JP6536363B2 - リレー冷却装置 - Google Patents

Description

本明細書に記載された技術は、リレーを冷却する技術に関する。

従来、特開２００４−１３４１４０号公報に記載のリレーが知られている。このリレーは、ケース内にリレーユニットが収容されてなる。

リレーユニットは、固定接点と、この固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、コアの周囲に配されたコイルと、可動部材をコアから離れる向きに付勢するばねと、を備える。

特開２００４−１３４１４０号公報

近時、電気自動車や、ハイブリッド車のバッテリーに接続されたリレーに対して、比較的に大きな電流を流すことが求められている。すると、通電により発生する熱によってリレーの内部温度が上昇し、コイルの絶縁被膜が劣化することが懸念される。

ジュールの法則によれば、ｔ秒間の通電による発熱量Ｑは、導体の抵抗Ｒと、電流Ｉの二乗と、の積に比例する（Ｑ＝ＲＩ^２ｔ）。このように発熱量は電流の二乗に対応して増大するので、比較的に大きな電流が流される場合には、特に問題となる。

発熱量を減らすためには、導体の抵抗を減少させることが考えられる。導体の抵抗を減少させるためには、導体の断面積を大きくすることが考えられる。しかし、リレーに用いられる導体の断面積を大きくすると、リレーが大型化するので現実的ではない。このため、通電時にリレーを効率良く冷却することが望まれる。

本明細書に記載された技術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、リレーの冷却効率を向上させる技術を提供することを目的とする。

本明細書に記載された技術は、リレー冷却装置であって、容器と、前記容器内に貯留された液冷媒と、前記液冷媒に浸漬されたリレーと、を備える。

上記の構成によれば、リレーに電流が流れている間に、リレーから発生する熱は、液冷媒に伝達される。これにより、リレーの冷却効率を向上させることができる。

この結果、リレーの温度が上昇することが抑制される。これにより、リレーを構成する部品を大型化しなくても、リレーの温度が過度に上昇することを抑制できるので、リレーが大型化することを抑制することができる。

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

前記容器内の前記液冷媒を流動させる流動手段を有することが好ましい。

上記の構成によれば、リレーの周囲に、比較的に温度が高い液冷媒が滞留することが抑制される。これにより、リレーの外面の温度よりも、リレーの近傍に位置する液冷媒の温度を確実に低くすることができるので、リレーの冷却効率を一層、向上させることができる。

前記容器には前記液冷媒が流通されるパイプが接続されており、前記流動手段は前記パイプに接続されたポンプであることが好ましい。

上記の構成によれば、容器内には常に液冷媒が循環するので、リレーからの放熱効率を一層、向上させることができる。

前記リレーは、リレーユニットと、前記リレーユニットが収容されたケースと、を有し、前記ケースには貫通孔が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、ケースが貫通孔を有することにより、貫通孔を通って液冷媒がケース内に浸入し、又は、ケース外から排出される。これにより、リレーユニットを液冷媒によって直接に冷却することができるので、リレーの冷却効率を一層向上せることができる。

前記リレーユニットは、固定接点と、前記固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、コアの周囲に配されたコイルと、前記可動部材を前記固定接点に接近する方向に付勢するばねと、を備え、前記ケースは、前記コイルを収容するコイル収容室と、前記コイル収容室と隔壁によって仕切られて、少なくとも、前記固定接点と、前記可動部材と、を収容する接点収容室と、有し、前記貫通孔は前記コイル収容室に設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、液冷媒によってコイル及びコアを直接に冷却することができるので、リレーの冷却効率を一層向上させることができる。

前記リレーユニットは、固定接点と、前記固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、コアの周囲に配されたコイルと、前記可動部材を前記固定接点に接近する方向に付勢するばねと、を備え、前記ケースは、前記コイルを収容するコイル収容室と、前記コイル収容室と隔壁によって仕切られて、少なくとも、前記固定接点と、前記可動部材と、を収容する接点収容室と、有し、前記貫通孔は前記接点収容室に設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、固定接点と、可動部材とを液冷媒によって直接に冷却することができるので、リレーの冷却効率を一層向上させることができる。

前記リレーユニットは、固定接点と、前記固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、コアの周囲に配されたコイルと、前記可動部材を前記固定接点に接近する方向に付勢するばねと、を備え、前記ケースは、前記コイルを収容するコイル収容室と、前記コイル収容室と隔壁によって仕切られて、前記固定接点と、前記可動部材と、前記ばねと、を収容する接点収容室と、有し、前記貫通孔は前記コイル収容室と前記接点収容室の双方に設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、液冷媒によってコイル及びコアを直接に冷却することができると共に、固定接点と、可動部材をも液冷媒によって直接に冷却することができるので、リレーの冷却効率を一層向上させることができる。

前記液冷媒は絶縁性であることが好ましい。

上記の構成によれば、ケースを液密に形成しなくてもよいので、リレーの製造コストを低減させることができる。

本明細書に記載された技術によれば、リレーを効率よく冷却することができる。

実施形態１に係るリレー冷却装置を示す模式的な断面図 リレーが通電状態にある、リレー冷却装置を示す模式的な断面図 実施形態２に係るリレー冷却装置を示す模式的な断面図 実施形態３に係るリレー冷却装置を示す模式的な断面図 実施形態４に係るリレー冷却装置を示す模式的な断面図

＜実施形態１＞
本明細書に記載された技術の実施形態１を、図１ないし図２を参照しつつ説明する。本実施形態に係るリレー冷却装置１０は、容器１１と、この容器１１に貯留された液冷媒１２と、この液冷媒１２に浸漬されたリレー１３と、を有する。なお、以下の説明では、図１を基準として、図１における上方を上方とし、下方を下方として説明する。また、図１を基準として、図１における右方を右方とし、左方を左方として説明する。

（容器１１）
容器１１は金属製であってもよいし、また、合成樹脂製であってもよく、必要に応じて任意の材料を適宜に選択して用いることができる。容器１１は密閉されている。容器１１内には、液冷媒１２が貯留されている。容器１１の側壁には２つのパイプ１４Ａ、１４Ｂが上下に並んで取り付けられている。上側のパイプ１４Ａの左端部は容器１１の内側に貫通されている。パイプ１４Ａの右端部は、ポンプ１５（流動手段の一例）に接続されている。また、下側のパイプ１４Ｂの右端部は、ポンプ１５に接続されており、パイプ１４Ｂの左端部は容器１１の内側に貫通されている。これにより、容器１１の内部に貯留された液冷媒１２は、ポンプ１５によって、容器１１、パイプ１４Ａ、ポンプ１５、パイプ１４Ｂ、容器１１の経路を循環するようになっている。これにより、容器１１内を液冷媒１２が流動するようになっている。

液冷媒１２を容器１１内に貯留する工程としては、例えば、容器１１の上方に開口部を設けておき、この開口部内から液冷媒１２を容器１１内に注入し、その後、開口部を封止することが例示される。なお、液冷媒１２を容器１１内に貯留する工程は上記の工程に限定されない。

液冷媒１２としては、例えば、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロケトン、フッ素不活性液体、水、メタノール、エタノール等のアルコール、シリコーンオイル、鉱物油等のオイル、炭化水素系冷媒からなる群から選ばれる１つ、又は複数を用いることができる。液冷媒１２は、絶縁性を有していてもよく、また、導電性を有していてもよい。本実施形態においては、液冷媒１２として、絶縁性を有するフッ素不活性液体を好適に用いることができる。

液冷媒１２の量としては、容器１１内に液冷媒１２が充満している必要はなく、リレー１３が浸漬される程度に適宜に調節することができる。

容器１１の底壁には、リレー１３が載置される台１６が配されている。この台１６は天板１７と脚部１８と、を有している。天板１７の下方の領域には、液冷媒１２が流通可能な空間が形成されている。

（リレー１３）
リレー１３は、実質的に直方体形状をなしている。リレー１３は、ケース１９と、このケース１９内に収容されたリレーユニット２０と、を備える。

ケース１９には、２つの固定端子２１が、ケース１９の上壁を貫通して配設されている。固定端子２１のうち、ケース１９の内側に位置する端部は固定接点２２とされる。固定端子２１のうち、ケース１９の外側に位置する部分は、それぞれ、バスバー２３に接続されている。バスバー２３は、図示しない電力回路に接続されている。このバスバー２３には、比較的に大きな電流が流れるようになっている。

ケース１９の上壁には、２つの固定端子２１の間に、上方に突出する仕切り壁２４が設けられている。この仕切り壁２４によって、２つの固定端子２１の間が確実に絶縁されるようになっている。

ケース１９の内部は、隔壁２５によって上下に仕切られている。ケース１９の内部のうち、上側には、固定接点２２と、固定接点２２に接触可能な可動接点２６を有する可動部材２７と、可動部材２７を固定接点２２に接近する方向に付勢するばね２８と、ばね２８が取り付けられた磁性部材２９と、が収容されている。隔壁２５には上下方向に貫通する挿通孔３０が形成されている。この挿通孔３０内には、後述するコア３１の突出軸部３２が挿通されている。コア３１の突出軸部３２には、上記の磁性部材２９が取り付けられている。

可動部材２７は、導電性を有すると共に、磁力によって磁性部材２９に吸着可能な材料によって形成されている。可動部材２７を構成する金属としては、鉄、鉄合金等、必要に応じて任意の材料を適宜に選択することができる。

可動部材２７は、左右方向に延びる板状をなす接触板部３３と、接触板部３３の左右両端部寄りの位置から下方に突出する脚部３４と、を有する。接触板部３３のうち、固定接点２２と接触する部分は、可動接点２６とされる。ケース１９のうち隔壁２５の上側の部分は、固定接点２２と、可動接点２６を有する可動部材２７と、が収容された接点収容室３５とされる。

磁性部材２９は、左右方向に延びる板状をなしている。上方から見た磁性部材２９は、可動部材２７の接触板部３３と略同じ程度に形成されている。略同じ程度とは、磁性部材２９と可動部材２７の接触板部３３とが同じ大きさであってもよく、また、磁性部材２９が接触板部３３よりもやや大きくてもよく、また、磁性部材２９が接触板部３３よりもやや小さくてもよい。

ケース１９のうち、隔壁２５よりも下方の領域は、コイル３６が収容されたコイル収容室３７とされる。

コイル３６はコア３１の周囲に配されている。コイル３６は、絶縁被覆された電線が巻回された周知の構成である。コア３１は、上下方向に延びた形状をなしている。コア３１は、磁性材料で形成されており、例えば、鉄、鉄合金等、必要に応じて任意の磁性材料により形成することができる。

コア３１の上端部には、上方に突出する突出軸部３２が形成されている。突出軸部３２は、ケース１９の隔壁２５を上下方向に貫通して配されている。上記したように、突出軸部３２の上端部には、磁性部材２９が固定されている。

図１に示すように、コイル３６に通電した状態においては、コイル３６及びコア３１に発生した磁気力によって可動部材２７が磁性部材２９に引き寄せられている。これにより、固定接点２２と、可動接点２６との電気的な接続が切断されている。この状態においては、ばね２８上下方向に収縮することによって、上下方向に弾発力を発揮しうる状態になっている。

図２に示すように、コイル３６に通電していない状態においては、可動部材２７は、ばね２８によって上方に付勢されて、固定接点２２に下方から接触する。これにより、２つの固定接点２２は、可動接点２６を有する可動部材２７によって電気的に接続される。この結果、２つのバスバー２３間に電流が流れるようになっている。なお、本実施形態に係るばね２８は、金属線をコイル３６状に巻いた、いわゆるコイルばねが用いられている。

（実施形態の作用、効果）
続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、リレー冷却装置１０は、容器１１と、容器１１内に貯留された液冷媒１２と、液冷媒１２に浸漬されたリレー１３と、を備えている。これにより、２つのバスバー２３間に電流が流れている間に、固定接点２２、及び可動部材２７から発生する熱は、ケース１９から突出した固定端子２１や、ケース１９の壁部を介して液冷媒１２に伝達される。これにより、リレー１３の冷却効率を向上させることができる。

この結果、ケース１９内に熱がこもることが抑制されるので、ケース１９内の温度が上昇することが抑制される。これにより、固定端子２１、及び可動部材２７を大型化しなくても、ケース１９内の温度が過度に上昇することを抑制できるので、リレー１３が大型化することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、容器１１内の液冷媒１２を流動させる流動手段を有するので、リレー１３の周囲に、比較的に温度が高い液冷媒１２が滞留することが抑制される。これにより、リレー１３のケース１９の外面の温度よりも、リレー１３のケース１９の近傍に位置する液冷媒１２の温度を確実に低くすることができるので、リレー１３の冷却効率を一層、向上させることができる。

また、本実施形態によれば、容器１１には液冷媒１２が流通されるパイプ１４が接続されており、パイプ１４にはポンプ１５が接続されている。これにより、容器１１内には常に液冷媒１２が循環するので、リレー１３からの放熱効率を一層、向上させることができる。

また、本実施形態に係る液冷媒１２は絶縁性である。これにより、リレー１３のケース１９を液密に形成しなくてもよいので、リレー１３の製造コストを低減させることができる。

＜実施形態２＞
次に、本明細書に記載された技術の実施形態２を、図３を参照しつつ説明する。本実施形態においては、リレー１３のケース１９には、コイル収容室３７を構成する壁部に貫通孔４０Ａが形成されている。本実施形態では、図３における左右両側壁に、貫通孔４０Ａが形成されている。これにより、液冷媒１２が、コイル収容室３７内に流入し、且つ、流出するようになっている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

上記の構成により、コイル３６及びコア３１に対して液冷媒１２が直接に接触することができる。これにより、固定端子２１、及び可動部材２７で発生した熱は、磁性部材２９、突出軸部３２を通って、コア３１、及びコイル３６へと伝達され、その後、液冷媒１２へと伝達される。このように、液冷媒１２へと熱が伝達される経路が増加するので、コイル３６を一層効率的に冷却することができる。

＜実施形態３＞
次に、本明細書に記載された技術の実施形態３を、図４を参照しつつ、説明する。本実施形態においては、リレー１３のケース１９には、接点収容室３５を構成する壁部に貫通孔４０Ｂが形成されている。本実施形態では、図４における左右両側壁に、貫通孔４０Ｂが形成されている。これにより、液冷媒１２が、接点収容室３５内に流入し、且つ、流出するようになっている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

上記の構成により、固定接点２２、及び可動部材２７対して液冷媒１２が直接に接触することができる。これにより、固定端子２１、及び可動部材２７で発生した熱は、直接に、液冷媒１２へと伝達される。この結果、コイル３６を一層効率的に冷却することができる。

＜実施形態４＞
次に、本明細書に記載された技術の実施形態４を、図５を参照しつつ説明する。本実施形態においては、リレー１３のケース１９には、接点収容室３５を構成する壁部に貫通孔４０Ｂが形成されていると共に、コイル収容室３７を構成する壁部にも貫通孔４０Ａが形成されている。本実施形態では、図５における左右両側壁に、それぞれ、貫通孔４０Ａ，４０Ｂが形成されている。これにより、液冷媒１２が、接点収容室３５と、コイル収容室３７の双方に流入し、且つ、流出するようになっている。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

上記の構成により、リレー１３を構成する、固定接点２２、可動部材２７、コイル３６、及びコア３１に対して液冷媒１２が直接に接触することができる。これにより、コイル３６を一層効率的に冷却することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術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明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態では、容器１１は密閉された構成としたが、密閉されていなくてもよい。

（２）本実施形態では、流動手段としてポンプ１５を用いたが、これに限られず、流動手段としては、液冷媒１２中にプロペラ等の撹拌装置を浸漬して、液冷媒を撹拌させてもよく、必要に応じて任意の流動手段を適宜に選択できる。

（３）本実施形態では、絶縁性を有する液冷媒１２を用いたが、これに限られず、導電性を有する液冷媒１２を用いてもよい。この場合、リレー１３は液密なシール構造を有することが望ましい。導電性を有する液冷媒１２としては、水、アルコール等の極性溶媒を用いることができる。

（４）本実施形態においては、ばね２８はコイル状のばね２８を用いたが、これに限られず、板ばね、たけのこばね等、必要に応じて任意の形状のばねを用いることができる。

１０：リレー冷却装置
１１：容器
１２：液冷媒
１３：リレー
１４：パイプ
１５：ポンプ
１９：ケース
２０：リレーユニット
２２：固定接点
２５：隔壁
２６：可動接点
２７：可動部材
２８：ばね
３１：コア
３５：接点収容室
３６：コイル
３７：コイル収容室
４０Ａ，４０Ｂ：貫通孔

Claims (6)

1. 容器と、
   前記容器内に貯留された液冷媒と、
   前記液冷媒に浸漬されたリレーと、を備え、
   前記リレーは、
   リレーユニットと、
   前記リレーユニットが収容されたケースと、を有し、
   前記リレーユニットは、
   固定接点と、
   前記固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、
   コアの周囲に配されたコイルと、
   前記可動部材を前記固定接点に接近する方向に付勢するばねと、
   を備え、
   前記ケースは、前記コイルを収容するコイル収容室と、
   前記コイル収容室と隔壁によって仕切られて、少なくとも、前記固定接点と、前記可動部材と、を収容する接点収容室と、有し、
   前記コイル収容室には貫通孔が設けられている、リレー冷却装置。
2. 容器と、
   前記容器内に貯留された液冷媒と、
   前記液冷媒に浸漬されたリレーと、を備え、
   前記リレーは、
   リレーユニットと、
   前記リレーユニットが収容されたケースと、を有し、
   前記リレーユニットは、
   固定接点と、
   前記固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、
   コアの周囲に配されたコイルと、
   前記可動部材を前記固定接点に接近する方向に付勢するばねと、
   を備え、
   前記ケースは、前記コイルを収容するコイル収容室と、
   前記コイル収容室と隔壁によって仕切られて、少なくとも、前記固定接点と、前記可動部材と、を収容する接点収容室と、有し、
   前記接点収容室には貫通孔が設けられている、リレー冷却装置。
3. 容器と、
   前記容器内に貯留された液冷媒と、
   前記液冷媒に浸漬されたリレーと、を備え、
   前記リレーは、
   リレーユニットと、
   前記リレーユニットが収容されたケースと、を有し、
   前記リレーユニットは、
   固定接点と、
   前記固定接点と接触可能な可動接点を有する可動部材と、
   コアの周囲に配されたコイルと、
   前記可動部材を前記固定接点に接近する方向に付勢するばねと、
   を備え、
   前記ケースは、前記コイルを収容するコイル収容室と、
   前記コイル収容室と隔壁によって仕切られて、少なくとも、前記固定接点と、前記可動部材と、を収容する接点収容室と、有し、
   前記コイル収容室と前記接点収容室の双方には貫通孔が設けられている、リレー冷却装置。
4. 前記容器内の前記液冷媒を流動させる流動手段を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリレー冷却装置。
5. 前記容器には前記液冷媒が流通されるパイプが接続されており、前記流動手段は前記パイプに接続されたポンプである請求項４に記載のリレー冷却装置。
6. 前記液冷媒は絶縁性である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のリレー冷却装置。

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