(57)【要約】【課題】消弧装置へのアークの取り込みが容易で、消弧装置のスペースを増大でき、磁気吸引力を利用したアーク引き延ばし効果の高い回路遮断器を提供する。【解決手段】固定接点３が設けられ閉極時に可動接触子６とは逆方向に電流が流れるように配設された第１導体部４ａと、一端部側がこの第１導体部の端部から折返すように接続され閉極時に上記可動接触子と同方向に電流が流れるように配設され、他端部側に外部接続端子が設けられた第２導体部４ｂとを有する固定接触子４を備え、上記第１導体部と上記第２導体部との折返し接続部を側方から見て鋭角に形成すると共に、上記第２導体部の他端部側を上記第１導体部から次第に離れる如く傾斜させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点が設けられ閉極時に可動接触子とは電流が逆方向に流れるように配設された第１導体部と、一端部側がこの第１導体部の端部から折返すように接続され閉極時に上記可動接触子と電流が同方向に流れるように配設され、他端部側に外部接続端子が設けられた第２導体部とを有する固定接触子を備え、上記第１導体部と上記第２導体部との折返し接続部を側方から見て鋭角に形成すると共に、上記第２導体部の他端部側を上記第１導体部から次第に離れる如く傾斜させてなることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
上記第１導体部は、上記固定接点から上記可動接触子の支持部側を向く第１の方向に所定寸法伸びた位置で上記第１の方向に対して交差する方向に互いに反対方向に２つに分かれるように形成され、上記第２導体部は、一端部側が平行な２片によって形成されその先端が上記第１導体部の二つに分かれた先の各端部にそれぞれ接続され、該接続部分から他端部側が側方から見て鋭角に折返す如く上記第１の方向と反対方向で、かつ上記第１導体部に対して上記可動接触子の開離方向に傾斜されて延在することを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項３】
上記可動接触子の支持部側に該可動接触子を開閉動作させるクロスバーを備え、上記固定接触子の上記折返し接続部が、上記クロスバーの閉極時の運動軌跡の延長部近傍に差し込まれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路遮断器。
【請求項４】
上記第２導体部の上記傾斜部分は、上記可動接触子の開離方向に凸に曲がった部分を有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の回路遮断器。
【請求項５】
上記凸に曲がった部分は、上記鋭角に折返す部分の近傍に形成されていることを特徴とする請求項４記載の回路遮断器。
【請求項６】
上記クロスバーの上記可動接点側の端部にアークによってガスを発生する絶縁物が設けられていることを特徴とする請求項２から請求項５の何れかに記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配線用遮断器や漏電遮断器などとして好ましく用いることができる回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における低圧配線用設備の大容量化、省スペース化により、配線用遮断器・漏電遮断器などは外形寸法の小形化が要求されている。小形化における課題の一つとしてあげられるのが過電流を低く抑制する限流性能の向上である。事故時などの過電流の遮断時、通電状態の導体間に発生する電磁力を利用し、可動接点のある可動接触子を高速に開極させることでアーク長を引き延ばしてアーク抵抗を高めて限流する、あるいは、接点間に発生したアークを消弧板に引き込んで分断し、電極降下電圧の発生及びアークの冷却などによりアーク電圧を高めて限流させることが重要である。限流性能向上により回路遮断器の消弧室で処理するアークエネルギーの低下が可能となり、回路遮断器を構成する部品への熱的、電磁力的な負担が軽減して小形化が可能となる。
【０００３】
従来の配線用遮断器として、接点閉成状態の可動接点が固定接点から開離する方向を上方とした時、固定接触子を、端子部と接続する第１導体部、前記固定接点を有する第２導体部、及び第１導体部と第２導体部を上下方向に接続する第３導体部で構成し、第３導体部を前記固定接点の位置より可動接触子の可動接点が設けられていない他端部側で且つ前記端子部の反対側に配置し、第１導体部を、前記接点閉成時の該接点接触面より上方に配置すると共に、前記接点開成時に前記可動接点の接触面より下方に配置し、前記接点開成時に前記可動接点表面から見渡せる前記第１導体部の部位を絶縁物で被覆したものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２０５４７号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の回路遮断器においては、接点開離直後の固定接触子の全ての電流経路が、アークを端子部側に引き延ばす電磁力を発生するようにしている。これにより、急激にアーク電圧を立ち上げることができ、かつ、可動接触子の開極距離が増大した際には、消弧装置にアークが取り込まれ、アークが冷却されて高いアーク電圧を発生させることができるというものの、固定接触子を構成する上部導体が端子部とほぼ同じ高さにあるため、可動接点が同距離まで開離しないと消弧装置へのアークの取り込みができない。さらに、アークを分断してアーク電圧を高める消弧装置自体のスペースが小さく、必然的に消弧装置を構成する消弧板の体積減少や、消弧板の枚数減少を招くことになる。この結果、アーク発生時の熱的負荷による消弧装置の消耗に対して、スペース拡大による耐消耗性の向上が困難となり、更には、電流零点近傍で消弧装置自体の磁気吸引力を利用したアーク引き延ばし効果なども発生しないこととなるという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、消弧装置へのアークの取り込みが容易で、消弧装置自体のスペースを拡大することができ、しかも磁気吸引力を利用したアーク引き延ばし効果の高い回路遮断器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回路遮断器は、固定接点が設けられ閉極時に可動接触子とは電流が逆方向に流れるように配設された第１導体部と、一端部側がこの第１導体部の端部から折返すように接続され閉極時に上記可動接触子と電流が同方向に流れるように配設され、他端部側に外部接続端子が設けられた第２導体部とを有する固定接触子を備えている。そして、上記第１導体部と上記第２導体部との折返し接続部を側方から見て鋭角に形成すると共に、上記第２導体部の他端部側を上記第１導体部から次第に離れる如く傾斜させるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、固定接触子を構成する第１導体部と第２導体部の折返し接続部の角度を鋭角にすると共に、第２導体部を第１導体部に対して傾斜させ、即ち非平行としたことにより、固定接触子の上方に配設される消弧装置のスペースの拡大と接点接触位置周辺への消弧板の配置が可能となる。消弧装置のスペース拡大により、消弧板自体の体積増大や、一枚の板厚を減少させることなく消弧板の配置枚数を増やすことが可能になる。これにより、開極初期からアークに対して消弧装置方向への電磁吸引力を作用させると共に、消弧装置自体の体積増による冷却性能向上、消弧板の枚数増によるアーク分断点数の増大が図れ、遮断性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回路遮断器の閉極状態における消弧室部分の要部構成を示す側面図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回路遮断器の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側面図。
【図３】図１に示された閉極状態の通電部を示す側面図。
【図４】図２に示された開極状態の通電部を示す側面図。
【図５】図１、図２に示された固定接触子を示す平面図。
【図６】本発明の実施の形態２に係る回路遮断器の閉極状態における通電部を示す側面図。
【図７】本発明の実施の形態２に係る回路遮断器の開極状態における通電部を示す側面図。
【図８】本発明の実施の形態３に係る回路遮断器の閉極状態における消弧室部分の要部構成を示す側面図。
【図９】本発明の実施の形態３に係る回路遮断器の開極状態における消弧室部分の要部構成を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る回路遮断器について、図１〜図５を参照して説明する。図において、回路遮断器の消弧室部分は、何れも図示していない異常電流を検知して開極指令を出力するリレー部、上記開極司令の伝達先である駆動機構部などと共に構成されており、図１、図２に示す筐体を構成する絶縁物からなるベース１、及びカバー２によって３相平行に区分されて筐体内に収容されている。各相の消弧室には、固定接点３が固着された固定接触子４、一端部側に可動接点５が固着された可動接触子６が配設されている。可動接触子６の他端部側は支持部としての回転軸６ａによって回動可能に支持されている。そして、回転軸６ａ近傍の可動接触子６を包囲するようにクロスバー７が設けられ、該クロスバー７が図示していない駆動機構部とリンクして可動接触子６を回転軸６ａのまわりに開閉動作させるように構成されている。
【００１１】
固定接触子４は、可動接点５に対向する位置に設けられた固定接点３から可動接触子６の他端部側を向く第１の方向（図の左方向）に所定寸法伸びた位置で該第１の方向に対して交差する方向に互いに反対方向に２つに分かれるように二股状（略Ｔ字形状）に形成された第１導体部４ａと、一端部側（図の左方向側）が平行な２片によって形成されその先端が第１導体部４ａの二つに分かれた先の各端部に側方から見て鋭角に折返す如くそれぞれ接続され、その折返し接続部Ａから他端部側（図の右方向側）が、上記第１の方向と反対方向で、かつ第１導体部４ａに対して可動接触子６の開離方向、即ち図の上方向に傾斜されて非平行に延在し、その他端部に外部導体と接続するための外部接続端子８が設けられた第２導体部４ｂからなっている。
【００１２】
そして、固定接触子４の鋭角に形成された折返し接続部Ａは、クロスバー７の閉極時の運動軌跡の延長部近傍にまで伸びるように差し込まれている。また、図においてカバー２の方向を上方とした場合に、第２導体部４ｂの一端部側（図の左側）の略下半部は、閉極状態にある可動接触子６の大凡下方部に位置するように配置され、通電方向が可動接触子６とほぼ同方向となって他端部側が外部接続端子８に繋がる。固定接点３が固着されている第１導体部４ａは、可動接触子６の下方に配置され、略Ｔ字形の平面状であり、通電方向が可動接触子６と反対となる。第２導体部４ｂと第１導体部４ａの折返し接続部Ａは側面方向（図１の紙面手前側）から見て図の左方が鋭角となるように形成されている。
【００１３】
さらに、第２導体部４ｂは可動接触子６が開極状態に有るとき、可動接点５から見渡せる範囲が絶縁物９によって覆われている。なお、固定接触子４を上方から見ると図５に示すように形成されており、該固定接触子４は例えばプレスにより一枚の平板に切り込みを入れて第２導体部４ｂとなる部分を起こすことで容易に形成することができる。また、可動接触子６は、第１導体部４ａの端部で二股に分岐した部分に折返すように接続された第２導体部４ｂの平行な２片の間の空間に入り込むように配設され、第１導体部４ａの固定接点３に対して開閉動作する。固定接触子４の上方には、可動接触子６の開極時に固定接点３と可動接点５の間に発生するアークを取り込み分断するための、所定間隔を保持して複数枚重ねられた消弧板１０からなる消弧装置（グリッド）１１が配置されている。
【００１４】
また、アーク発生に伴う熱ガスを回路遮断器の外部に排出するため、消弧装置１１の右方は排気口１２となっている。排気口１２には、外部からの異物混入を防止するための絶縁物からなるバリア１３が配置されている。バリア１３は一般的に、下側がベース１で固定されて上側が拘束されていない状態となっている。従って、アーク発生時には消弧室の内部圧力が上昇するため、バリア１３の上部側が外方に傾動し、外部に向かって開放される。なお、消弧板１０の形状、その他図示されていない部分の構成等は、例えば公知の従来技術と同様である。
【００１５】
次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。図１のＯＮ状態において、事故電流などの過電流が、接点ＯＮ状態にある回路遮断器に流れると、可動接触子６には固定接触子４を構成する導体からの磁束が鎖交して、接点が開極（ＯＦＦ状態）する方向に電磁力が発生し、可動接触子６に対して開極方向に駆動力が作用する。つまり、第１導体部４ａと可動接触子６には逆方向の電流が流れるため互いに反発力が発生する。この反発力は可動接触子６を開極させる駆動力となる。短絡事故などの事故電流が大きい瞬時遮断時には、この駆動力が可動接触子６を接点閉極（ＯＮ状態）方向に押し付けている図示されていないバネの付勢力より大きくなると可動接点５が開極し始める。接点が開極すると固定接点３と可動接点５の間にアークが発生し、アークは可動接触子６の開極動作が進むにつれてアーク長が伸張していく。
【００１６】
この実施の形態１では、可動接触子６に反発力を付与する第１導体部４ａが図１に示すようにクロスバー７の下方部分まで差し込まれているため、その第１導体部４ａと可動接触子６との対向長さが延長されて反発力が増大される。従って、開極初期の可動接触子６の開極速度が速くなる。このためアーク長も長くなり、開極初期からアーク抵抗が高くなって限流性能が高まる。さらに別効果としては、第１導体部４ａは発生したアークに対して消弧装置１１方向（右方向）に磁気駆動力を付与していることから、第１導体部４ａの長さが延長されていることにより磁気駆動力も増大する。この結果、可動接触子の回転軌道の前面（電源側端子方向）に配置された消弧装置１１へのアークの取り込みが容易になり、アーク分断によるアーク電圧向上（電極効果電圧の発生）と溶融潜熱によるアーク冷却によりアーク自体の抵抗を増大させることで限流性能が高められる。
【００１７】
発生したアークに対しては、上述した導体を流れる電流からの磁気駆動力の他にも、アーク発生により生じた高温のガスの排気口１２方向への流れと、さらに、強磁性体である消弧板１０からなる消弧装置１１の磁気吸引力が挙げられる。磁気吸引力に関して、図１、２に示すように消弧装置１１を構成する複数の消弧板１０の内、図の下方側の消弧板１０ａが、接点接触位置周辺にあることで、開極初期からアークに対して磁気吸引力を作用させて消弧装置１１への容易な取り込みが可能になる。
【００１８】
以上の動作を経て図２の可動接触子６が開極した状態に至り、遮断が完了する。完了するまでの間、アークは消弧装置１１に取り込まれた状態となっており、アーク分断効果によって限流性能が高められる。なお、上述した一連のアークが発生してからの状態にあっては、絶縁物９からの発生蒸気が常にアークに作用し、アーク径を圧縮してアーク抵抗を高めて限流性能を高めている。上記のように、開極直後から急激にアーク抵抗を増大させることで高いアーク電圧を維持し、限流性能を高めて電流ピーク及び通過エネルギーを制限することが可能になるため、優れた限流性能が得られる。
【００１９】
上記のように、この実施の形態１によれば、第１導体４ａと第２導体４ｂの折返し接続部Ａの折返し角度を鋭角にすると共に、可動接触子６に対する吸引導体となる第２導体部４ｂを反発導体の第１導体部４ａに対して傾斜させて非平行としたことで、第２導体部４ｂの上方に配置される消弧装置１１のスペースが拡大され、更に接点接触位置近傍まで消弧板１０を配置することができる。このような消弧装置１１のスペース拡大により、消弧板１０自体の体積増大や、一枚の板厚を減少させることなく消弧板１０の配置枚数を増やすことが可能になる。これにより、開極初期からアークに対して消弧装置１１方向への電磁吸引力を作用させると共に、消弧装置１１自体の体積増大による冷却性能向上、消弧板１０の枚数増によるアーク分断点数の増大により遮断性能が向上する。また、消弧装置１１に取り込んだアークを接点周辺空間に戻さないようにできる。
【００２０】
また、折返し接続部Ａの折返し角度を鋭角にしたことは、クロスバー７の下方部まで反発力を生じさせるための電路を差し込むことを可能にし、開極時の電磁反発力を増大させることが可能になる。これにより、初期開極速度が速くなり、限流性能が向上する。この結果、事故発生などによる過電流を抑制する限流性能が向上し、回路遮断器自体に注入されるエネルギーの低下により回路遮断器の構造物への負担が軽減して回路遮断器の小形化が可能となる。このため、製品の包装についても減量化や容積縮減ができる。さらには、回路遮断器が接続されたラインやこれに接続された他の回路遮断器及び負荷などへの負担を軽減することが可能となる。
【００２１】
実施の形態２．
次に本発明の実施の形態２に係る回路遮断器について図６、図７を参照して説明する。なお、各図、各実施の形態を通じて同一または相当部分には同一符号を付している。図において、固定接触子４を構成する第２導体部４ｂの傾斜部分は、可動接触子６の開離方向である上方に凸に曲がった部分としての鈍角の凸部４ｃを有する形状となっている。その他は実施の形態１と同様である。上記のような構成とすることで、第２導体部４ｂの高さを調整することが可能となる。第２導体部４ｂの高さは、可動接触子６に発生する開極電磁力と、アークの消弧装置１１（図２参照）方向への磁気駆動力に影響を及ぼしているため、第２導体部４ｂの高さを調整することでこれらの電磁力を任意に設計することが可能となる。
【００２２】
以下、詳細に述べると、開極電磁力については、第２導体部４ｂと可動接触子６の通電方向が同方向であるため、通電時には両導体間には吸引力が作用する。従って、可動接触子６が第２導体部４ｂの下方に有る場合は可動接触子６を上方向に引き上げる、つまり、開極させる方向に力が発生するものである。アークの磁気駆動力について説明すると、可動接触子６が開極して接点間にアークが発生すると、第２導体部４ｂを流れる電流が発生させる磁場がアークに対して鎖交する。例えば、外部接続端子８が高圧側（＋側）となって電流が流れた場合、アークには第２導体部４ｂから発生した磁場が紙面奥方向から表側に鎖交することとなり、図の右方（図２に示す消弧装置１１の方向）に力が発生するものである。
【００２３】
可動接触子６の開極電磁力とアークの磁気駆動力は、第２導体部４ｂの高さが高い方が強化されるが、高さを上げた分だけ消弧装置１１のスペースが縮小されてしまい、アークを分断してアーク電圧を高める効果、及びアークを冷却してエネルギーを制限する効果などが減少してしまうこととなる。従って、第２導体部４ｂの高さを変えることで、電磁力の効果と消弧装置１１によるアークの取り込みによる効果を調整することが可能となる。なお、上記の例では第２導体部４ｂの凸部４ｃを１箇所だけ設けたもので説明したが、同様の上方に凸の鈍角の凸部を２箇所以上設けても良い。また、凸部４ｃは曲線によって、即ち上方に湾曲形成しても良い。
【００２４】
上記のように実施の形態２によれば、第２導体部４ｂの傾斜部分に、上方に、即ち可動接触子６の開離方向に凸に曲がった部分としての鈍角の凸部４ｃを設けるようにしたので、第２導体部４ｂの高さを調整することが可能となる。このため、第２導体部４ｂより下に位置するアークの消弧装置１１方向への磁気駆動力を増大させることが可能になり、遮断性能が向上する。
【００２５】
実施の形態３．
次に本発明の実施の形態３に係る回路遮断器について図８、図９を参照して説明する。なお、上記実施の形態１では、固定接触子４の折返し部分となる折返し接続部Ａを鋭角にしてクロスバー７の下方部に第１導体部４ａを差し込み、空いた上方のスペースを消弧装置１１の拡大にあてたが、本実施の形態３では空いたスペースにクロスバー７を可動接点５の方向に伸長するようにしたものである。図において、クロスバー７の可動接点５側の端部は接点接触位置周辺まで伸長されており、さらにクロスバー７の可動接点５側の端部には、例えば樹脂材や繊維材などの高温にさらされると圧力ガスの発生源となる絶縁物１４が貼り付けられている。また、固定接触子４の上方に設けられた消弧板１０の一部は、クロスバー７と干渉しないように図の左側が短く形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
上記のように構成された実施の形態３においては、実施の形態１と同様、クロスバー７の下方部まで可動接触子６に反発力を付与する第１導体部４ａを差し込むように構成されているため、可動接触子６と第１導体部４ａの対向長さが延長されて反発力が増大される。従って、開極初期の可動接触子６の開極速度が速くなることでアーク長も長くなり、開極初期からアーク抵抗が高くなって限流性能が高まる。さらに、第１導体部４ａは発生したアークに対して消弧装置１１方向（右方向）に磁気駆動力を付与していることから、第１導体部４ａの長さの延長により磁気駆動力が増大する。この結果、消弧装置１１へのアークの取り込みが容易になりアーク分断によるアーク電圧向上（電極効果電圧の発生）と溶融潜熱によるアーク冷却により限流性能が高められる。
【００２７】
また、発生したアークに対しては、上述した導体を流れる電流からの磁気駆動力の他にも、アーク発生により生じたが高温の熱ガスの排気口方向への流れと、さらに、強磁性体である消弧板１０からなる消弧装置１１の磁気吸引力が挙げられる。そして、本実施の形態３においては、クロスバー７が接点接触位置周辺まで拡大されたことで、アークの進行方向（消弧装置１１方向）と反対側のスペースが無くなると共に、クロスバー７の消弧装置１１に対向する端部に圧力発生源となる絶縁物１４を設けたため、進行方向への押し込み力が強化される。以上の動作を経て消弧室は図９の可動接触子６が開極した状態となり、遮断が完了する。
【００２８】
上記のように実施の形態３によれば、クロスバー７を可動接点５の方向に伸長すると共に、クロスバー７の可動接点５側の端部に、樹脂材や繊維材などの高温でガスが発生する圧力ガスの発生源となる絶縁物１４を設けたことにより、アーク発生時に絶縁物１４からガスが発生し、消弧装置１１方向へのアーク駆動力が増大して遮断性能が向上するという効果が得られる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１〜３では、可動接触子６が回転軸６ａに回動可能に支持されている場合について説明したが、可動接触子６の支持部の構成や開閉機構は実施の形態で例示したものに限定されるものではない。また、固定接触子４の第１導体部４ａを大凡Ｔ字形状としたが、該形状は必ずしもＴ字形状に限定されない。さらに、３相構成の場合について説明したが、相数は３相に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１  ベース、  ２  カバー、  ３  固定接点、  ４  固定接触子、  ４ａ  第１導体部、  ４ｂ  第２導体部、  ４ｃ  凸部、  ５  可動接点、  ６  可動接触子、  ６ａ  回転軸（支持部）、  ７  クロスバー、  ８  外部接続端子、  ９  絶縁物、  １０  消弧板、  １１  消弧装置、  １２  排気口、  １３  バリア、  １４  絶縁物、  Ａ  折返し接続部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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