JPS6325643Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は回路しや断器に関するものである。

従来の回路しや断器の一例を第１図Ａ，Ｂに示
す。すなわち、同図において、１は絶縁体により
構成されて、回路しや断器の外枠を形成する包囲
体、２は１対の電気接触子２０，４０の一方２０
の本体を構部を構成する固定導体であり、固定導
体２の電気的接触面には、固定接点３が取り付け
られている。また、４は１対の他方の電気接触子
４０の本体部を構成する可動導体であつて、その
電気的接触面にも、可動接点５が取り付けられて
いる。６は可動導体４を開閉運動させる操作機構
部、７は固定接点３と可動接点５との間に生ずる
アーク８を冷却する消弧板である。

従来はこのように構成されるが、つぎにその動
作を説明する。

いま可動接点５と固定接点３とが接触している
場合においては、その電力は、電源側より固定導
体２、固定接点３、可動接点５および可動導体４
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、操作機構部６が作動して可動接点５を固定接
点３から開離させる。この際、上記固定および可
動接点３，５間にはアーク８が発生し、固定およ
び可動接点３，５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３からの可動接点５
の開離距離が増大するに従つて上昇し、またこれ
と同時にアーク８が消弧板７の方向へ磁気力によ
つ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８を消弧し、しや断が完結する。この
ようなしや断動作中において、可動接点５と固定
接点３との間には、アーク８によつて短時間すな
わち数ミリ秒の内に大量のエネルギーが発生し、
そのために、包囲体１内の気体（流線ｍで示す）
の温度は上昇しかつ圧力も急激に上昇する。

而してこの種の回路しや断器は、事故電流の抑
え込みをその目的とするために、必要なことは高
い限流性能を有することである。またアーク・エ
ネルギーによつて包囲体内の気体は昇温・昇圧さ
れるが、この高圧気体を外部に放出させないよう
に、アーク・エネルギーを内部にて処理して圧力
を低下させるか、さもなければ生じた圧力に充分
耐える強度を包囲体に持たせることが必要があ
る。

上記の２つの目的を達成するために、すでに１
対の電気接触子の少なくとも一方に、その接点の
周囲の導体を覆う圧力反射体を設けて上記電気接
触子上のアークの足の大きさを制限することによ
つてアーク電圧を上昇させて、限流性能を飛躍的
に増大させ、また発生したアークによる高温・高
圧ガスを包囲体内に設けたエネルギー吸収体によ
つて有効に冷却させて、包囲体内の温度・圧力を
低下させ、もつて包囲体に必要とされる強度を軽
減することがなされている。

ところで、回路しや断器にあつては上記限流性
能の向上のみならず、負荷電流や過負荷電流など
の比較的小電流に関するしや断性能を向上させる
こともこれに課せられた重要な使命である。

一般に、小電流のしや断においては、限流性能
よりもむしろしや断性能の高いものが望まれてい
る。

これはつぎのような理由による。しや断電流I_f
は I_f＝Ｖ／Ｚ …(1) I_f：しや断電流 Ｖ ：回路電圧 Ｚ ：回路インピーダンス にて表現される。大電流しや断、すなわち、回路
インピーダンスが小さい時には、アークによる限
流が大きく、電流零点も限流程度に応じ大幅に変
化し、アークの絶縁回復力が充分になつた時点で
零点を迎え、アークの絶縁回復力がいわば主導権
をもつた形でしや断することが可能である。これ
に対して小電流は回路インピーダンスが大きいと
いうことであり、インピーダンスがアークの抵抗
よりはるかに大きく、アークによる限流はほとん
ど起らず、したがつて、電流零点は回路インピー
ダンスによつて定められた時点に起ることにな
る。このような状況で、回路インピーダンスが大
きく、かつ、インダクタンス分が大きいと、電流
零点における回路電圧は高く、しや断を可能にさ
せるためには、上記回路電圧とアーク電圧の差の
電圧に対して、アーク空間の絶縁を回復しなけれ
ばならぬことになる。

このように小電流しや断は大電流しや断より、
場合によつては、はるかに可酷なしや断性能を要
求されることになる。この要求を満足させるため
の空間の絶縁回復力はアーク陽光柱部分の熱冷却
によつて大きく左右されるものである。この陽光
柱の熱冷却力を得るためには小電流に対しては、
アーク陽光柱の引伸しあるいは冷却部材による直
接の熱吸収が有効である。

しかるに、従来、電気接触子２０，４０に第２
図〜第４図のように圧力反射体を設けたものにお
いては、アーク８の足が接点３，５上に限定され
てしまうために、アーク８の足が動かない。この
ため、陽光柱が伸長し難く、陽光柱の受ける冷却
力が不足してしまう。

この考案は上記の問題点を解消するためになさ
れたもので、包囲体内に設けたエネルギー吸収体
による圧力低下作用をもつて短絡時などの大電流
時に高い限流性能を発揮する圧力反射体を使用す
ることができるとともに、この圧力反射体に接点
から遠ざかる方向へのアーク走行路を設けること
により小電流時のしや断性能にも優れた効果を発
揮し得る回路しや断器を提供することを目的とす
る。

以下、この考案の一実施例を図面にしたがつて
説明する。

第５図〜第７図はこの考案の回路しや断器に用
いられる電気接触子の異なる例を示すもので、第
２図〜第４図と同一部所には同一番号を付して説
明を省略する。第５図および第７図については、
一方の電気接触子２０が固定で、他方の電気接触
子４０を可動としたものを例にして説明してある
が、これは逆の構成であつてもよく、また第６図
のように両接触子４０，４０を可動とした構成で
あつてもよい。

同図において、圧力反射体９，１０の材料は、
上記導体２，４を形成する材料よりも高抵抗率を
有する高抵抗材料を使用する。形成方法として
は、高抵抗材料たとえばセラミツクを上記接触子
２０，４０にたとえばプラズマジエツト溶射によ
り被覆したり（第５図、第６図参照）、あるいは
第７図のように高抵抗材料で製作した板状のもの
を上記接触子２０，４０に固定する。上記高抵抗
材料としては、たとえば有機あるいは無機絶縁物
またはニツケル、鉄、銅ニツケル、（マンガニ
ン）、銅マンガニン、鉄−炭素、鉄ニツケルある
いは鉄クロム等の高抵抗金属である。圧力反射体
９，１０を被覆によつて形成するようにすれば、
安価になるとともに形成が簡単になる。とくに可
動接触子４０側では重量が小さくなるので、慣性
モーメントが小さくなつて可動接触子４０の開離
スピードが大きくなるからアーク電圧が大となる
効果がある。

１１，１２は上記圧力反射体９，１０よりも高
導電性をもつて形成されたアーク走行路であり、
このアーク走行路１１，１２は上記各接点３，５
の幅よりも狭い幅に形成されているとともに各接
点３，５より遠ざかる方向に延びている。この実
施例では圧力反射体９，１０に溝を形成して各導
体２，４主面を露出させることにより、これら露
出部分でアーク走行路１１，１２を構成させたも
ので、別部材を設けるものに比し、取付の手間も
なく安価である。図中、アーク８は従来の第２図
のものとは異なり、接点３，５よりはずれたアー
ク走行路１１，１２に存在する。これは小電流時
のアーク８が外力を受けて上記アーク走行路１
１，１２を走行した結果を示しているものであ
る。

つぎにアーク８の受ける外力について第８図お
よび第９図で説明する。第８図および第９図は、
それぞれ異なつた電気接触子配置を示している。
つまり、第８図では可動および固定接触子の組み
合せであり、第９図は１対の可動接触子を用いた
ものである。

同図中、I₁は一方の導体を流れる電流、Iaはア
ーク電流、I₂は他方の導体を流れる電流をベクト
ルで示しており、I₁r，I₂rはアーク電流に直角な
電流成分、I₁p，I₂pはアーク電流に平行な電流成
分を示している。図に示した電流成分のうちI₁p，
I₂pすなわちアーク電流に平行な成分が、アーク
８を反撥・駆動する力の最も強力なものであり、
この力のために、現実の回路しや断器におけるア
ークは、とくに、アーク駆動の装置を持たないで
も、アークは導体部の配置で決定される方向に走
行するのである。したがつて、アーク８が受ける
力の方向にアーク走行路１１，１２があれば、ア
ーク８は走行する。これが第５図〜第７図に示し
たところである。

つぎにこの考案の電気接触子を組み込んだ回路
しや断器の一例を第１０図Ａ，Ｂで説明する。

同図において、電気接触子２０，４０は第５図
〜第７図のいずれか、もしくはそれらの組み合せ
によつて構成される。

１３は熱良導性材からなるエネルギー吸収体で
あり、上記包囲体１の側壁内面に取り付けられて
いる。このエネルギー吸収体１３は第１１図に示
すように方形状の金属ブロツク１４に多数の通気
孔１５を形成したものが用いられる。多数の通気
孔１５の形成の手間や材料コストが高くなる点か
らして、第１２図で示すような多数の金属細線１
６を組み合せて多孔質金属体を構成してもよく、
また簡単なものとして、第１３図のように金属板
１７に透孔１８を形成したものでも可能である。

つぎに、上記構成の動作について第１０図とと
もに説明する。

しや断動作とともに生じたアーク８は、まず接
点３，５間に発生し、アーク電流の増大ととも
に、その接点３，５上のアーク８の足の大きさも
増大し、接点３，５表面の全域に拡大する。この
時、アーク８には、消弧板７の磁気的な吸引力と
アーク８自身の起す流れによつて消弧板７の方向
へ向く力を受ける。しかしこのアーク８の足は、
一部がアーク走行路１１，１２にまで侵入しよう
とするがアーク８の足に発生する電流ピンチ力に
より、アーク８の足はその外形を円形状に保とう
とすることと、アーク走行路１１，１２のような
狭い部分への侵入時に生じるアーク電圧の上昇の
ため、容易にはアーク走行路１１，１２へ侵入し
得ない。すなわち、大電流時のアーク８の足のア
ーク走行路１１，１２への侵入は足の一部分のみ
にとどまることなる。

このように、アーク８の足が接点３，５の全域
に広がつた状況では、アーク８の足は、圧力反射
体９，１０によつてその面積が限定され非常に大
きなアーク電圧を発生し、有効なる限流を行な
う。さてアーク電流が減少し、アーク８の足の面
積が小さくなり、大電流に比較し圧倒的にその足
の電流ピンチ力が小さくなつた時には、アーク８
の足はその外形を円形に保つ力も極端に小さくな
る。このような状況では、小さな外力、この実施
例では前述したように消弧板７の磁気力、気体の
流れによる力および導体２，４を流れる電流によ
る電磁力によつて容易にアーク走行路１１，１２
にその足が侵入し、走行することになる。

このように、アークの足が駆動されるとその駆
動による冷却や移動したアーク８の足の伸長にと
もなう冷却が作用するとともに、アーク８の足が
アーク走行路１１，１２を走行し、消弧板７に近
づいたり、あるいは押しつけられることになる。
また電流によつてはさらに消弧板７の中にも侵入
し、エネルギー吸収体１３にさらに近づくことに
なる。このようにして、アーク８は消弧板７およ
びエネルギー吸収体１３によつて直接的な熱冷却
を受けることになる。したがつて従来のようにア
ーク８の足が接点３，５上に固定されていたもの
に比較し、圧倒的に高い冷却効果を得ることがで
きる。

以上のようにしや断動作する回路しや断器にお
いて、電気接触子２０，４０の接点３，５の周囲
を覆う圧力反射体９，１０の存在によりアーク電
圧が上昇して包囲体１内の圧力が上昇するが、包
囲体１内に設けられたエネルギー吸収体１３の冷
却作用によつてその圧力上昇が抑えられる。それ
ゆえに圧力反射体９，１０として、大電流時の限
流性能の非常に高いものを使用することが可能と
なる。反面、限流性能の高い圧力反射体９，１０
を使用すると、アーク８が接点から離反するのが
遅れて、小電流時のしや断性能が劣化しやすい
が、このとき圧力反射体９，１０に幅狭なアーク
走行路１１，１２が設けられているので、アーク
８の足はその幅狭なアーク走行路１１，１２に素
早く侵入し消弧板７側に移動して、迅速な消弧が
なされて小電流時のしや断性能を所定どおりに発
揮する。

また負荷電流のような小電流のしや断に関して
は、上記のアーク電流が小さくなつた場合と全く
同一状況である。

なお、第１０図に示したエネルギー吸収体１３
は、熱良導体であるが、磁性材料にて構成する
と、アーク８に対し磁界による外力を及ぼすこと
となり、アーク８の駆動・伸長にも大きな効果を
示すものである。

第１４図Ａ，Ｂは、他の実施例を示し、エネル
ギー吸収体１３を包囲体１の上面に設置したもの
であり、上記と同様の効果を奏することができ
る。

第１５図および第１６図はエネルギー吸収体１
３の他の変形例であり、第１５図は金属細線１６
からなる帯体１００を用いたものを、また第１６
図は透孔１８を有する金属帯体１０１を用いたも
ので、それぞれ折曲によるフイン状に形成してあ
る。このフイン状のものは熱吸収性が良い利点が
ある。

なお、圧力反射体９，１０と接点３，５との間
に第１７図のようにクリアランス１０２を設けれ
ば、接点３，５の温度変化による、圧力反射体
９，１０の熱劣化を防止できる。

以上のように、この考案によれば、消弧板を有
する包囲体内に電気接触子の接点周囲の導体を覆
う圧力反射体と包囲体内の圧力を低下させるエネ
ルギー吸収体とを共存させるとともに、圧力反射
体に接点よりも幅狭のアーク走行路を形成するこ
とにより、圧力反射体としては、短絡などの大電
流時に高い限流性能を発揮するものの使用を可能
としつつ、そのような限流性能の高い圧力反射体
の使用にともなつて派生する小電流時のしや断性
能の劣化を幅狭のアーク走行路で補つて、小電流
時にも非常に優れたしや断性能を発揮させること
ができるといつた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂはそれぞれ従来の回路しや断器の
平面断面図および側面断面図、第２図Ａ，Ｂ〜第
４図は電気接触子の説明図で、第２図Ｂは同図Ａ
のＢ−Ｂ線矢視図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃ〜第７図
Ａ，Ｂ，Ｃはこの考案に用いられた電気接触子の
説明図、同各図Ｂは同各図ＡのＢ−Ｂ線矢視図、
同各図Ｃは同各図ＡのＣ−Ｃ線矢視図、第８図お
よび第９図はアーク駆動力の説明図、第１０図
Ａ，Ｂはそれぞれこの考案に係る回路しや断器の
一例を示す平面断面図および側面断面図、第１１
図〜第１３図はエネルギー吸収体の異なる例を示
す斜視図、第１４図Ａ，Ｂは他の実施例を示す平
面断面図および側面断面図、第１５図および第１
６図はエネルギー吸収体の他の変形構造を示す斜
視図、第１７図は電気接触子の他の変形構造を示
す平面図である。 １……包囲体、２……固定導体、３……固定接
点、４……可動導体、５……固定接点、７……消
弧板、８……アーク、９，１０……圧力反射体、
１１，１２……アーク走行路、１３……エネルギ
ー吸収体、２０，４０……電気接触子。なお、図
中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 導体とこの導体に固着された接点とでそれぞ
   れが構成されて絶縁性の包囲体内に配設された
   １対の電気接触子と、上記包囲体内に配設され
   て上記電気接触子の開離時に発生するアークを
   消弧する消弧板と、上記包囲体内に設置されて
   アークエネルギーを吸収し包囲体内の圧力を低
   下させるエネルギー吸収体と、上記両電気接触
   子の導体よりも抵抗率の高い材料で形成され
   て、両電気接触子の接点周囲の導体を覆う圧力
   反射体と、少なくとも一方の電気接触子に設け
   られて上記圧力反射体よりも高導電性に、かつ
   上記接点の幅よりも狭い幅に形成されて、圧力
   反射体によりしぼり込まれたアーク柱を上記接
   点から離反移動させるアーク走行路とを具備し
   た回路しや断器。 (2) 上記エネルギーを吸収体を熱良導性の多孔質
   金属体で構成してなる実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の回路しや断器。