JP2007280928A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】二点切り方式の回路遮断器を対象に、電流遮断時に固定／可動接点間に生じたアークによる接点の異常消耗を抑制して接点の長寿命化，閉極状態での接点間の接触不良防止を図る。
【解決手段】電流遮断部の接点機構が左右平行に並べて配置した第１および第２の固定接触子１，２と、各固定接触子の先端に固着した固定接点１ａ，２ａに対向する可動接点３ａ，３ｂをコ字状のアーム先端に固着した回動式の橋絡形可動接触子３、およびこれに消弧装置を組み合わせた二点切り方式の回路遮断器において、可動接触子３の開極移動経路に沿って、左右に並ぶ二組の固定／可動接点の中間に磁性板６を介挿配置し、該磁性板を磁気シールドとして左右各組の接点間に発弧したアークの間を磁気遮蔽して接点上のアーク発弧点が電磁力の作用を受けて接点上で片寄り移動するのを防ぐ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配線用回路遮断器，漏電遮断器を対象とした回路遮断器に関し、詳しくはその電流遮断部の構造に係わる。

頭記の回路遮断器として、その電流遮断部を左右平行に並べて配置した第１および第２の固定接触子と、各固定接触子の先端に固着した固定接点に対向する可動接点をコ字状のアーム先端に固着した回動式の橋絡形可動接触子と、可動接触子の前方に対向配備したグリッド式消弧装置とから構成した二点切り式の回路遮断器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

次に上記した二点切り式の回路遮断器，およびその電流遮断部の従来構造を図８，図９に示す。まず、図８において、１０は回路遮断器の本体ケース、１１は開閉操作ハンドル、１２は開閉機構、１３が電流遮断部であり、この電流遮断部１３は後記のように左右に並べて電源側，および負荷側の端子に連なる２組の固定接触子と、この固定接触子に対向して開閉機構に連繋した橋絡形の可動接触子と、消弧装置との組立体になる。

また、図９は前記電流遮断部の詳細構造図であり、１は電源側端子に連なる第１の固定接触子、２は負荷側端子に通じる第２の固定接触子、１ａ，２ａは固定接触子１，２の先端に固着した固定接点、３はコ字状アームの先端に前記固定接点１ａ，２ａと対向する可動接点３ａ，３ｂを備えた回動式の橋絡形可動接触子、４は可動接触子３の開閉移動経路にそってその前方に配した消弧装置、４ａは消弧装置４の左右側壁間に上下配列したグリッド（磁性板）、５は可動接触子３の回動軸であり、可動接触子３は接触子ホルダーを介して前記の開閉機構１２（図８参照）に連繋されている。

上記の構成で、電流遮断時に可動接触子３が開極動作すると、図１０で示すように第１，第２の固定接触子１，２の固定接点１ａ，２ａと可動接触子３の可動接点３ａ，３ｂとの間に発弧したアークａｒｃは電磁駆動力を受けて図示のＩからIIに伸長し、消弧装置４のグリッド４ａに分断されてアーク電圧が高まるとともに冷却効果も加わり、これによりアークが消滅して限流遮断されることは周知の通りである。
特開平１１−２７３５３６号公報（図１，図３）

ところで、前記した二点切り式の電流遮断部では、電流遮断の繰り返しに伴い固定，可動接点に次記のような異常消耗が生じ、このために閉極状態で固定／可動接点間に接触不良を引き起こすといった問題があり、その接点異常消耗の発生メカニズムを図１１で説明する。
すなわち、図９に示した２点切り式の電流遮断部では、図１１（ａ）で示すように固定接点１ａ，２ａと可動接点３ａ，３ｂとの間に発弧したアークａｒｃ１とａｒｃ２の電流ｉの向きが互いに逆向きであることから、固定接点１ａと可動接点３ａ間に生じたアークａｒｃ１と、固定接点２ａと可動接点３ｂ間に生じたアークａｒｃ２との間にはアークを互い左右に引き離すような電磁反発力Ｆが作用する。これにより、固定／可動接点のアーク発弧点は電磁反発力Ｆにより接点面の中央から図１１（ｂ）で表すよう外側に向けて反対方向に移動するようになる。

一方、電流遮断部で過大な短絡電流を遮断すると、そのアークエネルギーにより可動接点３ａ，３ｂの表面が溶融，蒸散して消耗するようになるが、この場合に図１１（ｂ）で表すように、アークａｒｃ１とａｒｃ２の発弧点が接点上を外側に向けて片寄り移動すると、接点の消耗箇所が左右端部に集中して図１１（ｃ）で表すように片減りし、これが原因で接触子機構の閉極時には固定／可動接点間が接触不良（接触面積の減少）となり、これが基で通電時の異常発熱，接点溶着などのトラブルを引き起こすようになる。

そこで、本発明の目的は、図９に示した二点切り式の回路遮断器について、図１１（ｃ）で述べたような接点の異常消耗を抑制して接点の長寿命化，閉極状態での接点間接触不良を防止し、併せて消弧能力の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を目的とする。

上記目的を達成するために本発明によれば、電流遮断部の接点機構が、左右平行に並べて配置した第１および第２の固定接触子と、各固定接触子の固定接点に対向する可動接点をコ字状アームの先端に固着した橋絡形の可動接触子とからなる二点切り方式の回路遮断器において、
第１の発明では、前記可動接触子の開極移動経路に沿って、左右に並ぶ二対の固定，可動接点の中間に磁性板を介挿配置する（請求項１）。

また、第２の発明では、前記可動接触子の開極移動経路に沿って、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に有機高分子材からなる隔壁を向かい合わせに立設し、この隔壁の間に細隙消弧空間を形成するものとし（請求項２）、ここで前記の隔壁については次記のような態様で構成することができる。
（１）左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に立設した前記隔壁のうち、固定／可動接点の外側に立設した隔壁をアーク熱によるガス溶発量が大きい有機高分子材、内側に立設した隔壁をガス溶発量が小さい有機高分子材で構成する（請求項３）。
（２）左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右に立設した前記隔壁（有機高分子材）のうち、固定／可動接点の外側に立設した隔壁の板厚を内側に立設した隔壁の板厚よりも厚く設定する（請求項４）。
（３）左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右に立設した前記隔壁（有機高分子材）のうち、固定／可動接点とその外側に立設した隔壁との間の距離を内側に立設した隔壁との間の距離よりも短く設定する（請求項５）。

回路遮断器の電流遮断部を上記のように構成することにより、次記の効果が得られる。
まず、第１の発明では、左右に並ぶ２組の固定／可動接点の中間に、可動接触子の開極移動経路に沿って延在する磁性板を介挿配置したことにより、この磁性板が磁気シールドとして機能し、その左右両側に並ぶ固定／可動接点の間に発弧したアークの磁界が互いに干渉しないように磁気遮蔽される。これにより、図１１（ｂ）で述べたアークを互いに引き離すような電磁反発力Ｆの作用がなくなり、接点面上でのアーク発弧点の片寄り移動，およびこの発弧点の移動に起因して接点が片減りする異常消耗を抑制し、接点の閉極状態で接点間が接触不良となるのを効果的に防ぐことができる。

一方、第２の発明によれば、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に細隙消弧板として機能する有機高分子材の隔壁を向かい合わせに立設し、この隔壁の間に細隙消弧空間を形成したことにより、電流遮断時に固定／可動接点間に発弧したアークが電磁反発力Ｆ（図１１（ｂ）参照）を受けてその外側に立設した隔壁の方に向けて伸長すると、この隔壁の有機高分子材がアーク熱により熱分解してガスを溶発し、隔壁の表面からアークに向けてガス流を放出する。これにより、アークは溶発ガス流により押し戻され、その結果としてアークの発弧点は接点の中央に留まり、図１１（ｃ）に示したような片寄り移動が抑制される。また、各組の固定，可動接点を挟んでその左右両側に向かい合わせに立設した有機高分子材の隔壁を細隙消弧板としてこの細隙消弧板の間に細隙消弧空間を形成したことにより、その細隙限流効果によるアーク消弧作用が加わる。したがってこの隔壁をグリッド式の消弧装置と組み合わせて電流遮断部に配置することにより、回路遮断器の消弧能力が大幅に向上するようになる。

また、各組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に立設した隔壁のうち、固定／可動接点の外側に立設した隔壁をアーク熱によるガス溶発量が大きい有機高分子材、内側に立設した隔壁をガス溶発量が小さい有機高分子材で構成することにより、その隔壁の溶発量差から外側の隔壁表面から細隙消弧空間に向けて放出する溶発ガス流が固定／可動接点間のアークに作用する電磁反発力Ｆ（図１１（ｂ）参照）と打ち消し合ってアークを接点面の中央に押し戻すようになる。これにより、接点の異常消耗を効果的に抑制できる。

さらに、各組の固定／可動接点を挟んで左右に立設した隔壁のうち、固定／可動接点の外側に立設した隔壁の板厚を内側に立設した隔壁よりも厚く設定することで、ガス溶発量が大きい外側の隔壁の早期消耗，消弧板としての強度低下を防いで前記した細隙限流効果を長期に亘り安定維持できる。
また、左右に並ぶ二組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に立設した前記隔壁（有機高分子材）のうち、固定／可動接点とその外側に立設した隔壁との間の距離を内側に立設した隔壁との間の距離よりも短く設定しておくことにより、電流遮断時には固定／可動接点間に生じたアークに曝されて隔壁から発生するガスの溶発量は、接点との間の距離が短い外側の隔壁の溶発量が内側の隔壁に比べて多くなり、これにより細隙消弧空間内ではアークを外側から内側の隔壁に向けて押し込むようなガス流が発生する。これに対して、左右に並ぶ各組の固定／可動接点間に生じたアークを互い左右に引き離すように作用する電磁反発力Ｆ（図１１（ｂ）参照）はアーク間の距離に反比例する。

したがって、その相乗効果によりガス流によるアークの押込み力とアークを互いに引き離そうとする電磁反発力とが互いに打ち消し合ってアーク発弧点の移動，およびアーク発弧点の外側への片寄り移動に伴う接点の異常消耗（片減り）をより一層効果的に抑制することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で、図９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。

まず、本発明の請求項１に係わる実施例の構造，作用を図１，図２に基づいて説明する。すなわち、図示実施例の接点機構は基本的に図９に示した従来構造と同じであるが、可動接触子３の開極移動経路に沿って左右平行に配置した第１，第２の固定接触子１，２の固定接点１ａと２ａとの中間位置には、図示のように上下方向に延在する磁性板６が新たに介挿配置されている。なお、磁性板６と固定接触子１，２および可動接触子３との間には電流遮断時に発弧したアークが磁性板に触れないような間隔を確保し、磁性板６を導電路として固定接触子１と２がアークを介して短絡しないように配慮している。

上記の構成で、電流遮断時には図２で表すように固定接触子１の固定接点１ａと可動接触子３の可動接点３ａとの間、および固定接触子２の固定接点２ａと可動接触子３の可動接点３ｂとの間に発弧したアークａｒｃ１，ａｒｃ２に対して磁性板６が磁気シールドとして機能し、図１１（ｂ）で述べた電磁反発力Ｆがアークａｒｃ１，ａｒｃ２に作用し合うのを磁気的に遮蔽する。

したがって、固定／可動接点間に生じたアークの発弧点は図２のように接点の表面中央に留まって図１１（ｂ）のように接点の端縁の方へ片寄り移動することがなく、これにより各接点の異常消耗（図１１（ｃ）参照））を抑制し、閉極状態で固定／可動接点間が接触不良となるのを効果的に防止できる。

次に、本発明の請求項２に係わる実施例の構成および作用を図３，図４で説明する。この実施例においては、左右に並ぶ第１，第２の固定接触子１，２、および橋絡形可動接触子３のコ字状アームを左右から挟んで可動接触子３の開閉経路に沿い、有機高分子材をマトリックス樹脂として左右両側および中央に並ぶ３枚の隔壁７ａ，７ｂ，７ｃと底壁７ｄを組み合わせて「山」形に成形した細隙隔壁体７を配置し、その隔壁７ａと７ｃ，および７ｂと７ｃの間に各組の固定／可動接点に対応する細隙消弧空間を形成している。

上記の構成により、図４で表すように電流遮断時に固定接点１ａと可動接点３ａとの間、および固定接点２ａと可動接点３ｂとの間に発弧したアークａｒｃ１，ａｒｃ２が、そのアーク相互間に作用する電磁反発力（図１１（ｂ）参照）を受けて図示のように左右反対方向へ伸長すると、アークはその外側に立設した有機高分子材の隔壁７ａ，７ｂに接近してその隔壁がアークに直接曝されるようになる。この結果、隔壁７ａ，７ｂはその表面がアーク熱により熱分解してガスを溶発し、隔壁７ａ，７ｂの表面から図示矢印のようにアークａｒｃ１，ａｒｃ２に向けて放出する溶発ガス流ｇａｓ１，ｇａｓ２が発生する。

これにより、前記したアーク間の電磁反発力に抗してアークａｒｃ１，ａｒｃ２が接点表面の中央に押し戻されるようになる。これにより、先記実施例１と同様に固定接点１ａ，２ａおよび可動接点３ａ，３ｂに片減りの異常損耗が生じるのを効果的に防止できる。
さらに、この実施例では、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んで左右および中央に立設した３枚の隔壁７ａ，７ｂ，７ｃを図示のように配置してその相互間に各組の固定／可動接点に対する細隙消弧空間を形成したことにより、電流遮断時には隔壁から放出する溶発ガスによる細隙効果がアークに作用する。したがって、この細隙隔壁体７を図９に示したグリッド式の消弧装置４と組合せて電流遮断部に配置することにより、アークを素早く消弧させて回路遮断器の消弧能力を向上できる。

次に、先記実施例２をさらに改良した本発明の請求項３に対応する実施例を図５（ａ），（ｂ）に示す。すなわち、この実施例においては、細隙隔壁体７を構成している左右両側および中央の隔壁７ａ，７ｂ，７ｃの材質について、左右両側に配した隔壁７ａ，７ｂはアーク熱により熱分解し易い溶発量の大きな有機高分子材で構成し、中央に配した隔壁７ｃは逆に溶発量の少ない有機高分子材で構成してこの隔壁相互間に細隙消弧空間を形成している。なお、溶発量の大きな有機高分子材としては、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレードなどがあり、溶発量の小さな有機高分子材には、ポリアミド、ポリエチレン、ポリフルオロエチレンなどがある。

上記の構成により、図５（ｂ）で示すように電流遮断時に固定接点１ａ，２ａと可動接点３ａ，３ｂとの間に発弧したアークａｒｃ１，ａｒｃ２に曝されて隔壁７ａ〜７ｃの表面から溶発するガスの溶発量は、前記した材質の相違から外側の隔壁７ａ．７ｂの溶発ガスｇａｓ１，ｇａｓ２の溶発量が中央に立設した内側の隔壁７ｃから溶発するガスｇａｓ３の量よりも多くなる。これにより、各組の固定／可動接点間に発弧したアークａｒｃ１およびアークａｒｃ２は、電磁反発力Ｆ（図１１（ｂ）参照）を打ち消すように左右両側の隔壁７ａ，７ｂから放出する溶発ガスｇａｓ１，ｇａｓ２により内側に押し戻される。

その結果、アークの発弧点が接点の端に移動する片寄り現象が抑制され、図示のように接点面の中央に留まるようになって接点の異常消耗（片減り）を防ぎつつ、隔壁相互間に形成した細隙消弧空間による消弧作用も加わって高い遮断性能が得られる。

次に、本発明の請求項４に係わる実施例を図６に示す。すなわち、先記した実施例２，３では、左右に並ぶ二組の固定／可動接点を挟んでその外側に立設した隔壁７ａ，７ｂが内側に立設した隔壁７ｃと比べて電流遮断時のアーク熱により早期に消耗が進んで壁厚が細るようになり、このままでは内側の隔壁７ｃよりも先に外側の隔壁７ａ，７ｂが早く消耗し、細隙隔壁として機能，強度が低下してしまう。

そこで、図６で示すようにあらかじめ固定／可動接点組の左右両側に立設した外側の隔壁７ａ，７ｂの厚さｄ１を中間に立設した内側の隔壁７ｃの厚さｄ２よりも厚く（ｄ１＞ｄ２）しておくことで、多量のガス溶発に伴って消耗する隔壁７ａ，７ｂの強度低下を防いで長期に亙り電流遮断時の細隙限流効果を安定維持できる。

次に、本発明の請求項５に係わる実施例の構造および作用を図７（ａ），（ｂ）で説明する。この実施例においては、左右に並ぶ第１，第２の固定接触子１，２、および橋絡形可動接触子３からなる接点機構に対し、先記の各実施例で述べた細隙隔壁体の隔壁７ａ〜７ｃが図示のように相対位置をずらして配置されている。
すなわち、固定接点１ａ／可動接点３ａ，および固定接点２ａ／可動接点３ｂを対として左右に並ぶ二組の固定／可動接点を挟んでその左右両側および中央に立設した３枚の隔壁（有機高分子材）７ａ，７ｂ，７ｃについて、中央（内側）に並ぶ隔壁７ｃと固定／可動接点との間の距離をｄ１、左右両端（外側）に並ぶ隔壁７ａ，７ｂと固定／可動接点との間の距離をｄ２として、距離ｄ２がｄ１よりも短く（ｄ２＜ｄ１）設定されている（図７（ａ）参照）。

上記構成により、電流遮断時に固定／可動接点間に生じたアークａｒｃ１，ａｒｃ２に曝されて隔壁７ａ〜７ｃの表面から溶発するガスｇａｓ１，ｇａｓ２，ｇａｓ３について、固定／可動接点との相対距離が短い外側の隔壁７ａ，７ｂから溶発するガスｇａｓ１，ｇａｓ２の量は、内側に立設した隔壁７ｃから溶発するガスｇａｓ３の量に比べてはるかに多い（図７（ｂ）参照）。

これにより、隔壁間の細隙消弧空間内では、外側の隔壁７ａ，７ｂから放出する溶発ガスｇａｓ１，ｇａｓ２により固定／接点間に発弧したアークａｒｃ１，ａｒｃ２を中央の隔壁７ｃに向けて押し込むようなガス流が発生する。一方、左右に並ぶ各組の固定／可動接点間に生じたアークａｒｃ１，ａｒｃ２を互い左右に引き離すように作用する電磁反発力Ｆ（図１１（ｂ）参照）はアーク間の距離に反比例する。その結果、溶発ガス流によるアークの押込み力とアークを互いに引き離そうとする電磁反発力とが互いに打ち消し合い、アークａｒｃ１，ａｒｃ２の発弧点は図示のように接点の中央地点に留まことになり、図１１（ｃ）で述べたような接点の異常消耗（片減り）を抑制する。

本発明の実施例１に係わる電流遮断部の接点機構の斜視図 図１の構成で電流遮断時に固定／可動接点間に生じたアークの挙動を表す図 本発明の実施例２に係わる電流遮断部の構成斜視図 図３における細隙隔壁体の機能説明図で、電流遮断時に固定／可動接点間に生じたアークの挙動を表す図 本発明の実施例３に係わる電流遮断部の要部構造および機能の説明図で、（ａ）は細隙隔壁体の構成断面図、（ｂ）は電流遮断時に固定／可動接点間に生じたアークの挙動を表す図 本発明の実施例４に係わる電流遮断部の構成断面図 本発明の実施例５に係わる電流遮断部の要部構造および機能の説明図で、（ａ）は細隙隔壁体の構成断面図、（ｂ）は電流遮断時に固定／可動接点間に生じたアークの挙動を表す図 二点切り式回路遮断器の側視断面図 図８における電流遮断部の従来構造を表す外観斜視図 図９の電流遮断部で開極動作時に固定／可動接点間に生じたアークの挙動推移を表す図 図１０の固定／可動接点間に発弧したアークの挙動推移を表した模式図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ開極動作開始直後，およびアーク間に作用する電磁反発力を受けてアークが左右に反発移動した状態図、（ｃ）は固定／可動接点が消耗した片減り形状を表す図

符号の説明

１ 第１の固定接触子
２ 第２の固定接触子
１ａ，２ａ 固定接点
３ 可動接触子
３ａ，３ｂ 可動接点
４ グリッド式消弧装置
６ 磁性板
７ 細隙隔壁体
７ａ，７ｂ 接点組の外側方に配した隔壁
７ｃ 接点組の内側方に配した隔壁
ａｒｃ１，ａｒｃ２ アーク
Ｆ アークに作用する電磁反発力
ｇａｓ１〜ｇａｓ３ 隔壁の溶発ガス

Claims (5)

1. 電流遮断部の接点機構が、左右平行に並べて配置した第１および第２の固定接触子と、各固定接触子の固定接点に対向する可動接点をコ字状アームの先端に固着した橋絡形の可動接触子とからなる二点切り式の回路遮断器において、
   前記可動接触子の開極移動経路に沿って、左右に並ぶ二組の固定／可動接点の中間に磁性板を介挿配置したことを特徴とする回路遮断器。
2. 電流遮断部の接点機構が、左右平行に並べて配置した第１および第２の固定接触子と、各固定接触子の固定接点に対向する可動接点をコ字状アームの先端に固着した橋絡形の可動接触子とからなる二点切り式の回路遮断器において、
   前記可動接触子の開極移動経路に沿って、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に有機高分子材からなる隔壁を向かい合わせに立設し、この隔壁の間に細隙消弧空間を形成したことを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項２に記載の回路遮断器において、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右両側に立設した隔壁のうち、固定／可動接点の外側に立設した隔壁をアーク熱によるガス溶発量が大きい有機高分子材、内側に立設した隔壁をガス溶発量が小さい有機高分子材で構成したことを特徴とする回路遮断器。
4. 請求項２または３に記載の回路遮断器において、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右に立設した隔壁のうち、固定／可動接点の外側に立設した隔壁の板厚を内側に立設した隔壁の板厚よりも厚く設定したことを特徴とする回路遮断器。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載の回路遮断器において、左右に並ぶ各組の固定／可動接点を挟んでその左右に立設した隔壁のうち、固定／可動接点とその外側に立設した隔壁との間の距離を内側に立設した隔壁との間の距離よりも短く設定したことを特徴とする回路遮断器。

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