JPH11219645A - ハイブリッドリレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的接点対の溶着と消耗を防止するととも
に、半導体スイッチ素子が突入電流により瞬間的に熱破
壊することを防止できるハイブリッドリレーを提供す
る。 【解決手段】 機械的接点対７と半導体スイッチ素子６
とが並列に接続されたハイブリッドリレー１であって、
前記半導体スイッチ素子１を制御する開閉手段９，１０
と、前記半導体スイッチ素子６の発熱により変位するバ
イメタル１１と、前記バイメタル１１により前記機械的
接点対７を投入させ保持動作する可動片１３を有する前
記機械的接点対７を含む接点機構と、前記接点機構を復
帰動作させる可動部１８を有する電磁石とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば照明負荷へ
の電流の供給及び遮断を行う機械的接点対と半導体スイ
ッチ素子とが並列に接続されたハイブリッドリレーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッドリレーの従来例としては、
一般的に図６に示すものがある。図６において、Ｈはハ
イブリッドリレー、Ｆはリレー操作用の電源である。ま
た電源ＦとリレーＨとの間にスイッチＧが接続されてお
り、これらでリレー操作回路を構成している。また、Ｉ
は負荷用の交流電源であり、交流電源ＩとリレーＨとの
間に負荷Ｊが接続され負荷回路を構成している。交流電
源Ｉと負荷Ｊとの間には、負荷電流通電用のトライアッ
クＣと機械的接点対Ｅとが並列回路を成して接続されて
おり、この機械的接点対Ｅは操作回路内の電磁石コイル
が励磁されることにより駆動される。また、トライアッ
クＣのゲート電流の通電経路にはフォトトライアックＢ
が接続されており、このフォトトライアックＢを駆動す
るための発光ダイオードＡが操作回路内に配置されてい
る。

【０００３】次に、上記のハイブリッドリレーの動作を
説明する。まず、スイッチＧが投入されることにより電
源Ｆより電流が供給され電磁石コイルＤが励磁されると
ともに発光ダイオードＡが発光する。発光ダイオードＡ
から発せられる光をフォトトライアックＢが受光してフ
ォトトライアックＢが導通状態となる。このため、交流
電源ＩよりフォトトライアックＢを通ってトライアック
Ｃのゲート電流が流れる。これにより、トライアックＣ
が導通し負荷への通電が開始される。一方、励磁されて
いた電磁石コイルＤにより電磁石の可動部が移動して機
械的接点対Ｅが投入されるがその機械的動作は、電気的
動作であるトライアックＣの導通よりも遅れて導通す
る。この種のハイブリッドリレーでは、投入時にはまず
トライアックＣが導通した後に機械的接点対Ｅが導通す
るので機械的接点対Ｅにおけるアークの発生が防止され
るようになっている。このため、機械的接点対Ｅの接触
直前のアーク発生にともなう接点溶着が防止されるとと
もに接点消耗が減少するのでリレーの寿命を長くするこ
とができる。また、トライアックＣが導通してからすぐ
に機械的接点対Ｅに通電が切り換えられるからトライア
ックＣの発熱は抑えられ熱容量の小さい小型のものとす
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、照明器具の分野
においてインバータ制御による照明器具が普及してきて
いる。このインバータ制御による照明器具には、交流電
圧を直流に変換するために用いられる大容量の平滑コン
デンサを搭載しているものがある。このような照明器具
を点灯する時には平滑コンデンサに大きな突入電流が流
れることになる。また、１つのリレーで数台の照明器具
を同時に点灯制御する場合には、リレー投入時に莫大な
突入電流がリレー内に流れる。ところで、前記した従来
例のハイブリッドリレーにおいては、スイッチＧを投入
すればトライアックＣが導通した後に機械的接点対Ｅが
導通する。次に、機械的接点対Ｅが一度投入すればトラ
イアックＣの端子間に電圧が現れなくなりトライアック
Ｃはオフ状態となるが、接点Ｅは機械的であるために接
点がバウンスする可能性がある。接点バウンスが発生す
れば、既にトライアックＣはオフ状態となっているから
機械的接点対Ｅ間に現れる電圧でトライアックＣがサイ
トリガするまでの間、機械的接点対Ｅはアークをともな
って導通することとなる。したがって、前記したインバ
ータ制御の照明器具のように突入電流が大きい場合は機
械的接点対Ｅが溶着する可能性があり、また機械的接点
対Ｅの消耗量が多くなってリレーの寿命が短くなる。こ
のような状態を防止するためには、突入電流が十分に減
衰してから機械的接点対Ｅを投入する必要があるが、従
来例での構成ではトライアックＣがオンとなって突入電
流が流れ始めてから機械的接点対Ｅが投入するでの動作
時間差は、すなわち電磁石コイルＤを含む電磁石の動作
時間程度となるので十分に確保できないという問題があ
る。

【０００５】また、前記した従来例のハイブリッドリレ
ーにおいては、初めに導通するトライアックＣに莫大な
突入電流が流れることになり、トライアックが瞬間的に
発熱して故障し開閉制御が不能となったり焼損するとい
う問題が生ずる。また、このような莫大な突入電流に耐
えうる熱的に強いトライアックは熱容量が大きな大型な
ものとなるので、リレー装置全体が大きくなるという問
題がある。

【０００６】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、機械的接
点対の溶着と消耗を防止するとともに、半導体スイッチ
素子が突入電流により瞬間的に熱破壊することを防止で
きるハイブリッドリレーを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明では、機械的接点対と半導体
スイッチ素子とが並列に接続されたハイブリッドリレー
であって、前記半導体スイッチ素子を制御する開閉手段
と、前記半導体スイッチ素子の発熱により変位するバイ
メタルと、前記バイメタルにより前記機械的接点対を投
入させ保持動作する可動片を有する前記機械的接点対を
含む接点機構と、前記接点機構を復帰動作させる可動部
を有する電磁石とで構成する。

【０００８】請求項２記載の発明では、機械的接点対と
半導体スイッチ素子とが並列に接続されたハイブリッド
リレーであって、前記半導体スイッチ素子を制御する開
閉手段と、前記半導体スイッチ素子の発熱を可動片に伝
える熱伝導体と、前記機械的接点対を投入させ保持動作
するバイメタル機能を具備する可動片を有する接点機構
と、前記接点機構を復帰動作させる可動部を有する電磁
石とで構成する。

【０００９】請求項３記載の発明では、半導体スイッチ
素子に電流制限素子を直列接続する。

【００１０】請求項４記載の発明では、前記電流制限素
子がＮＴＣ型サーミスタにより構成されている。

【００１１】請求項５記載の発明では、リレー投入時に
は、前記開閉手段よりも早く接点を閉じる接点対をハイ
ブリッドリレーに直列に挿入する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
及び図４に基づいて説明する。図１はハイブリッドリレ
ーの回路図、図４はハイブリッドリレーの構造図であ
り、（ａ）はスイッチ操作前、（ｂ）はスイッチ操作直
後、（ｃ）は動作途中、（ｄ）は動作完了、を示す図で
ある。

【００１３】図１において、１はハイブリッドリレー、
２はリレー操作用の電源である。また電源２とリレー１
との間にスイッチ３が接続されており、これらでリレー
操作回路を構成している。また、４は負荷用の交流電源
であり、交流電源４とリレー１との間に負荷５が接続さ
れ負荷回路を構成している。負荷回路である交流電源４
と負荷５との間には、負荷電流通電用のトライアック６
と機械的接点対７とが並列回路を成して接続されてお
り、この機械的接点対７は操作回路内の電磁石コイル８
が励磁されることにより投入が可能な状態となり、励磁
が停止すれば強制的に開放される構成となっている。

【００１４】また、トライアック６のゲート電流の通電
経路にはフォトトライアック９が接続されており、この
フォトトライアック９を駆動するための発光ダイオード
１０が接続されている。１１はバイメタルでトライアッ
ク６の発熱により変位し機械的接点対７を投入させるも
のである。

【００１５】次に、上記のハイブリッドリレー１の動作
を説明する。まず、スイッチ３が閉じられると操作用の
電源２より発光ダイオード１０に電流が供給され発光ダ
イオード１０が発光する。発光ダイオード１０から発せ
られる光をフォトトライアック９が受光してフォトトラ
イアック９がオフ状態からオン状態となる。

【００１６】このため、交流電源４よりフォトトライア
ック９を通ってトライアック６のゲート電流が流れるこ
とになり、トライアック６がオン状態となる。以上によ
って交流電源４から負荷５に電流を供給することができ
る。

【００１７】一方、スイッチ３が閉じられてから電磁石
コイル８は励磁され電磁石の可動部がオフ状態の位置か
らオン状態の位置へと移動することによって、機械的接
点対７は投入が可能な状態となっている。そしてトライ
アック６に負荷５への電流が流れることによってトライ
アック６は発熱するが、その熱はバイメタル１１に伝え
られてバイメタル１１が変位し、機械的接点対７を移動
させ、機械的接点対７が投入する。このため、トライア
ック６に流れていた負荷５への電流は機械的接点対７を
流れトライアック６はオフ状態となる。

【００１８】次に、スイッチ３が開かれると発光ダイオ
ード１０の発光が停止して、フォトトライアック９がオ
フ状態となり、更に電磁石コイル８への励磁が停止する
ので電磁石の可動部がオン状態の位置からオフ状態の位
置へ移行するが、このとき機械的接点対７を開放させて
負荷５への電流を停止する。

【００１９】次に、具体的な構成を示した図４を用いて
更に詳しく動作を説明する。尚、図４においては、図１
に示したものと同一の部材には同じ符号を付してある。
図４の（ａ）において、固定台１２には、トライアック
６と、機械的接点対７の一方が取り付けてある可動片１
３と、機械的接点対７の他方が取り付けてある固定片１
４と、バイメタル１１とがそれぞれ固定してある。トラ
イアック６とバイメタル１１は互いに接触して固定され
た面を有する。更に、固定台１２には、固定鉄芯１５
と、電磁石コイル８と、可動鉄芯１６と、可動鉄芯１６
と固定台１２とを互いに引っ張るばね１７と、可動部１
８とが直接または間接的に取り付けてあり、これらで電
磁石を構成している。

【００２０】また、引っ張りばね１９が、可動片１３の
一点Ｐ１と固定台１２の一点Ｐ２とに固定され、前記両
点Ｐ１，Ｐ２に引っ張り応力を加えている。上記可動片
１３と固定台１２とばね１９とで反転機構を構成してい
る。

【００２１】次に、上記の構造を含めてハイブリッドリ
レー１の動作を説明する。図１に示すスイッチ３が開か
れた初期の状態が、図４（ａ）の状態であり、可動鉄芯
１６はばね１７に引っ張られ可動鉄芯１６が開いた状態
となっている。そして可動片１３は点Ｐ１でばね１９に
より引っ張られてバイメタル１１側に倒れ、機械的接点
対７が開いた状態となっている。次に、図１におけるス
イッチ３が閉じられると前述したようにトライアック６
が導通し負荷５への通電が開始される。そして、電磁石
コイル８は励磁され可動鉄芯１６が固定鉄芯１５に吸着
されて図４（ｂ）の状態となる。このとき、トライアッ
ク６は負荷５への電流が通電されることにより発熱し始
めるが、熱はまだバイメタル１１に伝わっておらずバイ
メタル１１と可動片１３は初期の状態を保っており機械
的接点対７は開いたままとなっている。そして、トライ
アック６の発熱がバイメタル１１に伝わり始めるとバイ
メタル１１が初期の状態から可動片１３を押して変位し
図４（ｃ）の状態となる。更にトライアック６の発熱が
バイメタル１１に伝えられバイメタル１１が更に変位し
ていくと可動片１３は反転動作して固定片１４側に倒
れ、図４（ｄ）の状態となり機械的接点対７が閉じて機
械的接点対７を介して負荷５へ電流が流れる。

【００２２】これと同時に、トライアック６へは負荷５
の電流が流れなくなり発熱も停止するため、ただちにバ
イメタル１１は初期の状態へと復帰し始めている。そし
て図１のスイッチ３が開かれると電磁石コイル８への励
磁が停止するので、可動鉄芯１６はばね１７に引っ張ら
れて移動し可動部１８が可動片１３を押して機械的接点
対７を開くので、図４（ａ）の状態となる。このとき、
図１のスイッチ３が開かれておりトライアック６はオン
できない状態となっているので負荷５への通電が停止す
る。

【００２３】以上のようにトライアック６がオン状態と
なってから機械的接点対７への通電に切り替えるタイミ
ングはバイメタル１１の熱伝導特性、温度に対する変位
特性、熱容量を調節するか、トライアック６とバイメタ
ル１１の接触面積を替えて両者間の熱抵抗の調整すれば
制御でき、突入電流を十分減衰させることができる時間
が経過してから機械的接点対７を投入することができア
ーク発生にともなう接点溶着や消耗を防止することがで
きる。

【００２４】また、上記のハイブリッドリレー１は、通
常は機械的接点対７は投入せずにトライアック６のみに
よって通電し、通電中に負荷電流が増大しトライアック
６の発熱が大きくなって熱破壊する前に機械的接点対７
に通電を切り換えることができるから、トライアック６
を過電流から保護することができる。

【００２５】次に、第２の実施の形態を図１及び図５に
基づいて説明する。図１はハイブリッドリレーの回路
図、図５はハイブリッドリレーの構造図であり、（ａ）
はスイッチ操作前、（ｂ）はスイッチ操作直後、（ｃ）
は動作途中、（ｄ）は動作完了、を示す図である。尚、
図５においては、第１の実施の形態と実質的に同一の機
能を有する部品には同一の符号を付し、第１の実施の形
態と異なるところだけを説明する。

【００２６】本実施の形態は、可動片２０をバイメタル
で形成し、この可動片２０に機械的接点対７の一方が取
り付けてある。可動片２０は固定台１２に固定してあ
る。そして可動片２０とトライアック６とは、弾性を有
する熱伝導体２１で接続してある。また可動片２０の一
点Ｐ１と固定台１２の一点Ｐ２とに引っ張りばね１９が
固定してあり、これらで反転機構を構成している。すな
わち、第１の実施の形態の図４におけるバイメタル１１
と可動片１３とを１つの部材にして、弾性をもつ熱伝導
体を追加した構成としたものである。その他の部材につ
いては、第１の実施の形態と同一であるので説明は省略
する。

【００２７】次に、上記のハイブリッドリレー１の動作
を説明する。図１に示すスイッチ３が開かれた初期の状
態が、図５（ａ）の状態であり、可動鉄芯１６はばね１
７に引っ張られ可動鉄芯１６が開いた状態となってい
る。そして可動片２０は点Ｐ１でばね１９により引っ張
られて固定片１４の反対側に倒れ、機械的接点対７が開
いた状態となっている。

【００２８】次に、図１におけるスイッチ３が閉じられ
ると前述したようにトライアック６が導通し負荷５への
通電が開始される。そして、電磁石コイル８は励磁され
可動鉄芯１６が固定鉄芯１５に吸着されて図５（ｂ）の
状態となる。このとき、トライアック６は負荷５への電
流が通電されることにより発熱し始めるが、熱はまだバ
イメタルで構成された可動片２０に伝わっておらず、可
動片２０は初期の状態を保っており、機械的接点対７は
開いたままとなっている。

【００２９】そして、トライアック６の発熱が弾性を有
する熱伝導体２１を介して可動片２０に伝わり始めると
バイメタルで構成された可動片２０が初期の状態から変
位し、図５（ｃ）の状態となる。

【００３０】更にトライアック６の発熱が可動片２０に
伝えられ、更に可動片２０が変位していくと、可動片２
０は反転動作して固定片１４側に倒れ、図５（ｄ）の状
態となり機械的接点対７が閉じて、機械的接点対７を介
して負荷５へ電流が流れる。

【００３１】これと同時に、トライアック６へは負荷５
の電流が流れなくなり発熱も停止するため、バイメタル
である可動片２０はただちに初期の状態へと復帰し始め
ている。そして図１のスイッチ３が開かれると電磁石コ
イル８への励磁が停止するので、可動鉄芯１６はばね１
７に引っ張られて移動し可動部１８が可動片２０を押し
て機械的接点対７を開くので、図５（ａ）の状態とな
る。このとき、図１のスイッチ３が開かれておりトライ
アック６はオンできない状態となっているので負荷５へ
の通電が停止する。

【００３２】以上のようにトライアック６がオン状態と
なってから機械的接点対７への通電に切り替えるタイミ
ングは可動片２０であるバイメタルの熱伝導特性、温度
に対する変位特性、熱容量を調節するか、熱伝導体２１
の熱伝導特性、熱容量を調節するか、トライアック６及
び可動片２０と熱伝導体２１との熱抵抗を調節すれば制
御でき、突入電流を十分減衰させることができる時間が
経過してから機械的接点対７を投入することができアー
ク発生にともなう接点溶着や消耗を防止することができ
る。

【００３３】また、上記のハイブリッドリレー１は、通
常は機械的接点対７は投入せずにトライアック６のみに
よって通電し、通電中に負荷電流が増大しトライアック
６の発熱が大きくなって熱破壊する前に機械的接点対７
に通電を切り換えることができるから、トライアック６
を過電流から保護することができる。

【００３４】次に、第３の実施の形態を図２に基づいて
説明する。図２はハイブリッドリレーの回路図である。
尚、図２においては、第１の実施の形態と実質的に同一
の機能を有する部品には同一の符号を付し、第１の実施
の形態と異なるところだけを説明する。

【００３５】図２においては、トライアック６に直列に
電流制限素子２４が接続してある。そしてトライアック
６と電流制限素子２４との直列回路に機械的接点対７が
並列接続された構成となっている。すなわち、本実施の
形態は、第１の実施の形態に電流制限素子２４をトライ
アック６に直列に追加して接続したものである。

【００３６】次に、上記のハイブリッドリレー１の動作
を説明する。図２において、スイッチ３が閉じられると
操作用の電源２より発光ダイオード１０に電流が供給さ
れ発光ダイオード１０が発光する。発光ダイオード１０
から発せられる光をフォトトライアック９が受光してフ
ォトトライアック９がオフ状態からオン状態となる。

【００３７】このため、交流電源４よりフォトトライア
ック９を通ってトライアック６のゲート電流が流れるこ
とになり、トライアック６がオン状態となる。したがっ
て、通電開始時に負荷５への突入電流は電流制限素子２
４によって低減される。

【００３８】一方、スイッチ３が閉じられてから電磁石
コイル８は励磁され電磁石の可動部がオフ状態の位置か
らオン状態の位置へと移動することによって、機械的接
点対７は投入が可能な状態となっている。そしてトライ
アック６に負荷５への電流が流れることによってトライ
アック６は発熱するが、その熱はバイメタル１１に伝え
られてバイメタル１１が変位し、機械的接点対７を移動
させ、機械的接点対７が投入する。このため、トライア
ック６に流れていた負荷５への電流は機械的接点対７を
流れトライアック６はオフ状態となる。

【００３９】次に、スイッチ３が開かれると発光ダイオ
ード１０の発光が停止して、フォトトライアック９がオ
フ状態となり、更に電磁石コイル８への励磁が停止する
ので電磁石の可動部がオン状態の位置からオフ状態の位
置へ移行するが、このとき機械的接点対７を開放させて
負荷５への電流を停止する。

【００４０】以上のように、負荷５に通電を開始すると
きの突入電流が大きい場合には、電流制限素子２４によ
って突入電流が低減されトライアック６を瞬間的な熱破
壊から保護することができる。また第１の実施の形態及
び第２の実施の形態と同様にトライアック６の通電から
機械的接点対７への通電を切り換えるタイミングは制御
できるから、突入電流を十分に減衰させることができる
時間が経過してから機械的接点対７を投入することがで
きアーク発生にともなう接点溶着や消耗を防止すること
ができる。

【００４１】また、突入電流が大きいため大幅に突入電
流を低減させなければならないときにおいて、電流制限
素子２４を例えば抵抗器で構成すると大きな抵抗値を選
択する必要がある。このとき、突入電流は減衰し定常の
電流が流れているにも係わらず抵抗値が大きいために電
流制限素子２４としての抵抗器とトライアック６の電圧
降下を合わせた電圧、すなわち機械的接点対７の両端電
圧が、アークが発生する電圧以下にならない場合が生じ
る。この場合にトライアック６から機械的接点対７へと
通電を切り換えるとアークが発生し機械的接点対７の寿
命が短くなる。

【００４２】そこで、電流制限素子２４をＮＴＣサーミ
スタとすれば、突入電流を低減させてトライアック６を
保護すると同時に、通電にともなってＮＴＣサーミスタ
の抵抗は低下するので定常電流が大きい場合でも機械的
接点対７の両端電圧をアーク電圧以下とすることをで
き、アークの発生を防止することができる。更に、前記
バイメタル１１へ付加する熱を電流制限素子２４から発
生する熱を利用してもよい。

【００４３】次に、第４の実施の形態を図３に基づいて
説明する。図３はハイブリッドリレーの回路図である。
尚、図３においては、第１の実施の形態と実質的に同一
の機能を有する部品には同一の符号を付し、第１の実施
の形態と異なるところだけを説明する。

【００４４】図３において、１はハイブリッドリレー、
２はリレー操作用の電源である。また電源２とリレー１
との間にスイッチ３が接続されており、これらでリレー
操作回路を構成している。また、４は負荷用の交流電源
であり、交流電源４とリレー１との間に負荷５が接続さ
れ負荷回路を構成している。負荷回路である交流電源４
と負荷５との間には、負荷電流通電用のトライアック６
と機械的接点対７とが並列回路を成して接続されてお
り、更に直列に絶縁用機械的接点対２２が接続されてい
る。また、トライアック６のゲート電流の通電経路には
トリガ用機械的接点対２３が接続されている。これらの
絶縁用機械的接点対２２及びトリガ用機械的接点対２３
は操作回路内の電磁石コイル８が励磁されて投入し、励
磁が停止すれば開放する。これらは、例えば接点ギャッ
プをそれぞれ異ならせることによって、絶縁用機械的接
点対２２が先に投入し、その後にトリガ用機械的接点対
２３が投入するようになっている。更に、機械的接点対
７は操作回路内の電磁石コイル８が励磁されることによ
り投入が可能な状態となり、励磁が停止すれば強制的に
開放される構成となっている。

【００４５】次に、上記のハイブリッドリレー１の動作
を説明する。まず、スイッチ３が閉じられると操作用の
電源２より電磁石コイル８が励磁され、接点ギャップの
小さい絶縁用機械的接点対２２が投入する。このとき、
トリガ用機械的接点対２３は開いたままで、トライアッ
ク６にはゲート電流が供給されないのでトライアック６
はオフ状態である。また機械的接点対７もバイメタル１
１が変位すれば投入可能な状態であって開いており負荷
５への電流は流れないので絶縁用機械的接点対２２には
アークが発生しない状態で投入が完了する。

【００４６】次に、絶縁用機械的接点対２２より遅れて
トリガ用機械的接点対２３が投入しトライアック６への
ゲート電流が交流電源４より供給されるのでトライアッ
ク６はオン状態となる。以上によって交流電源４から負
荷５に電流を供給することができる。

【００４７】一方、スイッチ３が閉じられてから電磁石
コイル８は励磁され電磁石の可動部がオフ状態の位置か
らオン状態の位置へと移動することによって、機械的接
点対７は投入が可能な状態となっている。そしてトライ
アック６に負荷５への電流が流れることによってトライ
アック６は発熱するが、その熱はバイメタル１１に伝え
られてバイメタル１１が変位し、機械的接点対７を移動
させ、機械的接点対７が投入する。このため、トライア
ック６に流れていた負荷５への電流は機械的接点対７を
流れトライアック６はオフ状態となる。

【００４８】次に、スイッチ３が開かれると、電磁石コ
イル８への励磁が停止するので電磁石の可動部がオン状
態の位置からオフ状態の位置へ移動し、機械的接点対７
を強制的に開放させ、また、トリガ用機械的接点対２３
が開放するのでトライアック６がオフ状態となり絶縁用
機械的接点対２２も開放するので、負荷５への電流が停
止する。

【００４９】以上のようにトリガ用機械的接点対２３よ
りも早く投入する絶縁用機械的接点対２２を設けたの
で、投入時に絶縁用機械的接点対２２にはアークを発生
させず、リレーがオフ状態のときにはトライアック６の
漏れ電流をなくして絶縁が図れるので感電防止ができ安
全性が向上する。

【００５０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、半導体ス
イッチ素子がオン状態となってから機械的接点対への通
電に切り替えるタイミングをバイメタルの熱伝導特性、
温度に対する変位特性、熱容量を調節するか、半導体ス
イッチ素子とバイメタルの接触面積を替えて両者間の熱
抵抗の調整すれば制御でき、突入電流を十分減衰させる
ことができる時間が経過してから機械的接点を投入する
ことができアーク発生にともなう接点溶着や消耗を防止
することができる。

【００５１】また、このハイブリッドリレーは、通常は
機械的接点は投入せずに半導体スイッチ素子のみによっ
て通電し、通電中に負荷電流が増大し半導体スイッチ素
子の発熱が大きくなって熱破壊する前に機械的接点に通
電を切り換えることができるから、半導体スイッチ素子
を過電流から保護することができるという効果を奏す
る。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の効果に加えて、接点機構の可動片をバイメタルで構
成することにより、高価な可動片を用意しなくてもよい
ので、低コスト化が図れる。またバイメタルと可動片を
機構的に連結しなくてもよくう、半導体スイッチ素子と
可動片とを弾性を有する熱伝導体で接続しておくだけで
よいので機構の構成が容易で小型化が図れるという効果
を奏する。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明の効果に加えて、負荷に通電を開始する
ときの突入電流が大きい場合は、電流制限素子によって
突入電流が低減されるので、半導体スイッチ素子を瞬間
的な熱破壊から保護することができるという効果を奏す
る。

【００５４】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明の効果に加えて、突入電流が大きいために大幅
に突入電流を低減させなければならないときにおいて、
電流制限素子をＮＴＣサーミスタで構成したので、突入
電流を低減させて半導体スイッチ素子を保護すると同時
に、通電にともなってＮＴＣサーミスタの抵抗は低下す
るので定常電流が大きい場合でも機械的接点対の両端電
圧をアーク電圧以下とすることができ、機械的接点対へ
のアークの発生を防止して接点溶着や消耗を防止するこ
とができるという効果を奏する。

【００５５】請求項５記載の発明によれば、請求項１又
は２又は３又は４記載の発明の効果に加えて、半導体ス
イッチ素子を駆動する開閉手段よりも早く投入する絶縁
用機械的接点対を設けたので、投入時にアークを発生さ
せず、リレーがオフ状態のときには半導体スイッチ素子
の漏れ電流をなくして絶縁が図れるので感電防止ができ
安全性が向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態のハイブリ
ッドリレーの回路図である。

【図２】本発明の第３の実施の形態のハイブリッドリレ
ーの回路図である。

【図３】本発明の第４の実施の形態のハイブリッドリレ
ーの回路図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態のハイブリッドリレ
ーの構造図であり、（ａ）はスイッチ操作前、（ｂ）は
スイッチ操作直後、（ｃ）は動作途中、（ｄ）は動作完
了、を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のハイブリッドリレ
ーの構造図であり、（ａ）はスイッチ操作前、（ｂ）は
スイッチ操作直後、（ｃ）は動作途中、（ｄ）は動作完
了、を示す図である。

【図６】従来例のハイブリッドリレーの回路図である。

【符号の説明】

１ ハイブリッドリレー ６ 半導体スイッチ素子 ７ 機械的接点対 ８ 電磁石（コイル） ９ 開閉手段 １０ 開閉手段 １１ バイメタル １３ 可動片 １８ 可動部 ２０ 可動片 ２１ 熱伝導体 ２２ 接点対 ２３ 開閉手段 ２４ 電流制限素子

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年４月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッドリレーの従来例としては、
一般的に図６に示すものがある。図６において、Ｈはハ
イブリッドリレー、Ｆはリレー操作用の電源である。ま
た電源ＦとリレーＨとの間にスイッチＧが接続されてお
り、これらでリレー操作回路を構成している。また、Ｉ
は負荷用の交流電源であり、交流電源ＩとリレーＨとの
間に負荷Ｊが接続され負荷回路を構成している。交流電
源Ｉと負荷Ｊとの間には、負荷電流通電用のトライアッ
クＣと機械的接点対Ｅとが並列回路を成して接続されて
おり、この機械的接点対Ｅは操作回路内の電磁石コイル
Ｄが励磁されることにより駆動される。また、トライア
ックＣのゲート電流の通電経路にはフォトトライアック
Ｂが接続されており、このフォトトライアックＢを駆動
するための発光ダイオードＡが操作回路内に配置されて
いる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、照明器具の分野
においてインバータ制御による照明器具が普及してきて
いる。このインバータ制御による照明器具には、交流電
圧を直流に変換するために用いられる大容量の平滑コン
デンサを搭載しているものがある。このような照明器具
を点灯する時には平滑コンデンサに大きな突入電流が流
れることになる。また、１つのリレーで数台の照明器具
を同時に点灯制御する場合には、リレー投入時に莫大な
突入電流がリレー内に流れる。ところで、前記した従来
例のハイブリッドリレーにおいては、スイッチＧを投入
すればトライアックＣが導通した後に機械的接点対Ｅが
導通する。次に、機械的接点対Ｅが一度投入すればトラ
イアックＣの端子間に電圧が現れなくなりトライアック
Ｃはオフ状態となるが、接点Ｅは機械的であるために接
点がバウンスする可能性がある。接点バウンスが発生す
れば、既にトライアックＣはオフ状態となっているから
機械的接点対Ｅ間に現れる電圧でトライアックＣが再ト
リガするまでの間、機械的接点対Ｅはアークをともなっ
て導通することとなる。したがって、前記したインバー
タ制御の照明器具のように突入電流が大きい場合は機械
的接点対Ｅが溶着する可能性があり、また機械的接点対
Ｅの消耗量が多くなってリレーの寿命が短くなる。この
ような状態を防止するためには、突入電流が十分に減衰
してから機械的接点対Ｅを投入する必要があるが、従来
例での構成ではトライアックＣがオンとなって突入電流
が流れ始めてから機械的接点対Ｅが投入するでの動作時
間差は、すなわち電磁石コイルＤを含む電磁石の動作時
間程度となるので十分に確保できないという問題があ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械的接点対と半導体スイッチ素子とが
   並列に接続されたハイブリッドリレーであって、前記半
   導体スイッチ素子を制御する開閉手段と、前記半導体ス
   イッチ素子の発熱により変位するバイメタルと、前記バ
   イメタルにより前記機械的接点対を投入させ保持動作す
   る可動片を有する前記機械的接点対を含む接点機構と、
   前記接点機構を復帰動作させる可動部を有する電磁石と
   で構成することを特徴とするハイブリッドリレー。
2. 【請求項２】 機械的接点対と半導体スイッチ素子とが
   並列に接続されたハイブリッドリレーであって、前記半
   導体スイッチ素子を制御する開閉手段と、前記半導体ス
   イッチ素子の発熱を可動片に伝える熱伝導体と、前記機
   械的接点対を投入させ保持動作するバイメタル機能を具
   備する可動片を有する接点機構と、前記接点機構を復帰
   動作させる可動部を有する電磁石とで構成することを特
   徴とするハイブリッドリレー。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のハイブリッドリレ
   ーにおいて、前記半導体スイッチ素子に電流制限素子を
   直列接続することを特徴とするハイブリッドリレー。
4. 【請求項４】 請求項３記載のハイブリッドリレーにお
   いて、前記電流制限素子がＮＴＣ型サーミスタにより構
   成されていることを特徴とするハイブリッドリレー。
5. 【請求項５】 請求項１又は２又は３又は４記載のハイ
   ブリッドリレーにおいて、リレー投入時には、前記開閉
   手段よりも早く接点を閉じる接点対をハイブリッドリレ
   ーに直列に挿入したことを特徴とするハイブリッドリレ
   ー。