JPH03138829A - 封止接点装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、電磁開閉器などに好適に実施される封止接点
装置に関し、さらに詳しくは、耐アーク性能を向上させ
た封止接点装置に関する。

従来の技術 接点装置は、大電流、特に直流電流遮断時に発生するア
ーク熱のため、接点や接点に連なる電極部材の金属が蒸
発飛散して接点装置内部を汚損し、絶縁特性と寿命とを
低下させるという問題がある。

この問題の解決のため、水素（Ｈ２）などの絶縁性ガス
を高気圧に封入した密閉容器内で固定接点と可動接点と
を当接／離反させ、容器外部に永久磁石片を対向配置し
、絶縁性ガスの冷却能と、永久磁石の磁界による吹消し
作用によって、アークを速やかに消弧させるようにした
封止接点装置が提案されている。

第１０図は、従来の技術による封止接点装置３１の構造
を示す断面図である。封止接点装置３１は、たとえばセ
ラミックスなどの電気絶縁性材料で形成される胴部３２
と、この胴部３２の上下両端部を密閉被覆する金属製端
板３３．３４とを含み、胴部３２と端板３３，３４とに
よって封止容器３５が形成されている。

下部端板３４の封止容器３５側の内面には、先端に固定
接点３６ａが固着された固定電極３６が嵌着固定され、
下部には気管３７が連結され、絶縁性ガスが封止容器３
５内の気密空間３５ａに、たとえば３気圧の高気圧に封
入される。気管３７の端部は、図示しない導線が接続さ
れる接続端子を形成する。下部端板３４と胴部３２とに
内接して、たとえばセラミックスなどの電気絶縁性材料
から成る絶縁基台３８が配置される。

上部端板３３の封止容器３５側の内面には、前記絶縁基
台３８と同一材料の上部絶縁板３９が、前記上部端板３
３に貼着される。これらの端板３３と上部絶縁板３９と
を連通するように穿設された挿通孔３３ａ、３９ａには
、一端に可動接点４０ａが固着され、他端には接続端子
４０ｃが形成された可動電極４０の金属可動軸４０ｂが
挿通される。

上部端板３３の外方上部には、可動軸４０ｂが緩挿する
円筒状の筒体４１が配置される。筒体４１の内部には、
可動軸４０ｂを外囲する蛇腹状のベローズ４２が配置さ
れており、その一端部は可動軸４０ｂの可動接点４０ａ
側に設けられたカラ一部材４０ｄに、他端部は筒体４１
とベローズ押さえ板４１ａに結合され、筒体４１内は封
止容器３５内と同一気圧に、気密に封止される。

可動電極４０の頂部には、筒体４１に連接するストッパ
４１ｂが配置され、可動接点４０ａの離反時における可
動電極４０の矢符ａ方向とは反対方向への変位量を規制
する。さらに胴部３２の外周に、アーク吹消し用の一対
の永久磁石片（図示せず）が対向配置され、たとえば紙
面に直角で裏面から表面の方向に磁界すが発生している
。

可動軸４０ｂが図示しない駆動手段によって矢符ａ方向
に押圧されると、可動接点４０ａは固定接点３６ａに当
接し、接点間が導通する。押圧力が除去されると、封止
容器３５の内外の気圧差によるベローズ４２の復元力で
、可動軸４０ｂは上方に変位し、固定接点３６ａと可動
接点４０ａとが離反し、回路は遮断される。

前記永久磁石片は、このときに固定接点３６ａと可動接
点４０ａとの間に発生するアーク４３を、電流ｉと磁界
すとによるローレンツ力で矢符ｄで示されるように移動
させ、このような磁気吹消し作用と、絶縁性ガスの冷却
能とで速やかに消弧し、回路を遮断するように設けられ
ている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上述の封止接点装置３１では、たとえば電
力用の重負荷を遮断した際に発生するアーク４３の温度
は１００００℃にも達し、その継続時間はかなり長くな
る。このような高温のアーク４３は、胴部３２に大きな
熱衝撃として作用し、胴部３２にクラックが生じ、気密
性が損なわれて絶縁性ガスが漏出するという不具合が発
生していた。このため上述のような問題点を解決し、耐
アーク性能を向上させた封止接点装置が所望されていた
。

本発明の目的は、アークによる封止容器の損傷を防止し
、信頼性を向上させ、長寿命化を図ることができる封止
接点装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、絶縁材により形成された容器胴部の両端部を
金属端板で被覆し、絶縁ガスが高圧に封入されて成る封
止容器内に、先端に固定接点と可動接点とがそれぞれ固
着されて成る固定電極と可動電極とを対向配置し、接点
の当接／離反により回路を導通／遮断させて接点動作を
実現するとともに、接点離反時に発生するアークを、前
記絶縁ガスによる冷却と、前記封止容器を外囲して設け
られる磁石の磁気吹消し作用によって消弧させる封止接
点装置において、 前記封止容器の胴部内壁に接して、アークの熱衝撃を阻
止する阻止手段を配置したことを特徴とする封止接点装
置である。

作　　用 本発明による封止接点装置は、接点離反時に発生するア
ークと封止容器の胴部との接触を阻止する阻止手段であ
る耐熱絶縁板を、封止容器の胴部内壁に配置し、封止容
器を前記アークによる熱衝撃から防護する。

実施例 第１図は本発明の一実施例の封止接点装置１の構造を示
す断面図であり、第２図は第１図の切断面線■−■から
見た断面図である。封止接点装置１は、たとえばアルミ
ナを主体とするセラミックスなどの電気絶縁性材料で形
成される胴部２と、この胴部２の上下両端部を密閉被覆
する金属製端板３．４とを含み、胴部２と端板３，４と
によって封止容器５が形成され、前記胴部２の内壁には
、後述するようにアークの熱衝撃を阻止する阻止手段で
ある耐熱衝撃絶縁板１６が配置されている。

下部端板４の封止容器５の内方には、先端に固定接点６
ａが固着された固定電極６が嵌着固定され、下部には気
管７が連結され、水素（Ｈ２）などの絶縁性ガスが封止
容器５内の気密空間５ａに、たとえば３気圧の高気圧に
封入される。気管７の端部は、導線１５ａが接続される
接続端子を形成する。下部端板４と胴部２に内接して、
セラミックスなどの電気絶縁性材料から成る絶縁基台８
が配置されている。

上部端板３の封止容器５の内方には、前記絶縁基台８と
同一材料の上部絶縁板９が、前記上部端板３に貼着され
ている。これらの端板３と上部絶縁板９とを連通ずるよ
うに穿設された挿通孔３ａ９ａには、一端に可動接点１
０ａが固着され、他端には接続端子１０ｃが形成された
可動電極１０の金属可動軸１０ｂが挿通される。接続端
子１０Ｃからは、導線１５ｂが引出される。

上部端板３の外方上部には、可動軸１０ｂが緩挿する円
筒状の筒体１１が配置されている。筒体１１の内部には
、可動軸１０ｂを外囲する蛇腹状のベローズ１２が配置
されており、その一端部は可動軸１０ｂの可動接点１０
ａ側に設けられたカラ一部材１０ｄに、他端部は筒体１
１とベローズ押さえ板１１ａに結合され、筒体１１内は
封止容器５内と同一気圧に、気密に封止される。

可動軸１０ｂの頂部には、筒体１１に当接するストッパ
ｌｌｂが配置され、該可動軸１０ｂの変位量を規制して
いる。さらに胴部２の外周に、アーク吹消し用の一対の
永久磁石片１３ａ、１３ｂがヨーク１４に保持されて対
向配置され、第１図の紙面に直角で裏面から表面の方向
に磁界Ｂが発生している。

本実施例による封止接点装置１は、前記固定接点６ａと
可動接点１０ａとが離反する際に生じるアークと胴部２
との接触を阻止し、アークの熱衝撃から胴部２を防護す
るための阻止手段として、耐熱衝撃絶縁板１６が胴部２
の内壁に接し、固定電極６と可動電極１０とを角枠（ボ
ビン）状に囲んで配置されている。耐熱衝撃絶縁板１６
は、たとえば酸化ジルコニウムを主体とするセラミック
材で形成され、その厚さはたとえば１ｍｍである。

可動軸１０ｂが図示しない駆動手段によって矢符Ａ方向
に押圧されると、可動接点１０ａは固定接点６ａに当接
し、接点間が導通する。押圧力が除去されると、封止容
器５の内外の気圧差によるベローズ１２の復元力で、可
動軸１０ｂは上方に変位し、固定接点６ａと可動接点１
０ａとが離反し、回路は遮断される。

第３図は、本実施例の動作を説明するための断面図であ
る。第３図において第１図、第２図と共通する部分には
同一の参照符を付す、前記押圧力が除かれて、可動電極
１０が矢符Ａ方向とは反対方向に復元変位し、可動接点
１０ａが固定接点６ａから離反して回路が遮断されたと
きに生じるアーク１７は、通電電流Ｉと磁界Ｂとによる
ローレンツ力の作用のため、両接点６ａ、１０ａが間隔
するにつれて矢符りで示される方向（第３図左方）、す
なわち参照符１７ａで示されるように胴部２の内壁に向
かって移動する。アーク１７の持続時間は遮断された負
荷の重さと性質にもよるが、たとえば１／１０００秒で
あり、前記耐熱衝撃絶縁板１６に達してその表面を高温
に曝すが、該耐熱衝撃絶縁板１６によってアーク１７と
胴部２の直接接触は阻止される。

本実施例に用いた耐熱衝撃絶縁板１６は、酸化′ジルコ
ニウムを主体とするセラミックで形成され、その融点は
１５００℃近辺であり、１００００’Ｃにも及ぶ前記ア
ーク温度に比べてはるかに低いので、アーク１７に曝さ
れることにより、特にその表面が瞬間−時的に溶融し、
アーク１７のもつ熱エネルギを吸収するように振舞う、
すなわちアーク１７の熱衝撃を緩和させるように働き、
アーク１７が消弧すれば直ちに固化する。したがって、
胴部２とアーク１７の接触阻止とあいまって、熱衝撃に
よる胴部２・のクラックなどの損傷が防止され、気密性
が保持されて装置の長寿命化と信頼性の向上が実現され
る。

第４図は本発明の他の実施例の封止接点装置２１のｉ造
を示す断面図であり、第５図は第４図の切断面線■−Ｖ
から見た断面図である。この実施例は前述の実施例に類
似し、対応する部分には同一の参照符を付す。本実施例
において注目すべきは、耐熱衝撃絶縁板１６の外周面に
凹溝１６ａを設けたことである。この凹溝１６ａにより
形成される空間は、当然に封止容器５内に封入された水
素などの絶縁ガスで満たされている。

第６図は、本実施例の動作を説明するための断面図であ
る。可動軸１０ｂの押圧力が除かれて、可動電極１０が
復元変位し、可動接点１０ａが固定接点６ａから離反す
るときに生じるアーク１７は、通電電流Ｉと磁界Ｂとに
よるローレンツ力の作用のため、両接点６ａ、１０ａが
離隔するにつれて矢符りで示される方向に移動し、前記
耐熱衝撃絶縁板１６に達し、その表面はアーク１７の高
温下に曝される。しかしながら、前述したように耐熱衝
撃絶縁板１６の耐熱衝撃性に加えて、前記凹？１１１６
　ａには冷却能の高い絶縁ガスが介在し、しかも胴部２
とアーク１７との直接接触は阻止されるので、胴部２の
クラックなどの損傷が確実に防止され、装置の長寿命化
と信頼性がさらに向上する。

第７図は本発明のさらに他の実施例の封止接点装置２２
の構造を示す断面図であり、第８図は第７図の切断面線
■−■から見た断面図である。前述の実施例に類似し、
対応する部分には同一の参照符を付す、この実施例にお
いて注目すべきは、封止容器５の胴部２の内壁に配置さ
れる耐熱衝撃絶縁板１６の表面に、高融点の金属タング
ステンで形成された複数列のタングステン突条１６ｂを
、縞状に配設したことである。

本実施例に用いられる耐熱衝撃絶縁板１６は、たとえば
アルミナを主体とするセラミック材で形成される。これ
は前記突条１６ｂの材料であるタングステンとの接合性
のためである。耐熱衝撃絶縁板１６上のタングステン突
条１６ｂの形成は、たとえば前記アルミナを主体とする
セラミック材の表面に、タングステンペーストを縞状に
塗布し、その後所定の温度で焼成するなどの方法により
実現され、タングステン突条１６ｂは、たとえば断面が
１ｍｍ平方の角柱状を成す。

第９図は、本実施例の動作を説明するための断面図であ
る。固定接点６ａと可動接点１０ａの離反時に発生した
アーク１７は、永久磁石片１３ａ。

１３ｂの作る磁界Ｂと電流■とによるローレンツ力によ
って、矢符りで示される方向に移行し、耐熱衝撃絶縁板
１６は高温のアーク１７に曝されるが、胴部２は耐熱衝
撃絶縁板１６により覆われているため、アーク１７との
接触が阻止される。しかも耐熱衝撃絶縁板１６に吹き付
けられたアーク１７は、その表面に配設されたタングス
テン突条１６ｂによって、参照符１７ａで示されるよう
に分断される。このためアーク１７は急速に消弧され、
遮断特性が向上するとともに、アーク１７の熱衝撃から
の防護がさらに確実に行われる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、封止容器の胴部の内壁に
耐熱衝撃絶縁板を配置して、封止容器の胴部とアークと
の接触を阻止し、アーク熱を耐熱衝撃絶縁板で吸収させ
るようにしたので、アークの熱衝撃による封止容器、と
くにその胴部のクラックなどの損傷が防護され、信頼性
が格段に向上した封止接点装置が実現し、長寿命化の実
現とともにその効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の封止接点装置１の構造を示
す断面図、第２図は第１図の切断面線■−ｎから見た断
面図、第３図は封止接点装置１の動作を説明するための
断面図、第４図は本発明の他の実施例の封止接点装置２
１の構造を示す断面図、第５図は第４図の切断面線Ｖ−
■から見た断面図、第６図は封止接点装置２１の動作を
説明するための断面図、第７図は本発明のさらに他の実
施例の封止接点装置２２の構造を示す断面図、第８図は
第７図の切断面線■−■から見た断面図、第９図は封止
接点装置２２の動作を説明するための断面図、第１Ｏ図
は従来の技術による封止接点装置３１の構造を示す断面
図である。 １．２１．２２・・・封止接点装ｒ、２・・・胴部、５
・・・封止容器、６・・・固定電極、６ａ・・・固定接
点、１０・・・可動電極、１０ａ・・・可動接点、１２
・・・ベローズ、１３ａ、１３ｂ・・・永久磁石片、１
６・・・耐熱衝撃絶縁板、１６ａ・・・凹溝、１６ｂ・
・・タングステン突条、１７・・・アーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁材により形成された容器胴部の両端部を金属端板で
   被覆し、絶縁ガスが高圧に封入されて成る封止容器内に
   、先端に固定接点と可動接点とがそれぞれ固着されて成
   る固定電極と可動電極とを対向配置し、接点の当接／離
   反により回路を導通／遮断させて接点動作を実現すると
   ともに、接点離反時に発生するアークを、前記絶縁ガス
   による冷却と、前記封止容器を外囲して設けられる磁石
   の磁気吹消し作用によつて消弧させる封止接点装置にお
   いて、 前記封止容器の胴部内壁に接して、アークの熱衝撃を阻
   止する阻止手段を配置したことを特徴とする封止接点装
   置。