JP3432327B2 - 回路遮断器 - 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、回路遮断器の遮断性
能の向上に関する。 【０００２】 【従来の技術】電気回路に短絡電流のような大きな電流
が流れたときは、その電流による機械的および熱的エネ
ルギーによって電線や機器に損傷を与えるため、回路遮
断器によってできるだけ早く電流を遮断することが望ま
しい。このため、回路遮断器は大きな電流を遮断する際
その開閉接触部間に発生する高温のアークをできるだけ
早く消滅させることが必要である。 【０００３】この課題を解決するために従来の回路遮断
器は、複数の鉄板を含む消弧装置を開閉接触部近傍に設
けてアークを鉄板の方に誘引することによってアーク長
を長くしたり鉄板によって冷却することによってアーク
抵抗を増加させてアークの消滅を早めていた。また、他
の従来の回路遮断器は、アークに向けて圧縮空気を吹き
付けて拡散させてアーク長を長くしたり冷却させてい
た。 【０００４】この回路遮断器の例が実公平７−９３２７
号公報に開示されている。この回路遮断器には、その開
閉接点付近にベローズが設けられている。ベローズの一
端には、先端にノズルが形成されたパイプが連結されて
いる。このノズルは、その孔が開閉接点が開離するとき
発生するアークを向くように取り付けられている。ベロ
ーズの他端は、回動して開閉接点を開離する可動接触子
に連結されている。この従来の回路遮断器に短絡電流が
流れたとき、電磁反発力によって可動接触子が瞬時に回
動し、開閉接点が開離してアークが発生する。この動作
と共に、可動接触子の回動によってベローズが圧縮さ
れ、内部の空気がノズルから吹き出されてアークを吹き
消すことによって、この回路遮断器は短絡電流の遮断性
能を向上させている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、この消弧装置
だけを備えた従来の回路遮断器は、より大きな短絡電流
を遮断するには十分な消弧能力を発揮できないという問
題があった。また、圧縮空気を吹き付ける従来の回路遮
断器は、空気を圧縮するために機構が複雑になるという
問題があった。 【０００６】したがってこの発明の目的は、短絡電流を
遮断する際に発生するガスの圧力を利用でき、構造が簡
単な短絡遮断性能の良い回路遮断器を提供することにあ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の回路遮
断器は、接触・開離可能な一対の開閉接触子片と、開閉
接触子片近傍に設けられる容器とを備えている。この容
器は、その内部の中空空間とその中空空間から外部へ通
ずる開口部と中空空間に収納された高熱によって消弧性
ガスを発生する部材とを有している。この開口部は、回
路電流を遮断する際に発生するアークの経路に対向する
ように設けられている。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【作用】請求項１に記載の回路遮断器によれば、大電流
を遮断する際開離する開閉接触子片間に発生するアーク
の熱によって付近の金属などが瞬間的に気化しガスが発
生し、周辺は瞬間的に高い圧力となる。このガスがアー
クの経路と対向する開口部から容器内部の中空空間内に
瞬間的に入り込み、ガス発生前から存在していた空気
（大気）が中空空間奥部に圧縮されることになり、この
容器内部も高圧となる。引き続いて、開閉接触子片付近
のガスが時間の経過とともに拡散することによってその
付近の圧力が低下し、高圧となっていた容器内部の中空
空間からガスがアークに向かって吹き出される。このと
き、入り込んだ高温のガスの他に、これらの現象が数ミ
リ秒程度の非常に短時間に発生する衝撃的な現象である
ため、圧縮されていた温度の低く絶縁性の良い空気も反
動で吹き出る。 【００１１】これらのガスや空気の吹き付け効果により
アークが拡散しまた冷却され、アークの消滅が早められ
る。また、容器内部に高温のガスが入り込むとき消弧性
のガスが発生し、アークに対して消弧性のガスが吹き出
されるためアークの消滅が早くなる。 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【実施例】第１の実施例 この発明の第１の実施例における回路遮断器について図
１および図２を用いて説明する。 【００１５】図１は、この発明の第１の実施例における
回路遮断器の投入状態を示す側面断面図である。また図
２は、この発明の第１の実施例における回路遮断器が短
絡電流を遮断する過程を説明するための要部側面断面図
である。 【００１６】図１と図２とを参照して、この実施例の回
路遮断器は、成形絶縁物のカバーおよびベースからなる
ケース１の中に収納される、開閉接触部を含む各極毎の
導電部と、各極毎の消弧装置２と、開閉接触部を開閉す
る各極共通の開閉機構部と、この回路遮断器に所定値以
上の電流が流れたとき動作して開閉機構部を介して開閉
接触部を開離させる各極共通の引外し機構部とを有して
いる。 【００１７】導電部は、電源側端子を兼ねる固定接触子
３と、固定接触子３に固着した固定接点４と、固定接点
４と接触・開離可能な可動接点５と、可動接点５を固着
した可動接触子６と、可動接触子６から負荷側端子７に
順次接続される可とう線８、中継端子９および中継導体
１０とを含んでいる。 【００１８】可動接触子６は、可動接触子ホルダ１１に
備えられた軸２５によって回動可能に軸支され、可動接
触子６と可動接触子ホルダ１１の一端との間に張架され
る接圧ばね１２によって図中反時計方向に偏倚してい
る。これにより、図１の投入状態において固定接点４と
可動接点５との間に接触圧力が発生する。 【００１９】開閉機構部は、回動可能に軸支されこの開
閉機構を手動で操作するハンドル１３と、回動可能に軸
支されるトリップレバー１４と、軸２８によって回動可
能に軸支される可動接触子ホルダ１１と、各極の可動接
触子ホルダ１１を一体的に連結するクロスバー１５と、
可動接触子ホルダ１１の軸２５およびトリップレバー１
４の間にそれぞれが互いに回動自在に連結されるリンク
１６およびリンク１７と、リンク１６およびリンク１７
の連結部とハンドル１３との間に張架される開閉ばね１
８とを含んでいる。 【００２０】図１に示すこの回路遮断器の投入状態にお
いては、リンク１６とリンク１７とはほぼ一直線状態に
あり、それらの連結部は開閉ばね１８によって図中左方
向に偏倚し、図示されないストッパによりこの一直線の
状態が維持されている。この開閉ばね１８による作用力
はトリップレバー１４を図中反時計方向に付勢してい
る。これにより、トリップレバー１４は後述する引外し
機構部のトリップラッチ１９によって係止している。 【００２１】引外し機構部は、それぞれ回動可能に軸支
され図示されないばねによって図中反時計方向に偏倚し
たトリップラッチ１９およびトリップ中継ラッチ２０
と、図中時計方向に偏倚したトリップシャフト２１とを
含んでいる。 【００２２】図１に示すこの回路遮断器の投入状態にお
いては、トリップレバー１４の図中反時計方向の付勢力
によって、トリップラッチ１９は図中時計方向に回動力
を与えられている。この回動力により、トリップラッチ
１９は自身の偏倚力に抗してトリップ中継ラッチ２０に
備えられる係止ピン２２と係合している。またこの係合
によって、トリップ中継ラッチ２０は図中時計方向に回
動力を与えられている。この回動力により、トリップ中
継ラッチ２０は自身の偏倚力に抗してトリップシャフト
２１の一端と係止している。トリップシャフト２１の回
動は、図示されないストッパによって停止している。 【００２３】なお、このトリップシャフト２１の他端に
は、動作したときトリップシャフト２１を図中反時計方
向に回動させる引外し動作棒２３が対向配置されてい
る。この引外し動作棒２３は過電流引外し装置２４が動
作したとき動作する。 【００２４】消弧装置２は、グリッド２６と、グリッド
サポート２７とを含んでいる。グリッド２６は、後述す
る第３の実施例の図５に示すごとく平面的にみて「Ｕ」
字状に切り欠きのある複数の磁性材料からなっている。
グリッドサポート２７は、その断面が「コ」字状に形成
された絶縁材料からなっている。この複数の磁性材料か
らなるグリッド２６は、このグリッドサポート２７の対
向する側板に互いに間隔をもって保持されている。 【００２５】さらに、この回路遮断器には可動接触子６
とケース１の底部との間に閉鎖容器２９が収納されてい
る。この閉鎖容器２９は、その内部に中空空間を有し、
その中空空間から外部に通ずる開口部２９ａを有してい
る。この開口部２９ａは固定接点４の表面の方向を向い
ている。 【００２６】次に、このように構成される本実施例の回
路遮断器の動作について説明する。図１の投入状態にお
いてこの回路遮断器に大きな短絡電流が流れたとき、固
定接点４と可動接点５との間に電磁反発力が発生する。
この電磁反発力によって、接圧ばね１２の作用力に抗し
て可動接触子６が軸２５の周りを図中時計方向に回動
し、可動接点５が固定接点４から開離してアークが発生
する。この状態が図２（ａ）に示される。 【００２７】このとき、高温のアークによって固定接触
子３、固定接点４、可動接点５および可動接触子６の一
部が気化し、固定接点４と可動接点５とが開離した周辺
に高温・高圧のガスが発生する。そのガスの一部が開口
部２９ａから閉鎖容器２９内の中空空間中に元から存在
していた低温の空気を圧縮しながら入り込み、閉鎖容器
２９の内部は高圧となる。 【００２８】可動接触子６がさらに図中時計方向に回動
を続けるが、この間にアークは消弧装置２の方向に誘引
され、グリッド２６などの金属の一部を気化させてさら
に多くのガスも発生する。しかし、このガスは時間の経
過とともにケース１の内部に拡散したり排気口２ａから
外部に放出されて閉鎖容器２９の周囲（外部）の圧力が
低下する。このように閉鎖容器２９の内部圧力の方が周
囲（外部）の圧力より高くなるため、開口部２９ａから
ガスや低温の空気が噴出する。この様子が図２（ｂ）に
示される。 【００２９】このガスや空気は、固定接点４と可動接点
５との間に発生するアークの根元の固定接点４に向けて
噴出される。このため、効率的にアークを拡散・冷却で
きることによって、アークを早期に消滅させ、短絡電流
を遮断することができる。また、低温の絶縁性の良い空
気も吹き出され、接点間の絶縁も良好な状態となる。な
お、この実施例では、ガスや空気が消弧装置２の方向に
噴出されるため、アークの消弧装置への移動が円滑に行
なわれ、よりアークの消滅が促進される。 【００３０】このような動作の間に、過電流引外し装置
２４が動作して引外し動作棒２３を介して、トリップシ
ャフト２１とトリップ中継ラッチ２０との係合、トリッ
プ中継ラッチ２０とトリップラッチ１９との係合、およ
びトリップラッチ１９とトリップレバー１４との係合が
各々解消し、トリップレバー１４が図中反時計方向に回
動する。この回動により開閉ばね１８の作用力によって
可動接触子ホルダ１１が図中時計方向に回動し、遮断が
完了すると、可動接触子６は接圧ばね１２の作用力によ
り図２の（ｂ）で一点鎖線で表わされる位置まで回動し
て停止する。 【００３１】第２の実施例 図３は、この発明の第２の実施例における回路遮断器の
投入状態における側面断面図である。 【００３２】図３に示されるこの発明による第２の実施
例は、第１の実施例の閉鎖容器２９の代わりに閉鎖容器
３０を固定接触子３と消弧装置２とに囲まれるスペース
に収納したものである。この閉鎖容器３０も内部に中空
空間を有し、その中空空間から外部に通ずる開口部３１
ａを有する。この開口部３１ａは固定接点４の表面の方
向を向いている。なお、これ以外の構成については第１
の実施例と同様であるため同一の部材については同一の
符号を付しその説明を省略する。 【００３３】第３の実施例 図４および図５は、この発明の第３の実施例における回
路遮断器の投入状態における側面断面図および要部平面
図である。 【００３４】図４および図５に示されるこの発明による
第３の実施例は、第１の実施例の閉鎖容器２９の代わり
に閉鎖容器３１、３２を消弧装置２の両側に収納したも
のである。閉鎖容器３１の開口部３１ａは固定接点４の
表面と対向し、閉鎖容器３２の開口部３２ａは固定接点
４から大きく開離した位置における可動接点５の表面に
対向している。このように開口部３１ａと開口部３２ａ
との２点でアークに低温のガスを吹き付けることができ
るため、アークの消滅を早めることができる。なお、こ
れ以外の構成については、第１の実施例と同様であるた
め、同一の部材については同一の符号を付しその説明を
省略する。 【００３５】前述の第１〜第３の実施例には、それぞれ
内部に中空空間を有する閉鎖容器２９〜３２が備えられ
ているが、それぞれの閉鎖容器の内部に、たとえば図６
のごとく第１の実施例の閉鎖容器２９の内部にＰＯＭ
（ポリオキシメチレン）のような高温になると消弧性ガ
スを発生する消弧性ガス発生部材３３を内蔵させるか、
もしくは閉鎖容器２９をそのような消弧性ガス発生部材
で構成してもよい。このような構成を有する回路遮断器
は、閉鎖容器に高温のガスが入り込むことによってその
内部で消弧性ガス発生部材から消弧性ガスが発生し、前
述のように閉鎖容器周囲のガス圧力が減少したときこの
消弧性ガスも噴出し、アークを拡散・冷却するととも
に、この消弧性ガスによってアークが積極的に消滅され
るためより遮断性能が良くなる。 【００３６】 【発明の効果】この発明による回路遮断器では、内部に
中空空間を有する容器を設け大電流を遮断するときに発
生する高圧のガス圧力を利用してアークの消滅を早める
ようにしたため、簡単で経済的で遮断性能の良い回路遮
断器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の第１の実施例における回路遮断器の
投入状態における側面断面図である。 【図２】この発明の第１の実施例における回路遮断器が
短絡電流を遮断する過程を説明するための要部側面断面
図である。 【図３】この発明の第２の実施例における回路遮断器の
投入状態における側面断面図である。 【図４】この発明の第３の実施例における回路遮断器の
投入状態における側面断面図である。 【図５】この発明の第３の実施例における回路遮断器の
投入状態における要部平面図である。 【図６】消弧性ガス発生部材を内蔵した第１の実施例の
回路遮断器の閉鎖容器の断面図である。 【符号の説明】 １ ケース ２ 消弧装置 ３ 固定接触子 ４ 固定接点 ５ 可動接点 ６ 可動接触子 ２９、３０、３１、３２ 閉鎖容器 ３３ 消弧性ガス発生部材

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 接触・開離可能な一対の開閉接触子片
   と、前記開閉接触子片近傍に設けられる容器とを備え、 前記容器はその内部の中空空間と前記中空空間から外部
   へ通ずる開口部と前記中空空間に収納された高熱によっ
   て消弧性ガスを発生する部材とを有し、 前 記開口部は、回路電流を遮断する際に発生するアーク
   の経路に対向するように設けられていることを特徴とす
   る回路遮断器。