(57)【要約】【課題】単相遮断部が複数並置された回路遮断器において、グリッドに進入したアークが相間のアーク同士の相互作用によって離脱することを防ぐとともに、アーク自身の電磁力による離脱を防ぐことを目的とする。【解決手段】固定接点を備えた固定接触子と、固定接点に対して電気的に開極および閉極する可動接点を備えた可動接触子と、固定接点と前記可動接点との間に発生するアークを消弧するグリッドと、固定接点および可動接点とグリッドとの間に備えられ、固定接点と可動接点との間に発生するアークをグリッドへ移行させる走行導体と、グリッドの前記走行導体と対向する側の反対側に備えられた排気口とを備えた単相遮断部が複数並置されており、単相遮断部のグリッドの両側面、グリッドの排気口に対向する面およびグリッドの走行導体に対向する一部の面を一体に覆う磁性体を配置したものである。【選択図】図３
2014241221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を備えた固定接触子と、
前記固定接点に対して電気的に開極および閉極する可動接点を備えた可動接触子と、
前記固定接点と前記可動接点との間に発生するアークを消弧するグリッドと、
前記固定接点および前記可動接点と前記グリッドとの間に備えられ、前記固定接点と前記可動接点との間に発生するアークを前記グリッドへ移行させる走行導体と、
前記グリッドの前記走行導体と対向する側の反対側に備えられた排気口と
を備えた単相遮断部が複数並置された回路遮断器において、
前記単相遮断部の前記グリッドの両側面、前記グリッドの前記排気口に対向する面および前記グリッドの前記走行導体に対向する一部の面を一体に覆う磁性体が配置されていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
磁性体の排気口に対向する面には貫通口が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項３】
磁性体のグリッドの両側面に対向する面の外表面が絶縁物で覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
磁性体は、走行導体の両側面を覆うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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として用いられる回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低電圧配線用設備の大容量化、省スペース化の進展により、配線用遮断器や漏電遮断器などに用いられる回路遮断器に対して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挙げられる特性として、過電流を低く抑制する限流性能の向上がある。
【０００３】
回路遮断器においては、短絡事故発生などの過電流の遮断時に接点間に発生したアークは、アークで発生した熱による周囲ガス（通常は空気）の気圧上昇やアーク自身の電磁力によりグリッドに進入する。グリッドに進入したアークは、グリッドによって分断され、冷却作用によって消弧される。このような回路遮断器においては、接点間に発生したアークをすばやく消弧して電流遮断を行う性能、すなわち限流性能が重要である。そのため回路遮断器においては、グリッドでアークを維持しやすい構造が限流性能を左右する要因の一つとなっている。限流性能向上により短時間でアークエネルギーを消費することが可能となり、アーク発生時の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するため、回路遮断器の小形化が可能となる。
【０００４】
一般に、配線用遮断器や漏電遮断器として用いられる回路遮断器は、三相で構成されている。すなわち、三相の回路遮断器は、固定接点を備えた固定接触子、可動接点を備えた可動接触子およびグリッドを１つの組み合わせとする一相の遮断部を並列に３組配置して構成されている。このような三相回路遮断器においては、各相の遮断部でアークが発生した場合、各相のグリッドにアークが進入するタイミングが異なる。そのため、ある相で一度アークがグリッドに進入しても、他の相のグリッドに進入したアークの電磁力の影響（電磁反発力）で、再びグリッド外部に出てしまい、限流性能が低下する場合があった。
【０００５】
このような問題に対して、従来の回路遮断器においては、グリッドの相間に磁性体で構成された第２ヨークを設置する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２５０４号公報（１３頁、図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の回路遮断器においては、各相のグリッド内に進入したアーク間の相互作用によるグリッドからのアークの離脱を防ぐことはできるが、各相のグリッド内に進入したアークのアーク自身の電磁力による離脱を防ぐことはできないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされもので、単相遮断部が複数並置された回路遮断器において、グリッドに進入したアークが相間のアーク同士の相互作用によって離脱することを防ぐとともに、アーク自身の電磁力による離脱を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回路遮断器は、
固定接点を備えた固定接触子と、
前記固定接点に対して電気的に開極および閉極する可動接点を備えた可動接触子と、
前記固定接点と前記可動接点との間に発生するアークを消弧するグリッドと、
前記固定接点および前記可動接点と前記グリッドとの間に備えられ、前記固定接点と前記可動接点との間に発生するアークを前記グリッドへ移行させる走行導体と、
前記グリッドの前記走行導体と対向する側の反対側に備えられた排気口と
を備えた単相遮断部が複数並置されており、
前記単相遮断部の前記グリッドの両側面、前記グリッドの前記排気口に対向する面および前記グリッドの前記走行導体に対向する一部の面を一体に覆う磁性体を配置したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明における回路遮断器においては、単相遮断部の前記グリッドの側面、前記グリッドの前記排気口に対向する面および前記グリッドの前記走行導体に対向する一部の面を一体に覆う磁性体が配置されているので、グリッドに一度進入したアークは、アークを囲うように配置された磁性体に発生するアーク自身の電磁力によりグリッド内に留まることになる。その結果、グリッドに進入したアークが相間のアーク同士の相互作用によって離脱することを防ぐことができるとともに、アーク自身の電磁力による離脱を防ぐことができ、速やかにアークを消弧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における回路遮断器の断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回路遮断器の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における磁性体の斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるアークの説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２における磁性体の斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３における磁性体の斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３における回路遮断器の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における回路遮断器の断面模式図である。本実施の形態の回路遮断器は、３つの単相遮断部で構成されており、図１は、その１つの単相遮断部の断面である。図１に示すように、１つの単相遮断部１０ａは、固定接点１ａを備えた固定接触子１１ａと、固定接点１ａに対して電気的に開極および閉極する可動接点２ａを備えた可動接触子２２ａと、固定接点１ａと可動接点２ａとの間に発生するアークを消弧するグリッド３ａと、固定接点１ａおよび可動接点２ａとグリッド３ａとの間に備えられ、アークをグリッド３ａへ移行させる走行導体４ａと、グリッド３ａの走行導体４ａと対向する側の反対側に備えられた排気口５ａと、開極指令により可動接触子２２ａ固定接触子１１ａから開離させるコイル６ａとを備えている。
【００１３】
固定接点１ａおよび可動接点２ａは、例えばＡｇとＷあるいはＺｎＯとの焼結体で構成されている。また、グリッド３ａは、例えば薄い板厚の鉄板を狭いギャップを空けて積層して構成されている。さらに、走行導体４ａは、例えば棒状の鉄で構成されている。
【００１４】
図２は、本実施の形態における回路遮断器の斜視図である。図２に示すように本実施の形態における回路遮断器は、絶縁物で成型されたベース８の中に図１で示した単相遮断部が３つ並列配置されて構成されている。なお、図２において、各単相遮断部１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、見易いように固定接触子、可動接触子およびコイルを除いた状態で示している。単相遮断部１０ａのグリッド３ａの周囲は磁性体７ａで覆われている。この磁性体７ａは、グリッド３ａの両側の側面、グリッド３ａの排気口５に面した面およびグリッド３ａの走行導体４ａに面した一部の面を覆うように一体成型されたものである。図２においては、単相遮断部１０ａに備えられた磁性体７ａのみを示しているが、実際には他の２つの単相遮断部１０ｂ、１０ｃにもそれぞれ単相遮断部１０ａに備えられた磁性体７ａと同じ磁性体が備えられている。これらの磁性体は、例えば鉄やニッケルなどの強磁性体で構成されている。
【００１５】
図３は、本実施の形態における磁性体７ａの模式図である。図３に示すように、磁性体７ａはグリッドの両側面を覆う面Ａおよび面Ｂと、排気口に面した面Ｃと、走行導体に面した面Ｄとで構成されている。面Ａおよび面Ｂは、グリッドの側面をほぼ全面覆うように構成されている。面Ｃは、グリッドで発生した高温高圧ガスを排気口へ送るためのスリット状の貫通口９ａが形成されている。面Ｄは、固定接点と前記可動接点との間に発生したアークが走行導体の吸引力でグリッドへ移行されるのを妨げないように、磁性体の上端部を結ぶ狭い面で構成されている。
【００１６】
次に、本実施の形態における回路遮断器の開極動作について説明する。以下の説明は、図１に示した単相遮断部１１ａにおける開極動作である。
【００１７】
短絡電流が検知されると、開極指令を受けたコイル６ａには可動接触子２２ａを開極させるための電流が流れる。このコイル６ａの作動により固定接触子１１ａと接触していた可動接触子２２ａが開極する。このとき、固定接触子１１ａの固定接点１ａと可動接触子２２ａの可動接点２ａとの間にアークが発生する。この発生したアークは、電磁力やアークで加熱された気体のガス圧により走行導体４ａを経てグリッド３ａに進入する。グリッド３ａに進入したアークは、グリッド内に留まり、急激に電流および熱を失って消弧に至る。
【００１８】
図４は、本実施の形態におけるグリッド内でのアークの振る舞いを示した説明図である。図４において、説明のためグリッドの周りを囲む磁性体は除いている。本実施の形態の回路遮断器は、３つの単相遮断部で構成された３相の回路遮断器であり、隣り合う単相遮断部に流れる電流の位相が異なるため、例えば図４に示したように、単相遮断部１０ａに発生するアーク電流の向きが矢印２０ａで示した方向であった場合、隣接する単相遮断部に発生するアーク電流の向きは矢印２０ｂで示した方向となる。つまり、隣接する単相遮断部のグリッド内でのアーク電流の向きは互いに逆方向となる。この場合、本実施の形態のように、グリッドの周囲が磁性体で覆われていない場合、隣接する単相遮断部のグリッド内のアークには、図４に示した矢印２１ａおよび２１ｂの方向に電磁力が作用し、一旦グリッド内に進入したアークが再びグリッドから離脱する場合がある。
【００１９】
本実施の形態のようにグリッドの周囲を磁性体で覆うことにより、アークから発生する磁束は磁性体を通るようになり、隣接する単相遮断部のグリッド内のアーク同士に働く電磁力を弱めることができる。つまり、図４に示した矢印２１ａおよび２１ｂの方向に作用する電磁力が低下し、一旦グリッド内に進入したアークが再びグリッドから離脱することを防ぐことができる。
【００２０】
また、本実施の形態のようにグリッドの周囲を磁性体で覆うことにより、走行導体によってアークがグリッドへ移行されたときに磁性体にアークを周回する磁束が発生し、アークがグリッドに入り易くなるとともに、一旦グリッドに進入したアークのアーク自身の電磁力による離脱を防ぐことができる。
【００２１】
上述のように、本実施の形態の回路遮断器においては、グリッドの周囲を磁性体で覆っているので、隣接する単相遮断部間の相互作用によるグリッドからのアークの離脱および一旦グリッドに進入したアークのアーク自身の電磁力による離脱を防ぐことができるので、限流性能が向上する。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、グリッドの周囲を覆う磁性体を３つの単相遮断部の全てに備える例を示したが、１つの単相遮断部のみに備えてもよい。例えば、３相の回路遮断器の場合、中央の単相遮断部のみに磁性体を備えた構成としても、両側の単相遮断部と中央の単相遮断部との相互作用を防ぐ効果がある。
【００２３】
また、本実施の形態においては、図３に示したように、磁性体の走行導体に面した面Ｄを磁性体の上端部を結ぶ狭い面としたが、走行導体の吸引力でアークがグリッドへ移行されるのを妨げなければよいので、磁性体の下端部を結ぶ狭い面としてもよい。例えば、図４に示したように、アークの電流の向きに応じて、面Ｄを磁性体の上端部または下端部の一方を結ぶ面としてもよいし、上端部および下端部をそれぞれ結ぶ２つの面としてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２における磁性体７ａの模式図である。図５に示すように、本実施の形態の磁性体７ａは、実施の形態１の磁性体と同様にグリッドの両側面を覆う面Ａおよび面Ｂと、排気口に面した面Ｃと、走行導体に面した面Ｄとで構成されている。面Ａおよび面Ｂは、グリッドの側面をほぼ全面覆うように構成されている。面Ｃは、グリッドで発生した高温高圧ガスを排気口へ送るためのスリット状の貫通口９ａが形成されている。面Ｄは、固定接点と前記可動接点との間に発生したアークが走行導体の吸引力でグリッドへ移行されるのを妨げないように、磁性体の上端部を結ぶ狭い面で構成されている。さらに、本実施の形態の磁性体７ａは、グリッドの両側面を覆う面Ａおよび面Ｂの外側に絶縁部材８ａが配置されている。絶縁部材８ａは、例えばナイロン樹脂やポリアセタール樹脂などで構成されている。
【００２５】
本実施の形態における回路遮断器は、図３に示す磁性体を用いた以外は、実施の形態１と同様な構成である。
【００２６】
このように構成された回路遮断器においては、グリッドの周囲を磁性体で覆っているので、隣接する単相遮断部間の相互作用によるグリッドからのアークの離脱および一旦グリッドに進入したアークのアーク自身の電磁力による離脱を防ぐことができるので、限流性能が向上する。
【００２７】
さらに、磁性体のグリッドの側面に対向する面の外側に絶縁部材を配置しているので、隣接する単相遮断部間のグリッド同士で短絡が発生することを防ぐことができるので、隣接する単相遮断部間の相互作用をさらに抑制することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、磁性体の側面に別部材として絶縁部材を配置したが、絶縁物で成型されたベースが磁性体の側面を覆うように構成し、ベースで絶縁部材を構成してもよい。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、グリッドの周囲を覆う磁性体を３つの単相遮断部の全てに備える例を示したが、１つの単相遮断部のみに備えてもよい。例えば、３相の回路遮断器の場合、中央の単相遮断部のみに磁性体を備えた構成としても、両側の単相遮断部と中央の単相遮断部との相互作用を防ぐ効果がある。
【００３０】
また、本実施の形態においては、磁性体のグリッドの側面に対向する面の外側のみに絶縁部材を配置したが、磁性体の排気口に面した面（図５における面Ｃ）の内側に絶縁部材を配置してもよい。このように構成すると、アークの熱により溶けたグリッド（金属の粒子）が貫通口に付着した場合でもグリッドと磁性体とが短絡することがないので、複数回遮断しても遮断性能の低下の恐れがない。
【００３１】
また、本実施の形態においては、磁性体のグリッドの側面に対向する面の外側のみに絶縁部材を配置したが、磁性体全体を絶縁部材で覆ってもよい。この場合、磁性体とは別部材として絶縁部材を配置するのではなく、例えばスプレー塗布法やディップ法などを用いて、磁性体の外表面全体に絶縁部材を付着させてもよい。
【００３２】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３における磁性体７ａの模式図である。図６に示すように、本実施の形態の磁性体７ａは、実施の形態１の磁性体と同様にグリッドの両側面を覆う面Ａおよび面Ｂと、排気口に面した面Ｃと、走行導体に面した面Ｄとで構成されている。面Ａおよび面Ｂは、グリッドの両側面をほぼ全面覆うとともに、走行導体の両側面を覆うように構成されている。
【００３３】
図７は、本実施の形態における回路遮断器の断面模式図である。図７において、磁性体７ａと他の構成部品との位置関係がわかるように磁性体７ａを透過図として示している。図７に示すように、本実施の形態における磁性体７ａは、グリッド３ａの両側面と走行導体４ａの両側面とを覆うように構成されている。本実施の形態における回路遮断器は、図６に示す磁性体を用いた以外は、実施の形態１と同様な構成である。
【００３４】
このように構成された回路遮断器においては、グリッドの周囲を磁性体で覆っているので、隣接する単相遮断部間の相互作用によるグリッドからのアークの離脱および一旦グリッドに進入したアークのアーク自身の電磁力による離脱を防ぐことができるので、限流性能が向上する。
【００３５】
さらに、走行導体の両側面も磁性体で覆っているので、アークがグリッドに入るまでの時間が短縮される。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、グリッドの周囲を覆う磁性体を３つの単相遮断部の全てに備える例を示したが、１つの単相遮断部のみに備えてもよい。例えば、３相の回路遮断器の場合、中央の単相遮断部のみに磁性体を備えた構成としても、両側の単相遮断部と中央の単相遮断部との相互作用を防ぐ効果がある。
【００３７】
また、実施の形態２と同様に、磁性体７ａのグリッドの両側面および走行導体の両側面を覆う面Ａおよび面Ｂの外側に絶縁部材８ａを配置してもよい。さらには、磁性体の側面に別部材として絶縁部材を配置する替わりに、絶縁物で成型されたベースが磁性体の側面を覆うように構成し、ベースで絶縁部材を構成してもよい。さらには、磁性体の外表面全体を絶縁部材で被覆してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ  固定接点、  ２ａ  可動接点、  ３ａ  グリッド、  ４ａ  走行導体、  ５ａ  排気口、  ６ａ  コイル、  ７ａ  磁性体、  ８  ベース、  ８ａ  絶縁体、  ９ａ  貫通口、  １０ａ、１０ｂ、１０ｃ  単相遮断部、１１ａ  固定接触子、  ２２ａ  可動接触子
【図１】
2014241221.tif 000003
【図２】
2014241221.tif 000004
【図３】
2014241221.tif 000005
【図４】
2014241221.tif 000006
【図５】
2014241221.tif 000007
【図６】
2014241221.tif 000008
【図７】
2014241221.tif 000009