JP2015149297A - 開閉器の細隙消弧装置 - Google Patents

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大介 志賀
秋山 知一
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馬場 昭
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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部を有する消弧室と、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ために前記消弧部に取り付けられたアーク誘導板とを備えた開閉器の細隙消弧装置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おり、消弧の回数が重なると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、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が残されるように構成されている。
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。
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部を有する消弧室と、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ために前記消弧部に取り付けられたアーク誘導板とを備えた開閉器の細隙消弧装置において、
    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おり、
    消弧の回数が重なると前記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、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が残されるように構成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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