(57)【要約】【課題】電磁接触器のガス封止を容易に行うことができる電磁接触器のガス封止方法を提供する。【解決手段】所定距離離間して配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能な可動接触子と気密に収納した封止容器と、該封止容器の内外を連通する金属製のパイプとを備えた電磁接触器のガス封止方法であって、前記パイプとガス供給源とを連結して、前記ガス供給源から前記パイプを介して封止容器内にガスを導入し、導入したガス圧が所定のガス圧力になった際に前記ガス供給源からのガス供給を停止し、次いで、前記パイプの開口部を閉塞しながら超音波溶接を行い、超音波溶接による前記パイプの溶接が完了した時点で前記パイプを切断して前記消弧室及び前記キャップ内にガスを封止したガス封止密封容器を形成する。【選択図】図３
2014110095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離離間して配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能な可動接触子とを気密に収納した封止容器と、該封止容器の内外を連通する金属製のパイプとを備えた電磁接触器のガス封止方法であって、
前記パイプとガス供給源とを連結して、前記ガス供給源から前記パイプを介して封止容器内にガスを導入し、
導入したガス圧が所定のガス圧力になった際に前記ガス供給源からのガス供給を停止し、
次いで、前記パイプの開口部を閉塞しながら超音波溶接を行い、超音波溶接による前記パイプの溶接が完了した時点で前記パイプを切断して前記消弧室及び前記キャップ内にガスを封止したガス封止密封容器を形成したことを特徴とする電磁接触器のガス封止方法。
【請求項２】
前記封止容器と前記パイプとがシール接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器のガス封止方法。
【請求項３】
前記ガス供給源は封止ガスとして水素を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁接触器のガス封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流路に介挿された固定接触子および可動接触子を備えた接点装置を備えた電磁接触器の内部にガスを封止する電磁接触器のガス封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁接触器のガス密閉型構造（以下、カプセル構造という）は、図６に示すような構造をしており、具体的には消弧室１内部に、固定接点２６、可動接点２７ａを有する可動接触子２７、可動軸２８、接触バネ２９等が組み込まれている。また、キャップ８内には可動軸２８が連結された可動鉄心３０、復帰バネ３１が組み込まれている。ここでは詳細については説明しない。
【０００３】
まず、消弧室１と固定接触子２および消弧室１と第一の接続部材４はロウ付けにより接合され、キャップ８と第二の接続部材５は溶接（レーザ溶接またはマイクロＴＩＧ溶接）により接合されている。そして、ベース板７と第一の接続部材４はシール溶接で接合し、またベース板７と第二の接続部材５もシール溶接にて接合されている。このシール溶接は抵抗溶接（プロジェクション溶接）やレーザ溶接によって接合されている。
【０００４】
ガス封入式のプロジェクション溶接では、図７に示すように、ガス封入室１４内の上部電極部１５および下部電極部１６が、ガス封入室１４内に設置され常時ガス雰囲気１８を保つようにガス１９を流しておく必要があり、そのガス封入室１４も大型にならざるを得ないという問題がある。特にシール溶接するためにカプセル構造部１３を複数個入れておき、終わる際に次のカプセル構造部１３と入れ替えるという時には、ガス封入室１４の排気と充填を繰り返すことになり、かなりの時間を要するという問題がある。このような工程では、封入ガス消費量も多くなってしまうという問題がある。
【０００５】
ガス封入式のレーザ溶接では、図８に示すように水素ガス２０を給排気できるチャンバー２１内で、水素ガス２０を給排するワーク２４を複数個入れて、チャンバー２１の外部から透明ガラス窓２２越しからレーザ光２５を入射させてワーク２４をレーザ溶接する方法がある。しかし、この方法ではワーク２４の一部にＣ字状の給排気孔２３を設けておき、この給排気孔２３をレーザ溶接する必要がある。密閉部品の一部にＣ字状の給排気孔２３を予め精度良く加工しておくことと、Ｃ字状の給排気孔２３を変形しないようにレーザ照射条件を設定し、溶接する必要があるため、技術的には容易な製造方法であるとは言えない。また、チャンバー２１の透明ガラス窓２２越しからレーザ溶接を行うため、溶接時におけるスパッタやヒュームなどが多く発生するため、透明ガラス窓２２が汚染したり、チャンバー２１内を汚染し易いという問題点がある。
【０００６】
チャンバー２１の透明ガラス窓２２越しからのレーザ溶接以外の方法として、レーザ溶接ヘッドをチャンバー２１内に入れて溶接する方法も開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法ではチャンバーの大きさが大型化してしまう問題もある。
上記に記載したようなガス封入式のプロジェクション溶接方法やレーザ溶接方法では、カプセル構造内のガス封入圧力が大気圧あるいは大気圧より若干高い圧力程度であればシール溶接は可能であるが、更にガス封止圧力が数気圧乃至それ以上のガス圧力となると、上記に記載したようなガス封入式のプロジェクション溶接方法のガス封止室、レーザ溶接方法のチャンバーでは、ガス封止圧力を確保しながら量産性良くシール溶接することが困難となる。
ここで、封入に使用されるガスの種類には、水素ガス、窒素ガス、水素と窒素の混合ガス、あるいは空気などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８３５０２６号公報
【特許文献２】特開平４−１８２０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上より、本発明は上記に記載した様々な問題点に鑑みなされたものであり、従来のカプセル構造のガス封止を容易に行うことができる電磁接触器のガス封止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の形態に係る電磁接触器のガス封止方法は、所定距離離間して配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能な可動接触子と気密に収納した封止容器と、該封止容器の内外を連通する金属製のパイプとを備えた電磁接触器のガス封止方法であって、前記パイプとガス供給源とを連結して、前記ガス供給源から前記パイプを介して封止容器内にガスを導入し、導入したガス圧が所定のガス圧力になった際に前記ガス供給源からのガス供給を停止し、次いで、前記パイプの開口部を閉塞しながら超音波溶接を行い、超音波溶接による前記パイプの溶接が完了した時点で前記パイプを切断して前記消弧室及び前記キャップ内にガスを封止したガス封止密封容器を形成するようにしている。
【００１０】
また、本発明に係る電磁接触器のガス封止方法の第２の態様は、前記封止容器と前記パイプとがシール接合されている。
また、本発明に係る電磁接触器のガス封止方法の第３の態様は、前記ガス供給源が封止ガスとして水素を供給するようにしている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガス封入式のプロジェクション溶接方法のようにガス封入、排気のための装置やガス封入室が不要となり、付随設備の省略による設備コストやガス消費量の削減に寄与できるほか、ガス封入、排気のための時間短縮などが可能となり生産性が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用し得る電磁接触器の一例を示す縦断面図である。
【図２】電磁接触器の斜視図である。
【図３】本発明の電磁接触器のガス封止方法を金属製パイプの断面形状とともに説明する工程図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例を示す電磁接触器の正面断面図であって、（ａ）は第１の変形例、（ｂ）は第２の変形例をそれぞれ示す。
【図５】本発明に係る電磁接触器の第２の実施形態を示す正面断面図である。
【図６】従来の電磁接触器を示す正面断面図である。
【図７】従来のガス封入式のプロジェクション溶接を示す模式図である。
【図８】従来のガス封入式のレーザ溶接を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電磁接触器の第１の実施形態を示すカプセル構造の断面図である。図２は、図１に示した電磁接触器のカプセル構造外観の斜視図で、図３はガス封入・封止工程を説明する図である。図４（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施形態の変形例を示した電磁接触器のカプセル構造の断面図である。図５は本発明に係る電磁接触器の第２の実施形態を示すカプセル構造の断面図である。
【００１４】
すなわち、図１に示す実施例において、下端面を開放した例えばセラミックスを焼成して一体形成した桶状の消弧室１と、この消弧室１の上側側壁面に一対の例えば銅製の固定接触子２が所定間隔を保って貫通してロウ付けにより接合されている。
固定接触子２をロウ付けした消弧室１の開口端部１ａに、第一の接続部材４の延伸した凸状に形成された筒部４ａをロウ付けにより接合することで、消弧室接合部６が組立てられる。これら消弧室１に対する固定接触子２及び第１の接続部材４の筒部４ａの接合は、炉内で同時にロウ付けすることにより一体化することができる。このとき、消弧室１には、固定接触子２及び第一の接続部材４の筒部４ａのロウ付け位置に、メタライズ処理を行って金属層又は金属膜を形成し、その金属層又は金属膜にＮｉめっきを施して置く。また、第１の接続部材４は鉄系材料であるため、例えば電気Ｎｉメッキなどをしてロウ付け性を確保することが好ましい。また、消弧室１を構成するセラミックス材料の膨張係数と銅製の固定接触子２の膨張係数との差を考慮して応力歪が発生しないような形状にすることはいうまでもない。
【００１５】
そして、組立てられた消弧室接合部６は、第一の接続部材４の筒部４ａに一体に連結されたフランジ部４ｂをベース板７に密着させてシール溶接にて接合する。このとき、ベース板７に例えば銅製の中空の金属製パイプ３を消弧室１内にベース板７を貫通させて挿通し、シール接合する。ここで、金属製パイプ３は後述するように超音波溶接による封止処理を行うために、突出長さを比較的長くしておく。
【００１６】
また、一端が封止された有底筒状のキャップ８は、第２の接続部材５の延伸した凸状をなす筒部５ａをキャップ８の開口端部８ａにシール溶接にて接合することでキャップ接合部１２が組み立てられる。このキャップ接合部１２をベース板７に取り付けるには、第二の接続部材５に設けたフランジ部５ｂをベース板７に密着させてシール溶接する。
その際、消弧室接合部６とキャップ接合部１２とが、ベース板７に設けた開口孔７ａを介して互いに連通するように取り付ける。これにより、電磁接触器のカプセル構造部１３が組み立てられる。
【００１７】
消弧室接合部６の消弧室１と固定接触子２と第一の接続部材４を接合する方法は、真空ロウ付けによって同時に行える。
ここで、第一及び第二の接続部材４，５は底膨張率の材料、ベース板７は磁性材料、キャップ８は非磁性材料を用いて形成することが好ましい。
実際上は、カプセル構造部１３を組み立てる際に、前述した図４で説明したように、ベース板７の一方の面に、消弧室１内に配置される可動接点２７ａを配置した可動接触子２７、この可動接触子２７を支持する可動軸２８、この可動軸２８の周りに配置された可動接点２７ａを固定接点２６に押圧する接触バネ２９を配置し、他方の面に、開口孔７ａを貫通して延長される可動軸２８に連結された可動鉄心３０及び復帰バネ３１を配置して置く。そして、ベース板７に、可動接触子２７、可動軸２８、接触バネ２９を覆うように消弧室接合部６を配置するとともに、可動軸２８、可動鉄心３０及び復帰バネ３１を覆うようにキャップ接合部１２を配置して、これら消弧室接合部６及びキャップ接合部１２をベース板７にシール溶接する。
そして、電磁接触器のカプセル構造部１３が組み立てられると、先ず、金属製パイプ３にガス排気装置を接続してカプセル構造部１３内のガスを排気する。
【００１８】
次いで、図２に示すように、先ず、図３（ａ）に示すように、金属製パイプ３を装着したカプセル構造部１３を用意する。次いで、図３（ｂ）に示すように、金属製パイプ３の先端を封止装置５０を介してガス供給源としてのガス封入装置５１の図示しないガス供給バルブが接続されたガス供給部に接続する。そして、ガス供給バルブを開くことにより、金属製パイプ３を介してガス封入装置５１から加圧ガスを消弧室１内に導入する。
【００１９】
次いで、導入したガス圧が所定圧力となったときに、図３（ｃ）に示すように、ガス封入装置５１のガス供給弁を閉じることにより加圧ガスの供給を停止する。
次いで、封止装置５０を作動させる。この封止装置５０は、超音波ホーン５０ａとアンビル５０ｂとが金属製パイプ３の延長方向にずれた状態で金属製パイプ３を挟んで対向配置されている。そして、超音波ホーン５０ａをアンビル５０ｂ側に加工させることにより、金属製パイプ３が潰されて行き、これと同時に超音波溶接が行われて金属製パイプ３が封止され、最後に金属製パイプ３が切断される。
【００２０】
次いで、図３（ｄ）に示すように、金属製パイプ３が封止されたカプセル構造部１３を封止装置５０から切り離してカプセル構造部１３へのガス封止が完了する。
このように、本実施形態では、封止装置５０とガス封入装置５１とを直列に配置して、カプセル構造部１３の金属製パイプ３を、封止装置５０を介してガス封入装置５１に接続することにより、ガス封入装置５１によるガス封入と封止装置５０による金属製パイプ３の封止処理とが短時間で連続して行うことができる。
【００２１】
しかも、封止装置５０で超音波溶接によって金属製パイプ３を封止し、切断するので、火花が生じることなく、水素等の暴爆を考慮する気体を封止ガスとして使用する場合でも安全に封入・封止を行うことができる。
このように、ガス封止方法には、ガスの排気、ガスの導入、ガス圧保持のまま封止という工程が必要となるが、これら一連の作業工程は、封止装置５０及びガス封入装置５１間にガス排気装置及びガス封入装置５１の双方が接続されたワンタッチ式パイプを金属製パイプ３に着脱することにより行うことができ、サイクルタイムの高速化を図ることができる。
【００２２】
ここで、ガス供給源から供給するガスの種類には、水素ガス以外に窒素ガス、水素と窒素の混合ガス、あるいはエアなどがある。
このガス封止方法は、金属製パイプ３からのガス封入であるため、ガス圧力の選択に自由度があり、また圧力調整し易い。また、封止方法は超音波溶接によって極めて短時間で金属製パイプ３の開口部を閉塞することができるので、生産性が高くなる。もちろん金属製パイプ３の封止方法としてはハンディタイプの超音波溶接機でも可能であり、封止する方法を限定するものではない。
【００２３】
なお、上記第１の実施形態においては、金属製パイプ３を消弧室１のベース板７に貫通して固定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、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、消弧室１の上面板や側面板に金属製パイプ３を接合するようにしてもよい。この場合には、固定接触子２及び第一の接続部材４をロウ付けする際に金属製パイプ３も同時にロウ付けすることができる。また、金属製パイプ３を固定された固定接触子２に対して直角方向の壁面を貫通させて接合させるようにしてもよい。このように、消弧室１の側壁に金属製パイプ３を接合する場合には、金属製パイプ３の設置スペースに自由度があるという効果がある。
なお、上記第１の実施形態では、キャップ８と第二の接続部材５とが別体で構成されてい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、キャップ８の開放端部に半径方向に外方に突出するフランジ部を形成することにより、キャップ８と第二の接続部材５とを一体に形成するようにしてもよい。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態を図５について説明する。
この第２の実施形態では、桶状の消弧室を一体に形成する場合に代えて、端子支持絶縁板と第三の接続部材とで消弧室を形成するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、固定端子支持絶縁基板４０を備えている。この固定端子支持絶縁基板４０には、前述した一対の固定接触子２を固定する貫通孔４０ａ及び金属製パイプ３を固定する貫通孔４０ｂが形成されている。また、固定端子支持絶縁基板４０は、貫通孔４０ａ及び４０ｂを形成した板状のセラミック基材に、貫通孔４０ａ及び４０ｂの周り及び一方の面の外周縁部４０ｃに銅箔などの金属をメタライズ処理してセラミック絶縁基板として構成されている。
【００２５】
そして、固定端子支持絶縁基板４０の貫通孔４０ａに固定接触子２が挿通されてロウ付けされ、貫通孔４０ｂに金属製パイプ３が挿通されてロウ付けされている。
さらに、固定端子支持絶縁基板４０には、その下面における外周縁部４０ｃに金属製の角筒状の筒体部４１がロウ付けされている。この筒体部４１の他端には、半径方向外方に突出するフランジ部４２ａを有する第三の接続部材４２が一体に形成されている。
【００２６】
そして、固定端子支持絶縁基板４０とこれにロウ付けされた筒体部４１とで下面を開放した桶状の消弧室１が形成され、この消弧室１と第三の接続部材４２のフランジ部４２ａとで消弧室接合部６が構成されている。なお、固定端子支持絶縁基板４０と固定接触子２とのロウ付け及び固定端子支持絶縁基板４０の外周縁部４０ｃと筒体部４１とのロウ付けは、例えば炉内ロウ付け処理によって同時にロウ付け処理を行うことが好ましい。
【００２７】
また、筒体部４１の内周面にはセラミック製の絶縁角筒体４３が配置され、この絶縁角筒体４３のベース板７側に絶縁底板４４によって閉塞されている。そして、ベース板７には図示しないが前述した金属製パイプ３が接続されている。
一方、ベース板７の開口孔７ａの下面側には、有底筒状のキャップ４５が配置されている。このキャップ４５の開放端部には第二の接続部材４６が一体に形成されている。この第二の接続部材４６は、筒部４６ａとこの筒部４６ａの開放端から半径方向外方に突出するフランジ部４６ｂとで構成されている。
【００２８】
そして、消弧室接合部６及びキャップ接合部１２がベース板７の開口孔７ａを介して連通するように第三の接続部材４２のフランジ部４２ａ及び第二の接続部材４６のフランジ部４６ｂがベース板７に密着されてシール溶接されている。
この第２の実施形態でも、第二及び第三の接続部材４６，４２は底膨張率の材料、ベース板７は磁性材料、キャップ４５は非磁性材料を用いて形成することが好ましい。
【００２９】
実際上は、カプセル構造部１３を組み立てる際に、前述した図５で説明したように、ベース板７の一方の面に、消弧室１内に配置される可動接点２７ａを配置した可動接触子２７、この可動接触子２７を支持する可動軸２８、この可動軸２８の周りに配置された可動接点２７ａを固定接点２６に押圧する接触バネ２９を配置し、他方の面に、開口孔７ａを貫通して延長される可動軸２８に連結された可動鉄心３０及び復帰バネ３１を配置して置く。そして、ベース板７に、可動接触子２７、可動軸２８、接触バネ２９を覆うように消弧室接合部６を配置するとともに、可動軸２８、可動鉄心３０及び復帰バネ３１を覆うようにキャップ接合部１２を配置して、これら消弧室接合部６及びキャップ接合部１２をベース板７にシール溶接する。
【００３０】
この第２の実施形態でも、端子支持絶縁板４０への固定接触子２及び第三の接続部材４２のロウ付けを同時に行うことができ、消弧室１への固定接触子２の接続と、消弧室接合部６の形成とを同時に行うことができ、消弧室１及び消弧室接合部６の形成工程を簡略化することができる。
しかも、固定端子支持絶縁基板４０を平板状のセラミック基材にメタライジング処理するので、複数のセラミック基材を配置した状態で同時にメタライジング処理を行うことができ、生産性を向上させることができる。また、固定端子支持絶縁基板４０と筒体部４１とをロウ付けする場合のロウ付け治具が簡単な構造で済み、組み立て治具を安価に構成することができる。
【００３１】
また、消弧室１及びキャップ８へのガス封止は、前述した第１の実施形態と同様のガス封止方法を適用することができる。
なお、上記第２の実施形態ではキャップ４５と第二の接続部材４６とが一体に形成されてい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、前述した第１の実施形態と同様にキャップ４５と第二の接続部材４６とを別体で構成するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態について、接点機構は上記図５の構成に限定されるものではなく、任意の構成を適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    消弧室
１ａ  消弧室開口端部
２    固定端子、
３    パイプ
４    第一の接続部材
４ａ  筒部
４ｂ  フランジ部
５    第二の接続部材
５ａ  筒部
５ｂ  フランジ部
６    消弧室接合部
７    ベース板
８    キャップ
１２  キャップ接合部
１３  電磁接触器のカプセル構造部
４０  固定端子支持絶縁基板
４１  筒体部
４２  第三の接続部材
４２ａ  フランジ部
４３  絶縁角筒体
４４  絶縁底板
４５  キャップ
４６  第二の接続部材
５０  封止装置
５０ａ  超音波ホーン
５０ｂ  アンビル
５１  ガス封入装置
【図１】
2014110095.tif 000003
【図２】
2014110095.tif 000004
【図３】
2014110095.tif 000005
【図４】
2014110095.tif 000006
【図５】
2014110095.tif 000007
【図６】
2014110095.tif 000008
【図７】
2014110095.tif 000009
【図８】
2014110095.tif 000010