JP2011070866A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】固定接触子の材料を削減してコストを軽減できるとともに、小型化を達成することができる回路遮断器を提供する。
【解決手段】固定接触子４は、外部導体に接続される端子部７と、固定接点３を有する第１導体部４ｂと、端子部７および第１導体部４ｂを接続する第２導体部４ａとを有し、第２導体部４ａは、端子部７に接続された環状体にて成り、端子部７から固定接点３側に至る端部が固定接点３から開離する方向を上方とすると上方に折り曲げられて形成され、第１導体部４ｂは、第２導体部４ａの環状内にて接続され端子部７側に突出した突部にて形成され、突部の上面に固定接点３が配設され、端子部７の高さ位置より高さ位置が固定接点３から開離する方向を上方とすると下方位置に形成され、可動接点３の開極状態において、可動接点３表面から見渡せる第２導体部４ａの部分を被覆する絶縁物体８とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、固定接触子の材料を削減してコストを軽減できるとともに、小型化を達成することができる回路遮断器に関するものである。

近年、低圧配線用設備は大容量化、省スペース化がすすみ、これにより、配線用遮断器・漏電遮断器などの回路遮断器は外形寸法の小型化が要求されている。この小型化における課題の一つとして挙げられるのは、過電流を低く抑制する限流性能の向上である。事故時などの過電流の遮断時において、通電状態の導体間に発生する電磁力を利用し、可動接点のある可動接触子を高速に開極させることで、アーク長を引き延ばしてアーク抵抗を高めて限流させる方法がある。あるいは、接点間に発生したアークを消弧装置である消弧板に引き込んで分断し、電極降下電圧の発生およびアークの冷却などによりアーク電圧を高めて限流させる方法がある。このような、限流性能の向上により、回路遮断器の消弧室で処理するアークエネルギーの低下が可能となり、回路遮断器を構成する部品への熱的、電磁力的な負担が軽減して、先に示した小型化が可能となる。

従来の配線用遮断器では、固定接触子の導体配置に工夫を加え、可動接触子に対して開極方向に磁気駆動力が発生するように、対向する電路長の延長やブローアウトコイル構造を適用することで、開極方向への磁気駆動力を増大させている。さらに、アーク長の引き延ばしに関しても同様に、アークに対して固定接触子の電流パスが鎖交させる磁束の量を増大させて効率的に実施されている。このような導体配置の方法は多種多様に存在する。

例えば従来の発明では、固定接触子の全ての電流経路が、アークを消弧板が配置されている端子部側に引き延ばして、接点開離直後の固定接触子の全ての電流経路が、アークを端子部側に引き延ばす電磁力を発生するようにしている。固定接触子の構成として閉極状態（接点ＯＮ状態）にある可動接触子に対して、上方に配置されて可動接触子を挟みこむように二股に分岐し可動接触子と通電方向が同じになる上部導体と、下方に配置され可動接触子の通電方向と反対になる下部導体と、上部導体と下部導体を連結し、接点間に発生したアークの通電方向と反対になる二股でＵ字形状の接続導体との３つに分けられる。このような導体配置では、上部、下部、接続導体に囲まれたアークに対しては各導体を流れる電流からの磁力線がアークに鎖交し、端子部方向に引き延ばすこととなる。これにより、急激にアーク電圧を立ち上げることができ、かつ、可動接触子の開極距離が増大した際には、消弧装置にアークが取り込まれ、アークが冷却されて高いアーク電圧を発生させることが可能になる（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２０５４７号公報

従来の回路遮断器の固定接触子は、可動接触子と第１導体部との電流の流れる方向を異なる方向とするために、第２の導体部に第１導体部を突部にて形成し、裏面に折り曲げ、第２の導体部の開口から露出するように形成しているが、このように形成すると、固定接触子の材料が多く必要となるとともに、幅方向が大きくなるため、コストが増大し、小型化を達成することができないという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、固定接触子の材料を削減してコストを軽減できるとともに、小型化を達成す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。

この発明は、可動接点を有する可動接触子と、可動接触子の開閉動作で可動接触子と接離する固定接点を有する固定接触子とを備えた回路遮断器において、
固定接触子は、外部導体に接続される端子部と、固定接点を有する第１導体部と、端子部および第１導体部を接続する第２導体部とを有し、
第２導体部は、端子部に接続された環状体にてなり、端子部から固定接点側に至る端部が固定接点から開離する方向を上方とすると上方に折り曲げられて形成され、
第１導体部は、第２導体部の環状内にて接続され端子部側に突出した突部にて形成され、突部の上面に固定接点が配設され、端子部の高さ位置より高さ位置が固定接点から開離する方向を上方とすると下方位置に形成され、
可動接点の開極状態において、可動接点表面から見渡せる第２導体部の部分を被覆する絶縁物体とを備えたものである。

この発明の回路遮断器は、可動接点を有する可動接触子と、可動接触子の開閉動作で可動接触子と接離する固定接点を有する固定接触子とを備えた回路遮断器において、
固定接触子は、外部導体に接続される端子部と、固定接点を有する第１導体部と、端子部および第１導体部を接続する第２導体部とを有し、
第２導体部は、端子部に接続された環状体にてなり、端子部から固定接点側に至る端部が固定接点から開離する方向を上方とすると上方に折り曲げられて形成され、
第１導体部は、第２導体部の環状内にて接続され端子部側に突出した突部にて形成され、突部の上面に固定接点が配設され、端子部の高さ位置より高さ位置が固定接点から開離する方向を上方とすると下方位置に形成され、
可動接点の開極状態において、可動接点表面から見渡せる第２導体部の部分を被覆する絶縁物体とを備えたので、
固定接触子の材料を削減してコストを軽減できるとともに、小型化を達成することができる。

この発明の実施の形態１における回路遮断器の閉極状態における消弧室の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１における回路遮断器の開極状態における消弧室の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１における回路遮断器の閉極状態における通電部の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１における回路遮断器の開極状態における通電部の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１における回路遮断器の固定接触子を示す図である。 この発明の実施の形態１における回路遮断器の固定接触子の製造過程を示す図である。 この発明の実施の形態１における固定接触子の他の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１における固定接触子の他の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１における固定接触子の他の構成を示した図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の閉極状態における消弧室の構成を示す側面図、図２はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の開極状態における消弧室の構成を示す側面図、図３はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の閉極状態における通電部の構成を示す図、図４はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の開極状態における通電部の構成を示す図、図５はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の固定接触子を示す図、図６はこの発明の実施の形態１における回路遮断器の固定接触子の製造過程を示す図である。

回路遮断器は、異常電流を検知して開極指令を出力するリレー部や同司令の伝達先である駆動機構部など（図示しない）と一体収納されている。回路遮断器は、絶縁物からなるベース１およびカバー２等にて三相平行に区分されている。ここでは便宜上、一つの相について示しているものであり、各相において同様に形成されている。図において、絶縁物からなるベース１と、カバー２とにて消弧室が形成されている。この消弧室内には、可動接点５を有する可動接触子６と、可動接触子６の開閉動作で可動接触子５と接離する固定接点４を有する固定接触子４とが収納されている。

固定接触子４は、固定接点３が形成されていない方の他端であり外部導体（図示せず）に接続される端子部４ｃと、固定接点３を有する第１導体部４ｂと、端子部４ｃおよび第１導体部４ｂを接続する第２導体部４ａとを有している。そして、第２導体部４ａは、端子部４ｃに接続された環状体にてなり、端子部４ｃから固定接点３側に至る端部が固定接点３から開離する方向を上方、ここではカバー２の形成されている側を上方とすると上方に折り曲げられて形成されている。そして、第１導体部４ｂは、第２導体部４ａの環状内にて接続され端子部４ｃ側に突出した突部にて形成され、突部の上面に固定接点３が配設され、端子部４ｃの高さ位置より高さ位置が固定接点３から開離する方向を上方とすると下方位置に形成されている。よって、第１導体部４ｂの通電方向は、可動接触子６の通電方向と反対方向となる。

また、第２導体部４ａの外形は、矩形にて形成され、端子部４ｃから上記第１導体部に向かって湾曲傾斜する、下方に突形状となる湾曲傾斜にて形成されている。このように第２導体部４ａが湾曲傾斜にて形成されているため、固定接点３と可動接点５との接点の接触位置近傍に、消弧板１０を形成することができる。また、消弧装置１１のスペースが拡大されるため、消弧板１０自体の体積増大や、一枚の板厚を減少させることなく消弧板１０の配置枚数を増やすことが可能になる。これにより、開極初期からアークに対して消弧装置１１方向への電磁吸引力を作用させると共に、消弧装置１１自体の体積増大による冷却性能向上、消弧板枚数増大によるアーク分断点数の増大により遮断性能が向上する。

さらに、可動接点３の開極状態において、可動接点３表面から見渡せる第２導体部４ａの部分を被覆する絶縁物体８と、可動接触子６の回転動作を行う軸としては回転軸６ａと、可動接触子６の可動接点５の形成箇所以外の表面を覆うように形成された絶縁物にてなるクロスバー９とを備えている。可動接触子６は回転軸６ａを中心に軸周辺を包囲した駆動機構部（図示せず）とリンクして開閉動作している。そして、このクロスバー９の下方に、第１導体部４ｂの長さを延長するために、固定接触子４の第１導体部４ｂの端子部４ｃ側と異なる側の一部が配設されている。この際、第２導体部４ａは環状にて形成され、第１導体部４ｂ上には形成されていないため、クロスバー９と第２導体部４ａとの干渉を小さく抑えることができる。

固定接触子４の上方には、可動接触子６の開極時に固定接点３と可動接点５との間に発生するアークを取り込み分断する複数枚重ねられた強磁性体にてなる消弧板１０にて構成される消弧装置１１を備えている。そして、アーク発生に伴う熱ガスを回路遮断器の外部に排出するため、消弧装置１１の図面上右方に形成された排気口１２と、この排気口１２に外部からの異物混入を防止するための絶縁物からなるバリア１３とを備える。このバリア１３は、上側がベース１で固定されて下側が拘束されていない状態にて形成されている。従って、アーク発生時には消弧室内部の圧力が上昇すると、バリア１３は外部に向かって開放されるものである。

次に上記のように構成された実施の形態１の回路遮断器の動作について説明する。まず、図１の状態にて消弧室に過電流が流れると、固定接触子４と可動接触子６との間に電磁力が発生し、可動接触子６は開極方向に駆動力が作用する。つまり、第１導体部４ｂと可動接触子６とには逆方向の電流が流れるため互いに反発力が発生する。この反発力は可動接触子６を開極させる駆動力となり、可動接触子６は開極動作にいたって固定接点３と可動接点５との間にアークが発生する。ここでは、図１に示すようにクロスバー９の下方位置まで可動接触子６に反発力を付与する第１導体部４ｂが配設されており、可動接触子６と第１導体部４ｂとの対向する長さが長く確保されるため反発力が増大される。従って、開極初期の可動接触子６の開極速度が速くなることでアーク長も長くなり、開極初期からアーク抵抗が高くなって限流性能が高まる。

さらに、第１導体部４ｂは発生したアークに対して図面上右方向に磁気駆動力を付与していることから、第１導体部４ｂの長さの延長により磁気駆動力が増大する。この結果、消弧装置１１へのアークの取り込みが容易となり、アーク分断によるアーク電圧向上（電極効果電圧の発生）により限流性能が高められる。発生したアークに対しては、強磁性体である消弧板１０からなる消弧装置１２の磁気吸引力が働く。磁気吸引力に関して、図１、２に示すように消弧装置１１の消弧板１０が、固定接点３と可動接点５との接点の接触位置近傍に形成することができるため、開極初期からアークに対して磁気吸引力を作用させて消弧装置１１へ容易に取り込みが可能になる。以上の動作を経て、消弧室は図２に示す可動接触子６が開極した状態となり、遮断が完了する。完了するまでの間、アークは消弧装置１１に取り込まれた状態となっており、アーク分断効果によって限流性能を高めている。尚、上述した一連のアークが発生してからの状態にあっては、絶縁物体８からの発生蒸気が常にアークに作用し、アーク径を圧縮してアーク抵抗を高めて限流性能を高めている。

次に、固定接触子４の製造過程の一例について図６に基づいて説明する。図６（ａ）はプレス金型等を用いて板材から切り出されたものである。次に、曲げ加工機によって図６（ｂ）に示すように、第２導体部４ａの両端部を上方に曲げる。次に、図６（ｃ）に示すように端子部７の根元部を曲げる。次に、図６（ｄ）に示すように、第２導体部４ａを水平に曲げる。このように形成されているため、実施の形態１における固定接触子４は、先行例のものと比較すると、製造するための使用材料量を抑制することができる。そして、第２導体部４ａの両端部上方に曲げることにより、固定接触子４の幅方向の寸法を小さく形成することができ、それを格納するベース１およびカバー２の幅寸法が小さくでき、製品としての小型化を図ることができる。

尚、上記実施の形態１では、第２導体部４ａの外形は、製造を簡便とするために矩形にて形成する例を示したこれに限られることはなく、環状形状なら他の形状でも同様に形成することが可能である。また、端子部４ｃから上記第１導体部に向かって傾斜する下方に突形状となる湾曲形状にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、例えば図７に示すように、第２導体部４ａは一部が傾斜面にて形成してもよいし、図８に示すように、第２導体部４ａは端子部４ｃと接続された側を一端垂直に下方位置まで形成した後に平行に第１導体部４ｂまで形成してもよい。それらの場合、実施の形態１に示したように第２導体部４ａを湾曲傾斜して形成する場合より、固定接触子４を形成するための使用材料量が多く必要となる。また、図９に示すように、第２導体部４ａが、第１導体部４ｂの片方にのみ設けられるように形成してもよい。

上記のように構成された実施の形態１の回路遮断器によれば、固定接触子の形状にて形成しているため、開極直後から急激にアーク抵抗を増大させて高いアーク電圧を維持し、限流性能を高めて電流ピークおよび通過エネルギーを制限することが可能になるため、優れた限流性能の回路遮断器を得ることが可能になる。そして、これらの効果を得ることが可能のまま、固定接触子の製造のための使用材料量を抑制させ、低コストにて作成することができ、さらに、固定接触子の幅方向の寸法を小さくすることができ、装置を小型化することができる。

３ 固定接点、４ 固定接触子、４ａ 第２導体部、４ｂ 第１導体部、
４ｃ 端子部、５ 可動接点、６ 可動接触子、８ 絶縁物体、９ クロスバー。

Claims (4)

1. 可動接点を有する可動接触子と、上記可動接触子の開閉動作で上記可動接触子と接離する固定接点を有する固定接触子とを備えた回路遮断器において、
   上記固定接触子は、外部導体に接続される端子部と、上記固定接点を有する第１導体部と、上記端子部および上記第１導体部を接続する第２導体部とを有し、
   上記第２導体部は、上記端子部に接続された環状体にて成り、上記端子部から上記固定接点側に至る端部が上記固定接点から開離する方向を上方とすると上方に折り曲げられて形成され、
   上記第１導体部は、上記第２導体部の環状内にて接続され上記端子部側に突出した突部にて形成され、上記突部の上面に上記固定接点が配設され、上記端子部の高さ位置より高さ位置が上記固定接点から開離する方向を上方とすると下方位置に形成され、
   上記可動接点の開極状態において、上記可動接点表面から見渡せる上記第２導体部の部分を被覆する絶縁物体とを備えたことを特徴とする回路遮断器。
2. 上記第２導体部の外形は、矩形にて成ることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 上記第２導体部は、上記端子部から上記第１導体部に向かって湾曲傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
4. 上記可動接触子の上記可動接点形成箇所以外の表面を覆うように形成された絶縁物にて成るクロスバーを備え、
   上記固定接触子の上記第１導体部の上記端子部側と異なる側の一部が、上記クロスバーの下方に配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回路遮断器。

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