(57)【要約】【課題】  回路遮断器のオフまたはトリップ作動時、可動接触子の接点と固定接触子の接点間の開隙距離を拡大させることで短絡遮断性能を向上させることができる回路遮断器を提供する。【解決手段】  一端部に接点が付着された固定接触子と、前記固定接触子に接触または前記固定接触子から分離自在で、前記固定接触子の接点に対向する位置に相対的接点が付着された一端部を有する可動接触子と、回路遮断時、前記可動接触子に前記固定接触子から分離される直線方向の動力を提供するために、前記可動接触子の下部に設置されるバネと、前記可動接触子を前記固定接触子から分離して電源と負荷間の回路を遮断させる開閉機構部と、回路上の過電流を検出するための検出機構部と、を備える回路遮断器において、回路遮断時、開隙距離を増大させるために、前記可動接触子の行程区間に設置され、前記可動接触子の直線運動を回転運動に変換する運動変換手段をさらに含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に接点が付着された固定接触子と、前記固定接触子に接触または前記固定接触子から分離自在で、前記固定接触子の接点に対向する位置に相対的接点が付着された一端部を有する可動接触子と、回路遮断時、前記可動接触子に前記固定接触子から分離される直線方向の動力を提供するために、前記可動接触子の下部に設置されるバネと、前記可動接触子を前記固定接触子から分離して電源と負荷間の回路を遮断させる開閉機構部と、回路上の過電流を検出するための検出機構部と、を備える回路遮断器において、
回路遮断時、開隙距離を増大させるために、前記可動接触子の行程区間に設置され、前記可動接触子の直線運動を回転運動に変換する運動変換手段をさらに含むことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
前記バネの水平方向上の設置位置は、前記可動接触子の長手方向上の中心部または該中心部に近い位置であり、前記運動変換手段の水平方向上の設置位置は、前記可動接触子の垂直直線運動を回転運動に変換するために、前記バネの水平方向上の設置位置より前記接点が付着された前記可動接触子の一端部の反対側に位置する他端部に近い水平方向上の位置であることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項３】
前記運動変換手段は、
前記検出機構部に含まれるODP(Oil Dash Port)シリンダの下部に嵌合される第１固定部と、
前記第１固定部から延長形成され、前記検出機構部に含まれるヨークの下部に嵌合される第２固定部と、
前記第２固定部の下部から延長形成され、前記接点が付着された前記可動接触子の一端部の反対側に位置する他端部と接触する停止作用部と、
から構成されることを特徴とする請求項１または２記載の回路遮断器。
【請求項４】
前記停止作用部の端部に、開隙距離をさらに大きくするための傾斜面が形成されることを特徴とする請求項３記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記第１固定部は、その上部が開放され下部が閉鎖された円筒状構造を有することを特徴とする請求項３記載の回路遮断器。
【請求項６】
前記第２固定部は、フック構造を有することを特徴とする請求項３記載の回路遮断器。
【請求項７】
前記開閉機構部は、前記可動接触子を支持するクロスバーを含み、前記クロスバーの前記可動接触子を支持する内周面は、開隙距離をさらに大きくするための傾斜面を有することを特徴とする請求項１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、回路遮断器に関し、詳しくは、開隙距離を増大させることができる回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器は、負荷のオン/オフ、過負荷、短絡事故、漏電及び感電の発生時に線路を遮断する装置であって、負荷側の線路を效果的に遮断する短絡遮断性能が最も主要な機能といえる。
【０００３】
通常、短絡遮断性能を検証するために線路上で要求される回路遮断器の短絡遮断容量、即ち、電流の大きさは、１００A定格電流の回路遮断器の場合、約２５倍〜１００倍の電流である２,５００A〜１０,０００Aであり、２,５００A〜１０,０００Aの過電流を２回遮断させる試験を通して回路遮断器の性能を検証する。
【０００４】
回路遮断器の短絡遮断性能を向上させるための条件としては、過電流のような異常電流を遮断する瞬間(即ち、可動接触子が電源部側に連結された固定接触子から分離される瞬間)に発生するアークによる高熱、高圧のアークガスを效果的に抑制、消滅または排出させる消弧能力、可動接触子が固定接触子から分離される瞬間から開隙が完了するまでの時間を最小化してアークを最大限迅速に消滅させる迅速性、並びに、可動接触子が固定接触子から分離される瞬間に発生する高熱、圧力及び衝撃から回路遮断器が十分に耐える遮断器の耐久性などが要求されている。
【０００５】
最近、分電盤が小型化することにより、その分電盤に内蔵される回路遮断器も小型化しているが、このように回路遮断器の内部空間が次第に小型化しているにもかかわらず、固定接触子に連結される負荷器の容量は増大しており、このために、同サイズの回路遮断器により高い短絡遮断性能を得ることが要求されている。
【０００６】
回路遮断器の構造は、大きく検出機構部、開閉機構部及び消弧機構部から構成される。
【０００７】
前記検出機構部は、異常電流を感知して前記開閉機構部を動作させ、前記開閉機構部は、前記検出機構部により動作されて前記可動接触子を動かして線路を遮断するか、または手動で前記可動接触子を動かして線路をオン/オフさせ、前記消弧機構部は、異常電流の発生時、接点間で発生する高温、高圧のアークガスを消滅させる。
【０００８】
回路遮断器のオン状態とは、可動接触子が固定接触子に接触して電源と負荷間の回路を連結している状態をいい、回路遮断器のオフ状態とは、人為的に開閉機構部を動作させることで、可動接触子を固定接触子から分離させて電源と負荷間の回路を開放する状態をいい、回路遮断器のトリップ状態(Trip State)とは、検出機構部で異常電流を感知して自動で開閉機構部を動作させることで、可動接触子を固定接触子から分離して回路を開放する状態をいう。
【０００９】
図６は、従来の回路遮断器の内部を示す斜視図で、図７は、従来の回路遮断器を示す平面図で、図８は、図７のI-I線縦断面図であって、(A)は回路遮断器のオン状態を、(B)は回路遮断器のオフ状態をそれぞれ示す。
【００１０】
図に示すように、従来の回路遮断器１は、本体２の内部に、過電流を感知する検出機構部３と、前記検出機構部３によりまたは受動操作により動作して、可動接触子４を固定接触子５から分離して電源と負荷間の回路を遮断させる開閉機構部７と、過電流の発生時に接点４a、５aから発生する高温、高圧のアークガスを消滅させる消弧機構部８と、を備えている。
【００１１】
前記検出機構部３においては、ODP(Oil Dash Port)シリンダ９の外周面にトリップコイル１０が巻線されている。前記開閉機構部７においては、前記本体２の内部に、前記ODPシリンダ９を垂直に支持するヨーク１１が設置され、前記ヨーク１１の上部には、アーマチュア１２が回動部１２aを中心に回動自在に設置され、前記アーマチュア１２は、回動しながらトリップバー１３を加圧するように構成されている。前記トリップバー１３には、リンク部１４が拘束されており、前記リンク部１４の上部には、ハンドル１５がヒンジ１５aを中心に回転自在に設置されている。前記リンク部１４の側面には、前記リンク部１４の昇下降移動をガイドするクレードル１６が設置され、前記リンク部１４の下部には、クロスバー１７が鉛直に移動自在に設置され、前記クロスバー１７の下部には、前記可動接触子４が支持されている。前記本体２の底面には、前記可動接触子４を上方に加圧するバネ１８が設置されている。
【００１２】
前記消弧機構部８においては、消弧室８aの内部に、前記固定接触子５の接点５aと前記可動接触子４の接点４aとが位置されており、前記消弧室８aには、複数の消弧板８bが設置されている。また、前記本体２の上部には、アークガスを排出するための複数の排気孔２aが形成されている。
【００１３】
未説明符号S１は、電源側の端子を固定するための電源側の固定スクリュー、S２は、負荷側の端子６を固定するための負荷側の固定スクリューを示すものである。
【００１４】
このように構成された従来の回路遮断器１においては、図８(A)に示すように、線路上に正常電流が流れる場合、電源側の固定接触子５と負荷側の端子６とが可動接触子４を介して連結されて、電流が電源側の固定接触子５から可動接触子４を経て負荷側の端子６に流れるようになる。
【００１５】
しかし、線路上に異常電流が流れて回路遮断器１がトリップ状態となると、電源側の可動接触子４が固定接触子５から分離されて回路を遮断することで、電流が固定接触子５から負荷側の端子６に流れなくなる。
【００１６】
即ち、線路上に異常電流が流れると、検出機構部３が異常電流を感知して開閉機構部７を自動で動作させ、前記開閉機構部７及びバネ１８の動作により、前記可動接触子４が前記固定接触子５から分離されて回路を遮断させるようになる。
【００１７】
前記可動接触子４の接点４aが前記電源側の固定接触子５の接点５aから開離し始めて、接点４aと接点５aとが所定距離だけ離れるようになるとき、これらの接点４a、５a間で発生したアークは、消弧機構部８により消滅する。このとき、発生するアークガスは、排気孔２aを通して本体２の外部に排出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来の回路遮断器においては、可動接触子が水平を維持したまま垂直に上昇するため、可動接触子の接点と電源側の固定接触子の接点間の分離距離、即ち、開隙距離を拡大するのには限界があり、よって、大きい電流の遮断時、アークが多量発生するのに比べて短い開隙距離により絶縁性能が劣り、従って、定格遮断電流の低い小容量の回路遮断器としてしか使用できない、技術的適用範囲が狭いという問題があった。
【００１９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、回路遮断器のオフまたはトリップ作動時、可動接触子の接点と固定接触子の接点間の開隙距離を拡大させることで短絡遮断性能を向上させることができる回路遮断器を提供することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような目的を達成するため、本発明に係る回路遮断器は、一端部に接点が付着された固定接触子と、前記固定接触子に接触または前記固定接触子から分離自在で、前記固定接触子の接点に対向する位置に相対的接点が付着された一端部を有する可動接触子と、回路遮断時、前記可動接触子に前記固定接触子から分離される直線方向の動力を提供するために、前記可動接触子の下部に設置されるバネと、前記可動接触子を前記固定接触子から分離して電源と負荷間の回路を遮断させる開閉機構部と、回路上の過電流を検出するための検出機構部と、を備える回路遮断器において、回路遮断時、開隙距離を増大させるために、前記可動接触子の行程区間に設置され、前記可動接触子の直線運動を回転運動に変換する運動変換手段をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
過電流の発生による回路遮断器のオフまたはトリップ作動時に、可動接触子が常に垂直に昇降する従来の回路遮断器の構造から脱皮して、本発明に係る回路遮断器においては、可動接触子が所定の地点まで垂直に昇降し、その所定の地点からは運動変換手段を中心に時計方向または反時計方向に回動する構造からなっているので、固定接触子の接点と可動接触子の接点間の開隙距離が大きくなり、よって、同サイズの回路遮断器によりさらに高い短絡遮断性能を実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る回路遮断器を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る回路遮断器の内部を示す斜視図で、図２は、本発明に係る回路遮断器を示す平面図で、図３は、図２のII-II線縦断面図であって、(A)は回路遮断器のオン状態を、(B)は回路遮断器のオフ状態をそれぞれ示し、図４は、本発明に係る回路遮断器の要部拡大図で、図５は、本発明に係る回路遮断器の運動変換手段を示す斜視図である。
【００２４】
図に示すように、本発明に係る回路遮断器１００は、本体１１０の内部に、過電流を感知する検出機構部１２０と、前記検出機構部１２０により、またはハンドル１３５による受動操作により、一端部１３７dに接点１３７aが付着された可動接触子１３７が電源側の固定接触子１３８に接触、または固定接触子１３８から分離されることで、回路を接続または遮断させる開閉機構部１３０と、過電流発生時に前記固定接触子１３８の接点１３８aと前記可動接触子１３７の接点１３７a間で発生するアークを消滅させる消弧機構部１４０と、を備えている。
【００２５】
前記検出機構部１２０は、通常、ODPシリンダ１２１と、前記ODPシリンダ１２１の外周面に巻線されたトリップコイル１２２と、から構成される。
【００２６】
前記可動接触子１３７の接点１３７aが付着された一端部１３７dの長手方向上の反対側に位置する他端部１３７bと負荷側の端子１３９とは、導電材のケーブルCにより連結されている。
【００２７】
前記開閉機構部１３０は、前記本体１１０の内部で前記ODPシリンダ１２１を垂直に支持するヨーク１３１と、前記ヨーク１３１の上部にヒンジ１３２aを中心に回動自在に設置されるアーマチュア１３２と、前記アーマチュア１３２の回動により加圧回動可能な位置に設置されるトリップバー１３３と、を含んで構成される。
【００２８】
前記トリップバー１３３には、複数のリンク部１３４がロックされており、前記リンク部１３４の上部には、前記ハンドル１３５がヒンジ１３５aを中心に回転自在に設置されている。
【００２９】
前記リンク部１３４の側面には、前記リンク部１３４の昇下降移動をガイドするクレードル１３５bが設置されており、前記リンク部１３４の下部には、前記リンク部１３４に接続されて垂直方向に移動自在で、且つ前記可動接触子１３７を支持するクロスバー１３６が設置されている。
【００３０】
前記本体１１０の底面上には、前記可動接触子１３７を上方に加圧するバネEが設置されている。前記バネEの水平方向上の設置位置は、前記可動接触子１３７の長手方向上の中心部またはこれに近い位置である。前記検出機構部１２０が過電流を検出して前記トリップバー１３３を回動させることにより、前記リンク部１３４がロック解除され、オン状態で圧縮されていた前記バネEが元状態に伸張しながら前記可動接触子１３７に弾性力を印加することで、該可動接触子１３７を水平姿勢で加圧して上方に上昇させる。従って、このような回路遮断動作時、前記バネEは、前記可動接触子１３７を前記固定接触子１３８から分離されるように上方に直線運動させる。
【００３１】
前記消弧機構部１４０においては、消弧室１４１の内部に、前記固定接触子１３８の接点１３８aと前記可動接触子１３７の接点１３７aとが位置されており、前記消弧室１４１には、複数の消弧板１４２が積層設置されている。
【００３２】
また、電源側の固定スクリューS１は、電源側の端子を、負荷側の固定スクリューS２は、負荷側の端子１３９を固定するように設置されている。
【００３３】
本発明の一実施例による回路遮断器は、本発明の特徴的構成要素として、回路遮断時、前記固定接触子１３８の接点１３８aと前記可動接触子１３７の接点１３７aとの分離距離、即ち、開隙距離を増大するための目的で、前記可動接触子１３７の行程区間(即ち、回転移動区間)に該可動接触子１３７の直線運動を回転運動に変換するための運動変換手段１５０を含む。
【００３４】
前記運動変換手段１５０は、前記可動接触子１３７のうち、接点１３７aが付着された一端部１３７dの反対側に位置する他端部１３７bから上方に所定距離離隔した位置で、回路遮断時に垂直に移動する前記可動接触子１３７に接触可能に設置され、前記運動変換手段１５０の水平方向上の設置位置は、前記可動接触子１３７の垂直直線運動を回転運動に変換するために、前記バネEの水平方向の設置位置、即ち、前記可動接触子１３７の長手方向上の中心部位、またはこれに近い位置よりも、前記他端部１３７bまたは該他端部１３７bに近い水平方向上の位置を有する。
【００３５】
前記運動変換手段１５０は、好ましくは、電気的絶縁性及び火に対する難燃性を有する合成樹脂材から製作されて、本発明に係る回路遮断器に組立されるユニットとして構成される。
【００３６】
より詳しくは、前記運動変換手段１５０は、前記検出機構部１２０に含まれるODPシリンダ１２１の下部に嵌合される第１固定部１５１と、前記第１固定部１５１から延長形成され、前記検出機構部１２０に含まれるヨーク１３１の下部、即ち、結合溝１３１aに嵌合される第２固定部１５２と、前記第２固定部１５２の下部から延長形成され、前記接点１３７aが付着された前記可動接触子１３７の一端部１３７dの反対側に位置する他端部１３７bと接触する停止作用部１５３と、から構成される。
【００３７】
前記第１固定部１５１は、その上部が開放され下部が閉鎖された円筒状構造から形成され、前記第２固定部１５２は、フック構造から形成され、前記停止作用部１５３の端部には傾斜面１５３aが形成されている。
【００３８】
また、前記可動接触子１３７の他端部１３７bの末端には、該他端部１３７bを前記停止作用部１５３から離脱することなく継続的に支持させるための係止部１３７cが形成されるが、前記係止部１３７cは、前記可動接触子１３７の他端部１３７bの末端が上方に折曲されることで形成される。
【００３９】
このように構成された本発明に係る回路遮断器においては、図３(A)に示すように、固定接触子１３８と可動接触子１３７とが接触すると、電流が前記電源側の固定接触子１３８から前記可動接触子１３７を経て負荷側の端子１３９に流れるようになる。
【００４０】
逆に、図３(B)に示すように、前記固定接触子１３８から前記可動接触子１３７が分離されると、回路が遮断(即ち、オフ状態)されて電流が前記固定接触子１３８から前記負荷側の端子１３９に流れなくなる。
【００４１】
このように、前記可動接触子１３７を前記固定接触子１３８に接触させるオン状態で、前記可動接触子１３７を前記固定接触子１３８から分離させて回路を遮断する方法としては、ハンドル１３５の操作による受動作動方法と、検出機構部１２０による自動作動方法とがある。
【００４２】
受動作動方法は、電源と負荷間の回路上に正常電流が流れているが、使用者が電源を遮断しようとする場合、または線路を補修しようとする場合、または回路遮断器のトリップ作動後に回路遮断器を元状態に復帰させる場合に用いる。
【００４３】
受動作動方法において、回路遮断器をオン状態からオフ状態に転換するときは、前記ハンドル１３５を図の右側に回して、該ハンドル１３５をヒンジ１３５aを中心に時計方向に回転させる。このとき、リンク部１３４が上方に移動されることによって、該リンク部１３４に接続されたクロスバー１３６も上方に移動され、結局、前記可動接触子１３７が上方に直線移動するようになる。前記可動接触子１３７は、所定の地点まで直線移動され、その所定の地点、即ち、前記運動変換手段１５０が設置された垂直方向の位置からは、前記可動接触子１３７の他端部１３７bは前記運動変換手段１５０により停止され、前記可動接触子１３７の一端部１３７dは続けて上方に移動される。即ち、前記可動接触子１３７の一端部１３７dが他端部１３７bを中心に回転して、前記可動接触子１３７が全開された扇のような軌跡に沿って回動することにより、開隙距離が増大するようになる。このようにして、前記可動接触子１３７の接点１３７aが前記固定接触子１３８の接点１３８aから開離されて、電源と負荷間の回路が遮断されるようになる。
【００４４】
逆に、回路遮断器をオフ状態からオン状態に転換するときは、前記ハンドル１３５を図の左側に回して、前述した動作の逆順に前記可動接触子１３７を前記固定接触子１３８に接触させることで、電源と負荷間の回路を連結する。
【００４５】
一方、自動作動方法において、回路遮断器のトリップ作動時には、前記検出機構部１２０が線路上に流れる過電流を感知することで、トリップコイル１２２及びODPシリンダ１２１が磁化しながら前記ヒンジ部１３２aを中心に前記アーマチュア１３２を引っ張り、結局、前記アーマチュア１３２を反時計方向に回動させる。
【００４６】
このとき、前記トリップバー１３３が動きながら前記リンク部１３４の拘束を解除させるため、前記リンク部１３４が上方に移動することができる状態となる。
【００４７】
前記バネEは、常に前記可動接触子１３７を通して、前記クロスバー１３６及びリンク部１３４を上方に加圧するため、前記リンク部１３４の拘束が解除された状態では、前記バネEの弾性力により、前記可動接触子１３７、クロスバー１３６及びリンク部１３４が加圧されて上方に上昇するようになる。
【００４８】
このとき、前記可動接触子１３７は、前記受動作動時のように、垂直直線方向に所定の地点まで上昇してからは、前記可動接触子１３７の他端部１３７bは前記運動変換手段１５０の停止作用部１５３に接触して停止され、前記可動接触子１３７の一端部１３７d(即ち、接点１３７a)は続けて上昇する。即ち、前記可動接触子１３７の一端部１３７dが他端部１３７bを中心に時計方向に回転して、前記可動接触子１３７が全開された扇のような軌跡に沿って回動することにより、開隙距離が増大するようになる。このようにして、前記可動接触子１３７の接点１３７aが前記固定接触子１３８の接点１３８aから開離されて、電源と負荷間の回路が遮断されるようになる。
【００４９】
従って、本発明に係る回路遮断器は、前記可動接触子１３７が水平に上昇する従来の回路遮断器に比べて相対的に、前記可動接触子１３７の接点１３７aと前記固定接触子１３８の接点１３８aとの分離距離、即ち、開隙距離が大きくなる効果が得られる。
【００５０】
ここで、前記クロスバー１３６が前記可動接触子１３７を収容して支持するための切開溝１３６aにおいて、前記切開溝１３６aの内周面に形成された傾斜面１３６b、及び前記停止作用部１５３の端部に形成された傾斜面１５３aは、前記可動接触子１３７をさらに回動させることで開隙距離を増加させる。
【００５１】
また、前記可動接触子１３７の他端部１３７bの末端に形成された係止部１３７cは、前記可動接触子１３７がその他端部１３７bを中心に時計方向に回転するとき、前記可動接触子１３７の他端部１３７bが前記停止作用部１５３から脱去されることなく継続的に支持されるようにする。
【００５２】
前記可動接触子１３７の接点１３７aと前記固定接触子１３８の接点１３８aとが開離されると、前記消弧機構部１４０が接点１３７aと接点１３８a間で発生するアークを消滅させるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る回路遮断器の内部を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る回路遮断器を示す平面図である。
【図３】図２のII-II線縦断面図であって、(A)は回路遮断器のオン状態を、(B)は回路遮断器のオフ状態をそれぞれ示す。
【図４】本発明に係る回路遮断器の要部拡大図である。
【図５】本発明に係る回路遮断器の運動変換手段を示す斜視図である。
【図６】従来の回路遮断器の内部を示す斜視図である。
【図７】従来の回路遮断器を示す平面図である。
【図８】図７のI-I線縦断面図であって、(A)は回路遮断器のオン状態を、(B)は回路遮断器のオフ状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００５４】
１００    回路遮断器
１１０    本体
１２０    検出機構部
１２１    ODPシリンダ
１２２    トリップコイル
１３０    開閉機構部
１３１    ヨーク
１３１a    結合溝
１３２    アーマチュア
１３３    トリップバー
１３４    リンク部
１３５    ハンドル
１３５a    ヒンジ
１３５b    クレードル
１３６    クロスバー
１３７    可動接触子
１３７c    係止部
１３８    固定接触子
１３８a    固定接触子の接点
１３９    負荷側の端子
１４０    消弧機構部
E    バネ
１４１    消弧室
１４２    消弧板
１５０    運動変換手段
１５１    第１固定部
１５２    第２固定部
１５３    停止作用部
１５３a    傾斜面
【図１】
2005079103.tif 000003
【図２】
2005079103.tif 000004
【図３】
2005079103.tif 000005
【図４】
2005079103.tif 000006
【図５】
2005079103.tif 000007
【図６】
2005079103.tif 000008
【図７】
2005079103.tif 000009
【図８】
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