JP2022013329A - ガス密閉型開閉器 - 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ガス密閉型開閉器を提供する。【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、これら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、内部にガスが封入され、一対の固定接触子及び可動接触子を収納し、一対の固定接点及び一対の可動接点の間で発生するアークを消弧する消弧室４７～５０と、可動接触子に駆動軸を介して連結している電磁石ユニット２０と、消弧室に配置された複数のグリッド板６４ａ，６４ｂからなる消弧グリッドと、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、固定接点を有する固定接触子と可動接点を有する可動接触子が、ガスが封入された消弧室に配置されているガス密閉型開閉器に関する。

主に自動車用に使用される直流のガス密閉型電磁接触器は、ハイブリッドを含む電気自動車の航続距離拡大、充電時間短縮の用途から、高電圧対応の要求が高まっている。すなわち、直流の事故電流の場合、自動車内外の電源電圧以上にアーク電圧を発生させ、電流零点を強制的に作りだすことで電流遮断を達成させているので、高電圧対応に向けてアーク電圧をより一層高める必要がある。

アーク電圧を高めるガス密閉型電磁接触器として、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内側永久磁石及びアーク消弧用外側永久磁石の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方向にアークを引き伸ばし、アーク伸長量を向上させ、アーク電圧を高めてアークを消弧するようにしている。

特開２０１３－９８０５１号公報

しかし、特許文献１のガス密閉型電磁接触器のように、アーク伸長量を増大させ、アーク電圧を高めてアークを消弧する技術は、アーク伸長量を増大させることによりガス密閉型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ガス密閉型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ガス密閉型開閉器は、固定接点を有する一対の固定接触子と、これら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を有する可動接触子と、内部にガスが封入され、一対の固定接触子及び可動接触子を収納し、一対の固定接点及び一対の可動接点の間で発生するアークを消弧する消弧室と、可動接触子に駆動軸を介して連結している電磁石ユニットと、消弧室に配置された複数のグリッド板からなる消弧グリッドと、を備えている。

本発明のガス密閉型開閉器によれば、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。

本発明に係る第１実施形態のガス密閉型開閉器を示す断面図である。 第１実施形態の接点機構を平面視で示した断面図である。 第１実施形態の接点機構に配置された第１消弧装置を示す図であり、（ａ）は正面側斜視図、（ｂ）は裏面側斜視図である。 第１実施形態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消弧室に流れていく状態を模式的に示した図である。 図４で示す固定接点及び可動接点の間で発生したアークが消弧室に流れていく状態を平面視で示した図である。 本発明に係る第２実施形態のガス密閉型開閉器を示す要部断面図である。 本発明に係る第３実施形態のガス密閉型開閉器を示す要部断面図である。

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実施形態の構成］
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態のガス密閉型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、接点収納ケース４は、金属製の角筒体５と、この角筒体５の上端を閉塞する例えばセラミックや合成樹脂などの絶縁材料により形成した絶縁基板６とを備えている。
角筒体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。

接点機構２は、絶縁基板６に導体部１１，１２を介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の可動プランジャ２２に固定された駆動軸２４に支持されており、可動接触子１５の中央部に駆動軸２４を挿通する貫通孔２３が形成されている。

駆動軸２４の長手方向の中央部には外方に突出するフランジ部２５が形成されており、可動接触子１５の貫通孔２３に駆動軸２４を上端から挿入することで、可動接触子１５の中央下部をフランジ部２５に当接し、駆動軸２４の上部から接触スプリング２６を挿入する。そして、駆動軸２４の上端にはスプリング受け２７ａとＥリング２７ｂとが固定されており、スプリング受け２７ａと可動接触子１５の上部中央との間の駆動軸２４の外周に接触スプリング２６が配置され、可動接触子１５に対して下向きの所定の付勢力を付与している。
また、接点収納ケース４の角筒体５の内周面には、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、金属製の角筒体５に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を有する。

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、この磁気ヨーク２８の底板部の中央部に固定プランジャ２９が配置され、この固定プランジャ２９の外側にスプール３０が配置されている。
スプール３０は、固定プランジャ２９を挿通する中央円筒部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とで構成されている。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。

磁気ヨーク２８の開放端となる上端に固定した上部磁気ヨーク２１には、中央部にスプール３０の中央円筒部３１に対向する貫通孔２１ａが形成されている。
スプール３０の中央円筒部３１内に挿入された固定プランジャ２９の上部には、有底筒状に形成されたキャップ３５で覆われ、このキャップ３５の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部３５ａが上部磁気ヨーク２１の下面にシール接合されている。これによって、キャップ３５が上部磁気ヨーク２１の貫通孔２１ａを介して連通される密封容器が形成される。

キャップ３５の内部に、最下部に復帰スプリング３６を配置した可動プランジャ２２が上下に摺動可能に挿入される。この可動プランジャ２２には、上部磁気ヨーク２１から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部２２ａが形成されている。
また、上部磁気ヨーク２１の上面に、環状に形成された駆動用永久磁石３７が可動プランジャ２２の周鍔部２２ａを囲むように固定されている。この駆動用永久磁石３７は上下方向すなわち厚み方向に例えば上端側をＮ極とし、下端側をＳ極とするように着磁されている。

駆動用永久磁石３７の上端面に、駆動用永久磁石３７と同一外形で可動プランジャ２２の周鍔部２２ａの外径より小さい内径の貫通孔を有する補助ヨーク３９が固定されており、この補助ヨーク３９の下面に、可動プランジャ２２の周鍔部２２ａが接触している。
そして、密閉された接点収納ケース４にアーク消弧用の様々なガスが封入されており、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を構成する可動接触子１５は、導電性のある材料とした図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２４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、導電性のある材料からなる側面視Ｃ字形状の導電板であり、可動接触子１５の長手方向の両端側に離間し、前述した絶縁基板６に導体部１１，１２を介して固定されている。

第１固定接触子１３は、可動接触子１５の第１可動接点１５ａ側に長手方向の一方の端部に配置されており、可動接触子１５の第１可動接点１５ａに下側から対向し、第１固定接点１３ａを上面に設けた第１導電板部１３ｂと、可動接触子１５から離れた第１導電板部１３ｂの端部から折り曲げられて上方に延在している第２導電板部１３ｃと、第２導電板部１３ｃの上端から折り曲げられて可動接触子１５の上方に延在している第３導電板部１３ｄと、を備えている。

また、第２固定接触子１４は、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂ側に長手方向の他方の端部に配置されており、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂに下側から対向し、第２固定接点１４ａを上面に設けた第１導電板部１４ｂと、可動接触子１５から離れた第１導電板部１４ｂの端部から折り曲げられて上方に延在している第２導電板部１４ｃと、第２導電板部１４ｃの上端から折り曲げられて可動接触子１５の上方に延在している第３導電板部１４ｄと、を備えている。

そして、可動接触子１５は、釈放状態で、長手方向の両端側に位置する可動接点１５ａ，１５ａと、第１及び第２固定接触子１３，１４の固定接点１３ａ，１４ａが、所定間隔を保って離間した状態となる。
また、可動接触子１５は、投入位置で、可動接点１５ａ，１５ｂが、第１及び第２固定接触子１３，１４の固定接点１３ａ，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。

図２は、電磁接触器１の接点機構２側の内部を、可動接触子１５が延在する方向に沿った断面で示したものである。
収納ケース４の角筒体５の外側には、外周全域を覆うように金属製の矩形状の磁石支持体５１が配置されており、この磁石支持体５１は、電磁接触器１の筐体５２に支持されている。

磁石支持体５１には、第１～第４アーク消弧用永久磁石４０～４３が配置されている。
第１アーク消弧用永久磁石４０は、可動接触子１５の長手方向の一方の側面に角筒体５及び絶縁筒部１８を介して対向するように磁石支持体５１に固定され、第２アーク消弧用永久磁石４１は、可動接触子１５の長手方向の他方の側面に角筒体５及び絶縁筒部１８を介して対向するように磁石支持体５１に固定されている。
これら第１及び第２アーク消弧用永久磁石４１，４２は、角筒体５に対向する磁極面がＮ極となるように着磁されている。

また、第３アーク消弧用永久磁石４２は、可動接触子１５の短手方向の一方の側面に角筒体５及び絶縁筒部１８を介して対向するように磁石支持体５１に固定され、第４アーク消弧用永久磁石４３は、可動接触子１５の短手方向の他方の側面に角筒体５及び絶縁筒部１８を介して対向するように磁石支持体５１に固定されている。
これら第３及び第４アーク消弧用永久磁石４２，４３は、厚み方向の角筒体５に対向する磁極面が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３アーク消弧用永久磁石４２及び第４アーク消弧用永久磁石４３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と可動接触子１５の第１可動接点１５ａとの対向部の近くを通過して大きな磁束密度で横切る。
また、第２アーク消弧用永久磁石４１のＮ極から出て第３アーク消弧用永久磁石４２及び第４アーク消弧用永久磁石４３のＳ極に流れる磁束が、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａと可動接触子１５の第２可動接点１５ｂとの対向部の近くを通過して大きな磁束密度で横切る。

絶縁筒部１８の内部は、可動接触子１５の長手方向の一方の端部の一方の幅方向の空間が第１消弧室４７、可動接触子１５の長手方向の一方の端部の他方の幅方向の空間が第２消弧室４８、可動接触子１５の長手方向の他方の端部の一方の幅方向の空間が第３消弧室４９、可動接触子１５の長手方向の他方の端部の他方の幅方向の空間が第４消弧室５０とされている。
そして、第１固定接触子１３及び可動接触子１５の一方の端部側を跨ぎ、第１及び第２消弧室４７，４８に第１消弧装置６０が配置され、第２固定接触子１４及び可動接触子１５の一方の端部側を跨ぎ、第３及び第４消弧室４９，５０に第２消弧装置６６が配置されている。

第１消弧装置６０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、消弧基板６１と、消弧基板６１に直交して連結された第１支持板６２と、消弧基板６１に直交して連結され、互いに離間しながら第１支持板６２に平行に延在している一対の第２支持板６３ａ，６３ｂと、を備えている。消弧基板６１、第１支持板６２及び一対の第２支持板６３ａ，６３ｂは、絶縁性の例えば合成樹脂で形成されている。
消弧基板６１には、第１固定接触子１３の第３導電板部１３ｄが嵌まり込む凹部６１ａが形成されている。また、第１支持板６２には、第１固定接触子１３の第１導電板部１３ｂを挿通する挿通孔６２ａが形成されている。

また、図３（ａ）に示すように、第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの間に、消弧基板６１に直交する方向に列状に複数のグリッド板６４ａと、複数のガス冷却部材６５ａとが固定されている。
複数のグリッド板６４ａは、鉄などの金属からなる長方形板状の部材であり、互いに板厚方向に平行に離間して列状に配置されている。複数のガス冷却部材６５ａも、鉄などの金属からなる長方形板状の部材であり、互いに板幅方向に平行に離間して列状に配置されている。
複数のガス冷却部材６５ａは、第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの端部側に固定されている。

そして、図４に示すように、複数のガス冷却部材６５ａは、消弧基板６１に直交する方向に配列されたグリッド板６４ａの間に各々のガス冷却部材６５ａが位置するように、複数のグリッド板６４ａに対して段違いに配置されている。
また、図３（ｂ）に示すように、第１支持板６２及び他方の第２支持板６３ｂの間にも、消弧基板６１に直交する方向に列状に複数のグリッド板６４ｂと、複数のガス冷却部材６５ｂとが固定されている。

複数のグリッド板６４ｂも、鉄などの金属からなる長方形板状の部材であり、互いに板厚方向に平行に離間して列状に配置されている。複数のガス冷却部材６５ｂも、鉄などの金属からなる長方形板状の部材であり、互いに板幅方向に平行に離間して列状に配置されている。
複数のガス冷却部材６５ｂは、第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの端部側に固定されている。
そして、図４に示すように、複数のガス冷却部材６５ｂは、消弧基板６１に直交する方向に配列されたグリッド板６４ｂの間に各々のガス冷却部材６５ａが位置するように、複数のグリッド板６４ａに対して段違いに配置されている。

上記構成の第１消弧装置６０は、図２に示すように、第１消弧室４７に複数のグリッド板６４ａ及び複数のガス冷却部材６５ａが配置され、第２消弧室４８に複数のグリッド板６４ｂ及び複数のガス冷却部材６５ｂが配置され、消弧基板６１の凹部６１ａに第１固定接触子１３の第３導電板部１３ｄが嵌まり込み、第１支持板６２の挿通孔６２ａに第１固定接触子１３の第１導電板部１３ｂが挿通された状態で、消弧基板６１の上面に接点収納ケースの絶縁基板が面接触状態で当接した状態で配置されている。
また、第２消弧装置６６も、第１消弧装置６０と同一構成であり、第３消弧室４９に複数のグリッド板６４ｂ及び複数のガス冷却部材６５ｂが配置され、第４消弧室５０に複数のグリッド板６４ａ及び複数のガス冷却部材６５ａが配置される。

［第１実施形態の動作］
次に、第１実施形態の電磁接触器１の動作を、図１、図４及び図５を参照して説明する。
この第１実施形態の電磁接触器１は、第１固定接触子１３に負極（－）端子を接続し、第２固定接触子１４に正極（＋）端子を接続している。
今、電磁石ユニット２０の励磁コイル３４が無励磁状態にあって、電磁石ユニット２０で可動プランジャ２２を下降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、可動プランジャ２２が復帰スプリング３６によって、上部磁気ヨーク２１から離れる上方向に付勢される。これと同時に、駆動用永久磁石３７の磁力による吸引力が補助ヨーク３９に作用し、可動プランジャ２２の周鍔部２２ａが吸引される。このため、可動プランジャ２２の周鍔部２２ａの上面が補助ヨーク３９の下面に接触している。
このため、可動プランジャ２２に駆動軸２４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，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に対して上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、可動プランジャ２２を復帰スプリング３６の付勢力及び駆動用永久磁石３７の吸引力に抗して下方に押し下げる。この可動プランジャ２２の下降が、周鍔部２２ａの下面が上部磁気ヨーク２１の上面に当たることで停止する。
このように、可動プランジャ２２が下降することにより、可動プランジャ２２に駆動軸２４を介して連結されている可動接触子１５も下降し、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の接触圧で接触する。

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。
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への励磁を停止する。
励磁コイル３４への励磁を停止すると、電磁石ユニット２０で可動プランジャ２２を下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャ２２が復帰スプリング３６の付勢力によって上昇し、周鍔部２２ａが補助ヨーク３９に近づくに従って駆動用永久磁石３７の吸引力が増加する。

この可動プランジャ２２が上昇することにより、駆動軸２４を介して連結された可動接触子１５が上昇する。これに応じて接触スプリング２６で接触圧を与えているときは、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に接触している。その後、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が第１固定接触子１３及び第２固定接触子１４から上方に離間する開極開始状態となる。

このような開極開始状態となると、図５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６７が発生する。また、図示しないが、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との間にはアーク（不図示）が発生する。これらの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。このとき、第１可動接点１５ａ及び第１固定接点１３ａに発生するアーク６７の電流方向は、第１可動接点１５ａから第１固定接点１３ａに向う方向であり、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂに発生するアークの電流方向は、第２固定接点１４ａから第２可動接点１５ｂに向う方向である。

図５に示すように、第１アーク消弧用永久磁石４０のＮ極から出て第３アーク消弧用永久磁石４２のＳ極に流れる磁束φ１と、第１アーク消弧用永久磁石４０のＮ極から出て第４アーク消弧用永久磁石４３のＳ極に流れる磁束φ１とが、アーク６７の近くを通過する。
そして、第１可動接点１５ａと第１固定接点１３ａとの間に発生するアーク６７の電流の流れと、磁束φ１との関係からフレミング左手の法則により、第１消弧室４７に向うローレンツ力Ｆが発生する。

このローレンツ力Ｆによって、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間に発生したアーク６７は、複数のグリッド板６４ａが配置されている第１消弧室４７に向けて引き伸ばされていく。
そして、第１消弧室４７に引き伸ばされたアーク６７の自己磁界（図５の破線で示す部分）は、アーク６７の周りを囲みながらグリッド板６４ａの一部に伝わっていくので、アーク６７が複数のグリッド板６４ａに引きつけられていく。そして、アーク６７は、複数のグリッド板６４ａを通過することで分断され、その電極効果によりアーク電圧が急速に高まるとともに、複数のグリッド板６４ａの冷却効果により消弧され、電流が限流遮断される。

ここで、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａとの間にアーク６７が発生すると、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａが溶融することで、多量の金属蒸気が発生して第１消弧室４７に向かって流れる。なお、本発明に記載されているガスが、金属蒸気に対応している。
第１消弧室４７に配置されている第１消弧装置６０は、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに対して複数のグリッド板６４ａより離間する側に複数のガス冷却部材６５ａが配置されており、第１消弧室４７に流れてきた金属蒸気は、複数のガス冷却部材６５ａに接触することで冷却される。

金属蒸気が複数のガス冷却部材６５ａに接触して冷却されると、図４に示すように、複数のガス冷却部材６５ａの周囲の第２消弧空間６９は、複数のグリッド板６４ａ側の第１消弧空間６８と比較して低温の空間となる。そして、高温の第１消弧空間６８は、低温の第２消弧空間より圧力が高くなり、第１消弧空間６８及び第２消弧空間６９に圧力差が発生するので、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａ側から複数のガス冷却部材６５ａに向けて継続的な金属蒸気の流れが発生する。
そして、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａとの間に発生したアーク６７は、第１消弧室４７で継続的に発生する金属蒸気の流れにより複数のグリッド板６４ａに誘導され易くなり、アーク６７の消弧性能を向上させる。

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１固定接点１４ａとの間にアークが発生する場合について、詳細に図示はしないが説明する。
第２可動接点１５ｂと第１固定接点１４ａとの間に発生したアークの電流の流れと、第２アーク消弧用永久磁石４１、第３アーク消弧用永久磁石４２及び第４アーク消弧用永久磁石４２の間で発生する磁束との関係からフレミング左手の法則により、第３消弧室４９に向うローレンツ力が発生し、アークは第３消弧室４９に向けて引き伸ばされていく。そして、アークは、第３消弧室４９に配置した第２消弧装置６６の複数のグリッド板６４ｂを通過することで分断され、その電極効果によりアーク電圧が急速に高まるとともに、複数のグリッド板６４ｂの冷却効果により消弧され、電流が限流遮断される。

また、アーク発生により第２可動接点１５ｂと第１固定接点１４ａが溶融することで、多量の金属蒸気が発生して第３消弧室４９に向かって流れる。第２消弧装置６６は、第２可動接点１５ｂ及び第２固定接点１４ａに対して複数のグリッド板６４ｂより離間する側に複数のガス冷却部材６５ｂが配置されており、第３消弧室４９に流れてきた金属蒸気は、複数のガス冷却部材６５ｂに接触することで冷却される。そして、金属蒸気が複数のガス冷却部材６５ｂに接触して冷却されると、複数のガス冷却部材６５ｂ側の空間が、複数のグリッド板６４ｂ側の空間と比較して低温の空間となり、高温の空間は低温の空間より圧力が高くなり、複数のガス冷却部材６５ｂ側の空間と複数のグリッド板６４ｂ側の空間とに圧力差が発生するので、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂ側から複数のガス冷却部材６５ｂに向けて継続的な金属蒸気の流れが発生する。そして、第２固定接点１４ａと第２可動接点１５ｂとの間に発生したアークは、第３消弧室４９で継続的に発生する金属蒸気の流れにより複数のグリッド板６４ｂに誘導され易くなり、アークの消弧性能を向上させる。

［第１実施形態の効果］
次に、本実施形態の効果について説明する。
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）で発生したアークが、第１、第４消弧室４７、５０に伸長量を増大させて引き伸ばされず、第１、第３消弧室４７、４９に配置した複数のグリッド板６４ａ、６４ｂに通過させることで分断、消弧されるようにしており、アークの伸長量を増大させる従来装置と比較して第１～第４消弧室４７～５０の広さを大きくする必要がない。したがって、第１～第４消弧室４７～５０を内部に設ける絶縁筒部１８も内部容積が小さな形状で済むので、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、電磁接触器１の小型化を図ることができる。

また、開極開始状態において、接点（第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａ、第１固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂ）が溶融すると、多量の金属蒸気が発生して第１、第３消弧室４７、４９に向かって流れる。第１、第３消弧室４７，４９に流れた金属蒸気は、第１、第２消弧装置６０、６６の複数のガス冷却部材６５ａ，６５ｂに接触することで冷却され、複数のガス冷却部材６５ａ，６５ｂ側の空間と複数のグリッド板６４ａ、６４ｂ側の空間との温度差により複数のガス冷却部材６５ａ，６５ｂ側の空間と複数のグリッド板６４ａ，６４ｂ側の空間とに圧力差が発生し、接点側から複数のガス冷却部材６５ａ，６５ｂに向けて継続的な金属蒸気の流れが発生する。この継続的な金属蒸気の流れによって、接点間に発生したアークが第１、第３消弧室４７、４９の複数のグリッド板６４ａ，６４ｂに誘導され易くなるので、アークの消弧性能を向上させることができる。

また、図４に示したように、第１、第２消弧装置６０，６６の複数のガス冷却部材６５ａ，６５ｂは、複数のグリッド板６４ａ，６４ｂに対して段違いに配置されており、接点の溶融により発生した金属蒸気が、隣接するグリッド板６４ａ，６４ａの隙間から吹き出す量が増大し、且つガス冷却部材６５ａ，６５ｂに接触する面積が増大し、金属蒸気の冷却を効率よく行ってアークの消弧性能をさらに向上させることができるので、高電圧対応の電磁接触器１を提供することができる。
また、複数のガス冷却部材６５ａ、６５ｂは、一枚板のガス冷却部材と比較すると、分割された鉄などの金属からなる長方形板状の部材で構成されているので、熱伝導が良好で表面の温度を内部に伝えやすく、金属蒸気を短時間で冷却することができ、さらにアークの消弧性能を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、図６に示すものは、本発明に係る第２実施形態の電磁接触器１の要部を示すものである。
第２実施形態は、第１消弧装置６０において第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの間に固定されている複数のグリッド板６４ａと、第１支持板６２及び他方の第２支持板６３ｂの間に固定されている複数のグリッド板６４ｂが、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに向う側に凹形状の切り欠き部６４ｃが形成されている。
なお、図示しないが、第２消弧装置６６にも、第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの間に固定されている複数のグリッド板６４ａと、第１支持板６２及び他方の第２支持板６３ｂの間に固定されている複数のグリッド板６４ｂが、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに向う側に凹形状の切り欠き部６４ｃが形成されている。

上記構成の第２実施形態の電磁接触器１が、開極開始状態となり、第１固定接点１３ａと第１可動接点１５ａとの間にアーク６７が発生し、第１消弧室４７に向けて引き伸ばされていくと、アーク６７の自己磁界（図６の破線で示す部分）が、アーク６７の周りを囲みながらグリッド板６４ａの凹形状の切り欠き部６４ａに沿って伝わっていく。この際、アーク６７の自己磁界は、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに近接する側が密となり、凹形状の切り欠き部６４ｃに沿って伝わる側が疎となるので、複数のグリッド板６４ａに対するアーク６７の引きつけ力が増大する。
このため、発生したアーク６７は、複数のグリッド板６４ａに、短時間で分断、消弧されて電流が限流遮断される。

なお、図示しないが、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との間にアークが発生する場合も、詳細に説明しないが、発生したアークは、第２消弧装置６６の凹形状の切り欠き部６４ｃを設けた複数のグリッド板６４ａに、短時間で分断、消弧されて電流が限流遮断される。
したがって、第２実施形態の電磁接触器１は、開極開始状態におけるアークの消弧性能をさらに向上させることができる。

［第３実施形態］
次に、図７に示すものは、本発明に係る第３実施形態の電磁接触器１の要部を示すものである。
第３実施形態は、第１消弧装置６０において第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの間に固定されている複数のグリッド板６４ａと、第１支持板６２及び他方の第２支持板６３ｂの間に固定されている複数のグリッド板６４ｂが、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに向う側にＶ字形状の切り欠き部６４ｄが形成されている。
なお、図示しないが、第２消弧装置６６にも、第１支持板６２及び一方の第２支持板６３ａの間に固定されている複数のグリッド板６４ａと、第１支持板６２及び他方の第２支持板６３ｂの間に固定されている複数のグリッド板６４ｂが、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに向う側にＶ字形状の切り欠き部６４ｄが形成されている。

上記構成の第３実施形態の電磁接触器１が、開極開始状態となり、第１固定接点１３ａと第１可動接点１５ａとの間にアーク６７が発生し、第１消弧室４７に向けて引き伸ばされていくと、アーク６７の自己磁界（図６の破線で示す部分）が、アーク６７の周りを囲みながらグリッド板６４ａのＶ字形状の切り欠き部６４ｄに沿って伝わっていく。この際、アーク６７の自己磁界は、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａに近接する側が密となり、Ｖ字形状の切り欠き部６４ｄに沿って伝わる側が疎となるので、複数のグリッド板６４ａに対するアーク６７の引きつけ力が増大する。
このため、アーク６７が、複数のグリッド板６４ａに、短時間で分断、消弧されて電流が限流遮断される。

なお、図示しないが、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との間にアークが発生する場合も、詳細に説明しないが、発生したアークが、第６消弧装置６６のＶ字形状の切り欠き部６４ｄを設けた複数のグリッド板６４ａに、短時間で分断、消弧されて電流が限流遮断される。
したがって、第３実施形態の電磁接触器１も、開極開始状態におけるアークの消弧性能をさらに向上させることができる。
きる。

なお、第１～３実施形態の電磁接触器１の第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（－）端子を接続する場合には、開極開始状態において第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生したアークが第２消弧室４８側に引き伸ばされ、第１固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間で発生したアークが第４消弧室５０側に引き伸ばされ、上述した内容と同様の作用でアークの消弧動作が行われるので、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電磁接触器１を提供することができる。

１ 電磁接触器
２ 接点機構
４ 接点収納ケース
５ 角筒体
６ 絶縁基板
７ フランジ部
９，１０ 貫通孔
１１，１２ 導体部
１３ 第１固定接触子
１３ａ 第１固定接点
１３ｂ 第１導電板部
１３ｃ 第２導電板部
１３ｄ 第３導電板部
１４ 第２固定接触子
１４ａ 第２固定接点
１４ｂ 第１導電板部
１４ｃ 第２導電板部
１４ｄ 第３導電板部
１５ 可動接触子
１５ａ 第１可動接点
１５ｂ 第２可動接点
１５ｃ 可動接触子の幅方向の一方の側面
１５ｄ 可動接触子の幅方向の他方の側面
１５ｅ 可動接触子の長手方向の一方の側面
１５ｆ 可動接触子の長手方向の他方の側面
１６，１７ 絶縁カバー
１８ 絶縁筒部
２０ 電磁石ユニット
２１ 上部磁気ヨーク
２１ａ 貫通孔
２２ 可動プランジャ
２２ａ 周鍔部
２３ 貫通孔
２４ 駆動軸
２５ フランジ部
２６ 接触スプリング
２７ａ スプリング受け
２７ｂ Ｅリング
２８ 磁気ヨーク
２９ 固定プランジャ
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
３５ キャップ
３５ａ フランジ部
３６ 復帰スプリング
３７ 駆動用永久磁石
３９ 補助ヨーク
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
４２ 第３アーク消弧用永久磁石
４３ 第４アーク消弧用永久磁石
４７ 第１消弧室（消弧室）
４８ 第２消弧室（消弧室）
４９ 第３消弧室（消弧室）
５０ 第４消弧室（消弧室）
５１ 磁石支持体
５２ 筐体
６０ 第１消弧装置
６１ 消弧基板
６１ａ 凹部
６２ 第１支持板
６２ａ 挿通孔
６３ａ，６３ｂ 第２支持板
６４ａ，６４ｂ グリッド板（消弧グリッド）
６４ｃ 凹形状の切り欠き部
６４ｄ Ｖ字形状の切り欠き部
６５ａ、６５ｂ ガス冷却部材（ガス状態変化手段）
６６ 第２消弧装置
６７ アーク
６８ 第１消弧空間
６９ 第２消弧空間
Ｆ ローレンツ力
φ１ 磁束

Claims (8)

1. 固定接点を有する一対の固定接触子と、
   これら一対の固定接触子の前記固定接点に接離可能な一対の可動接点を有する可動接触子と、
   内部にガスが封入され、前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を収納し、前記一対の固定接点及び前記一対の可動接点の間で発生するアークを消弧する消弧室と、
   前記可動接触子に駆動軸を介して連結している電磁石ユニットと、
   前記消弧室に配置された複数のグリッド板からなる消弧グリッドと、を備えていることを特徴とするガス密閉型開閉器。
2. 前記消弧室内の前記消弧グリッドに対して前記一対の固定接点及び前記一対の可動接点に近い側に設けた第１消弧空間と、
   前記消弧室内の前記消弧グリッドに対して前記一対の固定接点及び前記一対の可動接点から離間する側に設けた第２消弧空間と、
   前記第２消弧空間に存在するガスを、前記第１消弧空間に存在するガスに対して低温且つ低圧に変化させるガス状態変化手段と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のガス密閉型開閉器。
3. 前記ガス状態変化手段は、前記第２消弧空間に存在するガスを冷却するガス冷却部材であることを特徴とする請求項２記載のガス密閉型開閉器。
4. 前記ガス冷却部材は、分割された複数の金属部材であることを特徴とする請求項３記載のガス密閉型開閉器。
5. 前記ガス冷却部材は、前記消弧グリッドを構成する複数のグリッド板の間に段違いに配置されていることを特徴とする請求項４記載のガス密閉型開閉器。
6. 複数の前記グリッド板は、前記一対の固定接点及び前記一対の可動接点に向かう側に切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項５記載のガス密閉型開閉器。
7. 複数の前記グリッド板の切り欠き部は、凹形状であることを特徴とする請求項６記載のガス密閉型開閉器。
8. 複数の前記グリッド板の切り欠き部は、Ｖ字形状であることを特徴とする請求項６記載のガス密閉型開閉器。

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