JP7384180B2 - circuit breaker - Google Patents
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Description
本発明は、配線用遮断器,漏電遮断器などの回路遮断器に関し、可動接点の移動経路の両側に一対の消弧壁が配置され、これら一対の消弧壁が複数のグリッドを固定しているものに関する。 The present invention relates to circuit breakers such as molded circuit breakers and earth leakage circuit breakers, in which a pair of arc-extinguishing walls are arranged on both sides of a moving path of a movable contact, and these pairs of arc-extinguishing walls fix a plurality of grids. Concerning what exists.
回路遮断器は、固定接触子に対して可動接触子が接触動作、或いは離間動作を行なって主回路の開閉を行なう装置であり、短絡電流の遮断時に固定接触子の固定接点及び可動接触子の可動接点の間でアークが発生すると、消弧装置によりアークが消弧される(例えば、特許文献1)。 A circuit breaker is a device in which a movable contact makes contact with or separates from a fixed contact to open and close the main circuit, and when a short-circuit current is interrupted, the fixed contact of the fixed contact and the movable contact When an arc occurs between the movable contacts, the arc is extinguished by an arc extinguishing device (for example, Patent Document 1).
消弧装置は、可動接触子の開極移動経路の両側に配置した高分子材料からなる一対の消弧壁と、一対の消弧壁に固定され、開極移動経路に沿って層状に配置された複数のグリッドと、を備えている。 The arc-extinguishing device includes a pair of arc-extinguishing walls made of a polymer material placed on both sides of the opening movement path of the movable contact, and fixed to the pair of arc-extinguishing walls and arranged in layers along the opening movement path. It is equipped with multiple grids.
過大電流の通電時には、一対の消弧壁の細隙効果(消弧壁の溶融により発生するアブレーションガスによるアークの冷却効果)によって固定接点及び可動接点の間に発生したアークは、アーク電圧が急速に高められて電流ピークが抑制される。そして、固定接点及び可動接点の間でさらに伸長したアークは、一対の消弧壁から複数のグリッド側へ移行していき、複数のグリッドとの接触による分断、冷却作用を受けて消弧されていく。 When an excessive current is applied, an arc generated between a fixed contact and a movable contact due to the slit effect between a pair of arc-extinguishing walls (the cooling effect of the ablation gas generated by the melting of the arc-extinguishing walls) causes the arc voltage to rapidly increase. is increased to suppress current peaks. Then, the arc that further extends between the fixed contact and the movable contact moves from the pair of arc-extinguishing walls to the multiple grids, is divided by contact with the multiple grids, and is extinguished by the cooling effect. go.
近年、回路遮断器の遮断容量の要求仕様が高くなっており、特許文献1の消弧装置の一対の消弧壁を、アブレーションガスの発生量を増大させた高分子材料とすることで、アークの冷却効果を高めて遮断性能を向上させることができる。
In recent years, the required specifications for the breaking capacity of circuit breakers have become higher, and by using a pair of arc extinguishing walls in the arc extinguishing device of
しかし、アブレーションガスを大量に発生する高分子材料は、耐トラッキング性、耐熱性が低いので、一対の消弧壁として使用すると、短絡時のアーク発生時に変形や熱的損傷のおそれがある。このため、アブレーションガスを大量に発生する高分子材料からなる一対の消弧壁は、一対の複数のグリッドの固定機能が損なわれるおそれがある。 However, polymer materials that generate a large amount of ablation gas have low tracking resistance and low heat resistance, so when used as a pair of arc-extinguishing walls, there is a risk of deformation and thermal damage when an arc occurs during a short circuit. For this reason, the pair of arc-extinguishing walls made of a polymeric material that generates a large amount of ablation gas may lose its ability to fix the plurality of grids.
そこで、本発明は、アブレーションガスの発生量を増大させることでアークの冷却効果を高め、耐熱性及び耐トラッキング性を高めることで複数のグリッドの固定機能を維持してアークとグリッドの接触による分断、冷却作用を確実に行うことができる回路遮断器を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention improves the cooling effect of the arc by increasing the amount of ablation gas generated, and maintains the fixing function of multiple grids by increasing the heat resistance and tracking resistance. , it is an object of the present invention to provide a circuit breaker that can reliably perform a cooling action.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る回路遮断器は、固定接点を設けた固定接触子と、固定接点に接触可能な可動接点を設けた可動接触子と、固定接点と前記可動接点の間に発生したアークを消弧する消弧装置と、を備えた回路遮断器において、消弧装置は、可動接点の移動経路に沿い、移動経路の両側に対向して配置された一対の消弧壁と、一対の消弧壁に支持される層状に配置された複数のグリッドと、を備えている。そして、一対の消弧壁は、固定接点を挟むように固定接触子の上部に配置され、アーク発生時の溶融によりアブレーションガスが発生する高分子材料からなる一対の前半消弧壁と、一対の前半消弧壁の上部に連結されて互いの壁間で前記複数のグリッドを支持し、アーク発生時のアブレーションガスの発生量が一対の前半消弧壁より少ない高分子材料からなる一対の後半消弧壁と、を備えているとともに、前半消弧壁及び後半消弧壁の連結部は、前半消弧壁及び後半消弧壁の一方に形成されたリブと、他方に形成された前記リブが嵌まり込むリブ係合凹部からなる。 In order to achieve the above object, a circuit breaker according to one aspect of the present invention includes: a fixed contact provided with a fixed contact; a movable contact provided with a movable contact capable of contacting the fixed contact; In a circuit breaker equipped with an arc extinguishing device that extinguishes an arc generated between movable contacts, the arc extinguishing device includes a pair of arc extinguishers arranged oppositely on both sides of the moving path along the moving path of the movable contacts. and a plurality of grids arranged in layers and supported by the pair of arc-extinguishing walls. The pair of arc-extinguishing walls are arranged above the fixed contact so as to sandwich the fixed contact, and the pair of first-half arc-extinguishing walls are made of a polymeric material that generates ablation gas by melting when an arc occurs. A pair of second half arc extinguishing walls are connected to the upper part of the first half arc extinguishing walls to support the plurality of grids between the walls, and are made of a polymeric material and generate less ablation gas when an arc occurs than the pair of first half arc extinguishing walls. The connecting portion of the first half arc-extinguishing wall and the second half arc-extinguishing wall includes a rib formed on one of the first half arc-extinguishing wall and the second half arc-extinguishing wall, and the rib formed on the other side. It consists of a rib-engaging recess into which it fits .
本発明に係る回路遮断器によれば、アブレーションガスの発生量を増大させることでアークの冷却効果を高め、耐トラッキング性及び耐熱性を高めることで複数のグリッドの固定機能を維持してアークとグリッドの接触による分断、冷却作用を確実に行い、遮断性能を向上させることができる。 According to the circuit breaker according to the present invention, by increasing the amount of ablation gas generated, the arc cooling effect is enhanced, and by increasing the tracking resistance and heat resistance, the fixing function of the plurality of grids is maintained, and the arc is prevented. It is possible to reliably perform the separation and cooling effect by contacting the grid and improve the interrupting performance.
次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar symbols. However, it should be noted that the drawings are schematic and the relationship between thickness and planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, etc. are different from reality. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined with reference to the following explanation. Furthermore, it goes without saying that the drawings include portions with different dimensional relationships and ratios.
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 In addition, the embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention. etc. are not specified as those listed below. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.
なお、以下の説明で記載されている「上」、「下」、「左」、「右」、「底」、「前」、「後」、「長尺方向」、「短尺方向」等の方向を示す用語は、添付図面の方向を参照して用いられている。 In addition, "top", "bottom", "left", "right", "bottom", "front", "back", "long direction", "short direction", etc. described in the following explanations Directional terms are used with reference to the orientation of the accompanying drawings.
図1は、回路遮断器の一実施形態を示すものである。 FIG. 1 shows one embodiment of a circuit breaker.
本実施形態の回路遮断器は、ケース1とカバー2とからなる絶縁容器内に、消弧装置3と、過電流引外し装置4と、固定接触子5と、可動接触子6と、可動接触子6を回動自在に保持するホルダ7と、可動接触子6を、ホルダ7を介して開閉動作させる開閉機構15とが配置されている。
The circuit breaker of this embodiment includes an arc
固定接触子5は、一端側に電源側端子5aが形成され、他端側に固定接点5bが形成されている。可動接触子6は、固定接触子5の固定接点5bに接触する可動接点6aが形成されている。
The fixed
また、カバー2は、ミドルカバー2aとトップカバー2bとで構成されている。
Further, the cover 2 is composed of a
可動接触子6の基端には可撓性のリード線8の一端が接続され、リード線8の他端は、電線接続板10を介して中継導体9の一端に接続されている。
One end of a
中継導体9は、電線接続板10に接続する下部平板部9bと、下部平板部9bの端部から立ち上がる立上がり板部9cと、この立上がり板部9cの上端から折り曲げられ、下部平板部9bに対して平行に、且つ下部平板部9bから離間する方向に延在する上部平板部9dと、上部平板部9dの他端側に形成した負荷側端子9aとを備えている。なお、中継導体9の立上がり板部9cがヒータとなっている(以下、ヒータ9cと称する)。
The
開閉機構15は、開閉操作を行うハンドル16と、ハンドル16と連動して動作するハンドルレバー17と、上トグル18及び下トグル19からなるトグルリンク機構21と、ラッチ20と、ラッチ20と係合するラッチ受け22と、中間ラッチ23と、中間ラッチ23を回動させてラッチ20及びラッチ受け22の係合を外すトリップバー24とを備えている。上トグル18及び下トグル19は、トグルピン25を介して互いに連結され、上トグル18の上端はラッチ20に回動自由に連結されるとともに、下トグル19はホルダ7に連結されている。また、トグルピン25には、スプリング(不図示)の下端フック部が引っ掛けられ、スプリングの上端フック部はハンドルレバー17の上端に引っ掛けられている。
The opening/
過電流引外し装置4は、中継導体9のヒータ9cに下部が固定されたバイメタル26と、このバイメタル26の上部の自由端に固定され、トリップバー24の近傍まで延在する延長板27と、延長板27の上部の自由端に係合し、トリップバー24との間に所定のギャップを設けるように進退可能とした調整ネジ28と、バイメタル26の下部にかしめ固定したヒータ9cと、電源側端子5a及び負荷側端子9aの間に短絡電流などの大電流が流れると先端部でトリップバー24を叩き、ラッチ20とラッチ受け22の係合を外すアーマチュア30及び固定マグネット29とを備えている。
The overcurrent tripping device 4 includes a
消弧装置3は、図2に示すように、固定接点5bを挟んで固定接触子5の上部に互いに対向配置された一対の第1消弧壁31を有する第1消弧部材32と、一対の第1消弧壁31の上部に連結する一対の第2消弧壁33を有する第2消弧部材34と、一対の第2消弧壁33に連結して互いに対向配置され、層状に配置した複数のグリッド35を支持する一対の第3消弧壁36を有する第3消弧部材37と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the arc-
固定接触子5、第1消弧部材32、第2消弧部材34及び第3消弧部材37の構造について図3から図5を参照して説明する。
The structures of the fixed
固定接触子5は、図3に示すように、他端側の板部に略U字形状に延在する周溝5cが形成され、この周溝5cの内側に舌形状の接点基部5dが形成されており、接点基部5d上に固定接点5bが設けられている。図3の符号38で示す磁気ヨークは、コ字形状に折曲された磁性金属であり、基板38aの幅方向端部から平行に延在する一対の平行板38bが、固定接触子5の下側から周溝5cに挿入され、固定接点5bを挟み込むように固定接触子5の上部に突出している。
As shown in FIG. 3, the
第1消弧部材32は、図3に示すように、一対の第1消弧壁31と、一対の第1消弧壁31同士を連結し、開口部39aを設けた連結部39と、を備えている。一対の消弧壁31には、図4に示すように、下端で開口する挿入スリット31aが形成されているとともに、上端にリブ31bが形成されている。そして、磁気ヨーク38の一対の平行板38bを一対の消弧壁31の挿入スリット31aに挿入し、開口部39aから固定接点5bを露出させた状態で、固定接触子5の他端側上部に第1消弧部材32が装着されている。
As shown in FIG. 3, the first arc-extinguishing
第2消弧部材34は、図5に示すように、一対の第2消弧壁33と、一対の第2消弧壁33同士を連結する連結部40と、を備えている。そして、図4に示すように、一対の第2消弧壁33の下部にはリブ係合凹部33aが形成されており、一対の第2消弧壁33が一対の第1消弧壁31の上部に連結する際に、一対の第1消弧壁31のリブ31bがリブ係合凹部33aに嵌まり込む。
As shown in FIG. 5, the second arc-extinguishing
第3消弧部材37は、図5に示すように、一対の第3消弧壁36と、一対の第3消弧壁36同士を連結する連結部41と、を備えており、一対の第3消弧壁36は、層状に配置された複数のグリッド35を支持している。グリッド35は、磁性金属で形成されている。
As shown in FIG. 5, the third arc-extinguishing
次に、第1消弧部材32、第2消弧部材34及び第3消弧部材37の材料について説明する。
Next, the materials of the first arc-extinguishing
第1消弧部材32は、アーク発生により溶融すると大量の水素が発生する高分子材料で形成されており、例えばPA(ポリアミド樹脂)、POM(ポリアセタール樹脂)、PMP(ポリメチルペンテン樹脂)などの材料により形成されている。
The first
また、第2消弧部材34及び第3消弧部材37は、アークが発生しても第1消弧部材32と比較して水素発生量が少なく、耐熱性を有し、耐トラッキング性を有する高分子材料で形成されており、例えばBMC(不飽和ポリエステル樹脂)、MF(メラミン樹脂)、EP(エポキシ樹脂)などの材料により形成されている。
Further, even if an arc occurs, the second
次に、本実施形態の回路遮断器の動作及び作用について、図1及び図6を参照して説明する。 Next, the operation and effect of the circuit breaker of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 and 6.
本実施形態の回路遮断器は、図1に示すように、固定接触子5と可動接触子6とが閉じた閉極状態では、電源側端子5a、固定接触子5、可動接触子6、リード線8、電線接続板10、ヒータ9c及び中継導体9、負荷側端子9aの電流経路で電流が流れる。
As shown in FIG. 1, in the circuit breaker of this embodiment, in the closed state where the fixed
電流経路を流れる電流が過負荷状態になると、ヒータ9cから発生する熱によってバイメタル26が反時計方向に湾曲し、同時にバイメタル26に固定された延長板27も反時計方向に回動して調整ネジ28の先端がトリップバー24に接触し、トリップバー24は支軸24a回りに反時計方向に回動する。このトリップバー24の回動により中間ラッチ23が回動し、ラッチ20及びラッチ受け22の係合が外れてトグルリンク機構21が動作し、下トグル19に連結されたホルダ7が回動し、可動接触子6が固定接触子5から開離して開極状態となる。
When the current flowing through the current path becomes overloaded, the bimetal 26 bends counterclockwise due to the heat generated from the
また、短絡電流などの大電流がヒータ9cに流れると、過電流引外し装置4のアーマチュア30が反時計方向に回動して固定マグネット29に瞬時に吸着され、その先端部でトリップバー24を叩く。そして、トリップバー24が叩かれると、ラッチ20とラッチ受け22の係合が外れてトグルリンク機構21が動作し、下トグル19に連結されたホルダ7が回動し、可動接触子6が固定接触子5から開離して開極状態となる。
Furthermore, when a large current such as a short-circuit current flows through the
固定接点5bから離れた可動接点6aは、図6に示す移動経路Rで移動する。可動接点6aの移動経路Rの前半では、可動接点6a及び固定接点5bの間で発生したアークの熱により一対の第1消弧壁31の表面が溶融して大量の水素ガスが発生し、アブレーションガスとしてアークに向けて流れる。アブレーションガスが吹き付けられて冷却され、一対の第1消弧壁31にも接触して冷却されるアークは、アーク電圧が高められて電流ピークが抑制されていく。
The
そして、可動接点6aの移動経路Rの後半では、さらにアークが伸長していく。この伸長したアークは、一対の第2消弧壁33及び一対の第3消弧壁36を加熱するとともに、アブレーションガスの吹き付けにより層状に配置されている複数のグリッド35側へ移行していく。アークに加熱された一対の第2消弧壁33は、水素ガスを発生するが耐熱性及び耐トラッキング性を有して機械的強度が高い。
Then, in the latter half of the moving path R of the
また、アークに加熱された一対の第3消弧壁36も耐熱性及び耐トラッキング性を有して機械的強度が高いので、複数のグリッド35を確実に支持し、アークはグリッド35に接触することで分断、冷却作用を受けて消弧されていく。
In addition, the pair of third arc-extinguishing
次に、本実施形態の回路遮断器の効果について説明する。 Next, the effects of the circuit breaker of this embodiment will be explained.
本実施形態の回路遮断器は、短絡電流などの大電流が電流経路を流れ、可動接触子6が固定接触子5から開離して可動接点6a及び固定接点5bの間にアークが発生すると、可動接点6aの移動経路Rの前半では、一対の第1消弧壁31の表面が溶融して大量の水素ガスが発生し、アブレーションガスとしてアークに向けて流れるので、アークはアーク電圧が高められて電流ピークが抑制されていく。そして、可動接点6aの移動経路Rの後半では、伸長したアークに加熱されても一対の第3消弧壁36が変形せず、複数のグリッド35を確実に支持しているので、複数のグリッド35側へ移行したアークはグリッド35に接触することで分断、冷却作用により消弧されていく。したがって、本実施形態の回路遮断器は遮断性能を向上させることができる。
In the circuit breaker of this embodiment, when a large current such as a short-circuit current flows through the current path and the
また、アーク発生時に大量の水素ガスが発生する一対の第1消弧壁31は脆くなるが、内部の挿入スリット31aに挿入した磁気ヨーク38の平行板38bが心材として機能するので、一対の第1消弧壁31の変形や熱的損傷を確実に防止することができる
Furthermore, although the pair of first arc-extinguishing
また、アークに加熱される一対の第2消弧壁33は、水素ガスを発生するが耐熱性及び耐トラッキング性を有して機械的強度が高く、この第2消弧壁33のリブ係合凹部33aに一対の第1消弧壁31のリブ31bが嵌まり込んで連結することで、一対の第1消弧壁31に対する補強構造となる。
Further, the pair of second arc-extinguishing
また、第2消弧部材34は、一対の第2消弧壁33の一部を連結する連結部40を備えた門型形状の部材なので、一対の第2消弧壁33の剛性が高められて、一対の第1消弧壁31に対する補強をさらに高めることができる。
Further, since the second arc-extinguishing
さらに、第3消弧部材37も、一対の第3消弧壁36の一部を連結する連結部41を備えた門型形状の部材なので、剛性を有する一対の第3消弧壁36は、複数のグリッド35を確実に支持することができる。
Further, since the third arc-extinguishing
ここで、本発明に記載されている一対の前半消弧壁が一対の第1消弧壁31に対応し、本発明に記載されている一対の後半消弧壁が一対の第2消弧壁33及び一対の第3消弧壁36に対応している。また、本発明に記載されている心材が磁気ヨーク38の平行板38bに対応し、本発明に記載されている壁連結部が、連結部40,41に対応している。
Here, the pair of first half arc-extinguishing walls described in the present invention correspond to the pair of first arc-extinguishing
1 ケース
2 カバー
2a ミドルカバー
2b トップカバー
3 消弧装置
4 過電流引外し装置
5 固定接触子
5a 電源側端子
5b 固定接点
5c 周溝
5d 接点基部
6 可動接触子
6a 可動接点
7 ホルダ
8 リード線
9 中継導体
9a 負荷側端子
9b 下部平板部
9c ヒータ
9d 上部平板部
10 電線接続板
15 開閉機構
16 ハンドル
17 ハンドルレバー
18 上トグル
19 下トグル
20 ラッチ
21 トグルリンク機構
22 ラッチ受け
23 中間ラッチ
24 トリップバー
25 トグルピン
26 バイメタル
27 延長板
28 調整ネジ
29 固定マグネット
30 アーマチュア
31 第1消弧壁
31a 挿入スリット
31b リブ
32 第1消弧部材
33 第2消弧壁
33a リブ係合凹部
34 第2消弧部材
35 グリッド
36 第3消弧壁
37 第3消弧部材
38 磁気ヨーク
38a 基板
38b 平行板
39 連結部
39a 開口部
40,41 連結部
R 可動接点の移動経路
1 Case 2
Claims (6)
前記消弧装置は、
前記可動接点の移動経路に沿い、当該移動経路の両側に対向して配置された一対の消弧壁と、
前記一対の消弧壁に支持される層状に配置された複数のグリッドと、を備え、
前記一対の消弧壁は、前記固定接点を挟むように前記固定接触子の上部に配置され、アーク発生時の溶融によりアブレーションガスが発生する高分子材料からなる一対の前半消弧壁と、
前記一対の前半消弧壁の上部に連結されて互いの壁間で前記複数のグリッドを支持し、アーク発生時のアブレーションガスの発生量が前記一対の前半消弧壁より少ない高分子材料からなる一対の後半消弧壁と、を備えているとともに、
前記前半消弧壁及び前記後半消弧壁の連結部は、前記前半消弧壁及び前記後半消弧壁の一方に形成されたリブと、他方に形成された前記リブが嵌まり込むリブ係合凹部からなることを特徴とする回路遮断器。 A fixed contact provided with a fixed contact, a movable contact provided with a movable contact that can contact the fixed contact, and an arc extinguishing device that extinguishes an arc generated between the fixed contact and the movable contact. In a circuit breaker equipped with
The arc extinguishing device is
a pair of arc-extinguishing walls disposed along the movement path of the movable contact and facing each other on both sides of the movement path;
a plurality of grids arranged in layers supported by the pair of arc-extinguishing walls;
The pair of arc-extinguishing walls are disposed above the fixed contact so as to sandwich the fixed contact, and the pair of first-half arc-extinguishing walls are made of a polymeric material that generates ablation gas by melting when an arc occurs;
The grid is connected to the upper part of the pair of first half arc-extinguishing walls to support the plurality of grids between the walls, and is made of a polymeric material that generates less ablation gas when an arc occurs than the pair of first half arc-extinguishing walls. It is equipped with a pair of rear arc-extinguishing walls, and
The connecting portion between the first half arc-extinguishing wall and the second half arc-extinguishing wall is a rib engagement in which a rib formed on one of the first half arc-extinguishing wall and the second half arc-extinguishing wall fits into the rib formed on the other half. A circuit breaker characterized by comprising a recess .
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