JP6214477B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば４極直列配線を行う直流回路用の回路遮断器に適した消弧装置を備えた回路遮断器に関する。

従来の回路遮断器は、各極には可動接触子、固定接触子があり、各接触子の端部には可動接点、固定接点が配置されており、機構部により可動接触子が動作することにより接触もしくは開離する。接触子近傍には通電時の開極の際に発生する接点間のアークを消弧する金属板であるグリッドとグリッドを保持する消弧側板からなる消弧装置が配置されている（例えば、特許文献１参照）。

このような回路遮断器は、事故電流等の定格電流値以上の通電があった場合、引き外し装置にて事故電流を検出し、機構部を動作させる。これにより可動接触子（可動接点）が固定接触子（固定接点）から開離し、両接点を起点としたアークが発生する。アークが発生することにより、消弧装置側へのガス流が発生するため、アークは消弧装置側に押し出される。消弧装置に押し出されたアークは各グリッドによって分断され、アーク電圧が上昇することにより消弧される。このためグリッドの枚数が多いほどアークが細かく分断され、高い遮断性能を実現することが可能となる。また、グリッドにはアーク発生時にアークを吸引する電磁吸引力を発生する働きがあり、グリッドの総量（枚数）が多く、グリッドの位置が可動接触子に近づくほどアーク消弧性能が上がる。

通常、消弧装置は３極もしくは４極の全てが同形状となるが、筐体との関係から形状、構成が異なる場合がある。例えば中性極用カバーとの関係から中性極の消弧装置を配置する空間が制限されるので、片側の消弧側板が短くなり、グリッドの枚数を削減する必要があるため、中性極用消弧装置の遮断性能は低下する。
また、交流回路用の製品においては、回路遮断器のオン時にまず接地を確保するため他の極の可動接触子よりも中性極の可動接触子の方が対応する固定接触子に早く接触し、回路遮断器の遮断位置への動作時には、接地が確保された状態で回路遮断を行うため他の極の可動接触子よりも中性極の可動接触子の方が対応する固定接触子から遅く分離される、いわゆる早入遅切特性が求められる。
そこで、中性極は他の３極に比べ可動接触子の高さが低く設計され、中性極は投入が４極中最も早く、逆に開極時は最も遅いという早入遅切特性（"quick make” and “slow break” actions）を実現しているため、中性極用消弧装置はグリッドの枚数が少なくとも性能上問題ない。

特開２０１１−７１０２５号公報

一般的な交流回路用の回路遮断器では、前述した中性極のグリッドの枚数を減らした消弧装置でも問題ないが、直列配線される直流回路用の回路遮断器では状況が異なる。直列配線される直流回路用の回路遮断器では各極に電源電圧の等分した負荷が掛るため、消弧性能の低い中性極用消弧装置があった場合、他の極に掛る負荷が増え、遮断不能となる恐れがある。これまでは必要とされる直流回路電圧が高くなかったため、消弧性能の低い中性極用消弧装置がある回路遮断器でも問題なかったが、近年、直流高電圧回路遮断器の需要が増えつつあり、従来の中性極用消弧装置を備えた回路遮断器では直流高電圧遮断が難しく、新たに直流高電圧遮断を可能とするグリッドの枚数、配置を見直した消弧装置を備えた回路遮断器を設計する必要があった。

一方、部品共用化の観点から直流高電圧回路用の回路遮断器を設計するにあたり、ベース、カバー、機構部といった部品を現行品と共用化する必要があったが、現行品の4極回路遮断器では中性極の消弧装置を配置する空間が制限されており、アーク消弧性能向上のためグリッドを増やしたくとも、スペースが制限される問題から配置できないという問題があった。

本発明は上記のような問題点を改善するためになされたもので、筐体により消弧装置を配置する空間が制限される複数極回路遮断器（例えば、４極回路遮断器）において、筐体を変えることなく特定極用消弧装置（例えば、中性極用消弧装置）のグリッドの枚数を増やし、アーク消弧性能を向上し、近年、需要が高まりつつある直流高電圧遮断が可能な回路遮断器を提供することを目的としている。

本発明に係る回路遮断器は、固定接触子と可動接触子の開極時のアークを分断し、アークの消弧を行うグリッドとグリッドを支持するグリッドサポートを有する消弧装置が各極に対応して設けられ、各極が直列配線される直流回路用の回路遮断器において、あらかじめ定められた極に対応して設けられた特定の消弧装置は、幅が同じ複数枚の第１のグリッドと、第１のグリッドの上部に配置され、幅が第１のグリッドの幅より短い第２のグリッドを備えたものである。

本発明の回路遮断器によれば、消弧装置を配置するスペースが制限された複数極回路遮断器においても、特定の極において幅の異なるグリッドを配置することにより、グリッドの枚数が増加可能となり、アーク消弧性能が向上する。その結果、現行品の筐体を変えることなくアーク消弧性能を向上し、直流高電圧遮断が可能となる。

本発明の実施の形態１における回路遮断器を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置の組み込み状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置を示す正面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置を示す右側面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における消弧装置のグリッドを示す平面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置を示す左側面図である。 本発明の実施の形態１における消弧装置のグリッドサポートを示す側面図である。 本発明の実施の形態１における回路遮断器の消弧装置を示す左側面図である。 本発明の実施の形態１における消弧装置のグリッドでの断面を示す右側面図である。 本発明の実施の形態２における回路遮断器の消弧装置を示す左側面図である。 本発明の実施の形態２における消弧装置のグリッドサポートを示す側面図である。 本発明の実施の形態２における回路遮断器の消弧装置を示す左側面図である。 本発明の実施の形態２における消弧装置のグリッドでの断面を示す右側面図である。 本発明の実施の形態３における回路遮断器の消弧装置を示す正面図である。 本発明の実施の形態３における回路遮断器の消弧装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態３における回路遮断器の消弧装置を示す右側面図である。 本発明の実施の形態４における回路遮断器の消弧装置を示す正面図である。 本発明の実施の形態４における回路遮断器の消弧装置を示す平面図である。 本発明の実施の形態４における回路遮断器の消弧装置を示す右側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１〜図１１は、本発明に係る回路遮断器の実施の形態１を説明するための図である。図１は、本発明を実施するための実施の形態１における回路遮断器の要部を分解して示す斜視図である。図２は、本実施の形態１における消弧装置をベースに組み込んだ状態を示す断面図である。図３〜図１１は本実施の形態１における消弧装置の構成を示す図である。

図１において、回路遮断器１００は、４極型の回路遮断器であって、絶縁材料で形成された遮断器の筐体の一部を構成するベース１内に、極数分の回路遮断ユニットが互いに間隔をおいて配列され、回路遮断ユニットの上部には、周知のトグルリンク機構を有する開閉機構部２が配置される。

回路遮断ユニットは、ベース１に設けられた電源側端子７ａ〜７ｄと、この電源側端子７ａ〜７ｄより延設され、固定接点を有する固定接触子（図示せず、以下同様）と、この固定接点と接触および開離する可動接点を有する可動接触子（図示せず、以下同様）と、この可動接触子に接続された引き外し装置３と、引き外し装置３より延設された負荷側端子６ａ〜６ｄと、両接点及び固定接触子を囲む複数のグリッドを積層した消弧装置４ａ、４ｂと、消弧装置４ａ、４ｂの電源側端子７ａ〜７ｄ側に設けられた排気バリア５と、を備えている。

また、ベース１の上部は、筐体の一部を構成するカバー９ａとカバー９ｂによって覆われている。カバー９ａは３極分の消弧装置４ａ（第１の消弧装置４ａとも称す）の部分を覆い、カバー９ｂは１極分（特定極用）の消弧装置４ｂ（第２の消弧装置４ｂとも称す）を覆うように構成されている。開閉機構部２の操作ハンドル８はカバー９ａのハンドル用窓孔から突出している。可動接触子は、操作ハンドル８によって手動でも開閉することができる。

消弧装置４ａ、４ｂは、固定接触子と可動接触子の開閉空間（領域）を囲むように配置され、過電流引き外し装置３の動作によって可動接触子が固定接触子から離れる際に発生するアークを分断して消弧するものである。

消弧装置４ａ、４ｂの後部（背部）は、排気バリア５によって覆われ、伸長されたアークが消弧装置４ａ、４ｂの外部に漏れないように構成されている。

ベース１の一端には可動接触子に電気的に接続された負荷側端子６ａ〜６ｄが設けられ、またベース１の他端には固定接触子に電気的に接続された電源側端子７ａ〜７ｄが設けられている。
ベース１には、図２に示すように、３極分の第１の消弧装置４ａと１極分の第２の消弧装置４ｂが組み込まれている。

第１の消弧装置４ａは、図１に示すように、Ｕ字状に形成された板からなる複数枚の第１のグリッド４３と、この第１のグリッド４３を両側面から保持する第１のグリッドサポート４１、第２のグリッドサポート４２によって構成されている。第１のグリッド４３は、それぞれ同じ形状、大きさである。

第２の消弧装置４ｂは、複数枚の第１のグリッド４３とこれらのグリッド４３を保持する第１のグリッドサポート４１、第２のグリッドサポート４２、並びに最上段のグリッド４３に固定された第３のグリッドサポート４４と、このグリッドサポート４４とグリッドサポート４２によって両側面が保持されたＵ字状に形成された板からなる複数枚の第２のグリッド４５とから構成されている。また、第１のグリッド４３はそれぞれ同じ形状、幅、大きさであり、第２のグリッド４５の幅は第１のグリッド４３の幅より短い。

第２のグリッド４５は、図７に示すように、図において左側部分４５ａと右側部分４５ｂとは長さが異なっており、収納されるスペースに応じ、左側部分４５ａが短く、右側部分が長く形成されている。

グリッド４３、４５は、それぞれの両側に設けられた突起部４０ａがグリッドサポート４１、４２、４４に形成された穴に差し込まれて各グリッドサポートに保持される。

グリッドサポート４４は、図９に示すように、下部にスリット部４４ａが設けられており、このスリット部４４ａに最上段のグリッド４３の後部（図８、図１０において左側端部）が差し込まれ、図１０、図１１に示すようにグリッド４３に取り付けられる。

このように、第２の消弧装置４ｂは、図６示すように、第１のグリッドサポート４１と、第２のグリッドサポート４２と、第１のグリッドサポート４１および第２のグリッドサポート４２により保持された複数の第１のグリッド４３と、第1のグリッド４３の最上部のグリッドの上に保持された第３のグリッドサポート４４と、第２のグリッドサポート４２および第３のグリッドサポート４４により保持された複数の第２のグリッド４５とから構成されている。

このように構成された実施の形態１の回路遮断器においては、第３のグリッドサポート４４には下部にスリット部４４ａがあり、これが第1のグリッド４３の最上部のグリッドに係り合うことにより保持される。これにより振動、衝撃等により第１のグリッドサポート４１、第２のグリッドサポート４２、第３のグリッドサポート４４、第１のグリッド４３、第２のグリッド４５が分解しない強固な形状となる。

筐体により空間が制限される中性極用消弧装置においては、第１のグリッドサポート４１は図３、図６のように第２のグリッドサポート４２に比べ短くカットされる。このため、グリッドを保持する範囲が減少するが、図６のように第３のグリッドサポート４４を追加することにより、新たに上部空間を利用して、第２のグリッド４５を追加可能となり、グリッドの枚数増加によりアーク消弧性能が向上する。

第２のグリッド４５は、図６、図７に示すように第１のグリッド４３に比べ片側（左側部分４５ａ）が短くカットされた形状となるが、可動接触子側に伸びる突起形状（右側部分４５ｂ）が第１のグリッド４３に比べ長く、アークを吸引する電磁的吸引力が増加し、中性極のアーク消弧性能が向上する。

また、通常、部品標準化の観点から各極で使用されるグリッドは共通の部品となるため、形状が制限され、可動接触子に近づけることが困難であったが、第２のグリッド４５は専用部品にすることができるため、標準化の制限が無く、可能な限りグリッドを可動接触子に近づけ、アーク吸引力を増加することが可能となる。

実施の形態２．
図１２〜図１５は、本発明を実施するための実施の形態２における回路遮断器の消弧装置を示す図である。図１２は消弧装置の左側面図、図１３はグリッドサポートの側面図である。図１４は消弧装置の左側面図であり、図１５は消弧装置のグリッドでの断面を示す右側面である。

図１２〜図１５において、グリッドサポート４４は、その下部に突起部４４ｂが設けられており、最上段部のグリッド４３に形成された穴にこの突起部４４ｂが差し込まれるように構成されている。グリッドサポート４４は、この突起部４４ｂによって最上段のグリッド４３に取り付けられる。

グリッド４５は、グリッドサポート４２、４４によってグリッド４３の上方に配置され、グリッド４３にグリッド４５の分だけグリッドの枚数が増加する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように構成された実施の形態２の回路遮断器においては、実施の形態１と同様の作用、効果が期待できると共に、図１３〜図１５に示すように、第３のグリッドサポート４４は、第１のグリッドサポート４１により保持される最上段の第１のグリッド４３に対して第１のグリッド４３に開けられた穴に挿入可能な突起部４４ｂを持ち、第１のグリッド４３に突起部４４ｂを圧入することにより保持されるので、振動、衝撃等から第３のグリッドサポート４４、第２のグリッド４５が分解しない強固な形状となる。

実施の形態３．
図１６〜図１８は、本発明を実施するための実施の形態３における回路遮断器の消弧装置を示す図である。図１６は消弧装置の正面図、図１７は消弧装置の平面図、図１８は消弧装置の右側面図である。

図１６〜図１８において、グリッドサポート４２は、グリッドサポート４１と同じ高さに形成されており、最上段のグリッド４３までを保持するよう構成されている。

最上段のグリッド４３には、実施の形態１のグリッドサポート４４と同様に形成された一対のグリッドサポート４４がスリット部４４ａによって固定されている。

一対のグリッドサポート４４の間には、複数枚のグリッド４５が保持されている。即ち、一対の第３のグリッドサポート４４は、第２グリッド４５の両側を夫々支持している。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように構成された実施の形態３の回路遮断器においては、実施の形態１と同様の作用、効果が期待できる。

図１９〜図２１は、本発明を実施するための実施の形態４における回路遮断器の消弧装置を示す図である。図１９は消弧装置の正面図、図２０は消弧装置の平面図、図２１は消弧装置の右側面図である。

図１９〜図２１において、グリッドサポート４２は、グリッドサポート４１と同じ高さに形成されており、最上段のグリッド４３までを保持するよう構成されている。

最上段のグリッド４３には、実施の形態２のグリッドサポート４４と同様に形成された一対のグリッドサポート４４が突起部４４ｂによって固定されている。即ち、一対のグリッドサポート４４は、最上段のグリッド４３に形成された穴に突起部４４ｂが差し込まれることによって最上段のグリッド４３に取り付けられる。

一対のグリッドサポート４４の間には、複数枚のグリッド４５が保持されている。即ち、一対の第３のグリッドサポート４４は、第２のグリッド４５の両側を夫々支持している。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように構成された実施の形態４の回路遮断器においては、実施の形態２と同様の作用、効果が期待できる。

本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。

４ａ 第１の消弧装置、４ｂ 第２の消弧装置、４１ 第１のグリッドサポート、
４２ 第２のグリッドサポート、４３ 第１のグリッド、
４４ 第３のグリッドサポート、４５ 第２のグリッド。

Claims (6)

1. 固定接触子と可動接触子の開極時のアークを分断し、アークの消弧を行うグリッドと前記グリッドを支持するグリッドサポートを有する消弧装置が各極に対応して設けられ、各極が直列配線される直流回路用の回路遮断器において、あらかじめ定められた極に対応して設けられた特定の消弧装置は、幅が同じ複数枚の第１のグリッドと、前記第１のグリッドの上部に配置され、幅が前記第１のグリッドの幅より短い第２のグリッドを有していることを特徴とする回路遮断器。
2. 前記第１のグリッドと前記第２のグリッドは、Ｕ字状に形成された板であって、前記第２のグリッドにおける前記可動接触子の側に伸びる突出部分の一方の側は第１のグリッドより短く、他方の側は第１のグリッドより長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
3. 前記消弧装置は、前記第１のグリッドの片側を支持する第１のグリッドサポートと、前記第１のグリッドの他の側を支持する第２のグリッドサポートと、最上段の前記第１のグリッドに固定され、前記第２のグリッドの片側を支持する第３のグリッドサポートを備え、前記第２のグリッドサポートは、前記第１のグリッドサポートおよび前記第３のグリッドサポートに対向して配置され、前記第２のグリッドの他の側は前記第２のグリッドサポートに支持され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. 前記消弧装置は、前記第１のグリッドの片側を支持する第１のグリッドサポートと、前記第１のグリッドの他の側を支持する第２のグリッドサポートと、最上段の前記第１のグリッドに固定され、前記第２のグリッドの両側を夫々支持する第３のグリッドサポートを備え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。
5. 前記第３のグリッドサポートは、最上段の前記第１のグリッドが差し込まれるスリット部を有し、前記スリット部によって前記最上段の第１のグリッドに固定されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回路遮断器。
6. 前記第３のグリッドサポートは最上段の前記第１のグリッドに設けられた穴に差し込まれる突起部を有し、前記突起部によって前記最上段の第１のグリッドに固定されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回路遮断器。