JPH04519Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電歪効果を用いた継電器に関する。

近年圧電定数の大きなジルコン・チタン酸鉛を
主とする圧電磁器が開発されている。従つてこれ
を用いたバイモルフ素子の動作を継電器に適用す
る場合が多くなされている。この場合、従来の電
磁型と異なり駆動力源は電圧であり、電磁型のよ
うな電流による磁界を発生させて磁力を用いる方
式に比べるとエネルギー損失が極めて少ないこと
が長所である。

しかし、圧電型バイモルフは無視し得ない程の
大きな歪のヒステリシスを持つているため動作上
の信頼性に問題がある。また充分な電気的接触を
生ぜしめるためには高電圧を入力として印加しな
ければならず、耐圧等の強度が要求される。

一方、電磁型継電器の場合は動作電源として直
流のみならず交流用のものも開発され使用されて
いるが、圧電型バイモルフの場合は、交流電圧を
印加すると、バイモルフが振動してしまい従つて
継電器の機能を害してしまい、そのままでは用い
ることができない。例えば圧電効果を利用して水
銀の液面位置の上下により導通非導通をする圧電
継電器が知られている（特公昭49−33498号公報）
が、この構成によれば直流駆動が前提となつてい
るため、そのまま交流電圧を印加すると、水銀液
面位置が周波数に応じて上下振動してしまい、継
電器の機能を達し得ない。

本考案はかかる点に鑑み、電圧を駆動源とする
電歪バイモルフの構造を採用することにより電磁
型に比べてエネルギー損失の極めて少なく、また
直流及び交流電圧を印加することができる電歪型
継電器を提案することを主たる目的とする。

以下本考案の一実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は電歪バイモルフ素子を構成する電極部
の一例を示す図である。１は加圧による可撓性の
絶縁体管を示し、この中に水銀２が封入されてい
る。そして上部から一対の電極３ａ，３ｂが絶縁
体管１の内部に導入されている。水銀２は常時
（非駆動時）一対の電極３ａ，３ｂに接触しない
液位が保たれている。

一方第２図は電歪磁器管の一例を示す図であ
る。この電歪磁器管５の内径は絶縁体管１の外径
とほぼ一致するように設定されており、電歪磁器
管５の外周部に軸方向（上下方向）に分割した電
極５ａ及び電極５ｂが形成されると共に、電歪磁
器管５の内周に設けた電極５ｃが形成されてい
る。

第３図は電歪磁器管５に絶縁体管１を装着した
断面図である。電歪磁器管を駆動するには夫々の
電極５ａ，５ｂ，５ｃから夫々リード線６ａ，６
ｂ，６ｃを接続して端子Ｅ，Ｆ，Ｇとする。そし
て端子Ｅには電源V₁を、端子Ｆには電源V₂を、
そしてＧには共通端子として結線する。この場
合、電源V₁と電源V₂とは互いに90°位相ずれた交
流電源とする。尚、電源V₁及び電源V₂は単一の
電源から回路装置を用いて分離することも可能で
ある。電歪磁器は一般に電圧の２乗に比例した歪
を発生するため、端子Ｅ，Ｆに交流電圧を印加し
た場合は電歪磁器管５は円筒軸延長（上下）方向
に伸びると共に求心方向に縮み、従つて内蔵した
絶縁体管１が締め付けられる。従つて、絶縁体管
１内部の水銀２の液位が上昇する。電歪磁器管５
の縮みは電圧の２乗に比例するため、水銀２の液
位は入力電源の２倍のサイクルで上下変動する。
この場合、電極５ａ及び５ｂに加える電圧は90°
位相のずれをもつており、電極５ａにおける歪に
よる絶縁体管１の締め付けが零になつた時、電極
５ｂにおける絶縁体管１に対する締め付けは最大
となる。従つて、電源が加わつている限り常に基
準の水銀液位より高い位置に液面が設定される。
そこで電歪磁器管の駆動時における水銀液位の状
態で電気接点３ａ，３ｂが水銀に接触するように
電気接点３ａ，３ｂの長さを設定することによ
り、電歪磁器管５に交流電圧が印加されている限
り電極３ａ，３ｂがオンすることになる。

尚、電極５ａ，５ｂに直流電圧が加わるときは
各電極５ａ，５ｂが同時に絶縁体管１を締め付け
るため、絶縁体管１の水銀２の液位を上昇させて
電気接点３ａ，３ｂの電気的結合が行われること
になる。第４図は電歪磁器管の各電極に印加する
交流電圧とこれに対応する水銀液位との関係を示
す図である。同図Ａは電極５ａに印加する交流電
圧波形であり、同図Ｂはこの交流電圧の印加によ
る水銀液位の変化である。また同図Ｃは電極５ｂ
に印加する交流電圧波形であり、電極５ａに対す
る交流電圧に対して90°位相を設けたものである。
従つて水銀液位は、同図Ｄに示す如く、交流波形
に応じて液位が変化する。このため同図Ｅに示す
如く、電極５ａ，５ｂを同時に夫々の交流電源を
印加することにより、水銀液位は同図Ｂ及びＤの
液位の合成した液位を保持することになる。従つ
て従来の電歪リレーにおいては交流電圧を印加す
ることによりバイモルフ振動を生じて継電器とし
て利用できないのに対し、本考案継電器によると
継続的な交流電圧の印加によつても電源端子のオ
ン及びオフを継続することができる。

以上述べた如く本考案によれば、一対の電気端
子を内蔵し、水銀を封入した加圧可撓性の絶縁体
管と、該絶縁体管が挿入される孔が形成され孔の
内側面に全面電極が設けられ外側面に直流電源又
は夫々90°位相のずれた交流電源を接続する上下
分割の電極が設けられた電歪磁器管とよりなり、
上記分割電極への電圧印加による上記水銀の液面
が上記一対の電気端子に接触するように、無印加
時に一対の電気端子に接触しないように電気端子
の長さを設定したので、 電磁型継電器の欠点であるエネルギー損失が極
めて少ないのみならず電歪型継電器に交流電源を
使用し得るため、交流電源しか得られない環境で
も使用でき、電源装置を直流のみに限定されず汎
用性の広いこの種電歪型の継電器を提供すること
ができる。

また本考案によれば、上記分割した電極に90°
位相のずれた交流電圧を印加しても上記電歪磁器
管の電歪に基づく上記絶縁体管の収縮作用を継続
的かつ安定的に作用せしめ得るため、上記電気端
子が継続的に接触又は離管状態を保持することが
可能となる。

更に本考案によれば、上記絶縁体管内に水銀を
封入せしめることにより、上記電歪磁器管の電歪
作用を確実に上記絶縁体管内に伝え、よつて上記
電気端子のオン・オフを確実ならしめることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は絶縁体管の一例を示す図、第２図は電
歪磁器管の一例を示す図、第３図のＡ，Ｂは本考
案電歪型継電器の一例を示す断面図及びその動作
説明に供する断面図、第４図は電歪磁器管に印加
する交流電圧と絶縁体管内の水銀液位との関係を
示す図である。 １……絶縁体管、２……水銀、３ａ，３ｂ……
一対の電気端子、５……電歪磁器管、５ａ，５
ｂ，５ｃ……電極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 一対の電気端子を内蔵し、水銀を封入した加圧
   可撓性の絶縁体管と、該絶縁体管が挿入される孔
   が形成され孔の内側面に全面電極が設けられ外側
   面に直流電源又は夫々90°位相のずれた交流電源
   を接続する上下分割の電極が設けられた電歪磁器
   管とよりなり、 上記分割電極への電圧印加による上記水銀の液
   面が上記一対の電気端子に接触するように、無印
   加時に一対の電気端子に接触しないように電気端
   子の長さを設定したことを特徴とする電歪型継電
   器。