(57)【要約】【課題】可動接触子及び固定接触子が接触している通電状態から負荷に対する電力の供給を遮断する遮断状態とする際に、再点弧が繰り返し発生することを確実に防止することができる高周波用電磁接触器を提供する。【解決手段】絶縁ケース１内に可動接触子５及び固定接触子４ａ，４ｂで構成される接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３を複数並列に配設し、各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の可動接触子５を駆動する電磁石装置１５を備えた高周波用電磁接触器ＥＭＣであって、前記複数の接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の少なくとも２つを、共振周波数低減用インダクタ２３を介して直列に接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ケース内に可動接触子及び固定接触子で構成される接点機構を複数並列に配設し、各接点機構の可動接触子を駆動する電磁石装置を備えた高周波用電磁接触器であって、
前記複数の接点機構の少なくとも２つを、共振周波数低減用インダクタを介して直列に接続したことを特徴とする高周波用電磁接触器。
【請求項２】
前記共振周波数低減用インダクタは、被覆電線をコイル状に巻いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波用電磁接触器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流路に介挿された固定接触子及び可動接触子を備えた電磁接触器に関し、特に大容量で高周波電流を開閉する高周波用電磁接触器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電磁接触器としては、例えば３組の主可動接触子及び主固定接触子を有する接点機構を並列に３組備え、これら接点機構の主可動接触子を駆動する電磁石を備えているとともに、接点機構を覆う消弧装置を備えた構成を有する電磁接触器が提案されている（例えば特許文献１参照）。
上記構成を有する電磁接触器は、３組の接点機構を有することから高電圧の３相電力の通電及び遮断を制御することができるものであるが、誘導加熱装置や業務用ＩＨ調理器等の例えば１０００Ｖで１０ｋＨｚ程度の高周波電力を必要とする負荷に対する電力供給系統に使用する場合には、３つの接点機構を直列に接続して一方の端部の接点機構の外部接続端子を電力供給源に接続し、他方の端部の接点機構の外部接続端子を負荷に接続するようにして、３つの接点機構で高周波電流の通電及び遮断を行うようにしている。
【０００３】
この場合、電磁接触器の負荷側の接点機構の外部接続端子と負荷との間には、接続配線で構成される線路インダクタンスと例えば力率の調整用のコンデンサとが接続されることによりＬＣ直列共振回路が構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、電力供給源から供給される高電圧且つ高周波電流を３つの接点機構を直列に接続した電磁接触器に供給して、この電磁接触器で誘導加熱装置や業務用ＩＨ調理器等の負荷への通電及び遮断を行うことができるものであるが、負荷に高電圧且つ高周波電流を供給している状態で、各接点機構の主可動接触子を主固定接触子から離間させる電流遮断時に、電圧・周波数・電流の条件によっては、主可動接触子が主固定接触子から離間して主可動接触子及び主固定接触子間の絶縁耐力が十分に高まるよりも早く接点の極間電圧が高くなり、再点弧する場合がある。このとき、位相によっては再点弧の電圧と電流は元の数倍になることがある。電流遮断中にさらに再点弧が繰り返し発生すると、主可動接触子及び主固定接触子間に導電性のガスが充満し、遮断不能となる場合が発生するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、可動接触子及び固定接触子が接触している通電状態から負荷に対する電力の供給を遮断する遮断状態とする際に、再点弧が繰り返し発生することを確実に防止することができる高周波用電磁接触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】
上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る電磁接触器は、絶縁ケース内に可動接触子及び固定接触子で構成される接点機構を複数並列に配設し、各接点機構の可動接触子を駆動する電磁石装置を備えた高周波用電磁接触器であって、前記複数の接点機構の少なくとも２つを、共振周波数低減用インダクタを介して直列に接続したことを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、各接点機構の可動接触子が、電磁石装置によって、固定接触子に接触している閉成状態で、電力供給源の電力が各接点機構及び共振周波数低減用インダクタを介して負荷に通電されている。この通電状態から電力供給源から負荷への電流供給を遮断する電流遮断状態とする際に、共振周波数低減用インダクタが各接点機構間に介挿されているので、この共振周波数低減用インダクタによって共振周波数を低く抑制して電流遮断が容易な条件で電流遮断することができる。
【０００８】
また、本発明の他の形態に係る高周波用電磁接触器は、前記共振周波数低減用インダクタは、被覆電線をコイル状に巻いて形成されていることを特徴としている。
この構成によると、共振周波数低減用インダクタを被覆電線をコイル状に巻いて形成するので、ターン数や巻き径の調整が容易で現場の状況に合わせて最適なインダクタンスに調整することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高周波用電磁接触器の複数の接点機構の少なくとも２つの接点機構を、共振周波数低減用インダクタを介して直列に接続するようにしたので、高周波用電磁接触器を高周波交流電源及び負荷との間に接続した状態で、通電状態から電流遮断状態とする際に、共振周波数低減用インダクタによって共振周波数を低下させて、電流遮断が容易な条件で電流遮断を行うことができ、電流遮断を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示す高周波用電磁接触器を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図３】図１の電気的接続関係を示す回路図である。
【図４】高周波用電磁接触器の電流波形を示す電流波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の高周波用電磁接触器の一実施形態を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
図中、ＥＭＣは高周波用電磁接触器であって、この高周波用電磁接触器ＥＭＣは、絶縁性を有する本体フレーム１を有する。この本体フレーム１は下部フレーム１Ｌ及び上部フレーム１Ｕで構成されている。上部フレーム１Ｕには、図２に示すように、上下方向の中間位置に上方に消弧室２を形成する隔壁３が形成されている。この隔壁３の消弧室２側に前後方向に３つの接点機構ＣＭ１、ＣＭ２およびＣＭ３が並列に配設されている。
【００１２】
これら接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３のそれぞれは、図２に示すように、隔壁３の上面側で後述する支持枠１１の上部を挟んで対向する断面Ｕ字状の固定接触子４ａ及び４ｂと、これら固定接触子４ａ及び４ｂの上方に両固定接触子４ａ及び４ｂ間に接離可能に配設された可動接触子５とで構成されている。
各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の固定接触子４ａ及び４ｂは、隔壁３の上面に固定されて外方端が上部フレーム１Ｕの外方に突出延長する主端子板ＣＰ１ａ〜ＣＰ３ａ及びＣＰ１ｂ〜ＣＰ３ｂに電気的に接続されて固定されている。
各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の可動接触子５は、接点ホルダ７に緩衝バネ８を介して支持されている。
そして、各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の接点ホルダ８は、隔壁３の左右方向の中央部に形成された貫通孔９に上下に摺動自在に支持された共通の支持枠１１に主接触スプリング１２を介して摺動自在に支持されている。
【００１３】
この支持枠１１は、下部フレーム１Ｌに固定された電磁石装置１５によって上下に駆動される。この電磁石装置１５は、下部フレーム１Ｌに固定された固定鉄心１６と、この固定鉄心１６に対向して上下に可動する可動鉄心１７とを備えている。
０可動鉄心１７は前述した支持枠１１の下端側に保持されて上下に摺動可能とされ、固定鉄心１６との間に介挿された復帰スプリング１８によって、固定鉄心１６から上方に離間する方向に付勢されている。
また、下部フレーム１Ｌには、電磁石装置１５を駆動する電子ユニット１９が固定されている。
【００１４】
そして、上記構成を有する高周波用電磁接触器ＥＭＣの例えば主端子板ＣＰ１ａが例えば１０００Ｖで１０ｋＨｚの交流電力を出力する高周波交流波電源２１に接続され、主端子板ＣＰ３ｂが誘導加熱装置や業務用ＩＨ調理器などの高周波電力を必要とする負荷２２に接続されている。
さらに、主端子板ＣＰ１ｂ及びＣＰ２ｂが共振周波数低減用インダクタ２３によって電気的に接続されているとともに、主端子板ＣＰ２ａ及びＣＰ３ａが同様に共振周波数低減用インダクタ２４によって電気的に接続されている。ここで、共振周波数低減用インダクタ２４としは、図１及び図２に示すように、被覆電線をコイル状に巻いて形成され、そのターン数及びコイル径が通電路の共振周波数を低減して遮断が容易な条件となるように設定されている。
【００１５】
したがって、上記接続関係を回路図で表すと、図３に示すようになり、高周波交流電源２から出力される高周波交流電力が高周波用電磁接触器ＥＭＣの各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３がそれら間に共振周波数低減用インダクタ２３及び２４を直列に接続して状態となり、さらに線路インダクタンスＬ及び力率調整用コンデンサＣを通じて負荷２３に供給される。このため、線路インダクタンスＬ及び力率調整用コンデンサＣでＬＣ直列共振回路が構成される。
このＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆRは
ｆR＝１／｛２π√（ＬＣ）｝          …………（１）
で表すことができる。
【００１６】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、高周波用電磁接触器ＥＭＣの電磁石装置１５における固定鉄心１６へ電子ユニット１９から励磁電流が供給されていない非励磁状態では、固定鉄心１６で吸引力が生じないので、可動鉄心１７が復帰スプリング１８によって固定鉄心１６から上方に離間して、支持枠１１が隔壁３の下面に設けられたストッパ２６に当接した位置に保持されている。
【００１７】
この状態では、図２に示すように、接点ホルダ７に支持されている各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の可動接触子５が固定接触子４ａ及び４ｂに対して上方に離間して、各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３が開成状態となっており、高周波交流電源２１からの高周波交流電力が負荷２２には供給されない電力遮断状態となっている。
この電力遮断状態から負荷２２に高周波交流電力を供給するには、高周波用電磁接触器ＥＭＣの電子ユニット１９から電磁石装置１５の固定鉄心１６を囲む励磁コイル１６ａに励磁電流を供給することにより、固定鉄心１６で吸引力を発生させて可動鉄心１７を復帰スプリング１８に抗して吸引する。
【００１８】
これによって、可動鉄心１７及びこれを保持している支持枠１１が下降する。これにより、支持枠１１に保持されている各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の接点ホルダ７も下降し、可動接触子５が固定接触子４ａ及び４ｂに接触することにより、各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３が閉成状態となる。このため、高周波交流電源２１から出力される高周波交流電力が、接点機構ＣＭ１、共振周波数低減用インダクタ２３、接点機構ＣＭ２、共振周波数低減用インダクタ２４、接点機構ＣＭ３を通じ、さらに配線インダクタンスＬ及び力率調整用コンデンサＣを介して負荷２２に供給される通電状態となる。
【００１９】
この通電状態から負荷２２への電力供給を遮断するには、高周波用電磁接触器ＥＭＣの電子ユニット１９から電磁石装置１５の励磁コイル１６ａへの励磁電流の供給を停止する。これによって、電磁石装置１５の固定鉄心１６で発生していた吸引力が消滅することにより、可動鉄心１７が復帰スプリング１８によって上方に移動して支持枠１１がストッパ２６に当接することにより停止する。
【００２０】
このとき、各接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の可動接触子５が固定接触子４ａ及び４ｂから離間して接触子間の絶縁耐力が十分に高まる状態に移行する場合には、図４（ａ）に示すように、高周波電流（例えば１０ｋＨｚ）の供給状態から直ちに電流遮断状態となる。
ところが、電流遮断時の電圧、周波数、電流等の条件によっては電流通電路に形成されている線路インダクタンスＬ及び力率調整用コンデンサＣで構成されるＬＣ直列共振回路が直列共振状態となって、図５（ｂ）に示すように、通常時の電流波形に対して周波数及び振幅が大きくなる場合がある。
【００２１】
しかしながら、本実施形態では、ＬＣ直列共振回路が直列共振状態に移行しようとしても、接点機構ＣＭ１及びＣＭ２間に共振周波数低減用インダクタ２３が介挿され、さらに接点機構ＣＭ２及びＣＭ３間にも共振周波数低減用インダクタ２４が介挿されている。
そして、上述したＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆRは前述した（１）式で表されるように、インダクタ成分Ｌ及びコンデンサ成分Ｃを増加させることにより、共振周波数ｆRを低下させることができる。
このため、上記実施形態では線路インダクタンスＬに共振周波数低減用インダクタ２３及び２４のインダクタンスＬａ及びＬｂが加算されることになり、合成インダクタンスＬTが増加することにより、共振周波数ｆRを低減することができる。
【００２２】
このように、高周波用電磁接触器ＥＭＣの接点機構ＣＭ１及びＣＭ２間とＣＭ２及びＣＭ３間とに介挿した共振周波数低減用インダクタ２３及び２４によって、線路インダンクタンスＬより十分に大きいインダクタンスＬａ及びＬｂを加えることにより、共振周波数ｆRを十分に小さい値に低減することができる。このため、接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３の何れかの接点機構で再点弧が発生して、電圧、周波数、電流の条件によって共振状態となった場合でも、図４（ｃ）に示すように、再点弧時の電流波形を図４（ｂ）に示す共振時の電流波形に比較して周波数及び振幅を制限することができ、再点弧が繰り返されることを確実に防止することができる。
【００２３】
因みに、共振周波数低減用インダクタ２３及び２４が介挿されていない場合には、高周波電力の通電状態から、電流遮断する場合に、電磁石装置１５の固定鉄心１６での吸引力を消滅させて可動鉄心１７が復帰スプリング１８によって固定接触子４ａ及び４ｂから離間して上方に離間する際に、電圧、周波数、電流の条件によっては、可動接触子５が固定接触子４ａ及び４ｂから離間して接触子間の絶縁耐力が十分に高まるよりも早く接点機構の極間電圧が高くなり、再点弧する状態となると、前述したＬＣ直列共振回路が共振状態となって、図４（ｂ）に示すように、通常の高周波数１０ｋＨｚの１０倍を超える例えば１２０ｋＨｚで振幅も６倍程度に達する電流波形となり、繰り返しの再点弧が発生することによって、可動接触子５と固定接触子４ａ及び４ｂとの間に導電性のガスが充満して遮断不能状態に陥ることがある。
【００２４】
しかしながら、上記実施形態では、上述したように、電流遮断時に、共振周波数低減用インダクタ２３及び２４が通電路に介挿されていることによって合成インダクタンスを大きくすることができ、共振周波数ｆRを低減させて共振時の電流波形の周波数及び振幅を抑制し、共振電流を低下させて電流のエネルギーを小さく抑制し、電流遮断が容易な条件として電流遮断を行うことができる。このため、高周波電流の遮断時であっても、電流遮断不能を生じることなく確実に電流遮断を行うことができる。
【００２５】
しかも、共振周波数低減用インダクタ２３，２４を、被覆電線をコイル状に巻いて構成するようにしているので、通電路の共振周波数に応じて、共振周波数を低減するインダクタンスとなるようにターン数及びコイル径を任意に設定することができ、インダクタンス調整を現場の状況に応じて容易に設定することができる。
なお、上記実施形態においては、高周波交流電源２１で１０００Ｖ且つ１０ｋＨｚの高周波電力を出力する場合について説明したがこれに限定されるものではなく、電圧及び周波数は任意に設定することができる。
【００２６】
さらに、上記実施形態においては、３つの接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３を直列に接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３つの接点機構ＣＭ１〜ＣＭ２のうちの２つの接点機構を直列に接続し、その接点機構間に共振周波数低減用インダクタを直列に介挿するようにすればよい。
また、上記実施形態においては、高周波用電磁接触器ＥＭＣが３つの接点機構ＣＭ１〜ＣＭ３を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２つの接点機構を有する場合や４つ以上の接点機構を有する高周波用電磁接触器ＥＭＣに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
ＥＭＣ…高周波用電磁接触器、１…本体フレーム、１Ｕ…上部フレーム、１Ｌ…下部フレーム、２…消弧室、３…隔壁、４ａ，４ｂ…固定接触子、５…可動接触子、ＣＰ１ａ〜ＣＰ３ａ，ＣＰ１ｂ〜ＣＰ３ｂ…主端子板、ＣＭ１〜ＣＭ３…接点機構、７…接点ホルダ、１１…支持枠、１２…主接触スプリング、１５…電磁石ユニット、１６…固定鉄心、１６ａ…励磁コイル、１７…可動鉄心、１８…復帰スプリング、２１…高周波交流電源、２２…負荷、２３，２４…共振周波数低減用インダクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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