JP2004193068A

JP2004193068A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2004193068A
Application number: JP2002362721A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Shiraishi; 勝彦白石; Makoto Yano; 眞矢野; Kazuhiko Kato; 和彦加藤
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】共通の筐体により低定格遮断容量と高定格遮断容量の何れにも対応できるようにした回路遮断器を提供すること。
【解決手段】可動接点１と固定接点２の間に発生するアークＡを消弧するための遮断部８の中に消弧ユニット２００を設け、この消弧ユニット２００を、２個の絶縁性部材からなり、可動接点１と固定接点２を両側から挟んだ状態で組み合わさせるようにし、必要に応じて、後から遮断部８の中に消弧ユニット２００を取り付けることができ、これにより定格遮断容量を大きくすることができるようにしたもの。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動でトリップ復帰させる回路遮断器に係り、特にＪＩＳ規格で配線用しゃ断器に分類されている回路遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手動でトリップ復帰させる方式の回路遮断器は、配電系の受電端や各電気機器に分岐する回路に用いられている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
そこで、このような回路遮断器の従来技術について、図５により説明すると、この図は、開路状態にある回路遮断器を部分断面により示した側面図で、この図において、まず１は可動接点で、２は固定接点、３は本体カバー、４は本体ケースであり、このとき、可動接点１は可動接点台１１に取付けられ、固定接点２は固定接点台１２に取付けられている。更に固定接点２の他端にはアークランナ１６が配置されている。
【０００４】
次に、５は排気口蓋、６は消弧板、７は仕切り、そして８は遮断部で、このとき、消弧板６は消弧板側板１３によって支持され、仕切り７は、アークＡが発生する空間を、回動駆動力伝達軸１４が収められている空間から区切るために設けられている。
【０００５】
従って、本体カバー３と本体ケース４、排気口蓋５、それに仕切り７により囲まれている部分が遮断部８となり、この中がアークＡの発生する空間となる。
【０００６】
次に、この回路遮断器の動作について説明すると、まず、閉路状態のときは、図示していない開閉機構部の働きにより、可動接点１に所定の力が加わった状態で、当該可動接点１が固定接点２に接触した状態にある。そこで、通常状態のときは、固定接点台１２、固定接点２、可動接点１、可動接点台１１を経路として電流が流れる。
【０００７】
ここで、いま、限流動作を必要とする電流(過大電流)が流れた場合には、固定接点台１２と可動接点台１１に流れる電流による電磁反発力により可動接点台１１が回転運動し、可動接点１が開極し、固定接点２との間にアーク１００が発生する。
【０００８】
そして、このアーク１００は、可動接点台１１の開路動作及びアークランナ１６の磁気駆動により引き伸ばされ、アーク長が長くなる。そこで、このアーク長の増加と、消弧板６による冷却作用、内部圧力の上昇によるアーク電圧の上昇により電流が限流され、最終的に回路を遮断に至らしめることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２１８９７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、回路遮断器に要求される遮断性能の多様化に配慮がされておらず、回路遮断器が多品種化してしまうという問題があった。
【００１１】
つまり、回路遮断器は、同じ定格電流でも定格遮断容量が異なる場合があり、このため、ユーザの要求に応じて多種にわたる遮断器が必要になってしまうのである。
【００１２】
また、近年は、回路遮断器の小型化、高性能化が進み、これに伴って遮断部内の圧力も上昇しており、高定格遮断容量の回路遮断器になると、筐体の破損を防ぐためには本体ケース、カバーの強度を高めて対応する必要があり、このため、低定格遮断容量用と高定格遮断容量用の回路遮断器で、同じ筐体を使用することができないため、コストが高くなってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、共通の筐体により低定格遮断容量と高定格遮断容量の何れにも対応できるようにした回路遮断器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、可動接点と固定接点の間に発生するアークを消弧するための遮断部とを備えた回路遮断器において、遮断部を２重壁構造にするための消弧ユニットが、遮断部に後から装着可能に構成されていることにより達成される。
【００１５】
ここで、消弧ユニットが、可動接点を両側から挟んだ状態で組み合わされたとき、内部に可動接点を収容するための空間が形成されるように作られた少なくとも２個の絶縁性部材で構成されているようにしても、上記目的が達成される。
【００１６】
このとき、前記絶縁性部材が有機材で作られているようにしても良く、消弧ユニットが、少なくとも固定接点台用の開口部と、可動接点台用開口部、消弧板収容部、それに排気口を備えているようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による回路遮断器について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態で、上記した従来技術(図５)の場合と同じく、開路状態にある回路遮断器を部分断面により示した側面図で、この図において、１５は排気口で、２００は消弧ユニットであり、その他の構成要素は、図５の従来技術の場合と同じである。
【００１９】
すなわち、この図１の実施形態でも、可動接点１と固定接点２、本体カバー３、それに本体ケース４を備え、可動接点１は可動接点台１１に取付けられ、固定接点２は固定接点台１２に取付けられている。
【００２０】
そして、排気口蓋５と消弧板５、仕切り７、それに遮断部８を有し、消弧板６が消弧板側板１３で支持され、仕切り７が、アークＡが発生する空間を、回動駆動力伝達軸１４が収められている空間から区切っていて、本体カバー３と本体ケース４、排気口蓋５、それに仕切り７により囲まれている部分が遮断部８となる点も同じである。
【００２１】
しかし、この図１の実施形態では、遮断部８の中に消弧ユニット２００が設けてあって、遮断部が２重壁構造になっている点で、図５の従来技術とは大きく異なっている。
【００２２】
ここで、この消弧ユニット２００は、図１には表われていないが、各相毎に独立して設けてあり、このとき消弧板６は、各相の消弧ユニット２００内に夫々収納されていて、夫々の中で各相のアークＡが発生されるようになっている。
【００２３】
なお、この消弧ユニット２００は、各相で同じ形状のものを使用するのが一般的であるが、各相の遮断部の形状などに応じて、各相で異なった形状にすることもできる。
【００２４】
次に、この消弧ユニット２００の詳細について説明すると、この消弧ユニット２００は、図２に示すように、消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂの２個の絶縁性部材で構成されている。
【００２５】
そして、これらの消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂは、各相の接点部分、すなわち可動接点１と固定接点２を左右両側から挟んだ状態にしてから互いに組合わされ、消弧ユニット２００が形成されるようになっている。
【００２６】
ここで、これら消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂには、説明の便宜上、異なった名称を付してあるが、図２から明らかなように、相互にほぼ面対称、つまり大まかには鏡像関係になっているだけで、同じ形状に作られている。但し、必ずしも面対象に作る必要はない。
【００２７】
そして、これら消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂの各々には、固定接点台用の開口部２０１となる切欠き部２０１ａと、可動接点台用開口部２０２となる切欠き部２０２ａ、消弧板収容部２０３となる窪み部２０３ａ、それに排気口１５となる切欠き部２０４が形成してある。
【００２８】
従って、これら消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂを向い合せに組み立てて消弧ユニット２００を形成させた場合、まず、切欠き部２０１ａが合わさって固定接点台用の開口部２０１が形成される。
【００２９】
ここで、この固定接点台用開口部２０１は、遮断部８の中で固定接点台１２の上に載置されたとき、固定接点２とアークランナ１６を消弧ユニット２００内に露呈させるために設けられていて、固定接点台１２そのものは、消弧ユニット２００の外側にある。
【００３０】
この結果、消弧ユニット２００は、アークランナ１６と固定接点２以外の固定接点台１２の部分がアークＡに触れないようにするカバーの役割を果たし、このため固定接点台１２の損傷を防ぐことができる。
【００３１】
次に、同じく消弧ユニット２００を形成させた場合、切欠き部２０２ａが合わさって可動接点台用の開口部２０２が形成されるが、この可動接点台用開口部２０２は、可動接点台１１を消弧ユニット２００内で回動することができるようにするために設けられている。
【００３２】
このとき、この開口部２０２は、可動接点台１１の可動接点１が移動するときの軌道近くの部分を狭くしておき、アークＡの径が可動接点台１１の動く面に対して垂直の方向に広がらないようにしている。
【００３３】
また、同じく消弧ユニット２００を形成させた場合、窪み部２０３ａが合わさって消弧板収容部２０３が形成される。そこで、この中に消弧板６を収容させることができるようになる。
【００３４】
そして、同じく消弧ユニット２００を形成させた場合、切欠き部２０４が合わさって排気口１５が形成され、遮断動作したとき、ここからガスを逃がすことができる。
【００３５】
次に、消弧ユニット２００を設けたことによる動作について説明すると、ここで、この消弧ユニット２００を構成する消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂは所定の耐熱性を備えた絶縁材で作られるのは当然のことではあるが、この実施形態では、合成樹脂材を用いている。そして、このときの合成樹脂材の一例にポリアミド樹脂材がある。
【００３６】
ここで、図３の特性は、ポリアミド樹脂材がアークの高温で蒸発し、アーク雰囲気に混入したときの軸対称器壁安定化アークを対象とし、１.０ＭＰａの圧力のもとで、器壁半径５ｍｍと１０ｍｍについてのアーク電流と電界の関係について解析した結果である。
【００３７】
そして、この図３の特性図には、器壁半径が小さい５ｍｍの方が、１０ｍｍのときの電界よりも高く、１.０ｋＡ以上では電流に対する電界の増加の割合も大きくなっていることが示されている。
【００３８】
従って、消弧ユニット２００内の空間を狭くし、アークＡが広がるのを抑えることにより、大電流に対するアーク電圧が高まり、この結果、同じ筐体を使用した場合でも、限流性能は向上することが判る。
【００３９】
次に、図４は、器壁半径１０ｍｍのとき、圧力０.１ＭＰａと圧力１.０ＭＰａの電流と電界についての解析結果で、この特性図には、圧力の上昇がアークの電界を高め、特に電流が１０ｋＡ以下のとき、その影響が大きいことが示されている。
【００４０】
従って、消弧ユニット２００を設け、アーク空間を制限することにより、同じアーク電流が流れた場合でも、圧力がより高くなり、更に、消弧ユニット２００の材質を有機材、特にポリアミド樹脂材にすれば、蒸発した有機材がアークに混入することで、電流が少ない時点から、より高い圧力を生成することができるので、同じ筐体を使用しても、限流性能を向上させることができることが判る。
【００４１】
更に、消弧ユニット２００を設けて遮断部を２重壁構造にすることにより、圧力が消弧ユニット２００でも受けられるので、本体カバー３や本体ケース４の破損を防ぐことができる。
【００４２】
ここで、上記実施形態では、図２に示されているように、消弧ユニット２００が２個の部材、すなわち、消弧ユニットケース２００ａと消弧ユニットカバー２００ｂで構成され、これにより、この消弧ユニット２００が遮断部８に対して着脱自在になっている。
【００４３】
従って、この実施形態では、消弧ユニット２００を既存の回路遮断器の接点部分に対して、後からでも簡単に組み付けることができるようになっている。例えば、図５に示した回路遮断器にも、この消弧ユニット２００が簡単に取り付けられ、こうすることにより、元の定格遮断容量よりも大きな定格遮断容量の回路遮断器を得ることができる。
【００４４】
また、このように、低定格遮断容量用の回路遮断器を高定格遮断容量用に格上げする場合でも、低定格遮断容量用回路遮断器の本体ケース３を取り外した状態で、遮断部８に消弧ユニット２００を組み付けるだけで良く、簡単な作業を行なうだけで済む。
【００４５】
従って、この実施形態によれば、予め所定の定格遮断容量用の回路遮断器を用意すると共に、当該回路遮断器に合わせて消弧ユニット２００を用意しておくことにより、低定格遮断容量の回路遮断器と、高定格遮断容量の回路遮断器の双方に容易に対応することができる。
【００４６】
また、このときの遮断容量の増加の程度は、消弧ユニット２００の材質や寸法などの設計条件により、かなりの範囲で任意に設定することができ、この結果、本発明の実施形態によれは、１種類の定格の回路遮断器を共通に使用して、少なくとも２種類の定格の回路遮断器を得ることができ、多品種化によるコスト上昇を抑えることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、低定格遮断容量用遮断器の遮断部に消弧ユニットを配置することで限流性能が向上し、強度が強くない低定格遮断容量用の本体ケース、カバーを高定格遮断容量用と共有することが可能となり、低コストで高定格遮断容量用の回路遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路遮断器の一実施形態を示す部分断面による側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における消弧ユニットを示す分解斜視図である。
【図３】器壁半径に対するアーク電流と電界の関係を示したグラフである。
【図４】圧力に対するアーク電流と電界の関係を示したグラフである。
【図５】従来の回路遮断器の一例を示す部分断面による側面図である。
【符号の説明】
１可動接点
２固定接点
３本体カバー
４本体ケース
５排気口蓋
６消弧板
７仕切り
８遮断部
１１可動接点台
１２固定接点台
１３消弧板側板
１４回転駆動連動軸
１５排気口
１６アークランナ
２００消弧ユニット
２００ａ消弧ユニットケース
２００ｂ消弧ユニットカバー
２０１固定接点台用開口部
２０２可動接点台用開口部
Ａアーク

Claims

可動接点と固定接点の間に発生するアークを消弧するための遮断部を備えた回路遮断器において、
前記遮断部を２重壁構造にするための消弧ユニットが、前記遮断部に後から装着可能に構成されていることを特徴とする回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、
前記消弧ユニットが、前記可動接点を両側から挟んだ状態で組み合わされたとき、内部に前記可動接点を収容するための空間が形成されるように作られた少なくとも２個の絶縁性部材で構成されていることを特徴とする回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、
前記絶縁性部材が有機材で作られていることを特徴とする回路遮断器。
請求項１に記載の回路遮断器において、
前記消弧ユニットが、少なくとも固定接点台用の開口部と、可動接点台用開口部、消弧板収容部、それに排気口を備えていることを特徴とする回路遮断器。