JPS6049532A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は開閉器に関するものである。なお、この発明
でいう開閉器とは、とくに回路しゃ断器、限流器、電磁
開閉器、通常は小型容器内でアークを生じるものを示し
ている。

〔従来技術１ 第１図〜第３図は従来の回路しゃ断器を示す断面図で、
それぞれ異なった動作状態を示している。

（１）はカバー、（２）はベースで、カバー（１）とベ
ース（２）とで容器（３）全構成している。（４）は固
定接触子で、その固定導体（６）の一端に固定接点（６
）全有し、他端は外部導体（図示せず）に接続されるよ
うに端子部になっている。（７）は可動接触子で、その
可動導体（８）の一端に固定接点（６）に対向した可Ｅ
ｌ＋接点（９）ヲ有している。（１０）は可動接触子装
置、Ｑ［ｊ：可動子腕で、クロスバ−（１２）に固定さ
れ各極間時に開閉されるように構成されている。θ３）
は消弧室で、消弧板α４）が側板（＋５）により保持さ
れている。（国はトグルリンク機構で、上リンク（＋７
）と下リンク（１８）より構成されている。上リンク（
１７）の一端はフレドル（１９）に、また他端は下リン
ク（国の一端にそれぞれ軸（ロ）、シ１）により連結さ
れている。なお下リンク（１８）の他端は上記可動接触
子装置（ｌＯ）の可動子腕（１１）に連結されている。

（２匈は起倒形操作ハンドル、瞥は作動ばねで、トグル
リンク機構（＋６）の軸位ｌ）と上記操作ハンドル（２
渇との間に架張されている。（２４）　、　ｆ２５１は
、それぞれ熱動および電磁引きはずし機構で、作動時に
は、それぞれバイメタル（２６）および可動鉄心しηに
よりトリップバージ８１フｉｌ−反時計方向に回動させ
るようになっている。（２９）は一端が上記）　＋１ツ
ブバー（２８）に係止され他端はフレドル（＋９）と係
止しているラッチである。

フレドル（＋９）がラッチ（２９）に係止した状態で操
作ノ）ンドルｊ２２）　＋６：閉路位置に倒せばトグル
リンク機構（１６）が伸長して軸（２）１）がフレドル
（１９）に係止され可動接点（９）は固定接点（６）に
暗合される。この状態が第１図である。

ついで操作ハンドル□□□全開路位置に倒せば、トグル
リンク機１Ｑｆｌは屈曲して可動接点（９）を固定接点
（６）より開離させ可動子腕（０）がフレドル軸（３ｏ
）に係止される。この状態が第２図である。また前記第
１図に示す閉路状態で回路に過電流が流れると、熱動引
きはずし機構（２）あるいは電磁引きはずし機構（２ｉ
　：６ｉ作動してフレドル（１９）とラッチ（２９）の
係合が解除され、フレドル軸Ｈ）を中心に時計方向にフ
レドル（１９）が回転しストッパー軸０１）に係止され
る。フレドル（１９）と上リンク（１７）の連結点が上
記作動ばね１２１Ｊｌの作用線を越えるため、作動ばね
（＠のげね力によってトグルリンク機構Ｑ６）が屈曲し
てクロスパー０２）により各極連動して自動しゃ断を行
なう。この状態が第３図である。

つぎに回路しゃ断器が電流しゃ断時に発生するアークの
振舞いについて説明する。

いま、可動接点（９）と固定接点（６）とが接触してい
る場合においては、その電力は電源側より固定導体（５
）、固定接点（６）、可動接点（９）および可動導体（
８）を順次経由して負荷側へ供給される。この状態にお
いて、短絡電流等の大電流がこの回路に流れると、前述
したように、可動接点（９）が固定接点（６１Ａ＞ら開
離される。この際、上記固定および可動接点＋６１　、
　＋９＋間にはアーク（３２が発生し、固定および可動
接点ｔ６＋　、　（９）間にはアーク電圧が発生する。

このアーク電圧は、固定接点（６）からの可動接点（９
）の開離距離が増大するに従って上昇し、また、同時に
アーク（ハ）が消弧板（１４）の方向へ磁気力によって
引き付けられ伸長するために、さらに上昇する。このよ
うにして、アーク電流は電流零点を迎えてアーク（ハ）
を泊弧し、しゃ断が完結する。。

−万、従来の回路しゃ断器において、第４１′″４（Ａ
）。

（Ｂ）に示すような接触子構造を有するもの−あった。

すなわち、第４図（５）、（Ｂ）に示すものけ、固定昼
休（５）よりも高い抵抗率を有する高抵抗材料からなシ
、固定接点（６１の周囲の導体表面を覆う圧力反弯寸体
（４１）？：上記固定導体（５）に設けたものである。

この構造は、固定接点（６）に生じたアーク（、う４の
足の大きさ全限定してアーク陽光柱断面積を縮小させ、
これによってアーク抵抗全増大させてしゃ断ζ！Ｉ作時
の限流効果を向上させようとするものである。

しかるに、上記のものは、限流性に優れるものの、アー
ククシ力の尼が固定接点（６）上に留められたまま電流
零点を迎えるから、アーク國の伸張が十分になされず、
したがってしゃ断性能に劣る欠点があった。

このため、第５図囚、（Ｂ）に示すように、上述の圧力
反射体（４Ｘ）に固定接点（６）からアーク移動方向へ
延びるアーク走行路（５１）を形成することにより、ア
ーク國の足が小さくなった際にアーク（３２’に上記ア
ーク走行路（５１）を通して消弧板へ４）側に移動させ
易くさせることが案出されている。すなわち、これはア
ーク＋３２）　’を消弧板（１４）側に移行させた状侭
て電流零点を迎えさせることにより、しゃ断性の向上全
図ろうとしたものである。

ところが、上記のものは、アーク（暗の足が小さくなら
なければ、該アーク（３２１がアーク走行路（５１）に
侵入しにくく、換言すればアーク鴎の固定接点（６）で
の停滞時間が比較的長く、該接点（６）の消耗が早めら
れるおそれがある。

〔発明の概要〕

この発明は上記従来のものの欠点を除去するためになさ
れたもので、１対の電気接触子のうちの一方のものの導
体を、略Ｕ字形部を有する形状とし、これと圧力反射体
と全組み合せ使用することにより、限流性およびしゃ断
性の向上が図れるとともに、接点の消耗全抑制でき、と
くに上記略Ｕ字形部の電源側垂直片部の角部を接点固着
片部の先端面ないしは接点の電源側の側面のうちの少な
１ミ くとも上記先端すして４５度の角度範囲に位置させるこ
とにより、転流性に優れた開閉器を提供することを目的
としている。

［発明の実施例］ 第６因囚、（Ｂ）はこの発明に係る開閉器における要部
の構成を示すものであり、第１図〜第５図と同一部所に
は同一符号を付して説ｔｖ１’を省略する。

同図において、（６１）は１対の電気接触子の一方、た
とえば固定接触子であり、固定導体（６２）と同定接点
（６）とからなり、固定導体（６２）の先端側（６２０
Ｍｄ。

略Ｕ字形に形成されている。上記略Ｕ字形先端部（６２
０）における負荷側の垂直片部（６２０ａ）の先端は電
源側へ延出されて上記接点（６）の固着片部（６２１）
として構成されておシ、また上記略Ｕ字形先端部（６２
０）の電源側の垂直片部（６２０ｂ）は開極時に接点（
６＋　、　＋９ｊ間に発生するアー？　＋３２）とほぼ
平行なＮ路として構成されている。

上記電源側垂直片部（６２０ｂ）の上端角部（６８）は
、上記接点固着片部（６２１）の先端面（６２１ａ）な
いし接点（６）の電源側の側面（６ａ）のうち、たとえ
ば上記接点固着片部（６２１）の先端面（６２１ａ）に
対して角度θ（θ＜４５°）全なす半直線ｎと交わる位
置に設定されている。

上記接点固着片部（６２１）には圧力反射体Ｉ４１）が
設けられており、たとえば電源側の側面を除いて接点（
６）の周囲を覆っている。もちろん、圧力反射体（４す
で接点（６）の全周囲を覆ってもよい。この圧力反射体
（４１）を構成する高抵抗材料としては、たとえば有機
もしくけ無機絶縁物あるいはニッケル、鉄、銅ニッケル
、銅マンガン、銅マンガニン、鉄ニッケルおよび鉄クロ
ム等の高抵抗金属がある。圧力反射体６１を設けるには
、上記材料の成形品を用いるほかに、プラズマジェット
溶射等で被覆する周知の手段が採用される。

つぎに、上記構成の動作金第７図（Ａ）　、　（Ｂ）で
説明する。なお、図中、（６４）は可動接触子（７）の
開閉駆動機溝である。

しゃ所動作とともに生じたアーク□□□は、第７因囚に
示すように開極距γＩが短い間は、接点［６１＋　（９
）間に生じている。この時、アーク（３２の足は接点（
６）周囲に設けられた圧力反射体（４１）によって、そ
の拡大が阻止される。これによって、陽光柱も縮少され
るため、アーク電圧が上昇し、限流効果が上がる。時間
の経過とともに、北極距離が増大してアーク１．１勢の
長さも延び、アーク（潤から出た導電性高温ガスが固定
導体（６２）の電源側垂直片部（６２’Ｏｂ）の上端角
部（６８）の表面付近をも満すようになると、アークＢ
２１の足は接点（６）より上記角部（６ｇ）　Ｋ転移し
、第７図ＣＢ）に示すように、アーク陽光柱自身も消弧
板（Ｉ４）に強く接触し冷却されたのち、消弧されるこ
とになる。このアーク国の足の移転現象は、消弧板（＋
４）の吸引力および導体（６２）の構造により制御され
るものである。

以上のよう々過程を経て、開極当初は限流され、後期は
、アーク伸長と冷却によってしゃ断性能が確保され、さ
らに後期において、アーク（３２の足が接点（６）より
速やか例外れることによって接点消耗が著しく抑制され
ることになる。

ここで、上記アーク國の振舞いに大きな影響を与えてい
る固定接触子（６１）の作用を第８図とともに詳しく説
明する。

接点（ｅｌ　、　（９１間に生じたアーク（ハ）の電流
Ｉａは、電源側垂直片Ｍ　（６２０ｂ）を流れる電流１
１と負荷側垂直片部（６２０ａ）の電流Ｉ２よシそれぞ
れ電磁力ｆ、Ｆを受ける。電磁力ｆは、アーク（３乃を
接点（６）から動かすまいとする力、電磁力Ｆはアーク
□□□を接点（６）から電源側（右方向）へ動かそうと
するカである。

もし、電磁力ｆがなければ、アーク國は開極動作の早い
時期に接点（６）よシ固定導体（６２）の角部（６３）
に転移し、これによって、アーク更の足は導体表面上に
拡大し、アーク電圧は低下し、よって限流効果は低下し
てしまう。すなわち電磁力ｆは、早い時期のアーク（ハ
）の転移な防ぐのに重要な役目を担っており、この力が
あるために、アーク（３渇は初期には、接点（６）から
けずれず、初期の限流効果が上げられることになる。ま
た、上記負荷器の垂直片部（６２０ａ　）があればこそ
、アーク（３謁の転位が容易に行なえるのである。

ところで、上記アーク（ハ）の転移は上述の電磁力Ｆ等
があっても、容易には行なわれ１いものである。それは
アーク６２）が接点（６）から電源側垂直片部（６２０
ｂ）の上端角部（６８）に転移するのは、両者（６）。

（６３）間を空間的に飛ばなくてはならないからでちる
。このため、アーク（３謁の上端角部（６８）への移行
は絶縁破壊に依らなければなら々い。この絶縁破壊のた
めには、上記角部（６８）の付近の空間温度が上昇して
アーク（３２が形成されるに十分な高温となら々けはな
らない。したがって、アーク（麺の速やな転移のために
は、高温ガスの流れ全考慮した接触子構造が必要となる
。

ここで、一般的々アーク例の振ｎＸＡとアーク陽光柱に
おける導電性ガスの流れについて第９図（５）。

（Ｂ）で説明する。

第９図囚はアーク生成の初期を示すものであり、アーク
（ハ）の足は接点（６）の表面および電源側面（６ａ）
上に存在する場合である。これはアーク発弧の初期段階
であり、時間とともに、アーク（ハ）の足は同図（Ｂ）
のように露出した導体先端面（６２１ａ）にも侵入し拡
大する。−万、アーク陽光柱における導電性の高温ガス
（分光観測によると、６０００°に以上の温度と判定さ
れる）の流れは、初期の段階においては、接点側面（６
ａ）に対して角度θ（θ−４５°）をなす半直線ｍ１で
囲まれる範囲内に存在している。

時間が経過してアーク（ハ）の足が拡大した後期におい
てハ、上記先端面（６２１ａ）に対して角度θ（θ＝４
５°）をなす半直線ｍ２で囲まれる範囲に、高温ガスが
存在している。いずれにしても、導電性高温ガスは、ア
ーク（ハ）の足の存在する面に対してほぼ４５切角度を
なす範囲内に主に存在する。

而して、上記固定導体（６２）は略Ｕ字形先端部（６２
０）における電源側垂直片部（６２０ｂ）の上端角部（
６８）を、接点固着片部（６２１）の先端面（６２１ａ
）に対して４５°の角度範囲内に位置させであるから、
アーク（ハ）のとくに生成後期段階で要求されるアーク
の速やかな転移が良好に行なわれる。つまり、上記角度
範囲内においては、上述の導電性高温ガスが存在してい
るため、上記電源側垂直片部（６２０ｂ）の上端角部（
６ａ）付近の温度が上記高温ガスで著しく上昇し、絶縁
破壊が難なく起きることになる。したがって、アーク（
３２は前述の電磁力Ｆ等に大きく依存しなくとも接点（
６）側から上記角部（６３）側に容易に転移できること
になる。

１九、上記角部（６３）の位置を、第１０図のように接
点（６）の側面（６ａ）に対して角度θ（θ（４５′）
をなす半直線ｎ。と交わるように設定すれば、上記角部
（６Ｂ）がアーク生成初期において導電性高温ガスの直
撃を受けることになり、上記アーク・肋の転移が早めら
九ることになる。

なお、上記実施例では、固定導体（６２）のみに圧力反
射体圓ヲ設けたが、軍１１図のように可動導体（８）に
も圧力反射体（４２を設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、１対の電気接触子のうちの一
方のものの導体の先端側を略Ｕ字形部を有する形状とし
、これと圧力反射体とを組み合せ使用することによって
、限流性としゃ断性の向上が図れるとともに、接点の消
耗が抑制され、とくに上記略Ｕ字形部の電源側垂直片部
の上端角部の位置を特定したから、高温ガスによって絶
縁破壊が起り易くなり、転流性に優れた開閉器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は従来の開閉器を異なった動作態で示す
断面図、第４図（５）は従来の開閉器において、圧力反
射体をもった固定接触子の平面図、第４図（Ｂ）は同図
囚のＢ−Ｂ線断面図、第５図（Ａ）は従来の開閉器にお
いて、アーク走行路を有する圧力反射体をもった固定接
触子の平面図、８５図（Ｂ）は同図（５）のＢ−Ｂ線断
面図、第６図（Ａｌはこの発明に係る開閉器における固
定接触子の一例を示す平面図、第６図（Ｂ）は同図（５
）のＢ−Ｂ線断面図、第７図囚、（Ｂ）はこの発明の開
閉器の動作説明図、第８図はこの発明における固定接触
子の働きとアークの振舞いの説明図、第９図（５）、（
Ｂ）はアークの振舞による導電性高温ガスの流れの範囲
の説明図、第１０図はアークの転移を早めるのに適した
固定接触子を示す断面図、第１１図は圧力反射体を可動
接触子にも設けたものの説明図である。 ＋３１　・・・容器、＋ｔ１１　、　＋９＋　・・接点
、（６ａ）　−側面、＋７１．（６１）・・・電気接触
子、（８）　、　（６２）・・・導体、Ｑ４）・・・消
弧板、（綴・・・アーク、（４１）・・・圧力反射体、
（６３）・角部、（，６２０）・・・略Ｕ字形先端部、
（６２０ａ）−負荷＃垂直片部、（４２０ｂ）・・・電
源側垂直片部、（６２１）・・・接点固着片部、（６２
１１）・・・先端面、θ・・・角度。 なお、図中、同−打ちは同一もしくは相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第９図 第１１図 ｂｉ○ａ　も２］　ら２リ　６ンＱｂ　５１１７３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋ｌ）　導体およびこれに固着された接点により構成さ
   れて、容器内で開閉動作する少なくとも１対の電気接触
   子と、上記電気接触子の開放動作時に接点間に生じるア
   ークを消弧するために上記容器内に配設された複数枚の
   消弧板と、１対の電気接触子のうちの少なくとも一方の
   電気接触子の導体にこの導体よシも抵抗率の高い材料で
   形成されて、接点の全周囲もしくは一部を除く周囲を覆
   う圧力反射体と全有し、上記圧力反射体を設けた電気接
   触子のうちの少なくとも一方の電気接触子の導体の先端
   側奮略Ｕ字形に形成し、この略Ｕ字形先端部における負
   荷側垂直片部の先端を電源側へ延出して接点固着片部と
   して溝成し、上記略Ｕ字形先端部における電源側垂直片
   部全上記アークと平行な電路として構成して、上記電源
   側垂直片部の上端角部を、上記接点固着片部の先端面な
   いしけ接点における電源側の側面のうちの少なくとも上
   記接点固着片部の先端面に対して４５度の角度範囲内に
   位置させた開閉器。