JPS5828145A - 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、符にしゃ
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χ荀は一般的な回路しゃ断器を示す一部切欠平面
図であり、第１図（ｂ）は第１図（→のｂ−ｂ線断面図
である。この図において、（１）は回路しゃ断器の外枠
を形成した絶縁性の包囲体であり、−側壁に排出口（１
０１）を備えている。（２）は固定接触子で、上記包囲
体（１）に固定された固定導体（２０１）と、この固定
導体（２０１）の先端部に固着された固定接点（２０２
）とからなる。（３）は上記固定接触子（２）と対をな
す可動接触子で、操作機構部（４）により駆動する可動
導体（５０１）と、この可動導体（５０１）の先端部に
固着され、上記固定接点（２０２）に対して接離する可
動接点（５０２）とからなる６（５）は消弧板で、可動
接点（３０２”ｊが固定接点（２０２）より開離すると
きに咀じるアーク人を冷却するものである。

いま、可動接点（５０２）と固定接点Ｃ２０２１間が閉
成していると、電流は固定導体（２０１）→固定接点（
２０２）→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、短絡電流など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（３
０２）を固定接点（２０２）から開離さぜるにのとき、
固定接点（２０２）とｉ■動接点（５０２）間にはアー
ク人が発生し、固定接点（２０２）と可動接点（。

５０２）間にはアークＩＩ、ＥＥ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（５０２）
のＮｓ！距離が増大するにしたがって上昇する。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上昇
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
ク人を消弧し、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（２０’
２）との間には、アーク人によって短時間、すなわち数
ミリ秒の内に大鰍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、十のしゃ断に
際して上記のような動作をするが、つぎに固定接点（２
０２）と可動接点（５０２）との動作について特に説明
する。一般にアーク抵抗Ｒはっぎのような式で与えられ
る。すなわち、 Ｒ：２　Ｉ− ま ただし、Ｒ＝アーク抵抗（Ω） ρ：アーク抵抗率（Ω・３） ！＝アーク長さくα） ｌ：アーク断面積（−） しかるに一般に数１１以上の大電流でか・つアーク長ざ
ｌが５０−以下の短いアーク人においては、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、接点表面に直角方向に起こ
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、ざら
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したがった方向に膨張しながら高
超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−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１１ｉＥＥ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
。つぎに、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、Ｘ面は固定接点（２０２）と可動接点
（３０２）とが接触する場合の対向面を示し、Ｙ面は上
記１面以外の接点表面および導体表面の一部を示す、ま
た、図中一点ｌｉｔ線で示した輪か〈２は、固定接点（
２０２Ｙと可動接点（３０２）間に発生するアーク人の
外かくを示す。ざらに魯およびｂは固定接点（２０２）
　、可動接点（３０２）のＸ面およびＹ面から蒸発など
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および矢印鳳によっ
て示した各流線の方向である− このような固定接点（２０２）　、可動接点（５０２）
から放出された金属粒子ａ、ｂは、アーク空間のエネル
ギーによって導体金属の滓点温度である約５゜００００
程度から、導電性を帯びる温度、すなわち８，００００
以上、またはさらに高温の２０．００００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。

アーク空間から金属粒子＊、′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）、（５０２）から発した金
属粒子ａ、ｂのアーク空間における位置および放出経路
によって定まる。しかるに、第２図に示す従来の回路し
ゃ断器においては、″対□向面であるＸ面の中心付近か
ら発する金属粒子１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１の流れる範囲においては大鑑のエネルギー
を奪ってアーク空間の温度を下げ、したがつてアーク抵
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、大量の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く、したがって、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Ｙ面
からアーク人が発生するために、アーク断面４３！ｌｔ
ｍも増大し、したがってアーク抵抗Ｒも低下する。

このような金属粒子ａ、ｂ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・とつり合って
いるのであるから、もし、接点（２０２）、（３０２）
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ρを大きくしてアーク゛磁圧を大
きく上昇させることが可能であることがわかる。

ざらに、従来の接触子（２）　、　（３）の大きな欠点
は、Ｙ面への了−りムの足の拡大のために、一般にこの
１面に−けら−れることの多い接点（２０２）、（１２
）と導体（２０１）、（５０１）との接合部に直接アー
クの足が拡大しやすく、千のときの熱によって融点の低
い接合部材が溶融し、接点脱落を起こす危険性があった
点である。

この発明は上記観点からなされたもので、導体とこれに
固着された接点とからなる１対の接触子を有し、上記各
接点の外周を取り囲むように上記各導体に圧力反射体を
設け、かつ上記圧力反射体の少なくとも一方を、表面を
陽極酸化皮膜処理したアルミニウムで構成することによ
り、アーク戒圧を大きく上昇させ−しゃ断時の限流性能
の向上を図るとともに、接点の脱落を防止できるように
した回路しゃ断器を提供することを目的としているＯ 以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第Ｓ図（−はこの発明にかかる回路しゃ断器の一実施例
を示す一部切欠平面図であり、第５図（ｂ）は第５図（
→のｂ−ｂ線断面図である。第５図（ａ）　、　（ｂ）
において、回路しゃ断器の外枠を形成した包囲体（１）
は絶縁体により構成され、−側壁に排出口（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、この固定導体（２０１）の
先端部に取り付けられた固定接点（２０２）とから＊ｍ
されている。可動接触子（８）は固定接触子（２）に対
して開閉するもので、可動導体（５０１）と、ｍ定接点
（，２０２）に相対し工町動導体（５０１）の先端部に
取り付けられた町動接・点（５０２）とから構成されて
いる６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（５０２）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。

上記固定接触子（２）の固定導体（２０１）、可動接触
子（３）の可動導体−Ｃ５０１）に（よ−、これらに設
けられた固定接点（２０２）　、可動接点（５０２）の
外周を取り囲んでγ−りムに対向するような板状の圧力
反射体（６）　Ｉ　（））が慇り付けられている。上記
両接点（２０２）。

（！１０２）は圧力反射体（６）　、　（７）から突出
し、かつ圧力反射体（６）　、　（７）は、表”面を陽
極酸化皮膜処理したアルミニウムにより構成されている
。− なお、消弧板（６）°は使用しなくてもよいが、使用し
た方が効果的である。消弧板（５）は磁性体あるいは非
磁性体で形成されているが、非磁性消弧板を４使用する
と、一定−格の−大きい回路しゃ断器では定格運転時の
温度上昇が問題で、は柱体による渦電流が大きな原因と
なっていたが、その欠点を除失することができる。

いま、第５図において、可動接点（５０２）と固定接点
（２０２）間が閉成していると二電流は固定導体（２０
１）→固定接点（２０２）→可動接点（３０２）　−＋
有動導体（５０１）へと、電源側から負荷側に流れる。

こＷ歌態において、短絡電流など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（５
０２）を固定接点（２０２）から暉離させる。このとき
、固定接点（２０２）と可動接点（５０２）間に了−り
ムが発生する、このアーク人においては第４図において
示すよう′に、圧力反射体（８）　、　（７）によって
金属粒子ａ、ｏが反射され、アーク空間が高圧と−なり
、その結果アークＡが効果的に冷却され消弧される。

第４図は第５図の回路しゃ断器における（一定接点（２
０２）と可ｗｈｍ点（５０２）間の金−粒子４．ｏ１７
’）挙動の模式的説明図である。すなわち、第４図から
れかるように、接点（２０２）、（５０２）の周辺空間
Ｑにおける圧力値は、アーク抵抗率の空間の圧力値以上
にはなり得ないが、しかし少なくとも、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）　
、　（’ｙ）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りを抑制する力を与え
、アーク人を狭い空間に「しぼり込む」ことになる。こ
れはすなわち、対向面であるＸ面より発した金属粒子＆
、Ｑなどの流４１１１１　＊　ｏをアーク９簡にしぼり
込み閉じ込めることになる。よって、Ｘ面より発した金
属粒子ａ、ｏ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’ｔの金属粒子＆、（Ｉは、
アーク空間から従来装置とは比較にならない大量のエネ
ルギーを奪い去って、アーク空間を著しく冷却する。こ
れにより、アーク抵抗率ρすなわちアーク抵抗Ｒが著し
く上昇してアーク電圧がきわめて大きく上昇し、高い限
流性能が得られる。

さらに、圧力反射体（６）　、　（７）の材料は表面を
陽極酸化皮膜処理したアルミニウムであるが、アルミニ
ウムの表面を陽極酸化処理した皮膜、すなわちアルミナ
皮膜は絶縁抵抗が大きく、シたがって了−りムの足は接
点（２０２）、（５０２）以外に形成されることがなく
、また、融点が２０５００　　と非常に高く、耐弧性に
優れ、耐熱性が高いのでアークＡによって表面皮膜が損
傷を受けるおそれもない。また、母材が熱伝導に優れた
アルミニウムであるため、接点（２０２）、（，５０２
）　、導体（２０１）、（３０１）の熱放散が有効に行
なわれ、接点（２０２）、（３０２）の温度上昇が抑え
られるとともに、アーク人にさらされた圧力反射体（６
）　、　（７）の表面の熱が導体（２０１）、（，５０
１）へ容易に逃げ、圧力反射体（ａ）　、　（’ｙ）の
温度上昇による消耗が少なく抑えられる。また、アーク
にさらされても、皮膜からガスが発生することがなく、
シたがって接点（２０２）、（５０２）の表面への影響
（腐食）がない、ざらに、圧力反射体（６）　＃　ｔγ
）は陽極酸化処理材で、母材のアルミニウムと表面のア
ルミナ皮膜との密着性がよいから、熱衝撃によく耐える
。

また、母材のアルミニウムは割れなどの心配もないため
、かしめなどで取り付けた場合、その取り付は強度も強
い。

また、母材のアルミニウムは軽濾であるため、可動導体
（，５０１）の開極速度に影＠’ｌｉ−与えず、したが
って限流性能が低下することはない。また、母材のアル
ミニウムは鋳造性がよく、任意の形状の圧力反射体（６
）　、　（７１を容易に製作でき、導体（２０１）。

（３０１）に取り付けるという圧力反射体（６）、・（
７）には非常に有利である。また、圧力反射体（６）　
、　（７）により、アーク人の足はＹ面へ拡大しに（＜
、一般にこのＹ面に設けられている接点（２０２）、（
５０２）　ト導体（２０１）、（５０１）との接合部に
直接アーク人の足が触れにくくなり、その結果、接点（
２０２）、（５０２）の脱落を起こ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（＆）は接触子（２）　、　（３）の他の実施例
を示す側面図であり一第５図（ｋｌ）は第５図（−に示
された接触子（ｚ）　、　ｔｓｌの平面図である。すな
わち、圧力反射体（６）　、　（７）の一部には％接点
（２０２）、（５０２）の一端側面を基点としてこれよ
り排出口（１０１）側に速ざかる方向に導体（２０１）
、（３０１）の表面が露出するような溝（６０１）、（
７０１）が設けられている。このｍ戊では、アークＡの
足が溝（６０１）、（７０１）を走り、アークＡが消弧
板（５）に触れて冷却され、しゃ断性能が向上する。

さらに、第５図のように溝（６０１）、（７０１）より
露出した導体表面は、圧力反射体（ａ）　ｅ　（γ）の
表面と同一またはそれ以上に盛り上げることができる。

第６図（＆）はその盛り上がり構造をもった接触子（２
）。

（８）の実施例を示す側面図であり、第６図（ｂ）は第
６図（＆）に示された接蚊子（２）　、　（８）の平面
図である。すなわち、（８０１）、（９０１）で示すよ
うに、上記溝（６０１）　、（７０１）から露出した導
体（２０１）、（５０１）の表面は、圧力反射体（６）
、（７）の表面よりも突出している。このように構成す
ると、−アーク人の足が素章〈排出口（１０１）側へ移
動して−しゃ断性能が向上するとともに、接点（２０２
）、（３０２）の消耗が少なくなる。

以上の説明かられかるように、この発明によれば一了一
り電圧を大きく上昇させ、しゃ断時の限流性能の向上を
図るとともに、接点の脱落を防止できる回路しゃ断ａを
提供することができる。

【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一部切欠平面
図、第１図（ｂ）は第１！ｆｆ（〜のｂ−ｂ線断面図、
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５図（→はこの発明にかかる回路し
ゃ断器の一実施例を示す一部切欠平面図、第５図（ｂ）
は第５図体）のｂ−ｂ線断面図、第４図は第５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（ｉは接触子の他の実施例を示す側面図、第５図（ｂ
）は第５図（＆）に示された接触子の平面図、第６図（
＆）は接触子の他の実施例を示す側面図、第６図（ｂ）
は第６図（＆）に示された接触子の平面図である。 （２）・・・固定接触子、（２０１）・・・固定導体、
（２０２）・・・固定接点、（８）・・・可動接触子、
（３０１）・・・可動導体、（５０２）・・・可動接点
、＋６１　、　（γ）・・・圧力反射体、（６０１）。 （７０１）・・・＃。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 ヂ１：゛４ （ａ） （ｂ） 第２７ ′ｙＰ３　ｒ６

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体とこれに固着された接点とからなる１対の接
   触子について、上記各接点の外周を取り囲むように上記
   各導体に圧力反射体を設け、かつ上記圧力反射体の少な
   くとも一方を、表面を陽極酸化皮膜処理したアルミニウ
   ムで構成したことを特徴とする回路しゃ断器。
2. （２）少なくとも一方の圧力反射体に、接点の一端側面
   を基点としてこれより遠ざかる方向に導体の表面が露出
   するような溝を設けた特許請求の範囲第１項記載の回路
   しゃ断′ａ０
3. （３）露出した導体表面を圧力反射体の表面と同一また
   はそれ以上に盛り上げてなる特許請求の範囲第２項記載
   の回路しゃ断器。