JP2998431B2 - 封止接点装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワー負荷用のリレー
や電磁開閉器等に好適な封止接点装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人は、この種の封止接点装置を
長年研究して種々の提案を行ってきており、その典型的
な構成として次の２種類の形式が存在する。

【０００３】第１の形式は、図６及び図７に示すよう
に、接点を収納するためにベローズBとともに気密空間
を形成する封止容器A と、封止容器A 内に封入された水
素ガス等の電気絶縁性ガスG と、固定接触子C に設けた
固定接点D と、固定接点D に接離するようベローズB の
一端に固定される可動接触子E に設けた可動接点F と、
両接点が存在する空間に可動接点の動作方向と直交する
方向の磁場を与える磁気手段H と、からなる。

【０００４】この封止容器A は、ベローズB の他に、角
筒状の容器本体Aa、底板を兼ね通気管Abを取着した磁気
手段H のヨークHa、上蓋Ac、ベローズ保護筒Ad、軸受J
を設けたベローズ押さえAe等により構成される。また可
動接触子E は、軸受J にガイドされて封止容器A から突
出し、その端部にリード線K を接続する端子部材L や電
磁石のような駆動部材が当接するキャップM を取着して
いる。Hbは磁気手段Hの永久磁石、N は復帰ばね、P は
ストッパーである。

【０００５】図示の状態は、図外駆動部材がキャップM
、すなわち可動接触子E を押圧して接点閉成状態にあ
り、駆動部材が復帰したとき、電気絶縁性ガスG の圧力
や復帰ばねN のばね力により可動接触子E が持ち上げら
れて接点開成状態となる。この接点開極動作の際、両接
点間にアークが発生するが、そのアークは電気絶縁性ガ
スG の冷却能と磁気手段H による磁場とともに発生する
ローレンツ力による磁気吹き消し作用によって消弧され
る。

【０００６】第２の形式は、図８に示すように、基本的
には第１の形式と同様、接点を収納するためにベローズ
B とともに気密空間を形成する封止容器A と、封止容器
A 内に封入された水素ガス等の電気絶縁性ガスG と、固
定接触子C,C に設けた固定接点D,D と、固定接点D,D に
接離するようベローズB の一端に固定された可動接触子
E に設けた可動接点F,F と、両接点が存在する空間に可
動接点の動作方向と直交する方向の磁場を与える磁気手
段 (図示せず) と、からなる。すなわちこのものは、２
点切り接点構成となっている。

【０００７】この封止容器A は、ベローズB の他に、一
面が開口した箱状の容器本体Aa、上蓋Ac、ベローズ保護
筒Ad、軸受J を設けたベローズ押さえAe等により構成さ
れる。そして、容器本体Aaには通気管Abが取着され、そ
の両側に固定接点端子Q,Q を貫通固設している。固定接
触子C,C は、アークホーン形状を有して折曲形成されて
対称的に位置するよう固定接点端子Q,Q に結合される。

【０００８】また可動接触子E は、可動接点F,F を固着
する接点固着片Ea、スライド軸片Eb、そしてこれらを連
結する連結片Ecからなり、スライド軸片Ebが軸受J にガ
イドされて封止容器A から突出し、その端部に電磁石の
ような駆動部材が当接するキャップM を取着している。
N は復帰ばね、P はストッパーである。

【０００９】このものは、接点開閉が２点で行われる点
を除き先の形式のものと同様に動作する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した封止接点装置
にあっては、両接点間に発生したアークは十分に引き伸
ばされ、電気絶縁性ガスG の冷却能と磁気手段H による
磁場とともに発生するローレンツ力による磁気吹き消し
作用によって、通常は消弧性能は十分に高められる。

【００１１】ところが、水素ガス等の電気絶縁性ガス中
で引き延ばされたアークは不安定になり易く、アークの
基部が他の部品に飛び移ってそれを損傷する場合があ
り、またギャップの小さい部分に飛び移って所謂弧絡を
惹起し、アーク電圧が低下して遮断性能を低下させる場
合がある。

【００１２】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、高アーク電圧を発生した
後、それを安定に維持して速やかに遮断するとともに他
の部品の損傷を低減する封止接点装置を提供するにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の封止接点装置は、接点を収納するためにベ
ローズとともに気密空間を形成する封止容器と、封止容
器内に封入された電気絶縁性ガスと、固定接触子に設け
た固定接点と、固定接点に接離するようベローズの一端
に固定される可動接触子に設けた可動接点と、両接点が
存在する空間に可動接点の動作方向と直交する方向の磁
場を与える磁気手段と、を備えた封止接点装置におい
て、前記両接点の端部近傍にアーク走行性の低いアーク
安定化部材を設けた構成としている。

【００１４】前記アーク安定化部材は、鉄片にて形成す
ることが好ましい。さらに、前記封止容器内面に第２ア
ーク安定化部材を設けることが好ましい。

【００１５】

【作用】この構成によれば、接点開極動作の際に発生
し、かつ引き伸ばされたアークの基部は、アーク安定化
部材まで移動した後は安定して高アーク電圧が得られ
る。

【００１６】また、封止容器内面に第２アーク安定化部
材を設けると、アークはこれによって分割されさらにア
ーク電圧を高くすることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１及び図２に
基づいて説明する。

【００１８】1 は封止容器で、後述する接点を収納する
ためにベローズ3 とともに気密空間を形成する。具体的
には、ベローズ3 の他に、セラミックスのような耐熱性
材料により角筒状に形成された容器本体2 、底板を兼ね
るものであって中央に固着用孔5bとその外方に通気孔5
c,5c を有して通気管4 を取着した磁気手段5 のヨーク5
a、４２アロイ等からなり中央に貫通孔6aを有する上蓋6
、金属材料により円筒状に形成されたベローズ保護筒7
、軸受8 を設けたベローズ押さえ9 等により構成され
る。すなわち、容器本体2 の上下開口部にはそれを塞ぐ
ように上蓋6 とヨーク5aが接合され、ベローズ保護筒7
の下端部は上蓋6 に接合され、ベローズ押さえ9 はベロ
ーズ3 の上方端部を挟むようにしてベローズ保護筒7 の
上端部に気密接合される。10は絶縁板で、セラミックス
のような耐熱性材料により平板状に形成され、容器本体
2 の上部内方に設けた段部に嵌め込まれて上蓋6 をアー
クから保護する。また通気管4 は端子を兼ねており、リ
ード線4aが接続される。

【００１９】11は固定接触子で、銅系材料により、大径
の接点固着部11a 、中径の中間軸部11b 、小径の固着部
11c を有して形成され、固着部11c がヨーク5aの固着用
孔5bに固着される。固定接点12は、円板の一部を切除し
た形状をなして接点固着部11a の上端面に固着される。
13は絶縁板で、セラミックスのような耐熱性材料により
厚板状に形成され、容器本体2 の下部内方に設けた段部
に嵌め込まれてヨーク5aをアークから保護する。

【００２０】この固定接触子11のヨーク5aへの固着に際
して、絶縁筒14とともにアーク走行性の低いアーク安定
化部材15が配設される。絶縁筒14は、その全長はアーク
安定化部材15の厚み分だけ中間軸部11b より短い。

【００２１】アーク安定化部材15は、図２に示すよう
に、鉄板により、中間軸部11b に嵌合する嵌合孔15b を
有する平板状基部15a の両側から縦片15c と横片15d か
らなるＬ字状の折曲片15e,15e を連設した形状をなして
いる。この縦片15c,15c 間の内法は接点固着部11a の外
法に略等しく、その高さは接点固着部11a の約半分であ
る。

【００２２】16は可動接触子で、銅系材料により、大径
の接点固着部16a 、中径の中間軸部16b 、小径の端部軸
部16c を有して形成され、中間軸部16b にカラー17によ
ってベローズ3 の下方端部を固着している。これにより
封止容器1 の気密空間が形成できるのであるが、その内
部には通気管4 を介して水素ガス等の電気絶縁性ガスG
が例えば２気圧程度でもって封入される。可動接点18
は、これも円板の一部を切除した形状をなして接点固着
部16a の下端面に固着され、これにより固定接点12に接
離し得る。この可動接触子16のベローズ3 との固着に際
して、やはりアーク走行性の低いアーク安定化部材19が
カラー17と接点固着部16a との間に配設される。

【００２３】アーク安定化部材19は、先に説明したアー
ク安定化部材15と略同様の材質及び形状を有するもの
で、中間軸部16b に嵌合する嵌合孔を有する平板状基部
19a の両端から縦片19c と横片19d からなるＬ字状の折
曲片19e,19e を連設した形状をなしている。

【００２４】また可動接触子16は、軸受8 にガイドされ
て封止容器1 から突出し、その端部にリード線20を接続
する端子部材21や電磁石のような駆動部材が当接するキ
ャップ22を取着している。23は復帰ばね、24はストッパ
ーである。

【００２５】また、磁気手段5 は、ヨーク5aの一部しか
図示してないが、図７に示したものと同様に両端に永久
磁石を有しており、両接点12,18 が存在する空間に可動
接点18の動作方向と直交する方向の磁場を与える。

【００２６】25は第２アーク安定化部材で、鉄板により
平板状に形成され、絶縁板10の内面にろう付け接合して
ある。

【００２７】かかる封止接点装置は、次のように動作す
る。図１は、図外駆動部材がキャップ22、すなわち可動
接触子16を押圧していた接点閉成状態から駆動部材が復
帰し、電気絶縁性ガスG の圧力や復帰ばね23のばね力に
より可動接触子16が持ち上げられた直後の状態であっ
て、両接点12,18 間にアークA0が発生した状態である。
以後可動接触子16は所定位置まで移動するが、アークA0
は磁気手段5 の磁場により矢印方向に移動し、かつ引き
伸ばされてアークA1、アークA2と変化する。この場合、
アークA1の基部も両接点12,18 の曲表面上を移動し、ア
ークA2ではアーク安定化部材15,19 に達する。

【００２８】本願発明者らは、アーク安定化部材15,19
として用いている鉄はアークの走行性が非常に低いとい
うことを確認している。すなわち、接点材料に鉄を用い
てアークの走行性を実測したところ、接点開極速度が２
m／sec 以下ではアークは動かない。本実施例の接点開
極速度は１ m／sec 程度としており、従ってアークがア
ーク安定化部材15,19 に達した後はその基部は殆ど動か
ないのである。これは、鉄系の材料であれば略同様の作
用をもたらす。

【００２９】先の動作に戻り、アークA2の陽光柱が第２
アーク安定化部材25に触れた場合、そのアークは分割さ
れ得る。この場合、アーク電圧がさらに高いものとな
る。

【００３０】次に、本発明の第２実施例を図３乃至図５
に基づいて説明する。このものは、２点切り接点構成と
したものである。

【００３１】31は封止容器で、後述する接点を収納する
ためにベローズ33とともに気密空間を形成する。具体的
には、ベローズ33の他に、セラミックスのような耐熱性
材料により一面が開口した箱状をなし、底部に２個の固
定接触子の固着孔32a,32a を有して形成された容器本体
32、４２アロイ等からなり中央に貫通孔36a 、適宜箇所
に通気孔36b を有する上蓋36、軸受38を設けたベローズ
押さえ39等により構成される。すなわち、容器本体32の
上開口部にはそれを塞ぐように上蓋36が接合され、ベロ
ーズ押さえ39はベローズ33の上方端部を挟むようにして
上蓋36に気密接合される。40は絶縁板で、セラミックス
のような耐熱性材料により、上蓋36の貫通孔36a に対応
した貫通孔40a と通気孔36b に対応した通気孔40b を有
して平板状に形成され、容器本体32の上部内方に設けた
段部に嵌め込まれて上蓋36をアークから保護する。

【００３２】41,41 は固定接触子で、銅系板材料によ
り、端子部41a 、端子部41a から直角に折曲連設される
接点固着部41b 、接点固着部41b からさらに約45°に折
曲連設されるホーン部41c を有する。42,42 は固定接点
で、接点固着部41b に固着される。45はアーク走行性の
低いアーク安定化部材で、具体的には鉄板をＬ字状に折
曲形成したものであってホーン部41c,41c の先端部分に
ろう付け等により固着される。

【００３３】43は接触子支持台で、セラミックスのよう
な耐熱性材料により、中央孔43a と接触子挿通孔43b,43
b を有して所定厚の板状に形成されている。この接触子
支持台43は、その上面が接点固着部41b を受け止めるよ
う設計される。固定接触子41,41 は、その端子部41a,41
a を接触子挿通孔43b,43b と固着孔32a,32a に挿通し、
４２アロイ等からなる底板61,61 を介して容器本体2 に
気密ろう付けされる。なお、接触子支持台43は、容器本
体32と一体的に形成してもよい。

【００３４】46は可動接触子で、接点固着片46A 、スラ
イド軸片46B 、これらを連結する連結片46C 、接圧ばね
46D 、そしてベローズ保護を兼ねる接圧ばね枠37からな
る。接点固着片46A は、銅系板材料により、２個の固定
接触子41,41 に対応した形状、すなわち平坦な接点固着
部46b 、接点固着部46b から約45°に折曲連設されるホ
ーン部46c,46c を有し、また接点固着部46b の中央には
連結片46C に嵌合する嵌合孔46a を有している。

【００３５】接圧ばね枠37は開口端に鍔37a を有した有
底円筒状に、スライド軸片46B は比較的長い多段軸状
に、連結片46C は比較的短い多段軸状に、接圧ばね46D
はコイル状に、それぞれ形成されている。スライド軸片
46B は、接点固着片46A を嵌め入れた連結片46C と接圧
ばね枠37の底部を最下部にて固定するが、このとき接圧
ばね46D が接点固着片46A と接圧ばね枠37の鍔37a 間に
圧縮懸架されるようにする。スライド軸片46B の上端部
から挿通するキャップ52は、筒部が長くその端部及び座
金47にてベローズ33の下方端部が気密接合されており、
スライド軸片46Bに挿通した状態で、外周をスライド軸
片46B の上部に形成した凹部にかしめられて位置を固定
される。ベローズ33の上方端部は、前述したようにベロ
ーズ押さえ39と上蓋36間に気密接合される。

【００３６】これにより封止容器31の気密空間が形成で
きるのであるが、その内部には通気孔36b,40b から水素
ガス等の電気絶縁性ガスG が例えば２気圧程度でもって
封入される。電気絶縁性ガスG を封入した後、通気孔36
b,40b はシール部材34にて封止される。

【００３７】48,48 は可動接点で、固定接点42,42 に接
離し得るよう接点固着片46A の接点固着部46b に固着さ
れる。49,49 はアーク走行性の低いアーク安定化部材
で、固定接触子41,41 に固着したものと同様に鉄板をＬ
字状に折曲形成したものであってホーン部46c,46c の先
端部分にろう付け等により固着される。

【００３８】また可動接触子46のスライド軸片46B (こ
の実施例ではその周囲はキャップ52が覆っている) は、
軸受38にガイドされて封止容器31から突出し、これに取
着したキャップ52に電磁石のような駆動部材が当接す
る。53は復帰ばねである。

【００３９】また、磁気手段は図示してないが、図７に
示したものと同様に両端に永久磁石を有しており、両接
点42,48 が存在する空間に可動接点48の動作方向と直交
する方向の磁場を与える。

【００４０】55は第２アーク安定化部材で、鉄板により
平板状に形成され、絶縁板40の内面にろう付け接合して
ある。

【００４１】かかる封止接点装置は、次のように動作す
る。図３は、図外駆動部材がキャップ52、すなわち可動
接触子46を押圧していた接点閉成状態から駆動部材が復
帰し、電気絶縁性ガスG の圧力や復帰ばね53のばね力に
より可動接触子46が開極し、両接点42,48 間にアークA3
が発生した直後の状態である。詳しくは、図５(a) 乃至
(d) のようになる。

【００４２】(a) は両接点42,48 が開極した直後の状態
であり、アークA0が発生する。以後可動接触子46は図３
に示す所定位置まで移動するが、アークA0は磁気手段の
磁場により矢印方向に移動し、かつ引き伸ばされてアー
クA1、アークA2、アークA3と変化する。この場合、アー
クA1の基部もアークホーン部41c,46c の表面上を移動
し、アークA2ではアーク安定化部材45,49 に達する。そ
して、アークA2の陽光柱が第２アーク安定化部材55に触
れた場合、アークA3,A3 のように分割され得る。この場
合、アーク電圧がさらに高いものとなる。

【００４３】なお、第２実施例の全体構造は、図８に示
したもののように、ベローズが突出する形状にしてもよ
く、要は２点切り接点構成であり、アーク安定化部材を
有しておれば適宜の変更が可能である。また、両実施例
における第２安定化部材は省略してもよい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１及び２記載の封止接点装置は、
接点開極動作の際に発生し、かつ引き伸ばされたアーク
の基部は、アーク安定化部材まで移動した後は安定して
高アーク電圧が得られる。

【００４５】請求項３記載の封止接点装置は、封止容器
内面に第２アーク安定化部材を設けることにより、アー
クはこれによって分割されさらにアーク電圧を高くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】その要部分解斜視図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図４】その (図３) のＡ−Ａ断面図である。

【図５】(a) 乃至(d) はその動作を示す説明図である。

【図６】従来例を示す縦断面図である。

【図７】その (図６) 視点を90°異なる方向に変えた場
合の縦断面図である。

【図８】別の従来例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

1 封止容器 2 容器本体 3 ベローズ 4 通気管 5 磁気手段 6 上蓋 7 ベローズ保護筒 8 軸受 9 ベローズ押さえ 10,13 絶縁板 11 固定接触子 12 固定接点 14 絶縁筒 15,19 アーク安定化部材 16 可動接触子 17 カラー 18 可動接点 25 第２安定化部材 G 電気絶縁性ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂上 都彦 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−17336（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−175542（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−8844（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 1/66 H01H 9/36 H01H 33/66

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接点を収納するためにベローズととも
   に気密空間を形成する封止容器と、封止容器内に封入さ
   れた電気絶縁性ガスと、固定接触子に設けた固定接点
   と、固定接点に接離するようベローズの一端に固定され
   る可動接触子に設けた可動接点と、両接点が存在する空
   間に可動接点の動作方向と直交する方向の磁場を与える
   磁気手段と、を備えた封止接点装置において、前記両接
   点の端部近傍にアーク走行性の低いアーク安定化部材を
   設けたことを特徴とする封止接点装置。
2. 【請求項２】 前記アーク安定化部材は鉄片にて形成
   されてなる請求項１記載の封止接点装置。
3. 【請求項３】 前記封止容器内面に第２アーク安定化
   部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の封
   止接点装置。