JP2010108654A - 電磁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定接点及び可動接点への氷結の発生をより効率的に抑制し、低温環境下での接
点間の接触性能を向上させること。
【解決手段】電磁開閉装置は、本体部２と、固定接点用端子３と、本体部２及び固定接点
用端子３を収納するケース１とを備える。本体部２は、コイル１４を有する電磁石６と、
可動接点２０が端部に配設された可動バネ８とを有する。固定接点用端子３は、一端部に
固定接点２１を具備し、他端部に端子片３ａを有する。端子片３ａは、ケース１の外部へ
突出される。可動接点２０は、電磁石６の吸引力、及び可動バネ８の弾性復帰力により、
固定接点２１に対して接触・離間する。そして、固定接点用端子３の前記一端部と前記他
端部とを連結する連結部３ｂには、ケース１内外の温度差によって発生する結露を捕集す
る捕集部２２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルを有する電磁石の吸引力、及び可動接点が端部に配設された可動バネ
の弾性復帰力により、可動接点が固定接点に接触・離間することで開閉動作を行う電磁開
閉装置に関するものである。

従来より、コイルを有する電磁ブロックの吸引力、及び可動接点が端部に配設された可
動バネの弾性復帰力により、可動接点が固定接点に接触・離間することで開閉動作を行う
電磁開閉装置が提供されている。

ところで、冬季や寒冷地等の周囲環境温度が低い場合、密封状態のケース内で氷結現象
が発生し、接点導通不良を引き起こす問題があった。以下、氷結現象について簡単に説明
する。通電によって、ケース内のコイルやボビン、通電経路を形成する接点及び端子は発
熱を起こし、ケース内の温度が上昇する。このとき、外部温度が非常に低ければ、ケース
の内外で温度差が生じるので、ケース内で水蒸気を含んだ空気の対流が起こる。そして、
ケース内壁部周辺の飽和水蒸気量が低下し、ケース内の空気中に含まれる水蒸気が水滴と
なり、ケース内壁部や可動接点、固定接点に結露が発生する。そして、非通電状態になれ
ば、次第にケース内の温度は外部温度により冷却され、部材表面に付着していた水滴が凍
る。この様な氷結現象は、特に、樹脂部材と比べ熱伝導率が高い金属材によって形成され
る可動接点や固定接点の表面で頻繁に発生する。

これに対して、ケースの内底部に、固定接点及び可動接点へ向かって流れる空気を遮蔽
する遮蔽壁を設けて、固定接点及び可動接点の氷結を防止する電磁開閉装置が提供されて
いる（特許文献１参照）。
特開２００７−３２３８８３号公報

しかしながら、従来の電磁開閉装置は、ケースの内外の温度差によって起こる水蒸気を
含んだ空気の対流について、内底部に沿って流れる空気のみを遮蔽しており、例えば、コ
イル近傍から固定接点及び可動接点へ向かって流れる対流に対しては、対策がされておら
ず、氷結を防止する効果としては不十分であった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、固定接点及び可動接点へ
の氷結の発生をより効率的に抑制し、低温環境下での接点間の接触性能を向上させること
ができる電磁開閉装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、コイルを有する電磁石の吸引力、及び
可動接点が端部に配設された可動バネの弾性復帰力により、前記可動接点が固定接点に対
して接触・離間することで開閉動作を行う電磁開閉装置において、前記電磁石及び前記可
動バネを有する本体部と、一端部に前記固定接点を具備し他端部に端子片を有する固定接
点用端子と、前記本体部及び前記固定接点用端子を内部に収納する箱状のケースとを備え
、前記端子片は、前記ケースの外部へ突出され、前記固定接点用端子の前記一端部と前記
他端部とを連結する連結部には、前記ケース内外の温度差によって発生する結露を捕集す
る捕集部が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、前記端子片は、前記ケースの外部へ突出され、前記固定接点用端子
の前記一端部と前記他端部とを連結する連結部には、前記ケース内外の温度差によって発
生する結露を捕集する捕集部が設けられているので、低温環境下で通電を行っても、前記
ケースの外気と触れる前記端子片を通じて前記捕集部の温度は低下し、氷結の原因となる
前記ケース内の水蒸気は、前記固定接点及び前記可動接点に付着して結露となる前に、前
記捕集部で結露として捕集される。因って、固定接点及び可動接点への氷結の発生をより
効率的に抑制し、低温環境下での接点間の接触性能を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記固定接点用端子は、全体として略帯
形状に形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記固定接点用端子は、全体として略帯形状に形成されてなるので
、前記捕集部は、水蒸気を含んだ空気の対流を効率よく遮断し、且つより多くの水蒸気を
結露として捕集することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記連結部は、前記コイルに対して前記
固定接点より近い位置に配設されていることを特徴とする。

この発明によれば、前記連結部は、前記コイルに対して前記固定接点より近い位置に配
設されているので、通電による発熱で温度が高くなっている前記コイル近傍から温度の低
い方へ流れる、水蒸気を含んだ空気を、前記固定接点より先に前記連結部に到達させるこ
とができる。因って、前記捕集部は、前記固定接点より多くの水蒸気を効率よく結露とし
て捕集することができる。

本発明では、固定接点及び可動接点への氷結の発生をより効率的に抑制し、低温環境下
での接点間の接触性能を向上させることができるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図３を参照して説明する。尚、以下の説明
では、図１において上下左右方向を規定している。

本実施形態１の電磁開閉装置は、図１に示すように、本体部２と、固定接点用端子３と
、本体部２及び固定接点用端子３を内部に収納し全体として略直方体形の箱状に形成され
るケース１とを備え、ソケット（図示せず）に挿入されて取り付けられる。

ケース１は、図１に示すように、下面が開口した箱型の合成樹脂成形品からなるボディ
４と、扁平な略矩形板状に形成されてなるベース５とから構成され、ボディ４をベース５
に上方から被せて形成される。ベース５には、細長矩形状に貫通する挿通孔が、計４個（
図中では５ａ，５ｂの２箇所のみ図示）配設されている。前記４個の挿通孔のうち図示さ
れていない２個は、ベース５の左右方向中心部より左側寄りに、その長手方向を左右方向
に向けて、奥行き方向に並設されている。また、挿通孔５ａ，５ｂは、ベース５の左右方
向の略中心部と、中心部より右側寄りとに、それぞれ長手方向を奥行き方向に向けて配設
されている。

本体部２は、図１に示すように、電磁石６と、継鉄７と、可動バネ８と、接極子９と、
ボビン１０と、可動接点用端子１１と、一対のコイル端子１２，１３（１３は図示せず）
から構成される。また、電磁石６は、ボビン１０に巻回された励磁用のコイル１４と、ボ
ビン１０の中心軸に貫通して挿入される鉄芯１５とからなる。

ボビン１０は、図１〜図３に示すように、電気絶縁性を有する樹脂材料によって全体が
略円筒形状に形成されてなり、胴部１０ａと、胴部１０ａの上下端部に設けられた上鍔部
１０ｂ及び下鍔部１０ｃとを一体に備える。胴部１０ａは、円筒形状に形成されてなり、
その中心軸には、上下端部に貫通してなる貫通孔１０ｄが設けられている。そして、胴部
１０ａの外周面にはコイル１４が巻回され、貫通孔１０ｄには鉄芯１５が挿入される。上
鍔部１０ｂは、胴部１０ａ上端部が、上方から見て略コ字状に形成されてなり、前記コ字
の開口は、右側に向いている。下鍔部１０ｃは、胴部１０ａ下端部が矩形板状に形成され
てなり、更にその下鍔部１０ｃの左右方向略中心部から左端部に亘って、左右方向両端部
及び下端部が開口した略角筒形状に形成される筒部１６が配設されている。筒部１６の奥
行き方向前端部及び後端部の上方には、外側に窪んだ一対の凹部１６ａが左右方向に亘っ
て延びている。また、筒部１６の奥行き方向前端部及び後端部の下方にも、外側に窪んだ
一対の溝部１６ｂが左右方向に亘って延びている。尚、この一対の溝部１６ｂには、扁平
な矩形板状に形成されてなる支持台１７が圧入固定されている。

一対のコイル端子１２，１３（１３は図示せず）は、導電性を有する略矩形板から形成
され、その長手方向を上下方向に向けて、ボビン１０の奥行き方向前端部及び後端部の左
側寄りに各々固定されている。コイル端子１２，１３の下端部に延設される端子片１２ａ
，１３ａ（１３ａは図示せず）は、ベース５に貫設されている先述の２個の挿通孔（図示
せず）を通じて各々ケース１の外部へ突出する。そして、コイル端子１２，１３の上端部
には、それぞれコイル１４の巻き始め端と、巻き終わり端とが、電気的に接続されている
（何れも図示せず）。即ち、端子片１２ａ，１３ａを通じてコイル１４への給電が可能と
なる。

鉄芯１５は、図１に示すように、円柱形状に形成され、その下端部には、円板形状に形
成された頭部１５ａが備えられている。尚、頭部１５ａの外径寸法は、前記円柱の外径寸
法より大きくしている
継鉄７は、図１に示すように、矩形板を長手方向略中央部で直角に曲折させてなり、水
平面に平行な横設部７ａと、横設部７ａの右端部から下方へ延びる起立部７ｂとから構成
され、コイル１４の周辺に磁束の磁路を形成する。そして、横設部７ａが、コ字型に形成
される上鍔部１０ｂに右側方向より嵌合される。また、横設部７ａには貫通穴７ｃが上下
方向に貫設されており、ボビン１０の貫通孔１０ｄから上方に突出する鉄芯１５の上端部
が、貫通穴７ｃにかしめ固定されることで、継鉄７は鉄芯１５に連結される。一方、鉄芯
１５の下端部では、頭部１５ａが下鍔部１０ｃの下面に当接しているので、継鉄７及び鉄
芯１５がボビン１０から抜け落ちることはない。起立部７ｂは、コイル１４から離間して
、鉄芯１５の中心軸と平行に配置されており、起立部７ｂの右面には、右側へ突出する複
数の突部（図示せず）が設けられている。

可動バネ８は、図１に示すように、銅板等の導電性薄板を略Ｌ字状に曲折させてなり、
水平面に平行な作動部８ａと、水平面の法線方向に平行な固定部８ｂと、作動部８ａ及び
固定部８ｂ間の曲折部分であるヒンジバネ部８ｃとから構成される。作動部８ａは、左側
方向に延出されてなり、作動部８ａ上面の右側寄りには、接極子９がかしめにより固定さ
れている。作動部８ａの左端部には、上下方向に貫通する孔部が形成され、略球形状に形
成された可動接点２０が、前記孔部にかしめ固定されており、可動接点２０の上下方向の
頂部分は、各々後述の固定接点２１と、支持台１７とに対向している。そして、固定部８
ｂには、左右方向に貫通する複数の穴部（図示せず）が設けられており、可動接点用端子
１１とともに、前述の複数の突部を介して起立部７ｂの後面にかしめ固定される。このと
き、作動部８ａの左端部は、ボビン１０の筒部１６の右側開口より挿入される。

可動接点用端子１１は、図１に示すように、導電性材料によって矩形板状に形成され、
可動バネ８を介して可動接点２０と電気的に接続されている。そして、可動接点用端子１
１は、先述の様に可動バネ８とともに起立部７ｂの右面にかしめ固定されている。可動接
点用端子１１の下端部に配設される端子片１１ａは、ベース５の挿通孔５ｂを通じてケー
ス１の外部へ突出する。

接極子９は、図１に示すように、磁性材料によって略矩形板状に形成されてなり、作動
部８ａ上面の右側寄りにかしめ固定されている。また、接極子９の右端部９ａは、奥行き
方向に亘って起立部７ｂの下端部７ｄに当接されている。

つまり、継鉄７は、可動バネ８を介して接極子９を上下方向に対して揺動自在に支持し
ている。また、電磁石６、継鉄７、可動バネ８、接極子９及び可動接点用端子１１は互い
に協働して、コイル１４による磁気回路を形成する。

固定接点用端子３は、図１及び図２に示すように、導電性材料によって帯状に形成され
、一端部に固定接点２１を具備し、他端部に端子片３ａを有する。固定接点用端子３の前
記一端部と前記他端部とを連結する連結部３ｂは、図１に示すように、長手方向の略中心
部から前記一端部側が、上方へ直角に曲折され、更に右側へ直角に曲折されてなり、全体
としてコ字型に形成されている。そして、本実施形態１の固定接点用端子３は、この連結
部３ｂの前記コ字型の上下方向に延びる矩形板部分を、結露を捕集する捕集部２２として
いる。また、端子片３ａは、連結部３ｂとの付け根から下方へ直角に曲折されている。固
定接点用端子３の前記一端部を、図２に示すように、ボビン１０の一対の凹部１６ａに挿
入して圧入固定することで、固定接点用端子３がボビン１０に取り付けられる（図中の矢
印参照）。固定接点２１は、略円盤形状に形成される頭部と、前記頭部の中心部から上方
に突出する突起部とから構成される。固定接点用端子３の前記一端部には、上下方向に貫
設する孔部が設けられており、固定接点２１の前記頭部を下方に向けて、前記孔部に前記
突起部をかしめ固定することで、固定接点２１が固定接点用端子３の前記一端部に固着さ
れている。そして、前記頭部は、可動バネ８の可動接点２０上方頂部と対向して配設され
ている。一方、端子片３ａは、図１に示すように、ベース５の挿通孔５ａを通じてケース
１の外部へ突出する。

上述の様な本実施形態１の電磁開閉装置の基本動作について説明する。コイル１４に電
流が流れていない場合、電磁石６は非励磁状態であり、接極子９は鉄芯１５の頭部１５ａ
から離間した位置にある。即ち、可動接点２０は、固定接点２１から離れており、接点は
開いた状態にある。この状態からコイル端子１２，１３を通じてコイル１４に電流が流れ
ると、電磁石６は励磁され、接極子９は、電磁石６の吸引力により可動バネ８の弾性復帰
力に抗して、右端部９ａを支点に上方へ変位し、鉄芯１５の頭部１５ａに吸着する。この
吸着動作にともない、可動接点２０は、可動バネ８の作動部８ａを介して、接極子９と一
体となって上方へ変位する。即ち、可動接点２０が固定接点２１と接触して、接点は、閉
じた状態となる。

その後、コイル１４に流れる電流が切れると電磁石６は消磁され、電磁石６の吸引力は
消失するので、接極子９は、可動バネ８の弾性復帰力により、前記吸着方向と反対の下方
向へ変位し、鉄芯１５の頭部１５ａから離間する。この離間動作にともない、可動接点２
０は、可動バネ８の作動部８ａを介して、接極子９と一体となって下方へ変位する。即ち
、可動接点２０が再び固定接点２１から離れて、接点は開いた状態となる。尚、先述の様
に筒部１６の下方には支持台１７が設置されているので、可動接点２０が固定接点２１か
ら離れた状態にあるとき、作動部８ａが、筒部１６の下面開口から更に下方へ移動して固
定接点用端子３と接触することはない。

この様に本実施形態１の電磁開閉装置は、電磁石６の励磁と消磁との繰り返しにより、
可動接点２０が固定接点２１に対して接触・離間することで開閉動作を行う。

次に、本実施形態１の電磁開閉装置の作用について説明する。従来技術で述べた様に、
電磁開閉装置を使用する環境温度が低い場合、ケース内で氷結現象が発生し、接点導通不
良を引き起こす問題があった。これに対して、従来の電磁開閉装置は、ケースの内外の温
度差によって起こる水蒸気を含んだ空気の対流について、内底部に沿って流れる空気のみ
を遮蔽しており、氷結を防止する効果としては不十分であった。一方、本実施形態１の電
磁開閉装置は、先ず、コイル端子１２，１３を通じてコイル１４に電流を流すと、コイル
１４が発熱することでコイル１４近傍の空気の温度が上昇する。固定接点用端子３の端子
片３ａは、ケース１の外部に突出し、温度の低い外気と接しているため、固定接点用端子
３の連結部３ｂの温度も端子片３ａを伝って低くなる。すると、コイル１４と連結部３ｂ
の周囲の空気に温度差が生じて、図１中の矢印方向に流れる水蒸気を含んだ空気の対流が
発生する。しかし、本実施形態１の捕集部２２は、図１及び図３に示すように、前記矢印
方向に流れる空気が、可動接点２０及び固定接点２１の配設される筒部１６内へ流れ込む
のを防ぐ。更に、水蒸気を含んだ空気が温度の低い捕集部２２の左側面２２ａに触れるこ
とで、飽和水蒸気量が低下し空気中の水蒸気が水滴となる。即ち、氷結の原因となるケー
ス１内の水蒸気は、可動接点２０や固定接点２１、その他の部材に付着して結露となる前
に、捕集部２２で結露として捕集される。因って、可動接点２０及び固定接点２１への氷
結の発生をより効率的に抑制し、低温環境下での接点間の接触性能を向上させることがで
きる。

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について、図４〜６を参照して説明する。尚、本実施形態２
は、基本的な構成が実施形態１と共通であるので、共通の構成要素には、同一の符号を付
して説明を省略する。また、以下の説明では図４において上下左右方向を規定している。

本実施形態２の連結部３ｂは、コイル１４に対して固定接点２１より近い位置に配設さ
れている点に特徴がる。

本実施形態２の固定接点用端子３は、図５に示すように、一端部が略扁平な矩形板状に
形成され、他端部には実施形態１と同様に端子片３ａが配設されている。固定接点用端子
３の前記一端部には、固定接点２１がかしめ固定されており、更に前記一端部の長手方向
両端部には、曲折してなる細長角筒状の係合片３ｃと、略コ字型に曲折してなる細長矩形
板状の連結部３ｂとが、各々端子片３ａ側に向かって突出している。また、連結部３ｂの
先端部から端子片３ａが下方に向かって延設されている。一方、ボビン１０の下鍔部１０
ｃ下面には、図６に示すように、奥行き方向両端部の左右方向中央部に下方へ突出する３
つの凸部２３，２４，２５が設けられている。そして、固定接点用端子３の前記一端部を
下方より開口する筒部１６へ嵌めこみ、連結部３ｂを凸部２３，２４と筒部１６の側壁と
の隙間に挿入して圧入固定させ、同じく係合片３ｃを凸部２５と筒部１６の側壁との隙間
に挿入して圧入固定させることで、固定接点用端子３がボビン１０に取付けられる。連結
部３ｂは、コイル１４の中心軸の略直下に配置されており、前記中心軸から連結部３ｂま
での距離は、前記中心軸から固定接点２１までの距離より短くしている。尚、本実施形態
２では、連結部３ｂの、ボビン１０と当接している当接面以外の面を捕集部２２とする。

この様な本実施形態２の電磁開閉装置は、コイル１４が発熱すると実施形態１と同様に
ケース１内で温度差が生じて、水蒸気を含んだ空気の対流が発生する。このとき、温度の
低い連結部３ｂは、実施形態１と異なり筒部１６の左側ではなく、コイル１４の中心軸の
略直下に配設されているので、図４に示すように、実線矢印方向以外に破線矢印方向への
対流も発生する。しかし、連結部３ｂの方が固定接点２１よりもコイル１４の中心軸に近
いので、前記破線矢印方向に流れる空気が連結部３ｂに到達する方が、前記実線矢印方向
に流れる空気が固定接点２１に到達するよりも早い。因って、捕集部２２は、固定接点２
１より多くの水蒸気を効率よく結露として捕集することができ、可動接点２０及び固定接
点２１への氷結の発生をより効率的に抑制し、低温環境下での接点間の接触性能を向上さ
せることができる。

本発明の実施形態１の断面図である。 同上における固定接点用端子をボビンに固定する前の斜視図である。 同上における固定接点用端子をボビンに固定した後の斜視図である。 本発明の実施形態２の断面図である。 同上における固定接点用端子の斜視図である。 同上における固定接点用端子をボビンに固定した後の斜視図である。

符号の説明

１ ケース
２ 本体部
３ 固定接点用端子
３ａ 端子片
３ｂ 連結部
６ 電磁石
８ 可動バネ
１４ コイル
２０ 可動接点
２１ 固定接点
２２ 捕集部

Claims (3)

1. コイルを有する電磁石の吸引力、及び可動接点が端部に配設された可動バネの弾性復帰
   力により、前記可動接点が固定接点に対して接触・離間することで開閉動作を行う電磁開
   閉装置において、前記電磁石及び前記可動バネを有する本体部と、一端部に前記固定接点
   を具備し他端部に端子片を有する固定接点用端子と、前記本体部及び前記固定接点用端子
   を内部に収納する箱状のケースとを備え、前記端子片は、前記ケースの外部へ突出され、
   前記固定接点用端子の前記一端部と前記他端部とを連結する連結部には、前記ケース内外
   の温度差によって発生する結露を捕集する捕集部が設けられていることを特徴とする電磁
   開閉装置。
2. 前記固定接点用端子は、全体として略帯形状に形成されてなることを特徴とする請求項
   １記載の電磁開閉装置。
3. 前記連結部は、前記コイルに対して前記固定接点より近い位置に配設されていることを
   特徴とする請求項１記載の電磁開閉装置。
   
   
   

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