JPS58181243A - Switch - Google Patents

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Publication number
JPS58181243A
JPS58181243A JP6439582A JP6439582A JPS58181243A JP S58181243 A JPS58181243 A JP S58181243A JP 6439582 A JP6439582 A JP 6439582A JP 6439582 A JP6439582 A JP 6439582A JP S58181243 A JPS58181243 A JP S58181243A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arc
contact
light
porous material
energy
Prior art date
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Pending
Application number
JP6439582A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
村田 士郎
一 吉安
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 JP6439582A priority Critical patent/JPS58181243A/en
Publication of JPS58181243A publication Critical patent/JPS58181243A/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】 この発明は開閉器の賽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、とくに回路し中
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to suppressing the pressure within the tray of a switch. Note that the term "switch switch" as used in the present invention particularly refers to a circuit interrupter, a current limiter, an electromagnetic switch, etc., which generates an arc within a container, usually a small container.

以下においては、回路しゃ断器を例に説明する。In the following, a circuit breaker will be explained as an example.

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。
Figures 1 to 3 are cross-sectional views showing conventional circuit breakers.
Each shows a different operating state.

(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)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、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)t−有している。◇呻は可動接触
子装置、αηは可動子腕でクロスバ−(ハ)に固定され
各極間時に開閉されるように構成されている。(至)は
消弧室で消弧板α荀が側板に)によシ保持されている。
(1) is a cover, (2) is a pace, and the cover (1) and base (2) constitute a container (3). (4) is a fixed contact, which has a fixed conductor (5), has a fixed contact (6) at one end, and has a terminal part at the other end to be connected to an external conductor (not shown). It has become. (7) is a movable contact, which has a movable contact (9) at one end of its movable conductor (8) opposite to the fixed contact (6). ◇ The movable contact device is fixed to the crossbar (c) with the movable arm αη, and is configured to be opened and closed when each pole is spaced. (to) is the arc extinguishing chamber, and the arc extinguishing plate α is held by the side plate).

(ト)はトグルリンク機構で、上リンクαηと下リンク
に)よ多構成されている。上リンク側の一端はクレドA
/anに、また他端は下リンク(ホ)の一端にそれぞれ
軸(4)、Q])により連結されている。なお下リンク
(財)の他端は上記可動接触子装置a0の可動子腕αす
に連結されている。に)は起倒形操作ハンドル、(ハ)
は作動ばねで、トグルリンク機構α・の軸31)と上記
操作ハンドルに)との間に架張されている。(財)、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、それぞれバイメタルに)および可動鉄心(財)
によシトリツブバーに)を反時計方向に回動させるよう
になっている。に)は一端が上記トリップバー(4)に
係止され他端はフレドルQllllと係止しているラッ
チである。
(G) is a toggle link mechanism, which is composed of an upper link αη and a lower link. One end of the upper link side is Credo A
/an, and the other end is connected to one end of the lower link (E) by shafts (4), Q]), respectively. The other end of the lower link is connected to the movable arm α of the movable contact device a0. 2) is an adjustable operation handle, (c)
is an operating spring, which is stretched between the shaft 31) of the toggle link mechanism α and the operating handle). (Foundation) and Ni) are thermal and electromagnetic tripping mechanisms, respectively, and when activated, they are bimetallic) and movable iron core (Foundation), respectively.
(on the retrieval bar) in a counterclockwise direction. 2) is a latch whose one end is locked to the trip bar (4) and the other end is locked to the Freddle Qllll.

フレドル0呻がラッチに)に係止した状態で操作ハンド
/I/(イ)を閉路位置に倒せばトグルリンク機構(至
)が伸長して軸Qυがフレドル0呻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。ついで操作ハンドルに)を開路位置に倒せば
Fグルリンク機構αゆは屈曲して可動接点(9)を固定
接点(6)よシ開離させ、可動子腕αDがフレドル軸に
)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(財)あるいは電磁引きはずし機構に)が
作動してフレドルOeとラッチ(ホ)の保合が解除され
、フレドル軸(1)を中心に時計方向にクレドyv (
19)が回転しヌトツバー軸0◇に係止される。
When the operating hand /I/ (A) is turned to the closed position with the Freddle 0 grip (on the latch), the toggle link mechanism (to) will extend, the shaft Qυ will be locked on the Fledle 0 grip, and the movable contact ( 9) is joined to the fixed contact (6). This state is the first
It is a diagram. Then, when the operating handle (on the operating handle) is tilted to the open position, the F glu link mechanism α is bent to open the movable contact (9) from the fixed contact (6), and the movable arm αD is locked to the fredle shaft). be done. This state is shown in FIG. Additionally, if an overcurrent flows through the circuit in the closed state shown in Figure 1, the thermal tripping mechanism or electromagnetic tripping mechanism will operate and release the engagement between the fredle Oe and the latch (E). , Credo yv (
19) rotates and is locked to the nut-tube shaft 0◇.

フレドル01と上リンクαηの連結点が上記作動ばねに
)の作用線を越えるため、作動ばね(ハ)のばね力によ
ってトグルリンク機構αゆが屈曲してクロスバ−(6)
によシ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。
Since the connecting point between the fredle 01 and the upper link αη crosses the line of action of the above-mentioned operating spring (c), the toggle link mechanism α is bent by the spring force of the operating spring (c), causing the crossbar (6) to bend.
Automatic shutoff is performed in conjunction with each pole. This state is shown in FIG.

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
振舞いについて説明する。
Next, the behavior of the arc that occurs when the circuit breaker interrupts the current will be explained.

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)を固定接点(6)から開離
させる。この際、上記固定および可動接点(6) 、 
(9)間にはアーク(至)が発生し、固定および可動接
点(6) 、 (9)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α→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、過渡的には限られた容器内のガスの
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。
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) and is sequentially supplied to the load side. In this state, when a large current such as a short circuit current flows through this circuit, the movable contact (9) is separated from the fixed contact (6) as described above. At this time, the fixed and movable contacts (6),
An arc is generated between the fixed and movable contacts (6) and (9), and an arc voltage is generated between the fixed and movable contacts (6) and (9). This arc voltage is transferred from the fixed contact (6) to the movable contact (9).
As the separation distance increases, the arc rises, and at the same time, the arc is attracted and elongated by the magnetic force in the direction of the arc-extinguishing plate α→, so it rises further. In this way, the arc current reaches a current zero point, the arc is extinguished, and the interruption is completed. However, although this injected beautiful arc energy eventually escapes completely out of the container in the form of thermal energy, it temporarily increases the temperature of the gas inside the limited container and causes an increase in the temperature of the gas. This will cause the gas pressure to rise rapidly.

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。
This may lead to deterioration of the insulation inside the circuit breaker, an increase in the amount of sparks emitted to the outside of the circuit breaker, which may lead to power supply short-circuit accidents or destruction of the circuit breaker itself.

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。
Next, we will discuss the energy consumption mechanism of the arc, which was the basis for creating this invention.

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。この内、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sb、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、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
チにも達する程美大であることが解明されるに至った。
FIG. 4 shows an arc A generated between contacts (4) and (7). In the figure, T indicates the flow of thermal energy conducted from the arc A to the contact and escapes, m indicates the flow of energy of metal particles escaping from the arc space, and R indicates the flow of energy due to light escaping from the arc space. In FIG. 4, the energy injected into arc A is almost consumed by the three energy flows T, m, and H mentioned above. Of this, heat escape T to the electrode is minute, and most of the energy is carried away by m and R. Conventionally, in the energy consumption mechanism of arc A, m in the figure was overwhelming and the energies of sb and R were almost ignored, but recent research by the inventors has shown that the energy of R is , that is, the energy consumption by light is approximately 70% of the energy injected into arc A.
It has come to light that she is so good at art that she even reaches the age of 100.

即ちアークA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。
That is, the consumption of energy injected into arc A can be analyzed as follows.

贈=V・工= Px + Pth + PR但し、 Pw:瞬時注入エネルギー ■ :アーク電圧 工 :電流 ■・工: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 ち夫る瞬時エネルギー消費量 m−Cpl: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、接触子へ熱伝導にて逃げ去
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、10〜20ffのアークに対してはそれぞれ、pr
 = 10〜20%、 Pth = 5%、 PR=7
5〜85チである。
Present = V・Work= Px + Pth + PR However, Pw: Instantaneous injection energy ■: Arc voltage work: Current ■・Work: Instantaneous electrical energy injected into the arc PK:
Instantaneous energy consumption m-Cpl: Instantaneous energy consumption taken away by metal particles when gas with constant pressure specific heat Cp (metal particle gas) escapes at temperature T Pth: From arc space to contact Instantaneous energy consumption PR: Instantaneous energy consumption radiated directly from the arc by light or heat The above consumption varies depending on the contact shape and arc length, but for an arc of 10 to 20 ff. For each, pr
= 10-20%, Pth = 5%, PR = 7
It is 5 to 85 inches.

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A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、再
度、壁面に照射される、このような過程を光量が零にな
るまで繰り返すのである。この間の、光の経路を図中R
a −+ Rb −+ Rc −+ Rdにて示しティ
る。
Next, FIG. 5 shows the situation when the arc A is confined in the container (3). When the arc A is confined in the container (3), the space inside the container (3) is filled with metal particles and becomes hot. In particular, the above-mentioned state is strong in the gas space Q around the arc positive column A (the space Q indicated by diagonal lines in the figure). Now, the light emitted by the arc A 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 metal 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 R in the diagram.
a −+ Rb −+ Rc −+ Rd.

上記の過程において、アークAから発した光の消費はつ
ぎの2点である。
In the above process, the light emitted from arc A is consumed at the following two points.

α)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)
、連続スペクトルおよび線スペクトpからなる。一般の
容器壁面は、たとえ表面が黒色をしておっても、400
01〜5500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
収するにとどまシはとんど反射してしまうものである。
α) Absorption at the wall surface (2) Absorption by the arc space and surrounding (high temperature) gas space, that is, absorption by the gas space and light emitted from the arc, from the far ultraviolet light below 2000λ to the far infrared light above 1 μm. wavelength range)
, consisting of a continuous spectrum and a line spectrum p. Even if the surface of a typical container wall is black, it has a 400%
It has the ability to absorb light only in the range of about 0.01 to 5,500 people, and in other ranges, it only absorbs a part of the light and reflects most of it.

ところが、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。
However, absorption in the arc space and surrounding high temperature gas space is as follows.

長さLの一様な組成・温度を有するガス空間に波長スの
光を照射した時ガス空間による光の吸収量は、つぎのよ
うに算定できる。
When a gas space having a length L and having a uniform composition and temperature is irradiated with light of wavelengths, the amount of light absorbed by the gas space can be calculated as follows.

Ia = Ae −n −LIin       −=
 (1)工a :ガスによる吸収エネルギー Ae:吸収確率 工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λに対する吸収エネルギー
量を示す。Aeは特定波長スに対する吸収確率であり、
波長ス、ガス温度、粒子の種類の関数である。
Ia = Ae −n −LIin −=
(1) Equation a: Absorbed energy by gas Ae: Absorption probability Equation: 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. . Ae is the absorption probability for a specific wavelength,
It is a function of wavelength, 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
Ae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(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
ス空間が最も多く吸収するわけである。
Regarding equation (1), according to the teachings of quantum mechanics, the absorption coefficient Ae has the largest value for a gas that is 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. That is, the light emitted from the arc space is absorbed most by the arc space and the surrounding gas space.

(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
反射器数倍だけ増大することになり、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 of light a 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, L in equation (1) increases by the number of reflectors, and is absorbed in the high temperature part of the arc space. This results in an increase in the amount of light energy used.

これは、アークA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。
This means that the energy of the light emitted by the arc A is eventually absorbed by the gas in the container (3), thereby increasing the temperature of the gas and the pressure of the gas.

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多孔質材料
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、それにより圧力を低下さ
せるものである。
Therefore, the premise of this invention is to use a specific material to effectively absorb the light energy, which reaches about 70 times the energy injected into the arc. By placing a porous material that effectively absorbs the light emitted by the arc at a specific location that receives the light energy of the arc, it absorbs a large amount of light inside the container and lowers the temperature of the gas space, thereby reducing the pressure. This reduces the

多孔質素材は、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。
Porous materials are generally materials with a large number of pores within a solid structure, and exist in a wide range of materials such as metals, inorganic systems, and organic materials. One type is sintered and solidified at the contact points between solid particles, and the other type is mainly composed of pores and the partition walls forming 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 are foamable and contain 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、大きくは開孔と閉孔
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 complex and is 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、っぎのように計算される。
Porosity is the ratio of the volume of all open and closed pores contained in a porous material to the total volume of the material (bulk volume), that is, the true porosity is expressed as a percentage, and the measurement method is is determined by a liquid or gas substitution method, an absorption method, etc., but as a simple method, it is calculated as defined in JISR2614 method for measuring specific gravity and porosity of fireproof and insulating bricks.

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掛けの気
孔率とし、J工SR2205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り、つぎ
のようにして計算される。
In addition, the ratio of the open pore volume to the total volume (bulk volume) of the material, that is, the apparent porosity expressed as a percentage, is the apparent porosity of J-Ko SR2205 firebrick,
As defined in the method for measuring absorption rate and specific gravity, it is calculated as follows.

なお見掛は気孔率は有効気孔率ともいう。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り求められ
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rwJ隙まで数人(オングストローム)から数n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。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。
Pore diameter is determined from the measured values of pore volume and specific surface area, and ranges from a few angstroms to several nanometers, ranging from those close to the size of atoms and ions to the rwJ gap at the interface between particles. 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。
The BET method is often used to measure the specific surface area, which is determined by using adsorption crosstalk at each temperature of various adsorbed gases.
In particular, nitrogen gas is often used.

つぎにこの発明の前提である、特定の材料による光のエ
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。
Next, we will explain the absorption of light energy by a specific 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。同図において、(至)は
無機質高多孔素材、(ロ)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mmi
で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) shows the highly porous inorganic material, and (b) shows the openings leading to the surface of the inorganic material. The pore diameter of the open pores is from several μ to several mm.
This shows a distribution of various sizes.

さて、この多孔素材(2)に第7図のRにて示すよりに
、光が入射した場合に光が開孔(ロ)k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■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 Figure 7, when light enters this porous material (2), when it enters the opening (b), the light is reflected off the wall of the inorganic material, and then The light is reflected multiple times inside the pores and is finally absorbed 100% by the walls. In other words, the light incident on the opening (2) is directly absorbed by the surface of the inorganic material and becomes heat within the pore.

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 、 A1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, Fe, A1, etc.

実験条件としては、−辺1Oc110立方体の密閉容器
内にAgW接点を101mの定ギャップに設置しピーク
l Q KAの正弦波電流のアークを8m5(fす秒)
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 101 m in a closed container with a side of 1 Oc and 110 cubic meters, and an arc of a sinusoidal current of peak l Q KA was applied for 8 m5 (f seconds).
The pressure inside the container generated by the energy generated at this time is measured.

上記実施例に使用した無機質高多孔材料とじては、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10〜300μ多孔質素材の
見掛は気孔率20チ、30%、35チ、40%、45%
、50チ、60%。
The inorganic highly porous material used in the above examples is a porous ceramic made by molding and sintering a ceramic raw material made of cordifite material using a method such as adding a combustible or foaming agent to make it porous. The apparent porosity of the porous material ranges from 10 to 300μ: 20%, 30%, 35%, 40%, 45%
, 50chi, 60%.

70%、80%、85%のもので、50jEIX 50
闘×3tNt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チを覆うようにした。
70%, 80%, 85%, 50jEIX 50
Various samples of 3 tNt were placed on the wall of the container so as to cover 50 inches 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、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あ釈連通
気孔が好ましい。開閉器でアーク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チ以上となる高多孔質材料がアーク
Aの発する光の吸収に適している。とくに細孔径上限が
1000μm以下の範囲にあシ、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〜1ffでア
ークA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5μ、
20μのものがアークA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。
Regarding the pore diameter, the issues are the average pore diameter, which slightly exceeds the wavelength region of the absorbed light, and the proportion of the surface occupied by the pores, that is, the specific surface area of the pores. Further, in terms of absorption of light within the pores, deep pores are effective, so continuous vents are preferable. The light generated from the arc A in the switch is distributed in the range of several hundred to 10,000 micrometers (1 μm), so it is suitable to have an average pore diameter that slightly exceeds this, that is, in the range of several thousand to several 1,000 μm. A highly porous material in which the area occupied by the pores has an apparent porosity of 35 cm or more is suitable for absorbing the light emitted by the arc A. In particular, the upper limit of the pore diameter is in the range of 1000 μm or less, and the larger the specific surface area of the pores, the more effective the effect. In experiments, it was confirmed that an average pore diameter of 5 μm to 1 ff showed good absorption characteristics for the light emitted by Arc A. In addition, the material is glass and the average pore diameter is 5μ.
It was observed that the 20μ absorbs the light emitted by Arc A well.

第8図の特性曲線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
低下させる効果があり、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。
As can be seen from the characteristic curve a in Figure 8, the pores of the inorganic highly porous material absorb light energy and have the effect of reducing the pressure inside the switch. The effect was confirmed as the porosity increased with increasing size, especially when the porosity increased from 35% or more to 85%. 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%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 a porous material is such that as the porosity increases, it becomes brittle, its thermal conductivity decreases, and it is more likely to melt due to high heat. The effect of reducing pressure inside the switch is weak. Therefore, in practical terms, the most suitable porous material is a highly porous material with a 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、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チ前後となっている。
Some conventional switches use inorganic materials, but their purpose is primarily to protect organic containers from arc A, and their characteristics include arc resistance, service life,
Heat conduction, mechanical strength, insulation, and countermeasures against carbonization are required, and inorganic materials that meet these requirements are necessarily oriented toward densification and have different purposes, and their apparent porosity is 2
It is around 0chi.

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
づけられる。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ぼすことがなく、また、高温
にさらされても、融けたシ、ガスを出したジしないので
、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 a good material to install inside the switch container.Since it is an electrical insulator, it does not have a negative effect on shutoff, and even if exposed to high temperatures, it will not melt. Since 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り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シ
、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。
Porous inorganic materials include porous ceramics, refractories, glass, hardened cement, and the like, and any of them can be used to reduce the pressure of gas in the switch. Note that organic porous materials have problems with heat resistance and gas generation, and metal porous materials have problems with insulation and pressure resistance, so the places where they can be used are limited.

ところで、接点間に生じたアークからの光エネルギーを
前述の特定の材料を用いて効果的に吸収させることと並
行して、アークを速やかに駆動させてしゃ断容量の向上
を図ることが要求される。
By the way, in parallel with effectively absorbing the optical energy from the arc generated between the contacts using the above-mentioned specific material, it is also required to drive the arc quickly and improve the breaking capacity. .

すなわち、この発明は、接点の開放時に生じたアークに
磁気力が作用するものに対して有効であシ、多孔材料か
らなる立壁を設けることによってアークからの光エネル
ギーを吸収させて内圧の抑制を図るとともに、上記立壁
の見掛は気孔率を変化させて配設することによってアー
クの駆動を速やかに行なわせて、しゃ断賽量の向上を図
シ得る開閉器を提供することを目的としている。
In other words, the present invention is effective in cases where magnetic force acts on the arc generated when the contact is opened, and the internal pressure is suppressed by absorbing the light energy from the arc by providing a standing wall made of porous material. In addition, the purpose of the present invention is to provide a switch in which the apparent porosity of the vertical wall is varied so that the arc can be driven quickly and the breaking capacity can be improved.

以下、この発明の一実施例を図面にしたがって説明する
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第9図はこの発明に係る開閉器を適用した回路しゃ断器
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。
FIG. 9 shows an example of a circuit breaker to which the switch according to the present invention is applied, and the same parts as in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

同図において、電気接触子(4) 、 (7)の幅方向
両側方には、第10図に示すように接点(6) 、 (
9)の近傍位置からアーク(至)が駆動される方向(第
10図矢印f)に沿って延びる立壁(至)が設けられて
いる。
In the figure, on both sides of the electric contacts (4) and (7) in the width direction, there are contacts (6) and (
A vertical wall (to) is provided that extends from a position near point (9) along the direction in which the arc (to) is driven (arrow f in FIG. 10).

この立壁(至)は多孔質材料、たとえば無機質高多孔材
料からなシ、この実施例では3分割された立壁片((5
a) 、 (+51)) 、 1350)で構成されて
いる。各立壁片に)、 135b) 、 C150)は
上記アーク(至)が駆動される方向の前方側に位置する
もの程、その見掛は気孔率が小さくなるように設定され
ている。
This vertical wall (to) is made of a porous material, such as an inorganic highly porous material.
a) , (+51)) , 1350). The vertical wall pieces), 135b), and C150) are set so that the farther forward they are located in the direction in which the arc is driven, the smaller their apparent porosity becomes.

つぎに、上記構成の作用について説明する。Next, the operation of the above configuration will be explained.

まず、接点(6) 、 (9)の開放時に生じたアーク
(ロ)から放散された光エネルギーは無機質高多孔材料
からなる立壁(至)によって吸収される。
First, the light energy radiated from the arc (b) generated when the contacts (6) and (9) are opened is absorbed by the vertical wall (b) made of an inorganic highly porous material.

とくに、アーク(イ)における前方側、つまシ見掛は気
孔率が大きい立壁片(15a)側の光エネルギーは無機
質高多孔材料からなる上記立壁片に)で効果的に吸収さ
れ、アーク(至)自身を熱することはないので、気孔率
の大きい無機質高多孔材料からなる立壁片に)、(8)
)ではさまれた領域の雰囲気は導電性ガスが少なく、比
較的絶縁性の良い空間となっている。一方、アーク(財
)における後方側、っまシ見掛は気孔率の小さい立壁片
(151)) 、 (150)側の光エネルギーは大き
い側のそれに比較して吸収される率が少なく、このため
立壁片(15b) 、 (+5b)間や立壁片@○) 
、 $0)間は高温となっておシ、導電性ガスが多い状
態となっている。このためアーク(至)は導電性ガスの
多い空間へ移行し易くなる。よって、アーク(ロ)に働
く磁気力との相乗効果にょシ、アーク(至)の駆動が速
やかに行なわれるものである。すなわち、内圧が抑制さ
れるとともに、アークの駆動が確実に行なわれ、その結
果しゃ断容量が向上することになる。
In particular, the light energy on the front side of the arc (a), on the side of the vertical wall piece (15a) with apparently large porosity, is effectively absorbed by the vertical wall piece (15a) made of an inorganic highly porous material, and ) Since it does not heat itself, it is a vertical wall piece made of an inorganic highly porous material with a high porosity), (8)
) There is little conductive gas in the atmosphere of the area between the two, making it a space with relatively good insulation. On the other hand, the light energy on the rear side of the arc (151) and (150) side, which apparently has a small porosity, is absorbed at a lower rate than on the side with a larger porosity. Standing wall piece (15b), (+5b) or standing wall piece @○)
, $0), the temperature is high and there is a lot of conductive gas. Therefore, the arc easily moves to a space with a large amount of conductive gas. Therefore, due to the synergistic effect with the magnetic force acting on the arc (b), the arc (to) is quickly driven. That is, the internal pressure is suppressed and the arc is reliably driven, resulting in an improvement in the breaking capacity.

ところで、アーク(ロ)に磁気力を働かせる手段として
、上記実施例では、可動導体(8)と固定導体(5)に
平行で異方向電流が流れることによって生じる磁場がア
ーク(ロ)に作用するように構成したものであるが、こ
れ以外にブローアウトコイルを用いたものなどでアーク
(財)に磁気力を働らかせるようにしてもよい。
By the way, as a means for applying a magnetic force to the arc (b), in the above embodiment, a magnetic field generated by currents flowing in parallel and in different directions between the movable conductor (8) and the fixed conductor (5) acts on the arc (b). However, it is also possible to use a blowout coil or the like to apply magnetic force to the arc.

また、上記実施例では、無機質高多孔材料からなる立壁
(至)を見掛は気孔率が異なる3つの立壁片65a) 
、 C15b) 、 Cl50)で構成したものである
が、この分割数に限定されることなく適宜変更できるも
のである。
In addition, in the above embodiment, the vertical wall made of an inorganic highly porous material appears to be three vertical wall pieces 65a) with different porosity.
, C15b), and Cl50), but the number of divisions is not limited to this and can be changed as appropriate.

勿論、立壁(至)を上記実施例のように複数に分割して
構成しなくても、1つの立壁に)自体で各領域ごと、あ
るいは連続的に見掛は気孔率を変化させたものであって
もよい。
Of course, even if the vertical wall is not divided into a plurality of parts as in the above embodiment, the apparent porosity can be changed in each area or continuously in one vertical wall. There may be.

なお、上記実施例では、立壁に)を無機質高多孔材料で
構成したものであるが、光エネルギーを吸収し得る材料
であれば、他の多孔質材料で構成できることは言うまで
もない。
In the above embodiment, the vertical wall () is made of an inorganic highly porous material, but it goes without saying that it can be made of any other porous material as long as it is capable of absorbing light energy.

以上のように、この発明は多孔質材料で構成されて電気
接触子の幅方向両側方に設けられた立壁における見掛は
気孔率を変化させて設定することによシ、内圧を抑制で
きるほか、とくにしゃ断容量の向上を図シ得る開閉器を
提供することができる。
As described above, the present invention is capable of suppressing internal pressure by changing the apparent porosity of the vertical walls made of porous material and provided on both sides of the electrical contact in the width direction. In particular, it is possible to provide a switch which can significantly improve the breaking capacity.

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

第1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、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を適用した回路しゃ断器の一例
を示す断面図、第10図は第9図のX−X線断面図であ
る。 (3)・・・容器、(4) 、 (7)・・・電気接触
子、(fi) 、 (8)・・・導体、(6) 、 (
9)・・・接点、(至)・・・アーク、(至)・・・立
壁。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 第1図 第2図 第3図 第4図 第8図 第9図 第10図
1-3 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 sectional view taken along the line X--X in FIG. 9. (3)...Container, (4), (7)...Electric contact, (fi), (8)...Conductor, (6), (
9)...Contact point, (to)...arc, (to)...standing wall. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 8 Figure 9 Figure 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、導体およびこれに固着された接点によシ構成さ
れて、開閉動作する少なくとも1対の電気接触子と、上
記電気接触子を収納する容器とを備え、上記電気接触子
が開放動作をする際に生じるアークの光エネルギーを受
ける立壁を上記電気接触子の幅方向の両側方に設け、各
立壁を多孔質材料で構成するとともに、との立壁の見掛
は気孔率をアークが駆動される方向における接点近接側
で大で、接点から遠ざかる側で小に設定したことを特徴
とする開閉器。 (2\上記立壁が無機質高多孔材料で構成され、この無
機質高多孔材料は多孔質の陶磁器、耐火物、ガフス、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1項記載の開閉器。 (3χ上上記機質高多孔材料はその平均細孔径が数千人
〜数1000μmである特許請求の範囲第2項記載の開
閉器。
(1) At least one pair of electrical contacts configured of a conductor and a contact fixed thereto and capable of opening/closing operations, and a container housing the electrical contacts, wherein the electrical contacts operate in an opening operation. Vertical walls are provided on both sides of the electrical contact in the width direction to receive the light energy of the arc generated when the electrical contact is applied. A switch characterized in that the setting is large on the side near the contact and small on the side moving away from the contact in the direction of contact. (2) The vertical wall is made of an inorganic highly porous material, and the inorganic highly porous material is selected from porous ceramics, refractories, guffs, and cement hardened bodies. 3. The switch according to claim 2, wherein the highly porous material has an average pore diameter of several thousand to several thousand micrometers.
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