JPH09274833A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有接点スイッチを開閉動作する際、確実に電極
間にアークが発生するのを防止すること。また、サイリ
スタへの常時通電を防止すること。 【解決手段】配電線１３に設けた変流器１８にて発生す
る電圧を、サイリスタ１７がオン動作するための電源と
した。また、変流器１８とサイリスタ１７のゲート２０
との間にスイッチング回路１９を接続し、同スイッチン
グ回路１９のオン・オフ動作によりサイリスタ１７がオ
ン・オフするようにした。さらに、変流器１８よりも電
源１１側における配電線１３の部位において、第２の有
接点とは別体の第１の有接点スイッチ１５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源と負荷との間
の電路を開閉する開閉装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源と負荷との間の電路を開閉す
る開閉装置としては、有接点スイッチを使用したもの、
また、半導体よりなる無接点スイッチ（サイリスタ）を
使用したものがある。有接点スイッチを使用した開閉装
置では、開放動作時に有接点スイッチを構成する固定電
極から可動電極を離間させることにより電源と負荷との
間を遮断する。また、投入動作時には、可動電極を固定
電極側に接触させることにより電源と負荷との間を接続
する。

【０００３】一方、サイリスタを使用した開閉装置で
は、開放動作時にサイリスタのゲートへのゲート電圧の
印加を停止することによりサイリスタをオフし、電源と
負荷との間を遮断する。また、投入動作時にはゲートに
ゲート電圧を印加することによりサイリスタがオンさ
れ、電源と負荷との間が接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記開
閉装置においては、次のような問題があった。 （１）有接点スイッチを使用した開閉装置においては、
スイッチの開閉動作時にスイッチを構成する固定電極と
可動電極との間にアークが発生することがある。この場
合、そのアークにより両電極が劣化損傷したり導電性が
悪化したりするという問題があった。

【０００５】（２）サイリスタを使用した開閉装置にお
いては、投入状態においては、サイリスタを常時オン状
態に保持しておく必要がある。しかし、サイリスタはオ
ン（通電）状態において発熱して高温となることから、
大型の冷却装置を必要とするためコスト上の問題があ
る。また、開閉装置を開放状態、すなわち、サイリスタ
をオフ状態に保持しても機械的に完全開放されていない
ため、漏電等のおそれがあった。

【０００６】（３）上記（１）及び（２）の問題を解消
するために、有接点スイッチと、無接点スイッチのサイ
リスタとを組み合わせた開閉装置がある（特公平５−７
４８９２号公報）。図２に示すように、この開閉装置５
１は有接点スイッチ５２とサイリスタ５３とが並列に接
続されており、投入状態から開放動作する際において
は、有接点スイッチ５２を動作させ、同スイッチ５２の
固定電極５４と可動電極５５との間を離間させる。この
とき、前述したように両電極５４，５５間にはアークが
発生する。このアークがサイリスタのゲート５８に印加
され、サイリスタ５３がオンする。サイリスタ５３がオ
ンすることにより電源５６と負荷５７との導通はサイリ
スタ５３により行われ、有接点スイッチ５２の両電極５
４，５５間は低電流となってアークが瞬時に消える。そ
の後、サイリスタ５３もオフ状態となる。一方、開放状
態から投入動作する際においては、有接点スイッチ５２
の可動電極５５を操作して固定電極５４側に接触させ
る。このときも、両電極５４，５５間にはアークが発生
する。以降は前記開放動作時と同様である。

【０００７】しかしながら、この有接点スイッチ５２と
サイリスタ５３とを併設する開閉装置５１においては、
次のような問題がある。サイリスタ５３のゲート５８に
印加される電圧は、有接点スイッチ５２の両電極５４，
５５間に発生するアーク電圧が使用されることから、少
なからずとも電極５４，５５間にはアークが発生する。
従って、そのアークの影響で両電極５４，５５の耐久性
は多少なりとも低下する。そのため、耐久性の高い高価
なスイッチを使用することになり、コストが増加すると
いう問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題を解消するためになさ
れたものであり、第１の目的は有接点スイッチを開閉動
作する際、確実に電極間にアークが発生するのを防止可
能な開閉装置を提供することにある。

【０００９】第２の目的は、サイリスタへの常時通電を
防止可能な開閉装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、並列接続した有接点ス
イッチとサイリスタとを有する開閉装置において、前記
サイリスタをオン・オフ動作させる電源を、配電線に設
けられた変流器にて発生する電圧としたことをその要旨
とする。

【００１１】請求項２に記載の発明では、前記変流器と
サイリスタのゲートとの間には、スイッチング回路が設
けられ、同スイッチング回路のオン・オフ動作に伴い、
前記サイリスタがオン・オフすることをその要旨とす
る。

【００１２】請求項３に記載の発明では、前記変流器よ
りも電源側における配電線の部位において、前記有接点
スイッチとは別体の補助有接点スイッチが設けられてい
ることをその要旨とする。

【００１３】従って、請求項１に記載の発明において
は、サイリスタをオン動作させる電源は変流器から供給
される電圧によりサイリスタがオンされる。これによ
り、有接点スイッチの電極間にアークを発生させること
なくサイリスタがオン動作される。

【００１４】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の発明の作用に加え、スイッチング回路のオン
・オフ動作に伴いサイリスタがオン・オフすることか
ら、サイリスタと有接点スイッチとの分流・転流切り換
えが可能となる。

【００１５】請求項３に記載の発明においては、請求項
１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、開閉装置を
開放する際には、補助有接点スイッチをオフすることに
より電源と負荷との間が完全に遮断される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、電
源１１と負荷１２との間における配電線１３には開閉装
置１４が接続されている。開閉装置１４を構成する補助
有接点スイッチとしての第１の有接点スイッチ１５及び
第２の有接点スイッチ１６は直列に接続されている。ま
た、開閉装置１４を構成するサイリスタ１７は前記第２
の有接点スイッチ１６と並列に接続されている。第１の
有接点スイッチ１５の固定電極１５ａと接続端子２４と
の間における配電線１３には前記サイリスタ１７の数に
対応する変流器１８が設けられている。各変流器１８に
はスイッチング回路１９を介して前記サイリスタ１７の
ゲート２０が個々に接続されている。

【００１７】前記スイッチング回路１９はダーリントン
・ホトトランジスタ（ホトトランジスタでもよい）２１
を備えている。また、スイッチング回路１９は光源２２
を備え、同光源２２から発せられる光により前記ダーリ
ントン・ホトトランジスタがオンして、スイッチング回
路１９は変流器１８とサイリスタ１７のゲート２０との
間を接続するようになっている。前記光源２２は開閉装
置１４の外部に設けられた制御装置２３に接続され、同
制御装置２３からの制御信号に基づき、発光又はその発
光を停止したりする。

【００１８】次に、本実施形態の作用について説明す
る。まず、開放動作時の手順について説明する。まず、
制御装置２３を操作して光源２２を発光させ、スイッチ
ング回路１９をオンさせる。これにより、変流器１８と
サイリスタ１９のゲート２０との間が接続され、ゲート
２０に変流器１８からの電圧（ゲート電圧）が印加され
る。従って、この場合、サイリスタ１７と第２の有接点
スイッチ１６とにより接続端子２４，２５間の電路が形
成される。すなわち、電源１１から負荷１２側に流れる
電流はサイリスタ１７と第２の有接点スイッチ１６とに
分流される。このとき、接続端子２４，２５間に流れる
電流は、サイリスタ１７と第２の有接点スイッチ１６と
に分流されることから、第２の有接点スイッチ１６を流
れる電流値は投入状態時よりも大幅に小さくなる。

【００１９】次に、第２の有接点スイッチ１６を開路
（オフ）し、接続端子２４，２５間の電路をサイリスタ
１７側に転流する。このとき、第２の有接点スイッチ１
６を流れる電流値では、同スイッチ１６を開路させても
電極１６ａ，１６ｂ間にアークは発生しない。

【００２０】次に、制御装置２３を操作して光源２２か
らの発光を停止させる。これにより、スイッチング回路
１９はオフされ、変流器１８とサイリスタ１７のゲート
２０との間の接続が断たれる。すなわち、サイリスタ１
７がオフされる。従って、この状態では、接続端子２
４，２５間は遮断されほとんど無電圧状態に保持され
る。

【００２１】次に、第１の有接点スイッチ１５を開路す
る。このとき、接続端子２４，２５間は遮断されている
ことから、この状態で第１の有接点スイッチ１５を開路
させても同スイッチ１５の電極１５ａ，１５ｂ間にアー
クは発生しない。第１の有接点スイッチ１５を開路させ
ることにより、電源１１と負荷１２との間は完全開放さ
れる。

【００２２】次に、投入動作時の手順について説明す
る。まず、第１の有接点スイッチ１５を閉路する。この
とき、接続端子２４，２５間は遮断されていることか
ら、第１の有接点スイッチ１５を閉路させても同スイッ
チ１５の電極１５ａ，１５ｂ間にアークは発生しない。

【００２３】次に、制御装置２３を操作して光源２２を
発光させ、サイリスタ１７をオンさせる。これにより、
接続端子２４，２５間においてはサイリスタ１７により
通電が行われる。

【００２４】次に、第２の有接点スイッチ１６を閉路
し、接続端子２４，２５間に流れる電流を分流する。こ
のとき、前述したように第２の有接点スイッチ１６が閉
路しても、同スイッチ１６を流れる電流値はアークが発
生不可能な低い電流値であることから、電極１６a，１
６ｂ間にアークは発生しない。

【００２５】次に、制御装置２３を操作して光源２２の
発光を停止させ、サイリスタ１７をオフして、接続端子
２４，２５間に流れる電流を第２の有接点１６側に転流
する。このとき、既に第２の有接点スイッチ１６は閉路
されていることから、同スイッチ１６の電極１６ａ，１
６ｂ間にアークは発生しない。

【００２６】本実施形態では、上記のように開閉装置１
４を構成したことにより、次のような効果を得ることが
できる。 （１）有接点の開閉動作時に、同スイッチの電極間に発
生するアークを、サイリスタのゲートに印加してサイリ
スタをオン動作するように構成した従来技術とは異な
り、本実施の形態では配電線１３に設けた変流器１８に
て発生する電圧を、サイリスタ１７がオン動作するため
の電源とした。

【００２７】従って、第２の有接点スイッチ１６を開閉
動作する前にサイリスタ１７をオン動作させ、サイリス
タ１７に電流を流すことにより、第２の有接点スイッチ
１６に流れる電流値は大幅に低下し、アークの発生に必
要な電流値未満となる。従って、第２の有接点スイッチ
１６を開閉動作しても電極１６ａ，１６ｂ間にアークが
発生するのを確実に防止することができる。その結果、
耐久性の低い安価なスイッチを使用しても、十分アーク
による劣化損傷等を防止することが可能となり、コスト
の低減及び信頼性の向上を図ることができる。

【００２８】（２）変流器１８とサイリスタ１７のゲー
ト２０との間にスイッチング回路１９を接続し、同スイ
ッチング回路１９のオン・オフ動作によりサイリスタ１
７がオン・オフするようにした。これにより、サイリス
タ１７と第２の有接点スイッチ１６との分流・転流の切
り換えを行うことができ、サイリスタ１７が常時オン状
態になるのを防止することができる。その結果、サイリ
スタ１７の発熱を抑制でき、サイリスタ１７を冷却する
ための構成を簡素化でき、延いてはコストの低減を図る
ことができる。

【００２９】（３）前記変流器１８よりも電源１１側に
おける配電線１３の部位に、第１の有接点スイッチ１５
を設けた。開閉装置１４の開放する際、最後にこの第１
の有接点スイッチ１５を開路することにより電源１１と
負荷１２との間を完全に遮断することができる。これに
より、開閉装置１４の開放時にはサイリスタ１７への電
流を完全に遮断でき、サイリスタ１７における漏電等を
防止することができ、より一層信頼性の向上を図ること
ができる。

【００３０】なお、本発明は次のように実施してもよ
い。 （１）スイッチング回路１９を設けずに具体化してもよ
い。 （２）スイッチング回路１９のオン・オフは光源２２か
らの光を受光してオンするホトトランジスタ２１を使用
したが、これを有接点スイッチを使用し、有接点スイッ
チがオンされた際には変流器１８からの電圧がサイリス
タ１７のゲートに印加されるように構成してもよい。

【００３１】（３）補助有接点スイッチとしての第１の
有接点スイッチ１５を設けずに具体化してもよい。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、有接点
スイッチの電極間にアークが発生するのを確実に防止で
きるので、アークによる電極の劣化損傷等が無くなり、
有接点スイッチの耐久性を向上できる。その結果、有接
点スイッチを耐久性の低い安価なものとしても十分に開
閉装置の信頼性を保持できる。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、スイッチング回路によりサ
イリスタと有接点スイッチとの分流・転流切り換えを行
うことができるので、常時サイリスタがオン状態になる
のを防止することができる。その結果、サイリスタの発
熱を抑制でき、サイリスタを冷却するための構成を簡素
化でき、延いてはコストの低減を図ることができる。

【００３４】請求項３に記載の発明においては、請求項
１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、開閉装置の
開放時には補助有接点スイッチにより電源と負荷との間
を完全に遮断することができるので、サイリスタへの電
流を完全に遮断でき、サイリスタにおける漏電等を防止
することができ、より一層信頼性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態における開閉装
置の回路図。

【図２】従来技術における開閉装置の回路図。

【符号の説明】

１１…電源、１２…負荷、１３…配電線、１４…開閉装
置、１５…補助有接点スイッチとしての第１の有接点ス
イッチ、１６…第２の有接点スイッチ、１７…サイリス
タ、１８…変流器、１９…スイッチング回路、２０…ゲ
ート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池戸 雅巳 愛知県犬山市字上小針１番地 エナジーサ ポート 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列接続した有接点スイッチとサイリス
   タとを有する開閉装置において、 前記サイリスタをオン・オフ動作させる電源を、配電線
   に設けられた変流器にて発生する電圧としたことを特徴
   とする開閉装置。
2. 【請求項２】 前記変流器とサイリスタのゲートとの間
   には、スイッチング回路が設けられ、同スイッチング回
   路のオン・オフ動作に伴い、前記サイリスタがオン・オ
   フする請求項１に記載の開閉装置。
3. 【請求項３】 前記変流器よりも電源側における配電線
   の部位において、前記有接点スイッチとは別体の補助有
   接点スイッチが設けられている請求項１又は請求項２に
   記載の開閉装置。