JP2009266421A - アークの発生しないスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な接点構造にてＯＮ、ＯＦＦの切り替わり時にアークの発生を防止できるスイッチを提供する。
【解決手段】固定接点と、スライド移動して電気機器をＯＮ／ＯＦＦとする可動接点と、を備えるスイッチにおいて、固定接点上１ａのスライド移動の始点と終点との間のスライド面は一定の電気抵抗を有する材料Ｒで構成されており、ＯＮ操作による通電は、可動接点２の先端が始点に接触した段階で開始され、その後可動接点が抵抗部と接触しつつスライドし、可動接点２の先端が終点に達した段階で定常状態となるように構成され、ＯＮ／ＯＦＦ切り替わり時の接点間の抵抗値を高くし、その後スライドにより徐々に低くさせることで、瞬間的に接点間に大電流が流れることを防止し、アークの発生を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機器等のＯＮ、ＯＦＦスイッチとして用いられるスイッチに関し、特に切り替え時のアーク発生を防止する機構を備えたスイッチに関する。

自動車室内灯などは、スイッチにて室内灯のＯＮ、ＯＦＦを切り替えられるように構成されている。

スイッチが切り替わる瞬間、近距離で接点間に電位差が生じてしまうため、アーク（火花）が発生することがあり、これによって接点付近の温度が上がり、内部の樹脂が溶けたり、グリースが炭化するなどのトラブルが生じてスイッチの接触不良を引き起こすおそれがあった（図５及び図６参照）。

図５はランプ点灯回路を示す。図５のスイッチ３のＯＦＦ状態からスイッチ３をＯＮとして回路を接続状態とすることで、電源５からフィラメントに電流が流れランプ４が点灯する。逆に、ランプ４が点灯している状態からスイッチ３をＯＦＦとすると、回路に電流が流れなくなりランプ４は消灯する。

図６に一般的なスライド式のスイッチを示す。第一の固定接点１ａ’と第二の固定接点１ｂ’の間に可動接点２’が配設されている。可動接点２’は固定接点１ｂ’とは常に接触しており、可動接点２’がスライドして固定接点１ａ’と当接／離間することでスイッチのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行なう構成である。

上記のスイッチのＯＮ、ＯＦＦの切り替わり時に接点間に瞬間的に大電流が流れてアークが発生しやすいのである。これは、スイッチの切り替わり時には、接点間の接触面積（図６の固定接点１ａ’と可動接点２’の接触面積）が極めて小さいのにもかかわらず、電気抵抗が小さいため電流が通常の点灯状態と同じくらい流れることで、接点を通過する単位面積当たりの電流が過大となることが主な原因である。

同様に、スイッチがＯＦＦとなるときも、従来の切り替えスイッチでは電気抵抗が小さいため、接点がスライドして離れる直前まで電流が通常の点灯状態と同じくらい流れるため、完全にＯＦＦとなる直前に接点を通過する単位面積当たりの電流が過大となり、アークが発生しやすくなる。

これに対し、上記アークの発生を防止するスイッチとして例えば特許文献１〜４のようなものが知られている。

実開平０５−０４８１６７号公報 特開平０６−０６８７５３号公報 実開平０６−０８４６５２号公報 特開平１１−２３８４４１号公報

しかしながら、上記従来技術のスイッチはいずれも装置の複雑化を伴うものであり、アーク発生防止性能の安定性についても万全とはいえなかった。

本発明は上記問題点を解決して、簡易な接点構造にてＯＮ、ＯＦＦの切り替わり時にアークの発生を防止できるスイッチを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、一定の面積の接触面Ａを有する固定接点と、一定の面積の接触面Ｂを有し、当該接触面Ｂと上記固定接点の接触面Ａとをスライド移動によって接触／離間させ電気機器をＯＮ／ＯＦＦとする可動接点と、前記固定接点の接触面Ａもしくは前記可動接点の接触面Ｂどちらか一方の面から延伸し、かつ前記可動接点のスライド移動のスライド量よりも短い長さからなる抵抗面とを備え、前記抵抗面は、前記固定接点と前記可動接点とが最初に接触する前端部と、前記固定接点の接触面Ａもしくは前記可動接点の接触面Ｂと連接された後端部とを有するスイッチであって、スライド操作により前記前端部に前記接触面ＢもしくはＡが近接した時、ならびに可動接点がさらにスライド移動し前記後端部に前記接触面ＢもしくはＡが近接した時、に放電が起こらないよう前記抵抗面が前記接触面ＡならびにＢよりも電気抵抗の高い材料で構成された
ことを特徴とする。これにより、ＯＮ／ＯＦＦ切り替わり時の接点間の抵抗値を高くし、その後スライドにより徐々に低くさせることで、瞬間的に接点間に大電流が流れることを防止し、アークの発生を防止することができる。

以上説明したように、本発明により簡易な接点構造にてスイッチの切り替わり時におけるアークの発生を防止できるスイッチを提供することができる。

本実施形態のスイッチは、図１に示すようにスイッチ回路内に第一の固定接点１ａ、第二の固定接点１ｂを有しており、これら固定接点１ａ及び１ｂの間をスライド式の可動接点２が繋ぐときにスイッチ回路が形成される構成となっている。

図１に示すように、回路のスイッチ内部の固定接点１ａの一部に抵抗成分を含んだ材料Ｒを使用する。材料Ｒを使用する部分は、図１に示す可動接点２のスライドの始点、すなわち固定接点１ａの固定接点１ｂの側の端部から、可動接点２のスライドの終点、すなわち可動接点２の先端部がスライド終了時に固定接点１ａに接触する図４の点Ｐまでの範囲に配設されていればよい。

本実施形態では、図１に示すように、材料Ｒを使用する部分は固定接点１ａの端部から寸法ｄの範囲に配設されている。しかし、材料Ｒの部分の配設部位はこれに限らず、可動接点２のスライド範囲の始点と終点までの間であれば、抵抗として機能する限りどの範囲に配設してもよい。

ただし、その範囲が狭すぎると可動接点が材料Ｒの部分を通過する瞬間に過大な電流が流れることになって、本発明の目的が果たせなくなるので、本発明の骨子である、スイッチ切り替え（ＯＮの場合）動作の初期において抵抗値を高くし、その後可動接点のスライドにより抵抗値を徐々に下げるという特徴を失わないように、ある程度の範囲に材料Ｒの部分を設ける必要がある。

なお、抵抗成分としてはＮｉ−Ｃｒ、鉄クロム等があるが、これらに限られない。材料Ｒとして製品に応じた抵抗値をもつ材質を使用すればよい。材料Ｒの抵抗値は、固定接点１ａの材料Ｒ以外の通常部分の抵抗値に対して高いことが条件であるが、その割合が小さすぎるとアーク発生防止の効果がなく、また、その割合が大きすぎてもスライドして材質が切り替わる時点でアークが発生するおそれがあるため、適切な範囲に設定する必要がある。
なお、本実施例では第二の固定接点１ｂがスイッチの一部を構成しているが、これを省略して、材料Ｒを含む固定接点１ａと可動接点２のみでスイッチを構成してもよい。

次に、スイッチのＯＮ時及びＯＦＦ時における上記構成のスイッチの動作について説明する。

スイッチＯＮ時は可動接点２が図１に示す位置から図２、図３、図４の各々に示す位置に順にスライドする。スイッチＯＦＦ時はその逆に可動接点２は図４に示す位置から図３、図２、図１の各々に示す位置に順にスライドする。

スイッチＯＮ時は図２の段階、すなわち、可動接点２がスライドして固定接点１ａに接触する瞬間に回路に電流が流れ始めるが、固定接点１ａに抵抗成分を含んだ材料Ｒがあるため、接点間に電位差があって、しかも接点間の接触面積が小さくなるこの瞬間でも電流が制限され単位面積当たりの電流が過大とならず、アークの発生なくスイッチをＯＮに切り替えることができる。

その後、図３に示すように徐々に可動接点２を左側にスライドさせていくにつれて抵抗値が下がるため、接点間の電位差が小さくなっていき、その分、ランプに電位差がかかるためランプも明るくなっていく。最終的には図４に示す通常のＯＮ状態となる。上述のように材料Ｒの抵抗値が高すぎると、図４の前段階の、可動接点２の先端が材料Ｒから接触面Ａに移る瞬間の段階で、接点間の実質的な接触面積が小さいため大電流が一気に流れることとなりアークが発生するおそれがある。

スイッチがＯＦＦする時はその逆で、図４に示すＯＮ状態から図３に示すように可動接点２が右側にスライドしていくにしたがって、固定接点１ａの抵抗成分を含んだ材料Ｒの部分が回路に占める長さが増していくため、抵抗値が徐々に上がっていく。

そして、図２に示す段階、すなわち可動接点２がスライドして固定接点１ａから離れる瞬間に電流が停止するのであるが、抵抗成分を含んだ材料Ｒによる抵抗値は最大となっているため、接点間に電位差があって、しかも接点間の接触面積が小さくなるこの瞬間でも単位面積当たりの電流が過大とならず、アークの発生なくスイッチをＯＦＦに切り替えることができる。

また、他の実施形態として、本実施形態とは逆に、可動接点の方に抵抗成分を含んだ材料Ｒを配設したスイッチとしてもよい。
具体的には、例えば図１において固定接点１ａ及び１ｂの方を新たな可動接点とし、可動接点２の方を新たな固定接点とする構成とし、材料Ｒが配設された新たな可動接点を新たな固定接点に対してスライドさせる方式とする。このようにしても、もとの実施形態と相対的に同一の動作を行うことになるので、スイッチＯＮ／ＯＦＦ時のアーク発生防止に関して同一の効果が得られる。

本発明は、オーバーヘッドモジュールの照明のスイッチ等に利用することができるだけでなく、アークの発生が問題となるスイッチ全般に応用可能である。

本発明の一実施形態のスイッチのＯＦＦ時を示す模式図である。 同上のスイッチの接点が切り替わる瞬間を示す模式図である。 同上のスイッチのスライド段階を示す模式図である。 同上のスイッチのＯＮ時を示す模式図である。 ランプ点灯回路を示す模式図である。 従来のスイッチの接点構造を示す模式図である。

符号の説明

１ａ 第一の固定接点
１ｂ 第二の固定接点
２ 可動接点
３ スイッチ
４ ランプ
５ 電源

Claims (1)

1. 一定の面積の接触面Ａを有する固定接点と、
   一定の面積の接触面Ｂを有し、当該接触面Ｂと上記固定接点の接触面Ａとをスライド移動によって接触／離間させ電気機器をＯＮ／ＯＦＦとする可動接点と、
   前記固定接点の接触面Ａもしくは前記可動接点の接触面Ｂどちらか一方の面から延伸し、かつ前記可動接点のスライド移動のスライド量よりも短い長さからなる抵抗面と、
   を備え、
   前記抵抗面は、前記固定接点と前記可動接点とが最初に接触する前端部と、前記固定接点の接触面Ａもしくは前記可動接点の接触面Ｂと連接された後端部とを有する
   スイッチであって、
   スライド操作により前記前端部に前記接触面ＢもしくはＡが近接した時、ならびに可動接点がさらにスライド移動し前記後端部に前記接触面ＢもしくはＡが近接した時、に放電が起こらないよう前記抵抗面が前記接触面ＡならびにＢよりも電気抵抗の高い材料で構成された
   ことを特徴とするスイッチ。

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