JPS6072135A - 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）とによって筺体（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ｏｒ　！！
ＩＪ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。（
ｉｏ）は可動接触子装置、（１１）はＩＩｆ動接触接触
子腕クロスバ−（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
クレドル（１９）ｊこ、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（ｌＯ）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′ツブバー（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／＜　−（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、ｕｌ動子腕（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、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）の保合が解除され、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、フレドル（１９）と
−］ニ下リンク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、クロスパー（
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）８よび＝ｒ動動体
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６ｆ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
（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〈＜、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、ｙｓ　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ｙｔ（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（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）のアでり転移部（１
４１）はこの高温蒸気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（３２）の足は
アーク転移部（１４１）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（８１）とアーク転移部（１４１
）の平面とのなす角０がｔ要な要因であるこｉ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、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１７ｍ、ｍ、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
■Ｏ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図かう明らかなように、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
、θ°≦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だ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
足されている。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昇する。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、その長さも伸びている。

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ｖ
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。そして、アーク電圧はその導電部が細い
ほど高くなることが知られている。したがって、なんら
かの方法によってアークの導電部を細くしてやれば、ア
ーク電圧が上昇し、限流効果が向上することになる。

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、極部（１４１）の面積
Ｓ２との関係は、第１５図に示すように、３１＞Ｓ２警
こ選ぶ。このようにすれば、アークの足がいったんアー
ク転移部（１４１）にスポットを形成した後は、アーク
転移部（１４１）におけるアークの足が絞り込まれて細
くなるから、アーク電圧が上昇し、限流効果をさらに向
」ニさせることができる。

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ｆｉ工動接触子（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−１−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小さくし
たので、アークの絞り込みによって限流効果を向上させ
、しゃ断性能を一段と高めることができる。

【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１６図（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）・・争筺体、（４）・Φ・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。 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ための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上記可動接触子の先端面の面積
   よりも小さ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。