(57)【要約】      （修正有）【課題】平時は負荷電流の通電に伴う温度上昇を抑制し、大電流遮断時には遮断室圧力が過度に上昇するのを抑えてケースの耐圧強度を必要以上に強化する必要なしに小電流から大電流領域まで高い限流遮断性能が発揮できるようにする。【解決手段】ケースの内部に仕切隔壁１ｄで仕切られた遮断室１ｅを画成し、ここに収納した電流遮断部を開閉機構部，過電流引外し装置から隔離した上で、消弧装置の背後にはガス排気口１ｆを開口したものにおいて、前記遮断室１ｅにはガス排気口１ｆと反対側端にケースの外方へ通じる通気口１ｇを形成した上で、該通気口１ｇには、小電流遮断時に上昇する遮断室の圧力レベル以下では「開」、それ以上の圧力レベルで「閉」動作する換気弁１２と、小電流，中電流遮断時の圧力レベルでは「閉」、大電流遮断時の上昇圧力レベルで「開」動作して過度な圧力をケースの外方に逃がす放圧弁１３とを組合せた弁機構１１を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールド樹脂製のケースに主回路接点機構と消弧装置からなる電流遮断部，開閉機構部，過電流引外し装置を搭載してなる回路遮断器であって、前記ケース内に電流遮断部を収納する遮断室を備え、該遮断室は開閉機構部，過電流引外し装置から隔壁を隔てて隔離されており、かつ遮断室の消弧装置側にケースの外方に通じるガス排気口を開口したものにおいて、
電流遮断部を挟んで前記遮断室のガス排気口と反対側端にケースの外方へ通じる通気口を形成し、該通気口には平時の負荷電流通電の状態，および小電流遮断時における遮断室の圧力レベルで開状態を保持し、中電流遮断時に上昇する圧力レベルでは閉じ、さらに大電流遮断時の上昇圧力レベルで開く弁機構を配備したことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載の回路遮断器において、弁機構が、小電流遮断時に上昇する遮断室の圧力レベル以下では「開」、それ以上の圧力レベルで「閉」動作する換気弁と、小電流，中電流遮断時の圧力レベルでは「閉」、大電流遮断時の上昇圧力レベルで「開」動作して過度な圧力をケースの外方に逃がす放圧弁とからなることを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
請求項２に記載の回路遮断器において、放圧弁の開動作圧力を、大電流領域の限流遮断に必要な圧力を上回るレベルに設定したことを特徴とする回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などを対象とする回路遮断器に関し、詳しくはその本体ケース内部に画成した遮断室の構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、頭記の回路遮断器はモールド樹脂製のケース内部に主回路接点機構と消弧装置を組み合わせた電流遮断部，開閉機構部，過電流引外し装置を搭載した構成になり、主回路の過負荷電流を検出して過電流引外し装置が作動すると、開閉機構部がトリップ動作して主回路接点を開極し、固定／可動接点間に生じたアークを消弧装置に駆動して電流を限流遮断する。
また、上記の回路遮断器では、過電流遮断時にアーク熱を受けて蒸発した接点材料などの金属溶融物が周囲に飛散して開閉機構部，引外し装置の可動部分に付着すると、トリップ動作の機能が損なわれることから、従来の回路遮断器では前記電流遮断部を開閉機構部，過電流引外し装置から隔離してケースの内部に画成した遮断室に配置するようにしており（例えば、特許文献１参照）、その組立構造を図６に示す。
図６において、１は下部ケース１ａ，ミドルカバー１ｂ，トップカバー１ｃからなるモールド樹脂製のケース、２，３は電源側，負荷側端子、４は電源側端子２と一体に形成した固定接触子、５は回動式の可動接触子、４ａは固定接点、５ａは可動接点、６は可動接触子５の接触子ホルダー、７はグリッド式の消弧装置、８は開閉機構部、９は操作ハンドル、１０は過電流引外し装置である。また、ケース１には仕切隔壁１ｄと図示しない極間隔壁を設けて遮断室１ｅを各極毎に画成し、この各極の遮断室１ｅに主回路の各相に対応する電流遮断部の主回路接点機構（固定接触子４，可動接触子５）および消弧装置７を配置して開閉機構部８，過電流引外し装置１０から隔離するようにしている。また、遮断室１ｅには消弧装置７の背後側にガス排気口１ｆを開口し、電流遮断時に遮断室内に生じたアークガスをガス排気口１ｆよりケースの外方に排出するようにしている。なお、図示の回路遮断器は操作ハンドル９を上に向けて横置姿勢に描いているが、回路遮断器を制御盤などの盤内に設置する際には、通常は電源側端子２を上側に向けた直立姿勢で回路遮断器を盤側の支持レールに装着する。
【０００３】
一方、前記構成の回路遮断器について、電流遮断時には高い限流遮断機能を確保しつつ、平時は負荷電流の通電により主回路の導電部材（固定接触子４，可動接触子５）に生じるジュール熱をケースの外方に排熱して遮断室の過度な温度上昇を抑える手段として、前記遮断室１ｅには前記ガス排気口１ｆと反対側端にケースの外方に通じる通気口を開口した上で、この通気口に弁機構を設けた構成が知られている（例えば、特許文献２）。
また、前記の弁機構は平時の負荷電流の通電時に弁を開いて通気口より遮断室１ｅの空間に外気を導入し、その熱対流（煙突効果）により電流遮断部の通電部材に生じたジュール熱の熱放散を促進させる。一方、電流遮断時にはアークガスの発生に伴い上昇する遮断室１ｅの圧力を受けて弁を閉じ、前記通気口を通じて遮断室の圧力が急減するのを抑制して高い限流遮断機能を確保するようにしている。すなわち、電流遮断時には固定／可動接点間に生じたアークを周囲から遮断室１ｅのガス圧力により細く絞ってアーク電圧を高めるようにしており、この場合に高い限流遮断効果を発揮させるには、遮断電流が大きいほど遮断室の圧力を高い圧力に確保する必要がある。
【特許文献１】特開２００６−２３６７９８号公報（ｐ．４、図１）
【特許文献２】特開２００３−２１７４２９号公報（ｐ．５、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記の特許文献２に開示されている回路遮断器の遮断室構造では、負荷電流の通電に伴うジュール熱の放熱を促進し、電流遮断時には高い限流遮断機能を発揮できるものの、ケースの強度を確保する観点で次記のような課題がある。
すなわち、電流遮断時には遮断室の通気口に設けた弁機構を閉じて遮断室内のアークガス圧を高く保つようにしている。このために、特に短絡電流などの大電流遮断時には遮断室の圧力が非常に高くなる。図７は前記の回路遮断器について、遮断電流値と電流の限流遮断に必要な圧力，およびアーク発生に伴って電流遮断時に上昇する遮断室圧力との関係を表した図で、特性線Ｐａは限流遮断に必要な圧力、特性線Ｐｂは電流遮断時に上昇する遮断室の圧力を表している。この図から判るように大電流の遮断領域（遮断電流：５０ｋＡを超えた電流領域）では、限流遮断に必要な圧力Ｐａよりも実際の電流遮断時に上昇する遮断室の圧力Ｐｂの方がはるかに高くなる。したがって、回路遮断器のケースを設計，製作するには、この遮断室圧力の急激な上昇に十分耐える機械的強度を備えた堅牢な構造にする必要がある。
一方、回路遮断器のケースについて、従来は強度の高い熱硬化性樹脂を使ってケースを製作していたが、昨今では資源のリサイクルが可能な熱可塑性樹脂が採用されるようになっている。しかしながら、高耐熱性，高強度な熱可塑性樹脂のエンジニアリング・プラスチックは材料費が高くて製品がコスト高となる。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、平時は負荷電流の通電に伴う電流遮断部の温度上昇を抑制しつつ、大電流遮断時には遮断室の圧力が電流遮断に必要な圧力を超えて過度に上昇するのを抑え、ケースの耐圧強度を必要以上に強化する必要なしに小電流から大電流領域まで高い限流遮断性能が発揮できるように遮断室の構造を改良した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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、モールド樹脂製のケースに主回路接点機構と消弧装置からなる電流遮断部，開閉機構部，過電流引外し装置を搭載してなる回路遮断器であって、前記ケース内に電流遮断部を収納する遮断室を備え、該遮断室は開閉機構部，過電流引外し装置から隔壁を隔てて隔離されており、かつ遮断室の消弧装置側にケースの外方に通じるガス排気口を開口したものにおいて、
電流遮断部を挟んで前記遮断室のガス排気口と反対側端にケースの外方へ通じる通気口を形成し、該通気口には平時の負荷電流通電の状態，および小電流遮断時における遮断室の圧力レベルで開状態を保持し、中電流遮断時に上昇する圧力レベルでは閉じ、さらに大電流遮断時の上昇圧力レベルで開く弁機構を配備するものとし（請求項１）、その弁機構は次記のような具体的態様で構成する。
（１）前記の弁機構を、小電流遮断時に上昇する遮断室の圧力レベル以下では「開」、それ以上の圧力レベルで「閉」動作する換気弁と、小電流，中電流遮断時の圧力レベルでは「閉」、大電流遮断時の上昇圧力レベルで「開」動作して過度な圧力をケースの外方に逃がす放圧弁とを組み合わせて構成する（請求項２）。
（２）前項（１）において、放圧弁の開動作圧力を、大電流領域の限流遮断に必要な圧力を上回るレベルに設定する（請求項３）。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成により、平時の負荷電流の通電時には通気口を通じて遮断室に取り込んだ外気の熱対流効果により電流遮断部の温度上昇を抑制できる。
また、小電流を超える遮断電流に対応する遮断室の圧力レベルで換気弁，放圧弁を閉じるように設定しておくことにより、中電流領域の電流遮断時には遮断室の圧力を限流遮断に必要な圧力レベル以上に保持して電流を限流遮断できる。なお、小電流領域の電流遮断時には通気口を通じて遮断室の上昇圧力が放出されることになるが、もともと小電流の遮断に必要な圧力は極めて低いので電流遮断性能には殆ど影響することはない。
さらに、大電流領域の電流遮断に対応する圧力レベルで放圧弁を開くように設定しておくことで、大電流遮断時には放圧弁を通じて遮断室内の過度な圧力をケース外方に逃がして回路遮断器のケースに過大な圧力が衝撃的に加わるのを回避できる。これにより遮断器のケースに要求される耐圧強度の条件を緩和して製品コストの低減を図りつつ、小電流から大電流領域までの電流遮断時に高い限流遮断性能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１（ａ）は回路遮断器の全体構造の断面図、図１（ｂ）は（ａ）図における弁機構の構成配置図、図２〜図５はそれぞれ負荷電流の通常状態，小電流遮断時，中電流遮断時，大電流遮断時に対応する遮断部および弁機構の動作状態を表す図であり、図６に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
すなわち、図示実施例の回路遮断器の構成は基本的に図６に示した従来構造と同じであるが、従来構造と比べて遮断室１ｅには新たに通気口１ｇおよび弁機構１１が追加されている。ここで、通気口１ｇはケース１の底面に各極毎にそれぞれ画成して形成されており、電流遮断部を挟んで消弧装置７の背面側に開口したガス排気口１ｆと反対側端部に開口している。また、各極の通気口１ｇはケース１の底蓋１ｈとの間に設けられて各極毎に仕切られている通路１ｋを通じてケース１の負荷側に連通している。
一方、弁機構１１は換気弁１２と放圧弁１３および弁座１１ａとから構成されている。すなわち、各極毎に前記通気口１ｇには、ケース１と一体に弁座１１ａが設けられおり、この弁座１１ａには二カ所に通気穴１１ｍが開口している。そして、この通気穴１１ｍに換気弁１２，放圧弁１３が設置されている。図示実施例（３相回路遮断器）では、換気弁１２，放圧弁１３がそれぞれ３個ずつ、合計６個の弁が設けられている。なお、弁座１１ａは独立部品としてケース１に固定するようにしてもよい。そして、換気弁１２は弁ばね１２ａ（引っ張りコイルばね）により弁が開く方向にばね付勢され、また放圧弁１３は弁ばね１３ａ（圧縮コイルばね）により常時は弁が閉じる方向にばね付勢されている。
【０００９】
次に、前記換気弁１２，放圧弁１３について動作設定を図８，図９で説明する。すなわち、図８は本発明の実施例による遮断電流−遮断室圧力の特性図、図９は換気弁，放圧弁の開閉動作チャート図であり、図８の特性図中のＡは小電流領域（１ｋＡ程度）、Ｂは中電流領域（１０ｋＡ程度）、Ｃは大電流領域（中電流領域Ｂを超えた短絡電流）を表している。ここで、小電流領域Ａから中電流領域Ｂに移行する遮断電流値に対応する遮断室圧力をＰ１，中電流領域Ｂから大電流領域Ｃに移行する遮断電流値に対応する遮断室圧力をＰ２として、図９の動作設定を表すチャート図で表すように換気弁１２は前記圧力Ｐ１を基準に圧力Ｐ１以下では「開」状態を保持し、遮断室の圧力がＰ１を超えると前記付勢ばね１２ａに抗して弁が「閉」となるように設定しておく。一方、放圧弁１３は前記圧力Ｐ２を基準に圧力Ｐ２以下では「閉」状態を保持し、遮断室の圧力がＰ２を超えると付勢ばね１３ａに抗して弁が「開」となるように設定されている。
上記の構成で、回路遮断器に定格負荷電流が通電している閉極状態（図２（ａ），（ｂ）参照）では、負荷電流の通電に伴い固定接触子４，可動接触子５の通電導体はジュール発熱により加熱されて温度が上昇するようになるが、この通電状態では遮断室１ｅの圧力はケース外の周囲圧力（大気圧）と殆ど同じ圧力Ｐｏで換気弁１２は「開」、放圧弁１３は「閉」であり、直立姿勢の向きで盤内に配置された回路遮断器の遮断室１ｅの空間は上側（電源側）がガス排気口１ｆを通じて外気と連通するとともに、下側（負荷側）が通気口１ｇおよび通路１ｋを通じて外気と連通している。これにより、遮断室１ｅには換気弁１２を通じて通気口１ｇから取り込んだ外気が自然対流（煙突効果）により遮断室内を貫流してガス排気口１ｆから外方に放流し、この外気の流れに伴う熱対流によりジュール発熱で温度上昇した通電部材が冷却されて電流遮断部の過度な温度上昇が抑制される。
【００１０】
一方、小電流遮断時（図３（ａ），（ｂ）参照）には、固定接点と可動接点の間に生じたアークａｒｃにより遮断室１ｅの圧力が多少上昇するようになるが、その上昇圧力は図８に示した圧力Ｐ１以下であるので換気弁１２は「開」状態を保持し続ける。したがって、遮断室１ｅの室内に生じたアークガスはガス排気口１ｆ，および通気口１ｇよりケースの外方に流出して消弧室圧力が低下するが、小電流の限流遮断に必要な圧力（図８の特性線Ｐａ）は極めて低いので問題なく小電流を遮断できる。
また、中電流遮断時（図４（ａ），（ｂ）参照）には、固定接点と可動接点の間に生じたアークａｒｃのアークエネルギーが小電流領域と比べて大きく、したがって遮断室１ｅの圧力も前記圧力Ｐ１以上に上昇するようになる。これにより、放圧弁１３は「閉」状態を保持したまま、いままで開いていた換気弁１２が遮断室の上昇圧力を受けて閉動作して「閉」状態となり、ケースの外方に通じる通気口１ｇを閉塞する。その結果、アークガスの排気経路はガス排気口１ｆからのみとなるので、遮断室１ｅの圧力（図８の特性線Ｐｃ）は中電流領域の電流遮断に必要な圧力を確保して電流を限流遮断することができる。
また、短絡事故などの大電流遮断時（図５（ａ），（ｂ）参照）に、遮断室１ｅの圧力が先記圧力Ｐ２以上に大きく上昇すると、換気弁１２が「閉」のまま、いままで閉じていた放圧弁１３は遮断室圧力を受けて「開」となり、遮断室１ｅから圧力の高いアークガスの一部が通気口１ｇよりケースの外方に放出されて遮断室内の急激な圧力上昇が抑制されるようになる。その結果、遮断部は大電流の限流遮断に必要な圧力（図８の特性線Ｐａ参照）を若干上回った圧力で大電流を限流遮断し、同時に回路遮断器のケース１に対しては、遮断室１ｅと開閉機構部，過電流引外し装置との間を隔離している仕切隔壁１ｄに過度な圧力が衝撃的に加わるのが回避される。これにより、モールド樹脂製のケース１に課せられる耐圧強度を従来構造の回路遮断器と比べて低めることが可能となるので、成型樹脂材料の選択，ケース壁の厚さなどの条件を緩和して製品コストの低減化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例による回路遮断器の構成図で、（ａ）は回路遮断器の全体構成の断面図、（ｂ）は（ａ）図における弁機構の構成配置図
【図２】図１の回路遮断器における負荷電流の通電状態の説明図で、（ａ）は遮断室の換気経路を表す図、（ｂ）は弁機構の動作状態図
【図３】図１の回路遮断器における小電流遮断時の動作説明図で、（ａ）は遮断室からのアークガスの放出経路を表す図、（ｂ）は弁機構の動作状態図
【図４】図１の回路遮断器における中電流遮断時の動作説明図で、（ａ）は遮断室からのアークガスの放出経路を表す図、（ｂ）は弁機構の動作状態図
【図５】図１の回路遮断器における大電流遮断時の動作説明図で、（ａ）は遮断室からのアークガスの放出経路を表す図、（ｂ）は弁機構の動作状態図
【図６】従来における回路遮断器の構成断面図
【図７】従来構造の回路遮断器における遮断電流と遮断室圧力との関係を表す図
【図８】本発明の回路遮断器による遮断電流と遮断室圧力との関係を表す図
【図９】図１における換気弁，放圧弁の開閉動作設定を表すチャート図
【符号の説明】
【００１２】
１    回路遮断器のケース
１ｄ  ケース内部の仕切隔壁
１ｅ  遮断室
１ｆ  ガス排気口
１ｇ  通気口
４    固定接触子
５    可動接触子
７    消弧装置
８    開閉機構部
１０    過電流引外し装置
１１    弁機構
１２    換気弁
１３    放圧弁
【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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