JP4483645B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、隔離あるいは接触自在な対の電極を有し、当該電極が隔離あるいは接触をすることによって、それぞれの状態に対応して電極の開極あるいは閉極の動作が行われる開閉装置に関するものである。

従来の開閉装置では、２つの開閉ユニットを直列に対向して配置（以後、直列対向配置と呼ぶ）する構造としている（例えば、特許文献１）。

別の従来の開閉装置では、真空バルブの可動軸に対して、ばね、ダンパを同軸に設けた構造としている（例えば、特許文献２）。

特開２００２−１２４１５７号公報（第２頁、図１〜３） 特開平７−２４５０４６号公報（第２、４、５頁、図１）

従来の開閉装置では、可動電極と固定電極との衝突によって生じる振動によって、接点間のチャタリングが顕著になる問題があった。特に電圧が印加された状態で複数回のチャタリングが発生すると、接点間にアークが発生し、接点表面が荒れたり消耗したり、溶着する可能性があり、チャタリングの発生はできるだけ抑制する必要がある。

このような課題を解決するために、従来の開閉装置では、２つの開閉ユニットを直列対向配置にすることによって、上記の衝突時に生じる振動を打ち消すことを行っている。しかしながら、スペース上、レイアウト上の制約で、開閉装置の構成によっては、２つの開閉ユニットの直列対向配置が取れない場合には、そのまま適用できない問題がある。
また、従来の開閉装置では、チャタリングを低減するため、高価なダンパを付加する必要があり、コスト高になるといった問題点がある。

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あり、信頼性の高い、コンパクトな開閉装置を得ることを目的とする。

この発明に係る開閉装置は、
固定電極と可動電極とから構成されるスイッチ部と、
前記可動電極から延出し当該可動電極の運動方向に移動可能に設置された可動軸と、
当該可動軸を前記運動方向に駆動して前記スイッチ部を開閉する操作機構と、
前記スイッチ部及び前記可動軸をその内部に設置した構造体とを有する開閉装置において、
前記構造体の内部に設置された前記スイッチ部の可動電極の運動方向であって前記可動電極が固定電極に対して配置されている側の逆側に配置されるとともに、
前記固定電極に固定され、テーパー面を有する第１のブロックと、
当該第１のブロックの前記テーパー面と接する第１の接触面と、前記運動方向と垂直な方向の接触面であって前記第１の接触面と異なる第２の接触面とを有する第２のブロックと、
当該第２のブロックを前記運動方向と垂直な方向に支持する弾性体と、
前記運動方向と垂直な方向であって前記第２のブロックと接する摺動面を有する固定板と、を有する微動機構を設けたものである。

この発明に係る開閉装置は、
固定電極と可動電極とから構成されるスイッチ部と、
前記可動電極から延出し当該可動電極の運動方向に移動可能に設置された可動軸と、
当該可動軸を前記運動方向に駆動して前記スイッチ部を開閉する操作機構と、
前記スイッチ部及び前記可動軸をその内部に設置した構造体とを有する開閉装置において、
前記構造体の内部に設置された前記スイッチ部の可動電極の運動方向であって前記可動電極が固定電極に対して配置されている側の逆側に配置されるとともに、
前記固定電極に固定され、テーパー面を有する第１のブロックと、
当該第１のブロックの前記テーパー面と接する第１の接触面と、前記運動方向と垂直な方向の接触面であって前記第１の接触面と異なる第２の接触面とを有する第２のブロックと、
当該第２のブロックを前記運動方向と垂直な方向に支持する弾性体と、
前記運動方向と垂直な方向であって前記第２のブロックと接する摺動面を有する固定板と、を有する微動機構を設けたことにより、可動電極と固定電極との間の開閉動作が高速になっても、高電圧の電路を容易かつ確実に遮断でき、かつ、固定電極の損傷の少ない開閉装置が得られる効果を奏する。また、高価なダンパを用いないので、安価に構成できる。

以下この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による開閉装置を示す図である。図１において、この開閉装置は、タンク１２と、操作機構２２と、タンク１２および操作機構２２を支持する支持板９と、可動側端子１３と、固定側端子１４とから構成されている。
図２は本発明の実施の形態１による開閉装置の構造体の断面図である。図２において、本発明の開閉装置の構造体は、スイッチ部３と、可動部７と、真空バルブ８と、支持部１１と、タンク１２と、可動側端子１３と、固定側端子１４と、微動機構２１とから構成されている。

図２において、スイッチ部３は、固定電極１および可動電極２を有し、当該固定電極１および可動電極２の隔離あるいは接触によって、それぞれ電路を開く動作（以後、開極動作と呼ぶ）あるいは閉じる動作（以後、閉極動作と呼ぶ）を行う。なお、上記の固定電極１および可動電極２は真空バルブ８に収納されている。

また、可動部７は、操作機構２２からの駆動力を伝えるものであり、可動軸４と可動軸６との間に絶縁ロッド５を挿入することにより、操作機構への電流の介入を防止している。
支持部１１は、可動部７を支持板９、軸受１０で支持するものであり、可動部７が直進運動するように動作を拘束している。

さらに、微動機構２１は、固定電極１に固定側端子１４とともに固定ボルト２０で固定された第１のブロックである固定電極側可動ブロック１５と、当該可動ブロック１５のテーパー面とその第１の接触面で接する第２のブロックである固定板側可動ブロック１６と、弾性体であって前記可動ブロック１６を可動部７の運動方向と垂直な方向に支持するばね１７と、当該ばね１７の抜けを防止するために設けたボルト１８と、前記固定板側可動ブロック１６の第２の接触面としての当該可動ブロック１６の下面を摺動面としてタンク１２に固定された固定板１９と、から構成されている。

この微動機構２１において、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面にグリスなどの潤滑剤を塗布すれば、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面の摩擦係数が金属対金属の接触による摩擦係数よりも小さくできるので、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面に生じる互いの固着を防止することができる。

次に、この微動機構２１の動作について、図３と図４とを用いて詳細に説明する。固定電極１と可動電極２とが離れた位置（図３）から急峻に接して電路を閉じる閉極動作をするとき、固定電極側可動ブロック１５は下向きに押される。固定板側可動ブロック１６は左右方向に伸縮するばね１７で支持されているので、固定板側可動ブロック１６は横方向に微小な振動を生じる。この微小な振動によって、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面間、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面間に摩擦力による仕事が生じ、摩擦力×移動量の分だけ運動エネルギーを消費させることができる。なお、摩擦力は図４の下方部に４箇所、太線で示した矢印で図示されている。

この際、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面間、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面間の面固着が生じない（固定電極１から固定電極側可動ブロック１５に作用する力が、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面間、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面間に生じる摩擦力の合力よりも大きい）範囲内で摩擦係数が大きくなるように、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面間、および固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面間に、粘性の大きいグリスなどの潤滑剤を塗布するようにすれば、可動電極と固定電極との間の開閉動作時の運動エネルギーの消散効率が高まる。即ち運動エネルギーの消費量が大きくなり、微小な振動が減衰する時間が短くなるので、可動電極が跳ね返るための運動エネルギーが小さくなり、チャタリングの発生時間も減少する。

以上のように、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面間、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面間の面固着が生じない（固定電極１から固定電極側可動ブロック１５に作用する力が、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面間、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面間に生じる摩擦力の合力よりも大きい）範囲内で摩擦係数が大きくなるように、固定電極側可動ブロック１５と固定板側可動ブロック１６との接触面、および、固定板側可動ブロック１６と固定板１９との接触面に、粘性の大きいグリスなどの潤滑剤を塗布することによって、可動電極と固定電極との間の開閉動作時の運動エネルギーの消費効率を高めることができ、チャタリングが低減できる。

本発明の実施の形態１による開閉装置を示す図である。 本発明の実施の形態１による開閉装置の構造体の断面図である。 本発明の実施の形態１の開閉装置における微動機構の開極動作を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態１の開閉装置における微動機構の閉極動作を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 固定電極、２ 可動電極、３ スイッチ部、４ 可動軸、５ 絶縁ロッド、６ 可動軸、７ 可動部、８ 真空バルブ、９ 支持板、１０ 軸受、１１ 支持部、１２ タンク、１３ 可動側端子、１４ 固定側端子、１５ 固定電極側可動ブロック、１６ 固定板側可動ブロック、１７ ばね、１８ ボルト、１９ 固定板、２０ 固定ボルト、２１ 微動機構、２２ 操作機構。

Claims (2)

1. 固定電極と可動電極とから構成されるスイッチ部と、
   前記可動電極から延出し当該可動電極の運動方向に移動可能に設置された可動軸と、
   当該可動軸を前記運動方向に駆動して前記スイッチ部を開閉する操作機構と、
   前記スイッチ部及び前記可動軸をその内部に設置した構造体とを有する開閉装置において、
   前記構造体の内部に設置された前記スイッチ部の可動電極の運動方向であって前記可動電極が固定電極に対して配置されている側の逆側に配置されるとともに、
   前記固定電極に固定され、テーパー面を有する第１のブロックと、
   当該第１のブロックの前記テーパー面と接する第１の接触面と、前記運動方向と垂直な方向の接触面であって前記第１の接触面と異なる第２の接触面とを有する第２のブロックと、
   当該第２のブロックを前記運動方向と垂直な方向に支持する弾性体と、
   前記運動方向と垂直な方向であって前記第２のブロックと接する摺動面を有する固定板と、を有する微動機構を設けたことを特徴とする開閉装置。
2. 前記スイッチ部を開閉する操作機構から前記テーパー面を有する第１のブロックに作用する力が、前記テーパー面および前記第２の接触面に生じる摩擦力の合力よりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。

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