(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑えて、接点部に生じるアークを消弧させ易くしたリレー装置を提供する。【解決手段】リレー装置は、第１接点５と当該第１接点５に接離する第２接点７とを有する接点部２と、前記接点部２を囲む壁３０と、前記第２接点７を移動させて前記第１接点に接離させる駆動部１４とを備えている。そして、前記壁３０は、前記第２接点７の移動方向に凹凸を並べた凹凸部３１を、前記接点部２に面した一表面に有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接点と当該第１接点に接離する第２接点とを有する接点部と、前記接点部を囲む壁と、前記第２接点を移動させて前記第１接点に接離させる駆動部とを備え、
前記壁は、前記第２接点の移動方向に凹凸を並べた凹凸部を、前記接点部に面した一表面に有することを特徴とするリレー装置。
【請求項２】
前記一表面が前記接点部との間に隙間を有し、
前記第１接点と前記第２接点とが前記一表面に沿って並び、
前記第１接点と前記第２接点との間に生じるアークを磁界によって前記隙間内で前記一表面側に引き伸ばす磁界発生部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のリレー装置。
【請求項３】
前記接点部を収容するケースを更に備え、前記壁が前記ケースの一部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリレー装置。
【請求項４】
前記接点部を収容するケースと、前記ケースに収容され前記壁を構成する絶縁部材とを更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点部と駆動部とを備えたリレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、封止接点部と駆動部とを備えたリレー装置として、封止接点部が封止容器を有すると共に、封止容器内に、固定接点を設けた固定端子と、可動接点を設けた可動接触子とを収容した封止接点装置がある（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
上述の封止接点装置では、封止容器内に水素を主体とするガスを例えば２気圧程度でもって気密封止し、このガスの封入によって、冷却効果を向上させて、固定接点と可動接点との間に発生したアークを消弧しやすくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６２６７６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、上述した構成のリレー装置では、接点部に印加される電圧が高圧になった場合に、アークの消弧性能が不十分になる可能性がある。特に、一般的なリレー装置のサイズを維持しようとすると、接点間のスペースに制限があるため、アークの消弧性能の向上が難しい。
【０００６】
そこで、この事情を鑑み、装置サイズの大型化を抑えつつ、接点部の接点間に生じるアークを消弧させ易くしたリレー装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のリレー装置は、第１接点と当該第１接点に接離する第２接点とを有する接点部と、前記接点部を囲む壁と、前記第２接点を移動させて前記第１接点に接離させる駆動部とを備え、前記壁は、前記第２接点の移動方向に凹凸を並べた凹凸部を、前記接点部に面した一表面に有することを特徴とする。
【０００８】
このリレー装置として、前記一表面が前記接点部との間に隙間を有し、前記第１接点と前記第２接点とが前記一表面に沿って並び、前記第１接点と前記第２接点との間に生じるアークを磁界によって前記隙間内で前記一表面側に引き伸ばす磁界発生部を更に備えることが好ましい。
【０００９】
このリレー装置として、前記接点部を収容するケースを更に備え、前記壁が前記ケースの一部であることが好ましい。
【００１０】
このリレー装置として、前記接点部を収容するケースと、前記ケースに収容され前記壁を構成する絶縁部材とを更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成としたことで、従来のリレー装置に比べて、装置サイズの大型化を抑えつつ、接点部の接点間に生じるアークを消弧させ易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のリレー装置の断面図である。
【図２】同上のリレー装置の要部の断面図である。
【図３】第２実施形態のリレー装置の要部の断面図である。
【図４】比較例のリレー装置の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて例示して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
本例のリレー装置１は、図１に示すように、接点３が接触したり離脱したり（接離）することに伴い通電と遮断とを切り替える接点部２と、接点３を接離させる駆動部１４と、接点部２を収容するケース１０と、消弧用の磁界発生部３２とを備えている。
【００１５】
駆動部１４は、円柱状の可動軸１５と、可動軸１５を可動軸１５の軸方向Ａｘに沿って駆動させる電磁石部２１と、電磁石部２１を固定した固定板１８とで主体が構成されている。以下、可動軸１５の軸方向Ａｘを、単に軸方向Ａｘと称し、この軸方向Ａｘを基準に説明する。
【００１６】
可動軸１５は電磁石部２１に挿通され、第１端部１６が電磁石部２１から突出すると共に、接点部２の接圧部８（詳細は後述する）に取り付けられ、反対側の第２端部１７が電磁石部２１の可動鉄心２４（詳細は後述する）に取り付けられる。そして、可動軸１５は、電磁石部２１によって軸方向Ａｘに沿って直進駆動され、この駆動に伴い接点３の接離動作が行われる。
【００１７】
固定板１８は導電性材料で板状に形成され、電磁石部２１の継鉄を兼ねると共に、板面を軸方向Ａｘに略直交させて配置されている。そして、この板面のうち、接点部２側を向く一方の板面には、板状の絶縁板２０が取り付けられ、他方の板面に電磁石部２１が固定されている。また、固定板１８は板の略中央に可動軸１５を挿通させる貫通孔１９を有し、可動軸１５は第１端部１６を接点部２側に突出させ、第２端部１７側を貫通孔１９を介して電磁石部２１に挿通させている。
【００１８】
電磁石部２１は、軸方向Ａｘに並ぶ円筒状の二つの鉄心と、両鉄心を収容した有底筒部２２と、有底筒部２２の外周に配置されコイル２８の巻かれたコイルボビン２７と、両鉄心を離す向きに弾性付勢する復帰ばね２６とで主体が構成されている。
【００１９】
コイルボビン２７は固定板１８に固定され、コイルボビン２７に巻かれたコイル２８は導電部材２８ａ等を介して外部の励磁用電源や励磁用制御手段等に電気的に接続されている。
【００２０】
有底筒部２２はステンレス鋼等の非磁性金属材料で形成され、開口側の端部が固定板１８に固定され、筒の外周にコイルボビン２７が位置し、筒の内周に両鉄心が略同心で且つ軸方向Ａｘに沿って並んで収容されている。鉄心は、有底筒部２２の底に固定された固定鉄心２３と、固定鉄心２３に対して軸方向Ａｘに近接離間する可動鉄心２４とで主体が構成され、両鉄心の内周には可動軸１５が挿通されている。
【００２１】
固定鉄心２３は可動軸１５の第２端部１７が軸方向Ａｘにスライド自在で挿入され、一端部が有底筒部２２の底に固定され、他端部が可動鉄心２４に対向する。復帰ばね２６は固定鉄心２３と可動鉄心２４との間に配置され、可動鉄心２４を軸方向Ａｘに沿って固定鉄心２３から離す向きに弾性付勢している。
【００２２】
可動鉄心２４は固定鉄心２３の他端側に略同心で配置され、コイル２８の励磁に伴い固定鉄心２３に近づく向きで軸方向Ａｘに移動する。また、可動鉄心２４は内周面に可動軸１５を取り付ける取付部２５を有し、この取付部２５に可動軸１５が取り付けられ、可動鉄心２４が軸方向Ａｘに移動することで、可動軸１５が軸方向Ａｘに駆動される。そして、取付部２５に対する可動軸１５の取付位置は、軸方向Ａｘにおいて調整可能となっており、取付位置を調整することで、可動軸１５は第１端部１６の固定板１８からの突出量を調整することができる。
【００２３】
また、接点部２は、ケース１０に固定された固定端子４と、駆動部１４によって軸方向Ａｘに移動される平板状の可動接触子６と、固定端子４と可動接触子６との各々に設けられた接点３と、可動接触子６を弾性付勢する接圧部８とで主体が構成されている。
【００２４】
固定端子４は導電性部材で有底円筒状に形成され、円筒の軸心を軸方向Ａｘに沿わせて円筒の底側端部をケース１０内に突出させて配置され、ケース１０に固定されている。固定端子４の底側端部は固定板１８に対向して平面を有すると共に、この平面に接点３（第１接点５）が固着されている。また、固定端子４は軸心を略平行に並んで二つ設けられ、この二つの固定端子４は底側端部が軸方向Ａｘにおいて略同じ高さに位置している。
【００２５】
可動接触子６は導電性材料で平面視略長方形の平板状に形成され、板面が固定板１８と略平行に並ぶと共に、長手方向Ｌが二つの固定端子４の並ぶ向きと略平行に配置されている。この板面のうち、一方の板面が第１接点５側を向くと共に、この板面の長手方向Ｌの両端部に接点３（第２接点７）が固着され、第２接点７が軸方向Ａｘにおいて第１接点５と対向している。そして、可動接触子６は第２接点７を固着していない反対側の板面が固定板１８に対向し、この反対側の板面に接圧部８が取り付けられると共に、接圧部８を介して可動軸１５の第１端部１６に接続されている。以下、上述の可動接触子６の長手方向Ｌの向きを単に長手方向Ｌと称し、基準として説明する。
【００２６】
接圧部８は、可動接触子６を弾性付勢する接圧ばね９と、可動接触子６を介して接圧ばね９が圧縮懸架される可動接触子ホルダー８ａとで主体が構成され、可動接触子ホルダー８ａの長手方向Ｌの略中央に可動軸１５の第１端部１６に固着されている。そして、接圧部８は可動接触子６を第１接点５側に向けて弾性付勢し、第２接点７に接圧を付与している。また、接圧部８は、駆動部１４によって可動接触子６と共にケース１０内を軸方向Ａｘに沿って駆動され、この駆動に伴い第２接点７が第１接点５に接離される。そのため、第２接点７の第１接点５に対する移動方向は、軸方向Ａｘとなっており、可動接触子６と固定端子４との間には、第２接点７を第１接点５に接離させるための間隔（接点ギャップ）を有している。
【００２７】
また、ケース１０はセラミックス等の絶縁性と耐熱性を有した材料により一端に開口面を有した箱状に形成され、箱の開口面の反対側の端部は、軸方向Ａｘに略直交し固定板１８に平行な面を有する底部１１となっている。この底部１１は軸方向Ａｘに沿って貫通された貫通孔１１ａが二つ設けられ、貫通孔１１ａに固定端子４が挿通されると共に、貫通孔１１ａの縁に固定端子４の開口側端部が固定されている。
【００２８】
ケース１０は箱の側壁１２が底部１１の外周から軸方向Ａｘに沿って立設され、接点部２を囲む壁３０を構成している。側壁１２は一表面１３が接点部２側を向くと共に、一表面１３と接点部２との間に隙間を有している。そして、一表面１３には、第２接点７の移動方向（軸方向Ａｘ）に凹凸を並べた凹凸部３１が設けられている。
【００２９】
凹凸部３１は一表面１３を切削して形成した複数の溝で主体が構成されている。この溝は、一表面１３と略平行で一表面１３から凹んで位置する底面と、この底面に略直交し且つ互いに対向した二つの側面とで主体が構成され、図２に示すように断面形状が矩形状（略正方形）の凹みとなっている。そして、この溝は底部１１の外周に沿って一表面１３の全周に亘って形成されると共に、軸方向Ａｘに略等間隔で複数並んで設けられている。この溝は例えば一表面１３から底面までの深さ寸法が１ｍｍ程度で、軸方向Ａｘに並ぶ間隔が１ｍｍ程度が好ましい。
【００３０】
また、固定板１８とケース１０の開口面の縁部（側壁１２の立設先端）との間には、枠状の接合部材２９が配置され、この接合部材２９を介して固定板１８とケース１０とが接合されている。このケース１０と接合部材２９と固定板１８とに囲まれた空間は気体の抜け難い略気密空間となっており、この略気密空間内には、水素を主体とするガスが例えば２気圧程度でもって充填されている。そのため、接点部２は上述のガスの充填された空間内で接点３が接離する。
【００３１】
上述のように構成されたリレー装置１は、以下のように動作する。コイル２８の励磁前は、復帰ばね２６の付勢によって、可動鉄心２４と固定鉄心２３とが所定の距離（接点ギャップ）を有して対向すると共に、第２接点７が第１接点５に当接する。そのため、コイル２８励磁前の接点部２は、可動接触子６を介して二つの第１接点５の間を電気的に接続した導通状態となっている。そして、接圧ばね９の弾性付勢によって第２接点７が第１接点５に押し付けられ、第２接点７と第１接点５との当接状態が保持されている。
【００３２】
また、コイル２８が励磁されると、可動鉄心２４が固定鉄心２３に吸引されて軸方向Ａｘに移動し、この移動に伴い可動軸１５が駆動され、可動接触子６を固定板１８側に移動させる。そのため、第２接点７は、可動軸１５の駆動に伴い、第１接点５との当接が解かれた後、第１接点５に対して所定の距離（接点ギャップ）離れ、接点部２は、二つの第１接点５の間の電気的な接続を切った遮断状態に切り替わる。
【００３３】
この励磁した状態からコイル２８の励磁を切ると、可動鉄心２４は、復帰ばね２６の付勢力を主として固定鉄心２３から離れる向きに移動され、所定の距離（接点ギャップ）だけ固定鉄心２３から離れ、励磁前の状態に復帰する。そして、第２接点７は、可動鉄心２４の移動に伴う可動軸１５の駆動によって、第１接点５に当接され、接点部２が導通状態に戻る。
【００３４】
また、コイル２８が励磁され、第１接点５から第２接点７を離脱させた際に、図２の二点鎖線で示すように、第１接点５と第２接点７との間にアーク５０が発生することがある。このアーク５０は、側壁１２の箱外側に配置された磁界発生部３２の生じる磁界によって、接点部２と側壁１２との隙間内で長手方向Ｌに引き伸ばされ、接点部２を囲む壁３０（側壁１２）の一表面１３に沿う形になり易い。
【００３５】
この磁界発生部３２は、例えば、永久磁石とこれを挟む磁性部材とで主体が構成され、第１接点５と第２接点７を挟むようにして側壁１２の外側に付設されている。そのため、磁界発生部３２は、ケース１０に囲まれ且つ接点３の配置された空間に、軸方向Ａｘと略直交する方向の磁場を与えている。
【００３６】
ところで、アーク５０はアーク長（沿面距離）が長い程、アーク電圧の上昇に寄与され易く（消弧され易く）なる。そして、図４に示す比較例のリレー装置では、アーク５０が接点部７１の第１接点７４と第２接点７５との間に発生すると、磁界発生部７６の生じる磁界によって、壁７２側に引き伸ばされ、壁７２の接点部７１を向く平坦な一表面７３に沿う型になり易い。
【００３７】
一方、図１に示す本リレー装置１は、側壁１２の一表面１３に凹凸部３１を設けたことで、図４に示すような壁７２の一表面７３が平坦な比較例と略同様の外観寸法を有したケース１０で、上述の比較例に比べて、アーク５０の沿面距離を延ばすことができる。そして、アーク５０の沿面距離を延ばしたことで、比較例に比べて、短い時間でアーク電圧が上昇され易くなり、消弧性能を向上させることができる。
【００３８】
そのため、接点部２を導通状態から遮断状態に切り替える際等にアーク５０を消弧させ易く、遮断状態への切替を行い易い直流高電圧用等に好適なリレー装置を提供することができる。この直流高電圧用のリレー装置として、例えば電気自動車や所謂ハイブリット様式の自動車に設けられ、車載のバッテリーと車載のモータとの間や、このバッテリーとこのバッテリーの充電用の外部電源との間に配置される車載のリレー装置が好ましい。
【００３９】
また、側壁１２に凹凸部３１を設けたことで、リレー装置１の構成部材が比較例と略同数となり、部品点数の増加を抑え易くなる。また、接点３間に生じ長手方向Ｌに引き伸ばされたアーク５０は、絶縁板２０によって固定板１８に触れることが抑制されている。
【００４０】
（第２実施形態）
第２実施形態のリレー装置１は、図３に示すように、絶縁部材４０をケース１０の内側に設け、絶縁部材４０が壁３０を構成すると共に、絶縁部材４０が接点部２側の一表面４３に凹凸部３１を有している。なお、前述の第１実施形態と略同様或いは均等な構成は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
ケース１０は側壁１２の一表面１３が平面で、ケース１０内には側壁１２の一表面１３を覆う絶縁部材４０が配置されている。絶縁部材４０は、固定板１８に取り付けた前述の絶縁板２０となる板状部４１と、板状部４１から側壁１２の一表面１３に沿って立設された四つの立上り片４２とで主体が構成されている。板状部４１は固定板１８に形成された凹部１８ａに取り付けられ、板面がケース１０の底部１１に対向している。
【００４２】
立上り片４２は軸方向Ａｘの寸法が板状部４１からケース１０の底部１１に至ると共に、側壁１２の一表面１３に沿って連続して形成され、側壁１２の一表面１３全体を覆っている。そして、立上り片４２は接点部２との間に隙間を有し、接点部２を囲む壁３０を構成している。
【００４３】
また、立上り片４２は、接点部２側を向く一表面４３に、複数の凹凸を軸方向Ａｘに略等間隔で並べた凹凸部３１を有している。そのため、第１接点５と第２接点７との間に生じたアーク５０は、磁界発生部３２の生じる磁界によって、立上り片４２と接点部２との間の隙間内で、立上り片４２の一表面４３に沿うように長手方向Ｌに引き伸ばされる。
【００４４】
このように、接点部２を囲む壁３０を絶縁部材４０の立上り片４２で構成すると共に、立上り片４２の一表面４３に凹凸部３１を設けたことで、比較例に比べて、アーク５０の沿面距離を延ばすことができる。そのため、消弧性能が向上され、接点部２を導通状態から遮断状態に切り替える際等にアーク５０を消弧させ易く、遮断状態への切替を行い易い高電圧用のリレー装置を提供することができる。
【００４５】
また、絶縁部材４０で凹凸部３１を形成し、ケース１０と別部材としたことで、ケース１０に比べて切削等の加工を行い易いが気密性の低い材料等を絶縁部材４０に用いることができ、凹凸部３１を形成し易くすることができる。また、接点３間に生じ長手方向Ｌに引き伸ばされたアーク５０は、板状部４１や立上り片４２によって固定板１８に触れることが抑制されている。
【００４６】
なお、接点部２を囲む壁３０の接点部２側を向く面の凹凸部３１は、例示の構成に限らない。例えば、壁３０の接点部２側の面に、軸方向Ａｘに沿って波状に形成した凹凸部３１や、接点部２側に突出する矩形状或いは円弧状の凸部で形成した凹凸部３１を設けてもよい。また、凹凸部３１は、側壁１２や立上り片４２のみに設けた例示の構成に限らず、ケース１０の底部１１にも更に設けてもよい。また、絶縁部材４０で壁３０を構成した装置では、側壁１２の一表面１３を立上り片４２と底部１１の軸方向Ａｘの間で露出させ、接点部２側に露出した側壁１２の一表面１３にも凹凸部３１を設けてもよい。
【００４７】
また、駆動部１４の構成は、例示の構成に限らず、例えば、固定鉄心２３に可動鉄心２４が吸引されることで、可動接触子６を固定端子４側に駆動させ、第２接点７を第１接点５に当接させてもよい。この装置では、コイル２８の励磁に伴い接点部２が導通状態に切り替わり、コイル２８の励磁を切ると、復帰ばね２６によって可動鉄心２４が固定鉄心２３から離れる向きに移動し、第２接点７が第１接点５から離脱され、接点部２が遮断状態に切り替わる。また、駆動部１４の構成は、固定鉄心２３を可動鉄心２４の外周に配置し、復帰ばね２６を可動鉄心２４と有底筒部２２の底部との間や可動鉄心２４と固定板１８との間に設け、可動軸１５を軸方向Ａｘに駆動させてもよい。
【００４８】
また、第１接点５を絶縁板２０側に設け、可動接触子６の固定板１８側の板面に第２接点７を設けてもよい。この装置では、固定鉄心２３による可動鉄心２４の吸引或いは復帰ばね２６による復帰で、可動接触子６を底部１１側に移動させ、接点部２が遮断状態に切り替わる。
【００４９】
また、壁３０は、接点部２の略全周を囲う例示の構成に限らず、磁界発生部によってアーク５０が引き伸ばされる方向（長手方向Ｌ）において接点部２と対向する部位のみや、この部位とその周辺にのみ等のアーク５０の触れ易い部位のみに設けてもよい。そして、凹凸部３１も、壁３０の一表面１３、４３全周に設けた例示の構成に限らず、壁３０の一表面１３、４３のアーク５０の触れ易い部位のみに断片的に設けてもよい。
【００５０】
また、接点３の構成は、例示の構成に限らず、固定端子４の底側端部に第１接点５を一体に設けたり、可動接触子６の板面に第２接点７を一体に設けたりしてもよい。また、接圧部８は、固定板１８と可動接触子６の間に接圧ばね９を配置し、可動接触子ホルダー８ａを備えなくてもよい。
【００５１】
また、絶縁板２０や絶縁部材４０は、アーク５０の接触でガスを発生させ難い低脱ガス樹脂や、ガスを略発生させないセラミックやガラス等が好ましい。そして、絶縁板２０や絶縁部材４０は、上述の低脱ガス樹脂やセラミック、ガラス等に限らず、アーク５０によって水素等の消弧性ガスを発生しケース１０内に消弧性ガスを供給するガス供給材料であってもよい。
【００５２】
なお、本リレー装置は、直流高電圧用のリレー装置に限らない。
【符号の説明】
【００５３】
１  リレー装置
２  接点部
５  第１接点
７  第２接点
１０  ケース
１２  側壁
１３  一表面
１４  駆動部
３０  壁
３１  凹凸部
３２  磁界発生部
４０  絶縁部材
４２  立上り片
４３  一表面
５０  アーク
Ａｘ  軸方向
Ｌ  長手方向
【図１】
2012199137.tif 000003
【図２】
2012199137.tif 000004
【図３】
2012199137.tif 000005
【図４】
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