专利名称：消弧用绝缘成型物及使用其的断路器的制作方法
消弧用绝缘成型物及使用其的断路器技术领域
本发明为涉及消弧用绝缘成型物以及使用其的配线用断流器和漏电断流器等断 路器的技术。
背景技术：
配线用断流器和漏电断流器是用于通过在因过负荷、短路等主要原因在二次侧回 路(负荷、电路)流过异常电流时将电路开放，将来自一次侧的电源供给断流，从而使负荷 回路和电线避免损害的装置。
在这样的配线用断流器和漏电断流器中，在过电流或额定电流的通电时，使活动 触头的接点和固定触头的接点离开时，在两者之间产生电弧。将断流时产生电弧附近的活 动触头和固定触头示意地表示在图1(a)和图1(b)中。图1(b)为沿着图1(a)中的Ib^b 的截面，是图1(a)中所示的消弧装置的侧视图。电弧成为对断路器的构成部件的热的和 电磁力的负担，因此有必要迅速地进行消弧。为了迅速地进行电弧的消弧，如图1(a)和图 1 (b)所示，在活动触头1的活动接点2和固定触头3的固定接点4的周边部配置有助于电 弧的消弧的消弧用绝缘成型物5。如图1(a)所示，例如，从两肋夹持活动触头1和固定触头 3来配置消弧用绝缘成型物5。消弧用绝缘成型物暴露于电弧时，构成该成型物的材料自身 分解而产生气体，通过产生的气体导致的电弧的冷却和产生的气体的喷射导致的电弧的延 伸等，有助于电弧的消弧。
此外，消弧用绝缘成型物，如图2所示，还发挥将在活动接点和固定接点之间产生 的电弧拉伸，将其推入具有消弧板的消弧装置中的作用。图2中所示的消弧装置将由磁性 体金属制成的多个消弧板6 (格栅)彼此介由空隙地层叠排列，在各消弧板6中具有切口部 7。将消弧用绝缘成型物以夹持活动接点2和固定接点4的方式配置(参照图1)，发挥将在 该接点间产生的电弧8引入并截断，通过电极下降电压的产生和电弧的冷却等将限流即过 电流抑制得更低的作用。
消弧用绝缘成型物的材料，例如，特开昭64-77811号公报中公开了聚甲基戊烯和 蜜胺树脂等绝缘材料等作为因绝缘体的热分解而产生氢气的材料。另外，特开2001-176372 号公报中公开了使用以脂肪族酮树脂为主成分的树脂，特开2007-149486号公报中公开了 使用尼龙、特氟隆(注册商标)等材料作为消弧用绝缘成型物。发明内容
由于低压配线用设备的大容量化、省空间化，配线用断流器和漏电断流器等的小 型化变得必要。由于这些断路器的小型化，断流时的电弧产生的对构成部件的热的、电磁力 的负担增加，要求将断流时的过电流抑制得更低。作为结果，要求消弧用绝缘成型物产生的 电弧的冷却和该成型物的消弧性能的进一步改善。
上述文献中所示的以往的消弧用绝缘成型物，未能得到对应小型化的足够的限流 性能。本发明为了解决该问题，以提供即使过电流断流时也能将电弧迅速冷却，同时将全部电弧迅速导入消弧装置，具有高断流性能的断路器为目的。
本发明涉及的第1消弧用绝缘成型物，是配置在断路器的触头对周边的消弧用绝 缘成型物，其特征在于，含有选自嘧啶、嘧啶衍生物、嘌呤、嘌呤衍生物、四唑和四唑衍生物 中的1种以上的化合物。
本发明涉及的第2消弧用绝缘成型物，其特征在于，上述消弧用绝缘成型物中所 含的嘧啶衍生物为选自尿嘧啶、尿嘧啶衍生物、胸腺嘧啶、胸脲嘧啶衍生物、胞嘧啶和胞嘧 啶衍生物中的任1种或者它们中2种以上的混合物。
本发明涉及的第3消弧用绝缘成型物，其特征在于，上述消弧用绝缘成型物中所 含的嘌呤衍生物为选自黄嘌呤、黄嘌呤衍生物、可可碱、可可碱衍生物、鸟嘌呤、鸟嘌呤衍生 物、腺嘌呤和腺嘌呤衍生物中的任1种或者它们中2种以上的混合物。
本发明涉及的第4消弧用绝缘成型物，其特征在于，上述消弧用绝缘成型物中所 含的四唑衍生物是联四唑二铵。
本发明涉及的第5消弧用绝缘成型物，其特征在于，上述消弧用绝缘成型物中所 含主要的基体树脂为聚酰胺。
本发明涉及的断路器，其具有设置有固定接点的固定触头、设置有活动接点的活 动触头、使活动触头动作的开闭机构部、将固定接点和活动接点离开时产生的电弧消弧的 消弧装置、和在由上述固定触头和上述活动触头构成的触头对周边的消弧用绝缘成型物， 其特征在于，使用上述任一方式的消弧用绝缘成型物。
作为本发明涉及的断路器的其它方式，上述断路器具有绝缘容器，具有固定于该 绝缘容器的固定触头和通过开闭机构部进行开闭动作的活动触头的断流部，和使所述固定 接点和所述活动接点之间产生的电弧转移到多段重叠的消弧板的移动导体，在由所述固定 触头和所述活动触头构成的触头对周边具有消弧用绝缘成型物，其特征在于，使用上述任 一方式的消弧用绝缘成型物。
根据本发明，在接点附近配置的消弧用绝缘成型物中，含有选自嘧啶、嘧啶衍生 物、嘌呤、嘌呤衍生物、四唑和四唑衍生物中的至少1种的化合物或者2种以上的混合物，因 此消弧用绝缘成型物因暴露于电弧而引起的分解产生的气体量变多。因此，通过电弧的冷 却、气体喷射产生的电弧的延伸等促进电弧的消弧，能将大电流流过时的断流时的过电流 抑制得低，能得到断流性能优异的断路器。
另外，根据本发明，通过在接点附近设置的消弧用绝缘成型物因电弧产生的分解 气体的贡献，能够提高限流性能，因此在事故发生等的过电流断流时，由于注入断路器自身 的能量的降低，对断路器的构造物的负担减轻，断路器的小型化成为可能。
根据此发明，能提供即使在大电流断流时也能将电弧冷却，同时将全部电弧迅速 地导入消弧装置，具有高断流性能的断路器。
图1(a)为示意地表示本发明的消弧装置断流时的样子的截面图，图1(b)为示意 地表示沿图1(a)的rt-Ib的消弧装置断流时的样子的侧视图。
图2为表示本发明的消弧装置的断开状态的侧视说明图。
图3为表示本发明的断路器的一例的接触时(接通状态)的截面图。
图4为图3中所示本发明的断路器的一例的部分截面图，是表示断路器断流时 (断开状态)的图。
图5(a)为示意地表示固定触头和消弧用绝缘成型物的配置关系的一例的侧视 图，图5(b)为图5(a)的俯视图。
图6为表示本发明的断路器的另一例的断流时(断开状态)的部分截面图。
图7(a)为表示用于消弧用绝缘成型物的绝缘性评价的装置的正视图，图7(b)为 图7 (a)的侧视图。
具体实施方式
以下对本发明进一步详细说明。应予说明，在以下的实施方式的说明中，使用附图 进行说明，本申请的附图中标记相同附图标记的表示同一部分或者相当部分。
以下根据图1 图6说明本发明涉及的断路器的实施方式。
图1(a)为示意地表示本发明涉及的断路器中消弧装置断流时的样子的截面图， 图1(b)为示意地表示沿图1(a)的H3-Ib的消弧装置断流时的样子的侧视图。图1(a)和 图1 (b)中，在活动触头1的开动侧设置活动接点2，在固定触头3的一端并且与活动接点2 对应的位置设置固定接点4，以将活动接点2和固定接点4的周围夹持的方式设置消弧用绝 缘成型物5。本发明涉及的断路器，其特征在于，在图1(a)和图1(b)中，在暴露于在活动接 点2和固定接点4之间产生的电弧的部分设置含有特定化合物的消弧用绝缘成型物5。
其次，对断路器的动作进行说明。图1(a)和图1(b)中，通过开闭机构部(参照图 3和图4)动作，活动触头1转动，成为活动接点2和固定接点4接触或者离开的结构。通过 使接点之间接触，从电源向负荷供给电力。为确保通电的可靠性，以规定的接触压力将活动 接点2压到固定接点4。
短路事故等发生，大的过电流在回路中流动时，活动接点2和固定接点4之间的接 触面的电磁斥力变得非常强。为了克服加在上述活动接点2的接触压力，活动触头1转动， 活动接点2和固定接点4离开，进而通过开闭机构部和断开装置的动作，随着固定接点4和 活动接点2的离开距离增大，电弧阻抗增大，由此电弧电压上升。
在这样的断流动作中，在活动接点2和固定接点4之间，因电弧而在短时间即数毫 秒内产生大量的能量。此时，通过将在消弧装置的侧面设置的消弧用绝缘成型物暴露于电 弧而产生分解气体，通过产生的分解气体将电弧冷却并消弧。
另外，图2为以一定间隔层叠了具有U字型、V字型的切口部7的多个消弧板6的 断路器的消弧装置部分的侧视图。利用磁力将活动接点2和固定接点4之间产生的电弧8 向消弧板20的方向吸引并伸长，因此电弧电压进一步上升。进而，通过拉入作为消弧装置 的由多块板构成的金属制消弧板中，使过电流限流，将电弧消弧，将回路断流。
对于上述断路器进行更详细的说明。图3和图4为本发明的断路器的一例的截面 示意图，图3表示断路器接触时(接通状态)，图4为图3中所示的断路器的一部分并且表 示断路器断流时(断开状态)。图3和图4中，断路器具有由铜等导体构成的活动触头1、 在活动触头1的一端固定的活动接点2、与活动接点2接触和分离的固定接点4、固定着固 定接点4的由铜等导体构成的固定触头3、和在固定触头3的另一端部构成的电源侧的端 子部9，从外部电源连接配线。将消弧装置100部分中的消弧板6彼此介由空隙层叠排列。消弧装置100由将在活动接点2和固定接点4之间产生的电弧冷却和消弧的磁性体金属构 成的多块消弧板6(格栅)、在两侧保持格栅的消弧侧板Ila(图3和图4中示出消弧侧板 的单侧)和消弧用绝缘成型物5构成。消弧用绝缘成型物5和消弧侧板Ila由绝缘材料构 成，消弧用绝缘成型物5含有后述特定的材料。消弧用绝缘成型物5设置在活动接点2和 固定接点4之间，以使固定接点4露出，将暴露于电弧的固定触头3的全面覆盖的方式设置 (参照图5(a)和图5(b))。上述断路器中还具有例如转动地开闭驱动活动触头1的开闭机 构部110、用于用手动操作该开闭机构部110的把手13、断开装置部120和负荷侧的端子部 10等。盖14和基座15容纳和/或固定上述各部件，构成框体19的一部分。将端子部9与 框体19内隔离的端板17具有将因电弧产生的热气体排出的排气孔17a，插入安装于设置于 基座15的导槽16。还设置有使电弧向消弧板lib的中央移动的电弧流道18。
对于上述消弧用绝缘成型物和触头对(固定触头和活动触头)的配置关系，图 5(a)中示出触头对的侧视图和图5(b)中示出图5(a)的平面图。图5 (a)和图5(b)中，消 弧用绝缘成型物5设置在活动触头1的活动接点2和固定触头3的固定接点4的触头对附 近，以使固定接点4露出，将暴露于电弧的固定触头3的全面覆盖的方式设置。
图6为示意地表示断路器的消弧室部的另一例的侧视图。没有图示，但这样的消 弧室部在绝缘物构成的容器(绝缘容器)中，一体容纳有检测异常电流并发出断路指令的 继电器部和作为同一指令的传达位置的驱动机构部等。如图6中所示，消弧室部100具有 具有固定接点4的固定侧移动导体20，具有与固定接点4接触和离开的活动接点2并与固 定侧移动导体20形成触头对的活动触头1，将上述活动触头1离开时固定接点4和活动接 点2之间产生的电弧引入并截断的多片重叠的消弧板6构成的消弧装置22，活动触头1上 的电弧换流并感应到消弧装置的活动侧移动导体21，和用于将与电弧产生相伴的分解气体 排出到断路器外部的排气孔17a。固定侧移动导体20具有与固定于绝缘容器的固定触头一 体化的形状。
图6中，固定着固定接点4的固定触头3与固定侧移动导体20连接，该固定侧移 动导体20向消弧装置22侧延伸。将活动接点2固定于活动触头1，此外，用导体将活动触 头1与活动侧移动导体21连接，处于电气连接状态。再者，固定接点4或活动接点2可以 由构成固定侧移动导体20或活动触头1的导电构件代用。固定着固定接点4的固定侧移 动导体20和活动侧移动导体21向消弧装置22延伸，成为从消弧装置22的两侧夹持的结 构。
消弧用绝缘成型物5，在图6中，以夹持固定接点4和活动接点2之间与固定侧移 动导体20之间形成的空间的形式配置。如果是板状构件则配置成对状，例如如果是二字状 构件则以包围的方式配置。
排气孔17a由绝缘构件构成，如图所示，配置在消弧装置22的背面侧。
上述消弧室部100中，过电流在断路器中流动时，图中没有示出的与活动触头1连 接的开闭机构部动作，活动触头1断路，在固定接点4和活动接点2之间产生电弧(图中电 弧I)。电弧产生的同时，从消弧用绝缘成型物5产生分解气体，消弧室部100内的压力上 升。周围的压力梯度产生的向排气孔17a方向的分解气体流和来自在活动侧移动导体21 中流动的过电流的电磁力等作用于该固定接点4和活动接点2的接点对间的电弧I，首先固 定侧部的电弧端在从固定接点4连续延伸的固定侧移动导体20中向消弧装置100方向移动。接着，另一电弧端在活动侧移动导体21中换流(图中电弧II)。通过该换流，电弧以 相对于消弧装置100中具有的消弧板6大致垂直的状态到达，被消弧板6截断(图中电弧 III)。其结果，电极下降电压产生，电弧电压变高，限流性能得到提高。上述固定触头和通 过开闭机构部进行开闭动作的活动触头合在一起也称为断流部。
本发明的消弧用绝缘成型物(以下有时称为成型物)中，作为具有产生气体能力 的添加剂，含有选自嘧啶、嘧啶衍生物、嘌呤、嘌呤衍生物、四唑和四唑衍生物中的至少1种 以上的化合物。嘧啶衍生物是由化学式(1)表示的嘧啶的衍生物。嘌呤衍生物是由化学式 (2)表示的嘌呤的衍生物，四唑衍生物是由化学式(3)表示的四唑的衍生物。另外，衍生物 是指对于上述嘧啶、嘌呤或四唑，分别具有嘧啶骨架、嘌呤骨架或四唑骨架的化合物，并且 具有产生气体的能力(消弧能力)。这样的衍生物中包括嘧啶、嘌呤或四唑的各自的取代或 加成化合物等。将这些材料多种混合使用的情形下，其混合比例并无特别限定。通过在消 弧用绝缘成型物中含有选自嘧啶或其衍生物、嘌呤或其衍生物、四唑或其衍生物中的至少1 种以上的化合物，暴露于电弧的结果，由消弧用绝缘成型物的分解产生的气体量多，因此通 过电弧的冷却和因喷射导致的电弧延伸等，能促进电弧的消弧，将大电流断流时的过电流 抑制得低，能得到断流性能优异的消弧用绝缘成型物。其结果，通过在断路器的接点附近配 置消弧用绝缘成型物，能得到小型并且断流性能优异的断路器。
化1
权利要求
1.消弧用绝缘成型物，是配置在断路器的触头周边的消弧用绝缘成型物，其特征在于， 含有选自嘧啶、嘧啶衍生物、嘌呤、嘌呤衍生物、四唑和四唑衍生物中的1种以上的化合物。
2.权利要求1所述的消弧用绝缘成型物，其中所述嘧啶衍生物包含选自尿嘧啶、尿嘧 啶衍生物、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶衍生物、胞嘧啶和胞嘧啶衍生物中的1种以上的化合物。
3.权利要求1所述的消弧用绝缘成型物，其中所述嘌呤衍生物包含选自黄嘌呤、黄嘌 呤衍生物、可可碱、可可碱衍生物、鸟嘌呤、鸟嘌呤衍生物、腺嘌呤和腺嘌呤衍生物中的1种 以上的化合物。
4.权利要求1所述的消弧用绝缘成型物，其中所述四唑衍生物是联四唑二铵。
5.权利要求1 4任一项所述的消弧用绝缘成型物，其中上述消弧用绝缘成型物含有 50重量％以上的基体树脂，该基体树脂为聚酰胺。
6.断路器，是具有权利要求1所述的消弧用绝缘成型物的断路器，其具有设置有固定 接点的固定触头、设置有活动接点的活动触头、使所述活动触头动作的开闭机构部、将通过 开闭机构部将所述固定接点和所述活动接点离开时产生的电弧消弧的消弧装置、和在由所 述固定触头和所述活动触头构成的触头对周边的所述消弧用绝缘成型物。
7.断路器，是具有权利要求1所述的消弧用绝缘成型物的断路器，其具有绝缘容器， 具有固定于该绝缘容器的固定触头和通过开闭机构部进行开闭动作的活动触头的断流部， 和使所述固定触头和所述活动触头之间产生的电弧转移到多段重叠的消弧板的移动导体; 在由所述固定触头和所述活动触头构成的触头对周边具有所述消弧用绝缘成型物。
全文摘要
本发明的目的为提供消弧用绝缘成型物和具有高断流性能的断路器，该消弧用绝缘成型物在过电流断流时也能将电弧迅速冷却，同时将全部电弧迅速导入到消弧装置，本发明涉及的第1消弧用绝缘成型物是配置在断路器的触头对周边的消弧用绝缘成型物，其特征在于，含有选自嘧啶、嘧啶衍生物、嘌呤、嘌呤衍生物、四唑和四唑衍生物中的1种以上的化合物。
文档编号H01H73/18GK102034624SQ20101013270
公开日2011年4月27日 申请日期2010年3月15日 优先权日2009年9月28日
发明者久保一树, 小仓健太郎, 滨野浩司, 牧田阳 申请人:三菱电机株式会社