JPH09274834A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サイリスタのオン・オフ状態を確実に検出し、
有接点スイッチの電極間にアークが発生するのを防止す
ること。また、有接点スイッチの開閉状態を素早く検出
すること。 【解決手段】有接点スイッチ１５を開閉動作する前にサ
イリスタ１６をオンさせ、両分路１７，２０に転流する
ようにした。また、有接点スイッチ側分路１７に設けた
変流器１８により、その分路１７の電流値を検出して有
接点スイッチ１５の開閉状態を検出するように構成し
た。さらに、サイリスタ側分路２０に同分路２０の電流
値を検出する変流器２１を設け、サイリスタ１６のオン
・オフ状態を検出するように構成した。また、両分路１
７，２０の接続点２４よりも電源１１側における配電線
１３の部位に、補助有接点スイッチ２５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。この開閉装置
は有接点スイッチとサイリスタ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、まず、サ
イリスタをオン状態として、電源から負荷への電流が流
れる電路をサイリスタと有接点スイッチとに分流する。
これにより、有接点スイッチ側の分路電流値が低下す
る。この状態で、有接点スイッチを開路することで、電
極間にアークが発生するのを防止することができる。

【０００７】そして、前記有接点スイッチを開路した
ら、サイリスタをオフさせ、有接点スイッチ側分路とサ
イリスタ側分路の両分路を開路させる。これにより、電
源と負荷との間の電路が完全開放される。

【０００８】しかしながら、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は、次のよ
うな問題があった。サイリスタのオン・オフ動作はサイ
リスタのゲートと電源とを接続するスイッチング回路の
オン・オフにより行われ、有接点スイッチはスイッチン
グ回路がオンされたことが確認された後、開路される。
しかし、スイッチング回路がオンしたにもかかわらず、
サイリスタが故障しているためにオンしなかった場合に
おいても有接点スイッチは開路してしまう。この場合、
サイリスタには分流されないことから、有接点スイッチ
を流れる電流は高く、電極間にアークが発生し、有接点
スイッチが損傷するという問題があった。

【０００９】また、有接点スイッチの開閉状態はリミッ
トスイッチ等のアクチュエータにより検出され、この検
出状態に対応してサイリスタ側分路に対する分流・転流
を行う。

【００１０】ところが、リミットスイッチ等は有接点ス
イッチの位置（開路位置と閉路位置）に対応してオン・
オフし、有接点スイッチの開閉状態を検出することか
ら、有接点スイッチが開閉する際の動きに対して、その
開閉状態を検出するまでにタイムラグが発生する。この
タイムラグは分流・転流する際のタイミングに関わるこ
とから、前記タイムラグは必要最小限にすることが望ま
しい。

【００１１】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の目的はサイリスタのオン・オフ
状態を確実に検出し、有接点スイッチの電極間にアーク
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。

【００１２】第２の目的は、有接点スイッチの開閉状態
を素早く検出することが可能な開閉装置を提供すること
にある。

【００１３】

【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
サイリスタ側の分路に電流が流れているか否かを検出す
るためのサイリスタ用電流検出手段を設けたことをその
要旨とする。

【００１４】請求項２に記載の発明では、前記有接点ス
イッチ側の分路に電流が流れているか否かを検出するた
めの有接点スイッチ用電流検出手段を設けたことをその
要旨とする。

【００１５】請求項３に記載の発明では、前記有接点ス
イッチ側分路とサイリスタ側分路との接続点部位よりも
電源側又は負荷側の少なくともいずれか一方に、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。

【００１６】従って、請求項１に記載の発明において
は、サイリスタ用電流検出手段によりサイリスタ側の分
路に電流が流れているか否かが検出される。この検出結
果に基づき、サイリスタがオン状態かオフ状態かを判別
できる。

【００１７】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、有接点側電流検出手段に
より有接点スイッチ側の分路に電流が流れているか否か
が検出される。この検出結果に基づき、有接点スイッチ
がオン（閉路）状態かオフ（開放）状態かを判別でき
る。

【００１８】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、補助有接点
スイッチを開放することにより、電源と負荷との間が完
全遮断される。

【００１９】

【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を構成する有接
点スイッチ１５とサイリスタ１６とは並列に接続されて
いる。有接点スイッチ側分路１７には有接点スイッチ用
電流検出手段としての第１の変流器１８が設けられてい
る。第１の変流器１８は有接点スイッチ側分路１７の電
流値を検出し、コントローラ１９に出力する。一方、サ
イリスタ側分路２０にはサイリスタ用電流検出手段とし
ての第２の変流器２１が設けられている。第２の変流器
２１はサイリスタ側分路２０の電流値を検出し、コント
ローラ１９に出力する。

【００２０】前記コントローラ１９とサイリスタ１６の
ゲート２２との間にはスイッチング回路２３が接続され
ている。コントローラ１９は前記両変流器１８，２１に
より検出される電流値に基づきスイッチング回路２３を
オン・オフ動作させる。スイッチング回路２３のオン・
オフ動作に対応して、サイリスタ１６のゲート２２には
ゲート電圧が印加される。すなわち、スイッチング回路
２３のオン・オフ動作に対応してサイリスタ１６はオン
・オフする。前記有接点スイッチ側分路１７とサイリス
タ側分路２０との接続点２４よりも電源１１側における
配電線１３の部位には補助用有接点スイッチ２５が接続
されている。

【００２１】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。開閉装
置１４の開放時には、まず、コントローラ１９はスイッ
チング回路２３をオンさせ、サイリスタ１６をオンさせ
る。このとき、サイリスタ１６が正常であれば、電源１
１からの電流は有接点スイッチ側分路１７とサイリスタ
側分路２０とに分流される。コントローラ１９は第２の
変流器２１により検出される電流値に基づき、サイリス
タ１６が正常にオンしたか否かを判別する。すなわち、
サイリスタ１６が正常にオンした際には電流がサイリス
タ側分路２０を流れることから、第２の変流器２１によ
りその旨が検出される。コントローラ１９はこの電流値
に基づきサイリスタ側分路２０に通電していることを判
別した際には有接点スイッチ１５を開放し、分流してい
た電流をサイリスタ側分路２０に転流する。

【００２２】コントローラ１９は有接点スイッチ１５が
開路したことを判別したら、スイッチング回路２３をオ
フしてサイリスタ側分路２０を開路する。このとき、コ
ントローラ１９は第１の変流器１８により検出される電
流値に基づき有接点スイッチ１５が正常に開放したかを
確認し、前記スイッチング回路２３をオフする。

【００２３】コントローラ１９はスイッチング回路２３
をオフしてサイリスタ側分路２０も開路させた後、変流
器１８，２１により両分路１７，２０が開路したことを
確認したら、補助用有接点スイッチ２５を開放させ、配
電線１３の電路を完全遮断する。このとき、両分路１
７，２０は開路されていることから補助用有接点スイッ
チ２５を開路しても同スイッチ２５の電極２５ａ，２５
ｂ間にアークは発生しない。

【００２４】次に投入時における作用について説明す
る。まず、補助用有接点スイッチ２５を閉路する。この
とき、両分路１７，２０は開路状態に保持されているこ
とから、補助用有接点スイッチ２５を閉路させても同ス
イッチ２５の電極２５ａ，２５ｂ間にアークは発生しな
い。次に、コントローラ１９はスイッチング回路２３を
オンして、サイリスタ１６をオンさせる。これにより、
サイリスタ側分路２０が閉路され、電源１１と負荷１２
との間の通電が行われる。

【００２５】コントローラ１９は第２の変流器２１によ
り検出された電流値に基づき、サイリスタ側分路２０が
閉路されたことを判別したら、有接点スイッチ１５をオ
ンする。このとき、有接点スイッチ１５をオンしても、
電流はサイリスタ側分路２０に分流されていることか
ら、同スイッチ１５の電極１５a，１５ｂ間にアークは
発生しない。

【００２６】次にコントローラ１９はスイッチング回路
２３をオフさせてサイリスタ側分路２０を開路し、電流
を有接点スイッチ側分路１７に転流する。このとき、既
に有接点スイッチ１５がオンされていることから、同ス
イッチ１５の電極１５ａ，１５ｂ間にアークは発生しな
い。

【００２７】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）有接点スイッチ１５を開閉動作する前にサイリス
タ１６をオンさせ、両分路１７，２０に分流するように
した。これにより、有接点スイッチ側分路１７の電流値
が低下し、有接点スイッチ１５を開閉させても同スイッ
チ１５の電極１５ａ，１５ｂ間にアークが発生するのを
防止することができる。その結果、耐久性の低い安価な
有接点スイッチの使用が可能となり、コストの低減を図
ることができる。

【００２８】（２）有接点スイッチの開閉状態をリッミ
トスイッチ等を使用して間接的に検出する従来技術とは
異なり、本実施の形態では有接点スイッチ側分路１７に
設けた変流器１８により、その分路１７の電流値を検出
して有接点スイッチ１５の開閉状態を検出するように構
成した。

【００２９】すなわち、本実施の形態では、電気的に有
接点スイッチ１５の開閉状態を検出するように構成した
ことにより、有接点スイッチ１５の開閉動作を素早く検
出することができる。これにより、より確実に有接点ス
イッチ１５の電極１５ａ，１５ｂ間にアークが発生する
のを防止することができるとともに、開閉動作を素早く
行うことができ、信頼性の向上にもつながる。

【００３０】（３）サイリスタ側分路２０に同分路２０
の電流値を検出する変流器２１を設け、サイリスタ１６
のオン・オフ状態を検出するように構成した。これによ
り、サイリスタ１６のゲートに電圧を印加し、同サイリ
スタ１６をオンさせたにもかかわらずサイリスタが故障
しているためにオンしなかった場合においても、そのこ
とが変流器２１の検出信号によりコントローラ１９によ
り判別されることから誤って有接点スイッチ１５を開放
するのことがない。その結果、有接点スイッチ１５の電
極１５ａ，１５ｂ間にアークが発生するのを防止するこ
とができ、より一層信頼性の向上を図ることができる。

【００３１】（４）両分路１７，２０の接続点２４より
も電源１１側における配電線１３の部位に、補助有接点
スイッチ２５を設けた。開閉装置１４の開放時にこの補
助有接点スイッチ２５を最後に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１６
への電流を完全に遮断でき、サイリスタ１６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。

【００３２】なお、本発明は次のように実施してもよ
い。 （１）有接点スイッチ用電流検出手段としての第１の変
流器１８を設けずに具体化してもよい。

【００３３】（２）補助有接点スイッチ２５を設けずに
具体化してもよい。 （３）有接点スイッチ用電流検出手段及びサイリスタ用
電流検出手段としての変流器１８，２１を使用し、分路
１７，２０の電流値を検出して有接点スイッチ１５及び
サイリスタ１６のオン・オフ状態を検出するように構成
したが、分路１７，２０に電流が流れている際にはオ
ン、流れていない際にはオフする電流センサを設けて具
体化してもよい。

【００３４】（４）負荷側に補助有接点２５を設けて具
体化してもよい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、サイリ
スタがオン状態かオフ状態かを確実に検出できるので、
有接点スイッチの開閉動作時に、同スイッチの電極間に
アークが発生するのを防止することができる。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。

【００３６】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、有接点スイッチの開閉状態
を直接（電気的）に検出することができるので、有接点
スイッチの開閉動作を素早く検出することができ、さら
に信頼性の向上を図ることができる。

【００３７】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に記載の発明の効果に加え、補助有接点
スイッチを開放することにより、電源と負荷との間を完
全遮断できるので、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。

【符号の説明】

１１…電源、１２…負荷、１３…配電線、１４…開閉装
置、１５…有接点スイッチ、１６…サイリスタ、１７…
有接点スイッチ側分路、１８…有接点スイッチ用電流検
出手段としての第１の変流器、２０…サイリスタ側分
路、２１…サイリスタ用電流検出手段としての第２の変
流器、２４…接続点、２５…補助有接点スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── 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、 前記サイリスタ側の分路に電流が流れているか否かを検
   出するためのサイリスタ用電流検出手段を設けたことを
   特徴する開閉装置。
2. 【請求項２】 前記有接点スイッチ側の分路に電流が流
   れているか否かを検出するための有接点スイッチ用電流
   検出手段を設けた請求項１に記載の開閉装置。
3. 【請求項３】 前記有接点スイッチ側分路とサイリスタ
   側分路との接続点部位よりも電源側又は負荷側の少なく
   ともいずれか一方に、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。