JP7359914B1 - 電子式電力量計の開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】通電時の異常発熱による焼損を防止することができる、電子式電力量計の開閉器を提供する。【解決手段】電源側配線と負荷側配線との間の電流路を開閉するように構成された、電子式電力量計の開閉器であって、電源側配線または負荷側配線のいずれか一方の端子部に接続された固定接点と、他方の端子部に導電性の可動板を介して接続された可動接点と、可動板を駆動する駆動部材であって、可動接点が固定接点に当接した状態を保持する前進位置と可動接点が固定接点から離間した状態を保持する後退位置との間で移動するように構成された、駆動部材と、を備え、駆動部材は、樹脂材料で形成されており、前進位置及び後退位置において可動板に当接し、可動板に反りを生じさせるように構成されており、可動板は、反りが解消されたとき、可動接点と固定接点との間に所定の間隙が存在する位置で、他方の端子部に対して固定されている、開閉器。【選択図】図６

Description

本発明は、電子式電力量計の開閉器に関する。

一般に、電子式電力量計には開閉器が内蔵される。開閉器は、電源側の配線と負荷側の配線との間の電流路を開閉することができる。具体的には、固定接点と可動接点との組を備える接点機構が設けられる。電源側または負荷側のいずれか一方の配線の端子部に固定接点が設けられ、他方の配線の端子部に可動接点が設けられる。電磁石装置の磁極の変更に応じて動作する駆動部材によって、可動接点が固定接点に対して接触する閉位置（換言すれば、オン状態）と離間する開位置（換言すれば、オフ状態）の間で移動させられる。このような開閉器の例が、例えば、特開２００５－１６６４３１号公報及び特開平８－１７３１８号公報に記載されている。

開閉器内で異常発熱が生じる場合があり、これに対処する手段が必要とされる。また、オン状態からオフ状態へまたはオフ状態からオン状態への切換えの際、可動接点と固定接点との間にバウンス（換言すれば、間欠的開閉現象）が生じ、アーク放電が生じる可能性がある。アーク放電は、接点を消耗させる。また、アーク放電により接点から金属粉が飛散し、周囲の部材に付着し、堆積する可能性がある。

特開２００５－１６６４３１号公報 特開平８－１７３１８号公報

本発明の一実施形態によれば、異常発熱による焼損を防止することができる、電子式電力量計の開閉器が提供される。また、本発明の一実施形態によれば、アーク放電による接点の消耗の問題に対処することができる、電子式電力量計の開閉器が提供される。また、本発明の一実施形態によれば、アーク放電による接点の汚れを防止することができる、電子式電力量計の開閉器が提供される。

本発明の一実施形態によれば、電源側配線と負荷側配線との間の電流路を開閉するように構成された、電子式電力量計の開閉器が提供される。開閉器は、電源側配線または負荷側配線のいずれか一方の端子部に接続された固定接点と、他方の端子部に導電性の可動板を介して接続された可動接点と、可動板を駆動する駆動部材であって、可動接点が固定接点に当接した状態を保持する前進位置と可動接点が固定接点から離間した状態を保持する後退位置との間で移動するように構成された、駆動部材と、を備えている。駆動部材は、樹脂材料で形成されており、前進位置及び後退位置において可動板に当接し、可動板に反りを生じさせるように構成されており、可動板は、反りが解消されたとき、可動接点と固定接点との間に所定の間隙が存在する位置で、他方の端子部に対して固定されている。

オフ状態にある開閉器の内部を示す側面図である。 オン状態にある開閉器の内部を示す側面図である。 駆動部材を単体で示す側面図である。 駆動部材の上面図である。 駆動部材の底面図である。 開閉器の内部を示す側面図であり、可動板の解放位置を示す図である。 図６の部分拡大図である。 駆動部材に配置された可動板の前面図である。 駆動部材に配置された可動板の後面を示す斜視図である。 可動接点の役割分担を説明する図である。

以下、図１～図９を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。尚、以下の説明において、「上」、「下」等の方向を示す用語は、特に断りのない限り、図１に示す開閉器における方向を意味する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態による、電子式電力量計の開閉器１００の内部を示す側面図である。図１は、開閉器１００のオフ状態を示し、図２は、開閉器１００のオン状態を示す。

［電磁石装置について］
開閉器１００は、電気絶縁性材料で形成されたハウジング壁２０によって内部部品が囲まれるように構成されている。開閉器１００は、電磁石装置４０を有する。電磁石装置４０は、両端をフランジ部４１で挟まれた鉄芯（符号省略）にコイル４２が巻かれた電磁石を有している。電磁石装置４０の磁極を形成する継鉄４３が設けられている。コイル４２の通電により継鉄４３の磁極が変更可能である。図中、コイル端子が、参照符号４４で示されている。

［可動磁極組立体について］
開閉器１００は、電磁石装置４０により回転方向に移動可能な可動磁極組立体５０を有する。可動磁極組立体５０は、継鉄４３の間に配置され、図示されない永久磁石と永久磁石により磁化される磁極アーム５２ａ、５２ｂを保持するホルダー５１を有する。継鉄４３に対する磁極アーム５２ａ、５２ｂの磁気的な吸引・反発により、可動磁極組立体５０が回転する。継鉄４３の磁極の変更によって可動磁極組立体５０の回転が生じるように、磁極アーム５２ａ、５２ｂは、磁界の向きが互いに逆方向になるように向きが決められている。

ホルダー５１は、図１または図２の紙面の手前側及び奥側に向かう方向に突出して延びる一対の回動軸５３を有している。回動軸５３は、ハウジング壁２０（図１または図２の紙面の手前側および奥側に配置されてよい）または、適宜の支持壁によって、回転可能に支持されてよい。

こうして、コイル４２の通電による継鉄４３の磁極の変更によって、可動磁極組立体５０が回動軸５３を中心に回動する。

可動磁極組立体５０は、図１または図２の下方に突出する連結突起５４を有する。連結突起５４の先端には、連結突起５４に対して回転可能な回転体５５が取り付けられている。回転体５５は、後述する駆動部材としての連結板６０に回転可能に配置される。

［接点機構について］
電子式電力量計の電源側及び負荷側配線の端子部が、ハウジング壁２０を通って電磁石装置４０の両側に配置される。図１及び図２では、各図の右側に配置された、電源側または負荷側のいずれか一方の配線の端子部１０１と、他方の配線の端子部１０２のみが示されている。実際には、同様の端子部が、電磁石装置４０の左側に配置されている。端子部１０１、１０２は、適宜の手段によって、ハウジング壁２０に固定されてよい。また、図１及び図２では示されないが、本実施形態の開閉器１００は、接点機構の接触の信頼性を確保するため、１つの端子部に２つの接点が横並びに配置されるダブル接点機構が採用されている。ダブル接点機構では、並列して配置された２つの固定接点に対して、対応する２つの可動接点が接離する。図１及び図２では、紙面手前側に位置する可動接点１０３と固定接点１０４のみが示されている。可動接点１０３は、後述する導電性の可動板８０を介して端子部１０１に電気的に接続され、固定接点１０４は、端子部１０２に直接固定されることにより、端子部１０２に電気的に接続されている。ハウジング壁２０から、開閉器１００の内部に向けて、電気絶縁材料で形成された隔壁２１が延びている。隔壁２１によって、電磁石装置４０が収容される空間と、端子部１０１、１０２が配置される空間とが部分的に仕切られている。隔壁２１の長さは、後述する連結板６０の直線移動を許容するように設定される。

［可動板について］
本実施形態では、可動板８０は、導電性ばね部材である１枚の基体ばね８１と２枚の駆動ばね８２ａ、８２ｂが実質的に重ねられることにより形成される、組立体の形態を有している。２枚の駆動ばね８２ａ、８２ｂは、基体ばね８１から離れる方向に撓み部を有した状態で、基体ばね８１に重ねられる。可動板８０は、基体ばね８１と駆動ばね８２ａ、８２ｂが重ねられた上端部８０ａで、ねじ締め等により端子部１０１に固定されてよい。可動板８０の下端部８０ｂは、固定されない。換言すれば、可動板８０は、端子部１０１から吊り下げられた状態にある。可動板８０の下端部８０ｂにおいて、駆動ばね８２ａ、８２ｂは、基体ばね８１よりも大きい長さを有しているが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態では、駆動ばね８２ａ、８２ｂのみが、駆動部材としての連結板６０と接触し、連結板６０によって駆動されるように構成されている。可動板８０の下端部８０ｂは、後述する連結板６０の上面開口６１ａ（図１及び図２では符号省略）に挿入される。上面開口６１ａは、可動板８０の下端部８０ｂが配置される挿入空間６１につながっている。挿入空間６１内で、駆動ばね８２ａ、８２ｂの下端部が、連結板６０の少なくとも一部に当接し駆動されるように構成されている。可動板８０は、連結板６０に駆動されることによって、可動接点１０３が固定接点１０４に接触する閉位置と、可動接点１０３が固定接点１０４から離れる開位置との間で移動可能である。

［連結板について］
連結板６０は、開閉器１００のハウジング壁２０に対して摺動可能に配置されている。連結板６０は、可動接点１０３が固定接点１０４に対して接離するように、図１及び図２の左右方向に直線移動するように構成される。この直線移動を可能にするように、可動磁極組立体５０が、連結突起５４及び回転体５５を介して、連結板６０に連結される。連結板６０は、電気絶縁性材料で形成されている。

図３～図５は、それぞれ、連結板６０を単体で示す側面図、上面図及び底面図である。図３では、挿入空間６１のみが、断面図（図４のＸ－Ｘ線断面）で示されている。連結板６０は、図１及び図２の紙面手前側に突出する連結部６２で、可動磁極組立体５０の連結突起５４に回転体５５を介して移動可能に連結されている。連結溝６３が、連結突起５４の先端及び回転体５５を受け入れるように、連結部６２の上面に形成されている。連結溝６３の幅（図１及び図２の左右方向）は、連結溝６３内での回転体５５の回転を許容するように、回転体５５の直径よりわずかに大きく設定される。

また、連結板６０は、図１及び図２の紙面奥側に窪むように形成された受け入れ溝６４を有している。受け入れ溝６４は配線の端子部１０１を挿通させることができるように、上下が開放されている。受け入れ溝６４の幅（図１及び図２の左右方向）は、連結板６０が、端子部１０１に干渉することなく直線移動することができるように設定される。連結板６０は、可動板８０を閉位置（換言すれば、可動接点１０３が固定接点１０４に接触する位置）に保持するための前進位置と、可動板８０を開位置（換言すれば、可動接点１０３が固定接点１０４から離れる位置）に保持するための後退位置とを有する。図１は、連結板６０の後退位置を示し、図２は、連結板６０の前進位置を示す。

連結板６０の前進方向の前方端部に、可動板８０の下端部８０ｂが挿入される挿入空間６１が設けられている。図１等の側面図では、理解の容易のため、挿入空間６１の内部が断面で示されている。図４の上面図に示されるように、連結板６０は、挿入空間６１につながる上面開口６１ａを有し、図５の底面図に示されるように、連結板６０は、挿入空間６１につながる下面開口６１ｂを有する。特に図３に示されるように、上面開口６１ａと下面開口６１ｂは、前後方向（換言すれば、連結板６０の移動方向）においてずれた位置に形成されており、挿入空間６１内では、前後方向で互いに反対方向に突出する上側突出部６１ｃと下側突出部６１ｄが形成されている。上側突出部６１ｃが、挿入空間６１内の上部で前後方向の前側に位置し、下側突出部６１ｄが、挿入空間６１内の下部で前後方向の後側に位置する。ここで、「前側」は、固定接点１０４に近い側を意味し、「後側」は、固定接点１０４から遠い側を意味する。上側突出部６１ｃと下側突出部６１ｄの間に、可動板８０（具体的には、駆動ばね８２ａ、８２ｂ）を挿入可能な狭い間隙が設けられる。図１に示すように、連結板６０が後退位置にある開閉器１００のオフ状態では、駆動ばね８２ａ、８２ｂに当接する上側突出部６１ｃの作用によって、可動板８０に反りが生じる。図２に示すように、連結板６０が前進位置にある開閉器１００のオン状態では、駆動ばね８２ａ、８２ｂに当接する下側突出部６１ｄの作用によって、可動板８０に反りが生じる。

上記したように、連結板６０は、電気絶縁性材料で形成され、所定の軟化温度（換言すれば、荷重たわみ温度（ＪＩＳＫ７１９１－２）を有する樹脂材料で形成することができる。これにより、オン状態の可動板８０に異常発熱が生じた場合、駆動ばね８２のたわみ荷重と熱によって連結板６０、特に下側突出部６１ｄを熱変形させることができ、これにより、可動板８０の反りを解消し、可動接点１０１と固定接点１０２との間に所定の間隙Ｃが生じる解放位置に、可動板８０を移動させることができる。従って、端子部１０１と端子部１０２の間の電流回路を遮断することができる。図６に、可動板８０の解放位置が示されている。図６Ａは、図６の部分拡大図である。図６に示されるように、解放位置では、連結板６０は図２と同じ前進位置にあるが、連結板６０の下側突出部６１ｄの熱変形により、可動板８０の反りが解消されている。この状態で可動接点１０３と固定接点１０４の間に所定の間隙Ｃが形成されるように、前後方向における可動板８０の上端部８０ａの位置（具体的には、端子部１０１に対して固定される位置）が決められている。

本実施形態では、連結板６０を形成する樹脂材料は、例えば、ポリカーボネートであってよい。また、樹脂材料の軟化温度は、約１３０℃～約１４０℃程度であることが好ましい。連結板６０において、少なくとも下側突出部６１ｄを、そのような樹脂材料で形成することが好ましい。

解放位置における可動接点１０３と固定接点１０４の間の間隙Ｃは、開閉器１００の組み立て時に設定することができる。具体的には、解放位置は、開閉器１００の組み立て時に連結板６０が組み込まれる前、上端部８０ａが端子部１０１に対して固定されたときの可動板８０の位置に対応する。従って、本明細書では、可動板８０の解放位置は、可動板８０の組立位置または初期位置とも称する。可動板８０の解放位置では、可動ばね８０の下端部（換言すれば、駆動端部）８０ｂは、連結板６０に拘束されずに、単に吊り下げられた解放状態にある。可動板８０の上端部８０ａ（換言すれば、固定端部）は、端子部１０１と電気的に接続されるように、端子部１０１にねじ締め等により固定されて、開閉器１００内の位置が固定されている。

なお、挿入空間６１内の上側突出部６１ｃ及び下側突出部６１ｄの具体的な形状は、図示のものに限られない。上側突出部６１ｃ及び下側突出部６１ｄの形状は、開閉器１００のオン状態及びオフ状態において可動板８０に反りを生じさせることができるものであればよい。

［その他］
上記したように、本実施形態では、ダブル接点機構が採用されている。従って、本実施形態では、可動板８０は、基体ばね８１と駆動ばね８２ａ、８２ｂが、各可動接点１０３のために部分的に分割されている。図７は、連結板６０に配置された可動板８０の前面図である。図８は、連結板６０に配置された可動板８０の後面を示す斜視図である。

具体的には、基体ばね８１と駆動ばね８２ａ、８２ｂは、それぞれ、上部に連結部８３を有する実質的に逆コの字形状に形成され、２つの可動片８４（基体ばね８１と駆動ばね８２ａ、８２ｂの分割片が実質的に重ねられた形態にある）が連結板６０の挿入空間６１内に挿入される。これに対応して、本実施形態の連結板６０は、２つの可動片８４を別々に受け入れる、隔壁６５で分離された２つの挿入空間６１を有している。

閉位置から開位置へまたは開位置から閉位置への切換えの際、可動接点１０３と固定接点１０４との間にバウンス（間欠的開閉現象）が生じ、アーク放電が生じると、可動接点１０３及び／または固定接点１０４を消耗させるおそれがある。本実施形態では、２つの挿入空間６１が、前後方向にずれた位置に設けられている。これにより、一方の可動接点１０３を、導通用接点１０３ａとして設け、他方の可動接点１０３を、開閉用接点１０３ｂとして設けている。すなわち、２つの可動接点１０３ａ、１０３ｂが、互いに別個の役割をになうものとしている。具体的には、図９に示すように、導通用接点１０３ａは、固定接点１０４から遠い側（前後方向の後側）の挿入空間６１に挿入される可動片８４に取り付けられた可動接点であり、開閉用接点１０３ｂは、固定接点１０４に近い側（前後方向の前側）の挿入空間６１に挿入される可動片８４に取り付けられた可動接点である。こうして、開位置から閉位置への閉路動作では、導通用接点１０３ａよりも先に動作する開閉用接点１０３ｂで、アーク放電の発生が許容され、後に動作する導通用接点１０３ａでは、すでに開閉用接点１０３ｂが導通しているので、アーク放電の発生が確実に防止される。閉位置から開位置への開路動作では、開閉用接点１０３ｂが導通した状態で、導通用接点１０３ａが開くので、導通用接点１０３ａにおけるアーク放電の発生は防止される。後から動作する開閉用接点１０３ｂでのみ、アーク放電が発生する。

これにより、開閉用の可動接点１０３ｂ及び対応する固定接点１０４ｂは、アーク放電により消耗するが、導通用の可動接点１０３ａ及び対応する固定接点１０４ａについては、初期状態を維持することができる。

また、特に図７及び図８に示されるように、本実施形態の連結板６０は、挿入空間６１の上面開口６１ａの間で連結板６０の上面から突出する隔壁６６を有している。開閉用接点でアーク放電が発生すると、開閉用接点からの金属粉が導通用接点に飛散し、堆積する可能性がある。これは、隔壁６６を設けることにより、防止することができる。隔壁６６は、例えば、挿入空間６１を仕切る隔壁６５を延長する位置に形成されてよい。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本発明は、以下の態様を含む。
１．電源側配線と負荷側配線との間の電流路を開閉するように構成された、電子式電力量計の開閉器であって、電源側配線または負荷側配線のいずれか一方の端子部に接続された固定接点と、他方の端子部に導電性の可動板を介して接続された可動接点と、可動板を駆動する駆動部材であって、可動接点が固定接点に当接した状態を保持する前進位置と可動接点が固定接点から離間した状態を保持する後退位置との間で移動するように構成された、駆動部材と、を備え、駆動部材は、樹脂材料で形成されており、前進位置及び後退位置において可動板に当接し、可動板に反りを生じさせるように構成されており、可動板は、反りが解消されたとき、可動接点と固定接点との間に所定の間隙が存在する位置で、他方の端子部に対して固定されている、開閉器。
２．前進位置における駆動部材の熱変形によって、可動板の反りが解消される、１．に記載の開閉器。
３．可動板が、幅方向に関して少なくとも部分的に分離され、２つの可動接点がそれぞれに固定される２つの可動片を含み、駆動部材は、２つの可動片を長さ方向に受け入れる２つの挿入空間を有しており、２つの挿入空間は、駆動部材の移動方向に関して互いにずれた位置に形成されている、１．または２．に記載の開閉器。
４．駆動部材は、２つの可動接点の間を通って延在する隔壁を含む、３．に記載の開閉器。

本発明は、電子式電力量計の開閉器に広く適用することができる。

Ｃ 間隙
２０ ハウジング壁
２１ 隔壁
４０ 電磁石装置
４１ フランジ部
４２ コイル
４３ 継鉄
４４ コイル端子
５０ 可動磁極組立体
５１ ホルダー
５２ａ、５２ｂ 磁極アーム
５３ 回動軸
５４ 連結突起
５５ 回転体
６０ 連結板（駆動部材）
６１ 挿入空間
６１ａ 上面開口
６１ｂ 下面開口
６１ｃ 上側突出部
６１ｄ 下側突出部
６２ 連結部
６３ 連結溝
６４ 受け入れ溝
６５ 隔壁
６６ 隔壁
８０ 可動板
８０ａ 上端部（固定端部）
８０ｂ 下端部（駆動端部）
８１ 基体ばね
８２ａ、８２ｂ 駆動ばね
８３ 連結部
８４ 可動片
１００ 開閉器
１０１、１０２ 配線端子部
１０３、１０３ａ、１０３ｂ 可動接点
１０４、１０４ａ、１０４ｂ 固定接点

Claims (1)

1. 電源側配線と負荷側配線との間の電流路を開閉するように構成された、電子式電力量計の開閉器であって、
   前記電源側配線または前記負荷側配線のいずれか一方の端子部に接続された固定接点と、
   他方の端子部に導電性の可動板を介して接続された可動接点と、
   前記可動板を駆動する駆動部材であって、前記可動接点が前記固定接点に当接した状態を保持する前進位置と前記可動接点が前記固定接点から離間した状態を保持する後退位置との間で移動するように構成された、駆動部材と、
   を備え、
   前記駆動部材は、樹脂材料で形成されており、前記前進位置及び前記後退位置において前記可動板に当接し、前記可動板に反りを生じさせるように構成されており、
   前記可動板は、前記反りが解消されたとき、前記可動接点と前記固定接点との間に所定の間隙が存在する位置で、前記他方の端子部に対して固定されており、
   前記前進位置における前記駆動部材の熱変形によって、前記可動板の反りが解消される、開閉器。