JP2017103005A - Circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部のアークスペースの縮小化が可能な回路遮断器に関する。 The present invention relates to a circuit breaker capable of reducing an external arc space.
回路遮断器において、遮断時のアークから発生するホットガスは、電極材料や消弧用の金属グリッドの溶発ガスを含むため、導電性の高温ガスとなっている。回路遮断器では、遮断を達成するため、遮断室の内圧上昇を抑制するため、排気口を通して回路遮断器外部に導電性のホットガスを排気する必要がある。ここで、回路遮断器から排気された導電性を有するガスが荷電されている金属端子に接触すると、地絡・短絡事故に発展する可能性がある。このため、回路遮断器では、ホットガスの温度を十分に冷やし、さらに、導電性物質である金属蒸気を十分に拡散してガスの導電性を低下するように、外部にアークスペースを確保する必要がある。 In the circuit breaker, the hot gas generated from the arc at the time of interruption includes the ablation gas of the electrode material and the arc extinguishing metal grid, and is therefore a conductive high-temperature gas. In the circuit breaker, in order to achieve the break, it is necessary to exhaust the conductive hot gas to the outside of the circuit breaker through the exhaust port in order to suppress an increase in the internal pressure of the breaker chamber. Here, when the conductive gas exhausted from the circuit breaker comes into contact with the charged metal terminal, there is a possibility of developing a ground fault / short circuit accident. For this reason, in the circuit breaker, it is necessary to sufficiently cool the hot gas temperature and to secure an external arc space so that the metal vapor, which is a conductive material, is sufficiently diffused to reduce the gas conductivity. There is.
なお、特許文献1には、ベースの内側が有機無機複合組成物で形成され、外側が熱硬化性樹脂などの構造用組成物で形成された2重構造を有したものが記載されている。電極開閉時に、電極の接点間でアークが発生し、この発生したアークにより、内部構成の有機材料から発生した遊離炭素および内部構成の金属部品から発生した金属蒸気や溶融金属液滴は、内側の有機無機複合組成物に含有されている150℃以上で脱水反応する無機化合物から発生する絶縁性付与ガスにより絶縁体化する。これによって、ベース内面の電気抵抗の低下が防止され、開閉器の電極相互間の電極開閉後の絶縁性能を向上している。
ところで、従来の回路遮断器では、上述したように、排出されたホットガスの温度および導電性を低下させるため、外部に広いアークスペースを確保する必要があった。この広いアークスペースを必要とする回路遮断器が組み込まれた装置、例えば配電盤では、広いアークスペースの確保のため、装置の小型化が阻害されることになる。 By the way, in the conventional circuit breaker, as described above, in order to reduce the temperature and conductivity of the discharged hot gas, it is necessary to secure a large arc space outside. In a device in which a circuit breaker that requires a large arc space, such as a switchboard, is used, for example, a reduction in the size of the device is hindered in order to secure a wide arc space.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外部のアークスペースの縮小化が可能な回路遮断器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a circuit breaker capable of reducing an external arc space.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる回路遮断器は、固定接点を有する固定子と、前記固定子に対して電源側の回路と負荷側の回路との接続あるいは遮断を行う際に可動する可動接点を有する可動子と、電流遮断時に発生するアークを消弧するためのグリッドと前記アークから発生するホットガスを排出する排気口とを有した消弧室とを備えた回路遮断器であって、前記排気口の外側に樹脂材料で構成した樹脂構造物を配置したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a circuit breaker according to the present invention includes a stator having a fixed contact and a connection between a circuit on a power source side and a circuit on a load side with respect to the stator. A mover having a movable contact that is movable when interrupting, an arc extinguishing chamber having a grid for extinguishing an arc generated when the current is interrupted, and an exhaust port for discharging hot gas generated from the arc A circuit breaker provided, wherein a resin structure made of a resin material is arranged outside the exhaust port.
また、本発明にかかる回路遮断器は、上記の発明において、前記樹脂構造物はラビリンス構造であることを特徴とする。 In the circuit breaker according to the present invention as set forth in the invention described above, the resin structure is a labyrinth structure.
また、本発明にかかる回路遮断器は、上記の発明において、前記ラビリンス構造の内壁面は、前記ホットガスの流れに平行した複数の溝が形成され、前記ホットガスの流れに垂直な断面が凹凸形状をなした拡散構造となっていることを特徴とする。 In the circuit breaker according to the present invention, in the above invention, the inner wall surface of the labyrinth structure is formed with a plurality of grooves parallel to the hot gas flow, and the cross section perpendicular to the hot gas flow is uneven. It is characterized by a diffusion structure having a shape.
また、本発明にかかる回路遮断器は、上記の発明において、前記ラビリンス構造の最小流路断面積は、前記排気口の流路断面積よりも大きいことを特徴とする。 In the circuit breaker according to the present invention, the labyrinth structure has a minimum flow path cross-sectional area larger than a flow path cross-sectional area of the exhaust port.
本発明によれば、消弧室の排気口の外側に樹脂材料で構成した樹脂構造物を配置し、ホットガスの温度および導電率を低下しているので、外部のアークスペースの縮小化が可能となり、回路遮断器が組み込まれる装置の小型化を図ることができる。 According to the present invention, a resin structure made of a resin material is arranged outside the exhaust port of the arc extinguishing chamber, and the temperature and conductivity of the hot gas are reduced, so that the external arc space can be reduced. Thus, it is possible to reduce the size of the device in which the circuit breaker is incorporated.
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1である回路遮断器1の全体構造を示す斜視図である。図2は、消弧室4の排気口7近傍の構成を示す断面図である。図3は、消弧室4の排気口7の外側に配置された樹脂構造物10の構成を右前方斜め上からみた斜視図である。図4は、消弧室4の排気口7の外側に配置された樹脂構造物10の構成を左前方斜め上からみた斜視図である。図5は、樹脂構造物10の内部構成を右後方斜め上からみた破断図である。図6は、樹脂構造物10の内部構成を右前方斜め下からみた破断図である。図7は、樹脂構造物10の断面構造およびホットガス20の流れを示す模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of a
図1および図2に示すように、回路遮断器1は、固定接点2aを有する固定子2と、可動接点3aを有する可動子3とを有する。可動子3は、固定子2に対して図示しない電源側の回路と図示しない負荷側の回路との接続あるいは遮断を行う際に可動する。消弧室4は、グリッド5と排気口7とを有する。グリッド5は、電流遮断時に発生するアーク6を分断、冷却して消弧するためのものである。排気口7は、グリッド5を介してアーク6の発生位置に対向する位置に配置され、アーク6から発生するホットガスを排出する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
樹脂構造物10には、排気口7の外側に配置され、排気口7からホットガス流入口13を介して流入するホットガスを、樹脂構造物排気口11から回路遮断器1の外部に排気する内部排気経路12で示す流路が形成されている。樹脂構造物10は、ホットガスに含まれる金属蒸気の凝固点よりも低い温度で絶縁性のガスを発生する樹脂材料で形成され、例えば、PA6やPOMで形成される。
The hot gas flowing into the
図2〜図6に示すように、樹脂構造物10は、内部排気経路12で示す流路が、ホットガス流入口13から樹脂構造物排気口11に至るまでジグザグな流路となるラビリンス構造である。このラビリンス構造を形成するため、ホットガス流入口13と樹脂構造物排気口11との間に、ホットガス流入口13からホットガスが直線的に流入するのを妨げ、ホットガスの排気経路を迂回させる抵抗板14が設けられている。また、ラビリンス構造の最小流路断面積は、排気口7の流路断面積よりも大きくしている。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
ここで、図7を参照して、樹脂構造物10によるホットガスの温度と導電率との低下作用について説明する。まず、回路遮断器1の遮断動作時に発生するアーク6から金属蒸気を含むホットガス20が排気口7から放出される。ホットガス流入口13から流入したホットガス20は、内部排気経路12で示す流路に流入する。流入したホットガス20は、樹脂構造物10の樹脂、特に抵抗板14の樹脂との界面で熱交換が生じ、ホットガス20から熱吸収30が行われる。ホットガス20は、この熱吸収30によって温度が低下する。この温度低下に伴って、ホットガス20に含まれる金属蒸気は、樹脂表面で液化し、さらに凝固し、結果的に樹脂に吸着する。この金属蒸気の吸着31によってホットガス20は、導電性が低下した熱交換ガス21に変換される。
Here, with reference to FIG. 7, the reduction | decrease effect | action of the temperature and electrical conductivity of the hot gas by the
さらに、樹脂表面では、ホットガス20からの入熱によって絶縁性の高い樹脂の熱分解ガスであるアブレーションガス32が発生する。このアブレーションガス32は、金属の凝固点よりも低い温度のガスであるため、熱交換ガス21と混合し、さらに温度が低い混合ガス22に変換される。一般的に、ガスの温度低下に伴って導電率も低下するので、混合ガス22は、さらに導電率が低下したガスとなっている。この混合ガス22は、樹脂構造物排気口11から外部空間に排出される。したがって、ホットガス20は、樹脂構造物10の樹脂に吹き付けられて、温度および導電率が効率よく低下されて外部空間に排出される。
Further, on the resin surface,
この結果、外部に確保すべきアークスペースの縮小化と安全性の向上とを両立することができる。換言すれば、確保すべき広いアークスペースを小さい樹脂構造物10のスペースで代替していることになる。そして、本実施の形態1の回路遮断器1が組み込まれる配電盤などの装置は、この広いアークスペースを確保する必要がないため、装置の小型化を実現することができる。
As a result, it is possible to achieve both reduction of the arc space to be secured outside and improvement of safety. In other words, the large arc space to be secured is replaced by the space of the
特に、樹脂構造物10をラビリンス構造とすることによって、ホットガス20と樹脂との接触面積が増大し、ホットガス20の温度および導電率を効率よく低下させることができる。また、このラビリンス構造はホットガス20に圧損を生じさせ、ホットガス20の流速を抑える。さらに、ラビリンス構造の流路断面積は、排気口7の流路断面積よりも大きくしているので、この点からもホットガス20の流速を抑えることができる。この結果、回路遮断器1の外部に確保すべきアークスペースをさらに縮小化することができる。
In particular, when the
(実施の形態2)
図8は、本実施の形態2である回路遮断器1に設けられる樹脂構造物10を右前方斜め上からみた斜視図である。図9は、図8に示した樹脂構造物10を左後方斜め上からみた斜視図である。図10は、図8に示した樹脂構造物10の内部構成を右後方斜め上からみた破断図である。図11は、図8に示した樹脂構造物10の内部構成を右前方斜め下からみた破断図である。図12は、図8に示した樹脂構造物10の断面構造およびホットガス20の流れを示す模式図である。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a perspective view of the
本実施の形態2では、図8〜図11に示すように、実施の形態1の構成に対し、さらにラビリンス構造の内壁面に、ホットガス20の流れに平行した複数の溝を形成し、前記ホットガスの流れに垂直な断面が凹凸形状をなした拡散構造40を設けるようにしている。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 8 to 11, a plurality of grooves parallel to the flow of the
この拡散構造40は、樹脂とホットガス20との接触面積を増やすことができ、樹脂とホットガス20との熱交換をさらに促進することができる。
The
また、図12に示すように、拡散構造40表面で冷却された拡散構造ガイドガス43は、拡散構造40のガイド機能によってエアカーテンのようにガイドされ、内部排気経路12で示す流路の屈曲部41に向けて吹き付けられる。この吹き付けによって、屈曲部41の流路中央を通過するホットガス20の熱拡散が行われるとともに、吹き付け先の樹脂表面への熱吸収を促進させることができる。この吹き付けは、ホットガス20の冷却をさらに促進させることになる。例えば、樹脂構造物排気口11近傍では、熱交換されたホットガス20が温度および熱伝導率が低い熱交換ガス44として、拡散構造40に沿って排気される。
Further, as shown in FIG. 12, the diffusion structure guide
したがって、本実施の形態2では、さらに、ホットガス20の温度および導電率を効率よく低下させることができ、外部のアークスペースをさらに縮小化することができる。
Therefore, in the second embodiment, the temperature and conductivity of the
なお、上述した実施の形態1,2において、さらに、ラビリンス構造の最小流路断面積を、排気口7の流路断面積よりも大きくすることによって、樹脂構造物10を設けない場合の遮断時のアーク6による内圧上昇値と同程度の内圧上昇値とすることができるため、内圧上昇による回路遮断器1の筐体破損を防止することができる。
In the first and second embodiments described above, the minimum flow passage cross-sectional area of the labyrinth structure is made larger than the flow passage cross-sectional area of the
1 回路遮断器
2 固定子
2a 固定接点
3 可動子
3a 可動接点
4 消弧室
5 グリッド
6 アーク
7 排気口
10 樹脂構造物
11 樹脂構造物排気口
12 内部排気経路
13 ホットガス流入口
14 抵抗板
20 ホットガス
21,44 熱交換ガス
22 混合ガス
30 熱吸収
31 吸着
32 アブレーションガス
40 拡散構造
41 屈曲部
43 拡散構造ガイドガス
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記排気口の外側に樹脂材料で構成した樹脂構造物を配置したことを特徴とする回路遮断器。 A stator having a fixed contact, a mover having a movable contact that is movable when a power supply side circuit and a load side circuit are connected to or disconnected from the stator, and an arc generated when a current is interrupted are extinguished. A circuit breaker comprising an arc extinguishing chamber having a grid for arcing and an exhaust port for discharging hot gas generated from the arc,
A circuit breaker characterized in that a resin structure made of a resin material is disposed outside the exhaust port.
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