JP6293075B2

JP6293075B2 - 遮断器

Info

Publication number: JP6293075B2
Application number: JP2015040040A
Authority: JP
Inventors: 中川　淳; 淳中川; 憲一江古; 雄大相良; 渡邉　真也; 真也渡邉; 智史石倉; 貢森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP2016162585A

Description

本発明は、遮断器に関し、特に、配線用遮断器または漏電遮断器として用いられる回路遮断器に関する。

近年、低電圧配線用設備の大容量化および省スペース化に伴って、遮断性能の高い小型の遮断器が求められている。限られた寸法の中で遮断性能の向上を図った遮断器の構成を開示した先行文献として、特開２０１４−１５４４９２号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された遮断器は、本体ケース内に、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して接離可能な可動接点を有する可動接触子と、電流遮断時に発生するアークを消弧する複数のグリッドが所定間隔を保って層状に配置された消弧室と、アークガスを外部に放出する排気口とを備える。複数のグリッドは、排気口側のグリッド基部と、可動接触子側で当該可動接触子を挿通する切欠部を形成したグリッド脚部とを有する導体板と、導体板を、切欠部の底部に連接しグリッド基部を露出させたアーク移動部を残して被覆する絶縁被覆部とを備える。アーク移動部は、可動接触子の回動面を挟んで非対称形状に形成されている。

特開２０１４−１５４４９２号公報

特許文献１に記載された遮断器においては、固定接点と可動接点との間に発生したアークが、導体からの磁場またはアーク自身の磁場によりグリッドが磁化されることにより、アーク移動部に沿って排気口側に伸長される。そのため、アーク移動部は、電流の遮断時に発生する高温のアークに曝されて局所的に高温になり、部分的に溶解する。グリッドが溶解して隣り合う他のグリッドと電気的に接続された場合、得られる電極降下電圧が減少し、遮断器の遮断性能が低下する。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、遮断性能の高い小型の遮断器を提供することを目的とする。

本発明に基づく遮断器は、固定接点を有する固定接触子と、固定接点に対して接離可能な可動接点を有する可動接触子と、固定接点と可動接点との間に発生したアークを消弧する消弧室とを備える。消弧室は、互いに板状の形状を有して消弧室の幅方向に間隔を置いて対向する第１グリッドサポートおよび第２グリッドサポートと、第１グリッドサポートおよび第２グリッドサポートの各々における消弧室の奥行方向の一端同士の間を塞ぐ板状のグリッドバリアと、第１グリッドサポート、第２グリッドサポートおよびグリッドバリアに囲まれた領域において、消弧室の高さ方向に互いに間隔を置いて第１グリッドサポートに順に固定された複数の第１グリッドと、第１グリッドサポート、第２グリッドサポートおよびグリッドバリアに囲まれた領域において、上記高さ方向に互いに間隔を置いて第２グリッドサポートに順に固定された複数の第２グリッドとを含む。複数の第１グリッドの各々は、上記奥行方向の一端側に位置する第１グリッド基部、および、この第１グリッド基部から第１グリッドサポートに接しつつ上記奥行方向の他端側に向けて延在して第１グリッド基部より幅が狭くなっている第１グリッド延伸部を含む。複数の第２グリッドの各々は、上記奥行方向の一端側に位置する第２グリッド基部、および、この第２グリッド基部から第２グリッドサポートに接しつつ上記奥行方向の他端側に向けて延在して第２グリッド基部より幅が狭くなっている第２グリッド延伸部を含む。複数の第１グリッドおよび複数の第２グリッドにおいて、第１グリッドと第２グリッドとは、上記高さ方向の位置が各々異なるように交互に配置されている。可動接点は、複数の第１グリッドの各々の第１グリッド延伸部と複数の第２グリッドの各々の第２グリッド延伸部との間を上記高さ方向に沿って通過する。

本発明によれば、第１グリッドと第２グリッドとが、高さ方向の位置が各々異なるように交互に配置されているため、第１グリッド同士または第２グリッド同士が電気的に接続されることを抑制できる。これにより、得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器の遮断性能を高めることができる。遮断器の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器を小型にできる。

本発明の実施形態１に係る遮断器の構成を示す側面図である。本発明の実施形態１に係る遮断器の一部正面図であり、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。本発明の実施形態１に係る遮断器の一部斜視図であり、図１の矢印ＩＩＩ方向から見た図である。本発明の実施形態１に係る遮断器の後述する第１グリッドの形状を示す斜視図である。本発明の実施形態１に係る遮断器の後述する第２グリッドの形状を示す斜視図である。本発明の実施形態２に係る遮断器の一部正面図である。本発明の実施形態３に係る遮断器の一部正面図である。本発明の実施形態４に係る遮断器の一部正面図である。本発明の実施形態５に係る遮断器の一部正面図である。本発明の実施形態６に係る遮断器の一部正面図である。本発明の実施形態７に係る遮断器の一部平面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る遮断器について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る遮断器の構成を示す側面図である。図２は、本発明の実施形態１に係る遮断器の一部正面図であり、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。図３は、本発明の実施形態１に係る遮断器の一部斜視図であり、図１の矢印ＩＩＩ方向から見た図である。図４は、本発明の実施形態１に係る遮断器の後述する第１グリッドの形状を示す斜視図である。図５は、本発明の実施形態１に係る遮断器の後述する第２グリッドの形状を示す斜視図である。

図１〜５に示すように、本発明の実施形態１に係る遮断器１００は、固定接点１２２を有する固定接触子１２０と、固定接点１２２に対して接離可能な可動接点１１２を有する可動接触子１１０と、固定接点１２２と可動接点１１２との間に発生したアークを消弧する消弧室１３０とを備える。

固定接触子１２０、可動接触子１１０および消弧室１３０の各々は、図示しない容器の中に配置されている。容器は、絶縁物にて構成されている。容器の中には、異常電流を検出して開極指令を出す図示しないリレー部、および、リレー部からの開局指令を受けて可動接触子１１０に開極動作させる図示しない開閉機構部が配置されている。容器には、容器内のアークガスを外部に排出するための排出部が設けられている。

可動接触子１１０は、棒状部１１１と、棒状部１１１の長手方向の一端部の下に設けられた可動接点１１２と、棒状部１１１の長手方向の他端部を貫通する支持軸１１３とを含む。支持軸１１３は、容器に固定されており、図１の矢印１１４にて示すように支持軸１１３の周方向に回動可能に棒状部１１１を支持している。可動接点１１２は、タングステンまたは酸化亜鉛と銀との焼結体にて構成されている。

固定接触子１２０は、板状部１２１と、板状部１２１の長手方向の一端部の上に設けられた固定接点１２２とを含む。板状部１２１は、導電体からなる。板状部１２１は、クランク状に折れ曲がっており、長手方向の他端部が一端部より上方に位置している。板状部１２１の長手方向の他端部は、電源側端子となっている。固定接点１２２は、可動接点１１２の回動軌跡１１２ａ上の所定の位置に配置されている。固定接点１２２は、タングステンまたは酸化亜鉛と銀との焼結体にて構成されている。

固定接触子１２０の上に、アーク誘導導体１６０が配置されている。アーク誘導導体１６０は、板状部１２１の上において固定接点１２２に隣り合う位置から、板状部１２１の長手方向に沿って板状部１２１の他端側に向けて板状部１２１の曲折部の近傍まで延在している。アーク誘導導体１６０は、板状部１２１と電気的に接続されて板状部１２１と同電位になっている。

消弧室１３０は、可動接点１１２の回動軌跡１１２ａを囲む位置に配置されている。消弧室１３０の奥行方向Ｌが板状部１２１の長手方向と平行になるように、消弧室１３０が固定接点１２２およびアーク誘導導体１６０の上方に配置されている。消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に、容器の排出部が位置している。

消弧室１３０は、互いに板状の形状を有して消弧室１３０の幅方向Ｗに間隔を置いて対向する第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２からなる１対のグリッドサポート１４０を含む。

消弧室１３０は、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２の各々における消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端同士の間を塞ぐ板状のグリッドバリア１５０をさらに含む。

本実施形態に係る遮断器１００においては、グリッドバリア１５０は、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２の各々において、消弧室１３０の高さ方向Ｈの下側の端部に接続されている。グリッドバリア１５０は、ポリアミドなどの絶縁性の弾性体にて構成されている。

グリッドバリア１５０は、消弧室１３０内のアークガスの圧力により弾性変形可能に設けられている。具体的には、グリッドバリア１５０は、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２の各々との接続部以外の部分が、消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に撓んで、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２から離間可能に設けられている。グリッドバリア１５０は、消弧室１３０から排出されたアークガスを容器の排出部に向けて流動させる位置に配置されている。

消弧室１３０は、第１グリッドサポート１４１、第２グリッドサポート１４２およびグリッドバリア１５０に囲まれた領域において、消弧室１３０の高さ方向Ｈに互いに間隔を置いて第１グリッドサポート１４１に順に固定された複数の第１グリッド１３１をさらに含む。

消弧室１３０は、第１グリッドサポート１４１、第２グリッドサポート１４２およびグリッドバリア１５０に囲まれた領域において、高さ方向Ｈに互いに間隔を置いて第２グリッドサポート１４２に順に固定された複数の第２グリッド１３２をさらに含む。

複数の第１グリッド１３１および複数の第２グリッド１３２において、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とは、消弧室１３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されている。

本実施形態に係る遮断器１００においては、複数の第１グリッド１３１は、消弧室１３０の高さ方向Ｈにて距離Ｌａ毎に均等に配置されている。複数の第２グリッド１３２は、消弧室１３０の高さ方向Ｈにて距離Ｌａ毎に均等に配置されている。消弧室１３０の高さ方向Ｈにて、隣り合う第１グリッド１３１同士の中間の位置に、第２グリッド１３２が１つずつ配置されている。ただし、第１グリッド１３１および第２グリッド１３２の各々の配置間隔は、均等に限られず、不均等であってもよい。

第１グリッド１３１および第２グリッド１３２の各々の設置数は、遮断器１００の遮断性能を確保するのに必要な数だけ適宜設定される。第１グリッド１３１および第２グリッド１３２の各々は、強磁性体である鉄で構成されている。

図３，４に示すように、複数の第１グリッド１３１の各々は、消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に位置する第１グリッド基部１３１ｔ、および、第１グリッド基部１３１ｔから第１グリッドサポート１４１に接しつつ消弧室１３０の奥行方向Ｌの他端側に向けて延在して第１グリッド基部１３１ｔより幅が狭くなっている第１グリッド延伸部１３１ｓを含む。

複数の第１グリッド１３１の各々は、側面１３１ｐにて第１グリッドサポート１４１に接している。複数の第１グリッド１３１の各々は、第１グリッドサポート１４１に接合されている。複数の第１グリッド１３１の各々は、端面１３１ｑにてグリッドバリア１５０に接している。複数の第１グリッド１３１の各々は、グリッドバリア１５０に対して接離可能に設けられている。

第１グリッド基部１３１ｔは、直方体状の部分である。第１グリッド延伸部１３１ｓは、第１グリッド基部１３１ｔから離れるに従って幅が狭くなっている根元部と、根元部の先端側に位置して一定の幅で延在している先端部とから構成されている。根元部において側面１３１ｐとは反対側の側面は、側面１３１ｐ側に凸状に湾曲している。

図３，５に示すように、複数の第２グリッドの各々は、消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に位置する第２グリッド基部１３２ｔ、および、第２グリッド基部１３２ｔから第２グリッドサポート１４２に接しつつ消弧室１３０の奥行方向Ｌの他端側に向けて延在して第２グリッド基部１３２ｔより幅が狭くなっている第２グリッド延伸部１３２ｓを含む。

複数の第２グリッド１３２の各々は、側面１３２ｐにて第２グリッドサポート１４２に接している。複数の第２グリッド１３２の各々は、第２グリッドサポート１４２に接合されている。複数の第２グリッド１３２の各々は、端面１３２ｑにてグリッドバリア１５０に接している。複数の第２グリッド１３２の各々は、グリッドバリア１５０に対して接離可能に設けられている。

第２グリッド基部１３２ｔは、直方体状の部分である。第２グリッド延伸部１３２ｓは、第２グリッド基部１３２ｔから離れるに従って幅が狭くなっている根元部と、根元部の先端側に位置して一定の幅で延在している先端部とから構成されている。根元部において側面１３２ｐとは反対側の側面は、側面１３２ｐ側に凸状に湾曲している。

本実施形態に係る遮断器１００においては、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とは、同一形状を有している。すなわち、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とは、互いに表裏反対向きに配置されている。ただし、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが、互いに異なる形状を有していてもよい。第１グリッド１３１および第２グリッド１３２の各々の形状は、上記に限られない。

消弧室１３０の高さ方向Ｈから見て、複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室１３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっている。具体的には、消弧室１３０の高さ方向Ｈから見て、第１グリッド基部１３１ｔの一部と、第２グリッド基部１３２ｔの一部とが重なっている。

図２に示すように、消弧室１３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離は、消弧室１３０の高さ方向Ｈから見て互いに重なっている第１グリッド基部１３１ｔの一部と第２グリッド基部１３２ｔの一部との間の距離Ｌｂである。

第１グリッド１３１同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離Ｌｂより長い。第２グリッド１３２同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離Ｌｂより長い。

以下、本実施形態に係る遮断器１００の動作について説明する。
リレー部が異常電流(過電流)を検出した場合、開閉機構部に開局指令を送る。リレー部からの開局指令を受けて開閉機構部が、可動接触子１１０に開極動作させる。可動接触子１１０が開極動作を始めると、図１，２に示すように、互いに切り離された可動接点１１２と固定接点１２２との間にアーク１０が発生する。

固定接点１２２から切り離された可動接点１１２は、図３の回動軌跡１１２ａにて示すように、複数の第１グリッド１３１の各々の第１グリッド延伸部１３１ｓと複数の第２グリッド１３２の各々の第２グリッド延伸部１３２ｓとの間を消弧室１３０の高さ方向Ｈに沿って通過する。

可動接触子１１０が開極動作を始めた時には、グリッドバリア１５０は、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２の各々における消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端同士の間を塞いでいる。これにより、消弧室１３０内のアークガスの排出部からの排出が抑制されている。

可動接点１１２と固定接点１２２との間に発生したアーク１０には、アークガスの圧力勾配による駆動力、および、可動接触子１１０および固定接触子１２０を流れる異常電流が発生させる磁場に起因する電磁力による駆動力などの作用により、消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に駆動される。

アーク１０が消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に駆動された時には、消弧室１３０内のアークガスの圧力が上昇するため、図１の矢印１５２にて示すようにグリッドバリア１５０が消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に撓んで、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２から離間する。

これにより、消弧室１３０内の圧力の上昇が抑制されるため、アーク１０を可動接点１１２と固定接点１２２との間に押し戻す駆動力が発生することを抑制できる。その結果、アーク電圧が低下することを抑制できる。

消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端側に駆動されたアーク１０は、第１グリッド１３１の近傍において第１グリッド１３１に引き寄せられ、第２グリッド１３２の近傍において第２グリッド１３２に引き寄せられる。そのため、図２に示すように、アーク１０には、第１グリッド１３１側に凸状に湾曲している部分１０ａと、第２グリッド１３２側に凸状に湾曲している部分１０ｂとが現れて伸長される。その結果、アーク電圧が高くなる。

さらに、アーク電流が、複数の第１グリッド１３１および複数の第２グリッド１３２の各々を流れることにより、アーク１０が分断される。これにより、電極降下電圧が発生し、アーク電圧がさらに高くなる。このように、短絡回路を流れる電流を限流させて、アーク電圧が電源電圧を超えることにより、アーク１０は急激に電流および熱を失って消弧される。

グリッドバリア１５０は、アーク１０が消弧されて消弧室１３０内の圧力が低下するに従って、自らの弾性力により、第１グリッドサポート１４１および第２グリッドサポート１４２の各々における消弧室１３０の奥行方向Ｌの一端同士の間を塞ぐ形状に復帰する。これにより、複数回の遮断動作を行なう場合においても、グリッドバリア１５０を繰り返し機能させることができる。

本実施形態に係る遮断器１００においては、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが、消弧室１３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されているため、第１グリッド延伸部１３１ｓ同士の最短距離Ｌａ、および、第２グリッド延伸部１３２ｓ同士の最短距離Ｌａを、長くすることができる。

上記のように、可動接点１１２は、第１グリッド延伸部１３１ｓと第２グリッド延伸部１３２ｓとの間を通過する。そのため、第１グリッド延伸部１３１ｓおよび第２グリッド延伸部１３２ｓの各々は、高温のアーク１０に曝される時間が長く、局所的に高温になって部分的に溶解する。

第１グリッド延伸部１３１ｓ同士の最短距離Ｌａを長くすることにより、第１グリッド１３１同士が電気的に接続されることを抑制できる。第２グリッド延伸部１３２ｓ同士の最短距離Ｌａを長くすることにより、第２グリッド１３２同士が電気的に接続されることを抑制できる。

その結果、アーク１０を消弧室１３０内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器１００の遮断性能を高めることができる。遮断器１００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器１００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器１００を小型にできる。

以下、本発明の実施形態２に係る遮断器について説明する。なお、本実施形態に係る遮断器２００は、グリッドの形状のみ実施形態１に係る遮断器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る遮断器の一部正面図である。図６においては、図２と同様の方向から遮断器２００を見た図を示している。図６に示すように、本発明の実施形態２に係る遮断器２００は、消弧室２３０を備えている。

消弧室２３０は、第１グリッドサポート１４１、第２グリッドサポート１４２およびグリッドバリアに囲まれた領域において、消弧室２３０の高さ方向Ｈに互いに間隔を置いて第１グリッドサポート１４１に順に固定された複数の第１グリッド２３１を含む。

消弧室２３０は、第１グリッドサポート１４１、第２グリッドサポート１４２およびグリッドバリアに囲まれた領域において、高さ方向Ｈに互いに間隔を置いて第２グリッドサポート１４２に順に固定された複数の第２グリッド２３２を含む。

複数の第１グリッド２３１および複数の第２グリッド２３２において、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２とは、消弧室２３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されている。

本実施形態に係る遮断器２００においては、複数の第１グリッド２３１は、消弧室２３０の高さ方向Ｈにて距離Ｌａ毎に均等に配置されている。複数の第２グリッド２３２は、消弧室２３０の高さ方向Ｈにて距離Ｌａ毎に均等に配置されている。消弧室２３０の高さ方向Ｈにて、隣り合う第１グリッド２３１同士の中間の位置に、第２グリッド２３２が１つずつ配置されている。

複数の第１グリッド２３１の各々は、消弧室２３０の奥行方向Ｌの一端側に位置する第１グリッド基部２３１ｔ、および、第１グリッド基部２３１ｔから第１グリッドサポート１４１に接しつつ消弧室２３０の奥行方向Ｌの他端側に向けて延在して第１グリッド基部２３１ｔより幅が狭くなっている第１グリッド延伸部２３１ｓを含む。第１グリッド基部２３１ｔの第１グリッドサポート１４１側とは反対側の側部は、テーパ形状を有している。

複数の第２グリッドの各々は、消弧室２３０の奥行方向Ｌの一端側に位置する第２グリッド基部２３２ｔ、および、第２グリッド基部２３２ｔから第２グリッドサポート１４２に接しつつ消弧室２３０の奥行方向Ｌの他端側に向けて延在して第２グリッド基部２３２ｔより幅が狭くなっている第２グリッド延伸部２３２ｓを含む。第２グリッド基部２３２ｔの第２グリッドサポート１４２側とは反対側の側部は、テーパ形状を有している。

本実施形態に係る遮断器２００においては、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２とは、同一形状を有している。すなわち、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２とは、互いに表裏反対向きに配置されている。

消弧室２３０の高さ方向Ｈから見て、複数の第１グリッド２３１と複数の第２グリッド２３２とが消弧室２３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっている。具体的には、消弧室２３０の高さ方向Ｈから見て、第１グリッド基部２３１ｔの一部と、第２グリッド基部２３２ｔの一部とが重なっている。

図６に示すように、消弧室２３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド２３１と第２グリッド２３２との最短距離は、消弧室２３０の高さ方向Ｈから見て互いに重なっている第１グリッド基部２３１ｔの一部と第２グリッド基部２３２ｔの一部との間の距離Ｌｃである。

第１グリッド２３１同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２との最短距離Ｌｃより長い。第２グリッド２３２同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２との最短距離Ｌｃより長い。

本実施形態に係る遮断器２００においても、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２とが、消弧室２３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されているため、第１グリッド延伸部２３１ｓ同士の最短距離Ｌａ、および、第２グリッド延伸部２３２ｓ同士の最短距離Ｌａを、長くすることができる。

さらに、第１グリッド基部２３１ｔの第１グリッドサポート１４１側とは反対側の側部、および、第２グリッド基部２３２ｔの第２グリッドサポート１４２側とは反対側の側部の各々が、テーパ形状を有している。これにより、消弧室２３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド２３１と第２グリッド２３２との最短距離Ｌｃを、実施形態１に係る遮断器１００における最短距離Ｌｂに比較して長くすることができる。

第１グリッド延伸部２３１ｓ同士の最短距離Ｌａを長くすることにより、第１グリッド２３１同士が電気的に接続されることを抑制できる。第２グリッド延伸部２３２ｓ同士の最短距離Ｌａを長くすることにより、第２グリッド２３２同士が電気的に接続されることを抑制できる。消弧室２３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド２３１と第２グリッド２３２との最短距離Ｌｃを長くすることにより、第１グリッド２３１と第２グリッド２３２とが電気的に接続されることを抑制できる。

これらの結果、アーク１０を消弧室２３０内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器２００の遮断性能を高めることができる。遮断器２００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器２００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器２００を小型にできる。

以下、本発明の実施形態３に係る遮断器について説明する。なお、本実施形態に係る遮断器３００は、消弧室の幅方向における第１グリッドと第２グリッドとの間隔が主に実施形態１に係る遮断器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態３)
図７は、本発明の実施形態３に係る遮断器の一部正面図である。図７においては、図２と同様の方向から遮断器３００を見た図を示している。図７に示すように、本発明の実施形態３に係る遮断器３００は、消弧室３３０を備えている。

消弧室３３０の高さ方向Ｈから見て、複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室３３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていない。すなわち、消弧室３３０の幅方向Ｗにおいて第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との間に、グリッドが存在しない領域Ｔ₁が形成されている。

消弧室３３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離は、第１グリッド基部１３１ｔと第２グリッド基部１３２ｔとの間の距離Ｌｄである。

第１グリッド１３１同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離Ｌｄより長い。第２グリッド１３２同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離Ｌｄより長い。

本実施形態に係る遮断器３００においても、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが、消弧室３３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されているため、第１グリッド延伸部１３１ｓ同士の最短距離Ｌａ、および、第２グリッド延伸部１３２ｓ同士の最短距離Ｌａを、長くすることができる。

複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室１３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていないことにより、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが電気的に接続されることを抑制できる。

消弧室３３０内に形成された、グリッドが存在しない領域Ｔ₁はアークガスの流路となる。その結果、アーク１０を領域Ｔ₁に留まり易くすることができる。これにより、アーク１０をより安定して分断できる。

これらの結果、アーク１０を消弧室３３０内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器３００の遮断性能を高めることができる。遮断器３００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器３００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器３００を小型にできる。

以下、本発明の実施形態４に係る遮断器について説明する。なお、本実施形態に係る遮断器４００は、消弧室の幅方向における第１グリッドと第２グリッドとの間隔が狭くなっている点が実施形態３に係る遮断器３００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態４)
図８は、本発明の実施形態４に係る遮断器の一部正面図である。図８においては、図２と同様の方向から遮断器４００を見た図を示している。図８に示すように、本発明の実施形態４に係る遮断器４００は、消弧室４３０を備えている。

消弧室４３０の高さ方向Ｈから見て、複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室４３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていない。すなわち、消弧室４３０の幅方向Ｗにおいて第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との間に、グリッドが存在しない領域Ｔ₂が形成されている。

消弧室４３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離は、第１グリッド基部１３１ｔと第２グリッド基部１３２ｔとの間の距離Ｌｅである。

第１グリッド１３１同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離Ｌｅの２倍である２Ｌｅより長い。第２グリッド１３２同士の最短距離Ｌａは、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との最短距離Ｌｅの２倍である２Ｌｅより長い。すなわち、Ｌａ＞２Ｌｅを満たす。

本実施形態に係る遮断器４００においても、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが、消弧室４３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されているため、第１グリッド延伸部１３１ｓ同士の最短距離Ｌａ、および、第２グリッド延伸部１３２ｓ同士の最短距離Ｌａを、長くすることができる。

複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室４３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていないことにより、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが電気的に接続されることを抑制できる。

消弧室４３０内に形成された、グリッドが存在しない領域Ｔ₂はアークガスの流路となる。その結果、アーク１０を領域Ｔ₂に留まり易くすることができる。これにより、アーク１０をより安定して分断できる。

これらの結果、アーク１０を消弧室４３０内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器４００の遮断性能を高めることができる。遮断器４００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器４００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器４００を小型にできる。

また、Ｌａ＞２Ｌｅ、すなわち、Ｌｅ＜Ｌａ／２を満たすことにより、領域Ｔ₂の幅を小さくすることができる。その結果、消弧室４３０の幅の寸法を小さくすることができ、ひいては遮断器４００を小型にできる。

以下、本発明の実施形態５に係る遮断器について説明する。なお、本実施形態に係る遮断器５００は、グリッドバリアが排気口を有する点が実施形態４に係る遮断器４００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態５)
図９は、本発明の実施形態５に係る遮断器の一部正面図である。図９においては、図２と同様の方向から遮断器５００を見た図を示している。図９に示すように、本発明の実施形態５に係る遮断器５００は、消弧室５３０を備えている。

消弧室５３０の高さ方向Ｈから見て、複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室５３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていない。すなわち、消弧室５３０の幅方向Ｗにおいて第１グリッド１３１と第２グリッド１３２との間に、グリッドが存在しない領域Ｔ₂が形成されている。

グリッドバリア１５０は、消弧室５３０からアークガスを排出する排気口１５３を有する。排気口１５３は、消弧室５３０の幅方向Ｗにおいて複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２との間に位置している。すなわち、排気口１５３は、領域Ｔ₂に面するように設けられている。

本実施形態に係る遮断器５００においても、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが、消弧室５３０の高さ方向Ｈの位置が各々異なるように交互に配置されているため、第１グリッド延伸部１３１ｓ同士の最短距離Ｌａ、および、第２グリッド延伸部１３２ｓ同士の最短距離Ｌａを、長くすることができる。

複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室５３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていないことにより、第１グリッド１３１と第２グリッド１３２とが電気的に接続されることを抑制できる。

消弧室５３０内に形成された、グリッドが存在しない領域Ｔ₂はアークガスの流路となる。領域Ｔ₂に面するように排気口１５３が設けられているため、領域Ｔ₂を流動するアークガスの流量を多くすることができる。その結果、アーク１０を領域Ｔ₂にさらに留まり易くすることができる。これにより、アーク１０をより安定して分断できる。

これらの結果、アーク１０を消弧室５３０内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器５００の遮断性能を高めることができる。遮断器５００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器５００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器５００を小型にできる。

以下、本発明の実施形態６に係る遮断器について説明する。なお、本実施形態に係る遮断器６００は、アークの熱によりガスを発生する絶縁性部材を有する点が実施形態４に係る遮断器４００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態６)
図１０は、本発明の実施形態６に係る遮断器の一部正面図である。図１０においては、図２と同様の方向から遮断器６００を見た図を示している。図１０に示すように、本発明の実施形態６に係る遮断器６００は、消弧室６３０を備えている。消弧室６３０の高さ方向Ｈから見て、複数の第１グリッド１３１と複数の第２グリッド１３２とが消弧室６３０の幅方向Ｗにおいて互いに重なっていない。

消弧室６３０は、アーク１０の熱によりガスを発生する少なくとも１つの絶縁性部材を含む。本発明の実施形態６に係る遮断器６００においては、消弧室６３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第１グリッド延伸部１３１ｓ同士の間に第１絶縁性部材６１１が配置されている。消弧室６３０の高さ方向Ｈにて隣り合う第２グリッド延伸部１３２ｓ同士の間に第２絶縁性部材６１２が配置されている。

ただし、絶縁性部材の配置は、上記に限られず、複数の第１グリッド１３１および複数の第２グリッド１３２において消弧室６３０の高さ方向Ｈにて隣り合う、第１グリッド延伸部同士１３１ｓの間および第２グリッド延伸部同士１３２ｓの間の少なくとも一方に配置されていればよい。

また、複数の第１グリッド延伸部同士１３１ｓの間の全てに第１絶縁性部材６１１が配置されている必要はなく、複数の第１グリッド延伸部同士１３１ｓの間の一部にのみ第１絶縁性部材６１１が配置されていてもよい。複数の第２グリッド延伸部同士１３２ｓの間の全てに第２絶縁性部材６１２が配置されている必要はなく、複数の第２グリッド延伸部同士１３２ｓの間の一部にのみ第２絶縁性部材６１２が配置されていてもよい。

第１絶縁性部材６１１および第２絶縁性部材６１２の各々の材料としては、ナイロン６，６またはポリアセタールなどの高分子樹脂を用いることができる。ただし、第１絶縁性部材６１１および第２絶縁性部材６１２の各々の材料は、有機絶縁材料に限られず、アーク１０の熱によりガスを発生する無機絶縁材料であってもよい。

第１絶縁性部材６１１および第２絶縁性部材６１２の各々からは、アーク１０の熱によりアブレーションガスが発生する。第１絶縁性部材６１１から発生したアブレーションガスにより、図１０の矢印２１で示すように消弧室６３０の幅方向Ｗにおいて第２グリッドサポート１４２側へ向かう駆動力が、アーク１０に作用する。第２絶縁性部材６１２から発生したアブレーションガスにより、図１０の矢印２２で示すように消弧室６３０の幅方向Ｗにおいて第１グリッドサポート１４１側へ向かう駆動力が、アーク１０に作用する。

これにより、アーク１０は、第１グリッド１３１の近傍において第１グリッド１３１に引き寄せられ、第２グリッド１３２の近傍において第２グリッド１３２に引き寄せられて収縮される。さらに、アブレーションガスによりアーク１０が冷却される。その結果、アーク電圧が高くなる。これにより、アーク１０をより安定して分断できる。

本実施形態に係る遮断器６００においても、アーク１０を消弧室６３０内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器６００の遮断性能を高めることができる。遮断器６００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器６００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器６００を小型にできる。

以下、本発明の実施形態７に係る遮断器について説明する。なお、本実施形態に係る遮断器７００は、グリッドがグリッドバリアに固定されている点が主に実施形態１に係る遮断器１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態７)
図１１は、本発明の実施形態７に係る遮断器の一部平面図である。図１１においては、本発明の実施形態７に係る遮断器７００の第２グリッド７３２、第２グリッドサポート７４２およびグリッドバリア７５０のみを図示している。以下の説明においては、第２グリッド７３２の固定構造について説明するが、第１グリッドの固定構造についても同様である。

本発明の実施形態７に係る遮断器７００においては、グリッドバリア７５０は、第１グリッドサポートおよび第２グリッドサポート７４２に対して固定されている。

図１１に示すように、複数の第２グリッド７３２の各々は、消弧室の奥行方向Ｌの一端側に位置する第２グリッド基部７３２ｔ、および、第２グリッド基部７３２ｔから第２グリッドサポート７４２に接しつつ消弧室の奥行方向Ｌの他端側に向けて延在して第２グリッド基部７３２ｔより幅が狭くなっている第２グリッド延伸部７３２ｓを含む。

第２グリッド基部７３２ｔは、直方体状の部分である。第２グリッド延伸部７３２ｓは、第２グリッド基部７３２ｔから離れるに従って幅が狭くなっている根元部と、根元部の先端側に位置して一定の幅で延在している先端部とから構成されている。根元部において側面７３２ｐとは反対側の側面は、側面７３２ｐ側に凸状に湾曲している。

複数の第２グリッド７３２の各々は、側面７３２ｐにて第２グリッドサポート７４２に接している。複数の第２グリッド７３２の各々は、第２グリッドサポート７４２に固定されている。複数の第２グリッド７３２の各々は、端面７３２ｑにてグリッドバリア７５０に接している。複数の第２グリッド７３２の各々は、グリッドバリア７５０に固定されている。

具体的には、第２グリッド７３２の側面７３２ｐ上に、側面７３２ｐから突出した突出部７３２ｘが設けられている。第２グリッド７３２の端面７３２ｑ上に、端面７３２ｑから突出した突出部７３２ｙが設けられている。突出部７３２ｘおよび突出部７３２ｙの各々の数は、適宜設定される。

第２グリッドサポート７４２には、第２グリッド７３２の突出部７３２ｘに対応する位置に、突出部７３２ｘと嵌合する貫通孔７４２ｈが設けられている。グリッドバリア７５０には、第２グリッド７３２の突出部７３２ｙに対応する位置に、突出部７３２ｙと嵌合する貫通孔７５０ｈが設けられている。

第２グリッドサポート７４２の貫通孔７４２ｈに第２グリッド７３２の突出部７３２ｘが嵌め込まれ、グリッドバリア７５０の貫通孔７５０ｈに第２グリッド７３２の突出部７３２ｙが嵌め込まれていることにより、第２グリッド７３２が第２グリッドサポート７４２およびグリッドバリア７５０に対して固定されている。同様に、第１グリッドが、第１グリッドサポートおよびグリッドバリア７５０に対して固定されている。

上記のように複数の第１グリッドおよび複数の第２グリッド７３２の各々が固定されることにより、第１グリッド同士の間隔および第２グリッド７３２同士の間隔を保持することができる。その結果、電流遮断時の衝撃により、第１グリッド同士の間隔が短くなって第１グリッド同士が電気的に接続されること、および、第２グリッド７３２同士の間隔が短くなって第２グリッド７３２同士が電気的に接続されることを抑制できる。

本実施形態に係る遮断器７００においても、アークを消弧室内で駆動する際に得られる電極降下電圧が低下することを抑制して、遮断器７００の遮断性能を高めることができる。遮断器７００の遮断性能を高めることにより、短時間でアークのエネルギを消費することができる。これにより、遮断器７００の構造物への熱的および電磁力的な負荷を低減できるため、構造物の嵩を削減でき、ひいては遮断器７００を小型にできる。

上記の実施形態１〜７の各構成において組み合わせ可能な構成同士を、適宜組み合わせてもよい。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０アーク、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００遮断器、１１０可動接触子、１１１棒状部、１１２可動接点、１１２ａ回動軌跡、１１３支持軸、１２０固定接触子、１２１板状部、１２２固定接点、１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０消弧室、１３１，２３１第１グリッド、１３１ｐ，１３２ｐ，７３２ｐ側面、１３１ｑ，１３２ｑ，７３２ｑ端面、１３１ｓ，２３１ｓ第１グリッド延伸部、１３１ｔ，２３１ｔ第１グリッド基部、１３２，２３２，７３２第２グリッド、１３２ｓ，２３２ｓ，７３２ｓ第２グリッド延伸部、１３２ｔ，２３２ｔ，７３２ｔ第２グリッド基部、１４０１対のグリッドサポート、１４１第１グリッドサポート、１４２，７４２第２グリッドサポート、１５０，７５０グリッドバリア、１５３排気口、１６０アーク誘導導体、６１１第１絶縁性部材、６１２第２絶縁性部材、７３２ｘ，７３２ｙ突出部、７４２ｈ，７５０ｈ貫通孔。

Claims

固定接点を有する固定接触子と、
前記固定接点に対して接離可能な可動接点を有する可動接触子と、
前記固定接点と前記可動接点との間に発生したアークを消弧する消弧室とを備え、
前記消弧室は、
互いに板状の形状を有して前記消弧室の幅方向に間隔を置いて対向する第１グリッドサポートおよび第２グリッドサポートと、
前記第１グリッドサポートおよび前記第２グリッドサポートの各々における前記消弧室の奥行方向の一端同士の間を塞ぐ板状のグリッドバリアと、
前記第１グリッドサポート、前記第２グリッドサポートおよび前記グリッドバリアに囲まれた領域において、前記消弧室の高さ方向に互いに間隔を置いて前記第１グリッドサポートに順に固定された複数の第１グリッドと、
前記第１グリッドサポート、前記第２グリッドサポートおよび前記グリッドバリアに囲まれた領域において、前記高さ方向に互いに間隔を置いて前記第２グリッドサポートに順に固定された複数の第２グリッドとを含み、
前記複数の第１グリッドの各々は、前記奥行方向の一端側に位置する第１グリッド基部、および、該第１グリッド基部から前記第１グリッドサポートに接しつつ前記奥行方向の他端側に向けて延在して前記第１グリッド基部より幅が狭くなっている第１グリッド延伸部を含み、
前記複数の第２グリッドの各々は、前記奥行方向の一端側に位置する第２グリッド基部、および、該第２グリッド基部から前記第２グリッドサポートに接しつつ前記奥行方向の他端側に向けて延在して前記第２グリッド基部より幅が狭くなっている第２グリッド延伸部を含み、
前記複数の第１グリッドおよび前記複数の第２グリッドにおいて、第１グリッドと第２グリッドとは、前記高さ方向の位置が各々異なるように交互に配置されており、
前記可動接点は、前記複数の第１グリッドの各々の前記第１グリッド延伸部と前記複数の第２グリッドの各々の前記第２グリッド延伸部との間を前記高さ方向に沿って通過し、
前記高さ方向から見て、前記複数の第１グリッドと前記複数の第２グリッドとが前記幅方向において互いに重なっておらず、
前記グリッドバリアが、前記消弧室からアークガスを排出する排気口を有し、
前記排気口は、前記幅方向において前記複数の第１グリッドと前記複数の第２グリッドとの間に位置している、遮断器。
前記複数の第１グリッドおよび前記複数の第２グリッドにおいて、前記高さ方向にて隣り合う第１グリッド同士または第２グリッド同士の最短距離は、前記高さ方向にて隣り合う第１グリッドと第２グリッドとの最短距離より長い、請求項１に記載の遮断器。
固定接点を有する固定接触子と、
前記固定接点に対して接離可能な可動接点を有する可動接触子と、
前記固定接点と前記可動接点との間に発生したアークを消弧する消弧室とを備え、
前記消弧室は、
互いに板状の形状を有して前記消弧室の幅方向に間隔を置いて対向する第１グリッドサポートおよび第２グリッドサポートと、
前記第１グリッドサポートおよび前記第２グリッドサポートの各々における前記消弧室の奥行方向の一端同士の間を塞ぐ板状のグリッドバリアと、
前記第１グリッドサポート、前記第２グリッドサポートおよび前記グリッドバリアに囲まれた領域において、前記消弧室の高さ方向に互いに間隔を置いて前記第１グリッドサポートに順に固定された複数の第１グリッドと、
前記第１グリッドサポート、前記第２グリッドサポートおよび前記グリッドバリアに囲まれた領域において、前記高さ方向に互いに間隔を置いて前記第２グリッドサポートに順に固定された複数の第２グリッドとを含み、
前記複数の第１グリッドの各々は、前記奥行方向の一端側に位置する第１グリッド基部、および、該第１グリッド基部から前記第１グリッドサポートに接しつつ前記奥行方向の他端側に向けて延在して前記第１グリッド基部より幅が狭くなっている第１グリッド延伸部を含み、
前記複数の第２グリッドの各々は、前記奥行方向の一端側に位置する第２グリッド基部、および、該第２グリッド基部から前記第２グリッドサポートに接しつつ前記奥行方向の他端側に向けて延在して前記第２グリッド基部より幅が狭くなっている第２グリッド延伸部を含み、
前記複数の第１グリッドおよび前記複数の第２グリッドにおいて、第１グリッドと第２グリッドとは、前記高さ方向の位置が各々異なるように交互に配置されており、
前記可動接点は、前記複数の第１グリッドの各々の前記第１グリッド延伸部と前記複数の第２グリッドの各々の前記第２グリッド延伸部との間を前記高さ方向に沿って通過し、
前記複数の第１グリッドおよび前記複数の第２グリッドにおいて、前記高さ方向にて隣り合う第１グリッド同士または第２グリッド同士の最短距離は、前記高さ方向にて隣り合う第１グリッドと第２グリッドとの最短距離より長く、
前記グリッドバリアが、前記消弧室からアークガスを排出する排気口を有し、
前記排気口は、前記幅方向において前記複数の第１グリッドと前記複数の第２グリッドとの間に位置している、遮断器。
前記アークの熱によりガスを発生する少なくとも１つの絶縁性部材をさらに備え、
前記絶縁性部材は、前記複数の第１グリッドおよび前記複数の第２グリッドにおいて前記高さ方向にて隣り合う、第１グリッド延伸部同士の間および第２グリッド延伸部同士の間の少なくとも一方に配置されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の遮断器。
前記グリッドバリアが、前記第１グリッドサポートおよび前記第２グリッドサポートの各々において、上記高さ方向の下側の端部に接続され、
前記グリッドバリアは、前記消弧室内のアークガスの圧力により弾性変形する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の遮断器。
前記複数の第１グリッドおよび前記複数の第２グリッドの各々が、前記グリッドバリアに固定されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の遮断器。