JP4989333B2

JP4989333B2 - 接点装置

Info

Publication number: JP4989333B2
Application number: JP2007165419A
Authority: JP
Inventors: 知之加藤; 孝信田中
Original assignee: Panasonic Eco Solutions Switchgear Devices Co Ltd
Current assignee: Panasonic Eco Solutions Switchgear Devices Co Ltd
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: TW200903547A; JP2009004272A

Description

本発明は、回路遮断器や開閉器などに使用される接点装置に関するものである。

従来から、この種の接点装置Ａとして、たとえば図３に示すように固定接点１０が設けられた固定接点板７と、先端部における固定接点１０と対向する位置に可動接点１１が設けられた可動接触子９とを合成樹脂製のハウジング２内に備え、可動接触子９を、可動接点１１を固定接点１０に接触させた閉極位置から、固定接点板７に対する移動量が先端側で基端側より大きくなるように動かして開極位置まで移動させることで接点を開極させる構成のものが提供されている（たとえば特許文献１参照）。

この種の接点装置Ａにおいて、固定接点１０と可動接点１１との間に電流が流れている状態で接点を開極すると、開極時に固定接点１０と可動接点１１との間にアークが発生し、このアークによって固定接点１０および可動接点１１が消耗するなどの問題を生じる可能性がある。

そこで、特許文献１記載の接点装置Ａでは、可動接点１１に電気的に接続された電極片５０を、可動接触子９における固定接点１０との対向部位に設けてある。この電極片５０は、可動接触子９を閉極位置から開極位置まで移動させる間に、固定接点１０と可動接点１１との間隔よりも固定接点１０と電極片５０との間隔が小さくなるように、可動接点１１に対して基端側（ここでは枢支軸１２側）に隣接して配置されている。したがって、開極時に発生するアークは可動接触子９が閉極位置から開極位置に移動する期間内に、可動電極１１と固定電極１０との間から電極片５０と固定電極１０との間に移動し、アークによる可動接点１１の消耗を抑えることができる。
特許第２７３４６１５号公報（第２−３頁、図１）

しかし、特許文献１記載の発明であっても開極時に固定接点１０に発生するアークを防止することはできない。そのため、開極時に発生したアークの熱により固定接点１０の周囲のハウジング２を形成している合成樹脂材料が気化して固定接点１０に付着し、固定接点１０と可動接点１１との接触不良を生じる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、開極時に発生するアークにより固定接点に合成樹脂材料が付着することを防止した接点装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、合成樹脂製のハウジングと、ハウジング内の定位置に配置された固定接点と、ハウジング内において固定接点と接離可能な可動接点とを備え、ハウジング内において固定接点の周囲であってハウジングの内側面から離間した位置には、ハウジングを形成する合成樹脂材料よりも高い耐熱性を有する絶縁性材料からなるガード壁が立設されており、前記ガード壁は、前記固定接点と前記可動接点との開極時におけるアークの発生位置よりも上方に、アーク発生時に熱エネルギにより膨張した空気を固定接点と反対側に逃がす空気孔を有することを特徴とする。

この構成によれば、固定接点の周囲であってハウジングの内側面から離間した位置に、ハウジングを形成する合成樹脂材料よりも高い耐熱性を有する材料からなるガード壁を立設してあるので、アーク発生時に生じた熱がハウジングに直接伝わることを防止でき、したがって、アークの熱により固定接点の周囲のハウジングを形成している合成樹脂材料が気化することを防止できる。また、万一、固定接点の周囲のハウジングを形成している合成樹脂材料が気化しても、この合成樹脂材料はガード壁に阻まれて固定接点に付着することはない。したがって、固定接点に合成樹脂材料が付着することは防止され、結果的に、固定接点と可動接点との接触不良が生じにくくなる。

また、この構成によれば、ガード壁が、アーク発生時に膨張した空気を固定接点と反対側に逃がす空気孔を有するから、アークの熱エネルギによって膨張した空気がガード壁を押圧してガード壁が変形する不具合を防止できる。

本発明は、固定接点の周囲であってハウジングの内側面から離間した位置にガード壁を立設しているので、アーク発生時に生じた熱がハウジングに直接伝わることを防止でき、また、万一、固定接点の周囲のハウジングを形成している合成樹脂材料が気化しても固定接点に合成樹脂材料が付着することを防止できるという効果がある。

本実施形態では、短絡電流を検出した場合に接点を開極し回路遮断を行う回路遮断器に用いられる接点装置を例示する。以下に、この回路遮断器の全体構成について図２を参照して簡単に説明する。以下では図２の上下左右を上下左右として説明する。なお、この回路遮断器は図２の上方を上方として使用されるものとする。

回路遮断器１は、合成樹脂製のハウジング２の左右両端部にそれぞれ電線を接続可能な端子装置３を有し、ハウジング２内における一方（左方）の端子装置３寄りの位置に接点装置Ａを備えている。ハウジング２には、接点装置Ａのほか、接点装置Ａに流れる短絡電流を検出する電流検出装置（図示せず）と、ハウジング２の上面から突出させたハンドル４の操作に連動して接点装置Ａを開閉する開閉機構部５とが収納されている。電流検出装置は電磁石装置からなり、開閉機構部５は、接点装置Ａが閉極状態にあるときに、電流検出装置が短絡電流を検出して電流検出装置のアマチュア（図示せず）が動作すると、接点装置Ａを強制的に開極するトリップ機構６を有する。

接点装置Ａは、前記一方の端子装置３からハウジング２内に延設された固定接点板７と、他方の端子装置（図示せず）に対して電流検出装置のコイル（図示せず）および可撓線８（図２（ｂ）参照）を介して電気的に接続された可動接触子９とを備えている。ここで、固定接点板７において可動接触子９と対向する先端部の上面には矩形板状の固定接点１０が固着され、可動接触子９において固定接点１０と対向する先端部の下面には固定接点１０と接離可能な矩形板状の可動接点１１が固着されている。可動接触子９は、中央部に挿通される枢支軸１２によって合成樹脂製の可動枠１３に回動自在に枢支され、また、他端部に挿通されたばね受けピン１４と可動枠１３の内面に突設されたばね突起１５との間に設けた接圧ばね１６（図２（ｂ）参照）によって回動付勢されている。可動枠１３は、ハウジング２に対して回動自在となるように、軸部１７がハウジング２に枢支されている。これにより、可動枠１３および軸部１７とハウジング２とは、可動接触子９を固定接点板７に対して所定範囲内（後述する開極位置と閉極位置との間）で移動可能に支持する支持機構を構成する。

ここにおいて、接圧ばね１６による可動接触子９の付勢方向は、接圧ばね１６の両端に相当するばね突起１５およびばね受けピン１４と、枢支軸１２との位置関係によって決定される。たとえば、図２（ａ）に示す開極状態や図２（ｂ）に示す閉極状態では、ばね突起１５と枢支軸１２とを結ぶ直線よりもばね受けピン１４が上方に位置するので、可動接触子９は可動枠１３に対して図中反時計回りに付勢される。

開閉機構部５のトリップ機構６は、一端部に設けた回動軸１８によってハウジング２に対して回動自在に枢支されたトリップリンク１９と、トリップリンク１９に結合された第１および第２のリンク２０，２１と、引張コイルばねからなるばね２２とを具備している。トリップリンク１９は、他端部に設けた係合部２３をラッチ部２４に係合させることで図２に示す所定位置に位置決めされており、中央部にはリンク用軸２５を介して第１のリンク２０の一端部が連結される。第１のリンク２０の他端部は連結軸２６によって第２のリンク２１の一端部に連結されており、第２のリンク２１の他端部は枢支軸１２によって可動接触子９に連結される。ばね２２は、両リンク２０，２１を連結する連結軸２６と、ハンドル４に結合されたレバー２７に保持されたピン２８との間に掛け渡されている。

続いて、上述した構成の回路遮断器１の動作について簡単に説明する。

図２（ａ）のようにハンドル４を右側に倒した状態では、トリップリンク１９と第１のリンク２０とを連結するリンク用軸２５よりも右側にばね２２が位置することで、開閉機構部５における一対のリンク２０，２１がばね２２の付勢により折り畳まれたような形となり、可動枠１３に保持されている枢支軸１２は引き上げられた状態となる。これにより、可動接触子９は図２（ａ）に示す開極位置に位置し、可動接点１１は固定接点１０から引き離され接点装置Ａは開極状態となる。

一方、図２（ａ）の状態からハンドル４を左方に移動させると、トリップリンク１９と第１のリンク２０とを連結するリンク用軸２５の位置をばね２２が越えた時点でばね２２の付勢により連結軸２６が左方に引っ張られ、図２（ｂ）に示すように一対のリンク２０，２１が伸びた状態となる。これにより、可動枠１３が図中反時計回りに回動して枢支軸１２が下がることとなり、可動接触子９は図２（ｂ）に示す閉極位置に移動し、可動接触子９に設けた可動接点１１が固定接点１０に接触することで接点装置Ａは閉極状態となる。このとき、可動接触子９は接圧ばね１６によって可動枠１３に対し図中反時計回りに付勢され、固定接点１０と可動接点１１との間の接圧が確保される。

また、図示は省略するが、図２（ｂ）に示す閉極状態において電流検出装置が短絡電流を検出すると、電流検出装置のアマチュアが動作してトリップ状態に移行する。すなわち、アマチュアが動作すると、トリップリンク１９の係合部２３とラッチ部２４との係合が解除され、トリップリンク１９がばね２２の付勢によって図中反時計回りに回動する。そして、トリップリンク１９と第１のリンク２０とを連結するリンク用軸２５がばね２２よりも左側に移動した時点でばね２２の付勢力が反転し、一対のリンク２０，２１が折り畳まれて可動枠１３が図中時計回りに回動し枢支軸１２は引き上げられる。これにより、閉極位置にあった可動接触子９は、固定接点板７に対する移動量が先端側で基端側より大きくなるように動いて開極位置まで移動し、可動接点１１が固定接点１０から引き離されて接点装置Ａは強制的に開極させられる。

なお、上述の回路遮断器１は、接点装置Ａと端子装置３と電流検出装置とをそれぞれ極ごとに備えており、ハンドル４を含む開閉機構部５を各極共通にして各極の電流検出装置および接点装置Ａを連動させる構成としてある。

次に、本実施形態の接点装置Ａの構成について図１を参照して詳しく説明する。

固定接点板７は、導電性材料（たとえば銅あるいは銅合金）からなり、端子装置３の端子ねじ２９（図２参照）を螺合するねじ孔３０が形成された端子片３１と、端子片３１の右端縁から端子片３１の厚み方向に沿って下方に延設された連結片３２と、連結片３２の先端縁から端子片３１と反対側（右方）に延設された接点片３３とで略Ｚ字状に形成され、ハウジング２に嵌め込まれるように装着されている。固定接点１０は、固定接点板７よりも耐アーク性の高い導電性材料（たとえば銀あるいは銀合金）から形成され、接点片３３の上面に固着される。なお、接点片３３の先端部の幅方向の両側には平面視半円状の半円部３４がそれぞれ突設されている。

接点片３３上における連結片３２側の端部には、弾性を有する絶縁性材料から板状に形成された排気バリア３５と、絶縁性材料から板状に形成された排気板３６とが排気バリア３５を連結片３２側として連結片３２に沿って立設される。排気バリア３５および排気板３６は、連結片３２よりも上下寸法が大きく形成されており、端子片３１よりも上方に突出している。ここで、排気板３６において端子片３１より上方に突出した部分には排気孔３７が複数貫設されており、排気バリア３５は排気孔３７を閉塞するように排気板３６に装着されている。排気バリア３５の略中央部には係合片（図示せず）が形成されており、この係合片を排気板３６の略中央部に貫設された係合孔３８に対して係合させることにより排気板３６に装着される。さらに、排気板３６における係合孔３８の下方には後述のコ字型磁性板３９を装着するための固定用孔（図示せず）が貫設されている。排気バリア３５および排気板３６は、ハウジング２に形成された溝４０に両側辺を挿入することでハウジング２に装着され、ハウジング２において端子装置３が配置された端子室４１と接点装置Ａが配置された接点室４２とを仕切っている。

また、排気板３６における排気バリア３５と反対側の一表面上にはコ字型磁性板３９が取り付けられる。コ字型磁性板３９は、排気板３６に沿った矩形板状の基片４３と、基片４３の両側辺からそれぞれ排気板３６と反対側に延設された一対の側片４４とによって、接点片３３に沿う断面がコ字状に形成されており、基片４３に突設した嵌入突起（図示せず）を排気板３６の固定用孔に嵌入することにより排気板３６に固定される。ここで、コ字型磁性板３９は、下面と接点片３３との間に所定の隙間Ｓ１を空けるように排気板３６に固定され、さらに、接点片３３において固定接点１０が固着された部分を基片４３と両側片４４とで囲むように接点片３３に沿う面内での位置が決められている。なお、嵌入突起の先端面と連結片３２との間には排気バリア３５が介在することにより、コ字型磁性板３９と固定接点板７とは電気的に絶縁される。

接点片３３の先端部（右端部）には、固定接点板７と電気的に接続された導電板４５が装着されている。導電板４５は、固定接点板７よりも溶融温度の高い導電性材料（たとえば鉄、ステンレス等）から形成され、接点片３３の各半円部３４に形成された嵌合溝（図示せず）に嵌入される結合爪４６を具備した結合片４７と、接点片３３の先端縁よりも右方に突出するアークランナ４８とを有している。ここで、アークランナ４８は先端側を下げるように接点片３３に対して所定の角度で傾斜している。

一方、可動接触子９は、導電性材料（たとえば銅あるいは銅合金）によって固定接点板７の連結片３２および接点片３３に直交する板状に形成されており、可動枠１３に対して、中央部に設けた枢支軸１２を支点として回動自在に枢支される。ここで、可動接触子９において先端部（左端部）のうち固定接点１０と対向する部位には他部よりも厚み寸法が大きい接点取付部４９が形成されており、この接点取付部４９には可動接点１１が固着される。可動接点１１は、可動接触子９よりも耐アーク性の高い導電性材料（たとえば銀あるいは銀合金）から形成されている。

この可動接触子９には、可動接点１１と電気的に接続された電極片５０が装着されている。電極片５０は、可動接触子９よりも溶融温度の高い導電性材料（たとえば鉄、ステンレス等）から形成され、可動接触子９の下面に形成された第１の結合溝５１に嵌め込まれる第１の結合突起５２を有している。第１の結合溝５１は、可動接触子９を厚み方向に貫通するとともに、深くなるほど幅広となる所謂蟻溝形状に形成されており、電極片５０の結合突起５２も第１の結合溝５１に対応する形状に形成されている。したがって、電極片５０は、第１の結合突起５２を第１の結合溝５１に対して可動接触子９の厚み方向の一方から嵌め込むことにより固定される。電極片５０は、図２に示すように固定接点１０およびアークランナ４８と常に間隔を空けて対向するように、可動接点１１に対して可動接触子９の基端側（ここでは枢支軸１２側）に隣接して配置されている。ここで、電極片５０とアークランナ４８との間隔は、少なくとも図２（ａ）に示す開極状態においては固定接点１０と可動接点１１との間隔よりも小さく設定される。なお、電極片５０における固定接点１０およびアークランナ４８との対向面（下面）には凹部５３が形成されており、接点装置Ａの閉極状態ではこの凹部５３によって電極片５０と導電板４５（結合片４７およびアークランナ４８）との間に隙間が確保される。

ここにおいて、接点片３３に対するアークランナ４８の傾斜角度は、図２（ａ）に示す開極状態において電極片５０におけるアークランナ４８との対向面に沿ってアークランナ４８が配置されるように設定されている。これにより、開極状態においては、電極片５０とアークランナ４８との各対向面が略平行することとなり、電極片５０におけるアークランナ４８との対向面の全域において、電極片５０とアークランナ４８との距離を略一律に揃えることができる。

さらにまた、可動接触子９の下面における中央部には、絶縁性材料からなる絶縁片５４が装着されている。絶縁片５４は、可動接触子９の下面に形成された第２の結合溝５５に嵌め込まれる第２の結合突起５６を有している。第２の結合溝５５は、第１の結合溝５１と同様に蟻溝形状に形成されており、絶縁片５４の結合突起５６は第２の結合溝５５に対応する形状に形成されている。ただし、第２の結合溝５５に比べると第１の結合溝５１は開口面が幅広に設定されており、したがって第１の結合突起５２は第２の結合突起５６よりも幅広に形成される。ここで、絶縁片５４は、可動接触子９下面において電極片５０に対して可動接点１１と反対側となる位置であって、図２（ａ）に示すように接点装置Ａの開極状態においてアークランナ４８と枢支軸１２とを結ぶ直線上となる位置に配置されている。なお、本実施形態では、接点装置Ａの閉極状態において可動接触子９の下面と電極片５０および絶縁片５４の下面とが略面一になるように、電極片５０および絶縁片５４は可動接触子９の下面に形成された凹所５７内に装着されている。

ところで、本実施形態の接点装置Ａでは、図１に示すようにハウジング２内における固定接点１０の周囲に、ハウジング２を形成する合成樹脂材料よりも高い耐熱性を有する絶縁性材料から板状に形成されたガード壁５８を立設してある。なお、図１（ａ）では一方のガード壁５８を外した状態を表している。

ガード壁５８は、固定接点板７における接点片３３の幅方向の両側であってハウジング２の内側面から隙間Ｓ２の分だけ離間した位置にそれぞれ立設される。ガード壁５８の上下寸法は連結片３２よりも大きく且つ排気バリア３５および排気板３６よりも小さい寸法に設定されており、可動接点１１の移動範囲はガード壁５８の上下寸法内に規制されている。ここでは、コ字型磁性板３９の各側片４４に互いに離れる向きに突設された取付突起５９をガード壁５８に貫設された取付孔６０に嵌入することにより、ガード壁５８がコ字型磁性板３９に固定される構成を採用している。さらにガード壁５８のうち、開極状態において電極片５０の下端部よりも上方となる部位には、矩形状の空気孔６１が上下方向に並ぶように複数（ここでは３個）貫設されている。なお、ガード壁５８の下端部には、接点片３３の両側に突設された半円部３４との干渉を避けるように切欠６２が設けられている。

上述した構成の接点装置Ａによれば、閉極状態において固定接点１０と可動接点１１との間に電流が流れている状態で開極すると、開極時に固定接点１０と可動接点１１との間にアークが発生する。このアークは、可動接点１１が固定接点１０から離れた直後には可動接点１１と固定接点１０との間に生じるものの、可動接触子９が図２（ｂ）の閉極位置から図２（ａ）の開極位置まで移動する期間内において、可動接点１１と固定接点１０との間隔が大きくなるにつれて電極片５０とアークランナ４８との間にも広がり、可動接点１１と固定接点１０との間隔が電極片５０とアークランナ４８との間隔よりも大きくなった時点（つまり、電極片５０とアークランナ４８との間隔が可動接点１１と固定接点１０との間隔よりも小さくなった時点）で、電極片５０とアークランナ４８との間に移動する。

要するに、可動接点１１と固定接点１０との間で発生したアークは、可動接触子９が閉極位置から開極位置まで移動する期間内に電極片５０とアークランナ４８との間に移動し、結果的に、アークランナ４８のない構成と比べて、可動接点１１と固定接点１０との間にアークを生じる時間が短くなり、可動接点１１と固定接点１０との両方についてアークによる消耗を抑制することができる。ここにおいて、開極状態でアークランナ４８と枢支軸１２との間となる位置には絶縁片５４が設けられているので、開極時に生じるアークが電極片５０とアークランナ４８との間に移動しても、このアーク４８がさらに枢支軸１２の近傍まで移動することはない。したがって、可動枠１３に対する可動接触子９の回転軸としての枢支軸１２がアークによって焼け付いてしまうことで可動接触子９が可動枠１３に対して回動不能となる不具合を回避できる。

また、開極状態においては電極片５０とアークランナ４８との各対向面は略平行であって、電極片５０におけるアークランナ４８との対向面の全域において電極片５０とアークランナ４８との距離を略一律に揃えることができるので、電極片５０とアークランナ４８との間に生じるアークが電極片５０あるいはアークランナ４８の一箇所に集中することを回避できる。これにより、アークが電極片５０あるいはアークランナ４８の一箇所に集中する場合に比べて、アーク電流の流れる範囲を拡大して、アークの消弧に要する時間を短縮することができる。

さらに、本実施形態では、ハウジング２の接点室４２と端子室４１とを仕切る排気板３６に排気孔３７が設けられているので、開極時にアークの熱エネルギにより接点室４２内で空気が膨張しても、この空気は排気バリア３５を排気板３６から離れる向きに押し退けながら、排気板３６の排気孔３７を通して端子室４１に排気されることになる。

また、本実施形態では、上述のように通電状態での開極時に可動接点１１と固定接点１０との間、さらに電極片５０とアークランナ４８との間にアークを生じるものの、固定接点１０の周囲にガード壁５８を立設してあるので、アーク発生時に生じた熱がハウジング２に直接伝わることをガード壁５８によって防止することができる。しかも、ガード壁５８とハウジング２の内側面との間には隙間Ｓ２があるので、ガード壁５８からハウジング２への熱の移動も隙間Ｓ２によって妨げられることになる。そのため、アークの熱がハウジング２に伝わりにくくなり、固定接点１０の周囲のハウジング２を形成している合成樹脂材料がアークの熱で気化することを防止できる。さらに、万一、固定接点１０の周囲のハウジング２を形成している合成樹脂材料が気化しても、この合成樹脂材料は固定接点１０の周囲のガード壁５８に阻まれて固定接点１０に付着することはない。したがって、固定接点１０に合成樹脂材料が付着することはなく、結果的に、固定接点１０と可動接点１１との接触不良が生じにくくなるという効果がある。

さらにまた、ガード壁５８は開極状態において電極片５０の下端部よりも上方となる部位に複数の空気孔６１を有するので、空気孔６１を通して、開極時にアークの熱エネルギにより膨張した空気をガード壁５８で囲まれた空間の外に逃がすことができる。つまり、空気孔６１は、開極時におけるアークの発生位置（可動接点１１と固定接点１０との間、または電極片５０とアークランナ４８との間）よりも上方に設けられているので、アーク発生時に熱エネルギにより膨張した高温の空気を空気孔６１から効率よく逃がすことができる。したがって、アークの熱によって膨張した空気がガード壁５８で囲まれた空間内で膨張してガード壁５８が変形する不具合を防止できる。

なお、本実施形態では、アークはコ字型磁性板３９の基片４３および両側片４４に囲まれた部分に発生するから、アーク電流によってコ字型磁性板３９を磁路の一部とする磁界が生じ、この磁界によりアークが基片４３側に引き延ばされることにより、アークの消弧に要する時間が短縮される。

上記実施形態では、本発明の接点装置Ａの一例として回路遮断器１に用いる接点装置Ａを例示したが、本発明の接点装置Ａは上述した構成の回路遮断器１に限らず、たとえば開閉器など他の機器に適用することも可能である。

本発明の実施形態の要部の構成を示し、（ａ）は可動接触子を外した状態の斜視図、（ｂ）は可動接触子を取り付けた状態の斜視図である。同上の回路遮断器の要部の構成を示し、（ａ）は開極状態の断面図、（ｂ）は閉極状態の断面図である。従来例の要部を示す一部破断した斜視図である。

符号の説明

２ハウジング
１０固定接点
１１可動接点
５８ガード壁
６１空気孔
Ａ接点装置

Claims

合成樹脂製のハウジングと、ハウジング内の定位置に配置された固定接点と、ハウジング内において固定接点と接離可能な可動接点とを備え、ハウジング内において固定接点の周囲であってハウジングの内側面から離間した位置には、ハウジングを形成する合成樹脂材料よりも高い耐熱性を有する絶縁性材料からなるガード壁が立設されており、
前記ガード壁は、前記固定接点と前記可動接点との開極時におけるアークの発生位置よりも上方に、アーク発生時に熱エネルギにより膨張した空気を固定接点と反対側に逃がす空気孔を有することを特徴とする接点装置。