JP2008066155A

JP2008066155A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2008066155A
Application number: JP2006243537A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kato; 加藤和彦
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】
通常の回路遮断器で問題となっている大電流遮断時でのアーク熱により磁鉄板の金属溶解が発生し、飛散するのを防止し、更に小形化を図る。
【解決手段】
電源側端子台、固定接点、可動接点、可動接点台、負荷側端子台を有する主回路と、上記可動接点台を駆動し上記主回路を開閉する開閉機構部と、上記主回路が過電流状態になった時に上記開閉機構部を引外す引外し装置部と、可動接点と固定接点の間に発生するア−クを消弧するために複数枚配置された磁性体製の磁鉄板とそれらを収納する外殻ケ−ス、カバ−を備えた回路遮断器において、接点開閉時のア−クにより発生する熱により溶解し蒸気となって接点部の気圧を上げる高分子材を接点の開閉方向と直角方向に前記磁鉄板と接点の間に配置し、大電流遮断時での問題を解消し、小形化を図ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電流遮断時に容器内でアークが発生する回路遮断器に関するものである。

従来は、特開平０６−２０５４７号公報（特許文献1）にあるように、絶縁物を固定接触子の表面とスリットの内面を、第１導体の端子部の接続部近傍から第３導体部に亘って被覆している。すなわち、絶縁物が接点開離方向に固定接点3、消弧装置の磁鉄板6の間に配置されている場合、固定接点近傍に前記磁鉄板を配置することが不可となり、定格電流付近の電流開閉能力が低下し最悪の場合電流を遮断することができなくなるため、その性能改良のため消弧装置の磁鉄板16を追加で配置する必要があった。

特開平０６−２０５４７号公報（図３）

従来の回路遮断器においては、絶縁物を被覆した導体板をコ字状に形成し、更に固定接点の上方にスリットを設けているため、構造的に大きくなる欠点を有していた。

本発明の目的は、通常の回路遮断器で問題となっている大電流遮断時でのアーク熱により磁鉄板の金属溶解が発生し、飛散するのを防止し、さらに回路遮断器の小形化を図り、開閉性能の優れた回路遮断器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による回路遮断器は、電源側端子台、固定接点、可動接点、可動接点台、負荷側端子台を有する主回路と、上記可動接点台を駆動し上記主回路を開閉する開閉機構部と、上記主回路が過電流状態になった時に上記開閉機構部を引外す引外し装置部と、可動接点と固定接点の間に発生するア−クを消弧するために複数枚配置された磁性体製の磁鉄板とそれらを収納する外殻ケ−ス、カバ−を備えた回路遮断器において、接点開閉時のア−クにより発生する熱により溶解し蒸気となって接点部の気圧を上げる高分子材を接点の開閉方向と直角方向に前記磁鉄板と接点の間に配置したことを特徴とする。

本発明は、回路遮断器の接点開閉時のアークにより発生する熱で溶解し蒸気となって接点部の気圧を上げる高分子材を接点の開閉方向と直角方向に磁鉄板と接点の間に配置しているため、小形化を実現でき、更に大電流遮断時での溶解した磁鉄板の飛散を防止する効果を有する。

図１乃至図７に基づいて、本発明の回路遮断器の実施形態の詳細を説明する。

図１は、回路遮断器の可動部を含む内部構造の上面図、図２は、図１に関連する回路遮断器の断面図を示す。

図１において、ケース１とその上に設けられたカバー２とによってケーシングが構成され、そのケーシング内に回路遮断器の開閉機構４が設けられている。そして、ケース１とカバー２とからなるケーシング内には、可動フレーム７が回動可能に保持され、可動フレーム７は、可動接点台１０の各側方において可動接点台１０に沿って延びる袖部４０，４０、及び両袖部４０，４０を繋ぐブリッジ部４１を備えている。可動接点台１０は、可動接点９と固定接点１１の当接状態では固定接点台１２に向かって延びており、開離状態では支軸１０ａの回りに回動することができるように、両袖部４０，４０及びブリッジ部４１によって囲まれている。したがって、可動フレーム７は、可動接点９と離れた側、即ち、支軸１０ａの周囲を取り囲む構造に構成されている。

ねじりばねにより構成されている接点ばね４２は、可動フレーム７の各側において、捩
じりばねに構成されているばね本体部４３、ばね本体部４３から延びる一方の自由な腕４
３ａの先端部から成り可動フレーム７に係合している係合部４４、及びばね本体部４３か
ら延びる他方の腕４３ｂの先端部同士を連結して成り可動接点台１０に係合する連結部４
５を備えている。

ばね本体部４３は、幾重かにコイル状に巻かれており、捩じり方向に変位させて用いる
部分であり、可動接点台１０の支軸１０ａの周りに緩く係止されている。ばね本体部４３
からは、腕４３ａ，４３ｂがそれぞれ、図２で略上方であるハンドル３の方向と、その略１８０度反対側であるケース１の方向へと延びている。腕４３ａ，４３ｂが延びる方向は、接点９，１１が当接状態にある接点部と支軸１０ａを結ぶ線と略直交する方向である。係止部４４は、ブリッジ部４１の開口４０ａの縁を定める端縁４１ａに当接することで、可動フレーム７に係合している。連結部４５は、可動接点台１０に対して、その裏面側に形成されたＵ字溝４６の底部において係合している。なお、可動フレーム７は、図２においては、開口４０ａの位置から離れた位置を前後方向に延びる縦平面にて切断して示されている。

また、遮断器を流れる過電流の検出については、比較的小さい過電流が流れる過負荷領域では温度上昇に伴うバイメタル２１の動作により検出を行い、比較的大きな過電流が流れる短絡電流領域では電磁石２２，２３の動作により、その過電流の大きさに応じた引き外し時間で開閉機構４のラッチ２４を引き外す。ラッチ２４の外し動作により、２節リンクの働きで可動接点９が開極して固定接点１１との接触から外れ、過電流を遮断する。極数については、配電の相数（三相配電ならば三つ）に相当する極を持っており、三極の遮断器ならばバランスを考慮し中央の極に過電流の際に作動する開閉機構が設けられている。また、アークが発生したときには、アークガスの爆風は、種として消弧装置２５により誘導されて外部に排出される。

この回路遮断器では、可動接点９と固定接点１１間の接触圧力を発生させる接点ばね３２は、可動フレ−ム７では殆ど覆われておらず、その周囲が外殻を構成するカバー２内では露出されている。

電路での短絡事故等により回路遮断器が大電流を遮断する場合、アークが発生するが、そのア−クの熱により隣接する金属部が溶解し周辺に飛び散ることがある。接点ばね３２については、可動接点９を固定接点１１に押し当てる方向に付勢するため、可動接点台１０を跨いでいる連結部３３が露出している。アークが発生した場合に、接点ばね３２の連結部３３はアークの影響を受け易く、連結部３３を溶断すると接点ばね３２としての機能を奏することができなくなり、接点圧力が消失して接点接触不良となり、短絡状態回復後には回路遮断器が通電不能状態を回復できない。また、接点ばね３２以外にも、可動接点を保持する可動接点台１０に溶融金属が飛び、可動接点台１０の動作不円滑やア−クの熱により溶解することがある。

本願発明は、この問題を解決するために、消弧室２５の磁鉄板６の下部に高分子材を設ける。

次に、図３、図４及び図５において本発明構造の詳細を説明する。

まず最初に図３は回路遮断器内部構造の上面図を、図４は側面図を示す。

前記磁鉄板6の端部6-aを覆うように高分子材101を配置しており、開閉操作または過電流による引外しによって接点が開離した場合ア−クが発生する。アークは電流であり、磁性体製の磁鉄板6はそのア−ク（電流）により磁束が発生し、その磁束により紙面左側方向に力を受けア−クが移動し磁鉄板6内に引き込まれ、アークが磁鉄板により分断冷却されア−クが消滅し遮断完了となる。この場合、ア−クを移動させる場合、接点部でのア−クの端部（足部）に磁鉄板が配置されているとア−クの移動に効果的であり、接点部近傍に磁鉄板6を配置することが重要となる。一方短絡電流等の大電流時にアークの熱により溶融し、その高分子蒸気によって接点室内の気圧を上げ、アークの広がりを抑えることによってア−クの電圧を上げ、遮断性能を向上させるため高分子材101も早期に接点室内の気圧を上げるようにするため発生ア−ク接点近傍に配置することが要求される。そこでアークに対して前記磁鉄板6と高分子材101の部品を可能な限り、接点部付近に近づけるため図３、図４に示すように接点開離方向と直角方向に接点11、と磁鉄板6の間に高分子材101を配置することにより定格電流領域および短絡事故時の大電流領域での開閉性能を同時に改善することが可能となる。

また、本実施例では磁鉄板の端部6-aを高分子材101で覆うことにより、通常の回路遮断器で問題となっている大電流遮断時でのア−ク熱により字鉄板6の金属溶解が発生し、回路遮断器内部に飛散し、機構動作の不円滑や接点接触抵抗の増大などの不具合に関しても低減できる効果がある。

さらに本実施例では高分子材101は、図5の斜視図に示すような形状で、高分子材に弾性部101-aを形成し消弧装置側板102に弾性変形し係止する構造で、組立性も向上することが可能となり、安価で高性能な遮断器を提供できる。

つぎに第2の実施例について図６、図７で説明する。

本実施例では第1の実施例を拡張させ、高分子材101でほぼ全ての磁鉄板6を覆い、固定接点11と可動接点9間全域に渡って高分子材101が存在する構成となっており、さらに高分子材101の蒸発量を増やすことが可能となる。

なお本実施例での高分子材101のアークにさらされる部分は、図７で示すように可動接点側101-ｂでは厚さが薄く、固定接点側101-ｃでは厚くなっている。この構成により10（ｍｓ）〜20（ｍｓ）程度のア−クの継続時間おいて可動接点9の固定接点からの開離の瞬間では高分子材の固定接点側101-ｂはアーク発生直後に蒸発開始するが、高分子材の固定接点側101-ｃは可動接点が変位しOFF位置近辺に到達した時点で蒸発が開始するため時間遅れが発生しアーク電圧上昇に対し効果がなくなるため、高分子材の厚さを薄くし蒸発を容易にすることでア−ク電圧上昇に対する効果が得られる。

ここで高分子材の材料について説明する。

一般的に高温により溶解する熱可塑性樹脂を採用することで樹脂の蒸発が可能となり、ア−ク電圧の上昇に効果が得られるが、種々実験の結果、ポリアミド（ナイロン）による効果が大きくさらに材料も安価なため本発明には最適材料であるが、そのほか材料としてポリカ−ボネ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト等の効果が大きいことも分かっている。

本発明の回路遮断器全体の正面図本発明の図１の回路遮断器全体の上面図本発明の実施例1の回路遮断器の部分上面図本発明実施例1の回路遮断器正面図本発明実施例1の高分子材の斜視図本発明実施例2の回路遮断器正面図本発明実施例2の高分子材の斜視図

符号の説明

1…ケ−ス
２…カバ−
３…ハンドル
４…開閉機構部
６…磁鉄板
9…可動接点
11…固定接点
21…バイメタル
22、23…電磁石
25…消弧室
31…駆動ばね
32…接点ばね
101…高分子材
102…消弧装置側板

Claims

電源側端子台、固定接点、可動接点、可動接点台、負荷側端子台を有する主回路と、上記可動接点台を駆動し上記主回路を開閉する開閉機構部と、上記主回路が過電流状態になった時に上記開閉機構部を引外す引外し装置部と、可動接点と固定接点の間に発生するア−クを消弧するために複数枚配置された磁性体製の磁鉄板とそれらを収納する外殻ケ−ス、カバ−を備えた回路遮断器において、
接点開閉時のア−クにより発生する熱で溶解し蒸気となって接点部の気圧を上げる高分子材を、接点の開閉方向と直角方向に前記磁鉄板と接点の間に配置したことを特徴とする回路遮断器。