(57)【要約】【課題】アークを急激に冷却させ、良好な遮断特性が得られるスイッチ素子を提供する。【解決手段】両端開口端面にそれぞれ封着金具３、４が封着された絶縁容器１と、一方の封着金具３を気密に貫通し、一方の接点６が前記絶縁容器１内の端部に設けられた第１の通電軸５と、他方の封着金具４を気密に貫通し、且つ前記一方の接点６と相対的に接離可能な他方の接点７が前記絶縁容器１内の端部に設けられた第２の通電軸８と、前記絶縁容器１内に、前記両接点６、７が浸漬されるように充填されたパーフルオロカーボン１２とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端開口端面にそれぞれ封着金具が封着された絶縁容器と、
一方の封着金具を気密に貫通し、一方の接点が前記絶縁容器内の端部に設けられた第１の通電軸と、
他方の封着金具を気密に貫通し、且つ前記一方の接点と相対的に接離可能な他方の接点が前記絶縁容器内の端部に設けられた第２の通電軸と、
前記絶縁容器内に、前記両接点が浸漬されるように充填されたパーフルオロカーボンとを
備えたことを特徴とするスイッチ素子。
【請求項２】
前記パーフルオロカーボンは、カーボン元素が６個または８個からなることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ素子。
【請求項３】
前記パーフルオロカーボンが注入され、少なくとも一方の封着金具に設けた注入孔は、金属パッキンを介してボルトで締付け封止されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流遮断時のアーク電圧を高くして遮断特性を向上し得るスイッチ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車やハイブリッド車には、車上モータを駆動するため、１００Ｖを超える直流電圧と数十Ａの直流電流を制御する大容量のスイッチ素子が用いられている。
【０００３】
従来この種のスイッチ素子は、交流と異なり電流零点がないため、電流の遮断を行うことが困難であり、気中開閉機器では大型化せざるを得なかった。そこで、これを解決するために、次のようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
これは、接点部を気密構造として水素を加圧封入し、電流遮断時のアークを水素で冷却することにより小型化を図るものである。即ち、電流遮断時のアークを強い冷却性能を持つ水素で冷却し、アーク電圧を上昇させることにより、主回路電流を限流して遮断を容易としている。更には、接点間の周囲に永久磁石を設けてアークに磁界を加えて引き伸ばし、アーク電圧を上昇させている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３２０４１１号公報（第３１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のスイッチ素子においては、以下のような問題がある。
【０００７】
接点部を気密構造として水素を加圧封入しているので、その密閉容器の製作が困難であった。即ち、水素のような分子量の小さい気体を封入する密閉容器では、封入した気体が漏洩しないように細心の注意を払って容器を密閉する作業をしなければならなかった。また、気体を封入した後の封入孔においても、漏洩しないように細心の注意を払って封止の作業をしなければならなかった。
【０００８】
封入した水素が漏洩すると、電流遮断時のアークの冷却が充分に行われず、遮断不能となることになる。
【０００９】
従って、本発明は、密閉容器の製作が容易で、電流遮断時のアークを急激に冷却してアーク電圧を上昇させ遮断特性を向上し得るスイッチ素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のスイッチ素子は、両端開口端面にそれぞれ封着金具が封着された絶縁容器と、一方の封着金具を気密に貫通し、一方の接点が前記絶縁容器内の端部に設けられた第１の通電軸と、他方の封着金具を気密に貫通し、且つ前記一方の接点と相対的に接離可能な他方の接点が前記絶縁容器内の端部に設けられた第２の通電軸と、前記絶縁容器内に、前記両接点が浸漬されるように充填されたパーフルオロカーボンとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、接点間が液体のパーフルオロカーボンで浸漬されているので、電流遮断時のアークが急激に冷却されてアーク電圧が上昇し、良好な遮断特性が得られる。また、パーフルオロカーボンの分子量の大きいので、絶縁容器を密閉する作業が容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るスイッチ素子を示す断面図である。
【００１３】
図１に示すように、筒状の絶縁容器１には、その両端開口端面にメラライズ層２が設けられ、固定側封着金具３と可動側封着金具４とがロー付けにより気密に封着されている。
【００１４】
そして、固定側封着金具３には、一方の電路となる固定通電軸（第１の通電軸）５がロー付けにより気密に貫通固定され、この固定通電軸５の絶縁容器１内の端部に固定側接点６が取付けられている。また、固定側接点６に対向して、接離自在に配置された可動側接点７が可動通電軸（第２の通電軸）８の端部に取付けられている。この可動通電軸８は、可動側封着金具４を貫通自在に貫通して図示していない操作機構に連結され、他方の電路となる。
【００１５】
また、可動通電軸８の絶縁容器１内中間部には、円板状のベローズカバー９がロー付けにより気密に取付けられている。このベローズカバー９と可動側封着金具４間には、伸縮自在のベローズ１０の端部がそれぞれロー付けにより気密に取付けられている。
【００１６】
ここで、前記固定通電軸５にもベローズ１０を設けて可動させ、可動通電軸８とともに両通電軸５、８の可動により、両接点６、７を接離させてもよい。
【００１７】
一方、固定側封着金具３には、注入孔１１が設けられ、この注入孔１１から絶縁容器１内に液体のパーフルオロカーボン１２が注入される。注入後には、注入孔１１は、例えば銅材のような鉄材よりも軟らかい金属パッキン１３を介して例えばステンレスのような銅材よりも硬いボルト１４で締付けられている。なお、絶縁容器１内のパーフルオロカーボン１２は、絶縁容器１を縦配置や横配置にした場合において、接点６、７間が充分に浸漬する程度に充填されている。パーフルオロカーボン１２が充填されていない他の部分は、空気層１５である。
【００１８】
この充填には、図示していないバルブを注入孔１１に接続し、絶縁容器１内を真空脱気後、バルブを切替えてパーフルオロカーボン１２を注入し、次いでバルブを更に切替えて乾燥空気を略大気圧で封入する。そして、金属パッキン１３を僅かに押しつぶす程度にボルト１４を締付けることで、注入孔１１を容易に封止することができる。これにより、絶縁容器１内を密閉することができる。なお、注入孔１１は、可動側封着金具４に設けてもよい。
【００１９】
ここで、パーフルオロカーボン１２は、表１に示すような特性のものを用いた。
【００２０】
【表１】
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表１におけるパーフルオロカーボンＡは、カーボン元素６個を有する住友スリーエム（株）パーフロロカーボンクーラントＦＸ−３２５０、また、パーフルオロカーボンＢは、カーボン元素８個を有する住友スリーエム（株）パーフロロカーボンクーラントＦＸ−３３００からなる液体であり、分子量は水素に比べて数十倍大きいものである。
【００２１】
このようなパーフルオロカーボンＡまたはＢを絶縁容器１内に注入したスイッチ素子を用い、直流電圧１００Ｖ−電流２０Ａの遮断試験を行った。その結果、パーフルオロカーボンＡまたはＢを充填したスイッチ素子は、いずれもアークが急激に冷却され、アーク電圧が１５０〜２００Ｖと大きく上昇し、良好な遮断特性が得られた。また、遮断直後の温度上昇による液面の上昇は、空気層１５により吸収され、絶縁容器１の損傷などはなかった。パーフルオロカーボンＡまたはＢが冷却した後では、繰返しの使用が可能である。
【００２２】
上記実施の形態のスイッチ素子によれば、接点６、７間を液体のパーフルオロカーボン１２で浸漬しているので、電流遮断時のアークが急激に冷却されてアーク電圧が上昇し、良好な遮断特性が得られる。
【００２３】
また、パーフルオロカーボン１２の分子量が大きいので、水素のような気体に比べて漏洩し難く、接点６、７を収納する絶縁容器１内を密閉する作業が容易となる。
【００２４】
なお、本発明のスイッチ素子は、電気自動車やハイブリッド車に限らず、太陽光発電システムのバッテリー回路や溶接機の放電回路のような直流回路へ使用することができる。
【００２５】
また、周期的に電流零点を迎える交流回路には、問題なく用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、密閉容器の製作が容易で、電流遮断時のアーク電圧を大きく上昇させ、遮断特性を向上し得るスイッチ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスイッチ素子を示す断面図。
【符号の説明】
１  絶縁容器
２  メタライズ層
３  固定側封着金具
４  可動側封着金具
５  固定通電軸（第１の通電軸）
６  固定側接点
７  可動側接点
８  可動通電軸（第２の通電軸）
９  ベローズカバー
１０  ベローズ
１１  注入孔
１２  パーフルオロカーボン
１３  金属パッキン
１４  ボルト
１５  空気層
【図１】
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