JPS5826431A - 回路しや断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回路しゃ断器に関するものであり、特にしゃ
断時における限流性能を向上させた回路しゃ断器に関す
るものである。

第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す断面平面図
であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−ｂにおけ
る側断面図である。第１図（ａ）　、　（ｂ）において
、今、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）とが閉
成していると、電流は固定導体（２０１）−’固定接点
（２０２）→可動接点（３０２）→可動導体（３０１）
の経路で流れる。

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、操作機構部（４）が作動して可動接点（３０２
）を固定接点（２０２）から開離させる。このとき、固
定接点（２０２）と可動接点（３０２）間にはアークＡ
が発生し、固定接点（２０２）と可動接点（３０７）間
にはアーク電圧が発生する。このアーク電圧は固定接点
（２０２）からの可動接点（３０２）の開離距離が増大
するに従って上昇する。また、同時にアークＡが消弧板
（５）の方向へ磁気力によって引き付けられ伸長するた
めに、アーク電圧はさらに上昇する。

このようにして、アーク電流は電流零点を迎えてアーク
Ａを消弧し、しゃ断が完結する。このようなしゃ所動作
中において、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）
との間には、アークＡによって短時間、すなわち数ミリ
秒の内に大量のエネルギーが発生する。そのために、包
囲体（１）内の気体の温度は上昇し、かつ圧力も急激に
上昇するが、この高温高圧の気体は排出口（１０１）か
ら大気中に放出される。

回路しゃ断器およびその内部構成部品は、そのしゃ断に
際して上記のような動作をするが、次に固定接点（２０
２）と可動接点（３０２）との動作について特に説明す
る。一般にアーク抵抗Ｒは次のような式で与えられる。

すなわち、 Ｒ−く ただし、Ｒ：アーク抵抗（Ω） ρ：アーク抵抗率（Ω、１） ｌ：アーク長さく鋸） Ｓ：アーク断面；！ＩＮ（ｃ７Ｊ） ところが、一般に数ＫＡ以」二の大電流でかつアーク長
さｌが５０朋以下の短いアークＡにおいては、アーク空
間は金属流子によって占められてしまうものである。し
かも、この金属粒子の放出は、接点表面に直角方向に起
こるものである。また、この放出された金属粒子は、放
出時においては接点の金属の沸点近くの温度を有し、さ
らにアーク空間に注入されるや否や電気的エネルギーの
注入を受けて高温高圧化されるとともに導電性を帯び、
アーク空間の圧力分布に従った方向に膨張しながら高速
度で導体かＬ”〕遠ざかる方向に流れ去るものである。

そして、アーク空間におけるアーク抵抗率ρおよびアー
ク断面積Ｂは、この金属粒子の発生量とその放出方向に
よって定寸る。したがって、アーク電圧もこのような金
属粒子の挙動によって、決定されているものである。次
に、このような金属粒子の挙動を第２図を用いて説明す
る。第２図において、（２０２）は固定接点、（３０２
）は可動接点を示し、また、接点（２０２）　　、　　
（３０２）のそれぞれのＸ面は接点（２０２）　　、　
　（３０２）が接触する場合の対向面であり、接点（２
０２）　　、　　（３０２）のそれぞれのＹ面は、対向
面１面以外の接点表面および導体表面の一部を示す。ま
た、図中一点鎖線で示す輪か〈２は、接点（２０２）　
　、　　（３０２）　間ＶＣ発生−１−ルアーりＡノ外
かくを示し、さらに、金属粒子ａおよび金属粒子すは、
接点（２０２）　　、　　（３０２）　ノｘ面オヨヒｙ
面カら蒸発などによシ発したそれぞれの金属粒子を模式
的に示したもので、その放出方向はそれぞれ矢印ｍおよ
び矢印ｎによって示した各流線の方向である。

このような接点（２０２）　　、　　（３０２）から放
出された金属粒子ａ、ｂは、アーク空間のエネルギーに
よって導体金属の沸点温度である約３．０００″Ｃ程度
から、導電性を帯びる温度、すなわちｓ、ｏｏｏ’ｃ以
上、またはさらに高温の２０，０００°Ｃ程度に丑で昇
温され、その昇温の過程でアーク空間からエネルギーを
奪い去り、アーク空間の温度を下げ、その結果アーク抵
抗Ｒを増大させる。なお、アーク空間から金属粒子ａ、
ｂが奪い去るエネルギーｌは、金属粒子の昇温の程度が
大きい程大きく、その外温の程度は、接点（２０２）　
　、　　（３０２）から発した金属粒子ａ、ｂのアーク
空間における位置及び放出経路によって定まる。しかし
ながら、第２図に示す従来の回路しゃ断器においては、
対向面Ｘ面の中心付近から発する金属粒子ａはアーク空
間より大量のエネルギーを奪い去るが、しかし、接点表
面および導体表面の一部Ｙ面から発する金属粒子すは、
金属粒子ａに比べてアーク空間から奪い去るエネルギー
量は少々い。

すなわち、金属粒子ａの流れる範囲においては大量のエ
ネルギーを奪ってアーク空間の温度を下げ、したがって
アーク抵抗率ρを増大させるが、金属粒子すの流れる範
囲においては、大−欧エネルギーを奪わないために、ア
ーク空間の温度の低下も少なく、シたがって、アーク抵
抗率ρの増大も図れず、しかも、対向面Ｘ面および接点
表面Ｘ面からアークが発生するために、アーク断面積も
増大し、その結果アーク抵抗も低下する。

このような金属粒子によるアーク空間からのエネルギー
の流出は、電気的注入エネルギーとつシ合っているので
あるから、もし、接点間に発生する金属粒子のアーク空
間への注入量を増大させれば、当然にアーク空間の温度
を大きく低下させ、その結果、アーク抵抗率を大きくし
てアーク電圧を大きく上昇させることが可能であること
がわかる。

さらに従来の接点導体の大きな欠点は、Ｙ面へのアーク
の足の拡大のために一般にこのＹ面に設けられることの
多い導体との接合部に直接アークの足が拡大しやすく、
この熱によって融点の低い接合部材が溶融し、接点脱落
を起す危険性があった点である。

この発明の目的は、高いアーク電圧を有しかつしゃ断時
の限流性能がよく、しかも接点の脱落のおそれのない回
路しゃ断器を得ることにある。

以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第３
図（−）はこの発明による回路しゃ断器の一実施例を示
す平断面図であり、第３図（ｂ）は第３図０の線’ｂ　
−Ｔ）における側断面図である。第３図（ａ）、（ｂ）
において、包囲体（１）は絶縁体により構成され、開閉
装置の外枠を形成するもので排出Ｄ　（１０１）を備え
ている。固定接触子（２）は包囲体（１）に固定された
固定導体（２０１）と、固定導体（２０１）の一端部に
取付けられた固定接点（２０２）とから構成されている
。可動接触子（３）は固定接触子（２）に対して開閉す
るもので、固定導体（２０１）に対して開閉動作をする
可動導体（３０１）と、固定接点（２０２）に相対して
可動導体（３０１）の一端部に取付けられた可動接点（
３０２）とから構成されている。操作機構部（４）は可
動接触子（３）を開閉操作するものである。消弧板（５
）は可動接点（３０２）が固定接点（２０２）から開離
するときに生じるアークを消弧するものである。圧力反
射体（６）　、　（７）はそれぞれビスマレイミドトリ
アジン樹脂で構成され、それぞれ固定接点（２０２）　
　、可動接点（３０２）の外周を囲んで、かつ互いにア
ークＡに対向するようにそれぞれ固定導体（２０１）　
　、可動導体（３０１）に取付けられている。

今、可動接点００２）と固定接点（２０２）とが閉成し
ていると、電流は固定導体（２０１）→固定接点（２０
２）→可動接点００２）→可動導体（３０１）へと、電
源側から負荷側に流れる。この状態において、短絡電流
等の大電流がこの回路に流れると、操作機構部（４）が
作動して、可動接点（３０２）を固定接点（２０２）か
ら開離させる。このとき、固定接点ＣＯのと可動接点（
３０２）間にアークＡが発生する。このアークＡにおい
ては第４図において示すように、圧力反射体（６）　、
　（７）によって金属粒子が反射され、アーク空間が高
圧となり、その結果アークが効果的に冷却され消弧され
る。

第４図は第３図の回路しゃ断器における金属粒子の挙動
の模式的説明図である。第４図において、（２０２）お
よび（３０２）は相対する１対の接点であシ、それぞれ
の接点（２０２）　　、　　（３０２）の全周を囲み、
かつアークＡに対向するように固定導体（２０１）　　
、可動導体（３０］、）に圧力反射体（６）　、　（７
）が設けられている。このような回路しゃ断器における
接点間の金属粒子は次のような挙動をする。

すなわち、空間Ｑにおける圧力値は、アーク八自身の空
間の圧力値以上にはなり得ないが、しかし少くとも、圧
力反射体（６）　、　（７）が設けられていない場合に
比べて、圧倒的に高い値を示す。したがって、圧力反射
体（６）　、　（７）によって生じた相当に高い圧力を
もつ周辺空間Ｑは、アークＡの空間の拡がりを抑制する
力を与え、アークＡを狭い空間に１しぼり込む」ことに
なる３、これはすなわち、対向面であるＸ面より発した
金属粒子ａ、ｃ等の流線ｍ、ｏをアーク空間にしぼシ込
み閉じ込めることにＡる。よって、Ｘ面よシ発した金属
粒子ａ。

Ｃは、有効にアーク空間に注入される。その結果、有効
に注入された大量の金属粒子ａ、ｃは、アーク空間から
従来装置とは比較にならないほど大量のエネルギーを奪
い去るため、アーク空間を著しく冷却する。したがって
、抵抗率ρすなわち゛アーク抵抗Ｒを著しく上昇させて
アーク電ｆＥをきわめて犬きく上昇させる。

ところで、この発明においては圧力反射体（６）。

（７）がビスマレイミドトリアジン樹脂で形成されてい
るので、次のような利点がある。すなわち、ビスマレイ
ミドトリアジン樹脂によって構成された圧力反射体は、
アークによ多温度上昇し分解ガスが発生する。この分解
ガスによってアークはエネルギーを奪われ、冷却される
。また分解ガスが発生するために、圧力反射体の表面の
圧力は上昇し、アークの絞り込みの効果が促進され、圧
力反射体の受ける圧力が」口外するためにこの圧力が可
動導体に加われば開極速度を上げることができる。この
ように、圧力反射体単独の効果に有機質材料特有の効果
が加わってアーク電圧を大きく上昇させることができる
。

またビスマレイミドトリアジン樹脂はクリープ特性にす
ぐれているので、金属の鋲などの奴めによる取シ付けに
よシ、固着信頼性の高い取シ付けができる。しかも柔軟
性に富んでいるので、変型なる開閉動作時の衝撃にも亀
裂破損を生ぜず粉も発生しない。したがって接点間の異
物の混入による接点の異常温度上昇は発生することがな
い。さらにこの材料は高い耐熱性を示し、アーク接触時
にも炭化はしない。またアークに触れ分解ガスが発生し
た場合、これらの材料にＬ成分自体の分解が殆んどなく
昇華に近い状態で気化するので、炭素質層を表面に殆ん
ど析出することがなく、接点近傍の圧力反射体には非常
に有利で、しゃ断器の絶縁不良、絶縁劣化の心配もない
。

さらにガラス無機物を適当に組み合せることで特性が自
由に変えられ、しゃ断電流′の大きさ、あるいは定格電
流の大きさによって変化するアーク挙動の変化に応じた
特性を得ることができる。また、この材料は金属との接
着性にすぐれているので、導体（２０１）　　、　　（
３０１）に接着固着ができるという利点がある。接着固
着は特に境界面に空気層ができないので熱伝達特性にす
ぐれ、アークの直接接触に際しても熱の蓄積が起こらず
焼損の程度を小さくすることができる。また、この絶縁
物からなる圧力反射体（６）　、　（７）を固着するこ
とによってアークＡの足はＹ面へ拡大しにくくなシ、一
般にこのＹ面に設けられている接点（２０２）　　、　
　（３０２）と導体（２０１）　　、　　（３０１）の
接合部に直接アークの足が触れにくくなシ、その結果接
点脱落を起す危険性もなくなるという有利な点を有して
いる。

第５図（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７）の他の実
施例を示す側１頂図であυ、第５図（ｂ）は第５図（ａ
）のものの平面図である。すなわち、第３図に示す圧力
反射体（６）　、　（７）は板状のものであるが、第５
図（ａ）、第５図（ｂ）に示すようにビスマレイミドト
リアジン樹脂を含浸したガラステープなどによるテーピ
ングあるいはコーティング等によって導体（２０１）　
　、　　（３０１）の外周を被覆するよう圧力反射体（
６）　、　（７）を形成してもよい。

また、第６図（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７）の
さらに他の実施例を示す側面図であり、第６図（１））
は第６図（ａ）のものの平面図である。すなわち、圧力
反射体（６）　、　（７）の一部に接点の一端側面よυ
接点（２０２）　　。

（３０２）から遠ざかる方向に導体（２０１）　　、　
　（３０１）の、表面が露出するように、溝（６０１）
　　、　　（７０１）が設けである。このようにすれば
アークＡの足が溝６０υ、　　（７０１）を走り、アー
クＡが消弧板（５）に触れ、冷却されてしゃ断性能が向
上する。ＷＪ７図（ａ）は圧力反射体（６）　、　（７
）のさらに他の実施例を示す側面図であり、第７図（ｂ
）は第７図（ａ）のものの平面図である。

すなわち溝に露出する導体の一部（８０１）　　、　　
（９０１）の表面が圧力反射体（ｆｌ）　、　（７）の
表面と同一かもしくはそれよりも突出したもので、ちる
。このように構成するとアーク人の足が素早く移動する
ことが可能であシ、しゃ断性能がさらに向上する利点が
ある。

以上のように、この発明によれば、従来に比べてはるか
に高い限流性能を有し、かつ接点脱落のない安全な回路
しゃ断器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は一般的な回路しゃ断器を示す平面図、第
１図（′ｂ）は第１図（ａ）の線ｂ−ｂにおける断面図
、第２図は第１図の回路しゃ断器における金属粒子の挙
動の模式的説明図、第３図（ａ）はこの発明による回路
しゃ断器の一実施例を示す平面図、第３図（ｂ）は第３
図（ａ）（７）ｉＷｌ）−１）における側断面図、第４
図は第３図の回路しゃ断器における金属粒子の単動の模
式的説明図、第５図（ａ）は圧力反射体の他の実施例を
示す側面図、第５図（ｂ）は同平面図、第６図＜）は圧
力反射体のさらに他の実施例を示す側面図、第６図（１
））は同平面図、第７図（ａ）は圧力反射体のさらに他
の実施例を示す側面図、第７図（１））は同平面図であ
る。 （２）・・・固定接触子、（２０１）・・・固定導体、
（２０２）・・・固定接点、（３）・・・可動接触子、
（３０１）・・・可動導体、（３０２）・・・可動接点
、（６）　、　（７）・・・圧力反射体。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人葛野信−（外１名）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体とこの導体に固着された接点とからなる電気
   接触子を少くとも一対備え、上記電気接触子のそれぞれ
   は接点の外周を取囲むように導体上に装着された圧力反
   射体を有し、この圧力反射体の少くとも一方がビスマレ
   イミドトリアジン樹脂で形成されていることを特徴とす
   る回路しゃ断器。
2. （２）圧力反射体は上記導体の外周を覆う被覆物である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回路しゃ
   断器。
3. （３）圧力反射体は上記導体の接点側表面に装着された
   板状部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の回路しゃ断器。
4. （４）圧力反射体の少くとも一方は、一端が接点側面よ
   シ発し接点よシ遠ざかる方向に上記導体の一部が露出す
   るような溝を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項または＠３項記載の回路しゃ断器。
5. （５）　？？ηに露出する導体の一部の表面は圧力反射
   体の表面と同一かもしくはそれ以上に突出していること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の回路しゃ断器
   。