JP2007280778A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動接点の開極移動経路全域で細隙効果を有効に発揮させて高い遮断性能を確保しつつ、電流遮断時に細隙消弧板から生成する熱分解ガスの発生量を低減して遮断器ケースの過度な内圧上昇を抑制できるように細隙消弧板の構造を改良する。
【解決手段】固定接触子２と対をなす可動接触子３の開極移動経路に沿い、該移動経路を挟んでその両側に対峙して絶縁材からなる一対の細隙消弧板９を配置し、その対向壁面間に細隙消弧空間を形成した回路遮断器において、細隙消弧板９は、可動接触子の開極位置で該接触子の先端が細隙空間の外側に突き出すように切欠部９ａを形成するとともに、内壁面の中段位置に板厚方向の段差部９ｂを形成し、該段差部を境に開極移動経路の前半領域の細隙間隔ｄ１を狭く、後半領域の細隙間隔ｄ２（ｄ１＞ｄ２）を拡大設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などを対象に、その電流遮断部に細隙消弧板を備えた回路遮断器に関する。

頭記の回路遮断器において、固定接触子と対をなす可動接触子の開極移動経路に沿い、固定接点，可動接点を挟んで左右両側に一対の細隙消弧板を配置してその対向壁面間に細隙消弧空間を形成し、短絡電流のような大電流の遮断時に固定／可動接点間に発生したアークを細隙消弧板の細隙効果により素早く消弧させて電流を限流遮断するようにした回路遮断器、さらには細隙消弧板について電流遮断時直後には固定接触子／可動接触子間に絶縁距離を確保して再点弧を防ぐようにした回路遮断器が知られている（例えば、特許文献１）。

次に、前記の細隙消弧板を装備した回路遮断器の構造を図３に、また特許文献１に開示されている細隙消弧板を図４，図５に示す。
まず、図３に回路遮断器の全体構造を示す。図において、１は回路遮断器の本体ケース、２は電源側端子と一体になる固定接触子、２ａは固定接点、３は回動式の可動接触子、３ａは可動接点、４は可動接触子３の接触子ホルダ、５は可動接触子３の開閉機構、６は操作ハンドル、７は過電流引外し装置（バイメタル式）、８はトリップクロスバー、９は可動接触子３の開極移動経路に沿い、固定接点２ａ，可動接点３ａを挟んでその両側に配置した絶縁材（プラスチックなどの高分子材料）よりなる細隙消弧板、１０は細隙消弧板９の背後に併設した消弧室（グリッド）である。なお、本体ケース１は消弧室１０の背面側に開口しているガス排気口を除いて、電流遮断部の周囲がケースの相間仕切壁で閉ざされている。

一方、特許文献１の回路遮断器では、図４（ａ），（ｂ）で示すように、固定接触子２と対をなす可動接触子３の開極移動経路に沿い、固定接点２ａ，可動接点３ａを挟んで左右両側にプラスチックなどの高分子材料で作られた一対の細隙消弧板９を配置し、その対向壁面間に可動接点３ａとの接触を避ける間隔ｄを設定して細隙空間を形成している。また、この細隙消弧板９に対して、可動接触子３は可動接点３ａから先に延在する先端部がその開極移動経路上で細隙消弧板の間を横切って細隙空間の外側に突き出すようにしている。

上記構成による消弧原理は特許文献１に詳しく述べられており、電流遮断時には前記細隙消弧板の細隙効果によって固定／可動接点間に発生したアークの抵抗を増大させて限流遮断する。また、電流遮断直後はアークの発弧点になっていた可動接触子３の先端（電流遮断時に固定／可動接点間に発弧したアークは電磁力の作用を受けて接触子の先端側に伸長し、可動接触子３でのアーク発弧点は可動接点３ａから可動接触子の先端側に移行する）を細隙消弧板９の外側に位置させて固定接触子２との間に十分な絶縁距離を確保し、アークに曝されて細隙消弧板９の内面に生成，付着した金属溶融物，炭化物などに起因して消弧板表面のメグオームが極端に低下する影響を抑えて電流遮断後の再点弧を防ぐようにしている。

また、図５に示す細隙消弧板９（特許文献１）の構造では、消弧板の横幅が中段位置から可動接触子３の開極位置に向けて狭まるように段付き形状となし、電流遮断時に可動接触子３が開極位置に移動すると接触子の先端が細隙消弧板９の外側に抜け出すようにして図４と同様な原理で再点弧を防ぐようにしている。
実開平５−６６４３号公報

ところで、回路遮断器の電流遮断部に細隙消弧板を装備すると、次記のような問題点が新たに生じるようになる。
すなわち、可動接触子３の開極移動経路に沿って細隙消弧板９を配置することにより回路遮断器の限流遮断性能が向上するが、一方ではプラスチックなどの高分子材料で作られた細隙消弧板９は電流遮断時にアーク熱を受けて表面が熱分解し、消弧性の水素ガス以外にも、様々な炭化水素系ガスが多量に発生して遮断器ケースの内圧が急激に上昇するようになる。しかも、短絡電流などの大電流の遮断時にはガス発生量も異常に多くなることから遮断器のモールドケース１（モールド樹脂成形品）に過大な圧力荷重が加わり、そのためにモールドケースの機械的強度が十分でないと破壊するおそれがある。

かかる点、図４，図５に示した構成では、再点弧の防止対策として少なくとも可動接触子３の開極位置では該接触子の先端が細隙消弧板の外側に位置するようにして固定接触子との間に伸長したアークを細隙空間の外に逸出させるようにしているので、その分だけ電流遮断動作の後半で細隙消弧板９から発生するガス量が多少減少して遮断器ケースの急激な内圧上昇を緩和されるものの、短絡電流のような大電流の遮断時に発生するアークは太くなって広がり範囲も大きく、このままでは遮断動作の後半でも細隙消弧板９がアークに曝されるようになる。

しかも、特許文献１に開示されている細隙消弧板９では、可動接触子３の開極移動経路を挟んでその左右に対峙する消弧板間の細隙間隔がその全長域で同じ間隔ｄに設定されているために、このままでは遮断動作の後半でも細隙消弧板９から多量のガスを発生するようになって遮断器ケースの内圧を低く抑えることが困難となる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、電流遮断部に細隙消弧板を装備した特許文献１の回路遮断器の構成を基本として高い限流遮断性能を確保しつつ、電流遮断動作の後半で細隙消弧板から生成する熱分解ガスの発生量を低減し、遮断器ケースの過度な内圧上昇を抑制して信頼性向上が図れるように改良した回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、固定接触子と対をなす可動接触子の開極移動経路に沿い、固定接点，可動接点を挟んで左右両側に一対の細隙消弧板を配置し、その対向壁面間に細隙消弧空間を形成した回路遮断器において、
前記細隙消弧板は、少なくとも可動接触子の開極位置で該接触子の先端を対向壁面から突出させるとともに、かつ可動接触子の開極移動経路を閉成位置に近い前半領域と開極位置に近い後半領域とに区分けした上で、その前半領域では細隙消弧板の間の細隙間隔を狭く，後半領域の細隙間隔を拡大して設定するものとし（請求項１）、具体的には細隙消弧板を次記のような態様で構成する。
（１）前記の細隙消弧板に対してその内壁面の中段位置に板厚方向の段差部を形成し、該段差を境に開極移動経路の前半領域の細隙間隔を狭く、後半領域の細隙間隔を拡大させるようにする（請求項２）。
（２）前記の細隙消弧板に対しケースその内壁面の中段位置から先端側にテーパー面を形成し、開極移動経路の後半領域の細隙間隔を拡大させるようにする（請求項３）。

上記の構成によれば、次記のような効果を奏する。すなわち、可動接触子の開極移動経路を挟んで左右に対峙する細隙消弧板は、少なくとも可動接触子の開極位置で該接触子の先端を対向壁面から突出させるとともに、かつ細隙消弧板の間に画成した細隙空間は、可動接点の閉成位置に近い前半領域の細隙間隔が狭く設定されているのに対して、開極終端側の後半領域では細隙間隔が拡大している。

したがって、電流遮断時に可動接触子の接点が固定接点から開極位置に向け開極移動する行程の前半領域では、固定／可動接点間に発生したアークに対して細隙消弧板による細隙効果が最大に発揮されて遮断初期の段階でアーク電圧が急速に高まる。一方、開極行程の後半領域では細隙間隔が拡大しており、さらにアークの発弧点も可動接点から可動接触子の先端側に移行して伸長したアークは細隙消弧板の外側に逸出するようになるので、消弧板の細隙効果は多少低下するものの、アーク熱を受けて細隙消弧板の表面から発生するガス量は開極工程の前半と比べて大幅に低減する。

これにより、限流遮断特性の優劣を支配する遮断初期の段階で細隙消弧板の細隙効果を最大に発揮させつつ、遮断動作の後半は細隙消弧板からのガス発生量増加を抑えて遮断器ケースの内圧が異常に上昇するのを抑制できる。しかも、電流遮断が完了した開極位置では可動接触子の接点を挟んでその両側に対峙する細隙消弧板との間に余裕のある間隙が確保され、加えて可動接触子の先端が細隙空間の外側に位置しているので、細隙消弧板の表面が炭化してメグオームが低下していても、固定／可動接点間に十分な絶縁距離を確保して再点弧発生を防止できる。

なお、アークの発弧点が可動接点から可動接触子の先端に移行しにくい中電流以下の電流遮断時でも、遮断初期の前半で細隙効果を最大限に発揮させ、かつ可動接触子の全開位置においても細隙消弧板からのガス発生量を抑えつつ細隙効果が継続的に有効作用して電流を限流遮断できる。これにより、高い遮断性能を確保し、ケースの強度面でも高い信頼性を確保できる。

以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図３〜図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
図示の実施例では、図５に示した従来構成と同様に可動接触子３の開極移動経路を挟んで左右両側にはその全長域に対応する長さの細隙消弧板９を配置し、かつその細隙消弧板９は可動接触子３の開極位置で接触子の先端部が消弧板の外側に突き出すように切欠部９ａを形成している。また、細隙消弧板９の間に形成される細隙空間について、図示実施例では詳細構造を後記するように可動接触子の閉成位置に近い前半領域の細隙間隔を狭くし、開極位置に近い後半領域では細隙間隔を拡大設定するようにしている。

すなわち、図１の構造では、左右に対峙する細隙消弧板９について、その内壁面には中段位置に板厚方向の段差部９ｂを形成し、この段差部９ｂを境に可動接触子３の閉成位置に近い前半領域の細隙間隔ｄ１を最小に設定し、開極位置に近い後半領域では拡大した細隙間隔ｄ２（ｄ２＞ｄ１）に設定している。
上記の構成により、短絡電流遮断時の開極動作で可動接点３ａが固定接点２ａから開離し始めた遮断動作の前半では、固定接点２ａ／可動接点３ａ間に発生したアークａｒｃに対し、細隙消弧板９が高い細隙効果を発揮してアーク電圧を急速に高めて電流ピークを抑制する。また、可動接触子３が前記段差部９ｂを通過した後半では細隙間隔がｄ２に拡大した分だけ細隙効果が多少低まるものの、アーク熱により細隙消弧板９の表面から生成する熱分解ガスの発生量が減少して遮断器ケースの異常な内圧上昇を防ぐ。しかも、電流遮断直後では可動接触子３の先端が細隙消弧板９の切欠部９ａに突き出して細隙空間の外側に逸出することに加えて、細隙間隔ｄ２の拡大により可動接触子３と細隙消弧板９の内壁面との間には十分な絶縁間隔が確保され、これにより再点弧発生を確実に防止できる。

次に、細隙消弧板９についてその応用実施例を図２（ａ），（ｂ）に示す。すなわち、図１の実施例では細隙消弧板９の内壁面に段差部９ｂを形成し、可動接点移動経路の前半と後半に分けて細隙間隔をｄ１，ｄ２に設定しているが、図２（ａ）の実施例では細隙消弧板９の内壁面には中間位置から先の後半領域（開極終端側）にテーパー面９ｃを形成し、可動接触子３の開極移動経路を挟んでその両側に対峙する細隙消弧板９の細隙間隔をｄ１からｄ２に拡大するようにしている。さらに、図２（ｂ）の実施例では前記のテーパー面を円弧状のテーパー面９ｄとしており、図２（ａ），（ｂ）の構成により図１の実施例と同等な効果を奏することができる。

なお、先記の各実施例および従来構造（比較例）の電流遮断部について、発明者等が行った遮断性能の検証テストで電流遮断時におけるアーク電圧，アークパワー，消弧室の内部圧力の各特性を調べた結果から、高い限流遮断性能を確保しつつ、電流遮断時におけるアークパワーのピークを低く抑えてケースの内部圧力上昇を低減させることができることが確認されている。

本発明の実施例に係わる電流遮断部の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図 本発明の応用実施例の構成図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ細隙消弧板の内壁面にテーパー面，円弧状テーパーを形成した縦断面図 細隙消弧方式を採用した配線用遮断器全体の構成図 図３における電流遮断部の従来例の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図 図４と異なる従来例の電流遮断部の側面図

符号の説明

２ 固定接触子
２ａ 固定接点
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
９ 細隙消弧板
９ａ 切欠部
９ｂ 段差部
９ｃ テーバー面
９ｄ 円弧状テーパー面

Claims (3)

1. 固定接触子と対をなす可動接触子の開極移動経路に沿い、固定接点，可動接点を挟んで左右両側に一対の細隙消弧板を配置し、その対向壁面間に細隙消弧空間を形成した回路遮断器において、
   前記細隙消弧板は、少なくとも可動接触子の開極位置で該接触子の先端を対向壁面から突出させるとともに、かつ可動接触子の開極移動経路を閉成位置に近い前半領域と開極位置に近い後半領域とに区分けした上で、その前半領域では細隙消弧板の間の細隙間隔を狭く，後半領域の細隙間隔を拡大して設定したことを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１記載の回路遮断器において、対峙する細隙消弧板に対して、その内壁面の中段位置に板厚方向の段差部を形成し、該段差を境に開極移動経路の前半領域の細隙間隔を狭く、後半領域の細隙間隔を拡大させたことを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項１記載の回路遮断器において、対峙する細隙消弧板に対して、その内壁面の中段位置から先端側にテーパー面を形成し、開極移動経路の後半領域の細隙間隔を拡大させたことを特徴とする回路遮断器。

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