(57)【要約】【課題】回路の極性に関係なく回路遮断器の接点間のアークを抑止するように機能し、かつ回路遮断器の複雑さおよびコストを著しく増大させないアーク消弧器を有する回路遮断器を提供する。【解決手段】回路遮断器は、回路遮断器内の接点のそれぞれの近くに配置されている２つの永久磁石140, 144を含み、接点間で生じたアークを、印加されるＤＣ電圧の極性に応じて、第１のアーク消弧器152または第２のアーク消弧器156のいずれかに向かって変位させるように設計されている。【選択図】図１
2019096601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電圧回路遮断器であって、
第１端部と第２端部とを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている固定接点アームと、
前記固定接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている固定接点と、
前記固定接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されており、固定磁場を発生させる固定磁石と、
第１端部と第２端部とを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている可動接点アームと、
前記可動接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている可動接点と、
前記可動接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されており、可動磁場を発生させる可動磁石と、
前記固定磁場と前記可動磁場とが互いに対して加成的であり、
前記可動接点アームは、前記可動接点が閉位置で前記固定接点に物理的に接触し、前記可動接点が開位置で前記固定接点に物理的に接触しないように、線形の経路に沿って変位可能であり、
前記固定接点アームの前記第１端部の下に配置されている第１のアーク消弧器と、
前記固定接点アームの前記第２端部の下に配置されている第２のアーク消弧器と、を備え、
前記固定接点と前記可動接点との間にアークが発生すると、前記磁場がアークを前記接点から離して、前記固定接点アームおよび前記可動接点アームの方へ、前記ＤＣ電圧の極性に応じて前記第１または第２のいずれかのアーク消弧器に向かって促す、ＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２】
前記第１のアーク消弧器から前記可動接点アームおよび前記第２のアーク消弧器まで延びている下側アークランナをさらに備える、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項３】
前記可動接点アームは前記下側アークランナに連結されている、請求項２に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項４】
前記可動接点アームの前記第１端部および第２端部は、前記下側アークランナに向かって下向きに延びており、前記下側アークランナは、上向きに延びている少なくとも２つの部分を含み、前記少なくとも２つの部分は、前記可動接点が前記開位置に移行するときに前記可動接点アームの前記端部が前記アークランナの前記少なくとも２つの部分に接近するように前記可動接点アームの前記２つの端部に対応する、請求項２に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項５】
前記固定接点アームは、第１平面上に第１端部と、第２平面上に中央部とを有して形成されており、前記第１平面は前記第２平面とは異なる、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項６】
前記固定接点アームは第３平面上に第２端部を有し、前記第３平面は前記第１平面および第２平面とは異なる、請求項５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項７】
前記固定接点アームは、近位端部と、前記固定接点アームの前記第１端部に向かって長手方向に延びている遠位端部とを有する切欠部を備えている、請求項６に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項８】
前記固定接点アームは近位端部と遠位端部とを有する中央ピースを備え、前記中央ピースの前記近位端部は前記カットアウトの前記近位端部に装着されて、前記中央ピースの前記遠位端部は前記カットアウトの前記遠位端部に向かって延びている、請求項７に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項９】
前記中央ピースの前記遠位端部は前記第３平面上にある、請求項８に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１０】
前記中央ピースは前記第１のアーク消弧器の最上部アークプレートを形成している、請求項８に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１１】
前記固定接点アームの前記第１端部は、前記回路遮断器に入力されるＤＣ電力源に連結されるようになされたライン端子で終端している、請求項１０に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１２】
前記中央ピースと前記固定接点アームの前記第２端部とが同一平面上にある、請求項１０に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１３】
前記第１のアーク消弧器は、互いに離間して鉛直方向に積層されている複数のアークプレートを備える、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１４】
前記アークプレートはＵ字形として形成されており、各アークプレートが、前記接点に向かって延びている２本の脚部を有する、請求項１３に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１５】
前記可動接点に連結されている入力を有する過電流測定装置をさらに備える、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１６】
前記過電流測定装置の出力に連結されている負荷端子をさらに備える、請求項１５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１７】
前記回路遮断器の前記要素を収めるハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、その頂部から延びているとともにリンク機構を介して前記過電流測定デバイスと前記可動接点アームとに連結されているハンドルを有する、請求項１５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１８】
前記ハウジングはＤＩＮレールに着脱自在に接続可能であるように構成されている、請求項１７の回路遮断器。
【請求項１９】
ＤＣ回路遮断器であって、
（ａ）第１端部と、第２端部と、細長いカットアウトと、前記細長いカットアウトの近位端部に装着されており、前記カットアウトの遠位端部に向かって延びている中央ピースであって、前記第２端部と同一平面上にある、中央ピースと、を有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている固定接点アームと、
（ｂ）前記固定接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている固定接点と、
（ｃ）前記固定接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されており、固定磁場を発生させる固定磁石と、
（ｄ）第１端部と第２端部とを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている可動接点アームと、
（ｅ）前記可動接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている可動接点と、
（ｆ）前記可動接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されており、可動磁場を発生させる可動磁石と、を備え、
（ｇ）前記中央ピースの下に配置されている第１のアーク消弧器と、
（ｈ）前記固定接点アームの前記第２端部の下に配置されている第２のアーク消弧器と、を備え、
前記可動接点アームは、前記可動接点が閉位置で前記固定接点に物理的に接触し、前記可動接点が開位置で前記固定接点に物理的に接触しないように、線形経路に沿って変位可能である、ＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２０】
前記第１のアーク消弧器から前記第２のアーク消弧器まで延びている下側アークランナをさらに備える、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２１】
前記可動接点アームは前記下側アークランナに連結されている、請求項２０に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２２】
前記固定接点アームは、第１平面上に第１端部と、第２平面上に中央部とを有して形成されており、前記第１平面は前記第２平面とは異なる、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２３】
前記固定接点アームは第３平面上に第２端部を有し、前記第３平面は前記第１平面および第２平面とは異なる、請求項２２に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２４】
前記固定接点アームの前記第１端部は、前記回路遮断器に入力されるＤＣ電力源に連結されるようになされたライン端子で終端している、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２５】
前記中央ピースは前記第１のアーク消弧器の最上部アークプレートを形成している、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２６】
前記第１のアーク消弧器は、互いに離間して鉛直方向に積層されている複数のアークプレートを備える、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２７】
前記アークプレートはＵ字形として形成されており、各アークプレートが、前記接点に向かって延びている２本の脚部を有する、請求項２６に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２８】
前記可動接点に連結されている入力を有する過電流測定デバイスと、前記過電流測定装置の出力に連結されている負荷端子とをさらに備える、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２９】
前記回路遮断器の前記要素を収めるハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、その頂部から延びているとともにリンク機構を介して前記過電流測定デバイスと前記可動接点アームとに連結されているハンドルを有する、請求項２７に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項３０】
前記ハウジングはＤＩＮレールに着脱自在に接続可能であるように構成されている、請求項２９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、一般に電気機器の保護に関し、より具体的には、回路遮断器を通る電流の極性に関係なく電気アークを迅速に消弧するように構成されているアーク消弧構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器は、電気回路を開き、電流を遮断するために使用される電気コンポーネントである。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る。すなわち、接点が互いに電気的に接触していて、それらの接点の間に電気を流すことを意味する閉状態、または、接点が互いに電気接触せずに、電気の流れを妨げることを意味する開状態のいずれかである。スイッチは、コンピュータのキーボードボタンなどのシステムに制御信号を提供するために、または光スイッチなどの回路の電力流を制御するために、直接操作してもよい。
【０００３】
回路遮断器の別の例は、回路ブレーカである。回路ブレーカは、たとえば、電線を通して流れる電流の量を制限するために、電気パネルで使用してもよい。回路ブレーカは、たとえば、過負荷、地絡事故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る。電線に電力サージなどの故障状態が発生すると、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」位置に切り替わり、そのブレーカを通る電力の流れが遮断される。回路ブレーカは、一般に、電線を通して送られる電流の量を電線が損傷しないレベルに制限することによって、電線を保護するために設けられる。回路ブレーカは、過剰な電流を引き込む可能性のあるデバイスの破壊も防ぐことができる。
【０００４】
標準的な回路ブレーカは、電力源に接続されている端子（電力会社の変圧器の二次側に電気的に接続されている送電線など）と、ブレーカによる保護が意図される電線に電気的に接続されている第２端子とを有する。従来、これらの端子はそれぞれ、「ライン」および「負荷」と呼ばれている。ラインは、ときに回路ブレーカの入力と呼ばれる。負荷は、ときに回路ブレーカの出力と呼ばれ、電力を受電する電気回路とコンポーネントとに接続する。
【０００５】
たとえば、１台の空調機など、保護される個々のデバイスを回路ブレーカに直接接続してもよい。あるいは、回路ブレーカはまた、さまざまな電気コンセントを介して回路に接続されてもよい複数のデバイスに給電する電線を保護するために使用してもよい（例、室内のさまざまなデバイスがそれぞれ、同じ回路ブレーカによって給電される同じ回路上のコンセントに全部差し込まれている）。
【０００６】
回路ブレーカは、ヒューズの代わりとして使用することができる。しかし、１度過電流の状況で作動して開くと交換しなければならないヒューズと異なり、回路ブレーカは、（手動または自動のいずれかで）「リセット」して動作を再開させることができる。ヒューズは、回路ブレーカと同様の役割を果たすが、回路ブレーカの方が使いやすく、通例、サービスおよび動作がより安全である。
【０００７】
ヒューズが飛ぶときの状況と異なり、回路ブレーカがトリップするときは、電気パネルを見てどのブレーカのハンドルが「トリップ」位置にあるかに注意することによって、遮断した回路に給電しているのがどの回路ブレーカかを判断するのは比較的簡単である。そして、このブレーカを単に「オフ」位置に移動して（これにより回路ブレーカがリセットされる）から、「オン」位置に移動するだけで、電力が再開する。
【０００８】
一般に、単極回路遮断器は、ハウジングの内部に配置されている２つの接点を有する。第１接点は固定であり、ラインまたは負荷のいずれかに接続されていてもよい。第２接点は第１接点に対して可動であるので、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接点と第２接点との間に隙間が存在するようになる。
【０００９】
前述の回路遮断器の問題は、通電されている接点が負荷下にある間に開くときに生じる。接点が分離して閉位置から開位置に移動すると、またはその逆のことが起こると、接点間の隙間に電気アークが形成されることがある。電気アークとは、２点間の空気中の気体をイオン化する電流によって生じる、２点間のプラズマ放電である。
【００１０】
接点の移行中のアーク発生は、回路遮断器の動作に悪影響を与え、さらには安全を脅かす状況を生みかねない、望ましくない影響を生じさせる。また、これらの悪影響は、回路遮断器の機能性に対して悪影響を与えかねない。
【００１１】
考えられる影響の１つは、アークが回路遮断器の内部の物体および／または周りの物体を短絡させることがあり、損傷を引き起こし、出火するまたは安全を脅かす状況の可能性を呈することである。
【００１２】
アーク発生の別の影響は、アークエネルギーが接点自体を損傷させて、何らかの物質を微小粒子状物質として空中に放出させることである。接点から溶け出したデブリは、回路遮断器の機構の中に移動するかまたは投げ込まれかねず、機構を破壊するかまたはその作動寿命を短縮させる。
【００１３】
アーク発生のさらに別の影響は、アークの極めて高い温度（摂氏数万度）によるもので、これは、オゾン、一酸化炭素および他の危険な化合物を発生させる、周囲の気体分子に衝突しかねない。アークは、周囲の気体をイオン化することもあり、代替伝導路を作る可能性がある。
【００１４】
これらの有害な影響のため、前述の状況を防ぐためにアークを迅速に抑制または消去することが非常に重要である。アーク消去のための改良されたさまざまな手法が知られている。たとえば、カーリング・テクノロジーズ・インク（Carling Technologies, Inc.）に付与された特許文献１および特許文献２は、さまざまな方法でアークをアークスプリッタに誘導するための電磁場の使用に関する。
【００１５】
しかし、アークを移動させるために電磁場を発生させるには電力の使用が必要であり、デバイスに熱が発生する。これらの不利な問題を避けるために、電気を供給する必要なく磁場を発生させる永久磁石を回路遮断器に組み込むことが考えられている。しかし、永久磁石は、磁石に対して固定方向を有する磁場を発生させる。このため、永久磁石を使用してアークをアーク経路に誘導するための公知の解決策は、回路の極性に依存する。これは、固定永久磁石によって発生させられる磁場が、固定された方向をもつためである。このように、アークを経路に磁気的に誘導するための機構は、電流が回路遮断器を流れている方向に依存する。
【００１６】
特許文献３は、ＤＣ電圧で使用されるように設計されているとともに、接点のいずれかのセット間で発生するアークがＤＣ電圧の極性に関係なく消散される、直列の２セットの接点を含むスイッチに向けられている。特許文献３は、「アークを通る電流方向に対して垂直に、かつアーク偏向板、接点偏向板およびブリッジプレートに対して垂直な均一磁場を発生できるようにするために、磁石は必ず相対する対で配列される。」と教示している [００２７]。したがって、特許文献３は、２対の比較的大型のプレートタイプの磁石、ならびに「アーク偏向板」および「接点偏向板」のための特別な構成の使用を要する。この結果、かなり大型で嵩のある配列になり、デバイスのコストを増加させる追加材料が必要となる。
【００１７】
特許文献４も、回路の極性に関係なく、回路遮断器の接点間のアークを抑止するように機能するアーク消弧器を有する回路遮断器の提供に注目している。特に、特許文献４は、アークが生じると、第１接点の極性が正極のときにアークが第１アーク経路に移動させられ、第１接点の極性が負極のときにアークが第１アーク経路に移動させられるように永久磁石を配置することによって、これが達成されることを開示している。しかし、特許文献４は、特許文献３で開示されるように、１セットの磁石が１セットの接点の側方に配置されている実施形態も含む。一実施形態において、特許文献４は、固定接点の下に配置されている単一磁石を開示しているが、これも、生じる可能性のあるアークを移動させるのには有効ではあるものの、磁場を発生させてアークを移動させるために、磁石は比較的大きなサイズである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第８，８２２，８６６号明細書
【特許文献２】米国特許第８，８６６，０３４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／０３１３２２８号明細書
【特許文献４】米国特許第９，４０６，４６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
そのため、前述の制限を克服する回路遮断器とともに使用可能なアーク消去を提供することが望まれている。
【００２０】
したがって、本発明の目的は、回路の極性に関係なく回路遮断器の接点間のアークを抑止するように機能し、かつ回路遮断器の重量を著しく増加させないアーク消弧器を有する回路遮断器を提供することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、回路の極性に関係なく回路遮断器の接点間のアークを抑止するように機能し、かつ回路遮断器のサイズを著しく増大させないアーク消弧器を有する回路遮断器を提供することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、回路の極性に関係なく回路遮断器の接点間のアークを抑止するように機能し、かつ回路遮断器の複雑さおよびコストを著しく増大させないアーク消弧器を有する回路遮断器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
以上の目的および他の目的は、第１可動接点と第２固定接点とを含む回路遮断器を提供することによって達成される。固定接点は、細長く略平らで、かつ固定接点の各側に側方に延びている固定接点アームに配置されている。固定接点アームの一方の端部は、第１のアーク消弧器に向かって延びており、固定接点アームの第２端部は、第２のアーク消弧器に向かって延びている。固定接点は、固定接点アームの中央に向かって、かつその下側に配置されている。固定永久磁石は、該固定永久磁石が固定接点の上に、かつ固定接点と軸方向に並ぶように、固定接点アームの上側に配置されている。
【００２４】
略平らで、その上側に取り付けられている可動接点を有する可動接点アームが提供される。可動接点アームは、第１端部および第２端部も備えており、可動接点の第１端部は、第１のアーク消弧器に向かって延びており、可動接点アームの第２端部は、第２のアーク消弧器に向かって延びている。さらに、可動磁石は、該可動磁石が可動接点の下に、かつ可動接点と軸方向に並ぶように、可動接点アームの下側に配置されている。
【００２５】
可動接点アームは、可動接点を、固定接点との物理的な接触状態および非接触状態に移動させるように機能する。固定磁石および可動磁石は、それらが互いに接近するときに、２つの磁石によって発生される磁場が加成的であるように配置されている。
【００２６】
第１のアーク消弧器は、互いに離間して鉛直方向に積層されている複数のアークプレートを備えてもよい。固定接点アームの第１端部は、第１のアーク消弧器の最上部アークプレートの上を覆って延びている。第２のアーク消弧器も、互いに離間して鉛直方向に積層されている複数のアークプレートを備える。固定接点アームの第２端部は、第２のアーク消弧器の最上部アークプレートの上を覆って延びている。このように、接点に印加されるＤＣ電圧の極性に応じて、アークが発生するとき、アークは、加成的磁場により、第１のアーク消弧器または第２のアーク消弧器のいずれかに向かって促される。アークは、接点から接点アームに移され、その後、ＤＣ電圧の極性に応じて、各アーク消弧器に引き込まれる。
【００２７】
永久磁石は、固定接点および可動接点のそれぞれ真上および真下に配置されているので、互いにすぐ近くにあるときにその磁場が加成的であるように設計されているため、大きなサイズまたは重さにする必要がない。
【００２８】
別の構成では、アークプレートが、アークプレートの２本の「脚部」が接点に向かって延びているＵ字形構成で分割されるように設けられる。
【００２９】
さらに、固定接点アームは、近位端部と、アームの各側の長さに沿って長手方向に延びている遠位端部とを有するカットアウトを備えることができる。中央ピースは、各カットアウトの近位端部に装着されており、それぞれのカットアウトの遠位端部に向かって、ある程度の距離延びていてもよい。一構成では、固定接点アームは、中央ピースが、その長さの少なくとも一部について、固定接点アームとは異なる平面に配置されているＳ字形構成に形成されている。
【００３０】
さらに別の構成では、可動接点アームは、可動接点アームの中心部分とは異なる平面に、両端部をずらして形成されている。
【００３１】
実質的に平らな可撓性導体として形成されている下側アークランナを、第１のアーク消弧器および第２のアーク消弧器の下、かつ接点の下に設けてもよいことがさらに想定される。この下側アークランナは、第１のアーク消弧器および第２のアーク消弧器のそれぞれの最下部アークプレートとして機能してもよい。さらに、下側アークランナの中央区画に向かって隆起部が設けられ、可動接点が開くときに生じるアークが下側アークランナに向かって移されて各アーク消弧器のアークプレートに向かって進むことができるように、可動接点アームの端部が下側アークランナの隆起部の近くにくるようにしてもよい。
【００３２】
回路遮断器は、回路ブレーカとして構成してもよく、ライン端子と、負荷端子と、過電流測定装置と、回路ブレーカの作動部品が内部に維持されているハウジングの頂部から延びているハンドルとを含め、通例回路ブレーカに関連するさまざまな部品およびピースを含む。さらに、ハウジングは、「差し込み」式の回路ブレーカ、「ネジ止め」式の回路ブレーカになるように形成されてもよく、そのいずれも、電気パネル盤に取り付けられていてもよい。または、ハウジングは、表面実装ＤＩＮレールに固定されるように設計することができるであろう。
【００３３】
本出願のために、以下の用語および定義を適用することとする。
【００３４】
「第１」および「第２」という用語は、ある要素、セット、データ、物またはことを別のものと区別するために使用され、相対的な位置または時間的な配列を示すために使用されるのではない。
【００３５】
本明細書で使用される場合、「連結されている」、「に連結されている」、「と連結されている」、「接続されている」、「に接続されている」、「と接続されている」、という用語はそれぞれ、２つ以上のデバイス、装置、ファイル、プログラム、アプリケーション、メディア、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムおよび／または手段の間の関係を意味し、該関係は、（ａ）直接的か、もしくは１つもしくは複数の他のデバイス、装置、ファイル、プログラム、アプリケーション、メディア、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムもしくは手段を通してかを問わない接続、（ｂ）直接的か、もしくは任意の１つもしくは複数のデバイス、装置、ファイル、プログラム、アプリケーション、メディア、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムもしくは手段を通してかを問わない通信関係、および／または（ｃ）任意の１つもしくは複数のデバイス、装置、ファイル、プログラム、アプリケーション、メディア、コンポーネント、ネットワーク、システム、サブシステムもしくは手段の動作が、全体的もしくは部分的に、そのうちの任意の１つもしくは複数の他のものの動作に依存する機能的な関係、のうちの任意の１つまたは複数から構成される。
【００３６】
一構成において、第１端部と第２端部とを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている固定接点アームと、前記固定接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている固定接点と、前記固定接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている固定磁石とを備え、前記固定磁石が固定磁場を発生させる、ＤＣ電圧回路遮断器が提供される。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、第１端部と第２端部とを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている可動接点アームと、前記可動接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている可動接点と、前記可動接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている可動磁石と、も備え、前記可動磁石は可動磁場を発生させる。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記固定磁場と前記可動磁場とが互いに対して加成的であり、前記可動接点が閉位置で前記固定接点に物理的に接触し、前記可動接点が開位置で前記固定接点に物理的に接触しないように、前記可動接点アームが線形経路に沿って変位可能であるように提供される。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記固定接点アームの前記第１端部の下に配置されている第１のアーク消弧器と、前記固定接点アームの前記第２端部の下に配置されている第２のアーク消弧器とをさらに備える。最後に、前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記固定接点と前記可動接点との間にアークが発生すると、前記磁場がアークを前記接点から離して、前記固定接点アームおよび前記可動接点アームの方へ、ＤＣ電圧の極性に応じて前記第１のアーク消弧器または前記第２のアーク消弧器のいずれかに向かって促すために提供される。
【００３７】
別の構成において、第１端部と、第２端部と、細長いカットアウトと、前記細長いカットアウトの近位端部に装着されており、前記カットアウトの遠位端部に向かって延びている中央ピースとを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている固定接点アームを備える、ＤＣ電圧回路遮断器が提供される。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記中央ピースが前記第２端部と同一平面上にあるように提供される。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記固定接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている固定接点と、前記固定接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている固定磁石と、も備え、前記固定磁石は固定磁場を発生させる。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、第１端部と第２端部とを有する実質的に平らな細長いピースとして形成されている可動接点アームと、前記可動接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている可動接点と、前記可動接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている可動磁石とをさらに備え、前記可動磁石は可動磁場を発生させる。前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記可動接点が閉位置で前記固定接点に物理的に接触し、前記可動接点が開位置で前記固定接点に物理的に接触しないように、前記可動接点アームが線形経路に沿って変位可能であるように提供される。最後に、前記ＤＣ電圧回路遮断器は、前記中央ピースの下に配置されている第１のアーク消弧器と、前記固定接点アームの第２端部の下に配置されている第２のアーク消弧器とを備える。
【００３８】
本発明の他の目的およびその具体的な特徴および利点は、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】
【００３９】
【図１】回路遮断器の側面図である。
【図２】図１によるＤＩＮレールを示す斜視図である。
【図３】アークチャンバの１つを、その間にアークが形成される接点、および図１により図示される対応するアークフラックスとともに示す斜視図である。
【図４】第１極性のＤＣ電圧と、アークが消弧に向かって促される方向とに基づいて、その間にアークが形成される接点を示す図である。
【図５】第２極性のＤＣ電圧と、アークが消弧に向かって促される方向とに基づく、その間にアークが形成される接点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
ここで図面を参照するが、図面を通して、同様な参照記号は、対応する構造を表す。
【００４１】
図１は、極性に依存しない磁気アーク消弧特徴を有する例示的な回路遮断器１００の各部品を示す。
【００４２】
回路遮断器には、可動接点アーム１０６の上面１０４に取り付けられている可動接点が備えられている。可動接点アーム１０６は、略平らな細長いピースとして提供され、図３に、よりよく図示されている。図１にはまた、固定接点１０８が図示されており、固定接点１０８は、固定接点アーム１１２の中央部１０９の下面１１０に取り付けられている。
【００４３】
可動接点アーム１０６は、リンク機構１１８に接続されたピン１１６を含む垂直プレート１１４に連結されている。リンク機構１１８は、過電流測定装置１２０と、ハウジング１２６の上側１２４に突き出しているハンドル１２２との両方に連結されている。
【００４４】
動作時、可動接点アーム１０６は、軸ＣＡに沿って可動接点１０２を変位させる。可動接点１０２は、可動接点１０２が固定接点１０８に物理的に接触している「閉」位置で示されている。さらに、図１には、可動接点１０２が軸ＣＡに沿って固定接点１０８からある距離離れて移動している、「開」位置（破線）の可動接点も示されている。
【００４５】
可動接点アーム１０６の変位は、測定される電流の流れに基づいて過電流測定装置１２０の自動作動によって、または接点を開き、リセットし、閉じるためのハンドル１２２の手動作動によって制御される。
【００４６】
回路ブレーカ１００には、ライン端子１２８を介して電力が供給され、該ライン端子１２８は、固定接点アーム１１２の第１端部１３０に接続されている。電力はさらに、導電材料から作られる固定接点アーム１１２に伝達され、さらに固定接点１０８に伝達される。可動接点１０２が固定接点１０８と物理的な接触状態にあるとき、電力は、可動接点アーム１０４に送られて、垂直プレート１１４を通る。垂直プレート１１４は、導体１３２を介して過電流測定装置１２０の入力に接続されている。電力はさらに、過電流測定装置１２０の出力から、導体１３４を介して、負荷端子１３６まで移されて、そこから負荷（図示せず）に電力を供給する。
【００４７】
可動接点１０２が軸ＣＡに沿って固定接点１０８から離れて変位するとき、接点間の空間にアーク１３８が形成される可能性があることが想定される。前述したように、アークの形成は、回路ブレーカ１００自体および周囲の機器に対して有害な影響を与えかねない。したがって、できるだけ迅速にアーク１３８を消弧することが有利である。これを達成するために、可動接点アーム１０６の下面１４２に可動磁石１４０が配置されており、固定接点アーム１１２の上面１４６に固定磁石１４４が配置されている。可動磁石１４０および固定磁石１４４は、これらが互いに近くになるときにそれぞれの磁場が加成的（additive）になるように、同じ方向に向けられている。図３はさらに、加成的磁場１４８を図示しており、これは、接点間に生じたアーク１３８の周りに延びている左回りの矢印で示されている。
【００４８】
再び図１を参照すると、鉛直方向に積層されている一連のプレート１５０が、接点の右側（図１）に設けられており、第１のアーク消弧器１５２を形成している。さらに、鉛直方向に積層されている一連のプレート１５４が、接点の左側（図１）に設けられており、第２のアーク消弧器１５６を形成している。第１のアーク消弧器１５２および第２のアーク消弧器１５６は、回路遮断器１００の損傷を防ぐために、アークを迅速に消弧するようにアークを引き離すための、当業界で公知の方法で機能する。
【００４９】
図１および図３から分かるように、固定接点アーム１１２には、切欠部すなわちカットアウト１５８（図３）が備えられており、これは、近位端部１６０と遠位端部１６２とを含む。カットアウト１５８内には、近位端部１６３と遠位端部１６５とを含む中央ピース１６４も備えられている。中央ピース１６４の近位端部１６３は、近位端部１６０で固定接点アーム１１２に接続されているが、遠位端部１６２では接続されていない。一構成において、固定接点アーム１１２は、第１平面Ｐ１（図１）にある第１端部１３０と第２平面Ｐ２（図１）にある中央部１０９とで形成されている。中央ピース１６４は、第３平面Ｐ３（図１）に形成されており、第３平面Ｐ３にある。さらに、固定接点アーム１１２は、第３平面Ｐ３の第２端部１３１でも形成されている。
【００５０】
図１から分かるように、中央ピース１６４は、第１のアーク消弧器１５２の最上部アークプレートを覆って延びており、該最上部アークプレートを形成しているのに対し、固定接点アーム１１２の端部１３０は、ライン端子１２８に連結されている。
【００５１】
ここで第１のアーク消弧器１５２のプレート１５０の構成に移ると、プレート１５０は、接点に向かって内側に延びているとともに遠位端部１６８でつながれている２本の脚部１６６を有するＵ字形構成として、それぞれ形成されていてもよい。個々のプレートは、ハウジング１２４によって適所に保持されることが想定される。
【００５２】
また、図１から分かるように、第１のアーク消弧器１５２から第２のアーク消弧器１５６まで延びている下側アークランナ１７０が図示されている。下側アークシールドは、アーク消弧器１５２，１５６の両方のための最下部アークプレートを形成するように配置されている。さらに、可動接点アーム１０６を下側アークランナ１７０に電気的に接続する可撓性導体１７２が提供される。一構成において、可撓性導体１７２は、可動接点アーム１０６の下面１４２に連結されている。別の構成においては、可撓性導体１７２は、可動接点アーム１０６の相対する端部に接続されている。可撓性導体１７２は、溶接または可撓性導体１７２を適所に永久的に接合する任意の他の適切な手段によって、可動接点アーム１０６と下側アークランナ１７０とに固定してもよいことが想定される。
【００５３】
可動接点アーム１０６が開位置に移動するとき、可動接点アーム１０６の端部が下側アークランナ１７０の２つの隆起部１７４，１７６のすぐ近くにくることが分かる。磁場の力に加えて、このようにすぐ近くにあることは、接点の開放中に形成されるアーク１３８を接点１０２，１０８から離して、固定および可動の接点アーム１０６，１１２ならびに下側アークランナ１７０上へ、さらにＤＣ電圧の極性に応じてアーク消弧器１５２，１５６に伝達されるように促す。
【００５４】
アーク１３８の、第１のアーク消弧器１５２または第２のアーク消弧器１５６いずれかへの移動を、図４および図５に関連して詳しく述べる。ライン端子１３０に印加されるＤＣ電圧の極性に応じて、アーク１３８との磁場１４８の相互作用が、アーク１３８を第１方向１８０または第１方向１８０とは反対の第２方向１８２に移動させる傾向を有することになる。可動磁石１４０と固定磁石１４４とによって発生させられる磁場１４８は、磁石の向きが定まっているので一定になる。これは、図４および図５に、両図面で北から南を指す３本の平行な矢印で描かれている。しかし、アーク１３８との磁場１４８の相互作用は、ＤＣ電圧の極性によって異なることになる。
【００５５】
図４では、アーク１３８は第１のアーク消弧器１５２に向かって移動させられるのに対し、図５では、アーク１３８は第２のアーク消弧器１５６に向かって移動させられる。
【００５６】
再び図１に戻り、図２を参照すると、ハウジング１２６の下部１８４には、ＤＩＮレール１９４の相対する縁部１９０，１９２と係合するように設計される、第１突起１８６と第２突起１８８とが備えられている。
【００５７】
第２突起１８８は、縁部１９２と相互作用するように設計され、係合されると、ハウジング１２４は、第１突起１８６が縁部１９０に接触することになるように下向きに回転することができる。下向きの力が加わると、第１突起１８６は、縁部１９０の下に行くまで内側に逸れ、その時点で第１突起１８６は再び外向きに逸れて、縁部１９０と係合して、ハウジング１２４をＤＩＮレール１９４にしっかりと固定する。これにより、ＤＩＮレール１９４が取り付けられているところならどこにでも取り付けることのできる回路遮断器１００を接続しやすく／取り外しやすくする。回路遮断器１００をＤＩＮレール１９４から取り外すには、端部１９６に機械的な力を加える必要があり、これが、第１突起１８６を縁部１９０から外すように働く。これにより、回路遮断器１００をＤＩＮレール１９４から外すことができる。
【００５８】
一実施形態において、ＤＩＮレール１９４には、表面実装するためのスロット１９８を備えることができる。しかし、回路遮断器１００は、必要または所望に応じて、さまざまな多くのアプリケーションにおいて多様な方法で取り付けることができることが想定される。
【００５９】
回路遮断器１００のさまざまな導電部は、当業界で一般に使用されている金属製の導電材料として供給することができ、ハウジングは、当業界で一般に使用されている熱硬化性ポリエステル樹脂材料などの絶縁材として提供することができる。
【００６０】
部品、特徴などの特定の配列を参照して本発明を説明してきたが、これらはあらゆる可能な配列または特徴を網羅することを意図しておらず、実際、当業者には一または複数の修正および変型が確認できるであろう。
【図１】
2019096601.tif 000003
【図２】
2019096601.tif 000004
【図３】
2019096601.tif 000005
【図４】
2019096601.tif 000006
【図５】
2019096601.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月21日(2018.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
前記回路遮断器の要素を収めるハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、その頂部から延びているとともにリンク機構を介して前記過電流測定デバイスと前記可動接点アームとに連結されているハンドルを有する、請求項１５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019096601.tif 000008
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2019096601.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月15日(2019.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電圧回路遮断器であって、
第１端部と第２端部とを有し、少なくとも中央部において実質的に平らな細長いピースとして形成されている固定接点アームと、
前記固定接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている固定接点と、
前記固定接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されており、固定磁場を発生させる固定磁石と、
第１端部と第２端部とを有し、少なくとも中央部において実質的に平らな細長いピースとして形成されている可動接点アームと、
前記可動接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている可動接点と、
前記可動接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されており、可動磁場を発生させる可動磁石と、
前記固定磁場と前記可動磁場とが互いに対して加成的であり、
前記可動接点アームは、前記可動接点が閉位置で前記固定接点に物理的に接触し、前記可動接点が開位置で前記固定接点に物理的に接触しないように、線形の経路に沿って変位可能であり、
前記固定接点アームの前記第１端部の下に配置されている第１のアーク消弧器と、
前記固定接点アームの前記第２端部の下に配置されている第２のアーク消弧器と、を備え、
前記固定接点と前記可動接点との間にアークが発生すると、前記磁場がアークを前記接点から離して、前記固定接点アームおよび前記可動接点アームの方へ、前記ＤＣ電圧の極性に応じて前記第１または第２のいずれかのアーク消弧器に向かって促す、ＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２】
前記第１のアーク消弧器から前記可動接点アームおよび前記第２のアーク消弧器まで延びている下側アークランナをさらに備える、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項３】
前記可動接点アームは前記下側アークランナに連結されている、請求項２に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項４】
前記可動接点アームの前記第１端部および第２端部は、前記下側アークランナに向かって下向きに延びており、前記下側アークランナは、上向きに延びている少なくとも２つの部分を含み、前記少なくとも２つの部分は、前記可動接点が前記開位置に移行するときに前記可動接点アームの前記端部が前記アークランナの前記少なくとも２つの部分に接近するように前記可動接点アームの前記２つの端部に対応する、請求項２に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項５】
前記固定接点アームは、第１平面上に前記第１端部と、第２平面上に前記中央部とを有して形成されており、前記第１平面は前記第２平面とは異なる、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項６】
前記固定接点アームは第３平面上に前記第２端部を有し、前記第３平面は前記第１平面および第２平面とは異なる、請求項５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項７】
前記固定接点アームは、近位端部と、前記固定接点アームの前記第１端部に向かって長手方向に延びている遠位端部とを有する切欠部を備えている、請求項６に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項８】
前記固定接点アームには、近位端部と遠位端部とを有する細長いカットアウトが形成されており、
前記固定接点アームは近位端部と遠位端部とを有する中央ピースを備え、前記中央ピースの前記近位端部は前記カットアウトの前記近位端部に装着されて、前記中央ピースの前記遠位端部は前記カットアウトの前記遠位端部に向かって延びている、請求項７に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項９】
前記中央ピースの前記遠位端部は前記第３平面上にある、請求項８に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１０】
前記中央ピースは前記第１のアーク消弧器の最上部アークプレートを形成している、請求項８に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１１】
前記固定接点アームの前記第１端部は、前記回路遮断器に入力されるＤＣ電力源に連結されるようになされたライン端子で終端している、請求項１０に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１２】
前記中央ピースと前記固定接点アームの前記第２端部とが同一平面上にある、請求項１０に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１３】
前記第１のアーク消弧器は、互いに離間して鉛直方向に積層されている複数のアークプレートを備える、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１４】
前記アークプレートはＵ字形として形成されており、各アークプレートが、前記接点に向かって延びている２本の脚部を有する、請求項１３に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１５】
前記可動接点に連結されている入力を有する過電流測定装置をさらに備える、請求項１に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１６】
前記過電流測定装置の出力に連結されている負荷端子をさらに備える、請求項１５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１７】
前記回路遮断器の前記要素を収めるハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、その頂部から延びているとともにリンク機構を介して前記過電流測定装置と前記可動接点アームとに連結されているハンドルを有する、請求項１５に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項１８】
前記ハウジングはＤＩＮレールに着脱自在に接続可能であるように構成されている、請求項１７の回路遮断器。
【請求項１９】
ＤＣ回路遮断器であって、
（ａ）第１端部と、第２端部と、細長いカットアウトと、前記細長いカットアウトの近位端部に装着されており、前記カットアウトの遠位端部に向かって延びている中央ピースであって、前記第２端部と同一平面上にある、中央ピースと、を有し、少なくとも中央部において実質的に平らな細長いピースとして形成されている固定接点アームと、
（ｂ）前記固定接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されている固定接点と、
（ｃ）前記固定接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されており、固定磁場を発生させる固定磁石と、
（ｄ）第１端部と第２端部とを有し、少なくとも中央部において実質的に平らな細長いピースとして形成されている可動接点アームと、
（ｅ）前記可動接点アームの上側に、かつその中央部に向かって配置されている可動接点と、
（ｆ）前記可動接点アームの下側に、かつその中央部に向かって配置されており、可動磁場を発生させる可動磁石と、を備え、
（ｇ）前記中央ピースの下に配置されている第１のアーク消弧器と、
（ｈ）前記固定接点アームの前記第２端部の下に配置されている第２のアーク消弧器と、を備え、
前記可動接点アームは、前記可動接点が閉位置で前記固定接点に物理的に接触し、前記可動接点が開位置で前記固定接点に物理的に接触しないように、線形経路に沿って変位可能である、ＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２０】
前記第１のアーク消弧器から前記第２のアーク消弧器まで延びている下側アークランナをさらに備える、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２１】
前記可動接点アームは前記下側アークランナに連結されている、請求項２０に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２２】
前記固定接点アームは、第１平面上に前記第１端部と、第２平面上に前記中央部とを有して形成されており、前記第１平面は前記第２平面とは異なる、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２３】
前記固定接点アームは第３平面上に前記第２端部を有し、前記第３平面は前記第１平面および第２平面とは異なる、請求項２２に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２４】
前記固定接点アームの前記第１端部は、前記回路遮断器に入力されるＤＣ電力源に連結されるようになされたライン端子で終端している、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２５】
前記中央ピースは前記第１のアーク消弧器の最上部アークプレートを形成している、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２６】
前記第１のアーク消弧器は、互いに離間して鉛直方向に積層されている複数のアークプレートを備える、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２７】
前記アークプレートはＵ字形として形成されており、各アークプレートが、前記接点に向かって延びている２本の脚部を有する、請求項２６に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２８】
前記可動接点に連結されている入力を有する過電流測定装置と、前記過電流測定装置の出力に連結されている負荷端子とをさらに備える、請求項１９に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項２９】
前記回路遮断器の要素を収めるハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、その頂部から延びているとともにリンク機構を介して前記過電流測定装置と前記可動接点アームとに連結されているハンドルを有する、請求項２７に記載のＤＣ電圧回路遮断器。
【請求項３０】
前記ハウジングはＤＩＮレールに着脱自在に接続可能であるように構成されている、請求項２９に記載の回路遮断器。
【外国語明細書】
2019096601.tif 000010
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2019096601.tif 000031
2019096601.tif 000032
【図１】
2019096601.tif 000033
【図２】
2019096601.tif 000034
【図３】
2019096601.tif 000035
【図４】
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【図５】
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