JP2023056796A - 遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断ガスの機構部への流入に対し、その流入が想定される流路の圧力損失を高く確保することで、筐体の破損を防ぐことができる気中遮断器を得る。【解決手段】可動子ホルダ１４の回動にあわせて、端部１４ｂ及び流路抑制部２Ｂ１については回動軸１４ａを中心とする同心の円弧状とすることで空隙２０ａの狭隘が、また、流路抑制部２Ｂ２については突起部１４ｃと絶えず空隙２０ｂの狭隘が、それぞれ維持されるようにするとともに、特に、流路抑制部２Ｂ２は、開極状態における空隙２０ｂが機構部５２側に向かって延長されるように、その形状を三角形とした。【選択図】図３

Description

この開示は、例えば筐体の外部よりハンドルを操作して投入バネを蓄勢した後、指令を与えることにより、その蓄勢力で通電部を閉じさせる遮断器（以下、気中遮断器と称す）に関し、詳しくは遮断能力の改善に関するものである。

気中遮断器は、一般にビル、工場などの主幹用遮断器として使用されることが多い。それ故に、電路の開閉機器として、開閉耐久機能が求められるとともに、主幹用、ということで、定格電流も数千アンペアに及び、その大きな電流に応じた可動・固定の両接点間における、上述した蓄勢力に基づく接触圧力機能が求められることから、通電部はもとより上述した各機能を司る機構部も複雑かつ大型となることは周知の通りである。

この気中遮断器に限らず、遮断器には開閉、すなわち、スイッチ機能だけではなく、地絡・短絡などの事故が発生した際に、電線や負荷機器の焼損などを未然に防止するために電路を遮断するという大きな役目を担っている。加えて、気中遮断器には、上述した主幹用として、その系統全体の通電継続性、すなわち、事故による影響を極力抑えるために、その事故に直接係わる遮断器が遮断動作を終えるまでは、他の健全な回路には通電を続けるために遮断しない、という機能（定格短時間耐電流として規定化）も備えている。このことが上述した接触圧力が大きくなることの一因ともなっている。

尤も、気中遮断器の直下で事故が発生した場合は、無論、この気中遮断器自らが遮断動作を行うことになる。ここで、短絡による事故電流、すなわち短絡電流は、トランスからの距離が短いほど大きくなり、繰り返すが、主幹用故に、トランス直下に配設される気中遮断器には、例えば、定格電流の数１００倍に及ぶ電流を遮断する能力が求められる。しかも、短絡電流が大きいほど、その遮断動作時に発生するアークエネルギーも大きくなり、その結果、両接点間に発生するガスの圧力も高くなる。

この高温・高圧ガス（以下、遮断ガスと称す）は、主に、通電部上部に設けた排気口より外部に排出されるものの、ある程度は筐体内における残留を想定しておく必要がある。このため、遮断時の内圧上昇に備え、例えば通電部・機構部を、その部位毎に強固なユニット体に収めるように構成されていることも周知の通りである。ただし、上述した通り、蓄勢力を通電部に伝えるため、両部は連接されるとともに、その連接を担う部材が開閉に合わせ応動することも、また周知の通りである。

このため、ユニット体の一部に、どうしても開口が生じるため、この開口を通じて遮断ガスが、機構部側へ流れ込むことによるアークタッチ、すなわち、機構部を構成する金属部品の電位上昇は、感電防止の観点からも避ける必要がある。そこで、上述した開口を閉塞するために、連接を担う部材（絶縁リンク）の応動に合わせて摺動する遊嵌部材（スライド板）を組み込むことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平５－３３４３３号公報

スライド板の組み込みにより、アークタッチの発生は低減されるものの、絶縁リンクの動きを阻害しないためにも、あるいは、量産性確保の点からも、絶縁リンクの外周部とスライド板の小開口部の隙間を物理的に零にすることは難しい。したがって、ある程度の遮断ガスが機構部側に流れ込むことは容認せざるを得ないが、ここで問題となるのは、この遮断ガスが、上述した通り、「高温・高圧」であるが故に、短絡電流を遮断する能力を上げようとすると、場合によっては、筐体そのものの破損を招きかねないことである。

この開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、引続き、スライド板の組み込みによる金属部品の電位上昇を抑制しつつ、遮断能力を向上させた気中遮断器を得ることを目的とするものである。

この開示に係る気中遮断器は、絶縁体で形成されたカバー及びベース部から成る筐体と、上記ベース部に固設され上記カバーで覆われた機構部と、上記ベース部に固設された負荷側導体と、可動接点を有し可撓導体を介して上記負荷側導体と電気的接続が成される可動子と、上記ベース部に軸支される回動軸を有するとともに、上記可動子を可動子ピンにより保持する可動子ホルダと、上記可動接点と接触及び開離を繰り返す固定接点を有し上記ベース部に固設された電源側導体とを備え、上記ベース部は上記可動子ホルダと対向する少なくとも１つの面が上記可動子ホルダの回動軌跡に呼応した形状としたものである。

この開示は以上説明したように、より大きな短絡電流を遮断できる気中遮断器を提供することができる。

この開示の実施の形態１における気中遮断器の閉極状態の側面図である。 図１においてカバー及び機構部を外した正面図である。 閉極から開極に至る一連の動作を示した図１における部分拡大図である。 図３（ａ）における主要部品を示した斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの開示の実施の形態１における気中遮断器の閉極状態の側面図であり、一部を切り欠いて内部を示している。図２は図１においてカバー及び機構部を外した正面図であり、図１におけるＡ視図に相当する。また、図３は、図１で切り欠いて示した部分の拡大図であり、詳しくは、閉極から開極に至る動作、すなわち、（ａ）閉極状態、（ｂ）開極動作開始時、（ｃ）アーク発生時、（ｄ）開極状態、と順をおって示している。さらに、図４は図３（ａ）における可動子ホルダを中心とした斜視図である。

図１において、気中遮断器１０１の外郭、すなわち、筐体５１は、カバー１及びベース部２で構成されており、さらに、ベース部２は、電源側導体３及び負荷側導体６が固設されたベース２Ａと、相対向する一対のフレーム板７を基盤にユニット化された機構部５２が固設されたベース２Ｂに分けられ、これらベース２Ａ・２Ｂは例えば図示しないネジで固着されている。

負荷側導体６は可撓導体５を介して可動子４と電気的に接続されており、この可動子４と上述した電源側導体３に、それぞれ固着された可動接点４ａ・固定接点３ａが接触及び開離を繰り返すことで、気中遮断器１０１が配設された電路の開閉、すなわち、電源側導体３に接続された図示しない外部導体→電源側導体３→固定接点３ａ→可動接点４ａ→可動子４→可撓導体５→負荷側導体６→この負荷側導体６に接続された図示しない外部導体の順に流れる電流の入り切りを行っていることは周知の通りである。

上述した電路の開閉に至る動作も周知である。すなわち、開極状態（後述する図３（ｄ）参照）において、図示しないハンドルの手動操作により投入バネ８が蓄圧され、やはり図示しないオン操作ボタンを押下することで、投入バネ８の蓄勢力が可動子４に伝達、具体的には、この蓄勢力によりアーム９が固着されたメインシャフト１０が反時計方向に回動すると、このアーム９にアームピン１１によって回動自在に支持されたレバー１２が、このレバー１２にレバーピン１３によって連接され、ベース２Ｂに設けた図示しない凹部に軸支された回動軸１４ａを中心に回動する可動子ホルダ１４が、さらに、この可動子ホルダ１４に可動子ピン１５によって保持された可動子４が、それぞれ時計方向に回動する。このことにより、この図１に示す通り、可動接点４ａが固定接点３ａに対し図示しない接圧バネによる適切な接触圧力で接触することで、閉極状態、換言すると電路の導通が維持される。

電路の導通を遮断、すなわち、この閉極状態から開極状態に移行させたい場合は、やはり図示しないオフ操作ボタンを押下することで、メインシャフト１０が時計方向に回動し、以下、上述した「開極→閉極」とは逆に、レバー１２・可動子ホルダ１４・可動子４がそれぞれ反時計方向に回動し、可動接点４ａが固定接点３ａから離間する。なお、この離間にあたり、可動接点４ａと固定接点３ａの間にアーク（後述する図３（ｃ）参照、付番１７）が発生するが、このアークは、電源側導体３に固着されたアークランナー１８に導かれ、消弧室１９で裁断・消弧されることも、また周知の通りである。

一連の開閉動作のキーとなる機構部５２の動作に対するメインシャフト１０の動きは、この開示の要部ではないため、これ以上の詳しい説明は割愛するが、これまでの説明で明らかなように、メインシャフト１０に固着されたアーム９はベース２Ｂ側に、一方で可動子ホルダ１４はベース２Ａ側に、それぞれ位置していることから、アーム９の回動を可動子ホルダ１４に伝達するレバー１２は、ベース２Ａ・２Ｂを跨いで配置されることになる。加えて、上述した時計並びに反時計方向への回動にあたり、紙面上、上下方向にも大きく移動（後述する図３参照）するとともに、その剛体をある程度確保する意味合いからも、図２に示すように、紙面上、左右方向に相当する幅も大きくなる。したがって、ベース２Ａ・２Ｂともに、このレバー１２の回動に応じた開口部を設ける必要がある。

この図２において、アーム９は極数分（この実施の形態１では４極分）がメインシャフト１０に対し等間隔で固着されており、言うまでもなく、レバー１２及びこの図２では図示されない可動子ホルダ１４も４極分が具備されている。つまり、上述した開口部も４極分に及ぶことから、段落０００６で述べた通り、遮断時における遮断ガスの機構部５２への流入を抑制するため、特許文献１と同様、この開口部にスライド板１６を、やはり４極分、装着している。

スライド板１６は、例えば、レバー１２が貫通する小開口部を設けた相対向する汎用のエンプラシートの間に、このレバー１２を貫通させるための切り込みを施したフッ素樹脂ファブリックシートを貼り付けたものであれば、開閉操作に耐え得る強度性、及び遮断ガスの流入抑制を両立させることからも好ましい。

続いて、この開示の本質、すなわち、特許文献１との差異を、図３に基づき説明する。スライド板１６が、ベース２Ｂの、紙面上、上下に設けた溝２Ｂ３に遊嵌されることで、このスライド板１６に設けた小開口部とレバー１２が直交（図４も参照）することは特許文献１と同等である。したがって、（ａ）～（ｄ）に至る一連の動作、すなわち、メインシャフト１０（アーム９）の時計方向の回動に応じたレバー１２・可動子ホルダ１４・可動子４の反時計方向の回動に合わせるように、スライド板１６が、紙面上、下方向に、いわゆるシャッター機能の如く移動するが、特許文献１との差異は、遊嵌によって発生する空隙２０ｃが極力狭隘となるように、スライド板１６の板厚及び溝２Ｂ３の寸法を決めたことにある。

（ｃ）に示す通り、開極にあたり、両接点３ａ・４ａ間にアーク１７が発生するが、段落０００８で述べたように、短絡電流のような大きい電流を遮断した場合に発生するアークを起因とする遮断ガスは高温・高圧となり、この気中遮断器１０１に求められる性能アップの一つである遮断容量を上げようとすれば、この遮断ガスによる筐体５１、特にカバー１の破損防止を考慮することは避けて通れない。

この遮断ガスの紙面上、左方向、すなわち、図示しない機構部５２への流入ルートは、（ｃ）に示す通り、３通り考えられる。すなわち、アーク１７の発生近傍での「Ｑ１→Ｑ４」、気中遮断器１０１は概ね紙面上の向きで設置されることから、アーク１７の自重に伴う紙面上、下方向からの回り込みとなる「Ｑ２→Ｑ３」及び「Ｑ２→Ｑ４」である。

そこで、Ｑ１・Ｑ２に対しては、その流路を絞るようにした。すなわち、可動子ホルダ１４の端部１４ｂ・突起部１４ｃの回動軌跡に応じた流路抑制部２Ｂ１・２Ｂ２をベース２Ｂに設け、この端部１４ｂと流路抑制部２Ｂ１及び突起部１４ｃと流路抑制部２Ｂ２とのそれぞれのギャップ、すなわち空隙２０ａ・２０ｂが極力狭隘となるようにした。

詳述すると、それぞれ、可動子ホルダ１４の回動にあわせて、端部１４ｂ及び流路抑制部２Ｂ１については回動軸１４ａを中心とする同心の円弧状とし、また、流路抑制部２Ｂ２については突起部１４ｃと絶えず空隙２０ｂの狭隘が維持されるようにするとともに、（ｄ）に示す通り、開極状態における空隙２０ｂが機構部５２側に向かって延長されるように、その形状を三角形とした。

この空隙２０ａ・２０ｂは、段落０００２でも述べた通り、あるいは図４からも明らかなように、可動子４が複数枚あることから、幅方向、すなわち、範囲Ｂも大きくなるので、上述したように、極力狭隘となるようにしたことで、いわゆる流路損失を大きく確保することができ、機構部５２側へ流れ込む遮断ガスを低減させることが可能となる。なお、流路抑制部２Ｂ１・２Ｂ２を一体成形にてベース２Ｂに設ければ、部品点数が削減できるので好ましい。

加えて、Ｑ３・Ｑ４に対しても、これまで説明した通り、スライド板１６の移動に、レバー１２の回動に、それぞれ支障をきたさないように空隙２０ｃ・２０ｄが極力狭隘となるようにした。特に空隙２０ｄについては、スライド板１６の構造を工夫、すなわち、切り込みを施したフッ素樹脂ファブリックシートをレバー１２に接触させるようにしたので、上述した通り、レバー１２の回動を損ねることなく、遮断ガスの流入低減を実現した。

このように、この開示によれば、遮断ガスの機構部５２側への流入に対し、その流入が想定される流路の圧力損失を高く確保するようにしたので、この遮断ガスの流入量が低減され、カバー１の破損などを防ぐことができる。無論、気中遮断器１０１の遮断容量の格上げにあたっては、可動子４の開極スピードや消弧室１９の消弧性能など、その課題解決は多岐に亘るが、この開示も大きく寄与している。

なお、この開示にあたっては、段落００１６で述べたように、その投入（開極→閉極）を投入バネ８の蓄勢力に依存（いわゆるスプリングチャージ方式）したが、この方式に限定されることはなく、例えば、電磁石のコイルへの通電によってプランジャーを移動させることで可動子４を回動させる、いわゆる電磁ソレノイド方式であっても同様の効果を得ることができる。

１ カバー、２ ベース部、３ 電源側導体、３ａ 固定接点、
４ 可動子、４ａ 可動接点、５ 可撓導体、６ 負荷側導体、１２ レバー、
１４ 可動子ホルダ、１４ａ 回動軸、１４ｂ 端部、１４ｃ 突起部、
１５ 可動子ピン、１６ スライド板、
５１ 筐体、５２ 機構部、１０１ 気中遮断器。

Claims (6)

1. 絶縁体で形成されたカバー及びベース部から成る筐体と、
   上記ベース部に固設され上記カバーで覆われた機構部と、
   上記ベース部に固設された負荷側導体と、
   可動接点を有し可撓導体を介して上記負荷側導体と電気的接続が成される可動子と、
   上記ベース部に軸支される回動軸を有するとともに、上記可動子を可動子ピンにより保持する可動子ホルダと、
   上記可動接点と接触及び開離を繰り返す固定接点を有し上記ベース部に固設された電源側導体と、
   を備えた遮断器において、
   上記ベース部は上記可動子ホルダと対向する少なくとも１つの面が上記可動子ホルダの回動軌跡に呼応した形状であることを特徴とする遮断器。
2. 上記形状は、上記可動子ホルダにおける上記回動軸から遠い側の端部と対向する面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
3. 上記形状と上記端部は、上記可動子ホルダの回動方向に対し、上記回動軸を中心とする円弧状であることを特徴とする請求項２に記載の遮断器。
4. 上記形状は、上記回動軸の近傍に設けた突起部と対向するように設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の遮断器。
5. 上記形状が上記ベース部と一体成形されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の遮断器。
6. 上記機構部と上記可動子ホルダとを連接するレバーと、
   上記ベース部に遊嵌され上記レバーが貫通する小開口部を設けたスライド板と、
   を備えたことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の遮断器。

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