JP2014216078A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】電流遮断しようとするときの電流が小さい場合でも、固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークを確実に消弧することができる遮断性能の良い回路遮断器を提供する。【解決手段】本発明の回路遮断器ＣＢは、固定接点２ａを有する固定接触子２と、固定接点に対して接離自在な可動接点３ａを有する可動接触子３と、アークを消弧するアークシュートとを有する。固定接点と可動接点とに夫々隣接配置されてアークを各接点から移行させる一対のアークガイド４ｕ，４ｄと、両アークガイドに夫々連設されてアークを伸長させながらアークシュート５ｕ，５ｄに移行させるアークホーンとを更に備え、固定接点側のアークガイドとアークホーンとを及び可動接点側のアークガイドとアークホーンとを一体に形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、主として電気式鉄道車両に用いられる回路遮断器に関する。

電気式鉄道車両においては、車両の屋根に搭載したパンタグラフを介して架線から集電した電力をインバータ回路を介して駆動モータに、若しくは、車両内部の照明器具などの部品に電力供給したりしている。そして、例えば、過電流や短絡に起因して上記各部品に異常な電流が流れたときに電力供給を可及的速やかに遮断するために、電気式鉄道車両には回路遮断器が備えられている。

この種の回路遮断器は例えば特許文献１で知られている。このものは、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して接離自在な可動接点を有する可動接触子と、固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークを消弧するアークシュートとを有する。このような回路遮断器においては、開極時に発生したアークを効率よくアークシュートに移行させるために、通常、固定接点と可動接点とに夫々隣接配置されてアークを各接点から移行させる一対のアークガイドと、両アークガイドに夫々連設されてアークを伸長させながらアークシュートに移行させるアークホーンとを更に備える。この場合、アークホーンとアークガイドとは夫々別部品として製造され、アークホーンとアークガイドとをボルトにより締結して構成することが一般的である。

上記従来例の回路遮断器では、電流遮断のために固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークがアーク柱となり、自己磁束により固定接点と可動接点とから離れる方向に作用する力でアークガイドに移行し、これに連設されたアークホーンへと移行する。そして、アークシュートにてアークが更に伸長されることでアーク柱が分断され、アークシュート内で分断されたアークは、陰極電圧降下によりアーク電圧を架線電圧より上昇させることでアークが消弧される。然し、遮断しようとするときの電流が小さい場合（例えば、鉄道車両のブレーキング中や、インバータ回路の不具合により電流遮断するような場合）、固定接点と可動接点との間に発生するアークは自己磁束が弱いため、アークガイドを介してアークホーンへとアークを移行することができず、電流遮断ができないという問題があった。

そこで、本発明者は、鋭意研究を重ね、固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークは、アークガイドやアークホーンの角部である表面抵抗が少ない部分を流れて伸長する傾向があり、上記従来例の如く、アークホーンとアークガイドとをボルトにより締結した構成では、アークガイドとアークホールとの接触抵抗が大きい締結箇所でアークの移行が止まってしまうことの知見を得た。

特開平１０−３１９３８

本発明は、以上の点に鑑み、電流遮断しようとするときの電流が小さい場合でも、固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークを確実に消弧することができる遮断性能の良い回路遮断器を提供することをその課題とするものである。

上記の課題を解決するために、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して接離自在な可動接点を有する可動接触子と、固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークを消弧するアークシュートとを有する本発明の回路遮断器は、固定接点と可動接点とに夫々隣接配置されてアークを各接点から移行させる一対のアークガイドと、両アークガイドに夫々連設されてアークを伸長させながらアークシュートに移行させるアークホーンとを更に備え、固定接点側のアークガイドとアークホーンとを及び可動接点側のアークガイドとアークホーンとを一体に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、固定接点側のアークガイドとアークホーンとを及び可動接点側のアークガイドとアークホーンとを一体に形成し、抵抗となる箇所を無くしたため、電流遮断しようとするときの電流が小さい場合でも、開極時に発生するアークをアークガイドを介してアークホーンへと確実に移行させることができ、安定した電流遮断が可能となる。

本発明においては、前記固定接点側のアークガイドの表面に、固定接点と当該アークガイドに連設されるアークホーンとを結ぶ線に沿って突条を設けることが好ましい。これにより、アークガイドに表面抵抗が極めて小さく、積極的に電流が流れる経路が形成されることでアークをより確実にアークホーンへと移行させることができ、遮断性能を更に向上することができる。

本発明の実施形態の回路遮断器の構成を説明する図。 （ａ）及び（ｂ）は、図１の要部を拡大して示す正面図及び側面図。

以下、図面を参照して、電気式鉄道車両の屋根に搭載したパンタグラフを介して架線から集電した電力をインバータ回路を介して駆動モータに、若しくは、車両内部に電力供給する回路に設けられて、過負荷や短絡に起因して上記各部品に異常な電流が流れたときに電力供給を可及的速やかに遮断する本発明の回路遮断器の実施形態を説明する。以下において、「上」、「下」、「左」、「右」といった方向を示す用語は、図１を基準とする。

図１及び図２を参照して、ＣＢは、本実施形態の回路遮断器である。回路遮断器ＣＢは、例えば電気式鉄道車両の床下に設置される筐体１を備え、筐体１内は仕切部材１１により二分割されている。一方の空間１ａ（図１中に右側）には、絶縁材料に固定され、固定接点２ａを有する固定接触子２と、固定接点２ａに対して接離自在な可動接点３ａを有する可動接触子３とが上下方向に対峙して設けられている。可動接触子３は、揺動自在な銅製のアーム部材を備え、アーム部材の一側端上面に可動接点３ａが設けられている。常時は、固定接触子２の固定接点２ａに対して可動接触子３の可動接点３ａが接触し、入力端子２ｂから両接点２ａ，３ａを介して出力端子３ｂへと電流が流れるようになっている。そして、過電流や短絡に起因して異常な電流が流れたときに、図外の引離機構により可動触子３を開放させて固定接点２ａから可動接点３ａが引き離される。なお、引離機構自体は、公知の構造のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。

固定接触子２の左下端には、固定接点２ａに隣接させてブロック状の上アークガイド４ｕが取り付られ、上アークガイド４ｕと対をなす下アークガイド４ｄが、開極位置にある可動接点３ａの左側に隣接配置されている。下アークガイド４ｄは、筐体１に固定される図外のフレームで支持される。上アークガイド４ｕと下アークガイド４ｄとは磁性材料で構成されると共に、上アークガイド４ｕと下アークガイド４ｄとには、左斜め上方及び下方に夫々延在するようにアークホーン５ｕ、５ｄが夫々連設されている。アークホーン５ｕ、５ｄは磁性材料からなる板材で構成されている。

他方、筐体１内の他方の空間１ｂ（図１中に左側）には、アークシュート６が配置されている。アークシュート６は、くの字状の輪郭を持つ絶縁性プレート６１ａの表面に金属板６１ｂを設けて一体構成したディアイオンプレート６１を、アークガスが噴出される方向である左右方向に間隔を存して列設して構成され、アークガスが筐体１外に放出するようになっている。なお、アークシュート６の構成はこれに限定されるものではない。そして、図２に示すように、当該図２中、鎖線で示す固定接点２ａと可動接点３ａとが接触した状態から図外に引離機構により両接点２ａ、３ａを開極するとアークＡｒｃが発生し、このアークＡｒｃはアーク柱となり、自己磁束により固定接点２ａと可動接点３ａとから離れる方向に作用する力で上下一対のアークガイド４ｕ，４ｄに移行し、これらに夫々連設されたアークホーン５ｕ，５ｄへと移行する。そして、アークホーン５ｕ，５ｄから当該アークホーン５ｕ，５ｄに対向配置された最右側に位置するディアイオンプレート６１を経てアークシュート６に移行し、アークＡｒｃが更に伸長されることでアーク柱が分断され、アークシュート６内で分断されたアークＡｒｃは、陰極電圧降下によりアーク電圧を架線電圧より上昇させることで消弧される。なお、同時に膨張したア−クガスは他方の空間に吹き出されるが、一定間隔で斜め配置されたプレ−ト６１により、斜め方向に吹出され、筐体１内面に斜めに衝突し、当該内面を沿って左側へと押出されるようになる。

ここで、遮断しようとするときの電流が小さい場合、固定接点２ａと可動接点３ａとの間に発生するアークは自己磁束が弱い。このため、電流が小さい場合でも、一対のアークガイド４ｕ，４ｄを介してアークホーン５ｕ，５ｄへとアークＡｒｃが確実に移行するように構成する必要がある。そこで、本実施形態では、図２(ａ)及び（ｂ）に示すように、上アークガイド４ｕと上アークホーン５ｕとを及び下アークガイド４ｄと下アークホーン５ｄとを一体に形成すると共に、上アークガイド４ｕの左側（アークシュート６に対向する側）表面に、固定接点２ａと上アークガイド４ｕに連設される上アークホーン５ｕとを結ぶ線に沿って突条７を一体に設けた。この場合、突条７の幅は、遮断しようとする電流の大きさやアークホーン５ｕ，５ｄの幅などに応じて、適宜設定される。これにより、電流遮断しようとするときの電流が小さい場合でも、固定接点２ａと可動接点３ａとの間に発生するアークを上下一対のアークガイド４ｕ，４ｄを介して、夫々アークホーン５ｕ，５ｄへと確実に移行させることができ、安定した電流遮断が可能になる。しかも、上アークガイド４ｕの表面に突条７を設けたため、上アークガイド４ｕの表面に角部を設けることで抵抗が小さく、積極的に電流が流れる経路が形成されることで、アークＡｒｃをより確実にアークホーン５ｕ，５ｄへと移行させ、遮断性能を向上することができる。なお、可動接触子３を開極させたときに両接点２ａ，３ａ間に空間できるため、下アークガイド４ｄの表面に他の突条を設けていると、遮断しようとするときの電流によっては上下一対のアークガイド４ｕ，４ｄにてアークＡｒｃの移行が止まってしまう虞がある。このため、突条７は、固定接点２ａ側にある上アークガイド４ｕの表面にのみ設けることが望ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記に限定されるものではない。上記実施形態では、上アークガイド４ｕの表面に突条７を設けたものを例に説明したが、電流遮断しようとする電流によってはこれを省略することができる。

ＣＢ…回路遮断器、２…固定接触子、２ａ…固定接点、３…アーム部材（可動接触子）、３ａ…可動接点、４ｕ…上アークガイド（アークガイド）、４ｄ…下アークガイド（アークガイド）、５ｕ…上アークホーン（アークホーン）、５ｄ…下アークホーン（アークホーン）、６…アークシュート、７…突条。

Claims (2)

1. 固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して接離自在な可動接点を有する可動接触子と、固定接点と可動接点とを開極したときに発生するアークを消弧するアークシュートとを有する回路遮断器であって、
   固定接点と可動接点とに夫々隣接配置されてアークを各接点から移行させる一対のアークガイドと、両アークガイドに夫々連設されてアークを伸長させながらアークシュートに移行させるアークホーンとを更に備えるものにおいて、
   固定接点側のアークガイドとアークホーンとを及び可動接点側のアークガイドとアークホーンとを一体に形成したことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記固定接点側のアークガイドの表面に、固定接点と当該アークガイドに連設されるアークホーンとを結ぶ線に沿って突条を設けることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
   
   

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