JP3672070B2 - 開閉器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器に係り、詳しくは回路の投入・開放を行う際に発生するアークに伴う固定接点の金属溶融を低減することを可能にした開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動軸を回転駆動して、駆動軸に固定・支持されている各相ごとの可動接点を、それぞれの固定接点に抜き差し接離することにより回路の投入・開放を行う開閉器では、主接点を保護するために、開閉接点に、タングステン等の耐熱性金属を鑞付け補強しアークによる溶融を低減していた。また、他の方法として、主接点の可動接点より前方の位置に、補助接点を設けておき、投入の場合には補助接点を主接点より先に投入し、開放の場合には主接点より遅れて開放することにより、補助接点側でアークを発生および消弧させて主接点を保護していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した固定接点に耐熱性金属を鑞付け補強する対策では、耐熱性金属を鑞付け補強する場合に可動接点しか鑞付け補強できず、固定接点の金属溶融を低減することはできなかった。そのため、大きなアーク容量を伴う投入・開放に対処できず、十分な開閉接点の耐用回数を得にくい等の不都合があった。また、主接点の他にアークを先行発生・消弧させるための補助接点を設けると、接点部が大型になるとともに複雑な開閉接点構成となったり、あるいは別途開閉駆動装置が必要となり、寸法やコストの点で不利となっていた。
【０００４】
一方、これら開閉器を設置する環境に関しては、例えば地中線用高圧キャビネットを路上設置する場合、都条例等の制約によりキャビネット寸法が制限されることがある。そのため、接点部をはじめ開閉器全体を小型化する必要がある。このように、地中線用高圧キャビネット等に設置される開閉器では、ますます小型化の要望が増していた。
そこで、本発明は開閉器の構成部分の中の接点部を小型化して、装置全体の小型化に大きく貢献することを可能にした開閉器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１の発明は、一端に可動接触子挿入用の開口部を形成して互いに閉方向に押圧付勢された状態で保持されている１対の固定接触子と、駆動軸に連動して先端が前記固定接触子の開口部に抜差し接離する可動接触子とを備えた開閉器において、可動接触子の抜差し方向では固定接触子の先端の前方であり、かつ可動接触子の駆動軸方向では可動接触子の移動軌跡面の両側であって移動軌跡面からやや外側の離間した位置に、端部が固定接触子に接続され、銅合金製で円形の断面を有する１対の補助電極を平行に配設したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、補助電極と固定接触子との間に限流素子を接続したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、開閉器の外箱を密閉構造として絶縁ガスを封入したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る開閉器の内部を透視して示した図である。図において、２１は外箱、１は可動接触子、２は支持金具、３は補助電極、４は固定接触子、２２は駆動シャフト、２３，２４は導体、２５はブッシングである。また、外箱２１内には絶縁ガスとしてＳＦ6ガスが封入されている。この開閉器では、２回路の接点を備えており、それぞれ駆動シャフト２２が回転駆動されることで支持金具２に軸支された可動接触子１が回動してその先端が固定接触子４に抜き差し自在に接離されることで、接点の投入・開放がなされる。
【０００９】
図２は図１の接点部を取り出して示した拡大図とその右側面図である。図示されるように、１対の固定接触子４Ａ，４Ｂは、先端内側に互いに対向するように凸部を形成して開口部２６とし、その下端寄りの部分を、固定支持金具５の両側を挟むようにして抑え板８、固定スプリング７を介してボルト・ナット１２により締め付け、その上方で同様に、抑え板８、挟圧用スプリング６を介してボルト・ナット１１により締め付けることで、上端部を互いに内側方向へ付勢している。この対向して保持された固定接触子４Ａ，４Ｂの中心の面が、可動接触子１の投入・開放時の移動軌跡面２７と一致する。
【００１０】
接点投入時に、この軌跡面２７を上方から可動接触子１が下降してくると、可動接触子１の先端の刃部が開口部２６に当接して、固定接触子４Ａ，４Ｂを両側に押し拡げながら、開口部内に進入することで、接点が投入される。
また、固定接触子４Ａ，４Ｂの上端の上方のやや外側の位置に、電界緩和を施した銅合金の丸棒からなる１対の補助電極３Ａ，３Ｂが互いに平行かつ対称位置に配設されている。この補助電極３Ａ，３Ｂはその一端を、導体からなる取付板１３により、固定支持金具５に固定されている。
【００１１】
このように、可動接触子１と固定接触子４Ａ，４Ｂの間に、固定接触子４Ａ，４Ｂと電気的に接続された補助電極３Ａ，３Ｂを配設することにより、３者の位置関係から、電界の大きさが相対的に変化する。すなわち、接点開放時に、可動接触子１が固定接触子４Ａ，４Ｂから離間するとき、離間した直後は両者間が極めて近接しているため、補助電極３Ａ，３Ｂの部分よりも固定接触子４Ａ，４Ｂ側の方が強い電界である。しかし、離間が進むにつれて、固定接触子４Ａ，４Ｂ側の電界が弱くなり、相対的に補助電極３Ａ，３Ｂ側の電界が強くなる。
【００１２】
このことはつまり、接点開放時には、可動接触子１が固定接触子４Ａ，４Ｂから離間して、一旦アーク３１が発生するが、電界集中分布の変化に応じて、固定接触子４Ａ，４Ｂ側から補助電極３Ａ，３Ｂ側へ速やかに移動し、アーク３２となった後消滅することになる。その結果、固定接触子４Ａ，４Ｂのアークによる消耗劣化が著しく改善される。
【００１３】
また、この実施形態では、補助電極３Ａ，３Ｂが電界緩和に極めて有効な円形の断面を有するとともに、銅合金を使用しているため、アークエネルギーによる金属蒸気の発生も抑制されて速やかに消弧される。なお、本実施形態では、固定接触子４Ａ，４Ｂを電源側、可動接触子１を負荷側とした場合もまたその反対の接続の場合も作用・効果は同じである。
【００１４】
図３は、可動接触子１が固定接触子４Ａ，４Ｂから開離する瞬間の電界分布の推移を示す電界マップモデルである。図ａは開離直後を示し、図ｂは開離後数ｍｓ経過後を示す。図中の数値は電界の強さを示し、時間の経過とともに可動接触子が移動しそれにつれて、最も電界の強い部分が固定接触子４Ａ，４Ｂから、補助電極３Ａ，３Ｂへ移動することが示されている。
【００１５】
図４は第２の実施形態の接点部を示した図である。この実施形態が図２の第１の実施形態と異なる点は、補助電極３Ａ，３Ｂの一端を支える取付板１０を絶縁材とするとともに、補助電極３Ａ，３Ｂの他端と固定支持金具５との間に、非線形抵抗等からなる限流素子９を接続したことである。他の部分の構成は図２の第１の実施形態と共通であるので、共通部分は同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態は、補助電極３Ａ，３Ｂ側に限流素子９を接続したことで、発生したアークが補助電極３Ａ，３Ｂへ移動してからの消弧タイミングが早くなる。それにより、可動接触子１および補助電極３Ａ，３Ｂのアークによる損傷をその分少なくすることができる。
【００１６】
また、図２および図４にそれぞれ示した両実施形態の接点部は、いずれも図１に示したように、密閉構造の外箱２１内に収納され、SF6ガスが封入される。このときの封入圧は補助電極３Ａ，３Ｂを備えて耐アーク特性を改善したこともあって、２２ｋＶの遮断試験では０．０２ＭＰａ・Ｇ程度で充分であることが確認できた。このように、封入圧が低圧である分、外箱２１の構造を簡略化できる。なお、上述した両実施形態は、可動接触子１が回転駆動される方式の開閉器に限定されるものではなく、可動接触子１が直線駆動して固定接触子４に抜き差し接離する方式の開閉器にも適用できることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、固定接触子の前方両側に補助電極を配設し接点開放時に発生したアークが直ちに補助電極へ移動するようにしたことで、耐アーク特性が向上する。また、補助電極と固定接触子との間に限流素子を接続し、さらに、絶縁ガスを封入することでさらに耐アーク特性が向上する。また、これらの構成としたことで、従来の補助接点を併設した構造の開閉器に比較して、接点部の小型・簡略化および相間寸法が縮小されて、開閉器自体の小型化とコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る開閉器の内部を透視して示した図である。
【図２】図１の接点部を取り出して示した拡大図とその右側面図である。
【図３】図２の可動接触子が固定接触子から開離する瞬間の電界分布の推移を示す電界マップモデルである。
【図４】第２の実施形態の接点部を示した拡大図とその右側面図である。
【符号の説明】
１ 可動接触子
２ 支持金具
３，３Ａ，３Ｂ 補助電極
４，４Ａ，４Ｂ 固定接触子
５ 固定支持金具
６ 挟圧用スプリング
７ 固定スプリング
８ 抑え板
９ 限流素子
１０ 取付板
１１，１２ ボルト・ナット
１３ 取付板
２１ 外箱
２２ 駆動シャフト
２３，２４ 導体
２５ ブッシング
２６ 開口部
２７ 移動軌跡面
３１，３２ アーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器に係り、詳しくは回路の投入・開放を行う際に発生するアークに伴う固定接点の金属溶融を低減することを可能にした開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動軸を回転駆動して、駆動軸に固定・支持されている各相ごとの可動接点を、それぞれの固定接点に抜き差し接離することにより回路の投入・開放を行う開閉器では、主接点を保護するために、開閉接点に、タングステン等の耐熱性金属を鑞付け補強しアークによる溶融を低減していた。また、他の方法として、主接点の可動接点より前方の位置に、補助接点を設けておき、投入の場合には補助接点を主接点より先に投入し、開放の場合には主接点より遅れて開放することにより、補助接点側でアークを発生および消弧させて主接点を保護していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した固定接点に耐熱性金属を鑞付け補強する対策では、耐熱性金属を鑞付け補強する場合に可動接点しか鑞付け補強できず、固定接点の金属溶融を低減することはできなかった。そのため、大きなアーク容量を伴う投入・開放に対処できず、十分な開閉接点の耐用回数を得にくい等の不都合があった。また、主接点の他にアークを先行発生・消弧させるための補助接点を設けると、接点部が大型になるとともに複雑な開閉接点構成となったり、あるいは別途開閉駆動装置が必要となり、寸法やコストの点で不利となっていた。
【０００４】
一方、これら開閉器を設置する環境に関しては、例えば地中線用高圧キャビネットを路上設置する場合、都条例等の制約によりキャビネット寸法が制限されることがある。そのため、接点部をはじめ開閉器全体を小型化する必要がある。このように、地中線用高圧キャビネット等に設置される開閉器では、ますます小型化の要望が増していた。
そこで、本発明は開閉器の構成部分の中の接点部を小型化して、装置全体の小型化に大きく貢献することを可能にした開閉器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１の発明は、一端に可動接触子挿入用の開口部を形成して互いに閉方向に押圧付勢された状態で保持されている１対の固定接触子と、駆動軸に連動して先端が前記固定接触子の開口部に抜差し接離する可動接触子とを備えた開閉器において、可動接触子の抜差し方向では固定接触子の先端の前方であり、かつ可動接触子の駆動軸方向では可動接触子の移動軌跡面の両側であって移動軌跡面からやや外側の離間した位置に、端部が固定接触子に接続され、銅合金製で円形の断面を有する１対の補助電極を平行に配設したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、補助電極と固定接触子との間に限流素子を接続したことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、開閉器の外箱を密閉構造として絶縁ガスを封入したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る開閉器の内部を透視して示した図である。図において、２１は外箱、１は可動接触子、２は支持金具、３は補助電極、４は固定接触子、２２は駆動シャフト、２３，２４は導体、２５はブッシングである。また、外箱２１内には絶縁ガスとしてＳＦ6ガスが封入されている。この開閉器では、２回路の接点を備えており、それぞれ駆動シャフト２２が回転駆動されることで支持金具２に軸支された可動接触子１が回動してその先端が固定接触子４に抜き差し自在に接離されることで、接点の投入・開放がなされる。
【０００９】
図２は図１の接点部を取り出して示した拡大図とその右側面図である。図示されるように、１対の固定接触子４Ａ，４Ｂは、先端内側に互いに対向するように凸部を形成して開口部２６とし、その下端寄りの部分を、固定支持金具５の両側を挟むようにして抑え板８、固定スプリング７を介してボルト・ナット１２により締め付け、その上方で同様に、抑え板８、挟圧用スプリング６を介してボルト・ナット１１により締め付けることで、上端部を互いに内側方向へ付勢している。この対向して保持された固定接触子４Ａ，４Ｂの中心の面が、可動接触子１の投入・開放時の移動軌跡面２７と一致する。
【００１０】
接点投入時に、この軌跡面２７を上方から可動接触子１が下降してくると、可動接触子１の先端の刃部が開口部２６に当接して、固定接触子４Ａ，４Ｂを両側に押し拡げながら、開口部内に進入することで、接点が投入される。
また、固定接触子４Ａ，４Ｂの上端の上方のやや外側の位置に、電界緩和を施した銅合金の丸棒からなる１対の補助電極３Ａ，３Ｂが互いに平行かつ対称位置に配設されている。この補助電極３Ａ，３Ｂはその一端を、導体からなる取付板１３により、固定支持金具５に固定されている。
【００１１】
このように、可動接触子１と固定接触子４Ａ，４Ｂの間に、固定接触子４Ａ，４Ｂと電気的に接続された補助電極３Ａ，３Ｂを配設することにより、３者の位置関係から、電界の大きさが相対的に変化する。すなわち、接点開放時に、可動接触子１が固定接触子４Ａ，４Ｂから離間するとき、離間した直後は両者間が極めて近接しているため、補助電極３Ａ，３Ｂの部分よりも固定接触子４Ａ，４Ｂ側の方が強い電界である。しかし、離間が進むにつれて、固定接触子４Ａ，４Ｂ側の電界が弱くなり、相対的に補助電極３Ａ，３Ｂ側の電界が強くなる。
【００１２】
このことはつまり、接点開放時には、可動接触子１が固定接触子４Ａ，４Ｂから離間して、一旦アーク３１が発生するが、電界集中分布の変化に応じて、固定接触子４Ａ，４Ｂ側から補助電極３Ａ，３Ｂ側へ速やかに移動し、アーク３２となった後消滅することになる。その結果、固定接触子４Ａ，４Ｂのアークによる消耗劣化が著しく改善される。
【００１３】
また、この実施形態では、補助電極３Ａ，３Ｂが電界緩和に極めて有効な円形の断面を有するとともに、銅合金を使用しているため、アークエネルギーによる金属蒸気の発生も抑制されて速やかに消弧される。なお、本実施形態では、固定接触子４Ａ，４Ｂを電源側、可動接触子１を負荷側とした場合もまたその反対の接続の場合も作用・効果は同じである。
【００１４】
図３は、可動接触子１が固定接触子４Ａ，４Ｂから開離する瞬間の電界分布の推移を示す電界マップモデルである。図ａは開離直後を示し、図ｂは開離後数ｍｓ経過後を示す。図中の数値は電界の強さを示し、時間の経過とともに可動接触子が移動しそれにつれて、最も電界の強い部分が固定接触子４Ａ，４Ｂから、補助電極３Ａ，３Ｂへ移動することが示されている。
【００１５】
図４は第２の実施形態の接点部を示した図である。この実施形態が図２の第１の実施形態と異なる点は、補助電極３Ａ，３Ｂの一端を支える取付板１０を絶縁材とするとともに、補助電極３Ａ，３Ｂの他端と固定支持金具５との間に、非線形抵抗等からなる限流素子９を接続したことである。他の部分の構成は図２の第１の実施形態と共通であるので、共通部分は同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態は、補助電極３Ａ，３Ｂ側に限流素子９を接続したことで、発生したアークが補助電極３Ａ，３Ｂへ移動してからの消弧タイミングが早くなる。それにより、可動接触子１および補助電極３Ａ，３Ｂのアークによる損傷をその分少なくすることができる。
【００１６】
また、図２および図４にそれぞれ示した両実施形態の接点部は、いずれも図１に示したように、密閉構造の外箱２１内に収納され、SF6ガスが封入される。このときの封入圧は補助電極３Ａ，３Ｂを備えて耐アーク特性を改善したこともあって、２２ｋＶの遮断試験では０．０２ＭＰａ・Ｇ程度で充分であることが確認できた。このように、封入圧が低圧である分、外箱２１の構造を簡略化できる。なお、上述した両実施形態は、可動接触子１が回転駆動される方式の開閉器に限定されるものではなく、可動接触子１が直線駆動して固定接触子４に抜き差し接離する方式の開閉器にも適用できることは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、固定接触子の前方両側に補助電極を配設し接点開放時に発生したアークが直ちに補助電極へ移動するようにしたことで、耐アーク特性が向上する。また、補助電極と固定接触子との間に限流素子を接続し、さらに、絶縁ガスを封入することでさらに耐アーク特性が向上する。また、これらの構成としたことで、従来の補助接点を併設した構造の開閉器に比較して、接点部の小型・簡略化および相間寸法が縮小されて、開閉器自体の小型化とコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る開閉器の内部を透視して示した図である。
【図２】図１の接点部を取り出して示した拡大図とその右側面図である。
【図３】図２の可動接触子が固定接触子から開離する瞬間の電界分布の推移を示す電界マップモデルである。
【図４】第２の実施形態の接点部を示した拡大図とその右側面図である。
【符号の説明】
１ 可動接触子
２ 支持金具
３，３Ａ，３Ｂ 補助電極
４，４Ａ，４Ｂ 固定接触子
５ 固定支持金具
６ 挟圧用スプリング
７ 固定スプリング
８ 抑え板
９ 限流素子
１０ 取付板
１１，１２ ボルト・ナット
１３ 取付板
２１ 外箱
２２ 駆動シャフト
２３，２４ 導体
２５ ブッシング
２６ 開口部
２７ 移動軌跡面
３１，３２ アーク
Claims (3)
- 一端に可動接触子挿入用の開口部を形成して互いに閉方向に押圧付勢された状態で保持されている１対の固定接触子と、駆動軸に連動して先端が前記固定接触子の開口部に抜差し接離する可動接触子とを備えた開閉器において、
可動接触子の抜差し方向では固定接触子の先端の前方であり、かつ可動接触子の駆動軸方向では可動接触子の移動軌跡面の両側であって移動軌跡面からやや外側の離間した位置に、端部が固定接触子に接続され、銅合金製で円形の断面を有する１対の補助電極を平行に配設したことを特徴とする開閉器。 - 請求項１記載の開閉器において、補助電極と固定接触子との間に限流素子を接続したことを特徴とする開閉器。
- 請求項１または２記載の開閉器において、開閉器の外箱を密閉構造として絶縁ガスを封入したことを特徴とする開閉器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33348198A JP3672070B2 (ja) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | 開閉器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33348198A JP3672070B2 (ja) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | 開閉器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000164080A JP2000164080A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3672070B2 true JP3672070B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=18266553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33348198A Expired - Fee Related JP3672070B2 (ja) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | 開閉器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3672070B2 (ja) |
-
1998
- 1998-11-25 JP JP33348198A patent/JP3672070B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000164080A (ja) | 2000-06-16 |
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Legal Events
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| A521 | Written amendment |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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