JP5131219B2

JP5131219B2 - 電磁継電器

Info

Publication number: JP5131219B2
Application number: JP2009021438A
Authority: JP
Inventors: 誠神谷; 学尾▲崎▼
Original assignee: Anden Co Ltd
Current assignee: Denso Electronics Corp
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: US20100193475A1; EP2214192B1; US8164404B2; CN101794680A; EP2214192A3; EP2287868B1; CN101794680B; JP2010177165A; EP2287868A3; EP2287868A2; EP2214192A2

Description

本発明は、電気回路を開閉する電磁継電器に関する。

特許文献１に示された従来の電磁継電器は、固定接点保持部材にて固定接点を所定位置に位置決め保持し、可動接点が装着された可動子をコイルの電磁力により駆動して、可動接点と固定接点とを接離させることにより、電気回路を開閉するようになっている。また、コイル等の構成部品が配置されたケース内の収容空間は、呼吸孔を介してケースの外部空間と連通している。

特開２００５−２０３２９０号公報

しかしながら、呼吸孔を有する従来の電磁継電器は、可燃性ガスが発生する環境下で用いられる場合には、呼吸孔を介して可燃性ガスが収容空間に流入し、収容空間に流入した可燃性ガスは、可動接点と固定接点との間で発生したアークにより引火される。そして、その火炎が呼吸孔を介してケースの外部空間まで伝播された場合には、ケースの外部空間に存在する可燃性ガスに引火する恐れがあった。

本発明は上記点に鑑みて、アークにより引火された可燃性ガスの火炎が、ケースの外部空間まで伝播されないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内部に収容空間（１０ａ）を形成する樹脂製のケース（１０）と、収容空間（１０ａ）に配置されて、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、収容空間（１０ａ）に配置されて、コイル（１８）により駆動される可動接点（２９）と、収容空間（１０ａ）に配置されて、可動接点（２９）が接離する固定接点（１７）とを備える電磁継電器において、ケース（１０）に形成され、収容空間（１０ａ）に連通する扁平な凹部（１１２）と、ケース（１０）に形成され、凹部（１１２）とケース（１０）の外部空間とを連通させる呼吸孔（１１１）と、凹部（１１２）内に配置され、凹部（１１２）内を通過する火炎を冷却する金属製の板状の冷却部材（３０）とを備え、凹部（１１２）を形成するケース（１０）の内壁面と冷却部材（３０）との間に形成される扁平通路（１１３）の隙間寸法は、収容空間（１０ａ）に流入して固定接点（１７）と可動接点（２９）との間で発生したアークにより引火された可燃性ガスの火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されていることを特徴とする。

これによると、アークにより引火された可燃性ガスの火炎は、扁平通路（１１３）を通過する際にケース（１０）および冷却部材（３０）に熱を奪われるため、火炎を持続することができず消滅する。したがって、アークにより引火された可燃性ガスの火炎がケース（１０）の外部空間まで伝播されるのを防止して、ケース（１０）の外部空間に存在する可燃性ガスに引火するのを防止することができる。

また、冷却部材（３０）は樹脂よりも熱容量が大きい金属製であるため、扁平通路（１１３）を通過する火炎からより多くの熱を奪うことができる。

請求項２に記載の発明では、内部に収容空間（１０ａ）を形成する樹脂製のケース（１０）と、収容空間（１０ａ）に配置されて、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、収容空間（１０ａ）に配置されて、コイル（１８）により駆動される可動接点（２９）と、収容空間（１０ａ）に配置されて、可動接点（２９）が接離する固定接点（１７）とを備える電磁継電器において、ケース（１０）に形成され、収容空間（１０ａ）とケース（１０）の外部空間とを連通させる呼吸孔（１１１）と、収容空間（１０ａ）内において呼吸孔（１１１）に対向して配置され、ケース（１０）との間に形成された扁平通路（１１３）を通過する火炎を冷却する金属製の板状の冷却部材（３０）とを備え、扁平通路（１１３）の隙間寸法（Ｓ）は、収容空間（１０ａ）に流入して固定接点（１７）と可動接点（２９）との間で発生したアークにより引火された可燃性ガスの火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁継電器において、呼吸孔（１１１）は、火炎を消滅させることが可能な通路面積に設定されていることを特徴とする。

これによると、火炎が扁平通路（１１３）を通過する際に万一消滅しなかったとしても、呼吸孔（１１１）を通過する際にその火炎を消滅させることができる。したがって、アークにより引火された可燃性ガスの火炎がケース（１０）の外部空間まで伝播されるのをより確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁継電器において、呼吸孔（１１１）を複数個備えることを特徴とする。

これによると、呼吸孔（１１１）の通路面積を小さくして呼吸孔（１１１）による火炎消滅機能を確実に得ることができるとともに、呼吸孔（１１１）の合計通路面積を十分確保して換気機能を確実に得ることができる。

請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電磁継電器において、呼吸孔（１１１）は、丸孔にすることができる。また、請求項６に記載のように、請求項１に記載の電磁継電器において、呼吸孔（１１１）は、冷却部材（３０）に対向する位置に配置することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項２に記載の電磁継電器において、コイル（１８）に接続されるコイル端子（１９）が冷却部材（３０）を兼ねる構成であることを特徴とする。これによると、新たに部品を追加することなく実施することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る電磁継電器を一部断面で示す図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ部の拡大断面図である。図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。本発明の第２実施形態に係る電磁継電器の要部構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態に係る電磁継電器は、電動機を走行駆動源とするハイブリッド車又は電気自動車に用いられる。より詳細には、ハイブリッド車は、電動機に電力を供給するためにリチウムイオン電池が搭載されており、また、リチウムイオン電池（高電圧直流電源）と車両駆動用等のインバータ回路との電気回路中に電磁継電器が設けられている。

リチウムイオン電池のバッテリ液は、有機溶剤（ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）またはエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等）を含んでおり、例えば過充電によってバッテリ液の温度が上昇した場合に、水素ガスが発生するとともに、ジメチルカーボネートまたはエチルメチルカーボネート等はガス化する。因みに、水素ガス、ジメチルカーボネートガスまたはエチルメチルカーボネートガス等は可燃性ガスである。

なお、本実施形態に係る電磁継電器は、燃料電池が搭載された電気自動車に用いることができる。因みに、燃料電池は、可燃性ガスである水素ガスを利用する。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る電磁継電器は、樹脂製の直方体のケース１０を備え、ケース１０は、有底筒状の第１ケース１１、有底筒状の第２ケース１２、第１ケース１１と第２ケース１２との間に配置された第３ケース１３、および有底筒状の樹脂カバー１５とからなる。このケース１０の内部に収容空間１０ａが形成されており、収容空間１０ａは、第１ケース１１に形成された複数（本例では９個）の呼吸孔１１１を介してケース１０の外部空間に連通されている。

ケース１０の外周側には、音や振動を遮断するためにゴムカバー１４が嵌合されている。また、ゴムカバー１４の外周側に樹脂カバー１５が嵌合されている。ゴムカバー１４および樹脂カバー１５は、一端が開口した有底筒状の直方体になっており、ケース１０における呼吸孔１１１が開口していない５つの面が、ゴムカバー１４および樹脂カバー１５によって覆われている。

第３ケース１３には、導電金属製の２つの固定接点保持部材１６が固定されている。固定接点保持部材１６は、ケース１０を貫通していて、一端側が収容空間１０ａ内に位置し、他端側が外部空間に位置している。固定接点保持部材１６における収容空間１０ａ側の端部には、導電金属製の固定接点１７がかしめ固定されている。そして、固定接点１７は固定接点保持部材１６により所定位置に位置決め保持される。

固定接点保持部材１６における外部空間側には、外部ハーネス（図示せず）と接続される負荷回路端子１６１が形成されている。そして、一方の固定接点保持部材１６の負荷回路端子１６１は、外部ハーネスを介してリチウムイオン電池（図示せず）に接続され、他方の固定接点保持部材１６の負荷回路端子１６１は、外部ハーネスを介してインバータ回路（図示せず）に接続される。

第１ケース１１内には、通電時に電磁力を発生する円筒状のコイル１８が配置されており、このコイル１８には導電金属製の２つのコイル端子１９が接続されている。コイル端子１９の一端はケース１０の外部に延びていて、外部ハーネスを介してＥＣＵ（図示せず）に接続されており、その外部ハーネスおよびコイル端子１９を介してコイル１８に通電されるようになっている。

コイル１８の内周側空間には、磁性体金属材料よりなる固定コア２０が配置され、コイル１８の軸方向一端側および外周側には、磁性体金属材料よりなるヨーク２１が配置されている。ヨーク２１は、その両端が第２ケース１２に嵌合して第２ケース１２に固定されている。固定コア２０は、ヨーク２１に保持されている。

コイル１８の内周側空間および第３ケース１３内において、固定コア２０に対向する位置には、磁性体金属製の可動コア２２が配置されている。また、固定コア２０と可動コア２２との間には、可動コア２２を反固定コア側に付勢する復帰ばね２３が配置されている。そして、コイル通電時には、可動コア２２は復帰ばね２３に抗して固定コア２０側に吸引される。

コイル１８の軸方向他端側には、磁性体金属材料よりなる鍔付き円筒状のプレート２４が配置されており、可動コア２２はこのプレート２４に摺動自在に保持されている。なお、固定コア２０、ヨーク２１、可動コア２２およびプレート２４は、コイル１８により誘起された磁束の磁路を構成する。

可動コア２２には、金属製のシャフト２５が貫通して固定されている。シャフト２５の一端は第３ケース１３内まで延びており、このシャフト２５の一端側の端部には、電気絶縁性に富む樹脂よりなる絶縁碍子２６が嵌合して固定されている。この絶縁碍子２６は第３ケース１３内に位置している。

第３ケース１３内には、導電金属製の板状の可動子２７が配置されている。この可動子２７と第２ケース１２との間には、可動子２７をシャフト２５側に付勢する接圧ばね２８が配置されている。可動子２７には、２つの固定接点１７に対向する位置に、導電金属製の２つの可動接点２９がかしめ固定されている。

図３、図４に示すように、第１ケース１１における呼吸孔１１１が設けられている側の壁内には、収容空間１０ａと呼吸孔１１１とを連通させる扁平な略直方体状の凹部１１２が形成されている。この凹部１１２における収容空間１０ａ側の開口部は、収容空間１０ａ側から見ると、扁平な略矩形状になっている。

凹部１１２内には、凹部１１２内を通過する火炎を冷却するための金属製の板状のベンチレータ３０が挿入されている。より詳細には、ベンチレータ３０は、銅よりなり、扁平な略直方体状である。なお、ベンチレータ３０は、本発明の冷却部材に相当する。

凹部１１２を形成する第１ケース１１の内壁面のうち呼吸孔１１１が開口している内壁面と、ベンチレータ３０との間には、扁平な略直方体状の第１扁平通路１１３が形成されている。また、凹部１１２を形成する第１ケース１１の内壁面のうち反呼吸孔側の内壁面と、ベンチレータ３０との間には、扁平な略直方体状の第２扁平通路１１４が形成されている。

ここで、第１扁平通路１１３の隙間寸法Ｓは、第１扁平通路１１３を通る火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されている。具体的には、隙間寸法Ｓは、０．１５ｍｍ以下に設定されている。また、第１扁平通路１１３の開口部から、第１扁平通路１１３の開口部に最も近い呼吸孔１１１までの通路長さＬ１は、１．５ｍｍ以上に設定されている。

なお、呼吸孔１１１は丸孔である。また、全ての呼吸孔１１１は、ベンチレータ３０に対向する位置に配置されている。そして、呼吸孔１１１の内径ｄ（または通路面積）は、火炎を消滅させることが可能な寸法（または通路面積）に設定されている。具体的には、内径ｄは、０．７５ｍｍ以下に設定されている。また、呼吸孔１１１の孔長さＬ２は、２ｍｍ以上に設定されている。

次に、本実施形態に係る電磁継電器の作動を説明する。まず、コイル１８に通電すると、その電磁力により復帰ばね２３に抗して可動コア２２が固定コア２０側に吸引され、可動子２７は接圧ばね２８に付勢されて可動コア２２に追従して移動する。これにより、２つの可動接点２９が２つの固定接点１７に当接し、２つの負荷回路端子１６１間が導通する。

一方、コイル１８への通電が遮断されると、復帰ばね２３により接圧ばね２８に抗して可動コア２２や可動子２７が反固定コア側に付勢される。これにより、２つの可動接点２９が２つの固定接点１７から離され、２つの負荷回路端子１６１間が遮断される。

前述したように、本実施形態に係る電磁継電器は、可燃性ガスが発生する虞のある環境下で用いられる。そして、可燃性ガスが発生した場合には、呼吸孔１１１を介して可燃性ガスが収容空間１０ａに流入し、収容空間１０ａに流入した可燃性ガスは、固定接点１７と可動接点２９との間で発生したアークにより引火される。

アークにより引火された可燃性ガスの火炎のうち、収容空間１０ａから第１扁平通路１１３を通って呼吸孔１１１に向かう火炎は、第１扁平通路１１３を通過する際に第１ケース１１およびベンチレータ３０に熱を奪われるため、火炎を持続することができず消滅する。

また、アークにより引火された可燃性ガスの火炎のうち、収容空間１０ａから第２扁平通路１１４に流入した後、第１扁平通路１１３を通って呼吸孔１１１に向かう火炎は、第２扁平通路１１４を通過する際に第１ケース１１およびベンチレータ３０に熱を奪われ、さらに第１扁平通路１１３を通過する際に第１ケース１１およびベンチレータ３０に熱を奪われるため、火炎を持続することができず消滅する。ここで、ベンチレータ３０は樹脂よりも熱容量が大きい金属製であるため、第１扁平通路１１３や第２扁平通路１１４を通過する火炎からより多くの熱を奪うことができる。

したがって、アークにより引火された可燃性ガスの火炎がケース１０の外部空間まで伝播されるのを防止して、ケース１０の外部空間に存在する可燃性ガスに引火するのを防止することができる。

さらに、火炎が第１扁平通路１１３を通過する際に万一消滅しなかったとしても、呼吸孔１１１を通過する際に第１ケース１１に熱を奪われてその火炎を消滅させることができる。したがって、アークにより引火された可燃性ガスの火炎がケース１０の外部空間まで伝播されるのをより確実に防止することができる。

さらにまた、本実施形態では、呼吸孔１１１を複数設けているため、呼吸孔１１１の合計通路面積を十分確保して換気機能を確実に得ることができる。

なお、本実施形態では、呼吸孔１１１の形状を丸孔にしたが、呼吸孔１１１の形状は他の形状（例えば角孔）でもよい。また、呼吸孔１１１をベンチレータ３０に対向する位置に配置したが、呼吸孔１１１はベンチレータ３０に対向しない位置に配置してもよい。

（第２実施形態）
本実施形態は、ベンチレータ３０の固定方法を変更して、凹部１１２を廃止したものである。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、第１ケース１１には、呼吸孔１１１に隣接して貫通孔１１５が形成されている。ベンチレータ３０は、Ｌ字状に折り曲げられて、貫通孔１１に圧入される圧入板部３０１と、第１ケース１１内に位置して呼吸孔１１１を覆う覆い板部３０２とが形成されている。

圧入板部３０１を貫通孔１１に圧入することによりベンチレータ３０を第１ケース１１に固定し、これにより凹部１１２（図３参照）を不要にしている。

覆い板部３０２と第１ケース１１の内壁面との間には、扁平な第１扁平通路１１３が形成され、この第１扁平通路１１３の隙間寸法Ｓは、第１扁平通路１１３を通る火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されている。

そして、アークにより引火された可燃性ガスの火炎のうち、収容空間１０ａから第１扁平通路１１３を通って呼吸孔１１１に向かう火炎は、第１扁平通路１１３を通過する際に第１ケース１１およびベンチレータ３０に熱を奪われるため、火炎を持続することができず消滅する。

なお、本実施形態では、ベンチレータ３０にて呼吸孔１１１を覆うようにしたが、導電金属製のコイル端子１９にベンチレータを兼ねさせることができる。具体的には、コイル端子１９を適宜に折り曲げて、ベンチレータ３０の覆い板部３０２に相当する部位を形成し、その覆い板部３０２に相当する部位にて呼吸孔１１１を覆うようにする。この場合、コイル端子１９は、本発明の冷却部材に相当する。

１０ケース
１７固定接点
１８コイル
２９可動接点
３０ベンチレータ（冷却部材）
１０ａ収容空間
１１１呼吸孔
１１２凹部
１１３扁平通路

Claims

内部に収容空間（１０ａ）を形成する樹脂製のケース（１０）と、
前記収容空間（１０ａ）に配置されて、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、
前記収容空間（１０ａ）に配置されて、前記コイル（１８）により駆動される可動接点（２９）と、
前記収容空間（１０ａ）に配置されて、前記可動接点（２９）が接離する固定接点（１７）とを備える電磁継電器において、
前記ケース（１０）に形成され、前記収容空間（１０ａ）に連通する扁平な凹部（１１２）と、
前記ケース（１０）に形成され、前記凹部（１１２）と前記ケース（１０）の外部空間とを連通させる呼吸孔（１１１）と、
前記凹部（１１２）内に配置され、前記凹部（１１２）内を通過する火炎を冷却する金属製の板状の冷却部材（３０）とを備え、
前記凹部（１１２）を形成する前記ケース（１０）の内壁面と前記冷却部材（３０）との間に形成される扁平通路（１１３）の隙間寸法（Ｓ）は、前記収容空間（１０ａ）に流入して前記固定接点（１７）と前記可動接点（２９）との間で発生したアークにより引火された可燃性ガスの火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されていることを特徴とする電磁継電器。
内部に収容空間（１０ａ）を形成する樹脂製のケース（１０）と、
前記収容空間（１０ａ）に配置されて、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、
前記収容空間（１０ａ）に配置されて、前記コイル（１８）により駆動される可動接点（２９）と、
前記収容空間（１０ａ）に配置されて、前記可動接点（２９）が接離する固定接点（１７）とを備える電磁継電器において、
前記ケース（１０）に形成され、前記収容空間（１０ａ）と前記ケース（１０）の外部空間とを連通させる呼吸孔（１１１）と、
前記収容空間（１０ａ）内において前記呼吸孔（１１１）に対向して配置され、前記ケース（１０）との間に形成された扁平通路（１１３）を通過する火炎を冷却する金属製の板状の冷却部材（３０）とを備え、
前記扁平通路（１１３）の隙間寸法（Ｓ）は、前記収容空間（１０ａ）に流入して前記固定接点（１７）と前記可動接点（２９）との間で発生したアークにより引火された可燃性ガスの火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されていることを特徴とする電磁継電器。
前記呼吸孔（１１１）は、火炎を消滅させることが可能な通路面積に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁継電器。
前記呼吸孔（１１１）を複数個備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁継電器。
前記呼吸孔（１１１）は、丸孔であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電磁継電器。
前記呼吸孔（１１１）は、前記冷却部材（３０）に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。
前記コイル（１８）に接続されるコイル端子（１９）が前記冷却部材（３０）を兼ねる構成であることを特徴とする請求項２に記載の電磁継電器。