(57)【要約】【課題】部品定数を削減することにより開閉器を小型化できる開閉装置。【解決手段】交流電源１１と、リレー駆動コイル３１とリレー接点３２とを有し、リレー駆動コイルに開信号を印加してリレー接点を開極させ、リレー駆動コイルに閉信号を印加してリレー接点を閉極させるラッチングリレー３と、交流電源とリレー駆動コイルとが接続された直列回路の両端に接続され、交流電源の交流信号に基づく交流半波信号によりリレー駆動コイルを駆動させることによりリレー接点を開極させる交流半波駆動回路１１と、リレー接点に磁界を印加することによりリレー接点に発生するアークに１方向の電磁力を印加してアークを移動させる磁界印加部９とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、
リレー駆動コイルとリレー接点とを有し、前記リレー駆動コイルに開信号を印加して前記リレー接点を開極させ、前記リレー駆動コイルに閉信号を印加して前記リレー接点を閉極させるラッチングリレーと、
前記交流電源と前記リレー駆動コイルとが接続された直列回路の両端に接続され、前記交流電源の交流信号に基づく交流半波信号により前記リレー駆動コイルを駆動させることにより前記リレー接点を開極させる交流半波駆動回路と、
前記リレー接点に磁界を印加することにより前記リレー接点に発生するアークに１方向の電磁力を印加して前記アークを移動させる磁界印加部と、
を備えることを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
前記磁界印加部は、永久磁石又は電磁石からなることを特徴とする請求項１記載の開閉装置。
【請求項３】
前記磁界印加部による前記アーク移動方向に絶縁物を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の開閉装置。
【請求項４】
前記リレー接点は、通電に適した第１接点材と、この第１材料に隣接して設けられ且つ耐アーク性に優れた第２接点材とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の開閉装置。  
【請求項５】
前記ラッチングリレーを複数個隣接して配置し、複数の前記リレー接点を通る磁路上に永久磁石と磁性体からなるヨークとを配置して閉磁路を構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の開閉装置。
【請求項６】
前記ラッチングリレーを収容する容器の内の前記リレー接点に対向する位置に、前記永久磁石の一端及び前記ヨークの一端を嵌め込む凹部を設けたことを特徴とする請求項５記載の開閉装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力量計に用いられる開閉器に好適な開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートメータ（電子式電力量計）に搭載される開閉器は、数十〜数百Ａの電流を多数回開閉しなければならない。大電流を多数回開閉する場合、開閉器の接点が損傷して溶着することを防止するために、より大きな駆動力や接点径が必要となる。このため、開閉器が大型化してしまう。
【０００３】
そこで、開閉装置の接点間に磁束を印加し、ローレンツ力（電磁力）によりアークを引き伸ばし、電流遮断性能を向上させ、開閉器を小型化する方法が知られている。例えば、図１０に示す特許文献１に記載された開閉装置では、開閉装置の固定接点端子７６近傍に永久磁石７７を、磁極面が可動接点の軸心に直交するように配置して、遮断性能と小型化を図っている。
【０００４】
また、図１１に示す特許文献２に記載された電磁継電器では、駆動コイル９２を無励磁とする際に発生する逆起電力を利用して、接点近傍に配置した消弧用コイル４２に磁束を発生させ、アークを引き伸ばして、遮断性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７１５１２号公報
【特許文献２】特開２００９−９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、交流電流を遮断する場合に、電磁力の向きが電流の向きに依存し、２方向となり、アークが電磁力により、２方向に引き伸ばされる。このため、アークが引き伸ばされる２方向について、アークによる損傷を防ぐ対策が必要となる。
【０００７】
アークによる損傷を防ぐために、開閉器容器、容器内部の部材と接点の距離を大きくしたり、あるいは、容器の厚さを厚くしたり、あるいは、アークの接触に耐えられる部材を設定するなどの対策がとられている。このため、部品点数が増加して、開閉器が大型化してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、部品定数を削減することにより開閉器を小型化することができる開閉装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る開閉装置は、交流電源と、リレー駆動コイルとリレー接点とを有し、前記リレー駆動コイルに開信号を印加して前記リレー接点を開極させ、前記リレー駆動コイルに閉信号を印加して前記リレー接点を閉極させるラッチングリレーと、前記交流電源と前記リレー駆動コイルとが接続された直列回路の両端に接続され、前記交流電源の交流信号に基づく交流半波信号により前記リレー駆動コイルを駆動させることにより前記リレー接点を開極させる交流半波駆動回路と、前記リレー接点に磁界を印加することにより前記リレー接点に発生するアークに１方向の電磁力を印加して前記アークを移動させる磁界印加部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、交流半波駆動回路は、交流半波信号によりリレー駆動コイルを駆動させることによりリレー接点を開極させるので、リレー接点遮断時の電流の向きは、１方向となる。即ち、アークによるリレー接点の損傷対策が１方向で済むようになる。従って、部品定数を削減することにより開閉器を小型化することできる開閉装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る開閉装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施例１に係る開閉装置の電流、磁束、ローレンツ力の向きを示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る開閉装置を示す構造図である。
【図４】本発明の実施例２に係る開閉装置を示す回路図である。
【図５】本発明の実施例３に係る開閉装置を示す構造図である。
【図６】本発明の実施例４に係る開閉装置を示す構造図である。
【図７】本発明の実施例５に係る開閉装置を示す構造図である。
【図８】本発明の実施例６に係る開閉装置を示す構造図である。
【図９】本発明の実施例７に係る開閉装置を示す構造図である。
【図１０】従来の開閉装置の一例を示す図である。
【図１１】従来の開閉装置の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る開閉装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、ラッチングリレーを駆動するための電源を交流電源から供給し、交流電源の交流信号の一方の極性により、リレー接点を開極する構成とし、リレー接点の電流遮断時の電流の向きを１方向となるようにした。また、永久磁石や、永久磁石と鉄心（ヨーク）とによりリレー接点間に磁界を印加し、アークに特定の１方向の電磁力を印加することにより、電流遮断時にリレー接点間のアークに印加される電磁力を１方向とし、アークによる損傷対策が１方向で済むようにした。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係る開閉装置を示す回路図である。図１に示す開閉装置は、ダイオード１ａ，１ｂ、スイッチ２ａ，２ｂ、ラッチングリレー３、抵抗からなる負荷４、交流電源５からなる。
【００１５】
交流電源５の両端には、ダイオード１ａとスイッチ２ａとリレー駆動コイル３１とが直列に接続されている。また、交流電源５の両端には、ダイオード１ｂとスイッチ２ｂとリレー駆動コイル３１とが直列に接続されている。交流電源５の一端には、ダイオード１ａのアノードとダイオード１ｂのカソードとが接続されている。交流電源５の両端には、リレー接点３２と負荷４とが直列に接続されている。
【００１６】
ダイオード１ａとスイッチ２ａとの直列回路と、ダイオード１ｂとスイッチ２ｂとの直列回路とは、並列に接続され、交流半波駆動回路１１を構成している。交流半波駆動回路１１は、交流電源５の交流信号に基づき交流半波信号を生成し、生成された交流半波信号によりラッチングリレー３を駆動させることによりリレー接点３２を開極させる。
【００１７】
ラッチングリレー３は、リレー駆動コイル３１とリレー接点３２とを有し、リレー駆動コイル３１に開信号を印加してリレー接点３２を開極させ、リレー駆動コイル３１に閉信号を印加してリレー接点３２を閉極させるもので、開閉状態が変化した時のみ通電させるリレーであり、リレー駆動コイル３１に通電する向きで開閉状態を決定する。
【００１８】
このように構成された実施例１に係る開閉装置によれば、開信号によりスイッチ２ａがオンして、交流電源５→ダイオード１ａ→スイッチ２ａ→リレー駆動コイル３１→交流電源５の経路で電流が流れて、リレー駆動コイル３１に交流電源５が印加されて、リレー接点３２が開となる。
【００１９】
一方、閉信号によりスイッチ２ｂがオンして、交流電源５→リレー駆動コイル３１→スイッチ２ｂ→ダイオード１ｂ→交流電源５の経路で電流が流れて、リレー駆動コイル３１に交流電源５が印加されて、リレー接点３２が閉となる。開信号と閉信号とを交互に印加することにより、リレー接点３２の開閉が繰り返し行われる。
【００２０】
この場合、開信号又は閉信号のみを複数周期に亙って見ると、リレー駆動コイル３１に印加される信号は、交流半波信号となる。発生した交流半波信号をリレー駆動コイル３１に印加してリレー駆動コイル３１を駆動させることによりリレー接点３１を開極させる場合、交流遮断においても、直流遮断と同様に、リレー接点遮断時の電流の向きは１方向となる。
【００２１】
即ち、アークによるリレー接点３１の損傷対策が１方向で済むようになる。従って、部品定数を削減することにより開閉器を小型化することできる開閉装置を提供できる。
【００２２】
図２に、本発明の実施例１に係る開閉装置の電流、磁束、ローレンツ力の向きを示す。図２（ａ）に示すように、リレー接点３２に発生するアーク１０（電流Ｉ）に対して永久磁石９による磁束Ｂを印加すると、図２（ｂ）に示すように、ローレンツ力Ｆがアーク１０に対して作用し、アーク１０がローレンツ力Ｆの１方向のみに引き伸ばされている。また、アーク１０の移動方向に絶縁物６を設けることで、アーク１０による開閉装置の損傷対策を行うことができる。
【実施例２】
【００２３】
図３は、本発明の実施例２に係る開閉装置を示す構造図である。図３に示す実施例２に係る開閉装置は、実施例１の永久磁石９に代えて、アーク消弧用コイル８を配置したことを特徴とする。
【００２４】
図３に示す実施例２に係る開閉装置では、リレー駆動コイル３１ａ，３１ｂ及びリレー接点３２ａ，３２ｂを有する２つのラッチングリレー３ａ，３ｂが設けられている。２つのラッチングリレー３ａ，３ｂの間で且つリレー接点３２ａとリレー接点３２ｂとの間には、アーク消弧用コイル８が設けられている。
【００２５】
また、２つのラッチングリレー３ａ，３ｂの外側で且つ２つのラッチングリレー３ａ，３ｂを覆う磁性体からなるコの字形状の第１ヨーク１２が設けられている。アーク消弧用コイル８に流れる電流により発生した磁界がリレー接点３２ａ，３２ｂ、第１ヨーク１２を通り、閉磁路を構成している。
【００２６】
交流半波駆動回路１１ａは、リレー駆動コイル３１ａ，３１ｂ、アーク消弧用コイル８に交流半波信号を印加する。図４は、本発明の実施例２に係る開閉装置を示す回路図である。図４に示すように、アーク消弧用コイル８は、リレー駆動コイル３１ａ，３１ｂと並列に接続されている。
【００２７】
このように実施例２に係る開閉装置によれば、リレー駆動コイル３ａ，３ｂの各々は、交流半波駆動回路１１ａによる交流半波信号により開閉動作し、電流遮断時の電流の向きは１方向である。従って、実施例１に係る開閉装置の効果と同様の効果が得られる。
【００２８】
また、アーク消弧用コイル８に、開極時のみ、交流半波信号により通電させることにより、磁界がアーク消弧用コイル８→リレー接点３２ａ→第１ヨーク１２→リレー接点３２ｂ→アーク消弧用コイル８の経路で閉磁路を形成する。このため、アークがローレンツ力の１方向のみに引き伸ばされる。
【００２９】
従って、交流半波駆動回路１１ａを電源とすることで、余分なスイッチや電源を使用する必要がないので、開閉装置の構成を簡単化できる。
【実施例３】
【００３０】
図５は、本発明の実施例３に係る開閉装置を示す構造図である。図５に示す実施例３では、図１に示すリレー接点３２を、通電接点材（第１接点材）１３と、この通電接点１３に対してアーク移動方向に配置された耐アーク接点（第２接点材）１４とを設けたことを特徴とする。即ち、アーク移動方向に対して、異なる接点材料を用いたものである。
【００３１】
通電接点１３は、通電に適した材料からなり、例えば、銀合金などである。通電に適した材料とは、導電率が高く、環境の影響による劣化が生じにくい接点である。
【００３２】
耐アーク接点１４は、耐アーク性に優れた材料からなり、例えば、タングステンなどである。耐アーク性に優れた材料とは、アークに曝されても接点材料の蒸発や溶融が少ない接点である。
【００３３】
このように実施例３に係る開閉装置によれば、通電接点１３で発生したアークは、ローレンツ力により移動し、耐アーク接点１４まで移動させることができる。また、通電に適した通電材料１３と耐アーク性に優れた耐アーク接点１４とを用いることにより、開閉装置の小型化を実現することができる。
【実施例４】
【００３４】
図６は、本発明の実施例４に係る開閉装置を示す構造図である。図６に示す実施例４は、図３に示す実施例２に係る開閉装置のアーク消弧用コイル８に代えて、永久磁石９をリレー駆動コイル３ａ，３ｂ間に配置したことを特徴とする。
【００３５】
永久磁石９を配置することにより、１つの永久磁石９により２つのリレー接点３２ａ，３２ｂに磁束を印加することができる。これにより、永久磁石９が少なくて済み、開閉装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
また、２つのリレー接点３２ａ，３２ｂを覆う第１ヨーク１２を配置することにより、２つのリレー接点３２ａ，３２ｂに印加される磁束を増加させ、周囲への漏れ磁束を低減することができる。
【００３７】
図６に示す実施例４に係る開閉装置では、永久磁石９をラッチングリレー３ａとラッチングリレー３ｂとの間に配置したが、永久磁石９は、リレー接点３２ａ，３２ｂを通る磁路上のいずれの位置に配置しても、図６に示す実施例４に係る開閉装置と同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００３８】
図７は、本発明の実施例５に係る開閉装置を示す構造図である。図７に示す実施例５に係る開閉装置は、ラッチングリレー３ａとラッチングリレー３ｂとを覆う第２ヨーク１２ａの一部分に永久磁石９を配置したことを特徴とする。また、ラッチングリレー３ａとラッチングリレー３ｂとの間には、磁性体からなる第３ヨーク１２ｂが配置されている。
【００３９】
このように実施例５に係る開閉装置によれば、第２ヨーク１２ａの磁路上に永久磁石９と第３ヨーク１２ｂを配置したので、より強い磁束がリレー接点３２ａ，３２ｂを通過する。従って、開閉装置の遮断性能を向上させることができる。
【実施例６】
【００４０】
図８は、本発明の実施例６に係る開閉装置を示す構造図である。図８に示す実施例６に係る開閉装置は、３つのラッチングリレー３ａ〜３ｃを設け、リレー接点３２ａとリレー接点３２ｂとの間に永久磁石９ａを配置し、リレー接点３２ｂとリレー接点３２ｃとの間に永久磁石９ｂを配置し、３つのリレー接点３２ａ〜３２ｃを覆うように第１ヨーク１２を配置して、閉磁路を構成したことを特徴とする。
【００４１】
このような実施例６に係る開閉装置においても、実施例５に係る開閉装置の効果と同様な効果が得られる。さらに、ラッチングリレー３ａ〜３ｃを４個以上設ける場合においても実施例５に係る開閉装置の効果と同様な効果が得られる。
【実施例７】
【００４２】
図９は、本発明の実施例７に係る開閉装置を示す構造図である。図９に示す実施例７に係る開閉装置は、リレー接点３２ａ，３２ｂを収納する容器、即ちラッチングリレー容器３０ａ，３０ｂの内のリレー接点３２ａ，３２ｂの横方向に凹部７ａ，７ｂを形成し、リレー接点３２ａ，３２ｂの凹部７ａに永久磁石９の一端を嵌め込み、リレー接点３２ａ，３２ｂの凹部７ｂに第１ヨーク１２の一端を嵌め込んだことを特徴とする。
【００４３】
このように、実施例７に係る開閉装置によれば、リレー接点３２ａ，３２ｂの凹部７ａに永久磁石９の一端を嵌め込み、リレー接点３２ａ，３２ｂの凹部７ｂに第１ヨーク１２の一端を嵌め込むことで、リレー接点３２ａ，３２ｂのより近くに、永久磁石９と第１ヨーク１２を配置することができるので、リレー接点３２ａ，３２ｂにより強い磁束を印加することができ、遮断性能をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ，１ｂ  ダイオード
２ａ，２ｂ  スイッチ
３，３ａ，３ｂ  ラッチングリレー
４  負荷
５  交流電源
６  絶縁物
７，７ａ，７ｂ  凹部
８  アーク消弧用コイル
９，９ａ，９ｂ  永久磁石  
１０，３３  アーク
１１，１１ａ，１１ｂ  交流半波駆動回路
１２  第１ヨーク
１２ａ  第２ヨーク
１２ｂ  第３ヨーク
１３  通電接点
１４  耐アーク接点
１６  駆動装置
３０ａ，３０ｂ  ラッチングリレー容器
３１，３１ａ，３１ｂ  リレー駆動コイル
３２，３２ａ，３２ｂ  リレー接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013187053.tif 000009
【図８】
2013187053.tif 000010
【図９】
2013187053.tif 000011
【図１０】
2013187053.tif 000012
【図１１】
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