JP6548905B2 - スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、スイッチに関する。

一般的に電気機器は、電源から電力の供給を受け動作しており、電源から電力の供給を受ける際には、電源と電気機器とがコネクタにより接続され、この状態で、スイッチによるオンオフ制御を行うことにより、電力の供給がなされる。

近年、地球温暖化等に対する対策の一つとして、ローカルエリアにおける送電においても、電圧変換や送電等における電力損失が少なく、ケーブルの太さも太くする必要のない、直流で高電圧の電力の供給が検討されている。特に、サーバ等の情報機器においては、大量に電力を消費するためこのような電力供給が望ましいものとされている。

ところで、このような高電圧の電力の供給の制御をスイッチにより行う場合、スイッチにおける端子間にアークが発生する場合がある。このようなアークが発生すると、アークによる熱により各々の端子が破壊される場合があるため、発生したアークを短時間で消弧する方法が検討されている。

特開２０１３−４１６９０号公報

特許文献１において開示されている方法は、発生したアークを消弧するため永久磁石を用いた構造のものであり、固定接点と可動接点からなる一組の接点ごとに、一つの永久磁石が設置されている。しかしながら、高電圧の電力の供給を制御する場合には、複数の接点の組を有するスイッチ、例えば、両切りスイッチと呼ばれる二組の接点を有するスイッチ等が用いられる。このような両切りスイッチ等において、一組の接点ごとに一つの永久磁石を設置すると、永久磁石は接点の組に対応した数、即ち、二個必要となるため、スイッチのコストアップ、大型化、更には、重くなるといった弊害が生じてしまう。

このため、複数の接点の組を有しているスイッチにおいて、大型化することなく低コストで、アークを消弧することのできるスイッチが求められている。

本実施の形態の一観点によれば、第１の固定接点と第１の可動接点とを有する第１のスイッチ部と、第２の固定接点と第２の可動接点とを有する第２のスイッチ部と、を有し、前記第１の固定接点は第１の固定バネに取り付けられており、前記第２の固定接点は第２の固定バネに取り付けられており、前記第１の可動接点は第１の可動板部に取り付けられており、前記第２の可動接点は第２の可動板部に取り付けられており、前記第１の固定接点と前記第１の可動接点とが接触し、前記第２の固定接点と前記第２の可動接点とが接触することによりオンとなるスイッチにおいて、前記第１のスイッチ部と、前記第２のスイッチ部との間に、磁石が設置されており、前記第１の固定接点と前記第１の可動接点との間で生じたアークは、前記第１の固定接点及び前記第１の可動接点から、前記第１の固定バネ及び前記第１の可動板部が固定されている方向とは、反対方向に向かって消弧され、前記第２の固定接点と前記第２の可動接点との間で生じたアークは、前記第２の固定接点及び前記第２の可動接点から、前記第２の固定バネ及び前記第２の可動板部が固定されている方向とは、反対方向に向かって消弧されることを特徴とする。

本発明によれば、複数の接点の組を有しているスイッチにおいて、大型化することなく低コストで、アークを消弧することができる。

第１の実施の形態におけるスイッチの正面図 第１の実施の形態におけるスイッチの上面図 第１の実施の形態におけるスイッチの断面図 第１の実施の形態におけるスイッチが設置されている回路図 第１の実施の形態における他のスイッチの上面図 第２の実施の形態におけるスイッチが設置されている回路図 第２の実施の形態におけるスイッチの上面図 第２の実施の形態におけるスイッチの断面図 第３の実施の形態におけるスイッチの上面図 第３の実施の形態におけるスイッチの斜視図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態において説明するスイッチは、高電圧に対応しているものであるが、本実施の形態においては、高電圧とは、電気設備技術基準に定められている「直流７５０Ｖ超」や、国際電気標準会議（ＩＥＣ：International Electrotechnical Commission）による国際規定である「直流１５００Ｖ以上」を意味するものではなく、安全低電圧（直流６０Ｖ未満）を超える電圧、即ち、６０Ｖ以上を意味するものとする。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態におけるスイッチについて、図１から図４に基づき説明する。尚、図１は、本実施の形態におけるスイッチの要部における正面図であり、図２は上面図であり、図３（ａ）は後述する第１のスイッチ部１００における断面図であり、図３（ｂ）は第２のスイッチ部２００における断面図である。

本実施の形態におけるスイッチは、両切りスイッチと呼ばれるものであり、図１から図３に示されるように、第１のスイッチ部１００と第２のスイッチ部２００とを有している。第１のスイッチ部１００は、第１の固定部１１０と第１の可動部１２０とを有しており、第２のスイッチ部２００は、第２の固定部２１０と第２の可動部２２０とを有している。

本実施の形態におけるスイッチでは、第１の固定部１１０と第１の可動部１２０とが接触し、第２の固定部２１０と第２の可動部２２０とが接触することにより、スイッチがオンとなり電子機器等への電力の供給がなされる。尚、第１の固定部１１０と第１の可動部１２０、または、第２の固定部２１０と第２の可動部２２０のうちのいずれか一方が接触していない状態においては、スイッチはオフ状態となるため、電子機器等への電力の供給はなされない。

第１の固定部１１０は、第１の固定接点１１１及び第１の固定バネ１１２を有しており、第１の固定バネ１１２には第１の固定部外部端子１１３が接続されている。第２の固定部２１０は、第２の固定接点２１１及び第２の固定バネ２１２を有しており、第２の固定バネ２１２には第２の固定部外部端子２１３が接続されている。第１の可動部１２０は、第１の可動接点１２１、第１の可動板部１２２及び第１の可動バネ１２３を有しており、第１の可動バネ１２３には第１の可動部外部端子１２４が接続されている。第２の可動部２２０は、第２の可動接点２２１、第２の可動板部２２２及び第２の可動バネ２２３を有しており、第２の可動部外部端子２２４が接続されている。

第１の可動部１２０の第１の可動板部１２２及び、第２の可動部２２０の第２の可動板部２２２は、ともにカード３１０に接続されている。よって、カード３１０を図面において押し下げることにより、第１の可動部１２０の第１の可動接点１２１及び第２の可動部２２０の第２の可動接点２２１を下方向に動かすことができる。これにより、第１の可動接点１２１を第１の固定部１１０の第１の固定接点１１１に接触させるとともに、第２の可動接点２２１を第２の固定部２１０の第２の固定接点２１１に接触させることができる。このようにして、本実施の形態におけるスイッチはオンとなる。

本実施の形態におけるスイッチでは、アークを消弧する永久磁石３２０が第１のスイッチ部１００と第２のスイッチ部２００との間に設置されている。より詳細には、永久磁石３２０は、第１の固定接点１１１及び第１の可動接点と１２１とが配置される部分と、第２の固定接点２１１及び第２の可動接点と２２１とが配置される部分との間に設置されている。これにより、第１の固定接点１１１と第１の可動接点と１２１との間の接点間領域、及び第２の固定接点２１１と第２の可動接点と２２１との間の接点間領域に、磁界を発生させることができる。このように、接点間領域に磁界を発生させることにより、接点間にアークが発生した場合にはアークを飛ばし、効率よくアークを消弧することができる。

本実施の形態におけるスイッチは、図４に示されるように、直流電源１０及び負荷となる電子機器２０に接続されている。直流電源１０の正極は第１のスイッチ部１００の第１の可動接点１２１と接続されており、第１のスイッチ部１００の第１の固定接点１１１は電子機器２０に接続されている。また、直流電源１０の負極は、第２のスイッチ部２００の第２の可動接点２２１と接続されており、第２のスイッチ部２００の第２の固定接点２１１は電子機器２０に接続されている。

図４に示されるように本実施の形態におけるスイッチを直流電源１０及び電子機器２０に接続することにより、本実施の形態におけるスイッチがオンとなった場合には、電流は図２及び図３における破線矢印に示される向きに流れる。具体的には、第１のスイッチ部１００において電流は第１の可動接点１２１から第１の固定接点１１１に向かって流れ、第２のスイッチ部２００において電流は第２の固定接点２１１から第２の可動接点２２１に向かって流れる。図２に示されるように、第１のスイッチ部１００側がＳ極となり、第２のスイッチ部２００側がＮ極となるように永久磁石３２０が設置されている場合、永久磁石３２０の磁界は、図２において一点鎖線の矢印で示される方向に発生する。よって、アークは、二点鎖線の矢印で示される方向、即ち、第１のスイッチ部１００においては第１の可動バネ１２３及び第１の固定バネ１１２が設けられている方向に向かって飛ばすことができ、第２のスイッチ部２００においては、第２の可動バネ２２３及び第２の固定バネ２１２が設けられている方向とは反対方向に向かって飛ばすことができる。

本実施の形態においては、第１のスイッチ部１００及び第２のスイッチ部２００を有する両切りスイッチにおいても、一つの永久磁石３２０により、各々の接点間において発生したアークを飛ばすことができる。従って、両切りスイッチにおいて、小型で、軽量で、低コストで、アークを消弧することのできるスイッチを得ることができる。

尚、本実施の形態におけるスイッチは、図５に示すように、永久磁石３２０を第１の固定接点１１１・第１の可動接点と１２１と第２の固定接点２１１・第２の可動接点と２２１との中間の位置より外側（図５図示右側）にずれた位置に設置してもよい。この場合、各接点位置に働く磁界の向きは、図５図示二点鎖線の矢印で示すように可動バネ・固定バネの延長方向に対して斜め向きとなる。これにより、第１のスイッチ部１００で発生するアークを、第１の固定バネ１１２及び第１の可動バネ１２３に沿った方向、即ち、第１の固定バネ１１２及び第１の可動バネ１２３において電流の流れる方向とは平行ではない方向に飛ばすことができ、アークを消弧しやすい。第２のスイッチ部２００で発生するアークについても、第２の固定バネ２１２及び第２の可動バネ２２３に沿った方向とは平行ではない方向に飛ばすことができる。尚、図５においては、電流の流れる方向を破線矢印で示し、永久磁石３２０により生じた磁界の方向を一点鎖線矢印で示し、アークの飛ぶ方向を二点鎖線矢印により示す。

図２の場合には、第１のスイッチ部１００で発生したアークは、第１の可動バネ１２３の根元に向けて飛ばされるため、第１の可動バネ１２３の根元でそれ以上アークを伸ばすことができず、アークの消弧が十分にできない可能性がある。一方、図５のようにアークを飛ばすことで、接点間に発生したアークを十分伸ばすことができ、より効果的にアークを消弧することが可能となる。

本実施の形態におけるスイッチは、スイッチ単体として用いることができ、また、コネクタにスイッチを組み入れたスイッチ付きコネクタにおけるスイッチとして用いることも可能である。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるスイッチは、第２のスイッチ部２００における接続を逆にすることにより、第１のスイッチ部１００及び第２のスイッチ部２００において、双方とも電流が可動接点から固定接点に流れるようにしている。本実施の形態におけるスイッチについて、図６から図８に基づき説明する。尚、図６は、本実施の形態におけるスイッチの接続状態を示す回路図であり、図７は、本実施の形態におけるスイッチの要部の上面図であり、図８（ａ）は第１のスイッチ部１００における断面図であり、図８（ｂ）は第２のスイッチ部２００における断面図である。

本実施の形態におけるスイッチは、図６に示されるように直流電源１０及び電子機器２０に接続されている。直流電源１０の正極は、第１のスイッチ部１００の第１の可動接点１２１と接続されており、第１のスイッチ部１００の第１の固定接点１１１は電子機器２０の正極端子に接続されている。また、直流電源１０の負極は、第２のスイッチ部２００の第２の固定接点２１１と接続されており、第２のスイッチ部２００の第２の可動接点２２１は電子機器２０の負極端子に接続されている。

本実施の形態におけるスイッチを、図６に示されるように直流電源１０及び電子機器２０に接続することにより、スイッチがオンとなった際には、電流は、図７及び図８における破線矢印に示される向きに流れる。具体的には、電流は、第１のスイッチ部１００においては第１の可動接点１２１から第１の固定接点１１１に向かって流れ、第２のスイッチ部２００においても第２の可動接点２２１から第２の固定接点２１１に向かって流れる。図７に示されるように、第１のスイッチ部１００側がＳ極となり、第２のスイッチ部２００側がＮ極となるように永久磁石３２０が設置されている場合、永久磁石３２０が発生する磁界は、図７において一点鎖線の矢印で示される方向に発生する。

よって、接点間に発生するアークは二点鎖線の矢印で示される方向、即ち、第１のスイッチ部１００においては、第１の可動バネ１２３及び第１の固定バネ１１２が設けられている方向とは反対方向に向かって飛ばすことができる。また、第２のスイッチ部２００においては、即ち、第２の可動バネ２２３及び第２の固定バネ２１２が設けられている方向とは反対方向に向かって飛ばすことができる。言い換えるならば、第１のスイッチ部１００では第１の固定部１１０及び第１の可動部１２０から離れる方向にアークを飛ばすことができ、第２のスイッチ部２００でも第２の固定部２１０及び第２の可動部２２０から離れる方向にアークを飛ばすことができる。

尚、上記においては、電流が、第１のスイッチ部１００では第１の可動接点１２１から第１の固定接点１１１に向かって流れ、第２のスイッチ部２００でも第２の可動接点２２１から第２の固定接点２１１に向かって流れる場合について説明した。しかしながら、永久磁石３２０を逆向きに設置し、第１のスイッチ部１００及び第２のスイッチ部２００の双方において固定接点から可動接点に向かうように電流が流れるようにスイッチを電源および負荷に接続してもよい。即ち、第１のスイッチ部１００側がＮ極となり、第２のスイッチ部２００側がＳ極となるように永久磁石３２０を設置してもよい。

尚、上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について、図９及び図１０に基づき説明する。本実施の形態は、固定接点と可動接点との間の領域に磁界を集中させるためのヨーク３３０が設けられている構造のものである。即ち、永久磁石３２０により発生した磁界を第１の固定接点１１１と第１の可動接点１２１との間の接点間の領域、および第２の固定接点２１１と第２の可動接点２２１との間の接点間の領域に集中させるためのヨーク３３０が設けられている。

本実施の形態におけるヨーク３３０はコの字状に形成されている。コの字状に形成されているヨーク３３０の内側の中央近傍には永久磁石３２０が設置されている。ヨーク３３０は、第１の固定接点１１１及び第１の可動接点１２１、第２の固定接点２１１及び第２の可動接点２２１がコの字状に形成されている部分の内側に位置するように設置されている。よって、第１の固定接点１１１及び第１の可動接点１２１はヨーク３３０の一方の端部３３１と永久磁石３２０との間に挟まれており、第２の固定接点２１１及び第２の可動接点２２１はヨーク３３０の他方の端部３３２と永久磁石３２０との間に挟まれている。

ヨーク３３０は、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性材料を含む材料により形成されている。また、永久磁石３２０とヨーク３３０は磁束の漏れが少なくなるように接しており、永久磁石３２０において発生した磁束は、ヨーク３３０内を通る。即ち、永久磁石３２０において発生した磁束は、図９における一点鎖線に示されるように、ヨーク３３０内を通り、第１の固定接点１１１と第１の可動接点１２１との間、第２の固定接点２１１と第２の可動接点２２１との間を通る。

本実施の形態において、ヨーク３３０の一方の端部３３１と永久磁石３２０との間に挟まれている第１のスイッチ部１００の接点間の領域に永久磁石３２０により発生した磁界を集中させることができる。これにより、第１の固定接点１１１と第１の可動接点１２１との間の接点間の領域における磁界を強めることができ、接点間にアークが発生してもアークを効率よく短時間で消弧することができる。同様に、ヨーク３３０の他方の端部３３２と永久磁石３２０との間に挟まれている第２のスイッチ部２００の接点間の領域に永久磁石３２０により発生した磁界を集中させることができる。これにより、第２の固定接点２１１と第２の可動接点２２１との間の接点間の領域における磁界を強めることができ、接点間にアークが発生しても、アークを効率よく短時間で消弧することができる。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１０ 電源
２０ 電子機器
１００ 第１のスイッチ部
１１０ 第１の固定部
１１１ 第１の固定接点
１１２ 第１の固定バネ
１１３ 第１の固定部外部端子
１２０ 第１の可動部
１２１ 第１の可動接点
１２２ 第１の可動板部
１２３ 第１の可動バネ
１２４ 第１の可動部外部端子
２００ 第２のスイッチ部
２１０ 第２の固定部
２１１ 第２の固定接点
２１２ 第２の固定バネ
２１３ 第２の固定部外部端子
２２０ 第２の可動部
２２１ 第２の可動接点
２２２ 第２の可動板部
２２３ 第２の可動バネ
２２４ 第２の可動部外部端子
３１０ カード
３２０ 永久磁石
３３０ ヨーク
３３１ 一方の端部
３３２ 他方の端部

Claims (4)

1. 第１の固定接点と第１の可動接点とを有する第１のスイッチ部と、
   第２の固定接点と第２の可動接点とを有する第２のスイッチ部と、
   を有し、
   前記第１の固定接点は第１の固定バネに取り付けられており、
   前記第２の固定接点は第２の固定バネに取り付けられており、
   前記第１の可動接点は第１の可動板部に取り付けられており、
   前記第２の可動接点は第２の可動板部に取り付けられており、
   前記第１の固定接点と前記第１の可動接点とが接触し、前記第２の固定接点と前記第２の可動接点とが接触することによりオンとなるスイッチにおいて、
   前記第１のスイッチ部と、前記第２のスイッチ部との間に、磁石が設置されており、
   前記第１の固定接点と前記第１の可動接点との間で生じたアークは、前記第１の固定接点及び前記第１の可動接点から、前記第１の固定バネ及び前記第１の可動板部が固定されている方向とは、反対方向に向かって消弧され、
   前記第２の固定接点と前記第２の可動接点との間で生じたアークは、前記第２の固定接点及び前記第２の可動接点から、前記第２の固定バネ及び前記第２の可動板部が固定されている方向とは、反対方向に向かって消弧されることを特徴とするスイッチ。
2. コの字状に形成されたヨークを有しており、
   前記ヨークと前記磁石とは接しており、
   前記ヨークの一方の端部と前記磁石との間には、前記第１のスイッチ部が位置しており、
   前記ヨークの他方の端部と前記磁石との間には、前記第２のスイッチ部が位置していることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
3. 前記スイッチは、両切りスイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
4. 第１の固定接点と第１の可動接点とを有する第１のスイッチ部と、
   第２の固定接点と第２の可動接点とを有する第２のスイッチ部と、
   を有し、
   前記第１の固定接点は第１の固定バネに取り付けられており、
   前記第２の固定接点は第２の固定バネに取り付けられており、
   前記第１の固定接点と前記第１の可動接点とが接触し、前記第２の固定接点と前記第２の可動接点とが接触することによりオンとなるスイッチにおいて、
   前記第１のスイッチ部と、前記第２のスイッチ部との間に、磁石が設置されており、
   前記磁石の中心位置は、前記第１の固定接点の中心と前記第２の固定接点の中心とを結ぶ位置より、前記第１の固定バネ及び前記第２の固定バネに流れる電流の方向にずれた位置であることを特徴とするスイッチ。

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