JP2016025046A - 電源回路および洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーの一部が故障ないし部品寿命で動作しなくなった場合でも、製品の動作状態を継続させる。
【解決手段】交流電源に直列に接続されたＤＣ負荷と、電源の入切を行う入切ＳＷと、前記ＤＣ負荷に並列に接続され前記入切ＳＷがＯＮした際にＤＣ負荷に流れる電流を整流するコンデンサと、前記ＤＣ負荷に交流電源を供給・遮断させるため直列に接続された第１のリレーと、前記第１のリレーに並列に接続され前記入切ＳＷがＯＮした際に前記コンデンサへの突入電流を抑制する突入電流抑制素子と、前記突入電流抑制素子と直列に接続され前記突入電流抑制素子に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記第１のリレーと前記突入電流抑制素子に並列に接続された第２のリレーと、前記第１のリレーまたは前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力するマイクロコンピュータを構成された電源回路において、前記マイクロコンピュータは、前記電流検知手段の検知信号をもとに前記第１のリレーの故障と判定した場合に、前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、機械式接点リレーを用いた電源回路において、リレー故障に伴う製品使用不可状態となる事態の改善したものに係り、特にこの電源回路を搭載した洗濯機に関する。

電源回路は、洗濯機にかかわらず色々な製品において負荷等に電源を供給する手段としてなくてはならない回路である。その代表として、機械式接点リレーを用いて電源を供給・遮断する電源回路があり、この電源回路は汎用性が高く多くの製品に搭載されている。機械式接点リレーを用いた電源回路において、リレーは要であり、リレーの故障は結果的に製品使用不可状態につながるためリレーの保護は必須である。そこで、リレーを保護するために、例えば特開２００１−２２４５３号公報（以下特許文献１）や特開平９−２８４９９７号公報（特許文献２）といった方法がある。

まず、特許文献１には、開閉器を閉じた瞬間の突入電流を抑制するとともに、定常状態においては、パワーサーミスタ等の突入電流抑制素子による損失を無くすことのできる構成が開示されている。具体的には、電源供給手段から、開閉器の接点とパワーサーミスタを介して負荷へ電源を供給し、負荷に並列に接続されたリレーの励磁コイルによって駆動される接点をパワーサーミスタの両端に接続し、開閉器の接点が閉じてから所定の時間が経過すると開閉器の接点が閉じてパワーサーミスタ両端を短絡させることで、パワーサーミスタによる損失をなくすことが記載されている。

つぎに、特許文献２には、リレーの接点の転移現象、溶着、異常消耗、接触抵抗の増大等の接点不良を抑制するリレーの保護装置が開示されている。具体的には、負荷の駆動用の交流電源を供給・遮断させるための負荷用リレーが閉時した直後に発生する突入電流を制限するための抵抗を接続し、定常電流になってから閉じられる制御用リレーと負荷用リレーの開閉動作を制御することで、負荷用リレーの接点の動作応答時間のばらつきに関わらず、突入電流を抑制し、接点不良を抑制することが記載されている。

特開２００１−２２４５３号公報 特開平９−２８４９９７号公報

しかしながら、従来の技術で用いられている方法は、リレーの故障を抑制するものであるため、リレーそのものが部品寿命等で故障してしまうと、製品使用不可状態となり交換せざるをえないという課題があった。

本発明は課題を改善するものであり、その構成は、交流電源に直列に接続されたＤＣ負荷と、電源の入切を行う入切ＳＷと、前記ＤＣ負荷に並列に接続され前記入切ＳＷがＯＮした際にＤＣ負荷に流れる電流を整流するコンデンサと、前記ＤＣ負荷に交流電源を供給・遮断させるため直列に接続された第１のリレーと、前記第１のリレーに並列に接続され前記入切ＳＷがＯＮした際に前記コンデンサへの突入電流を抑制する突入電流抑制素子と、前記突入電流抑制素子と直列に接続され前記突入電流抑制素子に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記第１のリレーと前記突入電流抑制素子に並列に接続された第２のリレーと、前記第１のリレーまたは前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力するマイクロコンピュータを構成された電源回路において、前記マイクロコンピュータは、前記電流検知手段の検知信号をもとに前記第１のリレーの故障と判定した場合に、前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力するものである。

電源供給手段であるリレーの一部が故障ないし部品寿命で動作しなくなった場合でも、製品の動作状態を継続させることのできる電源回路を提供できる。

実施例1の電源切替え回路図 実施例1のフローチャート 実施例1の電源回路を用いた洗濯機のブロック図 実施例2の電源切替え回路図

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図1に示すように、本実施例における電源回路の構成は、次の通りである。すなわち、交流電源に直列に接続されたＤＣ負荷１と、電源の入切を行う入切ＳＷ１０と、ＤＣ負荷１に並列に接続され入切ＳＷ１０がＯＮした際にＤＣ負荷１に流れる電流を整流するため充電を行うコンデンサ２と、コンデンサ２に直列に接続された逆電圧防止用のダイオード１１と、ＤＣ負荷１に交流電源を供給・遮断させるため直列に接続された第１のリレー３と、第１のリレー３に並列に接続され入切ＳＷ１０がＯＮした際にコンデンサ２への充電のための突入電流を抑制する突入電流抑制素子４と、突入電流抑制素子４と直列に接続され、突入電流抑制素子４に流れる電流を検知する電流検知手段５と、第１のリレー３と突入電流抑制素子４に並列に接続された第２のリレー６と、電流検知手段５と第１のリレー３と第２のリレー６に接続され、電流検知手段５の信号をもとに第１のリレー３及び第２のリレー６の故障状態を判定し状態を記憶する状態記憶部８を備え、第１のリレー３または第２のリレー６へ接点ＯＮ信号を出力するマイクロコンピュータ７と、万一第１のリレー３及び第２のリレー６の両方が故障した場合に報知する故障報知手段９から構成される。

ＤＣ負荷１に交流電源電圧を印加するときは、マイクロコンピュータ７が第１のリレー３の接点ＯＮ信号を出力し、第１のリレー３の接点が閉状態になることで交流電源電圧が印加される。入切ＳＷ１０をＯＮした際にコンデンサ２の充電のために流れる突入電流は、突入電流抑制素子４により抑制される。

第１のリレー３の接点がＯＮした後は、第１のリレー３の接点の抵抗値が突入電流抑制素子４よりも低いため、突入電流抑制素子４には電流はほとんど流れない。

つぎに、図２に示すフローチャートの流れで、第１のリレー３及び第２のリレー６の故障確認及び判定、第１のリレー３が故障した場合の第２のリレー６への切替えを行う。

電源がＯＮされると、マイクロコンピュータ７が状態記憶部８の記憶状態確認を行い、無故障状態であれば、第１のリレー３の接点ＯＮ信号を出力し、第１のリレー３の接点をＯＮすることで交流電源電圧をＤＣ負荷１に印加する。第１のリレー３の接点をＯＮした後、マイクロコンピュータ７は電流検知手段５にて突入電流抑制素子４に流れる電流値の検知を行い、電流値が定常値以上であるか否かの判定を行う。定常値以下であれば無故障と判定し状態を記憶し、製品動作を開始するとともに再度電流検知手段５にて突入電流抑制素子４の電流値の確認を行う。電流値の検知は、部品の仕様ばらつきを考慮して複数回連続で確認を行うこととする。

電流検知手段５にて検知した電流値が定常値以上であった場合、マイクロコンピュータ７は第１のリレー３の故障と判定を行い、状態記憶部８に状態を記憶し、予備のリレーである第２のリレー６の接点ＯＮ信号の出力を行うことで、第２のリレー６の接点がＯＮし電源電圧印加状態を維持できる。第２のリレー６の接点がＯＮした後は、第１のリレー３の接点がＯＮした後と同様に、製品動作を開始するとともに突入電流抑制素子４に流れる電流値を電流検知手段５にて検知することを繰り返す。

次に、最初の状態記憶部８の確認にて第１のリレー３の故障と判定した場合、マイクロコンピュータ７は第１のリレー３を動作させることなく、初めから第２のリレー６の接点ＯＮ信号を出力し第２のリレー６の接点をＯＮすることで交流電源電圧を印加する。これは、第１のリレー３の故障を判定してから第２のリレー６に切替えを行う前に、突入電流抑制素子４に電流が流れ続け部品寿命を減らさないためである。

電流検知手段５が検知した電流値が定常値以上であった場合、マイクロコンピュータ７は第２のリレー６の故障と判定し、状態記憶部８に状態を記憶し、故障報知手段９にて報知を行った後、一定時間経過後電源を強制的にＯＦＦする。なお、一定時間とは、突入電流抑制素子４が故障しない範囲の時間である。

また、最初の状態記憶部８の確認にて第１のリレー３及び第２のリレー６の故障と判定した場合も、同様に故障報知手段９にて報知を行った後、一定時間経過後に電源を強制的にＯＦＦする。

図３に示すのは、上述した構成の電源回路を搭載した洗濯機のブロック図である。その構成は、交流電源に直列に接続された上記構成の電源回路と、交流電源の入切を行う電源ＳＷ１３と、そこに直列に接続されＨｚ信号をマイクロコンピュータ７に入力するＨｚ回路１５と、マイクロコンピュータ７に直列に接続されＡＣ／ＤＣ負荷１７を駆動する負荷駆動回路１６と、負荷駆動回路１６とマイクロコンピュータ７に供給する電源電圧の制御を行う電源制御回路１４から構成される。

実施例１の電源回路の第１のリレー３及び第２のリレー６の故障検知では、主にリレーの接点がオープン状態の故障検知しかできないため、リレーの接点溶着については、Ｈｚ回路１５の信号をもとにマイクロコンピュータ７が接点の溶着故障の判定を行う。

電源ＳＷ１３がＯＮされると、電源回路の突入電流抑制素子４を通して電源制御回路１４へ電源電圧を印加した後、電源制御回路１４はＨｚ回路１５、マイクロコンピュータ７、負荷駆動回路１６に電源電圧を印加し、マイクロコンピュータ７はリレーの接点ＯＮ信号を出力し、負荷へ電源電圧を印加する。

Ｈｚ回路１５は電源ＳＷ１３を通じて電源制御回路１４から電源電圧の供給を受け、Ｈｚ信号の出力を行う。電源電圧の印加をＯＦＦする際は、電源ＳＷ１３をＯＮすることで一時的にＨｚ回路１５のHz信号が遮断されるため、それをマイクロコンピュータ７が検知し電源回路のリレーの接点ＯＦＦ信号を出力することで電源電圧の印加をＯＦＦする。

電源回路のリレーの接点が溶着した場合、マイクロコンピュータ７が電源回路のリレーの接点OFF信号を出力したにもかかわらず、Ｈｚ回路１５からＨｚ信号が出力されるため、それをマイクロコンピュータ７が検知し電源回路のリレーの接点溶着の検知を行うことが可能な洗濯機を提供できる。

このように電源回路内で第１のリレー３の接点のオープン故障を検知し、第２のリレー６へ切替えることで、電源供給手段である第１のリレー３が故障した場合でも、必ず製品使用不可状態になってしまう事態を低減し製品使用可能状態を維持することができ、Ｈｚ回路１５のＨｚ信号を用いることで電源回路のリレーの接点溶着故障を検知可能な洗濯機を提供できる。

図4に示すように、実施例１で説明した図1と同様の電源回路の構成において、突入電流抑制素子４に直列に接続された電流検知手段５の代わりに、突入電流抑制素子４に並列に接続された電圧検知手段１８を有する構成である。

突入電流抑制素子４は第１のリレー３及び第２のリレー６の接点よりも大きい抵抗値を有するため、第１のリレー３が故障した場合、定常状態の電流が再度突入電流抑制素子４に流れ電圧降下が発生する。この電圧値を電圧検知手段１８が検知することで、実施例１と同様の効果が得られる。

１ ＤＣ負荷
２ コンデンサ
３ 第１のリレー
４ 突入電流抑制素子
５ 電流検知手段
６ 第２のリレー
７ マイクロコンピュータ
８ 状態記憶部
９ 故障報知手段
１０ 入切ＳＷ
１１ ダイオード
１２ 電源回路
１３ 電源ＳＷ
１４ 電源制御回路
１５ Ｈｚ回路
１６ 負荷駆動回路
１７ ＡＣ／ＤＣ負荷
１８ 電圧検知手段

Claims (3)

1. 交流電源に直列に接続されたＤＣ負荷と、電源の入切を行う入切ＳＷと、前記ＤＣ負荷に並列に接続され前記入切ＳＷがＯＮした際にＤＣ負荷に流れる電流を整流するため充電を行うコンデンサと、前記ＤＣ負荷に交流電源を供給・遮断させるため直列に接続された第１のリレーと、前記第１のリレーに並列に接続され前記入切ＳＷがＯＮした際に前記コンデンサへの充電のための突入電流を抑制する突入電流抑制素子と、前記突入電流抑制素子と直列に接続され前記突入電流抑制素子に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記第１のリレーと前記突入電流抑制素子に並列に接続された第２のリレーと、前記第１のリレーまたは前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力するマイクロコンピュータを構成された電源回路において、前記マイクロコンピュータは、前記電流検知手段の検知信号をもとに前記第１のリレーの故障と判定した場合に、前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力することを特徴とする電源回路。
2. 請求項1の電源回路において、前記電流検知手段の代わりに電圧検知手段が、前記突入電流抑制素子と並列に接続され、前記マイクロコンピュータは、前記第１のリレーの故障と判定した場合に、前記第２のリレーへ接点ＯＮ信号を出力することを特徴とする電源回路。
3. 請求項１または請求項２の電源回路を搭載し、交流電源の入切を行う電源ＳＷと、そこに直列に接続されＨｚ信号を前記マイクロコンピュータに入力するＨｚ回路と、前記マイクロコンピュータに直列に接続され負荷を駆動する負荷駆動回路と、前記負荷駆動回路と前記マイクロコンピュータに供給する電源電圧の制御を行う電源制御回路から構成され、前記マイクロコンピュータが、前記Ｈｚ回路の信号をもとに前記電源回路のリレーの接点の溶着故障の判定を行うことを特徴とする洗濯機。