JPH0735263Y2 - 封止接点装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、電磁開閉器などに好適に実施される封止接点
装置に関する。

従来の技術 封止接点装置は、大電流、特に直流電流遮断時に発生す
るアーク熱のため、接点や接点支持部材の金属が蒸発飛
散して接点装置内部を汚損し、絶縁と寿命が低下するの
を防ぐために、水素（H₂）などの熱伝導率の高い絶縁性
ガスを密閉容器内に高気圧に封入し、容器の外壁には永
久磁石片を対向配置して上記絶縁ガスの冷却能と、永久
磁石の磁界によるローレンツ力によつて、アークを速や
かに消弧させるようにしている。

第４図は従来の技術による封止接点装置の全体構造を示
す縦断面図であり、第５図はその切断面線VI−VIから見
た断面図である。第４図と第５図を参照して、封止接点
装置１は、たとえばセラミツクスなどの耐熱絶縁材で作
成された胴部２と、胴部２の両端部を被覆する端板3,4
によつて封止容器５が形成され、一方の端板４には、先
端に固定接点6aが固着された固定軸6bが固定されて固定
電極６が形成されている。端板４の外方下面には気管７
が連結され、端板４に穿設された気孔4aを介して水素な
どの絶縁性ガスが高気圧（たとえば２気圧）に封入され
る。封入後気管７は圧着されて封止容器５内には気密空
間８が形成され、圧着された気管７には導線９が接続さ
れて、第１接続端子10が形成される。

金属材料から成り、固定接点6aと対向する下端部には可
動接点11aが、他端には導線12が接続される第２接続端
子13が固着された可動軸11bが、端板３に設けられた挿
通孔3aを介して気密空間８内に挿入され、可動接点11a
は固定接点6aと当接離反自在に対向して配置されてう
る。可動接点11aと可動軸11bは一体的に可動電極11を形
成する。

端板３の外方上面には、筒部14が封止容器５に連接配置
され、筒部14の内部で可動軸11bを外囲して一方の端部
が可動軸11bに、他方の端部がベローズ押さえ板15に気
密に結合される蛇腹状のベローズ16が設けられ、これに
よつて封止容器５内の気密空間８は外気と遮断され、気
密に封止される。ベローズ押さえ板15には軸承部材17が
嵌挿され、可動軸11bが上下方向に変位可能に挿通され
ている。

前記筒部14の上部に、金属材料で作成される規制部材18
が取付けられており、可動軸11bの頭部11cは、規制部材
18に設けられた貫通孔18aを通して上方に突出してい
る。規制部材18は可動軸11bの変位量、すなわちストロ
ークを規制するもので、可動接点11aが固定接点6aから
離反する際に、第２接続端子13が規制部材18に当接し、
可動軸11bの第４図上方へのそれ以上の変位が規制され
る。

可動軸11bの頭部11cには、キャツプ19が嵌着され、図示
しない駆動手段がキャツプ19を矢符Ａの方向（第４図下
方）に押圧駆動すると、可動接点11aと固定接点6aとが
当接し、両接点6a,11a間が導通する。押圧が止むと可動
軸11bは、ベローズ16内外の気圧差に基づく復元力F1に
よつて押し上げられ、第２接続端子13は規制部材18に当
接し、それ以上の変位が規制される。可動接点11aと固
定接点6aは離反し、回路は遮断される。遮断時に発生し
たアークは、気密空間８内に封入された絶縁性ガスの冷
却能と、筒部２の外壁に接し、ヨーク20に挟持されて対
向配置された一対の永久磁石片20a,20bの磁界内のロー
レンツ力に基づくアークの移動による吹消作用とで速や
かに消弧させ、接点の長寿命と信頼性の向上が図られて
いる。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、従来の技術による上述の封止接点装置１
においては、封止容器５内の封入ガス圧を高気圧とし、
復元力F1、すなわち可動軸11bに加えられる上向きの力
を大にし、遮断時の接点離反速度を高くするようにして
いた。このため第２接続端子13は、高速度で金属製剛体
である規制部材18に衝突し、その際の衝撃を規制部材18
が吸収できず、可動軸11bは跳ね返えされて、可動接点1
1aと固定接点6aとが再接触し、離反するいわゆるリバウ
ンスと呼ばれる現象が発生し、遮断特性を低下させて接
点の消耗を早め、寿命に悪影響を与えていた。またこの
ようなリバウンスはベローズ16にとり好ましくない負荷
となつて、接点同様寿命と動作に影響を与えていた。し
たがつてこうした問題点の解決が技術的課題となつてい
た。

本考案の目的は、上述の技術的課題を解決し、遮断時に
おける規制部材との衝突を緩和してリバウンスの発生を
抑制し、接点とベローズの長寿命化と装置の信頼性を向
上させた封止接点装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本考案は、気密空間が形成された封止容器と、 封止容器内に固定された固定軸の先端に固定接点を設け
た固定電極と、 可動軸の先端部に上記固定接点に接触離反自在な可動接
点が設けられた可動電極と、 可動軸が挿通され、封止容器に固定される筒部と、 上記可動軸に一端が固定され、上記筒部に他端が固定さ
れたベローズとを備え、 上記封止容器内には電気絶縁性ガスが高気圧に封入され
て成る封止接点装置において、 可動軸の可動接点とは反対側の頭部に接続端子が固定さ
れ、 この接続端子は、可動軸の前記頭部から可動接点寄りに
間隔をあけて配置されかつ可動軸の外方に突出して延在
するつば部を有し、 接続端子には、可撓性の導線が接続され、 合成樹脂製規制部材が設けられ、この規制部材は、 筒部に一端部が固定され、筒部よりも封止容器から遠去
かるように延び、可動軸の両側方にそれぞれ配置される
一対の立上り部と、 該立上り部の他端部を連結する連結部とを有し、 連結部には、可動軸の前記頭部が貫通する貫通孔が形成
され、 連結部の貫通孔の周辺における筒部側の表面に、つば部
の筒部とは反対側の表面が対向し、 連結部の前記表面につば部の前記表面が当接している状
態で、可動軸の前記頭部が連結部から突出することを特
徴とする封止接点装置である。

作用 本考案に従えば、可動接点が可動軸とともに固定接点か
ら離反する方向に変位するとき、その可動軸の頭部に固
定されたつば部34bの筒部35とは反対側の表面（第３図
の上方の表面）が、合成樹脂製規制部材38の連結部38d
における貫通孔38aの周辺の筒部35側の表面（第３図の
下方の表面）に弾発的に当接して支持される。したがつ
て可動接点と可動軸とを含む可動電極が固定電極から離
反する方向に変位するときの運動量は、規制部材によつ
て吸収される。これによつて従来の技術の項で述べた可
動電極の跳ね返り現象が防止され、接点とベローズとの
長寿命化が図られるとともに、本件装置の向上を図るこ
とができる。

実施例 第１図は本考案の一実施例の封止接点装置21の全体構造
を示す縦断面図であり、第２図はその切断面線II−IIか
ら見た断面図である。以下、第１図と第２図を参照しつ
つ本実施例について説明する。

封止接点装置21は、たとえばセラミツクスなどの耐熱絶
縁材で作成された胴部22と、胴部22の両端部を被覆する
端板23,24によつて封止容器25が形成され、一方の端板2
4の封止容器25の内方面には、先端に固定接点26aを設け
た固定軸26bが、絶縁部材27を介して固定され、固定電
極26が形成されている。端板24の外方下面には気管28が
連結され、端板24に穿設された気孔24aを介して水素な
どの熱伝導率の高い絶縁性ガスが大気圧よりも高気圧
（たとえば２気圧）に封入される。封入後気管28は可撓
性の導線29と一体的に圧着されて第１接続端子30を形成
し、封止容器25内には気密空間31が形成される。

金属材料から成る可動軸32bは、端板23に設けられた挿
通孔23aを介して気密空間31内に挿入される。可動軸32b
の固定接点26aと対向する端部には、固定接点26aと接触
離反自在に対向して配置される可動接点32aが固着され
ている。可動軸32bの他方の端部32cには、端部32cに嵌
着される筒部34aと、筒部34aに連なり可動軸32bの外方
に突出して延在し可撓性の導線33が接続されるつば部34
bとが一体的に形成された第２接続端子34が固着されて
いる。このようにして可動接点32aと可動軸32bは、一体
的に可動電極32を形成し、可動軸32bには第２接続端子3
4が固定される。

端板23の外方上面には円筒状の筒部35が封止容器25に連
続配置されて固定され、筒部35の内部で可動軸32bを外
囲して一方の端部が可動軸32bに、他方の端部がベロー
ズ押さえ板35bに気密に結合される蛇腹状のベローズ36
が設けられ、これによつて封止容器25内の気密空間31は
外気と遮断され、気密に封止される。ベローズ押さえ板
35bには、薄肉部37aと、これに連なる厚肉部37bと、つ
ば部37cによつて一体的に形成された軸承部材37が嵌挿
され、可動軸32bは上記軸承部材37の内面を上下方向に
変位可能に挿通されている。

筒部35の上部には、可動軸32bの頭部32cが貫通する貫通
孔38aを備え、可動電極32が固定電極26から離反する方
向への可動電極32の最大変位を規制する規制手段である
規制部材38が取付けられている。この規制部材38によっ
て、前記接点離反時の可動軸32bの最大変位位置、いわ
ゆるストロークが規定される。即ち可動接点32aが固定
接点26aから離反する際に、第２接続端子34のつば部34b
が規制部材38の貫通孔38aの周辺に弾発的に当接し、可
動軸32bの第３図上方への変位が規制され、支持され
る。規制部材38は、弾性材料で形成さていることが本実
施例の特徴であるが、これについてはさらに後で述べ
る。

可動軸32bの頭部32cに嵌着されたキヤツプ39を、図示し
ない駆動手段が矢符Ａの方向（第１図下方）に押圧駆動
すると、可動接点32aと固定接点26aとが当接し、両接点
26a,32a間が導通する。押圧が止むと可動軸32bはベロー
ズ36内外の気圧差に基づく、第１図上方に向かう復元力
F1によつて、前記第２接続端子34が規制部材38に当接す
るまで上方に変位し、可動接点32aと固定接点26aは離反
し、回路は遮断される。遮断時に発生するアークは、気
密空間31内に封入された絶縁性ガスの冷却能と、筒部22
の外壁に接し、ヨーク40に挟持されて対向配置された一
対の永久磁石片40a,40bの磁界によるローレンツ力とで
消弧させ、接点の長寿命と信頼性の向上を図つている。
接続端子34は、可動軸32bの可動接点32aとは反対側（第
３図の上方）の頭部32cに固定される。この接続端子34
のつば部34bは、可動軸32bの頭部32cから可動接点32a寄
り（第３図の下方）に間隔をあけて配置され、かつ可動
軸32bの外方に前述のように突出して延在する。

規制部材38は、上述のように合成樹脂製であり、この規
制部材38は、一対の立上り部38b,38cと、連結部38dとを
有する。立上り部38b,38cは、筒部35に一端部が固定さ
れ、筒部35よりも封止容器25から遠去かるように（すな
わち第３図の上方に）延び、可動軸の両側方（第３図の
左右）にそれぞれ配置される。連結部38dは、各立上り
部38b,38cの他端部を連結する。貫通孔38aは、連結部38
dに形成される。この連結部38dの貫通孔38aの周辺にお
ける筒部35側の表面には、つば部34bの筒部35とは反対
側の表面が対向して、第３図に示されるように当接する
ことができる。この当接している状態では、可動軸32b
のキヤツプ39を含む頭部32cが連結部38dから第３図の上
方に突出し、これによつてそのキヤツプ39、したがつて
頭部32cを押圧して、固定接点26aと可動接点32aとを接
触して導通させることができる。

本件考案者は、従来の技術の項で述べられた技術的課題
を解決すべく、500万回開閉達成率αで封止接点装置の
寿命を表し、接点離反時におけるリバウンス量と寿命の
関係について、質量が0.002kgの可動電極32の衝突速度
を1m/sから増加させて、実験を重ねて観測した結果、第
１表を得た。

これによつてリバウンス速度が0.75m/s（したがつてリ
バウンス速度と衝突速度との比が0.75）を越えると寿命
が急速に低下することが判明した。

さて第３図において、可動電極すなわち第２接続端子34
が第１速度v1で規制部材38に当接し、反発されて反対方
向に第２速度v2でリバウンスしたものとすれば、反発係
数ｋは ｋ＝v2/v1 …（１） となる。可動電極32の質量をｍとすれば、エネルギ保存
則により 1/2（mv1²）＝1/2（mv2²）＋U1＋U2 …（２） U1は規制部材38の弾性により吸収されるエネルギ量であ
り、U2は熱、音、歪みなどに消費されるエネルギ量であ
る。第２式から ここでU1に比べU2は非常に小さいものと考えて省略する
と、第３式は ここにU1は U1＝δ²/2E …（５） で表される。δは規制部材38にかかる応力である。した
がつて すなわちリバウンス速度V2は、規制部材38の応力δと弾
性係数Ｅによつて表される値となる。合成樹脂材料の弾
性係数は、金属材料に比し1/50〜1/100であるから、応
力δを同じとした場合、合成樹脂材料は金属材料に比べ
て50〜100倍のエネルギを吸収することができる。これ
により規制部材38に、たとえばポリカーボネートなどの
合成樹脂を用いた場合、弾性係数Ｅとして金属材料の1/
50以下である４×10⁹N/m²を用い、第６式に測定値ｍ＝
0.002kg,δ＝2400N/m²,v1＝1m/sを代入すると、V2＝0.5
3m/sとなり、このときの反発係数はｋ＜0.75となる。

第３図は、本実施例による規制部材38とその周辺の構造
を拡大して示す断面図である。本実施例による規制部材
38は、全体が弾性材であるたとえばポリカーボネートな
どの合成樹脂材で実現され、その下端部には複数の固着
用小孔38bが穿設され、押さえ金具41の凸部41aを上記小
孔38bに圧入した後、たとえば電気抵抗溶接などによつ
て筒部35に一体的に固着される。これによつて接点離反
時に、第２接続端子34が速度v1で規制部材38に当接した
際、規制部材38が備える低弾性係数によりそのリバウン
ス速度v2は、第１表に示される0.75m/s以下となり、接
点開閉回数500万回達成率αは98％を越える。このよう
にして本実施例によれば、規制部材38をポリカーネート
などの合成樹脂材料で形成することによつて、リバウン
スを抑制し、長寿命化が実現される。

考案の効果 本考案によれば、可動電極を構成する可動軸を、その最
大変位位置で合成樹脂製の規制部材で規制する。この規
制部材は合成樹脂製であり、したがつて弾発性を有し、
これによつて可動電極が固定電極から離反する方向への
変位は、その最大変位位置で規制されるとともに、その
跳ね返り現象が防止される。これによつてベローズと接
点との長寿命化を図ることができる。また本件装置の信
頼性の向上を図ることができる。

またさらに本考案によれば、規制部材は、一対の立上り
部38b,38cと連結部38dとによつて、第３図に示されるよ
うに大略的に逆Ｕ字状に形成されており、これによつて
立上り部38b,38cの一端部を、筒部35に、その可動軸32b
の変位位置を調整しつつ、正確に固定することができる
という効果もある。このとき一対の立上り部38b,38c
は、可動軸32bの両側方にそれぞれ配置されており、し
たがつて筒状ではないので、可動軸32bを作業者が目で
見ながら、組立てることもまた可能であり、生産性が優
れているとともに、立上り部38b,38cを筒部35に正確に
固定することができる。

さらに本考案では、このように規制部材が一対の立上り
部と連結部とによつて上述のように逆Ｕ字状に形成され
ているので、つば部34bが連結部38dの表面に相互に当接
したときにおける弾発力の発生を充分に発生させること
ができ、可動軸32bの運動量を充分に吸収して減衰さ
せ、上述のように跳ね返り現象を確実に防止することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の封止接点装置の全体構造を
示す縦断面図、第２図は第１図の切断面線II−IIから見
た断面図、第３図はその規制部材とその周辺の構造を示
す断面図、第４図は従来の技術による封止接点装置の構
造を示す縦断面図、第５図は第４図の切断面線VI−VIか
ら見た断面図である。 21……封止接点装置、25……封止容器、26……固定電
極、26a……固定接点、32……可動電極、32a……可動接
点、32b……可動軸、34……第２接続端子、35……筒
部、36……ベローズ、38……規制部材、39……押さえ金
具、41……緩衝部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 柴田 究 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 実開 昭61−189549（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】気密空間が形成された封止容器と、 封止容器内に固定された固定軸の先端に固定接点を設け
   た固定電極と、 可動軸の先端部に上記固定接点に接触離反自在な可動接
   点が設けられた可動電極と、 可動軸が挿通され、封止容器に固定される筒部と、 上記可動軸に一端が固定され、上記筒部に他端が固定さ
   れたベローズとを備え、 上記封止容器内には電気絶縁性ガスが高気圧に封入され
   て成る封止接点装置において、 可動軸の可動接点とは反対側の頭部に接続端子が固定さ
   れ、 この接続端子は、可動軸の前記頭部から可動接点寄りに
   間隔をあけて配置されかつ可動軸の外方に突出して延在
   するつば部を有し、 接続端子には、可撓性の導線が接続され、 合成樹脂製規制部材が設けられ、この規制部材は、 筒部に一端部が固定され、筒部よりも封止容器から遠去
   かるように延び、可動軸の両側方にそれぞれ配置される
   一対の立上り部と、 各立上り部の他端部を連結する連結部とを有し、 連結部には、可動軸の前記頭部が貫通する貫通孔が形成
   され、 連結部の貫通孔の周辺における筒部側の表面に、つば部
   の筒部とは反対側の表面が対向し、 連結部の前記表面につば部の前記表面が当接している状
   態で、可動軸の前記頭部が連結部から突出することを特
   徴とする封止接点装置。