JPS5828135A - 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九回路しゃ断器に関す
るものである。

第ｘｒ！！Ｊ（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す断面
平面図であり、第１図（′ｂ）は第１図（ａ）のＪｌｂ
−ＩＶｃ＆ける側断面図である。第１図（−）　、　（
ｂ）において、今、可動接点（３０２）と固定接点（２
０２）とが閉成していると、電流は固定導体（２０１）
→固定接点Ｃ２０２）→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０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−りＡ
が発生し、固定接点（２０２）と可動接点１３０２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０ｏ２）の開＊距離が増大する
に従って上昇する。ｉた、同時にアークムが消弧板（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上昇する。

このようにして、アーク電流は電流零点を迎えテアーク
ムを消弧し、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０ｏ２）と固定接点（２０２）と
の間には、アークムによって短時間、すなわち数きり秒
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Ｒは次のような式で与えられる。

すなわち、 Ｒ＝ｐ− ただし、Ｒニアーク抵抗（Ω） Ｐ：アーク抵抗率（Ω、ａＩｌ） ｌ：アーク長さくａｌＭ） ８：アーク断面積Ｃｃｉ’） とζろが、一般に数ＫＡ以上の大電流でかつアーク長さ
ｌが５０ｆｉ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ρおよびアーク断面積
８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
ような金属粒子の挙動を第２図を用いて説明する。第２
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Ｘ面は接点（２０２）　　、　　（３０
２）が接触する場合の対向面であり、接点（２０の　、
（３０２）のそれぞれのＹ面は、対向面１面以外の接点
表面および導体表面の一部を示す、！た、図中一点鎖線
で示す輪かくｚは、接点（２０２）　　、　　（３０２
）間に発生するアークムの外かくを示し、さらに、金属
粒子ａおよび金属粒子すは、接点（２０２）　　、　（
３０２）　ｆ）ＸｍｈヨＵ’１面カら蒸発などによシ発
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ｍｔｌｌ−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
出され九金属粒子ａ、ｂは、アーク空間のエネルギーに
よって導体金属の沸点温度である約３．０００’Ｃ程度
から、導電性を帯びる温度、すなわちｓ、ｏｏｏ’ｃ以
上、またはさらに高温の２０．０００°Ｃ程度にまで昇
温され、その外温の過程でアーク空間からエネルギーを
奪い去シ、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
大きい程大きく、その昇温の程度は、接点（２０２）　
、　　（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
よシ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−を奪わないために、アーク
空間の温度の低下も少なく、シたがって、アーク抵抗率
Ｐの増大も図れず、しかも、対向面Ｘ面および接点表面
Ｙ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らのエネルギー
の流出は電気的注入エネルギーとク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
へ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ゃすく、
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以下この発明の
実施例を図面に基づいて説明する。第３図（＆）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お
り、第３図（′ｂ）は第３図（ｔＬ）の線）−）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υ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（２０
１）と、固定導体（２０１）の一端部に取付けられ九固
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（３０
１）と、固定接点Ｃ０２）に相対して可動導体００ｆ７
の一端部に取付けられ九可動接点（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（３０
２）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）はそれぞれポリスルフォン樹脂で構成され、それぞ
れ固定接点Ｃ２０２）　　、可動接点（３０２）の外周
を取囲んで、かつ互いにアークＡに対向するようにそれ
ぞれ固定導体（２０１）　　、可動導体（３０１）に取
付けられている。

今、可動接点（３０）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Ｃ２０
２）→可動接点００２）→可動導体００１）へと、電Ｓ
＊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。このアーク人にお
いてはＷ、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
が高圧となシ、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粒子の挙動
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対の接点であや、それぞれ
の接点（２０２）　　、　　（３０２）の全周を囲み、
かつアーク人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、次のような挙動をする。

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シ得ないが、しかし少くとも、圧
力反射体（６）　、　（７）が設けられてい々い場合に
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、アーク人の空間の拡がシを抑制する
力を与え、アーク人を狭い空間Ｋ「しぼシ込む」ことに
なる。これはすなわち、対向面である１面よシ発した金
属粒子ａ、ｃ等の流ｉｌｌ　Ｉ　ｏをアーク空間にしは
り込み閉じ込めることになる。よって、１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、ｃは、アーク空間から
従来装置と社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Ｐ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）がポリスルフォン樹脂で形成されているので次の
利点がある。すなわち、ポリスルフォン樹脂によって構
成された圧力反射体は、アークによシ温度上昇し分解ガ
スが発生する。この分解ガスによってアークはエネルギ
ーを奪われ冷却される。ま九分解ガスが発生するために
、圧力反射体の表面の圧力は上昇し、アークの絞シ込み
の効果が促進され、圧力反射体の受ける圧力が上昇する
ために、この圧力が可動導体に加われば開極速度を上げ
ることができる。このように、圧力反射体単独の効果に
有機質材料特有の効果が加わってアーク電圧を大きく上
昇させることができる。

また、ポリスルフォン樹脂はクリープ特性にすぐれてい
るので、金属の鋲などの収めによる取り付けＫよシ、固
着信頼性の高い取シ付けができる。

しかも柔軟性にも富んでいるので、直重なる開閉動作時
の衝撃（も亀裂破損を生ぜず粉も発生しない。したがっ
て接点間の異物混入による接点の異常温度上昇は発生す
ることがない。さらにこの材料は比較的高い耐熱性を示
し、アーク接触時にも炭化はしない。また、アークに触
れ分解ガスが発生し九場合、これらの材料は成分自体の
分解が殆んどなく昇華に近い状態で気化するので、炭素
質層を表面に殆んど析出することがなく接点近傍の圧力
反射体には非常に有利で、しゃ折抜の絶縁不良、絶縁劣
化の心配もない。また、この絶縁物からなる圧力反射体
（６）　、　（７）を固着することによって７−クムの
足はＹ面へ拡大しにくくなシ、一般にこのＹ面に設けら
れている接点（２０２）　　、　（３０２）と導体（２
０１）　　、　　（３０１）の接合部に直接アークの足
が触れにくくなシ、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めシ、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）　、　ｊｇ　５図（１））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（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７）の
さらに他の実施例を示す側面図でめシ、第６図（りはＭ
６図００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（２
０２）　　。

Ｃ３０２）から遠ざかる方向に導体（２０１）　　、　
　（３０１）　Ｏ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Ａの足が溝（６０１）、　Ｃ１０１）を走シ、アー
クムが消弧板（５）に触れ、冷却されてしゃ断性能が向
上する。第７図ｅ）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シ、第７因Φ）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（ａ）　、　（７）の
表面と同一かもしくはそれよシも突出したものである。

このように構成するとアークムの足が素早く移動するこ
とが可能であり、シ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（−）は一般的な回路しゃ断器を示す平面図、第
１図Ｃ′ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−ｂＶｃおける断ｍ
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（＆）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（＋））は
第３図（ａ）　Ｏ線ｂ−ｂにおける側断面図１．＠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因Φ
）は同平面図、第７図←）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））は同平面図で娶る。 （２）・・・固定接触子、（２０１）・・・固定導体、
（２０２）・・・固定接点、（３）・・・可動接触片、
（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。 第２図 ） 第３図 （ｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体とこの導体に固着されｌ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ポリスル
   フォン樹脂を主体とする絶縁組成物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１８４項記載の回路しゃ断器。