(57)【要約】【課題】主回路遮断時に、固定接点と可動接触子の可動接点間に発生するアークが、転流後に開極状態で可動接触子を維持し、再点孤現象を抑制する回路遮断器を提供する。【解決手段】可動子ホルダ９に回転可能に支持される可動接触子６に設けた可動接点５が固定接点３から開離し、可動接触子６が回転移動を行い、転流走行導体１４の可撓導体１５の電流の向きと可動接触子の他端６ｂ側に流れる電流の向きが逆方向となる位置での電磁力反発力で開極状態を維持、再点孤を抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路を開閉する回路遮断器であって、
前記回路遮断器には、固定接触子と可動接触子と転流走行導体とが設けられており、前記固定接触子は一端に固定接点が他端に入力端子が設けられ、前記可動接触子は可動子ホルダに回転可能なよう支持され一端に可動接点が、他端に前記転流走行導体に設けられた可撓導体に接続されるとともに、該可動接触子は前記可動子ホルダを介して出力端子に接続されており、前記主回路に過電流が流れると、前記可動接触子の可動接点が前記固定接触子の固定接点から開離して前記可動接触子が回転移動を行い、前記可動接点と固定接点間に発生するアークが前記転流走行導体に転流し前記可撓導体に流れる電流の向きと、前記可動接触子の他端側に流れる電流の向きとが逆方向となる位置において、前記主回路の開極状態が維持されることを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
主回路を開閉する回路遮断器であって、
前記回路遮断器には、固定接触子と可動接触子と転流走行導体とが設けられており、前記固定接触子は一端に固定接点が他端に入力端子が設けられ、前記可動接触子は可動子ホルダに回転可能なよう支持され一端に可動接点が、他端が前記転流走行導体の一端に分岐導体を形成するように設けられた開口に挿入されるよう延伸するとともに、該可動接触子は前記可動子ホルダを介して出力端子に接続されており、前記主回路に過電流が流れると、前記可動接触子の可動接点が前記固定接触子の固定接点から開離して前記可動接触子が回転移動を行い、前記可動接点と固定接点間に発生するアークが前記転流走行導体に転流し前記分岐導体に流れる電流の向きと、前記可動接触子の他端側に流れる電流の向きとが逆方向となる位置において、前記主回路の開極状態が維持されることを特徴とする回路遮断器。
【請求項３】
前記可動接触子は前記転流走行導体に対して、逆への字型となるよう形成、配置されているとともに、逆への字型の頂点付近で前記可動子ホルダに回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の回路遮断器。
【請求項４】
前記転流走行導体には開口部が設けられており、前記可動接触子の可動接点が前記固定接触子の固定接点から開離したとき、前記可動接点を含む前記可動接触子の一端部分が、前記開口部に挿入されるよう前記可動接触子が回転移動を行うことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記主回路の開極状態の維持は、前記転流走行導体の可撓導体と、前記可動接触子の他端側となす角度をθ１とし、該可動接触子の他端側と、前記可動子ホルダとなす角度をθ２としたとき、θ１＜θ２の関係にあることによってなされ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６】
前記主回路の開極状態の維持は、前記転流走行導体の一端に形成された分岐導体と、前記可動接触子の他端側となす角度をθ１とし、該可動接触子の他端側と前記可動子ホルダとなす角度をθ２としたとき、θ１＜θ２の関係にあることによってなされることを特徴とする請求項２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の回路遮断器に関するものであり、特にアーク転流後の再点弧を抑制した構成を備えた回路遮断器に係るものである。
【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装置である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では、可動接触子が最大開極した先端周辺から、消弧装置の片側にほぼ平行配置されたアークランナを配置し、このアークランナを可動接触子より負荷側の通電路に機械的に接続して同電位とし、可動接触子上のアークスポットをアークランナに転流させる技術が示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０２−２６５１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記特許文献１に開示された従来の回路遮断器にあっては、接点間にアークが発生し可動接触子が通電経路の一部となっている場合、アークを流れる電流と可動接触子を流れる電流はほぼ直角に近い角度をなすため、可動接触子側のアークスポット周辺の導体にはローレンツ力が作用して可動接触子を開極させる方向に駆動力が発生する。これは、可動接触子が接圧バネにより、常時、閉極（ＯＮ）方向に受けている駆動力に対する抗力となっている。従って、アークがアークランナーに完全に転流すると可動接触子は閉極方向の駆動力だけとなり、閉極動作を開始して接点間距離が短縮していく。このため、両接点間の耐絶縁性能が低下し、消弧装置に入り込んだアークが再び接点間に戻る再点弧現象が発生し、消弧装置での分断効果が無くなり、さらにアーク長も短縮されるため限流性能が低下し、遮断器の遮断性能を低下させるという問題点がある。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、アーク転流後に可動接触子を開極状態で維持することが出来て、再点弧現象を抑制した回路遮断器を提供することを目的とする。
【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、固定接触子と可動接触子と転流走行導体とが設けられており、固定接触子は一端に固定接点が他端に入力端子が設けられ、可動接触子は可動子ホルダに回転可能なよう支持され一端に可動接点が、他端に転流走行導体に設けられた可撓導体に接続されるとともに、可動接触子は可動子ホルダを介して出力端子に接続されており、主回路に過電流が流れると、可動接触子の可動接点が固定接触子の固定接点から開離して可動接触子が回転移動を行い、可動接点と固定接点間に発生するアークが転流走行導体に転流し可撓導体に流れる電流の向きと、可動接触子の他端側に流れる電流の向きとが逆方向となる位置において、主回路の開極状態が維持されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のような構成を採用した回路遮断器であるので、アークが転流走行導体に転流後、閉極しようとする可動接触子を開極状態で維持することが可能となり、このため可動接点と固定接点間距離の短縮による再点弧現象を抑制した高い遮断性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の回路遮断器の閉極状態を示す側面図である。
【図２】実施の形態１の回路遮断器の開極状態を示す側面図である。
【図３】実施の形態１の回路遮断器の転流後の状態を示す側面図と転流後の通電経路を示す模式図である。
【図４】実施の形態１の可動接触子を示す上面図である。
【図５】実施の形態２の回路遮断器の閉極状態を示す側面図である。
【図６】実施の形態２の回路遮断器の開極状態を示す側面図である。
【図７】実施の形態２の回路遮断器の転流後の状態を示す側面図と転流後の通電経路を示す模式図である。
【図８】実施の形態２の転流走行導体を示す上面図である。
【図９】実施の形態３の回路遮断器の閉極状態を示す側面図である。
【図１０】実施の形態３の回路遮断器の転流後の状態を示す側面図と転流後の通電経路を示す模式図である。
【図１１】実施の形態４の回路遮断器の閉極状態を示す側面図である。
【図１２】実施の形態４の回路遮断器の転流後の状態を示す側面図と転流後の通電経路を示す模式図である。
【図１３】実施の形態４の転流走行導体を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を、図１〜図４を参照して説明する。
図１〜図３（ａ）は回路遮断器１００の一部分である消弧室５０の側面図であり、図には示していないが、異常電流を検知して開極指令を出力するリレー部や、同司令の伝達先で回路遮断器１００のＯＮ・ＯＦＦ動作を行う駆動機構部が配置されており、消弧室５０はこれらと共に回路遮断器１００の内部に一体収納されている。図１は閉極状態（接点ＯＮ状態）、図２、図３（ａ）は開極状態（接点ＯＦＦ状態）を示している。消弧室５０は絶縁物からなるベース１、カバー２などによって３相平行に区分されて回路遮断器１００の内部に収納されている。消弧室５０には一端に固定接点３が固着された固定接触子４、可動接触子の一端６ａに可動接点５が固着された可動接触子６が配置されている。固定接触子４の固定接点３が固着されていない他端は、外部導体と接続される入力端子７となっている。可動接触子６はへの字形状であり、図１〜図３（ａ）において後述する転流走行導体１４に対して逆への字型となるよう配置されており、さらに、逆への字型の頂点付近に回転軸８を有している。また、可動接触子の他端６ｂは転流走行導体１４に設けられた可撓導体１５に接続されている。さらにまた図４に可動接触子６を上方からの視点で見た図で示すように、回転軸８周辺は可動子ホルダ９で挟みこまれて支持されており、この可動子ホルダ９は可動接触子６と摺動接触状態となって電気的に接続されている。また、可動接触子６は図１〜図３（ａ）には示していないが閉極方向に駆動力を付与する接圧バネが装着されている。
【００１１】
可動接触子６は、前述した回路遮断器１００のＯＮ、ＯＦＦ動作を行う図示省略した機械的構成の駆動機構部にリンクして可動接触子６を開閉動作させる絶縁物からなるクロスバー１０で包囲支持されている。図１に示すように固定接触子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んで、分断、冷却する磁性体からなる消弧板１１が複数枚重ねられた消弧装置１２が配置されている。消弧装置１２の右方にはベース１とカバー２が開口し遮断時に発生する図２に示すアーク１６の熱ガスを排出する排気口１３が有り、図には示していないがバリア材などによって排気口１３は閉じられて回路遮断器１００内部は閉塞状態となっている。上記バリア材は遮断時に消弧内部にアーク１６が発生すると、発生圧力によって開放されて内部の熱ガスを排出させる。可動接触子６と消弧装置１２の上方には転流走行導体１４が配置されており、可撓導体１５が可動接触子の可動接点５が固着されていない可動接触子の他端６ｂと接続されている。なお、図１〜図３（ａ）において図中の矢印は通電経路を示している。また図３（ｂ）に通電経路のみを模式図として示す。
【００１２】
上記消弧室５０において、図１の状態にあった消弧室５０に過電流が流れると、可動接触子６を流れる電流と、これに対向する固定接触子４の電流の方向は逆方向であるため、流れる電流値に依存した電磁反発力が発生し可動接触子６は開極方向に駆動力が発生する。上記駆動力が図示省略した接圧バネの付勢力を越えると可動接触子６は開極動作を開始し、固定接点３と可動接点５が開離して接点間に図２に示すようにアーク１６が発生する。この場合、通電経路は固定接触子４→アーク１６→可動接触子６→可動子ホルダ９となる。可動接触子６の開極が進み、転流走行導体１４に近接すると、アーク１６周囲の圧力勾配による排気口１３方向への熱ガスの流れ、固定接触子４と可動接触子６に流れる電流からの電磁駆動力などが作用し、アーク１６に右方への駆動力が発生する。この結果、可動接触子６側のアークスポットは可動接触子６と同電位である転流走行導体１４に転流する。
【００１３】
これが図３に示したアーク１６の状態であり、アーク長がより延長されてアーク抵抗が高くなり、過電流に対する限流効果が高くなる。転流前後で通電経路は変化し、転流後は図３の矢印で示すように、固定接触子４→アーク１６→転流走行導体１４→可撓導体１５→可動接触子の他端６ｂ側→可動子ホルダ９となる。さらに、アーク１６には圧力勾配による駆動力と固定接触子４と転流走行導体１４を流れる過電流からの電磁駆動力、消弧装置１２を構成する磁性体である消弧板１１の磁気吸引力などが作用し、消弧装置１２に取り込まれて分断アーク１６ａとなる。この結果、電極降下電圧の発生と消弧板１１の冷却効果によりアーク電圧が高くなり、過電流を低く制限する限流性能が高められる。
【００１４】
図３に示すように、アークが転流走行導体１４に転流すると、可動接点５から回転子ホルダ９への通電経路が消失し、開極駆動力となっていた固定接触子４と可動接触子６の間の電磁反発力が消失する。従来の構成であれば、可動接触子６は上記接圧バネの付勢力により閉極方向に回転して開離距離が短縮することになり、固定接触子４と可動接触子６の間の絶縁耐力が低下して再びアークが固定接点３と可動接点５の間に戻り、アーク長の短縮と消弧板１１での分断効果が消失して限流性能が低下してしまう。
【００１５】
この実施の形態１によれば、転流後の通電経路において、図３（ｂ）にも示すように、可撓導体１５の電流成分１９と、可動接触子の他端６ｂから可動子ホルダ９までの電流成分２０は通電方向が逆であるため、両導体には電磁反発力Ｆ（１９−２０）２１が発生する。このため、電流成分２０の導体部分には下方への駆動力が付与されるため、可動接点５が固着された可動接触子の一端６ａ側には上方への駆動力が発生する。従って、アーク１６が移動後も回転軸８を支点とする逆への字型の可動接触子６に開極駆動力が継続的に作用し、開離距離の短縮が発生しない。なお、可動接触子の他端６ｂ側の電流成分２０と、可動子ホルダ９の電流成分２２との間には、両導体に電磁反発力Ｆ（２０−２２）２３が発生するが、可撓導体１５と可動接触子の他端６ｂ側との成す角度θ１の方が、可動接触子の他端６ｂ側と可動子ホルダ９との成す角度θ２よりも鋭角であるつまり、θ１＜θ２であることから、上記電磁反発力Ｆ（２０−２２）２３の影響は支配的ではない。
以上の動作により、可動接触子６のアークが転流走行導体１４に移動した後も接点間距離が短縮しないことで、再点弧が抑制され、結果として、限流性能を低下させることなく遮断性能を安定的に向上させることが可能となる。さらには電磁力的な負担が軽減して装置の小型化が可能となる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態２を図５〜図８を参照して説明する。
図１〜図３で示したと同様に図５〜図７（ａ）は回路遮断器１００の消弧室５０部分の側面図である。図５は、閉極状態（接点ＯＮ状態）、図６、図７（ａ）は開極状態（接点ＯＦＦ状態）を示している。なお、以下の説明以外は前述の実施の形態１と同様である。
実施の形態２においては、転流走行導体１４の図に垂直の幅方向中央部には開口部１４ａが設けられており、可動接触子６が開極してＯＦＦ状態に近づくと、可動接触子６の可動接点５を含む可動接触子の一端６ａが開口部１４ａに挿入包囲される構造になっている。図８に可動接触子６と転流走行導体１４を上方からの視点で示すが、回転軸８周辺は可動子ホルダ９で挟みこまれて支持され可動接触子６と摺動接触状態となって接続されている。さらに可動接触子の一端６ａが開口部１４ａで包囲されている。図５〜図７（ａ）において図中の矢印は通電経路を示している。図７（ｂ）に通電経路の模式図を示す。
上記消弧室５０において、図５の状態にあった消弧室５０に過電流が流れると、前述した実施の形態１と同様に可動接触子６は開極動作を開始し、図６に示すように固定接点３と可動接点５が開離して接点間にアーク１６が発生する。この場合、通電経路は固定接触子４→アーク１６→可動接触子６→可動子ホルダ９となる。可動接触子６の開極が進み、転流走行導体１４に近接し、さらに可動接触子６側のアークスポット周囲を開口部１４ａで包囲することとなる。アークスポットの高さまで開口部１４ａが包囲していることで、転流走行導体１４に転流する。これが図７（ａ）に示したアーク１６の状態である。
図７（ａ）に示すように、アーク１６が転流走行導体１４に転流すると、可動接点５から可動子ホルダ９への通電経路が消失し、開極駆動力となっていた固定接触子４と可動接触子６の間の電磁反発力が消失する。
【００１７】
この実施の形態２によれば、転流後の通電経路において、図７（ｂ）に示すように可撓導体１５の電流成分１９と、可動接触子の他端６ｂから可動子ホルダ９までの電流成分２０は通電方向が逆であるため、両導体には電磁反発力Ｆ（１９−２０）２１が発生する。このため、電流成分２０の導体部分には下方への駆動力が付与されるため、可動子接触子の可動接点５が固着された可動接触子の一端６ａ側には上方への駆動力が発生する。従って、転流走行導体１４にアーク１６が移動した後も開極駆動力が継続的に作用し、開離距離の短縮が発生しない。なお、可動接触子６の電流成分２０と、可動子ホルダ９の電流成分２２との間には、両導体には電磁反発力Ｆ（２０−２２）２３が発生するが、可撓導体１５と可動接触子の他端６ｂ側との成す角度θ１の方が、可動接触子の他端６ｂ側と可動子ホルダ９との成す角度θ２よりも鋭角であることから、上記電磁反発力Ｆ（２０−２２）２３の影響は支配的ではない。
以上の動作により、可動接触子６の図示省略したアークが転流走行導体１４に移動した後も接点間距離が短縮しないことで、再点弧の発生を抑制し限流性能を低下させることなく遮断性能を安定的に向上させることが可能となる。
【００１８】
実施の形態３．
実施の形態３を、図９、図１０（ａ）を参照して説明する。
図１〜図３で示したと同様に図９、図１０（ａ）は回路遮断器１００の消弧室５０部分の側面図である。図９は閉極状態（接点ＯＮ状態）、図１０は開極状態（接点ＯＦＦ状態）を示している。なお、以下の説明以外は前述した実施の形態１と同じである。
実施の形態３においては、可動接触子６の回転軸８周辺で摺動接触する可動子ホルダ９は、可動接触子６の回転軸８から消弧室５０の左方に配置され、さらに、図１０（ａ）の開極状態においては可動接触子６の上方で維持されることを特徴としている。
上記消弧室５０において、図９の状態にあった消弧室５０に過電流が流れると、可動接触子６の開離が進み、図１０に示すように、アーク（図示省略）が転流走行導体１４に転流すると、可動接点５周辺から回転軸８への通電経路が消失し、開極駆動力となっていた固定接触子４と可動接触子６の間の電磁反発力が消失する。
【００１９】
この実施の形態３によれば、転流後の通電経路において、図１０（ｂ）に示すように可撓導体１５の電流成分１９と可動接触子の他端６ｂ側の電流成分２０は通電方向が逆であるため、両導体には電磁反発力Ｆ（１９−２０）２１が発生する。このため、電流成分２０が通電している可動接触子の他端６ｂ側には下方への駆動力が付与されるため、可動接点５が固着された可動接触子の一端６ａ側には上方への駆動力が発生する。さらに、可動接触子の他端６ｂ側の電流成分２０と可動子ホルダ９を流れる電流成分２６の間には、両導体に電磁反発力Ｆ（１９−２６）２７が発生する。このため、電流成分２０が通電している可動接触子の他端６ｂ側には下方への駆動力が付与されるため、可動接点５が固着された可動接触子の一端６ａ側には上方への駆動力が発生する。従って、転流走行導体１４にアークが移動した後も開極駆動力が継続的に作用し、開離距離の短縮が発生しないこととなる。
以上の動作により、可動接触子６の図示省略したアークが転流走行導体１４に移動した後も接点間距離が短縮しないことで再点弧が発生を抑制して結果として、限流性能を低下させることなく遮断性能を安定的に向上させることが可能となる。なお、実施の形態３において転流走行導体１４については、実施の形態２で示した構造でも同様の遮断性能向上効果が実現できる。
【００２０】
実施の形態４．
実施の形態４を、図１１〜図１３を参照して説明する。
図１１、図１２（ａ）は回路遮断器１００の消弧室５０部分の側面図である。以下の説明以外は実施の形態１と同様である。図１１は閉極状態（接点ＯＮ状態）、図１２（ａ）は開極状態（接点ＯＦＦ状態）を示している。この実施の形態４においては、図１３に示すように、転流走行導体２８の一端である左側端部は可動接触子の他端６ｂを挟み込み摺動接触状態である分岐導体２８ａであることを特徴としている。この分岐導体２８ａは転流走行導体２８に開口２８ｂを設けることによって形成されている。
上記消弧室５０において、図１１の状態にあった消弧室５０に過電流が流れると、可動接触子６の開離が進み、図１２に示すように、アーク（図示省略）が転流走行導体２８に転流すると、可動接点５周辺から回転軸８への通電経路が消失し、開極駆動力となっていた固定接触子４と可動接触子６の間の電磁反発力が消失する。
【００２１】
この実施の形態４によれば、転流後の通電経路において、図１２（ｂ）の通電経路の模式図に示すように、分岐導体２８ａの電流成分２９と可動接触子の他端６ｂ部の電流成分２０の間には、両導体に電磁反発力Ｆ（２９ａ−２０）３０が発生する。このため、可動接触子の他端６ｂ側には下方への駆動力が付与されるため、可動接点５が固着された可動接触子の一端６ａ側には上方への駆動力が発生する。従って、転流走行導体１４にアーク（図示省略）が移動した後も開極駆動力が継続的に作用し、開離距離の短縮が発生しないこととなる。なお、図１２（ｂ）に示す通電経路による電磁反発力の関係は図３（ｂ）と同様であるので説明省略する。
以上の動作により、可動接触子６のアーク（図示省略）が転流走行導体２８に転流した後も接点間距離が短縮しないことで、再点弧が抑制され、結果として限流性能を低下させることなく遮断性能を安定的に向上させることが可能となる。
なお、この実施の形態４において、転流走行導体１４については実施の形態２で示した構造でもまた、可動子ホルダ９については実施の形態３で示した構造でも同様の遮断性能向上効果が実現できる。
【符号の説明】
【００２２】
３  固定接点、４  固定接触子、５  可動接点、６  可動接触子、７  入力端子、
９  可動子ホルダ、１４  転流走行導体、１４ａ  開口部、１５  可撓導体、
２８  転流走行導体、２８ａ  分岐導体、２８ｂ  開口、１００  回路遮断器。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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