JP2965331B2 - 回路遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本件の発明は、短絡時、開閉機構部による開極動作を
待たず、電磁反発力により可動導体のみを回動させて接
点を高速に開極し遮断するタイプの回路遮断器の、限流
性能、絶縁性能の向上、及び機構の損傷防止を目的とし
た可動導体に装着する絶縁体の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来の遮断器は、消弧装置・アークランナー・平行導
体等による磁界の効果により接点間に生じたアークを消
弧装置に導き消弧するものであったが、これらは短絡電
流が小さい場合はアークの駆動に大きな効果があるが、
短絡電流が大きくなるとアークガスが爆発的に大量に発
生し、ガスが消弧装置と反対側の機構部側に流れ、該ガ
ス流によりアークが機構部側に引き戻されて上述の磁界
の効果による駆動力を半減するという問題があった。

その対策として、アークガスの流れをせき止めて、ガ
スが消弧室から機構部側に拡散しないようにして、上述
のアーク駆動力を半減しないように制御したものも考案
された。

第10図はその一例で、第11図はその平面図、第12図は
同じく接点が開いた状態の図である。図において31,32
は接点で,36は消弧装置、33は可動導体、37は機構部に
連結されたクロスバー、38はクロスバーの回動軸、39は
可動導体の回動軸で、34は可動導体に取り付けられた絶
縁遮へい壁、35は器体に形成されたリブで、第12図の如
く接点が開離した状態において発生したアークガスが、
接点部から機構部（Ｂ方向）に流出することを遮へい壁
34とリブ35で防止し、アークが消弧装置36側に効率良く
駆動されるようにしたものである。

また接点間に発生したアークが接点から機構部側の固
定と可動導体上に移行することを防止する目的で、移動
しては困る部分の固定あるいは可動導体にチューブや板
状の絶縁物を装着したものが存在した。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、上述の従来の技術には以下のような問
題があった。すなわち、第10図による方法では遮閉壁と
リブによる空間の遮へいは、接点が閉じている時も開い
ている時も同様に行われており、接点が閉じているとき
にはＡ方向からの空気の流れがなく、接点31,32の接触
による、発熱や導体の発熱が有効に冷却されず、温度上
昇が高くなりすぎ、遮断器内部の空気の対流も悪化して
遮断器全体の温度上昇も大きくなるのである。

更に、接点が開いた状態では遮へい壁34と基台のリブ
35のスキマは拡大し、遮へい効率が悪くなるといった問
題もあった。

〔発明の目的〕

そこで本件の発明は、短絡電流が非常に強大で、アー
クガス流を制御しなければアークを消弧できない様な場
合のみ遮断器内部の不要なアークガス通路を有効に遮へ
いして、消弧室からアークガスが遮断器内部へ拡散する
ことを防ぎ、アークガスが排気孔から遮断器外部へすみ
やかに排出されるよう導き、遮断性能を高めると共に同
じく回路遮断器内部の絶縁劣化や機構部の機能の劣化も
最低限に抑えることができ、常時通常状態及びアークガ
ス流を制御しなくても良いような過負荷や小さい短絡電
流領域では、前述の通路は遮へいされず、前述の温度上
昇の問題のない、なお且つ、アークが可動導体と固定導
体の不要部分に移行することを防止した、回路遮断器を
非常に簡単にコストも安く提供しようとするものであ
る。

〔手段及び作用〕

上記目的を達成するため本件発明においては、前面
部、底面図、器体底面近接部より成る絶縁体を可動導体
に取り付け、短絡電流により固定導体と可動導体間に電
磁反発力を生じ、機構の動作を待たずにに可動導体だけ
が接点開極方向に回転した時のみ、前述の絶縁体の前面
部、底面部、器体底面近接部と、後述する仕切板，器体
底面，器体側壁面で囲われた生空間が消弧室に連通して
構成されるようにしてガス流を遮へいし、上記以外の時
には、絶縁体の器体底面近接部と器体底面の隙間が拡が
っていて、空気の通路を十分に確保できて、導体，接点
などの発熱を有効に冷却できるようにしたものである。
更に該絶縁体は、可動導体をクロスバーに回転軸支した
軸により可動導体に装着し、絶縁体以外に部品が増加す
ることを防いで、部品点数、組立コストの増加をも最小
限に抑えたものである。

また、上記絶縁体に可動絶縁部を一体的に形成するこ
とにより、アークが可動導体と固定導体の不要部分に移
行することを防止したものである。

〔実施例〕

第１図〜第５図に本件発明の絶縁体を用いた回路遮断
期器の第１の実施例を示す。

第１図は実施例回路遮断器の接点7,18が閉接状態の
図、第２図はその要部平面図、第３図は第１図の状態か
ら短絡電流による電磁反発力で接点が開いた状態の図、
第４図は第３図を異方向からみた断面図、第５図は本件
発明の絶縁体の斜視図である。

第１図において1,2は内部に消弧室３及びその他の空
間４を含み、排気孔６を除いて概略空間を内部と外部に
区分する器体で、内部は更に第２図の如く器体側壁
２′,2′により各極毎に区切られている。

５は各極毎に区切られた内部を更に消弧室３、その他
の空間４に区切る仕切板で、場合によっては器体1,2に
一体的に成形される仕切壁であっても良い。

7,18は消弧室３内に配置される接点で、７は可動導体
８に固着された可動接点、18は固定導体９に固着された
固定接点である。19は消弧室３内に配置された消弧装置
で、本例では磁性消弧板を例示したが特にこれにこだわ
るものではない。

前期可動導体８は、クロスバー13に軸14により回転自
在に軸支され、クロスバー13は手動開閉あるいは過負荷
等で自動トリップするリンク，ばね等により成る機構部
17に機械的に連結されて、機構部17クロスバー13は器体
1,2の内部のその他の空間４内に配置される。

15はクロスバー13と可動導体８間に懸架されるばね
で、本実施例では、トグル的に懸架され、死点より接点
閉接側に可動導体が位置している時は、接点7,8が閉接
する方向に可動導体８を付勢し、死点より接点開離側に
可動導体が位置している時は、接点7,18が開離する方向
に可動導体８を付勢している。可動導体８は仕切板５の
溝51内を挿過して、その他の空間４から消弧室３内に伸
びている。

10,11は端子、12は可動導体８と端子11間を電気的に
接続する接続導体で、電路は端子10を電源側として固定
導体９、固定接点18、可動接点７、可動導体８、接続導
体12、負荷側端子11の順で接続されている。

20は本件発明による絶縁体で、第５図の如く可動絶縁
部201、前面部202、底面図203、器体底面近接部204、ス
ペーサー部205を一体的に形成したもので電気絶縁材料
より成る。なお207は、202、203、204、を補強するため
のリブ、206はスペーサー部205に設けられた穴である。
この絶縁体20は、第２図，第３図の如くクロズバー側壁
13′,13′と可動導体８間にスペーサー部205、205が狭
装され、スペーサー部205に設けられた穴206に軸14を挿
通して可動導体８と共にクロスバー13に軸装される。

可動絶縁部201は第３図の如く、可動接点７から負荷
側の可動導体８を、固定導体９に対して概略被覆して絶
縁し、前面部202は、仕切板５に対して近接して略平行
状に可動絶縁部201から張り出し、器体底面部近接部204
は軸14より負荷側で可動導体８と器体底面21の間に配置
され、前面部202と器体底面近接部204は底面部203によ
り連続的に肉付け一体化されている。また前面部202、
底面部203器体底面近接部204は、第２図の如く仕切板５
の溝部51より幅広に、且つ器体側壁２′,2′間の幅に対
してはわずかに隙間を残してほぼいっぱいに張り出して
いる。

可動導体８と絶縁体20の可動絶縁部201,底面部203の
内面はほぼ密接しており、軸14により可動導体８と絶縁
体20はクロスバー13に軸支されているので、可動導体８
に対し絶縁体20は略一体的に装着されて、可動導体８の
回動に合わせて第１図，第３図の如く回動する。

この時、第１図，第３図のいずれかの状態においても
前面部202と仕切板５は近接して略平行状に配されてい
るから、その間の隙間は小さく、また底面部203及び器
体底面近接部204と器体側壁２′,2′の間も前述の如く
隙間は小さい構成となっているが、器体底面近接部204
と器体底面21のリブ22（リブ22はなくても良い）の間だ
けは器体底面近接部204が軸14を中心とした回転軌跡に
応じて移動し、第１図では広く、第３図ではわずかの隙
間を残して狭くなっている。

更に可動導体８は、第２図の如くクロスバー13の側壁
13′,13′にスペーサー部205を介して軸14により軸装さ
れており、クロスバー13の側壁13′,13′に体してほぼ
中心に保持される。

以上のように構成された回路遮断機において、まず第
１図の接点閉接状態では、絶縁体20の器体底面近接部20
4と器体底面のリブ22の間は広く隙間があいており、遮
へいされていないので、導体8,9接点7,18の部分が発熱
しても空気はその隙間を通って流入し効果的に冷却され
るから従来のような問題は発生しない。

一方、第１図の状態において、遮断器の負荷側電路で
短絡が発生し、非常に強大な短絡電流が遮断器を通過し
たとすると、その短絡電流により固定導体９と可動導体
８間に強力な電磁反発力が働き、機構部17の動作による
クロスバーの回動を待たずに、瞬時に可動導体８は軸14
を中心として接点開離方向に回動し、第３図の状態とな
る。この時、接点7,18間には強大なアークとアークの発
生に伴うアークガスが発生している。

アークの発生に伴い発生したアークガスは、後述する
本件発明の実施によって生じる空間がない場合、消弧室
３内で瞬間的に膨張し、消弧室３内の圧力は急激に高く
なるから、一部は排気孔６から器体外部に排出される
が、残りは器体内部のその他の空間４いっぱいに拡散し
て、消弧室３とその他の空間４の圧力差がなくなった後
に排気孔６から器体外部に排出されることになる。消弧
室３の空間体積とその他の空間４の体積は、その他の空
間の体積が非常に大きいのが通例であり、前述の消弧室
３とその他の空間４の圧力差がなくなるまでの時間は相
当長く、また一定となった圧力ももとの消弧室３内の圧
力に比べ相当低くなるから、排出孔６から器体内部のガ
スが全て器体外部に排出されるまでに時間がかかること
になり、勢いも弱く、例えばアークをアークガスによっ
て消弧装置19に押し付け、更に排気孔側に導くことによ
る限流性能の向上は期待しにくい。その上、器体内部に
いっぱいに広がったアークガスは、内部の隅々を炭化さ
せたり、金属性のアーク溶接物を付着させたりするの
で、絶縁抵抗の性能劣化や機構の劣化を引き起こし易
い。

消弧室３からその他の空間４へのアークガスの拡散
は、仕切板５と器体1,2間の隙間や仕切板５の溝部51を
通じて行われるが、その主な通路は第３図，第４図に示
す仕切板５の溝部51内の可動導体８と固定導体９の間で
あると推定される。

本件の発明では、可動導体８が第３図の如く開離した
際、器体底面近接部204が軸14を中心とする回転軌跡上
を器体底面側に移動しているので、前面部202と仕切板
５、底面部203と器体側壁２′,2′、器体底面近接204と
器体底面21に形成したリブ22、にそれぞれわずかの隙間
を残して仕切板5,前面部202,底面部203,器体底面近接部
204,器体底面21及び、側面２′,2′により囲われた小空
間が、消弧室３に溝部51により連通して構成されること
になる。

上述の本件発明では、第３図の状態で接点7,18間に発
生したアークガスは、まず消弧室３内にいっぱいに膨張
した後、一部は排気孔６側より器体外に排出されるが、
残りのほとんどは溝51から前述の小空間に流出する。し
かし小空間の空間体積は前述のその他の空間４の空間体
積よりずっと小さく、消弧室３に比べてもほぼ同じか、
より小さいので、小空間内にもすぐにアークガスはいっ
ぱいになって、消弧室３と小空間の圧力差がなくなるま
での時間は非常に短く、またその時の消弧室３と小空間
内の圧力は小空間がない場合に比べて高いから、アーク
ガス発生後非常に短い時間で勢い良く高速で排気孔６か
ら器体外部に排出しようとする。

小空間及び消弧室３から排気孔６側に向けて高速で移
動するアークガスは、アークそのものを消弧装置19に強
力に吹き付けるから、アークと消弧装置19間の電磁力の
みによりアークを消弧装置側に移動させるより速くなっ
て、急速に冷却、分割されるから限流効果も著しく改善
される。

以上の過程において、アークガスは、隙間を通ってそ
の他の空間４にも拡散するが、その量は本件発明の絶縁
体20がない場合に比べて非常に少なく、従ってその他の
空間４内の器体の炭化による絶縁抵抗の低下や、機構部
へのアーク溶融物の付着等による機能劣化の問題をも大
幅に改善できる。

接点間に発生したアークは磁性消弧装置19と、アーク
自身の電流の電磁力により、消弧装置19側に吸引される
と共に、接点7,18より負荷側（図の左方）において可動
導体８と固定導体９間の距離が、接点7,18間の距離より
小さいので、図の左方にも移行あるいはスポット的に発
生しようとしている。もし図の左方にアークが部分的に
でも移行あるいはスポット的に発生した場合、消弧装置
19から非常に遠くなるので、消弧装置19とそれらのアー
クの間の電磁力も弱くなってそれらのアークは消弧装置
19側に吸引されにくく、消弧性能は低下するが、本件発
明では絶縁体20の可動絶縁部201が可動導体８と固定導
体９間に介在するので、アークは接点7,18より図の左方
には移行あるいはスポット的に発生せず、アークの全て
が強力に消弧装置19に吸引されて冷却分割消弧されるの
で、消弧性能が向上する。

また、短絡電流による電磁反発力で、可動導体８が第
３図の位置まで回転した後、または過負荷や前述の電磁
反発力の発生しないような小さい短絡電流領域では第３
図の状態なしに、開閉機構部側のトリップ動作によりク
ロスバー13が回転して第６図の状態に至る。もし第３図
の状態を経て第６図の状態に至る場合は、クロスバー13
に対して回転した可動導体８はストッパー40により第６
図の状態にリセットされる。

第６図の状態では、前述の器体底面近接部204と器体
底面リブ22の間の隙間は広くなっているが、第３図の状
態を経た場合は、すでにアークの消弧及びアークガスの
排出はほぼ終了しており、その点問題がない。また過負
荷や小さい短絡電流領域で第１図から第６図の状態に移
行した場合には、もともと発生するアークやアークガス
の発生が小さいので磁性消弧板19のみでも十分に消弧で
き、絶縁性能の低下も少ない。その上、絶縁体20は、軸
14を使用して可動導体８に固定されるので、従来の回路
遮断器に比べ絶縁体20のみを付加するだけで済み、部品
組立工程のコスト増を最小限に押さえられる。

また、可動導体８とクロスバー13の側板13′,13′と
の間には絶縁体20に一体化に成形したスペーサー部205
が狭装されるので、クロスバー13の側壁13′,13′に対
して可動導体８はほぼ中心に正しく位置決めされる。

第７図、第８図は他の実施例で器体底面近接部204
は、図の如くほぼ軸14の直下にあっても第１の実施例の
同様の効果を実現でき、また可動導体８への絶縁体20の
取付けは、スペーサー部205に形成した凹部209と爪部21
0によっても穴206の場合と同様可能である。

また器体底面近接部204は、第１図から第８図にて説
明したリブ状としなくても、第９図の如く底面部203の
延長端を利用しても可能である。

上述の説明において、可動絶縁部201は、絶縁体20と
一体的に形成されたものとして説明したが例えば可動絶
縁部の構成はなくとも発明の主目的はほぼ達成可能であ
り、また絶縁体20とは別個に例えばチューブ等で可動導
体を被覆したものであっても良い。

〔効果〕

以上のように本件発明による絶縁体を取り付けた、短
絡電流により導体間に生ずる電磁反発力を利用して接点
間を高速に開離するタイプの回路遮断機では、通常の通
電状態では導体や接点の温度上昇を低く抑えることが出
来、その上、電磁反発力により接点が開離して非常に強
大なアークとアークガスが発生した際には消弧室からそ
の他の空間へ通ずるガス通路が遮へいされて、アークガ
スの遮断器内部への拡散が防止され、遮断性能の向上や
絶縁抵抗の低下防止、機構機能の劣化の防止が図られ、
且つそのための部品増加や組立作業の煩雑化も最低限に
抑えられた、コストの安い回路遮断器を提供できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図…本件発明の第一の実施例の図 第２図…同上 要部平面図 第３図…第１図において短絡電流による電磁反発力で可
動導体が開極した時の図 第４図…第３図を端子10方向からみた断面図 第５図…第１図の実施例に用いた絶縁体の斜視図 第６図…第１図において、クロスバーが回動して接点が
開極した時の図 第７図…本件発明の他の実施例 第８図…同上絶縁体斜視図 第９図…本件発明の他の実施例 第10,11,12図…従来例の図 1,2……器体、３……消弧室 ４……その他の空間、５……仕切板（仕切壁） ６……排気孔、7,8……接点 ８……可動導体、９……固定導体 10,11……端子、12……接続導体 13……クロスバー、14……軸 15……接圧ばね、17……機構部 19……消弧装置、20……絶縁体 201……可動絶縁部、202……前面部 203……底面部、204……器体底面近接部 205……スペーサー部、206……穴 207……リブ、209……凹部 210……爪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日岡 正純 広島県広島市南区大州３丁目１番42号 テンパール工業株式会社内 (72)発明者 古本 哲男 広島県広島市南区大州３丁目１番42号 テンパール工業株式会社内 審査官 中川 真一 (56)参考文献 特開 昭61−85741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01H 73/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に消弧室を含み、消弧室に設けられた
   排気孔部を除いて概略空間を内部と外部に区切る器体を
   有し、器体内部は各極毎に側壁によって区切られ、更
   に、各極毎の内部空間は仕切板あるいは仕切壁により消
   弧室とその他の空間に区切られており、消弧室内には固
   定接点とこれと接離する可動接点、前記両接点が開離す
   ることにより発生するアークを消弧する消弧装置を含
   み、前記固定接点は固定導体に固着されて固定導体は電
   源側外部端子に、前記可動接点は可動導体に固着されて
   可動導体は負荷側外部端子に接続導体を経て接続され、
   仕切板または仕切壁には可動導体をその他の空間から消
   弧室内に導入する溝を有し、前記その他の空間には、可
   動導体を回動自在に軸支し可動導体を接点が閉接する方
   向に付勢する接点ばねを装着したクロスバー、該クロス
   バーを可動導体ごと手動開閉または過負荷等で自動トリ
   ップするリンク，ばね等より成る開閉機構を配置し、非
   常に大きな短絡が電路に生じた際は、該短絡電流により
   接点間に発生する電磁反発力を利用して開閉機構のトリ
   ップ動作を待たず高速に接点間をて離する回路遮断器に
   おいて、電気絶縁物より成り、仕切板あるいは仕切壁と
   略平行状に近接した前面部、前記可動導体の回動軸位置
   もしくは回動軸より負荷端子側に位置し、且つ器体内部
   底面側に形成された器体底面近接部、前記前面部と底面
   近接部間を連続的に肉付した底面部を有し、前面部と底
   面部と器体底面近接部は前記器体側壁間にわずかのスキ
   マを残すような幅まで形成して、前記前面部と底面部と
   器体底面近接部より成る絶縁体を可動導体に一体的に取
   り付け、前記絶縁体の器体底面近接部と、器体底面の隙
   間は前記可動接点が固定接点に閉接している状態では大
   きく、短絡電流による電磁反発力により可動導体のみが
   接点を開離する方向に回動した状態では小さくなること
   を特徴とする回路遮断器。
2. 【請求項２】前記絶縁体の可動導体回動軸近傍には、可
   動導体と前記クロスバーの側壁部に狭装されるスペーサ
   ー部を一体的に成形し、該スペーサー部に穴または凹部
   を設けて可動導体回動軸に絶縁体を可動導体と共に軸支
   して、可動導体に絶縁体を一体的に取り付けたものであ
   ることを特徴とする前記特許請求の範囲第（１）項に記
   載した回路遮断器。
3. 【請求項３】前記絶縁体には、可動接点から開閉機構部
   側で、可動導体と固定導体間に介在する可動絶縁部を一
   体的に形成したことを特徴とする、特許請求の範囲第
   （１）項または第（２）項記載の回路遮断器。