JPS5828141A - 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シ、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（−）は一般的な回路しゃ断器を示す一部切欠平
面図であり、第１図（ｂ）は第１図（−）の線ｂ−ｂ線
断面図である。この図において、（１）は回路しゃ断器
の外枠を形成した絶縁性の包囲体であり、−側壁に排出
口（１０１）を備えている。（２）は固定接触子で、上
記包囲体（１）に固定された固定導体（２０１）と、こ
の固定導体（２０１）の先端部に固着された固定接点（
２０２）とからなる。（３）は上記固定接触子（２）と
対をなす可動接触子で、操作機構部（４）により駆動す
る可動導体（３０１）と、この可動導体（３０１）の先
端部に固着され、上記固定接点（２０２）に対して接離
する可動接点００２）とからなる。（５）は消弧板で、
可動接点００２）が固定接点（２０２）よシ開離すると
きに生じるアークＡを冷却するものである。

いま、可動接点（３０２）と固定接点（２０２）間が閉
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
）　Ｏ経路で流れる。

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、操作機構部（４）が作動して可動接点（３０
２）を固定接点（２０２）からしｊ離させる。このとき
、固定接点（２０２）と可動接点（３０２）間にはアー
クムが発生し、固定接点（２０’）と可動接点（３０２
）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’）からの回置接点００２）の開離距離が
増大するにしたがって上昇する。ｔた、同時にアークム
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
ムを消弧し、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、アークムによって短時間、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、かつ圧力奄急激に
上昇するが、この高温高圧の気体は排出口α０１）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、つぎに固定接点（２
０２）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はつぎのような式で与れられ
る。すなわち、 ！ Ｒ＝ｐ− ただし、Ｒ：アーク抵抗（Ω） Ｐ：アーク抵抗率（Ω、３） ｌ：アーク長さく画） Ｓ：アーク断面積（ｄ） しかるに一般に数にム以上の大電流でかつアーク長さｌ
が５０ｆｌ以下の短いアークムにおいては、アーク空間
は金属粒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。ｉ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したがった方向に膨張しながら高
速度で導体から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Ｐおよびアーク
断面積８は、この金属粒子の発生量とその放出方向によ
って定まる。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。つぎ
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、Ｘ面は固定接点（２０２）と可動接点
（３０２）とが接触する場合の対向面を示し、Ｙ面は上
記Ｘ面以外の接点表面および導体表面の一部を示す、ま
た、図中一点鎖線で示した輪かくｚは、固定接点（２０
２）と可動接点（３０２）間に発生するアークＡの外か
くを示す。さらにａおよびｂは、固定接点（２０２）　
、可動接点（３０２）Ｃ１１面およびＹ面から蒸発など
によシ発したそれぞれの金属粒子を模式的に示し友もの
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。

このような固定接点（２０２）　　、可動接点（３０２
）から放出された金属粒予電、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
℃程度から、導電性を帯びる温度、すなわちｓ　、ｏｏ
ｏ℃以上、ま九はさらに高温の２０．０００℃程度にま
で昇温され、その外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。アーク空間から金属粒子ａ、ｂ
が奪い去るエネルギー量は、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、１のアーク空
間における位置および放出経路によって定まる。しかる
に、第２図に示す従来の回路しゃ断器においては、対向
面でｂるＸ面の中心付近から発する金属粒子ａはアーク
空間よシ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
ギー量は少ない。

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）の流れる範
囲においては、大量のエネルギーを奪わないために、ア
ーク空間の温度の低下が少なく、シたがって、アーク抵
抗率Ｐの増大も図れず、しかも、対向面Ｘ面および接点
表面Ｙ面からアークムが発生するために１ア一ク断面積
−も増大し、したがってアーク抵抗Ｒも低下する。

このような金属粒子ａ、ｔ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とクシ合っている
のであるから、もし、接点（財）２）、　　（３０２）
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Ｐ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、従来の接触子（２）　、　（３）の大きな欠点
は、Ｙ面へのアークム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接点（２０２）　　、　（３
０２）と導体（２０１）　　、　　（３０１）との接合
部に直接アークムの足が拡大しやすく、そのときの熱に
よって融点性が６つ要点である。

この発明は上記観点からなされたもので、導体とこれに
固着された接点とからなる１対の接触子を有し、上記各
接点の外周を取りｓむように上記各導体に圧力反射体を
設け、かつ上記圧力反射体の少なくとも一方を、表面を
無機質コーティングし九ケイ素鋼板で構成することにょ
シ、アーク電圧を大きく上昇させ、しゃ断時の限流性能
の向上を図るとともに、接点の脱落を防止できるようＫ
した回路し中、断器を提供することを目的としている。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第３図（ＩＬ）はこの発明にかかる回路しゃ断器の一実
施例を示す一部切欠平面図でＴｏＬ第３図（ト））は第
３図（−）の’ｂ−ｂ線断面図である。第３図（ＩＬ）
　、　（ｂ）において、回路しゃ断器の外枠を形成した
包囲体（１）は絶縁体によシ構成され、−側壁に排出口
α０１）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、この固定導体（
２０１）の先端部に取シ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、可動導体（３０１）と
、固定接点（２０２）に相対して可動導体（３０１）の
先端部に取り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Ｇ０２
）が固定接点（２０２）から開離するときに生じるアー
クＡ’Ｕ消弧するものである。

上記固定接触子（２）の固定導体（２０１）　、可動接
触子（３）の可動導体（３０１）には、これらに設けら
れた固定接点（２０２）　　、可動接点００２）の外周
を取シ囲んでアークムに対向するような板状の圧力反射
体（６）　、　（７）が取シ付けられている。

上記両接点（２０２）　　、　　（３０の、は圧力反射
体（６）　、　（７）から突出し、かつ圧力反射体（６
）　、　（７）は表面を無機質コーティングしたケイ素
鋼板によシ構成されてＩ／１４る。

なお、消弧板（５）は使用しなくてもよいが、使用した
方が効果的である。消弧板（５）は磁性体あるいは非磁
性体で形成されているが、非磁性消弧板を使用すると、
定格の大きい回路しゃ断器では定格運転時の温度上昇が
問題で、磁性体による渦電流が大きな原因となっていた
が、その欠点を除去することができる。

いま、第３図において、可動接点Ｃ３０２）と固定接点
（２０２）間が閉成していると、電流は固定導体（２０
１）→固定接点（２０２）→可動接点（３０２）→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、短絡電流など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（３０）
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００２）間にアークムが発生
する。このアークムにおいては第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ａ
、ａ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＄３図の回路しゃ断器における固定接点（２０
２）と可動接点（３０２）間の金属粒子ａ、ｃの挙動の
模式的説明図である。すなわち、＄４図かられかるよう
に、接点（２０２）　　、　　（３０２）の周辺空間ｑ
における圧力値は、アーク抵抗率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の空間の拡がシを抑制する力を与え、アーク
ムを狭い空間に「しぼシ込む」ことになる。これはすな
わち、対向面である１面よシ発した金属粒子ａ、ｃなど
の流線ｍ、０をアーク空間にしぼシ込み閉じ込めること
Ｋなる・よって、１面より発した金属粒子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大量のエネルギーを奪い去って、ア
ーク空間を著しく冷却する。これによシ、アーク抵抗率
Ｐすなわちアーク抵抗Ｒが著しく上昇してアーク電圧が
きわめて大きく上昇し、高い限流性能が得られる。

さらに１圧力反射体（ｆｌ）　、　（７）の材料が表面
を無機質コーティングしたケイ素鋼板であるため、すな
わち、圧力反射体（６）　、　（７）の表面が無機質コ
ーティングにより結縁性および耐熱性を与えられるので
、上記ケイ素鋼板はアークムに触れる圧力反射体として
有利で６る。

また、母材のケイ素鋼板は熱伝導が曳好であるため、圧
力反射体（６）　、　（７）の表面の熱はすばやく導体
（２０１）　、　（３０１）内部に伝わシ、圧力反射体
（６）。

（７）の表面の温度上昇による消耗が少なく抑えられる
。また、万一、表面の膜が破れた場合でも、母材のケイ
素鋼板は高抵抗であるため、アークムの足は接点Ｃ２０
２）　　、　　（３０２）以外には形成されず、したが
ってアーク抵抗もそれ種下がらない。

また、母材のケイ素鋼板は割れ表どの心配も少ないので
、圧力反射体（６）　、　（７）の取り付は強度が強く
、信頼性が高い。さらに、圧力反射体（６）　、　（７
）によシ、アークムの足はＹ面へ拡大しに＜＜、一般に
このＹ面に設けられている接点（２０２）　　、　（３
０２）と導体（２０１）　　、　　（３０１）との接合
部に直接アークムの足が触れにくくなシ、その結果、接
点（２０２）　　。

００２）の脱落を起こ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（−）は接触子（２）　、　（３）の他の実施例
を示す側面図でＴｏ！Ｄ、３１５図（ｂ）は３１５図（
ａ）に示された接触子（２）　、　（ａ）の平面図であ
る。すなわち、圧力反射体（６）・（７ンの一部には、
接点（２０２）　　、　　（３０２）の一端側面を基点
としてこれよシ排出口α０１）側に遠ざかる方向に導体
（２０１）　　、　　（３０１）の表面が露出するよう
な溝（６０１）　　、　　（７０１）が設けられている
。この構成では、アークＡの足が溝（６０１）　　、（
７０１）を走シ。

アークムが消弧板（５）に触れて冷却され、しゃ断性能
が向上する。

さらに、ｔｔｇｓ図のように溝（６０１）　　、　　（
７０１）よシ露出した導体表面は、圧力反射体（ａ）　
、　（７）の表面と同一またはそれ以上に盛シ上げるこ
とができる。

第６図（ａ）はその盛り上がり構造をもった接触子（２
）、（３）の実施例を示す側面図であり、第６図世）は
第６図（ａ）に示された接触子（２）　、　（３）の平
面図である。

すなわち、（８０１）　、　　（９０１）で示すように
、上記溝（６０１）　、　（７０１）から露出した導体
（２０１）　、　（３０１）の表面は、圧力反射体（６
）　、　（７）の表面よシも突出している。このように
構成すると、アークムの足が素早く排出口α０１）側へ
移動して、しゃ断性能が向上するとともに、接点（２０
２）　　、　　（３０２）の消耗が少なくなる。

以上の説明かられがるように、この発明によれば、アー
ク電圧を大きく上昇させ、しゃ断時の限流性能の向上を
図るとともに、接点の脱落を防止できる回路しゃ断器を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図←）は一般的な回路しゃ断器を示す一部切欠平面
図、第１図（１））は第１図ｒ−＞のｂ−’ｂ線断面図
、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（＆）はこの発明にかかる回
路しゃ断器の一実施例を示す一部切欠平面図、第３図（
ｂ）は第３図（ＳＬ）（り　ｂ　−ｔｌ線断面図、第４
図は第３図の回路しゃ断器における金属粒子の挙動の模
式的説明図、第５図（ａ）は接触子の他の実施例を示す
側面図、第５図中）は第５図←）に示され九接触子の平
面図、第６図（−）は接触子の他の実施例を示す側面図
、第６図（ｂ）はｊｇ６図（ａ）に示された接触子の平
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、（３０の・・・可
動接点、（６）　、　（７）・・・圧力反射体、（６０
１）・　（７０１）・・・溝 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） 第１Ｉ７１ ／（ａ） １７２　＋、Ｊ １Ｕｌ　　　　　　ｌ 夷３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体とこれに固着された接点とからなる１対の接
   触子について、上記各接点の外周を取シ囲むように上記
   各導体に圧力反射体を設け、がっ、上記圧力反射体の少
   なくとも一方を、表面を無機質コーティングしたケイ素
   鋼板で構成したことを特徴とする回路しゃ断器。
2. （２）少なくとも一方の圧力反射体に、接点の一端ｇ１
   面を基点としてこれよシ遠ざかる方向に導体の表面が露
   出するような溝を設は九特許請求の範囲第１項記載の回
   路しゃ断器。
3. （３）露出した導体表面を圧力反射体の表面と同一また
   はそれ以上Ｋｌ＆り上げてなる特許請求の範囲第２項記
   載の回路しゃ断器。