JPS5826433A - 回路しや断器 - 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】 この発明は回路しゃ断器に関するものであり、特にしゃ
断時における限流性能を向上させた回路しゃ断器に関す
るものである。

第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す断面平面図
であシ、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−’ｂにお
ける側断面図である。第１図（ａ）、（ｂ）において、
今、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）とが閉成
していると、電流は固定導体（２０１）→固定接点（２
０２）→可動接点（３０２）→可動導体（３０１）の経
路で流れる。

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（４）が作動して可動接点（３０２
）を固定接点（２０２）から開離させる。このとき、固
定接点（２０２）と可動接点（３０２）間にはアークＡ
が発生し、固定接点（２０２）と可動接点ＧＯｚ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
（２０２）からの可動接点（３０２）の開離距離が増大
するに従って上昇する。また、同時にアークＡが消弧板
（５）の方向へ磁気力によって引き付けられ伸長するた
めに、アーク電圧はさらに」口外する。

このようにして、アーク電流は電流零点を迎えてアーク
Ａを消弧し、しゃ断が完結する。このようなしゃ所動作
中において、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）
との間には、アークＡによって短時間、すなわち数ミリ
秒の内に大量のエネルギーが発生する。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（１０１，）
から大気中に放出される。

回路しゃ断器およびその内部構成部品は、そのしゃ断に
際して上記のような動作をするが、次に固定接点（２０
２）と可動接点（３０２）との動作について特に説明す
る。一般にアーク抵抗ｌ（は次のような式で与えられる
。す々わち、 Ｒ−ρテ ただし、Ｒ：アーク抵抗（ロ） ρ：アーク抵抗率（Ω、Ｃｌｌ１） ｌ：アーク長さく１） ８：アーク断面積（ｄ　） ところが、一般にＫＡ以上の大電流でかつアーク長さｌ
が５０ｎ以下の短いアークＡにおいては、アーク空間は
金属粒子によって占められてしまうものである。しかも
、この金属粒子の放出は、接点表面に直角に起こるもの
である。また、この放出された金属粒子は、放出時にお
いては接点の金属の沸点近くの温度を有し、さらにアー
ク空間に注入されるや否や電気的エネルギーの注入を受
けて高温高圧化されるとともに導電性を帯び、アーク空
間の圧力分布に従った方向に膨張しながら高速度で導体
から遠ざかる方向に流れ去るものである。そして、アー
ク空間におけるアーク抵抗率Ｐおよびアーク断面積θは
、この金属粒子の発生量とその放出方向によって定まる
。したがって、アーク電圧もこのような金属粒子の挙動
によって、決定されているものである。次に、このよう
な金属流子の挙動を第２図を用いて説明する。Ｗｌｚ図
において、（２０２）は固定接点、（３０２）は可動接
点を示しまた、接点（２０２）　　、　　（３０２）の
それぞれの１面は接点（２０２）　　、　　（３０２）
が接触する場合の対向面であシ接点（２０２）　　、　
　（３０２）のそれぞれの７面は、対向面Ｘ面以外の接
点表面および導体表面の一部を示す。ま／ζ、図中一点
鎖線で示す輪かくｚは、接点（２０２）　　、　　（３
０２）間に発生するアークＡの外かくを示し、さらに、
金属粒子ａおよび金属粒子すは、接点（２０２）　　、
　　（３０２）　ノＸ面オｊヒＹｉＭカラＭ発などによ
り発したそれぞれの金属粒子を模式的に示したもので、
その放出方向はそれぞれ矢印ｍおよび矢印ｎによって示
した各流線の方向である。

このような接点（２０２）　　、　　（３０２）から放
出された導電性を帯びる温度、すなわちｓ、ｏｏｏ’ｃ
以」；、またはさらに高温の２０　、０００°Ｃ程度に
まで昇温され、その昇温の過程でアーク空間からエネル
ギーを奪い去り、アーク空間の温度を下げ、その結果ア
ーク抵抗Ｒを増大させる。なお、アーク空間から金属粒
子ａ、ｂが奪い去るエネルギー量は、金属粒子の昇温の
程度が大きい根太きく、その昇温の程度は、接点（２０
２）　　、　　（３０２）から発した金属粒子ａ、ｂの
アーク空間における位置及び放出経路によって定まる。

しかしながら、第２図に示す従来の回路しゃ断器におい
ては、対向面Ｘ面の中心付近から発する金属粒子ａはア
ーク空間より大量のエネルギーを奪い去るが、しかし、
接点表面および導体表面の一部Ｙ面から発する金属粒子
すは、金属粒子ａに比べてアーク空間から奪い去るエネ
ルギー量は少ない。

すなわち、金属粒子ａの流れる範囲においては大量のエ
ネルギーを奪ってアーク空間の温度を下げ、したがって
アーク抵抗率ρを増大させるが、金属粒子すの流れる範
囲においては、大量エネルギーを奪わないために、アー
ク空間の温度の低下も少なり、シたがって、アーク抵抗
率ρの増大も図れず、しかも、対向面Ｘ面および接点表
面Ｘ面からアークが発生するために、アーク断面積も増
大し、その結果アーク抵抗も低下する。

このような金属粒子によるアーク空間かラノエネルギー
の流出は、電気的注入エネルギーとつシ合っているので
あるから、もし、接点間に発生する金属粒子のアーク空
間−＼の注入量を増大させれば、当然にアーク空間の温
度を大きく低下させ、その結果、アーク抵抗率を大きく
してアーク電圧を大きく上昇させることが可能であるこ
とがわかる。

さらに従来の接点導体の大きな欠点は、Ｙ面へのアーク
の足の拡大のために一般にこのＹ面に設けられることの
多い導体との接合部に直接アークの足が拡大しやすく、
この熱によって融点の低い接合部材が溶融し、接点脱落
を起す危険性があった点である。

この発明の目的は、高いアーク電圧を有しかつしゃ断時
の限流性能がよく、シかも接点の脱落のおそれのない回
路しゃ断器を得ることにある。

る。第３図（ａ）はこの発明による回路しゃ断器の一実
施例を示す平断面図であυ、第３図（ｂ）は第３図（−
）の線ｂ−ｂにおける側断面図である。第３図（ａ）、
（ｂ）において、包囲体（１）は絶縁体によシ構成され
、開閉装置の外枠を形成するもので排出口（１０１）を
備えている。固定接触子（２）は包囲体（１）に固定さ
れた固定導体（２０１）と、固定導体（２０１）の一端
部に取付けられた固定接点（２０２）とから構成されて
いる。可動接触子（３）は固定接触子（２）に対して開
閉するもので、固定導体（２０１）に対して開閉動作を
する可動導体（３０１）と、固定接点（２０２）に相対
して可動導体（３０１）の一端部に取付けられた可動接
点（３０２）とから構成されている。操作機構部（４）
は可動接触子（３）を開閉操作するものである。消弧板
（５）は可動接点（３０２）が固定接点（２０２）から
開離するときに生じるアークを消弧するものである。圧
力反射体（６）　、　（７）はそれぞれ黒鉛で構成され
、それぞん　コゴ　、　　回　失ｔ　ηシ　ｊ４ｍ　　
　（２０１）　　　−ロ」　殉Ｄ　々シ　ャト　　（３
０１）　　Ｙ（柩ｆ丁　Ｖツー△ られている。

今、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）とが閉成
していると、電流は固定導体（２０１）→固定接点（２
０）→可動接点（３０２）→可動導体（３０１）へと、
電源側から負荷側に流れる。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（４）
が作動して、可動接点（３０２）を固定接点（２０２）
から開離させる。このとき、固定接点（２０２）と可動
接点（３０２）間にアークＡが発生する。このアークＡ
においては第４図において示すように、圧力反射体（６
）　、　（７）によって金属粒子が反射され、アーク空
間が高圧となり、その結果アークが効果的に冷却され消
弧される。

第４図は第３図の回路しゃ断器における金属流子の挙動
の模式的説明図である。第４図において、（２０２）お
よび（３０２）は相対する１対の接点であり、それぞれ
の接点（２０２）　　、　　（３０２）の全周を囲み、
かつアークＡに対向するように固定導体（２０１）　　
、可動導体（３０１）に圧力反射体（６）　、　（７）
が設けられている。このような回路しゃ断器における接
点間の金属粒子は次のよう表挙動をする。

すなわち、空間Ｑにおける圧力値は、アークＡ自身の空
間の圧力値以上にはなり得ないが、しかし少くとも、圧
力反射体（６）　、　（７）が設けられていない場合に
比べて、圧倒的に高い値を示す。したがって、圧力反射
体（６）　、　（７）によって生じた相当に高い圧力を
もつ周辺空間Ｑは、アークＡの空間の拡がりを抑制する
力を与え、アークＡを狭い空間に「しぼシ込む」ことに
なる。これはすなわち、対向面でおるＸ面よシ発した金
属粒子ａ、ｃ等の流線ｍ、ｏをアーク空間にしぼり込み
閉じ込めることになる。よって、Ｘ面よシ発した金属粒
子ａ。

Ｃは、有効にアーク空間に注入される。その結果、有効
に注入された大量の金属粒子ａ、ｏは、アーク空間から
従来装置とは比較にならないほど大量のエネルギーを奪
い去るため、アーク空間を著しく冷却する。したがって
、抵抗率ρすなわちアーク抵抗Ｒを著しく上昇させてア
ーク電圧をきわめて大きく上昇させる。

ところで、この発明においては圧力反射体（６）。

（７）が黒鉛で形成されているので、次のような利点が
ある。すなわち黒鉛は抵抗値が大きく、接点近傍に設置
してもアークの足は落ちにくく、耐熱性に優れ、融点は
３，５００’Ｃ以上と高いので、アークに触れても融け
にくい。またアークにより酸化されてもｃｏ　、　ｃｏ
２となり、接点には有害な影響はない。

さらに耐食性、耐薬品性に優れている点も種々の環境下
で使用される回路しゃ断器の内部に設けられる圧力反射
体の材料として、非常に有利である。

しかも軽量であるため、可動導体に取付けられた場合、
開極速度に影響を与えない点も非常に有利な点である。

また、絶縁物からなる圧力反射体（６）　、　（７）を
上記のように固着することによってアークＡの足はＹ面
へ拡大しにくくなり、一般にこのＹ面に設けられている
接点（２０２）　、　　（３０２）と導体（２０１）　
、　（３０１）の接合部に直接アークの足が触れにくく
なυ、その結果接点脱落を起す危険性もなくなるという
有利な点を有している。

第５図（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７）の他の実
施例を示す側面図であシ、第５図（ｂ）は第５図（ａ）
のものの平面図である。すなわち、第３図に示す圧力反
射体（６）・（７）は板状のものであるが、第５図（ａ
）、第５図（ｂ）に示すようにテーピングあるいはコー
ティング等によって導体（２０１）　　、　　（３０１
）の外周を被覆するよう圧力反射体（６）　、　（７）
を形成してもよい。

また、第６図（−）は圧力反射体（６）　、　（７）の
さらに他の実施例を示す側面図であり、第６図（ｂ）は
第６図（ａ）のものの平面図である。すなわち、圧力反
射体（６）　、　（７）の一部に接点の一端側面よシ接
点（２０２）　　。

（３０２）から遠ざかる方向に導体（２０１）　　、　
　（３０１）の表面が露出するように、溝（６０１）　
　、　　（７０１）が設けである。このようにすればア
ーク人の足が溝（６０１）、　　（７０１）を走υ、ア
ークＡが消弧板（５）に触れ、冷却されてしゃ断性能が
向上する。

第７図（ａ）は圧力反射体（ａ）　、　（７）のさらに
他の実施例を示す側面図であり、第７図（ｂ）は第７図
（ａ）のものの平面図である。すなわち溝に露出する導
体の一部（８０１）　　、　　（９０１）の表面が圧力
反射体（６）　、　（７）の表面と同一かもしくはそれ
よシも突出したものでおる。このように構成するとアー
クＡの足が素早く移動することが可能であり、しゃ断性
能がさらに向上する利点がある。

以上のように、この発明によれば、従来に比べてはるか
に高い限流性能を有し、かつ接点脱落のない安全な回路
しゃ断器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す平面図、第
１図（ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−ｂにおける断面図、
第２図は第１図の回路しゃ断器における金属粒子の挙動
の模式的説明図、第３図（ａ）はこの発明による回路し
ゃ断器の一実施例を示す平面図、第３図（ｂ）はｔ４３
図（ａ）の線ｂ−ｂにおける側断面図、第４図は第３図
の回路しゃ断器における金属粒子の挙動の模式的説明図
、第５図（ａ）は圧力反射体の他の実施例を示す側面図
、第５図（１））は同平面図、第６図（ａ）は圧力反射
体のさらに他の実施例を示す側面図、第６図（ｂ）は同
平面図、第７図（ａ）は圧力反射体のさらに他の実施例
を示す側面図、第７図（１））は同平面図である。 （２）・・・固定接触子、（２０１）・・・固定導体、
（２０２）・・・固定接点、（３）・・・可動接触子、
（３０１）・・・可動導体、（３０２）・・・可動接点
、（６）　、　（７）・・・圧力反射体。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人葛野　信−（外１名）

Claims (5)

【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電気
   接触子を少くとも一対備え、上記電気接触子のそれぞれ
   は接点の外周を取囲むように導体上に装着された圧力反
   射体を有し、この圧力反射体の少くとも一方が黒鉛で形
   成されていることを特徴とする回路しゃ断器。
2. （２）圧力反射体は上記導体の外周を覆う被覆物である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回路しゃ
   断器。
3. （３）圧力反射体は上記導体の接点側表面に装着された
   板状部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の回路しゃ断器。
4. （４）圧力反射体の少くとも一方は、一端が接点側面よ
   り発し接点より遠ざかる方向に上記導体の一部が露出す
   るような溝を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項または第３項記載の回路しゃ断器。
5. （５）溝に露出する導体の一部の表面は圧力反射体の表
   面と同一かもしくはそれ以上に突出していることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の回路しゃ断器。