(57)【要約】　　　（修正有）【課題】強制転流型スイッチの転流失敗等に基く電流を電気的に検知して回路を自動的に遮断して、電源と回路を保護する異常電流保護用電気スイッチを提供する。【解決手段】異常電流を検知してこの電流の時間積分を行い、積分値が予め定めた値に達したら、スイッチ接点を動作する空圧シリンダを操作してスイッチ電極の可動接点部を引き離して電気回路を遮断する。空圧シリンダの操作には電磁ソレノイド等を用い、ソレノイド電流を制御している。また、スイッチの接点部の接触抵抗に基くジュール熱や接点間の電気火花で生じる熱による溶着を防止する為、接点部を水冷としている。【効果】予め設定した電流の時間積分値で自動的に遮断する事から、電源と回路の保護協調に極めて有用である。具体的には、抵抗溶接機等の大電流を使用する分野に果たす役割は極めて大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流大電流を開閉する際、スイッチ電流を時間積分し、その積分値が予め定めた値に達して動作するスイッチ。
【請求項２】
大電流スイッチの接点部品が「開」、「閉」する際、接点部で生じるジュール熱や接点間の火花による熱で溶着しないように接点部を水冷却するスイッチ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は大電流（特に直流）を無接点（サイリス他等の半導体スイッチ）を用いて開閉する際、半導体スイッチが動作不能となって短絡状態になったり、或は強制転流型スイッチが転流に失敗した場合、電源と回路とを切り離して両者を保護するものである。
本発明はこの場合の保護装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、突発的な事故や、誤使用に基く異常電流の遮断には、熱動型のサーキットブレーカーやヒューズが多使されていた。しかしながら、熱動型のサーキットブレーカーで大電流用のものが少なく、また、開閉時に接点部が溶着して、使用不能になることが多かった。また、ヒューズは、異常電流で溶断する度に取り替えを余儀なくされて、取り扱いが面倒であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑み、突発的な事故、誤使用に基く異常電流或は、強制転流型スイッチの転流失敗に基く電流を電気的に検知して回路を自動的に遮断し、電源と回路の保護および接点部材料の溶着を防止するものである。
具体的には、先ず異常電流を検知してこの電流の時間積分を行う。
次に、積分値が予め定めた値に達したら、スイッチ接点を動作する空圧シリンダを操作してスイッチ電極の可動接点部を引き離して電気回路を遮断するものである。
なお、空圧シリンダの操作には、電磁ソレノイド等を用い、ソレノイド電流を制御して空圧回路を切替えている。
また、スイッチの接点部の接触抵抗に基くジュール熱や接点間の電気火花で生じる熱による接点部の溶着を防止する為、接点部を水冷としている。
つまり、スイッチの接点部が溶着するとスイッチとしての機能を果たさなくなる。
この問題を解決するために鋭意研究を行い次の結論に達した。
【０００４】
（１）異常電流から電源と回路とを保護するのに、スイッチ電流の時間積分値を用いる事により、極瞬間的なサージ電流による誤動作をなくした。
（２）電源の容量と回路の容量とを勘案し、積分定数を定める事により保護協調を任意に設定する事を可能とした。
（３）スイッチ電極部を水冷とする事により、電極部で生じるジュール熱と電極間のアーク熱の問題を解決した。また、スイッチの小型化（放熱が容易な為）に成功した。
（４）スイッチ電極間に環流ダイオードを装着する事により、インダクタンスを有する直流回路の開閉を容易にした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、図面を用いて説明する。
図１，図２において空圧シリンダ１は、フレーム５にボルト２４にて取り付けてあり、空圧シリンダ１のピストンにはスペーサ３３の先端に絶縁材７と可動接点部２が絶縁チューブ１６と絶縁ワッシャ１７にて電気的に絶縁されてボルト１５で締め付けられている。
ピストンロットは、フレーム５を貫通し、スキマバメにて自由に摺動出来る様になっている。
反力板６には、固定接点３，４が絶縁材８、絶縁ワッシャ３５、絶縁チューブ３６により電気的に絶縁されてボルト３４にて取り付けられている。
フレーム５と反力板６は、可動接点部２が固定接点部３，４に空圧シリンダ１のストロークでおしつける事のできる距離を保つように接続部品１２と１３がボルト１４にて締め付けられている。
接続部１２，１３と可動接点部２及び固定接点部３，４の間には、絶縁シート１０、１１にて電気的に絶縁している。
また、可動接点部２は、絶縁シート１０と１１を摺動できるようになっている。先ず、空圧シリンダ１のポート３１より空圧を供給して可動接点部２を固定接点部３，４に押し付けて接触面Ｅ，Ｆを密着させる事により、電流はＸより供給され可動接点部２により固定接点部３から４に流れヒューズ１８を介してＹに送られる。
スイッチの冷却水は、Ｕより供給されて可動接点部２に送られ、可動接点部２の中を通ってフレキシブルチューブ２７により固定接点部４に入り、４の中を通ってフレキシブルチューブ２８により、固定接点部３に入ってＶに出て行くことにより、接点部が冷却される。
異常電流検知信号により、空圧ソレノイドバルブが切り替わり、空圧シリンダのポート３２に空圧が供給され、ポート３１より排出されると可動接点部２が後退してＥ面とＦ面とが離れて電流が遮断される。このときに電極間に発火を発生するが水で冷却しているので接点材料の溶解温度に達しない為に接点材料は溶損しない。
【０００６】
【実施例】
実施例１
図１、図２は、異常電流保護用電気スイッチの構造を示したもので、図３は、同スイッチの電気回路部である。
異常電流保護用電気スイッチの性能を確認する為、異常電流遮断テストを下記の項目で実施した。
電源電圧　　　　４８Ｖ
電流　　　　　　１０，０００Ａ
水流量　　　　　３ｌｉｔ／ｍｉｎ
遮断回数　　　　１００回
接点部材料（銅）に顕著な損傷は認められなかった
【発明の効果】
本発明は、異常電流や大電流或は、強制転流回路の保護装置として機能するものである。つまり、監視する電流の時間積分値が予め定めた値に達すると自動的に回路を遮断し、電源と回路の保護に有用である事が証明された。この事は、抵抗溶接機等の大電流を使用する分野に果たす役割は、極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、異常電流保護用電気スイッチの構造を示したもので、スイッチ電極部を水冷却構造としている。
【図２】図２は、図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ断面図である。
【図３】図３は、異常電流を検知して空圧ソレノイドバルブを操作する指令信号を発生させる電気回路図である。
【符号の説明】
図１、図２
１：空圧シリンダ，２：可動接点部，３，４：固定接点部，５：フレーム，６：反力板，７，８：絶縁材，９：固定接点部内の水路，１０，１１：絶縁シート，１２，１３：接続部品，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ：ボルト１５：ボルト，１６：絶縁チューブ，１７：絶縁ワッシャ，１８：ヒューズ，１９：絶縁板，２０：ヒューズ取り付け板，２１：ボルト，２２、２３：導線，２４：空圧シリンダ取付ボルト，２５：水入り口チューブ，２６：水出口チューブ，２７，２８：フレキシブルチューブ，２９：チューブ接ぎ手，
３０ａ，３０ｂ：ヒューズ取り付ボルト，３１，３２：空圧シリンダのポート口，３３：スペーサ，３４ａ，３４ｂ：ボルト，３５ａ，３５ｂ：絶縁ワッシャ，３６ａ，３６ｂ：絶縁チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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