JP2008066099A - 継電器及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は継電器及びこれを用いた電子機器に関し、接点の開閉両方をゼロ点制御させる継電器及びこれを用いた電子機器を得ることを目的とする。
【解決手段】交流電源１のゼロボルトに同期したゼロ点信号ｂを出力する信号発生手段１１と、接点１２Ｂの開閉を検出し開閉信号ｅを出力する開閉検出手段１３と、接点１２Ｂの開閉動作を駆動する駆動手段１２Ａと、駆動手段１２Ａに駆動開始／停止の制御信号ｄを出力するとともに、接点１２Ｂの開閉から次のゼロ点信号ｂまでの時間を計時する計時手段１４ａを有する制御手段１４とを備えてリレー１０を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータなどの交流負荷回路において交流電源のゼロボルト（以後、ゼロ点と記載する）近傍で接点の開閉を制御（以後、ゼロ点制御と記載する）させる制御回路を内蔵する継電器及びこれを用いた電子機器に関するものである。

ここで、交流負荷の種類としては、ヒータなどの抵抗負荷、モータやトランス、ソレノイドおよび白熱電球などの誘導負荷、水銀灯や蛍光灯およびナトリウム灯などの容量負荷がある。

近年、電気湯沸かし器や門灯機器などの電子機器は、交流電源の交流負荷への通断電に継電器を用いる機器が一般的である。その際、継電器の例えば電磁リレー（以後、リレーと記載する）に、接点の開閉時に発生するアーク放電を防止する制御回路を内蔵し機器を構成することが提案されている。

このような従来のリレー、より詳しくはアーク放電を最小限にするための制御回路を内蔵するリレーについて、図５、図６を用いて説明する。

図５は従来のリレーの回路ブロック図であり、同図において、５１は信号発生手段で、信号発生手段５１は、交流電源１を変圧・整流して形成された脈流波形から、脈流波形がゼロボルトと交差したときにパルス状のゼロ点信号ｂ１を出力する。

そして、５２Ｂは接点で、接点５２Ｂは固定接点と可動接点を有して形成され、交流電源１と交流負荷２との間に直列接続されている。

また、５２Ａは駆動手段で、駆動手段５２Ａはコイルおよび可動接点を一体に備えた可動鉄片により形成され、コイルに通電すると電磁石の作用で可動鉄片が吸引され、コイルに断電すると可動鉄片が開放される。この可動鉄片に連動して可動接点が動作し固定接点との間の開閉を行う。

このようにして駆動手段５２Ａは接点５２Ｂの開閉を駆動する。なお、可動鉄片の吸引を接点５２Ｂの閉動作または動作時間、可動鉄片の開放を接点５２Ｂの開動作または復帰時間として以後説明する。

さらに、５３はアーク検知器で、アーク検知器５３は、接点５２Ｂの近傍に設置されるとともに、接点５２Ｂが主に開動作の際に発生するアーク放電時間のアーク信号ｅ１を出力する。なお、アーク検知器５３は可視光検知デバイスのホトトランジスタである。

また、５４は制御手段で、制御手段５４は外部からリレー作動の命令信号ｃ１を受けて制御信号ｄ１を出力する。そのことで駆動部５５は動作し、その結果、駆動手段５２Ａが所定の開閉動作をする。

一方、アーク検知器５３は、駆動手段５２Ａにより駆動され開閉する接点５２Ｂが開動作の際に発生するアーク放電時間のアーク信号ｅ１を制御手段５４にフィードバックする。

なお、制御手段５４は各信号や接点５２Ｂの開閉時間やアーク放電時間の計時、およびそれらの時間を演算する演算回路５４ａを内蔵して形成されている。

さらに、５６は直流電源で、直流電源５６は交流電源１を変圧・整流し、さらにレギュレータＩＣ（図示せず）などにより直流平滑し生成した、所定の定格電圧Ｖｄを制御手段５４などに供給している。

上記説明した信号発生手段５１から直流電源５６までの制御回路が図示しないハウジング内に内蔵され、外部との電気接続のための端子Ｍ１〜Ｍ４を設けてリレー５０が構成されている。

以上の構成において、リレー５０がアーク放電を最小限にするための制御動作について、例えば電子機器は門灯機器で、門灯を点灯から消灯にする場合、つまりリレー５０が閉から開になる場合の制御動作について、図６を用いて説明する。

図６（ａ）は交流電源１の単サイクルの交流波形で代表的な正弦波波形である。ここで、位相０度から１８０度までの正の半サイクルが正電流または正電圧、１８０度から３６０度までの負の半サイクルが負電流または負電圧である。

また、０度、３６０度におけるｔ０１、ｔ０３の各ゼロ点が正ゼロ点、１８０度におけるｔ０２のゼロ点が負ゼロ点である。図６（ｂ）は各ゼロ点ｔ０１、ｔ０２、ｔ０３におけるパルス状のゼロ点信号ｂ１である。

そして、門灯を点灯から消灯にする場合は、図示しない門灯機器から端子Ｍ４を介して図６（ｃ）に示す命令信号ｃ１が正の半サイクルの時間ｔ１に制御手段５４に入力され、制御手段５４は図６（ｄ）に示すように次のゼロ点ｔ０２を受信して、時間ｔ２にＨからＬになる開信号の制御信号ｄ１を駆動部５５に出力する。

上記制御信号ｄ１が入力された駆動部５５は、駆動手段５２Ａを通電から断電に移行させる動作を行い、その結果、接点５２Ｂは閉から開になる動作を行う。つまり、接点５２Ｂは、制御手段５４が制御信号ｄ１を出力した時間ｔ２から復帰時間Ｔｂ経過後の時間ｔ３に開になる。

この結果、接点５２Ｂには時間ｔ３から次のゼロ点ｔ０３までの時間Ｔｘにアーク放電が発生する。このアーク放電時間Ｔｘは、図６（ｅ）に示すように、アーク検知器５３によってアーク信号ｅ１として制御手段５４にフィードバックされる。

したがって、アーク信号ｅ１をフィードバックされた制御手段５４は、内部の演算回路５４ａにより、次回の開信号の制御信号ｄ１を出力する時間をｔ２＋Ｔｘと演算して図６（ｄ）に示す時間ｔ４に設定する。

その結果、リレー５０は、接点５２Ｂの開閉が交流電源１のゼロ点近傍でゼロ点制御されることによって、アーク放電の発生時間を短くすることができるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平３−１６７７１９号公報

しかしながら、上記従来の継電器及びこれを用いた電子機器においては、接点５２Ｂがアーク放電を発生するのは開動作時のみであり、接点５２Ｂの閉動作時におけるアーク放電の発生の無いときはフィードバック制御ができないため、接点の開閉両方をゼロ点制御させることが困難である、という課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、接点の開閉両方をゼロ点制御させる継電器及びこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の継電器及びこれを用いた電子機器は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、接点の開閉から次のゼロ点信号までの時間を計時する計時手段を有する制御手段が、接点の開閉を検出する開閉検出手段の開閉信号に基づいて、接点の開閉動作を駆動する駆動手段への制御信号の出力タイミングをフィードバック制御するようにして継電器を構成したものであり、制御手段が接点の開閉時点とゼロ点との時間差を計測して、自らの制御信号の出力タイミングをフィードバック制御できるため、接点の開閉両方をゼロ点制御させる継電器を得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御手段は、接点の開閉が交流電源の正負交互になるように制御信号を出力するとしたものであり、接点の開閉を交流電源の正負交互に制御することによって接点電流の方向を交互にできるため、接点電流が一定方向の際に生じる接点転移現象を防止できるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御手段は、接点が軽溶着などの不開離現象が生じていると判断した際に制御信号を短いパルス信号に変えるとしたものであり、パルス信号により接点の軽溶着などを外すことができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御手段は、接点の寿命末期を判断した際に報知するとしたものであり、使用者などにメンテナンスを促すことができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、交流負荷に流れる突入電流を検出する電流検知素子を備え、制御手段が、電流検知素子の交流負荷に応じて異なる突入電流波形の電流信号により交流負荷の種類を判別するとしたものであり、制御手段が、交流負荷に応じて制御信号の出力タイミングを変えることができるという作用を有する。

請求項６に記載の発明は、請求項１記載の継電器を用い、継電器の動作による交流負荷への通断電状態を検知し検知信号を出力する検知素子と、検知信号から機器の動作状態を認識し、その結果を表示手段に表示させる本体制御部とを備えた電子機器としたものであり、継電器自らがゼロ点制御を行う制御回路を内蔵しているため、電子機器側の本体制御部は継電器の制御を行う必要がなくソフト処理の負担を軽減できるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、接点の開閉両方をゼロ点制御させる継電器及びこれを用いた電子機器を得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、継電器の一例である電磁リレー（以後、リレーと記載する）を例に図１〜図４を用いて説明する。

なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるリレーの回路ブロック図であり、同図において、１１は信号発生手段で、信号発生手段１１は、入力側が交流電源１の一方の端子ＡＣ１に接続され、交流電源１の電圧のゼロボルトに同期したゼロ点信号ｂを発生するように形成されている。

そして、１２Ｂは接点で、接点１２Ｂは固定接点と可動接点を有して形成され、交流電源１と交流負荷２との間に直列接続されている。

また、１２Ａは駆動手段で、駆動手段１２Ａはコイルと可動接点を一体に備えた可動鉄片とにより形成され、コイルに通電すると電磁石の作用で可動鉄片が吸引され、コイルに断電すると可動鉄片が開放される。この可動鉄片に連動して可動接点が動作し固定接点との間の開閉を行う。

次に、１３は開閉検出手段で、開閉検出手段１３は、入力側が接点１２Ｂと交流負荷２との中点に接続され、駆動手段１２Ａの駆動による接点１２Ｂの開閉時点を検出し開閉信号ｅを出力するように形成されている。

また、１４は制御手段で、制御手段１４は駆動手段１２Ａに駆動部１５を介して駆動開始／停止の制御信号ｄを出力し、かつ制御信号ｄにより開閉する接点１２Ｂの開閉信号ｅがフィードバックされるように形成されている。

そして、制御手段１４は開閉信号ｅに基づいて接点１２Ｂの開閉時点から次のゼロ点信号までの時間ＴＣを計時手段１４ａにより計時し、その結果、次回の制御信号ｄの出力タイミングＴＡを、時間ＴＣと予め記憶された所望時間ＴＳとが等しくなるようにフィードバック制御して出力する。

さらに、制御手段１４は、接点１２Ｂの寿命末期などを検知して報知する報知手段としてのＬＥＤ１６を備えるとともに接点１２Ｂの閉動作時に交流負荷２に流れる突入電流を検出する電流検知素子１７からの電流信号ｆを受信する。

上記説明した信号発生手段１１から電流検知素子１７までの制御回路が図示しないハウジング内に内蔵され、外部との電気接続のための端子Ｔ１〜Ｔ５を設けてリレー１０が構成されている。

次に、電子機器２０の構成について説明する。

まず、２１は検知素子で、検知素子２１は交流負荷２への通断電状態を検知して検知信号ｘを本体制御部２４に伝送するように形成されている。

ここで、検知素子２１には、例えば電気湯沸かし器では内容器内の湯温を検知するサーミスタなどの温度検知素子、門灯機器では門灯の照度を検知する光検知素子などがある。

そして、本体制御部２４は、使用者が操作する操作スイッチや門灯に人が近づいたことを自動検知する電子スイッチなどのスイッチ２２や、検知素子２１の検知信号ｘから機器の動作状態を認識し、その結果を表示させる表示手段として液晶素子やＬＥＤ２３を備えている。

ここで、本体制御部２４は、スイッチ２２の操作信号ｙを受信すると、リレー１０に対しリレー作動のための命令信号ｃを出力するように形成されている。

また、２５は直流電源で、直流電源２５は交流電源１を変圧・整流し、さらにレギュレータＩＣ（図示せず）などにより直流平滑して所定の定格電圧Ｖｄをリレー１０や本体制御部２４などに供給している。

そして、リレー１０の端子Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれと電気接続されて電子機器２０が構成されている。なお、説明の便宜上ポートＰ１〜Ｐ４の右を回路側、左を負荷側と称する。

以上の構成において、リレー１０が接点の開閉をゼロ点近傍で動作させる制御について、例えば電子機器は門灯機器、交流負荷は白熱電球などの門灯で、門灯を点灯から消灯にする場合、つまり、リレー１０が閉から開になる場合の制御動作について、図２を用いて説明する。

なお、以後の説明では駆動手段１２Ａの可動鉄片の吸引を接点１２Ｂの閉動作または動作時間、可動鉄片の開放を接点１２Ｂの開動作または復帰時間として説明する。

図２はリレー１０が閉から開になる場合の動作タイミング図で、同図は上から順に交流電源１の交流波形、信号発生手段１１のゼロ点信号ｂ、本体制御部２４の命令信号ｃ、制御手段１４の制御信号ｄおよび開閉検出手段１３の開閉信号ｅをそれぞれ示している。

図２（ａ）は交流電源１の単サイクルの交流波形で代表的な正弦波波形である。ここで、位相０度から１８０度までの正の半サイクルが正電流または正電圧、１８０度から３６０度までの負の半サイクルが負電流または負電圧である。

また、０度、３６０度における負から正側に切替わるゼロ点ｔ０１、ｔ０３が正ゼロ点、逆に正から負側に切替わる１８０度におけるゼロ点ｔ０２が負ゼロ点である。

図２（ｂ）のゼロ点信号ｂは、各ゼロ点ｔ０１、ｔ０２、ｔ０３毎にＨ／Ｌの二値が切替わるように信号発生手段１１により形成されている。つまり、ｔ０１、ｔ０３の正ゼロ点でＬからＨに、ｔ０２の負ゼロ点でＨからＬに、それぞれ切替わるように形成されており、このことから接点１２Ｂの開閉が交流波形の正負交互に成されるように制御手段１４で制御できる。

そして、門灯機器２０から、交流負荷２の門灯が点灯から消灯になるようにスイッチ２２がオフ操作された場合、本体制御部２４は、スイッチ２２からの操作信号ｙを受信するとリレー１０に対してリレー作動のための命令信号ｃを出力する。

一方、この命令信号ｃが正の半サイクルのｔ１時点で入力されたリレー１０の制御手段１４は、信号発生手段１１からのゼロ点信号ｂがＨであることを認識するとともに、ゼロ点信号ｂがＨからＬに切替わる次のゼロ点ｔ０２を待って、かつ、このゼロ点ｔ０２から所定の時間ＴＡ経過後のｔ２時点に制御信号ｄを駆動部１５に出力する。

この制御信号ｄが入力された駆動部１５により駆動手段１２Ａは開動作するが、接点１２Ｂは閉状態から直ぐに開になることはなく、駆動手段１２Ａの機械的動作による復帰時間ＴＢ経過後のｔ３時点で開になる。

この接点１２Ｂが閉から開に移行したことをｔ３時点で検知した開閉検出手段１３は、開閉信号ｅを閉状態のＨから開状態のＬに切替えて制御手段１４に伝送する。そのことで、制御手段１４は計時手段１４ａによりｔ３時点から計時を開始して次のゼロ点ｔ０３までの時間ＴＣを計時する。

この計時結果、つまり開閉信号ｅの時間ＴＣに基づいて、制御手段１４は予め自らに記憶された所望時間ＴＳと時間ＴＣが同じになるように、次式により次回の時間ＴＡ、つまり制御信号ｄの出力タイミングＴＡを毎回算出する。

次回のＴＡ＝１つ前のＴＡ＋ＴＣ−ＴＳ
このようにして、制御手段１４は、開閉検出手段１３が検出する接点１２Ｂの開閉時点の開閉信号ｅに基づいて、時間ＴＣが所望時間ＴＳになるように駆動手段１２Ａへの制御信号ｄの出力タイミングＴＡをフィードバック制御する。

また、制御手段１４は次の制御信号ｄの出力を、次の命令信号ｃが何れの位置で入力されても、前回の正ゼロ点から次回は負ゼロ点側で接点１２Ｂが開閉動作するように、つまり接点１２Ｂの開閉時点が交流電源１の正負交互になるように制御する。

このようにして、接点１２Ｂの転移現象、つまり、一方の接点が溶融あるいは蒸発して他方の接点に転移していく現象で開閉回数の増加とともに図３に示すように接点に凹凸を生じ、この凹凸がロックされた状態の軽溶着などの不開離現象の発生を防いでいる。

また、制御手段１４は、駆動手段１２Ａに駆動停止、つまり開動作の制御信号ｄを出力したにも拘らず、開閉検出手段１３から閉のままＨの開閉信号ｅを受信すると、不開離現象が生じていると判断し、制御信号ｄを短いパルス信号に変えて出力する。

その結果、短いパルス信号の制御信号ｄが入力された駆動手段１２Ａは、図３に示す可動接点が上下にしなる、しなり動作を生じる。このしなり動作によって接点１２Ｂの凹凸はロックされた状態を解除することができる。

なお、上記説明では接点１２Ｂが閉から開になる開動作について述べたが、接点１２Ｂが開から閉になる閉動作についても、制御手段１４は開動作同様に制御信号ｄの出力タイミングＴＡを毎回算出してフィードバック制御する。

以上の説明から明らかなように、制御手段１４は交流電源１の周波数、例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚなどの周波数判別をしなくても接点１２Ｂの開閉をゼロ点近傍でフィードバック制御することが可能である。

また、制御手段１４は接点１２Ｂの動作回数に応じて接点１２Ｂの開閉をゼロ点制御することが可能である。そのことについて以下説明する。

ここで、接点１２Ｂの開閉時点は、ゼロ点近傍でより好ましくはゼロ点の手前の位相で、かつゼロ点に近いほど好ましい。つまり、極論するとゼロ点が最も好ましいものである。

しかしながら、接点１２Ｂの開閉時点、特に開時点は、ゼロ点を超えた後方の位相で動作すると、次のゼロ点までの略半周期間アーク放電を生じ、接点の転移や接点消耗などの障害となるため、ゼロ点で動作させるように制御するのは困難である。

さらに、駆動手段１２Ａは機械的動作を伴うものであり、機械的動作のため相対的に動作時間や復帰時間が、動作回数の初期は長く安定せず、中期は短く安定し、後期は再び長く不安定な略スマイルカーブ状の特性となる。

以上のことに鑑みて、リレー１０は接点１２Ｂの動作回数を開閉信号ｅにより計数して、動作回数の初期、中期および後期に応じ所望時間ＴＳを変えて接点１２Ｂの開閉時点のフィードバック制御を行っている。

また、リレー１０は接点１２Ｂの動作回数により開閉信号ｅの時間ＴＣが略スマイルカーブ状の特性となることから、時間ＴＣが減少時は初期、安定期は中期および上昇時は後期と判断して、時間ＴＣの減少時、安定時および上昇時に応じ所望時間ＴＳを変えて接点１２Ｂの開閉時点のフィードバック制御を行っている。

このようにして、リレー１０は接点１２Ｂの動作回数に拘らず、接点１２Ｂの開閉時点がゼロ点の手前の位相で、かつゼロ点に近いところになるように、そのフィードバック制御を形成してアーク放電などの発生を防いでいる。

さらに、制御手段１４は、接点１２Ｂの動作回数の後期や軽溶着などの不開離現象が複数回生じたことを検知して接点１２Ｂが寿命末期であると判断した際に報知するＬＥＤやブザーなどの報知手段１６を有することによって、使用者などにメンテナンス時期であることを促すことができる。

次に、リレー１０が交流負荷の種類を判別してフィードバック制御する動作について説明する。

まず、図４に示すように、交流負荷２の種類としては抵抗負荷、誘導負荷および容量負荷がある。これら負荷の種類によって、接点１２Ｂが開状態から閉になる時点の突入電流Ｉが定格電流Ｉｏに至る突入時間Ｔ間の特性（以下、突入電流特性と記載する）が異なり、この特性差から交流負荷の種類を判別してフィードバック制御するものである。

つまり、図４（ａ）のヒータなどの抵抗負荷は、突入電流Ｉと定格電流Ｉｏが等しいＲ特性、図４（ｂ）のモータや白熱電球などの誘電負荷は、突入電流Ｉが定格電流Ｉｏの１０倍以上で突入時間Ｔは比較的短い０．５秒ほどのＬ特性、図４（ｃ）の水銀灯や蛍光灯などの容量負荷は、突入電流Ｉが定格電流Ｉｏの５倍以内で、かつ突入時間Ｔは比較的長く１０秒以上ほどのＣ特性である。このように、交流負荷２の種類に応じて突入電流特性が異なる。

図１において、１７は電流検知素子で、電流検知素子１７は例えば接点１２Ｂと交流負荷２との接続線に巻回して形成され、この接続線に流れる突入電流特性を検出して電流信号ｆを出力する検知コイルである。

そして、電流検知素子１７の電流信号ｆは制御手段１４で積分演算され、さらにＡ／Ｄ変換されて交流負荷２の種類に応じた突入電流特性が検出され、かつ、制御手段１４は予め自らに記憶された負荷毎のＲ，ＬおよびＣ特性と照合して交流負荷２の種類を判別するようにしてリレー１０が構成されている。

なお、制御手段１４は所望時間ＴＳを、交流負荷２の種類毎にＲ，ＬおよびＣ負荷に応じてＴＳＲ，ＴＳＬおよびＴＳＣなどとして記憶している。ここで、各所望時間の長さはＴＳＲ＞ＴＳＣ＞ＴＳＬの関係を有している。

以上の構成において、例えば電子機器は門灯機器で、交流負荷は図４（ｂ）に示す誘導負荷の白熱電球の場合、制御手段１４は、図２（ｆ）に示す電流信号ｆから次のように交流負荷２の種類を判別する。なお、電流検知素子１７が検知する図２（ｆ）の電流信号ｆの縦軸は本来電圧値であるが、図４との対比から理解を容易にするために電流値で表している。

まず、制御手段１４は、接点１２Ｂの閉時点ｔ０の突入電流Ｉと所定の突入時間Ｔ後の定格電流ＩｏからＩ／Ｉｏを演算し、かつ突入電流Ｉから定格電流Ｉｏに到るエンベロープ波形の電流ｉから、交流負荷２の種類毎に記憶された突入電流特性と照合して、この場合はＬ負荷の発熱電球であると判別する。

その結果、制御手段１４は、所望時間ＴＳをＬ負荷のＴＳＬと選択して、接点１２Ｂの開閉時点ｔ３が所望時間ＴＳＬになるように制御信号ｄの出力タイミングＴＡをフィードバック制御する。その制御動作は前述の実施の形態に同様であり、説明を簡略化する。

このように本実施の形態によれば、制御手段１４が、開閉検出手段１３の検出する接点１２Ｂの開閉時点の開閉信号ｅに基づいて、駆動手段１２Ａへの制御信号ｄの出力タイミングをフィードバック制御するようにしてリレー１０を構成したものであり、制御手段１４が接点１２Ｂの開閉時点と交流電源１のゼロ点とを計時して、自らの制御信号ｄの出力タイミングＴＡを制御することによって、接点１２Ｂの開閉をゼロ点制御させるリレー１０を得ることができるものである。

また、制御手段１４は、接点１２Ｂの開閉時点を交流電源１の正負交互に制御することによって、接点転移現象を防止することができる。

さらに、制御手段１４は、接点１２Ｂが軽溶着などの不開離現象が生じていると判断した際に制御信号ｄを短いパルス信号に変えることによって、接点１２Ｂの不開離現象を解除することができる。

また、制御手段１４は、接点１２Ｂの寿命末期を判断した際に報知手段１６を駆動することによって、使用者などにメンテナンス時期であることを促すことができる。

また、制御手段１４は、電流検知素子１７の電流信号ｆにより交流負荷２の種類を判別して制御信号ｄの出力タイミングをフィードバック制御することによって、交流負荷に応じてフィードバック制御の出力タイミングを変えることができる。

そして、リレー１０を用い、交流負荷２への通断電状態を検知し検知信号ｘを出力する検知素子２１と、検知信号ｘから機器の動作状態を認識し、その結果を表示手段２３に表示させる本体制御部２４とを備えて電子機器２０を構成したものであり、リレー１０自らがゼロ点制御を行う制御回路を内蔵しているため、電子機器側の本体制御部２４はリレー１０の制御を行う必要がなくソフト処理の負担を軽減できる。

なお、本実施の形態において、接点１２Ｂは、無通電時において常開接点のａ接点の例で説明したが、これに限ることはなく、無通電時において常閉接点のｂ接点や、２つの固定接点間を可動接点が切換えるように動作する切換接点のｃ接点で実施することも可能である。

また、リレー１０の制御回路は、信号発生手段１１、開閉検出手段１３および駆動部１５を個別の回路で説明したが、これらの回路を制御手段１４に備えるとしても良く、このことで安価にできる。

さらに、リレー１０への電源供給は電子機器２０の直流電源２５が行う、つまり、リレー１０が直流電源を持たないことによって、リレー１０は交流負荷２や接点１２Ｂなどの種類毎に行う必要のある電源設計が不要にできるという効果も発揮でき有用である。

また、接点１２Ｂの材料は特に大電流や耐アーク性が要求される場合などは従来ＡｇＣｄＯ（銀酸化カドミウム）やＡｇＰｂ（銀パラジウム）など比較的高価なものを用いていたが、本願の接点材料としてはアーク放電の発生が生じ難いためＡｇ（銀）などの安価な材料を用いることができるという副次効果もある。

また、誘導負荷などの場合、誘導負荷により発生する逆起電圧から接点の保護のためにダイオード方式、ＣＲ方式およびバリスタ方式などの接点保護素子や保護回路を使用し逆起電圧を低く抑えることが一般的に行われるが、本願においては誘導負荷の場合においてもゼロ点制御が可能で、逆起電圧を低く抑えることから接点保護素子や保護回路を不要にできる。

本発明による継電器及びこれを用いた電子機器は、接点の開閉両方のゼロ点制御を実現できるという効果を有し、本制御の制御回路を内蔵するリレーなどの継電器及びこれを用いた電子機器等に有用である。

本発明の一実施の形態によるリレーの回路ブロック図 同リレーの動作説明図 同リレー接点の転移現象の模式図 負荷の種類とその突入電流特性図 従来のリレーの回路ブロック図 同リレーの動作説明図

符号の説明

１ 交流電源
２ 交流負荷
１０ リレー（継電器）
１１ 信号発生手段
１２Ａ 駆動手段
１２Ｂ 接点
１３ 開閉検出手段
１４ 制御手段
１４ａ 計時手段
１５ 駆動部
１６ 報知手段
１７ 電流検知素子
２０ 電子機器
２１ 検知素子
２２ スイッチ（操作手段）
２３ 表示手段
２４ 本体制御部
２５ 直流電源
ｂ ゼロ点信号
ｃ 命令信号
ｄ 制御信号
ｅ 開閉信号
ｆ 電流信号
Ｔ１〜Ｔ５ 端子

Claims (6)

1. 交流電源のゼロボルト近傍で接点を開閉させ交流負荷への通断電をする継電器であって、
   前記交流電源のゼロボルトに同期したゼロ点信号を出力する信号発生手段と、前記接点の開閉を検出し開閉信号を出力する開閉検出手段と、前記接点の開閉動作を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に駆動開始／停止の制御信号を出力するとともに、前記接点の開閉から次のゼロ点信号までの時間を計時する計時手段を有する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記開閉信号に基づいて前記制御信号の出力タイミングをフィードバック制御する継電器。
2. 前記制御手段は、前記接点の開閉が前記交流電源の正負交互になるように前記制御信号を出力する請求項１記載の継電器。
3. 前記制御手段は、前記接点が軽溶着などの不開離現象が生じていると判断した際に前記制御信号を短いパルス信号に変える請求項１記載の継電器。
4. 前記制御手段は、前記接点の寿命末期を判断した際に報知する請求項１記載の継電器。
5. 前記交流負荷に流れる突入電流を検出し電流信号を出力する電流検知素子を備え、前記制御手段は、前記電流信号により交流負荷の種類を判別して制御信号の出力タイミングを変える請求項１記載の継電器。
6. 請求項１記載の継電器を用い、前記継電器の動作による前記交流負荷への通断電状態を検知し検知信号を出力する検知素子と、前記検知信号から機器の動作状態を認識し、その結果を表示手段に表示させる本体制御部とを備えた電子機器。

Images