JP5288083B1

JP5288083B1 - 開閉器

Info

Publication number: JP5288083B1
Application number: JP2013513883A
Authority: JP
Inventors: 智彦竹本; 隆稲口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: JPWO2014073026A1; WO2014073026A1; US9412540B2; TW201419357A; US20150129549A1; CN104508779A; KR101622893B1; KR20150022014A; TWI501283B; CN104508779B

Abstract

アークランナーを備えた小型の開閉器を提供する。
複数の固定接触子６Ｕのそれぞれの一端に接合された複数の固定接点と，
複数の可動接触子９にそれぞれ接合され、複数の固定接点に対しそれぞれ接離可能な複数の可動接点１０Ｕと、
複数の可動接点１０Ｕを一つずつ仕切るよう配置された絶縁体である相間バリア８０と、
相間バリア８０と可動接触子９が最も近接する空間に介在することなく配置された消弧部１２Ａを備えるアークランナー
とを備える。

Description

この発明は、可動接触子に接合された可動接点と、固定接触子に接合された固定接点と、アークランナーとを備える開閉器に関する。

開閉器は、可動接触子の両端に接合された可動接点と、可動接点に対向する位置に、固定接触子の一端に接合された固定接点を備えており、電流の遮断時には可動接点と固定接点の間にアークが発生する。アークは開閉器の電気的寿命を低下させ，また、相間を絶縁しているモールド部品の絶縁性能を低下させ相関短絡を誘発する。このため開閉器には、アークを引き寄せて速やかに消弧させるための金属消弧板であるアークランナーを備えているものがある。

具体的には、固定接点と可動接点を遮蔽すべく接点側を開口させたコの字形状部をもち、さらにコの字形状部の固定接触子側に折曲段部を介して伸張させた延設部をもつ第一のアークランナーと，第一のアークランナーの延設部と並立して固定接触子先端近傍に跨架配設された第二のアークランナーを備えた開閉器があった。（例えば、特許文献１参照）また、樋状の曲面または隣接する面と面とのなす角が鈍角となるような多面で構成され、接離方向に平行に、上記曲面または多面の凹部が可動接触子端部と対向するように配置されているアークランナーが開示されている。（例えば、特許文献２参照）

特開昭５９−１１２５１３（第２−３頁、第４図、第５図）特開昭５９−１８１４２１（第２−３頁、第７図、第９図）

従来アークランナーは，可動接点の左右両隣に配置された絶縁体である相間バリアと可動接点との間のスペースにアークランナーの一部が配置されていた。したがって、相間バリアと可動接点との間にスペースがある大型のものについてのみアークランナーを備えることができた。しかし，小型化された開閉器，特に横幅を小型化した開閉器は相間バリアと可動接点との間のスペースが小さいため，アークランナーを配置出来る空間が十分に確保できない。そのため，アークランナーが必要となる機種を小型化しようとした場合は，アークランナーを外す必要があり，その結果，電気的寿命の低下，相間を絶縁しているモールド部品の絶縁低下による相間短絡という問題があった。

本発明は，上記のような問題点を解消するために，アークランナーを備えた小型の開閉器を提供することを目的としている。

この発明にかかる開閉器においては、複数の固定接触子のそれぞれの一端に接合された複数の固定接点と，複数の可動接触子にそれぞれ接合され、複数の固定接点に対しそれぞれ接離可能な可動接点と、複数の可動接点を一つずつ仕切るよう配置された絶縁体である相間バリアと、消弧部を備え、相間バリアと可動接触子が最も近接する空間に介在することなく配置された消弧部を備えるアークランナーとを備えたものである。

この発明は、アークランナーを可動接点の左右両隣に配置された絶縁体である相間バリアと横方向に重ならず、可動接点の動作方向に沿うように配置することにより、アークランナー付き開閉器の小型化が可能である。

この発明の実施の形態１である開閉器の横方向から見た断面図である。この発明の実施の形態１である開閉器にかかるアークランナーの斜視図である。この発明の実施の形態１である開閉器の、可動接触子，可動接点、固定接触子、可接キャリアとアークランナーの正面図である。この発明の実施の形態１にかかる開閉器の横方向から見た断面の一部拡大図である。この発明の実施の形態３である開閉器にかかるアークランナーの斜視図である。この発明の実施の形態３である開閉器の、可動接触子，可動接点，固定接触子，固定接点とアークランナーの斜視図である。この発明の実施の形態３である開閉器の、可動接触子，可動接点、固定接触子、可接キャリアとアークランナーの正面図である。この発明の実施の形態４である開閉器にかかるアークランナーの斜視図である。この発明の実施の形態５である開閉器にかかるアークランナーの斜視図である。

実施の形態１．
図１は開閉器を横方向から見た断面図である。図左側が開閉器の正面側、図右側が開閉器の背面側である。本発明における開閉器は，例えばプラスチック成形された絶縁体であるリアケース１と、ケース５により外観が形成される。リアケース１内には、Ｅ字状の固定鉄心２，固定鉄心２を周回するよう配置された電磁コイル３とコイルボビン１３、固定鉄心２と対面する位置に配置された同じくＥ字状の可動鉄心４がある。

ケース５内は上下対称の構造となっており、ケース５の内部には可接キャリア８，固定接触子６Ｕ、６Ｌ，ねじ１１Ｕ、１１Ｌ、可動接触子９，アークランナー１２Ｕ、１２Ｌが配置される。可動鉄心４は可動鉄心連結板１４を介してモールド部品である可接キャリア８と接合され，可動接触子９は可接キャリア８の保持穴にはさまれた接圧ばね１５により、中央部を可接キャリア８に加圧され保持されている。以下、上側の構造について説明するが、下側についても添え字ＵをＬとすれば同様である。固定接触子６Ｕは可動接触子９より開閉器背面側にケース５に取り付けられ、固定接触子６Ｕの一端に接合された固定接点７Ｕは、可動接触子９の長手方向の両端に接合された可動接点１０Ｕと接離可能となる。固定接触子６Ｕの他端には穴が開いており、穴には外部の機器の端子を接続させるためのねじ１１Ｕが挿入されている。金属板であるアークランナー１２Ｕはケース５に固定され、可動接触子９の動作方向（矢印の方向）に沿うように可動接点１０Ｕに対向して可動接触子９の端部側に配置される。なお、一般的な開閉器では、可動接触子や固定接触子等の構造は、図１の紙面に垂直な方向（横方向）に複数並んで配置されている。

図２は実施の形態１にかかるアークランナー１２の斜視図である。アークランナー１２は、アークを引き寄せるための消弧部１２Ａ，アーク熱を放出するための放熱部１２Ｂ，消弧部１２Ａと放熱部１２Ｂを接合するためのＵ字形状部１２Ｃから構成される。本実施の形態では、消弧部は板状となっている。アークランナー１２は放熱部１２Ｂによりケース５に固定される。また、放熱部１２Ｂは可動接点１０が動作する方向（矢印の方向）に沿う辺の長さが消弧部１２Ａよりも長い形状とする。これにより放熱効果が高まり、速やかにアークを消弧することができる。

図３は図１の上半分に配置された固定接触子６Ｕ，ケース５、アークランナー１２Ｕ、可動接触子９，可動接点１０Ｕ、可接キャリア８の正面図である。図１の下半分に配置された固定接触子６Ｌ，ケース５、アークランナー１２Ｌ，可動接触子９，可動接点１０Ｌ、可接キャリア８についても上下が反対になるだけで同様の構造であるため、ここでは上側についてのみ説明する。図３のように可接キャリア８は、可動接触子９を隣の可動接触子９１と仕切るような仕切り部８０を、一つの可動接触子９に対し隣り合うように左右に一つづつ備えている。可接キャリア８の仕切り部８０は、可動接触子９の中央部から端部に向かって可動接触子９を挟むように突出している。さらに可接キャリア８と同じくモールド部品であるケース５には、仕切り部８０と隣の可動接触子９１に隣り合う仕切り部８１との間に挟まれるようにかみ合わせて配置される仕切り部５１が設けられている。可接キャリア８の仕切り部８０、８１、及びケース５の仕切り部５１は可動接点を一つずつ仕切り、相間バリアとしての役割を果たしている。小型の機種は、可接キャリア８の仕切り部８０とケース５の仕切り部５１で囲まれた可動接触子９の配置されている空間がせまく、特に可接キャリア８の仕切り部８０が可動接触子９に近接している。

そこで、本発明は、アークランナー１２Ｕを、可接キャリア８の仕切り部８０と横方向に重ならないよう配置したのである。または、アークランナー１２Ｕを、相間バリア８０と可動接点１０Ｕが横方向に最も近接する位置で、相間バリア８０と重ならないよう配置したものである。ここで、横方向とは、可動接触子９の長手方向と、可動接触子９が動作する方向とに垂直な方向であり、図１の紙面に対し垂直な方向となる。あるいは可動接点が複数並んでいる方向であり、図３の紙面に対し左右方向である。これは、可接キャリア８の仕切り部８０と可動接触子９が隣り合う方向と言うこともできる。また、言いかえれば、アークランナー１２Ｕは、可接キャリア８の仕切り部８０よりもさらに可動接触子９の端部側（図３の上側）に配置している。さらに言いかえれば、アークランナー１２Ｕは、可動接触子９と可接キャリア８の仕切り部８０とが最も近接する空間にアークランナー１２Ｕの一部が入り込まないように配置される。これにより、従来の大型の機種のように、可動接触子９と可接キャリア８の仕切り部８０との間にアークランナーを配置することができなかった小型の開閉器においても、アークランナーを配置することができる。

次に図１に基づき動作について説明する。なお、ケース５内は上下対称の構造のため、上側のみ説明するが、下側についても添え字ＵをＬとすれば同様である。電磁コイル３に電圧を印加すると，可動鉄心４が固定鉄心２に吸引され，可接キャリア８、可動接触子９，可動接点１０Ｕも固定鉄心側へ吸引され，可動接点１０Ｕが固定接点７Ｕと接触する。ねじ１１Ｕは、外部の機器の端子と接続されているため、固定接点７Ｕが可動接点１０Ｕと接触することで、電流が、ねじ１１Ｕ〜固定接触子６Ｕ〜固定接点７Ｕ〜可動接点１０Ｕ〜可動接触子９を通じて、可動接触子９〜可動接点１０Ｌ〜固定接点７Ｌ〜固定接触子６Ｌ〜ねじ１１Ｌが導通状態となり、外部の機器に電流を流す。電磁コイル３の励磁をとけば，図示しない復帰バネの力によって固定鉄心２と可動鉄心４，及び可動接点１０Ｕと固定接点７Ｕが引き離され，接点間にアークが発生する。このアークは開閉器の電気的寿命を低下させ、また、相間を絶縁している可接キャリア８、及びケース５の絶縁低下による相間短絡の原因となるため，速やかに消弧する必要がある。

次に図４に基づきアークの動作について説明する。図４は図１の一部（固定接触子６、固定接点７、可動接触子９、可動接点１０、アークランナー１２）の拡大図である。可動接点１０と固定接点７との間に発生したアーク１６は，アークランナー１２の消弧部１２Ａに引き寄せられてアーク１６Ａのようになる。アーク１６Ａは消弧部１２Ａにさらに引き寄せられて，アーク１６Ｂとアーク１６Ｃに分断される。アークランナー１２に流れる電流が作る磁場の駆動力によってアーク１６Ｂ、アーク１６Ｃは正面側、上方側にそれぞれ駆動され、アーク１６Ｄ、アーク１６Ｅへと転移する。このようにアーク１６はアークランナー１２によりアーク１６Ｄ，アーク１６Ｅに分断されることでアークを冷却し，アーク電圧を高めて消弧させることができる。

このように、アークランナー１２を可接キャリア８と横方向に重ならない形状、及び配置とすることで、図３のように可接キャリア８と可動接触子９の間にスペースのない小型開閉器にもアークランナーを備えることができる。また、放熱部１２Ｂは、アークにより発生するアーク熱を放射させるため、アーク電圧の上昇を早めることができ、速やかにアークを消弧させることができる。また、放熱部１２Ｂは、可動接点１０が動作する方向に沿う辺の長さを、消弧部１２Ａよりも長くしたことで、アークをさらに速やかに消弧させることができる。ただし小型低電流機種については、アークランナー１２は、Ｕ字形状１２Ｃ、及び放熱部１２Ｂをなくした構造としてもよい。すなわちＵ字形状１２Ｃ、放熱部１２Ｂの要否については、機種の性能により選ぶことができ、不要な場合には消弧部１２Ａのみ配置すればよいため、上下方向にも小型化することができる。なお、この場合には、アークランナー１２は消弧部１２Ａによりケース５に固定すればよい。

実施の形態２．
本実施の形態は実施の形態１に対し、可動接触子９の横に可接キャリア８の仕切り部８０がなくケース５の仕切り部５１のみがある点が異なり、その他の構成は実施の形態１と同様である。アークランナー１２Ｕは可動接触子９と横方向に重ならないよう配置する。すなわち、ケース５の仕切り部５１と可動接触子９が隣り合う方向に、アークランナー１２Ｕと可動接触子９が重ならないよう配置する。または、アークランナー１２Ｕは、可動接触子９とケース５の仕切り部５１の間にアークランナー１２Ｕの一部が入り込まないように配置される。さらに言いかえれば、可動接触子９の長手方向端部側に可動接触子９と接することなく配置される。これにより、実施の形態１に対し、可接キャリア８の仕切り部８０の分だけ、さらに開閉器の小型化を図ることができる。

実施の形態３．
図５は実施の形態３にかかるアークランナー１２の斜視図である。本実施の形態は、実施の形態１に対してアークランナー１２の形状のみが異なり、実施の形態１における消弧部１２Ａが、隣接する面と面のなす角が鈍角である樋状の多面で構成される消弧部１２Ｄとなっている。開閉器のその他の構成、動作については実施の形態１と同様である。図６は可動接触子９，可動接点１０，固定接触子６，固定接点７，アークランナー１２の斜視図であり、消弧部１２Ｄの凹みが可動接点と対向するように配置されている。図７は、固定接触子６，アークランナー１２，可動接触子９，可動接点１０、可接キャリア８の正面図であり、可動接触子９一つのみを図示している。アークランナー１２は、可動接点１０の動作方向（図の平面を垂直に貫通する方向）に沿うように、かつ、可接キャリア８と横方向に重ならないように配置する。

このような構成にすることで、実施の形態１と同様の効果だけでなく、可動接点９と消弧部１２Ｄの端部付近との距離が近くなることにより、アークがより迅速に消弧可能となる。なお、実施の形態１と同様に開閉器の性能に応じて、アークランナー１２を、Ｕ字形状１２Ｃ、及び放熱部１２Ｂがない構造としてもよい。なお、アークランナー１２をＵ字形状１２Ｃ、及び放熱部１２Ｂがない構造とした場合の効果は実施の形態１、または実施の形態２と同様であり、アークランナー１２の取り付けは、消弧部１２Ｄをケース５に固定すればよい。

実施の形態４．
図８は実施の形態４にかかるアークランナー１２の斜視図である。本実施の形態は、実施の形態１に対してアークランナー１２の形状のみが異なり、実施の形態１における消弧部１２Ａが、樋状の曲面で構成された消弧部１２Ｅとなっている。開閉器のその他の構成、動作については実施の形態１と同様である。この形状の場合も、実施の形態２と同様、可動接点９と消弧部１２Ｅの端部付近との距離が近くなることにより、アークがより迅速に消弧可能となる。なお、本実施の形態も実施の形態１、２と同様、Ｕ字形状１２Ｃ、放熱部１２Ｂの要否については、機種の性能により選ぶことができ、不要な場合には消弧部１２Ｅのみ配置すればよい。この場合のアークランナー１２の取り付けは、消弧部１２Ｅをケース５に固定すればよい。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５である開閉器にかかるアークランナーの斜視図である。本実施の形態では、実施の形態１〜３に対し、図９のように放熱部１２Ｂに穴１２Ｇを設ける構造とし、その他は実施の形態１〜３と同様である。この場合、可動接点１０と固定接点７間で発生したアークガスは，アークランナーの穴部１２Ｇを通して外部へ放出される。アークガスの放出により、アークは遮断されやすくなり、アークは速やかに消弧される。このような構成にすることで、実施の形態１〜３と同様の効果に加え、アークのさらなる速やかな消弧が可能となる。なお、図９は、一例として実施の形態１に対し穴を設けた図としたが、実施の形態２、及び３について放熱部１２Ｂに穴を設けてもよい。

６固定接触子
７固定接点
８可接キャリア
９可動接触子
１０可動接点
１２アークランナー

Claims

複数の固定接触子のそれぞれの一端に接合された複数の固定接点と，
複数の可動接触子にそれぞれ接合され、前記複数の固定接点に対しそれぞれ接離可能な複数の可動接点と、
前記複数の可動接触子間に前記可動接触子の中央部から端部に向かって突出した仕切り板を持ち、前記複数の可動接点を一つずつ仕切るよう配置された絶縁体である相間バリアと、
消弧部を備え、前記相間バリアと前記可動接触子が最も近接する空間に介在することなく配置されたアークランナーとを備え、
前記アークランナーは、前記仕切り板の端部よりもさらに端部側に配置されることを特徴とする開閉器。
消弧部は隣接する面と面のなす角が鈍角である樋状の多面、あるいは樋状の曲面で構成されることを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
アークランナーは放熱部と、前記消弧部と前記放熱部とを並立するよう接続するＵ字形状部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から２のいずれか一項に記載の開閉器。
放熱部は、前記可動接点の動作方向に沿う辺の長さが前記消弧部よりも長いことを特徴とする請求項３に記載の開閉器。
アークランナーは前記放熱部に穴を設けることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の開閉器。