JPH1166988A

JPH1166988A - 接点構造および開閉器

Info

Publication number: JPH1166988A
Application number: JP24619097A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Oota; 文崇大田; Yasuhiro Miura; 康弘三浦
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な手段で機械的強度を高め、セラミック
破壊の発生なく長寿命で、かつ汎用性があり安価とす
る。【構成】貫通孔１ａもしくは凹所を有するセラミック
焼結体１と、上記貫通孔もしくは凹所に嵌着された固定
接点部材２とを具備し、上記固定接点部材２は上記セラ
ミック焼結体１の生成にもとづく収縮で上記セラミック
焼結体１に挟持されて結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はセラミック焼結体に固
定接点部材を固定した接点構造および開閉器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、セラミック焼結体は耐熱性およ
び電気絶縁性に優れていることから、たとえば電子機器
や電気機器における接点構造の基体や開閉器のケースと
して使用され、固定接点の近傍における漏電や接点開閉
時に発生する高温のアーク熱から各種機器を保護するこ
とが行なわれている。その場合、セラミック焼結体から
なる耐熱性を有する電気絶縁性基体に銅合金などの導電
性材料からなる固定接点部材を、たとえばニッケルや銅
などを主成分とする金属製ろう材からなる複数の接合層
を拡散ろう接して接合することにより接点構造を組み立
てる。また、従来、セラミック焼結体に固定接点部材を
接着材で接合した接点構造が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック
焼結体からなる電気絶縁性基体に固定接点部材を接合し
て接点構造を組み立てる場合、たとえばセラミック焼結
体に堅固に接合する接合層と、固定接点部材に堅固に接
合する接合層と、これら両層を結合する接合層とを含む
複数の接合層を形成しなければならず、多くの製造工程
を要して生産性が悪く、コスト高であるなどの課題があ
る。

【０００４】また、セラミック焼結体と固定接点部材と
を複数の接合層を介して結合した場合、上記各接合層は
接合強度が一般的に弱くかつ熱膨張係数が相異するため
に、接点開閉にもとづくアークの発生と消弧の繰り返し
で、各接合層の間に大きな熱応力差が発生し、その残留
応力で亀裂や破壊が生じやすいばかりでなく、上記接合
層からの不純物でもって上記固定接点部材の材質を経時
的に変質させ、電気抵抗を高めて短寿命であり、これら
の弊害を極力防止するために、接合層はもとより固定接
点部材の材質にも各種の制約を受けて、開閉器への適用
に際し汎用性に欠けるなどの課題がある。

【０００５】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、機械的強度を確保しながら、長寿命で簡単
かつ生産性の高い汎用性のある安価な接点構造および開
閉器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明による接点構造は、貫通孔もしくは
凹所を有するセラミック焼結体と、上記貫通孔もしくは
凹所に嵌着された導電性部材からなる固定接点部材とを
具備し、上記固定接点部材は上記セラミック焼結体の生
成にもとづく収縮で上記セラミック焼結体に挟持して固
定されていることを特徴とする。請求項２の発明による
接点構造は、上記固定接点部材が少なくともセラミック
焼結体との接合面において中空に形成されていることを
特徴とする。請求項３の発明による接点構造は、上記固
定接点部材とセラミック焼結体との接合面に上記固定接
点部材の組成金属が拡散されていることを特徴とする。

【０００７】請求項４の発明による開閉器は、貫通孔も
しくは凹所を有するセラミック焼結体からなるケース
と、上記貫通孔もしくは凹所に嵌着された固定接点部材
と、上記固定接点部材に接離する可動接点部材とを具備
し、上記固定接点部材は上記セラミック焼結体の生成に
もとづく収縮で上記セラミック焼結体からなるケースに
挟持して固定されていることを特徴とする。請求項５の
発明による開閉器は、固定接点部材が少なくともセラミ
ック焼結体からなるケースとの接合面において中空に形
成されていることを特徴とする。

【０００８】請求項６の発明による開閉器は、上記固定
接点部材とセラミック焼結体からなるケースとの接合面
に上記固定接点部材の組成金属が拡散されていることを
特徴とする。請求項７の発明による開閉器は、上記セラ
ミック焼結体からなるケースの開口部に金属製リングの
ような金属製部材を接合したことを特徴とする。請求項
８の発明による開閉器は、上記セラミック焼結体からな
るケースの開口部に金属製リングを介してまたは直接に
有底筒状の金属製筒状体を結合したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、固定接点部材はセラ
ミック焼結体の生成にもとづく収縮で上記セラミック焼
結体に挟持されて直接に結合され、機械的結合強度が強
く、また、耐熱性および電気絶縁性に優れたセラミック
焼結体を接点構造の電気絶縁性基体としているから、上
記固定接点部材の近傍における漏電や接点開閉時に発生
する高温のアーク熱で亀裂や破壊が生じるおそれがな
く、しかも、従来のように接合層などの他の材質からな
る部材を介在させないために、不純物の混入のおそれが
なく、経時的な変質を防止して長寿命であり、汎用性の
ある安価な接点構造を提供することができる。また、セ
ラミック焼結体に対する固定接点部材の接合面は、セラ
ミック焼結体に形成された貫通孔もしくは凹所に固定接
点部材を嵌着することにより得られる小面積であるか
ら、上記固定接点部材とセラミック焼結体との間に発生
する応力差が小さく、セラミック焼結体側に発生する残
留引張り応力で接点構造のセラミック破壊を招くおそれ
がない。

【００１０】請求項２の発明によれば、固定接点部材が
少なくともセラミック焼結体との接合面において中空に
形成されてセラミック焼結体に弾性的に挟持され、接点
構造におけるセラミック破壊を一層有効に防止すること
ができる。請求項３の発明によれば、固定接点部材とセ
ラミック焼結体との接合面に上記固定接点部材の組成金
属が拡散されているから、接点構造の機械的強度を一層
高めかつ気密性を確保することができる。

【００１１】請求項４の発明によれば、固定接点部材は
セラミック焼結体からなるケースの生成にもとづく収縮
で上記ケースに挟持されて直接に結合され、機械的強度
の強い材質を任意に選択できかつ結合強度が強い。ま
た、上記ケースは接点構造の電気絶縁性基体を兼備する
とともに、セラミック焼結体から構成されて耐熱性およ
び電気絶縁性に優れていることから、上記固定接点部材
の近傍における漏電や接点開閉時に発生する高温のアー
ク熱から各種機器を保護することができる。しかも、セ
ラミック成形体に対する固定接点部材の接合面は、セラ
ミック成形体に形成された貫通孔もしくは凹所に固定接
点部材を挿入することにより得られる小面積であるか
ら、焼結工程において固定接点部材とセラミック焼結体
との間に発生する応力差が小さく、セラミック焼結体側
に発生する残留引張り応力で開閉器のセラミック破壊を
招くおそれがない。

【００１２】請求項５の発明によれば、上記固定接点部
材が少なくともセラミック焼結体からなるケースとの接
合面において中空に形成されて弾性的に挟持されている
から、上記ケースのセラミック破壊を一層有効に防止す
ることができる。請求項６の発明によれば、上記固定接
点部材とセラミック焼結体からなるケースとの接合面に
上記固定接点部材の組成金属を上記セラミック焼結体に
拡散させることにより、上記ケースの機械的強度を一層
高めかつ気密性を向上させることができるとともに、上
記拡散処理をセラミック成形体の焼成と同時に行なって
開閉器の生産性を向上させることができる。

【００１３】請求項７の発明によれば、上記セラミック
焼結体からなるケースの開口部に金属製リングのような
金属製部材を接合したから、この金属製部材に各種金属
部品を溶接などの手段を用いて結合することができ、多
様な開閉器を構成することができる。請求項８の発明に
よれば、上記金属製リングの両端開口部に有底筒状の金
属製筒状体を結合したから、上記各筒状体に励磁コイル
や可動接点部材を装着することができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがって
説明する。図１はこの発明による接点構造の一例を示す
斜視図である。同図において、１はセラミック焼結体か
らなるケースで、たとえばアルミナや窒化けい素また炭
化けい素などの耐熱性セラミック材料から形成された有
頭筒状体からなり、上記ケース１の貫通孔１ａ（図２）
にモリブデン鋼、タングステン鋼またはモリブデン（Ｍ
ｏ）やタングステン（Ｗ）を含有した合金鋼などの各種
金属からなる円柱状の固定接点部材２が挿入されて（図
３）、上記セラミック焼結体１と固定接点部材２とが結
合されている。なお、上記固定接点部材２としては、セ
ラミック焼結体１に接合しやすい元素であるモリブデン
（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）を含有させたものが好適
であるが、これらの金属に限らず、焼結体の焼結温度よ
り高く接点としての導電性を備えたものであれば良い。

【００１５】図４はこの発明による接点構造の製造方法
の一例を示す断面図である。同図（Ａ）で示すように、
たとえば有機材料を主体とした結合材（バインダ）を５
０体積％混合させたセラミック（アルミナセラミック）
粉末からなるセラミック原料を射出成形して平板状のセ
ラミック成形体（グリーン）３Ａを形成し、その成形工
程において上記セラミック成形体３Ａに貫通孔３ａを形
成する。つぎに、同図（Ｂ）で示す脱脂工程において、
上記セラミック成形体３Ａを約６００℃で、ほぼ４８時
間の加熱処理を行なうことにより、上記セラミック成形
体３Ａに混合された結合材を除去してセラミック成形体
３Ｂを生成する。

【００１６】上記脱脂処理工程後におけるセラミック成
形体３Ｂは、同図（Ｃ）で示す仮焼成工程において、上
記セラミック成形体３Ｂを約１１００〜１２００℃で、
ほぼ２時間の仮焼成を行なうことにより、脱脂処理後の
脆弱な材質を一部焼結して強度の高いセラミック成形体
３Ｃを生成する。その後、同図（Ｄ），（Ｅ）で示すよ
うに、上記固定接点部材２をセラミック成形体３Ｃの貫
通孔３ｂに挿入し、これら両部材を真空炉などの焼成装
置（図示せず）に設定し、約１０^-5Torr(1mpa)でかつ約
１６５０℃の真空加熱雰囲気で、ほぼ２時間の焼成を行
なうことにより、同図（Ｆ）で示すように、その焼成工
程において生成されたセラミック焼結体１が収縮して上
記固定接点部材２に圧接し、上記セラミック焼成体１に
固定接点部材２を上記セラミック成形体３Ｃの焼成と同
時に結合させることができる。このとき、上記セラミッ
ク成形体３Ｃは、同図（Ｄ）で示す貫通孔３ｂの内径寸
法Ｄ２が焼結工程における収縮時に上記固定接点部材２
の外径寸法Ｄ１に比較して、たとえば約0.1 〜0.2 mm位
の小径寸法となるように成形されることが推奨される。

【００１７】上述から明らかなように、図１ないし図３
および図４（Ｆ）で示す接点構造によれば、固定接点部
材２はセラミック焼結体１の生成にもとづく収縮で上記
セラミック焼結体１に挟持されて直接に結合され、機械
的結合強度が強く、また、耐熱性および電気絶縁性に優
れたセラミック焼結体１を接点構造の電気絶縁性基体と
しているから、上記固定接点部材２の近傍における漏電
や接点開閉時に発生する高温のアーク熱で亀裂や破壊が
生じるおそれがなく、しかも、従来のように接合層など
の他の材質からなる部材を介在させないために、不純物
の混入のおそれがなく、経時的な変質を防止して長寿命
であり、汎用性のある安価な接点構造を提供することが
できる。また、セラミック焼結体１に対する固定接点部
材２の接合面４は、セラミック焼結体１に形成された貫
通孔もしくは凹所に固定接点部材２を嵌着することによ
り得られる小面積であるから、上記固定接点部材２とセ
ラミック焼結体１との間に発生する応力差が小さく、セ
ラミック焼結体１側に発生する残留引張り応力で接点構
造のセラミック破壊を招くおそれがない。

【００１８】その場合、図５で示すように、上記固定接
点部材２には少なくともセラミック焼結体１との接合面
４において中空部２ａが形成されることが推奨され、こ
れによって上記セラミック焼結体１が固定接点部材２を
弾性的に挟持してセラミック破壊の発生を一層有効に防
止することができる。また、図６で示すように、上記固
定接点部材２における可動接点部材２Ａと対向する上記
中空部２ａの端部２ｂを閉塞することにより、両接点部
材２，２Ａの接触面積を増大させて接触抵抗値を低減さ
せることができる。

【００１９】図７はこの発明による接点構造を適用した
開閉器の変形した一例を示す斜視図である。同図で示す
ように、上記セラミック焼結体１からなるケース１Ａの
開口部１ｂ（図８）に金属製リング５を上述した焼成工
程において、上記固定接点部材２の結合と同時に接合に
て結合することにより、上記金属製リング５に各種金属
部品を溶接などの手段を用いて結合することができ、多
様な開閉器を構成することができる。

【００２０】図９は上記金属製リングを活用した開閉器
の一例を示す斜視図である。すなわち、上記接点構造を
備えた開閉器は、図９および図１０で示すように、上記
セラミック焼結体１からなるケース１Ａに１対の固定接
点部材２を前述の焼結手段で設けるとともに、上記金属
製リング５の他端開口部にソレノイドコイル９を収納し
たケース６を溶接などの手段を用いて結合し、上記各固
定接点部材２に接離可能に接触する可動接点部材７を上
記ソレノイドコイル９の励磁で駆動されるプランジャ８
の先端部に固定することにより構成されている。

【００２１】図１１は金属製リングを活用した開閉器の
他の例を示す斜視図である。すなわち、この開閉器は、
図１１および図１２で示すように、上記セラミック焼結
体１からなるケース１Ａに固定接点部材２と、有底筒状
の金属製筒状体１０とを前述の焼結手段で固定するとと
もに、上記金属製筒状体１０の底部に形成された挿通孔
１０ａから可動接点部材１１を挿入し、この可動接点部
材７をソレノイドコイルからなる励磁コイル９の励磁で
駆動されるプランジャ８の先端部に当接させて上記固定
接点部材２に接離可能に接触させるように構成されてい
る。なお、図１２において、上記挿通孔１０ａは上記金
属製筒状体１０の底部と可動接点部材１１との間に介装
された伸縮自在なベローズ１２で閉塞されて、上記接点
部材２，１１の接触部における気密性を確保するように
構成されている。

【００２２】上記各開閉器によれば、固定接点部材２は
セラミック焼結体１からなるケース１Ａの生成にもとづ
く収縮で上記ケース１Ａに挟持されて直接に結合され、
機械的強度の強い材質を任意に選択できかつ結合強度が
強い。また、上記ケース１Ａは接点構造として固定接点
部材２の電気絶縁性基体を兼備するとともに、セラミッ
ク焼結体１から構成されて耐熱性および電気絶縁性に優
れていることから、上記固定接点部材２の近傍における
漏電や接点開閉時に発生する高温のアーク熱から各種機
器を保護することができる。しかも、セラミック焼結体
１に対する固定接点部材２の接合面４は、セラミック焼
結体１からなるケース１Ａに形成された貫通孔１ａに固
定接点部材２を挿入することにより得られる小面積であ
るから、セラミック焼結体１からなるケース１Ａと固定
接点部材２との間に発生する応力差が小さく、セラミッ
ク焼結体１側に発生する残留引張り応力で上記ケース１
Ａのセラミック破壊を招くおそれがない。

【００２３】また、上記固定接点部材２は、少なくとも
セラミック焼結体１からなるケース１Ａとの接合面４に
おいて、図５で説明したような中空部（図示せず）を形
成して弾性的に挟持されることにより、上記ケース１Ａ
のセラミック破壊を一層有効に防止することができる。
さらに、上記セラミック焼結体１からなるケース１Ａと
固定接点部材２との接合面４に上記固定接点部材２の組
成金属を上記セラミック焼結体１に拡散させることによ
り、上記ケース１Ａの機械的強度を一層高めかつ気密性
を向上させることができるとともに、上記拡散処理をセ
ラミック焼結体１の焼成と同時に行なって開閉器の生産
性を向上させることができる。

【００２４】しかも、上記ケース１Ａの開口部１ｂに金
属製リング５（図１０）を介して、または直接（図１
２）に有底筒状の金属製筒状体６，１０を結合すること
により、上記各筒状体６，１０に励磁コイル９や可動接
点部材１１を装着することができ開閉器の多様性を確保
することができる。なお、上記実施例において、固定接
点部材２をセラミック焼結体１の貫通孔１ａに嵌着する
構成について説明したけれども、上記貫通孔１ａに代え
て凹所（図示せず）に嵌着してもよいことはいうまでも
ない。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、固定接点部材はセラミック焼結体の生成にもと
づく収縮で上記セラミック焼結体に挟持されて直接に結
合され、機械的結合強度が強く、上記固定接点部材の近
傍における漏電や接点開閉時に発生するアーク熱で亀裂
や破壊を生じることなく長寿命で、汎用性のある安価な
接点構造を提供することができる。

【００２６】請求項２の発明によれば、固定接点部材が
少なくともセラミック焼結体との接合面における中空部
で弾性的に保持されることにより、接点構造におけるセ
ラミック破壊を一層有効に防止することができる。請求
項３の発明によれば、固定接点部材とセラミック焼結体
との接合面に上記固定接点部材の組成金属を拡散させる
ことにより、接点構造の機械的強度を一層高めかつ気密
性を確保することができる。

【００２７】請求項４の発明によれば、固定接点部材を
セラミック焼結体からなるケースにその生成にもとづく
収縮で直接に結合されて機械的強度が高く、かつ、接点
構造の電気絶縁性基体とケースとを兼備して耐熱性およ
び電気絶縁性に優れ、上記固定接点部材の近傍における
漏電や接点開閉時に発生する高温のアーク熱から各種機
器を保護することができ、セラミック破壊を招くおそれ
のない長寿命で、汎用性のある安価な開閉器を提供する
ことができる。

【００２８】請求項５の発明によれば、上記固定接点部
材が少なくともセラミック焼結体からなるケースとの接
合面において中空に形成されて弾性的に挟持されている
から、上記開閉器におけるケースのセラミック破壊を一
層有効に防止することができる。請求項６の発明によれ
ば、上記固定接点部材とセラミック焼結体からなるケー
スとの接合面に上記固定接点部材の組成金属を上記セラ
ミック焼結体に拡散させることにより、上記ケースの機
械的強度を一層高めかつ気密性を向上させることができ
るとともに、上記拡散処理をセラミック成形体の焼成と
同時に行なって開閉器の生産性を向上させることができ
る。

【００２９】請求項７の発明によれば、上記セラミック
焼結体からなるケースの開口部に金属製リングのような
金属製部材を接合したから、この金属製部材に各種金属
部品を溶接などの手段を用いて結合することができ、多
様な開閉器を構成することができる。請求項８の発明に
よれば、上記金属製リングの両端開口部に有底筒状の金
属製筒状体を結合したから、上記各筒状体に励磁コイル
や可動接点部材を装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による接点構造の一例を示す斜視図で
ある。

【図２】同接点構造の分解斜視図である。

【図３】同接点構造を断面にて示す斜視図である。

【図４】同接点構造の製造方法お一例を示す断面図であ
る。

【図５】同接点構造の変形例を断面にて示す示す斜視図
である。

【図６】同接点構造の他の変形例を断面にて示す示す斜
視図である。

【図７】この発明による接点構造を適用した開閉器の変
形例を示す斜視図である。

【図８】同開閉器の断面図である。

【図９】この発明による接点構造を適用した開閉器の一
例を示す斜視図である。

【図１０】同開閉器の断面図である。

【図１１】この発明による接点構造を適用した開閉器の
他の例を示す斜視図である。

【図１２】同開閉器の断面図である。

【符号の説明】

１セラミック焼結体１Ａケース１ａ貫通孔１ｂケースの開口部２固定接点部材２ａ中空部４接合面５金属製リング６金属製筒状体７可動接点部材１０金属製筒状体１１可動接点部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貫通孔もしくは凹所を有するセラミック
焼結体と、上記貫通孔もしくは凹所に嵌着された導電性
部材からなる固定接点部材とを具備し、上記固定接点部
材は上記セラミック焼結体の生成にもとづく収縮で上記
セラミック焼結体に挟持して固定されていることを特徴
とする接点構造。
【請求項２】上記固定接点部材が少なくともセラミッ
ク焼結体との接合面において中空に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の接点構造。
【請求項３】上記固定接点部材とセラミック焼結体と
の接合面に上記固定接点部材の組成金属が拡散されてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の接点構
造。
【請求項４】貫通孔もしくは凹所を有するセラミック
焼結体からなるケースと、上記貫通孔もしくは凹所に嵌
着された固定接点部材と、上記固定接点部材に接離する
可動接点部材とを具備し、上記固定接点部材は上記セラ
ミック焼結体の生成にもとづく収縮で上記セラミック焼
結体からなるケースに挟持して固定されていることを特
徴とする開閉器。
【請求項５】上記固定接点部材が少なくともセラミッ
ク焼結体からなるケースとの接合面において中空に形成
されていることを特徴とする請求項４に記載の開閉器。
【請求項６】上記固定接点部材とセラミック焼結体か
らなるケースとの接合面に上記固定接点部材の組成金属
が拡散されていることを特徴とする請求項４または５に
記載の開閉器。
【請求項７】上記セラミック焼結体からなるケースの
開口部に金属製リングのような金属製部材を接合したこ
とを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の開
閉器。
【請求項８】上記セラミック焼結体からなるケースの
開口部に金属製リングを介してまたは直接に有底筒状の
金属製筒状体を結合したことを特徴とする請求項７に記
載の開閉器。