JP2008066171A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】細隙消弧板による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、電流遮断時に発生する熱分解ガスの総量を低減して過度な内圧上昇を抑制し、さらに熱分解ガスのガス流を巧みに利用して可動接点のアーク発弧点を接点の表面から可動接触子の先端側に移動させて接点の異常損耗を軽減できるように改良する。
【解決手段】固定接触子２と対をなす回動式可動接触子３の開極移動経路に沿って固定，可動接点の左右両側に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、細隙消弧板を開極移動経路の全長域に亙って配置するとともに、その対向壁面間の細隙消弧空間を固定接点に近い領域と、該領域から先の開極側領域とに区分けした上で、固定接点に近い領域の細隙間隔を狭く設定し、開極側領域では板面に横段差部９ａと縦段差部９ｂを形成し、これを境にして可動接点３ａより前方の面域に細隙間隔が拡大する細隙拡大面３ｃを形成する。
【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。

頭記した細隙消弧方式の回路遮断器として、固定接触子と対をなす回動式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の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、および電流遮断時直後開極位置で固定接触子／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細隙消弧板の構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

次に、前記の細隙消弧板を装備した回路遮断器の全体構造を図８に、またその電流遮断部に配した細隙消弧板について、特許文献１に開示されている従来構造を図９，図１０に示す。まず、回路遮断器の全体構造を図８に示す。図において、１は回路遮断器の本体ケース（モールド樹脂成型品）、２は電源側端子と一体に形成された固定接触子、２ａは固定接点、３は回動式の可動接触子、３ａは可動接触子３の先端側に配した可動接点、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（熱動−電磁式引外し装置）、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は可動接触子３から見て細隙消弧板９の背後に併設した消弧室のグリッド（消弧板）である。なお、本体ケース１は、前記消弧室の背面側に開口した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。

ここで、前記の細隙消弧板９に関して、図９（ａ），（ｂ）に示す構造（特許文献１の図３，図４参照）では、細隙消弧板９が可動接触子３の開極移動経路に沿いその全長域に亙って配置されており、その対向壁面間には固定接点２ａ，可動接点３ａとの接触を避けるような間隔ｄを設定して細隙空間を形成している。
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、短絡電流の遮断時には前記細隙消弧板９の細隙効果（アークａｒｃと細隙消弧板９との接触，および細隙消弧板９の熱分解ガスによるアークの冷却効果、およびガス圧による可動接触子の開極移動速度の増加）によって固定／可動接点間に発生したアークのアーク電圧が急速に増大する。さらに固定／可動接点間に伸長したアークａｒｃを細隙消弧板９から背後に並ぶ消弧室グリッド１０に押し込んで限流遮断する。

また、図１０（ａ），（ｂ）に示す構造（特許文献１の図１，図２参照）では、前記した細隙消弧板９の高さを図９の細隙消弧板よりも低く設定し、可動接触子３の開極終端位置では可動接点３ａが細隙消弧板９の間の細隙空間から抜け出すようにしている。すなわち、図９の構造では、電流遮断に伴いアークに曝される細隙消弧板９の内壁面に付着した金属溶融物，炭化物などにより細隙消弧板の表面メグオームが極端に低下し、これが原因で電流遮断直後に再点弧するおそれがある。かかる点、図１０の構成によれば開極終端位置で可動接点３ａと細隙消弧板９の上端との間に十分な絶縁距離が確保されるので電流遮断後の再点弧を防ぐことができる。
特開平４−２３３１１９号公報

ところで、電流遮断部に前記構成の細隙消弧板を装備した回路遮断器では、次記のような問題点がある。すなわち、図９（ａ），（ｂ）の構成は、短絡電流の遮断時に可動接触子３の開極移動経路全域で細隙消弧板９による細隙効果を有効に発揮させせることができる反面、電流遮断後の再点弧発生の問題があるほか、樹脂成型品で作られた本体ケース１（図８参照）には高い耐圧強度が要求される。すなわち、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、図９のように細隙消弧板９が可動接触子９の開極移動経路全長域に配置されていると熱分解ガスの発生総量も多くなり、本体ケース１の機械的強度が十分でないと急激な内圧上昇によって破壊するおそれがある。このために、本体ケース１を高強度な堅牢構造とする必要があって製品コストが高くなる。

一方、図１０の構成では、細隙消弧板９の高さを短く設定した分だけ電流遮断時に細隙消弧板から発生する熱分解ガスの発生総量が少なくなって本体ケース１の急激な内圧上昇を低減させることができる反面、電流遮断時には可動接点３ａが開極終端位置で細隙消弧板９から抜け出すために細隙効果が有効に働かないで高い遮断性能が得られないといった問題がある。そのほか、図９，図１０の構成では、可動接触子３を挟んで左右に対峙する細隙消弧板９の内壁面は全域が平坦，かつ平行であり、その対向面間に形成される細隙空間は一様な間隔で消弧板の前後側に開放している。したがって、電流遮断時に細隙消弧板９から生成した熱分解ガスは細隙空間より前後方向に向けてほぼ均等に放出されるようになる。このために、固定／可動接点間に発生したアークの発弧点は接点の表面に停滞したままとなり、その結果、接点の損耗が増長して固定／可動接点間の接触不良を引き起こすといった問題もある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、可動接触子の開極移動経路の全長域で細隙消弧板による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、細隙消弧板から発生する熱分解ガスの総量を低減して遮断器ケースの過度な内圧上昇を抑制し、さらに細隙消弧板間の空間から放出する熱分解ガスのガス流を巧みに利用して可動接点のアーク発弧点を接点の表面からいち早く可動接触子の先端側に移動させて接点の異常損耗を軽減でき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回動式可動接触子の開極移動経路に沿って固定，可動接点の左右両側に絶縁材からなる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、
前記細隙消弧板を開極移動経路の全長域に亙って配置するとともに、その壁面間の細隙消弧空間を固定接点に近い領域と、該領域から先の開極側領域とに区分けした上で、固定接点に近い領域の細隙間隔を狭く、開極側領域では可動接点より前方の細隙間隔を拡大させるものとし（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）可動接点を挟んでその左右両側に対峙する細隙消弧板の内壁面に、前記の領域区分に対応して前縁から奥行き方向に延在する横段差部と、該段差部の後端から開極終端位置に向けて長手方向に延在する縦段差部を形成し、双方の段差部を境にして開極側領域における可動接点より前方側に細隙拡大面を形成する（請求項２）。
（２）可動接点を挟んでその左右両側に対峙する細隙消弧板の内壁面に、前記の領域区分に対応して前縁から奥行き方向に延在する横段差部を形成した上で、この段差部を境にして開極側領域における可動接点の前方側に細隙間隔が漸次拡大するテーパー状の細隙拡大面を形成する（請求項３）。
（３）前項（１），（２）において、細隙消弧板の内壁面に形成した細隙拡大面の奥行き幅を、細隙消弧板の前縁から可動接点の移動軌跡と対応する位置までの範囲に定める（請求項４）。

上記の構成によれば、次記の効果を奏する。
すなわち、可動接点の開極移動経路を挟んでその左右両側に対峙する細隙消弧板の間に形成した細隙空間について、固定接点に近い領域の細隙間隔を狭く設定し、開極側領域では可動接点より前方の細隙間隔を拡大したことにより、
（１）電流遮断時に固定接点から開離した可動接点が開極終端位置に移動する開極行程の前半では、細隙消弧板による細隙効果を最大に発揮して接点間に生じたアークのアーク電圧を急速に増大させ、また開極行程の後半では細隙間隔の拡大により細隙効果が多少低下するものの、細隙消弧板による消弧機能を維持しつつ消弧板から発生する熱分解ガスの総量を低く抑えて遮断器本体ケースの内圧が過渡に上昇するのを抑制できる。
（２）開極行程の後半で可動接点が細隙消弧板の開極側領域に移動すると、消弧板から発生した熱分解ガスは細隙間隔の拡大面域を通じて細隙空間の中央から可動接触子の先端側に向けて流動，放出される。これにより、可動接点に生じたアークの発弧点は前記ガス流の吹き付けにより接点の表面から速やかに可動接触子の先端側に移動し、接点の異常損耗を抑制することができる。そのほか、電流遮断完了後の開極位置では、可動接点とその側方に対峙する細隙消弧板との間に拡大した絶縁間隙が確保されるので、細隙消弧板の表面がアーク熱により炭化してメグオームが低下しても再点弧の発生を確実に防止できる。

これにより、高い遮断性能を確保しつつ、本体ケースの強度面でも信頼性の高い回路遮断器を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７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８〜図１０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、本発明の請求項に対応する実施例を図１〜図４により説明する。なお、図１は電流遮断部の組立構造を表す外観斜視図、図２は図１の上面図、図３（ａ），（ｂ）は図１における細隙消弧板を模式的に表した縦断面図および横断面図、図４は電流遮断動作の説明図で、（ａ），（ｂ）は開極行程の前半，後半の状態を表す図である。
この実施例では、図９の構成と同様に可動接触子３の開極移動経路の全長域に亙ってその左右両側に対峙して一対の細隙消弧板９を配置している。そして、細隙消弧板９の対向内壁面には次記の様な細隙拡大面が形成されており、その詳細構造を図３（ａ），（ｂ）で説明する。すなわち、細隙消弧板９はその長手方向に沿って開極行程の前半と後半に対応する領域Ａ，Ｂに区分けされており、ここで固定接点に近い前半領域Ａでは細隙消弧板の板面間に最小の細隙間隔ｄ１を設定している。

一方、後半の開極側領域Ｂでは、細隙消弧板９の前縁から奥行き方向に延在する横段差部９ａ，および該横段差部９ａの終端から細隙消弧板の上端まで上方に延在する縦段差部９ｂを形成し、この段差部９ａ，９ｂを境にして可動接触子３の接点３ａに対応する位置から前方の面域に細隙間隔がｄ２（ｄ２＞ｄ１）に拡大設定した細隙拡大面９ｃを形成しており、その奥行き幅をＣで表す。

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から開離すると、その開極行程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に対して細隙消弧板９が高い細隙効果を発揮し、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が前記の横段差部９ａを通過した後半の開極側領域では、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低減させる。しかも、可動接触子３が開極終端位置に移動して電流遮断が完了した状態では可動接点３ａと細隙消弧板９との間に細隙間隔ｄ２の拡大に対応した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。

さらに、この電流遮断動作で可動接点３ａが開極側領域Ｂを通過する過程では、前記した縦段差部９ｂを境にしてその前方側に形成された細隙拡大面９ｃによる細隙間隔ｄ２とその後方面域の細隙間隔ｄ１との間には、その間隔差により細隙消弧板９の表面から生成した熱分解ガスに圧力差が生じ、その圧力差によって図４の図中に矢印で表すような方向に流動するガス流が発生し、このガス流が固定／可動接点間に生じたアークａｒｃに向けて吹き付けられる。その結果、可動接点３ａに生じたアークの発弧点は速やかに接点の表面から可動接触子３の先端側に移動して接点の異常消耗が抑えられる。また、アークは前記ガス流の吹き付けにより、さらに前方へアーチ状に伸長して図４（ｂ）で示すように細隙消弧板９に隣接する消弧室のグリッド１０の間に押し込まれ、ここで消弧グリッド１０の冷却作用を受けて消弧する。

次に、本発明の請求項３に対応する応用実施例を図５〜図７に示す。なお、図５は図１に対応する電流遮断部の外形斜視図、図６（ａ），（ｂ）は図５の上面図およびその要部拡大図、図７（ａ），（ｂ）は図５における細隙消弧板９の断面を模式的に表した縦断面図および横断面図である。すなわち、先記の実施例１では細隙消弧板９の内壁面に横段差部９ａと縦段差部９ｂを形成して細隙拡大面９ｃを画成している。これに対して、実施例２では図７（ａ），（ｂ）で示すように、細隙消弧板９の長手方向に沿った中段位置の前縁から奥行き方向に延在して段差幅が縮小するように横段差部９ａが形成され、さらにこの横段差部９ａを境にして上方の開極側領域には、図示のように可動接点３ａから前方に向けた面域で細隙間隔がｄ１からｄ２に拡大するようなテーパー面９ｄを形成している。

この構成により、電流遮断時には左右に対峙する細隙消弧板９の対向壁面間の細隙空間には前記のテーパー面９ｄに沿ってガス流が発生し、このガス流が固定／可動接点間に生じたアークに吹き付けてアークを可動接点３ａの前方に駆動する。これにより、先記の実施例１と同等な効果が得られる。

本発明の実施例１に係わる電流遮断部の斜視外形図 図１の上面外形図 図１における細隙消弧板の断面構造の模式図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ縦断面図，および横断面図 図１の実施例による電流遮断動作の説明図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ開極動作の前半行程，後半行程での状態を表す図 本発明の実施例２に係わる電流遮断部の斜視外形図 図５の上面外形図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図 図５における細隙消弧板の断面構造の模式図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ縦断面図，および横断面図 細隙消弧方式を採用した配線用遮断器の全体構成図 図８における電流遮断部の従来例の構成図で、（ａ）は側視断面図、（ｂ）は（ａ）における細隙消弧板の縦断正面図 図９と異なる従来例の電流遮断部の構成図で、（ａ）は側視断面図、（ｂ）は（ａ）における細隙消弧板の縦断正面図

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 横段差部
９ｂ 縦段差部
９ｃ 細隙拡大面
９ｄ テーパー面

Claims (4)

1. 固定接触子と対をなす回動式可動接触子の開極移動経路に沿って固定，可動接点の左右両側に絶縁材からなる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、
   前記細隙消弧板を開極移動経路の全長域に亙って配置するとともに、その壁面間の細隙消弧空間を固定接点に近い領域と、該領域から先の開極側領域とに区分けした上で、固定接点に近い領域の細隙間隔を狭く設定し、開極側領域では可動接点より前方側の細隙間隔を拡大させ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、可動接点を挟んでその左右両側に対峙する細隙消弧板の内壁面に、前記の領域区分に対応して前縁から奥行き方向に延在する横段差部と、該段差部の後端から開極終端位置に向けて長手方向に延在する縦段差部を形成し、双方の段差部を境にして開極側領域における可動接点より前方側に細隙拡大面を形成し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、可動接点を挟んでその左右両側に対峙する細隙消弧板の内壁面に、前記の領域区分に対応して前縁から奥行き方向に延在する横段差部を形成した上で、この段差部を境にして開極側領域における可動接点の前方側に細隙間隔が漸次拡大するテーパー状の細隙拡大面を形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、細隙消弧板の内壁面に形成した細隙拡大面の奥行き幅を、細隙消弧板の前縁から可動接点の移動軌跡と対応する位置までの範囲に定めたことを特徴とする回路遮断器。

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