JP2996807B2 - 開閉器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、回路遮断器
や限流器または電磁接触器など、電流遮断時に容器内で
アークが発生する開閉器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２７は従来の開閉器として例えば回路
遮断器の開成時状態を示す側面図、図２８は図２７の回
路遮断器の接点開離直後の状態を示す側面図、図２９は
図２８の回路遮断器における可動接触子の最大開離状態
を示す側面図である。図において、１は回路遮断器の可
動接触子であり、この可動接触子１は基部の回動支点
（回動中心）１４を（図２８，図２９参照）を中心にし
て回動するように支持されている。２は前記可動接触子
１の一端（自由端部下面）に固着された可動接点、３は
前記可動接触子１の回動により可動接点２と接離する固
定接点、４はその固定接点３を一端に有する固定接触子
であり、この固定接触子４の形状構成については後述す
る。５は前記固定接触子４の他端に接続された電源側の
端子部である。６は消弧板で、前記可動接点２と前記固
定接点３との開離時にそれらの接点間に発生するアーク
を引き延ばして冷却すべく機能する。７は前記消弧板６
を保持する消弧側板である。８は前記可動接触子１を回
動させる機構部であり、この機構部８は、電流検出部
（図示せず）を内蔵し、該電流検出部が短絡電流を検知
することによって作動するようになっている。９は前記
機構部８を手動で操作するためのハンドル、１０は負荷
側の端子部、１１はその端子部１０を前記可動接触子１
に接続する導体である。１２はこれらの回路遮断器構成
部品を収納する容器、１３はその容器１２の壁部に設け
られた排気孔である。

【０００３】ここで、前記固定接触子４の形状構成につ
いて説明する。従来の固定接触子４は、電源側の端子部
５が接続されて水平方向に延びる導体部４ａと、この導
体部４ａにおける前記端子部５と反対側の端部に下方へ
向け折曲形成された垂直な導体部４ｂと、この導体部４
ｂの下端から前記導体部４ａとは反対側の水平方向に延
びる段差状下部の導体部４ｃと、この導体部４ｃの先端
から垂直方向に立ち上がる導体部４ｄと、この導体部４
ｄの上端から前記導体部４ａ側に向って水平方向に延び
る導体部４ｅとから成る形状に一体形成され、前記導体
部４ｅ上に固定接点３が設けられた構成となっている。

【０００４】このような形状構成の固定接触子４におい
て、段差状下部の導体部４ｃと固定接点３側とを接続し
ている導体部４ｄは、固定接点３の位置より可動接触子
１の可動接点２が固着されていない他端部側で且つ端子
部５の反対側に位置し、固定接点３を有する導体部４ｅ
は、端子部５を有する導体部４ａと同一水平面上にあっ
て、可動接点２と固定接点３相互の接点閉成時に該接点
接触面の位置より下方に位置している。かかる固定接触
子４は、その全体表面が絶縁されていない素肌露出状態
で使用されている。

【０００５】次に動作について説明する。図２７の状態
において、固定接触子４の端子部５を電源に接続すると
共に、負荷側の端子部１０を負荷に接続する。この状態
において、ハンドル９を矢印Ｂ方向に操作すると、機構
部８が動作して可動接触子１が基部の回動支点１４を中
心として下降回動することにより、可動接点２が固定接
点３と接触した接点閉成状態となって、電力が電源から
負荷に供給される。この状態で、通電の信頼性を確保す
るために可動接点２は固定接点３に規定の接触圧力で押
えつけられている。

【０００６】ここで、回路遮断器より負荷側の回路で短
絡事故などが起こり、回路に大きな短絡電流が流れる
と、この大電流を前記機構部８内の電流検出部が検知し
て前記機構部８を作動させる。これによって、可動接触
子１が接点開離方向に回動することで可動接点２が固定
接点３から開離する。このような接点開離時には、図２
８および図２９に示すように、可動接点２と固定接点３
との間にアークＡが発生する。

【０００７】しかし、通常、短絡電流などの大電流が流
れると、可動接点２と固定接点３の接触面における電磁
反発力が非常に強くなり、前記可動接点２にかかってい
る接触圧力に打ち勝つために、可動接触子１は機構部８
の動作を待たずに接点開離方向に回動する。従って、そ
の回動により、可動接点２と固定接点３の開離が起こ
り、それらの接点２，３間に発生したアークＡは、消弧
板６で引き延ばされて冷却される。この結果、アーク抵
抗が上昇し、短絡電流が小さく絞られる限流が起こり、
電流零点で前記アークＡは消弧されて電流遮断が完了す
る。

【０００８】限流は、回路遮断器の保護機能を向上させ
るために非常に重要である。限流性能を高めるために
は、上述のようにアーク抵抗を増大させる必要がある。

【０００９】アーク抵抗を増大させるためにアークを引
き延ばす方法としてよく使われるのは、例えば特開昭６
０−４９５３３号公報や特開平２−６８８３１号公報に
示されているような形状の固定接触子を利用する方法で
ある。これらの公報に示された固定接触子の形状は、図
２７〜図２９に示した固定接触子４の形状と基本的には
同じである。この固定接触子４による電流経路は、図２
７〜図２９において、電源側の端子部５から導体部４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを順に経て固定接点３に至
る。このような電流経路において、固定接触子４の固定
接点３側の電流経路４ｅに流れる電流がアークＡに及ぼ
す電磁力は、アークＡを消弧板６方向へ引き延ばす力と
なる。また、電流経路４ｅに流れる電流が可動接触子１
に及ぼす電磁力は可動接触子１を開極する方向であり、
接点２，３間の開極速度を高めアーク長の増大を速める
ように働く。この結果、アーク抵抗はより高くなり限流
性能の優れた回路遮断器が得られる。

【００１０】通常の交流遮断における限流性能を高める
には、上述のようにアーク抵抗を高めることが必要であ
るが、この場合、接点２，３が開離した直後の未だ電流
が最大値になる前に、アーク抵抗を高めなければならな
い。電流が大きくなった後にアーク抵抗を高めても、電
流の慣性効果のためになかなか電流は限流されない。か
えって、大電流で且つ抵抗が高いため、遮断器内で発生
するアークエネルギーが大きくなり、遮断器の損傷が激
しくなるだけである。従って、接点２，３が開離した直
後の接点間の開極速度を素早く立ち上げ、さらに、アー
クを強い電磁力で大きく引き延ばし、急激にアーク抵抗
を高めるような固定接触子形状が必要となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来の固定接
触子形状を持つ開閉器は以上のように構成されているの
で、図２８に示すように、接点２，３開離直後に可動接
触子１を開極させる方向に働き、かつアークＡを電源側
の端子部５方向に引き延ばす電磁力を同時に発生する固
定接触子４の電流経路は、固定接点３側の導体部４ｅだ
けである。他の電流経路（導体部）４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄは、全て可動接触子１の開極動作を妨げ、かつアー
クＡを前記端子部５と反対側に引き延ばす電磁力を発生
している。また、可動接触子１の回動中心１４側の一部
に働く電流経路４ｄによる電磁りきは可動接触子１をを
開極させる方向だが、可動接触子１の可動接点２側の一
部に働く電流経路４ｄによる電磁力は前記開極を妨げる
方向であり、全体として電流経路４ｄによる可動接触子
１の開極を妨げるように働く。さらに、電流経路４ｄの
電流は、前記アークＡの電流と同方向でアークと引き合
うため、アークＡを端子部５の方向と逆方向に引き延ば
す結果となる。電流経路４ａと４ｃの電流は可動接触子
１の電流と同方向のために可動接触子１と引き合い、可
動接触子１に開極方向と反対方向の電磁力を及ぼす。ま
た、電流経路４ａと４ｃの電流は電流経路４ｅと逆方向
に流れているので、アークを端子部５の方向と逆方向に
引き延ばす電磁力を発生させる結果となる。電流経路４
ｂの電流は、可動接触子１の電流と垂直かつ可動接触子
より端子部５側に位置するので、可動接触子１に開極と
反対方向の電磁力を及ぼす。また、電流経路４ｂの電流
は、アークの電流と逆方向のため反発し合い、アークを
端子部５の方向と逆方向に引き延ばすことになる。この
ような理由により、電流経路４ｅが発生する可動接触子
１を開極させ且つアークを端子部５方向に引き延ばす電
磁力が電磁力が減少してしまう。したがって、従来の開
閉器に使用されている固定接触子４の形状では、該固定
接触子４に流れる電流の電磁力がアークを引き延ばすた
めに効果的に作用していないという問題点があった。

【００１２】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、短絡電流等の大電流が流
れた際、可動接触子が開極方向に大きな電磁力を受けて
接点を素早く開離させることができると共に、接点開離
直後には固定接触子の全てを流れる電流によりアークを
端子部方向に引き延ばすことができ、アーク長が急激に
増大してアーク電圧を急激に立ち上げることができ、且
つ、可動接触子の開極距離が増大した際には、アークが
冷却されて、高いアーク電圧を発生、維持でき、優れた
限流性能を持つ開閉器を得ることを目的とする。

【００１３】請求項２の発明は、固定接触子の成形加工
が容易でありながら、その固定接触子が可動接触子の開
閉動作を妨げる恐れのない開閉器を得ることを目的とす
る。

【００１４】請求項３の発明は、接点開離直後にアーク
電圧を、より一層急速に立ち上げること、電流遮断直前
のアーク長を効果的に長くすること、高いアーク電圧を
維持して短絡電流遮断時の通過エネルギーを小さく抑え
ること、などが可能な開閉器を得ることを目的とする。

【００１５】

【００１６】請求項４の発明は、電磁力による可動接触
子の開極速度の立ち上がりを上昇させることができる開
閉器を得ることを目的とする。

【００１７】請求項５の発明は、遮断動作半ば以降で可
動接触子側のアークスポット近傍のアークにかかるアー
クを端子部側に引き延ばす磁場成分を小さくでき、排気
孔から火花、溶融物等の放出が減少する開閉器を得るこ
とを目的とする。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る開
閉器は、一端部に可動接点を有する可動接触子と、この
可動接触子の開閉動作で前記可動接点と接離可能な固定
接点を一端部に有する固定接触子と、この固定接触子の
他端部に接続する端子部とを備えた開閉器において、接
点閉成状態の前記可動接点が前記固定接点から開離する
方向を上方とした時、前記固定接触子を、前記端子部と
接続する第１導体部、前記固定接点を有する第２導体
部、及び第１導体部と第２導体部を上下方向に接続する
第３導体部で構成し、第３導体部を前記固定接点の位置
より可動接触子の可動接点が設けられていない他端部側
で且つ前記端子部の反対側に配置し、第１導体部を、前
記接点閉成状態時に前記可動接触子の前記可動接点が設
けられている一端部の導電路の中心より上方に配置する
と共に、前記接点開成状態時に前記可動接点の接触面よ
り下方に配置し、前記接点開成状態時に前記可動接点表
面から見渡せる前記第１導体部の部位を絶縁物で被覆し
たものである。

【００２２】請求項２の発明に係る開閉器は、固定接触
子が、ほぼＵ字形状をなした接続導体部位を有し、その
Ｕ字形状の一端部の内側に固定接点を固着し、且つ、前
記Ｕ字形状の他端部に端子部を接続したもので、前記固
定接点の固着面より上方に位置する接続導体の部位に
は、前記固定接触子に対する可動接触子の開閉動作を許
容するためのスリットを設けたものである。

【００２３】請求項３の発明に係る開閉器は、固定接触
子に接続する端子部を、前記第１導体部と面一、また
は、その第１導体部より上方、もしくは、前記第１導体
部より下方に位置するように形成し、前記第１導体部の
下方に位置する端子部は、接点閉成状態の時の接点接触
面より上方に位置させたものである。

【００２４】

【００２５】請求項４の発明に係る開閉器は、端子部と
固定接点を接続する接続導体のうち、固定接点にすぐ接
続される部分で、固定接点の位置より端子部と反対側
に、閉成時の可動接触子とほぼ平行な部分を持つ固定接
触子の形状としたものである。

【００２６】請求項５の発明に係る開閉器は、可動接触
子を開閉動作させる機構部と、接点に接触圧を与える接
触圧付与手段と、短絡電流等の通電時に前記機構部が開
極動作を行う以前に電磁反発力で可動接点が前記接触圧
に抗して固定接点から開離する時の前記可動接点の最大
開離位置を規定する開離位置規定手段とを備え、前記最
大開離位置における前記可動接点の接触面が第１導体部
より上方に位置するように構成したものである。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【作用】請求項１の発明における開閉器は、短絡電流等
の大きな電流が流れると、固定接触子を構成する導体を
流れる全ての電流により、可動接触子が器開極方向に大
きな電磁力を受け素早く開離することによって、接点間
距離が増大すると共に、接点開離直後には前記固定接触
子を構成する導体を流れる全ての電流によりアークが端
子部方向に引き延ばされ、アーク長が増大してアーク電
圧が急激に立ち上がり、その後もアークが第１導体部を
覆う絶縁物に押し付けられることにより、高いアーク電
圧を発生させて維持することができる。

【００３１】請求項２の発明における開閉器は、固定接
触子が略Ｕ字形状をなしていることにより、その固定接
触子の成形加工が頗る容易である。また、前記固定接触
子において、固定接点の固着面より上方に位置する導体
部位に可動接触子の開閉動作を許容するスリットを設け
たことにより、前記固定接点に対する前記可動接触子の
開閉動作が前記固定接触子によって妨げられるようなこ
ともない。

【００３２】請求項３の発明における開閉器は、端子部
を第１導体部と面一もしくは上方に配置したので、端子
部を流れる電流により接点開離直後にアークを引き延ば
し、アーク電圧をより急速に立ち上げることができる。
また、端子部を第１導体部より上方に配置すると、遮断
直前のアーク長を効果的に長くすることができる。ま
た、端子部もしくは端子部の一部を、第１導体部より下
方に配置したので、高いアーク電圧を維持でき、短絡電
流遮断時の通過エネルギーを小さく抑えることができ
る。さらに、端子部を第１導体部より下方で且つ固定接
点接触面より上方に配置すると、端子部の電流によって
固定接点表面近傍のアークを引き延ばすことができる。

【００３３】

【００３４】請求項４の発明における開閉器は、第２導
体部の固定接点の位置より端子部と反対側の部位に、接
点閉成時の可動接触子と略平行な部分を持つ固定接触子
構成としたので、電磁力による可動接触子の開極速度の
立ち上がりが上昇する。

【００３５】請求項５の発明における開閉器は、短絡電
流等の通電時に機構部が開極動作を行う以前に電磁反発
力により可動接点が接触圧に抗して固定接点から開離す
る時の可動接点の最大開離位置における前記可動接点の
表面が第１導体部より上方に位置するので、遮断動作半
ば以降に可動接触子側のアークスポット近傍のアークに
かかるアークを端子部側に引き延ばす磁場成分が小さく
なり、排気孔からの火花や溶融物等の放出が減少する。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
は実施例１による開閉器として容器を断面じた回路遮断
器の閉成状態を示す消弧部の側面図、図２は図１の回路
遮断器の開成状態を示す側面図であり、図２７〜図２９
と同一または相当部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。図において、４は一端部に固定接点３が設け
られた固定接触子であり、この固定接触子４は、第１導
体部４ａと第２導体部４ｅと第３導体部４ｄとから構成
されている。

【００４０】更に詳しく述べると、図１の接点閉成状態
において、可動接触子１の可動接点２が固定接点３から
開離する方向を上方とした時、前記固定接触子４は、電
源側の端子部５が接続されて水平方向に延びる第１導体
部４ａと、この第１導体部４ａの下方に離間位置した第
２導体部４ｅと、この第２導体部４ｅと前記第１導体部
４ａを前記端子部５の反対側で上下方向に接続している
第３導体部４ｄとから成る形状に一体形成され、前記第
２導体部４ｅ上に固定接点３を固着して該固定接点３を
第１導体部４ａの下方に位置させた構成となっている。

【００４１】そして、前記固定接触子４は、固定接点３
の位置より可動接触子１の可動接点２が固着されていな
い他端側側で、且つ、前記端子部５の反対側（可動接触
子１の回動支点１４側）に第３導体部４ｄが位置する向
きとして容器１２に取付けセットされている。この場
合、第１導体部４ａは、固定接点３に可動接点２が接触
した接点閉成時に該接点接触面より上方に全て位置し、
且つ、接点開成時に可動接点２の接触面より下方に位置
する配置としてある。特に、前記第１導体部４ａは、可
動接触子１の電流路の中心より上方に位置している。

【００４２】図１および図２に示した消弧板６は、前記
可動接触子１の回動を妨げないようにするための切欠部
（図示せず）が設けられた構成となっている。なお、図
１および図２においては、図２７に示した従来の回路遮
断器における機構部８とハンドル９および負荷側の端子
部１０を省略しており、これらは、当然、容器１２内に
収納配置されている。

【００４３】図３（ａ），（ｂ）はこの実施例による固
定接触子を示す斜視図である。図３（ａ）に示す固定接
触子４は、第１導体部４ａと第２導体部４ｅと第３導体
部４ｄとによって略Ｕ字形状に一体形成され、そのＵ字
状の一端である前記第１導体部４ａの電源接続側の端部
に電源側の端子部５が接続されている。また、これと反
対側の端部となるＵ字形状の内側、即ち、前記第２導体
部４ｅの上面部に固定接点３が固着されている。さら
に、前記固定接触子４において、前記固定接点３の固着
面より上方に位置する接続導体部（第１導体部４ａと第
３導体部４ｄ）には、第２導体部４ｅ上の固定接点３に
対する可動接触子１の開閉動作を妨げないようにするた
めのスリット４０が設けられている。

【００４４】図３（ｂ）において、１５は絶縁物であ
り、この絶縁物１５は、前記固定接触子４の表面と前記
スリット４０の内面を、第１導体部４ａの端子部５接続
部近傍から第３導体部４ｄに亘って被覆している。

【００４５】次に動作について説明する。短絡電流など
の大電流が流れると、機構部の動作を待たずに可動接触
子１が回動して可動接点２と固定接点３が開離し、これ
らの接点２，３間にアークＡが発生することは従来と同
様である。図４は、前記接点２，３が開離する直前の状
態を示している。ここで、矢印は電流を示し、消弧板６
は簡単のために省略した。

【００４６】図４において、可動接触子１を流れる電流
は、第１導体部４ａを流れる電流と同一方向なので、可
動接触子１は上方に吸引される。第３導体部４ｄを流れ
る電流は可動接触子１を流れる電流に対して垂直方向で
あり、第３導体部４ｄから端子部５側の可動接触子１の
部位１Ａには、可動接触子１を開極させる方向に力を及
ぼす。

【００４７】一方、第３導体部４ｄより回動中心１４側
の可動接触子１の部位１Ｂには、可動接触子１を開極さ
せる方向と反対側の力を及ぼす。

【００４８】しかし、回動中心１４から前記部位１Ａま
での距離が前記部位１Ｂまでの距離より大きいので、第
３導体部４ｄの電流が可動接触子１に及ぼす合計の慣性
モーメントは可動接触子１を開極させる方向に働く。従
って、前記固定接触子４に流れる各電流成分が発生する
電磁力は、全て可動接触子１を開極させる方向への力と
なる。この結果、接点開離直後の接点２，３間の距離は
急激に増大し、アーク抵抗が素早く立ち上がる。

【００４９】図５は接点２，３が開離した直後で、且
つ、可動接点２が未だ第１導体部４ａより下方にある状
態を示している。端子部５から第１導体部４ａまでで構
成される電流経路は、全てアークＡより上方にある。こ
の結果、その電流経路が発生するアークＡに作用する電
磁力は、アークＡを端子部５側に引き延ばす力である。
また、第３導体部４ｄに流れる電流はアークＡの電流と
逆方向になるので、第３導体部４ｄを流れる電流による
電磁力もアークを端子部５側に引き延ばす力となる。従
って、この固定接触子４に流れる電流が発生する電磁力
は、全てアークＡを端子部５側に引き延ばす力となる。
この結果、接点開離直後のアークＡは強力に引き延ばさ
れ、アーク抵抗が急激に高くなる。

【００５０】図６（ａ）は固定接触子を流れる電流が発
生する磁場強度分布の説明するために示した可動接触子
と固定接触子の側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−
Ａ線断面図である。図において、４１はスリット４０を
挟む左右両側の第１導体部４ａの各断面の重心である。
図６（ｃ）は理論計算で求めた固定接触子４を流れる電
流がつくる図６（ｂ）のＺ軸上での磁場強度分布図であ
り、正方向の磁場がアークを端子部５側に引き延ばす磁
場成分である。図６（ｃ）で示すように、第１導体部４
ａは可動接触子１が回動する平面から左右にずれた所に
位置する。

【００５１】このような導体配置では、第２導体部４ｅ
および第３導体部４ｄを流れる電流の影響のために、第
１導体部４ａより上部の空間（領域Ｚ０）までアークＡ
を端子部５側に引き延ばす磁場成分が存在する。そのた
め、図７のように、可動接点面が第１導体部４ａより上
方まで回動しても、第１導体部４ａのスリット４０の部
分では、アークＡは端子部５側に力を受け、前記スリッ
ト４０の奥（スリット４０の端子部５側の端部内面）の
部分を覆う絶縁物１５ａに押しつけられて冷却される。
この結果、接点開離直後に急激に上昇したアーク抵抗が
更に増大し、高いアーク電圧が維持されるので、電流ピ
ークおよび通過エネルギーを小さく押えることができ、
優れた限流性能を有した回路遮断器が得られる。

【００５２】上記実施例１においては、可動接触子１の
回動を妨げないようにするためのスリット４０を前記可
動接触子１の回動面に対して左右対称に設けた固定接触
子４の形状について説明したが、この固定接触子４は図
８に示すような形状構成としても同様の効果が得られ
る。

【００５３】実施例２． 図８（ａ）は実施例２による固定接触子の斜視図、図８
（ｂ）は図８（ａ）の固定接触子を絶縁した状態を示す
斜視図である。この実施例による固定接触子４は、図８
（ａ）のように、端子部５側に向って左側にのみ第１導
体部４ａを配した形状構成としている。この固定接触子
４の場合、図９（ａ）のように可動接触子の開極初期の
アークＡの上部半分において、このアークＡの電流と前
記左側だけの第１導体部４ａの電流が同じ方向となるの
で、アークＡは前記左側だけの第１導体部４ａに引き付
けられ、この第１導体部４ａを覆う絶縁物１５に強く触
れて冷却される。このため、前記開極初期においては、
アーク電圧がより素早く立ち上がる。

【００５４】一方、さらに接点２，３間が開離して可動
接点２が第１導体部４ａより上方に位置すると、図９
（ｂ）に示すように、アークＡの下部半分において、ア
ーク電流と前記左側だけの第１導体部４ａの電流が逆方
向となって反発し合うので、アークＡは前記左側だけの
第１導体部４ａを覆う絶縁物１５から遠ざかり、この絶
縁物１５から発生する蒸気量を減らすことができるの
で、電流増加に伴う容器１２内の圧力上昇を抑え、圧力
による容器１２の損傷を未然に防止できる。

【００５５】つまり、上記実施例２のように可動接触子
１の回動面に対する固定接触子４の第１導体部４ａを左
右どちらか一方にすると、限流効果に優れ且つ圧力によ
る容器１２の損傷が起こり難い形状構成の固定接触子４
を得ることができる。

【００５６】上記実施例１では端子部５を第１導体部４
ａと面一にしたが、この実施例２のように左右どちらか
一方だけの第１導体部４ａを有する図７の固定接触子４
の形状構成にすると、端子部５を流れる電流成分も、可
動接触子１の初期開極スピードを上昇させ、かつ固定接
点３表面近傍のアークを端子部５側に引き延ばす磁場が
発生し、開極初期のアーク電圧の立ち上がりを効果的に
速めることができる。

【００５７】実施例３． 図１０は実施例３による主要部の側面図である。この実
施例では、電源側の端子部５を第１導体部４ａより上方
に配した固定接触子４の形状構成としている。このよう
に、端子部５を第１導体部４ａより上方にすると、同様
に開極初期のアーク電圧の立ち上がりを、より効果的に
速めることができる。

【００５８】実施例４． 図１１は実施例４による主要部の側面図である。この実
施例による固定接触子４にあっても、電源側の端子部５
を第１導体部４ａより上方に配した形状構成としてお
り、従って、同様の効果が得られる。 実施例５． 図１２は実施例５による主要部の側面図である。この実
施例では、固定接触子４の端子部５を第１導体部４ａよ
り上方に配置し、図３に示したスリット（切欠部）４０
に相当するスリットを前記端子部５側の直ぐ近くまで設
けた構成としている。このように構成すると、アーク端
子部５近くまで引き延ばされたアークの電流の一部が端
子部５の電流と引き合うので、アークが大きく延びる遮
断直前において効果的にアークを引き延ばせる。

【００５９】このように、遮断直前のアーク長を電磁力
により長くできるので、比較的高電圧の回路（例えば、
５５０Ｖの回路）における比較的小さな電流の遮断動作
など、遮断直前の電磁力によるアーク引き延ばし作用が
遮断性能に重要な影響を与える場合に特に有効である。

【００６０】実施例６． 図１３は実施例６による主要部の側面図である。この実
施例では、固定接触子４の端子部５を第１導体部４ａよ
り下方に位置させた構成としている。このような構成に
すると、固定接触子４のアークより端子部５側の一部に
おいてアークと同方向に電流成分が生じる。このよう
に、アークと同方向の電流成分がつくる磁場は、開極初
期において可動接触子１を開極させる方向に働き、開極
初期のアーク電圧の立ち上がりが改善させる。また、前
記アークと同方向の電流成分がアークと引き合うため、
ある程度、接点２，３が開離して引き延ばされたアーク
Ａを、この上方向電流の近くで補足することが可能とな
る。そのため、遮断動作の途中でアークＡが接点２，３
間に引き戻されるようなことがなく、高いアーク電圧を
維持することが可能となる。

【００６１】また、この実施例６では、前記端子部５を
固定接点３の表面より上方に配置したので、端子部５の
電流が固定接点３表面のアークＡを引き延ばす磁場成分
が発生し、アーク電圧の立ち上がりを速めることができ
る。

【００６２】実施例７． 図１４は実施例７による主要部の側面図である。この実
施例では、固定接触子４の端子部５が第１導体部４ａお
よび固定接点３表面のそれぞれより下方に位置させた構
成としている。このように、固定接点３の表面より端子
部５を下方に位置させると、前述のアークを補足するア
ークと同方向の電流成分が増加し補足効果が増大し、遮
断動作後半において、より高いアーク電圧を維持でき
る。そのため、電流遮断完了までの時間が短くなり、遮
断動作により遮断器内部に発生する総エネルギー量およ
び、通過エネルギーを減少させることが可能となる。

【００６３】上記実施例７では、端子部５と固定接触子
４の接続を垂直方向の導体によって行ったが、それらの
接続は、図１５，図１６に示すように、斜めに延びる導
体によって行ってもよく、この場合、上記実施例とほぼ
同様の効果が得られ、さらには、接続部の屈曲部が鈍角
となるので、固定接触子４の曲げ加工が簡単となる。

【００６４】実施例８． 図１７は実施例８による要部の側面図である。この実施
例では、上記実施例１において、固定接触子４の固定接
点３を固着した第２導体部４ｅのかわりに、第２導体部
４ｅを可動接触子１の回動中心１４の方向に延ばして、
第２導体部４ｅの部分に流れる電流が閉成時の可動接触
子１に流れる電流と略平行で逆方向になるよう構成して
いる。このような構成にすると、第２導体部４ｅの電流
によるアークＡを端子部５側に引き延ばす電磁力が増大
し、また閉成時の可動接触子１と第２導体部４ｅとの間
に電磁反発力が働くため、可動接触子１の回動スピード
が増大し、接点開離直後のアーク長が早く大きくなる。
このため、アーク抵抗の立ち上がりが、より早くなり、
より限流性能が向上する。

【００６５】実施例９． 図１８は実施例９による主要部の側面図である。この実
施例では、開成状態においても可動接触子１の一部が、
固定接触子４の第１導体部４ａと第２導体部４ｅおよび
第３導体部４ｄで囲まれた空間内に位置するように構成
している。このように構成すると、開極初期から開極動
作後半までの被あっ屈曲部的長い長い間、可動接触子１
が固定接触子４を流れる電流がつくる磁場により開極方
向に大きな電磁力を受ける。このため、開極初期だけで
なく、可動接点２が第１導体部４ａの上部に出てからも
可動接触子１の開極速度は減少しないので、最大開極距
離に対する時間を早めることが可能となる。

【００６６】一般に、電源電圧が比較的高い電圧の回路
（例えば５５０Ｖ）における比較的小さな短絡電流領域
の遮断動作では、可動接触子１に働く電磁反発力が小さ
く電流遮断直前においても接点間の開離距離が小さいの
で、接点間にて絶縁破壊を起こし遮断失敗を起こすこと
がある。そこで、上記実施例９（図１８）のように、接
点最大開離距離に到達する時間を速めるように構成する
ことによって、前述のような遮断失敗を防ぐことが可能
となる。

【００６７】また、一般に回路遮断器には、可動接触子
１が回動できる範囲を規定する手段（例えば、容器１２
内に設けられたストッパー）が設けられている。このよ
うな回動規定手段は一つに限らず、機構部が動作した時
の最大開極可能な距離ｄ１と機構部が動作していない時
の最大開極可能距離ｄ２が異なる場合がある。

【００６８】上記実施例１では、短絡電流などの大電流
が流れると、機構部の動作を待たずに電磁力により可動
接触子１が回動することを述べたが、一般に大電流を遮
断する時の機構部動作は電磁力による開極に比べて遅い
ので、回路遮断器の限流性能は機構部が動作していない
時の最大開極可能距離ｄ２に大きな影響を受ける。

【００６９】実施例１０． 図１９および図２０は実施例１０による主要部の側面図
である。なお、図１９と図２０とでは、可動接触子１の
最大開極可能距離ｄ１と最大開極可能距離ｄ２が異なる
場合を示している。図１９および図２０において、１は
最大開極可能距離ｄ２における可動接触子を示し、１’
は最大開極可能距離ｄ１における可動接触子を示してい
る。図１９のように、最大開極可能距離ｄ２における可
動接点２の接触面が第１導体部４ａより上方に位置する
ように構成すると、大電流の遮断動作時に可動接触子１
は機構部（図示せず）が動作するまで、図１９の１の位
置に一時的にとどまり、遮断動作半ば以降可動接触子１
側のアークスポット近傍にかかるアークを端子部５側に
引き延ばす磁場成分は小さくなる。排気孔（図示せず）
は一般に第１導体部４ａより上部に設けられるので、前
記磁場成分の減少により、火花や溶融物等の排気孔から
の放出は減少する。つまり、図１９のような構成にする
と、アークスペースを小さくすることが可能となる。

【００７０】一方、図２０のように、最大開極可能距離
ｄ２における可動接点２の接触面が第１導体部４ａより
下方に位置するように構成すると、大電流の遮断動作時
に可動接触子１は機構部が動作するまで図２０の１の位
置に一時的にとどまるので、遮断動作半ばにおいても前
記空間内にあり、固定接触子４を流れる全ての電流成分
により効果的に引き延ばされ、遮断動作半ばにおいても
高いアーク電圧を維持できる。但し、比較的高い電圧の
回路では、最大開極可能距離ｄ２が小さいと引き延ばさ
れたアークが接点２，３間の絶縁破壊に伴い接点間に引
き戻されることがあり、外形寸法載せ威厳により重文な
最大開極可能距離ｄ２が設けられない場合がある。つま
り、図２０は比較的低い回路電圧における大電流遮断時
の限流性能を重視した構成と言える。

【００７１】実施例１１． 図２１（ａ）は実施例１１による主要部の側面図、図２
１（ｂ）は図２１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。この
実施例では、可動接触子１の一部である可動接触子導体
部１ａの断面を図２１（ｂ）に示すように傘型に形成し
ている。このようにすると、可動接触子導体部１ａを流
れる電流が下方に片寄るので、第２導体部４ｅの電流に
よる開極直前直後の反発力が増大し、接点の開極速度の
立ち上がりが一層上昇する。また、このような形状の可
動接触子１を用いることにより、可動接触子１が開極す
る時の空気抵抗を減少させることが可能となる。さら
に、アーク電流が比較的小さい領域の開極初期におい
て、このような可動接触子１を用いることにより、可動
接触子１の開極に伴い周りからアークへと引き込まれる
空気の量が上昇するので、アークが冷却されアーク電圧
がより上昇し限流性能を向上させることができる。

【００７２】上述した図３の実施例では、可動接触子１
の略中央にスリット４０を設け、第１導体部４ａおよび
第３導体部４ｄを左右に配置している。このように、２
つの電流経路が略平行に存在する場合の前記電流経路を
流れる電流をつくる磁場の一般的な特性について、以下
に説明する。

【００７３】図２２（ａ）は、可動接触子の回動面左右
の２つの電流経路につくる磁場特性を説明するための簡
略図である。同図（ａ）において、ｚｘ面が可動接触子
の軌跡を含む面に相当し、端子部はｘ軸の正方向に、可
動接触子の回動中心はｘ軸の負の方向に、可動接点はｚ
軸の正方向にそれぞれ位置し、固定接触子の左右導体４
３ａ，４３ｂの電流路の中心線はｘｙ平面上に２ａ距離
にて平行に配置されており、前記左右導体４３ａ，４３
ｂはｚｘ平面に対して対称であり、それらの左右導体を
流れる電流Ｉ１，Ｉ２は−ｘ方向に流れ、大きさは等し
いとすると、ｙ軸の正方向の時な成分がアークを端子部
側（ｘ軸の正方向）に引き延ばすように作用する。この
時、原点０とｙ軸上の−ａの点を結ぶ線とＹ軸上の−ａ
の点とｚ軸上の任意の点Ｐ０を結ぶ線の成す角度をθと
すると、点Ｐ０におけるＹ方向磁場Ｂｙの変化は、次式
で表わされる。 Ｂｙ＝（μＩ／４πａ）ｓｉｎ（２θ） 但し、θの範囲は−９０゜＜θ＜９０゜であり、μは透
磁率、電流Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２である。

【００７４】図２２（ｂ）は、上式より、角度θとｙ方
向磁場Ｂｙの関係をグラフにした図である。また、図２
２（ｃ）は、ｚ＝ａ・ｔａｎθの関係から図２２（ｂ）
の横軸をｚ軸上の長さに変換した図である。図２２
（ｃ）から分かるように、ｚの値が０≦ｚ≦ａの領域よ
りａ＜ｚの領域におけるｚの値の増加に伴うｙ方向磁場
Ｂｙの変化割合が平均して小さい。例えば、ｙ方向磁場
Ｂｙがピーク値の８０％になる値は、０≦ｚ≦ａの領域
ではａ／２であり、ａ＜ｚの領域では２ａである。以上
のような、ｘｙ平面上の平行な導体とｚ軸上の点Ｐ０の
位置関係を、実際の実施例にあてはめてみると、図２３
のようになる。

【００７５】実施例１２． 図２３（ａ）は実施例１２による固定接触子の側面図、
図２３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。この実施例で
は、前記Ｃ−Ｃ線断面をｙｚ平面とし、４１を左右の第
１導体部４ａの各断面の重心とし、点Ｐ０を可動接触子
１の一断面の重心としている。ここで、角度θが４５゜
±１０゜になるように構成している。このように構成す
ると、重心点Ｐ０における切欠部（スリット４０）左右
の導体を流れる電流によるｙ方向磁場Ｂｙは最低でも最
大値の約９４％となる。従って、開極直後において第導
体部４ａの電流が可動接触子２を吸引する力をほぼ最大
限利用することができ、可動接触子１の開極直後の開極
速度の立ち上がりを高め、アーク電圧の立ち上がりを改
善することが可能となる。

【００７６】実施例１３． 図２４は実施例１３による固定接触子の斜視図である。
この実施例による固定接触子４は、第１導体部４ａと第
３導体部４ｄおよび第２導体部４ｅの一部にスリット４
０を設けた形状構成としている。このよう固定接触子４
の屈曲部にスリット４０を設けることによって、固定接
触子４の曲げ加工が行い易くなる。

【００７７】実施例１４． 図２５は実施例１４による固定接触子の斜視図である。
この実施例による固定接触子４は、第１導体部４ａの第
３導体部４ｄ側を斜めに形成した形状構成としている。
そして、前記第１導体部４ａと第３導体部４ｄおよび第
２導体部４ｅの一部に図２４の場合と同様にスリット４
０を設けている。従って、この実施例１４にあっても、
上記実施例２６の場合と同様の効果が得られる。

【００７８】実施例１５． 図２６は実施例１５による固定接触子の斜視図である。
この実施例では、固定接触子１のスリット４０の奥部を
被覆する絶縁物１５ａの高さを高く構成している。この
ように構成すると、端子部５側に引き延ばされたアーク
が押し付けられる絶縁物の面積が多くなり、アークを冷
却する効果が増大し、アーク電圧が上昇するので、限流
性能が向上する。また、排気孔から端子部５側に引き出
すホットガスが端子部５に触れるのを防止でき、可動接
触子１と端子部５との間でのアークの発弧に伴うアーク
電圧の低下を防止できる。

【００７９】なお、上記実施例では、回路遮断器の場合
について説明したが、他の開閉器であってもよく、上記
実施例と同様の効果が得られる。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、固定接触子を流れる全ての電流により、可動接触子
が器開極方向に大きな電磁力を受け素早く開離すること
によって、接点間距離が増大すると共に、接点開離直後
には前記固定接触子を構成する導体を流れる全ての電流
によりアークが端子部方向に引き延ばされ、アーク長が
増大してアーク電圧が急激に立ち上がり、その後もアー
クが第１導体部を覆う絶縁物に押し付けられることによ
り、高いアーク電圧を発生させて維持することができる
という効果がある。

【００８１】請求項２の発明によれば、固定接触子を略
Ｕ字形状に形成したので、その固定接触子の成形加工が
頗る容易である。また、前記固定接触子において、固定
接点の固着面より上方に位置する導体部位に可動接触子
の開閉動作を許容するスリットを設けたことにより、前
記固定接点に対する前記可動接触子の開閉動作が前記固
定接触子によって妨げられるようなことがない効果があ
る。

【００８２】請求項３の発明によれば、端子部を第１導
体部と面一もしくは上方に配置したので、端子部を流れ
る電流により接点開離直後にアークを引き延ばすことが
でき、限流性能がさらに向上する効果がある。また、端
子部を第１導体部より上方に配置すると、比較的高い電
圧の回路遮断性能が向上する効果がある。さらに、端子
部もしくは端子部の一部を、第１導体部より下方に配置
したので、高いアーク電圧を維持でき、短絡電流遮断時
の通過エネルギーを小さく抑える効果がある。また、端
子部を第１導体部より下方かつ固定接点接触面より上方
に配置したことによって、端子部の電流によりこて表面
近傍のアークを引き延ばすことができ、限流性能が向上
する効果がある。

【００８３】

【００８４】請求項４の発明によれば、第２導体部の固
定接点の位置より端子部と反対側の部位に、閉成時の可
動接触子と略平行な部分を持つように構成したので、電
磁力による可動接触子の開極速度の立ち上がりが上昇
し、一層限流性能が向上する効果がある。

【００８５】請求項５の発明によれば、短絡電流等の通
電時に機構部が開極動作を行う以前に電磁反発力により
可動接点が接触圧に抗して固定接点から開離する時の可
動接点の最大開離位置における前記可動接点の表面が第
１導体部より上方に位置するので、遮断動作半ば以降に
可動接触子側のアークスポット近傍のアークにかかるア
ークを端子部側に引き延ばす磁場成分が小さくなり、排
気孔からの火花や溶融物等の放出が減少するという効果
がある。

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１による回路遮断器の閉成状態を示す消
弧部の側面図である。

【図２】図１の回路遮断の開成状態を示す側面図であ
る。

【図３】図３（ａ）は図１の固定接触子を示す斜視図で
ある。 図３（ｂ）は図３（ａ）の固定接触子を絶縁した状態を
示す斜視図である。

【図４】図１の回路遮断器の接点開離直前の状態を示す
動作説明図である。

【図５】図４の回路遮断器の接点開離直後の状態を示す
動作説明図である。

【図６】図６（ａ）は図２の固定接触子を流れる電流が
発生する磁場強度分布を説明するための図である。 図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図６（ｃ）は図６（ｂ）のＺ軸上において固定接触子を
流れる電流がつくる磁場強度分布を示すグラフ図であ
る。

【図７】図１の回路遮断器の可動接触子の最大開離状態
を示す動作説明図である。

【図８】図８（ａ）は実施例２による固定接触子の斜視
図である。 図８（ｂ）は図８（ａ）の固定接触子を絶縁した状態の
斜視図である。

【図９】図９（ａ）は図８（ｂ）の固定接触子を採用し
た回路遮断器の接点開離直後の状態を示す主要部の側面
図である。 図９（ｂ）は図９（ａ）の接点最大開離状態を示す主要
部の側面図である。

【図１０】実施例３による主要部の側面図である。

【図１１】実施例４による主要部の側面図である。

【図１２】実施例５による主要部の側面図である。

【図１３】実施例６による主要部の側面図である。

【図１４】実施例７による主要部の側面図である。

【図１５】実施例７の変形例による主要部の側面図であ
る。

【図１６】実施例７の別の変形例による主要部の側面図
である。

【図１７】実施例８による主要部の側面図である。

【図１８】実施例９による主要部の側面図である。

【図１９】実施例１０による主要部の側面図である。

【図２０】実施例１０による主要部の側面図である。

【図２１】図２１（ａ）は実施例１１による主要部の側
面図である。 図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図２２】図２２（ａ）は平行電流の対称面における一
般的な磁場特性の説明図である。 図２２（ｂ）は図２２（ｃ）における角度θとｙ方向磁
場Ｂｙとの関係を表わすグラフ図である。 図２２（ｃ）はｚ＝ａ・ｔａｎθの関係から図２２
（ｂ）の横軸をｚ軸上の長さに変換したグラフ図であ
る。

【図２３】図２３（ａ）は実施例１２による固定接触子
の側面図である。 図２３（ｂ）は図２３（ａ）のＣ−
Ｃ線断面図である。

【図２４】実施例１３による固定接触子の斜視図であ
る。

【図２５】実施例１４による固定接触子の斜視図であ
る。

【図２６】実施例１５による固定接触子の斜視図であ
る。

【図２７】従来の回路遮断器の開成状態を示す側面図で
ある。

【図２８】図２７の回路遮断器の接点開離直後の状態を
示す側面図である。

【図２９】図２８の回路遮断器における可動接触子の最
大開離状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 可動接触子 ２ 可動接点 ３ 固定接点 ４ 固定接触子 ４ａ 第１導体部 ４ｄ 第３導体部 ４ｅ 第２導体部 ５ 端子部 １５ 絶縁物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仁科 健一 福山市緑町１番８号 三菱電機株式会社 福山製作所内 (72)発明者 山県 伸示 福山市緑町１番８号 三菱電機株式会社 福山製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−111210（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−77224（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−155447（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−88351（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 9/30 - 9/40 H01H 73/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部に可動接点を有する可動接触子
   と、この可動接触子の開閉動作で前記可動接点と接離可
   能な固定接点を一端部に有する固定接触子と、この固定
   接触子の他端部に接続する端子部とを備えた開閉器にお
   いて、接点閉成状態の前記可動接点が前記固定接点から
   開離する方向を上方とした時、前記固定接触子を、前記
   端子部と接続する第１導体部、前記固定接点を有する第
   ２導体部、及び第１導体部と第２導体部を上下方向に接
   続する第３導体部で構成し、第３導体部を前記固定接点
   の位置より可動接触子の可動接点が設けられていない他
   端部側で且つ前記端子部の反対側に配置し、第１導体部
   を、前記接点閉成状態時に前記可動接触子の前記可動接
   点が設けられている一端部の導電路の中心より上方に配
   置すると共に、前記接点開成状態時に前記可動接点の接
   触面より下方に配置し、前記接点開成状態時に前記可動
   接点表面から見渡せる前記第１導体部の部位を絶縁物で
   被覆したことを特徴とする開閉器。
2. 【請求項２】 前記固定接触子は、ほぼＵ字形状をなし
   た接続導体部位を有し、そのＵ字形状の一端部の内側に
   固定接点が固着され、且つ、前記Ｕ字形状の他端部に端
   子部が接続されているもので、前記固定接点の固着面よ
   り上方に位置する接続導体の部位には、前記固定接触子
   に対する可動接触子の開閉動作を許容するためのスリッ
   トが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. 【請求項３】 前記固定接触子に接続する端子部は、前
   記第１導体部と面一、または、その第１導体部より上
   方、もしくは、前記第１導体部より下方に位置するよう
   に形成され、前記第１導体部の下方に位置する端子部
   は、接点閉成状態の時の接点接触面より上方に位置して
   いることを特徴とする請求項１記載の開閉器。
4. 【請求項４】 前記固定接触子は、端子部と固定接点を
   接続する接続導体のうち、固定接点にすぐ接続される部
   分で、固定接点の位置より端子部と反対側に、閉成時の
   可動接触子とほぼ平行な部分を持つていることを特徴と
   する請求項１記載の開閉器。
5. 【請求項５】 可動接触子を開閉動作させる機構部と、
   接点に接触圧を与える接触圧付与手段と、短絡電流等の
   通電時に前記機構部が開極動作を行う以前に電磁反発力
   で可動接点が前記接触圧に抗して固定接点から開離する
   時の前記可動接点の最大開離位置を規定する開離位置規
   定手段とを備え、前記最大開離位置における前記可動接
   点の接触面が第１導体部より上方に位置するように構成
   したことを特徴とする請求項１記載の開閉器。