(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットであって、
上記リレーの少なくとも１個は、コイルへの通電の断続によって進退する可動コアを備えたソレノイド部と、上記可動コアの進退によって開閉する接点部とを、リレー筐体内に配置してなり、該リレー筐体は上記接点部を収容する接点室を備え、該接点室は上記リレー筐体の外部に開口した開口孔を備えており、
上記ユニット筐体は、上記接点室に隣接して形成された緩衝室を備えており、
該緩衝室は、上記開口孔を通じて上記接点室と連通すると共に、該接点室以外の空間から独立してなり、
上記ユニット筐体内には、複数の上記リレーが配置されており、上記ユニット筐体は、上記リレーごとに対応して独立した上記緩衝室を備えていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項２】
磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットであって、
上記リレーの少なくとも１個は、コイルへの通電の断続によって進退する可動コアを備えたソレノイド部と、上記可動コアの進退によって開閉する接点部とを、リレー筐体内に配置してなり、該リレー筐体は、上記接点部を収容する接点室を備え、該接点室を囲む包囲壁のうち上記リレー筐体の外部との境界となる部分の少なくとも一部に、他の部分よりも剛性の低い低剛性壁部を備えており、
上記ユニット筐体は、上記接点室に隣接して形成された緩衝室を備えており、
該緩衝室は、上記低剛性壁部を介して上記接点室と隣接すると共に、該接点室以外の空間から独立してなることを特徴とするリレーユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のリレーユニットにおいて、上記低剛性壁部は、上記包囲壁における他の部分よりも薄肉であることを特徴とするリレーユニット。
【請求項４】
請求項２に記載のリレーユニットにおいて、上記低剛性壁部は、上記包囲壁における他の部分よりもヤング率が低いことを特徴とするリレーユニット。
【請求項５】
請求項２に記載のリレーユニットにおいて、上記低剛性壁部は、上記包囲壁に設けた開口部を塞ぐ蓋部からなることを特徴とするリレーユニット。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載のリレーユニットにおいて、上記緩衝室には、上記電流の遮断時に上記接点部に生じるアークを消すための消弧剤が充填されていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のリレーユニットにおいて、上記消弧剤は、珪砂からなることを特徴とするリレーユニット。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のリレーユニットにおいて、上記緩衝室は、上記接点部よりも上方に配置されていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項９】
磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットであって、
上記リレーの少なくとも１個は、コイルへの通電の断続によって進退する可動コアを備えたソレノイド部と、上記可動コアの進退によって開閉する接点部とを、リレー筐体内に配置してなり、該リレー筐体は上記接点部を収容する接点室を備え、該接点室は上記リレー筐体の外部に開口した開口孔を備えており、
上記ユニット筐体は、上記接点室に隣接して形成された緩衝室を備えており、
該緩衝室は、上記開口孔を通じて上記接点室と連通すると共に、該接点室以外の空間から独立してなり、
上記リレーは、複数の上記接点部を備えており、上記ユニット筐体は、上記接点部ごとに対応して独立した上記緩衝室を備えていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか一項に記載のリレーユニットにおいて、上記ユニット筐体内には、複数の上記リレーが配置されており、上記ユニット筐体は、上記リレーごとに対応して独立した上記緩衝室を備えていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項１１】
請求項２〜８のいずれか一項に記載のリレーユニットにおいて、上記リレーは、複数の上記接点部を備えており、上記ユニット筐体は、上記接点部ごとに対応して独立した上記緩衝室を備えていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリレーユニットにおいて、上記リレーは、上記電流の遮断時に上記接点部に生じるアークを引き伸ばして消弧するための消弧用磁石体を、上記接点部の近傍に配置してなることを特徴とするリレーユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載のリレーユニットにおいて、上記緩衝室は、上記接点室に対して、上記アークが引き伸ばされる方向に配置されていることを特徴とするリレーユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載のリレーユニットにおいて、上記リレーは、互いに大きさが異なる双方向の電流の通電、遮断を切り替えるよう構成されており、上記緩衝室は、上記接点室に対して、上記双方向の電流のうち、より大きい電流を遮断する際に生じるアークが引き伸ばされる方向に配置されていることを特徴とするリレーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド車等の走行回路において、電流の通電、遮断を切り替えるためのリレー（電磁継電器）が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、上記のような車両におけるインバータ等の走行回路とバッテリーとの間の回路には、複数のリレーがレジスタ等と共に組み込まれており、これらを１個のリレーユニットとしたものが、車両に搭載されている。
【０００３】
リレーは、リレー筐体内に固定された固定接点と、内蔵されたコイルへの通電により発生する磁力によって上記固定接点に対して進退する可動接点とを有する。そして、固定接点と可動接点とからなる接点部は、リレー筐体内における樹脂部材によって囲まれた閉空間である接点室に収容されている。接点室に上記接点部を収容配置することによって、接点部において発生するアークが他の部位に漏れて短絡を生じさせるという不具合を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７６３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年車両の出力向上のため、上記走行回路に流れる電流の電圧値及び電流値を高くする必要が生じている。すなわち、リレーによって遮断すべき電流の電圧値及び電流値である遮断電圧及び遮断電流が高くなる傾向にある。かかる場合、リレーによって電流を遮断する際に接点部に発生するアークのエネルギが大きく、アークの熱が大きくなる。この高熱のアークの発生によって、接点室の内圧が急激に上昇することとなる。
【０００６】
それゆえ、接点室の容積を小さくすると、接点室の内圧は一層急激に上昇しやすくなり、場合によっては上記内圧によってリレー筐体が破裂あるいは変形して、接点部の遮断（開放）が不可能となってしまうことが考えられる。したがって、かかる不具合を回避するためには、接点室の容積をある程度大きくしておく必要があり、その結果、リレーの小型化が困難となる。
【０００７】
一方、リレーユニットにおいては、ユニット筐体内に、リレーを含めた構成部品が配置されているが、構成部品の形状や配線等の関係上、これらの構成部品が配置されない領域（空間）も形成されることとなる。かかる空間は、いわゆるデッドスペースとなっている。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、高い遮断電圧、高い遮断電流に対しても充分に対応することができると共に小型化を容易にすることができるリレーユニットを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットであって、
上記リレーの少なくとも１個は、コイルへの通電の断続によって進退する可動コアを備えたソレノイド部と、上記可動コアの進退によって開閉する接点部とを、リレー筐体内に配置してなり、該リレー筐体は上記接点部を収容する接点室を備え、該接点室は上記リレー筐体の外部に開口した開口孔を備えており、
上記ユニット筐体は、上記接点室に隣接して形成された緩衝室を備えており、
該緩衝室は、上記開口孔を通じて上記接点室と連通すると共に、該接点室以外の空間から独立してなり、
上記ユニット筐体内には、複数の上記リレーが配置されており、上記ユニット筐体は、上記リレーごとに対応して独立した上記緩衝室を備えていることを特徴とするリレーユニットにある（請求項１）。
【００１０】
第２の発明は、磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットであって、
上記リレーの少なくとも１個は、コイルへの通電の断続によって進退する可動コアを備えたソレノイド部と、上記可動コアの進退によって開閉する接点部とを、リレー筐体内に配置してなり、該リレー筐体は、上記接点部を収容する接点室を備え、該接点室を囲む包囲壁のうち上記リレー筐体の外部との境界となる部分の少なくとも一部に、他の部分よりも剛性の低い低剛性壁部を備えており、
上記ユニット筐体は、上記接点室に隣接して形成された緩衝室を備えており、
該緩衝室は、上記低剛性壁部を介して上記接点室と隣接すると共に、該接点室以外の空間から独立してなることを特徴とするリレーユニットにある（請求項２）。
第３の発明は、磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレーをユニット筐体内に備えたリレーユニットであって、
上記リレーの少なくとも１個は、コイルへの通電の断続によって進退する可動コアを備えたソレノイド部と、上記可動コアの進退によって開閉する接点部とを、リレー筐体内に配置してなり、該リレー筐体は上記接点部を収容する接点室を備え、該接点室は上記リレー筐体の外部に開口した開口孔を備えており、
上記ユニット筐体は、上記接点室に隣接して形成された緩衝室を備えており、
該緩衝室は、上記開口孔を通じて上記接点室と連通すると共に、該接点室以外の空間から独立してなり、
上記リレーは、複数の上記接点部を備えており、上記ユニット筐体は、上記接点部ごとに対応して独立した上記緩衝室を備えていることを特徴とするリレーユニットにある（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明に係るリレーユニットにおいては、上記接点室が上記開口孔を通じて上記緩衝室に連通している。そのため、上記接点部において電流を遮断する際にアークが発生したとき、アークの熱による接点室の内圧の上昇を緩和することができる。すなわち、接点室が緩衝室と連通しているため、アークの熱により接点室内の空気が急激に膨張しても、その圧力が緩衝室へ逃げることにより、接点室の内圧の上昇を緩和することができる。そして、遮断電圧又は遮断電流が大きくアークのエネルギが大きい場合にも、上記のように接点室の内圧上昇を緩和することができるため、リレー筐体の破損、変形等を招くことなく、確実に電流遮断を行うことができる。
また、接点室内の温度上昇を緩和して、リレー筐体の炭化による絶縁劣化を抑制することもできる。
【００１２】
また、その結果、接点室の容積を大きくする必要がなくなり、リレーの小型化が容易となる。そして、それに伴いリレーユニットの小型化が容易となる。
また、上記緩衝室は、接点室以外の空間から独立して形成されているため、アークが漏れて短絡を招くこともない。また、外部から水分等が緩衝室を通じて接点室へ浸入することもない。
【００１３】
また、上記緩衝室は、ユニット筐体の一部において形成されているため、改めて緩衝室を形成するための部品等を設ける必要がない。特に、リレーユニットにおいては、ユニット筐体内に、リレーを含めた構成部品の形状や配線等の関係上、デッドスペースが形成されやすい。緩衝室をユニット筐体に設けることによって、上記デッドスペースを有効利用することも可能となる。その結果、緩衝室を設けることによるリレーユニットの大型化を招くことがない。その一方で、上述のごとくリレーの小型化が容易となるため、リレーユニット全体としての小型化も容易となる。
【００１４】
第２の発明に係るリレーユニットにおいては、上記接点室が上記低剛性壁部を介して上記緩衝室に隣接している。そのため、上記接点部において電流を遮断する際にアークが発生したとき、アークの熱による接点室の内圧の上昇を緩和することができる。すなわち、接点室が低剛性壁部を介して緩衝室と隣接しているため、アークの熱により接点室内の空気が急激に膨張すると、その圧力によって優先的に低剛性壁部が破壊される。これにより、接点室の内圧が緩衝室へ逃げて、接点室の内圧の上昇を緩和することができる。そして、遮断電圧又は遮断電流が大きくアークのエネルギが大きい場合にも、上記のように接点室の内圧上昇を緩和することができる。そして、上記のごとく上記低剛性壁部が優先的に破壊されるため、リレー筐体における他の部位の破損、変形等を阻止することができ、確実に電流遮断を行うことができる。
ここで、低剛性壁部が破壊される条件としては、例えば、車両衝突事故等によりハーネスなどの短絡が発生した場合等における接点室の内圧上昇が必要である。通常のイグニッションキーをオフした場合の小電流遮断時は接点室の内圧上昇がほとんどないため、低剛性壁部が破壊されることはない。
【００１５】
また、上記のごとく接点室内の温度上昇を緩和することができるため、リレー筐体の炭化による絶縁劣化を抑制することもできる。
また、その結果、接点室の容積を大きくする必要がなくなり、リレーの小型化が容易となる。そして、それに伴いリレーユニットの小型化が容易となる。
また、上記緩衝室は、接点室以外の空間から独立して形成されているため、アークが漏れて短絡を招くこともない。
【００１６】
また、上記緩衝室は、ユニット筐体の一部において形成されているため、ユニット筐体内におけるデッドスペースを有効利用することができ、緩衝室を設けることによるリレーユニットの大型化を招くことがない。その一方で、上述のごとくリレーの小型化が容易となるため、リレーユニット全体としての小型化も容易となる。
【００１７】
以上のごとく、本発明によれば、高い遮断電圧、高い遮断電流に対しても充分に対応することができると共に小型化を容易にすることができるリレーユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、リレーユニットの断面説明図であって、図２のＡ−Ａ線矢視断面相当の図。
【図２】実施例１における、リレーユニットの全体説明図。
【図３】実施例１における、リレーユニットの断面説明図であって、図２のＢ−Ｂ線矢視断面相当の図。
【図４】実施例１における、可動接点の進退方向に直交する平面によるリレーの断面説明図。
【図５】実施例１における、緩衝室側から見たリレーの正面説明図。
【図６】実施例１における、可動接点の進退方向に平行な平面による、通電状態のリレーの断面説明図。
【図７】実施例１における、可動接点の進退方向に平行な平面による、遮断状態のリレーの断面説明図。
【図８】実施例１における、電源回路の説明図。
【図９】実施例２における、可動接点の進退方向に直交する平面によるリレーの断面説明図。
【図１０】実施例３における、リレーユニットの断面説明図。
【図１１】比較例における、可動接点の進退方向に直交する平面によるリレーの断面説明図。
【図１２】実験例における、実施例１のリレーユニットによる遮断波形の説明図。
【図１３】実験例における、比較例のリレーを用いた場合の遮断波形の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記第１の発明又は第２の発明において、上記リレーユニットは、上記リレーを複数個備えていてもよいし、１個備えていてもよい。また、たとえば、複数のリレーが上記ユニット筐体内に配設されている場合において、そのすべてのリレーが上記構成（上記開口孔又は上記低剛性壁部等）を備えていてもよいし、一部のリレーが上記構成（上記開口孔又は上記低剛性壁部等）を備えていてもよい。
また、上記リレー筐体及び上記ユニット筐体は、例えば、ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂によって構成することができる。
【００２０】
上記第２の発明に係るリレーユニットにおいて、上記低剛性壁部は、上記包囲壁における他の部分よりも薄肉であることが好ましい（請求項３）。この場合には、容易に上記低剛性壁部を容易に形成することができる。
【００２１】
また、上記低剛性壁部は、上記包囲壁における他の部分よりもヤング率を低くすることで実現してもよい（請求項４）。この場合には、確実に上記低剛性壁部を構成することができる。
【００２２】
また、上記低剛性壁部は、上記包囲壁に設けた開口部を塞ぐ蓋部からなることが好ましい（請求項５）。この場合には、優先的に破壊される上記低剛性壁部を容易かつ確実に形成することができる。
【００２３】
また、上記緩衝室には、上記電流の遮断時に上記接点部に生じるアークを消すための消弧剤が充填されていることが好ましい（請求項６）。この場合には、アークの発生によって上記低剛性壁部が破壊されたとき、上記緩衝室に充填された消弧剤が上記接点室に流れ込んで、アークを効果的に消弧することができる。
【００２４】
また、上記消弧剤は、珪砂からなることが好ましい（請求項７）。この場合には、アークの消弧を効率よく行うことができる。
【００２５】
また、上記緩衝室は、上記接点部よりも上方に配置されていることが好ましい（請求項８）。この場合には、アークの発生によって上記低剛性壁部が破壊されたとき、緩衝室から消弧剤が接点部へ落下することとなるため、効率的に消弧剤を接点部へ供給し、アークの消弧を行うことができる。
【００２６】
また、上記リレーは、上記電流の遮断時に上記接点部に生じるアークを引き伸ばして消弧するための消弧用磁石体を、上記接点部の近傍に配置してなることが好ましい（請求項１２）。この場合には、遮断電圧、遮断電流が高くても、遮断時におけるアークを効果的に消弧させることができる。
【００２７】
また、上記緩衝室は、上記接点室に対して、上記アークが引き伸ばされる方向に配置されていることが好ましい（請求項１３）。この場合には、上記アークのエネルギが広がる方向へ、接点室の圧力を逃がすことができるため、リレー筐体に対する衝撃を効果的に緩和することができる。
【００２８】
また、上記リレーは、互いに大きさが異なる双方向の電流の通電、遮断を切り替えるよう構成されており、上記緩衝室は、上記接点室に対して、上記双方向の電流のうち、より大きい電流を遮断する際に生じるアークが引き伸ばされる方向に配置されていることが好ましい（請求項１４）。この場合には、遮断する電流の方向によって、遮断時に接点部に発生するアークの引き伸ばされる方向が反対になると共にその大きさが異なることとなるが、より大きなアークが引き伸ばされる側に上記緩衝室が配置されることとなる。その結果、アークのエネルギによるリレー筐体への衝撃の緩和を効果的に行うことができる。
【００２９】
なお、上記リレーが双方向の電流の通電、遮断を切り替えるよう構成されている場合において、電流遮断時におけるアークの引き伸ばし方向の双方に上記緩衝室が配置されていてもよいし、一方に上記緩衝室が配置されていてもよい。前者の場合には、遮断電圧、遮断電流を、双方向において高くすることが可能となる。後者の場合には、リレー筐体の破損等を効果的に防ぎつつ、リレーユニットの小型化を図りやすい。
【００３０】
また、上記第１の発明に係るリレーユニットにおいて、上記ユニット筐体内には、複数の上記リレーが配置されており、上記ユニット筐体は、上記リレーごとに対応して独立した上記緩衝室を備えている。これにより、一つのリレーにおける接点部に発生したアークが、緩衝室を通じて、他のリレーにおける接点部に発生したアークと導通することを確実に防ぐことができる。その結果、複数のリレー間の短絡を確実に防ぐことができる。
【００３１】
また、上記第３の発明に係るリレーユニットにおいて、上記リレーは、複数の上記接点部を備えており、上記ユニット筐体は、上記接点部ごとに対応して独立した上記緩衝室を備えている。これにより、一つの接点部に発生したアークが、緩衝室を通じて、他の接点部に発生したアークと導通することを確実に防ぐことができる。その結果、複数の接点部間の短絡を確実に防ぐことができる。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例に係るリレーユニットにつき、図１〜図８を用いて説明する。
本例のリレーユニット１は、図１に示すごとく、磁力によって電流の通電、遮断を切り替える１個又は複数個のリレー２をユニット筐体３内に備えている。
【００３３】
リレー２は、図６、図７に示すごとく、コイル２１への通電の断続によって進退する可動コア２２を備えたソレノイド部２０と、可動コア２２の進退によって開閉する接点部２００とを、リレー筐体２３内に配置してなる。
図４〜図７に示すごとく、リレー筐体２３は、接点部２００を収容する接点室２８を備えており、該接点室２８はリレー筐体２３の外部に開口した開口孔２８１を備えている。
【００３４】
図１、図３に示すごとく、ユニット筐体３は、接点室２８に隣接して形成された緩衝室３１を備えている。緩衝室３１は、開口孔２８１を通じて接点室２８と連通すると共に、接点室２８以外の空間から独立している。
【００３５】
図２に示すごとく、リレーユニット１は、３個のリレー２、１０１と、レジスタ１０２と、電流センサ１０３とを、ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂からなるユニット筐体３内に備えてなる。３個のリレーのうちの２個のリレー２は後述するメインリレー２ａ、２ｂであり、他の１個のリレー１０１は後述する予備充電用リレーである。
【００３６】
リレーユニット１は、図８に示すごとく、電気自動車やハイブリッド自動車等の走行モーターを駆動させるための電源回路５に組み込まれて使用される。
電源回路５は、直流電源５１と三相交流の走行モーターである回転電機５２との間に形成され、直流電源５１の昇圧あるいは回生電力の降圧を行うためのコンバータ５３と、直流電力と交流電力との変換を行うインバータ５４とを有する。そして、コンバータ５３及びインバータ５４と直流電源５１との間に、リレーユニット１が配線されている。
【００３７】
すなわち、コンバータ５３及びインバータ５４と直流電源５１との間における正極側と負極側の電流経路に、それぞれメインリレー２ｐ、２ｎとしてリレー２が配線されている。また、正極側の電流経路に設けられたメインリレー２ｐと並列に、レジスタ１０２と直列接続された予備充電用リレー１０１がさらに接続されている。また、負極側のメインリレー２ｎと直流電源５１との間には電流センサ１０３が接続されている。
また、正極側の電流経路と負極側の電流経路との間には、コンデンサ５５が懸架されるように接続されている。
【００３８】
以上の構成により、直流電源５１とコンバータ５３及びインバータ５４との間の電流の通電、遮断を切り替える。そして、リレー２、１０１には、直流電源５１から回転電機５２へ供給される力行方向の電流が流れる場合と、回転電機５２から直流電源５１へ回収される回生方向の電流が流れる場合とがある。力行方向の電流は、回生方向の電流よりも大きい。
【００３９】
上記電源回路５においては、以下のような動作が行われる。
まず、車両のイグニッションキーをオンすると、負極側のメインリレー２ｐと予備充電用リレー１０１とが、この順にオン（通電状態）となり、コンデンサ５５への充電が開始される。このとき、レジスタ１０２によって大きな突入電流が電源回路５に流れることを制限し、徐々にコンデンサ５５への充電が行われるよう構成されている。
コンデンサ５５が充電された後、正極側のメインリレー２ｐがオンし、回転電機５２への給電が開始され、予備充電用リレー１０１はオフされる。この間、リレー２（メインリレー２ｐ、２ｎ）には力行方向の電流が流れる。
【００４０】
また、この状態において、回転電機５２において回収された電力が、電源回路５を通じて直流電源５１へ回生される。つまり、このときリレー２（メインリレー２ｐ、２ｎ）に、力行方向とは逆の回生方向の電流が流れる。
そして、イグニッションキーをオフしたとき、二つのメインリレー２ｐ、２ｎがオフされ、電源回路５における通電が遮断される。
【００４１】
また、回転電機５２、コンバータ５３、あるいはインバータ５４等において異常が発生したとき、リレー２（メインリレー２ｐ、２ｎ）が遮断状態に切り替わることによって、電流を遮断して、電源回路５に大電流が流れ続けることを防ぐ。
【００４２】
次に、リレー２（メインリレー２ｐ、２ｎ）の構成につき、図４〜図７を用いて説明する。
リレー２は、ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂からなるリレー筐体２３内に接点部２００を含めた種々の構成部品を配置している。
【００４３】
リレー２は、図６、図７に示すごとく、リレー筐体２３に固定された一対の固定接点２４１を保持する固定ホルダ２４と、一対の固定接点２４１に対向配置される一対の可動接点２５１を短絡させた状態で保持する可動ホルダ２５とを有する。可動ホルダ２５が固定ホルダ２４に対して近付いたり遠ざかったりすることにより、可動接点２５１が固定接点２４１と接触したり、離れたりする。すなわち、固定接点２４１と可動接点２５１とによって、上記接点部２００が構成されている。
【００４４】
一対の可動接点２５１は、該可動接点２５１同士が短絡するよう金属プレートからなる可動ホルダ２４の両端部付近にかしめ固定されている。また、固定ホルダ２４は、図４に示すごとく、その一端を外部端子２４２としてリレー筐体２３の外部に露出させている。
また、リレー筐体２３には、インサート成形、圧入等によって消弧用磁石体４が埋設されている。すなわち、リレー２は、電流の遮断時に接点部２００に生じるアーク６を引き伸ばして消弧するための消弧用磁石体２６５を、接点部２００の近傍に配置してなる
【００４５】
また、一対の消弧用磁石体４は、対向する磁束発生面４０が互いに同極となるように配置されている。例えば、いずれの消弧用磁石体２６５もＳ極を接点部２００に対向させている。
【００４６】
リレー２におけるソレノイド部２０は、図６、図７に示すごとく、リレー筐体２３に固定されたコイル２１及び磁性部材からなる固定コア２７と、該固定コア２７に対してコイル２１の巻回軸方向に進退する可動コア２２とを有する。固定コア２７及び可動コア２２は、コイル２１の内側に配置され、可動コア２２は、固定コア２７の可動ホルダ２５側に配置されている。
【００４７】
可動コア２２は、コイル２１の内周孔２１０内を軸方向に進退する磁性部材からなるプランジャ２２１と、該プランジャ２２１に挿通保持されたシャフト２２２と、プランジャ２２２よりも可動ホルダ２５側に配設されるとともに樹脂等の絶縁材料により形成された絶縁碍子２２３とからなる。プランジャ２２１とシャフト２２２と絶縁碍子２２３とは軸方向に一体的に進退することができるよう構成されている。
【００４８】
また、可動コア２２は、コイルバネからなるコア付勢手段２６１によって可動ホルダ２５側へ付勢されている。該コア付勢手段２６１は、固定コア２７とプランジャ２２１との間に挟持された状態で配設されている。
【００４９】
また、コイル２１の周辺には、磁性材料からなるヨーク２６２及びプレート２６３が設けられており、コイル２１への通電により発生する磁束の経路を、固定コア２７とプランジャ２２２とプレート２６３とヨーク２６２とによって構成している。
【００５０】
次に、上記リレー２の動作につき詳細に説明する。
コイル２１への通電時には、図６に示すごとく、一対の可動接点２５１と一対の固定接点２４１とが接触した導通状態が形成される。
【００５１】
すなわち、コイル２１への通電により、コイル２１の周囲に磁束が発生し、固定コア２７と可動コア２２との間に磁力が発生する。この磁力はコア付勢手段２６１に付された付勢力よりも大きい。そのため、可動コア２２は、図６に示すごとく、上記磁力により固定コア２７に近付く方向に吸引される。一方、同図に示すごとく、コア付勢手段２６１はプランジャ２２１によってコイル２１側へ押圧されて縮むこととなる。
【００５２】
また、可動ホルダ２５は、コイルバネからなるホルダ付勢手段２６４によって固定ホルダ２４側へ押圧されている。それゆえ、図７に示すごとく、可動コア２２の絶縁碍子２２３に当接している可動ホルダ２５は、可動コア２２に付随して固定ホルダ２４側へと移動し、一対の可動接点２５１と一対の固定接点２４１とが接触する位置まで一体的に移動することとなる。
【００５３】
そして、可動接点２５１と固定接点２４１とが当接した後も、可動コア２２はそのままコイル２１側へと吸引されるため、このときに可動ホルダ２５と可動コア２２とが分離する。その後、可動コア２２は、図６に示すごとく、シャフト２２２の下端部（固定コア２７側の端部）が固定コア２７と接触する位置まで移動し、その位置で停止する。このとき、可動ホルダ２５はホルダ付勢手段２６４によって固定ホルダ２４側へ押圧され、可動接点２５１と固定接点２４１とは当接した状態を保つ。そして、可動接点２５１と固定接点２４１とが充分な接点圧をもって当接した状態を維持し、導通状態が形成される。
【００５４】
該導通状態においては、一方の固定ホルダ２４の一端（外部端子２４２）から流れてきた電流が固定接点２４１と可動接点２５１との接点部２００を通じて可動ホルダ２５へと流れ、もう一方の可動接点２５１と固定接点２４１との接点部２００を通じて、他方の固定ホルダ２４に流れる。
【００５５】
一方、コイル２１への非通電時には、図７に示すごとく、可動接点２５１と固定接点２４１とが当接していない遮断状態が形成される。
該遮断状態では、コイル２１への通電によって発生していた磁力が消滅するため、上記導通状態とは逆に、可動コア２２がコア付勢手段２６１によって可動ホルダ２５側へと押圧される。
【００５６】
すなわち、上記ホルダ付勢手段２６４の付勢力よりも上記コア付勢手段２６１の付勢力の方が大きいため、可動ホルダ２５が可動コア２２に押圧されて該可動コア２２とともにコイル２１から遠ざかる方向に移動していく。そして、一対の可動接点２５１と一対の固定接点２４１とが離れる方向に可動ホルダ２５が移動して、可動接点２５１と固定接点２４１とが当接していない遮断状態が形成される。
【００５７】
ここで、導通状態から遮断状態へと移行する際には、可動接点２５１と固定接点２４１との間にアーク６が発生する場合がある。このアーク６は、図４に示すごとく、リレー２に組み込まれた消弧用磁石体２６５によって、接点室２８内において、可動接点２５１の進退方向に直交する方向に引き伸ばされる。すなわち、消弧量磁石体２６５は、接点部２００付近に磁界を発生させることにより、アーク６にローレンツ力を作用させ、アーク６の長さを引き伸ばす。これによって、アーク６に沿った接点間距離を長くすることにより、アーク６を消滅させるようにしている。
【００５８】
アーク６は、接点部２００における電流の流れる方向によって引き伸ばされる方向が反対となる。そして、接点室２８は、上記電源回路５において力行時に流れる電流を遮断する際に発生するアーク６が引き伸ばされる方向に、開口孔２８１を有する。開口孔２８１は、可動ホルダ２５の長手方向及び進退方向に対して直交する方向に開口している。そして、図５に示すごとく、開口孔２８１の中心は、接点部２００に対向する位置に形成されている。
【００５９】
図１〜図３に示すごとく、リレーユニット１は、ユニット筐体３内に複数のリレー２を配置してなる。ユニット筐体３は、リレー２等の構成部品を保持すると共にリレー２の外部端子２４２等を埋設した樹脂製の筐体本体３０と、該筐体本体３０に対して、リレー２を挟んで反対側に対向配置された筐体蓋部３００とからなる。
【００６０】
そして、ユニット筐体３は、筐体蓋部３００とリレー２との間に、上記緩衝室３１を形成してなる。緩衝室３１は、リレー２における接点室２８の開口孔２８１に対向配置され、開口孔２８１を通じて接点室２８と連通している。
図１に示すごとく、緩衝室３１は、接点室２８に対して、アーク６が引き伸ばされる方向に配置されている。特に、本例のリレー２は、互いに大きさが異なる双方向の電流の通電、遮断を切り替えるよう構成されており、緩衝室３１は、接点室２８に対して、双方向の電流のうち、より大きい電流を遮断する際に生じるアーク６が引き伸ばされる方向に配置されている。つまり、上記電源回路５において、回転電機５２を駆動する力行時の電流の方が、回転電機５２から電力を回収する回生時の電流よりも大電流であるため、力行時の電流を遮断する際に接点部２００に生じるアーク６が引き伸ばされる側に、緩衝室３１が形成されている。
【００６１】
ユニット筐体３は、２つのリレー２の２つの接点部２００にそれぞれ対応して独立した緩衝室３１を備えている。つまり、各リレー２は、それぞれ２つの接点部２００を備えており、それぞれの接点部２００に対向するように、接点室２８の開口孔２８１が形成されている。これらの開口孔２８１は、すべて同じ方向、すなわちユニット筐体３の筐体蓋部３００側に開口している。そして、合計４個の接点部２００のそれぞれに対応して、１個ずつ独立した緩衝室３１が、それぞれ個別の開口孔２８１を介して接続されている。隣り合う緩衝室３１の間は、隔壁３２１、３２２によって隔たれている。一つのリレー２における２個の接点部２００に対応する２個の緩衝室３１の間の隔壁３２１は、リレー筐体２３に当接している。隣り合う２つのリレー２の接点部２００にそれぞれ対応する２つの緩衝室３１の間の隔壁３２２は、２つのリレー２のリレー筐体２３の間に介在している。さらに、４個並んだ緩衝室３１における並び方向の両端に配された側壁３３は、それぞれリレー２のリレー筐体２３の側面に接触し、上記隔壁３２２との間にリレー２を挟持した状態となっている。
これらの隔壁３２１、３２２、側壁３３は、ユニット筐体３における筐体蓋部３００の一部として一体的に形成されている。
【００６２】
また、図３に示すごとく、予備充電用リレー１０１は、２個のリレー２のうちの１個のリレー２（メインリレー２ｐ）における、可動接点２５１の進退方向であってソレノイド部２０側に隣接配置されている。ここで、予備充電用リレー１０１は、リレー２（メインリレー２ｐ）よりも筐体蓋部３００側に突出している。逆に言えば、リレー２における筐体蓋部３００側の面は、予備充電用リレー１０１よりも筐体本体３０側に後退しており、その後退した分のスペースに、緩衝室３１が形成されている。
緩衝室３１は、可動接点２５１の進退方向におけるリレー２の略全長にわたる領域に形成されている。
【００６３】
次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のリレーユニット１においては、図１、図３に示すごとく、接点室２８が開口孔２８１を通じて緩衝室３１に連通している。そのため、接点部２００において電流を遮断する際にアーク６が発生したとき、アーク６の熱による接点室２８の内圧の上昇を緩和することができる。すなわち、接点室２８が緩衝室３１と連通しているため、アーク６の熱により接点室２８内の空気が急激に膨張しても、その圧力が緩衝室３１へ逃げることにより、接点室２８の内圧の上昇を緩和することができる。そして、遮断電圧又は遮断電流が大きくアーク６のエネルギが大きい場合にも、上記のように接点室２８の内圧上昇を緩和することができるため、リレー筐体２３の破損、変形等を招くことなく、確実に電流遮断を行うことができる。また、接点室２８内の温度上昇を緩和して、リレー筐体２３の炭化による絶縁劣化を抑制することもできる。
【００６４】
また、その結果、接点室２８の容積を大きくする必要がなくなり、リレー２の小型化が容易となる。そして、それに伴いリレーユニット１の小型化が容易となる。
また、緩衝室３１は、接点室２００以外の空間から独立して形成されているため、アーク６が漏れて短絡を招くこともない。また、外部から水分等が緩衝室３１を通じて接点室２８へ浸入することもない。
【００６５】
また、緩衝室３１は、ユニット筐体３の一部において形成されているため、改めて緩衝室３１を形成するための部品等を設ける必要がない。特に、リレーユニット１においては、ユニット筐体３内に、リレー２を含めた構成部品（メインリレー２ａ、２ｂ、予備充電用リレー１０１、レジスタ１０２、電流センサ１０３等）の形状や配線等の関係上、デッドスペースが形成されやすい。緩衝室３１をユニット筐体３に設けることによって、上記デッドスペースを有効利用することも可能となる。
【００６６】
例えば、図３に示すごとく、リレー２における筐体蓋部３００側の面が予備充電用リレー１０１よりも筐体本体３０側に後退していることによって、リレー筐体２３に対して筐体蓋部３００側の領域にできるスペースが上述のデッドスペースとなり得る。本例においては、このスペースに緩衝室３１を形成することにより、デッドスペースを有効利用している。
その結果、緩衝室３１を設けることによるリレーユニット１の大型化を招くことがない。その一方で、上述のごとくリレー２の小型化が容易となるため、リレーユニット１全体としての小型化も容易となる。
【００６７】
また、図４に示すごとく、リレー２は、消弧用磁石体２６５を接点部２００の近傍に配置してなる。これによって、遮断電圧、遮断電流が高くても、遮断時におけるアーク６を効果的に消弧させることができる。そして、緩衝室３１は、接点室２８に対して、アーク６が引き伸ばされる方向に配置されている。これにより、アーク６のエネルギが広がる方向へ、接点室２８の圧力を逃がすことができるため、リレー筐体２３に対する衝撃を効果的に緩和することができる。
【００６８】
また、緩衝室３１は、接点室２８に対して、双方向（力行方向と回生方向）の電流のうち、より大きい電流（力行時の電流）を遮断する際に生じるアーク６が引き伸ばされる方向に配置されている。これによって、より大きなアーク６が引き伸ばされる側に緩衝室３１が配置されることとなる。その結果、アーク６のエネルギによるリレー筐体２３への衝撃の緩和を効果的に行うことができる。
【００６９】
また、ユニット筐体３は、リレー２ごとに対応して独立した緩衝室３１を備えている。これにより、一つのリレー２における接点部２００に発生したアーク６が、緩衝室３１を通じて、他のリレー２における接点部２００に発生したアーク６と導通することを確実に防ぐことができる。その結果、複数のリレー２間の短絡を確実に防ぐことができる。
【００７０】
また、ユニット筐体３は、接点部２００ごとに対応して独立した緩衝室３１を備えている。これにより、一つの接点部２００に発生したアーク６が、緩衝室３１を通じて、他の接点部２８に発生したアーク６と導通することを確実に防ぐことができる。その結果、複数の接点部２００間の短絡を確実に防ぐことができる。
【００７１】
以上のごとく、本例によれば、高い遮断電圧、高い遮断電流に対しても充分に対応することができると共に小型化を容易にすることができるリレーユニットを提供することができる。
【００７２】
（実施例２）
本例は、図９に示すごとく、実施例１に示したリレーユニット１におけるリレー２の接点室２８に設けた開口孔２８１（図１、図４参照）の代わりに、低剛性壁部２８２を設けた例である。
すなわち、リレー筐体２３は、接点室２８を囲む包囲壁２３１のうちリレー筐体２３の外部との境界となる部分の少なくとも一部に、他の部分よりも剛性の低い低剛性壁部２８２を備えている。そして、低剛性壁部２８２を介して接点室２８に緩衝室３１（図１参照）が隣接している。ユニット筐体３等、リレー２以外の構成は、実施例１と同様である。
【００７３】
低剛性壁部２８２は、実施例１における開口孔２８１と同様の位置及び領域に形成されている。ただし、その位置及び領域は特に限定されるものではなく、接点室２８と緩衝室３１との間に介在する状態にあればよい。
低剛性壁部２８２は、リレー筐体２３の包囲壁２３１における他の部分よりも薄肉である。この低剛性壁部２８２の厚みは、例えば、包囲壁２３１における他の部分の厚みの半分以下とすることができるが、特に限定されるものではなく、アーク６のエネルギによって接点室２８の内圧が急上昇した場合において確実に包囲壁２３１における他の部位に対して優先的に破壊される程度の厚みであればよい。
その他は、実施例１と同様である。
【００７４】
本例のリレーユニット１においては、接点室２８が低剛性壁部２８２を介して緩衝室３１に隣接している。そのため、接点部２００において電流を遮断する際にアーク６が発生したとき、アーク６の熱による接点室２８の内圧の上昇を緩和することができる。すなわち、接点室２８が低剛性壁部２８２を介して緩衝室３１と隣接しているため、アーク６の熱により接点室２８内の空気が急激に膨張すると、その圧力によって優先的に低剛性壁部２８２が破壊される。これにより、接点室２８の内圧が緩衝室３１へ逃げて、接点室２８の内圧の上昇を緩和することができる。そして、遮断電圧又は遮断電流が大きくアーク６のエネルギが大きい場合にも、上記のように接点室２８の内圧上昇を緩和することができる。そして、上記のごとく低剛性壁部２８２が優先的に破壊されるため、リレー筐体２３における他の部位の破損、変形等を阻止することができ、確実に電流遮断を行うことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７５】
なお、実施例２においては、上記低剛性壁部２８２を、包囲壁２３１の一部の薄肉化によって構成した例を示したが、例えば、包囲壁２３１の一部を他の部位よりもヤング率を低くすることによって低剛性壁部を構成することもできる。すなわち、当該部位を、他の部位よりもヤング率の低い材料によって構成することにより、上記と同様の作用効果を得ることができる。例えば、他の部位をガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）によって構成すると共に、低剛性壁部を非強化ポリアセタール（ＰＯＭ）によって構成する。
【００７６】
また、包囲壁２３１の一部に、実施例１において示した開口孔２８１と同様の開口部を設け、その開口部を塞ぐ蓋部によって、低剛性壁部を構成することもできる。この場合、蓋部をリレー筐体２３に対して接着剤等によって接着しておくことが考えられる。そして、アーク６のエネルギによって接点室２８の内圧が急上昇した場合において、包囲壁２３１における他の部位が破壊される前に、確実に優先的に蓋部が外れるようにしておくことによっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７７】
（実施例３）
本例は、図１０に示すごとく、緩衝室３１に、電流の遮断時に接点部２００に生じるアーク６を消すための消弧剤４を充填したリレーユニット１の例である。
上記消弧剤４は珪砂からなる。そして、緩衝室３１は、接点部２００よりも上方に配置されている。本例においては、図１０に示すごとく、接点室２８の真上（鉛直方向の真上）に緩衝室３１を配置している。接点室２８の低剛性壁部２８２を介して接点室２８と緩衝室３１とが隣接しており、低剛性壁部２８２の上側に、消弧剤４を充填した緩衝室３１が形成されている。
その他は、実施例２と同様である。
【００７８】
本例の場合には、アーク６の発生によって低剛性壁部２８２が破壊されたとき、緩衝室３１に充填された消弧剤４が上記接点室に流れ込んで、アーク６を効果的に消弧することができる。また、消弧剤４は、珪砂からなるため、アーク６の消弧を効率よく行うことができる。
【００７９】
また、緩衝室３１は、接点部２００よりも上方に配置されている。これにより、アーク６の発生によって低剛性壁部２８２が破壊されたとき、緩衝室３１から消弧剤４が接点部２００へ落下することとなるため、効率的に消弧剤４を接点部２００へ供給し、アーク６の消弧を行うことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００８０】
なお、本例において、緩衝室３１の形成位置は、接点部２００の鉛直方向真上であることが好ましいが、必ずしもこれに限られない。例えば、接点部２００の鉛直方向真上からは外れた位置であるが接点部２００よりも上方に低剛性壁部２８２が存在するような構成とするなど、該低剛性壁部２８２が破壊されたときに消弧剤４が接点部２００になだれ込む態様とすることで、その効果を充分に発揮させることができる。
【００８１】
また、実施例３においては、上述のごとく、接点室２８に対して緩衝室３１が上方に配置されるように、リレーユニット１の姿勢を特定したが、実施例１、２においては、リレーユニット１の姿勢は特に特定されず、接点室２８と緩衝室３１とは種々の位置関係をとり得る。
【００８２】
（比較例）
本例は、図１１に示すごとく、接点室２８に、開口孔２８１（図１、図４参照）も低剛性壁部２８２（図９参照）も設けていないリレー９の例である。その他は、実施例１と同様である。なお、図１１においては、実施例１に示したリレー２における構成要素と同様の構成要素に、同様の符号を付している。
【００８３】
上記リレー９においては、リレー９によって電流を遮断する際に接点部２００に、エネルギの大きいアーク６が発生すると、その熱によって接点室２８の内圧が急激に上昇することとなる。ここで、上記リレー９の接点室２８には、開口孔２８１も低剛性壁部２８２も設けていないため、接点室２８の内圧が逃げる部分がなく、場合によっては、リレー筐体２３の破裂又は変形を引き起こすおそれがある。
【００８４】
特にリレー９の小型化に伴い、接点室２８の容積を小さくすると、接点室の内圧は一層急激に上昇しやすくなり、リレー筐体２３が破損、変形等しやすくなる。その結果、接点部２００の遮断（開放）が不可能となってしまうことが考えられる。したがって、かかる不具合を回避するためには、接点室２８の容積をある程度大きくしておく必要があり、その結果、リレー２の小型化が困難となる。
【００８５】
（実験例）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例１に示したリレーユニット１による電流遮断の効果を確認した例である。
すなわち、リレーユニット１を組み込んだ電源回路５において、電圧値Ｖ０、電流値Ｉ０の大電流が流れている状態から、リレー２をオフさせた際に、確実に電流が遮断されたか否かを、リレー２をまたぐ２点間の電圧と、リレー２に流れる電流とを測定することによって確認した。
【００８６】
これと同様の試験を、実施例１のリレーユニット１におけるリレー２を比較例に示したリレー９に置き換えたものを用いて行った。ただし、比較例のリレー９を用いた試験においては、電源回路に流す電流値をＩ０の６分の５程度とし、実施例１のリレーユニット１についての試験の場合よりも小さくした。
【００８７】
実施例１のリレーユニット１についての試験結果を図１２のグラフに表し、比較例のリレー９を用いた試験結果を図１３のグラフに表す。図１２、図１３におけるＶＥ、ＶＣが測定電圧であり、ＩＥ、ＩＣが測定電流である。また、各グラフにおいて、縦軸が電圧又は電流を表し、横軸が時間を表す。そして、時刻０の時点（縦線Ｌ）が、リレーにおける接点部２００を物理的に引き離した時点（リレーにオフ信号を与えた時点）である。
【００８８】
図１２のグラフから分かるように、実施例１のリレーユニット１については、接点部２００を開放した時点（時刻０）から急激に測定電流ＩＥが低下してゼロとなり、測定電圧ＶＥが跳ね上がる。これは、実施例１のリレーユニット１が、電流を確実に遮断したことを示している。そして、遮断後の測定電圧ＶＥは、電源回路に印加した電圧値Ｖ０と一致する。また、時刻０から測定電流ＩＥが０となるまでの時間、すなわちアーク６が消弧するまでの時間（遮断時間Ｔ）は、４ｍｓ以下であった。
【００８９】
一方、図１３のグラフから分かるように、比較例のリレー９を用いた場合には、接点部２００を開放した時点（時刻０）から測定電流ＩＣが低下し、測定電圧ＶＣも上昇する。しかし、測定電流ＩＣはゼロとはならず、測定電圧ＶＣも印加した電圧値Ｖ０まで上がりきらない。
【００９０】
これは、リレーにおける接点部２００を物理的に引き離したのち、アーク６が発生し続けて、そのアーク６が切れない状態が続くことを意味する。そして、その原因として、接点室２８の内圧上昇とアーク熱とによってリレー筐体２３が部分的に破壊または変形し、接点部２００における固定接点２４１と可動接点２５１との距離が短くなったことが考えられる。
また、接点室２８内の急激な温度上昇によって、リレー筐体２３の内壁表面が炭化して電気抵抗が小さくなったことも原因と考えられる。つまり、炭化したリレー筐体２３の内壁に沿って伸びるアークの単位長さあたりの抵抗が小さくなり、電流遮断には接点室２８よりも大きい空間が必要となるため、遮断できなくなることも原因と考えられる。
さらに、接点室の内圧上昇により接点室２８の雰囲気温度が上昇して空気の絶縁破壊電圧が大幅に低下したことも原因と考えられる。すなわち、接点室内の空気の絶縁破壊電圧が低下したことにより、一旦伸びた弧状のアークが固定接点２４１と可動接点２５１との間、あるいは弧状アーク内の部分同士で短絡して短くなるといったアーク伸張を繰り返し、アークが切れにくくなっていることも一因と考えられる。
【００９１】
上記の結果から、比較例のリレー９を用いた場合に遮断不可能であった高い遮断電圧、高い遮断電流にも、実施例１のリレーユニット１は充分に対応して、その電流遮断を確実に行えることが確認された。
【符号の説明】
【００９２】
１  リレーユニット
２  リレー
２０  ソレノイド部
２００  接点部
２１  コイル
２２  可動コア
２３  リレー筐体
２８  接点室
２８１  開口孔
２８２  低剛性壁部
３  ユニット筐体
３１  緩衝室
【図１】
0005577267.tif 000002
【図２】
0005577267.tif 000003
【図３】
0005577267.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005577267.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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