JPS5983321A - Switch - Google Patents

Switch

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Publication number
JPS5983321A
JPS5983321A JP19379582A JP19379582A JPS5983321A JP S5983321 A JPS5983321 A JP S5983321A JP 19379582 A JP19379582 A JP 19379582A JP 19379582 A JP19379582 A JP 19379582A JP S5983321 A JPS5983321 A JP S5983321A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arc
light
container
energy
pores
Prior art date
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Pending
Application number
JP19379582A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
伸示 山県
久常 文之
寺地 淳一
村田 士郎
「よし」安 一
清美 山本
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 JP19379582A priority Critical patent/JPS5983321A/en
Publication of JPS5983321A publication Critical patent/JPS5983321A/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、とくに回路しゃ
断器、限流器、電磁開閉器などの容器、通常は小型容器
内でアークを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" used in the present invention particularly refers to a circuit breaker, 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)はベースで、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)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)を有している。αQは可動接触子装置、(功
は可動子腕でクロスパー(→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。(6)は消弧室で消弧板
θるが側板09によシ保持されている。αeはトグルリ
ンク機構で、上リンクα力と下リンクO些よ多構成され
ている。上リンク(1’5の一端はクレドiva*に、
また他端は下リンクθ枠の一端にそれぞれ軸(ホ)、に
)にょ多連結されている。なお下リンク(ト)の他端は
上記可動接触子装置θりの可動子腕(功に連結されてい
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, and a fixed contact (6) is attached to one end of the fixed conductor (5).
), and the other end is a terminal portion to be connected to an external conductor (not shown). (7) is a movable contact, and has a movable contact (9) at one end of its movable conductor (8) opposite to the fixed contact (6). αQ is a movable contactor device (the movable arm is fixed to the crossbar (→) and is configured to be opened and closed between each pole. αe is a toggle link mechanism, consisting of an upper link α force and a lower link O. One end of the upper link (1'5 is attached to Credo iva*,
Further, the other ends are connected to one end of the lower link θ frame, respectively, with shafts (E) and (N). The other end of the lower link (g) is connected to the movable arm (g) of the movable contact device θ.

(局は起倒形操作ハンドル、(幻は作動ばねで、トグル
リンク機構0・の軸(財)と上記操作ハンドル(ホ)と
の間に架張されている。(財)、(ハ)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/Vに)および可動鉄心に)にょシトリツブバ
ー(4)を反時計方向に回動させるようになっている。
(The station is a tilting operation handle. (The illusion is an operating spring, which is suspended between the shaft of the toggle link mechanism 0 and the above operation handle (E). (I), (C) are thermal and electromagnetic tripping mechanisms, respectively, which, when activated, rotate the bimetal/V) and movable iron core (respectively) in the counterclockwise direction.

(ηは一端が上記トリップバー(4)に係止され他端ハ
クレドルαりと係止しているラッチである。
(η is a latch whose one end is locked to the trip bar (4) and the other end is locked to the cradle α.

クレド)v anがラッチ翰に係止した状態で操作ハン
ドIL/(2eを閉路位置に倒せば、トグルリンク機構
Q6)が伸長して軸■◇がクレド/I10.1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(財)を開路
位置に倒せば、トグルリンク機構α・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(1
■がフレドル軸に)に停止される。この状態が第2図で
ある。
When the operating hand IL/(2e is turned to the closed position with the Credo) van locked to the latch handle, the toggle link mechanism Q6 will extend and the shaft ■◇ will be locked to the Credo/I10.1, making the movable contact (9) is joined to the fixed contact (6). This state is shown in FIG. Next, when the operating handle is tilted to the open position, the toggle link mechanism α is bent to open the movable contact (9) from the fixed contact (6), and the movable arm (1)
■ is stopped at (Fredol axis). This state is shown in FIG.

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に)あるいは電磁引きはずし機
構(幻が作動してクレド1vαりとラッチ翰の係合が解
除され、フレドル軸(ト)を中心に時計方向にクレドl
va呻が回転しストッパー軸0])に係止でれる。多し
ド1vanと上リンクα力の連結点が上記作動ばね(2
)の作用線を越えるため、作動ばね(4)のばね力によ
ってトグルリンク機構Mが屈曲してクロスバー04によ
シ各極連動して自動しゃ断を行なう。
Furthermore, when an overcurrent flows through the circuit in the closed state shown in Fig. 1, the thermal tripping mechanism) or the electromagnetic tripping mechanism (phantom) is activated and the engagement between the credo 1vα and the latch handle is released, causing the credo 1vα to disengage. Turn clockwise around the axis (g)
The va moan rotates and is locked on the stopper shaft 0]). The connection point between the upper link α force and the upper link α force is the above-mentioned operating spring (2
), the toggle link mechanism M is bent by the spring force of the operating spring (4), and each pole is interlocked with the cross bar 04 to perform automatic shutoff.

この状態が第3図である。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シ固定導体(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)が固定接点(6)から開離
される。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(財)が消弧板a<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、この注入された莫大なアークエ
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ろ
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 (goods) is attracted and elongated by the magnetic force in the direction of the arc-extinguishing plate a, so that it rises further. In this way, the arc current reaches a current zero point, the arc is extinguished, and the interruption is completed. However, this huge amount of arc energy that is injected will eventually escape completely outside the container in the form of thermal energy, but it will temporarily increase the temperature of the gas inside the container. This means that the gas pressure must be increased rapidly.

これにより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, resulting in a power short circuit accident, destruction of the circuit breaker body, etc.

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6のエネルギーの流れ、■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。
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 the metal particles 6 escaping from the arc space, and ■ indicates the flow of energy due to light escaping from the arc space.

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
ね消費されてしまり。εのうち、電極への熱の逃げTは
微小であシ、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が圧倒的であシ、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%にも達する程莫大であることが解明されるに至
った。
In Figure 4, the energy injected into arc A is
Most of it is consumed by the three energy flows mentioned above, T, m, and H. Of ε, 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 energy of R was almost ignored, but recent research by the inventors has revealed that It has now become clear that the consumption of energy, that is, the energy consumed by light, is so enormous that it reaches about 70% of the energy injected into the arc A.

すなわちアーク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。
In other words, the consumption of energy injected into the arc can be analyzed as follows.

Pw=V−工= PIC+ Pth + PRPK =
 Lmv” + m −Cp −T但し、 PW:瞬時注入エネルギー ■ :アーク電圧 工 :電流 ■・■:アークに注入される瞬時電気エネμギーPK:
金属粒子が持ち去る瞬時エネルギー消費量 ’mv” : mgの金属粒子が速度Vで飛び夫る特待
ち夫る瞬時エネルギー消費量 m−0p−T :定圧比熱Opのガフ−(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 上記の消費量は接触子形状やアーク長によって変化する
が、10〜20喘のアークに対してはそれぞれ−PK=
 16〜20%、 Pth = 5チ、 PR= 75
〜85% である。
Pw=V-engine=PIC+Pth+PRPK=
Lmv" + m -Cp -T However, PW: Instantaneous injection energy ■: Arc voltage engineer: Current ■・■: Instantaneous electric energy μPK injected into the arc:
Instantaneous energy consumption 'mv' carried away by metal particles: Instantaneous energy consumption m-0p-T when metal particles of mg fly away at speed V: Gaff (metal particle gas) with constant pressure specific heat Op Instantaneous energy consumption carried away when escaping at temperature T pth: Instantaneous energy consumption escaping from the arc space to the contact through heat conduction PR: Instantaneous energy consumption radiated directly from the arc by light The above consumption amount varies depending on the contact shape and arc length, but for an arc of 10 to 20 mm, -PK =
16-20%, Pth = 5chi, PR = 75
~85%.

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え。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
るまで繰シ返すのである。この間の、光の経路を図中R
a−+R’l)−+R(3→Rdにて示している。
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, is irradiated onto the wall of the container (3), and is 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-+R'l)-+R(3→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.

(1)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Aから発する光は、2000Å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わ
だシ、連続スペクトルおよび線ヌベクトpからなる。一
般の容器壁面は、たとえ表面が黒色をしている場合でも
、4000人〜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。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。
(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, and the light emitted from arc A ranges from the far ultraviolet of 2000 Å or less to the far infrared of 1 μm or more. All wavelength ranges consist of ruts, continuous spectra, and line vectors p. Even if the surface of a typical container wall is black, it only has the ability to absorb light within the range of about 4,000 to 5,500 people, and in other ranges,
Only a portion of it is absorbed, and most of it is reflected. 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一波長λ
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。
One wavelength λ in a gas space with a uniform composition and temperature of length L
The amount of light absorbed by the gas space when irradiated with light can be calculated as follows.

工a=Aθ・n−L工in       ・・・・・・
・・・・(1)工a :ガスによる吸収エネルギー A :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λに対する吸収確率であシ、
波長λ、ガス温度、粒子の種類の関数である。
Work a=Aθ・n−L work in ・・・・・・
...(1) Equation a : Absorbed energy by gas A : Absorption probability in : Irradiated light energy n : Particle density L : Optical path length through which light passes. However, equation (1) shows the absorption for a specific wavelength λ. Indicates the amount of energy. Ae is the absorption probability for a specific wavelength λ,
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
辺ガス空間で最も多く吸収されるわけである。
Regarding equation (1), according to the teachings of quantum mechanics, the absorption coefficient Ae is greatest for gases that are 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. It will have a value. That is, the light emitted from the arc space is absorbed most in the arc space and the surrounding gas space.

(1)式において、光の吸収エネルギー景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°することになシ、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 light absorption energy profile Ia is proportional to the optical path length. As shown in Fig. 5, when the light from the arc space is reflected by the wall surface, L in equation (1) increases by the number of reflections. The amount of light energy absorbed will increase.

これは、すなわち、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%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繊維、網お
よび見掛は気孔率35%以上の高多孔質材料のうちの1
種または2種以上の複合材からなる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、それによシ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% of the energy injected into the arc. fibers, nets, and highly porous materials with an apparent porosity of 35% or more that effectively absorb the light emitted by the arc at specific locations that receive the energy of the light.
By arranging a material consisting of a seed or a composite of two or more types, a large amount of light inside the container is absorbed, thereby lowering the temperature of the gas space and thereby reducing the pressure.

上記繊維としては、無機系、金属、複合材、織材および
不縁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、いずれのものでも熱的
強度を有している必要がある。
The above-mentioned fibers are selected from inorganic materials, metals, composite materials, woven materials, nonwoven materials, etc., but since they are installed in a space exposed to high-temperature arcs, all of them have thermal strength. Must be.

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や網素線などもその選
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 be made of multiple layers of thin wire mesh, wire mesh, etc.

この網の場合も、熱的強度を有しているものを選択する
必要がある。
In the case of this net as well, it is necessary to select one that has thermal strength.

上記繊維および網の材料のうち、無機系ではセフミック
、カーボン、アメペストなどが好適であそれぞれメッキ
を施こしたものも適用可能である。
Among the above-mentioned fiber and net materials, inorganic materials such as Cefmic, carbon, and Amepest are preferred, and those plated with each are also applicable.

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。なおここでの素材とは、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 the material here 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、JIS、R2614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、つぎのように計算される。
Porosity is the true 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, and is the true porosity. may be determined by a liquid or gas substitution method, an absorption method, etc., but as a simple method, it is defined in the JIS R2614 method for measuring the specific gravity and porosity of fireproof and insulating bricks, and is calculated as follows.

カサ比重 真の気孔率−(l−真比重) X 100%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だものを見掛けの気孔率とし、
J工5R2205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シ、つぎのようにし
て計算される。
Bulk Specific Gravity True Porosity - (l - True Specific Gravity)
It is defined in the method for measuring the apparent porosity, absorption rate and specific gravity of J-K5R2205 refractory bricks, and 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.

飽水重量−乾燥重量 utnrrycv気孔率=飽水重量−水中重量°100
%細孔径は細孔容積および比表面積の測定値よυ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団の
界面間隙まで数人(オングストローム)から敷部まで分
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。
Saturated weight - Dry weight utnrrycv Porosity = Saturated weight - Weight in water °100
The % pore diameter is determined from the measured values of pore volume and specific surface area, and it is distributed from those close to the size of atoms and ions to the interfacial gaps of particle groups, from a few angstroms to the bottom, but in general, It is 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
等温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 using adsorption isotherms at various temperatures for various adsorbed gases.
In particular, nitrogen gas is often used.

つぎにこの発明の前提である、前述の特定の材料、たと
えば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、無機質高多孔材料を例に
説明する。
Next, the absorption of light energy by the above-mentioned specific material, for example, a highly porous material, which is the premise of this invention, and the resulting pattern of gas pressure reduction 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、(1)は
無機質高多孔素材、■は無機物表面に通じる開孔を示し
ている。開孔■の細孔径は数μから数餌まで大小さまざ
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, (1) indicates an inorganic highly porous material, and ■ indicates an opening leading to the surface of the inorganic material. The pore diameters of the open pores vary from a few microns to several baits.

さて、この多孔素材に)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■に入射すると、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(財)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, for this porous material), as shown by R in Figure 7,
When light enters the opening (2), it is reflected off the inorganic wall, undergoes multiple reflections inside the pore, and is finally absorbed 100% by the wall. In other words, the light that enters the pores 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 、 Fe 、 A−1−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, A-1-, etc.

実験条件としては、−辺1ocIIの立方体の密閉容器
内にAgW接点を10調の定ギャップに設置しピーク1
0KAの正弦波電流のアークを3m5(ミリ秒)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 -side 1ocII, and the peak 1
An arc of 0 KA sinusoidal current is generated for 3 m5 (milliseconds), and 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
ジフィ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%、30%。
The inorganic highly porous material used in the above examples is porous ceramic made by molding and sintering a combustible ceramic raw material using a method such as adding a combustible or foaming agent to make it porous. 10 to 300μ, the apparent porosity of the porous material is 20% to 30%.

35%、40%、45%、50%、60%、 70%、
80%、85%のもので、50mmX 50wnx 4
wm  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。
35%, 40%, 45%, 50%, 60%, 70%,
80%, 85%, 50mmX 50wnx 4
Various samples of wm were used and 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
る程度の平均軸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シ、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%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。とくに細孔径上限が
1000μm以下の範囲にあり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〜1■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が確認
された。また材質がガラスで、平均細孔径が5μ、20
μ のものがアーク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 axial pore diameter, which slightly exceeds the wavelength region of the absorbed light, and the proportion of the pores to the surface, that is, the specific surface area of the pores. Further, in terms of absorption of light within the pores, deep pores are more effective, and continuous pores 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 with an apparent porosity of 35% or more is suitable for absorbing the light emitted by the arc. 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 μm exhibits good absorption characteristics for light emitted by an arc. The material is glass, and the average pore size is 5μ, 20
It was observed that the material with μ absorbs the light emitted by the arc well.

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
があシ、これは多孔質素材の見掛は気孔率の増大ととも
に大きく外シ、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 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 particularly when the porosity ranged 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 appearance of porous materials is related to the porosity and mechanical strength; when the porosity increases, the material becomes brittle, its thermal conductivity decreases, and it is easily melted by high heat; , the effect of pressure reduction 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
υ、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
ずけられる。仁の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はすことがなく、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. The two properties of nickel are that it is suitable as a material to be installed inside the switch container, it is an electrical insulator, so it does not have a negative effect on shutoff, and it can be used even when exposed to high temperatures. It is ideal as a pressure suppressing material because it does not melt or emit gas.

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か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。
As the inorganic porous material, porous ceramics, refractories, glass, hardened cement, etc. can all be used to reduce the pressure of the gas in the switch.

したがって、この発明は消弧板を支持する画板に多数の
透孔を形成し、これと前述の特定の材料からなる光吸収
体との組み合せにょシ、アークの光エネルギーを効果的
に吸収できるうえ、消弧性に優れ、光吸収作用を長期に
わたって維持し得る開閉器を提供することを目的として
いる。
Therefore, in this invention, a large number of through holes are formed in the drawing board that supports the arc extinguishing board, and by combining these with a light absorber made of the above-mentioned specific material, it is possible to effectively absorb the light energy of the arc. It is an object of the present invention to provide a switch which has excellent arc extinguishing properties and can maintain a light absorption effect for a long period of time.

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の−例を示すものであシ
、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。同図において、0時は消弧板α4)を橋架
保持している画板であシ、この側板α時には多数の透孔
に)が形成されている。画板θ0の背後、つまシ外面側
には第1O図のような板状の光吸収体に)が設置されて
いる。この光吸収体に)は、前述した繊維、網および見
掛は気孔率35%以上の多孔質材料のうちの1種または
2種以上の複合材から構成されたものである。
FIG. 9 shows an example of a switch according to the present invention, and the same parts as in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted. In the same figure, at 0 o'clock, the drawing board is holding the arc-extinguishing plate α4) as a bridge, and at the time of this side plate α, a large number of through holes) are formed. Behind the drawing board θ0, on the outer surface of the tab, a plate-shaped light absorber (as shown in FIG. 1O) is installed. This light absorber) is composed of a composite material of one or more of the aforementioned fibers, nets, and porous materials with an apparent porosity of 35% or more.

つぎに、上記構成の作用を説明する。Next, the operation of the above configuration will be explained.

接点(6) 、 (9)の開閉動作は前述したとおシで
ある。
The opening and closing operations of the contacts (6) and (9) are as described above.

この接点(6) 、 (9)の開放時に第11図および
第12図のようにアーク(2)が発生する。このアーク
(至)からの光Rのうち、側板(ト)、(ト)側へ放射
されたものは、各側板(ハ)の透孔Q5a)を通過して
上記光吸収体−に入射する。光吸収体−に入射しだ光R
は前述した多孔質材料の働きによって光吸収体(1)で
吸収される。このため第11図に示す消弧板α→の各間
の空間Pの圧力が上昇することはなく、シたがってアー
ク(財)は容易に消弧板α荀の各間に入シ込む。さらに
アーク0埠は消弧板α4の磁気効果ないし冷却効果と相
まってますます消弧板α→側へ駆動され、光吸収も効果
的に行なわれる。これにょシ容器内の圧力の上昇が抑制
されるとともに、アークe乃は消滅し、電流はしゃ断さ
れる。
When the contacts (6) and (9) are opened, an arc (2) is generated as shown in FIGS. 11 and 12. Of the light R from this arc (to), the light emitted to the side plates (G) and (T) passes through the through hole Q5a) of each side plate (C) and enters the light absorber -. . Light R incident on the light absorber
is absorbed by the light absorber (1) due to the action of the porous material described above. Therefore, the pressure in the space P between the arc-extinguishing plates α→ shown in FIG. 11 does not increase, and therefore the arc easily enters between the arc-extinguishing plates α. Further, the arc 0 is further driven toward the arc extinguishing plate α→ side in combination with the magnetic effect or cooling effect of the arc extinguishing plate α4, and light absorption is also effectively performed. This suppresses the rise in pressure within the container, extinguishes the arc, and cuts off the current.

ところで、光吸収体■はアーク(ハ)の熱を受けるため
ないしは光吸収する作用のために表面温度が上がシ溶融
消耗するおそれがある。しかるに光吸収体に)に近接し
て透孔(J5a)を有する側板α0が存在しているから
、上記光吸収体(至)における上記透孔[有]a)と対
応する部分がアーク(至)の熱や光の影響を受けるもの
の、それ以外の部分はその影響を受けず、′この部分の
温度はほとんど上昇しない。したがって、上記光吸収体
に)における上記透孔am>と対応する部分の熱はそれ
以外の部分に伝達され、これによシ上記透孔05a)と
対応する部分の表面の温度上昇が抑制されることになシ
、光吸収体(至)の溶融や消耗のおそれを解消すること
ができる。
By the way, since the light absorber (2) receives heat from the arc (3) or absorbs light, there is a risk that the light absorber (3) will melt and be consumed if the surface temperature rises. However, since there is a side plate α0 having a through hole (J5a) in the vicinity of the light absorber, the portion of the light absorber that corresponds to the through hole a) is ) is affected by heat and light, but other parts are not affected by it, and the temperature of this part hardly rises. Therefore, the heat of the portion of the light absorber) corresponding to the through hole am> is transmitted to the other portions, thereby suppressing the temperature rise of the surface of the portion corresponding to the through hole 05a). In particular, it is possible to eliminate the risk of melting or consumption of the light absorber.

また、上記光吸収体に)の構成材料として、マグネシア
あるいはジlレコニア等を主成分とする無機質多孔物質
を使用すると、アーク(2)に直射されてその表面がガ
ヲヌ化することなく結晶化するので、アーク発生期間中
の光吸収体−の表面の絶縁抵抗が低下することがなくな
シ、良好なしゃ断性能を得ることができる。さらに多孔
質材料の表面を熱処理したシ、無機質多孔物質に有機材
を適当に複合させると、内圧低下の作用の妨げとなるお
それもなく、開閉器の振動衝撃による光吸収体に)から
の粉の析出を有効に防止することもできる。
In addition, if an inorganic porous material containing magnesia or dilleconia as a main component is used as the constituent material of the light absorber (2), the surface will be crystallized without becoming gargantuan when it is directly irradiated by the arc (2). Therefore, the insulation resistance of the surface of the light absorber does not decrease during the arc generation period, and good interrupting performance can be obtained. Furthermore, if the surface of the porous material is heat-treated or if an organic material is appropriately combined with an inorganic porous material, there is no risk of interfering with the effect of lowering the internal pressure, and the powder from the light absorber due to the vibration impact of the switch can be It is also possible to effectively prevent the precipitation of.

以上のようにこの発明は、透孔を有する消弧側板とこれ
の外側に設けられた特定の材料からなる光吸収体とを組
み合せることによシ、接点開離時に生起したアークの光
を有効に吸収できるとともに、消弧板の作用も充分に引
き出せ、しかも容器の内圧を効果的に抑制できる。
As described above, the present invention uses a combination of an arc-extinguishing side plate having a through hole and a light absorber made of a specific material provided on the outside of the side plate to absorb the light of the arc generated when the contact is opened. Not only can it be absorbed effectively, but the action of the arc-extinguishing plate can also be fully utilized, and the internal pressure of the container can be effectively suppressed.

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

第1 m゛〜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に適用された回路しゃ断器
の一例を示す断面図、第10図は同回路しゃ断器の要部
を示す斜視図、第11図および第12図はそれぞれ同回
路しゃ断器の作用説明図である。 (3)・・・容器、(4)・・・固定電気接触子、(5
)・・・固定導体、(6)・・・固定接点、(7)・・
・可動電気接触子、(8)・・・可動導体、(9)・・
・可動接点、α荀・・・消弧板、0時・・・側板、(至
)・・・アーク、(ト)・・・光吸収体。 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 2 第2図 第3図 第4゛図 第6図         第7図 第8図 乳韮いナー矢5L4(7;) 第10図
Figures 1 to 3 are cross-sectional views of conventional circuit breakers.
Each indicates a different operating state. 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 perspective view showing the main parts of the circuit breaker, and FIGS. 11 and 12 are diagrams each illustrating the operation of the circuit breaker. . (3)... Container, (4)... Fixed electrical contact, (5
)...Fixed conductor, (6)...Fixed contact, (7)...
・Movable electric contact, (8)...Movable conductor, (9)...
- Movable contact, α... arc extinguishing plate, 0 o'clock... side plate, (to)... arc, (g)... light absorber. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts. Agent Makoto Kuzuno - (1 other person) Figure 1 2 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Nyuunaiya 5L4 (7;) Figure 10

Claims (3)

【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、容器内で開閉動作する少なくとも1対の電気接触
子と、上記容器内に配設されて、上記電気接触子の開放
動作時に生じるアークを消弧する消弧板と、上記消弧板
の両側端部をそれぞれ支持する1対の側板とを備え、上
記両側板に上記アークからの光を両側外方へ放射させる
透孔を形成し、上記両側板の各外面側に、繊維、網およ
び見掛は気孔率35%以上の多孔質材料のうちの1種ま
たは2種以上の複合材からなる光吸収体を設けたことを
特徴とする開閉器。
(1) at least one pair of electrical contacts configured with a conductor and a contact fixed thereto, which open and close in a container; and a pair of electrical contacts disposed in the container to open and close the electrical contacts; an arc extinguishing plate that extinguishes an arc that occurs when the arc extinguishing plate is used, and a pair of side plates that respectively support both side ends of the arc extinguishing plate, and a through hole in the both side plates that allows light from the arc to be radiated outward on both sides. and a light absorber made of a composite material of one or more of fibers, a net, and a porous material with an apparent porosity of 35% or more is provided on each outer surface of the both side plates. A switch featuring:
(2)、上記光吸収体の表面を熱処理によって硬化させ
てな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)。上記光吸収体はその表面が高温時ガラス化しな
いで結晶化するようにその組成の1つとしてマグネシア
もしくはジルコニアを含有させて形成されている特許請
求の範囲第1項または第2項記載の開閉器。
(3). The opening/closing device according to claim 1 or 2, wherein the light absorber is formed by containing magnesia or zirconia as one of its compositions so that its surface crystallizes without vitrifying at high temperatures. vessel.
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