JP2007329031A

JP2007329031A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2007329031A
Application number: JP2006159662A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Ogura; 健太郎小倉; Takao Mihashi; 孝夫三橋; Shigeki Komoto; 茂樹幸本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】全電圧領域に渡って遮断性能を向上させることができる回路遮断器を提供する。
【解決手段】ベース１とカバー２とからなる絶縁容器内に固定された固定接触子２２と、上記固定接触子に対向配置されて遮断部を構成し、開閉機構によって開閉される可動接触子２４と、上記遮断部の近傍に設けられ、多段に積み重ねられた消弧グリッド２７と、上記絶縁容器に形成されたアークガス排気口２８と、上記アークガス排気口に装着され、ガス抜き穴２９ａを有するバリア２９と、上記バリアに重ねて設けられ、上記遮断部の大電流遮断時と高電圧遮断時とで上記ガス抜き穴の開口部の大きさを制御する遮蔽板３０とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器、特に、大電流遮断時には消弧室内部のアークガスの排出を容易にし、高電圧遮断時にはアークガスの排出を抑制して全電圧領域における遮断性能を向上させることが可能な回路遮断器に関するものである。

従来の配線用遮断器は、アークガス排気口に防護板を設け、回路が正常な状態では上記排気口を上記防護板で覆って異物の混入を防止し、遮断器が接続された回路で事故などの異常が発生した場合は、遮断器の接点部が開極して電流を遮断すると共に、接点間に発生したアークによる消弧室内部の圧力上昇で上記防護板を弾性変形させ、アークガス排気口を開放してアークガスを排出させるようにしていた。（例えば特許文献１参照）。

特許文献１における図４は、上述したアークガス排出口を有する３極回路遮断器の例を縦断面図で示している。この図において、モールド樹脂のケース1と、ケース１の上面を覆うカバー２とからなる絶縁容器内には、電源側（図の左端側）から負荷側（図の右端側）に至る３条の３相分の遮断室がケース１及びカバー２間に形成された相間隔壁（図示されていない）で区画されて互いに平行に形成されている。

各極の遮断室（図示は中央極）には固定接触子３と可動接触子４とからなる遮断部が収容されている。電源側端子５と一体の固定接触子３はケース１に固定され、絶縁物のホルダ６を介してケース１に回転自在に支持された可動接触子４は、図示中央極に設置された開閉機構７により開閉駆動されるようになっている。また、遮断部にはこれを囲むように、多段のグリッド８を有する消弧室が配置されている。

図示の閉極状態において、回路遮断器が接続された回路に過電流が流れると、可動接触子４が開極方向に駆動されて電流遮断が行われる。その際、遮断部にはアークが発生し、このアークは消弧室のグリッド８に引き込まれて消弧される、また、同時にアークの熱により遮断室内の空気や周辺の絶縁物が加熱されてアークガスが発生し、このアークガスが遮断室の両端（電源側及び負荷側）の開口１６から外部に噴出する。

ここで、遮断室の開口１６は、この部分から遮断室内に電線屑などの異物が混入しないように後述する遮蔽板１７で覆われている。この遮蔽板１７にはアークガスを排出させる排気口が形成されているが、この排気口からもまた異物が侵入しないように、遮蔽板１７の前面には上記排気口を塞ぐ防護板１８が重ねて設けられている。

特許文献１における図５は上記遮蔽板１７及び防護板１８が取り付けられた開口１６を拡大して示す正面図である。この図に示すように、遮断室の開口１６はケース１とカバー２とに跨って形成されているが、ケース１にはこの開口１６に臨む左右両端に垂直な溝１９がそれぞれ設けられ、図の下半分が上半分より幅が広く形成された凸形状の遮蔽板１７は下半分の左右両端が溝１９に挿入される形で固定されている。遮蔽板１７の上半分は開口１６に臨むカバー２の周縁に密接し、この部分にアークガスを排出させるための長方形の排気口２０が図示の場合は左右２列に３個ずつ、計6個設けられている。

一方、遮蔽板１７と同様に凸形の防護板１８は、一端（図の上端）を自由端とし、他端（図の下端）を固定端とし、この固定端の左右両側に張り出す取付片１８ａが溝１９に遮蔽板１７と一緒に挿入されて固定され、自由端部で遮蔽板１７の排気口２０を塞いでいる。遮蔽板１７及び防護板１８にはいずれもベークライト板やポリエステルガラスマット積
層板などの材料が用いられているが、その板厚は遮蔽板１７が１mm程度であるのに対し、防護板１８は弾性変形が容易なようにその半分以下に作られている。そして、アークガスの排出時には、ガス圧で防護板１８の自由端が特許文献１の図４における負荷側に鎖線で示しているように弾性変形し、排気口２０を開いてアークガスを排出させる。つまり、防護板１８の自由端は排気口２０を開閉する弁の作用を有している。なお、回路遮断器において、消弧室内のアークガスを効果的に利用することで遮断性能が向上することは、特許文献２にも示されている。

特許第３２４６５８８号公報再公表特許WO０１／０４１１６８号公報

従来の回路遮断器は上記のように構成されているため、アークガス排気口の防護板は、アークが発生して消弧室内部の圧力が上昇すると、開放動作することになる。一方、回路遮断器の遮断責務には大電流遮断と高電圧遮断がある。高電圧遮断は、例えば3相交流回路での一線地絡の単相遮断に相当し、比較的小電流であるが遮断器が接続されている回路の定格電圧が開極した接触子間に印加されるため電圧的には厳しい条件となる。

これに対して大電流遮断は、例えば短絡遮断に相当し、遮断電流は大きいが開極した接触子間に印加される電圧は定格電圧の1/√3倍であるため、電圧的には比較的容易な条件となる。また、国際電気標準会議ではACシステムにおける標準電圧として、3相で230，400，690，1000Vが規定されているが、一般に主回路電圧が高くなるに従って事故発生時に流れる短絡電流は小さくなるので、同じ３相短絡事故であっても主回路電圧が高い高電圧遮断の場合（例えば、690Vもしくは1000V）に比較して、主回路電圧が低い場合（例えば、230Vもしくは400V）には、より大きな遮断容量（大電流遮断）が要求される。

一般的な製品では、適用回路毎に異なる仕様のものを用意すると膨大な種類となることから、この両遮断性能を有するものが要求されている。言い換えれば、大電流遮断と高電圧遮断の両立が求められるが、高電圧遮断に合わせると大電流遮断時には内圧上昇により回路遮断器の筐体割れが発生し、大電流遮断に合わせると必要な内圧が維持できずに高電圧遮断が出来ないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、全電圧領域に渡って遮断性能を向上させることができる回路遮断器を提供することを目的とする。

この発明に係る回路遮断器は、ケースとカバーとからなる絶縁容器内に固定された固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて遮断部を構成し、開閉機構によって開閉される可動接触子と、上記遮断部の近傍に設けられ、多段に積み重ねられた消弧グリッドと、上記絶縁容器に形成されたアークガス排気口と、上記アークガス排気口に装着され、ガス抜き穴を有するバリアと、上記バリアに重ねて設けられ、上記遮断部の大電流遮断時と高電圧遮断時とで上記ガス抜き穴の開口部の大きさを制御する遮蔽板とを備えたものである。

この発明に係る回路遮断器は上記のように構成され、アークガス排気口の開放面積を大電流遮断時と高電圧遮断時とで変化させるようにしているため、圧力が高い大電流遮断時には遮断期間を通してアークガス排気口の流路面積を大きくしてアークガスの排出量を増やし、高電圧遮断時（比較的小電流時）にはアークガス排気口の流路面積を制限すること
で電流零点近傍での圧力低下を防止し、全電圧領域に渡って優れた遮断性能を実現させることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１における消弧室周辺の構成を示す縦断面図である。異常電流を検出して開極指令を出すリレー部や遮断部の駆動機構などは特許文献１と同様であるため図示及び説明を省略する。
図２は、実施の形態１における遮蔽板の構成を示す正面図、図３は、図２に示す遮蔽板を図１のアークガス排気口に取り付けた状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図である。図４は、絶縁容器の側面に形成した側面排気口と、その排気口に取付けられた圧力弁を示す横断面図、図５は、側面排気口の圧力弁を示すもので、（Ａ）は圧力弁の構成を示す斜視図、（Ｂ）は絶縁容器への取り付け状況を示す斜視図である。また、図６は、回路遮断器における遮断時の電流、アーク電圧、消弧室内部圧力の変動の概略を示した特性図である。

実施の形態１による回路遮断器は、図１に示すように、絶縁物からなるベース１、カバー２の内部で３相分の遮断室が隔壁によって区画され互いに平行に形成されている。図１は図４に示す３相分の遮断室のうち中央相を除く両側の相の遮断室の一方を示している。各相の遮断室には絶縁物からなるミドルベース２０がベース１に固定され、図示しないリレー部や駆動機構部など、消弧空間以外の部分へのアークガスの流入を防いでいる。

各相の消弧室には固定接点２１が固着された固定接触子２２、可動接点２３が固着された可動接触子２４が収納されている。固定接触子２２の一端にはアークランナ２５が設けられ、他端は電源側端子２６と接続され、固定接触子２２、電源側端子２６は共にベース１に固定されている。可動接触子２４は図示していない可動子ホルダによってベース１に固定され、駆動機構部によって開閉動作が行なわれるようになっている。

固定接触子と可動接触子とからなる遮断部に隣接して磁性体からなるグリッド２７が複数枚、適当な間隔で積層されて配置されている。グリッド２７に隣接して回路遮断器の絶縁容器の一端にはアークガスを消弧室内部から絶縁容器の外部へ排出するアークガス排気口２８が設けられ、この排気口にはガス抜き穴２９ａを有するバリア２９が設けられている。バリア２９には、ガス抜き穴２９ａからの異物混入を防止する目的で絶縁物の剛性体からなる遮蔽板３０がガス抜き穴２９ａを覆うように重ねて設けられている。

遮蔽板３０は図２に詳細構造を示すように、両側の下端部に支軸３０ａが設けられ、この支軸３０ａを中心にして回転可能なようにベース１に保持されている。また、上記支軸３０ａにはひねりバネ３０ｂが装着され、遮蔽板３０が常時、バリア２９側に付勢されるようになっている。

図３は、バリア２９と遮蔽板３０とをベース１に装着した状態を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図を示している。即ち、遮蔽板３０は絶縁容器の外部から見てバリア２９を覆うようにバリア２９の外側に重ねて設けられ、支軸３０とバネ３０ｂはベース１の隔壁１ａに設けた溝１ｂにバリア２９と共に上方から差し込まれる形で固定されて、アークガスに直接晒されない構成となっており、アークガスの熱によるバネの力の低下を防止するようにしている。

また、遮断器の絶縁容器の側面には図４に示すように、アークガスを排気する側面排気口３１が設けられている。この排気口３１は可動接触子２４が最大開極状態にあるときに、その可動接点２３の中心よりグリッド２７側、即ち図１に示した１点鎖線A−A’より図
において右側に位置するように設けられている。側面排気口３１にはまた、絶縁物からなる圧力弁３２が排気口を塞ぐように設けられている。圧力弁３２は図５（A）にその構造を示すように、両側に支軸３２ａが設けられて回転可能に構成されると共に、支軸３２ａには圧力弁３２を側面排気口３１を塞ぐ方向に常時付勢するひねりバネ３２bが装着されている。支軸３２a及びバネ３２bは図５（B）に示すように、ベース１の側面に設けられた溝１ｃに図示のように挿入され、カバー２によって覆われている。

次に、動作について説明する。回路遮断器に事故等による異常電流が流れると、図示しないリレー部が事故電流を検知して引き外し装置が動作し、機械的な操作力が可動接触子２４に加わるか、または、固定接触子２２と可動接触子２４との間の事故電流による電磁反発力によって可動接触子２４が図１に破線で示すように開極し、固定接点２１と可動接点２３との間にアークが発生する。ただし、事故状況により高電圧遮断または大電流遮断と、条件が異なる2つの遮断責務が存在する。従って、遮断時における消弧室内部の様相がそれぞれ異なってくることとなり、それぞれに効果的な消弧室の形態が考えられる。
以下、実施の形態１における上述した２つの遮断状況下での消弧室の状況について説明する。

高電圧遮断の場合、固定接点２１と可動接点２３との間に発生したアークはグリッド２７を磁路とする鎖交磁束の影響などでグリッド２７の方向へ駆動され、グリッド２７によって分断アークとなる。この結果、陰極降下および陽極降下が生じてアーク電圧が高くなり、遮断性能が高められる。この際、消弧室内の圧力は図６にＰで示すように発弧（アーク電圧ＡＶの発生タイミング）と同時に上昇していき、遮蔽板３０は図１に破線Ｖｓで示すように回転動作する。

しかしながら、アークに入力されるエネルギーは小さいため、バリア２９の上側に形成されているガス抜き穴２９ａだけを通過して遮断器外部に放出されることとなる。これによって消弧室内部のアークガスが消弧室外部へと排出され、アークガス排気口２８の上側に向かってアークが伸長することでもアーク電圧が高くなり、遮断性能を高めることとなる。なお、この時、側面排気口３１の圧力弁３２は圧力が低いため開放動作しない。

この後、圧力が次第に低下してくると、上述のように、アークに入力されるエネルギーが小さいため、遮蔽板３０は初期位置に復帰しようとする。このため、ガス抜き穴２９aの開放面積が次第に縮小して消弧室内部からのアークガスの流れも開放部分に集中し排気量が抑制される。従って、消弧室内の圧力低下速度が抑えられるため、電流零点近傍においてもアークに対する吹き付け圧力を維持し続け、遮断性能を高めることが可能となる。電流遮断後、遮蔽板３０はバネ３０bによって初期状態に復帰することとなる。

次に、大電流遮断における消弧室の状態について説明する。高電圧遮断とは異なり大電流ではグリッド２７等の磁性体は磁気飽和状態となるため、グリッド２７の方向への駆動力は得られない。図６において、電流Ｉがピークに達する以前から消弧室内部は大電流アークの発生で高圧状態（高電圧遮断時の圧力変化と同様の傾向であるが絶対値が異なる）になるため、バネで付勢されている遮蔽板３０を動かすのに十分な圧力が加わり、図１に破線Ｉｓで示すように大きく回転動作する。これにより遮断初期からバリア２９のガス抜き穴２９aの全てが開放されることとなり、アークガス排気口２８が完全に開放状態となる。

この結果、消弧室内部の余剰アークガスが消弧室外部へと排出され、接点部からグリッド２７方向へのガスの流れが生じ、このガス流により接点間に発生したアークにグリッド２７方向への駆動力が加わる。グリッド２７に移動したアークは分断アークとなって、陰極降下および陽極効果が生じてアーク電圧ＡＶが高くなる。さらに、アークガス排気口２
８に向かってアークが伸長することでもアーク電圧ＡＶが高くなって遮断性能を高めることとなる。この時、側面排気口３１の圧力弁３２も消弧室内の圧力が高いため、図４に破線で示すように外部に向けて回転動作し、側面排気口３１も開放されて消弧室内のアークガスが排気される。

遮断器側面に向けたガスの流れが発生することで、アークは側面に向けても伸長してアーク抵抗が高くなり、この作用が上述したグリッドなどによる効果に加わって更に遮断性能を高めることが可能になる。この後、圧力は次第に低下してくるが、大電流時はアークに入力されるエネルギーが大きいため、電流零点近傍に至っても遮蔽板３０、圧力弁３２は回転した状態を維持したままであり、アークに対してガスの流れを維持し続け、遮断性能を高めることとなる。電流遮断後、遮蔽板３０及び圧力弁３２はバネ３０b、３２bによってそれぞれ初期状態に復帰することとなる。

実施の形態１は上記のように構成されているため、高電圧遮断時には電流零点近傍での圧力低下を防止し、大電流遮断時には遮断期間を通してアークガス排気口の流路面積を大きくして筐体割れを防ぐことが可能となり、全電圧領域に渡って優れた遮断性能を実現することができる。なお、上記実施の形態では電源側排気と側面排気を組み合わせたが、電源側排気もしくは側面側排気のみでも全電圧領域に渡って遮断性能を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図７は、実施の形態２における消弧室周辺の構成を示す縦断面図、図８は、アークガス排気口の正面図である。
これらの図において、図１、図２と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。また、異常電流を検出して開極指令を出すリレー部や遮断部の駆動機構などは特許文献１と同様であるため図示及び説明を省略する。

実施の形態２による回路遮断器は、図７及び図８に示すように、実施の形態１と同様に形成された遮蔽板３０の図７における高さ方向の寸法を実施の形態１より短くして、図７、図８に示すように、バリア２９の上部のガス抜き穴２９aが遮断器外部に対して常時露出するようにしたものである。

この実施の形態によれば、高電圧遮断の場合、固定接点２１と可動接点２３との間に発生したアークはグリッド２７を磁路とする鎖交磁束の影響などでグリッド２７の方向へ駆動され、グリッド２７によって分断アークとなる。この結果、陰極降下および陽極降下が生じてアーク電圧が高くなり遮断性能が高められる。この際、消弧室内の圧力は図６にＰで示すように発弧（アーク電圧ＡＶの発生タイミング）と同時に上昇していき、バリア２９の上部のガス抜き穴２９aからアークガスが排出されることになる。従って、遮蔽板３０を回転動作させるに十分な圧力が加わらないため遮蔽板３０は初期状態を維持し続けることとなる。

これにより、アークガス排気口２８の上側に向かってアークが伸長することでもアーク電圧が高くなり、遮断性能を高めることとなる。なお、この時、側面排気口３１の圧力弁３２は圧力が低いため開放動作しない。この後、圧力が次第に低下してくるが、ガス抜き穴２９aの開放面積が制限されているため排気量が抑制される。従って、消弧室内の圧力低下速度が抑えられるため、電流零点近傍においてもアークに対する吹き付け圧力を維持し続け、遮断性能を高めることが可能となる。

次に、大電流遮断における消弧室の状態について説明する。高電圧遮断とは異なり大電流ではグリッド２７等の磁性体は磁気飽和状態となるため、グリッド２７の方向への駆動
力は得られない。図６において、電流Ｉがピークに達する以前から消弧室内部は大電流アークの発生で高圧状態（高電圧遮断時の圧力変化と同様の傾向であるが絶対値が異なる）になるため、主として開放されているバリア２９の上部のガス抜き穴２９aからアークガスが排出されるが、バネで付勢されている遮蔽板３０にも十分な圧力が加わり、図７に破線Ｉｓで示すように回転動作する。

これにより遮断初期からバリア２９のガス抜き穴２９aの全てが遮断器外部に露出することとなり、アークガス排気口２８が完全に開放状態となる。この結果、消弧室内部の余剰アークガスが消弧室外部へと排出され、接点部からグリッド２７方向へのガスの流れが生じ、このガス流により接点間に発生したアークにグリッド２７方向への駆動力が加わる。

グリッド２７に移動したアークは分断アークとなって、陰極降下および陽極効果が生じてアーク電圧が高くなる。さらに、アークガス排気口２８に向かってアークが伸長することでもアーク電圧が高くなって遮断性能を高めることとなる。この時、側面排気口３１の圧力弁３２も消弧室内の圧力が高いため、図４に破線で示すように外部に向けて回転動作し、側面排気口３１も開放されて消弧室内のアークガスが排気される。

遮断器側面に向けたガスの流れが発生することで、アークは側面に向けても伸長してアーク抵抗が高くなり、この作用が上述したグリッドなどによる効果に加わってさらに遮断性能を高めることが可能になる。この後、圧力は次第に低下してくるが、大電流時はアークに入力されるエネルギーが大きいため、電流零点近傍に至っても遮蔽板３０、圧力弁３２は回転した状態を維持したままであり、アークに対してガスの流れを維持し続け、遮断性能を高めることとなる。電流遮断後、遮蔽板３０及び圧力弁３２はバネ３０b、３２bによって初期状態に復帰することとなる。

実施の形態２は上記のように構成されているため、実施の形態１と同様に、高電圧遮断時には電流零点近傍での圧力低下を防止し、大電流遮断時には遮断期間を通してアークガス排気口の流路面積を大きくして筐体割れを防ぐことが可能となり、全電圧領域に渡って優れた遮断性能を実現することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図９は、実施の形態３における消弧室周辺の構成を示す縦断面図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。また、異常電流を検出して開極指令を出すリレー部や遮断部の駆動機構などは特許文献１と同様であるため図示及び説明を省略する。

図１と異なる点は、アークガス排気口２８に遮蔽板を設けず、かつ、バリア２９の一部に放圧弁３３を設けた点である。放圧弁３３の周囲にはバリア２９のガス抜き穴２９ａが形成されていることは云うまでもない。

この実施の形態によれば、高電圧遮断の場合、固定接点２１と可動接点２３との間に発生したアークはグリッド２７を磁路とする鎖交磁束の影響などでグリッド２７の方向へ駆動され、グリッド２７によって分断アークとなる。この結果、陰極降下および陽極降下が生じてアーク電圧が高くなり遮断性能が高められる。この際、消弧室内の圧力は図６にＰで示すように発弧（アーク電圧ＡＶの発生タイミング）と同時に上昇していき、バリア２９の放圧弁３３の周囲のガス抜き穴２９aからアークガスが排出されることになる。従って、放圧弁３３を開放させるに十分な圧力が加わらないため、放圧弁３３は閉鎖状態を維持し続けることとなる。

これにより、アークガス排気口２８に向かってアークが伸長することでもアーク電圧が高くなり遮断性能を高めることとなる。なお、この時、側面排気口３１の圧力弁３２は圧力が低いため開放動作しない。この後、圧力が次第に低下してくるが、ガス抜き穴２９aの開放面積が小さいため排気量が抑制される。従って、消弧室内の圧力低下速度が抑えられるため、電流零点近傍においてもアークに対する吹き付け圧力を維持し続け遮断性能を高めることができる。

次に、大電流遮断における消弧室の状態について説明する。高電圧遮断とは異なり大電流ではグリッド２７等の磁性体は磁気飽和状態となるため、グリッド２７の方向への駆動力は得られない。図６において、電流Ｉがピークに達する以前から消弧室内部は大電流アークの発生で高圧状態（高電圧遮断時の圧力変化と同様の傾向であるが絶対値が異なる）になるため、主としてバリア２９のガス抜き穴２９aからアークガスが排出されるが、放圧弁３３にも十分な圧力が加わり、図９に破線Ｉｓで示すように放圧弁３３を開放して放圧動作する。

これにより遮断初期からバリア２９の流路面積が大きくなり、アークガス排気口２８が完全に開放状態となる結果、消弧室内部の余剰アークガスが消弧室外部へと排出され、接点部からグリッド２７方向へのガスの流れが生じ、このガス流によって接点間に発生したアークにグリッド２７方向への駆動力が加わる。

遮断器側面に向けたガスの流れが発生することで、アークは側面に向けても伸長してアーク抵抗が高くなり、この作用が上述したグリッドなどによる効果に加わってさらに遮断性能を高めることが可能になる。この後、圧力は次第に低下してくるが、大電流時はアークに入力されるエネルギーが大きいため、電流零点近傍に至っても圧力弁３２、放圧弁３３は開放状態を維持したままであり、アークに対してガスの流れを維持し続け、遮断性能を高めることとなる。電流遮断後、圧力弁３２及び放圧弁３３は初期状態に復帰することとなる。

実施の形態３は上記のように構成されているため、高電圧遮断時には放圧弁３３の周囲のガス抜き穴２９ａからアークガスを放出し、電流零点近傍においてもアークに対する吹き付け圧力を維持し続けて遮断性能を高め、大電流遮断時には放圧弁３３を開放しアークガス排気口２８の流路面積を大きくして消弧室内部の余剰アークガスを消弧室外部へ排出し、全電圧領域に渡って優れた遮断性能を実現することができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図１０は、実施の形態４における消弧室周辺の構成を示す縦断面図、図１１は、アークガス排気口の正面図である。これらの図において、図７、図８と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。また、異常電流を検出して開極指令を出すリレー部や遮断部の駆動機構などは特許文献１と同様であるため図示及び説明を省略する。

図７、図８と異なる点は、アークガス排気口２８に遮蔽板３０を設けず、かつ、バリア２９を絶縁物からなる弾性体で形成すると共に、その下端をベース１に固定し、上端をラッチ３４で保持するようにした点である。

この実施の形態によれば、高電圧遮断の場合、固定接点２１と可動接点２３との間に発生したアークはグリッド２７を磁路とする鎖交磁束の影響などでグリッド２７の方向へ駆動され、グリッド２７によって分断アークとなる。この結果、陰極降下および陽極降下が生じてアーク電圧が高くなり遮断性能が高められる。この際、消弧室内の圧力は図６にＰで示すように発弧（アーク電圧ＡＶの発生タイミング）と同時に上昇していき、バリア２９のガス抜き穴２９aからアークガスが排出されることになる。従って、ラッチ３４を動作させるに十分な圧力が加わらないため、バリア２９はラッチ３４で保持された状態を維持し続けることとなる。

これにより、アークガス排気口２８に向かってアークが伸長することでもアーク電圧が高くなり遮断性能を高めることとなる。なお、この時、側面排気口３１の圧力弁３２は圧力が低いため開放動作しない。この後、圧力が次第に低下してくるが、ガス抜き穴２９aの開放面積が制限されているため排気量が抑制される。従って、消弧室内の圧力低下速度が抑えられるため、電流零点近傍においてもアークに対する吹き付け圧力を維持し続け、遮断性能を高めることができる。

次に、大電流遮断における消弧室の状態について説明する。高電圧遮断とは異なり大電流ではグリッド２７等の磁性体は磁気飽和状態となるため、グリッド２７の方向への駆動力は得られない。図６において、電流Ｉがピークに達する以前から消弧室内部は大電流アークの発生で高圧状態（高電圧遮断時の圧力変化と同様の傾向であるが絶対値が異なる）になるため、開放されているバリア２９のガス抜き穴２９aからアークガスが排出されるが、ラッチ３４にも動作させるに十分な圧力が加わり、ラッチ３４が解放されてバリア２９の保持状態が解除され、図１０に破線Ｉｓで示すように弾性変形する。

これにより遮断初期からアークガス排気口２８が完全に開放状態となる。この結果、消弧室内部の余剰アークガスが消弧室外部へと排出され、接点部からグリッド２７方向へのガスの流れが生じ、このガス流によって接点間に発生したアークにグリッド２７方向への駆動力が加わる。グリッド２７に移動したアークは分断アークとなって、陰極降下および陽極効果が生じてアーク電圧が高くなる。さらに、アークガス排気口２８に向かってアークが伸長することでもアーク電圧が高くなって遮断性能を高めることとなる。

この時、側面排気口３１の圧力弁３２も消弧室内の圧力が高いため、図４に破線で示すように外部に向けて回転動作し、側面排気口３１も開放されて消弧室内のアークガスが排気される。遮断器側面に向けたガスの流れが発生することで、アークは側面に向けても伸長してアーク抵抗が高くなり、この作用が上述したグリッドなどによる効果に加わってさらに遮断性能を高めることが可能になる。この後、圧力は次第に低下してくるが、大電流時はアークに入力されるエネルギーが大きいため、電流零点近傍に至ってもバリア２９は弾性変形した状態を維持したままであり、アークに対してガスの流れを維持し続け、遮断性能を高めることとなる。電流遮断後、バリア２９は弾性体であるため、ラッチ３４を押し上げ初期状態に復帰することとなる。

実施の形態４は上記のように構成されているため、高電圧遮断時にはラッチ３４は動作しないが、アークガスはバリア２９のガス抜き穴２９ａから排出され、大電流遮断時には高圧のアークガスによってラッチ３４が解放され、アークガス排気口２８が完全に開放状態となって消弧室内部の余剰アークガスが消弧室外部へ排出され、全電圧領域に渡って優れた遮断性能を実現することができる。

この発明の実施の形態1による回路遮断器の消弧室周辺の構成を示す縦断面図である。実施の形態1における遮蔽板の構成を示す正面図である。図２に示す遮蔽板を図１のアークガス排気口に取付けた状態を示すもので、（A）は正面図、（B）は上面図である。実施の形態1において側面に側面排気口を形成した絶縁容器の横断面図である。実施の形態1における側面排気口の圧力弁を示すもので、（A）は圧力弁の構成を示す斜視図、（B）は絶縁容器への取り付け状況を示す斜視図である。この発明が適用される回路遮断器における遮断時の電流、アーク電圧、圧力の関係を示す特性図である。この発明の実施の形態２による回路遮断器の消弧室周辺の構成を示す縦断面図である。実施の形態２におけるアークガス排気口の正面図である。この発明の実施の形態３による回路遮断器の消弧室周辺の構成を示す縦断面図である。この発明の実施の形態４による回路遮断器の消弧室周辺の構成を示す縦断面図である。実施の形態４におけるアークガス排気口の正面図である。

符号の説明

１ベース、１a 隔壁、１ｂ溝、１ｃ溝、２カバー、
２０ミドルベース、２１固定接点、２２固定接触子、
２３可動接点、２４可動接触子、２５アークランナ、
２６電源側端子、２７グリッド、２８アークガス排気口、
２９バリア、２９a ガス抜き穴、３０遮蔽板、３０a 支軸、
３０b バネ、３１側面排気口、３２圧力弁、３２a 支軸、
３２b バネ、３３放圧弁、３４ラッチ。

Claims

ケースとカバーとからなる絶縁容器内に固定された固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて遮断部を構成し、開閉機構によって開閉される可動接触子と、上記遮断部の近傍に設けられ、多段に積み重ねられた消弧グリッドと、上記絶縁容器に形成されたアークガス排気口と、上記アークガス排気口に装着され、ガス抜き穴を有するバリアと、上記バリアに重ねて設けられ、上記遮断部の大電流遮断時と高電圧遮断時とで上記ガス抜き穴の開口部の大きさを制御する遮蔽板とを備えた回路遮断器。
上記遮蔽板は絶縁物からなる剛性体で構成されると共に、上記バリアのガス抜き穴を開閉する方向に変位可能に設けられ、バネによって常時は上記ガス抜き穴を閉塞する方向に付勢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。
上記遮蔽板は上記バリアのガス抜き穴の一部のみを覆うように上記バリアと重ねて設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路遮断器。
ケースとカバーとからなる絶縁容器内に固定された固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて遮断部を構成し、開閉機構によって開閉される可動接触子と、上記遮断部の近傍に設けられ、多段に積み重ねられた消弧グリッドと、上記絶縁容器に形成されたアークガス排気口と、上記アークガス排気口に装着され、ガス抜き穴を有するバリアと、上記バリアに設けられた放圧弁とを備えた回路遮断器。
ケースとカバーとからなる絶縁容器内に固定された固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて遮断部を構成し、開閉機構によって開閉される可動接触子と、上記遮断部の近傍に設けられ、多段に積み重ねられた消弧グリッドと、上記絶縁容器に形成されたアークガス排気口と、上記アークガス排気口に一端が固定され、他端がラッチで保持されると共に、ガス抜き穴を有する弾性絶縁物からなるバリアとを備え、上記ラッチは上記遮断部の大電流遮断時に生ずるガス圧により上記バリアの他端の保持を解放して上記アークガス排気口を開放状態とすることを特徴とする回路遮断器。
ケースとカバーとからなる絶縁容器内に固定された固定接触子と、上記固定接触子に対向配置されて遮断部を構成し、開閉機構によって開閉される可動接触子と、上記遮断部の近傍に設けられ、多段に積み重ねられた消弧グリッドと、上記絶縁容器に形成されたアークガス排気口と、上記絶縁容器の側面に設けられたアークガスの側面排気口とを備え、上記アークガスの側面排気口は、上記遮断部の固定接触子と可動接触子とが最大開極状態にあるとき、上記可動接触子の可動接点の中心部より消弧グリッド側に配設されたことを特徴とする回路遮断器。