JPH0793093B2 - 開閉器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、電路のしや断性能を向上した回路しや断器
などの開閉器に関するものである。

［従来技術］ 第１図〜第３図は従来の回路しや断器を示す断面図で、
それぞれ異なつた動作状態を示している。図において、
（１）はカバー、（２）はベースで、カバー（１）とベ
ース（２）とによつて筐体（３）を構成する。（４）は
固定接触子で、固定導体（５）を有し、その一端に固定
接点（６）を有し、他端は外部導体（図示せず）に接続
されるように端子部になつている。（７）は可動接触子
で、可動導体（８）を有し、その一端に固定接点（６）
に対向した可動接点（９）を有している。（10）は可動
接触子装置、（11）は可動接触子腕で、クロスバー（1
2）に固定され各極同時に開閉されるようになされてい
る。（13）は消弧室で、消弧板（14）が側板（15）によ
り保持されている。（16）はトグルリンク機構で、上リ
ンク（17）と下リンク（18）より構成されている。上リ
ンク（17）の一端はクレドル（19）に、また他端は下リ
ンク（18）の一端にそれぞれ軸（20）、（21）により連
結されている。なお、下リンク（18）の他端は上記可動
接触子装置（10）の可動子腕（11）に連結されている。
（22）は起倒形操作ハンドル、（23）は作動ばねで、ト
グルリンク機構（16）の軸（21）と上記操作ハンドル
（22）との間に架張されている。（24）、（25）は、そ
れぞれ熱動および電磁引きはずし機構で、作動時には、
それぞれバイメタル（26）および可動鉄心（27）により
トリツプバー（28）を反時計方向に回動させるようにな
つている。（29）は一端が上記トリツプバー（28）に係
止され、他端はクレドル（19）と係止しているラツチで
ある。

クレドル（19）がラツチ（29）に係止した状態で操作ハ
ンドル（22）を閉路位置に倒せば、トグルリンク機構
（16）が伸長して軸（21）がクレドル（19）に係止さ
れ、可動接点（９）は固定接点（６）に接合される。こ
の状態が第１図である。

つぎに、操作ハンドル（22）を開路位置に倒せば、トグ
ルリンク機構（16）は屈曲して可動接点（９）が固定接
点（６）より開離され、可動子腕（11）がクレドル軸
（30）に係止される。この状態が第２図である。

また、上記第１図に示す閉路状態で、回路に過電流が流
れると、熱動引きはずし機構（24）あるいは電磁引きは
ずし機構（25）が作動してクレドル（19）とラツチ（2
9）の係合が解除され、クレドル（19）がクレドル軸（3
0）を中心に時計方向へ回転し、ストツパ軸（31）に係
止される。このとき、クレドル（19）と上リンク（17）
の連結点が上記作動ばね（23）の作用線を越えるため、
作動ばね（23）のばね力によつてトグルリンク機構（1
6）が屈曲し、クロスバー（12）により各極連動して自
動しや断を行なう。この状態が第３図である。

つぎに、回路しや断器が電流しや断時に発生するアーク
の振舞について説明する。

いま、可動接点（９）と固定接点（６）とが接触してい
る場合においては、その電力は電源側より固定導体
（５）、固定接点（６）、可動接点（９）および可動導
体（８）を順次経由して負荷側へ供給される。この状態
において、短絡電流などの大電流がこの回路に流れる
と、上記したように可動接点（９）が固定接点（６）か
ら開離される。この際、上記固定および可動接点
（６），（９）間にはアーク（32）が発生し、固定およ
び可動接点（６），（９）間にはアーク電圧が発生す
る。このアーク電圧は、固定接点（６）からの可動接点
（９）の開離距離が増大するのにともなつて上昇し、ま
た、同時にアーク（32）が消弧板（14）の方向へ磁気力
によつて引き付けられて伸長するために、さらに上昇す
る。このようにして、アーク電流は電流零点を迎えてア
ークを消弧し、しや断が完結する。

しかしながら、従来はこのしや断動作において、アーク
（32）が接点（６）、（９）より容易に移動せず、常に
接点（６）、（９）上にアーク（32）の足が存在してい
たために、接点（６）、（９）の消耗が著しいばかりで
なく、アーク（32）が消弧板（14）に接触しにくいので
冷却も受けにくく、電流零点における十分な消弧能力が
得られなかつた。

第４図は、従来の開閉器における消弧室を示している。
すなわち、従来のものでは同形の消弧板（14）が複数枚
重ねられて消弧室が形成されている。

第５図は上記消弧室におけるアーク（32）と消弧板（1
4）との相対関係を示している。しや断動作において、
アーク（32）は可動導体（８）が開極してその長さが延
びると、消弧板（14）により吸引力を受けるが、大電流
時には消弧板（14）の面上にはスポツトを形成せず、ア
ーク電圧もさほど上昇しない。そのため、第６図に示す
ように、アーク電圧Ｖは電流Ｉとともに上昇はするが、
電流Ｉの減少とともに低下する。これは、アーク（32）
の長さが十分でなく、アーク（32）が消弧板（14）で分
断されることもないからである。このように、従来の開
閉器では電流零点におけるアーク電圧が低く、十分なし
や断性能が得られないという欠点があつた。

［発明の概要］ この発明は上記のような従来の欠点を除去するためにな
されたもので、開離時におけるアーク電圧を大幅に上昇
させてしゃ断性能を大きく向上させることができるとと
もに、接点の消耗を低減することができる開閉器を提供
することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明に係る開閉器は、
固定接点を有する固定接触子と、上記固定接点に対して
接離する可動接点を有する可動接触子と、上記両接点間
に発生するアークを消弧するために両接点の開離方向に
重ねて配置された複数枚のアーク消弧板とを筐体内に収
納してなる開閉器において、上記消弧板のうち、最も上
記開離方向に位置する消弧板に、平面部を有し、該消弧
板の他部に対して、ある角度に屈曲されたアーク転移部
を形成し、このアーク転移部は、上記可動接触子が最終
開離位置まで移動する間に、該可動接触子の先端面と上
記アーク転移部の平面部とが45°以下の角度で対向する
ように配置されたものである。

上記構成の開閉器によれば、固定接点から可動接点が開
離される際、その両接点間にアークが発生し、このアー
クの足が最も両接点の開離方向に位置する消弧板におけ
るアーク転移部に転移するとともに、他の重ね配置され
た消弧板間にも直列にアーク足が形成されることにな
り、これによって、アーク電圧が上昇して、所定のしゃ
断性能が大幅に向上することになる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第７図（ａ）、（ｂ）はこの発明に係る開閉器における
主要部である消弧板（14）の構成を示している。同図に
示す消弧板（14）は固定接触子（４）側の固定導体
（５）の一端に固定された固定接点（６）と可動接触子
（７）側の可動導体（８）の一端に固定された可動接点
（９）との開離方向に重ねて並設された複数枚の消弧板
のうち、最も上記開離方向に位置する消弧板であり、該
消弧板（14）に、一定面積の平面部を有し、かつ、該消
弧板（14）の他部に対して、ある角度ｘに屈曲されたア
ーク転移部（141）を一体に形成している点で、従来の
ものとは異なり、その他の構成は従来と同一であるた
め、記載を省略している。

第８図は可動導体（８）の先端面から出るアークによる
高温蒸気（32a）の噴出状態を示している。実験的観測
によれば、この高温蒸気（32a）は可動導体（８）の先
端面に立てた法線ｎに対し、約30°の角度をなす直線Ｅ
が作る空間にとくに強く放出される。この高温蒸気（32
a）は、一般にアークコアと呼ばれるアーク電流の主な
経路を構成する。第８図では、消弧板（14）のアーク転
移部（14）はこの高温蒸気（32a）の噴流の範囲内に配
置されており、このような状況下にあつては、アーク
（32）の足はアーク転移部（141）にスポツトを形成し
やすい。第９図は実際にスポツトを形成したときの様子
を示している。

ところで、発明者らは、アーク（32）のスポツトがアー
ク転移部（141）に確実に形成されるためには、可動導
体（８）の先端面（81）とアーク転移部（141）の平面
とのなす角θが重要な要因であることを見い出した。

すなわち、第10図に示すように、消弧板（14）を４枚重
ね、そのうちの最上部の消弧板（14）にアーク転移部
（141）を形成し、θを０〜90°の範囲で変化させて、
θとアーク電圧との関係について調べた。なお、可動導
体（８）の開極距離は17mm、通電電流は短絡回路による
20KAとした。

第11図はこのときの実験結果を示している。縦軸は電流
零点の維持電圧V0であつて、この維持電圧V0の高低は、
アーク（32）の足がアーク転移部（141）にスポツトを
形成したか否かの判断基準となる。すなわち、アーク
（32）の足がアーク転移部（141）に転移したときに
は、アーク電圧は一挙に400V程度にまで上昇し、電流零
点までに常にこの値を維持している。

第11図から明らかなように、アーク転移現象の生起の有
無は、θがほぼ45°を境にして分かれる。すなわち、０
°≦θ≦45°であれば、アーク（32）の足はアーク転移
部（141）に確実にスポツトを形成することができる。
しかし、θが45°を越えると、アーク（32）の転移は急
激に困難となる。これは、第９図にＩで示した消弧板
（14）を流れる電流が、アーク（32）に対して電磁反発
力として働らくためであると考えられる。

第12図は、この発明の実施例における消弧室の斜視図で
あり、第13図はその正面図を示している。第13図におい
て、θは上記理由により、０°≦θ≦45°に設定されて
いる。図に示したように、アーク転移部（141）にアー
クスポツトが形成されると、複数枚の消弧板（14）間に
直列にアークスポツトが形成されることになり、これに
よつてアーク電圧は大幅に上昇する。もちろん、アーク
（32）はアーク転移部（141）に移つたことにより、そ
の長さも伸びている。

したがつて、このときのアーク電圧Ｖは、第14図に示す
ように、アーク時間Taの後半分においても従来のように
低下することがなく、電流零点において高い電圧V0を維
持しうるものである。その結果、高い電圧によつて後半
分の電流が著しく制限され、かつ電流零点でのしや断性
能も大きく向上する。

なお、上記実施例におけるアーク転移部（141）はその
本来の目的からして、可動接触子（７）が最終開離位置
まで移動する間に、少なくとも可動接触子（７）の先端
面と一度は対向することができる位置になければならな
いのは当然である。

第15図はこの発明の他の実施例を示し、可動接点（９）
の接触子先端面（81）側を除く周囲に絶縁物（40）を配
設したものである。このような構造にすると、アーク
（32）の足の拡大場所が先端面（81）以外にはないの
で、上記したアーク転移部（141）と併用すれば、アー
ク（32）の足は迅速に先端面（81）に移動し、かつ転移
部（141）に転移することができるので、さらに効果的
である。

また、可動接触子（７）の先端面（81）とアーク転移部
（141）の平面とは45°以下の角度で対向すればよいの
であるから、可動導体（８）とアーク転移部（141）と
は第16図のような関係であつてもよい。

さらに、アーク転移部（141）の形状も上記実施例に限
定されるものではなく、たとえば、第17図や第18図に示
したような種々のものが考えられる。なお、固定接触子
（４）は、通電電流による電磁反発力を受けて可動接触
子（７）から開離する、いわゆる反発接触子であつても
よい。また上記の実施例では開閉器を例にとつて説明し
たが、この発明の開閉器以外に、筐体内でアークを発生
する電磁開閉器や限流器などにも適用することが可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、消弧板のう
ち、最も接点の開離方向に位置する消弧板に、平面部を
有し、該消弧板の他部に対して、ある角度に屈曲された
アーク転移部を形成し、このアーク転移部を、上記可動
接触子が最終開離位置まで移動する間に、該可動接触子
の先端面と上記アーク転移部の平面部とが45°以下の角
度で対向するように配置したものであるから、両接点の
開離時において、アークの足を消弧板のアーク転移部に
転移させることが可能であるとともに、その他の消弧板
間にも直列にアークの足を発生させることが可能とな
り、したがって、これらアーク足のスポットの消弧力に
より電流零点におけるアーク電圧を高く維持させてしゃ
断性能を著しく向上させることができる。また、両接点
からのアークの転移によって、接点の消耗も低減するこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の回路しや断器のそれぞれ異
なつた動作状態を示す断面図、第４図は従来の消弧室を
示す斜視図、第５図はその正面図、第６図はアーク電圧
とアーク電流の時間的変化を示す図、第７図（ａ）はこ
の発明の実施例における消弧板の斜視図、第７図（ｂ）
はその正面図、第８図はアークによる高温蒸気の噴出状
態を示す図、第９図はアーク転移部にアークスポツトが
形成されたときの様子を示す図、第10図はこの発明の原
理を説明するための図、第11図は第10図におけるθとア
ーク電圧との関係を示す図、第12図はこの発明の実施例
における消弧室の斜視図、第13図はその正面図、第14図
はアーク電圧とアーク電流の時間的変化を示す図、第15
図（ａ）はこの発明の他の実施例を示す正面図、第15図
（ｂ）はその平面図、第16図はこの発明の他の実施例を
示す正面図、第17図および第18図はいずれもこの発明の
他の実施例を示す斜視図である。 （３）……筐体、（４）……固定接触子、（６）……固
定接点、（７）……可動接触子、（９）……可動接点、
（14）……消弧板、（32）……アーク、（81）……先端
面、（141）……アーク転移部。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 士郎 広島県福山市緑町１番８号 三菱電機株式 会社福山製作所内 (72)発明者 藤井 洋 広島県福山市緑町１番８号 三菱電機株式 会社福山製作所内 (56)参考文献 実開 昭56−135647（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−30254（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定接点を有する固定接触子と、上記固定
   接点に対して接離する可動接点を有する可動接触子と、
   上記両接点間に発生するアークを消弧するために両接点
   の開離方向に重ねて配置された複数枚のアーク消弧板と
   を筐体内に収納してなる開閉器において、上記消弧板の
   うち、最も上記開離方向に位置する消弧板に、平面部を
   有し、該消弧板の他部に対して、ある角度に屈曲された
   アーク転移部を形成し、このアーク転移部は、上記可動
   接触子が最終開離位置まで移動する間に、該可動接触子
   の先端面と上記アーク転移部の平面部とが45°以下の角
   度で対向するように配置されていることを特徴とする開
   閉器。
2. 【請求項２】上記可動接点の可動接触子の先端面を除く
   周囲に絶縁物が配置されている特許請求の範囲第１項記
   載の開閉器。