(57)【要約】【課題】両極性電流を遮断できる直流開閉器を提供する。【解決手段】主回路に流れる電流極性を検出する電流検出部（３０）と、接点に磁場を印加するためのコイル（３４）と、前記コイルを励磁する電源コンデンサ（３３）と、前記電源コンデンサと前記コイルの間に位置し、コイルの励磁電流の極性を切り替える極性切り替えスイッチ（３２）と、前記電流検出部で検出する電流極性に応じて、前記極性切り替えスイッチを切り替える制御基板（３１）を備えることによって、両極性の直流アークを一方向に駆動し、消弧グリッド（１３）で延伸冷却することによって遮断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路に流れる電流極性を検出する電流検出部と、
接点に磁場を印加するためのコイルと、
前記コイルを励磁する電源コンデンサと、
前記電源コンデンサと前記コイルの間に位置し、コイルの励磁電流の極性を切り替える極性切り替えスイッチと、
前記電流検出部で検出する電流極性に応じて、前記極性切り替えスイッチを切り替える制御基板を備える直流アーク磁気駆動機構。
【請求項２】
請求項１に記載の直流アーク磁気駆動機構と消弧グリッドを備え、
前記直流アーク磁気駆動機構が主回路電流を開極させて発生するアークを前記消弧グリッドの方向に駆動することを特徴とする直流開閉器。
【請求項３】
請求項２に記載の直流開閉器において、
前記コイルを前記消弧グリッド端部に巻き付けたことを特徴とする直流開閉器。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか一項に記載の直流開閉器において、
初期充電電圧もしくは静電容量が異なる複数の電源コンデンサを具備し、前記電流検出部で検出した主回路電流値に応じて、該電源コンデンサのうちの一つからコイルの励磁電流を供給することを特徴とする直流開閉器。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の直流開閉器において、
放電抵抗スイッチと、主回路に直列接続される放電抵抗と、電源コンデンサ投入スイッチを備え、前記放電抵抗スイッチ、前記電源コンデンサ投入スイッチ及び前記主回路の接点を同期させてそれぞれ投入、遮断す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、直流アーク磁気駆動機構及び直流開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアークの磁気駆動機構の例について、特許文献１に記載されている直流配線用回路遮断器の構成を用いて説明する。その直流配線用回路遮断器は、電気的絶縁物から構成される容器内に固定電極や可動電極、消弧用グリッドなどを具備し、かつ、内部に消弧用グリッドの近傍に永久磁石を配備して構成している。
【０００３】
本構成において、固定電極と可動電極の間に点弧したアークは、永久磁石の磁場によって磁気駆動され、消弧用グリッドに押し込まれて伸張冷却されて遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２ー２４３６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の配線用回路遮断器は永久磁石の磁場をアークに印加することによってアークを磁気駆動しているが、永久磁石の磁場は一方向に固定されているため、アーク電流の極性が反転すると、アークは消弧グリッドとは逆方向に磁気駆動されてしまうため、電流遮断性能が低下するという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明ではアーク電流の極性が反転しても、アークを消弧グリッド側に磁気駆動できる直流開閉器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、主回路に流れる電流極性を検出する電流検出部と、接点に磁場を印加するためのコイルと、前記コイルを励磁する電源コンデンサと、前記電源コンデンサと前記コイルの間に位置し、コイルの励磁電流の極性を切り替える極性切り替えスイッチと、前記電流検出部で検出する電流極性に応じて、前記極性切り替えスイッチを切り替える制御基板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、両極性の直流電流を遮断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の直流開閉器の電流通電消弧部を示す縦断面図である。
【図２】実施例１の直流開閉器の電流通電消弧部を示す平面図と電気回路図である。
【図３】実施例２の直流開閉器の電流通電消弧部を示す平面図と電気回路図である。
【図４】実施例３の直流開閉器の電流通電消弧部を示す平面図と電気回路図である。
【図５】実施例４の直流開閉器の電流通電消弧部を示す平面図と電気回路図である。
【図６】実施例５の直流開閉器の電流通電消弧部を示す平面図と電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施する上で好適となる実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の内容が下記具体的態様に限定されるものではない。本発明は、下記態様を含めて種々の態様に変形することが無論可能である。
【実施例１】
【００１１】
実施例１について図１、図２を用いて説明する。図１に示すように、実施例１の直流開閉器１は電源側端子９、固定接触子４、固定接点７、可動接点８、可動接触子６、可動接触子ホルダ１０、負荷側端子２０、消弧装置１１を備えている。消弧装置１１は側面支持板１２ａ、消弧グリッド１３を内部に備え、背面支持板１２ｃには複数のガス排出口を備え、消弧装置１１内で発生したガスが外部に排出可能なように構成されている。また、図２に示すように、主回路に流れる電流の大きさ、極性を検出する電流検出部３０、電流検出部３０からの信号を受けて極性を切り替える極性切り替えスイッチ３２、極性切り替えスイッチ３２を制御する制御基板３１、磁場を発生させるコイル３４、コイル３４の電源である電源コンデンサ３３を備えている。
【００１２】
次に直流開閉器の電流遮断動作について説明する。直流電流の遮断時には可動接触子６を開動作することで、固定接点７と可動接点８を離間する。この時、固定接点７と可動接点８の間に発生したアーク１６ａを消弧グリッド１３側に磁気駆動し、アーク１６ｃを伸張冷却して遮断する。この構成において、制御基板３１はアーク１６が消弧グリッド１３側のみに駆動されるように、励磁電流の方向を切り替える制御を行う。すなわち、制御基板３１の信号により極性切り替えスイッチ３２を切り替えることで、主回路の電流極性に応じた磁場が発生するよう電源コンデンサ３３から励磁電流をコイル３４に供給する。
【００１３】
図２において、電源側端子９側から負荷側端子２０側に電流が流れていると想定してアーク１６に印加される磁気駆動力について説明する。アーク１６ａは図１において固定接点７側から可動接点８側へ流れている。この時、コイル３４に励磁電流を供給することで磁場を発生させる。磁束の向きは磁束１７ａの向きである。これにより、アーク１６ａは消弧グリッド１３側の方向へ電磁力１８を受けて磁気駆動される。駆動されたアーク１６ａはアーク１６ｃのように伸張冷却されて遮断される。この際に、アーク電流の極性が反転したとしても、極性切り替えスイッチ３２により逆方向の励磁電流をコイル３４に供給することで発生する磁束も逆方向になるため、両極性のアークに対しても消弧グリッド側に確実に磁気駆動でき、遮断が行える。
【００１４】
本実施例によれば、主回路電流の極性によらずアーク１６は消弧グリッド１３側に磁気駆動され、伸張冷却され遮断されるという効果がある。また、電源コンデンサ３３を備えることで確実に遮断できる効果がある。すなわち主回路の電流を利用してコイルに励磁電流を供給した場合には、主回路の電流が小さい場合には十分な磁気駆動力が得られず遮断ができない場合も考えられが、電源コンデンサ３３を備えることで主回路の電流値に影響を受けずに確実に遮断が出来る効果がある。更に、アーク１６を磁気駆動する磁場が十分に印加された状態で主回路接点を開極することが可能になり、アークが速やかに駆動される結果、遮断性能が向上する。
【実施例２】
【００１５】
実施例２について図３を用いて説明する。実施例２では、実施例１の構成に加えて、コイル３４を消弧グリッド１３の端部に直接巻きつけている点が異なる。
【００１６】
本実施例によれば、実施例１での効果に加えて、消弧グリッド１３の端部対向距離が短くなるため、漏れ磁束が低下して、より強い磁場を発生できる効果がある。なお、コイルの巻きつける位置は消弧グリッド１３の端部に限らず、消弧グリッド１３の他の場所でも構わない。
【実施例３】
【００１７】
実施例３について図４を用いて説明する。実施例３は、実施例２の構成から、コイル３４を消弧グリッド１３の一方の端部のみに巻きつけている点が異なる。
【００１８】
本実施例によれば、実施例１や２でのそれぞれの効果に加えて、一方のみにコイル３４を組み込めばよく、部品数低減と組み立て時間短縮の効果がある。
【実施例４】
【００１９】
実施例４について図５を用いて説明する。実施例４は、実施例２の構成から、異なる静電容量の電源コンデンサ３３ａ、３３ｂを具備し、さらに、これらの電源コンデンサ３３ａ、３３ｂのいずれかから励磁電流を選択的に供給するための電源コンデンサ切り替えスイッチ３５を設けている。電源コンデンサ３３ａの静電容量を大、電源コンデンサ３３ｂの静電容量を小さくしておく。また、制御基板３１は電流検出部３０の検出信号をもとに、電源コンデンサ切り替えスイッチ３５を切り替える制御を行えるようにしておく。なお、コイルの構成は実施例１〜３のいずれの構成でも構わない。
【００２０】
この構成では、電流がある閾値よりも大きいときには小さい静電容量の電源コンデンサ３３ｂから、電流がある閾値よりも小さいときには、大きな静電容量の電源コンデンサ３３ａから励磁電流を供給する。
【００２１】
本実施例によれば、実施例１〜３でのそれぞれの効果に加えて、小電流遮断時には強い磁場を印加させて磁気駆動力を高め、電流遮断性能を向上できる。また、大電流遮断時には弱い磁場を印加させて過剰な磁気駆動力を抑えて、地絡などを防止できる効果がある。すなわち主回路の電流値に応じてアークに適切な強さの磁気駆動力を与えることができる。なお、電源コンデンサの数は２つに限らず、複数備えるようにしても構わない。
【実施例５】
【００２２】
実施例５について図６を用いて説明する。実施例５は、実施例３の構成に放電抵抗３６と放電抵抗スイッチ３７、コンデンサ投入スイッチ３８を追加し、放電抵抗スイッチ３７とコンデンサ投入スイッチ３８を同期し、投入動作させる。また、主回路接点もこれに同期させて開極させる点が異なる。なお、コイルの構成は実施例１〜３のいずれの構成を採用しても構わない。また、コンデンサも実施例４のように複数にして構成しても構わない。
【００２３】
この構成では、遅れ力率負荷３９がある場合に直流開閉器を開閉する場合に、放電抵抗３６を遅れ力率負荷と直列に接続することで負荷の電磁エネルギを吸収し、過剰な回復電圧を抑制できるため、遮断性能が向上する。
【００２４】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１…直流開閉器
４…固定接触子
５…開閉機構
６…可動接触子
７…固定接点
８…可動接点
９…電源側端子
１０…可動接触子ホルダ
１１…消弧装置
１２ａ…側面支持板
１２ｃ…背面支持板
１３…消弧グリッド
１６，１６ａ，１６ｃ…アーク 
１７ａ…磁束
１８…電磁力
２０…負荷側端子
３０…電流検出部
３１…制御基板
３２…極性切り替えスイッチ 
３３，３３ａ，３３ｂ…電源コンデンサ
３４…コイル
３５…電源コンデンサ切り替えスイッチ
３６…放電抵抗
３７…放電抵抗スイッチ
３８…コンデンサ投入スイッチ
３９…遅れ力率負荷
【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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