JP2012138173A

JP2012138173A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2012138173A
Application number: JP2010287781A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Shimizu; 裕輔清水
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-19

Abstract

【課題】接続させる配線数を減少させ、簡単な構造で直流回路に使用可能な回路遮断器を提供する。
【解決手段】主回路を開閉するための可動接触子１４と、該可動接触子に接合された可動接点と１３、該可動接点に対抗する位置に配置された固定接点１２と、該固定接点を支持する固定接触子１１と、前記接点間に発生したアーク消弧するための消弧装置１７と、前記可動接触子を開閉するための開閉機構部１５と、主回路の過電流を検出し前記可動接触子を開極させる引き外し装置１６を備えた回路遮断器において、２極のうち一方の電源側端子１８と、２極の電源側端子に対応した負荷側端子のもう一方の負荷側端子１９を導電性材料で構成した接続導体板２０で接続し、接続導体板は凸部形状とした。
【選択図】図１

Description

本発明は過電流から電路を保護する回路遮断器に関し、特に回路遮断器を直流回路に使用する場合の回路遮断器に関するものである。

一般に、回路遮断器は、固定接触子及び可動接触子を含む主接点部と、主接点部の両接点台の開閉操作を行う開閉機構と、主接点部に定格電流を超える過電流が流れたときに可動接触子を固定接触子から切り離す回路遮断動作を行うための引き外し機構と、その引き外し機構を作動させる過電流リレー機構とを備えている。過電流リレー機構は、過電流の大きさが比較的過大でない場合に作動する機構としてバイメタルを備えており、バイメタルはその過電流に見合った熱を発生するヒータを有しており、ヒータが発生させた熱に基づくバイメタル動作によって引き外し機構を作動させ、これにより主回路が開路する。

また、回路遮断器における遮断動作は、接点を開極させることにより、接点間の絶縁電圧を回復させることによって行われる。このとき接点間にはアークが発生し、アーク電圧が生じる。このアーク電圧は電気回路に対して逆起電力として作用し、電流を減少させる限流効果が起こる。このような限流遮断性能を高めるためには、アークを伸長させる、アークを直列に分断させることにより速やかにアーク電圧を高め、消孤させることが必要である。

また、最近、太陽光発電システムなど直流電源回路を扱うシステムにおいて、安全性を向上させるため回路遮断機能を有した装置が必要となってきている。

また、公知例として特許文献1（特開２０１０−１７０７８７）があり、特許文献1には、アーク走行方式消弧室が配置された回路遮断器において、消弧装置に取り込んだアークを接点周辺空間に戻さないようにするため、消弧装置の側面を経て消弧装置の下部に至る走行導体を形成し、消弧装置の側面の走行導体はアークとほぼ平行となるようにして消弧装置に案内されたアークに対して電磁吸引力を作用させ得るようにした構成について記載されている。

特開２０１０−１７０７８７

一般に、直流回路に回路遮断器を設置する場合、直流回路は交流回路のように電流零点がないため、開閉性能や遮断性能の確保が困難である。すなわち、新しく設計、製造するには、部品の追加や形状の変更など遮断器構造を変更する必要があり、製品化するには困難を伴っていた。

従って、従来の回路遮断器を採用し、３極又は４極の回路遮断器を使用し、２極のうち一方の電源側配線部分と他方の負荷側配線部分を線材（導線）により直列に接続し、１極当たりに負荷を低減して限流遮断性能の向上を図っていた。

図７に３極及び４極の回路遮断器を用いた場合を示す。

図７（ａ）は３極の回路遮断器を用いた場合で、直流電源側の端子は１８−１と１８−３で、負荷側端子は１９−１と１９―２を使用し、電源側の端子１８−２と負荷側の端子１９−３を導線により接続し、すなわち２極を直列接続して使用していた。

また、図７（ｂ）は４極の回路遮断器を用いた場合で、直流電源側の端子は１８‘−１と１８’−４で、負荷側の端子は１９‘−２と１９’−３で、負荷側の端子は１９‘−２と１９’−３とし、電源側端子１８‘−２と負荷側端子１９’−１とを接続し、また、電源側端子１８‘−３と負荷側端子１９’−４とを接続し、それぞれ図７（ｂ）の左右の２極を直列接続して、直流回路に回路遮断器を使用していた。

しかしながら、この接続方法は、配線数（工数）が増加するため、作業性が悪く、使い勝手を向上させる必要があった。また、配線するスペースが必要となるため、作業するスペースが広くなるという問題があった。

本発明の目的は、接続する配線数を減少させ、簡単な構造で直流回路で使用可能な回路遮断器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、主回路を開閉するための可動接触子と、該可動接触子に接合された可動接点と、該可動接点に対抗する位置に配置された固定接点と、該固定接点を支持する固定接触子と、前記接点間に発生したアーク消弧するための消弧装置と、前記可動接触子を開閉するための開閉機構部と、主回路の過電流を検出し前記可動接触子を開極させる引き外し装置を備えた回路遮断器において、２極のうち一方の電源側端子と、２極の電源側端子に対応した負荷側端子のもう一方の負荷側端子を導電性材料で構成した接続導体板で接続したことを特徴とする。

また、前記回路遮断器において、前記接続導体板は凸部形状を具備したことを特徴とする。

また、前記回路遮断器において、前記接続導体板の凸部形状の立ち上がり部は、回路遮断器の２極の接点部と略同一線上に配置したことを特徴とする。

さらに、上記回路遮断器において、前記接続導体板は、平板とし、その材質を抵抗材としたことを特徴とする。

この構造により、２極を電線で接続する必要がなくなるため配線数が減り作業の簡易化ができる。また、配線スペースが不要となるため小スペース化ができる。また、限流抵抗である接続板により、大きな事故電流を容易に限流することができる。さらに、接続板の構造によりアークの駆動力が高まりアークを引き伸ばすことで、接点開極初期においてアーク電圧を速やかに高めることができる。

本発明の実施例の回路遮断器の構造を示す断面図を示す。本発明の接続導体板の周囲の構造を示す上面図及び断面図である。本発明の接続導体板の斜視図を示す。本発明のフレミングの左手の法則を説明するための回路遮断器の断面図を示す。本発明の回路遮断器の本体ケースの裏面を示す図である。本発明の別の接続導体板を示す図である。従来の回路遮断器を直流回路に使用するときの接続方法を示す。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
図１に本発明の一実施の形態になる回路遮断器の内部構造の断面図を示す。図１において、１１は固定接触子、１２は固定接触子１１に接合された固定接点、１３は固定接点１２に対抗する位置に配置された可動接点、１４は可動接点１３を支持する可動接触子、１５は電流を開閉するために可動接触子１４を駆動する開閉機構、１６は過電流が流れたとき開閉機構１５を駆動し、接点を開極させる引き外し装置、１７は接点を開極したときに接点間を発生するアークを消孤する消孤装置、１８は回路遮断器１に電線を配線するための電源側端子、１９は回路遮断器１から負荷に電線を配線するための負荷側端子である。２０は１極の電源側端子１８と隣り合う異極の負荷側端子１９とを接続する接続導体板である。２１は電源側及び負荷側端子を固定しているねじである。２２は本体ケースで、２３は本体カバーで、双方とも樹脂で形成され、回路遮断器内部の絶縁材としている。

次に本発明の接続導体板について述べる。

図２（ａ）はある１極の電源側端子（１８−２）と隣り合う異極の負荷側端子（１９−３）とを接続した上面図で、図２（ｂ）が図２（ａ）の側面図を示している。

図２（ａ）（ｂ）において、接続導体板２０は平板で、可動接点及び固定接点の接点部において立ち上がり部２６を有した凸部形状２５を形成している。また、接続導体板２０の電源側は、円筒形状の接続部２７を有し、円筒形状の接続部２７にねじ穴２４を設け、主回路の電源側端子１８とねじ２１により共締めして固定している。同様に、接続導体板２０の負荷側は、円筒形状の接続部２７‘を設け、円筒形状の接続部２７’にねじ穴２４’を設け、主回路の負荷側端子１９と共にねじ２１‘で共締めして固定している。

接続導体板２０は、図３に構成を示すが、電源側端子の部分では、矩形形状の平板である。そして、この矩形形状の負荷側の一方のコーナ部、即ち隣の電極と接続する側のコーナ部より立ち上がり部２６を有する。その立ち上がりの高さは、可動接点１３が開極したときとほぼ同じ高さにする。

また、接続導体板２０の立ち下がり部は、固定接点１２に連なるコ字状に折れ曲がった固定接触子１１の後方である。さらに、接続導体板２０の負荷側端子に接続する部分は、矩形形状の平板で、凸部形状の立ち下がり部は、この矩形形状の接続される側のコーナ部である。

接続導体板２０の凸部形状２５は、主回路の電流が流れる方向、即ち電源側から負荷側の方向と平行に凸部を形成する。そして、接続導体板２０の凸部形状２５の立ち上がり部２６の位置は、図２（ａ）に示しているように、２極のそれぞれの接点位置の線上に配置し、かつ、２極のほぼ中間に配置する。

この接続導体板２０に凸部形状を設け、その立ち上がり部２６を接続する２極の接点位置の線上に配置し、かつ、接続する２極のほぼ中間に配置することについて述べる。

図２（ｂ）は、回路遮断器の負荷側に事故が発生し事故電流が流れた場合、回路遮断時アークが発生し、その状態を示す。図２（ｂ）において、２ａが固定接点１２と可動接点１３間に生じたアーク、２ｂが接続導体板２０に電源側から負荷側に流れる電流の向き、２ｃが接続導体板２０に流れる電流によって生じる磁束、２ｄが電流の方向２ｂ及び磁束２ｃによって生じる力（電磁力）を示している。

また、図２（ｂ）のアークに働く力について、図４の回路遮断器の断面図を用いて説明する。

図４において、回路遮断器に事故電流が流れると、接続導体板２０に電流が流れ、固定接点と可動接点間にアークが発生する。接続導体板２０の凸部形状２５の立ち上がり部２６に電流２ｂが流れると、接続導体板２０の立ち上がり部２６の周囲に磁束２ｃが紙面に対して垂直方向に発生する。そして紙面の左方向に働く力（電磁力）が発生する（フレミングの左手の法則）。このように電磁力２ｄが紙面の左方向に働くと、接点間に発生しているアーク２ａは紙面の左方向に引っ張られる。アーク２ａが紙面の左方向に、すなわち消孤装置のある方に引っ張られるとアーク２ａは固定接点と可動接点を支点に弓形となり、その長さが引き伸ばされ、直列に分断され、アーク電圧が高まり、速やかに消孤する。

次に、接続導体板の設置について説明する。

図５は、回路遮断器の本体ケース２２の裏面を示す図である。図５において、本体ケースの裏面で、上方が電源側端子で、下方が負荷側端子を表している。

また、図５において、回路遮断器の本体ケースの裏面には、樹脂で成形して製造するため反りが生じるが、その反りを抑制するため中央部付近にケース溝５０を設けている。また、ケース溝５０は、極と極の間に設け、縦長の細い溝構造である。本発明の接続導体板２０の凸部形状部２５をこのケース溝５０に挿入して固定する。このような構成にすることにより、接続導体板２０の周囲との絶縁性を確保できる。
（実施例２）
本発明の他の実施例を図６に示す。

図６は、回路遮断器１の電源側端子１８−２及び負荷側端子１９−３に、接続導体板３０を下方より接続する図を示す。接続導体板３０は平板で、電源側端子と共締めするための円筒形状の接続部２７と、負荷側端子と共締めするための円筒形状の接続部２７‘を有している。また、平板の接続導体板３０は、その材質を抵抗材とし、短絡電流を遮断した場合に回路遮断器に流れる電流を限流でき、回路遮断器へのダメージを軽減することができる。

１１‥固定接触子１２‥固定接点１３‥可動接点１４‥可動接触子
１５‥開閉機構１６‥引き外し装置１７‥消弧装置１８‥電源側端子
１９‥負荷側端子２０‥接続導体板２１‥ねじ２２‥本体ケース
２３‥本体カバー２７‥円筒状の接続部３０‥接続導体板
５０‥ケース溝。

Claims

主回路を開閉するための可動接触子と、該可動接触子に接合された可動接点と、該可動接点に対抗する位置に配置された固定接点と、該固定接点を支持する固定接触子と、前記接点間に発生したアーク消弧するための消弧装置と、前記可動接触子を開閉するための開閉機構部と、主回路の過電流を検出し前記可動接触子を開極させる引き外し装置を備えた回路遮断器において、
２極のうち一方の電源側端子と、２極の電源側端子に対応した負荷側端子のもう一方の負荷側端子を導電性材料で構成した接続導体板で接続したことを特徴とする回路遮断器。
請求項１記載の回路遮断器において、
前記接続導体板は凸部形状を具備したことを特徴とする回路遮断器。
請求項２記載の回路遮断器において、
前記接続導体板の凸部形状の立ち上がり部は、回路遮断器の２極の接点部と略同一線上に配置したことを特徴とする回路遮断器。
請求項１記載の回路遮断器において、
前記接続導体板は、平板とし、その材質を抵抗材としたことを特徴とする回路遮断器。