JP2014191945A

JP2014191945A - 接点装置

Info

Publication number: JP2014191945A
Application number: JP2013065409A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Moriguchi; 裕亮森口; Hideki Enomoto; 英樹榎本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】耐溶着性を改善しながらも製造コストの増大が抑えられる接点装置を提供する。
【解決手段】互いに離接するように相対的に可動な各接点１，２が、それぞれ、互いに接触する接触部１１，２１と、互いに接触しない電極部１２，２２とを有する。各接触部１１，２１が平面形状とされるのに対して各電極部１２，２２が球面形状とされることで、接触部１１，２１間よりも電極部１２，２２間にアーク３が発生しやすくされている。接点１，２の開閉の過程ではアーク３が電極部１２，２２間に発生することで接触部１１，２１間でのアーク３の発生が抑えられるから、電極部１２，２２が設けられない場合に比べて耐溶着性が改善される。また、別途に駆動される接点を設ける場合に比べ、部品点数が増加しないから製造コストの増大が抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関するものである。

高電圧用の接点装置においては、接点の開閉時に接点間にアーク（放電）が発生する。

従来から、上記のようなアークによる接点の溶着が防止される接点装置として、耐溶着性能に優れた第１接点と、この第１接点に対して並列に接続され接触信頼性に優れた第２接点とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

上記の接点装置においては、接点を閉じる際には第１接点を第２接点よりも先に閉じ、接点を開く際には第２接点を第１接点よりも先に開く。これにより、接点の開閉時のアークは第１接点間に発生し、第２接点間でのアークの発生が避けられるから、第１接点が設けられない場合に比べて耐溶着性が改善される。

特開平５−３６３３７号公報

しかしながら、上記従来の接点装置では、第１接点と第２接点とを個別に駆動するとともに第１接点と第２接点との開閉のタイミングをずらす回路を設ける必要があることにより、部品点数が増加して製造コストが比較的に高くなっていた。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、耐溶着性を改善しながらも製造コストの増大が抑えられる接点装置を提供することにある。

本発明の接点装置は、各接点が、それぞれ、互いに接触する接触部と、互いに接触しない電極部とを有し、前記接触部間よりも前記電極部間にアークが発生しやすくされていることを特徴とする。

上記の接点装置において、前記接触部と前記電極部とは互いに異なる材料からなるものであってもよい。

また、上記の接点装置において、前記電極部の材料として、仕事関数が前記接触部の材料の仕事関数以下である材料が用いられていることが望ましい。

さらに、上記の接点装置において、前記電極部の材料として、融点が前記接触部の材料の融点よりも高い材料が用いられていることが望ましい。

また、上記の接点装置において、各前記接触部の互いに接触する面は平面とされ、前記電極部の少なくとも一方は球面形状とされていることが望ましい。

本発明によれば、接点の開閉（離接）の過程ではアークが電極部間に発生することで接触部間でのアークの発生が抑えられるから、電極部が設けられない場合に比べて耐溶着性が改善される。また、別途に駆動される接点を設ける場合に比べ、部品点数が増加しないから製造コストの増大が抑えられる。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明の実施形態を示す説明図であり、（ａ）は接点が開いた状態を示し、（ｂ）は接点の開閉の過程を示し、（ｃ）は接点が閉じた状態を示す。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の接点装置は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、互いに離接するように相対的に可動な一対の接点１，２を備える。

各接点１，２は、それぞれ、互いに接触する接触部１１，２１を有する。各接触部１１２１において互いに接触する面（以下、「接触面」と呼ぶ。）はそれぞれ平面である。

また、各接点１，２はそれぞれハウジング（図示せず）内に収納され、一方の接点（以下、「固定接点」と呼ぶ。）１はハウジングに対して固定される。さらに、上記のハウジング内には、外部から入力される電気信号に応じて、他方の接点（以下、「可動接点」と呼ぶ。）２を固定接点１に対して接触面に直交する方向（図での上下方向）に駆動する駆動装置（図示せず）が収納される。上記の駆動装置は例えば周知の電磁石装置を用いて実現することができる。

また、各接点１，２は、それぞれ、接触部１１，２１の接触面に対して相対的に凹部とされた電極部１２，２２を有する。各電極部１２，２２は互いに対向する位置（すなわち、接触面に直交する方向に並ぶ位置）に設けられている。接点１，２が閉じられる際の可動接点２の変位量は接触部１１，２１同士が互いに接触する程度までに制限されるから、接点１，２が閉じられたときにも電極部１２，２２同士は互いに接触しない。

ここで、電極部１２，２２間には、接触部１１，２１間よりもアーク（放電）３が発生しやすくされている。

例えば、平面同士の間よりも、平面と球面との間や、球面同士の間では、よりアーク３が発生しやすいことが知られている（例えば、「真空ハンドブック第１版」オーム社、平成１４年７月１日、第６章参照）。そこで、本実施形態では、電極部１２，２２間において接触部１１，２１間よりもアーク３を発生しやすくするために、各接触部１１，２１をそれぞれ上記のように平面形状とする（つまり接触面を平面とする）一方で、各電極部１２，２２をそれぞれ球面形状としている。

上記文献によると、半径Ｒの球面形状の電極間の実際の距離Ｇ１の、アーク３の発生（絶縁破壊）に関して等価となるような平面形状の電極間の距離（以下、「換算距離」と呼ぶ。）Ｆ１に対する比（いわゆる形状係数）Ｇ１／Ｆ１＝ｆは、次式１で表される。

接触部１１，２１の材料と電極部１２，２２の材料との間で仕事関数に差がない場合、接触部１１，２１間よりも電極部１２，２２間でアーク３が発生しやすくなる条件は、上記の距離Ｇ１として電極部１２，２２間の距離を代入し上記の半径Ｒとして各電極部１２，２２の半径を代入した上記の換算距離Ｆ１＝Ｇ１／ｆが、接触部１１，２１間の距離Ｇ２よりも小さくなることＦ１＜Ｇ２であり、整理すると次式２のようになる。

また、接触部１１，２１が互いに接触している状態（つまりＧ２＝０）での電極部１２，２２間の距離をｄ（ｄ＞０）とおくと、Ｇ１＝Ｇ２＋ｄであるので、これを上式２に代入して整理すると次式３が得られる。

接触部１１，２１間の距離Ｇ２が小さいほど上記の式３の条件を満たす各電極部１２，２２の半径Ｒの上限値は小さくなる。各電極部１２，２２の半径Ｒは、接触部１１，２１間でアーク３が発生する（つまり絶縁破壊が発生する）可能性があるようなＧ２の最大値に対して上記の式３を満たせばよい。

上記構成によれば、接点１，２の開閉（離接）の過程では図１（ｂ）に示すようにアーク３が電極部１２，２２間に発生することで接触部１１，２１間でのアーク３の発生が抑えられるから、電極部１２，２２が設けられない場合に比べて耐溶着性が改善される。また、従来例のように別途に駆動される接点を設ける場合に比べ、部品点数が増加しないから製造コストの増大が抑えられる。

なお、図１では電極部１２，２２は接点１，２の端に設けられているが、電極部１２，２２は接点１，２の中央部に設けられていてもよい。

また、球面と平面との間であっても、平面同士の間よりもアーク３が発生しやすくなるので、上記のように両方の電極部１２，２２を球面形状とする代わりに、電極部１２，２２の一方のみを球面形状として他方を平面形状としてもよい。

さらに、例えばめっきや蒸着といった周知の手段を用いて、接触部１１，２１と電極部１２，２２とを互いに異なる材料で形成してもよい。その場合、電極部１２，２２の材料の仕事関数が、接触部１１，２１の材料の仕事関数よりも大きいと、接触部１１，２１間よりも電極部１２，２２間でアークを発生しやすくするために電極部１２，２２が満たすべき条件が、上記の式３よりも厳しくなってしまう。そこで、電極部１２，２２の材料としては、仕事関数が接触部１１，２１の材料の仕事関数以下である材料を用いることが望ましい。さらに、アーク３が発生する電極部１２，２２は、接触部１１，２１よりも高温になりやすいので、電極部１２，２２の材料としては、融点が接触部１１，２１の材料の融点よりも高い材料を用いることが望ましい。例えば、接触部１１，２１の材料として銅や鉄を用いる場合、電極部１２，２２の材料としては、銅や鉄と同等の仕事関数（４．５）を有しながら銅や鉄よりも融点が高いタングステンを用いる。ただし、接触部１１，２１と電極部１２，２２とを互いに共通の材料で形成したほうが、製造コストの低減が可能であるという利点がある。

１，２接点
３アーク
１１，２１接触部
１２，２２電極部

Claims

各接点が、それぞれ、互いに接触する接触部と、互いに接触しない電極部とを有し、
前記接触部間よりも前記電極部間にアークが発生しやすくされていることを特徴とする接点装置。
前記接触部と前記電極部とは互いに異なる材料からなることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記電極部の材料として、仕事関数が前記接触部の材料の仕事関数以下である材料が用いられていることを特徴とする請求項２記載の接点装置。
前記電極部の材料として、融点が前記接触部の材料の融点よりも高い材料が用いられていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の接点装置。
各前記接触部の互いに接触する面は平面とされ、前記電極部の少なくとも一方は球面形状とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接点装置。