(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも固定側の第１分離可能接点手段と、回転駆動される可動側の第２分離可能接点手段とを備え、
前記第１分離可能接点手段は縦方向軸線を有するとともに、前記第２分離可能接点手段と接触する接触区域をもつ第１末端と、外部の電気回路に連結された電気的連結区域をもつ第２末端と、前記接触区域と前記電気的連結区域との間に設けられた横方向に延びる溝穴とを有し、前記溝穴は前記接触区域に近接して前記第２分離可能接点手段側へ開口し、
前記第２分離可能接点手段は接触区域をもつとともに、前記第２分離可能接点手段の接触区域は前記第１分離可能接点手段の接触区域に接触可能となり、これにより前記第１分離可能接点と前記第２分離可能接点は閉鎖位置と開放位置をとることができ、
前記第２分離可能接点手段は開放機構により閉鎖位置と開放位置との間で駆動され、前記第２分離可能接点手段は前記第１分離可能接点手段から分離される際、前記第１分離可能接点手段の縦方向軸線に対して所定角度をもった方向へ移動し、
前記第１分離可能接点手段の前記溝穴近傍に、前記第１分離可能接点手段の接触区域と前記第２分離可能接点手段の接触区域の間に延在する電弧が、前記溝穴の接触区域側の一方の縁部から前記溝穴の他方の縁部まで移動する事を促進する強磁性アース体が設けられ、
前記溝穴は前記第１分離可能接点手段に、前記第１分離可能接点手段の縦方向軸線に対して直交する方向に延びるとともに、前記第１分離可能接点手段と前記第２分離可能接点手段の閉鎖位置において、前記溝穴内に前記第２分離可能接点手段が挿入されることはないことを特徴とする電気開閉装置。
【請求項２】
前記溝穴の横方向深さは、前記第１分離可能接点手段の縦方向軸線に対して垂直な軸線にそって測定して、前記第１分離可能接点手段の横方向長さ全体の１／３乃至２／３の範囲内に含まれることを特徴とする請求項１に記載の電気開閉装置。
【請求項３】
前記溝穴は、前記第１分離可能接点手段の縦方向軸線に垂直な軸線を中心として−４５゜乃至＋４５゜の範囲内の角度を成す方向に形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電気開閉装置。
【請求項４】
前記溝穴は１ｍｍより広い幅を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の開閉装置。
【請求項５】
前記溝穴は、前記第１分離可能接点手段と前記第２分離可能接点手段が開放位置にある時に、前記第１分離可能接点手段の接触区域と前記第２分離可能接点手段の接触区域との間に延在する電弧が前記溝穴の一方の縁部から他方の縁部まで移動する事ができるような幅を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の開閉装置。
【請求項６】
前記溝穴は前記第１分離可能接点手段の中において、前記第１分離可能接点手段の縦方向軸線に沿って形成されたキャビティを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の開閉装置。
【請求項７】
前記第１分離可能接点手段および前記第２分離可能接点手段はケーシング内に収納され、前記第１分離可能接点手段は前記ケーシングに対して静止し、また前記第２分離可能接点手段は前記ケーシングに対して可動であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の開閉装置。
【請求項８】
さらにセパレータを有する消弧装置を備え、前記消弧装置の一部は、前記第１分離可能接点手段のうち前記溝穴側部分に切欠形成された空間内に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の開閉装置。
【請求項９】
前記セパレータはＵ型であって、前記セパレータの中心部分は前記第１分離可能接点手段の接触区域と反対側の前記溝穴の縁部に近くに配置されることを特徴とする請求項７に記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１対の分離可能接点手段を備え、前記接点手段は細長い第１接点手段と、接触区域を有する第２接点手段とを含み、前記第１接点手段は細長い軸線および第１および第２末端を画成し、またその第１末端と同一側に接触区域を有しまたその第２末端と同一側に電気的接続区域を有し、前記一対の接点手段は、これらの２つの接点手段がそれぞれの接触区域を介して相互に接触する閉鎖位置と、これらの２つの接点手段が相互に離間される開放位置とをとる事ができ、開放運動は、前記２つの接点手段が生じる時に、第１接点手段に対する第２接点手段の速度が第１接点手段の縦方向軸線に垂直な軸線に対して平行な支配的成分を有するよに成された電気開閉装置、特に電気スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一例としてこの型の通常の装置を図１に図示する。この装置の極１０は可動接点手段１２と、静止接点手段１４と、セパレータ１８を有する消弧室１６とを含む。静止接点手段１４は接点区域２０と接続区域２２とを含む。同様に可動接点手段１２は接点区域２４と接続区域２６とを含む。これらの２つの接点手段１２，１４は長く細く、相互に近接位置においてその２つの接続区域を通る電流線２１が顕著なループを有しないように相互の延長線上に配置される。開放時の可動接点の運動は開放前の電流線に対して著しく垂直な方向３０に生じるので、接点区域２０，２４の間において最後の接点Ａ，Ｂのレベルで発生する電弧３２はそれぞれ２つの接点手段の末端Ａ’，Ｂ’に向かって方向３４，３６に従って逃げる傾向がある。さらに詳しくは電弧の脚部は消弧室１６とは反対側に矢印方向３４にＡ’に向けられる。この運動は消弧室中への電弧の導入にとっては望ましくない。通常の開閉装置においては、開放初期に電弧によって生じるイオン化は２つの接点間の最短距離線にそって新しい電弧の破壊を生じるのに十分である。極形状は、この最短線が消弧室に近く配置されて可動接点手段１２の自由端部Ｂ’を通るように設計されているので、最初の電弧が消弧される間に新しい電弧がこの最短線を通る。
【０００３】
この操作モードは、所要の性能が低く、過負荷電流が例えば６Ｉｎ以下である場合には満足である。ここにＩｎは正規電流とする。しかし、例えば８Ｉｎ
に達する過負荷電流を使用する高性能が要求される場合、または過負荷での複数過負荷サイクルが必要とされる場合、この操作モードはもはや不適当である。実際にこのような装置における遮断時間は長く、過負荷電流の高い場合、接点手段の末端における電弧の滞留が接点区域の過度の腐食を生じる。
【０００４】
さらに、Ｕ型断面を有する静止接点手段を採用する事により電弧を消弧室に向けられる事も公知である。しかし一般的回路遮断器に使用されるこのような構造の結果、大サイズとなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従って本発明の目的は第１に装置サイズを著しく増大する事なくまた低コストで先行技術の問題点を解決するにある。特に本発明の目的は、一方の接点手段の末端に向かう電弧脚部の運動を制限するように成された開閉装置、特にスイッチにある。
【０００６】
本発明によれば、少なくとも１対の分離可能接点手段を備え、前記接点手段は細長い第１接点手段と、接触区域を有する第２接点手段とを含み、前記第１接点手段は細長い軸線および第１および第２末端を画成し、またその第１末端と同一側に接触区域を有しまたその第２末端と同一側に電気的接続区域を有し、前記一対の接点手段は、これらの２つの接点手段がそれぞれの接触区域を介して相互に接触する閉鎖位置と、これらの２つの接点手段が相互に離間される開放位置とをとる事ができ、開放運動は、前記２つの接点手段の分離が生じる時に、第１接点手段に対する第２接点手段の接触区域の速度が第１接点手段の縦方向軸線に垂直な軸線に対して平行な支配的成分を有するように成された電気開閉装置、特に電気スイッチにおいて、前記第１接点手段は、その接触区域とその接続区域との間にその前記接触区域に隣接して配置された溝穴を含み、また前記溝穴は、開放位置において第２接点手段の接点区域に対向する第１接点手段の側面に開く事を特徴とする開閉装置、特に電気スイッチによってこれらの目的が達成される。
【０００７】
接点手段が閉鎖位置にある時、第１接点手段の材料の中において電流線は近似的にその縦方向に流れる。開放の生じる時、２つの接点手段間の有効接触面は開放方向に移動する傾向があり、また電流線は溝穴の回りを走らされまた接触区域の配置された側に位置する溝穴側壁に対して近似的に平行な方向に従わされる。接点手段の分離の生じる瞬間に、第１接点手段中の湾曲した電流線が比較的安定であるので、電弧の脚部は接点手段の自由端部にむかって逃げる傾向を示さない。前述の先行技術の場合と同様に電弧ヘッドが第２接点手段の末端に向かって移動するが故に、電弧は全体として第１接点手段の自由端部から離れる方向に移動する。
【０００８】
溝穴は、第２接点手段の接触区域が開放位置において配置される第１接点手段の側面に開く。溝穴の深さは電界線の湾曲が有意義となる程度に大きくなければならない。また短絡電流が接点手段の中を流れる際に残留材料の厚さが破壊的加熱を生じてはならないから、溝穴の深さは過度に大であってはならない。前記溝穴の深さは、縦方向軸線に対して垂直なまた開放運動の支配的成分を含む前記軸線にそって測定して、第１接点手段の厚さ全体の１／３乃至２／３の範囲内に含まれる。実際上、第１接点手段の全厚さの約半分の深さで良好な結果が得られた。
【０００９】
溝穴の側壁は相互に平行または先細であって、また溝穴を二分割する中央線は第１接点手段の縦方向軸線に多少とも依存する。さらに詳しくは、溝穴は、第１接点手段の縦方向軸線に垂直な前記軸線に対して−４５゜乃至＋４５゜の範囲内の小角度を成す方向に接点手段の深さの中に延在する。
【００１０】
溝穴の幅、すなわち溝穴の両縁部の間隔は溶融金属が滴下して溝穴を部分的に閉塞しブリッジを形成する事を防止する程度でなければならない。従って、溝穴が１ｍｍより広い幅を有する事が望ましい。
【００１１】
本発明の１つの実施態様によれば、前記溝穴は、接点手段が開放位置にある時に接触区域の間に延在する電弧が溝穴の一方の縁部から他方の縁部まで移動する事ができるような幅を有する。これは装置の性能に従って決定される最大幅を意味する。
【００１２】
本発明の１つの実施態様によれば、溝穴が第１接点手段の中において、この第１接点手段の縦方向軸線に実質的にそったキャビティによって延長される。
【００１３】
本発明の１つの実施態様によれば、溝穴に近く配置された強磁性アースを含み、この強磁性アースは、接触区域の間に延在する電弧が、接触区域の配置された側にある溝穴の縁部から溝穴の他方の縁部まで移動する事を促進するように設計されている。この強磁性アースは、溝穴の中を縦方向に通過する事ができまた所要の効果を生じるようなサイズのヘッドを有するネジによって構成される。
【００１４】
第１接点手段は好ましくは装置のケーシングに対して静止し、また第２接点手段はこのケーシングに対して可動である。しかしこれも可動接点手段とする事ができる。特定の実施態様によれば、これは２つの静止接点手段の間に接点を成すブリッジング可動接点とする事ができる。この場合、第１接点手段の接続区域そのものが一方の静止接点手段との接触区域である。
【００１５】
開閉装置はさらにセパレータを備えた消弧装置を含み、この消弧装置は、接点手段の開放位置において第１接点手段の縦方向軸線に対して垂直なまた第１接点手段の両端の間に配置された面によって画成される半スペースの中に配置され、前記半スペースは前記第１接点手段の第１端部を含まない。本発明の１つの実施態様によれば、前記セパレータはＵ型であって、前記セパレータの中心部分は第１接点手段の接触区域と反対側の溝穴の縁部に近く配置された縁部を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２乃至図４について述べれば、４極開閉器４０は成形合成材料から成るケースの各区画の中に並置された４つの極４２，４４，４６，４８を含む。これらの極はすべて同形であって、それぞれライン側回路に接続され静止接点手段を成すライン側固定ストリップ５０と、負荷側回路に接続され静止接点手段を成す負荷側固定接続ストリップ５２と、ブリッジング可動接点手段５４と、２つの消弧チャンバ５６，５８とを含む。可動接点手段５４は図２の面に対して垂直なスピンドル６０回りに回転自在に取付けられる。各極の構成はスピンドル６０に関して対称的であるので、極全体を説明するために半極の説明で十分であろう。
【００１７】
各極の可動接点手段はすべて共通の動的接続システムによって、それ自体公知の従って図示されていない作動機構に機械的に接続されているので、この作動機構の単一の操作手段を操作する事により、開閉器の４極の可動接点手段を同時的に回転させる事ができる。
【００１８】
図３に詳細図示されたブリッジング可動接点５４は通常のようにプラスチック材料から成る回転支持体６２を含み、この支持体６２はその一方の側面から他方の側面に貫通する２つのキャビティ６４，６６を含み、これらのキャビティはそれぞれ金属ブリッジング指部６８，７０と戻しバネを成す可撓性ブレード７２，７４とを挿入させる事ができる。各指部６８，７０は支持体６２の回転スピンドル６０に対して平行な軽度の並進が可能であり、また支持体の回転軸線とこれらの指部とに対して実質的に垂直な仮想幾何学的軸線の回りに、支持体６２に対して軽度の振揺枢転を成す事が可能であり、この際にバネブレード７２，７４は２つの指部６８，７０を相互の方に休止位置にむかって絶えず弾発する。
【００１９】
これらの２つの指部は同形である。各指部はスピンドル６０を含む中央面に対して対称構造を成す。各指部はその両端において、他方の指部に対して対向配置された凹形接触区域７６を含む。
【００２０】
各静止接点手段は長い細い金属部品から成り、この金属部品は、電気回路に接続するように設計されて接続区域を成すように金属部品の一端の側に配置された孔８０と、他端と同一側に配置されたナイフの刃状の接触区域８２とを含む。溝穴８４が接触区域８２を接続孔８０を有する部分から部分的に分離している。溝穴８４の反対側の接点手段５０の残留部分の厚さは破壊的過熱を伴なわないで１０  Ｉｎの電流を２０秒間流れさせるのに十分である。この実施態様において、溝穴８４の深さは接点手段の厚さの約半分である。溝穴８４は、接触区域８２と同一側の側壁８５と、接続区域と同一側の側壁８６と（図２に見られる）、開放によって発生された電弧の展開区域、すなわち消弧室５６に向けられた開口とを有する。
【００２１】
溝穴の底部に金属アースを成すネジ８８が挿入される。
【００２２】
静止接点手段５０の接触区域８２はこの静止接点手段５０の両側面に延在し、可動接点手段５４の指部６８，７０の対応の接触区域７６と接触するように設計された区域を成す。指部ペア６８，７０の各末端はグリップを成し、これらのグリップは図３の閉鎖位置において、対応の静止接点手段のナイフの刃状接触区域８２をつかむ。
【００２３】
図２に図示の消弧室５６，５８は同形であって、それぞれ通常のように対応の静止接点手段に対して平行に配置された２つのセパレータ９０を含む。これらのセパレータ９０はＵ型であって、中央部９２と両側の２枝部分９４とを有し、可動接点手段の指部６８，７０の対応末端を通過させる。
【００２４】
この機構の開放を可動接点手段５４と静止接点手段５０とについて説明するが、もちろん可動接点手段５４と他方の静止接点手段５２との分離も同時的に生じる事が理解されよう。この開放は下記のように実施される。
【００２５】
閉鎖位置は静止接点手段の縦方向軸線１００を確定させる。この軸線１００は接続区域８０と、静止接点手段手段５０と指部６８．７０との有効接触面を成す接触区域８２の一部とを通る。この軸線はある意味で、静止接点手段の縦方向中央線を成す。静止接点手段を成す材料中の電流線は近似的にこの軸線１００に従い、接続区域から有効接触面まで進む。この場合、溝穴８４は電流線に対する顕著な障害を成さない。
【００２６】
開放機構がスピンドル６２を開放方向１０２に図４の開放位置まで回転させる時、指部６８，７０はナイフの刃状接触区域８２にそって滑り、その際に２つのバネブレード７２，７４の作用で相互の方に移動させられる。ナイフの刃８２と各指部との間の有効接触面が急速にナイフの刃８２の後方に向かって移動し、指部６８，７０が静止接点手段５０から完全に分離されるにいたる。
【００２７】
スピンドル６０は軸線１００から離間しているので、極の開放の生じる時の可動接点手段の接触区域の初期速度ベクトルは縦方向軸線１００にそって高い成分を有する。しかし接触の分離の生じる瞬間に、可動接点手段はすでに約１５゜の行程をカバーしているので、この瞬間における可動接点手段の接触区域の速度ベクトルは縦方向軸線１００に対する垂直方向１０２の成分が支配的であり、軸線１００に対して平行な残留成分は小さい。
【００２８】
開放運動の初期と接点手段の分離の生じる瞬間との間において、静止接触手段の材料中の電流線は有効接触面の運動に従うように方向付けられる。これらの電流線は湾曲してＬ型をとって溝穴の回りを進み、接触区域８２と同一側の溝穴の側壁に対してほぼ平行の方向を有する。
【００２９】
静止接点手段５０と可動接点手段５４の最後の接触点の間に電弧が発生する。この瞬間に、静止接点手段５０の材料の中の電流線は接触区域８２と同一側の溝穴８４の側壁８５に対して比較的平行である。この効果は、溝穴８４が深いほどまた最後の接触点が溝穴８４の縁部に近いほど強調される。
【００３０】
電流線の配向の故に、電弧の脚部は静止接点手段５０の自由端部から離れない傾向がある。可動接点手段５４の指部６８，７０に向かっての電弧頭部の泳動と、電弧によって発生されたイオン化作用とが協働して、電弧を溝穴８４の側壁８５の縁部近くに安定させ、続いて消弧室の中への電弧の泳動を生じる。
【００３１】
対応の寸法を有するネジヘッドによって形成される強磁性アースの存在による磁気作用によって、この電弧のジャンプが促進される。
【００３２】
形状的な観点から、二、三の実験則との合致が開閉装置の最適動作を促進すると思われる。求める事が電弧の脚部が消弧室の近くに溝穴８４の側壁８５の縁部に迅速に安定する事だけならば、溝穴を図２乃至図４に図示のように、消弧室の下方に、セパレータ９０の中心部９２に対向して、可動接点手段５４の自由端部から比較的遠くに配置する事が望ましい。
【００３３】
溝穴の形状は接点手段の形状に従って大きく変動する事ができる。図５は溝穴の種々の可能な配向を示す。図６は、縦方向に配向されたキャビティ９６によって静止接点手段の内側にむかって延長された溝穴８４を示す。
【００３４】
電弧の脚部を接触区域からさらに離間させて電弧脚部が接触区域にむかって戻るリスクを防止する事が望ましければ、溝穴８４の側壁８５の縁部から側壁８６の縁部に向かう電弧ジャンプを促進する事が有効である。そのためには、可動接点５４の指部６８，７０の自由端部を開放初期において接触区域８２と同一側に位置する溝穴８４の側壁８５の縁部のレベルに配置する事が望ましい。可動接点手段５４に対向するセパレータ９０の中心部９２の縁部が溝穴の他方の縁部のレベルに配置される事が望ましい。このような構造は図７に図示され、この図の先細溝穴８４の側壁８５，８６は相互に平行でない。接触区域８２と反対側に位置する縁部は溝穴ジャンプ後の電弧の脚部に対応するように設計された鋭い縁部を示す。広いヘッドを有するネジまたは強磁性アース８８は磁界効果を最大限に成すように設計された位置において、溝穴の別個の孔の中に配置される。実際上、電流線は溝穴の下を走りまたは最短通路を選んで強磁性アースの回りを走る傾向がある。この鋭い縁部において電弧のフラッシュ・オーバが生じるやいなや、強磁性アースが静止接触手段の接触区域の配置された側への再点弧を防止する。
【００３５】
もちろん本発明は前記の実施態様に限定されるものではない。特に溝穴の作用は可動接点の動的システムに結び付けられるものでなく、本発明の教示は並進運動する接点手段についても回転運動する接点手段についても適用される事を注意しよう。前記の第１実施態様において可動接点手段がブリッジング構造である事は本発明を制限するものではない。
【００３６】
金属アースの存在は必ずしも必要でなく、またネジも所望ならば省略する事ができる。
【００３７】
接点手段は必ずしもナイフの刃−グリップ型である必要はなく、本発明は他の型の接点手段にも適用される。
【００３８】
本発明はスイッチに適用されるのみならず、他の電気開閉装置、例えば回路遮断器にも適用される。
【００３９】
前記の実施態様において、溝穴を有する静止接点手段は銅板の切り出しによって製造する事ができる。あるいはまたこの部品をマトリックシングによって製造する事ができ、この場合、溝穴は素材の押出によって形成される。この工程は、溝穴に対向する銅板部分の断面を図２の面に対して垂直方向に拡張させ、この部分の側面が凸形を成すようにする。このような形状はジュール効果による熱上昇を制限する。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術のスイッチの極の作用を示す概略図、
【図２】本発明の第１実施態様によるスイッチの平面図であって接点手段と消弧室とを示す図、
【図３】本発明の第１実施態様によるスイッチ手段の斜視図、
【図４】開放位置にある本発明による第１実施態様のスイッチの極の平面図、
【図５】本発明の第２実施態様によるスイッチの極の溝穴の断面図、
【図６】本発明の第３実施態様によるスイッチの極の溝穴の断面図、
【図７】本発明の第４実施態様によるスイッチの極の平面図
【符号の説明】
１
５０，５２  静止接点手段
５４  可動接点手段
５６  消弧室
７６  接触区域
８２  接触区域（ナイフ）
８４  溝穴
８５，８６  溝穴の側壁
８８  強磁性アース
９０  消弧室のセパレータ
１００  静止接点手段の軸線
１０２  軸線１００に対して垂直な軸線
【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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