(57)【要約】【課題】可動接点を有する結合構造のサイズを小型化し、アークが発生した後にも可動接点と固定接点とが安定かつ正確に接触して通電されるようにする継電器を提供する。【解決手段】スプール１１と、コイル１２と、コイルに電気を供給する電源接続端子１３とで構成されたソレノイド１０と；スプールの中心部に挿入されるシリンダー２３を下端に備え、固定接点６１がそれぞれ備えられた一対の固定端子を上端に備え、内部に絶縁ガスで充填されてスプールの上部に結合する密閉チャンバー２０と；チャンバーの上端に設けられる絶縁部材７０と；チャンバーの内部上端面を向けて移動するシャフト３１と、可動端子３２と、可動端子の上端の可動接点３３とを備える可動部３０と；シャフト３１をシリンダーの下端面に引っ張る復元バネ４０と；チャンバーの内部に備えられる絶縁体で構成されるスライディングガイド５０と；を含む。【選択図】図３
2010062140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプールと、前記スプールの外周面に巻き取られたコイルと、前記コイルに電気が供給されるように前記スプールの一側に備えられた一対の電源接続端子とで構成されたソレノイドと、
前記スプールの中心部に挿入されるシリンダーを下端に備え、固定接点がそれぞれ備えられた一対の固定端子を上端に備え、内部に絶縁ガスで充填されて前記スプールの上部に結合する密閉チャンバーと、
前記チャンバーの上端に備えられて、前記チャンバーと前記固定端子を絶縁させる絶縁部材と、
前記シリンダーに挿入されて前記ソレノイドが作動するとき、前記チャンバーの内部上端面を向けて移動するシャフトと、前記シャフトの上部においてシャフトと垂直に締結される導体からなる可動端子と、前記可動端子の上端に備えられて前記各固定接点と選択的に接触して通電される一対の可動接点とを備える可動部と、
一端が前記シャフトの下端に結合し、他端が前記シリンダーの下端面に支持固定されて、前記シャフトを前記シリンダーの下端面に引っ張る復元バネと、
前記ソレノイド及び復元バネにより移動する前記可動部を案内するように、前記チャンバーの内部に備えられる絶縁体で構成されるスライディングガイドと、を含むことを特徴とする継電器。
【請求項２】
前記可動部は、
一端が前記チャンバーの内部下端面に支持固定され、他端が前記可動端子に支持固定されて、
前記可動端子を前記チャンバーの内部上端へ押す作用により、前記可動接点と前記固定接点との間の接圧力を一定に維持させる接圧バネをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の継電器。
【請求項３】
前記スライディングガイドは、前記可動端子と接触する面に備えられる案内ピンをさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の継電器。
【請求項４】
前記案内ピンは金属からなることを特徴とする請求項３に記載の継電器。
【請求項５】
前記絶縁部材はセラミックスからなることを特徴とする請求項３に記載の継電器。
【請求項６】
前記可動接点及び固定接点はモリブデン合金で形成されることを特徴とする請求項３に記載の継電器。
【請求項７】
前記固定端子は、主回路のターミナルと直接接続されるように、前記チャンバーの外部に突出した部分が前記主回路のターミナル形状に対応する形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は継電器に係り、より詳しくは、アークが発生した後にも、可動接点と固定接点とが安定かつ正確に接触して通電されるようにする継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
継電器(relay)は電気的な中継作用を行う電動式スイッチ装置であって、一般に小さい入力電流の変化により主回路を通電するか遮断する接続変換装置を意味する。このような継電器の種類としては、接点式継電器、無接点継電器、圧力継電器、光継電器などがあるが、比較的簡単な構造を有する接点式継電器が自動車指示燈またはワイパーモーターなどに多用される。
【０００３】
図１は上述した接点式継電器に対する一実施例を示している。図１に示したように、従来の継電器は、電磁石１と、電磁石１の作動により吸着移動する可動棒２と、可動棒２の一端に備えられる可動接点３と、可動接点３と接触して回路を開閉する上・下部固定接点４、５と、可動棒２の他端に結合して可動棒２が吸着移動する方向に対向する方向へ弾発する復元梃子６とで構成される。
【０００４】
上述した従来の継電器は次のように作動する。電磁石１に電流が流入すると、電磁石１は可動棒２を吸着させることにより、可動棒２の一端に備えられる可動接点３が下部固定接点５と接触するようにする。このように可動接点３と下部固定接点５とが接触することにより、電流は可動棒２に接続された可動ターミナル（図示せず）から下部固定接点５に接続された固定ターミナル（図示せず）へ流れ、継電器に接続された主回路は通電される。
【０００５】
しかしながら、過電流による主回路の損傷を防止するか、主回路を制御するために主回路を遮断する必要がある場合、電流は電磁石１に流入しない。電磁石１に電流が流入しなければ、電磁石１は可動棒２を吸着させず、可動棒２の一端に備えられた可動接点３は復元梃子６により下部固定接点５から離脱する。可動接点３が下部固定接点５から離脱して可動接点３と下部固定接点５とが接触しなければ、継電器は開放状態となり継電器に接続された主回路が遮断される。この際、可動接点３は上部固定接点４に接触することにより、電流が主回路上の他地点へ流れるようにして主回路を制御することができる。
【０００６】
一方、復元梃子６はバネのような弾性部材に取り替えることができ、可動接点３が下部固定接点５から瞬間的に離脱する場合には、アーク（arc）が発生することもある。このアークを迅速に消弧するために、継電器の内部にＳＦ６のような絶縁ガスが充填されることができる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の継電器は可動棒２を介して可動接点３と上・下部固定接点４、５を接触または離脱させるが、可動棒２に異常が発生する場合正しく作動しないという問題がある。すなわち、アークの発生時に復元梃子６に結合する可動棒２のヒンジ部が歪むと、その後電磁石１に再度電気が流入しても可動接点３と上・下部固定接点４、５はこれ以上接触しなくなる問題が発生する。
【０００８】
また、従来の継電器においては、可動棒２が電磁石１に吸着されるか、それから離脱して移動するように案内しないため、可動棒２の一端に備えられた可動接点３が上・下部固定接点４、５に正確に接触しない問題も発生する。これにより、可動接点３と上・下部固定接点４、５とが接触する部分に抵抗を発生させ、その抵抗による予想できない熱が発生して、可動接点３と上・下部固定接点４、５とを損なう追加問題も発生させる。
【０００９】
さらに、従来の継電器に可動棒２を案内する構造物が備えられるとしても、その構造物は可動棒２と通電されてはいけない。したがって、その構造物はプラスチックのような絶縁体で構成されるべきである。しかしながら、プラスチックのような絶縁体は通常耐磨耗性が低いため、可動棒２が移動するときに発生する上記構造物との接触摩擦により、上記構造物の粉塵が発生する。また、このような構造物の粉塵が可動接点３または上・下部固定接点４、５にくっ付いて通電を妨げるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、可動接点を有する結合構造を改善してサイズを小型化し、アークが発生した後にも可動接点と固定接点とが安定かつ正確に接触して通電されるようにする継電器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を達成するための本発明による継電器は、スプールと、上記スプールの外周面に巻き取られたコイルと、上記コイルに電気が供給されるように上記スプールの一側に備えられた一対の電源接続端子とで構成されたソレノイドと；上記スプールの中心部に挿入されるシリンダーを下端に備え、固定接点がそれぞれ備えられた一対の固定端子を上端に備え、内部に絶縁ガスで充填されて上記スプールの上部に結合する密閉チャンバーと；上記チャンバーの上端に備えられて上記チャンバーと上記固定端子を絶縁させる絶縁部材と；上記シリンダーに挿入されて上記ソレノイドが作動するとき、上記チャンバーの内部上端面を向けて移動するシャフトと、上記シャフトの上部においてシャフトと垂直に締結される導体からなる可動端子と、上記可動端子の上端に備えられて上記各固定接点と選択的に接触して通電される一対の可動接点とを備える可動部と；一端が上記シャフトの下端に結合し、他端が上記シリンダーの下端面に支持固定されて、上記シャフトを上記シリンダーの下端面に引っ張る復元バネと；上記ソレノイド及び復元バネにより移動する上記可動部を案内するように、上記チャンバーの内部に備えられる絶縁体で構成されるスライディングガイドと；を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による継電器において、上記可動部は、一端が上記チャンバーの内部下端面に支持固定され、他端が上記可動端子に支持固定されて、上記可動端子を上記チャンバーの内部上端へ押す作用により、上可動接点と上記固定接点との間の接圧力を一定に維持させる接圧バネをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明による継電器において、上記スライディングガイドは、上記可動端子と接触する面に備えられる案内ピンをさらに備えることを特徴とし、上記案内ピンは金属からなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による継電器において、上記絶縁部材はセラミックスからなるか、上記可動接点及び固定接点はモリブデン合金で形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上述した構成を有する本発明による継電器によれば、可動部のシャフトがシリンダーの内周面に沿って上・下に駆動するので、シャフトに締結された可動端子も駆動時に傾くか歪むことなく、安定して駆動することができる。これにより、可動端子に備えられた可動接点が固定端子の固定接点に安定かつ正確に接触して通電されることもできる。
のみならず、本発明の継電器によれば、可動接点と固定接点との間の接圧力を一定に維持させる接圧バネをさらに備えることにより、可動接点と固定接点とがより安定かつ正確に接触して通電されることができる。
また、本発明の継電器によれば、スライディングガイドを通じて可動接点を具備した可動部の駆動を案内することにより、可動接点と固定接点とがより安定かつ正確に接触して通電されることができる。
さらに、本発明による継電器によれば、スライディングガイドと可動端子とが接触する面に案内ピンを備えることにより、スライディングガイドと可動端子との摩擦による粉塵の発生をなくして、可動接点と固定接点とが安定かつ正確に接触して通電することができる。
一方、上述したように可動接点と固定接点とを安定かつ正確に接触させることにより、可動接点と固定接点との不正確な接触による通電時に発生する予想できない発熱による損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の技術による継電器の正面図である。
【図２】本発明による継電器の斜視図である。
【図３】本発明による継電器の断面図である。
【図４】本発明による継電器の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して本発明による継電器の好ましい実施例について詳しく説明する。
【００１８】
図２は本発明による継電器の斜視図であり、図３は本発明による継電器の断面図であり、図４は本発明による継電器の分解斜視図である。
【００１９】
図２乃至図４に示したように、本発明による継電器は、ソレノイド１０、チャンバー２０、可動部３０、復元バネ４０、スライディングガイド５０、固定端子６０及び絶縁部材７０で構成される。
【００２０】
ソレノイド１０は後述する可動部３０を移動させ、スプール１１と、スプール１１の外周面に巻き取られたコイル１２と、コイル１２に電気が供給されるように備えられた電源接続端子１３とで構成される。
【００２１】
スプール１１は円筒形状の中心部と、中心部の上端及び下端にそれぞれ対向するように供えられた板材とで構成される。この際、上記中心部には後述するチャンバー２０の下端に備えられるシリンダー２３の挿入されるホールが長さ方向に備えられ、上記中心部の外周面にはコイル１２が巻き取られる。
【００２２】
また、コイル１２には電源接続端子１３を通じて電流が流入する。このように流入した電流がコイル１２に沿って流れると、コイル１２の周辺に磁気場が形成されてソレノイド効果が発生する。
【００２３】
さらに、電源接続端子１３はスプール１１の一側に備えられるが、後述する固定端子６０と共に、継電器を取り囲むケース（図示せず）の外部に突出して外部回路と接続される。この際、電源接続端子１３は電流が流入して排出するように一対の端子で構成され、外部回路のターミナルと直接接続するようにターミナルの形状に対応する形状を有する。
【００２４】
一方、チャンバー２０は後述する可動部３０が移動することにより、後述する可動接点３３と固定接点６１が離れて発生するアークを消弧するところである。このようなチャンバー２０は、スプール１１の上部に結合するベースプレート２１と、ベースプレート２１を覆うカバー２２とで構成される。
【００２５】
ベースプレート２１はその下端にシリンダー２３を備える。この際、シリンダー２３はスプール１１の中心部に挿入される。また、シリンダー２３には後述するシャフト３１が挿入されて後述する復元バネ４０により内部で駆動される。
【００２６】
ここで、シリンダー２３は、後述する可動部３０が安定して駆動するように案内することにより、後述する可動接点３３と固定接点６１とを正確に接触させる。すなわち、可動部３０を構成するシャフト３１がシリンダー２３の内周面にほとんど接触して上・下に駆動するので、シャフト３１と締結された可動端子３２も駆動時に傾くか歪むことなく安定的に上・下に駆動する。これにより、可動端子３２に備えられた可動接点３３も固定接点６１に正確に接触する。
【００２７】
また、ベースプレート２１の側部にはケースと接続する突起が形成されて、チャンバー２０及びチャンバー２０と結合したソレノイド１０がケースに強固に結束されるようにする。
【００２８】
さらに、カバー２２は上端に固定接点６１がそれぞれ備えられた一対の固定端子６０を備える。ここで、固定接点６１は後述する可動接点３３と接触する部分であって、アークによる熱により損なわれないように高い耐熱性を有するモリブデン合金で構成される。また、固定端子６０も電流が流入して排出されるように一対の端子で構成され、主回路のターミナルと直接接続されるようにターミナルの形状に対応する形状を有する。
【００２９】
また、チャンバー２０の内部にはアークを迅速に消弧することのできる絶縁ガスで充填される。ここで、絶縁ガスとしてはＳＦ６が主に使用され、絶縁ガスはチャンバー２０を構成するベースプレート２１とカバー２２とが結合した後にチャンバー２０内の空気を取り除いて注入される。
【００３０】
一方、絶縁部材７０は、チャンバー２０と固定端子６０を絶縁させるために、チャンバー２０を構成するカバー２２の上端に備えられる。
【００３１】
一般に、チャンバー２０を構成する材質としては、アークによる損傷を防止するために耐久性の高い金属が用いられる。しかしながら、チャンバー２０が金属で構成される場合、固定端子６０と通電して継電器が正しく作動しないことがあるため、これを防止するために絶縁部材７０をカバー２２の上端に備えることにより、チャンバー２０と固定端子６０を絶縁させる。
【００３２】
この際、絶縁部材７０はチャンバー２０と固定端子６０との接触面のみに具備されることがあるが、十分な絶縁のためにチャンバーを構成するカバー２２の上端の全面に備えられることができる。
【００３３】
さらに、絶縁部材７０はセラミックスからなることができる。すなわち、セラミックスは、絶縁可能最高許容温度が１８０℃程度であって高温でも絶縁が可能なので、チャンバー２０の温度がアークにより上がるとしても、十分に絶縁が可能である。
【００３４】
一方、可動部３０は、継電器が主回路に流れる電流を遮断するか再度流入させるのに主役割を果たす。このような可動部３０は、シリンダー２３に挿入されるシャフト３１と、シャフト３１の上部においてシャフト３１と垂直に締結される可動端子３２と、可動端子３２の上端に備えられて各固定接点６１と選択的に接触して通電される一対の可動接点３３とで構成される。
【００３５】
この際、シャフト３１は、ソレノイド１０が作動するとき、チャンバー２０の内部上端に向けて移動する。すなわち、コイル１２に電流が流入すると、コイル１２の周辺に磁気場が形成されてソレノイド効果が発生する。また、そのソレノイド効果により、スプール１１の中心部に位置したシャフト３１が押し上げられる。このようにシャフト３１が押し上げられる原理は、ソレノイドバルブを構成するプランジャがコイルの中心部から押し上げられる原理と同じである。
【００３６】
また、可動端子３２は、シャフト３１の上部においてシャフト３１と垂直に締結されてシャフト３１と共に移動する。すなわち、可動端子３２はシャフト３１の向けるチャンバー２０の内部上端面と水平に備えられて、可動接点３３がチャンバー２０の上端に備えられた固定接点６０と正確に接触するようにする。また、可動端子３２は、一対の固定接点６１のうちいずれか一つの固定接点に流入する電流がもう一つの固定接点に流出するように、導体で構成される。
【００３７】
さらに、可動接点３３は、各固定接点６１と選択的に接触して通電されるように、可動端子３２の上端に一対が備えられる。また、可動接点３３は、固定接点６１のようにアークによる熱で損なわれないように、耐熱性の高いモリブデン合金で構成される。
【００３８】
また、可動部３０には、一端がチャンバー２０の内部下端面に支持固定され、他端が可動端子３２に支持固定されて、可動端子３２をチャンバー２０の内部上端へ押す接圧バネ３４がさらに備えられる。接圧バネ３４は、可動接点３３と固定接点６１との不完全な接触により発生する空隙を取り除くことにより、可動接点３３と固定接点６１との間の接圧力を一定に維持させる。このような接圧バネ３４により、可動接点３３と固定接点６１とは安定的に正確に接触する。
【００３９】
一方、復元バネ４０は、過電流による主回路の損傷を防止するか、主回路を制御するために、接触している可動接点３３と固定接点６１を離隔させる。このような復元バネ４０の一端はシャフト３１の下部に結合し、他端はシリンダー２３の下端面に支持固定される。
【００４０】
すなわち、コイル１１に電流が流入する場合には、シャフト３１が押し上げられるので、シャフト３１に結合した復元バネ４０は引っ張られる。しかしながら、コイル１１に電流が流入しなければ、シャフト３１は押し上げられないので、復元バネ４０は初期の状態に収縮する。
【００４１】
復元バネ４０が収縮すると、シャフト３１と締結された可動端子３２はチャンバー２０の内部下端面を向けて下がる。この際、可動端子３２に備えられた可動接点３３もともに下がり、可動端子３２は固定端子６１から離隔して通電しなくなる。
【００４２】
しかしながら、コイル１１に再度電流が流入すると、シャフト３１も再度押し上げられ、復元バネ４０も再度引っ張られる。この際、ソレノイド１０によりシャフト３１を押し上げる力が復元バネ４０の弾性力より大きくなるべきなので、ソレノイド１０の強度を考慮して復元バネ４０の弾性係数を調整しなければならない。
【００４３】
一方、スライディングガイド５０はソレノイド１０及び復元バネ４０により移動する可動部３０を案内するものであって、可動部３０の可動端子３２が移動して前後に揺れるか、左右に回転しないようにする。すなわち、スライディングガイド５０は可動端子３２の周辺を取り囲む形状を有する。また、スライディングガイド５０は可動端子３２の移動方向と同じ方向に長く形成されたレール形状のガイドを備える。
【００４４】
また、スライディングガイド５０は、可動端子３２に流れる電流と通電しないように絶縁体で構成されるべきである。この際、絶縁体としては、アークによる熱により損なわれないように、耐熱性の高いアルキド樹脂、エポキシ樹脂、架橋ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコンアルキド樹脂のようなプラスチックが用いられる。
【００４５】
しかしながら、プラスチックからなるスライディングガイド５０は、可動端子３２が移動して摩擦による粉塵が発生することがある。この際、粉塵は可動接点３３あるいは固定接点６１にくっ付いて通電を妨げる。したがって、スライディングガイド５０は可動端子３２と接触する面に案内ピン５１をさらに備えることが好ましい。すなわち、耐磨耗性の高い金属のような案内ピン５１を可動端子３２と接触する面に取り付けることにより、摩擦によるスライディングガイド５０の粉塵発生を防止する。
【００４６】
以下、添付図面を参照して上記構成を有する本発明による継電器の作用について説明する。
【００４７】
まず、主回路のターミナル（図示せず）に一対の固定端子６１をそれぞれ接続させ、外部回路のターミナル（図示せず）に一対の電源接続端子１３をそれぞれ接続させることにより、継電器を主回路及び外部回路に接続する。この際、主回路は、過電流による予想できない損傷を防止するか作動のために制御する必要のある部分の回路である。また、外部回路は継電器を制御するための回路であって、ガス絶縁遮断器（ＧＩＳ）のような他の電気遮断器とともに接続されることができる。
【００４８】
このように主回路と外部回路に接続された継電器において、電源接続端子１３及び固定端子６１に電流が流入すると、次のように動作する。
【００４９】
一対の電源接続端子１３のうちいずれか一つの電源接続端子を通じて電流が流入すると、その電流はコイル１１に沿って流れてもう一つの電源接続端子に流出する。この際、コイル１１の周辺には磁気場が発生するとともに、ソレノイド効果が発生する。そのソレノイド効果により、シャフト３１はチャンバー２０の内部上端へ上がる。該シャフト３１が上がると、シャフト３１に締結された可動端子３２もチャンバー２０の内部上端へ上がり、可動端子３２に備えられた可動接点３３と固定接点６１とが互いに接触する。
【００５０】
同時に、一対の固定端子６１のうちいずれか一つの固定端子に電流が流入すると、電流は固定接点６１を通過して固定接点６１に接触した一対の可動接点３３のうちいずれか一つの可動接点に流れる。また、その電流は可動接点３３を備えている可動端子３２へ流れてもう一つの可動接点を通じてもう一つの固定端子に流れる。このように電流が流れると、主回路は続いて通電する。
【００５１】
しかしながら、主回路に予想できない過電流が流れるか主回路に電流を遮断するように制御する必要がある場合には、継電器は次のように作動して、外部回路から電源接続端子１３へ電流が流入せず、主回路が通電しないようにする。
【００５２】
電源接続端子１３に電流が流入しなければ、コイル１２の周辺には磁気場が発生しない同時にソレノイド効果もなくなる。ソレノイド効果がなければ、シャフト３１は押し上げられず、シリンダー２３の下端面に向けて下がる。この際、継電器の設置方向次第ではシリンダー２３の下端面を向けて下がらないこともあるため、復元バネ４０が必要である。すなわち、復元バネ４０はシャフト３１が押し上げられるときは引っ張られるが、シャフト３１が押し上げられないときは再度収縮してシャフト３１をシリンダー２３の下端面を向けて下げる役割を果たす。
【００５３】
上述したように、シャフト３１がシリンダー２３の下端面を向けて下がると、シャフト３１が締結された可動端子３２も同時に下がり、可動端子３２に備えられた可動接点３３と固定接点６１は離れる。可動接点３３と固定接点６１とが接触しなくなると、継電器は開放状態になり継電器と接続された主回路はこれ以上通電しなくなる。
【００５４】
この際、可動接点３３と固定接点６１とが離れる時間は非常にに短いため、瞬間的にアークが発生することがあるが、上述したように、ＳＦ６のような絶縁ガスにより消弧される。一方、瞬間的に発生するアークは可動部３０の移動に影響を与えうるが、スライディングガイド５０により可動部３０はより安定して動く。
【００５５】
一方、主回路を再度通電させるために電源接続端子１３に電流を再度流入させると、上述したように、継電器は再度動作して主回路を通電させる。この際、接圧バネ３４により、以前に発生したアークにより発生した可動接点３３と固定接点６１との間隙が取り除かれ、可動接点３３と固定接点３３との接圧力が一定に維持される。このような一定接圧力の維持は、可動接点３３と固定接点６１とを正確に接触させる。
【００５６】
以上、添付図面を参照して上述した本発明の実施例は、本発明の技術的な思想を限定することと解釈してはならない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲に記載された事項のみにより限定され、本発明の技術分野における通常の知識を有するものは、本発明の技術的な思想を様々な形態に改良して変更することが可能である。したがって、このような改良及び変更が通常の知識を有するものに明らかである限り、本発明の保護範囲に属するであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１  電磁石
２  可動棒
３  可動接点
４、５  固定接点
６  復元梃子
１０  ソレノイド
２０  チャンバー
３０  可動部
３２  可動端子
４０  復元バネ
５０  スライディングガイド
６０  固定端子
７０  絶縁部材
【図１】
2010062140.tif 000003
【図２】
2010062140.tif 000004
【図３】
2010062140.tif 000005
【図４】
2010062140.tif 000006