JP2010055970A - 開閉器の細隙消弧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アークの遮断回数を重ねても、常に一定の遮断性能を得ることができる細隙消弧装置付き開閉器を提供する。
【解決手段】可動電極３と、可動電極に投入される固定電極１と、消弧室４と、アークを誘導するアーク誘導板５とを設けた開閉器の細隙消弧装置の消弧室に細隙通路４b1と細隙部４b2とを設ける。細隙部は入口４b2aから奧に向かってその全体が均一な細隙幅寸法ｗ2を有するように形成し、細隙部の細隙幅寸法を可動電極の板厚方向に測った細隙通路の細隙幅寸法よりも小さく設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内部に細隙部が設けられた消弧室を備えて、アークを細隙部に導いて消滅させるようにした細隙消弧装置付き開閉器に関するものである。

特許文献１に示されているように、細隙消弧装置付き開閉器は、固定電極と、該固定電極に接触した状態になる投入位置と該固定電極から開離した状態になる開放位置との間を回動変位し得るように設けられた板状の可動電極と、可動電極が固定電極から離れる際に発生するアークに接した際に消弧性のガスを発生する絶縁樹脂からなっていて固定電極から開離する可動電極を通過させ得る大きさの可動電極通過用細隙通路が内部に形成された消弧室とを備えている。消弧室内には、可動電極の回動軌跡の外側に位置させた状態で細隙通路に沿って伸びる細隙部が更に設けられ、この細隙部の外側に磁路を形成するように、強磁性体からなるアーク誘導板が消弧室に取り付けられている。

特許文献１に記載された開閉器の細隙部は、該細隙部の入口から奥に向って細隙幅寸法が徐々に狭くなっていくように形成され、細隙部の最奥部の細隙幅寸法が最も狭い箇所では、アークの集中により消弧室の壁部が消耗することを考慮して、消弧室の壁部の厚みを他の部分の厚みよりも厚くしている。

この種の開閉器では、可動電極と固定電極との間に発生したアークの周囲に生じる磁界をアーク誘導板により捕捉し、捕捉した磁界をアーク電流に作用させることにより生じさせた電磁力でアークを伸しながら細隙内に誘導し、細隙内で消弧性のガスを発生させる。これにより細隙部内の圧力を上昇させて細隙部内から消弧性ガスを噴出させ、このガスによりアークを冷却して消弧させる。
特開２０００−１７３４１２号公報

ところで上記特許文献１の開閉器の細隙消弧装置では、アークが細隙部の細隙幅寸法が最も狭い箇所の最奥部に誘導され、遮断の度にアークがその箇所（細隙部の最奥部）で消弧されるため、遮断回数が重なると、細隙幅寸法が最も狭い箇所の最奥部で消弧部材（消弧室を構成する絶縁樹脂）が集中的に消耗され、その箇所（細隙部幅の最も狭い箇所の最奥部）の細隙幅寸法が拡大されてしまう。細隙幅寸法が広くなると、アークにより発生する消弧ガスの圧力が初期よりも低くなり、遮断性能が低下するのを避けられない。

本発明の目的は、アークの遮断回数を重ねても、常に一定の遮断性能を得ることができる細隙消弧装置付き開閉器を提供することにある。

本発明は、固定電極と、該固定電極に接触した状態になる投入位置と固定電極から開離した状態になる開放位置との間を回動変位し得るように設けられた板状の可動電極と、可動電極が固定電極から離れる際に発生するアークに接した際に消弧性のガスを発生する絶縁樹脂からなっていて回動変位する可動電極を通過させ得る大きさの可動電極通過用細隙通路と該細隙通路に連接された細隙部とが内部に形成された消弧室とを備え、アークを細隙部内に誘導するための電磁力を発生させるように消弧室に強磁性体からなるアーク誘導板が取り付けられている細隙消弧装置付き開閉器に関わるものである。

本発明においては、上記細隙部が、可動電極の回動軌跡の外周側を細隙通路に沿って伸びるように設けられていて、細隙通路に沿って形成された細隙部の入口が細隙通路内に開口させられている。細隙部は、可動電極の板厚方向に測った細隙幅寸法が入口から奥に向って均一な大きさを有するように形成されていて、該細隙部の細隙幅寸法が可動電極の板厚方向に測った細隙通路の細隙幅寸法よりも小さく設定されている。

上記の開閉器において、開路時に発生するアークは、アーク誘導板により細隙部内に誘導され、細隙部内で消弧室を構成する樹脂から消弧性のガスを発生させる。本発明では細隙部の入口の細隙幅寸法が十分に小さく設定されているため、細隙部内にアークが誘導されると、アークの大きな熱エネルギにより細隙部内の圧力が瞬時に上昇させられる。これにより細隙部内から消弧性ガスが噴出し、このガスがアークに吹き付けられるため、アークが冷却されて消滅させられる。さらに細隙部の入口の細隙幅寸法が十分に小さく設定されているため、最初はアークが細隙部の奧まで行かず、入口付近で消滅させられる。消弧の回数が重なると、細隙部に臨む消弧室の壁部が消耗するため、細隙部の入口から奥に向って、細隙幅寸法の拡大が進んでいくが、本発明においては、細隙部がその入口から奥に向ってその全体が均一な細隙幅寸法を有するように形成されているため、消弧回数を重ねても、細隙部の、細隙幅寸法が拡大された部分よりも奥の部分に、狭い細隙幅寸法を有する部分を残すことができ、アークに吹き付けられる消弧性ガスの圧力を高い状態に維持することができる。従って、消弧性能を長期間に亘って維持することができる。

本発明によれば、細隙通路に連接された細隙部が、入口から奥に向ってその全体が均一な細隙幅寸法を有するように形成されているため、消弧回数を重ねた場合でも、細隙部の、細隙幅寸法が拡大された部分よりも奥の部分に、消弧に寄与する狭い細隙幅寸法を有する部分を残すことができる。従って、消弧性能を長期間に亘って維持することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る開閉器の細隙消弧室の構成図で、可動電極の投入状態から、開放操作をした直後の状態を示したものである。図２は図１のII−II線断面矢視図、図３は図１の固定電極の消弧室を外した状態での側面図である。

図において、１は固定電極、２は支持碍子、３は可動電極、４は消弧室、５は消弧室４に取り付けられたアーク誘導板である。固定電極１は、支持碍子２を介してケースに対して固定されている。消弧室４は、その主要部がアークＡが接した際に消弧性のガスを発生する絶縁の樹脂等により構成されていて、可動電極３が固定電極１から開離した際に発生するアークＡを消滅させる働きをする。アーク誘導板５は、可動電極３が固定電極１から開離した際にアークＡの周りに発生する磁界を捕捉し、捕捉した磁界をアーク電流に作用させることにより生じさせた電磁力でアークＡを細隙の内部に誘導する役割をする。

更に詳細に説明すると、図３に示したように、固定電極１は、導電性の帯板を折り曲げ成形したものからなっていて、基板部１ａの両端から一対の起立壁部１ｂ，１ｃを起立させた略コの字形の形状を有している。一対の起立壁部１ｂ，１ｃは、それぞれの先端が互いに接近する方向に傾斜させられていて、両起立壁部１ｂ，１ｃの先端１b1，１c1が内側に折り返されることにより、均一な隙間を介して相対する固定接点部１b2，１c2が形成され、これらの固定接点部１b2，１c2の間に可動電極３が挿入されて、固定電極１と可動電極３とが接触させられる。固定電極１に可動電極３を接触させた際に、固定接点部１b2，１c2に十分な接圧を持たせるように、固定接点部１b2，１c2の間の間隔ｄが設定されている。固定電極１は、図示しないケースの内部に配置されて、該ケースの壁に固定されている支持碍子２により取り付けられる。図示の例では、固定電極１の基板部１ａがネジ６により支持碍子２に固定されている。

本明細書では、支持碍子２の中心軸線（固定電極１の中心軸線）を含み、固定接点部１b2，１c2の間の隙間を２等分する平面Ｏ1−Ｏ1（図３参照）を開閉器の基準平面と呼ぶことにする。

固定電極１の上端の開口部の外側端（可動電極３の回動軌跡に対して外側方向）の一辺には、耐弧メタルにより帯板状ないしは棒状に形成されたアークホーン１ｅが配置されている。本実施形態では、固定電極１と共締めされて支持碍子２の導電部に固定された導電性の支持フレーム１ｆの上端に、アークホーン１ｅが、固定電極１の上端との間に微小距離を隔てた状態で、取り付けられている。なお図３において、１ｇは、固定電極１の起立壁部１ｂ，１ｃを外側から覆うように設けられた支持板であり、可動電極３が固定電極１に対し、投入回数を重ねても、間隔ｄが所定の寸法を保つ働きをしている。

可動電極３は、帯板状の良導電性金属により、一平面上で略Ｌ字形をなすように形成されていて、その先端に可動接点部３ａが形成されている。本実施形態では、可動接点部３ａが可動電極３の先端の幅方向の全体に亘るように設けられていて、この可動接点部３ａ全体が耐弧メタルにより形成されている。可動電極３は、該可動電極３を板厚方向に２等分する平面を前記基準平面Ｏ1−Ｏ1に沿わせた状態で配置されて、その後端部（図１には図示されていない端部）が、可動電極３を支持するために設けられている図示しない支持碍子に回動可能に支持されている。可動電極３は、図示しない操作機構により操作されて、可動接点部３ａが固定電極１の固定接点部１b2，１c2に接触した状態になる投入位置と、可動接点部３ａが固定接点部１b2，１c2から開離した状態になる開放位置との間を、基準平面Ｏ1−Ｏ1に沿って回動変位させられる。

本実施形態では、可動電極３が固定電極１から離れる瞬間に、可動接点部３ａと固定接点部１b2，１c2との間に、可動接点部３ａの幅方向の全体に亘って均一な大きさを有するギャップが形成されるように、即ち、可動接点部３ａの全体が同時に固定接点部１b2，１c2から離れるように、可動電極３の先端部の形状が設定されている。従って、可動電極３が固定電極１から開離した際には、最初可動接点部３ａの幅方向の全体と固定接点部１b2，１c2との間でアークＡが発生するが、アークＡはアーク誘導板５の働きによりアークホーン１ｅ側に引き寄せられて、速やかにアークホーン１ｅに移行させられる。以後アークＡは、消滅させられるまでの間、耐弧メタルからなる可動接点部３ａとアークホーン１ｅとの間に発生した状態を維持するため、固定電極１がアークＡにより消耗させられるのが防止される。

消弧室４は、絶縁性の樹脂からなる電極収納部４ａと該電極収納部４ａに一体に形成された消弧部４ｂとから構成されている。
電極収納部４ａは、横断面の輪郭が四角形を呈するように形成されて一端が端部壁４a11で閉じられ、他端が開口した角筒状の本体部分４a1と、本体部分４a1の開口端から外側に突出した鍔部４a2とを一体に備えている。電極収納部４ａは、固定電極１及びアークホーン１ｅを覆うように配置されて、その鍔部４a2が、支持碍子２の端部に固定された支持板２ａにボルト７により締結されている。

図２に示したように、消弧部４ｂは、十分に大きな肉厚を有する板状のブロックからなっていて、電極収納部４ａの本体部分４a1の端部壁４a11から起立した状態で、該端部壁４a11に一体に形成されている。電極収納部４ａ及び消弧部４ｂは異種の樹脂により形成されてもよいが、少なくとも消弧部４ｂはアークＡの熱を受けた際に消弧性のガスを発生する絶縁樹脂により形成される。

消弧部４ｂは、該消弧部４ｂをその肉厚方向に２等分する平面を前記基準平面Ｏ1−Ｏ1に一致させた状態で配置されている。消弧部４ｂの肉厚部内には、基準平面に沿い、かつ可動電極３の回動軌跡に沿って伸びる細隙通路４b1と、可動電極３の回動軌跡の外側で細隙通路４b1に連接された細隙部４b2とが形成されている。

消弧部４ｂの細隙通路４b1は、固定電極１に接離する可動電極３を通過させ得る大きさの細隙幅寸法（可動電極３の厚み方向に測った細隙通路４b1の寸法）ｗ1と、可動電極３を通過させ得る奥行き寸法（可動電極３の幅方向に測った細隙通路４b1の寸法）ｇ1とを持って可動電極３の回動軌跡に沿って円弧状に伸びるよう形成され、可動電極３の回動軌跡に沿う該細隙通路４b1の長さ（円弧長）は、可動接点部３ａとアークホーン１ｅとの間に発生したアークＡを消滅させるために必要にして十分な長さに設定されている。可動電極３の回動軌跡を横切る方向に沿った細隙通路４b1の断面の輪郭形状はほぼ矩形状であり、細隙通路４b1の細隙幅寸法ｗ1及び奥行き寸法ｇ1はその全長に亘って均一である。なお細隙通路４b1の細隙幅寸法ｗ1は、可動電極３の移動を妨げない範囲でできるだけ小さく設定しておくのが好ましい。

上記細隙通路４b1に連接された細隙部４b2は、可動電極３の回動軌跡の外周側を細隙通路４b1に沿って伸びるように設けられていて、細隙通路４b1に沿って形成された細隙部４b2の入口４b2aが細隙通路４b1内に開口させられている。なお細隙部４b2の「入口」４b2aは、細隙通路４b1と細隙部４b2との連接箇所であり、細隙通路４b1に沿って円弧状に伸びている。細隙部４b2は、可動電極３の板厚方向に測ったその細隙幅寸法ｗ2が入口４b2aから奥に向って均一な大きさを有するように形成されていて、該細隙部４b2の細隙幅寸法ｗ2が可動電極３の板厚方向に測った細隙通路４b1の細隙幅寸法ｗ1よりも小さく設定されている。そして本発明においては、開閉器の初回の開路時に発生したアークＡを消滅させる際に、アークＡがアーク誘導板５により細隙部４b2の入口４b2a付近に誘導された所で消滅させられるように、細隙部４b2の細隙幅寸法ｗ2が設定されている。細隙部４b2は、その細隙幅寸法ｗ2が細隙通路４b1の細隙幅寸法ｗ1よりも小さく設定されているため、図２に見られるように、消弧部４ｂの細隙部４b2を間にして相対する部分４b3の肉厚が、細隙通路４b1を間にして相対する部分４b4の肉厚よりも大きくなっている。

前述のように、細隙通路４b1はその全長に亘って均一な奥行き寸法ｇ1を有するが、細隙部４b2の奥行き寸法（可動電極３の幅方向に測った細隙部４b2の寸法）ｇ2は、固定電極１から離れるに従ってほぼ末広がり状に奥行きｇ2が大きくなっていくように設けられている。細隙部４b2の固定電極１と反対側の端部は外側に開放されている。

アーク誘導板５は、鉄、磁石、強磁性を有するステンレス鋼などの強磁性板により、断面が略コの字形を呈するように形成されている。アーク誘導板５は、そのコの字の開口部を消弧部４ｂの細隙部４b2が設けられた側と反対側に向けた状態で消弧部４ｂに外側から嵌合されて、消弧部４ｂにネジ５ａにより締結されており、消弧部４ｂの板厚方向に相対する２つの側面と、消弧部４ｂの可動電極３と反対側に位置する一側面との３つの側面が、アーク誘導板５により覆われている。

なお図１、図２及び図３では１相分でしか表していないが、固定電極１、支持碍子２、可動電極３、消弧室４及びアーク誘導板５等が３相分設けられて開閉器が構成されている。

次に本発明に係わる開閉器の動作を図１ないし図３を用いて説明する。

可動電極３が固定電極１から開離すると、両極間でアークＡが発生する。可動電極３が固定電極１から開離した瞬間は、可動電極３の可動接点部３ａの幅方向の全長に亘ってアークＡが発生するが、アークＡは、アーク誘導体５のアーク誘導作用により直ちに固定電極１のアークホーン１ｅに誘導されるため、可動接点部３ａの外側端（アークホーン１ｅ側の端部）と固定電極１のアークホーン１ｅとの間にアークＡが固定され、可動接点３ａ及びアークホーン１ｅにアークスポットが形成される。

アークＡはアーク誘導板５により細隙部４b2内に誘導され、細隙部４b2内で消弧室４を構成する樹脂から消弧性のガスを発生させる。細隙部４b2の細隙幅寸法ｗ2が十分に狭く設定されているため、細隙部４b2内にアークＡが誘導されると、アークＡの大きな熱エネルギにより細隙部４b2内の圧力が瞬時に上昇させられる。そのため、該細隙部４b2内から消弧性ガスが噴出し、このガスがアークＡに吹き付けられる。これによりアークＡが冷却され、消弧される。本発明では、開閉器の使用を開始した後、最初のアークＡを消滅させる際にアークＡが細隙部４b2の入口４b2a付近に誘導された所で消滅させられるように細隙部４b2の細隙幅寸法ｗ2を十分に小さく設定されているため、アークＡは最初は細隙部４b2の入口４b2a付近で消滅させられ、細隙部４b2の奧までは行かない。消弧の回数が重なると、細隙部４b2に臨む消弧室４の壁部が消耗するため、細隙部４b2の入口４b2aから奥に向って、細隙幅寸法ｗ2の拡大が進んでいくが、本発明においては、細隙部４b2がその入口４b2aから奥に向ってその全体が均一な細隙幅寸法ｗ2を有するように形成されているため、消弧回数を重ねても、細隙部４b2の、細隙幅寸法が拡大された部分よりも奥の部分に、狭い細隙幅寸法を有する部分を残すことができ、アークＡに吹き付けられる消弧性ガスの圧力を高い状態に維持することができる。従って、消弧性能を長期間に亘って維持することができる。

なお、上記の実施形態では、細隙通路４b1の外側に一つの細隙部４b2を連接して設けているが、細隙部４b2の外側に該細隙部４b2よりも細隙幅寸法が小さい２段目の細隙部を更に連接してもよく、２段目の細隙部の外側に更に細隙幅寸法が小さい３段目の細隙部を連接してもよい。即ち、細隙通路４b1の外側に、可動電極３の回動軌跡の径方向に並ぶ２以上の細隙部を多段に連接して、外側に位置する細隙部程その細隙幅寸法（可動電極３の板厚方向に測った細隙の寸法）を小さくしていくように構成することもできる。この場合も、各細隙部は、その入口から奥に向ってその全体が均一な細隙幅寸法を有するように形成する。

また、一定の細隙幅寸法ｗ2を有する細隙部４b2の奥側に、細隙部４b2から離れるに従って細隙幅寸法が小さくなっていくテーパ状の細隙部を、細隙部４b2に連続させて設けるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る開閉器の細隙消弧室付近の構成を示した構成図である。 図１のII−II線断面矢視図である。 図１の実施形態において、消弧室を取り外して支持碍子と固定電極とを示した側面図である。

符号の説明

１ 固定電極
３ 可動電極
４ 消弧室
４b1 細隙通路
４b2 細隙部
５ アーク誘導板

Claims (1)

1. 固定電極と、前記固定電極に接触した状態になる投入位置と前記固定電極から開離した状態になる開放位置との間を回動変位し得るように設けられた板状の可動電極と、前記可動電極が前記固定電極から離れる際に発生するアークに接した際に消弧性のガスを発生する絶縁樹脂からなっていて回動変位する前記可動電極を通過させ得る大きさの可動電極通過用細隙通路と該細隙通路に連接された細隙部とが内部に形成された消弧室とを備え、前記アークを前記細隙部内に誘導するための電磁力を発生させるように前記消弧室に強磁性体からなるアーク誘導板が取り付けられている細隙消弧装置付き開閉器において、
   前記細隙部は、前記可動電極の回動軌跡の外周側を前記細隙通路に沿って伸びるように設けられていて、前記細隙通路に沿って形成された前記細隙部の入口が前記細隙通路内に開口させられ、
   前記細隙部は、前記可動電極の板厚方向に測った細隙幅寸法が前記入口から奥に向って均一な大きさを有するように形成されていて、該細隙部の細隙幅寸法が前記可動電極の板厚方向に測った前記細隙通路の細隙幅寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする開閉器の細隙消弧装置。

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