JP6246448B1 - 回路遮断器の接触子装置、およびこの接触子装置を用いた回路遮断器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2のように、アーク接触子両側面の遮蔽板に消弧室上部方向に向かうにつれ断面積が徐々に大きくなるテーパ状の溝を設けて、消弧室の上部方向にアークガスを流れ易くして、アークガスの下方向への流出を抑えて地絡、再点弧を防止するようにしたものがある。
また、特許文献2の回路遮断器の接触子装置では、遮蔽板の形状を工夫することで、上部方向へのアークガスの流れを促進する構造であるが、アークのアークランナ方向への電磁駆動力を向上させることで、転流時間を短縮する点については、触れられていない。
第一の手法は、開極時に接触子間に発生するアークのアークランナ方向への電磁駆動力を向上させることで、アークを速やかにアークランナおよびアークシュートに移行させ、転流時間を短縮させる手段である。アークは気中での放電現象であり、電流が流れているため、外部からの磁界によりアークの電流方向と磁束方向との外積方向にローレンツ力を受ける。ローレンツ力を受けたアークは、力のはたらく方向に移動し、移動先のアークランナにて放電を開始し、アークシュートへと移行した後に消弧へと至る。これまで、接触子間のアークに磁束を与える方法として、接触子近傍に永久磁石や主回路電流生起の電磁石等を設ける手法が取られてきたが、装置が複雑化する問題があった。
この発明は、また、小電流遮断時あるいは大電流遮断時における遮断性能を確保しながらも、小型化が可能な回路遮断器の接触子装置を提供することを目的とする。
以下、この発明の実施の形態1を図1から図17に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
図1及び図2は、この発明を実施するための実施の形態1における直流高速度遮断器の全体構成を示すものである。図1は、この発明の実施の形態1に係わる直流高速度遮断器における接点閉合状態(運転状態)を示す側断面図である。図2はこの発明の実施の形態1に係わる直流高速度遮断器における接点が開離動作中(遮断動作中)の状態を示す側断面図である。
この遮断部130の特徴は、上部の消弧室102内と連通する上部開放口132(固定側アークホーン122と可動側アークホーン123の間の空間)を除いて、固定側アークホーン122、可動側アークホーン123、及び絶縁壁とによって囲うことで、その内部が周囲から隔離された形でアーク発生室131を構成し、アーク発生室131内で発生したアークKに対して下部から上方に向けて空気を吹き付けて、上部開放口132からアークKを上部の消弧室102内に駆動するように構成した点にある。
また、図4は図3のA−A方向に見た構造を示す。空気ノズル117の可動子貫通孔117c内を上下方向に貫通して可動子106が配置されており、空気ノズル117の上部両側には可動子106の両側を挟むように消弧室102の下部の絶縁物製の側壁102aが配置されている。
また、図6は、図3の構成に対応するもので、密閉構造のアーク発生室131における、上部開放口132を除いた密閉構造のイメージを説明する図である。
117dは、空気ノズル117の上面の平坦部であり、この平坦部117dが前記アーク発生室131の底面壁を構成する。ノズル117bは、前記空気ノズル117の長さ方向の軸線(断面線D−Dに対応)に直交する方向に向けて、前記平坦部117dの表面に細長い開口を有している。この細長い開口の形状は、長円形、長矩形、あるいは端部が多角形をした多角形状の長孔であってもよい。
図9は図8の正面図であり、通気孔117aを示している。また、図10は図8の後面図である。また、図11は図7のD−D断面図であり、図8と同様に、空気ノズル117内における通気孔117a及び可動子貫通孔117cの位置及び形状を示している。
また、図14から図17は、空気ノズル118の内部を貫通した通気孔117aの断面形状の変化を示すものであり、図12における、断面F−F(図14)、断面G−G(図15)、断面H−H(図16)、断面J−J(図17)の各形状を示している。
さらに、図18に示すように、ノズル117bをアーク発生室131の幅方向と同程度に広げることで、伸びたアークKの全幅に対して確実な空気吹付けが可能となり、アークKを上方に向けて更に効率よく駆動することが可能になる。
なお、実施の形態1では、図3、図7に示すように、空気ノズル117の吹き出し口(ノズル117b)を、固定側接点105及び可動側接点107の下方に設け、ノズル117bの幅は空気ノズル117の可動子貫通孔117cよりも狭くしているが、図18に示すように、ノズル117bの幅を空気ノズル117の第一孔117cよりも広くすることで、前記固定側アーク接触子108及び前記可動側アーク接触子109間に生じるアークKの全幅に対してより効率よく空気を吹き付けることが可能となり、遮断性能をさらに向上させることが可能となる。
また、実施の形態1、2では、アーク発生室131は、固定側主接点105、固定側アーク接触子108、固定側アークホーン122、可動側アークホーン123、消弧室102の側壁102a、空気ノズル117で構成していた。すなわち、底面の絶縁物は絶縁製ブロックの空気ノズル117が、側部の絶縁物は絶縁製の側板102aが担っており、可動子106の動作方向の各端部は、それぞれ、可動側アークホーン123と、固定側主接点105と固定側アーク接触子108と固定側アークホーン122の組合体がアーク発生室131の側壁を構成していた。
図20〜図22は本発明の他の実施例を示す接触子装置の閉極状態から開極状態へ至る動作変化並びに開極時にアークKに働く駆動力を説明するための概略構成図である。なお、上記実施の形態1〜3と同一部分あるいは相当部分には同一符号で示している。本実施例では、可動側主接触子4と固定側主接触子5とを有し、可動側主接触子4の表面に可動側アーク接触子109と可動側主接触片13aとを備え、固定側主接触子5の表面には、上記可動側アーク接触子109と対向して配置された固定側アーク接触子108と、上記可動側主接触片13a(実施の形態1の可動側接点107に相当)と対向して配置された固定側主接触片13b(実施の形態1の固定側接点105に相当)とを備えている。そして上記可動側主接触子4は回転軸110を中心に図示しない操作機構部により回動される。
本実施の形態4では、可動側主接触子4と固定側主接触子5の位置関係が上記実施の形態1〜3で説明したものと逆になっている。
また、破線の矢線で示されるような接触子109、108からアークシュート102以外へと向かうガス流動力は、カバー3a、カバー3bおよび遮蔽板6により抑制される。アークシュート102へと向かうガス流動力により、アークKがアークシュート102に設けられたアークランナ9a、9bに移動する時間が短縮されることで、アークの転流時間が短縮される。
以上のように、本実施例の接触子装置は、外部からの磁束印加やガス流入を必要とせずに、簡易的な構造でアークのアークシュート方向への駆動力増加を達成し、転流時間の短縮による遮断時間の低減を実現するものである。
図21は回路遮断器が閉極状態の接触子装置を示した側面図であり、接触子装置は、主回路導体103から流れる定常電流を通電するための可動側主接触子4、固定側主接触子5と、これら主接触子4、5よりも遅れて開極することでアークの発弧点となり主接触子4、5のアークによる溶損を防止する可動側アーク接触子109、固定側アーク接触子108と、アークによるガスがアークシュート102に導かれるように設けられた接触子モールド7および遮蔽板6と、アークをアークシュート102に移行させるためのアークランナ9a、9bが設けられている なお、図25に接触子装置を上方から見た平面図を示している。
図24において、固定側接触子装置は定常電流を通電させるための主接触子片13bが接合された固定側主接触子5と、回路電流を通電させるための主回路導体103と、接触子片10bを有する固定側アーク接触子108と、固定側アーク接触子108近傍のガス流動を消弧室102方向に制御するためのカバー3bと、固定側アーク接触子108を固定側主接触子5に締結するためのボルト21が設けられている。固定側アーク接触子108はアークによる損耗が発生しても、容易に部品交換が可能なように設けられている。
アーク接触子が主接触子より遅れる距離、すなわち、アーク接触子のワイプ量は、ストッパーボルト17とアーク接触子ガイド16との間隙により調整され、ストッパーボルト17の出代の制御により容易に調整が可能なように構成されている。
また、上記実施の形態4では、アーク接触子を有する構造について説明したが、主接触子片の一部にアーク接触子と同等の構造を設けることで、アーク接触子を有しない構造でも構成可能であり、上記実施の形態4と同様の効果がある。
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を組合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
4 可動側主接触子、5 固定側主接触子、6 遮蔽板、
7 接触子モールド、9a、9b アークランナ、
10a、10b アーク接触子片、K アーク、
13a、13b 主接触子片、14 接触子ガイド、
15 接圧ばね、16 アーク接触子ガイド、17 ストッパーボルト、
19 ピン、20 シャント、21 ボルト、
101 直流高速度遮断器、102 消弧室、102a 側壁
103 上部導体、104 下部導体、105 固定側接点、
106 可動子、106a 可撓導体、107 可動側接点、
108 固定側アーク接触子、109 可動側アーク接触子、
110 回転軸、111 操作機構部、112 ラッチ、
113 引外しばね、114 フレーム、115 過電流検出器、
116 ラッチ解除機構、117 空気ノズル、117a 通気孔、
117b ノズル(空気吹出口)、117c 可動子貫通孔、
117d 平坦部(底面壁)、117e 側壁保持部、
118 空気シリンダ、119 駆動リンク、120 ピストン、
121 送気管、122 固定側アークホーン、
123 可動側アークホーン、124 グリッド、
125 グリッド集合体、126 排気口、
130 遮断部、131 アーク発生室、132 上部開放口、
133、134 絶縁壁
Claims (18)
- 主回路導体と接続された固定側主接触子と、前記固定側主接触子の一部に有する固定側接点に接離する可動側接点を有する可動側主接触子と、前記固定側主接触子と前記可動側主接触子の上部に配置された消弧室と、前記固定側接点および前記可動側接点の上部にそれぞれ設けられ、遮断時に両者間にアークが発生する固定側アーク接触子および可動側アーク接触子と、前記可動側主接触子および前記可動側アーク接触子を開閉駆動する操作機構部と、を備えた回路遮断器において、前記固定側主接触子と前記可動側主接触子、及び前記固定側アーク接触子と前記可動側アーク接触子から構成されるアーク発生室を、前記消弧室に向かう方向への開放口を残して、少なくともその側面及び底面を絶縁壁で囲い、前記アーク発生室の前記開放口に向けて下方から空気を吹き付ける空気吹出口を有する空気ノズルを配置したことを特徴とする回路遮断器の接触子装置。
- 前記アーク発生室は前記開放口を残して前記絶縁壁で取り囲んだことを特徴とする請求項1に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記アーク発生室の側面の前記絶縁壁は、前記消弧室の側壁であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記アーク発生室の底面の前記絶縁壁は、前記固定側接点と可動側接点との間の空間に向けて空気を吹き付ける空気吹出口を有する絶縁ブロック状の空気ノズルであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記可動側アーク接触子のアーク接触子片の通電断面積を、他の導電路の導体よりも小さくしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記アーク発生室を取り囲む絶縁壁は箱状の接触子モールドで構成されたことを特徴とする請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記接触子モールドの固定側主接触子の下部に遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項6に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記遮蔽板を前記接触子モールドに着脱自在に設けたことを特徴とする請求項7に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記主回路導体と前記接触子モールドの上面に平面部を形成し、前記固定側アーク接触子及び可動側アーク接触子の開閉部を前記平面部の直下付近に配置するとともに、前記平面部の上面に接して、あるいは上方近傍にアークランナを配置したことを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記固定側アーク接触子及び前記可動側アーク接触子の両側を絶縁物製のカバーで覆ったことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項5、請求項7、請求項8のいずれか1項に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記可動側主接触子を接触子ガイドで支持したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記可動側アーク接触子をアーク接触子ガイドで支持したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記空気ノズルの空気吹出口は、前記アーク発生室の側面両側の前記絶縁壁の方向に延在して形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記空気ノズルの通気孔の断面が、前記空気ノズルと送気管との接続部の円形孔から前記空気吹出口の長孔まで連続して変化することを特徴とする請求項4に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記空気ノズルの吹出口の長孔は前記アーク発生室の幅方向と同程度あるいはそれ以上に形成したことを特徴とする請求項1から請求項4、請求項13および請求項14のいずれか1項に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記固定側主接触子は、前記固定側接点あるいは固定側アーク接触子のいずれか一方で構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 前記可動側主接触子は、前記可動側接点あるいは可動側アーク接触子のいずれか一方、で構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路遮断器の接触子装置。
- 請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の接触子装置を備えた回路遮断器。
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