JPH0554772A - ハイブリツドリレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コストの低いハイブリッドリレーを提供する。 【構成】３つの相回路（Ｕ）（Ｖ）（Ｗ）のうち、２回
路（Ｕ）（Ｗ）は、ホトトライアック５１、出力用有接
点機構５２、リーク電流遮断有接点機構５２で構成する
が、１回路（Ｖ）を有接点機構５２のみで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電磁石コイルにより
開閉される出力用有接点機構と半導体素子よりなるスイ
ッチング回路が電気的に互いに並列となるように配置さ
れて構成される三相用のハイブリッドリレーに関する。

【０００２】

【従来の技術】出力用有接点機構と半導体素子よりなる
スイッチング回路が並列接続される従来の三相用のハイ
ブリッドリレーとしては図７に示すものがある（特開昭
６４−４８３４０号）。ここに示すハイブリッドリレー
Ｈは、三相交流モータ５８を動作制御しており、電源５
５と入力信号生成用のスイッチ５６が接続されて入力信
号回路Ｘが、また、出力側に三相モータ５８、交流電源
５９が接続されて負荷回路Ｙが構成されている。ハイブ
リッドリレーＨは、三相用の３回路Ｕ、Ｖ、Ｗを備え、
入力側は、電源５５に入力信号生成用スイッチ５６を介
して並列に接続される電磁石コイル７と、この電磁石コ
イル７に、並列に接続される補助有接点機構５４と三個
のホトトライアック５１の発光素子の直列回路が設けら
れている。回路Ｕは、発光素子５３ａ、受光素子５３ｂ
及びトライアック６０からなるホトトライアック５１
と、抵抗とコンデンサの直列回路からなり、トライアッ
ク６０に並列に接続されるアブソーバ回路５７と、トラ
イアック６０に直列に接続されるリーク電流遮断用の有
接点機構５２と、この有接点機構５２を介し、トライア
ック６０に並列に接続される出力用有接点機構５０とか
ら構成されている。回路Ｖ、回路Ｗも回路Ｕと全く同様
に構成されている。

【０００３】以上のように構成されるハイブリッドリレ
ーＨの動作を、負荷電流投入時について説明する。スイ
ッチ５６がオンされると、電磁コイル７に電流が流れ、
これにより、先ず最小の接点間隔を持つ、リーク電流遮
断用有接点機構５２がオンし、次に補助有接点機構５４
がオンし、最後に最大の接点距離間隔を持つ、出力用有
接点機構５０がオンする。

【０００４】リーク電流遮断用接点機構５２がオンする
とともに、補助有接点機構がオンすると、ホトトライア
ック５１が動作して、トライアック６０が導通して負荷
回路Ｙが導通状態となり、その後に出力用有接点機構５
０が接続される。そのため、出力用接点機構５０の当接
時に、アークが発生することを防止できる。負荷電流遮
断時は、スイッチ５６がオフされると、電磁石コイル７
の励磁が解除されるので、これにより接点間隔の大きい
順に、つまり出力用有接点機構５０、補助有接点機構５
４、リーク電流有接点機構５２の順でオフする。そのた
め、トライアック６０が導通する負荷Ｙの通電時に出力
用有接点機構５０がオフされるので、その際のアーク発
生は防止される。また、最後にリーク電流遮断用有接点
機構５２が切り離されるが、その時は補助有接点機構５
４の切り離しにより、すでにオライアック６０がオフ状
態となって負荷回路Ｙに殆ど電流の流れない状態となっ
ているので、やはり、その際にもアークが発生すること
はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の三相用
のハイブリッドリレーは、出力用有接点機構のオン時と
オフ時のアーク発生を防止し得るが、接点機構が非常に
多く、そのうち３回路が半導体素子よりなるスイッチン
グ回路が有接点機構の３回路と各々並列に配置されてい
る。つまり、このハイブリッドリレーは、接点機構と半
導体素子よりなるスイッチング回路が各々３回路必要で
あり、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問
題がある。

【０００６】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、部品点数をできるだけ少なくし、コス
トの低いハイブリッドリレーを提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明のハイ
ブリッドリレーは、電磁石コイルにより開閉される半導
体素子よりなる第１のスイッチング手段と、この第１の
スイッチング手段に直列に接続され、前記電磁コイルに
より開閉される有接点の第２のスイッチング手段と、こ
の第１及び第２のスイッチング手段に並列に接続され、
前記電磁石コイルにより開閉され前記第２のスイッチン
グ手段より遅く閉じられ、早く開かれる出力用有接点の
第３のスイッチング手段とで構成される第１回路と、前
記電磁石コイルにより前記第２のスイッチング手段と同
タイミングで開閉され、出力を開閉するスイッチング手
段を有する第２回路と、前記第１回路と同一構成の第３
回路と、前記電磁石コイルにより、前記３のスイッチン
グ手段より早く閉じられ、遅く開かれ、その開閉に応じ
て前記第１のスイッチング手段を開閉する第４のスイッ
チング手段とから構成されている。

【０００８】このハイブリッドリレーでは、電磁石コイ
ルの通電により、先ず第１回路、第３回路の有接点の第
２のスイッチング手段と第２回路の有接点スイッチング
手段がオンされ、次に第４のスイッチング手段がオンさ
れ、これに応じて第１のスイッチング手段である半導体
素子がオンされ、その後に出力用第３の有接点スイッチ
ング手段がオンする。この出力用の第３の有接点スイッ
チング手段がオンする際には、すでに負荷電流が流れて
いるので接点アークが生じることはない。電磁石コイル
への電流がオフされ、負荷遮断がなされる場合には、逆
に、第３、第４、第２の順でスイッチング手段がオフさ
れるので、出力用の第３の有接点スイッチング手段の接
点にやはりアークが生じない。

【０００９】このハイブリッドリレーでは、第２の回路
が出力を開閉する有接点スイッチング手段のみなので、
全体構成を安価に実現できる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により、この発明をさらに詳細
に説明する。図１は、この発明の一実施例を示す三相用
のハイブリッドリレーの平面図、図２はその縦断面図で
ある。図において、１はケーシングであり、ケーシング
１内は水平方向の仕切り壁２、３により上下方向におい
て３段に仕切られており、下スペース４内にヨーク５、
鉄心６、コイル７、スプール８からなる電磁石９が設け
られ、さらにその鉄心６の端面に相対するように可動体
１０が設けられている。中スペース内１１には図３に示
すような可動ユニット１２が設けられている。

【００１１】可動ユニット１２は基部１３と長辺部１４
とからなるＬ型の第１可動ブロック１５と、その第１可
動ブロック１５の長辺部１４上に載置されて設けられて
いる第２可動ブロック１６とからなっている。第１可動
ブロック１５、第２可動ブロック１６の位置決めは、上
下方向においては上記仕切り壁２、３によってなされ、
側方向においては所定間隔をおいて中スペース１１内に
可動ユニット１２に対して直交方向に設けられたそれぞ
れのバリア壁１７の端部により行われている。また第１
可動ブロック１５、第２可動ブロック１６は、第１可動
ブロック１５の基部１３と逆側の位置にケーシング１間
に装着されたコイルバネ１８、１９それぞれにより押圧
され、通常は矢印Ａ方向に付勢されている。

【００１２】第１可動ブロック１５の基部１３の上部に
は上方に突出する棒状の目印体２０が一体に設けられて
おり、下部には仕切り壁３を通して突出する上記可動体
１０の上端の操作部２１の嵌合する嵌合部２２が設けら
れている。また基部１３の上部、さらには基部１３から
長辺部１４にかけて合計５個の可動接点装着開口２３が
設けられており、その左端より２つ目の開口２３（図２
のＦ参照）を除いて、それぞれの内部に両端を外方に突
出するように可動片２４がバネ２５で押圧されるように
して取り付けられている。それら可動片２４のそれぞれ
の折曲された両端には接点２６が取り付けられている。

【００１３】第２可動ブロック１６にも可動接点装着開
口２７が３個設けられており、この装着開口２７それぞ
れの内部にも両端に接点２８の取り付けられた可動片２
９がバネ３０で押圧されるようにして取り付けられてい
る。第２可動ブロック１６の装着開口２７それぞれは上
記第１可動ブロック１５の長辺部１４の３個の装着開口
２３と同水平位置に位置し、したがってその内部に設け
られる可動片２９も対応する装着開口２３の可動片２４
と同水平位置に位置している。

【００１４】中スペース１１内の可動ユニット１２の両
側には上記それぞれの可動片２４、２９に対応するよう
に、多数本の接点３１が取り付けられた固定片３２が立
設されている。ただし、開口２３より可動片２４が突設
されていない開口２３に対応する位置の固定片３２に
は、接点が設けられていない（図３のＦ参照）。上記の
第１可動ブロック１５と、第２可動ブロック１６の同水
平位置に位置する装着開口２３、２７に装着された一対
の可動片２４、２９には１対の固定片３２が対応する構
成となっていて、それら固定片３２は途中が折曲部３３
とされ、その折曲部３３の上下位置に、上記した例外を
除いて接点３１、３１がそれぞれ取り付けられている。
折曲部３３を備える故に上記の接点３１の方が下部の接
点３１より対応する可動片３２に近接し、したがって接
点の離間状態における接点２６と接点３１間の接点間隔
距離Ｄ₁ は接点２８と接点３１間の接点間隔距離Ｄ₂ よ
り大きくなるように構成されている。

【００１５】また第１可動ブロック１５の基部１３の上
部の装着開口２３に設けられた可動片２４と固定片３２
の接点２６と接点３１間の接点間隔距離Ｄ₃は、上記接
点間隔距離Ｄ₁ と接点間隔距離Ｄ₂ の中間の長さにされ
ており、すなわちそれら接点間隔距離の関係はＤ₂ ＜Ｄ
₃ ＜Ｄ₁ とされている。基部１３の下部装着開口２３に
設けられた可動片２４と固定片３１における接点２６と
接点３１間の接点間隔距離Ｄ₄ は上記接点間隔距離Ｄ₁
とほぼ等しく構成されている。

【００１６】また、第２可動ブロック１６の下部に設け
られた装着凹部３４には、図４に示すようにストップピ
ン３５が装着されている。ストップピン３５はバネ３６
により一側方に突出するように付勢された状態に設けら
れている。これに対し第１可動ブロック１５のストップ
ピン３５の近傍にはカム部３７が突出して一体に設けら
れており、ストップピン３５の先端部とカム部３７との
相対する側は互いに面接触可能なテーパ面とされてい
る。さらに上記ストップピン３５のカム部３７に対応す
る上記バリア壁１７の先端部には係止部３８が一体に設
けられている。

【００１７】上スペース３９内にはプリント基板４０が
設けられており、このプリント基板４０上には、ホトト
ライアックやアプソーバ回路等が設けられている。ケー
シング１の上面の両端には、５対の端子台４１が設けら
れており、第２可動ブロック１６に相対する３対の端子
台４１には第２可動ブロック１６に相対する固定片３２
からのリード体４２が、それら端子台４１に隣接する１
対の端子台４１には第１可動ブロック１５の基部１３の
下部装着開口２３に装着される可動片２４に対応する固
定片３２からのリード体４２が、さらに残る１対の端子
台４１にはコイル７からのリード線が接続される。上記
３対の端子台４１は負荷側への接続部となり、それらに
隣接する１対の端子台４１はモニタ機構への接続部とな
り、残る１対の端子台４１はコイル７への入力信号制御
部への接続部となっている。

【００１８】図５は、実施例ハイブリッドリレーの電気
的接続を示す回路図である。この実施例ハイブリッドリ
レーＨの入力側には、図７のものと同様に、電源５５
と、入力信号発生スイッチ５６の直列回路が接続されて
入力回路Ｘを、また出力側には三相モータ５８と、三相
交流電源５９が接続されて負荷回路Ｙが構成されてい
る。また、このハイブリッドリレーＨは、電源５５に、
入力信号発生スイッチ５６を介して並列に接続される電
磁石コイル７と、この電磁石コイル７に、並列に接続さ
れる補助有接点機構（第４のスイッチング手段）５４
と、ホトトライアック５１の発光素子の直列回路が設け
られ、三相用の負荷を開閉するために、３つの回路Ｕ、
Ｖ、Ｗを備える点で、従来のハイブリッドリレーと同様
である。回路Ｕは、発光素子５３ａ、受光素子５３ｂ及
びトライアック６０からなるホトトライアック（第１の
スイッチング手段）５１と、抵抗とコンデンサの直列回
路からなり、トライアック６０に並列に接続されるアブ
ソーバ回路５７と、トライアック６０に直列に接続され
るリーク電流遮断用の有接点機構（第２のスイッチング
手段）５２と、この有接点機構５２を介し、トライアッ
ク６０に並列に接続される出力用有接点機構（第３のス
イッチング手段）５０とから構成されている。回路Ｗも
回路Ｕと全く同様に構成されている。この点も、従来の
ハイブリッドリレーと同様である。

【００１９】この実施例ハイブリッドリレーＨの最も特
徴とするところは、回路Ｖの構成にある。回路Ｖは、回
路Ｕ及び回路Ｖの備えるホトトライアック５１、アブソ
ーバ回路５７、出力接点用有接点機構５０を備えず、回
路Ｕ及び回路Ｗのリーク電流遮断用有接点機構５２に相
当する有接点機構５２を備えるのみであり、この有接点
機構の一端を三相モータ５８に、他端を三相交流電源５
９に接続している。

【００２０】次に、この実施例ハイブリッドリレーの動
作について説明する。 （負荷電流投入時）スイッチ５６がＯＮされると、電磁
石９のコイル７が励磁され、可動体１０は鉄心６に引き
付けられて矢印方向Ｂに回動し、操作点２１が嵌合部２
２に嵌合しているので第１可動ブロック１５は矢印Ｃ方
向にバネ１８の付勢力に抗して押圧移動され、第２可動
ブロック１６も第１可動ブロック１５に押圧されてバネ
１９の付勢力に抗して矢印Ｃ方向に移動する。そしてま
ず最小の接点間隔距離Ｄ₂ であるリーク電流遮断用有接
点機構５２の接点２８と接点３１とが当接し、次に接点
間隔距離Ｄ₃ の補助有接点機構５４の接点２６と接点３
１とが当接し、最後に最大の接点間隔距離Ｄ₁ の出力用
有接点機構５０の接点２６と接点３１と、接点間隔距離
Ｄ₄ の有接点機構の接点２６と接点３１とがそれぞれ当
接する。

【００２１】リーク電流遮断用有接点機構５２がオンす
ると、Ｖ回路の相は、三相交流電源３９と三相モータ５
８が接続されるが、１相のみの接続なので、負荷電流は
流れない。しかし、上記のようにリーク電流遮断用有接
点機構５２が接続されるとともに補助有接点機構５４が
接続されるとＵ回路及びＷ回路の接続によりホトトライ
アック５１が動作してトライアック６０が導通して負荷
回路Ｙが通電状態となり、その後出力用有接点機構５０
が接続されるのでその接点２６と接点３１の当接時にア
ークが発生することが防止される。リーク電流遮断用有
接点機構５２の接点２６と接点３１の当接によりＵ回路
及びＷ回路の受光素子５３の若干のリーク電流は流れる
が、その量は微小であるのでその際にアークが発生する
ことはない。

【００２２】上記のように出力用有接点機構５０それぞ
れの接続がなされることにより対応する端子台４１に接
続される三相交流モータ５８の作動がなされ、また接点
間隔距離Ｄ₄ の接点機構の接点２６と接点３１との接続
により対応する端子台４１に接続されるモニタランプ等
が点灯する。また上記の第１可動ブロック１５の移動の
状況が目印体２０により容易に外部から確認されるよう
になっている。

【００２３】上記の第２可動ブロック１６の移動の際に
は、図４の（Ａ）に示すようにストップピン３５が係止
部３８にテーパ面において当接するが、テーパ面となっ
ている故に第２可動ブロック１６がさらに押圧されるこ
とにより、図４の（Ｂ）に示すようにストップピン３５
はバネ３６力に抗して装着凹部３４内に押し込められ、
係止部３８部分を通過した位置においてバネ３６力によ
り再び側方に突出する状態となる。 （負荷電流遮断時）スイッチ５６がＯＦＦされると、コ
イル７の励磁が解除されて鉄心６の引き付け力がなくな
り、可動体１０の操作部２１により第１可動ブロック１
５の押圧力も解除される。したがって第１可動ブロック
１５と第２可動ブロック１６とはバネ１８、１９により
押し戻される。この時、第１可動ブロック１５はスムー
ズに戻り移動するが、第２可動ブロック１６は、図４の
（Ｃ）に示すように、ストップピン３５が係止部３８に
係止することにより停止状態に維持される。そして第１
可動ブロック１５が移動してそのカム部３７のテーパ面
がストップピン３５のテーパ面を押圧してストップピン
３５を押し下げた状態においてストップピン３５の係止
部３８への係止が解除され、第２可動ブロック１６も戻
り移動を行う。

【００２４】そしてこの場合は、負荷電流の投入時とは
逆に、Ｕ回路とＷ回路の最大の接点間隔距離Ｄ₁の出力
用有接点機構５０の接点２６と接点３１と、接点間隔距
離Ｄ₄の接点機構の接点２６と接点３１とがまず切り離
され、次に接点間隔距離Ｄ₃ の補助有接点機構５４の接
点２６と接点３１とが切り離され、最後に最小の接点間
隔距離Ｄ₂ であるリーク電流遮断用有接点機構５２の接
点２８と接点３１とが切り離される。

【００２５】そして、トライアック６０が導通している
負荷回路Ｙの通電時にＵ回路とＷ回路の出力用有接点機
構５０が切り離されるので、その際のアーク発生は防止
される。また、最後にリーク電流遮断用有接点機構５２
が切り離されるが、補助有接点機構５４の切り離しによ
りすでにトライアック６０が非導通状態となって負荷回
路Ｙに殆ど電流の流れない状態となっているので、やは
りその際にもアークが発生することはない。

【００２６】とくに上記構成のものでは、第２可動ブロ
ック１６に戻り動作を、ストップピン３５の働きにより
遅らせる構成としているので、トライアック６０の補助
有接点機構５４の切り離し後における導通保持時間が長
くて非導通になるのが遅れても、リーク電流遮断用有接
点機構５２の切り離しは上記のストップピン３５により
さらに遅延され、トライアック６０が非導通となった状
態において確実になされる構造となっている。

【００２７】なお、上記実施例では、Ｖ相回路は、リー
ク電流遮断用に対応する有接点５２のみとしたが、これ
と並列に有接点５０を入れても差し支えない。また、補
助有接点機構に代わるスイッチング手段としてタイマ等
を用いてもよい。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、三相のうち１相分は
他の相回路が導通する前に導通し、他の相回路の半導体
素子がオープンになる有接点スイッチング手段を設ける
のみなので、接点アークをなくし、長寿命を確保し得る
という機能を満足し、しかも半導体素子回路１個分を省
略できるので、全体としてのコストダウンを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例ハイブリッドリレーの内部構
成を示す平面図である。

【図２】同実施例ハイブリッドリレーの可動ユニットの
内部構成を示す縦断面図である。

【図３】同実施例ハイブリッドリレーの可動ユニットの
斜視図である。

【図４】同実施例ハイブリッドリレーのストップピンの
動作を説明するための平面図である。

【図５】同実施例ハイブリッドリレーの回路図である。

【図６】同実施例ハイブリッドリレーの動作を説明する
ためのタイムチャートである。

【図７】従来のハイブリッドリレーの回路図である。

【符号の説明】

７ 電磁石コイル ５０ 出力用有接点機構 ５１ ホトトライアック ５２ リーク遮断用有接点機構 ５４ 補助有接点機構 ６０ トライアック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁石コイルにより開閉される半導体素子
   よりなる第１のスイッチング手段と、この第１のスイッ
   チング手段に直列に接続され、前記電磁コイルにより開
   閉される有接点の第２のスイッチング手段と、この第１
   及び第２のスイッチング手段に並列に接続され、前記電
   磁石コイルにより開閉され、前記第２のスイッチング手
   段より遅く閉じられ、早く開かれる出力用有接点の第３
   のスイッチング手段とで構成される第１回路と、 前記電磁石コイルにより前記第２のスイッチング手段と
   同タイミングで開閉され、出力を開閉するスイッチング
   手段を有する第２回路と、 前記第１回路と同一構成の第３回路と、 前記電磁石コイルにより、前記３のスイッチング手段よ
   り早く閉じられ、遅く開かれ、その開閉に応じて前記第
   １のスイッチング手段を開閉する第４のスイッチング手
   段と、からなることを特徴とするハイブリッドリレー。