WO2013136713A1

WO2013136713A1 - 開閉器

Info

Publication number: WO2013136713A1
Application number: PCT/JP2013/001320
Authority: WO
Inventors: 幸悦高谷; 鈴木　健司; 好信菅田; 雅晴古川
Original assignee: 富士電機機器制御株式会社; 富士電機株式会社
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-09-19
Also published as: KR20140138591A; JP2013191326A; CN103999182A; JP5914065B2; EP2827354A1; US20140360985A1

Abstract

　密封容器を容易に形成することができる開閉器を提供する。消弧容器(１０２)に、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子(１１１)，(１１２)及び当該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(１３０)を内装した開閉器であって、前記消弧容器は、前記一対の固定接触子を構成する一対の外部接続端子(１１４)を接着保持する端子保持板部(１０３ｃ)及び該端子保持板部の外周部から下方に延長する側板部(１０３ｄ)を有し、前記端子保持板部とは反対側を開放面とする樹脂容器と、該樹脂容器の側板部内に挿通される前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を内装し下端を開放した金属製の桶状体(１０４)とを接着剤で接着して構成されている。

Description

開閉器

　本発明は、消弧容器に固定接触子及びこれに接離可能に配置された可動接触子を内装した開閉器に関する。

　この種の開閉器では、金属製ハウジングに設けた端子孔に端子を挿入するとともに、シール材を注入、固化してシールする端子のシール構造において、前記シール材の熱膨張係数を液状熱硬化性ポリマーに無機質充填材を添加して前記金属ハウジングの線膨張係数と同等以上とした回路を開閉する電磁継電器、スイッチ、タイマー等の開閉装置に使用される端子のシール構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－１５７７３号公報

　ところで、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、筒状の封止ケースブロック内に絶縁ケースを配置するとともに、封止ケースブロックの上端に封止カバーを配置し、この封止カバー内に端子孔を形成し、この端子孔内に端子を配置した状態で、端子孔と端子間にシール材を注入して固化するようにしている。

　このように、封止カバーに端子孔を形成し、この端子孔に端子を配置してからシール材を端子孔及び端子間にシール材を注入して固化する場合には、シール材を注入箇所に完全に行き渡らせるために比較的大きな注力圧力を必要とするため、シール材を注入する部位をシール材の漏れがないように精密に形成する必要があり、成形コストが嵩む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、消弧容器を容易に形成することができる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、本発明に係る開閉器の第１の態様は、消弧容器に、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を内装した開閉器である。そして、前記消弧容器は、前記一対の固定接触子を構成する一対の外部接続端子を接着保持する端子保持板部及び該端子保持板部の外周部から下方に延長する側板部を有し、前記端子保持板部とは反対側を開放面とする樹脂容器と、該樹脂容器の側板部内に挿通される前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を内装し下端を開放した金属製の桶状体とを接着剤で接着して構成されている。

　この構成によると、消弧容器の気密性を保持するために、合成樹脂のみでは通常使用するセラミックスに対してスローリークが多いが、樹脂容器の内側に金属製の樋状体を配置することにより、セラミックスと同等なリーク性能を持たせることができる。
　しかも、樹脂容器と桶状体とを接着剤で接着するので、シール剤の注入のように圧力を掛けて注入する必要がなく、樹脂容器と桶状体とを容易に接着することができる。

　また、本発明に係る開閉器の第２の態様は、前記端子保持板部が、前記一対の外部接続端子を挿通する一対の端子挿通孔と、該一対の端子挿通孔に連通して底面から突出形成され、前記桶状体の天面板部に形成された一対の端子挿通孔に嵌合される一対の環状突出部とを有している。
　この第２の態様によると、樹脂容器の端子保持板部に外部接続端子を挿通する一対の端子挿通孔と、これに連通して、桶状体に形成された端子挿通孔に嵌合される一対の環状突出部とが形成されている。そして、環状突出部を桶状体の端子挿通孔に嵌合させることにより、一対の外部接続端子を金属製の桶状体から絶縁することができる。

　また、本発明に係る開閉器の第３の態様は、前記桶状体の内側面に、前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を囲んで消弧室を形成する絶縁筒体が配置されている。
　この第３の態様によると、金属製の桶状体の内側面に、絶縁筒体が配置されているので、この絶縁筒体によって一対の固定接触子から可動接触子が離間する際に発生するアークを消弧する消弧室を形成することができる。

　また、本発明に係る開閉器の第４の態様は、前記樹脂容器の前記端子保持板部における一対の端子挿通孔に、外面側から内面側に向かって徐々に拡径するテーパー部を形成して、前記外部接続端子との間に断面楔状の接着剤注入部を形成している。
　この第４の態様によると、樹脂容器の端子保持板部に形成された一対の端子挿通孔にテーパー部を形成して、外部接続端子との間に接着剤注入部が形成されている。このため、接着剤注入部に接着剤を注入して固化させることにより、樹脂容器の端子保持板部と一対の外部接続端子との間を強固に接着することができる。

　また、本発明に係る開閉器の第５の態様は、前記樹脂容器の前記側板部の内面に、前記端子保持板部から開放面に向かって徐々に対向長さが広くなるテーパー部を形成して、前記桶状体の側面との間に楔状の接着剤注入部が形成されている。
　この第５の態様によると、樹脂容器の側板部内に金属製の桶状体を挿通したときに、側板部と桶状体の側面との間に断面楔状の接着剤注入部が形成され、この接着剤注入部に接着剤を注入して固化させることにより、樹脂容器と金属製の桶状体とを接着剤によって確実に固定することができる。

　本発明によれば、樹脂容器の内側に金属製の樋状体を配置することにより、セラミックスと同等なリーク性能を持たせることができる。しかも、樹脂容器と桶状体とを接着剤で接着するので、シール剤の注入のように圧力を掛けて注入する必要がなく、樹脂容器と桶状体とを容易に接着することができる。したがって、開閉器の消弧容器を容易に形成することができる。

本発明を電磁接触器に適用した場合の一実施形態を示す斜視図である。図１の縦断面図である。樹脂容器と外部接続端子とを示す斜視図である。桶状体及び上部磁気ヨークを示す斜視図である。接点装置の絶縁カバーを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は装着前の平面図、（ｃ）は装着後の平面図である。絶縁カバーの装着方法を示す説明図である。図２のＡ－Ａ線上の断面図である。本発明に適用し得るアーク消弧用永久磁石によるアーク消弧の説明に供する説明図である。アーク消弧用永久磁石を絶縁ケースの外側に配置した場合のアーク消弧の説明に供する説明図である。本発明に適用し得る接点装置における接点機構の変形例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。本発明に適用し得る接点装置における接点機構の他の変形例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　図１は本発明を電磁開閉器に適用した場合の全体構成を示す斜視図、図２は図１の縦断面図、図３は樹脂容器を示す斜視図、図４は桶状体を示す斜視図である。これら図１～図４において、１０は開閉器としての電磁接触器であり、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～図４から明らかなように、接点機構１０１を収納する消弧容器１０２を有する。この消弧容器１０２は、図１及び図２に示すように、合成樹脂を射出成形した樹脂容器１０３と、この樹脂容器１０３に挿通される金属製の桶状体１０４とを備えている。
　樹脂容器１０３は、図２で特に明らかなように、所定間隔を保って後述する一対の固定接触子１１１及び１１２を挿通する端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂを形成した比較的厚みの厚い端子保持板部１０３ｃと、この端子保持板部１０３ｃの外周部から一体に下方に延長する方形筒状の側板部１０３ｄとで構成されている。

　端子保持板部１０３ｃに形成された端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれは、上端側が一対の固定接触子１１１及び１１２を構成する外部接続端子１１４の円柱部の外径と略等しい内径の円筒支持面１０３ｅとされている。また、端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれは、円筒支持面１０３ｅの下端側に連接して下方に行くに従い拡径するテーパー部１０３ｆが形成されている。そして、テーパー部１０３ｆ及び外部接続端子１１４間に断面楔状の接着剤注入部１０３ｇが形成されている。

　そして、端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂの上面側には、図３で特に明らかなように、例えば９０度間隔で内方に僅かに突出する位置決め片１０３ｈが形成されている。この位置決め片１０３ｈは、後述する外部接続端子１１４に形成された係合溝１１４ｄを係合させることにより、外部接続端子１１４の中心軸を中心とした回り止めを行うことができる。さらに、端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂの下面側に下方に僅かに突出する円環状の環状リブ１０３ｉが形成されている。

　また、側板部１０３ｄは、内周面が端子保持板部１０３ｃに接触する上端側では垂直面状の嵌合面１０３ｊとされ、この嵌合面１０３ｊの下端側に下方に行くに従い対向面との対向長さが広くなるテーパー部１０３ｋが連接して形成されている。そして、このテーパー部１０３ｋ及び後述する桶状体１０４の側板部１０４ｂ間に断面楔状の接着剤注入部１０３ｍが形成されている。

　さらに、樹脂容器１０３の端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂ内に、後述する固定接触子１１１及び１１２を構成する外部接続端子１１４を挿通し、外部接続端子１１４の係合溝１１４ｄを位置決め片１０３ｈに係合させることにより、回り止めを行ってから接着剤注入部１０３ｇに接着剤を注入して固化させる。
　桶状体１０４は、ステンレス、アルミニウム等の金属を一体成形して構成されている。この桶状体１０４は、図４に示すように、略長方形状の天板部１０４ａと、この天板部１０４ａの外周側から下方に延長する角筒状の側板部１０４ｂと、この側板部１０４ｂの下端面から外方に突出するフランジ部１０４ｃとで構成されている。天板部１０４ａには、樹脂容器１０３の一対の環状リブ１０３ｉが嵌合する端子挿通孔１０４ｄが形成されている。

　そして、桶状体１０４のフランジ部１０４ｃが後述する電磁石ユニット２００の上部磁気ヨーク２１０の外周側の上面にロー付けや溶接によるシール接合によって気密状態で固定されている。そして、樹脂容器１０３の側板部１０３ｄ内に桶状体１０４を挿通する。これによって、樹脂容器１０３の側板部１０３ｄのテーパー部１０３ｋと桶状体１０４の側板部１０４ｂとの間に形成される楔状の接着剤注入部１０３ｍに接着剤を注入して固化することにより、樹脂容器１０３と桶状体１０４とが気密性を保って一体化される。

　接点機構１０１は、図２に示すように、樹脂容器１０３の端子保持板部１０３ｃの端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂに挿通されて接着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、図５（ａ）に示すように、端子保持板部１０３ｃの端子挿通孔１０３ａ及び１０３ｂに挿通される上端に外方に突出するフランジ部１１４ａを有する外部接続端子１１４と、この外部接続端子１１４に連結されて端子保持板部１０３ｃの下面側に内方側を開放して左右対称に配設されたＣ字状部１１５とを備えている。

　Ｃ字状部１１５は、端子保持板部１０３ｃの下面に沿って外側に延長する上板部１１６と、この上板部１１６の外側端部から下方に延長する中間板部１１７と、この中間板部１１７の下端側から上板部１１６と平行に内方側すなわち固定接触子１１１及び１１２の対面方向に延長する下板部１１８とで中間板部１１７及び下板部１１８で形成されるＬ字状に上板部１１６を加えたＣ字状に形成されている。

　ここで、外部接続端子１１４とＣ字状部１１５とは、図２に示すように、外部接続端子１１４の下端面に突出形成されたピン１１４ｃをＣ字状部１１５の上板部１１６に形成された貫通孔１２０内に挿通した状態で例えばろう付けによって固定されている。なお、外部接続端子１１４及びＣ字状部１１５の固定は、ろう付けに限らず、ピン１１４ｃを貫通孔１２０に嵌合させたり、ピン１１４ｃに雄ねじを形成し、貫通孔１２０に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。

　そして、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５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１２１が装着されている。この絶縁カバー１２１は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｃ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７の内周面を被覆するものである。
　絶縁カバー１２１は、上板部１１６及び中間板部１１７の内周面に沿うＬ字状板部１２２と、このＬ字状板部１２２の前後端部からそれぞれ上方及び外方に延長してＣ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７の側面を覆う側板部１２３及び１２４と、これら側板部１２３及び１２４の上端から内方側に形成された固定接触子１１１及び１１２の外部接続端子１１４に形成された小径部１１４ｂに係合する嵌合部１２５とを備えている。

　したがって、絶縁カバー１２１の固定接触子１１１及び１１２への装着は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁カバー１２１を固定接触子１１１及び１１２の外部接続端子１１４の小径部１１４ｂに嵌合部１２５を対向させた状態とする。次いで、図５（ｃ）に示すように、絶縁カバー１２１を外部接続端子１１４の小径部１１４ｂ側に押し込むことにより、嵌合部１２５を外部接続端子１１４の小径部１１４ｂに係合させる。

　実際には、図６（ａ）に示すように、固定接触子１１１及び１１２を取付けた後の樹脂容器１０３及び桶状体１０４を、樹脂容器１０３を下側とした状態で、上方の開口部から絶縁カバー１２１を図５（ａ）～（ｃ）とは上下逆にした状態で、固定接触子１１１及び１１２間に挿入する。
　次いで、図６（ｂ）に示すように、嵌合部１２５を固定接点支持絶縁基板１０５に接触させた状態で、図６（ｃ）に示すように、絶縁カバー１２１を外側に押し込むことにより、嵌合部１２５を固定接触子１１１及び１１２の外部接続端子１１４の小径部１１４ｂに嵌合させて固定する。

　このように、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５に絶縁カバー１２１を装着することにより、このＣ字状部１１５の内周面では下板部１１８の上面側のみが露出されて接点部１１８ａとされている。
　そして、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５内に両端部を配置するように可動接触子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の可動プランジャ２１５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２に示すように、中央部の連結軸１３１の近傍が下方に突出する凹部１３２が形成され、この凹部１３２に連結軸１３１を挿通する貫通孔１３３が形成されている。

　連結軸１３１は、上端に外方に突出するフランジ部１３１ａが形成されている。この連結軸１３１には下端側から接触スプリング１３４を挿通し、次いで可動接触子１３０の貫通孔１３３を挿通する。そして、接触スプリング１３４の上端をフランジ部１３１ａに当接させ、この接触スプリング１３４で所定の付勢力を得るように可動接触子１３０を例えばＣリング１３５によって位置決めする。

　この可動接触子１３０は、釈放状態で、両端の接点部と固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５の下板部１１８の接点部１１８ａ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Ｃ字状部１１５の下板部１１８の接点部１１８ａに、接触スプリング１３４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、消弧容器１０２の桶状体１０４の内周面には、例えば合成樹脂製の絶縁筒体１４０が配設されている。この絶縁筒体１４０には、図７に示すように、可動接触子１３０の側面に対向する位置に磁石収納ポケット１４１及び１４２が形成されている。この磁石収納ポケット１４１及び１４２には、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４が挿通されて固定されている。

　こ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面が同極例えばＮ極となるように着磁されている。また、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は、左右方向の両端部がそれぞれ、図７に示すように、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部との対向位置より僅かに内側となるよう設定されている。そして、磁石収納ポケット１４１及び１４２の左右方向の外側にそれぞれアーク消弧空間１４５及び１４６が形成されている。

　このように、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を絶縁筒体１４０の内周面側に配置することにより、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を可動接触子１３０に近接させることができる。このため、両アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４のＮ極側から出る磁束φが、図８（ａ）に示すように、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの対向部を左右方向に内側から外側に大きな磁束密度で横切ることになる。

　したがって、固定接触子１１１を電流供給源に接続し、固定接触子１１２を負荷側に接続するものとすると、投入状態の電流の方向は、図８（ｂ）に示すように、固定接触子１１１から可動接触子１３０を通じて固定接触子１１２に流れることになる。そして、投入状態から可動接触子１３０を固定接触子１１１及び１１２から上方に離間させて釈放状態とする場合に、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａ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及び１４４からの磁束φ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、アーク消弧空間１４５及び１４６はアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の厚み分広く形成されているので、長いアーク長をとることができ、アークを確実に消弧することができる。
　因みに、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を、図９（ａ）～（ｃ）に示すように、絶縁筒体１４０の外側に配置する場合には、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの対向位置までの距離が長くなり、本実施形態と同一の永久磁石を適用した場合に、アークを横切る磁束密度が少なくなる。

　このため、投入状態から釈放状態に移行する際に発生するアークに作用するローレンツ力が小さくなり、アークを十分に引き伸ばすことができなる。アークの消弧性能を向上させるために、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の着磁量を増加させる必要がある。
　しかも、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０の接点部との距離を短くするためには絶縁筒体１４０の前後方向の奥行きを狭くする必要があり、アークを消弧するための十分なアーク消弧空間を確保することができないという問題点がある。

　しかしながら、上記実施形態によると、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を絶縁筒体１４０の内側に配置するので、上述した絶縁筒体１４０の外側にアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を配置する場合の問題点を全て解決することができる。
　電磁石ユニット２００は、図２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の外側にプランジャ駆動部としてのスプール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、中央部にスプール２０４の中央円筒部２０５に対向する貫通孔２１０ａが形成されている。
　そして、スプール２０４の中央円筒部２０５内に、底部と磁気ヨーク２０１の底板部２０２との間に復帰スプリング２１４を配設した可動プランジャ２１５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２１５には、上部磁気ヨーク２１０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２１６が形成されている。

　また、上部磁気ヨーク２１０の上面に、環状に形成された永久磁石２２０が可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を囲むように固定されている。この永久磁石２２０は周鍔部２１６を囲む貫通孔２２１を有する。この永久磁石２２０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２２０の貫通孔２２１の形状は周鍔部２１６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２２０の上端面に、永久磁石２２０と同一外形で可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の外径より小さい内径の貫通孔２２４を有する補助ヨーク２２５が固定されている。この補助ヨーク２２５の下面に可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が対向されている。
　また、永久磁石２２０を環状に形成したので、例えば特開平２－９１９０１号公報や米国特許第５９５９５１９号明細書に記載されているように永久磁石を左右対象に２つ配置する場合に比較して、部品点数が少なくなってコストダウンが図れる。また、永久磁石２２０に成形した貫通孔２２１の内周面近傍に可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が配置されるため、永久磁石２２０で生じる磁束を通す閉回路に無駄がなく、漏れ磁束が少なくなり、永久磁石の磁力を効率的に使用することができる。

　また、可動プランジャ２１５の上端面には可動接触子１３０を支持する連結軸１３１が螺着されている。
　そして、釈放状態では、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４によって上方に付勢されて、周鍔部２１６の上面が補助ヨーク２２５の下面に当接する釈放位置となる。この状態で、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１１８ａから上方に離間して、電流遮断状態となっている。

　この釈放状態では、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が永久磁石２２０の磁力によって補助ヨーク２２５に吸引されている。このため、復帰スプリング２１４の付勢力と相まって、可動プランジャ２１５が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下方に移動することなく補助ヨーク２２５に当接された状態が確保される。

　そして、可動プランジャ２１５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、消弧容器１０２及びキャップ２３０が上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａを介して連通される密封容器が形成されている。そして、消弧容器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で可動プランジャ２１５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、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４によって、上部磁気ヨーク２１０から離れる上方向に付勢される。

　これと同時に、永久磁石２２０の磁力による吸引力が補助ヨーク２２５に作用されて、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が吸引される。このため、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の上面が補助ヨーク２２５の下面に当接している。
　このため、可動プランジャ２１５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の接点部１１８ａから上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。

　このように、釈放状態では、可動プランジャ２１５に復帰スプリング２１４による付勢力と環状永久磁石２２０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２１５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２００の励磁コイル２０８を励磁すると、この電磁石ユニット２００で励磁力を発生させて、可動プランジャ２１５を復帰スプリング２１４の付勢力及び環状永久磁石２２０の吸引力に抗して下方に押し下げる。

　このとき、可動プランジャ２１５及び磁気ヨーク２０１の底板部２０２間には、円筒状補助ヨーク２０３を通じて磁路が形成される。さらに、可動プランジャ２１５の外周面と上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａの内周面との間ギャップに比較して可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の下面と上部磁気ヨーク２１０との間のギャップが小さく設定されている。このため、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の下面と上部磁気ヨーク２１０の上面との間の磁束密度が大きくなり、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を吸引する大きな吸引力が作用する。

　したがって、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４の付勢力及び環状永久磁石２２０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２１５の下端が、周鍔部２１６の下面が上部磁気ヨーク２１０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２１５が下降することにより、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を介して連結されている可動接触子１３０も下降し、その接点部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａに接触スプリング１３４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。
　このとき、固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との間に可動接触子１３０を開極させる方向の電磁反発力が発生する。
　しかしながら、固定接触子１１１及び１１２は、図２に示すように、上板部１１６、中間板部１１７及び下板部１１８によってＣ字状部１１５が形成されているので、上板部１１６及び下板部１１８とこれに対向する可動接触子１３０とで逆方向の電流が流れることになる。

　このため、固定接触子１１１及び１１２の下板部１１８が形成する磁界と可動接触子１３０に流れる電流の関係からフレミング左手の法則により可動接触子１３０を固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａに押し付けるローレンツ力を発生することができる。
　このローレンツ力によって、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａ間に発生する開極方向の電磁反発力に抗することが可能となり、可動接触子１３０の接点部１３０ａが開極することを確実に防止することができる。

　このため、可動接触子１３０を支持する接触スプリング１３４の押圧力を小さくすることができ、これに応じて励磁コイル２０８で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。
　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で可動プランジャ２１５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２１５が復帰スプリング２１４の付勢力によって上昇し、周鍔部２１６が補助ヨーク２２５に近づくに従って環状永久磁石２２０の吸引力が増加する。
　この可動プランジャ２１５が上昇することにより、連結軸１３１を介して連結された可動接触子１３０が上昇する。これに応じて接触スプリング１３４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１３４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から上方に離間する開極開始状態となる。

　この開極開始状態となると、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａ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、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７を覆う絶縁カバー１２１が装着されているので、アークが固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間のみに発生させることができる。このため、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。

　また、Ｃ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７が絶縁カバー１２１で覆われている。このため、可動接触子１３０の両端部とＣ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７の間の絶縁カバー１２１によって絶縁距離を確保することができ、可動接触子１３０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１００を小型化することができる。

　さらに、固定接触子１１１，１１２の中間板部１１７の内側面には磁性体板１１９によって覆われているので、この中間板部１１７を流れる電流によって発生する磁場が磁性体板１１９によってシールドされる。このため、固定接触子１１１，１１２の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間に発生するアークによる磁場と中間板部１１７を流れる電流によって発生する磁場とが干渉することはなく、中間板部１１７を流れる電流によって発生する磁場にアークが影響されることを防止できる。

　このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面が同極のＮ極であり、その外側がＳ極であるので、このＮ極が出た磁束が、平面から見て図８（ａ）に示すように、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１１８ａ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１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａ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１１８ａ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１１８ａ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１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間では、図８（ｂ）に示すように、電流Ｉ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、図８（ｃ）に示すように、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１１８ａ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Ｆが作用する。

　このローレンツ力Ｆによって、固定接触子１１１の接点部１１８ａ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１１８ａ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。
　また、アーク消弧空間１４５では、その下方側及び上方側で、固定接触子１１１の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間の磁束の向きに対して下方側に及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間１４５に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間１４５の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。

　一方、固定接触子１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０との間では、図８（ｂ）に示すように、電流Ｉが可動接触子１３０側から固定接触子１１２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右方向となる。
　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１１２の接点部１１８ａ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Ｆが作用する。

　このローレンツ力Ｆによって、固定接触子１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０との間に発生したアークが、可動接触子１３０の上面側からアーク消弧空間１４５内を通って固定接触子１１２の側面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
　また、アーク消弧空間１４５では、上述したように、その下方側及び上方側で、固定接触子１１２の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間の磁束の向きに対して下方側及び上方側に磁束が傾くことになる。

　このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間１４５に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間１４５の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
　一方、電磁接触器１０の投入状態で、負荷側から直流電源側に回生電流が流れている状態で、釈放状態とする場合には、前述した図８（ｂ）における電流の方向が逆となることから、ローレンツ力Ｆ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。

　このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は絶縁筒体１４０に形成された磁石収納ポケット１４１及び１４２内に配置されているので、アークが直接アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４に接触することがない。このため、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁気特性を安定して維持することができ、遮断性能を安定化させることができる。

　また、絶縁筒体１４０によって、金属製の桶状体１０４の内周面を覆って絶縁できるので、電流遮断時のアークの短絡がなく、確実に電流遮断を行うことができる。
　さらに、絶縁機能、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の位置決め機能及びアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４のアークからの保護機能を１つの絶縁筒体１４０で行うことができるので、製造コストを低減させることができる。

　このように、上記実施形態によると、接点装置１００では、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５と可動接触子１３０の接触圧を付与する接触スプリング１３４とが並列に配置されているので、固定接触子、可動接触子及び接触スプリング直列に配置する場合に比較して接点機構１０１の高さを短くすることができる。このため、接点装置１００を小型化することができる。

　また、消弧容器１０２を、樹脂容器１０３と、この樹脂容器１０３の側板部１０３ｄ内に挿通される金属製の桶状体１０４とで構成している。また、樹脂容器１０３と桶状体１０４とを接着剤で固定すると共に、樹脂容器１０３の端子保持板部１０３ｃに固定接触子１１１及び１１２を構成する外部接続端子１１４を接着保持するようにしている。このため、樹脂容器１０３と金属製の桶状体１０４とを接着剤で気密状態に接着することができる。このため、消弧容器として高価なセラミックスを適用する必要がなく、消弧容器１０２の製作コストを大幅に低減することができる。

　また、樹脂容器１０３の端子保持板部１０３ｃには、一対の外部接続端子１１４を挿通する端子挿通孔１０３ａ，１０３ｂが形成されている。これら端子挿通孔１０３ａ，１０３ｂの下端側には桶状体１０４の天板部１０４ａに形成された端子挿通孔１０４ｄに嵌合される環状突出部としての環状リブ１０３ｉが形成されている。このため、環状リブ１０３ｉによって、外部接続端子１１４と桶状体１０４との絶縁を確保することができる。

　また、桶状体１０４の側板部１０４ｂの内周面側に絶縁筒体１４０を固定接触子１１１及び１１２と桶状体１０４との絶縁を確保することができる。
　さらに、樹脂容器１０３を構成する端子保持板部１０３ｃの一対の端子挿通孔１０３ａ，１０３ｂに下方に向かって徐々に拡径するテーパー部１０３ｆが形成され、このテーパー部１０３ｆと桶状体１０４の側板部１０４ｂとの間に接着剤注入部１０３ｇが形成されている。この接着剤注入部１０３ｇに接着剤を注入することによって、端子保持板部１０３ｃ及び外部接続端子１１４間に接着剤を確実に注入保持することができ、端子保持板部１０３ｃと外部接続端子１１４との接着を確実に行って気密性を確保することができる。

　さらにまた、樹脂容器１０３の側板部１０３ｄの内周面にも断面楔状の接着剤注入部１０３ｍが形成されている。このため、接着剤注入部１０３ｍに接着剤を注入することによって、樹脂容器１０３及び桶状体１０４間に接着剤を確実に注入保持することができ、樹脂容器１０３と桶状体１０４との接着を確実に行って機密性を確保することができる。
　また、樹脂容器１０３を構成する合成樹脂材はセラミックスに比較して封入気体のスローリークが多いが、金属製の桶状体と併用することにより、セラミックスと同等のリーク性能を確保することができる。

　また、電磁石ユニット２００については、可動プランジャ２１５の可動方向に着磁された環状永久磁石２２０を上部磁気ヨーク２１０上に配置し、その上面に補助ヨーク２２５を形成したので、１つの環状永久磁石２２０で可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を吸引する吸引力を発生することができる。
　このため、釈放状態における可動プランジャ２１５の固定を環状永久磁石２２０の磁力と復帰スプリング２１４の付勢力とで行うことができるので、誤動作衝撃に対する保持力を向上させることができる。

　また、復帰スプリング２１４の付勢力を低下させることができ、接触スプリング１３４及び復帰スプリング２１４によるトータル負荷を低減させることができる。したがって，トータル負荷の低下分に応じて励磁コイル２０８で発生する吸引力を低下させることが可能となり、励磁コイル２０８の起磁力を減少させることができる。このため、スプール２０４の軸方向長さを短くすることができ、電磁石ユニット２００の可動プランジャ２１５の可動方向の高さを低くすることができる。

　このように、接点装置１００及び電磁石ユニット２００の双方で可動プランジャ２１５の可動方向の高さを低くすることができるので、電磁接触器１０の全体構成を大幅に短縮することができ、小型化を図ることができる。
　さらに、環状永久磁石２２０の内周面内に可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を配置することにより、環状永久磁石２２０から生じる磁束を通す閉磁路に無駄がなく、漏れ磁束を少なくして永久磁石の磁力を効率的に使用することができる。

　また、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を上部磁気ヨーク２１０と環状永久磁石２２０の上面に形成した補助ヨーク２２５との間に配置したので、可動プランジャ２１５のストロークを環状永久磁石２２０の厚みと可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の厚みとで調整することができる。
　このため、可動プランジャ２１５のストークに影響する累積の部品数や形状公差を最小限とすることができる。しかも、可動プランジャ２１５のストローク調整を環状永久磁石２２０の厚み及び可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の厚みのみで行うので、ストロークのバラツキを極小化することができる。

　なお、上記実施形態においては、接点機構１０１を構成する固定接触子１１１，１１２がＣ字状に形成されている場合について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、任意の構成の接点機構を適用することができる。
　例えば、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、外部接続端子１１４にＣ字状部１１５における上板部１１６を省略した形状となるＬ字状部１６０を連結するようにしてもよい。この場合でも、固定接触子１１１及び１１２に可動接触子１３０を接触させた閉極状態で、Ｌ字状部１６０の垂直板部を流れる電流によって生じる磁束を固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接触部に作用させることができる。このため、固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接触部における磁束密度を高めて電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させることができる。

　また、可動接触子１３０は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１３２を省略して平板状に形成するようにしてもよい。
　また、上記実施形態においては、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を螺合させる場合について説明したが、螺合に限らず、任意の接続方法を適用することができ、さらには可動プランジャ２１５と連結軸１３１とを一体に形成するようにしてもよい。

　また、連結軸１３１と可動接触子１３０との連結が、連結軸１３１の先端部にフランジ部１３１ａを形成し、接触スプリング１３４及び可動接触子１３０を挿通してから可動接触子１３０の下端をＣリングで固定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い。すなわち、連結軸１３１のＣリング位置に半径方向に突出する位置決め大径部を形成し、これに可動接触子１３０を当接させてから接触スプリング１３４を配置し、この接触スプリング１３４の上端をＣリングによって固定するようにしてもよい。

　また、上記実施形態においては、可動プランジャ２１５の下端側に近接させて円筒状補助ヨーク２０３を配置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い。すなわち、磁気ヨーク２０１を、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように有底円筒状に形成し、補助ヨーク２０３を、磁気ヨーク２０１の底板部２０２に沿う円環状板部２０３ａとこの円環状板部２０３ａの内周面から上方に立ち上がる円筒部２０３ｂとで構成するようにしてもよい。

　また、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｕ字状の上部磁気ヨーク２１０の底板部２０２に貫通孔２０２ａを形成し、この貫通孔２０２ａ内に凸状の補助ヨーク２０３を嵌合させ、この補助ヨーク２０３の小径部２０３ｃを可動プランジャ２１５に形成した挿通穴２１７に挿通するようにしてもよい。
　また、上記実施形態においては、消弧容器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。

　また、上記実施形態においては、絶縁筒体１４０の内周面に消弧用永久磁石１４３及び１４４を配置した場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、絶縁筒体１４０の外周面に消弧用永久磁石を配置するようにしてもよく、さらには消弧用永久磁石１４３及び１４４を省略するようにしてもよい。

　また、上記実施形態においては、外部接続端子１１４の回り止めを、樹脂容器１０３に形成した４本の位置決め片１０３ｈとこれらに係合する外部接続端子１１４に形成した係合溝１１４ｄとで構成する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、位置決め片１０３ｈ及び係合溝１１４ｄは一つ或いは４を除く複数でもよい。さらには、樹脂容器１０３に係合溝を形成し、外部接続端子１１４に突出部を形成するようにしてもよい。
　また、上記実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用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、電磁継電器、スイッチ等の消弧容器を有する開閉器に本発明を適用することができる。

　本発明によれば、樹脂容器の内側に金属製の樋状体を配置するとともに、樹脂容器と桶状体とを接着剤で接着するので、セラミックスと同等なリーク性能を持たせながら樹脂容器と桶状体とを容易に接着することができ、消弧容器を容易に形成することができる開閉器を提供することができる。

　１０…電磁接触器、１１…外装絶縁容器、１００…接点装置、１０１…接点機構、１０２…消弧容器、１０３…樹脂容器、１０３ａ，１０３ｂ…端子挿通孔、１０３ｃ…端子保持板部、１０３ｄ…側板部、１０３ｆ…テーパー部、１０３ｇ…接着剤注入部、１０３ｋ…テーパー部、１０３ｍ…接着剤注入部、１０４…桶状体、１０４ａ…天面板部、１０４ｂ…側板部、１０４ｃ…フランジ部、１０４ｄ…端子挿通孔、１１１，１１２…固定接触子、１１４…外部接続端子、１１５…Ｃ字状部、１１６…上板部、１１７…中間板部、１１８…下板部、１１８ａ…接点部、１２１…絶縁カバー、１２２…Ｌ字状板部、１２３，１２４…側板部、１２５…嵌合部、１３０…可動接触子、１３０ａ…接点部、１３１…連結軸、１３２…凹部、１３４…接触スプリング、１４０…絶縁筒体、１４１，１４２…磁石収納ポケット、１４３，１４４…アーク消弧用永久磁石、１４５，１４６…アーク消弧空間、１６０…Ｌ字状部、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、２１４…復帰スプリング、２１５…可動プランジャ、２１６…周鍔部、２２０…永久磁石、２２５…補助ヨーク

Claims

　消弧容器に、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子及び当該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を内装した開閉器であって、
　前記消弧容器は、前記一対の固定接触子を構成する一対の外部接続端子を接着保持する端子保持板部及び該端子保持板部の外周部から下方に延長する側板部を有し、前記端子保持板部とは反対側を開放面とする樹脂容器と、該樹脂容器の側板部内に挿通される前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を内装し下端を開放した金属製の桶状体とを接着剤で接着して構成されていることを特徴とする開閉器。
　前記端子保持板部は、前記一対の外部接続端子を挿通する一対の端子挿通孔と、該一対の端子挿通孔に連通して底面から突出形成され、前記桶状体の天面板部に形成された一対の端子挿通孔に嵌合される一対の環状突出部とを有することを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
　前記桶状体の内側面には前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を囲んで消弧室を形成する絶縁筒体が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の開閉器。
　前記樹脂容器の前記端子保持板部における一対の端子挿通孔は、外面側から内面側に向かって徐々に拡径するテーパー状に形成して、前記外部接続端子との間に楔状の接着剤注入部を形成することを特徴とする請求項２に記載の開閉器。
　前記樹脂容器の前記側板部の内面は、前記端子保持板部から開放面に向かって徐々に対向長さが広くなるテーパー状に形成して、前記桶状体の側面との間に断面楔状の接着剤注入部を形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の開閉器。