JP5991848B2 - 継電器 - Google Patents

Description

本発明は、継電器に関する。

例えば、ハイブリッドカーや電気自動車、太陽光発電装置用の継電器として、それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、可動接触子を移動させることにより各可動接点と各固定接点とが接触しないオフ状態と接触するオン状態とを切り替える駆動機構（例えば、電磁コイルを用いて構成される）とを備える継電器が知られている。このような継電器では、複数の固定端子と接合される絶縁性の第１の容器と、第１の容器に接合される第２の容器とによって、可動接触子と各固定接点とが収容される気密空間が形成される。気密空間には、可動接触子や固定接点の発熱を抑制するために、例えば水素又は水素を主体とするガスが大気圧以上（例えば、２気圧）で封入されている。

継電器では、可動接点が固定接点から離れる際に、接点間にアークが発生する場合がある。接点間にアークが発生すると、発生したアークが第１の容器と第２の容器との接合部に当たって接合部が損傷し、可動接触子および各固定接点が収容される気密空間の気密性が維持できなくなる場合がある。このような事態の発生を防止するため、気密空間内に環状リブを有する金属製の環状フランジや絶縁立片を有する絶縁部材を設置して、第１の容器と第２の容器との接合部をアークから保護する技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１１−１８７３３３号公報 特開平１０−１６２６７６号公報

金属製の環状フランジを設置する上記従来の技術では、各接点間で発生したアークが環状フランジに触れると、環状フランジを介して端子間が電気的に接続されてしまい、大電流時に継電器による電流の遮断ができなくなる場合があるという問題があった。また、絶縁部材を設置する上記従来の技術では、絶縁部材の固定方法が複雑なものとなり、製造コストが増大するという問題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。本発明の第１の形態として、継電器が提供される。この継電器は、それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、前記可動接触子を各前記固定端子に近づく第１の方向および各前記固定端子から遠ざかる第２の方向に移動させる駆動用部材と、前記複数の固定端子と接合される絶縁性の第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子と各前記固定接点とが収容される気密空間を前記第１の容器および前記複数の固定端子と共に形成する第２の容器と、を備える。この継電器は、２つの前記固定接点と、前記２つの固定接点に対応する２つの前記第１の容器とを備え、前記２つの第１の容器の各々と前記第２の容器との２つの接合部と前記２つの固定接点との間に、互いに電気的に独立した複数の金属製の保護カバーを、前記２つの固定接点の各々に対応した第１の容器に、各々固定して備え、各前記第１の容器の各々は、前記第１の方向に平行な軸を有する略円筒形状であることを特徴とする。

［適用例１］それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、前記可動接触子を各前記固定端子に近づく第１の方向および各前記固定端子から遠ざかる第２の方向に移動させる駆動用部材と、前記複数の固定端子と接合される絶縁性の第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子と各前記固定接点とが収容される気密空間を前記第１の容器および前記複数の固定端子と共に形成する第２の容器と、を備える継電器において、
前記第１の容器と前記第２の容器との接合部と各前記固定接点との間に、互いに電気的に独立した複数の金属製の保護カバーを備えることを特徴とする、継電器。この継電器では、保護カバーにより接点間で発生するアークから第１の容器と第２の容器との接合部を有効に保護することができる。また、この継電器では、複数の保護カバーが互いに電気的に独立しているため、接点間で発生したアークが保護カバーに触れても保護カバーを介して固定接点間が電気的に接続されることはなく、大電流時に継電器による電流の遮断ができなくなる事態の発生を防止することができる。特に、この継電器では、保護カバーが金属製であるため、保護カバーの固定方法についての設計自由度を向上させることができる。

［適用例２］適用例１に記載の継電器において、
各前記保護カバーは、前記第１の容器に固定されていることを特徴とする、継電器。この継電器では、保護カバーの大きさを必要最小限とすることができると共に、継電器に振動や衝撃が加わった場合にも保護カバーの位置ずれが起こりにくい信頼性の高い継電器を実現することができる。

［適用例３］適用例２に記載の継電器において、
前記第１の容器は、前記第１の方向に沿った各前記保護カバーの位置を決める位置決め手段を有することを特徴とする、継電器。この継電器では、保護カバーの第１の容器への組み付けの際に、位置決め治具を用いることなく容易に保護カバーの位置決めを行うことができる。

［適用例４］適用例２または適用例３に記載の継電器において、
２つの前記固定端子と、２つの前記固定端子に対応する２つの前記第１の容器と、を備え、
各前記第１の容器は、前記第１の方向に平行な軸を有する略円筒形状であることを特徴とする、継電器。この継電器では、２つの固定端子に対応する２つの第１の容器を備えるため、端子間の絶縁性能を向上させることができると共に、第１の容器の耐圧性を向上させる。また、継電器では、第１の容器と第２の容器との接合部の距離が比較的長くなるが、このような接合部の保護の必要性が高い継電器においても、保護カバーによって接合部をアークから十分に保護することができる。

［適用例５］適用例４に記載の継電器において、
各前記保護カバーの前記第１の方向に直交する断面形状はリング形状であることを特徴とする、継電器。この継電器では、保護カバーの断面形状がリング形状という単純な形状であるため、保護カバーの製造工程を単純化することができ、製造コストを低減することができる。また、この継電器では、保護カバーに断面欠損部分が無いため、保護カバーの第１の容器への固定の際に保護カバーの向きを気にする必要がなく、保護カバーの組み付け作業を単純にすることができ、さらに製造コストを低減することができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか一項に記載の継電器において、
さらに、前記固定接点と前記可動接点との間で発生するアークを所定の方向に引き延ばすローレンツ力を発生させる引き延ばし手段を備え、
前記複数の保護カバーは、少なくとも、各前記固定接点から前記所定の方向の位置に配置されていることを特徴とする、継電器。この継電器では、引き延ばし手段によってアークの消弧を促進することができると共に、アークの引き延ばし方向に保護カバーを配置することによって接合部を十分に保護することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、継電器、継電器の製造方法、継電器を備えた車両や船舶等の移動体等の態様で実現することができる。

第１実施例における継電器５を備えた電気回路１の構成を示す説明図である。 継電器５の外観斜視図である。 継電器５の上面外観図である。 継電器５の断面図である。 継電器５の断面斜視図である。 保護カバー１２０の構成を示す説明図である。 第１実施例の第１変形例における保護カバー１２０の固定方法を示す説明図である。 第１実施例の第２変形例における継電器５ｂの構成を示す説明図である。 第２実施例における継電器５ｃの断面図である。 第２実施例における継電器５ｃの断面斜視図である。 保護カバー１２０ｃの構成を示す説明図である。 第２実施例の変形例における保護カバー１２０ｄの構成を示す説明図である。

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．継電器の構成：
図１は、第１実施例における継電器５を備えた電気回路１の構成を示す説明図である。本実施例の電気回路１は、例えばハイブリッドカーや電気自動車といった車両に搭載される。電気回路１は、直流電源（蓄電池）２と、継電器５と、電流変換装置３と、負荷としてのモータ４とを備える。電流変換装置３は、インバータおよびコンバータとしての機能を有する。直流電源２からモータ４に電力が供給される電力供給時（直流電源２の放電時）には、電流変換装置３により変換された交流電流がモータ４に供給されてモータ４が駆動される。また、モータ４で回生されたエネルギーを直流電源２に充電する充電時には、電流変換装置３により変換された直流電流が直流電源２に蓄電される。継電器５は、直流電源２と電流変換装置３との間に設けられ、直流大電流（例えば、数十から数百アンペア）の通電のオン／オフ制御を行う。例えば、車両に異常が発生した場合には、継電器５によって直流電源２と電流変換装置３との電気的接続を遮断する。

図２は、継電器５の外観斜視図である。図３は、継電器５の上面外観図である。図４は、継電器５の断面図である。図５は、継電器５の断面斜視図である。各図には、方向を特定するためにＸＹＺ軸が図示されている。本明細書では、継電器５の構成をわかりやすく説明するため、便宜的に、Ｚ軸正方向（後述の可動接触子５０の可動接点５８が固定端子１０の固定接点１８に近づく方向であり、請求項における第１の方向に相当する）を上方向と呼び、Ｚ軸負方向（後述の可動接触子５０の可動接点５８が固定端子１０の固定接点１８から遠ざかる方向であり、請求項における第２の方向に相当）を下方向と呼ぶものとする。継電器５の設置態様に応じて、各軸に対応する方向は変化し得る。

図２および図３に示すように、継電器５は、継電器本体６と、継電器本体６（より詳細には後述の固定接点１８および可動接点５８）を挟むように設置された一対の永久磁石８００とを備える。継電器本体６は、樹脂製のケース（図示せず）に収容されている。

図２ないし図５に示すように、継電器本体６は、一対の固定端子１０と、可動接触子５０と、駆動機構９０と、第１の容器２０と、接合部材３０と、ベース部３２と、鉄心用容器８０とを備える。なお、本明細書では、接合部材３０とベース部３２と鉄心用容器８０とをまとめて第２の容器９２とも呼ぶ。

固定端子１０は、底部を有する略円筒形状の部材であり、導電性を有する材料（例えば銅を含む金属材料）により形成されている。固定端子１０は、中心軸がＺ軸方向となり、底部が下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように配置されている。本実施例では、一対の固定端子１０の中心軸間を結ぶ方向がＹ軸方向である。固定端子１０は、電気回路１（図１）の各配線を接続するための接続口１２を有する。以下では、一対の固定端子１０のうち、直流電源２からモータ４に電流が供給される際（電力供給時）に電流が流入する側をプラス固定端子１０Ｗとも呼び、電流が流出する側をマイナス固定端子１０Ｘとも呼ぶ。固定端子１０は、底部の下側に配置された固定接触部１９を有する。固定接触部１９は、固定端子１０の他の部分と同じ材料により形成されていてもよいし、アークによる損傷をより効果的に抑制するために耐熱性のより高い材料（例えばタングステン）により形成されているとしてもよい。固定接触部１９における可動接触子５０と対向する側の端面（下側の端面）には、固定接点１８が形成される。固定端子１０における上側（Ｚ軸正方向側）には、略円筒形状の本体部から径方向外側に広がるフランジ部１３が形成されている。

第１の容器２０は、底部を有する箱形状の部材であり、絶縁性を有する材料（例えばアルミナやジルコニア等のセラミック）により形成された耐熱性に優れた部材である。より具体的には、第１の容器２０は、上側に位置する底部２４と、第１の容器２０の側面（Ｚ軸方向に略平行な面）を形成する側面部２２とを有する。第１の容器２０における底部２４と対向する側（すなわち下側）は開口している。第１の容器２０の底部２４には、２つの固定端子１０が挿入される２つの貫通孔２６が形成されている。第１の容器２０の貫通孔２６に固定端子１０が挿入された状態で、各固定端子１０のフランジ部１３は、第１の容器２０の底部２４の外側表面（上側の表面）に気密に接合されている。より詳細には、以下の構成により、固定端子１０が第１の容器２０に接合されている。固定端子１０のフランジ部１３における第１の容器２０の底部２４と対向する部分には、固定端子１０と第１の容器２０との接合部分の破損を抑制するためのダイヤフラム部１７が形成されている。ダイヤフラム部１７は、固定端子１０と第１の容器２０との材質の違いによる熱膨張差によって生じる接合部分の応力を緩和する。ダイヤフラム部１７は、貫通孔２６よりも内径が大きい円筒形状であり、例えばコバール等の合金により形成されている。ダイヤフラム部１７は、固定端子１０のフランジ部１３にろう付け（例えば銀ろう）により接合されている。また、ダイヤフラム部１７は、第１の容器２０の底部２４にろう付けにより接合される。なお、ダイヤフラム部１７と固定端子１０は一体の部材であってもよい。

接合部材３０は、下端部と上端部とに開口が形成された略環状の部材であり、例えば金属材料により形成されている。また、ベース部３２は、略矩形状の部材であり、例えば鉄といった金属磁性材料により形成されている。ベース部３２の略中央には、後述するロッド６０が挿通される貫通孔が形成されている。接合部材３０の上端部（開口の周囲の縁部）は、第１の容器２０の下端部（開口の周囲の縁部）とろう付けにより気密に接合されている。また、接合部材３０の下端部は、ベース部３２とレーザー溶接等により気密に接合されている。なお、接合部材３０の側面は、下側から上側に向かう方向（Ｚ軸正方向）において、一部分がＹ軸方向に屈曲している。こうすることで、接合部材３０が全体としてＺ軸方向に沿って容易に弾性変形可能となり、接合部材３０と第１の容器２０との熱膨張差により発生する応力が緩和される。

鉄心用容器８０は、下端部に底部を有し上端部に開口を有する円筒形状の部材であり、非磁性体で形成されている。鉄心用容器８０の上端部は、全周に亘ってベース部３２の貫通孔周縁とレーザー溶接等により気密に接合されている。

このように、上述した各部材（固定端子１０、第１の容器２０、接合部材３０、ベース部３２、鉄心用容器８０）が互いに気密に接合されることで、継電器本体６の内部に、固定端子１０の固定接触部１９（固定接点１８）と可動接触子５０とが収容される気密空間１００が形成される。気密空間１００には、アーク発生による固定接触部１９や可動接触子５０の発熱を抑制するために、例えば水素又は水素を主体とするガスが大気圧以上（例えば、２気圧）で封入されている。すなわち、上述の各部材の接合後、気密空間１００の内側と外側とを連通する通気パイプ６９を介して気密空間１００内が真空引きされ、その後、通気パイプ６９を介して気密空間１００内に水素等のガスが所定圧になるまで封入される。水素等のガスが所定圧封入された後、水素等のガスが気密空間１００から外側に漏れ出さないように、通気パイプ６９が加締められる。

可動接触子５０は、略平板形状の部材であり、導電性を有する材料（例えば銅を含む金属材料）により形成されている。可動接触子５０は、一対の固定端子１０Ｗ，１０Ｘが対向する対向方向（Ｙ軸方向）に延びる接触子本体５２を有する。接触子本体５２における固定端子１０の固定接触部１９と対向する部分には、可動接点５８を含む可動接触部５７が形成されている。より詳細には、接触子本体５２の上記対向する部分には、接触子本体５２から固定接触部１９側（上側）に突出した可動接触部５７が設けられており、可動接触子５０が上方向に移動した際に固定端子１０と接触する可動接触部５７の部分が可動接点５８である。可動接触部５７は、可動接触子５０の他の部分と同じ材料（例えば銅）により形成されるとしてもよいし、アークによる損傷をより効果的に抑制するために耐熱性のより高い材料（例えばタングステン）により形成されるとしてもよい。また、可動接触部５７は、必ずしも接触子本体５２から突出した形状である必要はなく、接触子本体５２のうち固定接触部１９と対向する部分が可動接触部５７であるとしてもよい。可動接触子５０の固定端子１０に対向する側とは反対側（下側）には、円環状の２つの溝５１が形成されており、円環状の溝５１の中央部分には、下側に突出する円柱状の突起５３が形成されている。また、接触子本体５２における一対の可動接触部５７の間の中央付近には、後述するロッド６０が挿通される貫通孔が形成されている。

継電器本体６は、また、可動接触子５０の下側に配置された土台部３７を備える。土台部３７は、例えば、合成樹脂やセラミックにより形成されている。土台部３７は、水平方向（Ｚ軸方向に垂直な方向）に延びる平板形状の土台本体３１を有する。土台本体３１は、ベース部３２に固定されている。土台本体３１における可動接触子５０の溝５１と対向する部分には、円環状の溝３３が形成されている。また、土台部３７における円環状の溝３３の中央部分には、上側に突出する円柱状の突起３４が形成されている。

可動接触子５０と土台部３７との間には、２つの圧縮コイルばね６２が配置されている。各圧縮コイルばね６２の上端部は、可動接触子５０の各突起５３に嵌め込まれると共に各溝５１内に配置され、下端部は、土台部３７の各突起３４に嵌め込まれると共に各溝３３内に配置される。各圧縮コイルばね６２は、可動接触子５０を固定端子１０に近づく方向（上方向）に付勢する。なお、２つの圧縮コイルばね６２を区別する場合には、プラス固定端子１０Ｗに対応する圧縮コイルばね６２を圧縮コイルばね６２Ｗと呼び、マイナス固定端子１０Ｘに対応する圧縮コイルばね６２を圧縮コイルばね６２Ｘと呼ぶ。各圧縮コイルばね６２Ｗ，６２Ｘは、対応する可動接触部５７の真下に配置されている。なお、圧縮コイルばね６２Ｗ，６２Ｘは、駆動機構９０の非動作状態において、圧縮状態で配置されていてもよいし、非圧縮状態（自由長）で配置されていてもよい。

駆動機構９０は、可動接触子５０を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させて、継電器５のオン状態とオフ状態とを切り替える。駆動機構９０は、ロッド６０と、ベース部３２と、固定鉄心７０と、可動鉄心７２と、鉄心用容器８０と、コイル４４と、コイルボビン４２と、コイル用容器４０と、ばね６４とを有する。コイル４４は、中空円筒状の樹脂製のコイルボビン４２に巻き付けられている。コイル用容器４０は、磁性体であり、例えば鉄等の金属磁性材料により形成されている。コイル用容器４０は直方体状であり、内側にコイル４４を収容する。鉄心用容器８０は、上述のごとく有底筒状であり、底部にはゴム８６が配置されている。固定鉄心７０は、円柱状であり、上端から下端に亘って貫通孔７０ｈが形成されている。固定鉄心７０の一部は鉄心用容器８０の内側に収容されている。固定鉄心７０は、ベース部３２に溶接等により固定されている。可動鉄心７２は、円柱状であり、貫通孔７２ｈが上端から下端近傍に亘って形成されている。可動鉄心７２は、鉄心用容器８０の底部上にゴム８６を介して収容されている。また、可動鉄心７２の上端面は、固定鉄心７０の下端面と対向するように配置されている。コイル４４に通電することで、可動鉄心７２は固定鉄心７０に吸引され上方向に移動する。ばね６４は、可動鉄心７２と固定鉄心７０との間に配置され、互いに離間する方向に両部材７０，７２を付勢する。ロッド６０は、非磁性体である。ロッド６０は円柱状の軸部６０ａと、軸部６０ａの上端に設けられた円板状の一端部６０ｂと、軸部６０ａの下端に設けられた円弧状の他端部６０ｃとを有する。軸部６０ａは、上下方向（可動接触子５０の移動方向）に移動自在となるように可動接触子５０に挿通されている。一端部６０ｂは、コイル４４に電流を流していない状態において、接触子本体５２における上側（固定端子１０対向する側）の面上に配置されている。他端部６０ｃは、溶接等により可動鉄心７２に取り付けられている。一端部６０ｂは、駆動機構９０が動作していない状態において、可動接触子５０が固定端子１０に向かって移動することを規制する。

Ａ−２．継電器の切り替え動作：
次に、継電器５におけるオン状態とオフ状態との切り替え動作について説明する。コイル４４に通電し駆動機構９０を動作させると、可動鉄心７２が固定鉄心７０に吸引される。すなわち、可動鉄心７２がばね６４の付勢力に抗して固定鉄心７０に近づき、固定鉄心７０に当接する。可動鉄心７２が上方向に移動すると、可動鉄心７２に固定されたロッド６０も上方向に移動する。これによりロッド６０の一端部６０ｂも上方向に移動する。これにより、可動接触子５０の上方向（固定端子１０に近づく方向）への移動規制が解除され、圧縮コイルばね６２の付勢力により可動接触子５０が上方向に移動する。これにより、可動接触子５０の可動接点５８と対応する固定端子１０の固定接点１８とが接触し、２つの固定端子１０Ｗ，１０Ｘが可動接触子５０を介して互いに導通して、継電器５がオン状態となる。オン状態の継電器５は、電気回路（図１）において、直流電源２と電流変換装置３とを電気的に接続する。

一方、コイル４４への通電を遮断し駆動機構９０が非動作状態となると、主にばね６４の付勢力により可動鉄心７２が固定鉄心７０から離れるように下方向に移動する。これにより、ロッド６０の一端部６０ｂに押されて可動接触子５０も下方向（固定接点１８から離れる方向）に移動する。そのため、可動接触子５０の可動接点５８と対応する固定端子１０の固定接点１８とが非接触状態となり、２つの固定端子１０間の導通が遮断されて、継電器５がオフ状態となる。オフ状態の継電器５は、電気回路１において、直流電源２と電流変換装置３とを電気的に遮断する。

このように、本実施例の駆動機構９０は、駆動用部材（ロッド６０や圧縮コイルばね６２、可動鉄心７２）を介して可動接触子５０を固定端子１０に近づく方向および固定端子１０から遠ざかる方向に移動させることにより継電器５のオフ状態とオン状態とを切り替える。より具体的には、駆動機構９０は、駆動用部材の移動（例えばロッド６０の移動）と変形（例えば圧縮コイルばね６２の変形）との少なくとも一方を介して可動接触子５０を移動させることにより継電器５のオフ状態とオン状態とを切り替える。

なお、可動接点５８が固定接点１８から引き離される際には、接点間でアークが発生するが、発生したアークは、継電器本体６の可動接点５８および固定接点１８を挟むように設置された永久磁石８００により発生するローレンツ力によってＹ軸方向（固定端子１０の中心軸間（固定接点１８間）を結ぶ方向）に沿って引き伸ばされ、消弧が促進される。すなわち、永久磁石８００は、接点間で発生するアークを所定の方向（Ｙ軸方向）に引き延ばすローレンツ力を発生させる引き延ばし手段として機能する。

Ａ−３．保護カバーについて：
図４および図５に示すように、継電器本体６は、２つの固定端子１０（２つの固定接点１８）に対応する２つの保護カバー１２０を備えている。図６は、保護カバー１２０の構成を示す説明図である。図６には、保護カバー１２０および第１の容器２０のＺ軸に直交する断面を示している。各保護カバー１２０は、金属製（例えばステンレス製）である。なお、各保護カバー１２０は、永久磁石８００によるアークの引き延ばし作用を阻害しないように、非磁性体で形成されることが好ましい。

図４ないし図６に示すように、各保護カバー１２０は、略Ｃ字断面形状の板状部材であり、第１の容器２０の下端の内側（気密空間１００に面する側）の表面に固定されている。２つの保護カバー１２０の図６に示す断面上の配置は、それぞれが対応する固定接点１８を三方から囲むような配置である。すなわち、第１の容器２０における下側の開口の周縁の内、Ｙ軸方向に平行な２辺のそれぞれの中央付近には保護カバー１２０は配置されておらず、それ以外の部分に保護カバー１２０が配置されている。そのため、２つの保護カバー１２０は互いに電気的に独立している。すなわち、２つの保護カバー１２０は、互いに接触していないし、導体を介して互いに接続されてもいない。なお、図６では、保護カバー１２０と第１の容器２０とが点または線で接触しているように図示されているが、保護カバー１２０と第１の容器２０との接触部分の一部または全部は面接触であるとしてもよい。

本実施例では、保護カバー１２０の第１の容器２０への固定方法として、第１の容器２０における保護カバー１２０の固定位置の内寸法より保護カバー１２０の寸法を予め大きくしておき、保護カバー１２０を圧縮した状態で第１の容器２０の内部の固定位置に挿入して圧縮状態を解放することにより固定する方法を採用している。

図４および図５に示すように、各保護カバー１２０は、下側（Ｚ軸負方向側）の一部分が第１の容器２０の下端面よりも下側に突出するように、第１の容器２０に固定されている。また、上述したように、接合部材３０の上端部は、第１の容器２０の下端部と接合されている。そのため、各保護カバー１２０は、第１の容器２０と接合部材３０との接合部ＢＰと各固定接点１８との間に介在する。すなわち、各保護カバー１２０は、各固定接点１８から接合部ＢＰへの視線を遮るような位置に配置される。そのため、本実施例の継電器５では、固定接点１８と可動接点５８との間でアークが発生し、発生したアークが永久磁石８００によってＹ軸方向（固定端子１０の中心軸間（固定接点１８間）を結ぶ方向）に沿って引き伸ばされても、固定接点１８からＹ軸方向に沿って接合部ＢＰに至る経路には保護カバー１２０が存在しているため、アークが接合部ＢＰに当たることが抑制される。そのため、本実施例の継電器５では、アークによって接合部ＢＰが損傷し気密空間１００の気密性が維持できなくなる事態の発生を抑制することができる。

また、本実施例の継電器５では、２つの保護カバー１２０が互いに電気的に独立しているため、接点間で発生したアークが保護カバー１２０に触れても、保護カバー１２０を介して固定接点１８間が電気的に接続されることはなく、大電流時に継電器５による電流の遮断ができなくなる事態の発生を防止することができる。

また、本実施例の継電器５では、保護カバー１２０が各固定接点１８に対応して設けられているため、保護カバー１２０を簡易な方法で固定することができ、製造コストの増大を抑制することができる。特に、本実施例の継電器５では、保護カバー１２０が金属製であるため、保護カバー１２０の固定方法についての設計自由度を向上させることができる。また、本実施例の継電器５では、保護カバー１２０が第１の容器２０に固定されているため、保護カバー１２０の大きさを必要最小限とすることができると共に、継電器５に振動や衝撃が加わった場合にも保護カバー１２０の位置ずれが起こりにくい信頼性の高い継電器５を実現することができる。

また、本実施例の継電器５では、保護カバー１２０は、板状形状であり、第１の容器２０の下端面よりも下方向に突出するように第１の容器２０に固定されるため、単純な構成の保護カバー１２０により、接点間で発生したアークが接合部ＢＰに至るまでの距離を効果的に伸ばしてより確実に接合部ＢＰを保護することができる。

Ａ−４．第１実施例の変形例：
図７は、第１実施例の第１変形例における保護カバー１２０の固定方法を示す説明図である。図７には、保護カバー１２０が固定される第１の容器２０ａの側面部２２の断面構成を示している。第１実施例の第１変形例では、第１の容器２０ａが段部２１を有する点が、上述した第１実施例と相違している。すなわち、第１実施例の第１変形例では、第１の容器２０ａの側面部２２の内の保護カバー１２０が固定されるべき部分が、内側が削り取られて厚さが他の部分より薄くなっている。その厚さが切り替わる部分が段部２１である。第１の容器２０ａへの保護カバー１２０の固定の際には、第１の容器２０ａの下側の開口から保護カバー１２０を挿入し、保護カバー１２０の上端が第１の容器２０ａの段部２１と当接するまで保護カバー１２０を上方向に移動させることにより、保護カバー１２０の上下方向（Ｚ軸方向）に沿った位置決めを行う。第１実施例の第１変形例における継電器５のその他の構成は、上述した第１実施例と同様である。そのため、第１実施例の第１変形例では、上述した第１実施例の効果と同様の効果に加えて、保護カバー１２０の第１の容器２０ａへの組み付けの際に、位置決め治具を用いることなく容易に保護カバー１２０の位置決めを行うことができるという効果を奏する。

図８は、第１実施例の第２変形例における継電器５ｂの構成を示す説明図である。図８には、図４と同様に、継電器５ｂの継電器本体６ｂの断面構成を示している。第１実施例の第２変形例では、保護カバー１２０ｂの構成が、上述した第１実施例と相違している。すなわち、第１実施例の第２変形例では、保護カバー１２０ｂが第１の容器２０ではなくベース部３２上に固定されている。具体的には、保護カバー１２０ｂは、ベース部３２に固定された基部１２４上に設置され、各固定接点１８と接合部ＢＰとの間に介在している。基部１２４は、樹脂やセラミックスといった絶縁性の材料により形成されている。そのため、各保護カバー１２０ｂは互いに電気的に独立している。第１実施例の第２変形例における継電器５ｂのその他の構成は、上述した第１実施例と同様である。そのため、第１実施例の第２変形例における継電器５ｂでは、第１実施例と同様に、アークによって接合部ＢＰが損傷し気密空間１００の気密性が維持できなくなる事態の発生を抑制することができると共に、大電流時に継電器５による電流の遮断ができなくなる事態の発生を防止することができる。

Ｂ．第２実施例：
図９は、第２実施例における継電器５ｃの断面図である。また、図１０は、第２実施例における継電器５ｃの断面斜視図である。図９および図１０に示した第２実施例における継電器５ｃは、主として第１の容器２０ｃ、可動接触子５０ｃ、接合部材３０ｃ、保護カバー１２０ｃの構成が、上述した第１実施例における継電器５と相違している。第２実施例の継電器５ｃのその他の構成は、第１実施例の継電器５と同様であるため、第１実施例と同じ符号を付すと共に説明を省略する。

第２実施例では、継電器５ｃの継電器本体６ｃは、２つの固定端子１０に対応して２つの第１の容器２０ｃを備えている。各第１の容器２０ｃは、底部を有する円筒形状の部材である。より具体的には、第１の容器２０ｃは、上側に位置する底部２４と、第１の容器２０ｃの側面（Ｚ軸方向に略平行な面）を形成する側面部２２とを有する。各第１の容器２０ｃにおける底部２４と対向する側（すなわち下側）は開口している。各第１の容器２０ｃの底部２４には、１つの固定端子１０が挿入される１つの貫通孔２６が形成されている。各第１の容器２０ｃの貫通孔２６に対応する固定端子１０が挿入された状態で、各固定端子１０のフランジ部１３は、各第１の容器２０ｃの底部２４の外側表面（上側の表面）に気密に接合されている。

接合部材３０ｃの下端部には１つの開口が形成されており、接合部材３０ｃの上端部には２つの開口が形成されている。接合部材３０ｃの上端部における２つの開口以外の部分は、可動接触子５０ｃの移動方向（Ｚ軸方向）に略直交する平板形状の平板部となっている。接合部材３０ｃの下端部は、ベース部３２とレーザー溶接等により気密に接合されている。また、接合部材３０ｃの上端部において、各開口を規定する周縁部は、対応する第１の容器２０ｃの下端部の開口を規定する端面に例えばろう付けにより気密に接合されている。

第２実施例の継電器本体６ｃでは、第１実施例と同様に、このような構成の第１の容器２０ｃおよび接合部材３０ｃと、固定端子１０、ベース部３２、鉄心用容器８０とが互いに気密に接合されることで、固定端子１０の固定接触部１９（固定接点１８）と可動接触子５０ｃとが収容される気密空間１００が形成される。

可動接触子５０ｃは、中央部５２と、延伸部５４と、対向部５６とを備える。中央部５２は、一対の固定端子１０Ｗ，１０Ｘが対向する対向方向（Ｙ軸方向）に延びる形状である。中央部５２の中央付近には貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５には、ロッド６０が挿通されている。延伸部５４は、中央部５２の両端から２つの固定端子１０に向かって延びる形状である。対向部５６は、延伸部５４の一端から水平方向に延びる形状である。対向部５６のうち、固定接点１８と対向する対向面は、固定接点１８と接触する可動接点５８を形成する。

駆動機構９０は、上述した第１実施例と同様に、ロッド６０と、ベース部３２と、固定鉄心７０と、可動鉄心７２と、鉄心用容器８０と、コイル４４と、コイルボビン４２と、コイル用容器４０と、第１のばね６２と、第２のばね６４とを有する。第２のばね６４は、固定鉄心７０の貫通孔７０ｈに挿通されている。第２のばね６４の一端は鉄心キャップ６８に当接し、他端は可動鉄心７２の上端面に当接している。第２のばね６４は、可動鉄心７２が固定鉄心７０から離れる方向（下方向）に可動鉄心７２を付勢する。第１のばね６２は、可動接触子５０ｃと固定鉄心７０の間に配置されている。第１のばね６２は、可動接点５８と固定接点１８とが近づく方向（上方向）に可動接触子５０ｃを付勢する。

コイル４４に通電すると、可動鉄心７２が固定鉄心７０に吸引される。すなわち、可動鉄心７２が第２のばね６４の付勢力に抗して固定鉄心７０に近づき、固定鉄心７０に当接する。可動鉄心７２が上方向に移動すると、可動鉄心７２に固定されたロッド６０も上方向に移動する。これによりロッド６０の一端部６０ｂも上方向に移動する。これにより、可動接触子５０ｃの動きの規制が解除され、第１のばね６２の付勢力により、可動接触子５０ｃが上方向（固定接点１８に近づく方向）に移動する。これにより、各固定接点１８と対応する各可動接点５８とが接触し、２つの固定端子１０が可動接触子５０ｃを介して導通して、継電器５ｃがオン状態となる。一方、コイル４４への通電が遮断されると、主に第２のばね６４の付勢力により可動鉄心７２が固定鉄心７０から離れるように下方向に移動する。これにより、ロッド６０の一端部６０ｂに押されて可動接触子５０ｃも下方向（固定接点１８から離れる方向）に移動する。よって、各可動接点５８が各固定接点１８から引き離され、２つの固定端子１０間の導通が遮断され、継電器５ｃがオフ状態となる。このように、本実施例の駆動機構９０は、駆動用部材（ロッド６０や第１のばね６２ｈ、可動鉄心７２）を介して可動接触子５０ｈを移動させることにより継電器５ｈのオフ状態とオン状態とを切り替える。より具体的には、駆動機構９０は、駆動用部材の移動と変形との少なくとも一方を介して可動接触子５０ｈを移動させることにより継電器５ｈのオフ状態とオン状態とを切り替える。

ここで、第２実施例の継電器本体６ｃは、第１実施例と同様に、２つの固定端子１０（２つの固定接点１８）に対応する２つの保護カバー１２０ｃを備えている。図１１は、保護カバー１２０ｃの構成を示す説明図である。図１１には、図６と同様に、保護カバー１２０ｃおよび第１の容器２０ｃのＺ軸に直交する断面を示している。図９ないし図１１に示すように、各保護カバー１２０ｃは、略Ｃ字断面形状の板状部材であり、各第１の容器２０ｃの下端の内側（気密空間１００に面する側）の表面に固定されている。そのため、２つの保護カバー１２０ｃは、互いに電気的に独立している。各保護カバー１２０ｃは、略Ｃ字断面形状における断面欠損部分（スリット部分）が固定接点１８からＹ軸方向には位置しないように、第１の容器２０ｃに固定されている。

本実施例では、保護カバー１２０ｃの第１の容器２０ｃへの固定方法として、第１の容器２０ｃにおける保護カバー１２０ｃの固定位置の内寸法より保護カバー１２０ｃの径を予め大きくしておき、保護カバー１２０ｃを圧縮した状態で第１の容器２０ｃの内部の固定位置に挿入して圧縮状態を解放することにより固定する方法を採用している。

各保護カバー１２０ｃは、下側（Ｚ軸負方向側）の一部分が第１の容器２０ｃの下端面よりも下側に突出するように、第１の容器２０ｃに固定されている。また、接合部材３０ｃの上端部は、第１の容器２０ｃの下端部と接合されている。そのため、各保護カバー１２０ｃは、第１の容器２０ｃと接合部材３０ｃとの接合部ＢＰと各固定接点１８との間に介在する。
すなわち、各保護カバー１２０ｃは、各固定接点１８から接合部ＢＰへの視線を遮るような位置に配置される。そのため、本実施例の継電器５ｃでは、固定接点１８と可動接点５８との間でアークが発生し、発生したアークが永久磁石８００によってＹ軸方向（固定端子１０の中心軸間（固定接点１８間）を結ぶ方向）に沿って引き伸ばされても、固定接点１８からＹ軸方向に沿って接合部ＢＰに至る経路には保護カバー１２０ｃが存在しているため、アークが接合部ＢＰに当たることが抑制される。そのため、本実施例の継電器５ｃでは、アークによって接合部ＢＰが損傷し気密空間１００の気密性が維持できなくなる事態の発生を抑制することができる。特に、第２実施例の継電器５ｃでは、１つの箱形状の第１の容器２０を備える第１実施例と比較して、２つの円筒状の第１の容器２０ｃを備えるため、端子間の絶縁性能を向上させることができると共に、第１の容器２０ｃの耐圧性を向上させることができるが、接合部ＢＰの距離が長くなって接合部ＢＰの保護の必要性が高まる。第２実施例の継電器５ｃでは、このような接合部ＢＰの保護の必要性が高い継電器５ｃにおいて、保護カバー１２０ｃを設けることによって接合部ＢＰをアークから十分に保護することができる。

また、本実施例の継電器５ｃでは、２つの保護カバー１２０ｃが互いに電気的に独立しているため、接点間で発生したアークが保護カバー１２０ｃに触れても、保護カバー１２０ｃを介して固定接点１８間が電気的に接続されることはなく、大電流時に継電器５ｃによる電流の遮断ができなくなる事態の発生を防止することができる。

また、本実施例の継電器５ｃでは、保護カバー１２０ｃが各固定接点１８に対応して設けられているため、保護カバー１２０ｃを簡易な方法で固定することができ、製造コストの増大を抑制することができる。特に、本実施例の継電器５ｃでは、保護カバー１２０ｃが金属製であるため、保護カバー１２０ｃの固定方法についての設計自由度を向上させることができる。また、本実施例の継電器５ｃでは、保護カバー１２０ｃが第１の容器２０ｃに固定されているため、保護カバー１２０ｃの大きさを必要最小限とすることができると共に、継電器５ｃに振動や衝撃が加わった場合にも保護カバー１２０ｃの位置ずれが起こりにくい信頼性の高い継電器５ｃを実現することができる。

また、本実施例の継電器５ｃでは、保護カバー１２０ｃは、板状形状であり、第１の容器２０ｃの下端面よりも下方向に突出するように第１の容器２０ｃに固定されるため、単純な構成の保護カバー１２０ｃにより、接点間で発生したアークが接合部ＢＰに至るまでの距離を効果的に伸ばしてより確実に接合部ＢＰを保護することができる。

図１２は、第２実施例の変形例における保護カバー１２０ｄの構成を示す説明図である。図１２には、図１１と同様に、保護カバー１２０ｄのＺ軸に直交する断面を示している。第２実施例の変形例では、保護カバー１２０ｄの断面形状が、上述した第２実施例と相違している。すなわち、第２実施例の変形例における保護カバー１２０ｄの断面形状は、リング形状である。第２実施例の変形例では、保護カバー１２０ｄを圧入によって第１の容器２０に固定する。保護カバー１２０ｄの側面にスリット（保護カバー１２０ｄにおける接合部ＢＰと対向する箇所には伸びていない形状のスリット）を形成すると、圧入の際の第１の容器２０への負担が軽減されるため好ましい。この場合に、スリットが固定端子１０からＹ軸方向の位置には配置されないような向きで保護カバー１２０ｄを第１の容器２０に固定することが好ましい。なお、保護カバー１２０ｄの固定方法は、圧入に限らず、ろう付けや接着剤による接着、それらの組み合わせといった他の固定方法を採用することも可能である。

第２実施例の変形例では、保護カバー１２０ｄの断面形状がリング形状という単純な形状であるため、保護カバー１２０ｄの製造工程を単純化することができ、製造コストを低減することができる。また、第２実施例の変形例では、上記第２実施例のように保護カバー１２０に断面欠損部分が無いため、保護カバー１２０ｄの第１の容器２０への固定の際に保護カバー１２０ｄの向きを気にする必要がなく、保護カバー１２０ｄの組み付け作業を単純にすることができ、さらに製造コストを低減することができる。なお、第２実施例の変形例における継電器５のその他の構成は、上述した第２実施例と同様であるため、第２実施例の変形例における継電器５では、上述した第２実施例と同様の効果を得られる。

Ｃ．その他の変形例：
なお、本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態として実現することが可能であり、例えば次のような変形例としても実現可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記実施例において、継電器５が使用される電気回路１の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、電気回路１は、さらにコンデンサやヒューズを備えているとしてもよい。また、上記実施例では、継電器５はハイブリッドカーや電気自動車に搭載される電気回路１用に使用されるとしているが、継電器５は他の用途（例えば太陽光発電装置用）にも使用可能である。

Ｃ２．変形例２：
上記実施例における継電器５の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、第１の容器２０における接合部材３０との接合部ＢＰは第１の容器２０の下端面に位置するとしているが、接合部ＢＰが第１の容器２０の外側表面に位置するとしてもよい。この場合にも、保護カバー１２０によって接合部ＢＰをアークから保護することができる。また、上記第２実施例では、第１の容器２０が略円筒形状であるとしているが、第１の容器２０は例えば略直方体形状といった他の形状であるとしてもよい。また、保護カバー１２０の形状は、第１の容器２０の形状に合わせて適宜変更可能である。

また、上記第２実施例において、第１実施例の第１変形例と同様に、第１の容器２０ｃに保護カバー１２０ｃの位置決めのための段部が設けられているとしてもよい。また、上記第２実施例において、第１実施例の第２変形例と同様に、保護カバー１２０ｃが第１の容器２０ｃではなくベース部３２ｃに固定されているとしてもよい。また、上記第１実施例の第１変形例では、段部２１によって保護カバー１２０の位置決めを行うとしているが、他の構成によって保護カバー１２０の位置決めを実現するとしてもよい。例えば、第１の容器２０の内側表面に凸部を設けると共に保護カバー１２０の表面に凹部を設け、保護カバー１２０の凹部と第１の容器２０の凸部とを勘合させることにより保護カバー１２０の位置決めを行うとしてもよい。また、上記実施例では、駆動機構９０として、可動鉄心７２を磁力により移動させる機構を用いたが、これに限られるものではなく、可動接触子５０を移動させるための他の機構を用いてもよい。例えば、可動接触子５０に外部から伸縮自在に操作可能なリフト部を設置し、リフト部の伸縮により可動接触子５０を移動させる機構を採用してもよい。また、上記実施例の駆動機構９０において、ロッド６０の一端部６０ｂを可動接触子５０に接合してもよい。こうすることで、ばね６２を設けなくても可動鉄心７２の移動に連動して可動接触子５０も移動させることができる。また、上記実施例において、必ずしも可動接点５８の数に対応したばね６２を用いる必要はなく、各可動接点５８に共通して１つのばね６２が用いられるとしてもよい。また、上記実施例におけるばね６２の代わりに、皿ばねや板ばね等の各種ばね部材やゴムといった弾性変形可能な他の部材を採用することもできる。また、上記実施例において、各部材の形状や、各部材間の接合位置および接合方法は、任意に設定可能である。

１…電気回路
２…直流電源
３…電流変換装置
４…モータ
５…継電器
６…継電器本体
１０…固定端子
１２…接続口
１３…フランジ部
１７…ダイヤフラム部
１８…固定接点
１９…固定接触部
２０…第１の容器
２１…段部
２２…側面部
２４…底部
２６…貫通孔
３０…接合部材
３１…土台本体
３２…ベース部
３３…溝
３４…突起
３７…土台部
４０…コイル用容器
４２…コイルボビン
４４…コイル
５０…可動接触子
５１…溝
５２…接触子本体
５３…突起
５４…延伸部
５５…貫通孔
５６…対向部
５７…可動接触部
５８…可動接点
６０…ロッド
６０ａ…軸部
６０ｂ…一端部
６０ｃ…他端部
６２…ばね
６４…ばね
６８…鉄心キャップ
６９…通気パイプ
７０…固定鉄心
７０ｈ…貫通孔
７２…可動鉄心
７２ｈ…貫通孔
８０…鉄心用容器
８６…ゴム
９０…駆動機構
９２…第２の容器
１００…気密空間
１２０…保護カバー
１２２…保護部
１２４…基部
８００…永久磁石

Claims (4)

1. それぞれ固定接点を有する複数の固定端子と、各前記固定接点にそれぞれ対応する複数の可動接点を有する可動接触子と、前記可動接触子を各前記固定端子に近づく第１の方向および各前記固定端子から遠ざかる第２の方向に移動させる駆動用部材と、前記複数の固定端子と接合される絶縁性の第１の容器と、前記第１の容器に接合され、前記可動接触子と各前記固定接点とが収容される気密空間を前記第１の容器および前記複数の固定端子と共に形成する第２の容器と、を備える継電器において、
   ２つの前記固定接点と、前記２つの固定接点に対応する２つの前記第１の容器とを備え、
   前記２つの第１の容器の各々と前記第２の容器との２つの接合部と前記２つの固定接点との間に、互いに電気的に独立した複数の金属製の保護カバーを、前記２つの固定接点の各々に対応した第１の容器に、各々固定して備え、
   各前記第１の容器の各々は、前記第１の方向に平行な軸を有する略円筒形状であることを特徴とする、継電器。
2. 請求項１に記載の継電器において、
   前記第１の容器は、前記第１の方向に沿った各前記保護カバーの位置を決める位置決め手段を有することを特徴とする、継電器。
3. 請求項１に記載の継電器において、
   各前記保護カバーの前記第１の方向に直交する断面形状はリング形状であることを特徴とする、継電器。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の継電器において、
   さらに、前記固定接点と前記可動接点との間で発生するアークを所定の方向に引き延ばすローレンツ力を発生させる引き延ばし手段を備え、
   前記複数の保護カバーは、少なくとも、各前記固定接点から前記所定の方向の位置に配置されていることを特徴とする、継電器。

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