JP2010015778A - 真空電磁接触器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ソレノイド部の異常発熱による焼損を防止すると共に，異常発熱が発生して電磁コイルの通電が遮断されたときは、自動復帰させない電磁接触器を得る。
【解決手段】電磁ソレノイド６の電磁コイル９を励磁し、可動子５を吸引する吸引力を利用して真空バルブ１の接点１ａ，１ｂを投入する真空電磁接触器において、形状記憶ばね１０を電磁ソレノイド６の近傍に配置し、異常検出スイッチ１１を電磁コイル９の制御回路に設けた。電磁コイル９が異常発熱したときは、その発熱温度によって形状記憶ばね１０が変位し、その変位で異常表示レバー１４が正常位置から異常位置へ回動し、異常検出スイッチ１１が作動して、電磁コイル９の励磁電流が遮断される。発熱温度が低下しても異常表示レバー１４を正常位置に戻すまで遮断状態が保持されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、高圧配電盤等に組み込まれて、高圧モータ、力率改善用コンデンサ等の開閉制御器として使用される真空電磁接触器に関し、特に、主接点の開閉操作を行う操作機構の電磁ソレノイド部の焼損防止に関するものである。

従来の電磁ソレノイドの焼損防止に関する技術としては、例えば、図６に示すような装置が知られている。図６は、流体の管路に使用されて流路の開閉制御を行うソレノイド制御弁であり、その要部断面を示したものである。ソレノイドのコイル２１に通電されていないときは、ブランジャ２２がスプリング２３の力で上方に駆動され、制御弁は開放された状態になっている。コイル２１に通電されると、コイル２１の吸引力によってプランジャ２２は下降し先端の弁部２４が弁座２５に着座して図４のような閉弁状態となる。装置内の上部には、雰囲気温度を感知して変位する、バイメタル或いは形状記憶合金等からなるスイッチ２６とスイッチ接点２７とが設けられている。スイッチ２６はコイル２１の駆動回路に直列に接続されて点線で示すように「通常時閉」となっている。
このような構成において、コイル２１に通電中に、何らかの原因で通電時間が長時間になって、コイル２１が発熱し近傍の雰囲気温度が上昇した場合，スイッチ２６がそれを感知して変位し、スイッチ接点２７から離れ、コイル２１への通電が遮断される（図４の状態）。通電が遮断されることにより異常発熱が治まり温度が低下すると、スイッチ２６が復帰して自動的に電磁ソレノイドヘの通電が可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１９４３５３号公報（第３−４頁、第１図）

上記のような電磁ソレノイドを、真空電磁接触器の真空バルブの主接点の開閉操作を行う電磁駆動部に適用した場合、電磁ソレノイドの異常発熱の原因が改善されてない状態でも、雰囲気温度が低下するとスイッチが復帰してコイルへの通電が可能となるため，自動的に電磁ソレノイドに通電されて励磁される。したがって，異常発熱の原因が改善されていなければ、電磁ソレノイドは励磁と非励磁を繰り返すことになる。電磁ソレノイドが励磁、非励磁を繰り返すことで、電磁ソレノイドに連動する真空バルブの主接点も入，切を繰り返すため、主接点に接続されたモータ等の機器を誤動作させ、事故を波及させることになるので、上記特許文献１に示すような電磁ソレノイドの焼損防止技術を、そのまま真空電磁接触器に適用することはできなかった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、真空電磁接触器の電磁ソレノイド部の異常発熱による焼損を防止すると共に，異常発熱による事故の波及を抑制できる真空電磁接触器を提供することを目的とする。

この発明に係わる真空電磁接触器は、電磁ソレノイドと、電磁ソレノイドの電磁コイルの励磁によって接離する一対の接点を内蔵した真空バルブとを備えた真空電磁接触器において、電磁コイルが異常発熱したときの発熱温度によって変位する形状記憶ばねを電磁ソレノイドの近傍に配置し、形状記憶ばねの変位によって作動する異常検出スイッチを設け、異常発熱によって異常検出スイッチが作動して電磁コイルへの電流が遮断されたとき、発熱温度が低下しても電磁コイルへの電流の遮断の状態を保持するように構成したものである。

この発明の真空電磁接触器によれば、電磁ソレノイドの駆動力を利用して真空バルブの主接点の開閉を行う真空電磁接触器において、電磁ソレノイドの電磁コイルが異常発熱したときの発熱温度によって変位する形状記憶ばねと、その変位によって作動する異常検出スイッチとを設け、異常発熱によって異常検出スイッチが作動したとき、発熱温度が低下しても開路の状態を保持するように構成したので、何らかの原因で電磁コイルが異常発熱した場合に、電磁コイルの励磁が遮断されて異常発熱による損傷を防止できると共に、異常検出スイッチを自動復帰させないので、異常の原因を取り除いたのちに正常復帰させることができ、安全性が向上する。

実施の形態１．
以下、この発明を図に基づき具体的に説明する。
図１は、実施の形態１による真空電磁接触器の構成を示す断面図である。図に示すように，真空電磁接触器は、電流をオン，オフする固定側接点１ａと可動側接点１ｂとが内部に配置された真空バルブ１と、可動側接点１ｂに連結されて真空バルブ１の外部に導出された絶縁ロッド２と、回動軸３を中心に回動し絶縁ロッド２を両接点１ａ、１ｂの接離方向に駆動させる駆動レバー４と、回動軸３に軸着され駆動バー４に連動して回動する可動子５と、可動子５に対向して設置された電磁ソレノイド６とを有している。
また、駆動レバー４の回動軸３側とは反対側に、可動側接点１ｂを固定側接点１ａから引き離す方向に付勢する開放ばね（図示せず）が設けられている。また絶縁ロッド２と駆動レバー４との間には、真空バルブ１の投入状態において可動側接点１ｂに接圧力を与えるための接圧ばね７が介装されている。

電磁ソレノイド６は、固定鉄心８と、その固定鉄心８に巻回された電磁コイル９とを有しており、電磁コイル９を励磁することで可動子５が固定鉄心８に吸引されるようになっている。
電磁ソレノイド６の近傍に、形状記憶合金からなる形状記憶ばね１０が配置されている。形状記憶ばね１０の特性については後述するが、電磁コイル９が異常発熱したときの発熱温度によって伸長する方向に変位する。そして、形状記憶ばね１０の変位によって作動する異常検出スイッチ１１が設けられている。図１の異常検出スイッチ１１は通常状態では閉路しているｂ接点である。電磁コイル９は制御電源１２と外部スイッチ１３を有する制御回路に接続されているが、異常検出スイッチ１１はこの回路に挿入されて電磁コイル１０に直列に接続されている。

形状記憶ばね１０と異常検出スイッチ１１の間には異常表示レバー１４が設けられており、形状記憶ばね１０が異常発熱で伸長したとき、その変位に押されて、回転軸１５を中心に図で反時計方向に回動し、異常検出スイッチ１１の内部接点１１ａを開路させるようになっている。すなわち、形状記憶ばね１０の変位は異常表示レバー１４を介して異常検出スイッチ１１に作用するように構成されている。

次に動作について説明する。
図２は、電磁コイル９の異常発熱を説明する図であり、異常検出スイッチ１１が作動し、真空バルブ１の両接点１ａ，１ｂが遮断された状態を示している。図を参考に、先ず、真空バルブ１の動作から説明する。
真空バルブが図２のような遮断状態（但し、正常状態では異常表示レバー１４は図１のように正常位置にあるので、異常検出スイッチ１１は閉じている）から、外部からの投入指令によって制御回路の外部スイッチ１３がオンになり電磁ソレノイド６の電磁コイル９が励磁されると、可動子５が固定鉄心８に吸引されて反時計方向に回動し、その動きに連
動して回動軸３を中心に駆動レバー４が反時計方向に回動する。それに伴って、可動側接点１ｂが絶縁ロッド２を介して上方に駆動されて固定側接点１ａと接触し、接圧ばね７によって押圧されて閉路し，真空バルブ１は図１のような投入状態になる。
電磁コイル９の励磁が解かれると、図示しない開放ばねによって駆動レバー４及び可動子５が時計方向に回動し、それに伴って、可動側接点１ｂが下方に移動し、真空バルブ１が遮断される。

電磁ソレノイド６が正常に働いているときは、形状記憶ばね１０，異常表示レバー１４，及び異常検出スイッチ１１は作動せず，図１のような状態を保っており、このとき、異常表示レバー１４の先端部は正常位置を指している。この先端部は、真空電磁接触器の容器（図示せず）の外部から見えるようにしておき、容器側に「正常位置」である旨の表示をしておけば、電磁ソレノイド６が正常に作動していることを外部から知ることができる。また、異常表示レバー１４は、外部から手動操作が可能になっている。

次に電磁コイル９が異常発熱した場合について説明する。
電磁コイル９が、例えば，電磁ソレノイド６と可動子５の間に異物などが混入した場合や、電磁コイル９の制御電圧設定誤り等の原因で異常発熱すると、その発熱温度で形状記憶ばね１０が伸長する。これにより異常検出レバー１４が回転軸１５を中心に反時計方向に回動し、異常検出スイッチ１１が押されて内部接点１１ａが開路され、電磁ソレノイド６の電磁コイル９に流れていた励磁電流が遮断されることにより真空バルブ１の両接点１ａ，１ｂが遮断され図２のようになる。この状態になると、異常検出レバー１４の先端部は、図２のように下方に移動して異常位置にあるので、容器側のこの位置に「異常位置」である旨の表示をしておくことにより、電磁ソレノイド６が異常であることを外部から知ることができる。

形状記憶ばね１０は、図３に示すようなばね特性を持たせている。すなわち、正常状態ａ（図中の符号参照）から加熱されてばねが伸びて高温状態ｂ（異常検出スイッチ１１を動作させる温度であり、電磁コイル９の絶縁物の最高使用温度以下に設定するのが望ましい）まで伸長し、その後常温近傍ｃまで冷却されても外部から力が作用しない限り伸長状態を保持している。
電磁ソレノイド６部の異常発熱の原因を取り除き、異常表示レバー１４を手動で正常位置に復帰すれば，異常検出スイッチ１１と形状記憶ばね１０も復帰し、再び電磁ソレノイド６の作動が可能となる。

以上までに説明した図１及び図２では、異常検出スイッチ１１は通常状態で閉のｂ接点とし、異常発熱によって変位した形状記憶ばね１０に押されて開路したときに、電磁コイル９への電流を遮断するように構成しているが、図４に他の実施例を示す。図１，２と同等部分は同一符号で示して説明は省略し、相違点のみを説明する。
図４に示す真空電磁接触器では、異常検出スイッチ１１の内部接点１１ｂは通常状態で開のａ接点とし、リレー１６を介して電磁コイル９の制御回路に接続されている。図２の場合と同様に、電磁コイル９が何らかの原因で異常発熱すると、図４に示すように、形状記憶ばね１０が伸長し、異常表示レバー１４を反時計方向に回動させ、異常検出スイッチ１１の内部接点１１ｂが閉路され、リレー１６が作動して電磁コイル９の制御回路への電流を遮断するように構成されている。
このように、異常発熱によって異常検出スイッチ１１が「閉路」する構成でも、図１，２と同等の効果を得られる。なお、異常発熱時に電磁コイルの制御回路を遮断するための異常検出スイッチの回路は、図１，４の構成に限定するものではない。

更に、図５に別の実施例を示す。図１，２または図４とは、電磁ソレノイドの形状と絶縁操作ロッドへの駆動力の伝達部分が異なる。図１，２または図４と同等部分は同一符号
で示して説明を省略し、相違点のみを説明する。
電磁ソレノイド６の可動子１７は、対向する固定鉄心８の面に対して垂直方向に接離可能なように、固定鉄心８の中心部の貫通穴に可動子軸１８がスライド可能に設けられており、その先端側に設けられたワイプ機構１９で絶縁ロッド２の一端と連結されている。ワイプ機構１９は、真空バルブ１の投入時に、接圧ばね７を押圧して可動側接点１ｂを固定側接点１ａに加圧するためのものである。
外部からの投入指令によって制御回路の外部スイッチ１３がオンになり電磁コイル９が励磁されると、可動子１７が固定鉄心８に吸引されて図で上方に駆動され、ワイプ機構１９，絶縁ロッド２を介して真空バルブ１は図のような投入状態となる。
電磁コイル９の励磁が解かれると、可動子１７が図で下方に移動し、それに連動して可動側接点１ｂが下方に移動して真空バルブ１が遮断される。

電磁コイル９が何らかの原因で異常発熱すると、形状記憶ばね１０が伸長し、異常表示レバー１４を回転軸１５を支点にして反時計方向に回動させ、以下、図２での説明と同様に動作して、電磁コイル９への電流が遮断され、発熱温度が低下しても遮断の状態を保持するように構成されている。
なお、異常検出スイッチ１１の内部接点１１ａは、ｂ接点として図示しているが、図４の異常検出スイッチ１１と同様に、通常状態で開のａ接点とし、リレーを用いて、異常検出スイッチ１１が閉路したときに電磁コイル９への電流を遮断するようにしても良い。

以上のように、本実施の形態の真空電磁接触器によれば、電磁ソレノイドの駆動力を利用して真空バルブの主接点の開閉を行う真空電磁接触器において、電磁コイルが異常発熱したときの発熱温度によって変位する形状記憶ばねを電磁ソレノイドの近傍に配置し、形状記憶ばねの変位によって作動する異常検出スイッチを設け、異常発熱によって異常検出スイッチが作動して電磁コイルへの電流が遮断されたとき、発熱温度が低下しても電磁コイルへの電流の遮断の状態を保持するように構成したので、例えば，電磁ソレノイドと可動子の間に異物などが入り，投入動作に必要な電流が連続して流れて電磁コイルが異常過熱した場合や，電磁コイルの制御電圧設定誤り等の原因で異常発熱した場合に、電磁コイルの励磁が遮断されて異常発熱による損傷を防止できる。
また、電磁コイルの通電が遮断されたときは自動復帰させないので、異常の原因を取り除たうえで正常復帰させることができるため、安全性が向上する。

また、電磁コイルの異常発熱時に，形状記憶ばねの変位に押されて正常位置から異常位置に回動し、異常検出スイッチを作動させると共に異常位置を指示する異常表示レバーを備え、異常表示レバーを正常位置に戻すことによって異常検出スイッチを復帰させるようにしたので、異常時に異常状態を認知でき、また、異常の原因を除去した上で確実に正常に復帰させることが可能となるため，電磁コイルの異常発熱による事故の波及を抑制することができる。

また、形状記憶ばねは、発熱温度により変位した状態から外気温度近傍に冷却されても変位を保つ温度特性を有し、異常表示レバーの復帰動作によって復帰するようにしたので、電磁コイルの異常発熱時に、原因を取り除く過程で誤って再励磁されるようなトラブルを防止できる。

また、異常発熱によって異常検出スイッチが開路したときに、電磁コイルへの電流を遮断するように構成したので、異常検出スイッチを電磁コイルの制御回路に直列に接続することで、電磁コイルへの電流を遮断する回路を簡単に構成できる。

更にまた、異常発熱によって異常検出スイッチが閉路したときに、電磁コイルへの電流を遮断するように構成したので、電磁コイルへの電流を遮断する回路を、リレーを利用し
て構成することで大電流の遮断にも対応でき、幅広い容量の真空電磁接触器に適用することができる。

この発明の実施の形態１による真空電磁接触器の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による真空電磁接触器の、電磁コイルが異常発熱した場合の動作を説明する図である。 図１の形状記憶ばねの、温度とばね長との特性を示す図である。 この発明の実施の形態１による真空電磁接触器の構成の、他の例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による真空電磁接触器の構成の、更に別の例を示す断面図である。 従来の電磁ソレノイドを利用した制御弁の構成を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 真空バルブ １ａ 固定側接点
１ｂ 可動側接点 ２ 絶縁ロッド
３ 回動軸 ４ 駆動レバー
５ 可動子 ６ 電磁ソレノイド
７ 接圧ばね ８ 固定鉄心
９ 電磁コイル １０ 形状記憶ばね
１１ 異常検出スイッチ １１ａ，１１ｂ 内部接点
１２ 制御電源 １３ 外部スイッチ
１４ 異常表示レバー １５ 回転軸
１６ リレー １７ 可動子
１８ 可動子軸 １９ ワイプ機構。

Claims (5)

1. 電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノイドの電磁コイルの励磁によって接離する一対の接点を内蔵した真空バルブとを備えた真空電磁接触器において、
   前記電磁コイルが異常発熱したときの発熱温度によって変位する形状記憶ばねを前記電磁ソレノイドの近傍に配置し、前記形状記憶ばねの変位によって作動する異常検出スイッチを設け、前記異常発熱によって前記異常検出スイッチが作動して前記電磁コイルへの電流が遮断されたとき、前記発熱温度が低下しても前記電磁コイルへの電流の遮断の状態を保持するように構成したことを特徴とする真空電磁接触器。
2. 請求項１に記載の真空電磁接触器において、前記電磁コイルの異常発熱時に、前記形状記憶ばねの変位に押されて正常位置から異常位置に回動し、前記異常検出スイッチを作動させると共に前記異常位置を指示する異常表示レバーを備え、前記異常表示レバーを前記正常位置に戻すことによって前記異常検出スイッチを復帰させるようにしたことを特徴とする真空電磁接触器。
3. 請求項２に記載の真空電磁接触器において、前記形状記憶ばねは、前記発熱温度により変位した状態から外気温度近傍に冷却されても前記変位を保つ温度特性を有し、前記異常表示レバーの復帰動作によって復帰することを特徴とする真空電磁接触器。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の真空電磁接触器において、前記異常発熱によって前記異常検出スイッチが開路したときに、前記電磁コイルへの電流を遮断するように構成したことを特徴とする真空電磁接触器。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の真空電磁接触器において、前記異常発熱によって前記異常検出スイッチが閉路したときに、前記電磁コイルへの電流を遮断するように構成したことを特徴とする真空電磁接触器。

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