JP2007287506A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】ホルダおよび開閉軸の機械的強度を確保しつつ、アークの発生に伴う耐電圧の低下を抑制するとともに、内部圧力の上昇を抑制する。
【解決手段】回路遮断器のケース１には、ホルダ室を各相ごとに区画する相間隔壁８が設けられ、貫通孔を通して相間隔壁８を貫通するように構成された開閉軸４には、熱可塑性樹脂からなるリング７を開閉軸４の全周に渡るようにして設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は回路遮断器に関し、特に、回路遮断器の可動接点を保持するホルダおよび開閉軸の構造に適用して好適なものである。

大電力を扱う電機機器では、負荷に流れる短絡電流または負荷電流を遮断するために、回路遮断器が用いられている。この回路遮断器では、過電流引外し装置が、主回路に流れた過負荷電流や漏洩電流などの異常電流を検知し、その時の検知信号に基づいて本体機構部を引外すことにより主回路を開路させることができる。
また、例えば、特許文献１には、オン状態で電路に過電流が流れると、過電流引外し装置がホルダの鎖錠を外すことにより、トグルリンクを介してホルダに連結された可動接触子を固定接触子から開離させて電流遮断を行わせる方法が開示されている。

ここで、可動接点を保持するホルダやホルダを連結する開閉軸は、耐熱性やクリープ特性に優れる熱硬化性樹脂が一般的に使用されている。そして、電流遮断時に可動接触子が固定接触子から開離すると、可動接点と固定接点との間にアークが発生し、アークにより溶融した接点金属がホルダや開閉軸の表面に付着して表面金属層が形成される。また、可動接点と固定接点との間に発生したアークの一部はホルダや開閉軸に到達し、ホルダや開閉軸が高温アークに曝されると、ホルダや開閉軸に表面炭化層が形成される。これらの表面金属層や表面炭化層はどちらも導電性を有することから、これらの表面金属層や表面炭化層がホルダや開閉軸に形成されると、ホルダや開閉軸の耐電圧の低下の原因となる。さらに、アーク暴露以外にも、アークに伴う発光によっても表面炭化層が形成されることがあり、アークが到達しない部分であっても、アーク光照射によって耐電圧の低下を引き起こすことがある。また、多極遮断器では、開閉軸は貫通孔を通して相間隔壁を貫通するように構成され、開閉軸と貫通孔との間の隙間にアークやアーク光が侵入した場合には、互いに隣接する相間に連続した表面金属層や表面炭化層が形成され、互いに隣接する相間に電流経路が形成されて、相間短絡を引き起こす。

このため、従来の回路遮断器では、アークやアーク光がホルダや開閉軸に到達しないように、アークやアーク光を遮断するための隔壁を設けることが一般的に行われている。
特開２００３−１６２９４９号公報

しかしながら、アークやアーク光がホルダや開閉軸に到達しないようにするために、アークやアーク光を遮断するための隔壁を設けると、アークに起因して発生したガスが下流に移動できなくなり、回路遮断器の内部圧力が上昇するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、ホルダおよび開閉軸の機械的強度を確保しつつ、アークの発生に伴う耐電圧の低下を抑制するとともに、内部圧力の上昇を抑制することが可能な回路遮断器を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の回路遮断器によれば、固定接点が設けられた固定接触子と、前記固定接点と開閉可能な可動接点が設けられた可動接触子と、前記可動接触子を保持する熱硬化性樹脂で構成されたホルダと、前記ホルダに連結された熱硬化性樹脂で構成された開閉軸と、前記固定接点と前記可動接点とを接離させる開閉機構と、前記開閉軸に設けられた熱可塑性樹脂からなるリング状部材とを備えることを特徴とする。

これにより、可動接点と固定接点との間に発生したアークやアーク光が開閉軸に到達した場合においても、リング状部材が炭化されることを防止しつつ、開閉軸の表面に形成される表面金属層や表面炭化層をリング状部材の位置で分断することができる。このため、ホルダおよび開閉軸を熱硬化性樹脂で構成した場合においても、アークの発生に伴う耐電圧の低下を抑制することが可能となり、ホルダおよび開閉軸の機械的強度を維持することが可能となるとともに、アークやアーク光を遮断するための隔壁を不要として、アークに起因して発生したガスを下流に移動させることができ、回路遮断器の内部圧力が上昇するのを防止することができる。

また、請求項２記載の回路遮断器によれば、前記リング状部材は前記開閉軸の全周に渡るようにして相関隔壁の近傍に配置されていることを特徴とする。
これにより、可動接点と固定接点との間に発生したアークやアーク光が開閉軸に到達した場合においても、開閉軸の全周に渡って表面金属層や表面炭化層が形成されるのを防止することができ、相間短絡を防止することが可能となるとともに、強度に無関係なリング構造とすることができ、熱硬化性樹脂の持つクリープ特性などの機械的強度を維持することが可能となる。

また、請求項３記載の回路遮断器によれば、固定接点が設けられた固定接触子と、前記固定接点と開閉可能な可動接点が設けられた可動接触子と、前記可動接触子を保持する熱硬化性樹脂で構成されたホルダと、前記ホルダに連結された熱硬化性樹脂で構成された開閉軸と、前記固定接点と前記可動接点とを接離させる開閉機構と、前記ホルダおよび前記開閉軸の少なくとも一部の表面に設けられ、前記ホルダおよび前記開閉軸の表面炭化を防止する表面被覆材とを備えることを特徴とする。

これにより、可動接点と固定接点との間に発生したアークに起因するアーク光がホルダおよび開閉軸に到達した場合においても、ホルダおよび開閉軸の表面が炭化されることを防止することができる。このため、ホルダおよび開閉軸を熱硬化性樹脂で構成した場合においても、アーク光の照射に伴う耐電圧の低下を抑制することが可能となり、ホルダおよび開閉軸の機械的強度を維持することが可能となるとともに、アーク光を遮断するための隔壁を不要として、アークに起因して発生したガスを下流に移動させることができ、回路遮断器の内部圧力が上昇するのを防止することができる。

また、請求項４記載の回路遮断器によれば、前記表面被覆材は熱可塑性樹脂またはシリコンゴムからなる表面被覆板であり、アーク光の露光部に取り付けられていることを特徴とする。
これにより、可動接点と固定接点との間に発生したアークに起因するアーク光がホルダおよび開閉軸に到達した場合においても、アーク光の露光部が炭化されるのを防止することができ、耐電圧の低下を抑制することが可能となるとともに、強度に無関係な板を表面に形成すればよく、熱硬化性樹脂の持つクリープ特性などの機械的強度を維持することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、可動接点と固定接点との間に発生したアークやアーク光がホルダや開閉軸に到達した場合においても、ホルダおよび開閉軸の機械的強度を確保しつつ、アークの発生に伴う耐電圧の低下を抑制することが可能となり、アークやアーク光を遮断するための隔壁を不要として、回路遮断器内部の圧力の上昇を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る回路遮断器について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る回路遮断器の概略構成を示す断面図である。
図１において、回路遮断器には、固定接点６ａが設けられた固定接触子６、固定接点６ａと開閉可能な可動接点５ａが設けられた可動接触子５、可動接触子５を保持するホルダ３、ホルダ３に連結された開閉軸４、固定接点６ａと可動接点５ａとを接離させる開閉機構が設けられている。そして、これらの部品はケース１とカバー２とからなる箱形の絶縁容器に収納されている。なお、ケース１およびカバー２は合成樹脂で形成することができ、ホルダ３および開閉軸４は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で形成することができる。そして、開閉軸４には、不飽和ポリエステルなどの熱可塑性樹脂からなるリング状部材が設けられている。

図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るホルダ３および開閉軸４の概略構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るホルダ３および開閉軸４の概略構成を示す断面図である。
図２において、ケース１には、ホルダ室を各相ごとに区画する相間隔壁８が設けられ、開閉軸４は貫通孔を通して相間隔壁８を貫通するように構成されている。そして、開閉軸４には熱可塑性樹脂からなるリング７が設けられている。なお、リング７はホルダ３の可動性を損なわない範囲で任意の位置に配置することができるが、リング７は開閉軸４の全周に渡るようにして相関隔壁８の近傍に配置することが好ましい。また、リング７の形状についても、高温アーク暴露による溶発や変形を考慮して任意の形状を選択することができる。さらに、リング７は相間に最低１箇所以上設けることが好ましく、例えば、相関隔壁８を挟むように複数箇所に設けるようにしてもよい。

そして、図１において、オン状態で電路に過電流が流れると、過電流引外し装置はホルダ３の鎖錠を外す。その結果、遮断スプリングの蓄勢力によりホルダ３が反時計方向に跳ね上げられ、トグルリンクを介してホルダ３に連結された可動接触子５が固定接触子４から開離して、電流遮断が行われる。そして、電流遮断時に可動接触子５が固定接触子４から開離すると、可動接点５ａと固定接点６ａとの間にアークが発生する。

図３は、本発明の第１実施形態に係る開閉軸４の表面炭化状態を従来例と比較して示す断面図である。
図３（ｂ）において、可動接点５ａと固定接点６ａとの間にアークが発生すると、アークにより溶融した接点金属がホルダ３や開閉軸４の表面に付着して表面金属層が形成される。また、可動接点５ａと固定接点６ａとの間に発生したアークの一部はホルダ３や開閉軸４に到達し、ホルダ３や開閉軸４が高温アークに曝されると、ホルダ３や開閉軸４に表面炭化層１０が形成される。これらの表面金属層や表面炭化層１０はどちらも導電性を有することから、これらの表面金属層や表面炭化層１０がホルダ３や開閉軸４に形成されると、ホルダ３や開閉軸４の耐電圧の低下の原因となる。さらに、アーク暴露以外にも、アークに伴う発光によっても表面炭化層１０が形成されることがあり、アークが到達しない部分であっても、アーク光照射によって耐電圧の低下を引き起こすことがある。また、多極遮断器では、開閉軸４は貫通孔を通して相間隔壁８を貫通するように構成され、開閉軸４と貫通孔との間の隙間にアークやアーク光が侵入した場合には、互いに隣接する相間に連続した表面金属層や表面炭化層１０が形成され、互いに隣接する相間に電流経路が形成されて、相間短絡を引き起こす。

一方、図３（ａ）において、熱可塑性樹脂からなるリング７を開閉軸４に設けることにより、可動接点５ａと固定接点６ａとの間に発生したアークやアーク光が開閉軸４に到達した場合においても、リング７が炭化されることを防止しつつ、開閉軸４の表面に形成される表面金属層や表面炭化層１０をリング７の位置で分断することができる。このため、ホルダ３および開閉軸４を熱硬化性樹脂で構成した場合においても、アークの発生に伴う耐電圧の低下を抑制することが可能となり、ホルダ３および開閉軸４の機械的強度を維持することが可能となるとともに、アークやアーク光を遮断するための隔壁を不要として、アークに起因して発生したガスを下流に移動させることができ、回路遮断器の内部圧力が上昇するのを防止することができる。

図４は、本発明の第２実施形態に係るホルダ３および開閉軸４の概略構成を従来例と比較して示す断面図である。
図４（ａ）において、ケース１には、可動接点５ａと固定接点６ａとの間に発生するアーク１７およびアーク光１８を遮断する遮断室１２およびホルダ３を収容するホルダ室１３が設けられるとともに、遮断室１２およびホルダ室１３を各相ごとに区画する相間隔壁８が設けられておる。そして、ホルダ３を連結する開閉軸４は、貫通孔を通して相間隔壁８を貫通するように構成されている。また、遮断室１２とホルダ室１３との境界には、アーク１７に起因して発生したガスを下流に移動させるための開口部１６が形成されている。

そして、遮断室１２内でアークが発生すると、開口部１６を通してアーク光１８がホルダ室１３に入射し、ホルダ３の表面やホルダ室１３の内壁にアーク光１８が照射される。この結果、ホルダ３の表面やホルダ室１３の内壁にグラファイト層１１が形成され、耐電圧の低下を引き起こすことがある。
一方、図４（ｂ）において、ホルダ３の表面やホルダ室１３の内壁には、アーク光１８の照射に起因する表面炭化を防止する表面被覆板１５が形成されている。なお、表面被覆板１５の材質はとして、例えば、熱可塑性樹脂またはシリコンゴムを用いることができる。また、表面被覆板１５はホルダ３の可動性を損なわない範囲で任意の位置に配置することができるが、アーク光１８の露光部に重点的に配置することが好ましい。また、表面被覆板１５の形状についても、高温アーク暴露による溶発や変形を考慮して任意の形状を選択することができる。

これにより、アーク光１８がホルダ３に到達した場合においても、ホルダ３の表面が炭化されることを防止することができる。このため、ホルダ３を熱硬化性樹脂で構成した場合においても、アーク光１８の照射に伴う耐電圧の低下を抑制することが可能となり、ホルダ３の機械的強度を維持することが可能となるとともに、アーク光１８を遮断するための隔壁を不要として、アーク１７に起因して発生したガスを下流に移動させることができ、回路遮断器の内部圧力が上昇するのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る回路遮断器の概略構成を示す断面図である。 図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るホルダ３および開閉軸４の概略構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るホルダ３および開閉軸４の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る開閉軸４の表面炭化状態を従来例と比較して示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るホルダ３および開閉軸４の概略構成を従来例と比較して示す断面図である。

符号の説明

１ ケース
２ カバー
３ ホルダ
４ 開閉軸
５ 固定接触子
５ａ 固定接点
６ 可動接触子
６ 可動接点
７ リング
８ 相間隔壁
１０ 表面炭化層
１１ グラファイト層
１２ 遮断室
１３ ホルダ室
１５ 表面被覆板
１６ 開口部
１７ アーク
１８ アーク光

Claims (4)

1. 固定接点が設けられた固定接触子と、
   前記固定接点と開閉可能な可動接点が設けられた可動接触子と、
   前記可動接触子を保持する熱硬化性樹脂で構成されたホルダと、
   前記ホルダに連結された熱硬化性樹脂で構成された開閉軸と、
   前記固定接点と前記可動接点とを接離させる開閉機構と、
   前記開閉軸に設けられた熱可塑性樹脂からなるリング状部材とを備えることを特徴とする回路遮断器。
2. 前記リング状部材は前記開閉軸の全周に渡るようにして相関隔壁の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
3. 固定接点が設けられた固定接触子と、
   前記固定接点と開閉可能な可動接点が設けられた可動接触子と、
   前記可動接触子を保持する熱硬化性樹脂で構成されたホルダと、
   前記ホルダに連結された熱硬化性樹脂で構成された開閉軸と、
   前記固定接点と前記可動接点とを接離させる開閉機構と、
   前記ホルダおよび前記開閉軸の少なくとも一部の表面に設けられ、前記ホルダおよび前記開閉軸の表面炭化を防止する表面被覆材とを備えることを特徴とする回路遮断器。
4. 前記表面被覆材は熱可塑性樹脂またはシリコンゴムからなる表面被覆板であり、アーク光の露光部に取り付けられていることを特徴とする請求項３記載の回路遮断器。

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