JP2014038751A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動接触子の開極距離を大きくすることなくアークを消弧室まで伸長することができ、開閉機構の変更や回路遮断器の外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて遮断性能を向上させる。
【解決手段】固定接触子４および可動接触子３を有する遮断部と、遮断部を囲むように配置された消弧室２とを備える回路遮断器において、固定接触子４および可動接触子３の接点３ａ，４ａ間に進退可能に絶縁物製の絶縁腕１０を設けた。そして、この絶縁腕１０は、可動接触子３が開極動作するときには前進して接点３ａ，４ａ間に位置し、可動接触子３が閉極動作するときには後退して接点３ａ，４ａ間から離隔するようになっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、低圧電路に用いられる配線用遮断器や漏電遮断器などの回路遮断器に関し、特に、限流遮断時にアークを消弧室のグリッドへ駆動させて短時間で消弧するための技術に関する。

この種の回路遮断器としては、固定接触子および可動接触子を有する遮断部と、この遮断部を囲むように配置された消弧室とを備える回路遮断器が知られている。消弧室は、絶縁物製の支持体と、この支持体に層状に支持された複数枚のグリッドとを有する。固定接触子は、本体ケースに固定されて固定接点を一端に有するとともに他端に端子が形成されている。一方、可動接触子は、固定接点と接触する可動接点を一端に有するとともに、本体ケースに他端が回動可能に支持された絶縁物製の可動接触子ホルダに回動可能に連結される。そして、可動接触子は、可動接触子ホルダとの間に装入された接圧スプリングにより固定接触子に向かって付勢される。

この種の回路遮断器は、短絡電流の遮断時には、固定接点と可動接点との間にアークが生じる。このアークは、消弧室に配置されたグリッドに引き込まれ分断・冷却され、アーク電圧が高められて消弧される。ここで、従来の技術としては、接点付近に磁性体を配置することで磁束を発生させ、電磁力によってアークをグリッド方向に駆動させたり（例えば特許文献１ないし２参照）、遮断時に発生するガスの圧力でアークを駆動させたりする技術が開示されている（例えば特許文献３ないし４参照）。

特開２０１１−１２９３８５号公報 特開２００５−２１６８０７号公報 特開平９−７４８７号公報 特開平８−２２７６４８号公報

ところで、この種の回路遮断器において遮断性能を向上させるためには、可動接触子の開極時の接点間距離を大きくし、アーク電圧を高める必要がある。しかしながら、回路遮断器の高さ方向の寸法を小さくした構造においては、遮断部の高さ方向の寸法の制約があるので、別の手段を講じる必要がある。特に、短絡電流の絶対値が小さい場合や、直流電流の遮断においては、アークに対してグリッド方向に十分に電磁力が働かない。そのため、アークが接点上に停滞し、接点消耗や絶縁性能の低下を招くという問題がある。

また、遮断時にガスを発生させ、その圧力をアークの駆動力として利用した場合、アーク発生時の筐体内部の圧力が上昇してしまうという問題がある。そのため、筐体の肉厚を大きく確保したり、高強度材料を選定したりしなければならないことや、電源側のアークスペースを大きく取らなければならず、製品仕様やコストの面で課題が残される。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、可動接触子の開極距離を大きくすることなくアークを消弧室まで伸長することができ、開閉機構の変更や回路遮断器の外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて遮断性能を向上させ得る回路遮断器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る回路遮断器は、固定接触子および可動接触子を有する遮断部と、固定接触子と可動接触子の接点間に発生したアークを消弧する消弧室とを備える。そして、本発明の一態様に係る回路遮断器は、前記固定接触子と前記可動接触子との接点間に進退可能に設けられた絶縁物製の絶縁腕を備えている。該絶縁腕は、前記可動接触子が開極動作するときには前進して前記接点間に位置する。また、該絶縁腕は、前記可動接触子が閉極動作するときには後退して前記接点間から離隔するものである。

ここで、本発明の一態様に係る回路遮断器において、前記固定接触子は、本体ケースに固定されて固定接点を一端に有するとともに他端に端子が形成されていることは好ましい。また、前記可動接触子は、前記固定接点と接触する可動接点を一端に有することは好ましい。さらに、前記可動接触子は、前記本体ケースに他端が回動可能に支持された絶縁物製の可動接触子ホルダに回動可能に連結されていることは好ましい。さらに、前記可動接触子は、前記可動接触子ホルダとの間に装入された接圧スプリングにより前記固定接触子に向かって付勢されていることは好ましい。

さらに、本発明の一態様に係る回路遮断器において、前記絶縁腕は、その基端部が前記可動接触子ホルダに装着されていることは好ましい。そして、前記絶縁腕は、当該可動接触子ホルダと一体で回動することで、前記可動接触子の開閉動作に連動して進退することは好ましい。
本発明の一態様に係る回路遮断器によれば、固定接触子と可動接触子との接点間に進退可能に絶縁物製の絶縁腕を設けている。そして、この絶縁腕は、可動接触子が開極するときに接点間に位置するので、接点間に発生するアークを接点よりも消弧室側へ駆動させ、アークの伸長距離を大きくとることができる。また、接点の開極時のみ絶縁腕を接点間に挿入させ、接点が閉の状態においては、絶縁腕を後退させるので、接点の通電性能を阻害することもない。

よって、回路遮断器の高さ方向の寸法を小さくした遮断器においても、速やかにアークをグリッドへと駆動させて限流性能に優れた回路遮断器を得ることができる。すなわち、本発明の一態様に係る回路遮断器によれば、可動接触子の開極距離を大きくすることなく、アークを消弧室まで伸長することができ、開閉機構の変更や回路遮断器の外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて、遮断性能を向上させることができる。

上述のように、本発明によれば、可動接触子の開極距離を大きくすることなく、アークを消弧室まで伸長することができ、開閉機構の変更や回路遮断器の外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて、遮断性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る回路遮断器の全体構造図（中央極部分での縦断面図）である。 図１の可動接触子ホルダ部分の斜視図（後面部）である。 図１の可動接触子ホルダ部分の斜視図（前面部）である。 図１の可動接触子の要部の分解斜視図である。 図１の回路遮断器の要部の説明図であり、同図（ａ）は接点が閉の状態、同図（ｂ）は接点が開の状態を示している。 本発明の一実施形態の回路遮断器の要部の説明図（短絡遮断時のアーク発生状態のイメージを示す図）である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、３極形回路遮断器の中央極部分での縦断面図である。同図に示すように、この回路遮断器は、モールド樹脂製の本体ケース９と、この本体ケース９を上方から覆うカバー２９とからなる絶縁容器を有する。なお、図１は中央極部分を示しているが、本体ケース９内部は、相間隔壁によって、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相に対応する３相空間に区画されており、各空間にそれぞれ各相遮断部が同様の構成を有して収容されている。

本体ケース９の両側には電源側端子１１および負荷側端子７がＵ，Ｖ，Ｗ相の各相に対応してそれぞれ設けられている。電源側端子１１の先端には固定接触子４が固定されている。固定接触子４は、その先端に固定接点４ａが設けられている。一方、負荷側端子７には、過電流引き外し装置２７を介して開閉機構３０により開閉駆動される可動接触子３が接続されている。可動接触子３は、その先端に可動接点３ａが設けられている。可動接点３ａは、固定接点４ａに対向するように配置されている。固定接触子４および可動接触子３により遮断部が構成されている。電源側端子１１と遮断部との間には可動接触子３の開極移動経路に沿って遮断部を囲むように消弧室２が配置されている。消弧室２は、絶縁物製の支持体８と、この支持体８に層状に支持された複数枚のグリッド６とを有する。

図２、図３に図１の可動接触子ホルダ部分の斜視図を示す。可動接触子３は、回動可能な可動接触子ホルダ１に支持されている。可動接触子３は、開閉機構３０の動作や遮断時の接点開極動作に連動して、３相同時に可動接触子３の開閉動作が行われる。詳しくは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相に対応する３極の可動接触子３は、各相に対応する絶縁物製（モールド樹脂製）の可動接触子ホルダ１によって自身基端部がそれぞれ支持されている。可動接触子ホルダ１は、開閉軸部１ａを介して相互に連結された状態で本体ケース９の内部に本体ケース９に対して回動可能に配置されている（図１参照）。可動接触子ホルダ１には、各極の接触子保持溝１ｂが回動方向に沿って形成されている。接触子保持溝１ｂの溝内には、図１に示すように、可動接触子３が支軸１５により回動可能に軸支されている。支軸１５は、可動接触子３の基部に穿孔した軸穴に挿通されるとともにその両端が可動接触子ホルダ１に固定されている。

図４に示すように、支軸１５よりも下方には、連結ピン１３、支持ピン１４および接圧スプリング１２が設けられている。接圧スプリング１２は、左右のコイル部１２ａと、左右のコイル部１２ａの中間に連なる連結部１２ｂと、コイル部両端のフック部１２ｃからなるダブルトーションバネ構造からなる。左右のコイル部１２ａは、内部に連結ピン１３が挿通され、左右のフック部１２ｃが可動接触子３を左右から挟んでいる。連結部１２ｂの先端は可動接触子ホルダ１側に設けられた支持ピン１４の下部に係合されている。また、両端のフック部１２ｃは、可動接触子ホルダ１の下部に設けられた支持部１６に係止されている（図６参照）。これにより、接圧スプリング１２は、可動接触子３を固定接触子４に向けて付勢している。

図１に戻って、この回路遮断器は、可動接触子３の開閉動作を行わせる開閉機構３０を有する。開閉機構３０は、サイドプレート２１を介して本体ケース９に支持されており、可動接触子ホルダ１と一体の開閉軸部１ａ(図２，３参照）を支点として、可動接触子３を開閉駆動することができる。
さらに、この回路遮断器には、開閉機構３０の鎖錠を引き外す引き外し機構、および過電流を検出して引き外し機構を作動させる過電流引き外し装置２７が設けられている。過電流引き外し装置２７は、負荷側端子７を介して流れる過電流の検出結果に基づいて、熱動式または電磁式による機械的な撓みを発生させ、引き外し機構は、トリップクロスバー２５を介し、過電流引き外し装置２７にて発生された機械的な撓みを開閉機構３０に伝達することにより、開閉機構３０の鎖錠を引き外すことができる。

また、開閉機構３０は、トグル機構および開閉スプリング３２を備えている。トグル機構は、トグルピン１８を介して互いに連結された第一リンク３５と第二リンク３７を有する。第一リンク３５の上端はラッチ１９に連結されるとともに、第二リンク３７は可動接触子ホルダ１に連結されている。ラッチ１９は、ラッチ回転軸２０を支点として回動自在に支持されている。

ラッチ１９は、ラッチ受け２３と係合可能に設けられている。ラッチ受け２３は、ラッチ受け回転軸２４の回りを回動可能に構成されるとともに、トリップクロスバー２５と係合可能に構成されている。トリップクロスバー２５は、クロスバー回転軸２６の回りを回動可能になっている。トグルピン１８には、開閉スプリング３２の下端フック部が引っ掛けられている。開閉スプリング３２の上端フック部は、ハンドルレバー２８の上端に引っ掛けられている。ハンドルレバー２８は、レバー軸を支点に揺動自在に支持されており、上記サイドプレート２１に回転中心を有する。ハンドルレバー２８は、開閉ハンドル３３に連動するように組み立てられている。

サイドプレート２１にはリンクストッパ２２が設けられている。リンクストッパ２２は、トグルピン１８と接触することでトグル機構を既定の位置で停止させる。開閉機構３０は、ハンドルレバー２８の開閉操作により開閉スプリング３２に対する作用方向を反転させ、これにより可動接触子ホルダ１を開閉駆動する。さらに、ハンドルレバー２８の開閉操作により、ラッチ１９の係止が外されることにより開閉スプリング３２のトグル機構に対する作用を反転させ、これにより可動接触子ホルダ１を開閉駆動可能になっている。

これにより、この回路遮断器は、上記開閉ハンドル３３の左右方向への開閉操作により、開閉ハンドル３３と連動するハンドルレバー２８が駆動されるとともに、開閉スプリング３２により動作するトグル機構が駆動される。そして、可動接触子ホルダ１に連結された可動接触子３が可動接触子ホルダ１とともに回動することで、可動接点３ａが固定接触子４の固定接点４ａと接触したり開離したりして閉極または開極動作することができる。
可動接触子３の閉極位置では接圧スプリング１２が可動接点３ａを固定接触子４の固定接点４ａに押圧して接点間に接触圧を加える。一方、開極動作時には開閉機構３０のトリップ動作を受けて、各極の可動接触子ホルダ１が開閉軸部１ａの周りで時計方向に回動し、可動接触子ホルダ１に搭載した可動接触子３を開極位置に向けて開離駆動する。

ここで、この回路遮断器は、各図に示すように、可動接触子３の下面側に、固定接触子４の固定接点４ａと可動接触子３の可動接点３ａとの接点間に進退可能に設けられた絶縁腕１０が装着されている。本実施形態における絶縁腕１０は、その基端部が、図４に示すように、接圧スプリング１２とともに可動接触子ホルダ１に支持されている。絶縁腕１０は、絶縁物製の板金加工品であり、可動接触子３の腕部３ｂに沿って延設された腕部１０ｂと、腕部１０ｂの基端部にコ字状に形成された一対の連結部１０ａとを有する。一対の連結部１０ａには、連結ピン１３を挿通可能な貫通孔１０ｃが形成されている。

一対の連結部１０ａは、可動接触子３の腕部３ｂの下部を両側から覆うように構成されるとともに、各可動接触子３の基部に跨がるように装着される。これにより、絶縁腕１０は、各可動接触子３と一体で回動することで、可動接触子３の開閉動作に連動して進退するようになっている（図５（ａ）および（ｂ）参照）。つまり、図５は、可動接触子ホルダ１が開閉動作を行う際の絶縁腕１０の配置を示したものであるが、同図において、絶縁腕１０は、図５（ｂ）に示すように、腕部１０ｂが、可動接触子３が開極動作するときには接点側に前進して接点間に位置する。一方、可動接触子３が閉極動作するときには、図５（ａ）に示すように、後退して接点間から離隔するようになっている。

次に、この回路遮断器の作用・効果について説明する。
本実施形態の回路遮断器は、固定接触子４の固定接点４ａと可動接触子３の可動接点３ａとの接点間に対して進退可能に、絶縁物製の絶縁腕１０を設けている。そして、この絶縁腕１０は、可動接触子３が開極するときには、図５（ｂ）に示すように、可動接触子ホルダ１の開極動作に連動して絶縁腕１０の腕部１０ｂが前進し、可動接点３ａと固定接点４ａとの間に腕部１０ｂの先端が位置する。

これにより、この回路遮断器によれば、接点が「開」の状態においては、図６に短絡遮断時のアークＡの発生状態のイメージを示すように、可動接触子３が開極するときに、絶縁腕１０の腕部１０ｂの先端が消弧室２とは反対の側から接点上に配置されることで、接点間に発生するアークＡを接点よりも消弧室２側へ駆動させる。そのため、アークＡがグリッド６方向へと伸長し、消弧室２に配置されたグリッド６へとアークＡが引き込まれる。これにより、アーク電圧が高くなり消弧される。したがって、この回路遮断器によれば、アークＡの伸長距離を大きくとることができるため、可動接触子３の開極距離を大きくすることなく、アークＡを消弧室２まで伸長することができる。そのため、この回路遮断器であれば、回路遮断器の高さ方向の寸法を小さくした遮断器においても、開閉機構３０の変更や回路遮断器の外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて遮断性能を向上させることができる。また、速やかにアークＡをグリッド６へと駆動させて限流性能に優れた回路遮断器を得ることができる。

また、この回路遮断器によれば、可動接触子３が閉極するときには、図５（ａ）に示すように、可動接触子ホルダ１の閉極動作に連動して絶縁腕１０の腕部１０ｂが後退し、可動接点３ａと固定接点４ａとの接点間から腕部１０ｂの先端が離隔する。つまり、この回路遮断器は、開極時のみ絶縁腕１０を接点間に挿入させ、接点が閉の状態においては、絶縁腕１０を後退させる。これにより、この回路遮断器によれば、接点が「閉」の状態においては、絶縁腕１０を接点から後退させるので、接点の通電性能を阻害することもない。

以上説明したように、この回路遮断器によれば、可動接触子３の開極距離を大きくすることなく、アークＡを消弧室２まで伸長することができ、開閉機構の変更や回路遮断器の外形の拡大を伴うことなくアーク電圧を高めて、遮断性能を向上させることができる。
なお、本発明に係る回路遮断器は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、絶縁腕１０は、その基端部が可動接触子ホルダ１に装着されており、可動接触子ホルダ１と一体で回動することで、可動接触子３の開閉動作に連動して進退する例で説明したが、これに限定されない。すなわち、本発明に係る絶縁腕は、固定接触子および可動接触子の接点間に進退可能に設けられ、可動接触子が開極動作するときには前進して接点間に位置し、可動接触子が閉極動作するときには後退して接点間から離隔する構成であれば、種々の態様を採用可能である。

しかし、回路遮断器の構成として、固定接触子が、本体ケースに固定されて固定接点を一端に有するとともに他端に端子が形成され、可動接触子が、固定接点と接触する可動接点を一端に有するとともに、本体ケースに他端が回動可能に支持された絶縁物製の可動接触子ホルダに回動可能に連結され、且つ可動接触子ホルダとの間に装入された接圧スプリングにより固定接触子に向かって付勢されているものであれば、絶縁腕を、その基端部を可動接触子ホルダに装着し、当該可動接触子ホルダと一体で回動することで、可動接触子の開閉動作に連動して進退するように構成することは好ましい。

１ 可動接触子ホルダ
１ａ 開閉軸部
１ｂ 接触子保持溝
２ 消弧室
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
３ｂ （可動接触子の）腕部
４ 固定接触子
４ａ 固定接点
６ グリッド
７ 負荷側端子
８ 支持体
９ 本体ケース
１０ 絶縁腕
１０ａ 連結部
１０ｂ 腕部
１１ 電源側端子
１２ 接圧スプリング
１２ａ コイル部
１２ｂ 連結部
１２ｃ フック部
１３ 連結ピン
１４ 支持ピン
１５ 支軸
１６ 支持部
１８ トグルピン
１９ ラッチ
２０ ラッチ回転軸
２１ サイドプレート
２２ リンクストッパ
２４ 回転軸
２５ トリップクロスバー
２６ クロスバー回転軸
２７ 過電流引き外し装置
２８ ハンドルレバー
２９ カバー
３０ 開閉機構
３２ 開閉スプリング
３３ 開閉ハンドル
３５ 第一リンク
３７ 第二リンク

Claims (2)

1. 固定接触子および可動接触子を有する遮断部と、固定接触子と可動接触子の接点間に発生したアークを消弧する消弧室とを備える回路遮断器において、
   前記固定接触子と前記可動接触子との接点間に進退可能に設けられた絶縁物製の絶縁腕を備え、該絶縁腕は、前記可動接触子が開極動作するときには前進して前記接点間に位置し、前記可動接触子が閉極動作するときには後退して前記接点間から離隔することを特徴とする回路遮断器。
2. 前記固定接触子は、本体ケースに固定されて固定接点を一端に有するとともに他端に端子が形成され、
   前記可動接触子は、前記固定接点と接触する可動接点を一端に有するとともに、前記本体ケースに他端が回動可能に支持された絶縁物製の可動接触子ホルダに回動可能に連結され、且つ前記可動接触子ホルダとの間に装入された接圧スプリングにより前記固定接触子に向かって付勢されてなり、
   前記絶縁腕は、その基端部が前記可動接触子ホルダに装着されており、当該可動接触子ホルダと一体で回動することで、前記可動接触子の開閉動作に連動して進退するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。

Images