直流電流遮断用小形スイッチ

【課題】可動接点の開離速度を速くするとともに、発生するアークに磁界を加えてアークを引き伸ばし、しかも電離したガスによる再発弧を有効に防止する、直流電流遮断用小形スイッチを提供する。
【解決手段】
直流電流遮断用小形スイッチにおいて、固定接点１８と可動接点１５との間に挿入される遮断板装置１９と、この遮断板装置１９による電路の開時に発生するアークを磁気により引き伸ばすように、前記固定接点１８と前記可動接点１５との側方に配置される永久磁石２１とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電流遮断用小形スイッチに係り、特に、直流電流遮断時に発生するアークの消弧性能が優れた小形スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は従来の消弧装置付き直流電流遮断用小形スイッチの直流電流の遮断部を示す斜視図、図１２はその直流電流の遮断部の平面図、図１３はその直流電流の遮断部の側面図である。
従来、消弧装置付き直流電流遮断用小形スイッチにおいては、図１１に示すように、固定接点１０１と可動接点１０２からなる直流電流回路において、直流電流の遮断部１０３の近傍に永久磁石１０４を配置しておき、図１２及び図１３に示すように、直流電流の遮断時に発生するアーク１０５を永久磁石１０４の磁気により引き伸ばし消弧するようにしている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２０３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した消弧装置付き直流電流遮断用小形スイッチでは、開閉機構とは別個に永久磁石を用いた消弧装置を配置して発生したアークを引き伸ばして消孤しており、接点間に流れる電流値によってアークが変化し、その変化するアークを引き伸ばす方向を磁界によってコントロールしなければならないといった磁界等によりアークを引き伸ばして消孤する方式の不安定要因を排除するためには、複雑な設計が必要であり、場合によっては大型化する必要があった。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、可動接点の開離速度を速くするとともに、発生するアークに磁界を加えてアークを引き伸ばし、しかも電離したガスによる再発弧を有効に防止する、直流電流遮断用小形スイッチ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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕直流電流遮断用小形スイッチにおいて、固定接点と可動接点との間に挿入される遮断板装置と、この遮断板装置による電路の開時に発生するアークを磁気により引き伸ばすように、前記固定接点と前記可動接点との側方に配置される永久磁石とを備えることを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記遮断板装置は操作ボタンの操作速度に因らず、一定で高速に水平方向に駆動させるスプリング反転機構とを備え、前記遮断板装置と前記スイッチの側壁で前記アークを断ち切ることを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記アークの発生要因となる残留ガスを、前記遮断板装置により前記スイッチの側壁に配置される耐熱性絶縁板からなる消弧板の背後の空間に通じる前記固定接点の前方の狭路に押し込めて冷却し、前記アークの再発弧を抑制することを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔３〕記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記消弧板の背後の空間は該消弧板の上方に形成される穴からスイッチの内部空間に連通していることを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記遮断板装置は、ケース中央凹部に案内される部分と、第２の転換子の下端突起が差し込まれる角穴と、前記ケース中央凹部に案内される部分の両側に、前記アークを遮断する部分と可動接片を押し上げる突起と、前記アークを遮断する先端部分とを具備することを特徴とする。
【０００９】
〔６〕上記〔１〕記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、可動接片と受部を配した共通端子との間を、前記可動接片と前記共通端子の動きを阻害しない形状の導電性薄板からなる補助接触板で直接接合して、前記可動接片と前記共通端子の位置や動作を安定させるとともに、接点閉時のバウンス対策とすることを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕から〔６〕の何れか１項記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記固定接点が固定されている接触端子の台金の一部を前記狭路に収まるように延長した、溝付きの前記固定接点の消耗保護板を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）可動接点の開離速度を高めることができる。
（２）アークに側方から磁界を加えて、アークを磁気により安定的に引き伸ばすことができる。
（３）アークへの磁界の印加とアークの機械的に遮断を併用して確実な消弧を行うことができる。
【００１１】
（４）アークの遮断を確実にし、かつ残留ガスの消滅による再発弧を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の直流電流遮断用小形スイッチの上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ′線（接点閉時）断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ′線（接点開時）断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ′線（接点閉時）断面図である。
【図６】図２のＣ−Ｃ′線（接点開時）断面図である。
【図７】遮断板装置の斜視図である。
【図８】図６をベースとしたアークの消弧の様子を示す図である。
【図９】固定接点の前方の狭路を示す斜視図である。
【図１０】固定接点の保護態様を示す固定接点の斜視図である。
【図１１】従来の消弧装置付き直流電流遮断用小形スイッチの直流電流の遮断部を示す斜視図である。
【図１２】従来の消弧装置付き直流電流遮断用小形スイッチの直流電流の遮断部の平面図である。
【図１３】従来の消弧装置付き直流電流遮断用小形スイッチの直流電流の遮断部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の直流電流遮断用小形スイッチは、固定接点と可動接点との間に挿入される遮断板装置と、この遮断板装置による電路の開時に発生するアークを磁気により引き伸ばすように、前記固定接点と前記可動接点との側方に配置される永久磁石とを配置する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の直流電流遮断用小形スイッチの上面図、図２は図１のＡ−Ａ′線断面図、図３は図２のＢ−Ｂ′線（接点閉時）断面図、図４は図２のＢ−Ｂ′線（接点開時）断面図、図５は図２のＣ−Ｃ′線（接点閉時）断面図、図６は図２のＣ−Ｃ′線（接点開時）断面図、図７はその遮断板装置の斜視図、図８は図６をベースとしたアークの消弧の様子を示す図、図９は固定接点の前方の狭路を示す斜視図、図１０は固定接点の保護態様を示す固定接点の斜視図であり、図１０（ａ）は固定接点部の説明図（図６及び図８に対応）、図１０（ｂ）は固定接点部の斜視図である。
【００１５】
これらの図において、１は操作ボタン、２はハウジング、３はカバー、４は第１の転換子、５はガイド、６はベース、７はピン、８は連結子、９は第１のコイルバネ、１０は第２の転換子、１１は第２のコイルバネ、１２は滑動棒、１３は補助接触板、１４は可動接片、１４Ａは可動接片１４の両側に形成される突部であり、後述する遮断板装置１９の突起１９Ｄによって可動接片１４が押し上げられて、後述する固定接点１８から開離するように構成されている。１５は可動接点、１６は共通端子、１７は接触端子、１８は固定接点、１９は遮断板装置、１９Ａはベース中央凹部に案内される部分、１９Ｂは第２の転換子１０の下端突起が差し込まれる角穴、１９Ｃはアークを遮断する部分、１９Ｄは可動接片１４を押し上げる突起、１９Ｅはアークを遮断する先端部分、２０は耐熱性絶縁物の消弧板、２１は永久磁石、２２はケース床部、２３は狭路、２４は消弧板２０の下方の穴、２５は消弧板２０の背後の空間、２６は消弧板２０の上方の穴、２７はスイッチ内部の空間、２８はアーク、３１は固定接点１８の消耗保護板、３２は固定接点１８の消耗保護板３１に形成された溝である。
【００１６】
以下、この直流電流遮断用小形スイッチの各部の説明を行う。
まず、図７に示すように、遮断板装置１９は、ケース中央凹部に案内される部分１９Ａの中央部に第２の転換子１０の下端突起が差し込まれる角穴１９Ｂが形成されており、そのケース中央凹部に案内される部分１９Ａの両側にアークを遮断する部分１９Ｃが設けられている。このアークを遮断する部分１９Ｃには、可動接片１４を押し上げる突起１９Ｄとアークを遮断する先端部分１９Ｅとが形成されている。
【００１７】
次に、アークの消弧部について説明すると、図８及び図９に示すように、固定接点１８の前方のケース床部２２にはスイッチの側壁に向かって狭路２３が形成され、その狭路２３はスイッチの側壁としての消弧板２０で仕切られている。この消弧板２０には下方の穴２４が設けられており、この穴２４は消弧板２０の背後の空間２５に繋がっている。
次に、固定接点の消耗対策について説明する。
【００１８】
図１０に示すように、固定接点１８が固定されている台金（接触端子１７）の一部を前方の狭路２３に収まるように延長した、固定接点１８の消耗保護板３１を形成する。その中央には溝３２加工を施している。これにより、接点開時におけるアーク２８の極点となる部分を、固定接点１８から移動させて消耗対策とするようにしている。すなわち、溝３２は、アーク２８を消耗保護板３１のより先端に誘導させるための道筋となる。
【００１９】
そこで、操作ボタン１がオフ操作されると、遮断板装置１９はボタン１の操作速度とは関係なく、反転機構により高速動作され、固定接点１８と可動接点１５の間に遮断板装置１９が高速で挿入され、アーク２８は遮断板装置１９と側壁となる消弧板２０によって断ち切られる。このとき、電極材料が蒸発したガスと、アーク２８を取り巻く大気が熱によって電離したガスは、図８に示すように、ケース床部２２に形成される狭路２３を通じて、さらに、側壁となる消弧板２０の下部に形成された穴２４を通じて側壁となる消弧板２０の背後の空間２５で冷却されながら、側壁となる消弧板２０の上方の穴２６から可動接片１４が操作される広いスイッチ内部の空間２７へと導かれるので、電離したガスによる再発弧を有効に抑止することができる。
【００２０】
上記したように、本発明の直流電流遮断用小形スイッチは、可動接片１４の開離速度を速くするとともに、発生するアーク２８に磁界を加えてアークを引き伸ばし、アーク電圧を高めて電流を減衰させることを基本とし、さらに、減衰状態のアーク２８を遮断板装置１９と側壁となる消弧板２０によって挟み込みアーク２８を断ち切るとともに、電極材料が蒸発したガスと、アークを取り巻く大気が熱によって電離したガスをも遮断分離し、それらを狭路２３に押し込め、側壁背後の空間２５を介して冷却することによって絶縁耐力を高め、十分な消弧を行うようにした。
【００２１】
以下、本発明の直流電流遮断用小形スイッチをさらに詳細に説明する。
（１）可動接点の開離の高速化
可動接点１５の開閉は、スプリング反転機構によって水平動作する遮断板装置１９によって行われ、これによりスイッチの操作ボタン１の操作速度と無関係に高開離速度を得ることができる。
【００２２】
なお、接点閉時における接触圧力を確実にするため、第２のコイルバネ１１による力を滑動棒１２によって可動接片１４に与える形式を併用している。
スイッチの内部は、操作方向と平行にガイド５によって３つの部屋に分かれていて、中央が遮断板装置１９を駆動する機構を収めている部屋であり、この中央の両脇の部屋はそれぞれ、固定接点１８及び可動接点１５を収めている部屋となっている。
【００２３】
中央の部屋には、第１のコイルバネ９を中央窪みに設置した第２の転換子１０が回転軸を持ってガイド５に配置されている。この軸は操作ボタン１が回転運動するための軸とは距離を持って配置されている。
操作ボタン１には直接第１の転換子４が嵌合していて、同じ回転軸を基準として、同じ回転運動をする。第１の転換子４には、中央真下に先端が球体となったピン７が嵌合している。よって、操作ボタン１を操作することによって、このピン７が回転運動することになる。第２の転換子１０に収められている第１のコイルバネ９の上側には、ピン７の球体に見あう窪みを持った連結子８が取付けられていて、ピン７と組み合わさりボールジョイントとなる。
【００２４】
第２の転換子１０の窪みの奥側には第１のコイルバネ９の内径とほぼ同じ径の突起があり、そこに置かれる第１のコイルバネ９は水平には移動できない。これと逆の上側は、操作ボタン１の操作方向に大きく口を開いた漏斗状の窪みであるので、第１のコイルバネ９は圧縮方向以外にこの方向にも動きが取れ、弓なりに撓むことができる。
操作ボタン１を押し始めると、ピン７は第１のコイルバネ９を圧縮し始めるが、第２の転換子１０は回転しない。その回転軸を超えた辺りで撓み方向が逆となり、それとともに弾けるように第１のコイルバネ９が伸びる。この力で第２の転換子１０は回転する。この様に、第２の転換子１０は操作ボタン１の操作速度に関係なく一定で高速なスプリング反転動作を行う。
【００２５】
第２の転換子１０下端には角棒状の突起があり、ここには遮断板装置１９の中央に空いた角穴１９Ｂに、緩やかに差し込まれる。遮断板装置１９は「ひ」の字形をしていて（図７参照）、この中央部がケースに中央に掘られた凹部を案内として水平摺動する。こうして、第２の転換子１０のスプリング反転動作による回転運動の力がそのまま遮断板装置１９の水平運動へと変換される。そして、遮断板装置１９は、操作ボタン１の押された側へ一定に高速水平方向に移動する。
【００２６】
先に、スイッチ内部はガイド５によって３つの部屋に分かれていると述べたが、ガイド５とケースの間には、遮断板装置１９を通過させるだけの空間を有し、遮断板装置１９は、一つのものとして、「ひ」の字の左右の羽の部分が双方の各電点まで伸びている。
遮断板装置１９のこの部分には、可動接片１４の母体幅に干渉しない程度に配した楔状の突起１９Ｄが各２個づづあり、可動接片１４の両側に出る耳部を押し上げることによって、可動接点１５が開離する。
【００２７】
これが、接点をこじ開けるような動きとなるので、前記した高速で動くということとも相まって、溶着に対する強制開離として作用する。
図５，６，８に示すように、可動接片１４の動きは、支点部を受で支えるシーソータイプであるが、可動接片１４と受部を配した共通端子１６との間を、この動きを阻害しない形状の導電性薄板（補助接触板）１３で直接接合して、これらの位置や動作を安定させるとともに、接点閉時のバウンス対策としている。
【００２８】
補助接触板１３の接合部分は、可動接片１４の接点接触部と反対側、及び共通端子１６のベース６に固定される部分付近で、その途中である可動接片１４と受部の嵌合領域などは接合していないため、緩やかに自由に動くことができる。
第１の転換子４は、可動接片１４の上方位置に第２のコイルバネ１１と滑動棒１２を設置していて、その滑動棒１２の先端は可動接片１４の背と接し、第１の転換子４の回転運動によって摺動移動しながら、第２のコイルバネ１１の力を可動接片１４に伝える。
【００２９】
接点閉時には、図５に示すように、滑動棒１２の位置が受部と接点の間にあり、剛体である可動接片１４が受部を支点として固定接点１８に接触圧力を確実に加える。
接点開時には、図６に示すように、滑動棒１２が受部を通り越した位置となり、可動接片１４を押し付ける力が極度に低下する。こうなる少し前に遮断板装置１９は可動接片１４を持ち上げ始めるから、非常にスムーズで素早く接点が開くことになる。
（２）磁界の印加及びアークの安定的引き伸し
接点の前方の空間を広く取り、図２に示すように、永久磁石２１を操作方向と平行に接点脇に設置して、発生するアーク２８をその空間へ大きく引き伸ばす。図２に示すように、２極の場合は、各々の極に対し１個づつの永久磁石２１を配置する。このとき、永久磁石２１のＳ極、Ｎ極が向かい合う状態にする。そうすることによって、磁力線が平行に揃いやすくなり、接点間に安定した磁界を与えることができ、アークを引き伸ばす方向を安定させることができる。なお、永久磁石２１と接点部分１８，１５とはガイド５の壁で隔てられており、永久磁石２１の長寿命化を図ることができる。
（３）機械的遮断
上記（１）で説明したように、図６に示される接点開時は、操作ボタン１を操作すると、遮断板装置１９が接点方向に水平移動して、図７に示した遮断板装置１９の突起１９Ｄで可動接片１４の突部１４Ａを持ち上げ、接点が開き始める。この時発生するアーク２８は、上記（２）で説明したように、磁界を加えられ引き伸ばされて、さらに接点前方の側壁に設置した耐熱性絶縁物の消弧板２０に触れて減衰する。この状態を追従するように、遮断板装置１９は可動接点１５、固定接点１８間に割り込み、遮断板装置１９のアークを遮断する先端部分１９Ｅが消弧板２０に当たりアーク２８を挟み込んで断ち切る。図９に示すように、固定接点１８の前方のケース床部２２には遮断板装置１９が覆える程度の狭路２３が側壁に向かって窪んで形成されていて、さらに側壁としての消弧板２０に開けられた穴２４より、その背後の空間２５に繋がっている。前記したアーク２８を挟み込み断ち切った状態では遮断板装置１９が固定接点１８と前方の狭路２３を塞ぎ込み、発生した高温残留ガスも閉じ込めて、さらに穴２４から側壁の背後の空間２５に追い込んで冷却し消滅させる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の直流電流遮断用小形スイッチは、可動接点の開離速度を速くするとともに、発生するアークに磁界を加えてアークを引き伸ばし、しかも電離したガスによる再発弧を有効に防止する、直流電流遮断用小形スイッチとして利用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１操作ボタン
２ハウジング
３カバー
４第１の転換子
５ガイド
６ベース
７ピン
８連結子
９第１のコイルバネ
１０第２の転換子
１１第２のコイルバネ
１２滑動棒
１３補助接触板
１４可動接片
１４Ａ可動接片の両側に形成される突部
１５可動接点
１６共通端子
１７接触端子
１８固定接点
１９遮断板装置
１９Ａケース中央凹部に案内される部分
１９Ｂ第２の転換子の下端突起が差し込まれる角穴
１９Ｃアークを遮断する部分
１９Ｄ可動接片を押し上げる突起
１９Ｅアークを遮断する先端部分
２０耐熱性絶縁物の消弧板
２１永久磁石
２２ケース床部
２３狭路
２４消弧板の下方の穴
２５消弧板の背後の空間
２６消弧板の上方の穴
２７スイッチ内部の空間
２８アーク
３１固定接点の消耗保護板
３２固定接点の消耗保護板に形成された溝

【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点と可動接点との間に挿入される遮断板装置と、該遮断板装置による電路の開時に発生するアークを磁気により引き伸ばすように、前記固定接点と前記可動接点との側方に配置される永久磁石とを備えることを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記遮断板装置は操作ボタンの操作速度に因らず、一定で高速に水平方向に駆動させるスプリング反転機構とを備え、前記遮断板装置と前記スイッチの側壁で前記アークを断ち切ることを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記アークの発生要因となる残留ガスを、前記遮断板装置により前記スイッチの側壁に配置される耐熱性絶縁板からなる消弧板の背後の空間に通じる前記固定接点の前方の狭路に押し込めて冷却し、前記アークの再発弧を抑制することを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。
【請求項４】
請求項３記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記消弧板の背後の空間は該消弧板の上方に形成される穴からスイッチの内部空間に連通していることを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。
【請求項５】
請求項１記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記遮断板装置は、ケース中央凹部に案内される部分と、第２の転換子の下端突起が差し込まれる角穴と、前記ケース中央凹部に案内される部分の両側に、アークを遮断する部分と可動接片を押し上げる突起と、アークを遮断する先端部分とを具備することを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。
【請求項６】
請求項１記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、可動接片と受部を配した共通端子との間を、前記可動接片と前記共通端子の動きを阻害しない形状の導電性薄板からなる補助接触板で直接接合して、前記可動接片と前記共通端子の位置や動作を安定させるとともに、接点閉時のバウンス対策とすることを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項記載の直流電流遮断用小形スイッチにおいて、前記固定接点が固定されている接触端子の台金の一部を前記狭路に収まるように延長した、溝付きの前記固定接点の消耗保護板を具備することを特徴とする直流電流遮断用小形スイッチ。

【図１】