JP2001229803A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた限流機能と、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多数回の
遮断機能を有し、安価な回路遮断器を得る。 【解決手段】 可動接点２と、可動子１と、上記可動接
点２に対向して接離する固定接点３を有する固定子４
と、両接点２，３が閉路状態において両接点２，３の近
傍を筒状に取り囲む筒状絶縁物１９と、両接点２，３が
開離時に発生するアークを消弧する消弧板６と、固定子
４の一端に固着されたアークランナ１４を備えた回路遮
断器において、アークランナ１４の上面部分を筒状絶縁
物１９から消弧板６方向へ露出させると共に、固定接点
３からアークランナ１４の一端部に連通するアーク走行
路用スリット１９ａを筒状絶縁物１９に設けた。

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、遮断動作時にア
ークを発生する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】（従来の技術１）図１０は、例えば特許
第２８９８４９１号公報に示された従来の回路遮断器を
一部省略して示す側面図であり、回路遮断器が閉路状態
を示す。図１１は、図１０の回路遮断器の固定子部を示
す斜視図である。図１２は、図１０の回路遮断器が開路
状態であるときを示すもので、一部分を切り欠いた側面
図である。図１３は、図１０の回路遮断器の接点が開離
した直後の状態を示すもので、一部分を切り欠いた側面
図である。

【０００３】図において、１は回路遮断器の可動子であ
り、可動子軸１ａによって回動自在に支持されている。
２は可動子１の一端に固着された可動接点である。３は
可動接点２に対向して接離する固定接点、４はその固定
接点３を一端に有する固定子である。この固定子４の詳
細形状については後述する。５は固定子４の他端に形成
された電源側端子部である。６は消弧板であり、可動接
点２が固定接点３から開離時に、両接点２，３間に発生
するアークを引き延ばし冷却して消弧する。７は可動子
１を駆動する開閉機構部であり、隣接して電流検出部
（図示せず）が設けてある。この電流検出部が短絡電流
等の過電流を検知することによって開閉機構部７が作動
（トリップ）するように構成されている。また、開閉機
構部７はハンドル８により手動で操作できるようにも構
成されている。９は負荷側端子部、１０は負荷側端子部
９を可動子１に接続する接続導体である。１１はこれら
の回路遮断器の構成部品を収納する筐体、１２は筐体１
１の壁部に設けられた排気孔である。

【０００４】上記固定子４の詳細形状を、図１１にもと
づいて説明する。この固定子４は、第１導体部４ａと、
第２導体部４ｂと、第３導体部４ｃとから構成されてい
る。さらに詳述すると、図１０に示す接点２、３が閉路
状態において、可動子１の可動接点２が固定接点３から
開離する方向を上方としたとき、固定子４は、一端に電
源側端子部５が形成されて水平方向に延びる第１導体部
４ａと、この第１導体部４ａの下方に離間した位置にあ
って第１導体部４ａに対し平行に延びる第２導体部４ｂ
と、この第２導体部４ｂと第１導体部４ａを接続する第
３導体部４ｃとから成り、第２導体部４ｂに固定接点３
が固着されている。即ち、固定接点３を第１導体部４ａ
の下方に位置させた構成となっている。また、固定接点
３の固着面より上方に位置する第１導体部４ａと第３導
体部４ｃには、可動子１の開閉動作を妨げないようにス
リット４ｄが設けられている。１４はアークランナであ
り、第２導体部４ｂにおいて、固定接点３から僅かに離
れて第２導体部４ｂの先端部に固着されている。

【０００５】さらに、固定子４の位置関係は、第３導体
部４ｃの位置が、上記電源側端子部５と反対側であり、
かつ、可動接点２に対して可動子軸１ａ側になるように
筐体１１に取付けられている。この場合、第１導体部４
ａは、固定接点３に可動接点２が接触した接点閉路時に
その接点接触面より上方に全て位置し、且つ、接点開離
時に可動接点２の接触面より下方に位置するように配設
されている。図１０，図１１，図１２において、１５は
接点開離時に可動接点２の表面から見わたせる第１導体
部４ａを被覆した絶縁物である。この絶縁物１５は、さ
らに、一部分がスリット４ｄにも嵌められて固定接点３
を両側から挟み込み、周知の細隙効果を生じるように構
成されている。１６は排気流路であり、第１導体部４ａ
より下側で、かつ、固定接点３より電源端子部５側に設
けられている。

【０００６】次に動作について説明する。短絡電流など
の大電流が流れると、可動子１と固定子４の間に流れる
電流により生じる電磁反発力により、開閉機構部７の動
作を待たずに可動子１が可動子軸１ａを中心に反時計方
向に回動して、可動接点２が固定接点３から開離し、可
動接点２と固定接点３間にアークＡが発生する。図１３
は、可動接点２が固定接点３から開離した直後の状態、
即ち、可動接点２の接触面がまだ第１導体部４ａより下
方にある状態を示している。従って、電源側端子部５か
ら第１導体部４ａまでの電流経路はすべてアークＡより
上方にある。なお、矢印はある瞬間に電流が流れる方向
を示す。

【０００７】この電流経路によって発生するアークＡに
作用する電磁力は、アークＡを電源側端子部５の方向に
引き延ばす力になる。即ち、第３導体部４ｃに流れる電
流はアークＡの電流と逆方向となるので、第３導体部４
ｃを流れる電流による電磁力もアークを電源側端子部５
側に引き延ばす力となる。また、図１１に示すように、
第１導体部４ａは可動子１が回動する軌跡に対して、回
動軌跡の両外側を通るように位置する。このような導体
配置によると、第２導体部４ｂおよび第３導体部４ｃを
流れる電流の影響などのため、第１導体部４ａより上部
の空間までアークＡの駆動磁場が存在する。従って、可
動接点２の面が第１導体部４ａより上部まで回動して
も、第１導体部４ａのスリット４ｄの部分でアークは電
源端子部５の側に力を受け、スリット４ａの奥の部分を
覆う絶縁物１５ａに押し付けられ冷却される。この結
果、接点開離直後に急激に高くなったアーク抵抗がさら
に増大し、かつ高いアーク電圧が維持されるので、優れ
た限流性能を有した遮断器が得られる。

【０００８】また、接点２及び３の間に発生したアーク
は、強い駆動磁場と排気流路１６の方向へ移動する高圧
のホットガスの流れによりアークランナ１４に転移し、
アークランナ１４の上面部分１４ａまで駆動され、固定
接点３の消耗を少なくし、アークは第１導体部４ａのス
リット４ａの奥の部分を覆う絶縁物１５に強く押しつけ
られアーク抵抗が上昇する。

【０００９】（従来の技術２）上記の従来の技術１に示
した回路遮断器の他に、本件出願人が平成１１年１月１
９日に特許出願した特願平１１ー１０７４５号に示され
た構成の限流機能を有する回路遮断器がある。図１４
は、従来の技術２を示す回路遮断器の側断面図であり、
回路遮断器が閉路状態を示す。図１５は、図１４の回路
遮断器の固定子部を示す斜視図である。図において、１
は可動子であり、可動アーム垂直部１ｂと、この可動ア
ーム垂直部１ｂとほぼ直行する可動アーム水平部１ｃと
によりほぼＬ字状に形成され、可動子軸１ａによって回
動自在に支持されている。２はこの可動子１の先端に固
着された可動接点である。３は可動接点２に対向して接
離する固定接点、４はこの固定接点３が固着された固定
子であり、その詳細形状は図１１に示す従来の技術１に
おける固定子４と同様のものであり、その説明を省略す
る。

【００１０】５は固定子４の一端に形成された電源側端
子部である。６は消弧板であり、可動接点２が固定接点
３から開離時に、両接点２，３間に発生するアークを引
き延ばし、冷却して消弧する。７は可動子１を駆動する
開閉機構部であり、隣接して電流検出部（図示せず）が
設けてある。この電流検出部が短絡電流等の過電流を検
知することによって開閉機構部７が作動（トリップ）す
るように構成されている。また、開閉機構部７はハンド
ル８により手動で操作できるようにも構成されている。
９は負荷側端子部、１０は接続導体である。１１はこれ
らの回路遮断器構成部品を収納する筐体、１２は筐体１
１の壁部に設けられた排気孔である。

【００１１】１７は接圧用ばねであり、可動子１を固定
子４の方向に付勢している。１８は摺動接触子であり、
可動子１を両側から挟持すると共に、可動子軸１ａを中
心に回動自在に支持し、接続導体１０を介して負荷側端
子部９と電気的に接続されている。１９は筒状絶縁物で
あり、固定子４の固定接点３の近傍、及び、固定子４の
電源側端子部５との接続部近傍を除いた部分を覆ってい
る。図中に示された複数の矢印は、通電時の電流経路を
示しており、可動アーム水平部１ｃに流れる電流と第２
導体部４ｂに流れる電流は、ほぼ平行でかつ反対方向に
流れるように構成されている。

【００１２】ここで、例えば上記のようなア−ク式限流
機能を有する回路遮断器内で、限流遮断時に発生する比
較的短ギャップの大電流ア−クの高圧力下でのア−ク電
圧上昇条件について考察してみる。即ち、図１６に示す
実験装置にて、数ｃｍ以下の短ギャップの大電流ア−ク
の雰囲気圧Ｐを変化させてア−ク電圧変化を測定した結
果を、図１７のグラフに示す。図１７（ａ）はア−ク電
流値が比較的小さい場合、図１７（ｂ）はア−ク電流値
が比較的大きい場合を示す。

【００１３】図１６に示す実験装置では、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。アーク電流値が比較
的小さい場合、図１７（ａ）より明らかなように、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、アーク雰囲気圧Ｐが低い場合に比べて高く
なる。一方、アーク電流値が比較的大きい場合、図１７
（ｂ）に示すように、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、ア
ーク雰囲気圧Ｐが低い場合に比べて殆ど変化しない。

【００１４】図１８は、アーク雰囲気圧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と、アーク長Ｌとの関係を
グラフ化したものである。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、図１８から明らかなよう
に、アーク長が長いほど高くなる。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
が所定値以上に長くならなければ殆ど増加しないことが
理解できる。上述のとおり、短ギャップ大電流のアーク
において、アーク雰囲気圧を上昇させることによりアー
ク電圧を効果的に上昇させるための条件として、
「（１）アーク電流を比較的小さくする。（２）アーク
長を長くする。」という２つの条件を同時に満足する必
要がある。

【００１５】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加する。従って、上記２つの
条件を満たして高いアーク雰囲気圧にてアーク電圧を上
げて事故電流を限流するためには、「（１）少なくとも
アーク発生直後（事故発生直後）に高圧雰囲気を作る。
（２）アーク電流が比較的小さいとき（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
した後は、雰囲気圧を上げてもあまり限流性能が向上し
ない。さらに、事故電流が増大した後の高圧雰囲気は、
限流性能にあまり寄与しないだけでなく、筐体等の破損
の原因になることがある。

【００１６】上述のように構成された回路遮断器におい
ては、短絡事故等の発生により通過電流が急激に増大す
ると、接点接触面での電流集中による電磁反発力Ｆ１
と、前述の可動アーム水平部１ｃと固定子４の第２導体
部４ｂに流れるほぼ平行かつ反対方向の電流によって生
じる電磁反発力Ｆ２により、接圧用ばね１７による接点
圧力に抗して可動接点２が固定接点３からが開離し、図
１９に示すように、両接点２，３間にアークＡが発生す
る。このアークＡの発生に伴い、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、可動アーム水平
部１ｃと第２導体部４ｂに流れるほぼ平行かつ反対方向
の電流によって生じる電磁反発力Ｆ２は、引き続き可動
子１を開極方向へと回動させる。

【００１７】また、図２０に示すように、アークＡの発
生に伴い、アークＡの熱により熱せられた筒状絶縁物１
９の内面から大量の蒸気が発生し、筒状絶縁物１９に囲
まれた筒状空間２０に高圧雰囲気が発生する。この筒状
空間２０の高圧雰囲気の発生により、可動子１は圧力差
による開極力Ｆｐを受ける。この開極力Ｆｐと上記電磁
力Ｆ２により可動子１が反時計方向に高速回動し、可動
接点２が固定接点３から高速開離する。この高速開離に
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迎え
る。

【００１８】上記のように、この従来の技術２の構成で
は、筒状絶縁物１９を用いた高圧雰囲気と高速開離手段
を併用しているが、優れた限流性能を得るためには上記
併用が不可欠である。図２１に、（ａ）高速開離手段を
用いない場合と、（ｂ）高速開極手段を用いた場合の筒
状絶縁物の効果を示している。図において、ｔｓは事故
発生時刻、ｔ０は接点開離時刻、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２１（ａ）は、
高速開離手段を用いない場合であり、アーク電圧が電源
電圧に追いついた時刻ｔ１（筒状絶縁物有りのとき）、
ｔ２（筒状絶縁物なしのとき）に電流ピークＩｐ１、Ｉ
ｐ２をそれぞれ迎える。高速開離手段を用いない場合
は、事故電流の立ち上がりに比べアーク長さの立ち上が
りが遅いので、筒状絶縁物１９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記条件を満たす
ことが難しい。従って、図２１（ａ）に示すように、筒
状絶縁物１９を用いても、電流ピークＩｐの度合ΔＩｐ
＝Ｉｐ２−Ｉｐ１は小さく上記条件を満たすことが難し
い。

【００１９】一方、図２１（ｂ）に示す高速開離手段を
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
圧に追いついた時刻ｔ１０（筒状絶縁物有のとき）、ｔ
２０（筒状絶縁物なしのとき）の電流ピークＩｐをそれ
ぞれＩｐ１０、Ｉｐ２０とすると、電流ピークＩｐの改
善の度合ΔI ｐ１０＝Ｉｐ２０−Ｉｐ１０は高速開離手
段を用いなかった場合の電流ピークＩｐの改善度合ΔＩ
ｐよりも劇的に大きいことが理解できる。

【００２０】ところで、この従来の技術２の構成では、
図１５に示すように、可動子１の開離直後にアーク雰囲
気圧を高圧にするために固定接点３を取り囲むように筒
状絶縁物１９を配置している。接点間に発生するアーク
の熱により固定接点３近傍に配置した筒状絶縁物１９か
ら大量の蒸気を発生させる配置は、従来例で述べた特許
第２８９８４９１号公報に示されている。しかし、図１
５に示す上述の構成では、固定接点３に配置される絶縁
物１５は、閉路状態の可動子１を両側から挟み込む形状
をしており、筒状絶縁物１９から発生した蒸気は即座に
閉路状態の可動子１の先端側および可動子１の回動中心
側へと流れ出し、アーク雰囲気を十分高圧にすることは
できない。アーク電圧を急激に立ち上げるには、開極初
期のアークを固定接点３と可動接点２と筒状絶縁物１９
に囲まれる空間に閉じ込める必要があり、アーク電圧立
ち上がり速度向上の大幅な向上には、固定接点３を囲む
絶縁物形状を筒状にすることが不可欠である。

【００２１】また、このような筒状絶縁物方式において
は、固定子４の固定接点３の近傍に電気的に接続された
アークランナ１４を設け、アークランナ１４の上面部分
１４ａを、図２２に示すように、固定接点３より消弧板
６側の位置において、筒状絶縁物１９より露出するよう
に構成される。

【００２２】このように構成された回路遮断器では、ア
ークランナ１４を設けることで、遮断動作時の可動接点
２が筒状絶縁物１９に囲まれる空間２０外に回動した後
に、図２２に示すように、固定子側アークスポットがア
ークランナ１４の上面部分１４ａに移動するので、アー
クを効果的に消弧板６に触れさせることができる。これ
により、アークは消弧板６により冷却され温度が低下し
筐体内圧上昇が抑制される。この内圧抑制により筐体の
機械的強度を下げることができ、コスト低減が可能にな
る。

【００２３】しかし、上記の筒状絶縁物１９の形状で
は、固定接点３とアークランナ１４の上面部分１４ａの
みが筒状絶縁物１９から露出しているだけなので、遮断
時にアークがアークランナ１４へ転移するまで、固定子
４側のアークスポットは固定接点３にあり、固定接点３
が消耗し導通不良などの問題が起こる可能性がある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の回路遮断器
において、従来の技術１に示した回路遮断器では、固定
接点３の両側を、細隙作用を有するように絶縁物１５で
挟み込んでいるだけで、電源側および負荷側方向、即
ち、図２１上で左右方向には細隙作用がない。従って、
絶縁物１５から発生した蒸気は即座に電源側および負荷
側方向へと流れ出し、アーク雰囲気を十分高圧にするこ
とができない。このため、遮断動作の初期からアーク電
圧を急激に立ち上げることができず、折角のアークによ
るホットガスの高圧力を効果的にアーク電圧上昇に結び
付けることができないという問題点があった。

【００２５】また、上記のようにアークによるホットガ
スの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、筐体１１の内部に不必要な圧力が生じ、この圧力
を押え込むために、非常に大きな筐体強度が必要となる
という問題点があった。

【００２６】また、上記の圧力の問題を軽減するため
に、従来の回路遮断器では、図１３に示すように、筐体
１１の裏に設けられた排気流路１６によって、遮断時に
発生した高圧のホットガスを逃がす等の手段で、筐体１
１の内部の圧力上昇を抑制している。しかし、これによ
り地絡が発生し易くなり、それを防止するための部品が
増えるという問題点があった。

【００２７】さらに、固定接点３とアークランナ１４間
には、第２導体部４ｂが大きく露出しているために、ア
ークＡがアークランナ１４へ転移する時、アークＡが第
２導体部４ｂに広がりやすく、アーク径が大きくなるの
で、アーク電圧の上昇が望めなくなり、限流性能が低下
するという問題点もあった。

【００２８】次に、従来の技術２に示した回路遮断器で
は、従来の技術１における上記のような課題は解決でき
るとしても、筒状絶縁物１９の形状では、固定接点３と
アークランナ１４の上面部分１４ａのみが筒状絶縁物１
９から露出しているだけなので、遮断時にアークがアー
クランナ１４へ転移するまで、固定子４側のアークスポ
ットは固定接点３にあり、固定接点３が消耗し導通不良
などの問題が起こる可能性がある等の問題点があった。

【００２９】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、１つの消弧装置にて優れた限流
機能と、定格通電電流など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多数回の遮断機能とを有
し、安価な回路遮断器を得ることを目的としている。

【００３０】さらに、この発明は、限流性能向上に結び
つかない遮断時の筐体内部の圧力上昇を抑え、上記筐体
に必要とされる強度を低減することを可能にした回路遮
断器を得ることを目的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る回路遮断器においては、可動接点と
可動アームからなる可動子と、可動接点に対向して接離
する固定接点を有する固定子と、両接点が閉路状態にお
いて両接点の近傍を筒状に取り囲む筒状絶縁物と、両接
点が開離時に発生するアークを消弧する消弧板と、固定
子の一端に固着されたアークランナとを備えた回路遮断
器において、アークランナの上面部分を筒状絶縁物から
消弧板方向へ露出させ、固定接点からアークランナの一
端部に連通するアーク走行路用スリットを筒状絶縁物に
設けたものである。

【００３２】また、筒状絶縁物のアーク走行路用スリッ
トの幅を、固定接点の幅より狭くしたものである。

【００３３】また、アークランナの筒状絶縁物から露出
した上面部分の面積を、固定接点の面積より小さくした
ものである。

【００３４】また、アークランナは、固定接点の面積よ
り小さい上面面積で筒状絶縁物から露出する第一の柱状
部と、この第一の柱状部よりも大きな熱容量を持つ体積
で筒状絶縁物に覆われた第二の柱状部で形成されたもの
である。

【００３５】また、固定子の固定接点及びアークランナ
が固着される導体部は、固定接点の近傍からアークラン
ナの近傍まで連続的に変化する傾斜部としたものであ
る。

【００３６】また、筒状絶縁物のアーク走行路用スリッ
トの幅を、消弧板の溝幅より大きくしたものである。

【００３７】さらに、アークランナの材料を、固定子の
材料より抵抗温度係数の高い材料で形成したものであ
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１を示す回路遮断器の側断面図であり、回
路遮断器が開路状態を示す。図２は図１の回路遮断器の
固定子部を示す斜視図である。図において、１は可動
子、２は可動接点、３は固定接点、４は固定子、４ｂは
第２導体部、５は電源側端子部、６は消弧板、７は開閉
機構部であり、隣接して電流検出部（図示せず）が設け
てある。８はハンドル、９は負荷側端子部、１０は接続
導体、１１は筐体、１７は接圧用ばね、１８は摺動接触
子であり、これらは上記従来の技術２で示したものと同
様のものである。

【００３９】筒状絶縁物１９も従来の技術２とほぼ同様
のものであるが、アーク走行路用スリット１９ａを設け
てあるということが、従来の技術のものと相違する。即
ち、固定接点３とアークランナ１４間に固定接点３の幅
Ｌ１（電源―負荷側方向と直交する方向の幅）と同等も
しくはそれ以上の幅のアーク走行路用スリット１９ａを
設けてある。このアーク走行路用スリット１９ａを設け
ることで、遮断時に発生するアークが、図１に示すよう
に、アーク走行路用スリット１９ａから露出する第２導
体部露出部４ｅを辿ってアークランナ１４へ転移するた
め、アークが走行し易くなり、確実にアークランナ１４
へ転移する。また、アークが固定接点３からアークラン
ナ１４に転移するまで、固定接点３にアークが残らない
ため、固定接点３の消耗を抑えることができる。また、
アークは遮断初期から即座に第２導体部露出部４ｅへと
移動するので、負荷側へアークが広がり難く、筒状絶縁
物１９の負荷側の絶縁劣化を防ぎ、長期において安定し
た信頼性のある遮断性能が得られる。

【００４０】実施の形態２．図３は、この発明の実施の
形態２を示す固定子部の平面図である。図において、筒
状絶縁物１９は、アーク走行路用スリット１９ａの幅Ｌ
２を、固定接点３の幅Ｌ１（電源−負荷側方向と直交す
る方向の幅）より狭く形成している。これにより、アー
ク径を細く絞りながら、アークをアークランナ１４へ転
移させることができる。従って、遮断初期のアーク電圧
を上昇させたままで、アークランナ１４へアーク走行さ
せることができるため、限流性能が向上し、且つ、接点
消耗を抑えられる回路遮断器を得ることができる。

【００４１】実施の形態３．図４は、この発明の実施の
形態３を示す固定子部の斜視図である。図において、筒
状絶縁物１９は、アークランナ１４の筒状絶縁物１９か
ら露出した部分の面積（斜線で示す部分）を、固定接点
３の表面積より小さくすることによって、アークがアー
クランナ１４へ転移後、アーク径を絞り込み、アーク電
圧の上昇をさらに向上させることができる。これによ
り、遮断時間を短縮でき、通過エネルギーの低減を図る
ことができる。

【００４２】実施の形態４．図５は、この発明の実施の
形態４を示す固定接触子部の側断面図である。図におい
て、アークランナ１４は円柱状の第一の柱状部１４ｃと
第二の柱状部１４ｄの２段形状に形成され、筒状絶縁物
１９から露出する第一の柱状部１４ｃの上面部分１４ａ
の面積を、固定接点３の表面積より小さく、筒状絶縁物
１９に覆われた第二の柱状部１４ｄは第一の柱状部１４
ｃよりも熱容量が大きい体積になるように形成されてい
る。この実施の形態４の構成によれば、固定子４側のア
ークスポットであるアークランナ１４の第一の柱状部１
４ｃによりアーク径が絞られながら、アークによる熱は
アークランナー１４の第二の柱状部１４ｄから固定子４
の第２導体部４ｂに伝導して放熱されるので、アークラ
ンナ１４の消耗が少なくなる。これにより、定格通電電
流から短絡電流までの広い電流範囲での遮断性能が得ら
れる。

【００４３】実施の形態５．図６は、この発明の実施の
形態５を示す固定子部の側断面図である。図において、
固定子４は、第２導体部４ｂの固定接点３固着部近傍か
らアークランナ１４固着部近傍に向けた連続的な傾斜部
４ｆを形成している。この実施の形態５の構成によれ
ば、アークが固定接点３からアークランナ１４の方向へ
走行し易くなり、アーク走行路用スリット１９ａの幅を
狭くすることができる。このため、アーク走行路用スリ
ット１９ａでアーク径を細く絞りながら、アークをアー
クランナ１４へ効率よく転移させることができる。これ
により、遮断初期のアーク電圧を上昇させたままで、ア
ークランナ１４へアークを確実に走行させるため、限流
性能が良く、且つ接点消耗の少ない、信頼性のある回路
遮断器を得ることができる。

【００４４】実施の形態６．図７は、この発明の実施の
形態６を示す消弧室部の平面図である。図において、筒
状絶縁物１９は、アーク走行路用スリット１９ａの幅Ｌ
３を、消弧板６の溝６ａの幅Ｌ４より大きく形成してい
る。この実施の形態６の構成によれば、アーク柱が消弧
板６の溝６ａより大きくなり、消弧板６に触れ易くなる
ため、効率的にアークを冷却することができる。これに
より、温度が低下し筐体１１の内圧上昇が抑えられる。
この内圧抑制により筐体１１の強度を下げることがで
き、コスト低減が可能になる。

【００４５】実施の形態７．この発明の実施の形態７で
は、アークランナ１４は、その材料として温度係数の高
い、例えば鉄とニッケルの合金、またはＰＴＣ（Positi
ve．Thermo．Coefficient ）材料などで構成されたもの
である。この実施の形態７の構成によれば、アークラン
ナ１４へ転移されたアークによりアークランナ１４の温
度が急激に上昇し、それに伴い、アークランナ１４の電
気抵抗も急激に高くなる。それにより、アーク電圧が上
昇し、限流性能が向上する。また、アークが転移する前
のアークランナ１４の抵抗は低いため、遮断初期から急
速にアークが転移する。このため、接点の消耗が少な
く、且つ、限流性能の高い回路遮断器が得られる。

【００４６】実施の形態８．図８は、この発明の実施の
形態８を示す固定子部の斜視図である。図において、ア
ークランナ１４は、汎用のねじまたはリベット等を固定
子４の第２導体部４ｂに固着して簡易的に形成したもの
である。この実施の形態８の構成によれば、組立が簡単
で、安価な回路遮断器が得られる。

【００４７】実施の形態９．図９は、この発明の実施の
形態９を示す固定子部の側断面図である。図において、
固定子４は、第２導体部４ｂの一端からＬ字状に折り返
してアークランナ４ｇを形成することにより、固定子４
と一体化している。この実施の形態９の構成によれば、
固定子４とアークランナ４ｇの接合工程がなくなり、製
造が簡単で部品点数も削減でき、安価な回路遮断器が得
られる。

【００４８】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４９】請求項１に示した発明によれば、可動接点
と可動アームからなる可動子と、可動接点に対向して接
離する固定接点を有する固定子と、両接点が閉路状態に
おいて両接点の近傍を筒状に取り囲む筒状絶縁物と、両
接点が開離時に発生するアークを消弧する消弧板と、固
定子の一端に固着されたアークランナとを備えた回路遮
断器において、アークランナの一端部を筒状絶縁物から
消弧板方向へ露出させ、固定接点からアークランナの一
端部に連通するアーク走行路用スリットを筒状絶縁物に
設けたので、１つの消弧装置にて優れた限流機能と、定
格通電電流などの小電流から短絡電流等の大電流までの
広い電流範囲での多数回の遮断機能とを有し、低コス
ト、小形、かつ、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られる。さらに、アー
クがアークランナに即座に転移し易いように、アーク走
行路用スリットを設けたので、アークを効果的に消弧板
に触れさせることができ、アークは消弧板に冷却され温
度が低下し筐体内圧上昇が抑えられる。この内圧上昇に
より筐体強度を下げることができ、コスト低減が可能と
なる。

【００５０】また、請求項２に示した発明によれば、筒
状絶縁物のアーク走行路用スリットの幅を、固定接点の
幅より狭くしたので、アーク径を細く絞りながら、アー
クをアークランナへ転移させることができ、遮断初期の
アーク電圧を上昇させたままで、アークランナへアーク
走行させることができるため、限流性能が向上し、且
つ、接点消耗を抑えられる。

【００５１】また、請求項３に示した発明によれば、ア
ークランナの筒状絶縁物から露出した部分の面積を固定
接点の面積より小さくしたので、アークがアークランナ
１４へ転移後、アーク径を絞り込み、アーク電圧の上昇
をさらに向上させることができる。これにより、遮断時
間を短縮でき、通過エネルギーの低減を図ることができ
る。

【００５２】また、請求項４に示した発明によれば、ア
ークランナは、固定接点の面積より小さい面積で筒状絶
縁物から露出する第一の柱状部と、この第一の柱状部よ
りも大きな熱容量を持つ体積で上記筒状絶縁物に覆われ
た第二の柱状部で形成したので、固定子側のアークスポ
ットであるアークランナの第一の柱状部によりアーク径
が絞られながら、アークによる熱はアークランナの第二
の柱状部から固定子の第２導体部に伝導して放熱される
ので、アークランナの消耗が少なくなる。これにより、
定格通電電流から短絡電流までの広い電流範囲での遮断
性能が得られる。

【００５３】また、請求項５に示した発明によれば、固
定子の固定接点およびアークランナが固着される導体部
は、固定接点の近傍からアークランナの近傍まで連続的
に変化する傾斜部としたので、遮断初期のアーク電圧を
上昇させたままで、アークランナへアークを確実に走行
させるため、限流性能が良く、且つ接点消耗の少ない、
信頼性のある回路遮断器を得ることができる。

【００５４】また、請求項６に示した発明によれば、筒
状絶縁物のアーク走行路用スリットの幅を消弧板の溝幅
より大きくしたので、アーク柱が消弧板の溝より大きく
なり、消弧板に触れ易くなるため、効率的にアークを冷
却することができる。これにより、温度が低下し筐体の
内圧上昇が抑えられる。この内圧抑制により筐体の強度
を下げることができ、コスト低減が可能になる。

【００５５】さらに、請求項７に示した発明によれば、
アークランナの材料を、固定子の材料より抵抗温度係数
の高い材料で形成したので、アークランナへ転移された
アークによりアークランナの温度が急激に上昇し、それ
に伴いアークランナの電気抵抗も急激に高くなる。それ
により、アーク電圧が上昇し、限流性能が向上する。ま
た、アークが転移する前のアークランナの抵抗は低いた
め、遮断初期から急速にアークが転移する。このため、
接点の消耗が少なく、かつ、限流性能の高い回路遮断器
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る回路遮断器の
開路状態を示す側断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る回路遮断器の
固定子部を示す斜視図である。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る回路遮断器の
固定子部を示す平面図である。

【図４】 この発明の実施の形態３に係る回路遮断器の
固定子部を示す斜視図である。

【図５】 この発明の実施の形態４に係る回路遮断器の
固定子部を示す側断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態５に係る回路遮断器の
固定子部を示す側断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態６に係る回路遮断器の
消弧室部を示す平面図である。

【図８】 この実施の形態８に係る回路遮断器の固定子
部を示す斜視図である。

【図９】 この実施の形態９に係る回路遮断器の固定子
部を示す側断面図である。

【図１０】 従来の回路遮断器を示す側面図である。

【図１１】 従来の回路遮断器の固定子部を示す斜視図
である。

【図１２】 従来の回路遮断器の開路状態を示す側面図
である。

【図１３】 従来の回路遮断器の接点が開離した直後の
状態を示す側面図である。

【図１４】 従来の回路遮断器の他の実施例を示す側断
面図である。

【図１５】 図１４の回路遮断器の固定子部を示す斜視
図である。

【図１６】 アーク電圧の基礎的特性を測定する実験装
置を示す回路構成図である。

【図１７】 雰囲気圧力のアーク電圧への影響を示すグ
ラフである。

【図１８】 電流値のアーク電圧への影響を示すグラフ
である。

【図１９】 図１４の回路遮断器の動作を説明する部分
断面図である。

【図２０】 図１４の回路遮断器の動作を説明する部分
断面図である。

【図２１】 従来の技術２の効果を説明するグラフであ
る。

【図２２】 図１４の回路遮断器の動作を説明する部分
断面図である。

【符号の説明】

１ 可動子、１ｂ 可動アーム垂直部、１ｃ 可動アー
ム水平部、２ 可動接点、３ 固定接点、４ 固定子、
４ａ 第１導体部、４ｂ 第２導体部、６ 消弧板、１
４ アークランナ、１４ｃ 第一の柱状部、１４ｄ 第
二の柱状部、１９ 筒状絶縁物、１９ａ アーク走行用
スリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三橋 孝夫 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 月間 満 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 BC01 BC07 5G030 AA08 DA01 DA08 XX00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動接点と可動アームからなる可動子
   と、上記可動接点に対向して接離する固定接点を有する
   固定子と、上記両接点が閉路状態において上記両接点の
   近傍を筒状に取り囲む筒状絶縁物と、上記両接点が開離
   時に発生するアークを消弧する消弧板と、上記固定子の
   一端に固着されたアークランナを備えた回路遮断器にお
   いて、上記アークランナの上面部分を上記筒状絶縁物か
   ら上記消弧板方向へ露出させると共に、上記固定接点か
   ら上記アークランナの一端部に連通するアーク走行路用
   スリットを上記筒状絶縁物に設けたことを特徴とする回
   路遮断器。
2. 【請求項２】 筒状絶縁物のアーク走行路用スリットの
   幅を、固定接点の幅より狭くしたことを特徴とする請求
   項１記載の回路遮断器。
3. 【請求項３】 アークランナの筒状絶縁物から露出した
   上面部分の面積を、固定接点の上面部分面積より小さく
   したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の回
   路遮断器。
4. 【請求項４】 アークランナは、固定接点の上面部分の
   面積より小さい面積で筒状絶縁物から露出する第一の柱
   状部と、この第一の柱状部よりも大きな熱容量を持つ体
   積で上記筒状絶縁物に覆われた第二の柱状部で形成され
   たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の
   回路遮断器。
5. 【請求項５】 固定子の固定接点およびアークランナが
   固着される導体部は、上記固定接点の近傍から上記アー
   クランナの近傍まで連続的に変化する傾斜部としたこと
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路
   遮断器。
6. 【請求項６】 筒状絶縁物のアーク走行路用スリットの
   幅を、消弧板の溝幅より大きくしたことを特徴とする請
   求項１〜５のいずれか一項記載の回路遮断器。
7. 【請求項７】 アークランナの材料を、固定子の材料よ
   り抵抗温度係数の高い材料で形成したことを特徴とする
   請求項１〜６のいずれか一項記載の回路遮断器。