JP2007149486A

JP2007149486A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2007149486A
Application number: JP2005341768A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Sekiguchi; 俊広関口
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-28
Also published as: JP4542025B2

Abstract

【課題】
小型化が可能で高い遮断性能を有する回路遮断器を提供する。
【解決手段】
可動接点の両側面側の位置であって平板状グリッド材の平面部の高さ位置と固定接点の高さ位置との間の高さ位置に対状に配され、その平面が平板状グリッド材の平面部に対向された溶発部材を設け、可動接点と固定接点との間にアーク電流が発生したとき、溶発部材が溶けてアーク消弧性のガスを発生する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーク消弧装置を備えた回路遮断器に係り、特に、アーク電流の消弧力を高める構成に関する。

本発明に関連する従来技術であって、特許文献に記載された技術としては、例えば、特開平８−２５００１０号公報（特許文献１）や特開２００２−７５１５９号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開平８−２５００１０号公報には、気中回路遮断器のアーク（アーク電流）の消弧力を高めるために、消弧助成材を消弧グリッドの表面に塗布するかまたは消弧グリッドの両側に設置するとした構成が記載され、特開２００２−７５１５９号公報には、回路遮断器において、遮断性能と組立製を向上させるために、帯状の磁性材をＵ字状に屈曲させて成る消弧板の外側にＵ字状の絶縁体を固着させた構成が記載されている。

特開平８−２５００１０号公報特開２００２−７５１５９号公報

上記特開平８−２５００１０号公報記載技術のうち、消弧助成材を消弧グリッドの表面に塗布する構成では、消弧ガスの発生量が少ないことと消弧助成材の消耗が速いことが予想され、消弧助成材を消弧グリッドの両側に設置する構成では、消弧装置の寸法が増大し易い。また、特開２００２−７５１５９号公報記載技術でも、消弧装置の寸法が増大し易い。さらに、構造も複雑になり易い。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、回路遮断器において、内部のアーク消弧装置の寸法増大を抑え簡易構成とした条件下で、消弧時間の短縮化を可能にすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、小型化が可能で高遮断性能の回路遮断器を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、回路遮断器において、可動接点の両側面側の位置であって平板状グリッド材の平面部の高さ位置と固定接点の高さ位置との間の高さ位置に対状に配され、その平面を平板状グリッド材の平面部に対向させた溶発部材を設け、可動接点と固定接点との間にアーク電流が発生したとき、溶発部材が溶けてアーク消弧性のガスを発生し、アーク消弧を助勢する構成とする。

本発明によれば、小型化が可能で高い遮断性能を有する回路遮断器を提供することができる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の実施例としての回路遮断器の断面構成図、図２は、図１の回路遮断器におけるアーク消弧装置と溶発部材とから成る部分の構成図、図３は、アーク消弧装置と溶発部材とから成る部分の他の構成例図である。

図１において、１００は本発明の実施例としての回路遮断器、１はケース、２は、手動で接点を開閉するためのハンドル、３は、接点を開閉させるための開閉機構部、４ａは可動接点、４ｂは、該可動接点４ａを支えかつ固定接点から該可動接点４ａを離すように変位させるための可動接点台、５ａは固定接点、５ｂは、該固定接点５ａを支える固定接点台、６は、離間した可動接点４ａと固定接点５ａとの間に発生したアーク電流（アーク）を電磁力により引き寄せてアーク消弧を行うアーク消弧装置、６ａは、アーク消弧装置６内において、アーク電流により周囲に発生する磁束の磁路を形成する略Ｕ字状の平板状グリッド材、６ｂは、平板状グリッド材６ａの側面側が固定される側板、７は、可動接点４ａの両側面側で平板状グリッド材６ａの平面部の高さ位置と固定接点５ａの高さ位置との間の高さ位置に対状に配され、その平面が平板状グリッド材６ａの平面部に対向し、アーク電流に基づく熱（以下、アーク熱という）により溶けてアーク消弧性のガスを発生する平板状の溶発部材、８は、固定接点台５ｂ側に接続される電源側端子台、９は、可動接点台４ｂ側に接続される負荷側端子台、４ａ'（破線部）は、固定接点５ａに対し離間した状態にあるときの可動接点、４ｂ'（破線部）は、該可動接点４ａが固定接点５ａに対し離間した状態（＝可動接点４ａ'の状態）にあるときの可動接点台、１０は、離間した可動接点４ａと固定接点５ａとの間すなわち可動接点４ａ'と固定接点５ａとの間に発生したアーク電流、１５は、アーク消弧装置６が収納される消弧ケース部である。上記平板状の溶発部材７は、絶縁性の高分子材例えばバルカナイズドファイバー、ナイロンまたはテフロン（デュポン社の登録商標）などから構成される。

上記実施例構成において、可動接点４ａと固定接点５ａとが閉成されている状態で回路に過大電流が流れると、回路遮断器１００内で、電磁石が作動しラッチ機構部のラッチ状態を解く。該ラッチ状態が解かれると開閉機構部３が作動して、可動接点台４ｂに連なるトグル機構を作動させる。該トグル機構は、ばねとリンク機構を介して可動接点台４ｂを駆動変位させ、可動接点４ａを固定接点５ａから離間させ、開離状態にする。該離間状態とされた両接点４ａ、５ａ間には電圧がかかっているためにアーク電流１０が流れる。該アーク電流１０が流れる時、固定接点５ａ近傍の固定接点台５ｂに流れる電流は、その周囲に磁界及び磁束を発生する。該磁界（または磁束）とアーク電流１０との相互作用で、該アーク電流１０に対して、アーク消弧装置６の平板状グリッド材６ａ方向の電磁力が発生する。該電磁力は、該位置における磁束密度（または磁界強度）とアーク電流１０の電流値との積に比例する。アーク電流１０によるアーク柱は、該電磁力と、平板状グリッド材６ａが該アーク電流１０による磁界を引きつける力との両方の力を受け、該平板状グリッド材６ａ方向に寄せられる。平板状グリッド材６ａでは、該寄せられたアーク柱の電圧（アーク電圧）上昇させて電流を遮断する。一方、溶発部材７は、アーク電流１０によるアーク熱で溶けてアーク消弧性のガスを発生する。該ガスはアーク電流１０によるアーク柱の周囲を覆い、アーク電流１０の増大を抑え、平板状グリッド材６ａによる上記アーク消弧動作を助勢する。アーク電流１０のアーク柱が平板状グリッド材６ａ方向に寄せられる時間が早い程、該アーク電流１０は早く消滅する。アーク電流の消滅によって回路電流は遮断される。

図２は、図１の回路遮断器１００におけるアーク消弧装置６と溶発部材７の組合せ部分の構成図である。（ａ）は側断面図、（ｂ）は下面図である。
図２において、６ａ_１〜６ａ_５はそれぞれ、平板状グリッド材６ａを形成する平板状グリッド部材、６ｂ_１〜６ｂ_２はそれぞれ、平板状グリッド部材６ａ_１〜６ａ_５の側面外方に設けられ、側板６ｂ（図１）を構成する側板部材（以下、これも側板という）、７ａは、溶発部材７を形成する対状の絶縁性部材のうちの一方の絶縁性部材（以下、これも溶発部材という）、７ａ_１〜７ａ_２はそれぞれ、溶発部材７ａを形成する部材（以下、これも溶発部材という）、７ｂは、溶発部材７を形成する対状の絶縁性部材のうちの他方の絶縁性部材（以下、これも溶発部材という）、１１ａ_１〜１１ａ_４は、平板状グリッド部材６ａ_１〜６ａ_５を側板６ｂ_１、６ｂ_２に固定するかしめ等の固定手段である。なお、図示されていないが、溶発部材７ｂも、溶発部材７ａにおける溶発部材７ａ_１、７ａ_２と同様の２個の溶発部材（７ｂ_１、７ｂ_２とする）から形成されているものとする（溶発部材７ｂ_１、７ｂ_２はそれぞれ、溶発部材７ａ_１、７ａ_２と略同じ高さ位置に配されるものとする）。他の符号は、上記図１の場合と同様である。溶発部材７ａ、７ｂもそれぞれ、適切な固定手段（図示なし）により側板６ｂ_１〜６ｂ_２に固定される。すなわち、溶発部材７ａ（７ａ_１、７ａ_２）は側板６ｂ_１側に固定され、溶発部材７ｂ（７ｂ_１、７ｂ_２）は側板６ｂ_２側に固定される。上記のように、側板６ｂ_１、６ｂ_２間に平板状グリッド部材６ａ_１〜６ａ_５が組み込まれた状態でアーク消弧装置６が構成される。さらに、該アーク消弧装置６の側板６ｂ_１、６ｂ_２間に溶発部材７ａ、７ｂが固定された状態で、該アーク消弧装置６と該溶発部材７ａ、７ｂとから成るユニット構体が形成される。該ユニット構体は、回路遮断器１００内において、消弧ケース部１５内に固定される。なお、側板６ｂ_１、６ｂ_２は、溶発部材７ａ_２、７ｂ_２の下方で互いに一体状に結合された構成であってもよい。溶発部材７ａ_１、７ｂ_１も、互いに一体状に結合された平板状の略Ｕ字状の構成であってもよい。溶発部材７ａ_２、７ｂ_２についても同様である。

図３は、アーク消弧装置と溶発部材の組合せ部分の他の構成例を示す図である。本例は、可動接点４ａの両側面側で平板状グリッド材６ａの平面部の高さ位置と固定接点５ａの高さ位置との間の高さ位置に対状にブロック状の溶発部材を、その平面が平板状グリッド材６ａの平面部に対向するように設けた場合である。
図３において、７ａ'は、可動接点４ａの両側面側に対状に配され溶発部材を形成する対状の絶縁性部材のうちの一方の絶縁性部材（以下、これも溶発部材という）であって１個のブロック状の絶縁性部材から構成され、７ｂ'は、可動接点４ａの両側面側に対状に配され溶発部材を形成する対状の絶縁性部材のうちの他方の絶縁性部材（以下、これも溶発部材という）であってやはり１個のブロック状の絶縁性部材から構成される。溶発部材７ａ'、７ｂ'とも、絶縁性の高分子材例えばバルカナイズドファイバー、ナイロンまたはテフロン（デュポン社の登録商標）などから構成される。１１ｂ_１〜１１ｂ_４は、平板状グリッド部材６ａ_１〜６ａ_５を側板６ｂ_１〜６ｂ_２に固定するスナップフィット等の固定手段である。他の符号は、上記図１の場合と同様である。なお、溶発部材７ｂ'も、Ｚ軸方向に対し、溶発部材７ａ'と略同じ高さ位置に配されているものとする。ブロック状の溶発部材７ａ'、７ｂ'もそれぞれ、適切な固定手段（図示なし）により側板６ｂ_１、６ｂ_２に固定される。すなわち、溶発部材７ａ'は側板６ｂ_１側に固定され、溶発部材７ｂ'は側板６ｂ_２側に固定される。本構成においても、側板６ｂ_１、６ｂ_２間に平板状グリッド部材６ａ_１〜６ａ_５が組み込まれた状態でアーク消弧装置６が構成される。さらに、該アーク消弧装置６の側板６ｂ_１、６ｂ_２間にブロック状の溶発部材７ａ'、７ｂ'が固定された状態で、該アーク消弧装置６と該溶発部材７ａ'、７ｂ'とから成るユニット構体が形成される。なお、側板６ｂ_１、６ｂ_２は、溶発部材７ａ'、７ｂ'の下方で互いに一体状に結合された構成であってもよい。また、溶発部材７ａ'、７ｂ'は、ブロック状のものでなく、平板状のものであってもよい。

上記実施例によれば、回路遮断器１００において、簡易構成下で、小型化と高遮断性能化が可能となる。すなわち、実施例構成は、従来の回路遮断器におけると同様の平板状グリッド材６ａに並べてその下方（−Ｚ軸方向）に、板状またはブロック状の溶発部材を設ける構成のため、アーク消弧装置６及び回路遮断器１００を簡易構成にすることができ、製品化にあたっても、小さな設計変更により対応が可能である。組立て作業もし易い。また、該溶発部材は、該アーク消弧装置６と併せ、１つのユニット構体にまとめることができるため、組立て作業時の取り扱いが容易で、回路遮断器１００の消弧ケース部１５内への組み込みも容易となる。また、該簡易構成のアーク消弧装置６は寸法の増大を抑えて小型化を図り易く、該アーク消弧装置６と溶発部材とを合わせて成るユニット構体の寸法も小型化し易い。このため、回路遮断器１００全体の寸法縮減も可能となる。さらに、溶発部材から発生するガスによって、平板状グリッド材６ａのアーク消弧効果を効率的に助勢することができるため、可動接点４ａ、固定接点５ａ間のアーク電流をより短時間のうちに消滅させることができ、回路遮断器１００の電流遮断性能を向上させることができる。該電流遮断性能の向上の点からも、アーク消弧装置の小型化が可能となる。試作検討結果では、例えば、５０ｋＶＡの高容量型回路遮断器の高さ寸法（Ｚ軸方向寸法）を、従来の約１０３×１０^−３ｍから約６８×１０^−３ｍにまで縮減することが可能となる。高さ寸法約６８×１０^−３ｍは、従来の中容量型回路遮断器及び低容量型回路遮断器と略同じ寸法である。

なお、上記実施例では、溶発部材を平板状またはブロック状としたが、本発明はこれに限定されず、可動接点４ａの両側面側の位置であって平板状グリッド材の平面部の高さ位置と固定接点５ａの高さ位置との間の高さ位置に対状に配され、その平面が該平板状グリッド材の平面部に対向するようにした構成のものであれば、他の構成のものでもよい。また、上記実施例では、溶発部材を絶縁性の高分子材で構成したが、アーク消弧性のガスを発生するものであれば、これ以外のもので構成してもよい。

本発明の実施例としての回路遮断器の断面構成例図である。図１の回路遮断器におけるアーク消弧装置と溶発部材とから成る部分の構成図である。アーク消弧装置と溶発部材とから成る部分の他の構成例図である。

符号の説明

１…ケース、
２…ハンドル、
３…開閉機構部、
４ａ、４ａ'…可動接点、
４ｂ、４ｂ'…可動接点台、
５ａ…固定接点、
５ｂ…固定接点台、
６…アーク消弧装置、
６ａ…平板状グリッド材、
６ａ_１〜６ａ_５…平板状グリッド部材、
６ｂ、６ｂ_１〜６ｂ_２…側板、
７、７ａ、７ｂ、７ａ'、７ｂ'…溶発部材、
８…電源側端子台、
９…負荷側端子台、
１０…アーク電流、
１１ａ_１〜１１ａ_４、１１ｂ_１〜１１ｂ_４…固定手段、
１５…消弧ケース部、
１００…回路遮断器。

Claims

アーク消弧装置を備え、可動接点を、固定接点から離間させて回路の過電流を遮断する回路遮断器であって、
略Ｕ字状の平板状グリッド材が上記可動接点の開閉移動方向に沿って複数個配列されて成るアーク消弧部材と、
上記可動接点の両側面側の位置であって上記平板状グリッド材の平面部の高さ位置と上記固定接点の高さ位置との間の高さ位置に対状に配され、平面を該平板状グリッド材の平面部に対向させた溶発部材と、
を備え、上記可動接点が上記固定接点から離間して両接点間にアーク電流が発生したとき、上記溶発部材が溶けてアーク消弧性のガスを発生する構成としたことを特徴とする回路遮断器。
上記溶発部材は、絶縁性の高分子材で構成される請求項１に記載の回路遮断器。
上記溶発部材は、上記アーク消弧部材が固定される部材に固定される請求項１に記載の回路遮断器。