(57)【要約】 【課題】ＰＴＣ限流素子の劣化を防ぎ、先に解離されたスイッチの再投入が防止され、ＰＴＣ限流素子則への容易な事故電流転換が可能な遮断器を提供する。【解決手段】本発明の遮断器は、第１スイッチと、第１スイッチと並列に連結された第２スイッチと、第２スイッチとは直列に、第１スイッチとは並列に連結されたＰＴＣ限流素子４４と、第１及び第２スイッチを開閉させる可動アーム５０と、正常負荷電流モードで第１固定接点４６側への通電をガイドする第１固定アーム導体部５４、及び事故電流モードでＰＴＣ限流素子４４を介して第２固定接点５２側への通電をガイドする第２固定アーム導体部４８を備えた固定アーム４０と、可動アーム５０の投入方向駆動により第２スイッチを弾性付勢させ、可動アーム５０のトリップ方向駆動の際、第２スイッチの弾性付勢の解除にかかる時間を用いて第１及び第２スイッチを順次トリップさせる順次トリップ手段とを含む。【選択図】図１
2006237000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣ限流素子を用いた順次トリップ遮断器において、
第１固定接点及び第１可動接点から構成される第１スイッチと、
第２固定接点及び第２可動接点から構成され上記第１スイッチと並列に連結された第２スイッチと、
上記第２スイッチとは直列に、上記第１スイッチとは並列に連結され、事故電流発生のとき、第１スイッチ側から第２スイッチ側に分流された電流が通電されるＰＴＣ限流素子と、
上記第１及び第２可動接点が所定距離隔てられて設けられ、上記第１及び第２可動接点を駆動させて上記第１及び第２スイッチを開閉させる可動アームと、
正常負荷電流モードで第１固定接点側への電流の通電をガイドする第１固定アーム導体部、及び事故電流モードで上記ＰＴＣ限流素子を介して第２固定接点側への電流の通電をガイドする第２固定アーム導体部を備える固定アームと、及び、
上記可動アームの投入方向への駆動により第１及び第２スイッチが投入される過程で第２スイッチを弾性付勢させ、上記可動アームのトリップ方向への駆動時、第２スイッチの弾性付勢解除にかかる時間を用いて第１及び第２スイッチを順次トリップさせる順次トリップ手段とを含むことを特徴とする遮断器。
【請求項２】
上記の第１及び第２固定接点は、各々これら接点にまで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられるが、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して第２スイッチを弾性付勢させる第２固定アーム導体部の幾何学的構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
【請求項３】
上記第１及び第２固定接点は各々これら接点まで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられるが、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して第２固定接点が備えられた第２固定アーム導体部の一部を所定回転軸を中心として弾性的に回転させて、第２スイッチを弾性付勢させるトーションスプリングであることを特徴する請求項１に記載の遮断器。
【請求項４】
上記第１及び第２固定接点は各々これら接点まで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられるが、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記可動アームには圧縮スプリングを実装したガイドハウジングが備えられ、
上記第２可動接点はその一側面が上記圧縮スプリングに対面し、他側面は外部に露出して第２固定接点と対向するように上記ガイドハウジングに収納され、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき上記両角度の相対的な差に比例した第２可動接点の引退により、第２スイッチを弾性付勢させる圧縮スプリングであることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
【請求項５】
上記可動アームは弾性変形が可能な屈曲部を備え、
上記第１及び第２固定接点は、各々これら接点まで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられ、
上記第２可動接点は上記屈曲部に備えられ、
上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で、第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して弾性変形されて、第２スイッチを弾性付勢させる上記屈曲部であることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
【請求項６】
上記屈曲部は、「⊂」字形状を有することを特徴とする請求項５に記載の遮断器。
【請求項７】
事故電流発生のとき、所定レベル以上の事故電流を感知し予め定められた時間内に第２スイッチをトリップするための回転力を可動アームに提供する可動アーム回動手段をさらに含み、
上記第１スイッチは第１固定接点と第１可動接点との間で発生される電子反発力によって、上記第２スイッチは第２固定接点と第２可動接点との間で発生される電子反発力と上記可動アーム回動手段に提供する回転力とによって、トリップ方向に駆動されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項８】
上記第２スイッチは上記可動アームの回転軸を中心として上記第１スイッチより外側に配置されることを特徴とする請求項７に記載の遮断器。
【請求項９】
上記第１固定アーム導体部は、第１スイッチの両接点周囲の電流方向が相対的に反対方向になるように電気伝導路を提供することを特徴する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１０】
上記第２固定アーム導体部は第２スイッチの両接点周囲の電流方向が相対的に反対方向になるようにする電気伝導路を提供することを特徴する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１１】
上記ＰＴＣ限流素子は、高分子樹脂と電導性物質との混合物を含み、２５℃での比抵抗が１Ωcm以下であり、事故電流発生のとき、比抵抗が１０Ωcm以上に増加する非線形的な抵抗特性を有することを特徴する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１２】
ＰＴＣ限流素子を用いた順次トリップ遮断器において、
第１固定接点及び第１可動接点から構成された第１スイッチと、
第２固定接点及び第２可動接点にから構成され上記第１スイッチと直列に連結された第２スイッチと、
上記第１及び第２可動接点が、回転軸を中心として所定距離隔てられ相互対向するように配置され、回転メカニズムにより上記第１及び第２可動接点を互いに反対方向に角運動させて上記第１スイッチ及び第２スイッチを開閉させる可動アームと、 
上記第１及び第２固定接点が各々設けられる第１及び第２固定アームと、
上記第１スイッチとは並列に、上記第２スイッチとは直列に連結され、事故電流発生のとき、第１スイッチ側から第２スイッチ側に分流された電流が通電されるＰＴＣ限流素子と、
上記可動アームの投入方向への回動によって第１及び第２スイッチが投入される過程で第２スイッチを付勢させ、上記可動アームのトリップ方向への回動のとき、第２スイッチの弾性付勢解除にかかる時間を用いて第１及び第２スイッチを順次トリップさせる順次トリップ手段とを含むことを特徴とする遮断器。
【請求項１３】
上記第２固定アームは、弾性変形が可能な屈曲部を備え、
上記第２固定接点は上記屈曲部に備えられ、
上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で、第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して弾性変形されて第２スイッチを弾性付勢させる上記屈曲部であることを特徴とする請求項１２に記載の遮断器。
【請求項１４】
上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で、第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して第２固定接点が備えられた第２固定アームの一部を所定回転軸を中心として回転させ第２スイッチを弾性付勢させるトーションスプリングであることを特徴とする請求項１２に記載の遮断器。
【請求項１５】
上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、
上記第２可動接点が備えられる可動アームの地点に圧縮スプリングを実装したガイドハウジングが備えられ、
上記第２可動接点はその一側面が上記圧縮スプリングに対面し、他側面は外部に露出して第２固定接点と対向するように上記ガイドハウジングに収納され、
上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例した第２可動接点の引退により、第２スイッチを弾性付勢させる圧縮スプリングであることを特徴とする請求項１２に記載の遮断器。
【請求項１６】
事故電流発生のとき、所定レベル以上の事故電流を感知し予め定められた時間内に第２スイッチをトリップするための回転力を可動アームに提供する可動アーム回動手段をさらに含み、
上記回転メカニズムは、事故電流発生のとき、第１固定接点と第１可動接点間で発生される電子反発力と上記可動アーム回動手段が提供する回転力とを含むことを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１７】
上記第１固定アームは、第１スイッチの両接点周囲の電流方向が相対的に反対方向になるようにする電気伝導路を提供することを特徴する請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１８】
上記第２固定アームは、第２スイッチの両接点周囲の電流方向が相対的に反対方向になるように電気伝導路を提供することを特徴する請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の遮断器。
【請求項１９】
上記ＰＴＣ限流素子は、高分子樹脂と電導性物質との混合物を含んで構成され、２５℃での比抵抗が１Ωcm以下であり、事故電流発生のとき、比抵抗が１０Ωcm以上に増加する非線形的な抵抗特性を有することを特徴する請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正温度係数(Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ:以下、ＰＴＣと称する)特性を有する限流素子を用いた遮断器に関するものであって、より詳しくは、ＰＴＣ特性を有する限流素子と複数個のスイッチとを電気的に連結して順次トリップにより事故電流を制限し遮断する遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
送・配電系統などの電力系統で短絡電流のような事故電流から線路及び線路に設けられた電力機器を保護するために遮断器が広く用いられている。
【０００３】
従来の遮断器は線路に直列に連結されて選択的開閉動作が可能な、固定接点と可動接点から成ったスイッチ、線路の事故電流を遮断する過程でスイッチから発生されるアークを消弧する消弧グリッド、及び事故電流を検知して可動接点を角運動(ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｔｉｏｎ)させることで、スイッチをトリップする可動接点回動手段を含む。
【０００４】
従来の遮断器の動作を説明すると、上記固定接点と可動接点とは平常時、可動接点回動手段によって加えられる一定の力により、互いに接触された状態を維持する。しかし、線路に事故電流が流れると、固定接点と可動接点との間で発生される電子反発力により可動接点が固定接点から逸早く解離される。解離された固定接点及び可動接点間ではアークが発生し、発生されたアークは周囲の消弧グリッドの方に駆動されて冷却及び分割される。消弧グリッドの方に駆動されたアークによる線路の電圧降下は線路に流れる事故電流を制限するようになり、制限された事故電流はアークの冷却及び分割によって人為的な電流零点で遮断完了する。
【０００５】
最近には、温度に従って抵抗が急激に変わるＰＴＣ特性を有する限流素子を機械的スイッチと連動させ遮断器を具現することで、遮断器の限流及びトリップ動作を効率的に具現するための試みが多角的に行われている。
【０００６】
限流素子は線路に事故電流が流れると、ジュール(Ｊｏｕｌｅ)熱により加熱されて温度が急上昇し、温度が臨界温度を超えると、抵抗値が急激に増加する。これにより、線路の事故電流は限流素子によって制限され、このような状態でスイッチが機械的に動作して線路を遮断する。
【０００７】
線路が遮断されると、限流素子の温度は臨界温度以下まで下降するようになり、これに応じて限流素子の抵抗値も初期の値に復帰する。それから、事故電流の発生要因が線路から取り去られてから遮断器が再投入されると、線路には通常の負荷電流が流れるようになる。
【０００８】
上記のように、限流素子とスイッチとを結合させて遮断器を具現する従来技術は次のようである。
【０００９】
まず、米国特許第２６３９３５７号は、限流素子とスイッチとを互いに並列連結して遮断器を具現する技術を提案したのである。ところが、上記米国特許の発明は事故電流が限流素子側にうまく転換されないという短所がある。
【００１０】
米国特許第４８７８０３８号は、限流素子とスイッチとを互いに直列に連結して遮断器を具現する技術を提案したのである。ところが、この米国特許の発明は、平常時に線路と直列に連結された限流素子が持続的にジュール熱によって発熱することで、平常時、負荷電流が流れるときにも電力損失を引き起こす問題がある。
米国特許第５６２９６５８号は、上記米国特許第４８７８０３８号の発明における問題点を解決するために複数個のスイッチと限流素子とを並列及び直列に連係させて順次トリップ方式で動作する遮断器を提案したのである。
【００１１】
図１８は、このような順次トリップ方式の概念を示す。図面に示されたように、上記米国特許第５６２９６５８号の発明の遮断器の場合、第１スイッチ１０と限流素子１２は並列に連結され、第２スイッチ１４と限流素子１２は直列に連結される。平常時に負荷電流は相対的に抵抗値が小さい第１スイッチ1０を通じて流れる。従って、限流素子１２から発生されるジュール熱による電力損失の問題が招来されない。一方、線路Ｌで短絡電流のような事故電流が発生すると、第１スイッチ１０が電子反発力によって先にトリップされる。これにより、事故電流は第２スイッチ１４及び限流素子１２を通じて流れるようになる。事故電流が限流素子１２に流れると、限流素子１２の限流作用によって事故電流が制限される。これと共に、事故電流による電子反発力とは別に設けられた第２スイッチ開閉機構によって第２スイッチ１４がトリップされることで、限流素子１２により制限された事故電流が第２スイッチ１４によって遮断完了する。
【００１２】
日本国特開平１０−３２６５５４は上記のような順次トリップ方式を採用した遮断器の構造をより具体的に提案したのである。
【００１３】
図１９は、上記日本国特開平１０−３２６５５４に開示された遮断器の構成を概略的に示した図面である。この遮断器は、図面に示されたように、線路の電源側に直接接続され、第１固定接点１６及びＰＴＣ限流素子が固定されている第２固定接点１８を備える固定アーム２０と、線路の負荷側に直接接続され、開閉機構部によって回転運動し、第１固定接点１６と接触される第１可動接点２２、及び第２固定接点１８と接触する第２可動接点２４を備える可動アーム２６とを含む。
【００１４】
可動アーム２６は、第１可動接点２２が付着され弾性力を有する第１可動アーム２８と、第２可動接点２４が付着された第２可動アーム２６とに分けられる。平常時、第１接点１６、２２と第２接点１８、２４とは相互電気的に連結されており、第１接点１６、２２間の抵抗値が第２接点１８、２４間の抵抗値より小さいので、殆どの電流は第１接点１６、２２及び第１可動アーム２８を通じて流れる。
【００１５】
線路に短絡事故のような事故が生じて事故電流が流れると、第１固定接点１６と第１可動接点２２間で電子反発力が作用し第１可動アーム２８が上に移動することで、第１固定接点１６と第１可動接点２２が解離される。これによって、事故電流は第２固定接点１８及び第２可動接点２４を通じて流れるようになり、第２固定接点２４に固定されている限流素子の限流作用によって事故電流が制限される。これと同時に、開閉機構部が事故電流を感知して可動アーム２６全体を上に回動させると、第２固定接点１８と第２可動接点２４間で流れていた事故電流は完全に遮断される。
【００１６】
ところが、上述した日本国特開平１０−３２６５５４に開示された遮断器は次のような問題点がある。
【００１７】
第一、遮断器の事故電流遮断過程で第１接点１６、２２の解離時発生するアークが第２固定接点１８側に駆動され得るだけでなく、第２接点１８、２4の解離時には第２固定接点１６と第２可動接点２４との間においても相当なアークが発生する。アークは、周囲の金属及び非金属材料を溶かすほどの高温を誘発するが、このようなアークによってＰＴＣ限流素子から成った第２固定接点２４が溶削・破損又は分離される恐れが高いのである。
【００１８】
第二、遮断器が投入される過程では第２接点１８、２４が先に投入され、その後、第１接点１６、２２が投入されるが、このような遮断器投入過程においても第２接点１８、２４間でアークが発生する。従って、遮断器の投入過程でも発生されたアークによりＰＴＣ限流素子から成った第２固定接点２４が溶削・破損または分離される恐れがある。
【００１９】
第三、第２固定接点２４が一般の接点材料に比べて強度が低いＰＴＣ限流素子から成っていて、すぐ変形及び破損する恐れがある。また、接点自体をＰＴＣ限流素子で構成すると、遮断器の機械的寿命はもちろん電気的寿命まで短縮するという短所がある。
【００２０】
第四、第１接点１６、２２間の接触抵抗値は第２接点１８、２４間の接触抵抗値に比べて小さいべきであるが、第２接点１８、２４間の接触抵抗値が第１接点１６、２２間の接触抵抗値に比べて相対的に大きすぎると、第１接点１６、２２が先に解離されても第２接点１８、２４に事故電流がうまく転換されない。
【００２１】
上記日本国特許文献の遮断器は第２固定接点１８をＰＴＣ限流素子で構成しているが、このような場合、第２固定接点１８と第２可動接点２４間の接触抵抗値が大きくなり、第１接点１６、２２が解離されても事故電流の流れが第２接点１８、２４則にうまく転換されない恐れがある。
【００２２】
第五、一般の接点材料の場合、固定アーム２０及び可動アーム２６にブレージングを用いて付着する。ところが、第２固定接点１８はＰＴＣ限流素子から成っているので、ブレージングを用いた接点付着が不可能である。
【００２３】
第六、第１可動アーム２８は弾性力が大きい金属から成る。従って、事故電流の発生のとき、第１可動アーム２８に付着された第１可動接点２２及び第１固定接点１６が電子反発力により先に解離されても、第１可動アーム２８の弾性力によって第１可動アーム２８がすぐ再投入される場合が発生して事故電流を十分に制限させることが出来ない場合もある。
【特許文献１】米国特許第２６３９３５７号公報
【特許文献２】米国特許第４８７８０３８号公報
【特許文献３】米国特許第５６２９６５８号公報
【特許文献４】特開平１０−３２６５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
従って、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために創案されたものであって、ＰＴＣ限流素子の劣化を防ぐことができ、先に解離されたスイッチの再投入が防止され、ＰＴＣ限流素子則への容易な事故電流転換が可能な順次トリップ遮断器を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の技術的な課題を達成するための本発明の一側面によるＰＴＣ限流素子を用いた順次トリップ遮断器は、第１固定接点及び第１可動接点から構成される第１スイッチと、第２固定接点及び第２可動接点から構成され、上記第１スイッチと並列に連結された第２スイッチと、上記第２スイッチとは直列に、上記第１スイッチとは並列に連結され、事故電流発生のとき、第１スイッチ側から第２スイッチ側にと分流された電流が通電されるＰＴＣ限流素子と、上記第１及び第２可動接点が所定距離隔てられて設けられ、第１及び第２可動接点を駆動させて上記第１及び第２スイッチを開閉させる可動アームと、正常負荷電流モードで第１固定接点側への電流の通電をガイドする第１固定アーム導体部、及び事故電流モードで上記ＰＴＣ限流素子を介して第２固定接点側への電流の通電をガイドする第２固定アーム導体部を備える固定アームと、及び上記可動アームの投入方向への駆動によって第１及び第２スイッチが投入される過程で第２スイッチを弾性付勢させ、上記可動アームのトリップ方向への駆動時、第２スイッチの弾性付勢の解除にかかる時間を用いて第１及び第２スイッチを順次トリップさせる順次トリップ手段とを含む。
【００２６】
本発明の一実施形態によると、上記の第１及び第２固定接点は、各々これら接点にまで延長されて第１及び第２固定アーム導体部上に備えられるが、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記量角度の相対的な差に比例して第２スイッチを弾性付勢させる第２固定アーム導体部の幾何学的構造である。
【００２７】
本発明の他の実施形態によると、上記第１及び第２固定接点は各々これら接点まで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられるが、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して第２固定接点が備えられた第２固定アーム導体部の一部を所定回転軸を中心として弾性的に回転させて、第２スイッチを弾性付勢させるトーションスプリングである。
【００２８】
本発明のさらに他の実施形態によると、上記第１及び第２固定接点は各々これら接点まで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられるが、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、上記可動アームには圧縮スプリングを実装したガイドハウジングが備えられ、上記第２可動接点はその一側面が上記圧縮スプリングに対面し、他側面は外部に露出して第２固定接点と対向するように上記ガイドハウジングに収納され、上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例した第２可動接点の引退により、第２スイッチを弾性付勢させる圧縮スプリングである。
【００２９】
本発明のさらに他の実施形態によると、上記可動アームは弾性変形が可能な屈曲部を備え、上記第１及び第２固定接点は、各々これら接点まで延長された第１及び第２固定アーム導体部上に備えられ、上記第２可動接点は上記屈曲部に備えられ、上記第１及び第２スイッチがトリップされた状態で、第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きく、上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して弾性変形され、第２スイッチを弾性付勢させる上記屈曲部である。
【００３０】
望ましく、本発明による遮断器は、事故電流発生のとき、所定レベル以上の事故電流を感知し予め定められた時間内に第２スイッチをトリップするための回転力を可動アームに提供する可動アーム回動手段をさらに含む。このような場合、可動アームの回転メカニズムは、事故電流発生の際、第１固定接点と第１可動接点間で発生される電子反発力と上記可動アーム回動手段が提供する回転力を含む。そして、上記第２スイッチは上記可動アームの回転軸を中心として上記第１スイッチより外側に配置される。
【００３１】
望ましく、上記第１固定アーム導体部は、第１スイッチの両接点周囲の電流方向が相対的に反対方向になるように電気電導路を提供する。それから、上記第２固定アーム導体部は第２スイッチの両接点周囲の電流方向が相対的に反対方向になるようにする電気電導路を提供する。
【００３２】
上記技術的課題を達成するための本発明の他の側面によるＰＴＣ限流素子を用いた順次トリップ遮断器は、第１固定接点及び第１可動接点から構成された第１スイッチと;第２固定接点及び第２可動接点から構成されて上記第１スイッチと直列に連結された第２スイッチと、回転軸を中心として所定距離隔てられて相互対向するように配置された上記第１及び第２可動接点を備え、回転メカニズムにより上記第１及び第２可動接点を互いに反対方向に角運動させて上記第１スイッチ及び第２スイッチを開閉させる可動アームと、上記第１及び第２固定接点を各々備える第１及び第２固定アームと、上記第１スイッチとは並列に、上記第２スイッチとは直列に連結されて、事故電流発生のとき、第１スイッチ側から第２スイッチ側に分流された電流が通電されるＰＴＣ限流素子と、上記可動アームの投入方向への回動によって第１及び第２スイッチが投入される過程で第２スイッチを付勢させ、上記可動アームのトリップ方向への回動のとき、第２スイッチの弾性付勢解除にかかる時間を用いて第１及び第２スイッチを順次トリップさせる順次トリップ手段とを含む。
【００３３】
望ましく、上記第１び第２スイッチがトリップされた状態で、第１接点間の角度が第２接点間の角度より大きい。
【００３４】
望ましく、上記順次次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して弾性変形されて第２スイッチを弾性付勢させる上記第２固定アームの幾何学的構造である。
【００３５】
代案として、上記順次トリップ手段は、第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例して第２固定接点が備えられた第２固定アームの一部を所定回転軸を中心として弾性的に回転させて第２スイッチを弾性付勢させるトーションスプリングである。
【００３６】
他の代案として、上記第２可動接点が備えられる可動アームの地点に圧縮スプリングを実装したガイドハウジングが備えられ、上記第２可動接点はその一側面が上記圧縮スプリングに対面し、他側面は外部に露出して第２固定接点と対向するように上記ガイドハウジングに収納され、上記順次トリップ手段は第１及び第２スイッチが投入されたとき、上記両角度の相対的な差に比例した第２可動接点の後退により第２スイッチを弾性付勢させる圧縮スプリングで構成される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、ＰＴＣ限流素子をアークが発生される接点から隔てられるように配置し、アークエネルギーの相当部分をＰＴＣ限流素子の発熱を通じて消耗するため、遮断器の投入及び順次トリップ動作の際、アークによる限流素子の劣化を防ぐことができる。
【００３８】
本発明のほかの側面によると、ＰＴＣ限流素子を用いて接点を構成しないので第２固定接点と第２可動接点の接触抵抗が高くない。従って、事故電流の遮断動作の際、事故電流が第２スイッチ側へ容易に転換される。
【００３９】
本発明のさらに他の側面によると、第１スイッチが解離されると、順次トリップ手段が提供する第２スイッチの弾性付勢状態が解除されると同時に、第１固定接点と第１可動接点間には所定の間隙が生じる。従って、本発明は、第１スイッチが解離された以後に再投入される問題があった従来の技術とは異なって、第１スイッチの再投入の恐れが全くないので遮断器の信頼性を極大化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、添付された図面を参照しながら本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び請求範囲に用いられる用語や単語は通常的や辞典的な意味で限定して解釈されてはいけなく、発明者は自らの発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づいて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈されるべきである。従って、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
【００４１】
第１の実施の形態：
図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態による遮断器の詳細な構成と共に、遮断器の投入状態、第１スイッチのトリップ状態、及び第１/第２スイッチのトリップ状態を各々示している。
【００４２】
本発明の第１の実施の形態による遮断器は、図１に示されたように、大別して、固定アーム４０と可動アーム５０で構成される。固定アーム４０は、一端が線路の電源側と電気的に連結される固定アームブース４２、固定アームブース４２に付着されたＰＴＣ限流素子４４、第１固定接点４６、第１固定接点４６が付着されて第１固定接点４６側への電流通電をガイドする第１固定アーム導体部４８、第２固定接点５２、及び第２固定接点５２が付着されて第２固定接点５２側への電流通電をガイドする第２固定アーム導体部５４を含む。
【００４３】
上記第２固定アーム導体部５４は、弾性変形による弾性付勢を提供することのできる幾何学的構造を有する。図面に示されたように、上記幾何学的構造は「Ｌ」字状である。しかし、本発明がこれに限らない。上記第２固定アーム導体部５４は弾性変形が可能な金属、例えば銅、黄銅などの材質から成った板状の金属で構成する。第１固定アーム導体部４８の材質は第２固定アーム導体部５４と実質的に同様である。
【００４４】
可動アーム５０は、一端が線路の負荷側と電気的に連結する可動アームブース５６と、可動アームブース５６に所定距離隔てられて付着された第１可動接点５８及び第２可動接点６０を含む。ここで、上記第１固定接点４６と第１可動接点５８とは第１スイッチを、第２固定接点５２と第２可動接点６０とは第２スイッチを構成する。望ましくは、可動アームブース５６は銅、黄銅などの材質の板状金属で構成する。そして、第１固定接点４６及び第２固定接点５２と、第１可動接点５８及び第２可動接点６０はＡｇＣｄＯ、ＡｇＣ、ＡｇＷＣのように耐アーク特性に優れた板状の金属切片で構成する。
【００４５】
上記可動アーム５０は、上記第１及び第２可動接点５８、６０をトリップ方向Ａ(図３参照)または投入方向Ｂ(図３参照)に駆動させて第１スイッチと第２スイッチを開閉する。望ましくは、上記可動アーム５０は回転メカニズムによって駆動される。このために、可動アーム５０の右側部分は図示しない可動アーム回動手段に結合されて回転される。しかし、本発明がこれに限るわけではない。
【００４６】
可動アーム回動手段には、本発明が属する技術分野でよく知られているＭＣＣＢ(Ｍｏｌｄｅｄ Ｃａｓｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ)に採用される可動アーム回動手段がそのまま採用できる。可動アーム回動手段は、遮断器の投入状態で第１スイッチ及び第２スイッチに接圧力を印加して予め定められた所定レベル以上の事故電流が検知されると、予め定められた時間以内に事故電流を遮断させるため、可動アーム５０に回転力を印加する。
【００４７】
ＰＴＣ限流素子４４の一端は、固定アームブース４２と連結され、他側の端は第２固定アーム導体部５４及び第２固定接点５２と電気的に連結される。従って、ＰＴＣ限流素子４４は第１及び第２スイッチから相当な距離を確保することができる。このことによって、遮断器による事故電流の遮断または遮断器の再投入の際、第１及び第２スイッチから生じるアークがＰＴＣ限流素子４４に及ぶ影響を最小化することができる。
【００４８】
上記ＰＴＣ限流素子４４は、本発明が属する技術分野でよく知られているように、板状のＰＴＣ物質層４４ａを挟んで上下電極４４ｂ、４４ｃが対向している構造を有する。望ましくは、上記ＰＴＣ物質層４４ａは、結晶性高分子樹脂と電導性物質の粒子とを含み、２５℃での比抵抗が１Ωcm以下であり、事故電流発生のとき、比抵抗が１０Ωcm以上に増加する非線形的な抵抗特性を有する。しかし、本発明がこれに限るわけではない。上記の上下電極４４ｂ、４４ｃはアルミニウム、銀、銅などの材質から成った金属板で構成する。
【００４９】
図１に示されたように、本発明の第１の実施の形態による遮断器が平常時の投入状態にあると、第１固定接点４６は、第１可動接点５８と電気的に接触されており、第２固定接点５２は、第２可動接点６０と電気的に接触されるように接圧される。このことにより、第１スイッチとＰＴＣ限流素子４４とは並列に、第２スイッチとＰＴＣ限流素子４４とは直列に連結される。
【００５０】
一方、第２接点５２、６０が接圧される理由は、図３に示されたように、第２固定接点５２と第２可動接点６０間の角度θ２が第１固定接点４６と第１可動接点５８間の角度θ１より相対的に小さく、第２固定アーム導体部５４が弾性変形が可能な幾何学的構造を有しているため、図１に示されたように、可動アーム５０が回転して第１及び第２スイッチが投入されると、第２固定アーム導体部５４が弾性変形されることで、第２スイッチが弾性付勢されるからである。ここで、上記角度は、二つの接点表面から出発された延長線が会う地点を基準とした接点間の角距離である。第２スイッチの弾性付勢の程度は上記角度の差「θ1-θ2」に比例する。
【００５１】
上記のように、第２スイッチが弾性付勢されると、事故電流発生のとき、第１及び第２スイッチがトリップされる時点が変わり、その結果、第１及び第２スイッチの順次的なトリップが行われる。これに対する具体的な内容は後述する。このように、第２スイッチを弾性付勢させて第１及び第２スイッチの順次的なトリップを誘発する構成要素を、以下「順次トリップ手段」と称することにする。第１の実施の形態で、順次トリップ手段は、弾性変形が可能な第２固定アーム導体部５４の幾何学的構造になるのである。
【００５２】
図１に示されたように、遮断器が投入状態にあると、電流の流れる経路としては、固定アームブース４２/第１固定アーム導体部４８/第１固定接点４６/第１可動接点５８/可動アームブース５６から成る第１経路Ｉと、固定アームブース４２/ＰＴＣ限流素子４４/第２固定アーム導体部５４/第２固定接点５２/第２可動接点６０から成る第２経路ＩＩとがある。ところが、ＰＴＣ限流素子４４が初期抵抗値を有するので殆どの平常時の負荷電流は第１経路Ｉを通じて流れる。よって、第２経路ＩＩには微細な電流のみが流れ、その結果、ＰＴＣ限流素子４４の発熱による電力損失を最少化することができる。
【００５３】
本発明の遮断器は限流特性を有する。このような限流特性は、より迅速な接点の解離を前提とする。即ち、線路に事故電流が発生すると、遮断器は逸早く事故の発生を感知して自動的に接点が解離される動作を遂行すべきである。このために、遮断器は、接点間で生じる電子反発力を用いるのである。電子反発力は二つの形態で発生される。
【００５４】
第一の形態の電子反発力は、第１固定接点４６及び第１可動接点５８、そして第２固定接点５２及び第２可動接点６０間で発生する。遮断器の投入状態で、各接点４６、５２、５８、６０は適当な接圧力により電気的に接続されている。もちろん、第２固定アーム導体部５４が弾性付勢されているので、第２接点５２、６０間の接圧力が第１接点４６、５８間の接圧力より大きい。
【００５５】
各接点４６、５２、５８、６０は人の目で見たときは、接点と接点とが互いに完全に触れ合っていて触れ合う部分が電気的にうまく連結されているように見える。しかし、実際には、図１６に示されたように二つの接点間に一部だけが互いに電気的に連結された、即ち、「ａ-ｓｐｏｔ」という接点が生じる。この「ａ-ｓｐｏｔ」の面積は二つの接点間の接触抵抗及び接触反発力を決定するが、主に接圧力と接点材料の界面特性などで決められる。接点間の界面で「ａ-ｓｐｏｔ」が生じると、二つの接点間の電流経路は図１６の矢印のように「ａ-ｓｐｏｔ」に相対的に密集するようになり、その結果、二つの接点間では反発力が発生するのである。
【００５６】
第二の形態の電子反発力は、第１及び第２スイッチ周囲に形成される磁界の方向に係わるのである。即ち、第１固定接点４６及び第１可動接点５８、そして第２固定接点５２及び第２可動接点６０周囲の電流方向が相対的に反対になるとフレミングの左手法則に従って接点間界面で電子反発力が発生する。このために、本発明は、図１７に示されたように、固定アーム導体部４８、５４の屈曲部Ｋで固定接点４６、５２側への方向が、可動接点５８、６０側から可動アーム５０の回転軸への方向と互い反対になるように電気伝導路を配置する。そうすると、フレミングの左手法則により第１接点４６、５８間及び第２接点５２、６０間に電子反発力が発生する。
【００５７】
それでは、本発明の第１の実施の形態による遮断器の順次トリップ動作を詳しく説明する。まず、図１に示されたように、遮断器が投入された状態では、可動アーム回動手段に備えられている接圧スプリングによって可動アーム５０が第１及び第２スイッチを押えるようになる。このとき、第２スイッチは、順次トリップ手段である第２固定アーム導体部５４の幾何学的構造の弾性変形によって弾性付勢状態になる。そして、遮断器が投入された線路に通常の負荷電流のみが流れると、第１スイッチ及び第２スイッチの接点間界面で電子反発力が発生されても可動アーム５０に印加される接圧スプリングの力を克服することができない。従って、可動アーム５０は上方に持ち上げられない。
【００５８】
ところが、遮断器が設けられた線路に事故が発生して事故電流が流れ始まると、電子反発力の大きさは電流の自乗に比例して増加する。そうするうちに、電子反発力の力が可動アーム回転手段の接圧スプリングの力を圧倒する瞬間、可動アーム５０は、上に持ち上げられるようになる。このことにより、図２に示されたように、第１固定接点４６と第１可動接点５８とが１次的に解離されると同時に、第２スイッチの弾性付勢状態が解除されて第２固定接点５２と第２可動接点６０のみが電気的に連結された状態になる。第２スイッチの弾性付勢状態が解除される短い時間の間、第１スイッチはトリップ状態を、第２スイッチは投入状態を維持する。そして、このような過程で、第１接点４６、５８間には所定の間隙が形成されることで、第１スイッチの再投入が源泉的に防止される。
【００５９】
第１スイッチがトリップされる瞬間、第１経路Ｉに殆ど流れていた事故電流は、第２経路ＩＩに分流されてＰＴＣ限流素子４４に流れる。そうすると、限流素子４４は発熱し始まって温度が急速に増加する。限流素子の温度が増加し続けて臨界温度を超えると、限流素子の抵抗値が急激に増加し、事故電流を制限するようになる。
【００６０】
ＰＴＣ限流素子４４による事故電流の制限と併せて、可動アーム回動手段は第２経路ＩＩに流れる事故電流を検知する。それから、検知された電流レベルが予め定められた事故電流レベル以上であると判明されれば、図３に示されたように、予め定められた時間以内に第２固定接点５２及び第２可動接点６０が解離されるように可動アーム５０をトリップ方向Ａに回転させる。殆どは可動アーム５０に接圧力を提供している接圧スプリングの弾性付勢状態が解除されることで、可動アーム５０が回転される。
【００６１】
一方、第１固定接点４６と第１可動接点５８が解離される過程でアークが発生されるが、事故電流の殆どが第２経路ＩＩに分流されるため、アークエネルギーは大きくないだけでなく、発生されたアークは図示されていない消弧グリッドにより冷却及び分割される。また、第２固定接点５２と第２可動接点６０が解離される過程でもアークが発生されるが、事故電流のエネルギーはＰＴＣ限流素子４４の発熱によって相当消尽されたので、第２スイッチの解離過程で発生されるアークもやはり高いエネルギーを有さず、発生されたアークは消弧グリッドにより冷却及び分割される。それだけでなく、ＰＴＣ限流素子４４は第１及び第２スイッチから隔てられた位置に配置されている。従って、アークに敏感なＰＴＣ限流素子４４が遮断器の動作過程で損傷されることを效果的に防止することができる。
【００６２】
第２の実施の形態：
図４乃至図６は、本発明の第２の実施の形態による遮断器の詳細な構成と共に、遮断器の投入状態、第１スイッチのトリップ状態、及び第１/第２スイッチのトリップ状態を各々示している。
【００６３】
本発明の第２の実施の形態によると、図４に示されたように、第２垂直固定アーム導体部５４ａ及び第２水平固定アーム導体部５４ｂを回転軸６２を中心として回動可能に結合し、固定アーム導体部５４ａ、５４ｂをトーションスプリング６４を用いて弾性的に結合する。その他、第２の実施の形態の他の技術的構成は前述した第１の実施の形態と同一である。
【００６４】
第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態による遮断器においても、図６に示されたように、第１接点４６、５８間の角度θ１が第２接点５２、６０間の角度θ2より相対的に大きい。従って、遮断器が図４に示されたように投入されると、第２水平固定アーム導体部５４ｂが回転軸６２を中心として回転(反時計回り)し、トーションスプリング６４が弾性変形される。ここで、弾性変形の程度は、角度の差「θ１-θ２」に比例する。その結果、第２スイッチは弾性付勢状態に置かれる。従って、第２の実施の形態で、第１スイッチ及び第２スイッチの順次的トリップを誘発する順次トリップ手段はトーションスプリング６４になる。
【００６５】
第２の実施の形態による遮断器において、第１及び第２スイッチが順次トリップされる過程を説明すると次のようである。線路で事故電流が発生されると、第１スイッチの接点間界面で可動アーム５０が印加する接圧力より大きい電子反発力が発生して図５に示されたように、可動アーム５０が上に持ち上げられて第１スイッチがトリップされ、順次トリップ手段であるトーションスプリングの弾性変形が解除されて第２スイッチの弾性付勢状態が解除される。第２スイッチの弾性付勢状態が解除される短い時間の間、第１スイッチはトリップ状態を、第２スイッチは投入状態を維持する。第１スイッチがトリップされる瞬間、事故電流は第１経路Ｉから第２経路ＩＩに分流されて、ＰＴＣ限流素子４４によって制限される。これと併せて、可動アーム回動手段は、第２経路ＩＩの事故電流を検知して可動アーム５０を回転させることで、図６に示されたように第２スイッチを予め定められた時間以内にトリップさせる。
【００６６】
第３の実施の形態：
図７乃至図９は、本発明の第３の実施の形態による遮断器の詳細な構成と共に、遮断器の投入状態、第１スイッチトリップ状態、及び第１/第２スイッチのトリップ状態を各々示している。
【００６７】
本発明の第３の実施の形態によると、可動アーム５０の下部には図７に示されたように、内部に圧縮スプリング６６を実装し、下端部に開口６８が形成されたガイドハウジング７０が備えられる。そして、第２可動接点６０は、その一面が上記圧縮スプリング６６に面し他面は外部に露出して第２固定接点５２と対向するように上記ガイドハウジング７０内に収納される。そして、第２固定接点５２はガイドハウジング７０の上部に設けられた開口６８を通じて挿入されるように開口６８に対応する形状を有する。その他、第３の実施の形態の他の技術的構成は前述した第１の実施の形態と実質的に同一である。
【００６８】
第１の実施の形態と同様に、第３の実施の形態による遮断器の場合も、図９に示されたように、第１接点４６、５８間の角度θ1が第２接点５２、６０間の角度θ2より相対的に大きい。従って、図７に示されたように可動アーム５０を回転させて遮断器を投入すると、第２固定接点５２がガイドハウジング７０の開口６８を通じて挿入された後、第１固定接点４６と第１可動接点５８との電気的接触が行われるときまで第２可動接点６０を加圧する。そうすると、圧縮スプリング６６が可動アーム５０側に引退しながら収縮される。その結果、第１固定接点４６と第１可動接点５８との電気的接触が完了し、遮断器の投入が終ると、第２固定接点５２と第２可動接点６０の界面には接圧力が発生されて第２スイッチは両角度の差「θ１-θ２」に比例する弾性付勢状態に置かれるようになる。従って、第３の実施の形態において、第１スイッチ及び第２スイッチの順次的トリップを誘発する順次トリップ手段は圧縮スプリング６６になるのである。
【００６９】
第３の実施の形態による遮断器において第１及び第２スイッチの順次トリップ過程を説明すると、次のようである。線路で事故電流が発生されると、第１スイッチの接点間界面で可動アーム５０が印加する接圧力より大きい電子反発力が発生して、図８に示されたように可動アーム５０が上に持ち上げられて第１スイッチがトリップされ、順次トリップ手段である圧縮スプリング６６の弾性変形が解除されて第２スイッチの弾性付勢状態が解除される。第２スイッチの弾性付勢状態が解除される短い時間の間、第１スイッチはトリップ状態を、第２スイッチは投入状態を維持する。第１スイッチがトリップされる瞬間、事故電流は第１経路Ｉから第２経路ＩＩに分流されてＰＴＣ限流素子４４によって制限される。これと併せて、可動アーム回動手段は第２経路ＩＩの事故電流を検知して可動アーム５０を回転させることで、図９に示されたように第２スイッチを予め定められた時間以内にトリップさせる。
【００７０】
一方、図面に図示はしないが、第３の実施の形態の変形として第２固定接点５２を圧縮スプリングと共に第２固定アーム導体部５４に付着されたガイドハウジング(図示せず)に収納し、第２可動接点６０をガイドハウジングの上部に備えられた開口に挿入されるように、開口に対応する形状に作製して可動アーム５０の下側に付着することも可能である。このような場合、遮断器の投入過程で第３の実施の形態と逆に第２可動接点６０が第２固定接点５２を加圧させてガイドハウジング内の圧縮スプリングを第２固定アーム導体部５４側に引退させる。もちろん、第１及び第２スイッチの順次トリップメカニズムは第３の実施の形態と実質的に同一である。
【００７１】
第４の実施の形態：
図１０乃至図１２は、本発明の第４の実施の形態による遮断器の詳細な構成と共に、遮断器の投入状態、第１スイッチのトリップ状態、及び第１/第２スイッチのトリップ状態を各々示している。
【００７２】
本発明の第４の実施の形態によると、図１０に示されたように、可動アームブース５６の一側に弾性変形が可能な幾何学的構造の「⊂」字状屈曲部５７が設けられる。そして、第２可動接点６０は上記屈曲部５７の下端面に付着される。その他、第４の実施の形態の他の技術的構成は前述した第１の実施の形態と実質的に同一である。
【００７３】
第１の実施の形態と同様に、第４の実施の形態による遮断器の場合も、図１２に示されたように、第１接点４６、５８間の角度θ1が第２接点５２、６０間の角度θ2より相対的に大きい。従って、可動アーム５０を回転させて遮断器を投入すると、図１０に示されたように第２固定接点５２及び第２可動接点６０の接触が１次的に行われた後、第１固定接点４６及び第１可動接点５８の接触が２次的に行われるときまで、可動アーム５０の屈曲部５７が弾性変形される。ここで、弾性変形の程度は、上記両角度の差「θ１-θ２」に比例する。その結果、第１固定接点４６と第１可動接点５８との電気的接触が完了して遮断器の投入が終ると、第２固定接点５２と第２可動接点６０の界面には接圧力が発生されて第２スイッチは弾性付勢状態に置かれるようになる。従って、第４の実施の形態において、第１スイッチ及び第２スイッチの順次トリップを誘発する順次トリップ手段は可動アーム５０の屈曲部５７が有する幾何学的構造になる。
【００７４】
第４の実施の形態による遮断器において第１及び第２スイッチの順次トリップ過程を説明すると、次のようである。線路で事故電流が発生されると、第１スイッチの接点間界面で可動アーム５０が印加する接圧力より大きい電子反発力が発生して、図１１に示されたように、可動アーム５０が上に持ち上げられて第１スイッチがトリップされ、可動アーム５０の屈曲部５７に対する弾性変形が解除されて第２スイッチの弾性付勢状態が解除される。第２スイッチの弾性付勢が解除される短い時間の間、第１スイッチはトリップ状態を、第２スイッチは投入状態を維持する。第１スイッチがトリップされる瞬間、事故電流は第１経路Ｉから第２経路ＩＩに分流されてＰＴＣ限流素子４４によって制限される。これと併せて、可動アーム回動手段は、第２経路ＩＩの事故電流を検知して可動アーム５０を回転させることで、図１２に示されたように第２スイッチを予め定められた時間以内にトリップさせる。
【００７５】
一方、詳述した本発明の第３及び第４の実施の形態において、第２スイッチが弾性付勢状態に置かれる過程で、場合によっては第２固定アーム導体部５４もある程度弾性変形できるということが理解されるべきである。
【００７６】
第５の実施の形態：
図１３乃至図１５は，本発明の第５の実施の形態による遮断器の詳細な構成と共に、遮断器の投入状態、第１スイッチのトリップ状態、及び第１/第２スイッチのトリップ状態を各々示している。
【００７７】
本発明の第５の実施の形態によると、図１３に示されたように、第１固定アーム７２及び第２固定アーム７４は可動アーム７６を基準として相互対向する位置に配置される。第１固定アーム７２と第２固定アーム７４は弾性変形が可能な幾何学的構造を有する。望ましくは、幾何学的構造は図面に示されたように「⊂」字状または「⊃」字状である。しかし、本発明はこれに限らない。第１固定接点４６及び第２固定接点６０は各々第１固定アーム７２及び第２固定アーム７４に付着される。
【００７８】
可動アーム７６は図示されていない可動アーム回動手段により回転軸７８を中心として投入方向Ａまたはトリップ方向Ｂに回転される。上記可動アーム回転手段は、遮断器が投入状態にあるとき、接圧スプリングによる接圧力を第１及び第２スイッチに印加する。第１可動接点５８及び第２可動接点５２は、可動アーム７６の回転軸７８を基準として相互対向し、第１固定接点４６及び第２固定接点６０側に対向する位置に付着される。ＰＴＣ限流素子４４は、第１固定接点４６及び第１可動接点５８から成った第１スイッチとは並列に、第２固定接点６０及び第２可動接点５２から成った第２スイッチとは直列に接続される。
【００７９】
第５の実施の形態による遮断器の場合、図１５に示されたように、第１接点４６、５８間の角度θ１が第２接点５２、６０間の角度θ２より相対的に大きい。従って、可動アーム７６を投入方向Ａに回転させて第１及び第２スイッチを投入すると、図１３に示されたように、第２固定アーム７４が弾性変形される。ここで、弾性変形の程度は、上記両角度の差「θ１-θ２」に比例する。遮断器の投入が終ると、第２固定接点６０と第２可動接点５２との界面には接圧力が発生されて第２スイッチは弾性付勢状態に置かれるようになる。従って、第５の実施の形態において、第１スイッチ及び第２スイッチの順次的トリップを誘発する順次トリップ手段は第２固定アーム７４の弾性変形が可能な幾何学的構造になるのである。
【００８０】
第５の実施の形態よる遮断器において第１及び第２スイッチの順次トリップ過程を説明すると次のようである。線路で事故電流が発生されると、第１スイッチの接点間界面で可動アーム７６が印加する接圧力より大きい電子反発力が発生して、図１４に示されたように可動アーム７６が上に持ち上げられて、第１スイッチがトリップされ、第２固定アーム７４の弾性変形が解除されて第２スイッチの弾性付勢状態が解除される。第２スイッチの弾性付勢状態が解除される短い時間の間、第１スイッチはトリップ状態を、第２スイッチは投入状態を維持する。第１スイッチがトリップされる瞬間、事故電流はＰＴＣ限流素子４４側に分流される。これと併せて、可動アーム回動手段は、事故電流を検知して可動アーム７６をトリップ方向Ｂに回転させることで、図１５に示されたように第２スイッチを予め定められた時間以内にトリップさせる。
【００８１】
一方、図面に図示はしないが、第５の実施の形態の変形として、第２固定アーム７４は図４に示されたようにトーションスプリングにより弾性変形される構造を有することができる。代案として、第２可動接点５２を図７に示されたように圧縮スプリングと共にガイドハウジング内に実装し、遮断器の投入過程でガイドハウジングの開口に相応する形状を有する第２固定接点６０によって圧縮スプリングが圧縮されて第２スイッチが弾性付勢状態に置かれるようにすることもできる。
【００８２】
以上のように、本発明は、たとえ限定されたの実施の形態と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野において通常の知識を有した者によって本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上説明したように本発明においては、ＰＴＣ限流素子の劣化を防ぐことができ、先に解離されたスイッチの再投入が防止され、ＰＴＣ限流素子則への容易な事故電流転換が可能なので、この技術分野で十分に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による遮断器の投入状態を示した側面図である。
【図２】同実施の形態による遮断器の第１スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図３】同実施の形態による遮断器の第１/第２スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による遮断器の投入状態を示した側面図である。
【図５】同実施の形態による遮断器の第１スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図６】同実施の形態による遮断器の第１/第２スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態による遮断器の投入状態を示した側面図である。
【図８】同実施の形態による遮断器の第１スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図９】同実施の形態による遮断器の第１/第２スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による遮断器の投入状態を示した側面図である。
【図１１】同実施の形態による遮断器の第１スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図１２】同実施の形態による遮断器の第１/第２スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態による遮断器の投入状態を示した側面図である。
【図１４】同実施の形態による遮断器の第１スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図１５】同実施の形態による遮断器の第１/第２スイッチのトリップ状態を示した側面図である。
【図１６】接点間界面で発生される電子反発力の原理を説明する概念図である。
【図１７】フレミングの左手法則によって発生される電子反発力の原理を説明する概念図である
【図１８】従来技術による順次トリップ方式の事故電流遮断の概念を示す回路図である。
【図１９】従来技術による順次トリップ方式の遮断器の構成を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００８５】
４０    固定アーム
４４    ＰＴＣ限流素子
４６    第１固定接点
４８    第１固定アーム導体部
５０    可動アーム
５２    第２固定接点
５４    第２固定アーム導体部
５７    屈曲部
５８    第１可動接点
６０    第２可動接点
６４    トーションスプリング
６６    圧縮スプリング
７０    ガイドハウジング
７２    第１固定アーム
７４    第２固定アーム
７６    可動アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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