JP4475020B2 - 回路遮断器の消弧装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路遮断器の器体内において固定接点と可動接点との間に発生するアークを消弧する回路遮断器の消弧装置に関するものである。

従来より、回路遮断器として、固定接点と可動接点とで構成される接点部の開極時に発生するアークを消弧する消弧装置を器体内に納装したものが知られている（例えば、特許文献１）。

上記特許文献１に開示された回路遮断器は、３極の回路遮断器であって、図５に示すように、器体１０’の両端部（図５における左右両端部）それぞれに端子台１６ａ，１６ｂが形成され、一端部の端子台１６ａには、座金付の端子ねじ１９ａを備えた電源側端子（入力端子）１７が図５の紙面に直交する方向に３つ並設され、他端部の端子台１６ｂには、座金付の端子ねじ１９ｂを備えた負荷側端子（出力端子）１８が図５の紙面に直交する方向に３つ並設されている。ここに、各端子台１６ａ，１６ｂには、隣り合う電源側端子１７間、負荷側端子１８間を絶縁する絶縁壁１６ｃ，１６ｄが形成されている。また、図５に示した構成の回路遮断器１’は、電源側端子１７と負荷側端子１８とが１対１で対応付けられており、電源側端子１７と負荷側端子１８との間の各電路それぞれに、器体１０’内に収納される接点部２１が介挿されている。

なお、回路遮断器１’の器体１０’は、後述のハンドル４５が露出する面を前面として、図５の上下方向を前後方向と規定すれば、図５および図６に示すように、合成樹脂成形品からなるベース１１と、ベースの前面側に配設される合成樹脂成形品からなるボディ１２と、ボディ１２の前面側に配設される前面開口した箱状の合成樹脂成形品からなるカバー１３とを結合して形成されている。また、ボディ１２は、当該ボディ１２の内部空間を各極毎に区分けする絶縁壁１２ａが形成されており、隣り合う接点部２１間の絶縁を図れるようになっている。

上述の電源側端子１７は、金属板よりなる端子板１７ａの側縁（図５における右側縁）から後方へ連絡片１７ｂが延設され、連絡片１７ｂの後端縁からボディ１２の内底面に沿ってボディ１２の中央部に向かう向きに固定接点保持片１７ｃが延設されており、上述の接点部２１は、固定接点保持片１７ｃに固着された固定接点２１ａと、導電性金属により形成された可動接触子２２の一端部（先端部）に固着され固定接点２１ａに接離する可動接点２１ｂとで構成されている。なお、各可動接触子２２は、それぞれ編組線よりなる接続線３４および異常電流検出装置３０を介して負荷側端子１８に電気的に接続されている。

また、回路遮断器１’の器体１０’内には、１つのトリップ機構４０と、それぞれ接点部２１が介挿された３つの電路のいずれかに異常電流が流れたときに各接点部２１を強制的に開極させるようにトリップ機構４０を作動させる１つの引外し装置２０とが収納されており、３極の接点部２１を器体１０’の前面に露出した単一のハンドル４５によって開閉操作可能としてある。なお、カバー１３には、ハンドル４５の操作部を露出させる窓孔１３ａが形成されている。

また、上述の回路遮断器１’における消弧装置２’は、排気孔２６ａが形成された排気板２６にコ字状のヨーク２９を取着してあり、短絡電流が流れた際には固定接点２１ａと可動接点２１ｂとの間に流れる電流に応じた電磁力で両接点２１ａ，２１ｂ間に発生するアークを引き伸ばして消弧するものである。ここに、排気板２６は、メラミン樹脂積層板やポリエステル樹脂積層板により形成されている。

ところで、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｃ８３７０）に規定された配線用遮断器の過負荷開閉試験では、定格電流Ｉnが１００Ａ以下の場合、試験電圧を定格電圧、試験電流を６Ｉnとして（例えば、定格電流Ｉnが１００Ａで、定格電圧が２２０Ｖの場合、試験電圧を２２０Ｖ、試験電流を６００Ａとして）、ハンドルを開閉操作し５０回の開閉回数をクリアしなければならず、定格電流Ｉnが１００Ａを超え２２５Ａ以下の場合、試験電圧を定格電圧、試験電流を６Ｉnとして（例えば、定格電流Ｉnが１５０Ａで、定格電圧が２２０Ｖの場合、試験電圧を２２０Ｖ、試験電流を９００Ａとして）、ハンドルを開閉操作し２５回の開閉回数をクリアしなければならない。ここに、「クリアしなけらばならない」とは、規定の開閉回数が終了するまでに電気的・機械的支障が起こらないことを意味し、具体的には、可動接点と固定接点とが溶着して開極不能とならないこと、再点弧による遮断不能が生じないことなどを意味する。

また、上記ＪＩＳ規格に規定された配線用遮断器の短絡遮断試験では、短絡遮断容量として１．０ｋＡ、２．５ｋＡ、…、２００ｋＡという容量があり、試験電流として回路遮断器の短絡遮断容量の電流を流したときにトリップ機構がトリップするか否かを試験する。

上記特許文献１に開示された回路遮断器１’は、過負荷開閉試験および短絡遮断試験に基づいて、定格電圧が２２０Ｖ、定格電流が１００Ａ、定格遮断容量が５ｋＡの回路遮断器として用いることができるものであるが、器体１０’の外形寸法の変更なしに更に大きな定格（例えば、定格電圧が４６０Ｖ、定格電流が１５０Ａ）や定格遮断容量（例えば、７．５ｋＡ）の回路遮断器としては用いることができなかった。

これに対して、図７に示すように、上記特許文献１に開示された回路遮断器１’よりも器体１０”が大型で、開極状態における可動接点２１ｂと固定接点２１ａとの間の間隔を広くするとともに接点部２１と電源側端子１７との間の間隔を広くし、導電板からなる複数枚のグリッド３８’が前後方向（図７における上下方向）に所定間隔で配置された消弧装置２”を器体１０”内に収納した回路遮断器１”が知られている（特許文献２）。ここに、図７に示した構成の回路遮断器１”では、器体１０”における消弧装置２”側の側面に、器体１０”の内外を連通させる排気板２６’が配設されている。

上記特許文献２に開示された図７に示す構成の回路遮断器１”では、図５に示す構成の回路遮断器１’に比べて定格電圧、定格電流、定格遮断容量などを高めることができ、例えば、定格電圧を４６０Ｖ、定格電流を１５０Ａとしたり、図５に示す構成の回路遮断器１’と同じ定格電圧２２０Ｖ、定格電流１００Ａで定格遮断容量を２５ｋＡへ高めたりすることができる。このような理由から、定格電圧が４６０Ｖ、定格電流が１５０Ａの回路遮断器としては、図７に示す構成の回路遮断器１”が用いられていた。

なお、図５に示した回路遮断器１’の器体１０’の外形寸法に関しては、図５における左右方向（対となる電源側端子１７と負荷側端子１８とが並ぶ方向）の長さ寸法が略９．６ｃｍ、同図における紙面に直交する方向（幅方向）の長さ寸法が略７．５ｃｍ、同図における上下方向の長さ寸法が６．４ｃｍであり、図７に示した回路遮断器１”の器体１０”の外形寸法に関しては、図７における左右方向（対となる電源側端子１７と負荷側端子１８とが並ぶ方向）の長さ寸法が略１５．５ｃｍ、同図における紙面に直交する方向（幅方向）の長さ寸法が略９ｃｍ、同図における上下方向の長さ寸法が７．２ｃｍとなっている。
特開２０００−７６９８１号公報（〔００１８〕、〔００１９〕、図４および図５参照） 特公平８−２４０２６号公報（第２頁左欄第２３行〜第３９行、第４頁右欄第１４行〜第１８行、第１図参照）

上述のように上記特許文献２に開示された消弧装置２”を備えた回路遮断器１”では、上記特許文献１に開示された消弧装置２’を備えた回路遮断器１’に比べて定格電圧、定格電流、定格遮断容量などを高めることができるものの、器体１０”が器体１’に比べて大型化してしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、回路遮断器の器体を大型化することなく回路遮断器の定格電圧、定格電流、定格遮断容量などを大きくすることが可能な回路遮断器の消弧装置を提供することにある。

請求項１の発明は、回路遮断器の器体内において可動接触子の先端部に設けた可動接点が固定接点から離れる際に発生したアークを消弧する回路遮断器の消弧装置であって、アークに晒される背面部および背面部の両端部から延設された両側面部により可動接点の通過経路を囲む凹部が形成され可動接点の接離する方向に離間して配置される導電板からなる複数のグリッドと、各グリッドの背面部間に介在する形で配置され前記アークの発生熱で消弧性ガスを発生する消弧性ガス発生部材とを備え、消弧性ガス発生部材よりも機械的強度が高く且つ電気絶縁性を有する材料により形成され、各グリッドの背面側で消弧性ガス発生部材に重ねて配置されて各グリッドを保持する絶縁部材を設けてなり、絶縁部材を、器体内において固定接点が一面から突出して設けられた固定接点保持片の前記一面側に配設するとともに、消弧性ガス発生部材を、一部が絶縁部材と固定接点保持片の前記一面との間に介在するように形成してなることを特徴とする。

この発明によれば、可動接点が固定接点から離れる際に発生するアークが各グリッドの背面部に晒されながら分離・冷却され、しかも、アークの発生熱によりグリッドの背面部間に介在する消弧性ガス発生部材から消弧性ガスが発生するので、従来の排気板にコ字状のヨークを取着した構成を有する消弧装置に比べて、器体内における消弧装置の占有領域を広くすることなくアークに対する消弧性を向上させることができ、回路遮断器の器体を大型化することなく回路遮断器の定格電圧、定格電流、定格遮断容量などを大きくすることが可能となる。

また、この発明によれば、絶縁部材により各グリッドを強固に保持することができる。

また、この発明によれば、絶縁部材と固定接点保持片との間に消弧性ガス発生部材の一部が介在するので、絶縁部材が固定接点保持片に直接載置されている場合に比べて絶縁部材がアークにより絶縁劣化しにくくなるとともに、消弧性が更に向上する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記消弧性ガス発生部材は、前記グリッド間に介在し前記消弧性ガスを発生する消弧性ガス発生部と、各グリッドの並設方向に直交する各グリッドの両端面に接し各グリッドそれぞれから他のグリッドへのアークの転流を防止する転流防止部とが同一材料により一体に形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、各グリッドそれぞれの両端面側から他のグリッドへアークが転流し難くなり、消弧性がより一層向上する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記複数のグリッドのうち前記固定接点から最も離れたグリッドと開極状態における前記可動接点との間の最短距離をＡ、前記固定接点から２番目に離れたグリッドと開極状態における前記可動接点との間の最短距離をＣとするとき、Ａ＜Ｃの関係を満たすことを特徴とする。

この発明によれば、前記固定接点から前記可動接点が離れる際に発生したアークが前記可動接点から、前記固定接点から最も離れたグリッド、前記固定接点から２番目に離れたグリッド、という順番で流れることとなり、アークを十分に引き伸ばして消弧させることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記グリッドの数が少なくとも３つであって、前記可動接点の接離する方向において隣り合う各一対のグリッド間の間隔が前記固定接点に近いグリッドの対ほど広くなっていることを特徴とする。

この発明によれば、前記固定接点から前記可動接点が離れる際に前記固定接点近傍に熱的ダメージを与えるアークをグリッドへ素早く引き伸ばすことができるとともに、前記固定接点とグリッドとの間の電界強度を低下させることによって、再点弧発生による遮断不能を防止して、消弧性能を向上させることができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記消弧性ガス発生部材は、熱可塑性樹脂と、２００℃以上で脱水反応する無機化合物と、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類金属系の金属酸化物と、強化材とを含有することを特徴とする。

この発明によれば、前記消弧性ガス発生部材は、２００℃以上で脱水反応する無機化合物から消弧性ガスを発生させるとともに、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類金属系の金属酸化物に含まれる酸素が、アークの発生熱により表面に形成されたカーボン層中の炭素と反応して二酸化炭素となることでカーボン層を除去するので、前記消弧性ガス発生部材の絶縁劣化を防止することができ消弧性能の低下を防止することができる。ここにおいて、消弧性が高い材料という点では、２００℃以上で脱水反応する無機化合物の方が、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類系金属の金属酸化物よりも優れているが、蒸気圧が低い材料という点では、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類金属系の金属酸化物の方が、２００℃以上で脱水反応する無機化合物よりも優れている。また、耐熱性（耐久性）が高い材料という点についても、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類金属系の金属酸化物の方が、２００℃以上で脱水反応する無機化合物よりも優れている。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記消弧性ガス発生部材は、前記熱可塑性樹脂としてナイロン６、前記無機化合物として水酸化マグネシウム、前記金属酸化物として酸化マグネシウムを用いてなることを特徴とする。ここで、酸化マグネシウムは、水酸化マグネシウムよりも融点が高く、また、同一温度における蒸気圧が低い。なお、酸化マグネシウムの融点は２８００℃、水酸化マグネシウムの融点は３５０℃である。

この発明によれば、前記消弧性ガス発生部材に酸化マグネシウムを含有していることにより、酸化マグネシウムを含有していない場合に比べて、前記消弧性ガス発生部材の耐熱性（耐久性）が向上するとともに、アークの発生熱に起因した前記器体内の圧力上昇を抑制できて前記器体の破損を防止できる。

なお、前記消弧性ガス発生部材に前記金属酸化物としての酸化マグネシウムを含有させない場合、消弧性を高めるとともにアークの発生熱に起因した前記器体内の圧力上昇を抑制するために、ナイロン６の含有量を増加させて水酸化マグネシウムの含有量を減らすことが考えられるが、ナイロン６の熱伝導率が酸化マグネシウムの熱伝導率よりも低い（酸化マグネシウムの熱伝導率は２７３Ｋにて４２Ｗ／ｍ・Ｋ、ナイロン６の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）ので、前記固定接点と前記可動接点とからなる接点部の開閉時や短絡遮断時の前記各グリッドの熱を逃がしにくくなり、前記各グリッドの温度が上昇しやすくなって再点弧しやすくなってしまう。要するに、前記消弧性ガス発生部材に酸化マグネシウムを含有させない場合に、その分だけ水酸化マグネシウムの含有量を増やすとアーク発生時に前記器体内の圧力が高くなって前記器体が破損してしまう恐れがあり、ナイロン６を増やすと再点弧（遮断不能）してしまう恐れがある。これに対して、請求項６の発明では、上述のように前記消弧性ガス発生部材に酸化マグネシウムを含有していることにより、酸化マグネシウムを含有していない場合に比べて、前記消弧性ガス発生部材の耐熱性（耐久性）が向上するとともに、アークの発生熱に起因した前記器体内の圧力上昇を抑制できて前記器体の破損を防止できる。

請求項１の発明では、従来の排気板にコ字状のヨークを取着した構成を有する消弧装置に比べて、器体内における消弧装置の占有領域を広くすることなくアークに対する消弧性を向上させることができ、回路遮断器の器体を大型化することなく回路遮断器の定格電圧、定格電流、定格遮断容量などを大きくすることが可能となるという効果がある。

以下、本実施形態の回路遮断器の消弧装置について図１〜図４を参照しながら説明するが、回路遮断器１に関しては図５および図６に示した従来構成と同様の構成要素について図示および説明を適宜省略する。なお、回路遮断器１の図示した部分に関して従来構成と同様の構成要素については同一の符号を付してある。

本実施形態における回路遮断器１は、器体１０の外形寸法が図５および図６に示した従来構成と同じ寸法に設定された３極の回路遮断器であって、各極の接点部２１毎に、器体１０内で電源側端子１７の近傍に消弧装置２が設けられる。ここに、電源側端子１７は、金属板よりなる端子板１７ａの側縁（図１（ａ）における右側縁）から後方へ連絡片１７ｂが延設され、連絡片１７ｂの後端縁からボディ１２の内底面に沿ってボディ１２の中央部に向かう向きに固定接点保持片１７ｃが延設されており、接点部２１は、固定接点保持片１７ｃに固着され固定接点保持片１７の一面（図１（ａ）における上面）側に突出した固定接点２１ａと、導電性金属により形成された可動接触子２２の一端部（先端部）に固着され固定接点２１ａに接離する可動接点２１ｂとで構成されている（ここに、固定接点２１ａに対する可動接点２１ｂの接離する方向は図１（ａ）の上下方向となっている）。なお、図示していないが、各可動接触子２２は、それぞれ編組線よりなる接続線および異常電流検出装置などを介して負荷側端子に電気的に接続されている。また、回路遮断器１の器体１０内には、１つのトリップ機構（図示せず）と、それぞれ接点部２１が介挿された３つの電路のいずれかに異常電流が流れたときに各接点部２１を強制的に開極させるようにトリップ機構を作動させる１つの引外し装置（図示せず）とが収納されており、３極の接点部２１を器体１０の前面に露出した単一のハンドル４５によって開閉操作可能としてある。したがって、ハンドル４５が接点部２１を閉極状態とする位置にある時に異常電流が流れたりハンドル４５が操作されると可動接点２１ｂが固定接点２１ａから離れて開極状態となる。

消弧装置２は、電気絶縁材料からなる排気板２６と、排気板２６の厚み方向に重ねて配置され可動接点２１ｂが固定接点２１ａから離れる際に発生するアークの発生熱により消弧性ガスを発生する消弧性ガス発生板２７と、消弧性ガス発生板２７を通して排気板２６に保持される複数（本実施形態では、３個）のグリッド３８とを備えており、アーク発生にともなうアークガスは排気板２６を通して器体１０外に排出され、アークは３個のグリッド３８により分割され冷却される。なお、本実施形態では、電源側端子１７が端子を構成し、消弧性ガス発生板２７が消弧性ガス発生部材を構成し、排気板２６が、消弧性ガス発生部材よりも機械的強度が高く且つ電気絶縁性を有する材料により形成された絶縁部材を構成している。消弧性ガス発生板２７および排気板２６それぞれの材料については後述する。

排気板２６の外周形状は長方形状であって、図１（ａ）の上下方向を排気板２６の上下方向とすれば、排気板２６の上部には、器体１０の内外を連通させる複数（本実施形態では、４つ）の排気孔２６ａが厚み方向に貫設され、排気板２６の下部の両側部には、グリッド３８を取り付けるための矩形状の組立孔２６ｂ（図３参照）が上下方向に離間して形成されている。各グリッド３８は、導電板（鉄板）に可動接点２１ｂの通過経路を囲む凹部３９を設けることによりコ字状の形状に形成されており、凹部３９の内底面がアークに晒されるように配置される。ここに、各グリッド３８は、両脚部３８ｂ，３８ｂを連続一体に連結している連結部３８ａにおける排気板２６との対向面に、排気板２６の組立孔２６ｂに嵌合する組立突起３８ｃ（図３参照）が連結部３８ａの長手方向に離間して突設されている。したがって、各グリッド３８の各一対の組立突起３８ｃが排気板２６の各一対の組立孔２６ｂにそれぞれ嵌合することによって、各グリッド３８が排気板２６に固定されて保持され、連結部３８ａにおける排気板２６との対向面とは反対側の面が上述の凹部３９の内底面となっている（つまり、連結部３８ａがアークに晒される）。なお、本実施形態では、各グリッド３８において、連結部３８ａがアークに晒される背面部を構成し、両脚部３８ｂ，３８ｂが背面部の両端部から延設された両側面部を構成しており、背面部および両側面部により可動接点２１ｂの通過経路を囲む凹部３９が形成されている。また、上述の絶縁部材たる排気板２６は、各グリッド３８の背面側で消弧性ガス発生板２７に重ねて配置されて各グリッド３８を保持する。

ここにおいて、消弧性ガス発生板２７は、排気板２６の下部の幅寸法と略等しい幅寸法を有しており、２段目および３段目のグリッド３８それぞれを挿通する２つの挿通孔２７ａと、１段目のグリッド３８を挿通する切欠部２７ｂとが形成されている。したがって、消弧性ガス発生板２７は、グリッド３８間に介在する部分からなる消弧性ガス発生部２７ｃと、各グリッド３８の並設方向（図１（ａ）の上下方向）に直交する各グリッド３８の両端面に接し各グリッド３８それぞれから他のグリッド３８へのアークの転流を防止する転流防止部２７ｄとが同一材料により一体に形成されており、全体としてはしご状の形状に形成されている。したがって、各グリッド３８それぞれの両端面側から他のグリッド３８へアークが転流し難くなり、消弧性がより向上する。なお、本実施形態では、３個のグリッド３８のうち固定接点２１ａに近い側の２つのグリッド３８（２段目のグリッド３８および３段目のグリッド３８）の厚み寸法を２．６ｍｍとし、固定接点２１ａから最も遠いグリッド３８（１段目のグリッド３８）の厚みを２ｍｍとしてあるが、これらの数値は特に限定するものではない。

上述の説明から分かるように、消弧装置２は、複数のグリッド３８が可動接点２１ｂの接離する方向に離間して配置されており、各グリッド３８には可動接点２１ｂの通過経路を囲む凹部３９がそれぞれ形成されており、各凹部３９の内底面がアークに晒されるようになっている。なお、凹部３９の内周面の形状は特に限定するものではなく、コ字状に限らず、例えばＵ字状であってもよい。

ここにおいて、図４（ａ）は可動接点２１ｂが固定接点２１ａに接触している状態（閉極状態）における消弧装置２の要部と可動接点２１ｂとの相対的な位置関係を示し、図４（ｂ）は可動接点２１ｂが固定接点２１ａから離れた状態（開極状態）における消弧装置２の要部と可動接点２１ｂとの相対的な位置関係を示しており、複数のグリッド３８のうち固定接点２１ａから最も離れたグリッド３８と開極状態における可動接点２１ｂとの間の最短距離をＡ（図４（ｂ）参照）、固定接点２１ａから２番目に離れたグリッド３８と開極状態における可動接点２１ｂとの間の最短距離をＣ（図４（ｂ）参照）とするとき、Ａ＜Ｃの関係を満たすようにグリッド３８の寸法を設計してある。したがって、固定接点２１ａから可動接点２１ｂが離れる際に発生したアークが可動接点２１ｂから、固定接点２１ａから最も離れたグリッド３８、固定接点２１ａから２番目に離れたグリッド３８、という順番で流れることとなり、アークを十分に引き伸ばして消弧させることができる。

また、消弧装置２は、可動接点２１ｂの接離する方向において隣り合う各一対のグリッド３８間の間隔が固定接点２１ａに近いグリッド３８の対ほど広くなっており、固定接点２１ａから可動接点２１ｂが離れる際に固定接点２１ａ近傍に熱的ダメージを与えるアークをグリッド３８へ素早く引き伸ばすことができるとともに、固定接点２１ａとグリッド３８との間の電界強度を低下させることによって、再点弧発生による遮断不能を防止して、消弧性能を向上させることができる。

消弧性ガス発生板２７の下端縁からは排気板２６の下端縁を覆う保護片２７ｅが延設されており、消弧性ガス発生板２７の下端縁が固定接点保持片１７ｃの上記一面に当接するとともに、保護片２７ｅが排気板２６の下端縁と固定接点保持片１７ｃの上記一面との間に介在している。したがって、排気板２６が固定接点保持片１７ｃに直接載置されている場合に比べて排気板２６がアークにより絶縁劣化しにくくなるとともに、消弧性が更に向上する。

また、消弧装置２は、可撓性を有する薄板状の弁板２８が、排気板２６における消弧性ガス発生板２７との対向面とは反対側に重ねて配置され弁板２８と排気板２６との下部同士が固着されており、弁板２８の下部が上述の連絡片１７ｂに対向するように配置される。したがって、接点部２１が閉極している状態では、弁体２８により排気孔２６ａが閉塞されているので、器体１０の外部から排気孔２６ａを通して器体１０内へ塵などの異物が侵入するのを防止することができる。

ところで、本願発明者らは、消弧性ガス発生板２７の材料を決定するにあたって、アークの消弧性、アーク発生に伴い発生するガスの蒸気圧、消弧性ガス発生板２７の耐熱性に注目して種々の材料の検討を行ったところ、消弧性ガス発生板２７を、熱可塑性樹脂と、２００℃以上で脱水反応する無機化合物と、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類金属系の金属酸化物と、強化材（補強材）とを混合した材料により形成することにより、定格電圧、定格電流、定格遮断容量などが向上した回路遮断器を実現できるという結果を得た。ここに、消弧性ガス発生板２７の各構成材料としては、例えば、熱可塑性樹脂としてナイロン６、上記無機化合物として水酸化マグネシウム（なお、水酸化マグネシウムは２８８℃で脱水反応する）、上記金属酸化物として酸化マグネシウム、上記強化材としてガラス繊維を用いればよく、この場合の混合割合（質量百分率）の一例としては、下記の表１の例を採用すればよい。

また、本実施形態では、絶縁部材たる排気板２６として、無機質系積層板を用いているが、無機質系積層板に限らず、消弧性ガス発生板２７よりも機械的強度が高く且つ電気絶縁性を有するものであればよく、例えば、メラミン樹脂積層板およびシリコン樹脂積層板を用いてもよい。

本実施形態の回路遮断器１について、上述のＪＩＳ規格に基づいた過負荷開閉試験に関し、試験電圧を４６０Ｖ、試験電流を９００Ａ、力率を０．４７として試験を行った結果、２５回の２倍の５０回の開閉回数をクリアすることができたので、定格電圧が４６０Ｖ、定格電流が１５０Ａの回路遮断器として用いることができる。また、上述の保護片２７ｅをなくして排気板２６の下端縁が固定接点保持片１７ｃに当接する構造を採用した回路遮断器１について同条件の過負荷開閉試験を行った結果、２５回の開閉回数をクリアすることができ、このような構造を採用した場合にも定格電圧が４６０Ｖ、定格電流が１５０Ａの回路遮断器として用いることができるが、過負荷開閉試験の開閉回数の観点からは保護片２７ｅを設けた構造の方がより好ましい。なお、図５に示した従来構成では、同条件での過負荷開閉試験で２５回の開閉回数もクリアすることができなかった。また、図５に示した従来構成では、定格電圧２２０Ｖ、定格電流１００Ａにおいて定格遮断容量が５ｋＡまでであったが、本実施形態の回路遮断器１では、定格電圧２２０Ｖ、定格電流１００Ａにおいて２５ｋＡの定格遮断容量まで使用できる。

以上説明した本実施形態の消弧装置２では、可動接点２１ｂが固定接点２１ａから離れる際に発生するアークが各グリッド３８の背面部たる連結部３８ａに晒されながら分離・冷却され、しかも、アークの発生熱によりグリッド３８の連結部３８ａ間に一部（消弧性ガス発生部２７ｃ）が介在する消弧性ガス発生板２７から消弧性ガスが発生するので、従来の排気板２６にコ字状のヨーク２９を取着した構成を有する消弧装置２’に比べて、器体１０内における消弧装置２の占有領域を広くすることなくアークに対する消弧性を向上させることができ、回路遮断器１の器体１０を大型化することなく回路遮断器１の定格電圧、定格電流、定格遮断容量などを大きくすることが可能となる。

消弧性ガス発生板２７の材料の混合割合に関する上述の表１の数値は一例であって、下記表２の範囲で設定すればよい。

なお、本実施形態では、固定接点保持片１７ｃの上記一面側で固定接点２１ａの周囲を囲むように配設されて固定接点２１ａを保護するコ字状のガード板２３ａおよび固定接点保持片１７ｃの上記一面側に突出しアークが可動接触子２２の他端部側に再点弧するのを防止するガード板２３ｂを有した接点ガード板２３と、可動接触子２２の固定接点２１ａ対向面側となる下面側に取着されてアークが可動接触子２２の下面側に再点弧するのを防止する接触子ガード部材２５も消弧性ガス発生板２７と同じ材料により形成してあるので、消弧性能をより一層高めることができる。

また、消弧性ガス発生板２７の材料に関して、熱可塑性樹脂としては、ナイロン６に限らず、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６６などを用いてもよい。また、上記無機化合物としては、水酸化マグネシウムに限らず、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどを用いてもよい。また、上記金属酸化物としては、酸化マグネシウム（アルカリ土類金属の金属酸化物）に限らず、例えば、酸化ナトリウム（アルカリ金属の金属酸化物）、酸化カルシウム（アルカリ土類金属の金属酸化物）などを用いてもよい。

なお、開閉性能だけを向上させるのであれば、消弧性ガス発生板２７で各グリッド３８を直接保持する構造を採用すればよいが、消弧性ガス発生板２７は機械的強度が比較的弱い。しかしながら、消弧装置２は、電源側端子１７の近傍に配置されており、電源側端子１７に外部配線としての導体（例えば、外部電線など）を接続する際の力が作用するので、機械的強度を高くすることが好ましい。その一方で、消弧性ガス発生板２７の材料には上述の材料を用いることが好ましいので、本実施形態では、消弧性ガス発生板２７よりも機械的強度の高い排気板２６において各グリッド３８を保持させている。しかして、電源側端子１７に外部配線としての導体を接続する際の力によって消弧性ガス発生板２７が破損するのを防止することができるのである。

実施形態を示し、（ａ）は消弧装置を収納した回路遮断器の要部断面図、（ｂ）は消弧装置などの斜視図である。 同上における消弧装置の要部斜視図である。 同上における消弧装置の要部分解斜視図である。 同上における消弧装置と可動接点との相対位置関係の説明図である。 従来例を示す回路遮断器の断面図である 同上の回路遮断器における器体の分解斜視図である。 他の従来例を示す回路遮断器の断面図である。

符号の説明

１ 回路遮断器
２ 消弧装置
１０ 器体
１７ 電源側端子
１７ｃ 固定接点保持片
２１ 接点部
２１ａ 固定接点
２１ｂ 可動接点
２２ 可動接触子
２６ 排気板
２７ 消弧性ガス発生板
３８ グリッド
３９ 凹部

Claims (6)

1. 回路遮断器の器体内において可動接触子の先端部に設けた可動接点が固定接点から離れる際に発生したアークを消弧する回路遮断器の消弧装置であって、アークに晒される背面部および背面部の両端部から延設された両側面部により可動接点の通過経路を囲む凹部が形成され可動接点の接離する方向に離間して配置される導電板からなる複数のグリッドと、各グリッドの背面部間に介在する形で配置され前記アークの発生熱で消弧性ガスを発生する消弧性ガス発生部材とを備え、消弧性ガス発生部材よりも機械的強度が高く且つ電気絶縁性を有する材料により形成され、各グリッドの背面側で消弧性ガス発生部材に重ねて配置されて各グリッドを保持する絶縁部材を設けてなり、絶縁部材を、器体内において固定接点が一面から突出して設けられた固定接点保持片の前記一面側に配設するとともに、消弧性ガス発生部材を、一部が絶縁部材と固定接点保持片の前記一面との間に介在するように形成してなることを特徴とする回路遮断器の消弧装置。
2. 前記消弧性ガス発生部材は、前記グリッド間に介在し前記消弧性ガスを発生する消弧性ガス発生部と、各グリッドの並設方向に直交する各グリッドの両端面に接し各グリッドそれぞれから他のグリッドへのアークの転流を防止する転流防止部とが同一材料により一体に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器の消弧装置。
3. 前記複数のグリッドのうち前記固定接点から最も離れたグリッドと開極状態における前記可動接点との間の最短距離をＡ、前記固定接点から２番目に離れたグリッドと開極状態における前記可動接点との間の最短距離をＣとするとき、Ａ＜Ｃの関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路遮断器の消弧装置。
4. 前記グリッドの数が少なくとも３つであって、前記可動接点の接離する方向において隣り合う各一対のグリッド間の間隔が前記固定接点に近いグリッドの対ほど広くなっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回路遮断器の消弧装置。
5. 前記消弧性ガス発生部材は、熱可塑性樹脂と、２００℃以上で脱水反応する無機化合物と、アルカリ金属系もしくはアルカリ土類金属系の金属酸化物と、強化材とを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回路遮断器の消弧装置。
6. 前記消弧性ガス発生部材は、前記熱可塑性樹脂としてナイロン６、前記無機化合物として水酸化マグネシウム、前記金属酸化物として酸化マグネシウムを用いてなることを特徴とする請求項５記載の回路遮断器の消弧装置。

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