JPH02100216A - 液体金属スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチの接点上への液体金属の液滴の残留
を防ぐことにより確実、かつ、高速な電流の断続動作を
行ない、かつ、高い耐久性を示す液体金属スイッチに関
する。

〔従来の技術〕

一般に、液体金属を電流の断続の媒体として用いる液体
金属スイッチは、複数の電極、電流が導通する液体金属
、液体金属に電流の断続動作を行なわせる非導通磁性体
の駆動体、及び、駆動体を駆動する磁石により構成され
る。スイッチの動作は、磁石により生じる磁界により駆
動体を動かし、液体金属を両接点に接触させることによ
り行われる。このような原理によるスイッチとして、特
開昭６０−５０８２０号、特開昭５８−２１４２３３号
公報があげられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の構造のものでは、スイッチの電流の断続
動作時に電極接点周囲に液体金属の液滴の残留が生じる
。そのため、特に高電圧大電流でのスイッチ動作時に電
界の集中がおこり部分的にスパークが発生してスイッチ
の電流断続動作が確実に行われなかった。また、スパー
クが飛ぶことによる磨耗、接点に駆動体が衝突すること
による接点部の磨耗により長時間の使用に際して耐久性
の問題が生じた。これらの理由によりスイッチの動作速
度を速くすることができなかった。このような問題は電
極接点近傍で液体金属液滴が存在しないようにすれば解
決できる。

本発明の主な目的は、スイッチ電極の接点部で生成した
液体金属液滴を吸収、または、除去する手段を提供する
ことにある。

本発明の第二の目的は液体金属スイッチの構成要素を振
動させることにより、スイッチ電極の接点部で液体金属
液滴を生成しに＜＜シ、また、液滴が生成しても吸収さ
れやすくする手段を提供することにある。

本発明の第三の目的は液体金属スイッチに用いられてい
る流体を撹拌することによりスイッチ電極の接点部で液
体金属液滴を生成しに＜＜シ、また、液滴が生成しても
吸収されやすくする手段を提供することにある。

本発明の第四の目的はスイッチ電極の接点部で液体金属
液滴が生成しにくくする手段を提供することにある。

本発明の第五の目的は液体金属スイッチ接点において液
体金属液滴を吸収する手段に液体金属スイッチ構成要素
を振動させて液体金属液滴が生成しにくく、かつ、生成
した液滴の吸収も効率よく行わせる手段を組み合わせて
さらに液滴吸収効果を増加させた手段を提供することに
ある。

本発明の第六の目的は液体金属スイッチの接点において
液体金属液滴を吸収する手段に液体金属スイッチに用い
られている流体を攪拌することによりスイッチ電極の接
点部において液体金属液滴が生成しにくく、かつ、生成
した液滴の吸収も効率よく行わせる手段を組み合わせて
、さらに、液滴吸収効果を増加させた手段を提供するこ
とにある。

本発明の第七の目的は液体金属スイッチの接点で液体金
属液滴を吸収する手段に液体金属スイッチ構成要素を振
動させることにより、また、液体金属スイッチに用いら
れている流体を撹拌することによりスイッチ電極の接点
部で液体金属液滴が生成しにくく、かつ、生成した液滴
の吸収も効率よく行わせる手段を組み合わせ、さらに、
液滴吸収効果を増加させた手段に、さらに、スイッチ電
極の接点部で液体金属液滴が生成しにくくする手段を組
合せることにより、液体金属液滴が電極接点部に存在し
にくくする手段を提供することにある。

本発明の第への目的は液体金属スイッチ構成要素を振動
させることにより、また、液体金属スイッチに用いられ
ている流体を撹拌することによりスイッチ電極の接点部
で液体金属液滴が生成しにくく、かつ、生成した液滴の
吸収も効率よく行わせる手段に、さらに、液滴吸収効果
を増加させた手段を組合せることにより、液体金属液滴
が電極接点部に存在しにくくする手段を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記主な目的は、液体金属スイッチの電極の接点、及び
、スイッチ中の液体金属に電流の断続動作を行なわせる
駆動体のそれぞれ相接する箇所に液体金属浸潤部を形成
することにより達成される。

上記第二の目的は液体金属スイッチ構成要素を振動させ
る超音波振動子等の装置を付加することにより達成され
る。

上記第三の目的は駆動体の駆動に回転磁界等を用い、か
つ、駆動体の形状を羽等を取り付けるなど工夫してスイ
ッチ中の液体を撹拌できるようにすることで達成される
。

上記第四の目的はスイッチ中の液体として液体金属と液
体金属より密度が小さい粘性絶縁液体を用いることによ
り達成される。

上記第五の目的は液体金属スイッチの電極の接点、及び
、駆動体のそれぞれ相接する箇所に液体金属浸潤部を形
成すること、及び、液体金属スイッチ構成要素を振動さ
せる超音波振動子等の装置を付加することにより達成さ
れる。

上記第六の目的は液体金属スイッチの電極の接点、及び
、駆動体のそれぞれ相接する箇所に液体金属浸潤部を形
成すること、駆動体の駆動に・回転磁界等を用い、かつ
、駆動体の形状を羽等を取り付けるスイッチ中の液体を
撹拌できるようにしたことにより達成される。

上記第七の目的は第一の手段、第五の手段、及び第六の
手段に加えて、液体金属スイッチ中の液体として液体金
属と液体金属より密度が小さい粘性絶縁液体を用いるこ
とにより達成される。

上記第への目的は第五の手段、及び第六の手段に加えて
、液体金属スイッチ中の液体として液体金属と液体金属
より密度が小さい粘性絶縁液体を用いることにより達成
される。

〔作用〕

まず、第一の手段による作用により、液体金属スイッチ
の電極と、駆動体の接触部が液体金属を浸潤させる材質
で構成されているため、スイッチの動作中にスイッチの
電極の接点部に液体金属液滴が生じても、それぞれ電極
、及び、駆動体の液体金属浸潤部に接触すれば液体金属
の表面張力により吸収合体される。

第二の手段による作用により、液体金属スイッチ構成要
素全体が振動することにより、液体金属液滴と液体金属
浸潤部の接触の確率が大きくなり、液体金属液滴が吸収
されやすくなり、かつ、液滴の生成も押さえられる。

第三の手段による作用により液体金属スイッチ中の液体
が撹拌されることにより、電極接点部周囲の液体金属液
滴が撹乱され液体金属浸潤部の接触の確率が大きくなり
液体金属液滴が吸収されやすくなり、かつ、液滴の生成
も押さえられる。

第四の手段の作用により、周囲を取り巻く液体の粘性に
より液体金属液滴の生成が抑制される。

第五の手段による作用では第一の手段による作用を第二
の手段による作用によって効果的に液体金属液滴が吸収
され、かつ、液滴の生成が押さえられる。

第六の手段による作用では第一の手段による作用と第三
の手段による作用によって効果的に液体金属液滴が吸収
され、かつ、液滴の生成が押さえられる。

第七の手段による作用では第一の手段による作用と第二
、または、第三の手段による作用によって効果的に液体
金属液滴が吸収され、かつ、液滴の生成が押さえられ、
さらに、第四の手段による作用により液体金属液滴の生
成が抑制される。

第への手段による作用では第二、または、第三の手段に
よる作用によって液体金属液滴が吸収され、かつ、液滴
の生成が押さえられ、さらに、第四の手段による作用に
より液体金属液滴の生成が抑制される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は電極に残留した液体金属の液滴の消散手段とし
て超音波振動子による振動を用いた本発明の一実施例の
縦断側面図である。電線１１が接続された一対の電極１
、電極２、及び、絶縁体７により閉じた容器が形成され
、その中に水銀等の液体金属８、液体金属８より密度の
小さい流動パラフィン等の絶縁液体９、及び、液体金属
８より密度が小さく、かつ、絶縁液体９より密度が大き
い駆動体９が納められている。駆動体３は鉄等の磁性体
４、及び、磁性体４をとり囲む絶縁体５で構成される。

駆動体３．及び、電極ｌが相向かい合う場所には焼結金
属等よりなる液体金属浸潤部が形成されている。また、
電極２の下部周囲には駆動体駆動電磁石が、電極２の下
部には超音波振動子１２が取り付けられ超音波振動子駆
動装置１３へ接続されている。

第１図はスイッチが導通しているときの状態をあられす
、電磁石１０に電流がながされることにより磁界が発生
し駆動体３は電極２の方へ最もひきつけられている。こ
の状態から電磁石１０への電流を止め磁界を無くすと、
駆動体３は液体金属８より密度が小さいため浮力により
上昇する。すると、第２図のように、液体金属の液面が
下がり、液体金属８と電極ｌが離れ、電流が導通しなく
なる。このとき、液体金属液面は駆動体３の液体金属浸
潤部６以下にまで下がり、液体金属浸潤部６を通じて電
流が電極１に流れることはない。

このとき、電極１に生じた液体金属液滴は、電極１と駆
動体３の液体金属浸潤部６同士が接触することにより吸
収される。この効果は超音波振動子１２の動作により電
極１が振動させられるため。

さらに大きくなる。従って電極１に液体金属液滴は存在
しにくくなるのでスイッチの電流断続動作時に電界の集
中が生じず、スパークが飛びにくくなる。また、スパー
クによる電気的磨耗も少なくなる。さらに、機械的な接
触が行われる電極１と駆動体３の接触部に液体金属浸潤
部６が形成されているために機械的な磨耗も少なくなる
。よって本実施例の構造の液体金属スイッチは高速で電
流の断続動作を行なってもスパークが飛ぶことがなく確
実に動作し、かつ、高い耐久性を示す。

第３図は第一の実施例において、スイッチの構成要素を
振動させるために用いた超音波振動子のかわりに、駆動
磁界として回転磁界１４を用い。

駆動体３に羽１３を取り付けて液体金属、及び、絶縁流
体を効率良く攪拌できるように形状を工夫し、駆動体３
を回転させ間接的に液体を攪拌させるようにした場合を
示す、この場合、液体金属が電極１に接し電流が流れて
いる状態から液体金属が電極１を離れ電流が切れる状態
に移行する際。

電極１に液体金属の液滴が生じても、周囲の撹乱されて
いる液体の運動により、液体金属液滴は電極１．及び、
駆動体の液体金属浸潤部にすぐに接触して消滅する。よ
って、第一の実施例と同様に。

この実施例でも液体金属液滴が電極１の周囲に存在しに
くくなるため電界の集中が起こりにくく高速でスイッチ
の断続動作を行なってもスパークも生じにくくなる。従
って、高速動作時でも安定に動作し、かつ耐久性が高く
なる０図中、１５は回転磁界コイルである。

第４図は第一の実施例及び第二の実施例では一つであっ
た駆動体３を小さくシ、かつ、複数個設けた例である。

この場合、駆動体３は球形で液体金属より小さい密度を
もち、磁性体４を絶縁層５で取り囲み、さらに、その周
囲を液体金属浸潤層で覆う、この場合も、第一の実施例
と同様に、電磁石１０により作られる磁界によって駆動
体３は液体金属スイクチ下部に引き付けられ、液体金属
中に沈みこむ。液体金属液面が上昇し、電極１に接する
ことによってスイッチは電流を導通させる。

電磁石による外部磁界を取り去ると、駆動体は浮力によ
り上昇し、電極１、及び、駆動体３の液体金属浸潤部が
接触し、電極１の周囲に発生した液体金属の液滴は第一
の実施例と同様な作用により液体金属浸潤部に吸収され
る。よって、高速動作時でもスパークが飛ばず安定に動
作する。

〔発明の効果〕

本発明の液体金属スイッチ電極の接点部に形成した液体
金属浸潤部により電極周囲に生成した液体金属液滴を吸
収または取り去ることができる６本発明での液体金属ス
イッチの構成要素の振動により、スイッチ電極の接点部
周囲に生成した液体金属液滴を消滅させ、または、吸収
しやすくすることができる。

本発明での液体金属スイッチに用いられている流体の撹
拌により、スイッチ電極の接点部周囲に生成した液体金
属液滴を消滅させ、または、吸収されやすくすることが
できる。

本発明の液体金属のほかに、液体金属よりは密度が小さ
い絶縁粘性流体の使用により、液体金属スイッチ電極の
接点部で液体金属液滴が生成しにくくなる効果がある。

本発明での液体金属スイッチ電極の接点部での液体金属
浸潤部の形成、及び、液体金属スイッチの構成要素の振
動により、液体金属液滴吸収効果を増大させることがで
きる。

本発明での液体金属スイッチ電極の接点部での液体金属
浸潤部の形成、及び、液体金属スイッチに用いられてい
る液体の攪拌により、スイッチ電極の接点部で生成した
液体金属液滴の吸収効果を増大させることができる。

本発明での液体金属スイッチ電極の接点部での液体金属
浸潤部の形成、及び、液体金属スイッチの構成要素の振
動、又は、液体金属スイッチに用いられている液体の攪
拌により、スイッチ電極の接点部に生成した液体金属液
滴の吸収効果を増大させ、さらに、液体金属のほかに液
体金属よりは密度が小さい絶縁粘性液体の使用により、
液体金属スイッチ電極の接点部で液体金属液滴が生成し
にくくシ、液体金属液滴が電極接点部に存在しにくくす
ることができる。

本発明での液体金属スイッチの構成要素の振動、又は、
液体金属スイッチに用いられている流体の攪拌により、
スイッチ電極の接点部に生成した液体金属液滴の吸収効
果を増大させ、さらに、液体金属のほかに液体金属より
は密度が小さい絶縁粘性流体の使用により、液体金属ス
イッチ電極の接点部で液体金属液滴が生成しに＜＜シ、
液体金属液滴が電極接点部に存在しにくくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の縦断側面図、第２図は本
発明の第二の実施例の縦断側面図、第３図は、本発明の
第三の実施例の縦断側面図、第４図は１本発明の第四の
実施例の縦断側面図である。 １．２・・・電極１．３・・・駆動体、４・・・磁性体
、５・・・駆動体磁性体、６・・・液体金属浸潤部、７
・・・絶縁体、８・・・液体金属、９・・・絶縁液体、
１０・・・電磁石、１１・・・導線、１２・・・超音波
振動子、１３・・・超音波振動子駆動装置、１４・・・
駆動体調、１５・・・回転磁界コイル。 高３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の電極と絶縁体で形成される閉じた空間中に、
   液体金属、及び前記液体金属に電流の導通動作を行なわ
   せる駆動体が存在している液体金属スイッチにおいて、 前記電極の接点及び前記駆動体の接触部それぞれに前記
   液体金属の浸潤部を形成したことを特徴とする液体金属
   スイッチ。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記液体金属スイッチの構成要素を振動させる超音波振
   動子を付加したことを特徴とする液体金属スイッチ。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記駆動体の駆動に回転磁界を用い、かつ、前記駆動体
   の形状を羽根を取り付け、スイッチ中の液体を攪拌でき
   るようにしたことを特徴とする液体金属スイッチ。 ４、特許請求の範囲第１項において、 前記金属スイッチ中の液体として前記液体金属と前記液
   体金属より密度が小さい粘性絶縁液体を用いたことを特
   徴とする液体金属スイッチ。 ５、特許請求項第１項記載の液体金属スイッチにおいて 前記液体金属スイッチの構成要素を振動させる超音波振
   動子を付加したことを特徴とする液体金属スイッチ。 ６、特許請求項第１項記載の液体金属スイッチにおいて
   、 前記駆動体の駆動に回転磁界等を用い、かつ、前記駆動
   体の形状を羽根を取り付け前記液体金属スイッチ中の液
   体を攪拌できるようにしたことを特徴とする液体金属ス
   イッチ。 ７、特許請求項第１項、第５項、または第６項記載の液
   体金属スイッチにおいて、 前記液体金属スイッチ中の液体として液体金属と液体金
   属より密度が小さい粘性絶縁液体を用いたことを特徴と
   する液体金属スイッチ。 ８、特許請求項第２項、または第３項記載の液体金属ス
   イッチにおいて、 前記液体金属スイッチ中の液体として液体金属と前記液
   体金属より密度が小さい粘性絶縁液体を用いたことを特
   徴とする液体金属スイッチ。