JP2013246871A

JP2013246871A - 接点装置

Info

Publication number: JP2013246871A
Application number: JP2012117233A
Authority: JP
Inventors: Koji Yokoyama; 浩司横山; Ryosuke Ozaki; 良介尾崎; Hirosuke Moriguchi; 裕亮森口; Kenji Kanematsu; 健児金松; Riichi Uotome; 利一魚留
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】接点の開閉に伴うアーク放電により生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止することのできる接点装置を提供する。
【解決手段】それぞれ固定接点１０を有する１対の固定端子１と、各固定接点１０に接離する可動接触子２と、各固定接点１０及び可動接触子２を封止する封止容器４とを備え、封止容器４を接点の接離方向から見た断面が平行四辺形状となるように形成することで、封止容器４の第１側壁４００に、各固定接点１０と可動接触子２とが接離する接点部に向かう向きとは異なる向きに金属蒸気が跳ね返るように傾斜する傾斜部４００Ａを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関する。

従来から、電磁石の原理に基づいて動作するリレー装置が知られている。この種のリレー装置では、通電時にリレー接点が離れることによりアーク放電が生じ、接点の溶融を引き起こし、場合によっては接点が互いにくっついて離れない接点溶着を引き起こすこともある。このアーク放電を持続させるイオン化粒子又は接点プラズマを保ちにくくさせ、アークを消弧する技術が従来知られており、例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１に記載の密閉型リレー装置では、アークを引き伸ばすための強い磁束がアーク放電の発生する場所のすぐ近くで生じるように、円筒状の固定接点の中に永久磁石を配置している。

特表平９−５１００４０号公報

ところで、接点の開閉に伴うアーク放電により各固定接点や可動接触子の温度が上昇すると、各固定接点及び可動接触子が溶融して多量の金属蒸気が発生する場合がある。この金属蒸気は、アーク放電に伴って生じるプラズマ気流に乗って拡散する。そして、金属蒸気は、各固定接点及び可動接触子を気密封止する封止容器の内壁に吹き付けられる。この吹き付けられた金属蒸気が内壁で跳ね返り、各固定接点と可動接触子とが接離する部位（以下、単に「各接点部」と呼ぶ）に向かって逆流する虞がある。これにより、各接点部の近傍に金属蒸気が残留するため、アークを引き伸ばし難くなり、再点弧する虞がある。

しかしながら、上記従来例では、アーク放電に伴って生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止する手段については何ら講じられていないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、接点の開閉に伴うアーク放電により生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止することのできる接点装置を提供することを目的とする。

本発明の接点装置は、それぞれ固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点に接離する可動接触子と、前記各固定接点及び前記可動接触子を封止する封止容器とを備え、前記封止容器の内壁に、前記各固定接点と前記可動接触子とが接点部に向かう向きとは異なる向きに前記金属蒸気が跳ね返るように傾斜する傾斜部を設けることを特徴とする。

この接点装置において、前記傾斜部は、前記各固定接点と前記可動接触子とが接離する方向から見た断面が平行四辺形状となるように前記封止容器を形成して成ることが好ましい。

この接点装置において、前記傾斜部は、前記封止容器の内壁における前記接点部と対向する部位から前記接点部に向かって突出し、且つ前記接点部に向かって先細るように傾斜する突部を設けて成ることが好ましい。

この接点装置において、前記傾斜部は、前記封止容器の内壁における前記接点部と対向する部位から前記接点部に向かって突出し、且つ前記接点の接離方向のうち何れか一方の向きに向かって先細るように傾斜する突部を設けて成ることが好ましい。

この接点装置において、前記傾斜部は、前記封止容器の内壁における前記接点部と対向する部位から前記接点部に向かって突出し、且つ前記接点部に向かって先細るように傾斜し、且つ前記接点の接離方向のうち何れか一方の向きに向かって先細るように傾斜する突部を設けて成ることが好ましい。

本発明の接点装置は、それぞれ固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点に接離する可動接触子と、接点の接離方向から見た断面が矩形状であって前記各固定接点及び前記可動接触子を封止する封止容器とを備え、前記封止容器は、互いに対向する１対の第１側壁と、前記第１側壁の両端同士をそれぞれ繋ぐ１対の第２側壁とから成り、一方の前記第１側壁及び一方の前記第２側壁に相対的に近い位置に一方の前記固定端子を配置し、他方の前記第１側壁及び他方の前記第２側壁に相対的に近い位置に他方の前記固定端子を配置することを特徴とする。

本発明は、アーク放電に伴って生じる金属蒸気を封止容器内で循環させている。したがって、本発明では、接点の開閉に伴うアーク放電により生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止することができる。

（ａ）は本発明に係る接点装置の実施形態１を示す下方から見た要部断面図で、（ｂ）は従来の接点装置を示す下方から見た要部断面図である。本発明に係る接点装置の基本構成を示す断面図である。本発明に係る接点装置の実施形態２を示す図で、（ａ）は第１突部を設けた場合の下方から見た要部断面図で、（ｂ）は第２突部を設けた場合の前方から見た要部断面図である。本発明に係る接点装置の実施形態３を示す下方から見た要部断面図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態１について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図２における上下左右を上下左右方向、紙面手前側を前方向、紙面奥側を後方向と定めるものとする。本実施形態は、図２に示すように、接点ブロックＡ１と、電磁石ブロックＢ１とを一体に組み合わせて、中空箱形のハウジング（図示せず）に収納して成る。

接点ブロックＡ１は、１対の固定端子１と、可動接触子２と、保持部材３と、封止容器４とを備える。各固定端子１は、銅等の導電性材料により円柱状に形成されている。本実施形態では、各固定端子１の下端部が、それぞれ可動接触子２と接離する固定接点１０となる。なお、各固定接点１０は、各固定端子１の下端部に接点材料を固着することで設けてもよい。各固定端子１は、後述するケース４０の１対の貫通穴４０Ａにそれぞれ挿通する。また、各固定端子１の上端部には、ケース４０の外部に露出する鍔部１１をそれぞれ形成している。各鍔部１１は、ケース４０の上面から突出した状態でケース４０にろう付けにより接合する。

可動接触子２は、矩形平板状に形成されており、各固定接点１０と上下方向に沿って所定の間隔を空けて対向する位置に配置される。また、可動接触子２の中央部には、挿通孔２Ａを貫設している。この挿通孔２Ａには、上下方向に沿って長尺な棒状の可動軸２０の上端部を挿通している。また、可動軸２０の下端部には、後述する可動鉄心７のねじ孔７０に螺合するねじ部２０Ａを形成している。

可動軸２０には、後述する接圧ばね３３を保持する保持部材３を取り付けている。保持部材３は、それぞれ矩形板状に形成された天板３０と、底板３１と、１対の側板３２とから成る。天板３０は、可動軸２０の上端部に固定する。底板３１は、可動軸２０の中程において天板３０と上下方向に沿って対向する形で固定する。また、底板３１の中央部には、可動軸２０を挿通するための挿通孔３１Ａを貫設している。一方の側板３２は、可動接触子２の前方において天板３０の前端部と底板３１の前端部とを連結する。また、他方の側板３２は、可動接触子２の後方において天板３０の後端部と底板３１の後端部とを連結する。

接圧ばね３３は、コイルばねから成り、その下端は保持部３の底板３１の上面中央部に当接する。また、接圧ばね３３の上端は、その内径部に、可動接触子２の下面に形成される位置決め凸部（図示せず）が嵌合することで、可動接触子２に対して位置決めされる。すなわち、保持部材３の天板３０と底板３１とによって、可動接触子２及び接圧ばね３３が当該接圧ばね３３の伸縮方向に沿って挟持され、接圧ばね３３は圧縮した状態となる。

封止容器４は、ケース４０と、フランジ４１とで構成される。ケース４０は、セラミック等の耐熱性材料から下面が開口した中空箱形に形成され、その上面には、１対の貫通穴４０Ａを貫設している。そして、ケース４０の開口周縁に、フランジ４１の上端縁をろう付けにより接合している。更に、フランジ４１の下端縁を後述する第１継鉄板６０の上面に接合することで、各固定接点１０及び可動接触子２を封止する封止容器４が完成する。封止容器４の内部には、水素を主体とする混合ガスを封入している。このため、接点の開閉に伴って生じるアークを冷却することができる。

また、ケース４０の開口部には、各固定接点１０と可動接触子２との間（以下、単に「接点間」と呼ぶ）で発生するアークを、ケース４０とフランジ４１との接合部から絶縁するための絶縁部材４２を設けている。絶縁部材４２は、セラミックや合成樹脂等の絶縁性材料から成り、上面を開口した中空箱形に形成されている。絶縁部材４２の周壁の上端部は、ケース４０の内壁に当接する。これにより、各固定接点１０及び可動接触子２と、ケース４０とフランジ４１との接合部との間の絶縁を図っている。また、絶縁部材４２の中央部には、可動軸２０を挿通するための挿通孔４２Ａを貫設している。

電磁石ブロックＢ１は、励磁巻線５３を巻回するコイルボビン５と、継鉄６と、可動鉄心７と、固定鉄心８とを備える。コイルボビン５は、樹脂材料から成り、励磁巻線５３が巻き回される円筒部５０と、円筒部５０の上下両端にそれぞれ形成した第１鍔部５１及び第２鍔部５２とで構成される。また、円筒部５０の下端側の内径は、上端側の内径よりも径寸法が大きくなっている。

励磁巻線５３は、第１鍔部５１に設けた１対の端子部（図示せず）に端部をそれぞれ接続している。各端子部は、リード線（図示せず）を介して１対のコイル端子（図示せず）にそれぞれ接続している。したがって、外部電源から各コイル端子を介して励磁巻線５３に電流を流すようになっている。

継鉄６は、コイルボビン５の上端側に配置する第１継鉄板６０と、コイルボビン５の下端側に配置する第２継鉄板６１と、第２継鉄板６１の左右両端から第１継鉄板６０側へ延設される１対の第３継鉄板６２とから構成される。第１継鉄板６０は、矩形板状に形成されている。第１継鉄板６０の上面中央部には、下向きに窪んだ凹部６０Ａを形成している。この凹部６０Ａの中央部には、挿通孔６０Ｂを貫設している。

挿通孔６０Ｂには、上端に鍔部５４Ａを形成した有底円筒状の円筒部材５４を挿通している。鍔部５４Ａは、凹部６０Ａの底面に接合する。円筒部材５４内の下端部には、磁性材料から円柱状に形成した可動鉄心７を収納している。また、円筒部材５４内の上端部には、磁性材料から円筒状に形成した固定鉄心８を、可動鉄心７と対向する形で収納している。可動鉄心７には、軸方向に沿ってねじ孔７０を形成している。このねじ孔７０に可動軸２０のねじ部２０Ａを螺合することで、可動軸２０の下端部を可動鉄心７に固定している。

また、第１継鉄板６０の上面には、周縁部が凹部６０Ａの外周縁に固定される円板状のキャップ６４を設けている。キャップ６４は、その中央部に上向きに窪んだ凹部６４Ａを形成している。この凹部６４Ａの内側に固定鉄心８の鍔部８０を収納することにより、固定鉄心８の抜け止めを図っている。

コイルボビン５の下端部の内周面と、円筒部材５４の外周面との間に形成される隙間には、磁性材料から成る円筒状のブッシュ６３を嵌合している。このブッシュ６３は、各継鉄板６０〜６２と、可動鉄心７と、固定鉄心８と共に磁気回路を形成している。

固定鉄心８の内筒部８１には、復帰ばね８２を設けている。復帰ばね８２は、コイルばねから成り、その下端が可動鉄心７の上面に当接し、上端がキャップ６４の下面に当接する。ここで、復帰ばね８２は、可動鉄心７とキャップ６４との間に圧縮した状態で収納されている。したがって、復帰ばね８２は、可動鉄心７を下向きに弾性付勢する。

以下、本実施形態における接点の開閉動作について図２を用いて説明する。本実施形態では、復帰ばね８２が接圧ばね３３よりも高いばね定数を有している。このため、復帰ばね８２の付勢力によって可動鉄心７が下向きに摺動し、それに伴って可動軸２０も下向きに移動する。可動接触子２は、保持部３の天板３０により下向きに押圧されて下向きに移動する。このため、初期状態では可動接触子２は各固定接点１０と離間している。

そして、励磁巻線５３に通電すると、可動鉄心７が固定鉄心８に吸引されて上向きに摺動する。このとき、可動鉄心７に連結された可動軸２０も連動して上向きに移動する。これにより、保持部３の天板３０が上向きに移動するので、天板３０が可動接触子２から離れ、可動接触子２の上方への移動の規制が解除される。そして、可動接触子２は、接圧ばね３３の付勢力により上向きに移動し、可動接触子２が各固定接点１０に当接して接点間が導通する。

また、励磁巻線５３への通電をオフにすると、固定鉄心８の吸引力が失われ、復帰ばね８２の付勢力によって可動鉄心７が下向きに移動する。このとき、可動鉄心７に連結された可動軸２０も連動して下向きに移動する。これにより、保持部３の天板３０が可動接触子２を下向きに押圧するので、可動接触子２と各固定接点１０とが離間し、接点間が遮断される。

ところで、既に述べたように、接点を開閉する際には、アーク放電の発生に伴って各接点部から多量の金属蒸気が発生する。この金属蒸気は、アーク放電に伴って生じるプラズマ気流に乗って拡散する。ここで、例えば図１（ｂ）に示すように、封止容器４を、上下方向（接点の接離方向）から見た断面が矩形状となるように形成したものとする。この場合、各接点部から拡散する金属蒸気が、封止容器４の短手方向に沿った１対の第１側壁４００と、封止容器４の長手方向に沿った１対の第２側壁４０１とにそれぞれ吹き付けられる。そして、吹き付けられた金属蒸気が跳ね返り、各接点部に向かって逆流することにより、各接点部の近傍に金属蒸気が残留する虞がある。

そこで、本実施形態では、例えば図１（ａ）に示すように、封止容器４を、上下方向から見た断面が平行四辺形状となるように形成している。すなわち、封止容器４の各第１側壁４００の内壁を、各接点部に向かう向きとは異なる向きに金属蒸気が跳ね返るように傾斜する傾斜部４００Ａとしている。これにより、第１側壁４００（傾斜部４００Ａ）の内壁で跳ね返った金属蒸気が図１（ａ）に示す矢印の向きに流れ易くなるため、金属蒸気が封止容器４内を循環し易くなる。

上述のように、本実施形態では、アーク放電に伴って生じる金属蒸気が吹き付けられる封止容器４の内壁の一部を傾斜させている。このため、金属蒸気が各接点部に向かう向きとは異なる向きに跳ね返り、封止容器４内を循環する。したがって、本実施形態では、接点の開閉に伴うアーク放電により生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止することができる。これにより、接点の遮断性能を向上させることができ、また、アークを引き伸ばし易くなるために再点弧を防止することができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図３（ａ）に示すように、封止容器４を上下方向から見た断面が矩形状となるように形成している。そして、封止容器４の各第１側壁４００に、接点部に向かう向きに突出する第１突部４００Ｂをそれぞれ一体に形成している。

第１突部４００Ｂは、上下方向から見た断面が三角形状となるように形成しており、接点部に向かって先細る形状となっている。したがって、接点部から拡散する金属蒸気は、第１突部４００Ｂの接点部に近い側の頂部を境に前後に分岐する。そして、分岐した金属蒸気は第１突部４００Ｂの傾斜面及び各第１側壁４００の内壁、各第２側壁４０１の内壁で跳ね返り、前後方向及び左右方向に沿って封止容器４内を循環する。すなわち、本実施形態では、第１突部４００Ｂが傾斜部となっている。

上述のように、本実施形態では、アーク放電に伴って生じる金属蒸気が吹き付けられる各第１側壁４００にそれぞれ第１突部４００Ｂを一体に形成している。このため、金属蒸気が第１突部４００Ｂの接点部に近い側の頂部を境に前後に分岐し、封止容器４内を循環する。したがって、本実施形態では、接点の開閉に伴うアーク放電により生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止することができる。これにより、接点の遮断性能を向上させることができ、また、アークを引き伸ばし易くなるために再点弧を防止することができる。

また、第１突部４００Ｂを一体に形成した封止容器４は、各種成型により容易に製造することができるため、実施形態１のように封止容器４を形成する場合と比較してコストを削減することができる。

なお、図３（ｂ）に示すように、各第１側壁４００に、上下方向のうち何れか一方の向き（図示では上向き）に向かって先細るように傾斜する第２突部４００Ｃをそれぞれ一体に形成してもよい。この構成では、第２突部４００Ｃの傾斜面及び各第１側壁４００の内壁、各第２側壁４０１の内壁で金属蒸気が跳ね返り、上下方向及び左右方向に沿って封止容器４内を循環する。すなわち、この構成では、第２突部４００Ｃが傾斜部となっている。この構成においても、上記と同様の効果を奏することができる。また、この構成では、封止容器４内の上下の空間を有効に利用して金属蒸気を循環させることができるので、封止容器４の前後方向及び左右方向の寸法を小さくして小型化を図ることができる。

勿論、第１突部４００Ｂと第２突部４００Ｃとを組み合わせた突部を各第１側壁４００にそれぞれ一体に形成してもよい。この構成では、第１突部４００Ｂにより金属蒸気を前後方向及び左右方向に沿って循環させ、且つ第２突部４００Ｃにより金属蒸気を上下方向及び左右方向に沿って循環させることができる。

（実施形態３）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図４に示すように、従来の接点装置と同様に封止容器４を上下方向から見た断面が矩形状となるように形成している。そして、本実施形態では、左側の第１側壁４００及び後方の第２側壁４０１に相対的に近い位置に一方の固定端子１を配置し、右側の第１側壁４００及び前方の第２側壁４０１に相対的に近い位置に他方の固定端子１を配置している。

上述のように、本実施形態では、各固定端子１をずらして配置している。これにより、一方の固定端子１と当該固定端子１から遠い側の第２側壁４０１との間の空間、及び他方の固定端子１と当該固定端子１から遠い側の第２側壁４０１との間の空間をそれぞれ広くとることができる。このため、各固定端子１を挟んだ前後の空間の大きさが等しい場合と比較して、各接点部から拡散する金属蒸気が封止容器４内を循環し易くなる。

したがって、本実施形態では、接点の開閉に伴うアーク放電により生じる金属蒸気が各接点部の近傍に残留するのを防止することができる。これにより、接点の遮断性能を向上させることができ、また、アークを引き伸ばし易くなるために再点弧を防止することができる。また、本実施形態では、各固定端子１の配置をずらすだけで金属蒸気を封止容器４内で循環させることができるので、他の実施形態のように封止容器４を変形する必要がなく、従来の接点装置の封止容器４をそのまま利用することができる。

１固定端子
１０固定接点
４封止容器
４００第１側壁
４０１第２側壁
４００Ａ傾斜部

Claims

それぞれ固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点に接離する可動接触子と、前記各固定接点及び前記可動接触子を封止する封止容器とを備え、前記封止容器の内壁に、前記各固定接点と前記可動接触子とが接離する接点部に向かう向きとは異なる向きに前記金属蒸気が跳ね返るように傾斜する傾斜部を設けることを特徴とする接点装置。
前記傾斜部は、前記各固定接点と前記可動接触子とが接離する方向から見た断面が平行四辺形状となるように前記封止容器を形成して成ることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記傾斜部は、前記封止容器の内壁における前記接点部と対向する部位から前記接点部に向かって突出し、且つ前記接点部に向かって先細るように傾斜する突部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記傾斜部は、前記封止容器の内壁における前記接点部と対向する部位から前記接点部に向かって突出し、且つ前記接点の接離方向のうち何れか一方の向きに向かって先細るように傾斜する突部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記傾斜部は、前記封止容器の内壁における前記接点部と対向する部位から前記接点部に向かって突出し、且つ前記接点部に向かって先細るように傾斜し、且つ前記接点の接離方向のうち何れか一方の向きに向かって先細るように傾斜する突部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
それぞれ固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点に接離する可動接触子と、接点の接離方向から見た断面が矩形状であって前記各固定接点及び前記可動接触子を封止する封止容器とを備え、前記封止容器は、互いに対向する１対の第１側壁と、前記第１側壁の両端同士をそれぞれ繋ぐ１対の第２側壁とから成り、一方の前記第１側壁及び一方の前記第２側壁に相対的に近い位置に一方の前記固定端子を配置し、他方の前記第１側壁及び他方の前記第２側壁に相対的に近い位置に他方の前記固定端子を配置することを特徴とする接点装置。