JPS6178016A - 密封型接点装置 - Google Patents
密封型接点装置Info
- Publication number
- JPS6178016A JPS6178016A JP20240284A JP20240284A JPS6178016A JP S6178016 A JPS6178016 A JP S6178016A JP 20240284 A JP20240284 A JP 20240284A JP 20240284 A JP20240284 A JP 20240284A JP S6178016 A JPS6178016 A JP S6178016A
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- JP
- Japan
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- arc
- contact
- sealed
- contacts
- hydrogen gas
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野］
本発明は、電磁開閉器・リレー等のパワー負荷用開閉機
器に応用可能な密封型接点装置に関する。
器に応用可能な密封型接点装置に関する。
（背景技術］
一般的に開閉機器は、その電流遮断領域から見て、ＩＡ
以下の微弱電流（通称ドライサーキット）用開閉機器、
１乃至５Ａ程度の抵抗負荷制御用開閉機器、５乃至３０
Ａ程度のパワー負荷（小容量誘導負荷等）用開閉機器及
び３ＯＡ以上の中大容量負荷若しくは特定負荷用開閉機
器に分類される。これらの内で需要の最も多いパワー負
荷用開閉機器は、開閉時のアークにより接点溶着や接点
消耗等が促進され、その電気的寿命は１０万回乃至１０
０万回程度しか得られないのが現状である。しかし需要
者からは、メインテナンスフリーで１００万回以上の電
気的寿命が要求されている。
以下の微弱電流（通称ドライサーキット）用開閉機器、
１乃至５Ａ程度の抵抗負荷制御用開閉機器、５乃至３０
Ａ程度のパワー負荷（小容量誘導負荷等）用開閉機器及
び３ＯＡ以上の中大容量負荷若しくは特定負荷用開閉機
器に分類される。これらの内で需要の最も多いパワー負
荷用開閉機器は、開閉時のアークにより接点溶着や接点
消耗等が促進され、その電気的寿命は１０万回乃至１０
０万回程度しか得られないのが現状である。しかし需要
者からは、メインテナンスフリーで１００万回以上の電
気的寿命が要求されている。
この要求に対応するため、接点材料や高速接点開極駆動
機構等において種々の研究がなされているが、未だ需要
者の満足が得られる提案はなされていないのである。
機構等において種々の研究がなされているが、未だ需要
者の満足が得られる提案はなされていないのである。
また、接点材料や高速接点開極駆動機構等とは別の観点
から耐アーク性能（アーク消弧能力）を向上させたもの
として密封型接点装置を用いたマーキュリ−リレーがあ
る。すなわち、毛細管現象によって供給される水銀で接
点を濡らすことにより接触安定性を、１７乃至２０気圧
で封入した高純度水素ガスによりその冷却力を利用して
アークの消弧能力をそれぞれ高めるものである。このも
のは、開閉電流が５八を越えると、接点開閉時における
水銀の蒸発量が増大して接点への水銀の供給が十分に行
えなくなり、従って接点消耗や接点溶着を惹起して電気
的寿命を大幅に低下することとなるため、電流遮断領域
が５乃至３０Ａ程度のパワー負荷用開閉機器では実用化
が困難であった。
から耐アーク性能（アーク消弧能力）を向上させたもの
として密封型接点装置を用いたマーキュリ−リレーがあ
る。すなわち、毛細管現象によって供給される水銀で接
点を濡らすことにより接触安定性を、１７乃至２０気圧
で封入した高純度水素ガスによりその冷却力を利用して
アークの消弧能力をそれぞれ高めるものである。このも
のは、開閉電流が５八を越えると、接点開閉時における
水銀の蒸発量が増大して接点への水銀の供給が十分に行
えなくなり、従って接点消耗や接点溶着を惹起して電気
的寿命を大幅に低下することとなるため、電流遮断領域
が５乃至３０Ａ程度のパワー負荷用開閉機器では実用化
が困難であった。
［発明の目的］
本発明は上記の点に鑑みてなしたものであってその目的
とするところは、アーク消弧能力を高めて接点消耗量を
決定する電流・アーク時間積を極めて小さくし、もって
電気的寿命を頗る向上させ得る密封型接点装置を提供す
るにある。
とするところは、アーク消弧能力を高めて接点消耗量を
決定する電流・アーク時間積を極めて小さくし、もって
電気的寿命を頗る向上させ得る密封型接点装置を提供す
るにある。
［発明の開示］
本発明に係る密封型接点装置は、窒素を混合した水素ガ
スを少なくとも１気圧にして密封容器に封入することに
より、アーク消弧能力を高めて接点消耗量を決定する電
流・アーク時間積を極めて小さくし、もって電気的寿命
を頗る向上させ得るものである。
スを少なくとも１気圧にして密封容器に封入することに
より、アーク消弧能力を高めて接点消耗量を決定する電
流・アーク時間積を極めて小さくし、もって電気的寿命
を頗る向上させ得るものである。
（実施例）
以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基すいて説
明する。
明する。
１は密封容器で、ガラス又はセラミック等にて有底円筒
状に形成されたケース２とケース２の開口部を塞ぐダイ
ヤフラム３とにより構成される。
状に形成されたケース２とケース２の開口部を塞ぐダイ
ヤフラム３とにより構成される。
４は固定接点５を設けてケース２の底部２ａに密封的に
貫通固着された固定電極、６は固定接点５に接離する可
動接点７を設けてダイヤフラム３の中央に密封的に貫通
固着された可動電極で、これら両電極４．６は無酸銅あ
るいは脱酸銅にて棒状に形成されて同軸上に配設される
。
貫通固着された固定電極、６は固定接点５に接離する可
動接点７を設けてダイヤフラム３の中央に密封的に貫通
固着された可動電極で、これら両電極４．６は無酸銅あ
るいは脱酸銅にて棒状に形成されて同軸上に配設される
。
８は各接点５，７に近接しかつ相互に対向するよう両電
極４，６に設けたアークホーンで、両接点５．７と略同
幅を有し、かつ両側を開き気味に折曲形成され相対向し
ている。９は両接点５．７間に発生したアークをアーク
ホーン８間に移行、引伸しする磁気駆動手段で、コ字状
のヨーク１０と永久磁石１）にて構成される。すなわち
、ヨーク１０はその対向片１０ａが両接点５．７の直径
より十分に大きい対向間隔を有しており、両接点５．７
及びアークホーン８を挟むようにしてその連結片４ｂが
ケース２の底部２ａに固着される。
極４，６に設けたアークホーンで、両接点５．７と略同
幅を有し、かつ両側を開き気味に折曲形成され相対向し
ている。９は両接点５．７間に発生したアークをアーク
ホーン８間に移行、引伸しする磁気駆動手段で、コ字状
のヨーク１０と永久磁石１）にて構成される。すなわち
、ヨーク１０はその対向片１０ａが両接点５．７の直径
より十分に大きい対向間隔を有しており、両接点５．７
及びアークホーン８を挟むようにしてその連結片４ｂが
ケース２の底部２ａに固着される。
さらに両対向片伽ａの先端内面には、両接点５゜７に近
接しかつ相対向する永久磁石１）が接合される。この永
久磁石１）は相対向する方向にＮ極、Ｓ穫が着磁されて
いる。
接しかつ相対向する永久磁石１）が接合される。この永
久磁石１）は相対向する方向にＮ極、Ｓ穫が着磁されて
いる。
１２はセラミ−／りにて形成された弧絡防止絶縁板で、
両接点５．７及びアークホーン８と磁気駆動手段９間に
配設され、アークによる永久磁石１）のｔＭ傷や磁気駆
動手段９を介しての弧絡を防止する。
両接点５．７及びアークホーン８と磁気駆動手段９間に
配設され、アークによる永久磁石１）のｔＭ傷や磁気駆
動手段９を介しての弧絡を防止する。
１３は可動電極の駆動手段である電磁石装置で、コイル
１４と、吸引面１５ａを有してコイル１４の内周の一方
側に固定された固定鉄心１５と、固定鉄心１５の吸引面
１５ａに対し所定間隙を介して対向する被吸引面１６ａ
及び被吸引面１６ａの反対側に延出する駆動部１６ｂを
有してコイル１４の内周にて軸方向移行可能に支持され
た可動鉄心１６と、可動鉄心１６を固定鉄心１５から離
反させる方向にばね付勢すべく可動鉄心１６の被吸引面
１６ａと固定鉄心１５の吸引面１５ａ間に圧縮弾装され
た復帰ばね１７とよりなる。
１４と、吸引面１５ａを有してコイル１４の内周の一方
側に固定された固定鉄心１５と、固定鉄心１５の吸引面
１５ａに対し所定間隙を介して対向する被吸引面１６ａ
及び被吸引面１６ａの反対側に延出する駆動部１６ｂを
有してコイル１４の内周にて軸方向移行可能に支持され
た可動鉄心１６と、可動鉄心１６を固定鉄心１５から離
反させる方向にばね付勢すべく可動鉄心１６の被吸引面
１６ａと固定鉄心１５の吸引面１５ａ間に圧縮弾装され
た復帰ばね１７とよりなる。
１８は駆動レバーで、中間部が軸１９にて枢支され、一
端１８ａが電磁石装置１３の駆動部１６ｂに他端１８ｂ
が可動電極６にそれぞれ連結される。
端１８ａが電磁石装置１３の駆動部１６ｂに他端１８ｂ
が可動電極６にそれぞれ連結される。
次に、本発明の要部について詳述すると、密封容器ｌ内
にはＮ２（窒素）を望ましくはＯ乃至４０％混合したＮ
２（水素ガス）Ｇを１乃至１００気圧にして封入しであ
る。
にはＮ２（窒素）を望ましくはＯ乃至４０％混合したＮ
２（水素ガス）Ｇを１乃至１００気圧にして封入しであ
る。
一般的にアーク消弧能力を高めるには、接点開離動作を
高速にしかつアークを磁気駆動手段によりアークホーン
に移行させ、そしてアークホーンにて引伸し高アーク電
圧を得るようにしている。
高速にしかつアークを磁気駆動手段によりアークホーン
に移行させ、そしてアークホーンにて引伸し高アーク電
圧を得るようにしている。
つまり、アークの移行が高速で行われるならば必然的に
アークの引伸し量も増えて高アーク電圧が得られる。そ
こで、我々はアークが存在する雰囲気に着目し、アーク
の移行が高速で行える雰囲気、すなわち気体（ガス）を
見出すべく実験した。
アークの引伸し量も増えて高アーク電圧が得られる。そ
こで、我々はアークが存在する雰囲気に着目し、アーク
の移行が高速で行える雰囲気、すなわち気体（ガス）を
見出すべく実験した。
第２図はガスの熱伝導率とアーク移行時間の関係を示す
曲線である。この熱伝導率（横軸）は、Ａ（アルゴン）
とＨｅ（ヘリウム）の混合比を変えて実現したもので、
０°ＣにおいてＡを５０．２５．０％とするとその熱伝
導率はそれぞれ２０．６，３２．８，５８．４ｘ ｔｏ
−’ ［Ｌ’ ｃｍ”・ｓｅｅ ］となる。アーク移行
時間（縦軸）は、接点の通電電流を３ｋＡｐｅａｋ、開
極時間を０．９４ｍ５ｅｃ、２ｍｍ変位時間を０．４３
ｍ５ｅｃとした場合の時間を［ｍ５ｅｃ］で示しである
。この実験結果によれば、ガスの熱伝導率が大きくなる
につれアーク移行時間が小さくなる、つまりアークの移
行が高速で行なえることが解る。
曲線である。この熱伝導率（横軸）は、Ａ（アルゴン）
とＨｅ（ヘリウム）の混合比を変えて実現したもので、
０°ＣにおいてＡを５０．２５．０％とするとその熱伝
導率はそれぞれ２０．６，３２．８，５８．４ｘ ｔｏ
−’ ［Ｌ’ ｃｍ”・ｓｅｅ ］となる。アーク移行
時間（縦軸）は、接点の通電電流を３ｋＡｐｅａｋ、開
極時間を０．９４ｍ５ｅｃ、２ｍｍ変位時間を０．４３
ｍ５ｅｃとした場合の時間を［ｍ５ｅｃ］で示しである
。この実験結果によれば、ガスの熱伝導率が大きくなる
につれアーク移行時間が小さくなる、つまりアークの移
行が高速で行なえることが解る。
また、現存するガスの中で熱伝導率が最も大きい（特に
アークが存在するような高温では著しく大きい）ものは
水素ガスであることが知られており、従って水素ガス中
でアークを発生させたならばアークに対する冷却力は極
めて強いものとなる、さらに、１気圧における各種ガス
のアーク陽光柱の電界Ｘ ［Ｖ／ｃｍ］と電流１［Ａ］
の関係は、第３図の如くなることも知られている。すな
わち、水素ガスは現存するガスの中で電界Ｘ ［Ｖ／ｃ
＋ｎ］、つまりアーク電圧が最も大きくなり、加えてこ
れはガス圧力に比例する。図においてＲはアーク陽光柱
が存在する管の半径で、Ｒ＝２ｃｍである。
アークが存在するような高温では著しく大きい）ものは
水素ガスであることが知られており、従って水素ガス中
でアークを発生させたならばアークに対する冷却力は極
めて強いものとなる、さらに、１気圧における各種ガス
のアーク陽光柱の電界Ｘ ［Ｖ／ｃｍ］と電流１［Ａ］
の関係は、第３図の如くなることも知られている。すな
わち、水素ガスは現存するガスの中で電界Ｘ ［Ｖ／ｃ
＋ｎ］、つまりアーク電圧が最も大きくなり、加えてこ
れはガス圧力に比例する。図においてＲはアーク陽光柱
が存在する管の半径で、Ｒ＝２ｃｍである。
このことから、アーク移行に対して水素ガスが最適であ
ることが解ったのであるが、一方水素ガスは絶縁耐電圧
が低いために、水素ガス中でアークを発生させたならば
自らの発生アーク電圧によりアークショートする所謂弧
絡現象を惹起する。
ることが解ったのであるが、一方水素ガスは絶縁耐電圧
が低いために、水素ガス中でアークを発生させたならば
自らの発生アーク電圧によりアークショートする所謂弧
絡現象を惹起する。
そこで上記のように窒素を望ましくは０乃至４０％、水
素ガスに混合することにより、水素ガスの本来のアーク
冷却力を損なうことなく、絶縁耐電圧を窒素のそれに近
似する値に高められて、高アーク電圧が安定に発生させ
られるのである。
素ガスに混合することにより、水素ガスの本来のアーク
冷却力を損なうことなく、絶縁耐電圧を窒素のそれに近
似する値に高められて、高アーク電圧が安定に発生させ
られるのである。
この接点装置の動作を説明すると、第１図は電磁石装置
１３のコイル１４が励磁されて、可動鉄心１６はダイヤ
フラム３及び復帰ばね１７のばね力に抗して矢符Ａ方向
へ吸引され、従って可動電極６は矢符Ｂ方向へ移行した
接点開離状態にある。この状態で電磁石装置１３のコイ
ル１４が消磁されると、可動鉄心１６と可動電極６はダ
イヤフラム３及び復帰ばね１７のばね力により前記した
のと逆方向に移行復帰して接点接触状態となる。
１３のコイル１４が励磁されて、可動鉄心１６はダイヤ
フラム３及び復帰ばね１７のばね力に抗して矢符Ａ方向
へ吸引され、従って可動電極６は矢符Ｂ方向へ移行した
接点開離状態にある。この状態で電磁石装置１３のコイ
ル１４が消磁されると、可動鉄心１６と可動電極６はダ
イヤフラム３及び復帰ばね１７のばね力により前記した
のと逆方向に移行復帰して接点接触状態となる。
かかる接離動作時、両接点５，７間にはアークが発生す
るが、両接点５．７を挟んで対向する永久磁石１）の磁
力とアーク電流によってアークはアークホーン８上に移
動しかつ引伸ばされ、そして混合水素ガスＧにより強力
に冷却され限流に必要な高電圧が瞬時に発生し、接点消
耗量を決定する電流・アーク時間積を極めて小さくする
のである。
るが、両接点５．７を挟んで対向する永久磁石１）の磁
力とアーク電流によってアークはアークホーン８上に移
動しかつ引伸ばされ、そして混合水素ガスＧにより強力
に冷却され限流に必要な高電圧が瞬時に発生し、接点消
耗量を決定する電流・アーク時間積を極めて小さくする
のである。
第４図はアークの移行がさらに高速で行えるようにすべ
く接点材料に着目し、接点に各種材料を用いて実験して
得られた通電電流とアーク移行時間の関係を示す曲線で
ある。我々はり（タングステン）、Ｃｕ（銅） 、 Ｎ
ｉ にソケル）、Ａｇ（銀）。
く接点材料に着目し、接点に各種材料を用いて実験して
得られた通電電流とアーク移行時間の関係を示す曲線で
ある。我々はり（タングステン）、Ｃｕ（銅） 、 Ｎ
ｉ にソケル）、Ａｇ（銀）。
Ｐｂ（鉛）の各材料につき、通電電流（横軸）を１゜２
５、１．５．１．７５．２．２５ ［ｋＡｐｅａｋ］
についてそれぞれのアーク移行時間（縦軸） ［ｍ５
ｅｃ］を測定した。これによれば、融点が遥かに高いＷ
（３４１０°Ｃ）のアーク移行時間が頗る小さい、つま
りアークの移行が高速で行なえることが解る。 従って
、密封容器１内に窒素を混合した水素ガスＧを封入する
とともに、接点材料を−のような高融点材料にすれば、
アークの移行がさらに高速で行えるのである。
５、１．５．１．７５．２．２５ ［ｋＡｐｅａｋ］
についてそれぞれのアーク移行時間（縦軸） ［ｍ５
ｅｃ］を測定した。これによれば、融点が遥かに高いＷ
（３４１０°Ｃ）のアーク移行時間が頗る小さい、つま
りアークの移行が高速で行なえることが解る。 従って
、密封容器１内に窒素を混合した水素ガスＧを封入する
とともに、接点材料を−のような高融点材料にすれば、
アークの移行がさらに高速で行えるのである。
なお、実施例では可動電極の駆動手段として電磁石装置
で説明したがこれに限るものでないことは勿論である。
で説明したがこれに限るものでないことは勿論である。
同様に密封容器もダイアフラムを用いるものに限らない
。
。
［発明の効果］
本発明に係る密封型接点装置は、窒素を混合した水素ガ
スを少なくとも１気圧にして密封容器に封入したから、
アーク消弧能力を高めて接点消耗量を決定する電流・ア
ーク時間積を極めて小さくし、もって電気的寿命を頗る
向上させ得る効果を奏する。
スを少なくとも１気圧にして密封容器に封入したから、
アーク消弧能力を高めて接点消耗量を決定する電流・ア
ーク時間積を極めて小さくし、もって電気的寿命を頗る
向上させ得る効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は熱伝
導率とアーク走行時間の関係を示す特性図、第３図は各
種ガスのアーク陽光柱の電界と電流の関係示す特性図、
第４図は各種接点の通電電流とアーク移行時間の関係を
示す特性図である。 １−密封容器、２・・・ケース、３・・・ダイヤフラム
、４・−・固定電極、５・−・固定接点、６−可動電極
、７・・・可動接点、８−・アークホーン、９−・−磁
気駆動手段、１３・・−電磁石装置、１８−駆動レバー
、Ｇ−混合水素ガス。 特許出願人 松下電工株式会社 代理人弁理士 竹光 敏丸 くばか２名） 第１図 第３図 １（Ａ） 第４図 通電電流（ＫＡｐｔＡに）。
導率とアーク走行時間の関係を示す特性図、第３図は各
種ガスのアーク陽光柱の電界と電流の関係示す特性図、
第４図は各種接点の通電電流とアーク移行時間の関係を
示す特性図である。 １−密封容器、２・・・ケース、３・・・ダイヤフラム
、４・−・固定電極、５・−・固定接点、６−可動電極
、７・・・可動接点、８−・アークホーン、９−・−磁
気駆動手段、１３・・−電磁石装置、１８−駆動レバー
、Ｇ−混合水素ガス。 特許出願人 松下電工株式会社 代理人弁理士 竹光 敏丸 くばか２名） 第１図 第３図 １（Ａ） 第４図 通電電流（ＫＡｐｔＡに）。
Claims (1)
- （１）固定接点を設けた固定電極と、該固定接点に接離
する可動接点を設けて駆動手段により駆動される可動電
極と、各接点に近接しかつ相互に対向するよう前記両電
極に設けたアークホーンと、前記両接点間に発生したア
ークを前記アークホーン間に移行、引伸しする磁気駆動
手段を有してこれらが密封容器内に配設される密封型接
点装置において、窒素を混合した水素ガスを少なくとも
１気圧にして前記密封容器に封入したことを特徴とする
密封型接点装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20240284A JPS6178016A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 密封型接点装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20240284A JPS6178016A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 密封型接点装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6178016A true JPS6178016A (ja) | 1986-04-21 |
Family
ID=16456906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20240284A Pending JPS6178016A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 密封型接点装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6178016A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2616008A1 (fr) * | 1987-05-25 | 1988-12-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Appareil de coupure etanche a l'air comportant des moyens de soufflage d'arc |
| JP2016502745A (ja) * | 2012-12-05 | 2016-01-28 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | スイッチング装置 |
| JP2016100338A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | フオルクスヴアーゲン アクチエンゲゼルシヤフトＶｏｌｋｓｗａｇｅｎ ＡＧ | 高電圧車載電源網用の直流電圧スイッチ |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP20240284A patent/JPS6178016A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2616008A1 (fr) * | 1987-05-25 | 1988-12-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Appareil de coupure etanche a l'air comportant des moyens de soufflage d'arc |
| GB2206238A (en) * | 1987-05-25 | 1988-12-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Arc control and biasing of sealed contact device |
| JP2016502745A (ja) * | 2012-12-05 | 2016-01-28 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | スイッチング装置 |
| US9502195B2 (en) | 2012-12-05 | 2016-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Switching device |
| JP2016100338A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | フオルクスヴアーゲン アクチエンゲゼルシヤフトＶｏｌｋｓｗａｇｅｎ ＡＧ | 高電圧車載電源網用の直流電圧スイッチ |
| US9721739B2 (en) | 2014-11-18 | 2017-08-01 | Volkswagen Ag | DC voltage switch for high voltage electrical systems |
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