JPS6072124A - 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１−シた回路しゃ断
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）はへ−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ｆｊｌ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Ｉ＋）切接触子腕で、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）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）の一端はフレド
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（ｉ
ｏ）の可動子腕（１１）に連結されている。（２２）は
起倒形操作／＼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ｌ＼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（２
７）によりトリップバー（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
バー（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７ｇが第１図である。

つぎに、操作ハンドル（２２）を開路位同に倒せば、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、ｔｉ）動子腕（１１）がフ
レドル軸（３０）に係１にされる。この状態が第２図で
ある。

また、上記第１図に示す開路状態で、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
トル軸（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、フレドル（■９）と
七リンク（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）のばね力によって
トグルリンク機構（１６）が屈曲し、クロスバ−（１２
）により各極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（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１）Ｆｌｌｌ
ｌｌｌ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（３２）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、さらに上昇する
。このようにして、アーク電流は電＊零点を迎えてアー
クを消弧し、しゃ断が完結する。

つぎに、従来のしゃ断動作を第４図にもとづいてさらに
詳しく説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれしゃ断時の開
極初期、中期。後期におけるアークの状態をあられして
いる。

第４図（ａ）において、開極動作開始時には、アーク（
３２）は接点（６）、（９）間に発生し、その足は接点
（６）、（９）上にある。時間が経つにつれて、アーク
（３２）の足は電流の増大とともに拡大し、その大きさ
は接点（６）。

（９）をこえて、導体（５）、（８）の表面にまで順次
拡大する。このとき、一般に、アークの膠着現象として
知られているように、発弧したアークは強い磁場がかか
つても、２〜３ｍ５ｅｃはその足が移動しない。したが
って、ｆｆ１４図（ｂ）のように接点（６）、（９）に
アーク（３２）の足の中心があり、その周囲に拡大する
。

さらに、開極が進行し、かつ３　ｍ　ｓ　ｅ　ｃ程度具
」−経過すると、アーク（３２）の足は可動導体（８）
を流れる電流による電磁力によって、第４図（Ｃ）に示
すように、導体（８）の先端に形成されたアーク転移面
（８１）に移動し、これにつれて、アーク（３２）の経
路も変化し、ついには電流零点を迎えることになる。

しかしながら、従来のこの種の接触子に発生したアーク
（３２）は、導体（５）、（８）の表面上にアーク（３
２）の足が自由に拡大するので、アーク（３２）の足が
大きくなって、アーク（３２）の陽光柱も太くなる。こ
のため、アーク（３２）の導電率が増大してアーク電圧
が上昇せず、したがって、大電流しゃ断時の限流効果が
期待できないという欠点があった。

第５図は他の実施例を示している。第５図のものにおい
ては、絶縁物（４０）にて４体（８）の表面を被覆し、
接点（９）のみを露出させている。このようにすれば、
アーク（３２）の足の大きさを接点（９）の大きさに限
定することによって、アーク（３２）の足の面積を小さ
くし、それによってアーク電圧を上昇させることができ
る。

しかしながら、この種の接触子は限流効果が顕著である
けれども、アーク（３２）の足が常に接点にあるため、
電流零点における消弧板（１４）による冷却が十分でな
く、しゃ断性能が良好ではなかった。

第６図はさらに他の従来例を示し、アーク走行路（８２
）とアーク転位面（８１）とを露出したものである。こ
の構造によると、アークが走行路（８２）およびアーク
転位面（８１）を自由に移動できるので、電流零点にお
けるしゃ断は良好であるが、アーク（３２）の足が接点
（９）、アーク走行路（８２）、アーク転位面（８１）
のすべてに拡大するため、アーク（３２）の足が大きく
なり、十分な電圧上昇もなく、したがって限流効果は期
待できなかった。

［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、限流効果を向−［−させ、かつしゃ断性
能を向上させ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図はこの発明における可動接触子の一例であり、（
ａ）は斜視図、（ｂ）、（ｅ）はそれぞれ平面図および
正面図である。図において、（８）は可動導体、（９）
は可動接点、（８１）はアーク転移面、（８２）は接点
固着面と同一面にあるアーク走行路であり、絶縁物（４
０）が、可動接点（９）のアーク走行路（８２）に面す
る一側面を除いて可動導体（８）の表面を被覆している
。アーク転移面（８１）は可動導体（８）の接点固着面
と角度０をなしており、θは５０°以」二の角度を有し
ている。また、アーク転移面（８１）の面積は、接点（
９）の表面の面積とアーク走行路（８２）の面積の和よ
りも大きくなっている。

、　ここで、Ｏ（以下、この角度を傾斜角という。）を
５０°以上としたのはつぎのような理由によるものであ
る。すなわち、発明者らは傾斜角とアーク電圧との関係
について種々検討を加えた結果、両者の間には第８図の
ような関係があることを実験的に確認した。

第８図かられかるように、アーク電圧は、傾斜角がＯ〜
５０’までは微小変動しかしないが、Ｏが５０°を越え
るころから、とくに６０°を越えるころから、傾斜角の
増大にともなって、アーク電圧は上昇する。これは、傾
斜角が５００以−ＬＬとなると、アークの足が拡大しに
くくなるためである。そして、０が９０°のときにアー
ク電圧１オ最大４ｆｉ　Ｖ　ｍ　ａ　ｘとなる。したが
って、アーク電圧を高くとるためには、θを５０’以上
にする必要がある。

つぎに、実際のしゃ即動作を説明する。

第９図（ａ）、（ｂ）、（ｅ）はそれぞれ開極初期、開
極中期、開極後期を示している。開極初期において、ア
ーク（３２）は（ａ）に示すように開極動作とともに接
点（６）、（９）の間に発生し、その足は接点（６）、
（９）上に固定されている。

開極が進行し、開極距離が大きくなっても、アーク（３
２）は膠着現象のために、（ｂ）に示すように接点（６
）、（９）上にとどまっている。このとき、アーク（３
２）の足の一部はアーク走行路（８２）にまで拡大する
が、上記した理由により、接点表面とアーク走行路（８
２）の総面積に応じたアーク電圧の上昇を示す。

一般に、アーク（３２）の膠着は２〜３　ｍ　ｓ　ｅｃ
の間であるが、低圧の開閉器のしゃ即動作時には・開極
後２〜４ｍ５ｅｃの間のアーク電圧の上Ａの程度によっ
て、その大電流に対する限流効果が決定されてしまうの
であるから、この短時間にさえ、アーク電圧を上昇させ
れば、限流効果は向上する。

したがって、」二記したように、導体（８）のアーク転
移面（８１）を５０’以上に切り上げておけば、アーク
膠着期間中にはアーク（３２）の足はアーク転移面（８
１）には侵入せず、アーク（３２）の足の大きさが制限
されることにより、アーク電圧が上昇する。このように
、開極初期の限流に関する時期には、接点面とアーク走
行路の面積の総和で限流が決まる。

つぎに、アーク（３２）の膠着が時間とともに緩和され
、外力が加われば、アーク（３２）は移動し得る状態に
なる。このとき、アーク転移面（８１）の面積は、接点
（９）の表面の面積とアーク走行路（８２）の面積の和
よりも大きいので、アーク（３２）が広い面積のアーク
転移面（８１）へ迅速に移動し、この転移面（８１）に
てアーク（３２）の足は安定する。そ１７て、この安定
後はアーク（３２）の足は接点（９）の固着面には侵入
しない。つまり、アーク（３２）の足が拡大することは
ない。

したがって、接点（９）の表面にアーク（３２）の足が
存在する期間は、限流効果に影響する３　ｍ　ｓ　ｅ　
ｃ程度であり、それ以降は接点（９）の表面にはアーク
（３２）の足は存在しない。このため、アークによる接
点消耗を大幅に低減することができる。

アーク（３２）の転移後、第９図（Ｃ）に示すように、
アーク（３２）の経路は、従来に比較して大幅にその長
さが伸びる。それは、アーク（３２）の経路の決定要因
がアーク（３２）の発生すルペーハージェンｉ・にあり
、このペーパージェントはアーク（３２）の足がある導
体表面にほぼ直角に吹きつけるからである。したがって
、アーク（３２）の足がアーク転移面（８１）に移動す
ると、アー・り（３２）の足が小さくなること、および
アーク（３２）の長さが伸びることの両者が相まって大
きなアーク電圧を発生し、その結果アーク（３２）を著
しく限流することになる。また、限流のみでなく、ペー
パージエントが消弧板（１４）に直接強烈に吹きつける
ことになるから、アーク（３２）陽光柱は強い冷却を受
け、したがって、電流零点におけるしゃ断能カが大幅に
向上する。

このように、第７図に示した接触子と消弧板（１４）の
組合わせによって限流も行ない、かつしゃ断後半分のア
ーク電圧の上昇によるしゃ断時間の短縮およびしゃ断性
能の向上も図ることができる。また、接点（６）、（９
）間のアーク（３２）の滞留時間が短かいので、接点消
耗も少ないことになる。

第１０図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は接触子の他の実施例
を示している。これらの実施例においては、接点（９）
の幅ａよりもアーク走行路（８２）の幅すが大きく形成
されている。このようにすれば、接点（９）上に生じた
アーク（３２）の足はより迅速にアーク走行路（８２）
からアーク転移面（８１）に移動することができるので
、接点（９）の消耗が一層少なくなる。

第１１図はさらに他の実施例を示し、」−記とは逆に、
接点（９）の幅ａよりもアーク走行路（８２）の幅すを
小さく形成したものである・このようにすれば、初期の
間、アーク（３２）の足は走行路（８２）に十分侵入で
きず、かつ拡大できないので、その大きさが制限され、
これによってアーク電圧が上昇する。また、転流した後
は何らかの外力が作用しても、アーク（３２）は゛接点
（９）の表面には逆転流しシこくく、十分な限流効果が
保証される。

なお、第１２図に示すように、アーク走行路（８２）の
表面を接点（９）の固着面よりも高くしておけば、接点
（９）の足が接点（９）の固着面に直接侵入しないので
、接点固着面の溶融による接点（９）の脱落を防止する
ことができる。

第１３図社接点（９）がアーク走行路を兼ねて直接接点
転移面（８１）に接触している例、第１４図は絶縁物（
４０）がアーク転移面（８１）の一部を被覆している例
である。

第１５図は平行導体部を有するものであり、再接触子と
もアーク転移面（５１）、（８１）のなす角度が５０°
以上となっている。このような接触子配置においては、
電磁反発力が強く、アーク膠着も若干短縮されるから、
接点の消耗はさらに減少する。

また、導体先端のアーク転移面（８１）は、必らずしも
平面である必要はなく、その角度が５００以上であれば
、第１６図に示すように曲面であってもよい。

さらに、第１７図に示すように、導体（８）をその側面
までも絶縁物（４０）にて被覆することにより、アーク
（３２）の足がアーク転移面（８１）に移動したとき、
アーク（３２）の足の導体（８）の側面への拡大を防止
することができる。

すなわち、アーク（３２）の足の大きさが制限されるこ
とになる。これによって、アーク電圧を高く維持するこ
とが可能となり、良好な限流性ｆ上方ζ維持できる。し
かも、負荷および過負荷電流域のしゃ断において、アー
ク（３２）の足が側面部こＭび、膠着してしゃ断不能に
なる現象力くなくなる。

なお、上記実施例においては、主として可動１妾触子に
ついて説明したが、固定接触子につ°ｌ、）ても同様の
ことがいえる。

また、この発明は回路しゃ断器に限られず、筺体内でア
ーク（３２）を発生する電磁開閉器や限流器などにも適
用することができる。

［発明の効果］ 以−ヒ説明したように、この発明によれば、アーク転移
面と導体の接点固着面とのなす角度を５００以上とした
ので、アークの足の大きさが制限され、しかもアーク転
移面の面積が接点表面の面積とアーク走行路の面積との
和よりも大きいので、アークの転流が迅速に行なわれ、
接点摩耗の少ない開閉器を提供することができる。

【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図は従来の回路しゃ
断器におけるしゃ断動作を説明するための図で、（ａ）
は開極初期、（ｂ）は開極中期、（ｃ）は開極後期を示
す図、第５図は従来の回路しゃ断器の他の実施例におけ
る接触子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、第
６図はさらに他の実施例における接触子を示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は正面図、第７図はこの発明の実施例
における可動接触子を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
平面図、（Ｃ）は正面図、第８図は傾斜角とアーク電圧
との関係を示す図、第９図はこの発明の実施例における
しゃ断動作を説明するだめの図で、（ａ）は開極初期、
（ｂ）は開極中期、（Ｃ）は開極後期を示す図、第１Ｏ
図ないし第１７図はいずれもこの発明の他の実施例を示
し、第ｉｏ図（＆）、（ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ異なる
実施例の平面図、第Ｈ図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）はそれ
ぞれ異なる実施例の平面図、第１２図は正面図、第１３
図は平面図、第１４図（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
、第１５図は正面図、第１６図は正面図、第１７図（ａ
）は正面図、（ｂ）はその側面図をそれぞれ示す。 （４）・・・固定接触子、（５）・・・固定導体、（６
）・・・固定接点、（７）・・・可動接触子、（８）・
争・可動導体、（９）・・・可動接点、（４０）・・・
絶縁物、（８１）・・・アーク転移面、（８２）＠・・
アーク走行路。 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体とこの導体に固着された接点とからなる接触
   子を少なくとも１対有し、上記１対の接触子の少なくと
   も一方の接触子を構成する導体の接点固着面に、接点表
   面とアーク走行路とを残して絶縁物を被覆し、かつ、上
   記導体の先端部にアーク転移面を形成した開閉器におい
   て、上記アーク転移面の面積が、上記接点表面の面積と
   上記アーク走行路の面積との和よりも大きく、かつ上記
   アーク転移面と導体の接点固着面とのなす角度が５０°
   以上であるこを特徴とする開閉器。
2. （２）接点の幅よりもアーク走行路の幅を大きくしてな
   る特許請求範囲第１項記載の開閉器。
3. （３）接点の幅よりもアーク走行路の幅を小さくしてな
   る特許請求範囲第１項記載の開閉器。
4. （４）アーク走行路の表面を接点の固着面よりも高くし
   てなる特許請求範囲第１項記載の開閉器。