(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッチングリレーであって、
第１のコイルと、第２のコイルと、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に接続された共通のプランジャであって、前記第１のコイルへの通電が前記プランジャを第１の方向に沿って第１位置へ動かし、前記第２のコイルへの通電が前記プランジャを、前記第１の方向と反対の第２の方向に沿って第２位置へ動かすようにされた、前記共通のプランジャとを備え、
ここにおいて、前記第１の方向および前記第２の方向は第１の平面内にあり、
第１のコイル接点と、第２のコイル接点と、前記共通のプランジャの位置に応じて前記第１のコイル接点または前記第２のコイル接点のいずれかとの電気的接続によりその位置が交互に切り替わる共通接点とを含むリミットスイッチをさらに備え、
前記第１のコイル接点は前記第１のコイルに電気的に接続しており、前記第２のコイル接点は前記第２のコイルに電気的に接続しており、電力が前記共通接点に印加されたときに、当該電力は、前記共通接点の位置に応じて、第１のコイルまたは第２のコイルのいずれかに印加され、
前記共通のプランジャに連結され、ユーザがアクセス可能なスライド・トグルスイッチであって、前記スライド・トグルスイッチは前記共通のプランジャとともに摺動可能であり、ユーザによるスライド・トグルスイッチの操作によって前記共通のプランジャの手動操作が引き起こされる前記スライド・トグルスイッチを備え、
前記スライド・トグルスイッチは前記第１の平面に平行である第２の平面において摺動し、
前記共通のプランジャにはピンが突設され、
前記スライド・トグルスイッチには前記ピンが入る長形スロットが形成されている、ラッチングリレー。
【請求項２】
筐体をさらに備え、前記スライド・トグルスイッチは、前記筐体の開口部を介してアクセス可能である、請求項１に記載のラッチングリレー。
【請求項３】
前記スライド・トグルスイッチの一部が、前記筐体の開口部から突出している、請求項２に記載のラッチングリレー。
【請求項４】
前記長形スロットは前記第１の平面および前記第２の平面と直角の方向に延びている、請求項１に記載のラッチングリレー。
【請求項５】
電源が負荷に供給される閉位置と負荷に対する電源が中断される開位置との間で移動可能な一対の負荷接点を備える、請求項１に記載のラッチングリレー。
【請求項６】
前記プランジャがその第１位置にあるときに前記負荷接点は閉位置にあり、前記プランジャがその第２位置にあるときに前記負荷接点は開位置にある、請求項５に記載のラッチングリレー。
【請求項７】
前記一対の負荷接点は、静止負荷接点および可動負荷接点を含む、請求項５または請求項６に記載のラッチングリレー。
【請求項８】
前記プランジャに接続している可動負荷接点アームを備え、前記可動負荷接点は前記可動負荷接点アームに配置されている、請求項７に記載のラッチングリレー。
【請求項９】
前記プランジャと、前記可動負荷接点アームと、前記リミットスイッチとの間を接続するリンクをさらに備え、
前記プランジャの移動により、前記リンクを介した、前記可動負荷接点アームと前記リミットスイッチの共通接点との同時の移動が実現される、請求項８に記載のラッチングリレー。
【請求項１０】
前記リンクには、前記共通のプランジャから突出する前記ピンと協働する第２の長形スロットが形成されている、請求項９に記載のラッチングリレー。
【請求項１１】
前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記リミットスイッチが、共通の回路基板に搭載されている、請求項１に記載のラッチングリレー。
【請求項１２】
前記リミットスイッチの共通接点は、前記第１のコイル接点または前記第２のコイル接点のいずれか一方に電気的に接続されるよう付勢され、前記プランジャの位置に応じて、前記付勢力に逆らって前記第１のコイル接点または前記第２のコイル接点の他方に電気的に接続されるように移動する、請求項１に記載のラッチングリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高電圧(high voltage)の応用分野に使用するラッチングリレーに関し、より詳しくは、高電圧回路を遮断する能力(interrupting capacity)を有するラッチングリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたってリレーは、さまざまな応用分野で用いられてきた。
【０００３】
リレーは、コイルと、切替えられた電源を接続される装置へ供給する少なくとも一対の接点とを典型的に含む、遠隔で作動されるスイッチング装置である。コイルに印加される電力に基づいて、前記接点は、接続された装置を電源オンまたはオフにするために状態を変える。電力がコイルに印加されるときに、接点は活性化状態（これは開状態または閉状態である）へ移動し、そして、電力がコイルから除去されるときに、接点はデフォルトの状態（これも閉状態または開状態である）へ移動する。
【０００４】
ラッチングリレーは、さまざまな応用が知られている特定のタイプのリレーである。  「標準」のリレーの機能と違って、ラッチングリレーはいちどリレーの状態が変わると、電源が除去されたあとでも、接点は最後の位置のまま残る。
【０００５】
電源がコイルに印加されたならば、接点は状態（開状態または閉状態のいずれかにかかわらず）を変える。電源がコイルから除去されるとき、既定の状態に戻るのでなく、ラッチングリレーは最後の状態のままである。再び接点の状態を変えるために電源を供給することによってのみ、ラッチングリレーは作動する。
【０００６】
従来のラッチングリレーは、コイルとともに永久磁石を含んでいた。
【０００７】
ラッチングリレーの接点の状態を変えるには、永久磁石によって発生する磁束から離すためコイルに印加される電源の極性を変えることが必要であった。この種の従来のラッチングリレーは、ばねによっても典型的に付勢されていた。
【０００８】
従来のラッチングリレーに関する課題の１つは、高電圧印加時における制限され限られた能力であった。
【０００９】
高電圧の印加は概して大電力の伝送に関連し、したがって、これらの応用分野で使用するスイッチングデバイスは、負荷のある状態でも効率的かつ安全に切り替えられなければならない。
【００１０】
上記の（コイルを使用する永久磁石の）構造は、限られた高電圧遮断能力しか提供できなかった。
【００１１】
しかし上記の課題は、「Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  ＤＣ  Ｒｅｌａｙ」というタイトルの本発明者による特許文献１に開示されたリレーによって、取り除かれた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第１０,２７６,３３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本願明細書において開示される発明は、私の以前の特許文献１において開示された全ての利点を達成すると同時に、電気的動作に加えてリレーの手動操作も考慮に入れた、さらに有利な設計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、高電圧で用いることができて、負荷のかかっている状況でさえスイッチングを可能にするラッチングリレーを提供する。換言すれば、 それは大電流遮断能力を提供する。
【００１５】
この明細書において、「高電圧」という用語は、配電のために使われる電圧より高い電圧が使われる用途に適用される。その下限は、通常、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｄｅ（ＮＦＰＡ  ７０）に従えば８，７００Ｖとなる。
【００１６】
しかしながら、これらの電圧は、本発明のいかなる部分にも含まれず、かつ、いかなる形であれ制限するものとして解釈されてはならないことを理解すべきである。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、ラッチングリレーは、第１のコイル、第２のコイルおよび共通のプランジャを含む。共通のプランジャは、第１のコイルと第２のコイルの間に接続され、第１のコイルへの通電がプランジャを第１の方向に沿って第１位置へ動かし、そして、第２のコイルへの通電がプランジャを、第１の方向と反対の第２の方向に沿って第２位置へと動かす。第１の方向および第２の方向は、第１の平面に位置している。
【００１８】
ラッチングリレーは、さらにリミットスイッチを含む。リミットスイッチは共通接点、第１のコイル接点および第２のコイル接点を含む。そこにおいて共通接点の位置は、プランジャの位置に基づいて、第１のコイル接点への電気的接続位置または第２のコイル接点への電気的接続位置に切り替えられる。第１のコイル接点は第１のコイルに電気的に接続し、第２のコイル接点は第２のコイルに電気的に接続している。電力が共通接点に印加されると、電力は共通接点の位置に応じて第１のコイルまたは第２のコイルに印加される。
【００１９】
ラッチングリレーは、さらにユーザによってアクセス可能なスライド・トグルスイッチを含む。スライド・トグルスイッチは、共通のプランジャに操作可能に接続されていて、共通のプランジャとともに摺動可能になっている。ユーザによるスライド・トグルスイッチの作動によって、共通のプランジャが手動で駆動される。スライド・トグルスイッチは、前記第１の平面と平行な第２の平面において摺動可能である。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ラッチングリレーは筐体を含む。スライド・トグルスイッチは筐体の開口部からアクセス可能である。
【００２１】
これらの実施例で特定のものにおいて、スライド・トグルスイッチの一部は、筐体の開口部を通して突出している。
【００２２】
いくつかの実施形態では、ピンが共通のプランジャに突設されている。スライド・トグルスイッチは、ピンと協働するそこに形成された長形スロットを有する。
【００２３】
これらの実施例で特定のものにおいて、長形スロットは、通常、第１の平面および第２の平面と直角をなす方向において延びている。
【００２４】
いくつかの実施形態では、ラッチングリレーは、電源が負荷に供給される閉位置と負荷に対する電源が中断される開位置との間を移動可能な一対の負荷接点を含む。これらの実施例で特定のものにおいて、プランジャがその第１位置にあるときに負荷接点は閉位置にある。プランジャがその第２位置にあるときに、負荷接点は開位置にある。ある種の実施形態では、一対の負荷接点は、静止負荷接点および可動負荷接点からなる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、可動負荷接点アームがプランジャに有効に接続しており、可動負荷接点は可動負荷接点アームに配置されている。
【００２６】
これらの実施例で特定のものにおいて、プランジャと可動負荷接点アームとリミットスイッチとの間に、リンクが有効に設定される。そこにおいて、プランジャが移動すると、リンクを介して可動接点アームおよびリミットスイッチの共通接点の同時移動が生じる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ピンが共通のプランジャから突出する。リンクには長形スロットが形成されている。この長形スロットがピンと協働する。
【００２８】
これらの実施例で特定のものにおいて、スライド・トグルスイッチの一部に長形スロットが形成されている。この長形スロットが前記ピンと協働する。
【００２９】
ある種の実施形態では、スライド・トグルスイッチに形成された長形スロットは、通常、第１の平面および第２の平面と直角をなす方向に延びている。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ラッチングリレーは、一対の負荷接点の近くに配置されたアーク消弧器をさらに含む。このアーク消弧器は、一対の負荷接点の間に引き起こされるアークの消失を促進するのに適している。
【００３１】
これらの実施例で特定のものにおいて、アーク消弧器は、複数のアーク消弧プレートを含む。
【００３２】
ある種の実施形態では、ラッチングリレーは、少なくとも前記一対の負荷接点および前記アーク消弧器を収容する筐体をさらに含む。
【００３３】
ある種の実施形態では、筐体は、ガスおよび／または破片を放出することができるように、その中に形成された、少なくとも１つのガス抜き孔を有している。
【００３４】
これらの実施例で特定のものにおいて、前記少なくとも１つのガス抜き穴は複数あり、複数のガス抜き穴は、アーク消弧器に隣接して配置される。
【００３５】
いくつかの実施形態では、第１のコイル、第２のコイルおよびリミットスイッチの全ては、共通の基板に載置される。
【００３６】
いくつかの実施形態では、リミットスイッチの共通接点は、第１のコイル接点または第２のコイル接点に接続されるよう付勢されるが、プランジャの位置に基づいて、他の接点（第２のコイル接点または第１のコイル接点）へ接続されるように、バイアスに逆らって移動可能である。
【００３７】
本発明の他の観点によれば、ラッチングリレーは、筐体、筐体の内部に配置されている第１のコイル、筐体の内部に配置されている第２のコイルおよび筐体の中に配置されて、第１のコイルと第２のコイルの間を有効に接続する共通のプランジャを備える。
【００３８】
活性化された第１のコイルは、プランジャを第１の方向に沿って第１位置へ移動させ、活性化された第２のコイルは、プランジャを第１の方向と反対の第２の方向に、第２位置に向かって移動させる。ここで第１の方向および第２の方向は、ともに第１の平面にあり、共通のプランジャは、そこから突出しているピンを備えている。
【００３９】
リミットスイッチは、筐体内に配置されて、共通接点、第１のコイル接点および第２のコイル接点を含む。共通接点の位置は、プランジャの位置に基づいて、第１のコイル接点または第２のコイル接点のいずれかに電気的に接続される。
【００４０】
第１のコイル接点は第１のコイルに電気的に接続し、第２のコイル接点は第２コイルに電気的に接続している。電力が共通接点に印加されたときに、共通接点の位置に応じて電流が第１のコイルまたは第２のコイルに流れる。
【００４１】
スライド・トグルスイッチは、筐体に形成された開口部を通して、ユーザによって操作可能である。スライド・トグルスイッチは共通のプランジャに接続され、ユーザがスライド・トグルスイッチを手動操作すると、共通のプランジャとともに摺動する。スライド・トグルスイッチは、前記第１の平面に平行な第２の平面の上を摺動可能である。
【００４２】
スライド・トグルスイッチには長形スロットが形成されている。長形スロットは、通常、第１の平面および第２の平面と直角をなす方向に延びて、共通のプランジャから突出しているピンと協働する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、スライド・トグルスイッチの一部は、筐体の開口部から突出している。
【００４４】
本発明の他の特徴および効果は、以下の図面への考慮により、さらに明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のラッチングリレーの構成例を側面から見た切欠図である。
【図２】第１のコイルおよび第２のコイルとリミットスイッチとの間の電気的接続状態を例示する、図１のラッチングリレーの模式的な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１に、第１のコイル（１２）、第２のコイル（１４）ならびに第１および第２のコイル（１２、１４）の間に接続される共通のプランジャ（１６）を含む、本発明のラッチングリレー（１０）の１つの具体的な構成を示す。
【００４７】
リレーコイルの端子（１８）は、図示するように、オンオフされる電力源（図示せず）への接続のため、筐体（２０）を通って延びている。
【００４８】
第１および第２のコイル（１２、１４）は、回路基板（２２）に、したがって筐体（２０）の中に配置されている。リミットスイッチ（２４）も、回路基板（２２）に装着されている。また機械式の位置指示器（２６）が、より詳細に下で述べるように、プランジャ（１６）とリミットスイッチ（２４）との間に有効に接続される。
【００４９】
可動接点アーム（２８）は、その末端に可動接触子（３０）を配置している。可動接点アーム（２８）はラッチングリレーの筐体内に垂直に設置されて、開いた状態（鎖線で示される）と、静止接点（３２）に対して閉じた状態（実線で示される）との間で移動可能である。
【００５０】
２つの負荷・電源端子（３４、３６）の一つは筐体の左側にあって可動接触子（３０）に電気的に接続し、他の一つは側面（２０）の右側にあって静止接点（３２）に電気的に接続している。
【００５１】
複数のアーク・プレート（３８）を含むアーク消弧器が、筐体の底（２０）に、可動接点アーム（２８）の開閉移動経路に隣接して配置されている。アーク消弧器は、負荷接点（３０、３２）の間に発生するアークの消失を促進するのに適している。
【００５２】
アーク・プレート（３８）に隣接して、かつ、可動接点アーム（２８）の移動経路に沿って筐体の底（２０）にベント開口（４０）が位置している。発生したガスおよび破片がベント開口（４０）の方に押されて、この種のガスおよび破片の漏出が容易になる。
【００５３】
ラッチングリレーの動作について説明する。第１のコイル（１２）、第２のコイル（１４）およびそれらの間に接続された共通のプランジャ（１６）は、図１の実線に示すように、駆動された第１のコイル（１２）がプランジャ（１６）を第１の方向に沿って第１位置、すなわち第１のコイル（１２）へと動かすように構成されている。
【００５４】
一方、図１の鎖線に示すように、駆動された第２のコイル（１４）が第１の方向と反対の第２の方向にプランジャ（１６）を第２位置、すなわち第２のコイル（１４）の方へ動かす。
【００５５】
図２に、ラッチングリレー回路（１００）の概略図を示す。図示するように、リミットスイッチ（２４）は、共通接点（４２）、第１のコイル接点（４４）および第２のコイル接点（４６）を有する。共通接点（４２）は、下記に詳細に述べるように、プランジャ（１６）の位置に応じて第１のコイル接点（４４）または第２のコイル接点（４６）に交互に切り替えられる。
【００５６】
第１のコイル接点（４４）は第１のコイル（１２）に電気的に接続し、第２のコイル接点（４６）は第２のコイル（１４）に電気的に接続している。電力がコイル端子（１８）を介して共通接点（４２）に印加されると、該電力は共通接点（４２）の位置に応じて第１のコイル（１２）または第２のコイル（１４）に交互に印加される。
【００５７】
例えば、共通接点（４２）が図２に示す位置にある場合、コイル端子（１８）に電力が供給されると、電力は第２のコイル（１４）に印加される。その結果、プランジャ（１６）は第２のコイル（１４）の方へ移動させられて、負荷接点（３０、３２）を開く。このように、リミットスイッチ（２４）内で接点の接続を変えるように機能する。
【００５８】
再び図１に戻って、ラッチングリレー（１０）は、プランジャ（１６）の途中から接続されるリンク（４８）と、可動負荷接点アーム（２８）と、リミットスイッチ（２４）とをさらに含む。プランジャ（１６）に動きがあると、同時に、リンク（４８）を介して可動接点アーム（２８）およびリミットスイッチ（２４）の共通接点（４２）に変化が生じる。
【００５９】
より詳しく言うと、リンク（４８）が、回転軸（５０）を中心に回動可能に示されている。リンク（４８）の一方の端部には、プランジャ（１６）に設置されたピン（５４）に摺動可能に係合するスロット（５２）が設けられている。このため、プランジャ（１６）の摺動による移動がリンク（４８）の回転に変換される。
【００６０】
回転軸（５０）の反対側には、ばね（５８）が係合するピン（５６）またはこれに類似した部材が設けられている。
【００６１】
ばね（５８）の他端は、可動負荷接点アーム（２８）に接続している。よって、プランジャ（１６）が一方向または他方向に摺動するにつれて、リンク（４８）が回転し、それによってばね（５８）を伸び縮みさせる。
【００６２】
ある点に達したときに、引っ張られたばね（５８）の力は可動負荷接点アーム（２８）の迅速な移動を生じさせ、負荷接点（３０、３２）の迅速な開または閉を生じさせる。
【００６３】
バネ（５８）の力はまた、閉位置にあるときに、負荷接点（３０、３２）が接触した状態にあることを、確実にする。
【００６４】
図１からわかるように、リンク（４８）の端（６０）は、機械式位置指示器（２６）と接触している。機械式位置指示器（２６）はまた、リミットスイッチ（２４）に接触している。
【００６５】
機械式位置指示器（２６）は、機械式位置指示器（２６）、図１に示される方向に関して左方向に付勢するばね（６２）もしくはこれに類似した部材を含む。機械式位置指示器（２６）は、図１に示されるようにリンク（４８）の端（６０）との接触力によって、前記付勢力に逆らって（すなわち、右に）移動させられることも可能である。
【００６６】
当業者には認識されるように、機械式位置指示器（２６）が図１に示すように右側にあるとき、共通の接点（４２）は図２に示すように第２のコイル接点（４６）と電気的につながり、 機械式位置指示器（２６）が左側にあるとき、共通の接点（４２）は第１のコイル接点（４４）と電気的につながる。
【００６７】
こうして、図１および図２の実線に示される各部品の位置（すなわち、負荷接点（３０、３２）が閉じて負荷が高電圧電力を受信している状態）から始まって、コイル端子（１８）に対する電力の印加があると、当該電力は第２のコイル（１４）に印加される。そして、プランジャ（１６）が第２のコイル（１４）の方に引っ張られ、負荷接点（３０、３２）を開く。
【００６８】
これと同時に、機械式位置指示器（２６）が左へ移動し、このことにより、リミットスイッチ（２４）の共通接点（４２）が第１のコイル接点（４４）の方へ移動し電気的につながる。
【００６９】
このようにして、次に電源がコイル端子（１８）に印加されるとき、電力は第１のコイル（１２）に印加されるだろう。それは第１のコイル（１２）の方へプランジャ（１６）を引き寄せて、高電圧接点（３０、３２）を閉成するように機能する。これは、リミットスイッチ（２４）の接点の接続を、図２に示される位置に戻すようにも機能する。
【００７０】
このように、ラッチングリレー（１０）は、コイル端子（１８）への電力の印加によって状態を変えるが、再び電力がコイル端子（１８）に印加されるまで、状態を変えない。
【００７１】
この構成は、プランジャを１つのコイルから他のコイルへと動かすために電力の印加を必要とする。この駆動電力は、負荷があるときでも、高電圧接点を開くために必要とされる電力を印加する。換言すれば、 第１の状態および第２の状態の間でプランジャを移動させることは、大電流遮断機能を実現する。
【００７２】
前述した電気的な動作に加えて、ラッチングリレー（１０）は、筐体（２０）に設けられている開口部（６６）からアクセス可能なスライド・トグルスイッチ（６４）を介して、ローカルな手動操作をさらに提供する。スライド・トグルスイッチは共通のプランジャ（１６）と平行に、前後に摺動可能である。
【００７３】
図示の実施形態では、スライド・トグルスイッチ（６４）は、ユーザによる操作を容易にするために、開口部（６６）から突出しているが、このような構成が厳密に必要とされる訳ではない。
【００７４】
例えば、スライド・トグルスイッチ（６４）は、スライド・トグルスイッチ（６４）を操作するために開口部（６６）からユーザがねじ回し等を挿入するような構成としてもよい。それによって、不注意による作動の可能性を減らすことができる。
【００７５】
スライド・トグルスイッチ（６４）には、スライド・トグルスイッチ（２４）および共通のプランジャ（１６）の各動きを連動させるために、スライド・トグルスイッチ（２４）および共通のプランジャ（１６）が往復運動する平面と垂直な方向に、スロット（６８）が形成されている。
【００７６】
図示の実施形態では、スロット（６８）は、リンク（４８）に設けられている他のスロット（５２）とともに、同じピン（５４）を利用して移動する。但し、必要ならば、スロット（６８）と協働するために、別々のピン等を代わりに使用することもできる。
【００７７】
スライド・トグルスイッチ（６４）は、共通のプランジャ（１６）が、前述したとおり、第１および第２のコイル（１２、１４）を利用して電気的に往復運動するのと非常によく似た手法で、手動で往復運動することを、このように許容する。
【００７８】
今まで特定の部品の配置や特徴などを参照して本発明の構成・動作を記述したが、これらは取り得る配置もしくは特徴のすべてであることを意図しない。実際、当業者が想定することができる多くの修正・変更を施すことが可能である。
【図１】
0006956828.tif 000002
【図２】
0006956828.tif 000003