)측에 있으므로, 가동 접점(22)의 개리시의 초기에, 아크가, 측족부(51b1, 51b2)에 닿기 전에, 자석 홀더(55a, 55b)에 닿아 자석 홀더(55a, 55b)로부터 발생하는 가스에 의해 냉각되기 쉬워진다.

다음으로, 전원측 단자(24)에 부하가 접속되고, 부하측 단자(25)에 직류 전원이 접속된 역접속(逆接續) 상태에서의 차단에 대해 설명한다.

통전 전류가 대전류 영역(예를 들면, 정격 전류가 100A를 넘는 것)의 차단에 대해서는, 전술의 정접속시와 동일하므로, 설명은 생략한다.

도 12는 도 3의 소호 장치에서 역접속시의 자력선을 설명하기 위한 설명도, 도 13은 도 3의 소호 장치를 크로스 바측으로부터 본 정면도로 역접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도, 도 14는 도 9의 소호 장치의 평면도로 역접속시에 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도, 도 15는 도 14에서의 Z2－Z2선을 따른 단면도로 가동 접촉자가 개리 상태의 아크를 나타내는 설명도이다.

통전 전류가 소전류 영역(예를 들면, 정격 전류가 100A 이하)에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 영구 자석(54a, 54b)의 N극으로부터 나온 자력선(A1, B1, A2, B2)은, 일단, 고정 접점(21)측의 쪽으로 나온 후 전원측 단자(24)로부터 멀어지는 방향을 향해 영구 자석(54a, 54b)의 S극으로 되돌아오는 루트의 자력선(A1, B1)과, 고정 접점(21)측의 쪽으로 나온 후 전원측 단자(24)측을 통과하여 영구 자석(54a, 54b)의 S극으로 되돌아오는 루트의 자력선(A2, B2)의 2개의 루트를 통과하는 자력선이 된다.

지금은 역접속이기 때문에, 아크 전류는 가동 접점(22)으로부터 고정 접점(21)으로 흐르고 있으므로, 자력선(A2)과 자력선(B1)은, 각각 각 자력선에 수직하게 N극와 S극의 경계로 아크를 흡인하고, 자력선(A1)과 자력선(B2)은, 각각 각 자력선에 수직하게 N극와 S극의 경계로부터 멀어지도록 아크를 반발한다.

그 결과, 자력선(A1)은 아크를 반발하여 자력선(B1)의 쪽으로 구동하고, 자력선(B1)에 흡인된 아크는 측족부(51b2)측으로 구동된다. 또, 자력선(B2)은 아크를 반발하여 자력선(A2)의 쪽으로 구동하고, 자력선(A2)에 흡인된 아크는 측족부(51b1)측으로 구동된다.

아크에 대해 자력선이, 역접속시는 도 13, 도 14에 나타내는 면(C3)에 대해, 정접속시와는 면대칭의 방향으로 구동력을 미친다.

즉, 고정 접점(21)으로부터 나온 아크는, 선(Q)을 따라서, 영구 자석(54b)의 자력에 의해 영구 자석(54b)의 쪽으로 구동되어, 자석 홀더(55b)에 부딛힌다. 아크는, 자석 홀더(55b)에 부딛친 후, 영구 자석(54b)으로부터 전원측 단자(24)측으로 오면 자력선의 방향이 반전하므로, 측족부(51b1)측으로 구동되게 된다. 그리고, 그 후, 영구 자석(54a)의 자력선에 의해 구동되어 자석 홀더(55a)에 부딛친 후, 가동 접점(22)에 이른다.

본 실시의 형태에 의하면, 가동 접촉자(23)측에 U자형의 노치부 및 노치부(51a)의 양측에 측족부(51b1, 51b2)가 형성되며 노치(51a)가 양 접점(21, 22) 및 고정 접촉자(27)를 둘러싸도록 마련된 복수의 그리드 판(51)을 적층한 소호 장치(50)와, 고정 접점(21)의 양측에 마련되며, 동일 자극이 대향하고 있는 한 쌍의 영구 자석을 구비하였으므로, 전원측과 부하측의 접속을 한정하지 않는 직류용 회로 차단기를 얻을 수 있다.

또, 영구 자석(54)을 덮은 자석 홀더(55)는 영구 자석(54)을 삽입하기 위한 개구부(55a1, 55b1)가 베이스(11)측에 마련되어 있으므로, 개구부(55a1, 55b1) 및 영구 자석(54)이, 직접 아크에 노출될 우려가 적다.

게다가, 고정 접촉자(27)를 덮은 절연 부재(56)가 고정 접촉자(27)와 소호 장치(50)와의 사이에 마련되어 있으며, 자석 홀더(55)의 개구부(55a1, 55b1)는 절연 부재(56)에 의해 덮여 있으므로, 개구부(55a1, 55b1) 및 영구 자석(54)이, 직접 아크에 노출되는 것이 방지된다.

또, 자석 홀더(55)로서 열경화 수지를 이용하면, 개폐 회수가 많게 되어도 자석 홀더(55)가 아크에 의해 증발하여 영구 자석(54)이 직접 아크에 노출되지 않아, 내구성의 향상을 도모할 수 있다.

또, 영구 자석(54)은, 동일 자극이 대향하도록 배치되어 있으므로, 영구 자석을 이용한 회로 차단기면서, 직류 전기 회로 뿐만 아니라, 교류 전기 회로에도 이용할 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 : 그리드 판
54 : 영구 자석 55 : 자석 홀더
56 : 절연 부재 101 : 회로 차단기

Claims

베이스와, 이 베이스 상에 마련되며, 고정 접점을 가지는 고정 접촉자와, 해당 고정 접점과 접촉 및 개리(開離)하는 가동 접점을 가지는 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자측에 U자형의 노치부 및 상기 노치부의 양측에 측족부(側足部)가 형성되며 상기 노치부가 상기 양 접점 및 상기 고정 접촉자를 둘러싸는 복수의 그리드 판으로 이루어지는 소호(消弧) 장치와, 상기 고정 접점의 양측에 마련되며, 동일 자극이 대향하고 있는 한 쌍의 영구 자석을 구비한 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 1에 있어서,
상기 영구 자석을 삽입하기 위한 개구부를 가지며 상기 영구 자석을 덮는 제1 절연 부재를 구비하며, 상기 개구부는 상기 베이스측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 절연 부재는, 열경화 수지인 것을 특징으로 하는 회로 차단기.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 고정 접촉자를 덮는 제2 절연 부재를 구비하며, 상기 개구부는, 상기 제2 절연 부재에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 회로 차단기.