(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点部材と可動接点部材とスナップアクション機構とを内蔵するスイッチケースと、前記スイッチケースに固定された固定接点側端子部材と可動接点側端子部材とを有し、前記固定接点部材は前記固定接点側端子部材に固定され、前記可動接点部材は前記可動接点側端子部材に導電接続されて前記スイッチケースより片持ち支持されたばね性を有する可動接点支持板の自由端側に直接かしめ結合されて固定され、前記スナップアクション機構は、一端を前記スイッチケースに固定された板ばねと、前記板ばねの自由端側と前記可動接点支持板の自由端側とに橋渡し係合するＵ字形のスナップアクションばねとにより構成され、前記スナップアクション機構による前記可動接点部材の機械的変位によって前記可動接点部材が前記固定接点部材に離接する大電流用のマイクロスイッチにおいて、
前記可動接点部材が銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属により構成され、前記固定接点部材がＡｇ−Ｉｎ−ＳｎＯ2 からなる銀−金属酸化物系合金により構成され、
前記可動部材を構成する銀−炭素焼結金属は、平均粒径１μｍ以下の炭素粉末０．０１〜０．５重量％を銀粉末に添加分散せしめて焼結したものである
ことを特徴とする大電流用のマイクロスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロスイッチに関し、特に空調装置、冷凍装置、ヒータ装置等において使用される大電流用のマイクロスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置、冷凍装置、ヒータ装置等においては、サーモスタットを用いた温度制御を行う上で、リレーを用いず大容量にも耐え得るマイクロスイッチによって通電のオンオフを行うことが要求され、あるいは、既に実施されている。
【０００３】
このような大容量にも耐え得るマイクロスイッチは、固定接点部材と可動接点部材とスナップアクション機構とを有し、前記スナップアクション機構による前記可動接点部材の機械的変位によって前記可動接点部材が前記固定接点部材に離接し、電気回路を開閉するよう構成されている。
【０００４】
マイクロスイッチにおける固定接点部材、可動接点部材の材料としては、銀、銀−炭素焼結金属、銀−金属酸化物系合金等があり、大電流用のマイクロスイッチでは、耐溶着性、耐アーク消耗性に優れている銀−金属酸化物系合金が多く使用されている。
【０００５】
特開昭５９−１２３１０８号公報には、一方の接点部材を銀−炭化タングステン（Ａｇ−ＷＣ）系焼結金属により構成し、他方の接点部材を銀−金属酸化物系合金であるＡｇ−ＳｎＯ2 系複合合金により構成し、対をなす接点部材を異種材料により構成することが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
大電流用のマイクロスイッチにおいて、多く使用されている銀−金属酸化物系合金は、耐溶着性、耐アーク消耗性に優れているが、銀、銀−炭素焼結金属に比べて接点接触抵抗が大きく、通電時の接点温度上昇が高いと云う問題点がある。
【０００７】
このため、可動接点部材と固定接点部材とがともに、銀−金属酸化物系合金によって構成されると、接点接触抵抗が高いことにより接点温度上昇が高くなり、電気的性能が低下する。この対処策として、接触面積の増大による接点接触抵抗の低下のために接点部材の直径を大きくしたり、放熱のために熱伝導性が高い補助接点板を付加する等の必要が生じる。
【０００８】
スイッチケースの寸法を変えずに、接点部材の直径を大きくすると、接点部材と他の部材との間の空隙が小さくなり、これらの間で、アーク放電を起こす虞れが生じる。特に、スナップアクション機構が、一端をスイッチケースに固定された板ばねと、板ばねの自由端側と可動接点を保持する可動接点支持板の自由端側とに橋渡し係合したＵ字形のスナップアクションばねとにより構成されているものでは、スナップアクションばねと固定接点部材とが近接し、両者間でアーク放電を起こすため、固定接点部材のスナップアクションばね側を削り取って固定接点部材をＤ字形に加工する必要が生じる。
【０００９】
これに対し、銀−炭素焼結金属による接点部材同士では、銀−金属酸化物系合金製の接点部材における上述のような問題を生じることはないが、耐溶着性、耐アーク消耗性に関して銀−金属酸化物系合金製のものに比して劣り、電気的寿命が短く、また、銀−炭素焼結金属は比較的靱性が高くて塑性加工することができず、ダイス伸線や接点部材を接点支持板に直接かしめ止め（かしめ結合）することができない。
【００１０】
特開昭５９−１２３１０８号公報に示されているものでは、一方の接点部材を銀−タングステン炭化物系焼結金属により構成し、他方の接点部材を銀−金属酸化物系合金により構成することにより、耐溶着性を確保し、接点接触抵抗の低減して接点温度の上昇を抑制することができるが、耐溶着性の確保、接点温度上昇の抑制に関してまだ充分ではなく、またタングステンを高熱加工した炭化タングステンが必要である。
【００１１】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、耐溶着性ならびに耐アーク消耗性の確保と接点接触抵抗の低減とを充分に両立し、補助接点支持部材の不要化、接点部材の小型化を可能にすると共に電気的寿命の向上を図り、また接点部材を接点支持板に直接かしめ止めすることができ、接点組付性に優れた大電流用のマイクロスイッチを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明による大電流用のマイクロスイッチは、固定接点部材と可動接点部材とスナップアクション機構とを内蔵するスイッチケースと、前記スイッチケースに固定された固定接点側端子部材と可動接点側端子部材とを有し、前記固定接点部材は前記固定接点側端子部材に固定され、前記可動接点部材は前記可動接点側端子部材に導電接続されて前記スイッチケースより片持ち支持されたばね性を有する可動接点支持板の自由端側に直接かしめ結合されて固定され、前記スナップアクション機構は、一端を前記スイッチケースに固定された板ばねと、前記板ばねの自由端側と前記可動接点支持板の自由端側とに橋渡し係合するＵ字形のスナップアクションばねとにより構成され、前記スナップアクション機構による前記可動接点部材の機械的変位によって前記可動接点部材が前記固定接点部材に離接する大電流用のマイクロスイッチにおいて、前記可動接点部材が銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属により構成され、前記固定接点部材がＡｇ−Ｉｎ−ＳｎＯ2 からなる銀−金属酸化物系合金により構成され、前記可動部材を構成する銀−炭素焼結金属は、平均粒径１μｍ以下の炭素粉末０．０１〜０．５重量％を銀粉末に添加分散せしめて焼結したものであることを特徴とする。
【００１６】
請求項１に記載の発明による大電流用のマイクロスイッチによれば、固定接点部材は固定接点側端子部材によってスイッチケースに固定され、可動接点部材は可動接点側端子部材に導電接続されてスイッチケースより片持ち支持されたばね性を有する可動接点支持板の自由端側に直接かしめ結合されて固定され、一端を前記スイッチケースに固定された板ばねと当該板ばねの自由端側と可動接点支持板の自由端側とに橋渡し係合したＵ字形のスナップアクションばねとによりスナップアクション機構が構成され、そのスナップアクション機構によって可動接点部材の接点間移動が高速度に行われる。平均粒径１μｍ以下の炭素粉末０．０１〜０．５重量％を銀粉末に添加分散せしめて焼結してなり、可動接点支持板に直接かしめ結合されている銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属による可動接点部材と、Ａｇ−Ｉｎ−ＳｎＯ2 からなる銀−金属酸化物系合金による固定接点部材とを使用した異質の接点材料の組み合わせと、可動接点部材への特定の銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属の使用とにより、単一接点材料による場合に比して互いの欠点をカバーし、接点温度の上昇が抑制されているから、接点部材の直径を大きくする必要がなく、マイクロスイッチの寸法を大きくすることなく接点部材とスナップアクションばねとの間隔を大きく取ることができ、両者間でアーク放電を起こすことがなく、耐久性が向上し、長期間に亙って安定した優れた電気的性能が得られる他、放熱のための補助接点板を可動接点側に付加する必要をなくすることができ、耐溶着性ならびに耐アーク消耗性の確保と接点接触抵抗の低減とが充分に両立するとともに、可動接点部材の塑性加工が容易となって、ばね性を有する可動接点支持板に過大な力を付与することなく、可動接点支持板に可動接点部材を直接かしめ結合して固定することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１、図２はこの発明による大電流用のマイクロスイッチの一つの実施の形態を示している。マイクロスイッチは、電気絶縁材料製のターミナルボックス１とターミナルカバー３とによる密閉構造のスイッチケース５を有している。ターミナルボックス１には固定接点側端子片７と可動接点側端子片９とが各々嵌込み式に固定装着されている。
【００２２】
固定接点側端子片７はスイッチケース５内に位置するステープル状の接点支持部１１を一体に有しており、接点支持部１１の下底面にボタン状の固定接点部材１３がかしめ止め固定されている。
【００２３】
可動接点側端子片９はスイッチケース５内において板ばねによる横転Ｕ字状の可動接点支持板１５の一端をターミナルボックス１との間に挟み込み式に固定している。これにより可動接点支持板１５は可動接点側端子片９と導電接続されてスイッチケース５より片持ち支持されている。可動接点支持板１５の自由端側の上面にはボタン状の可動接点部材１７が固定されている。
【００２４】
可動接点支持板１５の自由端は接点支持部１１の下方に位置していることにより、可動接点部材１７は固定接点部材１３と微小接点間隔をおいて対向している。
【００２５】
ターミナルボックス１には接点間隔を調整するために接点間隔調整ねじ１９と座金ばね２１とが取り付けられている。
【００２６】
可動接点側端子片９はスナップアクション機構の横転Ｕ字状の板ばね２３の一端をターミナルボックス１との間に挟み込み式に固定している。板ばね２３の自由端側と可動接点支持板１５の自由端側とに間には該両者に橋渡し係合するＵ字形のスナップアクションばね２５が取り付けられている。板ばね２３には、マイクロスイッチを開閉する棒状のアクチュエータ２７が接続されている。
【００２７】
このマイクロスイッチでは、図１に示されているように、アクチュエータ２７が押し下げられることにより、上述のスナップアクション機構によるスナップアクションによって可動接点部材１７が上昇変位して固定接点部材１３と当接し、接点を閉じ、これに対し、図２に示されているように、アクチュエータ２７が持ち上げられることにより、上述のスナップアクション機構による逆スナップアクションによって可動接点部材１７が降下変位して固定接点部材１３より離間し、接点を閉じる。
【００２８】
上述のように構造によるスナップアクション機構により、接点開閉における可動接点部材１７の接点間移動が高速度に行われるようになり、電気スイッチの所謂「キレ」がよくなる。
【００２９】
固定接点部材１３はＡｇ−Ｉｎ−ＳｎＯ2 による銀−金属酸化物系合金で形成されている。
【００３０】
これに対し、可動接点部材１７は銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属により構成されている。可動接点部材１７を構成する銀−炭素焼結金属は、平均粒径１μｍ以下、特に好ましくは０．１μｍ以下の炭素粉末０．０１〜０．５重量％を銀粉末に添加分散せしめて焼結したものであり、耐溶着性を損ねることなく塑性加工性を有している。
【００３１】
これにより、可動接点部材１７は可動接点支持板１５にかしめ結合により直接固定されている。
【００３２】
銀−炭素焼結金属に添加する炭素粉末の平均粒径が１μｍ以下、特に好ましくは０．１μｍ以下であることにより、不溶着性を得るのに必要な炭素量が最低５重量％程度より０．０１〜０．５重量％に低減し、このことと炭素粉末の平均粒径が極小であることが、銀−炭素焼結金属の塑性加工を可能にしていると考えられる。
【００３３】
炭素粉末の平均粒径が１μｍ以下でないと、所要の耐溶着性を得るために必要な炭素量が増え、健全な塑性加工を不可能にする。炭素粉末の平均粒径が１μｍ以下であれば、炭素量が０．０１重量％以下であると、所要の耐溶着性が得られず、炭素量が０．５重量％以上であると、健全な塑性加工が行われ得なくなる。
【００３４】
なお、上述の銀−炭素焼結金属による電気接点材料は、特開平６−２２８６７８号公報に示されているものと同等のものであってよい。
【００３５】
上述のように、可動接点部材１７が銀−炭素焼結金属により構成され、固定接点部材１３が銀−金属酸化物系合金により構成されていることにより、単一接点材料による場合に比して互いの欠点がカバーされ、耐溶着性ならびに耐アーク消耗性の確保と接点接触抵抗の低減とが充分に両立し、接点温度の上昇が抑制される。
【００３６】
これにより、耐久性が向上し、電気的寿命が長くなると共に、接触面積の増大による接点接触抵抗の低下のために固定接点部材１３や可動接点部材１７の直径を大きくしたり、放熱のために熱伝導性が高い補助接点板を付加する等の必要がなくなり、マイクロスイッチの小型化設計と部品点数の削減が図られる。
【００３７】
上述のように、固定接点部材１３の直径を大きくする必要がないので、マイクロスイッチの寸法を大きくすることなく固定接点部材１３とスナップアクションばね２５との間隔を大きく取ることができ、両者間でアーク放電を起こすことがない。このことによっても、耐久性が向上し、長期間に亙って安定した優れた電気的性能が得られる。
【００３８】
また、銀−炭素焼結金属よる可動接点部材１７は可動接点支持板１５に直接かしめ結合されているから、接点組付性に優れている。
【００３９】
上述の構成によるこの発明の実施品と従来品（固定接点部材と可動接点部材が共にＡｇ−Ｉｎ−ＳｎＯ2 による銀−金属酸化物系合金で構成されているもの）との性能比較評価試験を以下に云う条件で行った。
【００４０】
評価するマイクロスイッチを圧力式サーモスタットに組み込み、下記条件の電気負荷をマイクロスイッチに与え、キャピラリチューブより空気圧をアクチュエータ２７に印加することによって接点を開閉させ、接点溶着の有無および転移、消耗状態を調べる。
【００４１】
接点溶着とは、キャピラリチューブより印加する空気圧によって設定している本来の接点開閉時間に対して１秒以上の電流遮断遅延（通電延長）があった場合を指し、接点溶着が発生すれば、試験装置を停止する。なお、試験装置よりサンプルを取り外した時点で、接点が自力開離している場合は軽溶着として耐久試験を継続し、自力開離しない場合は完全溶着とする。
【００４２】
電気負荷条件；
電圧：ＡＣ２５０Ｖ
電流ｉ1 ：８０Ａ（ｃｏｓφ０．４５）
電流ｉ2 ：２０Ａ（ｃｏｓφ０．７５）
電流ｉ1 通電時間ｔ1 ：０．２秒
電流ｉ2 通電時間ｔ2 ：０．８秒
通電休止時間ｔ3 ：９秒
頻度：６回／分
この電気負荷条件による通電波形が図３に示されている。
【００４３】
評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
0003947307.tif 000002
【００４５】
表１に示されている評価結果より、従来品では、１２万回以降で、すべてに軽溶着が発生し、２２万回〜３０万回までで５台中、２台に完全溶着が発生し、接触抵抗が最大３９ｍΩまで上がり、接点温度上昇が６３℃まで上昇したが、この発明による実施品では、２４万回以降で初めて５台中、４台に軽溶着が発生し、３０万回まで完全溶着の発生が皆無で、接触抵抗が最大１０ｍΩで、接点温度上昇が５０℃以下に抑えられたと云う優れた評価が得られた。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１に記載の発明による大電流用のマイクロスイッチによれば、平均粒径１μｍ以下の炭素粉末０．０１〜０．５重量％を銀粉末に添加分散せしめて焼結してなり、可動接点支持板に直接かしめ結合されている銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属による可動接点部材と、Ａｇ−Ｉｎ−ＳｎＯ2 からなる銀−金属酸化物系合金による固定接点部材とを使用した異質の接点材料の組み合わせと、可動接点部材への特定の銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属の使用とにより、単一接点材料による場合に比して互いの欠点をカバーし、特に可動接点部材の接点及びこれに連なる可動接点支持板の温度の上昇が抑制されているから、接点部材の直径を大きくする必要がなく、マイクロスイッチの寸法を大きくすることなく接点部材とスナップアクションばねとの間隔を大きく取ることができ、両者間でアーク放電を起こすことがなく、耐久性が向上し、長期間に亙って安定した優れた電気的性能が得られる他、放熱のための補助接点板を可動接点側に付加する必要をなくすることができ、耐溶着性ならびに耐アーク消耗性の確保と接点接触抵抗の低減とが充分に両立するとともに、可動接点部材の塑性加工が容易となって、ばね性を有する可動接点支持板に過大な力を付与することなく、可動接点支持板に可動接点部材を直接かしめ結合して固定することができる。
【００４７】
このため、異質接点材料の組み合わせにより、単一接点材料による場合に比して互いの欠点がカバーされ、耐溶着性ならびに耐アーク消耗性の確保と接点接触抵抗の低減とが充分に両立するようになり、接点温度の上昇が抑制され、耐久性が向上し、電気的寿命の長くなると共に、接触面積の増大による接点接触抵抗の低下のために固定接点部材や可動接点部材の直径を大きくしたり、放熱のために熱伝導性が高い補助接点板を付加する等の必要がなくなり、マイクロスイッチの小型化設計と部品点数の削減が図られる。
【００５１】
さらに、銀−炭素（Ａｇ−Ｇｒ）焼結金属による可動接点部材は耐溶着性を備えて塑性加工可能な焼結金属により構成され、この可動接点部材はかしめ結合によりばね性を有する可動接点支持板に過大な力を付与することなく直接固定されるようになって接点組付性がよくなり、製作コストの低減が図られる他、スナップアクション機構によって可動接点部材の接点間移動が所望の高速度に安定的に行わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるマイクロスイッチの一つの実施の形態を接点閉じ状態について示す断面図である。
【図２】この発明によるマイクロスイッチの一つの実施の形態を接点開き状態について示す断面図である。
【図３】性能比較評価試験における通電波形を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ターミナルボックス
３  ターミナルカバー
５  スイッチケース
７  固定接点側端子片
９  可動接点側端子片
１１  接点支持部
１３  固定接点部材
１５  可動接点支持板
１７  可動接点部材
１９  接点間隔調整ねじ
２１  座金ばね
２３  板ばね
２５  スナップアクションばね
２７  アクチュエータ
【図１】
0003947307.tif 000003
【図２】
0003947307.tif 000004
【図３】
0003947307.tif 000005