JP4915570B2 - リモコンブレーカ - Google Patents

Description

本発明は、リレー駆動用の電磁石装置を備えたリモコンブレーカに関する。

従来から、リレー機能を有するリモコンブレーカにおいて、電源投入時には、リレー駆動用の電磁石コイルの電磁力を強くするために、全波整流した電流を流し、オン状態を保持するときには、消費電力を抑えるために、半波整流した電流を流すものが知られている。しかし、投入電流から保持電流に切り替わるタイミングによっては、リレー機能により駆動させる負荷スイッチの主接点にバウンスが発生し、突入電流により接点溶着する虞がある。

図７は、従来のリモコンブレーカの構成を示す。リモコンブレーカ１０１は、交流電源を整流するダイオードＤ１０１乃至Ｄ１０４と、整流された電流が流れる電磁石コイル１０４と、電磁石コイル１０４への通電を全波整流と半波整流とに切り替える切替スイッチＳ１０３とを備えている。電磁石コイル１０４は、負荷への通電をオン・オフする負荷スイッチＳ１０１を動作させ、この負荷スイッチＳ１０１は、電磁石コイル１０４が無通電のときにはオフであり、電磁石コイル１０４に通電されるとオンになる。切替スイッチＳ１０３は負荷スイッチＳ１０１と連動し、負荷スイッチＳ１０１がオンのときにオフになり、負荷スイッチＳ１０１がオフのときにオンになる。電磁石コイル１０４には、切替スイッチＳ１０３がオンのとき、全波整流の電流が流れ、切替スイッチＳ１０３がオフのとき、半波整流の電流が流れる。Ｓ１０２は回路スイッチ、１０６は交流電源である。

図８は、上記構成のリモコンブレーカが正常に動作するときの回路各部の電圧波形等を示す。回路スイッチＳ１０２が投入されると（時点ｔ１０１）、切替スイッチＳ１０３は最初はオンの状態であるので、電磁石コイル１０４には、全波整流された電流（投入電流）が流れる。そして、電磁石コイル１０４の電磁力により負荷スイッチＳ１０１の主接点がオフの位置からオンの位置に向けて移動する。主接点がオン位置に近づくと、負荷スイッチＳ１０１はオンになる（時点ｔ１０２）。負荷スイッチＳ１０１に連動して僅かの時間遅れて切替スイッチＳ１０３はオフになる（時点ｔ１０３）。このときに、電磁石コイル１０４には、ダイオードＤ１０２、ダイオードＤ１０４を通して電流が流れているので、電流が流れ続け、主接点はオン位置への移動を完了する（時点ｔ１０４）。その後に、電磁石コイル１０４に半波整流の電流（保持電流）が流れ、電磁石コイル１０４の吸引力が低下しても、主接点はオン位置に移動しているので、オンを保持する（時点ｔ１０５）。

図９は、バウンスが発生したときのリモコンブレーカ１０１の動作を示す。時点ｔ１１１からｔ１１３までは、図８と同様である。電磁石コイル１０４にダイオードＤ１０３、ダイオードＤ１０１を通して、電流が流れているときに、切替スイッチＳ１０３がオフになると、コイル電圧Ｖ１０２は０Ｖになり、コイル電流も急激に低下する。このとき、負荷スイッチＳ１０１の主接点は、オン位置への移動が完了していないのでオフ位置へ戻り、負荷スイッチＳ１０１はオフになる（時点ｔ１１４）。次の電磁石コイル１０４への通電により、再度、負荷スイッチＳ１０１はオンの位置へ移動する（時点ｔ１１５）。このようにバウンスが発生し、負荷スイッチＳ１０１への突入電流により接点溶着が生じる虞がある。

上記とは別のリモコンブレーカとして、整流回路にサイリスタを配置し、サイリスタによって、投入電流から保持電流に切り替わっても全波整流を一定時間維持することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１に示されるリモコンブレーカにおいても、切り替えるタイミングによっては、直ぐに半波整流となり、電磁石コイルの吸引力が急激に低下し、バウンスが生じる。
特開平７−２５４５０９号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、投入電流から保持電流に切り替えてもバウンスが起きず、接点溶着しないリレー駆動用の電磁石装置を備えたリモコンブレーカ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は、負荷に電源を供給するライン上に設けられた負荷スイッチと、この負荷スイッチの接点を開閉するリレー駆動用の電磁石装置を備えたリモコンブレーカにおいて、前記電磁石装置は、回路スイッチを介して交流電源に接続され、
前記電磁石装置は、リレーオン投入時にそのコイルに流れる投入電流が交流を全波整流した波形となり、オン保持時に前記コイルに流れる保持電流が交流を半波整流した波形となる常時励磁式であり、前記電磁石装置は、整流回路を成すダイオードと前記コイルで構成されたコイル通電回路と、リレー動作と連動して前記コイル通電回路における前記投入電流と保持電流を切り替える切替回路とを備え、前記切替回路は、前記負荷スイッチと連動し、負荷スイッチがオンのときオフになり、前記負荷スイッチがオフのときオンになる切替スイッチと、前記切替スイッチがオフになってから一定時間経過した後にオフする保持電流スイッチを有し、前記回路スイッチの投入前、前記負荷スイッチはオフであり、前記切替スイッチはオンであり、前記回路スイッチがオンされると、前記コイルに全波整流された投入電流が流れ、それによって前記負荷スイッチがオンし、前記切替スイッチがオフし、前記切替スイッチがオフになってから前記一定時間経過した後に前記保持電流スイッチがオフし、それによって前記コイルに半波整流された保持電流が流れることを特徴とする。

上記構成において、前記切替回路は、前記負荷スイッチに連動して充放電される充放電回路をさらに備え、前記保持電流スイッチは、そのゲートに前記充放電回路に蓄電された電荷がゲート信号として印加されるサイリスタであることが好ましい。

また、前記サイリスタに抵抗が並列接続されていることが好ましい。

本発明によれば、遅延回路により第１のスイッチ部がオンになってから第２のスイッチ部がオフになるまでの時間が遅延されるので、リレー動作が完了するまで電磁石コイルの吸引力が強く、バウンスを抑制することができ接点溶着を防止することができる。また、充放電回路により、遅延時間を制御することができるので、リレーの動作時間が異なる種々のリレーの制御に対応することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るリモコンブレーカについて図面を参照して説明する。図１は、電磁石装置のコイル通電回路を備えたリモコンブレーカの構成を示す。リモコンブレーカ１は、負荷２に電源を供給するライン３上に設けられた負荷スイッチＳ１をリレー駆動によりオン・オフさせる電磁石コイル４を有する常時励磁式の電磁石装置５を備える。電磁石装置５は、交流電源６に回路スイッチＳ２を介して接続されている。

電磁石装置５は、リレーオン投入時に電磁石コイル４に全波整流された投入電流を流し、オン保持時には半波整流された保持電流を流すコイル通電回路７１と、リレー動作と連動してコイル通電回路７１に流れる電流を投入電流と保持電流とに切り替える切替回路７２とを備えている。コイル通電回路７１は、整流回路を成すダイオードＤ１乃至Ｄ４と、上記の電磁石コイル４とを有している。切替回路７２は、リレー動作に連動して動作する切替スイッチＳ３と、この切替スイッチＳ３の動作から電磁石コイル４に流れる電流を投入電流から保持電流に遅延して切り替えるための遅延回路７３とを備えている。遅延回路７３は、抵抗Ｒ２、Ｒ３とコンデンサＣ１、Ｃ２よりなる充放電回路７４と、サイリスタである保持電流スイッチＳ４とを有しており、切替スイッチＳ３がオフになってから一定時間後に保持電流スイッチＳ４がオフになる。

負荷スイッチＳ１は、電磁石コイル４に電流が流れていないとき、オフであり、電磁石コイル４に電流が流れているとき、電磁力に吸引されてオンになる。また、切替スイッチＳ３は負荷スイッチＳ１と連動しており、負荷スイッチＳ１がオンのときオフになり、負荷スイッチＳ１がオフのときオンになる。回路スイッチＳ２の投入前は、負荷スイッチＳ１はオフであり、切替スイッチＳ３はオンである。

リモコンブレーカ１における電磁石装置５の動作について説明する。電源投入前は、切替スイッチＳ３はオンの状態にあり、回路スイッチＳ２が投入され、交流電源６の点Ａ側が正電位のサイクルのとき、保持電流スイッチＳ４のサイリスタのゲートにゲート電圧Ｖ１が印加され、保持電流スイッチＳ４がオンし、電磁石コイル４には、ダイオードＤ３、保持電流スイッチＳ４、及びダイオードＤ１を通して電流が流れ、交流電源６の点Ｂ側が正電位のサイクルのとき、ダイオードＤ２、ダイオードＤ４を通して電流が流れる。こうして、電磁石コイル４には全波整流された電流が流れ、電磁石コイル４は、負荷スイッチＳ１をオンにする。これにより、負荷スイッチＳ１に連動している切替スイッチＳ３はオフになり、切替回路７２に電流が供給されなくなり、保持電流スイッチＳ４はオフになるので、電磁石コイル４には半波整流された電流が流れる。

遅延回路７３の動作について説明する。上述したように、回路スイッチＳ２が投入されたとき、保持電流スイッチＳ４がオンすることで、電磁石コイル４に電流が流れ、電磁石コイル４が負荷スイッチＳ１をオンにし、これに連動して切替スイッチＳ３がオフになっても、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄電した電荷によりゲート電圧Ｖ１は除々に低下し、ゲート保持電圧より低下したときに保持電流スイッチＳ４がオフする。このように、切替スイッチＳ３がオフになってから一定時間後に保持電流スイッチＳ４がオフになる。

次に、リモコンブレーカ１の時間推移に伴う動作を、図２を参照して説明する。図２は、回路各部の電圧波形等を示す。回路スイッチＳ２が投入されると（時点ｔ１）、電磁石コイル４には全波整流された電流が流れ、負荷スイッチＳ１の主接点は電磁石コイル４に吸引されて、オフの位置からオンの位置に向けて移動し始める。主接点がオン位置に近づくと、負荷スイッチＳ１はオンになる（時点ｔ２）。負荷スイッチＳ１に連動して僅かの時間遅れて切替スイッチＳ３はオフになる（時点ｔ３）。これにより、切替回路７２に電流が流れなくなって、コンデンサＣ１、Ｃ２の充電電圧により保持電流スイッチＳ４のゲートには保持電圧以上の電圧が印加されているので、保持電流スイッチＳ４はオン状態であり、電磁石コイル４には全波整流の電流が流れ続ける。従来のリモコンブレーカ１０１では、図２に破線で示すコイル電流Ｃのように、急激に電流値が低下したが、本実施形態では高い電流値が維持される。

こうして、電磁石コイル４には、全波整流された電流が保持されるので、負荷スイッチＳ１の主接点は、電磁石コイル４に吸引されてオン位置への移動を完了する（時点ｔ４）。その後に、コンデンサＣ１、Ｃ２に充電された電荷がゲート電流によって放出され、ゲート電圧Ｖ１がゲートの保持電圧より低くなると、保持電流スイッチＳ４がオフになる。これにより、電磁石コイル４の通電が半波整流された電流になり、電磁石コイル４の吸引力が減少するが、負荷スイッチＳ１の主接点は、オン位置への移動を完了しているのでバウンスは発生しない（時点ｔ５）。

このように、切替スイッチＳ３のオフ動作から保持電流スイッチＳ４のオフ動作までの時間を遅延させることができるので、切替スイッチＳ３の切替動作後、負荷スイッチＳ１の主接点の移動が完了するまで、電磁石コイル４に流れる電流波形は投入電流と同じになる。このため、電磁石コイル４の吸引力は低下せず、バウンスを抑制することができ、突入電流による接点溶着を防ぐことができる。また、充放電回路により、遅延時間を制御することができるので、リレーの動作時間が異なる種々のリレーの制御に対応することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るリモコンブレーカについて図面を参照して説明する。図３は、本実施形態におけるリモコンブレーカの構成を示す。本実施形態に係るリモコンブレーカ１では、保持電流スイッチＳ４に並列に抵抗Ｒ４が接続されている。この構成により、保持電流スイッチＳ４がオフのときにも、電磁石コイル４に電流を流すことができる。

本実施形態のリモコンブレーカ１の動作を、図４を参照して説明する。回路スイッチＳ２が投入された後、保持電流スイッチＳ４がオフになる時点ｔ１１までは、第１の実施形態と同様の動作をする。そして、保持電流スイッチＳ４がオフになった後も、交流電源の点Ａ側が正電位のサイクルのときは、電磁石コイル４に抵抗Ｒ４を通して電流が流れ、第１の実施形態のコイル電流Ｃ１（破線で示す）よりも、高い電流値になる（時点ｔ１２）。このため、電磁石コイル４の吸引力が強く、負荷スイッチＳ１の主接点の保持力が強くなり、保持動作時の負荷スイッチＳ１のうなり音を防止することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るリモコンブレーカについて図面を参照して説明する。図５は、本実施形態におけるリモコンブレーカの構成を示す。本実施形態では、第１の実施形態と切替回路７２の構成が異なっている。切替スイッチＳ３とダイオードＤ５が電磁石コイル４とダイオードＤ１との間に直列に接続されており、また、電磁石コイル４とダイオードＤ５とに並列にコンデンサＣ３が接続されている。切替スイッチＳ３がオフになると、コンデンサＣ３に充電された電荷エネルギーにより、電磁石コイル４は通電状態が保持される。コンデンサＣ３は、保持電流に付加電流を与える補助回路７４ａを構成する。

本実施形態のリモコンブレーカ１の動作を、図６を参照して説明する。回路スイッチＳ２が投入された後、切替スイッチＳ３がオフになる時点ｔ２１までは、第１の実施形態と同様の動作をする。切替スイッチＳ３がオフになったときに、電磁石コイル４にダイオードＤ３、ダイオードＤ５、及びダイオードＤ１を通して電流が流れなくなっても、コンデンサＣ３に充電された電荷エネルギーが放出されて電磁石コイル４は通電状態が保持されるので、電磁石コイル４のコイル電圧Ｖ２は急激に低下しない。従来の電磁石装置のコイル電流Ｃ２（破線で示す）のようにコイル電流が低下しないので、電磁石コイル４の吸引力が保持される。そして、負荷スイッチＳ１の主接点の移動が完了するので、バウンスが発生しない。また、ダイオードＤ５により、保持電流時のコンデンサＣ３の充放電を抑制するので、コンデンサＣ３の劣化を防止することができる。本実施形態によれば簡単な回路構成でバウンスを抑制することができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば遅延回路にタイマーを用いるなど、同等の機能を持つ部品や回路により構成してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るリモコンブレーカの構成図。 同リモコンブレーカの動作を示す図。 本発明の第２の実施形態に係るリモコンブレーカの構成図。 同リモコンブレーカの動作を示す図。 本発明の第３の実施形態に係るリモコンブレーカの構成図。 同リモコンブレーカの動作を示す図。 従来のリモコンブレーカの構成図。 同リモコンブレーカの通常時の動作を示す図。 同リモコンブレーカのバウンス時の動作を示す図。

符号の説明

１ リモコンブレーカ
２ 負荷
３ ライン
４ 電磁石コイル（コイル）
５ 電磁石装置
６ 交流電源（電源）
７１ コイル通電回路
７２ 切替回路（切替手段）
７３ 遅延回路（遅延手段）
７４ 充放電回路
７４ａ 補助回路
Ｃ３ コンデンサ
Ｒ４ 抵抗
Ｓ１ 負荷スイッチ（接点）
Ｓ３ 切替スイッチ（第１のスイッチ部）
Ｓ４ 保持電流スイッチ（第２のスイッチ部）（サイリスタ）

Claims (3)

1. 負荷に電源を供給するライン上に設けられた負荷スイッチと、この負荷スイッチの接点を開閉するリレー駆動用の電磁石装置を備えたリモコンブレーカにおいて、
   前記電磁石装置は、回路スイッチを介して交流電源に接続され、
   前記電磁石装置は、リレーオン投入時にそのコイルに流れる投入電流が交流を全波整流した波形となり、オン保持時に前記コイルに流れる保持電流が交流を半波整流した波形となる常時励磁式であり、
   前記電磁石装置は、整流回路を成すダイオードと前記コイルで構成されたコイル通電回路と、リレー動作と連動して前記コイル通電回路における前記投入電流と保持電流を切り替える切替回路とを備え、
   前記切替回路は、前記負荷スイッチと連動し、負荷スイッチがオンのときオフになり、前記負荷スイッチがオフのときオンになる切替スイッチと、前記切替スイッチがオフになってから一定時間経過した後にオフする保持電流スイッチを有し、
   前記回路スイッチの投入前、前記負荷スイッチはオフであり、前記切替スイッチはオンであり、
   前記回路スイッチがオンされると、前記コイルに全波整流された投入電流が流れ、それによって前記負荷スイッチがオンし、前記切替スイッチがオフし、
   前記切替スイッチがオフになってから前記一定時間経過した後に前記保持電流スイッチがオフし、それによって前記コイルに半波整流された保持電流が流れることを特徴とするリモコンブレーカ。
2. 前記切替回路は、前記負荷スイッチに連動して充放電される充放電回路をさらに備え、前記保持電流スイッチは、そのゲートに前記充放電回路に蓄電された電荷がゲート信号として印加されるサイリスタであることを特徴とする請求項１に記載のリモコンブレーカ。
3. 前記サイリスタに抵抗が並列接続されていることを特徴とする請求項２に記載のリモコンブレーカ。

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