(57)【要約】【課題】  負荷のオンオフ時に機械的接点スイッチ部に発生するアークを低減して長寿命化を実現できるハイブリッドリレーを提供する。【解決手段】  ハイブリッドリレーは、第１機械的接点対を有し、当該第１機械的接点対が導通状態と非導通状態とで切り替えられる第１接点スイッチ部１２と、第１接点スイッチ部１２と並列接続される半導体スイッチ部１１と、第２接点スイッチ部と並列に接続された第２機械的接点対を有した第２接点スイッチ部と、制御部を備える。第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、制御部により第２機械的接点対を常に導通状態とするとともに、その間のオン電圧は、第２接点スイッチ部が非導通状態のオン電圧よりも高いオン電圧としておく。【選択図】      図１
2008123719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１機械的接点対を備えた第１接点スイッチ部と半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、
前記半導体スイッチ部を制御するスイッチング手段と、
前記第１接点スイッチ部を駆動する第１駆動開閉手段と、
前記第１機械的接点対と並列に接続された第２機械的接点対を有した第２接点スイッチ部と、
前記第２接点スイッチ部を駆動する第２駆動開閉手段と、
前記スイッチング手段と前記第１駆動開閉手段と前記第２駆動開閉手段とを制御する制御部とで構成され、
前記第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、前記制御部により前記第２機械的接点対を常に導通状態とするとともに、その間におけるオン電圧は、前記第２接点スイッチ部が非導通状態のオン電圧よりも高いオン電圧とすることを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッドリレーにおいて、
前記第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでのオン電圧は、前記半導体スイッチ部のみ導通状態でのオン電圧よりも高いことを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のハイブリッドリレーにおいて、
前記第２機械的接点対は、前記第１機械的接点対の抵抗値よりも高い抵抗値の抵抗体で構成されたことを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のハイブリッドリレーにおいて、
前記制御部により前記第１駆動開閉手段に駆動信号が供給されて前記第１機械的接点対が動作するまでの前記第１接点スイッチ部の機械的動作遅れ時間は、前記第２接点スイッチ部よりも長く、前記制御部は、前記第１駆動開閉手段と前記第２駆動開閉手段に共通した駆動信号を供給して、前記第１接点スイッチ部と前記第２接点スイッチ部との動作タイミングを互いに前後させることを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載のハイブリッドリレーにおいて、
前記第１駆動開閉手段は前記第２駆動開閉手段と兼用し、
前記第１機械的接点対と前記第２機械的接点対とを共通の駆動開閉手段で動作させるとともに、前記第１機械的接点対と前記第２機械的接点対が導通状態から非導通状態に移行するまでの接点開離ストロークは前記第１機械的接点対よりも前記第２機械的接点対の方が長いことを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載のハイブリッドリレーにおいて、
前記第２接点スイッチ部は、前記第２機械的接点対と一又は複数の半導体素子とから構成されたことを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項７】
機械的接点対を備えた接点スイッチ部と半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、
前記半導体スイッチ部を制御するスイッチング手段と、
前記接点スイッチ部を駆動する駆動開閉手段と、
前記接点スイッチ部のオン電圧を検出する電圧検出回路と、
前記スイッチング手段と前記駆動開閉手段とを制御し、且つ前記電圧検出回路にて検出された電圧値に応じて前記駆動開閉手段の駆動回路を制御する制御部とで構成され、
前記制御部は、前記機械的接点対を導通状態から非導通状態に移行する開離動作において、前記接点スイッチ部の動作速度を制御するとともに、前記半導体スイッチ部のみの導通状態におけるオン電圧よりも高い電圧にて前記接点スイッチ部の導通状態を保持することを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項８】
機械的接点対を備えた接点スイッチ部と半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、
前記半導体スイッチ部を制御するスイッチング手段及び半導体スイッチ用制御回路部と、
前記接点スイッチ部を駆動する駆動開閉手段と、
前記スイッチング手段と前記駆動開閉手段とを制御する制御部とで構成され、
前記スイッチング手段は、前記機械的接点対の開離による電圧上昇をトリガとして前記半導体スイッチ部を導通状態へと制御し、前記半導体スイッチ用制御回路部は、前記機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、前記半導体スイッチ部のゲート電圧を重畳させて前記半導体スイッチ部を常にオン状態とするとともに、前記接点スイッチ部のみの導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧とすることを特徴とするハイブリッドリレー。
【請求項９】
機械的接点対を備えた接点スイッチ部と第１半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、
前記第１半導体スイッチ部を制御する第１スイッチング手段と、
前記接点スイッチ部を駆動する駆動開閉手段と、
前記接点スイッチ部、前記第１半導体スイッチ部と並列に接続した第２半導体スイッチ部と、
前記第２半導体スイッチ部を制御する第２スイッチング手段と、
前記第１スイッチング手段と前記駆動開閉手段と前記第２スイッチング手段とを制御する制御部とで構成され、
前記第２半導体スイッチ部は、前記第１半導体スイッチ部よりも速い速度で導通状態とする高速スイッチング素子からなり、前記第１接点スイッチ部が導通状態から非導通状態に移行するまでの間、前記制御部により常に前記第２半導体スイッチ部をオン状態とするとともに、当該オン状態でのオン電圧は、前記第２半導体スイッチ部がオフ状態でのオン電圧よりも高いことを特徴とするハイブリッドリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明負荷に電流供給及び遮断を行うために機械的接点スイッチ部と半導体スイッチ部とを有するハイブリッドリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インバータ制御によって照明負荷等に電流供給を行う照明器具としては、交流電圧を直流電圧に変換するために大容量の平滑コンデンサを搭載しているものが知られている。このような照明器具は、照明負荷に電流供給を開始して点灯する時に、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れることになる。また、一つの機械的接点スイッチ部（リレー）で複数の照明負荷に電流供給を開始して点灯させる場合には、リレー投入時に、更に大きな突入電流が流れる。
【０００３】
このような照明器具において、機械的接点スイッチ部の接点材料は、Ｃｄレス化に伴って、耐溶着性が低下しており、点灯時の突入電流による接点の溶着対策として、既存の機械的接点スイッチ部と、半導体スイッチ部（トライアック）を並列に接続したハイブリッドリレーが使用されている。このハイブリッドリレーとしては、従来より、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
この特許文献１に記載の技術を始めとして、従来より公知のハイブリッドリレーは、図１６に示すように、機械的接点スイッチ部１０１の機械的接点対が操作回路内の電磁石コイル１０２の電磁石吸引力によって駆動されるように構成されている。また、トライアック１０３のゲート電流の通電経路には、フォトトライアック１０４が接続されて、当該フォトトライアック１０４を駆動するための発光ダイオード１０５が操作回路内に備えられている。
【０００５】
このハイブリッドリレーの動作は、照明負荷Ｌに電流供給を開始する時に、先ず、発光ダイオード１０５が発光して、当該光がフォトトライアック１０４に受光されてフォトトライアック１０４が導通状態となる。このため、フォトトライアック１０４のゲートに交流電源１０６からのゲート電流が流れ、トライアック１０３を導通状態にする。これにより、トライアック１０３を導通状態にして電源から照明負荷Ｌに電流供給を開始し、その後に、機械的接点スイッチ部１０１が導通状態にされる。このような動作により、交流電源１０６から照明負荷Ｌに流れる突入電流は、トライアック１０３に流れるために、機械的接点スイッチ部１０１の接点対が接触する直前のアーク発生による接点溶着を回避して接点消耗を減少させることができ、機械的接点スイッチ部１０１の寿命を長くすることができるとしている。
【特許文献１】特開平１１−２３８４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したハイブリッドリレーは、機械的接点スイッチ部１０１の接点対が一度投入されると、トライアック１０３の端子間には電圧が現れなくなるためにトライアック１０３がオフ状態になるが、機械的接点スイッチ部１０１の接点対が衝突して短時間に複数回に亘って接点同士が開閉してしまう接点バウンスが発生してしまう。
【０００７】
この接点バウンスが発生すると、トライアック１０３はオフ状態となっているために、トライアック１０３が再度導通状態にならない限り、接点対において短時間のアークが発生し、突入電流が大きい場合には溶着する可能性があり、更には、接点対の消耗量が多くなって寿命が短くなるという問題点がある。
【０００８】
これに対し、従来においては、突入電流が十分に減衰した後に、機械的接点スイッチ部１０１の接点対を接触させるために、遅延回路を設けて機械的接点スイッチ部１０１の動作をトライアック１０３の動作よりも遅らせることによって、アーク放電の発生による接点消耗を抑制することも考えられる。
【０００９】
しかしながら、機械的接点スイッチ部１０１を遮断状態から導通状態に切り替えるに際して、接点バウンスにより機械的接点スイッチ部１０１の接点同士が離間して、当該接点間に現れる電圧上昇がトリガとなってトライアック１０３が再度導通状態となるまでの間に発生するアーク放電を避けることはできない。したがって、機械的接点スイッチ部１０１を導通状態にする時のバウンスによる接点開離のみならず、機械的接点スイッチ部１０１への電力供給を遮断する接点開離時にもアーク放電が発生して、接点が消耗してしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、機械的接点スイッチ部に発生するアークを低減して長寿命化を実現できるハイブリッドリレーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るハイブリッドリレーは、第１機械的接点対を備えた第１接点スイッチ部と半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、半導体スイッチ部を制御するスイッチング手段と、
第１接点スイッチ部を駆動する第１駆動開閉手段と、第１機械的接点対と並列に接続された第２機械的接点対を有した第２接点スイッチ部と、第２接点スイッチ部を駆動する第２駆動開閉手段と、スイッチング手段と第１駆動開閉手段と第２駆動開閉手段とを制御する制御部とで構成され、上述の課題を解決するために、第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、制御部により第２機械的接点対を常に導通状態とするとともに、その間のオン電圧は、第２接点スイッチ部が非導通状態のオン電圧よりも高いオン電圧とする。
【００１２】
更に、本発明に係るハイブリッドリレーは、第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでのオン電圧を、半導体スイッチのみ導通状態でのオン電圧よりも高くしても良い。
【００１３】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーは、第２機械的接点対を、第１機械的接点対の抵抗値よりも高い抵抗値の抵抗体で構成しても良い。
【００１４】
更に、本発明に係るハイブリッドリレーは、制御部により第１駆動開閉手段に駆動信号が供給されて第１機械的接点対が動作するまでの第１接点スイッチ部の機械的動作遅れ時間を、第２接点スイッチ部よりも長くし、制御部により第１駆動開閉手段と第２駆動開閉手段に共通した駆動信号を供給して、第２接点スイッチ部と第１接点スイッチ部の動作タイミングを互いに前後させても良い。
【００１５】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーは、第１駆動開閉手段と第２駆動開閉手段とを兼用し、第１機械的接点対と第２機械的接点対を共通の駆動開閉手段で動作させるとともに、第１機械的接点対と第２機械的接点対とが導通状態から非導通状態に移行するまでの接点開離ストロークを第１機械的接点対よりも第２機械的接点対の方が長くしても良い。
【００１６】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーは、第２接点スイッチ部を、第２機械的接点対と一又は複数の半導体素子とから構成しても良い。
【００１７】
また、本発明に係る他のハイブリッドリレーは、機械的接点対を備えた接点スイッチ部と半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、半導体スイッチ部を制御するスイッチング手段と、接点スイッチ部を駆動する駆動開閉手段と、接点スイッチ部のオン電圧を検出する電圧検出回路と、スイッチング手段と駆動開閉手段とを制御し、且つ電圧検出回路にて検出された電圧値に応じて駆動開閉手段の駆動回路を制御する制御部とで構成され、上述の課題を解決するために、制御部により、機械的接点対を導通状態から非導通状態に移行する開離動作において、接点スイッチ部の動作速度を制御するとともに、半導体スイッチ部のみの導通状態におけるオン電圧よりも高い電圧にて接点スイッチ部の導通状態を保持する。
【００１８】
本発明に係る更に他のハイブリッドリレーは、機械的接点対を備えた接点スイッチ部と半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、半導体スイッチ部を制御するスイッチング手段及び半導体スイッチ用制御回路部と、接点スイッチ部を駆動する駆動開閉手段と、スイッチング手段と駆動開閉手段とを制御する制御部とで構成され、上述の課題を解決するために、スイッチング手段により機械的接点対の開離による電圧上昇をトリガとして半導体スイッチ部を導通状態へと制御し、半導体スイッチ用制御回路部により、機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、半導体スイッチ部のゲート電圧を重畳させて半導体スイッチ部を常にオン状態とするとともに、接点スイッチ部のみの導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧とする。
【００１９】
また、本発明に係る更に他のハイブリッドリレーは、機械的接点対を備えた接点スイッチ部と第１半導体スイッチ部とが並列に接続され、交流電源から負荷に対して電力供給をオン、オフするハイブリッドリレーであって、第１半導体スイッチ部を制御する第１スイッチング手段と、接点スイッチ部を駆動する第１駆動開閉手段と、接点スイッチ部、第１半導体スイッチ部と並列に接続した第２半導体スイッチ部と、第２半導体スイッチ部を制御する第２スイッチング手段と、第１スイッチング手段と駆動開閉手段と第２スイッチング手段とを制御する制御部とで構成され、上述の課題を解決するために、第２半導体スイッチ部を第１半導体スイッチ部よりも速い速度で導通状態とする高速スイッチング素子とし、第１接点スイッチ部が導通状態から非導通状態に移行するまでの間、制御部により常に第２半導体スイッチ部をオン状態とするとともに、当該オン状態でのオン電圧は、第２半導体スイッチ部がオフ状態でのオン電圧よりも高くする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るハイブリッドリレーによれば、第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、第２機械的接点対を常に導通状態とするとともに、その間オン電圧を、第２接点スイッチ部が非導通状態のオン電圧よりも高いオン電圧としているので、第１接点スイッチ部が非導通状態になる時は、第２接点スイッチ部を導通状態とするので、アークの発生を抑制して負荷電流を第２接点スイッチ部へ転流することができ、接点消耗の抑制化が図れる。一方、第２接点スイッチが非導通状態となる時は、半導体スイッチ部のみのオン電圧との差が低減されているとともに、第１接点スイッチ部から第２接点スイッチ部へ導通状態が移行すると、この時のオン電圧で、半導体スイッチ部をオン状態から導通状態へ移行しやすくなっているので、第２接点スイッチ部が非導通状態になると半導体スイッチ部に負荷電流を確実に転流できる。そのため、第２接点スイッチ部においてもアークの発生を抑制することができ、接点消耗の抑制化が図れ、ハイブリッドリレーの長寿命化が実現できる。
【００２１】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーによれば、第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでのオン電圧を、半導体スイッチのみ導通状態でのオン電圧よりも高くしたので、この時のオン電圧でもって、半導体スイッチ部オン状態から導通状態へ移行でき、第２接点スイッチ部が非導通状態になっても半導体スイッチ部に負荷電流を確実に転流でき、更にアークの発生を抑制することができ、更なる接点消耗の抑制化が図れる。
【００２２】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーによれば、第２接点スイッチ部を第１接点スイッチ部よりも高い抵抗体で構成したので、第２機械的接点対と直列に抵抗体を接続した簡単な構成で、第１接点スイッチ部の導通状態でのオン電圧よりも更に高いオン電圧にて第２接点スイッチ部を導通状態とすることができ、第１及び第２接点スイッチ部におけるアークの発生を抑制してハイブリッドリレーの長寿命化が実現できる。
【００２３】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーによれば、第１駆動開閉手段に駆動信号が供給されて第１機械的接点対が動作するまでの第１接点スイッチ部の機械的動作遅れ時間を、第２接点スイッチ部よりも長くし、第１駆動開閉手段と第２駆動開閉手段に共通した駆動信号を供給して、第２接点スイッチ部と第１接点スイッチ部の動作タイミングを互いに前後させるので、簡単な制御によって第２接点スイッチ部を第１接点スイッチ部よりも先に動作させて、第１接点スイッチ部の導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧にて第２接点スイッチ部を導通状態とすることができ、第１及び第２接点スイッチ部のアークの発生を抑制してハイブリッドリレーの長寿命化が実現できる。
【００２４】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーによれば、第１駆動開閉手段と第２駆動開閉手段とを兼用し、第１機械的接点対と第２機械的接点対とを共通の駆動開閉手段で動作させるとともに、第１機械的接点対と第２機械的接点対とが導通状態から非導通状態に移行するまでの接点開離ストロークを第１機械的接点対よりも第２機械的接点対の方が長い構成としているので、駆動部を共用していることで大型化することなく駆動開閉手段が構成でき、第１接点スイッチ部の導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧にて第２接点スイッチ部を導通状態とすることができるので、第１及び第２接点スイッチ部のアークの発生を抑制してハイブリッドリレーの長寿命化が実現できる。
【００２５】
更にまた、本発明に係るハイブリッドリレーによれば、第２接点スイッチ部を、第２機械的接点対と一又は複数の半導体素子とから構成したので、第２接点スイッチ部に流れる電流に関係なく、第１接点スイッチ部の導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧にて第２接点スイッチ部を導通状態とすることができるので、確実に第１及び第２接点スイッチ部におけるアークの発生を抑制できる。
【００２６】
また、本発明に係る他のハイブリッドリレーによれば、機械的接点対を導通状態から非導通状態に移行する開離動作において、接点スイッチ部の動作速度を制御するとともに、半導体スイッチ部のみの導通状態におけるオン電圧よりも高い電圧にて接点スイッチ部の導通状態を保持するので、複数の接点スイッチ部を構成しない簡単な構成であまり大型化しない構成によって接点スイッチ部におけるアークの発生を抑制できる。
【００２７】
また、本発明に係る更に他のハイブリッドリレーによれば、スイッチング手段により、機械的接点対の開離による電圧上昇をトリガとして半導体スイッチ部を導通状態へと制御し、半導体スイッチ用制御回路部により機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、半導体スイッチ部のゲート電圧を重畳させて半導体スイッチ部を常にオン状態とするとともに、接点スイッチ部のみの導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧とするので、接点スイッチ部の接点対が動作する前に半導体スイッチ部を確実にオン状態にすることができ、接点対の開離動作によって接点スイッチ部に流れる電流を確実に半導体スイッチ部に転流でき、接点スイッチ部におけるアークの発生を確実に抑制できる。
【００２８】
また、本発明に係る他のハイブリッドリレーによれば、第２半導体スイッチ部を第１半導体スイッチ部よりも速い速度で導通状態とする高速スイッチング素子とし、接点スイッチ部が導通状態から非導通状態に移行するまでの間、常に第２半導体スイッチ部をオン状態とするとともに、当該オン状態でのオン電圧を第２半導体スイッチ部がオフ状態でのオン電圧よりも高くしたので、第２半導体スイッチ部が第１半導体スイッチ部よりも速い速度で動作して、更に当該高速動作した第２半導体スイッチ部のオン抵抗によって第１半導体スイッチ部に電圧を供給して導通状態にしておくことができ、接点スイッチ部におけるアークの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
［第１実施形態］
本発明は、図１に示すように構成された第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置に適用される。
【００３１】
このハイブリッドリレー装置は、制御部４の制御に従ってハイブリッドリレー回路３が動作し、交流電源１の電力を照明負荷等の負荷２（Ｌ）に供給して、負荷２を動作させるものである。
【００３２】
このハイブリッドリレー回路３は、半導体スイッチ部であるトライアック１１（第１半導体スイッチ部）と、第１接点スイッチ部１２及び第１接点スイッチ部１２を駆動する第１励磁コイル１３（第１駆動開閉手段）と、第２接点スイッチ部１４及び第２接点スイッチ部１４を駆動する第２励磁コイル１５（第２駆動開閉手段）とを備えている。トライアック１１と第１接点スイッチ部１２とは並列に接続され、第１接点スイッチ部１２と第２接点スイッチ部１４とは並列に接続されている。ハイブリッドリレー回路３は、制御部４によって、トライアック１１、第１接点スイッチ部１２、第２接点スイッチ部１４を制御することによって、交流電源１から負荷２に対して電力供給をオン、オフする。
【００３３】
第１接点スイッチ部１２は、接触により電気的接続が可能な接点対と、通電するのに必要な電路部を備えた構成の機械的接点対（第１機械的接点対）である。同様に、第２接点スイッチ部１４は、接触により電気的接続が可能な接点対と、通電するのに必要な電路部を備えた構成の機械的接点対（第２機械的接点対）である。第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４の導通状態とは、接点対同士が接触している状態とする。この時の負荷電流は、抵抗比の関係で流れていない場合もあり得る。また、第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４の非導通状態とは、基本的には機械的接点対同士が離れている状態で、機械的接点対の動作により、接点対同士にわずかの隙間が発生した時の状態も含む。この時には、負荷電流は、流れないのが原則であるが、アークの発生により流れている場合もあり得る。
【００３４】
第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４の開離動作とは、第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４が導通状態から非導通状態へ移行する動作であって、機械的接点対の開極時の動作以外に、投入時のバウンスが発生した場合における接点対同士の開極にも適用する動作である。
【００３５】
更に、トライアック１１，第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４のオン電圧とは、交流電源１からの電力供給により負荷電流が流れている時における図１に示すような交流電源１と負荷２との直列回路が接続された両端間の両端電圧Ｖである。この交流電源１と負荷２との直列回路が接続された両端には、第１機械的接点対、第２機械的接点対、トライアック１１が接続されている。オン電圧は、第１機械的接点対、第２機械的接点対、トライアック１１の少なくとも一つが導通状態となって、負荷２に電流が流れている時の両端電圧Ｖである。
【００３６】
トライアック１１のオン状態とは、基本的には半導体スイッチを制御するための制御電流が流れており半導体スイッチが導通状態へ移行する前の状態とするが、わずかながら負荷電流が流れている様な中途半端な導通状態も含む。ゼロクロスフォトトライアックカプラ１６の場合には、負荷電流が流れるための接点開離による電圧上昇のトリガ待ちをしている状態である。また、ＭＯＳＦＥＴの場合には、スイッチング回路から動作電圧が供給されている状態である。トライアック１１のオフ状態とは、制御電流が流れていないために、負荷電流も流れていない状態である。
【００３７】
第２接点スイッチ部１４が導通状態の時は、第１接点スイッチ部１２のみが導通状態の時よりもオン電圧Ｖが大きくなるように設計されている。例えば、第２接点スイッチ部１４は、接点バネを導電率が小さい材料としている。なお、第２接点スイッチ部１４は、通電性能を考慮しない極度に通電断面積の小さい電路構成としても良い。また、第１接点スイッチ部と第２接点スイッチ部は同一の材料及び電路構成であっても、図１のように第２接点スイッチ部と抵抗Ｒが直列接続されて、オン電圧Ｖが大きくなるように設計されている。
【００３８】
第１接点スイッチ部１２、第２接点スイッチ部１４は、制御部４から第１励磁コイル１３、第２励磁コイル１５に流される励磁電流（駆動信号）の有無に応じた吸引力の有無よって、第１機械的接点対、第２機械的接点対が、導通状態又は遮断状態に切り替えられる機構であり、第１接点スイッチ部は、駆動信号をＯＦＦした後も、ＯＦＦする前の機械的接点対の動作状態を保持できるラッチング構成であり、第２接点スイッチ部は、駆動信号をＯＮした時にのみ機械的接点対の動作状態を保持できる非ラッチング構成である。
【００３９】
トライアック１１のゲート端子は、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６と接続されている。このゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６は、直流パルスによって発光ダイオード１７が発光し、フォトトライアックカプラ内部の受光素子が受光され、更に交流のゼロクロスを検知した後、トライアック１１を導通状態にさせる。このようなゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６及び発光ダイオード１７を含む回路構成は、スイッチング手段となる。
【００４０】
つぎに、上述したハイブリッドリレー装置の基本的な動作について説明する。
【００４１】
ハイブリッドリレー装置は、負荷２への電力供給を開始するために図示しない負荷２用のスイッチがオンされると、制御部４は、図２（ａ）に示すように、トライアック１１、第２接点スイッチ部１４、第１接点スイッチ部１２の順に導通状態に切り替える。具体的には、トライアック１１を導通状態にした後に、第１接点スイッチ部１２を導通状態とするのであるが、その直前に第２接点スイッチ部１４を導通状態にする。これにより、交流電源１からの電流は、先ずトライアック１１に流れた後に第２接点スイッチ部１４と負荷電流を分担しながら流れて、その後に第１接点スイッチ部１２に流れる。
【００４２】
このとき、制御部４は、外部から負荷２をオンとするパルス信号を入力とし、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６へある一定時間のパルス信号を供給する。つまり、発光ダイオード１７に電流を供給して、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６を介してトライアックにゲート電流が流れ、トライアック１１を導通状態にさせる。また、制御部４は、発光ダイオード１７に発光電流を供給した時点から数ｍｓｅｃだけ遅延させて、第１接点スイッチ部１２を導通状態にさせる駆動信号を第１励磁コイル１３に供給する。
【００４３】
これによって、制御部４は、トライアック１１が導通状態となった後に、第１接点スイッチ部１２を導通状態にさせる。第１接点スイッチ部１２が導通状態になると、オン電圧は、トライアック１１が導通状態の時よりも低いので、第１接点スイッチ部１２のみに負荷電流が流れ、トライアック１１に電流は流れなくなる。この時、トライアック１１はオン状態（ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６を介してゲート電流が流れるのを待っている状態）であり、その後、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６へのパルス信号がオフになるので、トライアック１１はオフ状態になり、負荷２への電力供給は、第１接点スイッチ部１２を介してのみ行われる状態へ移行する。
【００４４】
また、制御部４は、トライアック１１を導通状態にした後であって、第１接点スイッチ部１２が導通状態となる直前に第２接点スイッチ部１４を導通状態にさせる駆動信号を第２励磁コイル１５に供給する。また、第２接点スイッチ部１４は、第１接点スイッチ部１２よりも機械的接点対の開閉動作が速くなるように設計されていることにより、時間遅れを設定した異なる２つの駆動信号を出力する必要もなく、同一の駆動信号にて、第２接点スイッチ部１４が導通状態になった後に第１接点スイッチ部１２を導通状態とすることができる。
【００４５】
第２接点スイッチ部１４は、第２励磁コイル１５に駆動信号が供給されている時には導通状態となり、第２励磁コイル１５に駆動信号の供給が停止されると非導通状態となる構成であり、また、第１接点スイッチ部１２は、第１励磁コイル１３に駆動信号が供給されて導通状態となった後に第１励磁コイル１３への駆動信号の供給が停止されても導通状態で保持する構成であるから、図２（ａ）に示すように、トライアック１１、第１接点スイッチ部１２、第２接点スイッチ部１４の順で動作をして、第１接点スイッチ部１２を導通状態で固定する。
【００４６】
また、ハイブリッドリレー装置は、負荷２への電力供給を停止する場合には、図２（ｂ）に示すように、第１接点スイッチ部１２が導通状態となっている時に、先ず、トライアック１１をオン状態にした後に、第２接点スイッチ部１４を導通状態にして、その後に、第１接点スイッチ部１２を非導通状態にする。その後、第２接点スイッチ部１４を非導通状態にするため、トライアック１１はオン状態から導通状態へ移行し、さらにその後、トライアック１１をオフ状態にして、電力供給を停止する。
【００４７】
このとき、制御部４は、外部から負荷２をオフとするパルス信号が送られて、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオード１７に発光電流を供給する。これにより、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６がゼロクロス待ち状態となるが、交流電源１から負荷２への電流は第１接点スイッチ部１２のみに流れている状態である。
【００４８】
次に、制御部４は、第２励磁コイル１５を駆動させて第２接点スイッチ部１４を導通状態にし、その直後に第１接点スイッチ部１２を非導通状態とする。このとき、第１接点スイッチ部１２が非導通状態となる時点では、第２接点スイッチ部１４が導通状態となっているために、当該第２接点スイッチ部１４の抵抗増加分（オン抵抗分）だけ電圧が上昇してトライアック１１がオン状態を維持しながら導通状態へ移行できるようになっている。
【００４９】
その後、第２接点スイッチ部１４を非導通状態に切り替えるように第２励磁コイル１５への駆動電流を停止させると、トライアック１１はオン状態から導通状態へ移行し、その導通状態をある一定時間確保した後、トライアック１１をオフ状態にする。この状態にて、負荷への電力供給が停止される。
【００５０】
以上説明したように、本発明を適用した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置によれば、第１接点スイッチ部１２の接点が接触した時には接点バウンスが発生する場合があるものの、第１接点スイッチ部１２を非導通状態から導通状態に切り替える時及び導通状態から非導通状態に切り替える時には、第１接点スイッチ部１２の動作よりも先に第２接点スイッチ部１４を導通状態に動作させるので、第１接点スイッチ部１２が非導通状態になっても第２接点スイッチ部１４に電流を転流させることができる。
【００５１】
また、第１接点スイッチ部１２を動作させるよりも前に第２接点スイッチ部１４を動作させ、第１接点スイッチ部１２のみの導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧にて第２接点スイッチ部１４を導通状態としているので、トライアック１１はオン状態を維持して導通状態に移行できるようにしておくことができる。
【００５２】
これにより、第１接点スイッチ部１２、第２接点スイッチ部１４でのアークの発生を抑制でき、長寿命を実現できる。
【００５３】
つぎに、上述した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置によって、アークの発生を抑制できることについて説明する。なお、本文中に示す開離動作とは、機械的接点対をオンする接点スイッチ投入における接点バウンス発生時の接点の開離と、機械的接点対をオフする接点スイッチ遮断時の接点の開離の両方を意味するものとする。
【００５４】
第１接点スイッチ部１２における接点の開離時に、交流電源１からトライアック１１への分流が無い場合には、第１接点スイッチ部１２において開離した時のアークが発生するが、当該アーク発生に伴って発生する磁場によって、アークが外側に広がって、接点消耗が広範囲となる。
【００５５】
一方、第１接点スイッチ部１２における接点との開離時に、交流電源１からトライアック１１への分流が有る場合には、第１接点スイッチ部１２における接点が開離し始めると、接点間電圧が上昇するが、トライアック１１は、接点間に現れる電圧上昇がトリガとなって、導通状態となるまでの時間は、第１接点スイッチ部１２における接点間電圧が上昇してしまう。また、トライアック１１が導通するまでの時間における接点開離距離は、数μｍであるので、接点表面の局所的な部分で電界強度が集中し、電子が放出されやすい状態となり、更に電圧が上昇して電界強度が上昇すると、第１接点スイッチ部１２における接点でアーク放電が開始してしまう。なお、第１接点スイッチ部１２における接点を導通状態から非導通状態に切り替える時に発生するアーク放電を、特に、切り替えアークと呼んでいる。この切り替えアークが発生すると、当該アーク発生箇所が高温となるために、接点消耗が起こってしまう。このような切り替えアークによる温度上昇は、トライアック１１に分流がない場合に発生するアーク放電と比較して小範囲で発生するものの、複数回に亘って接点消耗が発生すると第１接点スイッチ部１２における接点の寿命に影響してしまう。
【００５６】
第１接点スイッチ部１２の第１機械的接点対は、通電性能を要求されるため、通電による消費電力が低く抑えられているのが一般的であり、第１接点スイッチ部１２における接点の開離前の接触抵抗（オン抵抗）がトライアック１１のオン抵抗と比較して充分に低い。そのため、第１接点スイッチ部１２における接点対が開離する時の電圧降下は、トライアック１１が動作する電圧に至っていない。この接点開離により生じる電圧差のために、接点対が非導通状態となればアークが発生し得る。
【００５７】
トライアック１１のスイッチング手段として、ゼロクロス型フォトトライアックカプラ１６を用いた場合には、動作電圧は、トライアック１１のみのオン電圧よりも高い電圧が動作電圧となっている。
【００５８】
また、第１接点スイッチ部１２における接点が開離し始めると、第１接点スイッチ部１２における接点の接圧が徐々に減少してオン抵抗が増加するが、接点材料として低抵抗材料を用いた場合には、接点の接圧が０付近となると数ｍΩから数百Ωにまで急激に抵抗が増加する。これに伴って、第１接点スイッチ部１２における接点間電圧が上昇して、アークが発生してしまう。
【００５９】
これに対し、本発明を適用したハイブリッドリレー装置によれば、第１接点スイッチ部１２を動作させる時に、当該第１接点スイッチ部１２における接点間の電圧上昇を抑制することを目的として、第１接点スイッチ部１２における接点が開離する前、トライアック１１がオン状態から導通状態と移行するために必要な動作電圧を供給し、第１接点スイッチ部１２のみの導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧にて導通状態とするため、第２接点スイッチ部１４のオン抵抗及び抵抗Ｒを設けている。すなわち、第１接点スイッチ部１２の第１機械的接点対が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、制御部４により第１接点スイッチ部１２の第２機械的接点対を常に導通状態とするとともに、その間のオン電圧は、第２接点スイッチ部１２が非導通状態のオン電圧よりも高いオン電圧とできる。
【００６０】
また、ハイブリッドリレー装置によれば、第１接点スイッチ部１２における接点がバウンスして非導通状態となっても、トライアック１１が導通状態となるまでの時間において、電圧上昇分を第２接点スイッチ部１４のオン抵抗（抵抗Ｒを含む）によって消費するので、第１接点スイッチ部１２における接点でアークが発生することがなく、第２接点スイッチ部１４に電流を転流してトライアック１１が導通状態となる電圧を確保でき、最終的には、トライアック１１に電流を転流できる。
【００６１】
なお、図１に示す回路の例では、トライアック１１としてゼロクロス型フォトトライアックを用いたが、これに限らず、同様の機能を有する回路、例えばダイオードブリッジで全波整流された出力波形において０［Ｖ］付近を検出してゼロクロスタイミング信号を制御部４に出力するゼロクロス検出回路を設けて、当該ゼロクロスタイミングにてトライアック１１を導通状態としても良い。
【００６２】
また、負荷２への電力供給開始時に、第２接点スイッチ部１４を導通状態にした後に第１接点スイッチ部１２を導通状態にする場合、制御部４は、出力する駆動信号の簡略化のために、第１励磁コイル１３及び第２励磁コイル１５に共通した駆動信号を出力しているが、個別の信号を出力するようにしても同様の効果が得られる。
【００６３】
更に、ハイブリッドリレー装置によれば、制御部４より第１励磁コイル１３に駆動信号が供給されて第１接点スイッチ部１２が動作するまでの機械的動作遅れ時間を、第２接点スイッチ部１４よりも長くして構成し、制御部４により、第１励磁コイル１３と第２励磁コイル１５に共通した駆動信号を供給して、第２接点スイッチ部１４と第１接点スイッチ部１２の動作タイミングを互いに前後させるので、簡単な制御によって第２接点スイッチ部１４を第１接点スイッチ部１２よりも先に動作させて、第１接点スイッチ部１２の導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧にて第２接点スイッチ部１４を導通状態とすることができ、第１及び第２接点スイッチ部のアークの発生を抑制してハイブリッドリレーの長寿命化が実現できる。
【００６４】
［第２実施形態］
つぎに、本発明を適用した第２実施形態に係るハイブリッドリレー装置について説明する。なお、上述した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置と同じ部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図３及び図４に示すように、第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４に代えて、接点として用いられる負荷バネを２枚の負荷バネ２１ａ，２１ｂと等価となるように構成した接点スイッチ部２１を備え、更に、負荷バネ２１ａ，２１ｂを励磁コイル２２によって動作させるものである。
【００６６】
負荷バネ２１ａは抵抗Ｒ１と直列接続され、負荷バネ２１ｂは抵抗Ｒ２と直列接続されている。この接点スイッチ部２１は、図４（ａ）に示すように、負荷バネ２１ａと負荷バネ２１ｂとが同じ部材に接続されている。負荷バネ２１ａが導通状態となるまでのストロークはストロークａとなっており、負荷バネ２１ｂが導通状態となるまでのストロークｂはストロークｂとなっており、ストロークａ＞ストロークｂの関係となっている。
【００６７】
また、図５に、接圧と、抵抗Ｒ１と負荷バネ２１ａのオン抵抗との和及び抵抗Ｒ２と負荷バネ２１ｂのオン抵抗との和との関係を示すように、接点スイッチ部２１は、抵抗Ｒ１と負荷バネ２１ａのオン抵抗との和が、抵抗Ｒ２と負荷バネ２１ｂのオン抵抗との和よりも高くなるように構成されている。なお、負荷バネ２１ａのオン抵抗と抵抗Ｒ１との和と、負荷バネ２１ｂのオン抵抗と抵抗Ｒ２との和とを異なるものにする構成としては、負荷バネ２１ａと負荷バネ２１ｂとを異なる材料とする。
【００６８】
この接点スイッチ部２１は、最初に導通状態となる負荷バネ２１ａの抵抗分が、負荷バネ２１ｂと比較して大きくなっている。すなわち、負荷バネ２１ａは上述のオン抵抗が高い第２接点スイッチ部１４に相当し、負荷バネ２１ｂは上述のオン抵抗が低い第１接点スイッチ部１２に相当する。
【００６９】
このようなハイブリッドリレー装置は、機械的接点対が開離する動作を例にすると、以下の様になる。
【００７０】
制御部４によって励磁コイル２２が駆動されると、先ず図４（ｂ）、（ｃ）のように負荷バネ２１ｂの接点対が非導通状態となり、その後に図４（ｄ）のように負荷バネ２１ａの接点対が非導通状態となる。この負荷バネ２１ｂの接点対が非導通状態となった時点においては、負荷バネ２１ａは導通状態であるので、当該負荷バネ２１ａのオン抵抗と抵抗Ｒ１との和による電圧降下によるトライアック１１のトリガ電圧（動作電圧）を確保することができ、トライアック１１はオン状態となり得る。負荷バネ２１ａが非導通状態となったときに、トライアックはオン状態から導通状態に移行できる。
【００７１】
このように、第２実施形態に係るハイブリッドリレー装置によれば、第１励磁コイル１３と第２励磁コイル１５とを兼用した励磁コイル２２を備えて第１接点スイッチ部１２と第２接点スイッチ部１４とを共通の励磁コイル２２で動作させるように構成している。また、ハイブリッドリレー装置は、オン抵抗が異なる２枚の負荷バネ２１ａと負荷バネ２１ｂとで第１接点スイッチ部１２及び第２接点スイッチ部１４を構成している。更に、第１接点スイッチ部１２と第２接点スイッチ部１４とが導通状態から非導通状態に移行するまでの開離ストロークａ，ｂは負荷バネ２１ａよりも負荷バネ２１ｂの方が長い構成としている。これにより、励磁コイル２２を単一のものとして構成でき、ハイブリッドリレー回路３を大型化することなく、アークの発生を抑制して長寿命化を実現できる。
【００７２】
［第３実施形態］
つぎに、本発明を適用した第３実施形態に係るハイブリッドリレー装置について説明する。なお、上述した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置と同じ部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００７３】
第３実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図６に示すように、上述の第２接点スイッチ部１４と直列接続される抵抗Ｒに代えて、当該抵抗体を、一又は複数の半導体素子で構成したことを特徴とするものである。なお、図６は、半導体素子として複数のダイオード３１を第２接点スイッチ部１４に対して直列接続している。
【００７４】
このダイオード３１は、アノード側にダイオードブリッジ３２が接続されて、カソード側に第２接点スイッチ部１４が接続されている。ダイオード３１は、交流電源１からの電流がダイオードブリッジ３２で全波整流されて供給される。ダイオード３１を複数とすることによって、当該ダイオードのみのオン電圧でもって、全体のオン電圧を調整している。これによって、負荷電流の大きさに依存せずにダイオード３１の個数に比例した電圧を確保することができるので、第１接点スイッチ部１２の機械的接点対が非導通状態になる前に第１接点スイッチ部１２のみのオン電圧よりも高い第２接点スイッチ部１４のオン電圧とすることができるので、トライアック１１をオン状態とすることでき、第２接点スイッチ部１４が非導通状態になると、トライアック１１は確実に導通状態へ移行できる。
【００７５】
また、このハイブリッドリレー装置は、図７に示すように、抵抗体となる半導体素子として、ダイオードブリッジ３２を介して接続されたＭＯＳＦＥＴ３３とツェナーダイオード３４とを、第２接点スイッチ部１４として用いても良い。
【００７６】
以上のように、第３実施形態に係るハイブリッドリレー装置によれば、第２接点スイッチ部１４に直列接続される抵抗体として一又は複数の半導体素子を用いることによって、負荷電流に依存した電圧変動をなくすことができ、確実にトライアック１１を導通状態に移行できる。これにより、第１接点スイッチ部１２にバウンスが発生した場合であっても負荷電流を確実にトライアック１１に転流できる。
【００７７】
［第４実施形態］
つぎに、本発明を適用した第４実施形態に係るハイブリッドリレー装置について説明する。なお、上述した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置と同じ部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００７８】
第４実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図８に示すように、制御電流によってオン、オフする機械的接点対を備えた接点スイッチ部４０とトライアック１１が並列に接続されており、交流電源１から負荷２に対して電力供給をオン、オフする構成であることは前提であるが、トライアック１１を制御するスイッチング手段と、接点スイッチ部４０を駆動させる駆動回路４１と、接点スイッチ部４０のオン電圧を検出する電圧検出回路４２と、電圧検出回路４２にて検出された電圧値に応じて駆動回路４１に制御信号を出力する制御部４とで構成され、制御部４は、接点スイッチ部４０の機械的接点対の導通状態から非導通状態に移行する開離動作において、接点スイッチ部４０の動作速度を制御して、トライアック１１のオン電圧よりも高い電圧にて第１接点スイッチ部１２の導通状態を保持することを特徴とする。この接点スイッチ部４０は、上述した第１乃至第３の実施形態における第１接点スイッチ部１２に相当する。
【００７９】
電圧検出回路４２は、交流電源１からの電流がダイオードブリッジ４３で全波整流されて供給され、トライアック１１及び接点スイッチ部４０に印加されている電圧値を検出する。この電圧検出回路４２によって検出された電圧値は、制御部４によって読み取られる。制御部４は、電圧検出回路４２で検出されている電圧値が、所定値以上の高い電圧値となった場合に、駆動回路４１を制御して、接点スイッチ部４０の機械的接点対の動作速度を制御する。
【００８０】
通常、接点スイッチ部４０における接点が接触している状態において、駆動回路４１によって接点スイッチ部４０における接点対を開離させる方向に一定速度で動作させると、機械的接点対の抵抗は次第に大きくなる。図９は、接点開離前から接点開離により機械的接点対が非導通状態になり、トライアック１１が導通状態になるまでのオン電圧特性であり、接点開離によるオン電圧は、接点スイッチ部４０における機械的接点対の開離開始時刻から接圧が０となるまでに次第に高くなる。その後、機械的接点対が非導通状態となった直後からのオン電圧は、トライアック１１が導通状態となるまでに、トライアック１１のオン状態に必要な動作電圧以上に、ある瞬間だけ急激な上昇を示した後、トライアック１１のオン電圧となる。これに対し、図１０に示すように、制御部４によって、機械的接点対の速度制御を行って、接点スイッチ部４０に発生するアークを低減させている。
【００８１】
すなわち、制御部４は、電圧検出回路４２で検出されている電圧値が所定の速度制御を行う電圧値に達したことを検出した場合に、図１０に示すような電圧変化となるように接点スイッチ部４０における機械的接点対の速度制御を行う。このとき、制御部４は、接点スイッチ部４０における接点対の開離開始時刻から駆動回路４１によって接点スイッチ部４０における接点対を開離させる方向に駆動させると、次第に電圧値が上昇し、所定の電圧値となると、一旦接点スイッチ部４０における機械的接点対の動作を停止又は電圧値の上昇度合いが緩やかになるように接点スイッチ部４０における機械的接点対を動作させるように駆動回路４１を制御する。
【００８２】
これにより、接点スイッチ部４０における接点対の開離開始時刻においては、接点スイッチ部４０における接点の抵抗値（オン抵抗）を低抵抗値とし、速度制御した時点における接点スイッチ部４０における接点の抵抗値を高抵抗値とする。接点スイッチ部４０における接点の抵抗値が高抵抗値とされた場合、トライアック１１のゲート端子に動作電圧を印加することが可能となるので、機械的接点対が非導通状態になると、トライアック１１は、オン状態から導通状態へ移行する。
【００８３】
以上のように、第４実施形態に係るハイブリッドリレー装置によれば、接点スイッチ部４０における機械的接点対の動作速度を制御することによって、接点スイッチ部４０における機械的接点対のオン抵抗が低い状態と、接点スイッチ部４０における機械的接点対のオン抵抗が高い状態とを作り出すことができる。これにより、接点スイッチ部４０における機械的接点対の開離時には、確実にトライアック１１をオン状態に維持できるために、交流電源１からの電流を確実にトライアック１１に転流でき、接点スイッチ部４０の開離時にアークを発生させることを抑制できる。
【００８４】
なお、接点スイッチ部４０を片持ち梁状のバネで構成した場合には、接点スイッチ部４０の動作中における所定位置で固定することは困難となるが、接点スイッチ部４０を摺動接点型のものとすることにより、容易に接点スイッチ部４０を所定位置で固定できる。
【００８５】
［第５実施形態］
つぎに、本発明を適用した第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置について説明する。なお、上述した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置と同じ部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００８６】
第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図１１に示すように、制御部４によって接点スイッチ部４０の機械的接点対が動作する前においてトライアック１１をオン状態にしておく電源回路５１（半導体スイッチ用制御回路）を備えることを特徴とする。なお、図１１に示すハイブリッドリレー装置は、駆動回路４１として励磁コイルを使用した例を示している。
【００８７】
トライアック１１は、Ｔ２−Ｇ間にゼロクロスフォトトライアックカプラ、Ｔ１−Ｇ間に電源回路５１及び耐圧トランジスタ５３（Ｑ１）が接続されている。電源回路５１から直流電圧が印加されている時に、耐圧トランジスタ５３が制御部４によってトリガされるとトライアック１１がオン状態となる。
【００８８】
電源回路５１は、トライアック１１のＴ１端子及び接点スイッチ部４０、ダイオードブリッジ５２と接続されている。
【００８９】
制御部４は、接点スイッチ部４０における機械的接点対を動作させる場合に、接点スイッチ部４０を動作させる駆動信号を駆動回路４１に供給すると同時に、耐圧トランジスタ５３を導通状態にする。これにより、接点スイッチ部４０には機械的な動作遅れがあるので、接点スイッチ部４０が動作する前に、トライアック１１が耐圧トランジスタ５３からの電圧によってオン状態となる。
【００９０】
これにより、接点スイッチ部４０における接点を開離させる時には、電流をトライアック１１に転流でき、接点スイッチ部４０における接点のアークの発生を抑制できる。また、接点スイッチ部４０を非導通状態から導通状態にする場合において接点がバウンスした場合であっても、当該接点が接触する前にトライアック１１をオン状態にしておくことにより、接点スイッチ部４０のバウンス時にアークが発生することを抑制できる。
【００９１】
また、第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図１２に示すように、トライアック１１のＴ１端子に直流電源５４を接続して、制御部４によって耐圧トランジスタ５３をスイッチングさせることによって、トライアック１１のゲート端子に供給する電圧を上昇させてトライアック１１をオン状態になるように制御しても良い。また、第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図１３に示すように、パルストランス５５をトライアック１１のＴ１とゲート端子間に接続してトライアック１１のゲート端子に供給する電圧を上昇させてトライアック１１をオン状態になるよう制御しても良い。
【００９２】
以上のように、第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置によれば、接点スイッチ部４０の開離による電圧上昇をトリガとしてトライアック１１を導通状態へと制御し、電源回路５１により接点スイッチ部４０が導通状態から非導通状態へ移行するまでの間、トライアック１１のゲート電圧を重畳させてトライアック１１を常にオン状態とするとともに、接点スイッチ部４０のみの導通状態でのオン電圧よりも高いオン電圧とするので、接点スイッチ部４０の機械的接点対が動作する前にトライアック１１を確実にオン状態にすることができ、機械的接点対の開離動作によって接点スイッチ部４０に流れる電流を確実にトライアック１１に転流でき、接点スイッチ部４０におけるアークの発生を確実に抑制できる。
【００９３】
また、上述の第１実施形態などのように機械的な接点スイッチを複数設ける必要なく、大型化を回避できる。更に、複数の機械的な接点スイッチを設ける必要がないので、複数の機械的な接点スイッチ間の動作タイミングを制御する必要が無く、簡単な制御によって接点スイッチ部４０における接点のアークの発生を抑制できる。
【００９４】
［第６実施形態］
つぎに、本発明を適用した第６実施形態に係るハイブリッドリレー装置について説明する。なお、上述した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置と同じ部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００９５】
第６実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図１４に示すように、接点スイッチ部４０と並列して設けられ、トライアック１１よりも速い速度でスイッチングすることが可能なＭＯＳＦＥＴ６１（高速スイッチング素子）を備えることを特徴とする。バイポーラトランジスタ方式のトライアック１１は、電流検知型であるために、ゲート電流が流れることで導通状態に移行するのに対し、電圧検知型のＭＯＳＦＥＴ６１は、予めゲート電圧を印加しておけば、いつでも導通状態へ移行できるので、トライアック１１よりも速くスイッチングすることが可能となる。
【００９６】
このＭＯＳＦＥＴ６１は、ゲート端子が駆動回路４１に接続されて、制御部４から駆動回路４１に供給される駆動信号と同期させてスイッチング信号が供給される。
【００９７】
このハイブリッドリレー装置は、接点スイッチ部４０における接点を開離させる場合に、制御部４から駆動回路４１に対して駆動信号を出力する。これにより、駆動回路４１は、接点スイッチ部４０を動作させる磁界を発生させると同時に、トライアック１１よりも速くＭＯＳＦＥＴ６１がオン状態となる。
【００９８】
ＭＯＳＦＥＴ６１がオン状態となっている場合、ダイオードブリッジ６２で全波整流された電流がＭＯＳＦＥＴ６１に流れ、当該ＭＯＳＦＥＴ６１のオン抵抗によって接点スイッチ部４０のみの場合と比べてオン電圧が上昇する。これにより、トライアック１１をオン状態にすることができ、接点スイッチ部４０における接点が開離する時に流れる電流をトライアック１１に転流することができ、接点スイッチ部４０における接点のアークの発生を抑制できる。
【００９９】
以上のように、第６実施形態に係るハイブリッドリレー装置によれば、トライアック１１よりも速い速度で導通状態とする高速スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ６１を備え、接点スイッチ部４０が導通状態から非導通状態に移行するまでの間、常にＭＯＳＦＥＴ６１をオン状態とするとともに、当該オン状態でのオン電圧をＭＯＳＦＥＴ６１がオフ状態でのオン電圧よりも高くしたので、ＭＯＳＦＥＴ６１がトライアック１１よりも速い速度で動作して、更に当該高速動作したＭＯＳＦＥＴ６１のオン抵抗によってトライアック１１に電圧を供給して導通状態にしておくことができ、接点スイッチ部４０におけるアークの発生を抑制できる。
【０１００】
また、第６実施形態に係るハイブリッドリレー装置は、図１５に示すように、直列接続されたＭＯＳＦＥＴ６１ａ，６１ｂを、トライアック１１及び接点スイッチ部４０と並列して接続しても良い。このＭＯＳＦＥＴ６１ａ，６１ｂは、図１４に示す構成と同様に、駆動回路４１と接続されて、制御部４から駆動回路４１に駆動信号が供給されたと同時に、オン状態となる。このようなハイブリッドリレー装置によれば、ＭＯＳＦＥＴ６１ａ，６１ｂが直列接続されていることから、ＭＯＳＦＥＴ６１ａ，６１ｂをオンさせて第１接点よりオン電圧を大きくして、高い電圧をトライアック１１に印加させて確実にトライアック１１をオン状態にでき、更に確実に電流をトライアック１１に転流して導通状態できる。
【０１０１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置の回路図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係るハイブリッドリレー装置におけるトライアック、第１接点スイッチ部、第２接点スイッチ部のオン時の動作タイミング及びオフ時の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明を適用した第２実施形態に係るハイブリッドリレー装置の回路図である。
【図４】本発明を適用した第２実施形態に係るハイブリッドリレー装置における接点スイッチ部の等価回路及びストロークと接圧との関係を示す図である。
【図５】本発明を適用した第２実施形態に係るハイブリッドリレー装置における接点スイッチ部の接圧と抵抗値との関係を示す図である。
【図６】本発明を適用した第３実施形態に係るハイブリッドリレー装置の回路図である。
【図７】本発明を適用した第３実施形態に係るハイブリッドリレー装置の他の回路図である。
【図８】本発明を適用した第４実施形態に係るハイブリッドリレー装置の回路図である。
【図９】本発明を適用した第４実施形態に係るハイブリッドリレー装置における接点スイッチ部の通常時の動作によって変化する電圧値を示す図である。
【図１０】本発明を適用した第４実施形態に係るハイブリッドリレー装置における接点スイッチ部４０の動作によって変化する電圧値を示す図である。
【図１１】本発明を適用した第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置の回路図である。
【図１２】本発明を適用した第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置の他の回路図である。
【図１３】本発明を適用した第５実施形態に係るハイブリッドリレー装置の他の回路図である。
【図１４】本発明を適用した第６実施形態に係るハイブリッドリレー装置の回路図である。
【図１５】本発明を適用した第６実施形態に係るハイブリッドリレー装置の他の回路図である。
【図１６】従来のハイブリッドリレー装置の回路図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  交流電源
２  負荷
３  ハイブリッドリレー回路
４  制御部
１１  トライアック（半導体スイッチ部）
１２  第１接点スイッチ部
１３  第１励磁コイル
１４  第２接点スイッチ部
１５  第２励磁コイル
１６  ゼロクロス型フォトトライアックカプラ
１７  発光ダイオード
２１  接点スイッチ部
２１ａ，２１ｂ  負荷バネ
２２  励磁コイル
３１  ダイオード
３２  ダイオードブリッジ
３３  ＭＯＳＦＥＴ
３４  ツェナーダイオード
４０  接点スイッチ部
４１  駆動回路
４２  電圧検出回路
４３  ダイオードブリッジ
５１  電源回路
５２  ダイオードブリッジ
５３  耐圧トランジスタ
５４  直流電源
５５  パルストランス
６１  ＭＯＳＦＥＴ（第２半導体スイッチ部）
６２  ダイオードブリッジ
【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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【図７】
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【図８】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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