JP3713850B2 - 直流開閉器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は直流を2極で遮断する両切り用の直流開閉器に関する。
【0002】
【従来の技術】
負荷と電源とを電気的に完全に切り離す必要のある場合、プラス極とマイナス極との両極で直流電路を遮断する両切り用の直流開閉器が使用される。従来、直流開閉器と電源との接続には、プラス極とマイナス極との接続の極性があり、配線接続のための極性表示が予め成されている。もしも、この極性表示に従った配線を行わないと、遮断時に固定接点と可動接点との間に発生するアークを消弧することができず、遮断不能に陥ることがある。
【0003】
次に、従来の直流開閉器の極性とアークとの関係を、図4を用いて説明する。図4は従来の直流開閉器の接続極性とアークとの関係を示す説明図であり、図4(a)は正しい配線を示す平面図、図4(b)は正しい配線を行ったときのアークの伸長方向を示す断面正面図、図4(c)は誤った配線を示す平面図、図4(d)は誤った配線を行ったときのアークの伸長方向を示す断面正面図である。
【0004】
図4に示す直流開閉器の説明図において、Aは消弧装置である。消弧装置Aは、第1消弧室1と第2消弧室2とを備える。第1消弧室1は、絶縁材料を略断面コ字形に成形加工した消弧絶縁板1a と、板状の永久磁石1m1, 1m2と、透磁率の高い鋼板を略断面コ字形に成形加工した継鉄1b とを備える。第2消弧室2は、絶縁材料を略断面コ字形に成形加工した消弧絶縁板2a と、板状の永久磁石2m1, 2m2と、透磁率の高い鋼板を略断面コ字形に成形加工した継鉄2b とを備える。第1消弧室1には、第1固定接点10と、第1固定接点10に接離する第1可動接点11とが配設される。第2消弧室2には、第2固定接点20と、第2固定接点20に接離する第2可動接点21とが配設される。
【0005】
永久磁石1m1, 1m2, 2m1, 2m2はそれぞれ厚み方向に磁化してある。永久磁石1m1は、消弧絶縁板1a に接する面がS極で、継鉄1b に接する面がN極である。永久磁石1m2は、消弧絶縁板1a に接する面がN極で、継鉄1b に接する面がS極である。永久磁石2m1は、消弧絶縁板2a に接する面がN極で、継鉄1b に接する面がS極である。永久磁石2m2は、消弧絶縁板2a に接する面がS極で、継鉄1b に接する面がN極である。そして、第1固定接点10はプラス極に、第2固定接点20はマイナス極に、それぞれ予め極性指定される。なお、Eは直流電源を示し、Rは負荷を示している。
【0006】
正しくは図4(a)に示すように接続しなければならず、図4(c)に示すように極性を誤って接続すると、遮断時に発生するアークを消弧することができずに遮断不能に陥る。なぜならば、図4(a)に示すように極性を正しく接続した場合、図4(b)に示すように第1消弧室1内に発生する第1アークK1 は紙面裏から紙面表に向かって流れ、第2消弧室2内に発生する第2アークK2 は紙面表から紙面裏に向かって流れ、アークK1,K2 はそれぞれの消弧室1,2空間の磁界に作用して、消弧絶縁板1a,2a の底面に押しつけられる方向のローレンツ力を受け、その結果アークK1,K2 は消弧絶縁板1a,2a の底面方向にそれぞれ伸長してアーク電圧は上昇し、アークは消弧する。
【0007】
しかし、図4(c)に示すように極性を誤って接続すると、図4(d)に示すように第1消弧室1内に発生する第1アークK1 は紙面表から紙面裏に向かって流れ、第2消弧室2内に発生する第2アークK2 は紙面裏から紙面表に向かって流れ、アークK1,K2 はそれぞれの消弧室1,2空間の磁界に作用して、消弧絶縁板1a,2a の上方に吹き上げる方向のローレンツ力を受け、その結果アークK1,K2 はそれぞれ上方に伸長して吹き上げられ橋絡する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来の直流開閉器にあっては、予め接続のための極性が定められており、万が一、誤った接続を行うと、遮断不能に陥ることがあるという問題点があった。
【0009】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、接続の極性誤りによる遮断不能を生じない安全な直流開閉器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決するため、請求項1記載の直流開閉器にあっては、第1固定接点を有する第1固定接触子と、第2固定接点を有する第2固定接触子と、第1固定接点に接離する第1可動接点を有する第1可動接触子と、第2固定接点に接離する第2可動接点を有する第2可動接触子と、ハンドル操作によって第1固定接点に対して第1可動接点を開閉操作するとともに第2固定接点に対して第2可動接点を開閉操作する開閉機構部と、第1可動接触子を開極したときに生じる第1アークを消弧する第1消弧室と、第2可動接触子を開極したときに生じる第2アークを消弧する第2消弧室とを、絶縁材料に形成したケース内に配設収納した両切り用の直流開閉器であって、前記第1消弧室および前記第2消弧室は、第1アークおよび第2アークを挟むように対向する磁極を形成する永久磁石と、永久磁石に接続して磁路を形成する継鉄と、永久磁石および継鉄のアークに臨む面を覆い、第1アークおよび第2アークを取り囲む略断面コ字状の消弧絶縁板とをそれぞれ備え、それぞれの消弧絶縁板の向きが同方向に配設されると共に、第1アークに作用する磁界の方向と第2アークに作用する磁界の方向とを同方向にしてある。
【0011】
請求項2記載の直流開閉器にあっては、前記第1アークを挟むように対向する磁極を形成するための永久磁石と、前記第2アークを挟むように対向する磁極を形成するための永久磁石とを、1つの永久磁石で共用するようにしてある。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る直流開閉器を、図1〜図3に基づいて詳細に説明する。図1は直流開閉器を示す断面側面図である。図2は直流開閉器の接続極性とアークとの関係を示す説明図であり、図2(a)は第1固定接点をプラス極にして接続した場合を示す平面図、図2(b)は第1固定接点をプラス極にして接続した場合のアークの伸長方向を示す断面正面図、図2(c)は第2固定接点をプラス極にして接続した場合を示す平面図、図2(d)は第2固定接点をプラス極にして接続した場合のアークの伸長方向を示す断面正面図である。図3は永久磁石の配設の変形を示す断面正面図である。なお、従来の技術で説明した直流開閉器と同じの箇所には同じ符号を付して説明する。
【0013】
図1に示すように、直流開閉器は、絶縁材料であるフェノール樹脂にて形成されたケース3内に、第1固定接点10を備える第1固定接触子10a と、第2固定接点20(図2に示す)を備える第2固定接触子20a (図2に示す)と、第1可動接点11を備える第1可動接触子11a と、第2可動接点21(図2に示す)を備える第2可動接触子21a (図2に示す)と、消弧装置Aと、ハンドル4の操作によって第1固定接点10と第1可動接点11とをならびに第2固定接点20と第2可動接点21とを開閉操作する開閉機構部と、過大な異常電流が流れたときに開閉機構部に作用して、接触している第1固定接点10と第1可動接点11とをならびに第2固定接点20と第2可動接点21とをそれぞれ離間する、バイメタルから成る異常電流検出部5などと、を備える。
【0014】
ところで、この直流遮断器が従来のものと異なり特徴となるのは、消弧装置Aの構成である。すなわち、図1に示す直流開閉器の消弧装置Aは、図2に示すように、第1消弧室1と第2消弧室2とを備える。第1消弧室1は、絶縁材料を略断面コ字形に成形加工した消弧絶縁板1a と、板状の永久磁石1m1, 1m2と、透磁率の高い鋼板を略断面コ字形に成形加工した継鉄1b とを備える。第2消弧室2は、絶縁材料を略断面コ字形に成形加工した消弧絶縁板2a と、板状の永久磁石2m1, 2m2と、透磁率の高い鋼板を略断面コ字形に成形加工した継鉄2b とを備える。第1消弧室1には、第1固定接点10と、第1固定接点10に接離する第1可動接点11とが配設される。第2消弧室2には、第2固定接点20と、第2固定接点20に接離する第2可動接点21とが配設される。
【0015】
永久磁石1m1, 1m2, 2m1, 2m2はそれぞれ厚み方向に磁化してある。永久磁石1m1は、消弧絶縁板1a に接する面がS極で、継鉄1b に接する面がN極である。永久磁石1m2は、消弧絶縁板1a に接する面がN極で、継鉄1b に接する面がS極である。永久磁石2m1は、消弧絶縁板2a に接する面がS極で、継鉄1b に接する面がN極である。永久磁石2m2は、消弧絶縁板2a に接する面がN極で、継鉄1b に接する面がS極である。そして、従来の直流開閉器のような、例えば、第1固定接点10はプラス極に、第2固定接点20はマイナス極に、というような極性指定は、いっさい行われていない。
【0016】
永久磁石1m1, 1m2は、第1固定接点10から第1可動接点11を離間し開極した際に発生する第1アークK1 に、電磁力学によるところのローレンツ力を作用させて第1アークK1 を伸長させるための静的磁界を第1消弧室1に形成する。永久磁石2m1, 2m2は、第2固定接点20から第2可動接点21を離間し開極した際に発生する第2アークK2 に、電磁力学によるところのローレンツ力を作用させて第2アークK2 を伸長させるための静的磁界を第2消弧室2に形成する。そして、第1消弧室1と第2消弧室2とに形成される静的磁界の方向は、それぞれ同じ向きにされている。
【0017】
従って、図2(a)に示すように第1固定接点10に電源のプラス極を第2固定接点20に電源のマイナス極を接続した場合、第2固定接点20から第2可動接点21を離間し開極した際に発生する第2アークK2 は、図2(b)に示すように消弧絶縁板2a の上方に吹き上げる方向のローレンツ力を受け、消弧絶縁板2a の上方に伸長して開閉機構部に橋絡するのでアーク電圧の上昇すなわち消弧は期待できないものの、第1固定接点10から第1可動接点11を離間し開極した際に発生する第1アークK1 は、消弧絶縁板1a の底面方向のローレンツ力を受け、消弧絶縁板1a の底面方向に伸長してアーク電圧は上昇して第1アークK1 は消弧し、第1アークK1 が消弧するので第2アークK2 も消弧する。
【0018】
一方、図2(c)に示すように第1固定接点10に電源のマイナス極を第2固定接点20に電源のプラス極を接続した場合、第1固定接点10から第1可動接点11を離間し開極した際に発生する第1アークK1 は、図2(d)に示すように消弧絶縁板1a の上方に吹き上げる方向のローレンツ力を受け、消弧絶縁板1a の上方に伸長して開閉機構部に橋絡するのでアーク電圧の上昇すなわち消弧は期待できないものの、第2固定接点20から第2可動接点21を離間し開極した際に発生する第2アークK2 は、消弧絶縁板2a の底面方向のローレンツ力を受け、消弧絶縁板2a の底面方向に伸長してアーク電圧は上昇して第2アークK2 は消弧し、第2アークK2 が消弧するので第1アークK1 も消弧する。
【0019】
つまり、この直流開閉器にあっては、直流電源の極性がいずれに接続されようとも、第1アークK1 と第2アークK2 とのいずれか一方が必ず消弧するので、従来の直流開閉器のように配線接続時に極性に注意を払わなくても、アークの橋絡による遮断不能を防止でき、配線接続工事もその分楽に行える。
【0020】
なお、本発明は上記実施の形態の直流開閉器に限定されるものではなく、上述の直流開閉器にあっては、4個の永久磁石1m1, 1m2, 2m1, 2m2と継鉄1b,2b とを用いて、第1消弧室1と第2消弧室2とに同じ方向の磁界を形成しているが、永久磁石1m2, 2m1, を継鉄1b,2b に含めても良く、また、図3に示すような消弧絶縁板3a,4a および継鉄12にするとともに1個の永久磁石Mにして、第1消弧室1と第2消弧室2とに略同じ方向の磁界を形成するようにしても良く、様々な変形が可能である。本発明はこれらの様々な変形を包含するものである。
【0021】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、直流開閉器と直流電源との配線接続の際に極性をいちいち合わせなくても遮断不能に陥ることは無く、工事性に優れ且つコンパクトな、優れた直流開閉器を提供できるという効果を奏する。
【0022】
請求項2記載の直流開閉器にあっては、請求項1記載の発明の効果に加えて更に、永久磁石が1個で良く、部品点数が少なく、組み立て易い、優れた直流開閉器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る直流開閉器の一実施の形態を示す断面側面図である。
【図2】上記直流開閉器の接続極性とアークとの関係を示す説明図である。
【図3】上記直流開閉器の永久磁石の配設の変形を示す断面正面図である。
【図4】従来の直流開閉器の接続極性とアークとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1a 消弧絶縁板
1b 継鉄
1m1 永久磁石
1m2 永久磁石
2a 消弧絶縁板
2b 継鉄
2m1 永久磁石
2m2 永久磁石
3 ケース
4 ハンドル
10 第1固定接点
10a 第1固定接触子
11 第1可動接点
11a 第1可動接触子
12 継鉄
20 第2固定接点
20a 第2固定接触子
21 第2可動接点
21a 第2可動接触子
K1 第1アーク
K2 第2アーク
M 永久磁石
Claims (2)
- 第1固定接点を有する第1固定接触子と、第2固定接点を有する第2固定接触子と、第1固定接点に接離する第1可動接点を有する第1可動接触子と、第2固定接点に接離する第2可動接点を有する第2可動接触子と、ハンドル操作によって第1固定接点に対して第1可動接点を開閉操作するとともに第2固定接点に対して第2可動接点を開閉操作する開閉機構部と、第1可動接触子を開極したときに生じる第1アークを消弧する第1消弧室と、第2可動接触子を開極したときに生じる第2アークを消弧する第2消弧室とを、絶縁材料にて形成したケース内に配設収納した両切り用の直流開閉器であって、前記第1消弧室および前記第2消弧室は、第1アークおよび第2アークを挟むように対向する磁極を形成する永久磁石と、永久磁石に接続して磁路を形成する継鉄と、永久磁石および継鉄のアークに臨む面を覆い、第1アークおよび第2アークを取り囲む略断面コ字状の消弧絶縁板とをそれぞれ備え、それぞれの消弧絶縁板の向きが同方向に配設されると共に、第1アークに作用する磁界の方向と第2アークに作用する磁界の方向とを同方向にしたことを特徴とする直流開閉器。
- 前記第1アークを挟むように対向する磁極を形成するための永久磁石と、前記第2アークを挟むように対向する磁極を形成するための永久磁石とを、1つの永久磁石で共用するようにしたことを特徴とする請求項1記載の直流開閉器。
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