WO2017073398A1 - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

電磁継電器において、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔（５０）を、ケース（１０）とベース（１２）との嵌合部に形成する。これによると、端子挿入孔の位置に制約を受けることなく、呼吸孔（５０）を設ける位置を設定することができる。また、端子の幅寸法の影響を受けることなく呼吸孔（５０）の寸法を設定することができるため、火炎を消滅させる機能の確保および所定の通路面積の確保が容易である。これにより、設計自由度を大きくする。また、火炎を消滅させる機能を確保しつつ、所定の通路面積を確保可能にする。

Description

電磁継電器 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年１０月２８日に出願された日本特許出願２０１５－２１２０５７を基にしている。

　本開示は、電気回路を開閉する電磁継電器に関する。

　従来の電磁継電器は、開口部を介して外部に解放された収容空間を有するケースと、ケースに嵌合されて開口部を塞ぐベースとを備え、収容空間はベースに形成された呼吸孔を介して外部に連通している。

　また、ベースには端子が挿入される端子挿入孔が形成され、この端子挿入孔と呼吸孔は連通する状態で隣接して形成されている。これにより、収容空間で発生した火炎が呼吸孔を通過する際に、火炎はベースおよび端子から熱を奪われて消滅する（例えば、特許文献１参照）。

特許第５１３１２１８号

　しかしながら、従来の電磁継電器は、呼吸孔を設ける位置に制約があるため、設計自由度が小さい場合があった。

　また、呼吸孔は、火炎を消滅させる観点からは幅を所定の寸法以下にする必要があり、一方、空気を流通させる観点からは所定の通路面積（すなわち、所定の幅と長さ）を確保する必要がある。

　しかしながら、従来の電磁継電器のように、呼吸孔を端子挿入孔に隣接して形成する場合、呼吸孔の長さは、端子挿入孔の長手方向寸法、ひいては端子の幅寸法の影響を受ける。すなわち、端子の幅が狭い場合、火炎を消滅させるために呼吸孔の幅を所定の寸法以下にすると、所定の通路面積を確保することが困難であった。

　さらに、従来の電磁継電器は、収容空間と外部を呼吸孔のみを介して連通させるために、ケースとベースを接着固定してケースとベースの嵌合部の気密性を確保する必要があった。

　本開示は上記点に鑑みて、設計自由度を大きくすることを第１の目的とする。また、火炎を消滅させる機能を確保しつつ、所定の通路面積を確保可能にすることを第２の目的とする。

　本開示の第１態様によると、電磁継電器は、開口部を介して外部に解放された収容空間を有するケースと、ケースに嵌合されて開口部を塞ぐベースと、収容空間に配置され、通電時に電磁力を発生するコイルと、一端側が収容空間に配置されるとともにベースに固定された一対の固定接触子と、収容空間に配置され、コイルが発生する電磁力により駆動されて固定接触子と接離する可動接触子とを備える。収容空間と外部とを連通させるとともに、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔が、ケースとベースとの嵌合部に形成されている。

　これによると、端子挿入孔の位置に制約を受けることなく、呼吸孔を設ける位置を設定することができる。すなわち、設計自由度が大である。

　また、端子の幅寸法の影響を受けることなく呼吸孔の寸法を設定することができるため、火炎を消滅させる機能の確保および所定の通路面積の確保が容易である。

　さらに、ケースとベースの嵌合部の気密性を確保する必要がないため、ケースとベースを接着以外の方法で接合することができる。

　上記第１態様の電磁継電器において、ケースおよびベースの一方に突起部を形成してもよく、突起部の先端をケースおよびベースの他方に当接させて、呼吸孔を形成してもよい。

　本開示の第２態様によると、電磁継電器は、開口部を介して外部に解放された収容空間を有するケースと、ケースに嵌合されて開口部を塞ぐベースと、収容空間に配置され、通電時に電磁力を発生するコイルと、一端側が収容空間に配置されるとともにベースに固定された一対の固定接触子と、収容空間に配置され、コイルが発生する電磁力により駆動されて固定接触子と接離する可動接触子とを備える。収容空間と外部とを連通させるとともに、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔が、ケースに形成されている。

　本開示の第３態様によると、電磁継電器は、開口部を介して外部に解放された収容空間を有するケースと、収容空間に配置され、通電時に電磁力を発生するコイルと、一端がコイルに接続され、他端が外部に突出するコイル端子と、ケースに嵌合されて開口部を塞ぐとともに、コイル端子が挿入される端子挿入孔が形成されたベースと、一端側が収容空間に配置されるとともにベースに固定された一対の固定接触子と、収容空間に配置され、コイルが発生する電磁力により駆動されて固定接触子と接離する可動接触子とを備える。収容空間と外部とを連通させるとともに、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔が、端子挿入孔に連通しない状態でベースに形成されている。

　これによると、端子挿入孔の位置に制約を受けることなく、呼吸孔を設ける位置を設定することができる。すなわち、設計自由度が大である。

　また、端子の幅寸法の影響を受けることなく呼吸孔の寸法を設定することができるため、火炎を消滅させる機能の確保および所定の通路面積の確保が容易である。

本開示の第１実施形態に係る電磁継電器を示す断面図である。 図１のＩＩ矢視図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図１のＩＶ部の拡大断面図である。 図２のＶ部の拡大図である。 本開示の第１実施形態に係る電磁継電器の変形例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る電磁継電器を示す斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る電磁継電器の変形例を示す図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　本実施形態に係る電磁継電器は、燃料電池が搭載された電気自動車に用いることができる。因みに、燃料電池は、可燃性ガスである水素ガスを利用する。

　図１～図３に示すように、本実施形態に係る電磁継電器は、樹脂製のケース１０を備えている。ケース１０は、４個のケース側壁部１０１と１個のケース底部１０２とを有し、ケース底部１０２に対向する一面にケース開口部１０３が設けられた、有底４角筒形状になっている。ケース１０の内部には、収容空間１０４が形成され、この収容空間１０４はケース開口部１０３を介して外部に解放されている。

　樹脂製のベース１２は、ケース１０に嵌合されてケース開口部１０３を塞ぐベース底部１２１と、ベース底部１２１からケース底部１０２側に向かって突出するベース本体部１２２と、後述する接圧ばね３８を保持するベースばね受け部１２３とを有している。そして、ケース１０とベース底部１２１とによって、収容空間１０４が区画形成されている。ベース１２は、後述する一対の固定子１４をインサート物として、インサート成形される。

　ベース底部１２１には、後述する一対のコイル端子２０が挿入される端子挿入孔１２４が２つ形成されている。

　ベース１２をケース１０に組み付ける際、矢印Ｘで示すように、ケース１０に対してベース１２を図１の紙面右側から左側に向かって相対的に移動させて、ベース１２をケース１０に挿入する。以下、ベース１２をケース１０に組み付ける際のベース１２の挿入向きを、ベース挿入向きＸという。なお、ケース１０とベース１２は、図示しないスナップフィットにより接合される。

　ベース１２には、導電金属製の板材よりなる一対の固定子１４が固定されている。固定子１４は、一端側がベース本体部１２２に固定されて収容空間１０４内に位置し、他端側が外部に突出している。固定子１４における収容空間１０４側の端部には、導電金属製の固定接点１６がかしめ固定されている。固定子１４における外部空間側の端部は、外部電気回路（図示せず）に接続される。なお、固定子１４および固定接点１６は、一端側が収容空間１０４に配置されるとともにベース１２に固定された一対の固定接触子の一例として用いられても良い。

　収容空間１０４には、通電時に電磁力を発生する円筒状のコイル１８が配置されており、このコイル１８には導電金属製の一対のコイル端子２０が接続されている。

　コイル端子２０は、端子挿入孔１２４に挿入され、その端部は電磁継電器の外部に突出している。より詳細には、コイル端子２０は端子挿入孔１２４に圧入され、コイル端子２０と端子挿入孔１２４を囲む内壁面との間は、隙間がない状態になっている。そして、コイル端子２０は、外部ハーネスを介してＥＣＵ（図示せず）に接続されており、その外部ハーネスおよびコイル端子２０を介してコイル１８に通電されるようになっている。

　コイル１８のベース本体部１２２側には、強磁性体金属材料よりなる円板状のプレート２２が配置されている。コイル１８の反ベース本体部側および外周側には、強磁性体金属材料よりなるヨーク２４が配置されている。なお、プレート２２およびヨーク２４はベース１２に固定されている。

　コイル１８の内周側空間には、強磁性体金属材料よりなる円筒状の固定コア２６が配置され、固定コア２６はヨーク２４に保持されている。

　ベース本体部１２２とプレート２２との間には、強磁性体金属材料よりなる円板状の可動コア２８が配置されている。また、コイル１８と可動コア２８との間には、可動コア２８を反固定コア側に付勢する復帰ばね３０が配置されている。

　そして、コイル１８に通電したときには、コイル１８が発生する電磁力により、可動コア２８は復帰ばね３０に抗して固定コア２６側に吸引される。なお、プレート２２、ヨーク２４、固定コア２６、および可動コア２８は、コイル１８により誘起された磁束の磁路を構成する。

　可動コア２８には、金属製のシャフト３２が貫通して固定されている。シャフト３２の一端は反固定コア側に向かって延びており、このシャフト３２の一端側の端部には、電気絶縁性に富む樹脂よりなる絶縁碍子３４が嵌合して固定されている。シャフト３２の他端側は、固定コア２６に摺動自在に挿入されている。

　収容空間１０４には、導電金属製の板材よりなる可動子３６が配置されている。この可動子３６とベースばね受け部１２３との間には、可動子３６を絶縁碍子３４側に付勢する接圧ばね３８が配置されている。可動子３６には、２つの固定接点１６に対向する位置に、導電金属製の２つの可動接点４０がかしめ固定されている。なお、可動子３６および可動接点４０は、収容空間１０４に配置され、コイル１８が発生する電磁力により駆動されて上記固定接触子と接離する可動接触子の一例として用いられても良い。

　ベース本体部１２２の凹部には、固定接点１６と可動接点４０とが接離する接離部に磁界を形成して、固定接点１６と可動接点４０との間で発生したアークを引き延ばす一対の永久磁石４２が配置されている。これらの永久磁石４２は、一対の接離部の並び方向（図３の紙面左右方向）に沿って対向配置されている。

　ケース１０とベース底部１２１との嵌合部に、収容空間１０４と外部とを連通させる多数の呼吸孔５０が設けられている。

　以下、図４、図５にて、呼吸孔５０について詳細に説明する。

　ケース側壁部１０１の内壁面には、ベース挿入向きＸに対して垂直なケース側受け面１０５が形成されている。ケース側受け面１０５は、４個のケース側壁部１０１のいずれにも形成されている。

　ケース側壁部１０１は、ケース側受け面１０５よりもケース開口部１０３側の肉厚が、ケース側受け面１０５よりもケース底部１０２側の肉厚よりも薄くなっている。以下、このケース側壁部１０１におけるケース側受け面１０５よりもケース開口部１０３側の薄肉部位を、ケース側壁薄肉部１０１ａという。

　ケース側壁薄肉部１０１ａの内壁面には、ベース挿入向きＸに対して垂直に延び、ベース底部１２１側に向かって突出するケース突起部１０６が多数形成されている。ケース突起部１０６は、４個のケース側壁薄肉部１０１ａのいずれにも形成されている。

　ベース底部１２１における収容空間１０４側の面で且つ外周部近傍の部位に、ベース挿入向きＸに延び、ケース側受け面１０５側に向かって突出するベース突起部１２５が多数形成されている。

　ケース１０とベース１２を接合した状態では、ケース突起部１０６の先端は、ベース底部１２１の外周面、換言すると、ベース底部１２１におけるケース側壁薄肉部１０１ａに対向する面に、当接している。これにより、ケース側壁薄肉部１０１ａとベース底部１２１の外周面との間に、第１隙間５２が形成されている。

　また、ケース１０とベース１２を接合した状態では、ベース突起部１２５の先端は、ケース側受け面１０５に当接している。これにより、ケース側受け面１０５とベース底部１２１における収容空間１０４側の面との間に、第２隙間５４が形成されている。なお、第１隙間５２と第２隙間５４とにより、呼吸孔５０が構成されている。

　そして、第１隙間５２の寸法および第２隙間５４の寸法は、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されている。具体的には、収容空間１０４に流入する可燃性ガスが水素ガスである場合は、第１隙間５２の寸法および第２隙間５４の寸法は、０．３ｍｍ以下に設定される。

　次に、本実施形態に係る電磁継電器の作動を説明する。まず、コイル１８に通電すると、その電磁力により復帰ばね３０に抗して可動コア２８が固定コア２６側に吸引され、可動子３６は接圧ばね３８に付勢されて可動コア２８に追従して移動する。これにより、２つの可動接点４０が２つの固定接点１６に当接し、一対の固定子１４間が導通する。

　一方、コイル１８への通電が遮断されると、復帰ばね３０により接圧ばね３８に抗して可動コア２８や可動子３６が反固定コア側に付勢される。これにより、２つの可動接点４０が２つの固定接点１６から離され、一対の固定子１４間の導通が遮断される。

　ここで、電磁継電器の周囲に可燃性ガスが存在する環境下では、呼吸孔５０を介して可燃性ガスが収容空間１０４に流入し、収容空間１０４に流入した可燃性ガスは、固定接点１６と可動接点４０との間で発生したアークにより引火される虞がある。

　アークにより引火された可燃性ガスの火炎は、呼吸孔５０（すなわち、第１隙間５２および第２隙間５４）を通過する際に、ケース１０およびベース１２に熱を奪われるため、火炎を持続することができず消滅する。したがって、アークにより引火された可燃性ガスの火炎が電磁継電器の外部まで伝播されるのを防止して、電磁継電器の周囲に存在する可燃性ガスに引火するのを防止することができる。

　本実施形態によると、端子挿入孔１２４の位置に制約を受けることなく、呼吸孔５０を設ける位置を設定することができる。すなわち、設計自由度が大である。

　また、コイル端子２０の幅寸法の影響を受けることなく呼吸孔５０の寸法を設定することができるため、火炎を消滅させる機能の確保および所定の通路面積の確保が容易である。

　さらに、ケース１０とベース１２の嵌合部の気密性を確保する必要がないため、ケース１０とベース１２を接着以外の方法で接合することができる。

　なお、上記実施形態においては、ケース１０にケース突起部１０６を設けて第１隙間５２を形成したが、図６に示す変形例のように、ベース底部１２１の外周面に第２のベース突起部１２６を設け、第２のベース突起部１２６の先端をケース側壁薄肉部１０１ａに当接させて第１隙間５２を形成してもよい。

　また、上記実施形態においては、ベース１２にベース突起部１２５を設けて第２隙間５４を形成したが、ケース側受け面１０５に第２のケース突起部を設け、第２のケース突起部の先端をベース底部１２１における収容空間１０４側の面に当接させて第２隙間５４を形成してもよい。

　（第２実施形態）
　第２実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態では、呼吸孔５０を設ける位置が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

　図７に示すように、本実施形態では、収容空間１０４（図１参照）と外部とを連通させる呼吸孔５０は、ケース１０単体に設けられている。具体的には、この呼吸孔５０は、ケース側壁部１０１を貫通する矩形状の細長いスリットであり、呼吸孔５０の短辺の寸法Ｓは、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定されている。

　そして、アークにより引火された可燃性ガスの火炎は、呼吸孔５０を通過する際に、ケース１０に熱を奪われるため、火炎を持続することができず消滅する。

　本実施形態によると、端子挿入孔１２４（図２参照）の位置に制約を受けることなく、呼吸孔５０を設ける位置を設定することができる。すなわち、設計自由度が大である。

　また、コイル端子２０（図２参照）の幅寸法の影響を受けることなく呼吸孔５０の寸法を設定することができるため、火炎を消滅させる機能の確保および所定の通路面積の確保が容易である。

　なお、上記第２実施形態においては、ケース１０に呼吸孔５０を設けたが、図８に示す変形例のように、呼吸孔５０は、端子挿入孔１２４に連通しない状態でベース底部１２１に設けてもよい。

　上記各実施形態では、ケース１０は樹脂製であったが、ケース１０は金属製でもよい。また、上記各実施形態では、ベース１２は樹脂製であったが、ベース１２はセラミック製でもよい。

　なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

　また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

　また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

　また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

　また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (4)

1. 　開口部（１０３）を介して外部に解放された収容空間（１０４）を有するケース（１０）と、
   　前記ケースに嵌合されて前記開口部を塞ぐベース（１２）と、
   　前記収容空間に配置され、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、
   　一端側が前記収容空間に配置されるとともに前記ベースに固定された一対の固定接触子（１４、１６）と、
   　前記収容空間に配置され、前記コイルが発生する電磁力により駆動されて前記固定接触子と接離する可動接触子（３６、４０）とを備える電磁継電器において、
   　前記収容空間と外部とを連通させるとともに、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔（５０）が、前記ケースと前記ベースとの嵌合部に形成されている電磁継電器。
2. 　前記ケースおよび前記ベースの一方に突起部（１０６、１２５、１２６）が形成され、前記突起部の先端が前記ケースおよび前記ベースの他方に当接して、前記呼吸孔が形成されている請求項１に記載の電磁継電器。
3. 　開口部（１０３）を介して外部に解放された収容空間（１０４）を有するケース（１０）と、
   　前記ケースに嵌合されて前記開口部を塞ぐベース（１２）と、
   　前記収容空間に配置され、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、
   　一端側が前記収容空間に配置されるとともに前記ベースに固定された一対の固定接触子（１４、１６）と、
   　前記収容空間に配置され、前記コイルが発生する電磁力により駆動されて前記固定接触子と接離する可動接触子（３６、４０）とを備える電磁継電器において、
   　前記収容空間と外部とを連通させるとともに、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔（５０）が、前記ケースに形成されている電磁継電器。
4. 　開口部（１０３）を介して外部に解放された収容空間（１０４）を有するケース（１０）と、
   　前記収容空間に配置され、通電時に電磁力を発生するコイル（１８）と、
   　一端が前記コイルに接続され、他端が外部に突出するコイル端子（２０）と、
   　前記ケースに嵌合されて前記開口部を塞ぐとともに、前記コイル端子が挿入される端子挿入孔（１２４）が形成されたベース（１２）と、
   　一端側が前記収容空間に配置されるとともに前記ベースに固定された一対の固定接触子（１４、１６）と、
   　前記収容空間に配置され、前記コイルが発生する電磁力により駆動されて前記固定接触子と接離する可動接触子（３６、４０）とを備える電磁継電器において、
   　前記収容空間と外部とを連通させるとともに、通過する火炎を消滅させることが可能な寸法に設定された呼吸孔（５０）が、前記端子挿入孔に連通しない状態で前記ベースに形成されている電磁継電器。

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