JPS6072123A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

［従来技術］ 第１図〜第３図は従来の回路しゃ断器を示す断面図で、
それぞれ異なっ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）とによって筐体（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っている。（７）はｉｆｆ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’−（１２）に固定され各極間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）ｊこ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）の一端はクレト
ル（１９）に、また他端は下リンク（１８）の−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（ｌ
Ｏ）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（２
２）との間に架張されている。（２４）、（２５）ｊ±
、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
）によりトリップパー（２８）を反時計方向に回動させ
るようになっている。（２９）は一端が上記トリップパ
ー（２８）に係止され、他端はフレドル（１９）と係止
しているラッチである。

フレドル（１９）がラッチ（２９）に係止した状ｍ二で
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）がフレドル（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１丁動接点（９）が
固定接点（６）より開離され、Ｉｉｆ切子腕（１１）が
フレドル軸（３０）に係止される。この状態が第２図で
ある。

また、」−記第１図に示す開路状ｙル１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）が作動してフレドル（１９）
とラッチ（２９）の係合が解除され、フレドル（１９）
がフレドル軸（３０）を中心に時計方向へ回転し、スト
ッパ軸（３１）に係止される。このとき、フレトル（１
９）と１．リンク（１７）の連結点が上記作動ばね（２
３）の作用線を越えるため、作動ばね（２３）のばね力
によってトグルリンク機構（１６）が屈曲し、クロスパ
ー（１２）により各様連動して自動しゃ断を行なう。こ
の状態が第３図である。

つぎに、回路しゃ断器が電流しゃ断時に発生するアーク
の振舞についで説明する。

いま、可動接点（９）と固定接点（６）とか接触してい
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（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
大するのにともなって上昇し、また、同時にアーク（３
２）が消弧板（１４）の方向へ磁気力によって引き付け
られて伸長するために、さらに」二昇する。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、
しゃ断が完結する。

しかしながら、従来はこのしゃ断動作において、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った。

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（
１４）との相対関係を示している。しゃ断動作において
、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）の面上にはスポットを形成
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■は電流Ｉとともに上昇は
するが、電流■の減少とともに低ドする。

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、十分なしゃ断性能が得られないとい
う欠点があった。

［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、接点消耗が少なく、かつしゃ断性能の優
れた開閉器を提供することを目的とする。

［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）はこの発明における消弧板（１４
）の実施例を示し、従来と異なる点は、消弧板（１４）
の平面と角度Ｘをなして、一定の面積をもったアーク転
移部（１４１）を消弧板（１４）と一体に形成したこと
にある。

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（３２＆）の噴出状態を示している。実験的観
測によれば、この高温蒸気は可動導体（８）の先端面に
立てた法線ｎに対し、約３００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
１）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っては、アーク（３
２）の足はアーク転移部（１４Ｂにスポットを形成しや
すい。第９図は実際にスポッ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）のスポットがア
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（８■）とアーク転移部（１４１
）の平面とのなす角０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、０・を０〜９０°の範囲で変
化させて、０とアーク屯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
短絡回路にょる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■０であって、この維持電圧
ｖＯの高低は、アーク（３２）の足がアーク転移部（１
４１）にスポッ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、０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）に確実にスポットを形成すること
ができる。しかし、０か４５°を越えると、アーク（３
２）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、０はＬ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（１４
１）にアークスポットが形成されると、複数枚の消弧板
（１４）間に直列にアークスポットが形成されることに
なり。

これによってアーク電圧は大幅に上鍔する。もちろん、
アーク（３２）はアーク転移部（１４１）に移ったこと
により、その長ξも伸びている。

したがって、このときのアーク電圧Ｖは、第１４（２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、１Ｆｆｔｆｔ零点において
高い電圧■ｏを維持しうるちのである。その結果、高い
電圧によって後半分の電流が著しく制限され、かつ電流
零点でのしゃ断性能も大きく向上する。

ところで、一般にアークの導電部の太さは、その足の部
分で最も小さく、アークの足から遠ざかるのにともなっ
て大きくなる。したがって、アークをできるだけ早くア
ーク転移部（１４１）に移動させるためには、アーク転
移部（１４１）の而積がアークの導電部の断面積より大
きいことが必要である。

そこで、上記実施例において、可動導体（８）の先端面
（８１）の面積Ｓ１とアーク転移部（１４１）の面積Ｓ
２との関係は、第１５図に示すように、３１＜３２に選
ぶ。このようにすれば、アークがアーク転移部（１４１
）に転移する時期を早めることができるので、接点消耗
を低減する上でより効果的である。

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１６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（１
４１）とは第１７図のような関係であってもよい。

さらに、アーク転移部（１４１，）の形状も」−記実施
例に限定されるものではなく、たとえば、第１８図や第
１９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
子であってもよい。また上記の実施例では開閉器を例に
とって説明したが、この発明の開閉器以外に、筺体内で
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、消弧板にアー
ク転移部を形成し、可動接触子が最終開離位置まで移動
する間に、可動接触子の先端面とアーク転移部の平面と
が４５°以下の角度で対向するようにしたので、アーク
を確実に消弧板に転移させることができ、アーク電圧を
上昇させてしゃ断性能を高めることができるととも″に
、接点の消耗も低減させることができる。また、アーク
転移部の面積を可動接触子の先端面の面積よりも大きく
したので、アークの転移時期を早めることができ、接点
消耗を低減する上でより効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の回路しゃ断器のそれぞれ異
なっ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元気の噴出状
態を示す図、第９図はアーク転移部にアークスポットが
形成されたときの様子を示す図、第１０図はこの発明の
詳細な説明するための図、第１１図は第１Ｏ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図は可動導体の先端面の面積とアーク
転移部の面積との関係を示す斜視図、第１６図（ａ）は
この発明の他の実施例を示す正面図、第１６１２（ｂ）
はその平面図、第１７図はこの発明の他の実施例を示す
正面図、第１８図および第１９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ｒ−１（６）
・・・固定接点、（７）・・・可動、接触子、（９）・
・・可動接点、（１４）・・・消弧板、（３２）・拳・
アーク、（８１）・・・先端面、（１４１）争串・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。 代理人　大岩増雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定接点を有する固定接触子と、上記固定接点と
   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アーク消弧板とを筺体内に
   収納した開閉器において、上記消弧板にアーク転移部を
   形成し、上記可動接触子が最終開離位置まで移動する間
   に、可動接触子の先端面と上記アーク消弧板の平面とが
   ４５°以下の角度で対向するようにし、かつ上記アーク
   転移部の面積を」二記ｒＪｆ動接触子の先端面の面積よ
   りも大きくしたことを特徴とする開閉器。
2. （２）可動接点の可動接触子先端面側を除く周囲に絶縁
   物を配置してなる特許請求の範囲第１項記載の開閉器。