(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム水平部と可動接点とを有し可動子回転軸を中心として回動する可動子、上記可動接点と接点対をなす固定接点と閉成状態において上記可動子のアームの一部とほぼ平行で且つ反対方向に電流が流れる電路とを有すると共に一端が上記可動子回転軸から遠い側の端子部に引き出される固定子、この固定子に電気的に接続され上記固定接点近傍から反可動子回転軸方向へ延びるアークランナ、上記接点対に接触圧を発生させる付勢手段、上記可動接点の反可動子回転軸側に配置された消弧板、上記固定接点の上方を開放し周囲を筒状に取り囲む絶縁物、および上記各構成部材を収納する絶縁物筐体を備え、上記接点対の閉成状態において上記可動接点の接触面が上記絶縁物が囲む筒状空間内に位置し、開成状態において上記可動子の上記可動接点を有する端部が上記絶縁物が囲む筒状空間外に位置するように構成し、かつ上記絶縁物の上記固定接点の反アークランナ側の壁面は上記固定接点に隣接して配置され、上記アーム水平部の反可動子回転軸側の端部に上記可動接点が一端部に固着されたアーム垂直部の他端部を固着して上記可動子を略Ｌ字状に構成したことを特徴とする回路遮断器。
【請求項２】
固定子は、導体をほぼＵ字形状に曲げてその一端を反可動子回転軸側の端子部に接続すると共に、そのＵ字形状の他端の内側に固定接点が設けられたものからなり、且つ、可動子のアーム水平部と反対方向の電流が流れる、上記固定接点を設けた固定子電路の一部を、閉成状態の可動子のアーム水平部に近接するように屈曲させ、また、上記固定接点に向かい合う固定子電路には可動子の回転軌跡と交差する部位に可動子の開閉を許すスリットを設けたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項３】
固定接点の反アークランナ側で発生直後の接点間のアークに直接触れる位置に配置された絶縁物部位を、他の３方に配置された絶縁物部位よりアークに触れた時に蒸気を発生しやすい材質にしたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項４】
固定接点の可動子回転軸側に配置された絶縁物部位を黒色にしたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項５】
固定子は、一端に固定接点を有し、可動子のアーム水平部と反対方向に電流が流れる電路と、この電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端子部に至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接続し、可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２叉に分かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を設けた電路には上記左右対称の電路より上記可動子のアーム水平部側に突出するように屈曲した部位を設けたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項６】
固定接点が、可動子のアーム側に突出した屈曲部位により位置決めされて電路に固着されていることを特徴とする請求項５記載の回路遮断器。
【請求項７】
固定子は、一端に固定接点を有し、閉成状態の可動アーム水平部と対向して反対方向の電流成分が流れる電路と、この電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端子部に至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接続し、可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２叉に分かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を有する電路の上記固定接点が固着された部位を上記左右対称の電路より下方（可動子のアーム水平部から遠い方向）に位置させるように上記固定接点を固着した電路の一部を下方に屈曲させたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項８】
アークランナを反可動子回転軸側へ延長した線とほぼ直交するようセラミック板を配置し、上記アークランナの先端部から見て上記セラミック板背面に位置する絶縁物にアークが触れないようにしたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【請求項９】
固定接点を設けた固定子電路の両側に、可動子の開閉軌跡を含む面に平行な一対の絶縁板を配置し、上記絶縁板のアークランナ先端部側端部と上記アークランナ先端部と対向する部材との間に空隙を設け、且つ、上記空隙と連通する流路を固定接点からみて上記絶縁板の背面に設けたことを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は遮断動作時に優れた限流機能を有する回路遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２１は、例えば特公平１―４３９７３号公報に示された従来の回路遮断器を示す部分断面図であり、図において、１３０は導体２９０により遮断器部１４０と電気的に直列接続された限流素子部、１は可動接点２と磁性材料からなる支持体７１を有する上記限流素子部１３０の可動子、５は固定接点６を有する上記限流素子部１３０の固定子で、上記可動子１と上記固定子５により接触子対が構成されている。２８０は上記接触子対と電気的に直列に接続された励磁コイル、１１は上記接触子対に適切な接触圧力を発生させるバネである。図２２は図２１の右側面図である。
【０００３】
次に動作を説明する。通常通電時、回路遮断器には遮断器部１４０、導体２９０、励磁コイル２８０、可動子１、固定子５、端子部１５の経路で電流が流れる。限流素子部１３０が限流動作を行うべき大きさの電流が流れると、可動接点２と固定接点６との間の電磁反発力により接点が開極しアークが発生する。このアークにより接点間の圧力が上昇するので、可動子１のピストン１３５がバネ１１の力に抗して押し動かされる。さらに、可動子１の一部は磁性材料の支持体７１により構成されているので、コイルプランジャを構成する励磁コイル２８０からも同時にその開極を支援する力を受ける。この可動子１が開極方向に移動するときに、可動接点背面側の気体が排気穴１１０より排気され、アークにより上昇した圧力が付加的に排出される。そして、バネ１１の力に抗して開極を保持するのに十分な圧力を維持できなくなるまで開極が保持される。
【０００４】
続いて、限流素子部１３０を通過する電流が減少し、アークの圧力がある値以下に減少すると、バネ１１の力により可動子１は閉極動作を開始する。この時、閉極過程を遅延させるために、排気穴１１０は閉極方向に対して鋭角をなすように設けられており、排気の流体抵抗を大きくしている。また、この排気穴１１０の方向は、開極動作時の排気の流体抵抗が小さくなる傾斜となる。上記のように構成した限流素子部１３０では、主に接点２、６間に発生する電気抵抗と励磁コイル２８０のインダクタンスとにより、回路を流れる事故電流が限流される。この接触子対はシリンダー状の狭い空間に設けられているので、限流動作時に発生するアークの圧力が上昇し、アークの抵抗率が高くなる。従って、限流に必要な高いアーク電圧が得られる。上記のように限流された電流は、最終的に限流素子部１３０と直列接続されている遮断器部１４０により遮断される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回路遮断器の限流素子部では、可動接点が常に狭い筒状の空間内にあるため、アーク発生に伴い上記空間内に充満する電極金属蒸気により電流遮断時の接点間の絶縁回復が十分得られない。また、可動子のブレにより可動接点が筒状の壁面に接触しやすく、壁面での絶縁破壊の可能性が高い。このような理由により、上記限流素子部単独では電流の遮断機能を有することが困難であり、別途電流を遮断する機能を有する遮断部を設ける必要がある。そのため、回路遮断器全体のサイズが大きくなり、構造が複雑になり、コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
さらに、前述のように限流素子部と遮断部を直列に接続すると、遮断器全体のインピーダンスが大きくなる。特に、限流素子部には限流動作時の可動子の開極を助けるために励磁コイルを設けており、インピーダンスが高い構成となっている。このような高インピーダンスの回路遮断器では、大きな通電ロスや通電による異常温度上昇が発生しやすい。従って、大きな通電容量を必要とする場合、この従来の回路遮断器を用いることができないという問題点があった。
【０００７】
さらに、従来の回路遮断器の限流素子部では、可動子の開極動作が直線的に行われるため、接点開離距離の確保のために可動子が開閉動作する方向（接点の開閉動作方向）のサイズが大きくなりやすい。図２１に示すように、上記方向のサイズは、端子部、固定子、可動子、可動子が移動する空間、可とう導体を収納する空間、および、筐体壁厚の合計となる。因って、可動子が直動する方向のサイズに制限がある場合には、十分な開離距離を確保できず、高圧力を効果的にアーク電圧上昇に結び付けられないという問題がある。
【０００８】
さらに、上記のように高圧力を効果的にアーク電圧上昇に結び付けられないと、不必要な圧力上昇が生じ、これを押さえ込むため、非常に大きな筐体強度が必要となりコストが高くなるという問題が生じる。
【０００９】
さらに、従来の回路遮断器の限流素子部では、限流動作中、常に、アークスポットが両接点にあるので、短絡遮断時の大電流アークによる接点の消耗が多くなるという問題がある。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、一つの消弧装置にて優れた限流機能を有し、定格通電電流等の小電流から短絡電流等の大電流までの広い電流範囲での遮断動作可能回数を増やし、低コスト、小形、且つ、比較的大きな通電容量を必要とする回路へも適用できる回路遮断器を得ることを目的としている。
【００１１】
さらに、この発明は、固定接点のアークによる消耗量を減らして、回路遮断器の繰り返し遮断動作可能回数を増加させることを目的としている。
【００１２】
さらに、この発明は、短絡電流遮断時の限流性能をより向上させ、且つ、短絡電流遮断時の固定接点のアークによる消耗量を減らすことを目的としている。
【００１３】
さらに、この発明は、短絡遮断時の可動子に働く電磁開極力を強化して開極速度を向上させ、且つ、固定子接点の消耗を低減することを目的としている。
【００１４】
さらに、この発明は、固定接点の位置決めを簡単に行うことを目的としている。
【００１５】
さらに、この発明は、比較的小電流、多回数の遮断動作時の固定接点のアークによる消耗量を減らすことを目的としている。
【００１６】
さらに、この発明は、可動接点のアークによる消耗量を減らし、且つ、消弧板によるアーク冷却、分断作用を有効に利用することを目的としている。
【００１７】
さらに、この発明は、アークを消弧する空間のアークランナが伸びる方向の寸法が小さい場合においても、短絡電流遮断時の固定接点のアークによる消耗量を減らして繰り返し遮断動作が行える回路遮断器を得ることを目的としている。
【００１８】
さらに、この発明は、電源電圧が比較的高い回路においても、事故電流を確実に遮断できる信頼性の高い回路遮断器を得ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回路遮断器は、アーム水平部と可動接点とを有し可動子回転軸を中心として回動する可動子、上記可動接点と接点対をなす固定接点と閉成状態において上記可動子のアームの一部とほぼ平行で且つ反対方向に電流が流れる電路とを有すると共に一端が上記可動子回転軸から遠い側の端子部に引き出される固定子、この固定子に電気的に接続され上記固定接点近傍から反可動子回転軸方向へ延びるアークランナ、上記接点対に接触圧を発生させる付勢手段、上記可動接点の反可動子回転軸側に配置された消弧板、上記固定接点の上方を開放し周囲を筒状に取り囲む絶縁物、および上記各構成部材を収納する絶縁物筐体を備え、上記接点対の閉成状態において上記可動接点の接触面が上記絶縁物が囲む筒状空間内に位置し、開成状態において上記可動子の上記可動接点を有する端部が上記絶縁物が囲む筒状空間外に位置するように構成し、かつ上記絶縁物の上記固定接点の反アークランナ側の壁面は上記固定接点に隣接して配置され、上記アーム水平部の反可動子回転軸側の端部に上記可動接点が一端部に固着されたアーム垂直部の他端部を固着して上記可動子を略Ｌ字状に構成したものである。
【００２０】
また、固定子は、導体をほぼＵ字形状に曲げてその一端を反可動子回転軸側の端子部に接続すると共に、そのＵ字形状の他端の内側に固定接点が設けられたものからなり、且つ、可動子のアーム水平部と反対方向の電流が流れる、上記固定接点を設けた固定子電路の一部を、閉成状態の可動子のアーム水平部に近接するように屈曲させ、また、上記固定接点に向かい合う固定子電路には可動子の回転軌跡と交差する部位に可動子の開閉を許すスリットを設けたものである。
【００２１】
また、固定接点の反アークランナ側で発生直後の接点間のアークに直接触れる位置に配置された絶縁物部位を、他の３方に配置された絶縁物部位よりアークに触れた時に蒸気を発生しやすい材質にしたものである。
【００２２】
また、固定接点の固定子回転軸側に配置された絶縁物部位を黒色にしたものである。
【００２５】
また、固定子は、一端に固定接点を有し、可動子のアーム水平部と反対方向に電流が流れる電路と、この電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端子部に至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接続し、可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２叉に分かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を設けた電路には上記左右対称の電路より上記可動子のアーム水平部側に突出するように屈曲した部位を設けたものである。
【００２６】
また、固定接点が、可動子のアーム側に突出した部位により位置決めされて伝路に固着されているものである。
【００２８】
また、  固定子は、一端に固定接点を有し、閉成状態の可動アーム水平部と対向して反対方向の電流成分が流れる電路と、この電路の他端に接続されこの電路の両側を通り端子部に至る左右対称の電路と、この電路と端子部とを接続し、可動子回転軌跡面を含む面にスリットを有する２叉に分かれた垂直電路とからなり、上記固定接点を有する電路の上記固定接点が固着された部位を上記左右対称の電路より下方（可動子のアーム水平部から遠い方向）に位置させるように上記固定接点を固着した電路の一部を下方に屈曲させたものである。
【００３０】
また、アークランナを反可動子回転軸側へ延長した線とほぼ直交するようセラミック板を配置し、上記アークランナの先端部から見て上記セラミック板背面に位置する絶縁物にアークが触れないようにしたものである。
【００３１】
また、固定接点を設けた固定子電路の両側に、可動子の開閉軌跡を含む面に平行な一対の絶縁板を配置し、上記絶縁板のアークランナ先端部側端部と上記アークランナ先端部と対向する部材との間に空隙を設け、且つ、上記空隙と連通する流路を固定接点からみて上記絶縁板の背面に設けたものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１は、実施の形態１に係る回路遮断器の開成状態の消弧ユニット２５の内部構造を示す部分断面斜視図であり、内部構成が分かるように絶縁物８とロータ２２の一部を切り取っている。消弧ユニット２５の構成部品は、図２に示すように、端子部１５ａ、１５ｂを除き、消弧ユニット筐体本体２３と消弧ユニット筐体蓋２４に収納されている。さらに、図３に示すように、複数の消弧ユニット２５をクロスバー２７により連結し、クロスバー２７を介して接点を開閉させる機構部２８、異常電流を検出し機構部２８を動作させるリレー部２９、および、機構部２８を手動で動作させるハンドル３２を付加し、これらをベース３０とカバー３１にて収納すれば配線用遮断器となる。
【００３３】
図１において、１は、可動接点２とこの可動接点２が固着されている可動アーム垂直部３とこの可動アーム垂直部３とほぼ直交する可動アーム水平部４により構成されるほぼＬ字状の可動子である。この可動子１は、固定接点６、第１導体部７ａ、第２導体部７ｂおよび第３導体部７ｃとにより構成されるほぼＵ字状の固定子５と１対の接触子対をなしており、可動子１はバネ１１により固定子５方向に付勢されている。また、可動子１は、可動子回動軸１３を中心に回動自在に支持されており、摺動接触子１０を介して端子１５ｂと電気的に接続されている。
【００３４】
一方、固定子５は、第１導体部７ａの一端で端子部１５ａと接続されており、固定接点６を固着している第３導体部７ｃの端部にアークランナ９が延設されている。さらに、可動子１の開閉を妨げないように、第１導体部７ａおよび第２導体部７ｂにスリット２１が設けられている。また、固定子５は、固定接点６を除いて、開成状態の可動接点２の接触面から見渡せる部位が絶縁物８によって覆われている。
【００３５】
この絶縁物８は、主に第１導体部７ａと第２導体部７ｂの可動子側の面を覆う絶縁カバー部８ａと、固定接点６の左右両側面側と反端子１５ａ側の３方向を囲む第１の絶縁物部位８ｂと、アークランナ９の上部空間を端子部１５ａ側から囲み且つスリット２１内面を覆うほぼＵ字状の第２の絶縁物の部位８ｃとにより構成されており、上記第１の絶縁物部位８ｂと上記第２の絶縁物部位８ｃとによりほぼ筒状の空間が形成されている。この筒状空間を開成状態の可動接点２より見渡すと、固定接点６およびアークランナ９が露出して配置されている。
【００３６】
また、閉成状態において、可動アーム水平部４の電流と第３導体部７ｃの電流は、ほぼ平行且つ反対方向になるように配置され、接点対２、６は上記第１の絶縁物部位８ｂに囲まれた空間内に配置される。一方、開成時には、可動接点２が上記筒状空間外に移動し、可動子先端部が最上部の消弧板１９ａに近接する。
【００３７】
本実施の形態では、通常の開閉動作はハンドル３２を手動にて操作することにより行う。ハンドル３２の操作により、機構部２８とクロスバー２７を介してロータ２２が回動し、可動子１が開閉動作する。また、過負荷電流遮断時には、リレー部２９が異常電流を検出し、リレー部２９よりトリップ信号が機構部２８へ伝わり、機構部２８が動作してロータ２２が回動し、可動子１が引き上げられ接点が開極する。
【００３８】
しかし、短絡事故等の大電流遮断時には、ロータ２２の回動に先立ち、接点接触部への電流集中による電磁反発力Ｆ１と、可動アーム水平部４の電流と第３導体部７ｃのほぼ平行且つ反対方向の電流による電磁反発力Ｆ２と、第１導体部７ａおよび第２導体部７ｂの電流が可動子１に発生させる電磁力の可動子開極方向の電磁力Ｆ３とにより、バネ１１による接圧に抗して接点が開極し、接点間にアークが発生する。
【００３９】
これら開極力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３について、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、および図４（ｄ）にてさらに詳細に説明する。図４（ｂ）に示すように、可動接点２と固定接点６との接触はこれら両接点の接触面の一部にて行われる。そのため、上記両接点には、同図中、ｉｍ、ｉｆで示すように、接点接触面に電流が集中することにより両接点間に近接したほぼ平行且つ反対方向の電流成分が発生するので、可動接点２を有する可動子１には開極方向の電磁力Ｆ１が働く。また、同図中に示すように、遮断動作初期においては、第３導体部７ｃを流れる電流Ｉｃと可動アーム水平部４を流れる電流Ｉｍとはほぼ平行且つ反対方向となり、可動アーム水平部４を有する可動子１には開極方向に電磁力Ｆ２が働く。さらに、遮断動作初期には、可動アーム水平部４の電流Ｉｍが第１導体部７ａの電流Ｉａより固定接点６側に位置して電流Ｉｍと電流Ｉａとがほぼ平行且つほぼ同方向となり、可動アーム水平部４は第１導体部７ａに吸引される。
【００４０】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う断面を示しており、第１導体部７ａと可動アーム水平部４との間に働く電磁吸引力Ｆａ１、Ｆａ２を矢印で示している。第１導体部７ａは可動子１が開閉動作時に通過するスリットを有しているので、第１導体部７ａの電路は可動子開極軌跡を含む平面から左右にずれた位置にあり、第１導体部の電流Ｉａ１、Ｉａ２と可動アーム水平部４の電流Ｉｍ間に各々働く吸引力Ｆａ１、Ｆａ２は斜め上方となる。従って、上記吸引力Ｆａ１、Ｆａ２の上向きの分力Ｆ３1 、Ｆ３2 の和Ｆ３’が可動子１に働く開極力となる。
【００４１】
これ以外に、図４（ｂ）に示した第２導体部７ｂを流れる電流Ｉｂが固定接点６側空間につくる磁場Ｂｂが、可動アーム水平部４の第２導体部より固定接点側の部位の電流に作用して、上記部位に開極方向の電磁力Ｆ３”が生じる。図４（ｂ）ではこのＦ３”と先述のＦ３’の和をＦ３として示している。アークの発生にともない、上記接点接触面での電流集中による電磁反発力Ｆ１は消滅するが、電磁反発力Ｆ２および電磁力Ｆ３は引き続き可動子１を開極方向へと回動させる。
【００４２】
また、アーク発生にともない、アークの熱により筒状空間を形成する絶縁物８内面から大量の蒸気が発生し、絶縁物８と可動子１とで囲まれた空間に高圧雰囲気が発生する。上記空間での高圧の発生により、可動子１は圧力差による開極力Ｆｐを受ける。この状態を示したのが図４（ｄ）である。同図は、アーク発生直後における図４（ｂ）のＣ−Ｃ断面に相当する位置の固定子５、可動子１、および絶縁物８の断面図であり、可動子１と絶縁物８に囲まれる空間内でアークＡが発生している。これにより、可動子１の固定接点６側空間の方が開極方向側の空間より高圧となり、圧力差による開極力Ｆｐが可動子１に作用する。これらの電磁力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３および圧力差による力Ｆｐにより、可動子１が高速に回動し、接点が高速開極する。この高速開極によりアーク長が高圧雰囲気中にて急激に伸びるのでアーク電圧が急速に立ち上がり、事故電流がピーク値をむかえる。
【００４３】
ここで、回路遮断器内で限流遮断動作時に発生する比較的短ギャップの大電流アークの高圧力下でのアーク電圧上昇条件について述べる。図６に示す実験装置において、４００は電極、４０１は密閉容器、４０２は交流電源、４０３は投入スイッチ、４０４は加圧用ボンベである。この実験装置にて、密閉容器４０１内で、数ｃｍ以下の短ギャップ大電流アークの雰囲気圧Ｐを変化させてアーク電圧変化を測定した結果を図７のグラフに示す。図６の実験装置では、丸棒状の電極４００を対向させてアークを発生させているので、電極間距離はアーク長Ｌと等しくなる。
【００４４】
図７（ａ）より明らかなように、アーク電流値が比較的小さい場合、アーク雰囲気圧Ｐが高くなるとアーク電圧は殆どのアーク長Ｌにおいてアーク雰囲気圧Ｐが低い場合より高くなる。一方、図７（ｂ）に示すように、アーク電流値が比較的大きい場合、アーク雰囲気圧Ｐが高くなってもアーク電圧はアーク長Ｌが比較的長い場合を除いてアーク雰囲気圧Ｐが低い場合に対して殆ど変化しない。図７に示した雰囲気圧Ｐが高い場合のアーク電圧Ｖ（ｐ＝高）と雰囲気圧Ｐが低い場合のアーク電圧Ｖ（ｐ＝低）との比Ｒをとり、グラフ化すると図８に示すようになる。
【００４５】
図８より明らかなように、アーク電流値が比較的小さい場合のアーク電圧上昇率Ｒは、アーク長が長いほど高い。一方、アーク電流値が比較的大きい場合のアーク電圧上昇率Ｒは、アーク長がある値以上にならないと殆ど増加しないことが分かる。以上より、短ギャップ大電流アークにおいて、アーク雰囲気圧を上げることによりアーク電圧を効果的に上げるための条件とは、（ａ）アーク電流が比較的小さい、（ｂ）アーク長が長い、という２つを同時に満足する必要がある。
【００４６】
短絡等の事故が発生した場合、事故発生直後から回路電流は急激に増大する。従って、上記２つの条件を満たして高い雰囲気圧にてアーク電圧を上げて事故電流を限流するには、（１）少なくともアーク発生直後（事故発生直後）に高圧雰囲気をつくる、（２）アーク電流が比較的小さい時（事故発生直後）にアーク長を長くする、必要がある。事故電流が増大した後では、雰囲気圧を上げてもあまり限流性能は向上しない。さらに、事故電流が増大した後の高圧雰囲気は、限流性能向上にあまり寄与しないだけでなく、筐体等の破損の原因となる。
【００４７】
この発明では、先述のように、閉成状態の接点対の周りに筒状空間を形成する絶縁物８を配置し、事故発生直後に接点間に発生したアークの熱により絶縁物８より大量の蒸気を発生させて高圧雰囲気を形成するとともに、電磁力と圧力による高速開極にてアーク長を急速に引き伸して、アーク電圧を高めている。
【００４８】
図９は、（ａ）高速開極手段を用いない場合と、（ｂ）高速開極手段を用いた場合の筒状の絶縁物を用いた効果を示している。同図において、ｔｓは事故発生時刻、ｔ０は接点開極時刻、Ｖ０は接点間の電極降下電圧、破線は電源電圧波形である。図９（ａ）は、高速開極手段を用いない場合であり、アーク電圧が電源電圧に追い付いた時刻ｔ１（筒状絶縁物有の時）、ｔ２（筒状絶縁物無しの時）に電流ピークＩｐ１、Ｉｐ２をそれぞれむかえる。高速開極手段を用いないと、事故電流の立上りに比べアーク長さの立上りが遅いので、筒状の絶縁物にて高圧雰囲気を作り出しても、アーク長が短く、アーク電圧が上昇する上記条件を満たすことが難しい。
【００４９】
従って、図９（ａ）では、筒状絶縁物を用いても、電流ピークＩｐの改善の度合いΔＩｐ= Ｉｐ２- Ｉｐ１は小さい。一方、図９（ｂ）に示す高速開極手段を用いた場合では、事故電流が大きくなる前にアーク長が十分長くなるので、高圧雰囲気にてアーク電圧が上昇する上記条件を満たすことができる。アーク電圧が電源電圧に追い付いた時刻ｔ１’（筒状絶縁物有の時）、ｔ２’（筒状絶縁物無しの時）の電流ピークＩｐをそれぞれＩｐ１’、Ｉｐ２’とすると、電流ピークＩｐの改善の度合いΔＩｐ’＝Ｉｐ２’−Ｉｐ１’は、高速開極手段を用いなかった場合の電流ピークＩｐの改善の度合いΔＩｐより劇的に大きいことが分かる。
【００５０】
先述の電流ピーク後、可動子１はさらに回動し接点間距離が増大する。この接点間距離の増大により、アーク電圧がさら大きくなり事故電流は急速に零へと向かう。事故電流が小さく絞られると、アークは鉄製の消弧板１９、１９ａに引き込まれ、アークが分断、冷却され消弧される。このとき可動接点２は上記筒状空間外にあり、たとえ筒状空間を形成する絶縁物８の沿面での絶縁耐力が低下していたとしても、接点間の絶縁は十分回復しているので、電極間に電源電圧が印加されても電流が再び流れることはない。この時点までには、リレー部２９からの信号によって機構部２８が動作しており、この可動接点２が上記筒状空間外の位置にて保持され、遮断動作が完了する。上記電流ピーク以降の長い接点間距離による高いアーク電圧により遮断時間は大幅に短くなる。従って、限流性能を示す指標の一つである通過エネルギーＩ2 ｔ（電流の二乗の時間積分）が小さくなる。
【００５１】
ところで、アークを筒状空間内で発生させることにより高圧力雰囲気を発生させる場合、上記筒状空間を小さくするほど、アークと絶縁物壁の距離が小さくなり絶縁物蒸気発生量が増えるとともに、可動接点２と絶縁物８との間隙が小さくなり上記蒸気が筒状空間から逃げ難くなり、且つ、圧力をあげる空間の容積がより小さくなるので、アーク雰囲気圧力の上昇の度合いがより大きくなる。そのため、アーク電圧がより急激に立ち上がり、限流性能が大幅に向上する。
【００５２】
このとき、上記筒状空間を取り囲む絶縁物８の筒状部に作用する圧力差による力は、筒状空間内の圧力と絶縁物８の筒状部の周りの圧力の差であり、絶縁物８の筒状部が脹らむ方向である。この力はスリット２１の両側の固定子を形成する導体や、消弧ユニット筐体２３、蓋２４にて受けることができ、一般的に用いられている樹脂（例えば、ナイロン樹脂等）にて絶縁物８を形成したとしても、圧力により絶縁物８が破損することが問題となることは少ない。
【００５３】
一方、消弧ユニット筐体２３、蓋２４は絶縁物８の筒状部と比べて内面積が大きく、筒状空間で発生して筐体内空間に広がった圧力と大気圧との差が力として作用するので、絶縁物８に比べて非常に大きな力が加わり、筐体破損が生じることがある。これを防ぐため、筐体には強化繊維にて強化された高価なモールド材を用いたり、筐体を金属部品（例えば、ネジとナット、リベット等）にて強化しているので、遮断器が高価となっている。
【００５４】
また、上記筒状空間をほぼ固定接点６と同じ筒断面まで小さくしてしまうと、固定子側アークスポットは遮断動作中常に固定接点６上にあるので、定格通電電流等の比較的小電流の多回数通電開閉による接点消耗が多くなり、さらに、短絡遮断時においても、固定接点６上にあるアークスポットでの電流密度が上昇して接点損耗が大きくなる。これらの固定接点消耗により、再通電不能が生じることがある。
【００５５】
さらに、固定接点６上にアークスポットが拘束されることにより、アークが消弧板１９、１９ａに触れ難い構成となるので、定格電流遮断、過負荷電流遮断等の比較的電流値が小さい遮断電流領域（アーク径が小さく絶縁物からの蒸気発生が少ないので、絶縁物蒸気流による電流遮断作用を得られない領域）では、消弧板１９、１９ａによるアーク分断、冷却効果を利用できず、上記電流領域での遮断性能を確保できないという問題が発生することがある。
【００５６】
そこで、この発明では、筒状空間の大きさを固定接点６とアークランナ９の上部空間とを含む大きさとし、固定子側アークスポットが固定接点６からアークランナ９へと移動するように構成している。このように比較的大きな筒形状を用いても、絶縁物８をアークに触れた時に大量の蒸気を発生する樹脂等の素材にて成形すれば、アーク電圧を上昇させるのに充分な圧力上昇を生じさせることができる。
【００５７】
図４（ａ）は、開極直後の可動子１および固定子５近傍の状態を示した主要部の部分断面図であり、接点間に発生したアークＡは、図中白抜きの矢印で示した第２導体部７ｂと第３導体部７ｃを流れる電流により電磁駆動力を受ける。さらに、固定接点６近傍のアークは、第１の絶縁物部位８ｂにより、アークランナ９側を除いて取り囲まれているので、アークの可動子回転軸１３側の圧力が、端子部１５ａ側の圧力より大きくなり、アークはアークランナ９側へと圧力差による駆動力（図４（ａ）中、黒塗りの矢印にて示す）を受ける。これらの駆動力の内、定格電流遮断時等の電流が小さい領域においては電磁駆動力の方がより有効であり、過負荷電流遮断、短絡電流遮断など遮断電流が大きくなるに従って圧力差による力がより有効となる。この発明では、電磁駆動力と圧力差による駆動力が同時にアークに働くので、電流領域に関わらず開極直後に固定子側アークスポットをアークランナ９へと移動させることができる。
【００５８】
アークランナ９に移動した固定子側アークスポットは、アークランナ９を流れる電流等によりアークランナ９先端部へと駆動される。短絡電流遮断時のアーク電流瞬時値が大きい間は、端子部１５ａ側へと駆動されたアークが、筒状空間の端子部１５ａ側の壁８ｄ面から発生する蒸気流により可動子回転軸１３側へと逆方向の駆動力を受けるので、上記電磁駆動力と上記逆方向の駆動力の関係で、固定子側アークスポットがアークランナ９先端部へ到達するとは限らない。しかし、可動子１の開極動作が進み、事故電流が小さく絞られてくると、アークが発生する熱量が減少し、上記逆方向の圧力差による駆動力が相対的に小さくなるので、固定子側アークスポットはアークランナ９先端部へと達する。この状態を示したのが、図５である。アークランナ９先端部と可動子１間のアークＡは、絶縁物８の上部に設けられた複数の消弧板１９、１９ａにて分断、冷却されて消弧される。
【００５９】
ところで、前述のように、ほぼＬ字状の可動子１を用いた場合、可動接点２のアークスポットが可動子１先端部の消弧板と対向する面へ移動し難い。そのため、複数の消弧板の内、可動子側に位置する上部の消弧板にアークが触れ難く、消弧板によるアーク分断、冷却効果が充分発揮できない場合がある。そこで、本実施の形態では、最上部の鉄製の消弧板１９ａの容積を他の消弧板１９より大きくし、且つ、馬蹄形の足の部分（中央にスリットを有する部分）を可動接点２を挟み込む位置まで延ばして、最大開極位置の可動接点２近傍アークへの磁性体による電磁吸引力を強化し、可動子側アークスポットが確実に可動子１先端部へと移動するように構成している。
【００６０】
また、本実施の形態では、筒状空間の端子部１５ａ側の壁高さを可動子回転軸１３側の壁高さより高くしている。遮断動作時に接点間に発生するアークには、主に第２導体部７ｂ、第３導体部７ｃ、および可動アーム水平部４を流れる電流により、端子部１５ａ側に電磁駆動力が発生する。従って、筒状空間内にあるアークは端子部１５ａ側の壁により強く触れる。また、可動子１を高速開極するためには可動子１の慣性モーメントを小さくした方が有利であるが、筒状空間の可動子回転軸１３側の壁高さにより決まる可動アーム垂直部３が長くなると、可動子慣性モーメントは増加する。そこで、本実施の形態では、端子部１５ａ側の壁高さを可動子回転軸１３側の壁高さより高くすることにより、可動アーム垂直部３の長さを短くして慣性モーメントを低減し、且つ、十分な絶縁物蒸気を発生させて十分な高圧雰囲気を作る構成としている。
【００６１】
また、本実施の形態では、排気口２６が接点２、６間からみて消弧板１９側のみに設けられている。このような配置をとると、電流遮断動作時において、アーク電流の増加にともない筐体内のアークよりロータ２２側の空間に圧力が蓄積される。アーク電流がピークをむかえアーク電流値が減少していくと、上記蓄積された圧力により電極間ではロータ２２側から排気口２６側へと気流が生じ、アークを消弧板１９へと引き伸ばす。さらに、電流零点近傍では、上記流れによる接点間の荷電粒子を吹き飛ばす作用で、接点間の絶縁回復が大幅に改善される。従って、高電圧の回路に用いても遮断失敗が起こり難い、信頼性の高い回路遮断器を得ることができる。
【００６２】
この蓄積圧による気流の絶縁回復作用は、電流遮断時の上記気流の流速が大きいほど大きい。流速を大きくするには、蓄積圧を上げるか流路断面を小さくすればよく、そのために排気口面積を小さくする必要がある。本実施の形態では、比較的面積の小さい排気口２６を開成状態の可動接点２側に設けている。筒状の絶縁物８を用いて限流性能を向上させる場合、固定接点側アークスポット近傍のアークは筒状の絶縁物８にて動きが制限されるので、上記ロータ側空間の蓄積圧による気流にてアークを構成する金属粒子を吹き飛ばすことはできない。一方、可動子側アークスポット近傍のアークは、電流遮断時には筒状空間外に位置しており、上記気流の作用を受けやすい。因って、比較的面積の小さい排気口２６を開成状態の可動接点２側に設けることにより、効果的に電流遮断時の電極間の絶縁回復を確保できる。
【００６３】
また、前述のように本実施の形態では、消弧装置を消弧ユニット筐体２３、蓋２４内に収納しているので、遮断動作時の遮断器内の圧力上昇をベース３０およびカバー３１で直接受けることがなくなる。消弧ユニット筐体２３、蓋２４の受圧面積は、ベース３０およびカバー３１の受圧面積より小さい。そのため、たとえベース３０およびカバー３１と同一材料、同一肉厚の消弧ユニット筐体２３、蓋２４を用いても、より大きな内圧上昇に耐えることができ、アーク雰囲気圧を上げてアーク電圧を上昇させる限流手法を用いるのに適している。また、従来、遮断動作時の内圧上昇に耐えるため、機械的強度の大きな高価なモールド材にてベース３０およびカバー３１を構成していたが、消弧ユニット筐体２３、蓋２４を用いることにより、圧力を受ける筐体の材料の量を減らすことができコスト低減が可能となる。
【００６４】
また、前述のように本実施の形態では、消弧装置を構成する部品を消弧ユニット筐体本体２３と消弧ユニット筐体蓋２４により収納し、全体で消弧ユニット２５を構成している。また、機構部２８、リレー部２９等の各構成部品をユニット化しており、これらを組み合わせて配線用遮断器を構成するので、組立が簡単となりコスト低減が可能となる。
【００６５】
また、本実施の形態では、図２１に示した従来例と異なり、可動子１の開極を助けるための励磁コイルを設ける必要がないので、低インピーダンスの限流性能に優れた限流器が得られ、大きな通電容量が求められる回路への適用が可能となる。
【００６６】
さらに、可動子１を回動させて開極するため、可動接点２が開閉する方向の必要寸法は、固定子５の導体厚さ、固定接点６の厚さ、可動子１が移動する空間、可動接点２の厚さ、および、可動アーム垂直部３の和となり、従来の直動型限流器より上記方向の必要寸法を小さくすることができる。従って、外形寸法に制限がある場合でも、高圧力を効果的にアーク電圧上昇に結び付けるのに必要な開極距離を容易に確保できる。
【００６７】
なお、図１では、筒状空間を、固定子５の可動接点２側の面を覆う絶縁物８の一部である第１の絶縁物部位８ｂと第２の絶縁物部位８ｃとで構成したが、例えば、第２の絶縁物部位８ｃを絶縁物８の一部とせず、固定子５近傍に配置される消弧ユニット筐体本体２３および消弧ユニット筐体２４の部位にて構成しても同様な効果が得られる。
【００６８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図１０、図１１に示す。図１０は、本実施の形態の固定子５を示す斜視図であり、実施の形態１の固定子の第２導体部７ｂの一部を水平方向の電路７ｃ’と上下方向の電路７ｂ’に置き換えている。図１１は、閉成状態の可動子１、図１０に示した固定子５、絶縁物８を示した部分断面図であり、図中、矢印にて電流方向を示している。同図から明らかなように、図１０の固定子形状を用いることにより、可動アーム水平部４と固定子５の電路７ｃ’が大幅に近付き、事故電流の遮断時の電磁開極力が実施の形態１より増大する。これにより、アーク電圧の立ち上がりがより早くなり、限流性能が向上する。
【００６９】
実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３に係る固定子５と絶縁物８を示す斜視図であり、固定接点６を３方向から取り囲む絶縁物８ｂの上記固定接点６より反アークランナ９側に位置する部位８ｅを、アークが発生する光を吸収しやすいように黒色としている。アークから外部に放出されるエネルギーの一部は放射によって放出されており、特に、短絡遮断時等に発生する大電流短ギャップアークでは、その割合が大きい。そこで、このように固定子接点６のアークランナ９と反対側の絶縁物の部位８ｅを黒色とすると、絶縁物の部位８ｅでのアークからの放射エネルギーの吸収が高まり、蒸気発生量が増大する。これにともない、固定接点側のアークスポットのアークランナ９への移動およびアークランナ先端部への走行が早まる。
【００７０】
また、上記８ｅに相当する部位を、固定接点近傍の絶縁物部位８ｅを除く絶縁物の部位よりアークに触れたときに蒸気を発生しやすい材料（例えば、比較的分解温度の低い樹脂材）にて構成しても、アークランナ側へ走行するアークの背面圧と前面圧の圧力差が生じるので、絶縁物の部位８ｅを黒色とした場合と同様に、固定接点側のアークスポットのアークランナ９への移動およびアークのアークランナ先端部への走行が早まる。これにより、アーク発生時の固定接点損耗が低減され、回路遮断器の繰り返し遮断動作可能回数を増加させることができる。
【００７１】
実施の形態４．
図１３（ａ）は、この発明の実施の形態４に係る固定子５と絶縁物８を示す斜視図であり、主要構成部が分かるよう一部を切り欠いている。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の固定接点６を固着した第３導体部７ｃおよびアークランナ９近傍を示す図である。図１３では、第３導体部７ｃの固定接点６を固着した面の固定接点以外の部位と、アークランナ９の可動接点２（図示せず）と対向する面の固定接点６側の一部とを絶縁物１４にて覆っている。図１３（ｂ）に示すように、アークランナ９の可動接点側面の露出部は、固定接点６側の固定接点の左右方向の幅より狭い幅の走行路と、アークランナ先端側の上記走行路より広い幅のアーク保持部にてほぼＴ字状に形成されている。
【００７２】
定格電流遮断等の比較的電流の小さな遮断動作時には、接点間に発生するアークスポット径は電流ピーク時においても充分小さく、固定子５を流れる電流による電磁駆動力にて容易に上記走行路を走行し、アークランナ９先端部へと移行する。一方、短絡電流遮断時等の大電流遮断では、事故電流の立ち上がりにともなってアークスポットが急激に大きくなるので、上記幅の狭い走行路にてアークを可動子先端部へと移行させるためには、事故電流が増大する前にアークを走行させる必要がある。そこでこの実施の形態では、先述の第２導体部７ｂと第３導体部７ｃを流れる電流による電磁力と筒状の絶縁物の一部８ｂが発生させる圧力差による力にて、開極直後の比較的電流の小さなアークを駆動し、アークランナ９先端部側へと移行させる。その後の電流増加により、アークランナ９先端部に移行した固定子側アークスポットの径が増大し、アークスポットの一部は固定子６側へと戻ろうとするが、上記幅の狭い走行路にてアークスポット径の増大が阻止され、アークはほぼ安定してアークランナ９先端部に留まる。
【００７３】
このようにアークスポット径が制限されることにより、アーク抵抗が上昇し限流性能が向上する。また、遮断動作中の比較的電流が大きな期間中も固定子側アークスポットがアークランナ９先端部に安定して留まるので、固定接点６のアークによる消耗が低減できる。さらに、先述の図５に示したようなアーク状態が、遮断直前だけでなく遮断動作中の比較的電流が大きな期間においても実現できるので、消弧板のアーク冷却作用を最大限に利用できる。
【００７４】
実施の形態５．
図１４は、この発明の実施の形態５に係る接触子対近傍の主要部を示す部分断面図（ａ）およびこの実施の形態で使用される金属板を示す斜視図（ｂ）である。本実施の形態では、絶縁物８に囲まれる筒状空間内の端子部１５ａ側にアークと直交する向きに金属板１７を設けている。遮断動作では、慣性モーメントの大きい可動子１の移動速度よりアークの移動速度が速く、可動子１が最大開離距離に到達する時刻より固定子側アークスポットがアークランナ９先端に移行する時刻の方が早い。従って、固定子側アークスポットがアークランナ９先端部へ移行しても、可動子１の開離距離が増大するまでは、絶縁物８の上部に設けられた消弧板１９のアーク冷却、分断の効果は利用されない。そこで、本実施の形態では、筒状空間内に金属板１７を設けることにより、可動子１の開離距離の増大を待たず、金属板１７によりアークを冷却、分断し、筐体内圧の上昇を低減している。
【００７５】
実施の形態６．
図１５は、この発明の実施の形態６に係る固定子５と一対のコア３４を示す斜視図であり、固定子５の形状が分かるように手前側のコアを省略している。また、図１６は、図１５の固定子５および一対のコア３４に絶縁物８を被せた図であり、絶縁物８の一部を切り欠いている。この絶縁物８は筒状空間を形成し、開成状態の可動接点２よりこの筒状空間内部を見渡すと固定接点６およびアークランナ９が配置されていることは、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、コア３４の絶縁も兼ねている。
【００７６】
固定子５の電路は、端子部１５ａ、電路７ｆ、７ｅ、７ｃ”、７ｂ”、固定接点６の順で構成されており、可動子１が回転する軌跡を含む面に対して面対称である。この固定子５には、電路７ｅ、７ｆの電流が発生する可動子１の開極を妨げる磁場成分を少なくするため、スリット３３が設けられており、電路７ｅ、７ｆは、可動子１が回転する軌跡を含む面から左右にずれた位置に配置される。電路７ｃ”と電路７ｂ”には固定接点６が固着され、端子部１５ａ側へと延びる舌片の根元部を打上げることにより成形されており、上記舌片は、電路７ｃ”、電路７ｂ”、固定接点６固着部位およびアークランナ９とによって構成される。
【００７７】
また、固定接点６は、上記電路７ｂ”と固定接点固着部位との境界である屈曲部にて位置決めされ、ロウ付けにて固着されている。電路７ｃ”と電路７ｂ”で形成される打上げ部は、閉成状態で上記舌片と対向してほぼ平行に配置される可動アーム水平部４との距離が近づくように打上げられており、開極初期の可動アーム水平部４に働く電磁反発力が強化される。また、固定接点６近傍に位置する電路７ｂ”には、接点開極方向（上下方向）成分の電流が流れ、この電流の上下方向成分は、接点間に発生したアークと逆方向となり、アークを端子部１５ａ側へと押し出す。従って、接点間に発生したアークは素早くアークランナ９へと移行するので、接点消耗が改善される。
【００７８】
ところで、電路７ｅの上部に設けられた一対のコア３４は、鉄などの磁性体にて構成されており、絶縁物８により接点間に発生するアークに直接触れないよう配置されている。このコアは、電路７ｃ”、７ｂ”の電流が作る可動子１を開極させる磁場成分を強化するとともに、電路７ｅを流れる電流がつくる可動子１の開極を妨げ且つアークを反端子部１５ａ側へ押し戻す作用をする磁束を遮蔽する役割をになっている。また、コア３４の端子部１５ａ側端部が電路７ｆに近接するように構成されており、上記端部に電路７ｆの電流がつくる可動子１の開極を妨げ且つアークを反端子部１５ａ側へ押し戻す作用をする磁束が吸収される。なお、図１５では、コア３４をほぼＬ字状の２枚の磁性体板に構成したが、２枚の磁性体板をＬ字の最も上部にて接続して一体化したコアを用いてもよい。このようにコアを一体化することより、磁性体コアによる可動子１の開極を促進する効果が向上する。
【００７９】
実施の形態７．
図１７は、この発明の実施の形態７に係る固定子５と馬蹄形アークランナ１８を示す斜視図であり、図示していないが、筒状空間を形成する絶縁物８が、固定接点６近傍を除く固定子５の可動接点側の面を覆うことは、実施の形態１と同様である。また、固定子５の導体７ｆ、７ｅ、７ｃ”、７ｂ”および固定接点６の配置は基本的に実施の形態６と同様である。本実施の形態では、鉄製の馬蹄形アークランナ１８を端子部１５ａ側から固定接点６を囲むように配置しており、馬蹄形アークランナ１８は馬蹄形アークランナの足１８ａにて導体７ｅと電気的に接続されている。
【００８０】
接点間に発生したアークが、固定接点６近傍に位置する電路７ｂ”の接点開極方向（上下方向）成分の電流により、端子部１５ａ側へと押し出されることは実施の形態６と同様であるが、本実施の形態では、それに加え馬蹄形アークランナ１８による磁気吸引力が働く。この磁性体によるアークを端子部１５ａ側へと吸引する作用は、磁性体の磁気飽和が発生しない比較的小電流領域でより有効である。また、上記馬蹄形アークランナ１８は、電路７ｅ、７ｆの電流によるアークを接点側へおしもどす磁場成分を遮蔽する効果があるので、アークのアークランナ１８への移行が早くなる。因って、定格電流の多頻度開閉時の接点消耗を低減させることできる。また、アークが消弧板１９に触れる時刻を早めることができ、消弧板のアーク冷却、分断作用を有効に利用できる。
【００８１】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８を図について説明する。図１８は、本実施の形態に係る固定子５と一対のコア３４と鉄製の遮蔽板３５を示す斜視図であり。固定子５の形状が分かるように、固定接点６の左右に設けられている電路７ｅの一方と遮蔽板３５の一部を切り欠いている。その他の部品については、図示していないが、基本的に実施の形態６と同様の構成である。図１８の固定子形状は、図１５に示したものと比較して、電路７ｅの配置が異なり、電路７ｅが電路７ｃより上方に設けられている。電路７ｅの中心線は固定接点６接触面より上方に位置する。
【００８２】
このような構成とすると、電路７ｃ’が閉成状態の可動アーム水平部４と近付き電磁開極力が強化されること、および電路７ｂ”の電流の上下方向成分によりアークがアークランナ９側へと駆動され、消弧板１９によるアーク冷却、分断作用が向上することは実施の形態６と同様であるが、電路７ｅが固定接点接触面より上方に位置することから、電路７ｅの電流による電磁駆動力により固定接点側のアークスポットがアークランナ９側へより移動しやすくなる。また、電路７ｅを上方へ配置することにより、可動子１の開極を妨げ且つアークを可動子回転中心側へと押し戻す作用をする電路７ｆが必然的に短くなるので、アークランナ９へ移行したアークが固定接点６側へと戻ることを防止できる。
【００８３】
ところで、図１８には、一部断面をとった遮蔽板３５と電路７ｅの上部に設けられた一対のコア３４の一方を示している。遮蔽板３５およびコア３４は鉄などの磁性体にて構成されており、絶縁物８により接点間に発生するアークに直接触れないよう配置されている。遮蔽板３５は、主に、電路７ｆを流れる電流が発生する磁束（可動子１の開極を妨げ、且つ、アークを可動子回転中心側へと押し戻す作用をする）を遮蔽する役割をはたしている。一方、コア３４は、電路７ｃ’、７ｂ”、７ｃの電流が作る可動子１を開極させる磁場成分を強化するとともに、電路７ｅを流れる電流がつくる可動子１の開極を妨げる磁束を遮蔽する役割をになっている。
【００８４】
実施の形態９．
この発明の実施の形態９を図について説明する。図１９は、本実施の形態に係る可動子１の先端部３６を示す図であり、図１９（ａ）が可動子先端部３６を上方（可動接点２が固定接点６から開極する方向）から見た図、図１９（ｂ）が可動子先端部３６を左右方向（可動子１が回動する軌跡を含む面に直交する方向）から見た図である。本実施の形態では、可動子１の可動接点２より先端部寄りの部位を扇形とし、先端部端面に近づくほど左右方向の幅が狭くなるよう構成されている。
【００８５】
先述のように、この発明ではほぼＬ字状の可動子１を用いるため、可動子側アークスポットが可動接点２から可動子先端部の消弧板１９と対向する面へと移行し難く、複数の消弧板の内、上部に配置された消弧板はアークに触れず、アーク冷却、分断に寄与しない。そこで本実施の形態では、可動接点２から可動子先端部へのアークスポットの移行を促進するため、可動子先端部の消弧板１９と対向する面を可動接点２接触面から垂直に切り上げるのではなく、可動接点２と近接する部分では上記接触面とほぼ平行とし、可動子先端になるに従い徐々に可動接点接触面と直交するよう、可動子先端部形状をほぼ扇形としている。
【００８６】
さらに、図１９（ａ）に示すように、可動子先端部３６を尖鋭化することにより、先端部の電界強度を上げ、アークの接点から先端部への移行を促進している。このような可動子先端形状を用いることにより、ほぼＬ字状の可動子１においても、アークスポットを確実に可動子先端部３６へ移行できるので、可動接点２の消耗を減らし、且つ、消弧板１９によりアーク冷却、分断作用を有効に利用できる。
【００８７】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０を図について説明する。図２０は、本実施の形態の消弧ユニット内の主要部を示す部分断面図であり、図２０（ａ）は図２０（ｂ）のＣ１−Ｃ１線に沿う断面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿う断面図である。本実施の形態の固定子５およびコア３４の形状は、実施の形態６で示したものと基本的に同じあり、接点間に発生したアークが、固定子５を流れる電流による電磁力と絶縁物の一部８ｂによる圧力効果にて、アークランナ９先端部へと駆動されることは同様である。
【００８８】
しかし、実施の形態６では、アークランナ９先端部へ駆動されたアークが、電路７ｆを覆う絶縁物の部位８ｄが発生する蒸気により接点間側へと押し戻される作用を受ける。そこで、本実施の形態では、上記絶縁物の部位８ｄをセラミック化して蒸気発生量を減らすことにより、アークを接点間に押し戻す力を低減している。このようにアークを接点間に押し戻す力が小さいと、回路遮断器を小形化するために消弧空間のアークランナ９が伸びる方向の寸法を短くした場合においても、短絡遮断時に固定接点６へアークスポットが広がることがなく、アークによる固定接点６の消耗量が減り、回路遮断器の繰り返し遮断動作可能な回数が増える。
【００８９】
また、本実施の形態では、一対のコア３４と絶縁物の部位８ｄとの間、および、一対のコア３４と消弧ユニット筐体本体２３および消弧ユニット筐体蓋２４との間にそれぞれ間隙を設けて流路３９を構成している。この流路３９には、アークランナ９先端側へのアークの移動にともない、図２０（ａ）に白抜き矢印で示した流れが生じ、走行するアークの前面側の圧力上昇が低減され、アーク走行速度が速まる効果がある。また、絶縁物８に囲まれた空間に充満する金属蒸気等を上記空間外へと排気できるので、接点間の絶縁回復が促進される。従って、電源電圧が比較的高い回路においても事故電流を確実に遮断でき、信頼性の高い回路遮断器を得ることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、１つの消弧装置にて優れた限流機能を有し、定格通電電流等の小電流から短絡電流等の大電流までの広い電流範囲での遮断動作可能回数を増やし、低コスト、小形、且つ、比較的大きな通電容量を必要とする回路へも適用できる回路遮断器が得られる効果がある。
【００９１】
また、固定接点の反アークランナ側に配置された絶縁物を、他の２方に配置された絶縁物よりアークに触れた時に蒸気を発生しやすいようにしたので、固定接点のアークによる消耗量を減らして、回路遮断器の繰り返し遮断動作可能回数を増やす効果がある。
【００９２】
また、アークランナの可動接点側の面の一部を、上記面でのアークランナ露出部がほぼＴ字状となるように絶縁物で覆い、上記露出部の内、固定接点に近接する部位の可動子の軌跡を含む面に直交する方向の幅が上記固定接点の幅より狭く、上記固定接点に近接する部位の上記方向の幅よりアークランナ先端部での露出部の上記方向の幅を広くしたので、短絡電流遮断時の限流性能をより向上させ、且つ、短絡電流遮断時の固定接点のアークによる消耗量を減らす効果がある。
【００９３】
また、短絡遮断時の可動子に働く電磁開極力を強化して開極速度を向上し、且つ、固定子接点の消耗を低減できる効果がある。
【００９４】
また、固定接点が可動アーム側に突出した部位のアークランナ側屈曲部にて位置決めされるので、新たな固定接点位置決めための加工の必要なく、固定接点が容易に位置決めできる効果がある。
【００９５】
また、比較的小電流、多回数の遮断動作時の固定接点のアークによる消耗量を低減できる効果がある。
【００９６】
また、消弧板と対向する上記可動アームの先端部を可動子の軌跡を含む面と直交する方向から見てほぼ扇形としたので、可動接点の消耗量を減らし、且つ、消弧板によるアーク冷却、分断作用を有効に利用できる効果がある。
【００９７】
また、アークを消弧する空間のアークランナが伸びる方向の寸法が小さい場合においても、短絡電流遮断時の固定接点のアークによる消耗量を減らして繰り返し遮断動作が行える回路遮断器が得られる効果がある。
【００９８】
また、固定接点が固着した接点板の左右に、可動子の開閉軌跡を含む面に平行な一対の絶縁板を配置し、上記絶縁板のアークランナ先端部側端部と上記アークランナ先端部と対向する部材との間に空隙を設け、且つ、上記空隙と連通する流路を固定接点からみて上記絶縁板の背面に設けたので、電源電圧が比較的高い回路においても、事故電流を確実に遮断できる信頼性の高い回路遮断器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る開成状態の消弧ユニット内部構造を示す部分断面斜視図である。
【図２】  実施の形態１の開成状態の消弧ユニット内部構造を示す斜視図である。
【図３】  実施の形態１の回路遮断器の構成を示す斜視図である。
【図４】  実施の形態１の動作を説明する主要部の部分断面図（ａ）、およびその動作を説明するための要部断面図（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。
【図５】  実施の形態１の動作を説明する主要部の部分断面図である。
【図６】  アーク電圧の基礎的特性測定した実験装置を示す構成図である。
【図７】  雰囲気圧力のアーク電圧への影響を示したグラフである。
【図８】  電流値のアーク電圧上昇率への影響を示したグラフである。
【図９】  実施の形態１の効果を説明するグラフである。
【図１０】  この発明の実施の形態２に係る固定子形状を示す斜視図である。
【図１１】  実施の形態２の動作を説明する主要部の部分断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態３に係る固定子と絶縁物の形状を示す斜視図である。
【図１３】  この発明の実施の形態４に係る固定子の主要部を示す部分断面斜視図（ａ）、および実施の形態４の固定接点板近傍を示す部分断面図（ｂ）である。
【図１４】  この発明の実施の形態５に係る可動子および固定子の主要部を示す部分断面図（ａ）、および金属板の斜視図（ｂ）である。
【図１５】  この発明の実施の形態６に係る固定子側電路とコアを示す斜視図である。
【図１６】  実施の形態６の固定子側電路と絶縁物を示す部分断面斜視図である。
【図１７】  この発明の実施の形態７に係る固定子とアークランナを示す斜視図である。
【図１８】  この発明の実施の形態８に係る固定子近傍の主要部の構成を示す部分断面斜視図である。
【図１９】  この発明の実施の形態９に係る可動子先端部を示す上面図（ａ）、および実施の形態９の可動子先端部を示す正面図（ｂ）である。
【図２０】  この発明の実施の形態１０に係る回路遮断器の主要部を示す図２０（ｂ）のＣ１−Ｃ１線に沿う断面図（ａ）、および図２０（ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿う断面図（ｂ）である。
【図２１】  従来の限流機能付き遮断器を示す部分断面正面図である。
【図２２】  図２１の右側面図である。
【符号の説明】
Ａ  アーク、                    １  可動子、
２  可動接点、                  ３  可動アーム垂直部、
４  可動アーム水平部、          ５  固定子、
６  固定接点、                ７ａ  第１導体部、
７ｂ  第２導体部、              ７ｃ  第３導体部、
７ｂ’、７ｂ”、７ｃ’、７ｃ”、７ｅ、７ｆ  電路、
８  絶縁物、                  ８ａ  絶縁カバー部、
８ｂ  第１の絶縁物部位、        ８ｃ  第２の絶縁物部位、
８ｄ  第２の絶縁物部位の一部、  ８ｅ  第１の絶縁物部位の一部、
９  アークランナ、            １０  摺動接触子、
１１  バネ、                    １２  バネ掛け、
１３  可動子回転軸、            １４  絶縁物、
１５ａ、１５ｂ、１６  端子部、  １７  金属板、
１８  馬蹄形アークランナ、    １８ａ  馬蹄形アークランナの一部、
１９、１９ａ  消弧板、          ２０  消弧側板、
２１  スリット、                ２２  ロータ、
２３  消弧ユニット筐体本体、    ２４  消弧ユニット筐体蓋、
２５  消弧ユニット、            ２６  排気口、
２７  クロスバー、              ２８  機構部、
２９  リレー部、                ３０  ベース、
３１  カバー、                  ３２  ハンドル、
３３  スリット、                ３４  コア、
３５  遮蔽板、                  ３６  可動子先端部、
３７  セラミック、              ３８  絶縁物、
３９  流路、                  ４００  電極、
４０１  密閉容器、              ４０２  交流電源、
４０３  投入スイッチ、          ４０４  加圧ボンベ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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