JP2001160348A

JP2001160348A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2001160348A
Application number: JP34418999A
Authority: JP
Inventors: Takao Mihashi; 孝夫三橋; Mitsuru Tsukima; 満月間; Masahiro Fushimi; 征浩伏見; Shigeki Komoto; 茂樹幸本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-12
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: JP3955702B2

Abstract

(57)【要約】【課題】限流特性に優れた小形、低コストの回路遮断
器を得る。【解決手段】大電流遮断時に可動子１のアームと固定
子５を流れる電流の電磁反発力により高速開極し、アー
ク長を急激に長くするとともに、接点開極直後に固定接
点６の周りを筒状に取り囲む第１および第２の絶縁物８
ｂ、８ｃから大量の蒸気を発生させ、アークの周りの雰
囲気圧力を上昇させ、アーク電圧を急速に立ち上げる。
さらに、遮断動作後半においては、可動子１が上記絶縁
物が囲む筒状空間の外に移動し、電流ピーク以降の不要
な蒸気発生量を制限し、且つ、電流遮断時の電極間の絶
縁回復を確保するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は遮断動作時に優れ
た限流機能を有する回路遮断器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は、例えば特公平１―４３９７３
号公報に示された従来の回路遮断器を示す部分断面図で
あり、図において、１３０は導体２９０により遮断器部
１４０と電気的直列接続される限流素子部、１は可動接
点２と磁性材料からなる支持体７１を有する上記限流素
子部１３０の可動子、５は固定接点６を有する上記限流
素子部１３０の固定子、接触子対は上記可動子１と上記
固定子５により構成され、２８０は上記接触子対と電気
的直列に接続される励磁コイル、１１は上記接触子対に
適切な接触圧力を発生させるバネである。図２２は図２
１の右側面図である。

【０００３】次に動作を説明する。通常通電時、回路遮
断器には遮断器部１４０、導体２９０、励磁コイル２８
０、可動子１、固定子５、端子部１５ａの経路で電流が
流れる。限流素子部１３０が限流動作を行うべき大きさ
の電流が流れると、可動接点２と固定接点６との間の電
磁反発力により接点が開極しアークが発生する。このア
ークにより接点間の圧力が上昇するので、可動子１のピ
ストン１３５がバネ１１の力に抗して押し動かされる。
さらに、可動子１の一部は磁性材料の支持体７１により
構成されているので、コイルプランジャを構成する励磁
コイル２８０からも同時にその開極を支援する力を受け
る。この可動子１が開極方向に移動するときに、可動接
点背面側の気体が排気穴１１０より排気され、アークに
より上昇した圧力が付加的に排出される。そして、バネ
１１の力に抗して開極を保持するのに十分な圧力を維持
できなくなるまで開極が保持される。

【０００４】続いて、限流素子部１３０を通過する電流
が減少し、アークの圧力がある値以下に減少すると、バ
ネ１１の力により可動子１は閉極動作を開始する。この
時、閉極過程を遅延させるために、排気穴１１０は閉極
方向に対して鋭角をなすように設けられており、排気の
流体抵抗を大きくしている。また、この排気穴１１０の
方向は、開極動作時の排気の流体抵抗が小さくなる傾斜
となる。上記のように構成した限流素子部１３０では、
主に接点２、６間に発生する電気抵抗と励磁コイル２８
０のインダクタンスとにより、回路を流れる事故電流が
限流される。この接触子対はシリンダー状の狭い空間に
設けられているので、限流動作時に発生するアークの圧
力が上昇し、アークの抵抗率が高くなる。従って、限流
に必要な高いアーク電圧が得られる。上記のように限流
された電流は、最終的に限流素子部１３０と直列接続さ
れている遮断器部１４０により遮断される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の回路遮断器の限
流素子部では、可動接点が常に狭い筒状の空間内にある
ため、アーク発生に伴い上記空間内に充満する電極金属
蒸気により電流遮断時の接点間の絶縁回復が十分得られ
ない。また、可動子のブレにより可動接点が筒状の壁面
に接触しやすく、壁面での絶縁破壊の可能性が高い。こ
のような理由により、上記限流素子部単独では電流の遮
断機能を有することが困難であり、別途電流を遮断する
機能を有する遮断部を設ける必要がある。そのため、回
路遮断器全体のサイズが大きくなり、構造が複雑にな
り、コストが高くなるという問題がある。

【０００６】さらに、前述のように限流素子部と遮断部
を直列に接続すると、遮断器全体のインピーダンスが大
きくなる。特に、限流素子部には限流動作時の可動子の
開極を助けるために励磁コイルを設けており、インピー
ダンスが高い構成となっている。このような高インピー
ダンスの回路遮断器では、大きな通電ロスや通電による
異常温度上昇が発生しやすい。従って、大きな通電容量
を必要とする場合、この従来の回路遮断器を用いること
ができないという問題点があった。

【０００７】さらに、従来の回路遮断器の限流素子部で
は、可動子の開極動作が直線的に行われるため、接点開
離距離の確保ために可動子が開閉動作する方向（接点の
開閉動作方向）のサイズが大きくなりやすい。図２１に
示すように、上記方向のサイズは、端子部、固定子、可
動子、可動子が移動する空間、可とう導体を収納する空
間、および、筐体壁厚の合計となる。因って、可動子が
直動する方向のサイズに制限がある場合には、十分な開
離距離を確保できず、高圧力を効果的にアーク電圧上昇
に結び付けられないという問題がある。

【０００８】さらに、上記のように高圧力を効果的にア
ーク電圧上昇に結び付けられないと、不必要な圧力上昇
が生じ、これを押さえ込むため、非常に大きな筐体強度
が必要となりコストが高くなるという問題が生じる。

【０００９】さらに、従来の回路遮断器の限流素子部で
は、限流動作中、常に、アークスポットが両接点にある
ので、短絡遮断時の大電流アークによる接点の消耗が多
くなるという問題がある。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、一つの消弧装置にて優れた限流
機能を有し、定格通電電流等の小電流から短絡電流等の
大電流までの広い電流範囲での遮断動作可能回数を増や
し、低コスト、小形、且つ、比較的大きな通電容量を必
要とする回路へも適用できる回路遮断器を得ることを目
的としている。

【００１１】さらに、この発明は、固定接点のアークに
よる消耗量を減らして、回路遮断器の繰り返し遮断動作
可能回数を増加させることを目的としている。

【００１２】さらに、この発明は、短絡電流遮断時の限
流性能をより向上させ、且つ、短絡電流遮断時の固定接
点のアークによる消耗量を減らすことを目的としてい
る。

【００１３】さらに、この発明は、短絡遮断時の可動子
に働く電磁開極力を強化して開極速度を向上させ、且
つ、固定子接点の消耗を低減することを目的としてい
る。

【００１４】さらに、この発明は、固定接点の位置決め
を簡単に行うことを目的としている。

【００１５】さらに、この発明は、比較的小電流、多回
数の遮断動作時の固定接点のアークによる消耗量を減ら
すことを目的としている。

【００１６】さらに、この発明は、可動接点のアークに
よる消耗量を減らし、且つ、消弧板によるアーク冷却、
分断作用を有効に利用することを目的としている。

【００１７】さらに、この発明は、アークを消弧する空
間のアークランナが伸びる方向の寸法が小さい場合にお
いても、短絡電流遮断時の固定接点のアークによる消耗
量を減らして繰り返し遮断動作が行える回路遮断器を得
ることを目的としている。

【００１８】さらに、この発明は、電源電圧が比較的高
い回路においても、事故電流を確実に遮断できる信頼性
の高い回路遮断器を得ることを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回路遮断
器は、アーム水平部と可動接点とを有し可動子回転軸を
中心として回動する可動子、上記可動接点と接点対をな
す固定接点と閉成状態において上記可動子のアームの一
部とほぼ平行で且つ反対方向に電流が流れる電路とを有
すると共に一端が上記可動子回転軸から遠い側の端子部
に引き出される固定子、この固定子に電気的に接続され
上記固定接点近傍から反可動子回転軸方向へ延びるアー
クランナ、上記接点対に接触圧を発生させる付勢手段、
上記可動接点の反可動子回転軸側に配置された消弧板、
上記固定接点の上方を開放し周囲を筒状に取り囲む絶縁
物、および上記各構成部材を収納する絶縁物筐体を備
え、上記接点対の閉成状態において上記可動接点の接触
面が上記絶縁物が囲む筒状空間内に位置し、開成状態に
おいて上記可動子の上記可動接点を有する端部が上記絶
縁物が囲む筒状空間外に位置するように構成したもので
ある。

【００２０】また、固定子は、導体をほぼＵ字形状に曲
げてその一端を反可動子回転軸側の端子部に接続すると
共に、そのＵ字形状の他端の内側に固定接点が設けられ
たものからなり、且つ、可動子のアーム水平部と反対方
向の電流が流れる、上記固定接点を設けた固定子電路の
一部を、閉成状態の可動子のアーム水平部に近接するよ
うに屈曲させ、また、上記固定接点に向かい合う固定子
電路には可動子の回転軌跡と交差する部位に可動子の開
閉を許すスリットを設けたものである。

【００２１】また、固定接点の反アークランナ側に配置
された絶縁物部位を、他の２方に配置された絶縁物部位
よりアークに触れた時に蒸気を発生しやすい材質にした
ことものである。

【００２２】また、固定接点の固定子回転軸側に配置さ
れた絶縁物部位を黒色にしたものである。

【００２３】また、アークランナの上面（可動接点側か
ら見た面）での固定接点とアークランナ先端部との間
を、固定接点の幅より狭い露出部を残して絶縁物で覆っ
たものである。

【００２４】また、絶縁物で形成された筒状空間内の反
可動子回転軸側のアークと直交する向きに金属板を挿入
したものである。

【００２５】また、固定接点は、一端に固定接点を有
し、可動子のアーム水平部と反対方向に電流が流れる電
路と、この電路の他端に接続されこの電路の両側を通り
端子部に至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを
接続し、可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する
２叉に分かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を設
けた電路には可動子のアーム水平部側に突出する部位を
設けたものである。

【００２６】また、固定接点が、可動子のアーム側に突
出した部位により位置決めされて伝路に固着されている
ものである。

【００２７】また、アークランナーを、可動子のアーム
水平部と反対方向に電流が流れる電路の両側を通り端子
部に至る左右対称の電路にまたがって接続し、反可動子
回転軸側から固定接点を挟み込むように配置される磁性
体で構成したものである。

【００２８】また、固定接点は、一端に固定接点を有
し、可動アーム水平部と反対方向に電流が流れる電路
と、この電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端
子部に至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接
続し、可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２
叉に分かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を有す
る電路の接点が固着された部位を上記左右対称の電路よ
り下方（可動子のアーム水平部から遠い方向）に位置さ
せたものである。

【００２９】また、可動子は、可動アーム水平部と、一
端が上記可動アーム水平部と接続され他端部に可動接点
が設けられた可動アーム垂直部とにてほぼＬ字状に形成
され、消弧板と対向する上記可動アーム垂直部に、可動
子の軌跡を含む面と直交する方向から見てほぼ扇形の突
出部を設けたものである。

【００３０】また、アークランナを反可動子回転軸側へ
延長した線とほぼ直交するようセラミック板を配置し、
上記アークランナの先端部から見て上記セラミック板背
面に位置する部材にアークが触れないようにしたもので
ある。

【００３１】また、固定接点を設けた固定子電路の両側
に、可動子の開閉軌跡を含む面に平行な一対の絶縁板を
配置し、上記絶縁板のアークランナ先端部側端部と上記
アークランナ先端部と対向する部材との間に空隙を設
け、且つ、上記空隙と連通する流路を固定接点からみて
上記絶縁板の背面に設けたものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１は、実施の形
態１に係る回路遮断器の開成状態の消弧ユニット２５の
内部構造を示す部分断面斜視図であり、内部構成が分か
るように絶縁物８とロータ２２の一部を切り取ってい
る。消弧ユニット２５の構成部品は、図２に示すよう
に、端子部１５ａ、１５ｂを除き、消弧ユニット筐体本
体２３と消弧ユニット筐体蓋２４に収納されている。さ
らに、図３に示すように、複数の消弧ユニット２５をク
ロスバー２７により連結し、クロスバー２７を介して接
点を開閉させる機構部２８、異常電流を検出し機構部２
８を動作させるリレー部２９、および、機構部２８を手
動で動作させるハンドル３２を付加し、これらをベース
３０とカバー３１にて収納すれば配線用遮断器となる。

【００３３】図１において、１は、可動接点２とこの可
動接点２が固着されている可動アーム垂直部３とこの可
動アーム垂直部３とほぼ直交する可動アーム水平部４に
より構成されるほぼＬ字状の可動子である。この可動子
１は、固定接点６、第１導体部７ａ、第２導体部７ｂお
よび第３導体部７ｃとにより構成されるほぼＵ字状の固
定子５と１対の接触子対をなしており、可動子１はバネ
１１により固定子５方向に付勢されている。また、可動
子１は、可動子回動軸１３を中心に回動自在に支持され
ており、摺動接触子１０を介して端子１５ｂと電気的に
接続されている。

【００３４】一方、固定子５は、第１導体部７ａの一端
で端子部１５ａと接続されており、固定接点６を固着し
ている第３導体部７ｃの端部にアークランナ９が延設さ
れている。さらに、可動子１の開閉を妨げないように、
第１導体部７ａおよび第２導体部７ｂにスリット２１が
設けられている。また、固定子５は、固定接点６を除い
て、開成状態の可動接点２の接触面から見渡せる部位が
絶縁物８によって覆われている。

【００３５】この絶縁物８は、主に第１導体部７ａと第
２導体部７ｂの可動子側の面を覆う絶縁カバー部８ａ
と、固定接点６の左右両側面側と反端子１５ａ側の３方
向を囲む第１の絶縁物部位８ｂと、アークランナ９の上
部空間を端子部１５ａ側から囲み且つスリット２１内面
を覆うほぼＵ字状の第２の絶縁物の部位８ｃとにより構
成されており、上記第１の絶縁物部位８ｂと上記第２の
絶縁物部位８ｃとによりほぼ筒状の空間が形成されてい
る。この筒状空間を開成状態の可動接点２より見渡す
と、固定接点２およびアークランナ９が露出して配置さ
れている。

【００３６】また、閉成状態において、可動アーム水平
部４の電流と第３導体部７ｃの電流は、ほぼ平行且つ反
対方向になるように配置され、接点対２、６は上記第１
の絶縁物部位８ｂに囲まれた空間内に配置される。一
方、開成時には、可動接点２が上記筒状空間外に移動
し、可動子先端部が最上部の消弧板１９ａに近接する。

【００３７】本実施の形態では、通常の開閉動作はハン
ドル３２を手動にて操作することにより行う。ハンドル
３２の操作により、機構部２８とクロスバー２７を介し
てロータ２２が回動し、可動子１が開閉動作する。ま
た、過負荷電流遮断時には、リレー部２９が異常電流を
検出し、リレー部２９よりトリップ信号が機構部２８へ
伝わり、機構部２８が動作してロータ２２が回動し、可
動子１が引き上げられ接点が開極する。

【００３８】しかし、短絡事故等の大電流遮断時には、
ロータ２２の回動に先立ち、接点接触部への電流集中に
よる電磁反発力Ｆ１と、可動アーム水平部４の電流と第
３導体部７ｃのほぼ平行且つ反対方向の電流による電磁
反発力Ｆ２と、第１導体部７ａおよび第２導体部７ｂの
電流が可動子１に発生させる電磁力の可動子開極方向の
電磁力Ｆ３とにより、バネ１１による接圧に抗して接点
が開極し、接点間にアークが発生する。

【００３９】これら開極力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３について、
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、および図４
（ｄ）にてさらに詳細に説明する。図４（ｂ）に示すよ
うに、可動接点２と固定接点６との接触はこれら両接点
の接触面の一部にて行われる。そのため、上記両接点に
は、同図中、ｉｍ、ｉｆで示すように、接点接触面に電
流が集中することにより両接点間に近接したほぼ平行且
つ反対方向の電流成分が発生するので、可動接点２を有
する可動子１には開極方向の電磁力Ｆ１が働く。また、
同図中に示すように、遮断動作初期においては、第３導
体部７ｃを流れる電流Ｉｃと可動アーム水平部４を流れ
る電流Ｉｍとはほぼ平行且つ反対方向となり、可動アー
ム水平部４を有する可動子１には開極方向に電磁力Ｆ２
が働く。さらに、遮断動作初期には、可動アーム水平部
４の電流Ｉｍが第１導体部７ａの電流Ｉａより固定接点
６側に位置して電流Ｉｍと電流Ｉａとがほぼ平行且つほ
ぼ同方向となり、可動アーム水平部４は第１導体部７ａ
に吸引される。

【００４０】図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿
う断面を示しており、第１導体部７ａと可動アーム水平
部４との間に働く電磁吸引力Ｆａ１、Ｆａ２を矢印で示
している。第１導体部７ａは可動子１が開閉動作時に通
過するスリットを有しているので、第１導体部７ａの電
路は可動子開極軌跡を含む平面から左右にずれた位置に
あり、第１導体部の電流Ｉａ１、Ｉａ２と可動アーム水
平部４の電流Ｉｍ間に各々働く吸引力Ｆａ１、Ｆａ２は
斜め上方となる。従って、上記吸引力Ｆａ１、Ｆａ２の
上向きの分力Ｆ３₁、Ｆ３₂の和Ｆ３’が可動子１に働
く開極力となる。

【００４１】これ以外に、図４（ｂ）に示した第２導体
部７ｂを流れる電流Ｉｃが固定接点６側空間につくる磁
場Ｂｂが、可動アーム水平部４の第２導体部より固定接
点側の部位の電流に作用して、上記部位に開極方向の電
磁力Ｆ３”が生じる。図４（ｂ）ではこのＦ３”と先述
のＦ３’の和をＦ３として示している。アークの発生に
ともない、上記接点接触面での電流集中による電磁反発
力Ｆ１は消滅するが、電磁反発力Ｆ２および電磁力Ｆ３
は引き続き可動子１を開極方向へと回動させる。

【００４２】また、アーク発生にともない、アークの熱
により筒状空間を形成する絶縁物８内面から大量の蒸気
が発生し、絶縁物８と可動子１とにて囲まれた空間に高
圧雰囲気が発生する。上記空間での高圧の発生により、
可動子１は圧力差による開極力Ｆｐを受ける。この状態
を示したのが図４（ｄ）である。同図は、アーク発生直
後における図４（ｂ）のＣ−Ｃ断面に相当する位置の固
定子５、可動子１、および絶縁物８の断面図であり、可
動子１と絶縁物８に囲まれる空間内でアークが発生して
いる。これにより、可動子１の固定接点６側空間の方が
開極方向側の空間より高圧となり、圧力差による開極力
Ｆｐが可動子１に作用する。これらの電磁力Ｆ１、Ｆ
２、Ｆ３および圧力差による力Ｆｐにより、可動子１が
高速に回動し、接点が高速開極する。この高速開極によ
りアーク長が高圧雰囲気中にて急激に伸びるのでアーク
電圧が急速に立ち上がり、事故電流がピーク値をむかえ
る。

【００４３】ここで、回路遮断器内で限流遮断動作時に
発生する比較的短ギャップの大電流アークの高圧力下で
のアーク電圧上昇条件について述べる。図６に示す実験
装置において、４００は電極、４０１は密閉容器、４０
２は交流電源、４０３は投入スイッチ、４０４は加圧用
ボンベである。この実験装置にて、密閉容器４０１内
で、数ｃｍ以下の短ギャップ大電流アークの雰囲気圧Ｐ
を変化させてアーク電圧変化を測定した結果を図７のグ
ラフに示す。図６の実験装置では、丸棒状の電極４００
を対向させてアークを発生させているので、電極間距離
はアーク長Ｌと等しくなる。

【００４４】図７（ａ）より明らかなように、アーク電
流値が比較的小さい場合、アーク雰囲気圧Ｐが高くなる
とアーク電圧は殆どのアーク長Ｌにおいて高くなる。一
方、図７（ｂ）に示すように、アーク電流値が比較的大
きい場合、アーク雰囲気圧Ｐが高くなってもアーク電圧
はアーク長Ｌが比較的長い場合を除いて殆ど変化しな
い。図７に示した雰囲気圧Ｐが高い場合のアーク電圧Ｖ
（ｐ＝高）と雰囲気圧Ｐが低い場合のアーク電圧Ｖ（ｐ
＝低）との比Ｒをとり、グラフ化すると図８に示すよう
になる。

【００４５】図８より明らかなように、アーク電流値が
比較的小さい場合のアーク電圧上昇率Ｒは、アーク長が
長いほど高い。一方、アーク電流値が比較的大きい場合
のアーク電圧上昇率Ｒは、アーク長がある値以上になら
ないと殆ど増加しないことが分かる。以上より、短ギャ
ップ大電流アークにおいて、アーク雰囲気圧を上げるこ
とによりアーク電圧を効果的に上げるための条件とは、
（ａ）アーク電流が比較的小さい、（ｂ）アーク長が長
い、という２つを同時に満足する必要がある。

【００４６】短絡等の事故が発生した場合、事故発生直
後から回路電流は急激に増大する。従って、上記２つの
条件を満たして高い雰囲気圧にてアーク電圧を上げて事
故電流を限流するには、（１）少なくともアーク発生直
後（事故発止直後）に高圧雰囲気をつくる、（２）アー
ク電流が比較的小さい時（事故発生直後）にアーク長を
長くする、必要がある。事故電流が増大した後では、雰
囲気圧を上げてもあまり限流性能は向上しない。さら
に、事故電流が増大した後の高圧雰囲気は、限流性能向
上にあまり寄与しないだけでなく、筐体等の破損の原因
となる。

【００４７】この発明では、先述のように、閉成状態の
接点対の周りに筒状空間を形成する絶縁物８を配置し、
事故発生直後に接点間に発生したアークの熱により絶縁
物８より大量の蒸気を発生させて高圧雰囲気を形成する
とともに、電磁力と圧力による高速開極にてアーク長を
急速に引き伸して、アーク電圧を高めている。

【００４８】図９は、（ａ）高速開極手段を用いない場
合と、（ｂ）高速開極手段を用いた場合の筒状の絶縁物
を用いた効果を示している。同図において、ｔｓは事故
発生時刻、ｔ０は接点開極時刻、Ｖ０は接点間の電極降
下電圧、破線は電源電圧波形である。図９（ａ）は、高
速開極手段を用いない場合であり、アーク電圧が電源電
圧に追い付いた時刻ｔ１（筒状絶縁物有の時）、ｔ２
（筒状絶縁物無しの時）に電流ピークＩｐ１、Ｉｐ２を
それぞれむかえる。高速開極手段を用いないと、事故電
流の立上りに比べアーク長さの立上りが遅いので、筒状
の絶縁物にて高圧雰囲気を作り出しても、アーク長が短
く、アーク電圧が上昇する上記条件を満たすことが難し
い。

【００４９】従って、図９（ａ）では、筒状絶縁物を用
いても、電流ピークＩｐの改善の度合いΔＩｐ= Ｉｐ２
- Ｉｐ１は小さい。一方、図９（ｂ）に示す高速開極手
段を用いた場合では、事故電流が大きくなる前にアーク
長が十分長くなるので、高圧雰囲気にてアーク電圧が上
昇する上記条件を満たすことができる。アーク電圧が電
源電圧に追い付いた時刻ｔ１’（筒状絶縁物有の時）、
ｔ２’（筒状絶縁物無しの時）の電流ピークＩｐをそれ
ぞれＩｐ１’、Ｉｐ２’とすると、電流ピークＩｐの改
善の度合いΔＩｐ’＝Ｉｐ２’−Ｉｐ１’は、高速開極
手段を用いなかった場合の電流ピークＩｐの改善の度合
いΔＩｐより劇的に大きいことが分かる。

【００５０】先述の電流ピーク後、可動子１はさらに回
動し接点間距離が増大する。この接点間距離の増大によ
り、アーク電圧がさら大きくなり事故電流は急速に零へ
と向かう。事故電流が小さく絞られると、アークは鉄製
の消弧板１９、１９ａに引き込まれ、アークが分断、冷
却され消弧される。このとき可動接点２は上記筒状空間
外にあり、たとえ筒状空間を形成する絶縁物８の沿面で
の絶縁耐力が低下していたとしても、接点間の絶縁は十
分回復しているので、電極間に電源電圧が印加されても
電流が再び流れることはない。この時点までには、リレ
ー部２９からの信号によって機構部２８が動作してお
り、この可動接点２が上記筒状空間外の位置にて保持さ
れ、遮断動作が完了する。上記電流ピーク以降の長い接
点間距離による高いアーク電圧により遮断時間は大幅に
短くなる。従って、限流性能を示す指標の一つである通
過エネルギーＩ²ｔ（電流の二乗の時間積分）が小さく
なる。

【００５１】ところで、アークを筒状空間内で発生させ
ることにより高圧力雰囲気を発生させる場合、上記筒状
空間を小さくするほど、アークと絶縁物壁の距離が小さ
くなり絶縁物蒸気発生量が増えるとともに、可動接点２
と絶縁物８との間隙が小さくなり上記蒸気が筒状空間か
ら逃げ難くなり、且つ、圧力をあげる空間の容積がより
小さくなるので、アーク雰囲気圧力の上昇の度合いがよ
り大きくなる。そのため、アーク電圧がより急激に立ち
上がり、限流性能が大幅に向上する。

【００５２】このとき、上記筒状空間を取り囲む絶縁物
８の筒状部に作用する圧力差による力は、筒状空間内の
圧力と絶縁物８の筒状部の周りの圧力の差であり、絶縁
物８の筒状部が脹らむ方向である。この力はスリット２
１の両側の固定子を形成する導体や、消弧ユニット筐体
２３、蓋２４にて受けることができ、一般的に用いられ
ている樹脂（例えば、ナイロン樹脂等）にて絶縁物８を
形成したとしても、圧力により絶縁物８が破損すること
が問題となることは少ない。

【００５３】一方、消弧ユニット筐体２３、蓋２４は絶
縁物８の筒状部と比べて内面積が大きく、筒状空間で発
生して筐体内空間に広がった圧力と大気圧との差が力と
して作用するので、絶縁物８に比べて非常に大きな力が
加わり、筐体破損が生じることがある。これを防ぐた
め、筐体には強化繊維にて強化された高価なモールド材
を用いたり、筐体を金属部品（例えば、ネジとナット、
リベット等）にて強化しているので、遮断器が高価とな
っている。

【００５４】また、上記筒状空間をほぼ固定接点６と同
じ筒断面まで小さくしてしまうと、固定子側アークスポ
ットは遮断動作中常に固定接点６上にあるので、定格通
電電流等の比較的小電流の多回数通電開閉による接点消
耗が多くなり、さらに、短絡遮断時においても、固定接
点６上にあるアークスポットでの電流密度が上昇して接
点損耗が大きくなる。これらの固定接点消耗により、再
通電不能が生じることがある。

【００５５】さらに、固定接点６上にアークスポットが
拘束されることにより、アークが消弧板１９、１９ａに
触れ難い構成となるので、定格電流遮断、過負荷電流遮
断等の比較的電流値が小さい遮断電流領域（アーク径が
小さく絶縁物からの蒸気発生が少ないので、絶縁物蒸気
流による電流遮断作用を得られない領域）では、消弧板
１９、１９ａによるアーク分断、冷却効果を利用でき
ず、上記電流領域での遮断性能を確保できないという問
題が発生することがある。

【００５６】そこで、この発明では、筒状空間の大きさ
を固定接点６とアークランナ９の上部空間とを含む大き
さとし、固定子側アークスポットが固定接点６からアー
クランナ９へと移動するように構成している。このよう
に比較的大きな筒形状を用いても、絶縁物８をアークに
触れた時に大量の蒸気を発生する樹脂等の素材にて成形
すれば、アーク電圧を上昇させるのに充分な圧力上昇を
生じさせることができる。

【００５７】図４（ａ）は、開極直後の可動子１および
固定子５近傍の状態を示した主要部の部分断面図であ
り、接点間に発生したアークＡは、図中白抜きの矢印で
示した第２導体部７ｂと第３導体部７ｃを流れる電流に
より電磁駆動力を受ける。さらに、固定接点６近傍のア
ークは、第１の絶縁物部位８ｂにより、アークランナ９
側を除いて取り囲まれているので、アークの可動子回転
軸１３側の圧力が、端子部１５ａ側の圧力より大きくな
り、アークはアークランナ９側へと圧力差による駆動力
（図４（ａ）中、黒塗りの矢印にて示す）を受ける。こ
れらの駆動力の内、定格電流遮断時等の電流が小さい領
域においては電磁駆動力の方がより有効であり、過負荷
電流遮断、短絡電流遮断など遮断電流が大きくなるに従
って圧力差による力がより有効となる。この発明では、
電磁駆動力と圧力差による駆動力が同時にアークに働く
ので、電流領域に関わらず開極直後に固定子側アークス
ポットをアークランナ９へと移動させることができる。

【００５８】アークランナ９に移動した固定子側アーク
スポットは、アークランナ９を流れる電流等によりアー
クランナ９先端部へと駆動される。短絡電流遮断時のア
ーク電流瞬時値が大きい間は、端子部１５ａ側へと駆動
されたアークが、筒状空間の端子部１５ａ側の壁８ｄ面
から発生する蒸気流により可動子回転軸１３側へと逆方
向の駆動力を受けるので、上記電磁駆動力と上記逆方向
の駆動力の関係で、固定子側アークスポットがアークラ
ンナ９先端部へ到達するとは限らない。しかし、可動子
１の開極動作が進み、事故電流が小さく絞られてくる
と、アークが発生する熱量が減少し、上記逆方向の圧力
差による駆動力が相対的に小さくなるので、固定子側ア
ークスポットはアークランナ９先端部へと達する。この
状態を示したのが、図５である。アークランナ９先端部
と可動子１間のアークＡは、絶縁物８の上部に設けられ
た複数の消弧板１９、１９ａにて分断、冷却されて消弧
される。

【００５９】ところで、前述のように、ほぼＬ字状の可
動子１を用いた場合、可動接点２のアークスポットが可
動子１先端部の消弧板と対向する面へ移動し難い。その
ため、複数の消弧板の内、可動子側に位置する上部の消
弧板にアークが触れ難く、消弧板によるアーク分断、冷
却効果が充分発揮できない場合がある。そこで、本実施
の形態では、最上部の鉄製の消弧板１９ａの容積を他の
消弧板１９より大きくし、且つ、馬蹄形の足の部分（中
央にスリットを有する部分）を可動接点２を挟み込む位
置まで延ばして、最大開極位置の可動接点２近傍アーク
への磁性体による電磁吸引力を強化し、可動子側アーク
スポットが確実に可動子１先端部へと移動するように構
成している。

【００６０】また、本実施の形態では、筒状空間の端子
部１５ａ側の壁高さを可動子回転軸１３側の壁高さより
高くしている。遮断動作時に接点間に発生するアークに
は、主に第２導体部７ｂ、第３導体部７ｃ、および可動
アーム水平部４を流れる電流により、端子部１５ａ側に
電磁駆動力が発生する。従って、筒状空間空間内にある
アークは端子部１５ａ側の壁により強く触れる。また、
可動子１を高速開極するためには可動子１の慣性モーメ
ントを小さくした方が有利であるが、筒状空間の可動子
回転軸１３側の壁高さにより決まる可動アーム垂直部３
が長くなると、可動子慣性モーメントは増加する。そこ
で、本実施の形態では、端子部１５ａ側の壁高さを可動
子回転軸１３側の壁高さより高くすることにより、可動
アーム垂直部３の長さを短くして慣性モーメントを低減
し、且つ、十分な絶縁物蒸気を発生させて十分な高圧雰
囲気を作る構成としている。

【００６１】また、本実施の形態では、排気口２６が接
点２、６間からみて消弧板１９側のみに設けられてい
る。このような配置をとると、電流遮断動作時におい
て、アーク電流の増加にともない筐体内のアークよりロ
ータ２２側の空間に圧力が蓄積される。アーク電流がピ
ークをむかえアーク電流値が減少していくと、上記蓄積
された圧力により電極間ではロータ２２側から排気口２
６側へと気流が生じ、アークを消弧板１９へと引き伸ば
す。さらに、電流零点近傍では、上記流れによる接点間
の荷電粒子を吹き飛ばす作用で、接点間の絶縁回復が大
幅に改善される。従って、高電圧の回路に用いても遮断
失敗が起こり難い、信頼性の高い回路遮断器を得ること
ができる。

【００６２】この蓄積圧による気流の絶縁回復作用は、
電流遮断時の上記気流の流速が大きいほど大きい。流速
を大きくするには、蓄積圧を上げるか流路断面を小さく
すればよく、そのために排気口面積を小さくする必要が
ある。本実施の形態では、比較的面積の小さい排気口２
６を開成状態の可動接点２側に設けている。筒状の絶縁
物８を用いて限流性能を向上させる場合、固定接点側ア
ークスポット近傍のアークは筒状の絶縁物８にて動きが
制限されるので、上記ロータ側空間の蓄積圧による気流
にてアークを構成する金属粒子を吹き飛ばすことはでき
ない。一方、可動子側アークスポット近傍のアークは、
電流遮断時には筒状空間外に位置しており、上記気流の
作用を受けやすい。因って、比較的面積の小さい排気口
２６を開成状態の可動接点２側に設けることにより、効
果的に電流遮断時の電極間の絶縁回復を確保できる。

【００６３】また、前述のように本実施の形態では、消
弧装置を消弧ユニット筐体２３、蓋２４内に収納してい
るので、遮断動作時の遮断器内の圧力上昇をベース３０
およびカバー３１で直接受けることがなくなる。消弧ユ
ニット筐体２３、蓋２４の受圧面積は、ベース３０およ
びカバー３１の受圧面積より小さい。そのため、たとえ
ベース３０およびカバー３１と同一材料、同一肉厚の消
弧ユニット筐体２３、蓋２４を用いても、より大きな内
圧上昇に耐えることができ、アーク雰囲気圧を上げてア
ーク電圧を上昇させる限流手法を用いるのに適してい
る。また、従来、遮断動作時の内圧上昇に耐えるため、
機械的強度の大きな高価なモールド材にてベース３０お
よびカバー３１を構成していたが、消弧ユニット筐体２
３、蓋２４を用いることにより、圧力を受ける筐体の材
料の量を減らすことができコスト低減が可能となる。

【００６４】また、前述のように本実施の形態では、消
弧装置を構成する部品を消弧ユニット筐体本体２３と消
弧ユニット筐体蓋２４により収納し、全体で消弧ユニッ
ト２５を構成している。また、機構部２８、リレー部２
９等の各構成部品をユニット化しており、これらを組み
合わせて配線用遮断器を構成するので、組立が簡単とな
りコスト低減が可能となる。

【００６５】また、本実施の形態では、図２１に示した
従来例と異なり、可動子１の開極を助けるための励磁コ
イルを設ける必要がないので、低インピーダンスの限流
性能に優れた限流器が得られ、大きな通電容量が求めら
れる回路への適用が可能となる。

【００６６】さらに、可動子１を回動させて開極するた
め、可動接点２が開閉する方向の必要寸法は、固定子５
の導体厚さ、固定接点６の厚さ、可動子１が移動する空
間、可動接点２の厚さ、および、可動アーム垂直部３の
和となり、従来の直動型限流器より上記方向の必要寸法
を小さくすることができる。従って、外形寸法に制限が
ある場合でも、高圧力を効果的にアーク電圧上昇に結び
付けるのに必要な開極距離を容易に確保できる。

【００６７】なお、図１では、筒状空間を、固定子５の
可動接点２側の面を覆う絶縁物８の一部である第１の絶
縁物部位８ｂと第２の絶縁物部位８ｃとにて構成した
が、例えば、第２の絶縁物部位８ｃを絶縁物８の一部と
せず、固定子５近傍に配置される消弧ユニット筐体本体
２３および消弧ユニット筐体２４の部位にて構成しても
同様な効果が得られる。

【００６８】実施の形態２．この発明の実施の形態２を
図１０、図１１に示す。図１０は、本実施の形態の固定
子５を示す斜視図であり、実施の形態１の固定子の第２
導体部７ｂの一部を水平方向の電路７ｃ’と上下方向の
電路７ｂ’に置き換えている。図１１は、閉成状態の可
動子１、図１０に示した固定子５、絶縁物８を示した部
分断面図であり、図中、矢印にて電流方向を示してい
る。同図から明らかなように、図１０の固定子形状を用
いることにより、可動アーム水平部４と固定子５の電路
７ｃ’が大幅に近付き、事故電流の遮断時の電磁開極力
が実施の形態１より増大する。これにより、アーク電圧
の立ち上がりがより早くなり、限流性能が向上する。

【００６９】実施の形態３．図１２は、この発明の実施
の形態３に係る固定子５と絶縁物８を示す斜視図であ
り、固定接点６を３方向から取り囲む絶縁物８ｂの上記
固定接点６より反アークランナ９側に位置する部位８ｅ
を、アークが発生する光を吸収しやすいように黒色とし
ている。アークから外部に放出されるエネルギーの一部
は放射によって放出されており、特に、短絡遮断時等に
発生する大電流短ギャップアークでは、その割合が大き
い。そこで、このように固定子接点６のアークランナ９
と反対側の絶縁物の部位８ｅを黒色とすると、絶縁物の
部位８ｅでのアークからの放射エネルギーの吸収が高ま
り、蒸気発生量が増大する。これにともない、固定接点
側のアークスポットのアークランナ９への移動およびア
ークランナ先端部への走行が早まる。

【００７０】また、上記８ｅに相当する部位を、固定接
点近傍の絶縁物部位８ｅを除く絶縁物の部位よりアーク
に触れたときに蒸気を発生しやすい材料（例えば、比較
的分解温度の低い樹脂材）にて構成しても、アークラン
ナ側へ走行するアークの背面圧と前面圧の圧力差が生じ
るので、絶縁物の部位８ｅを黒色とした場合と同様に、
固定接点側のアークスポットのアークランナ９への移動
およびアークのアークランナ先端部への走行が早まる。
これにより、アーク発生時の固定接点損耗が低減され、
回路遮断器の繰り返し遮断動作可能回数を増加させるこ
とができる。

【００７１】実施の形態４．図１３（ａ）は、この発明
の実施の形態４に係る固定子５と絶縁物８を示す斜視図
であり、主要構成部が分かるよう一部を切り欠いてい
る。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の固定接点６
を固着した第３導体部７ｃおよびアークランナ９近傍を
示す図である。図１３では、第３導体部７ｃの固定接点
６を固着した面の固定接点以外の部位と、アークランナ
９の可動接点２（図示せず）と対向する面の固定接点６
側の一部とを絶縁物１４にて覆っている。図１３（ｂ）
に示すように、アークランナ９の可動接点側面の露出部
は、固定接点６側の固定接点の左右方向の幅より狭い幅
の走行路と、アークランナ先端側の上記走行路より広い
幅のアーク保持部にてほぼＴ字状に形成されている。

【００７２】定格電流遮断等の比較的電流の小さな遮断
動作時には、接点間に発生するアークスポット径は電流
ピーク時においても充分小さく、固定子５を流れる電流
による電磁駆動力にて容易に上記走行路を走行し、アー
クランナ９先端部へと移行する。一方、短絡電流遮断時
等の大電流遮断では、事故電流の立ち上がりにともなっ
てアークスポットが急激に大きくなるので、上記幅の狭
い走行路にてアークを可動子先端部へと移行させるため
には、事故電流が増大する前にアークを走行させる必要
がある。そこでこの実施の形態では、先述の第２導体部
７ｂと第３導体部７ｃを流れる電流による電磁力と筒状
の絶縁物の一部８ｂが発生させる圧力差による力にて、
開極直後の比較的電流の小さなアークを駆動し、アーク
ランナ９先端部側へと移行させる。その後の電流増加に
より、アークランナ９先端部に移行した固定子側アーク
スポットの径が増大し、アークスポットの一部は固定子
６側へと戻ろうとするが、上記幅の狭い走行路にてアー
クスポット径の増大が阻止され、アークはほぼ安定して
アークランナ９先端部に留まる。

【００７３】このようにアークスポット径が制限される
ことにより、アーク抵抗が上昇し限流性能が向上する。
また、遮断動作中の比較的電流が大きな期間中も固定子
側アークスポットがアークランナ９先端部に安定して留
まるので、固定接点６のアークによる消耗が低減でき
る。さらに、先述の図５に示したようなアーク状態が、
遮断直前だけでなく遮断動作中の比較的電流が大きな期
間においても実現できるので、消弧板のアーク冷却作用
を最大限に利用できる。

【００７４】実施の形態５．図１４は、この発明の実施
の形態５に係る接触子対近傍の主要部を示す部分断面図
（ａ）およびこの実施の形態で使用される金属板を示す
斜視図（ｂ）である。本実施の形態では、絶縁物８に囲
まれる筒状空間内の端子部１５ａ側にアークと直交する
向きに金属板１７を設けている。遮断動作では、慣性モ
ーメントの大きい可動子１の移動速度よりアークの移動
速度が速く、可動子１が最大開離距離に到達する時刻よ
り固定子側アークスポットがアークランナ９先端に移行
する時刻の方が早い。従って、固定子側アークスポット
がアークランナ９先端部へ移行しても、可動子１の開離
距離が増大するまでは、絶縁物８の上部に設けられた消
弧板１９のアーク冷却、分断の効果は利用されない。そ
こで、本実施の形態では、筒状空間内に金属板１７を設
けることにより、可動子１の開離距離の増大を待たず、
金属板１７によりアークを冷却、分断し、筐体内圧の上
昇を低減している。

【００７５】実施の形態６．図１５は、この発明の実施
の形態６に係る固定子５と一対のコア３４を示す斜視図
であり、固定子５の形状が分かるように手前側のコアを
省略している。また、図１６は、図１５の固定子５およ
び一対のコア３４に絶縁物８を被せた図であり、絶縁物
８の一部を切り欠いている。この絶縁物８は筒状空間を
形成し、開成状態の可動接点２よりこの筒状空間内部を
見渡すと固定接点６およびアークランナ９が配置されて
いることは、実施の形態１と同様であるが、本実施の形
態では、コア３４の絶縁も兼ねている。

【００７６】固定子５の電路は、端子部１５ａ、電路７
ｆ、７ｅ、７ｃ”、７ｂ”、固定接点６の順で構成され
ており、可動子１が回転する軌跡を含む面に対して面対
称である。この固定子５には、電路７ｅ、７ｆの電流が
発生する可動子１の開極を妨げる磁場成分を少なくする
ため、スリット３３が設けられており、電路７ｅ、７ｆ
は、可動子１が回転する軌跡を含む面から左右にずれた
位置に配置される。電路７ｃ”と電路７ｂ”には固定接
点６が固着され、端子部１５ａ側へと延びる舌片の根元
部を打上げることにより成形されており、上記舌片は、
電路７ｃ”、電路７ｂ”、固定接点６固着部位およびア
ークランナ９とによって構成される。

【００７７】また、固定接点６は、上記電路７ｂ”と固
定接点固着部位との境界である屈曲部にて位置決めさ
れ、ロウ付けにて固着されている。電路７ｃ”と電路７
ｂ”で形成される打上げ部は、閉成状態で上記舌片と対
向してほぼ平行に配置される可動アーム水平部４との距
離が近づくように打上げられており、開極初期の可動ア
ーム水平部４に働く電磁反発力が強化される。また、固
定接点６近傍に位置する電路７ｂ”には、接点開極方向
（上下方向）成分の電流が流れ、この電流の上下方向成
分は、接点間に発生したアークと逆方向となり、アーク
を端子部１５ａ側へと押し出す。従って、接点間に発生
したアークは素早くアークランナ９へと移行するので、
接点消耗が改善される。

【００７８】ところで、電路７ｅの上部に設けられた一
対のコア３４は、鉄などの磁性体にて構成されており、
絶縁物８により接点間に発生するアークに直接触れない
よう配置されている。このコアは、電路７ｃ”、７ｂ”
の電流が作る可動子１を開極させる磁場成分を強化する
とともに、電路７ｅを流れる電流がつくる可動子１の開
極を妨げ且つアークを反端子部１５ａ側へ押し戻す作用
をする磁束を遮蔽する役割をになっている。また、コア
３４の端子部１５ａ側端部が電路７ｆに近接するように
構成されており、上記端部に電路７ｆの電流がつくる可
動子１の開極を妨げ且つアークを反端子部１５ａ側へ押
し戻す作用をする磁束が吸収される。なお、図１５で
は、コア３４をほぼＬ字状の２枚の磁性体板に構成した
が、２枚の磁性体板をＬ字の最も上部にて接続して一体
化したコアを用いてもよい。このようにコアを一体化す
ることより、磁性体コアによる可動子１の開極を促進す
る効果が向上する。

【００７９】実施の形態７．図１７は、この発明の実施
の形態７に係る固定子５と馬蹄形アークランナ１８を示
す斜視図であり、図示していないが、筒状空間を形成す
る絶縁物８が、固定接点６近傍を除く固定子５の可動接
点側の面を覆うことは、実施の形態１と同様である。ま
た、固定子５の導体７ｆ、７ｅ、７ｃ”、７ｂ”および
固定接点６の配置は基本的に実施の形態６と同様であ
る。本実施の形態では、鉄製の馬蹄形アークランナ１８
を端子部１５ａ側から固定接点６を囲むように配置して
おり、馬蹄形アークランナ１８は馬蹄形アークランナの
足１８ａにて導体７ｅと電気的に接続されている。

【００８０】接点間に発生したアークが、固定接点６近
傍に位置する電路７ｂ”の接点開極方向（上下方向）成
分の電流により、端子部１５ａ側へと押し出されること
は実施の形態６と同様であるが、本実施の形態では、そ
れに加え馬蹄形アークランナ１８による磁気吸引力が働
く。この磁性体によるアークを端子部１５ａ側へと吸引
する作用は、磁性体の磁気飽和が発生しない比較的小電
流領域でより有効である。また、上記馬蹄形アークラン
ナ１８は、電路７ｅ、７ｆの電流によるアークを接点側
へおしもどす磁場成分を遮蔽する効果があるので、アー
クのアークランナ１８への移行が早くなる。因って、定
格電流の多頻度開閉時の接点消耗を低減させることでき
る。また、アークが消弧板１９に触れる時刻を早めるこ
とができ、消弧板のアーク冷却、分断作用を有効に利用
できる。

【００８１】実施の形態８．この発明の実施の形態８を
図について説明する。図１８は、本実施の形態に係る固
定子５と一対のコア３４と鉄製の遮蔽板３５を示す斜視
図であり。固定子５の形状が分かるように、固定接点６
の左右に設けられている電路７ｅの一方と遮蔽板３５の
一部を切り欠いている。その他の部品については、図示
していないが、基本的に実施の形態６と同様の構成であ
る。図１８の固定子形状は、図１５に示したものと比較
して、電路７ｅの配置が異なり、電路７ｅが電路７ｃよ
り上方に設けられている。電路７ｅの中心線は固定接点
６接触面より上方に位置する。

【００８２】このような構成とすると、電路７ｃ’が閉
成状態の可動アーム水平部４と近付き電磁開極力が強化
されること、および電路７ｂ”の電流の上下方向成分に
よりアークがアークランナ９側へと駆動され、消弧板１
９によるアーク冷却、分断作用が向上することは実施の
形態６と同様であるが、電路７ｅが固定接点接触面より
上方に位置することから、電路７ｅの電流による電磁駆
動力により固定接点側のアークスポットがアークランナ
９側へより移動しやすくなる。また、電路７ｅを上方へ
配置することにより、可動子１の開極を妨げ且つアーク
を可動子回転中心側へと押し戻す作用をする電路７ｆが
必然的に短くなるので、アークランナ９へ移行したアー
クが固定接点６側へと戻ることを防止できる。

【００８３】ところで、図１８には、一部断面をとった
遮蔽板３５と電路７ｅの上部に設けられた一対のコア３
４の一方を示している。遮蔽板３５およびコア３４は鉄
などの磁性体にて構成されており、絶縁物８により接点
間に発生するアークに直接触れないよう配置されてい
る。遮蔽板３５は、主に、電路７ｆを流れる電流が発生
する磁束（可動子１の開極を妨げ、且つ、アークを可動
子回転中心側へと押し戻す作用をする）を遮蔽する役割
をはたしている。一方、コア３４は、電路７ｃ’、７
ｂ”、７ｃの電流が作る可動子１を開極させる磁場成分
を強化するとともに、電路７ｅを流れる電流がつくる可
動子１の開極を妨げる磁束を遮蔽する役割をになってい
る。

【００８４】実施の形態９．この発明の実施の形態９を
図について説明する。図１９は、本実施の形態に係る可
動子１の先端部３６を示す図であり、図１９（ａ）が可
動子先端部３６を上方（可動接点２が固定接点６から開
極する方向）から見た図、図１９（ｂ）が可動子先端部
３６を左右方向（可動子１が回動する軌跡を含む面に直
交する方向）から見た図である。本実施の形態では、可
動子１の可動接点２より先端部寄りの部位を扇形とし、
先端部端面に近づくほど左右方向の幅が狭くなるよう構
成されている。

【００８５】先述のように、この発明ではほぼＬ字状の
可動子１を用いるため、可動子側アークスポットが可動
接点２から可動子先端部の消弧板１９と対向する面へと
移行し難く、複数の消弧板の内、上部に配置された消弧
板はアークに触れず、アーク冷却、分断に寄与しない。
そこで本実施の形態では、可動接点２から可動子先端部
へのアークスポットの移行を促進するため、可動子先端
部の消弧板１９と対向する面を可動接点２接触面から垂
直に切り上げるのではなく、可動接点２と近接する部分
では上記接触面とほぼ平行とし、可動子先端になるに従
い徐々に可動接点接触面と直交するよう、可動子先端部
形状をほぼ扇形としている。

【００８６】さらに、図１９（ａ）に示すように、可動
子先端部３６を尖鋭化することにより、先端部の電界強
度を上げ、アークの接点から先端部への移行を促進して
いる。このような可動子先端形状を用いることにより、
ほぼＬ字状の可動子１においても、アークスポットを確
実に可動子先端部３６へ移行できるので、可動接点２の
消耗を減らし、且つ、消弧板１９によりアーク冷却、分
断作用を有効に利用できる。

【００８７】実施の形態１０．この発明の実施の形態１
０を図について説明する。図２０は、本実施の形態の消
弧ユニット内の主要部を示す部分断面図であり、図２０
（ａ）は図２０（ｂ）のＣ１−Ｃ１線に沿う断面図、図
２０（ｂ）は図２０（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿う断面図
である。本実施の形態の固定子５およびコア３４の形状
は、実施の形態６で示したものと基本的に同じあり、接
点間に発生したアークが、固定子５を流れる電流による
電磁力と絶縁物の一部８ｂによる圧力効果にて、アーク
ランナ９先端部へと駆動されることは同様である。

【００８８】しかし、実施の形態６では、アークランナ
９先端部へ駆動されたアークが、電路７ｆを覆う絶縁物
の部位８ｄが発生する蒸気により接点間側へと押し戻さ
れる作用を受ける。そこで、本実施の形態では、上記絶
縁物の部位８ｄをセラミック化して蒸気発生量を減らす
ことにより、アークを接点間に押し戻す力を低減してい
る。このようにアークを接点間に押し戻す力が小さい
と、回路遮断器を小形化するために消弧空間のアークラ
ンナ９が伸びる方向の寸法を短くした場合においても、
短絡遮断時に固定接点６へアークスポットが広がること
がなく、アークによる固定接点６の消耗量が減り、回路
遮断器の繰り返し遮断動作可能な回数が増える。

【００８９】また、本実施の形態では、一対のコア３４
と絶縁物の部位８ｄとの間、および、一対のコア３４と
消弧ユニット筐体本体２３および消弧ユニット筐体蓋２
４との間にそれぞれ間隙を設けて流路３９を構成してい
る。この流路３９には、アークランナ９先端側へのアー
クの移動にともない、図２０（ａ）に白抜き矢印で示し
た流れが生じ、走行するアークの前面側の圧力上昇が低
減され、アーク走行速度が速まる効果がある。また、絶
縁物８に囲まれた空間に充満する金属蒸気等を上記空間
外へと排気できるので、接点間の絶縁回復が促進され
る。従って、電源電圧が比較的高い回路においても事故
電流を確実に遮断でき、信頼性の高い回路遮断器を得る
ことができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、１つ
の消弧装置にて優れた限流機能を有し、定格通電電流等
の小電流から短絡電流等の大電流までの広い電流範囲で
の遮断動作可能回数を増やし、低コスト、小形、且つ、
比較的大きな通電容量を必要とする回路へも適用できる
回路遮断器が得られる効果がある。

【００９１】また、固定接点の反アークランナ側に配置
された絶縁物を、他の２方に配置された絶縁物よりアー
クに触れた時に蒸気を発生しやすいようにしたので、固
定接点のアークによる消耗量を減らして、回路遮断器の
繰り返し遮断動作可能回数を増やす効果がある。

【００９２】また、アークランナの可動接点側の面の一
部を、上記面でのアークランナ露出部がほぼＴ字状とな
るように絶縁物で覆い、上記露出部の内、固定接点に近
接する部位の可動子の軌跡を含む面に直交する方向の幅
が上記固定接点の幅より狭く、上記固定接点に近接する
部位の上記方向の幅よりアークランナ先端部での露出部
の上記方向の幅を広くしたので、短絡電流遮断時の限流
性能をより向上させ、且つ、短絡電流遮断時の固定接点
のアークによる消耗量を減らす効果がある。

【００９３】また、短絡遮断時の可動子に働く電磁開極
力を強化して開極速度を向上し、且つ、固定子接点の消
耗を低減できる効果がある。

【００９４】また、固定接点が可動アーム側に突出した
部位のアークランナ側屈曲部にて位置決めされるので、
新たな固定接点位置決めための加工の必要なく、固定接
点が容易に位置決めできる効果がある。

【００９５】また、比較的小電流、多回数の遮断動作時
の固定接点のアークによる消耗量を低減できる効果があ
る。

【００９６】また、消弧板と対向する上記可動アームの
先端部を可動子の軌跡を含む面と直交する方向から見て
ほぼ扇形としたので、可動接点の消耗量を減らし、且
つ、消弧板によるアーク冷却、分断作用を有効に利用で
きる効果がある。

【００９７】また、アークを消弧する空間のアークラン
ナが伸びる方向の寸法が小さい場合においても、短絡電
流遮断時の固定接点のアークによる消耗量を減らして繰
り返し遮断動作が行える回路遮断器が得られる効果があ
る。

【００９８】また、固定接点が固着した接点板の左右
に、可動子の開閉軌跡を含む面に平行な一対の絶縁板を
配置し、上記絶縁板のアークランナ先端部側端部と上記
アークランナ先端部と対向する部材との間に空隙を設
け、且つ、上記空隙と連通する流路を固定接点からみて
上記絶縁板の背面に設けたので、電源電圧が比較的高い
回路においても、事故電流を確実に遮断できる信頼性の
高い回路遮断器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る開成状態の消
弧ユニット内部構造を示す部分断面斜視図である。

【図２】実施の形態１の開成状態の消弧ユニット内部
構造を示す斜視図である。

【図３】実施の形態１の回路遮断器の構成を示す斜視
図である。

【図４】実施の形態１の動作を説明する主要部の部分
断面図（ａ）、およびその動作を説明するための要部断
面図（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。

【図５】実施の形態１の動作を説明する主要部の部分
断面図である。

【図６】アーク電圧の基礎的特性測定した実験装置を
示す構成図である。

【図７】雰囲気圧力のアーク電圧への影響を示したグ
ラフである。

【図８】電流値のアーク電圧上昇率への影響を示した
グラフである。

【図９】実施の形態１の効果を説明するグラフであ
る。

【図１０】この発明の実施の形態２に係る固定子形状
を示す斜視図である。

【図１１】実施の形態２の動作を説明する主要部の部
分断面図である。

【図１２】この発明の実施の形態３に係る固定子と絶
縁物の形状を示す斜視図である。

【図１３】この発明の実施の形態４に係る固定子の主
要部を示す部分断面斜視図（ａ）、および実施の形態４
の固定接点板近傍を示す部分断面図（ｂ）である。

【図１４】この発明の実施の形態５に係る可動子およ
び固定子の主要部を示す部分断面図（ａ）、および金属
板の斜視図（ｂ）である。

【図１５】この発明の実施の形態６に係る固定子側電
路とコアを示す斜視図である。

【図１６】実施の形態６の固定子側電路と絶縁物を示
す部分断面斜視図である。

【図１７】この発明の実施の形態７に係る固定子とア
ークランナを示す斜視図である。

【図１８】この発明の実施の形態８に係る固定子近傍
の主要部の構成を示す部分断面斜視図である。

【図１９】この発明の実施の形態９に係る可動子先端
部を示す上面図（ａ）、および実施の形態９の可動子先
端部を示す正面図（ｂ）である。

【図２０】この発明の実施の形態１０に係る回路遮断
器の主要部を示す図２０（ｂ）のＣ１−Ｃ１線に沿う断
面図（ａ）、および図２０（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿う
断面図（ｂ）である。

【図２１】従来の限流機能付き遮断器を示す部分断面
正面図である。

【図２２】図２１の右側面図である。

【符号の説明】

Ａアーク、１可動子、２可
動接点、３可動アーム垂直部、４
可動アーム水平部、５固定子、６固定
接点、７ａ第１導体部、７ｂ第２
導体部、７ｃ第３導体部、７ｂ’、７
ｂ”、７ｃ’、７ｃ”、７ｅ、７ｆ電路、８絶縁
物、８ａ絶縁カバー部、８ｂ第
１の絶縁物部位、８ｃ第２の絶縁物部位、８
ｄ第２の絶縁物部位の一部、８ｅ第１の絶縁物部
位の一部、９アークランナ、１０摺動
接触子、１１バネ、１２バネ
掛け、１３可動子回転軸、１４絶縁
物、１５ａ、１５ｂ、１６端子部、１７金属板、
１８馬蹄形アークランナ、１８ａ馬蹄形アーク
ランナの一部、１９、１９ａ消弧板、２０
消弧側板、２１スリット、２２
ロータ、２３消弧ユニット筐体本体、２４消弧
ユニット筐体蓋、２５消弧ユニット、２
６排気口、２７クロスバー、２８
機構部、２９リレー部、３０ベー
ス、３１カバー、３２ハンド
ル、３３スリット、３４コア、３
５遮蔽板、３６可動子先端部、
３７セラミック、３８絶縁物、３９
流路、４００電極、４０１密
閉容器、４０２交流電源、４０３投
入スイッチ、４０４加圧ボンベ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伏見征浩東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者幸本茂樹東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5G027 AA02 BB09 BC01 BC03 BC07 BC14 5G030 AA04 AA08 DA01 DB02 DC09 DE02 DE04 FB13 XX00 XX08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーム水平部と可動接点とを有し可動子
回転軸を中心として回動する可動子、上記可動接点と接
点対をなす固定接点と閉成状態において上記可動子のア
ームの一部とほぼ平行で且つ反対方向に電流が流れる電
路とを有すると共に一端が上記可動子回転軸から遠い側
の端子部に引き出される固定子、この固定子に電気的に
接続され上記固定接点近傍から反可動子回転軸方向へ延
びるアークランナ、上記接点対に接触圧を発生させる付
勢手段、上記可動接点の反可動子回転軸側に配置された
消弧板、上記固定接点の上方を開放し周囲を筒状に取り
囲む絶縁物、および上記各構成部材を収納する絶縁物筐
体を備え、上記接点対の閉成状態において上記可動接点
の接触面が上記絶縁物が囲む筒状空間内に位置し、開成
状態において上記可動子の上記可動接点を有する端部が
上記絶縁物が囲む筒状空間外に位置するように構成した
ことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】固定子は、導体をほぼＵ字形状に曲げて
その一端を反可動子回転軸側の端子部に接続すると共
に、そのＵ字形状の他端の内側に固定接点が設けられた
ものからなり、且つ、可動子のアーム水平部と反対方向
の電流が流れる、上記固定接点を設けた固定子電路の一
部を、閉成状態の可動子のアーム水平部に近接するよう
に屈曲させ、また、上記固定接点に向かい合う固定子電
路には可動子の回転軌跡と交差する部位に可動子の開閉
を許すスリットを設けたことを特徴とする請求項１記載
の回路遮断器。
【請求項３】固定接点の反アークランナ側に配置され
た絶縁物部位を、他の３方に配置された絶縁物部位より
アークに触れた時に蒸気を発生しやすい材質にしたこと
特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項４】固定接点の可動子回転軸側に配置された
絶縁物部位を黒色にしたこと特徴とする請求項１記載の
回路遮断器。
【請求項５】アークランナの上面（可動接点側から見
た面）での固定接点とアークランナ先端部との間を、固
定接点の幅より狭い露出部を残して絶縁物で覆ったこと
を特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項６】絶縁物で形成された筒状空間内に反可動
子回転軸側のアークと直交する向きに金属板を挿入した
ことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項７】固定子は、一端に固定接点を有し、可動
子のアーム水平部と反対方向に電流が流れる電路と、こ
の電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端子部に
至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接続し、
可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２叉に分
かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を設けた電路
には可動子のアーム水平部側に突出する部位を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項８】固定接点が、可動子のアーム側に突出し
た部位により位置決めされて電路に固着されていること
を特徴とする請求項７記載の回路遮断器。
【請求項９】アークランナーは、固定子の左右対称の
電路にまたがって接続され、反可動子回転軸側から固定
接点を挟み込むように配置される磁性体からなることを
特徴とする請求項７記載の回路遮断器。
【請求項１０】固定子は、一端に固定接点を有し、可
動アーム水平部と反対方向に電流が流れる電路と、この
電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端子部に至
る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接続し、可
動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２叉に分か
れた垂直電路とからなり、上記固定接点を有する電路の
接点が固着された部位を上記左右対称の電路より下方
（可動子のアーム水平部から遠い方向）に位置させたこ
とを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項１１】可動子は、可動アーム水平部と、一端
が上記可動アーム水平部と接続され他端部に可動接点が
設けられた可動アーム垂直部とにてほぼＬ字状に形成さ
れ、消弧板と対向する上記可動アーム垂直部に、可動子
の軌跡を含む面と直交する方向から見てほぼ扇形の突出
部を設けたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断
器。
【請求項１２】アークランナを反可動子回転軸側へ延
長した線とほぼ直交するようセラミック板を配置し、上
記アークランナの先端部から見て上記セラミック板背面
に位置する部材にアークが触れないようにしたことを特
徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項１３】固定接点を設けた固定子電路の両側
に、可動子の開閉軌跡を含む面に平行な一対の絶縁板を
配置し、上記絶縁板のアークランナ先端部側端部と上記
アークランナ先端部と対向する部材との間に空隙を設
け、且つ、上記空隙と連通する流路を固定接点からみて
上記絶縁板の背面に設けたことを特徴とする請求項１記
載の回路遮断器。