JP2015049940A - 接点装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内のガスの圧力を維持する期間を長くすることのできる接点装置を提供する。【解決手段】固定接点１０と、固定接点１０と接触する閉位置と固定接点１０から離れる開位置との間で移動する可動接点１１と、固定接点１０及び可動接点１１を収納し且つ内部に気密空間を形成している容器１３と、容器１３に収納されてガスを放出するガス放出部材１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関する。

従来から、固定接点及び可動接点と、電気的信号により接点の開閉を制御できるように可動接点を駆動するアクチュエータとを備えた電磁開閉装置が知られている。このような電磁開閉装置では、可動接点が固定接点から瞬間的に離隔した場合、すなわち接点のオフ時にアークが発生することがある。このアークを迅速に消弧するために、接点が配置された空間を気密空間で構成し、気密空間内に消弧ガスを充填する密封接点の製造方法が知られており、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の従来例では、固定接点及び可動接点を備える消弧部と、固定鉄心及び可動鉄心とが気密空間に収納されるように、ハウジング、連結体、プレート、及びプランジャキャップを設置して気密接合している。これにより、ハウジングは、固定接点及び可動接点を収容する気密空間を形成している。そして、気密空間には、水素を主成分とする絶縁性ガス（アーク消弧性ガス）を封入している。

特開２０１２−０８９４８７号公報

上記従来例では、気密空間を形成するハウジング（容器）内にアーク消弧性を封入しているが、長時間経過すると気密空間であってもアーク消弧性ガスが外部に漏れ、ハウジング内のガスの圧力が低下する可能性がある。

本発明は、上記の点に鑑みて為されており、容器内のガスの圧力を維持する期間を長く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、固定接点と、前記固定接点と接触する閉位置と前記固定接点から離れる開位置との間で移動する可動接点と、前記固定接点及び前記可動接点を収納し且つ内部に気密空間を形成している容器と、前記容器に収納されてガスを放出するガス放出部材とを備えることを特徴とする。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、前記容器内のガスの圧力が低下すると前記ガスを放出するように構成されていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、前記ガスとして水素を放出する水素吸蔵金属を有することが好ましい。

この接点装置において、前記水素吸蔵金属は、前記容器内の水素の圧力が規定の圧力よりも低くなると前記水素を放出するように構成されていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、イオン化傾向がマグネシウムのイオン化傾向以下の元素を主体に構成されていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、その表面の酸化膜の少なくとも一部が除去されていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、水素又は窒素又は不活性ガス又はアーク消弧性ガスの少なくとも何れか１つの気体の雰囲気下に設けられていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材の表面の少なくとも一部を覆い且つ前記水素吸蔵金属よりも熱伝導率の高い伝熱部材を備えることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材の表面の少なくとも一部を覆い且つ前記水素吸蔵金属が前記水素を放出する反応の触媒となる触媒部材を備えることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、前記水素吸蔵金属の融点以下の温度で加熱する処理がなされていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、前記容器の内部において、前記可動接点が移動する方向における前記固定接点と前記可動接点との間の領域の外側に設けられていることが好ましい。

この接点装置において、前記固定接点及び前記可動接点と前記ガス放出部材との間に、前記ガス放出部材へ熱が伝わるのを妨げる遮蔽部材が設けられていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材と前記容器との間に断熱部材が設けられていることが好ましい。

この接点装置において、前記ガス放出部材は、前記ガスを自然放出するように構成されていることが好ましい。

本発明は、気密空間を形成している容器内に、ガスを放出するガス放出部材を設けている。したがって、本発明は、容器から外部にガスが漏れて圧力が低下したとしても、ガス放出部材から放出されるガスを補充することで、容器内のガスの圧力を維持する期間を長くすることができる。

本発明の実施形態に係る接点装置をプランジャ型の電磁石装置と共に用いた電磁継電器の概略図である。 本発明の実施形態に係る接点装置における水素吸蔵金属のＰＣＴ線の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る接点装置におけるガス放出部材の他の構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係る接点装置におけるガス放出部材に施す焼結処理の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る接点装置におけるガス放出部材の配置例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係る接点装置をヒンジ型の電磁石装置と共に用いた電磁継電器の概略図である。

本発明に係る実施形態の接点装置１は、図１に示すように、固定接点１０と、固定接点１０と接触する閉位置と固定接点１０から離れる開位置との間で移動する可動接点１１とを備える。また、本実施形態の接点装置１は、固定接点１０及び可動接点１１を収納し且つ内部に気密空間を形成している容器１３と、容器１３に収納されてガスを放出するガス放出部材１４とを備える。

以下、本発明の実施形態に係る接点装置１について具体的に図面を用いて説明する。但し、以下に説明する接点装置１は本発明の一例に過ぎない。そして、本発明は、下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、以下の説明では、後述するシャフト２３の軸方向を上下方向とし、シャフト２３から見て後述するホルダ２４側を上方、後述する可動子２１側を下方として説明するが、接点装置１の使用形態を限定する趣旨ではない。

本実施形態の接点装置１は、図１に示すように、１対の固定接点１０と、１対の可動接点１１と、各固定接点１０を支持する１対の接点台１００，１０１と、各可動接点１１を支持する可動接触子１２とを備える。また、本実施形態の接点装置１は、各固定接点１０及び各可動接点１１を収納する容器１３を備える。なお、図１には、本実施形態の接点装置１と、接点装置１の下方に配置される電磁石装置２とで構成される電磁継電器３を表しているが、電磁石装置２は接点装置１の構成要素には含まれない。また、本実施形態の接点装置１は、電磁継電器３に用いる構成に限定されない。

１対の接点台１００，１０１は、導電性材料から形成され、各々の下端部には固定接点１０が設けられている。１対の接点台１００，１０１は、上下方向に直交する平面内の一方向に並ぶように配置されており、各々、当該平面内での断面形状が円形状となる円柱状に形成されている。１対の接点台１００，１０１は、後述する容器１３の上板１３０に形成された１対の丸孔１３３に各々挿入される形で、容器１３に接合されている。

可動接触子１２は、導電性材料から矩形板状に形成されている。可動接触子１２は、その長手方向の両端部が１対の接点台１００，１０１の下端部と対向するように、１対の接点台１００，１０１の下方に配置されている。可動接触子１２のうち、各接点台１００，１０１に設けられている固定接点１０と対向する各部位には、可動接点１１がそれぞれ設けられている。

可動接触子１２は、後述する電磁石装置２によって上下方向に駆動される。これにより、可動接触子１２に設けられている各可動接点１１は、それぞれ対応する固定接点１０に接触する閉位置と、固定接点１０から離れた開位置との間で移動することになる。可動接点１１が閉位置にあるとき、すなわち接点装置１が閉じた状態では、１対の接点台１００，１０１の間は可動接触子１２を介して短絡する。また、可動接点１１が開位置にあるとき、すなわち接点装置１が開いた状態では、１対の接点台１００，１０１の間は開放される。

容器１３は、内部に気密空間を形成する箱体で構成される。容器１３は、上下方向において互いに対向する上板１３０及び下板１３１と、上板１３０と下板１３１との周縁部同士を連結する側板１３２とを備える。容器１３は、例えば、ケース（図示せず）と、継鉄板（図示せず）と、連結体（図示せず）とで構成されてもよい。ケースは、セラミック等の耐熱性材料から下面を開口した箱状に形成される。継鉄板は、後述する継鉄の一部であり、矩形板状に形成される。連結体は、ケースの開口周部と、継鉄板の上面の周縁との間に設けられる。連結体は、ケースの開口周部と継鉄板の上面の周縁とにそれぞれ接合されている。この構成では、継鉄板は、容器１３の下板１３１を兼用する。なお、容器１３は、上述のケース、継鉄板、連結体からなる構成には限定されず、各固定接点１０及び各可動接点１１を収納する構成であれば他の構成でもよい。

容器１３には、水素を主体とするアーク消弧性ガスが封入されている。このため、容器１３内に収納されている可動接点１１が固定接点１０から離れる際にアークが生じたとしても、アーク消弧性ガスによりアークを急速に冷却して迅速に消弧することができる。なお、容器１３に封入するアーク消弧性ガスは水素を主体とするものに限定されず、例えば窒素などの他のアーク消弧性ガスを封入してもよい。

電磁石装置２は、固定子２０と、可動子２１と、継鉄（図示せず）と、励磁コイル２２と、シャフト２３と、ホルダ２４と、接圧ばね２５と、復帰ばね２６とを備える。なお、電磁石装置２は、励磁コイル２２が巻き付けられるコイルボビン（図示せず）を有していてもよい。

固定子２０は、円筒状に形成された固定鉄心であって、その上端部が容器１３の下板１３１に固定されている。可動子２１は、円柱状に形成された可動鉄心である。可動子２１は、固定子２０の下方において、その上端面を固定子２０の下端面に対向させるように配置されている。可動子２１は、その上端面が固定子２０の下端面に接触した第１位置と、その上端面が固定子２０の下端面から離れた第２位置との間で移動可能に構成されている。

継鉄は、固定子２０及び可動子２１と共に、励磁コイル２２の通電時に生じる磁束が通る磁気回路を形成する。このため、継鉄と固定子２０と可動子２１とは、何れも磁性材料から形成されている。この継鉄の一部である継鉄板が、上述のように容器１３の下板１３１を兼用する構成であってもよい。

励磁コイル２２は、継鉄で囲まれる空間内に配置される。また、励磁コイル２２の内側には、固定子２０と可動子２１とが配置される。電磁石装置２は、励磁コイル２２への通電時に励磁コイル２２で生じる磁束によって可動子２１を吸引して上方へ移動させ、励磁コイル２２への通電が停止すると復帰ばね２６のばね力によって可動子２１を下方へ移動させる。

シャフト２３は、非磁性材料から上下方向に延びた丸棒状に形成されている。シャフト２３は、電磁石装置２で発生した駆動力を接点装置１へ伝達する。シャフト２３は、容器１３の下板１３１の中央部に形成された通孔１３４に挿通されている。シャフト２３は、固定子２０及び復帰ばね２６の内側を通って、その下端部が可動子２１に固定されている。シャフト２３の上端部は、可動接触子１２を保持するホルダ２４に固定されている。

ホルダ２４は、可動接触子１２の上下方向の両側に設けられて互いに対向する上板２４０及び下板２４１と、上板２４０と下板２４１との周縁部同士を連結する側板２４２とを備える。ここでは、上板２４０及び下板２４１はそれぞれ矩形板状に形成されている。側板２４２は、上板２４０の下面において互いに対向する１対の辺と、下板２４１の上面において互いに対向する１対の辺とを連結するように、１対設けられている。下板２４１の中央部には、シャフト２３の上端部が固定されている。したがって、可動子２１の上下方向への移動に連動してシャフト２３、ホルダ２４が上下方向に移動する。

接圧ばね２５は、ホルダ２４の下板２４１と可動接触子１２との間に配置されており、可動接触子１２を上方へと付勢するコイルばねである。復帰ばね２６は、固定子２０の内側に配置されており、可動子２１を下方へと付勢するコイルばねである。

なお、電磁石装置２は、固定子２０及び可動子２１を収納する筒体（図示せず）を有していてもよい。筒体は、非磁性材料から上面が開口した有底円筒状に形成され、上端部（開口周部）が容器１３の下板１３１に固定される。したがって、筒体は、可動子２１の移動方向を上下方向に制限し、且つ可動子２１の第２位置を規定する。ここで、筒体は、固定子２０及び可動子２１を収納することで、容器１３の通孔１３４を密閉する機能も有している。すなわち、筒体は、容器１３の一部ともいえる。勿論、筒体は容器１３の一部でなくてもよい。

以下、本実施形態の接点装置１を用いた電磁継電器３の基本的な動作について簡単に説明する。先ず、励磁コイル２２の非通電時における電磁継電器３の状態について説明する。この状態では、電磁石装置２の可動子２１が第２位置に位置する。このため、ホルダ２４は、可動子２１と連動するシャフト２３を介して下方に引き下げられている。このとき、ホルダ２４は、その上板２４０により可動接触子１２を下方に押し下げることになる。したがって、可動接触子１２は、上板２４０によって上方への移動が規制され、可動接点１１を固定接点１０から離れた開位置に位置させる。この状態は、接点装置１が開いた状態であり、１対の接点台１００，１０１間は非導通である。

次に、励磁コイル２２の通電時における電磁継電器３の状態について説明する。この状態では、電磁石装置２の可動子２１が第１位置に位置する。このため、ホルダ２４は、可動子２１と連動するシャフト２３を介して上方に引き上げられている。したがって、ホルダ２４の上板２４０が上方へと移動するため、可動接触子１２は、上板２４０による上方への移動規制が解除される。このため、可動接触子１２は、ホルダ２４の下板２４１により接圧ばね２５を介して上方に押し上げられ、可動接点１１を固定接点１０に接触する閉位置に位置させる。この状態は、接点装置１が閉じた状態であり、１対の接点台１００，１０１間が導通する。ここで、可動接触子１２が接圧ばね２５により上方へと付勢されているため、固定接点１０と可動接点１１との間の接圧（接触圧）を確保することができる。

ここで、容器１３の内部は気密空間となっているが、時間の経過に伴って容器１３内からアーク消弧性ガスが外部に漏れる虞がある。そこで、本実施形態の接点装置１では、図１に示すように、容器１３の側板１３２における固定接点１０及び可動接点１１の近傍に、ガスを放出するガス放出部材１４を設けることで、容器１３内のガスの圧力が低下し難い構成としている。ガス放出部材１４は、例えば窒素を放出する重クロム酸アンモニウムや、水素を吸蔵・放出する水素吸蔵金属などを有する。勿論、ガス放出部材１４は、窒素や水素とは異なる気体を放出する構成でもよい。以下では、水素吸蔵金属を有するガス放出部材１４について説明する。

水素吸蔵金属としては、チタン（Ti）等の希土類金属などの水素との親和力の強い金属が挙げられる。また、水素吸蔵金属としては、水素吸蔵合金（hydrogen absorbing alloys又はhydrogen storage alloys）が挙げられる（ＪＩＳ Ｈ ７００３参照）。水素吸蔵合金とは、水素との親和力の強い金属と、水素との親和力の弱い金属との合金である。水素吸蔵合金としては、鉄（Fe）−チタン（Ti）系、チタン（Ti）−ニッケル（Ni）系、ランタン（La）−ニッケル（Ni）系等が挙げられる。更に、水素吸蔵金属としては、チタンが水素と反応することで得られる水素化チタン等の金属水素化物（MH：Metal Hydride）が挙げられる。

水素吸蔵金属は、水素を放出することで、容器１３内から外部に漏れたガス（ここでは、水素）を補うことができる。すなわち、水素吸蔵金属を有するガス放出部材１４は、水素を放出することで容器１３内のガスの圧力を一定に維持することができる。特に、水素吸蔵金属は、容器１３内の水素の圧力が低下すると水素を放出し、容器１３内の水素の圧力が増加すると水素を吸蔵する性質を有するため、ガス放出部材１４として用いるのに適している。

ガス放出部材１４は、水素吸蔵金属のみで構成してもよいし、水素吸蔵金属及び水素吸蔵金属と異なる材料を混合して構成してもよい。なお、ガス放出部材１４の形状は、図１に示すような板状に限定されず、他の形状であってもよい。ガス放出部材１４は、水素吸蔵金属などの粉末にワックスや熱可塑性樹脂などのバインダーを添加した原料を、金属粉末射出成形法（MIM：Metal Injection Molding）により成形することで得られる。勿論、他の方法によりガス放出部材１４を得てもよい。

上述のように、本実施形態の接点装置１は、気密空間を形成している容器１３内に、ガスを放出するガス放出部材１４を設けている。したがって、本実施形態の接点装置１は、容器１３から外部にガス（アーク消弧性ガス）が漏れたとしても、ガス放出部材１４から放出されるガスを補充することで、容器１３内のガスの圧力を維持する期間を長くすることができる。このため、本実施形態の接点装置１では、アークを消弧する性能を維持する期間が長くなるので、長寿命化を図ることができる。なお、ガス放出部材１４から放出されるガスは有限であるため、最終的には容器１３内のガスの圧力の低下は免れないが、少なくとも従来と比べれば容器１３内のガスの圧力を長期にわたって維持することができる。

また、容器１３は、封入されたガスが外部に透過し難いセラミックで構成することが好ましいが、ガス放出部材１４によりガスを補充することができるので、気密空間の設計に対する制限が緩和される。したがって、本実施形態の接点装置１では、金属や樹脂などのセラミック以外の材料で容器１３を構成することでも気密空間を形成してもよく、設計の自由度が高まるという利点がある。

また、ガス放出部材１４は、既に述べたように、水素を放出する水素吸蔵金属を有するのが望ましい。この構成では、水素吸蔵金属に大量の水素を吸蔵することができるので、ガス放出部材１４の小型化を図ることができる。なお、水素吸蔵金属は、その体積に対して凡そ１０００倍以上の水素を吸蔵することが可能である。

なお、ガス放出部材１４は、容器１３内のガスの圧力が低下するとガスを放出するように構成されているのが望ましい。この構成を実現するためには、ガス放出部材１４は、例えばランタン（La）、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、バナジウム（V）、リチウム（Li）、カルシウム（Ca）等の元素を有するのが望ましい。この構成では、容器１３内のガスの圧力が低下したときにガス放出部材１４からガスを放出させることができる。したがって、この構成では、不要なガスの放出を低減し、ガス放出部材１４の長寿命化を図ることができる。更に、ガス放出部材１４は、例えばクロム（Cr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）等の水素の放出を促す金属を有するのが望ましい。この構成では、水素吸蔵金属の水素を放出する反応が速くなるという利点がある。

ここで、ガス放出部材１４が有する水素吸蔵金属の平衡水素圧と水素吸蔵量との関係について説明する。図２には、水素吸蔵金属の圧力−組成等温線（所謂、ＰＣＴ線。ＪＩＳ Ｈ ７２０１参照）の一例を示す。圧力−組成等温線は、ある温度における平衡水素圧と水素吸蔵量との相関を示す。平衡水素圧は、ヒステリシスを問題としない場合の設定温度での平衡状態における水素圧力である。水素吸蔵量は、合金（水素吸蔵金属）がすべて水素化された状態において，単位合金量（単位水素吸蔵金属量）当たりに含まれる水素量の割合である。図２において、縦軸は平衡水素圧（単位はＭＰａ）を、横軸は水素吸蔵量（単位は質量パーセント濃度（ｗｔ％））を表している。例えば、水素吸蔵金属の水素吸蔵量が最大で３ｗｔ％であれば、１ｋｇの水素吸蔵金属は最大で３０ｇの水素を吸蔵することが可能である。そして、水素吸蔵金属の温度が上がれば図２に示す等温線は上向きにシフトし、温度が下がれば、図２に示す等温線は下向きにシフトする。

図２に示す圧力−組成等温線における水素吸蔵量の所定の第１範囲Ａ１（平衡水素圧がＢ１〜Ｂ２〔ＭＰａ〕の範囲）では、水素吸蔵量の変化に対する平衡水素圧の変化が小さい。一方、図２に示す圧力−組成等温線における水素吸蔵量が第１範囲Ａ１の下限以下である第２範囲Ａ２（平衡水素圧がＢ１〔ＭＰａ〕以下の範囲）では、水素吸蔵量の変化に対する平衡水素圧の変化が第１範囲Ａ１よりも大きい。また、図２に示す圧力−組成等温線における水素吸蔵量が第１範囲Ａ１の上限以上である第３範囲Ａ３（平衡水素圧がＢ２〔ＭＰａ〕以上の範囲）でも、水素吸蔵量の変化に対する平衡水素圧の変化が第１範囲Ａ１よりも大きい。すなわち、第１範囲Ａ１では、平衡水素圧の変化が小さくても水素吸蔵金属が水素を吸蔵・放出することができる。

このため、水素吸蔵金属は、圧力−組成等温線において第１範囲Ａ１（所謂、プラトー領域）を有するのが望ましい。そして、水素吸蔵金属は、およそＢ２〔ＭＰａ〕が、容器１３内に当初封入してある水素の圧力（規定の圧力）となるように構成されているのが望ましい。すなわち、水素吸蔵金属は、容器１３内の水素の圧力が規定の圧力よりも低くなると水素を放出するように構成されているのが望ましい。この構成では、容器１３内の水素の圧力が規定の圧力よりも低くならない間は、水素吸蔵金属は水素を放出し難いので、不要なガスの放出を低減し、ガス放出部材１４の長寿命化を図ることができる。また、この構成では、容器１３内のガスの圧力の低下に対して速やかに水素を放出し易いだけでなく、放出可能な水素の量も確保することができる。

なお、水素吸蔵金属は、任意の温度において、平衡水素圧の１／５０〜５０倍の変化に対して水素吸蔵量が最大の水素吸蔵量の５０％以上変化する特性を有するのが望ましい。更には、水素吸蔵金属は、平衡水素圧の１／５〜５倍の変化に対して水素吸蔵量が最大の水素吸蔵量の５０％以上変化する特性を有するのがより望ましい。

また、ガス放出部材１４は、イオン化傾向がマグネシウム（Mg）のイオン化傾向以下の元素を主体に構成されているのが望ましい。この構成では、ガス放出部材１４が酸化され難くなるため、水素吸蔵金属から水素を放出し易く、容器１３内のガスの圧力を維持し易くすることができる。また、この構成では、水素吸蔵金属が水素を吸蔵する反応が速くなる。このため、水素吸蔵金属に水素を吸蔵させるのに必要な時間が短くなり、水素を吸蔵したガス放出部材１４を量産し易くなる。更に、この構成では、水素吸蔵金属が水素の吸蔵・放出を繰り返しても酸化され難いことから、長期間の使用に耐え得る。

ここで、ガス放出部材１４の表面には酸化膜が生じる場合がある。そこで、ガス放出部材１４は、その表面の酸化膜の少なくとも一部が除去されているのが望ましい。ガス放出部材１４の表面の酸化膜は、例えば酸液やアルカリ液に浸漬する等の化学的方法や、表面を研磨する等の機械的方法により除去することができる。この構成では、上記と同様にガス放出部材１４が酸化され難くなるので、容器１３内のガスの圧力を維持し易くする効果、ガス放出部材１４を量産し易くなる効果、ガス放出部材１４が長期間の使用に耐え得る効果を奏することができる。更に、この構成では、マグネシウムよりもイオン化傾向が大きい元素をガス放出部材１４に用いた場合でも、ガス放出部材１４を酸化され難くすることができる。

また、ガス放出部材１４は、水素又は窒素又は不活性ガス又はアーク消弧性ガスの少なくとも何れか１つの気体の雰囲気下に設けられているのが望ましい。例えば、容器１３内に、水素又は窒素又は不活性ガス又はアーク消弧性ガスの少なくとも何れか１つの気体が封入されているのが望ましい。なお、本実施形態の接点装置１では、アークを消弧する性能の観点から、水素を容器１３内に封入している。不活性ガスとしては、例えばアルゴン等の希ガスが挙げられる。勿論、希ガス以外の不活性ガスであってもよい。この構成では、ガス放出部材１４が設けられている雰囲気中の酸素の比率を小さくすることができるので、上記と同様にガス放出部材１４を酸化され難くすることができる。したがって、この構成では、上記と同様に、容器１３内のガスの圧力を維持し易くする効果、ガス放出部材１４を量産し易くなる効果、ガス放出部材１４が長期間の使用に耐え得る効果を奏することができる。なお、容器１３の体積に対する酸素の比率は小さければ小さいほど良いが、実用的には５％以下が望ましい。

また、ガス放出部材１４は、図３に示すように、その表面を水素吸蔵金属とは異なる材料からなる層１４０で覆われているのが望ましい。層１４０を設ける方法としては、例えばめっきやスパッタ法が挙げられる。勿論、その他の方法で層１４０を設けてもよい。この構成では、ガス放出部材１４が層１４０で保護されるので、上記と同様にガス放出部材１４を酸化され難くすることができる。したがって、この構成では、上記と同様に、容器１３内のガスの圧力を維持し易くする効果、ガス放出部材１４を量産し易くなる効果、ガス放出部材１４が長期間の使用に耐え得る効果を奏することができる。また、この構成では、ガス放出部材１４を複数の粒子で構成している場合、複数の粒子同士の結合が強くなるので、ガス放出部材１４を成形し易くなる。なお、図３では、ガス放出部材１４の表面全体を層１４０で覆っているが、ガス放出部材１４の表面の少なくとも一部を層１４０で覆う構成であればよい。また、層１４０の厚みは限定されないが、０．１〜１００μｍ程度が望ましい。

ここで、層１４０は、水素吸蔵金属よりも熱伝導率の高い伝熱部材を有するのが望ましい。換言すれば、本実施形態の接点装置１は、ガス放出部材１４の表面の少なくとも一部を覆い且つ水素吸蔵金属よりも熱伝導率の高い伝熱部材を備えるのが望ましい。この構成では、熱伝導率の低い水素吸蔵金属のみを用いる場合と比べて、ガス放出部材１４の熱伝導率を高めることができる。また、層１４０は、水素を放出する反応の触媒となる触媒部材を有するのが望ましい。換言すれば、本実施形態の接点装置１は、ガス放出部材１４の表面の少なくとも一部を覆い且つ水素吸蔵金属が水素を放出する反応の触媒となる触媒部材を備えるのが望ましい。この構成では、触媒により水素吸蔵金属が水素を放出する反応が活性化されるので、水素吸蔵金属から水素が速やかに放出されることで容器１３内のガスの圧力をより維持し易くすることができる。

伝熱部材及び触媒部材としては、例えば銅（Cu）、ニッケル（Ni）、パラジウム（Pd）、金（Au）、銀（Ag）、クロム（Cr）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）等の金属が挙げられる。その他の伝熱部材及び触媒部材としては、エポキシ樹脂等の樹脂やアルミナ等のセラミックが挙げられる。これらの材料のうち１種類の材料のみで層１４０を形成してもよいし、複数種類の材料を混合して層１４０を形成してもよい。

また、ガス放出部材１４には、水素吸蔵金属の融点以下の温度で加熱する処理（所謂、焼結処理）がなされていてもよい。このようにガス放出部材１４を加熱処理することで、ガス放出部材１４の形状を長期に亘って維持し易くすることができる。なお、ガス放出部材１４は、加熱処理を行う前に成形されているのが望ましい。また、加熱処理は、不活性ガスの雰囲気下で行われるのが望ましい。更に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、加熱処理によりガス放出部材１４を構成する粒子１４１間に架橋１４２が形成されるのが望ましい。

ここで、水素吸蔵金属は、例えば励磁コイル２２の通電時の熱や、アーク熱などの熱が加えられると水素を放出する場合がある。実用的には、容器１３内のガスの圧力が低下したときにガス放出部材１４からガスが放出され、それ以外のときにはガス放出部材１４からガスが放出されないのが望ましい。そこで、ガス放出部材１４は、容器１３の内部において、可動接点１１が移動する方向（上下方向）における固定接点１０と可動接点１１との間の領域の外側に設けられているのが望ましい。例えば、図５（ａ）に示すように、容器１３の下板１３１にガス放出部材１４を設けるのが望ましい。この構成では、励磁コイル２２の通電時の熱やアーク熱などがガス放出部材１４に伝わり難いので、ガス放出部材１４の温度が上昇し難い。したがって、この構成では、ガス放出部材１４の温度の上昇によるガスの放出を低減することができるので、不要なガスの放出を低減し、ガス放出部材１４の長寿命化を図ることができる。なお、図５（ａ）に示す例では、ガス放出部材１４を容器１３の下板１３１に設けているが、ガス放出部材１４の設置場所はこの位置に限定されない。

また、図５（ｂ）に示すように、固定接点１０及び可動接点１１とガス放出部材１４との間に、ガス放出部材１４へ熱が伝わるのを妨げる遮蔽部材１５を設けているのが望ましい。遮蔽部材１５は、例えば金属や樹脂や酸化物などから構成される。遮蔽部材１５は、図５（ｂ）に示すようにガス放出部材１４の周りを囲う形状でもよいが、固定接点１０及び可動接点１１とガス放出部材１４との間を隔てるものであれば他の形状でもよい。また、遮蔽部材１５は、ガス放出部材１４に密着させる必要はなく、ガス放出部材１４と間隔を空けて配置してもよい。この構成では、上記と同様に、ガス放出部材１４の温度の上昇によるガスの放出を低減することができるので、不要なガスの放出を低減し、ガス放出部材１４の長寿命化を図ることができる。なお、図５（ｂ）に示す例では、ガス放出部材１４及び遮蔽部材１５を容器１３の下板１３１に設けているが、ガス放出部材１４の設置場所はこの位置に限定されない。例えば、容器１３の内部において、可動接点１１が移動する方向（上下方向）における固定接点１０と可動接点１１との間の領域内にガス放出部材１４及び遮蔽部材１５を設けてもよい。

更に、図５（ｃ）に示すように、ガス放出部材１４と容器１３との間に断熱部材１６を設けているのが望ましい。断熱部材１６の材料としては、例えば樹脂や金属、酸化物などのガス放出部材１４よりも熱伝導率の低い材料が挙げられる。具体的には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂、ハニカムセラミックスなどが挙げられる。この構成では、容器１３を介してガス放出部材１４へと熱が伝わり難いので、ガス放出部材１４の温度をより上昇し難くすることができる。なお、断熱部材１６は、図５に示す位置にガス放出部材１４を設けた上で遮蔽部材１５と共に用いてもよいが、他の構成であってもよい。例えば、容器１３の内部において、可動接点１１が移動する方向（上下方向）における固定接点１０と可動接点１１との間の領域内にガス放出部材１４を設けた上で、遮蔽部材１５と共に用いてもよい。また、断熱部材１６を遮蔽部材１５と共に用いるか否かは任意である。

ここで、ガス放出部材１４は、ガスを自然放出するように構成されてもよい。なお、ガスを自然放出するとは、時間経過に伴ってガスを放出することである。例えば、ガス放出部材１４は、一定の温度、一定の圧力の下であっても、時間経過に伴って一定の速度でガスを放出するように構成される。この構成では、ガス放出部材１４は、周囲の温度や、容器１３内のガスの圧力等の条件に依らずガスを放出する。したがって、この構成では、ガスを放出する条件を考慮せずにガス放出部材１４を設計できるので、設計が容易になるという利点がある。

なお、本実施形態の接点装置１は、所謂プランジャ型の電磁石装置２と共に用いているが、以下に示す所謂ヒンジ型の電磁石装置４と共に用いてもよい。以下、本実施形態の接点装置１をヒンジ型の電磁石装置４と共に用いた電磁継電器５について図６（ａ），（ｂ）を用いて簡単に説明する。

電磁石装置４は、図６（ｂ）に示すように、容器１３内に配置される。電磁石装置４は、励磁コイル４０と、固定子４１と、可動子４２と、支持部４３と、アーマチュア４４とを備える。固定子４１は、円柱状に形成された固定鉄心である。固定子４１の上端部は、上端部以外の部位よりも径方向の寸法が大きくなっている。励磁コイル４０は、固定子４１に巻き付けられる。可動子４２は、磁性材料から矩形板状に形成され、固定子４１の上端部と対向するように可動接触子１２に設けられる。支持部４３は、アーマチュア４４の長手方向の一端部を支持する。

アーマチュア４４は、細長い板状に形成され、支持部４３の上端部と可動接触子１２の長手方向の中央部とを連結する。アーマチュア４４は、支持部４３の上端部を支点として、可動接触子１２の可動接点１１が固定接点１０に接触する閉位置と、可動接点１１が固定接点１０から離れる開位置との間で回転可能に構成されている。また、図示しないが、電磁石装置４には、可動接触子１２を閉位置から開位置へと向かう向きに付勢する復帰ばねが設けられている。

次に、電磁継電器５の動作について簡単に説明する。励磁コイル４０の通電時には、励磁コイル４０で生じる磁束により可動子４２が固定子４１の上端部へ吸引され、可動接触子１２が閉位置へと移動する。すると、１対の接点台１００，１０１間が可動接触子１２を介して短絡し、１対の接点台１００，１０１間が導通することで接点装置１が閉じた状態となる。また、励磁コイル４０の非通電時には、復帰ばねのばね力により可動接触子１２が開位置へと移動する。すると、１対の接点台１００，１０１間が非導通となることで接点装置１が開いた状態となる。

この電磁継電器５では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、容器１３の内壁における固定接点１０及び可動接点１１の近傍にガス放出部材１４を設けている。勿論、ガス放出部材１４の設置場所はこの位置に限定されない。

１ 接点装置
１０ 固定接点
１１ 可動接点
１３ 容器
１４ ガス放出部材

Claims (14)

1. 固定接点と、
   前記固定接点と接触する閉位置と前記固定接点から離れる開位置との間で移動する可動接点と、
   前記固定接点及び前記可動接点を収納し且つ内部に気密空間を形成している容器と、
   前記容器に収納されてガスを放出するガス放出部材とを備えることを特徴とする接点装置。
2. 前記ガス放出部材は、前記容器内のガスの圧力が低下すると前記ガスを放出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記ガス放出部材は、前記ガスとして水素を放出する水素吸蔵金属を有することを特徴とする請求項１又は２記載の接点装置。
4. 前記水素吸蔵金属は、前記容器内の水素の圧力が規定の圧力よりも低くなると前記水素を放出するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の接点装置。
5. 前記ガス放出部材は、イオン化傾向がマグネシウムのイオン化傾向以下の元素を主体に構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の接点装置。
6. 前記ガス放出部材は、その表面の酸化膜の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の接点装置。
7. 前記ガス放出部材は、水素又は窒素又は不活性ガス又はアーク消弧性ガスの少なくとも何れか１つの気体の雰囲気下に設けられていることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の接点装置。
8. 前記ガス放出部材の表面の少なくとも一部を覆い且つ前記水素吸蔵金属よりも熱伝導率の高い伝熱部材を備えることを特徴とする請求項３乃至７の何れか１項に記載の接点装置。
9. 前記ガス放出部材の表面の少なくとも一部を覆い且つ前記水素吸蔵金属が前記水素を放出する反応の触媒となる触媒部材を備えることを特徴とする請求項３乃至８の何れか１項に記載の接点装置。
10. 前記ガス放出部材は、前記水素吸蔵金属の融点以下の温度で加熱する処理がなされていることを特徴とする請求項３乃至９の何れか１項に記載の接点装置。
11. 前記ガス放出部材は、前記容器の内部において、前記可動接点が移動する方向における前記固定接点と前記可動接点との間の領域の外側に設けられていることを特徴とする請求項３乃至１０の何れか１項に記載の接点装置。
12. 前記固定接点及び前記可動接点と前記ガス放出部材との間に、前記ガス放出部材へ熱が伝わるのを妨げる遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項３乃至１１の何れか１項に記載の接点装置。
13. 前記ガス放出部材と前記容器との間に断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の接点装置。
14. 前記ガス放出部材は、前記ガスを自然放出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の接点装置。

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