JP5355522B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などに用いることができる回路遮断器に関し、特に電流遮断部の構成に関するものである。

従来の配線用遮断器などの回路遮断器では、可動接触子の軌道経路に対して垂直方向を左右方向としたときに、固定接点と対をなす可動接点間に発生したアークを速やかに消弧するために、固定接点と可動接点間を左右に挟む高分子材料で作られた1対の細隙消弧板を配置することで、短絡電流のような電流遮断時に固定接点と可動接点間に発生しているアークを細隙効果(アークの圧縮・冷却)により速やかに消弧し限流する回路遮断器が知られている。

例えば、この回路遮断器の従来技術では、電流遮断直後において再点弧を防ぐために、細隙消弧板を開極移動経路の全長域に亙って配置するとともに、その壁面間の細隙消弧空間を固定接点に近い領域と、該領域から先の開極側領域とに区分けした上で、固定接点に近い領域の細隙間隔を狭く設定し、開極側領域では可動接点より前方側の細隙間隔を拡大させるようにして、可動接点と細隙消弧板との間で絶縁距離を確保する構造が知られている。(例えば、特許文献１参照)

また、従来の細隙効果を用いる細隙消弧方式の回路遮断器では、他にも限流性能向上のための種々の工夫を凝らした細隙消弧板を消弧室の中に搭載している。例えば、図５に示す回路遮断器では、カバー２Ａから下に向かい可動接点４２が取付けられている可動接触子４１の先端部を挟んで突出した２枚の遮蔽板２１Ａをカバー２Ａと一体に成形し、それら遮蔽板２１Ａで、開極位置における可動接触子４１および可動接点４２を左右両側より挟むことにより、固定接触子３１の固定接点３２と可動接触子４１の可動接点４２との間に発生するアークの広がりを制限しており、細隙消弧板を用いずに細隙効果を実現している(例えば、特許文献２参照)。

特開２００８−６６１７１号公報（第４頁、図１） 特開平９−９２１２３号公報 (第３頁、図１）

上述した従来の細隙消弧方式による回路遮断器においては、電流遮断時において次のような課題がある。

上述した特許文献１において開示されている細隙消弧板構造の回路遮断器では、細隙消弧板を開極移動経路の全長域に亙って配置、すなわち、可動接触子の先端部および可動接点の全体を挟んで細隙消弧板を配置しており、電流遮断時の細隙効果を有効に発揮できる反面、可動接触子あるいは可動接点に金属溶融物や煤等が付着した場合では固定接触子に接触している細隙消弧板と可動接触子との絶縁距離の確保が困難となり、電流遮断後の再点弧発生により限流性能劣化を引き起こしてしまう課題がある。

また、上述した特許文献２において開示されている細隙消弧方式の回路遮断器では、図５に示すように、カバー２Ａから下に向かい可動接点４２が取付けられている可動接触子４１の先端部を挟んで突出した２枚の遮蔽板２１Ａを配置しており、遮蔽板２１Ａの固定接触子３１側端部が固定接触子３１まで延びていない状態である。したがって、遮蔽板２１Ａと固定接触子３１との間に空間が設けられているので、絶縁距離の確保が容易であり、電流遮断後の再点弧を防ぐことができる。しかし、その反面、細隙効果が十分に作用しない小電流時や電流遮断時に、高い極間の電圧(アーク電圧)が要求される高電圧の電流遮断時には細隙効果による遮断が困難となる課題がある。

このように、細隙効果のみで、高い電圧回路（例えば、ＡＣ６９０ＶやＡＣ６００Ｖなど）での遮断性能を十分に確保することが難しい場合には、消弧グリッド板によるアーク冷却を用いた遮断性能向上が重要となる。

しかしながら、電磁力が弱くなる小電流時や、アークがこう着しやすくなる数１０ＫＡ級の電流遮断になると、消弧グリッド板へのアークの押し込む動作が難しく、上述した従来の細隙消弧方式のみでは限流性能を十分に確保できない課題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、再点弧による限流性能劣化がなく、小電流時や数１０ＫＡ級の大電流時においても、アークの消弧グリッド板への押し込みを容易にした回路遮断器を提供することを目的としている。

この発明に係る回路遮断器は、可動接点が設けられた可動接触子と、固定接点が設けられた固定接触子と、前記可動接触子の軌道経路と対抗する位置に設けられた消弧グリッド板とを収容するケースおよびカバーを備えた回路遮断器において、前記カバーに取り付けられ、前記可動接触子の軌道経路を左右両側から前記可動接触子の先端部を少なくとも一部を挟まずに前記可動接触子の先端面より後方に挟設された一対の遮蔽板と、前記遮蔽板の前記可動接触子先端側の端部に前記可動接触子の軌道面に対して垂直方向側に配置され、アーク対向面を有するアーク対向板とを備え、前記遮蔽板及び前記アーク対向板は前記固定接触子から離間して配置されているものである。

この発明に係わる回路遮断器によれば、十分な絶縁間隔を保って再点弧防止できるようになり、限流性能が向上するとともに遮断の信頼性が向上することができ、小電流から大電流までの高い遮断性能を有した回路遮断器を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る回路遮断器における開極状態における要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回路遮断器における図１に示されたケースとカバーを除く要部構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る回路遮断器における開極状態におけるケースとカバーを除く要部構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る回路遮断器における開極状態における要部構成を示す側断面図である。 従来の回路遮断器に係る開極状態における要部構成を示す側断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る回路遮断器について、図１および図２を参照して説明する。なお、図１はこの発明の実施の形態１に係る回路遮断器における開極状態における要部構成を示す側断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係る回路遮断器における図１に示されたケースとカバーを除く要部構成を示す斜視図である。

各図において、回路遮断器の消弧室２０の周辺部分は、何れも図示していない異常電流を検知して開極指令を出力するリレー部、前記開極司令の伝達先である駆動機構部などと共に筐体内に収納されており、前記筐体を構成する絶縁物からなるケース１およびカバー２によって、３相平行に区分されて収容されている。

各相の消弧室２０には、固定接点９が固着された固定接触子８、一端部側に可動接点７が固着された可動接触子６が配設されている。そして、図示していない駆動機構部とリンクした可動接触子６を回転軸６ａのまわりに回動させて開閉動作させるように構成されている。

さらに、固定接触子８の上方には、開極時に固定接点３と可動接点５の間に発生するアークを取り込み冷却するための、所定間隔を保持して複数枚重ねられた磁性体材料で成形した消弧グリッド板１０が可動接触子６の軌道経路、すなわち、可動接触子６の先端と対向するように配置されている。

また、アーク発生に伴う熱ガスを回路遮断器の外部に放出するため、図１において左方向に図示していない排気口が設けられている。従って、アーク発生時には消弧室２０の内部圧力が上昇するため、固定接点９と可動接点７間の空間と排気口の間には強力な圧力勾配が生じ、消弧グリッド板１０にアークを押し込むガスの流れが発生する。

なお、消弧グリッド板１０の形状、その他図示していない部分（前記リレー部、前記駆動機構部、省略された筐体の部位）の構成は、例えば、上述した特許文献１の従来技術と同様もしくは相当する構成となっている。

この実施の形態１においては、上述した従来構造と比べて、可動接触子６の先端部の少なくとも一部を包囲しない形状を持ち、設計上許容される範囲で可動接触子６との間隔を小さくした遮蔽板３をカバー２に取り付けて配置しており、遮蔽板３の可動接触子６先端側の端部には、可動接触子６の軌道面に対して垂直方向側にアーク対向板４が併設されている。遮蔽版３は、可動接触子６の軌道経路を左右両側から可動接触子６の先端部を少なくとも一部を挟まずに可動接触子６の先端面より後方に挟設されて配置されている。

この構成により電流遮断時において、可動接点７と可動接触子６の先端部の間には局所的に強力な圧力勾配が発生するようになり、アークスポットを可動接点７から可動接触子６の先端部に誘導することができる。

アークスポットが可動接触子６の先端部に移ったアークは、消弧グリッド板１０の近傍に存在するようになるので、アークを消弧グリッド板１０へ押し込むことが容易となる。

また、可動接触子６の先端部に移動したアークは何らかの原因、例えば、熱ガスの拡散、筐体を構成するケース１内壁による熱ガスの反射などにより、可動接点７側に戻ろうとしても、可動接点７側にはアーク対向板４が配置されているため、アーク対向板４から可動接点７側に戻ろうとする動きを止める方向に熱分解ガスが噴射され、アークはさらにこの熱分解ガスによって冷却され、ガス噴射の力によりアークは消弧グリッド板１０に押し込まれ冷却がさらに促進される。

また、可動接触子６の先端部にアークスポットを持つアークは、消弧グリッド板１０に近接するようになるため、磁性体材料で成形した消弧グリッド板１０の吸引力が効果的に作用するようになり、アークは自発的に複数の消弧グリッド板１０の間に入っていく。

小電流の遮断時においては、アークが消弧グリッド板１０に近い位置に存在する場合に前記吸引力が特に強く作用するようになるため、小電流の遮断時においても、アークを消弧グリッド板１０で十分に冷却することができる。

また、アークがこう着しやすい大電流時の遮断において、アークは太く拡がりを持つため、可動接触子６の先端部にアークスポットが移動したアークは常にアーク対向板４に接触するようになる。従って、アークには常にアーク対向面からの強い噴射ガスが噴きつけられ、アークはこう着することなく噴射ガスによって消弧グリッド板１０に押し込まれる。その結果、大電流遮断時においても、高い限流性能を確保することができる。

また、例えば、図に示すように遮蔽板３及びアーク対向板４を固定接触子８あるいは細隙消弧板などの固定接触子８に接触しているものから離間して配置した構成とすることにより、絶縁距離を十分に確保することができようになり、金属溶融物や煤等により沿面抵抗が劣化した場合においても再点弧を防止できるので、遮断時間が長くなることはなく、安定した限流を行うことができる。

さらに、可動接触子６の先端部の一部を挟まない遮蔽板３とアーク対向板４を配置した上記構成により、アークスポットが、遮蔽版３に相対的に近い可動接点７から相対的に遠い可動接触子６の先端部に移動して、その位置で維持されるため、可動接点７の接点損耗を抑制でき、導通不良などによる信頼性低下の原因を防止することもできる。

また、図１の遮蔽板３の構造のように、一対の遮蔽板３で可動接点７の一部と可動接触子６の先端部も挟まない形状にすることで、細隙効果による可動接点７の近傍でのアークの過剰な圧縮を防止することもできる。従って、アークが可動接触子６の先端部に移るまでの間の過剰に圧縮されたアークに起因する可動接点７の接点損耗も抑制できる。

また、図２に示すように、アーク対向板４のアーク対向面に絶縁部材５を配置しても良い。遮蔽板３や細隙消弧板などの一つの材料で成形されたものでは熱分解ガスの噴射量に依る細隙効果の有効性か、耐熱性および耐衝撃性のどちらに焦点を当てるかによって材料選択に制約が生じるが、アーク対向板４と絶縁部材５を異なる材料にすることで材料選択の余地が拡がる。例えば、熱分解ガスが発生しやすい材料で成形した絶縁部材５を耐熱性および耐衝撃性がある高強度材料で構成したアーク対向板４の基部４ａに配置することにより、細隙効果と耐熱性および耐衝撃性を両立したアーク対向板４を構成できる。

また、遮蔽板３あるいはアーク対向板４はカバー２と一体に成形して良い。遮蔽板３あるいはアーク対向板４をカバー２と一体に成形することで、部品点数を少なくすることができコストダウンできる。さらに、カバー２と一体に構成しているため、脱落による障害の心配もない。

また、図に示すように遮蔽板３の固定接触子８側の端面は、開極状態の可動接触子６の固定接触子８側の端面Ａより下方、すなわち、固定接触子８側まで伸長している。このように構成することにより、前記端面Ａにアークが拡がったり、端面Ａと固定接触子８との間で再点弧が生じたりすることを防ぐことができる。

以上のように、この実施の形態１においては、遮蔽板３およびアーク対向板４を固定接触子８もしくは固定接触子８に接触もしくは近接している細隙消弧板などから離間して配置することにより、十分な絶縁間隔を保って再点弧防止できるようになり、限流性能が向上するとともに遮断の信頼性が向上する。

また、遮蔽板３を可動接触子６の先端部の少なくとも一部を挟まずに可動接触子６の先端面より後方に挟設された一対の遮蔽板３の可動接触子６先端側の端部にアーク対向板４を配置することにより、可動接点７と可動接触子６の先端部の間で局所的に強力な圧力勾配を発生させることができる。従って、アークは強い圧力勾配から発生したガス流に乗ってアークを可動接触子６の先端部に誘導することができる。その結果、アークの発弧点は可動接点７から可動接触子６の先端部に移動するため、アークは消弧グリッド板１０の近傍で発生するようになり、アークの消弧グリッド板１０への押し込みが容易となる。

また、可動接触子６の先端部近傍で発生しているアークは何らかの原因により可動接点７側に戻ろうとしてもアーク対向板４から噴射される熱分解ガスを受け、冷却されるとともに強制的に消弧グリッド板１０に押し込まれる。従って、アークの冷却がさらに促進され、小電流時や数１０ＫＡ級の大電流時においても高い遮断性能が期待できる。

以上より、再点弧が生じず、小電流から大電流までの高い遮断性能を有した回路遮断器が実現できる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る回路遮断器について図３に基づいて説明する。図３はこの発明の実施の形態２に係る回路遮断器における開極状態におけるケースとカバーを除く要部構成を示す斜視図である。なお、上述した実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付している。

図３において、遮蔽板３に併設されているアーク対向板４は、可動接触子６の軌道面に対して垂直方向側でその先端部４ｂは消弧グリッド板１０側に突出するように配置されている。すなわち、可動接触子６と可動接点７の側面から可動接触子６の先端部にかけて先広がりテーパ状に配置している。

なお、上述した実施の形態１と同様に、遮蔽板３は可動接触子６の先端部の少なくとも一部を挟まずに前記可動接触子の先端面より後方に挟設された形状をとっている。この実施の形態２においては、電流遮断時に可動接触子６が最大開極位置に保持されない場合においても、遮蔽板３またはアーク対向板４を配置している範囲でアークを可動接触子６の先端部に誘導することができる。

また、可動接触子６が開極位置に保持されない場合においても、可動接触子６の先端部および可動接点７の少なくとも一部を挟まずに前記可動接触子の先端部が見えるように挟設された形状を容易に構成でき、可動接点７の接点損耗を防止することができる。

また、上述した実施の形態１と同様、アーク対向板４のアーク対向面には絶縁部材５を配置しても良く、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。

また、遮蔽板３あるいはアーク対向板４はカバー２と一体に成形しても良く、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。

また、遮蔽板３の固定接触子８側端面は可動接触子６の固定接触子８側端面Ａより下方まで伸長しており、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る回路遮断器について図４に基づいて説明する。図４はこの発明の実施の形態３に係る回路遮断器における開極状態における要部構成を示す側断面図である。

上述した実施の形態１、２においては、開極状態の可動接触子６の固定接触子８側端面Ａの近くの下方までとしたが、可動接触子６と固定接触子８との絶縁距離が回路電圧に対して十分確保できる場合は、さらに端面Ｂを固定接点９の近くまで、すなわち、消弧グリッド板１０と同じ下位置相当まで伸長させた構成としても良い。

図４に示すように、遮蔽板３の固定接触子８側端面Ｂを最下部の消弧グリッド板１０と同じ下位置相当まで伸長させた構成とすることにより、アーク柱のほぼ全体においてアークが遮蔽板３に挟まれる空間から発生するガス流により消弧グリッド板１０がある方向に押し出すことができるので、より一層、電流遮断性能が向上する。

また、可動接触子６が開極位置に至る前においても、可動接点７と可動接触子６の先端部に間で発生する強力な圧力勾配によるガス流によってアークを可動接触子６の先端部に押し出すことができる。

この発明は、十分な絶縁間隔を保って再点弧防止できるようになり、限流性能が向上するとともに遮断の信頼性が向上することができ、小電流から大電流までの高い遮断性能を有した回路遮断器の実現に好適である。

１ ケース
２ カバー
３ 遮蔽板
４ アーク対向板
５ 絶縁部材
６ 可動接触子
７ 可動接点
８ 固定接触子
９ 固定接点

Claims (6)

1. 可動接点が設けられた可動接触子と、固定接点が設けられた固定接触子と、前記可動接触子の軌道経路と対抗する位置に設けられた消弧グリッド板とを収容するケースおよびカバーを備えた回路遮断器において、前記カバーに取り付けられ、前記可動接触子の軌道経路を左右両側から前記可動接触子の先端部を少なくとも一部を挟まずに前記可動接触子の先端面より後方に挟設された一対の遮蔽板と、前記遮蔽板の前記可動接触子先端側の端部に前記可動接触子の軌道面に対して垂直方向側に配置され、アーク対向面を有するアーク対向板とを備え、前記遮蔽板及び前記アーク対向板は前記固定接触子から離間して配置されていることを特徴とする回路遮断器。
2. 前記遮蔽板は可動接点の少なくとも一部を挟まずに配置することを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器。
3. 前記アーク対向板に絶縁部材を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路遮断器。
4. 前記遮蔽板あるいは前記アーク対向板を前記カバーと一体に成形したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の回路遮断器。
5. 前記遮蔽板の前記固定接触子側の端面は、開極状態における前記可動接触子の前記固定接点側の端面よりも前記固定接触子側に伸長していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか1項に記載の回路遮断器。
6. 前記アーク対向板は前記可動接触子の軌道面に対して垂直方向側でその先端部は前記消弧グリッド板に突出するように配置されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか1項に記載の回路遮断器。

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