WO2022158143A1 - ガス封入構造、密閉型電磁接触器、ガス封入方法 - Google Patents

Abstract

ガスを封入するために樹脂製の密閉容器（１１）に形成された貫通孔（９１）と、貫通孔（９１）を封止するために貫通孔（９１）に締結されるねじ（９２）と、を備える。

Description

ガス封入構造、密閉型電磁接触器、ガス封入方法

　本発明は、ガス封入構造、密閉型電磁接触器、ガス封入方法に関するものである。

　密閉型電磁接触器では、密閉容器内に接点部を収容し、そこに水素等の加圧された遮断用ガスを封入することで、接点の遮断性能を高めている。引用文献１に示されるガス封止方法では、密閉容器の内側に連通する金属製のパイプから遮断用ガスを供給し、遮断用ガスの供給を停止したら、パイプの開口部を閉塞しながら超音波溶接を行ない、それからパイプを切断している。

特開２０１４－１１００９５号公報

　金属製のパイプを使用した構成では、金属を母材とする密閉容器にしか適用できず、樹脂製の密閉容器には適用できなかった。そのため、小型軽量化や設計自由度に限界があった。
　本発明の目的は、ガス封入構造において、樹脂製の密閉容器に適用可能とし、小型軽量化を図ると共に、設計自由度を向上させる。

　本発明の一態様に係るガス封入構造は、ガスを封入するために樹脂製の密閉容器に形成された貫通孔と、貫通孔を封止するために貫通孔に締結される締結具と、を備える。
　本発明の他の態様に係る密閉型電磁接触器は、ガス封入構造と、主回路の電路を開閉する主接点部と、を備え、密閉容器には、主接点部が密閉され、遮断用ガスが封入されている。
　本発明の他の態様に係るガス封入方法は、樹脂製の密閉容器に形成された貫通孔に締結具を半締結した状態で真空引きを行なう工程と、真空引きを行なってから密閉容器にガスを封入する工程と、ガスを封入してから締結具の締結を完了させる工程と、を含む。

　本発明によれば、締結具によって貫通孔を封止する構造であるため、樹脂製の密閉容器に適用可能であり、小型軽量化を図ると共に、設計自由度を向上させることができる。

密閉容器の外観図である。 密閉容器の分解図である。 密閉容器の断面図である。 密閉容器の断面図である。 コイル接触子の断面図である。 コイル接触子、支持ばね、及び中継接触子を示す図である。 ガス封入構造の拡大断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《実施形態》
　《構成》
　以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、幅方向、及び奥行方向とする。
　図１は、密閉容器の外観図である。
　密閉容器１１は、図示しない密閉型電磁接触器のケースに収容されて使用され、主回路の電路を開閉すると共に、主回路の開閉に連動して補助回路の電路を開閉する。密閉容器１１は、電気絶縁性を有する樹脂であり、容器本体１２と、補助接点収容部１３と、を備える。容器本体１２は、容器部１４と、蓋部１５と、を備える。

　容器部１４は、奥行方向の奥側、縦方向の両側、及び幅方向の両側が閉塞され、奥行方向の手前側が開放された角型の箱形状である。
　蓋部１５は、容器部１４の開放端に嵌り合い、容器部１４における奥行方向の手前側を閉塞する。容器部１４及び蓋部１５には、何れか一方に凸条部が形成され、他方に凹条部が形成され、双方を嵌め合わせるものとする。
　補助接点収容部１３は、蓋部１５の中心に設けられ、奥行方向手前側、縦方向の両側、及び幅方向の両側が閉塞され、奥行方向の奥側が開放された角型の小箱形状であり、容器本体１２の内側に連通している。

　密閉容器１１には、水素や窒素等の加圧された遮断用ガスが封入されている。そのため、密閉容器１１は、容器部１４と、蓋部１５と、補助接点収容部１３と、をエポキシ樹脂系の接着剤で固定したうえ、境界部を含む外周面の全てが粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングされている。具体的には、精製したスメクタイトの層間イオンを置換し、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）や水溶性ナイロン等の有機バインダーでつなぎ合わせることで、迷路効果を発現し、水素や窒素等のガス分子の透過を防いでいる。積層膜は厚み方向に積層されており、厚さは例えば２μｍである。ガスバリアコーティングは、例えば塗液をミスト化して密閉容器１１に塗布するスプレー方式とし、例えば１５０℃以上の、層間イオンが粘土結晶内に取り込まれる温度で焼成されることで完成される。このように、外周面の全てがガスバリアコーティングされる関係で、密閉容器１１の外周形状は、できるだけ凹凸が少なく直線的な平面で構成した多角形とすることが好ましい。

　図２は、密閉容器の分解図である。
　図３は、密閉容器の断面図である。
　ここでは、幅方向の中心を通り、縦方向及び奥行方向に沿った断面を示す。
　図４は、密閉容器の断面図である。
　ここでは、縦方向の中心を通り、幅方向及び奥行方向に沿った断面を示す。
　密閉容器１１には、主接点部２１と、補助接点部２２と、電磁石部２３と、が収容されている。具体的には、補助接点収容部１３に補助接点部２２が配置され、容器本体１２における奥行方向の手前側に主接点部２１が配置され、容器本体１２における奥行方向の奥側に電磁石部２３が配置されている。容器部１４には、底面の中心に、遮断用ガスを封入するためのガス封入構造１６が形成されている。

　主接点部２１は、圧着端子を介して主回路に接続され、主回路の電路を開閉するものであり、容器本体１２は、一対の主固定接触子３１と、主可動接触子３２と、を備える。
　一対の主固定接触子３１は、導電性を有する帯状の金属であり、縦方向に間隔をあけて並んでいる。主固定接触子３１は、側板部３３と、上板部３４と、下板部３５と、を備えており、幅方向から見て、縦方向の内側に開いた略コ字状に形成されている。側板部３３は、奥行方向に延び、縦方向の外側で幅方向及び奥行方向に沿った板状に形成され、蓋部１５を突き抜けている。上板部３４は、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成され、容器本体１２の外側で側板部３３における奥行方向の手前側から縦方向の内側に向かって延びている。下板部３５は、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成され、容器本体１２の内側で側板部３３における奥行歩行の奥側から縦方向の内側に向かって延びている。

　一対の下板部３５は、容器本体１２の内側で縦方向に向き合った先端同士が間隔をあけて設けられており、夫々、奥行方向における手前側の面に、主固定接点３６が形成されている。一対の上板部３４は、容器本体１２の外側で縦方向に向き合った先端同士が間隔をあけて並び、奥行方向における奥側の面が蓋部１５に接するように設けられている。一対の上板部３４には、奥行方向に貫通したねじ穴が形成され、ねじ穴の雌ねじ部に端子ボルト３７が嵌め合わされている。端子ボルト３７は、導電性を有する金属であり、頭部を持たず奥行方向の全長にわたって雄ねじ部が形成されたスタッドボルトである。端子ボルト３７は、奥行方向の奥側が蓋部１５に埋まっており、上板部３４から突出した奥行方向の手前側が主端子となる。一対の端子ボルト３７は、一方が主回路の一次側に接続され、他方が主回路の二次側に接続される。

　一対の主固定接触子３１及び端子ボルト３７は、インサート成形によって側板部３３が蓋部１５を突き抜けた状態で一体化されている。具体的には、主固定接触子３１の表面、及び端子ボルト３７の表面に、化学エッチングによってミクロンサイズの微細な凹凸形状を形成しておき、インサート成形を行なう。これにより、溶かした樹脂が凹凸形状の内部に入り込み、樹脂が固化することで、金属と樹脂が界面レベルで接合され、ラビリンス効果による複雑な接合となり、水素や窒素等のガス分子の漏洩を防いでいる。金属表面処理技術としては、例えばメック株式会社の「ＡＭＡＬＰＨＡ／アマルファ」（登録商標）がある。

　主可動接触子３２は、導電性を有する金属であり、縦方向に延び、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成され、一対の下板部３５よりも奥行方向の手前側に配置されている。主可動接触子３２の両端側には、奥行方向における奥側の面に主可動接点３８がろう付けされている。主可動接触子３２は、奥行方向の手前側に後退しているときに、主可動接点３８の夫々を主固定接点３６に対して離間させ、奥行方向の奥側に前進しているときに、主可動接点３８の夫々を主固定接点３６に対して接触させる。主接点部２１は、主固定接点３６、及び主可動接点３８によって形成される。主可動接触子３２は、奥行方向に沿って動作することで主回路の電路を開閉するため、奥行方向が主接点部２１にとっての開閉方向となる。

　補助接点部２２は、コネクタ端子を介して補助回路に接続され、補助回路の電路を開閉するものであり、補助接点収容部１３は、一対の補助固定接触子４１と、補助可動接触子４２と、を備える（図４参照）。
　一対の補助固定接触子４１は、導電性を有する帯状の金属であり、縦方向に間隔をあけて並んでいる。補助固定接触子４１は、下板部４３と、側板部４４と、を備えており、縦方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。下板部４３は、幅方向に延び、幅方向及び縦方向に沿った板状に形成され、補助接点収容部１３の側壁を突き抜けている。側板部４４は、縦方向及び奥行方向に沿った板状に形成され、補助接点収容部１３の外側で、下板部４３における幅方向の外側から奥行方向の手前側に向かって延びている。

　一対の下板部４３は、補助接点収容部１３の内側で幅方向に向き合った先端同士が間隔をあけて設けられており、夫々、奥行方向における奥側の面に、補助固定接点４６がろう付けされている。補助接点収容部１３には、幅方向における両側の外周面に、幅方向の内側に向かって凹となる凹部４７が一つずつ形成されており、凹部４７によって側板部４４が露出している。凹部４７によって露出した一対の側板部４４が補助端子となり、一方は補助回路の一次側に接続され、他方は補助回路の二次側に接続される。一対の補助固定接触子４１は、インサート成形によって補助接点収容部１３の側壁を突き抜けた状態で一体化されている。インサート成形の手法については、前述した主固定接触子３１と同様である。

　補助可動接触子４２は、導電性を有する金属であり、幅方向に延び、幅方向及び縦方向に沿った板状に形成されており、一対の補助固定接触子４１よりも奥行方向の奥側に配置されている。補助可動接触子４２の両端側は、二股に分かれた双接点になっており、奥行方向における手前側の面に補助可動接点４８がろう付けされている。補助可動接触子４２は、奥行方向の手前側に後退しているときに、補助可動接点４８の夫々を補助固定接点４６に対して接触させ、奥行方向の奥側に前進しているときに、補助可動接点４８の夫々を補助固定接点４６に対して離間させる。補助接点部２２は、補助固定接点４６、及び補助可動接点４８によって形成される。補助可動接触子４２は、奥行方向に沿って動作することで補助回路の電路を開閉するため、奥行方向が補助接点部２２にとっての開閉方向となる。

　主可動接触子３２及び補助可動接触子４２は、接点支え５１によって支持されている。接点支え５１は、電気絶縁性を有する樹脂であり、一対の主固定接触子３１の間に配置されている。蓋部１５には、一対の上板部３４同士の間に、奥行方向に貫通した開口部１７が形成されている。接点支え５１は、基端側となる奥行方向の奥側が、容器本体１２の内側で主接触ばね５２を介して主可動接触子３２を弾性支持している。主接触ばね５２は、主可動接触子３２を奥行方向の奥側に付勢することで主接点部２１の接触圧力を一定に保つ。

　接点支え５１は、先端側となる奥行方向の手前側が、開口部１７を通過して補助接点収容部１３の内側で補助接触ばね５３を介して補助可動接触子４２を弾性支持している。補助接触ばね５３は、補助可動接触子４２を奥行方向の手前側に付勢することで補助接点部２２の接触圧力を一定に保つ。
　蓋部１５には、奥行方向における手前側の面のうち、一対の上板部３４同士の間に、奥行方向の奥側に向かって凹となり、補助接点収容部１３における奥行方向の奥側を嵌め合わせ可能な凹部１８が形成されている。補助接点収容部１３は、接点支え５１の先端側を覆い、凹部１８に固定されることで、開口部１７を密閉している。

　容器本体１２には、接点支え５１の周囲に、隔壁部材５４が設けられている。隔壁部材５４は、電気絶縁性を有する樹脂であり、縦方向の両側及び幅方向の両側を囲む角筒状に形成されている。隔壁部材５４には、外周面のうち縦方向の両側及び幅方向の両側に、板状の永久磁石５５が一つずつ嵌め込まれ、さらにその周囲に帯状のヨーク５６が設けられている。縦方向の両側に配置された一対の永久磁石５５は、縦方向の内側がＳ極となり、幅方向の両側に配置された一対の永久磁石５５は、幅方向の内側がＮ極となる。これにより、奥行方向から見ると、縦方向の両側に配置された各永久磁石５５から、幅方向の両側に配置された各永久磁石５５へと向かう磁束が形成される。ヨーク５６は、縦方向の中心で二つに分割され、夫々、奥行方向から見て縦方向の内側に向かって開いた略コ字状に形成されており、これら一対のヨーク５６を縦方向の両側から嵌め合わせることで、奥行方向から見た隔壁部材５４の全周を取り囲んでいる。

　電磁石部２３は、容器部１４における奥行方向の奥側に収容されており、主接点部２１の開閉、及び補助接点部２２の開閉を切り替える。電磁石部２３は、スプール６１と、プランジャ６２と、上アーマチュア６３と、下アーマチュア６４と、ヨーク６５と、復帰ばね６６と、を備える（図４参照）。
　スプール６１は、電気絶縁性を有する樹脂であり、奥行方向に延びる円筒状の巻き軸７１にコイル７２が巻かれている。プランジャ６２は、奥行方向に延びる円柱状の可動鉄心であり、巻き軸７１に挿通されている。プランジャ６２は、奥行方向の手前側が板ばねを介して接点支え５１に連結されている。上アーマチュア６３は、縦方向及び幅方向に沿った平板状の継鉄であり、プランジャ６２における奥行方向の手前側に固定されている。下アーマチュア６４は、縦方向及び幅方向に沿った平板状の継鉄であり、プランジャ６２における奥行方向の奥側に固定されている。

　一対のヨーク６５は、板状の継鉄であり、スプール６１における幅方向の一方側と他方側に一つずつ固定されている。ヨーク６５は、側片部７３と、上片部７４と、下片部７５と、を備えており、縦方向から見て、幅方向の内側に開いた略コ字状に形成されている。
　側片部７３は、縦方向及び奥行方向に沿った板状に形成され、スプール６１における幅方向の外側を覆っている。
　上片部７４は、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成され、側片部７３における奥行方向の手前側から幅方向の内側に向かって延びている。

　下片部７５は、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成され、側片部７３における奥行方向の奥側から幅方向の内側に向かって延びている。
　上片部７４と下片部７５との離隔距離は、上アーマチュア６３と下アーマチュア６４との離隔距離と同一である。上片部７４は、上アーマチュア６３よりも奥行方向の奥側にあり、下片部７５は、下アーマチュア６４よりも奥行方向の奥側にある。
　復帰ばね６６は、下アーマチュア６４と容器部１４の底面との間に挟まれており、プランジャ６２を奥行方向の手前側に付勢している。

　図５は、コイル接触子の断面図である。
　ここでは、コイル接触子８１を通り、縦方向及び奥行方向に沿った断面を示す。
　一対のコイル接触子８１は、導電性を有する金属であり、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成されており、幅方向に沿って間隔をあけて並列に並んでいる（図６参照）。一方のコイル接触子８１は、縦方向の内側が容器本体１２の内側に配置され、縦方向の外側が容器本体１２の外側で制御回路の正極側に接続される。他方のコイル接触子８１は、縦方向の内側が容器本体１２の内側に配置され、縦方向の外側が容器本体１２の外側で制御回路の負極側に接続される。一対のコイル接触子８１は、インサート成形によって容器部１４の側壁を突き抜けた状態で一体化されている。インサート成形の手法については、前述した主固定接触子３１と同様である。

　容器部１４の内周面には、縦方向の両端側に、段差状のスプール受部８２が一つずつ形成されている。各スプール受部８２には、奥行方向における手前側の面に、奥行方向の奥側に向かって凹となる深型凹部８３が二つずつ形成されている。一対の深型凹部８３は、幅方向に沿って間隔をあけて並列に並んでおり、縦方向の一方側では、深型凹部８３によってコイル接触子８１における縦方向の内側が露出している。縦方向の一方側で露出したコイル接触子８１の表面と、縦方向の他方側に形成された深型凹部８３の底面とは、奥行方向の位置が同一である。

　スプール６１には、奥行方向の手前側で、且つ縦方向の両側に、縦方向の外側に向かって突出したアーム片８４が一つずつ形成されている（図３参照）。アーム片８４は、縦方向及び縦方向に沿った略板状に形成されており、片持ち梁となる。縦方向の一方側では、アーム片８４に一対の中継接触子８５がインサート成形されている（図６参照）。一対の中継接触子８５は、導電性を有する金属であり、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成されている。中継接触子８５は、密閉容器１１を突き抜ける部品ではないため、インサート成形の手法については、前述した主固定接触子３１のように特殊な金属表面処理技術は不要である。

　各アーム片８４には、奥行方向の奥側の面に、奥行方向の手前側に向かって凹となる浅型凹部８６が二つずつ形成されている。一対の浅型凹部８６は、幅方向に沿って間隔をあけて並列に並んでおり、縦方向の一方側では、浅型凹部８６によって中継接触子８５における縦方向の外側が露出している。縦方向の一方側で露出した中継接触子８５の表面と、縦方向の他方側に形成された浅型凹部８６の底面とは、奥行方向の位置が同一である。中継接触子８５には、縦方向における内側の端部から幅方向の外側に向かって突出した突出部８７が形成されている（図６参照）。突出部８７は、アーム片８４における幅方向の側面から突出し、奥行方向の奥側に傾斜している。一方の突出部８７には、コイル７２における巻線の一端がはんだ付けされ、他方の突出部８７には、コイル７２における巻線の他端がはんだ付けされる。

　深型凹部８３及び浅型凹部８６には、支持ばね８８（ばね部材）が一つずつ収容されている。支持ばね８８は、圧縮方向に負荷をかけていないときの自由高さが、深型凹部８３の深さに浅型凹部８６の深さを加えた寸法よりも大きい。密閉容器１１に全ての部品を収容すると、支持ばね８８に対して圧縮方向の負荷がかかるが、このときもアーム片８４がスプール受部８２から浮いた状態を維持するように設定されている（図３参照）。したがって、スプール６１は、一対のアーム片８４が、片側に二つずつ設けられた支持ばね８８に懸架されている。容器部１４に蓋部１５を固定すると、支持ばね８８の反発力により、スプール６１が隔壁部材５４を介して蓋部１５に押圧されることで、ガタつきが抑制される。

　図６は、コイル接触子、支持ばね、及び中継接触子を示す図である。
　ここでは、コイル接触子８１、中継接触子８５、及び支持ばね８８だけを抜き出し、容器部１４、アーム片８４、及びスプール受部８２等を省略した状態を示す。支持ばね８８は、導電性を有する金属である。縦方向の一方側においては、コイル接触子８１と中継接触子８５との間に支持ばね８８が圧縮された状態で挟まれており、支持ばね８８がコイル接触子８１及び中継接触子８５の双方に接触している。これにより、コイル接触子８１とコイル７２とが電気的に接続される。したがって、縦方向の一方側においては、支持ばね８８がスプール６１の支持とコイル接触子８１の電気接続とを兼ねている。

　上記より、コイル７２に通電がない非励磁の状態では、プランジャ６２が復帰ばね６６の反発力によって奥行方向の手前側へと後退しており、これに伴って接点支え５１も奥行方向の手前側へと後退する。これにより、主接点部２１が開くと共に、補助接点部２２が閉じる。このとき、上片部７４に対して上アーマチュア６３が離間し、下片部７５に対して下アーマチュア６４が離間している。
　この状態から、コイル７２に通電され励磁されると、上片部７４に上アーマチュア６３が吸着されると共に、下片部７５に下アーマチュア６４が吸着される。したがって、プランジャ６２が復帰ばね６６の反発力に逆らって奥行方向の奥側へと前進し、これに伴って接点支え５１も奥行方向の奥側へと前進する。これにより、主接点部２１が閉じると共に、補助接点部２２が開く。

　次に、ガス封入構造１６について説明する。
　図７は、ガス封入構造の拡大断面図である。
　ガス封入構造１６は、貫通孔９１と、ねじ９２（締結具）と、を備える。図中の（ａ）は、ねじ９２を嵌め合わせる前の状態を示し、図中の（ｂ）は、ねじ９２を略半分だけ締結させた状態を示し、図中の（ｃ）は、ねじ９２の締結を完了させた状態を示す。
　容器部１４における底面の中心には、内周面において奥行方向の手前側に向かって凸となる小径ボス１４ａが形成され、外周面において奥行方向の奥側に向かって凸となる大径ボス１４ｂが形成されている。小径ボス１４ａは、復帰ばね６６における下端側の内側に位置することになる。貫通孔９１は、小径ボス１４ａから大径ボス１４ｂに至るまで容器部１４の底面を奥行方向に貫通しており、ねじ穴９３（第一の貫通孔）と、テーパ穴９４（第二の貫通孔）と、ザグリ穴９５と、を備える。

　ねじ９２は、例えばステンレス製であり、球面状の頭部に十字穴が形成されたトラスねじである。また首下の軸は均一な径であり、全長にわたって雄ねじ部が形成されている。ねじ９２の材質、頭部の形状、頭部に形成される溝や穴の形状等は任意である。
　ねじ穴９３は、主に小径ボス１４ａ、及び容器部１４の底面に対応する部分に形成されており、奥行方向の手前側に向かって凹となる有底の穴であり、内周面にはねじ９２と嵌り合う雌ねじ部が形成されている。ねじ穴９３の深さ寸法は、ねじ９２における首下の長さ（呼び長さ）よりも大きい。したがって、ねじ９２における頭部の座面が、ザグリ穴９５の底面に締め付けられるまで締結されても、ねじ９２の先端がねじ穴９３の底面に到達することはない。

　テーパ穴９４は、小径ボス１４ａに対応する部分に形成されており、容器部１４の内側からねじ穴９３の底面に連通するように接続され、ねじ穴９３に向かうほど径が小さくされている。テーパ穴９４は、奥行方向における奥側端部の径寸法が、ねじ穴９３よりも小さくされ、奥行方向における手前側端部の径寸法が、ねじ穴９３と略同等に設定されている。
　ザグリ穴９５は、主に大径ボス１４ｂに対応する部分に形成されており、容器部１４の外側からねじ穴９３に接続され、ねじ９２の頭部よりも大径で、ねじ９２の頭部高さよりも深くされている。

　次に、遮断用ガスの封入方法について説明する。
　まず、密閉容器１１を組み立て、ねじ穴９３に対してねじ９２を半締結させた状態で、密閉容器１１を図示しないチャンバに収容し、真空引きを行なう。半締結とは、ねじ９２の雄ねじ部において、先端部だけ又は先端側の半分程度が、ねじ穴９３の雌ねじ部に嵌り合っている状態である。
　続いて、チャンバ内に加圧された遮断用ガスを供給することで、ねじ穴９３を介して密閉容器１１に遮断用ガスを封入する。

　続いて、チャンバ内に設けられたビットを操作することで、ねじ穴９３に対してねじ９２の締結を完了させる。締結の完了とは、ねじ９２における頭部の座面が、ザグリ穴９５の底面に締め付けられ、荷重を受けている状態である。
　続いて、チャンバから密閉容器１１を取り出し、ザグリ穴９５にエポキシ樹脂系の接着剤９６を注入することでねじ９２の頭部を埋め、接着剤９６を乾燥させる。接着剤９６が乾燥したときに、ザグリ穴９５が略平坦になるように、接着剤９６を注入することが望ましい。常温のままでは、すぐに遮断用ガスが密閉容器１１から抜けていくことはない。
　続いて、密閉容器１１を粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングし、こうして密閉型電磁接触器に使用される密閉容器１１が完成する。

　《作用》
　次に、実施形態の主要な作用について説明する。
　これまでのガス封止方法は、密閉容器の内側に連通する金属製のパイプから遮断用ガスを供給し、遮断用ガスの供給を停止したら、パイプの開口部を閉塞しながら超音波溶接を行ない、それからパイプを切断していた。しかしながら、金属製のパイプを使用した構成では、金属を母材とする密閉容器にしか適用できず、樹脂製の密閉容器には適用できなかった。そのため、小型軽量化や設計自由度に限界があった。そこで本実施形態では、ガスを封入するために樹脂製の容器部１４に貫通孔９１を形成し、貫通孔９１を封止するために貫通孔９１にねじ９２を締結させている。このように、ねじ９２によって貫通孔９１を封止する構造であるため、樹脂製の密閉容器１１に適用可能であり、小型軽量化を図ると共に、設計自由度を向上させることができる。

　貫通孔９１は、ねじ９２が締結されるねじ穴９３と、容器部１４の内側からねじ穴９３に接続されるテーパ穴９４と、を備える。テーパ穴９４は、ねじ穴９３に向かうほど径が小さくなっている。一般に金型成形では、金型の強度の問題で細い穴を作りにくい。ねじ穴９３に接続される穴をテーパ状にしたことで、容器部１４を成形する金型の強度を高めることができる。
　テーパ穴９４は、ねじ穴９３に接続される一端の径がねじ穴９３の径よりも小さくされている。これにより、密閉容器１１に塵埃や異物が侵入することを抑制できる。また、密閉容器１１は５気圧程度まで加圧されるため、ねじ穴９３よりも小さなテーパ穴９４が絞りとなり、保安上、望ましい。特に、遮断時の温度上昇によって圧力が高まることがあるが、テーパ穴９４が絞りとして機能することにより、ねじ９２の先端が受ける圧力を軽減することができる。

　ねじ穴９３にねじ９２を嵌め合わせる構造としたので、締結作業が容易である。
　ねじ９２は、頭部が接着剤９６で埋められているため、凹凸面を容易に平坦にすることができる。
　ガス封入構造１６を有する密閉容器１１に、主回路の電路を開閉する主接点部２１を密閉し、遮断性能を高める遮断用ガスを封入したことで、消弧スペースの大型化を抑制することができる。
　密閉容器１１は、粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングされている。これにより、水素や窒素等のガス分子の透過が抑制され、加圧された遮断用ガスの漏洩を防ぐことができる。

　ガス封入方法では、まず貫通孔９１にねじ９２を半締結した状態で真空引きを行ない、続いて密閉容器１１に遮断用ガスを封入し、続いてねじ９２の締結を完了させる。半締結の状態では、遮断用ガスの通過が許容されるが、ねじ９２の締結を完了させると、常温状態の場合、遮断用ガスがすぐに漏れることはない。したがって、半締結の状態では、遮断用ガスの封入を容易に行なうことができ、ねじ９２の締結を完了させた状態では、遮断用ガスの漏洩を防ぐことができる。
　ねじ９２を半締結から完全に締結するだけなので、作業が容易である。
　ねじ９２の締結を完了させてから、ねじ９２の頭部を接着剤９６で埋め、続いて密閉容器１１を粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングする。これにより、水素や窒素等のガス分子の透過が抑制され、加圧された遮断用ガスの漏洩を防ぐことができる。

　次に、実施形態の他の作用について説明する。
　主接点部及び補助接点部を収容する密閉容器は、これまでセラミックで蓋をした金属製であったが、電気絶縁性を確保しつつ補助端子を引き出すことが困難であり、部品点数やコストの増大を招いていた。そこで本実施形態では、まず主接点部２１と電磁石部２３とを樹脂製の容器本体１２で密閉した。さらに、主接点部２１よりも奥行方向の手前側における容器本体１２の外側に補助接点部２２を設け、この補助接点部２２を、容器本体１２の内側に連通する樹脂製の補助接点収容部１３で密閉した。そして、容器本体１２及び補助接点収容部１３に、遮断用ガスを封入した。このように、容器本体１２及び補助接点収容部１３を樹脂製とすることで、電気絶縁性を確保しつつ容器本体１２における開閉方向の一方側に補助接点収容部１３を容易に設けることができる。したがって、より簡易的な構造で安価に補助接点を設けることができる。

　容器本体１２及び補助接点収容部１３は、粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングされている。これにより、水素や窒素等のガス分子の透過が抑制され、加圧された遮断用ガスの漏洩を防ぐことができる。
　容器本体１２には、奥行方向の手前側に開口部１７が形成されている。奥行方向に沿って進退可能な接点支え５１は、基端側が容器本体１２の内側で主接点部２１の可動側を支持し、先端側が開口部１７を通過して補助接点収容部１３の内側で補助接点部２２の可動側を支持している。このように、接点支え５１が進退する線上に開口部１７を設け、接点支え５１の先端側を、開口部１７を介して補助接点収容部１３の内側に進入させていることで、組み立てが容易で安価な構造にすることができる。

　補助接点収容部１３は、接点支え５１の先端側を覆い、開口部１７を密閉している。このように、容器本体１２、及び補助接点収容部１３を密閉することで、主接点部２１及び補助接点部２２の遮断性能を高めることができる。したがって、消弧スペースの大型化を抑制して小型軽量化を図ることができる。
　補助接点収容部１３は、エポキシ樹脂系の接着剤で蓋部１５の凹部１８に固定されている。このように、蓋部１５と補助接点収容部１３との接合に接着剤を用いることで、組み立てが容易で安価な構造にすることができる。

　一対の補助固定接触子４１は、補助接点収容部１３の内側で一端側同士が間隔をあけて並び、夫々の一端側に補助固定接点４６が形成され、夫々の他端側が補助接点収容部１３の外側で補助回路に接続される。補助可動接触子４２は、両端側に補助可動接点４８が形成され、補助可動接点４８の夫々を補助固定接点４６に対して接触及び離間させる。補助接点部２２は、補助固定接点４６、及び補助可動接点４８によって形成される。一対の補助固定接触子４１は、化学エッチングによる表面処理が施されており、インサート成形によって補助接点収容部１３に一体化されている。これにより、金属と樹脂が界面レベルで接合され、ラビリンス効果による複雑な接合となり、水素や窒素等のガス分子の漏洩を防ぐことができる。

　一対の主固定接触子３１は、容器本体１２の内側で一端側同士が間隔をあけて並び、夫々の一端側に主固定接点３６が形成され、夫々の他端側が容器本体１２の外側で主回路に接続される。主可動接触子３２は、両端側に主可動接点３８が形成され、主可動接点３８の夫々を主固定接点３６に対して接触及び離間させる。主接点部２１は、主固定接点３６、及び主可動接点３８によって形成される。一対の主固定接触子３１は、化学エッチングによる表面処理が施されており、インサート成形によって蓋部１５に一体化されている。これにより、金属と樹脂が界面レベルで接合され、ラビリンス効果による複雑な接合となり、水素や窒素等のガス分子の漏洩を防ぐことができる。

　コイル接触子８１は、一端側が容器本体１２の内側に配置され、他端側が容器本体１２の外側で制御回路に接続される。中継接触子８５は、電磁石部２３のスプール６１に固定されており、電磁石部２３のコイル７２が接続される。支持ばね８８は、金属製であり、容器本体１２の内側でコイル接触子８１と中継接触子８５との間に挟まれている。これにより、振動を受けるような環境下でも、支持ばね８８の伸縮によってコイル接触子８１と中継接触子８５との良好な接触状態を保つことができ、製品の信頼性が向上する。コイル接触子８１は、化学エッチングによる表面処理が施されており、インサート成形によって容器部１４に一体化されている。これにより、金属と樹脂が界面レベルで接合され、ラビリンス効果による複雑な接合となり、水素や窒素等のガス分子の漏洩を防ぐことができる。

　支持ばね８８は、容器本体１２に対して電磁石部２３を押圧している。具体的には、容器部１４に蓋部１５を固定すると、支持ばね８８の反発力により、スプール６１が隔壁部材５４を介して蓋部１５の裏面に押圧される。これにより、容器本体１２の内側で電磁石部２３、及び隔壁部材５４にガタつきが生じることを抑制できる。支持ばね８８は、縦方向の一方側に二つ、他方側に二つで、計四つあり、反発力がスプール６１における縦方向の両側に均等に作用するように配置されている。これにより、重心の偏りが抑制されて安定性が向上する。また、容器本体１２を組み立てるときの作業性も向上する。

　なお、電流ゼロ点が周期的に生じる交流と異なり、電流ゼロ点が生じない直流の遮断においては、主接点部２１の接点間に発生するアーク電圧を電源電圧以上に高めることで、強制的に電流ゼロ点を作り、接点間の絶縁を回復する必要がある。そこで、アーク電圧を高めるために、永久磁石５５を用いてアークを消弧スペースに引き延ばすことで、遮断性能を高めることができる。さらに、主接点部２１及び補助接点部２２を密閉容器１１内に配置し、そこに遮断性能を高める遮断用ガスを封入することで、消弧スペースの大型化を抑制することができる。

　《変形例》
　本実施形態では、密閉型電磁接触器の密閉容器１１について説明したが、これに限定されるものではなく、ガスを封入する他の如何なる密閉容器にも適用することができる。
　本実施形態では、ガス封入構造１６を密閉容器１１における奥行方向の奥側の面に設けているが、これに限定されるものではなく、縦方向や幅方向の側面、又は奥行方向の手前側の面に設けてもよい。
　実施形態では、ステンレス製のねじ９２を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば樹脂製のねじを使用してもよい。
　実施形態では、締結具としてねじ９２を使用しているが、これに限定されるものではなく、リベットを使用してもよい。

　実施形態では、補助接点部２２を常閉型のｂ接点としているが、これに限定されるものではなく、常開型のａ接点にしてもよい。
　実施形態では、密閉容器１１の外周面だけにガスバリアコーティングを行なっているが、これに限定されるものではなく、密閉容器１１の内周面にもガスバリアコーティングを行なってもよい。
　実施形態では、支持ばね８８がスプール６１の支持とコイル接触子８１の電気接続とを兼ねているが、これに限定されるものではない。すなわち、スプール６１を支持するばね部材と、コイル接触子８１を電気接続するばね部材とを設け、役割を分離させてもよい。

　以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

　１１…密閉容器、１２…容器本体、１３…補助接点収容部、１４…容器部、１４ａ…小径ボス、１４ｂ…大径ボス、１５…蓋部、１６…ガス封入構造、１７…開口部、１８…凹部、２１…主接点部、２２…補助接点部、２３…電磁石部、３１…主固定接触子、３２…主可動接触子、３３…側板部、３４…上板部、３５…下板部、３６…主固定接点、３７…端子ボルト、３８…主可動接点、４１…補助固定接触子、４２…補助可動接触子、４３…下板部、４４…側板部、４６…補助固定接点、４７…凹部、４８…補助可動接点、５１…接点支え、５２…主接触ばね、５３…補助接触ばね、５４…隔壁部材、５５…永久磁石、５６…ヨーク、６１…スプール、６２…プランジャ、６３…上アーマチュア、６４…下アーマチュア、６５…ヨーク、６６…復帰ばね、７１…巻き軸、７２…コイル、７３…側片部、７４…上片部、７５…下片部、８１…コイル接触子、８２…スプール受部、８３…深型凹部、８４…アーム片、８５…中継接触子、８６…浅型凹部、８７…突出部、８８…支持ばね、９１…貫通孔、９２…ねじ、９３…ねじ穴、９４…テーパ穴、９５…ザグリ穴、９６…接着剤

Claims (10)

1. 　ガスを封入するために樹脂製の密閉容器に形成された貫通孔と、
   　前記貫通孔を封止するために前記貫通孔に締結される締結具と、を備えることを特徴とするガス封入構造。
2. 　前記貫通孔は、
   　前記締結具が締結される第一の貫通孔と、
   　前記密閉容器の内側から前記第一の貫通孔に接続され、前記第一の貫通孔に向かうほど径が小さくなる第二の貫通孔と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス封入構造。
3. 　前記第二の貫通孔は、前記第一の貫通孔に接続される一端の径が前記第一の貫通孔の径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のガス封入構造。
4. 　前記第一の貫通孔は、ねじ穴であり、
   　前記締結具は、前記ねじ穴に嵌り合うねじであることを特徴とする請求項２又は３に記載のガス封入構造。
5. 　前記ねじは、頭部が接着剤で埋められていることを特徴とする請求項４に記載のガス封入構造。
6. 　請求項１～５の何れか一項に記載のガス封入構造と、
   　主回路の電路を開閉する主接点部と、を備え、
   　前記密閉容器には、前記主接点部が密閉され、遮断用ガスが封入されていることを特徴とする密閉型電磁接触器。
7. 　前記密閉容器は、粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングされていることを特徴とする請求項６に記載の密閉型電磁接触器。
8. 　樹脂製の密閉容器に形成された貫通孔に締結具を半締結した状態で真空引きを行なう工程と、
   　前記真空引きを行なってから前記密閉容器にガスを封入する工程と、
   　前記ガスを封入してから前記締結具の締結を完了させる工程と、を含むことを特徴とするガス封入方法。
9. 　前記貫通孔は、ねじ穴であり、
   　前記締結具は、前記ねじ穴に嵌り合うねじであることを特徴とする請求項８に記載のガス封入方法。
10. 　前記密閉容器には、主回路の電路を開閉する主接点部が密閉され、
    　前記ガスは、遮断用ガスであり、
    　前記ねじの締結を完了させてから、前記ねじの頭部を接着剤で埋める工程と、
    　前記ねじの頭部を接着剤で埋めてから、前記密閉容器を粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングする工程と、を含むことを特徴とする請求項９に記載のガス封入方法。

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