JPS5935339A - Switch - Google Patents

Switch

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Publication number
JPS5935339A
JPS5935339A JP14592882A JP14592882A JPS5935339A JP S5935339 A JPS5935339 A JP S5935339A JP 14592882 A JP14592882 A JP 14592882A JP 14592882 A JP14592882 A JP 14592882A JP S5935339 A JPS5935339 A JP S5935339A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arc
light
light absorber
inorganic
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP14592882A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
伸示 山県
久常 文之
寺地 淳一
村田 士郎
一 吉安
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP14592882A priority Critical patent/JPS5935339A/en
Publication of JPS5935339A publication Critical patent/JPS5935339A/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容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、特に回路しゃ断
器、限流器、電磁開閉器などの容器、通常は小型容器内
でアークな生じるものを示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to suppressing pressure within a container of a switch. Note that the term "switch" as used in the present invention particularly refers to a container such as a circuit breaker, current limiter, or electromagnetic switch, which typically generates an arc within a small container.

以下この発明2回路しゃ断器を例に説明する。Hereinafter, a two-circuit breaker of the present invention will be explained as an example.

第1図〜第8図は従来の回路しゃ断器?示す断面図で、
それぞれ異4つだ動作状態を示している。
Are Figures 1 to 8 conventional circuit breakers? In the cross-sectional view shown,
Each one shows four different operating states.

(1)はカバー、(2)はベースで、カバー(1)とペ
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)な有し、その一端に固定接点(
6) ’、!1’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、til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。00
は可動接触子装置、(ロ)は可動子腕でクロスバ−(2
)に固定され各極同時に開閉されるように成されている
。Q3は消弧室で消弧板Q→が側板06iによシ保持さ
れている。Q[Gはトグルリンク機構で上リンクQηと
下リンクθ区よシ構成されている。上リンクQηの一端
はフレドルθ9)に、また他端は下リンクQ8)の一端
にそれぞれ軸(財)i (2+lにより連結されている
。なお下リンクθ(至)の他端は上記可動接触子装置Q
T3の可動子腕aυに連結されている。(財)は起到形
操作ハンドル、列は作動ばねでトグルリンク機構顛の軸
(21)と上記操作ハンドル翰との間に架張されている
。(24)(i!61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翰および
可動鉄心(27)によりトリップバー(ハ)を反時計方
向に回動させるようになっている。
(1) is a cover, (2) is a base, and the cover (1) and pace (2) constitute a container (3). (4) is a fixed contact, which has a fixed conductor (5) and has a fixed contact (
6) ',! 1', 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 tiled moving conductor (8), and has at one end a movable contact (9) facing the fixed contact (6). 00
(b) is a movable contact device, and (b) is a crossbar (2) with a movable arm.
), and each pole is opened and closed at the same time. Q3 is an arc extinguishing chamber, and an arc extinguishing plate Q→ is held by a side plate 06i. Q[G is a toggle link mechanism composed of an upper link Qη and a lower link θ section. One end of the upper link Qη is connected to the Freddle θ9), and the other end is connected to one end of the lower link Q8) by a shaft i (2+l).The other end of the lower link θ (to) is connected to the movable contact mentioned above. Child device Q
It is connected to the movable arm aυ of T3. (Incorporated) is a raised-type operating handle, and a row is an operating spring that is suspended between the shaft (21) of the toggle link mechanism and the operating handle. (24) (i!61) is a thermal and electromagnetic tripping mechanism, respectively, and when activated, the trip bar (c) is rotated counterclockwise by a bimetallic wire and a movable iron core (27).

翰は一端が上記トリップバー(ハ)に係止され他端はt
フレドル(191&係止しているラッチである。フレド
ル(IIがラッチ翰に係止された状態で操作ハンドル(
イ)を閉路位置に倒せばトグルリ/り機構0119が伸
長して軸t211がフレドル(19)に係止され可動接
点(9)は固定接点(6)に接合させる。この状態が第
1図である・次いで操作ハンドル(2りを開路位置に倒
せばトグルリンク機構Q0は屈曲して可動接点(9)が
固定接点(6)よシ開離され可動子腕aυが回動してフ
レドル軸(ト))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(241あるいは電磁引きは
ずし機構(至)によ、6トリツプバー(至)が作動して
フレドル(19)とラッチ(ハ)の係合が解除され、フ
レドル軸C30)?中心に時計方向にフレドル(19)
が回転しストッパー軸0])に係止される。このときフ
レドルθ9)と北リンクαηの連結点が上記作動ばね(
ロ)の作用線を越えるため作動ばね(ロ)のばね力によ
ってトグルリンク機構OQが屈曲してクロスバ−(2)
によシ各極連動して自動しゃ断を行なう、この状態が第
8図である。
One end of the kiln is locked to the trip bar (c), and the other end is locked to the trip bar (c).
Freddle (191 & is the latch that is locked. With Fredle (II) locked to the latch handle, press the operating handle (
When A) is turned to the closed position, the toggle mechanism 0119 is extended, the shaft t211 is locked to the fredle (19), and the movable contact (9) is joined to the fixed contact (6). This state is shown in Figure 1. Next, when the operation handle (2) is tilted to the open position, the toggle link mechanism Q0 is bent, the movable contact (9) is separated from the fixed contact (6), and the movable arm aυ It rotates and is locked on the fredle shaft (g). This state is shown in FIG. Furthermore, if an overcurrent flows through the circuit in the closed state shown in FIG. The engagement of (c) is released and the fredl shaft C30)? Fredol clockwise in the center (19)
rotates and is locked on the stopper shaft 0]). At this time, the connection point of Freddle θ9) and north link αη is the above-mentioned operating spring (
To cross the line of action of (b), the toggle link mechanism OQ is bent by the spring force of the operating spring (b), and the crossbar (2) is bent.
FIG. 8 shows this state in which automatic shutoff is performed in conjunction with each pole.

次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.

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
、短絡電流等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、上記固定及び可動接点(6) 、 (91間
にはアーク(9)が発生し、固定及び可動接点(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C12
が消弧板Q4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、引いてはガス圧力を急、激に上昇させることにな
る。これにょ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、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 movable contact (9) is separated from the fixed contact (6) as described above. At this time, an arc (9) is generated between the fixed and movable contacts (6) and (91), and the fixed and movable contacts (6)
, (9) An arc voltage is generated between. This arc voltage increases as the separation distance of the movable contact (9) from the fixed contact (6) increases, and at the same time the arc C12
is attracted by the magnetic force and extends in the direction of the arc-extinguishing plate Q4, so that 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 transiently it increases the temperature of the gas inside the limited container and pulls it out. This will cause the gas pressure to rise suddenly and dramatically. 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.

次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8図に
おいて、アーク(社)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、ll+によって概
ね消費されてしまう。
FIG. 4 shows an arc A generated between the contacts (4) and (7). In the figure, T indicates the flow of thermal energy conducted from the arc 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. 8, the energy injected into the arc is almost consumed by the three energy flows mentioned above, T, m, and ll+.

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。
Of this, heat escape T to the electrode is minute, and most of the energy is carried away by m and R.

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、図中のmが圧倒的であυ、几のエネルギーは
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、凡のエネルギー即ち、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係にも達する程
重大であることが解かつて来た。
Conventionally, in the energy consumption mechanism of the arc, m in the figure was overwhelmingly υ, and the energy of 几 was almost ignored, but recent research by the inventors has revealed that the average energy That is, it has been found that the energy consumption by light is so important that it reaches about 70 times 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−1=PK 十Ptb +PRPK =−Hm
v”+m−Cp ・i’但し、 PW:  瞬時注入エネルギー V : アーク電圧 I : 電流 ■・l: アークに注入される瞬時電気工ネルキーPK
:  金属粒子が持ち去る瞬時エネルギー消費量 7fflV” : mgの金属粒子が速度Vで飛び去る
時持ち去る瞬時エネルギー消費量 moCp−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 Pt1t :  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二  光にょシ、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 q6. Pth= 5チ、PRニア5〜85
%である。
pw=V-1=PK 10Ptb +PRPK=-Hm
v"+m-Cp ・i' However, PW: Instantaneous injection energy V: Arc voltage I: Current ■・l: Instantaneous electrician energy PK injected into the arc
: Instantaneous energy consumption taken away by metal particles 7fflV" : Instantaneous energy consumption taken away when mg of metal particles fly away at speed V moCp-T: Gas with constant pressure specific heat Cp (metal particle gas)
Instantaneous energy consumption Pt1t carried away when escapes at temperature T: Instantaneous energy consumption PR2 that escapes from the arc space to the electrode by heat conduction Instantaneous energy consumption directly radiated from the arc The above consumption The amount changes depending on the electrode shape and arc length, but for an arc of 10 to 20 mm, PK = 1.
0-20 q6. Pth = 5chi, PR near 5~85
%.

次にアークを容器に閉じ込めた時の状況?第5図に示す
。アーク全容器に閉じ込めると、容器内空間は、電極金
属が充満しかつ高温の状態となる。
What will happen next when the arc is confined in a container? It is shown in FIG. When the arc is completely confined in the container, the space inside the container is filled with electrode metal and reaches a high temperature.

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)ii:、上記の状態が強い。さて、アーク
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、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
操り返すのである。
In particular, the gas space Q around the arc positive column A (the space Q indicated by diagonal lines in the figure) ii: The above state is strong. Now, the light emitted from the arc is emitted from the arc positive column A, and is emitted from the container (3
) is irradiated and reflected by the wall. The reflected light is scattered,
The light passes through the high-temperature space filled with electrode particles again, and is irradiated onto the wall again. This process is repeated until the amount of light drops to zero.

この間の、光の経路な図中Ra→1?、b→&→&I 
 にて示している。
During this time, the path of light is Ra → 1 in the diagram? ,b→&→&I
It is shown in

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
、すなわちガス空間例よる吸収、又、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、連続スペクトル及び
線スペクトルからなる。一般の容器壁面は、たとえ表面
が黒色をしておっても、4000λ〜5500λ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。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 on the wall surface (2) Absorption by the arc space and surrounding (high temperature) gas space, that is, absorption by the gas space.Also, the light emitted from the arc ranges from deep ultraviolet light below 2000λ to far infrared light above 1μm. It consists of a continuous spectrum and a line spectrum, covering all wavelength ranges up to 100 nm. Even if the surface of a typical container wall is black, it only has the ability to absorb light in the range of about 4000λ to 5500λ, and in other ranges it only absorbs a portion of the light. It's mostly a reflection. 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人の
光を照射した時ガス空間による光の吸収量は、次のよう
に算定出来る。
When a gas space of length L having a uniform composition and temperature is irradiated with light of a wavelength, the amount of light absorbed by the gas space can be calculated as follows.

Ia  −A −n  −LIin         
         −・−・・・ (1)Ia:  ガ
スによる吸収エネルギー A : 吸収確率 1in:  照射する光エネルギー n : 粒子密度 L 二 光が通過する光路長 但し、(1)式は、特定波長久に対する吸収エネルギー
量を示す。人は特定波長久に対する吸収確率であシ、波
長入、ガス温度、粒子の種類の関数である。
Ia -A -n -LIin
--- (1) Ia: Absorbed energy by gas A: Absorption probability 1 inch: Irradiated light energy n: Particle density L 2 Optical path length through which light passes. Indicates the amount of energy. The probability of absorption for a particular wavelength is a function of wavelength input, 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
A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
最も大きな値な有することになる。
Regarding equation (1), according to the teachings of quantum mechanics, the absorption coefficient A has the largest value for a gas 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. You will have a

即ち、アーク空間から発する光は、アーク空間及びその
周辺ガス空間が最も多く吸収するわけである。
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Ia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
反射回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 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, L in equation (1) increases by the number of reflections, and the light is absorbed in the high temperature part of the arc space. The amount of light energy used 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.

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な効果的
に吸収するために、高多孔質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空間
に、アークの発する光を効果的に吸収する高多孔質材料
を配置することによって、容器内の光を多量に吸収し、
ガス空11月の温度を低下させ、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 highly porous material in order to effectively absorb the light energy, which reaches about 70% of the energy injected into the arc, within the switch container. By placing a highly porous material that effectively absorbs the light emitted by the arc in the space that receives the energy of the arc's light, it absorbs a large amount of the light inside the container.
The gas empty November is intended to reduce the temperature and thereby reduce the pressure.

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
一つは孔が主体で子り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、形状加工前のものとの材料をいう。
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 points of contact between solid particles, and the other type is composed mainly of pores and the partition walls forming the particles are solid materials. Note that in this invention, the term "raw material" refers to a material that is not shaped into a shape and is not processed 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太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 can be roughly 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り次
のように計算される。
The true porosity 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, that is, the true porosity is expressed as a percentage. It can be calculated by a liquid or gas substitution method, an absorption method, etc., but as a simple method, it is calculated as follows, as defined in JISR2614, Method for Measuring Specific Gravity and Porosity of Fireproof 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、JISR2205耐火レンガの見掛気孔率、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。
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 defined in JISR 2205 Method for measuring apparent porosity, absorption rate, and specific gravity of firebrick. As shown, it is calculated as follows. Note that the apparent porosity is also referred to as the effective porosity.

細孔径は冊1孔容積および比表面積の測定値よシ求めら
れるが、原子やイオン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)かう敢闘まで分
布するが、一般に、その分布の平均値として定義される
。多孔質素側では顕微鏡による方法や水釧圧入法で気孔
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 diameters can be found from the measured values of pore volume and specific surface area, and range from those close to the size of atoms and ions to those that are several λ (angstroms) deep in the interfacial gap between particles. Defined as the mean value of the distribution. On the porous element side, the shape, size, and distribution of pores can be measured using a microscope or by the Suizome 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、
特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.

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模様を、
無機質多孔材料を例に説明する。
Next, we will explain 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 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l331は無
機質高多孔素材、(341は無機物表面に通じる開孔を
示している。開孔04)の細孔径は数/lから数mmま
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, 1331 is an inorganic highly porous material, (341 indicates an opening leading to the surface of the inorganic substance. Opening 04), and the pore size of the pore size varies from several liters to several mm.

さて、この多孔素材(331に第7図のRにて示すよう
に、光が入射した場合に光が開孔(財)に入射すると、
光は無機物の壁面に当り、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チ吸収されてしま
う。即ち開孔酵に入射した光は、無機物表mi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 this porous material (331),
Light hits the inorganic wall, is reflected, undergoes multiple reflections inside the pores, and is finally absorbed by the wall 100 times. That is, the light incident on the open-pore fermentation is directly absorbed by the inorganic surface mi and becomes heat within the pores.

第8図は無機質高多孔側斜?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灰
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図で横軸は具用けの気孔率、縦軸は容器内壁f
7 Cu 、 Fe 、 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。実験条件として
は、−辺10 cmの立方体の密閉容器内にAgW接点
を1101nの定ギャップに設置しビ−りl0KAの正
弦波電流のアークを8mS (ミリ秒)発生させ、この
時Oエネル4−で生じる容器内圧力を測定している。
Is Figure 8 an inorganic highly porous side slope? A curve diagram of the pressure change inside the model container when the apparent porosity of the inorganic highly porous material is incinerated is shown in the model container. In Figure 8, the horizontal axis is the porosity of the container, and the vertical axis is the inner wall f of the container.
7 The pressure when made of metals such as Cu, Fe, and AI is standardized as 1. The experimental conditions were as follows: An AgW contact was installed with a constant gap of 1101n in a cubic hermetic container with a side of 10 cm, and an arc of a sinusoidal current with a beam of 10 KA was generated for 8 mS (milliseconds), and at this time, the O energy was 4. - The pressure inside the container that occurs at - 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
ジライト拐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%、80俤、85チ、40チ、45
チ、 50% 、 60チ、70チ、80係、85係の
もので、50mm×50imX 4朋 の各種ザンプル
を使用しこれを容器壁面に配置し、容器内面の表面積の
60チを覆うようにした。
The inorganic highly porous material used in the above examples is a porous ceramic made by molding and sintering a ceramic raw material of cordierite particles using a method such as adding a combustible or foaming agent to make it porous. Pore size range: 10~300μ, apparent porosity of porous material: 20%, 80mm, 85mm, 40mm, 45mm
Using samples of 50%, 60cm, 70cm, 80cm, and 85cm, each measuring 50mm x 50im x 4, these were placed on the wall of the container so as to cover 60cm of the inner surface area of the container. did.

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。父兄の細孔内
吸収においては、細孔の深いものが効果があシ、連通気
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チ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。特に細孔径が数千λ〜数1000
μInの範囲、好ましくは上限が1000μm以下の範
囲にある細孔の比表面積が大きい程効果がある。
Regarding the pore diameter, the issues are the average pore diameter, which is slightly beyond the wavelength range of the absorbed light, and the proportion of the surface occupied by the pores, that is, the specific surface area of the pores. For absorption within the pores of parents, deep pores are more effective, and continuous pores are preferred. The light generated from the arc in the switch is several hundred λ
~10,000λ (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 cm or more. Highly porous materials are suitable for absorbing the light emitted by the arc. In particular, the pore diameter is from several thousand λ to several thousand
The larger the specific surface area of the pores is in the μIn range, preferably the upper limit is 1000 μm or less, the more effective it is.

実験では平均細孔径5μ〜1朋で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。又材質が
ガスで、平均細孔径が5μ、20μでアークの発する光
に対して良好な光の吸収を観測した。
In experiments, it was confirmed that an average pore diameter of 5 μm to 1 μm exhibited good absorption characteristics for light emitted by an arc. In addition, when the material was gas and the average pore diameter was 5μ or 20μ, good light absorption was observed for the light emitted by the arc.

第8図かられかるように、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、特に気孔率が85チ以上から顕著になシ
85チ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 Figure 8, the pores of the inorganic highly porous material absorb light energy and have the effect of lowering the pressure inside the switch. In particular, the effect was confirmed when the porosity ranged from 85 cm or higher to 85 cm. 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、もろくなったり熱伝導
性が低下し高熱によシ溶融し易く、又気孔率が小さい場
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チの範囲の冒
多孔質柑料が最適である。
However, the appearance of porous materials is related to the porosity and mechanical strength; when the porosity increases, it becomes brittle, has low thermal conductivity, and is easily melted by high heat, and when the porosity is small,゛The effect of reducing pressure inside the switch is weak. Therefore, in practical terms, the most suitable porous material is a porous citrus material with an apparent porosity in the range of 40 to 70 inches.

第8図の特性傾向は無機p多孔材料全般について柄える
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 tendency shown in FIG. 8 is applicable to all inorganic p-porous materials, 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1その特性は耐アーク性、寿命、熱伝
導、機械的強度1絶縁性・炭化対策が求められておシ、
これらを満す無機質(Δ料は必然的にち密化指向で構成
され、目的な異にするもので、その見掛は気孔率は20
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 arcs.1 Their properties include arc resistance, service life, heat conduction, and mechanical properties. Physical strength 1 insulation and carbonization prevention are required.
The inorganic material that satisfies these conditions (Δ material is necessarily composed of densification-oriented materials and has a different purpose, and its apparent porosity is 20
It is around 1.

高多孔質材料としては無機、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が少なく、又、高温にさらされて
も、融けたり、カスヲ出シたシしないので、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, there is little negative effect on shutoff, and it will not melt or emit gas even if exposed to high temperatures. Since it does not leak, 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、七メント硬化体などかあυ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。
Porous inorganic materials such as porous ceramics, refractories, glass, and hardened materials can all be used to reduce the pressure of the gas in the switch.

次に本発明の一実施例を第9図に基づいて説明する。図
面において、(51(81はそれぞれ端部に固定接点(
6)可動接点(9)を固着した固定導体および可動導体
で、これらはそれぞれ固定接触子、可動接触子を構成し
、上首イ両接触子は、接点(6) (9)が接離するよ
うに互いに対向して配置されている。
Next, one embodiment of the present invention will be described based on FIG. 9. In the drawing, (51 (81) is a fixed contact (
6) A fixed conductor and a movable conductor to which a movable contact (9) is fixed, which constitute a fixed contact and a movable contact, respectively, and the contacts (6) and (9) of both upper neck contacts connect and disconnect. are placed opposite each other.

(88a)(88b)は光吸収体であり、素材の見掛け
の気孔率が85チ以上の無機質あるいは無機質と有機質
の複合材料よ構成る多孔質材料によって形成され、かつ
、しゃ断時に上記接点(6) (9)の間で発生したア
ーク0力を両側から挾むように配設されている。
(88a) and (88b) are light absorbers, which are made of a porous material composed of an inorganic material or a composite material of an inorganic and organic material with an apparent porosity of 85 or more, and which are made of a porous material composed of an inorganic material or a composite material of an inorganic material and an organic material, and which have an apparent porosity of 85 cm or more, and which are ) (9) are arranged so as to sandwich the arc zero force generated between them from both sides.

(84a)(84b)は上記光吸収体(88a) (8
8b)の補強な目的として光吸収体(88a)(18b
)の外面側に一体的に設置された補強板であシ、銅、ア
ルミニウム、ステンレスなどの非磁性金属板で形成され
ている。
(84a) (84b) are the light absorbers (88a) (8
8b) for the purpose of reinforcing the light absorber (88a) (18b).
) is a reinforcing plate integrally installed on the outer surface of the magnet, and is made of a non-magnetic metal plate such as copper, aluminum, or stainless steel.

上記光吸収体(88a)(88b)と補強板(84a)
(84b)を一体にする手段としては、接着剤を使用し
て接合してもよいが加熱接合の手段が有効である・加熱
接合の手段は、光吸収体(例えば、アルミナ、コージラ
イト、マグネシアなどの多孔質セラミック)を補強板(
金属板)と接合する場合、光吸収体と補強板の間に銅板
を挿入し、1200℃くらいの熱で加熱すると、溶融し
た銅は容易に補強板に接着し、また、光吸収体の組織内
に浸透して一体的に接合されるものである。上記のよう
な構成の開閉器によれば、接点(61(9)の間に発生
したアーク(社)は光吸収体(88a)(88b)に吸
収され、この場合、光吸収体(88a)(88b)の外
面側に補強板(84a)(84b)を設置していること
から、下記のような効果を奏し安全で高信頼度の開閉器
を安価に提供できる。
The light absorber (88a) (88b) and the reinforcing plate (84a)
(84b) may be joined together using an adhesive, but heat bonding is effective.Heat bonding is performed using a light absorbing material (e.g. alumina, cordierite, magnesia). porous ceramics such as) and reinforcing plates (
When bonding to a metal plate), insert a copper plate between the light absorber and the reinforcing plate and heat it to about 1200°C. The molten copper will easily adhere to the reinforcing plate, and will also be absorbed into the structure of the light absorber. It penetrates and is integrally bonded. According to the switch configured as above, the arc generated between the contacts (61 (9)) is absorbed by the light absorbers (88a) (88b); in this case, the light absorbers (88a) Since the reinforcing plates (84a) and (84b) are installed on the outer surface of the switch (88b), the following effects can be achieved and a safe and highly reliable switch can be provided at a low cost.

(イ) しゃ断時、カバー(1)ペース(2)内に発生
する圧力上昇が抑制されるので、カバー(1)ペース(
2)ノ機械的強度に対する特別な注意が不要になり、素
材量の大巾低減が計れる。また、素材量が同じなら機械
的強度の低い安価なグレードの素材を選定することを可
能にする。
(b) When the cover (1) and pace (2) are shut off, the pressure increase generated within the cover (1) and pace (2) is suppressed.
2) There is no need to pay special attention to mechanical strength, and the amount of material can be significantly reduced. Furthermore, if the amount of material is the same, it is possible to select an inexpensive grade of material with low mechanical strength.

(ロ) しゃ断時の内圧上昇が抑制されるので、開閉器
からの排出火花量が減少し、大電流しゃ断時のアークに
よる電源短絡事故等の2次災害が防止できるようになる
(b) Since the rise in internal pressure at the time of shutoff is suppressed, the amount of sparks emitted from the switch is reduced, and secondary disasters such as power supply short-circuit accidents due to arcing when large current is shut off can be prevented.

(ハ) 開閉器の運搬もしくは誤って落下させたときの
振動、衝撃、あるいは大電流しゃ断時の衝撃などで光吸
収体が破損する危険性が、補強板の設置によシ解消され
る。特に、光吸収体の厚さが薄い場合にこの補強板の効
果が太きい。
(c) The risk of damage to the light absorber due to vibrations and shocks when the switch is transported or accidentally dropped, or shocks when a large current is cut off, is eliminated by installing a reinforcing plate. This reinforcing plate is especially effective when the light absorber is thin.

(ハ) アークにより光吸収体が加熱されても、補強板
へ効率よく熱伝導を行ない、光吸収体の焼損を防止する
ことができる。
(c) Even if the light absorber is heated by the arc, heat can be efficiently conducted to the reinforcing plate, and burnout of the light absorber can be prevented.

(ホ)光吸収体の材料として、ジルコニアあるいはマグ
ネシア等を主成分とする無機多孔物質を使用すると、ア
ークに直射されて高温に達した光吸収体表面が、ガラス
化することなく結晶化するので、アーク期間中の光吸収
体の表面のメグオームが低下せず良好なしゃ断性能75
E得られる。
(e) If an inorganic porous material containing zirconia or magnesia as a main component is used as the material for the light absorber, the surface of the light absorber will crystallize without vitrification when it reaches a high temperature due to direct exposure to the arc. , Good interrupting performance with no decrease in megohm on the surface of the light absorber during the arc period 75
E can be obtained.

(へ)無機質の多孔質材料よ構成る光吸収体の表面を熱
処理したり、無機多孔物質に有機材を適当に複合させる
と、内圧上昇抑制の作用に大きな妨げになることなく、
開閉器の振動、衝撃による光吸収体からの微粉末の析出
を防止することができる。
(f) If the surface of a light absorber made of an inorganic porous material is heat-treated or an organic material is appropriately combined with an inorganic porous material, the effect of suppressing the increase in internal pressure will not be significantly hindered.
Precipitation of fine powder from the light absorber due to switch vibration and impact can be prevented.

なお、第10図は第9図に示した実施例に棲数枚の金属
板製デアイオン消弧板Q4を設けtコもので、この実施
例によれば、前述の効果のほかに、消弧板Q4 カフ 
−り(社)全直接冷却してS電流零点での確実なしゃ断
をなさせることができる。
In addition, FIG. 10 is a modification of the embodiment shown in FIG. 9 in which several metal plate de-ion arc-extinguishing plates Q4 are provided. According to this embodiment, in addition to the above-mentioned effects, arc-extinguishing Board Q4 cuff
- Reliable shutoff at the S current zero point can be achieved by direct cooling.

【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
子間にアーク力;発生しtコ様子を示す説明図、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
掛けの気干し率に対する容器内圧力変化を示す曲線図、
第9図はこの発明の一実施例を部分的に示す斜視図、第
10図はこの発明の他の実施例を部分0勺に示す余[祖
国である。 図中、(5)は固定導体、(6)、よ固定指、壱1、(
8)は可動導体、(9)は可動接点、a4はデアイオン
消弧板、(88a888L))は光吸収体、(84a)
(84b)は補強板である。 なお、図中同一符号は夫々同一または4目当部分を示す
。 代理人 葛野信− 第3図 第4図 第5図 第6図        第7図 第8図 第9図 J、、71 第10図
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 is generated between contacts. Figure 5 is an explanatory diagram showing how an arc force is generated between contacts in a container. Figure 6 is an inorganic highly porous material. 7 is a partial enlarged sectional view of FIG. 6, and FIG. 8 is a curve diagram showing the change in pressure inside the container with respect to the apparent air-drying rate when an arc is generated.
FIG. 9 is a perspective view partially showing one embodiment of the invention, and FIG. 10 is a perspective view partially showing another embodiment of the invention. In the figure, (5) is a fixed conductor, (6) is a fixed finger, and (1) is a fixed conductor.
8) is a movable conductor, (9) is a movable contact, a4 is a deion arc extinguishing plate, (88a888L)) is a light absorber, (84a)
(84b) is a reinforcing plate. Note that the same reference numerals in the drawings indicate the same or fourth eye portions, respectively. Agent Makoto Kuzuno - Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 J,, 71 Figure 10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)導体とこの導体に固着された接点とによシ構成さ
れて開閉動作をする少なくとも一対の接触子を有するも
のにおいて、素材の見掛は気孔率が35%り上の無機質
あるいは無機質と有機質の複合材料よ構成る多孔質倒斜
によって形成され、がっ、しゃ断時上記接点間に発生し
たアークを両側から挾み込む如く配設された光吸収体と
、上記光吸収体の外面側に、上記光吸収体と一体的に重
ね合せた非磁性金属倒斜製補強板とを備えてなる開閉器
(1) In a device that has at least one pair of contacts that open and close, consisting of a conductor and a contact fixed to the conductor, the appearance of the material is inorganic or inorganic with a porosity of 35% or more. A light absorber is formed of a porous incline made of an organic composite material and is disposed so as to sandwich the arc generated between the contacts from both sides at the time of breaking, and the outer surface side of the light absorber. A switch comprising a reinforcing plate made of an inverted non-magnetic metal that is integrally stacked with the light absorber.
(2)光吸収体の表面を熱処理によって硬化させたこと
ケ特徴とする特許請求の範囲第1項記載の開閉器。
(2) The switch according to claim 1, wherein the surface of the light absorber is hardened by heat treatment.
(3)光吸収体は、マグネシアあるいはジルコニアで形
成したことを特徴とする特δ′F請求の範囲第1項また
は第2項記載の開閉器。
(3) The switch according to claim 1 or 2, wherein the light absorber is made of magnesia or zirconia.
(4)光吸収体と補強板の重ね合せは、加熱接着でなさ
れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第8項のイ■Iれかに記載の開閉器。
(4) The switch according to any one of (1) and (1) of claims 1 to 8, wherein the light absorber and the reinforcing plate are superimposed by heat bonding.
(5)対向する光吸収体の間に、磁性拐料で形成された
複数枚のデアイオン消弧板を配設したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第4項の何れかに記載の開
閉器。
(5) According to any one of claims 1 to 4, a plurality of deion arc-extinguishing plates made of magnetic material are arranged between the opposing light absorbers. The switch mentioned.
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