JP5990281B2 - 接点装置及びこれを使用した電磁開閉器 - Google Patents

Description

本発明は、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子と、これら固定接触子に接離可能に配置された可動接触子とを有する接点装置及びこれを使用した電磁開閉器に関する。

電流路の開閉を行う接点装置として、従来、電磁継電器や電磁接触器などの電磁開閉器では、固定接触子及び可動接触子が接触している接点機構の閉成状態から電流を遮断して開成状態とするために可動接触子を固定接触子から離間させる開極時に発生するアークを消弧する接点機構が種々提案されている。
例えば、所定距離だけ離間して配設されたそれぞれ固定接点を有する一対の固定接触子と、これら一対の固定接触子に接離自在に配設された左右端に可動接点を有する可動接触子と、可動接触子を駆動する電磁石装置と、可動接触子及び固定接触子を収納する囲み部材とを備え、囲み部材の外側に可動接触子と平行にアーク消弧用の永久磁石を配置した電磁開閉装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１９１４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、永久磁石の磁力によってアークを引き伸ばして消弧し易くなるものの、固定接触子に可動接触子が接触している投入状態から可動接触子を離間させる電流遮断時すなわち開極時に発生するアークの足は、永久磁石の磁力によって可動接触子の可動接点を消弧空間側へ移動する。移動したアークの足は可動接触子の角部に留まってアーク足から生じる金属蒸気により可動接触子が消耗するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、開極時に固定接触子及び可動接触子間に発生するアークによる可動接触子の消耗を抑制することができる接点装置及びこれを使用した電磁開閉器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る接点装置の第１の態様は、消弧室内に所定間隔を持って固定配置された一対の固定接触子と、前記消弧室内に前記一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子とを備え、前記可動接触子及び前記一対の固定接触子のいずれか一方に前記可動接触子が前記一対の固定接触子から離間する開極時に発生するアークの足を転流させる導電性のアーク転流板部を形成し、前記アーク転流板部は、前記可動接触子の前記一対の固定接触子とは反対側に接触し、前記一対の固定接触子に対向する位置に一対の固定接触子から離れる方向に折り曲げ延長する折曲延長部を有する取付板部と、該取付板部の折曲延長部から前記可動接触子の側縁に接触して延長する一対のアーク転流側板部とで構成されている。
この第１の態様によると、可動接触子及び一対の固定接触子の何れか一方の他方に対向する位置に形成された導電性のアーク転流板部で、可動接触子が一対の固定接触子から離間する際に発生するアークの足を可動接触子からアーク転流板部に転流させることができ、可動接触子及び一対の固定接触子のアーク転流部を設けた側の消耗を抑制することができる。
また、取付板部を可動接触子の一対の固定接触子とは反対側の面に取付けることにより、アーク転流板部を可動接触子に容易に装着することができる。しかも一対のアーク転流側板部によって可動接触子の側面が覆われるので、可動接触子の消耗をより少なくすることができる。

また、本発明に係る接点装置の第２の態様は、前記アーク転流板部が前記可動接触子より溶融温度の高い金属板で形成されている。
この第２の態様によると、アーク転流板部の溶融温度が可動接触子の溶融温度より高いので、アーク転流板部へアークの足を転流させることにより、アークによるダメージをアーク転流板部で請け負って可動接触子の消耗を抑制することができる。

また、本発明に係る電磁開閉器の第１の態様は、前述した第１の態様又は第２の態様に係る接点装置を備え、前記可動接触子が電磁石装置の可動鉄心に連結され、前記一対の固定接触子が外部接続端子に接続されている。
この構成によると、簡単な構成で開極時に発生するアークを確実に消弧して遮断性能を向上することができる接点装置及びこれを使用した電磁開閉器を提供することができる。

本発明によれば、可動接触子が一対の固定接触子から離間する開極時に可動接触子及び一対の固定接触子間にアークが発生したときに、可動接触子及び一対の固定接触子の一方の側のアークの足をアーク転流板部に素早く転流させて、可動接触子及び一対の固定接触子の一方の消耗抑制することができる。このため、可動接触子の寿命を長寿命化することができる。
また、上記効果を有する接点装置を電磁開閉器に適用することにより、簡易な構成で開極時に発生するアークによる可動接触子の消耗を抑制して長寿命化できる電磁接触器、電磁継電器等の電磁開閉器を提供することができる。

本発明を電磁接触器に適用した場合の第１の実施形態を示す断面図である。 第１の実施形態におけるアーク転流板部を示す斜視図である。 第１の実施形態におけるアーク転流板部によるアーク伸長状況を示す断面図である。 本発明を電磁接触器に適用した場合の第２の実施形態を示す断面図である。 第２の実施形態におけるアーク転流板部を示す斜視図である。 第２の実施形態におけるアーク転流板部によるアーク伸長状況を示す断面図である。 本発明を電磁接触器に適用した場合の第３の実施形態を示す断面図である。 第３の実施形態におけるアーク転流板部によるアーク伸長状況を示す断面図である。 第３の実施形態におけるアーク転流板部を示す斜視図である。 第３の実施形態の変形例を示すアーク転流板部の斜視図である。 第３の実施形態の他の変形例を示すアーク転流板部の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る接点装置を電磁接触器に適用した場合の第１の実施形態を示す断面図、図２は接点収納ケースの分解斜視図である。この図１及び図２において、１０は電磁接触器であり、この電磁接触器１０は接点機構を配置した接点装置１００と、この接点装置１００を駆動する電磁石ユニット２００とで構成されている。
接点装置１００は、図１及び図２から明らかなように、接点機構１０１を収納する消弧室としての接点収納ケース１０２を有する。この接点収納ケース１０２は、絶縁性を有し下端を開放した桶状体１０３と、この桶状体１０３の下端面に接合された金属角筒体１０４とで構成されている。金属角筒体１０４は、そのフランジ部１０５が後述する電磁石ユニット２００の上部磁気ヨーク２１０にシール接合されて固定されている。

また、桶状体１０３の天板１０３ａには、中央部に後述する一対の固定接触子１１１及び１１２を挿通する貫通孔１０６及び１０７が所定間隔を保って形成されている。
接点機構１０１は、図１に示すように、接点収納ケース１０２の天板１０３ａの貫通孔１０６及び１０７に挿通されて固定された一対の固定接触子１１１及び１１２を備えている。これら固定接触子１１１及び１１２のそれぞれは、天板１０３ａの貫通孔１０６及び１０７に挿通される上端に外方に突出するフランジ部１１３を有する接点支持導体部１１４と、この接点支持導体部１１４に連結されて天板１０３ａの下面側に配設され内方端に平坦な接点部１１５を形成した接点導体部１１６とを備えている。

そして、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１６に下方から対向するように例えば銅製の可動接触子１３０が配設されている。この可動接触子１３０は後述する電磁石ユニット２００の可動鉄心２１２に固定された連結軸１３１に支持されている。この可動接触子１３０は、図１に示すように、中央部に連結軸１３１を挿通する貫通孔１３２が形成されている。
連結軸１３１は、上端に外方に突出するＣリング又はＥリングでなる止め輪１３１ａによって固定リング１３１ｂが抜け止めされ、この固定リング１３１ｂの下側に可動接触子１３０が配置されている。

また、可動接触子１３０の一対の固定接触子１１１，１１２とは反対側の下端面にアーク転流板部１３３が配置されている。このアーク転流板部１３３は可動接触子１３０より溶融温度の高い導電性の金属材料例えば鉄、ステンレス鋼等で形成されている。
このアーク転流板部１３３は、図２に示すように、可動接触子１３０の一対の固定接触子１１１及び１１２とは反対側の下面に接触する取付板部１３４を有する。この取付板部１３４は、中央部に連結軸１３１を挿通する貫通孔１３５ａを形成した中央板部１３５と、この中央板部１３５の左右両端部に形成された下方に折り曲げられた折曲部１３６ａ，１３６ｂと、この折曲部１３６ａ，１３６ｂの下端から中央板部１３５と平行に外方に延長する延長部１３７ａ，１３７ｂとで構成されている。そして、左右両端の延長部１３７ａ，１３７ｂの前後側面にそれぞれ上方に延長し、可動接触子１３０の前後両側面に嵌合する一対のアーク転流側板部１３８ａ及び１３８ｂが一体に形成されている。

そして、アーク転流板部１３３を、可動接触子１３０に装着する。このアーク転流板部１３３の装着は、可動接触子１３０の一対の固定接触子１１１及び１１２とは反対側の下面に取付板部１３４を接触させるとともに、可動接触子１３０の貫通孔１３２と取付板部１３４の貫通孔１３５ａとを合致させ、さらにアーク転流側板部１３８ａ，１３８ｂを可動接触子１３０の前後側面に嵌合させることにより行う。

その後、連結軸１３１の固定リング１３３ｂより所定距離下側に形成されたフランジ部１３３ｃに連結軸１３１の回りに巻回される接触スプリング１３９を配置した状態で、可動接触子１３０及びアーク転流板部１３３の貫通孔１３２及び１３５ａ内に連結軸１３１を挿通してから固定リング１３３ｂを止め輪１３１ａで固定する。これにより、連結軸１３１に可動接触子１３０及びアーク転流板部１３３が接触スプリング１３９によって固定リング１３３ｂに押し付けられた状態で配置される。
この可動接触子１３０は、釈放状態で、両端の接点部１３０ａと固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１６の下板部の平坦な接点部１１５とが所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子１３０は、投入位置で、両端の接点部が固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１６の下端の平坦な接点部１１５に、接触スプリング１３９による所定の接触圧で接触するように設定されている。

さらに、接点収納ケース１０２の桶状体１０３の固定接触子１１１，１１２と可動接触子１３０との対向部に前後方向から対向する外周面に、図３に示すように、可動接触子１３０が一対の固定接触子１１１及び１１２から離間する際に発生するアークを引き伸ばす一対のアーク消弧用永久磁石１４２及び１４３が配設されている。
これら一対のアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は、厚み方向に互いの対向磁極面が同極例えばＮ極となるように着磁されている。そして、桶状体１０３の一対の固定接触子１１１，１１２と可動接触子１３０との対向位置の前後方向両外側には、図３に示すようにアーク消弧空間１４５及び１４６が形成されている。
したがって、可動接触子１３０が一対の固定接触子１１１及び１１２から離間する際に発生するアーク１５０は、図３に示すように、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４からの磁束により、アーク消弧用永久磁石１４３側のアーク消弧空間１４５側に引き伸ばされる。

このとき、可動接触子１３０では、一対の固定接触子１１１，１１２に対向する位置の前後端部にアーク転流板部１３３のアーク転流側板部１３８ａ及び１３８ｂが嵌合されているので、可動接触子１３０が一対の固定接触子１１１，１１２から離間した直後はアークの足は可動接触子１３０の前後端部の露出している角部１３０ｂに位置する。
しかしながら、次の瞬間には、アーク転流板部１３３のアーク転流側板部１３８ａの上部側に転流し、アーク１５０の足がアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁束により引き伸ばされるに従ってアーク転流側板部１３８ａ及び１３８ｂの下端側に移動し、最終的に、図３に示すように、アーク転流側板部１３８ａ及び１３８ｂと延長部１３７ａ及び１３７ｂとの連結部に到達する。

電磁石ユニット２００は、図１に示すように、側面から見てＵ字形状の磁気ヨーク２０１を有し、この磁気ヨーク２０１の底板部２０２の中央部に円筒状補助ヨーク２０３が固定されている。この円筒状補助ヨーク２０３の外側にスプール２０４が配置されている。
このスプール２０４は、円筒状補助ヨーク２０３を挿通する中央円筒部２０５と、この中央円筒部２０５の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部２０６と、中央円筒部２０５の上端より僅かに下側から半径方向外方に突出する上フランジ部２０７とで構成されている。そして、中央円筒部２０５、下フランジ部２０６及び上フランジ部２０７で構成される収納空間に励磁コイル２０８が巻装されている。

そして、磁気ヨーク２０１の開放端となる上端間に上部磁気ヨーク２１０が固定されている。この上部磁気ヨーク２１０は、中央部に固定鉄心２１１を嵌合支持する貫通孔２１０ａが形成されている。
また、スプール２０４の中央円筒部２０５の上部側に固定鉄心２１１が配置されている。この固定鉄心２１１の対向する下部側に所定距離離間して可動鉄心２１２が配置され、この可動鉄心２１２と固定鉄心２１１との間に復帰スプリング２１４を配設されている。また、可動鉄心２１２に可動接触子１３０を支持する連結軸１３１が固定されている。

そして、固定鉄心２１１及び可動鉄心２１２が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ２３０で覆われ、このキャップ２３０の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部２３１が上部磁気ヨーク２１０の下面にシール接合されている。これによって、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０によって、接点機構１０１及び固定鉄心２１１、可動鉄心２１２を密閉空間に配置する密封容器が形成されている。そして、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ_６、Ｈｅ等のガスが封入されている。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、固定接触子１１１が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子１１２が負荷に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット２００における励磁コイル２０８が非励磁状態にあって、電磁石ユニット２００で可動鉄心２１２を下降させる励磁力を発生していない釈放状態にあるものとする。この釈放状態では、可動鉄心２１２が復帰スプリング２１４によって、固定鉄心２１１から下方に離れる方向に付勢される。
このため、可動鉄心２１２に連結軸１３１を介して連結されている接点機構１０１の可動接触子１３０の接点部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の平坦な接点部１１５から下方に所定距離だけ離間している。このため、固定接触子１１１及び１１２間の電流路が遮断状態にあり、接点機構１０１が開極状態となっている。

この釈放状態から、負荷に電力を供給するには、電磁石ユニット２００の励磁コイル２０８を励磁し、電磁石ユニット２００で励磁力を発生させて、可動鉄心２１２を固定鉄心２１１で吸引することにより、可動鉄心２１２を復帰スプリング２１４の付勢力に抗して上昇させる。この可動鉄心２１２上昇が、可動鉄心２１２の上面が固定鉄心２１１の下面に当接することにより停止される。
このように、可動鉄心２１２が上昇することにより、可動鉄心２１２に連結軸１３１を介して連結されている可動接触子１３０も上昇し、その接点部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の平坦な接点部１１５に接触スプリング１３９の接触圧で接触する。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子１１１、可動接触子１３０、及び固定接触子１１２を通じて負荷に供給される閉極状態となる。

この接点機構１０１の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット２００の励磁コイル２０８の励磁を停止する。
これによって、電磁石ユニット２００で可動鉄心２１２を上方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動鉄心２１２が復帰スプリング２１４の付勢力によって下降する。
この可動鉄心２１２が下降することにより、連結軸１３１を介して連結された可動接触子１３０が下降する。これに応じて接触スプリング１３９で接触圧を与えている間は可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２に接触している。その後、接触スプリング１３９の接触圧がなくなった時点で可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２から下方に離間する開極状態となる。

この開極状態となると、固定接触子１１１及び１１２の平坦な接点部１１５と可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間にアークが発生し、このアークによって電流の通電状態が継続される。
このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面がＮ極であり、その外側がＳ極であるので、このＮ極から出た磁束が、平面から見て各アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４固定接触子１１１の接点部１１５と可動接触子１３０の接点部１３０ａとの対向部のアーク発生部を可動接触子１３０の長手方向に内側から外側に横切ってＳ極に達して磁界が形成される。同様に、固定接触子１１２の接点部１１５と可動接触子１３０の接点部１３０ａとのアーク発生部を可動接触子１３０の長手方向に内側から外側に横切ってＳ極に達して磁界が形成される。

したがって、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁束がともに固定接触子１１１の接点部１１５及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間と、固定接触子１１２の接点部１１５及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間を可動接触子１３０の長手方向で互いに逆方向に横切ることになる。
このため、固定接触子１１１の接点部１１５と可動接触子１３０の接点部となる接点部１３０ａとの間では、電流が固定接触子１１１側から可動接触子１３０側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、可動接触子１３０の長手方向と直交し且つ固定接触子１１１の接点部１１５と可動接触子１３０との開閉方向と直交してアーク消弧空間１４５側に向かう大きなローレンツ力が作用する。

このローレンツ力によって、固定接触子１１１の接点部１１５と可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間に発生したアークが、固定接触子１１１の接点部１１５の側面からアーク消弧空間１４５内を通って可動接触子１３０の上面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
このとき、アークが外側のアーク消弧空間１４５内に引き伸ばされることにより、可動接触子１３０では、アークの足が可動接触子１３０の角部１３０ｂから素早くアーク転流板部１３３のアーク転流側板部１３８ａに転流し、このアークの足がアーク転流側板部１３８ａの下側に順次移動する。そして、最終的に、図３に示すように、アーク１５０がアーク消弧空間１４５の内壁面に沿って大きく引き伸ばされる。

したがって、可動接触子１３０にアークの足が留まる時間が僅かとなり、可動接触子１３０の消耗を抑制することができる。しかも、固定接触子１１１及び可動接触子１３０のアークの足間距離が大きく広がり、固定接触子１１１及び可動接触子１３０間にアークによって発生する金属蒸気の影響による電界強度の低下を防止して、アーク足間の電界強度をアーク電圧以上に維持することができる。このため、固定接触子１１１及び可動接触子１３０のアーク足の近傍の電極間に再発弧が発生することを確実に防止することができ、遮断性能を向上させることができる。

一方、電磁接触器１０の投入状態で、固定接触子１１１，１１２に通電する電流の正負の極性を逆にした状態で、釈放状態とする場合には、固定接触子１１２から可動接触子１３０を通って固定接触子１１１側に電流が流れ、電流の方向が逆となることから、ローレンツ力がアーク消弧空間１４６側に作用し、アークがアーク消弧空間１４６側に引き伸ばされることを除いては同様の消弧機能が発揮される。

このように、上記第１の実施形態によれば、可動接触子１３０の接点部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の接点部１１５に接触している投入状態から、可動接触子１３０の接点部１３０ａを固定接触子１１１及び１１２の接点部１１５から離間させる開極時に、可動接触子１３０の接点部１３０ａと固定接触子１１１及び１１２の接点部１１５との間にアークが発生する。このアークはアーク消弧用永久磁石１４３又は１４４の磁力によってアーク消弧空間１４５又は１４６に引き伸ばされる。

このとき、可動接触子１３０には、一対の固定接触子１１１，１１２に対向する前後側面にアーク転流板部１３３のアーク転流側板部１３８ａ，１３８ｂが嵌合されている。このため、アークが発生した後にアークがアーク消弧空間１４５又は１４６に引き伸ばされ始めることにより、可動接触子１３０側のアークの足は可動接触子１３０の角部１３０ｂから直ちにアーク転流側板部１３８ａ又は１３８ｂに転流し、その後、アークが消弧されるまでアークの足がアーク転流側板部１３８ａ又は１３８ｂ上を下方に移動することになる。

したがって、可動接触子１３０にはアークの足が接触することはなくなり、アークによるダメージをアーク転流板部１３３側で請け負って、アーク足から生じる金属蒸気により可動接触子が消耗することを抑制することができる。しかも、アーク転流板部１３３が可動接触子１３０より溶融温度の高い鉄、ステンレス等の金属部材で構成されているので、可動接触子１３０に比較してアークによる消耗量をより抑制することができる。
この結果、可動接触子１３０の寿命を長寿命化することができ、電磁接触器１０の信頼性を向上させることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、アーク転流板部１３３が取付板部１３４を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、取付板部１３４を省略してアーク転流側板部１３８ａ，１３８ｂと両者の下部間を連結する延長部１３７ａ，１３７ｂとで断面Ｕ字状に形成し、延長部１３７ａ，１３７ｂの前後方向の中央部を可動接触子１３０の下面に接触する凸部を形成し、この凸部を可動接触子１３０にねじ、ロウ付け、溶接等の固定手段で固定するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態ついて図４〜図６を伴って説明する。
この第２の実施形態では、アーク転流板部１３３の形状を上下逆転させたものである。
すなわち、第２の実施形態では、第１の実施形態で前述したアーク転流板部１３３が、図５に示すように、可動接触子１３０の一対の固定接触子１１１，１１２とは反対側の下面に接触する平板状の取付板部３０１と、この取付板部３０１の一対の固定接触子１１１，１１２に対向する左右端部側における前後端部にそれぞれ下方に延長するアーク転流側板部３０２ａ，３０２ｂが設けられた構成とされている。ここで、取付板部３０１には中央部に連結軸１３１を挿通する貫通孔３０１ａが形成されている。

そして、上記構成を有するアーク転流板部１３３が取付板部３０１の上面を可動接触子１３０の下面に接触させ、且つ貫通孔３０１ａを可動接触子１３０の貫通孔１３２に合致させた状態で、連結軸１３１に前述した第１の実施形態と同様に装着する。
このようにアーク転流板部１３３の取付板部３０１を可動接触子１３０の下面に接触させて連結軸１３１に装着し、図４に示すように、可動接触子１３０を一対の固定接触子１１１，１１２に対向させた状態とする。

この状態では、図６に示すように、可動接触子１３０の一対の固定接触子１１１，１１２に対向する位置でアークが発生する前後側面でアーク転流側板部３０２ａ及び３０２ｂが可動接触子１３０の前後両端部から一対の固定接触子１１１，１１２とは反対方向に下方に突出することになる。
その他の構成については前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図４〜図６において図１〜図３との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
したがって、上記第２の実施形態でも、前述した第１の実施形態と同様に、可動接触子１３０を固定接触子１１１，１１２から離間させる開極放開始状態としたときに可動接触子１３０の接点部１３０ａと一対の固定接触子１１１，１１２の接点部１１５との間にアークが発生する。

このアークの足は可動接触子１３０の平坦な接点部１３０ａと一対の固定接触子１１１，１１２の接点部１１５との間に発生するが、両接点部１３０ａ及び１１５が離れるにしたがって、一対の固定接触子１１１，１１２及び可動接触子１３０の幅方向外側に移動する。
そして、電磁石１４３及び１４４の磁束によってアーク消弧空間１４５又は１４６側に引き伸ばされ始めると、可動接触子１３０のアークの足が可動接触子１３０の角部１３０ｂから前後側面を下側に移動する。その後、可動接触子１３０の下側の角部１３０ｃからアーク転流板部１３３に転流し、アークの足がアーク転流板部１３３のアーク転流側板部３０２ａ，３０２ｂを下側に移動し、最終的に、アーク転流側板部３０２ａ，３０２ｂの下端部に達して図６に示すようにアークがアーク消弧空間１４５又は１４６の内壁に沿うように大きく引き伸ばされて消弧される。

したがって、第２の実施形態によると、アークが引き伸ばされることにより、アークの足が可動接触子１３０からアーク転流板部１３３に転流することになり、可動接触子の消耗を抑制することができる。この結果、可動接触子１３０の寿命を長寿命化することができ、電磁接触器１０の信頼性を向上させることができる。
なお、上記第２の実施形態においても、アーク転流板部１３３の取付板部３０１の長手方向の中央部を切断除去して左右端部の取付板部３０１とアーク転流側板部３０２ａ，３０２ｂとで断面逆Ｕ字状の２組アーク転流板部を形成し、これらアーク転流板部を個別に可動接触子１３０の一対の固定接触子１１１，１１２とは反対側に、ねじ、ロウ付け、溶接等の固定手段によって固定するようにしてもよい。この場合でも、上記第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記第２の実施形態において、前述した第１の実施形態と同様に取付板部３０１のアーク転流側板部３０２ａ及び３０２ｂに対応する上面側に可動接触子１３０の側面に嵌合するアーク転流側板部１３８ａ及び１３８ｂを形成するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、アーク転流板部を可動接触子１３０とは別体に構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アーク転流側板部１３８ａ及び１３８ｂを可動接触子１３０に一体に形成するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、電磁石ユニット２００が固定鉄心２１１及び可動鉄心２１２を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、固定鉄心２１１を省略し、上部磁気ヨーク２１０と可動鉄心２１２との間に磁気的吸引部を形成するようにしてもよい。
また、電磁石ユニット２００としては上記構成に限定されるものではなく、任意の構成を採用することができ、要は可動接触子１３０を一対の固定接触子１１１，１１２に対して接離可能に駆動できればよいものである。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。

次に、本発明の第３の実施形態について図７〜図９を伴って説明する。
この第３の実施形態は、可動接触子にアーク転流板部を取付ける場合に代えて固定接触子にアーク転流板部を取付けるようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、電磁接触器１０が図７に示すように構成されている。
この電磁接触器１０は接点機構を配置した接点装置４００と、この接点装置４００を駆動する電磁石ユニット５００とで構成されている。
接点装置４００は、図７及び図８から明らかなように、接点機構４０１を収納する消弧室としての接点収納ケース４０２を有する。この接点収納ケース４０２は、金属製の下端部に外方へ突出するフランジ部４０３を有する金属角筒体４０４と、この金属角筒体４０４の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される固定接点支持絶縁基板４０５とを備えている。
金属角筒体４０４は、そのフランジ部４０３が後述する電磁石ユニット５００の上部磁気ヨーク５１０にシール接合されて固定されている。

また、固定接点支持絶縁基板４０５には、中央部に後述する一対の固定接触子４１１及び４１２を挿通する貫通孔４０６及び４０７が所定間隔を保って形成されている。そして、固定接点支持絶縁基板４０５が角筒体４０４の上面にロウ付けされている。
接点機構４０１は、図７に示すように、接点収納ケース４０２の固定接点支持絶縁基板４０５の貫通孔４０６及び４０７に挿通されて固定された一対の固定接触子４１１及び４１２を備えている。これら固定接触子４１１及び４１２のそれぞれは、固定接点支持絶縁基板４０５の貫通孔４０６及び４０７に挿通される上端に外方に突出するフランジ部４１３を有する支持導体部４１４と、この支持導体部４１４に連結されて固定接点支持絶縁基板４０５の下面側に配設され内方側を開放したＣ字状部４１５とを備えている。

Ｃ字状部４１５は、固定接点支持絶縁基板４０５の下面に沿って外側に延長する上板部４１６とこの上板部４１６の外側端部から下方に延長する中間板部４１７と、この中間板部４１７の下端側から上板部４１６と平行に内方側すなわち固定接触子４１１及び４１２の対面方向に延長する下板部４１８とでＣ字状に形成されている。
ここで、支持導体部４１４とＣ字状部４１５とは、支持導体部４１４の下端面に突出形成されたピン４１４ａをＣ字状部４１５の上板部４１６に形成された貫通孔４２０内に挿通した状態で例えばロウ付けによって固定されている。なお、支持導体部４１４及びＣ字状部４１５の固定は、ロウ付けに限らず、ピン４１４ａを貫通孔４２０に嵌合させたり、ピン４１４ａに雄ねじを形成し、貫通孔４２０に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。

また、固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５における中間板部４１７の内側面を覆うように、平面から見てＣ字状の磁性体板４１９が装着されている。このように、中間板部４１７の内側面を覆うように磁性体板４１９を配置することにより、中間板部４１７を流れる電流によって発生する磁場をシールドすることができる。
この磁性体板４１９は、中間板部４１７の周囲を覆うように形成してもよく、中間板部４１７に流れる電流による磁場をシールドできればよい。

そして、固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５にそれぞれ、アークの発生を規制する合成樹脂材製の絶縁カバー４２１が装着されている。
このように、固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５に絶縁カバー４２１を装着することにより、このＣ字状部４１５の内周面では下板部４１８の上面側のみが露出されて接点部４１８ａとされている。

そして、固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５内に両端部を配置するように可動接触子４３０が配設されている。この可動接触子４３０は後述する電磁石ユニット５００の可動プランジャ５１５に固定された連結軸４３１に支持されている。この可動接触子４３０は、図７に示すように、中央部の連結軸４３１の近傍が下方に突出する凹部４３２が形成され、この凹部４３２に連結軸４３１を挿通する貫通孔４３３が形成されている。
連結軸４３１は、上端に外方に突出するフランジ部４３１ａが形成されている。この連結軸４３１に下端側から接触スプリング４３４に挿通し、次いで可動接触子４３０の貫通孔４３３を挿通して、接触スプリング４３４の上端をフランジ部４３１ａに当接させこの接触スプリング４３４で所定の付勢力を得るように可動接触子４３０を例えばＣリング４３５によって位置決めする。

この可動接触子４３０は、釈放状態で、両端の接点部４３０ａと固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５の下板部４１８の接点部４１８ａとが所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子４３０は、投入位置で、両端の接点部４３０ａが固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５の下板部４１８の接点部４１８ａに、接触スプリング４３４による所定の接触圧で接触するように設定されている。

さらに、接点収納ケース４０２の角筒体４０４の前後方向の外周面には、図８に示すようにアークを引き伸ばして消弧するアーク消弧用永久磁石４４３及び４４４が配置されている。
また、接点収納ケース４０２の角筒体４０４の内周面には、図７及び図８に示すように、例えば合成樹脂材で有底角筒状に形成された絶縁筒体４４０が配設されている。この絶縁筒体４４０には、固定接触子４１１及び４１２の接点部４１８ａと可動接触子４３０の接点部４１８との対向部の前後位置にそれぞれアーク消弧室４４５及び４４６が形成されている。

また、固定接触子４１１及び４１２の下板部４１８には、可動接触子４３０の接点部４３０ａに対向する接点部４１８ａの下面側にはアーク転流板部４５０が固定されている。このアーク転流板部４５０は一対の固定接触子４１１及び４１２より溶融温度の高い導電性の金属材料例えば鉄、ステンレス鋼等で形成されている。
このアーク転流板部４５０は、図８及び図９に示すように、上板部４５１とこの上板部４５１の前後端部に下板部４１８の前後側面と平行に下方に延長する前後側板部４５２及び４５３とで略逆Ｕ字状に形成されている。

電磁石ユニット５００は、図７に示すように、側面から見て扁平なＵ字形状の磁気ヨーク５０１を有し、この磁気ヨーク５０１の底板部５０２の中央部に円筒状補助ヨーク５０３が固定されている。この円筒状補助ヨーク５０３の外側にスプール５０４が配置されている。
このスプール５０４は、円筒状補助ヨーク５０３を挿通する中央円筒部５０５と、この中央円筒部５０５の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部５０６と、中央円筒部５０５の上端から半径方向外方に突出する上フランジ部５０７とで構成されている。そして、中央円筒部５０５、下フランジ部５０６及び上フランジ部５０７で構成される収納空間に励磁コイル５０８が巻装されている。

そして、磁気ヨーク５０１の開放端となる上端間に上部磁気ヨーク５１０が固定されている。この上部磁気ヨーク５１０は、中央部にスプール５０４の中央円筒部５０５に対向する貫通孔５１０ａが形成されている。
そして、スプール５０４の中央円筒部５０５内に、底部と磁気ヨーク５０１の底板部５０２との間に復帰スプリング５１４を配設した可動プランジャ５１５が上下に摺動可能に配設されている。この可動プランジャ５１５には、上部磁気ヨーク５１０から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部５１６が形成されている。

また、上部磁気ヨーク５１０の上面に、例えば外形が方形で円形の中心開口５２１を有して環状に形成された永久磁石５２０が可動プランジャ５１５の周鍔部５１６を囲むように固定されている。この永久磁石５２０は上下方向すなわち厚み方向に上端側を例えばＮ極とし、下端側をＳ極とするように着磁されている。なお、永久磁石５２０の中心開口５２１の形状は周鍔部５１６の形状に合わせた形状とし、外周面の形状は円形、方形等の任意の形状とすることができる。

そして、永久磁石５２０の上端面に、永久磁石５２０と同一外形で可動プランジャ５１５の周鍔部５１６の外径より小さい内径の貫通孔５２４を有する補助ヨーク５２５が固定されている。この補助ヨーク５２５の下面に可動プランジャ５１５の周鍔部５１６が当接されている。
また、可動プランジャ５１５の上端面には可動接触子４３０を支持する連結軸４３１が螺着されている。

そして、可動プランジャ５１５が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ５３０で覆われ、このキャップ５３０の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部５３１が上部磁気ヨーク５１０の下面にシール接合されている。これによって、消弧室４０２及びキャップ５３０が上部磁気ヨーク５１０の貫通孔５１０ａを介して連通される密封容器が形成されている。そして、消弧室４０２及びキャップ５３０で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ_６等のガスが封入されている。

この第３の実施形態によると、電磁石ユニット５００の励磁コイル５０８が非通電状態である状態では、可動プランジャ５１５が復帰スプリング５１４によって上方に付勢されている。このため、図７に示すように、可動プランジャ５１５の周鍔部５１６が補助ヨーク５２５の下面に当接しており、可動接触子４３０が固定接触子４１１及び４１２の下板部４１８から上方に離間している。このため、固定接触子４１１及び４１２間の電流路が遮断状態にあり、接点機構４０１が開極状態となっている。

このように、電磁石ユニット５００の釈放状態では、可動プランジャ５１５に復帰スプリング５１４による付勢力と環状永久磁石５２０による吸引力との双方が作用しているので、可動プランジャ５１５が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下降することがなく、誤動作を確実に防止することができる。
この釈放状態から、電磁石ユニット５００の励磁コイル５０８を励磁すると、この電磁石ユニット５００で励磁力を発生させて、可動プランジャ５１５を復帰スプリング５１４の付勢力及び環状永久磁石５２０の吸引力に抗して下方に押し下げる。

そして、可動プランジャ５１５が復帰スプリング５１４の付勢力及び環状永久磁石５２０の吸引力に抗して速やかに下降する。これにより、可動プランジャ５１５の下降が、周鍔部５１６の下面が上部磁気ヨーク５１０の上面に当接することにより停止される。
このように、可動プランジャ５１５が下降することにより、可動プランジャ５１５に連結軸４３１を介して連結されている可動接触子４３０も下降し、その接点部４３０ａが固定接触子４１１及び４１２の接点部４１８ａに接触スプリング４３４の接触圧で接触する。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子４１１、可動接触子４３０、及び固定接触子４１２を通じて負荷に供給される閉極状態となる。

この接点機構４０１の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット５００の励磁コイル５０８の励磁を停止する。
これによって、電磁石ユニット５００で可動プランジャ５１５を下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャ５１５が復帰スプリング５１４の付勢力によって上昇し、周鍔部５１６が補助ヨーク５２５に近づくに従って環状永久磁石５２０の吸引力が増加する。

この可動プランジャ５１５が上昇することにより、連結軸４３１を介して連結された可動接触子４３０が上昇する。これに応じて接触スプリング４３４で接触圧を与えている間は可動接触子４３０が固定接触子４１１及び４１２に接触している。その後、接触スプリング４３４の接触圧がなくなった時点で可動接触子４３０が固定接触子４１１及び４１２から上方に離間する開極状態となる。

この開極状態となると、固定接触子４１１及び４１２の接点部４１８ａと可動接触子４３０の接点部４３０ａとの間にアークが発生し、このアークによって電流の通電状態が継続される。このとき、固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５の上板部４１６及び中間板部４１７を覆う絶縁カバー４２１が装着されているので、アークが固定接触子４１１及び４１２の接点部４１８ａと可動接触子４３０の接点部４３０ａとの間のみに発生させることができる。このため、アークが固定接触子４１１及び４１２のＣ字状部４１５上を動くことを確実に防止してアークの発生状態を安定させることができ、消弧性能を向上させることができる。しかも、固定接触子４１１及び４１２の両側面も絶縁カバー４２１で覆われているので、アークの先端が短絡することも確実に防止することができる。

また、Ｃ字状部４１５の上板部４１６及び中間板部４１７が絶縁カバー４２１で覆われているので、可動接触子４３０の両端部とＣ字状部４１５の上板部４１６及び中間板部４１７の間の絶縁カバー４２１によって絶縁距離を確保することができ、可動接触子４３０の可動方向の高さを短縮することができる。したがって、接点装置４００を小型化することができる。

また、固定接触子４１１及び４１２の接点部４１８ａと可動接触子４３０の接点部４３０ａとの間に発生したアークの足は、図８に示すように、アーク消弧用永久磁石４４４によって引き伸ばされる。このため、可動接触子４３０側では側面を伝って上端側に転流する。一方、固定接触子４１１及び４１２の下板部４１８では、図８に示すように、アークの足が側面を伝って下方に転流し、アーク転流板部４５０の側板部４５３を伝って下端に達する。

この結果、固定接触子４１１及び４１２にはアークの足が接触することはなくなり、アークによるダメージをアーク転流板部４５０側で請け負って、アーク足から生じる金属蒸気により固定接触子が消耗することを抑制することができる。しかも、アーク転流板部４５０が固定接触子４１１，４１２より溶融温度の高い鉄、ステンレス等の金属部材で構成されているので、固定接触子４１１，４１２に比較してアークによる消耗量をより抑制することができる。したがって、固定接触子４１１，４１２の寿命を長寿命化することができ、電磁接触器１０の信頼性を向上させることができる。
なお、上記第３の実施形態においては、アーク転流板部４５０が逆Ｕ字形状に形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９とは上下反転させた略Ｕ字状として下板部４１８に取付けるようにしてもよい。

さらには、アーク転流板部４５０を別体に形成する場合に代えて、図１１に示すように、下板部４１８に直接アーク転流板部４６１及び４６２を形成するようにしてもよい。
また、電磁石ユニット５００としては上記構成に限定されるものではなく、任意の構成を採用することができ、要は可動接触子４３０を一対の固定接触子４１１，４１２に対して接離可能に駆動できればよいものである。

また、上記第３の実施形態においては、接点収納ケース４０２及びキャップ５３０で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。
また、上記第１〜第３の実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電磁継電器等の他の電磁開閉器にも本発明を適用することができる。

１０…電磁接触器、１００…接点装置、１０１…接点機構、１０２…接点収納ケース（消弧室）、１０３…桶状体、１０４…金属角筒体、１１１，１１２…固定接触子、１１４…支持導体部、１１５…接点部、１３０…可動接触子、１３０ａ…接点部、１３０ｂ，１３０ｃ…角部、１３１…連結軸、１３３…アーク転流板部、１３４…取付板部、１３５…中央板部、１３５ａ…貫通孔、１３６ａ，１３６ｂ…折曲部、１３７ａ，１３７ｂ…延長部、１３８ａ，１３８ｂ…アーク転流側板部、１３９…接触スプリング、１４５，１４６…アーク消弧空間、２００…電磁石ユニット、２０１…磁気ヨーク、２０３…円筒状補助ヨーク、２０４…スプール、２０８…励磁コイル、２１０…上部磁気ヨーク、２１１…固定鉄心、２１２…可動鉄心、２１４…復帰スプリング、３０１…取付板部、３０２ａ，３０２ｂ…アーク転流側板部、４００…接点装置、４０１…接点機構、４０２…接点収納ケース（消弧室）、４０３…桶状体、４０４…金属角筒体、４１１，４１２…固定接触子、４１４…支持導体部、４１５…接点部、４３０…可動接触子、４３０ａ…接点部、４３１…連結軸、４３９…接触スプリング、４４５，４４６…アーク消弧空間、４５０…アーク転流板部、５００…電磁石ユニット、５０１…磁気ヨーク、５０３…円筒状補助ヨーク、５０４…スプール、５０８…励磁コイル、５１０…上部磁気ヨーク、５１１…固定鉄心、５１２…可動鉄心、５１４…復帰スプリング

Claims (3)

1. 消弧室内に所定間隔を持って固定配置された一対の固定接触子と、
   前記消弧室内に前記一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子とを備え、
   前記可動接触子に当該可動接触子が前記一対の固定接触子から離間する開極時に発生するアークの足を転流させる導電性のアーク転流板部を形成し、
   前記アーク転流板部は、前記可動接触子の前記一対の固定接触子とは反対側に接触し、
   前記一対の固定接触子に対向する位置に一対の固定接触子から離れる方向に折り曲げ延長する折曲延長部を有する取付板部と、該取付板部の折曲延長部から前記可動接触子の側縁に接触して延長する一対のアーク転流側板部とで構成されている
   ことを特徴とする接点装置。
2. 前記アーク転流板部は前記可動接触子より溶融温度の高い金属板で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接点装置。
3. 前記請求項１又は２に記載の接点装置を備え、前記可動接触子が電磁石装置の可動鉄心に連結され、前記一対の固定接触子が外部接続端子に接続されていることを特徴とする電磁開閉器。

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