説明

接点装置およびそれを用いたリレー装置

【課題】接点間に生じるアークを抑えることで導通不良や動作不良の発生を抑えた接点装置およびそれを用いたリレー装置を提供する。
【解決手段】接点装置Aは、固定接点部1と、固定接点部1に接離自在に接触する可動接点部2とを備え、固定接点部1には、可動接点部2に接触する接触部位が導電性流体11で構成されて互いに抵抗値が異なる複数の接触端子部が設けられている。そして、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部の導電性流体11から順に可動接点部2に接触し、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部の導電性流体11から順に可動接点部2から開離するようになっている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接点装置およびそれを用いたリレー装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、固体の金属接点を用いた接点装置が種々提供されているが、これらの接点装置では接点同士が接触あるいは開離する際に接点間にアークが発生する。そして、例えば両接点を接触させる際にアークが発生した場合には、このアークにより両接点の一部がそれぞれ溶融し、溶融した部分が凝固することによって両接点が固着する場合があった。また、固着しないまでも、溶融した部分が抵抗となって両接点間の接触抵抗が上昇し、その結果、導通不良や動作不良が生じる虞があった。
【0003】
また、水銀などの導電性流体を利用した接点装置も従来から提供されている(例えば特許文献1)。この接点装置は、一対の固体の金属接点と導電性流体とが内部に収納された本体部と、導電性流体を移動させて両接点間の導通状態を切り替えるアクチュエータとを備え、アクチュエータを駆動していない状態では両接点間が絶縁されており、アクチュエータを駆動して導電性流体を移動させることによって、当該導電性流体を介して両接点間が導通するのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−159322号公報(段落[0014]−段落[0028]、及び、第1図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の特許文献1に示した接点装置では、導電性流体を介して両接点間を導通させているため接点同士が固着することはないが、導電性流体が各接点に接触あるいは開離する際にはアークが発生するため、このアークによって接点が溶融し、溶融した部分が接触抵抗になって導通不良や動作不良が生じる虞があった。
【0006】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、接点間に生じるアークを抑えることで導通不良や動作不良の発生を抑えた接点装置およびそれを用いたリレー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1の発明は、固定接点部と、当該固定接点部に接離自在に接触する可動接点部とを備え、固定接点部および可動接点部のうちの一方の接点部には、他方の接点部に接触する接触部位が少なくとも導電性流体で構成されて互いに抵抗値が異なる複数の接触端子部が設けられており、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部から順に他方の接点部に接触させ、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部から順に他方の接点部から開離させることを特徴とする。
【0008】
請求項2の発明は、一方の接点部は固定接点部であり、複数の接触端子部は、抵抗値の高い順番で接触部位が一列に並ぶように配列され、可動接点部は、接触部位の配列方向において進退自在に配置され、抵抗値の高い順番で各接触端子部の接触部位に接続されることを特徴とする。
【0009】
請求項3の発明は、一方の接点部は固定接点部であり、可動接点部は、複数の接触端子部に接続される複数の可動接触子と、当該複数の可動接触子を保持し、可動接触子が接触端子部に接触する位置と可動接触子が接触端子部から開離する位置との間でスライド移動する保持体とを備え、抵抗値が相対的に低い接触端子部に接触する可動接触子の長さが他の可動接触子よりも短いことを特徴とする。
【0010】
請求項4の発明は、一方の接点部は固定接点部であり、可動接点部は、複数の接触端子部に接続される複数の可動接触子と、当該複数の可動接触子を保持し、可動接触子が接触端子部に接触する位置と可動接触子が接触端子部から開離する位置との間で回転移動する保持体とを備え、複数の接触端子部は、抵抗値の高い順番で保持体の回転中心側から配列されることを特徴とする。
【0011】
請求項5の発明は、複数の接触端子部は、互いに抵抗値が異なる複数の抵抗体により抵抗値が設定され、当該複数の抵抗体は、それぞれシリコン基板に不純物ドープされることを特徴とする。
【0012】
請求項6の発明は、複数の接触端子部は、それぞれシリコン基板上に形成された複数のシート抵抗により抵抗値が設定され、各シート抵抗の抵抗値は、それぞれ厚み寸法または長さ寸法により決定されることを特徴とする。
【0013】
請求項7の発明は、一方の接点部は可動接点部であり、周囲が支持体に支持され、流体により押圧されて固定接点部側に突出変形する絶縁性の薄膜を可動接点部に備えるとともに、複数の接触端子部に対応する複数の接触子を固定接点部に備え、薄膜には、抵抗値が最も高い接触端子部の接触部位が中央部に配置されるとともに、当該中央部から離れるにつれて抵抗値の低い接触端子部の接触部位が順次配列されることを特徴とする。
【0014】
請求項8の発明は、複数の可動接触子を螺旋状または同心円状に配置したことを特徴とする。
【0015】
請求項9の発明は、複数の接触端子部が備える接触部位は、抵抗値が高い接触端子部の接触部位ほど他方の接点部への突出量が大きくなるように、それぞれ突出量が設定されることを特徴とする。
【0016】
請求項10の発明は、複数の接触端子部は、それぞれ接触部位が他方の接点部に対向する形で支持体に支持されており、当該支持体は、抵抗値が高い接触端子部の接触部位が配置される部位ほど他方の接点部への突出量が大きくなるように、各部位の突出量が設定されることを特徴とする。
【0017】
請求項11の発明は、請求項1〜10の何れか1項に記載の接点装置と、当該接点装置の可動接点部を駆動して固定接点部に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
請求項1の発明によれば、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部の接触部位から順に他方の接点部に接触させ、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部の接触部位から順に他方の接触部から開離させており、接点同士が接触あるいは開離する際に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるので、アークの発生を抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0019】
請求項2の発明によれば、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部の接触部位から順に可動接点部が接触し、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部の接触部位から順に可動接点部が開離するので、請求項1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0020】
請求項3の発明によれば、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部の接触部位から順に可動接触子が接触し、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部の接触部位から順に可動接触子が開離するので、請求項1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0021】
請求項4の発明によれば、閉極時には抵抗値が最も高い接触端子部の接触部位から順に可動接触子が接触し、開極時には抵抗値が最も低い接触端子部の接触部位から順に可動接触子が開離するので、請求項1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0022】
請求項5の発明によれば、請求項1と同様の効果が得られる。
【0023】
請求項6の発明によれば、請求項1と同様の効果が得られる。
【0024】
請求項7の発明によれば、閉極時には薄膜の中央部に配置された抵抗値が最も高い接触端子部の接触部位から順に接触子に接触させ、開極時には薄膜の中央部から最も遠い端部に配置された抵抗値が最も低い接触端子部の接触部位から順に接触子から開離させているので、請求項1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0025】
請求項8の発明によれば、複数の可動接触子を螺旋状または同心円状に配置することによって、可動接触子を1列に並べた場合に比べて保持体の幅寸法を小さくできるので、可動接点部の小型化が図れるという効果がある。
【0026】
請求項9の発明によれば、閉極時には抵抗値が最も高い接触端子部の接触部位から順に他方の接点部に接触させ、開極時には抵抗値が最も低い接触端子部の接触部位から順に他方の接点部から開離させているので、請求項1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0027】
請求項10の発明によれば、閉極時には抵抗値が最も高い接触端子部の接触部位から順に他方の接点部に接触させ、開極時には抵抗値が最も低い接触端子部の接触部位から順に他方の接点部から開離させているので、請求項1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができるという効果がある。
【0028】
請求項11の発明によれば、請求項1〜10の何れか1項に記載の接点装置を用いることによって、導通不良や動作不良を低減したリレー装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】実施形態1の接点装置を用いたリレー装置の概略図である。
【図2】(a)は実施形態2の接点装置の概略図、(b)は同上に用いられる可動接点部の他の例を示す概略図である。
【図3】(a)は実施形態3の接点装置の概略図、(b)は同上の他の例を示す概略斜視図である。
【図4】(a)は実施形態4の接点装置の概略図、(b)は同上の他の例を示す概略図である。
【図5】(a)は実施形態5の接点装置の開極状態を示す概略図、(b)は同上の閉極状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下に、本発明に係る接点装置およびそれを用いたリレー装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る接点装置は、例えば水銀などの導電性流体からなる接点部と、固体の金属接点からなる接点部とを接触させることによって両接点間が導通するように構成されたものである。
【0031】
(実施形態1)
図1は実施形態1の接点装置Aを用いたリレー装置の一例であり、本実施形態の接点装置Aは、固定接点部(一方の接点部)1と、図1中のX方向において固定接点部1に接離自在に接触する可動接点部(他方の接点部)2とを備えており、本接点装置Aと、本接点装置Aの可動接点部2を駆動して固定接点部1に接離させる駆動装置3とでリレー装置が構成されている。
【0032】
固定接点部1は、互いに異なる抵抗値に設定された複数(図1では3つ)の導電端子10a〜10cを具備する導電体10を備え、各導電端子10a〜10cには、それぞれ導電性流体(例えば水銀など)11が設けられている。導電端子10a〜10cは、図1中のX方向(可動接点部2の移動方向)において、可動接点部2側から抵抗値が高い順番で配列されており、また各導電性流体11は、同方向において一列に並ぶように配列されている。ここに、本実施形態では、各導電端子10a〜10cと、それぞれに対応する導電性流体11とで各接触端子部が構成されている。また、本実施形態では、導電端子10a,10bとこれらの導電端子10a,10bに設けられた導電性流体11とで抵抗値が相対的に高い接触端子部が構成され、導電端子10cとこの導電端子10cに設けられた導電性流体11とで抵抗値が相対的に低い接触端子部が構成されている。すなわち、本実施形態では、導電端子10cと、この導電端子10cに設けられた導電性流体11とで構成される接触端子部により導通用の接点が構成されている。なお、上記の各導電性流体11は、それぞれ適宜の保持手段により各導電端子10a〜10cからこぼれないように保持されている。
【0033】
次に、接点装置Aの動作について説明する。駆動装置3が接点部を開極させた状態では、図1に示すように固定接点部1側の各導電性流体11と、可動接点部2側の導電体20とが非接触の状態にある。この状態から駆動装置3が可動接点部2の導電体20を下方に移動させると、導電体20はまず抵抗値が最も高い接触端子部(導電端子10aに対応する接触端子部)の導電性流体11に接触し、さらに下方に移動させると、導電端子10aの導電性流体11を貫通して次に抵抗値が高い接触端子部(導電端子10bに対応する接触端子部)の導電性流体11に接触するが、この状態では微少な電流しか流れていないため閉極状態とはなっていない。その後、さらに導電体20を下方に移動させると、導電体20は、導電端子10bの導電性流体11を貫通して抵抗値が最も低い接触端子部(導電端子10cに対応する接触端子部)の導電性流体11に接触し、接続された負荷(図示せず)に必要な電流が両接点部1,2間に流れる閉極状態となる。すなわち、閉極する際には、抵抗値が高い順番で各接触端子部の導電性流体11に導電体20が接触するのである。ここにおいて、抵抗値が相対的に高い接触端子部にのみ導電体20が接触した状態では、導電端子10a,10bの抵抗により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、閉極する際のアークを抑えることができる。
【0034】
また、上記の閉極状態から駆動装置3が導電体20を上方に移動させると、導電体20はまず抵抗値が最も低い接触端子部(導電端子10cに対応する接触端子部)の導電性流体11から開離し、さらに上方に移動させると次に抵抗値が低い接触端子部(導電端子10bに対応する接触端子部)の導電性流体11から開離する。そして最後に、抵抗値が最も高い接触端子部(導電端子10aに対応する接触端子部)の導電性流体11から導電体20が開離すると、固定接点部1と可動接点部2とが開極した状態となる。すなわち、開極する際には、抵抗値が低い順番で各接触端子部の導電性流体11から導電体20が開離するのである。ここにおいて、抵抗値が最も低い接触端子部のみが開離した状態では、導電端子10a,10bの抵抗により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、開極する際のアークを抑えることができる。
【0035】
而して、本実施形態によれば、閉極時には抵抗値が最も高い接触端子部の導電性流体(接触部位)11から順に導電体20が接触し、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部の導電性流体11から順に導電体20が開離しており、接点同士が接触あるいは開離する際に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるので、アークの発生を抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができる。
【0036】
なお、本実施形態では、導電体20を備えた接点部側を可動接点部とし、導電性流体11を備えた接点部側を固定接点部としているが、逆であってもよい。また、接触端子部の個数は本実施形態に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【0037】
(実施形態2)
本発明に係る接点装置Aの実施形態2を図2に基づいて説明する。本実施形態の接点装置Aは、固定接点部1と、図2(a)中のX方向において固定接点部1に接離自在に接触する可動接点部2とを備えている。
【0038】
可動接点部2は、複数(図2(a)では4本)の可動接触子21a〜21dと、これらの可動接触子21a〜21dを保持し、図2(a)中のX方向にスライド移動する導電性の保持体20とを備えており、可動接触子21a〜21dがそれぞれ対応する各接触端子部に接触する閉極位置と、可動接触子21a〜21dがそれぞれ対応する各接触端子部から開離する開極位置との間で保持体20がスライドすることで、両接点部1,2が接触あるいは開離するようになっている。なお、本実施形態では、抵抗値が相対的に低い接触端子部に接触する可動接触子21aのみが、他の可動接触子21b〜21dよりも短い長さ寸法に設定されている。
【0039】
一方、固定接点部1は、複数(図2(a)では4つ)の導電性流体11を備えている。そのうちの3つには、それぞれ抵抗値が等しい抵抗R1が接続されており、これらの抵抗R1により各接触端子部の抵抗値が設定されている。ここに、本実施形態では、抵抗R1が接続されていない導電性流体11からなる接触端子部により抵抗値が相対的に低い導通用の接触端子部が構成され、抵抗R1が接続された導電性流体11からなる接触端子部により抵抗値が相対的に高い限流用の接触端子部が構成されている。なお、各導電性流体11は、図2(a)に示すように、抵抗R1の反対側の端部において互いに電気的に接続されている。
【0040】
次に、接点装置Aの動作について説明する。駆動装置(図示せず)が接点部を開極させた状態では、図2(a)に示すように固定接点部1側の各導電性流体11と、可動接点部2側の各可動接触子21a〜21dとが非接触の状態にある。この状態から駆動装置が可動接点部2の保持体20を下方に移動させると、まず可動接触子21b〜21dがそれぞれ対応する導電性流体11に接触するが、この状態では微少な電流しか流れていないため閉極状態とはなっていない。その後、保持体20をさらに下方に移動させると、可動接触子21aが対応する導電性流体(抵抗が接続されていない導電性流体)11に接触し、接続された負荷(図示せず)に必要な電流が両接点部1,2間に流れる閉極状態となる。ここにおいて、可動接触子21b〜21dのみが対応する導電性流体11に接触した状態では、抵抗R1により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、閉極する際のアークを抑えることができる。
【0041】
また、上記の閉極状態から駆動装置が保持体20を上方に移動させると、最も短い可動接触子21aが対応する導電性流体11から開離し、さらに上方に移動させると残りの可動接触子21b〜21dがそれぞれ対応する導電性流体11から開離し、固定接点部1と可動接点部2とが開極した状態となる。ここにおいて、可動接触子21aのみが開離した状態では、抵抗R1により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、開極する際のアークを抑えることができる。
【0042】
而して、本実施形態によれば、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部の導電性流体(接触部位)11と可動接触子21b〜21dとが先に接触し、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部の導電性流体11と可動接触子21aとが先に開離するので、実施形態1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができる。また、本実施形態のように、限流用の可動接触子を複数(本実施形態では3本)設けた場合には、各接触子に流れる電流を分散させることができるので、各接触子にかかる負担を軽減することができるという利点もある。
【0043】
なお、図2(b)は本実施形態の可動接点部2の他の例を示しており、複数の可動接触子21を略螺旋状に配置している。その結果、図2(a)のように可動接触子を1列に並べた場合に比べて可動接触子を保持する保持体20の幅寸法を小さくできるので、可動接点部2の小型化が図れるという利点がある。また、可動接触子21を同心円状に配置することでも、同様に可動接点部2の小型化が図れる。
【0044】
なお、本実施形態においても、導電性流体11側を可動接点部とし、接触子21a〜21d側を固定接点部としてもよい。また、本実施形態では、各導電性流体11に抵抗R1を接続しているが、例えば導電性流体自体に抵抗を持たせたものであってもよい。
【0045】
(実施形態3)
本発明に係る接点装置Aの実施形態3を図3に基づいて説明する。実施形態1,2では、固定接点部1に対して可動接点部2をスライド移動させることで両接点部1,2を導通させているが、本実施形態では、保持体20に設けた軸部22を回転中心として可動接点部2を固定接点部1に回転接触させている。なお、実施形態1,2と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明は省略する。
【0046】
本実施形態の接点装置Aは、固定接点部1と、軸部22を回転中心として図3(a)中のY方向に回転自在に支持された可動接点部2とを備えている。
【0047】
可動接点部2は、複数(図3(a)では4本)の可動接触子21a〜21dと、これらの可動接触子21a〜21dを保持し、軸部22を介して図示しない筐体に回転自在に支持される導電性の保持体20とを備えており、可動接触子21a〜21dがそれぞれ対応する各接触端子部に接触する閉極位置と、可動接触子21a〜21dがそれぞれ対応する各接触端子部から開離する開極位置との間で保持体20が回転することで、両接点部1,2が接触あるいは開離するようになっている。なお、本実施形態では、可動接触子21a〜21dは同一の長さに設定されている。
【0048】
一方、固定接点部1は、複数(図3(a)では4つ)の導電性流体11を備えている。そのうちの3つには、それぞれ互いに抵抗値が異なる抵抗R2〜R4(R2>R3>R4)が接続されており、これらの抵抗R2〜R4により各接触端子部の抵抗値が設定されている。そして、4つの接触端子部は、抵抗値の高い順番で保持体20の回転中心である軸部22側から配列されている。なお、本実施形態では、上記の抵抗R2〜R4を、例えばシリコン基板(図示せず)に不純物ドープさせている。ここに、本実施形態では、抵抗が接続されていない導電性流体11からなる接触端子部により抵抗値が相対的に低い導通用の接触端子部が構成され、抵抗R2〜R4が接続された導電性流体11からなる接触端子部により抵抗値が相対的に高い限流用の接触端子部が構成されている。
【0049】
次に、接点装置Aの動作について説明する。駆動装置(図示せず)が接点部を開極させた状態では、図3(a)に示すように固定接点部1側の各導電性流体11と、可動接点部2側の各可動接触子21a〜21dとが非接触の状態にある。この状態から駆動装置が可動接点部2の保持体20を左回り(反時計回り)に回転させると、軸部22(回転中心)から最も近い位置にある可動接触子21dが最初に対応する導電性流体11に接触し、その後さらに保持体20を左回りに回転させると、可動接触子21c,21bの順でそれぞれ対応する導電性流体11に接触する。そして最後に、可動接触子21aが対応する導電性流体11に接触すると、接続された負荷(図示せず)に必要な電流が両接点部1,2間に流れる閉極状態となる。ここにおいて、可動接触子21b〜21dのみが対応する導電性流体11に接触した状態では、抵抗R2〜R4により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、閉極する際のアークを抑えることができる。
【0050】
また、上記の閉極状態から駆動装置が可動接点部2の保持体20を右回り(時計回り)に回転させると、最も軸部22(回転中心)から遠い位置にある可動接触子21aが最初に対応する導電性流体11から開離し、その後可動接触子21b,21cの順にそれぞれ対応する導電性流体11から開離する。そして最後に、可動接触子21dが対応する導電性流体11から開離すると、固定接点部1と可動接点部2とが開極した状態となる。ここにおいて、可動接触子21aのみが対応する導電性流体11から開離した状態では、抵抗R2〜R4により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、開極する際のアークを抑えることができる。
【0051】
ここで、図3(b)は本実施形態の接点装置Aの他の例を示しており、固定接点部1は、基板上に複数(図3(b)では3つ)のシート抵抗SR1〜SR3が形成されたシリコン基板12を備えている。これらのシート抵抗SR1〜SR3は、それぞれその厚み寸法または長さ寸法に応じて抵抗値が設定されるようになっており、本例では、長さ寸法を変えることで互いに異なる抵抗値に設定している(SR1>SR2>SR3)。また、各シート抵抗SR1〜SR3上にはそれぞれ導電性流体11が配置されており、本例では、各シート抵抗SR1〜SR3と、それぞれに対応する導電性流体11とで各接触端子部が構成されている。なお、可動接点部2の構成および本接点装置Aの動作については図3(a)と同様であるから、ここでは説明を省略する。
【0052】
而して、本実施形態によれば、閉極時には抵抗値が最も高い回転中心側の接触端子部の導電性流体(接触部位)11から順に可動接触子が接触し、開極時には抵抗値が最も低い回転中心から最も離れた接触端子部の導電性流体11から順に可動接触子が開離するので、実施形態1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができる。
【0053】
なお、本実施形態においても、導電性流体11側を可動接点部とし、接触子21a〜21d側を固定接点部としてもよい。また、本実施形態においても、各導電性流体11に抵抗R2〜R4を接続しているが、例えば導電性流体自体に抵抗を持たせたものであってもよい。
【0054】
(実施形態4)
本発明に係る接点装置Aの実施形態4を図4に基づいて説明する。実施形態2では、可動接点部2側の可動接触子21aの長さ寸法を、他の可動接触子21b〜21dよりも短くすることでアークレスを実現しているが、本実施形態では、固定接点部1側の導電性流体11の突出量を異ならせることでアークレスを実現している。なお、実施形態2と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明は省略する。
【0055】
本実施形態の接点装置Aは、固定接点部1と、図4(a)中のX方向において固定接点部1に接離自在に接触する可動接点部2とを備えている。
【0056】
固定接点部1は、複数(図4(a)では4つ)の導電性流体11を備えている。そのうちの3つには、それぞれ互いに抵抗値が異なる抵抗R2〜R4(R2>R3>R4)が接続されており、これらの抵抗R2〜R4により各接触端子部の抵抗値が設定されている。
また、各導電性流体11は、それぞれ絶縁性材料からなる支持体13に支持されており、抵抗値が高い接触端子部の導電性流体11ほど可動接点部2側への突出量が大きくなるように、それぞれの突出量が設定されている。すなわち、本実施形態では、図4(a)に示すように抵抗値が最も高い抵抗R2が接続された導電性導体11の突出量が最も大きく、抵抗が接続されていない導通用の導電性流体11の突出量が最も小さくなっている。なお、本実施形態では、可動接点部2側の可動接触子21a〜21dは同一の長さ寸法に設定されており、それ以外は実施形態2と同様であるから、詳細な説明は省略する。ここに、本実施形態では、抵抗が接続されていない導電性流体11からなる接触端子部により抵抗値が相対的に低い導通用の接触端子部が構成され、抵抗R2〜R4が接続された導電性流体11からなる各接触端子部により抵抗値が相対的に高い限流用の接触端子部が構成されている。
【0057】
次に、接点装置Aの動作について説明する。駆動装置(図示せず)が接点部を開極させた状態では、図4(a)に示すように固定接点部1側の各導電性流体11と、可動接点部2側の各可動接触子21a〜21dとが非接触の状態にある。この状態から駆動装置が可動接点部2の保持体20を下方に移動させると、可動接触子21dが最も突出量の大きい導電性流体11に接触し、その後可動接触子21c,21bの順でそれぞれ対応する導電性流体11に接触する。そして最後に、可動接触子21aが最も突出量の小さい導電性流体11に接触すると、接続された負荷(図示せず)に必要な電流が両接点部1,2間に流れる閉極状態となる。ここにおいて、可動接触子21b〜21dのみがそれぞれ対応する導電性流体11に接触した状態では、抵抗R2〜R4により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、閉極する際のアークを抑えることができる。
【0058】
また、上記の閉極状態から駆動装置が可動接点部2の保持体20を上方に移動させると、可動接触子21aが最も突出量の小さい導電性流体11から開離し、その後可動接触子21b,21cの順でそれぞれ対応する導電性流体11から開離する。そして最後に、可動接触子21dが最も突出量の大きい導電性流体11から開離すると、固定接点部1と可動接点部2とが開極した状態となる。ここにおいて、可動接触子21aのみが対応する導電性流体11から開離した状態では、抵抗R2〜R4により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、開極する際のアークを抑えることができる。
【0059】
ここで、図4(b)は本実施形態の接点装置Aの他の例を示しており、図4(a)では各導電性流体11の突出量を互いに異ならせることで、各可動接触子21a〜21dの接触タイミングを異ならせているが、図4(b)では支持体13において、各導電性流体11がそれぞれ配置される各部位の突出量を互いに異ならせることで、可動接触子21a〜21dの接触タイミングを異ならせている。なお、それ以外の構成については図4(a)と同様であるから、詳細な説明については省略する。また、本接点装置Aの動作についても図4(a)と同様であるから、ここでは説明を省略する。
【0060】
而して、本実施形態によれば、閉極時には抵抗値が最も高い接触端子部の導電性流体(接触部位)11から順に可動接触子に接触させ、開極時には抵抗値が最も低い接触端子部の導電性流体11から順に可動接触子から開離させているので、実施形態1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができる。
【0061】
なお、本実施形態においても、導電性流体11側を可動接点部とし、接触子21a〜21d側を固定接点部としてもよい。また、本実施形態においても、各導電性流体11に抵抗R2〜R4を接続しているが、例えば導電性流体自体に抵抗を持たせたものであってもよい。
【0062】
(実施形態5)
本発明に係る接点装置Aの実施形態5を図5に基づいて説明する。上述の実施形態2〜4では、接触子21a〜21d側を可動接点部2とし、導電性流体11側を固定接点部1としているが、本実施形態では、接触子41a〜41c側を固定接点部4とし、導電性流体31側を可動接点部3としている。
【0063】
本実施形態の接点装置Aは、固定接点部4と、当該固定接点部4に接離自在に接触する可動接点部3とを備えている。
【0064】
固定接点部4は、複数(図5(a)では5本)の接触子41a〜41cと、これらの接触子41a〜41cを保持する導電性の保持体40とを備えており、接触子41cが保持体40の中央部に配置されるとともに、その両側に接触子41b,41bがそれぞれ配置され、さらに各接触子41bよりも両端寄りには接触子41a,41aがそれぞれ配置されている。なお、各接触子41a〜41cは、同一の長さ寸法に設定されている。
【0065】
可動接点部3は、周囲が図示しない支持体に支持された絶縁性の薄膜30と、当該薄膜30上に配置される複数(図5(a)では5つ)の導電性流体31とを備えており、薄膜30は、図示しない流体により下方から押圧されることで上方に突出変形するように構成されている(図5(b)参照)。ここにおいて、上記複数の導電性流体31のうち抵抗値が最も高い抵抗R5が接続された導電性流体31は、薄膜30の略中央部に配置され、この導電性流体31の左右両側には、抵抗R5よりも抵抗値が低い抵抗R6が接続された導電性流体31,31がそれぞれ配置されている。また、抵抗R6が接続された各導電性流体31よりも両端寄りには、抵抗が接続されていない導電性流体31,31がそれぞれ配置されている。
【0066】
すなわち、本実施形態では、接触子41cに対応する形で抵抗R5が接続された導電性流体31が配置され、各接触子41b,41bに対応する形で抵抗R6が接続された各導電性流体31,31が配置され、さらに各接触子41a,41aに対応する形で抵抗が接続されていない導電性流体31,31が配置されている。ここに、本実施形態では、抵抗R5または抵抗R6が接続された導電性流体31からなる接触端子部により抵抗値が相対的に高い限流用の接触端子部が構成され、抵抗が接続されていない導電性流体31からなる接触端子部により抵抗値が相対的に低い導通用の接触端子部が構成されている。
【0067】
次に、接点装置Aの動作について説明する。駆動装置(図示せず)が流体を介して薄膜30を上方に変形させていない開極状態では、図5(a)に示すように固定接点部4側の各接触子41a〜41cと、可動接点部3側の各導電性流体31とが非接触な状態にある。この状態から駆動装置が流体を介して薄膜30を上方に変形させると、薄膜30の中央部に配置された抵抗値が最も高い接触端子部(抵抗R5により抵抗値が設定された接触端子部)の導電性流体31が対応する接触子41cに接触し、その後この導電性流体31の両側に配置された接触端子部(抵抗R6により抵抗値が設定された接触端子部)の導電性流体31,31がそれぞれ対応する接触子41b,41bに接触する。そして最後に、薄膜30の端部に配置された抵抗が接続されていない導通用の接触端子部の導電性流体31,31がそれぞれ対応する接触子41a,41aに接触すると、接続された負荷(図示せず)に必要な電流が両接点部3,4間に流れる閉極状態となる。ここにおいて、接触子41b,41cと、対応する導電性流体31とが接触した状態では、抵抗R5,R6により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、閉極する際のアークを抑えることができる。
【0068】
また、上記の閉極状態(図5(b)参照)から駆動装置が薄膜30を元の位置に復帰させると、まず最初に接触子41a,41aがそれぞれ対応する導電性流体31,31から開離し、その後接触子41b,41bがそれぞれ対応する導電性流体31,31から開離する。そして最後に、接触子41cが対応する導電性流体31から開離すると、固定接点部4と可動接点部3とが開極した状態となる(図5(a)参照)。ここにおいて、接触子41aのみが対応する導電性流体31から開離した状態では、抵抗R5,R6により接点部に流れる電流が閉極状態に比べて低減されるため、開極する際のアークを抑えることができる。
【0069】
而して、本実施形態によれば、閉極時には薄膜30の中央部に配置された抵抗値が最も高い接触端子部の導電性流体(接触部位)31から順に接触子に接触させ、開極時には薄膜30の中央部から最も遠い端部に配置された抵抗値が最も低い接触端子部の導電性流体31から順に接触子から開離させているので、実施形態1と同様に、閉極時および開極時に発生するアークを抑えることができ、導通不良や動作不良の発生を抑えることができる。
【0070】
なお、本実施形態においても、各導電性流体31に抵抗R5,R6を接続しているが、例えば導電性流体自体に抵抗を持たせたものであってもよい。
【0071】
また、上記の各実施形態1〜5では、導電性流体11(または導電性流体31)が水銀の場合を例に説明したが、導電性流体11(または導電性流体31)は水銀に限定されるものではなく、例えばガリウム(Ga)、インジウム(In)およびスズ(Sn)からなる共融合金などを用いてもよい。
【符号の説明】
【0072】
1 固定接点部
2 可動接点部
11 導電性流体
A 接点装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定接点部と、当該固定接点部に接離自在に接触する可動接点部とを備え、固定接点部および可動接点部のうちの一方の接点部には、他方の接点部に接触する接触部位が少なくとも導電性流体で構成されて互いに抵抗値が異なる複数の接触端子部が設けられており、閉極時には抵抗値が相対的に高い接触端子部から順に他方の接点部に接触させ、開極時には抵抗値が相対的に低い接触端子部から順に他方の接点部から開離させることを特徴とする接点装置。
【請求項2】
前記一方の接点部は固定接点部であり、前記複数の接触端子部は、抵抗値の高い順番で前記接触部位が一列に並ぶように配列され、前記可動接点部は、前記接触部位の配列方向において進退自在に配置され、抵抗値の高い順番で各接触端子部の接触部位に接続されることを特徴とする請求項1記載の接点装置。
【請求項3】
前記一方の接点部は固定接点部であり、前記可動接点部は、前記複数の接触端子部に接続される複数の可動接触子と、当該複数の可動接触子を保持し、可動接触子が接触端子部に接触する位置と可動接触子が接触端子部から開離する位置との間でスライド移動する保持体とを備え、抵抗値が相対的に低い接触端子部に接触する可動接触子の長さが他の可動接触子よりも短いことを特徴とする請求項1記載の接点装置。
【請求項4】
前記一方の接点部は固定接点部であり、前記可動接点部は、前記複数の接触端子部に接続される複数の可動接触子と、当該複数の可動接触子を保持し、可動接触子が接触端子部に接触する位置と可動接触子が接触端子部から開離する位置との間で回転移動する保持体とを備え、前記複数の接触端子部は、抵抗値の高い順番で前記保持体の回転中心側から配列されることを特徴とする請求項1記載の接点装置。
【請求項5】
前記複数の接触端子部は、互いに抵抗値が異なる複数の抵抗体により抵抗値が設定され、当該複数の抵抗体は、それぞれシリコン基板に不純物ドープされることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の接点装置。
【請求項6】
前記複数の接触端子部は、それぞれシリコン基板上に形成された複数のシート抵抗により抵抗値が設定され、各シート抵抗の抵抗値は、それぞれ厚み寸法または長さ寸法により決定されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の接点装置。
【請求項7】
前記一方の接点部は可動接点部であり、周囲が支持体に支持され、流体により押圧されて前記固定接点部側に突出変形する絶縁性の薄膜を前記可動接点部に備えるとともに、前記複数の接触端子部に対応する複数の接触子を前記固定接点部に備え、前記薄膜には、抵抗値が最も高い接触端子部の接触部位が中央部に配置されるとともに、当該中央部から離れるにつれて抵抗値の低い接触端子部の接触部位が順次配列されることを特徴とする請求項1記載の接点装置。
【請求項8】
前記複数の可動接触子を螺旋状または同心円状に配置したことを特徴とする請求項3記載の接点装置。
【請求項9】
前記複数の接触端子部が備える接触部位は、抵抗値が高い接触端子部の接触部位ほど他方の接点部への突出量が大きくなるように、それぞれ前記突出量が設定されることを特徴とする請求項1または3の何れか1項に記載の接点装置。
【請求項10】
前記複数の接触端子部は、それぞれ接触部位が他方の接点部に対向する形で支持体に支持されており、当該支持体は、抵抗値が高い接触端子部の接触部位が配置される部位ほど他方の接点部への突出量が大きくなるように、各部位の前記突出量が設定されることを特徴とする請求項1または3の何れか1項に記載の接点装置。
【請求項11】
請求項1〜10の何れか1項に記載の接点装置と、当該接点装置の可動接点部を駆動して固定接点部に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とするリレー装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−282888(P2010−282888A)
【公開日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−136345(P2009−136345)
【出願日】平成21年6月5日(2009.6.5)
【出願人】(000005832)パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】