JPS58181234A - Switch - Google Patents

Switch

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Publication number
JPS58181234A
JPS58181234A JP6438682A JP6438682A JPS58181234A JP S58181234 A JPS58181234 A JP S58181234A JP 6438682 A JP6438682 A JP 6438682A JP 6438682 A JP6438682 A JP 6438682A JP S58181234 A JPS58181234 A JP S58181234A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arc
inorganic
highly porous
porous material
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP6438682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
一 吉安
村田 士郎
久常 文之
伸示 山県
寺地 淳一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6438682A priority Critical patent/JPS58181234A/en
Publication of JPS58181234A publication Critical patent/JPS58181234A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は開閉器に関する。なおこの発明でいう開閉器
とは、特に回路しゃ断器、限流器、電磁開閉器などをさ
し、通常は小型容器内でアークを生じる開閉器を意味す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a switch. Note that the term "switch" used in the present invention particularly refers to a circuit breaker, a current limiter, an electromagnetic switch, etc., and usually means a switch that generates an arc within a small container.

以下この発明を回路しゃ断器を例に説明する。The present invention will be explained below using a circuit breaker as an example.

第1図〜第8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。
Figures 1 to 8 are cross-sectional views showing conventional circuit breakers.
Each shows a different operating state.

(1)はカバー、(2)はベースで、カバー(1)とベ
ース(2)とで容器(3)を構成する。(4)は固定接
触子で、固定導体(5)を有し、その一端に固定接点(
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、可
動導体(8)を有し、その一端に固定接点(6)に対向
した可動接点(9)を有している。叫は可動接触子装置
、圓は可動子腕でクロスバ−(2)に固定され各極間時
に開閉されるようになされている。(至)は消弧室で消
弧板04)が側板叫によプ保持されている。(頂はトグ
ルリンク機構で上リンクαηと下リンク叫よシ構成され
ている。−トリップ0′7)の一端はフレドル(1ωに
、また他端は下リンク(18)の一端にそれぞれ軸(2
0) (21)によシ連結されている。なお下リンク(
18)の他端は上記可動接触子装置(1■の可動子腕(
11)に連結されている。□□□は起倒形操作ハンドル
、(23)は作動ばねでトグルリンク機構叫の軸(21
)と上記操作ハンドル□□□との間に架張されている。
(1) is a cover, (2) is a base, and the cover (1) and base (2) constitute a container (3). (4) is a fixed contact, which has a fixed conductor (5) and a fixed contact (
6), and the other end is a terminal portion to be connected to an external conductor (not shown). (7) is a movable contact, which has a movable conductor (8), and has at one end a movable contact (9) facing the fixed contact (6). The ring is a movable contact device, and the ring is a movable arm that is fixed to the crossbar (2) and is opened and closed at the time of each pole gap. (To) is the arc extinguishing chamber, where the arc extinguishing plate 04) is held by the side plate. (The top is a toggle link mechanism and consists of an upper link αη and a lower link. -Trip 0'7) One end is attached to the fredle (1ω), and the other end is attached to one end of the lower link (18). 2
0) Connected by (21). Please see the link below (
18) The other end of the movable contactor device (1■movable arm (
11). □□□ is the tilting type operation handle, (23) is the operating spring and the shaft of the toggle link mechanism (21)
) and the operating handle □□□.

例(5)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、それぞれバイメタル(イ)および可動鉄心
端によりトリップバー(至)を反時計方向に回動させる
ようになっている。
In example (5), the trip bar (to) is rotated counterclockwise by the bimetal (a) and the movable iron core end when activated by the thermal and electromagnetic trip mechanisms, respectively.

(ロ)は一端が上記トリップバー(至)に係止され他端
はフレドル(19)と係止しているラッチである。フレ
ドル杷がラッチ(29)に係止し良状態で操作ハンドル
色を閉路位置に到せば、トグルリンク機1ll(1B)
が伸長して軸(21)がフレドル(19)に係止され可
動接点(9)は固定接点(6)に接合される。この状態
が第1図である。
(B) is a latch whose one end is locked to the trip bar (to) and the other end is locked to the fredle (19). If the fredl loquat is engaged with the latch (29) and the operating handle reaches the closed position in good condition, the toggle link machine 1ll (1B)
extends, the shaft (21) is locked to the fredle (19), and the movable contact (9) is joined to the fixed contact (6). This state is shown in FIG.

次いで操作ハンドル(支)を開路位置に倒せば、トグル
リンク機構叫は屈曲して可動接点(9)を固定接点(6
)より開離させて可動子腕(11)をフレドル軸■に係
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
し機構例あるいは電磁引きはずし機構傷)が作動してフ
レドル(19)とラッチ(29)の保合を解除し、それ
によりフレドル軸■を中心に時計方向にフレドル(19
)が回転しストッパー軸(31)に係止される。フレド
ル0(2)と上リンク(17)の連結点が上記作動ばね
(支)の作用線を越えるため、作動ばね臼)のばね力に
よってトグルリンク機構(16)が屈曲してクロスバ−
(1りによシ各極連動して自動しゃ断を行なう。
Next, when the operating handle (support) is tilted to the open position, the toggle link mechanism is bent to connect the movable contact (9) to the fixed contact (6).
), and the movable arm (11) is locked to the fredl shaft (2). This state is shown in FIG. Furthermore, if an overcurrent flows through the circuit in the closed circuit state shown in Fig. 1, the thermal tripping mechanism or electromagnetic tripping mechanism (example) operates to release the engagement between the fredle (19) and the latch (29). , thereby moving Fredol (19
) rotates and is locked to the stopper shaft (31). Since the connection point between the fredle 0 (2) and the upper link (17) exceeds the line of action of the operating spring (support), the toggle link mechanism (16) is bent by the spring force of the operating spring (support), and the crossbar is bent.
(In accordance with 1, each pole is linked to perform automatic shutoff.

この状態が第8図である。This state is shown in FIG.

次に回路しゃ断器において電流しゃ断時に発生するアー
クの振舞いについて説明する。
Next, the behavior of arcs generated when current is interrupted in a circuit breaker will be explained.

今、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シ固定導体(5)
、固定接点(6)、可動接点(9)及び可動導体(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
、短絡電流などの大電流がこの回路に流れると、前述し
たように熱動引きはずし機構(至)あるいは電磁引きは
ずし機構(25)が作用して、可動接点(9)を固定接
点(6)から開離させる。この際、上記固定及び可動接
点(61、(9)間にはアーク(濶が発生し、固定及び
可動接点(61、(9)アーク電圧が発生し、それに伴
って固定接点(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(321
が消弧板(14)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
逃げ去るが、それまでの過渡時には限られた容器内のガ
スの温度を上昇させ、引いてはガス圧力を急激に上昇さ
せることになる。これによシ回路し中断器内部の絶縁劣
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、回路しゃ断器本体の破壊等の重大な欠点があ
った。
Now, when the movable contact (9) and the fixed contact (6) are in contact, the power is transferred from the power supply side to the fixed conductor (5).
, fixed contact (6), movable contact (9) and movable conductor (8)
It is supplied to the load side via sequentially. In this state, when a large current such as a short-circuit current flows through this circuit, the thermal tripping mechanism (to) or the electromagnetic tripping mechanism (25) acts to switch the movable contact (9) from the fixed contact as described above. (6) Separate from. At this time, an arc is generated between the fixed and movable contacts (61, (9)), and an arc voltage is generated between the fixed and movable contacts (61, (9)). As the separation distance of the movable contact (9) increases, the arc (321
is attracted and expanded by the magnetic force in the direction of the arc-extinguishing plate (14), so it further rises. In this way, the arc current reaches a current zero point, the arc is extinguished, and the interruption is completed. However, this injected beautiful arc energy eventually escapes completely out of the container in the form of thermal energy, but during the transient period until then, it increases the temperature of the limited gas inside the container. This will cause the gas pressure to rise rapidly. This had serious drawbacks such as deterioration of the insulation inside the circuit breaker, power supply short-circuit accidents due to an increase in the amount of sparks emitted to the outside of the circuit breaker, and destruction of the circuit breaker itself.

このような欠点が生ずる理由として、アークのエネルギ
ー消費のメカニズムが関係している。即ち、第4図は、
接触子(4) (7)間にアークAが生じた図である。
The reason for this drawback is related to the energy consumption mechanism of the arc. That is, FIG.
It is a diagram in which an arc A is generated between the contacts (4) and (7).

図中Tはアークから接触子に伝導してる光によるエネル
ギーの流れをそれぞれ示している。第8図において、ア
ーク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。
In the figure, T indicates the flow of energy due to light transmitted from the arc to the contact. In FIG. 8, the energy injected into the arc is divided into the three energy flows mentioned above, T and m.

Rによって概ね消費されてしまう。この内、電極への熱
の逃げTは微少であシ、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、アークのエネルギー
の消費のメカニズムにおいては1図中のmが圧倒的であ
り、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シ、Rのエネルギー即ち、光によ
るエネルギーの消費がアークに注入されたエネルギーの
約70%にも達するほど美大であることがわかった。
Most of it is consumed by R. Of this, heat escape T to the electrode is minute, and most of the energy is carried away by m and R. Conventionally, m in Figure 1 was overwhelming in the energy consumption mechanism of the arc, and the energy of R was almost ignored, but recent research by the inventors has shown that the energy of R, that is, It was found that the energy consumed by light reached about 70% of the energy injected into the arc.

即ちアークに注入されたエネルギーの消費は次のように
解析できる。
That is, the consumption of energy injected into the arc can be analyzed as follows.

PW−V−I−PK+Pth+PR PK = 1mv”+ m−cP−T 但し、 PW:瞬時注入エネルギー ■ :アーク電圧 I :電流 V−I: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量 1mv” : mgの金肯粒子が速度Vで飛び去る時に
持ち去る瞬時エネルギー消費量 m−CP−T:定圧比熱CP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、電極へ熱伝導にて逃げ去る瞬
時エネルギー消費量 PR:光により、アークから直接放射される瞬時エネル
ギー消費量 上記の消費量は電極形状やアーク長によって変化するが
、10〜20mmのアークに対してはそれぞれPK=1
0〜20 % 、 Pth=6 %  PR−75〜8
5チである。
PW-V-I-PK+Pth+PR PK = 1mv"+ m-cP-T However, PW: Instantaneous injection energy ■: Arc voltage I: Current VI-I: Instantaneous electrical energy injected into the arc PK:
Instantaneous energy consumption carried away by metal particles 1 mv": Instantaneous energy consumption carried away when mg of metal particles fly away at velocity V m-CP-T: Gas with constant pressure specific heat CP (metal particle gas)
Instantaneous energy consumption taken away when escapes at temperature T Pth: Instantaneous energy consumption that escapes from the arc space to the electrode by heat conduction PR: Instantaneous energy consumption radiated directly from the arc by light The above consumption amount varies depending on the electrode shape and arc length, but for an arc of 10 to 20 mm, PK = 1.
0~20%, Pth=6% PR-75~8
It is 5chi.

次にアークを容器に閉じ込めた時の状況を第6図に示す
。アークを容器に閉じ込めると、容器内空間は、電極の
金属粒子が充満しかつ高温の状態となる。特に、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、上記の状態が著しい。さて、アークから発した光は
、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、電極粒
子の充満した高温空間を通過し、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Ra→Rb−+RC−
+Rdにて示している。
Next, Figure 6 shows the situation when the arc is confined in a container. When the arc is confined in the container, the space inside the container is filled with metal particles of the electrode and becomes hot. In particular, the surrounding gas space Q of the arc positive column A (the space Q indicated by diagonal lines in the figure)
The above condition is severe. Now, the light emitted from the arc is emitted from the arc positive column A, and is irradiated onto the wall of the container (3) and reflected. The reflected light is scattered, passes through the high-temperature space filled with electrode particles, and is irradiated onto the wall again. This process is repeated until the amount of light reaches zero. The path of light during this time is shown in the figure from Ra→Rb-+RC-
It is indicated by +Rd.

上記の過程において、アークから発した光の消費は次の
二点である。
In the above process, the light emitted from the arc is consumed in the following two ways.

(1)壁面での吸収 (2)アーク空間及び周辺(高温)ガス空間による吸収
、すなわちガス空間による吸収。アークから発する光は
、2000λ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渡シ、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
黒色をしていても、4OOOλ〜5000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−1はとんど反
射してしまうものである。ところが、アーク空間及び周
辺高温ガス空間での吸収は次のようになる。
(1) Absorption at the wall surface (2) Absorption by the arc space and surrounding (high temperature) gas space, that is, absorption by the gas space. The light emitted from the arc spans all the wavelength ranges from far ultraviolet below 2000λ to far infrared above 1 μm, and consists of a continuous spectrum and a line spectrum. Even if the surface of a typical container wall is black, it only has the ability to absorb light in the range of 400λ to 5,000 people, and only partially absorbs light in other ranges. 1 is something that is almost always reflected. However, absorption in the arc space and surrounding high temperature gas space is as follows.

長さしの一様な組成・温度を有するガス空間に波長λの
光を照射した時におけるガス空間による光の吸収量は、
次のように算定できる。
When a gas space with uniform composition and temperature is irradiated with light of wavelength λ, the amount of light absorbed by the gas space is:
It can be calculated as follows.

Ia −A書n峰LIin        =・−(1
)■a:ミニガスる吸収エネルギー A  :e、収確率 11n: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λに対する吸収エネルギー
量を示す。Aは特定波長λに対する吸収確率でLj)、
波長λ、ガス温度1粒子の種類の関数である。
Ia −A book n peak LIin =・−(1
)■a: Mini gas absorption energy A: e, yield probability 11n: irradiated light energy n: particle density L: optical path length through which light passes. However, equation (1) indicates the amount of absorbed energy for a specific wavelength λ. A is the absorption probability for a specific wavelength λ (Lj),
It is a function of wavelength λ, gas temperature, and particle type.

(1)式について、量子力学の教えに従えば、吸収係数
人は、連続・線スペクトルともに、光を発する光源ガス
と同一状態のガス(即ち、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。
Regarding equation (1), according to the teachings of quantum mechanics, the absorption coefficient is the largest for gases in the same state as the light source gas that emits light (i.e., the type of particles and temperature are the same) for both continuous and line spectra. will have the following.

即ち、アーク空間から発する光は、アーク空間及びその
周辺ガス空間に最も多く吸収される。
That is, the light emitted from the arc space is most absorbed in the arc space and the surrounding gas space.

(1)式において、光の吸収エネルギー量Iaは、光路
長しに比例する。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)式中のしは、その
反射回数の倍数だけ増大することになυ、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。
In equation (1), the amount of absorbed energy Ia of light is proportional to the optical path length. As shown in Figure 5, when the light from the arc space is reflected by the wall surface, the value in equation (1) increases by a multiple of the number of reflections, υ, and in the high temperature part of the arc space. The amount of light energy absorbed will increase.

これは、即ち、アークの発する光のエネルギーが結局、
容器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。
This means that the energy of the light emitted by the arc is
This means that it is absorbed by the gas in the container, thereby increasing the temperature of the gas and increasing the pressure of the gas.

この発明は、前述した諸欠点を解消すべくなされたもの
であって、導体とこれに固着された接点とからなシ、互
いに開閉動作を行う少くとも1対の電気接触子と、開放
動作時に両接触子間に生ずるアークを消弧する消弧板と
、上記接触子や上記消弧板を収納する容器、とを備えた
開閉器において、上記消弧板を、繊維、網および見掛は
気孔率が861以上の無機質高多孔材料のうちの1w7
1または2種以上の複合材で構成した開閉器を提供する
のを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and consists of at least one pair of electrical contacts that open and close with each other, and which consists of a conductor and a contact fixed to the conductor. In a switch equipped with an arc-extinguishing plate for extinguishing an arc generated between both contacts, and a container for storing the contact and the arc-extinguishing plate, the arc-extinguishing plate is 1w7 of inorganic highly porous materials with a porosity of 861 or more
The object of the present invention is to provide a switch made of one or more types of composite materials.

換言すれば、この発明においては、アークに注入された
エネルギーの約70%にも達する光のエネルギーを効果
的に吸収するために、41fI定の材料を消弧板の材質
として用いる。このように構成すれば、アークから生ず
る光エネルギーを効果的に吸収させることができ、こう
することによって、容器内の光を多量に吸収し、ガス空
間の温度を低下させ、それにより圧力を低下させるもの
である。
In other words, in this invention, a material with a constant 41fI is used as the material of the arc extinguishing plate in order to effectively absorb the light energy which reaches about 70% of the energy injected into the arc. With this configuration, the light energy generated from the arc can be effectively absorbed, thereby absorbing a large amount of light inside the container, lowering the temperature of the gas space, and thereby reducing the pressure. It is something that makes you

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、熱的強度のあるものが
必要である。
The above-mentioned fibers are selected from inorganic materials, metals, composite materials, woven materials, non-woven fabrics, etc., but since they are installed in a space exposed to high-temperature arcs, they must have thermal strength.

また、網としては、無機系、金属および複合材などのほ
か、細線金網を多層に重ねたもの中編素線などもその選
択の対象となシ得るものである。
Further, as the mesh, in addition to inorganic materials, metals, composite materials, etc., the mesh may also include multi-layered thin wire mesh, medium knitted wire, and the like.

この網の場合も、熱的強度のあるものが必要である。This net also needs to have thermal strength.

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
e、Cuが最適であり、Zn、Niなどにメッキを施こ
したものも適用可能である。
Among the materials for the fibers and nets mentioned above, ceramics, carbon, asbestos, etc. are suitable for inorganic materials, and F for metals.
E, Cu is optimal, and Zn, Ni, etc. plated can also be used.

多孔質素材とは、一般には固体構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。なおこの発明で素材とは、形状
にとられれない、形状加工前のもとの材料をいう。
A porous material is a material that generally has a large number of pores within its solid structure, and exists in a wide range of materials such as metals, inorganic materials, and organic materials. One type is sintered and solidified at the points of contact between solid particles, and the other type is mainly composed of pores and the partition walls that form the pores are made of solid material. Note that in this invention, the raw material refers to the original material before shape processing, which is not shaped into a shape.

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細孔を共有する
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。
Further classification can be divided into those in which the gaps between particles exist as pores, those in which the gaps between particles and the pores within the particles are shared, and those that contain foamable pores inside. It can also be roughly divided into those that have air permeability and water permeability, and those that have independent pores and are not breathable.

上記の細孔の形状は非常に複雑で、広義的には開孔と閉
孔に類別され、その構造は、細孔容積または気孔率、細
孔径および細孔径分布、比表面積などで表示する。
The shape of the above-mentioned pores is very complicated and broadly classified into open pores and closed pores, and the structure is expressed by pore volume or porosity, pore diameter and pore diameter distribution, specific surface area, etc.

気孔率には真の気孔率と見掛は気孔率とがあって、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次のように計算
される。
There are two types of porosity: true porosity and apparent porosity, which is the ratio of the volume of all open and closed pores contained in a porous material to the total volume (bulk volume) of the material. In other words, the true porosity is expressed as a percentage, and measurement methods include liquid or gas displacement and absorption methods, but a simple method is defined in JISR 2614, Method for Measuring Specific Gravity and Porosity of Fireproof and Insulating Bricks. It is calculated as follows.

他方、見掛は気孔率とは、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
たものであって、JISR2206耐火レンガの見掛は
気孔率、吸収率及び比重の測定方法に定義されるとおり
、次のようにして計算される。なお見掛は気孔率は有効
気孔率ともいう。
On the other hand, the apparent porosity is the ratio of the volume of open pores to the total volume (bulk volume) of the material, i.e., expressed as a percentage, and the apparent porosity of JISR2206 firebrick is As defined in the method for measuring specific gravity, it is calculated as follows. Note that the apparent porosity is also referred to as the effective porosity.

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/の大きさに近′いものから粒子間の
界面間隙まで数λ(オングストローム)から致鱈まで分
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ヤ水銀圧入法で気孔
の形状、大きさおよびその分布を測定することができる
。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。
The pore diameter can be determined from the measured values of pore volume and specific surface area, and it ranges from those close to the size of atoms and ions to the interfacial gaps between particles, ranging from several λ (angstroms) to a large diameter. It is generally defined as the mean value of the distribution. In porous materials, the shape, size, and distribution of pores can be measured using a microscope or mercury intrusion method. In general, it is preferable to use a microscope directly in order to accurately understand the complicated shape and distribution of pores.

比表面積の測定には、各種吸着ガス質の各温度における
吸着等混線を利用して求めるBET法が多く用いられ、
特に窒素ガスが多く用いられる。
To measure the specific surface area, the BET method is often used, which uses adsorption crosstalk at each temperature of various adsorbed gases.
In particular, nitrogen gas is often used.

次にこの発明の前提である、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摸様を、
無機質高多孔材料を例に説明する。
Next, we will simulate the absorption of light energy by a highly porous material and the resulting drop in gas pressure, which is the premise of this invention.
This will be explained using an inorganic highly porous material as an example.

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。図において(至)は無機
質高多孔素材、(至)は無機質物表面に通じる開孔を示
している。開孔(財)の細孔径は数μから数■まであっ
て、大小さまざまな分布を示しているものである。
FIG. 6 is a perspective view showing the inorganic highly porous material, and FIG. 7 is a partially enlarged sectional view of FIG. 6. In the figure, (to) indicates a highly porous inorganic material, and (to) indicates an opening leading to the surface of the inorganic material. The pore diameter of the open pores ranges from several microns to several square meters, and shows a wide range of sizes.

さて、この多孔素材−に第7図のRにて示すように、光
が開孔(至)に入射すると、光は無機物の壁面に当ると
1反射される。これが細孔の内部で繰返して起シ、つい
には壁面に100襲吸収されてしまう。即ち開孔(至)
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。
Now, as shown by R in FIG. 7, when light enters the opening of this porous material, it is reflected once when it hits the wall surface of the inorganic material. This occurs repeatedly inside the pores, and eventually it is absorbed into the wall 100 times. That is, the opening (to)
The incident light is directly absorbed by the surface of the inorganic material and becomes heat within the pores.

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、Fa、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。
FIG. 8 shows a curve diagram of the pressure change inside the model container when the apparent porosity of the inorganic highly porous material is changed in a model container in which the inorganic highly porous material is placed. In FIG. 8, the horizontal axis is the apparent porosity, and the vertical axis is the pressure normalized to 1 when the inner wall of the container is made of metal such as Cu, Fa, or AI.

実験条件としては、−辺10mの立方体の密閉容器内に
AgW接点を10−の定ギャップに設置しピークl0K
Aの正弦波電流のアークを8m5(<9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
The experimental conditions were as follows: AgW contacts were installed at a constant gap of 10 in a cubic hermetic container with sides of 10 m, and the peak 10K
Generate an arc of sine wave current of A for 8 m5 (<9 seconds),
The pressure inside the container generated by the energy at this time is measured.

上記実施例に使用した無機質高多孔材料としては、コー
ジラ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、平均細孔径が10〜800μの範囲、多孔質
素材の見掛は気孔率がそれぞれ20%、80チ、85%
、40%、45%、60%、60%、70%、80%、
85%のもので、50■X50■X8wt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。
The inorganic highly porous material used in the above examples is porous ceramic made by molding and sintering cordierite ceramic raw material by adding a combustible or foaming agent, etc. to make it porous, and the average pore size is is in the range of 10 to 800μ, and the apparent porosity of the porous material is 20%, 80μ, and 85%, respectively.
, 40%, 45%, 60%, 60%, 70%, 80%,
Various samples measuring 50 x 50 x 8 wt were used and placed on the wall of the container so as to cover 50% of the surface area of the inner surface of the container.

細孔径としては、吸収される光の一波長領域を若干越え
る程度の平均細孔径とその細孔が表面に占める割合、即
ち、細孔の比表面積の多少が問題となる。又光の細孔内
吸収においては、細孔の深いものが効果がア如、連通孔
が好ましい。開閉器でアークから発生する光は数百λ〜
10000λ(1μm)に分布するので、これを若干越
える程度、即ち数千λ〜数1000μmの平均細孔径の
ものが適しておシ、表面に占める穴の面積が、見掛は気
孔率85−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。特に細孔径上限が1000μm以
下の範囲にある細孔の比表面積が大きい程効果は大きい
。実験では平均細孔径6μ〜1■の高多孔質材料を用い
れば、アークの発する光に対して、良好な吸収特性を示
すことを確認した。また、材質がガラスで、平均細孔径
がbμ、20μである場合、アークの発する光に対して
良好な光の吸収を観測した。
Regarding the pore diameter, the issues are the average pore diameter, which is slightly larger than one wavelength region of the absorbed light, and the ratio of the pores to the surface, that is, the specific surface area of the pores. In addition, for the absorption of light within the pores, deep pores are more effective, and continuous pores are preferable. The light generated from the arc in the switch is several hundred λ~
10,000 λ (1 μm), so it is suitable to have an average pore diameter that slightly exceeds this, that is, from several thousand λ to several thousand μm, and the area occupied by the pores on the surface has an apparent porosity of 85 or more. Highly porous materials are suitable for absorbing the light emitted by the arc. In particular, the effect is greater as the specific surface area of the pores whose upper limit is 1000 μm or less is larger. In experiments, it was confirmed that if a highly porous material with an average pore diameter of 6 μm to 1 μm is used, it exhibits good absorption characteristics for the light emitted by the arc. Furthermore, when the material was glass and the average pore diameter was bμ, 20μ, good light absorption was observed for the light emitted by the arc.

第8図特性曲線a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
下する効果がある。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9、特に気孔率が85%以上であ
れば、顕著になシ、8611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。
As can be seen from the characteristic curve a in FIG. 8, the pores of the inorganic highly porous material absorb light energy and have the effect of reducing the pressure inside the switch. This effect was confirmed in the range of 8611, as the apparent appearance of porous materials increases as the porosity increases9, especially when the porosity is 85% or more. Further increases in porosity require corresponding increases in the thickness of the highly porous material.

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シ溶融し易く、反対に、気孔率が
小さい場合には、開閉器内減圧の効果が薄い。従って実
用的には多孔質素材の見掛は気孔率が40〜70%の範
囲の高多孔質材料が最適である。
However, the apparent relationship between the porosity and mechanical strength of porous materials is such that when the porosity increases, the material becomes brittle, its thermal conductivity decreases, and it is easily melted by high heat; In some cases, reducing the pressure inside the switch has little effect. Therefore, in practical terms, it is best to use a highly porous material with an apparent porosity in the range of 40 to 70%.

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。
The characteristic trends shown in FIG. 8 apply to inorganic porous materials in general, and this can be inferred from the above explanation regarding light absorption.

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、特に有機物容器のアークからの
保護が主であって、そのため、無機質材料の選定にあた
っては、耐アーク性、寿命、熱伝導、機械的強度、絶縁
性、炭化対策などの特性が重視されていた。これらの特
性を満す無機質材料は必然的にち密化指向で構成されて
おシ、シたがって、この発明とは目的を異にするもので
、その見掛は気孔率はgos前後となっている。
Some conventional switches use inorganic materials, but their main purpose is to protect organic containers from arcs. Therefore, when selecting an inorganic material, consider arc resistance, Emphasis was placed on characteristics such as lifespan, heat conduction, mechanical strength, insulation, and resistance to carbonization. An inorganic material that satisfies these characteristics is necessarily constructed with a tendency toward densification, and therefore, its purpose is different from that of this invention, and its apparent porosity is around GOS. There is.

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つの性質は、開閉器の容器内部に設
置する材料としては好適であり、電気的に絶縁物なので
、しゃ断に対し悪影響を及ぼすことはなく、又、高温に
さらされても、融けたり、ガスを出したりしないので、
圧力抑制材料としては最適である。
Highly porous materials include inorganic, metallic, and organic materials, among which inorganic materials are characterized as insulators and high melting point materials. These two properties make it suitable as a material to be installed inside the switch container, and since it is an electrical insulator, it will not have a negative effect on shutoff, and will not melt or melt even when exposed to high temperatures. Because it does not emit gas,
It is ideal as a pressure suppressing material.

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。なお、有
機系の多孔質材料では、耐熱性およびガス発生に問題が
あり、金属系の多孔質材料では、絶縁性、耐圧に問題が
あるので、それぞれ使用する場所が限定される。
Examples of the inorganic porous material include porous ceramics, refractories, glass, hardened cement, and the like, all of which can be used to reduce the gas pressure within the switch. Note that organic porous materials have problems with heat resistance and gas generation, and metal porous materials have problems with insulation and withstand voltage, so the places where they can be used are limited.

以後、この発明の好ましい一実施例について、第9図と
第1θ図を参照しながら説明する。尚、この発明による
開閉器の主要構成は、回路しゃ断器を例にとれば、第1
図から第8図に示したものと同一構成であっても良いの
で、第9図と第1θ図においては、この発明の要部のみ
を示す。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. 1θ. Incidentally, the main structure of the switch according to the present invention is the first one, taking a circuit breaker as an example.
Since the structure may be the same as that shown in FIGS. 8 to 8, only the essential parts of the present invention are shown in FIGS. 9 and 1θ.

第9図と第1O図とにおいて、□□□は、従来公知の開
閉器における消弧板(第1図から第8図において(14
)を以って示したもの。)に機能的に相当するものの、
この発明によシ、たとえば無機質高多孔材料で構成した
消弧板を示す。これらの消弧板(至)は無機質高多孔材
料、即ち、見掛は気孔率が85チ以上、好ましくは40
〜70%で、平均細孔径が数千λから数1000μmの
無機質多孔材料でできている。セして消弧板(至)にア
ークAを接触させるべく誘引させるために、固定および
可動導体(5)。
In FIG. 9 and FIG.
). ), although it is functionally equivalent to
According to the present invention, there is shown an arc-extinguishing plate made of, for example, an inorganic highly porous material. These arc-extinguishing plates are made of inorganic highly porous material, that is, the apparent porosity is 85 or more, preferably 40.
~70%, and is made of an inorganic porous material with an average pore diameter of several thousand λ to several 1000 μm. fixed and movable conductors (5) in order to attract the arc A into contact with the arc-extinguishing plate (5).

(8)にそれぞれ延長部(5m)、(8m)を形成する
。この延長部(5a)を固定導体(5)と平行に延長さ
せるべく、はぼU字状にまけることにより、いわゆる電
磁反撥力が生ずるようにする。つtb、一種のアーク駆
動手段を設けるわけである。その際、接点(6)は、可
動導体(8)上の接点(9)と相対向するように、その
位置を定める。このようにすることによ如、アーク人を
消弧板(至)へと駆動させることができるのであるが、
消弧板(至)が無機絶縁物であるために、アークAは同
図に示すように曲線的な径路となシ、実効長の長いもの
になる。さらに、消弧板((5)が無機質高多孔材料で
構成されていることによって、アークAの光エネルギー
は該消弧板(至)に大量に奪われ、このためアーク人の
周辺空間の電離は抑制される。また、アークAが接点(
6) 、 (91側から押し出されて消弧板(35)側
に駆動されるので、該消弧板(至)よる光エネルギーの
吸収量は多量であり、開閉器の内圧は効果的に抑制され
る。
(8) are formed with extensions (5 m) and (8 m), respectively. In order to extend this extension part (5a) in parallel with the fixed conductor (5), it is wound in a U-shape so that so-called electromagnetic repulsion is generated. In other words, a kind of arc driving means is provided. At this time, the contact (6) is positioned so as to face the contact (9) on the movable conductor (8). By doing this, it is possible to drive the arc person to the arc extinguishing plate (to),
Since the arc-extinguishing plate is made of an inorganic insulator, the arc A takes a curved path and has a long effective length as shown in the figure. Furthermore, since the arc extinguishing plate (5) is made of an inorganic highly porous material, a large amount of the light energy of the arc A is absorbed by the arc extinguishing plate (5), which causes ionization of the space around the arc person. is suppressed.Also, arc A is the contact point (
6) (Since it is pushed out from the 91 side and driven to the arc extinguishing plate (35) side, a large amount of light energy is absorbed by the arc extinguishing plate (35), and the internal pressure of the switch is effectively suppressed. be done.

第11図はこの発明の実施例にもとづく実測例である。FIG. 11 shows an actual measurement example based on an embodiment of the present invention.

同図において、横軸は見掛は気孔率、縦軸は標準品にお
けるアーク発生時の容器内圧力を規格値lとして、これ
に対して示す圧力値である。
In the figure, the horizontal axis is the apparent porosity, and the vertical axis is the pressure value shown relative to the standard value l, which is the pressure inside the container at the time of arc occurrence in the standard product.

実験条件はつぎの通りである。The experimental conditions are as follows.

50Aフレームの実機を使用した。内容積は2an X
 9 cm X深さ5mの密閉容器で、この容器は有機
物であるフェノール樹脂で構成されたものである。この
実機の接点はAgWからなるもので、これによ〕しゃ断
動作を行ない、ピーク値が14KAの亨 正シん、波電流のアークを8mS (i9秒)発生させ
、この時のエネルギーで生じる容器内圧を測定したもの
である。
An actual machine with a 50A frame was used. Internal volume is 2an
It is a sealed container measuring 9 cm x 5 m deep and made of phenolic resin, which is an organic substance. The contacts of this actual device are made of AgW, which performs the breaking operation and generates a wave current arc of 8 mS (i9 seconds) with a peak value of 14 KA, and the energy generated at this time produces a This is a measurement of internal pressure.

上記消弧板(35)を構成する無機質高多孔材料としで
は、前述のコージライトを使用した。平均細孔径範囲1
0μ〜800μで見掛は気孔率20%。
The above-mentioned cordierite was used as the inorganic highly porous material constituting the arc-extinguishing plate (35). Average pore size range 1
The apparent porosity is 20% between 0μ and 800μ.

80%、85%、40チ、50チ、70チのもので、2
0mX 20NIX 8■1のサンプルを4枚使用した
80%, 85%, 40cm, 50cm, 70cm, 2
Four samples of 0mX 20NIX 8x1 were used.

同図中、曲線すが実測値から得られた特性曲線である。In the figure, the curves are characteristic curves obtained from actual measurements.

黒点aは第8図の測定値aと同一である。The black point a is the same as the measured value a in FIG.

上記特性曲線すからも明らかなように、無機質高多孔材
料からなる消弧板(謹を用いることにより、内圧抑制に
著しい効果をあげ得ることがわかる。
As is clear from the above characteristic curve, it can be seen that the use of an arc-extinguishing plate made of an inorganic highly porous material can have a remarkable effect on suppressing internal pressure.

ところで、アークAに対する駆動手段としては、導体の
配置形状、たとえば、上記実施例のように平行導体配置
によって電磁反撥、を生起させるものに限られるもので
はなく、消弧板(至)を支持する側板−を磁性材料で構
成したシ、あるいはブロー・アウト・コイルを設置する
などの手段が考えられる。
By the way, the driving means for the arc A is not limited to the arrangement shape of the conductors, for example, the arrangement of parallel conductors as in the above embodiment to generate electromagnetic repulsion, but it is also possible to Possible means include having the side plates made of a magnetic material, or installing a blow-out coil.

上記実施例では、消弧板((5)を見掛は気孔率85チ
以上の無機質高多孔材料で構成したものであるが1無機
質以外の多孔質材料で構成してもよく、また多孔質材に
代えて繊維もしくは網で構成することもできるほか、繊
維、網および特定の気孔率の多孔質材料のうち、2種以
上の複合材で構成することも可能である。
In the above embodiment, the arc extinguishing plate ((5) is made of an inorganic highly porous material with a porosity of 85 cm or more, but it may be made of a porous material other than inorganic material. In addition to being able to be made of fibers or nets instead of the material, it is also possible to be made of a composite material of two or more of fibers, nets, and porous materials with a specific porosity.

以上のようにこの発明は、繊維、網および見掛は気孔率
が85%以上の多孔質材料のうちの1種または2種以上
の複合材で消弧板を構成することによシ、アークの光エ
ネルギーが効果的に吸収され、容器の内圧を確実に抑制
させることができる。
As described above, the present invention provides an arc-extinguishing plate made of fibers, nets, and a composite material of one or more of porous materials with an apparent porosity of 85% or more. of light energy is effectively absorbed, and the internal pressure of the container can be reliably suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第8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、第6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おける輛弧板の一例を示す斜
視図、第10図は同消弧板を組み込んだ回路しゃ断器の
要部を示す側面断面図、第11図はこの発明の一実施例
による回路しゃ断器の内圧実測値から求めた特性図であ
る。 (3)・・・容器、(4) 、 (7)・・・電気接触
子、 (5) 、 (8)・・・導体、(6) 、 (
9)・・・接点、(至)・・・消弧板、A・・・アーク
。 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1図 第2図 24 b ” □・ 第3図 第4図 RR 第8図 第9図 第10図 $11図 見カ+(す會了し4!(%〕
FIGS. 1-8 are cross-sectional views of conventional circuit breakers, each showing different operating conditions. Figure 4 is an explanatory diagram showing how an arc occurs between contacts. Figure 5 is an explanatory diagram showing how an arc occurs between contacts in a container. Figure 6 is a perspective view showing an inorganic highly porous material. 7 is a partial enlarged sectional view of FIG. 6, FIG. 8 is a curve diagram showing the change in pressure inside the container with respect to the apparent porosity when an arc is generated, and FIG. 9 is an opening/closing diagram according to the present invention. FIG. 10 is a side sectional view showing the main parts of a circuit breaker incorporating the arc-extinguishing plate, and FIG. 11 is a perspective view showing an example of a circuit breaker according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a characteristic diagram obtained from actual measured values of internal pressure. (3)...Container, (4), (7)...Electric contact, (5), (8)...Conductor, (6), (
9)... Contact, (to)... Arc extinguishing plate, A... Arc. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts. Agent Makoto Kuzuno - (1 other person) Figure 1 Figure 2 Figure 2 24 b ” □・ Figure 3 Figure 4 RR Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure $11 Figure + (We met 4! (%)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、導体およびこれに固着され九接点によ多構成さ
れて容器内で開閉動作をする少なくとも1対の電気接触
子と、開閉動作時に周接触子間に生じるアークを消弧す
る消弧板と、アークを上記消弧板の方向へ向けて駆動す
るアーク駆動手段とを備え、上記消弧板を、繊維、網お
よび見掛は気孔率が85−以上の多孔質材料のうち1m
または2種以上の複合材で構成したことを特徴とする開
閉器。
(1) A conductor, at least one pair of electrical contacts fixed to the conductor and configured with nine contacts, which open and close within the container, and an arc extinguisher that extinguishes the arc that occurs between the circumferential contacts during the opening and closing operation. a plate, and an arc driving means for driving an arc in the direction of the arc extinguishing plate, and the arc extinguishing plate is made of fibers, nets, and porous materials with an apparent porosity of 85 or more.
Or a switch characterized by being composed of two or more types of composite materials.
(2)、上記消弧板が無機質高多孔材料で構成され、こ
の無機質高多孔材料は見掛は気孔率が40u 70ts
である特許請求の範囲第1項記載の開閉器。
(2) The arc-extinguishing plate is made of an inorganic highly porous material, and this inorganic highly porous material has an apparent porosity of 40u70ts.
The switch according to claim 1.
(3)、上記無機質高多孔材料は、高多孔度の陶磁器、
耐火物、ガラス、およびセメント硬化体のうちから選択
されている特許請求の範囲第2項記載の開閉器。
(3) The inorganic highly porous material is made of highly porous ceramics;
The switch according to claim 2, wherein the switch is selected from refractories, glass, and hardened cement.
(4)、上記無機質高多孔材料はその平均細孔径が数千
λ〜数1000μmである特許請求の範囲第2項または
第8項記載の開閉器。
(4) The switch according to claim 2 or 8, wherein the inorganic highly porous material has an average pore diameter of several thousand λ to several thousand μm.
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