JP2013257965A

JP2013257965A - 安全装置

Info

Publication number: JP2013257965A
Application number: JP2012131745A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Onda; 忠義恩田; Naohisa Kamiyama; 直久神山
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-26

Abstract

【課題】制御装置を不要にして安全装置を簡略化し、安全装置のコストを下げる。
【解決手段】安全装置１は、直流電源２とヒータ３との間に接続され、正常時ライン５と、正常時ライン５に対して並列に設けられる転流ライン８と、直流電源２を正常時ライン５及び転流ライン８のいずれに接続するかを切り替える転流器６と、転流ライン８に直列接続されるスイッチ７１と、転流ライン８に接続され、転流ライン８に電流が流れると磁界を発生させてスイッチ７１の可動接点を固定接点から離間させ、スイッチ７１を開極させるコイル７２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常時に直流電流を遮断する安全装置に関する。

特許文献１は、転流遮断器と、抵抗及び大電流遮断用遮断器と、を並列接続した安全装置を開示している。

この安全装置は、電源（発電機）と負荷（主変圧器）との間に接続されており、異常時には、転流遮断器を開極させて電流を抵抗に転流して電流を減衰させ、この状態で大電流遮断器を開極させることで、アーク放電を抑制し、直流電流を安全に遮断している。

特開平７−１６１２６４号公報

しかしながら、上記従来技術の構成は、転流遮断器と大電流遮断用遮断器とを時間差で動作させるための制御装置が必要であり、安全装置のコストを上昇させる要因となっていた。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、制御装置を不要にして安全装置を簡略化し、安全装置のコストを下げることを目的とする。

本発明のある態様によれば、直流電源と負荷との間に接続される安全装置であって、正常時ラインと、前記正常時ラインに対して並列に設けられる転流ラインと、前記直流電源を前記正常時ライン及び前記転流ラインのいずれに接続するかを切り替える転流器と、前記転流ラインに直列接続されるスイッチと、前記転流ラインに接続され、前記転流ラインに電流が流れると磁界を発生させて前記スイッチの可動接点を固定接点から離間させ、前記スイッチを開極させるコイルと、を備えたことを特徴とする安全装置が提供される。

上記態様によれば、転流器と遮断器とを時間差で動作させるための制御装置は不要であり、装置のコストを下げることができる。

第１実施形態に係る安全装置の電気回路図である。転流器の構成及び動作を説明するための図である。転流器の構成及び動作を説明するための図である。安全装置の動作を説明するための図である。安全装置の動作を説明するための図である。安全装置の動作を説明するための図である。遮断器の変形例（閉極状態）を示した図である（第２実施形態）。遮断器の変形例（開極状態）を示した図である（第２実施形態）。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る安全装置１の電気回路図である。

図中、直流電源２は、電気自動車やハイブリッド車両に搭載される出力電圧が３５０Ｖの強電バッテリである。ヒータ３は、通電することによって発熱するシーズヒータ又はＰＴＣヒータである。コスト的にはシーズヒータが好ましい。ヒータ３は、温水タンク４内に配置され、温水タンク４内を流通する冷媒を加熱する。

安全装置１は、これら直流電源２とヒータ３との間に接続されている。安全装置１は、温水タンク４の温度が許容温度範囲を超えて上昇した場合に、直流電源２からヒータ３に流れる電流を遮断する。

安全装置１を、電気の流れ方向において、ヒータ３よりも正極側に接続しているのは、電流遮断時に、仮に、安全装置１の構成要素が外部の電気回路に短絡したとしても、直流電源２からヒータ３に電流が流れることがないようにするためである。

安全装置１の構成について説明する。安全装置１は、正常時ライン５と、正常時ライン５に対して並列に設けられる転流ライン８と、正常時ライン５及び転流ライン８に接続する共有ライン９と、直流電源２を正常時ライン５及び転流ライン８のいずれに接続するかを切り替える転流器６と、転流ライン８と共有ライン９とをまたぐように設置される遮断器７とを備える。

転流器６は、可動接点を駆動するアクチュエータとしてのバイメタルを備えるバイメタルスイッチである。転流器６は、温水タンク４の上面に設置される。転流器６は、バイメタルが臨界温度未満であれば直流電源２と正常時ライン５とを接続するが、温水タンク４から受ける熱によってバイメタルの温度が臨界温度に達すると直流電源２と転流ライン８とを接続する。

図２Ａ及び図２Ｂは転流器６の詳細を示している。

転流器６は、直流電源２に接続する可動接点６１と、正常時ライン５に接続する固定接点６２と、転流ライン８に接続する固定接点６３と、可動接点６１の下方に配置されるバイメタル６４と、バイメタル６４から可動接点６１に向けて延びる作動棒６５とを備える。

バイメタル６４は、臨界温度未満では下側に凸の椀形状をしているが、臨界温度に達すると上側に凸の椀形状に変形する。これにより、バイメタル６４が臨界温度未満の状態では図２Ａに示すように可動接点６１と固定接点６２とが接触しているが、バイメタル６４が臨界温度以上の状態ではバイメタル６４及び作動棒６５によって可動接点６１が押し上げられ、図２Ｂに示すように可動接点６１と固定接点６３とが接触する。

図１に戻り、安全装置１の構成について説明を続けると、遮断器７は、リレーであり、共有ライン９に設けられた可動接点７１ａ及び固定接点７１ｂからなるスイッチ７１と、可動接点７１ａに対向して配置されるコイル７２とで構成される。コイル７２は、正常時ライン５よりも大きな抵抗値を有し、転流ライン８に接続される。

転流ライン８に電流が流れていない状態では、可動接点７１ａは固定接点７１ｂと接触し、スイッチ７１は閉極する。これに対し、転流ライン８に電流が流れている状態では、コイル７２に磁界が発生し、可動接点７１ａがコイル７２に引き寄せられて固定接点７１ｂから離間し、スイッチ７１は開極する。

続いて、図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら、第１実施形態に係る安全装置１の動作について説明する。

温水タンク４の温度が許容温度範囲内にある正常時は、転流器６は直流電源２を正常時ライン５に接続している。また、遮断器７のスイッチ７１は閉極している。したがって、電流は、図３Ａに示すように、正常時ライン５及び共有ライン９を経由して図示しないヒータ３へと流れる。

温水タンク４の温度が許容温度範囲を超えて上昇すると、転流器６のバイメタル６４の温度が臨界温度に達し、図３Ｂに示すように、直流電源２が正常時ライン５から遮断され、転流ライン８に接続される。

これにより、電流が転流ライン８に転流されて、コイル７２への通電が開始される。そして、コイル７２に発生する磁界によってスイッチ７１の可動接点７１ａがコイル７２に引き寄せられて固定接点７１ｂから離間し、図３Ｃに示すように、スイッチ７１が開極する。このとき、コイル７２の逆起電力によってスイッチ７１に流れる電流はごく僅かであり、スイッチ７１が開極する際のアーク放電は抑えられる。

このように、第１実施形態によれば、スイッチ７１におけるアーク放電を抑え、直流電流を安全に遮断することが可能である。転流器６と遮断器７とを時間差で動作させるための制御装置は不要であり、装置のコストを下げることができる。

＜第２実施形態＞
続いて本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は遮断器７の構成のみが第１実施形態と相違する。

図４Ａ及び図４Ｂは第２実施形態の遮断器７を示している。第１実施形態の遮断器７と異なり、可動接点７１ａとコイル７２との間にはバネ７４が介装されており、可動接点７１ａはバネ７４によって固定接点７１ｂに向けて付勢されている。また、可動接点７１ａと固定接点７１ｂとの接触部位にはバネ７７によって付勢された楔形状の絶縁体７６が接触している。また、可動接点７１ａには固定接点１ｂ側に突出する突起７５が設けられている。

本構成によれば、コイル７２に通電されていない状態では、バネ７４の付勢力によって可動接点７１ａが固定接点７１ｂに押し付けられているので、走行時の振動によって誤ってスイッチ７１が開極するのが防止される。

そして、コイル７２に通電されて可動接点７１ａが固定接点７１ｂから離間し、その離間量が突起７５の高さよりも高くなると、絶縁体７６が可動接点７１ａと固定接点７１ｂとの間に挿入されるので、スイッチ７１が開極する際のアーク放電をより確実に抑えることができる。

さらに、絶縁体７６が可動接点７１ａと固定接点７１ｂとの間に完全に挿入されると、突起７５が絶縁体７６の端部に係止し、絶縁体７６が可動接点７１ａと固定接点７１ｂとの間から抜け出すのを阻止する。これにより、スイッチ７１が再び閉極するのを確実に防止することができる。

なお、突起７５は、第２実施形態では可動接点７１ａに設けているが、固定接点７１ｂ又は絶縁体７６に設けてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、転流器６を温水タンク４の上面に設置し、温水タンク４の温度が許容温度範囲を超えた場合に転流器６が切り替わる構成であるが、温水タンク４の上面を凹ませて転流器６をヒータ３の近傍に設置し、ヒータ３の温度が許容温度範囲を超えた場合に転流器６が切り替わるようにしてもよい。

また、転流ライン８に抵抗素子（好ましくは、温水タンク４に接触して配置され、温度上昇時に抵抗値が増大するＰＴＣサーミスタ）を設けるようにしてもよい。この構成によれば、転流器６が切り替えられた時にスイッチ７１に流れる電流がさらに小さくなり、スイッチ７１が開極する際のアーク放電をより確実に抑えることができる。

また、転流器６を、フロートスイッチ、傾斜スイッチで構成し、温水タンク４の水位が下限水位に達した場合や温水タンク４の傾斜が上限角度に達した場合に転流器６が切り替わるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、遮断器７のスイッチ７１が共有ライン９に設けられるが、スイッチ７１は転流ライン８に直列接続されていればよく、例えば、共有ライン９と転流ライン８との結節点とコイル７２との間にスイッチ７１を設けるようにしてもよい。

１安全装置
２直流電源
３ヒータ（負荷）
５正常時ライン
６転流器
７遮断器
８転流ライン
６４バイメタル（転流制御用熱変形部材）
７１スイッチ
７１ａ可動接点
７１ｂ固定接点
７２コイル
７５突起（抜け止め手段）
７６絶縁体

Claims

直流電源と負荷との間に接続される安全装置であって、
正常時ラインと、
前記正常時ラインに対して並列に設けられる転流ラインと、
前記直流電源を前記正常時ライン及び前記転流ラインのいずれに接続するかを切り替える転流器と、
前記転流ラインに直列接続されるスイッチと、
前記転流ラインに接続され、前記転流ラインに電流が流れると磁界を発生させて前記スイッチの可動接点を固定接点から離間させ、前記スイッチを開極させるコイルと、
を備えたことを特徴とする安全装置。
請求項１に記載の安全装置であって、
前記転流器は、前記負荷から直接又は間接に受ける熱に応じて前記直流電源を前記正常時ライン及び前記転流ラインのいずれに接続するかを切り替える、
ことを特徴とする安全装置。
請求項２に記載の安全装置であって、
前記転流器は、前記負荷からの熱を直接又は間接に受けて臨界温度に達すると変形する転流制御用熱変形部材を備え、前記転流制御用熱変形部材が変形していない状態では前記直流電源と前記正常時ラインとを接続し、前記転流制御用熱変形部材が変形している状態では前記直流電源と前記転流ラインとを接続する、
ことを特徴とする安全装置。
請求項１から３のいずれか一つに記載の安全装置であって、
前記スイッチの前記可動接点と前記固定接点との接触部位に向けて付勢される絶縁体を備え、
前記可動接点が前記固定接点から離間すると前記可動接点と前記固定接点との間に前記絶縁体が挿入されるように構成される、
ことを特徴とする安全装置。
請求項４に記載の安全装置であって、
前記可動接点と前記固定接点との間に挿入された前記絶縁体が前記可動接点と前記固定接点との間から抜け出すのを防止する抜け止め手段を前記可動接点、前記固定接点又は前記絶縁体に設けた、
ことを特徴とする安全装置。
請求項１から５のいずれか一つに記載の安全装置であって、
前記安全装置は、電流の流れ方向において、前記負荷よりも正極側に接続される、
ことを特徴とする安全装置。