JPS5987735A - 開閉器 - Google Patents
開閉器Info
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- JPS5987735A JPS5987735A JP19875082A JP19875082A JPS5987735A JP S5987735 A JPS5987735 A JP S5987735A JP 19875082 A JP19875082 A JP 19875082A JP 19875082 A JP19875082 A JP 19875082A JP S5987735 A JPS5987735 A JP S5987735A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は開閉器の容器内の圧力の抑制に関するもので
ある。なおこの発明でいう開閉器とは、とくに回路しゃ
断器、限流器、電磁開閉器などの容器、通常は小型容器
内でアークを生じるものを示している。
ある。なおこの発明でいう開閉器とは、とくに回路しゃ
断器、限流器、電磁開閉器などの容器、通常は小型容器
内でアークを生じるものを示している。
以下においては、回路しゃ断器を例に説明する。
第1図〜第3図は従来の回路しゃ断器を示す断面図で、
それぞれ異なった動作状態を示している。
それぞれ異なった動作状態を示している。
(1)はカバー、(2)はペースで、カバー(1)とベ
ース(2)とで容器(3)を構成している。(4)は固
定接触子で、その固定導体(5)の一端に固定接点(6
)を有し、他端は外部導体(図示せず)に接続されるよ
うに端子部になっている。(7)は可動接触子で、その
可動導体(8)の一端に固定接点(6)に対向した可動
接点(9)を有している。00は可動接触子装置、(1
11は可動子腕でクロスパー(6)に固定され各極同時
に開閉されるように構成されている。OIは消弧室で消
弧板0やが側板(1→によシ保持されている。Qoはト
グルリンク機構で、上リンクα力と下リンクQ棒よシ溝
底されている。上リンク0″hの一端はフレドル0*に
、また他端は下リンク(1→の一端にそれぞれ軸(イ)
、(2やにより連結されている。なお下リンク0榎の他
端は上記可動接触子装置OQの可動子腕0珍に連結され
ている。
ース(2)とで容器(3)を構成している。(4)は固
定接触子で、その固定導体(5)の一端に固定接点(6
)を有し、他端は外部導体(図示せず)に接続されるよ
うに端子部になっている。(7)は可動接触子で、その
可動導体(8)の一端に固定接点(6)に対向した可動
接点(9)を有している。00は可動接触子装置、(1
11は可動子腕でクロスパー(6)に固定され各極同時
に開閉されるように構成されている。OIは消弧室で消
弧板0やが側板(1→によシ保持されている。Qoはト
グルリンク機構で、上リンクα力と下リンクQ棒よシ溝
底されている。上リンク0″hの一端はフレドル0*に
、また他端は下リンク(1→の一端にそれぞれ軸(イ)
、(2やにより連結されている。なお下リンク0榎の他
端は上記可動接触子装置OQの可動子腕0珍に連結され
ている。
に)は起倒形操作ハンドル、に)は作動ばねで、トグル
リンク機t7to呻の軸(211と上記操作ハンドル(
イ)との間に架張されている。(ト)、に)は、それぞ
れ熱動および電磁引きはずし機構で、作動時には、それ
ぞレハイメタルに)および可動鉄心(幼によりトリップ
バー(鋺を反時計方向に回動させるようになっている。
リンク機t7to呻の軸(211と上記操作ハンドル(
イ)との間に架張されている。(ト)、に)は、それぞ
れ熱動および電磁引きはずし機構で、作動時には、それ
ぞレハイメタルに)および可動鉄心(幼によりトリップ
バー(鋺を反時計方向に回動させるようになっている。
(イ)は一端が上記トリップパーに)に保止され他端は
フレドルα呻と係止しているラッチである。
フレドルα呻と係止しているラッチである。
フレドル0りがラッチ((へ)に係止した状態で操作ハ
ンドルに)を閉路位置に倒せばトグルリンク機構(10
が伸長して軸ψ旬がフレドル(1すに係止され可動接点
(9)は固定接点(6)に接合される。仁の状態が第1
図である。ついで操作ハンドルに)を開路位置に倒せば
、トグルリンク機構σQは屈曲して可動接点(9)を固
定接点(6) J:り開離させ、可動子腕(1)がタレ
ドル軸に)に停止される。この状態が第2図である。ま
た前記第1図に示す閉路状態で回路に過電流が流れると
、熱動引きはずし機構のやあるいは電磁引きはずし機構
(4)が作動してフレドル(IQとラッチ(2)の保合
が解除され、タレドル軸(ト)を中心に時計方向にフレ
ドルQlが回転しストッパー軸eりに係止される。クレ
ドルa傷と上リンクaηの連結点が上記作動はね(転)
の作用線を越えるため、作動はね(勾のばね力によって
トグルリンク機構θりが屈曲してクロスバ−(6)によ
υ各極連動して自動しゃ断を行なう。
ンドルに)を閉路位置に倒せばトグルリンク機構(10
が伸長して軸ψ旬がフレドル(1すに係止され可動接点
(9)は固定接点(6)に接合される。仁の状態が第1
図である。ついで操作ハンドルに)を開路位置に倒せば
、トグルリンク機構σQは屈曲して可動接点(9)を固
定接点(6) J:り開離させ、可動子腕(1)がタレ
ドル軸に)に停止される。この状態が第2図である。ま
た前記第1図に示す閉路状態で回路に過電流が流れると
、熱動引きはずし機構のやあるいは電磁引きはずし機構
(4)が作動してフレドル(IQとラッチ(2)の保合
が解除され、タレドル軸(ト)を中心に時計方向にフレ
ドルQlが回転しストッパー軸eりに係止される。クレ
ドルa傷と上リンクaηの連結点が上記作動はね(転)
の作用線を越えるため、作動はね(勾のばね力によって
トグルリンク機構θりが屈曲してクロスバ−(6)によ
υ各極連動して自動しゃ断を行なう。
この状態が第3図である。
つぎに回路しゃ断器が電流しゃ断時に発生するアークの
振斜いについて説明する。
振斜いについて説明する。
いま、可動接点(9)と固定接点(6)とが接触してい
る場合においては、その電力は電源側よυ固定導体(5
)、固定接点(6)、可動接点(9)および可動導体(
8)を順次経由して負荷側へ供給される。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、前述
したように、可動接点(9)が固定接点(6)か名開離
される。この際、上記固定および可動接点(6) 、
(9)間にはアークに)が発生し、固定および可動接点
(6) 、 (’!>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(6)からの可動接点(9)
の開離距離が増大するに従って上昇し、また、同時にア
ーク(至)が消弧板(11の方向へ磁気力によって引き
付けられ伸長するために、更に上昇する。このようにし
て、アーク電流は電流零点を迎えてアークを消弧し、し
ゃ断が完結する。しかし、この注入された美大なアーク
エネルギーは最終的には熱エネルギーの形になシ完全に
容器外に逃げ夫ゐが、過渡的には限られた容器内のガヌ
の温度を上昇させ、延いてはガス圧力を急激に上昇させ
ることになる。
る場合においては、その電力は電源側よυ固定導体(5
)、固定接点(6)、可動接点(9)および可動導体(
8)を順次経由して負荷側へ供給される。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、前述
したように、可動接点(9)が固定接点(6)か名開離
される。この際、上記固定および可動接点(6) 、
(9)間にはアークに)が発生し、固定および可動接点
(6) 、 (’!>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(6)からの可動接点(9)
の開離距離が増大するに従って上昇し、また、同時にア
ーク(至)が消弧板(11の方向へ磁気力によって引き
付けられ伸長するために、更に上昇する。このようにし
て、アーク電流は電流零点を迎えてアークを消弧し、し
ゃ断が完結する。しかし、この注入された美大なアーク
エネルギーは最終的には熱エネルギーの形になシ完全に
容器外に逃げ夫ゐが、過渡的には限られた容器内のガヌ
の温度を上昇させ、延いてはガス圧力を急激に上昇させ
ることになる。
これによシ回路しゃ断器内部の絶縁劣化、回路しゃ断器
外部への放出火花量の増大による電源短絡事故や回路し
ゃ断器本体の破壊等を招くおそれがあった。
外部への放出火花量の増大による電源短絡事故や回路し
ゃ断器本体の破壊等を招くおそれがあった。
つぎにこの発明を創作する基になったアークのエネルギ
ー消費のメカニズムに関して述べる。
ー消費のメカニズムに関して述べる。
第4図は、接触子(4) 、 (7)間にアークAが生
じた図である。図中TはアークAから接触子に伝導して
逃げる熱エネルギーの流れ、mはアーク空間から逃げる
金属粒子のエネルギーの流れ、Rはアーク空間から逃げ
る光によるエネルギーの流れをそれぞれ示している。第
4図において、アークAに注入されたエネルギーは、上
記の三つのエネルギーの流れ、T 、−m 、 Hによ
って概ね消費されてしまう。このうち、電極への熱の逃
げTは微小であり、大半のエネルギーはmとRにて持ち
去られてしまう。さて、従来、アークAのエネルギーの
消費のメカニズムにおいては、図中のmが圧倒的であシ
、Rのエネルギーはほとんど無視されていたが、発明者
等の最近の研究によυ、Rのエネルギー、すなわち、光
によるエネルギーの消゛費がアークAに注入されたエネ
ルギーの約70%にも達する程美大であることが解明さ
れるに至った。
じた図である。図中TはアークAから接触子に伝導して
逃げる熱エネルギーの流れ、mはアーク空間から逃げる
金属粒子のエネルギーの流れ、Rはアーク空間から逃げ
る光によるエネルギーの流れをそれぞれ示している。第
4図において、アークAに注入されたエネルギーは、上
記の三つのエネルギーの流れ、T 、−m 、 Hによ
って概ね消費されてしまう。このうち、電極への熱の逃
げTは微小であり、大半のエネルギーはmとRにて持ち
去られてしまう。さて、従来、アークAのエネルギーの
消費のメカニズムにおいては、図中のmが圧倒的であシ
、Rのエネルギーはほとんど無視されていたが、発明者
等の最近の研究によυ、Rのエネルギー、すなわち、光
によるエネルギーの消゛費がアークAに注入されたエネ
ルギーの約70%にも達する程美大であることが解明さ
れるに至った。
すなわちアークに注入されたエネルギーの消費はつぎの
ように解析できる。
ように解析できる。
Pw = V・ニーPx + Pth + PR但
し、 PW:瞬時注入エネルギー ■ =アーク電圧 工 :11t流 ■・■:アークに注入される瞬時電気エネルギーPK=
金属粒子が持ち去る瞬時エネルギー消費地 ち去る瞬時エネルギー消費量 m−Cp−T:定圧比熱Opのガス(金属粒子のガス)
が温度Tにて逃げた時に持ち去る瞬時エネルギー消費量 Pth :アーク空間から、接触子へ熱伝導にて逃り去
る瞬時エネルギー消費量 PR:光によシ、アークから直接放射される瞬時エネル
ギー消費量 上記の消費量は接触子形状やアーク長によって変化する
が、10〜20調のアークに対してはそれぞれPK=1
0〜20%、Pth=5%、PR=75〜85% であ
る。
し、 PW:瞬時注入エネルギー ■ =アーク電圧 工 :11t流 ■・■:アークに注入される瞬時電気エネルギーPK=
金属粒子が持ち去る瞬時エネルギー消費地 ち去る瞬時エネルギー消費量 m−Cp−T:定圧比熱Opのガス(金属粒子のガス)
が温度Tにて逃げた時に持ち去る瞬時エネルギー消費量 Pth :アーク空間から、接触子へ熱伝導にて逃り去
る瞬時エネルギー消費量 PR:光によシ、アークから直接放射される瞬時エネル
ギー消費量 上記の消費量は接触子形状やアーク長によって変化する
が、10〜20調のアークに対してはそれぞれPK=1
0〜20%、Pth=5%、PR=75〜85% であ
る。
つぎにアークAを容器(3)に閉じ込めた時の状況を第
5図に示す。アークAを容器(3)に閉じ込めると、容
器(3)内空間は、金属粒子が充満しかつ高温の状態と
なる。とくに、アーク陽光柱Aの周辺ガス空間Q(図中
斜線で示した空間Q)は、上記の状態が強い。さて、ア
ーク八を発した光は、アーク陽光柱Aから放出され、容
器(3)の壁に照射され反射する。反射された光は散乱
され、再度、金属粒子の充満した高温空間を通過し1、
再度、壁面に照射される、このような過程を光量が零に
なるまで繰シ返すのである。この間の、光の経路を図中
Pa−)Rb・→Rc→Rd にて示している。
5図に示す。アークAを容器(3)に閉じ込めると、容
器(3)内空間は、金属粒子が充満しかつ高温の状態と
なる。とくに、アーク陽光柱Aの周辺ガス空間Q(図中
斜線で示した空間Q)は、上記の状態が強い。さて、ア
ーク八を発した光は、アーク陽光柱Aから放出され、容
器(3)の壁に照射され反射する。反射された光は散乱
され、再度、金属粒子の充満した高温空間を通過し1、
再度、壁面に照射される、このような過程を光量が零に
なるまで繰シ返すのである。この間の、光の経路を図中
Pa−)Rb・→Rc→Rd にて示している。
上記の過程において、アーク八から発した光の消費はつ
ぎの2点である。
ぎの2点である。
(1)壁面での吸収
(2)アーク空間および周辺(高温)ガス空間による吸
収、すなわちガス空間による吸収 またアークAから発する光は、2000Å以下の遠紫外
から、1μm以上の遠赤外までのすべての波長領域にわ
たシ、連続スペクトルおよび線スペクトルからなる。一
般の容器壁面は、たとえ表面が黒色をしている場合でも
、4000人〜5500人程度の範囲においてのみ、光
の吸収能力を有するのみで、その他の範囲においては、
一部を吸収するにとどが、アーク空間および周辺高温ガ
ス空間での吸収はつぎのようになる。
収、すなわちガス空間による吸収 またアークAから発する光は、2000Å以下の遠紫外
から、1μm以上の遠赤外までのすべての波長領域にわ
たシ、連続スペクトルおよび線スペクトルからなる。一
般の容器壁面は、たとえ表面が黒色をしている場合でも
、4000人〜5500人程度の範囲においてのみ、光
の吸収能力を有するのみで、その他の範囲においては、
一部を吸収するにとどが、アーク空間および周辺高温ガ
ス空間での吸収はつぎのようになる。
長さLの一様な組成・温度を有するガス空間に波長λの
光を照射した時ガス空間による光の吸収旦は、つぎのよ
うに算定できる。
光を照射した時ガス空間による光の吸収旦は、つぎのよ
うに算定できる。
Ia、 = Ae −n −L工i、n
−・−・−・−(1)■a:ミニガスる吸収エネルギ
ー A :吸収確率 ■in:照射する光エネルギー n :粒子密度 L :光が通過する光路長 但し、(1)式は、特定波長スに対する吸収エネルギー
爪を示す。Aeは特定波長λに対する吸収確率であシ、
波長λ、ガス温度、粒子の種類の関数である。
−・−・−・−(1)■a:ミニガスる吸収エネルギ
ー A :吸収確率 ■in:照射する光エネルギー n :粒子密度 L :光が通過する光路長 但し、(1)式は、特定波長スに対する吸収エネルギー
爪を示す。Aeは特定波長λに対する吸収確率であシ、
波長λ、ガス温度、粒子の種類の関数である。
(1)式について、量子力学の教えに従えば、吸収係数
Aθは、連続・線スペクトルともに、光を発する光源ガ
スと同一状態のガフ、(すなわち、粒子の種類、温度が
同一)が最も大きな値を有することになる。すなわち、
アーク空間から発する光は、アーク空間およびその周辺
ガス空間で最も多く吸収されるわけである。
Aθは、連続・線スペクトルともに、光を発する光源ガ
スと同一状態のガフ、(すなわち、粒子の種類、温度が
同一)が最も大きな値を有することになる。すなわち、
アーク空間から発する光は、アーク空間およびその周辺
ガス空間で最も多く吸収されるわけである。
(1)式において、光の吸収エネルギー量工aは、光路
長りに比例する。第5図に示すように、アーク空間から
の光が壁面にて反射されると、(1)式中のLは、その
反射回数倍だけ増大することになシ、アーク空間の高温
部で吸収される光エネルギー量が増大することになる。
長りに比例する。第5図に示すように、アーク空間から
の光が壁面にて反射されると、(1)式中のLは、その
反射回数倍だけ増大することになシ、アーク空間の高温
部で吸収される光エネルギー量が増大することになる。
これは、すなわち、アークへの発する光のエネルギーが
結局、容器(3)内のガスに吸収され、これによってガ
スの温度が上昇し、ガスの圧力が上昇することを意味し
ている。
結局、容器(3)内のガスに吸収され、これによってガ
スの温度が上昇し、ガスの圧力が上昇することを意味し
ている。
そこでこの発明の前提としては、アークに注入されたエ
ネルギーの約70チにも達する光のエネルギーを効果的
に吸収するために、特定の材料を使用するもので、開閉
器の容器内で、アークの光のエネルギーを受ける特定位
置に、アークの発する光を効果的に吸収する繊維、網お
よび見掛は気孔率35%以上の高多孔質材料のうちの1
種もしくは2種以上の複合相を配置することによって、
容器内の光を多量に吸収させて、ガス空間の温度を低下
させ、それによシ圧力を低下させるものである。
ネルギーの約70チにも達する光のエネルギーを効果的
に吸収するために、特定の材料を使用するもので、開閉
器の容器内で、アークの光のエネルギーを受ける特定位
置に、アークの発する光を効果的に吸収する繊維、網お
よび見掛は気孔率35%以上の高多孔質材料のうちの1
種もしくは2種以上の複合相を配置することによって、
容器内の光を多量に吸収させて、ガス空間の温度を低下
させ、それによシ圧力を低下させるものである。
上記繊維としては、無機系、金属、複合材、織材および
不織布などのうちから選択されるが、高温アークにさら
される空間に設置される関係上、いずれのものでも熱的
強度を有している必要がある。
不織布などのうちから選択されるが、高温アークにさら
される空間に設置される関係上、いずれのものでも熱的
強度を有している必要がある。
また、網としては、無機系、金属および複合材などのほ
か、#I!+線金網全金網に重ねたものや編素線なども
その選択の対象となシ得るものである。
か、#I!+線金網全金網に重ねたものや編素線なども
その選択の対象となシ得るものである。
こ、の網の場合も、熱的強度を有しているものを選択す
る必要がある。
る必要がある。
上記繊維および網の材料のうち、無機系ではセラミック
、カーボン、アスベストなどが好適であシ、金属ではF
θ、Cuが最適であυ、Zn 、 Nj、などにそれぞ
れメッキを施こしたものも適用可能である。
、カーボン、アスベストなどが好適であシ、金属ではF
θ、Cuが最適であυ、Zn 、 Nj、などにそれぞ
れメッキを施こしたものも適用可能である。
多孔質素材は、一般には固体溝造内に多数の細孔を持つ
材料で、金属、無機系、有機質などの多くの範囲におけ
る材料に存在するもので、材質と細孔との関係において
、一つは固体粒子相互の接点で焼結固化したもの、他の
一つは孔が主体で孔を形成する隔壁が固体物質であるも
のに区別されている。なおここでの素材とは、形状にと
られれない、形状加工前のもとの材料をいう。
材料で、金属、無機系、有機質などの多くの範囲におけ
る材料に存在するもので、材質と細孔との関係において
、一つは固体粒子相互の接点で焼結固化したもの、他の
一つは孔が主体で孔を形成する隔壁が固体物質であるも
のに区別されている。なおここでの素材とは、形状にと
られれない、形状加工前のもとの材料をいう。
さらに細かく分類すると粒子間の隙間が細孔として存在
するもの、粒子間の隙間と粒子内の孔の軸孔を共有する
もの、発泡性の孔を内部に包含するものなどに分けるこ
とができる。また通気性・通水性のあるものと、気孔が
内部に独立し通気性のないものとに大別することもでき
る。
するもの、粒子間の隙間と粒子内の孔の軸孔を共有する
もの、発泡性の孔を内部に包含するものなどに分けるこ
とができる。また通気性・通水性のあるものと、気孔が
内部に独立し通気性のないものとに大別することもでき
る。
上記の細孔の形状は非常に複雑で大きくは開孔と閉孔に
類別され、その構造は、細孔容ftまたは気孔率、細孔
径および細孔径分布、比表面積などで表示する。
類別され、その構造は、細孔容ftまたは気孔率、細孔
径および細孔径分布、比表面積などで表示する。
気孔率は多孔質素材に含まれる開孔と閉孔のすべての細
孔容積の割合を素材の全容積(カサ容積)に対する空隙
比すなわち百分率で示したものを真の気孔率とし、測定
方法は液体または気体による置換法および吸収法などに
よるが、簡便法として、JISR2614の耐火断熱レ
ンガの比重および気孔率の測定方法に定義されるとおシ
、つぎのように計算される。
孔容積の割合を素材の全容積(カサ容積)に対する空隙
比すなわち百分率で示したものを真の気孔率とし、測定
方法は液体または気体による置換法および吸収法などに
よるが、簡便法として、JISR2614の耐火断熱レ
ンガの比重および気孔率の測定方法に定義されるとおシ
、つぎのように計算される。
また開孔の容積の割合を素材の全容積(カサ容積)に対
する空隙比、すなわち百分率で示したものを見t1トけ
の気孔率とし、J工5R2205耐火レンガの見掛気孔
率、吸収率および比重の測定方法に定義されるとおシ、
つぎのようにしで計算される。
する空隙比、すなわち百分率で示したものを見t1トけ
の気孔率とし、J工5R2205耐火レンガの見掛気孔
率、吸収率および比重の測定方法に定義されるとおシ、
つぎのようにしで計算される。
なお見掛は気孔率は有効気孔率ともいう。
細孔径は細孔容積および比表面積の測定値よシ求められ
るが、原子やイオンの大きさに近いものから粒子間の界
面間隙まで数人(オンダストローム)から数闘まで分布
するが、一般に、その分布の平均値として定義される。
るが、原子やイオンの大きさに近いものから粒子間の界
面間隙まで数人(オンダストローム)から数闘まで分布
するが、一般に、その分布の平均値として定義される。
多孔質素材では顕微鏡による方法や水銀圧入法で気孔の
形状、大きさおよびその分布を測定することができる。
形状、大きさおよびその分布を測定することができる。
一般には複雑な気孔の形状や分布の状態を正確に知るた
めには顕微鏡を用いるのが直接的で好ましい。
めには顕微鏡を用いるのが直接的で好ましい。
比表面積の測定は各種吸着ガヌ質の各温度における吸着
等涙腺を利用して求められるBET法が多く用いられ、
とくに窒素ガスが多く用いられる。
等涙腺を利用して求められるBET法が多く用いられ、
とくに窒素ガスが多く用いられる。
つぎにこの発明の前提である、前述の特定の材料、たと
えば高多孔質材料による光のエネルギーの吸収とそれに
よるガスの圧力低下の模様を、無機質高多孔材料を例に
説明する。
えば高多孔質材料による光のエネルギーの吸収とそれに
よるガスの圧力低下の模様を、無機質高多孔材料を例に
説明する。
第6図は無機質高多孔素材を示した斜視図、第7図は第
6図の部分拡大断面図である。同図において、<1は無
機質高多孔素材、01は無機物表面に通じる開孔を示し
ている。開孔OIの細孔径は数71から数wtで大小さ
まざまな分布を示しているものである。
6図の部分拡大断面図である。同図において、<1は無
機質高多孔素材、01は無機物表面に通じる開孔を示し
ている。開孔OIの細孔径は数71から数wtで大小さ
まざまな分布を示しているものである。
さて、この多孔素材に)に第7図のRにて示すように、
光が入射した場合に光が開孔01に入射すると、光は無
機物の壁面に当シ、反射され、その細孔の内部で多重反
射され、ついには壁面に100%吸収されてしまう。す
なわち開孔0φに入射した光は、無機物表面に直接吸収
され、細孔内で熱になるのである。
光が入射した場合に光が開孔01に入射すると、光は無
機物の壁面に当シ、反射され、その細孔の内部で多重反
射され、ついには壁面に100%吸収されてしまう。す
なわち開孔0φに入射した光は、無機物表面に直接吸収
され、細孔内で熱になるのである。
第8図は無機質高多孔材料をモデル容器内に入れたもの
において、その無機質高多孔材料の見掛けの気孔率を変
化させた時のモデル容器内圧力変化の曲線図を示してい
る。第8図で横軸は見掛けの気孔率、縦軸は容器内壁を
Cu 、 Fe 、 AIなどの金属で構成した時の圧
力を1として規格化しである。
において、その無機質高多孔材料の見掛けの気孔率を変
化させた時のモデル容器内圧力変化の曲線図を示してい
る。第8図で横軸は見掛けの気孔率、縦軸は容器内壁を
Cu 、 Fe 、 AIなどの金属で構成した時の圧
力を1として規格化しである。
実験条件としては、−辺10agの立方体の密閉容器内
にAgW接点を101の定ギャップに設置しピークIQ
KAの正弦波電流のアークを13m5(ミリ秒)発生さ
せ、この時のエネルギーで生じる容器内圧力を測定して
いる。
にAgW接点を101の定ギャップに設置しピークIQ
KAの正弦波電流のアークを13m5(ミリ秒)発生さ
せ、この時のエネルギーで生じる容器内圧力を測定して
いる。
上記実施例に使用した無機質高多孔材料としては、コー
ジフイト材質の陶磁器原料を可燃性もしくは発泡剤を加
えるなどの方法で成形し焼結して、多気孔にした多孔質
陶磁器で、平均細孔径範囲10〜30011 、多孔質
素材の見掛は気孔率20%、30%。
ジフイト材質の陶磁器原料を可燃性もしくは発泡剤を加
えるなどの方法で成形し焼結して、多気孔にした多孔質
陶磁器で、平均細孔径範囲10〜30011 、多孔質
素材の見掛は気孔率20%、30%。
35%、40%、45%、50チ、 60%、 70%
、80%、85%のもので、50FIX 50wnX
4tpr” の各種サンプルを使用しこれを容器壁面
に配置し、容器内面の表面積の50%を覆うようにした
。
、80%、85%のもので、50FIX 50wnX
4tpr” の各種サンプルを使用しこれを容器壁面
に配置し、容器内面の表面積の50%を覆うようにした
。
細孔径としては、吸収される光の波長領域を若干越える
程度の平均細孔径とその軸孔が表面に占める割合、すな
わち細孔の比表面積の多少が問題となる。また光の細孔
内吸収においては、細孔の深いものが効果がアシ、連通
気孔が好ましい。開閉器でア・−りAから発生する光は
数百人〜10000人(1μm)に分布するので、これ
を若干越える程度、すなわち数千人〜数1000μmの
平均細孔径のものが適しておシ、表面に占める孔の面積
が、見掛は気孔率35%以上となる高多孔質材料がアー
クの発する光の吸収に適している。とくに細孔径上限が
1000μm以下の範囲にあり細孔の比表面積が大きい
程効果がある。実験では平均細孔径5μ〜1−でアーク
の発する光に対して、良好な吸収特性を示すことが確認
された。また材質がガラスで、平均細孔径が5μ、20
p のものがアークの発する光に対して良好に光を吸
収することが観測された。
程度の平均細孔径とその軸孔が表面に占める割合、すな
わち細孔の比表面積の多少が問題となる。また光の細孔
内吸収においては、細孔の深いものが効果がアシ、連通
気孔が好ましい。開閉器でア・−りAから発生する光は
数百人〜10000人(1μm)に分布するので、これ
を若干越える程度、すなわち数千人〜数1000μmの
平均細孔径のものが適しておシ、表面に占める孔の面積
が、見掛は気孔率35%以上となる高多孔質材料がアー
クの発する光の吸収に適している。とくに細孔径上限が
1000μm以下の範囲にあり細孔の比表面積が大きい
程効果がある。実験では平均細孔径5μ〜1−でアーク
の発する光に対して、良好な吸収特性を示すことが確認
された。また材質がガラスで、平均細孔径が5μ、20
p のものがアークの発する光に対して良好に光を吸
収することが観測された。
MS8図かられかるように、無機質高多孔材料の気孔は
光エネルギーを吸収し、開閉器内部の圧力を低1する効
果があシ、これは多孔質素材の見掛は気孔率の増大とと
もに大きくなシ、とくに気孔率が35%以上から顕著に
なシ、85%までの範囲で効果が確認された。気孔率が
さらに増大すれば、高多孔材料の厚さを一層増加させる
ことによシ対応させる必要がある。
光エネルギーを吸収し、開閉器内部の圧力を低1する効
果があシ、これは多孔質素材の見掛は気孔率の増大とと
もに大きくなシ、とくに気孔率が35%以上から顕著に
なシ、85%までの範囲で効果が確認された。気孔率が
さらに増大すれば、高多孔材料の厚さを一層増加させる
ことによシ対応させる必要がある。
ただし多孔質素材の見掛は気孔率と機械的強度の関係に
おいて、気孔率が大きくなると、もろくなったシ熱伝導
性が低下し高熱により溶融し易く、また気孔率が小さい
場合には、開閉器内減圧の効果が薄い。したがって実用
的には多孔質素材の見掛は気孔率が40〜70チの範囲
の高多孔質材料が最適である。
おいて、気孔率が大きくなると、もろくなったシ熱伝導
性が低下し高熱により溶融し易く、また気孔率が小さい
場合には、開閉器内減圧の効果が薄い。したがって実用
的には多孔質素材の見掛は気孔率が40〜70チの範囲
の高多孔質材料が最適である。
第8図の特性傾向は無機質多孔材料全般について言える
ことであって、これは光の吸収に関する以上の説明から
も推察できるところである。
ことであって、これは光の吸収に関する以上の説明から
も推察できるところである。
従来の開閉器には無機質材料が使用されているものがあ
るが、その使用目的は、とくに有機物容器のアークAか
らの保護が主であって、その特性は耐アーク性、寿命、
熱伝導、機械的強度、絶縁性、炭化対策が求められてお
シ、これらを満す無機質材料は必然的にち密化指向で構
成され、目的を異にするもので、その見掛は気孔率は2
0%前後となっている。
るが、その使用目的は、とくに有機物容器のアークAか
らの保護が主であって、その特性は耐アーク性、寿命、
熱伝導、機械的強度、絶縁性、炭化対策が求められてお
シ、これらを満す無機質材料は必然的にち密化指向で構
成され、目的を異にするもので、その見掛は気孔率は2
0%前後となっている。
高多孔質素材としては無機、金属。有機系などがあるが
、中でも無機系は、絶縁物でかつ高融点材料として特徴
ずけられる。この2つの材質は、開閉器の容器内部に設
置する材料としては格好であシ、電気的に絶縁物なので
、しゃ断に対し悪影響を及ばずことがなく、また、高温
にさらされても、融けたシ、ガスを出したシし、ないの
で、圧力抑制材料としては最適である。
、中でも無機系は、絶縁物でかつ高融点材料として特徴
ずけられる。この2つの材質は、開閉器の容器内部に設
置する材料としては格好であシ、電気的に絶縁物なので
、しゃ断に対し悪影響を及ばずことがなく、また、高温
にさらされても、融けたシ、ガスを出したシし、ないの
で、圧力抑制材料としては最適である。
無機質多孔材料としては、多孔質の陶磁器、耐火物、ガ
ラス、セメント硬化体などがあシいずれも開閉器内のガ
スの圧力の低下をさせるために使用できる。
ラス、セメント硬化体などがあシいずれも開閉器内のガ
スの圧力の低下をさせるために使用できる。
而してこの発明は、前述の特定の材料からなる光吸収体
を容器内に配設し、上記容器の少なくとも電源側を密閉
構造とする仁とによシ、内圧の低下を図るとともに、放
出火花を抑制して電源短絡事故のおそれのない開閉器を
提供することを目的としている。
を容器内に配設し、上記容器の少なくとも電源側を密閉
構造とする仁とによシ、内圧の低下を図るとともに、放
出火花を抑制して電源短絡事故のおそれのない開閉器を
提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図面にしたがって説明する
。
。
第9図は゛の発明に係る開閉器に適用された回路しゃ断
器の一例を示すもので、第1図〜第3図と同一部所には
同一符号を付して説明を省略する。
器の一例を示すもので、第1図〜第3図と同一部所には
同一符号を付して説明を省略する。
同図において、絶縁性の容器(3)ね1、電源側が密閉
構造であシ、負荷側に排気口(301)が設けられてい
る。との容器(3)内には、第10図に示すように接点
(6) 、 (Q)の両(1111方に位置して1対の
立壁状の光吸収体幹、ぐ→が設けられている。これら光
吸収体に)、に)は前述の特定の材料、つまり繊維、網
および見掛は気孔率35%以上の多孔質材料のうちの1
種または2種以上の複合材で構成されたものである。
構造であシ、負荷側に排気口(301)が設けられてい
る。との容器(3)内には、第10図に示すように接点
(6) 、 (Q)の両(1111方に位置して1対の
立壁状の光吸収体幹、ぐ→が設けられている。これら光
吸収体に)、に)は前述の特定の材料、つまり繊維、網
および見掛は気孔率35%以上の多孔質材料のうちの1
種または2種以上の複合材で構成されたものである。
つぎに、上記構成の動作について説明する。
可動接点(9)と固定接点(6)とを開〜することで電
流を17や断しようとする際に、接点(6) 、 (9
)間にはアークに)が発生する。このアーク(ロ)は圧
力発生源であるが、光吸収体に)、曽の前述の作用によ
シ、アーク(財)の光エネルギーが吸収されて、しゃ断
時の容器(3)内の圧力の上昇が抑制される。このため
容器(3)を構成するカバー(1)とベース(2)の機
械的強度について厳密に管理する必要がなくなシ、容器
構成素材量を低減できる。また素材量が変わらなくとも
機械的強度の低いグレード材でも構成材料として選択し
て設定できるため、低コスト化を推進することができる
。
流を17や断しようとする際に、接点(6) 、 (9
)間にはアークに)が発生する。このアーク(ロ)は圧
力発生源であるが、光吸収体に)、曽の前述の作用によ
シ、アーク(財)の光エネルギーが吸収されて、しゃ断
時の容器(3)内の圧力の上昇が抑制される。このため
容器(3)を構成するカバー(1)とベース(2)の機
械的強度について厳密に管理する必要がなくなシ、容器
構成素材量を低減できる。また素材量が変わらなくとも
機械的強度の低いグレード材でも構成材料として選択し
て設定できるため、低コスト化を推進することができる
。
ところで、一般に大電流しゃ断時には、アーク(ハ)の
高熱のために、接点(6) I (9)、導体(5)
、 (8)および消弧板a<等の溶融物が発生する。而
して第1図〜第3図に示した従来品のように容器(3)
の電源側に排気口(300)を設けであると、該排気口
(30のから上記溶融物が電源に飛散して電源短絡事故
を招来するおそれがある。しかしながら従来のもので上
記電源側の排気口(30のを閉塞してしまうと、アーク
に)の発生に」:る内圧の上昇のためにカバー(1)や
ベース(2)に割れが発生し易くなシ、したがつ゛C上
記排気口(300)を閉塞することはできなかった。
高熱のために、接点(6) I (9)、導体(5)
、 (8)および消弧板a<等の溶融物が発生する。而
して第1図〜第3図に示した従来品のように容器(3)
の電源側に排気口(300)を設けであると、該排気口
(30のから上記溶融物が電源に飛散して電源短絡事故
を招来するおそれがある。しかしながら従来のもので上
記電源側の排気口(30のを閉塞してしまうと、アーク
に)の発生に」:る内圧の上昇のためにカバー(1)や
ベース(2)に割れが発生し易くなシ、したがつ゛C上
記排気口(300)を閉塞することはできなかった。
しかるに、この発明の実施例では上記の不具合を一挙に
解決することができた。すなわち、容器(3)の電源側
を密閉し、負荷側に排気口(301)を設けたから、大
電流しゃ断時の溶融物や高温ガスは電源側へ飛散するこ
となく負荷側の排気口(301)から排出されることに
なシ、電源側での短絡事故を防止できる。さらに上記負
荷側に排気口(301)を形成していることと前記光吸
収体ei 、 GIIを配置することによって、従来の
ものでは田作であつ永内圧の抑制効果を容易に実現でき
ることになる。しかも上記排気口(301)への気流が
生じても磁性材からなる消弧板(14が、アークに)を
駆動・冷却するため、アーク(イ)の摂餌に悪影響を受
けることはない。
解決することができた。すなわち、容器(3)の電源側
を密閉し、負荷側に排気口(301)を設けたから、大
電流しゃ断時の溶融物や高温ガスは電源側へ飛散するこ
となく負荷側の排気口(301)から排出されることに
なシ、電源側での短絡事故を防止できる。さらに上記負
荷側に排気口(301)を形成していることと前記光吸
収体ei 、 GIIを配置することによって、従来の
ものでは田作であつ永内圧の抑制効果を容易に実現でき
ることになる。しかも上記排気口(301)への気流が
生じても磁性材からなる消弧板(14が、アークに)を
駆動・冷却するため、アーク(イ)の摂餌に悪影響を受
けることはない。
第11図はこの発明の他の実施例を示し、容器(3)の
負荷(’II+も密閉構造としたものである。
負荷(’II+も密閉構造としたものである。
前記の実施例の場合、溶融物等が負荷側の排気口(30
1)への気流に乗って周辺のものに多く付着すると、電
源・負荷間の絶縁抵抗が低下するおそれがあるが、この
例のように密閉構造とすることによシ、そのおそれを解
消でき、またアーク0々の振餌が気流の影響を受けるこ
とが全くなくなシ、冷却・消弧が確突になされる。勿論
、その場合に内圧の上昇は光吸収体(’(LGIによっ
て効果的に抑制できるものである。
1)への気流に乗って周辺のものに多く付着すると、電
源・負荷間の絶縁抵抗が低下するおそれがあるが、この
例のように密閉構造とすることによシ、そのおそれを解
消でき、またアーク0々の振餌が気流の影響を受けるこ
とが全くなくなシ、冷却・消弧が確突になされる。勿論
、その場合に内圧の上昇は光吸収体(’(LGIによっ
て効果的に抑制できるものである。
なお、上記各実施例において、光吸収体幹、0→の構成
材料に、ジルコニアもしくはマグネシア等を主成分とす
る無機多孔物質を使用すると、アークに)に直射されて
高温に達した光吸収体0→、に)の表面がガラス化する
ことなく結晶化するから、アーク発生期間中に光吸収体
←1.01の表面の絶縁抵抗が低下するおそれもなくな
り、良好なしゃ断性能を得ることができる。
材料に、ジルコニアもしくはマグネシア等を主成分とす
る無機多孔物質を使用すると、アークに)に直射されて
高温に達した光吸収体0→、に)の表面がガラス化する
ことなく結晶化するから、アーク発生期間中に光吸収体
←1.01の表面の絶縁抵抗が低下するおそれもなくな
り、良好なしゃ断性能を得ることができる。
さらに、上記光吸収体幹、(1)の表面を熱処理したル
、あるいは光吸収体内、3榎を無機多孔質物質に有機材
を適当に複合して構成すると、内圧低下の作用を妨げる
ことなく、振動・衝撃時に光吸収体に)、0)から粉が
析出するのを有効に防止するととができ、信頼性が向上
する。
、あるいは光吸収体内、3榎を無機多孔質物質に有機材
を適当に複合して構成すると、内圧低下の作用を妨げる
ことなく、振動・衝撃時に光吸収体に)、0)から粉が
析出するのを有効に防止するととができ、信頼性が向上
する。
以上のようにこの発明によれば、容器の少なくとも電源
側を密閉措造とし、この容器内に消弧板とともに特定の
材料からなる光吸収体を設けるだけの簡単な1′1り成
により、内圧の抑制を図るとともに、電源側の短絡事故
を有効に防止し得る安全性の高い開閉器を提供すること
ができる。
側を密閉措造とし、この容器内に消弧板とともに特定の
材料からなる光吸収体を設けるだけの簡単な1′1り成
により、内圧の抑制を図るとともに、電源側の短絡事故
を有効に防止し得る安全性の高い開閉器を提供すること
ができる。
WJ1図〜第3図は従来の回路しゃ断器の断面図で、そ
れぞれ異なった動作状態を示す。第4図は接触子間にア
ークが発生した様子を示す説明図、第5図は容器内の接
触子間にアークが発生した様子を示す説明図、vj6図
は無機質高多孔素材を示す斜視図、第7図は第6図の部
分拡大断面図、第8図はアークを発生させたときの、見
掛けの気孔率に対する容器内圧力変化を示す曲線図、第
9図はこの発明に係る開閉器に適用された回路しゃ断器
の一例を示す断面図、第10図は同回路しゃ断器におけ
る光吸収体の設置部分の斜視図、第11図はこの発明の
他の実施例を示す断面図である。 (3)・・・容器、(4)・・・固定W、気接接触子(
5)・・・固定導体、(6)・・・固定接点、(7)・
・・可動電気接触子、(8)・・・可動導体、(9)・
・・可動接点、aや・・・消弧板、0乃・・・アーク、
(ロ)・・・光吸収体。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代理人 葛野信−(外1名) 第 11ノt1 tl; 2 t:(1 第31A1 ?1〜4 図 i’i: 6111 第71;71第
81丁(1 p、1代りの釦孔jIl’ 〔2’l?i′X91
!1 費目0 +ニー+ 3
れぞれ異なった動作状態を示す。第4図は接触子間にア
ークが発生した様子を示す説明図、第5図は容器内の接
触子間にアークが発生した様子を示す説明図、vj6図
は無機質高多孔素材を示す斜視図、第7図は第6図の部
分拡大断面図、第8図はアークを発生させたときの、見
掛けの気孔率に対する容器内圧力変化を示す曲線図、第
9図はこの発明に係る開閉器に適用された回路しゃ断器
の一例を示す断面図、第10図は同回路しゃ断器におけ
る光吸収体の設置部分の斜視図、第11図はこの発明の
他の実施例を示す断面図である。 (3)・・・容器、(4)・・・固定W、気接接触子(
5)・・・固定導体、(6)・・・固定接点、(7)・
・・可動電気接触子、(8)・・・可動導体、(9)・
・・可動接点、aや・・・消弧板、0乃・・・アーク、
(ロ)・・・光吸収体。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代理人 葛野信−(外1名) 第 11ノt1 tl; 2 t:(1 第31A1 ?1〜4 図 i’i: 6111 第71;71第
81丁(1 p、1代りの釦孔jIl’ 〔2’l?i′X91
!1 費目0 +ニー+ 3
Claims (3)
- (1)、導体およびこれに固着された接点によシ構成さ
れて絶縁性容器内で開閉動作する少なくとも1対の電気
接触子と、上記容器内に配設されて上記電気接触子の関
数動作時に生じるアークを吸引・冷却する磁性体からな
る複数個の消弧板と、上記アークを両側方からはさみ込
む位置に配設された1対の光吸収体とを備え、上記両光
吸収体を、繊維、網および、見掛は気孔率35%以上の
多孔質材料のうちの1種または2種以上の複合材で溝成
し、さらに上記容器の少なくとも電源側を密閉溝造とし
た開閉器。 - (2)、上記光吸収体の表面を熱処理によって硬化させ
てなる特許請求の範囲第1項記載の開閉器。 - (3)、上記光吸収体には、その表面が高温時ガラス化
しないで結晶化されるようにその組成の1つとしてマグ
ネシアもしくはジルコニアが含有されている特許請求の
範囲第1項記載の開閉器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19875082A JPS5987735A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 開閉器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19875082A JPS5987735A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 開閉器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987735A true JPS5987735A (ja) | 1984-05-21 |
Family
ID=16396336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19875082A Pending JPS5987735A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 開閉器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987735A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619052A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-23 | Fujitsu Ltd | Pattern correcting device |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP19875082A patent/JPS5987735A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619052A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-23 | Fujitsu Ltd | Pattern correcting device |
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