JPS5828149A - 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（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ｔ−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（１０１）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１％（３）は上記固定接触子（２
）と対をなす可動接触子で、操作［［（４）により駆動
する可動導体（５０１）と、この可動導体（３０１）ρ
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。（５）は消弧板
で、可動接点（５０２）が固定接点（２０２）より開離
するときに生じるアーク人を冷却するものである。

いま、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）間が閉
成していると、電流は固定導体（２０１）→固定接点（
２０２）→口■動接点（５０２）→可動導体（３０ｉ）
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（５０
２）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
人が発生し、固定接点（２０２）と可動接点（５０２）
間にはアークｍＦＥ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）の開離距離が
増大するにしたがって上昇する。また、同時にアーク人
が消弧板（６）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、しゃ断が冗語する。このようなしゃ所動作
中において、可動接点（５０２）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
秒の内に大瀘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品は、そのしゃ断に際
して上記のような動作をするが、つぎに固定接点（２０
２Ｆ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はつぎのような式で与えられる
。すなわち、 ！ Ｒ＝　ρ− ただし、Ｒ：アーク抵抗（Ω） ρ：アーク抵抗率（Ω・傭） ｌ：アーク長さく３） Ｓ：アーク断面積（ｃＩＡ） しかるに一般に数ＫＡ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
においては接点ノ金属の沸点近くの湿度を有し、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
ク空間の圧力分イＵにしたがった方向に膨張しながら高
速度で導体から速ざが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βおよびアーク
断面Ｉｍは、この金属粒子の発生波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。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
（５０２１とが接触する場合の対向面を示し、Ｙ面は上
記Ｘ面以外の接点表面および導体表面の一部を示す６ま
た一図中一点鎮線で示した輪かくｚは、固定接点（２０
２）と可動接点（３０２）間に発生するアーク人の外か
くを示す。さらに１およびｂは、固定接点（２０２）　
、可動接点（５０２）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ｎ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沸点温度である約５゜００００程
度から、導電性を帯びる温度、すなわちｓ、ｏｏｏａ以
上、またはざらに高温の２０，０００ａ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ａ、ｂが奪い去るエネルギー慮
は、金−粒子の昇温の程度が大きい程大きく、その昇温
の撮匿は、接点（２０２）、（５０３）から発した金属
粒子ｍ、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、詑属粒子＆に比べて、アーク空
間から奪い去るエネルギー櫨は少ない、すなわち、筺属
粒子ａの流れる範囲においては火源のエネルギー？零っ
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、
火源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、しカモ、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４１１１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う（Ｆ）
二本ルギーの流出は、電気的注入エネルギとつり合って
いるのであるから、もし、接点（２０２）。

（，５０２）間に発生する金属粒子のアーク空間への注
入波を増大させれば、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［ＥＥ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、従来の欠点は、可動導体（５０１）の材料、形
状が制限されていた点である。つまり可動導体（５０１
）はその温度上昇と強度のため、材料、形状（断面積も
含む）が制限されていた。材料は銅あるいは＠糸材料で
あり、形状もあまり小さくすることはできず、材料コス
トが高かったり、開極スピードを速くすることに限界が
あった。

ざらに、従来の接触子＋２３　、　’（８）の大きな欠
点は、Ｙ面へのアーク人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接点（２０２）、（５
０２）と導体’（２０１）、（３０１）との接合部に直
接アーク人の足が拡大しやすく、そのときの熱によって
＆ｉｌＡの吐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炭素繊維
強化プラスチツク材でＷ成することにより、アーク電圧
を大きく上昇し、しゃ断時の限流性能を向上するととも
に、接点の脱落防止、導体の材料コストの１減を図り、
かつ開極スピードを上昇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。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第５［（ａ）はこの発明にかかる回路しゃ断器の一実施
例な示す一部切欠平面図であり一部６図（ｂ）は第６図
（−のｂ−ｂ線断面図である。第５図（＆）　＃　（ｂ
）において、回路しゃ断器の外枠を形成した包囲体（１
）は絶縁体により慣戊され、−側壁に排出口（１０１）
ｔ−＃えている。固定接触子（２）は包囲体（１）に固
定された一定導体（２０ｆ）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
＃Ｉ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、可動導体（５０１）と、固
定接点（２０２）に相対して可動導体（５０１）の先端
部に取り付けられたｉ１動接点（５０２）とからｗ戊さ
れている。操作機ｗ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ｇ＃ｌｉ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）の固定一体（２０１）、可動接触
子（ｓ）の可動導体（５０１）には、これらに設けられ
た固定接点（ｆｆｉ０２）、可動接点（５０２）の外周
を取り囲んでアーク人に対向するような板状の圧力反射
体（６）　、　（７）が取り付けられている。

上記両接点（２０２）、（３０２）は圧力反射体（ａ）
　、　（７）から突出し、かつ圧力反射体＜６）　、　
（７）は炭素繊維強化プ５ｘチック材（Ｇａｒｂｏｎ−
ＩＦｉｂ＠ｒ　Ｒ５１ｆｏｒａｓｄ　Ｐｌａｓｔｉｏｓ
；以下、Ｑ−ＶＢ２材と略称する）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一非磁性消弧板を使用すると、
定格の大きい回路しゃ断器では定格運転時の湿度上昇が
問題で、磁性体による渦電扼が大きな原因となっていた
が、その欠点を除去することができる。

いま、第３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、電流は固定導体（２０
１）＋固定接点（２０２）→可動接点（！１０２）→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（５０
２）を固定接点（２０２）から間離させる。このとき、
固定接点（２０２）と可動接点（３０２）間にアーク五
が発生する。このアーク五においては第４図において示
すように、圧力反射体（ａ）　、　（７）によって金１
４粒子ａ　、　ａが反射され、アーク空間が高ＥＥとな
り、その結果アークか効果的に冷却され消弧される。

第４図は第３ＦＩＩＪの回路しゃ断器における固定接点
（２０２）と可動接点（５０２）間の金属粒子＆、Ｏの
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。

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、しかし少くとも、圧力反射体（６）　
、　（γ）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、圧ズカ反射体（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、アーク五の空間の拡がりを抑制する方を与え、アー
ク五を狭い空間に「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１．０な
どの流４１ｍ、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面より発した金属粒子＆、
（Ｉ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＆、６は一アータ空間か
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
夫ッテ、アータｇ！閏を著しく冷却する。これにより、
アーク抵抗率ｐ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する。

さらに、圧力反射体（６）、（γ）の材料がａ−ｒＲｐ
材であることから、０−ＩＦＲＰ材の中に含まれている
有機質物質がアーク五により温度上昇し、分解ガスを発
生する。この際、分解ガスを発生するためにアークｊは
エネルギーを奪われ、分解ガスによってアーク五が冷却
される。また、分解ガスが発生するこめに、圧力反射体
（６）、（７）の表面の圧力が上昇′、アーク五の絞り
込み効果が促進され、圧力反射体（６）、（γ）に作用
する匝カｙ上昇し、可動導体（５０１）の開極速度が上
昇する。このように−圧力反射体（６）　、　（γ）単
独の効果に、ａ機質材量特有の効果が加わって一アーク
電圧がさらに上昇し−高い限流性能が得られる。

また、０−７ＲＰ材は耐熱性が非常に高いので・アーク
にふれても消耗が少なく、たとえ中に含まれている有機
質物質がなくなっても炭素繊維が残るため、圧力反射体
（６）　、　（７）の脱落のおそれがない。

また、ｏ−ｙ　ＲＰ材は成形が容易なため、圧力反射体
（６）　、　（γ）の形状選定を自由に行なうことがで
き、かつ軽量なため、可動導体（５０１）の開極スピー
ドにあまり影響を与えない。また、圧力反射体（６）。

（７）により、アーク五の足はＸ面へ拡大しに〈＜−一
般にこのＸ面に設けられている接点（２０２）、（５０
２）と導体（２０１）、（３０１）との接合部に直接ア
ーク五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（ａ）は接触子（２）、（３］の他の実施例を示
す側面図であり、第５図（ｂ）は第５図（−に示された
接触子（２）　、　（３）の平面図である＾すなわち第
５図に示した圧力反射体（６）　、　（７）は導体（２
０１）、（５０１）の接点側表面だけに設ける板状のも
のであるが、第５図（ａ）。

（ｂ）に示すように、圧力反射体（６）　、　（７）は
０−７ＲＰ材を導体（２０１）、（３０１）の周囲を被
覆す・るような被覆物として、この導体（２０１）、（
＋Ｏｔ）に直接加１ｌｌＥ成形してもよい。このように
０−ＩＦＲＰ材を導体に直接加圧成形することで、導体
の強度が非常に上がり、従来強度が問題で形状（断面積
）を小さくできなかったものを容易に小さくすることが
でき、また、従来使用することができなかった抵コスト
のアルミニウムも０−ＩＦＲＰ材を加圧成彩することで
可動導体に使用することができ、したがって、この場合
、重量が非常に軽くなり、かつ可動導体の開極スピード
が非常に速くなり・限流性能、しゃ断性能を一段と向上
することができる。

また、第６図（＆）は接触子（２）　、　（１）の他の
実施例を示す側面図であり、第６図（すは第６図（＆）
に示された接触子＜２）　、　（ｇ）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）側に遠ざかる方向に導体（２０１）
、（５０１）の表面が露出するような溝（６０１）、（
７０１）が設けられている。この婢１では、アータムの
足が溝（６０１）、（７０１）を走り、アータムが消弧
板（５）に触れて冷却され、しゃ断性能が向上する。

さらに、第６図のように溝（６０１）、（７０１）より
露出した導体表面は、圧力反射体（６）、（７）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７
ｖｌ（−はその盛り上がり一部をもった接触子℃）。

（１）の実施例を示す側面図であり、第７図体）は第７
Ｗ（−に示された接触子（り　、　（ＩＩ）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（２
０１）、（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、
アークムの足が素早く排出口（１０１）側へ移動して、
しゃ断性能が向上するとともに、接点（２０２）、（５
０２）の消耗が夕な（なる６以上の説明かられかるよう
に、この発明によれば、アーク電圧を着しく上昇し、し
ゃ断時の限流性能を向上するとともに、接点の脱落防止
、４体の材料コス）＃）低減を図り、かつ開極スピード
を上昇できる回路しゃ断器を提供することができる・

【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一部切欠平
面図、第１ｒｉ４（ｂ）は第１図（−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５Ｎ（−はこの発明、にががる回
路しゃ断器の一実施例を示す一部切欠平面図、第５図体
）は第３図（−〇ｂ−ｂ線断面図、第４図は第６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（＆）は接触子の他の実施例を示す側面図−第５図
体）は第５図（−に示された接触子の平面図、第６図（
荀は接触子の他の実施例を示す側面図、第６図体）は第
６図（＆）に示された接触子の平面図、第７ｇ：ｉ（−
は接触子の他の実施例を示す側面図、第７図（ｂ）は第
７図（＆）に示された接触子の平面図である。 （１）−・・固定接触子、（２０１）−固定導体、（２
０２）　−・・固定接点、（１）−可動接触子、（３０
１）−可動導体、（３０２）−可ａｍ点、（ｓ）　＊　
（７）−’圧力反射体％（６０１）。 （７０１）−溝・ なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人葛舒信−（外１名） ！１４１図 （ａ） （ｂ） 第２７ ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）４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
   なくとも一方を炭素繊維強化プラスチツク材で構成した
   ことを特徴とする回路しゃ断器。 （２）圧力反射体は導体の接点側表面だけに設ける板状
   物である特許請求の範囲第１項記載の回路しゃ断器。 ＋３）　ＥＥ圧力反射体導体の周囲を被覆する被覆物で
   ある特許請求の範囲第１項記載の回路しゃ断器。 （４）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、第２項
   または第５項記載の回路しゃ断器。 （５）ｉｉ！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４項
   記載の回路しゃ断器・