(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、上記直流開閉器を利用して直流の2極(プラス極、マイナス極)を遮断しようとした場合、当該直流開閉器を2台並べることが考えられる。この場合、消弧部は隣り合う直流開閉器の開閉動作に伴う磁束の影響を受けて、アークを十分に伸長させることができないおそれがある。よって、接点間の電気的な遮断が遅延することがある。
【0006】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接点間を離間させたとき、より迅速に端子間を電気的に遮断する直流開閉器および直流遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以下、上記目的を達成するための手段について説明する。
上記課題を解決するために、固定接点を有する固定接触子および前記固定接点に対して接離する可動接点を有する可動接触子からなる複数の遮断機構部と、ハンドルの操作に伴い前記各遮断機構部における前記固定接点と前記可動接点とを開閉動作させる開閉機構と、前記複数の遮断機構部のうち少なくとも一つに対応して設けられる消弧部と、を備えた直流開閉器において、前記消弧部は、前記可動接点が前記固定接点から離間して開極したときに、前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークをアーク駆動力を通じて伸長させる磁石と、前記磁石に対する前記アークの橋絡を抑制する、絶縁材料にて形成される絶縁部と、を備え、当該消弧部は、自己が消弧対象としている前記遮断機構部でない他の遮断機構部から磁気的な影響を受けない程度の離間距離だけ当該他の遮断機構部から離間して設けられ
、前記当該消弧部である一の消弧部と、前記他の遮断機構部に対応する他の消弧部とを有し、前記離間距離は、前記他の消弧部の磁石によって、前記一の消弧部に対応する前記可動接点と前記固定接点とを開極したときの前記アーク駆動力を減少させることなく、かつ前記一の消弧部の磁石により集磁された前記開極した前記両接点間の磁束が前記他の消弧部によって減少しない距離であることを特徴とする。
【0009】
また、上記構成において、前記複数の遮断機構部は、共通の筐体に覆われて1つの前記直流開閉器として形成されるとともに、幅方向に沿って異なる高さに配置されることが好ましい。
【0010】
また、
固定接点を有する固定接触子および前記固定接点に対して接離する可動接点を有する可動接触子からなる複数の遮断機構部と、ハンドルの操作に伴い前記各遮断機構部における前記固定接点と前記可動接点とを開閉動作させる開閉機構と、前記複数の遮断機構部のうち少なくとも一つに対応して設けられる消弧部と、を備えた直流開閉器において、前記消弧部は、前記可動接点が前記固定接点から離間して開極したときに、前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークをアーク駆動力を通じて伸長させる磁石と、前記磁石に対する前記アークの橋絡を抑制する、絶縁材料にて形成される絶縁部と、を備え、当該消弧部は、自己が消弧対象としている前記遮断機構部でない他の遮断機構部から磁気的な影響を受けない程度の離間距離だけ当該他の遮断機構部から離間して設けられ、前記複数の遮断機構部は、共通の筐体に覆われて1つの前記直流開閉器として形成されるとともに、幅方向に沿って異なる高さに配置され、前記共通の筐体に覆われた直流開閉器内には、前記高さ方向及び幅方向から前記遮断機構部に覆われた空間が形成され、前記共通の筐体に覆われた直流開閉器が幅方向に沿って複数配置され、一の直流開閉器における遮断機構部と、その一の直流開閉器に隣接する他の直流開閉器における遮断機構部とが前記空間を挟んで前記離間距離に亘って離間する
ことを特徴とする。
【0011】
また、上記構成において、前記各遮断機構部の少なくとも一部が、幅方向に対して直交する方向からみて重なるように前記各遮断機構部が配置されることが好ましい。
また、上記構成において、前記固定接触子および前記可動接触子は、それぞれ前記直流開閉器から反対側に露出する端子と電気的に繋がり、前記両端子間の前記固定接触子および前記可動接触子を含んで、当該両端子を結ぶ方向に沿って複数の電路を形成し、前記各電路は幅方向に沿って異なる高さに配置されることが好ましい。
【0012】
また、上記構成において、異常電流が流れたときに、前記可動接触子を前記固定接触子から離間させる異常電流遮断手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、直流開閉器および直流遮断器において、接点間を離間させたとき、より迅速に端子間を電気的に遮断することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係る直流開閉器の一種である直流遮断器を太陽光発電システムに適用した一実施形態について
図1〜
図6を参照して説明する。
図1に示すように、直流遮断器1は、略直方状に形成されるとともに、プラス極およびマイナス極に対応した電路10a,10bを有する。各電路10a,10bの両端部は、直流遮断器1の外周を覆う筐体6から突出した端子11a,11b,12a,12bとして形成されている。
【0016】
接続端子11a,11bには、太陽光パネル(図示略)からのプラス端子+P1、マイナス端子−P1がそれぞれ接続されている。詳しくは、
図4に示すように、プラス端子+P1、マイナス端子−P1は、ねじ7によって、接続端子11a,11bに圧接されている。接続端子11a,11bは、高さ方向および幅方向ともに異なる位置に設けられている。すなわち、接続端子11aは、接続端子11bの図中右上に位置する。
【0017】
また、
図3に示すように、接続端子12a,12bには、電力変換装置(図示略)からのプラス端子+P2、マイナス端子−P2がそれぞれ接続されている。詳しくは、プラス端子+P2、マイナス端子−P2は、ねじ7によって、接続端子12a,12bに圧接されている。接続端子12a,12bは、高さ方向および幅方向ともに異なる位置に設けられている。すなわち、接続端子12aは、接続端子12bの図中左上に位置する。直流遮断器1は、太陽光パネルと電力変換装置との間に位置し、太陽光パネルと電力変換装置との間を導通状態及び遮断状態間で切り替える。
【0018】
次に、直流遮断器1の内部構成について説明する。
図1に示すように、直流遮断器1は、上記各電路10a,10bを構成する遮断機構部30a,30bと、ハンドル15と、リンク機構16と、ソレノイド13と、を備える。この
図1は、側面カバーを取り外した直流遮断器1の側面図である。
【0019】
図2に示すように、遮断機構部30a,30bは、直流遮断器1の幅方向に沿って2つ、それぞれ異なる高さに設けられている。第1の遮断機構部30aは上側に位置し、第2の遮断機構部30bは下側に位置している。すなわち、上記端子11a,11b,12a,12bと同様の位置関係である。そして、両遮断機構部30a,30bは、高さ方向からみて一部が重なるように位置している。第1の遮断機構部30aは、第2の遮断機構部30bの開閉動作時において生じる磁束変化の影響を受けない程度に、第2の遮断機構部30bから離間して設けられる。
【0020】
ここで、開閉動作時において生じる磁束変化の影響を受けない程度の離間とは、他の磁石35によって開極時のアーク駆動力を減少させることなく、自己の消弧部19aの磁石32により発生し、開極した接点21a,22a間を直交する磁束が、他の消弧部19bによって減少しない距離をいう。
【0021】
また、直流遮断器1内において第1の遮断機構部30aの右側、すなわち、第2の遮断機構部30bの上側には空間14が形成されている。
直流遮断器1は、
図2の二点鎖線で示すように、同一のものが幅方向に沿って複数同じ向きで並べられている。各直流遮断器1は、太陽光パネルに対応して設けられる。この場合、中央の直流遮断器1における第1の遮断機構部30aと、その右隣の直流遮断器1における第1の遮断機構部30aとは、中央の直流遮断器1内の空間14を挟んで距離L1だけ離間している。
【0022】
また、中央の直流遮断器1における第1の遮断機構部30a(
図2の実線で示す)と、その左隣の直流遮断器1における第1の遮断機構部30a(
図2の二点鎖線で示す)とは、左隣の直流遮断器1内の空間14を挟んで距離L1だけ離間している。この距離L1は、遮断機構部の開閉動作時において生じる磁束変化の影響を無視できる程度に設定されている。
【0023】
図1に示すように、各遮断機構部30a,30bは、固定接触子17a,17bと、可動接触子18a,18bと、を備える。各遮断機構部30a,30bに対応して消弧部19a,19bが設けられる。
【0024】
ハンドル15はその操作部15aが外部に露出している。また、リンク機構16は、可動接触子18a,18bの一部を支持するとともに、ハンドル15の回転に伴い各可動接触子18a,18bを高さ方向に移動させる。このリンク機構16が開閉機構に相当する。
【0025】
可動接触子18a,18bは、長手方向(図中の左右方向)に延出する薄板状に形成されるとともに、それぞれ接続端子12a,12bに導通している。また、可動接触子18a,18bの右端部の下面には可動接点22a,22bが形成されている。
【0026】
固定接触子17a,17bは、可動接触子18a,18bと同様に、長手方向(図中の左右方向)に延出する薄板状に形成されるとともに、その右端部が接続端子11a,11bを構成する。
【0027】
また、固定接触子17a,17bの左端部の上面には固定接点21a,21bが形成されている。可動接点22a,22bは、可動接触子18a,18bの上下動に伴い、固定接点21a,21bに対して接離可能に設けられている。
【0028】
ソレノイド13は電路10aに過電流(異常電流)が流れると、その出力軸13aを通じてリンク機構16を動作させる。これにより、可動接点22aが固定接点21aから離間して、過電流が遮断される。すなわち、ソレノイド13は異常電流遮断手段に相当する。
【0029】
各遮断機構部30a,30bに対応する消弧部19a,19bは異なる構成である。まず、第1の遮断機構部30aに対応する消弧部19aの構成について説明する。
図5に示すように、第1の遮断機構部30aに対応する消弧部19aは、磁気ヨーク31と、一対の永久磁石32と、絶縁ホルダ33と、を備える。
【0030】
各永久磁石32は正方形の平板状に形成されるとともに、その厚さ方向にS極およびN極が着磁されている。
絶縁ホルダ33は、図中の下側に開口した略U字状に形成されている。詳しくは、絶縁ホルダ33は、一対の側壁33a,33bおよびその側壁33a,33bを連結する上壁33cから構成されている。側壁33a,33bの外面には、永久磁石32を装着可能な収納穴33dが形成されている。
【0031】
磁気ヨーク31は、フェライト等の磁性体で形成されるとともに、絶縁ホルダ33の外面を覆うようにU字状に形成されている。磁気ヨーク31は、2つの永久磁石32間での磁路を形成する。
【0032】
絶縁ホルダ33の各収納穴33dに永久磁石32がはめ込まれる。そして、その絶縁ホルダ33に磁気ヨーク31が外側からはめ込まれる。これにより、消弧部19aが組み立てられる。消弧部19aの内部に、可動接点22aおよび固定接点21aが位置する。
【0033】
次に、第2の遮断機構部30bに対応する消弧部19bの構成について説明する。
図2に示すように、第2の遮断機構部30bに対応する消弧部19bは、上記永久磁石32と同一形状である一対の永久磁石35を有する。両永久磁石35は、可動接触子18bおよび固定接触子17bを挟んで幅方向に対面している。
【0034】
次に、直流遮断器1の作用について説明する。
図1に示すように、両電路10a,10bに電流が流れている状態で、ハンドル15を通じて、各可動接触子18a,18bを固定接触子17a,17bから離間させる。このとき、
図6に示すように、固定接点21a,21bと可動接点22a,22bとの間にはアークが生じる。
【0035】
第1の遮断機構部30aにおける永久磁石32は、接点21a,22a間で発生するアークに、電磁力学によるところのローレンツ力を作用させてアークを伸長させる。このローレンツ力がアークを駆動させるアーク駆動力となる。このとき、絶縁ホルダ33は、アークが永久磁石32および磁気ヨーク31に橋絡しないよう、永久磁石32および磁気ヨーク31を保護する。アークを伸長させることで、アーク電圧を上昇させることができる。このアーク電圧が固定接点21a,21bと可動接点22a,22bとの間の印加電圧を超えたときにアークは消弧される。よって、接点21a,22a間が電気的に遮断した状態となる。
【0036】
第2の遮断機構部30bにおける永久磁石35も同様にアークを伸長させることでアークを消弧する。よって、接点21b,22b間も電気的に遮断した状態となる。
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
【0037】
(1)第1の遮断機構部30aに対応する消弧部19aは自己が消弧対象としていない第2の遮断機構部30bからの磁気的な影響を受けない程度に、当該第2の遮断機構部30bから離間して設けられている。よって、永久磁石32を通じたアークの伸長効果を大きくすること、すなわち、アーク電圧を増大させることができる。このアーク電圧が固定接点21aと可動接点22aとの間の印加電圧を超えたときにアークは消弧する。よって、アーク電圧を増大させることで、可動接点22aおよび固定接点21a間の遮断をより迅速に行うことができる。
【0038】
(2)
図1に示すように、各遮断機構部30a,30bは幅方向からみて異なる位置、すなわち段違いに配置されている。よって、直流遮断器1の幅方向のサイズを大きくすることなく、第1の遮断機構部30aに対応する消弧部19aを第2の遮断機構部30bから離間させることができる。
【0039】
(3)各遮断機構部30a,30bの一部が、高さ方向からみて重なるように各遮断機構部30a,30bが配置されている。よって、直流遮断器1の幅方向を薄く形成することができる。
【0040】
特に上記実施形態では、
図2に示すように、同一構成の直流遮断器1が幅方向に複数配列される。この直流遮断器1を配列したときの全体のサイズをコンパクトにすることができる。また、隣接する直流遮断器1の遮断機構部30a同士は空間14を介して距離L1だけ離間する。よって、直流遮断器1を隣接して配置した場合にも、上記(1)の効果が得られる。
【0041】
(4)端子11a,11b,12a,12bを含む電路10a,10bは、幅方向からみて重ならないように、すなわち段違いに配置される。よって、直流遮断器1の幅方向を薄く形成することができる。
【0042】
また、各端子11a,11b,12a,12bを幅方向に大きく形成した場合であっても、端子11a,11b,12a,12b同士が隣り合わないため、端子同士が干渉することがない。よって、より端子11a,11b,12a,12bを大きく形成することができる。これにより、より大きいサイズのねじ7を利用することで、直流遮断器1の接続端子11a,11b,12a,12bに外部からの端子+P1,−P1,+P2,−P2をより大きい力で圧接させることができる。
【0043】
(5)電路10aに過電流(異常電流)が流れると、ソレノイド13を通じて可動接点22aが固定接点21aから離間されて、過電流が遮断される。よって、太陽光発電システムとしての安全性が高まる。
【0044】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、直流遮断器1は幅方向に複数並べられていたが、並べ方はこれに限らず、また単独で使用してもよい。
【0045】
・上記実施形態においては、1つの直流遮断器1に消弧部19a,19bが2つ設けられていたが、例えば第2の遮断機構部30bに対応する消弧部19bを省略してもよい。
また、消弧部19a,19bの構成も適宜変更可能である。例えば、消弧部19aから磁気ヨーク31を省略してもよい。
【0046】
・上記実施形態においては、接続端子11a,11bには太陽光パネル(図示略)のプラス端子+P1、マイナス端子−P1がそれぞれ接続されていた。しかし、各電路10a,10bの接続端子11a,11bに各太陽光パネル(図示略)からのプラス端子のみ、又はマイナス端子のみを接続してもよい。接続端子12a,12bについても同様である。また、接続端子11a,11bと接続端子12a,12bとを逆に使用してもよい。
【0047】
・上記実施形態においては、直流遮断器1は2つの電路10a,10bを有していたが、3つ以上の電路を有していてもよい。この場合でも、各電路を段違いに配置(すなわち各電路を幅方向からみて重ならないように配置)することで、上記実施形態の(1)〜(4)と同様の効果が得られる。
【0048】
・上記実施形態においては、高さ方向からみて遮断機構部30a,30bの一部が重なるように配置されていたが、遮断機構部30a,30bの全てが重なっていてもよい。また、幅方向からみて両遮断機構部30a,30bが一致する位置にあってもよい。この場合には、直流遮断器1内には、両遮断機構部30a,30b間に距離L1だけの空間が形成される。また、遮断機構部30a,30bを含む電路10a,10bが幅方向からみて一致する位置にあってもよい。
【0049】
・上記実施形態においては、直流遮断器1を太陽パネルに接続していたが、直流遮断器1を他の直流電圧源に接続してもよい。
・上記実施形態におけるソレノイド13を省略することで、直流遮断器ではなく、直流開閉器として構成してもよい。
【0050】
・消弧部19a、19bは異なる構成としたが、何れか一方の構成を採用しても良い。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
(イ)請求項
1〜
3の何れか一項に記載の直流開閉器において、共通の前記ハンドルにて前記開閉機構を通じて各遮断機構部が同時に開閉動作することを特徴とする直流開閉器。