JP2000315430A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接点間のアークの発生を十分に抑制又は阻止
できるスイッチ装置を提供する。 【解決手段】 スライド式の可動接点Ｋ１が電源側の固
定接点ＮＯ１ａに対する導通状態から非導通状態に（図
中右方に）移動する途中で、可動接点Ｋ１が固定接点Ｎ
Ｏ１ｂ及び抵抗器２１を介して固定接点ＮＯ１ａに導通
する半導通状態が実現される構成とし、この半導通状態
で流れる電流が、可動接点Ｋ１と固定接点ＮＯ１ａ，Ｎ
Ｏ１ｂとの間に過度なアークを生じさせない小電流とな
るように、抵抗器２１の抵抗値を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路の開閉を行う
スイッチ装置に係り、特に大電流通電回路を開閉する場
合に、アークの発生を抑制することができて、耐久性や
信頼性向上と同時にコスト低減が実現できるスイッチ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、モータの正逆転駆動回路は、図
３の回路図に示すようなスイッチ装置１により構成され
る。このスイッチ装置１は、モータＭの各コイル端子に
それぞれ接続されたコモン端子ＣＯＭ１，ＣＯＭ２と、
グランドラインに接続された常閉接点ＮＣ１，ＮＣ２
（固定接点）と、電源ライン（＋Ｂ）に接続された常開
接点ＮＯ１，ＮＯ２（固定接点）と、コモン端子ＣＯＭ
１，ＣＯＭ２にそれぞれ接続されて各固定接点に対する
導通状態が切り換わる可動接点Ｋ１，Ｋ２とを有する。
そして、図示省略した操作部（例えば、操作ノブなど）
が中立位置（モータの停止を指令する位置）にあると、
各可動接点Ｋ１，Ｋ２がいずれも常閉接点ＮＣ１，ＮＣ
２と導通した状態に維持され、モータＭのコイルに電流
が流れずにモータＭは停止している。しかし、操作部が
モータの正転側に動作すると、例えば一方の可動接点Ｋ
１のみが常開接点ＮＯ１と導通して一方の通電ライン
（常開接点ＮＯ１とコモン端子ＣＯＭ１とで形成される
通電ライン）が閉じた状態となり、モータＭのコイルに
正転方向の電流が流れてモータＭが正転する。また、操
作部がモータの逆転側に動作すると、例えば他方の可動
接点Ｋ２のみが常開接点ＮＯ２と導通して他方の通電ラ
イン（常開接点ＮＯ２とコモン端子ＣＯＭ２とで形成さ
れる通電ライン）が閉じた状態となり、モータＭのコイ
ルに逆転方向の電流が流れてモータＭが逆転するように
なっている。

【０００３】なお図４は、上述したようなスイッチ装置
１の従来の構造例を示す図であり、このうち図４（ａ）
は非通電状態（モータ停止状態）を示し、図４（ｂ）は
通電状態（例えばモータ正転状態）を示している。この
場合、各端子や接点はベース２上に取り付けられてお
り、まずコモン端子ＣＯＭ１，ＣＯＭ２は、中央部がベ
ース２上に山形に突出するように折れ曲がった形状の帯
板状導電体３ａ，３ｂにより構成されて、ベース２上の
中央の前後に並んで配置されている。また、常閉接点Ｎ
Ｃ１，ＮＣ２は、一端側がベース２上から斜め上方外側
に伸びるように折れ曲がった形状の帯板状導電体４ａ，
４ｂにより構成されて、帯板状導電体３ａ，３ｂのそれ
ぞれ右側又は左側に配置されている。また、常開接点Ｎ
Ｏ１，ＮＯ２は、この場合直方体状の導電体５ａ，５ｂ
よりなり、帯板状導電体３ａ，３ｂのそれぞれ左側又は
右側に配置されている。また、可動接点Ｋ１，Ｋ２は、
真っ直ぐに伸びた長尺な帯板状導電体６ａ，６ｂにより
構成され、図示省略した支持機構によって、帯板状導電
体３ａ，３ｂの山形状突出部の頂点に下面側が接触した
状態で、この頂点を支点としてシーソーのように揺動し
つつ左右に移動可能に設けられている。

【０００４】そして、図４に例示したスイッチ装置１で
は、操作部が中立位置からモータの正転を指令する正転
方向へ、或いはモータの逆転を指令する逆転方向へスラ
イド操作されることによって、以下のように導通状態が
切り換えられて、図３に示した回路によるモータＭの正
転又は逆転、或いは停止が実現される。すなわち、操作
部が中立位置にあると、図４（ａ）に示すように、帯板
状導電体６ａ，６ｂ（各可動接点Ｋ１，Ｋ２）がいずれ
も帯板状導電体４ａ，４ｂ（常閉接点ＮＣ１，ＮＣ２）
と導通した状態に維持され、モータＭのコイルに電流が
流れずにモータＭは停止している。しかし、操作部が例
えばモータの正転側にスライド操作されると、図４
（ｂ）に示すように、帯板状導電体６ａ（可動接点Ｋ
１）のみが帯板状導電体３ａの頂点を越えるようにスラ
イドしつつ傾動して、導電体５ａ（常開接点ＮＯ１）と
導通した状態となり、モータＭのコイルに正転方向の電
流が流れてモータＭが正転する。また、操作部がモータ
の逆転側にスライド操作されると、帯板状導電体６ｂ
（可動接点Ｋ２）のみが帯板状導電体３ｂの頂点を越え
るようにスライドしつつ傾動して、導電体５ｂ（常開接
点ＮＯ２）と導通した状態となり、モータＭのコイルに
逆転方向の電流が流れてモータＭが逆転する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来のスイッチ装置では、上述したモータの駆動回
路のような比較的大電流を流す回路の開閉用に使用され
た場合、接点の開離の際などにアークが発生することが
避けられない。例えば、図４に示したスイッチ装置１で
は、図４（ｂ）に示す状態（モータ正転状態）から図４
（ａ）に示す状態（モータ停止状態）に切り換わる際、
即ち、帯板状導電体６ａ（可動接点Ｋ１）が帯板状導電
体３ａの頂点を越えるようにスライドしつつ傾動して、
導電体５ａ（常開接点ＮＯ１）から開離する際には、帯
板状導電体６ａと導電体５ａとの間にアークが生じる。
このため、このようなスイッチ装置の動作が繰り返され
る度に、接点（図４では、例えば導電体５ａ及び帯板状
導電体６ａ）が消耗し、その周囲には絶縁劣化（端子間
リーク）の原因となるカーボンが堆積する。そして、こ
の接点の消耗やカーボンの堆積が過度に進行すれば、接
触信頼性の低下や接触抵抗上昇による発熱、或いは端子
間リークによる機器の誤動作などの不具合が発生する可
能性が高まる。

【０００６】そこで、従来のスイッチ装置では、必要に
応じて、接点を構成する材料（母材又は被覆材料）とし
て、耐アーク性の高い高価で特殊な材料を使用したり、
接点の容量（面積や体積）を増やしたりして、スイッチ
装置の所望の信頼性や寿命を確保していた。しかし、こ
のように特殊な材料を使用したり、接点の容量を増加さ
せたりすれば、材料コストがアップするとともに、接点
の構造を例えばリベット接点とするなどの必要が生じ
て、生産コスト（組立作業コストや組立設備コストな
ど）もアップするという問題がある。また、このような
コストのかかる対策を講じても、アークに起因する上述
した不具合を完全には解消できないという限界もあっ
た。例えば、アークが発生すると、接点の消耗スピード
のばらつきが大きくなるため、コストをかけても必ずし
も安定的に所望の寿命が確保できないという問題があっ
た。また、接点材料として耐アーク性の高い材料を使用
するなどしても、カーボンの発生は避け難く、カーボン
堆積による上述の不具合を避けることにも限界があっ
た。そこで本発明は、アークの発生を十分に抑制又は阻
止できるスイッチ装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のスイッチ装置は、通電ラインの開閉
のための可動接点と固定接点を有し、前記可動接点の動
作により、前記可動接点が前記固定接点に対して導通し
通電ラインに所定の電流が流れている導通状態と、前記
可動接点が前記固定接点に対して導通しておらず通電ラ
インに電流が流れていない非導通状態とに切り換わるス
イッチ装置において、前記可動接点が前記導通状態から
前記非導通状態に動作する途中で、前記可動接点が前記
固定接点に対して抵抗を介して導通する半導通状態が実
現される構成とし、前記半導通状態で通電ラインに流れ
る電流が過度なアークを生じさせない小電流となるよう
に、前記抵抗の抵抗値を設定したことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２記載のスイッチ装置は、前
記可動接点を、基板上で摺動する摺動導体により構成
し、この摺動導体が一方向に摺動して導通位置に移動す
ると、この摺動導体に接触して前記導通状態を実現する
前記基板上の第１固定導体により、前記固定接点を構成
するとともに、前記基板上における前記第１固定導体に
隣接する位置には、前記第１固定導体に前記抵抗を介し
て接続され、前記摺動導体が前記導通位置から他方向に
移動する途中で前記摺動導体に接触して前記半導通状態
を実現する第２固定導体を設け、前記抵抗は前記基板上
に接続した抵抗器により構成したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。図１は、本例のスイッチ装
置１１の要部構成を示す斜視図であり、図２は、このス
イッチ装置１１の動作を示す図である。なお、本例のス
イッチ装置１１は、図３に示したモータ正逆転駆動回路
において前述のスイッチ装置１の代わりに使用されるス
イッチ装置である。本例のスイッチ装置１１では、図１
に示すように、各端子や接点がプリント基板１２上に設
けられており、特に可動接点Ｋ１，Ｋ２を除く接点や端
子は、プリント基板上に印刷配線技術により形成された
回路導体として設けられている。

【００１０】まず、コモン端子ＣＯＭ１，ＣＯＭ２は、
プリント基板１２上の左右方向の同一線上に並んで形成
された横長の回路導体１３，１４として構成され、回路
導体１３ａ，１４ａや図示省略したコネクタなどを介し
て、モータＭの各コイル端子にそれぞれ接続されてい
る。また、常閉接点ＮＣ１，ＮＣ２は、回路導体１３の
右端部の手前側に形成された回路導体１５、或いは、回
路導体１４の左端部の手前側に形成された回路導体１６
としてそれぞれ構成され、回路導体１５ａ，１６ａを介
してそれぞれプリント基板１２上のグランドラインに接
続されている。また、常開接点としては、常開接点ＮＯ
１ａ，ＮＯ２ａと、常開接点ＮＯ１ｂ，ＮＯ２ｂとが設
けられている。このうち、常開接点ＮＯ１ａ，ＮＯ２ａ
は、回路導体１３の左端部の手前側に形成された回路導
体１７（第１固定導体）、或いは、回路導体１４の右端
部の手前側に形成された回路導体１８（第１固定導体）
としてそれぞれ構成され、回路導体１７ａ，１８ａを介
してそれぞれプリント基板１２上の電源ライン（＋Ｂ）
に接続されている。また、常開接点ＮＯ１ｂ，ＮＯ２ｂ
は、回路導体１５と回路導体１７の間の位置に形成され
た回路導体１９（第２固定導体）、或いは、回路導体１
６と回路導体１８の間の位置に形成された回路導体２０
（第２固定導体）としてそれぞれ構成されている。そし
て、このうち回路導体１９は、回路導体１９ａ，１９ｂ
と、これら回路導体１９ａ，１９ｂ間に接続された抵抗
器２１（ディスクリート抵抗）とを介して、回路導体１
７に接続されている。また、回路導体２０は、回路導体
２０ａ，２０ｂと、これら回路導体２０ａ，２０ｂ間に
接続された抵抗器２２（ディスクリート抵抗）とを介し
て、回路導体１８に接続されている。

【００１１】なお、回路導体１５，１６（ＮＣ１，ＮＣ
２）、回路導体１７，１８（ＮＯ１ａ，ＮＯ２ａ）、及
び回路導体１９，２０（ＮＯ１ｂ，ＮＯ２ｂ）は、回路
導体１３，１４（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）に平行な同一線
上に配置されている。また、可動接点Ｋ１，Ｋ２は、導
電材料により形成された断面コ字状の可動片２３，２４
（摺動導体）によりそれぞれ構成されている。これら可
動片２３，２４は、図示省略した単一のスライダ（スラ
イド式の操作部）に一定の間隔で組み付けられ、このス
ライダの操作に応じて、下面が基板１２上に適度な圧力
で摺接しつつ左右に移動可能とされている。特に、これ
ら可動片２３，２４の前端側（図１における向こう側）
の端部下面は、常に回路導体１３，１４（ＣＯＭ１，Ｃ
ＯＭ２）の上面にそれぞれ摺接し、後端側（図１におけ
る手前側）の端部下面が、回路導体１５，１６（ＮＣ
１，ＮＣ２）、回路導体１７，１８（ＮＯ１ａ，ＮＯ２
ａ）、或いは回路導体１９，２０（ＮＯ１ｂ，ＮＯ２
ｂ）のいずれかの上面にそれぞれ摺接する構成となって
いる。そして、前記スライダの操作位置と、各可動片２
３，２４の移動位置との対応関係は、以下のような動作
が実現されるように設定されている。

【００１２】すなわち、前記スライダが中立位置（モー
タＭの停止を指令する位置）にあると、図２（ｃ）に示
すように、可動片２３，２４の接触位置２３ａ，２４ａ
がそれぞれ回路導体１５，１６の位置にあって、可動片
２３，２４の後端部下面が回路導体１５，１６に接触
し、回路導体１３，１４（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）と回路
導体１５，１６（ＮＣ１，ＮＣ２）とがそれぞれ導通し
た状態に維持され、モータＭのコイルに電流が流れずに
モータＭは停止する。そして、前記スライダが例えばモ
ータの正転側にスライド操作されると、図２（ａ）に示
すように、可動片２３，２４の接触位置２３ａ，２４ａ
がそれぞれ回路導体１７，１６の位置にあって、可動片
２３，２４の後端部下面が回路導体１７，１６にそれぞ
れ接触し、回路導体１３，１４（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）
と回路導体１７，１６（ＮＯ１ａ，ＮＣ２）とがそれぞ
れ導通した状態となり、モータＭのコイルに正転方向の
電流が流れてモータＭが正転する。また、前記スライダ
がモータの逆転側にスライド操作されると、可動片２
３，２４の接触位置２３ａ，２４ａがそれぞれ回路導体
１５，１８の位置にあって、可動片２３，２４の後端部
下面が回路導体１５，１８にそれぞれ接触し、回路導体
１３，１４（ＣＯＭ１，ＣＯＭ２）と回路導体１５，１
８（ＮＣ１，ＮＯ２ａ）とがそれぞれ導通した状態とな
り、モータＭのコイルに逆転方向の電流が流れてモータ
Ｍが逆転する構成となっている。

【００１３】また、前記スライダがモータの正転側又は
逆転側から中立位置に戻される途中（即ち、可動片２３
又は２４が回路導体１７又は１８に導通している導通状
態から非導通状態に動作する途中）においては、可動片
２３又は２４が回路導体１７又は１８に対して抵抗器２
１又は２２を介して導通する半導通状態が実現される構
成となっている。例えば、図２（ａ）に示す導通状態
（可動片２３が回路導体１７と直接に接触して導通し、
モータＭが正転している状態）から、図２（ｃ）に示す
非導通状態（可動片２３が回路導体１７と完全に導通し
ておらず、モータＭが停止する状態）に切り換えられる
途中においては、図２（ｂ）に示す半導通状態（可動片
２３が回路導体１９と接触して抵抗器２１を介して回路
導体１７と導通し、モータＭのコイルに比較的小電流が
流れる状態）が実現される。なお、抵抗器２１，２２の
抵抗値は、上記半導通状態において可動接点２３又は２
４と回路導体１７又は１８との間に流れる電流（即ち、
モータＭのコイルの通電ラインに流れる電流）が、接点
間（可動片２３又は２４と回路導体１７，１９又は１
８，２０との間）に過度なアークを生じさせない小さな
電流となるように、設定されている。

【００１４】以上説明したように、本例のスイッチ装置
１１によれば、上記導通状態から非導通状態に切り換え
られる際（即ち、可動接点Ｋ１，Ｋ２が通電ライン側の
固定接点ＮＯ１ａ，ＮＯ２ａから開離する際）には、可
動接点である可動片２３又は２４が通電ライン側の固定
接点である回路導体１７又は１８に対して抵抗２１又は
２２を介して導通する半導通状態が実現され、この半導
通状態においては、回路の負荷としてモータＭの抵抗に
加え抵抗器２１又は２２の負荷が加わって電流が小さく
なる。また逆に、上記非導通状態から導通状態に切り換
えられる際（即ち、可動接点Ｋ１，Ｋ２が通電ライン側
の固定接点ＮＯ１ａ，ＮＯ２ａと接触する際）にも、同
様な半導通状態が実現される。このため、このような可
動接点の作動時（特に接点開離時）に通電ラインの接点
間に発生するアークが影響のない程度に十分抑制される
か、或いは完全に阻止されることになり、アーク発生に
起因する前述の問題点が解消される。すなわち、接点の
材料や構造として、特殊なものを使用する必要がなくな
り、抵抗２１及び２２等の追加によるコストアップ分を
考慮しても、従来と比較すればコスト低減が可能とな
る。また、アークに起因する接点の消耗やカーボンの発
生が回避されるため、低コストでありながら、高寿命及
び高信頼性を安定的に実現できるという優れた効果が得
られる。

【００１５】なお、本発明は上記形態例に限られず、各
種の態様があり得る。例えば、上記形態例は、一つの可
動接点に対して固定接点が２種類（電源側とグランド
側）あるタイプであるが、一つの可動接点に対して固定
接点が一つあるだけの単なる開閉スイッチにも、本発明
が適用できることはいうまでもない。また、もちろん、
可動接点と固定接点の組を一組有するだけのスイッチで
もよい。また、可動接点は、操作部の手動操作によって
動作する態様に限られず、例えばソレノイドなどのアク
チュエータによって駆動される構成もあり得る。また、
可動接点（図１では可動片２３，２４）の開離動作時に
順次導通する第２固定導体（図１では回路導体１９，２
０）や抵抗（図１では抵抗器２１，２２）を複数設け
て、本発明の半導通状態を多段階に実現し、電流値を段
階的に徐々に低下させるような態様もあり得る。

【００１６】

【発明の効果】本発明のスイッチ装置によれば、通電ラ
イン開閉用の可動接点と固定接点とが導通している導通
状態から、前記可動接点が固定接点に対して導通してい
ない非導通状態に切り換えられる途中（即ち、前記可動
接点が固定接点から開離する際）に、前記可動接点が固
定接点に対して抵抗を介して導通する半導通状態が実現
され、この半導通状態においては、回路の負荷として前
記抵抗の負荷が加わって電流が小さくなる。また逆に、
上記非導通状態から導通状態に切り換えられる途中（即
ち、前記可動接点が固定接点と接触する際）にも、同様
な半導通状態が実現される。このため、このような可動
接点の作動時（特に接点開離時）に通電ライン開閉用の
接点間に発生するアークが影響のない程度に十分抑制さ
れるか、或いは完全に阻止されることになり、アーク発
生に起因する前述の問題点が解消される。すなわち、接
点の材料や構造として、特殊なものを使用する必要がな
くなり、抵抗の追加等によるコストアップ分を考慮して
も、従来と比較すればコスト低減が可能となる。また、
アークに起因する接点の消耗やカーボンの発生が回避さ
れるため、低コストでありながら、高寿命及び高信頼性
を安定的に実現できるという優れた効果が得られる。

【００１７】さらに、請求項２に記載のように、可動接
点が基板上を摺動する摺動導体により構成され、基板上
に形成された導体（第１固定導体）により固定接点が構
成され、また前記抵抗と可動接点との接続（即ち、前記
半導通状態）が、やはりこの基板上に形成された導体
（第２固定導体）により実現される構成であり、前記抵
抗が前記基板上に接続された抵抗器（例えばディスクリ
ート抵抗又はチップ抵抗など）よりなる構成であると、
スイッチ装置の全ての要部構成が基板上に設けられるこ
とになり、また、可動接点を除く主要な要素は通常の回
路基板（例えばプリント基板）を制作する技術で容易に
制作できることになる。このため、例えばスイッチ装置
が組み込まれる回路と同一基板上にスイッチ装置を構成
して回路全体の簡素化を図ることができる、或いは生産
コストをさらに低減できるなどの利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スイッチ装置の要部構成を示す斜視図である。

【図２】スイッチ装置の動作を示す平面図である。

【図３】モータ正逆転駆動回路を示す回路図である。

【図４】従来のスイッチ装置の要部構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１ スイッチ装置 １２ プリント基板 １７，１８ 回路導体（第１固定導体） １９，２０ 回路導体（第２固定導体） ２１，２２ 抵抗器 ２３，２４ 可動片（摺動導体） Ｋ１，Ｋ２ 可動接点（通電ライン開閉用の可動接点） ＣＯＭ１，ＣＯＭ２ コモン端子 ＮＯ１ａ，ＮＯ２ａ 常開接点（通電ライン開閉用の固
定接点） ＮＯ１ｂ，ＮＯ２ｂ 常開接点 ＮＣ１，ＮＣ２ 常閉接点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電ラインの開閉のための可動接点と固
   定接点を有し、前記可動接点の動作により、前記可動接
   点が前記固定接点に対して導通し通電ラインに所定の電
   流が流れている導通状態と、前記可動接点が前記固定接
   点に対して導通しておらず通電ラインに電流が流れてい
   ない非導通状態とに切り換わるスイッチ装置において、 前記可動接点が前記導通状態から前記非導通状態に動作
   する途中で、前記可動接点が前記固定接点に対して抵抗
   を介して導通する半導通状態が実現される構成とし、 前記半導通状態で通電ラインに流れる電流が過度なアー
   クを生じさせない小電流となるように、前記抵抗の抵抗
   値を設定したことを特徴とするスイッチ装置。
2. 【請求項２】 前記可動接点を、基板上で摺動する摺動
   導体により構成し、この摺動導体が一方向に摺動して導
   通位置に移動すると、この摺動導体に接触して前記導通
   状態を実現する前記基板上の第１固定導体により、前記
   固定接点を構成するとともに、 前記基板上における前記第１固定導体に隣接する位置に
   は、前記第１固定導体に前記抵抗を介して接続され、前
   記摺動導体が前記導通位置から他方向に移動する途中で
   前記摺動導体に接触して前記半導通状態を実現する第２
   固定導体を設け、前記抵抗は前記基板上に接続した抵抗
   器により構成したことを特徴とする請求項１記載のスイ
   ッチ装置。