JP2021197283A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】消弧性能の向上を図りながら小型化を図ることができる開閉器を提供する。【解決手段】固定接点１３ａ，１４ａを有する一対の固定接触子１３，１４と、一対の固定接触子の固定接点に接離可能な一対の可動接点１５ａ，１５ｂを有する可動接触子１５と、一対の固定接触子及び前記可動接触子を収納する接点収容ケース４と、接点収容ケースの内部に固定接点及び可動接点を囲み、アークが引き伸ばされる方向に細隙空間５０ｅ，５０ｆを設けた細隙消弧部５０，５１と、を備えている。そして、細隙消弧部は、アークが引き伸ばされる方向の先端側に細隙空間及び細隙消弧部の外部を連通する通気穴５２〜５５を設けている。【選択図】図６

Description

本発明は、電流路の開閉を行う電磁接触器などの開閉器に関する。

近年ハイブリッドを含む電気自動車は、航続距離拡大、充電時間の短縮の要求が高まり、電池容量の増加・高電圧化に関する技術開発が進められている。そして、電力系統において予期せぬ短絡事故が発生した場合、電磁接触器は短絡電流から系統を保護するため、短時間でアーク電圧を上げ、大電流を限流・遮断する必要がある。したがって、電磁接触器の仕様も高電圧化・大電流化が進んでいる。

アーク電圧を高める電磁接触器として、例えば特許文献１の装置が知られている。特許文献１の装置は、一対の固定接触子と可動接触子との間にアークが発生すると、互いに対向配置されている各対のアーク消弧用永久磁石のＮ極からＳ極に向かう磁束が共に一対の固定接触子と可動接触子との間のアークが発生した位置に対して可動接触子の長手方向に横切ることになり、アークに対してローレンツ力を作用し、可動接触子の長手方向と直交する短手方向にアークを引き伸ばし、伸長量を増大させることでアーク電圧を高め、アークを消弧するようにしている。

特開２０１８−１６３７６１号公報

しかし、特許文献１の電磁接触器のように、可動接触子の短手方向にアークを引き伸ばしてアークを消弧する技術は、電磁接触器が大型化となるおそれがあり、機器の小型化も要求される自動車業界に対応することができない、という課題がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、消弧性能の向上を図りながら小型化を図ることができる開閉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開閉器は、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に接離可能な可動接点を有する可動接触子と、固定接触子及び前記可動接触子を収納する接点収容ケースと、接点収容ケースの内部に固定接点及び前記可動接点を囲み、前記固定接点及び前記可動接点の間で発生するアークが引き伸ばされる方向に細隙空間を設けた細隙消弧部と、を備え、細隙消弧部は、アークが引き伸ばされる方向の先端側に細隙空間及び細隙消弧部の外部を連通する通気穴を設けている。

本発明の開閉器によれば、消弧性能の向上を図りながら小型化を図ることができる。

本発明に係る開閉器を示す断面図である。 本発明に係る第１実施形態の開閉器の接点機構を示す平面図である。 第１実施形態の接点機構に配置した第１及び第２細隙消弧部を示す要部斜視図である。 図２のVI−VI線第矢視図である。 第１実施形態の開閉器において固定接点及び可動接点の間で発生したアークにローレンツ力が作用する方向を示す図である。 第１実施形態の開閉器の接点機構において固定接点及び可動接点の間で発生したアークが引き伸ばされる状態を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の開閉器の接点機構を示す平面図である。 第２実施形態の接点機構を構成する一対の固定接触子及び可動接触子の構造を示す斜視図である。

次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

［第１実施形態］
図１に示す本発明に係る第１実施形態の開閉器としての電磁接触器１は、接点機構２と、この接点機構２を駆動する電磁石ユニット２０とを備えている。
接点機構２は接点収納ケース４に収納されており、この接点収納ケース４は、金属製の角筒部５と、この角筒部５の上端を閉塞する例えばセラミックや合成樹脂材からなる絶縁基板６とで形成されている。
角筒部５は、下部に形成したフランジ部７が電磁石ユニット２０の上部磁気ヨーク２１にシール接合されて固定されている。絶縁基板６には、貫通孔９，１０が所定間隔をあけて形成されている。

接点収納ケース４の内部には、直方体で有底角筒状に形成された絶縁筒部１８が配設されている。この絶縁筒部１８は、絶縁性の例えば合成樹脂を成形することによって形成され、角筒部５に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を有し、絶縁筒部１８の内部に接点機構２が収納されている。
接点機構２は、絶縁基板６の貫通孔９，１０に挿入して固定されている一対の固定接触子１３，１４（以下、第１固定接触子１３、第２固定接触子１４と称する）と、これら第１及び第２固定接触子１３，１４の下面に設けた第１及び第２固定接点１３ａ，１４ａに第１及び第２可動接点１５ａ，１５ｂが対向している可動接触子１５とを備えている。

可動接触子１５は、電磁石ユニット２０の固定鉄心２２に固定された駆動軸２３に支持されている。駆動軸２３は、可動接触子１５に連結する第１駆動軸２３ａと、可動鉄心２４に固定された第２駆動軸２３ｂとが駆動軸ホルダ２３ｃを介して一体化されている。
駆動軸２３の上部には、可動接触子１５に対して所定の付勢力を付与する接触スプリング２６が配置されている。
電磁石ユニット２０は、側面から見て扁平なＵ字形状の磁気ヨーク２８を有し、磁気ヨーク２８の内部に固定フランジ２９が配置され、固定フランジ２９の外側にはスプール３０が配置されている。

スプール３０は、中央円筒部３１と、この中央円筒部３１の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部３２と、中央円筒部３１の上端より僅かに下側から半径方向外方に突出する上フランジ部３３とを備えている。そして、中央円筒部３１、下フランジ部３２及び上フランジ部３３で構成される収納空間に励磁コイル３４が巻装されている。そして、固定鉄心２２と可動鉄心２４の間には、駆動軸２３の外周に配置された復帰スプリング３６が装着されている。

接点機構２を構成する可動接触子１５は、銅、アルミニウムなどを材料とした図１の左右方向に長尺な導電板であり、長手方向の中央部に駆動軸２３が連結されており、長手方向の両端側の下面に、第１可動接点１５ａ及び第２可動接点１５ｂが形成されている。
接点機構２を構成する第１固定接触子１３及び第２固定接触子１４は、銅、アルミニウムなどからなり、絶縁基板６に固定されている。
第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａは、可動接触子１５の第１可動接点１５ａに上側から対向しており、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａも、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂに上側から対向している。

可動接触子１５は、釈放状態で、長手方向の一端側に位置する第１可動接点１５ａ及び第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａと、長手方向の他端側に位置する第可動接点１５ｂ及び第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａとが、所定間隔を保って離間した状態となる。
電源を投入した状態（投入状態）では、可動接触子１５の第１及び第２可動接点１５ａ，１５ｂが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａ及び第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａに、接触スプリング２６による所定の接触圧で接触するように設定されている。

そして、密閉された接点収納ケース４に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ６等のアーク消弧用ガスが封入されている。
絶縁筒部１８の外壁には、角筒部５に固定された第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１が配置されている。第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１は、直方体形状であり、厚さ方向に沿って磁束が出るアキシャル異方性磁石である。

図２に示すように、第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１は、可動接触子１５の長手方向に位置する絶縁筒部１８の外壁に配置されており、第１アーク消弧用永久磁石４０が絶縁筒部１８に接する磁極面がＮ極となるように着磁され、第２アーク消弧用永久磁石４１が絶縁筒部１８に接する磁極面がＳ極となるように着磁されている。
これにより、第１アーク消弧用永久磁石４０のＮ極から出て第２アーク消弧用永久磁石４１のＳ極に流れる磁束が、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａと、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａとを横切る。

図２及び図３に示すように、絶縁筒部１８の内部には、第１細隙消弧部５０と、第２細隙消弧部５１が配置されている。
第１細隙消弧部５０は、プラスチックなどの高分子材料の絶縁材からなる長方形板状の２枚の細隙側壁５０ａ，５０ｂと、細隙側壁５０ａ，５０ｂの端部を連結する細隙端壁５０ｃ，５０ｄと、を備えている。細隙側壁５０ａ，５０ｂは、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの接離位置を可動接触子１５の長手方向の外側から囲んでいるとともに、略へ字状に折り曲げられて可動接触子１５の短手方向に延在している。

細隙側壁５０ａ，５０ｂの短手方向の一方側は、互いに近接する方向に延在し、先端部同士が細隙端壁５０ｃに接続されている。また、細隙側壁５０ａ，５０ｂの短手方向の他方側も、互いに近接する方向に延在して先端部同士が細隙端壁５０ｄに接続されている。
これにより、細隙側壁５０ａ，５０ｂで囲まれている短手方向の一方側の空間は、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａから離間して細隙端壁５０ｃに向うに従い細隙側壁５０ａ，５０ｂの間が徐々に狭くなる細隙空間５０ｅが形成される。また、細隙側壁５０ａ，５０ｂで囲まれている短手方向の他方側の空間も、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａから離間して細隙端壁５０ｄに向うに従い細隙側壁５０ａ，５０ｂの間が徐々に狭くなる細隙空間５０ｆが形成される。

図３及び図４に示すように、細隙側壁５０ａ，５０ｂには、細隙空間５０ｅ，５０ｆと細隙側壁５０ａ，５０ｂの外部とに連通する複数の通気穴が形成されている。
細隙側壁５０ａには、細隙端壁５０ｃに沿って複数の通気穴が形成されている。すなわち、細隙側壁５０ａの上下の角部に２つの第１通気穴５２が形成されている。これら第１通気穴５２の間の細隙端壁５０ｃに沿う方向に２つの第２通気穴５３が形成されており、これら第２通気穴５２の間に１つの第３通気穴５４が形成されている。そして、これら第１〜第４通気穴５２〜５４の穴径は、第１通気穴５２の穴径Ｄ１が一番大きく、次いで第２通気穴５３の穴径Ｄ２が大きく、第３通気穴５４の穴径Ｄ３が一番小さい（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）。

細隙側壁５０ａの上部及び下部には、さらに、第１通気穴５２より第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに寄った側に第４通気穴５５が形成されている。この第４通気穴５５の穴径は、第２通気穴５３と同一のＤ２に形成されており、第１通気穴５２の穴径Ｄ１より小さい（Ｄ１＞Ｄ２）。
細隙側壁５０ａの細隙端壁５０ｄに沿う側にも同一構成の複数の通気穴５２〜５５が形成されている。そして、図４に示すように、もう一方の細隙側壁５０ｂにも、細隙側壁５０ａと同一構成で通気穴５２〜５５が形成されている。

したがって、第１細隙消弧部５０は、２枚の細隙側壁５０ａ，５０ｂの細隙端壁５０ｃ，５０ｄに寄った位置に複数の通気穴５２〜５５が形成されており、細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部に穴径Ｄ１の大きな第１通気穴５２が形成され、他の通気穴５３〜５５は、第１通気穴５２に近づくに従い穴径を大きくして形成されている。
一方、図２で示した絶縁筒部１８の内部に配置されている第２細隙消弧部５１も、第１細隙消弧部５０と同一構成で２枚の細隙側壁５０ａ，５０ｂと、細隙側壁５０ａ，５０ｂの端部を連結する細隙端壁５０ｃ，５０ｄとで構成され、第２固定接点１３ｂ及び第２可動接点１５ｂの接離位置を可動接触子１５の長手方向の外側から囲みながら可動接触子１５の短手方向に延在している。

次に、第１実施形態の電磁接触器１の釈放状態、投入状態について説明する。
今、電磁石ユニット２０の励磁コイル３４が非通電状態にあって、電磁石ユニット２０で可動鉄心２４を上昇させる励磁力を発生していない釈放状態にあるものとする。
この釈放状態では、可動鉄心２４が復帰スプリング３６によって、上部磁気ヨーク２１から離れる下方向に付勢される。
このため、可動鉄心２４に駆動軸２３を介して連結されている接点機構２の可動接触子１５の第１可動接点１５ａ及び第２可動接点１５ｂが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａ、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａに対して下方に所定距離だけ離間している。このため、第１固定接触子１３及び第２固定接触子１４の間の電流路が遮断状態にあり、接点機構２が開極状態となっている。

この釈放状態から、電磁石ユニット２０の励磁コイル３４に通電すると、この電磁石ユニット２０で励磁力が発生し、可動鉄心２４を復帰スプリング３６の付勢力に抗して上方に押し上げる。このように、可動鉄心２４が上昇することにより、可動鉄心２４に駆動軸２３を介して連結されている可動接触子１５も上昇し、接点機構２の可動接触子１５の第１可動接点１５ａ，第２可動接点１５ｂが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａ、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａに対して接触スプリング２６の接触圧で接触して投入状態となる。このため、電力供給源の大電流が、第１固定接触子１３、可動接触子１５、第２固定接触子１４を通じて負荷装置に供給される閉極状態となる。

次に、第１実施形態の電磁接触器１のアーク発生時の作用効果について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、第１固定接触子１３に正極（＋）端子を接続し、第２固定接触子１４に負極（−）端子を接続した接点機構２を示す。
この接点機構２の閉極状態から、負荷装置への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット２０の励磁コイル３４への通電を停止する。
励磁コイル３４への通電を停止すると、電磁石ユニット２０で可動鉄心２４を上方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動鉄心２４が復帰スプリング３６の付勢力によって下降していく。

この可動鉄心２４が下降することにより、駆動軸２３を介して連結された可動接触子１５が下降する。これに応じて接触スプリング２６の接触圧がなくなった時点で、可動接触子１５の第１可動接点１５ａ，第２可動接点１５ｂが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａ、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａから下方に離間する開極開始状態となる。

電磁接触器１が開極開始状態となると、図６に示すように、可動接触子１５の第１可動接点１５ａと第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａとの間にアークＡ１が発生し、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂと第２固定接触子１４の第１固定接点１４ａとの間にもアーク（不図示）が発生し、これらアークによって電流の通電状態が継続されることになる。そして、第１アーク消弧用永久磁石４０のＮ極から出て第２アーク消弧用永久磁石４１のＳ極に流れる磁束が、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａと、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａとを横切る。

第１固定接点１３ａと第１可動接点１５ａとの間では、第１固定接点１３ａ側から第１可動接点１５ａ側にアークＡ１が流れ、このアークＡ１の電流の流れと、第１アーク消弧用永久磁石４０から第２アーク消弧用永久磁石４１に流れる磁束との関係からフレミング左手の法則により、図５に示すように、アークＡ１には、電流の流れ方向及び磁束の方向に直交する可動接触子１５の短手方向の一方に向うローレンツ力Ｆ１が発生し、アークＡ１が短手方向の一方に引き伸ばされる。
第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間にアークＡ１が発生すると、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの加熱溶融により多量の金属蒸気が発生する。また、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの加熱溶融によって第１細隙消弧部５０の細隙空間５０ｅのアーク消弧用ガスも膨張する。

第１細隙消弧部５０の細隙空間５０ｅは、多量の金属蒸気が発生し、且つアーク消弧用ガスが膨張することで、第１細隙消弧部５０の外部と比較して圧力が高くなる。このため、細隙空間５０ｅの気体（金属蒸気、アーク消弧用ガス）は、細隙側壁５０ａ，５０ｂの第１〜第４通気穴５２〜５５を通過して細隙消弧部５０の外部に排気されていく。この際、第１〜第４通気穴５２〜５５は、第１細隙消弧部５０の細隙端壁５０ｃ側に寄って設けられているので、細隙空間５０ｅには、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａから短手方向の一方に向かう（ローレンツ力Ｆ１が作用する方向の）気体の流れが発生し、アークＡ１は、細隙空間５０ｅで発生する気体の流れに乗り、図６のアークＡ２に示すように細隙端壁５０ｃ側に引き伸ばされていく。

そして、細隙空間５０ｅから排気される気体は、穴径の小さな通気穴に比べて穴径の大きな通気穴からの排気量が多くなる。細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部には穴径Ｄ１の大きな第１通気穴５２が形成され、他の第２〜第４通気穴５３〜５５は、第１通気穴５２に近づくに従い穴径を大きくして形成されている。細隙空間５０ｅから細隙空間５０ｅの外部空間に向けて第１通気孔５２〜第４通気孔５５を通過する気体の排気量が多い箇所に向ってアークが伸長するので、細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部に穴径Ｄ１の大きな第１通気穴５２を設けたことで、アークは細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部に向って伸長する。また、細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部は、気体が滞留して高圧になりやすく、気体の流動によるアークを伸長させる駆動力を得にくいが、細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部に穴径Ｄ１の大きな第１通気穴５２を設けたことで、上下の角部を減圧して気体の流動によるアークを伸長させる駆動力が得られる。したがって、このような細隙空間５０ｅの気体の流れに追従するアークは、図６に示すように、細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部側に徐々に引き伸ばされたアークＡ３，Ａ４となり、アークの伸長量が十分に増大することで、アーク電圧が高められ、消弧性能を向上させることができる。

また、第１細隙消弧部５０の細隙空間５０ｅは、細隙端壁５０ｃに向うに従い細隙側壁５０ａ，５０ｂの間が徐々に狭くなるように形成されている。このため、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生するアークが細隙端壁５０ｃ側に引き伸ばされていくと、細隙側壁５０ａ，５０ｂに接触しやすい。アークは、細隙側壁５０ａ，５０ｂとの接触に接触することでアーク熱が吸熱され、ピンチ効果によってアーク径が絞られ、アーク電圧の上昇が促進されるので、さらに消弧性能が向上する。

一方、電磁接触器１が開極開始状態となり、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂと第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａとの間にもアークが発生すると、第２固定接点１４ａと第２可動接点１５ｂとの間では、第２可動接点１５ｂ側から第２固定接点１３ｂ側にアークが流れ、このアークの電流の流れと、第１アーク消弧用永久磁石４０から第２アーク消弧用永久磁石４１に流れる磁束との関係からフレミング左手の法則により、図５に示すように、アークには、電流の流れ方向及び磁束の方向に直交する可動接触子１５の短手方向の他方に向うローレンツ力Ｆ２が発生し、アークが短手方向の一方に他方に引き伸ばされる。

第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間にアークが発生すると、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの加熱溶融により多量の金属蒸気が発生し、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの加熱溶融によって第２細隙消弧部５１の細隙空間５０ｆのアーク消弧用ガスも膨張する。第２細隙消弧部５１の細隙空間５０ｆは、多量の金属蒸気が発生し、且つアーク消弧用ガスが膨張することで、第１細隙消弧部５０の外部と比較して圧力が高くなる。

したがって、第２細隙消弧部５１も、第１〜第２通気穴５２〜５５が細隙端壁５０ｄ側に寄って設けられているので、細隙空間５０ｆには、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂから短手方向の他方に向かう（ローレンツ力Ｆ２が作用する方向の）気体の流れが発生し、アークは、細隙空間５０ｆで発生する気体の流れに乗って細隙端壁５０ｄ側に引き伸ばされ、細隙側壁５０ａ，５０ｂの上下の角部側に徐々に引き伸ばされていき、気体の流動によるアークを伸長させる駆動力が得られていく。そして、アーク伸長量が増大することでアーク電圧が高められ、消弧性能を大幅に向上させることができる。

また、第２細隙消弧部５１の細隙空間５０ｆも、細隙端壁５０ｄに向うに従い細隙側壁５０ａ，５０ｂの間が徐々に狭くなるように形成されているので、アークは、細隙側壁５０ａ，５０ｂとの接触に接触することでアーク熱が吸熱され、ピンチ効果によってアーク径が絞られ、アーク電圧の上昇が促進されるので、さらに消弧性能を向上させることができる。

そして、本実施形態の電磁接触器１は、接点間（第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａとの間、第２可動接点１５ｂと第１固定接点１４ａとの間）で発生したアークを、第１及び第２細隙消弧部５０，５１の細隙端壁５０ｃ，５０ｄに向かう方向（可動接触子１５の短手方向）と、接点の接離方向（穴径Ｄ１の大きな第１通気穴５２が形成されている上下の角部に向かう方向）との両方向に引き伸ばしてアーク伸長量を増大させており、可動接触子１５の短手方向のみにアークの伸長量を増大させる従来装置と比較して、第１細隙消弧部５０及び第２細隙消弧部５１を配置している絶縁筒部１８を含む接点機構２を小型装置にすることができるので、小型化を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、図７及び図８は、第２実施形態の開閉器としての電磁接触器１を示すものである。
第２実施形態の絶縁筒部１８の内部に配置されている第１細隙消弧部５０及び第２細隙消弧部５１が第１実施形態と異なる構成は、細隙側壁５０ａ，５０ｂに通気穴が形成されておらず、細隙側壁５０ａ，５０ｂの端部を連結する細隙端壁５０ｃ，５０ｄに複数の通気穴が形成されていることである。
細隙端壁５０ｃ，５０ｄには、上部及び下部に穴径Ｄ１の２つの第１通気穴５２が形成されている。これら第１通気穴５２の間に、穴径Ｄ２（Ｄ２＜Ｄ１）の２つの第２通気穴５３が形成されており、これら第２通気穴５２の間に、穴径Ｄ３（Ｄ３＜Ｄ２＜Ｄ１）の１つの第３通気穴５４が形成されている。

本実施形態によると、第１固定接触子１３に正極（＋）端子を接続し、第２固定接触子１４に負極（−）端子を接続し、電磁接触器１が開極開始状態となり、可動接触子１５の第１可動接点１５ａと第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａとの間にアークが発生し、フレミング左手の法則により、電流の流れ方向及び磁束の方向に直交する可動接触子１５の短手方向の一方に向うローレンツ力Ｆ１が発生し、アークが短手方向の一方に引き伸ばされる。

第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間にアークが発生すると、第１細隙消弧部５０の細隙空間５０ｅは、多量の金属蒸気が発生し、且つアーク消弧用ガスが膨張することで、細隙空間５０ｅの気体（金属蒸気、アーク消弧用ガス）が、細隙端壁５０ｃの第１〜第５通気穴５２〜５４を通過して細隙消弧部５０の外部に排気されていく。この際、第１〜第５通気穴５２〜５４は、第１細隙消弧部５０の細隙端壁５０ｃに設けられているので、細隙空間５０ｅには、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａから短手方向の一方に向かう（ローレンツ力Ｆ１が作用する方向の）気体の流れが発生し、アークは、細隙空間５０ｅで発生する気体の流れに乗り、細隙端壁５０ｃ側に引き伸ばされていく。

そして、細隙端壁５０ｃには、上下の角部には穴径Ｄ１の大きな第１通気穴５２が形成され、他の第２〜第４通気穴５３〜５４は、第１通気穴５２に近づくに従い穴径を大きくして形成されているので、短手方向の一方に流れる細隙空間５０ｅの気体は、細隙端壁５０ｃの上下の角部側に向かう流速が早くなる。このような細隙空間５０ｅの気体の流れに追従するアークは、細隙端壁５０ｃの上下に徐々に引き伸ばされていき、気体の流動によるアークを伸長させる駆動力が得られていく。そして、アーク伸長量が増大することでアーク電圧が高められ、消弧性能を大幅に向上させることができる。

一方、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂと第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａとの間にもアークが発生する場合にも、可動接触子１５の短手方向の他方に引き伸ばされたアークは、第２細隙消弧部５１の細隙空間５０ｆに、短手方向の他方に向かう気体（金属蒸気、アーク消弧用ガス）の流れが発生し、アークが細隙端壁５０ｄ側に引き伸ばされていくとともに、細隙端壁５０ｄの上下の角部側に向かう気体の流速が早くなり、気体の流れに追従するアークが、細隙端壁５０ｄの上下に徐々に引き伸ばされたアークとなり、アーク伸長量が増大することでアーク電圧が高められ、消弧性能を向上させることができる。

１ 電磁接触器
２ 接点機構
４ 接点収納ケース
５ 角筒部
６ 絶縁基板
９，１０ 貫通孔
１３ 第１固定接触子
１３ａ 第１固定接点
１４ 第２固定接触子
１４ａ 第２固定接点
１５ 可動接触子
１５ａ 第１可動接点
１５ｂ 第２可動接点
１８ 絶縁筒部（絶縁ケース）
２０ 電磁石ユニット
２１ 上部磁気ヨーク
２２ 固定鉄心
２３ 駆動軸
２３ａ 第１駆動軸
２３ｂ 第２駆動軸
２３ｃ 駆動軸ホルダ
２４ 可動鉄心
２６ 接触スプリング
２８ 磁気ヨーク
２９ 固定フランジ
３０ スプール
３１ 中央円筒部
３２ 下フランジ部
３３ 上フランジ部
３４ 励磁コイル
３６ 復帰スプリング
４０ 第１アーク消弧用永久磁石
４１ 第２アーク消弧用永久磁石
５０ 第１細隙消弧部
５０ａ，５０ｂ 細隙側壁
５０ｃ，５０ｄ 細隙端壁
５０ｅ，５０ｆ 細隙空間
５１ 第２細隙消弧部
５２ 第１通気穴
５３ 第２通気穴
５４ 第３通気穴
５５ 第４通気穴
Ａ１〜Ａ４ アーク

Claims (8)

1. 固定接点を有する固定接触子と、
   前記固定接点に接離可能な可動接点を有する可動接触子と、
   前記固定接触子及び前記可動接触子を収納する接点収容ケースと、
   前記接点収容ケースの内部に前記固定接点及び前記可動接点を囲み、前記固定接点及び前記可動接点の間で発生するアークが引き伸ばされる方向に細隙空間を設けた細隙消弧部と、を備え、
   前記細隙消弧部は、前記アークが引き伸ばされる方向の先端側に前記細隙空間及び前記細隙消弧部の外部を連通する通気穴を設けたことを特徴とする開閉器。
2. 前記細隙空間は、前記アークが引き伸ばされる方向に向うに従い徐々に狭い空間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の開閉器。
3. 前記通気穴は、前記アークが引き伸ばされる方向に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の開閉器。
4. 複数の前記通気穴は、前記アークが引き伸ばされる方向に向かうに従い穴径が大きく形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の開閉器。
5. 前記細隙消弧部は、前記固定接点及び前記可動接点の離接位置を囲んで互いに対向して前記アークが引き伸ばされる方向に向けて延在している一対の細隙側壁を有し、
   前記一対の細隙側壁に、前記通気穴が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の開閉器。
6. 前記細隙消弧部は、前記固定接点及び前記可動接点の離接位置を囲んで互いに対向して前記アークが引き伸ばされる方向に向けて延在して徐々に近接している一対の細隙側壁と、
   近接した前記一対の細隙側壁の先端に接合する細隙端壁と、を有し、
   前記細隙端壁に、前記通気穴が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の開閉器。
7. 前記接点収容ケースに、アーク消弧用ガスが封入されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の開閉器。
8. 電流路の開閉を行う電磁接触器であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の開閉器。

Images