JP6063193B2 - 継電器、継電器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、継電器に関する。

従来、一対の固定接点と、一対の可動接点を有する可動接触子と、可動接触子を移動させるための鉄心、電磁コイル、鉄心と繋がる可動軸を備えるとともに、内部に、固定接点や可動接触子、鉄心および可動軸が収容される気密空間を形成する容器を備える継電器が知られている。この種の継電器では、可動接点と固定接点の開閉時に接点間に生じるアーク発生に起因する発熱を抑制するために、気密空間に、例えば、水素ガスまたは水素を主体とする水素混合ガス（まとめて、ガスと呼ぶ）が大気圧以上で封入されている。

気密空間にガスを充填して封止する方式として、例えば、パイプ封止方式、ベース封止方式が利用されている。パイプ封止方式は、継電器のベース部に、気密空間と連通する給排気パイプを設け、給排気パイプを介して気密空間内をガスに置換した後に、給排気パイプを潰して封止する方式である。ベース封止方式は、ベース部に給排気孔が形成された継電器をチャンバー内に配置し、チャンバー内を空気からガスに置換し、その雰囲気下においてチャンバーに形成されているガラス窓から、ベース部に形成されている給排気孔をレーザ等の手段によって溶接・封止する方式である。

特開平９−３２０４１１号公報 特開２０１２−８９４８６号公報

しかしながら、パイプ封止方式では、継電器の動作に不要な給排気パイプを設ける必要があり、部品コストの増加や取り付け作業の増加という問題があった。また、ベース封止方式では、ベース部に形成されている給排気孔が、ガス置換の後に封止されるので、ベース部の表面に凹凸が形成され、コイルボビンとベース部と接触面積が低下して、コイルボビンからベース部への熱伝導性が低下する。この結果、コイルの温度が上昇してコイルの抵抗値が増大し、ひいては、継電器の性能が低下するという問題があった。そのため、継電器において、放熱性能の向上、部品増加の抑制が望まれていた。そのほか、従来の継電器では、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化等が望まれていた。

本発明は、上述の課題の一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、前記可動接触子と繋がる可動軸と電磁コイルを有し、前記可動接触子を前記複数の固定端子に接触させるために前記可動接触子を移動させる駆動機構と、前記複数の固定端子と接合される第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子、各前記固定接点および前記可動軸が収容される気密空間を前記第１の容器、前記複数の固定端子と共に形成し、かつ、前記鉄心を収容する鉄心用容器を有する第２の容器と、を備える継電器が提供される。この形態の継電器において、前記鉄心用容器は、前記気密空間と前記気密空間外とを連通する連通孔を封止する封止部を有する。この形態の継電器によれば、封止部は鉄心用容器に形成されており、パイプ封止方式のように新たに部材に封止部が設けられていないため、部品増加を抑制することができる。そのため、継電器における設計自由度を向上させることができる。

（２）上記形態の継電器において、前記鉄心用容器は、底面を有する筒状に形成されており、前記封止部は、前記底面に形成されていてもよい。この形態の継電器によれば、電磁コイルと接触する可能性の低い鉄心用容器の底面に封止部、すなわち、連通孔が形成される。従って、鉄心用容器の側面に封止部が形成される場合と比較して、電磁コイルと鉄心用容器との接触面積の低下を抑制でき、電磁コイルから他部材への熱伝導性の低下を抑制できる。

（３）上記形態の継電器において、前記封止部は、前記連通孔が加熱溶融されて封止されることにより形成される溶融部であってもよい。この形態の継電器によれば、簡易に、かつ、確実に連通孔が封止された封止部を形成でき、気密空間の気密性を確保できる。

（４）上記形態の継電器において、前記第２の容器は、前記可動軸が挿通される貫通孔が形成されているベース部を有し、前記電磁コイルは前記ベース部に当接しており、前記鉄心用容器は、前記ベース部に接合されていてもよい。この形態の継電器によれば、ガス置換に利用される連通孔（封止部）は、鉄心用容器に形成されているので、ベース部には、気密空間内のガス置換のための機構を設ける必要がない。従って、ベース部の表面に凹凸が形成されることがないので、コイルボビンからベース部への熱伝導性を向上できる。よって、コイルの温度上昇が抑制され、コイルへの通電電流の低下を抑制できる。

（５）本発明の一形態によれば、それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、鉄心と、前記鉄心に繋がる可動軸と、電磁コイルと、有し、前記可動接触子を前記複数の固定端子に接触させるために前記可動接触子を移動させる駆動機構と、前記複数の固定端子と接合される第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子、各前記固定接点、前記鉄心および前記可動軸が収容される気密空間を、前記第１の容器と、前記複数の固定端子と共に形成し、かつ、前記鉄心を収容する鉄心用容器を備える第２の容器と、を備える継電器の製造方法が提供される。この形態の継電器の製造方法によれば、前記鉄心用容器に、前記気密空間と連通する連通孔を形成する連通孔形成工程と、；前記第１の容器と前記第２の容器とを組み付ける組み付け工程と、；前記連通孔を介して、前記気密空間内のガスの給排を行う給排工程と、；前記連通孔を封止する封止工程と、を備える。この形態の継電器の製造方法によれば、気密空間内に充填されるガスの給排に利用される連通孔が鉄心用容器に形成され、気密空間内のガス給排（ガス置換）が行われた後に連通孔が封止される。従って、ガス置換のために新たな機構を設ける必要がないため、部品コストおよび製造コストを低減できる。

第１実施形態に係る継電器５を備えた電気回路１の説明図。 継電器５の外観図。 継電器５の外観図。 図３Ｂの継電器本体６の３−３断面図。 図４に示す継電器本体６の斜視図。 継電器本体６を説明する説明図。 第１実施形態における継電器５の製造工程を示す工程図。 連通孔形成工程について説明する説明図。 封止装置について説明する断面図。 遮断工程〜封止工程について説明する説明図。 変形例における封止装置６００を説明する模式図。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．継電器の概略構成：
図１は、第１実施形態に係る継電器５を備えた電気回路１の説明図である。電気回路１は、例えば車両に搭載される。電気回路１は、直流電源２と、継電器５と、インバータ３と、モータ４とを備える。インバータ３は、直流電源２の直流電流を交流電流に変換する。インバータ３により変換された交流電流がモータ４に供給されることでモータ４が駆動する。モータ４の駆動により車両が走行する。継電器５は、直流電源２とインバータ３との間に設けられ、電気回路１の開閉を行う。

図２は、継電器５の外観図である。理解の容易のために、図２は、外側ケース８の内側に配置されている継電器本体６も実線で示している。また、図２には、方向を特定するためにＸＹＺ軸が図示されている。なお、他の図においても必要に応じてＸＹＺ軸が図示されている。

継電器５は、継電器本体６と、継電器本体６を保護するための外側ケース８とを備える。継電器本体６は、一対の固定端子１０を備える。一対の固定端子１０は、第１の容器２０に接合されている。固定端子１０は、電気回路１の配線を接続するための接続口（図示せず）を有する。一対の固定端子１０は、後述する可動接触子によって電気的に接続され、直流電源２からモータ４にインバータ３を介して電流（電力）が供給される。外側ケース８は、上側ケース７と下側ケース９とを有する。上側ケース７と下側ケース９によって内側に継電器本体６を収容するための空間が形成されている。上側ケース７と下側ケース９は共に樹脂材料により成形されている。なお、継電器５は、外側ケース８と継電器本体６との間に一対（２つ）の永久磁石（図示せず）と防振部材（図示せず）とを備える。永久磁石の磁束によりアークがローレンツ力を受けて引き伸ばされる。これにより、アークの消弧が促進される。防振部材は、例えばシリンコンゴム等の弾性部材を用いることができる。防振部材を備えることで継電器５の耐振動性を向上できる。なお、直流電源２からモータ４に電流（電力）が供給される場合において、一対の固定端子１０のうち、電流が流入する側をプラス固定端子１０Ｗとも呼び、電流が流出する側をマイナス固定端子１０Ｘとも呼ぶ。また以下では、直流電源２からモータ４に電流が供給される場合の継電器５について説明する。

図３は、継電器５の概略構成を説明するための図である。図３（ａ）は、継電器本体６及び永久磁石８００の斜視図である。図３（ｂ）は、継電器本体６及び永久磁石８００をＺ軸正方向側（真上側）から見た図である。

継電器５は、アークを引き伸ばして消弧するための単一の永久磁石８００を２つ備える。２つの永久磁石８００は、一対の固定端子１０が向かい合う方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されると共に、一対の固定端子１０を挟むように配置されている。また、２つの永久磁石８００は、一対の固定端子１０を挟んで向かい合う面が互いに異極となるように配置されている。また、上述のごとく、固定端子１０は配線を接続するための接続口１２を有する。

Ａ２．継電器の詳細構成：
次に図４〜図６を用いて継電器５の詳細構成について説明する。図４は、図３Ｂの継電器本体６の３−３断面図である。図５は、図４に示す継電器本体６の斜視図である。図６（ａ），図６（ｂ）は、継電器５の構成の一部を説明するための図である。図６（ａ）は、図４に示す断面図のうち一部のみを示した図である。図６（ｂ）は、鉄心用容器８０の底面部８０ａを底面部８０ａ側から示した図である。

図４及び図５に示すように、継電器本体６は、一対（２つ）の固定端子１０と、可動接触子５０と、駆動機構９０と、第１の容器２０と、第２の容器９２（図６）とを備える。なお、図４〜図６において、Ｚ軸方向を上下方向とし、Ｚ軸正方向を上方向、Ｚ軸負方向を下方向とする。また、Ｙ軸方向を左右方向とする。

まず、主に図６を用いて、継電器本体６に形成される気密空間１００、可動接触子５０、および、封止部８８の説明を行う。図６（ａ）に示すように、気密空間１００は、一対の固定端子１０と、第１の容器２０と、第２の容器９２によって形成される。固定端子１０は、導電性を有する部材である。固定端子１０は、例えば銅を含む金属材料により形成されている。固定端子１０は、底部を有する円筒状である。固定端子１０は、一端側（Ｚ軸負方向側）である底部に固定接触部１９を有する。固定接触部１９は、固定端子１０の他の部分と同様に銅を含む金属材料で形成しても良いし、アークによる損傷を抑制するために耐熱性のより高い材料（例えば、タングステン）で形成しても良い。固定接触部１９のうち可動接触子５０と対向する面は、可動接触子５０と接触する固定接点１８を形成する。固定端子１０の他端側（Ｚ軸正方向側）には、径方向外側に広がるフランジ部１３が形成されている。フランジ部１３は、第１の容器２０の外側に位置する。

第１の容器２０は、絶縁性を有する部材である。第１の容器２０は、例えば、アルミナやジルコニア等のセラミックにより形成され、耐熱性に優れる。本実施形態では、第１の容器２０にはアルミナを用いている。第１の容器２０は、側面を形成する側面部２２と、固定端子１０の一部が上部に突出する底部２４と、底部２４と対向する一端側（言い換えれば、第２の容器９２が配置された側）に形成された開口２８とを有する。底部２４には、２つの固定端子１０が通るための２つの貫通孔２６が形成されている。ここで、各固定端子１０のフランジ部１３は、第１の容器２０の底部２４の外表面（外側に露出した面）に気密に接合されている。詳細には、以下の構成により固定端子１０が第１の容器２０に接合されている。フランジ部１３の外表面のうち、第１の容器２０の底部２４と対向する面には、固定端子１０と第１の容器２０との接合部分の破損を抑制するためのダイヤフラム部１７が形成されている。ダイヤフラム部１７は、材質が異なる固定端子１０と第１の容器２０との熱膨張差によって生じる接合部分の発生応力を緩和するために形成されている。ダイヤフラム部１７は、貫通孔２６よりも内径が大きい円筒状である。ダイヤフラム部１７は、例えばコバール等の合金により形成され、第１の容器２０の底部２４外表面にろう付けにより接合されている。ろう付けには、例えば銀ろう等を用いる。固定端子１０とダイヤフラム部１７とが別体である場合には、固定端子１０のフランジ部１３とダイヤフラム部１７をろう付けする。なお、ダイヤフラム部１７と固定端子１０とは一体としても構わない。

第２の容器９２は、底部を有する円筒状の鉄心用容器８０と、矩形状のベース部３２と、略直方体形状の接合部材３０とを備える。

接合部材３０は、例えば第１の容器２０の熱膨張率と比較的近い低熱膨張の金属材料などで形成され、磁性体（例えば、４２アロイやコバール）や非磁性体（例えば、Ｎｉ−２８Ｍｏ−２Ｆｅ）で形成されている。本実施形態の接合部材３０は磁性体である。接合部材３０の一面（下面、ベース部３２と対向する面）には矩形状の開口３０ｈが形成されている。また、接合部材３０の一面と対向する上面にも開口３０ｊが形成されている。また、接合部材３０は、開口３０ｊの周縁部と開口３０ｈの周縁部とを接続する側面部３０ｃを有する。開口３０ｊ周縁部と、第１の容器２０の開口２８を規定する端面２８ｐは銀ろう等を用いたろう付けにより気密に接合されている。また、開口３０ｈを形成する下端周縁部とベース部３２とはレーザ溶接や抵抗溶接等により気密に接合されている。

ベース部３２は、磁性体であり、例えば鉄、ステンレス４３０等の金属磁性材料により形成されている。ベース部３２の中央付近には後述する固定鉄心７０およびロッド６０（図４）を挿通させるための貫通孔３２ｈが形成されている。

鉄心用容器８０は、非磁性体である。鉄心用容器８０は有底筒状である。鉄心用容器８０は、円形状の底面部８０ａと、底面部８０ａの外縁から上方に延びる円筒状の筒部８０ｂと、筒部８０ｂの上端から外方に延びるフランジ部８０ｃとを有する。フランジ部８０ｃは全周に亘ってベース部３２の貫通孔３２ｈの周縁部とレーザ溶接等により気密に接合されている。

上記のように、固定端子１０、第１の容器２０、接合部材３０、ベース部３２、鉄心用容器８０の各部材が気密に接合されることで、内側に気密空間１００が形成されている。気密空間１００には、アーク発生によって生じる固定接点１８や可動接点５８の発熱を抑制するために、水素又は水素を主体とするガスが大気圧以上（例えば、２気圧）で封入されている。具体的には、各部材固定端子１０、第１の容器２０、接合部材３０、ベース部３２、鉄心用容器８０を接合した後に、図４に示す気密空間１００の内側と外側とを連通する連通孔を介して気密空間１００内を真空引きする。当該連通孔は、底面部８０ａに形成される。そして、真空引きの後に連通孔を介して気密空間１００内に水素等のガスを所定圧になるまで封入する。水素等のガスを所定圧封入した後に、連通孔を加熱溶融して封止し、水素等のガスが気密空間１００から外側に漏れ出さないようにする。気密空間１００内のガス置換については、後述する継電器５の製造方法において詳述する。

第１実施形態では、図６（ｂ）に示されるように、鉄心用容器８０の底面部８０ａには、気密空間１００と気密空間１００外とを連通する連通孔が封止された封止部８８が形成されている。封止部８８は、上述した連通孔を介した気密空間１００内のガス給排の後に、加熱溶融によって封止されることにより形成される溶融部である。連通孔については、後述する継電器５の製造方法において説明する。

次に、可動接触子５０について説明する。図６に示すように、可動接触子５０は気密空間１００内に収容されている。可動接触子５０は、後述する駆動機構の作用により各固定接点１８に接離（接触および引き離し）するように移動する。すなわち、可動接触子５０は、後述する駆動機構によって上下方向に移動可能であり、一対の固定端子１０に接触することで一対の固定端子１０を電気的に接続させる。可動接触子５０は、２つの固定端子１０に対向して配置されている。可動接触子５０は、導電性を有する平板状の部材であり、例えば銅を含む金属材料により形成されている。本実施形態では、直流電源２からモータ４に電流が供給される場合（図１）、接点１８，１９同士は接触し（図６（ａ）は、接点１８，１９が非接触の状態を示している。）、プラス固定端子１０Ｗからマイナス固定端子１０Ｘに向かう方向に可動接触子５０に電流が流れる。なお、各固定接点１８と各固定接点１８に接触する各可動接点５８は気密空間１００のうち第１の容器２０の内側に収容されている。

可動接触子５０は、中央部５２と、延伸部５４と、可動接触部５６とを備える。可動接触部５６は固定接触部１９と対向する部分である。可動接触部５６の外表面には可動接点５８が形成されている。中央部５２は一対の可動接触部５６の間に位置する。中央部５２は、水平方向（Ｙ軸方向）に延びる。本実施形態では、水平方向は、可動接触子５０の移動の方向（単に「移動方向」とも呼ぶ。）に直交する方向であって、一の固定端子１０Ｗ（１０Ｘ）が他の固定端子１０Ｘ（１０Ｗ）に向かう方向である。なお、中央部５２の形状は特に限定されず、例えば、平板状や棒状とすることができる。また、中央部５２には、貫通孔５３が形成されている。延伸部５４は中央部５２と一対の可動接触部５６の間に位置すると共に、可動接触子５０の移動方向（上下方向）に延びる。本実施形態では、延伸部５４は、可動接触部５６と中央部５２に接続されている。また、延伸部５４は、可動接触子５０の厚み以上の長さを有する。すなわち、延伸部５４は、可動接触子５０の厚み以上に上下に延びる。上記のように、可動接触子５０は延伸部５４を有することで、移動方向について中央部５２は可動接触部５６よりも固定接点１８から離れて配置されている。一対の可動接触部５６はそれぞれ一対の延伸部５４から継電器５の外側に向かって延びている。なお、延伸部５４が無く、中央部５２と可動接触部５６とが直接つながり、平板状の構成を有していてもよい。

可動接点５８は、固定接点１８と最も離れた状態において気密空間１００のうち第１の容器２０の内側に収容されている。すなわち、可動接点５８は、可動接触子５０の移動（変位）に拘わらず、常に第１の容器２０の内側に位置する。

次に、図４を用いて駆動機構９０について説明する。駆動機構９０は、ロッド６０と、ベース部３２と、固定鉄心７０と、可動鉄心７２と、鉄心用容器８０と、コイル４４と、コイルボビン４２と、コイル用容器４０と、弾性部材としての第１のばね６２と、弾性部材としての第２のばね６４と、を有する。駆動機構９０は、各可動接点５８を各固定接点１８に接触させるために可動接触子５０を可動接点５８と固定接点１８とが対向する方向（上下方向、Ｚ軸方向）に移動させる。詳細には、駆動機構９０は、各可動接点５８を各固定接点１８に接触させたり、各可動接点５８を各固定接点１８から引き離させたりするために可動接触子５０を移動させる。すなわち、駆動機構９０は、継電器５を導通状態と非導通状態のいずれかに設定する。

コイル４４は、中空円筒状の樹脂製のコイルボビン４２に巻き付けられている。コイルボビン４２は、上下方向に延びる円筒状のボビン本体部４２ａと、ボビン本体部４２ａの上端から外方に向かって延びる上面部４２ｂと、ボビン本体部４２ａの下端から外方に向かって延びる下面部４２ｃとを備える。

コイル用容器４０は、磁性体であり、例えば鉄等の金属磁性材料により形成されている。コイル用容器４０は凹状形状である。詳細には、コイル用容器４０は、矩形状の底面部４０ａと、底面部４０ａの外周端から上方（鉛直方向）に延びる一対の側面部４０ｂによって形成されている。また、底面部４０ａの中央には貫通孔４０ｈが形成されている。コイル用容器４０は、コイルボビン４２を内側に収容する。また、コイル用容器４０は、コイル４４を囲って磁束を通し、後述するようにベース部３２と固定鉄心７０と可動鉄心７２と共に磁気回路を形成する。

鉄心用容器８０は、底面部８０ａ上に円板状のゴム８６と円板状の底板８４を収容している。鉄心用容器８０は、ボビン本体部４２ａの内側とコイル用容器４０の貫通孔４０ｈに挿通されている。なお、筒部８０ｂの下端側と、コイル用容器４０及びコイルボビン４２との間には円筒状のガイド部８２が配置されている。ガイド部８２は、磁性体であり、例えば鉄等の金属磁性材料により形成されている。ガイド部８２を有することで、コイル４４に通電した際に発生する磁力を効率良く可動鉄心７２に伝達することができる。

固定鉄心７０は、円柱状であり、円柱状の本体部７０ａと、本体部７０ａの上端から外方に延びる円板状の上端部７０ｂとを有する。固定鉄心７０には、上端から下端に亘って貫通孔７０ｈが形成されている。貫通孔７０ｈは、本体部７０ａと上端部７０ｂの円形状の断面の中心付近に形成されている。固定鉄心７０は、本体部７０ａの下端を含む一部が鉄心用容器８０の内側に収容されている。また、上端部７０ｂはベース部３２上に突出するように配置されている。なお、上端部７０ｂの外表面上にはゴム６６が配置されている。さらに、上端部７０ｂの上面にはゴム６６を介して鉄心キャップ６８が配置されている。鉄心キャップ６８は、中央にはロッド６０を挿通するための貫通孔６８ｈが形成されている。鉄心キャップ６８は、外周縁近傍がベース部３２に溶接等により接合されている。鉄心キャップ６８により固定鉄心７０が上方へ移動することを防止している。

可動鉄心７２は、円柱状であり、貫通孔７２ｈが上端から下端近傍に亘って形成されている。また、下端には貫通孔７２ｈの内径よりも大きい内径を有する凹部７２ａが形成されている。貫通孔７２ｈと凹部７２ａは連通している。可動鉄心７２は、鉄心用容器８０の底面部８０ａ上にゴム８６と底板８４を介して収容されている。また、可動鉄心７２の上端面は、固定鉄心７０の下端面と対向するように配置されている。コイル４４に通電することで、可動鉄心７２は固定鉄心７０に吸引され上方向に移動する。

第２のばね６４は、固定鉄心７０の貫通孔７０ｈに挿通されている。第２のばね６４の一端は鉄心キャップ６８に当接し、他端は可動鉄心７２の上端面に当接している。第２のばね６４は、可動鉄心７２が固定鉄心７０から離れる方向（Ｚ軸負方向、下方向）に可動鉄心７２を付勢する。

第１のばね６２は、可動接触子５０と固定鉄心７０の間に配置されている。第１のばね６２は、可動接点５８と固定接点１８とが近づく方向（Ｚ軸正方向、上方向）に可動接触子５０を付勢する。ここで、気密空間１００のうち（図６（ａ）参照）、接合部材３０の内側には第３の容器３４が収容されている。第３の容器３４は、例えば合成樹脂やセラミックにより形成され、固定接点１８と可動接点５８との間で発生したアークが導電性の部材（例えば、後述する接合部材３０等）に当たることを防止している。第３の容器３４は直方体形状であり、長方形状の底面部３１と、底面部３１の外周端から上方に延びる側面部３７とを有する。底面部３１上には溝状の保持部３３を有する。また、底面部３１には、ロッド６０を挿通するための貫通孔３４ｈが形成されている。第１のばね６２の一端は中央部５２に当接し、他端は底面部３１に弾性材（例えば、ゴム）９５を介して当接している。また、弾性材９５は、ロッド６０の軸部６０ａの一部分を囲むように配置され、アークにより固定接触部１９や可動接触子５０の構成部材が飛散して、微粉末が第２のばね６４に侵入すること抑制する。これにより、第２のばね６４の特性に影響を及ぼす可能性を低減できる。

ロッド６０は、非磁性体である。ロッド６０は円柱状の軸部６０ａと、軸部６０ａの一端に設けられた円板状の一端部６０ｂと、軸部６０ａの他端に設けられた円弧状の他端部６０ｃとを有する。軸部６０ａは、上下方向（可動接触子５０の移動方向）に移動自在となるように可動接触子５０の貫通孔５３に挿通されている。一端部６０ｂは、コイル４４に電流を流していない状態において、中央部５２のうち第１のばね６２が配置された面とは反対側の面上に配置されている。一端部６０ｂは、駆動機構９０が駆動していない状態（非通電状態）において、第２のばね６４によって可動接触子５０が固定端子１０に向かって移動することを規制する。他端部６０ｃが、凹部７２ａ内に配置され、凹部７２ａの底面と接合されているため、駆動機構９０が駆動した状態において、可動鉄心７２の動きに対しロッド６０を連動させることができる。ロッド６０は、特許請求の範囲における「可動軸」にあたる。

次に、継電器５の動作について図４を用いて説明する。コイル４４に通電すると、可動鉄心７２が固定鉄心７０に吸引される。すなわち、可動鉄心７２が第２のばね６４の付勢力に抗して固定鉄心７０に近づき、固定鉄心７０に当接する。可動鉄心７２が上方向に移動すると、ロッド６０も上方向に移動する。これによりロッド６０の一端部６０ｂも上方向に移動する。これにより、可動接触子５０の動きの規制が解除され、第１のばね６２の付勢力により、可動接触子５０が上方向（固定接点１８に近づく方向）に移動する。これにより、各固定接点１８と対応する各可動接点５８とが接触し、２つの固定端子１０が可動接触子５０を介して導通する（継電器５の導通状態）。

一方、コイル４４への通電が遮断されると、主に第２のばね６４の付勢力により可動鉄心７２が固定鉄心７０から離れるように下方向に移動する。これにより、ロッド６０の一端部６０ｂに押されて可動接触子５０も下方向（固定接点１８から離れる方向）に移動する。よって、各可動接点５８が各固定接点１８から引き離され、２つの固定端子１０間の導通が遮断される（継電器５の非導通状態）。

以上のように、コイル４４に通電すると、可動接触子５０は移動して２つの固定端子１０間が導通し、コイル４４の通電が遮断されると可動接触子５０が元の位置に戻ることで２つの固定端子１０間が非導通となる。

Ａ３．継電器の製造方法：
図７〜図１０を参照して、継電器５の製造方法について説明する。図７は、第１実施形態における継電器５の製造工程を示す工程図である。図８は、連通孔形成工程について説明する説明図である。図９は、封止装置について説明する断面図である。図１０は、遮断工程〜封止工程について説明する説明図である。

ステップＳ１０では、図８に示すように、鉄心用容器８０の底面部８０ａの形成位置８８ｂに連通孔８８ａが形成される。連通孔８８ａは、例えば、打ち抜き加工、レーザ加工、ドリル加工など種々の加工方法によって形成可能である。なお、連通孔８８ａは、鉄心用容器８０の成形加工時に合わせて形成されてもよいし、後述する給排工程の直前に行われても良い。ステップＳ１０を連通孔形成工程と呼ぶ。図８では、説明の便宜上、連通孔８８ａは実際の大きさよりも大きめに記載されているが、孔あけ、および、封止の加工性に鑑みて、直径０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ程度であることが好ましい。

次いで、ステップＳ１２では、第１の容器２０と第２の容器９２（連通孔８８ａが形成された鉄心用容器８０を含む）が組み付けられる。ステップＳ１２を組み付け工程と呼ぶ。

ステップＳ１４では、鉄心用容器８０に封止装置２００が取り付けられ、形成位置８８ｂ（連通孔８８ａ）が外気から遮断される。図９を参照して封止装置２００について説明する。図９（ａ）は、封止装置２００の外観図を示している。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面において切断し、矢印方向に見た断面図を示している。封止装置２００は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、収容室２４０と、ガラス窓２０４と、ガラス窓押さえ２０６と、シールシリンダ２０８と、シール部材２１０と、を備える。収容室２４０は、装置ボディ２０２とシール材押さえ２１２とからなる。なお、封止装置２００は、ガラス窓押さえ２０６およびシールシリンダ２０８を備えていなくてもよい。また、封止装置２００の装置ボディ２０２は、例えば、四角柱形状や円筒形状など、どのような形状でもよい。

収容室２４０は、第２の容器９２の連通孔が形成されている部材（第１実施形態では鉄心用容器８０）に装着され、第２の容器９２との装着部位を封止するとともに、装着されている部材（第１実施形態では鉄心用容器８０）の所定の位置に対向する部位に開口部２４２ａを有する。第１実施例では、開口部２４２ａは、収容室２４０（装置ボディ２０２）の上面２４２に形成されている。また、収容室２４０は、上面２４２から下面２４４まで貫通する貫通部２４６を有している。ガラス窓２０４は、開口部２４２ａを覆うように配置されてガラス窓押さえ２０６によって装置ボディ２０２に固定されている。ガラス窓２０４は、ガラス窓押さえ２０６によって固定されることにより開口部２４２ａを封止して装置ボディ２０２とガラス窓押さえ２０６との間の気密を確保するとともに、ガラス窓押さえ２０６に形成されている開口部２０６ａを介して収容室２４０外から所定の位置に対して照射されるレーザ光２５０を透過する。第１実施形態では、所定の位置とは、気密空間１００のガス置換に利用される連通孔８８ａが形成される形成位置を含んでおり、鉄心用容器８０の底面部８０ａを示す。なお、本明細書において、「連通孔の形成位置」とは、連通孔が形成される予定の位置、および、連通孔が形成されている位置のいずれをも含む。

シール部材２１０は、鉄心用容器８０またはベース部３２のうち、連通孔８８ａが形成されている一方（すなわち、第１実施形態では鉄心用容器８０）と収容室２４０との間に配置される。シール部材２１０は、シール材押さえ２１２の内部に配置されている環状の弾性部材である。シールシリンダ２０８は、収容室２４０の貫通部２４６周囲に配置されている環状の部材であり、上下に摺動することにより、シール部材２１０を押圧して変形させる。シール部材２１０は、シールシリンダ２０８の摺動によって変形し、内径が小さくなることで、鉄心用容器８０と封止装置２００の外部との気密を確保する。また、シール部材２２４，２２６は、それぞれ、部材間の気密を確保するために配置されている。

収容室２４０には、収容室２４０内外におけるガスの給排に利用される給排気孔２２０と、シールシリンダ２０８を動作させる媒体（例えば、圧縮空気、窒素等）を導入する導入孔２２２が形成されている。また、後述するようにストッパ２１４は、封止装置２００の位置決めに利用される部材である。

図１０に示すように、封止装置２００は形成位置８８ｂ（連通孔８８ａ）の周囲を覆うように配置される。具体的には、鉄心用容器８０の底面部８０ａが貫通部２４６内に収容されるように、貫通部２４６の下面２４４側の開口部２４４ａから鉄心用容器８０に嵌め込まれる。収容室２４０は、鉄心用容器８０がストッパ２１４に当接する位置まで嵌め込まれ、鉄心用容器８０がストッパ２１４に当接した位置で封止装置２００は鉄心用容器８０に固定される。更に、導入孔２２２からシールシリンダ２０８を動作させる媒体が導入され、シールシリンダ２０８が摺動されることにより、シール部材２１０は、内径が小さくなるように変形し、鉄心用容器８０と封止装置２００の外部との気密性が向上される。この結果、収容室２４０、ガラス窓２０４および鉄心用容器８０によって、収容室２４０内に、収容室２４０外から遮断された遮断空間２３０が形成され、形成位置８８ｂ（連通孔８８ａ）およびその周囲が外気から遮断される。ステップＳ１４を遮断工程と呼ぶ。なお、封止装置２００には、シール部材２１０およびこれに関連する部材が含まれていても含まれていなくても良く、遮断工程には、シール部材２１０による遮断空間２３０の気密性向上が含まれていても含まれていなくても良い。

ステップＳ１６では、給排気孔２２０および連通孔８８ａを介して、気密空間１００内のガスの給排が行われる。具体的には、図１０に示されるように、給排気孔２２０および連通孔８８ａを介して気密空間１００内を真空引きし、真空引きの後に給排気孔２２０および連通孔８８ａを介して気密空間１００内に水素等のガスを所定圧になるまで封入する。気密空間１００へのガス供給時、給排気孔２２０の、遮断空間２３０と接続する側と反対側の端部２３０ａには、ガス貯蔵容器が接続されている。なお、水素に加えて窒素ガスやヘリウムガスを混合してもよい。窒素ガスを混合すれば、耐電圧性を向上でき、また、ヘリウムガスを混合すれば、製造工程におけるリークの検出が容易となる。ステップＳ１６を給排工程と呼ぶ。

ステップＳ１８では、ステップＳ１６における給排工程の後に、連通孔８８ａが封止される。具体的には、水素等のガスを所定圧封入した後に、遮断空間２３０の遮断状態を維持したまま、連通孔８８ａの周囲を加熱溶融して封止し、水素等のガスが気密空間１００から外側に漏れ出さないようにする。第１実施形態では、図１０に示すように、封止装置２００に設けられている開口部２０６ａからレーザ光２５０を入射する。レーザ光２５０は、ガラス窓２０４を透過して、連通孔８８ａの周囲に当たって底面部８０ａを溶融し、連通孔８８ａが閉塞され、図６に示す封止部８８が形成される。ステップＳ１８を封止工程と呼ぶ。

ステップＳ２０では、封止装置２００が鉄心用容器８０から取り外される。ステップＳ２２では、電磁コイルが継電器本体６に取り付けられる。具体的には、コイル４４が巻き付けられているコイルボビン４２を内部に収容したコイル用容器４０がベース部３２に取り付けられる。この際、コイル用容器４０の貫通孔４０ｈが鉄心用容器８０に挿通されるように、コイル用容器４０が配置される。コイル用容器４０をベース部３２へのコイル用容器４０の取り付けは、コイル用容器４０の一部をかしめ変形させることにより行われても良い。以上説明したように継電器５は製造される。

以上説明した第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、気密空間１００を形成する鉄心用容器８０またはベース部３２のいずれか一方に、気密空間１００内に充填されるガスの給排に利用される連通孔８８ａが形成される形成位置８８ｂがあり、当該連通孔８８ａの形成位置８８ｂの周囲のみを収容室２４０で覆い、ガス給排（ガス置換）が行われた後に連通孔８８ａが封止される。従って、収容室２４０は連通孔８８ａの形成位置８８ｂの周囲のみを覆い、継電器５全体を覆う必要がないため、ベース封止方式に比して、気密空間１００のガス置換に使用されるガス量を低減でき、ガス置換の処理時間を短縮できる。また、気密空間１００を形成する鉄心用容器８０またはベース部３２のいずれか一方に連通孔が形成されるため、給排気パイプを設ける必要がなく、パイプ封止方式に比して、部品コストおよび製造コストを低減できる。

また、第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、収容室２４０は連通孔８８ａの形成位置８８ｂを含む鉄心用容器８０の一部のみを覆うので、ベース封止方式に比して、気密空間１００のガス置換に使用されるガス量を低減でき、ガス置換の処理時間を短縮できる。一般的に、ベース部３２の厚みよりも鉄心用容器８０の厚みの方が薄いので、鉄心用容器８０に連通孔８８ａを形成する方が、ベース部３２に連通孔を形成するよりも容易となる。また、別途、給排気パイプを設ける必要がないため、パイプ封止方式に比して、部品コストおよび製造コストを低減できる。また、この形態の製造方法によって製造された継電器５は、鉄心用容器８０に連通孔８８ａが形成されて封止されるので、コイルボビン４２とベース部３２との接触部分に凹凸が生じることを抑制でき、コイル４４からベース部３２への熱伝導性を向上できる。また、鉄心用容器８０の底面に封止部が形成されている場合と側面に封止部が形成される場合とを比較すると、底面に封止部が形成されている方が電磁コイルと鉄心用容器８０との接触面積の低下を抑制でき、電磁コイルから他部材への熱伝導性の低下を抑制できる。

また、第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、連通孔８８ａが鉄心用容器８０の底面部８０ａに形成されているので、底面部８０ａを覆うように収容室２４０を配置することができる。鉄心用容器８０の側面に連通孔を形成する場合、当該側面は曲面を含むため、連通孔周囲のみに収容室２４０を設けることが容易ではなく、例えば、鉄心用容器８０全体を覆うとともにベース部３２との間で気密をとるように収容室２４０を構成する必要があり、収容室２４０の大型化、製造負荷の増加を招くおそれがある。また、ベース部３２に連通孔を形成する場合も、鉄心用容器８０の側面に連通孔を形成する場合と同様に、連通孔の形成位置によっては、鉄心用容器８０全体を覆うとともにベース部３２との間で気密をとるように収容室２４０を構成する必要が生じ、製造負荷の増加を招くおそれがある。第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、収容室２４０の容積を小さくすることができ、気密空間１００のガス置換に使用されるガス量を低減でき、ガス置換の処理時間を短縮できる。

また、第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、収容室２４０と、連通孔８８ａが形成されている部材（第１実施例では鉄心用容器８０）との間にシール部材２１０が配置される。従って、収容室２４０と連通孔８８ａが形成されている部材との間の気密性、換言すれば、収容室２４０の遮断性能を向上でき、ガス置換の効率を向上できる。

また、第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、連通孔８８ａは加熱溶融（レーザ溶接）によって封止される。従って、簡易に、かつ、確実に連通孔を封止できる。

また、第１実施形態の継電器５の製造方法によれば、連通孔が予め形成されている鉄心用容器８０に封止装置２００が設置される。封止装置２００を設置した上で、レーザ装置を用いて連通孔を形成し、ガス給排を行った後に、連通孔の形成で利用したレーザ装置を用いてレーザで封止する場合、連通孔の形成時のレーザのパワーや位置決め、および、連通孔の封止時のレーザのパワーや位置決めをそれぞれ調整する必要があるが、鉄心用容器８０に連通孔が予め形成されていれば、連通孔の封止時のレーザのパワーや位置決めのみを行えばよいので、製造効率を向上できる。

また、第１実施形態の封止装置２００によれば、気密空間１００を形成する鉄心用容器８０の底面部８０ａのみを収容室２４０で覆い、底面部８０ａに対して、気密空間１００内のガス給排（ガス置換）が行われる連通孔８８ａの形成および封止の少なくとも一方に利用されるレーザ光を照射することができる。従って、封止装置２００の収容室２４０は連通孔８８ａが形成される形成位置の周囲のみを覆い、継電器５全体を覆う必要がないため、ベース封止方式に比して、気密空間１００のガス置換に使用されるガス量を低減でき、ガス置換の処理時間を短縮できる。また、気密空間１００を形成する鉄心用容器８０に連通孔８８ａが形成されるため、別途、給排気パイプを準備し、設ける工程が不要であるため、パイプ封止方式に比して、部品コストおよび製造コストを低減できる。また、第１実施形態の２００によれば、第２の容器９２の所定の位置（第１実施例では、底面部８０ａ）の周囲と外気とを遮断するとともに、遮断状態を維持したまま、所定の位置に対してレーザ光を照射することができる。従って、遮断状態を維持したまま、第２の容器９２の所定の位置に対して連通孔８８ａを形成し、給排気孔２２０と連通孔８８ａを介して気密空間１００内のガス置換を行い、当該連通孔８８ａを封止することができる。

Ｂ．変形例：
（１）第１実施形態では、連通孔形成工程（ステップＳ１０）は、遮断工程（ステップＳ１４）の前に行われているが、連通孔形成工程は、遮断工程の後に、収容室２４０（封止装置２００）が配置されている状態で行われてもよい。この形態の継電器の製造方法によれば、収容室が配置されている状態で連通孔が形成されるので、連通孔の形成、ガス給排、および封止までの工程を連続的に行うことができ、製造効率を向上できる。また、この変形例において、連通孔の形成は、連通孔の封止に用いるレーザ装置と同一のレーザ装置を用いて行われても良い。こうすれば、製造コストを抑制できるとともに、作業コストを低減できる。

（２）また、連通孔形成工程（ステップＳ１０）は、組み付け工程（ステップＳ１２）と遮断工程（ステップＳ１４）との間に行われてもよい。すなわち、第１の容器２０と第２の容器９２との組み付けが行われた後に、連通孔が形成されてもよい。

（３）上記各実施形態では、シール部材２１０は、鉄心用容器８０またはベース部３２のうち、連通孔が形成されている一方（すなわち、第１実施形態では鉄心用容器８０）と収容室２４０との間に配置されているが、以下に説明するように、この態様に限られない。

図１１は、変形例における封止装置６００を説明する模式図である。封止装置６００は、第１実施形態における封止装置２００と同様に、収容室６４０、ガラス窓６０４およびガラス窓押さえ６０６を備える。また、収容室６４０には、給排気孔６２０が形成されている。本変形例では、第１実施形態と同様に鉄心用容器８０の底面部８０ａに連通孔８８ａが形成されている。ただし、封止装置６００は、底面部８０ａを含む鉄心用容器８０の全体を覆うとともにベース部３２に接するように配置、固定される。この際、シール部材６１０は、ベース部３２と封止装置６００との間に配置される。この態様によっても、封止装置６００内の遮断空間６３０の気密性が向上される。また、この態様によっても、ベース封止方式に比して、ガス給排に必要とされる収容室の容積を小さくできるので、気密空間のガス置換に使用されるガス量を低減でき、ガス置換の処理時間を短縮できる。

（４）連通孔の外周部に突出リブを設けるように構成してもよい。こうすれば、連通孔の溶接封止時において、突出リブが溶融して連通孔を封止するので、突出リブが設けられていない場合に比して、封止部（溶接部）の薄肉化を抑制できる。

（５）第１実施例では、封止装置２００を利用して連通孔の形成位置の周囲のみを外気から遮断しているが、例えば、継電器本体を収容可能な容積を有するチャンバーに継電器本体を収容し、チャンバー内のガスを置換することにより、気密空間内のガス置換を行うチャンバー封止方式により気密空間内のガス置換が行われても良い。

本発明は、上述の実施形態や実施形態、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…電気回路
２…直流電源
３…インバータ
４…モータ
５…継電器
６…継電器本体
７…上側ケース
８…外側ケース
９…下側ケース
１０…固定端子
１２…接続口
１３…フランジ部
１７…ダイヤフラム部
１８…固定接点
１９…固定接触部
２０…第１の容器
２２…側面部
２４…底部
２６…貫通孔
２８…開口
２８ｐ…端面
３０…接合部材
３０ｃ…側面部
３０ｈ…開口
３０ｊ…開口
３１…底面部
３２…ベース部
３２ｈ…貫通孔
３３…保持部
３４…第３の容器
３４ｈ…貫通孔
３７…側面部
４０…コイル用容器
４０ａ…底面部
４０ｂ…側面部
４０ｈ…貫通孔
４２…コイルボビン
４２ａ…ボビン本体部
４２ｂ…上面部
４２ｃ…下面部
４４…コイル
５０…可動接触子
５２…中央部
５３…貫通孔
５４…延伸部
５６…可動接触部
５８…可動接点
６０…ロッド
６０ａ…軸部
６０ｂ…一端部
６０ｃ…他端部
６２…第１のばね
６４…第２のばね
６６…ゴム
６８…鉄心キャップ
６８ｈ…貫通孔
７０…固定鉄心
７０ａ…本体部
７０ｂ…上端部
７０ｈ…貫通孔
７２…可動鉄心
７２ａ…凹部
７２ｈ…貫通孔
８０…鉄心用容器
８０ａ…底面部
８０ｂ…筒部
８０ｃ…フランジ部
８２…ガイド部
８４…底板
８６…ゴム
８８…封止部
８８ａ…連通孔
８８ｂ…形成位置
９０…駆動機構
９２…第２の容器
９５…弾性材
１００…気密空間
２００…封止装置
２０２…装置ボディ
２０４…ガラス窓
２０６…ガラス窓押さえ
２０６ａ…開口部
２０８…シールシリンダ
２１０…シール部材
２１２…シール材押さえ
２１４…ストッパ
２２０…給排気孔
２２２…導入孔
２２４…シール部材
２３０…遮断空間
２４０…収容室
２４２…上面
２４２ａ…開口部
２４４…下面
２４４ａ…開口部
２４６…貫通部
２５０…レーザ光
４３０…ステンレス
６００…封止装置
６０４…ガラス窓
６０６…ガラス窓押さえ
６１０…シール部材
６３０…遮断空間
６４０…収容室
６２０…給排気孔
８００…永久磁石

Claims (5)

1. それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、可動鉄心と、前記可動鉄心と繋がる可動軸と、電磁コイルを有し、前記可動接触子を前記複数の固定端子に接触させるために前記可動接触子を移動させる駆動機構と、前記複数の固定端子と接合される第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子、各前記固定接点、前記可動鉄心および前記可動軸が収容される気密空間を前記第１の容器、前記複数の固定端子と共に形成し、かつ、前記可動鉄心を収容する鉄心用容器を有する第２の容器と、を備える継電器であって、
   前記鉄心用容器は、前記気密空間と前記気密空間外とを連通する連通孔を封止する封止部を有することを特徴とする、継電器。
2. 請求項１記載の継電器であって、
   前記鉄心用容器は、底面を有する筒状に形成されており、
   前記封止部は、前記底面に形成されていることを特徴とする、継電器。
3. 請求項１または請求項２に記載の継電器であって、
   前記封止部は、前記連通孔が加熱溶融されて封止されることにより形成される溶融部であることを特徴とする、継電器。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の継電器であって、
   前記第２の容器は、前記可動軸が挿通される貫通孔が形成されているベース部を有し、
   前記電磁コイルは前記ベース部に当接しており、
   前記鉄心用容器は、前記ベース部に接合されていることを特徴とする、継電器。
5. それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、可動鉄心と、前記可動鉄心に繋がる可動軸と、電磁コイルと、有し、前記可動接触子を前記複数の固定端子に接触させるために前記可動接触子を移動させる駆動機構と、前記複数の固定端子と接合される第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子、各前記固定接点、前記可動鉄心および前記可動軸が収容される気密空間を前記第１の容器と、前記複数の固定端子と共に形成し、かつ、前記可動鉄心を収容する鉄心用容器を有する第２の容器と、を備える継電器の製造方法であって、
   前記鉄心用容器に、前記気密空間と連通する連通孔を形成する連通孔形成工程と、
   前記第１の容器と前記第２の容器とを組み付ける組み付け工程と、
   前記連通孔を介して、前記気密空間内のガスの給排を行う給排工程と、
   前記連通孔を封止する封止工程と、を備える継電器の製造方法。

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