JP2011150877A

JP2011150877A - 開閉装置

Info

Publication number: JP2011150877A
Application number: JP2010010962A
Authority: JP
Inventors: Sonoko Umemura; 園子梅村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: JP5310577B2

Abstract

【課題】開閉装置の接点全面にわたる圧力を計測しているため、接点の片あたりや接点の一部、例えば接点中央部が消耗してなくなっても、圧力減少として検出することができない。
【解決手段】この発明に係る開閉装置は、固定接点と、前記固定接点と接離可能に対向配置された可動接点とを有する開閉装置において、前記固定接点と前記可動接点の接触面と略同面積の圧力計測面を持ち、前記接触面の圧力を計測する圧力計測装置を備えるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、配線用遮断器等の電気設備で使用される開閉装置に関し、特に接点の消耗状態を診断できる開閉装置に関するものである。

配線用遮断器等の電気設備で使用される開閉装置において、接点間の開閉によりアーク放電が発生し接点が消耗すると、接点の片あたりや接触面積が小さくなる。そのため、安定した通電ができない不具合が生じる。

さらに、接点の消耗が進行して接点間の接触状態が悪化すると、接触抵抗が増大して接点温度が高くなり、ついには焼損する不具合が生じる。

上記のような事態を回避するために、接点の消耗量を接点消耗により発生する接点加圧力の減少をとしてとらえ、歪ゲージブリッジからの信号が設定値以下になったときに警報信号を出力するというものがある（例えば、特許文献１）。

特開平４−１７４９２２号公報（頁１３２１３行〜１８行、図１）

しかしながら、上記特許文献では、接点全面にわたる圧力を計測しているため、接点の片あたりや接点の一部、例えば接点中央部が消耗してなくなっても、圧力減少として検出することができないという問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、接点の局所的な消耗を精度よく検出することを目的としている。

この発明に係る開閉装置は、固定接点と、前記固定接点と接離可能に対向配置された可動接点とを有する開閉装置において、前記固定接点と前記可動接点の接触面と略同面積の圧力計測面を持ち、前記接触面の圧力を計測する圧力計測装置を備えたものである。

この発明は、接点の接触面内の圧力分布を部分的に計測できるようにしたものであるため、接点の一部分に接触不良が生じた場合でも、接点の局所的な消耗を精度よく検出できるといった従来にない顕著な効果を奏するものである。

この発明の実施の形態１における開閉装置の断面図である。この発明の実施の形態１における開閉装置の圧力計測部の一例を示す図である。この発明の実施の形態１における開閉装置の圧力計測部の一例を示す断面図である。この発明の実施の形態１における開閉装置の圧力計測部の他の一例を示す図である。この発明の実施の形態２における開閉装置の断面図である。この発明の実施の形態３における開閉装置の断面図である。この発明の実施の形態４における開閉装置の圧力計測部の一例を示す図である。この発明の実施の形態４における開閉装置の圧力計測部の一例を示す断面図である。

実施の形態１.
次に、図面を用いて、この発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

図１は、この発明の実施の形態１における開閉装置の断面図である。以下、これらの図を用いて説明する。図において、固定接点１は、可動接点２と接離可能に対向配置され、閉状態で固定接点１と可動接点２が接触しており、この状態がＯＮ（導通）状態である。

固定接点１および可動接点２は、それぞれ固定接点支持部３および可動接点支持部４の一端に接合され、固定接点支持部３および可動接点支持部４の他端が可動接点支持部４の開閉動作を妨げないように伸縮性があり、絶縁性のある接合部５で接合されている。

固定接点１の可動接点２との接触面と逆面で、当該面と固定接点支持部３を挟んで対向する位置には、当該面と略同面積の面内圧力分布を計測する面を有する圧力計測部６が設けられている。固定接点支持部３の厚みは、圧力計測部６に固定接点の圧力分布が伝わる程度に構成されていることが必要である。このような構造にすることで、固定接点１と可動接点２との接触状態に応じて、固定接点にかかる接触圧力分布が荷重分布として圧力計測部６に伝わるので、接点面内の圧力分布を圧力計測部６で計測することが可能である。

図２は、この発明の実施の形態１における開閉装置の圧力計測部の一例を示す図である。図において、圧力計測部６は、たとえばシリコンゴムやフッ素ゴム、シリコンゲルなどの絶縁性の弾性体からなるシート７に光ファイバ８が上下面（最大面積を有する面。以下同様）から露出することなく埋め込まれて形成されている。この光ファイバ８には、図１に示す入力光源９から光が入力され、その光の光ファイバ８からの出力光量を光量計測部１０で計測する。

光ファイバ８は、可動接点２の四角が固定接点１と接触する位置にそれぞれ１本ずつと接点接触の中央部に１本の計５本が埋め込まれている。入力光源９はこれら５本の光ファイバ８一本一本に同量の光量を入力し、光量計測部１０は５本の光ファイバ８の出力光量の総和を計測する。片あたりになると四角の内の少なくとも一角で圧力減少が発生するので、一角に設置されている光ファイバ８の圧縮荷重が緩和される。そのため、光損失量が減少し光量計測部１０の受光量が大きくなる。

また、接点中央部が接点消耗により磨耗し、凹形状となりこの部分の圧力が減少すると、この部分で圧縮荷重が緩和される。そのため、光損失量が減少し光量計測部１０の受光量が大きくなる。このような構造にすることで、接点の片あたりによる圧力減少は角部の光ファイバの出力光量の増大で計測することができ、中央部の接点磨耗による圧力減少は中央部の光ファイバの出力光量の増大で計測することができる。

ここで、上記説明では光量計測部１０は５本の光ファイバ８の出力光量の総和を計測するように構成していたが、光量計測部１０が５本の光ファイバ８のそれぞれを別個に計測するように構成すれば、どの位置で接点が消耗して接触圧力が減少しているかを明らかにすることができる。

図３は、この発明の実施の形態１における開閉装置の圧力計測部の一例を示す断面図である。このうち（ａ）図は図２のＹで示された部分の断面図であり、（ｂ）図は図２のＸで示された部分の断面図である。図において、光ファイバ８は上下面（最大面積を有する面。以下同様）から露出することなく絶縁性の弾性体で形成されているシート７に埋め込まれている。弾性体は耐熱温度の高い、たとえばシリコンゴムやフッ素ゴム、シリコンゲル等であり、光ファイバ８も耐熱温度が高いもの、すなわちコア材はプラスチックよりもガラスや石英が望ましい。これはアーク放電や接点の劣化により接触抵抗が大きくなると接点温度が上昇し２００℃程度の高温になる場合があるからである。

ただし、シリコンゴムやシリコンゲルは微小電流を通電する際の接点には不向きである。微小電流用の接点では、シリコンゴムやシリコンゲル中の低分子量成分が接点表面で絶縁物のＳｉＯ_２を生成し、接触抵抗を増大させる不具合を引き起こすからである。なお、電流量が数Ａ以上を通電する接点では使用してもよい。数Ａ以上になると、表面にＳｉＯ_２を生成してもアーク放電により除去されるので、この悪影響はなく、アーク放電による接点の消耗による劣化が起こりやすくなる。光ファイバ８を弾性体に埋め込むことにより、接点ＯＮ時の衝撃力を緩和し、光ファイバ８にかかる衝撃力を緩和する効果もある。

図４は、この発明の実施の形態１における開閉装置の圧力計測部の他の一例を示す図である。図に示すように、接点の片あたりのみ監視するのであれば、平行に数本（ここでは３本）の光ファイバ８を設置してもかまわない。

以上説明したように、本実施の形態に係る開閉装置は、圧力計測部６に光ファイバ８を用いるよう構成したので、計測に電気は不要であり、接点通電時の計測も漏電することなく安定して実施することができる。また、接点が高温になっても測定が可能であるとともに、接点ＯＮ時の無通電状態でも計測が可能である。そのため、接点の一部分に接触不良が生じた場合でも、安定して接点の局所的な消耗を精度よく検出することができる。

実施の形態２．
前記実施の形態１における固定接点支持部３の形状を変化させることにより、固定接点面内の圧力分布を圧力計測部６に伝わりやすくすることができる。図５は、この発明の実施の形態２における開閉装置の断面図である。図において、この固定接点の固定接点１の可動接点２との接触面と逆面で、当該面と固定接点支持部３を挟んで対向する位置には、当該面と略同面積の面内圧力分布を計測する面を有する圧力計測部６が設けられている。固定接点支持部３は固定接点貼付部１１と固定接点根元部１２とから構成され、それぞれの厚みが異なる。固定接点根元部１２の厚みの方が厚い構造である。このような構造にすることで、固定接点１と可動接点２との接触状態を反映して接触圧力が大きい部分が固定接点支持部３の変形や荷重として反映されやすくなるので、接点面内の圧力分布を圧力計測部６で高精度に計測することが可能になる。

実施の形態３．
前記実施の形態２における固定接点支持部を板バネで構成することにより接点面内の圧力変化で圧力計測部が変形しやすくなり測定精度がより向上する。図６は、この発明の実施の形態２における開閉装置の断面図である。図において、前記実施の形態１と同一番号で示された部分は同様な構成となるため説明を省略する。ここでは、異なる構成について説明する。

固定接点１は、板ばね１３と板ばね１３を導電性の金属ねじ１４で固定するための板ばね固定部１５とから構成された板ばね固定接点支持部１６の一端に取り付けられている。板ばね１３は導電性の金属で、例えば鋼材や銅材等である。固定接点支持部を板バネで構成することにより接点面内の圧力変化で圧力計測部が変形しやすくなり測定精度がより向上する効果が得られる。

実施の形態４．
前記実施の形態１に係る圧力計測部は、絶縁性の弾性体からなる１枚のシートに光ファイバが埋め込まれて形成されているが、複数のシートそれぞれに光ファイバを埋め込み、それらを組み合わせて圧力計測部を構成することでより精度の高い測定が可能となる。図７は、この発明の実施の形態３における開閉装置の圧力計測部の一例を示す図である。また、図８は、この発明の実施の形態３における開閉装置の圧力計測部の一例を示す断面図である。このうち（ａ）図は図７のＹで示された部分の断面図であり、右側が上面を示す。また、（ｂ）図は図７のＸで示された部分の断面図であり、上側が上面を示す。図において、前記実施の形態１と同一番号で示された部分は同様な構成となるため説明を省略する。ここでは、異なる構成について説明する。

絶縁性の弾性体からなる略長方体の第一シート１７には、光ファイバ８が最大面積を有する略長方形の長辺と平行な方向に複数（ここでは３本）埋め込まれて形成されている。また、絶縁性の弾性体からなる略長方体で第一シート１７と同形状の第二シート１８には、光ファイバ８が最大面積を有する略長方形の短辺と平行な方向に複数（ここでは３本）埋め込まれて形成されている。この発明の実施の形態３に係る圧力計測部６は、第一シート１７と第二シート１８とを最大面積を有する略長方形の面がほぼはみ出さずに重なるように構成したものである。

このように構成することにより光ファイバ８をマトリクス状に配置することが可能となり、光ファイバ８の面内密度を大きくする事ができることで、より詳細な面内圧力の変化、すなわち接点消耗を精度よく測定できる。また、光ファイバ８のそれぞれを別個に計測するように構成することにより、接点が消耗して接触圧力が減少している位置をより正確に判断することができる。

なお、上記実施の形態では、接点の圧力減少を接点消耗によるものとして説明してきたが、接点圧力にかかわる機械機構の劣化による片あたりや接触圧力変化も同様に検出できることはいうまでもない。

１固定接点、２可動接点、３固定接点支持部、４可動接点支持部、５接合部、６圧力計測部、７シート、８光ファイバ、９入力光源、１０光量計測部、１１固定接点貼付部、１２固定接点根元部、１３板ばね、１４金属ねじ、１５板ばね固定部、１６板ばね固定接点支持部、１７第一シート、１８第二シート

Claims

固定接点と、前記固定接点と接離可能に対向配置された可動接点とを有する開閉装置において、前記固定接点と前記可動接点の接触面と略同面積の圧力計測面を有し、該圧力計測面が前記固定接点とその支持部を挟んで対向する位置に設けられた圧力計測装置を備え、該圧力計測装置が前記接触面の圧力を計測することを特徴とする開閉装置。
前記圧力計測装置は、光ファイバが埋め込まれたシートからなり、前記光ファイバの光損失量の変化から、前記接触面内の接点消耗量を計測することを特徴とする請求項１記載の開閉装置。
前記シートは、耐熱性の絶縁弾性体からなることを特徴とする請求項２記載の開閉装置。
前記圧力計測装置は、板バネで構成された指示部を挟んで前記固定接点の真下に設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の開閉装置。