WO2020012705A1 - 閉鎖型継電器 - Google Patents

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movable
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fixed
closed
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啓介 辻
真千子 平川
正雄 入江
良 豊田
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オムロン株式会社
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements

Definitions

  • the present disclosure relates to a closed relay, and more particularly, to a closed relay using silver tungsten or silver tungsten carbide as a contact material.
  • a fixed terminal is provided with a fixed contact
  • a movable terminal is provided with a movable contact
  • the fixed contact and the movable contact are brought into a contact / non-contact state.
  • a tin oxide-based material such as AgSnO 2 or AgSnO 2 In 2 O 3 is used as a material containing an oxide and hardly causing welding.
  • an object of the present disclosure is to provide a closed type relay having a closed type structure in which a fixed terminal and a movable terminal are covered with a container, and preventing a welding failure between contacts.
  • a movable terminal having a movable contact, a fixed terminal having a fixed contact, and a base to which a coil is attached;
  • a closed relay that moves the movable terminal by a magnetic force generated by supplying an electric current to the coil and makes the movable contact and the fixed contact contact or non-contact with each other, At least one of the movable contact and the fixed contact,
  • a closed type relay comprising 40% by weight or more of silver and 1% by weight or more of tungsten and / or tungsten carbide.
  • the closed relay In the closed relay according to the present disclosure, welding between the movable terminal and the fixed contact during the opening / closing operation (relay / switching) operation is prevented, and the life of the closed relay can be extended.
  • 1 shows a perspective view of a closed relay according to the present disclosure.
  • 1 shows a schematic diagram of the internal structure of a closed relay according to the present disclosure.
  • 1 shows a schematic diagram of the internal structure of a closed relay according to the present disclosure.
  • the relationship between the number of times the contact is opened and closed and the oxygen concentration in the closed space when the contact is made of an AgSnO-based material is shown.
  • the evaluation result about an Example and a comparative example is shown.
  • FIG. 1 is a perspective view of a closed relay (relay) according to the present disclosure, generally denoted by 100, showing a state before closing.
  • 2A and 2B are schematic diagrams of the internal structure of the closed-type relay of FIG. 1, showing states before and after switching of a relay.
  • the closed relay 100 includes a base 10 and a case 20.
  • the base 10 and the case 20 are formed from a resin material such as polybutylene terephthalate (PBT) or liquid crystal polymer (LDP).
  • the coil 30 is mounted on the base 10.
  • the movable terminal 40 and the fixed terminal 50 are provided on the base 10.
  • the movable terminal 40 is provided with a movable contact 45
  • the fixed terminal 50 is provided with a fixed contact 55.
  • the movable terminal 40 and the fixed terminal 50 are both formed from a conductive material, and a conductive spring material is used for the movable terminal 40.
  • the case 20 is fixed on the base 10 with an adhesive, and the inside is closed.
  • the closed-type relay 100 has a state in which the case 20 is adhered to the base 10 and contains air (atmosphere) inside.
  • air atmosphere
  • entry of foreign matter and liquid into the relay can be completely prevented (for example, the test of bubble leak A50 or higher is cleared), but air can enter and exit, and also shuts out the air.
  • sealed relays As will be described later, when an arc discharge occurs inside, the oxygen concentration is reduced due to consumption of the internal oxygen.
  • the movable contact 45 of the movable terminal 40 and the fixed contact 55 of the fixed terminal 50 are formed of silver tungsten (AgW) or silver tungsten carbide (AgWC).
  • silver tungsten (AgW) contains 40% by weight or more of silver and 1% by weight or more of tungsten.
  • silver is 40% by weight or more and 99% by weight or less, and tungsten is 1% by weight or more.
  • tungsten is 3 wt% or more and 60 wt% or less, or silver is 85 wt% or more and 99 wt% or less and tungsten is 1 wt% % To 15% by weight, particularly preferably 85% to 97% by weight of silver, and 3% to 15% by weight of tungsten.
  • Silver tungsten carbide contains 40% by weight or more of silver and 1% by weight or more of tungsten carbide.
  • silver is 40% by weight or more and 99% by weight or less
  • tungsten carbide is 1% by weight.
  • Carbide is 1% by weight or more and 15% by weight or less, particularly preferably silver is 85% by weight or more and 97% by weight or less, and tungsten carbide is 3% by weight or more and 15% by weight or less.
  • Silver tungsten (AgW) and tungsten carbide (AgWC) may contain unavoidable impurities. Further, as a trace additive, carbon (C), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), molybdenum (Mo), copper (Cu), tantalum (Ta), vanadium (V) ), Magnesium (Mg), zinc (Zn), tin (Sn), indium (In), bismuth (Bi), palladium (Pd), lanthanum (La), cerium (Ce), thorium (Th), yttrium (Y) ) And zirconium (Zr). By including these elements, a closed relay having a longer life can be obtained.
  • both the movable contact 45 and the fixed contact 55 are formed of tungsten (AgW) or tungsten carbide (AgWC), but one of them is formed of these materials, and the other is formed of another material.
  • it may be formed of AgSn.
  • FIG. 2A shows a state in which no current is applied to the coil 30.
  • the movable contact 45 of the movable terminal 40 and the fixed contact 55 of the fixed terminal 50 are in contact with each other, and the two terminals are in a conductive state. .
  • FIG. 2B shows a state in which a current is applied to the coil 30, and the iron core 60 is magnetized to attract the movable terminal 40.
  • the movable contact 45 of the movable terminal 40 is separated from the fixed contact 55 of the fixed terminal 50, and the conduction between the two terminals is released.
  • a relay / switching operation is performed by turning on / off a current to the coil 30.
  • the coil 30 has a magnetomotive force of not less than 1 ampere turn and not more than 750000 ampere turns, and preferably has a magnetomotive force of not less than 1 ampere turn and not more than 300,000 ampere turns.
  • the external volume is 1 cc or more and 100 cc or less, preferably 1 cc or more and 20 cc or less.
  • the external volume is the volume of the closed type relay 100 excluding the terminals, and is substantially equal to the external volume of the case 20.
  • the coil 30 is turned on when a current is supplied to the coil 30 has been described.
  • a structure in which the coil 30 is turned off when a current is supplied to the coil 30 may be employed.
  • a structure having two fixed terminals and a movable terminal sandwiched therebetween may be used, and the movable terminals may be alternately connected to the two fixed terminals.
  • at least one of the movable contact 45 and the fixed contact 55 that makes contact may be made of the above-described material.
  • an AgSnO-based material has been used as a material of a movable contact and a fixed contact as a material having high conductivity and capable of preventing welding.
  • Ag having high conductivity is a main component, and SnO 2 which is an oxide is added therein, so that both high conductivity and prevention of welding are enabled. That is, even if an arc is generated between the movable contact and the fixed contact and SnO 2 is decomposed, Sn is re-oxidized by the oxygen in the atmosphere and returns to the oxide SnO 2 to prevent welding.
  • a closed type relay having a reduced opening is used.
  • the closed type relay 100 since the inside surrounded by the base 10 and the case 20 is a closed space, when the Ag is oxidized by the arc discharge generated at the moment when the contacts come into contact, the oxygen concentration in the inside gradually decreases. I do.
  • FIG. 3 shows the relationship between the number of times the contacts are opened and closed (relays / switches) and the oxygen concentration in the closed space when the movable contact and the fixed contact are made of an AgSnO-based material.
  • the oxygen concentration in the enclosed space decreases as the number of times of opening and closing increases. That is, the arc in the AgSnO-based material is oxidized by the arc discharge, 4Ag + O 2 ⁇ 2Ag 2 O Oxygen in the enclosed space is consumed by the oxidation reaction of.
  • the oxide SnO 2 in the AgSnO-based material is decomposed by arc discharge, SnO 2 ⁇ Sn + O 2
  • the oxygen concentration is low in the closed container, Sn is not reoxidized, and the amount of the oxide SnO 2 in the AgSnO-based material decreases.
  • Table 1 shows the melting points of typical materials used for relay terminals.
  • the melting point of SnO 2 is 1625 ° C., but when it becomes Sn, the melting point decreases to 232 ° C. Along with this, the softening temperature of Sn is also significantly lower than that of SnO 2 .
  • tungsten (AgW) or tungsten carbide (AgWC) is used as the material of the movable contact 45 and the fixed contact 55.
  • Ag oxidized by the occurrence of an arc and the oxygen concentration in the enclosed space is reduced, W or WC is not decomposed by the arc, and reoxidation is naturally unnecessary.
  • the terminal material does not soften, and the welding failure between the terminals can be prevented.
  • the arc density increases in a low oxygen atmosphere, but the duration of the arc is shortened, so that the total damage to the contact terminals is relatively small.
  • the AC load voltage is 50 V to 300 V between the terminals, the arc duration depends only on the zero-cross time peculiar to AC. For this reason, in a low oxygen atmosphere, the arc density increases and the duration does not change. As a result, damage to the contact terminal increases.
  • Table 2 shows the compositions of the terminals of the relays used in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. As shown in the conditions, all relays were closed type relays.
  • Table 3 shows the conditions used for evaluation.
  • the voltage / current applied between the movable terminal and the fixed terminal was AC 250 V / 16 A, and the opening and closing of the terminal was repeated ON (contact) for 1.0 second / OFF (non-contact) for 9.0 seconds. .
  • the test atmosphere temperature is 23 ° C. (room temperature).
  • Evaluation was performed by the number of times of opening and closing until welding failure occurred between the terminals under these evaluation conditions. For each comparative example and example, five samples were evaluated. FIG. 4 shows the evaluation results.
  • Example 1 As is clear from FIG. 4, in Comparative Example 1 (Ag-SnO 2 12 wt%), welding failure occurs at 20,000 times or less of opening and closing, and in Comparative Example 2 (Ag-Ni 10 wt%), about 60,000 times. Caused a welding failure. In contrast, in Example 1 (Ag-W 10 wt%) and Example 2 (Ag-W60 wt%), opening and closing could be performed 100,000 times or more.
  • the closed relay 100 includes: A movable terminal 40 having a movable contact 45, a fixed terminal 50 having a fixed contact 55, and a base 10 to which the coil 30 is attached; A case 20 attached to the base 10, the case 20 closing the movable terminal 40, the fixed terminal 50, and the coil 30 in a space formed by the base 10; A closed relay 100 that moves the movable terminal 40 by a magnetic force generated by supplying a current to the coil 30 to make the movable contact 45 and the fixed contact 55 contact or non-contact with each other, At least one of the movable contact 45 and the fixed contact 55 is It contains at least 40% by weight of silver and at least 1% by weight of tungsten and / or tungsten carbide.
  • the closed relay 100 of the first aspect of the present disclosure welding between the movable terminal 40 and the fixed terminal 50 during the opening / closing operation (relay / switching) operation is prevented, and the longevity of the closed relay 100 is extended. Is possible.
  • the closed type relay can prevent the welding even in an environment where the oxygen concentration decreases.
  • the closed relay 100 includes: A base 10 to which a movable terminal 40 having a movable contact 45, a pair of fixed terminals 50 having a fixed contact 55, which are arranged to face each other with the movable terminal 40 interposed therebetween, and A case 20 attached to the base 10, the case 20 closing the movable terminal 40, the fixed terminal 50, and the coil 30 in a space formed by the base 10; A closed relay 100 that moves the movable terminal 40 by a magnetic force generated by supplying an electric current to the coil 30 to contact the fixed contact 55 of the fixed terminal 50 with the fixed contact 55 of the fixed terminal 50. So, At least one of the movable contact 45 and the fixed contact 55 is It contains at least 40% by weight of silver and at least 1% by weight of tungsten and / or tungsten carbide.
  • the closed relay 100 of the second aspect of the present disclosure welding between the two movable terminals 40 and the fixed terminal 50 during the opening / closing operation (relay / switching) operation is prevented, and the closed relay 100 is closed.
  • the service life can be extended.
  • the closed type relay can prevent the welding even in an environment where the oxygen concentration decreases.
  • At least one of the movable contact 45 and the fixed contact 55 is It contains 40% by weight or more and 99% by weight or less of silver and 1% by weight or more and 60% by weight or less of tungsten and / or tungsten carbide.
  • the closed relay 100 of the third aspect of the present disclosure welding between the movable terminal 40 and the fixed terminal 50 during the opening and closing operation is prevented, and the life of the closed relay can be extended.
  • At least one of the movable contact 45 and the fixed contact 55 is 85 to 97% by weight of silver and 3 to 15% by weight of tungsten and / or tungsten carbide.
  • the closed relay 100 of the fourth aspect of the present disclosure welding between the movable terminal 40 and the fixed terminal 50 during the opening and closing operation is prevented, and the life of the closed relay can be extended.
  • At least one of the movable contact 45 and the fixed contact 55 further includes carbon, iron, nickel, cobalt, chromium, molybdenum, copper, tantalum, vanadium, magnesium, zinc, tin, indium, bismuth, palladium, lanthanum, and cerium. , Thorium, yttrium and zirconium as an additive.
  • a closed type relay having a longer life can be obtained.
  • An alternating current is supplied between the movable terminal 40 and the fixed terminal 50.
  • the closed relay 100 In the closed relay 100 according to the sixth aspect of the present disclosure, welding between the movable terminal 40 and the fixed terminal 50 during the opening and closing operation is prevented even with respect to an alternating current in which damage to the contact terminal is increased, The service life of the closed relay can be extended.
  • the AC current has an AC voltage of 50 V or more and 300 V or less, and a rated current of 5 A or more and 30 A or less.
  • the closed-type relay 100 of the seventh aspect of the present disclosure generally, in a low-oxygen atmosphere, the arc density increases and the duration does not change. Welding can be prevented, and the life of the closed type relay can be extended.
  • the coil has a magnetomotive force of not less than 1 amp turn and not more than 750,000 amp turns.
  • the closed-type relay 100 of the eighth aspect of the present disclosure it is possible to extend the life of the closed-type relay using such a coil.
  • the coil has a magnetomotive force of not less than 1 amp turn and not more than 300,000 amp turns.
  • the closed relay 100 of the ninth aspect of the present disclosure it is possible to extend the life of the closed relay using such a coil.
  • the external volume is 1 cc or more and 100 cc or less.
  • the closed relay 100 of the tenth aspect of the present disclosure it is possible to extend the life of the closed relay using such a coil.
  • the external volume is 1 cc or more and 20 cc or less.
  • the closed relay 100 of the eleventh aspect of the present disclosure it is possible to extend the life of the closed relay using such a coil.
  • one fixed terminal and one fixed contact may be used instead of the pair of fixed terminals 50 and the pair of fixed contacts 55 shown in FIG. .
  • the closed relay of the present disclosure is used, for example, as an on-vehicle relay.

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Abstract

可動接点を有する可動端子と固定接点を有する固定端子とコイルとが取り付けられたベースと、ベースに取り付けられたケースであって、可動端子、固定端子、およびコイルを、ベースにより形成された空間に閉鎖するケースとを含み、コイルに電流を供給して発生した磁力により可動端子を動かして、可動接点と固定接点とを間を接触または非接触にする閉鎖型継電器であって、可動接点および固定接点の少なくとも１つが、４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドとを含む。

Description

閉鎖型継電器
　本開示は、閉鎖型継電器に関し、特に、銀タングステンまたは銀タングステンカーバイドを接点材料に用いた閉鎖型継電器に関する。
　電気回路を機械的に開閉する継電器では、固定端子に固定接点が設けられ、可動端子には可動接点が設けられ、可動端子が動くことにより、固定接点と可動接点とが接触／非接触状態となり、電気回路の開閉を行う。固定接点および可動接点の材料としては、酸化物を含み、溶着が発生しにくい材料として、ＡｇＳｎＯ２、ＡｇＳｎＯ２Ｉｎ２Ｏ３等の酸化スズ系材料が用いられている。また、固定接点や可動接点が大気に曝された場合、接点の汚染や腐食による故障、特に溶着故障が発生するため、固定端子や可動端子は、容器で覆うことにより閉鎖されている（例えば、特許文献１参照）。
ＷＯ０１／００４３６８号公報
　しかしながら、容器で閉鎖した継電器では、接点の汚染や腐食が防止できるにもかかわらず溶着故障が発生する場合がある。
　そこで、本開示は、固定端子や可動端子が容器で覆われた閉鎖型構造を有し、かつ接点間の溶着故障を防止する閉鎖型継電器の提供を目的とする。
　本開示の一例は、
　可動接点を有する可動端子と、固定接点を有する固定端子と、コイルとが取り付けられたベースと、
　前記ベースに取り付けられたケースであって、前記可動端子、前記固定端子、および前記コイルを、前記ベースにより形成された空間に閉鎖する前記ケースと、を含み、
　前記コイルに電流を供給して発生した磁力により前記可動端子を動かして、前記可動接点と前記固定接点とを間を接触または非接触にする閉鎖型継電器であって、
　前記可動接点および前記固定接点の少なくとも１つが、
　４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含むことを特徴とする閉鎖型継電器である。
　本開示にかかる閉鎖型継電器では、開閉動作（リレー／スイッチング）動作中の、可動端子と固定接点との間の溶着を防止し、閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
本開示にかかる閉鎖型継電器の斜視図を示す。 本開示にかかる閉鎖型継電器の内部構造の概略図を示す。 本開示にかかる閉鎖型継電器の内部構造の概略図を示す。 ＡｇＳｎＯ系材料で接点を作製した場合の、接点の開閉回数と、閉鎖空間中の酸素濃度との関係を示す。 実施例と比較例についての評価結果を示す。
　以下、本開示の一例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
　図１は、全体が１００で表される、本開示にかかる閉鎖型継電器（リレー）の斜視図であり、閉鎖前の状態を示す。図２Ａ、図２Ｂは、図１の閉鎖型継電器の内部構造の概略図であり、リレーのスイッチング前後の状態を示す。
　図１に示すように、閉鎖型継電器１００は、ベース１０およびケース２０を含む。ベース１０およびケース２０は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）や液晶ポリマー（ＬＤＰ）等の樹脂材料から形成される。ベース１０の上には、コイル３０が載置される。また、ベース１０の上には、可動端子４０と固定端子５０が設けられている。可動端子４０には可動接点４５が設けられ、固定端子５０には固定接点５５が設けられている。可動端子４０と固定端子５０は、共に導電性材料から形成されるが、可動端子４０には導電性のバネ材料が用いられる。図２Ａ、図２Ｂに示すように、ケース２０はベース１０の上に、接着剤で固定され、内部が閉鎖される。
　閉鎖型継電器１００は、ベース１０にケース２０を接着して、内部に空気（大気）を含んだ状態となっている。閉鎖型継電器１００では、継電器内への異物の侵入や、液体の侵入は完全に防げる（例えば、バブルリークＡ５０以上の試験をクリア）が、空気の出入りは可能であり、空気の出入りも遮断する密封型継電器とは異なっている。ただし、後述するように、内部でアーク放電が起きた場合、内部の酸素が消費されることにより、酸素濃度は低下する。
　閉鎖型継電器１００では、可動端子４０の可動接点４５、および固定端子５０の固定接点５５は、銀タングステン（ＡｇＷ）または銀タングステンカーバイド（ＡｇＷＣ）から形成される。ここでは、銀タングステン（ＡｇＷ）は、４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンとを含み、好ましくは、銀が４０重量％以上で９９重量％以下、タングステンが１重量％以上で６０重量％以下、更に好ましくは、銀が４０重量％以上で９７重量％以下、タングステンが３重量％以上で６０重量％以下、または銀が８５重量％以上で９９重量％以下、タングステンが１重量％以上で１５重量％以下、特に好ましくは、銀が８５重量％以上で９７重量％以下、タングステンが３重量％以上で１５重量％以下である。
　また、銀タングステンカーバイド（ＡｇＷＣ）は、４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンカーバイドとを含み、好ましくは、銀が４０重量％以上で９９重量％以下、タングステンカーバイドが１重量％以上で６０重量％以下、更に好ましくは、銀が４０重量％以上で９７重量％以下、タングステンカーバイドが３重量％以上で６０重量％以下、または銀が８５重量％以上で９９重量％以下、タングステンカーバイドが１重量％以上で１５重量％以下、特に好ましくは、銀が８５重量％以上で９７重量％以下、タングステンカーバイドが３重量％以上で１５重量％以下である。
　なお、銀タングステン（ＡｇＷ）、タングステンカーバイド（ＡｇＷＣ）は、不可避的不純物を含む場合もある。さらに、微量添加物として、炭素（Ｃ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ソリウム（Ｔｈ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）を含んでも良い。これらの元素を含むことで、より長寿命の閉鎖型継電器が得られる。
　また、可動接点４５および固定接点５５の双方を、タングステン（ＡｇＷ）やタングステンカーバイド（ＡｇＷＣ）から形成することが好ましいが、いずれか一方を、これらの材料から形成して、他方を他の材料、例えばＡｇＳｎで形成しても良い。
　次に、図２Ａ、図２Ｂを用いて閉鎖型継電器１００のリレー／スイッチング動作について説明する。
　図２Ａはコイル３０に電流が印加されていない状態であり、可動端子４０の可動接点４５と、固定端子５０の固定接点５５とは接触しており、両端子の間は導通状態になっている。
　図２Ｂはコイル３０に電流が印加されている状態であり、鉄心６０が磁化されて可動端子４０を吸着する。これにより、可動端子４０の可動接点４５は、固定端子５０の固定接点５５から離れ、両端子の間は導通状態が解除される。
　閉鎖型継電器１００では、コイル３０に電流をオン／オフすることにより、リレー／スイッチング動作が行われる。コイル３０は、１アンペアターン以上で、７５００００アンペアターン以下の起磁力を有し、好ましくは１アンペアターン以上で、３０００００アンペアターン以下の起磁力を有する。また、閉鎖型継電器１００では、外形容積は１ｃｃ以上で、１００ｃｃ以下であり、好適には１ｃｃ以上で、２０ｃｃ以下である。ここで、外形容積とは、端子を除いた閉鎖型継電器１００の容積であり、ケース２０の外形の容積に略等しい。
　ここでは、コイル３０に電流を供給した場合にオン状態になる例について説明したが、コイル３０に電流を供給した場合にオフ状態になる構造であっても良い。また、２つの固定端子と、その間に挟まれた可動端子を有し、可動端子が２つの固定端子に交互に接続される構造であっても良い。この場合は、接触する可動接点４５と固定接点５５の少なくとも一方が上述の材料とすれば良い。
　次に、本実施の形態にかかる閉鎖型継電器１００において溶着故障が抑制できる原理について説明する。
　従来、継電器では、可動接点および固定接点の材料として、導電性が高くかつ溶着が防止できる材料として、例えばＡｇＳｎＯ系材料が用いられてきた。ＡｇＳｎＯ系材料では、導電性の高いＡｇが主成分となり、その中に酸化物であるＳｎＯ２が添加されているため、高い導電性と溶着の防止の双方を可能としていた。つまり、可動接点と固定接点との間にアークが発生して、ＳｎＯ２が分解しても、雰囲気中の酸素によりＳｎが再酸化されて酸化物ＳｎＯ２に戻り、溶着を防止していた。
　ここで、塵埃や腐食性ガスが、接点表面に付着し、接点表面が汚染や腐食されると、リレー／スイッチの安定動作が妨げるため、開口部を減らした閉鎖型継電器が用いられる。閉鎖型継電器１００では、ベース１０とケース２０で囲まれた内部が閉鎖空間となっているため、接点が接触する瞬間に発生するアーク放電によりＡｇが酸化されると、内部の酸素濃度が次第に低下する。
　図３は、ＡｇＳｎＯ系材料で可動接点および固定接点を作製した場合の、接点の開閉回数（リレー／スイッチ回数）と、閉鎖空間中の酸素濃度との関係を示す。図３からわかるように、開閉回数が増えるに従って、閉鎖空間中の酸素濃度は減少する。つまり、アーク放電により、ＡｇＳｎＯ系材料中のＡｇが酸化され、
　　　４Ａｇ＋Ｏ２→２Ａｇ２Ｏ
　の酸化反応により、閉鎖空間中の酸素が消費される。
　一方、ＡｇＳｎＯ系材料中の酸化物ＳｎＯ２は、アーク放電により分解されて、
　　　ＳｎＯ２→Ｓｎ＋Ｏ２
　となるが、閉鎖容器中では酸素濃度が低いため、Ｓｎは再酸化されず、ＡｇＳｎＯ系材料中の酸化物ＳｎＯ２の量が低下する。
　表１は、継電器の端子に使用される代表的な材料の融点である。
表１

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　表１に示すように、ＳｎＯ２の融点は１６２５℃であるが、これがＳｎになると融点が２３２℃に低下する。これに伴い、Ｓｎの軟化温度もＳｎＯ２に比べて大きく低下する。
　このため、接点にＡｇＳｎＯ系材料を用いた従来の閉鎖型継電器では、開閉回数が増え、接点中のＳｎＯ２の量が減少しＳｎが増加すると、接点が軟化し、溶着を起こしやすくなる。
　これに対して、本開示では、可動接点４５、固定接点５５の材料に、タングステン（ＡｇＷ）やタングステンカーバイド（ＡｇＷＣ）が用いられる。これらの材料では、アークの発生によりＡｇが酸化されて、閉鎖空間中の酸素濃度が低下しても、ＷまたはＷＣはアークにより分解されず、当然に再酸化も不要である。
　このため、閉鎖型継電器１００の開閉回数（リレー／スイッチング回数）が増えても、端子材料が軟化せず、端子間の溶着故障を防止できる。
　なお、閉鎖型継電器１００の内部のような低酸素雰囲気下では、交流電圧５０～３００Ｖ、定格電流５Ａ～３０Ａ領域で、特にこのような溶着故障が問題となる。即ち、低酸素雰囲気下では、熱的ピンチ効果によりアーク密度が増加し、アーク継続時間が短縮する。
　例えば、端子間が直流負荷電圧ＤＣ１２～３０Ｖの場合、低酸素雰囲気ではアーク密度が増加するものの、一方でアークの継続時間が短縮するため、接点端子が受ける総ダメージ量は比較的少ない。これに対して、端子間が交流負荷電圧５０Ｖ～３００Ｖの場合、アーク継続時間は交流特有のゼロクロス時間のみに依存する。このため、低酸素雰囲気下では、アーク密度が増加し、継続時間は変化しないため、結果的に接点端子が受けるダメージは大きくなる。
　次に、本開示かかる材料から形成された端子を有する閉鎖型継電器（実施例１、２）と、他の材料から形成された端子を有する閉鎖型継電器（比較例１、２）について、開閉動作（リレー／スイッチング動作）を行った結果を示す。
　表２は、実施例１、２、比較例１、２に用いた継電器の端子の組成である。条件に示すように、いずれの継電器も閉鎖型継電器とした。
表２

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　表３は、評価に用いた条件である。可動端子と固定端子との間に印加される電圧／電流は、交流２５０Ｖ／１６Ａで、端子の開閉は、１．０秒間ＯＮ（接触）／９．０秒ＯＦＦ（非接触）の繰り返しとした。試験雰囲気温度は、２３℃（室温）である。
表３

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　評価は、この評価条件で端子間が溶着故障するまでの開閉回数で行った。それぞれの比較例、実施例について、５サンプルずつ評価を行った。図４に評価結果を示す。
　図４から明らかなように、比較例１（Ａｇ－ＳｎＯ２１２ｗｔ％）では、２０，０００回以下の開閉で溶着故障が発生し、比較例２（Ａｇ－Ｎｉ１０ｗｔ％）では６０，０００回程度で溶着故障が発生した。これに対して、実施例１（Ａｇ－Ｗ１０ｗｔ％）、実施例２（Ａｇ－Ｗ６０ｗｔ％）では、１００，０００回またはそれ以上の開閉が可能となった。
　このように、端子材料としてＡｇＷ系材料（Ａｇ－Ｗ１０ｗｔ％Ａｇ－Ｗ６０ｗｔ％）を用いることにより、閉鎖型継電器の開閉動作（リレー／スイッチング動作）において、比較例のような端子材料の軟化が発生せず、溶着故障を防止して長寿命化が可能となることがわかった。
　以上、図面を参照して本開示にかかる実施の形態について説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号を添えて記載する。
　本開示の第１の態様の閉鎖型継電器１００は、
　可動接点４５を有する可動端子４０と、固定接点５５を有する固定端子５０と、コイル３０とが取り付けられたベース１０と、
　前記ベース１０に取り付けられたケース２０であって、前記可動端子４０、前記固定端子５０、および前記コイル３０を、前記ベース１０により形成された空間に閉鎖する前記ケース２０と、を含み、
　前記コイル３０に電流を供給して発生した磁力により前記可動端子４０を動かして、前記可動接点４５と前記固定接点５５とを間を接触または非接触にする閉鎖型継電器１００であって、
　前記可動接点４５および前記固定接点５５の少なくとも１つが、
　４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含む。
　本開示の第１の態様の閉鎖型継電器１００によれば、開閉動作（リレー／スイッチング）動作中の、可動端子４０と固定端子５０との間の溶着を防止し、閉鎖型継電器１００の長寿命化が可能となる。特に、閉鎖型の継電器で、酸素濃度が低下する環境においても、溶着を防止することができる。
　本発明の第２の態様の閉鎖型継電器１００は、
　可動接点４５を有する可動端子４０と、前記可動端子４０を挟んで対向配置された、固定接点５５を有する１対の固定端子５０と、コイル３０とが取り付けられたベース１０と、
　前記ベース１０に取り付けられたケース２０であって、前記可動端子４０、前記固定端子５０、および前記コイル３０を、前記ベース１０により形成された空間に閉鎖する前記ケース２０と、を含み、
　前記コイル３０に電流を供給して発生した磁力により前記可動端子４０を動かして、いずれかの前記固定端子５０の固定接点５５に、前記可動端子４０の可動接点４５を接触させる閉鎖型継電器１００であって、
　前記可動接点４５および前記固定接点５５の少なくとも１つが、
　４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含む。
　本開示の第２の態様の閉鎖型継電器１００によれば、開閉動作（リレー／スイッチング）動作中の、２つの可動端子４０と固定端子５０との間の溶着を防止し、閉鎖型継電器１００の長寿命化が可能となる。特に、閉鎖型の継電器で、酸素濃度が低下する環境においても、溶着を防止することができる。
　本開示の第３の態様の閉鎖型継電器１００では、
　前記可動接点４５および前記固定接点５５の少なくとも１つが、
　４０重量％以上で９９重量％以下の銀と、１重量％以上で６０重量％以下のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含む。
　本開示の第３の態様の閉鎖型継電器１００によれば、開閉動作中の、可動端子４０と固定端子５０との間の溶着を防止し、閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本開示の第４の態様の閉鎖型継電器１００では、
　前記前記可動接点４５および前記固定接点５５の少なくとも１つが、
　８５重量％以上で９７重量％以下の銀と、３重量％以上で１５重量％以下のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含む。
　本開示の第４の態様の閉鎖型継電器１００によれば、開閉動作中の、可動端子４０と固定端子５０との間の溶着を防止し、閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本開示の第５の態様の閉鎖型継電器１００では、
　前記前記可動接点４５および前記固定接点５５の少なくとも１つが、さらに、炭素、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、銅、タンタル、バナジウム、マグネシウム、亜鉛、スズ、インジウム、ビスマス、パラジウム、ランタン、セリウム、ソリウム、イットリウムおよびジルコニウムからなるグループから選択される少なくとも１つの元素を添加物として含む。
　本開示の第５の態様の閉鎖型継電器１００によれば、より長寿命の閉鎖型継電器が得られる。
　本開示の第６の態様では、
　前記可動端子４０と前記固定端子５０の間に交流電流が供給される。
　本開示の第６の態様の閉鎖型継電器１００では、接点端子が受けるダメージが大きくなる交流電流に対しても、開閉動作中の、可動端子４０と固定端子５０との間の溶着を防止し、閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本開示の第７の態様では、
　上記交流電流は、交流電圧が５０Ｖ以上で３００Ｖ以下、かつ定格電流が５Ａ以上で３０Ａ以下、である。
　本開示の第７の態様の閉鎖型継電器１００によれば、一般に低酸素雰囲気下では、アーク密度が増加し、継続時間は変化しないため、結果的に端子が受けるダメージは大きくなるが、端子間の溶着を防止し、閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本開示の第８の態様では、
　前記コイルは、１アンペアターン以上で、７５００００アンペアターン以下の起磁力を有する。
　本開示の第８の態様の閉鎖型継電器１００によれば、このようなコイルを用いた閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本開示の第９の態様では、
　前記コイルは、１アンペアターン以上で、３０００００アンペアターン以下の起磁力を有する。
　本開示の第９の態様の閉鎖型継電器１００によれば、このようなコイルを用いた閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本発明の第１０の態様の閉鎖型継電器１００では、
　外形容積は、１ｃｃ以上で、１００ｃｃ以下である。
　本開示の第１０の態様の閉鎖型継電器１００によれば、このようなコイルを用いた閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本発明の第１１の態様の閉鎖型継電器１００では、
　外形容積は、１ｃｃ以上で、２０ｃｃ以下である。
　本開示の第１１の態様の閉鎖型継電器１００によれば、このようなコイルを用いた閉鎖型継電器の長寿命化が可能となる。
　本開示の第１２の態様の閉鎖型継電器１００では、図１で示される１対の固定端子５０および１対の固定接点５５の替わりに、１つの固定端子および１つ固定接点を用いてもよい。
　本開示の閉鎖型継電器は、例えば、車載用の継電器として使用される。
　　１０　ベース
　　２０　ケース
　　３０　コイル
　　４０　可動端子
　　４５　可動接点
　　５０　固定端子
　　５５　固定接点
　　６０　鉄心
　　１００　閉鎖型継電器

Claims (11)

  1. 　可動接点を有する可動端子と、固定接点を有する固定端子と、コイルとが取り付けられたベースと、
    　前記ベースに取り付けられたケースであって、前記可動端子、前記固定端子、および前記コイルを、前記ベースにより形成された空間に閉鎖する前記ケースと、を含み、
    　前記コイルに電流を供給して発生した磁力により前記可動端子を動かして、前記可動接点と前記固定接点とを間を接触または非接触にする閉鎖型継電器であって、
    　前記可動接点および前記固定接点の少なくとも１つが、
    　４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含むことを特徴とする閉鎖型継電器。
  2. 　可動接点を有する可動端子と、前記可動端子を挟んで対向配置された、固定接点を有する少なくとも一つの固定端子と、コイルとが取り付けられたベースと、
    　前記ベースに取り付けられたケースであって、前記可動端子、前記固定端子、および前記コイルを、前記ベースにより形成された空間に閉鎖する前記ケースと、を含み、
    　前記コイルに電流を供給して発生した磁力により前記可動端子を動かして、いずれかの前記固定端子の固定接点に、前記可動端子の可動接点を接触させる閉鎖型継電器であって、
    　前記可動接点および前記固定接点の少なくとも１つが、
    　４０重量％以上の銀と、１重量％以上のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含むことを特徴とする閉鎖型継電器。
  3. 　前記可動接点および前記固定接点の少なくとも１つが、
    　４０重量％以上で９９重量％以下の銀と、１重量％以上で６０重量％以下のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の閉鎖型継電器。
  4. 　前記可動接点および前記固定接点の少なくとも１つが、
    　８５重量％以上で９７重量％以下の銀と、３重量％以上で１５重量％以下のタングステンおよび／またはタングステンカーバイドと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の閉鎖型継電器。
  5. 　前記可動接点および前記固定接点の少なくとも１つが、
    　さらに、炭素、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、銅、タンタル、バナジウム、マグネシウム、亜鉛、スズ、インジウム、ビスマス、パラジウム、ランタン、セリウム、ソリウム、イットリウムおよびジルコニウムからなるグループから選択される少なくとも１つの元素を添加物として含むことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の閉鎖型継電器。
  6. 　前記可動端子と前記固定端子の間に交流電流が供給される請求項１～５のいずれかに記載の閉鎖型継電器。
  7. 　上記交流電流は、交流電圧が５０Ｖ以上で３００Ｖ以下、かつ定格電流が５Ａ以上で３０Ａ以下、であることを特徴とする請求項６に記載の閉鎖型継電器。
  8. 　前記コイルは、１アンペアターン以上で、７５００００アンペアターン以下の起磁力を有することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の閉鎖型継電器。
  9. 　前記コイルは、１アンペアターン以上で、３０００００アンペアターン以下の起磁力を有することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の閉鎖型継電器。
  10. 　外形容積は、１ｃｃ以上で、１００ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の閉鎖型継電器。
  11. 　外形容積は、１ｃｃ以上で、２０ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の閉鎖型継電器。
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