JP2009176429A - リレー及びリレーの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型化されたリレー及びリレーの制御方法を提供する。
【解決手段】接触位置と、離間位置との間で変位可能な導電性の可動部材３７と、可動部材３７を移動させるスライダ１７と、温度上昇により撓み変形することでスライダ１７を移動させるバイメタル部材２０と、バイメタル部材２０を誘導加熱する第１誘導加熱手段２１と、可動部材３７を接触位置に保持する係合部４４を備え、且つ、係合部４４に連なって設けられると共に温度上昇により可動部材３７と係合部４４との間の係合を解除する方向に撓み変形するバイメタルからなる可撓部４６を備えた導電性の作動部材４３と、可撓部４６を誘導加熱する第２誘導加熱手段４７とを備える。固定接点１２と可動接点１３とを接続及び離間させるために磁力を用いないので、比較的大型のコイルを用いなくてもよい。これによりリレー１０の小型化を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、過電流保護機能を備えたリレー及びリレーの制御方法に関する。

従来より、過電流保護機能を備えたリレーとしては、特許文献１に記載のものが知られている。このリレーは、コイルと、このコイルが励磁されることで撓み変形すると共に可動接点を備えた可動接点バネと、可動接点と電気的に接続可能な固定接点とを備える。可動接点バネは、コイルが励磁されると可動接点と固定接点とが接触する方向に撓み変形する。

また、上記の可動接点バネはバイメタルからなる。従来技術における可動接点バネは、温度が上昇すると、可動接点と固定接点とが離間する方向に撓み変形するように、バイメタルの向きが設定されている。

上記の構成においては、コイルに通電してコイルを励磁すると、可動接点バネが撓み変形して可動接点が固定接点側に移動する。すると、可動接点と固定接点とが接触し、両接点が電気的に接続される。

可動接点と固定接点とが電気的に接続されている状態で、両接点間に過電流が流れると、可動接点バネはジュール熱により温度が上昇する。すると、バイメタルからなる可動接点バネは、可動接点と固定接点とが離間する方向に撓み変形する。この結果、可動接点と固定接点とが離間するので、過電流が遮断される。
特開平９−１４９５４１号公報

しかしながら上記の構成によると、可動接点バネを撓み変形させて可動接点を移動させる手段として磁力を発生させるコイルが用いられている。可動接点バネを撓み変形させるためには比較的大きな磁力が必要となるため、コイルを小型化することは難しい。このため、リレーを小型化することが難しいという問題点がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化されたリレー及びリレーの制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、リレーであって、固定接点と、前記固定接点と接触可能な可動接点を備え、且つ、前記固定接点と前記可動接点とが接触する接触位置と、前記固定接点と前記可動接点とが離間する離間位置との間で変位可能な導電性の可動部材と、前記可動部材と係合して、前記可動部材を前記接触位置に移動させる第１位置と、前記可動部材を前記離間位置に移動させる第２位置との間で移動可能なスライダと、前記スライダを前記第１位置から前記第２位置に向かう方向に付勢する第１付勢手段と、前記スライダと係合して、温度上昇により撓み変形することで前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記スライダを前記第２位置から前記第１位置へと移動させるバイメタル部材と、前記バイメタル部材を誘導加熱する第１誘導加熱手段と、前記スライダに設けられて前記可動部材を前記接触位置から前記離間位置へ向かう方向に付勢する第２付勢手段と、前記可動部材と係合して、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢力に抗して前記可動部材を前記接触位置に保持する係合部を備え、且つ、前記係合部に連なって設けられると共に温度上昇により前記可動部材と前記係合部との間の係合を解除する方向に撓み変形するバイメタルからなる可撓部を備えた導電性の作動部材と、前記可撓部を誘導加熱する第２誘導加熱手段と、備える。

まず、リレーの固定接点と可動接点との間に電流を流すためには、第１誘導加熱手段に通電する。すると、バイメタル部材が誘導加熱されて、バイメタル部材の温度が上昇し、バイメタル部材が撓み変形する。すると、バイメタル部材の撓み変形によりスライダが第１付勢手段の付勢力に抗して第２位置から第１位置へと移動し、可動部材が離間位置から接触位置へと移動する。これにより、可動部材の可動接点と、固定接点とが接触し、両接点が電気的に接続される。この結果、電流は、固定接点、可動接点、可動部材、係止部、作動部材へと流れる。

スライダが第１位置へと移動した後、第１誘導加熱手段への通電を停止する。すると、バイメタル部材の温度が低下して、バイメタル部材が復帰変形する。これにより、スライダは、第１付勢手段の付勢力により、第２位置へ移動しようとする。すると、可動部材は、スライダの移動に伴って接触位置から離間位置から移動しようとする。このとき、可動部材は、作動部材の係合部と係合することにより、第１付勢手段及び第２付勢手段に抗して接触位置に保持される。これにより、第１誘導加熱手段への通電が停止された後も、固定接点と可動接点との間は通電される。

次に、固定接点と可動接点との間の通電を遮断するためには、第２誘導加熱手段に通電する。すると、可撓部が誘導加熱されて、可撓部の温度が上昇する。すると、バイメタルからなる可撓部は、可動部材と係合部との間の係合を解除する方向に撓み変形する。これにより、可動部材と、作動部材の係合部との間の係合が解除される。すると、スライダが第１付勢手段に付勢されて第２位置に移動すると共に、可動部材は第２付勢手段に付勢されて離間位置に移動する。これにより、固定接点と可動接点との電気的接続が遮断される。

このように本発明によれば、固定接点と可動接点とを接続及び離間させるために磁力を用いないので、比較的大型のコイルを用いなくてもよい。これによりリレーの小型化を図ることができる。

一方、可動接点と固定接点とが電気的に接続されている状態において、過電流が流れると、作動部材の温度が上昇する。すると、作動部材の可撓部が可動部材と係合部との間の係合を解除する方向に撓み変形し、上記と同様にして、固定接点と可動接点との電気的接続が遮断される。このように本発明によれば、回路を過電流から保護することができる。

本発明の実施態様としては、以下の構成が好ましい。
前記バイメタル部材は、第１金属板と前記第１金属板よりも大きな熱膨張率を有する第２金属板とを接合してなる２枚のバイメタル板を、前記第１金属板同士を対向させた姿勢で重ねて、前記２枚のバイメタル板の端縁同士を接合してなるバイメタルユニットを含む構成としてもよい。

上記の構成によれば、バイメタルユニットを加熱すると、バイメタルユニットを構成するバイメタル板が、第１金属板側が凹部となり、且つ第２金属板側が凸部となるように撓み変形する。すると、各バイメタル板の第１金属板を対向させた姿勢で重ねられたバイメタルユニットは、その厚み方向外方に凸状に膨出するように撓み変形する。このように上記の構成によれば、温度上昇時における各バイメタル板の撓み量を増幅することができる。これにより、１枚のバイメタル板によりスライダを移動させる場合に比べて、可動部材を確実に接触位置に移動させることができる。

前記バイメタル部材は、複数の前記バイメタルユニットを積層してなる構成としてもよい。

上記の構成によれば、温度上昇時における各バイメタルユニットの撓み量を増幅することができる。これにより、１つのバイメタルユニットによりによりスライダを移動させる場合に比べて、可動部材を確実に接触位置に移動させることができる。

また、本発明は、固定接点と、前記固定接点と接触可能な可動接点を備え、且つ、前記固定接点と前記可動接点とが接触する接触位置と、前記固定接点と前記可動接点とが離間する離間位置との間で変位可能な導電性の可動部材と、前記可動部材と係合して、前記可動部材を前記接触位置に移動させる第１位置と、前記可動部材を前記離間位置に移動させる第２位置との間で移動可能なスライダと、前記スライダを前記第１位置から前記第２位置に向かう方向に付勢する第１付勢手段と、前記スライダと係合して、温度上昇により撓み変形することで前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記スライダを前記第２位置から前記第１位置へと移動させるバイメタル部材と、前記バイメタル部材を誘導加熱する第１誘導加熱手段と、前記スライダに設けられて前記可動部材を前記接触位置から前記離間位置へ向かう方向に付勢する第２付勢手段と、前記可動部材と係合して、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢力に抗して前記可動部材を前記接触位置に保持する係合部を備え、且つ、前記係合部に連なって設けられると共に温度上昇により前記可動部材と前記係合部との間の係合を解除する方向に撓み変形するバイメタルからなる可撓部を備えた導電性の作動部材と、前記可撓部を誘導加熱する第２誘導加熱手段と、備えたリレーの制御方法であって、前記固定接点と前記可動接点との間を電気的に接続する際には、前記第１誘導加熱手段に、少なくとも前記バイメタル部材が撓み変形して前記スライダが前記第２位置から前記第１位置へと移動することで前記可動部材が前記離間位置から前記接触位置へと移動して前記固定接点と前記可動接点とが電気的に接触するまでに必要とされる接触時間の間、通電する第１通電工程を実行し、前記固定接点と前記可動接点との間の電気的接続を切断する際には、前記第２誘導加熱手段に、少なくとも前記可撓部が撓み変形して前記可動部材と前記係合部との間の係合が解除されるまでに必要とされる離間時間の間、通電する第２通電工程を実行する。

上記の方法によれば、第１誘導加熱手段に対しては接触時間の間だけ通電すればよく、また、第２誘導加熱手段に対しては離間時間の間だけ通電すればよい。

本発明の実施態様としては、以下の構成が好ましい。
前記第１通電工程においては、前記第１誘導加熱手段に断続的に通電してもよい。

第１通電工程において、第１誘導加熱手段への通電が保持された状態で故障が発生した場合、バイメタル部材が加熱され続け、バイメタル部材が過熱することが懸念される。

上記の方法によれば、第１誘導加熱手段に通電されない期間においては、バイメタル部材は加熱されず、むしろバイメタル部材からは熱が放散される。この結果、バイメタル部材が継続的に加熱される場合に比べて、バイメタル部材の温度を低くすることができるから、バイメタル部材が過熱することを抑制できる。

また、前記第２通電工程においては、前記第２誘導加熱手段に断続的に通電してもよい。

第２通電工程において、第２誘導加熱手段への通電が保持された状態で故障が発生した場合、可撓部が加熱され続け、可撓部が過熱することが懸念される。

上記の方法によれば、第２誘導加熱手段に通電されない期間においては、可撓部は加熱されず、むしろ、可撓部からは熱が放散される。この結果、可撓部が継続的に加熱される場合に比べて、可撓部の温度を低くすることができるから、可撓部が過熱することを抑制できる。

本発明によれば、リレーを小型化することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図９を参照して説明する。実施形態１に係るリレー１０は、ケース１１内に固定接点１２と可動接点１３とが収容されてなる。以下の説明においては、図２における上下方向を上下方向とし、図２における左右方向を左右方向とし、図２における紙面の貫通方向手前側を前側とし、紙面の貫通方向奥側を後側とする。

（ケース１１）
図２に示すように、ケース１１は、底部１４と、この底部１４の上方に組み付けられて上方及び下方に開口する筒部１５と、この筒部１５の上側の開口塞ぐ蓋部１６とを備える。

図１に示すように、底部１４は、合成樹脂製であって、上方から見て矩形状をなす。この底部１４は上方に開口する浅い容器状をなしている。

図１に示すように、筒部１５は、合成樹脂製であって、略角筒状をなす。図２及び図３に示すように、筒部１５の下端部は、底部１４の開口内に上方から嵌着されている。図２に示すように、筒部１５の上下方向における中央付近には、筒部１５の４つの側壁から内方に延びて板状をなし、後述するスライダ１７を上下方向に案内するガイド部１８が設けられている。

図２に示すように、筒部１５の上端部の開口は、矩形状をなす合成樹脂製の蓋部１６により塞がれている。

（第１誘導加熱手段２１）
図１に示すように、ケース１１内には、底部１４の上に、上方に開口する箱状をなす収容部１９が収容されている。図２に示すように、収容部１９内には、後述するバイメタル部材２０を誘導加熱する第１誘導加熱手段２１が収容されている。第１誘導加熱手段２１は、円筒形状をなす第１ボビン２２に第１コイル２３が巻回されて構成されている。第１ボビン２２の上下方向の高さ寸法は、収容部１９の上下方向の高さ寸法の略半分に設定されている。

（バイメタル部材２０）
図２に示すように、第１ボビン２２の内部には、バイメタル部材２０が収容されている。このバイメタル部材２０は、板状をなす複数のバイメタルユニット２４を積層してなる。

バイメタルユニット２４は、第１金属板２５と、この第１金属板２５よりも熱膨張率の大きな第２金属板２６とを接合させてなる２枚のバイメタル板２７を、第１金属板２５同士を対向させた姿勢で重ね合わせ、両バイメタル板２７の端縁同士を固定してなる。第１金属板２５及び第２金属板２６は磁性体からなる。なお、図２においては、最上部に位置するバイメタル板２７についてのみ第１金属板２５及び第２金属板２６を記載し、それ以外のバイメタル板２７については、第１金属板２５及び第２金属板２６は省略されている。

バイメタル部材２０は、上記の構成を有する複数（本実施形態では４つ）のバイメタルユニット２４を、各バイメタルユニット２４を構成するバイメタル板２７の板厚方向（上下方向）に積層してなる。加熱されていない状態におけるバイメタル部材２０の上下方向の高さ寸法は、第１ボビン２２の上下方向の高さ寸法と同じか、やや低く設定されている。バイメタル部材２０は、バイメタルユニット２４を上下方向に積層されているから、温度上昇により、上下方向に膨出するように撓み変形するようになっている。

（スライダ１７）
図２に示すように、第１ボビン２２の上端部には、合成樹脂製のスライダ１７が載置されている。スライダ１７は、上方から見て矩形状をなし、第１ボビン２２の上端部に載置される基台２８を備える。

図２に示すように、基台２８の上面には、第１バネ２９（本発明の第１付勢手段に相当）が上下方向に弾性変形可能な姿勢で載置されている。第１バネ２９の上端部は、ガイド部１８の下面に、上方に陥没形成された凹部３０内に収容されており、凹部３０の上壁に下方から当接している。この第１バネ２９により基台２８は下方に付勢されている。

図３に示すように、基台２８の前後両端部（図３における左右両端部）には、上方に延びる一対の柱部３１が固定されている。柱部３１は上方に延びており、図３に示すように、ガイド部１８の前後両端部寄りの位置に上下方向に貫通して形成された１対の第１貫通孔３２内を上下方向に貫通している。この第１貫通孔３２により、柱部３１は、上下方向に案内されて移動可能になっている。

柱部３１の上端には、柱部３１と一体に、矩形板状をなす本体部３３が形成されている。本体部３３は矩形板状をなしており、板面が左右方向を向く姿勢でケース１１内に配置されている。

図３に示すように、本体部３３の下縁部には、前後方向の中央付近に、下方に垂下してガイドリブ３４が形成されている。図３に示すように、ガイドリブ３４は、ガイド部１８の前後方向の中央付近に上下方向に貫通して形成された第２貫通孔３５内を上下方向に貫通している。この第２貫通孔３５によりガイドリブ３４は、上下方向に案内されて移動可能になっている。ガイドリブ３４の下端部は、収容部１９の開口内に突入しており、第１バネ２９の内部に挿通されている。

図２に示すように、ガイドリブ３４の外周には第２バネ３６（本発明の第２付勢手段に相当）が外嵌されている。第２バネ３６の上端部は、本体部３３の下端縁に下方から当接している。

（可動部材３７）
第２バネ３６の下端部は、金属製の可動部材３７と上方から当接している。図２に示すように、可動部材３７は前方から見て略Ｌ字状をなしている。上述した第２バネ３６は、可動部材３７の下端部から右方（図２における右方）に向かって延びる受板３８の上面に、上方から当接している。

可動部材３７の上端部寄りの位置には、左方（図２における左方）に突出して、可動接点１３が形成されている。また、可動部材３７の上端縁は、右方（図２における右方）に曲げ形成されており、スライダ１７の本体部３３の上端縁に上方から係止する係止部３９とされる。

図２においては、可動部材３７は、ガイド部１８の上面に、上方に突出して形成された載置部４０の上面に載置されている。可動部材３７は、上述したい第２バネ３６により下方に付勢されている。

（固定端子４１）
図２における筒部１５の左側壁の内面には、その上端部に、金属製の固定端子４１が配設されている。固定端子４１は前方からみて略Ｌ字状をなしている。固定端子４１の下端部には、右方（図２に置ける右方）に突出して固定接点１２が形成されている。固定端子４１の上端部は右方（図２における右方）の曲げ形成されており、蓋部１６の内面に固定されている。

詳細には図示しないが、固定端子４１は、蓋部１６を貫通して、蓋部１６の外面に配設された第１出力端子４２と電気的に接続されている。第１出力端子４２は、蓋部１６の外面に図１２における左側に位置して、上方に突出して設けられている。

（作動部材４３）
一方、蓋部１６の下面には、導電性を有する作動部材４３が配設されている。作動部材４３は、金属板材をプレス成形することにより形成される。作動部材４３は前方からみて略Ｌ字状をなしている。作動部材４３の下端部には、左方（図２における左方）に突出して、可動部材３７の受板３８と係合可能な係合部４４が形成されている。係合部４４は、上方に向かうに従って、前方から見て略Ｓ字状に曲げ形成されてなる。また、作動部材４３の上端部は左方（図２における左方）に曲げ形成されており、蓋部１６の内面に固定されている。

詳細には図示しないが、作動部材４３は、蓋部１６を貫通して、蓋部１６の外面に配設された第２出力端子４５と電気的に接続されている。第２出力端子４５は、蓋部１６の外面に図２における右側に位置して、上方に突出して設けられている。

作動部材４３のうち、係合部４４に連なると共に上下方向に延びる部分は、バイメタルからなり、温度が上昇すると係合部４４が右方（図２における右方）に移動するように撓み変形する可撓部４６とされる。

（第２誘導加熱手段４７）
図２における筒部１５の右側壁の内面には、その上端部寄りの位置に、上述した可撓部４６材を誘導加熱する第２誘導加熱手段４７が取り付けられている。第２誘導加熱手段４７は、円筒形状をなす第２ボビン４８に第２コイル４９が巻回されて構成されている。第２ボビン４８の上下両端部には、筒部１５の側壁に取り付けるための一対の固定部５０が上下方向に突出して形成されている。この固定部５０と、筒部１５の側壁の内面とが固定されている。可撓部４６は、第２ボビン４８の内部を上下方向に貫通した姿勢で配置されている。

（出力端子等）
図３に示すように、蓋部１６の上面には、前後方向（図３における左右方向）に並んで複数の端子が上方に突出して設けられている。本実施形態においては、前側（図３における左側）から順に、可動部材３７に接続される第２出力端子４５、第２コイル４９に接続される第２コイル側端子５１、第１コイル２３に接続される第１コイル側端子５２とされる。図３には詳細に図示しないが、第２コイル側端子５１及び第１コイル側端子５２はそれぞれ一対形成されている。図３において、第２コイル側端子５１に対して紙面を貫通する方向奥側に、この第２コイル側端子５１と対をなす第２コイル側端子５１が設けられている。同様に、図３において、第１コイル側端子５２に対して紙面を貫通する方向奥側に、この第１コイル側端子５２と対をなす第１コイル側端子５２が設けられている。

図には詳細に示さないが、第２コイル４９からは図示しないリード線が延出されて、蓋部１６を貫通した状態で第２コイル４９と第２コイル側端子５１とが電気的に接続されている。また、第１コイル２３からは図示しないリード線が延出されて蓋部１６を貫通した状態で第１コイル２３と第１コイル側端子５２とが電気的に接続されている。

続いて、図４ないし図８に、本実施形態に係るリレー１０を制御する回路を示すと共に、リレー１０の動作を示すブロック図を示す。なお、各図において、第１出力端子４２、第２出力端子４５、第１コイル側端子５２、及び第２コイル側端子５１については省略されている。

固定端子４１は、第１出力端子４２を介して電源５３と電気的に接続されている。また、可動部材３７は第２出力端子４５を介して、負荷５４に接続されている。

第１コイル２３を構成する電線の一方の端部は、第１コイル側端子５２を介して第１スイッチ５６に接続されている。この第１スイッチ５６は高周波電源５７に接続されている。

また、第１コイル２３を構成する電線の他方の端部は、第１コイル側端子５２を介してグラウンド５５に接続されている。

第２コイル４９を構成する電線の一方の端部は、第２コイル側端子５１を介して第２スイッチ５８に接続されている。この第２スイッチ５８は高周波電源５７に接続されている。

また、第２コイル４９を構成する電線の他方の端部は、第２コイル側端子５１を介してグラウンド５５に接続されている。

高周波電源５７と、第１スイッチ５６及び第２スイッチ５８との間の間を接続する導電路は、接続点５９で分岐されている。第１スイッチ５６及び第２スイッチ５８としては、例えばＦＥＴなどの半導体リレーを用いることができる。上記の高周波電源５７は、例えば周波数２５〜１００ｋＨｚ、電流０．１〜１０Ａ、電圧８〜１８Ｖの高周波電流を発生させ、第１スイッチ５６及び第２スイッチ５８を介して、それぞれ第１コイル２３及び第２コイル４９に高周波電流を通電する。

ＣＰＵ６０は、ユーザからリレー１０をオンする指令又はオフする指令を受けて、第１スイッチ５６及び第２スイッチ５８をオン又はオフする制御を実行する。

（初期状態）
続いて、本実施形態に係るリレー１０の動作について説明する。図４は、初期状態、すなわち、ユーザがＣＰＵ６０に対してリレー１０をオンする指令も、オフする指令もなしていない状態を示す。この状態においては、第１スイッチ５６及び第２スイッチ５８の双方は切断されている。

上記のように第１スイッチ５６は切断されているので、第１コイル２３には高周波電源５７からの高周波電流は流れていない。このため、バイメタル部材２０は誘導加熱されていないので、バイメタル部材２０を構成するバイメタル板２７は撓み変形していない。上述したように、室温におけるバイメタル部材２０の上下方向の高さ寸法は、第１ボビン２２の上下方向の高さ寸法と同じか、やや低く設定されているので、スライダ１７の基台２８は、第１ボビン２２及びバイメタル部材２０の上面、又は第１ボビン２２の上面に載置されている。

この状態において、スライダ１７は第１バネ２９により上方から下方に付勢されている。また、スライダ１７に取り付けられた第２バネ３６は、可動部材３７を上方から下方に付勢している。可動部材３７の受板３８は、ガイド部１８の載置部４０の上面に載置された状態になっている。

上記の状態において、固定金具の固定端子４１と、可動部材３７の可動端子とは離間した状態にある。この状態における可動部材３７の位置が、離間位置とされ、また、スライダ１７の位置が、第２位置とされる。

可動部材３７が離間位置にある場合には、固定端子４１と可動端子とは離間した位置にあり、固定端子４１と可動端子とは電気的に接続されていない。

なお、第２スイッチ５８が切断されていることにより、第２コイル４９には高周波電流が通電されていないので、可撓部４６は誘導加熱されていない。

（第１通電工程）
次に、図５ないし図７を参照して、第１通電工程について説明する。図５は、ユーザがＣＰＵ６０にリレー１０をオンする指令を与えた状態を示す。ＣＰＵ６０は、ユーザからの指令を受けて、第１スイッチ５６を接続させる共に、第２スイッチ５８を切断させる。

第１スイッチ５６が接続されることにより、第１コイル２３には、高周波電源５７から高周波電流が通電される。すると、バイメタル部材２０が誘導加熱され、バイメタル部材２０の温度が上昇する。すると、バイメタル部材２０は上下方向に膨出するように撓み変形する(図５参照）。これにより、バイメタル部材２０の上面は、下方からスライダ１７の基台２８に当接し、基台２８を上方に押し上げる。

基台２８は、第１バネ２９の付勢力に抗して、上方に移動する。すると、基台２８と、柱部３１を介して接続されている本体部３３も上方に移動する。これにより、本体部３３の上端縁に係止部３９を介して係止している可動部材３７も、上方に移動する。

すると、可動部材３７の受板３８の右端縁（図５における右側の端縁）が、左方（図５における左方）から、作動部材４３の係合部４４に当接する。これにより作動部材４３の可撓部４６は、右方に撓み変形する。

続いて、図６に、バイメタル部材２０が更に変形した状態を示す。図６においては、ＣＰＵ６０により、第１スイッチ５６は接続された状態に制御され、且つ、第２スイッチ５８は切断された状態に制御されている。この状態において、バイメタル部材２０は、例えば１５５〜１６５℃に加熱されている。

バイメタル部材２０が上方に膨出するように更に変形することにより、スライダ１７の基台２８は図５に示されるよりも上方に移動する。これにより、スライダ１７の本体も、図５に示されるよりも上方に移動する。

スライダ１７に係合する可動部材３７も、図５に示されるよりも上方に移動しており、可動部材３７の受板３８の右端縁は、作動部材４３の係合部４４を乗り越えて係合部４４よりも上方に位置している。これにより、作動部材４３の可撓部４６は左方に復帰変形している。この結果、作動部材４３の係合部４４は、可動部材３７の受板３８の右端縁の下方に位置するようになっている。

続いて、図７に、固定接点１２と可動接点１３とが接続された状態を示す。図７においては、ＣＰＵ６０は、第１スイッチ５６を切断させ、且つ第２スイッチ５８を切断させる制御を実行する。

第１スイッチ５６が切断されたことにより、第１コイル２３には高周波電流が通電されない。これにより、バイメタル部材２０は誘導加熱されない。この結果、バイメタル部材２０から熱が放散されることにより、バイメタル部材２０の温度が下がる。すると、バイメタル部材２０が復帰変形する。

バイメタル部材２０が復帰変形することにより、スライダ１７の基台２８部は、第１バネ２９に付勢されて下方に移動する。すると、基台２８に連なる本体部３３も下方に移動する。

本体部３３が下方に移動すると、本体部３３に係止していた可動部材３７も下方に変位する。すると、可動部材３７の受板３８の右端縁は、この受板３８の右端縁の下方に位置していた作動部材４３の係合部４４に対して、上方から当接する。

本体部３３が更に下方に移動すると、本体部３３の下縁に配された第２バネ３６により、受板３８の左右方向の中央付近は下方に付勢される。すると、受板３８の右端縁は作動部材４３の係合部４４から上方に向かう力を受けると共に、受板３８の左右方向中央付近は第２バネ３６から下方に向かう力を受ける。この結果、受板３８の左端縁は下方に向かう力を受ける。すると、作動部材４３の上端部から左方に突出して形成された可動接点１３は、図中矢線で示すように、左方に変位する方向の力を受ける。この結果、可動接点１３は、固定接点１２に対して右方から押圧され、可動接点１３と固定接点１２とが接触して、電気的に接続される。この状態における可動部材３７の位置が、接触位置とされ、また、スライダ１７の位置が、第１位置とされる。係合部４４は、第１バネ２９及び第２バネ３６により可動部材３７が下方に付勢される力に抗して、可動部材３７を接触位置に保持する。

上述したように、可動部材３７は、接触位置と、離間位置との間を移動可能になっている。また、スライダ１７は、第１位置と、第２位置との間を移動可能になっている。

また、第１バネ２９は、スライダ１７を第１位置から第２位置へ向かう方向（図中、上方から下方）に付勢しており、第２バネ３６は、可動部材３７を接触位置から離間位置へ向かう方向（図中、上方から下方）に付勢している。

可動接点１３と固定接点１２とが電気的に接続されることにより、電源５３からの電流が、電源５３、第１出力端子４２、固定端子４１、固定接点１２、可動接点１３、可動部材３７、受板３８、係合部４４、可撓部４６、第２出力端子４５へと通電され、さらに、第２出力端子４５から、負荷５４へと通電される。

ＣＰＵ６０は、第１誘導加熱手段２１に、少なくともバイメタル部材２０が撓み変形してスライダ１７が第２位置から第１位置へと移動することで可動部材３７が離間位置から接触位置へと移動して固定接点１２と可動接点１３とが電気的に接触するまでに必要とされる接触時間（０．０５〜１．０秒）の間、通電させる。好ましくは、上記の接触時間よりもやや長い時間（０．２〜１．２秒）だけ通電させることで、固定接点１２と可動接点１３とを確実に電気的に接触させることができる。本実施形態における第１通電工程においては、ＣＰＵ６０、第１コイル２３に対して、高周波電流を０．２〜１．０秒間、通電させる。

上記のようにして第１通電工程が終了する。

（第２通電工程）
続いて、図８を参照して、第２通電工程について説明する。図８においては、ＣＰＵ６０は、ユーザからリレー１０をオフする指令を受けて、第１スイッチ５６を切断させ、且つ、第２スイッチ５８を接続させる処理を実行する。

第２スイッチ５８が接続されることで、高周波電源５７から、第２コイル４９に高周波電流が通電される。すると、バイメタルからなる可撓部４６が加熱される。本実施形態においては、可撓部４６は、１５５〜１６５℃に加熱される。これにより、可撓部４６は右方（図８における右方）に撓み変形する。この結果、可撓部４６の下端部に連なる係合部４４が右方に移動するので、係合部４４と、可動部材３７の受板３８との係合が解除される。すると、第１バネ２９及び第２バネ３６により付勢されて、可撓部４６材及びスライダ１７は下方に移動する。これにより、可動接点１３と固定接点１２とが離間して、可動接点１３と固定接点１２との電気的接続が切断される。

可動接点１３と固定接点１２との電気的接続が切断されると、ＣＰＵ６０は、第１スイッチ５６を切断させ、且つ、第２スイッチ５８を切断させる処理を実行する。

ＣＰＵ６０は、第２誘導加熱手段４７に、少なくとも可撓部４６が撓み変形して可動部材３７と係合部４４との間の係合が解除されるまでに必要とされる離間時間（０．０５〜１．０秒）の間、通電させる。好ましくは、上記の離間時間よりもやや長い時間（０．２〜１．２秒）だけ通電させることで、固定接点１２と可動接点１３との電気接続を確実に切断させることができる。本実施形態における第２通電工程においては、ＣＰＵ６０は、第２コイル４９に対して、高周波電流を０．２〜１．０秒間、通電させる。

このようにして、第２通電工程が終了する。第２通電工程が終了すると、可撓部４６から熱が放散され、可撓部４６が復帰変形し、リレー１０は初期状態に戻る（図４参照）。

（過電流保護機能）
続いて、図９を参照して、負荷５４に過電流が流れた場合におけるリレー１０の動作について説明する。固定接点１２と可動接点１３とが電気的に接続されている状態で負荷５４に過電流が流れると、可撓部４６はジュール熱により温度が上昇する。すると、バイメタルにより構成された可撓部４６は、右方（図９における右方）に撓み変形する。この結果、可撓部４６に連なる係合部４４と、可動部材３７の受板３８との係合が解除される。本実施形態においては、可撓部４６の温度が１５５〜１６５℃になると、係合部４４と受板３８との係合が解除されるように設定されている。

係合部４４と受板３８との係合が解除されると、第１バネ２９及び第２バネ３６により付勢されて、可撓部４６材及びスライダ１７は下方に移動する。これにより、可動接点１３と固定接点１２とが離間して、可動接点１３と固定接点１２との電気的接続が切断される。このようにして、過電流が遮断される。

過電流が遮断されると、可撓部４６から熱が放散され、可撓部４６の温度が下がる。すると、可撓部４６は図９における左方に変位し、リレー１０は初期状態に戻る（図４参照）。

続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。
以上説明したように、本実施形態においては、まず、リレー１０の固定接点１２と可動接点１３との間に電流を流すために、第１誘導加熱手段２１に通電する。すると、バイメタル部材２０が誘導加熱されて、バイメタル部材２０の温度が上昇し、バイメタル部材２０が上下方向に撓み変形する。すると、バイメタル部材２０の撓み変形によりスライダ１７が第１付勢手段の付勢力に抗して第２位置から第１位置へと移動し、可動部材３７が離間位置から接触位置へと移動する。これにより、可動部材３７の可動接点１３と、固定接点１２とが接触し、両接点が電気的に接続される。この結果、電流は、固定接点１２、可動接点１３、可動部材３７、係止部３９、作動部材４３へと流れる。

スライダ１７が第１位置へと移動した後、第１誘導加熱手段２１への通電を停止する。すると、バイメタル部材２０の温度が低下して、バイメタル部材２０が復帰変形する。これにより、スライダ１７は、第１付勢手段の付勢力により、第２位置へ移動しようとする。すると、可動部材３７は、スライダ１７の移動に伴って接触位置から離間位置から移動しようとする。このとき、可動部材３７は、作動部材４３の係合部４４と係合することにより、第１付勢手段及び第２付勢手段に抗して接触位置に保持される。これにより、第１誘導加熱手段２１への通電が停止された後も、固定接点１２と可動接点１３との間は通電される。

次に、固定接点１２と可動接点１３との間の通電を遮断するためには、第２誘導加熱手段４７に通電する。すると、可撓部４６が誘導加熱されて、可撓部４６の温度が上昇する。すると、バイメタルからなる可撓部４６は、可動部材３７と係合部４４との間の係合を解除する方向に撓み変形する。これにより、可動部材３７と、作動部材４３の係合部４４との間の係合が解除される。すると、スライダ１７が第１付勢手段に付勢されて第２位置に移動すると共に、可動部材３７は第２付勢手段に付勢されて離間位置に移動する。これにより、固定接点１２と可動接点１３との電気的接続が切断される。

このように本発明によれば、固定接点１２と可動接点１３とを接続及び離間させるために磁力を用いないので、比較的大型のコイルを用いなくてもよい。これによりリレー１０の小型化を図ることができる。

一方、可動接点１３と固定接点１２とが電気的に接続されている状態において、過電流が流れると、作動部材４３の温度が上昇する。すると、作動部材４３の可撓部４６が可動部材３７と係合部４４との間の係合を解除する方向に撓み変形し、上記と同様にして、固定接点１２と可動接点１３との電気的接続が切断される。このように本発明によれば、回路を過電流から保護することができる。

また、本実施形態においては、バイメタル部材２０は、第１金属板２５と第１金属板２５よりも大きな熱膨張率を有する第２金属板２６とを接合してなる２枚のバイメタル板２７を、第１金属板２５同士を対向させた姿勢で重ね、且つ、２枚のバイメタル板２７の端縁同士を接合してなるバイメタルユニット２４を含む。

上記の構成によれば、バイメタルユニット２４を加熱すると、バイメタルユニット２４を構成するバイメタル板２７が、第１金属板２５側が凹部３０となり、且つ第２金属板２６側が凸部となるように撓み変形する。すると、各バイメタル板２７の第１金属板２５を対向させた姿勢で重ねられたバイメタルユニット２４は、その厚み方向外方に凸状に膨出するように撓み変形する。このように上記の構成によれば、温度上昇時における各バイメタル板２７の撓み量を増幅することができる。これにより、１枚のバイメタル板２７によりスライダ１７を移動させる場合に比べて、可動部材３７を確実に接触位置に移動させることができる。

さらに本実施形態においては、バイメタル部材２０は、複数のバイメタルユニット２４を積層してなる。

上記の構成によれば、温度上昇時における各バイメタルユニット２４の撓み量を増幅することができる。これにより、１つのバイメタルユニット２４によりによりスライダ１７を移動させる場合に比べて、可動部材３７を確実に接触位置に移動させることができる。

また、本実施形態においては、固定接点１２と可動接点１３との間を電気的に接続する際には、第１誘導加熱手段２１に、少なくともバイメタル部材２０が撓み変形してスライダ１７が第２位置から第１位置へと移動することで可動部材３７が離間位置から接触位置へと移動して固定接点１２と可動接点１３とが電気的に接触するまでに必要とされる接触時間の間、通電する第１通電工程を実行し、固定接点１２と可動接点１３との間の電気的接続を切断する際には、第２誘導加熱手段４７に、少なくとも可撓部４６が撓み変形して可動部材３７と係合部４４との間の係合が解除されるまでに必要とされる離間時間の間、通電する第２通電工程を実行する。

これにより、第１誘導加熱手段２１に対しては接触時間の間だけ通電すればよく、また、第２誘導加熱手段４７に対しては離間時間の間だけ通電すればよい。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について説明する。本実施形態においては、ＣＰＵ６０は、第１通電工程において、第１誘導加熱手段２１に対して断続的に通電する。

また、ＣＰＵ６０は、第２通電工程において、第２誘導加熱手段４７に対して断続的に通電する。

上記以外の構成については実施形態と同じなので、重複する説明を省略する。

例えば第１通電工程において、第１誘導加熱手段２１への通電が保持された状態で故障が発生した場合、バイメタル部材２０が加熱され続け、バイメタル部材２０が過熱することが懸念される。

上記の方法によれば、第１誘導加熱手段２１に通電されない期間においては、バイメタル部材２０は加熱されず、むしろバイメタル部材２０からは熱が放散される。この結果、バイメタル部材２０が継続的に加熱される場合に比べて、バイメタル部材２０の温度を低くすることができるから、バイメタル部材２０が過熱することを抑制できる。

また、第２通電工程において、第２誘導加熱手段４７への通電が保持された状態で故障が発生した場合、可撓部４６が加熱され続け、可撓部４６が過熱することが懸念される。

上記の方法によれば、第２誘導加熱手段４７に通電されない期間においては、可撓部４６は加熱されず、むしろ、可撓部４６からは熱が放散される。この結果、可撓部４６が継続的に加熱される場合に比べて、可撓部４６の温度を低くすることができるから、可撓部４６が過熱することを抑制できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態においては、バイメタル部材２０として、４つのバイメタルユニット２４を重ねたものを用いたが、これに限られず、バイメタル部材２０としては、１枚又は複数のバイメタル板２７を用いてもよく、また、１〜３個又は５個以上のバイメタルユニット２４を用いてもよい。
（２）本実施形態においては、第１誘導加熱手段２１は、第１コイル２３が巻回された第１ボビン２２の内部にバイメタル部材２０が挿通される構成としたが、これに限られず、第１誘導加熱手段２１は、バイメタル部材２０を誘導加熱するために必要な任意の構成とすることができる。
（３）本実施形態においては、第２誘導加熱手段４７は、第２コイル４９が巻回された第２ボビン４８の内部に可撓部４６が挿通される構成としたが、これに限られず、第２誘導加熱手段４７は、可撓部４６を誘導加熱するために必要な任意の構成とすることができる。
（４）本実施形態においては、第１出力端子４２、第２出力端子４５、第１コイル側端子５２、及び第２コイル側端子５１は、蓋部１６の上面に設ける構成としたが、これに限られず、上記の各端子は、ケース１１の外面のうち必要な任意の位置に設けることができる。

本発明の実施形態１に係るリレーを示す一部切欠斜視図 図１におけるＡ−Ａ線断面図 図１におけるＢ−Ｂ線断面図 リレーの初期状態及び電気的接続構造を示すブロック図 第１通電工程におけるリレーの構成及び電気的接続構造を示すブロック図 第１通電工程において図５よりも工程が進行した状態を示すブロック図 第１通電工程が終了した状態をしめすブロック図 第２通電工程におけるリレーの構成及び電気的接続構造を示すブロック図 負荷に過電流が流れた状態におけるリレーの構成及び電気的接続構造を示すブロック図

符号の説明

１０…リレー
１２…固定接点
１３…可動接点
１７…スライダ
２０…バイメタル部材
２１…第１誘導加熱手段
２２…第１ボビン（第１誘導加熱手段）
２３…第１コイル（第１誘導加熱手段）
２４…バイメタルユニット
２５…第１金属板
２６…第２金属板
２７…バイメタル板
２９…第１バネ（第１付勢手段）
３６…第２バネ（第２付勢手段）
３７…可動部材
４３…作動部材
４４…係合部
４６…可撓部
４７…第２誘導加熱手段
４８…第２ボビン（第２誘導加熱手段）
４９…第２コイル（第２誘導加熱手段）

Claims (6)

1. 固定接点と、
   前記固定接点と接触可能な可動接点を備え、且つ、前記固定接点と前記可動接点とが接触する接触位置と、前記固定接点と前記可動接点とが離間する離間位置との間で変位可能な導電性の可動部材と、
   前記可動部材と係合して、前記可動部材を前記接触位置に移動させる第１位置と、前記可動部材を前記離間位置に移動させる第２位置との間で移動可能なスライダと、
   前記スライダを前記第１位置から前記第２位置に向かう方向に付勢する第１付勢手段と、
   前記スライダと係合して、温度上昇により撓み変形することで前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記スライダを前記第２位置から前記第１位置へと移動させるバイメタル部材と、
   前記バイメタル部材を誘導加熱する第１誘導加熱手段と、
   前記スライダに設けられて前記可動部材を前記接触位置から前記離間位置へ向かう方向に付勢する第２付勢手段と、
   前記可動部材と係合して、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢力に抗して前記可動部材を前記接触位置に保持する係合部を備え、且つ、前記係合部に連なって設けられると共に温度上昇により前記可動部材と前記係合部との間の係合を解除する方向に撓み変形するバイメタルからなる可撓部を備えた導電性の作動部材と、
   前記可撓部を誘導加熱する第２誘導加熱手段と、
   を備えたリレー。
2. 前記バイメタル部材は、第１金属板と前記第１金属板よりも大きな熱膨張率を有する第２金属板とを接合してなる２枚のバイメタル板を、前記第１金属板同士を対向させた姿勢で重ねて、前記２枚のバイメタル板の端縁同士を接合してなるバイメタルユニットを含む請求項１に記載のリレー。
3. 前記バイメタル部材は、複数の前記バイメタルユニットを積層してなる請求項２に記載のリレー。
4. 固定接点と、
   前記固定接点と接触可能な可動接点を備え、且つ、前記固定接点と前記可動接点とが接触する接触位置と、前記固定接点と前記可動接点とが離間する離間位置との間で変位可能な導電性の可動部材と、
   前記可動部材と係合して、前記可動部材を前記接触位置に移動させる第１位置と、前記可動部材を前記離間位置に移動させる第２位置との間で移動可能なスライダと、
   前記スライダを前記第１位置から前記第２位置に向かう方向に付勢する第１付勢手段と、
   前記スライダと係合して、温度上昇により撓み変形することで前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記スライダを前記第２位置から前記第１位置へと移動させるバイメタル部材と、
   前記バイメタル部材を誘導加熱する第１誘導加熱手段と、
   前記スライダに設けられて前記可動部材を前記接触位置から前記離間位置へ向かう方向に付勢する第２付勢手段と、
   前記可動部材と係合して、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢力に抗して前記可動部材を前記接触位置に保持する係合部を備え、且つ、前記係合部に連なって設けられると共に温度上昇により前記可動部材と前記係合部との間の係合を解除する方向に撓み変形するバイメタルからなる可撓部を備えた導電性の作動部材と、
   前記可撓部を誘導加熱する第２誘導加熱手段と、
   を備えたリレーの制御方法であって、
   前記固定接点と前記可動接点との間を電気的に接続する際には、前記第１誘導加熱手段に、少なくとも前記バイメタル部材が撓み変形して前記スライダが前記第２位置から前記第１位置へと移動することで前記可動部材が前記離間位置から前記接触位置へと移動して前記固定接点と前記可動接点とが電気的に接触するまでに必要とされる接触時間の間、通電する第１通電工程を実行し、
   前記固定接点と前記可動接点との間の電気的接続を切断する際には、前記第２誘導加熱手段に、少なくとも前記可撓部が撓み変形して前記可動部材と前記係合部との間の係合が解除されるまでに必要とされる離間時間の間、通電する第２通電工程を実行するリレーの制御方法。
5. 請求項４に記載のリレーの制御方法であって、
   前記第１通電工程においては、前記第１誘導加熱手段に断続的に通電するリレーの制御方法。
6. 請求項４に記載のリレーの制御方法であって、
   前記第２通電工程においては、前記第２誘導加熱手段に断続的に通電するリレーの制御方法。

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