JPS62217512A - 水銀スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １とｔ遣 本発明はリレーに関し、時に電磁的に付勢される水銀リ
レーのスイッチに関する。

更末韮」 密閉＋３＋２接点スイッチは電ｆ通信産業でよく知られ
ており、種々のスイッチ機能を行うために電気システム
で広く利用されてきた。典型的なスイッチは例えば密閉
ガラス外囲器等の外囲器によってその端部を支持された
接点部材より成る。リレーはスイッチを用い、外囲器を
取り囲む巻線を励磁して磁界を発生させ、スイッチの接
点部材を作動させて接触面間の係合と離脱を行うことに
よりスイッチの接点部材に接続された外部電気回路を制
御する構成となっている。この種のスイッチは特定の回
路に利用する際にはうまく作動している。

しかし、接点部材の表面のあらさによって接触表面が係
合する時の電気的接続の接触表面積が減少し、本質的に
スイッチの電流を制限することとなり所定値以上の電流
が流れてあらい接触表面を融かすこととなる。接触表面
が融けると接点部材が互いに閉成位置でくっつく傾向を
増大させる。

この秤のスイッチの電流容量は周知の水銀湿潤型スイッ
チを採用することによって増大できる。

一般的に、水銀湿潤表面は接触表面の全領域にわたる電
気的接続を均一なものとできる。このようなス・ｒツチ
ては、密閉外囲器の一端に位置する水銀プールは毛管現
象によって一方の接点部材を介して両接点部材の接触表
面を湿潤することによってスイッチの電流容量を増して
いる。水銀スイッチの問題点は取付は位置に影響される
ことである。ある取付は位置では水銀プールの移動によ
って接点部材を短絡してスイッチが動作できないように
なり、また他の取付は位置では水銀プールが接点部材か
ら遠ざかる方向にスイッチ内を移動して乾燥接点を形成
するのでスイッチの低電流容量の原因となる。

従って、電気機器および電子装置内に種々な位置で設置
できる多位置水銀スイッチが望まれている。ざらに、少
ない星の水銀によっても定格電流の得られる多位置スイ
ッチを有した水銀リレーも望まれている。

ｌ■夏（Ｉ 前記問題点を解決するために、本発明の技術的長所を達
成した水銀スイッチは、密閉外囲器内において磁性接点
部材の近傍に摺動自在の水銀担持スリーブを有し、かつ
、外部磁界に反応して水銀担持スリーブを磁性接点部材
に係合させ磁性接点部材間の導電路を確立する、水銀担
持スリーブに取付けられた軟磁性体を有している。

１且塁１」 以丁第１図を参照するに、ここで示されたものは水銀ス
イッチの構造であり、水銀スイッチは水銀湿潤磁性接点
部材を有し、一対の磁性ピン間の導電路がスイッチの作
動によって確立される。さらに詳しく説明するに、本発
明の第１実施例においては、水銀スイッチ１は一対の磁
性ピン（１１゜１２）を任している。以下Ｉｐ３Ｃ磁＋
′［ピン１１と称する一方の磁性ピンは、時には５２パ
ーマロイと称される鉄・ニッケル合金により形成され水
銀湿潤性および導電性を仔している。以下硬磁性ピン１
２と称する他方の磁性ピンは、たとえば、鉄・コバルト
・バナジウム合金より形成され水銀湿潤性および導電性
を有している。

軟磁性ピン１１と硬磁性ピン１２とはともにクロムメッ
キされ酸化されて非水銀湿潤表面を形成し、この表面に
よって外囲器１０が各ピンの四りに密閉される。各ピン
は研摩あるいは放電処理を行って端部を露出させること
によって水銀湿潤表面１１０を形成している。

組立状態では、一般的にはガラス外囲器である外囲器１
０は一対の磁性ピン１１および１２をそれらの端部１０
１および１０２で支持し、湿１１２Ｊ表面１１０および
１２０はその端面を互いに向かい合せて離間した状態で
配設されている。外囲器の端部１０１および１０２は磁
性ピン１１および１２のクロムメッキ部分の囲りに密閉
されている。

非磁性体の水銀湿潤性および導電性の材料、たとえば、
ニッケル・銅・錫合金で形成されたシェル部材１３は外
囲器１０内で摺動自在に配設され外囲器の中心Ｉｈｌ＋
に沿って自由に動く、、第１凹部１３１はシェル部材１
３の一側に形成され、硬磁ｆＪＶピンＩ２を摺動自在に
受容する大きざであって、ピン１２の水銀湿潤表面１２
０はシェル部材１３か外囲器１０内を移動するときに第
１凹部１３１の水銀湿潤表面１３１０と極めて近傍した
状態に保持されている。

シェル部材１３の他側には第２凹部１３０が形成され、
軟磁性ピンｉｔを包囲する大きさであって、その水銀湿
潤表面１１０は第２凹部１３０の水銀湿潤表面１３００
と離間した非導通状態に保持されている。第２凹部は、
面述した水銀湿潤導電性の鉄・ニッケル合金で形成され
た軟磁性のプラグ部材１４をも受容する大きさである。

磁性プラグ部材１４はシェル部材１３の第２凹部１３０
内に固定されていて、シェル部材１３の各側に水銀担持
カップを形成する。−・方の水銀担持カップは、シェル
部材１３の水銀湿潤表面１３１０と磁性プラグ１４の水
銀湿潤表面１４０とから構成されている。カップ内の水
銀は常に硬磁性ピン１２の表面１２０と接触し、硬磁性
ピン１２とシェル部材１３との間の導電路を確立してい
る。他方の水銀担持カップは、シェル部材１３の水銀湿
潤表面１３００と磁性プラグ１４の水銀湿潤表面１４１
とから構成されている。スイッチ１の開成状態では、軟
磁性プラグ１４は磁気的に硬磁性ピン１２に吸引され、
従って、水銀湿潤表面１３００および１４１より構成さ
れた水銀担持カップは軟磁性ピン１１に対して離間し非
導通である。

第１図の外囲器１０を囲む第４図の励磁コイル４１０に
電気信号を印加することによって発生する外部磁界は、
磁性プラグ１４を軟磁性ピン１１側に引きつける。軟磁
性ピン１１と軟磁性プラグ１４との間の吸引は、以下の
ふたつの理由のいず４かによって、軟磁性プラグ１４と
硬磁性ピン１２との間の吸引よりも大きい。すなわち、
（１）軟磁性ピン１１の断面ｈ１が硬磁性ピンの断面禎
よりも大きい、そして（２）１次磁性ピン１１れよりも
大きいことである。軟磁性プラグ１４はシェル部材１３
に固定されているので、シェル部材１３は外囲器１０内
を摺動し、軟磁性プラグ１４の水銀湿潤表面１４１と軟
磁性ピン１１の水銀湿潤表面１１０の端面とを接触させ
る。従って、軟磁性ピン１１から、水銀湿潤表面１１０
．１４１、軟磁性プラグ１４、シェル部材１３および水
銀湿潤表面而１３１Ｏ１１２０を介して硬磁性ピン１２
に至る導電路が確立される。

外部磁界を除くことによって硬磁性ピン１２は軟磁性プ
ラグ１４に対して吸引力を及ぼせるので、シェル部材１
３は外囲器１０内を硬磁性ピン１２に向かって摺動する
。従って、軟磁性プラグ１４の水銀湿潤表面１４１は軟
磁性ピン１１の水銀湿潤表面１１０の端面から離脱する
。このようにして、各々シェル部材１３と軟磁性プラグ
１４の水銀湿潤表面１３００および１４１によって構成
さ九た水銀カップは、軟磁性ピン１１０の端部から離れ
た位置に復帰するので硬磁性ピン１２と１６ｋ　Ｑｉ　
ＪＪＩ：　ｖ’　＋ノ１　１　し／ｒ１　＋！！ｌ　／
７Ｎ　−ｙ　ノ、、、　−（−Ｉ　Ｍ　ｉ／Ｔ　’ＩＱ
　ＩＪＱ　？ａ　＋！！１成する。

第２図に示す本発明の他の実施例では、スイッチ２は、
各々密閉外囲器２０のζ１ち２０１．２０２に対向して
支持された、一対の軟磁性ピン２１１．２１２および一
対の硬磁性ピン２２１．２２２とより成る。航速した水
銀湿潤導電性のニッケル・銅・錫合金より形成され、軸
方向凹部２３０を打したシェル部材２３は、密閉外囲器
２０内を摺動自７Ｆに配設されている。凹部２３０は水
銀湿潤表面２３００を有し、一対の軟磁性ピン２１１．
２１２と一対の硬磁性ピン２２１．２２２を各端部に受
容する大きさであり、水銀湿潤表面２１１０．２１２０
と２２１０．２２２０は水銀湿潤表面２３００と離間し
て非導通状態に（Ｉ７置している１、磁性プラグ２４は
シェル部材２３の中央で凹部２３０内に固定されている
ので、シェル部材２３の各端部に水銀湿潤表面２３００
．２４０．２４１より成る水銀カップが形成される。

あるひとつの状態では、軟磁性プラグ２４は硬６任性ピ
ン２２１．２２２に磁気的に吸収されるので、シェル部
材２３は外囲器２０の内壁に沿って硬磁性ピン２２１．
２２２に向か）て移動する。

硬磁性ピン２２１．２２２に向かってシェル部材２３が
移動すると水銀湿潤表面２４０が硬磁性ピン２２１．２
２２の水銀湿潤表面２２１Ｏ１２２２０の端部と接触す
るので、硬磁性ピン２２１．２２２間に導電路か確ケす
る。シェル部材２３が硬磁性ピン２２１．２２２に接触
１ｒると、磁性プラグ２４の端部２４１が軟磁性ピンの
水銀湿潤表面２１１０．２１２０の端部から離脱するの
でこれまで軟磁性ピン２１１と２１２との間で確立され
た導電路を開成する。

他の状態では、外囲器２０を巻回するコイルに印加され
た電気信号によって発生ずる外部磁界は、軟磁性プラグ
２４と軟磁性ピン２１１゜２１２の極性を変化させる。

その結果、軟磁性プラグ２４は硬磁性ピン２２１．２２
２から反ｌ＠されて軟磁性ピン２１１．２１２に吸収さ
れ、シェル部材２３は軟磁性ピン２１１．２１２に向か
って移動する。水銀湿潤表面２４０は硬磁性ピンの水銀
湿潤表面２２１０．２２２０から離脱して硬磁性ピン２
２１，２２２間の導電路を開成し、そして水銀湿潤表面
２４１は水銀湿潤表面２１１０．２１２０の端面と接触
して軟磁性ピン２１１．２１２間の導電路を確立する。

外部磁界を除くとスイッチ２０は１１１の状態に戻り、
軟磁性プラク２４は硬磁性ピン２２１．２２２に吸引さ
れシェル部材２３は移動して水銀湿潤表ｌＴｉ２４０を
水銀湿潤表面２２１０．２２２０の端部と接触させる。

このように、導電路が硬磁性ピン２２１．２２２と軟磁
性ピン２１１．２１２との間で転位するトランスファ接
点スイッチが可能である。

第３図に示す本発明の他の実施例のスイッチ３は、前一
連したクロムメッキされ酸化された鉄ニツケル合金より
形成された一対の軟磁性ピン３１１．３１２を有し、こ
の一対のピンは密閉外囲器３０の一端部３０１において
互いに平行に支持され、クロムメッキされない水銀湿程
１表面３１１Ｏ１３１２０は外囲器３０内に延出してい
る。非磁性体の水銀湿潤シェル部材３３は密閉外囲器３
０内に摺動自在に配設されその軸方向に凹部３３０を有
している。この凹部は水銀湿４場表面３３００を４ｆＬ
、軟磁性ピンの水銀８４７１表面３１１０．３１２０の
端面を、シェル部材の水銀湿潤表面３３００に対して離
間して一側に受容する大きさである。航速した水銀湿潤
導電性鉄ニツケル合金より形成された軟磁性プラグ部材
３４はシェル部材の凹部３３０の他側で固定され、水銀
湿潤表面３３００とともに軟磁性プラグ３４の水銀湿潤
表面の端面３４０は軟磁性ピンの水銀湿潤表面３１１０
．３１２０の端面な囲む水銀カップを形成している。軟
磁性プラグ３４の端面３４１はシェル部材の凹部３３０
の他端から突出し通常は永久磁石３５に吸収されている
。永久磁石３５は、例えば、アルミニウム、コバルト、
銅、鉄、ニッケルおよびチタニウム等の金属合金から形
成でき、一対の軟磁性ピン３１１．３１２と反対側で密
閉外囲器３０の外部かつその端部３０２近傍に位置して
いる。

スーｒツチ３のある状態では、永久磁石３５の１欣磁性
プラク３４に対する磁気吸引力によってシェル部材３３
は密閉外囲器３０内を移動し、水銀湿潤表面３４０を軟
磁性ピン３１１．３１２の水銀湿潤表面３１１０．３１
２０の端面から離脱させてスイ’ｌチ３を開成状態に保
持する。

第３図のスイッチの外囲器３０を取囲む第４図の励磁コ
イル４１０に印加された電気信号によって発生１−る外
部電界は軟磁性プラグ３４を軟磁性ピン３１１．３１２
に向かって吸引する。シェル部材３３は軟磁性プラグ３
４によって軟磁性ピン３１１．３１２に向かって移動し
、水銀湿潤表面３４０を軟磁性ピンの水銀湿ｆｌＷ＋表
面３１１０．３１２０の端面と接触させるので、軟磁性
ピン３１１と３１２との間の導電路が確立する。

励磁コイル４１０の電気信号を除くと軟磁性プラグ３４
は硬磁性部材３５に吸引されるので、シェル部材３３が
移動する。そして、水銀湿潤表面３４０を軟磁性ピンの
水銀湿潤表面３１１Ｏ１３１２０の端面から離脱させ軟
磁性ピン３１１と３１２との間の導電路を開成する。

ス・ｒブチ１．２および３は、例えば、第４図の水銀磁
気リレー等の多位置水銀リレーの一部として構成できる
。リレー４は容器４０を有し、容器４０は器体４０１と
基台４００とより成り、基台はこれに埋設されその上面
と下面より突出する多数の端子４００１．４００２を有
している。ボピン４１は容器４０内にありこれに巻回さ
れた励磁コイル４１０を有しコイルのリード線は端子４
００２に接続されている。スイッチ４２は各々第１．２
．３図に示したスイッチ１．２．３でよくボピン４１と
励磁コイル４１０によフて取囲まれており、スイッチの
磁性ピン１１．１２．２１１．２２１．２２２．３１１
．３１２は他の端ｆ４００１に接続されている。コイル
端子４００２に電気信号が印加されるとスイッチ４２は
磁性ピン１１．１２．２１１．２１２．２２１．２２２
．３１１．３１２を相互接続して端子４００１間に導電
路を確立する。

各スイッチｌ、２．３のシェル部材は水銀湿潤表面を備
えた水銀担持カップを有している。水銀湿潤表面はスイ
ッチの取付位置の如何にかかわらず水銀を保持するので
水銀リレーをいかなる位置にも取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を実施したスイッチの斜視図、 第２図は本発明の原理を実施したトランスファ接続スイ
ッチの斜視図、 第３図は第１図および第２図に示す本発明の原理を実施
した他のスイッチを詳細に示す図、そして、 第４図は第１．２．３図に示すスイッチを用いた多位置
水銀リレーの斜視図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １０、２０．：１０・・外囲器、 １１．２１１，２１２，３１１．３１２・・軟磁性ピン
、１２．２２１，２２２・・硬磁性ピン、１：１．２３
，３：ｌ　・・シェル部材、１４．２４．：１４・・軟
磁性プラグ、ＦＩＧ、２ 嘔 ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水銀湿潤磁性接点部材（１１、１２、２１１、２１
   ２、２２１、２２２、３１１、３１２）とこれら磁性接
   点部材を互いに離間して支持する外囲器（１０、２０、
   ３０）とより成る水銀スイッチにおいて、前記外囲器内
   において前記磁性接点部材の近傍に摺動自在に水銀担持
   手段（１３、２３、３３）を配設し、水銀担持手段は外
   部磁界に反応して前記磁性接点部材と係合して前記磁性
   接点部材間に導電路を確立することを特徴とする水銀ス
   イッチ。 ２、前記水銀担持手段は、 前記外囲器内に摺動自在に配設されて、水銀を担持する
   とともに前記磁性接点部材を受容する凹部を有した非磁
   性体（１３、２３、３３）と、前記非磁性体と協働し、
   外部磁界に反応して前記磁性接点部材と係合して前記磁
   性部材間に導電路を確立する磁性体（１４、２４、３４
   ）とより成る特許請求の範囲第１項記載の水銀スイッチ
   。 ３、前記磁性接点部材は、前記外囲器の両端部で各々支
   持される軟磁性ピン（１１）と硬磁性ピン（１２）とよ
   り成り、 前記非磁性体は、前記硬磁性ピンと連続的な電気的接続
   を保持してこれを摺動自在に受容する大きさの凹部を一
   端に有し、かつ、前記軟磁性ピンに対しては離間した状
   態でこれを受容する大きさの凹部を他端に有し、そして
   、 前記磁性体は、前記凹部のひとつの中に位置し、外部磁
   界に反応して前記軟磁性ピンと係合して前記軟磁性ピン
   と前記硬磁性ピンとの間に導電路を確立する、特許請求
   の範囲第２項記載の水銀スイッチ。 ４、前記磁性接点部材は、前記外囲器の両端部で支持さ
   れる一対の第１の磁性ピン（２１１、２１２）と一対の
   第２の磁性ピン（２２１、２２２）とより成り、 前記非磁性体は、前記一対の第１の磁性ピンと一対の第
   ２の磁性ピンの各々を離間して取囲む大きさの凹部をそ
   の両端に有し、そして 前記磁性体は、前記両凹部の中に位置して各凹部内に水
   銀カップを形成し、外部磁界に反応して水銀カップと前
   記第１および第２の磁性ピンとの係合を行って一対の第
   １磁性ピン間および一対の第２磁性ピン間の導電路を確
   立する、特許請求の範囲第２項記載の水銀スイッチ。 ５、永久磁石（３５）が前記外囲器の一端外部に配設さ
   れ、 前記磁性接点部材は、前記永久磁石と反対側の外囲器一
   端部に支持された一対の磁性ピン（３１１、３１２）よ
   り成り、 前記非磁性体は、前記一対の磁性ピンを離間状態で受容
   する凹部を一端に有し、そして、前記磁性体は、前記凹
   部に嵌合されてこれとともに水銀カップを形成し、かつ
   、前記凹部より外方に延出し、そして外部磁界と前記永
   久磁石とに反応して前記水銀カップと前記磁性ピンとを
   係合および離脱させて導電路を確立する、特許請求の範
   囲第２項記載の水銀スイッチ。