JPS5846540A - 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６９、とくにし
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
でアク、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＭｂ＋　　ｂｌ
における側断面図である。

図において、（１）は絶縁体よ多形成されて回路し中断
器の外枠を構成する包囲体、（２）は固定導体（’２０
１）の先端部に固定接点（２０２）を固着した固定毅触
子、（３）は可動導体（８０１）の先端部に可動接点（
２０２）を固着した可ｍ＊触子、（４）は可ｔｄＪ砿雇
子（３）ｔ−動作させる操作機構部、（５）は消弧板１
．縛は包囲体（１）に形成された排気孔であシ、Ａは両
接点（２０２）。

（８０２）間に発生するアークを示す。

上記構成の回路しゃ断器において、今、町ｍ捩点（８０
２）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（２０２）→可動接点（
８０２）→可動導体（８０１）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０Ｔ動捩点（８
０２）　ｔ−固定接点（２０２）から開離きせる。この
時、固定接点（２０２）と可動接点（８０２）間にはア
ークＡが発生し、固定接点（２０２）と可動接点（８０
２）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）からのり＃接点（８０２）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
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、アーク断面積はさらに上昇する。

このようにして、アーク電流は電流零点を迎えてアーク
Ａ′ｆ：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（８０２）と固定接点Ｃ２０
２，）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が発生する。そのために
、包囲体（１）内の気体の温度はは上昇し、かつ圧力も
急激に上昇するが、この高温高圧や気体は排出口（１０
１）から大気中に放出される。

回路し中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、つぎに固定接点
（２０２）と可動接点（８Ｇ２）との動作についてとく
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縛ｅ− ただし、Ｒ：アーク抵抗（Ω） ｅ：アーク抵抗率（Ω、ｔｘ） ｌ：アーク長さ＠Ｌ）− ８：アーク断面積（７） −り長さｌが５０ｉｎ以下の短かいアーク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□ まりものである。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、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
に導或注を帯び、アーク空間の圧力分布にしたがまた方
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ＳＩＩ′ｉ、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。つぎに、このような金属粒子の
挙Ｋｈを第２・ヅを用いて説明する。

纂２図において、（２０２）は固定嶺点、（８０２）は
可ＩＩｊＪ毅点１にボし、また、接点（２０２）、（８
０２）のそれぞれのＸ面は接点（２０２）、（８０２）
が振触する場合に対向する面で１す、接点Ｃ２０２）、
Ｃ８０２）のそれぞれの７面は対向するＸ面以外の接点
表面および導体表面の一部をボす。また図中一点鎖線で
示す輪か〈２は嫁御点（２０２）、（８０２）間に発生
するアークＡの外かくを示す。さらに、金属粒子ａおよ
び金属粒子すは、接点（２０２）、（８０２）のＸ面お
よび７面から蒸発などにより発したそれぞれの金員粒子
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によってボした各流線の方向である。

このような接点（２０２）、（８０２）から放出された
金属粒子ａｔ　ｂは、アーク空間のエネルギーよって導
体金属の沸点温度である約８，０００℃程度から、導電
性を帯びる温度、すなわち８，０００℃以上、またはさ
らに高温の２０，０００℃程度にまで外温され、その外
温の過程でアーク空間からエネルギを奪い去り、アーク
空間の温度を下げ、その結果アーク抵抗Ｒ１−増大させ
る。なお、アーク空間から金属粒子ａｍ　　ｂが奪い去
るエネルギ麓は、金属粒子の外温の程度が大きいほど大
きく、その外温の程度は、訳点Ｃ２０２）、（８０２）
から発した金属粒子ａ＋　　ｂのアーク空間における位
置および放出経絡によって定まる。

ところが第２図に示す従来の回路しゃ断器においては、
対向面ＸＩｍの中心付近から発する金属粒子ａはアーク
空間よル大量のエネルギを零〇去るが、しかし、襞点表
面および導体表面の一部Ｙ向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Ｐ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ｔ−Ｓわないために
アーク空間の！ｉ度の低下も少なく、したがってアーク
抵抗率ｅの増大も図れず、しかも対向面Ｘ１ｌｆｆｉｊ
、−よび接点表向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て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とつり合っているのであ
るから、仮に績点間に発生する金属粒子のアニク空間へ
の注入ｉｔ増大させれば、アーク空間の温度が大きく低
下し、その結果、アーク抵抗率を大きくしてアーク電圧
、金大きく上昇させることが可能−であると考えられる
。

一方、従来の慣点導体の他の大きな欠点は、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
との多い導体との飯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捩合部材が溶融し、接点
脱落を起こす危険性かめり圧点でめる。

この建明は、上記従来の欠点を改善するためになされた
もので、開閉動作を行なう一対の捩触子の各導体上に、
無機質粉末を含有する樹脂材料からなる電気絶縁物策に
て形成された圧力反射体を、成魚の外周を取シ囲むよう
に配設することにより、高いアーク電圧を有してかつし
中断時の限流性能がよく、シかも接点の脱落のおそれの
ない回路し中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基づいて説明する。ｆ
８８図（１）はこの発明に係る回路じゃＩｌｌ器の一実
施例′Ｉｋボす平断面図で６９、第８図（ｂ）は第８図
（ａ）の４１１　ｂｇ−ｂｍにおける側Ｉ！Ｆｒ向図で
るる。第８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。固定法触子（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（２
０２）とから画成されてい名。町動毅触子（３）は固定
捩触子（２）に対して開閉するもので、固定導体（２０
１）に対して開閉動作をする可動導体（８０目と、固定
駅点（２０２）に相対して可動導体（８０１）の一端部
に取付けられたｏＴ動汝点（８０２）とから構成されて
いる。操作機構部（４）は可動ｆｌｉ：触子（３）を開
閉操作するものである。消弧板（ｓ）１１　可動Ｈ点（
８ｏ２）　カｚ定淑点（２０２）　カらｅ！Ｊ４ｍする
時に生じるアークを消弧するものである。（６）。

（７）は、それぞれ両搬触子（２）　ｓ　（３）の導体
（２０１）、（８０１）上に配設された板状の圧力反射
体でメジ１．Ｗｉ１１１質粉木を含有する樹脂材料から
なる電気ｅＩ＆物質にて形成され、互いに対向するよう
に、かつ各襞点（２０２）、（２０８）を取り囲むよう
に設けられている。

今、町動飯点（８０２）と固定恢点（２０２）とが閉成
していると、電流は固定導体（２０１）→固定恢点（２
０２）→町動搬点（８０２）→可動導体（８０１）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、可動襞点（８０２）を固定襞点（２０
２）から開離さ、せる。このとき、固定艦点（！０２）
と可動績点（８０２）間にアークＡが発生する。このア
ークＡにおいては第４図で示すように、圧力反射体（ａ
Ｌ　（７）によって金属粒子が反射され、アーク１間が
高圧とな夛、その結果アークが効果的に冷却され消弧さ
れる。

以下、上記第８図で示すようなこの発明の回路し中断器
の砿点間の挙動について、第４図にしたがって説明する
。す・なわち、空間ｑｉｃ′ｓ？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
なくとも、圧力反射体（ａ）　ｅ　（７）が設けられて
−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（ａｌｓ　（７）によって生じた相当に
高い圧力をもつ周辺空間Ｑｒｉ、アークＡＯ！２間の拡
が９を抑制するガを与え、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、対向面であるＸ
面よシ発した金属粒子ｌｉｅ　Ｃなどの流線ｍｗｏｔ−
アーク空間にしぼシ込み閉じ込める仁とになる。よって
、Ｘ１ｆｉｊ、り発した金属粒子ａｓＣ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
の金属粒手ａ＋　　Ｃ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るため、アー
ク空間ｔ−着しく冷却する。した力；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。

また、この圧力反射体（６）　、　（７）の存在により
、アークＡの足はＹ面へ拡大しにくくなり、接点（ｊ１
０２）。

（８０２）と導体（！！０１）、（８０１）との汝合部
にアークの足が触れなくなって、結果として成魚脱落も
防止される。

さらに、この発明における圧力反射体は無機質粉末ｔ−
金含有る樹脂材料からなる域気絶緻物質にて形成されて
φるため、高温のアーク発生時、樹脂材料が温度上昇に
よって熱分解して分解ガスを発生する。この分解ガスの
発生に伴なうエネルギ消費により、アークはエネルギ金
奪われて冷却される。また、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
効わることによシ、可ｍ僧触子の開極速度を上げること
ができる。このように、ゝこの発明の回路しゃ断器では
、圧力反射体自体の効果にその構成材料特有の効果が加
わって、アーク電圧をいっそう大きく上昇させることが
できる。

これに対して、圧力反射体が樹脂成分のみで形成されて
ｉる場合は、熱分解にて発生する分解ガスの働きによっ
て隈流注能面では良好である。しかしながら、樹脂成分
のみでは、耐熱性と機械的強度が不十分でオ夛、アーク
発生の繰シ返しで圧力反射体そのものの消耗が著しく、
劣化してついには消失するという寿命面での問題がある
。′この発明における圧力反射体では、樹脂材料中に無
機質粉末が含まれているため、樹脂単独のものに比較し
て耐熱性と機械的強ｉが良好で６９、熱伝導特性もはる
かに優れ、アークの高温にさらされた場合に圧力反射体
自体の温度上昇が抑制され、劣化および消耗に対する耐
性が良好で長寿命となプ、しかも分解ガスによる効果も
ほぼ同等である。

無機質粉末としては、一般に充填剤ないし骨材とじて用
いられているアルミナ、硼砂、マイカ、炭酸カルシウム
などの粉末を使用できる。

また、樹脂成分としては、アークの高温に撤したとき、
炭素質成分を析出せずに昇華のような状態で気化するも
のが望ましく、たとえばアセタール系、アクリル系、フ
ッ素系、Ｖリコン系、ポリイミド系、ドリル系などの樹
脂が好適である。これに対してフェノール系樹脂などで
は、熱分解して炭素質成分を析出してメグ耐圧の低下を
きたすので不適である。

なお、このような無機質粉末を含む樹脂材料は、安価で
あり、前述の樹脂単独のものと同様の屋形方法を適用で
き、型抜きなどの加工も可能でるり、。

任意形状の圧力反射体とすることができる。たとえば上
記実施例では圧力反射体ｔｏ）＋　（７）を板状として
いるが、ｉ＠５図（ａ）の側面図ならびに第５図（ｂ）
の平面図で示すように、テーピングやコーティングｄど
によって、各威触子（２）ｅ　（ａ）の導体（２０１）
、　（ｇｏｌ）の先端部を被包する形状としてもよい。

また、この発明では、圧力反射体の少なくとも一方に、
接点に端を発してこの威点から遠ざかる方向へ延び、か
つ圧力反射体よりも導を注の高いアーク走行路を形成し
てもよい。このようなアーク走行路の存在により、アー
クの足がアーク走行路を伝って素早く移動し、消弧板に
アークが触れてて冷却され易くなル、し中断性能がいっ
そう向上する。

第６図（５Ｋ）は上記アーク走行路を形成した圧力反射
体（ａＬ　（７）の一実施例の側面図、第６図（ｂ）は
その平面図、＃Ｉ６図（Ｃ）はＷ、６図（ａ）のＣ１−
Ｃ１断百図を示す。この実施例では、アーク走行路は圧
力反射体（ｅ）ｔ（υに導体（２０１）、（８０１）表
面が露出する溝（６０１）。

（７０１）を設けるととｋよって形成されている。

−第７図（ａ）は上記アーク走行路を形成した圧力反射
体（ａ）ｓ　（７）の他の実施例の側面図、第７図（ｂ
）はその平面図、第７図（ｃ）は第７図（ａ）のｃ２−
Ｃｍ断面図を示す。この実施例では、アーク走行路が導
体（２０１，１゜（８０１）の凸部（８０１）、（９０
１）によ多形成されていて、導体表面が圧力反射体（ａ
）　＊　（ｙ）の表面よシ高く突出してオリ、６０記第
６図の溝（６０１）、（７０１）ｔ−設け７’ｊ％のよ
りもアークＡの是の移動が速くなって、しゃ断性能はさ
らに高まる効果がある。

以上のように、この発明によれば、圧力反射体によって
アーク空間が効果的に冷却されて消弧性能が高まるとと
もに徴点脱落も防止され、しか、（樹脂成分の分解ガス
によってアークの冷却効果と絞９込み効果および開極速
度の向上効果が得られるとともに、長寿命であるという
効果が奏される。

さらに、圧力反射体にアーク走行路を形成した構成をと
れば、しゃ断性能がいっそう向上する効果が奏される。

【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１ａ）の１ｍ　ｂｓ−１）＋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８図（ａ）はこの発明に
係る回路しゃ断器の一実施例を示す平面図、第８図（ｂ
）は第８図（ａ）の線す、−ｂ、における側断面図、第
４図は第８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
を水す１ｉ１１１！ｊ図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）
の平面図、第６図（Ｊｌ）はアーク定行路ｔ−坦成した
圧力反射体の他の５ｊ！施例ｔ−ボすｗ；図、第６図（
ｂ）はｇｇａ図（ａ）　（Ｄ平面図、第６図ＴＣ）は第
６図（ａ）の＃！ｃｌ−Ｃ，における断面図、第７図（
ａはアーク走行路を形成した圧力反射体の他の実施例ｔ
−ボす１１４１面図、第７図（ｂ）は！＠７図（ａ）の
平面図、第７図（ｃ）は、＠７図（ａ）の線ｃ２−Ｃ，
における断面図である。 （２）・・・固定数触子、（３）・・・可動域触子、（
ａ）＋　（７）・・・圧力反射体、（２０１）−・・固
定導体、（２０２）　＝、Ｉａ定捩ａ、な２、図中の同
一符号は同一または相当部分をボす。 代理人　　葛　野　信　−（外１名） 第１図（ａ） 第１ｍ（ｂ） 第２図 第４図 第３図（ａ） ４ 第３図（ｂ） 第５図（ｂ） 第６図（ｂ） 第７図（ｂ） 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭　５６−４４４１５４　
　号２、発明の名称 一路し中断器 ３、補正をする者 翫補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 を補正の内容 （１）明細占をつぎのとおり訂正する。 ページ　　行　　　　訂　　正　　前　　　　　訂　　
正　　後−６７８，００σ（”！　　　　　３．０００
℃（以上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導体とこれに固着された憎点とから構成されて開
   閉動作を行なう少なくとも一対の°シ気砿触子全備え、
   上記一対の電気接触子の各導体上に、燕磯買粉末を含有
   する樹脂材料からなる電気絶縁物質にて形成された圧力
   反射体を、上記汝点の外周を取９凹むように配設してな
   る回路しゃ断器。 （２）圧力反射体が電気接触子の先端部を被包する特許
   請求の範囲第１項記載の回路しゃ断器。 （３）圧力反射体が板材からなる特ｆｆ−請求の範囲第
   １項記載の回路しゃ断器。 （４）圧力反射体の少なくとも一方に、砿点に端を発し
   て艦点から遠ざかる方向へ延び、かつ圧力反射体よりも
   導電性の高いアーク走行路を形成してなる特許請求の範
   囲第１項、第２項または第８項記載の回路しゃ断器。 （６）アーク走行路が上記導体表面１に露出した溝から
   なる特許請求の範囲第４項記載の回路しゃ断器。 （６）アーク走行路を形成する導体表面が圧力反射体の
   表面よシも突出している特許請求の範囲第６項記載め回
   路しゃ断器。