JPH043380Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ この考案は、しや断性能に優れかつ効果的に容
器内の圧力を抑制できる開閉器に関し、詳しく
は、回路しや断器、限流器、電磁開閉器などのよ
うに、容器内でアークが発生される開閉器に関す
るものである。

［従来技術］ 第１図〜第３図は従来の回路しや断器を示す断
面図で、それぞれ異なつた動作状態を示してい
る。図において、１はカバー、２はベースで、カ
バー１とベース２とによつて筐体３を構成する。
４は固定接触子で、固定導体５を有し、その一端
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つている。７
は可動接触子で、可動導体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。
１０は可動接触子装置、１１は可動接触子腕で、
クロスバー１２に固定され各極同時に開閉される
ようになされている。１３は消弧室で、消弧板１
４が側板１５により保持されている。１６はトグ
ルリンク機構で、上リンク１７と下リンク１８よ
り構成されている。上リンク１７の一端はクレド
ル１９に、また他端は下リンク１８の一端にそれ
ぞれ軸２０，２１により連結されている。なお、
下リンク１８の他端は上記可動接触子装置１０の
可動子腕１１に連結されている。２２は起倒形操
作ハンドル、２３は作動ばねで、トグルリンク機
構１６の軸２１と上記操作ハンドル２２との間に
架張されている。２４，２５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２６および可動鉄心２７によりトリ
ツプバー２８を反時計方向に回動させるようにな
つている。２９は一端が上記トリツプバー２８に
係止され、他端はクレドル１９と係止しているラ
ツチである。

クレドル１９がラツチ２９に係止した状態で操
作ハンドル２２を閉路位置に倒せば、トグルリン
ク機構１６が伸長して軸２１がクレドル１９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。

つぎに、操作ハンドル２２を開路位置に倒せ
ば、トグリルリンク機構１６は屈曲して可動接点
９が固定接点６より開離され、可動子腕１１がク
レドル軸３０に係止される。この状態が第２図で
ある。

また、上記第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２４あるい
は電磁引きはずし機構２５が作動してクレドル１
９とラツチ２９の係合が解除され、クレドル１９
がクレドル軸３０を中心に時計方向へ回転し、ス
トツパ軸３１に係止される。このとき、クレドル
１９と上リンク１７の連結点が上記作動ばね２３
の作用線を越えるため、作動ばね２３のばね力に
よつてトグルリンク機構１６が屈曲し、クロスバ
ー１２により各極連動して自動しや断を行なう。
この状態が第３図である。

つぎに、回路しや断器が電流しや断時に発生す
るアークの振舞について説明する。

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り固定導
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、短絡電流などの大電流がこの回路に流れ
ると、上記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
９間にはアーク３２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
離が増大するのにともなつて上昇し、また、同時
にアーク３２が消弧板１４の方向へ磁気力によつ
て引き付けられて伸長するために、さらに上昇す
る。ここで、第４図に示すように、固定導体５お
よび可動導体８の各接点６，９の周囲を絶縁物４
０で覆えば、アーク３２の足が広がるのが抑制さ
れるために、アーク電圧はなお一層上昇する。

しかしながら、絶縁物４０はアーク３２をしぼ
り込むことにより、限流効果を上げているもの
の、アーク３２の近傍にあるので高温ガスにさら
されて蒸気となり、容器３内の粒子数を増加させ
るため、容器３の内圧が著しく上昇し、開閉器外
部への放出火花量の増大による電源短絡事故や開
閉器本体の破壊などをもたらすという重大な欠点
があつた。

［考案の概要］ この考案は上記のような従来の欠点を除去する
ためになされたもので、接点間で発生したアーク
にさらされる絶縁物の少なくとも一部を上記接点
の外周面より２mm以内の幅に形成することによつ
て、限流効果を維持しつつ、容器の内圧を抑制で
きる開閉器を提供することを目的とする。

［考案の実施例］ まず、この考案のもとになつたアークの特性に
ついて述べる。

アークの特性を調べるため、第５図のように、
Cu−Ｗ（Cu：60％、Ｗ：40％）からなる直径５mm
を有する電極（50）を用い、周囲を絶縁物（51）
で覆つてその張出し幅ｄを0.4mm，１mm，２mm，
３mm，５mmと変化させ、第６図に示す電流にてそ
れぞれの場合のアーク電圧を測定した。なお、電
極（50），（50）間の距離ｘは10mmであり、発弧に
は直径0.16mmを有する銅ヒユーズを用いた。絶縁
物（51）の材料として、ベークライトを用い、同
一時刻における電流およびアーク電圧を読み取つ
た結果を第７図に示す。図中、矢印は時間の推移
を示している。ただし、張出し幅ｄが0.4mmのも
のは、ベークライトによる製作が困難なために、
市販の絶縁ビニールテープを多層にして絶縁物５
１とした。また、この試験において電流は半サイ
クルであるため、電極の一方は陰極、他方は陽極
となる。そして、この第７図においてＡは陰陽両
極の張出し幅ｄを２mm以上（本例では５mm）、Ｂ
は陰極のｄを0.4mm、陽極を５mm、Ｃは陰極を５
mm、陽極を0.4mm、Ｄは陰陽両極を0.4mmとした場
合の電流とアーク電圧との関係を示している。こ
の図からは絶縁物５１が片方の極にのみ設けられ
ている場合でも、双方に設けられている場合より
も程度は低くなるものの、所定の限流効果が得ら
れることが類推される。この結果をみると、張出
し幅ｄが２mm以上の場合には、ｄを増加させて
も、電流とアーク電圧の特性は変化しないことが
わかる。なお、この場合、電極５０の径と材料を
変えてもこの傾向は同じであつた。

また、つぎのような実験も行なつた。すなわ
ち、電極配置は第５図と同様であるが、電極とし
て直径５mmのCu電極を用い、張差し幅ｄを変化
させ、内容積１リツトルの方形完全密閉型容器の
中でアークを発生させて内圧を測定した。電流の
波形は第６図と同様である。その実験結果を第８
図に示す。内圧値は電流ピーク時をとつている。
これによると、張出し幅ｄが大きくなるのにとも
なつて、内圧が上昇していることがわかる。

この第８図で示される内圧の上昇傾向は、絶縁
物５１が片方の極にのみ設けられている場合でも
同様の傾向を示し、張出し幅ｄが２mm以上になる
と内圧だけが上昇する。

ただ内圧の値は絶縁物が双方の極に設けられて
いる場合に比べて、絶縁物の量が少ない分だけ低
下することとなる。

以上の第７図および第８図の結果をみると、張
出し幅ｄが２mm以上になると、アーク電圧の上昇
が期待できないにもかかわらず、内圧だけが上昇
していることがわかる。

また、第９図に示すような、円錐台で張出し幅
ｄが２mmである形状をもつた絶縁物５３を用いた
内圧に関する実験結果は、第８図の張出し幅ｄが
２mmの場合の内圧値と同様であつた。

第１０図は絶縁物の厚みが0.4mmで直径５mmの
Cu−Ｗ電極５０を用いたときの電流１２KAにお
けるアークの様子を高速度カメラにて撮影したも
のの模擬図である。破線５４内はアーク陽光柱で
あり、温度が数1000°Cといわれており、電極５０
上のアークスポツト近傍においても陽光柱が相当
広がつている。そのため、アークスポツトを含
み、アークスポツトに垂直な面は高温ガスにさら
されやすいことになる。したがつて、前述した第
９図の円錐断の絶縁物５３を用いた場合の内圧
が、第５図の張出し幅ｄとして２mmの絶縁物５１
を用いた場合の内圧と同様になつたのは、円錐台
の曲面部がアークにさらされないので、容器内の
粒子数増加に寄与しないためと考えられる。ま
た、限流効果を多少犠牲にしても内圧抑制をする
必要がある場合には、張出し幅ｄは２mm以内であ
ればよい。

第１１図ないし第１５図は、この考案の実施例
による一例を固定接触子４について示す。ただ
し、これは可動接触子７であつてもよい。第１１
図は、固定接点６の周囲を幅２mm以内の絶縁物４
１で覆つたものであるが、前述の理由により内圧
抑制の効果がある。第１２図のようにアーク走行
路６０を有するものにおいても同様である。な
お、この図に示すように、絶縁物４１はアーク走
行路６０を開放している。しかしながら、上記の
ものではいずれも導体５が露出しているため、絶
縁破壊によりアークスポツトが他に移転し、限流
効果が得られなくなる場合がある。そのような場
合には、第１３図または第１４図のように、接点
６付近の導体表面全部を絶縁物４１で覆い、この
絶縁物４１のうち固定接点６の外周面から２mmを
越える部分はアーク３２にさらされないように後
退させた形状とすればよい。

また、接点６の周囲の絶縁物４１の幅は、接点
６の全周にわたつて２mm以内である必要がなく、
第１５図のように一部に２mm以内の幅を有してい
るものにおいても、内圧抑制の効果が期待でき
る。本願考案者の試験によれば絶縁物の張出し幅
ｄを２mmの場合と５mmの場合とに分けて第６図で
示したのと同等の電流を加えたところ、２mmの場
合は19mg、５mmの場合は32mgの絶縁物が蒸発し
た。この結果から張出し幅ｄが５mmの絶縁物の一
部を２mm以内とすれば蒸発量が19mg〜32mgの間と
なり、全幅が５mmの場合に比べて蒸発量が減少
し、内圧を抑制することができる。

従つて、開閉器外部への放出火花量の増大によ
る電源短絡事故や開閉器本体の破壊をきたさない
程度に内圧を抑制すべく全幅の最大張出し幅ｄの
値を勘案してこの絶縁物の一部を２mm以内とすれ
ばよい。この一部の２mm以内の部分によつて限流
効果を維持しつつ所定の圧力まで内圧を抑制する
という効果が期待できる。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば、絶縁
物によりほぼ全周を取囲まれた接点間で発生した
アークにさらされる上記絶縁物の少なくとも一部
を、上記接点の外周面より２mm以内の幅に形成す
るようにしたので、上記絶縁物はアークの足を絞
ることによつて限流効果を低下させない本来の効
果を有するばかりでなく、この絶縁物はアークス
ポツトにさらされる面積を実験の結果、最小必要
限度に小さくしたので、従来のように容器内圧を
著しく上昇させることがなく、これによつて容器
外への放出火花による電源短絡事故や本体の破壊
などの生じない開閉器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来の回路しや断器のそ
れぞれ異なつた動作状態を示す断面図、第４図は
絶縁物を取りつけた従来の接触子構造を示す斜視
図、第５図はアークの性質を調べるための実験に
用いる電極の配置構成を示し、ａは正面図、ｂは
側面図、第６図は同実験に用いる電流の波形図、
第７図は絶縁物の張出し幅を変化させたときの電
流とアーク電圧との関係を示す特性図、第８図は
絶縁物の張出し幅と内圧との関係を示す特性図、
第９図は同実験に用いる他の電極機構を示す斜視
図、第１０図はアークの状態を示す模擬図、第１
１図ないし第１５図はいずれもこの考案の実施例
による固定接触子の構成を示し、ａは平面図、ｂ
は側面図、ｃは平面図である。 ３……容器、４……固定接触子、５……固定導
体、６……固定接点、７……可動接触子、８……
可動導体、９……可動接点、４１……絶縁物。な
お、図中、同一符号は同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一端に接点を有し、開閉動作する少なくとも
   一対の電気接触子と、これらの電気接触子を収
   納する容器と、上記一対の電気接触子のうち少
   なくとも一方に設けられかつ上記接点のほぼ全
   周を囲んで上記電気接触子の導体表面を覆う加
   熱されることにより蒸気を発生する絶縁物とを
   具備し、上記両接点間で発生したアークにさら
   される上記絶縁物の少なくとも一部を上記容器
   の内圧上昇による事故が防げる程度に上記絶縁
   物の蒸発量を抑制可能な範囲以上にわたつて上
   記接点の外周面より２mm以内の幅に形成してな
   る開閉器。 (2) 絶縁物は接点付近の導体表面の全部を覆い、
   この絶縁物のうち接点の外周面から２mmを越え
   る部分は、アークにさらされないように上記接
   点の表面から後退させてなる実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の開閉器。 (3) 上記電気接触子はアーク走行路を有し、上記
   絶縁物はアーク走行路を開放してなる実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の開閉器。