JP5992603B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、電流を遮断するスイッチ、開閉器、遮断器、電磁接触器、継電器などの開閉装置に関するものである。

開閉装置では、接点間に発生したアークを引き伸ばしてアーク抵抗を高め、アーク電圧を高電圧化して電流を遮断する。特に、ＤＣ用開閉装置では、電源電圧よりアーク電圧を高くし、電流零点を発生させて遮断する必要があるため、アークを引き伸ばす技術は重要である。従来、一般的にアークを引き伸ばすには、永久磁石の磁力線をアークに鎖交させ、アークにローレンツ力を作用させることでアーク長を引き伸ばしている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−８７９１８号公報

アークを消弧するために消弧室に磁石を搭載した開閉装置において、通電方向が逆になると、アークの駆動方向が逆転するため、遮断信頼性が低下する問題がある。また、アークが逆方向に駆動した場合でも遮断できるように消弧空間を拡げる手段もあるが、この手段では装置が大形化する問題がある。また、磁石の磁極面との対向面よりも外側まで駆動、伸張したアークには磁気駆動作用が働きにくくなるだけでなく、磁石から生成される磁力線が予期しない向きの電磁力を引き起すため、遮断の信頼性が低下する。
このような開閉装置では、アークに所望のローレンツ力を作用させるために前記ローレンツ力の作用面に対し、一様な方向の磁力線を作用させる必要がある。アークに対して一様な方向の磁力線を鎖交させるためには、前記ローレンツ力の作用面よりも永久磁石の磁極面を大きくしなければならず、高コストな構成となり、配置スペースを確保することが困難となる。
また、永久磁石の磁極面に対向しない箇所に位置するアークに対しては、永久磁石から生成する磁力線が予期しない向きのローレンツ力を生じさせるため、遮断の信頼性が低下し、最悪の場合は遮断不能となる事故を引き起してしまう。従来の永久磁石を搭載した開閉装置では、アークは前記永久磁石の対向面より外側まで引き伸ばす場合がほとんどで、このような開閉装置では遮断の信頼性が乏しくなる。
また、永久磁石からの磁力線を前記永久磁石の対向面より外側でも形成させるため、磁気ヨークを用いることがあるが、永久磁石からの磁力線によって生じるローレンツ力は、電流の向きが変わると逆方向に作用するため、この場合では逆接接続すると遮断が困難となり事故の原因となる。この事故を避けるためには、電流の向きが逆転してアークが逆方向に動いても十分に伸張できるアーク伸張空間と磁気ヨークを搭載しなければならず、開閉装置が大形化する問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電流の向きに依らず小形磁石を用いた場合でも十分な遮断信頼性を確保できる開閉装置を得ることを目的としている。

この発明に係る開閉装置は、固定接点を有する固定接触子と、可動接点を有する可動接触子と、上記固定接点と上記可動接点との開閉動作を行う開閉機構部と、上記固定接点と上記可動接点との開離時に上記固定接触子と上記可動接触子間で発生したアークを伸張させるための磁界を発生させる磁石と、一端部が上記磁石の磁極面に接する長尺状の磁性体と、を備える開閉装置であって、上記磁性体の他端部は上記固定接触子と上記可動接触子との間のアーク発生領域に近接するように配置され、上記アークは、上記磁石により発生した磁界によって、前記磁性体の長手方向側面に沿って伸張されるよう構成したものである。

この発明の開閉装置によれば、電流の向きに関係なく、接触子間に発生したアークを吸引棒の側面に沿って磁石の方向へ駆動できる。この際アークは、吸引棒の側面を沿って駆動されながら磁石の方向に向かって走行、伸張するため、アークは急速に冷却される。これらにより逆極性の電流が流れた場合でも高い遮断信頼性を保ちつつ、安価で小形の開閉装置を構成する事が可能となる。

この発明の実施の形態１における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を概略的に示す側断面図である。 この発明の実施の形態１における開閉装置のアークの消弧動作を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態２における開閉装置の吸引棒部分における各種カバーを示す側断面図である。 この発明の実施の形態２における開閉装置の吸引棒部分における各種カバーの変形例を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３における開閉装置の吸引棒部分の他の変形例を示す側面図である。 この発明の実施の形態４における開閉装置吸引棒部分の他の変形例を示す側面図である。 この発明の実施の形態５における開閉装置の吸引棒部分の他の変形例を示す側面図である。 この発明の実施の形態６における開閉装置の吸引棒部分の他の変形例を示す側面図である。 この発明の実施の形態７における開閉装置の吸引棒部分の他の変形例で、実施の形態４の応用例を示す側断面図である。 この発明の実施の形態８における開閉装置の磁気補強板の変形例を示す側面図である。 この発明の実施の形態９における開閉装置の磁気補強板の他の変形例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１０における開閉装置の磁気ヨークと磁気ヨークカバーの配置例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１１における開閉装置の、磁気ヨークと磁気ヨークカバーの他の配置例を示し、磁気ヨークを磁気補強板と一体化した配置例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１２における開閉装置の、磁気誘導板と磁気誘導板カバーの配置例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１３における開閉装置の、磁気誘導板と磁気誘導板カバーの他の配置例を示す側面図である。 図１５のＩ−Ｉ線における断面図である。 この発明の実施の形態１４における開閉装置の、永久磁石と電磁石の配置例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１５における開閉装置の、永久磁石と電磁石の他の配置例を示す側面図である。 この発明の実施の形態１６における開閉装置の消弧室部分の要部構成を概略的に示す側断面図である。 図１９のII−IIにおける断面図である。 この発明の実施の形態１７における開閉装置の、溶発性の樹脂材料からなる冷却板が搭載された消弧室部分の要部構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１７における開閉装置の、金属材料からなる冷却板が搭載された消弧室部分の要部構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１８における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１９における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２０における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２１における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２２における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態２３における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態２３の変形例としての開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態２３の他の変形例としての開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態２４における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２５における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２６における開閉装置の消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２６における変形例を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２７における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２８における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２９における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３０における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３１における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３２における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 図３８の固定側端子部１１方向から見た消弧室内のアーク挙動を示す説明図である。 この発明の実施の形態３３における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３３の変形例で、図４０の固定側端子部１１方向から見た消弧室部分の要部構成を示す説明図である。 この発明の実施の形態３４における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３５における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側断面図である。 この発明の実施の形態３６における開閉装置の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す斜視図で、（ａ）は開閉装置の開極直後の状態を示す斜視図、（ｂ）はアークの合流状態を示す斜視図である。

以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る開閉装置の開極状態における開閉機構部及びリレー部と消弧室部分の要部構成を示す側断面図、図２は、この発明の実施の形態１における開閉装置のアークの消弧動作を説明するための説明図である。
実施の形態１に係る開閉装置１００は、図１に示すように、固定接点１ａを有する固定接触子１と、可動接点２ａを有する可動接触子２と、固定接点１ａと可動接点２ａとの開閉動作を行う開閉機構部１０３と、固定接点１ａと可動接点２ａとの開離時に固定接触子１と可動接触子２間で発生したアークを伸張させるための磁界を発生させる磁石４と、一端部が磁石４の磁極面に接する長尺状の磁性体３と、を備える開閉装置であって、磁性体３の他端部は固定接触子１と可動接触子２との間のアーク発生領域に近接するように配置され、両接点１ａ、２ａの開離時に両接触子１、２間で発生したアークＡを制御して伸張させる磁石４と、一端部がアーク発生領域の近傍に配置されると共に他端部が磁石４の一方の磁極面に面接合された磁性体からなる吸引棒３とを基本構成とするものであり、これによって、アークは、磁石４により発生した磁界によって、磁性体３の長手方向側面に沿って伸張される。

以下、図１、図２によって実施の形態１に係る開閉装置を説明する。
図１において、開閉装置１００は、絶縁物からなるケース１０１によって構成された筐体の両端部に、外部の電力回路と接続される固定側端子部１１及び可動側端子部１２が設けられ、下部にはアークを消弧するための消弧室１０２が設けられている。
消弧室１０２には、固定側端子部１１と一体的に形成され、所定部に固定接点１ａが設けられた固定接触子１と、固定接点１ａに接離する可動接点２ａを有し回動するように設けられた可動接触子２と、固定接触子１と可動接触子２とが挟みこむ空間に対向するよう、一端部がアークの発生領域の近傍に配置された長尺状の磁性体からなる吸引棒３と、この吸引棒３に隣接（面接合）し吸引棒３の他端部、すなわち固定接点１ａと可動接点２ａとの両接点間で発生するアークＡの対向面とは逆側の吸引棒３の他端部端面に、この端面と対向する磁極面を面接合し吸引棒３周側面に沿いながらアークを駆動させる磁石４とが配置されている。
なお、吸引棒３は、丸棒、または直方体、または円筒形、または多角形状の棒などの形体を用いても同様の効果が得られるものであり、また吸引棒３は、後述するように、紙面手前に通電方向を持つアークＡの発生領域に対向するように設けた磁性体用絶縁カバー３ｃで保護されており、磁石４には後述する磁気補強板６が取り付けられている。その他、図示していない部分の構成等は、例えば特許文献１の従来技術などと同様である。

次に、磁性体用絶縁カバー３ｃで保護された吸引棒３が配置され、アーク発生位置とは逆側の吸引棒３の端面を、Ｎ極を持つ永久磁石４１の磁極面に面接合した図２のモデルによってアークの消弧原理を、消弧に至る進展段階を（I）〜（V）の５段階に別けて説明する。

図２において、まず、消弧の進展段階（Ｉ）においては、永久磁石４１から発生する磁力線Ｍが吸引棒３により誘導され、吸引棒３の先端からアークに向かって、アークへの鎖交磁場が発生するようになる。鎖交磁場によりアークにローレンツ力が作用し、アークは図２の下側方向に駆動される。
次に、消弧の進展段階（II）においては、（Ｉ）の段階で駆動されたアークに、吸引棒３の先端から永久磁石４１のＳ極側に回り込むように形成される磁力線Ｍが鎖交するようになる。この鎖交磁場により吸引棒長手方向の側面部分に拡がるアーク伸張空間にアークは、引きこまれる。

次に、消弧の進展段階（III）において、アーク伸張空間に引きこまれたアークは、吸引棒３の側面から法線上に発生する磁力線Ｍにより更に奥まで引きこまれる。アークは奥に引きこまれるほど、吸引棒３の側面から発生する磁場強度が高まるため、アークは吸引棒３からの脱離が困難となり、安定してアークを吸引棒３の奥側(右側)に伸張させることができる。また、奥に引きこまれたアークに鎖交する磁力線には、永久磁石４１のＳ極側に回り込む磁力線が多く含まれるようになり、この向き(図の右側方向)の磁力線による鎖交磁場はアークを吸引棒３の内側に引き寄せる力を引き起す。

次に、消弧の進展段階（IV）において、吸引棒３を保護する磁性体用絶縁カバー３ｃに近接したアークには、更に強い力で吸引棒内側に押し込むローレンツ力が作用するようになる。これによりアークは磁性体用絶縁カバー３ｃに向かって圧縮され、アーク内部の抵抗が急激に高まる。そして、磁性体用絶縁カバー３ｃのアーク露出面からアーク熱により発生する溶発ガスがアークに向かって吹き付けられるようになり、これによりアークは冷却され、アーク内部の抵抗が更に高まるようになる。

最後に、消弧の進展段階（V）において、磁性体用絶縁カバー３ｃの一部に図に示すような凹状の細隙３ｅを設けた場合には、吸引棒３の内側に押し込むローレンツ力により細隙内にアークが引き込まれアークが細く収縮するようになる。更に収縮したアークの周囲から磁性体用絶縁カバー３ｃによる溶発ガスが吹き付けられ、アーク内部でその導電性を維持できなくなるまで抵抗が高まり、消弧に至る。

なお、上記の構造によると、通電方向が逆の場合でも同様の効果があり、それぞれの消弧の進展段階において、図に示すように吸引棒３の軸で対称となるようにアークが伸張していく。また、永久磁石４１（又は磁石４）の磁極面の向きが逆の場合でも同様の効果が得られ、それぞれの消弧の進展段階において、吸引棒３の軸で対象となるようにアークが伸張していく。
このように、吸引棒３と永久磁石４１（又は磁石４）を用いることでアークを同一方向に駆動、伸張することができるようになり、開閉装置を大形化することなく、遮断の信頼性を高めることができる。

また、この実施の形態１では、上記の基本構成のほかに以下の部材を付加することにより更なる効果を有するものである。
まず、開閉装置はアーク伸張空間部を備えており、永久磁石(又は磁石)をアーク伸張空間部に配置することで、アークを伸張できる長さを拡張でき、アーク抵抗をさらに高めることができる。
また、永久磁石４１（又は磁石４）の吸引棒３と隣接（面接合）していない反対側（反吸引棒側）の磁極面に、磁性体からなる磁気補強板６を設けることで、吸引棒３を介して永久磁石４１（又は磁石４）の周囲を周回する磁力線が形成する磁気回路の磁気抵抗が低下するため、吸引棒３の表面から発生する磁場強度が高まり、消弧性能をさらに高めることができる。

また、図１の形態で使用する磁石４を、永久磁石４１で構成することで、アークに一定磁束を作用することができるため、通電導体から発生する磁束が弱い電流領域(例えば1kA未満)でも安定した遮断を行うことができる。

また、上記の消弧原理の説明では、使用する磁石として永久磁石４１を使用したが、実施の形態１４、１５で後述するように、接触子の一方と、または外部電源と、の何れかと電気的に接続されたコイル状の導体を吸引棒３の周囲の一部に巻き付けて、吸引棒３の一部を電磁石５として構成しても、上記と同様の現象によりアークを消弧することができる。磁石に、永久磁石４１を使用した場合と、電磁石５を使用した場合とでは、効果が最も発揮できる電流範囲が異なり、永久磁石４１を使用する場合では、比較的弱い電流領域(例えば1kA未満)で効果を発揮し、電磁石５を使用する場合では導体に流れる電流から発生する磁束が大きくなる比較的大きい電流領域(例えば1kA以上)で効果を発揮する。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、上述の基本構成を採用することにより、通電方向に関係なく、発生したアークＡを吸引棒３の奥に引き込み、アークを伸張し、その後冷却して消弧することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、図１と図２のように、吸引棒３と、磁石４と、磁気補強板６とをそれぞれアークから保護できるように一体として成形されているが、実施の形態２では、図３、図４のようにそれぞれの部品毎に、それぞれの部材を保護する絶縁性のカバー、すなわち磁性体用絶縁カバー３ｃ、磁石カバー４ｃ、磁気補強板カバー６ｃ、後述する磁気ヨークカバー７ｃ、及び後述する磁気誘導板カバー８ｃを設けている。
次に、吸引棒３を保護するに磁性体用絶縁カバー３ｃ、磁石を保護する磁石カバー４ｃ、磁気補強板カバー６ｃを装備した、実施の形態１の変形例である実施の形態２を、図３、図４にもとづいて説明する。

図３、図４のように吸引棒３および永久磁石４１の周囲には、絶縁性の保護カバーである磁性体用絶縁カバー３ｃ、及び磁石カバー４ｃが設けられている。これにより、アークを圧縮および冷却する効果が得られ、さらに遮断の信頼性を高めることができる。

また、磁気補強板６に磁気補強板カバー６ｃを設けることで、磁石近傍まで引きこまれたアークのアーク熱による磁気補強板６の溶融、または、磁気補強板６を介した永久磁石４１への伝熱を防止できる。
さらにアークを磁気補強板カバー６ｃで圧縮、冷却させ、遮断の信頼性を高めることもできる。

また、磁性体用絶縁カバー３ｃ、磁石カバー４ｃ、磁気補強板カバー６ｃ、及び後述する磁気誘導板カバー８ｃのうち、少なくともいずれかの一部材を、溶発性の樹脂材料で形成することで磁性体用絶縁カバー３ｃからアークＡに吹付ける溶発ガスによる冷却効果を更に高めることができ、遮断信頼性が向上する。
また、図３のように、磁性体用絶縁カバー３ｃを、吸引棒３のアーク露出面に設けることで、伸張されたアークの側面から溶発ガスにより冷却が促進される。

また、図３のように、磁性体用絶縁カバー３ｃの一部に凹部または凸部（凹凸部３ｄ）を設けることで、磁性体用絶縁カバー３ｃに圧しつけられるアークに対して磁性体用絶縁カバー３ｃとの接触面積が拡大するため、溶発ガスによるアークの冷却効率が向上し、遮断信頼性をさらに高めることができる。

また、消弧の進展段階（IV）において、伸張されたアークは、磁性体用絶縁カバー３ｃに圧しつけられ、その箇所での磁性体用絶縁カバー３ｃの損耗が大きくなる。
そこで図４のように、吸引棒３と永久磁石４１との接触面付近で、磁性体用絶縁カバーの厚み３ｃｃを厚くすることでカバーの耐久が高まり、より遮断信頼性を向上させている。
この図４によると、磁性体用絶縁カバー３ｃまたは磁石カバー４ｃからの溶発ガスによるアークの冷却効果を有効かつ持続的に作用させることができる。

また、磁石カバー４ｃを設けることで、永久磁石４１の側面部へ引きこまれたアークＡを圧縮、冷却するとともに、アーク熱により永久磁石４１が熱減磁することを防止する事ができる。

また、消弧の進展段階（V）に至るアークについて、磁石カバー４ｃの耐久性を向上させるために融点の高い材料を使用した場合においても、図４のように磁石カバー４ｃの一部に凹部または凸部（凹凸部４ｄ）を設けることで、アークを磁石カバー４ｃの凹凸部４ｄの溝内に引き込んで、アークと磁石カバー４ｃとの接触面積を拡大することからアークの冷却効果を高めることができる。したがって、磁石カバー４ｃの耐久性を高めたまま、アークの冷却を促進することが可能になる。

また、図１で使用した磁石４を、図４の永久磁石４１で構成することで、アークに一定磁束を作用することができるため、通電導体から発生する磁束が弱い電流領域(例えば1kA未満)でも安定した遮断を行うことができる。

また、アーク熱による永久磁石４１の熱減磁を防止する必要がある磁石カバー４ｃには、融点の高い材料を使用し、磁性体用絶縁カバー３ｃ、磁気補強板カバー６ｃ、及び後述する磁気誘導板カバー８ｃのうち、少なくともいずれかの一部材を、磁石カバー４ｃの材料よりも融点が低い材料で構成すれば、永久磁石４１を保護しつつアークＡを有効に冷却することができる。

また、磁性体用絶縁カバー３ｃ、磁石カバー４ｃ、磁気補強板カバー６ｃ、及び後述する磁気誘導板カバー８ｃのうち、少なくともいずれかの２部材を一組として一体化成形することで部品点数を減らし製造コストを下げることもできる。

以上のように、実施の形態２によれば、各種絶縁カバーを全て配置することなく、各種絶縁カバーごとに効果が得られ、各種絶縁カバーの併用により効果を重畳できる。
また、各種絶縁カバーを用いる場合に、各種絶縁カバー毎に材料を変更することができる。

実施の形態３．
次に、吸引棒３からアークに向けて形成される磁力線Ｍの磁場強度を高めるための、吸引棒３の変形例である実施の形態３を、図５にもとづき説明する。なお、図５では、吸引棒３と永久磁石４１の構造のみで説明している。
まず、図５に示した実施の形態３の吸引棒３では、吸引棒３と永久磁石４１との隣接面（接合面）の面積を吸引棒３の平均断面積よりも拡げている。
この実施の形態３によれば、永久磁石４１の磁極面から発生する磁力線Ｍの多くを吸引棒内に誘導可能となり、吸引棒３を通じてアークに鎖交させる磁束密度を高め、アークを速やかに吸引棒３の奥へ引き込むことが可能になる。

実施の形態４．
次に、吸引棒３からアークに向けて形成される磁力線Ｍの磁場強度を高めるための、吸引棒３の変形例である実施の形態４を、図６にもとづき説明する。なお、図６では、吸引棒３と永久磁石４１の構造のみで説明している。
図６に示した実施の形態４の吸引棒３では、吸引棒３におけるアーク発生空間側の端面の面積を吸引棒３の平均断面積より縮小している。
すなわち、吸引棒内に分布している磁力線Ｍが吸引棒３の先端部分で集中し、吸引棒３の先端から発生する磁束密度が高まり、吸引棒３の先端に位置する図示していないアークを吸引棒側へ高速吸引することができる。

実施の形態５．
次に、吸引棒３からアークＡに向けて形成される磁力線Ｍの磁場強度を高めるための、吸引棒３の変形例である実施の形態５を、図７にもとづき説明する。なお、図７では、吸引棒３と永久磁石４１の主要構造のみを示している。
図７に示した実施の形態５の吸引棒３では、吸引棒３におけるアーク発生空間側の面の法線方向をアークＡの発生位置側に傾けている。
すなわち、吸引棒３の先端から発生する磁力線の向きをアークＡが発生する方向に近づけることで、アークＡを吸引棒側に吸引するための磁束密度が高まり、吸引棒３の中心軸延長線上に発生していないアークも容易に吸引することができるようになる。

実施の形態６．
次に、吸引棒３からアークＡに向けて形成される磁力線Ｍの磁場強度を高めるための、吸引棒３の変形例である実施の形態６を、図８にもとづき説明する。なお、図８では、吸引棒３と永久磁石４１の構造のみで説明している。
図８に示した実施の形態６の吸引棒３では、実施の形態３〜５の形態を組み合わせた例である。それぞれの実施の形態は単独の使用に限らず、組み合わせることでアークＡの吸引棒３への吸引効果を重畳して発揮できるようになる。図８においては、吸引棒３の中心軸延長線上に位置しない図示していないアークＡについても、高い鎖交磁場を作用させることが可能となり、アークの吸引棒への吸引が容易となる。

実施の形態７．
次に、吸引棒３の変形例である実施の形態７を図９にもとづき説明する。
図９に示した実施の形態７の吸引棒３は、実施の形態４の変形例で、実施の形態４の吸引棒３と永久磁石４１とに、磁性体用絶縁カバー３ｃを加えたものである。
この実施の形態７によれば、永久磁石４１の磁極面から発生する磁力線を吸引棒３の先端に集中させ、吸引棒３の先端から永久磁石４１のもう一方の磁極面に周回する磁力線構造が形成される。すなわち、吸引棒先端付近に接近した図示していないアークは、周回する磁力線Ｍにより磁性体用絶縁カバー３ｃへアークを圧しつける吸引作用が働き、さらに圧縮されたアークに対し磁性体用絶縁カバー３ｃから溶発ガスの吹付けが起こる。したがって、アークを伸張するスペースを確保できない場合においても、この実施の形態７により省スペースでアークの消弧作用を発揮することもできる。

実施の形態８．
次に、吸引棒３からアークＡに向けて形成される磁力線の磁場強度を高めるための、実施の形態１における磁気補強板の変形例である実施の形態８を図１０にもとづき説明する。
図１０に示した実施の形態８の磁気補強板６は、磁気補強板６をアーク発生位置に近づく方向に拡大した形状を有している。
実施の形態８によれば、吸引棒３の中心軸で対称に形成されていた磁力線分布に偏りが生じ、アークＡの発生位置側の空間で磁力線が集中するようになる。したがって、アークＡに作用させる磁場強度を高めることができ、アークＡの吸引棒３への吸引効果を強化することができる。

実施の形態９．
次に、実施の形態８の変形例である実施の形態９を、図１１にもとづき説明する。
図１１に示した実施の形態９の磁気補強板６は、磁気補強板６をアーク発生位置に近づく方向に伸ばし、さらに磁気補強板６の体積を拡大している。
この実施の形態９によれば、アークＡの発生位置側の空間で磁力線が集中するようになるだけでなく、アークＡの発生位置側の空間で形成される磁気回路の磁気抵抗が低下し、アークへの磁場強度を高め事ができる。

実施の形態１０．
次に、吸引棒側面に位置するアークＡに対してアークＡを吸引棒３の奥側に伸長させる力をさらに強化し、冷却効果を高めた実施の形態１の変形例である実施の形態１０を図１２にもとづき説明する。
図１２に示した実施の形態１０は、吸引棒３の側面に拡がるアーク伸張空間の一部を、吸引棒３と磁気ヨーク７とで挟むように、磁気ヨーク７を配置している。
すなわち、吸引棒３から磁気ヨーク７に向かって磁力線Ｍが集中するようになり、吸引棒側面に位置するアークを吸引棒３の奥側に引きこむためのローレンツ力が強化される。したがって、アークを高速で伸張させることができ、さらに加速したアークを磁性体用絶縁カバー３ｃに衝突させることで強い圧縮効果を生むことができる。
また、図１０において、磁気ヨーク７のアーク露出面の一部に絶縁性の磁気ヨークカバー７ｃを設けることで、伸張したアークは、吸引棒側面に配置している磁性体用絶縁カバー３ｃと磁気ヨークカバー７ｃとで挟まれ、空間の制限によるアークの収縮効果に加えて、両カバーの両面からの溶発ガスによる冷却効果が作用するため、さらにアークの消弧作用を高めることができるようになる。
また、これらの作用は、一方のカバーを配置した場合でも冷却効果が作用するため、必ずしも両カバーが必要とは限らない。

実施の形態１１．
次に、実施の形態１０の変形例である実施の形態１１を、図１３にもとづき説明する。図１３に示した実施の形態１１は、磁気ヨーク７と磁気補強板６とを一体に形成し、両者を兼用部材６７とすることで、吸引棒周囲で形成される磁気回路の磁気抵抗が低下するため、吸引棒３と磁気ヨーク７間に位置するアークに作用するローレンツ力をさらに強化することができる。
したがって、磁気ヨーク７と磁気補強板６との一体化により、磁気ヨーク７の部品点数の追加なしでアークの伸張速度がさらに高速化され、アークＡを速やかに消弧できるようになる。

実施の形態１２．
次に、吸引棒３の先端から離れた位置で発生するアークＡを吸引するための、実施の形態１の変形例である実施の形態１２を図１４にもとづき説明する。
図１４に示した実施の形態１２は、接触子間のアーク発生位置を吸引棒３の先端部と磁性体からなる磁気誘導板８で挟み、磁気誘導板８のアーク露出面の一部を磁気誘導板カバー８ｃで保護している。
この実施の形態１２によれば、吸引棒３の先端から発生する磁力線を磁気誘導板８に引き寄せることができるようになり、吸引棒３の先端と磁気誘導板８との間に位置する空間における磁束密度を高めることができる。したがって、吸引棒３から離れたアークＡにも吸引棒３へ吸引するためのローレンツ力を作用することができるようになる。

実施の形態１３．
次に、実施の形態１２の変形例である実施の形態１３を、図１５〜１６にもとづき説明する。
実施の形態１３に係る磁気誘導板８は、磁気誘導板８の形状及び配置例に係るもので、図１５に示す実施の形態１３の磁気誘導板８では、接触子間のアーク発生空間の少なくとも一部を、磁気誘導板カバー８ｃを用いてアーク露出面の少なくとも一部を保護された、磁性体からなる磁気誘導板８で挟み、アーク駆動方向に吸引棒３を設けている。
すなわち、磁気誘導板８は、吸引棒３の先端から発生する磁力線を、磁気誘導板８で挟むアーク発生空間に誘導するだけでなく、両接触子内を流れる電流から発生する磁力線も誘導し、アークＡの吸引棒３への吸引を容易にする。また、実施の形態１３の磁気誘導板８は、図１６のようにＵ字状の形で形成しているが、磁性体からなる２枚以上の板状のものでアーク発生空間を挟むように配置しても同様の効果が得られる。

実施の形態１４．
次に、磁石４に電磁石５を使用した場合における実施の形態１の変形例である実施の形態１４を、図１７にもとづいて説明する。
なお、図１７では、吸引棒３と永久磁石４１と第１電磁石（吸引棒側電磁石）５Ａと吸引棒用絶縁カバー３ｃの主要部構造のみを示している。
まず、図１７において、永久磁石４１の磁極面に隣接（面接合）した吸引棒３の周囲の一部、すなわち吸引棒３の他端部には、固定接触子１、可動接触子２の一方と、あるいは外部電源と、の何れかに接続されたコイル状の導体を巻き付けて、吸引棒３の一部を第１電磁石５Ａとして構成している。
すなわち、比較的小さな電流の遮断については永久磁石４１による磁気作用によりアークＡを吸引棒３へ吸引して消弧し、比較的大きな電流の遮断については電磁石内に遮断電流の大きさに応じた電流を流すことで、永久磁石４１の磁力を補強でき、大電流のアークも消弧できるようになる。

実施の形態１５．
次に、実施の形態１４の変形例である実施の形態１５を、図１８にもとづき説明する。図１８において、永久磁石４１と第１電磁石５Ａを同時に備えた吸引棒３と、永久磁石４１の吸引棒３を隣接（面接合）させていない方の磁極面に、第１電磁石５Ａとは逆方向の磁力線を発生可能な第２電磁石（反吸引棒側電磁石）５Ｂを配置している。
この実施の形態１５によれば、第１電磁石５Ａから永久磁石４１に向かって発生する磁力線を、第２電磁石５Ｂから発生する磁力線で打ち消すことが可能になり、永久磁石４１の第１電磁石５Ａから及ぼされる外部磁界による減磁の影響を防止する事ができる。

実施の形態１６．
次に、吸引棒側面部の空間に冷却棒９を配置した実施の形態１の変形例である実施の形態１６を、図１９〜図２０にもとづいて説明する。
まず、消弧室付近の主要構成部品を示した図において、吸引棒３の側面に拡がるアーク伸張空間の一部に、伸張するアークＡと衝突するように複数本の冷却棒９を連続して配置している。
この実施の形態１６によれば、アークＡは冷却棒９にぶつかりながら吸引棒３による吸引作用により伸長し、衝突する度にアークＡは冷却が進み、冷却された後にアークＡが消弧する。
また、冷却棒９の材料を、熱伝導率の高い金属材料で形成することでアークＡの熱は速やかに冷却棒９に伝熱し、アーク内の熱エネルギーを容易に奪うことができるようになる。
また、冷却棒９の材料を溶発性の樹脂材料で形成してもよい。すなわち、冷却棒９に衝突したアークＡには冷却棒９から溶発ガスが吹き付けられ、冷却が促進されると同時に、溶発ガスの物性によりアーク内部の導電率を低下することができる。特に、水素を含む樹脂材料を用いることで、アーク内部の熱伝導率が上昇するため、アークＡの熱エネルギーを容易に拡散することができるようになる。

実施の形態１７．
次に、実施の形態１６の変形例である実施の形態１７を、図２１〜２２にもとづき説明する。
図２１と図２２において、吸引棒３の側面に拡がるアーク伸張空間の一部に、吸引棒３の軸方向に沿って複数枚の冷却板９１を連続して配置している。
この実施の形態１７によれば、実施の形態１６と同様の効果が得られ、冷却板９１を溶発性の樹脂材料で形成するか、金属材料で形成するか、でアークＡへ重畳される冷却効果が異なる。
すなわち、冷却板９１を溶発性の樹脂材料で形成する場合では、図２１のように、アークＡが冷却板９１の周囲を沿って伸張するため、アーク長を大幅に上昇できるとともに、伸張されたアークＡのほとんどの箇所において溶発ガスをアーク内部に吹き付けることができるようになり、アークＡを容易に冷却することができる。
また、冷却板９１の材料を金属材料で形成した場合では、図２２のように、アークＡは冷却板９１で分割（分断）され、分割されたアークＡは冷却板９１への伝熱により冷却されるとともに、アークＡと冷却板９１との界面で電極降下電圧による電圧降下が発生するため、アーク内部に流れる電流を減少させる作用が働く。

実施の形態１８．
次に、実施の形態１７とは別形態の、冷却板の使用した開閉装置の実施例を、図２３にもとづき説明する。
図２３において、固定接触子１には、固定接点１ａが固着されており、可動接点２ａが一端部に固着された可動接触子２と接触子対を形成している。固定接触子１の一端部は、リレー部１０４、例えば過負荷電流を検出するバイメタルに電気的に接続されている。一方、可動接触子２の他端部には、可動接触子２を回動可能に保持する回転軸（図示せず）および上記接触子対を開閉させる開閉機構部１０３が設けられている。また、可動接触子２の他端部には可とう導体もしくは摺動接触子が設けられ、走行電路１１１と電気的に接続されている。

固定接触子１は、接続される一端部から、湾曲部を経て、アークＡを分割してアーク内部に電圧降下を引き起す金属磁性体からなる冷却板９１側へと延伸されている。一方、走行電路１１１は、一旦、固定接触子１側へと湾曲し、再び筐体底面側（図２３において下方側）へ向かって斜めにのびて、一端部が冷却板９１の下部へ配置されている。つまり、複数の冷却板９１は、固定接触子１と走行電路１１１との冷却板９１側の端部により上下方向から囲まれるように配置されている。この複数の冷却板９１は、適切な間隙を持って冷却側板により紙面に垂直な方向から挟み込むように保持されており、複数の冷却板９１の枚数は、所定の限流性能を得るのに必要な枚数が確保されている。

これらの回路遮断器の構成部品は、筐体を構成するケース１０１にて収納されている。また、開閉機構部１０３を手動操作するためのハンドルがケース１０１より突出して設けられている。
走行電路１１１で挟み込む空間に磁性体からなる吸引棒３が配置され、両接点間で発生するアークＡの対向面とは逆側の吸引棒３の端面に磁極面をもつ磁石４を隣接（面接合）して配置している。したがって、発生したアークＡは速やかに吸引棒３の奥へ引き込まれ、容易に冷却板９１にアークＡをぶつけて冷却できるようになり、消弧に至る。
また、図２３の実施の形態で使用する磁石４を永久磁石４１で構成しても良く、永久磁石４１で構成した場合では、アークＡに一定磁束を作用させることができるため、通電導体から発生する磁束が弱い領域（例えば1kA未満）でも安定した遮断を行うことができる。

また、吸引棒３におけるアーク発生空間側の端面の面積を吸引棒３の平均断面積より縮小している。これにより、吸引棒内に分布している磁力線が吸引棒３の先端部分で集中し、吸引棒３の先端から発生する磁束密度が高まり、吸引棒３の先端に位置する図示していないアークＡを吸引棒側へ高速吸引することができる。
また、吸引棒３におけるアーク発生空間側の面の法線方向をアークＡの発生位置側に傾けている。すなわち、吸引棒３の先端から発生する磁力線の向きをアークＡが発生する方向に近づけることで、アークＡを吸引棒側に吸引するための磁束密度が高まり、吸引棒３の中心軸延長線上に発生していないアークＡも容易に吸引することができるようになる。

また、冷却板９１の材料を熱伝導率の高い金属材料で形成することでアークＡの熱は速やかに冷却板９１に伝熱し、アーク内の熱エネルギーを容易に奪うことができるようになる。さらに、冷却板９１の材料を金属材料で形成した場合では、図２３のように、アークＡは冷却板９１で分割され、分割されたアークＡは冷却板９１への伝熱により冷却されるとともに、アークＡと冷却板９１との界面で電極降下電圧による電圧降下が発生するため、アーク内部に流れる電流を減少させる作用が働く。

実施の形態１９．
次に、実施の形態１８の変形例である実施の形態１９を、図２４にもとづき説明する。図２４において、固定接触子１の冷却板配置側の一部を切断し、吸引棒３の位置を固定接触子側(図の上側)に配置したものである。
また、吸引棒３の下方向に拡がるアーク伸張空間の一部に、吸引棒３の軸方向に沿って冷却板９１を連続して配置している。アークＡは冷却板９１にぶつかりながら吸引棒３による吸引作用により伸長し、衝突する度にアークＡは冷却が進み、冷却された後にアークＡが消弧する。

また、冷却板９１の材料を熱伝導率の高い金属材料で形成することでアークＡの熱は速やかに冷却板９１に伝熱し、アーク内の熱エネルギーを容易に奪うことができるようになる。さらに、冷却板９１の材料を金属材料で形成した場合では、図２３のように、アークは冷却板９１で分割され、分割されたアークＡは冷却板９１への伝熱により冷却されるとともに、アークＡと冷却板９１との界面で電極降下電圧による電圧降下が発生するため、アーク内部に流れる電流を減少させる作用が働く。

実施の形態２０．
次に、吸引棒を配置せずにこの発明の効果を得るための実施の形態１の変形例である実施の形態２０を、図２５にもとづいて説明する。
図２５の開閉装置は、固定接触子１と可動接触子２間で発生したアークを伸張させるためのアーク伸張空間と、アークを伸張させるための磁界を発生させる棒磁石４２を備えており、棒磁石４２の長手方向側面を絶縁性の磁石カバー４ｃで保護し、棒磁石４２の磁極面の一端部は固定接触子１と可動接触子２間に位置するアーク発生箇所に近接するようにしてアーク伸張空間に配置されている。したがって、アークは、棒磁石４２により発生した磁界によって、棒磁石４２の長手方向側面に沿って伸張されると共に棒磁石４２に巻き付き、アークは磁石カバー４ｃから発生する溶発ガスによって冷却され消弧する事ができる。さらに、棒磁石４２の長さを一定以上設けることで高いパーミアンス係数を確保できるため、磁石の熱減磁を防止することができる。
また、棒磁石４２の絶縁性磁石カバー４ｃの一部にアークを引き込み圧縮するための凹凸部（凹部または凸部）４ｄを設けることで、アークが絶縁性磁石カバー４ｃの細隙間で圧縮されるとともに、絶縁性磁石カバー４ｃから発生する溶発ガスをアークに効率よく吹き付けることができるようになり遮断性能を改善することができる。

実施の形態２１．
次に、吸引棒を配置せずにこの発明の効果を得るための実施の形態１の他の変形例である実施の形態２１を、図２６にもとづいて説明する。
図２６に示した実施の形態２１では、一対の接触子１、２間で発生したアークを伸張させるためのアーク伸張空間と、アークを伸張させるための磁界を発生させる永久磁石４１とが備えられており、永久磁石４１はアーク伸張空間のアーク伸張先に配置され、永久磁石４１の磁極面以外の側面には絶縁性の凹凸状の磁石カバー４１６ｃが設けられている。
したがって、アークは、永久磁石４１により発生した磁界によって、磁石カバー４１６ｃの凹部４１６ｄに引き込まれ圧縮されて、さらに磁石カバー４１６ｃからの溶発ガスによりアークの冷却作用を高効率化することができる。
又、永久磁石４１にネオジム磁石などの強力な磁力を持つ磁石を使用することで、アークの位置が遠い場合でも保護カバー４１６ｃの凹部４１６ｄにアークを引きこむことができるようになる。

実施の形態２２．
実施の形態２２における開閉装置の消弧室を、図２７にもとづいて説明する。
なお、図２７は、消弧室の主要構成部品のみを示した平面図である。
実施の形態２２の消弧室は、複数に区分され２相以上の極数をもつ開閉装置における応用例である。
図２７において、２相の消弧室の構成部品を収納可能なケース１０１内部に、外部導体と電気的に接続された、固定接触子１と、可動接触子（図示せず）との対が各相に設けられており、これらの二対の接触子間で発生する二つのアークＡを同時に制御するための、２本の吸引棒３１、３２のそれぞれの他端部は、複数の接触子間で発生した複数のアークの発生領域に近接させ、吸引棒３１、３２のそれぞれの一端部は、２相の消弧室を隔てているケース１０１の隔壁内に配置した一つの永久磁石４１の磁極面に接するように設けられ、それぞれの吸引棒３１、３２の周囲には、磁性体用絶縁カバー３ｃを設けている。
したがって、一つの永久磁石４１で二つのアークを同時に吸引棒３１、３２で引きこむことができるようになり、少ない部品点数で高い遮断信頼性を確保できるようになる。

実施の形態２３．
次に、実施の形態２３における開閉装置の消弧室を、図２８Ａにもとづいて説明する。
図２７に示した吸引棒３１、３２は、必ずしも永久磁石４１の両方の磁極面に隣接（面接合）させる必要はなく、図２８Ａのように、一つの磁極面に二本に分岐させた吸引棒３を永久磁石４１の一方の磁極面に隣接（面接合）させ、分岐させた吸引棒３のそれぞれの端部をアーク発生位置へ延伸させても良い。
また、図２７と図２８Ａにおいては、各相を隔てるケースの隔壁内、あるいは２相をまたいで永久磁石４１を配置しているが、この限りではなく、一つの相に永久磁石４１を配置し、一方の吸引棒３１又は３２のみを他方の相へ延伸しても良い。

次に、実施の形態２３の変形例としての、開閉装置の消弧室を、図２８Ｂにもとづいて説明する。
図２７、図２８Ａに示した吸引棒３１、３２、３は、必ずしも永久磁石４１の磁極面に面接合させる必要はなく、図２８Ｂのように、永久磁石４１をケース内部に配置することで、永久磁石４１と吸引棒３１、３２との間に絶縁性の樹脂材料を介在させても良い。
このようにすれば、磁性体用絶縁カバー３ｃが破損した場合においても、吸引棒３１、３２と、永久磁石４１とを介して隣接する相へ電流が短絡することを防止できる。

さらに、実施の形態２３の他の変形例としての、開閉装置の消弧室を、図２８Ｃにもとづいて説明する。
図２７、図２８Ａ、図２８Ｂに示した吸引棒３１、３２、３のように、吸引棒の長さを全ての相で同一にする必要はなく、吸引棒３１、３２のいずれか一つの長さを他の吸引棒よりも短くしても良い。
これによって、各相でアークの伸張先の位置が異なるため、隣接相のアークから発生する磁界の影響を抑制することができる。したがって、隣接相のアークによる磁界の影響が強くなる電流が大きくなる条件においても本発明の効果を有効に発揮できる。
また、短い吸引棒３２を配置した相のみにおいて、接触子が開離するタイミングを他の相よりも遅らせても良い。したがって、早く接触子が開離した相で発生したアークは、接触子の開離するタイミングを遅らせた隣接相で発生するアークの影響を受けることなく、伸張されるため、遮断時間のバラつきが抑えられ安定した遮断を行えるようになる。

実施の形態２４．
次に、この発明の実施の形態２４における開閉装置の消弧室を、図２９にもとづいて説明する。
この実施の形態２４における開閉装置の消弧室は、一つの相に複数の消弧空間がある場合の応用例である。
図２９において、ケース１０１の内部には、１個の永久磁石４１と、２箇所の消弧空間と、電磁アクチュエータ部１０５と、が収納されており、それぞれの消弧空間には可動接点２ａを有した可動接触子２と、固定接点１ａを有した固定接触子１と、磁性体用絶縁カバー３ｃで保護され、永久磁石４１の磁極面から両接触子１、２間へ延伸され、且つアーク発生領域の近傍に配置された吸引棒３が設けられ、電磁アクチュエータ部１０５に図示していない外部回路より操作することで、可動接触子２を開極することができる。

また、吸引棒３におけるアーク発生空間側の端面の面積を吸引棒３の平均断面積より縮小している。これにより、吸引棒内に分布している磁力線が吸引棒３の先端部分で集中し、吸引棒３の先端から発生する磁束密度が高まり、吸引棒３の先端に位置する図示していないアークＡを吸引棒側へ高速吸引することができる。
また、吸引棒３におけるアーク発生空間側の面の法線方向をアークＡの発生位置側に傾けている。すなわち、吸引棒３の先端から発生する磁力線の向きをアークＡが発生する方向に近づけることで、アークＡを吸引棒側に吸引するための磁束密度が高まり、吸引棒３の中心軸延長線上に発生していないアークＡも容易に吸引することができるようになる。

この実施の形態２４によれば、２箇所の消弧空間の両接点１ａ、２ａ間で発生したアークＡは、それぞれ吸引棒３の奥へ引き込まれて伸張された後に、磁性体用絶縁カバー３ｃからの溶発ガスにより冷却され、消弧に至る。図２９では、永久磁石４１をケース内部に配置しているが、その限りではない。例えば、一方の消弧空間に永久磁石４１を配置し、吸引棒３をもう一方の消弧空間へ延伸しても良い。

実施の形態２５．
次に、実施の形態２４の変形例である実施の形態２５を、図３０にもとづき説明する。図３０のように、消弧空間毎に永久磁石４１を配置しても良い。
この実施の形態２５によれば、一箇所の消弧空間毎に永久磁石４１から発生する磁力線を集約することができるため、適応可能な電流領域を拡大する事ができる。

実施の形態２６．
次に、実施の形態２５の変形例である実施の形態２６を、図３１〜３２にもとづき説明する。
図３１および図３２のように、一つの相に消弧空間を複数設ける必要は必ずしもなく、一つの相に永久磁石４１と吸引棒３が設けられた大きな消弧空間を一つのみ設けても良い。
この実施の形態２６によれば、閉極時の前記両接点間に生じる接触力を必要以下に抑えるための接圧力と、規定の速度以上で開極するための開極力が半分となるために、電磁アクチュエータ部１０５を小さくすることができるようになる。
また、アークＡを伸張するためのスペースを十分に確保することができるため、アーク熱による接点消耗を抑制することができ、接触信頼性を向上することができる。

実施の形態２７．
次に、実施の形態２７における開閉装置を、図３３にもとづいて説明する。
図３３において、開閉装置は、絶縁物からなるケース１０１によって構成された筐体の両端部に、外部の電力回路と接続される固定側端子部１１及び可動側端子部１２が設けられ、固定側端子部１１側にはアークＡを消弧するための消弧室１０２が設けられている。消弧室１０２には、可動側端子部１２に接続されて異常電流を検知し開極指令を出力するリレー部１０４が、上記開極司令の伝達先である開閉機構部１０３などと共にケース１０１内に収納されている。消弧室１０２には、固定接点１ａが固着された固定接触子１、一端部側に可動接点２ａが固着された可動接触子２が配設されている。

固定接触子１は、固定側端子部１１からケース内部方向に向けて導体が二股に分岐して可動接触子２の回転軸１１０周辺まで延伸し、そこで合流した後に分岐した２つの導体の間を固定側端子部１１の方向に折り返している。折り返した端部には固定接点１ａ、アークランナ１０７が固着されている。可動接触子２は、図示していないがリレー部１０４と機械的、電気的に接続されている。固定接触子１の上方には、開極時に固定接点１ａと可動接点２ａの間に発生するアークＡを取り込み冷却するため、所定間隔を保持して冷却板９１を複数枚重ねた消弧装置が可動接触子２の先端と対向するように配置されている。

消弧室１０２の上方には磁性体からなる吸引棒３が配置され、両接点１ａ、２ａ間で発生するアークＡの対向面とは逆側の吸引棒３の端面に磁極面をもつ磁石４を隣接（面接合）して配置している。したがって、吸引棒３の奥へアークを引き込むことで、容易にアークを冷却板９１にぶつけることができるようになり、遮断の信頼性を高める事ができる。
また、図３３の形態で使用する磁石４を永久磁石４１で構成しても良く、永久磁石４１で構成することでアークＡに一定磁束を作用させることができるため、通電導体から発生する磁束が弱い領域（例えば1kA未満）でも安定した遮断を行うことができる。

また、吸引棒３におけるアーク発生空間側の端面の面積を吸引棒３の平均断面積より縮小している。これにより、吸引棒内に分布している磁力線が吸引棒３の先端部分で集中し、吸引棒３の先端から発生する磁束密度が高まり、吸引棒３の先端に位置する図示していないアークを吸引棒側へ高速吸引することができる。
また、吸引棒３におけるアーク発生空間側の面の法線方向をアークＡの発生位置側に傾けている。すなわち、吸引棒３の先端から発生する磁力線の向きをアークＡが発生する方向に近づけることで、アークＡを吸引棒側に吸引するための磁束密度が高まり、吸引棒３の中心軸延長線上に発生していないアークＡも容易に吸引することができるようになる。

また、冷却板９１の材料を熱伝導率の高い金属材料で形成することでアークの熱は速やかに冷却板９１に伝熱し、アーク内の熱エネルギーを容易に奪うことができるようになる。
さらに、冷却板９１の材料を金属材料で形成した場合では、図３３のように、アークＡは冷却板９１で分割され、分割されたアークＡは冷却板９１への伝熱により冷却されるとともに、アークＡと冷却板９１との界面で電極降下電圧による電圧降下が発生するため、アーク内部に流れる電流を減少させる作用が働く。

実施の形態２８．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態２８を、図３４にもとづいて説明する。 以下、実施の形態３４までは、吸引棒の配置位置を変更した実施の形態２７の変形例である。
まず、実施の形態２８によれば、図３４に示すように、吸引棒３を主体とする部材（吸引棒３、磁気補強板６、磁性体用絶縁カバー３ｃ、永久磁石４１）が消弧装置の中央部、最大開極状態時の固定接点１ａと可動接点２ａのおおよそ中間に当たる位置に上下方向を冷却板９１で挟まれた位置にあることを特徴としている。したがって、導体からの磁気駆動力などに加えて、アーク中央部に対して吸引棒３によるアーク引き込み効果が作用し、アークＡが冷却板９１の方向（図３４の右方）に伸張され、容易にアークＡを冷却板９１へぶつけることができるようになる。

実施の形態２９．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態２９を、図３５にもとづいて説明する。この実施の形態２９によれば、図３５に示すように、吸引棒３を主体とする部材（吸引棒３、磁気補強板６、磁性体用絶縁カバー３ｃ、永久磁石４１）が消弧装置の下方、アークランナ１０７の近傍に配置されたことを特徴としている。さらに、固定接触子１の構造においては、固定側端子部１１から分岐した導体の間で、ケース内部に吸引棒３の永久磁石側を内包する構造となっている。これにより、導体からの磁気駆動力などに加えて、アークランナ１０７近傍のアークＡに対して吸引棒３によるアーク引き込み効果が作用し、開極初期のアークＡを速やかにアークランナ１０７の奥へ駆動することができ、接点損耗を低減し、接触信頼性を向上させることができる。

実施の形態３０．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態３０を、図３６にもとづいて説明する。この実施の形態３０によれば、図３６に示すように、吸引棒３を主体とする部材（吸引棒３、磁気補強板６、磁性体用絶縁カバー３ｃ、永久磁石４１）が消弧装置の上方、且つ吸引棒３の端面を下方に向け、且つ、吸引棒３の端面が最大開極状態の可動接点２ａよりも上方になるように配置したことを特徴としている。なお、この実施の形態３０では、吸引棒３の一部がケース１０１に内包されるように配置してあるが、実際に適用するに当たってはこの限りでは無く、ケース内側に配置する構造でも問題ない。これにより、可動接点２ａ近傍のアークＡに対して吸引棒３によるアーク引き込み効果が作用し、可動接点２ａ近傍のアークＡは消弧装置の上方向に伸張されることで遮断性能が高まる。

実施の形態３１．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態３１を、図３７にもとづいて説明する。この実施の形態３１によれば、図３７に示すように、永久磁石４１が略上下方向に磁極面を向けた状態であり、磁極面に対してＬ字形の吸引棒３が上下２本接続され、永久磁石４１は、吸引棒３との接続部を除いて磁性体用絶縁カバー３ｃで保護されており、更に磁性体用絶縁カバー３ｃの端部を接点間方向に向かって伸ばした構造となっている。更に又、この磁性体用絶縁カバー３ｃは、上下方向から冷却板９１によって挟まれている。
これにより、可動接点２ａ近傍、およびアークランナ１０７近傍のアークＡに対して吸引棒３によるアーク引き込み効果が作用しアークＡが消弧装置の右方向に伸張される、さらに、中央部の磁性体用絶縁カバー３ｃが突出していることで同箇所にアークＡが接触し、障害物としてアークＡを湾曲させる効果も加わり遮断性能が高まる。

実施の形態３２．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態３２を、図３８、３９にもとづいて説明する。
この実施の形態３２は、図３８に示すように、２本の吸引棒３を主体とする部材（吸引棒３、磁気補強板６、磁性体用絶縁カバー３ｃ、永久磁石４１）を用いた構造であり、それぞれ、消弧装置外側のアークランナ１０７、最大開極時の可動接点２ａの近傍に配置されている。さらに、図３９は消弧室を固定側端子部１１方向から見た場合を示しているが、吸引棒３は図に示していないが消弧室のケース側壁（紙面表裏方向にあるケース壁）に対し直角に配置され、かつ２つの吸引棒３が反対のケース側壁に配置されている。（図３９参照）これによって、アークＡが可動接点側とアークランナ側で異なるケース側壁方向に駆動されるため、アークＡが伸張して遮断性能が高まる効果が得られる。

実施の形態３３．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態３３を、図４０、４１にもとづいて説明する。
この実施の形態３３によれば、図４０に示すように、吸引棒３を主体とする部材（吸引棒３、磁気補強板６、磁性体用絶縁カバー３ｃ、永久磁石４１）を複数個配置し、さらに、これらが冷却板９１を保持する絶縁板１０８によって互いに仕切られていることを特徴としている。
図４０に示すように、アークランナ１０７近傍から最大開極状態時の可動接点２ａ近傍まで、吸引棒３、および冷却板９１を備えた絶縁板１０８が配置されている。これによって、アークＡが吸引棒３に引き込まれることで図４０の右方向に駆動され、さらに絶縁板１０８が突出していることでアークＡが図４０の左方向に駆動されることでアークＡが伸張する。加えて、突出部である絶縁板１０８の先端についた冷却板９１でアークＡが分断されるためアーク電圧が向上し、遮断性能が高くなる。

なお、実施の形態３３では、これら吸引棒３などがアークＡを固定側端子部１１方向に伸張させる配置となっているが、図４１に示す消弧室を固定側端子部１１方向から見た消弧室要部構成のように、これら吸引棒３をケース側壁に直角につけ、ケースの一部を突起させて形成したリブ１０９を用いることでアークＡを伸張させても良い。

実施の形態３４．
次に、実施の形態２７の変形例である実施の形態３４を、図４２にもとづいて説明する。
この実施の形態３４では、走行導体であるアークランナ１０７に吸引棒３としての機能を追加したことを特徴としており、図４２に示すようにアークランナ１０７の後方（図４２の右方向）に磁極面をアークランナ１０７に向けた永久磁石４１を配置している。アークランナ１０７は、アークＡを保持する機能を持つため遮断時に非常に高温となることから、永久磁石４１の熱減磁防止のためアークランナ１０７と永久磁石４１の間にはギャップが設けられている。永久磁石４１とアークランナ１０７の一部は、磁性体用絶縁カバー３ｃによってアークＡから保護されており、さらに、この実施の形態３４では、アークランナ１０７と永久磁石４１の間のギャップも磁性体用絶縁カバー３ｃによって隔てられている。
このような構造によって、固定接点側のアークＡを吸引棒３に引き込み、さらに走行導体でもあるアークランナ１０７上を図４２の右方に走行していくことでアークＡが伸張し、アーク電圧が向上して遮断性能が高くなる。

実施の形態３５．
次に、実施の形態３５における開閉装置を、図４３にもとづいて説明する。
図４３において、固定接点１ａが固着された固定接触子１、一端部側に可動接点２ａが固着された可動接触子２が配設され、固定接触子１、可動接触子２は外部回路に機械的、電気的に接続されている。固定接触子１、可動接触子２の上方には、開極時に固定接点１ａと可動接点２ａの間に発生するアークＡを取り込み、冷却するための、所定間隔を保持して冷却板９１を複数配置した消弧装置が配置されている。消弧装置の上側は、図示していないが排気口が配置されており、発生したアークＡの熱ガスを開閉装置外部に排出する構造となっている。

さらに、消弧装置の両側を挟みこんで、固定側アークランナ１０７ａ、可動側アークランナ１０７ｂがそれぞれ配置されている。これらは接点間に発生したアークＡを消弧装置まで走行させる導体であり、固定側アークランナ１０７ａは固定接点１ａ近傍から連絡して消弧装置近傍まで延伸している。一方、図示していないが可動側アークランナ１０７ｂは可動接触子２と電気的、機械的に接続されており、可動接触子２上のアークＡが可動側アークランナ１０７ｂに移動すると、可動接触子２は通電経路から外れるようになっている。

消弧装置の中央部には、絶縁性の磁性体用絶縁カバー３ｃで保護された磁性体からなる吸引棒３が配置され、両接点１ａ、２ａ間で発生するアークＡの対向面とは逆側の吸引棒３の端面に磁極面を持つ磁石４を隣接（面接合）して配置し、さらに吸引棒３と磁石４の吸着面の逆側に磁気補強板６を備えている。
また、吸引棒３の一部は、磁性体用絶縁カバー３ｃによって保護されていないアーク保持部１０６を備えている。これによって、吸引棒３によって引き込まれたアークＡが磁性体用絶縁カバー３ｃで保護されていない部分に到達すると、同箇所でアークＡはスポットを形成し、安定的に維持される。

次に、この実施の形態３５の電流遮断における消弧課程を以下に述べる。
開閉装置が開極すると、接触、通電していた固定接点１ａと可動接点２ａの間にアークＡが発生する。アークＡは固定接触子１、可動接触子２を流れる電流が及ぼす磁気駆動力、アーク発生により消弧室内部の圧力が上昇し、ケース外部への熱ガス排気に伴うガスの流れ、冷却板９１の磁気吸引力などが作用し、消弧装置方向に駆動される。このため、固定接点１ａ上のアークＡは、連続した導体構造となっている固定側アークランナ１０７ａへ移動し、可動接点側のアークＡは開極して可動接点２ａと可動側アークランナ１０７ｂが近接すると、可動接点近傍のアークランナにアークＡが転流する。

固定側、可動側のアークＡが、それぞれアークランナに移動すると、実施の形態１で示したように、吸引棒３によるアーク引き込み効果により、アークランナ上のアークＡは、冷却板９１の方向（図４３の上方）に駆動力が作用し、アーク中央部が消弧装置の中央に引き込まれてアーク保持部１０６で維持され、さらに固定側、可動側アークランナ上のアークＡも上方に移動することでアーク全体が冷却板９１によって分断されることになる。吸引棒３によってアークＡを安定して冷却板９１にぶつけることができ、これによって遮断性能が高くなる効果が得られる。

なお、磁石４は、遮断する電流領域によって、永久磁石４１か、電磁石５か選択可能であり、比較的小さな電流領域では永久磁石４１でアークＡを速やかに吸引することができ、比較的大きな電流領域では電磁石５を用いることで磁石が熱減磁することなく安定したアークＡの吸引を行うことができる。

実施の形態３６．
次に、実施の形態３６における開閉装置を、図４４にもとづいて説明する。
図４４において、開閉装置は、絶縁物からなるケースによって構成された筐体の両端部に、外部の電力回路と接続される端子部が設けられ、一端部の端子部には第１の固定接点１ａを備えた第１の固定接触子１が接続され、他端部の端子部には第２の固定接点１ａを備えた第２の固定接触子１が設けられ、二個の固定接点１ａおよび二個の固定接触子１の先端部付近にアークＡを消弧するための消弧室が設けられている。

前記消弧室には、異常電流を検知し開極指令を出力する図示していないリレー部、上記開極司令の伝達先である回転機構を備えた図示していない開閉機構部などが収納されている。消弧室には、固定接触子１に対向して、二個の可動接点２ａを備えた可動接触子２が配設されており、開閉装置の閉極状態にある場合では、二個の可動接点２ａと二個の固定接点１ａとがそれぞれ接触し、可動接触子２を介して両固定接触子１、２間で通電するようになる。それぞれの固定接触子１の上方には、開極時に固定接点１ａと可動接点２ａの間に発生するアークＡを取り込み冷却するため、所定間隔を保持して冷却板９１を複数枚重ねた消弧装置が可動接触子２のそれぞれの先端と対向するように配置されている。

さらに、消弧室装置の上方で最大開極状態にある可動接触子２と対向する位置に、磁性体からなる吸引棒３を、開極時の可動接触子２のそれぞれの先端部で挟みこむ空間に近接するように延伸して配置され、前記両接点間で発生するアークＡの対向面とは逆側の吸引棒３の端面に磁極面を持つ磁石４を隣接（面接合）して配置（吸引棒３が磁石４の磁極面に面接合）したことを特徴としている。

次に、実施の形態３６における電流遮断における消弧過程を以下に述べる。
図４４（ａ）において、開閉装置が開極すると接触、通電していたそれぞれの固定、可動接点１ａ、２ａ間にアークＡが発生する。両アークＡは固定接触子１、可動接触子２を流れる電流が及ぼす磁気駆動力、アークの発生により消弧室内部の圧力が上昇し、ケース外部への熱ガス排気に伴うガスの流れ、冷却板９１の磁気吸引力などが作用し、消弧装置方向に駆動される。両アーク内部に流れる通電方向は、逆となるため、それぞれに反発力が作用し、一方のアークＡが冷却板９１に引きこまれると、他方のアークＡは冷却板９１から脱離する方向に駆動されるため、両方のアークＡをともに冷却板９１で分割する事は困難となるが、実施の形態１でも述べたように、吸引棒３によるアーク引き込み効果が重畳されると、両方のアークＡは冷却板９１の方向（図４４の右方）に伸張され、冷却板９１でアークＡが安定して分割されるようになるため、遮断の信頼性を高めることができる。

次に、図４４（ｂ）において、アークＡの消弧過程が進行すると、吸引棒３の奥へと引き込まれたそれぞれのアークＡは、合流し可動接触子２を介さずに通電するようになる。この状態になると、さらに冷却板９１でのアークＡの分割が容易になるとともに、可動接点２ａおよび可動接触子２の損耗を抑制することができ、閉極時における固定、可動接点間の接触信頼性を向上することができる。
なお、吸引棒３の周囲を絶縁性の磁性体用絶縁カバー３ｃを保護することで、吸引棒付近でアークＡへの冷却効果が重畳されるため、さらに遮断の信頼性を高めることができる。
また、図４４では吸引棒３を全て磁性体用絶縁カバー３ｃで保護しているが、吸引棒３を可動接触子２と導体で接続して同電位にし、吸引棒３の一部をアークＡに露出させることで、吸引棒３へアークＡが転流できるようにして接点の消耗をさらに抑制することもできる。

なお、図４４においては、吸引棒３を開極時の可動接触子先端部の対向部に設置しているが、その配置位置に限らず、例えば、固定接触子付近に吸引棒３と磁石４を配置しても良い。固定接触子付近に吸引棒３と磁石４を配置した場合では、開極時に速やかにアークＡを吸引する事ができ、開極初期から消弧板でのアークＡの分割が可能になる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、電流を遮断するスイッチ、開閉器、電磁接触器、継電器などの開閉装置として有益なものである。

Ａ：アーク、Ｍ：磁力線、１：固定接触子、１ａ：固定接点、
２：可動接触子、２ａ：可動接点、１１：固定側端子部、
１２：可動側端子部、１５：可撓導体、３：吸引棒、１、３２：吸引棒、
３ｃ：磁性体用絶縁カバー、３ｃｃ：磁性体用絶縁カバーの厚み、
３ｄ：磁性体用絶縁カバーの凹凸部、３ｅ：凹状の細隙、４：磁石、
４１：永久磁石、４ｃ：磁石カバー、４ｄ：磁石カバーの凹凸部、
４２：棒磁石、５：電磁石、５Ａ：第１電磁石（吸引棒側電磁石）、
５Ｂ：第２電磁石（反吸引棒側電磁石）、６：磁気補強板、
６ｃ：磁気補強板カバー、７：磁気ヨーク、７ｃ：磁気ヨークカバー、
６７：磁気補強板兼磁気ヨーク、８：磁気誘導板、
８ｃ：磁気誘導板カバー、９：冷却棒、９１：冷却板、
１００：開閉装置、１０１：ケース、１０２：消弧室、
１０３：開閉機構部、１０４：リレー部、
１０５：電磁アクチュエータ部、１０６：アーク保持部、
１０７：アークランナ、１０７ａ：固定側アークランナ、
１０７ｂ：可動側アークランナ、１０８：絶縁板、１０９：リブ、
１１０：回転軸、１１１：走行電路。

Claims (15)

1. 固定接点を有する固定接触子と、可動接点を有する可動接触子と、上記固定接点と上記可動接点との開閉動作を行う開閉機構部と、上記固定接点と上記可動接点との開離時に上記固定接触子と上記可動接触子間で発生したアークを伸張させるための磁界を発生させる磁石と、一端部が上記磁石の磁極面に接する長尺状の磁性体と、を備える開閉装置であって、上記磁性体の他端部は上記固定接触子と上記可動接触子との間のアーク発生領域に近接するように配置され、上記アークは、上記磁石により発生した磁界によって、前記磁性体の長手方向側面に沿って伸張されることを特徴とする開閉装置。
2. 上記開閉装置にはアーク伸張空間部を備えており、上記磁石は前記アーク伸張空間部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 上記磁石と上記磁性体との間に絶縁性の樹脂材料を介在させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の開閉装置。
4. 上記磁性体の他端部は、断面積が先端部に向け漸次縮小された先細部としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の開閉装置。
5. 上記磁性体の一端部は、断面積が端部に向け漸次拡げられた拡大部としたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の開閉装置。
6. 上記磁性体の先細部は、傾けたことを特徴とする請求項４に記載の開閉装置。
7. 上記磁性体の外周面の少なくとも一部は、磁性体用絶縁カバーで覆ったことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の開閉装置。
8. 上記磁性体の外側面に拡がる上記アーク伸張空間部の少なくとも一部には、上記アークを衝突させるように冷却板、又は冷却棒を配置したことを特徴とする請求項２に記載の開閉装置。
9. 上記磁性体用絶縁カバーの外側面に拡がるアーク伸張空間部の少なくとも一部には、上記アークを衝突させるように冷却板、又は冷却棒を配置したことを特徴とする請求項７に記載の開閉装置。
10. 上記磁性体の外側面に拡がる上記アーク伸張空間部の少なくとも一部には、磁性体で形成された磁気ヨークを配置し、前記磁気ヨークと上記磁性体との間で上記アーク伸張空間部を挟み込むことを特徴とする請求項２または請求項８に記載の開閉装置。
11. 上記磁性体用絶縁カバーの外側面に拡がるアーク伸張空間部の少なくとも一部には、磁性体で形成された磁気ヨークを配置し、上記磁気ヨークと上記磁性体用絶縁カバーとの間で上記アーク伸張空間部を挟み込むことを特徴とする請求項７または請求項９に記載の開閉装置。
12. 上記磁気ヨークのアーク露出面の少なくとも一部は、絶縁性の磁気ヨークカバーで覆ったことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の開閉装置。
13. 上記磁石の少なくとも一部は、絶縁性の磁石カバーで覆ったことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の開閉装置。
14. 上記磁石の他方の磁極面には、磁性体からなる磁気補強板を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の開閉装置。
15. 上記磁気補強板は、アーク発生領域側に面する露出面の少なくとも一部を絶縁性の磁気補強板カバーで覆ったことを特徴とする請求項１４に記載の開閉装置。
    

Images