(57)【要約】【課題】内部に発生する有機ガスを分解して有機ガス濃度を低減することができ、接点開閉時のアークによる炭化物の堆積等を防止して導通不良や接触抵抗の増大を抑制することができる、開閉接点を有する電気機器を提供する。【解決手段】電気機器の内部に、有機ガス分解手段として酸化チタン１を設ける。接点部の開閉によって発生する紫外線、可視光や、コイルにおいて発生する電磁波により酸化チタン１が励起して光触媒機能が活性化され、有機ガスが酸化チタンによる触媒作用により二酸化炭素、水等に分解されて有機ガス濃度を低減することができる。更に、接点部の開閉時のアークにより空気中の酸素と窒素とが反応して窒素酸化物（ＮＯＸ）が生成しても、酸化チタンによる触媒作用により窒素酸化物（ＮＯＸ）が酸素と窒素とに分解されて、金属製部材の腐蝕を防止することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に有機ガス分解手段として酸化チタンを設けて成ることを特徴とする開閉接点を内装する電気機器。
【請求項２】
外装ケースに酸化チタンを混入して成ることを特徴とする請求項１に記載の開閉接点を内装する電気機器。
【請求項３】
内部の金属製部材の表面と成形部材の表面の少なくとも一方に酸化チタンを設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の開閉接点を内装する電気機器。
【請求項４】
電気機器内部に、酸化チタンからなる部材を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の開閉接点を内装する電気機器。
【請求項５】
電磁継電器として形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に記載の開閉接点を内装する電気機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁継電器等のような、内部に開閉接点を内装する電気機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁継電器（リレー）の構成部品としては、外装を構成する成形品（外装ケース）、コイル線、シール材等に有機材料が用いられており、電磁継電器の使用中にこの有機材料から有機ガスが発生する。このような有機ガスが電磁継電器の内部に発生すると、電磁継電器の接点開閉の際に、接点部で発生するアークによって炭化物等が発生し、これが接点部に堆積して、導通不良や接触抵抗の増大の原因となっていた。
【０００３】
そこで、従来から、外装ケース２、コイル線、シール材等の材質として有機ガスの発生量が少ないものを用いたり、また特許文献１に開示されているように電磁継電器内部に多価アルコールを転化して接点表面における有機ガスの付着を防止することなどが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１６２８５９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２０００−２１２５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の電磁継電器の小型化により電磁継電器の内部の容積が減少し、その結果、有機ガスの発生量が同量であっても電磁継電器の内部に発生する有機ガスの濃度が増大することとなり、従来のような有機ガスの低減方法のみでは接点部４における炭化物等の堆積を十分に抑制することができなくなってきた。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、電磁継電器等のような、開閉接点を内装する電気機器に関し、詳しくは内部に発生する有機ガスを分解して有機ガス濃度を低減することができ、接点開閉時のアークによる炭化物の堆積等を防止して導通不良や接触抵抗の増大を抑制することができる電気機器を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る開閉接点を内装する電気機器は、内部に有機ガス分解手段として酸化チタン１を設けて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、外装ケース２に酸化チタン１を混入して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、内部の金属製部材３の表面と成形部材の表面の少なくとも一方に酸化チタン１を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、電気機器内部に、酸化チタン１からなる部材を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の発明は、電磁継電器として形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明は、電磁継電器等のような、開閉接点を有する電気機器に関する。図６はこのような開閉接点を有する電気機器の一例として、電磁継電器の全体構成を示すものであるが、電磁継電器の構成はこのようなものには限られない。
【００１４】
この電磁継電器はいわゆるバランスアマチュア構造のものであり、略コ字状に形成された鉄芯１１に一体的にコイルボビンを形成し、コイルボビンにコイルを巻装し、磁石１４（永久磁石）を鉄芯１１の両側片の先端間に介装して電磁石ブロックを形成し、鉄芯１１の磁極部としての両側片の上面に対向させて永久磁石上に揺動自在に接極子を載置している。
【００１５】
図示の電磁継電器では、合成樹脂等で形成されるボディブロック２１に対して、鉄芯１１、コイル、磁石１４、並びに端子１７を有すると共に固定接点１９が固着された端子板１３とともに一体に設けている。一方、先端に可動接点１８が固着された接点ばね１６を接極子１５の揺動方向に直交する方向の両側方に配置し合成樹脂でモールドすることで接極子１５と接点ばね１６が一体成形して接極子ブロック２２を形成し、この接極子ブロック２２をボディブロック２１上に載置し、更に一面が開口する箱形に形成された合成樹脂製のケース２３をボディブロック２１に被嵌して、電磁継電器が形成される。
【００１６】
この電磁継電器は、コイルへの通電が行われると、磁化の向きに応じて接極子１５の一端部が鉄芯１１の一方の磁極１１ａに吸引されて接極子ブロック２２が揺動して接点ばね１６の一方の先端部に固着された可動接点１８が固定接点１９と接触し、コイルへの通電方向を逆向きにすれば、接極子１５が鉄芯１１の他方の磁極１１ａに吸引されて固定接点１９に接触していた可動接点１８が開離するように動作する。
【００１７】
本発明では、上記に例示したような電磁継電器の内部に、有機ガス分解手段として酸化チタン１を設けるものである。酸化チタン１としては、特にアナタース型のものを設けることが好ましい。
【００１８】
酸化チタン１を設ける方法は特に制限されず、適宜の手法を採用できる。
【００１９】
例えば、電磁継電器の外装を構成する外装ケース２、上記の例では合成樹脂製のケース２３とボディブロック２１のうちの少なくとも一方に、酸化チタン１を混入することができる。すなわち、外装ケース２を成形する際に、酸化チタン１が混入された成形材料を用い、これを成形することで外装ケース２を形成するものである。この場合、電磁継電器の内部では、図３に模式的に示すように、外装ケース２の内面において酸化チタン１が露出することとなり、これにより電磁継電器の内部に酸化チタン１が設けられる。外装ケース２中における酸化チタン１の含有量は特に制限されず、適宜の含有量とすることができるが、例えば成形体全体に対して０．１〜１重量％の割合で含有させるものである。
【００２０】
また、電磁継電器を密閉するためのシール材、すなわち合成樹脂製のケース２３とボディブロック２１との隙間を密閉するためのシール材も、外装ケース２を構成するものであり、このシール材中に、酸化チタン１を混入するようにしてもよく、この場合も、電磁継電器の内部において、シール材の表面に酸化チタン１が露出することとなり、これにより電磁継電器の内部に酸化チタン１が設けられる。
【００２１】
また、図４に模式的に示すように電磁継電器の内部に設けられる金属製部材３の表面に酸化チタン１を設けたり、また他の成形部材の表面に酸化チタン１を設けたりすることもできる。
【００２２】
例えば上記の例における鉄芯１１、接極子１５、接点ばね１６、磁石１４、その他、電磁継電器の内部に設けられ、且つ金属にて形成される部材の表面に、酸化チタン１を膜状等に形成するものである。この場合、酸化チタン１を金属製部材３の表面に多く分布させて設けることができ、後述する酸化チタン１による触媒効果が大きくなる。
【００２３】
また、電磁継電器の外装ケース２（例えば上記の例では合成樹脂製のケース２３）の内面や、接極子ブロック２２、ボディブロック２１等の表面に酸化チタン１を膜状に形成することもできる。この場合、酸化チタン１を外装ケース２の内面等に多く分布させて設けることができ、後述する酸化チタン１による触媒効果が大きくなる。
【００２４】
このように金属製部材３の表面や他の成形部材の表面に酸化チタン１を設ける場合の酸化チタン１の形成方法は特に制限されず、例えば蒸着、塗布、めっき、その他のコーティング法を用いて形成することができる。またこの場合の酸化チタン１の膜の厚みも特に制限されず、適宜の厚みに形成できるが、例えば１μｍ以上の範囲の厚みに形成するものである。
【００２５】
ここで、接点部４、すなわち図示の例では端子板１３に固着された固定接点１９や、接点ばね１６に固着された可動接点１８に酸化チタン１を設ける場合には、接点部４同士の接触部位には酸化チタン１を設けないようにして接点部４の導通を確保することが好ましい。例えば図５に示す例では、端子板１３又は接点ばね１６に、溶接接続用のＣｕＮｉ層２４を介してＡｇ層２５を設けると共にその表面にＡｕ層２６を設けることにより固定接点１９又は可動接点１８が形成されているが、ＣｕＮｉ層２４の表面のみに酸化チタン１を設けることで、接点同士の接触部位に酸化チタン１を設けないようにし、接点部４の導通を確保している。
【００２６】
また上記のように電磁継電器に必須の部材に酸化チタン１を設けるほか、有機ガス分解手段としてのみ機能する別途の部材を酸化チタン１で形成し、これを電磁継電器の内部に設けることもできる。例えば酸化チタン１にてボール状の成形体を形成して、これを電磁継電器の内部の適宜の位置に配設するものである。
【００２７】
このように形成される電磁継電器では、その内部に有機ガスが発生しても、図１に概念的に示すように、酸化チタン１による触媒作用により二酸化炭素、水等に分解されて、電磁継電器の内部の有機ガス濃度を低減することができる。特に電磁継電器では、接点部４の開閉によって接点部４に紫外線、可視光が発生し、またコイルにおいて電磁波が発生するものであり、これにより酸化チタン１が励起して光触媒機能が活性化され、有機ガスを高効率で分解することができるものである。このため、接点部４の開閉時のアークによる炭化物の生成を抑制し、接点部４において炭化物が堆積しないようにして、接点部４における導通不良の発生や接触抵抗の増大を抑制することができるものである。
【００２８】
また、例えば電源からの負荷を開閉するなどのような大きな負荷を開閉する電磁継電器（パワーリレー）などの場合には、接点部４におけるアークが持続するような負荷（Ｌ負荷（誘導性負荷）など）を開閉する場合に、空気中の窒素と酸素との反応により窒素酸化物（ＮＯＸ）が発生し、これが空気中の水分（Ｈ２Ｏ）と反応して硝酸（Ｈ２ＮＯ３）が生成し、電磁継電器の内部の金属製部材３を腐蝕させて動作不良を引き起こす場合があるが、本発明に係る電磁継電器では、図２に概念的に示すように、酸化チタン１による触媒作用により窒素酸化物（ＮＯＸ）が酸素と窒素とに分解され、金属製部材３の腐蝕を抑制することができるものである。
【００２９】
上記のような電磁継電器を作製するにあたっては、その組み立ての最終段階において、電磁継電器の内部に配置される酸化チタン１に向けて紫外線や可視光を照射することが好ましく、これにより酸化チタン１の触媒性能を活性化させて、より高い効果が得られる。特にシール材にて電磁継電器を密閉するにあたり、熱硬化性のシール材等のように加熱成形を行う必要のあるシール材を用いる場合には、その加熱成形時に有機ガスが発生するが、シール材による封止を行う前に電磁継電器の内部に配置される酸化チタン１に紫外線を照射して触媒性能を活性化させておくと、シール材の加熱成形時に発生する有機ガスが酸化チタン１の触媒作用により分解されて、電磁継電器内の有機ガスの残存を抑制することができるものである。
【００３０】
また本発明に係る開閉接点を内装する電気機器は、開閉接点が内装されたものであれば上記のような電磁継電器に限られるものではなく、例えば他の有接点構造を有するスイッチ、モータ、ハードディスクドライブ等に対しても適用することができ、これらの電気機器においても、同様に接点部における導通不良の発生や接触抵抗の増大を抑制することができるものである。
【００３１】
【実施例】
実施例として、電磁継電器（ＧＱリレー；松下電工株式会社製；品番「ＡＧＱ２００Ａ４Ｈ；外装ケース材料ＬＣＰ（液晶ポリマー）」）の外装ケースの内面の上底面（天井面）に、酸化チタンの５％分散液を５ｍｇ塗布・乾燥することにより外装ケースの内面に０．２５ｍｇの酸化チタンを設けたものを用意し、また比較例として酸化チタン１を設けない以外は実施例と同一の電磁継電器を用意した。
【００３２】
この実施例及び比較例の電磁継電器を、８５℃の雰囲気において、１０Ｖ、１０ｍＡの負荷を１００万回開閉した場合の、接点の接触抵抗を測定した。実施例の結果を図７（ａ）に、比較例の結果を図７（ｂ）にそれぞれ示す。尚、図７のグラフの横軸は開閉サイクル数を１万で除した値を示すものであり、また縦軸は接触抵抗値を示し、且つ図７（ａ）と図７（ｂ）とではそのレンジを異ならせている。
【００３３】
この結果から明らかなように、比較例では実施例に比べると、接点の接触抵抗値が著しく上昇したものであり、これにより、実施例では、酸化チタン１の触媒作用により内部の有機ガスが分解され、接点における炭化物等の堆積が抑制されることにより、接点の接触抵抗の増大が抑制されたことが、明らかとなった。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように請求項１に係る開閉接点を内装する電気機器は、内部に有機ガス分解手段として酸化チタンを設けるため、電気機器の使用中に、この電気機器を構成する有機材料から有機ガスが発生しても、接点部の開閉によって発生する紫外線、可視光や、コイルにおいて発生する電磁波により酸化チタンが励起して光触媒機能が活性化されることから、有機ガスが酸化チタンによる触媒作用により二酸化炭素、水等に分解されて有機ガス濃度を低減することができ、このため、接点部の開閉時のアークによる炭化物の生成を抑制し、接点部において炭化物が堆積しないようにして、接点部における導通不良の発生や接触抵抗の増大を抑制することができるものである。また接点部の開閉時のアークにより空気中の酸素と窒素とが反応して窒素酸化物（ＮＯＸ）が生成しても、酸化チタンによる触媒作用により窒素酸化物（ＮＯＸ）が酸素と窒素とに分解されて、金属製部材の腐蝕を防止することができるものである。
【００３５】
また請求項２の発明は、請求項１において、外装ケースに酸化チタンを混入するため、酸化チタンを電気機器の内部に広く分散して設けることができるものである。
【００３６】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、内部の金属製部材の表面と成形部材の表面の少なくとも一方に酸化チタンを設けるため、酸化チタンを金属製部材の表面や外装ケースの内面に多く分布させて設けることができ、酸化チタンによる触媒効果を向上することができるものである。
【００３７】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、電気機器内部に、酸化チタンからなる部材を設けるため、電気機器内の任意の位置に任意の量の酸化チタンを設けることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は、酸化チタンの触媒作用により有機ガスが分解される様子を示す概念図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、酸化チタンの触媒作用により窒素酸化物が分解される様子を示す概念図である。
【図３】外装ケースの表面に酸化チタンが露出している様子を示す模式図である。
【図４】金属製部材の表面に酸化チタンが設けられた様子を示す模式図である。
【図５】端子部に酸化チタンが設けられた様子を示す断面の模式図である。
【図６】電磁継電器の全体構成の一例を示す分解斜視図である。
【図７】（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例での、電磁継電器の開閉サイクル数に対する接点の接触抵抗の値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  酸化チタン
２  外装ケース
３  金属製部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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