JP2015028904A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なくアーク駆動力を高めることができ、装置の小型化を図ることができる回路遮断器を提供する。
【解決手段】固定接点１７ａを設けた固定接触子１７と、固定接点に接触する可動接点１８ａを設けた可動接触子１８と、一端側にＵ字形状又はＶ字形状の切り欠き溝を形成することでグリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在する複数のグリッド２１を層状に設けた消弧装置１４とを備え、複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の間に可動接点の開閉移動経路を設けた回路遮断器である。この回路遮断器は、可動接点の開閉移動経路を挟むように一対の永久磁石２２ａ，２２ｂを配置し、これら一対の永久磁石の対向する対向磁極面を同極性（Ｎ極）とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、正・負両極性の電流を遮断する直流配電システム用に好適な回路遮断器に関する。

図２０及び図２１は、従来の回路遮断器の接触子部を示すものである。接触子部は、固定接点１ａを備えた固定接触子１と、固定接点１ａと接触する可動接点２ａを備え、回動軸２ｂ回りに回動し、固定接触子１に対して開閉動作をする可動接触子２とを有し、隙間を介して積層されたＶ字状の切欠きを有する複数枚のグリッド３ａを備えた消弧装置３が、固定接触子１及び可動接触子２に臨んで配置されている。

固定接触子１はＵ字状に折り返され、その折り返し部位の上面に固定接点１ａが接合され、折り返し端にアークランナ４が取り付けられている。
この接触子部は、負荷電流通電時には、可動接触子２の閉動作により可動接点２ａが固定接点１ａに接触することで導通状態が保たれている。
そして、短絡などの発生により回路遮断器に大電流が通過し、この電流により可動接触子２に作用する電磁反発力が図示しない接触ばねの荷重を上回ると、図示しない開閉機構の動作に先立って可動接触子２が開極駆動され、固定接点１ａ及び可動接点２ａの間にアーク５が発生する。固定接点１ａの表面で発生していたアーク５は、固定接点１ａから作用する電磁力により、アークランナ４側に移動を始め、固定接点１ａの表面での発弧からアークランナ４の表面での発弧に切り換わり、固定接点１ａの消耗が緩和される。

アーク５がアークランナ４の先端側へ移動すると、可動子２を囲むように配置した消弧装置３のグリッド３ａがアーク５の分断を促進し、固定接点１ａ及び可動接点２ａ間の電圧が一気に高まり、電流は急速に限流されて遮断に至る。図２０及び図２１で示した固定接触子１は、可動接触子２の反発力及びアーク５の駆動力をより高めるためにＵ字形状に曲げ部を設けているが、この曲げ部が存在しない固定接触子の場合も同様の作用となる。

さらに、アーク５の駆動力をより高める手段として、例えば特許文献１に記載されている回路遮断器が知られている。この回路遮断器は、図２２に示すように、一対の脚部７ａとこれらの間を結ぶ連結部７ｂとを有するコ字状の磁性体７が、一対の脚部７ａがアークランナ４の両側に直立するように配置されており、導体及びアークを通電する電流によって発生する磁界を集中させるものである。

特開２０１２−１５０９８６号公報（図８）

しかし、従来の回路遮断器は、通電電流が小さい領域（例えば１００Ａ以下）、或いは通電電流の極性が変化（正極性電流、或いは負極性電流）した場合に発生する磁界が小さくなり、電磁力が低下してアークを駆動できなくなり、遮断性能が十分に得られないおそれがある。特に、この回路遮断器を直流配電システムに接続すると、所定のアーク電圧を得ることができず、直流アークを遮断するために接触子部を多段に直列接続して対応することになり、装置が大型化してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なくアーク駆動力を高めることができ、装置の小型化を図ることができる回路遮断器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る回路遮断器は、固定接点を設けた固定接触子と、前記固定接点に接触する可動接点を設けた可動接触子と、一端側にＵ字形状又はＶ字形状の切り欠き溝を形成することでグリッド基部から平行に一対のグリッド脚部が延在する磁性体で形成した複数のグリッドを層状に設けた消弧装置と、を備え、前記複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の間に前記可動接点の開閉移動経路を設けた回路遮断器において、前記可動接点の開閉移動経路を挟むように一対の永久磁石を配置し、これら一対の永久磁石の対向する対向磁極面を同極性とした。

この発明の一態様に係る回路遮断器によると、固定接点及び可動接点の間に発生したアークは、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なく、一対の永久磁石の間で発生するローレンツ力の作用によりグリッドの一対のグリッド脚部に向って移動し、駆動力が高められていったアークは、一対のグリッド脚部で分断・冷却され、アーク電圧が所定の値まで高められ、電流が急速に限流されて遮断に至るので、接触子部を多段に直列接続することで対応する従来の回路遮断器と比較して、小型化を図ることができる。

また、本発明の一態様に係る回路遮断器は、前記グリッドを構成する一対のグリッド脚部の互いに対向する内側に、一対のスリットが形成されていることが好ましい。
この発明の一態様に係る回路遮断器によると、固定接点及び可動接点の間に発生したアークが一対のスリットに近づくと、アーク自身の電流で偏りを持った磁束が発生し、この磁束により、一対のスリット側にアークを引き寄せるローレンツ力が発生する。

また、本発明の一態様に係る回路遮断器は、所定の前記グリッドの前記一対のグリッド脚部に形成した前記一対のスリットを、スリット長が長い長尺スリットとし、前記所定のグリッドに層状に隣接して設けられた他の前記グリッドの前記一対のグリッド脚部に形成した前記一対のスリットを、前記長尺スリットよりスリット長が短い短尺スリットとすることが好ましい。

この発明の一態様に係る回路遮断器によると、固定接点及び可動接点の間に発生したアークが、隣接する長尺スリット及び短尺スリットに近づくと、アーク自身の電流で偏りを持った磁束が発生し、この磁束により長尺スリット側及び短尺スリット側にアークを引き寄せるローレンツ力が発生するとともに、アークが伸長していく。
また、本発明の一態様に係る回路遮断器は、前記一対の永久磁石の非対向磁極面を、前記複数対のグリッド脚部の内側に当接することが好ましい。

この発明の一態様に係る回路遮断器によると、グリッドを構成するグリッド基部及び一方のグリッド脚部が一方の永久磁石の磁気ヨークとして作用し、グリッド基部及び他方のグリッド脚部が他方の永久磁石の磁気ヨークとして作用するので、一対の永久磁石の磁束密度を十分に増大させることができる。
また、本発明の一態様に係る回路遮断器は、固定接点を設けた固定接触子と、前記固定接点に接触する可動接点を設けた可動接触子と、一端側にＵ字形状又はＶ字形状の切り欠き溝を形成することでグリッド基部から平行に一対のグリッド脚部が延在する非磁性体で形成した複数のグリッドを層状に設けた消弧装置と、を備え、前記複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の間に前記可動接点の開閉移動経路を設けた回路遮断器において、前記可動接点の開閉移動経路を挟むように一対の永久磁石を配置し、これら一対の永久磁石の対向する対向磁極面を同極性とし、前記複数のグリッドの前記グリッド基部に向かう前記可動接触子の延長方向であって、前記可動接点に対向しない前記グリッド基部の背面側に、前記一対の永久磁石の前記対向磁極面に対して磁極面が垂直に延在する第３の永久磁石を配置した。

この発明の一態様に係る回路遮断器によると、固定接点及び可動接点の間に発生したアークは、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なく、一対の永久磁石及び第３の永久磁石の間で発生するローレンツ力の作用によりグリッドの一対のグリッド脚部に向って移動し、駆動力が高められていったアークは、一対のグリッド脚部で分断・冷却され、アーク電圧が所定の値まで高められるので、さらに小型化を図ることができる。

また、本発明の一態様に係る回路遮断器は、前記第３の永久磁石の前記磁極面は、前記一対の永久磁石の前記対向磁極面に対して異極性であることが好ましい。
この発明の一態様に係る回路遮断器によると、一対の永久磁石と第３の永久磁石との間で発生する磁束の強度変化を防止することができる。
また、本発明の一態様に係る回路遮断器は、前記一対の永久磁石を、複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の内側に配置することが好ましい。

この発明の一態様に係る回路遮断器によると、さらに回路遮断器の小型化を図ることができる。

本発明に係る回路遮断器によれば、固定接点及び可動接点の間に発生したアークは、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なく、一対の永久磁石の間で発生するローレンツ力の作用によりグリッドの一対のグリッド脚部に向って移動し、駆動力が高められていったアークは、一対のグリッド脚部で分断・冷却され、アーク電圧が所定の値まで高められ、電流が急速に限流されて遮断に至るので、装置の小型化を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態の回路遮断器を示す断面図である。 図１の回路遮断器を矢印Ｐ方向から見た図である。 第１実施形態において正極性電流のアークが発生したときの消弧装置の横断面を示す図２のＡ−Ａ線矢視図である。 第１実施形態において正極性電流のアークが発生したときの消弧装置の縦断面を示す図２のＢ−Ｂ線矢視図である。 第１実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置の横断面を示す図である。 第１実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置の縦断面を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の回路遮断器の消弧装置を上部から示した図である。 本発明に係る第２実施形態において正極性電流のアークが発生したときの消弧装置の横断面を示す図７のＣ−Ｃ線矢視図である。 第２実施形態において正極性電流のアークが発生したときの消弧装置の縦断面を示す図７のＤ−Ｄ線矢視図である。 第２実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置の横断面を示す図である。 第２実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置の縦断面を示す図である。 本発明に係る第３実施形態の回路遮断器の消弧装置を上部から示した図である。 本発明に係る第３実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置を上部から示した図である。 第３実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置の縦断面を示す図１３のＥ−Ｅ線矢視図である。 第３実施形態においてグリッドのグリッド脚部にスリットを形成したことによる作用を示す図である。 本発明に係る第４実施形態の回路遮断器の消弧装置を上部から示した図である。 本発明に係る第４実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置を上部から示した図である。 第４実施形態において負極性電流のアークが発生したときの消弧装置の縦断面を示す図１７のＧ−Ｇ線矢視図である。 第４実施形態においてグリッドのグリッド脚部にスリットを形成したことによる作用を示す図である。 従来の回路遮断器の内部構造を示す縦断面図である。 従来の回路遮断器の内部構造を示す斜視図である。 他の従来の回路遮断器の内部構造を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１から図６に示すものは、本発明に係る第１実施形態の回路遮断器を示すものである。

図１は第１実施形態の回路遮断器１０を示す断面図、図２は回路遮断器１０の内部を図１の矢印Ｐ方向から示した図である。
図１に示すように、本実施形態の回路遮断器１０は、ケース１１とカバー１２とからなる絶縁容器内に、接触子部１３、消弧装置１４、過電流引外し装置１５、トグルリンク機構（不図示）などが配置されているとともに、トグルリンク機構を操作する操作ハンドル１６がカバー１２から上方に突出して配置されている。

接触子部１３は、電源側端子に接続された固定接触子１７と、この固定接触子１７の一端に固着された固定接点１７ａと、固定接点１７ａを橋絡する可動接点１８ａを設けた可動接触子１８とを備えている。そして、固定接点１７ａの先端にはアークランナ２３が取り付けられている。
消弧装置１４は、可動接触子１８の可動接点１８ａの開閉移動軌跡を囲む位置に配置されている。また、図１の符号１９は可動接触子１８を回動自在に支持する接触子ホルダーであり、この接触子ホルダー１９はトグルリンク機構にリンク結合されている。

消弧装置１４は、図２に示すように、互いに平行に配置された一対の側面支持板２０ａ，２０ｂと、一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの間に層状に固定した複数のグリッド２１と、複数のグリッド２１の一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの内側に固定され、可動接触子１８の開極移動経路に沿って対向配置された直方体形状の一対の永久磁石２２ａ，２２ｂとを備えた装置である。

グリッド２１は、一端側にＵ字形状の切欠き溝を設けることでグリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在している磁性部材であり、層状に配置した複数のグリッド２１の複数対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの間に可動接点１８ａの開閉移動軌跡を設けている。
また、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、図２に示すように、互いの対向磁極面をＮ極として同極性とし、互いの非対向磁極面をＳ極とし、対向磁極面同士が可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むように配置され、非対向磁極面がそれぞれ複数のグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に密着して固定されている。

これにより、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃ及びグリッド基部２１ａが、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの磁気ヨークとして作用する。
ここで、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂが発生する磁束φ１、φ２は、Ｎ極の対向磁極面からグリッド基部２１ａに入り、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃを通過してＳ極の非対向磁極面に入り込む。

一方の永久磁石２２ａが発生する磁束φ１と、他方の永久磁石２２ｂが発生する磁束φ２は、可動接触子１８の開閉移動経路に沿う可動接触子１８の厚さ方向の中心線（図２のＢ−Ｂ線）に対して対称な分布となる。
次に、本実施形態の動作について、図２から図６を参照して説明する。
上記構成の回路遮断器１０に短絡電流、又は過負荷電流の過電流が流れると、可動接触子１８の開極移動により固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間にアークが発生する。

ここで、図３及び図４に示すように、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２５が、固定接点１７ａから可動接点１８ａに向かって電流が流れている場合には（以下、この電流流れを正極性電流と称する）、この正極性電流と、一方の永久磁石２２ａが発生する磁束φ１とにより、図２及び図３に示す第１のローレンツ力Ｆ１が発生する。この第１のローレンツ力Ｆ１が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２５が、グリッド２１の一方のグリッド脚部２１ｂへ移動する。

一方、図５に示すように、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２５が、可動接点１８ａから固定接点１７ａに向かって電流が流れている場合には（以下、この電流流れを負極性電流と称する）、この負極性電流と、他方の永久磁石２２ｂが発生する磁束φ２とにより、図５及び図６に示す第２のローレンツ力Ｆ２が発生する。この第２のローレンツ力Ｆ２が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２５が、グリッド２１の他方のグリッド脚部２１ｃへ移動する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の回路遮断器１０は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂが、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、互いの対向磁極面を同極性として対向配置されていることから、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２５は、通電電流が小さい領域（例えば１００Ａ以下）であっても、通電電流の極性（正極性電流、負極性電流）に関係なく、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの間で発生するローレンツ力（第１のローレンツ力Ｆ１，第２のローレンツ力Ｆ２）の作用によりグリッド２１のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃに向って移動し、アーク駆動力が高められている。このように駆動力が高められたアーク２５は、グリッド脚部２１ｂ，２１ｃで分断・冷却され、アーク電圧が所定の値まで高められ、電流が急速に限流されて遮断に至る。

このように、本実施形態の回路遮断器１０は、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に一対の永久磁石２２ａ，２２ｂを配置するだけで、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なくアーク２５の駆動力を高めることができるので、接触子部を多段に直列接続することで対応する従来の回路遮断器と比較して、小型化を図ることができる。

また、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、層状に配置された複数のグリッド２１のグリッド基部２１ａから平行に延在する一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に配置されているので、さらなる回路遮断器１０の小型化を図ることができる。
また、グリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側の面と、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの互いに対向していない非対向磁極面とが当接し、グリッド基部２１ａ及び一方のグリッド脚部２１ｂが一方の永久磁石２２ａの磁気ヨークとして作用し、グリッド基部２１ａ及び他方のグリッド脚部２１ｃが他方の永久磁石２２ｂの磁気ヨークとして作用するので、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの磁束密度を十分に増大させることができる。
なお、本実施形態では、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、互いの対向磁極面をＮ極として同極性としたが、互いの対向磁極面をＳ極としてもよい。

（第２実施形態）
次に、図７から図１１に示すものは、本発明に係る第２実施形態の回路遮断器の要部を示すものである。なお、図１から図６で示した第１実施形態の回路遮断器１０と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図７に示すように、本実施形態の消弧装置１４は、互いに平行に配置された一対の側面支持板２０ａ，２０ｂと、グリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在し、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃを同一方向に向けて一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの間に層状に固定した複数のグリッド２１と、複数のグリッド２１の一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの内側に固定され、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に互いの対向磁極面を同極性として対向配置された一対の永久磁石２２ａ，２２ｂと、グリッド２１のグリッド基部２１ａに向かう可動接触子１８の延長方向であって可動接点１８ａに対向しないグリッド基部２１ａの背面側に配置されている直方体形状の第３の永久磁石２６とを備えた装置である。

第３の永久磁石２６は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの対向磁極面に対して垂直に延在する磁極面を備えており、この第３の永久磁石２６の磁極面は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの対向磁極面の磁極性（Ｎ極）に対して異極性（Ｓ極）とされている。
また、複数のグリッド２１は、ステンレス、銅などの非磁性金属、或いは非磁性セラミックなどの材質からなる非磁性体である。

そして、一方の永久磁石２２ａのＮ極対向磁極面から発生した磁束φ３は、非磁性体からなる複数のグリッド２１を通過する際に磁束強度が変化せず、Ｓ極とした第３の永久磁石２６の磁極面に入り込んでいき、アークが発生する空間では、可動接触子１８が延在する方向に沿って磁束φ３が流れる。
また、他方の永久磁石２２ｂのＮ極対向磁極面から発生した磁束φ４も、グリッド２１を通過する際に磁束強度が変化せず、Ｓ極とした第３の永久磁石２６の磁極面に入り込んでいき、アークが発生する空間では、可動接触子１８が延在する方向に沿って磁束φ４が流れる。

次に、本実施形態の動作について、図７から図１１を参照して説明する。
本実施形態の回路遮断器１０に短絡電流、又は過負荷電流の過電流が流れると、可動接触子１８の開極移動により固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間にアークが発生する。
ここで、図８及び図９に示すように、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２７が正極性電流である場合、この正極性電流と、一方の永久磁石２２ａが発生する磁束φ３とにより、図７及び図８に示す第３のローレンツ力Ｆ３が発生する。この第３のローレンツ力Ｆ３が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２６が、グリッド２１の一方のグリッド脚部２１ｂへ移動する。

一方、図１０に示すように、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２７が負極性電流である場合、この負極性電流と、他方の永久磁石２２ｂが発生する磁束φ４とにより、図１０及び図１１に示す第４のローレンツ力Ｆ４が発生する。この第４のローレンツ力Ｆ４が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２７が、グリッド２１の他方のグリッド脚部２１ｃへ移動する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の消弧装置１４を備えた回路遮断器は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂが、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、互いの対向磁極面を同極性として対向配置されているとともに、可動接点１８ａに対向しないグリッド基部２１ａの背面側に、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの対向磁極面に対して磁極面が垂直となる第３の永久磁石２６が配置されており、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２７は、通電電流が小さい領域（例えば１００Ａ以下）であっても、通電電流の極性（正極性電流、負極性電流）に関係なく、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂと第３の永久磁石２６との間で発生するローレンツ力（第３のローレンツ力Ｆ３，第４のローレンツ力Ｆ４）の作用によりグリッド２１のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃに向って移動し、駆動力が高められている。このように駆動力が高められたアーク２７は、グリッド脚部２１ｂ，２１ｃで分断・冷却され、アーク電圧が所定の値まで高められ、電流が急速に限流されて遮断に至る。

このように、本実施形態の消弧装置１４を備えた回路遮断器は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの配置とともに、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの対向磁極面に対して磁極面が垂直となる位置に第３の永久磁石２６を配置するだけで、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なくアーク２７の駆動力を高めることができるので、接触子部を多段に直列接続して対応した従来の回路遮断器と比較して、小型化を図ることができる。

また、第３の永久磁石２６は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの対向磁極面に対して垂直に延在する磁極面を、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの対向磁極面の磁極性（Ｎ極）に対して異極性（Ｓ極）として配置され、可動接触子１８が延在する方向に沿って磁束φ３，φ４が流れるので、大きなローレンツ力（第３のローレンツ力Ｆ３，第４のローレンツ力Ｆ４）を発生することができる。

さらに、本実施形態のグリッド２１は非磁性体により形成されているので、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂと第３の永久磁石２６との間で発生する磁束φ３，φ４の強度が変化することがない。
なお、本実施形態では、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの互いの対向磁極面をＮ極とし、第３の永久磁石２６の磁極面をＳ極としたが、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの互いの対向磁極面をＳ極とし、第３の永久磁石２６の磁極面をＮ極としてもよい。

（第３実施形態）
次に、図１２から図１５に示すものは、本発明に係る第３実施形態の回路遮断器を示すものである。
図１２に示すように、本実施形態の消弧装置１４は、互いに平行に配置された一対の側面支持板２０ａ，２０ｂと、グリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在し、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃを同一方向に向けて一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの間に層状に固定した磁性材料からなる複数のグリッド２１と、複数のグリッド２１の一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの内側に固定され、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に互いの対向磁極面を同極性として対向配置された一対の永久磁石２２ａ，２２ｂと、を備えた装置である。

本実施形態の複数のグリッド２１は、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、グリッド基部２１ａに寄った位置で互いに対向する一対のスリット２１ｄ，２１ｅが形成されている。
また、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、図１３に示すように、互いの対向磁極面をＮ極として同極性とし、互いの非対向磁極面をＳ極とし、対向磁極面同士が可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むように配置され、非対向磁極面がそれぞれ複数のグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に密着して固定されている。

一対の永久磁石２２ａ，２２ｂが発生する磁束φ５、φ６は、Ｎ極の対向磁極面からグリッド基部２１ａ側に向かい、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃを通過してＳ極の非対向磁極面に入り込む。
次に、本実施形態の動作について、図１３から図１５を参照して説明する。
上記構成の回路遮断器１０に短絡電流、又は過負荷電流の過電流が流れると、可動接触子１８の開極移動により固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間にアークが発生する。

図１４に示すように、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２８が負極性電流である場合、この負極性電流と一方の永久磁石２２ｂが発生する磁束φ６とにより、図１３及び図１４に示す第５のローレンツ力Ｆ５が発生する。この第５のローレンツ力Ｆ５が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２８が、グリッド２１の一方のグリッド脚部２１ｃ側に移動する。

そして、グリッド２１の一方のグリッド脚部２１ｃ側に移動したアーク２８は、グリッド脚部２１ｃのグリッド基部２１ａに寄った位置の一方のスリット２１ｅに近づく。
一方のスリット２１ｅに近づいたアーク２８には、図１５に示すように、アーク２８自身の電流により磁束φ７が発生し、この磁束φ７は、スリット２１ｅが形成されている方向（グリッド脚部２１ｃの外側）の密度が粗となるように偏りを持って発生している。

この磁束φ７により、図１５に示す第６のローレンツ力Ｆ６が発生する。この第６のローレンツ力Ｆ６が発生することで、アーク２８は、さらに一方のグリッド脚部２１ｃ側に引き寄せられる。
また、図示しないが、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアークの電流が、固定接点１７ａから可動接点１８ａに向かって流れる正極性電流である場合には、この正極性電流と、他方の永久磁石２２ａが発生する磁束φ５とにより、第５のローレンツ力Ｆ５に対して逆向きのローレンツ力が発生する。このローレンツ力が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアークが、グリッド２１の他方のグリッド脚部２１ｂへ移動する。

そして、グリッド２１の他方のグリッド脚部２１ｂ側に移動したアーク２８は、グリッド脚部２１ｃのグリッド基部２１ａに寄った位置の他方のスリット２１ｄに近づく。
他方のスリット２１ｄに近づいたアークには自身の電流により磁束が発生する。この磁束は、他方のスリット２１ｄが形成されている方向（グリッド脚部２１ｂの外側）の密度が粗となるように偏りを持って発生する。そして。前述した磁束により、発生したアーク２８を他方のグリッド脚部２１ｂ側に引き寄せるローレンツ力が発生する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の回路遮断器１０は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂが、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、互いの対向磁極面を同極性として対向配置されているので、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２８が、通電電流が小さい領域（例えば１００Ａ以下）であっても、通電電流の極性（正極性電流、負極性電流）に関係なく、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの間で発生するローレンツ力（第５のローレンツ力Ｆ５）によりグリッド２１のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃに向って移動し、アーク駆動力が高められる。

同時に、本実施形態は、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、グリッド基部２１ａに寄った位置で互いに対向する一対のスリット２１ｄ，２１ｅが形成されており、一対のスリット２１ｄ，２１ｅに近づいたアーク２８は、自身の電流で偏りを持った磁束が発生し、この磁束により、一対のスリット２１ｄ，２１ｅ側にアーク２８を引き寄せる第６のローレンツ力Ｆ６が発生する。

このように、本実施形態は、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂの間で発生する第５のローレンツ力Ｆ５と、一対のスリット２１ｄ，２１ｅに近づいたアーク２８が、自身の電流で作る磁束によって発生する第６のローレンツ力Ｆ６とにより、アーク２８の駆動力が高められるので、アーク２８はグリッド脚部２１ｂ，２１ｃで分断・冷却され、アーク電圧が所定の値まで高められ、電流が急速に限流されて遮断に至る。

このように、本実施形態の回路遮断器１０は、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に一対の永久磁石２２ａ，２２ｂを配置し、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、グリッド基部２１ａに寄った位置で互いに対向する一対のスリット２１ｄ，２１ｅを形成するだけで、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なくアーク２８の駆動力を高めることができるので、接触子部を多段に直列接続することで対応する従来の回路遮断器と比較して、小型化を図ることができる。
なお、本実施形態も、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、互いの対向磁極面をＮ極として同極性としたが、互いの対向磁極面をＳ極としてもよい。

（第４実施形態）
次に、図１６から図１９に示すものは、本発明に係る第４実施形態の回路遮断器を示すものである。
図１６に示すように、本実施形態の消弧装置１４は、互いに平行に配置された一対の側面支持板２０ａ，２０ｂと、グリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在し、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃを同一方向に向けて一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの間に層状に固定した磁性材料からなる複数のグリッド２１と、複数のグリッド２１の一対の側面支持板２０ａ，２０ｂの内側に固定され、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に互いの対向磁極面を同極性として対向配置された一対の永久磁石２２ａ，２２ｂと、を備えた装置である。

複数のグリッド２１は、図１８に示すように、一方のグリッド脚部２１ｂの内側のグリッド基部２１ａに寄った位置にスリット長が長い長尺スリット２１ｆを設け、且つ他方のグリッド脚部２１ｃの内側のグリッド基部２１ａに寄った位置にスリット長が長い長尺スリット２１ｈを設けたグリッド２１と、一方のグリッド脚部２１ｂの内側のグリッド基部２１ａに寄った位置にスリット長が短い短尺スリット２１ｇを設け、且つ他方のグリッド脚部２１ｃの内側のグリッド基部２１ａに寄った位置にスリット長が短い短尺スリット２１ｉを設けたグリッド２１の二種類のグリッドである。

そして、図１８に示すように、長尺スリット２１ｆ，２１ｈを有するグリッド２１と、短尺スリット２１ｇ，２１ｉを有するグリッド２１とが交互に層状に配置されている。
また、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、図１６に示すように、互いの対向磁極面をＮ極として同極性とし、互いの非対向磁極面をＳ極とし、対向磁極面同士が可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むように配置され、非対向磁極面がそれぞれ複数のグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に密着して固定されている。

一対の永久磁石２２ａ，２２ｂが発生する磁束φ７、φ８は、Ｎ極の対向磁極面からグリッド基部２１ａ側に向かい、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃを通過してＳ極の非対向磁極面に入り込む。
次に、本実施形態の動作について、図１７から図１９を参照して説明する。
上記構成の回路遮断器１０に短絡電流、又は過負荷電流の過電流が流れると、可動接触子１８の開極移動により固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間にアーク２９が発生する。

図１８に示すように、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２９が負極性電流である場合、この負極性電流と一方の永久磁石２２ｂが発生する磁束φ８とにより、図１７及び図１８に示す第７のローレンツ力Ｆ７が発生する。この第７のローレンツ力Ｆ７が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアーク２９が、グリッド２１の他方のグリッド脚部２１ｃ側に移動する。

そして、グリッド２１の他方のグリッド脚部２１ｃ側に移動したアーク２９は、グリッド脚部２１ｃのグリッド基部２１ａに寄った位置のスリット２１ｈ、２１ｉに近づく。
スリット２１ｈ、２１ｉに近づいたアーク２９には、図１９に示すように、アーク２９自身の電流により磁束φ９が発生し、この磁束φ９は、スリット２１ｈ、２１ｉが形成されている方向（グリッド脚部２１ｃの外側）の密度が粗となるように偏りを持って発生している。

この磁束φ９により、図１９に示す第８のローレンツ力Ｆ８が発生する。この第８のローレンツ力Ｆ８が発生することで、アーク２９は、さらに他方のグリッド脚部２１ｃ側に引き寄せられる。さらに、複数のグリッド２１の長尺スリット２１ｈ及び短尺スリット２１ｉが、交互にアーク２９の全長に渡って対向するので、図１８に示すようにアーク２９が伸長していく。

また、図示しないが、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアークの電流が、固定接点１７ａから可動接点１８ａに向かって流れる正極性電流である場合には、この正極性電流と、他方の永久磁石２２ａが発生する磁束φ７とにより、第７のローレンツ力Ｆ７に対して逆向きのローレンツ力が発生する。このローレンツ力が発生することで、固定接点１７ａ及び可動接点１８ａの間に発生したアークが、グリッド２１の一方の他方のグリッド脚部２１ｂへ移動する。

そして、他方のグリッド脚部２１ｂ側に移動したアークは、グリッド脚部２１ｂのグリッド基部２１ａに寄った位置のスリット２１ｆ、２１ｇに近づく。
スリット２１ｆ、２１ｇに近づいたアークには自身の電流により磁束が発生する。この磁束は、スリット２１ｆ、２１ｇが形成されている方向（グリッド脚部２１ｂの外側）の密度が粗となるように偏りを持って発生する。そして。前述した磁束により、発生したアークを他方のグリッド脚部２１ｃ側に引き寄せるローレンツ力が発生する。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
通常の回路遮断器は、通電電流が小さい領域（例えば１００Ａ以下）では、グリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃに向かう駆動力が弱く、グリッド２１による分断が不十分となり、所定のアーク電圧が得られず、遮断時間の増大を招くおそれがある。
これに対して、本実施形態本の回路遮断器１０は、複数のグリッド２１を構成する複数のグリッド脚部２１ｂの内側に、長尺スリット２１ｆと短尺スリット２１ｇとが隣接して形成されており、複数のグリッド脚部２１ｃの内側に、長尺スリット２１ｈと短尺スリット２１ｉとが隣接して形成されていることから、アーク２９を伸長させることができる。アーク電圧はアーク長に比例するので、高いアーク電圧を得ることができ、高い限流効果、それによる素早い遮断が可能となる。

また、通電電流が小さい場合に、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃに設けたスリット近くにアークが停滞することで発生する分断不十分は、グリッドの積層間隔が狭い場合にも起こりやすくなる。そのため、積層間隔を広げることによりアークの停滞を解消する方法もあるが、その分、所定の寸法内に配置できるグリッドの枚数は限られ、高密度にグリッドを配置することができず、アーク電圧を所定の値まで高められない場合がある。

これに対して、本実施形態は、短尺スリット２１ｉ（或いはスリット２１ｇ）でアーク２９の分断が開始し、短尺スリット２１ｉの積層間隔（図１８の符号Ｄ１）が大きく設定されているので、アーク２９は滞留せず確実な分断を可能とすることができる。
そして、本実施形態の回路遮断器１０も、可動接点１８ａの開閉移動軌跡を挟み込むようにグリッド２１の一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に一対の永久磁石２２ａ，２２ｂを配置し、一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃの内側に、グリッド基部２１ａに寄った位置で互いに対向するスリット２１ｆ，２１ｇ及びスリット２１ｈ，２１ｉを形成するだけで、通電電流が小さい領域であっても、通電電流の極性に関係なくアーク２８の駆動力を高めることができるので、接触子部を多段に直列接続することで対応する従来の回路遮断器と比較して、小型化を図ることができる。

なお、本実施形態も、一対の永久磁石２２ａ，２２ｂは、互いの対向磁極面をＮ極として同極性としたが、互いの対向磁極面をＳ極としてもよい。
また、上述した第１〜第４実施形態の回路遮断器を構成するグリッド２１は、一端側にＵ字形状の切欠き溝を設けることでグリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在する部材であるが、一端側にＶ字形状の切欠き溝を設けることで、グリッド基部２１ａから平行に一対のグリッド脚部２１ｂ，２１ｃが延在する部材として形成してもよい。

１０…回路遮断器、１１…ケース、１２…カバー、１３…接触子部、１４…消弧装置、１５…過電流引外し装置、１６…操作ハンドル、１７…固定接触子、１７ａ…固定接点、１８…可動接触子、１８ａ…可動接点、１９…接触子ホルダー、２０ａ，２０ｂ…側面支持板、２１…グリッド、２１ａ…グリッド基部、２１ｂ，２１ｃ…グリッド脚部、２１ｄ，２１ｅ…スリット、２１ｆ…長尺スリット、２１ｇ…短尺スリット、２１ｈ…長尺スリット、２１ｉ…短尺スリット、２２ａ，２２ｂ…永久磁石、２３…アークランナ、２５，２７，２８，２９…アーク、２６…第３の永久磁石、Ｆ１…第１のローレンツ力、Ｆ２…第２のローレンツ力、Ｆ３…第３のローレンツ力、Ｆ４…第４のローレンツ力、Ｆ５…第５のローレンツ力、Ｆ６…第６のローレンツ力、Ｆ７…第７のローレンツ力、Ｆ８…第８のローレンツ力、φ１，φ２，φ３，φ４，φ５，φ６，φ７，φ８，φ９…磁束

Claims (7)

1. 固定接点を設けた固定接触子と、前記固定接点に接触する可動接点を設けた可動接触子と、一端側にＵ字形状又はＶ字形状の切り欠き溝を形成することでグリッド基部から平行に一対のグリッド脚部が延在する磁性体で形成した複数のグリッドを層状に設けた消弧装置と、を備え、前記複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の間に前記可動接点の開閉移動経路を設けた回路遮断器において、
   前記可動接点の開閉移動経路を挟むように一対の永久磁石を配置し、これら一対の永久磁石の対向する対向磁極面を同極性としたことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記グリッドを構成する一対のグリッド脚部の互いに対向する内側に、一対のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
3. 所定の前記グリッドの前記一対のグリッド脚部に形成した前記一対のスリットを、スリット長が長い長尺スリットとし、前記所定のグリッドに層状に隣接して設けられた他の前記グリッドの前記一対のグリッド脚部に形成した前記一対のスリットを、前記長尺スリットよりスリット長が短い短尺スリットとしたことを特徴とする請求項２記載の回路遮断器。
4. 前記一対の永久磁石の非対向磁極面を、前記複数対のグリッド脚部の内側に当接させたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の回路遮断器。
5. 固定接点を設けた固定接触子と、前記固定接点に接触する可動接点を設けた可動接触子と、一端側にＵ字形状又はＶ字形状の切り欠き溝を形成することでグリッド基部から平行に一対のグリッド脚部が延在する非磁性体で形成した複数のグリッドを層状に設けた消弧装置と、を備え、前記複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の間に前記可動接点の開閉移動経路を設けた回路遮断器において、
   前記可動接点の開閉移動経路を挟むように一対の永久磁石を配置し、これら一対の永久磁石の対向する対向磁極面を同極性とし、
   前記複数のグリッドの前記グリッド基部に向かう前記可動接触子の延長方向であって、前記可動接点に対向しない前記グリッド基部の背面側に、前記一対の永久磁石の前記対向磁極面に対して磁極面が垂直に延在する第３の永久磁石を配置したことを特徴とする回路遮断器。
6. 前記第３の永久磁石の前記磁極面は、前記一対の永久磁石の前記対向磁極面に対して異極性であることを特徴とする請求項５記載の回路遮断器。
7. 前記一対の永久磁石を、複数のグリッドの複数対のグリッド脚部の内側に配置したことを特徴とする請求項５又は６記載の回路遮断器。

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