JP4059007B2 - 開閉器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器に関し、特にブッシングに直結される固定接触子及び可動接触子を確実に支持できると共に、固定接触子から可動接触子が離れる開放動作時に発生したアークの存続を防げる内部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電線路等を開閉する開閉器のうち、ケース内部で固定接触子に対し可動接触子を投入あるいは開放させる構造としては、刃形や突き合せ形などの方式が従来から一般的に用いられてきた。これら従来の開閉器は、固定接触子と可動接触子の他、ケース側壁に取付けられて各接触子と外部の導線とを電気的に接続する接続端子や、可動接触子を作動させるハンドルや駆動機構等から構成されている。
【０００３】
こうした従来の開閉器では、投入・開放時に固定接触子と可動接触子との間にアークが発生し、各部に悪影響を与えることから、生じたアークをなるべく早期に消弧するために様々な工夫がなされてきた。このような従来の開閉器の一例を図５に示す。この図５は従来の開閉器の概略構成断面図である。
【０００４】
前記図５において従来の開閉器１００は、金属製のケース１０１と、このケース１０１を貫通して支持されるブッシング１０２、１０３と、一方のブッシング１０２の導電部１０２ａに固定支持される固定接触子１０４と、他方のブッシング１０３の導電部１０３ａに回動可能に支持され、固定接触子１０４に対し投入・開放可能とされる刃形の可動接触子１０５と、絶縁材料で形成されて固定接触子１０４を収容し、ブッシング１０２に支持される消弧室部１０６とを備える構成である。可動接触子１０５は、消弧室部１０６の挿入口部１０６ａを介して挿入、抜脱されて固定接触子１０４に対し投入・開放可能となっている。
【０００５】
上記構成の従来の開閉器１００では、可動接触子１０５が固定接触子１０４に対し開放方向へ回動する際、消弧室部１０６内側の空間（消弧室）で固定接触子１０４と可動接触子１０５先端との間にはアークが発生する。このアーク発生時、通常はアーク熱で消弧室部１０６内壁の材料より消弧性のガスが発生して消弧室の圧力が上昇し、可動接触子１０５が消弧室から抜出ると同時に消弧性ガスが吹出して、アークは消弧する仕組みである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の開閉器は以上のように構成されており、固定接触子１０４又は可動接触子１０５を取付けられたブッシング１０２、１０３はゴム製のパッキンを介してケース１０１側壁に支持されていることから、可動接触子１０５の投入・開放動作時に振動が発生するのを抑えられず、この振動により、投入・開放において不具合を生じる危険性が高いという課題を有していた。
【０００７】
一方、開放の際、消弧室部１０６内から消弧性ガスが吹出して固定接触子１０４と可動接触子１０５との間のアークを消弧する仕組みであったが、開閉器の取扱う電流容量が大きくなった場合には、可動接触子１０５の断面積増加に伴って消弧室部１０６内の隙間も大きくなるため、消弧性ガスの吹出しによってアークを消弧させにくくなり、消弧室部１０６の挿入口部１０６ａから外側でもアークの存続する危険性が高まるという課題を有していた。即ち、可動接触子１０５が開放されて消弧室部１０６を出る瞬間に十分な消弧性ガスを吹出すことができずアークの確実な消弧ができないという課題を有する。
【０００８】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、各接触子を適切な支持状態として、振動等による不具合を招くことなく、また、開放動作時に生じるアークを確実に消弧室部で消弧させられる開閉器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る開閉器は、ケースをそれぞれ貫通して前記ケース内で対向する状態で支持される一対又は複数対のブッシングと、対向する一方のブッシングのケース内導電部に固定支持される固定接触子と、他方のブッシングのケース内導電部に回動可能に支持され、前記固定接触子に対し投入・開放可能とされる刃形状の可動接触子と、前記固定接触子の収容部分及び可動接触子の通過経路となる細隙状の内部空間を有して前記一方のブッシングに支持される消弧室部とを備える開閉器において、一端部を前記ケース内面に固定され、前記各ブッシングのケース内導電部近傍に他端部を配置される複数の支持基部と、前記各ブッシングのケース内導電部と前記支持基部の他端部とを一体的に連結する非可撓性の連結手段とを備え、前記消弧室部が、前記可動接触子の通過経路部分より可動接触子回転半径方向における外側部分に、前記通過経路部分に連通する細隙状で当該通過経路に沿った面からエッジを立てて当該通路経路を含む同一平面に形成される三角形状とし、当該三角形状の一辺を前記通過経路に沿って配設されるガス貯溜空間を形成されてなるものである。このように本発明においては、ケース内に取付けた支持基部とブッシングのケース内導電部とを連結手段で連結し、ブッシングに取付けられた各接触子の支持を強化すると共に、消弧室部が、前記刃形状の可動接触子の通過経路部分より可動接触子回転半径方向における外側部分に、前記通過経路部分に連通する細隙状でこの通過経路に沿った面からエッジを立てて当該通路経路を含む同一平面に形成される三角形状とし、この三角形状の一辺を前記通過経路に沿って配設されるガス貯溜空間を形成されることにより、衝撃や振動に対して支持強度が高まり、可動接触子の動作に伴う振動を抑えられ、可動接触子の投入、開放動作に悪影響を及す不具合が生じることを防止でき、特に可動接触子が開放されて出る瞬間に可動接触子の通過経路を含む同一平面に形成される三角形状のガス貯溜空間を有する消弧室部で一旦加圧した後により勢いよく消弧ガスを吹出してアークを確実に消弧できる。
【００１０】
また、本発明に係る開閉器は必要に応じて、前記支持基部が、二つの端子部を備える避雷器であり、一方の端子部を前記一端部としてケースに固定されると共に電気的に接続され、他方の端子部を各ブッシングのケース内導電部と電気的に接続されるものである。このように本発明においては、支持基部として二つの電気的接続用端子を有する避雷器をケース内に配設し、各接触子の支持と雷サージの吸収を兼ねさせることにより、ブッシング端部の各接触子の支持強度とケース内構造のコンパクトさを損わずにケース内で雷サージに対する安全性を確保できる。
【００１１】
また、本発明に係る開閉器は必要に応じて、前記連結手段が、良導電性金属製の略板状体であり、 前記支持基部が、両端にそれぞれ端子部を有してなり、前記他方の端子部を前記他端部として前記連結手段と連結されるものである。このように本発明においては、連結手段を導電体とし、ブッシングの導電部と避雷器との電気的接続も兼用させることにより、部品点数を減らせ、安全性を確保しつつ装置全体をより低コストで構築できる。さらに、導電部と避雷器との接続が連結手段の取付と同時に能率よく行え、組立・保守性も向上する。
【００１２】
また、本発明に係る開閉器は必要に応じて、前記消弧室部が、前記可動接触子の通過経路部分より可動接触子回転半径方向における外側部分に、前記通過経路部分に連通する細隙状のガス貯溜空間を形成されてなるものである。このように本発明においては、消弧室部の内部における可動接触子の通過経路外側部位にガス貯溜空間を配置し、開閉器開放時に固定接触子から離れる向きへの可動接触子の回動で消弧室としての細い隙間部分を可動接触子先端が通る際に、アークの熱で消弧室部内壁が溶けて発生する消弧ガスをガス貯溜空間に一時的に溜め、可動接触子が消弧室から抜け出る瞬間に溜って内圧の大きくなった消弧ガスがガス貯溜空間側から可動接触子出入口側に吹出すことにより、消弧ガスの吹出しでアークを容易に消すことができ、アークの存続を確実に阻止でき、安全性と信頼性を確保できると共に、各接触子の耐久性も高められる。
【００１３】
また、本発明に係る開閉器は必要に応じて、前記消弧室部の少なくとも前記ガス貯溜空間の外側を含む外面に沿って配設される導電材製略板状のアーク誘導板を備えるものである。このように本発明においては、消弧室部の可動接触子移動経路及びガス貯溜空間に対応する外側部分にアーク誘導板を配設し、固定接触子から離れていく可動接触子の先端部分より固定接触子に近い消弧室部外面位置にアーク誘導板が存在して、固定接触子と可動接触子との間に発生したアークをアーク誘導板側に誘導することにより、アークの経路を長くして固定接触子と可動接触子との間でアークの抵抗を増大させることができ、アークの遮断性能を向上させられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。本実施の形態では、自動開閉器の例について説明する。図１は本実施の形態に係る開閉器の内部概略構成図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ断面拡大図、図４は図２のＣ−Ｃ断面拡大図である。
【００１５】
前記各図において本実施の形態に係る開閉器１は、金属製のケース１０と、このケース１０側壁を貫通する状態で配設される複数対のブッシング１１、１２と、一方のブッシング１１の導電部１１ａに固定支持される固定接触子１３と、他方のブッシング１２の導電部１２ａに回動可能に支持され、前記固定接触子１３に対し投入・開放可能とされる可動接触子１４と、固定接触子１３を覆ってブッシング１１に支持される絶縁材料製の消弧室部１５と、一端部をブッシング１１、１２の先端近傍に位置させてケース１０内面に各々固定される前記支持基部としての複数の避雷器１６と、各ブッシング１１、１２端部の導電部１１ａ、１２ａと各避雷器１６端部とを連結する連結手段１７と、可動接触子１４に回動動作させる駆動力を与える駆動部１８とを備える構成である。なお、前記ブッシング１１、１２、固定接触子１３、可動接触子１４、消弧室部１５は三相の配電線路に合わせてそれぞれケース１０に三組配設される。また、避雷器１６、及び連結手段１７は各ブッシング１１、１２に対応させてケース１０内に６個配設される。
【００１６】
前記ブッシング１１、１２は、それぞれケース１０の側壁を貫通してケース１０内で対向する状態として配設され、配電線路（図示を省略）と固定接触子１３又は可動接触子１４とを接続する中心導体としての導電部１１ａ、１２ａを有する公知の構成であり、詳細な説明を省略する。このブッシング１１、１２はそれぞれケース１０の側壁に碍子押え（図示を省略）で取付けられて三相分並べて配設される。
【００１７】
前記固定接触子１３及び可動接触子１４は、刃型の可動接触子を固定接触子に挿脱する仕組みの公知の構成であり、詳細な説明を省略する。これら固定接触子１３及び可動接触子１４からなる各相の開閉機構は、ケース１０内において、各相間及び対地間の絶縁強化のため、略舟形のカバーである公知の絶縁セパレータ１０ａで覆われる。
【００１８】
前記消弧室部１５は、ポリアセタール樹脂等の絶縁材料で形成され、固定接触子１３の収容部分及び可動接触子１４の通過経路となる細隙状の内部空間（消弧室１５ａ）を有する形状とされてなり、固定接触子１３を取囲んで内部に収容する状態としてブッシング１１先端に取付けられる構成である。内部の消弧室１５ａの可動接触子回転半径方向における外側部分には、消弧室１５ａと連通する細隙状のガス貯溜空間１５ｂが配設される。また、消弧室部１５外面には、金属製のアーク誘導板１９がガス貯溜空間１５ｂ及び消弧室１５ａのそれぞれ外側を取囲む配置で配設される。
【００１９】
前記ガス貯溜空間１５ｂは、空間形状を三角形とし、消弧室開口部の可動接触子１４の投入経路に沿った面からエッジを立てて形成しているので、可動接触子１４が開放されて消弧室１５ａを出る瞬間に、より勢いよく消弧ガスが吹出してアークを消弧できることとなる。
【００２０】
前記避雷器１６は、機器内部設置型として周側面が絶縁材からなる略円柱状をなして両端に端子を有する公知の構成であり、詳細な説明を省略する。この避雷器１６は、一端側の端子部をケース１０内面に固定されると共に電気的に接続され、他端側の端子部を前記各ブッシング１１、１２の導電部１１ａ、１２ａ近傍に配置されて連結手段１７と連結される。
【００２１】
前記連結手段１７は、良導電性金属、例えば銅製の略板状体であり、各ブッシング１１、１２の導電部１１ａ、１２ａと避雷器１６の他端部とを一体的に連結するものである。この連結手段１７を介して、避雷器１６の他端側端子部が各導電部１１ａ、１２ａと電気的に接続されると共に、避雷器１６が各導電部１１ａ、１２ａ及びこれらに取付けられた固定接触子１３及び可動接触子１４を強固に支持する仕組みである。
【００２２】
前記駆動部１８は、ケース１０上部に回動可能に軸支される主軸１８ａと、主軸１８ａ上に突出状態で配設される駆動アーム１８ｂと、この駆動アーム１８ｂ端部に一端部を連結されると共に他端部を可動接触子１４に連結され、駆動アーム１８ｂの作動に可動接触子１４を連動させて所定範囲回動させる絶縁材料製のロッド１８ｃと、駆動アーム１８ｂを可動接触子１４の投入方向へ回動させる駆動力を発生させるマグネット（図示を省略）と、駆動アーム１８ｂを可動接触子１４の開放方向へ回動させる駆動力を発生させるばね（図示を省略）とを備える構成である。
【００２３】
前記マグネットは、自動開閉器の自動投入用として電磁石の吸引力で駆動アーム１８ｂを主軸１８ａごと所定角度回動させる公知の構成であり、詳細な説明を省略する。このマグネットは、吸引対象が離れると吸引力が急激に衰え、逆に近付くほど急激に吸引力が増える特性を有している。
【００２４】
前記ばねは、自動投入用のマグネットとは逆の自動開放（遮断）に用いられるものであり、可動接触子１４の投入側への回転に伴って段階的に圧縮変形して復元力を発生させる逆巻・二段のばね（図示を省略）と、固定接触子１３に可動接触子１４が投入されている時だけ圧縮変形して復元力を発生させる追加のばね（図示を省略）とからなり、三段階の遮断力特性を与えられる仕組みである。
【００２５】
自動開閉の場合、自動的に開放する時、すなわち、マグネットへの供給電圧がなくなった時に、弾性変形していたばねの復元力で駆動アーム１８ｂを開放方向へ回動させて可動接触子１４を開放することから、ばねの復元力を十分に確保する必要がある。ただし、大きな復元力を得るために単純に強いばねを用いると、マグネットによる可動接触子１４の開放状態からの投入時に、ばねの復元力に抗して投入するための強力な吸引力を要することとなり、高いマグネット動作電圧が必要となってしまう。
【００２６】
この動作電圧を抑えつつ適切な復元力を得るために、前記三段構成のばねを用い、投入過程初期におけるマグネット吸引力の弱いところではばねの復元力は弱く、且つ投入過程最後の可動接触子１４が固定接触子１３に入りきったところで大きな復元力を発生可能となるばね特性として、マグネットの吸引力特性に適切に対応させている。このため、従来のものに比べ、可動接触子１４が固定接触子１３に投入された状態で、開放時に固定接触子１３から可動接触子１４を速やかに離脱させるためのより大きな駆動力を発生させられる。また、従来同様の吸引力特性のマグネットをそのまま吸引力特性を強化することなく使用することができる。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る開閉器の開放動作状態について説明する。可動接触子１４が固定接触子１３に対し開放方向（離れる向き）へ回動する際、固定接触子１３と可動接触子１４先端との間にはアークが発生する。可動接触子１４の回動に伴って消弧室１５ａを可動接触子１４先端が通る過程で、アークの熱により消弧室部１５内壁が溶け、消弧ガスが発生する。この発生した消弧ガスはガス貯溜空間１５ｂに一時的に溜ることとなる。
【００２８】
可動接触子１４のさらなる回動に伴い、消弧室部１５外面位置のアーク誘導板１９が可動接触子１４の先端部分より固定接触子１３に近い位置に存在する状態となり、固定接触子１３と可動接触子１４との間のアークをアーク誘導板１９側に誘導する。こうしてアークの経路が長くなって固定接触子１３と可動接触子１４との間でアークの抵抗が増大し、アークを遮断しやすい状態が得られる。そして、可動接触子１４が消弧室部１５から抜け出る瞬間に、溜って内圧の大きくなった消弧ガスがガス貯溜空間１５ｂ側から可動接触子１４出入口側に吹出すことで、確実にアークを消弧させられる。
【００２９】
この可動接触子１４の開放動作時、及び、投入動作時において、各ブッシング１１、１２の導電部１１ａ、１２ａが避雷器１６と連結手段１７で確実に支持固定されており、導電部１１ａ、１２ａに支持された固定接触子１３と可動接触子１４に振動等は発生せず、投入・開放における不具合は生じない。また、雷サージの侵入に際しても、ブッシング１１、１２の導電部１１ａ、１２ａから連結手段１７を介して避雷器１６へ雷サージを移行させてアースに落すことで安全に対処でき、電気的充電部である可動接触子１４等から他の相等へ短絡が生じるのを抑えることができ、耐雷性能を向上させられる。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る開閉器においては、ケース１０内に取付けた避雷器１６とブッシング１１、１２の導電部１１ａ、１２ａとを連結手段１７で連結し、ブッシング１１、１２に取付けられた各接触子の支持を強化することから、衝撃や振動に対して支持強度が高まり、可動接触子１４の動作に伴う振動を抑えられ、可動接触子１４の投入、開放動作に悪影響を及す不具合が生じない。また、消弧室部１５の内部にガス貯溜空間１５ｂを配置し、開閉器開放時に固定接触子１３から離れる可動接触子１４先端が消弧室１５ａを通る際に、アークの熱で発生する消弧ガスをガス貯溜空間１５ｂに一時的に溜め、可動接触子１４が消弧室１５から抜け出る瞬間に、溜って内圧の大きくなった消弧ガスをガス貯溜空間１５ｂ側から可動接触子１４出入口側に吹出せることから、アークの存続を確実に阻止して開閉器を開放でき、安全性と信頼性を確保できると共に、各接触子の耐久性も高められる。
【００３１】
なお、前記実施の形態に係る開閉器においては、連結手段１７を介してブッシング１１、１２の導電部１１ａ、１２ａを支持する支持基部として避雷器１６を用いる構成としているが、この他、避雷器同様の外形状を有しつつ内部に避雷用素子を内蔵しないダミー避雷器や碍子等を使用する構成とすることもでき、耐雷性能を考慮しない場合にコストダウンを図れる。この場合、連結手段の導電性は考慮しなくても済むことから、連結手段は容易に変形しない強度を有するものであれば、金属板でなくてもかまわない。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ケース内に取付けた支持基部とブッシングのケース内導電部とを連結手段で連結し、ブッシングに取付けられた各接触子の支持を強化すると共に、消弧室部が、前記刃形状の可動接触子の通過経路部分より可動接触子回転半径方向における外側部分に、前記通過経路部分に連通する細隙状でこの通過経路に沿った面からエッジを立てて当該通路経路を含む同一平面に形成される三角形状とし、この三角形状の一辺を前記通過経路に沿って配設されるガス貯溜空間を形成されることにより、衝撃や振動に対して支持強度が高まり、可動接触子の動作に伴う振動を抑えられ、可動接触子の投入、開放動作に悪影響を及す不具合が生じることを防止でき、特に可動接触子が開放されて出る瞬間に可動接触子の通過経路を含む同一平面に形成される三角形状のガス貯溜空間を有する消弧室部で一旦加圧した後により勢いよく消弧ガスを吹出してアークを確実に消弧できるという効果を奏する。
【００３３】
また、本発明によれば、支持基部として二つの電気的接続用端子を有する避雷器をケース内に配設し、各接触子の支持と雷サージの吸収を兼ねさせることにより、ブッシング端部の各接触子の支持強度とケース内構造のコンパクトさを損わずにケース内で雷サージに対する安全性を確保できるという効果を有する。
【００３４】
また、本発明によれば、連結手段を導電体とし、ブッシングの導電部と避雷器との電気的接続も兼用させることにより、部品点数を減らせ、安全性を確保しつつ装置全体をより低コストで構築できるという効果を有する。さらに、導電部と避雷器との接続が連結手段の取付と同時に能率よく行え、組立・保守性も向上するという効果を有する。
【００３５】
また、本発明によれば、消弧室部の内部における可動接触子の通過経路外側部位にガス貯溜空間を配置し、開閉器開放時に固定接触子から離れる向きへの可動接触子の回動で消弧室としての細い隙間部分を可動接触子先端が通る際に、アークの熱で消弧室部内壁が溶けて発生する消弧ガスをガス貯溜空間に一時的に溜め、可動接触子が消弧室から抜け出る瞬間に溜って内圧の大きくなった消弧ガスがガス貯溜空間側から可動接触子出入口側に吹出すことにより、消弧ガスの吹出しでアークを容易に消すことができ、アークの存続を確実に阻止でき、安全性と信頼性を確保できると共に、各接触子の耐久性も高められるという効果を有する。
【００３６】
また、本発明によれば、消弧室部の可動接触子移動経路及びガス貯溜空間に対応する外側部分にアーク誘導板を配設し、固定接触子から離れていく可動接触子の先端部分より固定接触子に近い消弧室部外面位置にアーク誘導板が存在して、固定接触子と可動接触子との間に発生したアークをアーク誘導板側に誘導することにより、アークの経路を長くして固定接触子と可動接触子との間でアークの抵抗を増大させることができ、アークの遮断性能を向上させられるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る開閉器の内部概略構成図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面拡大図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面拡大図である。
【図５】従来の開閉器の概略構成断面図である。
【符号の説明】
１、１００ 開閉器
１０ ケース
１０ａ 絶縁セパレータ
１１、１２ ブッシング
１１ａ、１２ａ 導電部
１１ｂ、１２ｂ 碍子押え
１３ 固定接触子
１４ 可動接触子
１５ 消弧室部
１５ａ 消弧室
１５ｂ ガス貯溜空間
１６ 避雷器
１７ 連結手段
１８ 駆動部
１８ａ 主軸
１８ｂ 駆動アーム
１８ｃ ロッド
１９ アーク誘導板
１０１ ケース
１０２、１０３ ブッシング
１０４ 固定接触子
１０５ 可動接触子
１０６ 消弧室部
１０６ａ 挿入口部

Claims (1)

1. ケースをそれぞれ貫通して前記ケース内で対向する状態で支持される一対又は複数対のブッシングと、対向する一方のブッシングのケース内導電部に固定支持される固定接触子と、他方のブッシングのケース内導電部に回動可能に支持され、前記固定接触子に対し投入・開放可能とされる刃形状の可動接触子と、前記固定接触子の収容部分及び可動接触子の通過経路となる細隙状の内部空間を有して前記一方のブッシングに支持される消弧室部とを備える開閉器において、
   一端部を前記ケース内面に固定され、前記各ブッシングのケース内導電部近傍に他端部を配置される複数の支持基部と、
   前記各ブッシングのケース内導電部と前記支持基部の他端部とを一体的に連結する非可撓性の連結手段とを備え、
   前記消弧室部が、前記可動接触子の通過経路部分より可動接触子回転半径方向における外側部分に、前記通過経路部分に連通する細隙状で当該通過経路に沿った面からエッジを立てて当該通路経路を含む同一平面に形成される三角形状とし、当該三角形状の一辺を前記通過経路に沿って配設されるガス貯溜空間を形成されてなることを
   特徴とする開閉器。

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