JP2021190196A

JP2021190196A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2021190196A
Application number: JP2020091580A
Authority: JP
Inventors: 裕田畑; Yutaka Tabata; 一輝長嶺; Kazuteru Nagamine
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】外形寸法の大型化を抑えた上で回路の遮断性能を向上させること。【解決手段】固定接点２１が設けられた固定接触子２０及び可動接点３１が設けられ、固定接触子２０に対して移動可能に配設された可動接触子３０と、それぞれが磁性体によって板状に構成され、表面が互いに対向した状態で接触子２０，３０の移動方向に並設された複数の消弧用グリッド板４０とを備え、複数の消弧用グリッド板４０には、接触子２０，３０の間に生じたアークＡを引き込むための駆動用スリット４０ｂが設けられた回路遮断器であって、複数の消弧用グリッド板４０に設けられた駆動用スリット４０ｂは、一端が接点２１，３１の開閉軌跡に対向する縁部に開口する一方、他端が閉塞するものであり、駆動用スリット４０ｂは互いに異なる方向に向けて延在している。【選択図】図５

Description

本発明は、配線用遮断器や漏電遮断器等に適用される回路遮断器に関するもので、詳しくは、複数の消弧用グリッド板を備えたデアイオン方式の回路遮断器に関する。

回路遮断器には、ケースの内部に複数の消弧用グリッド板を設けるようにしたものがある。消弧用グリッド板は、それぞれが磁性体によって平板状に構成されたもので、互いに表面を対向させた状態で並設されている。消弧用グリッド板の並設方向は、固定接触子及び可動接触子の開閉方向に沿ったものである。この種の回路遮断器では、固定接触子及び可動接触子の間にアークが生じると、アーク電流の磁界が消弧用グリッド板を通過することでアークにローレンツ力が作用し、アークが消弧用グリッド板に向けて駆動されることで伸長するためアーク電圧が高くなる。さらに、複数の消弧用グリッド板にアーク電流が流れることによりアークが分断され、電極降下電圧が発生することでアーク電圧がさらに高くなる。加えて、周辺気体によってアークが冷却され、アーク抵抗が大きくなる。これらの結果、アーク電圧が電源電圧を超えることによりアークが消滅し、回路の電流が限流遮断される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１６２５８５号公報

ところで、回路の遮断性能を向上させるには、アークをより大きく伸長させることが好ましい。例えば、特許文献１に記載されたものであれば、一方の側壁に設けた消弧用グリッド板と、他方の側壁に設けた消弧用グリッド板との水平方向に沿った隙間を大きく確保すれば、アークが側壁の並設方向にも湾曲（屈曲）することでより大きく伸長することになる。しかしながら、上述の構成を採用するには側壁の相互間隔が拡大されるため、回路遮断器の外形寸法が大きく増大する事態を招来する懸念がある。

本発明は、上記実情に鑑みて、外形寸法の大型化を抑えた上で回路の遮断性能を向上させることのできる回路遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る回路遮断器は、それぞれに接点が設けられ、これらの接点が互いに開閉可能となる状態で相対的に移動可能に配設された２つの接触子と、それぞれが磁性体によって板状に構成され、表面が互いに対向した状態で前記接触子の移動方向に並設された複数の消弧用グリッド板とを備え、前記複数の消弧用グリッド板には、前記接触子の間に生じたアークを引き込むための駆動用スリットが設けられた回路遮断器であって、前記複数の消弧用グリッド板に設けられた駆動用スリットは、一端が前記接点の開閉軌跡に対向する縁部に開口する一方、他端が閉塞するものであり、前記複数の消弧用グリッド板のうち隣接する少なくとも１組の消弧用グリッド板に設けられた駆動用スリットは、延在経路が互いに異なる部分を含むように構成されていることを特徴とする。

また本発明は、上述した回路遮断器において、前記消弧用グリッド板の駆動用スリットは、直線状に延在するものであり、前記複数の消弧用グリッド板のすべては、前記駆動用スリットが互いに異なる方向に向けて延在していることを特徴とする。

また本発明は、上述した回路遮断器において、前記複数の消弧用グリッド板は、等間隔となるように並設され、前記消弧用グリッド板の並設方向においては、前記駆動用スリットの延在方向が一定方向に向けて一定の割合で順次変化していることを特徴とする。

また本発明は、上述した回路遮断器において、前記複数の消弧用グリッド板は、前記接触子の移動領域外となる位置に設けられていることを特徴とする。

また本発明は、上述した回路遮断器において、前記複数の消弧用グリッド板は、それぞれの両側縁部が絶縁材からなる２つの側壁部に支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、それぞれの消弧用グリッド板に設けた駆動用スリットが接触子の移動方向において異なる部分を含むように延在しているため、消弧用グリッド板の寸法内において駆動用スリットに引き込まれたアークを駆動用スリットの幅方向にも湾曲（屈曲）させて伸長させることが可能となる。従って、外形寸法の大型化を抑えた上で、回路の遮断性能を向上させることが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態である回路遮断器の要部を前側から示す断面図である。図２は、図１に示した回路遮断器の固定接触子、可動接触子及び消弧用グリッド板を示す斜視図である。図３は、図１に示した回路遮断器の消弧用グリッド板を右側から示す図である。図４は、図１に示した回路遮断器の消弧用グリッド板を上方から見た斜視図である。図５は、図１に示した回路遮断器の消弧用グリッド板を示すもので、（ａ）は最も上方に配置される消弧用グリッド板の平面図、（ｂ）は中央に配置される消弧用グリッド板の平面図、（ｃ）は最も下方に配置される消弧用グリッド板の平面図、（ｄ）は並設された複数の消弧用グリッド板の平面図である。図６は、図１に示した回路遮断器の消弧用グリッド板に対してアークが駆動された状態を右側から示す概念図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る回路遮断器の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態である回路遮断器の要部を示したものである。ここで例示する回路遮断器は、配線用遮断器や漏電遮断器として適用されるもので、絶縁性の樹脂材によって成形されたケース１０の内部に固定接触子２０及び可動接触子３０を備えている。図示のケース１０は、上面が開口したケース本体１１と、ケース本体１１の上面開口を覆うケースカバー１２とを備えて構成してある。なお、この実施の形態では、図１に示した姿勢で上下前後左右といった方向を特定して説明することとする。

固定接触子２０は、右端部に固定接点２１を有し、左端部に電源端子２２を有した帯状の導体であり、固定接点２１をケース１０の内部に配置する一方、電源端子２２をケース１０の外部に露出させる状態でケース本体１１の下方部に配設してある。図には明示していないが、固定接触子２０は、ケース本体１１との相対移動が阻止された状態にある。本実施の形態の固定接触子２０は、平板状を成す基板部２０ａと、基板部２０ａの右端部から上方に向けて屈曲した後、左端部側に向けてさらに屈曲した接点側板部２０ｂと、基板部２０ａの左端側から上方に向けて屈曲した後、接点側板部２０ｂから離隔するようにさらに左側に向けて屈曲した端子側板部２０ｃとを一体に成形したものである。固定接点２１は、接点側板部２０ｂの上面においてほぼ左右のほぼ中央となる部分に設けてある。

可動接触子３０は、左端部の下面に可動接点３１を有し、右端部に支持軸部３２を有した導体であり、可動接点３１が固定接点２１に対して離接可能となる状態で支持軸部３２を介してケース本体１１の内部に回転可能に配設してある。図示の例では、固定接触子２０の接点側板部２０ｂよりもさらに右側となる部分に支持軸部３２が前後に沿ってほぼ水平となるように延在しており、可動接触子３０の左端部が上下に沿って移動することで可動接点３１が固定接点２１に対して開閉可能となる。すなわち、可動接触子３０は、左端部が下方に位置するように回転した場合に可動接点３１が固定接点２１に接触した状態に維持される。この状態から可動接触子３０の左端部が上方に向けて回転した場合には、可動接点３１が固定接点２１から離隔した状態となる。以下においては便宜上、支持軸部３２に直交し、かつ可動接触子３０の中心を含む仮想の鉛直面を可動接触子３０の移動中心面Ｘと称することとする（図３参照）。固定接触子２０の固定接点２１及び可動接触子３０の可動接点３１は、前後方向の中心がいずれも可動接触子３０の移動中心面Ｘに合致するように設けてある。従って、可動接触子３０の回転に伴う可動接点３１の開閉軌跡は、可動接触子３０の移動中心面Ｘを中心とした範囲に存在している。図には明示していないが、この可動接触子３０には、可動接点３１を固定接点２１から離隔する方向に移動させるための開極機構が連係してある。

ケース１０の内部において可動接触子３０の左端部延長上となる部分には、複数の消弧用グリッド板４０が配設してある。消弧用グリッド板４０は、それぞれが磁性体によって成形した平板状を成すもので、表面が互いに対向し、かつ相互に等間隔となる状態で可動接触子３０の移動方向に沿って上下に並設してある。図からも明らかなように、消弧用グリッド板４０は、個々の右側に位置する縁部がいずれも可動接触子３０の移動領域外であって移動領域に近接する位置に配設してある。

図２〜図５に示すように、消弧用グリッド板４０は、外形形状が可動接触子３０の移動中心面Ｘに対して前後対称となるように構成してある。複数の消弧用グリッド板４０には、両側縁部にそれぞれ一連の側壁部５０が配設してある。側壁部５０は、絶縁材によって成形した矩形の平板状を成すもので、可動接触子３０の移動中心面Ｘに対して平行となるように設けてある。個々の側壁部５０には、それぞれの消弧用グリッド板４０に対応する部分に嵌合孔５１が設けてある。これらの嵌合孔５１は、消弧用グリッド板４０に設けた嵌合突起４１を嵌合させることによって消弧用グリッド板４０の両側縁部を支持するものである。

それぞれの消弧用グリッド板４０には、誘引凹部４０ａ及び駆動用スリット４０ｂが設けてある。誘引凹部４０ａは、消弧用グリッド板４０の右側に位置する縁部に設けた切欠であり、可動接触子３０の移動領域に向けて幅が漸次大きくなるように形成した略扇形状を成している。この誘引凹部４０ａは、可動接触子３０の移動中心面Ｘに対して前後対称となる形状であり、複数の消弧用グリッド板４０において互いに同一の大きさに形成してある。

駆動用スリット４０ｂは、それぞれの消弧用グリッド板４０に設けた誘引凹部４０ａにおいて可動接触子３０の移動中心面Ｘに位置する部分に開口し、この開口から直線状に延在する切欠であり、それぞれが全長にわたって一定の幅を有するように形成してある。複数の消弧用グリッド板４０に設けた駆動用スリット４０ｂは、互いに幅がほぼ同一で、延在長さもほぼ等しい。但し、それぞれの消弧用グリッド板４０に設けた駆動用スリット４０ｂは、開口からの延在方向が互いに異なっている。

本実施の形態では上方から見た場合、図５（ａ）に示すように、最も上方に配置された消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂが、可動接触子３０の移動中心面Ｘに対して前側にほぼ６０°の角度をもって延在している。図５（ｂ）に示すように、中央の消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂは、可動接触子３０の移動中心面Ｘに沿って延在している。図５（ｃ）に示すように、最も下方に配置された消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂは、可動接触子３０の移動中心面Ｘに対して後側にほぼ６０°の角度をもって延在している。これらの間に配置した消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂは、図５（ｄ）に示すように、上方から下方に向かうに従って延在方向が一定の割合で漸次後側に変化するように形成してある。例えば、実施の形態のように７枚の消弧用グリッド板４０が設けられている場合には、上方から下方に向かうに従って駆動用スリット４０ｂの延在方向が、前側に６０°、前側に４０°、前側に２０°、可動接触子３０の移動中心面Ｘに合致（０°）、後側に２０°、後側に４０°、後側に６０°となるように構成してある。

上記のように構成した回路遮断器では、過負荷や短絡などの要因で二次側の回路に過電流が流れた場合には、可動接触子３０が上方に回転し、さらに開極機構が動作することにより、固定接点２１に対して可動接点３１が離隔した状態となる。この間、固定接点２１と可動接点３１との間に生じたアークＡは、アーク電流の磁界が消弧用グリッド板４０を通過することで作用するローレンツ力により消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂに向けて引き込まれて伸長、分断され、アーク電圧が高くなる。ここで、本実施の形態の回路遮断器によれば、駆動用スリット４０ｂが互いに異なる方向に延在しているため、図６に示すように、アークＡが駆動用スリット４０ｂの延在方向のみならず、幅方向にも湾曲することでより大きく伸長され、アーク電圧が大きく上昇することになる。これにより、アークＡを迅速に消滅させることができ、回路の遮断性能を向上させることが可能となる。この場合、アークＡが消弧用グリッド板４０に接触することで生じるアークスポットが分散されることになり、局所的な熱の注入を妨げることができるため、消弧用グリッド板４０に溶融や脱落等の問題が生じにくくなる。

しかも、消弧用グリッド板４０の前後寸法内において隣接するものの延在方向が互いに異なるように駆動用スリット４０ｂを設ければ良いため、回路遮断器の外形寸法に影響を与えることがなく、その大型化を招来するおそれがない。

さらに、消弧用グリッド板４０に対しては、駆動用スリット４０ｂを貫設するように設ければ良く、絶縁被膜によって表面を覆う等の処理が不要であるため、製造が容易であるばかりでなく、耐久性の点でも有利となる。加えて、駆動用スリット４０ｂとしては、アークＡを引き込むことのできる幅を有していれば十分であり、可動接触子３０を通過させるための寸法を必要としないため、２つの側壁部５０及び複数の消弧用グリッド板４０によって構成される消弧用構造物の強度を十分に確保することができる。従って、大電流を遮断する回路遮断器としての利用も可能となる。

なお、上述した実施の形態では、隣接するすべての消弧用グリッド板４０において駆動用スリット４０ｂの延在経路が異なる部分を含むように構成しているが、少なくとも１組の消弧用グリッド板４０において駆動用スリット４０ｂの延在経路の一部が異っていれば十分である。この場合、駆動用スリット４０ｂは、必ずしも直線状に延在している必要はなく、また幅が一定である必要もない。さらに、３以上の消弧用グリッド板４０に駆動用スリット４０ｂを設ける場合に上述した実施の形態では互いに合致するように延在したものを有していないが、これに限定されない。例えば３枚の消弧用グリッド板４０においては中央に配置される消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂが上下に配置される消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂと延在方向が異なれば、上下に配置される消弧用グリッド板４０の駆動用スリット４０ｂは互いに合致するように構成されていても良い。またさらに、消弧用グリッド板４０を７枚備えたものを例示しているが、消弧用グリッド板４０の数も実施のものに限定されない。また複数の消弧用グリッド板４０が等間隔に並設されている必要もなく、互いに平行である必要もない。なお、実施の形態で特定した上下前後左右の方向は相対的な位置を示すためのもので、回路遮断器が実施の形態に合わせて設定されている必要はない。また、駆動用スリット４０ｂの延在方向として例示した角度についても例示を目的とするものであって、これらに限定されるものではない。

２０固定接触子
２１固定接点
３０可動接触子
３１可動接点
４０消弧用グリッド板
４０ｂ駆動用スリット
５０側壁部
Ａアーク

Claims

それぞれに接点が設けられ、これらの接点が互いに開閉可能となる状態で相対的に移動可能に配設された２つの接触子と、
それぞれが磁性体によって板状に構成され、表面が互いに対向した状態で前記接触子の移動方向に並設された複数の消弧用グリッド板と
を備え、前記複数の消弧用グリッド板には、前記接触子の間に生じたアークを引き込むための駆動用スリットが設けられた回路遮断器であって、
前記複数の消弧用グリッド板に設けられた駆動用スリットは、一端が前記接点の開閉軌跡に対向する縁部に開口する一方、他端が閉塞するものであり、
前記複数の消弧用グリッド板のうち隣接する少なくとも１組の消弧用グリッド板に設けられた駆動用スリットは、延在経路が互いに異なる部分を含むように構成されていることを特徴とする回路遮断器。
前記消弧用グリッド板の駆動用スリットは、直線状に延在するものであり、前記複数の消弧用グリッド板のすべては、前記駆動用スリットが互いに異なる方向に向けて延在していることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
前記複数の消弧用グリッド板は、等間隔となるように並設され、
前記消弧用グリッド板の並設方向においては、前記駆動用スリットの延在方向が一定方向に向けて一定の割合で順次変化していることを特徴とする請求項２に記載の回路遮断器。
前記複数の消弧用グリッド板は、前記接触子の移動領域外となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
前記複数の消弧用グリッド板は、それぞれの両側縁部が絶縁材からなる２つの側壁部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。