(57)【要約】【課題】  中間電流領域での電流遮断性能を改善し、消弧能力を向上させる。【解決手段】  電路に流れる過電流または短絡電流を遮断する回路遮断器であって、前記電路に接続され、固定接点を備えた固定接触子と、該固定接点と対向して配置され、接触または開離する可動接点を備えた可動接触子と、該固定接点と該可動接点間に発生したアークを消孤する消孤部を備え、前記消弧部は、接点間に生じるアークを冷却させる消弧板を有し、前記消弧板は、少なくとも１つが、前記可動接点を取り囲み、かつ前記可動接点が運動する軌跡と交わる方向に磁界を発生させる磁石板で構成されている。【選択図】  図３
2018133142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路に流れる過電流または短絡電流を遮断する回路遮断器であって、
前記電路に接続され、固定接点を備えた固定接触子と、該固定接点と対向して配置され、接触または開離する可動接点を備えた可動接触子と、該固定接点と該可動接点間に発生したアークを消孤する消孤部を備え、
前記消弧部は、接点間に生じるアークを冷却させる消弧板を有し、
前記消弧板は、少なくとも１つが、前記可動接点を取り囲み、かつ前記可動接点が運動する軌跡と交わる方向に磁界を発生させる磁石板で構成されていることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
請求項１記載の回路遮断器において、
前記磁石板は、切り欠きを有するコの字形であることを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
請求項１または２記載の回路遮断器において、
前記消弧部は、複数枚の消弧板を有し、少なくとも１つが磁石板で、残りの少なくとも１つが磁性材料の消弧板で構成されたことを特徴とする回路遮断器。
【請求項４】
請求項１または２記載の回路遮断器において、
前記消弧部は、複数枚の消弧板を有し、その全てが磁石板で構成されたことを特徴とする回路遮断器。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項記載の回路遮断器において、
前記磁石板の材料は、鉄クロムコバルト材であることを特徴とする回路遮断器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項記載の回路遮断器において、
前記固定接触子は、前記固定接点からアークを移動するアークランナを備えることを特徴とする回路遮断器。
【請求項７】
電路に流れる過電流または短絡電流を遮断する回路遮断器であって、
前記電路に接続され、固定接点を備えた固定接触子と、該固定接点と対向して配置され、接触または開離する可動接点を備えた可動接触子と、該固定接点と該可動接点間に発生したアークを消孤する消孤部を備え、
前記消弧部は、切り欠きを有するコの字形の消弧板を有し、
前記消弧板は、前記切り欠きを前記可動接点が移動するように配置され、
前記消弧板の少なくとも１つが、前記切り欠きに磁界を発生させる磁石板で構成されていることを特徴とする回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流から電路を保護する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特にＤＣ電流を遮断する回路遮断器において、接点間に発生するアークを迅速に消弧する必要がある。
【０００３】
従来の回路遮断器では、直流小電流を遮断する際に接点裏側に磁石を配置して接点上に磁界を形成し、接点間に発生するアークをローレンツ力によって駆動し、消弧板に触れさせることで直流小電流領域における遮断性能を高める技術などが存在する（例えば、特許文献１参照）。また、大電流領域においては、複数の消弧板を所定の間隔を持って積み上げた消弧装置を配置し、アークに働く電磁力によりアークを消弧装置に引き込んで、消弧することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８３０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のように、接点裏側に磁石を配置することにより、直流小電流領域における遮断性能を一定程度改善することが出来る。また、大電流領域においては、磁性体からなる消弧板の作用によりアークを消弧装置に引込み、消弧することができる。しかしながら、これらの作用は電流の大きさによって消弧能力が変化するため、中間電流領域で電流遮断性能が劣化する傾向があり、顕著な場合には、特定の電流領域での遮断が困難になる臨界領域を生じる場合がある。
【０００６】
本発明は、中間電流領域での電流遮断性能を改善し、消弧能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一例を挙げれば、以下のとおりである。
【０００８】
電路に流れる過電流または短絡電流を遮断する回路遮断器であって、前記電路に接続され、固定接点を備えた固定接触子と、該固定接点と対向して配置され、接触または開離する可動接点を備えた可動接触子と、該固定接点と該可動接点間に発生したアークを消孤する消孤部を備え、前記消弧部は、接点間に生じるアークを冷却させる消弧板を有し、前記消弧板は、少なくとも１つが、前記可動接点を取り囲み、かつ前記可動接点が運動する軌跡と交わる方向に磁界を発生させる磁石板で構成されている回路遮断器である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、特に中間電流領域での電流遮断性能を改善し、消弧能力を向上させることができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】回路遮断器の全体構成図の一例である。
【図２】消弧部、接点部の構造図の一例である。
【図３】実施例１の消弧部を示す図の一例である。
【図４】磁石板の磁界によりアークを駆動する原理を示す図である。
【図５】実施例２の消弧部を示す図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１の回路遮断器の全体構成の断面図を示す。
図１において、１０は回路遮断器、１１は電源側端子、１２は固定接触子、１３は固定接点、１４は接点間に発生したアークを消弧装置に誘導するアークランナ、１６は可動接点、１７は可動接触子、１８は接点間に発生したアークを消孤する消孤装置、１９は電流をＯＮ−ＯＦＦするための可動接触子１７を駆動する開閉機構（点線枠）、２０は過電流または短絡電流が流れた際に開閉機構１９を駆動し、接点を開離させる引き外し装置（点線枠）である。
２１、２４は電流を流す可撓導体、２２は温度変化により湾曲するバイメタル、２５は負荷側端子、２６は可動部、２７は可動接触子の回動支点、２８は可動コア、２９は固定コア、３０は開閉機構部や引き外し機構などを収納するケース、３１はケース３０のカバーである。
【００１４】
次に、回路遮断器１０の構成について説明する。
図１において、回路遮断器１０は電源側端子を逆Ｌ字形状に折り曲げ、続けてＬ字形状に折り曲げ、平らな部分を一部有し、さらに折り曲げ、階段状とし固定接触子１２を形成し、固定接点１３を設置する。また、固定接触子１２にはアークランナ１４を設置する。
【００１５】
固定接点１３に対向する位置に可動接点１６が配置され、可動接点１６は可動接触子１７に設置されている。また、電流を遮断する際に接点間に発生したアークを消孤する消孤装置１８を可動接触子１７の周囲に配置する。可動接触子１７は、可撓導体２１に接続され、可撓導体２１は引き外し装置２０を構成しているバイメタル２２に接続される。バイメタル２２は、ケース３０内でほぼ垂直に配置し、バイメタル２２の中央部より可撓導体２４に接続し、可撓導体２４は負荷側端子２５に接続される。電路に過電流が流れた際には引き外し装置を構成するバイメタル２２が過電流による熱で湾曲し、変形することにより可動部２６を押し、開閉機構１９を動作させ、接点を開離し電路を遮断する。
【００１６】
また、引き外し装置は、電路に過電流が流れたとき開閉機構１９を動作させるバイメタルと、電路に短絡電流が流れたとき開閉機構１９を動作させる電磁式引き外し機構をバイメタル２２の隣に並んで配置している。電磁式引き外し機構は、可動コア２８と固定コア２９により構成し、短絡電流が流れると電磁力が発生し、可動コア２８を吸引し、可動部２６を押し、開閉機構１９を動作させ、接点を開離し電路を遮断する。
【００１７】
次に、回路遮断器の可動接触子と固定接触子の周囲の構成について説明する。図２は、固定接触子、可動接触子、アークランナ及び消孤装置の構造の斜視図を示し、接点が開離された状態を示している。
【００１８】
図２において、電源側端子１１は電線と接続するための孔１１１を有し、逆Ｌ字形状に折り曲げ、続けてＬ字形状に折り曲げ、固定接触子１２を形成する。固定接触子１２の細長い突起１２１のほぼ中央部には固定接点１３を配置し、固定接点１３に対向する位置に可動接点１６を可動接触子１７の先端に配置し、可動接触子１７は孔２７を支点として回動し、可動接点１６が固定接点１３と接触したり開離したりする。また、固定接触子１２の細長い突起１２１の下側にはアークランナ１４を配置する。可動接触子１７と固定接触子１２の周囲を取り囲むように消孤装置（消弧部）１８を配置する。遮断時に固定接点１３で発生したアークは、アークランナへ移動する。消孤装置１８は、複数の消弧板３２と磁石板３３を所定の間隔を保って積み上げる構成としている。
【００１９】
次に、本実施例の消弧装置について、図３を用いて説明する。本実施例の消弧装置１８は、消弧板の一部を磁石板としたものであり、軟鋼板などの強磁性材料で形成した消弧板３２、磁石板３３、および、消弧板３２と磁石板３３を所定の間隔を保って保持するための絶縁材料で形成された側板３４を備えている。ここで、磁石板３３は、硬磁性材料で構成され、所定の方向に磁化されている。本実施例の消弧装置１８には、少なくとも１枚の磁石板を含んでおり、１枚または複数枚の磁石板３３と、残りの消弧板３２とで構成されている。消弧板３２および磁石板３３には側板３４に固定するための突起を設けており、側板３４に設けた穴に差し込んで固定される。
【００２０】
また、磁石板３３は、永久磁石用材料として好適な、鉄の酸化物を含む焼結体であるフェライト磁石、ネオジム、鉄、ホウ素を主成分とするレアアース磁石で、永久磁石で最も磁力の強力なネオジム磁石、サマリウムとコバルトで構成されたサマリウムコバルト磁石、アルミニウム、ニッケル、コバルトなどを原料として鋳造されたアルニコ磁石、鉄、クロム、コバルトで構成され、塑性加工が比較的容易に行える特徴を持つ鉄クロムコバルト磁石などにより形成する。特に、磁石板３３を鉄クロムコバルト磁石とした場合には、プレスによる打ち抜き加工によって製作することができるため、量産にも好適である。
【００２１】
図４は、磁石板まわりに発生する磁界によりアークを駆動する原理について説明した図である。図４は、図３に示す磁石板３３を上側から見た図である。磁石板３３は切り欠きを持ったコの字形とし、磁石板の面内で磁化方向３３Ａのように磁化してコの字形の両腕の先端がそれぞれＮ極とＳ極の磁極となるように形成する。これにより、切り欠き部の空間を横断するような磁界３３Ｂが形成される。電流を遮断するために手動操作もしくは自動遮断にて接点を開離した場合、接点間にはアーク３５が発生し、アーク３５がコの字形の両腕の間を通過する。このとき、アーク３５と磁界３３Ｂが交差することにより、フレミングの左手の法則に従った方向にローレンツ力３６を発生するため、アーク３５が接点上から移動する。
【００２２】
図４で、磁石板３３の磁化方向３３Ａは、アーク３５に対して切り欠きの奥方向へローレンツ力３６を発生するように磁化した例を示している。逆方向に磁化した場合、あるいは電流の方向が逆になった場合には、アーク３５に対して切り欠きから出る方向へローレンツ力が発生するが、この場合でもアークを駆動するローレンツ力が得られれば、アークが引き伸ばされ、本発明の意図するところである中間電流領域の遮断性能向上に対して効果を得ることができる。
【００２３】
なお、アークを流れる電流が大電流となる大電流領域では、軟鋼板などの強磁性材料で形成した消弧板３２と同様に、アークの大電流により生じる磁界により磁石板３３が磁化され、発生する磁界とアークの電流との相互作用により、アークが引き伸ばされ、或いは移動したアークが磁石板などに触れて消弧が行われる。
【００２４】
以上の作用により、開離接点間に発生したアークは引き伸ばされ、また消弧装置やその他消弧室内の構造物に触れて冷却されることによって消滅するため、電流遮断性能を高めることが出来る。本実施例によれば、従来技術によるものよりもより直接的にアークに磁界を作用させることが可能になるため、アークを駆動するローレンツ力が高まり、特に中間電流領域での電流遮断性能を改善し、飛躍的に消弧能力を向上させることが出来る。
【００２５】
また、従来技術の、永久磁石を消弧室の接点近傍に組み込む場合では、永久磁石を取り付けるスペースを確保することに課題があったが、本発明では消弧板を永久磁石で形成することから、新たに収納スペースを確保する必要が無く、回路遮断器本体の小形化や構造の簡素化を図ることが出来る。
【実施例２】
【００２６】
図５に、本発明の実施例２の消弧装置を示す。実施例１は、消弧板の一部を磁石板としたものであるが、実施例２は、消弧板の全てを磁石板としたものである。図に示すように、所定の間隔を保って複数枚の磁石板３３が絶縁材料で形成された側板３４に取り付けられている。なお、磁石板の数は、図に示すように複数枚でも良いし、１枚でも良い。
【００２７】
本実施例によれば、実施例１と同様の効果を奏するとともに、全ての消弧板が磁石板であるため、図４に示した動作により、より中間電流領域の電流遮断性能を改善し、消弧能力を向上することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０‥回路遮断器、１１‥電源側端子、１２‥固定接触子、１３‥固定接点、１４‥アークランナ、１６‥可動接点、１７‥可動接触子、１８‥消孤装置、１９‥開閉機構（点線枠）、２０‥引き外し装置（点線枠）、２１，２４‥可撓導体、２２‥バイメタル、２５‥負荷側端子、２６‥可動部、２７‥可動接触子の回動支点、２８‥可動コア、２９‥固定コア、３０‥ケース、３１‥カバー、３２‥消弧板、３３‥磁石板、３３Ａ‥磁石板の磁化方向、３３Ｂ‥切り欠き部の磁界、３４‥側板、３５‥アーク、３６‥ローレンツ力。
【図１】
2018133142.tif 000003
【図２】
2018133142.tif 000004
【図３】
2018133142.tif 000005
【図４】
2018133142.tif 000006
【図５】
2018133142.tif 000007