JP4466237B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、低圧電路に用いられる配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器に関し、特に電流遮断時のアーク電圧の上昇を促すための手段に関する。

図１０は、上記回路遮断器の遮断部の一般的な構成を示すものである。図１０において、図示しないケースに固定された固定接触子１０１は一端に固定接点１０２を有し、他端に電源側の端子１０３が一体形成されている。固定接点１０２の近傍には、端子側に斜めに立ち上がるアークランナ１０４が設けられている。可動接触子１０５は一端に固定接点１０２と接触する可動接点１０６を有し、他端がケースに回動可能に支持された図示しない可動接触子ホルダに、軸１０７を介して回動可能に連結されている。

消弧室１０８は、図示しない絶縁物の支持体に隙間を介して積層支持された複数枚のＵ字形状の磁性板１０９を有し、磁性板１０９で可動接点１０６の移動軌跡を囲むように配置されている。電流遮断時には、固定接点１０２と可動接点１０６との間にアーク１１０が生じる。このアーク１１０は、磁性板１０９に引き込まれ分断・冷却され、アーク電圧が高められて消弧される。このような回路遮断器については、例えば特許文献１に記載されている。
特開昭６０−７２１３１号公報

上記した回路遮断器において、アーク電圧を高めて遮断性能を向上させるためには、消弧室の磁性板の枚数をできるだけ増やす必要がある。一方、磁性板のすべてをアークの分断に有効に使用するためには、磁性板の枚数に応じた可動接触子の開極距離が必要で、図１０に示すように、開極位置での可動接触子の先端を最上位の磁性板よりも高くする必要がある。従って、磁性板の枚数が増えると可動接触子の開極距離も大きくなり、開閉機構の変更や回路遮断器の外形寸法の拡大が必要になってくる。可動接触子の開極距離を変えずに磁性板の枚数を増やそうとすると、可動接触子の先端が最上位の磁性板よりも低くなり、最上位の磁性板が有効に使用できなくなる。

そのような場合、特許文献１に記載されているように、最上位の磁性板にアーク転移部を設ける方法もあるが、遮断電流が数ｋＡレベルの比較的小型の回路遮断器ではともかく、遮断電流が大きくなると図１１に示すようにアークが湾曲しにくくなるため、最上位の磁性板への転移が困難になるという問題がある。

この発明の課題は、消弧室の磁性板の枚数を増やして遮断性能を向上させた場合においても、可動接触子の開極距離を抑えながら最上位の磁性板を有効に使用できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、この発明は、ケースに固定され一端に固定接点を有する固定接触子と、一端に前記固定接点と接触する可動接点を有し、他端が前記ケースに回動可能に支持された可動接触子ホルダに連結された可動接触子と、隙間を介して積層支持された複数枚のＵ字形状の磁性板を有し、前記可動接点の移動軌跡を囲むように配置された消弧室とを備え、電流遮断時に前記固定接点と可動接点との間に生じたアークを前記消弧室の磁性板に引き込んで消弧する回路遮断器において、前記消弧室の磁性板を開極位置の前記可動接触子の先端よりも高い位置まで積層する一方、前記磁性板の両脚部内側で前記可動接点の移動軌跡を左右両側から覆う一対の側壁を有する絶縁部材を設け、かつ開極位置における前記可動接触子の先端を前記絶縁部材の側壁上面から突出させるとともに、この側壁の前記磁性板側の上角部を最上位の前記磁性板の近傍まで延び出させ、さらに、前記絶縁部材の左右の側壁に、その上面から突出する前記可動接触子の先端近傍を前記磁性板の両脚部から遮蔽する隔壁をそれぞれ形成するとともに、これらの隔壁相互の間隔を前記側壁相互の間隔より広くするものとする（請求項１）。

請求項１の発明は、消弧室の磁性板の両脚部内側に、可動接点の移動軌跡を左右両側から覆うように絶縁部材の一対の側壁を配置し、左右の側壁の間隔よりも大きくなったアークを側壁の外部の広い空間に押し出すようにするものである。その場合、開極位置の可動接触子の先端を絶縁部材の側壁上面から突出させることにより、可動接点側のアークの発弧点が可動接触子の先端に速やかに転移するようになり、また絶縁部材の側壁の磁性板側の上角部を最上位の磁性板の近傍まで延び出させることにより、この上角部から押し出されたアークが最上位の磁性板に入るようになる。

これにより、磁性板の枚数を増やし、この磁性板を開極位置の可動接触子の先端よりも高い位置まで積層した場合においても、最上位の磁性板を有効に使用することができ、かつ開極時の可動接触子の先端位置が最上位の磁性板の高さを越えないようにして開極距離を抑えることができる。

可動接触子の近傍のアークには磁性板からの電磁力が働いているが、開極位置で絶縁部材の側壁上面から突出した可動接触子の先端から、その近傍の磁性板の脚部に点弧すると、アークに電磁力が働かなくなるとともに、磁性板の脚部を介して電流が流れるためアーク長が短くなる。請求項１の発明によれば、絶縁部材の側壁上面から突出する可動接触子の先端近傍を磁性板の両脚部から遮蔽する隔壁を形成することにより、磁性板の脚部での発弧を防止することができる。また、その場合、隔壁相互の間隔を側壁相互の間隔より広くすることにより、アーク発弧点を隔壁の間から押し出すことなく可動接触子の先端に維持することができる。

さらに、この発明においては、前記側壁の上角部に、その先端に向かって側壁の間隔が徐々に広がるように傾斜面を形成するのがよい（請求項２）。
これにより、最上位の磁性板に向かうアークの伸張を促進することができる。上記傾斜面を側壁の全面に形成すれば一層効果的である。

この発明によれば、磁性板の枚数を増やしても可動接触子の開極距離を大きくすることなく最上位の磁性板まで有効に使用することができ、開閉機構の変更や回路遮断器外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて、遮断性能の向上を図ることができる。

以下、図１〜図９に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。

図１は３極回路遮断器の中央極部分の要部縦断面図である。図１において、ケース１とカバー２とからなる絶縁容器内には、ケース１に固定された固定接触子３と開閉機構４により開閉駆動される可動接触子５とからなる遮断部が構成されている。なお、図は中央極部分の遮断部を示しているが、絶縁容器は相間隔壁により内部が３相空間に区画され、各空間にそれぞれ各相遮断部が収容されている。固定接触子３は一端に固定接点６を有し、他端に電源側端子７が一体形成されている。固定接触子３には固定接点６の近傍に、電源側（図の左側）に向かって斜めに立ち上がるアークランナ８が取り付けられている。なお、アークランナ８は固定接触子３から一体に切り曲げ形成してもよい。

可動接触子５は、一端に固定接点６と接触する可動接点９を有し、他端がケース１に回動可能に支持された絶縁物の可動接触子ホルダ１０に軸１１により回動可能に連結され、可動接触子ホルダ１０との間に挿入された捩りばねからなる接触スプリング１２により固定接触子３に向かって付勢されている。１３は消弧室で、絶縁物の支持体１４と、この支持体１４に適宜の隙間で上下に積層支持された複数枚の磁性板１５とからなり、磁性板１５は可動接触子５を通過させる切欠が設けられてＵ字形状に形成されている。消弧室１３は磁性板１５で可動接点９の移動軌跡を囲むように配置されている。

開閉機構４は可動接触子ホルダ１０に連結され、可動接触子５は可動接触子ホルダ１０を介して開閉機構４により開閉駆動される。遮断部の前方にはアークガス排出口１６が設けられ、このアークガス排出口１６は異物の侵入を防止する絶縁物の防護板１７により閉塞されている。

図２及び図３は遮断部を示し、図２は平面図、図３は図２のIII-III線に沿う断面図である。図２及び図３において、消弧室１３の支持体１４は、所要の形状に打ち抜かれたファイバ板からＵ字状に折り曲げ形成され、その前面壁の中央部にアークガスを通過させる方形の通気窓１８があけられている。磁性板１５は鉄板からＵ字形状に打ち抜き形成され、可動接触子５が通過する部分に切欠１９が設けられている。この磁性板１５は左右両側の突片を介して支持体１４にカシメ付けされているが、図示の場合、磁性板１５は従来よりも多くの枚数が積層され（例えば、図１１の従来例の７枚に対して、図３では１０枚）、最上位の磁性板１５の位置は図３に破線で示す開極位置の可動接触子５の先端よりも高くなっている。消弧室１３は図１において、支持体１４の下端面と同一形状に形成されたケース１の底面上に載置され、上端面をカバー２で押さえられて固定される。

ここで、消弧室１３の内側には、絶縁部材２０が設置されている。図４は絶縁部材２０を示す斜視図である。絶縁部材２０はポリアミド、ポリアセタール、ポリエステルなどの樹脂から成形され、左右一対の側壁２１を有している。左右の側壁２１は、下部において連結部２２（図３）により互いに連結されている。また、側壁２１の背面側（図２の右側）には、左右側方に張り出すように背壁２３が一体に設けられ、その肩部には段部２４が形成されている。一方、側壁２１の下面には、図４に示すように、傾斜面２５及び２６が段違いに形成され、更に突出部２７が形成されている

絶縁部材２０は図２及び図３に示すように消弧室１３に組み合わされ、側壁２１が磁性板１５の切欠１９を挟む脚部に当接し、背壁２３が支持体１４の背面に接する。この絶縁部材２０は消弧室１３がケース１に装着された状態（図１）において、突出部２７がケース１の底面の図示しない受け部と嵌合して位置決めされ、背壁２３の段部２４が支持体１４の背面側の段部１４ａ（図３）で押さえられて固定される。この状態において、絶縁部材２０は後述するように固定接触子３の上に載る。

図３において、固定接触子３は固定接点６が取り付けられた端部がへ字形に屈曲されて傾斜面を形成し、この傾斜面にアークランナ８が取り付けられている。図４に示すように、アークランナ８は取付け端部の両側が左右に突出し、この突出部の穴に固定接触子３に一体形成された左右２本のかしめピンが差し込まれ、その先端がかしめ加工されて固定接触子３に結合されている。絶縁部材２０は図３に示すように固定接触子３の上面に載り、側壁２１の傾斜面２５がアークランナ８の左右突出部に当接し、また側壁２１の傾斜面２６（図４）が固定接点６の両側で固定接触子３の傾斜面に当接する。

上記した消弧室１３及び絶縁部材２０のケース１への組み込み状態において、図２に示すように、絶縁部材２０の側壁２１は磁性板１５の両脚部内側で可動接点５の移動軌跡２８（図３）を左右両側から覆う。ここで、図３において、破線で示す開極位置における可動接触子５の先端は、絶縁部材２０の側壁２１の上面から突出するとともに、側壁２１における磁性板１５の奥側（図３の左側）の上角部２１ａは最上位の磁性板１５の近傍まで延び出している。

図示回路遮断器において、短絡電流のような大電流が流れると、固定接点７と可動接点９との間に集中電流による電磁反発力が働き、可動接触子５は接触スプリング１２に逆らって開極する。可動接触子５が開極すると同時に、図５に示すように固定・可動接点６，９間にアーク２９が発生する。発生したアーク２９は、磁性板１５による電磁力及び接点６,９の両側に配置された側壁２１からアーク熱により発生した熱分解ガスのアークガス排出口１６（図１）へのガス流により、磁性板１５の奥側に駆動される。駆動されたアーク２９は、固定接触子３側の発弧点が固定接点６からアークランナ８に転移すると同時に、積層された磁性板１５の下側の数枚の間に入る。なお、電磁反発力で開極した可動接触子５は、過電流引外し装置からの引外し信号に基づく開閉機構４の動作で回転駆動された可動接触子ホルダ１０により開極位置に保持される。

一方、可動接触子５の発弧点も同様に、可動接点９から可動接触子５の先端に転移すると同時に、側壁２１の上角部２１ａ間に挟まれたアーク２９の区間は、上角部２１ａの間隔よりも広い外側空間に押し出されるようにして、図５の左上に向かって伸張・湾曲し、最上位の磁性板１５に入る。また、磁性板１５の奥側において、側壁２１の輪郭は、アーク２９が可動接触子の先端から最上位の前記磁性板を介して、アークランナ８との間で伸長・湾曲したときの湾曲形状に合わせて形成されており、上角部２１ａの下側においてもアーク２９は広い空間に押し出されるように、図５の左側に向かって伸張・湾曲する。その結果、アーク全体が磁性板１５の間に入り、それらの間で分断・冷却されてアーク電圧が上昇する。その場合、可動接触子５の先端の発弧点は側壁２１の間の狭い空間から外れているため可動接点９上に戻りにくく、アーク２９の湾曲形状が安定的に維持され、また可動接点９の消耗も少ない。

図６は、この発明の実施例１を示す絶縁部材の斜視図である。図６において、絶縁部材２０の左右の側壁２１に、その上面から突出する開極位置の可動接触子５の先端近傍を磁性板１５の両脚部から遮蔽する隔壁３０がそれぞれ一体形成されている点が図５と相違している。また、隔壁３０は側壁２１よりも薄く、隔壁３０の相互の間隔は側壁２１の相互の間隔より広くなっている。

図５に示すように、アーク２９が可動接触子５の先端に転移した際、その近傍の磁性板１５の脚部でアーク２９が発弧すると、アーク２９を磁性板１５の奥に引き込もうとする電磁力が小さくなる他、磁性板１５の腕を通して電流が流れるためアーク長が短くなりアーク電圧が低下する。この実施例２においては、絶縁部材２０の側壁２１に隔壁３０が形成されているため、可動接触子５の先端近傍のアーク２９が隔壁３０で磁性板１５の脚部から遮蔽され、アーク２９は磁性板１５上で発弧することなく最上位の磁性板１５に向かって伸張・湾曲する。

図７は、この発明の実施例２を示す絶縁部材の斜視図である。図７において、側壁２１の上角部２１ａに、その先端に向かって側壁２１の相互の間隔が徐々に広がるように、傾斜面３１が形成されている点が図５と相違している。この実施例３によれば、最上位の磁性板１５に向かうアークの伸張をより円滑に誘導することができる。側壁２１の傾斜面を磁性板１５の奥に向かって全面に形成すれば一層効果的である。

図８は、この発明の実施例３を示す絶縁部材の斜視図である。図８において、開極位置における可動接触子５の先端の可動接点９と反対の側に、左右の側壁２１を連結する絶縁物の連結部３２が設けられている点が図５と相違している。実施例４によれば、可動接触子５の先端で発弧するアークの背後の連結部３２から熱分解ガスが発生するため、アークガス排気口側へのアークの伸張が促進される。連結部３２は絶縁部材２０と一体に形成するのが望ましいが、別部材を装着してもよい。

図９は、この発明の実施例４を示す遮断部の縦断面図である。図９において、最上位の磁性板１５の上面に、アーク転移板３３を立ち上げ形成した点が図５と相違している。図示のアーク転移板３３は別部材として磁性板１５に結合されているが、磁性板１５から一体に切り曲げ形成してもよい。この実施例５によれば、最上位の磁性板１５にアーク転移板３３を設けることにより、可動接触子５の先端とアーク転移板３３との間のアーク２９が安定するため、全体のアーク電圧の維持が良好になる。

この発明の実施例１の基本構成を示す回路遮断器の縦断面図である。 図１における遮断部の平面図である。 図２のIII-III線に沿う断面図である。 図３における絶縁部材の斜視図である。 図３の遮断部の開極時におけるアークの状態を示す図である。 この発明の実施例１を示す絶縁部材の斜視図である。 この発明の実施例２を示す絶縁部材の斜視図である。 この発明の実施例３を示す絶縁部材の斜視図である。 この発明の実施例４を示す遮断部の縦断面図である。 従来の回路遮断器の遮断部を示す縦断面図である。 図１０の遮断部の遮断電流が大きいときのアークの様子を説明する図である。

３ 固定接触子
４ 開閉機構
５ 可動接触子
６ 固定接点
８ アークランナ
９ 可動接点
１３ 消弧室
１４ 支持体
１５ 磁性板
２０ 絶縁部材
２１ 側壁
２１ａ 側壁上角部
２８ 移動軌跡
２９ アーク
３０ 隔壁
３１ 傾斜面
３２ 連結部
３３ アーク転移板

Claims (2)

1. ケースに固定され一端に固定接点を有する固定接触子と、一端に前記固定接点と接触する可動接点を有し、他端が前記ケースに回動可能に支持された可動接触子ホルダに連結された可動接触子と、隙間を介して積層支持された複数枚のＵ字形状の磁性板を有し、前記可動接点の移動軌跡を囲むように配置された消弧室とを備え、電流遮断時に前記固定接点と可動接点との間に生じたアークを前記消弧室の磁性板に引き込んで消弧する回路遮断器において、
   前記消弧室の磁性板を開極位置の前記可動接触子の先端よりも高い位置まで積層する一方、前記磁性板の両脚部内側で前記可動接点の移動軌跡を左右両側から覆う一対の側壁を有する絶縁部材を設け、かつ開極位置における前記可動接触子の先端を前記絶縁部材の側壁上面から突出させるとともに、この側壁の前記磁性板側の上角部を最上位の前記磁性板の近傍まで延び出させ、さらに、前記絶縁部材の左右の側壁に、その上面から突出する前記可動接触子の先端近傍を前記磁性板の両脚部から遮蔽する隔壁をそれぞれ形成するとともに、これらの隔壁相互の間隔を前記側壁相互の間隔より広くしたことを特徴とする回路遮断器。
2. ケースに固定され一端に固定接点を有する固定接触子と、一端に前記固定接点と接触する可動接点を有し、他端が前記ケースに回動可能に支持された可動接触子ホルダに連結された可動接触子と、隙間を介して積層支持された複数枚のＵ字形状の磁性板を有し、前記可動接点の移動軌跡を囲むように配置された消弧室とを備え、電流遮断時に前記固定接点と可動接点との間に生じたアークを前記消弧室の磁性板に引き込んで消弧する回路遮断器において、
   前記消弧室の磁性板を開極位置の前記可動接触子の先端よりも高い位置まで積層する一方、前記磁性板の両脚部内側で前記可動接点の移動軌跡を左右両側から覆う一対の側壁を有する絶縁部材を設け、かつ開極位置における前記可動接触子の先端を前記絶縁部材の側壁上面から突出させるとともに、この側壁の前記磁性板側の上角部を最上位の前記磁性板の近傍まで延び出させ、さらに前記側壁の上角部に、その先端に向かって側壁の間隔が徐々に広がるように傾斜面を形成したことを特徴とする回路遮断器。

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