JP2000252661A - ソリッドステートリレー及びそのソケット - Google Patents

ソリッドステートリレー及びそのソケット

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JP2000252661A
JP2000252661A JP11048938A JP4893899A JP2000252661A JP 2000252661 A JP2000252661 A JP 2000252661A JP 11048938 A JP11048938 A JP 11048938A JP 4893899 A JP4893899 A JP 4893899A JP 2000252661 A JP2000252661 A JP 2000252661A
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heat
socket
ssr
state relay
heat dissipation
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Nobutomo Matsunaga
信智 松永
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Omron Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SSRに放熱構造を採用することにより、ソ
ケット装着型のSSRの大容量化を可能にするととも
に、電磁リレーとの互換性を高める。 【解決手段】 SSR20のプラグピン24のうち少な
くとも1本を放熱用プラグピン24aとしてケース21
内部で発熱体と熱結合させることにより、ソケット30
にSSR20を装着した状態での導電経路を放熱経路と
し、更に、放熱用プラグピン24aに対応する放熱用端
子台32aからブースバー60、取付金具50を介して
DINレール40、あるいはヒートシンク70に至る放
熱経路を形成してSSRの効率の良い放熱を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、合成樹脂製ケー
ス内に半導体パワー素子を収容してなるソケット装着型
のソリッドステートリレーに係り、特に、放熱効果を高
めて大容量化を可能としたソリッドステートリレーに関
する。
【0002】
【従来の技術】通常、ソリッドステートリレー(以下S
SRという)は、フォトカプラと半導体スイッチを主体
として構成され、負荷のオン・オフ制御に使用される。
その特徴は、フォトカプラで入出力を電気的に分離して
いるため、ノイズに強く、また、可動部分がなく磨耗が
ないため、騒音を発せず静かであり、かつ高信頼、高寿
命、高頻度開閉が可能である等、種々の有利さを備える
反面、半導体で構成されているため、リレー接点のオン
抵抗に相当する電力消費が大きく、かなり発熱するため
放熱が必要となると言う欠点がある。
【0003】従って、従来では、図12に示すように、
半導体パワー素子や制御回路等を収容したSSRのケー
ス1は、熱による破損を防ぎ、部品の長寿命化を図るた
めに、銅やアルミニウム等の高熱伝導性金属からなるヒ
ートシンク2を介してDINレール4に装着されるのが
一般的である。なお、図において、3はDINレール4
を介することなく制御盤の底面等に直接取り付ける際の
取付部材である。
【0004】ところで、昨今、通常の電磁リレーの代替
品としてソケット装着型のSSRが要望されている。こ
のソケット装着型のSSRは、図13に示すように、D
INレール4に取り付けられた樹脂製ソケット5に対し
て、SSRを収容する樹脂製ケース1をプラグピン(図
示せず)を介して着脱自在に装着できるように構成され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、既存の制御
盤は、ソケットや周辺スペースの規格が標準化されてい
るため、図12に示すように、SSRのケース1とDI
Nレール4との間にヒートシンク2を介在させて放熱効
果を促進するという構造は採用できない。そのため、図
13に示す樹脂製ケース1に収容されたソケット装着タ
イプのSSRの場合、熱の逃げ場がないことから、数ア
ンペア程度の小容量のものでないと実現は困難である。
【0006】本発明の目的は、合成樹脂製ケース内に半
導体パワー素子を収容してなるソケット装着型のSSR
の大容量化を達成し、既存の電磁リレーとの互換性を高
めることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の請求項1に記載の発明は、合成樹脂製ケース
内に半導体パワー素子を収容してなるソケット装着型の
ソリッドステートリレーにおいて、前記半導体パワー素
子を当該ケースに備えられたプラグピンの少なくとも1
つにケース内部で熱結合させることにより放熱用プラグ
ピンとすることを特徴とする。
【0008】ここで、「熱結合」としては、発熱材、導
電材、放熱材の各接合部における熱抵抗を低くして、効
率良く熱を伝達できるように接合させることで、熱伝導
性の良好な接着剤で接合するか、また、接合部にエアー
ギャップ等の熱損失を生じることがないように、接合面
に柔軟で熱伝導性の良いインターフェース材を挟んでや
ることにより、スムーズに熱が伝熱され、放熱効果を高
める目的で使用されるものをいう。例えば、インターフ
ェース材としては、インシュレータ、ギャップフィラ
ー、熱伝導性両面テープ、熱伝導性コンパウンド等が考
えられる。
【0009】従って、請求項1に記載の発明によれば、
ソケットにSSRのケースを装着すれば、ケース内の発
熱部から導電性部材を介して放熱用プラグピンに熱が伝
達されることにより、SSRのケース内の熱はソケット
側に放熱され、SSRのケース温度を低下させることが
できる。
【0010】本願の請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のソリッドステートリレーが装着されるソケット
であって、前記放熱用プラグピンに対応するソケット側
の端子台を、当該ソケットが取り付けられているDIN
レールに熱結合するための熱伝導性部材を有することを
特徴とする。
【0011】従って、請求項2に記載の発明によれば、
放熱用プラグピンを介してケース側からソケット側に伝
熱される熱は、ソケットの放熱用端子台から熱伝導性部
材を介してDINレールに効率の良い熱伝達が行なわれ
る。
【0012】本願の請求項3に記載の発明は、請求項1
に記載のソリッドステートリレーが装着されるソケット
であって、前記放熱用プラグピンに対応するソケット側
の端子台を、ヒートシンクに熱結合するための熱伝導性
部材を有することを特徴とする。
【0013】従って、請求項3に記載の発明によれば、
ケース内から放熱用プラグピンを介してソケット側に伝
達される熱は、ソケットの放熱用端子台から熱伝導性部
材を介してヒートシンクに熱伝達され、ヒートシンクか
ら外部に放熱されることにより、効率の良い放熱が行な
われることになる。
【0014】本願の請求項4に記載の発明は、合成樹脂
製ケース内に半導体パワー素子を収容してなるソケット
装着型のソリッドステートリレーと、該ソリッドステー
トリレーが装着されるソケットとを有するソリッドステ
ートリレー装置であって、前記半導体パワー素子を当該
ケースに備えられたプラグピンの少なくとも1つにケー
ス内部で熱結合させることにより放熱用プラグピンとす
ると共に、該放熱用プラグピンに対応するソケット側の
端子台を、熱伝導性部材を介して当該ソケットが取り付
けられているDINレール若しくはヒートシンクに熱結
合したことを特徴とする。
【0015】従って、請求項4に記載の発明によれば、
ケース内に蓄熱される熱は、ケース内の発熱素子から導
熱性部材を介して放熱用プラグピンに伝熱され、更に、
放熱用プラグピンと対応する放熱用端子台は熱伝導性部
材を介してDINレール、あるいはヒートシンクに熱結
合されているため、SSRからソケットに伝達される熱
は、この熱伝導性部材を介してDINレールあるいはヒ
ートシンクに有効に伝達されて、効率の良い放熱が行な
われる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るソリッドステ
ートリレー及びそのソケットの実施形態について、添付
図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】図1は本発明に係るSSR及びソケットの
放熱原理を示す説明図、図2乃至図9は本発明に係るソ
リッドステートリレー装置の第1の実施形態を示し、図
10,図11は本発明に係るソリッドステートリレー装
置の第2の実施形態を示す。
【0018】図1において本発明の原理について説明す
ると、本発明に係るSSR装置10は、SSR20と、
このSSR20を装着するソケット30とから大略構成
されており、SSR20の放熱効果を高めて大容量化を
可能にするとともに、既存の電磁リレーとの互換性を高
めることを目的としている。
【0019】そのために、SSR20においては、合成
樹脂製ケース21内に内装されている半導体パワー素子
22に蓄熱される熱をプラグピン24のうち少なくとも
1本を放熱用プラグピン24aとして利用し、半導体パ
ワー素子22と放熱用プラグピン24aとの間に熱伝導
性部材を介して熱結合、すなわち、半導体パワー素子2
2の発熱部にアルミ合金等を素材とした放熱板(ヒート
プレート)23を取り付けるとともに、この放熱板23
と放熱用プラグピン24aとをCu、Al等の高熱伝導
性部材25で連結することにより、半導体パワー素子2
2のもつ熱を放熱用プラグピン24aに有効に伝達させ
ることができる。
【0020】従って、ソケット30にSSR20を装着
した状態では、この放熱用プラグピン24aが嵌まり込
むプラグ孔31aから、導電性回路33を通じて対応す
る端子台32aに熱が伝わり、この端子台32aを放熱
用端子台として外部に放熱させることが可能となる。
【0021】また、以下の実施形態で詳細に説明する
が、この放熱用端子台32aを熱伝導性部材を介してD
INレールに結合するか、あるいはヒートシンクに結合
させることにより、大きな放熱効果が期待できる。
【0022】以下、具体的な実施形態について、図2以
下について説明する。図2は本発明に係るSSR装置の
正面図、図3は同装置の側面図であり、図2,図3にお
いて、まず全体の概要について説明すると、制御盤など
の面に取り付けられるDINレール40にソケット30
が図示はしない取付金具を介して取付けられており、こ
のソケット30に着脱可能にSSR20が装着されてい
る。
【0023】このSSR20とソケット30との関係
は、図4に示すように、SSR20は、合成樹脂製のケ
ース21内に半導体パワー素子22が図示しない支持機
構により内装支持されており、この半導体パワー素子2
2に対してアルミ合金等を素材とした放熱板23が半導
体パワー素子22の発熱部と熱結合されており、この放
熱板23と複数のプラグピン24のうち2本のプラグピ
ン24a,24aとの間がブースバー25で結合されて
いる。
【0024】すなわち、複数のプラグピン24のうち、
2本の放熱用プラグピン24a,24aを放熱用として
使用し、残るプラグピン24は導電ピンとして使用す
る。また、ソケット30は、SSR20のプラグピン2
4に対応してプラグ孔31が設けられており、導電性部
材を介して対応する各端子台32に接続されている。
【0025】従って、ソケット30にSSR20を装着
した状態では、プラグピン24とソケット30の端子台
32との間で通電が行なわれるとともに、SSR20の
放熱用プラグピン24aではそれと対応する放熱用端子
台32aまでが導電経路ではなく放熱経路の一部を構成
することになる。
【0026】そして、この放熱回路の途中である放熱用
端子台32aに第1の実施形態では、図2,図3に示す
ように、ソケット30の放熱用端子台32aと取付金具
50との間に一対のブースバー60を介在させることに
より、放熱用端子台32aからブースバー60、取付金
具50を経由してDINレール40に熱を逃がす一方、
この実施形態では取付金具50からヒートシンク70を
通じて外部に放熱されるという2系列の放熱経路をもつ
放熱効果の優れたSSR装置10の構成を採用してい
る。
【0027】上記取付金具50の構成は、図7に示すよ
うに、ベース部材51と締付け部材52とから構成され
ている。上記ベース部材51は下側両側に内側に折曲す
るレール支持片511が設けられているとともに、上面
512の両側にそれぞれブースバー60を取り付けるた
めのタップ孔513並びに締付けボルト514が設けら
れており、上面512の中央にネジ孔515、また、タ
ップ穴513のやや内側に一対のスリット516が開設
されている。
【0028】一方、締付け部材52は、上記スリット5
16に挿入してDINレール40を押圧する押圧片52
1が締付け部材52の両側から下方に延びており、ま
た、上面の中央に締付け部材52をベース部材52に締
付け固定するボルト522が設けられている。更に、ヒ
ートシンク70を取り付ける取付片523が上方に向け
て延在するように一体に設けられており、その中央に取
付孔524が開設されている。
【0029】従って、図8に示すように、DINレール
40両側のフランジ41を取付金具50のベース部材5
1内に挿入して、ベース部材51に対して締付け部材5
2をベース部材51のスリット516内に締付け部材5
2の押圧片521を挿入してボルト522をベース部材
51の取付孔515内に締めつけていくことにより、締
付け部材52の両側の押圧片521でDINレール40
のフランジ41を押圧固定し、DINレール40は取付
金具50と強固に取り付けられる。
【0030】また、図9に示すように、ヒートシンク7
0のヒートシンクベース部71に取付金具50の締付け
部材52の取付片523を合わせてボルト72を取付孔
524内に挿入して締付け固定すれば、取付金具50に
ヒートシンク70を簡単に取り付けることができる。
【0031】尚、取付片523とヒートシンク70のヒ
ートシンクベース部71の間には、柔軟で熱伝導性の良
いインターフェース材を挟むことが好ましい。
【0032】従って、ソケット30に対してSSR20
を装着すれば、SSR20のプラグピン24はソケット
30の各プラグ孔31内に収容され、所望の通電作用が
期待できる一方、本発明においては、8本のプラグピン
24のうち2本を放熱用プラグピン24aとするという
構造であるため、ソケット30にSSR20を装着した
状態では、SSR20内部の半導体パワー素子22に蓄
熱される熱は放熱板23、ブースバー25を通じて放熱
用プラグピン24aに有効に伝達され、更にソケット3
0においては放熱用プラグピン24aを受けるプラグ孔
31aから導電部材33を通じて放熱用端子台32aに
伝熱される。
【0033】そして、この放熱用端子台32aは、銅や
アルミ等、熱伝導性の良好なブースバー60を介して取
付金具50に連結されているため、放熱用端子台32a
からブースバー60、取付金具50に効率良く熱が伝達
されて、DINレール40及びヒートシンク70を通じ
て有効に放熱され、SSR20のケース温度を低下させ
ることができることから、SSR20の高容量化並びに
電磁リレーとの互換性を高めることができる。
【0034】次いで、図10,図11は、本発明に係る
SSR装置10の第2の実施形態を示すもので、この実
施形態においては、ヒートシンクを廃止して、ブースバ
ー60から取付金具50を通じてDINレール40に至
る放熱経路を利用したことが特徴である。
【0035】本実施形態によれば、ソケット30にSS
R20を装着すれば、放熱用プラグピン24aを通じて
SSR20内部の熱は、ソケット30の放熱用端子台3
2aに伝達され、その後、ブースバー60並びに取付金
具50を経由してDINレール40に放熱されることに
なる。従って、ヒートシンクを廃止したため、放熱効果
は若干劣るものの、構造が簡素化でき、ヒートシンクス
ペースも省略できるなど、構造の簡素化、並びに省スペ
ース性に優れる。
【0036】尚、上述した各実施形態においては、2本
の放熱用プラグピン24aを設けたが、仕様により1本
の放熱用プラグピン24aで対応しても良い。
【0037】このように、本発明に係るSSR装置10
は、SSR20のプラグピン24のうち、少なくとも1
本を放熱用プラグピン24aとして利用して、SSR2
0のケース21内の熱を放熱用プラグピン24aを介し
てソケット30の上記放熱用プラグピン24aと対応す
る放熱用端子台32aに熱を逃がし、ブースバー60、
取付金具50を介してDINレール40、あるいはヒー
トシンク70に至る放熱経路を形成するという構成であ
るから、SSR20とソケット30との間の従来の導電
経路の一部を放熱経路として利用したことが特徴であ
り、ブースバー60の設置ポイントや形状変更、あるい
はヒートシンク70の固定構造等の変更は本発明の精神
を逸脱するものではない。
【0038】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るSSRは、SSRとソケットとの間の導電経路を放
熱経路として利用することにより、SSRの放熱効果を
高めるというものであるから、SSRの高容量化を可能
にするとともに、ソケット装着型の電磁リレーの代替品
としての互換性を高めることができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るSSR装置の原理を示す説明図で
ある。
【図2】本発明に係るSSR装置の第1の実施形態を示
す正面図である。
【図3】本発明に係るSSR装置の第1の実施形態を示
す図2中A斜視図である。
【図4】図2に示すSSR装置におけるSSRとソケッ
トとを示す側面図である。
【図5】図2に示すSSR装置におけるソケットを示す
(a)正面図、(b)側面図である。
【図6】図2に示すSSR装置におけるSSRをソケッ
トに装着した状態を示す(a)正面図、(b)側面図で
ある。
【図7】図2に示すSSR装置に使用する取付金具の斜
視図である。
【図8】図7に示す取付金具とDINレールとの取付状
態を示す説明図である。
【図9】図7に示す取付金具にヒートシンクを取り付け
た状態を示す正面図である。
【図10】本発明に係るSSR装置の第2の実施形態を
示す正面図である。
【図11】図10中B斜視図である。
【図12】従来のSSRを示す斜視図である。
【図13】従来のソケット装着型のSSRを示す斜視図
である。
【符号の説明】
10 SSR装置 20 SSR 21 ケース 22 半導体パワー素子 23 放熱板 24 プラグピン 24a 放熱用プラグピン 25 ブースバー 30 ソケット 31 プラグ孔 32 端子台 32a 放熱用端子台 40 DINレール 41 フランジ 50 取付金具 51 ベース部材 52 締付け部材 60 ブースバー 70 ヒートシンク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂製ケース内に半導体パワー素子
    を収容してなるソケット装着型のソリッドステートリレ
    ーにおいて、 前記半導体パワー素子を当該ケースに備えられたプラグ
    ピンの少なくとも1つにケース内部で熱結合させること
    により放熱用プラグピンとすることを特徴とするソリッ
    ドステートリレー。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のソリッドステートリレ
    ーが装着されるソケットであって、 前記放熱用プラグピンに対応するソケット側の端子台
    を、当該ソケットが取り付けられているDINレールに
    熱結合するための熱伝導性部材を有することを特徴とす
    るソケット。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のソリッドステートリレ
    ーが装着されるソケットであって、 前記放熱用プラグピンに対応するソケット側の端子台
    を、ヒートシンクに熱結合するための熱伝導性部材を有
    することを特徴とするソケット。
  4. 【請求項4】 合成樹脂製ケース内に半導体パワー素子
    を収容してなるソケット装着型のソリッドステートリレ
    ーと、該ソリッドステートリレーが装着されるソケット
    とを有するソリッドステートリレー装置であって、 前記半導体パワー素子を当該ケースに備えられたプラグ
    ピンの少なくとも1つにケース内部で熱結合させること
    により放熱用プラグピンとすると共に、該放熱用プラグ
    ピンに対応するソケット側の端子台を、熱伝導性部材を
    介して当該ソケットが取り付けられているDINレール
    若しくはヒートシンクに熱結合したことを特徴とするソ
    リッドステートリレー装置。
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