(57)【要約】【課題】公知の設計と比較して低減されたアークおよび／または持続時間の短いアークを生成する回路遮断器を提供する。【解決手段】回路遮断器は、固定接点16と、可動接点アーム上に配置された可動接点18とを含み、可動接点18は、可動接点アーム22を軸Aの周りに旋回させることによって固定接点16との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成されている。可動接点アーム22は、可動接点アーム22が軸Aの周りに旋回して固定接点16に対して旋回角度を画定する。可動接点アーム22に付勢力を及ぼす付勢部材46は、旋回角度がゼロ付勢角度よりも小さいときに可動接点18を固定接点16に向けて旋回付勢し、旋回角度がゼロ付勢角度よりも大きいときに可動接点18を固定接点16から離すように旋回付勢する。【選択図】図１
2020024897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路遮断器であって、前記回路遮断器の構成要素が内部に収容されたハウジングを有し、前記回路遮断器は、
電力源に接続可能なライン端子と、
負荷に接続可能な負荷端子と、
前記ハウジングに対して固定的に取り付けられた固定接点と、
第１の端部および第２の端部を有する可動接点アームとを備え、
前記可動接点アームは、可動接点を有し、前記可動接点は前記第１の端部に配置されて、前記第２の端部に、軸の周りを旋回可能に接続され、前記可動接点アームを前記軸の周りに旋回させることによって前記固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成され、
前記可動接点と前記固定接点とが物理的接触状態にあるとき、前記ライン端子と前記負荷端子とが電気的に導通しており、前記可動接点と前記固定接点とが物理的接触状態にないとき、前記ライン端子と前記負荷端子とは電気的に互いに絶縁されており、
前記可動接点アームは、前記可動接点アームが前記軸の周りを旋回するときに前記ハウジングに対して旋回角度を画定し、
前記可動接点アームに付勢力を及ぼす付勢部材であって、前記旋回角度がゼロ付勢角度よりも小さい場合に、前記固定接点に向けて前記可動接点を旋回付勢し、前記旋回角度がゼロ付勢角度よりも大きい場合に、前記可動接点を前記固定接点から離すように旋回付勢する、付勢部材、をさらに備える、回路遮断器。
【請求項２】
前記付勢部材は、前記ハウジングに対して固定された点に接続された第１の端部と、前記可動接点アームに接続された第２の端部とを有する引っ張りバネを備える、請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項３】
前記ゼロ付勢角度は、前記ハウジングに対する前記可動接点アームの前記旋回角度に関連し、前記引っ張りバネが接続される前記ハウジングに対して固定された前記点と、前記引っ張りバネが前記可動接点アームに接続された点と、前記可動接点アームがその周りを旋回する前記軸とのすべてが共通の平面内にある、請求項２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
第１の端部および第２の端部を有する第１のリンケージであって、前記第１のリンケージの前記第１の端部は前記ハウジングに対して旋回可能に接続され、前記第２の端部はその中に形成された細長チャネルを有する、第１のリンケージと、
第１の端部および第２の端部を有する第２のリンケージであって、前記第２のリンケージの前記第１の端部は前記ハウジングに対して旋回可能に接続され、前記第２の端部は前記第１のリンケージに形成された前記細長チャネル内に摺動可能に配置されたピンを有する、第２のリンケージと、をさらに備え、
前記可動接点アームの前記第２の端部は前記第２のリンケージに旋回可能に接続されている、請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記ハウジングに旋回可能に接続されたハンドルをさらに備え、前記ハンドルの作動により、前記可動接点アームがその周りを旋回する前記軸の周りに前記可動接点アームを旋回させることによって前記可動接点が前記固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないようにされる、請求項４に記載の回路遮断器。
【請求項６】
前記ハンドルに旋回可能に接続された第１の端部と、前記第１のリンケージに旋回可能に接続された第２の端部とを有する脱進機構をさらに備える、請求項５に記載の回路遮断器。
【請求項７】
前記回路遮断器は回路ブレーカを備え、接極子を有する過電流センサをさらに備え、障害状態の検出時に、前記過電流センサの前記接極子が前記脱進機の作動を引き起こし、それにより、前記ハンドル、前記第１のリンケージ、前記第２のリンケージ、および前記可動接点アームを旋回させて前記回路ブレーカをトリップさせる、請求項６に記載の回路遮断器。
【請求項８】
前記固定接点および前記可動接点に隣接して配置されたアーク消滅アセンブリをさらに備える、請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項９】
回路遮断器であって、前記回路遮断器の構成要素が内部に収容されたハウジングを有し、前記回路遮断器は、
電力源に接続可能なライン端子と、
負荷に接続可能な負荷端子と、
前記ハウジングに対して固定的に取り付けられた固定接点と、
第１の端部および第２の端部を有する可動接点アームとを備え、
前記可動接点アームは、可動接点を有し、前記可動接点は前記第１の端部に配置されて、前記第２の端部に、軸の周りを旋回可能に接続され、前記可動接点アームを前記軸の周りに旋回させることによって前記固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成され、
前記可動接点と前記固定接点とが物理的接触状態にあるとき、前記ライン端子と前記負荷端子とが電気的に導通しており、前記可動接点と前記固定接点とが物理的接触状態にないとき、前記ライン端子と前記負荷端子とは電気的に互いに絶縁されており、
前記可動接点アームに付勢力を及ぼす付勢部材であって、前記可動接点と前記固定接点とが物理的接触状態にあるとき、前記付勢部材は前記可動接点を前記固定接点に向けて付勢し、前記可動接点アームが前記可動接点を前記固定接点から離すように旋回すると、前記可動接点アームがある角度位置に達し、その後、前記付勢部材が前記可動接点を前記固定接点から離すように付勢する、回路遮断器。
【請求項１０】
前記付勢部材は、前記ハウジングに対して固定された点に接続された第１の端部と、前記可動接点アームに接続された第２の端部とを有する引っ張りバネを備える、請求項９に記載の回路遮断器。
【請求項１１】
前記可動接点アームが旋回して前記可動接点を前記固定接点から離すときに前記付勢部材が前記可動接点を前記固定接点から離すようにその後に付勢する前記接点アームの角度位置は、ゼロ付勢角度を含む、請求項１０に記載の回路遮断器。
【請求項１２】
前記ゼロ付勢角度は、前記ハウジングに対する前記可動接点アームの前記旋回角度に関連し、前記引っ張りバネが接続される前記ハウジングに対して固定された前記点と、前記引っ張りバネが前記可動接点アームに接続された点と、前記可動接点アームがその周りを旋回する前記軸とのすべてが共通の平面内にある、請求項１１に記載の回路遮断器。
【請求項１３】
第１の端部および第２の端部を有する第１のリンケージであって、前記第１のリンケージの前記第１の端部は前記ハウジングに対して旋回可能に接続され、前記第２の端部はその中に形成された細長チャネルを有する、第１のリンケージと、
第１の端部および第２の端部を有する第２のリンケージであって、前記第２のリンケージの前記第１の端部は前記ハウジングに対して旋回可能に接続され、前記第２の端部は前記第１のリンケージに形成された前記細長チャネル内に摺動可能に配置されたピンを有する、第２のリンケージと、をさらに備え、
前記可動接点アームの前記第２の端部は前記第２のリンケージに旋回可能に接続されている、請求項９に記載の回路遮断器。
【請求項１４】
前記ハウジングに旋回可能に接続されたハンドルをさらに備え、前記ハンドルの作動により、前記可動接点アームがその周りを旋回する前記軸の周りに前記可動接点アームを旋回させることによって前記可動接点が前記固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないようにされる、請求項１３に記載の回路遮断器。
【請求項１５】
前記ハンドルに旋回可能に接続された第１の端部と、前記第１のリンケージに旋回可能に接続された第２の端部とを有する脱進機構をさらに備える、請求項１４に記載の回路遮断器。
【請求項１６】
前記回路遮断器は回路ブレーカを備え、接極子を有する過電流センサをさらに備え、障害状態の検出時に、前記過電流センサの前記接極子が前記脱進機の作動を引き起こし、それにより、前記ハンドル、前記第１のリンケージ、前記第２のリンケージ、および前記可動接点アームを旋回させて前記回路ブレーカをトリップさせる、請求項１５に記載の回路遮断器。
【請求項１７】
前記固定接点および前記可動接点に隣接して配置されたアーク消滅アセンブリをさらに備える、請求項９に記載の回路遮断器。
【請求項１８】
回路遮断器であって、
固定接点と、
可動接点アーム上に配置された可動接点とを有し、
前記可動接点は、前記可動接点アームを軸の周りに旋回させることによって前記固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成されており、
前記可動接点アームは、前記可動接点アームが前記軸の周りに旋回するときに、前記固定接点に対して旋回角度を画定し、
前記可動接点アームに付勢力を及ぼす付勢部材であって、前記旋回角度がゼロ付勢角度よりも小さい場合に、前記固定接点に向けて前記可動接点を旋回付勢し、前記旋回角度がゼロ付勢角度よりも大きい場合に、前記可動接点を前記固定接点から離すように旋回付勢する、付勢部材をさらに備える、回路遮断器。
【請求項１９】
前記付勢部材は、前記ハウジングに対して固定された点に接続された第１の端部と、前記可動接点アームに接続された第２の端部とを有する引っ張りバネを備える、請求項１８に記載の回路遮断器。
【請求項２０】
前記ゼロ付勢角度は、前記固定接点に対する前記可動接点アームの前記旋回角度に関連し、前記引っ張りバネが接続される前記ハウジングに対して固定された前記点と、前記引っ張りバネが前記可動接点アームに接続された点と、前記可動接点アームがその周りを旋回する前記軸とのすべてが共通の平面内にある、請求項１９に記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気デバイス保護に関し、より具体的には、回路遮断器の接点が開および／または閉となるときの速度および信頼性を向上させるスナップアクション接点を有する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器は、電気回路を破壊して電流を遮断することができる電気構成要素である。回路遮断器の基本的な例は、スイッチであり、これは一般に、２つの状態のうちの１つになる２つの電気接点からなり、２つの状態のうちの１つとは、接点が物理的に接触して１つの接点から他方へと電流が流れることを意味する閉状態と、接点が互いに離れて電流がそれらの間で流れるのを防止することを意味する開状態とのいずれかである。スイッチは、コンピュータのキーボードボタンなど、システムへの制御信号として人によって直接的に操作されてもよいし、または、光スイッチなど、回路内の電力の流れを制御するためのものであってもよい。
【０００３】
回路遮断器の第２の例は、回路ブレーカである。回路ブレーカは一般に、電気配線を通って送られる電流量（アンペア数）を監視して制限する電気パネルに使用される。回路ブレーカは、過負荷または短絡によって生じる損傷から電気回路を保護するように設計されている。電気配線に電力サージが発生すると、ブレーカがトリップする。これにより、「オン」位置にあったブレーカが「オフ」位置にフリップされ、そのブレーカから導かれる電力がシャットダウンされる。回路ブレーカがトリップされると、過負荷回路に起因する出火を防ぐことができ、また、電気を引き込んでいるデバイスの破壊を防ぐこともできる。
【０００４】
標準の回路ブレーカは、ライン端子と負荷端子とを有する。一般に、ライン端子は、ほとんどの場合電力会社または発電機から入来する電気の供給源と電気的に導通している。これは回路ブレーカへの入力と呼ばれることもある。出力とも呼ばれることがある負荷端子は、回路ブレーカから供給を行い、回路ブレーカから供給される電気構成要素へと接続される。回路ブレーカに直接に接続される個々の構成要素、たとえばエアコンのみがあってもよく、または、回路ブレーカは、電気コンセントで終端する電力線を介して複数の構成要素に接続されてもよい。
【０００５】
回路ブレーカは、ヒューズの代替物として使用することができる。一度動作してから交換する必要があるヒューズとは異なり、回路ブレーカは、（手動または自動のいずれかで）リセットして通常動作を再開することができる。ヒューズは回路ブレーカとほぼ同じ役割を果たすが、しかし、回路ブレーカはヒューズよりも使用が安全であり、修理が容易である。ヒューズが壊れた場合、どのヒューズがどの特定の電力領域を制御するのかはしばしば不明である。どのヒューズが焼けて、すなわち消費されたように見えるかを判断するためにはヒューズを調べなければならないであろう。そして、ヒューズボックスからヒューズを取り外し、新しいヒューズを取り付ける必要があるであろう。
【０００６】
回路ブレーカは、ヒューズよりもはるかに修理が容易である。回路ブレーカがトリップすると、簡単に電気パネルを見て、ブレーカハンドルがトリップ位置に移動したかどうかを確認することができる。そして、回路ブレーカは、ハンドルを「オフ」位置に回し、そしてハンドルを「オン」位置に動かすことによって「リセット」することができる。
【０００７】
一般に、回路ブレーカは、ハウジング内部に配置された２つの接点を有する。第１の接点は、典型的には固定であり、ライン端子または負荷端子のいずれか（多くの場合、ライン端子）に接続されているであろう。第２の接点は、典型的には第１の接点に対して可動であり、それにより、回路ブレーカが「オフ」またはトリップ位置にあるとき、第１の接点と第２の接点との間に物理的な隙間が存在する。第２の接点は、第１の接点が接続されていないライン端子または負荷端子のいずれかに接続されているであろう（多くの場合、第２の接点は負荷端子に接続されている）。
【０００８】
回路ブレーカをトリップさせて回路を開くために、（たとえば、油圧磁気過電流センサまたは熱過電流センサなどの）過電流センサが設けられてもよく、または、過電流センサを備えたソレノイド型トリップ機構が使用されてもよい。過電流センサが、たとえば、回路ブレーカの定格電流よりも高いパーセンテージであってもよい閾値レベルを超える電流レベルを感知すると、過電流センサまたはソレノイドを作動させて、第２の接点を機械的に第１の接点から離れるように移動させてもよく、これにより回路ブレーカがトリップして回路が開く。
【０００９】
しかし、従来の回路遮断器の問題点は、開位置にあったとしても、すなわち、スイッチが開であってもまたは回路ブレーカがトリップしていて接続を遮断していても、第１および第２の接点間の開領域により、特に接点がまさに開くときに、または、閉じる直前に、２つの接点間に電気アークが形成されるということである。電気アークは、高電圧および／またはアンペア数を有するかもしれず、したがって危険である可能性があり、それらは回路遮断器に損傷を与え、特に電気接点、リンケージまたは他の可動構成要素を損傷させる可能性がある。電気接点または他の構成要素が損傷すると、回路遮断器の寿命が短くなり、その性能に影響する。
【００１０】
アーク放電の別の影響は、非常に高温のアーク（おそらく摂氏数万度）から生じ、これは、オゾン、一酸化炭素、および他の危険化合物を生成して周囲ガス分子に影響を与える可能性がある。アークは周囲ガスをイオン化する可能性もあり、潜在的に代替導電経路を作り出す。
【００１１】
これらの有害な影響のために、回路遮断器の損傷を防止し、および／または、上述の危険状況を制限するために、アークを急速冷却し、消滅させることが非常に重要であると認識されている。
【００１２】
アークを迅速に消滅させるための多くの提案デバイスが存在している。たとえば、Ｍａｎｔｈｅらの特許文献1は、密閉アークチャンバを有するデバイスを開示している。密閉アークチャンバの内部には、回路ブレーカがトリップするときに形成されるアークを消滅させるように設計されたガスがある。このデバイスの欠点は、製造コストが高くなるかもしれないことである。回路ブレーカは、製造および試験に費用がかかるかもしれない密閉チャンバを必要とし、特定のアーク消滅ガスも必要とする。密閉チャンバとガスとの組み合わせは、このデバイスを比較的高価にする。さらに、チャンバにおける漏れはガスの漏れを引き起こし、消滅が起こらないようにしてしまう。
【００１３】
Ｋｌｉｎｇらの特許文献２は、アークがガイドレールを介して通過するアークスプリッタスタックを有するデバイスを開示している。Ｋｌｉｎｇで提案されたデバイスの欠点は、所望の速さでアークを消滅させられないかもしれないことである。アークスプリッタを使用していくらかの消滅を提供してはいるが、アークスプリッタだけでは、アークを素早く消滅させるのに十分な冷却を提供しないかもしれない。
【００１４】
多くの他の参考文献も、さまざまな程度の成功を伴って、いったん生成されたアークを消滅させる速度を向上させることを試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第５７３１５６１号明細書
【特許文献２】米国特許第６７１７０９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、アークが生成された後のアークの消滅に焦点を当てる代わりに、そもそも、アーク生成の大きさと持続時間とを低減することに焦点を当てることが望ましい場合がある。これは、たとえば、特に接点が依然として互いに比較的近接しているときに（すなわち、開いた直後または閉じている間に物理的に接触する直前に）接点が開閉される速度を増加させることによって、達成することができる。一般に、接点の開閉を速くできればできるほど、アークが小さくなる。さらに、接点の開閉速度を向上させることに加えて、接点が閉じたときに接点が互いに係合する力を増大させることが望ましく、それによって接点間の良好な電気的導通が保証されるであろう。
【００１７】
したがって、公知の設計と比較して低減されたアークおよび／または持続時間の短いアークを生成する回路遮断器が望まれている。
【００１８】
回路遮断器の接点が開および／または閉となるときの速度および信頼性を向上させるスナップアクション接点を備えた回路遮断器を提供することがさらに望ましい。
【００１９】
さらに、閉じたときに接点が互いに係合し、それによって接点間の良好な電気的導通を保証する、公知の設計と比較して増大した力を有する回路遮断器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
これらおよび他の目的は、本発明の１つの態様によれば、回路遮断器の構成要素が内部に収容されたハウジングを有する回路遮断器を提供することによって達成される。回路遮断器は、電力源に接続可能なライン端子と、負荷に接続可能な負荷端子と、ハウジングに対して固定的に取り付けられた固定接点と、第１の端部および第２の端部を有する可動接点アームとを含み、可動接点アームは、可動接点を有し、可動接点は第１の端部に配置されて、第２の端部に、軸の周りを旋回可能に接続され、可動接点アームを軸の周りに旋回させることによって固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成される。可動接点と固定接点とが物理的接触状態にあるとき、ライン端子と負荷端子とが電気的に導通しており、可動接点と固定接点とが物理的接触状態にないとき、ライン端子と負荷端子とは電気的に互いに絶縁されている。可動接点アームは、可動接点アームが軸の周りを旋回するときにハウジングに対して旋回角度を画定し、付勢部材は、可動接点アームに付勢力を及ぼし、これは、旋回角度がゼロ付勢角度よりも小さい場合に、固定接点に向けて可動接点を旋回付勢し、旋回角度がゼロ付勢角度よりも大きい場合に、可動接点を固定接点から離すように旋回付勢する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、付勢部材は、ハウジングに対して固定された点に接続された第１の端部と、可動接点アームに接続された第２の端部とを有する引っ張りバネを備える。これらの実施形態のうちのあるものでは、ゼロ付勢角度は、ハウジングに対する可動接点アームの旋回角度に関連し、引っ張りバネが接続されるハウジングに対して固定された点と、引っ張りバネが可動接点アームに接続された点と、可動接点アームがその周りを旋回する軸とのすべてが共通の平面内にある。
【００２２】
いくつかの実施形態では、回路遮断器は、第１の端部および第２の端部を有する第１のリンケージであって、第１のリンケージの第１の端部はハウジングに対して旋回可能に接続され、第２の端部はその中に形成された細長チャネルを有する、第１のリンケージと、第１の端部および第２の端部を有する第２のリンケージであって、第２のリンケージの第１の端部はハウジングに対して旋回可能に接続され、第２の端部は第１のリンケージに形成された細長チャネル内に摺動可能に配置されたピンを有する、第２のリンケージと、をさらに含み、可動接点アームの第２の端部は第２のリンケージに旋回可能に接続されている。
【００２３】
これらの実施形態のうちのあるものでは、ハンドルがハウジングに旋回可能に接続されており、ハンドルの作動により、可動接点アームがその周りを旋回する軸の周りに可動接点アームを旋回させることによって可動接点が固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能にされる。ある実施形態では、ハンドルに旋回可能に接続された第１の端部と、第１のリンケージに旋回可能に接続された第２の端部とを有する脱進機構が設けられている。これらの実施形態のいくつかでは、回路遮断器は回路ブレーカを備え、過電流センサが接極子を備えて設けられ、障害状態の検出時に、過電流センサの接極子が脱進機の作動を引き起こし、それにより、ハンドル、第１のリンケージ、第２のリンケージ、および可動接点アームを旋回させて回路ブレーカをトリップさせる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、アーク消滅アセンブリが、固定接点および可動接点に隣接して配置される。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、回路遮断器の構成要素が収容されたハウジングを有する回路遮断器が提供される。回路遮断器は、電力源に接続可能なライン端子と、負荷に接続可能な負荷端子と、ハウジングに対して固定的に取り付けられた固定接点と、第１の端部および第２の端部を有する可動接点アームとを含み、可動接点アームは、可動接点を有し、可動接点は第１の端部に配置されて軸に関して第２の端部に旋回可能に接続され、可動接点アームを軸の周りに旋回させることによって固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成される。可動接点と固定接点とが物理的接触状態にあるとき、ライン端子と負荷端子とが電気的に導通しており、可動接点と固定接点とが物理的接触状態にないとき、ライン端子と負荷端子とは電気的に互いに絶縁されている。付勢部材は、可動接点アームに付勢力を及ぼし、可動接点と固定接点とが物理的接触状態にあるとき、付勢部材は可動接点を固定接点に向けて付勢し、可動接点アームが可動接点を固定接点から離すように旋回すると、接点アームの角度位置に達し、その後、付勢部材が可動接点を固定接点から離すように付勢する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、付勢部材は、ハウジングに対して固定された点に接続された第１の端部と、可動接点アームに接続された第２の端部とを有する引っ張りバネを備える。これらの実施形態のうちのあるものでは、可動接点アームが旋回して可動接点を固定接点から離すときに付勢部材が可動接点を固定接点から離すようにその後に付勢する接点アームの角度位置は、ゼロ付勢角度を備える。
【００２７】
これらの実施形態のうちのあるものでは、ゼロ付勢角度は、ハウジングに対する可動接点アームの旋回角度を備え、引っ張りバネが接続されるハウジングに対して固定された点と、引っ張りバネが可動接点アームに接続された点と、可動接点アームがその周りを旋回する軸とがすべて共通の平面内にある。
【００２８】
本発明のさらなる態様によれば、回路遮断器は、固定接点と、可動接点アーム上に配置された可動接点とを含み、可動接点は、可動接点アームを軸の周りに旋回させることによって固定接点との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能に構成されている。可動接点アームは、可動接点アームが軸の周りに旋回するときに、固定接点に対して旋回角度を画定する。付勢部材は、可動接点アームに付勢力を及ぼし、これは、旋回角度がゼロ付勢角度よりも小さいときに可動接点を固定接点に向けて旋回付勢し、旋回角度がゼロ付勢角度よりも大きいときに可動接点を固定接点から離すように旋回付勢する。
【００２９】
本発明の他の目的ならびにその特定の特徴および利点は、以下の図面および添付の詳細な説明の考察からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態による特にＤＩＮレールマウントパネルでの使用に適合して示された回路ブレーカを示す部分断面側面図である。その接点が閉じられた非トリップ状態で示されている。
【図２】図１の回路ブレーカの部分の、その接点が開いたトリップ状態で示された部分断面側面図である。
【図３】図１の回路ブレーカと非常に類似した方法で動作するが、ＤＩＮレールマウントパネルとは対照的にフロントマウントパネルでの使用のために特に設計された、その接点が閉じられた非トリップ状態で示された本発明の実施形態による回路ブレーカの部分断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態は、以下の説明および関連する添付図面を参照することによってさらに理解され、同様の要素には同じ参照番号を付している。
【００３２】
本発明の実施形態は、故障または過電流状態の場合にまたは作動「オフ」が指令された場合に、電気回路を迅速かつ強制的に開くことができる回路遮断デバイスに関するものである。同様に、実施形態の遮断デバイスはまた、トリップされたブレーカをリセットする場合にまたは手動作動「オン」が望まれる場合に、電気回路を迅速に閉じることも可能である。これにより、開および／または閉の接点間に生成された任意のアークの大きさおよび／または持続期間を比較的低く保つことができ、接点が閉じられたときに良好な物理的および電気的接触を確保することができる。
【００３３】
より具体的には、本発明の回路遮断デバイスの２つの実施形態が示され、ここで説明される。
【００３４】
図１および図２は、具体的には、ＤＩＮレールマウントパネルでの使用に特に適合した構成を有する回路ブレーカ（１０）に関し、一方、図３は、フロントマウントパネルに使用するために特に設計された回路ブレーカ（１０’）に関する。回路ブレーカ（１０，１０’）のいくつかの要素の具体的詳細は、それらが取り付けられるように適合された２つのタイプのパネルの相違点に対応するために互いに異なっていてもよいが（より詳細に以下で説明する）、２つの実施形態は、その基本的な機能性に関して非常に類似した方法で構成されて動作する。
【００３５】
さらに、実施形態は、回路ブレーカを参照して記載されているが、当業者であれば、本発明は開閉可能な電気接点を有する任意の電気デバイスに関して実装されてもよいことが理解されるであろう。
【００３６】
ここで図１を参照すると、特にＤＩＮレールマウントパネルに使用するように構成された、本発明の一実施形態による回路ブレーカ（１０）が閉位置にて示されている。回路ブレーカ（１０）は、商用または非商用用途にて使用することができ、既存機器を変更する必要なく現在の回路ブレーカに取って代わるように設計されてもよい。回路ブレーカ（１０）は、従来の回路ブレーカよりも迅速かつ強制的にトリップ／開成および／またはリセット／閉成するように設計されているので、さまざまな用途において従来の回路ブレーカよりも、それに接続される回路および機器を保護するようよりよく適合される。
【００３７】
電流は、第１の端子（１２）を介して回路ブレーカ（１０）に流れる。ライン端子（電力源に接続されている）と呼んでもよい第１の端子（１２）は、第１の接点（１６）に電気的に接続されている。第１の接点（１６）は固定のままであり、回路ブレーカ（１０）のハウジング（２０）に取り付けられてもよい。第２の端子（１４）は、回路ブレーカ（１０）を通過する電力を受ける負荷に電気的に接続されてもよく、したがって、負荷端子と呼んでもよい。
【００３８】
閉位置では、第２の端子（１４）に電気的に接続された第２の接点（１８）が第１の接点（１６）と電気的に導通している。この例では、第２の接点（１８）は第１の接点（１６）に対して移動可能であるが、当業者は、第１の接点（１６）または第２の接点（１８）のいずれかまたは両方を他方に対して可動とすることができることを理解するであろう。通常動作中、接点（１６，１８）が閉位置にあるとき、第１の接点（１６）と第２の接点（１８）とは物理的に互いに接触して、ライン（電力）と負荷（電力を受ける機器）との間に閉回路を形成し、それにより、端子（１２，１４）間に電流が流れる。
【００３９】
過電流状態（すなわち回路の短絡）がある場合、回路ブレーカ（１０）は、自動的にトリップして、第２の接点（１８）を第１の接点（１６）から離して電気回路を開くよう設計されている。
【００４０】
より具体的には、可動接点（１８）は、可動接点アーム（２２）の一端に向けて取り付けられており、可動接点アーム（２２）は、反対側端部に向けて旋回可能に接続されており、軸（Ａ）に対して旋回可能である。このようにして、可動接点アーム（２２）は、可動接点アーム（２２）が軸（Ａ）周りに旋回することによって、可動接点（１８）が固定接点（１６）との物理的接触状態になるようにおよびならないように旋回可能であるように接続されている。
【００４１】
可動接点（１８）は、負荷端子（１４）と、可動接点（１８）と負荷端子（１４）との間に接続された導体（２４）を介して電気的に導通している。固定接点（１６）は、導体（２６）を介して過電流機構（２８）と電気的に導通しており、過電流機構（２８）は、導体（３０）を介してライン端子（１２）と電気的に導通している。したがって、接点（１６，１８）が閉状態（図１に示す）にあるとき、電気はライン端子（１２）から導体（３０）、過電流機構（２８）、導体（２６）、固定接点（１６）、可動接点（１８）、および導体（２４）を介して負荷端子（１４）に流れる。一方、接点（１６，１８）が開状態（図２に示す）にあるとき、ライン端子（１２）と負荷端子（１４）とは互いに電気的に絶縁されている。
【００４２】
過電流センサ（２８）は、示した実施形態では、接極子（３２）を有する油圧磁気過電流センサ（２８）の形態をとっているが、さまざまな形態のいずれをとってもよい。過電流または他のタイプの故障状況を感知すると、過電流センサ（２８）の接極子（３２）は、回路ブレーカ（１０）をトリップさせるために、リンケージアセンブリ（より完全には後述）上で作動し、それにより、可動接点アーム（２２）に、固定接点（１６）との物理的接触状態から離れるよう可動接点（１８）を旋回させる。
【００４３】
ハンドル（３４）は、その一部が操作者および／またはソレノイド（当技術分野で知られている）によって操作するためにハウジング（２０）から延びるようにハウジング（２０）に旋回可能に接続されている。ハンドル（３４）はまた、前述の接極子（３２）および可動接点アーム（２２）と同様に、前述のリンケージ機構と協働して、過電流または他の故障状況におけるブレーカの自動トリップを提供し、トリップしたブレーカをリセットし、オン／オフ動作が指令される。
【００４４】
ここで、ハンドル（３４）と、過電流センサ（２８）の接極子（３２）と、可動接点アーム（２２）との間に動作可能に接続されたリンケージ機構を参照すると、この機構は一般に、第１のリンケージ機構（３６）、第２のリンケージ機構（３８）および第３のリンケージ（これは、当技術分野で一般的に脱進（escapement）機構（４０）と呼ばれる）を備える。
【００４５】
第１のリンケージ機構（３６）の第１の端部は、軸（Ｂ）でハウジング（２０）に対して旋回可能に接続され、その第２の端部には、細長チャネル（４２）が形成されている。
【００４６】
第２のリンケージ機構（３８）は、第１のリンケージ機構（３６）がその周りを旋回する軸（Ｂ）からオフセットした、軸（Ｃ）で、該ハウジング（２０）に対して旋回可能に接続された第１の端部を有する。第２のリンケージ（３８）の第２の端部には、ピン（４４）が配置されており、このピン（４４）は、第１のリンケージ（３６）に形成された細長チャネル（４２）内に摺動可能に配置されている。このピン／チャネル（４４／４２）構成により、第１のリンケージ（３６）と第２のリンケージ（３８）とが、各リンケージの第２の端部で互いに相互作用することが可能であり、一方、それらを２つの異なる軸（Ｂ，Ｃ）周りに同時に旋回可能にもする。
【００４７】
可動接点アーム（２２）がその周りを旋回する軸（Ａ）は、第２のリンケージ機構（３８）上に配置される。これにより、第１のリンケージ（３６）、第２のリンケージ（３８）および可動接点アーム（２２）の３つすべてが、以下でより完全に説明するように、スナップアクション方式で互いに相互作用することが可能となる。
【００４８】
図１および図２に示す特定の実施形態では、可動接点アーム（２２）がその周りを旋回する軸（Ａ）は、一般に第２のリンケージ機構（３８）がその周りを旋回する軸（Ｃ）とピン（４４）との間に配置された点において、第２のリンケージ機構（３８）上に配置される。
【００４９】
脱進機構（４０）は、軸点（Ｄ）でハンドル（３４）に旋回可能に接続された第１の端部と、軸点（Ｅ）で第１のリンケージ（３６）に旋回可能に接続された第２の端部とを有する。
【００５０】
回路ブレーカ（１０）が閉（すなわち「オン」）状態にあるとき、図１に示すように、過電流センサ（２８）の接極子（３２）は、脱進機構（４０）と協働して、過電流状態で脱進機構を（図に示す向きに関して）左に「ポップ」させて、残りのリンケージ機構に（再び図に示す向きに対して）時計回りに可動接点アーム（２２）を旋回させ、可動接点（１８）を、固定接点（１６）から離して図２に示す開（すなわち「オフ」）状態に移動させる。
【００５１】
図２に示すように、回路ブレーカ（１０）が開（すなわち「オフ」）状態にあり、ハンドル（３４）を作動させてブレーカ（１０）をリセットまたはオンにすると、脱進機構（４０）は、残りのリンケージ機構に可動接点アーム（２２）を（再び図に示す向きに関して）反時計回りに旋回させて、図１に示す閉（すなわち「オン」）状態へと、可動接点（１８）を固定接点（１６）に向けて移動させる。接点（１６，１８）が閉じられた後、脱進機は、図１に示すような係合位置に「ポップ」し戻されて接点を閉（すなわち「オン」）状態に保持する。
【００５２】
当業者には認識されるように、可動接点アーム（２２）は、可動接点アーム（２２）が軸（Ａ）周りに旋回するとき、および、ピボット軸（Ａ）を支える第２のリンケージ（３８）が軸（Ｂ）周りに旋回するとき、ハウジング（２０）に対して旋回角度を画定する。たとえば、図１および図２に示す構成に対して、可動接点アーム（２２）は、図１に示す閉（すなわち「オン」）状態にあるとき、ゼロ水平から時計回りに約８５度の旋回角度を画定する一方、可動接点アーム（２２）は、図２に示す開（すなわち「オフ」）状態にあるとき、同じゼロ水平から時計回りに約１４５度の旋回角度を画定する。
【００５３】
付勢部材（４６）は、図１に示すように可動接点（１８）と固定接点（１６）とが物理的に接触した（すなわち閉状態にある）ときに可動接点（１８）を固定接点（１６）に旋回付勢する付勢力を可動接点アーム（２２）に及ぼす。図示の実施形態では、付勢部材（４６）は、引っ張りバネの形態をとり、これは、ハウジング（２０）に対して固定された点（４８）に接続された第１の端部と、可動接点アーム（２２）にその上の点（５０）において接続された第２の端部とを有する。より具体的には、図１および図２に示す実施形態では、引っ張りバネがハウジング（２０）に対して接続される点（４８）は、第１のリンケージ（３６）がその周りを旋回する軸（Ｂ）上にあるが、これは必要というわけではない。
【００５４】
当業者によって認識されるように、付勢部材（４６）、リンケージ（３６，３８）および可動接点アーム（２２）は、接点アーム（２２）の角度位置に到達して、その後、付勢部材（４６）が可動接点（１８）を固定接点（１６）に向かうのではなくそこから離れる方向に付勢し始めるように構成される。「ゼロ付勢角度」（zero-bias angle）と呼んでもよいこの角度では、いずれの回転方向にも付勢は存在せず、時計方向または反時計方向のいずれにも、可動接点アームを付勢しようとする力が生じない。このとき、付勢部材によって生成された力のすべてが可動接点アーム（２２）にほぼ平行であり、それによって可動接点アーム（２２）は圧縮力を感じる。
【００５５】
このゼロ付勢角度は、ハウジング（２０）に対する可動接点アーム（２２）の旋回角度が、付勢部材（４６）が接続されたハウジング（２０）に対して固定された点（４８）と、付勢部材（４６）が可動接点アーム（２２）に接続される点（５０）と、可動接点アーム（２２）がその周りを旋回する軸（Ａ）とがすべて共通の平面内にあるようなときに到達されるであろう。
【００５６】
このゼロ付勢角度は、接点（１６，１８）が図１に示す閉（すなわち「オン」）状態にあるときの可動接点アーム（２２）の角度（すなわちゼロ水平から時計回りに約８５度）と、接点（１６，１８）が図２に示す開（すなわち「オフ」）状態にあるときの可動接点アーム（２２）の角度（同じゼロ水平から時計回りに約１４５度）との間のどこかに存在するであろう。たとえば、ゼロ付勢角度は、ゼロ水平から時計回りに約１１５度で発生してもよいが、この角度はさまざまであってもよい。
【００５７】
このように、可動接点アーム（２２）の付勢は、特に接点が依然として互いに比較的近接しているときに（すなわち開いた直後または閉じている間の接触となる直前に）接点が開閉される速度を増加させる。この結果、付勢なしで提供されるよりも小さなアークおよび／または持続時間が低減されたアークが得られる。それにもかかわらず、アーク放電が完全に防止されないことがあり、たとえば、複数のアークスプリットプレート（５２）を含むアーク消滅アセンブリが、当技術分野で知られているように提供されてもよい。
【００５８】
ここで図３を参照すると、特にフロントマウントパネルに使用するように構成された、本発明の別の実施形態による回路ブレーカ（１０’）が閉位置にて示されている。この実施形態の回路ブレーカ（１０’）は、上述した回路ブレーカ（１０）と構造および機能の両方において非常に類似しているので、この実施形態の詳細な説明を繰り返さない。
【００５９】
当業者には明らかであるように、実施形態（１０’）と実施形態（１０）との間の最も明白な相違点の１つは、ハウジング（２０’）の特定の構成、ならびに、端子（１２’，１４’）の位置および構成である。ブレーカ（１０’）の動作に実質的に影響を及ぼさないが、さまざまな他の小さな相違点も存在する。
【００６０】
ブレーカ（１０’）と上記のものとの主な相違点の１つは、第２のリンケージ機構（３８’）の構成とその上への可動接点アーム（２２）の取り付け方の構成とである。しかし、これらの相違点は図面から容易に明らかであるはずであるため、詳細な分析は提供されない。ブレーカ（１０’）と上記のものとの別の相違点は、付勢部材（４６）が接続されるハウジング（２０’）に対して固定された点（４８’）である。しかし、ここでも、これらの相違点は図面から容易に明らかであるはずであるため、詳細な分析は提供されない。
【００６１】
最後に、これらの相違点によって、特定の角度、すなわち、接点（１６，１８）が閉（すなわち「オン」）状態にあるときの可動接点アーム（２２）の角度、接点（１６，１８）が開（すなわち「オフ」）状態にあるときの可動接点アーム（２２）の角度、およびゼロ付勢角度が、図１および図２に示された実施形態に関して上述したものとはすべて異なる。しかし、回路ブレーカ（１０’）は、上で詳細に説明した回路ブレーカ（１０）と実質的に同じ方法で動作するので、より詳細な議論は必要でないとみなされる。
【００６２】
部品、特徴などの特定の構成を参照して本発明を説明してきたが、これらはすべての可能な構成または特徴を網羅することを意図したものではなく、実際に多くの他の修正および変形が当業者にとって適用可能である。
【図１】
2020024897.tif 000003
【図２】
2020024897.tif 000004
【図３】
2020024897.tif 000005
【外国語明細書】
2020024897.tif 000006
2020024897.tif 000007
2020024897.tif 000008
2020024897.tif 000009
2020024897.tif 000010
2020024897.tif 000011
2020024897.tif 000012
2020024897.tif 000013
2020024897.tif 000014
2020024897.tif 000015
2020024897.tif 000016
2020024897.tif 000017
2020024897.tif 000018
2020024897.tif 000019
2020024897.tif 000020
2020024897.tif 000021
2020024897.tif 000022
2020024897.tif 000023
2020024897.tif 000024
2020024897.tif 000025
2020024897.tif 000026
2020024897.tif 000027
2020024897.tif 000028
2020024897.tif 000029
2020024897.tif 000030
2020024897.tif 000031
2020024897.tif 000032
2020024897.tif 000033
2020024897.tif 000034
2020024897.tif 000035
2020024897.tif 000036
2020024897.tif 000037
【図１】
2020024897.tif 000038
【図２】
2020024897.tif 000039
【図３】
2020024897.tif 000040