JP2010015869A - 開閉装置および接点の開閉方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接点間の溶着が発生した場合であっても、接点間の開閉動作を実現させる。
【解決手段】この可動側の接点部は、閉動作の場合、駆動手段２０によって固定接点１１側へと付勢された第１の可動接点１３が第２の可動接点を押圧することにより、この第２の可動接点を介して第１の可動接点１３が固定接点１１と導通する。
【選択図】図１

Description

本発明は、開閉装置および接点の開閉方法に関する。

従来より、接点を機械的に開閉する開閉装置が知られている。この類の開閉装置では、接点の開閉時に発生するアークによって接点間が溶着し、これにより、接点間が閉動作のままとなってしまうという問題がある。

例えば、特許文献１には、Ｕ字状に折返し形成された可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、可動側の接点部材の遊端側に設けられた接点が、固定側の接点部材に設けられた接点と導通する接点機構について開示されている。
特開２００６−３２１３１号公報

ところで、特許文献１に開示された手法によれば、可動側の接点が固定側の接点に押し付けられるため、チャタリングによって発生するアークを押さえることができる。しかしながら、溶着が生じた場合には、接点間が閉動作のままなり、導通状態を遮断することができないという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接点間の溶着が発生した場合であっても、接点間の開閉動作を実現させることである。

かかる課題を解決するために、本発明は、閉動作の場合、駆動手段によって固定接点側へと付勢された第１の可動接点が第２の可動接点を押圧することにより、この第２の可動接点を介して第１の可動接点が固定接点と導通する。

本発明によれば、固定接点との間で溶着が発生した場合には、第１の可動接点と第２の可動接点とが分離する。これにより、第１の可動接点と第２の可動接点との間で開動作を実現することができるので、第１の可動接点と固定接点との間の導通状態を遮断することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる開閉装置１を模式的に示す構成図である。この開閉装置１は、接点手段１０と、駆動手段２０とで構成されている。

接点手段１０は、固定側の接点部と、可動側の接点部とで構成されている。

固定側の接点部は、固定接点１１と、接点部材１２とで構成されている。接点部材１２は、剛性を有する帯状の金属板で構成されており、固定接点１１と第１の端子（ＮＯ端子）Ｔ１との間を電気的に接続している。固定接点１１は、接点部材１２の解放端側に設けられており、これにより、接点部材１２により固定接点１１が支持される。

可動側の接点部は、第１の可動接点１３と、接点部材１４とで構成されている。接点部材１４は、剛性を有する帯状の金属板で構成されており、この第１の可動接点１３と第２の端子（ＣＯＭ端子）Ｔ２との間を電気的に接続している。接点部材１４の一方の端部は、後述する駆動手段２０に取り付けられている。また、接点部材１４の他方の端部（解放端）には、第１の可動接点１３が設けられており、これにより、接点部材１４により第１の可動接点１３が支持される。

また、可動側の接点部は、さらに、一対の接点１５，１６が一体化して構成される第２の可動接とをさらに備えている。第２の可動接点は、固定接点１１から離間した状態において第１の可動接点１３と固定接点１１との間に配置されている。第２の可動接点は、一対の接点１５，１６と第３の端子（モニタ端子）Ｔ３との間を電気的に接続する接点部材１７によって支持されている。

ここで、第２の可動接点のうち、一方の接点１５は、第１の可動接点１３と対向して配置されており、また、他方の接点１６は、固定接点１１と対向して配置されている。また、接点部材１７は、弾性部材、例えば、剛性を有する帯状の金属板からなる。この接点部材１７は板バネとしての機能を有しており、この接点部材１７により第２の可動接点（一対の接点１５，１６）は第１の可動接点１３側へと付勢されている。

駆動手段２０は、固定側の接点部に対して可動側の接点部を開閉動作させる。具体的には、駆動手段２０は、可動アーム２１と、鉄心２３と、コイル２４とで構成されている。

可動アーム２１は、シーソー状に揺動自在に支持されている。可動アーム２１の前端側には、第１の可動接点１３を支持する接点部材１２が取り付けられている。可動アーム２１の揺動動作に応じて、第１の可動接点１３を固定接点１１側へと近づけたり、固定接点１１から離間させたりすることができる。

また、この可動アーム２１の後端部には、弾性部材、例えば、コイルばね２２が取り付けられている。コイルばね２２は、他方の端部が固定部に取り付けられており、このコイルばね２２により、可動アーム２１には、後端部をコイルばね２２側へと引っ張る力（以下「第１の付勢力」という）が付与される。そのため、可動アーム２１は、その可動範囲の上限において、第１の可動接点１３を固定接点１１から離間させる方向へ揺動する。換言すれば、コイルばね２２は、第１の可動接点１３を固定接点１１から離間させるように第１の可動接点１３へと付勢力（以下「第１の付勢力」という）を与える。

ここで、第２の可動接点（一対の接点１５，１６）に対して、接点部材１７から付与される付勢力（以下「第２の付勢力」という）は、可動アーム２１に対する第１の付勢力よりも大きくなるように設定されている。第２の付勢力が第１の付勢力よりも大なる関係となることで、第１の可動接点１３と第２の可動接点１５とは接触状態が保持される。

鉄心２３には、コイル２４が巻回されており、コイル２４の各端部は、第４および第５の端子Ｔ４，Ｔ５にそれぞれ接続されている。コイル２４に電流が流れることにより発生する磁力により、鉄心２３は磁石としての機能を発揮する。

図２に示すように、この磁力により、可動アーム２１には、可動アーム２１を鉄心２３側へと揺動させる、すなわち、第１の可動接点１３を固定接点１１側へと付勢する付勢力（以下「第３の付勢力」という）が付与される。この第３の付勢力は、上述した第１の付勢力および第２の付勢力の和よりも大となる関係に設定されている。これらの力関係により、可動アーム２１が第１の付勢力に抗して動作することが可能になるとともに、可動アーム２１に取り付けられた第１の可動接点１３が第２の付勢力に抗して第２の可動接点を固定接点１１へと押圧することが可能となる。これにより、第２の可動接点（一対の接点１５，１６）を介して第１の可動接点１３が固定接点１１と導通する。このようにコイル２４に通電することにより、可動側の接点部を固定接点に対して閉動作させる一連のステップが実現され、固定側の接点部に対して可動側の接点部を閉動作させることができる。

一方、コイル２４への通電を終了することにより、可動アーム２１に付与される第３の付勢力が解放されるため、第１の付勢力による可動アーム２１の動作にしたがって第１の可動接点１３が固定接点１１から離間する方向へと動作する。また、第１の付勢力よりも第２の付勢力が大きく設定されているため、第１の可動接点１３が固定接点１１から離間するとともに、第２の可動接点（一対の接点１５，１６）も固定接点１１から離間する。これにより、可動側の接点部を固定接点に対して開動作させる一連のステップが実現され、固定側の接点部に対して可動側の接点部を開動作させることができる。

図３は、固定側の接点部と可動側の接点部とが溶着した状態における開閉装置１の構成図である。固定接点１１に対して第２の可動接点（具体的には、第２の可動接点のうちの固定接点１１と対向する接点１６）が溶着する。コイル２４への通電を終了すると、可動アーム２１は第１の付勢力により、固定接点１１から離間する方向へと揺動する。可動アーム２１の揺動に従い、第１の可動接点１３も固定接点１１から離間する方向へ移動する。この時、接点間の溶着による溶着力が第２の付勢力よりも大きい場合、第２の可動接点は、固定接点１１との間の溶着力によって引っ張られる。これにより、第１の可動接点１３と、第２の可動接点（具体的には、第２の可動接点のうちの第１の可動接点１３と対向する接点１６）とが分離する。これにより、接点間で溶着が発生した場合であっても、開動作を実現することができ、第１の可動接点１３と固定接点１１との間の導通を遮断することができる。また、コイル２４に電流が流れた場合には、第１の可動接点１３と第２の可動接点とが接触するため、閉動作を実現することができる。

このように本実施形態において、可動側の接点部は、固定接点１１から離間して配置されるとともに駆動手段２０によって動作する第１の可動接点１３と、固定接点１１と離間した状態で第１の可動接点１３と固定接点１１との間に配置される第２の可動接点（本実施形態では、一体化された一対の接点１５，１６）とを有している。この可動側の接点部は、閉動作の場合、駆動手段２０によって固定接点１１側へと付勢された第１の可動接点１３が第２の可動接点を押圧することにより、この第２の可動接点を介して第１の可動接点１３が固定接点１１と導通する。

かかる構成によれば、固定接点１１との間で溶着が発生した場合には、第１の可動接点１３と第２の可動接点とが分離する。これにより、第１の可動接点１３と第２の可動接点との間で開動作を実現することができるので、第１の可動接点１３と固定接点１１との間の導通状態を遮断することができる。そのため、電源遮断をすることができるので、溶着にともなう電力ロスを抑制することができる。

また、本実施形態において、第２の可動接点は、板状の接点部材１７により支持されるとともに、第１の可動接点１３との接触状態が維持されるように接点部材１７により第１の可動接点１３側へと付勢されている（第２の付勢力）。

かかる構成によれば、第１の可動接点１３と、第２の可動接点とが接触した状態が継続されるので、可動接点の間の摩耗等が生じない。これにより、開閉装置１の信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施形態において、開閉装置１は、第１の可動接点１３を固定接点１１から離間させるように第１の可動接点１３へと付勢力（第１の付勢力）を与えるコイルばね２２をさらに有している。この場合、駆動手段２０は、開動作の場合、第１の可動接点１３に対して、固定接点側への付勢力を解放する。

かかる構成によれば、コイルばね２２により付勢力により、容易に開動作を実現することができる。また、第１の付勢力よりも第２の付勢力が大きく設定されているため、開動作または閉動作に拘わらず、第１の可動接点１３と第２の可動接点１５との間には接触状態が保持される。

また、本実施形態において、駆動手段２０は、閉動作の場合、接点部材１７により第２の可動接点に付与される付勢力（第２の付勢力）と、コイルばね２２により第１の可動接点１３に付与される付勢力（第１の付勢力）との和よりも大きい付勢力（第３の付勢力）を、第１の可動接点１３に付与する。

かかる構成によれば、駆動手段２０により、確実に閉動作を実現することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態にかかる開閉装置１の構成を示すブロック図である。第２の実施形態にかかる開閉装置１は、接点における閉固着を検出することを特徴の一つとする。なお、開閉装置１の構成については、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明については省略する。

本実施形態の開閉装置１は、この開閉装置１を駆動するトランジスタを制御するＣＰＵ３０と、通電状態の制御対象となる負荷４０とで構成されている。開閉装置１において、コイル２４の一方の端部が接続された第５の端子Ｔ５はトランジスタを介してＣＰＵ３０と接続されており、固定接点１１が接続された第１の端子Ｔ１は負荷４０と接続されている。また、第２の可動接点（一対の接点１５，１６）が接続された第３の端子Ｔ３は、ＣＰＵ３０と接続されている。ＣＰＵ３０は、負荷４０のオンオフ状態を制御するために、開閉装置１の開閉動作をトランジスタを介して制御する。また、ＣＰＵ３０は、第３の端子Ｔ３からの入力電圧をモニタリングすることにより開閉装置１の溶着を検知する。

図４に示すように、第２の可動接点（固定接点側の接点１６）が固定接点１１と溶着しておらず、かつ、トランジスタがオフの場合、第３の端子Ｔ３からＣＰＵ３０にしきい値以上の電圧が入力される。一方、図５に示すように、第２の可動接点（固定接点側の接点１６）が固定接点１１と溶着し、かつ、トランジスタがオフの場合、第３の端子Ｔ３からＣＰＵ３０にしきい値よりも小さな電圧が入力される。

このようの本実施形態において、開閉装置１は、第２の可動接点が接点部材１７を介して電気的に接続する第３の端子Ｔ３と、第３の端子Ｔ３から入力される電圧をモニタリングすることにより、第２の可動接点と固定接点１１との間の固着状態を検知するＣＰＵ（制御手段）３０を有している。

かかる構成によれば、溶着の有無により、第３の端子Ｔ３からＣＰＵ３０に入力される電圧が変化する。そのため、入力電圧をモニタリングすることにより、溶着により接点間が閉動作のままであるか否かを判断することができる。これにより、ユーザーに溶着したことを報知することでき、開閉装置１の交換を促すことができる。

以上、本発明の実施形態にかかる開閉装置１および接点の開閉方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、第１および第２の実施形態では、第２の可動接点は、一対の接点１５，１６が一体化されて構成されているが、単一の接点で両者の機能を実現してもよい。かかる構成であっても、上述した各実施形態と同様の効果を奏することができる。

第１の実施形態にかかる開閉装置１を模式的に示す構成図 第１の実施形態にかかる開閉装置１の閉動作時の状態を模式的に示す構成図 第１の実施形態にかかる開閉装置１の溶着時の状態を模式的に示す構成図 第２の実施形態にかかる開閉装置１を模式的に示す構成図 第２の実施形態にかかる開閉装置１の溶着時の状態を模式的に示す構成図

符号の説明

１ 開閉装置
１０ 接点手段
１１ 固定接点
１２ 接点部材
１３ 第１の可動接点
１４ 接点部材
１５ 第２の可動接点
１６ 第２の可動接点
１７ 接点部材
２０ 駆動手段
２１ 可動アーム
２３ 鉄心
２４ コイル
３０ ＣＰＵ
４０ 負荷

Claims (7)

1. 開閉装置において、
   固定接点を含む固定側の接点部と、可動側の接点部とで構成される接点手段と、
   前記固定側の接点部に対して前記可動側の接点部を開閉動作させる駆動手段とを有し、
   前記可動側の接点部は、
   前記固定接点から離間して配置されるとともに、前記駆動手段によって動作する第１の可動接点と、
   前記固定接点と離間した状態で、前記第１の可動接点と前記固定接点との間に配置される第２の可動接点とを有し、
   閉動作の場合、前記駆動手段によって前記固定接点側へと付勢された前記第１の可動接点が前記第２の可動接点を押圧することにより、当該第２の可動接点を介して前記第１の可動接点が前記固定接点と導通することを特徴とする開閉装置。
2. 前記第２の可動接点は、前記第１の可動接点と対向して配置される一方の接点と、前記固定接点と対向して配置される他方の接点とが一体化して構成されていることを特徴とする請求項１に記載された開閉装置。
3. 前記第２の可動接点は、板状の第１の弾性部材により支持されるとともに、前記第１の可動接点との接触状態が維持されるように前記第１の弾性部材により前記第１の可動接点側へと付勢されていることを特徴とする請求項１または２に記載された開閉装置。
4. 前記第１の可動接点を前記固定接点から離間させるように前記第１の可動接点へと付勢力を与える第２の弾性部材をさらに有し、
   前記駆動手段は、開動作の場合、前記第１の可動接点に対して、前記固定接点側への付勢力を解放することを特徴とする請求項３に記載された開閉装置。
5. 前記駆動手段は、閉動作の場合、前記第１の弾性部材により前記第２の可動接点に付与される付勢力と、前記第２の弾性部材により前記第１の可動接点に付与される付勢力との和よりも大きい付勢力を、前記第１の可動接点に付与することを特徴とする請求項４に記載された開閉装置。
6. 前記第２の可動接点が前記第１の弾性部材を介して電気的に接続する端子と、
   前記端子から入力される電圧をモニタリングすることにより、前記第２の可動接点と前記固定接点との間の固着状態を検知する制御手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載された開閉装置。
7. 接点の開閉方法において、
   固定接点から離間して配置される第１の可動接点と、前記固定接点と離間した状態で前記第１の可動接点と前記固定接点との間に配置される第２の可動接点とを有する可動側の接点部を、固定接点に対して閉動作させる第１のステップと、
   前記可動側の接点部を前記固定接点に対して開動作させる第２のステップとを有し、
   前記第１のステップは、
   前記第１の可動接点によって前記第２の可動接点を前記固定接点側へと押圧するステップと、
   前記第２の可動接点を介して前記第１の可動接点が前記固定接点と導通するステップと
   を含むことを特徴とする接点の開閉方法。

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