(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部材で構成される封止容器と、固定接点を設け前記封止容器に気密接合される固定端子と、前記固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、前記固定接点に前記可動接点が接離するよう可動する可動鉄芯が収納される磁性材料製の有底筒部と、略中央に挿通孔を有する金属材料製の第１の接合部材と、略中央に前記有底筒部の内径と同程度の孔を有する非磁性材料製の金属板と、前記封止容器及び前記第１の接合部材に気密接合にて固着される金属材料製の第２の接合部材と、一端が前記可動鉄芯と固着され前記第１の接合部材の挿通孔に移動自在に挿通される可動軸と、接点が当接する方向に前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記可動接触子が前記可動軸に連結されるよう前記接圧ばねを圧縮懸架状態で保持する可動接触子ホルダーと、接点が開離する方向に前記可動鉄芯を付勢する復帰ばねとを有した封止接点部と、前記可動鉄芯を駆動する駆動部とからなり、前記有底筒部と前記第１の接合部材は、前記金属板を間に挟み込んで気密接合され、前記可動鉄芯は、前記第１の接合部材との間に前記固定接点と前記可動接点の当接に必要なストロークを有して前記有底筒部に収納されることを特徴とする封止接点装置。
【請求項２】
前記有底筒部は、開口部側の一端部に鍔部を設けて形成され、前記金属板は、前記可動鉄芯が前記第１の接合部材との間に有するストロークと同程度の厚みで、前記有底筒部の鍔部と接合する接合部と前記第１の接合部材と接合するための鍔部を設けて形成されることを特徴とする請求項１記載の封止接点装置。
【請求項３】
前記有底筒部は、開口部側の一端部に鍔部を設けて形成され、前記金属板は、前記有底筒部の鍔部と当該金属板と前記第１の接合部材とを同時に溶接で接合できる厚さであることを特徴とする請求項１記載の封止接点装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワー負荷用のリレーや電磁開閉器等に好適な封止接点装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の封止接点装置として、例えば特開平９−２５９７２８号公報に開示されている図４に示す構造のものがある。この封止接点装置は、封止接点部Ａ、駆動部Ｂ、ハウジングＣを備えて構成されている。まず、封止接点部Ａについて説明する。セラミックのような耐熱性材料により一面が開口する箱状の封止容器１が形成され、その底部の２箇所に貫通穴１ａが設けられている。これらの貫通孔１ａ，１ａに一部が挿通される固定端子２，２は、例えば銅系材料等により略多段有底円筒状に形成され、底側の一端部には固定接点２ａが固着され、開口部側の他端部には鍔部２ｃが設けられている。また固定端子２は、その他端部が封止容器１から突出した状態で、鍔部２ｃ付近が封止容器１にロウ付け等により気密接合される。さらに、固定端子２の開口部側から内方へ向かってねじ溝２ｂが形成されている。
【０００３】
可動接触子３は、例えば銅系材料等により平板状に形成され、固定接点２ａと接離する間隔を有して両端部に可動接点３ａが固着されている。可動接触子３の中央部には挿通孔３ｂが設けてあり、この挿通孔３ｂに絶縁材料により略丸棒状に形成された可動軸４の一端４ａが挿通されている。また、可動軸４の他端４ｂにはねじ溝４ｃが切られている。
【０００４】
中央片５ａ及び両対向片５ｂ，５ｂを有する断面略コ字状に形成された可動接触子ホルダー５は、可動接触子３が可動軸４に連結されるよう後述する接圧ばね６を圧縮懸架状態で保持するものである。なお、接圧ばね６の圧縮懸架状態については後述する。この中央片５ａは、その中央に可動軸４の一端４ａが挿通される挿通孔５ｃが設けられている。また両対向片５ｂ、５ｂは、その先端中央部から互いに近づく方向へ延設片５ｄ，５ｄが延設されており、さらにその延設片５ｄ，５ｄの先端部から中央片５ａへ向かって突設片（図示せず）が突設されている。また、この可動接触子ホルダ５は、両対向片５ｂ、５ｂの外方面が封止容器１の内方面に対向する対向面となっており、その対向面には封止容器１の内方面との間隙寸法と略等しい突出寸法を有したアール状の突出部５ｇ，５ｇがそれぞれ設けられている。コイル状に形成された接圧ばね６は、固定接点２ａと可動接点３ａの当接方向へ可動接触子３を付勢するもので、可動接触子ホルダ５内に保持される。
【０００５】
固定鉄芯７は、一端部７ａが太い略円柱状に形成されるとともに、可動軸４を挿通する挿通孔７ｂが軸方向に設けられている。この固定鉄芯７は、後述する第１の接合部材１１の挿通孔１１ａに挿通して一端部７ａが固着され、他端部には挿通孔７ｂの内径よりも大きい内径を有した凹部７ｃが設けられている。
【０００６】
略円柱状に形成された可動鉄芯８は、可動軸４が挿通される挿通孔８ａが軸方向に設けられている。この挿通孔８ａには、可動軸４のねじ溝４ｃと共に可動軸４と可動鉄芯８との連結位置を可動軸４の軸方向に沿って可変とするためのねじ溝８ｂが切られている。この可動鉄芯８は、その軸方向の一端側に固定鉄芯７との対向面８ｃを有しており、その他端部にねじ溝８ｂの内径よりも大きい大きい内径を有した凹部８ｄが設けられている。また、この可動鉄芯８は、その外方面が後述する有底筒部１０の内周面に摺動する摺動面８ｅとなっており、その摺動面８ｅには可動方向の両端に亙る溝部（図示せず）が１箇所に設けられている。
【０００７】
復帰ばね９は、固定接点２ａと可動接点３ａの開離方向へ可動鉄芯８を付勢するものであって、固定鉄芯７の挿通孔７ｂの内径よりも若干大きい内径を有したコイル状に形成され、固定鉄芯７の挿通孔７ｂに挿通された可動軸４に挿通されて、その一端部が固定鉄芯７の凹部７ｃに嵌まり込んで位置規制される。
【０００８】
有底筒部１０は、非磁性材料により筒部１０ａ及び底部１０ｂを有する有底円筒状に形成され、その底部１０ｂ側に可動鉄芯８を収納するとともに、その可動鉄芯８の対向面８ｃに対向される固定鉄芯７を開口部側に収納する。
【０００９】
第１の接合部材１１は、鉄等の磁性金属材料により矩形状に形成され、固定鉄芯７及び可動鉄芯８と共に磁気回路を形成する。この第１の接合部材１１は、前述したように、固定鉄芯７の一端部７ａを固着する前に挿通する挿通孔１１ａが中央に設けられ、挿通孔１１ａ付近が有底筒部１０に気密接合される。
【００１０】
第２の接合部材１２は、金属材料により両端部に開口穴１２ａを有して筒状に形成され、その一端部側に封止容器１の開口端部に気密接合される第１の接合部１２ｃが、また他端部に第１の接合部材１１に気密接合される第２の接合部１２ｂが設けられている。また、この第２の接合部材１２は、筒部途中に屈曲部１２ｄが周回して設けられ、第１の接合部１２ｃから第２の接合部１２ｂにかけて、開口穴１２ａの開口断面が大きく形成されている。そして、この第２の接合部材１２は、前述した封止容器１及び第１の接合部材１１に気密接合されることによって固定接点２ａ及び可動接点３ａ並びに固定鉄芯７及び可動鉄芯８を収容するための気密空間３０を形成し、この気密空間３０が水素を主体とするガスが例えば２気圧程度でもって気密封止される。
【００１１】
次に、接圧ばね６の圧縮懸架状態について説明する。まず、可動接点３ａを挿通孔５ｃに向けた状態で、可動接触子３をその可動接触子ホルダ５に嵌め込む。次に、接圧ばね６を所定量圧縮した状態で、可動接触子ホルダ５に嵌め込む。詳しくは、接圧ばね６は、その一端部が可動接触子３を介して可動接触子ホルダ５の中央片５ａに懸架され、その他端部が可動接触子ホルダ５の突設片（図示せず）に係止して延設片５ｄ、５ｄに懸架される。つまり、可動接触子ホルダ５は、その中央片５ａが接圧ばね６の一端部を可動接触子３を介して懸架する第１の懸架部となって、その延設片５ｄ、 ５ｄが接圧ばね６の他端部を懸架する第２の懸架部となっている。そして、可動軸４をその一端４ａから接圧ばね６及び可動接触子３の挿通孔３ｂを挿通してから、可動接触子ホルダ５の挿通孔５ｃに挿通され、可動軸４を挿通孔５ｃ近くで固着する。
【００１２】
図示していない磁気手段は、永久磁石とこれを挟む磁性部材からなり、磁性部材が固定接点２ａ及び可動接点３ａを挟むようにして封止容器１の外面に付設される。従って磁気手段は、両接点２ａ, ３ａが存在する空間に可動接点３ａの動作方向と直交する方向の磁場を与える。
【００１３】
次に、駆動部Ｂについてを説明する。この駆動部Ｂは、固定鉄芯７及び可動鉄芯８並びに第１の接合部材１１と共に電磁石装置を構成するものである。コイル枠１４にはコイル１３が巻回される。ヨーク１５は、ヨーク本体１５ａ及びブッシュ１５ｂからなり、固定鉄芯７及び可動鉄芯８並びに第１の接合部材１１と共に磁気回路をなす。ヨーク本体１５ａは、コイル１３を外囲するよう中央片及び両対向片でＵ字状に形成され、その中央片に貫通穴１５ｃが設けられている。ブッシュ１５ｂは、円筒状に形成され、ヨーク本体１５ａの貫通穴１５ｃに挿着される。これらのヨーク本体１５ａ及びブッシュ１５ｂが配設された状態では、前述した有底筒部１０の筒部１０ａは、ヨーク１５のブッシュ１５ｂと可動鉄芯８との間に位置している。
【００１４】
最後にハウジングＣについて説明する。ハウジングＣは、封止接点部Ａと駆動部Ｂとを共に収容するものである。このハウジングＣは、固定端子２を挿通する挿通孔１６が設けられ、その挿通孔１６に挿通された固定端子２の鍔部２ｃが突出している。そして、この突出した固定端子２は、電線接続用の端子板（図示せず）に接続される。
【００１５】
上述のように構成される従来の封止接点装置は、以下のように動作する。コイル１３の励磁前は可動接点３ａが固定接点２ａと接点ギャップＬ１を有して対向している。コイル１３を励磁すると、可動鉄芯８が固定鉄芯７に吸引されて可動することにより、その可動鉄芯８にねじ止めされて後に接着剤により固定された可動軸４が駆動されて、可動接点３ａは、接点ギャップＬ１を徐々に小さくしてゆき、固定接点２ａに当接する。その後、接圧ばね６のばね負荷が急に大きくなり、更に可動軸４が駆動されると、可動接点３ａは、オーバートラベル量だけ可動して、ばね負荷が更に大きくなる。この上記した接点ギャップＬ１及びオーバートラベル量の合計は、可動接点３ａのストロークとなっている。
【００１６】
また、コイル１３の励磁が切られると、可動接触子３は、主として接圧ばね６及び復帰ばね９の付勢力でもって復帰して逆に変位し、可動接点３ａが固定接点２ａから開離するとともに、可動鉄芯８も所定の距離だけ復帰して元の状態に戻る。そして、復帰時に接点間に発生するアークは、図外磁気手段の磁場により可動接触子３の両端方向へ十分に引き伸ばされて消弧される。
【００１７】
しかし、当該構造の封止接点装置では、有底筒部１０が非磁性材料製であるため、図５に示すように、ブッシュ１５ｂと可動鉄芯８との間に、磁気ギャップＧが存在し、電磁石吸引力の低下が起こっており、電磁石部のサイズアップあるいはばね負荷荷重が低いことによる開閉性能の低下が懸念されていた。この問題点を解決するために、有底筒部１０を底部と磁性材料製の筒部と非磁性材料製の筒部との３段構造としたものが、同じく特開平９−２５９７２８号公報により提案されている。この構造によれば、ブッシュ１５ｂと可動鉄芯８との間の磁気ギャップＧがなくなり、図６の矢印Ｘで示すように、電磁石の吸引力がＱからＱ’へと上昇し、ばね負荷荷重Ｗを矢印Ｙで示すように強くすることができ、封止接点装置の開閉性能の向上を図ることができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有底筒部を３段構造とした前記後者の従来例では、電磁石の磁気効率の向上が図れるといった特徴があるものの、部品点数が多くコストがかさむといった問題点があった。
【００１９】
本発明は前記問題点に鑑みて為されるものであって、その目的とするところは、駆動部の電磁石の磁気効率向上を図りながら且つ部品点数を削減した封止接点装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、絶縁部材で構成される封止容器と、固定接点を設け前記封止容器に気密接合される固定端子と、前記固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、前記固定接点に前記可動接点が接離するよう可動する可動鉄芯が収納される磁性材料製の有底筒部と、略中央に挿通孔を有する金属材料製の第１の接合部材と、略中央に前記有底筒部の内径と同程度の孔を有する非磁性材料製の金属板と、前記封止容器及び前記第１の接合部材に気密接合にて固着される金属材料製の第２の接合部材と、一端が前記可動鉄芯と固着され前記第１の接合部材の挿通孔に移動自在に挿通される可動軸と、接点が当接する方向に前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記可動接触子が前記可動軸に連結されるよう前記接圧ばねを圧縮懸架状態で保持する可動接触子ホルダーと、接点が開離する方向に前記可動鉄芯を付勢する復帰ばねとを有した封止接点部と、前記可動鉄芯を駆動する駆動部とからなり、前記有底筒部と前記第１の接合部材は、前記金属板を間に挟み込んで気密接合され、前記可動鉄芯は、前記第１の接合部材との間に前記固定接点と前記可動接点の当接に必要なストロークを有して前記有底筒部に収納されるものとした。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記有底筒部は、開口部側の一端部に鍔部を設けて形成され、前記金属板は、前記可動鉄芯が前記第１の接合部材との間に有するストロークと同程度の厚みで、前記有底筒部の鍔部と接合する接合部と前記第１の接合部材と接合するための鍔部を設けて形成されるものとした。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記有底筒部は、開口部側の一端部に鍔部を設けて形成され、前記金属板は、前記有底筒部の鍔部と当該金属板と前記第１の接合部材とを同時に溶接で接合できる厚さであるものとした。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態１及び実施形態２によって説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の封止接点装置の側面断面図である。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。すなわち本実施形態は従来例と比較して、図４の固定鉄芯７をなくし、図４の非磁性材料製の有底筒部１０を磁性材料製の有底筒部１００に変更し、有底筒部１００と第１の接合部材１１との間に非磁性材料製の金属板２００を挟み込み、レーザー溶接等によりそれぞれを気密接合した点に特徴がある。
【００２５】
さらに図２を用いて詳説する。磁性材料製の有底筒部１００は、非磁性材料製の金属板２００と接合するための鍔部１００ａを開口部側の一端部に有し、その開口部側の一端部から底面側の他端部までの長さは可動鉄芯８と同程度である。非磁性材料製の金属板２００は、略中央に有底筒部１００の内径と同程度の孔２００ａがあり、その厚み２００ｃは、可動鉄芯８が第１の接合部材１１との間に有するストロークと同程度であり、さらに有底筒部１００の鍔部１００ａと接合する接合部２００ｄと第１の接合部材１１と接合するための鍔部２００ｂとを有している。有底筒部１００の鍔部１００ａと金属板２００の接合部２００ｄは、レーザー溶接等で気密接合される。また、金属板２００の鍔部２００ｂと第１の接合部材１１もレーザー溶接等で気密接合される。
【００２６】
第１の接合部材１１は略中央に可動軸４を挿通する挿通孔１１ａが設けられ、また可動鉄芯８を位置規制する。可動鉄芯８は、第１の接合部材１１と対向する面にねじ溝８ｂの谷の径よりも大きい内径を有した凹部８ｆが設けられており、第１の接合部材１１との間に固定接点２ａと可動接点３ａの当接に必要なストロークを有して前記有底筒部に収納される。復帰ばね９は、第１の接合部材１１の挿通孔１１ａの内径より若干大きい内径を有したコイル状に形成され、第１の接合部材１１に挿通された可動軸４に挿通されて、その一端９ａが第１の接合部材１１に懸架され、他端９ｂが可動鉄芯８の凹部８ｆに嵌まり込んで位置規制される。
【００２７】
ここで、有底筒部１００は磁性材料製であるので、ブッシュ１５ｂと可動鉄芯８との間に磁気ギャップがなくなり、電磁石の磁気効率向上が図れる。また、金属板２００は非磁性材料製であるので、磁性材料製の有底筒部１００から第１の接合部材１１に直接磁束が流れて磁気効率が低下するのを抑えている。
【００２８】
（実施形態２）
図３は、本実施形態の封止接点装置の要部を示す側面断面図である。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。すなわち本実施形態は従来例と比較して、図４の固定鉄芯７をなくし、図４の非磁性材料製の有底筒部１０を磁性材料製の有底筒部１００に変更し、有底筒部１００と第１の接合部材１１との間に非磁性材料製の金属板２００を挟み込み、レーザー溶接等により同時に気密接合した点に特徴がある。
【００２９】
さらに詳説すると、磁性材料製の有底筒部１００は、非磁性材料製の金属板２００と接合するための鍔部１００ａを開口部側の一端部に有している。非磁性材料製の金属板３００は、略中央に有底筒部１００の内径と同程度の孔３００ａがあり、厚み３００ｃは、有底筒部１００の鍔部１００ａと当該非磁性体の金属板３００と第１の接合部材１１とを同時にレーザー溶接等で接合できる程度の厚みである。有底筒部１００の鍔部１００ａと金属板３００と第１の接合部材１１とはレーザー溶接等で同時に気密接合される。
【００３０】
第１の接合部材１１は略中央に可動軸４を挿通する挿通孔１１ａが設けられ、また可動鉄芯８を位置規制する。可動鉄芯８は、第１の接合部材１１と対向する面にねじ溝８ｂの谷の径よりも大きい内径を有した凹部８ｆが設けられている。復帰ばね９は、第１の接合部材１１の挿通孔１１ａの内径より若干大きい内径を有したコイル状に形成され、第１の接合部材１１に挿通された可動軸４に挿通されて、その一端９ａが第１の接合部材１１に懸架され、他端９ｂが可動鉄芯８の凹部８ｆに嵌まり込んで位置規制される。
【００３１】
ここで、有底筒部１００は磁性体であるので、ブッシュ１５ｂと可動鉄芯８との間に磁気ギャップがなくなり、電磁石の磁気効率向上が図れる。また、金属板３００は非磁性体であるので、磁性体の有底筒部１００から第１の接合部材１１に直接磁束が流れて磁気効率が低下するのを抑えている。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、絶縁部材で構成される封止容器と、固定接点を設け前記封止容器に気密接合される固定端子と、前記固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、前記固定接点に前記可動接点が接離するよう可動する可動鉄芯が収納される磁性材料製の有底筒部と、略中央に挿通孔を有する金属材料製の第１の接合部材と、略中央に前記有底筒部の内径と同程度の孔を有する非磁性材料製の金属板と、前記封止容器及び前記第１の接合部材に気密接合にて固着される金属材料製の第２の接合部材と、一端が前記可動鉄芯と固着され前記第１の接合部材の挿通孔に移動自在に挿通される可動軸と、接点が当接する方向に前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記可動接触子が前記可動軸に連結されるよう前記接圧ばねを圧縮懸架状態で保持する可動接触子ホルダーと、接点が開離する方向に前記可動鉄芯を付勢する復帰ばねとを有した封止接点部と、前記可動鉄芯を駆動する駆動部とからなり、前記有底筒部と前記第１の接合部材は、前記金属板を間に挟み込んで気密接合され、前記可動鉄芯は、前記第１の接合部材との間に前記固定接点と前記可動接点の当接に必要なストロークを有して前記有底筒部に収納されるので、電磁石の磁気効率向上を図りながら部品点数を削減できるという効果がある。また、電磁石の吸引力が向上するので、ばね負荷荷重を強くすることができ、封子接点装置の開閉性能の向上を図ることができる。あるいは、同じばね負荷荷重を設定すれば、電磁石の小型化が可能となり、ひいては封止接点装置の小型化が図れるという効果もある。
【００３３】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記有底筒部は、開口部側の一端部に鍔部を設けて形成され、前記金属板は、前記可動鉄芯が前記第１の接合部材との間に有するストロークと同程度の厚みで、前記有底筒部の鍔部と接合する接合部と前記第１の接合部材と接合するための鍔部を設けて形成されるので、前記有底筒部と前記金属板及び前記金属板と前記第１の接合部材の接合が容易になるという効果がある。
【００３４】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記有底筒部は、開口部側の一端部に鍔部を設けて形成され、前記金属板は、前記有底筒部の鍔部と当該金属板と前記第１の接合部材とを同時に溶接で接合できる厚さであるので、初期吸引力は大きくならないものの、終端吸引力は従来の構成と同程度の力を保ちながら、部品点数を削減できるという効果がある。また、前記金属板の形状が簡単となり、また前記有底筒部と前記金属板と前記第１の接合部材とを同時に接合できるため、組み立て工数削減も可能となるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の封止接点装置の側面断面図である。
【図２】同上の要部を示す側面断面図である。
【図３】実施形態２の封止接点装置の要部を示す側面断面図である。
【図４】従来の封止接点装置の側面断面図である。
【図５】同上の要部を示す側面断面図である。
【図６】同上の効果を示す説明図である。
【符号の説明】
１  封止容器
２  固定端子
２ａ  固定接点
３  可動接触子
３ａ  可動接点
４  可動軸
５  可動接触子ホルダー
６  接圧ばね
８  可動鉄芯
９  復帰ばね
１１  第１の接合部材
１２  第２の接合部材
１３  コイル
１４  コイル枠
１５ａ  ヨーク本体
１５ｂ  ブッシュ
１６  挿通孔
１００  有底筒部
１００ａ  鍔部
２００  金属板
Ａ  封止接点部
Ｂ  駆動部
Ｃ  ハウジング
【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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