JPH0797476A - 電流遮断器用の熱伝導性並びに絶縁性の消弧コーティング組成物 - Google Patents
電流遮断器用の熱伝導性並びに絶縁性の消弧コーティング組成物Info
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- JPH0797476A JPH0797476A JP6228822A JP22882294A JPH0797476A JP H0797476 A JPH0797476 A JP H0797476A JP 6228822 A JP6228822 A JP 6228822A JP 22882294 A JP22882294 A JP 22882294A JP H0797476 A JPH0797476 A JP H0797476A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/76—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts; Selection of material therefor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アークにさらされる電流遮断器の構成部分に
施す消弧コーティングを提供する。 【構成】 ウレタン、メラミンまたはアクリル系樹脂を
バインダーとし、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化
ケイ素のような無機窒化物を含有する改良型消弧コーテ
ィングが電流遮断器用の消弧材として効果的である。ウ
レタンまたはメラミン及び上記無機窒化物のほかに尿
素、ヒダントイン、アラントイン、グアニジンカーボネ
ート、グアニン、メラミンシアヌレート、1,3−ジフ
ェニルグアニジンのような高窒素含有率有機化合物をも
含有するコーティング組成物も限流遮断器用消弧材とし
て効果的である。
施す消弧コーティングを提供する。 【構成】 ウレタン、メラミンまたはアクリル系樹脂を
バインダーとし、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化
ケイ素のような無機窒化物を含有する改良型消弧コーテ
ィングが電流遮断器用の消弧材として効果的である。ウ
レタンまたはメラミン及び上記無機窒化物のほかに尿
素、ヒダントイン、アラントイン、グアニジンカーボネ
ート、グアニン、メラミンシアヌレート、1,3−ジフ
ェニルグアニジンのような高窒素含有率有機化合物をも
含有するコーティング組成物も限流遮断器用消弧材とし
て効果的である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ある動作状態において
アークが発生した場合、好ましくない電流を遮断するた
めにこれを消す必要のある回路遮断器、接触器、ヒュー
ズなどのような電流遮断器のための消弧に係わり、特に
アークにさらされる電流遮断器の面に施す消弧コーティ
ングに係わる。
アークが発生した場合、好ましくない電流を遮断するた
めにこれを消す必要のある回路遮断器、接触器、ヒュー
ズなどのような電流遮断器のための消弧に係わり、特に
アークにさらされる電流遮断器の面に施す消弧コーティ
ングに係わる。
【0002】
【従来の技術】一般に、電源回路に過電流が流れると電
気的にこれを遮断する接点用の消弧手段を有する電流遮
断器が広く用いられている。このような遮断器には2つ
のタイプの消弧手段のうちいずれかを組み込むのが普通
である。住宅や小規模の商業施設に使用されるような小
型回路遮断器では、例えば米国特許第4,081,85
2号に開示されているように接点を樹脂ケーシングのチ
ェンバー内に設け、その一部を金属シールドで囲む。米
国特許第4,866,226号に記載されているような
大型回路遮断器の場合には、消弧手段としてほぼU字形
の消弧板を複数枚重ねて回路遮断器の固定及び可動接点
を囲むのが普通である。ただし、ヨーロッパや日本では
小型回路遮断器にも後者のタイプを使用している。故障
状態の発生により遮断器の接点が開いて接点間にアーク
が生じると、電磁作用によってアークが消弧板にむかっ
て駆動・拡張され、その結果アークが分割され、消弧板
によって冷却されて消える。
気的にこれを遮断する接点用の消弧手段を有する電流遮
断器が広く用いられている。このような遮断器には2つ
のタイプの消弧手段のうちいずれかを組み込むのが普通
である。住宅や小規模の商業施設に使用されるような小
型回路遮断器では、例えば米国特許第4,081,85
2号に開示されているように接点を樹脂ケーシングのチ
ェンバー内に設け、その一部を金属シールドで囲む。米
国特許第4,866,226号に記載されているような
大型回路遮断器の場合には、消弧手段としてほぼU字形
の消弧板を複数枚重ねて回路遮断器の固定及び可動接点
を囲むのが普通である。ただし、ヨーロッパや日本では
小型回路遮断器にも後者のタイプを使用している。故障
状態の発生により遮断器の接点が開いて接点間にアーク
が生じると、電磁作用によってアークが消弧板にむかっ
て駆動・拡張され、その結果アークが分割され、消弧板
によって冷却されて消える。
【0003】消弧板は綿や木質パルプのような繊維、フ
ェノール樹脂のようなプラスチック、フィッシュペーパ
ー、またはファイバーグラスからなる非導電性の一重ま
たは二重側壁で囲むのが一般的な構造である。消弧板を
その消弧能力を高めるのに必要な間隔で配置・支持する
ために、前記側壁に穿孔する。消弧板の突出端をステー
キングまたはスピニング加工によって側壁に固定し、側
壁と互いに隣接する1対の消弧板とで消弧板によって分
割されたアークを消すためのシュートを画定するのが一
般的である。
ェノール樹脂のようなプラスチック、フィッシュペーパ
ー、またはファイバーグラスからなる非導電性の一重ま
たは二重側壁で囲むのが一般的な構造である。消弧板を
その消弧能力を高めるのに必要な間隔で配置・支持する
ために、前記側壁に穿孔する。消弧板の突出端をステー
キングまたはスピニング加工によって側壁に固定し、側
壁と互いに隣接する1対の消弧板とで消弧板によって分
割されたアークを消すためのシュートを画定するのが一
般的である。
【0004】従来、消弧側壁は米国特許第4,950,
852号に開示されているようにメラミン樹脂母材に埋
め込んだ繊維によって形成し、アーク熱によって発生さ
れる消弧用ガス状分子化合物の連続的な供給源として利
用する。
852号に開示されているようにメラミン樹脂母材に埋
め込んだ繊維によって形成し、アーク熱によって発生さ
れる消弧用ガス状分子化合物の連続的な供給源として利
用する。
【0005】繊維と35%を越える見かけ多孔度を有す
るネットまたは多孔材から成る複合材で形成した側壁を
使用して消弧側壁を光吸収性にする公知技術もある。米
国特許第4,516,002号を参照されたい。
るネットまたは多孔材から成る複合材で形成した側壁を
使用して消弧側壁を光吸収性にする公知技術もある。米
国特許第4,516,002号を参照されたい。
【0006】米国特許第4,975,551号は、アー
ク通路に沿って配置した例えばメラミンのような消弧化
合物をバインダー材と組み合わせた消弧組成物を開示し
ている。
ク通路に沿って配置した例えばメラミンのような消弧化
合物をバインダー材と組み合わせた消弧組成物を開示し
ている。
【0007】米国特許第4,251,699号は、ジシ
アンジアミドとエラストマーのバインダーから成る消弧
組成物を開示している。アーク熱により組成物から消イ
オン及び消弧ガスを発生させて消弧を行うために組成物
をアークに充分近く配置する。米国特許第4,444,
671号に開示されているように、ヘキサメチレンテト
ラミン単独、またはこれをバインダーと組み合わせるか
他の物質に含浸させた組成物でも同じ効果が得られる。
アンジアミドとエラストマーのバインダーから成る消弧
組成物を開示している。アーク熱により組成物から消イ
オン及び消弧ガスを発生させて消弧を行うために組成物
をアークに充分近く配置する。米国特許第4,444,
671号に開示されているように、ヘキサメチレンテト
ラミン単独、またはこれをバインダーと組み合わせるか
他の物質に含浸させた組成物でも同じ効果が得られる。
【0008】米国特許第3,761,660号は回路遮
断器のアークに露出する壁または面に使用するためのア
ルミナ及びメラミンから成る消弧組成物を開示してい
る。
断器のアークに露出する壁または面に使用するためのア
ルミナ及びメラミンから成る消弧組成物を開示してい
る。
【0009】側壁に樹脂コーティングをスプレーした
り、感熱接着テープを貼付する公知技術もある。
り、感熱接着テープを貼付する公知技術もある。
【0010】以上述べた種々の試みにも拘らず、信頼度
の高い電流遮断器の必要条件を全て満たす公知装置また
は公知技術は皆無である。
の高い電流遮断器の必要条件を全て満たす公知装置また
は公知技術は皆無である。
【0011】側壁に繊維材を使用する場合、アーク抵抗
による表面透過及び熱的絶縁破壊を招くことが多い。公
知の電流遮断器ではアークの高熱で側壁に炭素が形成さ
れる結果、側壁に沿って電圧トラッキングが発生するこ
とが多い。
による表面透過及び熱的絶縁破壊を招くことが多い。公
知の電流遮断器ではアークの高熱で側壁に炭素が形成さ
れる結果、側壁に沿って電圧トラッキングが発生するこ
とが多い。
【0012】本発明は、金属シールドとプラスチック壁
だけで形成されるアークチェンバーを備えた小型回路遮
断器にも応用できる。
だけで形成されるアークチェンバーを備えた小型回路遮
断器にも応用できる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電流
遮断器のための、通過電流を軽減する熱伝導性並びに絶
縁性の改良型消弧コーティング組成物を提供することに
ある。
遮断器のための、通過電流を軽減する熱伝導性並びに絶
縁性の改良型消弧コーティング組成物を提供することに
ある。
【0014】本発明の他の目的は、電流遮断器の側壁に
炭素が形成されないようにすることによって側壁沿いの
電圧トラッキングを防止することにある。
炭素が形成されないようにすることによって側壁沿いの
電圧トラッキングを防止することにある。
【0015】本発明の他の目的は、電流遮断器のアーク
にさらされる構造部である繊維材へのアーク抵抗による
表面透過を促進することにある。
にさらされる構造部である繊維材へのアーク抵抗による
表面透過を促進することにある。
【0016】本発明の他の目的は、側壁の熱的絶縁破壊
を防止することにある。
を防止することにある。
【0017】本発明のさらに他の目的は、小型回路遮断
器においてアークにさらされるシールドへのアーク抵抗
による表面透過を促進することにある。
器においてアークにさらされるシールドへのアーク抵抗
による表面透過を促進することにある。
【0018】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき説明する。
につき説明する。
【0019】
【実施例】住宅用として負荷センターに広く使用されて
いる小型電流遮断器の遮断定格を高めることが望まれ、
240V/10kA単極遮断定格の小型電流遮断器の実
現が待たれて久しい。現在の小型単極電流遮断器の定格
は120V/10kAが普通である。
いる小型電流遮断器の遮断定格を高めることが望まれ、
240V/10kA単極遮断定格の小型電流遮断器の実
現が待たれて久しい。現在の小型単極電流遮断器の定格
は120V/10kAが普通である。
【0020】所要の240V/10kA単極定格の実現
を約束する方法の1つは以下に述べる消弧コーティング
の利用である。この低コスト、無毒性のコーティングは
既存の遮断器のチェンバー壁及び構成部分に直接塗布ま
たはスプレーされる。機械加工や成形加工をする必要が
ない。硬化前に成形樹脂に無毒性化学添加物を直接添加
してもよい。消弧コーティングがガスを発生させ、これ
が短絡試験時の通過エネルギーを軽減する。こうして同
じ耐用寿命でも遮断定格を高めることができる。
を約束する方法の1つは以下に述べる消弧コーティング
の利用である。この低コスト、無毒性のコーティングは
既存の遮断器のチェンバー壁及び構成部分に直接塗布ま
たはスプレーされる。機械加工や成形加工をする必要が
ない。硬化前に成形樹脂に無毒性化学添加物を直接添加
してもよい。消弧コーティングがガスを発生させ、これ
が短絡試験時の通過エネルギーを軽減する。こうして同
じ耐用寿命でも遮断定格を高めることができる。
【0021】このコーティングは多様なサイズの成形ケ
ース回路遮断器、接触器、ヒューズなどのような電流遮
断器にも利用できる。コーティングから得られる利点と
して、通過電流及びエネルギーの軽減、熱伝導率の向
上、低炭素含有率、機械加工を必要としないこと、及び
低コストを挙げることができる。
ース回路遮断器、接触器、ヒューズなどのような電流遮
断器にも利用できる。コーティングから得られる利点と
して、通過電流及びエネルギーの軽減、熱伝導率の向
上、低炭素含有率、機械加工を必要としないこと、及び
低コストを挙げることができる。
【0022】ウレタン、メラミンまたはアクリル系樹脂
をバインダーとし、窒化ホウ素、窒化アルミニウムまた
は窒化ケイ素のような無機窒化物を含む改良形消弧コー
ティングは電流遮断器用消弧材として効果的である。ウ
レタン、メラミンまたはアクリル系樹脂をバインダーと
し、上記無機窒化物と尿素、ヒダントイン、アラントイ
ン、グアニジンカーボネート、グアニン、メラミンシア
ヌレート、1,3−ジフェニルグアニジンのような高窒
素含有率有機物との混合物を含むコーティング組成物も
電流遮断器用消弧材として効果的である。
をバインダーとし、窒化ホウ素、窒化アルミニウムまた
は窒化ケイ素のような無機窒化物を含む改良形消弧コー
ティングは電流遮断器用消弧材として効果的である。ウ
レタン、メラミンまたはアクリル系樹脂をバインダーと
し、上記無機窒化物と尿素、ヒダントイン、アラントイ
ン、グアニジンカーボネート、グアニン、メラミンシア
ヌレート、1,3−ジフェニルグアニジンのような高窒
素含有率有機物との混合物を含むコーティング組成物も
電流遮断器用消弧材として効果的である。
【0023】電流遮断器用としてすぐれた絶縁性と高い
熱伝導率の組み合わせが満足すべき性能を達成するのに
必要な前提条件であると考えられる。高い熱伝導率と優
れた絶縁性を兼備している点に着目して無機窒化物を添
加物として選択した。ウレタン樹脂バインダーを窒化ホ
ウ素または高窒素含有有機化合物/窒化ホウ素混合物と
併用することで低炭素、従って、復旧中の再点弧を極力
防止する組成物が得られる。電流遮断器のアークにさら
される面に形成される炭素を極力少なくすることで所要
の抗表面トラッキング性能が高められる。
熱伝導率の組み合わせが満足すべき性能を達成するのに
必要な前提条件であると考えられる。高い熱伝導率と優
れた絶縁性を兼備している点に着目して無機窒化物を添
加物として選択した。ウレタン樹脂バインダーを窒化ホ
ウ素または高窒素含有有機化合物/窒化ホウ素混合物と
併用することで低炭素、従って、復旧中の再点弧を極力
防止する組成物が得られる。電流遮断器のアークにさら
される面に形成される炭素を極力少なくすることで所要
の抗表面トラッキング性能が高められる。
【0024】所要の240V/10kA単極定格を達成
する方法として、以下に述べる消弧コーティングを用い
る。低コスト、無毒性のこのコーティングを既存の回路
遮断器のアークチェンバー壁及び各構成部分に塗布また
はスプレーすればよい。機械加工や成形の必要はない。
硬化前に成形樹脂に直接無毒性の化学添加物を添加する
という方法もある。消弧コーティングは短絡試験時の通
過エネルギーを軽減するガスを発生させる。
する方法として、以下に述べる消弧コーティングを用い
る。低コスト、無毒性のこのコーティングを既存の回路
遮断器のアークチェンバー壁及び各構成部分に塗布また
はスプレーすればよい。機械加工や成形の必要はない。
硬化前に成形樹脂に直接無毒性の化学添加物を添加する
という方法もある。消弧コーティングは短絡試験時の通
過エネルギーを軽減するガスを発生させる。
【0025】このようなコーティングは多様なサイズの
成形ケース回路遮断器や接触器などのような電流遮断器
及びヒューズにおける消弧に利用することができる。コ
ーティングの利点として、通過電流(let-through curre
nt)及びエネルギーの軽減、高い熱伝導率、低い炭素含
有率、機械加工の必要がないこと、及び低いコストが挙
げられる。
成形ケース回路遮断器や接触器などのような電流遮断器
及びヒューズにおける消弧に利用することができる。コ
ーティングの利点として、通過電流(let-through curre
nt)及びエネルギーの軽減、高い熱伝導率、低い炭素含
有率、機械加工の必要がないこと、及び低いコストが挙
げられる。
【0026】ウレタン、メラミンホルムアルデヒドまた
はアクリル系樹脂をポリマーバインダーとし窒化ホウ
素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などのような無機窒
化物を含む本発明の消弧材は電流遮断器用消弧材として
有効である。下に掲げる表Iは他の無機物質と比較して
窒化ホウ素の誘電特性の測定値を示す。比較例として表
に示す無機物質は高い絶縁耐力、高い安定性及び炭素残
留がないことに着目して選択した。
はアクリル系樹脂をポリマーバインダーとし窒化ホウ
素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などのような無機窒
化物を含む本発明の消弧材は電流遮断器用消弧材として
有効である。下に掲げる表Iは他の無機物質と比較して
窒化ホウ素の誘電特性の測定値を示す。比較例として表
に示す無機物質は高い絶縁耐力、高い安定性及び炭素残
留がないことに着目して選択した。
【0027】
【表1】 表 I 他の無機物質と比較した窒化ホウ素の誘電特性 絶縁耐力* 誘電率** 消散率 25°Cにおいて 25°Cに 25°Cに (125ミル、 おいて おいて 物質名 ボルト/ミル) (1MHz) (1MHz2) 窒化ホウ素 950 4.2 0.0003 尿素樹脂 650-700(アルファ 6.6+ セルロース フィラー) アルミナ 340 10.1 0.0002 ケイ酸アルミナ 150 4.1 0.0027 磁器 140+ 8.5 0.0005 石英 -- 3.8 0.0038 溶融シリカ -- 3.2 0.0045a * ASTM D149 ** ASTM D150 a 10GHzにおける測定値 + F.M.Clark著“Insulating Materials for
Design and Engineering Practice”、John Wi
ley & Sons,Inc.,(NewYork)
1962年刊。
Design and Engineering Practice”、John Wi
ley & Sons,Inc.,(NewYork)
1962年刊。
【0028】ウレタン、メラミン及びアクリル系樹脂は
いずれも所要の特性を具えていることに着目して選択し
た。ポリウレタン樹脂(Hysol PC−18)はD
exter Hysol社の製品であり、アクリル樹脂
(Humiseal IB−31)はColumbia
Chase社の製品である。樹脂メラミンホルムアル
デヒドも利用できる。これらの樹脂が具える所要の特性
は下記の通りである。
いずれも所要の特性を具えていることに着目して選択し
た。ポリウレタン樹脂(Hysol PC−18)はD
exter Hysol社の製品であり、アクリル樹脂
(Humiseal IB−31)はColumbia
Chase社の製品である。樹脂メラミンホルムアル
デヒドも利用できる。これらの樹脂が具える所要の特性
は下記の通りである。
【0029】フィルム形成樹脂PC−18及びIB−3
1の特性 固体含有率(ポリマー含有率)=35−65%(W/
W) 粘度=300−900cps 貯蔵寿命=周囲温度で>12カ月 硬化時間=周囲温度で1−4時間 ウレタン、メラミンまたはアクリル系樹脂をポリマーバ
インダーとし、上記無機窒化物と高窒素含有率有機化合
物、例えば、尿素、ヒダントイン、アラントイン、グア
ニジンカーボネート、グアニン、メラミンシアヌレー
ト、1,3−ジフェニルグアニジンなどとの混合物を含
むコーティング組成物も電流遮断器用消弧材として有効
である。これらの高窒素含有率有機化合物を選択した理
由はこれらの化合物から放出される消弧ガス(N2、N
H3及びH2)がアークチェンバー圧を増大させ、これが
アークの遮断に寄与することにある。
1の特性 固体含有率(ポリマー含有率)=35−65%(W/
W) 粘度=300−900cps 貯蔵寿命=周囲温度で>12カ月 硬化時間=周囲温度で1−4時間 ウレタン、メラミンまたはアクリル系樹脂をポリマーバ
インダーとし、上記無機窒化物と高窒素含有率有機化合
物、例えば、尿素、ヒダントイン、アラントイン、グア
ニジンカーボネート、グアニン、メラミンシアヌレー
ト、1,3−ジフェニルグアニジンなどとの混合物を含
むコーティング組成物も電流遮断器用消弧材として有効
である。これらの高窒素含有率有機化合物を選択した理
由はこれらの化合物から放出される消弧ガス(N2、N
H3及びH2)がアークチェンバー圧を増大させ、これが
アークの遮断に寄与することにある。
【0030】本発明の第1実施例では、ウレタン樹脂
(Hysol/Dexter社製PC−18)に約50
重量%の窒化ホウ素粉末を添加することによって、アー
クにさらされる電流遮断器の面に容易に刷毛塗りまたは
スプレーできるコーティング材を調製する。実験の目的
で窒化ホウ素としてAQC−3を用いる。本発明の第2
実施例では、ウレタンまたはアクリル樹脂に25重量%
の窒化ホウ素粉末と、25重量%の高窒素含有率有機化
合物、例えばアラントイン(AQC−10)を添加する
ことにより、アークにさらされる電流遮断器の面に容易
に刷毛塗りまたはスプレーできるコーティング材を調製
する。この混合物を2つの小型回路遮断器のアークチェ
ンバーの内側に塗布した後、双方の遮断器について短絡
試験を実施した。
(Hysol/Dexter社製PC−18)に約50
重量%の窒化ホウ素粉末を添加することによって、アー
クにさらされる電流遮断器の面に容易に刷毛塗りまたは
スプレーできるコーティング材を調製する。実験の目的
で窒化ホウ素としてAQC−3を用いる。本発明の第2
実施例では、ウレタンまたはアクリル樹脂に25重量%
の窒化ホウ素粉末と、25重量%の高窒素含有率有機化
合物、例えばアラントイン(AQC−10)を添加する
ことにより、アークにさらされる電流遮断器の面に容易
に刷毛塗りまたはスプレーできるコーティング材を調製
する。この混合物を2つの小型回路遮断器のアークチェ
ンバーの内側に塗布した後、双方の遮断器について短絡
試験を実施した。
【0031】例 1 50アンペア定格の小型回路遮断器を使用してAQC−
3と高窒素含有率有機化合物との混合物の有効性を試験
した。有機化合物はそれぞれの化学的組成とガス発生材
として利用されたこれまでの実績に基づいて選択した。
AQC−3は窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウ
ムなどのような無機化合物であり、高い熱伝導率、高い
絶縁耐力、及び高い熱安定性に着目して選択した(表I
参照)。これらの特性はいずれも回路遮断器アークチェ
ンバーの構成材料として望ましい特性である。炭素を形
成せずにガスを発生する高窒素含有率有機アラントイン
(AQC−10)と混合したAQC−3は回路遮断器ア
ークチェンバーのコーティングに好適であると考えられ
た。
3と高窒素含有率有機化合物との混合物の有効性を試験
した。有機化合物はそれぞれの化学的組成とガス発生材
として利用されたこれまでの実績に基づいて選択した。
AQC−3は窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウ
ムなどのような無機化合物であり、高い熱伝導率、高い
絶縁耐力、及び高い熱安定性に着目して選択した(表I
参照)。これらの特性はいずれも回路遮断器アークチェ
ンバーの構成材料として望ましい特性である。炭素を形
成せずにガスを発生する高窒素含有率有機アラントイン
(AQC−10)と混合したAQC−3は回路遮断器ア
ークチェンバーのコーティングに好適であると考えられ
た。
【0032】50アンペア遮断器で短絡試験を実施して
表IIに示す種々のコーティング混合物の有効性を測定
した。50アンペアのアークチェンバー及びアークシー
ルドを混合物でコーティングし、2時間に亘って60°
Cで硬化させた。コンデンサー放電回路を利用してこの
タイプの遮断器にとって典型的なアンペアの半波で60
Hzの単一電流パルスを発生させた。通過電流及びアー
ク電圧を直接比較できるようにすべてのショットに一定
の充電電圧を使用した。
表IIに示す種々のコーティング混合物の有効性を測定
した。50アンペアのアークチェンバー及びアークシー
ルドを混合物でコーティングし、2時間に亘って60°
Cで硬化させた。コンデンサー放電回路を利用してこの
タイプの遮断器にとって典型的なアンペアの半波で60
Hzの単一電流パルスを発生させた。通過電流及びアー
ク電圧を直接比較できるようにすべてのショットに一定
の充電電圧を使用した。
【0033】
【表2】 表 II 例1の組成物 小型回路遮断器試験 小型回路遮断器(50アンペア定格)で評価するため上記手順に従って下記組 成物を調製した。
【0034】 ポリマー樹脂バインダー 無機化合物 ガス発生有機化合物 No. (%W/W) (%W/W) (%W/W) 1. なし なし なし 0 0 0 2. ウレタン(PC−18) なし なし 100 0 0 3. ウレタン(PC−18) 窒化ホウ素 なし 50 50 0 4. アクリル(IB−31) 窒化ホウ素 なし 50 50 0 5. アクリル(IB−31) 窒化ホウ素 アラントイン 50 25 25 6. ウレタン(PC−18) 窒化ホウ素 アラントイン 28 15 57 7. ウレタン(PC−18) 窒化ホウ素 アラントイン 50 25 25 図1は試験結果を示す。コーティングなしの遮断器(6
ショットの平均)及びコーティングNO.7(3ショッ
トの平均)を除き、各データポイントは2ショットの平
均である。ショットごとに新しいコーティングを使用し
た。1つの極でショットを繰り返すことはなかった。ア
ーク電圧が増大するに従って通過電流が低下した。これ
は電流遮断器に共通の特性である。コーティングなしの
遮断器において最悪の状態が観察され、1:1:2の重
量比でAQC−3:AQC−10:ウレタンを組み合わ
せた場合に最良の電流遮断作用が得られた。この組み合
わせはウレタンだけのコーティング及びAQC−3:ウ
レタンのコーティングよりもすぐれた性能を示した。コ
ーティングNo.6はコーティングNo.7よりもアー
ク電圧が高かったからコーティングNo.7よりもすぐ
れた性能を有すると考えられる。コーティング混合物を
最適化するためには(即ち、重量比、厚さ、コーティン
グ箇所を最適化するためには)、さらに試験を重ねる必
要がある。
ショットの平均)及びコーティングNO.7(3ショッ
トの平均)を除き、各データポイントは2ショットの平
均である。ショットごとに新しいコーティングを使用し
た。1つの極でショットを繰り返すことはなかった。ア
ーク電圧が増大するに従って通過電流が低下した。これ
は電流遮断器に共通の特性である。コーティングなしの
遮断器において最悪の状態が観察され、1:1:2の重
量比でAQC−3:AQC−10:ウレタンを組み合わ
せた場合に最良の電流遮断作用が得られた。この組み合
わせはウレタンだけのコーティング及びAQC−3:ウ
レタンのコーティングよりもすぐれた性能を示した。コ
ーティングNo.6はコーティングNo.7よりもアー
ク電圧が高かったからコーティングNo.7よりもすぐ
れた性能を有すると考えられる。コーティング混合物を
最適化するためには(即ち、重量比、厚さ、コーティン
グ箇所を最適化するためには)、さらに試験を重ねる必
要がある。
【0035】例 2 大型(150アンペア定格)限流回路遮断器に表III
に示す7種類のコーティングを使用した同様の試験を実
施した。アークチェンバーの内側全面とデイオン・プレ
ートにコーティングを施した。
に示す7種類のコーティングを使用した同様の試験を実
施した。アークチェンバーの内側全面とデイオン・プレ
ートにコーティングを施した。
【0036】
【表3】 表 III 例2の組成物 150アンペア定格限流回路遮断器試験 大型回路遮断器(150アンペア定格)で評価するため下記組成物を調製した 。 ポリマー樹脂バインダー 無機化合物 ガス発生有機化合物 No. (%W/W) (%W/W) (%W/W) 1. なし なし なし 0 0 0 2. ウレタン(PC-18) 窒化ホウ素 尿素(AQC-11) 67 16 17 3. ウレタン(PC-18) 窒化ホウ素 アラントイン(AQC-10) 67 16(AQC-3) 17 4. ウレタン(PC-18) ) 窒化ホウ素 なし 50 50 0 5. アクリル(IB-31) 窒化ホウ素 グアニン(AQC-2) 44 44 12 6. ウレタン(PC-18) 窒化ホウ素 アラントイン 28 15 57 図2はデイオン・プレートを有する150アンペア定格
限流回路遮断器の遮断作用に対するコーティングの効果
を示す。図3は図2に結果を示す試験における各遮断器
で測定された通過エネルギーを示す。図3に示した結果
に照らしても、AQC−3と有機化合物との混合物はA
QC−3単独のコーティングよりもすぐれている(図2
−3)。図示の各データポイントは各遮断器極における
単一ショットである。最もすぐれた混合物はコーティン
グNo.5及びNo.6であり、試験されたコーティン
グのうち最も低いI2t及びエネルギーを示した。
限流回路遮断器の遮断作用に対するコーティングの効果
を示す。図3は図2に結果を示す試験における各遮断器
で測定された通過エネルギーを示す。図3に示した結果
に照らしても、AQC−3と有機化合物との混合物はA
QC−3単独のコーティングよりもすぐれている(図2
−3)。図示の各データポイントは各遮断器極における
単一ショットである。最もすぐれた混合物はコーティン
グNo.5及びNo.6であり、試験されたコーティン
グのうち最も低いI2t及びエネルギーを示した。
【0037】例1及び2の組成物が公知の組成物よりも
性能においてすぐれている理由として下記の点を挙げる
ことができる。
性能においてすぐれている理由として下記の点を挙げる
ことができる。
【0038】1.ガス発生コーティングがアークチェン
バー内の過渡的な圧力上昇を促進してアークの導電率を
低下させることにより、アーク電圧を高め、通過電流を
抑制する。
バー内の過渡的な圧力上昇を促進してアークの導電率を
低下させることにより、アーク電圧を高め、通過電流を
抑制する。
【0039】2.発生ガスの化学組成が比較的高い熱伝
導率を有し(即ち、水素、アンモニア及び窒素)、この
ことがアークの冷却を助けてその導電率を低下させる。
ガスはまた、コーティングのない遮断器から発生するガ
スよりも高い絶縁耐力及び電子親和力を有し、電子とイ
オン及び中性子との再結合速度を高める。
導率を有し(即ち、水素、アンモニア及び窒素)、この
ことがアークの冷却を助けてその導電率を低下させる。
ガスはまた、コーティングのない遮断器から発生するガ
スよりも高い絶縁耐力及び電子親和力を有し、電子とイ
オン及び中性子との再結合速度を高める。
【0040】3.ガスの組み合わせによっては種々の混
合物の試験結果からも明らかなようにアークに対して相
乗的に作用する場合がある。
合物の試験結果からも明らかなようにアークに対して相
乗的に作用する場合がある。
【0041】4.標準的な遮断器とは異なり、これらの
コーティングは遮断を妨げたり絶縁障害の原因となる炭
素残留物を発生させない。
コーティングは遮断を妨げたり絶縁障害の原因となる炭
素残留物を発生させない。
【0042】試験データに照らして、上記ウレタン・コ
ーティング組成物、特に窒化ホウ素(AQC−3)と尿
素(AQC−11)、アラントイン(AQC−10)と
グアニン(AQC−2)を含有する組成物は遮断器の消
弧性能に著しく有益に作用すると考えられる。即ち、こ
れらの組成物の場合、放出される消弧ガスはN2、NH3
及びH2であり、アークチェンバーの圧力を増大させる
ことによってアーク遮断を助ける。炭素はほとんどまた
は全く生成しないからアークのトラッキングが減少し再
点弧が抑制される。このような好ましい成果はコーティ
ング材の分解から生ずるガス圧の増大に起因し、さらに
重要な要因としてアーク中に生成する種々のガス(例え
ば、水素、窒素)の消弧作用による。
ーティング組成物、特に窒化ホウ素(AQC−3)と尿
素(AQC−11)、アラントイン(AQC−10)と
グアニン(AQC−2)を含有する組成物は遮断器の消
弧性能に著しく有益に作用すると考えられる。即ち、こ
れらの組成物の場合、放出される消弧ガスはN2、NH3
及びH2であり、アークチェンバーの圧力を増大させる
ことによってアーク遮断を助ける。炭素はほとんどまた
は全く生成しないからアークのトラッキングが減少し再
点弧が抑制される。このような好ましい成果はコーティ
ング材の分解から生ずるガス圧の増大に起因し、さらに
重要な要因としてアーク中に生成する種々のガス(例え
ば、水素、窒素)の消弧作用による。
【0043】尿素、アラントイン、グアニンなどのよう
な窒素含有率の高いガス発生有機添加物とウレタンやア
クリルのようなフィルム形成ポリマー材との間で有益な
化学反応が起こる。このことは水酸基(−OH)及びア
ミノ(NH2、NHR)基を含有するガス発生添加物と
ウレタン系フィルム形成ポリマーとの間で特に顕著であ
る。この場合、消弧性能を損なうことなく組成物の熱安
定性を高めるポリマー“付加物”が形成される。ガス発
生化合物とウレタン樹脂との間に化学的結合が形成され
ることで安定性が一段と高められる。ポリマー分子の
“交差結合”が増えることも考えられ、これによって安
定性はさらに高められる。窒化ホウ素のような添加物は
コーティング組成物に利用するだけでなく、成形材料
(例えば、BMCグラス/ポリエステル)にも利用でき
る。
な窒素含有率の高いガス発生有機添加物とウレタンやア
クリルのようなフィルム形成ポリマー材との間で有益な
化学反応が起こる。このことは水酸基(−OH)及びア
ミノ(NH2、NHR)基を含有するガス発生添加物と
ウレタン系フィルム形成ポリマーとの間で特に顕著であ
る。この場合、消弧性能を損なうことなく組成物の熱安
定性を高めるポリマー“付加物”が形成される。ガス発
生化合物とウレタン樹脂との間に化学的結合が形成され
ることで安定性が一段と高められる。ポリマー分子の
“交差結合”が増えることも考えられ、これによって安
定性はさらに高められる。窒化ホウ素のような添加物は
コーティング組成物に利用するだけでなく、成形材料
(例えば、BMCグラス/ポリエステル)にも利用でき
る。
【0044】本発明の具体的な実施例の詳細を以上に説
明したが、当業者には明らかなように、本願明細書の開
示内容に照らして上記以外の多様な態様で本発明を実施
することは当業者にとって容易であろう。従って、以上
に述べた実施例はあくまでも説明のためのものであり、
本発明の範囲を限定するものではない。
明したが、当業者には明らかなように、本願明細書の開
示内容に照らして上記以外の多様な態様で本発明を実施
することは当業者にとって容易であろう。従って、以上
に述べた実施例はあくまでも説明のためのものであり、
本発明の範囲を限定するものではない。
【0045】
【図1】小型回路遮断器(50アンペア定格)に使用し
た本発明のコーティング混合物が通過電流に及ぼす効果
をコーティングを施されていない遮断器との比較におい
て示すグラフ。
た本発明のコーティング混合物が通過電流に及ぼす効果
をコーティングを施されていない遮断器との比較におい
て示すグラフ。
【図2】大型限流回路遮断器(150アンペア定格)に
使用したコーティング混合物が対応のアーク電圧に及ぼ
す効果を示すグラフ。
使用したコーティング混合物が対応のアーク電圧に及ぼ
す効果を示すグラフ。
【図3】大型遮断器(150アンペア定格)において本
発明による通過エネルギー軽減効果を示すグラフ。
発明による通過エネルギー軽減効果を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 161/28 PHJ 175/04 PHM // C08L 75/04 NFY (72)発明者 ジョン ジョセフ シア アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15237 ピッツバーグ ハイランド パインズ ドライブ 309 (72)発明者 ウィリアム ラルフ クルックス アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15243 ピッツバーグ ベバリイ ロード 644 (72)発明者 ノーマン デビィズ アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15642 アーウィン サンライズ ドライブ 162
Claims (20)
- 【請求項1】 消弧に有効な量の無機窒化物と、ウレタ
ン、メラミン及びアクリル系樹脂から成る群から選択さ
れたポリマー樹脂バインダーとから成ることを特徴とす
る消弧組成物。 - 【請求項2】 無機窒化物を窒化ホウ素、窒化ケイ素及
び窒化アルミニウムから成る群から選択したことを特徴
とする請求項1に記載の組成物。 - 【請求項3】 無機窒化物が窒化ホウ素であることを特
徴とする請求項2に記載の組成物。 - 【請求項4】 ポリマー樹脂バインダーがポリウレタン
であることを特徴とする請求項3に記載の組成物。 - 【請求項5】 消弧に有効な量の窒化ホウ素、窒化アル
ミニウム及び窒化ケイ素から成る群から選択した無機窒
化物と、尿素、アラントイン、ヒダントイン、グアニジ
ンカーボネート、グアニン、メラミンシアヌレート及び
1,3−ジフェニルグアニジンから成る群から選択した
高窒素含有率有機化合物との混合物、及びウレタン、メ
ラミン及びアクリル系樹脂から成る群から選択したポリ
マー樹脂バインダーとから成ることを特徴とする消弧組
成物。 - 【請求項6】 電流遮断器の一部を、窒化ホウ素、窒化
アルミニウム及び窒化ケイ素から成る群から選択した消
弧に有効な無機窒化物を含む消弧組成物でコーティング
することを特徴とする電流遮断器における消弧方法。 - 【請求項7】 消弧組成物がウレタン、メラミン及びア
クリル系樹脂から成る群から選択したポリマー樹脂バイ
ンダーをも含むことを特徴とする請求項6に記載の方
法。 - 【請求項8】 窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化
ケイ素から成る群から選択した無機窒化物が消弧組成物
全体の少なくとも約10重量%を占めることを特徴とす
る請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化
ケイ素から成る群から選択した無機窒化物が消弧組成物
全体の約15乃至65重量%を占めることを特徴とする
請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 無機窒化物が窒化ホウ素であり、ポリ
マー樹脂バインダーがポリウレタンであることを特徴と
する請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 電流遮断器の一部を、窒化ホウ素、窒
化アルミニウム及び窒化ケイ素から成る群から選択した
無機窒化物と、尿素、アラントイン、ヒダントイン、グ
アニジンカーボネート、グアニン、メラミンシアヌレー
ト及び1,3−ジフェニルグアニジンから成る群から選
択した高窒素含有率有機化合物との消弧に有効な量の混
合物を含む消弧組成物でコーティングすることにより、
アークの熱が組成物から充分な量の消イオン及び消弧ガ
スを発生させて効果的にアークを消すようにする電流遮
断器における消弧方法。 - 【請求項12】 消弧組成物がウレタン、メラミン及び
アクリル系樹脂から成る群から選択したポリマー樹脂バ
インダーをも含むことを特徴とする請求項11に記載の
方法。 - 【請求項13】 消弧混合物が消弧組成物全体の少なく
とも約10重量%を占めることを特徴とする請求項12
に記載の方法。 - 【請求項14】 混合物が消弧組成物全体の約35乃至
85重量%を占めることを特徴とする請求項13に記載
の方法。 - 【請求項15】 電流遮断器を消弧可能にする方法にお
いて、前記遮断器の構造に、窒化ホウ素、窒化アルミニ
ウム及び窒化ケイ素から成る群から選択した消弧に有効
な量の無機窒化物を組み込むことを特徴とする方法。 - 【請求項16】 無機窒化物が前記構造の少なくとも1
0重量%を占めることを特徴とする請求項15に記載の
方法。 - 【請求項17】 無機窒化物が前記構造の約35乃至6
5重量%を占めることを特徴とする請求項16に記載の
方法。 - 【請求項18】 電流遮断器を消弧可能にする方法にお
いて、前記遮断器の構造に、窒化ホウ素、窒化アルミニ
ウム及び窒化ケイ素から成る群から選択した無機窒化物
と、尿素、アラントイン、ヒダントイン、グアニジンカ
ーボネート、グアニン、メラミンシアヌレート及び1,
3−ジフェニルグアニジンから成る群から選択した高窒
素含有率有機化合物との消弧に有効な量の混合物を組み
込むことを特徴とする方法。 - 【請求項19】 混合物が前記構造の少なくとも10重
量%を占めることを特徴とする請求項18に記載の方
法。 - 【請求項20】 混合物が前記構造の約35乃至85重
量%を占めることを特徴とする請求項19に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/114,726 US5359174A (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Thermally conductive, insulating, arc-quenching coating compositions for current interrupters |
| US114726 | 1993-08-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797476A true JPH0797476A (ja) | 1995-04-11 |
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ID=22357067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6228822A Withdrawn JPH0797476A (ja) | 1993-08-31 | 1994-08-29 | 電流遮断器用の熱伝導性並びに絶縁性の消弧コーティング組成物 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5359174A (ja) |
| EP (1) | EP0640999A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0797476A (ja) |
| CA (1) | CA2131117A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA946676B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013209645A (ja) * | 2012-03-02 | 2013-10-10 | Arakawa Chem Ind Co Ltd | 放熱性塗料組成物、放熱性塗膜および被塗装物品 |
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-
1994
- 1994-08-26 EP EP94306311A patent/EP0640999A1/en not_active Withdrawn
- 1994-08-29 JP JP6228822A patent/JPH0797476A/ja not_active Withdrawn
- 1994-08-30 CA CA002131117A patent/CA2131117A1/en not_active Abandoned
- 1994-08-31 ZA ZA946676A patent/ZA946676B/xx unknown
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