JPH06101263B2

JPH06101263B2 - 消弧体および回路しゃ断器

Info

Publication number: JPH06101263B2
Application number: JP16772289A
Authority: JP
Inventors: 健彦岡田; 洋一青山; 篤臣平田; 明博太田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH02256110A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、アークを消弧する消弧体および回路しゃ断
器に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図ないし第５図に従来例を示す。すなわち、第３図
の回路しゃ断器の消弧装置は、切欠部50を有する磁性体
のグリッド板51を複数枚間隔をおいて積層するように支
持板58に支持させたものである。52は可動接触子、53は
固定接触子、54はトリップ開閉機構部、55はケース、56
は可動接点、57は固定接点である。

この回路しゃ断器の消弧装置は、回路しゃ断時に固定接
触子53と可動接触子52の各々に配設された固定接点57と
可動接点56との間にアークが発生し、そのアークに流れ
る電流によって発生する磁束がグリッド板51に流れて切
欠部50を通過しアークに鎖交する。そのときアークに磁
気駆動力が作用しアークはグリッド板51に引き込まれ、
グリッド板51によって分割され、冷却作用を受け消弧と
なる。

また、第４図および第５図に示す回路しゃ断器の消弧体
（たとえば特願昭61−120701号）は、内面を成形体63で
被覆した逆Ｕ字形の磁性体60で可動接触子61と固定接触
子62を覆うように配設したものである。Ｘはアークであ
る。接点64,65間に発生したアークを磁性体60による磁
気駆動力によって十分に引き伸ばされるため、アーク電
圧は上昇する。さらにアークＸの熱により成形体63から
熱分解ガスが発生し、熱分解ガスのアーク冷却作用によ
ってアークＸは冷却される。すると熱的ピンチ効果でア
ークの径が収縮し断面積が減少するので、アーク抵抗が
増加し、その結果アーク電圧はさらに上昇することにな
る。成形体63の材料としては、熱分解ガスを発生しやす
い点から熱可塑性樹脂ではポリメチルメタクリレート樹
脂，ポリブチレンテレフタレート樹脂，ポリメチルペン
テン樹脂などが用いられ、また熱硬化性樹脂ではユリア
樹脂，メラミン樹脂などが用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図の消弧装置は、グリッド板51によるアークの引き
伸ばし効果が不十分であり、また消弧装置自体が大きく
なり、コスト高になるという欠点があった。

一方、第４図および第５図の消弧体は、第３図のグリッ
ド板51と比較して、より簡単な構造でしかも優れたアー
ク消弧性能を有している。

ところが、この消弧装置は、消弧体63の成形材料が炭化
水素よりなる高分子材料であるため、アークの熱によっ
て熱分解ガスとともにカーボンが生成され、それが回路
しゃ断器のケースの表面に付着して絶縁耐圧の劣化を招
くという欠点があった。

したがって、この発明の目的は、カーボンの生成を防止
するとともにさらに熱分解ガスの発生を促進することが
できる消弧体および回路しゃ断器を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）の消弧体は、ε−カプロラクタムおよび水
酸化アルミニウムを含有したメラミン樹脂により形成さ
れたことを特徴とするものである。

請求項（２）の消弧体は、請求項（１）において、前記
ε−カプロラクタムの含有量が15重量％以下であり、前
記水酸化アルミニウムの含有量が30重量％以下としたも
のである。より好ましくは、ε−カプロラクタムが0.5
〜15重量％であり、水酸化アルミニウムが１〜30重量％
が好ましい。

請求項（３）の消弧体は、請求項（１）または請求項
（２）において、前記メラミン樹脂が、ガラス繊維を１
〜30重量％含有しているものである。

請求項（４）の消弧体は、請求項（１），請求項（２）
または請求項（３）において、前記メラミン樹脂がエポ
キシ樹脂を１〜50重量％含有しているものである。

請求項（５）の回路しゃ断器は、請求項（１），請求項
（２）、請求項（３）または請求項（４）記載の消弧体
を有するものである。

〔作用〕

請求項（１）の消弧体によれば、メラミン樹脂にε−カ
プロラクタムを含有しているが、このε−カプロラクタ
ムは、の構造式であらわされ、従来可塑剤として樹脂の成形性
を良くする目的で用いられていたが、メラミン樹脂より
も揮発しやすいという性質に着眼した。すなわち、この
ε−カプロラクタムをメラミン樹脂に含有させた場合、
熱分解ガスが従来より多量に発生するため、とくにその
成分中のH₂によってアーク冷却効果が促進され、アーク
電圧が上昇し限流効果が増すので消弧性能を向上でき
る。また水酸化アルミニウムをメラミン樹脂に添加した
場合、アークの熱によりつぎの反応が起こる。

2Al（OH）_３→Al₂O₃＋3H₂O 有機基（HC）＋H₂O→CO＋（HC）すなわち、アークの高熱の作用で高分子である成形材料
の分子鎖が切れて有機基が生じ、また水酸化アルミニウ
ムからはH₂Oが発生する。そして、有機基とH₂Oが反応し
一酸化炭素や揮発性の炭化水素を生成する。このため、
遊離カーボンが発生しにくくなり、カーボンの発生を防
止することができる。さらに、無機質である水酸化アル
ミニウムを添加することで、有機物質であるメラミン樹
脂のアークの熱分解を抑えることができるので、電流し
ゃ断時の熱分解ガスによる圧力の上昇も防ぐことができ
る。請求項（２）の消弧体によれば、請求項（１）にお
いて、前記ε−カプロラクタムの含有量を15重量％以下
としたため、絶縁耐圧性能を悪くすることがなく、また
水酸化アルミニウムの含有量を30重量％以下としたため
成形性を悪くすることがない。

請求項（３）の消弧体によれば、請求項（１）または請
求項（２）において、メラミン樹脂が、ガラス繊維を１
〜30重量％含有しているため、アークによる消弧体の消
耗を低減できる。

請求項（４）の消弧体によれば、請求項（１），請求項
（２）または請求項（３）において、メラミン樹脂がエ
ポキシ樹脂を１〜50重量％含有しているため、メラミン
樹脂に靭性をもたせることができるので、消弧体の耐衝
撃強度の向上が達成できる。

請求項（５）の回路しゃ断器によれば、請求項（１）な
いし請求項（４）の消弧体を有するため、前記請求項
（１）ないし請求項（４）と同様な作用効果がある。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説
明する。すなわち、この回路しゃ断器の消弧体１は逆Ｕ
字形に成形され、逆Ｕ字形の磁性体２の外面に嵌合さ
れ、これらが電路部６に被さるように設置されている。

電路部３は、先端部に可動接点４を有する可動接触子５
と、中央部に固定接触子６を有し両側部にアーク駆動コ
イル７を有する固定電路８とを有し、固定電路８の端部
に端子９が設けられ、固定接触子６のアーク駆動コイル
７の間に固定接点10を設けている。アーク駆動コイル７
は固定接点10の両側に分かれるように切欠11により形成
された固定電路８の一部を各々逆Ｕ字形に曲げることに
より構成されている。消弧体１は略コ字形になってお
り、アーク駆動コイル７の内側に固定接点10側を全て被
覆するように構成されている。可動接触子５は、回路し
ゃ断器の機構部（図示せず）に連結されている。

短絡事故時に可動接触子５が閉極し、可動接点４と固定
接点10との間にアークが発生した場合、アークはアーク
駆動コイル７を流れる電流により発生する磁場の中で磁
気駆動力を受けて引き伸ばされ、アーク電圧が上昇す
る。そして、可動接点４を囲むように配置してある消弧
体１に引き伸ばされたアークが接近し、アークの熱によ
って消弧体１が加熱されると相当量の熱分解ガスが発生
し、この熱分解ガスによってアークは急冷され消弧に至
る。

メラミン樹脂にε−カプロラクタムを添加した数種類の
成形材料を用いて電流しゃ断試験を行ったところ、メラ
ミン樹脂へのε−カプロラクタムの添加量とアーク消弧
性能とに関係があることが分かった。その結果を次表に
示す。

電流しゃ断試験はこの実施例の装置で265KV/22KAの単極
しゃ断試験を行い、異なる添加量（重量％）の実施例A1
〜A4について、比較例とともに各々の場合の通過エネル
ギＥ（×10⁵A²sec）と電流ピーク値Ｉ（kA）を測定し
た。ここで、通過エネルギ，電流ピーク値はアーク消弧
性能すなわち回路しゃ断器の電流しゃ断性能を示すもの
で、これらの数値が小さい程アーク消弧性能が優れてい
る。

この表から明らかなように、メラミン樹脂へのε−カプ
ロラクタムの添加量が多くなるにつれて、通過エネルギ
Ｅおよび電流ピーク値Ｉともに減少し、アーク消弧性能
が改良されており、メラミン樹脂にε−カプロラクタム
を添加することによって、アーク消弧性能を向上できる
ことがわかる。

また、このような消弧体１を用いることにより、消弧装
置の構造が簡単になり消弧性能を確保でき、また回路し
ゃ断器の内部構造が簡単になり、低コスト化することが
できる。

つぎに、消弧体１は、アーク発生時にアークの熱の影響
により、消弧体１が蒸発，消耗し、かつ発生ガスの圧力
によって消弧体１は衝撃力を受ける。そこで、この消弧
体１の消耗を少なくし耐衝撃性を向上させるための手段
として、メラミン樹脂にガラス繊維やエポキシ樹脂を加
えることが考えられる。無機物であるガラス繊維を含有
させることにより、アークの熱による消弧体１の消耗が
少なくなる。実際、ガラス繊維を５重量％含有した消弧
体１を用いると、回路しゃ断器での電気的開閉試験での
消耗量は少なくなることが判った。

また、エポキシ樹脂を含有させることにより、メラミン
樹脂に靭性を持たせることができるため、回路しゃ断器
の短絡時の圧力による消弧体１の割れやクラック等の破
損などを防止することが可能となる。

さらに、ε−カプロラクタム，水酸化アルミニウム，ガ
ラス繊維およびエポキシ樹脂をメラミン樹脂に含有させ
ることによって消弧体１の性能および信頼性が向上する
ことから、これらの添加物を、たとえば２種類、併用し
てメラミン樹脂に含有させた消弧体１およびその消弧体
を用いた回路しゃ断器も前記と同様な作用効果を持つ。

なお、前記実施例は磁性体の内面にこの発明の材料で形
成した消弧体を設けたが、回路しゃ断器の消弧室内に消
弧体を単独で配設してもよく、またこの発明の消弧体は
アークに曝される部位に配設されるものであれば形状を
問わない。

〔発明の効果〕

請求項（１）の消弧体は、メラミン樹脂にε−カプロラ
クタムおよび水酸化アルミニウムを含有したため、熱分
解ガスの発生を促進することができるとともに遊離カー
ボンの発生を防止することができるという効果がある。

請求項（２）の消弧体によれば、請求項（１）におい
て、前記ε−カプロラクタムの含有量を15重量％以下と
したため、絶縁耐圧性能を悪くすることがなく、また水
酸化アルミニウムの含有量を30重量％以下としたため成
形性を悪くすることがないという効果がある。

請求項（３）の消弧体によれば、請求項（１）または請
求項（２）において、メラミン樹脂が、ガラス繊維を１
〜30重量％含有しているため、アークによる消弧体の消
耗が低減できるという効果がある。

請求項（４）の消弧体によれば、請求項（１），請求項
（２）または請求項（３）において、メラミン樹脂がエ
ポキシ樹脂を１〜50重量％含有しているため、メラミン
樹脂に靭性をもたせることができるので、消弧体の耐衝
撃強度の向上が達成できるという効果がある。

請求項（５）の回路しゃ断器は、請求項（１）ないし請
求項（４）の消弧体を有するため、これらと同様な作用
効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の一実施例の斜視図、第２図はその縮
小断面図、第３図は従来例の断面図、第４図は他の従来
例の斜視図、第５図はその断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田明博大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開昭58−172808（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−3774（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−74379（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ε−カプロラクタムおよび水酸化アルミニ
ウムを含有したメラミン樹脂により形成されたことを特
徴とする消弧体。
【請求項２】前記ε−カプロラクタムの含有量は15重量
％以下であり、前記水酸化アルミニウムの含有量は30重
量％以下である請求項（１）記載の消弧体。
【請求項３】前記メラミン樹脂は、ガラス繊維を１〜30
重量％含有している請求項（１）または請求項（２）記
載の消弧体。
【請求項４】前記メラミン樹脂はエポキシ樹脂を１〜50
重量％含有している請求項（１），請求項（２）または
請求項（３）記載の消弧体。
【請求項５】請求項（１），請求項（２），請求項
（３）または請求項（４）記載の消弧体を有する回路し
ゃ断器。