JPH0218517Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は回路しや断器、とくに、しや断時に
おける限流性能およびしや断性能を向上させた回
路しや断器に関するものである。

従来の回路しや断器の一例は第１図Ａ，Ｂに示
すような構造を有している。すなわち、図におい
て、１は絶縁体により構成されて回路しや断器の
外枠を形成する包囲体、２は１対の電気接触子の
一方を構成する固定導体であり、固定導体２の電
気的接触面には固定接点３が取り付けられてい
る。固定導体２と固定接点３とにより第１の電気
接触子、つまり固定接触子１１を構成している。
また、４は１対の他方の電気接触子を構成する可
動導体であつて、その電気的接触面にも可動接点
５が取り付けられている。可動導体４と可動接点
５で第２の電気接触子、つまり可動接触子１２を
構成している。６は可動導体４を開閉運動させる
操作機構部、７は固定接点３と可動接点５との間
に生ずるアーク８を冷却するための消弧板、９は
包囲体１に形成されたアーク８またはホツトガス
の排出口である。

従来装置はこのように構成されるが、つぎにそ
の動作を説明する。いま、可動接点５と固定接点
３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２、固定接点３、可動接点５
および可動導体４を順次経由して負荷側へ供給さ
れる。この状態において、短絡電流等の大電流が
この回路に流れると、操作機構部６が作動して可
動接点５を固定接点３から開離させる。この際、
上記固定および可動接点３，５間にはアーク８が
発生し、固定および可動接点３，５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３
からの可動接点５の開離距離が増大するにしたが
つて上昇し、また、同時にアーク８が消弧板７の
方向へ磁気力によつて引き付けられ伸長するため
に、さらに上昇する。このようにして、アーク電
流は電流零点を抑えてアーク８を消弧し、しや断
が完結する。このようなしや断動作中において、
可動接点５と固定接点３との間にはアーク８によ
つて短時間、すなわち数ミリ秒の内に大量のエネ
ルギが発生し、そのために包囲体１内の気体の温
度は上昇し、かつ圧力も急激に上昇するが、この
高温高圧の気体は排出口９から大気中に放出され
る。回路しや断器およびその内部構成部分は、そ
のしや断に際して上記のような動作をするが、し
や断電流が大きくなると以下のような下具合な点
が発生するようになる。

すなわち、従来の回路しや断器内で発生する大
電流アークにおいては、陰極点あるいは陽極点で
あるアーク８の足の面積は電流密度をほぼ一定に
保持すべく増大し、第２図に示すように接点３，
５の全領域をはみだして、その支持台である固定
接触子１１、可動接触子１２の一部にまで広が
り、アーク陽光柱は増大したアークエネルギのた
めアーク自身の内圧で周囲に飛散する。このよう
な状況のもとでは、接点３，５より供給されるア
ーク空間への接点材で構成された金属蒸気は接点
３，５間の広範囲に広がりアーク抵抗を高めるこ
とができない。これは接点３，５より供給される
金属蒸気がその温度を高温度にまで高められずに
アーク空間より飛び出してしまうので有効な熱損
失が得られないためである。

したがつて限流効果が少ないことは勿論のこ
と、電流零点での絶縁回復力も弱いのでしや断不
能を併発する。また、導体２，４を溶融・焼損さ
せたり、さらにろう付けで固着された接点におい
ては、そのろう付け面上にアーク８の足ができる
ため非常に高温となり、接点脱落の原因となり、
また、このためしや断容量を増大できないという
欠点があつた。

この考案は従来の上記欠点を除去するためにな
されたもので、アークの発生する接点の外周を高
抵抗部材で形成された圧力反射体で覆い両接点間
に発生するアークを狭いアーク空間に絞り込むこ
とにより大電流に対する限流性能を向上させ、さ
らに上記圧力反射体に接点よりも幅狭で、かつ、
圧力反射体よりも導電性の高いアーク走行路を形
成してアークの足が小さくなつた小電流に対する
しや断性能を向上させるとともに、このアーク走
行路に、消弧板側に向つて外向きの傾斜部を形成
することによりさらにしや断性能を向上させた回
路しや断器を提供するものである。

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第３図において、１０ａ，１０ｂは導体２，４
よりも抵抗率の高い高抵抗材料で形成された圧力
反射体で、この圧力反射体１０ａ，１０ｂは接点
３，５の外周を取り囲むようにそれぞれ導体２，
４上に配設されている。２０ａは固定導体２の表
面を露出するように圧力反射体１０ａに設けられ
た溝からなるアーク走行路で、このアーク走行路
１０ａは固定接点３から遠ざかる方向、すなわち
この例では消弧板７方向に向つて延びている。上
記アーク走行路２０ａ，２０ｂの幅Ｗは、第３図
Ｂ（固定導体２の底面図）に固定側を代表として
示すように、接点３，５の幅Ｗ１よりも狭く形成
されている。さらに、固定側のアーク走行路２０
ａには、第３図Ｃで示すように、固定接点３の電
気的接触面を含む平面Ｙからの距離Ｚが固定接点
３から遠ざかるにしたがつて増大するように外向
きの傾斜部が形成されている。ただし、距離Ｚは
アーク走行路２０ａの表面に直角に測るものとす
る。また、可動側の圧力反射体１０ｂにも、第３
図Ｄに示すように、アーク走行路２０ｂが設けら
れているが、このアーク走行路２０ｂは傾斜部を
有しない。

つぎに、このように構成されたこの考案による
回路しや断器の作用を順に説明する。

まず、圧力反射体１０ａ，１０ｂの作用を説明
する。第４図に示すように接点３，５間にできた
アーク８はその陽陰極点において縮小させられ
る。それは、まず圧力反射体１０ａ，１０ｂは高
抵抗率をもつ高抵抗材料で構成されているので、
アーク８の足は接点３，５以外に生成されないこ
とと、アーク８自身は高圧力発生源なので周囲に
広がろうとするが、アーク８は圧力反射体１０
ａ，１０ｂのため反作用を受けて図中の矢印の方
向に縮小しようとすることなどのためである。し
たがつて、アーク８の発生直後より接点３，５か
ら供給される金属蒸気は高温度になるまでアーク
陽光柱にとじ込められ、高温度に高められた金属
蒸気はアーク陽光柱の中央部でのみ周囲に拡散
し、有効な熱損失が得られる。その結果、接点
３，５間のアーク抵抗は増大して短絡電流を限流
する。

上記のように、圧力反射体１０ａ，１０ｂはそ
れぞれ電気接触子１１，１２の表面に生じたアー
ク８の足の大きさを制限するとともに、アーク８
によつて生じた接点粒子の放射方向を制限する作
用をなすもので、導体２，４を形成する材料より
も高抵抗率を有する高抵抗材料を使用する。高抵
抗材料としてはたとえば有機あるいは無機絶縁物
またはニツケル、鉄、銅ニツケル、銅マンガン、
マンガニン、鉄−炭素、鉄ニツケルあるいは鉄ク
ロムなどの高抵抗金属がある。

つぎに、第３図に示したアーク走行路２０ａ，
２０ｂの作用を第５図にもとづいて説明する。ア
ーク走行路２０ａ，２０ｂの底部はそれぞれ導体
２，４の表面が露出しているので、このアーク走
行路２０ａ，２０ｂは圧力反射体１０ａ，１０ｂ
よりも導電性が高く、したがつて、接点３，５上
に生じたアーク８は消弧板７へ向つて伸長する際
に、第５図に示すようにアーク８の足がアーク走
行路２０ａ，２０ｂに転流するので、アーク８の
足が接点３，５上に限定されている場合に比し、
アーク８がはるかに大きく伸長され、消弧板７直
接接触して大量の熱を吸収されるから、電流零点
での絶縁回復力が大きくなり、それだけしや断性
能が向上する。また、上記転流のし易さより、接
点の消耗が軽減される。

この現象はとくに電流が小さくなり、アーク８
の足が小さくなつた時に顕著である。つまり、小
電流時には接点３，５上に生じるアーク８の足が
小さいため、アーク８が容易に接点３，５よりも
幅狭のアーク走行路２０ａ，２０ｂに侵入して、
上記しや断性能の向上をもたらすのであり、大電
流時にはアークの足が大きいため、アーク８はア
ーク走行路２０ａ，２０ｂに侵入しないで、圧力
反射体１０ａ，１０ｂの作用により接点３，５上
に限定され、その結果、限流性能の向上がもたら
されるのである。

なお、このアーク走行路は一方の圧力反射体１
０ａまたは１０ｂのみに設けた場合でも、小電流
に対するしや断性能が向上する。

第３図に示すこの考案の回路しや断器は、上記
圧力反射体１０ａ，１０ｂとアーク走行路２０
ａ，２０ｂとの組合せに、さらに工夫を加えたも
ので、固定側の圧力反射体１０ａには上記のよう
に直線状の傾斜部を有するアーク走行路２０ａが
形成されている。この回路しや断器に短絡電流な
どが流れると、しや断動作とともに生じたアーク
８は、接点３，５間にあるが、開極距離が増大し
て電流も小さくなり、アーク８の足の大きさが小
さくなつて、アーク８の足がアーク走行路２０
ａ，２０ｂに侵入可能になると、アーク８に磁気
力による外力Ｆが働いてアーク８の足はアーク走
行路２０ａ，２０ｂに移動し始める。この時、ア
ーク８の足から放出される導電性の金属粒子は、
アーク走行路２０ａ，２０ｂの表面に直角に延び
るから、アーク陽光柱はアーク走行路２０ａ，２
０ｂの表面に直角にその経路を構成する。第３図
Ａにはアーク走行路２０ａ，２０ｂに移動したア
ーク８の外形を描いている。すなわち、アーク８
のアーク走行路２０ａ，２０ｂに対する角度はほ
ぼ直角である。

上記のような理由で、アーク８がアーク走行路
２０ａ，２０ｂに侵入して移動すると、アーク８
の足の間の直線距離はさほど増大はしないが、陽
光柱がアーク走行路２０ａ，２０ｂに対し直角で
あることにより、アーク８の実効長は増大する。
よつて、アーク８が受ける冷却力は増大し、か
つ、第４図および第５図において説明した効果が
相乗的に作用して限流性能ならびにしや断性能は
著しく向上する。なお、第３図の可動側の圧力反
射体１０ｂにアーク走行路２０ｂを設けなくて
も、それ相応のしや断性能の向上がもたらされ
る。

第６図にこの考案の第２の実施例を示し、可動
導体４の先端部に直線状の傾斜部が形成された溝
からなるアーク走行路２０ｂを有しているもので
ある。図中、アーク走行路２０ｂに移動したアー
ク８は、アーク走行路２０ｂの表面にほぼ直角に
その経路を構成するから、アーク走行路２０ｂと
消弧板７の組合せによつてアーク８の受ける冷却
力は大幅に向上する。すなわち、第３図Ａに示す
ように、可動導体４の圧力反射体１０ｂに形成さ
れたアーク走行路２０ｂは外向きの傾斜部を有す
から、接点３，５間に生ずるアーク８の実効長が
増大し、かつ、アーク８の足は消弧板７方向への
磁気力による外力Ｆを受けて、その陽光柱部が消
弧板７に強く接触せられるために強い冷却力を受
け、したがつてしや断性能はさらに向上する。

第７図は、この考案の第３の実施例を示す。こ
の例では、平行導体部を構成する両導体２，４上
の圧力反射体１０ａ，１０ｂともにそれぞれ直線
状の傾斜部を有するアーク走行路２０ａ，２０ｂ
を形成しているから、平行な導体２，４からくる
強い電磁力Ｆによりアーク陽光柱部は消弧板７に
強く接触せられてしや断性能はさらに向上する。

第８図は、この考案の第４の実施例を示し、同
図では可動導体４上の圧力反射体１０ｂに形成さ
れたアーク走行路２０ｂには、曲線状の傾斜部が
設けられ、この場合にも上述の第３図、第６図お
よび第７図の実施例と同様の効果を奏する。

以上説明したように、この考案によれば、電気
接触子の導体上に高抵抗の圧力反射体を設けたか
ら、この圧力反射体によつて、アークが接点上に
長く残留しながらアーク空間が絞られ、これによ
り、アーク電圧が上昇して、限流性能が著しく向
上する。

また、上記圧力反射体に接点よりも幅狭のアー
ク走行路を形成したことにより、大電流時の限流
性能を低下させることなく、小電流時のしや断性
能を向上させることができる。

さらに、上記アーク走行路に傾斜をもたせて、
アークがアーク走行路に侵入して移動する際にア
ークの実効長が増大するようにしたから、アーク
が受ける冷却力が増大し、これにより、しや断性
能が一層向上する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回路しや断器を示し、Ａはその
一部切欠した平面図、Ｂは一部切欠した側面図、
第２図は従来の回路しや断器において接点間に生
じたアークの様子を示す説明図、第３図はこの考
案の第１の実施例を示し、Ａは１対の接触子の側
面図、Ｂは固定接触子の平面図、Ｃは固定接触子
の縦断面図、Ｄは可動接触子の底面図、第４図は
圧力反射体によるアークの絞り込み効果を示す説
明図、第５図はアーク走行路によるアークの挙動
を示す説明図で、Ａは１対の接触子の側面図、Ｂ
は可動接触子の平面図、Ｃは固定接触子の平面
図、第６図はこの考案の第２の実施例を示し、Ａ
は一部切欠した側面図、ＢはＡのHB−HB線よ
り矢視方向にみた底面図、第７図はこの考案の第
３の実施例を示す一部切欠した側面図、第８図は
この考案の第４の実施例を示し、Ａは可動接触子
の側面図、Ｂは可動接触子の底面図である。 ２……固定導体、３……固定接点、４……可動
導体、５……可動接点、７……消弧板、８……ア
ーク、１０ａ，１０ｂ……圧力反射体、１１……
第１の電気接触子、１２……第２の電気接触子、
２０ａ，２０ｂ……アーク走行路、Ｙ……電気的
接触面を含む平面、Ｚ……距離、Ｗ……アーク走
行路の幅、Ｗ１……接点の幅。なお、図中、同一
符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導体と、この導体の先端側に固着された接点と
   を有する第１および第２の電気接触子の双方に、
   上記導体より抵抗率の高い高抵抗材料で形成さ
   れ、上記接点の外周を取り囲むように上記導体上
   に配設された圧力反射体を設け、上記圧力反射体
   の少くとも一方に、上記接点よりも幅狭で、接点
   から遠ざかる方向に向つて延び、かつ、この圧力
   反射体よりも導電性の高いアーク走行路を形成
   し、このアーク走行路は、上記接点の電気的接触
   面を含む平面からの距離が、接点から遠ざかるに
   したがつて増大するように傾斜してなる回路しや
   断器。