(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部シェルと、
該上部シェルと結合されて絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する下部シェルと、
前記上部シェルに移動可能に設置され、前記消弧チャンバ内部のガスを外部に排出する排気通路が形成される稼動電極と、
該稼動電極と同軸線上の前記下部シェルに固定され、前記消弧チャンバ内部のガスを外部に排気する排気通路が形成される固定電極であって、前記稼動電極が前記固定電極に接触する位置と前記固定電極から分離される位置との間で移動可能である固定電極と、
該固定電極の外周面に結合され、アークの回転のための磁界を形成すると共に、前記稼動電極が前記固定電極と接触した状態で、前記稼動電極からの通電電流を前記固定電極と分担して受けるマグネチックコイルと、
前記固定電極の排気通路に配置され、アーク消弧作用の際、アークを前記固定電極の中心部に整列させると共にアークを迅速に消弧させるために変化する内径を有する中空円筒形の磁性材からなるアークアライン部材と、
を備えて構成され、
前記稼動電極は、前記上部シェルに垂直方向に移動可能に挿合される稼動電極本体と、該稼動電極本体の下方端に結合される稼動アーク接点部材と、を備え、
前記固定電極は、前記下部シェルの固定ホールに固定され、内部に排気通路が形成される固定電極本体と、該固定電極本体の排気通路に挿合され、前記稼動アーク接点部材と接触して通電経路を形成する固定アーク接点部材と、前記マグネチックコイルの上側面に固定される固定主接点部材と、を備え、
前記固定アーク接点部材は、前記固定電極本体に挿合される中空円筒形の部材であり、かつ、前記稼動電極が接触するとき、接触圧力を与えて電子反発力により前記稼動電極が離脱することを防止するように軸に対して垂直方向に弾性力を与える弾性提供部を備えることを特徴とする複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項２】
前記上部シェルおよび下部シェルは相互に結合されて四角形の消弧チャンバを形成し、前記消弧チャンバの内部には3相交流電流に対応するように該消弧チャンバSを3つの部分に区画する仕切りが形成され、それら3つの区画された各部分の前記上部シェルの上側面にはそれぞれ前記稼動電極がスライディング可能に配置されるガイドスリーブが一体に形成され、前記3つに区画された各部分の前記下部シェルの下側面にはそれぞれ前記固定電極が貫通して固定される固定ホールが穿孔形成されることを特徴とする請求項１に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項３】
前記アークアライン部材は、前記固定電極の排気通路に挿合され、前記消弧チャンバ内のガスを排出する中空円筒形の部材であって、アークを収斂するために上方側内周面が内径の中心に向かって所定の角度で傾斜したアークアライン部を備えることを特徴とする請求項１に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項４】
前記アークアライン部材は、前記固定電極の排気通路に挿合される円筒状の本体部と、該本体部の上方端から直径が縮小された状態で延長されるネック部と、該ネック部の内周面が内方側に所定の角度で傾斜して形成されるアークアライン部と、により構成されることを特徴とする請求項１に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項５】
前記固定電極は、前記稼動電極が固定電極に接触した状態で、前記稼動電極からの通電電流を前記マグネチックコイルと所定の割合で分担して受ける固定接点が形成されることを特徴とする請求項１に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項６】
上部シェルと、
該上部シェルと結合されて絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する下部シェルと、
前記上部シェルに移動可能に配置され、稼動アーク接点および稼動主接点部材を備えて構成されて、それら稼動アーク接点および稼動主接点部材により通電電流が所定の割合に分割されて流れる稼動電極と、
前記稼動電極と同軸線上の前記下部シェルに固定され、前記稼動アーク接点と接触して通電経路を形成する固定アーク接点と、前記稼動主接点部材と接触して通電経路を形成する固定主接点部材と、を備える固定電極であって、前記稼動主接点部材が前記固定主接点部材に接触する位置と前記固定主接点部材から分離する位置との間で移動可能であり、前記稼動アーク接点が前記固定アーク接点に接触する位置と前記固定アーク接点から分離する位置との間で移動可能である固定電極と、
前記消弧チャンバに内蔵されてアークが回転するための磁界を形成し、前記稼動主接点部材が前記固定主接点部材に接触した状態で、前記稼動電極からの通電電流を前記固定アーク接点と分担して受けるマグネチックコイルと、
により構成され、
前記稼動電極は、前記上部シェルに垂直方向に移動可能に挿合される稼動電極本体と、該稼動電極本体の下方端に結合され、前記固定アーク接点と接触して通電経路を形成する稼動アーク接点部材と、をさらに備え、
前記固定電極は、前記下部シェルの固定ホールに固定され、内部に排気通路が形成される固定電極本体と、該固定電極本体の排気通路に挿合され、前記稼動アーク接点部材と接触して通電経路を形成する固定アーク接点部材と、をさらに備え、
前記固定主接点部材は、前記マグネチックコイルの上側面に固定され、前記稼動主接点部材と接触したとき前記マグネチックコイル側に通電電流が流れ、
前記固定アーク接点部材は、前記固定電極本体に挿合される中空円筒形の部材であり、かつ、前記稼動電極が接触するとき、接触圧力を与えて電子反発力により前記稼動電極が離脱することを防止するように軸に対して垂直方向に弾性力を与える弾性提供部を備えることを特徴とする複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項７】
前記稼動電極は、前記稼動電極本体の一方側から外方側に延長されて該稼動電極本体の垂直方向の移動ストロークを制限し、前記固定主接点部材と接触して通電通路として機能する稼動主接点部材が下方面に形成されるストッパーをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項８】
前記稼動アーク接点部材は、前記稼動電極本体の下方端に一体に結合され、その端部がラウンディング処理されて外方側縁面に通電電流が流れる稼動アーク接点を有することを特徴とする請求項６に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項９】
前記ストッパーは、
前記稼動電極の上昇ストロークを制限するために前記上部シェルに掛止される掛止シートが上方側面に形成され、前記稼動電極の下降ストロークを制限すると共に前記固定電極と接触して通電電流が流れるように前記固定電極の固定主接点部材に接触される稼動主接点部材が形成されることを特徴とする請求項７に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１０】
前記弾性力提供部は、弾性力を提供するために前記固定アーク接点部材の長さ方向に形成される複数のスリットおよびそれらスリットにより形成される複数のフィンガーにより構成されることを特徴とする請求項６に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１１】
前記固定アーク接点部材は、クロム銅により製造されることを特徴とする請求項６または１０に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１２】
前記固定主接点部材は、前記マグネチックコイルの上部に電気的に接続するように配置されて前記稼動主接点部材と接触して通電するリング状の導電性部材であって、
回路遮断のとき、前記稼動主接点部材から迅速に分離されるために上部面にスリットが所定の間隔をもって放射状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１３】
前記固定主接点部材は、アークをガイドするアークランナーが内周面に形成されることを特徴とする請求項６または１２に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１４】
前記マグネチックコイルは、
一部分が開放された複数枚のリング状の導電部材が前記固定アーク接点部材の外周面に積層され、それらマグネチックコイル間に絶縁体が配置されると共に、前記各マグネチックコイルを相互に電気的に連結させるコイルサポーターが装着されることを特徴とする請求項６に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１５】
上部シェルと、
該上部シェルと結合されて絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する下部シェルと、
前記上部シェルに移動可能に配置され、稼動アーク接点および稼動主接点部材を備えて構成されて、それら稼動アーク接点および稼動主接点部材を通って通電電流が所定の割合に分割されて流れる稼動電極と、
前記稼動電極と同軸線上の前記下部シェルに固定され、前記稼動アーク接点と接触して通電経路を形成する固定アーク接点と、前記稼動主接点部材と接触して通電経路を形成する固定主接点部材と、を備える固定電極であって、前記稼動主接点部材が前記固定主接点部材に接触する位置と前記固定主接点部材から分離する位置との間で移動可能であり、前記稼動アーク接点が前記固定アーク接点に接触する位置と前記固定アーク接点から分離する位置との間で移動可能である固定電極と、
前記消弧チャンバに内蔵されてアークが回転するための磁界を形成し、前記稼動主接点部材が前記固定主接点部材に接触した状態で、前記稼動電極からの通電電流を前記固定アーク接点と分担して受けるマグネチックコイルと、
前記固定電極の内周面に挿合され、アーク消弧作用の際、アークを前記固定電極の中心部に整列させると同時にアークを迅速に消弧させるために内径が変化する中空円筒形の磁性部材を有するアークアライン部材と、
を備えて構成され、
前記稼動電極は、前記上部シェルに垂直方向に移動可能に挿合される稼動電極本体と、該稼動電極本体の下方端に結合され、前記固定アーク接点と接触して通電経路を形成する稼動アーク接点部材と、を備え、
前記固定電極は、前記下部シェルの固定ホールに固定され、内部に排気通路が形成される固定電極本体と、該固定電極本体の排気通路に挿合され、前記稼動アーク接点部材と接触して通電経路を形成する固定アーク接点部材と、を備え、
前記固定主接点部材は、前記マグネチックコイルの上側面に固定され、前記稼動主接点部材と接触したとき前記マグネチックコイル側に通電電流が流れ、
前記固定アーク接点部材は、前記固定電極本体に挿合される中空円筒形の部材であり、かつ、前記稼動電極が接触するとき、接触圧力を与えて電子反発力により前記稼動電極が離脱することを防止するように軸に対して垂直方向に弾性力を与える弾性提供部を備えることを特徴とする複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１６】
前記固定電極の排気通路には、前記稼動アーク接点部材および前記アークアライン部材が挿合されるように階段形態に形成されてその内径が漸次大きくなる第1および第2安着溝が形成されることを特徴とする請求項１５に記載の複合消弧機能を有する回路遮断器。
【請求項１７】
上部シェルと、
該上部シェルと結合されて絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する下部シェルと、
前記上部シェルに移動可能に設置され、前記消弧チャンバ内部のガスを外部に排出する排気通路が形成されると共に、稼動アーク接点および稼動主接点部材を備えて構成されて、それら稼動アーク接点および稼動主接点部材により通電電流が所定の割合に分割されて流れる稼動電極と、
該稼動電極と同軸線上の前記下部シェルに固定され、前記消弧チャンバ内部のガスを外部に排気する排気通路が形成されると共に、前記稼動電極と同軸線上の前記下部シェルに固定され、前記稼動アーク接点と接触して通電経路を形成する固定アーク接点と、前記稼動主接点部材と接触して通電経路を形成する固定主接点部材と、を備える固定電極であって、前記稼動電極が前記固定電極に接触する位置と前記固定電極から分離される位置との間で移動可能であり、前記稼動主接点部材が前記固定主接点部材に接触する位置と前記固定主接点部材から分離する位置との間で移動可能であり、前記稼動アーク接点が前記固定アーク接点に接触する位置と前記固定アーク接点から分離する位置との間で移動可能である固定電極と、
該固定電極の外周面に結合されかつ前記消弧チャンバに内蔵されるマグネチックコイルであって、アークの回転のための磁界を形成すると共に、前記稼動電極が前記固定電極と接触した状態で前記稼動電極からの通電電流を前記固定電極と分担して受けるマグネチックコイルと、
前記固定電極の排気通路に配置され、アーク消弧作用の際、アークを前記固定電極の中心部に整列させると共にアークを迅速に消弧させるために変化する内径を有する中空円筒形の磁性材からなるアークアライン部材と、
を備えて構成され、
前記稼動電極は、前記上部シェルに垂直方向に移動可能に挿合される稼動電極本体と、該稼動電極本体の下方端に結合され、前記固定アーク接点と接触して通電経路を形成する稼動アーク接点部材と、を備え、
前記固定電極は、前記下部シェルの固定ホールに固定され、内部に排気通路が形成される固定電極本体と、該固定電極本体の排気通路に挿合され、前記稼動アーク接点部材と接触して通電経路を形成する固定アーク接点部材と、を備え、
前記固定アーク接点部材は、前記固定電極本体に挿合される中空円筒形の部材であり、かつ、前記稼動電極が接触するとき、接触圧力を与えて電子反発力により前記稼動電極が離脱することを防止するように軸に対して垂直方向に弾性力を与える弾性提供部を備えることを特徴とする複合消弧機能を有する回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合消弧機能を有する回路遮断器に関し、詳しくは、アークを迅速に消弧させてアークの消弧特性を向上させ、通電容量を増加させると共に、構造を単純化および小型化できる、複合消弧機能を有する回路遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回路遮断器とは、電気回路で発生する事故電流（短絡、地絡などの事故による大電流）から負荷機器および線路を保護する機能と、負荷開閉機能および他の電路に電力供給を転換させる配電機能と、を行うために電源と負荷機器との間に設置される電気保護機器である。
【０００３】
現在使用されている高圧回路遮断器の場合、絶縁媒質としてＳＦ６ガスが主に用いられ、消弧部としては真空インタラプタ（ＶＡＣＵＵＭ  ＩＮＴＥＲＲＵＰＴＥＲ）が最も多く用いられている。
【０００４】
ここで、真空インタラプタは、高圧回路遮断器に最も多く用いられる消弧部であり、機能的な面は優れている。しかしながら高価で、消弧媒質として真空を使用するため、高いスイッチングサージが発生し、さらに、絶縁媒質としてはＳＦ６ガスを使用するが消弧媒質は真空であるため、製造費用が高いという不都合な点があった。
【０００５】
そこで、絶縁媒質および消弧媒質として同様のＳＦ６ガスを使用しながら真空インタラプタのような機能を有する高圧ガス消弧装置の開発が必要となり、製造が容易で、価格が相対的に低廉で、スイッチングサージが発生しないロータリーアーク方式（ｒｏｔａｒｙ  ａｒｃ  ｔｙｐｅ）の消弧装置が開発された。
【０００６】
ロータリーアーク方式の消弧装置は、固定接点部材と稼動接点部材との間にアークが発生すると駆動コイルにアーク電流が流れ、駆動コイルから発生した磁束によりアークを回転させて冷却させる方法である。このため、アーク接点部材の損傷が少なく、構造を単純化できるというメリットがある。反面、小電流を遮断すると駆動コイルに小電流が流れて充分な駆動磁束を発生することができないので、小電流の遮断が困難であり、また、アーク回転による冷却方式のみを採択しているので、遮断容量が増大する場合は遮断部の大きさおよびストロークが増加し、遮断容量の増大に限界があるという不都合な点があった。
【０００７】
このようなロータリーアーク方式消弧装置の問題点を補完するために、２つ以上の消弧原理を利用する複合消弧装置に対する研究が活発に行われている。その一例として、アークを回転させて冷却させるロータリーアーク方式と、アーク発生時に絶縁媒質の熱膨張により上昇した内部圧力をアーク消弧に利用する熱膨張消弧方式と、を複合させた複合消弧装置が開発された。
【０００８】
そして、このような複合消弧機能を有する従来の回路遮断器（米国特許第５，１６６，４８３号）においては、図９に示したように、ＳＦ６ガスなどの絶縁媒質が充填される消弧チャンバＳを形成する上部シェル（ｕｐｐｅｒ  ｓｈｅｌｌ）１１１および下部シェル（ｌｏｗｅｒ  ｓｈｅｌｌ）１１２と、下部シェル１１２に固定され、固定接点板１３２が上端面に形成される固定電極１３１と、上部シェル１１１に直線移動可能に配置され、固定接点板１３２と接触して通電する稼動接点板１３６を有する稼動電極１４１と、固定電極１３１の外周面に結合されて固定接点板１３２と稼動接点板１３６とが分離する時に発生するアークを回転させる磁界を形成するマグネチックコイル１４７と、により構成されていた。
【０００９】
このような回路遮断器は３相回路遮断器であり、３相が同一形態を有するので、ここではその中の１つについて説明する。
【００１０】
複合消弧機能を有する従来の回路遮断器においては、上部シェル１１１および下部シェル１１２がシーリングされた状態の外枠（図示せず）に内蔵されて相互結合されて正四角形を形成し、上部シェル１１１の上面には稼動電極１４１を直線移動可能にガイドするガイドスリーブ１１３が結合され、下部シェル１１２の下面には固定電極１３１を貫通した状態で固定する固定ホール１２４が穿孔形成され、消弧チャンバＳを形成する内部の壁面を沿って四角柱形状の遮蔽部材１４５が結合されていた。
【００１１】
ガイドスリーブ１１３は、軸を中心に稼動電極１４１が移動できるように貫通しており、直線移動する稼動電極１４１とのシーリングのためのシール１１５が内周面に装着される。このシール１１５の離脱を防止するためにシール１１５の上方側にリテーナ１１７が締結される。
【００１２】
固定電極１３１は、消弧チャンバＳに充填されたＳＦ６ガスを排出するための排気通路１２６が外枠（図示せず）の内部と連通して軸方向に形成され、排気通路１２６の上方端と離隔して磁性体からなるアーク整列用シリンダー１３７が設けられる。シリンダー１３７の外周面および固定電極１３１の外周面にアークを回転させるための磁界を形成するマグネチックコイル１４７が装着される。
【００１３】
稼動電極１４１は、ガイドスリーブ１１３中をスライディングするように配置され、ＳＦ６ガスを排出するための排気通路１４２が軸方向に形成されるシリンダー１３４と、シリンダー１３４の下方端にスライド移動可能に挿入されて固定接点板１３２と接触する稼動接点板１３６と、稼動接点板１３６とシリンダー１３４との間に配置されて、稼動接点板１３６が固定接点板１３２に接触する時、接触圧力を維持させる圧力スプリング１３８と、により構成されている。このとき、稼動電極１４１は、外部の駆動装置により駆動される。
【００１４】
以上のように構成された従来複合消弧機能を有する回路遮断器の動作について説明する。
【００１５】
まず、外部の駆動装置が作動して、稼動電極１４１が上方側にスライディングして固定電極１３１から分離すると、固定接点板１３２と稼動接点板１３６との間で形成されるアークが、マグネチックコイル１４７により形成される磁界により影響を受けて消弧チャンバＳ内で回転する。このアークの回転により周辺のＳＦ６ガスを遮蔽部材１４５まで回転運動させる。このようにアークが形成されると消弧チャンバＳの内部温度が上昇して内部の圧力も増加する。
【００１６】
次いで、消弧チャンバＳ内部の圧力増加およびＳＦ６ガスの回転により、消弧チャンバＳ内部のガスは稼動電極１４１および固定電極１３１にそれぞれ形成された排気通路１４２、１２６を介して外部に排出される。
【００１７】
このような作用によりアークは、磁界により回転すると同時に、圧力の変化によるＳＦ６ガスの流れにより冷却が促進されるため、相対的に急速に消弧される。
【００１８】
一方、通電のために外部の駆動装置を作動させて稼動電極１４１を下方向に移動させると、固定接点板１３２に稼動接点板１３６が密着するので閉回路が構成される。この時、固定接点板１３２と稼動接点板１３６との間には電子反撥力が発生するので、圧力スプリング１３８が稼動接点板１３６に弾性力を与え、固定接点板１３２側との密着力を維持する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このような複合消弧機能を有する従来の回路遮断器においては、回路を遮断したとき、通電電流がゼロの状態でアークが整列するシリンダーの内側壁面が平たい直線型を有するため、アークを急速に排気通路内に誘導することができないという不都合な点があった。
【００２０】
また、固定接点板に稼動接点板が接触した状態において、通電電流が稼動接点板から固定接点板およびコイルを通って固定電極に流れるように構成されており、全ての通電電流がグネチックコイルを通って流れるので、通電容量を増大させるためにはマグネチックコイルの巻線数および／または体積を増大させるべきであり、従って、遮断器全体の体積が大きくなるという不都合な点があった。
【００２１】
例えば、マグネチックコイルの巻線数が一定で体積（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）だけが増加した場合は、アークを制御および回転させる磁束量が減少するため遮断が容易にはできず、一方、マグネチックコイルの巻線数を増やして通電容量を増加させる場合は、やはりマグネチックコイルの全体体積が増加して自己の抵抗の増加により磁束量が減少するため、通電容量の増加には限界があるという不都合な点があった。
【００２２】
また、稼動電極と固定電極とが接触した場合は、固定接点板と稼動接点板との間で発生する電子反発力が稼動接点板を押し上げる方向に作用するため、固定接点板と稼動接点板との間の密着力を維持するためには相対的に大きい弾性力を有する圧力スプリングを回路遮断器の内部に設置するべきであり、さらに、稼動接点板を駆動させる外部の駆動装置の体積も相対的に増大するという不都合な点があった。
【００２３】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであって、マグネチックコイルの内部にアークアライン装置および固定接点を備えることにより、アーク消弧作用の際、通電電流がゼロの状態でアークアライン装置によりアークを固定電極の中央部に整列させると同時に、アークを迅速に消弧させてアーク消弧特性を増大できる、複合消弧機能を有する回路遮断器を提供することを目的とする。
【００２４】
そして、本発明の他の目的は、通電電流がマグネチックコイルの他に用意された通電経路を通って流れるようにして通電電流を分割するため、マグネチックコイルの巻線数および体積を増大させずに通電容量を増大できる、複合消弧機能を有する回路遮断器を提供することである。
【００２５】
また、本発明のその他の目的は、稼動電極自体が所定の弾性力を有するように製造し、稼動電極が固定電極に挿入されるときに稼動電極に接触圧力を与えて相互間の接触力を維持するようにして、圧力を維持するための別途の部品を必要とせず、構造の単純化および小型化を図り得る、複合消弧機能を有する回路遮断器を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る複合消弧機能を有する回路遮断器においては、上部シェルと、上部シェルと結合されて絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する下部シェルと、上部シェルに移動可能に設置され、消弧チャンバ内部のガスを外部に排出するための排気通路が形成される稼動電極と、稼動電極と同軸線上の下部シェルに固定され、消弧チャンバ内部のガスを外部に排気するための排気通路が形成される固定電極であって、稼動電極は、固定電極に接触する位置と固定電極から分離する位置との間で移動可能である固定電極と、固定電極の外周面に結合され、アークの回転のための磁界を形成すると共に、稼動電極が固定電極と接触した状態で、稼動電極からの通電電流を固定電極と分担して受けるマグネチックコイルと、固定電極の排気通路に配置され、アーク消弧作用の際、アークを固定電極の中心部に整列させると共にアークを迅速に消弧させるために変化する内径を有する中空円筒形の磁性材からなるアークアライン部材と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００２７】
そして、上部シェルおよび下部シェルは相互に結合されて四角形の消弧チャンバを形成し、消弧チャンバの内部には３相交流電流に対応するように消弧チャンバＳを３つの部分に区画する仕切りが形成され、それら３つの区画された各部分の上部シェルの上側面にはそれぞれ稼動電極がスライディング可能に配置されるガイドスリーブが一体に形成され、３つに区画された各部分の下部シェルの下側面にはそれぞれ固定電極が貫通固定される固定ホールが穿孔形成されることを特徴とする。
【００２８】
アークアライン部材は、固定電極の排気通路に挿合され、消弧チャンバ内のガスを排出するための中空円筒形の部材であって、アークを収斂するために上方側内周面が内径の中心に向かって所定の角度で傾斜したアークアライン部が形成されることを特徴とする。
【００２９】
また、アークアライン部材は、固定電極の排気通路に挿合される円筒状の本体部と、本体部の上方端から直径が縮小した状態で延長されるネック部と、ネック部の内周面が内方側に所定の角度で傾斜して形成されるアークアライン部と、により構成されることを特徴とする。
【００３０】
そして、上記目的を達成するため、本発明に係る複合消弧機能を有する回路遮断器においては、絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する上部シェルおよび下部シェルと、消弧チャンバに内蔵されてアークが回転するための磁界を提供するマグネチックコイルと、上部シェルにスライディング移動可能に配置され、通電電流が所定の割合に分割されて流れるように通電経路を稼動アーク接点および稼動主接点部材に分離させた稼動電極と、稼動電極と同軸線上の下部シェルに固定され、稼動アーク接点と接触して通電経路を形成する固定アーク接点と、稼動主接点部材と接触してマグネチックコイルと電気的に連結されて稼動電極からの通電電流を通電経路と所定の比率で分担してマグネチックコイル側に流せる固定主接点部材を備える固定電極と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００３１】
稼動電極は、上部シェルに垂直方向に移動可能に挿合される稼動電極本体と、稼動電極本体の下方端に結合され、固定アーク接点と接触して通電経路を形成する稼動アーク接点部材と、稼動電極本体の一方側から外方側に延長されて稼動電極本体の垂直方向の移動ストロークを制限し、固定主接点部材と接触して通電通路として機能する稼動主接点部材が下方面に形成されるストッパーと、からなることを特徴とする。
【００３２】
また、稼動アーク接点部材は、稼動電極本体の下方端に一体に結合され、その端部がラウンディング処理されて外方側縁面に通電電流が流れる稼動アーク接点が形成されることを特徴とする。
【００３３】
更に、ストッパーは、稼動電極の上昇ストロークを制限するために上部シェルに掛止される掛止シートが上方側面に形成され、稼動電極の下降ストロークを制限すると共に固定電極と接触して通電電流が流れるように固定電極の固定主接点部材に接触される稼動主接点部材が形成されることを特徴とする。
【００３４】
そして、固定電極は、下部シェルの固定ホールに固定され、内部に排気通路が形成される固定電極本体と、固定電極本体の排気通路に挿合され、稼動アーク接点部材と接触されて通電経路を形成する固定アーク接点部材と、マグネチックコイルの上側面に固定され、稼動主接点部材と接触されてマグネチックコイル側に通電電流を流せる固定主接点部材と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００３５】
固定アーク接点部材は、固定電極本体に挿合される中空円筒形の部材であって、稼動電極が接触するとき、接触圧力を与えて電子反発力により稼動電極が離脱されることを防止するように、軸に対して垂直方向に弾性力を与える弾性提供部が形成され、稼動アーク接点が接触する固定アーク接点が上方端に形成されることを特徴とする。
【００３６】
固定主接点部材は、マグネチックコイルの上部に電気的に接続するように配置され、稼動主接点部材と接触して通電するリング状の導電性部材であり、その全面にはスリットが所定の間隔をもって放射状に形成されることを特徴とする。
【００３７】
マグネチックコイルは、一部分が開放された複数枚のリング状の導電部材が固定アーク接点部材の外周面に積層され、これらマグネチックコイル間に絶縁体が配置されると共に、各マグネチックコイルを相互に電気的に連結させるコイルサポーターが装着されることを特徴とする。
【００３８】
目的を達成するため、本発明に係る複合消弧機能を有する回路遮断器においては、絶縁ガスが充填される消弧チャンバを形成する上部シェルおよび下部シェルと、消弧チャンバに内蔵されてアークが回転するための磁界を提供するマグネチックコイルと、上部シェルにスライディング移動可能に配置され、通電電流が所定の割合に分割されて流れるように通電経路を稼動アーク接点および稼動主接点部材に分離させた稼動電極と、稼動電極と同軸線上の下部シェルに固定され、稼動アーク接点と接触して通電経路を形成する固定アーク接点と、稼動主接点部材と接触してマグネチックコイルと電気的に連結されて稼動電極からの通電電流を通電経路と所定の比率で分担してマグネチックコイル側に流す固定主接点部材を備える固定電極と、固定電極の内周面に挿合され、アーク消弧作用の際、アークを固定電極の中心部に整列させると同時にアークを迅速に消弧させるために内径が変化する中空円筒形の磁性部材を有するアークアライン部材と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
【００４０】
本発明に係る複合消弧機能を有する回路遮断器においては、図１に示したように、相互に密封して結合されて電気的絶縁ガスが充填される消弧チャンバＳを形成する上部シェル１０および下部シェル２０と、上部シェル１０にスライディング移動可能に配置される稼動電極３１と、稼動電極３１と同軸線上の前記下部シェル２０に固定される固定電極５１と、固定電極５１の外周面に結合されてアーク回転のための磁界を形成するマグネチックコイル８３と、により構成されている。
【００４１】
上部シェル１０および下部シェル２０は相互に結合されて四角形の消弧チャンバＳを形成し、それらの結合面にはフランジ１１、２１がそれぞれ形成されて相互にボルトで結合される。また、消弧チャンバＳの内部には、３相の各相に対応するように消弧チャンバＳを３つの部分に区画する仕切り１３、２３が形成される。それら３つに区画された各部分の上部シェル１０の上側面にはそれぞれ稼動電極３１がスライディング移動可能に配置されるガイドスリーブ２５が一体に形成され、３つに区画された各部分の下部シェル２０の下側面にはそれぞれ固定電極５１を貫通固定するための固定ホール２４が穿孔形成されている。
【００４２】
ここで、消弧チャンバＳに充填される絶縁媒質としてはＳＦ６ガスが好ましい。
【００４３】
なお、回路遮断器は３相回路遮断器であり３相に対応する３つに区画された各部分が同一形態を有するので、ここでは、その中の１つの部分についてのみ説明する。
【００４４】
稼動電極３１においては、図２および３に示したように、上部シェル１０に形成されるガイドスリーブ２５にスライディング移動可能に挿入されて外部の駆動装置により駆動する中空円筒形の稼動電極本体３３と、稼動電極本体３３の下方端に結合されて固定電極５１と接触される稼動アーク接点部材４１と、稼動電極本体３３の一方側から延長されて稼動電極本体３３が上部シェル１０の外部に離脱することを防止すると共に通電通路として機能するストッパー３７と、により構成されている。
【００４５】
稼動電極本体３３は、消弧作用を行うとき、消弧チャンバＳに充填されたアークガスを外部に排出するための排気通路３５が軸方向（垂直方向）に形成される。
【００４６】
稼動アーク接点部材４１は、耐アーク性部材により形成されて稼動電極本体３３の下方端に一体に結合され、固定電極５１側の端部がラウンディング処理されてその外側縁面に通電電流が流れる稼動アーク接点４５が形成されている。
【００４７】
ストッパー３７は、スリーブガイド２５の内周面に掛止されるように所定の角度で傾斜した掛止シート３９が上面に形成される。また、下面には、稼動電極３１が下降するとき、固定電極５１の上側面に掛止されて稼動電極３１の下降を制限するストッパーとして機能すると共に、固定電極５１と接触して通電電流が流れる稼動主接点部材３８が形成されている。
【００４８】
このように形成された稼動電極３１は、通電電流が稼動アーク接点４５および稼動主接点部材３８により所定の割合に分割されて流れる。
【００４９】
また、固定電極５１においては、図４〜６に示したように、下部シェル２０の固定ホール２４に固定される中空円筒形の固定電極本体５３と、固定電極本体５３の内部に挿合され、稼動アーク接点部材４１が挿合されて相互に電気的に連結されると共に稼動アーク接点部材４１の離脱を防止する所定の弾性力を提供する固定アーク接点部材７７と、マグネチックコイル８３の上部面に固定されて稼動主接点部材３８と接触または分離される固定主接点部材９１と、により構成される。ここで、固定アーク接点部材７７の内周面には、回路の遮断時、通電電流がゼロになる状態で固定電極５１の中心部にアークを整列させると同時にアークを迅速に消弧させるためにその内径が変化する中空円筒形のアークアライン部材７３が挿合されている。
【００５０】
固定電極本体５３は、消弧チャンバＳ内部のアークガスを外部に排出する排気通路５５が軸方向に形成され、また、下部シェル２０から離脱することを防止するために固定ホール２４の内側に掛止されるフランジ６３が上方端に形成される。このとき、フランジ６３はフランジ部材５７により下部シェル２０にボルト６５で結合されている。
【００５１】
また、固定電極本体５３の内周面には、固定アーク接点部材７７が挿合固定される第１安着溝５９と、アークアライン部材７３が挿合固定される第２安着溝６１と、が連続した階段形状に形成されている。
【００５２】
固定アーク接点部材７７は、第１安着溝５９に固定される円筒形のクロム銅材料により製造される。固定アーク接点部材７７の端部には稼動アーク接点４５と接触して導通される固定アーク接点７９が固定され、稼動アーク接点部材４１が挿合される時に稼動アーク接点部材４１の離脱を防止するために、その長さ方向と垂直方向に弾性力を提供して接触状態を維持する弾性提供部７８が形成される。ここで、弾性提供部７８は、固定アーク接点部材７７の上方側が複数のスリットにより分割されて形成される複数のフィンガー９２により構成され、稼動アーク接点部材４１が固定アーク接点部材７７内に挿合されて各フィンガー９２が外方側に広がるとき、所定の弾性復元力を提供することによって電子反発力により稼動アーク接点部材４１と固定アーク接点部材７７との間が分離されることを防止する。
【００５３】
固定アーク接点部材７７は、稼動アーク接点部材４１が挿合される時、外方側に広がりながら稼動アーク接点部材４１に圧力を提供し、固定アーク接点７９が稼動アーク接点４５と接触しながら通電が行われる。
【００５４】
ここで、アークアライン部材７３は、消弧チャンバＳに充填されたアークガスが外部に排出されるように上方端部が開放された中空円筒形の部材であって、磁性体材料により製造されて固定アーク接点部材７７の内周面に固定され、その上方側内周面にはアークを収斂するために内径が変化する、すなわち、内径中心に向かって所定の角度で傾斜したアークアライン部７５が形成されている。
【００５５】
各マグネチックコイル８３においては、図５および６に示したように、一部分が開放された複数枚のリング状の導電部材により構成されて固定アーク接点部材７７の外周面に積層され、各マグネチックコイル８３間にはそれらマグネチックコイル８３間を絶縁させるリング状の絶縁体８５が配置され、各マグネチックコイル８３を相互電気的に連結させるコイルサポーター８９が絶縁体８５を貫通して装着されている。
【００５６】
また、各マグネチックコイル８３の内周面には、それらマグネチックコイル８３と固定アーク接点部材７７との間を電気的に絶縁するために両方端部が開放された中空円筒形の絶縁部材９０が挿合されている。
【００５７】
このように積層された複数枚のマグネチックコイル８３は、それぞれの垂直方向に複数のボルト６５が貫通し、それらボルト６５は固定電極５１のフランジ６３に結合されているので、各マグネチックコイル８３は固定電極５３に固定させる。
【００５８】
また、固定主接点部材９１は、各マグネチックコイル８３の上方側に配置され、稼動主接点部材４１と接触して通電されるリング状の導電性材質により形成され、固定主接点部材９１の内周面にはアークランナー９３が固定される。また、固定主接点部材９１の全面には放射状にスリット９４が所定の間隔をもって形成されて、各マグネチックコイル８３を固定させるボルト６５により各マグネチックコイル８３の上方面に締結される。
【００５９】
以下、このように構成される本発明に係る回路遮断器用の複合消弧装置の動作について、図７に基づいて説明する。
【００６０】
まず、通電のために別体の駆動装置（図示せず）が作動して稼動電極３１を下降させると、稼動アーク接点部材４１が固定アーク接点部材７７の内部に挿入されながら稼動アーク接点４５が固定アーク接点７９に接触して第１の通電電路が形成される。
【００６１】
次いで、稼動アーク接点部材４１が固定アーク接点部材７７に挿入されると、固定アーク接点部材７７が外方側に弾性的に広がりながら固定アーク接点７９に弾性力を与えて接触した状態を維持し、端部がラウンディング処理された稼動アーク接点部材４１が固定アーク接点部材７７に容易に挿入される。
【００６２】
次いで、稼動電極３１が一層下降すると、稼動主接点部材３８が固定主接点部材９１と接触しながら第２の通電通路を形成すると共に、稼動主接点部材３８が固定主接点部材９１に掛止されて稼動電極３１の下降を制限する。
【００６３】
このように稼動アーク接点４５と固定アーク接点７９との接触、および、稼動主接点部材３８と固定主接点部材９１との接触により通電が行われるが、このとき、マグネチックコイル８３のインピーダンス値が固定アーク接点部材７７のインピーダンス値よりも相対的に小さいため（マグネチックコイル８３の導電率が固定アーク接点部材７７の導電率よりも大きいため）、主要な通電電流は、稼動主接点部材３８および固定主接点部材９１を通ってマグネチックコイル８３側に流れ、所定の比率だけ小さい電流が稼動アーク接点４５および固定アーク接点７９を通って流れるようになる。
【００６４】
好ましくは、マグネチックコイル８３側に流れる電流量と、固定アーク接点７９側に流れる電流量と、の比率を６５％：３５％にする。
【００６５】
結果的に、稼動電極３１からの通電電流の流れをマグネチックコイル８３および固定アーク接点７９に分割させるので、マグネチックコイル８３の体積を大きくせずに通電容量を増大させることができる。
【００６６】
このように遮断器がオンされた状態で異常電流、または、過電流が通電されると、遮断器の保護制御器（図示せず）の作動によりトリップ信号が駆動装置に伝達され、駆動装置が遮断器をそれまでのオン状態とは反対に作動させるため、稼動電極３１が上昇して、固定電極５１と分離されながら回路が遮断される。
【００６７】
稼動電極３１が上昇移動すると、先に稼動主接点部材３８が固定主接点部材９１から分離する。稼動電極３１がさらに上昇移動すると、稼動アーク接点４５と固定アーク接点７９とが分離し、このとき、それら稼動アーク接点４５と固定アーク接点７９との間にはアークが発生される。
【００６８】
稼動アーク接点部材４１がさらに上昇して稼動アーク接点４５が固定主接点部材９１のアークランナー９３付近に到達すると、アークは固定アーク接点７９からアークランナー９３に転移する。
【００６９】
継続して稼動電極３１が上昇移動すると、稼動アーク接点４５とアークランナー９３との間にアークが形成され、このように形成されたアーク電流は固定主接点部材９１、マグネチックコイル８３およびコイルサポーター８９を経由してコイル形状に流れるため、それらの周辺領域には磁界が発生する。アークは発生した磁界によりアークランナー９３の縁方向を沿って速い速度で回転しながら冷却される。
【００７０】
一方、消弧チャンバＳの内部はアークの発生によって温度が上昇し、従って、ＳＦ６ガスが熱膨張するので内部の圧力が上昇する。アークランナー９３の縁方向を沿って速い速度で回転したアークは、ＳＦ６ガスと接触して熱交換により冷却されると同時に、温度の上昇に起因して圧力上昇したＳＦ６ガスは、固定電極本体５３および稼動電極本体３３にそれぞれ形成された排気通路５５、３５を通って外部に排出される。このようにして排出されるガスによりアークの冷却が促進される。
【００７１】
次いで、稼動電極３１が継続的に上昇して通電電流ゼロの状態に近づくと、アークは固定電極本体５３の排気通路５５を通って外部に排出されるＳＦ６ガスの流動方向を沿ってアークランナー９３からアークアライン部材７３の傾斜したアークアライン部７５に迅速に収斂され、アークアライン部材７３により誘起された残留磁束の影響を受けて持続的な回転および冷却が行われるので、アークを迅速に消弧させることができる。
【００７２】
ここで、アークアライン部材７３は、磁性体の材質により形成されるので、アークアライン部材７３に誘導された渦電流による磁束の影響を受けて、アークを持続的に回転させてアーク消弧を向上させる。
【００７３】
一方、アークアライン部材７４の変形例として、図８に示したように、固定電極本体５３の第２安着溝６１に挿合される両方端部が開放された中空円筒形の磁性部材であって、本体部９６と、本体部９６の上方端から直径が縮小した状態で延長されるネック部９７と、ネック部９７の内周面が内方側に所定の角度で傾斜して形成されるアークアライン部９８と、により構成することもできる。アークアライン部材７４は、アークガスを迅速に排出するために、排出入口部の直径は本体部９６よりも小さく、内側に傾斜して変化する内径を有するものである。
【００７４】
換言すれば、アークアライン部材７４は、消弧チャンバＳ内部の膨脹したＳＦ６ガスが排出される時にネック部９７を通過しながら流動速度が速くなり、従って、アークは排出されるＳＦ６ガスと共にアークアライン部材７４内を迅速に通過して迅速に消弧されるように構成される。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る複合消弧機能を有する回路遮断器においては、アークを固定電極の中心部に整列させると同時に迅速に消弧させるアークアライン部材を通電電流の電路を形成する固定アーク接点部材の内側に設置することで、アーク消弧作用時、通電電流がゼロ近傍の状態でアークを固定電極の中央部に整列させてアークの回転および冷却を持続的に行わせることによって、アークの消弧特性を向上できるという効果がある。
【００７６】
また、正常電流の通電作用の時、通電電流を固定アーク接点とマグネチックコイルとに分割させるので、マグネチックコイルの体積を大きくせずに正常電流の通電容量を増大することが可能であり、よって、相対的にマグネチックコイルの体積を縮小できるという効果がある。
【００７７】
また、固定アーク接点部材自体が稼動アーク接点部材に所定の弾性力を与えるように構成されているので、稼動アーク接点部材が固定アーク接点部材に挿入されて相互に電気的に接続されるとき、電子反撥力を抑制する別途の部品がなくても固定アーク接点部材と稼動アーク接点部材との間の接触力を維持できるようにして、構造の単純化および小型化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複合消弧機能を有する回路遮断器を示した縦断面図である。
【図２】図１の稼動電極を示した平面図である。
【図３】図１の稼動電極を示した斜視図である。
【図４】図１の固定電極を示した平面図である。
【図５】図１の固定電極およびマグネチックコイルを示した分解斜視図である。
【図６】図１の固定電極とマグネチックコイルとが結合された状態を示した斜視図である。
【図７】図１の回路遮断器の作動状態を示した図である。
【図８】図５のアークアライン部材の変形例を示した斜視図である。
【図９】従来複合消弧機能を有する回路遮断器を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１０…上部シェル
２０…下部シェル
１１、２１…フランジ
２４…固定ホール
２５…ガイドスリーブ
３１…稼動電極
３３…稼動電極本体
３５、５５…排気通路
３７…ストッパー
３８…稼動主接点部材
３９…掛止シート
４１…稼動アーク接点部材
４５…稼動アーク接点
５１…固定電極
５３…固定電極本体
６５…ボルト
７３、７４…アークアライン部材
７５…アークアライン部
７７…固定アーク接点部材
７８…弾性提供部
７９…固定アーク接点
８３…マグネチックコイル
８５…絶縁体
８９…コイルサポーター
９０…絶縁部材
９１…固定主接点部材
９３…アークランナー
９６…本体部
９７…ネック部
９８…アークアライン部
【図１】
0003597807.tif 000002
【図２】
0003597807.tif 000003
【図３】
0003597807.tif 000004
【図４】
0003597807.tif 000005
【図５】
0003597807.tif 000006
【図６】
0003597807.tif 000007
【図７】
0003597807.tif 000008
【図８】
0003597807.tif 000009
【図９】
0003597807.tif 000010