JP2023069547A - 回路遮断器及び分電盤 - Google Patents

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雄介 宮村
Yusuke Miyamura
邦浩 伊藤
Kunihiro Ito
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Abstract

【課題】異常検出装置の耐ノイズ性の向上を図る。【解決手段】回路遮断器A1は、主接点(固定接点20A、20B、可動接点21A、21B)と、主接点を開閉する開閉機構4と、開閉機構4を釈放して主接点を自動開路させる第2引外し装置6と、異常検出装置7と、器体1と、を備える。異常検出装置7は、主接点が電気的に接続される配線に異常が生じていることを検出したときに主接点を自動開路させるように引外し装置を制御する。異常検出装置7は、制御用の第1回路基板71、給電用の第2回路基板72、及び第3回路基板73を含む3つ以上の回路基板を有する。器体1内において、3つ以上の回路基板が開閉機構4に対して主接点と反対側に収容される。第1回路基板71は、第1回路基板71を除く第1回路基板71及び第3回路基板73よりも主接点から離れている。【選択図】 図3

Description

本開示は、回路遮断器及び分電盤に関し、より詳細には、ケースに回路基板を収容した回路遮断器、及び当該回路遮断器を内部機器とする分電盤に関する。
従来例として、特許文献1記載の配線用遮断器を例示する。特許文献1記載の配線用遮断器(以下、従来例という。)は、固定接触子及び可動接触子と、可動接触子を固定接触子に対して当接・離間させるように動かす機構部と、引外し機構と、負荷電流を計測する計測用メイン基板と、電流警報出力部と、を備える。電流警報出力部は、計測用メイン基板で計測される負荷電流が増加したときに警報出力を行う。
また、従来例は、電源と電気的に接続される電源側端子が一端に設けられ、負荷側端子が他端に設けられて上記構成要素を収容する筐体、を備えている。
さらに、従来例では、筐体の中央に機構部が設けられ、機構部と電源側端子の間に電流警報出力部を構成するリレー用基板が配置され、機構部と負荷側端子の間に計測用メイン基板が配置されている。
特開2008-288100号公報
ところで、従来例においては、計測用メイン基板とリレー用基板の2枚の基板(異常検出装置)が機構部及び接点部(固定接触子及び可動接触子)を挟んで筐体の両端に配置される。そのため、計測用メイン基板とリレー用基板を電気的に接続する配線が、接点部の近傍に配置される。その結果、従来例では、接点部の開閉等に伴って上記配線にノイズが重畳してしまい、耐ノイズ性の低下を招くという問題があった。
本開示の目的は、異常検出装置の耐ノイズ性の向上を図ることができる回路遮断器及び分電盤を提供することである。
本開示の一態様に係る回路遮断器は、1以上の主接点と、前記主接点を開閉する開閉機構と、前記開閉機構を釈放して前記主接点を自動開路させる引外し装置と、異常検出装置と、器体と、を備える。前記異常検出装置は、前記主接点が電気的に接続される配線に異常が生じていることを検出したときに前記主接点を自動開路させるように前記引外し装置を制御する。前記器体は、前記主接点、前記開閉機構、前記引外し装置及び前記異常検出装置を収容する。前記異常検出装置は、制御用の第1回路基板、給電用の第2回路基板、及び第3回路基板を含む3つ以上の回路基板を有する。前記器体内において、前記3つ以上の回路基板が前記開閉機構に対して前記主接点と反対側に収容される。前記第1回路基板は、前記第1回路基板を除く複数の回路基板よりも前記主接点から離れている。
本開示の一態様に係る分電盤は、主開閉器と、複数の分岐開閉器と、前記主開閉器及び前記複数の分岐開閉器を収容するキャビネットと、を備える。前記主開閉器及び前記複数の分岐開閉器の少なくとも1つが、前記回路遮断器である。
本開示の回路遮断器及び分電盤は、異常検出装置の耐ノイズ性の向上を図ることができるという効果がある。
図1は、本開示の実施形態に係る回路遮断器の斜視図である。 図2は、同上の回路遮断器の分解斜視図である。 図3は、同上の回路遮断器の閉路状態において、カバーを省略した平面図である。 図4は、同上の回路遮断器の閉路状態において、カバーを省略した要部の平面図である。 図5は、同上の回路遮断器の閉路状態において、ボディを省略した平面図である。 図6は、同上の回路遮断器の閉路状態において、ボディを省略した要部の平面図である。 図7は、同上の回路遮断器の開路状態において、カバーを省略した平面図である。 図8は、同上の回路遮断器の開路状態において、ボディを省略した平面図である。 図9は、同上の回路遮断器における第2引外し装置の斜視図である。 図10は、同上の第2引外し装置の分解斜視図である。 図11は、同上の回路遮断器における異常検出装置の回路ブロック図である。 図12は、本開示の実施形態に係る分電盤の正面図である。
以下、本開示の実施形態に係る回路遮断器及び分電盤について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
(1)概要
本開示の実施形態に係る回路遮断器A1は、1以上の主接点と、主接点を開閉する開閉機構4と、開閉機構4を釈放して主接点を自動開路させる引外し装置と、異常検出装置7と、器体1と、を備える(図2参照)。
主接点は、固定接点20A、20Bと可動接点21A、21Bを有している。可動接点21A、21Bは、固定接点20A、20Bと接離可能に接触する。開閉機構4は、可動接点21A、21Bを、開路位置(固定接点20A、20Bから規定の空間距離を確保している位置:図7及び図8参照)から閉路位置(固定接点20A、20Bと接触して規定の導通状態を確保している位置:図3及び図5参照)、及び閉路位置から開路位置に移動させるように構成される。
異常検出装置7は、主接点が電気的に接続される配線に異常が生じていることを検出したときに主接点を自動開路させるように引外し装置を制御する。異常検出装置7は、制御用の第1回路基板71、給電用の第2回路基板72、及び第3回路基板73を含む3つ以上の回路基板を有する。
異常検出装置7は、配線に異常が生じていること、例えば、配線に漏電故障、中性線欠相故障、アーク故障などの異常が生じていることを検出するように構成される。漏電故障とは、絶縁不良などに起因して、規定値を超える漏電電流が配線から大地に流れる状態である。また、中性線欠相故障とは、単相3線式回路において中性線が何らかの原因で欠相し、電圧側線と中性線の間に接続されている100Vの負荷機器に対して100Vを超過する電圧が印加されてしまう状態である。
本開示における「アーク故障」は、配線に用いられる被覆電線における絶縁体の絶縁劣化又は半断線等の異常によって発生し得る。本開示でいう「半断線」は、配線の導体が部分的に断線している状態を意味し、例えば、導体がより線であれば、より線を構成する複数本の素線のうちの一部の素線が断線した状態である。アーク故障は、一例として、配線が2心の被覆電線で構成される場合に、一対の導体が短絡することでアーク放電(いわゆるパラレルアーク放電)が発生することを含み得る。また、アーク故障は、別の一例として、配線が2心の被覆電線で構成される場合に、一対の導体のうちの一方の導体が半断線することでアーク放電(いわゆるシリーズアーク放電)が発生することを含み得る。なお、パラレルアーク放電によって配線に流れる電流の大きさは数十~数百A程度であるのに対して、シリーズアーク放電によって配線に流れる電流の大きさは数A~30A程度である。
異常検出装置7は、配線の異常(例えば、アーク故障)を検出するための回路、引外し装置を制御するための回路、それらの回路に電源を供給するための電源回路、などを構成する3つ以上の回路基板(第1回路基板71、第2回路基板72、第3回路基板73)を有している。
器体1は、主接点、開閉機構4、引外し装置、及び異常検出装置7を収容する。器体1内において、3つ以上の回路基板が開閉機構4に対して主接点と反対側に収容される。第1回路基板71は、第1回路基板71を除く複数の回路基板(第2回路基板72及び第3回路基板73)よりも主接点から離れている。
しかして、本開示の実施形態に係る回路遮断器A1では、異常検出装置7の複数の回路基板のうち、ノイズの影響を最も受けやすい制御用の第1回路基板71が、第2回路基板72及び第3回路基板73よりも主接点から離れている。その結果、本開示の実施形態に係る回路遮断器A1は、異常検出装置7の耐ノイズ性の向上を図ることができる。
また、本開示の実施形態に係る分電盤B1は、図12に示すように、主開閉器B10と、複数の分岐開閉器B11と、主開閉器B10及び複数の分岐開閉器B11を収容するキャビネットB12と、を備える。主開閉器B10及び複数の分岐開閉器B11の少なくとも1つが、実施形態に係る回路遮断器A1である。
実施形態に係る分電盤B1は、例えば、交流50Hz又は60Hzの単相3線式100/200Vの電路において、主に住宅などの引込口装置として用いられる住宅用分電盤(住宅盤と略される場合がある。)である。ただし、本開示の分電盤は、住宅用分電盤に限定されない。
キャビネットB12は、電気絶縁性を有する合成樹脂材料によって四角形の箱状に形成される。キャビネットB12は、例えば、住宅内の壁に設置される。キャビネットB12内の横方向の一端部(左端部)に主開閉器B10が収容されている。また、キャビネットB12内において、主開閉器B10の隣(右隣)に、複数の分岐開閉器B11が上下2段に分かれて収容されている。主開閉器B10と複数の分岐開閉器B11は、複数の母線を介して電気的に接続されている。複数の母線は、帯板状の導体(導電バーと呼ばれる場合がある。)で構成されている。複数の母線は、単相3線式電路の2つの電圧側線に対応する2つの母線(電圧側線の導電バー)と、単相3線式電路の1つの中性線に対応する1つの母線(中性線の導電バー)と、を含んでいる。複数の分岐開閉器B11のうち、母線から100Vの分岐回路を分岐する分岐開閉器B11は、1つの電圧側線の導電バーと中性線の導電バーに電気的に接続される。また、複数の分岐開閉器B11のうち、母線から200Vの分岐回路を分岐する分岐開閉器B11は、2つの電圧側線の導電バーに電気的に接続される。
(2)詳細
以下、図1-図11を参照して、実施形態に係る回路遮断器A1を詳細に説明する。
実施形態に係る回路遮断器A1(以下、回路遮断器A1と略す。)は、器体1、接点部2、第1端子部3A、第2端子部3B、開閉機構4、第1引外し装置5、第2引外し装置6、及び異常検出装置7、を備えている。なお、以下の説明においては、図1において矢印で示す上下、前後、及び左右の各方向を、回路遮断器A1の上下、前後、及び左右の各方向と定義する。ただし、回路遮断器A1の上下、前後、及び左右の各方向は、説明のために便宜上定義した方向であって、実際に回路遮断器A1が使用されるときの方向を限定する趣旨ではない。
(2-1)器体
器体1は、全体として、上下方向の高さ寸法及び左右方向の幅寸法に比べて、前後方向の厚み寸法が十分に小さい箱状に形成されている。器体1は、器体1の後半部分を構成する合成樹脂製のボディ10と、器体1の前半部分を構成する合成樹脂製のカバー11と、を有している(図1及び図2参照)。つまり、ボディ10とカバー11が前後方向に結合されることで器体1が形成されている。
器体1内の左端部に第1端子部3Aが収容される。また、器体1内の右端部に第2端子部3Bが収容される。そして、器体1内において、第1端子部3Aが収容された左端部と、第2端子部3Bが収容された右端部の間に、接点部2、開閉機構4、第1引外し装置5、第2引外し装置6、及び異常検出装置7が収容される(図2-図5参照)。
器体1の左側面の上部は、第1端子部3Aの一部を露出させるために開放されている(図2参照)。また、器体1の右端部には、器体1の右側面、前面、及び後面に開放された3つの差込口12A、12B、12Cが設けられている(図1参照)。これら3つの差込口12A、12B、12Cは、器体1の右端部において、上下方向に沿って等間隔に並んでいる。
また、器体1の上側面における左右方向のほぼ中央に、長方形状の窓13が開口している(図2参照)。この窓13の内側に、後述する開閉機構4のハンドル40が、器体1に対して回転可能に配置されている。
さらに、器体1の上側面における窓13の右隣の場所に、円形の第1穴14Aと長方形の第2穴14Bが前後方向に並ぶように設けられている(図2参照)。また、器体1の上側面における右端部には、円形の第3穴14Cが設けられている。なお、これら3つの穴(第1穴14A、第2穴14B、第3穴14C)は、いずれも器体1の上側面を貫通して器体1の内部と通じている。
(2-2)接点部
接点部2は、2組の主接点及び2つの可動接触子22A、22Bを有している。一方の組の主接点は、固定接点20Aと可動接点21Aを有し(図5参照)、他方の組の主接点は、固定接点20Bと可動接点21Bを有している(図3参照)。一方の可動接点21Aは、一方の可動接触子22Aの先端に固定され、他方の可動接点21Bは、他方の可動接触子22Bの先端に固定されている。
一方の可動接触子22Aは、金属材料によって帯状に形成されている。他方の可動接触子22Bは、金属材料製の帯板の長手方向の両端部を当該帯板の厚み方向(上下方向)に沿って逆向きに折り曲げて形成されている(図3及び図7参照)。なお、可動接触22Bを形成する帯板の厚みは、可動接触22Aを形成する帯板の厚みよりも小さい。
一方の固定接点20Aは、後述する第1端子部3Aの第1端子板31Aの端部に設けられている。他方の固定接点20Bは、後述する第1端子部3Aの第2端子板32Aの端部に設けられている。これら2つの固定接点20A、20Bは、前後方向に沿って隣り合うように器体1内に収容される(図5参照)。
(2-3)第1端子部
第1端子部3Aは、仕切部材30A、第1端子板31A、第2端子板32A、2つの錠ばね33A、2つの解除レバー34A、を有している。
仕切部材30Aは、電気絶縁性を有する合成樹脂材料で形成され、器体1内の左端部に収容されている。器体1内の左端部は、仕切部材30Aによって、前方の収容空間と後方の収容空間に仕切られている。
第1端子板31Aは、後方の収容空間に収容される。第1端子板31Aの端部に固定接点20Aが設けられている。第2端子板32Aは、前方の収容空間に収容される。第2端子板32Aの端部に固定接点20Bが設けられている。ただし、第2端子板32Aの端部は、前方の収容空間の外に配置されている。
第1端子板31Aは、1つの錠ばね33A及び1つの解除レバー34Aとともにねじなし端子を構成している。同様に、第2端子板32Aは、もう1つの錠ばね33A及びもう1つの解除レバー34Aとともにねじなし端子を構成している。
第1端子部3Aの2つのねじなし端子はそれぞれ、仕切部材30Aに設けられた2つの挿入穴300Aに挿入される導体と電気的かつ機械的に接続され、かつ、それぞれの解除レバー34Aが操作された状態で導体との電気的かつ機械的な接続が解除可能である。
(2-4)第2端子部
第2端子部3Bは、第1刃受ばね31B、第2刃受ばね32B、及びスライド部材33Bを有している(図3及び図5参照)。第1刃受ばね31B及び第2刃受ばね32Bは、いずれも金属製の帯状の板材が曲げ加工されることによって、ギリシャ文字の「Ω(オメガ)」に似た形状に形成されている。
第1刃受ばね31Bは、器体1内の右端の下部に収容される。第1刃受ばね31Bは、器体1の最下段の差込口12Cに差し込まれる導体(分電盤B1の1つの電圧極の導電バー)と電気的に接続される。
第2刃受ばね32Bは、スライド部材33Bの保持部330Bに保持される。スライド部材33Bは、保持部330Bの後端から下向きに突出する帯状の突部331Bと、保持部330Bの上面から上向きに突出する円柱状の突起332Bと、を有する。なお、保持部330Bと突部331Bと突起332Bは、電気絶縁性を有する合成樹脂の成形体として一体に形成される。
スライド部材33Bは、器体1内の右端部に、上下方向に移動可能に収容される。具体的には、スライド部材33Bは、保持部330Bに保持された第2刃受ばね32Bが器体1の最上段の差込口12Aに向き合う位置(第1位置)と、器体1の中段の差込口12Bに向き合う位置(第2位置)と、の間で移動可能である。なお、第1位置においては、スライド部材33Bの突起332Bが器体1の第3穴14Cに挿入され、第2位置においては、スライド部材33Bの突起332Bが器体1の第3穴14Cよりも下に位置している。したがって、第3穴14Cと突起332Bの相対的な位置関係に基づいて、第2刃受ばね32Bが第1位置と第2位置のいずれの位置にあるかを知らしめることができる。
第2刃受ばね32Bは、第1位置にあるとき、器体1の最上段の差込口12Aに差し込まれる導体(分電盤B1の中性極の導電バー)と電気的に接続される。また、第2刃受ばね32Bは、第2位置にあるとき、器体1の中段の差込口12Bに差し込まれる導体(分電盤B1のもう1つの電圧極の導電バー)と電気的に接続される。
(2-5)開閉機構
開閉機構4は、可動接触子22A、22Bを駆動することによって、2つの主接点(固定接点20Aと可動接点21A、及び固定接点20Bと可動接点21B)を開閉するように構成される。
開閉機構4は、ハンドル40、クロスバー41、レバー42、リンク43、引外し板44、連動板45、及び複数のばねなどを有している(図2-図6参照)。
ハンドル40は、ハンドル本体400、操作片401、及び一対の回転軸402を有している。ハンドル本体400は、おおよそ円柱状に形成されている。操作片401は、長方形の平板状に形成され、ハンドル本体400の外周面から接線方向に突出している。一対の回転軸402は、ハンドル本体400の前後両端面から前後方向にそれぞれ突出している。なお、ハンドル本体400、操作片401、及び一対の回転軸402は、合成樹脂成形体として一体に形成されている。
ハンドル40は、ボディ10及びカバー11の各々の内側面に設けられた軸穴に、一対の回転軸402が1つずつ挿入されることによって、器体1に対して回転可能に保持される。なお、操作片401は、器体1の上側面に設けられた窓13内に配置される。また、ハンドル40は、第1ばね47Aによって、操作片401を窓13から離す向きに付勢されている(図6参照)。
リンク43は、棒状の金属材料によってU字状に形成されている。リンク43の一端部は、ハンドル本体400の下部に設けられている軸受穴403に挿入される(図2-図4参照)。
レバー42は、レバー本体420と、一対の軸受片421と、を有する。レバー本体420は、長方形の平板状に形成されている。一対の軸受片421はそれぞれ、U字状に形成され、レバー本体420の長手方向の中央における前後両端から下向きに突出している。レバー42は、一対の軸受片421にリンク43の他端部が挿入されることによって、リンク43を介してハンドル40と連結される。
クロスバー41は、おおよそ三角柱状に形成されている。クロスバー41は、前後両側面から突出する一対の回転軸410を有している(図6参照)。クロスバー41は、ボディ10及びカバー11の各々の内側面に設けられた軸受穴に、一対の回転軸410が1つずつ挿入されることによって、器体1に対して回転可能に保持される。また、クロスバー41の後側(ボディ10側)の側面における中央部分に、ばね収容部411及び第1保持溝412が設けられている(図6参照)。なお、第1保持溝412は、ばね収容部411とつながっている。さらに、クロスバー41の前側(カバー11側)の側面における下部に、第2保持溝413が設けられている(図4参照)。
クロスバー41は、第1保持溝412に挿入された可動接触子22Aを保持し、かつ、第2保持溝413に挿入された可動接触子22Bを保持する。また、可動接触子22Aは、ばね収容部411に収容されるコイルばね(第2ばね47B)のばね力を受けて上向きに付勢されている。なお、第2ばね47Bは、可動接触子22Aを介して、固定接点20Aに対する接触圧を可動接点21Aに付与している。
さらに、クロスバー41は、器体1内の左右方向の中央における下部に圧縮状態で収容されているコイルばね(第3ばね47C)のばね力により、可動接点21A、21Bを固定接点20A、20Bから引き離す向きの回転力が付与されている。
引外し板44は、軸部440、ラッチ部441、第1脚部442、及び第2脚部443を有している(図4及び図6参照)。軸部440、ラッチ部441、第1脚部442、及び第2脚部443は、合成樹脂成形体として一体に形成されている。
軸部440は、円柱状に形成されている。ラッチ部441は、長方形の平板状に形成されて軸部440から上向きに突出している。ラッチ部441の上端には、レバー本体420の右端部を引掛け可能な引掛け部444が設けられている。第1脚部442は、L字状に形成されて軸部440の下部後方から下向きに突出している。第2脚部443は、L字状に形成されて軸部440の下部前方から下向きに突出している。
引外し板44は、ボディ10及びカバー11の各々の内側面に設けられた軸受穴に、軸部440の両端が1つずつ挿入されることによって、器体1に対して回転可能に保持される。
連動板45は、L字状に形成されている。連動板45の角部分に軸穴が設けられている。連動板45は、後述する第1引外し装置5の隔壁部材54に設けられた軸が軸穴に挿入されることによって、回転可能に隔壁部材54に支持される。また、連動板45の上部には、後述する第1引外し装置5のバイメタル50Bの下端と対向する突起451が設けられている(図4参照)。
(2-6)第1引外し装置
第1引外し装置5は、2つの主接点に流れる負荷電流を各別に監視し、いずれかの主接点に過負荷電流が所定時間以上流れたときに開閉機構4を釈放して、2つの主接点を自動開路させるように構成されている。
第1引外し装置5は、2つのバイメタル50A、50Bと、2つの導電板51A、51Bと、2つの調整板52A、52Bと、2つの調整ねじ53A、53Bと、1つの隔壁部材54と、を有している。
2つのバイメタル50A、50Bはそれぞれ、L字形に形成され、上端部において、2つの調整板52A、52Bの下面の右端に固定されている。2つの調整板52A、52Bはそれぞれ、薄い金属板によって長方形状に形成されている。2つの調整板52A、52Bのそれぞれの左端部が、2つの導電板51A、51Bの下面の左端に1つずつ固定されている。2つの導電板51A、51Bはそれぞれ、2つの調整板52A、52Bよりも十分に厚みが大きい金属板によって長方形状に形成されている。つまり、2つの調整板52A、52Bは、2つの導電板51A、51Bに固定された左端を支点として上下方向に変位可能である。
2つの導電板51A、51Bのそれぞれ右端にねじ穴が設けられている。各ねじ穴には、調整ねじ53A、53Bが1つずつねじ込まれている。2つの調整ねじ53A、53Bの下端は、2つの調整板52A、52Bのそれぞれの右端部に接している。つまり、2つの調整ねじ53A、53Bが2つの導電板51A、51Bの下面から突出する量に応じて、2つの導電板51A、51Bに対する2つの調整板52A、52Bの変位量(2つのバイメタル50A、50Bの下端位置)が調整可能である。
2つの導電板51A、51Bはそれぞれ、電気絶縁性を有する合成樹脂成形体からなる隔壁部材54に保持される。隔壁部材54は、平板状の隔壁540と、隔壁540の周縁より隔壁540の厚み方向(前後方向)に沿って隔壁540の両側に突出する周壁541と、を有している。隔壁部材54は、隔壁540の後面と周壁541に囲まれた第1凹所542に、バイメタル50A、導電板51A、及び調整板52Aを収容している。また、隔壁部材54は、隔壁540の前面と周壁541に囲まれた第2凹所543に、バイメタル50B、導電板51B、及び調整板52Bを収容している。なお、隔壁540の前面の下部には、連動板45の軸穴に挿入される軸が前方に向かって突出している。
ここで、一方のバイメタル50Aの上端部は、編組線からなる第1導体34Bを介して、第2端子部3Bの第1刃受ばね31Bと電気的に接続されている(図6参照)。また、バイメタル50Aの中間部は、編組線23Aを介して可動接触子22Aの右端部と電気的に接続されている(図6参照)。他方のバイメタル50Bの上端部は、編組線からなる第2導体35Bを介して、第2端子部3Bの第2刃受ばね32Bと電気的に接続されている(図3参照)。また、バイメタル50Bの中間部は、編組線23Bを介して、可動接触子22Bに連結された導体板66の第1突片661(後述する)と電気的に接続されている(図4参照)。
しかして、一方のバイメタル50Aに過負荷電流が所定時間以上流れた場合、過負荷電流による温度上昇で変位したバイメタル50Aに押されて引外し板44が反時計回りに回転し(図6参照)、引外し板44によるレバー42のラッチが解除される。その結果、開閉機構4が釈放されて2つの主接点が自動開路される。また、他方のバイメタル50Bに過負荷電流が所定時間以上流れた場合、過負荷電流による温度上昇で変位したバイメタル50Bが連動板45を反時計回りに回転させ(図4参照)、連動板45を介して引外し板44によるレバー42のラッチを解除する。その結果、開閉機構4が釈放されて2つの主接点が自動開路される。
(2-7)第2引外し装置
第2引外し装置6は、一方の主接点(固定接点20B、可動接点21B)に短絡電流が流れたとき、及び異常検出装置7によって制御されたときに開閉機構4を釈放して2つの主接点を自動開路させるように構成されている。
第2引外し装置6は、固定鉄心60、可動鉄心61、コイルボビン62、コイル63、ばね部材64、一対の端子ピン65、及び導体板66を有している(図9及び図10参照)。
固定鉄心60は、4角形の主片600と、主片600の両端から下向きに突出する一対の側片601と、を有して、ケイ素鋼板などの磁性材料によってU字状に形成されている。主片600の上面における両端には、それぞれ凹部602が1つずつ設けられている。
可動鉄心61は、固定鉄心60と同じ磁性材料によって4角形の平板状に形成されている。可動鉄心61の上面に2つの突起610が設けられている。
ばね部材64は、中央片640と、一対の側片641と、連結片642と、有している。ただし、中央片640、一対の側片641、及び連結片642は、薄い金属板が曲げ加工されることで一体に形成されている。
中央片640は、長方形の平板状に形成されている。中央片640の先端(左端)に2つの穴6400が設けられている。連結片642は、中央片640よりも前後方向の長さが長い帯状に形成され、中央片640の長手方向の一端(右端)から下向きに突出している。一対の側片641は、それぞれ4角形の平板状に形成されている。一対の側片641は、連結片642の長手方向(前後方向)の両端から左方及び上方に突出している。各側片641の上端に係止片6410が設けられている。
ばね部材64の中央片640は、2つの穴6400に挿入される突起610がかしめられることにより、可動鉄心61と結合される。ばね部材64の一対の側片641は、固定鉄心60の一対の側片601の外側面に沿うように配置され、各側片641の上端の係止片6410を、固定鉄心60の各側片601の凹部602に係止させて固定鉄心60と結合される(図9参照)。このとき、固定鉄心60の各側片601の先端(下端)の磁極が可動鉄心61と上下方向に対向する。
導体板66は、U字状の主片660と、主片660の上部の先端から上向きに突出する第1突片661と、主片660の中央部から前方へ突出する第2突片662と、主片660の下部の前端から前方へ突出する第3突片663と、を有している。なお、主片660、第1突片661、第2突片662、及び第3突片663は、銅又は銅合金などの金属製の板材が曲げ加工されることで一体に形成されている。
ここで、第1突片661は、一端がバイメタル50Bの中間部に接続された編組線23Bの他端と電気的に接続される(図4参照)。また、第3突片663は、可動接触子22Bの右端部と機械的かつ電気的に接続される(図9参照)。
コイルボビン62は、U字形の本体620と、本体620の両端(前端及び後端)から外向きに突出する一対のフランジ部621と、各フランジ部621の上部の先端(左端)から上向きに突出する一対の突部622と、一対の嵌合片624と、を有する。なお、本体620、一対のフランジ部621、一対の突部622、及び一対の嵌合片624は、電気絶縁性を有する合成樹脂成形体として一体に形成されている。
一対の突部622はそれぞれ、前後方向に貫通する角穴623を有している。これらの角穴623には、一対のL字形の端子ピン65の端部がそれぞれ1つずつ挿入される。つまり、一対の突部622はそれぞれ、端子ピン65を1つずつ保持している(図9参照)。
一対の嵌合片624は、長尺の角柱状に形成されている。これら一対の嵌合片624は、一対のフランジ部621の上面における右端から外向きに突出している(図10参照)。
コイル63は、固定鉄心60の主片600を内側に収容したコイルボビン62の本体620に巻回されている(図9参照)。コイル63の2つの端末630は、コイルボビン62の一対の突部622に1つずつ保持されている2つの端子ピン65に1つずつ電気的に接続されている(図9参照)。
ここで、コイル63が巻回されたコイルボビン62と可動鉄心61の間に、導体板66の主片660の上部が挟み込まれている。したがって、第1突片661と可動接触子22Bの間に流れる電流によって、固定鉄心60と可動鉄心61を通る磁束が発生する。そして、短絡電流のような非常に大きな電流が流れた場合、固定鉄心60の一対の側片601と可動鉄心61の間にはたらく電磁吸引力がばね部材64の中央片640のばね力を上回り、可動鉄心61が固定鉄心60に吸着される。このとき、可動鉄心61の自由端(左端)が、開閉機構4の連動板45の右端部を上向きに押して連動板45を回転させ、連動板45を介して引外し板44によるレバー42のラッチを解除する。その結果、開閉機構4が釈放されて2つの主接点が自動開路される。
また、コイル63に励磁電流が流されると固定鉄心60が電磁石となり、可動鉄心61が固定鉄心60に吸着される。その結果、開閉機構4が釈放されて2つの主接点が自動開路される。
(2-8)異常検出装置
(2-8-1)異常検出装置の回路構成
図11に異常検出装置7の回路構成を示す。異常検出装置7は、第1ブロック7Aと、第2ブロック7Bと、第3ブロック7Cと、を有している。
第2ブロック7Bは、電源回路721とヒューズ722を有している。電源回路721は、2つの主接点を介して電力系統AC1から供給される100V又は200Vの交流電圧を、数十Vの交流電圧に降圧するように構成される。ヒューズ722は、電源回路721に流れる電流の大きさが一定時間を超えて上限値を上回ったときに溶断して電源回路721を保護する。
第1ブロック7Aは、処理回路711と、交直変換回路712と、2つのLED(第1LED714、第2LED715)と、操作入力受付部716と、を有している。
交直変換回路712は、電源回路721から出力される数十Vの交流電圧を数Vの直流電圧に変換するように構成される。交直変換回路712から出力される直流電圧は、制御電圧Vccとして処理回路711に給電される。
処理回路711は、マイクロコントローラを主構成要素とする。処理回路711は、主接点に流れる交流電流の高周波成分を検出する。処理回路711は、検出した高周波成分が、シリーズアーク放電の発生時の特徴を有するか否か、及びパラレルアーク放電の発生時の特徴を有するか否かを判定する。処理回路711は、検出した高周波成分がシリーズアーク放電の発生時の特徴又はパラレルアーク放電の発生時の特徴を有していると判定することによって、第1端子部3Aに電気的に接続されている配線(分岐配線)のアーク故障を検出する。ただし、処理回路711がアーク故障を検出する検出方法は、上述した検出方法に限定されず、例えば、主接点に流れる電流値をしきい値と比較することでアーク放電の発生の有無を判定してアーク故障を検出するような検出方法でも構わない。
2つのLEDは、緑色のLEDである第1LED714と、赤色のLEDである第2LED715である。これら2つのLEDは、いずれも処理回路711によって駆動される。第1LED714は、処理回路711がアーク故障などの異常を検出していないときに駆動されて緑色光を放射する。一方、第2LED715は、処理回路711がアーク故障などの異常を検出したときに駆動されて赤色光を放射する。つまり、異常検出装置7は、第1LED714から緑色光を放射することで異常が生じていないことを報知し、第2LED715から赤色光を放射することで異常が生じていることを報知することができる。
操作入力受付部716は、後述する操作入力を受け付けたときに処理回路711に受付信号を出力する。処理回路711は、受付信号が入力されると、アーク故障などの異常を検出したときと同様に、スイッチング素子730をオンして第2引外し装置6に引外し動作を行わせるとともに、第2LED715を駆動して赤色光を放射させる。つまり、処理回路711は、操作入力受付部716が操作入力を受け付けた場合、異常検出時の動作試験を行うように構成されている。
第3ブロック7Cは、スイッチング素子730を有している。スイッチング素子730は、例えば、サイリスタのような半導体スイッチング素子が好ましい。ただし、スイッチング素子730は、電磁リレーであっても構わない。
スイッチング素子730は、第1ブロック7Aの処理回路711によってオン・オフされる。スイッチング素子730は、第2引外し装置6のコイル63と電気的に直列接続される。スイッチング素子730がオンされたときにコイル63に励磁電流が流れて第2引外し装置6が引外し動作を行い、スイッチング素子730がオフされているときはコイル63に励磁電流が流れずに第2引外し装置6が引外し動作を行わない。つまり、第1ブロック7Aの処理回路711は、第3ブロック7Cのスイッチング素子730をオン・オフすることによって、第2引外し装置6の引外し動作を制御することができる。
(2-8-2)異常検出装置の構造
異常検出装置7は、第1回路基板71、第2回路基板72、第3回路基板73、操作部材70、可動板74、導光部材75、電源接続板76、及び複数の導体77D、77Eを有している(図3及び図5参照)。ただし、図3及び図5においては、第1ブロック7Aの処理回路711、交直変換回路712、及び操作入力受付部716、第2ブロック7Bの電源回路、第3ブロック7Cのスイッチング素子730の図示を省略している。
第1回路基板71、第2回路基板72、及び第3回路基板73はそれぞれ、リジッドプリント配線板で構成されている。
第1回路基板71には、第1ブロック7Aを構成する回路素子(処理回路711、交直変換回路712など)が実装されている。第2回路基板72には、第2ブロック7Bを構成する回路素子(電源回路721、ヒューズ722など)が実装されている。第3回路基板73には、第3ブロック7Cを構成する回路素子(スイッチング素子730など)が実装されている。
第2回路基板72及び第3回路基板73のそれぞれの下部には、スルーホールが1つずつ貫通している。一方のスルーホールは、第2回路基板72の前方下部を貫通している。他方のスルーホールは、第3回路基板73の後方下部を貫通している。第2回路基板72のスルーホールには、第2引外し装置6の後方の端子ピン65の端部が挿通される。スルーホールに挿通された端子ピン65の端部は、第2回路基板72の表面におけるスルーホールの周囲に形成されたランドとはんだ接合される。一方、第3回路基板73のスルーホールには、第2引外し装置6の前方の端子ピン65の端部が挿通される。スルーホールに挿通された端子ピン65の端部は、第3回路基板73の表面におけるスルーホールの周囲に形成されたランドとはんだ接合される。
第2回路基板72の上端面に凹部が設けられ、当該凹部に接点が形成されている。この接点には、後述する可動板74の先端部分が接触可能である。
第1回路基板71と第2回路基板72は、2本の導体77D、77Eを介して電気的に接続されている(図3、図5及び図11参照)。2本の導体77D、77Eはそれぞれ、金属材料によって角柱状又は円柱状に形成されている。つまり、第1回路基板71と第2回路基板72は、剛体とみなし得る2本の導体77D、77Eによって電気的に接続されている。なお、第1回路基板71と第2回路基板72、及び第1回路基板71と第3回路基板73はそれぞれ、一般的な被覆電線又は剛体とみなし得る導体のいずれかによって電気的に接続される。
電源接続板76は、ベース板760と、ベース板760の端部から真上に起立する接続片と、ベース板760の端部から斜め上方に曲げ起こされた接触片762と、有する(図4参照)。ただし、ベース板760、接続片、及び接触片762は、1枚の金属板が曲げ加工されて一体に形成されている。また、接続片は、図示しない電線によって第2回路基板72(第2ブロック7B)と電気的に接続される。
電源接続板76は、可動接触子22Bの中央部の下に配置される(図4参照)。そして、開閉機構4によって可動接点21Bが固定接点20Bと接続されているとき、開閉機構4のクロスバー41によって下向きに撓められた可動接触子22Bが電源接続板76の接触片762に接触する(図4参照)。つまり、電源接続板76は、主接点(固定接点20Bと可動接点21B)が閉じているときに可動接触子22B及び主接点を介して電力系統AC1と電気的に接続される。
第1回路基板71は、おおよそ長方形の平板状に形成されている。第1回路基板71の上部に第1LED714と第2LED715が前後方向に並ぶように実装されている(図3参照)。さらに、第1回路基板71の上部における第1LED714と第2LED715より上方の位置に、可動板74の一端が機械的かつ電気的に接続されている。
可動板74は、第1回路基板71に接続される接続片と、接続片の一端(左端)から斜め上方に突出する傾斜片と、傾斜片の上端から傾斜片の幅方向(後方)に突出する端子片と、を有している。なお、端子片の先端部分は、斜め下方に曲げ起こされている。
操作部材70は、全体として円柱状に形成されている。操作部材70の下端は二股に形成されている。操作部材70は、器体1に設けられた第1穴14Aに挿通され、下端部分に設けられた段部700を器体1内の第1穴14Aの周縁に引掛けることにより、上下方向に移動可能に器体1に取り付けられる(図5参照)。ここで、操作部材70は、器体1内において可動板74の端子片の先端部分と上下方向に対向している。つまり、操作部材70が押操作されると、器体1に対して下向きに移動した操作部材70に押された端子片が下向きに撓むことになる。また、操作部材70が押操作されなくなれば、元の状態に復帰する端子片のばね力を受けて操作部材70が上向きに移動して元の位置に復帰する。
導光部材75は、アクリル樹脂及びポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂で形成されている。導光部材75は、第1導光部751、第2導光部752、を有している(図3参照)。第2導光部752は、角柱状に形成されている。第1導光部751は、第2導光部752の長手方向の一端(下端)から斜め下向きに傾斜している。第1導光部751の先端面(下端面)は、半円筒面状に形成されており、第1LED714及び第2LED715から放射される光の入射面となる。
しかして、第1LED714及び第2LED715から放射される光は、入射面から第1導光部751に入射した後、第1導光部751から第2導光部752に導光され、第2導光部752の先端面(上端面)より導光部材75の外に出射される。
異常検出装置7は、器体1内において、第1引外し装置5、第2引外し装置6、及び第2端子部3Bに囲まれた空間に収容される(図3及び図5参照)。つまり、異常検出装置7の3つの回路基板(第1回路基板71、第2回路基板72、及び第3回路基板73)は、器体1内において、開閉機構4に対して主接点と反対側(右側)に収容される。したがって、異常検出装置7の3つの回路基板のうちの1つ又は2つの回路基板が開閉機構4に対して主接点と同じ側(右側)に収容される場合と比べて、主接点の周辺等で発生するノイズの影響が小さくなり、異常検出装置7の耐ノイズ性の向上を図ることができる。なお、異常検出装置7が有する回路基板の個数は3つに限定されず、4つ以上の回路基板を有する場合もある。
(3)実施形態の利点
上述のように回路遮断器A1においては、異常検出装置7の複数の回路基板のうち、ノイズの影響を最も受けやすい制御用の第1回路基板71が、第2回路基板72及び第3回路基板73よりも主接点から離れている。その結果、回路遮断器A1は、異常検出装置7の耐ノイズ性の向上を図ることができる。
また、回路遮断器A1は、器体1内において、第2引外し装置6が第1回路基板71よりも開閉機構4の近くに収容されている(図3参照)。つまり、回路遮断器A1は、第2引外し装置6と開閉機構4の距離を短くすることにより、第2引外し装置6に開閉機構4を確実に釈放させることができる。しかも、第2引外し装置6のコイル63と、第2回路基板72及び第3回路基板73との距離も短くなるので、コイル63に励磁電流を流すための電線の短縮化を図ることができる。
ここで、異常検出装置7においては、第2回路基板72と第3回路基板73を電気的に接続する複数の導体77D、77Eが剛体で構成されている。そのため、回路遮断器A1は、第2回路基板72と第3回路基板73が一般的な被覆電線(剛体でない導体)で接続される場合に比べて、導体の断線の可能性を低下させ、かつ、器体1内の占有スペースの削減を図ることができる。
さらに、第2回路基板72及び第3回路基板73は、第2引外し装置6の2つの端子ピン65を介してコイル63と電気的に接続されている。言い換えると、第2回路基板72及び第3回路基板73を介してコイル63に励磁電流を流す電路は、剛体である導体(端子ピン65)を含んでいる。
しかして、回路遮断器A1は、異常検出装置7の第2回路基板72及び第3回路基板73を、第2引外し装置6の2つの端子ピン65を介してコイル63と電気的に接続するので、配線の数を減らすことによってコストの削減と占有スペースの削減を図ることができる。
(4)まとめ
本開示の第1の態様に係る回路遮断器(A1)は、1以上の主接点(固定接点20A、20B、可動接点21A、21B)と、主接点を開閉する開閉機構(4)と、開閉機構(4)を釈放して主接点を自動開路させる引外し装置(第2引外し装置6)と、異常検出装置(7)と、器体(1)と、を備える。異常検出装置(7)は、主接点が電気的に接続される配線に異常が生じていることを検出したときに主接点を自動開路させるように引外し装置を制御する。器体(1)は、主接点、開閉機構(4)、引外し装置、及び異常検出装置(7)を収容する。異常検出装置(7)は、制御用の第1回路基板(71)、給電用の第2回路基板(72)、及び第3回路基板(73)を含む3つ以上の回路基板を有する。器体(1)内において、3つ以上の回路基板が開閉機構(4)に対して主接点と反対側に収容される。第1回路基板(71)は、第1回路基板(71)を除く複数の回路基板(第1回路基板71及び第3回路基板73)よりも主接点から離れている。
第1の態様に係る回路遮断器(A1)は、ノイズの影響を最も受けやすい制御用の第1回路基板(71)を、第2回路基板(72)及び第3回路基板(73)よりも主接点から離しているため、異常検出装置(7)の耐ノイズ性の向上を図ることができる。
本開示の第2の態様に係る回路遮断器(A1)は、第1の態様との組合せにより実現され得る。第2の態様に係る回路遮断器(A1)は、器体(1)内において、引外し装置が第1回路基板(71)よりも開閉機構(4)の近くに収容されていることが好ましい。
第2の態様に係る回路遮断器(A1)は、引外し装置と開閉機構(4)の距離を短くすることにより、引外し装置に開閉機構(4)を確実に釈放させることができ、かつ、引外し装置と異常検出装置(7)を接続する配線の短縮化を図ることができる。
本開示の第3の態様に係る回路遮断器(A1)は、第1又は第2の態様との組合せにより実現され得る。第3の態様に係る回路遮断器(A1)において、第2回路基板(72)と第3回路基板(73)は、複数の導体(77D、77E)によって電気的に接続されていることが好ましい。複数の導体のうちの少なくとも1つの導体(77D、77E)が剛体であることが好ましい。
第3の態様に係る回路遮断器(A1)は、導体の断線の可能性を低下させ、かつ、器体(1)内の占有スペースの削減を図ることができる。
本開示の第4の態様に係る回路遮断器(A1)は、第3の態様との組合せにより実現され得る。第4の態様に係る回路遮断器(A1)において、引外し装置は、固定鉄心(60)と、固定鉄心(60)を磁化するためのコイル(63)と、固定鉄心(60)が磁化されたときに固定鉄心(60)に近付く向きに移動して開閉機構(4)を釈放する可動鉄心(61)と、を有することが好ましい。第3回路基板(73)は、第2回路基板(72)を介してコイル(63)に流れる励磁電流を入切可能であることが好ましい。励磁電流の流れる電路は、剛体である導体(端子ピン65)を含むことが好ましい。
第4の態様に係る回路遮断器(A1)は、コイル(63)に励磁電流を流す電路の断線の可能性を低減することができる。
本開示の第5の態様に係る回路遮断器(A1)は、第4の態様との組合せにより実現され得る。第5の態様に係る回路遮断器(A1)において、コイル(63)と第2回路基板(72)を電気的に接続する電路と、コイル(63)と第3回路基板(73)を電気的に接続する電路のうちの少なくとも1つの電路が、剛体である導体であることが好ましい。
第5の態様に係る回路遮断器(A1)は、配線の数を減らすことによってコストの削減と占有スペースの削減を図ることができる。
本開示の第6の態様に係る回路遮断器(A1)は、第1-第5のいずれかの態様との組合せにより実現され得る。第6の態様に係る回路遮断器(A1)において、異常検出装置(7)は、配線におけるアーク放電の有無を検出することが好ましい。
第6の態様に係る回路遮断器(A1)は、異常検出装置(7)によって配線のアーク故障を検出することができる。
本開示の第7の態様に係る分電盤(B1)は、主開閉器(B10)と、複数の分岐開閉器(B11)と、主開閉器(B10)及び複数の分岐開閉器(B11)を収容するキャビネット(B12)と、を備える。主開閉器(B10)及び複数の分岐開閉器(B11)の少なくとも1つが、第1-第6のいずれかの態様に係る回路遮断器(A1)である。
第7の態様に係る分電盤(B1)は、異常検出装置(7)の耐ノイズ性の向上を図ることができる。
A1 回路遮断器
B1 分電盤
1 器体
4 開閉機構
6 第2引外し装置(引外し装置)
7 異常検出装置
20A 固定接点(主接点)
20B 固定接点(主接点)
21A 可動接点(主接点)
21B 可動接点(主接点)
60 固定鉄心
61 可動鉄心
63 コイル
65 端子ピン(導体)
71 第1回路基板
72 第2回路基板
73 第3回路基板
77D 導体
77E 導体
B10 主開閉器
B11 分岐開閉器
B12 キャビネット

Claims (7)

  1. 1以上の主接点と、
    前記主接点を開閉する開閉機構と、
    前記開閉機構を釈放して前記主接点を自動開路させる引外し装置と、
    前記主接点が電気的に接続される配線に異常が生じていることを検出したときに前記主接点を自動開路させるように前記引外し装置を制御する異常検出装置と、
    前記主接点、前記開閉機構、前記引外し装置及び前記異常検出装置を収容する器体と、
    を備え、
    前記異常検出装置は、制御用の第1回路基板、給電用の第2回路基板、及び第3回路基板を含む3つ以上の回路基板を有し、
    前記器体内において、前記3つ以上の回路基板が前記開閉機構に対して前記主接点と反対側に収容され、
    前記第1回路基板は、前記第1回路基板を除く複数の回路基板よりも前記主接点から離れている、
    回路遮断器。
  2. 前記器体内において、前記引外し装置が前記第1回路基板よりも前記開閉機構の近くに収容されている、
    請求項1記載の回路遮断器。
  3. 前記第2回路基板と前記第3回路基板は、複数の導体によって電気的に接続されており、
    前記複数の導体のうちの少なくとも1つの導体が剛体である、
    請求項1又は2記載の回路遮断器。
  4. 前記引外し装置は、固定鉄心と、前記固定鉄心を磁化するためのコイルと、前記固定鉄心が磁化されたときに前記固定鉄心に近付く向きに移動して前記開閉機構を釈放する可動鉄心と、を有し、
    前記第3回路基板は、前記第2回路基板を介して前記コイルに流れる励磁電流を入切可能であり、
    前記励磁電流の流れる電路は、剛体である導体を含む、
    請求項3記載の回路遮断器。
  5. 前記コイルと前記第2回路基板を電気的に接続する電路と、前記コイルと前記第3回路基板を電気的に接続する電路のうちの少なくとも1つの電路が、前記剛体である前記導体である、
    請求項4記載の回路遮断器。
  6. 前記異常検出装置は、前記配線におけるアーク放電の有無を検出する、
    請求項1-5のいずれか1項に記載の回路遮断器。
  7. 主開閉器と、
    複数の分岐開閉器と、
    前記主開閉器及び前記複数の分岐開閉器を収容するキャビネットと、
    を備え、
    前記主開閉器及び前記複数の分岐開閉器の少なくとも1つが、請求項1-6のいずれかの回路遮断器である、
    分電盤。
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