JP4639867B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器，漏電遮断器などを対象に、細隙消弧方式の電流遮断部を備えた回路遮断器に関する。

頭記の回路遮断器において、固定接触子と対をなす可動接触子の開閉移動経路に沿い、該移動経路の両側に絶縁材からなる一対の細隙消弧板を配置してその対向壁面間に細隙空間を形成し、短絡電流の遮断時に固定／可動接点間に発生したアークを素早く消弧させて短絡電流を限流遮断するようにした細隙消弧方式の回路遮断器が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
次に、前記細隙消弧方式の電流遮断部を備えた回路遮断器，および従来における細隙消弧板の構造例を図５〜図７に示す。
まず、回路遮断器の全体構造を図５に示す。図５において、１は回路遮断器のモールドケース、２は電源側端子と一体になる固定接触子、２ａは固定接点、３は回動式の可動接触子、３ａは可動接点、４は可動接触子３の接触子ホルダ、５は可動接触子３の開閉機構、６は操作ハンドル、７は過電流引外し装置（バイメタル式）、８はトリップクロスバー、９は可動接触子３の接点開閉移動経路に沿い、その両側に対峙しモールドケース１の消弧室内に配置した絶縁材（プラスチックなどの高分子材料）よりなる細隙消弧板、１０は細隙消弧板９の背後に併設した消弧グリッドである。なお、モールドケース１の内部に画成した消弧室はグリッド１０の背面側にガス排気口を開口し、このガス排気口を除いて周囲がモールドケースの仕切壁で閉ざされている。

ここで、前記の細隙消弧板９に関して、図６（ａ），（ｂ）に示す従来例の構造では、細隙消弧板９が回路遮断器の遮断動作で可動接点３ａが閉成位置から開極位置に移動する移動経路の全長域を覆うような高さに設定されており、対峙する細隙消弧板９の間にはその全長域に亘り可動接点３ａとの接触を避けるような間隔ｄに設定した細隙空間を形成している。
上記構成による短絡電流遮断時における限流遮断動作の原理は特許文献１，２に詳しく述べられており、電流遮断時には前記細隙消弧板の細隙効果によって固定／可動接点間に発生したアークの抵抗を増大させて短絡電流が限流遮断される。
また、図７（ａ），（ｂ）に示す構成では、細隙消弧板９の高さを図６よりも低く構成し、可動接触子３の開極位置では可動接点３ａが細隙消弧板９の間の細隙空間から抜け出すように設定しており、この構成により電流遮断完了後における細隙消弧板９の内面に金属溶融物，炭化物などが付着して表面のメグオームが極端に低下する影響で接点間が再点弧するのを防ぐようにしている。
実公昭６１−１１８７５号公報 特開平４−２３３１１９号公報

ところで、先記した従来構成の回路遮断器では、遮断性能面で次記のような問題点がある。すなわち、図６（ａ），（ｂ）の構成では、短絡電流の遮断時に可動接点３ａが開極位置に向けて移動する経路全域で細隙効果を有効に機能させることができるが、一方では固定／可動接点間に発生したアークにより細隙消弧板９の表面が熱分解して急激に多量のガスを発生し、この発生ガスにより回路遮断器の遮断室の内圧が急激に異常増大する。このために、遮断電流が大きい場合には内圧の急激な上昇によってモールドケース（樹脂成形品）に過大な圧力荷重が加わり、モールドケースの機械的強度が十分でないとケースが破壊するおそれがあることから、モールドケースを高強度な堅牢構造とする必要があって製品コストが高くなる。
また、図７（ａ），（ｂ）の構成は、電流遮断時に細隙消弧板９から発生するガス総量を低減してモールドケース１の急激な内圧上昇を抑制することができる反面、電流遮断時にアークに作用する細隙効果が細隙消弧板９の領域に限定され、可動接触子３が開極位置の終端付近まで移動して細隙空間から抜け出た経路領域では細隙効果が有効に働かないために高い遮断性能が得られないといった問題がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、可動接点の移動経路全域で細隙消弧板による細隙効果を有効に発揮させて高い遮断性能を確保しつつ、電流遮断時に細隙消弧板から生成する熱分解ガスの発生総量を低減し、遮断器ケースの過度な内圧上昇を抑制して信頼性向上が図れるように電流遮断部の細隙消弧板を改良した回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、固定接触子と対をなす可動接触子の開閉移動経路に沿い、該開閉移動経路の両側に対峙した絶縁材からなる一対の細隙消弧板と、消弧グリッドを消弧室内に配置し、前記細隙消弧板の対向壁面間に細隙消弧空間を形成した回路遮断器において、前記細隙消弧板を可動接点開閉移動経路の全長域に配置するとともに、該細隙消弧板の間に形成した細隙空間について、接点開閉移動経路上の固定接点に近い領域では細隙間隔を狭く、該領域から先の開極側領域では細隙間隔を拡大して設定し、前記細隙消弧板の開極側領域の板厚を固定接点に近い領域の板厚よりも薄くするものとし（請求項１）、具体的には細隙消弧板を次記のような態様で構成する。
（１）前記の細隙消弧板に対してその内壁面の中間位置に段差を付け、該段差を境にして細隙消弧板相互間の細隙空間を細隙間隔の狭い領域と細隙間隔の広い領域とに区分する（請求項２）。
（２）前記の細隙消弧板に対し、その内壁面の中間位置から先の接点開極側領域にテーパー面を付けて細隙空間の間隔を接点の開極終端側に向けて拡大形成する（請求項３）。

上記の構成によれば、可動接点の開閉移動経路を挟んでその全長域に対峙する細隙消弧板の間に画成した細隙空間は、固定接点に近い領域の細隙間隔が狭く設定されているのに対して、開極終端側の領域では細隙間隔が拡大している。
したがって、電流遮断時に可動接触子の接点が固定接点から開離して開極終端位置に移動する開極行程の前半では、細隙消弧板による細隙効果を最大に発揮して接点間に発生したアークの抵抗を増大させ、開極行程の後半では細隙効果が多少低下するものの、細隙消弧板による消弧機能を維持しながら細隙消弧板から発生するガス量を低く抑えて遮断器ケースの内圧が異常に上昇するのを抑制するほか、電流遮断完了後の開極位置では可動接点とその側方に対峙する細隙消弧板の間に十分な絶縁隙間が確保されるので、細隙消弧板の表面がアーク熱により炭化してメグオームが低下しても、固定／可動接点の間に高い絶縁抵抗を確保して再点弧を確実に阻止できる。これにより、高い遮断性能を確保しつつ、ケース強度面でも信頼性の高い回路遮断器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。すなわち、図示の各実施例では、図６に示した従来例と同様に可動接触子の開閉移動経路に沿ってその全長域に対応する背高な細隙消弧板９を配置した上で、細隙消弧板９の相互間に形成される細隙空間について、接点開閉移動経路上の固定接点に近い領域では細隙間隔を狭く、該領域から先の開極側領域では細隙間隔を拡大して設定するようにしている。
すなわち、図１に示す実施例の構造では、対峙する細隙消弧板９の内壁面に対し、その長手方向の中間位置に段差部９ａを形成し、この段差部９ａを境にして固定接点２ａに近い領域では細隙間隔ｄ１を狭い幅に設定し、開極終端側の領域では拡大した細隙間隔ｄ２（ｄ２＞ｄ１）に設定している。
上記の構成により、短絡電流の遮断時に可動接点３ａが固定接点２ａから開離する開極動作の前半行程では、固定／可動接点間に発生したアークに対して細隙消弧板９が高い細隙効果を発揮し、アーク電圧を高めて電流ピークを抑制する。また、前記段差部９ａから先の後半行程では細隙間隔がｄ２に拡大した分だけ細隙効果が多少低まるものの、アーク熱により細隙消弧板９の表面から生成する熱分解ガスの発生量が減少して遮断器ケースの内圧上昇を低減させ、電流遮断の完了後の状態では可動接点３ａと細隙消弧板９との間には十分な絶縁間隔が確保される。

次に、細隙消弧板９についてその断面形状を変更した本発明の応用実施例を図２，図３に示す。すなわち、図１の実施例では細隙消弧板９の内壁面に段差部９ａを形成して可動接点移動経路の細隙空間を間隔ｄ１の領域と間隔ｄ２の領域に区分けしたが、図２の実施例では細隙消弧板９の内壁面の中間位置から先の領域（開極終端側）にテーパー面９ｂを形成し、可動接点３ａの移動経路を挟んで両側に対峙する細隙消弧板９の間に可動接点３ａの開極位置に向けて細隙空間の間隔をｄ１からｄ２に拡大するようにしている。また、図３の実施例では前記のテーパー面を円弧状のテーパー面としたもので、図２，図３の構成により、図１の実施例と同等な効果を奏することができる。
次に、先記実施例に対する遮断性能の検証テストで得たアーク電圧波形，電流波形，アークパワー，消弧室の内部圧力の各特性を図４（ａ），（ｂ）に示す。なお、図中に記した特性線Ｉは本発明の構成による特性、特性線IIは細隙消弧板９の全長域で細隙空間を狭い間隔ｄ１に設定した比較例，特性線IIIは細隙消弧板９の全長域で細隙空間を広い間隔ｄ２に設定した比較例に対応する特性を表している。

この特性図から判るように、特性線Ｉで表す本発明の実施例によれば、遮断性能面では特性線IIに相当する高い細隙効果を確保しつつ、電流遮断時におけるアークパワーのピークを低く抑えてケースの内部圧力上昇を低減させることができる。

本発明の実施例に係わる電流遮断部の構成断面図 図１と異なる実施例の構成断面図 図２とさらに異なる実施例の構成断面図 本発明の実施例による遮断性能を比較例と対比して表した特性図で、（ａ）はアーク電圧波形，電流波形の特性図、（ｂ）はアークパワー，内部圧力の特性図 細隙消弧方式を採用した配線用遮断器全体の構成図 図５における電流遮断部の従来例の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図 図６と異なる従来例の構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図

符号の説明

２ 固定接触子
２ａ 固定接点
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
９ 細隙消弧板
９ａ 段差部
９ｂ テーバー面
９ｃ 円弧状テーパー面

Claims (3)

1. 固定接触子と対をなす可動接触子の開閉移動経路に沿い、該開閉移動経路の両側に対峙した絶縁材からなる一対の細隙消弧板と、消弧グリッドを消弧室内に配置し、前記細隙消弧板の対向壁面間に細隙消弧空間を形成した回路遮断器において、
   前記細隙消弧板を可動接点開閉移動経路の全長域に配置するとともに、該細隙消弧板の間に形成した細隙空間について、接点開閉移動経路上の固定接点に近い領域では細隙間隔を狭く、該領域から先の開極側領域では細隙間隔を拡大して設定し、前記細隙消弧板の開極側領域の板厚を固定接点に近い領域の板厚よりも薄くしたことを特徴とする回路遮断器。
2. 請求項１記載の回路遮断器において、対峙する細隙消弧板に対してその内壁面の中間位置に段差を付け、該段差を境にして細隙消弧板相互間の細隙空間を細隙間隔の狭い領域と細隙間隔の広い領域とに区分したことを特徴とする回路遮断器。
3. 請求項１記載の回路遮断器において、対峙する細隙消弧板に対し、その内壁面の中間位置から先の接点開極側領域にテーパー面を付けて細隙空間の間隔を接点の開極終端側に向けて拡大させたことを特徴とする回路遮断器。

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