JP2009238542A - 接点装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強制開極時に発生するアークによって固定接点や可動接点等が消耗するのを防止することのできる接点装置を提供する。
【解決手段】過電流遮断機構５は、可動接触子３と接続されたコイル５０が巻回された固定鉄心５０と、固定鉄心５０に取り付けられて固定鉄心５０とともに磁路を形成するヨーク５２と、ヨーク５２に支持されるとともに固定鉄心５０と接触する位置と離れる位置との間で回動自在であって復帰ばね５４によって固定鉄心５０から離れる方向に付勢されたアーマチュア５３とから成り、ラッチ部材５５は、アーマチュア５３の回動の軌跡上に位置するとともに過電流が流れた際にアーマチュア５３が復帰ばね５４の付勢力に抗って固定鉄心５０に接触する方向に回動すると駆動されるものであって、アーク発生に伴って生じるアークガスをアーマチュア５３が固定鉄心５０側に押圧されるように導く通気路を器体１に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器又は開閉器等に使用される接点装置に関する。

従来から、短絡電流や過負荷電流等の過電流が流れて強制開極する際に生じるアークによって接点間で熱エネルギーが増大するのを防ぐ手段を備えた接点装置が知られており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１に記載された接点装置は、器体の両側に各々配置された複数の電源側端子部及び負荷側端子部と、電源側端子部側に配置された接点部と、器体内部から外部に突設された操作ハンドルの操作に連動して接点装置を開閉駆動する開閉機構と、負荷側端子部側に配置されて短絡電流又は過負荷電流等の過電流が接点部に流れると開閉機構を釈放して接点部を強制開極する過電流遮断機構とを備える。また、この接点装置は、接点部と電源側端子部と負荷側端子部と過電流遮断機構とを各極に装備し、操作ハンドルを含む開閉機構を各極共通にして各々の過電流遮断機構及び接点部に連動させる構成となっている。

接点部は、電源側端子部から延設された端子板に固着された固定接点と、固定接点と接触する位置と離れる位置との間で回動自在な可動接触子に固着されて固定接点と対向配置される可動接点とから成る。各極の可動接触子は、各極に跨る形で器体内に収納されるとともに操作ハンドルの操作に応じて軸部を中心に回動する各極連動用のクロスバーに回動自在に保持されている。

可動接触子における可動接点の近傍には、可動接触子の開極動作に伴って固定接点と可動接点との開離距離よりも固定接点側との距離が逆転して小さくなるように固定接点と常に間隔をもって対向する導電性材料から成る電極片が設けられている。而して、強制開極時に発生するアーク電流が可動接点のみならず電極片にも広がることにより、アーク電圧の上昇を抑制することができ、熱エネルギーの上昇を抑制しつつ電流を略零点の位置で遮断することができるようになっている。
特許第２７３４６１５号公報

ところで、過電流遮断機構が強制開極する際に、過電流が流れると接点間に電磁反発力が発生し、この電磁反発力によって固定接点と可動接点とが開離する現象が起こり、アークが発生する。この現象が起こるのとほぼ同時に過電流遮断機構が働いて接点が強制開極される。

しかしながら、上記従来例では、電磁反発力による接点の開離現象が起こってから過電流遮断機構によって接点間を完全に引き離してアークを消弧するまでに時間を要するため、アークが発生している時間が長くなり、固定接点や可動接点等が消耗して接点の寿命が短くなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、強制開極時に発生するアークによって固定接点や可動接点等が消耗するのを防止することのできる接点装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、入出力に対応した一対の端子部と、固定接点を有し一方の端子部と接続される端子板と、固定接点と接離する可動接点を有し他方の端子部と接続される可動接触子とが一乃至複数の極毎に器体に収納され、各可動接点が各固定接点に接触した際の接圧を付与する接圧ばねを各可動接触子との間に保持した状態で各可動接触子を支持するとともに各可動接触子を連動して動作させるクロスバーと、オン位置とオフ位置との間で回動自在なハンドルを有するとともにハンドルの回動動作をクロスバーに伝達することにより各可動接点を各固定接点に接離させる複数のリンク部材から成る開閉機構と、開閉機構の均衡を崩す方向の勢力を蓄積した状態で開閉機構の均衡を保持するラッチ部材と、固定接点および可動接点間に過電流が流れるとラッチ部材を駆動して開閉機構の均衡を崩し、可動接点を固定接点から強制的に開極させる過電流遮断機構とを備えた接点装置であって、過電流遮断機構は、可動接触子と接続されたコイルが巻回された固定鉄心と、固定鉄心に取り付けられて固定鉄心とともに磁路を形成するヨークと、ヨークに支持されるとともに固定鉄心と接触する位置と離れる位置との間で回動自在であって復帰ばねによって固定鉄心から離れる方向に付勢されたアーマチュアとから成り、ラッチ部材は、アーマチュアの回動の軌跡上に位置するとともに過電流が流れた際にアーマチュアが復帰ばねの付勢力に抗って固定鉄心に接触する方向に回動すると駆動されるものであって、アーク発生に伴って生じるアークガスをアーマチュアが固定鉄心側に押圧されるように導く通気路が器体に形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、アーク発生に伴って生じるアークガスをアーマチュアが固定鉄心側に押圧されるように導く通気路を器体に形成したので、接点の強制開極時にアークガスのガス圧によってアーマチュアが固定鉄心に向かう方向に押圧されて加速し、アーマチュアがラッチ部材を駆動させるまでの時間を短縮することができる。したがって、接点を強制開極するまでに要する時間を短縮できることからアークの発生時間を短くすることができ、固定接点や可動接点等が消耗するのを防止することができる。

以下、本発明に係る接点装置の実施形態について説明する。尚、以下の説明では、図３（ａ）における上下左右を上下左右方向と定めるものとする。本実施形態は３極を単一の開閉機構で開閉するものであって、図１（ａ），（ｂ）、図２に示すように、略直方体状の器体１の左右両端部それぞれに端子台１３が形成され、左側の端子台１３には電源側端子部Ａが器体１の幅方向に沿って３つ（図示では１つ）並設され、右側の端子台１３には負荷側端子部Ｂが器体１の幅方向に沿って３つ（図示では１つ）並設されている。各端子台１３には、隣り合う電源側端子部Ａ間、負荷側端子部Ｂ間を絶縁する絶縁壁１３ａが形成されている。各極において電源側端子部Ａと負荷側端子部Ｂとの間には、電源側端子部Ａと接続される固定接点２ａを有する端子板２と、負荷側端子部Ｂと接続されて固定接点２ａと接離する可動接点３ａを有する可動接触子３とが収納されている。また、器体１には、各極の接点を開閉させる開閉機構４と、接点の閉極時に接点間を流れる過電流を検出すると接点を強制的に開極する過電流遮断機構５とが収納されている。

器体１は、合成樹脂成形品から成る平板状のベース１０と、ベース１０の上方に配設される合成樹脂成形品から成る略直方体状のボディ１１と、ボディ１１の上面に覆設される下面を開口した合成樹脂成形品から成る箱形のカバー１２とを互いに結合して形成されている。ボディ１１の内部には、その内部空間を各極毎に区分けする絶縁壁１１ａ（図４（ｂ）参照）が形成されており、隣り合う極間の絶縁を図っている。また、カバー１２上面には、後述するハンドル４０の操作部を露出させる略矩形状の窓孔１２ａが貫設されている。尚、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ボディ１１の後述するクロスバー３０の上方には２つの略矩形状の通気孔１１ｂが貫設され、後述するアーマチュア５３の上方には導入孔１１ｃが貫設されている。これら通気孔１１ｂ及び導入孔１１ｃによって、アーク発生に伴って生じるアークガスをアーマチュア５３に導くための通気路が形成されている。

端子板２は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、例えば銅等の導電性材料から構成され、電源側端子部Ａの端子ねじ１４が螺合されるねじ孔２０ａが形成された端子片２０と、例えば銀等の銅よりも耐アーク性の高い導電性材料から成る固定接点２ａが固着された接点片２１と、端子片２０と接点片２１とを結合する延出片２２とで略Ｚ字状に構成されている。延出片２２には、絶縁性材料から成る弾性を有した弁板２３と、上部に弁板２３で閉塞される複数（図示では４つ）の略矩形状の排気孔２４ａが形成された絶縁性材料から成る排気板２４とが取り付けられている。また、延出片２２には、可動接点３ａの動作範囲と対向する位置にアーク発生に伴って生じるアークガスを逃がすための略矩形状の逃がし孔２２ａが貫設されている。

弁板２３は、アーク発生に伴って生じるアークガスのガス圧によって外部に向かって撓むようになっており、排気板２４の排気孔２４ａを介してアークガスを外部に排出するようになっている。尚、弁板２３は、アーク発生時以外では排気孔２４ａを塞いでいるため、器体１内部に塵埃等の異物が侵入するのを防ぐ機能を果たしている。

排気板２４には、その厚み方向に重ねて配置されて接点の開極時に発生するアークの熱により消弧性ガスを発生する消弧性ガス発生板２４ｂと、消弧性ガス発生板２４ｂを通して排気板２４に保持される複数（図示では３つ）のグリッド２４ｃとが設けられている。このため、アーク発生に伴って生じるアークガスは排気板２４の排気孔２４ａを通して器体外に排出され、アークはグリッド２４ｃにより分割され且つ冷却されるとともに、消弧性ガス発生板２４ｂから発生する消弧性ガスにより消弧されるようになっている。また、接点片２１には、固定接点２ａの周囲を囲むように配設されて固定接点２ａを保護するとともにアークが再点弧するのを防止する接点保護板２５が設けられている。

可動接触子３は、図３（ａ）に示すように、例えば銅等の導電性材料から長尺平板状に形成され、その長手方向の一端部には例えば銀等の銅よりも耐アーク性の高い導電性材料から成る可動接点３ａが固定接点２ａと対向する形で固着されている。また、可動接点３ａの近傍には、例えば鉄等の可動接触子３よりも高溶融温度の導電材料から成る電極片３ｂが設けられている。この電極片３ｂは、接点の開極動作時に接点間の距離よりも固定接点２ａと電極片３ｂとの間の距離の方が小さくなるように配設されており、開極時に発生するアークが電極片３ｂの方まで広がるようにしてアーク電圧の上昇を抑制し、熱エネルギーの上昇を抑制するようになっている。可動接触子３の長手方向の他端部には、負荷側端子部Ｂ及び後述するコイル５１と電気的に接続される編組線から成る接続線３１が接続されている。而して、閉極時には端子板２及び可動接触子３及び接続線３１を介して電源側端子部Ａと負荷側端子部Ｂとが電気的に接続される。

可動接触子３の略中央には回転軸３３が設けられ、この回転軸３３が各極に跨って連設されたクロスバー３０の内部に保持されることで回動自在となっている。クロスバー３０は、図４（ａ）に示すように、各極の可動接触子３を所定の間隔を空けて保持する複数（図示では３つ）の保持部３０ｂを軸部３０ａで互いに連結して成り、各保持部３０ｂの内部では、その内面と可動接触子３の前記他端部との間にコイルばねから成る接圧ばね３２（図３（ａ）参照）が圧縮状態で保持されている。

この接圧ばね３２の付勢方向は、図３（ａ）に示すように、保持部３０ｂと接圧ばね３２とが接する点ａと、可動接触子３と接圧ばね３２とが接する点ｂと、回転軸３３の点ｃとの３点の位置により決定される。即ち、通常の接点の開閉時には、点ｂが点ａと点ｃとを結ぶ直線よりも上方に位置するために可動接触子３は反時計回りに付勢され、過電流の発生時には、過電流に伴う接点間の電磁反発力によって可動接触子３が接圧ばね３２の付勢力に抗って時計回りに回動し、点ｂが点ａと点ｃとを結ぶ直線よりも下方に位置するために可動接触子３が時計回りに付勢される。

開閉機構４は、ボディ１１に回動自在に保持されるとともに操作部をカバー１２の窓孔１２ａを介して外部に突出させたハンドル４０と、ハンドル４０とクロスバー３０とを連結するとともにハンドル４０の回動動作に伴ってクロスバー３０を連動させる複数のリンク部材４１とから成る。ハンドル４０は、接点を閉極するオン位置（図３（ａ），（ｂ）参照）と接点を開極するオフ位置（図３（ｃ），（ｄ）参照）との間で回動自在となっており、ハンドル４０をオン位置に回動するとクロスバー３０が反時計回りに回動し、ハンドル４０をオフ位置に回動するとクロスバー３０が時計回りに回動するようになっている。而して、ハンドル４０の閉極操作に連動して開閉機構４がクロスバー３０を軸部３０ａを中心に反時計回りに回動させることで可動接点３ａが固定接点２ａと当接し、接圧ばね３２の付勢力によって接点間に接圧が付与される。また、ハンドル４０の開極操作に連動して開閉機構４がクロスバー３０を軸部３０ａを中心に時計回りに回動させることで、可動接点３ａが固定接点２ａから開離する。尚、このような開閉機構４の構成は周知であるので、ここでは詳細な説明を省略するものとする。

過電流遮断機構５は、図３（ａ）に示すように、負荷側端子部Ｂの端子板６に長尺方向が上下方向に沿うように配設された固定鉄心５０と、固定鉄心５０に巻回されたコイル５１と、固定鉄心５０に取り付けられるとともに固定鉄心５０の側方に配設されたヨーク５２と、固定鉄心５０の上端部と対向するようにヨーク５２の上端部に一端部が支持されるとともにコイルばねから成る復帰ばね５４によって時計回りに付勢されたアーマチュア５３と、アーマチュア５３の回動の軌跡上に位置するとともに開閉機構４のリンク部材４１と連動するラッチ部材５５とから構成される。

アーマチュア５３は、過電流の発生時以外では復帰ばね５４の付勢力によって固定鉄心５０の上端部から離れた位置にあるが、過電流の発生時には、コイル５１に過電流が流れることで固定鉄心５０が励磁してアーマチュア５３を引きつけるため、アーマチュア５３が復帰ばね５４の付勢力に抗って反時計回りに回動して固定鉄心５０の上端部と接触するようになっている。この時、アーマチュア５３が固定鉄心５０の上端部と接触する過程において、アーマチュア５３の前記他端部がラッチ部材５５と当接してラッチ部材５５を時計回りに回動させる。ラッチ部材５５は、開閉機構４の均衡を崩す方向の勢力を蓄積した状態で開閉機構４の均衡を保持するものであって、上記のようにラッチ部材５５が駆動されると、開閉機構４の均衡を崩す方向の勢力が開放され、開閉機構４がクロスバー３０を時計回りに回動させて接点を強制開極するようになっている。

以下、本実施形態の強制開極時における動作について説明する。先ず、閉極時に接点間に短絡電流等の過電流が流れると、過電流によって接点間に生じる電磁反発力が接圧ばね３２の付勢力を上回ることで可動接触子３が時計回りに回動し、接点が開離してアークが発生する。上記現象と同時に過電流がコイル５１を流れることで固定鉄心５０が励磁され、アーマチュア５３が復帰ばね５４の付勢力に抗って反時計回りに回動して固定鉄心５０の先端部と接触する。この時、アーマチュア５３が固定鉄心５０の先端部と接触する過程において、アーマチュア５３がラッチ部材５５と当接してラッチ部材５５を時計回りに回動させるので、ラッチ部材５５による開閉機構４のラッチが解除され、開閉機構４がクロスバー３０を時計回りに回動させ、接点を強制開極する。

ここで、本実施形態では通気孔１１ｂ及び導入孔１１ｃをボディ１１に設けているので、接点が開離した際に生じるアークの熱エネルギーにより発生して固定接点２ａ周辺の消弧空間に充満したアークガスが通気孔１１ｂ及び導入孔１１ｃから成る通気路を介してアーマチュア５３まで導かれる。導入孔１１ｃは、図１（ａ）に示すように、アーマチュア５３の上側の空間と繋がるように設けられているため、通気路を介して導かれたアークガスがアーマチュア５３の上側の空間に充満し、そのガス圧によってアーマチュア５３を下方向、即ち固定鉄心に向かう方向に押圧する。このため、アーマチュア５３が固定鉄心５０に向かう方向に加速され、上記のアーマチュア５３がラッチ部材５５を回動させるまでの時間を短縮することができ、結果として接点を強制開極するまでに要する時間を短縮することができる。

上述のように、本実施形態では、アーク発生に伴って生じるアークガスをアーマチュア５３が固定鉄心５０側に押圧されるように導く通気路を器体１に形成したので、接点の強制開極時にアークガスのガス圧によってアーマチュア５３が固定鉄心５０に向かう方向に押圧されて加速し、アーマチュア５３がラッチ部材５５を駆動させるまでの時間を短縮することができる。したがって、接点を強制開極するまでに要する時間を短縮できることからアークの発生時間を短くすることができ、固定接点２ａや可動接点３ａ等が消耗するのを防止することができる。

本発明に係る接点装置の実施形態を示す図で、（ａ）は閉極状態を示す斜視図で、（ｂ）は開極状態を示す斜視図である。 同上のカバーを取り付けた状態を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同上の閉極状態を示す断面図で、（ｃ），（ｄ）は同上の開極状態を示す断面図である。 （ａ）は電源側端子部の分解斜視図で、（ｂ）は電源側端子部の斜視図である。

符号の説明

１ 器体
２ 端子板
２ａ 固定接点
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
３０ クロスバー
４ 開閉機構
４０ ハンドル
４１ リンク部材
５ 過電流遮断機構
５０ 固定鉄心
５１ コイル
５２ ヨーク
５３ アーマチュア
５４ 復帰ばね
５５ ラッチ部材
Ａ 電源側端子部
Ｂ 負荷側端子部

Claims (1)

1. 入出力に対応した一対の端子部と、固定接点を有し一方の端子部と接続される端子板と、固定接点と接離する可動接点を有し他方の端子部と接続される可動接触子とが一乃至複数の極毎に器体に収納され、各可動接点が各固定接点に接触した際の接圧を付与する接圧ばねを各可動接触子との間に保持した状態で各可動接触子を支持するとともに各可動接触子を連動して動作させるクロスバーと、オン位置とオフ位置との間で回動自在なハンドルを有するとともにハンドルの回動動作をクロスバーに伝達することにより各可動接点を各固定接点に接離させる複数のリンク部材から成る開閉機構と、開閉機構の均衡を崩す方向の勢力を蓄積した状態で開閉機構の均衡を保持するラッチ部材と、固定接点および可動接点間に過電流が流れるとラッチ部材を駆動して開閉機構の均衡を崩し、可動接点を固定接点から強制的に開極させる過電流遮断機構とを備えた接点装置であって、過電流遮断機構は、可動接触子と接続されたコイルが巻回された固定鉄心と、固定鉄心に取り付けられて固定鉄心とともに磁路を形成するヨークと、ヨークに支持されるとともに固定鉄心と接触する位置と離れる位置との間で回動自在であって復帰ばねによって固定鉄心から離れる方向に付勢されたアーマチュアとから成り、ラッチ部材は、アーマチュアの回動の軌跡上に位置するとともに過電流が流れた際にアーマチュアが復帰ばねの付勢力に抗って固定鉄心に接触する方向に回動すると駆動されるものであって、アーク発生に伴って生じるアークガスをアーマチュアが固定鉄心側に押圧されるように導く通気路が器体に形成されたことを特徴とする接点装置。

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