JP6751455B2 - 放熱機能を備えたリレー構造 - Google Patents

Description

本発明はリレーに関し、特に放熱機能を備えた電磁式リレー構造に関する。

自動制御システムの主な構成要素はリレーである。小さな電気回路の制御によって、リレーの開閉状態を制御し、他の大きな電気回路を制御するという目的を達成する。電磁式リレーはよく見かけるリレーの一種である。電磁装置に発生する電磁効果によって、可動接点を駆動して固定接点に接触させ、コネクター装置と電気接続したもう一つの大きな電気回路システムを導通させることによって、電気回路システムの制御が行われる。その逆も同じである。自動車においては、適用されているリレーの固定コネクターがネジ接続方式によって、大きな電気回路システムと電気接続され、自動車の電気回路システムの自動制御が行われている。

しかしながら、現行のリレーは、電気回路システムとの接続方法に関する取扱いが困難であり、操作する者に余計な負担をかけている。さらに、自動車用リレーの使用は長期間にわたり、大量の熱エネルギーも発生しやすい。一方、現行のリレーは放熱効率が悪く、リレーと、それに電気接続する電気回路システムとを損傷し、使用効率を低下させてしまう。

この点について、本発明者達は、完備していないところをつき止め鋭意研究し、かかる産業で長年に蓄積された経験をもとに、本案のリレー構造を考案し、上記の公知技術の欠点の改善を図らんとするものである。

上記課題に基づき、本発明は一種のリレー、特に放熱機能を備えたリレー構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、金属固定接片と、少なくとも一つの金属可動機構と、少なくとも一つの電磁構造体とを含む、放熱機能を備えたリレー構造を提供する。かかる金属固定接片をそれぞれポリマー熱伝導体に接続し、いずれか二つの金属固定接片の間に少なくとも一つのトラッキング抑制プレートを設け、かかるトラッキング抑制プレートをポリマー熱伝導体に接続して、ポリマー熱伝導体と、いずれか二つの金属固定接片間で発生するトラッキングを遮断する。金属可動機構を金属固定接片に合わせて一側部に設けていて、かつ、かかる金属可動機構が複数の可動接点を有する。かかる電磁構造体を金属可動機構に合わせて一側部に設ける。これにより、かかる電磁構造体が通電して形成される電磁効果によって、金属可動機構を駆動し、金属固定接片と、可動接点との開閉状態を形成し、導電状態または非導電状態を形成する。これによって、導電状態または非導電状態となった瞬間、金属固定接片で蓄積された大量な熱エネルギーがポリマー熱伝導体を介して放出されるため、自動車に適用すれば、特に良い使用効果を発揮できる。

各金属固定接片がポリマー熱伝導体に固定して接続していて、かつ、各金属固定接片が、前面熱対流部と、中間熱伝導部と、末端放熱部とを含む。前面熱対流部がポリマー熱伝導体と接続されていて、かつ、前面熱対流部が金属可動機構に対して、アーク高温形成区域と、対流放熱区域とを形成し、かかるアーク高温形成区域を対流放熱区域に対向して設け、かつ、かかる対流放熱区域が外部に露出していて、ポリマー熱伝導体の外面と挟設した形で熱対流空間が形成される。一方、かかる前面熱対流部が延伸屈折されて、中間熱伝導部を形成し、中間熱伝導部が延伸屈折されて末端放熱部を形成する。かかる末端放熱部の中間熱伝導部との接続端の対向端がポリマー熱伝導体から突き出してアーク高温形成区域が形成されている。これにより、アーク高温形成区域で形成した熱エネルギーがそれぞれ対向するように設置された対流放熱区域と熱対流空間とを介して、対流方式で排出され、中間熱伝導部が熱伝導方式によってポリマー熱伝導体に伝導されて排出され、末端放熱部によって大気に輻射排出される。これにより、熱エネルギーの排出効果が増加される。特に自動車に適用した場合は、突出形状の末端放熱部を自動車の大きい電気回路システムとの電気接続に提供することができ、従来のネジ接続方式による取り付け不便が解消され、本発明のリレー構造の取付作業はより便利に行える。

またはもう一つの実施例において、各末端放熱部が各中間熱伝導部との対向接続端をさらに伸ばして延在部を形成し、各金属固定接片全体はＵ字状を形成していてもよい。このように、延在部を介して、末端放熱部と空気とがより大きい接触面積を持つことで、各末端放熱部による熱排出効果を増やすことができる。さらに、本発明を自動車に適用した場合、前述の説明の通り、各延在部を自動車の大きい電気回路システムとの接続に提供すれば、使用者の取付作業をより便利に行うことができる。好ましくは、各中間熱伝導部を延伸屈折させて末端放熱部を形成し、かつ、各中間熱伝導部を、各前面熱対流部及び各末端放熱部に対して、非直角に設置してもよい。これにより、中間熱伝導部の熱抵抗を軽減し、熱エネルギーをよりすばやく排出し、熱エネルギーの排出効果が向上される。

かかる放熱機能を備えたリレー構造は複数の磁気部材を更に含んでいてもよい。磁気部材を金属可動機構とアーク高温形成区域との両側、または金属可動機構とアーク高温形成区域の周囲に設置してもよく、隣接するいずれか二つの磁気部材が同極に対向してもよい。これにより、外部環境による磁場干渉を軽減してアークを打ち消すことができる。

さらに、ポリマー熱伝導体の底面が閉鎖状キャビティを形成するように延在し、ポリマー熱伝導体と、金属固定接片と、可動接点とにより閉鎖空間を形成し、金属固定接片と可動接点とが接触して電気導通によって発生するアークを遮断することで、本発明の使用効果と、使用寿命を向上させてもよい。

この他、トラッキング抑制プレートが複数設けられていて、かつ、いずれか二つのトラッキング抑制プレート間に挟設して形成されたエアギャップが、いずれか二つの金属固定接片間で発生するトラッキングを遮断するようにして、本発明の使用効果を向上させてもよい。

本発明で開示する放熱機能を備えたリレー構造は、ポリマー熱伝導体を介して金属固定接片と接続し、金属固定接片が電気導通したときに発生する熱エネルギーを排出させ、本発明の使用効果を向上する。さらに、末端放熱部を介して熱エネルギーをスムーズに排出できるとともに、本発明の取付作業がより便利に行える。

発明の好ましい実施例による立体構造図である。 本発明の好ましい実施例による構造分解図である。 本発明の好ましい実施例による局所断面態様図である。 本発明の好ましい実施例による断面態様図である。 本発明もう一つの実施例による局所断面態様図である。 本発明さらに別の実施例による断面態様図である。

審査官の方々に本発明の内容についてご理解いただくべく、以下に図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１から図４には、本発明の好ましい実施例による立体構造図と、構造分解図と、局所断面態様図と、断面態様図とが示されている。図に示すように、本発明の放熱機能を備えたリレー構造１は、複数の金属固定接片１０と、少なくとも一つの金属可動機構１１と、少なくとも一つの電磁構造体１２とを含む。そのうち、金属固定接片１０をそれぞれポリマー熱伝導体１３に設け、かかる金属可動機構１１が金属固定接片１０の一側部に設けられていて、かつ、金属可動機構１１が複数の可動接点５１を有する。金属可動機構１１は可動本体１１２をさらに有し、かかる可動本体１１２には可動接点１１１が設けられている。かかる電磁構造体１２は電磁コイル１２１を有しており、金属可動機構１１の一側部に合わせて設けられている。この実施例において、金属可動機構１１と電磁構造体１２とは接続具１３６を介して、ポリマー熱伝導体１３に接続されているが、他の方法によってポリマー熱伝導体１３に接続することも可能である。好ましくは、金属固定接片１０を大きい電気回路システムに電気接続し、一方、電磁構造体１２を小さい電気回路システムに電気接続する。小さい電気回路システムを制御することによって、電磁構造体１２に通電させ、電磁効果によって金属可動機構１１を駆動し、金属固定接片１０と可動接点１１１との開閉状態を形成し、導電状態または非導電状態を形成して、さらに大きい電気回路システムを制御する。

さらに、各金属固定接片１０はポリマー熱伝導体１３に固定して接続されている。この実施例において、各金属固定接片１０は埋め込み射出成形方式によってポリマー熱伝導体１３に接続され、各金属固定接片１０とポリマー熱伝導体１３との緊密な結合状態が形成されて、その内部の熱エネルギーを伝導させる。図に示すように、各金属固定接片１０は、前面熱対流部１０１と、中間熱伝導部１０２と、末端放熱部１０３とを含む。そのうち、前面熱対流部１０１と、ポリマー熱伝導体１３とを接続し、かつ、前面熱対流部１０１が金属可動機構１１に対してアーク高温形成区域１０１１と対流放熱区域１０１２とを形成し、かかるアーク高温形成区域１０１１を対流放熱区域１０１２に対向するように設ける。かかる対流放熱区域１０１２を外部に露出させて、ポリマー熱伝導体１３の外面と挟設した熱対流空間１３２を形成し、かかる熱対流空間１３２にて空気を流動させる。この他、かかる前面熱対流部１０１を延伸屈折させて、中間熱伝導部１０２を形成し、中間熱伝導部１０２を延伸屈折させて、末端放熱部１０３を形成する。かかる末端放熱部１０３と、中間熱伝導部１０２との接続端がポリマー熱伝導体１３から突き出している。好ましくは、使用者が大きい回路システムの接続具を末端放射部１０３と電気接続することができる。特に自動車のリレーに適用できる。突出形状の末端放熱部１０３を自動車の大きい電気回路システムとの電気接続に提供することができ、従来のネジ接続方式による取り付けの不便を解消する。よって、本発明によれば、簡単、かつ、便利な取り付け方式を提供し、取り付け作業に方式に便利できる。

金属固定接片１０と可動接点１１１とが閉合状態を形成したとき、図３に示すように、大量の電流が金属固定接片１０及び可動接点１１１に流れて、導電状態を形成するため、接触箇所には大量の熱エネルギーが発生する。つまり、アーク高温形成区域１０１１に大量の熱エネルギーが形成される。図においては、熱エネルギーの金属における伝導方向を矢印で表し、熱エネルギーの空気における伝導方向を波状放射図または閉鎖区域内の熱対流ループの対流図で表す。これにより、各アーク高温形成区域１０１１に形成された熱エネルギーがそれぞれ各前面熱対流部１０１と、各中間熱伝導部１０２と、各末端放熱部１０３より排出される。その一として、一部のポリマー熱伝導体１３をえぐって凹み溝構造１３３を形成して、対流放熱区域１０１２と合わせて、熱対流空間１３２を形成し、アーク高温形成区域１０１１で対向に設置された対流放熱区域１０１２と、熱対流空間１３２に空気を流動し、熱エネルギーを対流方式で排出する。図に示すように、凹み溝構造１３３によって構成する閉鎖区域に熱対流ループが形成される。その二として、中間熱伝導部１０２と、ポリマー熱伝導体１３とをしっかり接続することによって、熱エネルギーが熱伝導方式で、アーク高温形成区域１０１１から中間熱伝導部１０２に伝導して、ポリマー熱伝導体１３から排出させ、引き続き少なくとも一つのトラッキング抑制プレート１３１に形成された伝熱フィンを介して熱輻射で放熱し、最後に利用トラッキング抑制プレート１３１と、もう一つのトラッキング抑制プレート１３１の間に形成したエアギャップ１３１１をもって、熱対流により高効率な放熱状態を達成する。そのうち、かかるトラッキング抑制プレート１３１をさらに延在して複数のトラッキング抑制プレート１３１と、複数のエアギャップ１３１１を形成しても良いが、この限りではない（図１と、図３を参照）。これにより、伝熱放熱効果を増加させる。

その三として、複数のアーク線を形成した波状放射図に示すように、一部の末端放熱部１０３がポリマー熱伝導体１３から突き出した形で空気と直接に接触し、熱エネルギーを熱輻射方式で排出するために有利にする。さらに図４において、金属固定接片１０と可動接点１１１とが開状態を形成したとき、アーク高温形成区域１０１１で形成した余剰熱も前述の方法で排出される。これによって、例えば、抵抗が大きすぎて電気回路を焼損または爆発させるなど、余剰熱エネルギーからの更なる損害を軽減することができる。好ましくは、ポリマー熱伝導体１３の部材として伝熱プラスチックを選択すれば、熱エネルギーの排出により有利となる。

引き続き図１と、図２を参照する。いずれか二つの金属固定接片１０が少なくとも一つのトラッキング抑制プレート１３１を有し、かつ、トラッキング抑制プレート１３１がポリマー熱伝導体１３に接続されている。この実施例において、トラッキング抑制プレート１３１がプレート構造であり、かつ、複数設置されていて、いずれか二つのトラッキング抑制プレート１３１間に挟設されたエアギャップ１３１１を形成する。これにより、いずれか二つのトラッキング抑制プレート１３１間と、いずれか二つの金属固定接片１０間と、それぞれ間隔が設けられている。これにより、トラッキング抑制プレート１３１は、金属固定接片１０が相互の電気誘導作動による影響を軽減できるとともに、一部のほこりまたは毛髪が金属固定接片１０に落ちることを防ぎ、トラッキング現象（またはホコリ堆積による導電現象という）を軽減できる。各トラッキング抑制プレート１３１でもって、ポリマー熱伝導体１３と、いずれか二つの金属固定接片１０間のトラッキングを減少させることが好ましい。さらに、トラッキング抑制プレート１３１でもって、金属固定接片１０間のトラッキング発生を有効に阻止し、もって、本発明の使用効果を向上できる。

さらに、ポリマー熱伝導体１３の底側を伸ばして、閉鎖状キャビティ１３４を形成し、ポリマー熱伝導体１３と、金属固定接片１０と、可動接点１１１とを合わせて閉鎖空間１３５を形成する。そのうち、キャビティ１３４は、ポリマー熱伝導体１３の底面を伸ばした構造を形成し、可動接点１１１と、金属固定接片１０の固定接点１０４とも閉鎖空間１３５内部に納めて、前述した接点装置の接触で電気導通した際に発生するアークを遮断できる。同時に、かかるポリマー熱伝導体１３の上部側面には凹み溝構造１３３を有しており、前面熱対流部１０１と熱対流空間１３２を形成して、作動するときに発生する熱エネルギーの排出に提供される。これによって、本発明の使用効果と、使用寿命を向上できる。

この他、本実施形態の熱機能を備えたリレー構造１は、複数の磁気部材１４をさらに含む。かかる磁気部材１４を金属可動機構１１とアーク高温形成区域１０１１の対向する両側または金属可動機構１１とアーク高温形成区域１０１１の周囲に設ける。この実施例においては四つの磁気部材１４が設けられており、かつ、二つを１組として、それぞれ金属可動機構１１とアーク高温形成区域１０１１の対向する両側に形成した後、外付けのバッフル板構造で固定されている。磁気部材１４は永久磁石であり、かつ、隣接するいずれか二つの磁気部材１４が同じ極性を対向に配置する。さらに、金属可動機構１１とアーク高温形成区域１０１１間に片方向磁場を形成する。よって、前述の接点装置が開または閉状態を形成したとき、前述磁場によって外部環境の磁場干渉を軽減できる。さらに、前述の磁場によってアークを屈折させて、前述の接点装置間を離すことによってアークの爆発を避けることがより好都合である。

またはもう一つの実施例において、図５に示すように、各末端放熱部１０３が各中間熱伝導部１０２との対向接続端をさらに伸ばし屈折して延在部１０３１を形成していて、かつ、各延在部１０３１がポリマー熱伝導体１３から突き出していて、各金属固定接片１０全体がＵ形を形成している。そこで、金属固定接片１０と可動接点１１１とが閉合状態を形成したときの、熱エネルギーの流れを図に示す。熱エネルギーの排出方式は前述の図３に係る説明の通りである。放熱機能を備えたリレー構造１の配置位置にかかわらず、凹み溝構造１３３と、対流放熱区域１０１２とによって形成した熱対流空間１３２が、熱エネルギーを対流及び熱輻射方式で排出し、延在部１０３１によって放熱空間に拘束されないことが好ましい。

続いて、図６のもう一つの実施例における断面態様図を参照する。放熱機能を備えたリレー構造１が外部ケーシング１５に接続していて、搬送または取り付けの利便性を向上する。各中間熱伝導部１０２を伸ばし屈折して、末端放熱部１０３が形成されており、かつ、各末端放熱部１０３がそれぞれ中間熱伝導部１０２に合わせて設置した一端がさらに延伸屈折して延在部１０３１を設けることによって、各金属固定接片１０全体がＵ字形状を形成する。各中間熱伝導部１０２には二つの屈折構造を有するように、中間熱伝導部１０２と、前面熱対流部１０１及び末端放熱部１０３に対して非直角に設置することが好ましい。このように、中間熱伝導部１０２が比較的に短いため、熱抵抗を軽減し、熱エネルギーをより高速に排出できる。同時に、かかる延在部１０３１を介して、末端放熱部１０３と空気とをより大きい接触面積を持たせることで、各末端放熱部１０３による熱排出効果を増やすことができる。本発明を自動車に適用した場合、前述の通り、使用者の取付作業により有利である。

以上をまとめると、本実施形態の放熱機能を備えたリレー構造１は優れた放熱性を有しているほか、取り付けに便利なリレー構造である。金属固定接片１０をポリマー熱伝導体１３に接続して、金属固定接片１０が電気導通されたときの熱エネルギーを迅速に除去する。さらに、前面熱対流部１０１と、中間熱伝導部１０２と、末端放熱部１０３とがそれぞれ異なる方式によってアーク高温形成区域１０１１の熱エネルギーを排出するので、本実施形態のリレー構造１の使用効果と寿命を向上させることができる。この他、本発明の末端放熱部１０３を大きな電気回路システムと電気接続した場合は、取付作業に利便性を提供できる。

１ 放熱機能を備えたリレー構造
１０ 金属固定接片
１０１ 前面熱対流部
１０１１ アーク高温形成区域
１０１２ 熱対流放熱区域
１０２ 中間熱伝導部
１０３ 末端放熱部
１０３１ 延在部
１０４ 固定接点
１１ 金属可動機構
１１１ 可動接点
１１２ 可動本体
１２ 電磁構造体
１２１ 電磁コイル
１３ ポリマー熱伝導体
１３１ トラッキング抑制プレート
１３１１ エアギャップ
１３２ 熱対流空間
１３３ 凹み溝構造
１３４ キャビティ
１３５ 閉鎖空間
１３６ 接続具
１４ 磁気部材
１５ 外部ケーシング

Claims (7)

1. 複数の金属固定接片と、少なくとも一つの金属可動機構と、少なくとも一つの電磁構造体と、を含み、
   前記複数の金属固定接片はそれぞれポリマー熱伝導体に接続されており、いずれか二つの金属固定接片の間に少なくとも一つのトラッキング抑制プレートが設けられ、前記トラッキング抑制プレートを前記ポリマー熱伝導体に接続して、前記ポリマー熱伝導体と、前記いずれか二つの金属固定接片との間で発生するトラッキングを遮断し、
   前記少なくとも一つの金属可動機構を前記金属固定接片に合わせてその一側部に設け、かつ前記金属可動機構が複数の可動接点を有し、
   前記少なくとも一つの電磁構造体を前記金属可動機構に合わせてその一側部に設け、前記電磁構造体の通電によって形成される電磁効果が前記金属可動機構を駆動し、前記金属固定接片と前記可動接点との開閉状態を形成することで、導電状態または非導電状態を形成し、
   前記複数の金属固定接片のそれぞれを前記ポリマー熱伝導体に固定して接続し、
   前記複数の金属固定接片のぞれぞれは前面熱対流部と、中間熱伝導部と、末端放熱部とを含み、
   前記前面熱対流部が前記ポリマー熱伝導体と接続され、前記前面熱対流部が前記金属可動機構に対してアーク高温形成区域と対流放熱区域とを形成し、前記アーク高温形成区域を前記対流放熱区域に対向して設け、前記対流放熱区域が外部に露出していて、前記ポリマー熱伝導体の外面と挟設して熱対流空間を形成し、
   前記前面熱対流部が延伸屈折されて前記中間熱伝導部を形成し、
   前記中間熱伝導部が延伸屈折されて前記末端放熱部を形成し、
   前記末端放熱部における、前記中間熱伝導部との接続部の反対側に位置する一端が前記ポリマー熱伝導体から突出しており、
   前記アーク高温形成区域の熱エネルギーが、前記アーク高温形成区域に対向するように設けられた前記対流放熱区域と前記熱対流空間とから対流によって排出され、熱伝導方式によって前記中間熱伝導部から前記ポリマー熱伝導体に伝導されて排出されるとともに、前記ポリマー熱伝導体から突出した前記末端放熱部からも排出されることを特徴とする、放熱機能を備えたリレー構造。
2. 前記末端放熱部のそれぞれをさらに伸ばし屈折して延在部を形成し、前記金属固定接片の全体がＵ字状を呈していることを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能を備えたリレー構造。
3. 前記中間熱伝導部のそれぞれを延伸屈折させて前記末端放熱部を形成し、前記中間熱伝導部のそれぞれが前記前面熱対流部及び前記末端放熱部とそれぞれ非直角に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の放熱機能を備えたリレー構造。
4. 複数の磁気部材をさらに含み、
   前記複数の磁気部材を前記金属可動機構と前記アーク高温形成区域との両側、または前記金属可動機構と前記アーク高温形成区域の周囲に設置することを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能を備えたリレー構造。
5. 隣接するいずれか二つの磁気部材が同極に対向することを特徴とする、請求項４に記載の放熱機能を備えたリレー構造。
6. 前記ポリマー熱伝導体の底面が閉鎖状キャビティを形成するように延在し、前記ポリマー熱伝導体と、前記金属固定接片と、前記可動接点とにより閉鎖空間を形成し、前記金属固定接片と前記可動接点とが接触して電気導通によって発生するアークを遮断することを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能を備えたリレー構造。
7. 前記トラッキング抑制プレートが複数設けられており、
   いずれか二つの前記トラッキング抑制プレート間に挟設して形成されたエアギャップが、いずれか二つの前記金属固定接片間で発生するトラッキングを遮断することを特徴とする、請求項１に記載の放熱機能を備えたリレー構造。

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