(57)【要約】【課題】  永久磁石を使用することなくアーク放電を効果的に消弧できる機構を備えた直流開閉器を提供する。【解決手段】  固定接触子１ａとコンデンサＣ及び抵抗Ｒの並列回路を介して連結された補助電極３を有し、補助電極３は固定接点１の近傍において固定接点１に接触状態にある可動接点２に接触するよう配置されると共に、可動接点２が固定接点１から解離する途中の状態まで可動接点２との接触を継続する摺動片３ａを有し、解離動作が終了した時点では可動接点２と分離される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点を備えた固定接触子と可動接点を備えた可動接触子とを電路上に設けて、前記固定接点に対して可動接点を接触／解離動作させることで、前記電路の接続／遮断を実施する直流開閉器であって、
前記固定接触子及び前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結された補助電極を有し、
前記補助電極は、前記固定接点の近傍において当該固定接点に接触状態にある前記可動接点に接触するよう配置されると共に、前記可動接点が前記固定接点から解離する途中まで前記可動接点との接触を継続するための摺動片を有し、解離動作が終了した時点で前記可動接点と分離されることを特徴とする直流開閉器。
【請求項２】
固定接点を備えた固定接触子と可動接点を備えた可動接触子とを電路上に設けて、前記固定接点に対して可動接点を接触／解離動作させることで、前記電路の接続／遮断を実施する直流開閉器であって、
前記固定接触子及び前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結され、前記可動接点方向に付勢力を有する状態で前記固定接点と前記可動接点とで挟持される部位に配置された補助電極と、当該補助電極を前記固定接点に対して所定の距離で停止させるストッパと備え、
前記補助接点が前記可動接点に接触した状態で前記可動接点は解離動作し、前記可動接点の解離動作の途中で前記補助電極は前記ストッパに係合して停止し、前記固定接点と前記可動接点の間の所定位置に保持されることを特徴とする直流開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電路を開閉操作する直流開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーの観点から、また産業用太陽光発電の普及による発電電圧の高電圧化等から、直流高電圧配電（ＨＶＤＣ）が検討されている。
しかしながら、給電電圧が高くなると電路を開放する際に接点間にアーク放電が生じ易く、また消え難くなる。特に直流の場合、一度発生したアーク放電は消え難いため、開閉器においては交流に比べて消弧対策が重要となる。これは、交流では直流と異なり周期的に０Ｖの電位があるため発生したアーク放電は切れやすいが、直流では常に一定の電圧が加わることで一度発生したアーク放電は他の条件が変わらない限り切れない特性に依る。
そのため、直流電路に設置される開閉器には、開閉する接点を挟むように永久磁石を配置して、磁力によりアーク放電の形成経路を強制変更して消弧を促進させるよう構成したものがある。例えば特許文献１では、開極の際に生ずるアーク放電を挟むように永久磁石を対向させて配置すると共に、アーク放電の橋絡を阻止する消弧絶縁板を配置して、発生したアーク放電を強制的に伸張させることで比較的大電流でも遮断できるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３３４５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記永久磁石を消弧室周囲に設置したものは、比較的大電流が流れる電路に対しても有効な構成であった。しかしながら、１接点部に対して少なくとも１つの永久磁石が必要であるため、そのためのスペースが必要となり、開閉器の小型化の障害となっていた。
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、永久磁石を使用することなくアーク放電を効果的に消弧できる機構を備えた直流開閉器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、固定接点を備えた固定接触子と可動接点を備えた可動接触子とを電路上に設けて、前記固定接点に対して可動接点を接触／解離動作させることで、前記電路の接続／遮断を実施する直流開閉器であって、前記固定接触子及び前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結された補助電極を有し、前記補助電極は、前記固定接点の近傍において当該固定接点に接触状態にある前記可動接点に接触するよう配置されると共に、前記可動接点が前記固定接点から解離する途中まで前記可動接点との接触を継続するための摺動片を有し、解離動作が終了した時点で前記可動接点と分離されることを特徴とする。
この構成によれば、可動接点が解離動作すると接点間にアーク放電が発生するが、可動接点の解離が進み、固定接点と補助電極の距離より大きくなると、アーク放電は固定接点と補助電極との間に移行させることができる。その後、可動接点が補助電極から離れるが、アーク放電のエネルギーは補助電極と一方の接触子との間に設けられたコンデンサと抵抗の並列回路により吸収されるため、可動接点と補助電極の間で新たなアーク放電が発生することが無い。こうして、接点間で発生したアーク放電は継続することがなく速やかに消弧させることができる。よって、直流電路の遮断操作であっても、永久磁石を使用することなく省スペースでアークを消弧することが可能となる。
【０００７】
請求項２の発明は、固定接点を備えた固定接触子と可動接点を備えた可動接触子とを電路上に設けて、前記固定接点に対して可動接点を接触／解離動作させることで、前記電路の接続／遮断を実施する直流開閉器であって、前記固定接触子及び前記可動接触子の何れか一方とコンデンサ及び抵抗の並列回路を介して連結され、前記可動接点方向に付勢力を有する状態で前記固定接点と前記可動接点とで挟持される部位に配置された補助電極と、当該補助電極を前記固定接点に対して所定の距離で停止させるストッパと備え、前記補助接点が前記可動接点に接触した状態で前記可動接点は解離動作し、前記可動接点の解離動作の途中で前記補助電極は前記ストッパに係合して停止し、前記固定接点と前記可動接点の間の所定位置に保持されることを特徴とする。
この構成によれば、可動接点の解離が始まると、可動接点と固定接点とで挟持されている補助電極は、可動接点側に付勢されているため可動接点と一体に移動を開始する。そして、可動接点の解離が進む途中で補助電極がストッパと係合して停止し、可動接点と分離される。
そのため、可動接点の解離開始時は、補助電極と固定接点との間にアーク放電が発生するが、途中で可動接点が分離されることで、アーク放電のエネルギーは補助電極と一方の接触子の間に設けられたコンデンサと抵抗の並列回路により吸収される。また、可動接点と分離した補助電極との間で新たなアーク放電が発生することが無いため、接点間で発生したアーク放電は継続することがなく速やかに消弧させることができる。よって、直流電路の遮断操作であっても、永久磁石を使用することなく省スペースでアークを消弧することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接点間で発生するアーク放電のエネルギーはコンデンサと抵抗の並列回路により吸収されるため、発生したアーク放電は継続することがなく速やかに消弧させることができる。よって、直流電路の遮断操作であっても、永久磁石を使用することなく省スペースでアークを消弧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る直流開閉器の第１の形態を示す接点部の概略構成図であり、接点を接触させた状態の説明図である。
【図２】図１の接点の動作説明図であり、（ａ）は解離した直後の状態、（ｂ）は、解離が進み、アーク放電の向きが変化した状態、（ｃ）は解離が完了した状態を示している。
【図３】直流開閉器の第２の形態を示す接点部の概略構成図であり、接点を解離させた状態の説明図である。
【図４】図３の接点の動作説明図であり、（ａ）は接触させた状態、（ｂ）は解離した直後の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、可動接点或いは固定接点の近傍に補助電極を設けて、速やかなアーク放電の消弧を可能とするものであり、最初に可動接点に接触して摺動する補助電極を設けた構成を説明する。
【００１１】
［第１の形態］
図１は本発明に係る直流開閉器の第１の形態を示す接点部の概略構成図であり、接点を接触させた閉路状態を示している。１は図示しない固定接触子に設けられた固定接点、２は図示しない可動接触子に設けられた可動接点、３は補助電極を示し、固定接点１と補助電極３とは並列に配置されたコンデンサＣと抵抗Ｒにより接続されている
補助電極３は、固定接点１の近傍に配置され、可動接点２の側部に当接して摺動する摺動片３ａを有している。この摺動片３ａは、可動接点２が固定接点１に接触している状態から、解離動作の途中まで接触するよう形成されている。
【００１２】
上記の如く構成された接点部の開操作時に発生するアーク放電は、以下のように消弧される。図２は、図１に示す接点の開動作説明図であり、（ａ）は解離した直後の状態、（ｂ）は、解離が進み、アークが変化した状態、（ｃ）は解離動作が終了した状態を示し、この図２を参照して説明する。
図２（ａ）に示すように、解離した直後は固定接点１と可動接点２との間（以下、単に接点間とする）でアーク放電Ｓが発生するが、解離が進むに従い接点間の距離が固定接点１と補助電極３の間の距離より長くなると、図２（ｂ）に示すようにアーク放電Ｓは固定接点１と補助電極３の間に移行する。
【００１３】
このアーク放電ＳのエネルギーはコンデンサＣに充電されるが、並列に配置されている抵抗Ｒにより消費され、アーク放電Ｓのエネルギーは順次削減される。この結果、解離が完了した図２（ｃ）の時点で、可動接点２が補助電極３から解離する際にアーク放電が発生するようなことが無く、その時点でアーク放電は消弧している。
具体的に、電圧４００Ｖの電路においては、一例としてコンデンサＣ＝１μＦ、抵抗Ｒ＝１ｋΩとすることで良好な消弧を実現できる。
【００１４】
このように、電路に電流が流れている状態で可動接点２が解離動作すると、接点間にアーク放電が発生するが、可動接点２の解離が進み、固定接点１と補助電極３の距離より大きくなると、アーク放電は固定接点１と補助電極３との間に移行させることができる。その後、可動接点２が補助電極３から離れるが、アーク放電のエネルギーは補助電極３と固定接触子との間に設けられたコンデンサＣと抵抗Ｒの並列回路により吸収されるため、可動接点２と補助電極３の間で新たなアーク放電が発生することが無い。こうして、接点間で発生したアーク放電は継続することがなく速やかに消弧させることができる。よって、直流電路の遮断操作であっても、永久磁石を使用することなく省スペースでアークを消弧することが可能となる。
【００１５】
尚、コンデンサＣと抵抗Ｒを固定接点１と補助電極３の間に設けているが、この両者の間には設けずに可動接点２と補助電極３の間に設けても良い。
【００１６】
次に、固定接点と可動接点に挟持される補助電極を設けた構成を説明する。
［第２の形態］
図３は直流開閉器の第２の形態を示す接点部の概略構成図であり、解離状態にある接点部を示している。１ａは固定接点１を先端に設けた固定接触子、２ａは可動接点２を先端に設けた可動接触子、４は補助接点、５は補助接点４に係合するストッパを示している。また、６ａ、６ｂはそれぞれの接触子１ａ，２ａに接続された電路を示している。
【００１７】
補助電極４は金属板で形成され、自身の弾性もしくはスプリングによって常時可動接点２の方向に付勢されている。そして、固定接点１との距離が所定の距離を超えないようストッパ５により移動距離が規制され、可動接点２が解離した状態では固定接点１及び可動接点２と所定の距離を保持するよう構成されている。また、可動接触子２ａとの間にコンデンサＣと抵抗Ｒの並列回路が接続されている。
【００１８】
上記の如く構成された接点部の開操作時に発生するアーク放電は、以下のように消弧される。図４は図３に示す接点部の動作説明図であり、（ａ）は接点部を接触させた状態、（ｂ）は解離した直後の状態を示し、この図４を参照して説明する。
図４（ａ）に示すように、電路閉路中は可動接点２が補助電極４を介して固定接点１に接触している。そして、可動接点２が解離を開始すると、図４（ｂ）に示すように補助電極４もその付勢力により可動接点２と一体に動作する。その結果、固定接点１と補助電極４の間でアーク放電Ｓが発生する。
【００１９】
そして、解離が進むと補助電極４はストッパ５に係合して停止するが、可動接点２は解離動作を継続し、可動接点２と補助電極４は分離される。こうして分離されると、固定接点１と補助電極４との間で発生していたアーク放電のエネルギーはコンデンサＣに並列に設けられている抵抗Ｒにより消費されるため、新たに可動接点２と補助電極４の間でアーク放電が発生するようなことは無く、アーク放電は消滅する。
尚、ストッパ５は、解離が完了した時点で補助電極４が図３に示すように固定接点１と可動接点２との略中間位置となるよう配置されている。
【００２０】
このように、電路に電流が流れている状態で接点間の解離が始まると、可動接点２と固定接点１とで挟持されている補助電極４は、可動接点２側に付勢されているため可動接点２と一体に移動を開始する。そして、可動接点２の解離が進む途中で補助電極４がストッパ５と係合して停止し、可動接点２と分離される。
そのため、可動接点２の解離開始時は、補助電極４と固定接点１との間にアーク放電が発生するが、途中で可動接点２が分離されることで、アーク放電のエネルギーは補助電極４と可動接触子２ａの間に設けられたコンデンサＣと抵抗Ｒの並列回路により吸収される。また、可動接点２と分離した補助電極４との間で新たなアーク放電が発生することが無いため、接点間で発生したアーク放電は継続することがなく速やかに消弧させることができる。よって、直流電路の遮断操作であっても、永久磁石を使用することなく省スペースでアークを消弧することが可能となる。
【００２１】
尚、この第２の形態においては、コンデンサＣと抵抗Ｒを可動接点２と補助電極４の間に設けているが、この両者の間には設けずに固定接点１と補助電極４の間に設けても良い。また、可動接点２を解離させる際、補助電極４が接触した状態の序盤の解離速度より、補助電極４がストッパ５に係合した後の可動接点２が単独で解離動作する終盤の解離速度をより早くすると消弧に有効である。このような解離動作は、可動接触子２ａを弾性部材の弾性を利用して開動作させることで容易に実施することができる。
また、第１及び第２の形態の双方とも、固定接点１をプラス極、可動接点２をマイナス極として、固定接点１から可動接点２へ電流が流れる構成としているが、開閉器内の対を成す他方の接点部も同様の構成とすれば良く、固定接点１及び可動接点２が逆の極性であっても良い。
【符号の説明】
【００２２】
１・・固定接点、１ａ・・固定接触子、２・・可動接点、２ａ・・可動接触子、３・・補助電極、３ａ・・摺動片、４・・補助電極、５・・ストッパ、６ａ，６ｂ・・電路、Ｃ・・コンデンサ、Ｒ・・抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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