JPH09326222A - 開閉装置 - Google Patents

開閉装置

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JPH09326222A
JPH09326222A JP8236113A JP23611396A JPH09326222A JP H09326222 A JPH09326222 A JP H09326222A JP 8236113 A JP8236113 A JP 8236113A JP 23611396 A JP23611396 A JP 23611396A JP H09326222 A JPH09326222 A JP H09326222A
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行盛 岸田
Kenichi Koyama
健一 小山
Hiroyuki Sasao
博之 笹尾
Kazuhiko Nishinomiya
和彦 西宮
Yuichi Yamaji
祐一 山地
Toshimasa Maruyama
稔正 丸山
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    • H01H33/285—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electro-dynamic repulsion
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
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    • H01H5/30—Energy stored by deformation of elastic members by buckling of disc springs

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の開閉装置は接圧投入バネにバネ定数が
一定なコイルバネを用いており、開極状態のバネ荷重が
閉極状態のバネ荷重より大きいため、閉極状態から開極
状態になるまでのバネエネルギが大きく、不要な電磁反
発エネルギを必要とする問題点があった。 【解決手段】 開閉装置の接圧投入バネ８１に、投入か
ら開極の間でバネ定数が一定でないバネを用いることに
より、バネ荷重を、閉極状態の値より開極状態の値を小
さくして、閉極から開極に至るまでのエネルギを小さく
する。また、開極状態において、閉極状態の荷重と逆方
向の荷重が働くバネを用いることにより、開極状態の保
持を確実にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、接離自在な電極
を有し、この電極が接触・隔離をすることによって、開
極・投入の動作が行われる開閉装置に関するもので、特
に、開閉装置の構造の簡易化、性能の向上を図るもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図２５は、例えば特公平７−６０６２４
号公報に示されるような電磁反発を利用した従来の開閉
装置に類似したものである。図において、１はスイッチ
であり、２は反発部、３は反発部に電流を誘起するコイ
ル、４は可動電導棒、５は可動電極、６は固定電極、７
はラッチ、８は接圧投入バネ（コイルバネ）、９はコイ
ル押さえである。反発部２、可動電導棒４及び可動電極
５は固着されており、電極の軸心上に構成される。コイ
ル３は磁界発生用電流源に接続されている。なお、図２
５（ａ）は閉極状態のであり、図２５（ｂ）は開極状態
の図である。
【０００３】また図２６は、接圧投入バネ８として用い
るコイルバネの荷重特性を示す図である。図において、
４９は使用するコイルバネのたわみ、５０は閉極状態の
たわみ、５１は開極状態のたわみ、５２は閉極状態のバ
ネ荷重、５３は開極状態のバネ荷重である。
【０００４】次に動作について説明する。図２５におい
て、電流をコイル３に流すと、磁界が発生する。これに
よって、反発部２に誘導電流が発生し、反発部２はコイ
ル３に対して電磁反発力を受ける。この電磁反発力が図
２６に示す閉極状態のバネ荷重５２より大きくなると、
反発部２、可動電導棒４及び可動電極５は電磁反発力と
同方向に動作し、スイッチ１は開極する。次にラッチ７
は、反発部２、可動電導棒４及び可動電極５の位置を開
極状態に保持する。次にスイッチ１はラッチ７を外して
接圧投入バネ８の荷重力により投入動作を行う。図２６
に示すように、コイルバネのバネ定数は一定なので、開
極状態のバネ荷重５３は閉極状態の荷重５２よりも大き
くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
（１）従来の開閉装置は以上のように、接圧投入バネと
してコイルバネを用いており、開極状態のバネ荷重は閉
極状態のバネ荷重より大きいため、閉極状態から開極状
態になるまでのバネエネルギーが大きく、不要な電磁反
発エネルギーを必要とする。また、従来の開閉装置は開
極状態を保持するのに必要なラッチ機構を持っており、
開極速度が速くなったりすると、ラッチの性能が追いつ
かなくなり、開極状態の保持が出来なくなる。さらに、
ラッチを外すことにより投入動作を行うので、ラッチを
外す機構が動作を開始するのに時間がかかり、投入動作
が遅れるという問題点があった。
【０００６】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、閉極状態から開極状態にするた
めのバネエネルギーを小さくする開閉装置を得ることを
目的とする。また、ラッチの負担を低減または不要にし
て、開閉動作が速い開閉装置を得ることを目的とする。
【０００７】（２）また、この発明では接圧投入バネと
して皿バネを用いるが、皿バネを用いると、皿バネの径
方向の大きさが大きくなるという問題があった。
【０００８】この発明の第２の目的は、弾性係数の大き
い材料を用いて径方向の大きさを縮小するものである。
【０００９】（３） また、皿バネと、この皿バネを挟
んで設けられたバネ受けとしての座金または座板との接
触部分の摩擦が大きいと、開閉動作の際、皿バネは径方
向に広がらず、開閉動作ができなくなるという問題点が
あった。
【００１０】この発明の第３の目的は、皿バネの接触部
分の形状を改良し、また、表面状態を改善することによ
り摩擦を低減するものである。
【００１１】（４）また、皿バネのバネ受け（座金また
は座板）に皿バネより柔らかい材料を使用すると、バネ
受けの皿バネとの接触部分に溝ができて、開閉動作の
際、皿バネは径方向に広がらず、開閉動作ができなくな
るという問題点があった。
【００１２】この発明の第４の目的は、皿バネとバネ受
け（座金または座板）の材料を適切にして溝の発生を防
止するものである。
【００１３】（５）また、接圧投入バネに皿バネを使用
する場合、可動軸の端部に対向する位置の固定枠にスト
ッパーを配置することにより皿バネの使用するたわみ量
を決めていたので、ストッパーに余分な空間を必要とす
るという問題点があった。
【００１４】この発明の第５の目的は、余分な取付空間
を必要としないストッパーとするものである。
【００１５】（６）また、開極の際、開極速度を速くす
ると、開極の衝撃が大きくなり、開閉装置全体、特にス
イッチに高い気密性が必要である場合、スイッチの気密
性が壊れる場合があった。
【００１６】この発明の第６の目的は、衝撃を緩和する
部材をもうけて、衝撃を緩和するものである。
【００１７】（７）また、開極状態でコイルと反発部の
距離が電極の許容摩耗量より小さい場合、接点が摩耗し
て、反発部はコイルに引っかかり、電極の非接触が起き
ることがあった。
【００１８】この発明の第７の目的は、コイルと反発部
の距離を適切に配置することにより電極の非接触を防止
するものである。
【００１９】（８）また、閉極の際、閉極速度を速くす
ると、閉極の衝撃が大きくなり、チャタリングなどで接
点間のアークが発生し、電極接点の溶着に至る場合があ
った。特に真空スイッチなどのスイッチに高い気密性が
必要である場合、衝撃によりスイッチの気密性が壊れる
場合があった。
【００２０】この発明の第８の目的は、閉極時のコイル
と反発部の配置を適切にして反発部の反発力を加減し衝
撃を抑制するものである。
【００２１】（９）また、電磁反発の電源ではコンデン
サを充電し、充電した電荷をコイルに流す方式になって
いるので、投入、開極の２つの動作に電磁反発を利用し
ている場合で、且つ、電磁反発用の電源が１つの場合、
投入直後の開極動作、または、開極直後の投入動作がで
きないという問題点があった。更に、開極直後に投入
し、投入後直ちに再開極する場合があるがこれができな
いという問題点があった。
【００２２】この発明の第９の目的は、コンデンサを充
電する電源が１つでも、投入直後の開極動作、または、
開極直後の投入動作が行えるようにする。また、開極直
後に投入し、投入後直ちに再開極することが行えるよう
にするものである。
【００２３】（１０）また、電磁反発の電源として投入
用と開極用の２つの電源を設けると、投入直後の開極動
作もしくは開極直後の投入動作はできるが、電源が２つ
あるとスペースが大きくなり小型化に結び付かず、コス
トも高くなるという問題点があった。
【００２４】この発明の第１０の目的は、投入直後の開
極動作もしくは開極直後の投入動作はできないが、小型
化、コスト低減を図るものである。
【００２５】（１１）また、コンデンサの充電が十分行
われない内に、投入または開極動作を行うとコンデンサ
が放電してしまい、コンデンサの充電時間が長くなり、
次の投入または開極動作が可能になるまでの時間が長く
かかるというという問題点があった。
【００２６】この発明の第１１の目的は、コンデンサの
充電電圧低下の際は、投入または開極動作を行わないよ
うにし、コンデンサの充電が長引くことを防止するもの
である。
【００２７】（１２）この発明の第１２の目的は、投入
・開極時にコイルに電流を流した場合、この電流を遮断
するタイミングが悪いと遮断後のコンデンサの充電時間
が長くなる。
【００２８】この発明の第１２の目的は、遮断するタイ
ミングを適切にして、コンデンサの充電時間を短くし、
更に、投入・開極後の再投入、再開極を容易にするもの
である。
【００２９】（１３）また、電極、引き外し機構、投入
機構、保持機構の順序の配置では、大電流が流れる電極
と制御電流が流れる引き外し機構かつ投入機構が隣接す
るので、絶縁性が悪い配置となっていた。
【００３０】この発明の第１３の目的は、上記の各機構
部の配置を改善して、絶縁性を向上するものである。
【００３１】（１４）また、設置スペースを少なくする
ために、開閉装置全体を小型化する必要があった。
【００３２】この発明の第１４の目的は、開閉装置全体
をモールド化して小型化を図るものである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明に係る開閉装置は、接離自在な電極と、
前記電極を開極させる引き外し機構と、前記電極を開極
状態に保持する開極状態保持機構と、前記電極を閉極さ
せる投入機構と、前記電極を接圧投入する接圧投入バネ
とを備え、前記接圧投入バネのバネ定数が、投入から開
極の間で可変するものである。
【００３４】（２）また、上記（１）項において、接圧
投入バネとして、開極状態において閉極状態の荷重と逆
方向の荷重が働くバネを用いたものである。
【００３５】（３）また、接離自在な電極と、前記電極
を開極させる引き外し機構と、前記電極を開極状態に保
持する開極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投入
機構とを備え、開極状態保持機構として、開極状態にお
いて閉極状態の荷重と逆方向の荷重が働く接圧投入バネ
を用いたものである。
【００３６】（４）また、上記（１）〜（３）のいずれ
か１項において、接圧投入バネとして、バネ荷重が閉極
状態の値より開極状態の値の方が小さいかまたは等しい
バネを用いたものである。
【００３７】（５）また、上記（１）〜（４）のいずれ
か１項において、接圧投入バネを複数個用いたものであ
る。
【００３８】（６）また、上記（１）〜（６）のいずれ
か１項において、引き外し機構および投入機構として、
開極用コイルと、投入用コイルと、この両コイルに挟ま
れて配置されこの両コイルから電流が誘起される反発部
とを備え、前記開極用コイルまたは前記投入用コイル
と、前記反発部との間に発生する反発力により電極を開
極または投入する機構としたものである。
【００３９】（７）また、上記（１）〜（５）のいずれ
か１項において、引き外し機構および投入機構として、
開極用反発部と、投入用反発部と、この両反発部に挟ま
れて配置されこの両反発部に電流を誘起する開極投入兼
用のコイルとを備え、前記開極用反発部または前記投入
用反発部と、前記コイルとの間に発生する反発力により
電極を開極または投入する機構としたものである。
【００４０】（８）また、上記（１）〜（７）のいずれ
か１項において、接圧投入バネとして、皿バネを用いた
ものである。
【００４１】（９）また、上記（８）項において、皿バ
ネの材料として、鋼、ベリリウム銅、チタン合金、ガラ
ス繊維強化プラスチック等の弾性係数の大きい材料を用
いたものである。
【００４２】（１０）また、上記（８）または（９）項
において、皿バネは、バネ受けと接する部分の接触面積
の大きい皿バネとしたものである。
【００４３】（１１）また、上記（８）または（９）項
において、皿バネのバネ受けと接する部分の接触面積を
大きくするようにしたものである。
【００４４】（１２）また、上記（８）〜（１１）のい
ずれか１項において、皿バネのバネ受けと接する部分、
および、前記バネ受けの上記皿バネと接する部分の内、
少なくともいずれか一方の部分を摩擦の少ない表面処理
を行うようにしたものである。
【００４５】（１３）また、上記（８）〜（１２）のい
ずれか１項において、皿バネの材料よりも硬度の高い材
料をバネ受けに用いたものである。
【００４６】（１４）また、上記（８）〜（１３）のい
ずれか１項において、皿バネのたわみを制限するストッ
パーを前記皿バネの内側に設け、前記皿バネが所定の距
離押圧されると前記ストッパーで前記皿バネの動作を阻
止するようにしたものである。
【００４７】（１５）また、上記（１４）項において、
ストッパーの少なくとも一部を緩衝部とし、開極動作ま
たは投入動作の少なくともいずれか一方の動作の際に発
生する衝撃を緩和するようにしたものである。
【００４８】（１６）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を開極状態に
保持する開極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投
入機構とを有する開閉装置において、引き外し機構とし
て、反発部と、この反発部に電流を誘起させるコイルを
備え、前記コイルと前記反発部間に発生する反発力によ
って、前記電極を開極し、開極状態に保持する機構する
と共に、閉極状態で前記コイルと前記反発部間の距離を
前記電極の許容摩耗長さより大きくなるように前記両コ
イルと反発部とを配置したものである。
【００４９】（１７）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を閉極させる
投入機構とを有する開閉装置において、引き外し機構お
よび投入機構として、開極用コイルと、投入用コイル
と、この両コイルに挟まれて配置されこの両コイルから
電流が誘起される反発部を備え、前記開極用コイルまた
は前記投入用コイルと、前記反発部との間に発生する反
発力により電極を開極または投入する機構とすると共
に、閉極状態で開極する場合に発生させる反発力が、開
極状態で投入する場合に発生する反発力よりも大きくな
るように前記両コイルと反発部とを配置したものであ
る。
【００５０】（１８）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を閉極させる
投入機構とを有する開閉装置において、前記引き外し機
構および投入機構として、開極用反発部と、投入用反発
部と、この両反発部に挟まれて配置されこの両反発部に
電流を誘起する投入開極兼用のコイルを備え、前記開極
用反発部または前記投入用反発部と、前記コイルとの間
に発生する反発力により電極を開極または投入する機構
とすると共に、閉極状態で開極する場合に発生させる反
発力が、開極状態で投入する場合に発生する反発力より
も大きくなるように前記両反発部と挿入開極兼用コイル
を配置したものである。
【００５１】（１９）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を閉極させる
投入機構とを有する開閉装置において、前記引き外し機
構および投入機構は、反発部と、この反発部に反発力を
与える投入用コイルおよび開極用コイルで構成するか、
または、投入反発部および開極反発部と、この両反発部
に反発力を与える投入開極兼用コイルで構成した機構と
し、投入時に前記投入用コイルまたは前記投入開極兼用
コイルに電流を供給する投入用コンデンサと、開極時に
前記開極用コイルまたは前記投入開極兼用コイルに電流
を供給する開極用コンデンサと、前記投入用および開極
用コンデンサを充電するための１つの充電用電源を備え
たものである。
【００５２】（２０）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を閉極させる
投入機構とを有する開閉装置において、前記引き外し機
構および投入機構は、反発部と、この反発部に反発力を
与える投入用コイルおよび開極用コイルで構成するか、
または、投入反発部および開極反発部と、この両反発部
に反発力を与える投入開極兼用コイルで構成した機構と
し、投入時に前記投入用コイルまたは投入開極兼用コイ
ルに電流を供給する投入用コンデンサと、開極時に前記
開極用コイルまたは投入開極兼用コイルに電流を供給す
る開極用コンデンサと、投入後直ちに開極する再開極時
に前記開極用コイルまたは投入開極兼用コイルに再度電
流を供給する再開極用コンデンサと、前記投入用および
開極用コンデンサと前記再開極用コンデンサとを充電す
るための１つの充電用電源を備えたものである。
【００５３】（２１）また、上記（１９）または（２
０）のいずれか１項において、投入用コンデンサと開極
用コンデンサ間、または、前記投入用コンデンサと前記
開極用コンデンサと再開極用コンデンサ間に電流が還流
しないよう整流素子を挿入したものである。
【００５４】（２２）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を閉極させる
投入機構とを有する開閉装置において、前記引き外し機
構および投入機構は、反発部と、この反発部に反発力を
与える投入用コイルおよび開極用コイルで構成した機構
とし、前記投入用コイルまたは開極用コイルに電流を供
給するコンデンサと、このコンデンサを充電するための
一つの充電用電源と、開極・投入動作に応じて前記投入
用コイルまたは開極用コイルに前記コンデンサから電流
を流し得るよう選択的に切り替える投入・開極切替手段
を備えたものである。
【００５５】（２３）また、上記（１９）〜（２２）の
いずれか１項において、投入用、開極用、または投入開
極兼用のコイルへの電流のオン・オフを双方向スイッチ
ング素子を用いて制御すると共に、前記投入用、開極
用、または投入開極兼用のコイルに流す電流をｎ（ｎは
正の整数）周期の時点で遮断する制御手段を設けたもの
である。
【００５６】（２４）また、上記（１９）〜（２３）の
いずれか１項において、投入用コンデンサ、開極用コン
デンサ、または再開極用コンデンサの充電電圧が低下す
ると開極・投入動作を抑制する手段を設けたものであ
る。
【００５７】（２５）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を開極状態に
保持する開極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投
入機構とを備えた開閉装置において、開極状態保持機構
として、開極状態において閉極状態の荷重と逆方向の荷
重が働く接圧投入バネを用いる機構とし、前記電極、前
記開極状態保持機構、前記引き外し機構、および前記投
入機構の順序に配置したものである。
【００５８】（２６）また、接離自在な電極と、前記電
極を開極させる引き外し機構と、前記電極を開極状態に
保持する開極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投
入機構とを備えた開閉装置において、開極状態保持機構
として、開極状態において閉極状態の荷重と逆方向の荷
重が働く接圧投入バネを用いると共に、開閉装置全体を
取り囲むようにモールド化したものである。
【００５９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
開閉装置を示す構成図である。図において、１はスイッ
チであり、２は反発部、４は可動電導棒、５は可動電
極、６は固定電極、９はコイル押さえであり、以上は従
来例と同一の構成である。また、３ａ、３ｂは本実施の
形態で使用するコイル、７１はストッパー、８１は本実
施の形態で使用する接圧投入バネである。なお、図１
（ａ）はスイッチの閉極状態の図であり、一方図１
（ｂ）はスイッチの開極状態の図である。
【００６０】また図２は、接圧投入バネ８１の荷重特性
を示す図である。１０は使用する接圧投入バネのたわ
み、１１は閉極状態のたわみ範囲、１２は開極状態のた
わみ、１３は閉極状態のバネ荷重、１４は開極状態のバ
ネ荷重である。接圧投入バネ８１の荷重が閉極状態のた
わみ範囲１１で極大値を持ち、開極状態のたわみ１２で
接圧投入バネの荷重１４となり、開極方向に荷重が出る
ように、皿バネや薄板バネを用いるが、その他のバネで
も同様な特性、即ちバネ定数が開極から投入の間で一定
ではないバネ（即ち、バネ定数が可変するバネ）であれ
ば代用できることは言うまでもない。また、たわみ量を
だすため、接圧投入バネ８１をそれぞれ複数枚重ねても
よい。
【００６１】また図３は、一般的なコイルの電源の一例
を示した回路図である。１５はコイルの電源、１６は充
電用ＤＣ電源、１７は充電抵抗、１８は充電コンデン
サ、１９はダイオード、２０は放電抵抗、２１はサイリ
スタスイッチ、３はコイルであり、図１におけるコイル
３ａ、３ｂと同一のものである。
【００６２】次にこの発明の接点開極動作について説明
する。図１（ａ）において、コイル３ａに非定常な電流
を流すと磁界が発生する。それによって、反発部２に渦
電流が発生すると、反発部２はコイル３ａから紙面右向
きの電磁反発力を受ける。電磁反発力が図２に示す閉極
状態のバネ荷重範囲１３より大きくなると、バネ８１は
開極方向に動作することにより、可動電極５は紙面右向
きに移動してスイッチ１は開極し始める。
【００６３】図２において、スイッチ１が開極するにつ
れて、接圧投入バネの荷重は小さくなり、小さいたわみ
が開極状態のたわみ１２になると、開極状態のバネ荷重
１４は逆方向となり開極方向に荷重がかかる。この時、
可動電極５を停止させるためにコイル３ｂに非定常な電
流を流し、反発部２はコイル３ｂから紙面左向きの電磁
反発力を受けて減速する。図１（ｂ）において、可動電
導棒４に連なる部分はストッパー７１で接触し、開極方
向にストッパー７１で押し止まるので、安定した開極状
態となる。
【００６４】次に接点投入動作について説明する。図１
（ｂ）において、コイル３ｂに非定常な電流を流すと、
磁界が発生する。それによって、反発部２に渦電流が発
生すると、反発部２はコイル３ｂから紙面左向きの電磁
反発力を受ける。図２において、電磁反発力が開極状態
のバネ荷重１４より大きくなると、バネ８１は投入方向
に動作することにより、可動電極５は紙面左向きに移動
してスイッチ１は投入し始める。
【００６５】図２において、スイッチ１が投入するにつ
れて、たわみが投入方向に働く荷重の範囲になると、バ
ネ８１の荷重でスイッチ１は投入される。この時、可動
電極５を停止させるためにコイル３ａに電流を流し、反
発部２はコイル３ａから紙面右向きの電磁反発力を受け
て減速する。
【００６６】以上のように、接圧投入バネ８１に閉極状
態のバネ荷重範囲１３より開極状態のバネ荷重１４のほ
う方が小さいまたは等しいバネを用いることにより、閉
極状態のバネ荷重より開極状態のバネ荷重のほう方が大
きい上記従来例のコイルバネ８を用いることと比べて、
閉極状態から開極状態になるまでのバネエネルギーが小
さくなるので、閉極状態から開極状態に要する電磁反発
エネルギーも小さくすることができる。
【００６７】またこれによって、図３のコイルの電源１
５におけるコイル３や充電コンデンサ１８を小さくする
ことができるので、コイルの電源１５の縮小化ができる
と共に、キャパシタンス、インダクタンスも小さくな
り、コイル３に流す電流の立ち上がり時間が短くなっ
て、開極指令から開極し始める時間が短縮できる。
【００６８】さらに、スイッチ１の投入時において、可
動電極５が固定電極６に接触する際の衝撃も小さくな
り、チャタリングなどによる溶着を防ぎ、機械的負担を
減らしてスイッチ１は長寿命になる。
【００６９】さらにまた、開極状態において閉極状態の
荷重と逆方向に働くバネを用いることにより、開極状態
に開極保持を確実に行ない、前記従来例のラッチ７の負
担を低減したり、ラッチ７の機構を不要にすることがで
きる。さらに、ラッチ７の機構を不要にすることと伴
い、投入機構に電磁反発を容易に導入することができる
ことにより、投入までに要する時間の短縮化ができる。
【００７０】なお、図１（ｂ）において、コイル３ｂに
さらに大きな電流を流すと、反発部２はコイル３ｂに対
して、さらに大きな電磁反発力を受け、投入速度がさら
に増し、投入時の先行放電を防ぐことができる。
【００７１】以上のようにこの実施の形態１によれば、
閉極状態から開極状態になるまでのバネエネルギーが小
さく、よってコイルの電磁反発エネルギーも小さくな
り、コイル電源の縮小化、スイッチの長寿命化ができる
効果がある。また、ラッチ機構を不要にすることがで
き、開閉動作の速い開閉装置を得る効果がある。
【００７２】なお、上記実施の形態の変形例を説明す
る。上記実施の形態では、接圧投入バネ８１は、図２の
バネ特性のものを用いたが、後述の実施の形態で用いら
れる図５の特性のバネを、バネ８１の代わりに用いても
よい。この場合、開極状態でも閉極状態と同方向にバネ
荷重がかかる（バネ荷重が零以上）ので、従来の図２３
のラッチ７のような開極状態保持機構が別に必要にな
る。
【００７３】従って、ラッチ７を省略できないが、閉極
状態から開極状態になるまでのバネエネルギーが小さ
く、よってコイルの電磁反発エネルギーも小さくなり、
コイル電源の縮小化、スイッチの長寿命化ができる効果
がある。なお、ラッチがあると、開極状態の保持が確実
に行われるので、高い信頼性を維持できる。
【００７４】実施の形態２．上記実施の形態１では、皿
バネが一つの場合、つまり、接圧投入バネが開極状態保
持機構の機能も持っている場合について説明したが、接
圧投入バネに用いる皿バネと開極状態保持機構に用いる
皿バネの二つの皿バネを配置しても、上記実施の形態１
と同様の効果を得ることができる。
【００７５】図４は、この発明の実施の形態２による開
閉装置を示す構成図である。図において、８２ａは接圧
投入バネ、８２ｂは開極状態保持機構としてのバネであ
る。なお、実施の形態１と同一または相当の部分には同
一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】図４（ａ）はスイッチの閉極状態の図であ
り、一方、図４（ｂ）はスイッチの開極状態の図であ
る。接圧投入バネ８２ａを投入方向に、開極状態保持機
構としてのバネ８２ｂを開極方向に荷重が出るように配
置する。
【００７７】また図５は、接圧投入バネ８２ａの荷重特
性を示す図である。２３は使用するバネのたわみ、２４
は閉極状態のたわみ範囲、２５は開極状態のたわみ、２
６は閉極状態のバネ荷重範囲、２７は開極状態のバネ荷
重である。バネ８２ａの荷重特性は、閉極状態のたわみ
範囲２４で極大値、閉極状態のバネ荷重範囲２６を持
ち、開極状態のたわみ２５のときバネ荷重２７となる。
【００７８】図５から閉極状態のバネ荷重範囲２６は開
極状態のバネ荷重２７より大きくなるように、バネ８２
ａは皿バネや薄板バネを用いるが、その他のバネでも同
様な特性を持てば代用できることは言うまでもない。ま
た、たわみ量を増やすため、バネ８２ａを複数枚重ねて
も良い。
【００７９】同様に図６は、開極状態を保持するバネ８
２ｂの荷重特性である。２８は使用するバネのたわみ範
囲で、バネ８２ｂの荷重特性は図２と同様に極大値を持
つ荷重特性を持つ。このバネ８２ｂもバネ８２ａと同様
に皿バネや薄板バネを用いるが、その他のバネでも同様
な特性を持てば代用できることは言うまでもない。ま
た、たわみ量を増やすため、バネ８２ｂを複数枚重ねて
も良い。
【００８０】また図７は、図４に示すようにバネ８２ａ
を投入方向に、バネ８２ｂを開極方向に荷重が出るよう
に配置した場合の荷重特性を示す図である。２９は図５
の特性を持つバネで、図４のバネ８２ａであり、３０は
図６の特性を持つバネで、図４のバネ８２ｂである。３
１は使用するバネのたわみ範囲、３２は閉極状態のたわ
み範囲、３３は開極状態のたわみ、３４は閉極状態のバ
ネ荷重範囲、３５は開極状態のバネ荷重である。
【００８１】図５の特性を持つバネ２９の荷重範囲３４
は、図６の特性を持つバネ３０の荷重範囲３４より大き
くなるように配置する。また、図５の特性を持つバネ２
９の荷重３５は、図６の特性を持つバネ３０の荷重３５
より大きくなるように配置する。
【００８２】また図８は、図４のようにバネ８２ａ、８
２ｂを配置した場合の合成した荷重特性を示す図であ
る。３６は使用するバネのたわみ範囲、３７は閉極状態
のたわみ範囲、３８は開極状態のたわみ、３９は閉極状
態のバネ荷重範囲、４０は開極状態のバネ荷重である。
【００８３】上記実施の形態１において、接圧投入バネ
８１が皿バネである場合、開極状態に対して閉極状態で
は接圧投入バネ８１は裏返る状態になり、接圧投入バネ
８１は疲労し易く、寿命が長くない。図８の２つのバネ
８２ａ、８２ｂのように対向して配置することによっ
て、開極状態に対して閉極状態ではバネ８２ａ、８２ｂ
は裏返る状態にせずに寿命が長くなると共に、図１の接
圧投入バネ８１と同様な特性を得ることができる。
【００８４】次に動作について説明する。動作は基本的
に上記実施の形態１と同様である。まず開極動作につい
て説明する。図４（ａ）において、コイル３ａに電流を
流すと、反発部２はコイル３ａから紙面右向きの電磁反
発力を受ける。電磁反発力が図８に示す閉極状態のバネ
荷重範囲３９より大きくなると、バネ８２ａは開極方向
に動作することにより、可動電極５は紙面右向きに移動
してスイッチ１は開極し始める。
【００８５】図８において、スイッチ１が開極するにつ
れて、接圧投入バネの荷重は小さくなり、小さいたわみ
が開極状態のたわみ３８になると、開極状態のバネの荷
重４０は開極方向に荷重がかかり開極状態となる。
【００８６】次に投入動作について説明する。図４
（ｂ）において、コイル３ｂに電流を流すと、反発部２
はコイル３ｂから紙面左向きの電磁反発力を受ける。
【００８７】図８に示すように、電磁反発力が開極状態
のバネ荷重４０より大きくなると、バネ８２ｂは投入方
向に動作することにより、可動電極５は紙面左向きに移
動してスイッチ１は投入し始める。図８において、スイ
ッチ１が投入するにつれて、たわみが投入方向に働く荷
重の範囲になると、バネ８２ｂの荷重でスイッチ１は投
入される。
【００８８】実施の形態３．上記実施の形態２では、接
圧投入バネ及び開極状態保持機構としてそれぞれ皿バネ
を用いたが、本実施の形態のように、接圧投入バネとし
て皿バネ、開極状態保持機構としてコイルバネを用いて
も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができ
る。
【００８９】図９は、この発明の実施の形態３による開
閉装置を示す構成図である。図９において、８３ｂは開
極状態保持機構としてのバネであって、従来例のコイル
バネ８と同じ荷重特性であり、上記実施の形態２のバネ
８２ｂに置き代われたものである。なお、実施の形態１
と同一または相当の部分には同一の符号を付し、その説
明は省略する。
【００９０】図９（ａ）はスイッチの閉極状態の図であ
り、一方、図９（ｂ）はスイッチの開極状態の図であ
る。接圧投入バネ８３ａを投入方向に、開極状態保持機
構としてのバネ８３ｂを開極方向に荷重が出るように配
置する。
【００９１】また図１０は、図９におけるバネ８３ａ、
８３ｂの荷重特性を示した図である。図において、４１
はバネ８３ａの荷重特性、４２はバネ８３ｂの荷重特
性、４３はバネ８３ａと８３ｂの荷重特性を合成したも
のである。また、４４は使用するバネのたわみ範囲、４
５は閉極状態のたわみ範囲、４６は開極状態のたわみ、
４７は閉極状態のバネ荷重範囲、４８は開極状態のバネ
荷重である。
【００９２】バネの荷重特性は、閉極状態のたわみ範囲
４５で極大値、閉極状態のバネ荷重範囲４３を持ち、開
極状態のたわみ４６で開極状態のバネ荷重４８となる。
閉極状態のバネ荷重範囲４３は開極状態のバネ荷重４８
より大きくなるように、バネ８３ａは皿バネや薄板バネ
を用いるが、その他のバネでも同様な特性を持てば代用
できることは言うまでもない。
【００９３】また、たわみ量を増やすため、バネ８３ａ
を複数枚重ねても良い。上記実施の形態１において、接
圧投入バネ８１が皿バネである場合、開極状態に対して
閉極状態では接圧投入バネ８１は裏返る状態になり、接
圧投入バネ８１は疲労し易く、寿命が長くない。図９の
２種類のバネ８３ａ、８３ｂのように配置することによ
って、開極状態に対して閉極状態ではバネ８３ａ、８３
ｂは裏返る状態にせずに寿命が長くなると共に、図１の
接圧投入バネ８１と同様な特性を得ることができる。
【００９４】次に動作について説明する。動作は基本的
に上記実施の形態１と同様である。まず開極動作につい
て説明する。図９（ａ）において、コイル３ａに電流を
流すと、反発部２はコイル３ａから紙面右向きの電磁反
発力を受ける。
【００９５】図１０に示すように電磁反発力が閉極状態
のバネ荷重範囲４７より大きくなると、バネ８３ａは開
極方向に動作することにより、可動電極５は紙面右向き
に移動してスイッチ１は開極し始める。図１０におい
て、スイッチ１が開極するにつれて、バネ８３ａの荷重
は小さくなり、小さいたわみが開極状態のたわみ４６に
なると、開極状態のバネの荷重４８は開極方向に荷重が
かかり開極状態となる。
【００９６】次に投入動作について説明する。図９
（ｂ）において、コイル３ｂに電流を流すと、反発部２
はコイル３ｂから紙面左向きの電磁反発力を受ける。図
１０に示すように、電磁反発力が開極状態のバネ荷重４
８より大きくなると、バネ８３ｂは投入方向に動作する
ことにより、可動電極５は紙面左向きに移動してスイッ
チ１は投入し始める。図１０において、スイッチ１が投
入するにつれて、たわみが投入方向に働く荷重の範囲に
なると、バネ８３ｂの荷重でスイッチ１は投入される。
【００９７】実施の形態４．上記実施の形態１から３で
は、反発部２が一つの場合で説明したが、本実施の形態
では、反発部が複数ある場合について説明する。
【００９８】図１１は、この発明の実施の形態５による
開閉装置を示す構成図である。図において、２ａ、２ｂ
はコイル３の両側に設けられた複数の反発部である。な
お、実施の形態１と同一または相当の部分には同一の符
号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態で
は図２のバネを用いた場合で説明する。
【００９９】次にこの発明の接点開極動作について説明
する。図１１（ａ）において、コイル３に非定常な電流
を流すと磁界が発生する。それによって、反発部２ｂに
渦電流が発生すると、反発部２ｂはコイル３から紙面右
向きの電磁反発力を受ける。電磁反発力が図２に示す閉
極状態のバネ荷重範囲１３より大きくなると、バネ８１
は開極方向に動作することにより、可動電極５は紙面右
向きに移動してスイッチ１は開極し始める。
【０１００】図２において、スイッチ１が開極するにつ
れて、接圧投入バネの荷重は小さくなり、小さいたわみ
が開極状態のたわみ１２になると、開極状態のバネの荷
重１４は開極方向に荷重がかかる。この時、反発部２ａ
はコイル３から動作方向と反対方向、つまり紙面左向き
の電磁反発力を受けるため、反発部２ａ、２ｂ、可動電
極棒４、可動電極６が一体となって減速し、装置全体が
受ける衝撃を減らすことができる。図１１（ｂ）におい
て、可動電導棒４に連なる部分はストッパー７１に接触
して、このストッパー７１で開極方向に押し止まるの
で、安定した開極状態となる。
【０１０１】次に接点投入動作について説明する。図１
１（ｂ）において、コイル３に電流を流すと磁界が発生
する。それによって、反発部２ａに渦電流が発生する
と、反発部２ａはコイル３から紙面左向きの電磁反発力
を受ける。電磁反発力が開極状態の接圧投入バネ荷重範
囲１４より大きくなると、バネ８１は投入方向に動作す
ることにより、可動電極５は紙面左向きに移動してスイ
ッチ１は投入し始める。
【０１０２】図２において、スイッチ１が投入するにつ
れて、たわみが投入方向に働く荷重の範囲になると、接
圧投入バネ８１の荷重でスイッチ１は投入される。この
時、反発部２ｂはコイル３から動作方向と反対方向、つ
まり紙面右向きの電磁反発力を受けるため、反発部２
ａ、２ｂ、可動電極棒４、可動電極６が一体となって減
速し、装置全体が受ける衝撃を減らすことができる。
【０１０３】以上のようにこの実施の形態４によれば、
開極・投入時の衝撃が少ない開閉装置を得る効果があ
る。また、コイルとその電源はそれぞれ１つずつで済む
ため、上記実施の形態１から３に比べて小型の開閉装置
を得る効果がある。
【０１０４】なお上記実施の形態４では、接圧投入バネ
として上記実施の形態１のバネを使用した場合について
説明したが、上記実施の形態２及び３のバネを使用した
場合についても同様の効果を奏することは言うまでもな
い。
【０１０５】実施の形態５．図１２は、この発明の実施
の形態の開閉装置の構成図である。図において、１〜
６，９は上記実施の形態２の図４と同一のものであり、
その説明は省略する。
【０１０６】７０は端子、８３は座板、９１はリミット
スイッチで、従来装置にも付け加えられたものである。
但し、座金８４は、この発明の実施の形態では接圧投入
バネ８２ａ，８２ｂのバネ受けとなっている。８２ａ，
８２ｂは接圧投入バネで、皿バネを用いている。図１２
（ａ）はスイッチの閉極状態の図であり、一方、図１２
（ｂ）はスイッチの開極状態の図である。
【０１０７】図１３、図１４はどちらとも接圧投入バネ
８２ａ、８２ｂの詳細な図であり、それぞれ（ａ）は開
極状態、（ｂ）は閉極状態を示す。８４は座金、８５は
つぶし止めである。このつぶし止め８５は皿バネのたわ
み範囲を規制するストッパーの機能を持つものであり、
図１３ではつぶし止め８５は座金８４に付加されていて
いる。また、図１４ではつぶし止め８５は座板８３に付
加されている。図１５は接圧投入バネの要部の図で、図
１５（ａ）は、図１３（ａ）の上方のつぶし止め（スト
ッパー）の詳細断面を示している。
【０１０８】この発明の接点開極動作は上記実施の形態
２と同一のものであり、その説明は省略する。上記実施
の形態２では可動電導棒４に連なる部分はストッパー７
１で接触し、開極方向にストッパー７１で押し止まるの
で、安定した開極状態となる。それに対して、図１３
（ｂ）では座金８４に連なるつぶし止め８５が座板８３
で接触し、開極方向に座板８３で押し止まるので、安定
した開極状態となる。
【０１０９】図１４（ｂ）では、接圧投入バネ８２ａ側
の座金８４が座板８３に連なるつぶし止め８５で接触
し、開極方向につぶし止め８５で押し止まるので、安定
した開極状態となる。つぶし止め８５を配置することに
より、接圧投入バネ８２ａ、８２ｂの使用量を設定し、
接圧投入バネ８２ａ、８２ｂのへたりを減らし、寿命を
延ばす。また、つぶし止め８５を配置することにより上
記実施の形態２におけるストッパー７１の空間を省くこ
とができる。
【０１１０】さらに、つぶし止め８５の一部または全て
を緩衝材で構成することにより、開極動作で開極状態に
なるとき、開極の衝撃はつぶし止め８５で吸収され、開
閉装置全体、特にスイッチ１に伝わらないので、スイッ
チ１の寿命が長くなる。
【０１１１】実施の形態６．また、接圧投入バネ８２
ａ、８２ｂの外径は大きくなるので、接圧投入バネ８２
ａ、８２ｂの材料として、弾性係数が大きい鋼、ベリリ
ウム銅、チタン合金、または、ガラス繊維強化プラスチ
ックなどの複合材料等の弾性係数が大きい材料を用いる
ことにより、接圧投入バネ８２ａ、８２ｂの外径を小さ
くすることができる。
【０１１２】実施の形態７．図１５（ａ）（ｂ）は接圧
投入バネ８２ａとバネ受けとしての座金８４および座板
８３の接触部分を示すもので、座金８４および座板８３
と接触する接圧投入バネ８２ａの端部の断面形状に丸み
８２ｃ，８２ｄを持たせた形状にする。このようにして
座金８４および座板８３と接圧投入バネ８２ａとの接触
部分の摩擦を低減させると、開閉動作の際、接圧投入バ
ネ８２ａは径方向にスムーズに広がったり縮んだりする
ので、潤滑油を付着させずに、多数回の開閉動作をさせ
ることができる。皿バネ８２ｂに対しても同様の丸みを
持たせた形状とする。
【０１１３】また、図１６（ａ）（ｂ）のように、座金
８４および座板８３と接触する皿バネ８２ａの部分の接
触面積を大きくする。このようにして単位面積当たりの
ばね荷重を少なくすることにより、開閉動作の際、接圧
投入バネ８２ａは、座金８４および座板８３との引っか
かりがなくなり、径方向に広がったり、縮んだりするこ
とがスムーズにでき、確実な開閉動作ができる。皿バネ
８２ｂに対しても同様に接触面積を大きくする接触面と
する。
【０１１４】実施の形態８．この実施の形態は、接圧投
入バネ８２ａ、８２ｂまたは座金８４、座板８３の表面
に対し摩擦を低減する表面処理を行うものである。この
表面処理は、二酸化モリブデン、グラファイト、フッ素
樹脂などのコーティングがあり、商品としてはデフリッ
クコートコーティングなどがある。
【０１１５】このような表面処理を行うと、座金８４お
よび座板８３と接圧投入バネ８２ａ、８２ｂとの接触部
分の摩擦を低減させて、開閉動作の際、接圧投入バネ８
２ａは径方向にスムーズに広がったり縮んだりするの
で、潤滑油を付着させずに、多数回の開閉動作をさせる
ことができる。
【０１１６】なお、表面処理は接圧投入バネ８２ａ、８
２ｂおよび座金８４、座板８３の一方のみでなく両者に
対して行ってもよい。また、両者が接触する部分のみに
行ってもよい。
【０１１７】実施の形態９．この実施の形態は、座金８
４、座板８３には接圧投入バネ８２ａ、８２ｂより硬い
材料を使用するものである。このようにすると座金８
４、座板８３と接圧投入バネ８２ａ、８２ｂとの接触部
分が削れないようになり、開閉動作の際、接圧投入バネ
８２ａ、８２ｂは径方向にスムーズに広がったり縮んだ
りするので、潤滑油を付着させずに、多数回の開閉動作
をさせることができる。
【０１１８】実施の形態１０．この実施の形態は、電極
の非接触を防止するものである。図１７（ａ）は、閉極
状態におけるコイル３ａ、３ｂと反発部２の位置関係を
示したもので、１００は開極状態におけるコイル３ａと
反発部２の距離である。
【０１１９】閉極状態では、コイル３ａと反発部２の距
離１００は、可動電極５と固定電極６の許容摩耗長さよ
り大きくする。このようにすると可動電極５、固定電極
６が摩耗しても、反発部２はコイル３ａに引っかからな
くして、電極の非接触が防止できる。
【０１２０】なお、図１７は、コイルが反発部を挟んだ
構成であったが、実施の形態４の図１１のように反発部
がコイルを挟んだ構成についても同様に適用することが
できる。
【０１２１】実施の形態１１．この実施の形態は、投入
速度を遅くして電極に与える衝撃を小さくし、また、チ
ャタリングを防止するものである。図１７（ｂ）におい
て、１０１は開極状態におけるコイル３ｂと反発部２の
距離である。 この距離１０１は図１７（ａ）に示す閉
極状態における反発部２と開極動作に使用するコイル３
ａの距離１００に比べて長くするよう配置する。
【０１２２】このように配置すると、投入時の反発力は
開極時の反発力に比べて小さくなり、投入速度は開極速
度より小さなる。それ故、閉極する場合の衝撃を小さく
し、チャタリングなどによる可動電極５、固定電極６間
のアークの発生を防ぎ、溶着を防止することができる。
【０１２３】なお、図１７は、コイルが反発部を挟んだ
構成であったが、実施の形態４の図１１のように反発部
がコイルを挟んだ構成についても同様に適用することが
できる。また、投入コイルと開極コイルの寸法、コイル
の卷回数や電流値などが異なる場合は、図１７の距離１
００と距離１０１との大小が直接反発力の大小にはなら
ない。この場合は、投入時と開極時の反発力の大小を勘
案してコイルと反発部を配置する。
【０１２４】実施の形態１２．この実施の形態は、投入
・開極コイル駆動用の充電コンデンサを充電する充電電
源を１つにのみにすると共に、投入直後の開極、また
は、開極直後の投入が行えるようにするものである。
【０１２５】図１８はこの実施の形態の電源の構成を示
すもので、３ａは開極用のコイル、３ｂは投入用のコイ
ル、１６は充電用ＤＣ電源、１８は充電用コンデンサ、
１９はダイオード（整流素子）、２１はサイリスタスイ
ッチ、１０２は電圧計、１０３はゲートトリガ回路であ
る。
【０１２６】図のように、開極用、閉極用のコイル３
ａ、３ｂに充電コンデンサ１８をそれぞれ配置し、２つ
の並列の充電コンデンサ１８に対して、１つの充電用Ｄ
Ｃ電源１６だけを配置する。さらに２つの並列の充電コ
ンデンサ１８と１つの充電用ＤＣ電源１６の間にダイオ
ード１９を配置する。ダイオード１９はコンデンサ間に
電流が還流するのを阻止するものである。
【０１２７】このダイオード１９によって、例えば、閉
極動作後において、開極動作に使用する充電コンデンサ
１８から閉極動作に使用する充電コンデンサ１８に電流
が流れるのを防ぐことができ、１つの充電用ＤＣ電源１
６の構成でも閉極直後の開極動作が可能になる。また、
開極直後の閉極動作も同様にできる。
【０１２８】なお、図１８でダイオード１９はマイナス
側の２個を省略して、プラス側の２個のみでもコンデン
サ間で電流が還流するのを阻止することができる。
【０１２９】また、実施の形態４の図１１のような、投
入用と開極用の２つの反発部と投入開極兼用のコイルで
構成された開閉装置に対しても、この実施の形態が適用
できる。
【０１３０】実施の形態１３．この実施の形態は、図１
８において、電圧計１０２で測定された充電コンデンサ
１８の電圧が開閉動作に必要な電圧より低い場合、ゲー
トトリガ回路１０３が作用しないようにして、開閉動作
を抑制するものである。
【０１３１】コンデンサの充電が十分行われない内に、
投入または開極動作を行うとコンデンサが放電してしま
い、次の投入または開極動作が可能になるまでコンデン
サの充電時間が長くかかってしまう。この場合投入・開
極動作を抑制してコンデンサを充電し、充電時間が長く
なるのを防止して信頼性の向上を図ることができる。
【０１３２】実施の形態１４．この実施の形態は、開極
直後の投入し、この投入後直ちに再開極する場合がある
が、この場合に対応するものである。図１９にこの実施
の形態の回路図を示す。符号は図１８と同一であるので
説明を省略する。
【０１３３】開極用コイル３ａに２つの充電コンデンサ
１８、閉極用コイル３ｂに１つの充電コンデンサ１８を
それぞれ配置し、３つの並列の充電コンデンサ１８に対
して、１つの充電用ＤＣ電源１６だけを配置する。さら
に３つの並列の充電コンデンサ１８と１つの充電用ＤＣ
電源１６の間にダイオード１９を配置する。このダイオ
ード１９はコンデンサ間を還流する電流を阻止するもの
である。これによって、開極→閉極→再開極の間の時間
を短くすることができる。
【０１３４】なお、図１９でダイオード１９はマイナス
側の３個を省略して、プラス側の３個のみでもコンデン
サ間で電流が還流するのを阻止することができる。
【０１３５】また、実施の形態４の図１１のような、投
入用と開極用の２つの反発部と投入開極兼用のコイルで
構成された開閉装置に対しても、この実施の形態が適用
できる。
【０１３６】実施の形態１５．この実施の形態は、電源
の低コスト化、小型化を行うものである。図２０はこの
実施の形態の電源の回路図で、リミットスイッチ９１を
除く、符号は上記図１８の電源と同一のものでありその
説明は省略する。
【０１３７】開極用コイル３ａ、閉極用コイル３ｂに対
し１つの充電コンデンサ１８を配置し、開極用、閉極用
のサイリスタスイッチ２１とゲートトリガ回路１０３と
の間にリミットスイッチ９１を配置する。このリミット
スイッチは実施の形態５の図１２に示すリミットスイッ
チ９１の位置に取り付けられる。
【０１３８】開極、閉極の動作を行う毎に、リミットス
イッチ９１が閉極側、開極側の切り替えられるので、１
つの充電用ＤＣ電源１６と１つのコンデンサ１８でも開
極、閉極の動作を行うことができる。これにより電源の
低コスト化、小型化が行える。
【０１３９】実施の形態１６．この実施の形態は、投入
・開極時にコイルに電流を流した場合、この電流を遮断
するタイミングが悪いと遮断後のコンデンサの充電時間
が長くなるが、これを防止するものである。
【０１４０】図２１はこの実施の形態の電源の回路図
で、１０４のトライアックを除く、符号は上記図２０の
電源と同一のものでありその説明は省略する。トライア
ック１０４はサイリスタを順方向、逆方向に流せるよう
に並列に２つ接続したものである。また、図２２に示す
１０５はコイルに流す電流の波形である。
【０１４１】開極用コイル３ａ、閉極用コイル３ｂに１
つの充電コンデンサ１８を配置し、開極用、閉極用のト
ライアック１０４とゲートトリガ回路１０３間にリミッ
トスイッチ９１を配置する。コイルに流す電流１０５は
一周期、または、ｎ周期（ｎ：正の整数）のタイミング
で遮断するようにトライアック１０４を制御する。これ
により、例えば閉極後、開極する場合、閉極の時に充電
コンデンサ１８は負側の半サイクルで再充電をするの
で、充電時間は短くなり、閉極と開極の間の時間も短く
することができる。
【０１４２】また、残りのコンデンサの充電エネルギー
が大きいので、閉極動作直後の開極、または、開極動作
直後の閉極が行える。
【０１４３】なお、上記説明した実施の形態１２〜１６
の電源は、その必要性に応じて選択し適用することがで
きる。
【０１４４】実施の形態１７．この実施の形態は開閉装
置の絶縁性を改善し、また、開閉装置全体の小型化を図
るものである。図２３はこの実施の形態の構成を示す図
である。図において、符号は上記実施の形態５の図１２
と同一のものでありその説明は省略する。
【０１４５】スイッチ１、接圧投入バネ８２ａ、８２
ｂ、コイル３ａ、反発部２、コイル３ｂの順番にして、
大電流が流れるスイッチ１と制御電流が流れるコイル３
ａ、３ｂを隣接しないようにして、絶縁性を良くするこ
とにより、開閉装置全体を小型化する。
【０１４６】この実施の形態の投入・開極動作は実施の
形態５と同一のものであり、その説明は省略する。
【０１４７】実施の形態１８．図２４は、この実施の形
態の構造図である。図において、１０６以外の符号は上
記実施の形態１７と同一のものでありその説明は省略す
る。１０６はモールドであり、このモールド１０６で３
相一括にして開閉装置を配置することにより、３相の開
閉装置を小型化する。
【０１４８】この実施の形態の投入・開極動作は上記実
施の形態５と同一のものであり、その説明は省略する。
【０１４９】
【発明の効果】
（１）この発明による開閉装置は、閉極状態から開極状
態になるまでのバネエネルギーが小さく、従ってコイル
の電磁反発エネルギーも小さくなり、コイル電源の縮小
化が可能となると共に、開極・投入時の衝撃が少ないの
で、スイッチの長寿命化ができる。また、ラッチ機構を
不要にすることができので、開閉動作の速い開閉装置を
得ることができる。
【０１５０】（２）また、接圧投入バネを皿バネとし、
皿バネとバネ受けの材料、形状等を考慮し、また、スト
ッパーを設けたので、皿バネの動作を良好にし投入・開
極動作の信頼性を向上することができる。
【０１５１】（３）また、反発部とコイルとを適切な配
置にしたので、電極の接触を良好にし、閉極速度を制限
して電極の熔着等を防止することができる。
【０１５２】（４）また、コイル毎に充電コンデンサを
設けた電源としたので、投入直後の開極、開極直後の投
入ができ、更に再開極が必要な場合も対処することがで
きる。
【０１５３】（５）また、一つの充電電源と一つの充電
コンデンサのみとし、開極・閉極の動作に応じてコイル
を切り替えるようにしたので、電源が小型化され、コス
トも低減できる。
【０１５４】（６）また、コイル電流のオン・オフを双
方向スイッチング素子で行うと共に、コイルに流れる電
流の遮断をｎ周期のタイミングで行うようにしたので、
投入・開極後のコンデンサの充電時間が短くなり、次の
投入・開極が早期に行える。
【０１５５】（７）また、充電コンデンサの電圧低下に
対して、投入・開極動作を抑制したので、コンデンサの
充電時間の短縮を図り、次の投入・開極動作に迅速に対
応することができる。
【０１５６】（８）また、電極と、引き外し機構および
投入機構との距離を大きくする構成としたので、絶縁性
を向上することができる。
【０１５７】（９）また、全体をモールド化したので、
小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による開閉装置を示
す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１で使用する接圧投入
バネの荷重特性を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による開閉装置のコ
イルの電源の一例を示す回路図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による開閉装置を示
す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態２で使用する接圧投入
バネの荷重特性を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２で使用する接圧投入
バネの荷重特性を示す別の図である。
【図７】 この発明の実施の形態２で使用する接圧投入
バネの荷重特性を示す別の図である。
【図８】 この発明の実施の形態２で使用する接圧投入
バネの荷重特性を示す別の図である。
【図９】 この発明の実施の形態３による開閉装置を示
す構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３で使用する接圧投
入バネの荷重特性を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４による開閉装置を
示す構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態５による開閉装置を
示す構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態５による接圧投入バ
ネの構成図である。
【図１４】 この発明の実施の形態５による接圧投入バ
ネの構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５による接圧投入バ
ネの要部の構成図である。
【図１６】 この発明の実施の形態７による接圧投入バ
ネの要部の構成図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１０による引き外し
および投入機構の構成図である。
【図１８】 この発明の実施の形態１２による電源装置
の回路図である。
【図１９】 この発明の実施の形態１４による電源装置
の回路図である。
【図２０】 この発明の実施の形態１５による電源装置
の回路図である。
【図２１】 この発明の実施の形態１６による電源装置
の回路図である。
【図２２】 この発明の実施の形態１６によるコイルに
流れる電流の波形図である。
【図２３】 この発明の実施の形態１７による開閉装置
を示す構成図である。
【図２４】 この発明の実施の形態１８による開閉装置
を示す構成図である。
【図２５】 従来の開閉装置を示す構成図である。
【図２６】 従来の開閉装置に使用する接圧投入バネの
荷重特性を示す図である。
【符号の説明】
１ スイッチ、２，２ａ，２ｂ 反発部 ３ａ，３ｂ、
コイル ４ 可動電導棒、５ 可動電極、６ 固定電極、７ ラ
ッチ、８，８１，８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ 接
圧投入バネ、９ コイル押さえ、１５ コイルの電源、
１６ 充電用ＤＣ電源、１７ 充電抵抗、１８ 充電コ
ンデンサ、１９ ダイオード、２０ 放電抵抗、２１
サイリスタスイッチ、７０ 端子、７１ ストッパー、
８３ 座板（バネ受け）、８４ 座金（バネ受け）、８
５ つぶし止め、９１ リミットスイッチ、１０２ 電
圧計、１０３ ゲートトリガ回路、１０４ トライアッ
ク、１０６ モールド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西宮 和彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 山地 祐一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 丸山 稔正 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接離自在な電極と、前記電極を開極させ
    る引き外し機構と、前記電極を開極状態に保持する開極
    状態保持機構と、前記電極を閉極させる投入機構と、前
    記電極を接圧投入する接圧投入バネとを備え、前記接圧
    投入バネのバネ定数が、投入から開極の間で可変するこ
    とを特徴とする開閉装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の開閉装置において、接圧投入
    バネとして、開極状態において閉極状態の荷重と逆方向
    の荷重が働くバネを用いたことを特徴とする開閉装置。
  3. 【請求項３】 接離自在な電極と、前記電極を開極させ
    る引き外し機構と、前記電極を開極状態に保持する開極
    状態保持機構と、前記電極を閉極させる投入機構とを備
    え、開極状態保持機構として、開極状態において閉極状
    態の荷重と逆方向の荷重が働く接圧投入バネを用いたこ
    とを特徴とする開閉装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項の開閉装置
    において、接圧投入バネとして、バネ荷重が閉極状態の
    値より開極状態の値の方が小さいかまたは等しいバネを
    用いたことを特徴とする開閉装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項の開閉装置
    において、接圧投入バネを複数個用いたことを特徴とす
    る開閉装置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項の開閉装置
    において、引き外し機構および投入機構として、開極用
    コイルと、投入用コイルと、この両コイルに挟まれて配
    置されこの両コイルから電流が誘起される反発部とを備
    え、前記開極用コイルまたは前記投入用コイルと、前記
    反発部との間に発生する反発力により電極を開極または
    投入する機構としたことを特徴とする開閉装置。
  7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか１項の開閉装置
    において、引き外し機構および投入機構として、開極用
    反発部と、投入用反発部と、この両反発部に挟まれて配
    置されこの両反発部に電流を誘起する開極投入兼用のコ
    イルとを備え、前記開極用反発部または前記投入用反発
    部と、前記コイルとの間に発生する反発力により電極を
    開極または投入する機構としたことを特徴とする開閉装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項の開閉装置
    において、接圧投入バネとして、皿バネを用いたことを
    特徴とする開閉装置。
  9. 【請求項９】 請求項８の開閉装置において、皿バネの
    材料として、鋼、ベリリウム銅、チタン合金、ガラス繊
    維強化プラスチック等の弾性係数の大きい材料を用いた
    ことを特徴とする開閉装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９の開閉装置に
    おいて、皿バネは、バネ受けと接する部分の断面形状を
    丸みを持たせた形状の皿バネとしたことを特徴とする開
    閉装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８または請求項９の開閉装置に
    おいて、皿バネは、バネ受けと接する部分の接触面積の
    大きい皿バネとしたことを特徴とする開閉装置。
  12. 【請求項１２】 請求項８〜１１のいずれか１項の開閉
    装置において、皿バネのバネ受けと接する部分、およ
    び、前記バネ受けの上記皿バネと接する部分の内、少な
    くともいずれか一方の部分を摩擦の少ない表面処理を行
    うようにしたことを特徴とする開閉装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８〜１２のいずれか１項の開閉
    装置において、皿バネの材料よりも硬度の高い材料をバ
    ネ受けに用いたことを特徴とする開閉装置。
  14. 【請求項１４】 請求項８〜１３のいずれか１項の開閉
    装置において、皿バネのたわみを制限するストッパーを
    前記皿バネの内側に設け、前記皿バネが所定の距離押圧
    されると前記ストッパーで前記皿バネの動作を阻止する
    ようにしたことを特徴とする開閉装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４の開閉装置において、スト
    ッパーの少なくとも一部を緩衝部とし、開極動作または
    投入動作の少なくともいずれか一方の動作の際に発生す
    る衝撃を緩和するようにしたことを特徴とする開閉装
    置。
  16. 【請求項１６】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を開極状態に保持する開
    極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投入機構とを
    有する開閉装置において、引き外し機構として、反発部
    と、この反発部に電流を誘起させるコイルを備え、前記
    コイルと前記反発部間に発生する反発力によって、前記
    電極を開極し、開極状態に保持する機構とすると共に、
    閉極状態で前記コイルと前記反発部間の距離を前記電極
    の許容摩耗長さより大きくなるように前記両コイルと反
    発部とを配置したことを特徴とする開閉装置。
  17. 【請求項１７】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を閉極させる投入機構と
    を有する開閉装置において、引き外し機構および投入機
    構として、開極用コイルと、投入用コイルと、この両コ
    イルに挟まれて配置されこの両コイルから電流が誘起さ
    れる反発部を備え、前記開極用コイルまたは前記投入用
    コイルと、前記反発部との間に発生する反発力により電
    極を開極または投入する機構とすると共に、閉極状態で
    開極する場合に発生させる反発力が、開極状態で投入す
    る場合に発生する反発力よりも大きくなるように前記両
    コイルと反発部とを配置したことを特徴とする開閉装
    置。したことを特徴とする開閉装置。
  18. 【請求項１８】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を閉極させる投入機構と
    を有する開閉装置において、前記引き外し機構および投
    入機構として、開極用反発部と、投入用反発部と、この
    両反発部に挟まれて配置されこの両反発部に電流を誘起
    する投入開極兼用のコイルを備え、前記開極用反発部ま
    たは前記投入用反発部と、前記コイルとの間に発生する
    反発力により電極を開極または投入すると共に、閉極状
    態で開極する場合に発生させる反発力が、開極状態で投
    入する場合に発生する反発力よりも大きくなるように前
    記両反発部と挿入開極兼用コイルを配置したことを特徴
    とする開閉装置。
  19. 【請求項１９】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を閉極させる投入機構と
    を有する開閉装置において、前記引き外し機構および投
    入機構は、反発部と、この反発部に反発力を与える投入
    用コイルおよび開極用コイルで構成するか、または、投
    入反発部および開極反発部と、この両反発部に反発力を
    与える投入開極兼用コイルで構成した機構とし、投入時
    に前記投入用コイルまたは前記投入開極兼用コイルに電
    流を供給する投入用コンデンサと、開極時に前記開極用
    コイルまたは前記投入開極兼用コイルに電流を供給する
    開極用コンデンサと、前記投入用および開極用コンデン
    サを充電するための１つの充電用電源を備えたことを特
    徴とする開閉装置。
  20. 【請求項２０】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を閉極させる投入機構と
    を有する開閉装置において、前記引き外し機構および投
    入機構は、反発部と、この反発部に反発力を与える投入
    用コイルおよび開極用コイルで構成するか、または、投
    入反発部および開極反発部と、この両反発部に反発力を
    与える投入開極兼用コイルで構成した機構とし、投入時
    に前記投入用コイルまたは投入開極兼用コイルに電流を
    供給する投入用コンデンサと、開極時に前記開極用コイ
    ルまたは投入開極兼用コイルに電流を供給する開極用コ
    ンデンサと、投入後直ちに開極する再開極時に前記開極
    用コイルまたは投入開極兼用コイルに再度電流を供給す
    る再開極用コンデンサと、前記投入用および開極用コン
    デンサと前記再開極用コンデンサとを充電するための１
    つの充電用電源を備えたことを特徴とする開閉装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１９または請求項２０の開閉装
    置において、投入用コンデンサと開極用コンデンサ間、
    または、前記投入用コンデンサと前記開極用コンデンサ
    と再開極用コンデンサ間に電流が還流しないよう整流素
    子を挿入したことを特徴とする開閉装置。
  22. 【請求項２２】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を閉極させる投入機構と
    を有する開閉装置において、前記引き外し機構および投
    入機構は、反発部と、この反発部に反発力を与える投入
    用コイルおよび開極用コイルで構成した機構とし、前記
    投入用コイルまたは開極用コイルに電流を供給するコン
    デンサと、このコンデンサを充電するための一つの充電
    用電源と、開極・投入動作に応じて前記投入用コイルま
    たは開極用コイルに前記コンデンサから電流を流し得る
    よう選択的に切り替える投入・開極切替手段を備えたこ
    とを特徴とする開閉装置。
  23. 【請求項２３】 請求項１９〜２２のいずれか１項の開
    閉装置において、投入用、開極用、または投入開極兼用
    のコイルへの電流のオン・オフを双方向スイッチング素
    子を用いて制御すると共に、前記投入用、開極用、また
    は投入開極兼用のコイルに流す電流をｎ（ｎは正の整
    数）周期の時点で遮断する制御手段を設けたことを特徴
    とする開閉装置。
  24. 【請求項２４】 請求項１９〜２３のいずれか１項の開
    閉装置において、投入用コンデンサ、開極用コンデン
    サ、または再開極用コンデンサの充電電圧が低下すると
    開極・投入動作を抑制する手段を設けたことを特徴とす
    る開閉装置。
  25. 【請求項２５】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を開極状態に保持する開
    極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投入機構とを
    備えた開閉装置において、開極状態保持機構として、開
    極状態において閉極状態の荷重と逆方向の荷重が働く接
    圧投入バネを用いる機構とし、前記電極、前記開極状態
    保持機構、前記引き外し機構、および前記投入機構の順
    序に配置したことを特徴とする開閉装置。
  26. 【請求項２６】 接離自在な電極と、前記電極を開極さ
    せる引き外し機構と、前記電極を開極状態に保持する開
    極状態保持機構と、前記電極を閉極させる投入機構とを
    備えた開閉装置において、開極状態保持機構として、開
    極状態において閉極状態の荷重と逆方向の荷重が働く接
    圧投入バネを用いた機構とし、開閉装置全体を取り囲む
    ようにモールド化したことを特徴とする開閉装置。
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