JP5093158B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、配線用遮断器、漏電遮断器などの回路遮断器に関し、特に、短絡電流のような大電流を遮断する際に、接触子が両開きする反発形の回路遮断器に関する。

この種の反発形の回路遮断器として、特許文献１に開示された回路遮断器が知られている。図４は、従来の反発形の３極回路遮断器の閉路状態を示す要部縦断面図である。
図において、１はケース１aとカバー１ｂからなる本体ケース、２は一端に端子が接続される端子部２aを有し、ケース１aにねじ等により固定された導電性部材からなる電源側の端子導体、３は一端に第１の可動接点３aを有する第１可動接触子、４は各極の第１可動接触子３の他端を軸支保持するホルダであり、本体ケース1に回動自在に支持されている。
５は一端に第1の可動接点３ａと接触する第２の可動接点５aを有する第２可動接触子、６は端子導体２に電気的に接続されるとともに、前記第２可動接触子５の他端を支点ピン５ｂにより回動自在に支持する導電性の支持部材である。
７は第１および第２可動接触子３、５を囲むように配置された複数の磁性板を有する消弧室、８はトグルリンク機構とラッチ、ラッチ受け等からなり、前記ホルダ４と第１可動接触子３を開閉駆動する開閉機構、９は操作ハンドル、１０は第２可動接触子５を第１可動接触子３側に押圧する接触ばねである。なお、１１は端子導体２にねじ等を用いて取り付けた導電性を有する逆くの字状に折り曲げ形成されたアークホーンであり、端子導体２に電気的に接続されている。
前記端子導体２、第１可動接触子３、第２可動接触子５、支持部材６、消弧室７、接触ばね１０は各極に配置されており、前記開閉機構８、操作ハンドル９は中央極に配置されている。

図において、電流は、電源側の端子導体２から支持部材６、第２可動接触子５、第１可動接触子３、図示しない過電流引外し装置を経て負荷側の端子導体まで流れる。
かかる回路遮断器の開閉動作は周知の通りであり、操作ハンドル９を開閉操作すると開閉機構８を介してホルダ４及び第１可動接触子３が開閉駆動され、接点がオンオフする。
また、短絡電流などの大電流が流れると、第１可動接触子３と第２可動接触子５との間には互いに逆方向の電流が流れるため、図に矢印で示すような大きな電磁反発力が働き、両接触子は互いに離れる方向に開極する。ここで、第２可動接触子５は接触ばね１０に抗して図の反時計方向に回動され、第１可動接触子３から開離する。また、第１可動接触子３は図の時計方向に回動され、トリップした開閉機構８により、第１可動接触子３の開極位置で保持される。
電流遮断時には、第１可動接触子３と第２可動接触子５の接点３ａ、５ａ間にアークが発生し、該アークは消弧室７側に引き伸ばされて、磁性板により分断され、陰極・陽極降下および冷却作用により消滅する。

特開平４−１９０５３５号公報

ところで、図４に示した従来例の反発形の回路遮断器には、次記のような問題がある。
すなわち、電流遮断により第１可動接触子３及び第２可動接触子５が開離した際には、両接点間にアークが発生するが、アークが接点上に滞留すると、接点がダメージを受ける。通常、電流遮断時に第１可動接触子３及び第２可動接触子５が開離した際には、第１可動接触子３は、開閉機構により開極した状態に保持されるが、第２可動接触子５は、開閉機構８により強制的に開極した状態を保つ構造が付加されていない。
そのために、電流遮断後期において、一旦開極した第２可動接触子５は、電磁反発力の低下に伴って接触ばね１０により、再び、閉極位置へ戻されてしまうため、第２可動接触子５の接点５ａ上にアークが滞留しやすいという問題があった。

このため、第２可動接触子の接点は、第１可動接触子の接点よりもダメージが大きくなり、短絡電流遮断後に回路遮断器を投入した際に、接点間の接触抵抗が大きくなり、接点間での温度上昇が問題になる可能性があった。
また、上記の対策として、電源側の端子導体２にアークホーン１１を取り付けることにより、第１可動接触子３と第２可動接触子５が開離した際に、第２可動接触子３の接点側に発生したアークをアークホーン１１にバイパスさせて、アークが第２可動接触子５の接点上に滞留しないようにした構成が採用されている。
しかしながら、上記のように端子導体にアークホーンを取り付ける構成では、部品点数が増えるとともに、端子導体とアークホーンを電気的に確実に接続する必要があるため、コストがアップするという欠点があった。また、アークホーンは導電性を有し、かつ耐熱性に優れた材料を選定する必要があるが、折り曲げ、カシメ等の加工が必要となることから、適用できる材料が制限されていた。
そこで、本発明の目的は、部品点数を増やすことなく、アークによる第２可動接触子の接点の損耗を抑制できるようにした反発形の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、第１の可動接点を有し、開閉機構により開閉駆動される第１可動接触子と、第２の可動接点を有し、接触ばねにより前記第１可動接触子に向かって付勢される回動自在な第２可動接触子と、一端に端子部を有し、該第２可動接触子と電気的に接続される端子導体と、前記第１および第２の可動接点間に発生したアークを消弧する消弧室とを備え、前記第２可動接触子は電流遮断時に電磁反発力を受けると第１可動接触子から前記接触ばねに抗して開極する回路遮断器において、前記端子導体は板状からなり、該端子導体の他端を第２可動接触子の近傍に配置するとともに、該端子導体の他端に、閉極状態の第２可動接触子が開極状態に移動する際に、前記第１と第２の可動接点間に発生した第２の可動接点側のアークを転流させる平板状の転流部を設けるようにする。

上記回路遮断器において、前記端子導体に設けた転流部を、閉極状態の第２可動接触子と開極状態の第２可動接触子との間に配置することが好ましい。
また、上記回路遮断器において、前記端子導体の他端に前記第２可動接触子が通過するスリットを設けるようにしてもよい。また、前記端子導体を銅よりも融点の高い材料で形成する、あるいは前記端子導体の転流部の表面を導電性部材で覆うようにしてもよい。

本発明によれば、一端に端子部を有する端子導体の他端を第２可動接触子の近傍に配置するとともに、該端子導体の他端に、閉極状態の第２可動接触子が開極状態に移動する際に、前記第１と第２の可動接点間に発生した第２の可動接点側のアークを転流させる転流部を設けたことにより、部品点数を増やすことなく、アークによる第２可動接触子の接点の損耗を抑制できる。

本発明の第１の実施例を示すものであり、（ａ）は反発形の回路遮断器の閉路状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視図 本発明の電流遮断時の反発形の回路遮断器の開路状態を示す要部縦断面図 本発明の第２の実施例を示すものであり、（ａ）は反発形の回路遮断器の開路状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ矢視図 従来の反発形の回路遮断器の閉路状態を示す要部縦断面図

以下、本発明の実施の形態を図示実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４に対応する部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態を示す反発形の回路遮断器の閉路状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ矢視図、図２は、電流遮断時の反発形の回路遮断器の開路状態を示す要部縦断面図である。
本実施例において、従来例と異なる点は、一端に端子部２０aを有する端子導体２０の他端に転流部２０ｂを設けた点である。

図において、本体ケース１内には、一端に第１の可動接点３aを有する第１可動接触子３、一端に第２の可動接点５aを有する第２可動接触子５、電源側の端子導体２０、消弧室７が収容されており、前記端子導体２０は、本体ケース１内にねじ等により固定されている。なお、第１可動接触子３を保持するホルダと開閉機構は、従来例と同じであるため図示を省略している。
前記第１可動接触子３は、図示しないホルダに軸支保持されるピン３ｂを有し、該ピン３ｂを中心に回動自在に配置されている。前記第２可動接触子５は、支点ピン５ｂを中心に回動自在に配置されており、接触ばね１０により第１可動接触子３側に押圧されている。
前記電源側の端子導体２０は、導電材料である銅を用いて板状に形成されており、一端に端子ねじを接続する端子部２０aを一体形成するとともに、他端を第２可動接触子５の近傍に配置し、該端子導体２０の他端に転流部２０ｂを一体形成している。前記転流部２０ｂは、閉極状態の第２可動接触子５が開極状態に移動する際に、前記第１と第２の可動接点３a、５a間に発生した第２の可動接点５a側のアークを転流させるものであり、閉極状態から開極状態に移動する第２可動接触子５の第２の可動接点５aの近傍に配置されている。
なお、１２は接触ばね１０の一端を固定する固定ピン、１３は第２可動接触子５と端子導体２０を電気的に接続するリード線である。
本実施例においては、電源側の端子導体２０の他端に、前記第２可動接触子５の開閉動作時に、該第２可動接触子５の第２の可動接点５aが通過するスリット２０ｃを形成している。前記スリット２０ｃは、図１（ｂ）に示すように、可動接点５ａを囲むように配置されており、該スリット２０ｃの周りのコの字状の部分を転流部２０ｂとするようにしている。
また、前記端子導体２０の他端に設けた転流部２０ｂは、図１（ａ）及び図２に示すように、閉極状態の第２可動接触子５と開極状態の第２可動接触子５との間に配置されている。
なお、本実施例においては、第２可動接触子５と端子導体２０をリード線１３により電気的に接続するようにしたが、従来例のように、導電性の支持部材を用いて電気的に接続するようにしてもよい。また、端子導体２０の一端に端子部２０ａを一体形成するようにしているが、別部材の端子部２０ａを端子導体２０に電気的に接続するようにしてもよい。

次に本発明の動作原理について説明する。
図１（ａ）の回路遮断器の閉路状態において、回路遮断器に短絡電流などの大電流が流れると、第１可動接触子３と第２可動接触子５の間には電磁反発力が働き、両接触子３、５は互いに離れる方向に開離し、第１の可動接点３ａと第２の可動接点５ａとの間にアーク１４が発生する。

ここで、前記第２可動接触子５は閉極状態から開極状態まで接触ばね１０に抗して支点ピン５ｂを中心に開極するが、第２可動接触子５は閉極状態から開極状態に移動する途中で、端子導体２０の他端に設けたスリット２０ｃを通過する。そして、第２可動接触子５の第２の可動接点５aが端子導体２０のスリット２０ｃを完全に通過すると、第２の可動接点５a側のアークは、図２に示すように、端子導体２０の転流部２０ｂに転流し、端子導体２０と第１の可動接点３aとの間でアーク１４が発生するようになる。
すなわち、第２の可動接点５aが端子導体２０を完全に通過した後は、第１の可動接点３aと第２の可動接点５aの距離よりも、第１の可動接点３ａと端子導体２０との距離の方が近くなる。アーク放電はより短いギャップにて発生するため、第２の可動接点５ａ側のアークは、図２に示すように、端子導体２０の転流部２０ｂに転流し、端子導体２０と第１の可動接点３aとの間でアーク１４が発生するようになる。
これにより、第２の可動接点５ａからはアークが発生しなくなるため、第２可動接触子５側の可動接点５ａの損耗を防止することができる。
前記端子導体２０と第１の可動接点３aとの間に発生したアーク１４は、消弧室７側に引き伸ばされて、磁性板により分断され、陰極・陽極降下および冷却作用により消滅する。
このように、本実施例によれば、端子導体自体に転流部２０ｂを設けたので、部品点数を増やすことなく、アークによる第２可動接触子の接点の損耗を抑制することができる。
また、本実施例のように、端子導体の他端にスリット２０ｃを形成し、該スリット２０ｃの周りを転流部２０ｂとするようにすれば、スリット２０ｃの周りの転流部２０ｂの内のいずれかにアークの足が転流すればよく、アークが転流部に転流しやすくなり、確実にアークを転流部２０ｂに転流させることができる。
なお、本実施例においては、第２可動接点側のアークが転流部に転流しやすいように、端子導体２０の他端にスリット２０ｃを形成し、該スリット２０ｃの周りを転流部２０ｂとするようにしたが、開極時に第２の可動接点５ａ側のアークが転流部に転流すればよく、転流部の形状は、本実施例に限定されるものではない。

図３は、本発明の第２の実施形態を示す反発形の回路遮断器であり、（ａ）は反発形の回路遮断器の開路状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ矢視図である。
第１の実施例においては、第２の可動接点側のアークを端子導体の転流部に転流させることにより、第２の可動接点の損耗を抑制することができるが、転流したアークにより端子導体自体の損耗が発生する可能性がある。端子導体は、通電のための機能を有しているために、損耗により通電断面積が極端に減少した場合、通電性能に不具合が生じる可能性がある。
そこで、本発明の第２の実施形態では、端子導体２０の転流部２０ｂの表面を導電性部材１５により覆うようにしている。

導電性部材１５は、耐熱性を有する材料で形成することが好ましく、少なくとも端子導体２０の転流部２０ｂの表面部分を覆うようにすればよい。
上記構成において、回路遮断器に短絡電流などの大電流が流れると、第１可動接触子３と第２可動接触子５の間には電磁反発力が働き、両接触子３、５は互いに離れる方向に開離し、第１の可動接点３ａと第２の可動接点５ａとの間にアーク１４が発生する。

ここで、第２可動接触子５の第２の可動接点５aが端子導体２０に設けたスリット２０ｃを完全に通過すると、第２可動接触子５の第２の可動接点５ａ側のアークが端子導体２０の転流部２０ｂに転流するが、本実施例によれば、図３に示すように、第２の可動接点５ａ側のアークは、端子導体２０の転流部２０ｂの表面に設けた導電性部材１５に転流するようになる。

このように、端子導体２０の転流部２０ｂの表面に導電性部材１５を設けることにより、第２の可動接点５ａから転流したアークによる端子導体自体の損耗を防止することができる。
端子導体が金属製の材料、例えば銅からなる場合には、導電性部材１５として、端子導体の材料よりも融点の高い材料、例えば、タングステンやモリブテンなどを溶射等により端子導体の表面にコーティングすることが好ましい。

また、端子導体が銅の場合には、導電性部材１５として、銅よりも融点の高い鉄を取り付けるようにしてもよく、端子導体が非金属系の材料の場合には、導電性部材１５として、グラファイトなど炭素系の材料を端子導体の表面にコーティングするようにしてもよい。
なお、回路遮断器の定格電流が小さい場合、例えば数１０Ａ以下では、端子導体自体を銅よりも融点の高い材料、例えば鉄で構成するようにしてもよい。この場合、電気抵抗率は銅よりも悪化するが、通電電流が小さいことから発熱等の影響が無視できる。

１ 本体ケース
３ 第１可動接触子
３ａ 第１の可動接点
５ 第２可動接触子
５ａ 第２の可動接点
７ 消弧室
１０ 接触ばね
１５ 導電性部材
２０ 端子導体
２０ａ 端子部
２０ｂ 転流部
２０ｃ スリット

Claims (5)

1. 第１の可動接点を有し、開閉機構により開閉駆動される第１可動接触子と、第２の可動接点を有し、接触ばねにより前記第１可動接触子に向かって付勢される回動自在な第２可動接触子と、一端に端子部を有し、該第２可動接触子と電気的に接続される端子導体と、前記第１および第２の可動接点間に発生したアークを消弧する消弧室とを備え、前記第２可動接触子は電流遮断時に電磁反発力を受けると第１可動接触子から前記接触ばねに抗して開極する回路遮断器において、
   前記端子導体は板状からなり、該端子導体の他端を第２可動接触子の近傍に配置するとともに、該端子導体の他端に、閉極状態の第２可動接触子が開極状態に移動する際に、前記第１と第２の可動接点間に発生した第２の可動接点側のアークを転流させる平板状の転流部を設けたことを特徴とする回路遮断器。
2. 前記端子導体に設けた転流部を、閉極状態の第２可動接触子と開極状態の第２可動接触子との間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記端子導体の他端に前記第２可動接触子が通過するスリットを設けたことを特徴とする請求項１及び２に記載の回路遮断器。
4. 前記端子導体を銅よりも融点の高い材料で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路遮断器。
5. 前記端子導体の転流部の表面を導電性部材で覆うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路遮断器。