JPH0238758A - 電着ベローズ、その製造方法、および密封型接点装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電着ベローズ、その製造方法、および、前
記電着ベローズを用いた密封型接点装置に関する。

Ｃ従来の技術〕 電磁開閉器、パワーリレーなどに用いられる接点装置と
して、水素、または、水素と窒素からなる混合ガスが封
入されている容器内に、固定接点および可動接点が設け
られている密封型の接点装置がある（たとえば、特開昭
６１−０７８０１６号公報参照）。水素は、その熱伝導
率が大きく、アークを冷却する作用が強いので、接点開
離時に発生するアークを短時間で消滅させることができ
る。そのため、接点の消耗が少なくなり、接点寿命を延
ばすことができる。窒素は、水素を封入することにより
起こる絶縁性の低下を補う。また、密封型の接点装置は
、接点の酸化が進みにくいという利点もある。

密封型接点装置（または封止接点装置）には、電着方法
により作製され高い気密性を保ちながら伸び縮みする電
着ベローズが用いられている。この電着ベローズは、特
開昭５０−２６９４０号公報にその１例が記載されてい
る。その１つは、第７図および第８図にみるようにして
形成される。

前記電着ベローズは、第７図にみるアルミ材料の原型３
０を用いて作製される。この原型３０の一部は第８図（
ａ）にあられされており、その一部を例にとって電着さ
れる様子を説明する。原型３０の表面には、同図（ｂｌ
にみるように、内層としてニッケル膜（硬質金属膜）３
１が電着により形成される。その上に、同図（Ｃ１にみ
るように、銅１！＊　（軟質金属膜）３２が同じく電着
により形成される。この銅膜３２の表面には、同図（ｄ
ｌにみるように、ニッケル膜３３が電着により形成され
る。これら３つの膜３１．３２．３３が形成されたのち
、内部の原型３０はＮａＯＨ溶液で熔解されて、外部の
３つのＩｊ１３１，３２．３３のみが残され、これによ
り１つの電着ベローズが得られる。得られた電着ベロー
ズは、電着により作製されるため、微細にわたる作製が
可能であって、１〜２鶴程度の微小なものでも作製でき
、板厚も、電着時間に基づいて大小に得ることができる
。したがって、ベローズの特性であるばね定数を、他の
ベローズよりも十分低くしたり、受圧面積や伸縮量等も
、他のベローズでは期待できない程度に得ることが可能
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この電着ベローズは、前記のような特徴を有
するが、電着により極めて薄い膜のみからなっている。

この電着ベローズを、水素を封入した密封型接点装置な
どに用いる場合、封入しておいた水素ガスが長期使用の
間にベローズを透過して漏れていく。その結果、内部の
水素ガスの圧力が低下し、電気開閉特性が低下するとい
う問題が生じる。

このような事情に鑑みて、この発明は、水素透過性が、
ばね特性等を損なうことなく、低くなるようにした電着
ベローズを提供することを第１の課題とし、そのような
電着ベローズを容易に製造する方法を提供することを第
２の課題とし、接点周辺部に封入した水素ガスの漏れを
低減することにより、電気開閉特性が長期にわたって低
下しにくい密封型接点装置を提供することを第３の課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の課題を解決するため、請求項１の発明にかか
る電着ベローズは、原型の表面に電着により形成され前
記原型の溶解により残される少なくとも１層の電着膜で
構成され、内側および外側の各表面の少なくとも一方が
、有機高分子化合物からなる水素透過防止膜で覆われて
いるものとされている。

上記第２の課題を解決するため、請求項２の発明にかか
る電着ベローズの製造方法は、請求項１の発明にかかる
電着ベローズを製造するにあたり、水素透過防止膜の形
成が、電着を行う電解液に有機高分子化合物を添加して
おき、電着膜形成時に同電着膜表面に前記有機高分子化
合物を付着させることにより行われるものとされている
。

上記第３の課題を解決するため、請求項３の発明にかか
る密封型接点装置は、固定接点と可動接点を収容した容
器と前記可動接点の離接動作を行う接点端子との間を気
密に塞ぐベローズが、請求項１記載の電着ベローズとさ
れている。

〔作　　　用〕

請求項１の発明にかかる電着ベローズは、有機高分子化
合物からなる水素透過防止膜により、水素透過性が、ば
ね特性等を損なうことなく、低くなる。

請求項２の発明にかかる電着ベローズの製造方法は、電
着時に同時に水素透過防止膜を形成することができる。

請求項３の発明にかかる密封型接点装置は、電着ベロー
ズからの水素の透過量が低減するため、封入された水素
の漏れが低減する。

〔実　施　例〕

以下に、この発明を、その実施例を表す図面を参照しな
がら詳しく説明する。

第１図および第２図は、請求項２の発明にががる電着ベ
ローズの製造方法の１実施例を表し、第２図（Ｃ３は請
求項１の発明にかかる電着ベローズの１実施例も表す。

この電着ベローズ２３は、第１図にみるように、アルミ
材料からなる原型２３０を用いて作製される。この原型
２３０は、その胴部が山部２３０ａ・・・と谷部２３０
ｂ・・・とを備えた波形の断面形状をしていて、この胴
部が、ベローズの蛇腹部分を形成する。前記原型２３０
は、電着に先立って表面処理されて、電着が効果的に行
われるようにされる。この原型２３０の胴部の一部は、
第２図（ａｌに拡大して示されていて、この−部を例に
とって電着される様子を説明する。前記原型２３０の表
面には、同図山）にみるように、最も内層となるニッケ
ル膜２３１が電着により形成される。その上に、同図（
Ｃ１にみるように、中間層である銅膜２３２が同じく電
着により形成される、このｗ４１ｆｆ２３２の表面には
、同図（ｄ）にみるように、ニッケル膜２３３が電着に
より形成される。

これら電着１５！！２３１，２３２，２３３は、それぞ
れ、たとえば、２０〜５０ｎの厚みとされるが、もちろ
んこの範囲に限るものではない。このニッケル膜２３３
の表面を、同図（ｅｌにみるように水素透過防止膜２３
４で覆う。水素透過防止膜は、たとえば、数十原子（ま
たは分子）層の厚みとされるが、これに限るものではな
い、水素透過防止膜２３４を形成したのち、内部の原型
２３０は、たとえば、ＮａＯＨ溶液で溶解されて、外部
の４つの膜２３１，２３２，２３３，２３４が残り、こ
れにより電着ベローズ２３が得られる。

前記水素透過防止膜２３４は、有機高分子化合物からな
り、電着ベローズの上記のような特性を活かしつつ、水
素透過量を低減させるものである。水素を透過させにく
くするためには、薄い皮膜で有効である。有機高分子化
合物としては、電着膜の強度に影響を与えないもの、た
とえば、糖類、樹脂、ゴムなどが使用できるが、これら
に限定されない。前記糖類としては、たとえば、アルデ
ヒド基を持つものが用いられる。これにあてはまる糖類
は、グリコールアルデヒド、グリセリンアルデヒド、ジ
オキシアセトン、エリスロース（エリトロース）、アラ
ビノース、キシロース、リボース、ブドウ糖、ガラクト
ース、果糖などが挙げられる。添加量は、０．０１ｇ／
ｉｌ！〜１ｇ／２が通する。この範囲よりも高濃度で、
めっき液（電解液）中に有機高分子化合物が含まれると
、電着膜にピント発生、密着不良、電着強度の低下等が
起こることがある。前記範囲よりも少ないと、水素透過
量を低減させられないことがある。

水素通過防止１’Ｊ２３４の形成方法は、特に限定はな
いが、たとえば、前記を機高分子化合物の溶液または分
散液に前記電着膜を形成したものを、あるいは、電着膜
形成後に原型２３０を溶解除去したものを？！　？ｉ　
して付着させ、乾燥などにより皮膜とする方法が利用で
きる。最も外側の層となる電着膜を形成するための電解
液に前記有機高分子化合物を添加しておけば、電着と同
時に有機高分子化合物からなる膜も形成することができ
、請求項１の発明にかかる電着ベローズの製造が容易に
行われる。

上記実施例では、有機高分子化合物膜は、原型を熔解す
る前に形成していたので、電着ベローズの最も外側の層
として形成されていたが、これに限られず、原型を熔解
した後に、電着ベローズの最も内側および外側の層とし
て２層形成されてもよく、その形成の仕方には限定はな
い。

以上述べた構造の電着ベローズは、たとえば、密封型接
点装置（以下、単に「接点装置」と言う）に用いられる
。

第３〜５図は、請求項３の発明にかかる接点装置の１実
施例を表す。この接点装置１は、たとえば、タングステ
ンで形成された略円板状の固定接点２と可動接点３が収
容されている容器を備えている。固定接点２と可動接点
３は、両者を接触させたとき、その頂部において線接触
するように配置されている。この実施例では、容器は、
胴部４、下板５、上板６および支持筒７から構成されて
いる。これら各部材が気密に接合されていることはいう
までもない、胴部２は、アルミナなどのセラミックで形
成され、下Ｆｉ５および上板６は、たとえば、無酸素銅
、または、４２アロイのような導電性金属材料で形成さ
れている。下板５と上板６の内側には、それぞれ、絶縁
部材１０．２２が設けられている。

固定接点２は、無酸素銅などからなる接点端子８の先端
に固着されている。接点端子８は、下板５にカシメなど
により固定されている。下板５には、封入ガスの充填に
用いられた導電性の通気管９が取り付けられている。固
定接点２は、固定端子８、下板５および通気管９の３つ
の導電性部材を通して外部と電気的に接続されている。

この実施例では、通気管９が導電性端子として利用され
ているのである。

可動接点３は、無酸素銅などからなる接点端子２１の先
端（一端）に固着されている。接点端子２１の後端（他
端）は、孔２２ａと孔６ａを通って容器外に出ている。

容器の一部である支持筒７と接点端子２１の間は上記電
着ベローズ２３により気密に塞がれている。電着ベロー
ズ２３の一端２３ａは支持筒７へ、他端２３ｂは接点端
子２１にそれぞれ気密に接合されている。接点端子２１
は、可動接点３を固定接点２と離接させる方向に移動可
能になっている。接点端子２Ｉが矢印Ａ向きに移動する
と、可動接点３が引き上げられ、接点開離がなされる。

リレーなどの場合、接点端子２１は電磁石（図示省略）
により移動させられる構成となっている。電着ベローズ
２３は、この接点端子２１を移動可能な状態にして、し
かも、気密に接合するために使用されている。

気密に接合するためには、たとえば、溶接が利用される
が、これに限るものではない。

容器内に封入されるガスは、通気管９内から下板５の通
孔５ａと絶縁部材ＩＯの通気孔１０ａを経て密封空間１
１に到る経路で導入される。封入ガスの導入が終わると
、通気管９は気密に封止される。封入ガスとしては、た
とえば、水素が２気圧程度と少し加圧気味に単独で封入
されることもあるし、たとえば、窒素とともに封入され
ることもある。水素と窒素の混合ガスが用いられる場合
、窒素の混合比率が２０〜９７％であることが好ましい
。

なお、下板５は、Ｕ字形に屈曲したものであって、その
伸延端５ｂ、５ｂに配設されている永久磁石２４．２５
は、その磁力でもって、接点開離時に発生するアークを
固定接点２の先端から下側に移動させる。このようにす
ることにより、アークが引き伸ばされてアーク電圧が高
まり、アーク消滅が早められる。これらの永久磁石２４
．２５は設置されなくてもよい。

この発明は、上記実施例に限定されない。この発明にか
かる電着ベローズは、接点装置に利用されることに限ら
ず、他の用途にも使用してもよい、また、この発明にか
かる接点装置も、上記のものに限られない、接点装置で
は、接点を封止した容器にも水素透過防止膜を設けるよ
うにして、水素の漏れをさらに低減することも可能であ
る。水素透過防止膜は、水素の透過を完全に防止するも
ののみをいうのではなく、水素の透過量を低減させるも
のをも含む。また、水素透過防止膜は、電着ベローズの
内側表面のみを覆うように形成されていてもよいし、外
側表面のみを覆うように形成されていてもよいし、内側
および外側の両表面を覆うように形成されていてもよい
。また、電着膜の材質も上記のものに限らない。通常の
態様としては、ニッケルやクロム等の硬質金属材料に、
銅、金あるいは銀等の軟質金属材料を挟む構造とされる
。また、電着膜の層数は、１以上であれば限定されない
。

以下に、より具体的な実施例および比較例を示すが、こ
の発明は下記実施例に限られない。

−実施例− 第１図および第２図に示す手順に従って電着ベローズを
作製した。なお、ニッケル膜２３１，２３３を形成する
ための電解液（めっき液）に、ブドウ塘を０．０５ｇ／
ｊ！となるように添加しておいた。この場合、内側のニ
ッケル膜２３１の表面にも有機高分子化合物が付着する
が、極めて薄いため、そのすぐ上に電着膜が形成される
のを阻害しなかった。

ニッケル膜２３１は厚み１６ｎ、銅膜２３２は厚み３μ
ｌ、ニッケルＩｉｉ！２３３は厚み１６ｎ重であった。

水素透過防止Ｍ（Ｊ２３４は、厚み１〜数環原子程度で
あった。水素透過防止膜２３４を電着ベローズ２３の内
側表面および外側表面に設けたもの、外側表面にのみ設
けたもの、の両方得た。

−比較例− 実施例において、ニッケルＬＪ２３１，２３３を形成す
るための電解液に、ブドウ糖を添加しなかったこと以外
は、実施例と同様にして、第７図および第８図の手順に
従って、電着ベローズを作製した。

実施例および比較例の各電着ベローズを上述の接点装置
に組み込み、容器内に水素ガスを２気圧封入し、温度を
上昇させて水素透過量を測定した。その結果を第６図に
示した。第６図にみるように、実施例の電着ベローズを
用いた方（実１ｊｌ　Ｂ　）は、比較例（実ｉｌｌ　Ｃ
）に比べて、水素透過量が低減しており、特に、２５０
℃以下では、極めて水素透過量が少ない。これは、電解
液中に含まれる糖類が、電着膜表面に付着し、水素透過
を阻害しているためと考えられる。なお、２５０℃から
高温で、水素透過量が増加しているのは、糖類が蒸発す
るためであると考えられる。水素透過量以外の特性は、
実施例および比較例の各電着ベローズとも、同等であっ
た。第６図の破線りは、水素透過量の検出限界の下限で
ある。

〔発明の効果〕

請求項１の簡明にかかる電着ベローズは、以上のような
ものであるので、電着ベローズの特性が活かされ、しか
も、水素透過性能が低減したものとなっている。

請求項２の発明にかかる電着ベローズの製造方法は、以
上のようなものであるので、従来の電着ベローズの製造
方法に新たに作製手順を増やすことなく、水素透過性能
の低い電着ベローズを得ることができる。

請求項３の発明にかかる接点装置は、以上のようなもの
であるので、封入された水素ガスが漏れに＜＜、電気開
閉特性が長期にわたって低下しにくいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１の発明にかかる電着ベローズの作製に
用いられる原型の１実施例を表す断面図、第２図（ａｌ
ないしく１１４１は請求項２の発明にかかる電着ベロー
ズの製造方法を順を追って表した断面図、第３図は請求
項３の発明にかかる接点装置の断面図、第４図はそのｎ
−ｎ断面図、第５図は電着ベローズと接点端子の接合の
様子の１例を表す模式的説明図、第６図は温度による水
素透過量の変化を表すグラフ、第７図は従来の電着ベロ
ーズの作製に用いられる原型の１例を表す断面図、第８
図ｉａ）ないしｆｄ）は従来の電着ベローズの製造方法
の１例を順を追って表した断面図である。 ■・・・接点装置　２・・・固定接点　３・・・可動接
点２１・・・（可動接点の）接点端子　２３・・・電着
ベローズ　２３０・・・原型　２３１・・・ニッケル膜
　２３２・・・銅１＊２３３・・・ニッケル膜　２３４
・・・水素透過防止膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　原型の表面に電着により形成され前記原型の溶解に
   より残される少なくとも１層の電着膜で構成された電着
   ベローズにおいて、内側および外側の各表面の少なくと
   も一方が、有機高分子化合物からなる水素透過防止膜で
   覆われていることを特徴とする電着ベローズ。 ２　水素透過防止膜の形成が、電着を行う電解液に有機
   高分子化合物を添加しておき、電着膜形成時に同電着膜
   表面に前記有機高分子化合物を付着させることにより行
   われる請求項１記載の電着ベローズの製造方法。 ３　固定接点と可動接点が容器に収容され、一端に前記
   可動接点を有し他端が前記容器外に出ている接点端子が
   前記可動接点を前記固定接点と離接させる方向に移動可
   能に設けられていて、同接点端子の移動に伴い接点離接
   動作がなされるようになっており、前記容器と接点端子
   の間を気密に塞ぐベローズが前記接点端子へ接合されて
   いるとともに、少なくとも水素ガスが前記容器に封入さ
   れてなる密封型接点装置において、前記ベローズが、請
   求項１記載の電着ベローズであることを特徴とする密封
   型接点装置。