(57)【要約】【課題】高電圧リレーの開閉のうち電流がほとんど流れない発電機やモータが停止した状態での遮断と、大電流時の遮断とにおいて、リレーを遮断する接点を使い分けることにより、接点の信頼性を高められる直流リレーを提供する。【解決手段】互いに開閉する複数の接点と、遮断時の電流量を検出する電流計7とを具える。接点の開閉方向一方側は、入力接点1と、出力接点2と、前記両接点の間に配設されて２つの接触部を有する中間接点31を具える。接点の開閉方向他方側は、導通時に、入力接点1、中間接点31、出力接点2を順次直列につなぐ複数個の連結接点41、42を具える。中間接点31と連結接点41、42のいずれかを、電流計で測定された電流量に応じて選択して遮断動作させる制御手段6を具える。【選択図】  図１
2005005242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに開閉する複数の接点と、遮断時の電流量を検出する電流計とを具え、
接点の開閉方向一方側は、入力接点と、出力接点と、前記両接点の間に配設されて２つの接触部を有する少なくとも一つの中間接点を具え、
接点の開閉方向他方側は、導通時に、入力接点、中間接点、出力接点を順次直列につなぐ複数個の連結接点を具えており、
中間接点と連結接点の少なくとも一方を、電流計で測定された電流量に応じて選択して遮断動作させる制御手段を具えていることを特徴とする直流リレー。
【請求項２】
中間接点の接触部を耐アーク性の高い材質で形成し、連結接点の中間接点との接触部を耐アーク性の高い材質で形成し、連結接点の入力接点または出力接点との接触部を機械的衝撃性の高い材質で形成していることを特徴とする請求項１に記載の直流リレー。
【請求項３】
各接点の間の電圧を測定する電圧計と報知手段とを具え、
制御手段は、この電圧計の測定結果に基づいて、それぞれの電圧値が所定値以上になっているかを比較して、電圧値が所定値以上となった接点間の箇所と数を求め、電圧値が所定値以上となっている接点間が所定の数以上となったときに警告を報知するように報知手段の制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の直流リレー。
【請求項４】
制御手段は、電圧値が所定値以上となっている接点間について、その接点間の接触状態を維持するように接点の駆動を制御することを特徴とする請求項３に記載の直流リレー。
【請求項５】
少なくとも中間接点と連結接点との接触部の接触面は、Snを1〜9質量％含み、Inを1〜9質量％含む化学組成のAg合金からなり、表面部の第一層と内部の第二層とを有し、第一層のマイクロビッカース硬度が190以上、第二層のマイクロビッカース硬度が130以下であり、第一層の厚みが、10〜360μmの範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の直流リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電流のリレーに関するものである。特に、接点の耐久性に優れ、確実に直流電流を遮断できる直流リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題からハイブリッド自動車や燃料電池自動車のような高電圧（約３００Ｖ）の自動車が開発されてきている。これらの自動車は、直流高電圧の主電池と高電圧回路からなる制御回路を具えている。
【０００３】
また、主電池は直流高電圧であるので、事故時などには電池を制御回路から切り離す必要があり、電池と制御回路との間にはメカニカル接点の直流リレーを具える。
【０００４】
これらリレーは、直流高電圧を遮断するときに発生するアークが非常に大きくなることから、遮断速度が非常に遅く、短時間で遮断するのは非常に難しい。
【０００５】
そこで、従来では、水素などの冷却効果の大きい気体をアーク発生部に封入してアークの発生を抑える構造（例えば特許文献１参照。）が提案されている。
【０００６】
また、アーク発生部に磁石を設置してローレンツ力によりアークを引き伸ばす構造（例えば特許文献２参照。）も提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３２０４１１号公報
【特許文献２】特開平８−２０３３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、アークは、数千℃〜1万℃という高温であり、特許文献１に示すように、気体でアークの発生を抑制する構造とする場合には、気体を完全に密閉できるケース構造を必要とする。この場合、ケースはアークによる耐熱性が必要となって高価なもの（例えばセラミックなど）となる。さらに、アークによる耐熱を考慮しながら、長期間にわたってメンテナンスをせずに気体の密封を維持する構造をとる必要がある。
【０００９】
しかしながら、ガスの密封を維持する構造は非常に難しく、高コストとなってしまう。しかも、気密性および耐熱性を上げるためには、ケースの密閉接合部の面積を大きくとるためにケースの厚みを非常に厚くする必要があることからケースが大型化してしまう。
【００１０】
このように、水素などの気体を封入する場合には、気体が封入された状態を長期間保持するためにケースの大型化が要求され、さらにケース構造も複雑となる。その結果、自動車という限られたスペースに搭載する機器において性能を落とすことなく小型化を実現することは非常に困難であった。
【００１１】
ところで、一般に、自動車用の高電圧リレーは、開閉回数のうち常に最大定格電流を遮断しているわけではなく、電流がほとんど流れない発電機やモータが停止した状態での遮断が多い。しかしながら、接点の耐久性を考慮すると、常に最大定格電流を遮断することを想定して設計を行う必要がある。
【００１２】
したがって、特許文献２に示すように、アーク発生部に磁石を設置して、磁界の作用によりアークを引き伸ばすことによりアークを遮断する場合は、遮断時に大電流のアークが発生してしまうと接点が損傷してしまう虞があるので、耐アーク性の高い材質からなる接点を用いて接点損傷を防止している。このように接点に耐アーク性の高い材質を用いると、コストが高くなり、また、さらにアークの消弧を早くするために多数の接点を用いるようにした場合には、接点の個数が増えるので、さらにコストが高くなってしまう。
【００１３】
本発明は、高電圧リレーの開閉のうち電流がほとんど流れない発電機やモータが停止した状態での遮断と、大電流時の遮断とにおいて、リレーを遮断する接点を使い分けることにより、接点の信頼性を高められる直流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】
【００１４】
本発明は、入力接点と出力接点との間に、中間接点と連結接点とを設けて、リレーの遮断時における電流値に応じて、中間接点を連結接点に対して非接触となるように開動作させたり、連結接点を入力接点および出力接点に対して非接触となるように開動作させる。このように接点を使い分けることにより、電流値が高い時の遮断に用いる接点の開閉回数を減らして、上記目的である接点の信頼性の向上を達成する。
【００１５】
即ち、本発明は、互いに開閉する複数の接点と、遮断時の電流量を検出する電流計とを具える。接点の開閉方向一方側は、入力接点と、出力接点と、前記両接点の間に配設されて２つの接触部を有する少なくとも一つの中間接点を具える。また、接点の開閉方向他方側は、導通時に、入力接点、中間接点、出力接点を順次直列につなぐ複数個の連結接点を具える。そして、中間接点と連結接点の少なくとも一方を、電流計で測定された電流量に応じて選択して遮断動作させる制御手段を具える。
【００１６】
入力接点と出力接点には、外部端子が接続され、それぞれ固定接点とすることが好ましい。そして、中間接点の２つの接触部は、隣合う連結接点のそれぞれに接触させ、中間接点を可動接点とする。中間接点は、例えば、Ｕ字状または］状（コの字状）に形成することが好ましい。Ｕ字状などにする場合には、Ｕ字または］の両端部が接触部となり、これら接触部の端面を連結接点に接触させるようにする。
【００１７】
連結接点は、中間接点の数よりも一つ多く具え、可動接点とする。各連結接点は、接点接触時（導通時）において、入力接点と中間接点の一つの接触部とを一つの連結接点で連結し、出力接点と中間接点の一つの接触部とを他の一つの連結接点で連結する。そして、中間接点が複数ある場合には、隣合う中間接点の隣合う接触部同士を連結接点で連結する。これら連結接点により、入力接点と中間接点と出力接点とが、導通時に直列に接続される。
【００１８】
連結接点は、例えば、Ｕ字状や、］状や、平板状に形成することができる。Ｕ字状や］状の場合には、突出状の両端面を接点の接触面とする。平板状とする場合には、平板の平面に一方側の異なる接点２つを接触させる。
【００１９】
このようにして、導通時において、入力接点、連結接点、中間接点、連結接点、出力接点の順に、各接点を直列に接続できるようにする。
【００２０】
さらに、本発明のリレーでは、遮断時の電流量を検出する電流計を具えている。この電流計は、入力接点を流れる電流を測定するようにしてもよいし、出力接点を流れる電流を測定するようにしてもよいし、中間接点または連結接点を流れる電流を測定するようにしていもよい。本発明では、固定接点となる入力接点または出力接点を流れる電流を測定することが好ましい。
【００２１】
そして、本発明では、中間接点と連結接点とを個別に開閉動作させるようにしており、これら中間接点と連結接点の開閉駆動は、アクチュエータ（ソレノイド）などの駆動手段を用いて行う。これら駆動手段は、制御手段により個別に駆動させるように制御する。
【００２２】
ここで、接点の開閉動作を行う駆動手段としては、種々の駆動源を利用できる。回転系駆動源ではモータが、直動系駆動源ではソレノイドやシリンダが利用できる。回転系駆動源を用いる場合は、回転運動を往復運動に変換する変換機構を介して接点を駆動させる。また、直動系駆動源を用いる場合には、直動系駆動源を接点に連結して接点を駆動させる。
【００２３】
さらに制御手段は、中間接点と連結接点のいずれかを、電流計で測定された電流量に応じて遮断動作させるように駆動手段を制御する。
【００２４】
特に、中間接点の接触部と、連結接点の中間接点との接触部を耐アーク性の高い材質で形成し、連結接点の入力接点または出力接点との接触部を機械的衝撃性の高い材質で形成することが好ましい。
【００２５】
具体的には、遮断する時の電流値が所定値より小さい場合は、接点が離隔した時にアークがほとんど発生しないので、接点の接触部は、機械的衝撃（具体的には耐摩耗性）に強ければ耐アーク性能は低くてもよい。そこで、連結接点における入力接点または出力接点との接触部は、耐アーク性能は低いが接続・遮断時に発生するストレス（機械的衝撃）に対する耐久性が高い材質の材料、例えば、CuやCu合金で構成する。
【００２６】
また、遮断する時の電流値が所定値以上で大きい場合は、接点が離隔した時にアークが発生し、しかも、発生する回数が少ないので、接点の接触部には、機械的衝撃に弱くても耐アーク性能（具体的には融点が高いこと）に優れるものを用いる必要がある。そこで、中間接点の接触部および連結接点の中間接点との接触部は、耐アーク性能が高く、接続・遮断時に発生するストレス（機械的衝撃）に対する耐久性が低い材質の材料、例えばAgやAg合金、WやW合金で構成する。
【００２７】
本発明によれば、各接点を接触させた状態のときは、入力接点から電流が流れると、連結接点、中間接点、連結接点を通過して電流が出力接点まで流れる。
【００２８】
そして、電流計で測定した電流値が所定値より小さい時、例えば電流がほとんど流れない発電機やモータが停止した状態の時にリレーを遮断するときは、機械的衝撃に強い連結接点の接触部を入力接点、出力接点から離隔させ、連結接点と中間接点とを接触させたままリレーの遮断を行う。
【００２９】
また、電流計で測定した電流値が所定値以上の時、例えば大電流が流れている時にリレーを遮断するときは、耐アーク性能の高い中間接点の接触部を連結接点の接触部から離隔させてリレーの遮断を行う。
【００３０】
本発明では、このように、アークがほとんど発生しないときの遮断には、機械的衝撃に強い接点接触部を用いて接点の信頼性を上げられ、また、アークが発生する場合は、発生回数が少ないので、耐アーク性能を高くしておけば機械的衝撃性能を低くしても接点の信頼性を上げることができる。
【００３１】
また、電流値が非常に高い場合にリレーを遮断する場合には、中間接点と連結接点のすべてを非接触にすることにより、遮断する接点数を増やして遮断時に遮断電圧を分圧し、一つの接点にかかる電圧を下げることでアーク電流による接点の損傷を抑制することができる。
【００３２】
さらに、各接点の接触部を異なる材質の材料で構成して、遮断時の電流値に応じた適切な材料からなる接点を選択して遮断動作をさせているので、遮断回数が多くアークがほとんど発生しないときの遮断には、機械的衝撃に強く低コストの接点接触部を用いることができる。しかも、コストの高い耐アーク性能の高い接点接触部は、使用回数を軽減できるのでそれだけ使用期間を長くできる。その結果、全体としてのコストの低廉化と性能向上を達成できる。
【００３３】
本発明では、以上の構成とすることにより、気密構造が不要となり、安価に直流リレーを製造することができながら、接点の信頼性を向上できる。
【００３４】
さらに、本発明では、各接点の間、例えば中間接点の一つの接触部とこの接触部に接触可能な連結接点の接触部との間の電圧を測定する電圧計を具えるようにすることが好ましい。
【００３５】
これら電圧計で測定された結果は、制御手段に送られ、制御手段は、この電圧計の測定結果に基づいて、それぞれの電圧値が所定値以上になっているかを比較して、電圧値が所定値以上となった接点間の箇所と数を求めるようにしている。
【００３６】
このように電圧計で各接点間の電圧を測定することにより、どの接点間で異常電圧が生じているかが判別できる。
【００３７】
そして、接点間に異常電圧が生じているということは、接点が損傷している可能性があり、将来接点が溶着するなどのリレーの故障の原因となる。本発明では、このような故障が生じる前に故障の原因となる部分を見つけ、接点の異常部分をモニタやブザーなどの報知手段で報知することができる。
【００３８】
即ち、電圧値が所定値以上となっている接点間が所定の数以上となったときには、制御手段で、所定の接点に異常が発生していることをモニタ、ブザーなどの報知手段で異常を警告表示するように制御することができる。
【００３９】
報知手段としては、運転操縦席の近くにモニタを設けて、このモニタに警告表示することが挙げられるし、また、備え付けのスピーカーにより警告ブザーを鳴らすことが挙げられる。異常電圧が生じている接点の数は、できれば一つでも生じたら警告するようにすることが好ましい。
【００４０】
このように、異常電圧が生じている接点を警告することができるので、接点が損傷している箇所が早期に発見でき、リレーの故障を回避することができる。
【００４１】
さらに、制御手段は、電圧値が所定値以上となっている接点間について、その接点間の開閉動作を停止するように制御することもできる。
【００４２】
このように、接点の損傷が起こっている場合には、電位差が大きくなっているで、その接点については開閉動作を行わないようにするので、接点の溶着等の故障を回避することができる。
【００４３】
さらに、上記の本発明直流リレーにおいて、少なくとも中間接点と連結接点との接触部の接触面は、Snを1〜9質量％含み、Inを1〜9質量％含む化学組成のAg合金からなり、表面部の第一層と内部の第二層とを有し、第一層のマイクロビッカース硬度が190以上、第二層のマイクロビッカース硬度が130以下であり、第一層の厚みが、10〜360μmの範囲内にあるように形成することが好ましい。
【００４４】
中間接点と連結接点との接触部は、遮断頻度は少ないが比較的大きな電流を遮断する際に開閉されるため、この接触部に耐溶着特性に優れる２層構造の接点材料を用いることが好適である。もちろん、入力接点と中間接点の接触部および出力接点と中間接点との接触部にも上記２層構造の接点材料を用いても良い。但し、入力接点と中間接点の接触部および出力接点と中間接点との接触部は、遮断頻度は多いが比較的電流値が小さい場合に開閉されるため、より低コストで機械的強度に優れる接点材料を用いることが好ましい。
【００４５】
Snの含有量を1〜9質量％とするのは、1質量％未満では、接点の耐溶着特性が低下し、9質量％を超えると接点の温度特性が低下するからである。好ましくは、2〜7質量％である。
【００４６】
ここで、耐溶着特性とは、接点が切れない状態、特に接点がくっついたまま離れない溶着の起こりにくさをいう。また、温度特性とは、通電時の接点の温度上昇の度合いをいい、温度特性が良いとは、通電により接点の温度が上昇しにくく、リレーに接続されるケーブルや機器に熱的な影響を与えにくいことをいう。
【００４７】
また、Inの含有量を1〜9質量％とするのは、この範囲外の含有量の場合には接点の温度特性が低下するからであり、さらに、9質量％を超えると、Snの含有量にもよるが、耐溶着特性が低下するからである。好ましくは、3〜7質量％である。
【００４８】
第一層の硬度（通常5g荷重負荷）をマイクロビッカース硬度で190以上にするのは、このレベル未満になると、耐溶着特性や温度特性が低下するからであり、第二層の硬度をマイクロビッカース硬度で130以下にするのは、このレベルを超えると、接点が脆弱化して耐摩耗性が低下するからである。
【００４９】
第一層の硬度は240以上、第二層のそれは120以下であるのが望ましい。なお、本発明での硬度は、接点の表面に垂直な断面上の第一層および第二層のそれぞれの域内における任意の地点でマイクロビッカース硬度にて確認したものである。本発明の接点では、第一層、第二層それぞれの層内に硬度分布があっても構わない。
【００５０】
また、通常第一層から第二層にかけて境目に硬度落差（マイクロビッカース硬度で60以上）があり、この境目には両層の中間の硬度を有する（すなわちその硬度が、第一層の下限硬度未満かつ第二層の上限硬度を超える範囲内にある）領域（以下中間部という。）がある。
【００５１】
第一層の厚みは、10〜360μmとする。下限未満では、耐溶着特性や温度特性が低下し、上限を超えると接点の温度特性が低下するからである。好ましくは30〜120μmである。また、第一層と第二層を有する接触部は、中間部のあるものも含まれるが、その場合の中間部の厚みは200μm以下であるのが望ましい。200μmを超えると接点の温度特性が低下しやすくなる。好ましくは100μm以下である。
【００５２】
前記接触部の接触面には、上記基本成分に加え、さらに、Sb、Ca、Bi、Ni、Co、ZnおよびPbの群から選ばれた少なくとも1種の元素が、従成分として含まれていてもよい。通常、これらの成分の大部分は、Agマトリックス中に化合物、特に酸化物の形態で分散される。
【００５３】
但し、個々の成分によって望ましい分散量範囲が異なる。例えば、いずれも元素換算された質量％単位で0.05〜2(Sb)、0.03〜0.3(Ca)、0.01〜1(Bi)、0.02〜1.5(Ni)、0.02〜0.5(Co)、0.02〜8.5(Zn)、0.05〜5(Pb)である。なお、括弧内は対象元素である。以上の各成分種において、その量が上記の範囲外になると、直流リレーの種類によっては温度特性が低下することがあり、特に上限を超えるとリレーの種類によっては同時に耐溶着特性も低下することがある。
【００５４】
通常は、以上の従成分が接点の性能に若干影響を及ぼすが、これ以外の成分としては、例えば以下のものが挙げられる。これらはいずれも本発明の目的の範囲内で微量に含まれても構わない。なお成分によって望ましい含有量が異なるが、括弧内数値のうち元素記号で表示されたものは、元素換算された質量％単位で、分子式で表示のものは、同分子換算された質量％単位で表したその許容上限値である。Ce(5)、Li(5)、Cr(5)、Sr(5)、Ti(5)、Te(5)、Mn(5)、AlF3(5)、CrF3(5)およびCaF2(5)、Ge(3)およびGa(3)、Si(0.5)、Fe(0.1)およびMg(0.1)。
【００５５】
第一層および第二層を有する接触部の接触面を作製する方法としては、溶解・鋳造法、粉末冶金法などが挙げられる。
【００５６】
例えば、溶解・鋳造法では、以下の手順がある。まず第一層および第二層それぞれの化学組成となるように溶解・鋳造されたインゴットを作り、これらを粗く圧延した後、二種の圧延材を熱間圧着する。その際、またはその後、必要により上記した純Agなどの薄い接続層を圧着する。
【００５７】
これをさらに圧延して所定の厚みの板状に形成した後、打ち抜き、またはさらに成形し、最終形状に近いサイズのAg合金素材とし、さらに、この素材を内部酸化（後酸化法）してSn、Inなどの金属成分を酸化物に転換する。
【００５８】
なお、溶解・鋳造に先立ち成分元素の酸化物以外の化合物を含ませることもできる。また、必要に応じて、圧延以降に適宜熱処理や形状を調整する工程などを入れる。この場合、熱処理条件の工夫によって、各層の微細組織を意識的に制御して材料特性やそのレベルなどを変えることができる。
【００５９】
また、粉末冶金法で接触面を作る場合は、例えば、予めSnやInなどの粉末とAgの粉末とを二種の所定組成にて配合・混合した後、熱処理して内部酸化（前酸化法）させ、得られた二種の粉末を型内に積層・充填して圧縮成形しプリフォームとする。なお、SnやInなどの粉末とAgの粉末とは、他の化合物も一緒に混合してもよい。
【００６０】
そして、このプリフォームには熱間押し出し、熱間・冷間ロール圧延、熱間鍛造など各種の塑性加工が適用できる。さらに上記した鋳造法と同様に、必要に応じて圧延以降に熱処理や形状を調整する工程などを入れる。熱処理条件の工夫によって各層の所望の特性制御が可能になる。
【００６１】
また、第二層の素材のみを上記に準じた溶解・鋳造法や粉末冶金法の手順で作成した後、第一層を、溶射、CVDなどによる厚膜形成、スクリーン印刷などによる厚膜印刷、塗布後焼付けなど様々な手段によって形成してもよい。さらに、第一層を構成する合金板と第二層を構成する合金板との接合には、例えば熱間静水圧成形法による拡散接合、熱間押し出しなど種々の手段が適用できる。また、熱処理を施すことによって、各層の微細組織を意識的に制御して、所望の特性を得ることもできる。
【００６２】
さらに、本発明リレーでは、接触部の接触面を形成するAg合金素材を上記の条件の範囲内にあり、第一層と第二層とが同じ化学組成であるものも含まれる。第一層と第二層とを同じ化学組成にする場合、後述する手段により両層の硬度レベルを異なるようにする。
【００６３】
例えば第一層だけを急熱・急冷し、第一層の残留応力を第二層のそれより大きくする方法、表面の第一層だけにショットブラスト加工を施して加工硬化する方法がある。
【００６４】
また、Ag合金板に熱間圧延や冷間圧延に加え熱処理を施す、いわゆるサーモメカニカルプロセッシング（熱加工処理）を行った後、内部酸化を行って、第一層に第二層より微細な針状の酸化物粒子を析出させ、表面の硬度を高める方法がある。また、第一層および第二層のAg合金板を圧延加工や熱間圧着する際に第一層と第二層の鍛錬加工比を変えて行う方法もある。
【００６５】
さらに、接触面の素材は、上記条件の範囲内にあり、しかも第一層中のSnの含有量が第二層のそれと同じか、またはそれよりも多いものも含まれる。これによって、第二層の硬度よりも第一層の硬度の方が、ほぼ確実に高くなる。
【００６６】
前記接触面は、溶解・鋳造法や、粉末冶金法などにより形成するが、このとき、第一層および第二層を内部酸化させることが好ましい。内部酸化法には、後酸化法と前酸化法とがある。後酸化法とは、合金の状態で最終接点形状に仕上げるか、その近くまで成形した後に、内部酸化をする方法である。前酸化法とは、合金の粉末または粒を内部酸化させておいて、これらを成形、圧縮・焼結する方法である。
【発明の効果】
【００６７】
本発明直流リレーによれば、次の効果を奏することができる。
【００６８】
本発明では、入力接点と出力接点との間に、中間接点と連結接点とを設けて、リレーの遮断時における電流値に応じて、中間接点の接触部とこの中間接点に接触していた連結接点の接触部を非接触状態にしたり、連結接点の入力接点または出力接点と接触していた接触部を非接触状態にさせるようにしている。このように遮断時の電流値に応じて遮断させる接点接触部を使い分けることにより、電流値が高い時の遮断に用いる接点の開閉回数を減らすことができるので接点の信頼性を向上できる。
【００６９】
さらに、各接点の接触部を異なる材質の材料で構成して、遮断時の電流値に応じた適切な材料からなる接点を選択して遮断動作をさせるようにしているので、遮断回数が多くアークがほとんど発生しないときの遮断には、機械的衝撃に強く低コストの接点接触部を用いることができる。しかも、コストの高い耐アーク性能の高い接点接触部は、使用回数を軽減できるのでそれだけ使用期間（寿命）を長くできる。その結果、全体としてのコストの低廉化と性能向上を達成できる。
【００７０】
また、本発明では、電圧計で各接点間の電圧を測定する場合には、どの接点間で異常電圧が生じているかを判別して、警告を行ったり、その接点の開閉動作を停止させることができ、リレーの故障を回避できる。
【００７１】
特に、本発明リレーを、ハイブリッド自動車などの高電圧(約300V)の自動車における高電圧回路をON・OFFするためのリレーとして利用する場合、本発明のリレーはコンパクトであるため、限られたスペースの有効利用ができる。
【００７２】
さらに、接触部の接触面を耐溶着特性に優れた材料で形成することにより、リレーの短絡時に大電流が流れても接点が溶着せずに確実に遮断することができる。
【００７３】
とりわけ、大電流の遮断時に用いられる中間接点と連結接点との接触部の接触面を上記２層構造の耐溶着特性に優れた材料で形成することで、リレーに大電流が流れても接点が溶着せずに確実に遮断することができる。その際、入力接点と中間接点の接触部および出力接点と中間接点との接触部には機械的強度に優れる低コストの接点材料を用いることで、直流リレーの低コスト化と耐久性の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００７５】
図１は本発明の実施例１にかかるリレーの基本構成を示す概略構成図であって、リレーの遮断動作を段階的に示している。図２から図５は実施例１にかかるリレーの接点の開閉状態を段階的に示す説明図である。
【００７６】
本実施例にかかる直流リレーは、図１に示すように、入力接点1と、出力接点2と、これら接点1、2の間に配設される１つの中間接点31と、導通時に、入力接点1、中間接点31、出力接点2を順次直列につなぐ二つの連結接点41、42を具えている。
【００７７】
入力接点1と出力接点2とは固定接点となっており、連結接点41、42と接触させる接触部1a、2aと外部端子が接続される端子接続部1b、2bとを具えている。中間接点31と連結接点41、42とは可動接点となっている。中間接点31と連結接点41、42とはそれぞれ逆方向に開動作を行う。
【００７８】
中間接点31は、断面Ｕ字状または］状（コの字状）をしており、図２に示すようにＵ字の両端側に連結接点41、42と接触させる接触部31aが形成されている。さらに、中間接点31は、連結接点41、42に対して接触または離隔させるため、第１アクチュエータ81aで開閉駆動させるようになっている。
【００７９】
二つの連結接点41、42のうち一方の第１連結接点41は、入力接点1の接触部1aと中間接点31の一方の接触部31aとを接触させ、他方の第２連結接点42は出力接点2の接触部2aと中間接点31の他方の接触部31aとを接触させるようにしている。
【００８０】
連結接点41、42は、長尺平板状をしており、長手方向両端部に接触部41a、42aを具える。接触部41a、42aは、入力接点1の接触部1a、出力接点2の接触部2a、または中間接点31の接触部31aに接触させる。
【００８１】
また、第１連結接点41は、入力接点1および中間接点31の一方の接触部31aに対して接触または離隔させ、第２連結接点42は、出力接点2および中間接点31の他方の接触部31aに対して接触または離隔させるようにしている。
【００８２】
二つの連結接点41、42は絶縁材料からなる連結部5で連結されており、この連結部5に第２アクチュエータ82aが接続され、連結部5を第２アクチュエータ82aで開閉駆動させることにより、二つの連結接点41、42が同時に開閉駆動を行うようになっている。
【００８３】
なお、連結接点41、42を開動作させるときには、連結接点41、42と中間接点31とを接触させたままの状態で開動作を行うため、中間接点31は、第１アクチュエータ81aにより連結接点41、42の開動作と同期するように駆動させる。第１アクチュエータ81aは、二方向に進退動作の制御が可能なものを使用する。
【００８４】
さらに、本実施例では、図１に示すように、出力接点2に電流計7を設けて、遮断する直前の電流量を検出し、この検出した電流量を制御手段6に出力するようにしている。
【００８５】
また、制御手段6は、電流計7で検出された電流値が入力され、メイン制御回路（図示せず）からのリレーの接続または遮断の信号が入力され、しかも、前記した二つのアクチュエータ81a、82aを駆動制御する。
【００８６】
さらに制御手段6は、中間接点31と連結接点41、42のいずれかを、電流計7で測定された電流量に応じて遮断動作させるようになっている。
【００８７】
具体的には、電流計7により検出した遮断する時の電流値が所定値（例えば60A）以上の場合は、図３に示すように、中間接点31を連結接点41、42に対して非接触となるように開動作（図１、図３において上方向）させる。
【００８８】
また、検出した遮断する時の電流値が所定値（例えば60A）より小さい場合は、図４に示すように、連結接点41、42を入力接点1と出力接点2に対して非接触となるように開動作させる（図４のおいて下方）。そのとき、中間接点31は、各連結接点41、42に接触させたまま図４において同じく下方に駆動させる
また、とくに負荷短絡時など異常に大きい電流が流れた場合（例えば、1000A）には、中間接点31と連結接点41、42の双方を開動作させる。
【００８９】
また、遮断する時の電流値が所定値より小さい場合は、接点が離隔した時にアークがほとんど発生しないので、連結接点41、42の入力接点1または出力接点2に接触させる接触部41a、42aは、耐アーク性能は低いが接続・遮断時に発生するストレス（機械的衝撃）に対する耐久性が高い公知の低コスト耐摩耗性材料で構成する。
【００９０】
また、遮断する時の電流値が所定値以上で大きい場合は、接点が離隔した時にアークが発生し、しかも、発生する回数が少ないので、中間接点31の接触部31aおよび連結接点41、42の接触部41a、42aは、耐アーク性能が高く、接続・遮断時に発生するストレス（機械的衝撃）に対する耐久性が低い材質の高融点材料で構成する。
【００９１】
本例では、中間接点31の接触部31aおよび連結接点41、42の接触部41a、42aの接触面として、Snを1〜9質量％含み、Inを1〜9質量％含む化学組成のAg合金からなり、表面部の第一層と内部の第二層とを有し、第一層のマイクロビッカース硬度が190以上、第二層のマイクロビッカース硬度が130以下であり、第一層の厚みが、10〜360μmの範囲内にある材料で形成している。さらに各接触面は、チップ状態で後酸化法により内部酸化させている。例えば、チップを4気圧(405.3kPa)の酸素雰囲気中750℃で170時間保持する。なお、以下に示す実施例２から実施例４における中間接点31（32）と連結接点41、42（43）との各接触部も、実施例１と同じ材料で形成している。
【００９２】
本実施例では、図１および図２に示すように、中間接点31および連結接点41、42を第１アクチュエータ81a、第２アクチュエータ82aにより閉動作させて、全ての接点の接触部を接触させることにより、各接点は、入力接点1から、第１連結接点41、中間接点31、第２連結接点42、出力接点2へと直列に接続される。
【００９３】
そして、入力接点1の端子接続部1bに端子（図示せず）を介して直流電源が接続されて、各接点が接触・離隔することで通電・遮断を行う。
【００９４】
即ち、全ての接点を接触状態にして通電されると、入力接点1から電流が流れて、第１連結接点41、中間接点31、第２連結接点42、そして、出力接点2へと直列に電流が流れる（図１および図２の状態）。
【００９５】
また、遮断する時の電流値が所定値以上の時にリレーを遮断するときは、電流計7による検出結果に基づいて中間接点31を開動作させて、中間接点31と連結接点41、42との間が離隔されて遮断が行われる（図３の状態）。
【００９６】
また、遮断する時の電流値が所定値より小さい時にリレーを遮断するときは、電流計7による検出結果に基づいて連結接点41、42を開動作させて、入力接点1と第１連結接点41との間、そして、出力接点2と第２連結接点42との間が離隔されて遮断が行われる（図４の状態）。このとき、連結接点41、42と中間接点31とを接触させたままの状態にするため、中間接点31は第１アクチュエータ81aにより連結接点41、42と同期して動くように駆動させる。
【００９７】
また、負荷短絡時など異常に大きい電流が流れた場合には、全ての接点が非接触の状態となるように、中間接点31と連結接点41、42の双方を開動作させる（図５の状態）。
【００９８】
本発明によれば、各接点を接触させた状態のときは、入力接点1から電流が流れると、第１連結接点41、中間接点31、第２連結接点42を通過して電流が出力接点2まで流れる。
【００９９】
そして、電流計7で測定した電流値が所定値より小さい時、例えば電流がほとんど流れない発電機やモータが停止した状態の時にリレーを遮断するときは、機械的衝撃に強い連結接点41、42の接触部41a、42aを入力接点1および出力接点2に対して非接触状態となるようにしてリレーの遮断を行う。
【０１００】
また、電流計7で測定した電流値が所定値以上の時、例えば大電流が流れている時にリレーを遮断するときは、耐アーク性能の高い中間接点31の接触部31aおよび連結接点41、42の接触部41a、42aを非接触状態にしてリレーの遮断を行う。
【０１０１】
本発明では、このように、アークがほとんど発生しないときの遮断には、機械的衝撃に強い接点接触部を用いて接点の信頼性を上げられ、また、アークが発生する場合は、発生回数が少ないので、耐アーク性能を高くすることにより、機械的衝撃性能を低くしても中間接点の信頼性を上げることができる。
【０１０２】
また、電流値が非常に高い場合にリレーを遮断する場合には、中間接点と連結接点のすべての接触部を非接触状態にすることにより、遮断する接点数を増やして遮断時に遮断電圧を分圧し、一つの接点にかかる電圧を下げることでアーク電流による接点の損傷を抑制することができる。
【０１０３】
さらに、本実施例では、中間接点と連結接点の接触部を異なる材質の材料で構成して、遮断時の電流値に応じた適切な材料からなる接点を選択して遮断動作をさせている。そのため、遮断回数の多いアークがほとんど発生しないときの遮断には、機械的衝撃に強く低コストの接点接触部を用いることができる。しかも、コストの高い耐アーク性能の高い接点接触部は、使用回数を軽減できる。その結果、全体としてのコストの低廉化と性能向上を達成できる。
【０１０４】
さらに、この実施例１の構成に加えて、後述する実施例２から実施例３に示すように、中間接点の一つの接触部とこの接触部に接触可能な連結接点の接触部との間の電圧を測定する電圧計を具えるようにするようにしてもよい。
【０１０５】
（試験例１）
上記実施例１に示す直流リレーについて、中間接点31の接触部31aおよび連結接点41、42の接触部41a、42aの接触面として、２層のAg合金を用いたものを作製した。このAg合金の化学組成を表１に示す。
【０１０６】
これらのAg合金は、まず、第一層と第二層の二種の化学組成のAg合金を溶解・鋳造してインゴットを作製した。これらをそれぞれ粗加工した後、第一層と第二層のインゴットを重ね合わせ、アルゴン雰囲気中850℃で熱間ロールによって熱間圧着し、二層のAg合金からなる複合素材を作製した。
【０１０７】
得られた複合素材を熱間圧着と同じ条件下で予備加熱した後、最終的に全体の厚みの1/10の厚みとなるように薄い純Ag板を第一層とは反対側の第二層の面に熱間圧着した。その後、さらに冷間圧延してフープ状素材とし、これを打ち抜いて、幅6mm、長さ8mm、厚み2.5mmの複合接点チップを作製した。
【０１０８】
得られたチップを4気圧(405.3kPa)の酸素雰囲気中750℃で170時間保持(内部酸化)して複合接点試片とした。得られた試片の第一層の厚みは表１の通りであり、Ag層の厚みは、各チップ厚みのほぼ1/10であった。
【０１０９】
上記第一層の厚みは、接点の中心を通り表面に垂直な断面試片を用いて、例えば、以下のようにして確認することができる。まず、表面付近の試片面上で表面に水平な方向に等間隔に5箇所の起点を設定する。次いで、これら各々の点から表面に垂直な(厚み)方向に表面から順次ほぼ等間隔に硬度を確認し、5本の硬度曲線(折れ線グラフ)をつくる。
【０１１０】
そして、ある起点において、硬度レベルが190である水平線とこの曲線との交点をとり、表面からこの交点までの水平距離をその起点での第一層の厚みとする。以下、残り4箇所の起点についてもその起点での第一層の厚みをとり、得られた5つのデータの算術平均値を第一層の厚みとしてもよい。第二層の厚みも同様にして測定することができる。
【０１１１】
このとき、硬度レベルが130である水平線との交点をとり、表面からこの交点までの水平距離をある起点における第二層の厚みとするとよい。そして、中間層を具える場合、硬度レベルが190である水平線との交点と、硬度レベルが130である水平線との交点間の水平距離をある起点における中間層の厚みとするとよい。本例では、上記の手順にて第一層の厚みを測定した。
【０１１２】
【表１】
2005005242.tif 000003
【０１１３】
なお、表中の試料番号に＊を付したものは比較例である。試料11から試料18のその他の成分Sb、Ni、Biの量は、何れも0.2質量％である。また、試料19から試料27の第一層・第二層の化学組成は、何れも同じであり、その他の成分とその量は、両層とも質量％単位でSb、Co、Znが何れも0.2である。
【０１１４】
試料28のその他の成分とその量は、質量％単位でSb、Pb、Ni、Bi、Co、Znが何れも0.1、Caが0.2である。試料29のその他の成分とその量は、質量％単位でSb、Ni、Ca、Bi、Co、Znが何れも0.1、Pbが0.5である。試料30から試料32のその他の成分とその量は、質量％単位でNi、Znが何れも0.2である。なお、第一層・第二層の化学組成は、表に記載された成分以外の残部は、Agおよび不可避的不純物からなる。
【０１１５】
なお、表１で試料1から試料10は、SnおよびInの量を変化させて各層の硬度を制御した試料群である。試料11から試料18は、SnおよびInの量を変えるとともに、これら以外のその他の成分をさらに添加した試料群である。試料19から試料27は、第一層の厚みを変化させた試料群である。
【０１１６】
また試料28から試料34は、第一層・第二層の両層が同じ化学組成のものである。これらのものでは、以下のようにして第一層の硬度を制御した。まず試料28から試料33は、第一層の圧延加工断面積比を第二層の50％増しとするとともに、第一層素材の圧延加工途中において同素材を真空中、450℃で30分間焼鈍を行い、さらに、内部酸化後に♯１２０のアルミナビーズによって第一層表面に投射圧3kgf/cm2(294kPa)で3分間ショットブラスト加工を加えた。
【０１１７】
試料34は、圧延加工途中の焼鈍温度と時間をそれぞれ750℃、5時間とした以外は以上の試料と同じ条件で作製したものである。なお、表１には記載しないが、試料33と試料34ではそれぞれ厚みが190μm、230μmの中間部が形成されていた。
【０１１８】
なお、試料35は、第一層のSnやInの酸化物の量を第二層よりも少なくして、第一層の硬度を第二層の硬度よりも低くしたものであって、表１に記載の化学組成の第一層と第二層のAg合金を溶解鋳造後、熱間圧着・圧延した後、これを上記と同じ条件にて内部酸化したものである。
【０１１９】
また、試料36は、表１に記載の化学組成の第一層と第二層のAg合金を溶解鋳造後、互いの二層の合わせ面上に水平な一方向に１mmピッチで幅１mm、深さ0.5mmの凹凸を形成して、その部分で凹部と凸部とを互いに噛み合わせた状態で熱間圧着し、その後圧延し、さらにそれを上記と同じ条件にて内部酸化したものである。
【０１２０】
以上の方法で作製した各試料の硬度の第一層の厚みは、前述の手順にて確認した。以上の結果を表１に示した。なお、表には記載されていないが、試料33、試料34以外の試料の中間部の厚みは、何れも100μm未満であった。
【０１２１】
次いで図２に示す接触部31a、41a、42aに上記複合接点チップを銀ロウ付けして接触面を形成した。その後、定格AC30Aフレームおよび50Aフレームの二種の直流リレーに固定した。このようなリレーを各試料番号の複合接点チップ対毎に各5台用意した。まず各試料の全てのアッセンブリーを使って、定格電流を100分間通電してこの通電時の温度を測定することにより初期の温度特性を確認した。
【０１２２】
次に、220V負荷状態で、30Aフレームの場合は、1.5kAの遮断電流で、50Aフレームの場合は5kAの遮断電流で、各々1台ずつのアッセンブリーを使って遮断試験を行い、耐溶着特性を確認した。この遮断は、中間接点31と連結接点41、42のみの開放により行なう。
【０１２３】
遮断試験後の温度特性は、その後引き続いて定格電流を100分間通電し、この通電時の温度を測定することにより遮断試験後の温度特性を確認した。過負荷試験は、初期温度特性を確認したアッセンブリーを使い、30Aフレーム、50Aフレームとも同定格電流の5倍の電流を流した状態で5秒間隔で開閉を50回繰り返し、その後上記初期確認時と同じ条件で通電時の温度を測定することにより過負荷試験後の温度特性を確認した。
【０１２４】
耐久試験は、初期温度特性を確認したアッセンブリーを使い、30Aフレーム、50Aフレームとも同定格電流を流した状態で、5秒間隔で開閉を6000回繰り返し、その後上記初期確認時と同じ条件で通電時の温度を測定することにより耐久試験後の温度特性を確認した。
【０１２５】
なお、これらの一連の試験での評価は、温度特性については30A・50A両フレームの機種別の結果を総合して5段階評価し、耐溶着特性については、溶着するかしないかで評価した。
【０１２６】
温度特性の5段階評価は、通電時の温度上昇が50℃以下を5、50℃超60℃以下を4、60℃超70℃以下を3、70℃超80℃以下を2、80℃以上を1とした。これらの評価は、表１の試料番号に対応させて表２に示した。なお、表２において、比較例の試料番号には＊を付している。
【０１２７】
【表２】
2005005242.tif 000004
【０１２８】
以上の結果から以下のことがわかる。
(1)第一層、第二層ともSnを1〜9質量％、Inを1〜9質量％の範囲内に制御し、第一層のマイクロビッカース硬度を190以上、第二層のマイクロビッカース硬度を130以下とし、さらに、第一層の厚みを10〜360μmの範囲内に制御した接点を用いたリレーは、上記総合評価において十分実用可能な範囲内にある。一方、上記範囲外の接点を用いたリレーは、総合評価において実用レベルに達していない。
【０１２９】
(2)SnおよびInに加えSbやNiなどの成分を少量含んだ場合でも、同様のことが言える。
【０１３０】
(3)比較例となる試料1、試料10、試料18、試料31、試料32、試料35および試料36の接点チップは、硬度レベルが上記範囲外となり、これらの接点チップを組み込んだ直流リレーは、ともに一部の特性を除き総合的に実用レベルの性能が得られなかった。
【０１３１】
（試験例２）
表１の試料24を用いて接点対を構成した模擬的なリレーを作製し、トランスで昇圧してコンデンサを充電し、サイリスタでコンデンサの容量放出とリレーの接点を開くタイミングを調整して、短時間に大電流が流れる間に接点を開くようにしたときの電圧と電流の状態を図６に示す。このとき、2600Aの大電流が流れても、接点は溶着せず、接点間の電圧は急激に上昇し確実に遮断できた。
【０１３２】
なお、図６のグラフは、遮断電圧が200Vに達したときに遮断が完了したと判断して、電力供給をやめるようにしているため、電力供給がなくなった時点で、電圧がゼロになっている。
【０１３３】
これに対し、試料27を用いた同様のリレーでは、図７に示すように1500Aの大電流が流れたとき、接点が瞬時に溶着してしまい、コンデンサは自然放電し、接点間の電圧の挙動は1msの間しか起こらずしかも10V程度しか変動しないことがわかる。
【実施例２】
【０１３４】
図８に示す実施例２にかかる直流リレーは、実施例１と同様に、入力接点1、出力接点2、中間接点31、第１連結接点41、第２連結接点42、そして制御手段6を具えている。また、電流計7は、実施例１と同様に出力接点2に設けている。ただし、実施例２では、第１連結接点41と第２連結接点42とは連結部で連結していない。
【０１３５】
また、中間接点31は、第１アクチュエータ81bで開閉駆動し、第１連結接点41は、第２アクチュエータ82bで開閉駆動し、第２連結接点42は、第３アクチュエータ83bで開閉駆動するようにしている。
【０１３６】
制御手段6は、電流計7による電流の検出結果に基づいて、電流値が所定値以上の時は、中間接点31を開くように第１アクチュエータ81bを駆動制御する。
【０１３７】
電流値が所定値よりも小さい時には、制御手段6は、第２アクチュエータ82bと第３アクチュエータ83bとを開く方向（図８において下方）に駆動させ、第１アクチュエータ81bを各連結接点41、42に接触させたまま図８において同じく下方に駆動させるように各アクチュエータを駆動制御する。この場合、第１連結接点41と第２連結接点42とが入力接点1と出力接点2に対して開く。
【０１３８】
なお、電流値が異常に高いときにリレーを遮断する場合には、全ての接点が開くように三つのアクチュエータを駆動させる。
【０１３９】
また、実施例２のリレーは、第１連結接点41と中間接点31との間、中間接点31と第２連結接点42との間の電圧を検出するための２つの電圧計9を設けている。
【０１４０】
これらの電圧計9で検出した電圧値は制御手段6に出力され、制御手段6において、それぞれの電圧値が所定値以上であるか否かが判断される。
【０１４１】
そして、制御手段6では、電圧値が所定値以上の場合には、その接点の箇所と数が記憶され、電圧値が所定値以上の接点が1つでも検出された場合には、接点に異常があるとして、その旨を自動車の設けるモニタ（報知手段）10に警告表示をする。さらに、制御手段6は、異常のある接点については、開閉駆動を行わないようにも制御する。
【０１４２】
実施例２では、このように、接点間の電圧を測定することにより接点の異常を検出することができるので、接点の損傷を早く見つけて接点間が溶着するなどのリレーの故障を防止することができる。
【実施例３】
【０１４３】
また、実施例２では、中間接点を1つだけ設ける場合について説明したが、図９に示すように、中間接点を二つ設ける場合にも本発明は適用できる。
【０１４４】
実施例３では、入力接点1、出力接点2、第１中間接点31、第２中間接点32、第１連結接点41、第２連結接点42、第３連結接点43、制御手段6を具える。
【０１４５】
第１連結接点41は、入力接点1と第１中間接点31とを直列に接続可能に配置され、第２連結接点42は、第１中間接点31と第２中間接点32とを直列に接続可能に配置され、第３連結接点43は、第２中間接点32と出力接点2とを直列に接続可能に配置される。
【０１４６】
また、第１中間接点31は第１アクチュエータ81cで開閉駆動され、第２中間接点32は第２アクチュエータ82cで開閉駆動される。第１連結接点41と第２連結接点42は、絶縁材料からなる連結部5で接続され、この連結部5に第３アクチュエータ83cが接続されて、第３アクチュエータ83cにより第１連結接点41と第２連結接点42とを同時に開閉駆動する。第３連結接点43は、第４アクチュエータ84cで開閉駆動される。また、電流計7は、実施例１と同様に出力接点2に設けている。
【０１４７】
制御手段6は、電流計7による電流の検出結果に基づいて、電流値が所定値以上の時は、第１中間接点31と第２中間接点32とを開くように第１アクチュエータ81cおよび第２アクチュエータ82cを駆動制御する。
【０１４８】
電流値が所定値よりも小さい時には、制御手段6は、第３アクチュエータ83c、第４アクチュエータ84cとを開く方向（図９において下方）に駆動させ、第１中間接点31と第２中間接点32とを各連結接点41、42、43に接触させたまま図９において同じく下方に第１アクチュエータ81cと第２アクチュエータ82cとを駆動させるように各アクチュエータを駆動制御する。この場合、第１連結接点41と第３連結接点43とが入力接点1と出力接点2に対して開く。
【０１４９】
なお、電流値が異常に高いときにリレーを遮断する場合には、全ての接点が開くように全てのアクチュエータを駆動させる。
【０１５０】
また、実施例３のリレーは、第１連結接点41と第１中間接点31との間、第１中間接点31と第２連結接点42との間、第２連結接点42と第２中間接点32との間、第２中間接点32と第３連結接点43との間の電圧を検出するための４つの電圧計9を設けている。
【０１５１】
これらの電圧計9で検出した電圧値は制御手段6に出力され、制御手段6において、それぞれの電圧値が所定値以上であるかいないが判断される。
【０１５２】
そして、制御手段6では、電圧値が所定値以上の場合には、その接点の箇所と数が記憶され、電圧値が所定値以上の接点が1つでも検出された場合には、接点に異常があるとして、その旨を自動車の設けるモニタ（報知手段）10に警告表示をする。
【０１５３】
さらに、制御手段6は、異常のある接点については、開閉駆動を行わないようにも制御する。
【０１５４】
実施例３においても、このように、接点間の電圧を測定することにより接点の異常を検出することができるので、接点の損傷を早く見つけて接点間が溶着するなどのリレーの故障を防止することができる。
【実施例４】
【０１５５】
また、実施例３では、第１連結接点と第２連結接点を連結部で連結したが、図１０に示すように、第１連結接点と第２連結接点を個別に開閉駆動させるようにしてもよい。
【０１５６】
実施例４は、実施例３と同様に、入力接点1、出力接点2、第１中間接点31、第２中間接点32、第１連結接点41、第２連結接点42、第３連結接点43、制御手段6を具える。
【０１５７】
第１連結接点41は、入力接点1と第１中間接点31とを直列に接続可能に配置され、第２連結接点42は、第１中間接点31と第２中間接点32とを直列に接続可能に配置され、第３連結接点43は、第２中間接点32と出力接点2とを直列に接続可能に配置される。
【０１５８】
また、第１中間接点31は第１アクチュエータ81dで開閉駆動され、第２中間接点32は第２アクチュエータ82dで開閉駆動される。第１連結接点41は、第３アクチュエータ83dで開閉駆動される。第２連結接点42は、第４アクチュエータ84dで開閉駆動される。第３連結接点43は、第５アクチュエータ85dで開閉駆動される。電流計7は、実施例１と同様に出力接点2に設けている。
【０１５９】
制御手段6は、電流計7による電流の検出結果に基づいて、電流値が所定値以上の時は、第１中間接点31と第２中間接点32とを開くように第１アクチュエータ81dおよび第２アクチュエータ82dを駆動制御する。
【０１６０】
電流値が所定値よりも小さい時には、制御手段6は、第３アクチュエータ83d、第４アクチュエータ84d、第５アクチュエータ85dを開く方向（図１０において下方）に駆動させる。そのとき、第１中間接点31と第２中間接点32とを各連結接点41、42、43に接触させたまま図１０において同じく下方に第１アクチュエータ81dと第２アクチュエータ82dとを駆動させるように各アクチュエータを駆動制御する。この場合、第１連結接点41と第３連結接点43とが入力接点1と出力接点2に対して開く。
【０１６１】
なお、電流値が異常に高いときにリレーを遮断する場合には、全ての接点が開くように全てのアクチュエータを駆動させる。
【０１６２】
また、実施例４のリレーも、第１連結接点41と第１中間接点31との間、第１中間接点31と第２連結接点42との間、第２連結接点42と第２中間接点32との間、第２中間接点32と第３連結接点43との間の電圧を検出するための４つの電圧計9を設けている。
【０１６３】
これらの電圧計9で検出した電圧値は制御手段6に出力され、制御手段6において、それぞれの電圧値が所定値以上であるかいないが判断される。
【０１６４】
そして、制御手段6では、電圧値が所定値以上の場合には、その接点の箇所と数が記憶され、電圧値が所定値以上の接点が1つでも検出された場合には、接点に異常があるとして、その旨を自動車の設けるモニタ（報知手段）10に警告表示をする。
【０１６５】
さらに、制御手段6は、異常のある接点については、開閉駆動を行わないようにも制御する。
【０１６６】
実施例４においても、このように、接点間の電圧を測定することにより接点の異常を検出することができるので、接点の損傷を早く見つけて接点間が溶着するなどのリレーの故障を防止することができる。
【０１６７】
なお、前記した実施例２から実施例４においても、連結接点の入力接点または出力接点に接触させる接触部は、耐アーク性能は低いが接続・遮断時に発生するストレス（機械的衝撃）に対する耐久性が高い材質の耐摩耗性に優れる材料で構成する。
【０１６８】
また、中間接点の接触部および連結接点の接触部は、耐アーク性能が高く、接続・遮断時に発生するストレス（機械的衝撃）に対する耐久性が低い材質の高融点材料で構成する。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
本発明のリレーはコンパクトであるため、限られたスペースの有効利用ができる。従って、本発明リレーは、ハイブリッド自動車などの高電圧(約300V)の自動車における高電圧回路をON・OFFするためのリレーとしての利用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明リレーの実施例１を示す概略構成図である。
【図２】実施例１において、全ての接点が接触している状態を示す。
【図３】実施例１において、大電流時の遮断動作であって、中間接点が連結接点に対して非接触となっている状態を示す。
【図４】実施例１において、小電流時の遮断動作であって、連結接点が入力接点と出力接点に対して非接触となっている状態を示す。
【図５】実施例１において、異常大電流時の遮断動作であって、全ての接点が非接触となっている状態を示す。
【図６】表1の試料24の接点材料を用いたリレーにおいて、遮断時における電圧と電流の挙動を示すグラフである。
【図７】表1の試料27の接点材料を用いたリレーにおいて、遮断時における電圧と電流の挙動を示すグラフである
【図８】本発明リレーの実施例２を示す概略構成図である。
【図９】本発明リレーの実施例３を示す概略構成図である。
【図１０】本発明リレーの実施例４を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１７１】
1  入力接点
2  出力接点
31、32  中間接点
41、42、43  連結接点
5  連結部
6  制御手段
7  電流計
81a、82a、81b〜83b、81c〜84c、81d〜85d  アクチュエータ
9  電圧計
10  モニタ（報知手段）
【図１】
2005005242.tif 000005
【図２】
2005005242.tif 000006
【図３】
2005005242.tif 000007
【図４】
2005005242.tif 000008
【図５】
2005005242.tif 000009
【図６】
2005005242.tif 000010
【図７】
2005005242.tif 000011
【図８】
2005005242.tif 000012
【図９】
2005005242.tif 000013
【図１０】
2005005242.tif 000014