JP3551478B2 - 消弧装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回路遮断器等に適用される消弧装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の消弧装置として図２０及び図２１に示すものが存在する。このものは、一端部に端子部Ａ１を有し他端部から一端部に向かって固定接点Ａ２が一方面Ａ３に設けられた接触部Ａ４を延設し略中央部に一方面Ａ３方向から固定接点Ａ２を覗ける貫通穴Ａ５を設けて通電により磁束を発生するコイル部Ａ６を有した固定接触子Ａと、固定接点Ａ２と接離する可動接点Ｂ１が設けられた可動接触子Ｂと、中央片Ｃ１及び両対向片Ｃ２，Ｃ２で略コ字状をなしコイル部Ａ６による磁束が各片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２を通り開離した両接点Ａ２，Ｂ１間を流れるよう配設された磁性材料製のヨークＣと、固定接点Ａ２を接触部Ａ４の幅方向から挟む状態で仕切る一対の仕切り片Ｄ１，Ｄ１を有し熱分解して発生する熱分解ガスでもって両接点Ａ２，Ｂ１間に発生したアークＺを冷却する冷却部材Ｄと、を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の消弧装置にあっては、可動接点Ｂ１が固定接点Ａ２から開離するときに生じるアークＺは、コイル部Ａ６の通電により発生した磁束との相互作用によりローレンツ力が働いて、接触部Ａ４の延設方向に付勢して伸長されて接触部Ａ４の先端へと磁気駆動される。そして、アークＺにより加熱された冷却部材Ｄから発生した熱分解性ガスによる冷却とアークＺ自体の伸長によって、アーク電圧が上昇して急速な遮断ができるものとなっている。
【０００４】
しかしながら、かかる従来のものは、固定接点Ａ２は、接触部Ａ４の先端近くに設けられていて、その先端との間が比較的短いために、アークＺが十分に伸長しなくなって冷却が不十分になり、アーク電圧が上昇せず急速な遮断ができなくなることがあった。
【０００５】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、アークを急速に遮断できる消弧装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、請求項１記載のものは、一端部に端子部を有し他端部から一端部に向かって固定接点が一方面に設けられた接触部を延設し略中央部に一方面方向から固定接点を覗ける貫通穴を設けて通電により磁束を発生するコイル部を有した固定接触子と、前記接触部に固着されて前記貫通穴よりも前記端子部寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行板と、前記固定接点と接離する可動接点が設けられた可動接触子と、中央片及び両対向片で略コ字状をなしコイル部による磁束が各片を通り開離した両接点間を流れるよう配設された磁性材料製のヨークと、を備えた消弧装置において、前記固定接点を前記接触部の幅方向から挟む状態で仕切る一対の仕切り片を有し熱分解して発生する熱分解ガスでもって両接点間に発生したアークを冷却する冷却部材が設けられ、前記アーク走行板は前記接触部の他方面に固着されるとともに一対の仕切り片の外側に配設されるよう幅方向の両端が接触部の一方面側へ屈曲した屈曲部が設けられた構成としている。
【０００７】
また、請求項２記載のものは、請求項１記載のものにおいて、前記固定接触子の貫通穴の内縁部を覆う絶縁材料製の覆い部材が設けられた構成としている。
【０００８】
また、請求項３記載のものは、請求項２記載のものにおいて、前記覆い部材は、開離した前記可動接点と前記アーク走行板の先端とを結ぶ線を越えて前記固定接点側に張り出した状態で前記端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられた構成としている。
【０００９】
また、請求項４記載のものは、請求項２記載のものにおいて、前記覆い部材は、前記冷却部材と一体的に形成された構成としている。
【００１０】
【作用】
請求項１記載のものによれば、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、コイル部の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子の貫通穴よりも端子部寄りの部分と重合する位置まで延出されたアーク走行板の先端まで磁気駆動され、また、そのアークが、該アークにより加熱された冷却部材の熱分解ガスにより冷却され、その冷却部材の仕切り片は、その外側にアーク走行板の屈曲部が配設されることにより機械的強度が大きくなるから、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークの熱及び衝撃圧力によって破損しにくくなる。
【００１１】
請求項２記載のものによれば、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークが、固定接点の貫通穴の内縁部に変位することを防止できる。
【００１２】
請求項３記載のものによれば、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられた覆い部材に沿って湾曲して伸長される。
【００１３】
請求項４記載のものによれば、覆い部材は、冷却部材と一体的に形成されているから、部品数が少なくなって、組み立て性を向上することができる。
【００１４】
【実施例】
本発明の基礎となる第１の提案例を図１及び図２に基づいて以下に説明する。この消弧装置は、固定接触子１、可動接触子２、ヨーク３、冷却部材４で構成されている。
【００１５】
固定接触子１は、その一端部が略矩形板状の端子部１１となっており、その端子部１１には、電線を接続するための端子ねじ１１ａが螺合している。この固定接触子１は、その他端部から一端部に向かって、接触部１２が端子部１１と略平行に延設され、接触部１２の先端が端子部１１の近傍に位置している。この接触部１２において端子部１１側の一方面１２ａには、基端よりも少し中央寄りに固定接点１２ｂが設けられ、固定接点１２ｂと先端との間がアーク走行部１２ｃとなっている。また、固定接触子１は、その略中央部に接触部１２の一方面１２ａ方向から固定接点１２ｂを覗ける貫通穴１３を設けており、その貫通穴１３の両側が略４半弧状にそれぞれ湾曲されたコイル部１４となっている。
【００１６】
可動接触子２は、固定接点１２ｂと接離する可動接点２ａがその先端部に設けられており、固定接点１２ｂと可動接点２ａとで接点部１０を形成している。接点部１０は、電源と負荷の間に挿入されるものであって、可動接触子２は、その電路に過電流が通過したことを検出する過電流検出回路（図示せず）により駆動され、電路に過電流が通過すると接点部１０が開極するようになっている。また、コイル部１４において、可動接触子２の駆動方向の先端部までの固定接点１２ｂからの距離は、接点部１０の最大開極距離よりも小さく設定されている。
【００１７】
ヨーク３は、磁性材料により、中央片３ａ及び両対向片３ｂ，３ｂで略コ字状をなしており、このヨーク３が両コイル部１４，１４に跨がるよう、一対の対向片３ｂ，３ｂが可動接触子２の両側に配設される。このコイル部１４による磁束は、中央片３ａ及び両対向片３ｂ，３ｂを通り、両対向片３ｂ，３ｂの先端部から開離した両接点１２ｂ，２ａ間を通るようになっている。
【００１８】
冷却部材４は、絶縁材料よりなり、後述するアークＺに曝されるようヨーク３の内周面を覆うよう設けられている。絶縁材料としては、アーク熱により熱分解ガスを発生する材料、例えば、メラミン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等が用いられる。すなわち、この熱分解ガスによりアークＺを冷却し、迅速な消弧を行うのである。この冷却部材４は、接触部１２とコイル部１４との間を仕切る仕切り片４ａ、接触部１２の一部を覆う覆い片４ｂ、コイル部１４を覆う突片４ｃ等を有している。そのため、接点部１０の開極時に発生するアークＺが、接触部１２やコイル部１４に移行することが防止される。また、冷却部材４は、アークＺを排気する排気口部４ｄが設けられている。
【００１９】
次に、以上のような構成における動作について図１に従い説明する。接点部１０の可動接点２ａが固定接点１２ｂから開極すると、両接点１２ａ，２ａ間にアークＺが発生する。アークＺは、コイル部１４の発生する磁束により、固定接触子１の接触部１２の延設方向へローレンツ力を受け、アークＺの足が接触部１２のアーク走行部１２ｃへと移行する。接点部１０の開極距離が長くなるとともにアークＺは伸長し、アーク走行部１２ｃの先端に位置するようになるが、アークＺは、さらに接触部１２の延設方向へローレンツ力を受けるので、アークＺの足がアーク走行部１２ｃ上に存在しにくくなる。その結果、アークＺは、冷却部材４の排気口部４ｄより排気され、消弧に至る。
【００２０】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、コイル部１４の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子１の貫通穴１３よりも端子部１１寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行部１２ｃの先端まで磁気駆動されるので、従来例のものよりも長く伸長されて冷却が十分になり、アーク電圧が急峻な上昇をして急速に遮断することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の提案例を図３及び図４に基づいて以下に説明する。なお、第１の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００２２】
第１の提案例では、アーク走行部１２ｃが接触部１２に設けられているのに対し、本実施例では、接触部１２の他方面１２ｄに固着したアーク走行板５よりなる構成となっている。
【００２３】
詳しくは、アーク走行板５は、固定接触子１の接触部１２よりも融点の高い金属板材よりなり、その一端が固定接触子１の接触部１２の基端近くに位置して、他端が固定接触子１の端子部１１と重合する位置まで延設され、その一方面５ａが固定接触子１の接触部１２の他方面１２ｄに固着される。
【００２４】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、コイル部１４の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子１の貫通穴１３よりも端子部１１寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行板５の先端まで磁気駆動されるので、第１の提案例と同様に長く伸長されて冷却が十分になり、アーク電圧が急峻な上昇をして急速に遮断することができる。
【００２５】
また、アーク走行部が接触部１２に固着されるアーク走行板５よりなるから、従来のものでも、そのアーク走行板５が接触部１２に固着されることによって、第１の提案例と同様の効果を奏することができる。
【００２６】
また、アーク走行板５は、接触部１２を形成する材料よりも融点が高い材料でもって形成されているから、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺがアーク走行板５上を磁気駆動されるときに、アーク走行板５から蒸発する金属蒸気量がより少なくなり、電流遮断時の再点弧を防ぐことができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の提案例を図５及び図６に基づいて以下に説明する。なお、第２の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００２８】
第２の提案例では、アーク走行板５が直線状となっているにのに対し、本提案例ではその先端が固定接触子１の端子部１１の方向へ折曲した折曲部５ｂが設けられた構成となっている。
【００２９】
かかる消弧装置にあっては、第２の提案例の効果に加えて、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、コイル部１４の通電による磁束との相互作用によりローレンツ力が働いて伸長されても折曲部５ｂに遮られるから、本消弧装置を配設する回路遮断器２０の内部がアークＺの熱から守られて絶縁劣化を防ぐことができる。
【００３０】
次に、本発明の第４の提案例を図７に基づいて以下に説明する。なお、第２の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００３１】
第２の提案例では、冷却部材４におけるアーク走行板５の仕切り片４ａの延設方向の先端と折曲部５ｂとの間が近接しているのに対し、本提案例では余裕５ｃが設けられた構成となっている。
【００３２】
かかる消弧装置にあっては、第３の提案例の効果に加えて、両接点１２ｂ，２ａ間に発生したアークＺを冷却する冷却部材４の熱分解性ガスは、仕切り片４ａ及び折曲部５ｂにより還流が規制されているが、両仕切り片４ａにおける延設方向の先端と折曲部５ｂとの間の余裕５ｃを通って還流するので、熱分解ガスの圧力が高くならず、アークＺの走行がより速くなってアーク電圧がより速やかに上昇し、急速に遮断することができる。
【００３３】
次に、本発明の第５の提案例を図８及び図９に基づいて以下に説明する。なお、第４の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００３４】
第４の提案例では、アーク走行板５は、その基端から折曲部５ｂまでが平坦に形成されているのに対し、本提案例では、段差５ｄを有した階段状に形成された構成となっている。
【００３５】
詳しくは、アーク走行板５は、その先端近くの一方面５ａが固定接触子１の接触部１２の一方面１２ａよりも開離している可動接点２ａとの間が小さくなっている。
【００３６】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、接触部１２の一方面１２ａよりも開離している可動接点２ａとの間が小さくなっているアーク走行板５の先端へと磁気駆動されやすくなるので、第４の提案例よりも速くアークＺが伸長されて冷却が速くなり、アーク電圧が上昇して第４の提案例よりも急速に遮断することができる。
【００３７】
次に、本発明の第１実施例を図１０乃至図１２に基づいて以下に説明する。なお、第４の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００３８】
第４の提案例では、アーク走行板５は、折曲部５ｂの他は平坦であるのに対し、本実施例では、幅方向の両端をそれぞれ屈曲した屈曲部５ｅが設けられた構成となっている。
【００３９】
詳しくは、アーク走行板５の屈曲部５ｅは、冷却部材４の両仕切り片４ａの外側に位置している。
【００４０】
かかる消弧装置にあっては、第４の提案例の効果に加えて、冷却部材４の仕切り片４ａは、その外側にアーク走行板５の屈曲部５ｅが配設されることにより機械的強度が大きくなるから、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺの熱及び衝撃圧力によって破損しにくくなるので、アークＺが仕切り片４ａの破損部分を通ってコイル部１４へ橋絡するのを防ぐことができ、アークＺの遮断性能を高いまま維持することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２実施例を図１３及び図１４に基づいて以下に説明する。なお、第１実施例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００４２】
第１実施例では、固定接触子１の貫通穴１３の内縁部１３ａが露出しているのに対し、本実施例では絶縁材料製の覆い部材６により覆われた構成となっている。
【００４３】
詳しくは、覆い部材６は、厚肉部６ａ及び薄肉部６ｂよりなり、その厚肉部６ａが冷却部材４に接して、薄肉部６ｂが貫通穴１３において端子部１１側の内縁部１３ａを覆うよう設けられている。そして、この覆い部材６の薄肉部６ｂの先端は、図１４において二点鎖線で示すように、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線よりも端子部１１寄りに位置する。
【００４４】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺが、固定接触子１の貫通穴１３において端子部１１側の内縁部１３ａに変位することを防止できるので、第１実施例よりもアークＺを長く伸長することができ、アーク電圧がより高くなり、第１実施例より急速に遮断することができる。
【００４５】
また、固定接触子１と可動接触子２との絶縁距離を長くすることができるから、絶縁破壊による再点弧を防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の第３実施例を図１５に基づいて以下に説明する。なお、第２実施例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００４７】
第２実施例では、覆い部材６の薄肉部６ｂの先端は、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線よりも端子部１１寄りに位置しているのに対し、本実施例では、図１５において二点鎖線で示すように、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線を越え、固定接点１２ｂ側に張り出した状態で設けられた構成になっている。
【００４８】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、覆い部材６に沿って湾曲して第２実施例よりも伸長されるので、アーク電圧がより高くなり、第２実施例より急速に遮断することができる。
【００４９】
次に、本発明の第４実施例を図１６に基づいて以下に説明する。なお、第３実施例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００５０】
第３実施例では、覆い部材６は、冷却部材４とは別部材で形成されているのに対し、本実施例で
は、一体的に形成された構成になっている。
【００５１】
かかる消弧装置にあっては、第３実施例の効果に加えて、覆い部材６は、前述したように、冷却部材４と一体的に形成されているから、部品数が少なくなって、組み立て性を向上することができる。
【００５２】
この第４実施例を組み込んだ回路遮断器２０の短絡電流遮断試験を行ったところ、以下に示すように、従来例を組み込んだものよりも遮断性能が向上することが明らかとなった。
【００５３】
すなわち、試験電圧２６５Ｖ、推定短絡電流２５ｋＡの条件での短絡試験の結果、従来例の消弧装置では、通過エネルギーが２．０×１０6Ａ2ｓであり、通過電流ピーク値が２３．３ｋＡであったのに対し、第４実施例の消弧装置では、通過エネルギーが１．４６×１０6Ａ2ｓであり、通過電流ピーク値が２３．３ｋＡであって、通過エネルギーでは２７％、通過電流ピーク値では１５％減少し、限流遮断性能の向上が確認された。
【００５４】
なお、第１乃至第４実施例では、アーク走行板５は、固定接触子１の接触部１２よりも融点の高い金属材料でなっているが、アークＺが比較的小さいものであるときは、固定接触子１の接触部１２よりも融点の高い金属材料でなくてもよく、そのときは材料選定の自由度が大きくなる。
【００５５】
また、第１乃至第４実施例では、固定接触子１のコイル部１４は、略４半弧状に湾曲されているが、折り曲げられていても同様の効果を奏することができる。例えば、固定接触子１のコイル部１４は、第２の提案例のものを折り曲げた図１７に示すようなものでもよい。
【００５６】
また、第１乃至第４実施例は、アーク走行板５に折曲部５ｂが設けられているが、アークＺが比較的小さく、この消弧装置を配設する回路遮断器２０の内部がアークＺの熱により絶縁劣化する恐れがないときは、第１実施例は図１８に示すように、第２乃至第４実施例は図１９に示すように、折曲部５ｂが設けられていなくてもよく、そのときはアーク走行板５の加工がし易くなる。
【００５７】
また、第４実施例では、覆い部材６は、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線を越えて、固定接点１２ｂ側に張り出した状態で設けられた構成になっているが、アークＺが比較的小さいときは、第２実施例のように、端子部１１寄りに位置する構成でもよく、そのときは、設計の自由度を大きくすることができる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１記載のものは、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、コイル部の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子の貫通穴よりも端子部寄りの部分と重合する位置まで延出されたアーク走行板の先端まで磁気駆動されるので、従来例のものより長く伸長されて冷却が十分になり、アーク電圧が急峻な上昇をして急速に遮断することができ、また、そのアークが、該アークにより加熱された冷却部材の熱分解ガスにより冷却され、その冷却部材の仕切り片は、その外側にアーク走行板の屈曲部が配設されることにより機械的強度が大きくなるから、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークの熱及び衝撃圧力によって破損しにくくなるので、アークが仕切り片の破損部分を通ってコイル部へ橋絡するのを防ぐことができ、アークの遮断性能を高いまま維持することができる。
【００５９】
請求項２記載のものは、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークが、固定接点の貫通穴の内縁部に変位することを防止できるので、請求項１記載のものよりアークを長く伸長することができ、アーク電圧がより高くなり、請求項１記載のものより急速に遮断することができる。
【００６０】
請求項３記載のものは、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられた覆い部材に沿って湾曲して伸長されるので、アーク電圧がより高くなって、請求項２記載のものより急速に遮断することができる。
【００６１】
請求項４記載のものは、請求項２記載のものの効果に加え、覆い部材は、冷却部材と一体的に形成されているから、部品数が少なくなって、組み立て性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の提案例の側面断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】本発明の第２の提案例の側面断面図である。
【図４】同上の分解斜視図である。
【図５】本発明の第３の提案例の側面断面図である。
【図６】同上のアーク走行板の斜視図である。
【図７】本発明の第４の提案例の側面断面図である。
【図８】本発明の第５の提案例の側面断面図である。
【図９】同上のアーク走行板の斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施例の側面断面図である。
【図１１】同上のアーク走行板の斜視図である。
【図１２】同上のアーク走行板と冷却部材との位置関係を示す正面断面図である。
【図１３】本発明の第２実施例の側面断面図である。
【図１４】同上の分解斜視図である。
【図１５】本発明の第３実施例の側面断面図である。
【図１６】本発明の第４実施例の側面断面図である。
【図１７】コイル部を折り曲げにより形成した固定接触子の側面断面図である。
【図１８】折曲部が設けられていない固定接触子の斜視図である。
【図１９】折曲部が設けられていない固定接触子の斜視図である。
【図２０】従来例の側面断面図である。
【図２１】同上の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 固定接触子
１１ 端子部
１２ 接触部
１２ａ 一方面
１２ｂ 固定接点
１２ｃ アーク走行部
１２ｄ 他方面
１３ 貫通穴
１３ａ 内縁部
１４ コイル部
２ 可動接触子
２ａ 可動接点
３ ヨーク
３ａ 中央片
３ｂ 対向片
４ 冷却部材
４ａ 仕切り片
５ アーク走行板
５ｂ 折曲部
５ｃ 余裕
５ｅ 屈曲部
６ 覆い部材
Ｚ アーク
【産業上の利用分野】
本発明は、回路遮断器等に適用される消弧装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の消弧装置として図２０及び図２１に示すものが存在する。このものは、一端部に端子部Ａ１を有し他端部から一端部に向かって固定接点Ａ２が一方面Ａ３に設けられた接触部Ａ４を延設し略中央部に一方面Ａ３方向から固定接点Ａ２を覗ける貫通穴Ａ５を設けて通電により磁束を発生するコイル部Ａ６を有した固定接触子Ａと、固定接点Ａ２と接離する可動接点Ｂ１が設けられた可動接触子Ｂと、中央片Ｃ１及び両対向片Ｃ２，Ｃ２で略コ字状をなしコイル部Ａ６による磁束が各片Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２を通り開離した両接点Ａ２，Ｂ１間を流れるよう配設された磁性材料製のヨークＣと、固定接点Ａ２を接触部Ａ４の幅方向から挟む状態で仕切る一対の仕切り片Ｄ１，Ｄ１を有し熱分解して発生する熱分解ガスでもって両接点Ａ２，Ｂ１間に発生したアークＺを冷却する冷却部材Ｄと、を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の消弧装置にあっては、可動接点Ｂ１が固定接点Ａ２から開離するときに生じるアークＺは、コイル部Ａ６の通電により発生した磁束との相互作用によりローレンツ力が働いて、接触部Ａ４の延設方向に付勢して伸長されて接触部Ａ４の先端へと磁気駆動される。そして、アークＺにより加熱された冷却部材Ｄから発生した熱分解性ガスによる冷却とアークＺ自体の伸長によって、アーク電圧が上昇して急速な遮断ができるものとなっている。
【０００４】
しかしながら、かかる従来のものは、固定接点Ａ２は、接触部Ａ４の先端近くに設けられていて、その先端との間が比較的短いために、アークＺが十分に伸長しなくなって冷却が不十分になり、アーク電圧が上昇せず急速な遮断ができなくなることがあった。
【０００５】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、アークを急速に遮断できる消弧装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、請求項１記載のものは、一端部に端子部を有し他端部から一端部に向かって固定接点が一方面に設けられた接触部を延設し略中央部に一方面方向から固定接点を覗ける貫通穴を設けて通電により磁束を発生するコイル部を有した固定接触子と、前記接触部に固着されて前記貫通穴よりも前記端子部寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行板と、前記固定接点と接離する可動接点が設けられた可動接触子と、中央片及び両対向片で略コ字状をなしコイル部による磁束が各片を通り開離した両接点間を流れるよう配設された磁性材料製のヨークと、を備えた消弧装置において、前記固定接点を前記接触部の幅方向から挟む状態で仕切る一対の仕切り片を有し熱分解して発生する熱分解ガスでもって両接点間に発生したアークを冷却する冷却部材が設けられ、前記アーク走行板は前記接触部の他方面に固着されるとともに一対の仕切り片の外側に配設されるよう幅方向の両端が接触部の一方面側へ屈曲した屈曲部が設けられた構成としている。
【０００７】
また、請求項２記載のものは、請求項１記載のものにおいて、前記固定接触子の貫通穴の内縁部を覆う絶縁材料製の覆い部材が設けられた構成としている。
【０００８】
また、請求項３記載のものは、請求項２記載のものにおいて、前記覆い部材は、開離した前記可動接点と前記アーク走行板の先端とを結ぶ線を越えて前記固定接点側に張り出した状態で前記端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられた構成としている。
【０００９】
また、請求項４記載のものは、請求項２記載のものにおいて、前記覆い部材は、前記冷却部材と一体的に形成された構成としている。
【００１０】
【作用】
請求項１記載のものによれば、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、コイル部の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子の貫通穴よりも端子部寄りの部分と重合する位置まで延出されたアーク走行板の先端まで磁気駆動され、また、そのアークが、該アークにより加熱された冷却部材の熱分解ガスにより冷却され、その冷却部材の仕切り片は、その外側にアーク走行板の屈曲部が配設されることにより機械的強度が大きくなるから、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークの熱及び衝撃圧力によって破損しにくくなる。
【００１１】
請求項２記載のものによれば、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークが、固定接点の貫通穴の内縁部に変位することを防止できる。
【００１２】
請求項３記載のものによれば、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられた覆い部材に沿って湾曲して伸長される。
【００１３】
請求項４記載のものによれば、覆い部材は、冷却部材と一体的に形成されているから、部品数が少なくなって、組み立て性を向上することができる。
【００１４】
【実施例】
本発明の基礎となる第１の提案例を図１及び図２に基づいて以下に説明する。この消弧装置は、固定接触子１、可動接触子２、ヨーク３、冷却部材４で構成されている。
【００１５】
固定接触子１は、その一端部が略矩形板状の端子部１１となっており、その端子部１１には、電線を接続するための端子ねじ１１ａが螺合している。この固定接触子１は、その他端部から一端部に向かって、接触部１２が端子部１１と略平行に延設され、接触部１２の先端が端子部１１の近傍に位置している。この接触部１２において端子部１１側の一方面１２ａには、基端よりも少し中央寄りに固定接点１２ｂが設けられ、固定接点１２ｂと先端との間がアーク走行部１２ｃとなっている。また、固定接触子１は、その略中央部に接触部１２の一方面１２ａ方向から固定接点１２ｂを覗ける貫通穴１３を設けており、その貫通穴１３の両側が略４半弧状にそれぞれ湾曲されたコイル部１４となっている。
【００１６】
可動接触子２は、固定接点１２ｂと接離する可動接点２ａがその先端部に設けられており、固定接点１２ｂと可動接点２ａとで接点部１０を形成している。接点部１０は、電源と負荷の間に挿入されるものであって、可動接触子２は、その電路に過電流が通過したことを検出する過電流検出回路（図示せず）により駆動され、電路に過電流が通過すると接点部１０が開極するようになっている。また、コイル部１４において、可動接触子２の駆動方向の先端部までの固定接点１２ｂからの距離は、接点部１０の最大開極距離よりも小さく設定されている。
【００１７】
ヨーク３は、磁性材料により、中央片３ａ及び両対向片３ｂ，３ｂで略コ字状をなしており、このヨーク３が両コイル部１４，１４に跨がるよう、一対の対向片３ｂ，３ｂが可動接触子２の両側に配設される。このコイル部１４による磁束は、中央片３ａ及び両対向片３ｂ，３ｂを通り、両対向片３ｂ，３ｂの先端部から開離した両接点１２ｂ，２ａ間を通るようになっている。
【００１８】
冷却部材４は、絶縁材料よりなり、後述するアークＺに曝されるようヨーク３の内周面を覆うよう設けられている。絶縁材料としては、アーク熱により熱分解ガスを発生する材料、例えば、メラミン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等が用いられる。すなわち、この熱分解ガスによりアークＺを冷却し、迅速な消弧を行うのである。この冷却部材４は、接触部１２とコイル部１４との間を仕切る仕切り片４ａ、接触部１２の一部を覆う覆い片４ｂ、コイル部１４を覆う突片４ｃ等を有している。そのため、接点部１０の開極時に発生するアークＺが、接触部１２やコイル部１４に移行することが防止される。また、冷却部材４は、アークＺを排気する排気口部４ｄが設けられている。
【００１９】
次に、以上のような構成における動作について図１に従い説明する。接点部１０の可動接点２ａが固定接点１２ｂから開極すると、両接点１２ａ，２ａ間にアークＺが発生する。アークＺは、コイル部１４の発生する磁束により、固定接触子１の接触部１２の延設方向へローレンツ力を受け、アークＺの足が接触部１２のアーク走行部１２ｃへと移行する。接点部１０の開極距離が長くなるとともにアークＺは伸長し、アーク走行部１２ｃの先端に位置するようになるが、アークＺは、さらに接触部１２の延設方向へローレンツ力を受けるので、アークＺの足がアーク走行部１２ｃ上に存在しにくくなる。その結果、アークＺは、冷却部材４の排気口部４ｄより排気され、消弧に至る。
【００２０】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、コイル部１４の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子１の貫通穴１３よりも端子部１１寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行部１２ｃの先端まで磁気駆動されるので、従来例のものよりも長く伸長されて冷却が十分になり、アーク電圧が急峻な上昇をして急速に遮断することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の提案例を図３及び図４に基づいて以下に説明する。なお、第１の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００２２】
第１の提案例では、アーク走行部１２ｃが接触部１２に設けられているのに対し、本実施例では、接触部１２の他方面１２ｄに固着したアーク走行板５よりなる構成となっている。
【００２３】
詳しくは、アーク走行板５は、固定接触子１の接触部１２よりも融点の高い金属板材よりなり、その一端が固定接触子１の接触部１２の基端近くに位置して、他端が固定接触子１の端子部１１と重合する位置まで延設され、その一方面５ａが固定接触子１の接触部１２の他方面１２ｄに固着される。
【００２４】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、コイル部１４の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子１の貫通穴１３よりも端子部１１寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行板５の先端まで磁気駆動されるので、第１の提案例と同様に長く伸長されて冷却が十分になり、アーク電圧が急峻な上昇をして急速に遮断することができる。
【００２５】
また、アーク走行部が接触部１２に固着されるアーク走行板５よりなるから、従来のものでも、そのアーク走行板５が接触部１２に固着されることによって、第１の提案例と同様の効果を奏することができる。
【００２６】
また、アーク走行板５は、接触部１２を形成する材料よりも融点が高い材料でもって形成されているから、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺがアーク走行板５上を磁気駆動されるときに、アーク走行板５から蒸発する金属蒸気量がより少なくなり、電流遮断時の再点弧を防ぐことができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の提案例を図５及び図６に基づいて以下に説明する。なお、第２の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００２８】
第２の提案例では、アーク走行板５が直線状となっているにのに対し、本提案例ではその先端が固定接触子１の端子部１１の方向へ折曲した折曲部５ｂが設けられた構成となっている。
【００２９】
かかる消弧装置にあっては、第２の提案例の効果に加えて、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、コイル部１４の通電による磁束との相互作用によりローレンツ力が働いて伸長されても折曲部５ｂに遮られるから、本消弧装置を配設する回路遮断器２０の内部がアークＺの熱から守られて絶縁劣化を防ぐことができる。
【００３０】
次に、本発明の第４の提案例を図７に基づいて以下に説明する。なお、第２の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００３１】
第２の提案例では、冷却部材４におけるアーク走行板５の仕切り片４ａの延設方向の先端と折曲部５ｂとの間が近接しているのに対し、本提案例では余裕５ｃが設けられた構成となっている。
【００３２】
かかる消弧装置にあっては、第３の提案例の効果に加えて、両接点１２ｂ，２ａ間に発生したアークＺを冷却する冷却部材４の熱分解性ガスは、仕切り片４ａ及び折曲部５ｂにより還流が規制されているが、両仕切り片４ａにおける延設方向の先端と折曲部５ｂとの間の余裕５ｃを通って還流するので、熱分解ガスの圧力が高くならず、アークＺの走行がより速くなってアーク電圧がより速やかに上昇し、急速に遮断することができる。
【００３３】
次に、本発明の第５の提案例を図８及び図９に基づいて以下に説明する。なお、第４の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００３４】
第４の提案例では、アーク走行板５は、その基端から折曲部５ｂまでが平坦に形成されているのに対し、本提案例では、段差５ｄを有した階段状に形成された構成となっている。
【００３５】
詳しくは、アーク走行板５は、その先端近くの一方面５ａが固定接触子１の接触部１２の一方面１２ａよりも開離している可動接点２ａとの間が小さくなっている。
【００３６】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、接触部１２の一方面１２ａよりも開離している可動接点２ａとの間が小さくなっているアーク走行板５の先端へと磁気駆動されやすくなるので、第４の提案例よりも速くアークＺが伸長されて冷却が速くなり、アーク電圧が上昇して第４の提案例よりも急速に遮断することができる。
【００３７】
次に、本発明の第１実施例を図１０乃至図１２に基づいて以下に説明する。なお、第４の提案例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００３８】
第４の提案例では、アーク走行板５は、折曲部５ｂの他は平坦であるのに対し、本実施例では、幅方向の両端をそれぞれ屈曲した屈曲部５ｅが設けられた構成となっている。
【００３９】
詳しくは、アーク走行板５の屈曲部５ｅは、冷却部材４の両仕切り片４ａの外側に位置している。
【００４０】
かかる消弧装置にあっては、第４の提案例の効果に加えて、冷却部材４の仕切り片４ａは、その外側にアーク走行板５の屈曲部５ｅが配設されることにより機械的強度が大きくなるから、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺの熱及び衝撃圧力によって破損しにくくなるので、アークＺが仕切り片４ａの破損部分を通ってコイル部１４へ橋絡するのを防ぐことができ、アークＺの遮断性能を高いまま維持することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２実施例を図１３及び図１４に基づいて以下に説明する。なお、第１実施例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００４２】
第１実施例では、固定接触子１の貫通穴１３の内縁部１３ａが露出しているのに対し、本実施例では絶縁材料製の覆い部材６により覆われた構成となっている。
【００４３】
詳しくは、覆い部材６は、厚肉部６ａ及び薄肉部６ｂよりなり、その厚肉部６ａが冷却部材４に接して、薄肉部６ｂが貫通穴１３において端子部１１側の内縁部１３ａを覆うよう設けられている。そして、この覆い部材６の薄肉部６ｂの先端は、図１４において二点鎖線で示すように、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線よりも端子部１１寄りに位置する。
【００４４】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺが、固定接触子１の貫通穴１３において端子部１１側の内縁部１３ａに変位することを防止できるので、第１実施例よりもアークＺを長く伸長することができ、アーク電圧がより高くなり、第１実施例より急速に遮断することができる。
【００４５】
また、固定接触子１と可動接触子２との絶縁距離を長くすることができるから、絶縁破壊による再点弧を防止することができる。
【００４６】
次に、本発明の第３実施例を図１５に基づいて以下に説明する。なお、第２実施例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００４７】
第２実施例では、覆い部材６の薄肉部６ｂの先端は、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線よりも端子部１１寄りに位置しているのに対し、本実施例では、図１５において二点鎖線で示すように、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線を越え、固定接点１２ｂ側に張り出した状態で設けられた構成になっている。
【００４８】
かかる消弧装置にあっては、可動接点２ａが固定接点１２ｂから開離するときに生じるアークＺは、覆い部材６に沿って湾曲して第２実施例よりも伸長されるので、アーク電圧がより高くなり、第２実施例より急速に遮断することができる。
【００４９】
次に、本発明の第４実施例を図１６に基づいて以下に説明する。なお、第３実施例と実質的に同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、異なるところのみ記す。
【００５０】
第３実施例では、覆い部材６は、冷却部材４とは別部材で形成されているのに対し、本実施例で
は、一体的に形成された構成になっている。
【００５１】
かかる消弧装置にあっては、第３実施例の効果に加えて、覆い部材６は、前述したように、冷却部材４と一体的に形成されているから、部品数が少なくなって、組み立て性を向上することができる。
【００５２】
この第４実施例を組み込んだ回路遮断器２０の短絡電流遮断試験を行ったところ、以下に示すように、従来例を組み込んだものよりも遮断性能が向上することが明らかとなった。
【００５３】
すなわち、試験電圧２６５Ｖ、推定短絡電流２５ｋＡの条件での短絡試験の結果、従来例の消弧装置では、通過エネルギーが２．０×１０6Ａ2ｓであり、通過電流ピーク値が２３．３ｋＡであったのに対し、第４実施例の消弧装置では、通過エネルギーが１．４６×１０6Ａ2ｓであり、通過電流ピーク値が２３．３ｋＡであって、通過エネルギーでは２７％、通過電流ピーク値では１５％減少し、限流遮断性能の向上が確認された。
【００５４】
なお、第１乃至第４実施例では、アーク走行板５は、固定接触子１の接触部１２よりも融点の高い金属材料でなっているが、アークＺが比較的小さいものであるときは、固定接触子１の接触部１２よりも融点の高い金属材料でなくてもよく、そのときは材料選定の自由度が大きくなる。
【００５５】
また、第１乃至第４実施例では、固定接触子１のコイル部１４は、略４半弧状に湾曲されているが、折り曲げられていても同様の効果を奏することができる。例えば、固定接触子１のコイル部１４は、第２の提案例のものを折り曲げた図１７に示すようなものでもよい。
【００５６】
また、第１乃至第４実施例は、アーク走行板５に折曲部５ｂが設けられているが、アークＺが比較的小さく、この消弧装置を配設する回路遮断器２０の内部がアークＺの熱により絶縁劣化する恐れがないときは、第１実施例は図１８に示すように、第２乃至第４実施例は図１９に示すように、折曲部５ｂが設けられていなくてもよく、そのときはアーク走行板５の加工がし易くなる。
【００５７】
また、第４実施例では、覆い部材６は、開離し終わった可動接点２ａとアーク走行板５の先端とを結ぶ線を越えて、固定接点１２ｂ側に張り出した状態で設けられた構成になっているが、アークＺが比較的小さいときは、第２実施例のように、端子部１１寄りに位置する構成でもよく、そのときは、設計の自由度を大きくすることができる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１記載のものは、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、コイル部の通電により発生する磁束との相互作用によるローレンツ力が働くと、固定接触子の貫通穴よりも端子部寄りの部分と重合する位置まで延出されたアーク走行板の先端まで磁気駆動されるので、従来例のものより長く伸長されて冷却が十分になり、アーク電圧が急峻な上昇をして急速に遮断することができ、また、そのアークが、該アークにより加熱された冷却部材の熱分解ガスにより冷却され、その冷却部材の仕切り片は、その外側にアーク走行板の屈曲部が配設されることにより機械的強度が大きくなるから、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークの熱及び衝撃圧力によって破損しにくくなるので、アークが仕切り片の破損部分を通ってコイル部へ橋絡するのを防ぐことができ、アークの遮断性能を高いまま維持することができる。
【００５９】
請求項２記載のものは、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークが、固定接点の貫通穴の内縁部に変位することを防止できるので、請求項１記載のものよりアークを長く伸長することができ、アーク電圧がより高くなり、請求項１記載のものより急速に遮断することができる。
【００６０】
請求項３記載のものは、可動接点が固定接点から開離するときに生じるアークは、端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられた覆い部材に沿って湾曲して伸長されるので、アーク電圧がより高くなって、請求項２記載のものより急速に遮断することができる。
【００６１】
請求項４記載のものは、請求項２記載のものの効果に加え、覆い部材は、冷却部材と一体的に形成されているから、部品数が少なくなって、組み立て性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の提案例の側面断面図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】本発明の第２の提案例の側面断面図である。
【図４】同上の分解斜視図である。
【図５】本発明の第３の提案例の側面断面図である。
【図６】同上のアーク走行板の斜視図である。
【図７】本発明の第４の提案例の側面断面図である。
【図８】本発明の第５の提案例の側面断面図である。
【図９】同上のアーク走行板の斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施例の側面断面図である。
【図１１】同上のアーク走行板の斜視図である。
【図１２】同上のアーク走行板と冷却部材との位置関係を示す正面断面図である。
【図１３】本発明の第２実施例の側面断面図である。
【図１４】同上の分解斜視図である。
【図１５】本発明の第３実施例の側面断面図である。
【図１６】本発明の第４実施例の側面断面図である。
【図１７】コイル部を折り曲げにより形成した固定接触子の側面断面図である。
【図１８】折曲部が設けられていない固定接触子の斜視図である。
【図１９】折曲部が設けられていない固定接触子の斜視図である。
【図２０】従来例の側面断面図である。
【図２１】同上の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 固定接触子
１１ 端子部
１２ 接触部
１２ａ 一方面
１２ｂ 固定接点
１２ｃ アーク走行部
１２ｄ 他方面
１３ 貫通穴
１３ａ 内縁部
１４ コイル部
２ 可動接触子
２ａ 可動接点
３ ヨーク
３ａ 中央片
３ｂ 対向片
４ 冷却部材
４ａ 仕切り片
５ アーク走行板
５ｂ 折曲部
５ｃ 余裕
５ｅ 屈曲部
６ 覆い部材
Ｚ アーク
Claims (4)
- 一端部に端子部を有し他端部から一端部に向かって固定接点が一方面に設けられた接触部を延設し略中央部に一方面方向から固定接点を覗ける貫通穴を設けて通電により磁束を発生するコイル部を有した固定接触子と、前記接触部に固着されて前記貫通穴よりも前記端子部寄りの部分と重合する位置まで延設されたアーク走行板と、前記固定接点と接離する可動接点が設けられた可動接触子と、中央片及び両対向片で略コ字状をなしコイル部による磁束が各片を通り開離した両接点間を流れるよう配設された磁性材料製のヨークと、を備えた消弧装置において、
前記固定接点を前記接触部の幅方向から挟む状態で仕切る一対の仕切り片を有し熱分解して発生する熱分解ガスでもって両接点間に発生したアークを冷却する冷却部材が設けられ、前記アーク走行板は前記接触部の他方面に固着されるとともに一対の仕切り片の外側に配設されるよう幅方向の両端が接触部の一方面側へ屈曲した屈曲部が設けられたことを特徴とする消弧装置。 - 前記固定接触子の貫通穴の内縁部を覆う絶縁材料製の覆い部材が設けられたことを特徴とする請求項１記載の消弧装置。
- 前記覆い部材は、開離した前記可動接点と前記アーク走行板の先端とを結ぶ線を越えて前記固定接点側に張り出した状態で前記端子部寄りの内縁部を覆うよう設けられたことを特徴とする請求項２記載の消弧装置。
- 前記覆い部材は、前記冷却部材と一体的に形成されたことを特徴とする請求項２記載の消弧装置。
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