JP4466421B2 - 封止接点装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワー負荷用のリレーや電磁開閉器等に用いられる封止接点装置に関する。

従来から、この種の封止接点装置としては、特開２００３−１９７０８２号公報に示すものが提供されており、以下にこの封止接点装置について図１１を用いて説明する。

この封止接点装置は、図１１に示すように、一面が開口した絶縁材料製の封止容器１０１と、封止容器１０１内に配置される固定接点１０２ａを備えて封止容器１０１の他面部に気密接合される一対の固定端子１０２，１０２と、両固定接点１０２ａ，１０２ａにそれぞれ接離する可動接点１０３ａ，１０３ａを備えて封止容器１０１内に配置される可動接触子１０３と、両可動接点１０３ａ，１０３ａを露出させた状態で可動接触子１０３を収納する可動接触子ホルダーＨと、挿通孔１０４ａを備えて封止容器１０１の開口１０１ａに気密接合される継鉄部１０４と、挿通孔１０４ａを移動自在に挿通して一端が可動接触子ホルダーＨに連結されるシャフト１０５と、継鉄部１０４の一面側に配置されるとともにシャフト１０５の他端が固定されて固定接点１０２ａに可動接点１０３ａが接離するように移動する可動鉄芯１０６と、可動鉄芯１０６を移動自在に収納して継鉄部１０４の一面側に気密接合される磁性材料製のキャップ部１０７と、可動接触子ホルダーＨ内に収納され可動接触子１０３を固定接点１０２ａ側へ付勢する接圧ばね１０８と、継鉄部１０４の一面と可動鉄芯１０６との間に介装され可動鉄芯１０６を継鉄部１０４から離間する方向へ付勢する復帰ばね１０９とからなる封止接点部１００、及び、封止接点部１００の可動鉄芯１０６を駆動するコイル等を有する電磁駆動部（図示せず）を備えている。
特開２００３−１９７０８２号公報（第１図）

この封止接点装置は、常開型のものであり、初期状態では図１１に示すように、固定接点１０２ａと可動接点１０３ａとが離間した状態となっている。そして、電磁駆動部のコイルが励磁されると、可動鉄芯１０６が継鉄部１０４に吸引されて、復帰ばね１０９の付勢に逆らって可動鉄芯１０６が継鉄部１０４に近接する方向（図１１における上方向）へ移動していく。このとき、可動鉄芯１０６に固定されているシャフト１０５、及びシャフト１０５の一端に連結されている可動接触子ホルダーＨも固定接点１０２ａ側に移動していき、やがて可動接触子１０３の可動接点１０３ａ，１０３ａがそれぞれ対応する固定接点１０２ａ，１０２ａに当接して、接点オンとなる。この状態からさらに可動鉄芯１０６が継鉄部１０４側へ移動する、いわゆるオーバートラベル時には、復帰ばね１０９に加えて接圧ばね１０８が撓められていき、これにより両接点１０２ａ，１０３ａが所定の接圧力で当接する。

そして、電磁駆動部のコイルの励磁が切られると、可動鉄芯１０６は、接圧ばね１０８と復帰ばね１０９の付勢力によって、継鉄部１０４から離間する方向（図１１における下方向）へ移動し、これに伴なって可動接点１０３ａが固定接点１０２ａから離間し、初期状態へと復帰する。

このような動作時に、可動鉄芯１０６の移動量（ストローク）Ｓに対して可動鉄芯１０６にかかる負荷Ｆは、図１２のようになる。尚、図中Ｋ１は復帰ばね１０９の負荷を示し、Ｋ２は接圧ばね１０８の負荷を示し、Ｋ３は各ばね１０８，１０９の合成負荷（すなわち、可動鉄芯１０６を移動量Ｓだけ移動させるのに必要な力）を示している。また、Ｓ０は可動鉄芯１０６の移動量が０の初期状態であり、Ｓ１は両接点１０２ａ，１０３ａ間の接点ギャップであり、Ｓ２は可動鉄芯１０６の移動量の限界値である。

つまり、この封止接点装置では、接点オンとなるまでは、復帰ばね１０９の負荷Ｋ１のみが可動鉄芯１０６にかかり、接点オンとなった後は、復帰ばね１０９の負荷Ｋ１に加えて接圧ばね１０８の負荷Ｋ２が可動鉄芯１０６にかかることになる。したがって、図１２に示すように、接点オン状態を安定して維持するには、少なくとも、可動鉄芯１０６の移動量がＳ１であるときの合成負荷Ｋ３の値、すなわち接点オン時の最低負荷Ｆ１を越える力が必要となる。

しかしながら、この従来の封止接点装置では、図１２に示すように、オーバートラベル時（Ｓ１〜Ｓ２間）に可動鉄芯１０６にかかる負荷Ｆは、接圧ばね１０８及び復帰ばね１０９の合成負荷Ｋ３であるので、この傾きは両ばね１０８，１０９のばね定数の合計となる。そのため、移動量Ｓに対する負荷Ｆの変化は、Ｓ０〜Ｓ１の接点オフ時に比べて大きくなっている。したがって、たとえば、組立誤差や、使用による接点消耗等によって、一方の接点ギャップが他方の接点ギャップよりも大きくなった際には、一方の接点を閉じるのに必要な負荷Ｆ１が急激に増減してしまう。そのため、装置毎に接点オンとなる負荷Ｆ１が大きい振れ幅でばらつき、これにより封止接点装置の性能がばらつくという問題が生じていた。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、性能のばらつきを低減でき、しかも低コスト化を図ることができる封止接点装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１の封止接点装置では、一面が開口した絶縁材料製の封止容器と、封止容器内に配置される固定接点を備えて封止容器の他面部に気密接合される固定端子と、挿通孔が穿設され、固定接点に接離する可動接点を一面に備えて封止容器内に配置される可動接触子と、挿通孔を備えて封止容器の開口に気密接合されて一面が可動接触子の他面に対向する継鉄部と、可動接触子の挿通孔及び継鉄部の挿通孔に移動自在に挿通し、一端に可動接触子の一面に対向して可動接触子の固定接点側への移動を規制する規制部を備えるシャフトと、継鉄部の他面側に配置されるとともにシャフトの他端が固定されて固定接点に可動接点が接離するように移動する可動鉄芯と、可動鉄芯を移動自在に収納して継鉄部の他面側に気密接合されるキャップ部と、継鉄部の一面と可動接触子の他面との間に介装され可動接触子を固定接点側へ付勢して可動接点を固定接点に接触させる接圧ばねと、継鉄部の他面と可動鉄芯との間に介装され可動鉄芯を継鉄部から離間する方向へ付勢する復帰ばねとからなる封止接点部、及び封止接点部の可動鉄芯を駆動させる電磁駆動部を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、接圧ばねと復帰ばねとの付勢方向が互いに逆向きとなるようにしているので、接点オンとなるまでは、可動鉄芯の移動方向に対して反対方向の復帰ばねの負荷と、可動鉄芯の移動方向に対して順方向の接圧ばねの負荷との差が負荷として可動鉄芯にかかり、接点オンとなった後は、復帰ばねのみの負荷が可動鉄芯にかかることになる。そのため、接点オンとなった後（オーバートラベル時）の可動鉄芯の移動量に対する負荷の傾きが復帰ばねのばね定数となり、従来例のようにオーバートラベル時の負荷が接圧ばねと復帰ばねのばね定数の和となるものに比べて、移動量に対する負荷の変化を極めて小さくすることができる。これにより、封止接点装置の性能のばらつきを低減することができる。しかも、従来例の封止接点装置とは異なり、接圧ばね及び可動接触子を収納する可動接触子ホルダーが必要なくなるから、低コスト化を図ることができるという利点がある。

請求項２の封止接点装置では、請求項１の構成に加えて、前記継鉄部の一面側に復帰ばねを固定する復帰ばね用固定部を一体に形成していることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、復帰ばね用固定部により復帰ばねを固定しているので、復帰ばねが継鉄部上を摺動することによる復帰ばねの位置ずれを抑制でき、これにより、ばねのかじ込み等の接点オン・オフ動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、復帰ばね用固定部を継鉄部に一体に形成しているので、部品点数を増加しなくて済み、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

請求項３の封止接点装置では、請求項１又は請求項２の構成に加えて、前記継鉄部の他面側に接圧ばねを固定する接圧ばね用固定部を一体に形成していることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、接圧ばね用固定部により接圧ばねを固定しているので、接圧ばねが継鉄部上を摺動することによる接圧ばねの位置ずれを抑制でき、これにより、ばねのかじ込み等の接点オン・オフ動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、接圧ばね用固定部を継鉄部に一体に形成しているので、部品点数を増加しなくて済み、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

請求項４の封止接点装置では、請求項１の構成に加えて、前記継鉄部に接圧ばねを固定するとともに復帰ばねを固定するばね固定部を一体に形成していることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、ばね固定部により復帰ばねと接圧ばねの両方を一括して固定しているので、両ばねが継鉄部上を摺動することによる両ばねの位置ずれを抑制でき、これにより、両ばねのかじ込み等の接点オン・オフ動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、ばね固定部を継鉄部に一体に形成しているので、部品点数が増加しなくて済み、さらに、１つのばね固定部によって両方のばねを固定しているので、継鉄部の両面側にそれぞれのばね用の固定部を設ける場合に比べて加工回数が１回で済み、これらにより製造コストの増加を抑えることができる。

請求項５の封止接点装置では、請求項１乃至４のいずれか１項の構成に加えて、前記可動接触子に接圧ばねを固定する固定部を一体に形成していることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、固定部により接圧ばねを固定しているので、接圧ばねが可動接触子上を摺動することによる接圧ばねの位置ずれを抑制でき、これにより、ばねのかじ込み等の接点オン・オフ動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、固定部を可動接触子に一体に形成しているので、部品点数を増加しなくて済み、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

本発明は、接点オンとなった後は復帰ばねの負荷のみが可動鉄芯にかかるため、従来例のように接点オンとなった後の負荷が接圧ばねと復帰ばねのばね定数の和となるものに比べて、接点オン時の可動鉄芯の移動量に対する負荷の変化が小さくなり、これにより封止接点装置の性能のばらつきを低減することができるという効果があり、さらに、従来例の封止接点装置とは異なり、接圧ばね及び可動接触子を収納する可動接触子ホルダーが必要なくなるから、低コスト化を図ることができるという効果がある。

以下に、図１〜１０を参照して本発明の実施形態について説明する。

（実施形態１）
本実施形態の封止接点装置は、初期状態において接点オフとなる所謂常開型のものであり、図３に示すように、固定接点及び可動接点を備えた封止接点部１と、封止接点部１を駆動する電磁駆動部２を構成する継鉄ブロック２０及びコイルブロック２３と、封止接点部１に生じるアークを短時間で消去するためのカプセルヨーク３と、これら封止接点部１、電磁駆動部２、及びカプセルヨーク３を収納するハウジング４とを備えている。

封止接点部１は、図１に示すように、一面が開口した絶縁材料製の封止容器１１と、封止容器１１内に配置される固定接点１２ａを備えて封止容器１１の他面部に気密接合される一対の固定端子１２，１２と、両固定接点１２ａ，１２ａにそれぞれ接離する可動接点１３ａ，１３ａを備えて封止容器１１内に配置される可動接触子１３と、挿通孔１４ａを備えて封止容器１１の開口１１ａに気密接合される継鉄部１４と、挿通孔１４ａを移動自在に挿通して一端に可動接触子１３の固定接点１２ａ側への移動を規制する規制部１５ａを備えるシャフト１５と、継鉄部１４の一面側に配置されるとともにシャフト１５の他端が固定されて固定接点１２ａ，１２ａに可動接点１３ａ，１３ａが接離するように移動する可動鉄芯１６と、可動鉄芯１６を移動自在に収納して継鉄部１４の一面側に気密接合されるキャップ部１７と、継鉄部１４の他面と可動接触子１３との間に介装され可動接触子１３を固定接点１２ａ，１２ａ側へ付勢して可動接点１３ａ，１３ａを固定接点１２ａ，１２ａにそれぞれ接触させる接圧ばね１８と、継鉄部１４の一面と可動鉄芯１６との間に介装され可動鉄芯１６を継鉄部１４から離間する方向へ付勢する復帰ばね１９とで構成されている。

封止容器１１は、たとえばセラミック等の耐熱及び絶縁性を備えた材料から、一面側（図１における下面側）に開口１１ａを備えた箱状に形成され、他面側（図１における上面側）には固定端子１２，１２用の接点挿通孔１１ｂ，１１ｂが設けられている。

固定端子１２は、たとえば銅系材料等の導電性材料から形成され、長尺平板状の端子部１２ｂと、端子部１２ｂの長手方向一端側に面方向に突出するようにねじ止め等により固定された有底円筒状の円筒部１２ｃとを備え、この円筒部１２ｃの底部に固定接点１２ａが設けられている。また、端子部１２ｂの長手方向中腹部には、一対の嵌入片１２ｄ，１２ｄが突設されている。

可動接触子１３は、たとえば銅系材料等の導電性材料から平板状に形成され、上記一対の固定端子１２と対向する面には、両固定接点１２ａ，１２ａとそれぞれ接離する可動接点１３ａ，１３ａが設けられている。また、可動接触子１３の略中央部には、シャフト１５が挿通されるシャフト挿通孔１３ｂが形成されている。

継鉄部１４は、鉄等の磁性金属材料により少なくとも封止容器１１の開口１１ａを閉塞できる程度の大きさの平板状に形成され、可動鉄芯１６及び継鉄ブロック２０とともに磁気回路を形成する。また、継鉄部１４の略中央部には、シャフト１５が挿通される挿通孔１４ａが形成され、継鉄部１４の長手方向両側縁には、継鉄ブロック２０と嵌合するための嵌合用突起１４ｂが一体に突設されている。

シャフト１５は、絶縁材料等から略丸棒状に形成されており、一端に可動接触子１３の可動接点１３ａが設けられた面に当接して、可動接触子１３の固定接点１２ａ側への移動を規制する略円板状の規制部１５ａが形成されている。また、シャフト１５の他端部はねじ溝（図示せず）が形成されている。

可動鉄芯（プランジャ）１６は、略円柱状に形成され、一端側に復帰ばね１９の一部が収納される大径穴部１６ａが設けられており、大径穴部１６ａの底部にはシャフト１５の他端部が挿入される小径孔部１６ｂが開口している。この小径孔部１６ｂの内周面には、シャフト１５のねじ溝に対応するねじ溝が形成されている。また、この可動鉄芯１６の外周面には、軸方向に図示しない溝部が形成されている。

キャップ部（プランジャキャップ）１７は、たとえば非磁性材料から形成され、可動鉄芯１６の外径と略同寸法の内径を有する円筒部１７ａと、円筒部１７ａの一端開口を閉塞する底部１７ｂと、円筒部１７ａの他端開口縁部から外方へ突出するフランジ部１７ｃとを一体に備え、その軸方向の長さ寸法は、可動鉄芯１６の長さ寸法よりも大きくなるようにして、可動鉄芯１６の移動用スペースを確保している。また、このキャップ部１７の円筒部１７ａの内側面は、可動鉄芯１６が摺動する摺動面になっており、加えて上記可動鉄芯１６の図示しない溝部に対応する突部（図示せず）が軸方向に突設されており、可動鉄芯１６がキャップ部１７内を摺動する際に、回転等しないようにガイドしている。

接圧ばね１８は、たとえばコイルスプリング等であり、継鉄部１４の他面（図１における上面）と可動接触子１３との間に介装され可動接触子１３を固定接点１２ａ，１２ａ側へ付勢して可動接点１３ａ，１３ａを固定接点１２ａ，１２ａにそれぞれ接触させるためのものである。

復帰ばね１９は、たとえばコイルスプリング等であり、継鉄部１４の一面（図１における下面）と可動鉄芯１６との間に介装され可動鉄芯１６を継鉄部１４から離間する方向へ付勢するためのものである。

以上の部材が次のようにして取り付けられて図１に示す封止接点部１は構成されている。封止容器１１には、各接点挿通孔１１ｂから円筒部１２ｃを封止容器１１内に挿入した状態で固定端子１２が封止容器１１の他面部にロウ等の気密封止材５０により気密接合される。この封止容器１１内には、可動接触子１３が各固定接点１２ａに可動接点１３ａを対向させるとともに、シャフト挿通孔１３ｂにシャフト１５を挿通させた状態で収納される。そして、封止容器１１の開口１１ａを覆うように、継鉄部１４が挿通孔１４ａからシャフト１５の他端側を突出させた状態で、ロウ等の気密封止材５１により気密接合される。このとき、継鉄部１４の他面（図１における上面）と可動接触子１３との間に、シャフト１５に挿通された状態で接圧ばね１８を介装して接圧ばね１８により可動接触子１３をシャフト１５の規制部１５ａに弾接させる。また、この封止容器１１内には、接点１２ａ，１３ａ間に生じるアークを短時間で消すためにガスが封入され、このようなガスとしては、アークが発生する温度領域で最も熱伝導に優れた水素ガスを主体とした混合ガスが用いられる。そして、継鉄部１４の一面側（図１における下面側）には、可動鉄芯１６を摺動自在に収納したキャップ部１７がフランジ部１７ｃでレーザー溶接等により気密接合されるのであるが、このとき、シャフト１５の他端部を可動鉄芯１６の小径孔部１６ｂに螺入して固定するとともに、継鉄部１４の一面と可動鉄芯１６との間に、復帰ばね１９を、可動鉄芯１６の大径穴部１６ａに一部収納するとともに、シャフト１５に挿通された状態で配置する。

このようにして構成された封止接点部１は、初期状態では、可動鉄芯１６がキャップ部１７の底部１７ｂに当接した状態で収納されて、継鉄部１４との間に所定距離（可動鉄芯１６の移動量の限界値）Ｓ２を有している。また、可動接触子１３は、シャフト１５の規制部１５ａにより可動接点１３ａが固定接点１２ａから所定距離（接点ギャップ）Ｓ１だけ離間した状態で収納されている。

次に、封止接点部１を駆動する電磁駆動部２について説明する。電磁駆動部２は、図４に示すように、継鉄ブロック２０と、コイルブロック２３とを備え、コイルブロック２３の図示しないコイルに電流を流して励磁することにより、可動鉄芯１６を継鉄部１４に吸引させ、これにより封止接点部１の駆動を行うものである。

継鉄ブロック２０は、継鉄部１４及び可動鉄芯１６とともに磁気回路を構成するものであり、鉄等の磁性金属材料により略コ字状に形成されている。さらに詳しく説明すると、継鉄ブロック２０は、互いに並行配置された側板２１，２１と、両側板２１，２１の基端部を連結する連結板２２とを一体に備えている。各側板２１の先端部には、継鉄部１４の嵌合用突起１４ｂが嵌合される嵌合凹部２１ａがそれぞれ形成されるとともに、側端部（図３における下端部）には、継鉄ブロック２０をハウジング４に固定するための一対の固定用突起２１ｂ，２１ｂが一体に形成されている。連結板２２の略中央部には、キャップ部１７が挿通される挿通孔２２ａが形成され、この挿通孔２２ａの開口縁部には、側板２１の突出方向と同方向に円筒部２２ｂが一体に突設されている。

コイルブロック２３は、図示しないコイルと、該コイルが巻装されるコイルボビン２４とを備えて、継鉄ブロック２０の両側板２１，２１及び連結板２２で囲まれる空間部に収まる程度の大きさに設定されている。コイルボビン２４は、絶縁性材料から形成され、コイルが巻装される略円筒状の巻胴部２５と、巻胴部２５の軸方向一端側（継鉄部１４側）に形成される略円板状の鍔部２６と、巻胴部２５の軸方向他端側（継鉄ブロック２０側）に形成される略矩形状の鍔部２７とを一体に備えている。コイルボビン２４には、キャップ部１７が貫挿される断面円形状のキャップ部用孔部２４ａが軸方向に貫設されており、このキャップ部用孔部２４ａは、継鉄ブロック２０の円筒部２２ｂを挿入できるように鍔部２７側が拡径となっている。鍔部２７には、継鉄ブロック２０の連結板２２が嵌合される嵌合凹部２７ａが形成され、さらに、コイルが電気的、機械的に接続される端子部２７ｂが設けられている。また、端子部２７ｂは、図４に示すように、端子板２８に接続され、この端子板２８に設けられたコイル用端子２９，２９と電気的に接続される。コイル用端子２９は、たとえば銅系材料等の導電性材料から形成され、平板状の端子部２９ａと、端子部２９ａの長手方向一端部に突設され端子板２８に接続される略Ｌ字状の接続端子２９ｂと、端子部２９ａの短手方向両端側から突出する嵌入片２９ｃ，２９ｃとを一体に備えている。

ところで、このコイルブロック２３では、コイルボビン２４の巻胴部２５に第１のコイル（図示せず）を巻装するとともに、巻胴部２５に第１のコイルを介して第２のコイル（図示せず）を巻装する、いわゆる２巻コイルを採用している。このような２巻コイルによれば、封止接点装置の接点オン時の大きな力が必要な際には起磁力の大きい方（或いは両方）を励磁して可動鉄芯１６にかける力を大きくし、接点オンとなった後には起磁力の小さい方（或いはいずれか一方）のみを励磁することによって（この切替には外部回路等を用いる）、接点オン状態を保持できる程度まで可動鉄芯１６にかける力を小さくするような動作が可能になる。したがって、このような２巻コイルを用いることで、接点オンとするのに必要な負荷が大きくても容易に対応することができ、しかも、接点オン後には、必要最低限な力で接点オン状態を保持することができるから、消費電力の低減を図り、封止接点装置を効率良く動作させることが可能になる。尚、両コイルの線径や巻数は同じであっても異なっていてもどちらでもよく、状況に応じて選択すればよい。またなお、この例では２巻コイルについて説明したが、単に１つのコイルを巻装してもよい。

カプセルヨーク３は、封止接点部１において固定接点１２ａから可動接点１３ａを引き離した際等に生じるアークを短時間で消去するためのものであり、磁性部材３０と、一対の永久磁石３１，３１とで構成されている。磁性部材３０は、鉄等の磁性金属材料から略コ字状に形成され、互いに対向する一対の側片３０ａ，３０ａと、両側片３０ａ，３０ａの基端部を連結する連結片３０ｂとを一体に備えている。永久磁石３１は、両側片３０ａにそれぞれ互いに対向するようにして取り付けられ、封止接点部１の封止容器１１に可動接点１３ａの固定接点１２ａへの接離方向に略直交する方向の磁場を与えるためのものである。

ハウジング４は、たとえば絶縁性材料から形成され、封止接点部１及び電磁駆動部２が固定されるボディ４０と、ボディ４０に被着されるケース４１とを備えている。ボディ４０は、略平板状に形成されており、長手方向一端側に、封止接点部１の両固定端子１２の端子部１２ｂがそれぞれ貫挿される主端子用孔部４０ａが設けられるとともに、長手方向他端側に、電磁駆動部２のコイル用端子２９の端子部２９ａが貫挿されるコイル端子用孔部４０ｂが設けられている。また、ボディ４０の長手方向中央部の短手方向両端側には、継鉄ブロック２０の各一対の固定用突起２１ｂ，２１ｂがそれぞれ嵌入される固定用孔部４０ｃ，４０ｃが設けられている。さらに、ボディ４０の外周縁部には、全周に亘ってケース固定用の段部４０ｄが設けられている。ケース４１は、一面が開口した箱状に形成されており、開口縁部をボディ４０の段部４０ｄに当接させた状態で、ボディ４０に固定されるものである。

以上述べた封止接点部１、電磁駆動部２、カプセルヨーク３、及びハウジング４により本実施形態の封止接点装置は構成されており、これらは次のようにしてハウジング４に収納されている。封止接点部１には、封止容器１１を覆うようにカプセルヨーク３が取り付けられるとともに、キャップ部１７をコイルボビン２４のキャップ部用孔部２４ａに挿入した状態でコイルブロック２３が取り付けられる。

そして、このコイルブロック２３には、鍔部２７の嵌合凹部２７ａに継鉄ブロック２０の連結板２２を嵌合させるとともに、キャップ部用孔部２４ａに連結板２０の円筒部２２ｂを挿入した状態で、継鉄ブロック２０が取り付けられ、同時に、継鉄ブロック２０の両嵌合凹部２１ａが封止接点部１の継鉄部１４の嵌合用突起１４ｂに嵌合され、これにより、封止接点部１と電磁駆動部２とカプセルヨーク３とが連結される。

このように連結された封止接点部１と電磁駆動部２とカプセルヨーク３とは、封止接点部１の固定端子１２，１２の端子部１２ｂ，１２ｂをボディ４０の主端子用孔部４０ａ，４０ａにそれぞれ貫挿させるとともに、電磁駆動部２のコイル用端子部２９，２９の端子部２９ａ，２９ａをボディ４０のコイル端子用孔部４０ｂ，４０ｂにそれぞれ貫挿させ、且つ、電磁駆動部２の各固定用突起２１ｂをボディ４０の固定用孔部４０ｃにそれぞれ嵌入した状態で、ボディ４０に固定配置される。このとき、固定端子１２の端子部１２ｂに設けた一対の嵌入片１２ｄ，１２ｄが主端子用孔部４０ａに嵌入されることで端子部１２ｂがボディ４０に固定され、同様に、コイル用端子２９の端子部２９ａに設けた一対の嵌入片２９ｃ，２９ｃがコイル端子用孔部４０ｂに嵌入されることで端子部２９ａがボディ４０に固定される。

そして、封止接点部１と電磁駆動部２とカプセルヨーク３とが固定されたボディ４０に、ケース４１が、開口縁部をボディ４０の段部４０ｄに当接させた状態で被着、固定されることでハウジング４が構成され、これにより、封止接点装置が完成する。

次に、本実施形態の封止接点装置の動作について説明する。本実施形態の封止接点装置は、上述したように常開型のものであり、初期状態では図１に示すように、接圧ばね１８により固定接点１２ａ側へ付勢されている可動接触子１３の移動をシャフト１５の規制部１５ａによって規制して、固定接点１２ａと可動接点１３ａとが離間した状態となっている。そして、電磁駆動部２のコイルが励磁されると、可動鉄芯１６が継鉄部１４に吸引されて、復帰ばね１９の付勢に逆らって可動鉄芯１６がシャフト１５とともに継鉄部１４に近接する方向（図１における上方向）へ移動していく。これに伴なって、シャフト１５の規制部１５ａによる可動接触子１３の固定接点１２ａ側への移動規制が解除されていき、やがて、接圧ばね１８の付勢によって可動接触子１３は可動接点１３ａ，１３ａがそれぞれ対応する固定接点１２ａ，１２ａに当接する位置まで移動させられて、接点オンとなる。この状態からさらに可動鉄芯１６が継鉄部１４側へ移動する、いわゆるオーバートラベル時には、既に可動接触子１３の可動接点１３ａが固定接点１２ａに当接していることにより接圧ばね１８の負荷がなくなっており、単に復帰ばね１９のみが撓められていくことになる。そして、電磁駆動部２のコイルの励磁が切られると、可動鉄芯１６は、復帰ばね１９の付勢力によって、継鉄部１４から離間する方向（図１における下方向）へ移動していく。これに伴なってシャフト１５の規制部１５ａが可動接触子１３を接圧ばね１８の付勢力に逆らう方向へ移動させて、可動接点１３ａを固定接点１２ａから引き離し、初期状態へと復帰する。

ここで、可動接点１３ａが固定接点１２ａから引き離された際には、上述したように接点１２ａ，１３ａ間にアークが発生することになるが、このアークはカプセルヨーク３の磁場によって可動接触子１３の移動方向に直交する方向へ十分に引き伸ばされるとともに、封止容器１１内に封入されたガスによって冷却され、これによりアーク電圧が急激に上昇し、このアーク電圧が接点間の電圧を上回った時点でアークが遮断される。つまり、本実施形態の封止接点装置では、カプセルヨーク３による磁気ブローと、封止容器１１内に封入したガスによる冷却とで、アーク対策が講じられており、これによりアークを短時間で遮断することができるようになり、接点１２ａ，１３ａの消耗が小さくなるようにしている。

以上述べたような接点のオン・オフ動作時に、可動鉄芯１６の移動量（ストローク）Ｓに対して可動鉄芯１６にかかる負荷Ｆは、図２にようになる。尚、図中Ｋ１は復帰ばね１９の負荷を示し、Ｋ２は接圧ばね１８の負荷を示し、Ｋ３は各ばね１８，１９の合成負荷（すなわち、可動鉄芯１６を移動量Ｓだけ移動させるのに必要な力）を示している。また、Ｓ０は可動鉄芯１６の移動量が０の初期状態であり、Ｓ１は両接点１２ａ，１３ａ間の接点ギャップであり、Ｓ２は可動鉄芯１６の移動量の限界値である。

つまり、本実施形態の封止接点装置によれば、接圧ばね１８を継鉄部１４の他面と可動接触子１３との間に介装して、可動接触子１３を固定接点１２ａ側へ付勢して可動接点１３ａを固定接点１２ａに接触させるようにするとともに、復帰ばね１９を継鉄部１４の一面と可動鉄芯１６との間に介装して、可動鉄芯１６を継鉄部１４から離間する方向へ付勢するようにして、接圧ばね１８と復帰ばね１９との付勢方向が互いに逆向きとなるようにしているので、接点オンとなるまでは、可動鉄芯１６の移動方向に対して反対方向の復帰ばね１９の負荷Ｋ１と、可動鉄芯１６の移動方向に対して順方向の接圧ばね１８の負荷Ｋ２との差分が合成負荷Ｋ３として可動鉄芯１６にかかり、接点オンとなった後は、復帰ばね１９の負荷Ｋ１のみが可動鉄芯１６にかかることになる。

そのため、オーバートラベル時（Ｓ１〜Ｓ２間）において、可動鉄芯１６は、復帰ばね１９の負荷（付勢力）のみを受けるので、合成負荷Ｋ３の傾きが復帰ばね１９のばね定数となり、これにより、図１１に示す従来例のようにオーバートラベル時の合成負荷Ｋ３の傾きが接圧ばねと復帰ばねのばね定数の和となるものに比べて、移動量Ｓに対する合成負荷Ｋ３の変化を極めて小さくすることができる。したがって、たとえば、組立誤差や、使用による接点消耗等によって、一方の接点ギャップＳ１が他方の接点ギャップＳ１よりも大きくなった場合でも、一方の接点を閉じるのに必要な負荷Ｆ１があまり増減せず、そのため、装置毎に接点オンとなる負荷Ｆ１が大きい振れ幅でばらつくことがなくなり、これにより封止接点装置の性能のばらつきを低減することができる。

しかも、本実施形態の封止接点装置では、図１１に示す従来例の封止接点装置とは異なり、接圧ばね及び可動接触子を収納する可動接触子ホルダーＨが必要なくなるため、低コスト化を図ることができるようになり、これにより、変動費を抑えることができるようになるという利点もある。

（実施形態２）
ところで、上記実施形態１の封止接点装置では、復帰ばね１９を継鉄部１４の一面側と可動鉄芯１６との間に介在させているだけなので、動作時に、復帰ばね１９が継鉄部１４上を摺動し、位置ずれ等が生じるおそれがあった。

そこで、本実施形態の封止接点装置は、この問題を解決する手段として、図５（ａ），（ｂ）に示すように、継鉄部１４の一面側に、復帰ばね用固定部となる凹部６０を一体に形成していることに特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と略同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

この凹部６０は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、復帰ばね１９の外径と略同程度の内径を有する略円形状のものであり、復帰ばね１９の端部が嵌入されることで、復帰ばね１９の摺動を抑制することができるようになっている。尚、このような凹部６０の中央部には上記のシャフト１５が挿通されるシャフト挿通孔１４ａが形成されているが、図６，７においては省略してある。

以上述べた本実施形態の封止接点装置によれば、復帰ばね用固定部により復帰ばね１９を固定しているので、復帰ばね１９が継鉄部１４上を摺動することによる復帰ばね１９の位置ずれを抑制でき、これにより、復帰ばね１９の一部が継鉄部１４のシャフト１５用の挿通孔１４ａ内に入り込んでシャフト１５の移動を妨げるようなかじ込み等に起因する封止接点装置の動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、復帰ばね用固定部を継鉄部１４に一体に形成しているので、封止接点装置の部品点数を増加しなくて済み、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

ここで、上述したような復帰ばね用固定部は、図６（ａ），（ｂ）に示す凹部６０に限られるものではない。たとえば、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、凹部６０の底部に、復帰ばね１９の内径と同程度の外径を有する略円筒状の突部６１を凹部６２と同心円となるように突設する構成とすることができる。この場合、凹部６０の内周面と突部６１の外周面との間に復帰ばね１９の端部を嵌入することで、復帰ばね１９を強固に固定することができる。また、略円筒状の突部６１ではなく、図６（ｅ），（ｆ）に示すように、復帰ばね１９の内径と同程度の外径を有する略円柱状の突部６２を同様に突設してもよい。

一方、図６（ｇ），（ｈ）に示すように、復帰ばね１９の内径と略同程度の外径を有する略円筒状の突部６３を突設する構成とすることができる。この場合、突部６３を復帰ばね１９に嵌入することで、復帰ばね１９を固定することができる。また、略円筒状の突部６３ではなく、図６（ｉ），（ｊ）に示すように、復帰ばね１９の内径と同程度の外径を有する略円柱状の突部６４を同様に突設してもよい。

或いは、図７（ａ），（ｂ）に示すように、復帰ばね１９の外径と同程度の内径を有する略円筒状の突部６５を突設する構成とすることができる。この場合、復帰ばね１９の端部を突部６５内に嵌入することで、復帰ばね１９を固定することができる。加えて、この構成に、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、復帰ばね１９の内径と同程度の外径を有する略円柱状の突部６６を突部６５と同心円となるように突設するようにしてもよい。この場合、突部６５の内周面と突部６６の外周面との間に復帰ばね１９の端部を嵌入することで、復帰ばね１９を強固に固定することができるようになる。

また、図７（ｅ），（ｆ）に示すように、復帰ばね１９の内径と同程度の外径を有する略円柱状の突部６７を突設し、この突部６７の外周面をテーパ状に形成して、突出するにつれて狭径となるようにしてもよい。この場合、突部６７を復帰ばね１９に挿入することで、復帰ばね１９を固定することができる。

逆に、図７（ｇ），（ｈ）に示すように、復帰ばね１９の外径と同程度の内径を有する略円形状の凹部６８を凹設し、この凹部６８の内周面をテーパ状に形成して、開口側へいくにつれて拡径となるようにしてもよい。この場合、復帰ばね１９の端部を凹部６８に挿入することで、復帰ばね１９を固定することができる。

さらに、図７（ｉ），（ｊ）に示すように、上記の凹部６８に上記の突部６７を同心円となるように形成するようにしてもよい。この場合、凹部６８の内周面と突部６７の外周面との間に復帰ばね１９の端部を挿入することで、復帰ばね１９を固定することができるようになる。

（実施形態３）
上記実施形態２は、復帰ばね１９の固定に関するものであったが、本実施形態は、接圧ばね１８の固定に関するものである。

つまり、上記実施形態１の封止接点装置では、接圧ばね１８は継鉄部１４の他面側と可動接触子１３との間に介在されているだけであるから、復帰ばね１９同様、動作時に継鉄部１４上を摺動して位置ずれする等の問題が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態の封止接点装置では、この問題を解決する手段として、図８（ａ），（ｂ）に示すように、継鉄部１４の他面側に、接圧ばね用固定部となる凹部７０を一体に形成している。尚、その他の構成は上記実施形態１と略同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

この凹部７０は、図８（ｂ）に示すように、接圧ばね１８の外径と略同程度の内径を有する略円形状のものであり、接圧ばね１８の端部が嵌入されることで、接圧ばね１８の摺動を抑制することができるようになっている。

以上述べた本実施形態の封止接点装置によれば、接圧ばね用固定部により接圧ばね１８を固定しているので、接圧ばね１８が継鉄部１４上を摺動することによる接圧ばね１８の位置ずれを抑制でき、これにより、接圧ばね１８の一部が継鉄部１４のシャフト１５用の挿通孔１４ａ内に入り込んでシャフト１５の移動が妨げられるようなかじ込み等に起因する封止接点装置の動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、接圧ばね用固定部を継鉄部１４に一体に形成しているので、封止接点装置の部品点数を増加しなくて済み、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

また、上述したような接圧ばね用固定部は、図８に示す凹部７０に限られるものではなく、たとえば上記実施形態２で述べた図６〜図７に示すものを復帰ばねから接圧ばねに対応する寸法に変更して使用することもでき、さらに状況に応じて様々な形状にしてもよい。

（実施形態４）
ところで、上記実施形態２の復帰ばね用固定部と、上記実施形態３の接圧ばね用固定部とを継鉄部１４にそれぞれ設ければ、接圧ばね１８と復帰ばね１９の両方を固定することができ、いずれか一方のみを設けた場合に比べて、さらに動作の安定性を向上させることが可能である。

しかしながら、この場合、継鉄部１４の両面にそれぞれ固定部用の加工をしなければならないため、作業性が悪いという問題が生じる。

そこで、本実施形態では、かかる問題を解決するために、図９（ａ），（ｂ）に示すように、継鉄部１４の一部を一面側から他面側へ押圧加工して、一面側に凹部８０ａ、他面側に突部８０ｂを有するばね固定部８０を形成するようにしている。ここで、凹部８０ａは、復帰ばね１９の外径と同程度の内径を有する略円形状のものであり、突部８０ｂは、接圧ばね１８の内径と同程度の外径を有する略円柱状のものである。尚、その他の構成は上記実施形態１と略同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

つまり、このばね固定部８０は、凹部８０ａで復帰ばね１９を固定するとともに、突部８０ｂで接圧ばね１８を固定して、これにより、両ばね１８，１９を同時に固定することができるようになっている。

したがって、本実施形態の封止接点装置によれば、ばね固定部８０により復帰ばね１９と接圧ばね１８の両方を一括して固定しているので、両ばね１８，１９が継鉄部１４上を摺動することによる両ばね１８，１９の位置ずれを抑制でき、これにより、両ばね１８，１９のかじ込み等の動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになり、しかも、継鉄部１４に一体に形成しているので、部品点数を増加しなくて済む。さらに、１つのばね固定部によって両方のばね１８，１９をそれぞれ固定できるので、継鉄部１４の両面側にそれぞれのばね用固定部を設ける場合に比べて加工回数が１回で済むから、作業性を向上することができる。

また、このばね固定部８０は、上記の図９に示すものに限られるものではなく、継鉄部１４の一部を他面側から一面側へ押圧加工して、一面側に復帰ばね１９固定用の突部、他面側に接圧ばね固定用の凹部を有するようにしてもよい。

（実施形態５）
一方、上記実施形態３，４では、継鉄部１４に接圧ばね１８を固定するようにしていたが、接圧ばね１８は、上述したように継鉄部１４の他面側と可動接触子１３との間に介在されるものであるから、本実施形態の封止接点装置では、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、可動接触子１３の継鉄部１４と対向する面側に、接圧ばね１８を固定する固定部となる凹部９０を一体に形成している。

この凹部９０は、図１０（ｂ）に示すように、接圧ばね１８の外径と略同程度の内径を有する略円形状のものであり、接圧ばね１８の端部が嵌入されることで、接圧ばね１８の摺動を抑制することができるようになっている。尚、本実施形態の封止接点装置のその他の構成は上記実施形態１と略同様であるので、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

以上述べた本実施形態の封止接点装置によれば、可動接触子１３に設けた固定部により接圧ばね１８を固定しているので、接圧ばね１８が可動接触子１３上を摺動することによる接圧ばね１８の位置ずれを抑制でき、これにより、接圧ばね１８の一部が可動接触子１３のシャフト挿通孔１３ｂに入り込んでシャフト１５の移動が妨げられるようなかじ込み等に起因する封止接点装置の動作への悪影響を回避して、安定した動作を得ることができるようになる。しかも、固定部を可動接触子１３に一体に形成しているので、封止接点装置の部品点数を増加しなくて済み、これにより製造コストの増加を抑えることができる。

また、本実施形態の固定部は、図１０に示す凹部９０に限られるものではなく、たとえば上記実施形態２で述べた図６〜図７に示すものを復帰ばねから接圧ばねに対応する寸法に変更して使用することもでき、さらに状況に応じて様々な形状にしてもよい。

勿論、本実施形態の可動接触子１３に接圧ばね１８の固定部を設ける構成は、上記実施形態２〜４に採用することができ、これにより、さらなる動作の安定性を図ることができる。

本発明の実施形態１の封止接点装置の要部の概略断面図である。 同上の封止接点装置の動作説明図である。 同上の封止接点装置の分解斜視図である。 同上の封止接点装置の部分断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態２の封止接点装置の要部の概略断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）にＡで示す部位の拡大図である。 （ａ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｂ）は、同図（ａ）の断面図であり、（ｃ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｄ）は、同図（ｃ）の断面図であり、（ｅ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｆ）は、同図（ｅ）の断面図であり、（ｇ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｈ）は、同図（ｇ）の断面図であり、（ｉ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｊ）は、同図（ｉ）の断面図である。 （ａ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｂ）は、同図（ａ）の断面図であり、（ｃ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｄ）は、同図（ｃ）の断面図であり、（ｅ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｆ）は、同図（ｅ）の断面図であり、（ｇ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｈ）は、同図（ｇ）の断面図であり、（ｉ）は、ばね固定部の一例の説明図であり、（ｊ）は、同図（ｉ）の断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態３の封止接点装置の要部の概略断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）にＢで示す部位の拡大図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４の封止接点装置の要部の概略断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）にＣで示す部位の拡大図である。 （ａ）は、本発明の実施形態５の封止接点装置の要部の概略断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）にＤで示す部位の拡大図である。 従来の封止接点装置の要部の概略断面図である。 同上の封止接点装置の動作説明図である。

符号の説明

１ 封止接点部
１１ 封止容器
１１ａ 開口
１２ａ 固定接点
１３ 可動接触子
１３ａ 可動接点
１４ 継鉄部
１４ａ 挿通孔
１５ シャフト
１５ａ 規制部
１６ 可動鉄芯
１８ 接圧ばね
１９ 復帰ばね

Claims (5)

1. 一面が開口した絶縁材料製の封止容器と、封止容器内に配置される固定接点を備えて封止容器の他面部に気密接合される固定端子と、挿通孔が穿設され、固定接点に接離する可動接点を一面に備えて封止容器内に配置される可動接触子と、挿通孔を備えて封止容器の開口に気密接合されて一面が可動接触子の他面に対向する継鉄部と、可動接触子の挿通孔及び継鉄部の挿通孔に移動自在に挿通し、一端に可動接触子の一面に対向して可動接触子の固定接点側への移動を規制する規制部を備えるシャフトと、継鉄部の他面側に配置されるとともにシャフトの他端が固定されて固定接点に可動接点が接離するように移動する可動鉄芯と、可動鉄芯を移動自在に収納して継鉄部の他面側に気密接合されるキャップ部と、継鉄部の一面と可動接触子の他面との間に介装され可動接触子を固定接点側へ付勢して可動接点を固定接点に接触させる接圧ばねと、継鉄部の他面と可動鉄芯との間に介装され可動鉄芯を継鉄部から離間する方向へ付勢する復帰ばねとからなる封止接点部、及び封止接点部の可動鉄芯を駆動させる電磁駆動部を備えることを特徴とする封止接点装置。
2. 前記継鉄部の一面側に復帰ばねを固定する復帰ばね用固定部を一体に形成していることを特徴とする請求項１に記載の封止接点装置。
3. 前記継鉄部の他面側に接圧ばねを固定する接圧ばね用固定部を一体に形成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の封止接点装置。
4. 前記継鉄部に接圧ばねを固定するとともに復帰ばねを固定するばね固定部を一体に形成していることを特徴とする請求項１に記載の封止接点装置。
5. 前記可動接触子に接圧ばねを固定する固定部を一体に形成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の封止接点装置。

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