JP2020013791A - 配線用遮断器のアーク消弧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アーク消弧性能が向上した配線用遮断器のアーク消弧装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置は、ベースアセンブリケース１１の一部に固定設置される固定接触子１５、１６と、固定接触子１５、１６に接離する可動接触子３２、３３と、可動接触子３２、３３が固定接触子１５、１６から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部４０とを含み、アーク消弧部４０は、ベースアセンブリケース１１に設置される一対の側板４１と、一対の側板４１間に所定の間隔で設置される複数のグリッド４５、５０とを含み、グリッド４５、５０は、アークが発生する第１側面に第１切欠部４８が形成される第１グリッド４５と、アークが発生する第２側面に第１切欠部４８の深さとは異なる深さを有する第２切欠部５３が形成される第２グリッド５０とを含む。【選択図】図４

Description

本発明は、配線用遮断器に関し、より詳細には配線用遮断器のアーク消弧装置に関する。

一般に、配線用遮断器（MCCB: Molded Case Circuit Breaker）は、電気的に過負荷状態や短絡事故時に自動で回路を遮断して回路及び負荷を保護する電気機器である。

配線用遮断器は、電源又は負荷に接続される端子部、固定接触子及びそれに接離して回路を接離する可動接触子を含む接点部、可動接触子を動作させて回路の開閉に必要な動力を供給する開閉機構、回路に流れる過電流又は短絡電流を検知して開閉機構のトリップ動作を誘導するトリップ部、異常電流遮断時に発生するアークを消弧するための消弧部などから構成される。

図１４は従来技術による配線用遮断器の内部構造図である。従来技術による配線用遮断器は、絶縁物で形成されるケース９の内部に電源側から負荷側への回路を接続又は遮断するために設けられる接点部を構成する固定接触子１及び可動接触子２、可動接触子２を回動させる動力を供給するために設けられる開閉機構４、事故電流遮断時に発生するアークを消弧するために設けられる消弧部３、異常電流を検出して開閉機構４をトリップさせるために設けられるトリップ部５などを含む。同図において、符号８はベースアセンブリのケースである。

回路に事故電流が流れると、トリップ動作が行われ、固定接触子１から可動接触子２が分離されて電流が遮断される際に接点部にアークが発生する。このとき、アークの大きさ（強さ）は電流の大きさに比例する。アークとは大気中の気体が電圧により瞬間的にプラズマ状態となることをいい、アークの中心部では温度が８，０００〜１２，０００℃に達して爆発的な膨張圧力を有する。つまり、接点部を溶融、消耗させて周辺部品を劣化、破壊させる特徴を有するので、アークが持続するか否かは遮断器の性能及び耐久性に大きな影響を及ぼす。よって、アークは消弧部３内で迅速に遮断され、消弧されて排出されなければならない。

このように、配線用遮断器において、事故電流発生時にアークを処理する作業は、事故電流を遮断して製品と負荷及び線路を保護する上で主要な目標となり、遮断器の性能に直接的な影響を及ぼす。

図１５及び図１６は図１４のベースアセンブリの内部構造図であり、それぞれ通電状態、遮断状態を示す。配線用遮断器のベースアセンブリは、絶縁物で射出成形されるベースアセンブリケース８と、ベースアセンブリケース８に設けられる接点部（１、２）及び消弧部３とを含む。

可動接触子２は、開閉機構４の力を受けて回動するシャフト６に結合されて回動する。固定接触子１の固定接点と可動接触子２の可動接点が当接する接点部は、消弧部３の側板の内部に配置される。

事故電流遮断時のベースアセンブリの動作は次の通りである。

事故電流が発生すると、トリップ部５の作用により開閉機構４が動作し、それによりシャフトアセンブリ６が時計方向に回動する。このとき、接点部ではアークが発生し、アークは消弧部３内のグリッド７に移動しながら分割冷却されて消弧される。アークはグリッド７に沿って移動するにつれてアーク電圧が高くなり、ついには消滅する。

ここで、グリッド７の数が多いほどアークの消弧に有利である。

しかし、製品の大きさの制限によりグリッド７を多く設置することはできない。よって、他の対策が必要である。

また、上部のグリッド７以外は、グリッド７の傾斜角が排気口８ａに直接対向しないようになっているので、グリッド７間を通過したアークガスのほとんどは、図１６に示すようにベースアセンブリケース８の側壁にぶつかって戻ってくるため、排気口８ａから円滑に排出されない。ベースアセンブリケース８がコンパクトに形成された場合、このような排出不良現象がより顕著になり、ベースアセンブリケース８の内部に粉塵が残ったり圧力が増大する。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、アーク消弧性能が向上した配線用遮断器のアーク消弧装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、アーク放出性能が向上した配線用遮断器のアーク消弧装置を提供することにある。

本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置は、ベースアセンブリケースの一部に固定設置される固定接触子と、前記固定接触子に接離する可動接触子と、前記可動接触子が前記固定接触子から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部とを含み、前記アーク消弧部は、前記ベースアセンブリケースに設置される一対の側板と、前記一対の側板間に所定の間隔で設置される複数のグリッドとを含み、前記グリッドは、アークが発生する第１側面に第１切欠部が形成される第１グリッドと、アークが発生する第２側面に前記第１切欠部の深さとは異なる深さを有する第２切欠部が形成される第２グリッドとを含む。

ここで、前記側板には、嵌合孔が複数形成され、前記グリッドには、前記嵌合孔にそれぞれ結合される嵌合突起が複数形成されるようにしてもよい。

また、前記側板には、前記第１グリッドと前記第２グリッドとが交互に設置されるようにしてもよい。

さらに、前記第１切欠部の深さ（高さ）は、前記第１側面から最も遠い位置に配置された前記嵌合突起の位置より浅く（低く）形成され、前記第２切欠部の深さ（高さ）は、前記第２側面から最も遠い位置に配置された前記嵌合突起の位置より浅く（低く）形成されるようにしてもよい。

さらに、前記第１切欠部の深さと前記第２切欠部の深さの差は、前記第１切欠部と前記第２切欠部のうち深さの浅い切欠部の深さより小さく形成されるようにしてもよい。

さらに、前記第１グリッド及び前記第２グリッドは、左右対称に形成されるようにしてもよい。

さらに、前記第１切欠部の第１中央部及び前記第２切欠部の第２中央部は、それぞれ前記第１グリッド及び前記第２グリッドの左右中心線上に配置されるようにしてもよい。

本発明の他の態様による配線用遮断器のアーク消弧装置は、ベースアセンブリケースの一部に固定設置される固定接触子と、前記固定接触子に接離する可動接触子と、前記可動接触子が前記固定接触子から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部とを含み、前記アーク消弧部は、前記ベースアセンブリケースに設置される一対の側板と、前記一対の側板間に所定の間隔で設置される複数のグリッドとを含み、前記グリッドは、前記ベースアセンブリケースの底面に対して所定の第１傾斜角を有するように設置される平板と、前記平板の背面から所定の第２傾斜角を有するように延びる背板とを含み、前記第２傾斜角の方が前記第１傾斜角より大きい。

ここで、前記平板の前端部両側には、長手方向に脚部が突設されるようにしてもよい。

また、前記アーク消弧部は、前記脚部が挿入される側面キャップをさらに含むようにしてもよい。

さらに、前記背板の両側には、切欠面が形成されるようにしてもよい。

さらに、前記複数のグリッドは、上方に配置されたグリッドの背板より下方に配置されたグリッドの背板の方が長く形成されるようにしてもよい。

さらに、前記複数のグリッドは、上方に配置されたグリッドの背板の傾斜角より下方に配置されたグリッドの背板の傾斜角の方が大きく形成されるようにしてもよい。

本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置によれば、切欠部の深さが異なる第１グリッドと第２グリッドとが交互に設置されるので、アーク伸長能力が向上する。よって、アーク消弧性能が向上する。

本発明の他の態様による配線用遮断器のアーク消弧装置によれば、グリッドに背板が傾斜して形成されて排気口を向いているので、アーク放出性能が向上する。よって、アーク消弧性能が向上する。

ここで、上方に配置されたグリッドの背板より下方に配置されたグリッドの背板の方が長く形成されるので、グリッドを通過したアークガスの運動方向の上方への転換が容易になる。

また、上方に配置されたグリッドの背板の傾斜角より下方に配置されたグリッドの背板の傾斜角の方が大きく形成されるので、アークガスは排気口に向かって集中する。

よって、各グリッドの間隔を狭く設定して同一空間内にグリッドをより多く設置することができる。

本発明の一態様による配線用遮断器の内部構造図である。 図１のベースアセンブリの内部構造図であり、通電状態（閉路状態）を示す。 図１のベースアセンブリの内部構造図であり、遮断状態（開放状態）を示す。 図２のアーク消弧部の斜視図である。 図４のグリッドの斜視図である。 図４のグリッドの斜視図である。 図４の第１グリッド及び第２グリッドの平面図である。 本発明の他の態様による配線用遮断器の内部構造図である。 図８のベースアセンブリの正面図である。 図９のアーク消弧部の分解斜視図である。 図９のアーク消弧部の部分詳細図である。 図９のベースアセンブリの作用図であり、通電状態（閉路状態）を示す。 図９のベースアセンブリの作用図であり、遮断状態（開放状態）を示す。 従来技術による配線用遮断器の内部構造図である。 図１４のベースアセンブリの内部構造図であり、通電状態（閉路状態）を示す。 図１４のベースアセンブリの内部構造図であり、遮断状態（開放状態）を示す。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態による配線用遮断器のアーク消弧装置について説明するが、これは本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明の技術的思想や範囲を限定するものではない。

まず、図１〜図７を参照して、本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置について説明する。

図１は本発明の一態様による配線用遮断器の内部構造図であり、図２及び図３は図１のベースアセンブリの内部構造図であり、それぞれ通電状態（閉路状態）、遮断状態（開放状態）を示す。

本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置は、ベースアセンブリケース（単に、ベースともいう）１１の一部に固定設置される固定接触子１５、１６と、固定接触子１５、１６に接離する可動接触子３２、３３と、可動接触子３２、３３が固定接触子１５、１６から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部（アーク消弧装置、アークチャンバ、アークシュート）４０とを含み、アーク消弧部４０は、ベースアセンブリケース１１に設置される一対の側板４１と、一対の側板４１間に所定の間隔で設置される複数のグリッド４５、５０とを含み、グリッド４５、５０は、アークが発生する側面に第１切欠部４８が形成される第１グリッド４５と、アークが発生する側面に第１切欠部４８の深さとは異なる深さを有する第２切欠部５３が形成される第２グリッド５０とを含む。

ケース１０は、配線用遮断器の構成要素を収容して支持する。ケース１０は、略箱状に形成される。ケース１０の上面からはハンドル１３が露出する。ハンドル１３は、ユーザの手動の操作力により開閉機構１２を動作させる。

ケース１０の前面には電源に接続される端子部１８が設けられ、ケース１０の背面には負荷に接続される端子部１９が設けられる。端子部１８、１９は、各相毎に（又は各極毎に）設けられる。例えば、３相４極配線用遮断器の場合は、電源側及び負荷側に各４つの端子部が設けられる。

固定接触子１５、１６は、ケース１０の内部に固定設置される。固定接触子１５は端子部１８に接続され、固定接触子１６は端子部１９に接続される。双接点タイプの配線用遮断器（double circuit breaker）の場合、固定接触子１５は電源側に設けられ、固定接触子１６は負荷側に設けられる。すなわち、電源側固定接触子１５と負荷側固定接触子１６とが備えられる。ここで、電源側固定接触子１５は、電源側端子部１８に直接連結されてもよく、一体に形成されてもよい。負荷側固定接触子１６は、トリップ機構２０（とりわけ、ヒータ２１）を介して負荷側端子部１９に連結されてもよい。

接点部（固定接触子及び可動接触子）の近くには、遮断時に発生するアークを消弧するためにアーク消弧部４０が設けられる。双接点タイプの配線用遮断器の場合、アーク消弧部４０は電源側及び負荷側にそれぞれ設けられる。アーク消弧部４０は、一対の側板４１と、側板４１に所定の間隔で結合される複数のグリッド４５、５０とを含む。

ケース１０の一部には、回路に流れる異常電流を検出して開閉機構１２をトリップさせるためのトリップ部２０が設けられる。トリップ部２０は、通常負荷側に設けられる。トリップ部２０は、負荷側端子部１９に連結されるヒータ２１と、ヒータ２１に結合され、熱を検知して熱量に応じて湾曲するバイメタル２２と、ヒータ２１の周辺に設置されるマグネット２３及びアーマチュア２４と、バイメタル２２又はアーマチュア２４の接触により回動するように設置されるクロスバー２５と、クロスバー２５の回動により拘束又は解除されて開閉機構１２のネイル（図示せず）を拘束又は解除するシュータ２６とを含んでもよい。通常、小電流の遅延遮断時には、ヒータ２１に発生する熱によりバイメタル２２が湾曲してクロスバー２５を回動させることにより開閉機構１２が動作し、大電流の瞬時遮断時には、マグネット２３に励磁される磁力によりアーマチュア２４が吸引されてクロスバー２５を回動させることにより開閉機構１２が動作する。

ユーザの操作力はハンドル１３により開閉機構１２に伝達される。開閉機構１２の動力を各相に伝達するために、開閉機構１２には一対の回動ピン１４が設置される。回動ピン１４は、全ての相にわたる長さに形成され、シャフトアセンブリ（又は可動子アセンブリ）３０に設置される。

ベースアセンブリケース１１は、射出成形物からなるようにしてもよい。ベースアセンブリケース１１は、略箱状に形成される。ベースアセンブリケース１１には、接点部（１５、１６、３２、３３）とアーク消弧部４０が設けられる。ベースアセンブリケース１１の上部に開閉機構１２が設けられてもよい。

シャフトアセンブリ３０は、シャフト本体３１と可動接触子３２、３３とを含む。

シャフト本体３１は円柱状に形成される。シャフト本体３１の平坦な両側面（円板面）から軸３５が突設される。シャフト本体３１には、軸３５の方向と平行に貫通して回動ピン１４を挿入できる一対のピン孔３６が形成される。

回動ピン１４は、シャフトアセンブリ３０に貫挿される。シャフトアセンブリ３０は、回動ピン１４により開閉機構１２の開閉動力を受けて回動する。シャフト本体３１が回動することにより、可動接触子３２、３３が回動して固定接触子１５、１６に接離する。

可動接触子３２、３３は、シャフト本体３１に回動可能に設置される。可動接触子３２、３３は、シャフト本体３１と共に又は独立して反時計方向又は時計方向に回動して固定接触子１５、１６に接離することにより、線路を通電又は遮断する。

可動接触子３２、３３の両端部には、固定接触子１５の固定接点１５ａに接触する可動接点３２ａ、及び固定接触子１６の固定接点１６ａに接触する可動接点３３ａがそれぞれ備えられる。可動接点３２ａ、３３ａは、クロム−銅（Ｃｒ−Ｃｕ）合金など、導電性及び耐久性に優れた材質で製作される。

可動接触子３２、３３は、一般的な小電流又は大電流遮断時にはシャフト本体３１と共に回動するが、限流遮断時には急激な電磁反発力により独立して回動する。この場合、可動接触子３２、３３は、シャフト本体３１のシャフトピン３４に接して回動が止まる。

アーク消弧部４０は、固定接触子１５、１６の固定接点１５ａ、１６ａと可動接触子３２、３３の可動接点３２ａ、３３ａの周辺に設けられる。

アーク消弧部４０は、対称に対向する一対の側板４１と、鉄板で形成されて側板４１に所定の間隔で並んで挿入される複数のグリッド４５、５０とを含む。アーク消弧部４０は、側板４１とグリッド４５、５０に囲まれてアークを消弧する内部空間を形成する。

回路が正常状態にある場合、固定接触子１５、１６の固定接点１５ａ、１６ａと可動接触子３２、３３の可動接点３２ａ、３３ａとが接続されて電流が流れる。回路に事故電流が発生すると、開閉機構１２により可動接触子３２、３３が回動して可動接点３２ａ、３３ａが固定接点１５ａ、１６ａから分離されて電流が遮断される。このとき、可動接点３２ａ、３３ａと固定接点１５ａ、１６ａ間でアークが発生する。このアークは各グリッド４５、５０間に入って短いアークに分割され、アーク電圧が上昇する。そして、アーク電圧はアーク消弧部４０内に存在するＳＦ６などのアーク消弧用ガスによりさらに上昇する。よって、アークは自由電子の放出が抑制されて消滅する。

側板４１は、対称となる一対で備えられる。側板４１は、絶縁材質からなることが好ましい。すなわち、遮断時に発生するアークは側板４１で反射してグリッド４５、５０間に集まる。

側板４１には、グリッド４５、５０が結合される第１嵌合孔４２及び第２嵌合孔４３が複数形成される。第１嵌合孔４２及び第２嵌合孔４３は、異なる大きさを有するように形成されてもよい。

側板４１の背面にはマグネット５５が備えられてもよい。マグネット５５は、接点部（１５、１６、３２、３３）が位置する部分に備えられ、接点時に発生するアークをグリッド４５、５０のある方向へ誘導する磁力を発生する。

グリッド４５、５０は、アークを吸引して消弧するためのものである。ここで、グリッド４５、５０は、複数設けられ、一対の側板４１に設置される。

グリッド４５、５０は、第１グリッド４５と第２グリッド５０とから構成される。

第１グリッド４５は平板からなる。第１グリッド４５は、アークの吸引を有利にするために、鉄材で形成される。第１グリッド４５の両側面には、側板４１への設置のための第１嵌合突起４６、４７が突設される。第１グリッド４５の第１嵌合突起４６、４７が側板４１の第１及び第２嵌合孔４２、４３に嵌合される。このとき、安定した結合のためにコーキング作業を行ってもよい。

第１グリッド４５は、前部（アークが発生する側面、接点部に隣接する側面、第１側面）の中央部が切り欠かれて第１切欠部４８が形成される。第１切欠部４８は、接点部が動作し、アークが吸引されて分割される空間を提供するために設けられる。第１切欠部４８は、Ｖ字状凹部、Ｕ字状凹部などからなるようにしてもよい。第１切欠部４８が設けられることにより、アークの吸引及び分割による消弧性能が向上する。第１切欠部４８の最も深い部分を第１中央部４９という。第１グリッド４５が左右対称に形成された場合、第１中央部４９は左右の中心線上に位置する。

第１切欠部４８は、前記第１側面から遠い位置に配置された第１嵌合突起４６の位置より深く形成されることはない。すなわち、図７に示すように、第１側面を下にした平面図上で第１中央部４９の高さは第１嵌合突起４６の上端部の高さより低い。第１切欠部４８の深さが深すぎる場合、第１グリッド４５の強度が弱くなり、よって、第１中央部４９部分が破れたり曲がりやすくなる。

第２グリッド５０は、平板からなる。第２グリッド５０は、アークの吸引を有利にするために、鉄材で形成される。第２グリッド５０の両側面には、側板４１への設置のための第２嵌合突起５１、５２が突設される。第２グリッド５０の第２嵌合突起５１、５２が側板４１の第１及び第２嵌合孔４２、４３に嵌合される。このとき、安定した結合のためにコーキング作業を行ってもよい。

第２グリッド５０は、前部（アークが発生する側面、接点部に隣接する側面、第２側面）の中央部が切り欠かれて第２切欠部５３が形成される。第２切欠部５３は、接点部が動作し、アークが吸引されて分割される空間を提供するために設けられる。第２切欠部５３は、Ｖ字状凹部、Ｕ字状凹部などからなるようにしてもよい。第２切欠部５３が設けられることにより、アークの吸引及び分割による消弧性能が向上する。第２切欠部５３の最も深い部分を第２中央部５４という。第２グリッド５０が左右対称に形成された場合、第２中央部５４は左右の中心線上に位置する。

第２切欠部５３は、前記第２側面から遠い位置に配置された第２嵌合突起５１の位置より深く形成されることはない。すなわち、図７に示すように、第２側面を下にした平面図上で第２中央部５４の高さは第２嵌合突起５１の上端部の高さより低い。第２切欠部５３の深さが深すぎる場合、第２グリッド５０の強度が弱くなり、よって、第２中央部５４部分が破れたり曲がりやすくなる。

第２切欠部５３の深さは第１切欠部４８の深さより浅い。ここで、第１中央部４９の深さ（高さ）をＤ１、第２中央部５４の深さ（高さ）をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２である。また、第１中央部４９の深さＤ１が第２中央部５４の深さＤ２の２倍より大きくなることはない。すなわち、第１中央部４９の深さＤ１と第２中央部５４の深さＤ２の差Ｄ３は、第１中央部４９の深さＤ１の１／２より小さい値に設定される。これは、第２中央部５４の深さＤ２が浅すぎないようにするためである。第２中央部５４の深さＤ２が浅すぎる場合、第２グリッド５０のアーク消弧能力が減少する。

第１グリッド４５及び第２グリッド５０は、それぞれ複数備えられ、側板４１に所定の間隔をおいて多層に設置されてもよい。ここで、第１グリッド４５と第２グリッド５０とは、交互に設置されることが好ましい。すなわち、最上端から第１グリッド４５、第２グリッド５０、第１グリッド４５、第２グリッド５０…の順に設置されることが好ましい。こうすることにより、アークは第２中央部５４から第１中央部４９の方にさらに伸長する。よって、アーク伸長及び消弧性能が向上する。

第１グリッド４５と第２グリッド５０間にはアークが通過できる通路が設けられる。第１グリッド４５及び第２グリッド５０が積層設置される間隔は、アークの分割及び吸引力を考慮して適宜設定される。本態様においては、アーク消弧部４０のアーク伸長能力が向上するので、グリッド４５、５０の間隔を従来技術より相対的に狭くすることができる。よって、グリッド４５、５０をより多く設置することができる。

グリッド４５、５０の後方には排気板６０が設けられる。排気板６０は、アークガスの放出と外部異物の侵入防止のために設けられる。排気板６０には複数の通気孔が形成される。

本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置によれば、切欠部の深さが異なる第１グリッドと第２グリッドとが交互に設置されるので、アーク伸長能力が向上する。よって、アーク消弧性能が向上する。

次に、図８〜図１３を参照して、本発明の他の態様による配線用遮断器のアーク消弧装置について説明する。

図８は本発明の他の態様による配線用遮断器の内部構造図であり、図９は図８のベースアセンブリの正面図であり、図１０は図９のアーク消弧部の分解斜視図であり、図１１は図９のアーク消弧部の部分詳細図である。

本発明の他の態様による配線用遮断器のアーク消弧装置は、ベースアセンブリケース（単に、ベースともいう）１１１の一部に固定設置される固定接触子１１５、１１６と、固定接触子１１５、１１６に接離する可動接触子１３２、１３３と、可動接触子１３２、１３３が固定接触子１１５、１１６から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部１４０とを含み、アーク消弧部１４０は、ベースアセンブリケース１１１に設置される一対の側板１４１と、一対の側板１４１間に所定の間隔で設置される複数のグリッド１５０とを含み、グリッド１５０は、ベースアセンブリケース１１１の底面に対して所定の第１傾斜角を有するように設置される平板１５０ａと、平板１５０ａの背面から所定の第２傾斜角を有するように延びる背板１５０ｂとを含み、前記第２傾斜角の方が前記第１傾斜角より大きい。

ケース１１０は、配線用遮断器の構成要素を収容して支持する。ケース１１０は、略箱状に形成される。ケース１１０の上面からはハンドル１１３が露出する。ハンドル１１３は、ユーザの手動の操作力により開閉機構１１２を動作させる。

ケース１１０の前面には電源に接続される端子部１１８が設けられ、ケース１１０の背面には負荷に接続される端子部１１９が設けられる。端子部１１８、１１９は、各相毎に（又は各極毎に）設けられる。例えば、３相４極配線用遮断器の場合は、電源側及び負荷側に各４つの端子部が設けられる。

固定接触子１１５、１１６は、ケース１１０の内部に固定設置される。固定接触子１１５は端子部１１８に接続され、固定接触子１１６は端子部１１９に接続される。双接点タイプの配線用遮断器の場合、固定接触子１１５は電源側に設けられ、固定接触子１１６は負荷側に設けられる。すなわち、電源側固定接触子１１５と負荷側固定接触子１１６とが備えられる。ここで、電源側固定接触子１１５は、電源側端子部１１８に直接連結されてもよく、一体に形成されてもよい。負荷側固定接触子１１６は、トリップ機構１２０（とりわけ、ヒータ１２１）を介して負荷側端子部１１９に連結されてもよい。

接点部（固定接触子及び可動接触子）の近くには、遮断時に発生するアークを消弧するためにアーク消弧部１４０が設けられる。双接点タイプの配線用遮断器の場合、アーク消弧部１４０は電源側及び負荷側にそれぞれ設けられる。アーク消弧部１４０は、一対の側板１４１と、側板１４１に所定の間隔で結合される複数のグリッド１５０とを含む。

ケース１１０の一部には、回路に流れる異常電流を検出して開閉機構１１２をトリップさせるためのトリップ部１２０が設けられる。トリップ部１２０は、通常負荷側に設けられる。トリップ部１２０は、負荷側端子部１１９に連結されるヒータ１２１と、ヒータ１２１に結合され、熱を検知して熱量に応じて湾曲するバイメタル１２２と、ヒータ１２１の周辺に設置されるマグネット１２３及びアーマチュア１２４と、バイメタル１２２又はアーマチュア１２４の接触により回動するように設置されるクロスバー１２５と、クロスバー１２５の回動により拘束又は解除されて開閉機構１１２のネイル（図示せず）を拘束又は解除するシュータ１２６とを含んでもよい。通常、小電流の遅延遮断時には、ヒータ１２１に発生する熱によりバイメタル１２２が湾曲してクロスバー１２５を回動させることにより開閉機構１１２が動作し、大電流の瞬時遮断時には、マグネット１２３に励磁される磁力によりアーマチュア１２４が吸引されてクロスバー１２５を回動させることにより開閉機構１１２が動作する。

ユーザの操作力はハンドル１１３により開閉機構１１２に伝達される。開閉機構１１２の動力を各相に伝達するために、開閉機構１１２には一対の回動ピン１１４が設置される。回動ピン１１４は、全ての相にわたる長さに形成され、シャフトアセンブリ（又は可動子アセンブリ）１３０に設置される。

ベースアセンブリケース１１１は、射出成形物からなるようにしてもよい。ベースアセンブリケース１１１は、略箱状に形成される。ベースアセンブリケース１１１には、接点部（１１５、１１６、１３２、１３３）とアーク消弧部１４０が設けられる。ベースアセンブリケース１１１の上部に開閉機構１１２が設けられてもよい。

ベースアセンブリケース１１１においてアーク消弧部１４０の後方部には排気口１６０が形成される。排気口１６０は、電源側壁の上端部と負荷側壁の下端部にそれぞれ設けられてもよい。

シャフトアセンブリ１３０は、シャフト本体１３１と可動接触子１３２、１３３とを含む。

シャフト本体１３１は円柱状に形成される。シャフト本体１３１の平坦な両側面（円板面）から軸１３５が突設される。シャフト本体１３１には、軸１３５の方向と平行に貫通して回動ピン１１４を挿入できる一対のピン孔１３６が形成される。

回動ピン１１４は、シャフトアセンブリ１３０に貫挿される。シャフトアセンブリ１３０は、回動ピン１１４により開閉機構１１２の開閉動力を受けて回動する。シャフト本体１３１が回動することにより、可動接触子１３２、１３３が回動して固定接触子１１５、１１６に接離する。

可動接触子１３２、１３３は、シャフト本体１３１に回動可能に設置される。可動接触子１３２、１３３は、シャフト本体１３１と共に又は独立して反時計方向又は時計方向に回動して固定接触子１１５、１１６に接離することにより、線路を通電又は遮断する。

可動接触子１３２、１３３の両端部には、固定接触子１１５の固定接点１１５ａに接触する可動接点１３２ａ、及び固定接触子１１６の固定接点１１６ａに接触する可動接点１３３ａがそれぞれ備えられる。可動接点１３２ａ、１３３ａは、クロム−銅（Ｃｒ−Ｃｕ）合金など、導電性及び耐久性に優れた材質で製作される。

可動接触子１３２、１３３は、一般的な小電流又は大電流遮断時にはシャフト本体１３１と共に回動するが、限流遮断時には急激な電磁反発力により独立して回動する。この場合、可動接触子１３２、１３３は、シャフト本体１３１のシャフトピン１３４に接して回動が止まる。

アーク消弧部１４０は、固定接触子１１５、１１６の固定接点１１５ａ、１１６ａと可動接触子１３２、１３３の可動接点１３２ａ、１３３ａの周辺に設けられる。

アーク消弧部１４０は、対称に対向する一対の側板１４１と、鉄板で形成されて側板１４１に所定の間隔で並んで挿入される複数のグリッド１５０とを含む。本態様において、アーク消弧部１４０は、グリッド１５０の脚部が挿入される側面キャップ１４５をさらに含んでもよい。アーク消弧部１４０は、側板１４１、グリッド１５０及び側面キャップ１４５に囲まれてアークを消弧する内部空間を形成する。

回路が正常状態にある場合、図１２に示すように、固定接触子１１５、１１６の固定接点１１５ａ、１１６ａと可動接触子１３２、１３３の可動接点１３２ａ、１３３ａとが接続されて電流が流れる。回路に事故電流が発生すると、開閉機構１１２によるシャフト本体１３１の回動により又は独立して可動接触子１３２、１３３が回動して可動接点１３２ａ、１３３ａが固定接点１１５ａ、１１６ａから分離されて電流が遮断される（図１３を参照）。このとき、可動接点１３２ａ、１３３ａと固定接点１１５ａ、１１６ａ間でアークが発生する。このアークは各グリッド１５０間に入って短いアークに分割され、アーク電圧が上昇する。そして、アーク電圧はアーク消弧部１４０内に存在するＳＦ６などのアーク消弧用ガスによりさらに上昇する。よって、アークは自由電子の放出が抑制されて消滅する。

側板１４１は、対称となる一対で備えられる。側板１４１は、絶縁材質からなることが好ましい。すなわち、遮断時に発生するアークは側板１４１で反射してグリッド１５０間に集まる。

側板１４１には、グリッド１５０が結合される嵌合溝１４２及び嵌合孔１４３が複数形成される。嵌合溝１４２及び嵌合孔１４３は、それぞれ、上下方向に所定の間隔をおいて並んで形成されてもよい。

側板１４１の内面には、各グリッド１５０間に挟まれる突出板１４４が備えられてもよい。突出板１４４は、それぞれの嵌合溝１４２及び嵌合孔１４３と嵌合溝１４２及び嵌合孔１４３間に形成されることが好ましい。

グリッド１５０は、アークを吸引して消弧するためのものである。ここで、グリッド１５０は、複数設けられ、一対の側板１４１間に設置される。グリッド１５０は平板からなる。グリッド１５０は、アークの吸引を有利にするために、鉄材で形成される。

グリッド１５０は、平板１５０ａと、平板１５０ａの背面から平板１５０ａに対して所定の角度を有するように延設される背板１５０ｂとから構成される。ここで、平板１５０ａは、ベースアセンブリケース１１１の底面に対して所定の第１傾斜角（α）を有するように設置される。一方、背板１５０ｂは、ベースアセンブリケース１１１の底面に対して所定の第２傾斜角（β）を有するように形成される。

ここで、第１傾斜角（α）は小さい鋭角（例えば１５度未満）である。よって、限られたベースアセンブリケース１１１の内部空間にグリッド１５０を相対的に多く配置することができる。

一方、第２傾斜角（β）は第１傾斜角（α）より大きい鋭角（例えば１５〜６０度の範囲）である。よって、グリッド１５０間に吸引されたアークガスはグリッド１５０の背板１５０ｂで排気口１６０の方向に運動方向が転換される。

各グリッド１５０を区分するために、複数のグリッド１５０のうち最上端に設置されたグリッド１５０から第１グリッド１５１、第２グリッド１５２、第３グリッド１５３…という。

グリッド１５０についてより詳細に説明するために、最上端の第１グリッド１５１を例に説明する。最上端の第１グリッド１５１は、第１平板１５１ａと第１背板１５１ｂとから構成される（図１０を参照）。

第１平板１５１ａの両側面には、側板１４１への設置のための嵌合突起１５１ｃ、１５１ｄが離隔して突設される。第１グリッド１５１の嵌合突起１５１ｃが側板１４１の嵌合溝１４２に嵌合され、第１グリッド１５１の嵌合突起１５１ｄが側板１４１の嵌合孔１４３に嵌合される。このとき、安定した結合のためにコーキング作業を行ってもよい。

第１グリッド１５１は、前部（アークが発生する側面、接点部に隣接する側面、第１側面）の中央部が切り欠かれて第１切欠部１５１ｅが形成される。第１切欠部１５１ｅは、接点部（１１５、１１６、１３２、１３３）が動作し、アークが吸引されて分割される空間を提供するために設けられる。第１切欠部１５１ｅは、Ｖ字状凹部、Ｕ字状凹部などからなるようにしてもよい。第１切欠部１５１ｅが設けられることにより、アークの吸引及び分割による消弧性能が向上する。第１切欠部１５１ｅの最も深い部分を第１中央部１５１ｆという。第１グリッド１５０が左右対称に形成された場合、第１中央部１５１ｆは左右の中心線上に位置する。

第１切欠部１５１ｅの第１中央部１５１ｆは、長手方向において嵌合突起１５１ｃと嵌合突起１５１ｄ間に位置することが好ましい。第１グリッド１５１において第１切欠部１５１ｅの深さが深すぎる場合、第１グリッド１５１の強度が弱くなり、よって、第１中央部１５１ｆ部分が破れたり曲がりやすくなる。

第１平板１５１ａの前端部両側には脚部１５１ｇが長手方向に突設される。脚部１５１ｇは側面キャップ１４５に挿入される。脚部１５１ｇが側面キャップ１４５に固定されるので、第１グリッド１５１は側板１４１に結合された状態を安定して維持する。

第１背板１５１ｂは、第１平板１５１ａの背面から所定角度の傾斜を有するように延設される。第１背板１５１ｂが第１平板１５１ａから折り曲げられて形成されるので、第１平板１５１ａに沿って流動したアークガスは第１背板１５１ｂで方向転換されて第１背板１５１ｂに沿って流動する。

第１背板１５１ｂには両側に切欠面１５１ｈが形成される。切欠面１５１ｈにより、第１背板１５１ｂを第１平板１５１ａから折り曲げる工程が容易になる。また、切欠面１５１ｈにより、嵌合溝１４２に嵌合突起１５１ｃを嵌める作業も容易になる。

ここで、第１グリッド１５１について説明した内容は他のグリッド１５２、１５３、１５４…にも全て適用される。すなわち、全てのグリッドが類似した形態で形成される。

ここで、各グリッドの背板は相対的に下方に配置されたグリッドであるほど長くなるように形成されてもよい。すなわち、第１グリッド１５１の背板１５１ｂの長さ＜第２グリッド１５２の背板１５２ｂの長さ＜第３グリッド１５３の背板１５３ｂの長さ＜…のように形成される。このように上方に配置されたグリッドの背板より下方に配置されたグリッドの背板の方が長く形成されるので、アーク消弧部１４０の背面（排気部）においてアーク放出性能が向上する。

また、各グリッドの背板は相対的に下方に配置されたグリッドであるほど大きい傾斜角を有するように形成されてもよい。すなわち、第１グリッド１５１の背板１５１ｂの傾斜角＜第２グリッド１５２の背板１５２ｂの傾斜角＜第３グリッド１５３の背板１５３ｂの傾斜角＜…のように形成される。このように上方に配置されたグリッドの背板より下方に配置されたグリッドの背板の方が大きい傾斜角を有するように形成されるので、各背板から放出されるアークガスが排気口１６０に向かって集中する形態となり、アーク放出性能が向上する。

本発明の他の態様による配線用遮断器のアーク消弧装置によれば、グリッドに背板が傾斜して形成されて排気口を向いているので、アーク放出性能が向上する。よって、アーク消弧性能が向上する。

ここで、上方に配置されたグリッドの背板より下方に配置されたグリッドの背板の方が長く形成されるので、グリッドを通過したアークガスの運動方向の上方への転換が容易になる。

また、上方に配置されたグリッドの背板の傾斜角より下方に配置されたグリッドの背板の傾斜角の方が大きく形成されるので、アークガスは排気口に向かって集中する。

よって、各グリッドの間隔を狭く設定して同一空間内にグリッドをより多く設置することができる。

本発明の一態様による配線用遮断器のアーク消弧装置によれば、切欠部の深さが異なる第１グリッドと第２グリッドとが交互に設置されるので、アーク伸長能力が向上する。よって、アーク消弧性能が向上する。

前述した実施形態は例示的なものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の基本的な特性を逸脱しない範囲で様々な修正や変形が可能であろう。つまり、前述した実施形態は本発明の技術思想を説明するためのものにすぎず、前述した実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の権利範囲は添付の特許請求の範囲により定められるべきであり、同等の範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１０、１１０ ケース
１１、１１１ ベースアセンブリケース
１２、１１２ 開閉機構
１３、１１３ ハンドル
１４、１１４ 回動ピン
１５、１６、１１５、１１６ 固定接触子
１８、１９、１１８、１１９ 端子部
２０、１２０ トリップ機構
２１、１２１ ヒータ
３０、１３０ シャフトアセンブリ
３１、１３１ シャフト本体
３２、３３、１３２、１３３ 可動接触子
３４、１３４ シャフトピン
３５、１３５ 軸
３６、１３６ ピン孔
４０、１４０ アーク消弧部
４１、１４１ 側板
４２、４３、１４３ 嵌合孔
４５、５０、１５０ グリッド
４６、４７、５１、５２ 嵌合突起
４８、５３ 切欠部
４９、５４ 中央部
５５ マグネット
６０ 排気板
１４２ 嵌合溝
１６０ 排気口
１５１ 第１グリッド
１５１ａ 第１平板
１５１ｂ 第１背板
１５１ｃ、１５１ｄ 嵌合突起
１５１ｅ 第１切欠部
１５１ｆ 第１中央部
１５１ｇ 脚部
１５１ｈ 切欠面

Claims (13)

1. ベースアセンブリケースの一部に固定設置される固定接触子と、
   前記固定接触子に接離する可動接触子と、
   前記可動接触子が前記固定接触子から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部とを含み、
   前記アーク消弧部は、
   前記ベースアセンブリケースに設置される一対の側板と、
   前記一対の側板間に所定の間隔で設置される複数のグリッドとを含み、
   前記グリッドは、
   アークが発生する第１側面に第１切欠部が形成される第１グリッドと、
   アークが発生する第２側面に前記第１切欠部の深さとは異なる深さを有する第２切欠部が形成される第２グリッドとを含むことを特徴とする配線用遮断器のアーク消弧装置。
2. 前記側板には、嵌合孔が複数形成され、前記グリッドには、前記嵌合孔にそれぞれ結合される嵌合突起が複数形成されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
3. 前記側板には、前記第１グリッドと前記第２グリッドとが交互に設置されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
4. 前記第１切欠部の深さ（高さ）は、前記第１側面から最も遠い位置に配置された前記嵌合突起の位置より浅く（低く）形成され、前記第２切欠部の深さ（高さ）は、前記第２側面から最も遠い位置に配置された前記嵌合突起の位置より浅く（低く）形成されることを特徴とする請求項２に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
5. 前記第１切欠部の深さと前記第２切欠部の深さの差は、前記第１切欠部と前記第２切欠部のうち深さの浅い切欠部の深さより小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
6. 前記第１グリッド及び前記第２グリッドは、左右対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
7. 前記第１切欠部の第１中央部及び前記第２切欠部の第２中央部は、それぞれ前記第１グリッド及び前記第２グリッドの左右中心線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
8. ベースアセンブリケースの一部に固定設置される固定接触子と、
   前記固定接触子に接離する可動接触子と、
   前記可動接触子が前記固定接触子から分離される際に発生するアークを消弧するアーク消弧部とを含み、
   前記アーク消弧部は、
   前記ベースアセンブリケースに設置される一対の側板と、
   前記一対の側板間に所定の間隔で設置される複数のグリッドとを含み、
   前記グリッドは、
   前記ベースアセンブリケースの底面に対して所定の第１傾斜角を有するように設置される平板と、
   前記平板の背面から所定の第２傾斜角を有するように延びる背板とを含み、
   前記第２傾斜角の方が前記第１傾斜角より大きいことを特徴とする配線用遮断器のアーク消弧装置。
9. 前記平板の前端部両側には、長手方向に脚部が突設されることを特徴とする請求項８に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
10. 前記アーク消弧部は、前記脚部が挿入される側面キャップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
11. 前記背板の両側には、切欠面が形成されることを特徴とする請求項８に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
12. 前記複数のグリッドは、上方に配置されたグリッドの背板より下方に配置されたグリッドの背板の方が長く形成されることを特徴とする請求項８に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。
13. 前記複数のグリッドは、上方に配置されたグリッドの背板の傾斜角より下方に配置されたグリッドの背板の傾斜角の方が大きく形成されることを特徴とする請求項８に記載の配線用遮断器のアーク消弧装置。