JP4988449B2 - ハイブリッドリレー - Google Patents

Description

本発明は、半導体スイッチと機械式スイッチとを並列に備えるハイブリッドリレーに関する。

従来、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、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たものが知られている。この種の照明器具では、照明負荷に電流供給を開始して点灯する際に、平滑コンデンサに大きな突入電流が流れるため、回路を閉じるスイッチの投入時に、当該スイッチにも大きな突入電流が流れることになる。さらに、一つのスイッチによって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、より一層大きな突入電流が流れることになる。

ここで、このスイッチとして用いられる機械式リレーの接点材料は、近年のＣｄ（カドミウム）レス化に伴って耐溶着性が低下する傾向にある。そこで、従来、点灯時の突入電流による接点の溶着対策として、既存の機械式スイッチ（機械式リレー）に、電源に対して並列に半導体スイッチ（トライアック）を追加したハイブリッドリレーが提案されている（例えば、特許文献１）。

かかるハイブリッドリレーでは、機械式スイッチの可動接点を電磁石の磁気的吸引力によって駆動する一方、トライアックのゲート電流の通電経路には、フォトトライアックを接続し、さらに、このフォトトライアックを駆動するための発光ダイオードを設けている。そして、照明負荷に電流供給を開始する際には、まず、発光ダイオードを発光させてフォトトライアックを導通状態とし、トライアックのゲートに交流電源からのゲート電流を流して、トライアックを導通状態にする。そして、このように半導体スイッチを導通状態にして電源から照明負荷に電流供給を開始した後に、機械式スイッチを導通状態にする。すなわち、かかるハイブリッドリレーによれば、電源から照明負荷に流れる突入電流を半導体スイッチに流すことで、機械式スイッチに大きな突入電流を流れるのを回避し、以て、機械式スイッチの接点の溶着等による寿命低減を抑制することができる。
特開平１１−２１９６４５号公報

この種のハイブリッドリレーでは、小型化、特に機械式スイッチの小型化が望まれており、そのためには、固定接点と可動接点との接触部を小型化し、それに伴って可動接点の駆動力を小さくして駆動部を小型化するのが有効であると考えられる。

しかしながら、固定接点と可動接点との接触部における通電容量（接触面積）の確保、ならびに接続信頼性の観点からは、単純に小型化することは困難である。

特に、上記特許文献１のように、固定接点の突起部と可動接点の突起部とを相互に当接させる（点接触させる）タイプでは、接触部全体の大きさに対する接点間の接触面積の比率が小さく、小型化が難しくなってしまう。

そこで、本発明は、機械式スイッチの固定接点と可動接点との接触面積をより大きく確保することが可能なハイブリッドリレーを得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、半導体スイッチと機械式スイッチとを並列に備えるハイブリッドリレーにおいて、上記機械式スイッチの接点部は、ベース部材と、上記ベース部材の表面に沿って並べて配置された一対の固定接点部と、上記一対の固定接点部に対して接離可能に上記ベース部材に支持され、一対の固定接点部の双方に当接してこれらを導通させる可動接点部と、を有し、上記一対の固定接点部のうち少なくともいずれか一方の一部を円弧状に形成し、当該一部が円弧状に形成された固定接点部と上記可動接点部との接触部分が円弧状の領域として確保し、上記可動接点部の端部に略逆Ｕ字状の屈曲部と屈曲部の先端に設けた支持部とを有する弾性バネ部を形成し、当該可動接点部が当該弾性バネ部を介して上記ベース部材に支持されるようにしたことを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記一部が円弧状に形成された上記固定接点部の円弧状部分の径方向端縁が櫛歯状に形成されることを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、半導体スイッチと機械式スイッチとを並列に備えるハイブリッドリレーにおいて、上記機械式スイッチの接点部は、ベース部材と、上記ベース部材の表面に沿って並べて配置された一対の固定接点部と、上記一対の固定接点部に対して接離可能に上記ベース部材に支持され、一対の固定接点部の双方に当接してこれらを導通させる可動接点部と、を有し、上記可動接点部の一部を櫛歯状に形成し、上記一対の固定接点部と前記可動接点部との接触部分が当該櫛歯毎に確保し、上記可動接点部の端部に略逆Ｕ字状の屈曲部と屈曲部の先端に設けた支持部とを有する弾性バネ部を形成し、当該可動接点部が当該弾性バネ部を介して上記ベース部材に支持されるようにしたことを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記一対の固定接点部の接触面を双方とも平面状に形成して同一平面上に配置するとともに、上記可動接点部の接触面を平面状に形成したことを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記可動接点部が、一対の固定接点部を並列に導通させる複数の弾性接触子を有することを特徴とする。

請求項６の発明にあっては、上記一対の固定接点部に対して接離可能に上記ベース部材に支持された可動部材を備え、上記可動接点部は、上記可動部材の表面処理によって形成された導体層であることを特徴とする。

請求項７の発明にあっては、上記一対の固定接点部に対して接離可能に上記ベース部材に支持された可動部材を備え、上記可動部材は絶縁性の樹脂材料を成形したものであり、上記可動接点部は導体部材からなり、上記可動部材の樹脂成形時にインサート成形されることを特徴とする。

請求項８の発明にあっては、上記ベース部材が基板であることを特徴とする。

請求項９の発明にあっては、上記半導体スイッチの少なくとも一部を上記基板に実装したことを特徴とする。

請求項１０の発明にあっては、上記可動接点部が弾性体を介して上記ベース部材に支持されることを特徴とする。

請求項１１の発明にあっては、上記ベース部材と、上記可動接点部を動作させる駆動機構とを一体化したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一対の固定接点部のうち少なくともいずれか一方の一部を円弧状に形成することで、当該固定接点部と可動接点部との接触部分を円弧状の領域としたため、固定接点部と可動接点部との接触部分が点接触となる場合に比べて、接触面積をより大きく確保することができる。すなわち、機械式スイッチの接点部を小型化しても接触面積をより大きく確保できるため、通電容量および接続信頼性を確保しながら当該接点部を小型化しやすくなる。また、可動接点部の一部に弾性バネ部を形成したため、別途弾性体を設ける場合に比べて部品点数が減って製造コストを低減できる上、機械式スイッチをより小型化することができる。

請求項２の発明によれば、円弧状部分の径方向端縁を櫛歯状とすることで、当該円弧状部分の面積が増大し、ひいては、当該円弧状部分と可動接点部との接触面積をより一層大きく確保することができる。

請求項３の発明によれば、櫛歯状に形成された可動接点部と一対の固定接点部との接触部分が当該櫛歯毎に確保されるようにしたため、固定接点部と可動接点部との接触部分が点接触となる場合に比べて、接触面積をより大きく確保することができる。すなわち、機械式スイッチの接点部を小型化しても接触面積をより大きく確保できるため、通電容量および接続信頼性を確保しながら当該接点部を小型化しやすくなる。また、可動接点部の一部に弾性バネ部を形成したため、別途弾性体を設ける場合に比べて部品点数が減って製造コストを低減できる上、機械式スイッチをより小型化することができる。

請求項４の発明によれば、一対の固定接点部の接触面を双方とも平面状に形成して同一平面上に配置するとともに、可動接点部の接触面を平面状に形成したため、接触面積をより大きく確保できるとともに、接続安定性を向上することができる。

請求項５の発明によれば、複数の弾性接触子が別個独立に固定接点部に接触することができるため、可動接点部と固定接点部との相対的な位置ずれや傾き等を吸収して、接触面積をより確実に確保でき、接続安定性を向上することができる。

請求項６の発明によれば、可動部材を表面処理して形成した導体層を可動接点部とすることで、可動接点部をより容易に形成することができる。

請求項７の発明によれば、可動部材の樹脂成形時にインサート成形した導体部材を可動接点部とすることで、可動接点部を容易に形成することができる。

請求項８の発明によれば、基板上の導体パターンを固定接点部の一部として利用することができる。このため、ハイブリッドリレーを小型化する場合においても、一対の固定接点部をより精度良くかつより容易に形成することができる。

請求項９の発明によれば、基板に半導体スイッチを実装することで、半導体スイッチを別の基板に実装した場合に比べてハイブリッドリレー全体として小型化を図ることができる。

請求項１０の発明によれば、可動接点部がベース部材に弾性体を介して支持されるため、可動接点部を固定接点部の位置や形状、姿勢等に追従させてより確実に接触させることができる。

請求項１１の発明によれば、ベース部材と駆動機構とを一体化することで、機械式スイッチをよりコンパクトに構成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施形態で同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの概略構成を示す回路図である。

本実施形態にかかるハイブリッドリレー１は、交流電源２０の電力を照明負荷等の負荷２１に供給して、当該負荷２１を動作させるものである。

このハイブリッドリレー１は、トライアック２ａを含む半導体スイッチ２と、機械式スイッチ３と、を並列に備えている。すなわち、半導体スイッチ２および機械式スイッチ３のうち少なくともいずれか一方がオンすることによって回路が閉じて、交流電源２０から負荷２１に電力が供給される。

半導体スイッチ２のトライアック２ａのゲートは、ゼロクロス型フォトトライアック２ｂ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２ｂは、発光ダイオード２ｃからの光の受光状態に応じて動作するようになっている。

機械式スイッチ３は、接点部４と、当該接点部４のオン／オフを切り換えるべく可動接点部７を動作させる駆動機構８と、を有している。接点部４は、一対の固定接点部５，６と、これら固定接点部５，６の双方に接触してこれらを導通させる可動接点部７とを備えている。駆動機構８は、駆動アーム８ａを進退動作させることにより、可動接点部７が固定接点部５，６の双方に当接するオン状態と、固定接点部５，６から離間したオフ状態とを切り換える。

上記構成のハイブリッドリレー１では、負荷２１への電力供給を開始するために図示しないスイッチがオンされると、発光ダイオード２ｃに抵抗を介してパルス電流が流れて発光ダイオード２ｃが発光する。これにより、ゼロクロス型フォトトライアック２ｂは交流電源２０の電圧がゼロクロスした時点から導通状態となって、ゼロクロス型フォトトライアック２ｂを介してトライアック２ａのゲートにゲート電流が流れる。すると、トライアック２ａは、ゼロクロス型フォトトライアック２ｂの導通状態に同期して導通状態となり、交流電源２０の電圧がゼロクロスした時点から突入負荷電流がトライアック２ａを介して流れる。これにより、トライアック２ａが導通状態となって、交流電源２０から負荷２１への電力供給が開始される。

そして、トライアック２ａが導通状態となると、交流電源２０から負荷２１への電力供給が開始されるとともに、ゼロクロス型フォトトライアック２ｂの導通状態に同期して駆動機構８が駆動され、接点部４で、可動接点部７が一対の固定接点部５，６に接触する状態となる。

以上のように、ハイブリッドリレー１は、まず半導体スイッチ２を導通状態として交流電源２０から負荷２１への電力供給を開始させ、その後に機械式スイッチ３の接点部４を導通状態とする。これにより、接点部４においてアークの発生を抑制することができる。

図２は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図、図３は、図２のIII−III断面図において接点部がオンされた状態を示す図、図４は、図２のIII−III断面図において接点部がオフされた状態を示す図である。

機械式スイッチ３の接点部４は、ベース部材９と、このベース部材９に接離可能に支持された可動部材１０とを備えている。ベース部材９の表面９ａには一対の固定接点部５，６が間隔を空けて絶縁状態で並べて設けられる一方、可動部材１０にはこれら固定接点部５，６と対向して可動接点部７が設けられている。そして、可動部材１０のベース部材９に対する接離の切り換えによって、可動接点部７が固定接点部５，６の双方に接触してこれらを導通させるオン状態と、可動接点部７が固定接点部５，６の双方から離間するオフ状態とが切り換えられるようになっている。なお、可動接点部７は可動部材１０に固定されており、この可動部材１０を介してベース部材９に可動支持されていると言うことができる。

ベース部材９は、略矩形の板状に形成されており、その表面９ａの四隅には、弾性体としてのコイルスプリング１１のガイドとなる略円柱状の柱状部９ｂが立設されている。コイルスプリング１１は、柱状部９ｂのそれぞれに緩やかに巻回されている。

一対の固定接点部５，６のうち一方の固定接点部５は、円環状の接触部５ａと、この接触部５ａの一接線に沿うように配置されたリード部５ｂとを備えている。もう一方の固定接点部６は、接触部５ａをほぼ一定の間隙をもって径外側から囲う略Ｃ字状の接触部６ａと、この接触部６ａの一接線に沿うように配置されたリード部６ｂとを備えている。なお、リード部５ｂ，６ｂはベース部材９の相互に対向する辺に沿って略平行に配置されている。

可動部材１０は、略平板状の本体部１３と、略円盤状の押さえ部１４とを有しており、これら本体部１３および押さえ部１４によって可動接点部７が挟持されるようになっている。本実施形態では、図３および図４に示すように、本体部１３の板状部１３ａの略中央部に押さえ部１４側に突出する突起部１３ｂが形成され、この突起部１３ｂが可動接点部７に形成された貫通孔７ｃを貫通して押さえ部１４に形成された孔部１４ａに嵌挿されている。また、本体部１３の板状部１３ａの四隅には、ベース部材９の柱状部９ｂに対応する貫通孔１３ｃが形成されている。接点部４が組み立てられた状態では、各貫通孔１３ｃに柱状部９ｂが緩挿され、以て、可動部材１０がベース部材９に対して接離する際に、柱状部９ｂの延伸方向に沿って案内されるようになっている。

可動接点部７は、中央部に貫通孔７ｃが形成された円環部７ａと、円環部７ａの外周から円錐面状に伸びる側壁部７ｂとを有している。なお、側壁部７ｂには、図２に示すように、固定接点部５の接触部５ａとリード部５ｂとの接続部分に対応して切欠７ｄが形成されており、可動接点部７と一対の固定接点部５，６との不要な干渉を回避して、これらが所定の姿勢で接触できるようにしてある。

また、本実施形態では、図３および図４に示すように、ベース部材９の表面９ａは、外周側の下段部９ａ１と中央側の上段部９ａ２との二段構成となっており、上段部９ａ２上に固定接点部５が配置され、下段部９ａ１上に固定接点部６が配置されている。なお、ベース部材９は絶縁性の樹脂材料を成形したものであり、その成形時に、導体部材（例えば、銅、銀、あるいはこれらの合金等からなる金属部材）からなる固定接点部５，６がインサート成形される。

また、接点部４は、カバー部材１ａで被覆されており、接点部４への塵芥等の異物や水分の進入が抑制されて信頼性の向上が図られるとともに、美観の向上が図られている。

かかる構成では、図３に示される接点部４のオフ状態では、複数（本実施形態では４つ）のコイルスプリング１１によって可動部材１０がベース部材９から離間する側に付勢された状態で支持される。このとき、可動接点部７は、一対の固定接点部５，６の双方から離間した状態で維持される。

図４に示される接点部４のオン状態では、駆動アーム８ａが本体部１３の中央部をベース部材９側に押圧する。すると、可動部材１０がコイルスプリング１１の反力に抗してベース部材９に近接し、可動接点部７が一対の固定接点部５，６の双方に接触してこれらを導通させる。このとき、図４に示すように、可動接点部７の円錐面状の側壁部７ｂは、段差状に配置される固定接点部５の接触部５ａ（接触面５ｓ）と固定接点部６の接触部６ａ（接触面６ｓ）との双方に、弾性変形しながら当接するようになっている。さらに、押圧する駆動アーム８ａと押圧される可動部材１０（本体部１３）とを固定していない。このため、可動接点部７は固定接点部５，６の位置や形状、姿勢に追従しやすくなり、より確実な接触状態が得られるようになっている。

そして、本実施形態では、一対の固定接点部５，６の双方についてそれらの接触部５ａ，６ａは円弧状に形成されており、かつ可動接点部７の接触部としての側壁部７ｂは円錐面状に形成されているため、固定接点部５，６と可動接点部７との接触部分は、円弧状の線状の領域として確保されることになる。

以上の本実施形態によれば、一対の固定接点部５，６の接触部５ａ，６ａを円弧状に形成することで、当該固定接点部５，６と可動接点部７との接触部分を円弧状の線状の領域として確保することができるため、固定接点部と可動接点部との接触部分が点接触となる場合に比べて、接触面積をより大きく確保することができる。すなわち、機械式スイッチ３の接点部４を小型化しても接触面積をより大きく確保できるため、通電容量および接続信頼性を確保しながら当該接点部４ひいては機械式スイッチ３を小型化しやすくなるという利点がある。

また、本実施形態によれば、可動接点部７を含む可動部材１０が、弾性体としてのコイルスプリング１１を介してベース部材９に支持されるため、可動接点部７を固定接点部５，６の位置や形状、姿勢等に追従させてより確実に接触させることができる。特に本実施形態では、複数のコイルスプリング１１によって複数箇所（本実施形態では４箇所、好適には３箇所以上）で支持されているため、可動接点部７を固定接点部５，６から離間した位置でより安定的に支持して、遮断状態（オフ状態）をより確実に維持することができる。また、コイルスプリング１１による圧縮反力を小さく設定することで、駆動機構８による押圧力を小さくでき、小型化に資することになる。

（第２実施形態）図５は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図、図６は、図５のVI−VI断面図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ａの接点部４Ａでは、ベース部材９Ａの表面９ａを平坦面として形成し、固定接点部５Ａ，６の接触面５ｓ，６ｓを双方とも平面状に形成して同一平面上に配置するとともに、可動接点部７Ａの接触面７ｓを平面状に形成している。こうすることで、固定接点部５Ａ，６と可動接点部７Ａとが面接触となって、それらの接触面積をより大きく確保できるとともに、接続安定性を向上することができる。また、同一平面上に配置した分、より薄型化することが可能となる。さらに本実施形態では、固定接点部５Ａの接触部５ａを略円板状として、接触面積がさらに大きく確保されるようにしてある。

また、本実施形態では、本体部１３Ａ（可動部材１０Ａ）の板状部１３ａの固定接点部５Ａ，６との対向面１３ｄに、表面処理（例えば銅、銀、金等の導電性の良好な金属材料のメッキ処理等）によって導体層を形成し、これを可動接点部７Ａとしている。こうすることで、可動接点部７Ａをより容易に形成することができる上、部品点数を削減することができ、製造コスト低減にも資する。

（第３実施形態）図７は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図、図８は、機械式スイッチに含まれる可動部材の斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｂの接点部４Ｂでは、本体部１３Ｂ（可動部材１０Ｂ）を絶縁性の樹脂材料を成形したものとし、その成形時に、導体部材（例えば、銅、銀、あるいはこれらの合金等からなる金属部材）からなる可動接点部７Ｂをインサート成形している。こうすることで、可動接点部７Ｂをより容易に形成することができる上、可動接点部７Ｂにおける通電容量をより大きく確保することができる。

（第４実施形態）図９は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図、図１０は、図９のX−X断面図であって接点部がオフされた状態を示す図、図１１は、図９のX−X断面図であって接点部がオンされた状態を示す図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｃの接点部４Ｃでは、可動接点部７Ｃの一部に弾性バネ部１２を形成し、当該可動接点部７Ｃが当該弾性バネ部１２を介してベース部材９Ｃに支持されるようにしている。

具体的には、可動接点部７Ｃを略矩形板状の金属部材（例えば銅板等）によって形成し、その四隅に略逆Ｕ字状の屈曲部１２ａとその先端に設けた支持部１２ｂとを有する弾性バネ部１２を形成している。図１０および図１１に示すように、支持部１２ｂをベース部材９Ｃ上に載置して、可動接点部７Ｃの略平板状の接触部７ｅが、その四隅の弾性バネ部１２を介してベース部材９Ｃ上に支持されるようにしてある。

かかる構成により、駆動アーム８ａによって可動接点部７Ｃの接触部７ｅが固定接点部５Ａ，６に向けて押圧されると、図１１に示すように弾性バネ部１２の屈曲部１２ａが拡開するように弾性変形して、可動接点部７Ｃの接触部７ｅ（接触面７ｓ）が固定接点部５Ａ，６の接触部５ａ，６ａ（接触面５ｓ，６ｓ）に接触する。すなわち、可動接点部７Ｃによって一対の固定接点部５Ａ，６が導通された状態となる。この弾性バネ部１２を設けたことで、コイルスプリング１１が不要となり、これに伴って、ベース部材９Ｃは、上記第２および第３実施形態にかかるベース部材９Ａから、コイルスプリング１１のガイドとしての柱状部９ｂを除去した構成となっている。

以上の本実施形態によれば、別途弾性体としてのコイルスプリング１１を削除することができる分、部品点数が減って製造コストを低減できる上、機械式スイッチ３Ｃをより小型化することができる。

（第５実施形態）図１２は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｄの接点部４Ｄは、上記第４実施形態にかかる接点部４Ｃの固定接点部５Ａ，６に替えて、相互に噛み合う櫛歯部５ｃ，６ｃを有する固定接点部５Ｄ，６Ｄを備えている。

すなわち、固定接点部５Ｄは、略円板状の接触部５ａの径方向外側（すなわち固定接点部６Ｄ側）の端縁に、反復的に略矩形状に凹凸する櫛歯部５ｃを有し、固定接点部６Ｄは、略円弧状（略Ｃ字状）の接触部６ａの径方向内側（すなわち固定接点部５Ｄ側）の端縁に、反復的に略矩形状に凹凸する櫛歯部６ｃを有する。そして、これら櫛歯部５ｃ，６ｃが接触部６ａの周方向に沿って交互に並べられ、相互に噛み合う状態が得られている。なお、当然ながら櫛歯部５ｃ，６ｃ間には所定の間隙が設定され、絶縁状態が確保されている。また、可動接点部７Ｃおよびベース部材９Ｃの構成は、上記第４実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｃと同様である。

以上の本実施形態によれば、円弧状に形成された固定接点部６Ｄの接触部６ａの径方向端縁を櫛歯状とすることで、当該接触部６ａの面積が増大し、ひいては、当該接触部６ａと可動接点部７Ｃとの接触面積をさらに大きく確保することができる。さらに、本実施形態では、固定接点部５Ｄの櫛歯部５ｃと、固定接点部６Ｄの櫛歯部６ｃとを相互に噛み合うように配置したため、接触面積をより一層大きく確保することができる。

（第６実施形態）図１３は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの斜視図、図１４は、機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｅの接点部４Ｅでは、ベース部材９Ｅを基板（プリント配線基板等）とし、当該基板上に形成した導体パターンを、固定接点部５Ｅ，６Ｅの一部（接触部５ａ，６ａおよびリード部５ｂ，６ｂ）として利用している。なお、リード部５ｂ，６ｂの端部には、導体（金属部材等）からなる端子部５ｄ，６ｄを半田付け等によって接合している。

また、可動接点部７Ｅは、上記第４および第５実施形態で用いられた可動接点部７Ｃとほぼ同様の構成を備える。ただし、本実施形態では、ベース部材９Ｅの表面９ａ上に弾性バネ部１２Ｄの支持部１２ｂを載置するため、固定接点部５Ｅ，６Ｅの接触部５ａ，６ａと可動接点部７Ｅの接触部７ｅとの絶縁距離を確保すべく、支持部１２ｂと接触部７ｅとを接離方向にずらしてある。さらに、この可動接点部７Ｅの支持部１２ｂを押さえる略矩形状のフレーム１５を、ベース部材９Ｅの外周に沿って取り付けてある。

以上の本実施形態によれば、ベース部材９Ｅを基板としたため、接点部４Ｅを小型化する場合においても、公知の基板作成手法を用いて、一対の固定接点部５Ｅ，６Ｅをより精度良くかつより容易に形成することができる。

（第７実施形態）図１５は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの斜視図、図１６は、機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｆの接点部４Ｆでは、上記第６実施形態と同様に基板として構成されるベース部材９Ｆ上に、可動接点部７Ｅの支持部１２ｂを接合するためのランド部９ｄを形成し、このランド部９ｄに支持部１２ｂを固着している。こうすることで、可動接点部７Ｅをより容易にベース部材９Ｆに取り付けることができるとともに、上記第６実施形態で用いたフレーム１５等、可動接点部７Ｅの取り付けに用いる部品を省略することができ、部品点数の削減や小型化にも資する。

（第８実施形態）図１７は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチおよび半導体スイッチの一部を示す分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｇの接点部４Ｇも、上記第７実施形態と同様に基板としてのベース部材９Ｇを備えている。ただし、本実施形態では、ベース部材９Ｇに、半導体スイッチ２Ｇの構成部品１６も実装している。具体的には、プリント配線基板として形成されるベース部材９Ｇの表裏面に導体パターンを形成する。そして、表裏面のうち一方（図１７では上面）の導体パターンを固定接点部５Ｇ，６Ｇとして用いるとともに、他方を半導体スイッチ２Ｇ用の導体パターン（図示せず）として用いて構成部品１６を実装することにより、半導体スイッチ２Ｇおよび当該半導体スイッチ２Ｇに関連する回路（例えば、トライアック２ａ、ゼロクロス型フォトトライアック２ｂ、発光ダイオード２ｃ等）を形成している。こうすることで、半導体スイッチ２Ｇを別の基板に実装した場合に比べてハイブリッドリレー全体として小型化を図ることができる。

（第９実施形態）図１８は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｈは、上記第４実施形態にかかる接点部４Ｃのベース部材９Ｃと、可動接点部７Ｃを動作させる駆動機構８Ｈとを一体化したものである。具体的には、駆動機構８Ｈは、扁平な略直方体状のケース８ｂの可動接点部７Ｃとの対向面から進退可能に突出する駆動アーム８ａを備え、この駆動アーム８ａをケース８ｂ内の駆動ユニット（例えば電磁ソレノイドや圧電素子等）により進退駆動させるものである。なお、８ｃは駆動ユニットに電力を供給する端子である。このように、ベース部材９Ｃと駆動機構８Ｈとを一体化することで、機械式スイッチ３Ｈを全体としてよりコンパクトに構成することができる。

（第１０実施形態）図１９は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｉは、上記第５実施形態にかかる接点部４Ｄのベース部材９Ｃと、可動接点部７Ｃを動作させる駆動機構８Ｈとを一体化したものである。かかる構成によれば、上記第５実施形態による効果が得られるのはもちろんのこと、上記第９実施形態と同様、ベース部材９Ｃと駆動機構８Ｈとを一体化することで、機械式スイッチ３Ｈを全体としてよりコンパクトに構成することができる。

（第１１実施形態）図２０は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｊの接点部４Ｊは、上記第２実施形態の固定接点部５Ａ，６が設けられたベース部材９Ａと、上記第１実施形態の可動部材１０（本体部１３および押さえ部１４）と、一対の固定接点部５Ａ，６を並列に導通させる複数の弾性接触子７ｆを有する可動接点部７Ｊとを備えている。可動接点部７Ｊは、中央部に貫通孔７ｃが形成された円環部７ａと、円環部７ａの外周から相互にスリット状の間隙をあけて放射状に伸びる複数の板状の弾性接触子７ｆと、を備えている。本実施形態では、一対の固定接点部５Ａ，６の接触部５ａ，６ａは、同一平面上に配置されているため、これらの接触部となる複数の弾性接触子７ｆも同一平面上に配置されている。

以上の本実施形態によれば、複数の弾性接触子７ｆが別個独立に固定接点部５Ａ，６に接触することができるため、可動接点部７Ｊと固定接点部５Ａ，６との相対的な位置ずれや傾き等を吸収して、接触面積をより確実に確保でき、接続安定性を向上することができる。

また、本実施形態では、弾性接触子７ｆの基端部となる円環部７ａと弾性接触子７ｆとの間に段差を形成して、円環部７ａを接触部５ａから離間させることで、当該円環部７ａによる弾性接触子７ｆへの干渉を抑制し、上記弾性接触子７ｆを設けたことによる効果がより一層得られやすくなるようにしている。

（第１２実施形態）図２１は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｋの接点部４Ｋは、上記第６実施形態のベース部材９Ｅと同様、基板として形成されるベース部材９Ｋを備えている。ただし、本実施形態では、ベース部材９Ｋの中央部に円形の貫通孔９ｅが形成され、これに伴って、固定接点部５Ｋの接触部５ａは円環状に形成されている。なお、当該接触部５ａの外周側に配置される固定接点部６Ｋの接触部６ａは、略Ｃ字状に形成されている。

可動部材１０Ｋは、中央部に円形の貫通孔１３ｅを有する円環状の本体部１３Ｋを備えており、当該本体部１３Ｋの固定接点部５Ｋ，６Ｋとの対向面に可動接点部（図示せず）が例えば表面処理やインサート成形等によって形成されている。

そして、本実施形態では、可動部材１０Ｋは、直列に配置される二つのコイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２の間に挟持され、これら二つのコイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２は、リテーナ１８のフランジ部１８ａと係止プレート１７との間に挟持される。なお、コイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２と可動接点部とは相互に絶縁されている。

具体的には、リテーナ１８のフランジ部１８ａの中央部には柱状部１８ｂが立設されており、その先端には周方向１２０°おきに係止片部１８ｃが突設されている。そして、この柱状部１８ｂをベース部材９Ｋの貫通孔９ｅに図２１の下から上に貫通させ、当該柱状部１８ｂに、コイルスプリング８Ｋ２、可動部材１０Ｋ、およびコイルスプリング８Ｋ１を図２１の下から順に直列に並べて装着する。そして、コイルスプリング８Ｋ１を図２１の上から係止プレート１７の板状部１７ａで押さえながら、その中央部に形成されている貫通孔１７ｂに係止片部１８ｃを貫通させ、係止プレート１７を６０°回転させる。これにより、二つのコイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２の圧縮反力によって、係止プレート１７の貫通孔１７ｂの中心側に向けて周方向１２０°おきに突出する係止片部１７ｃと、リテーナ１８の係止片部１８ｃとが、相互に係止される。そして、リテーナ１８または係止プレート１７のうち少なくともいずれか一方が、ベース部材９Ｋに対して固定される。具体的には、リテーナ１８のフランジ部１８ａをベース部材９Ｋの下面に接着等して接合すればよい。

さらに、本実施形態では、コイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２を、形状記憶合金によって構成し、これらコイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２に図示しないリード線等を介して制御電流を流すことで伸縮させ、可動部材１０Ｋを図２１の上下方向に進退駆動する。コイルスプリング８Ｋ１が伸びてコイルスプリング８Ｋ２が縮んだときに可動部材１０Ｋの可動接点部（図示せず）が一対の固定接点部５Ｋ，６Ｋの双方に当接してこれらを導通させる。逆に、コイルスプリング８Ｋ１が縮んでコイルスプリング８Ｋ２が伸びたときには可動接点部が固定接点部５Ｋ，６Ｋから離間してこれらが遮断される。すなわち、本実施形態では、コイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２が駆動機構の一部として機能している。

以上の本実施形態によれば、コイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２を、駆動機構および弾性体として用いるため、これらを別途設ける場合に比べて部品点数を減らすことができ、製造コストを低減でき、小型化しやすくなるという利点がある。なお、上記構成では、コイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２のうち一方のみを形状記憶合金によって形成してもよい。

また、比較的大径の２つのコイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２によって可動部材１０Ｋを挟持する構成としたため、３つ以上のコイルスプリングを介して可動部材をベース部材上に支持する場合に比べて部品点数を減らすことが可能となる。なお、本実施形態でも、可動部材１０Ｋは、弾性体としてのコイルスプリング８Ｋ１，８Ｋ２を介してベース部材９Ｋ側に支持されていると言うことができ、弾性体で支持することによって可動接点部を固定接点部５Ｋ，６Ｋの位置や形状、姿勢等に追従させる効果を、本実施形態でも得ることができる。

（第１３実施形態）図２２は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。

本実施形態でも、一対の固定接点部５Ｌ，６Ｌの接触部５ａ，６ａは、ベース部材９Ｌ上で間隙をもって対向配置されている。ただし、本実施形態では、接触部５ａ，６ａはいずれも略矩形状で、双方が略同一面積となっている。なお、図２２中の符号９ｆは絶縁部であり、この絶縁部９ｆによって、固定接点部５Ｌ，６Ｌと可動接点部７Ｌとの絶縁がより確実に確保されるようにしてある。

一方、可動接点部７Ｌは、各接触部５ａ，６ａに当接する短冊状の複数の櫛歯部７ｇを有している。ここで、本実施形態では、一方の固定接点部５Ｌに接触する櫛歯部７ｇの数と、他方の固定接点部６Ｌに接触する櫛歯部７ｇの数とを同数とし、また、一方の固定接点部５Ｌに接触する櫛歯部７ｇと他方の固定接点部６Ｌに接触する櫛歯部７ｇは、相互に突き合う方向に突出形成されているが、本発明はかかる構成には限定されない。なお、一方の固定接点部５Ｌに接触する櫛歯部７ｇと他方の固定接点部６Ｌに接触する櫛歯部７ｇとは、外周枠部７ｈによって接続されている。

この可動接点部７Ｌに対して、ベース部材９Ｌの反対側に、駆動機構としての駆動プレート８Ｌが設けられる。この駆動プレート８Ｌは、可動接点部７Ｌの櫛歯部７ｇに対応するほぼ同一形状の櫛歯部８ｄを有している。これら櫛歯部８ｄは、例えば形状記憶合金として構成されており、制御電流を印加したときに、図２２の下方向（接触面５ｓ，６ｓの法線方向）に屈曲するようにしてある。

かかる構成によれば、駆動プレート８Ｌの櫛歯部８ｄを下方に屈曲させると、この櫛歯部８ｄによって可動接点部７Ｌの櫛歯部７ｇが固定接点部５Ｌ，６Ｌ側（図２２中の下向き）に押圧され、各櫛歯部７ｇの先端部が、対応する接触部５ａ，６ａに接触する。すると、一対の固定接点部５Ｌ，６Ｌ同士が、可動接点部７Ｌの櫛歯部７ｇ、外周枠部７ｈ、および櫛歯部７ｇを介して導通されることになる。

すなわち、本実施形態によれば、可動接点部７Ｌの櫛歯部７ｇと固定接点部５Ｌ，６Ｌとの接触部分が当該櫛歯部７ｇ毎に確保されるようにしたため、従来のように固定接点部と可動接点部との接触部分が点接触となる場合に比べて、接触面積をより大きく確保することができる。すなわち、機械式スイッチ３Ｌの接点部４Ｌを小型化しても接触面積をより大きく確保できるため、通電容量および接続信頼性を確保しながら当該接点部を小型化しやすくなる。

また、駆動機構としての駆動プレート８Ｌの駆動力を比較的小さくすることができ、この点でも小型化しやすくなる。

さらにまた、一対の固定接点部５Ｌ，６Ｌと可動接点部７Ｌとの絶縁距離を、それらの間の介在物（絶縁部９ｆ）の厚み調整によって、極めて簡単に調整できるという利点もある。

（第１４実施形態）図２３は、本実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの縦断面図である。

本実施形態にかかる機械式スイッチ３Ｍの接点部４Ｍは、上記第１３実施形態と同じベース部材９Ｌと可動接点部７Ｌとを備えているが、上記第１３実施形態の駆動プレート８Ｌと異なる駆動プレート８Ｍを設けたものである。この駆動プレート８Ｍは、櫛歯部８ｄの駆動方法が異なる点を除き、駆動プレート８Ｍと同じである。すなわち、本実施形態では、櫛歯部８ｄの表裏両面に圧電素子８ｆを設け、これらの伸縮を電気的に制御することで、櫛歯部８ｄを屈曲させるようにしている。本実施形態によっても、上記第１３実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図２３中、符号１９は絶縁体である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成を適宜に組み合わせた実施形態として、本発明を実施することができる。

本発明の実施形態にかかるハイブリッドリレーの概略構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 図２のIII−III断面図において接点部がオンされた状態を示す図である。 図２のIII−III断面図において接点部がオフされた状態を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 図５のVI−VI断面図である。 本発明の第３実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチに含まれる可動部材の斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 図９のX−X断面図であって接点部がオフされた状態を示す図である。 図９のX−X断面図であって接点部がオンされた状態を示す図である。 本発明の第５実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第６実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの斜視図である。 本発明の第６実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第７実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの斜視図である。 本発明の第７実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第８実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチおよび半導体スイッチの一部を示す分解斜視図である。 本発明の第９実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第１０実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第１１実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第１２実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第１３実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの分解斜視図である。 本発明の第１４実施形態にかかるハイブリッドリレーの機械式スイッチの縦断面図である。

符号の説明

１ ハイブリッドリレー
２，２Ｇ 半導体スイッチ
３〜３Ｍ 機械式スイッチ
４〜４Ｇ，４Ｊ〜４Ｍ 接点部
５，５Ａ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｇ，５Ｋ，５Ｌ 固定接点部
６，６Ｄ，６Ｅ，６Ｇ，６Ｋ，６Ｌ 固定接点部
５ｃ，６ｃ 櫛歯部
５ｓ，６ｓ 接触面
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｅ，７Ｊ，７Ｌ 可動接点部
７ｆ 弾性接触子
７ｇ 櫛歯部
７ｓ 接触面
８，８Ｈ 駆動機構
８Ｋ１，８Ｋ２ コイルスプリング（駆動機構、弾性体）
８Ｌ，８Ｍ 駆動プレート（駆動機構）
９，９Ａ，９Ｃ，９Ｅ，９Ｆ，９Ｇ，９Ｋ，９Ｌ ベース部材
９ａ 表面
９ｂ 柱状部
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｋ 可動部材
１１ コイルスプリング
１２，１２Ｄ 弾性バネ部

Claims (11)

1. 半導体スイッチと機械式スイッチとを並列に備えるハイブリッドリレーにおいて、
   前記機械式スイッチの接点部は、
   ベース部材と、
   前記ベース部材の表面に沿って並べて配置された一対の固定接点部と、
   前記一対の固定接点部に対して接離可能に前記ベース部材に支持され、一対の固定接点部の双方に当接してこれらを導通させる可動接点部と、
   を有し、
   前記一対の固定接点部のうち少なくともいずれか一方の一部を円弧状に形成し、当該一部が円弧状に形成された固定接点部と前記可動接点部との接触部分が円弧状の領域として確保し、
   前記可動接点部の端部に略逆Ｕ字状の屈曲部と屈曲部の先端に設けた支持部とを有する弾性バネ部を形成し、当該可動接点部が当該弾性バネ部を介して前記ベース部材に支持されるようにしたことを特徴とするハイブリッドリレー。
2. 前記一部が円弧状に形成された前記固定接点部の円弧状部分の径方向端縁が櫛歯状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドリレー。
3. 半導体スイッチと機械式スイッチとを並列に備えるハイブリッドリレーにおいて、
   前記機械式スイッチの接点部は、
   ベース部材と、
   前記ベース部材の表面に沿って並べて配置された一対の固定接点部と、
   前記一対の固定接点部に対して接離可能に前記ベース部材に支持され、一対の固定接点部の双方に当接してこれらを導通させる可動接点部と、
   を有し、
   前記可動接点部の一部を櫛歯状に形成し、前記一対の固定接点部と前記可動接点部との接触部分が当該櫛歯毎に確保し、前記可動接点部の端部に略逆Ｕ字状の屈曲部と屈曲部の先端に設けた支持部とを有する弾性バネ部を形成し、当該可動接点部が当該弾性バネ部を介して前記ベース部材に支持されるようにしたことを特徴とするハイブリッドリレー。
4. 前記一対の固定接点部の接触面を双方とも平面状に形成して同一平面上に配置するとともに、前記可動接点部の接触面を平面状に形成したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。
5. 前記可動接点部が、一対の固定接点部を並列に導通させる複数の弾性接触子を有することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。
6. 前記一対の固定接点部に対して接離可能に前記ベース部材に支持された可動部材を備え、
   前記可動接点部は、前記可動部材の表面処理によって形成された導体層であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。
7. 前記一対の固定接点部に対して接離可能に前記ベース部材に支持された可動部材を備え、
   前記可動部材は絶縁性の樹脂材料を成形したものであり、
   前記可動接点部は導体部材からなり、前記可動部材の樹脂成形時にインサート成形されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。
8. 前記ベース部材が基板であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。
9. 前記半導体スイッチの少なくとも一部を前記基板に実装したことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッドリレー。
10. 前記可動接点部が弾性体を介して前記ベース部材に支持されることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。
11. 前記ベース部材と、前記可動接点部を動作させる駆動機構とを一体化したことを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか一つに記載のハイブリッドリレー。

Images