JPS6026413Y2 - スイツチング回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はリレーの電流伝送接点が開閉されるときこれら
の接点間にアークが生じるのを防止する回路に関係す、
る。

このようなアークの発生はリレー接点がその間に電圧を
有する状態において開閉されるときに生じる。

アークの発生はスイッチからの放射の結果として希望し
ない無線妨害を生じさせるばかりではなくて、リレー接
点の有効寿命を厳しく制限してしまう。

接点は黒焦げになり、接触抵抗はリレーが満足に動作し
ないような点まで増してしまう。

リレー接点が開閉されるときこれらの接点間のアーク発
生を防止するための数多くの手段がとられている。

例えば米国特許第３７３６４４６号はトライアック（Ｔ
ＲＩＯＤＥ ＡＣ５ＷＩＴＣＨの略称でＴＲＩＡＣ）半
導体が機械的スイッチの電力伝送接点と直列に設けられ
る回路を開示している。

このスイッチは電力伝送接点の開放および閉成中トライ
アック半導体をオフ状態にゲートしてアークを除去する
ように接続された第２の組の接点を含む。

このような回路に対する１つの欠点はトライアック半導
体が電源および負荷と直列であるため負荷に加えられる
電流を扱うのに充分なだけ大きい連続電流定格を有さな
ければならないということである。

小さな連続電流定格を有する半導体を用いるため、いく
つかの回路はリレースイッチの電力伝送接点と並列に半
導体装置している。

米国特許第３５５８９１０号および同第３５５５３５３
号ならびに１９６岬４月ノ第１３回アニュアル・リレー
コンファレンスの１４−１頁のジエイ・ダブリュー・フ
ォノ・プリマー （Ｊ、Ｗ、ｖｏｎ Ｂｒｉｍｅｒ）に
よる１コムユテイテツド・リレー・コンバインス・スリ
ッドステート・スイッチングヨはそのような回路を示す
。

これら２つの特許に開示された回路は、両方共、リレー
の電流伝送接点と並列に接続されるトライアックのゲー
ト端子を附勢するためリレーコイルに加えられる電流を
用いている。

他方、フォノ・ブリマーの文献は主要な接点の組および
補助的な接点の組を有するリレーを示している。

補助的な接点の組が最初に閉成されて電流がトライアッ
クのゲートに供給されそれを主要な接点の組の閉成の前
に導通状態にするようになっている。

これら３つの回路は電流伝送接点と並列のトライアック
が電流伝送接点が閉成されている限りオン状態に維持さ
れるという欠点を有する。

電力伝送接点が単に無視できる抵抗を有するならば、ト
ライアックは主要な接点の組が閉成されている間効果的
に短絡され、従って負荷電流を伝送しない。

しかしながら、接点が相当大きな抵抗を呈するときは、
トライアックは測定し得る電流を伝送することを強制さ
れ、従って過負荷状態になってしまう。

このような情況における半導体を損傷から防止するため
には、主要リレー接点の閉成および開放中手導体が短時
間の間だけ導通するようにする必要がある。

この結果を得るのにとられる１つの手段が米国特許第３
６３９８０８号に示されている。

そこに開示されている回路はリレーコイルを附勢するの
に直流電源を用いる。

２次コイルがリレーコイルに組合されそしてこの２次コ
イルはリレーがオン状態またはオフ状態に切換えられる
ときだけゲートが信号を受けるようにトライアックに接
続されている。

これは仮にリレー接点が閉成に失敗してしまったとして
も、或いは仮に相当大きな接触抵抗を呈したとしても負
荷電流を流し続けることはないという理由で小型のトラ
イアックを用い得るという利点を有する。

しかしながら、このような回路はリレーコイルの附勢の
ための直流電源が利用可能であるということを必要とす
る。

本考案は主要接点が閉成または開放されるときこれらの
接点間にアークが発生するのを防止するスイッチング回
路に関係する。

これら主要接点と並列に接続される電力導通端子を有す
る半導体装置が設けられる。

補助的接点手段が設けられてそれらが閉成されたとき前
記半導体装置を導通状態にする。

作動装置が設けられて主要接点の閉成または開放の直前
に補助的接点手段を閉成しそして主要接点の閉成または
開放の直後に補助的接点手段を開放する。

このようにして、主要接点が開閉されるときのそれらの
間の電圧は減少させられるが、半導体装置は主要接点が
閉成している間連続的に導通状態に維持されることはな
い。

従って、本考案の目的はスイッチが半導体によって単に
瞬間的にだけ短絡されるようにスイッチの閉成または開
放の間のアーク発生を防止するスイッチング装置を提供
することである。

本考案の他の目的はスイッチを半導体で側路することに
よってスイッチの閉成または開放の間のアーク発生を防
止するスイッチング装置であって半導体が補助的接点の
閉成に応答して導通状態にされそしてその後に補助的接
点の開放に応答して非導通状態にされるようになってい
るものを提供することである。

本考案の他の目的はスイッチが半導体によって単に瞬間
的にだけ短絡されるようにスイッチの閉成または開放の
間のアーク発生を防止するスイッチング装置であって回
路が交流電流だけを用いて機能を果すようになったもの
を提供することである。

以下図面を参照しながら本考案を説明する。

第１図を参照すれば、本考案の好ましい実施例の概略図
が示されており、これはリレー機構の一部を含む。

電源１３がそれぞれ第１の接点棒または羽根２３および
第２の接点棒または羽根２５上に取り付けられた第１の
主要接点または先端１８および第２の主要接点または先
端２０によって負荷１６に接続されるようになっている
。

先端１８および２０を接触状態に移動させるための作動
装置はリレーコイルスイッチ３０の閉成によって附勢さ
れるリレーコイル２８を含む。

コイル２８を附勢するとリレー接極子３３はリレーコイ
ル２８の方に移動させられる。

この移動はピボット３９のまわりのばね３６によって加
えられる反対方向に作用するばね力によって妨害される
。

リレー接極子３３の移動は絶ｆａｔ ＩＪンク仕掛４２
の移動を生じさせる。

このリンク仕掛４２は第１の接点棒２３と係合している
。

第１および第２の補助的接点手段は第１の接点棒２３上
に配置された第１の補助的接点または先端４５とインピ
ーダンス５５を含む半導体装置５４のゲート端子５１に
接続された第２の補助的接点または先端４７とを含む。

半導体５４は第１の電力導通端子５６および第２の電力
導通端子５８を有し、そして典型的にはトライアック半
導体から構成される。

ここで第２ないし５図を参照すれば、本考案のリレーが
閉成動作中に次々にとる位置が示されている。

第１および第２の接点棒または羽根２３および２５は第
１の絶縁支持部材６０上に取付けられている。

これらの接点棒は典型的にはそれらがリレーの動作中に
たわむことができるように導電性金属でつくられる。

第２の絶縁支持部材６２が第２の補助的接点４７を装着
するために設けられている。

第１の接点棒２３は絶縁支持部材６２の開口６５（第６
図）を通過する。

この開口６５は補助的接点が閉じたとき第１の接点羽根
が開口６５の縁部に衝突するように位置決めされる。

リレーの作動中に生じる段階の順序は次の通りである。

第２図において、リレー接極子３３は初期位置の方へと
ばねによって力を加えられておりそして接点棒２３およ
び２５は接点１８，２０゜４５および４７が完全に開か
れるように位置決めされる。

リレーコイル２８が附勢された後に、リレー接極子３３
はばね３６の偏い力に抗らって下方に引きつけられる。

これは絶縁リンク仕掛４２をして第１の接点棒２３を補
助的接点４５および４７が閉成される第３図に示された
第２の位置へと移動させる。

その後に第１の接点棒２３は絶縁リンク仕掛け４２によ
って主要接点１８および２０ならびに補助的接点４５お
よび４７の両方が閉成される第４図に示された第３の位
置へと更に移動させられる。

リレー接極子３３がその最終位置に移動させられるとき
、主要接点は最終的な完全に閉じた位置をとる。

しかしながら、この第４の位置における補助的接点は第
２の絶縁支持部材６２の開口６５の縁部に衝突する第１
の接点棒２３によって生ぜしめられるたわみの結果とし
て開放される。

この第４の位置は第５図および第６図に示されている。

主要接点が開放するとき生ずる順序は上述したものと逆
のものである。

すなわち、補助的接点は主要接点の開放の前に閉成しそ
して主要接点が完全に開放してしまうまでその状態にと
どまる。

再び第１図を参照すれば、上述した動作順序はアークを
制御しながらスイッチングを行うことが知られる。

スイッチ３０が閉成されたとき、リレー接極子３３は絶
縁リンク仕掛４２を下方に移動させて補助的接点４５お
よび４７を閉成させる。

従ってトライアック５４は電流が補助的接点を介してゲ
ート端子５１に供給されるのでオン状態に切換えられる
。

この時点で電流は電源１３から負荷１６およびトライア
ック５４を通して流れ始める。

トライアック５４にまたがる電圧は最小であり、従って
主要接点１８および２０は効果的に短絡される。

このときにはトライアック５４ならびに主要接点１８お
よび２０は並列に接続され、そしてこれらの接点が単に
最小の抵抗しか呈さないならばそれらは負荷電流をトラ
イアック５４のまわりに側路させる。

しかしながら、これらの接点はそれらの上にある酸化物
またはごみのために成る抵抗を呈することがあり得るの
で、リレーがとる最終位置は補助的接点４５および４６
が開放している位置である。

これはゲート端子５１からゲート信号を除去し、その結
果として電源１３の交流出力が零を通過するときトライ
アック５４はオフ状態に切換えられる。

従って、主要接点が高抵抗を生じさせてしまったとして
もトライアック５４は認められる時間に開電流を流すよ
うに強制されることはない。

今は全電圧が接点上にあるので腐食作用が生じて接点を
清浄にし、それ故それらはその後は全電流を流す。

従ってトライアック５４は仮にトライアックが主要接点
の閉成されている間オン状態に維持されるとしたときに
必要とされるものよりも小型の装置とすることができ、
熱シンク等は必要とされないという理由で装置全体は安
価になる。

スイッチ３０が開放され主要接点１８および２０が開か
れるとき、回路は上述した段階を逆の順序で進む。

補助的接点は閉じ、トライアック５４をオン状態に切換
えることによって主要接点を側路し、主要接点はその後
に開かれる。

これが生じた後に、補助的接点は開かれてトライアック
５４をオフ状態に切換え、負荷１６を電源１３から効果
的に切離す。

ここで第７ないし９図を参照すれば、本考案の別の実施
例が示され、ここでは第１ないし６図に示されたものと
同じ構成要素に対しては同じ参照番号がつけられている
。

変更型リレー装置が第７図に示されており、ここでは第
１の補助的接点４５は絶縁物７０によって主要接点１８
および２０から電気的に絶縁されている。

補助的接点手段は互に電気的に絶縁されるように取付け
られている２つの第２の補助的接点７４および７６（第
８図）を含む。

この実施例における接点閉成順序は本考案の第１の実施
例について説明したのと同じである。

すなわち、補助的接点が主要接点の閉成または開放の前
に閉じ、そしてその後に開く。

このようにして２つの第２の補助的接点７６および７４
は主要接点１８および２０の閉成または開放の直前に第
１の補助的接点４５によって電気的な接続される。

主要接点１８および２０がアーク発生なしに閉威または
開放されてしまった後に第２の補助的接点７４および７
６が開放される。

第９図は本考案でもってアーク発生を防止するのに用い
られ得る回路を示す。

主要接点１８および２０は補助的接点４５による補助的
接点７４および７６の接続に応答して半導体装置７９に
よって側路される。

２つのシリコン制御整流器８３および８５は電源１３の
交互の半サイクルに導通するようにゲートされる。

ダイオード８８および８９が交互の半サイクルに作用し
てジノコン制御整流器８３のゲートおよび陰極を側路す
る。

第１図に示された回路構成は３５０アンペアの１サイク
ル電流ザージをもって８００ボルトの電圧を切換えるこ
とができるけれども、第９図に示された回路構成は典型
的には１４０００アンペアの１サイクル電流サージをも
って２４００ボルトの電圧を切換えることができる。

また、シリコン制御整流器はトライアックよりもより高
程度に誘導性負荷に耐えることができる。

本考案の上述した好ましい実施例に対して数多くの変形
が可能であることを理解すべきである。

例えば、主要接点を瞬間的に側路するのに用いられる半
導体装置は電力を負荷に供給するのと同じ電源によって
附勢されるものとして示されたが、半導体装置をオン状
態およびオフ状態にゲートするのに別個の電源を用いる
こともできる。

同様に、リレーコイルに対して別個の電源を用いること
もできる。

更に、本考案はリレー以外の手段によって作動可能なス
イッチに用いることができることも明白である。

以下に本考案の実施の態様を挙げる。

（１）電力が接点に供給されている間にアークを発生す
ることなしに電流伝送接点を閉成するスイッチング回路
であって、電流伝送用主要接点、補助的接点、前記主要
接点間に接続された電力導通端子およびゲート端子を有
しこのゲート端子の信号に応答してこれらの電力導通端
子を接続するようになっている半導体装置が設けられ、
前記ゲート端子は前記補助的接点の一方に接続されそし
てゲート附勢信号が前記補助的接点の他方に供給される
ようになっており、更に、前記主要接点の閉成または開
放のいずれかの直前に前記補助的接点を閉威しそして前
記主要接点の閉成または開放のいずれかの直後に前記補
助的接点を開放する作動装置が設けられ、これによって
前記主要接点間の電圧は開放または閉成中のアーク発生
を防止するように瞬間的に減らされかつこれによって前
記ゲート附勢信号は前記主要接点が閉成されたとき維持
されず、これによって前記電流伝送接点が相当大きな接
触抵抗を生じさせてしまうか或いは閉成に失敗してしま
った場合でも前記半導体装置を過負荷から保護するよう
にしたスイッチング回路。

（２）電源を負荷に接続するための回路装置であって、
電源および負荷と直列に接続される第１および第２の主
要接点、これらの第１および第２の主要接点と並列に接
続されるゲート制御型サイリスタ、このゲート制御型サ
イリスタのゲート電極に接続されてそれにゲーティング
信号を供給する第１および第２の補助的接点、前記主要
接点の閉成または開放のいずれかの前に前記補助的接点
を閉成しそしてその後に前記補助的接点を開放する作動
装置を具備し、前記ゲート制御型サイリスタは前記主要
接点の開放または閉成のいずれかの直前の時点から前記
主要接点の開放または閉成のいずれかの直後の時点まで
ゲーティング信号を受けて前記主要接点間の電圧が前記
主要接点の開放または閉成のいずれかの期間中有意のア
ークを発生させるに充分なものにならないようにし、仮
に前記主要接点が閉成に失敗してしまい或いはそれらの
間に相当大きな抵抗をもつ状態で閉成したとしても前記
ゲート制御型サイリスタが過負荷にならないようにした
回路装置。

（３）第１の主要接点および第１の補助的接点を装着す
る第１の接点棒、第２の主要接点を装着する第２の接点
棒、これら第１および第２の接点棒を装着するための第
１の絶縁支持部材、および、この第１の絶縁支持部材に
対して固定関係に第２の補助的接点を装着するための第
２の絶縁支持部材が更に設けられている態様（２）記載
の回路装置。

（４）作動装置が、リレーコイルと、該リレーコイルを
附勢するための附勢手段と、該リレーコイルを該附勢手
段に接続して該リレーコイルを附勢するリレーコイルス
イッチと、初めの位置の方へとばねによって力を加えら
れておりかつ前記リレーコイルの附勢に応答して最終位
置への移動を行うためのリレー接極子と、該リレー接極
子に固定されかつリレー接極子が初めの位置から最終位
置へと移動するとき第１の接点棒を前記主要接点が開放
状態をとる完全開放位置から主要接点が閉成状態をとる
完全開放位置へと移動させる絶縁リンク仕掛とを具備す
るようにした態様（３）記載の回路装置。

（５）第２の絶縁支持部材は第１の接点棒が完全開放位
置から完全閉成位置に移動するとき補助的接点が主要接
点の閉成の前に閉成するように主要接点と補助的接点と
の間に配置され、絶縁リンク仕掛けは第１の接点棒を第
２の絶縁支持部材と接触する位置に移動させて第１の接
点棒をたわませ、主要接点が閉成した後に補助的接点を
開放するようにした態様（４）記載の回路装置。

（６） 第１の接点棒が完全開放位置から完全開放位
置に移動するとき補助的接点は主要接点が開放される前
に閉成されそして補助的接点は主要接点が開放した後に
だけ開放されるようにした態様（５）記載の回路装置。

（７）第１および第２の補助的接点が第１の主要接点か
ら電気的に絶縁された第１の補助的接点および互に絶縁
された２つの第２の補助的接点からなるようにした態様
（２）記載の回路。

（８） 電源が交流電源であり、ゲート制御型サイリ
スタがトライアックからなるようにした態様（２）記載
の回路装置。

（９）第１および第２の導電性接点羽根、これらの第１
および第２の接点羽根を装着する第１の絶縁支持部材、
第１の接点羽根上にある第１の主要接点先端、第２の接
点羽根上にある第２の主要接点先端、第１の接点羽根上
にあり第１の主要接点先端と電気的に接続されている第
１の補助的接点先端、第２の補助的接点先端、第１およ
び第２の補助的接点先端と第１および第２の主要接点先
端との間に配置されて第２の補助的接点先端を装着する
第２の絶縁支持部材が設けられ、この第２の絶縁支持部
材は第１の接点羽根を通過させる開口を有しており、更
に、第１の主要接点先端と第２の絶縁支持部材との中間
において第１の接点羽根と係合しかつ第１の接点羽根を
第１および第２の主要接点先端が開放状態をとる第１の
位置から第１および第２の補助的接点先端が閉成状態を
とる第２の位置を通り第１および第２の補助的接点先端
と第１および第２の主要接点先端との両方が閉成状態を
とる第３の位置を通って第１の接点羽根が第２の絶縁支
持部材の開口の縁部に衝突する第４の位置へと移動させ
て第１の接点羽根をわん曲させかつ第１および第２の主
要接点を閉成状態に保ったまま第１および第２の補助的
接点を開放させる作動装置が設けられているリレー作動
式スイッチ。

【図面の簡単な説明】

第１図はリレー機構の一部だけを示す好ましい実施例の
回路の概略図、第２図、第３図、第４図および第５図は
接点の閉成している間のリレー機構の運動を示す図、第
６図は第２図ないし第５図に示されたリレーの部分の断
面図、第７図は本発明の別の実施例で用いられる変更型
リレーを示す図、第８図は第７図において左側から見た
ときの第７図のリレーの部分図、第９図は別の実施例の
概略図である。 １３・・・・・・電源、１６・・・・・・負荷、１８．
２０・・・・・・主要接点、２３，２５・・・・・・接
点羽根、２８・・・・・・リレーコイル、３０・・・・
・・スイッチ、３３・・・・・・リレー接極子、３６・
・・・・・ばね、４５，４７・・・・・・補助的接点、
５４・・・・・・トライアック半導体装置、７９・・・
・・・半導体装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電力が接点に供給されている間にアークを発生すること
   なしに電流伝送接点を閉成するためのスイッチング回路
   であって、次の（４）乃至（Ｄ）を含むことを特徴とす
   る前記スイッチング回路。 （４）次の（１）乃至（ｏ）を含む電流伝送用主要接点
   、 （１） 第１および第２の導伝性接点羽根、（ｍ）
   前記第１および第２の接点羽根を装置する第１の絶縁支
   持部材、 （ｎ） 前記第１の接点羽根上にある第１の主要接点
   先端、 （ｏ） 前記第２の接点羽根上にある第２の主要接点
   先端、 （Ｂ） 次の（ｐ）乃至（ｒ）を含む補助接点、（ｐ
   ） 前記第１の接点羽根上にあり前記第１の主要接点
   先端と電気的に接続されている第１の補助的接点先端、 （ｑ） 第２の補助的接点先端、 （ｒ） 前記第１および第２の補助的接点先端と前記
   第１および第２の主要接点先端との間に配置されて前記
   第２の補助的接点先端を装着する第２の絶縁支持部材で
   あって、前記第１の接点羽根を通過させる開口を有する
   前記第２の絶縁支持部材、 （Ｃ１前記主要接点間に操続された電力導通端子および
   ゲート端子を有し、該ゲート端子の信号に応答して前記
   電力導通端子を接続するようになっている半導体装置、 （２）前記第１の主要接点先端と前記第２の絶縁支持部
   材との中間において前記第１の接点羽根と係合しかつ前
   記第１の接点羽根を前記第１および第２の主要接点先端
   が開放状態をとる第１の位置から前記第１および第２の
   補助的接点先端が閉成状態をとる第２の位置を通り前記
   第１および第２の補助的接点先端と前記第１および第２
   の主要接点先端との両方が閉成状態をとる第３の位置を
   通って前記第１の接点羽根が前記第２の絶縁支持部材の
   開口の縁部に衝突する第４の位置へと移動させて前記第
   １の接点羽根をわん曲させかつ前記第１および第２の主
   要接点を閉成状態に保ったまま前記第１および第２の補
   助的接点を開成させる作動装置。