JP6428323B2 - 継電ユニット、継電ユニットの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、継電ユニットに関する。

負荷への通電および非通電を切り替える継電ユニット（リレーユニットとも呼ばれる）には、ノーマリオープン接点（ａ接点）およびノーマリクローズ接点（ｂ接点）を有する機械式の開閉素子が設けられる。

欧州特許ＥＰ１２０２３１３Ａ１（２０００年１０月２３日公開） 日本国実用新案公報 実開平５−５５４３５（１９９３年７月２３日公開）

このような継電ユニットでは、非通電時にノーマリクローズ接点に送信した信号の状態によってノーマリクローズ接点をモニタ（診断）することができるが、モニタ時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因や回復可能な原因によって異常と判断されることが問題となっている。

本発明の目的の１つは、継電ユニットにおけるノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることにある。

本発明に係る継電ユニットは、１個以上のノーマリオープン接点と、１個以上のノーマリクローズ接点とを含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定することを特徴とする。

このように、検出の結果が所定条件を満たさない場合に再検出を行うことで、先の検出時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因（例えば、揺れ）や回復可能な原因（例えば、異物混入）によって異常とされるケースを減らすことができ、ノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることができる。

（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の継電ユニットの構成（負荷へ非通電）を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の継電ユニットの構成（負荷へ通電）を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の継電ユニットの構成（モニタ期間）を示すブロック図である。 実施の形態１の継電ユニットにおけるｂ接点のモニタ（診断）工程を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、継電ユニット（単極リレー構成）がＯＮ故障した場合の状態を示すブロック図である。 実施の形態１にかかるｂ接点のモニタ工程の別例を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかるｂ接点のモニタ工程のさらなる別例を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２の継電ユニットの構成（負荷へ非通電）を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２の継電ユニットの構成（負荷へ通電）を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２の継電ユニットの構成（モニタ期間）を示すブロック図である。 実施の形態２の継電ユニットにおけるｂ接点のモニタ（診断）工程を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、継電ユニット（２極リレー構成）がＯＮ故障した場合の状態を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、継電ユニット（２極リレー構成）がＯＮ故障し、ノイズが混入した場合の状態を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の継電ユニットの別構成（モニタ期間）を示すブロック図である。

〔実施の形態１〕
図１および図２に示すように、実施の形態１にかかる継電ユニット１０は、制御部２と、切替回路３と、電源回路９と、第１入力回路１４および第２入力回路１５と、負荷連動／リセット回路１７と、補助出力回路１８と、表示灯回路１９とを備える。第１入力回路１４は外部の第１入力スイッチ１２からの入力を受け付け、第２入力回路１５は外部の第２入力スイッチ１３から入力を受け付け、負荷連動／リセット回路１７は外部のリセットスイッチ１６からの入力を受け付ける。外部電源２４（直流電源）は、制御部２に接続する電源回路９を含む、継電ユニット１０の各部に給電を行う。

図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、制御部２は、図１（ｂ）・図１（ｃ）に示すように、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサとして機能する１個または２個のマイクロコンピュータ（マイコン）で構成される。

切替回路３は、第１有接点リレー回路５と第２有接点リレー回路６と、２つの絶縁コンデンサＣ１・Ｃ２とを備える。

第１有接点リレー回路５は、ａ１接点およびｂ１接点（ノーマリオープン接点およびノーマリクローズ接点）を含む機械式のスイッチＳＷ１と、リレーコイル７とを備える単極リレー型であり、リレーコイル７の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によってスイッチＳＷ１を切り替える。すなわち、ａ１接点が開状態の時にｂ１接点が閉状態となり、ａ１接点が閉状態の時にｂ１接点が開状態となる。

第１有接点リレー回路６は、ａ２接点およびｂ２接点（ノーマリオープン接点およびノーマリクローズ接点）を含む機械式のスイッチＳＷ２と、リレーコイル８とを備える単極リレー型であり、リレーコイル８の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によってスイッチＳＷ２を切り替える。すなわち、ａ２接点が開状態の時にｂ２接点が閉状態となり、ａ２接点が閉状態の時にｂ２接点が開状態となる。

第１有接点リレー回路５のｂ１接点は絶縁コンデンサＣ１を介して制御部２と接続され、第２有接点リレー回路６のｂ２接点は絶縁コンデンサＣ２を介して制御部２に接続される。また、ａ１接点およびａ２接点の間には、負荷２１と負荷電源２３とが直列に接続される。

制御部２は、切替回路３のリレーコイル７およびリレーコイル８それぞれの電流を制御することで、ａ１接点およびａ２接点が開状態でｂ１接点およびｂ２接点が閉状態となる負荷２１への非通電状態（図１）と、ａ１接点およびａ２接点が閉状態でｂ１接点およびｂ２接点が開状態となる負荷２１の通電状態（図２）とを切り替える。

図１に示すように、負荷２１への非通電状態では、ｂ１接点およびｂ２接点が接続され、制御部２の端子Ｘから、絶縁コンデンサＣ１、ｂ１接点、ｂ２接点、および絶縁コンデンサＣ２を経て端子Ｙに至るチャネルが形成される。また、図２に示すように、負荷２１への通電状態では、ａ１接点およびａ２接点並びに負荷２１並びに負荷電源２３（交流電源）が直列に接続される。なお、第１および第２有接点リレー回路５・６を直列に配しているのは、一方の有接点リレー回路にＯＮ故障（ａ接点が常時閉状態となる故障）が発生しても負荷２１を非通電にできるようにするため（冗長目的）である。

継電ユニット１０の動作の流れを以下に説明する。初期状態では、外部電源２４がＯＦＦ、第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３がともにＯＦＦ、リセットスイッチ１６がＯＦＦ、負荷２１が非通電状態（図１）であり、負荷連動／リセット回路１７がＯＮ（負荷は非通電）となっている。

ここで、外部電源２４（外部電源）がＯＮされると制御部２が起動する。次いで、安全状態が確保されて第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３がともにＯＮすると、第１入力回路１４および第２入力回路１５がＯＮする。次いで、手動のリセットスイッチ１６を押して離すと負荷連動／リセット回路１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。これにより、制御部２は、第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３がともにＯＮであるとともに、負荷連動／リセット回路１７がＯＦＦであること、すなわち、負荷２１への通電が可能な状態であることを認識する。

図３のように、制御部２は、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点への診断信号の帰還状況を端子Ｙで検出することによってｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）を行い、ｂ１接点およびｂ２接点に異常がない場合には、リレーコイル７およびリレーコイル８の電流を制御し、ａ１接点およびａ２接点を閉状態、ｂ１接点およびｂ２接点を開状態とする（図２）。これにより、負荷電源２３による負荷２１への通電（電源供給）が行われる。

そして、第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３の少なくとも１つがＯＦＦする（安全が確保されなくなる）と、制御部２は、リレーコイル７およびリレーコイル８の電流を制御してａ１接点およびａ２接点を開状態、ｂ１接点およびｂ２接点を閉状態とし、負荷２１への通電を停止する（図１）。なお、補助出力回路１８は、制御部２からの入力を受けて、負荷２１への通電または非通電の情報を外部のシーケンサー等に通知する。

図４に、ｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）の処理工程を示す。

制御部２は、負荷２１への通電が可能な状態であることを認識すると、ｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）を開始する（ステップＳ１）。

この状態では、前記のとおり、端子Ｘから、絶縁コンデンサＣ１、ｂ１接点、ｂ２接点、および絶縁コンデンサＣ２を経て端子Ｙに至るチャネルが形成されており、制御部２は、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点にパルス信号である診断信号を送信する（ステップＳ２）。

次いで、制御部２は、端子Ｙで検出した信号が所定条件を満たすか、すなわち、診断信号の制御部２への帰還状況が所定条件を満たすか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を判定する（ステップＳ３）。前記所定条件とは、例えば、周期については周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であるとともに、一定時間内のパルス数については一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることであり、これを満たすことで、診断信号が正常に帰還したとみなされる。なお、周期の下限閾値およびその上限閾値と、一定時間内のパルス数の下限閾値およびその上限閾値とは、パルス信号である診断信号の特性に基づいて決定される。ステップＳ３でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われる。

ステップＳ３でＮＯの場合は、ステップＳ５に進み、ｂ１接点を一旦開状態とした後に閉状態とし、その後に、ｂ２接点を一旦開状態とした後に閉状態とする。ｂ１接点の開閉後にｂ１接点の開閉を行うのは、ｂ１接点およびｂ２接点を同時に開状態とする（すなわち、ａ１接点およびａ２接点が同時に閉状態となって負荷２１が通電状態となる）ことを防ぐためである。

次いで、制御部２は、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点に複数の診断信号を再送信し（ステップＳ６）、ステップＳ３と同様に、端子Ｙで検出した信号が所定条件を満たすか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を再判定する（リトライ、ステップＳ７）。ステップＳ７でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われる。

ここで、ｂ１接点やｂ２接点に異物が挟まった状態でモニタが行われると、接触抵抗が高くなって診断信号がｂ１接点やｂ２接点を正常に通過できなくなってステップＳ３でＮＯと判定されるが、ステップＳ５のように強制的な開閉動作を行うことで、ｂ１接点やｂ２接点に付着した異物を除去したり、接触点を変えて接触抵抗を正常に戻したりすることができれば、ステップＳ７でＹＥＳと判定される。

また、有接点リレー回路に大きな振動や衝撃が加わった状態で診断を行うと、ｂ１接点やｂ２接点が瞬間的に開離して診断信号が正常に通過できなくなってステップＳ３でＮＯと判定されるが、リトライ（ステップＳ６・Ｓ７）の時点で開離が解消されている場合（例えば、振動の次の周期までの開離しないタイミングでリトライできたり、偶発的な１回の衝撃で、リトライ時に揺れがおさまっていた場合）は、ステップＳ７でＹＥＳと判定される。

ステップＳ７でＮＯの場合は、ステップＳ８に進んで、ｂ１接点の開閉動作およびｂ２接点の開閉動作が所定回数に達した（ＹＥＳ）か否か（ＮＯ）かを判定する。ステップＳ８でＮＯの場合は、ステップＳ５に戻り、ステップＳ８でＹＥＳの場合、例えば、図５のように第１有接点リレー回路５がＯＮ故障していた場合にはステップＳ９に進んで異常処理を行う。すなわち、制御部２は、ｂ１接点およびｂ２を閉状態として負荷２１への非通電状態を維持し、かつ異常が外部に報知されるように表示灯回路１９や補助出力回路１８を制御する。

これまでのように、継電ユニットのｂ１接点およびｂ２接点のモニタを１度だけ行う場合には、モニタの信頼性は有接点リレー回路の信頼性に依拠する。すなわち、モニタ時にｂ１接点やｂ２接点に生じた一時的な原因（例えば、揺れ）や回復可能な原因（例えば、異物混入）によるモニタの異常判定は、ｂ１接点およびｂ２接点の接触信頼性や耐振動性・衝撃性が高い有接点リレー回路を用いた場合は少なく、ｂ１接点の接触信頼性や耐振動性・衝撃性が高くない有接点リレー回路を用いた場合は多くなる。

本実施の形態にかかる継電ユニット１０では、モニタのリトライを行うため、ｂ１接点およびｂ２接点の接触信頼性や耐振動性・衝撃性が高くない第１および第２有接点リレー回路（いわゆる汎用リレー）５・６を用いた場合においても、一時的な原因や回復可能な原因によるモニタの異常判定は少なくなる。これにより、モニタの信頼性が高まり、ひいては継電ユニット１０の信頼性も高めることができる。

図６に、ｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）の別の処理工程を示す。すなわち、図４と同様に、ステップＳ１でｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）を開始し、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点に診断信号（パルス信号）を送信する（ステップＳ２）。

次いで、制御部２は、端子Ｙで検出した信号が所定条件を満たすか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われる。ステップＳ３でＮＯの場合は、ステップＳ５に進み、ｂ１接点の開閉後にｂ２接点を開閉する動作を所定回数行う。

次いで、制御部２は、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点に診断信号を再送信し（ステップＳ６）、ステップＳ３と同様に、端子Ｙで検出した信号が所定条件を満たすか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を再判定する（リトライ、ステップＳ７）。ステップＳ７でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われ、ＮＯの場合はステップＳ８に進んで異常処理が行われる。

図７に、ｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）の別の処理工程を示す。すなわち、図４と同様に、ステップＳ１でｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）を開始し、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点に診断信号（パルス信号）を送信する（ステップＳ２）。

次いで、制御部２は、端子Ｙで検出した信号が所定条件を満たすか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われる。ステップＳ３でＮＯの場合は、ステップＳ５に進み、前回の検出から所定時間が経過したか否かを判断し、ＹＥＳとなればステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、制御部２が、端子Ｘからｂ１接点およびｂ２接点に診断信号を再送信し、ステップＳ３と同様に、端子Ｙで検出した信号が所定条件を満たすか（ＹＥＳ）否か（ＮＯ）を再判定する（リトライ、ステップＳ７）。ステップＳ７でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われ、ＮＯの場合はステップＳ８に進んでリトライ回数が所定回数に達した（ＹＥＳ）か否か（ＮＯ）かを判定する。ステップＳ８でＮＯの場合は、ステップＳ５に戻り、ステップＳ８でＹＥＳの場合はステップＳ９に進んで異常処理が行われる。

前記の説明では、所定条件として、周期および一定時間内のパルス数を用いているが、これに限定されない。例えば、１周期内のＯＮ（Ｈｉｇｈ）期間の割合を示すＤｕｔｙ比について、Ｄｕｔｙ比の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを所定条件としてもよい。

図１４に、実施の形態１の変形例を示す。具体的には、ノードＮと制御部２の端子Ｚとを絶縁素子を介して接続し、非通電時（モニタ時）にｂ１接点、ノードＮ、およびｂ２接点が直列に接続されるような構成とする。この構成では、非通電時（モニタ時）に、端子Ｘ、絶縁コンデンサＣ１、ｂ１接点、ノードＮ、および絶縁素子を経由して端子Ｚに至る経路と、端子Ｙ、絶縁コンデンサＣ２、ｂ２接点、ノードＮ、および絶縁素子を経由して端子Ｚに至る経路とが形成されるため、ｂ１接点とｂ２接点を個別に（順次）モニタすることができる。

〔実施の形態２〕
図８および図９に示すように、本実施の形態２にかかる継電ユニット１０は、制御部２と、切替回路３と、電源回路９と、第１入力回路１４および第２入力回路１５と、負荷連動／リセット回路１７と、補助出力回路１８と、表示灯回路１９とを備える。第１入力回路１４は外部の第１入力スイッチ１２からの入力を受け付け、第２入力回路１５は外部の第２入力スイッチ１３から入力を受け付け、負荷連動／リセット回路１７は外部のリセットスイッチ１６からの入力を受け付ける。外部電源２４（直流電源）は、制御部２に接続する電源回路９を含む、継電ユニット１０の各部に給電を行う。

制御部２は、図８（ｂ）・図８（ｃ）に示すように、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサとして機能する１個または２個のマイクロコンピュータ（マイコン）で構成される。

切替回路３は、第１有接点リレー回路５と第２有接点リレー回路６と、４つの絶縁コンデンサＣ１〜Ｃ４とを備える。

第１有接点リレー回路５は、ａ１接点およびｂ１接点を含む機械式のスイッチＳＷ１と、ａ３接点およびｂ３接点を含む機械式のスイッチＳＷ３と、リレーコイル７とを備える２極リレー型であり、リレーコイル７の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によってスイッチＳＷ１・ＳＷ３を切り替える。すなわち、ａ１接点が開状態の時にｂ１接点が閉状態となり、ａ１接点が閉状態の時にｂ１接点が開状態となり、ａ３接点が開状態の時にｂ３接点が閉状態となり、ａ３接点が閉状態の時にｂ３接点が開状態となる。

第２有接点リレー回路６は、ａ２接点およびｂ２接点を含む機械式のスイッチＳＷ２と、ａ４接点およびｂ４接点を含む機械式のスイッチＳＷ４と、リレーコイル８とを備える２極リレー型であり、リレーコイル８の励磁により電磁力を発生させ、この電磁力によって機械式スイッチＳＷ２・ＳＷ４を切り替える。すなわち、ａ２接点が開状態の時にｂ２接点が閉状態となり、ａ２接点が閉状態の時にｂ２接点が開状態となり、ａ４接点が開状態の時にｂ４接点が閉状態となり、ａ４接点が閉状態の時にｂ４接点が開状態となる。

なお、ｂ１接点は絶縁コンデンサＣ１を介して制御部２と接続され、ｂ２接点は絶縁コンデンサＣ２を介して制御部２と接続され、ｂ３接点は絶縁コンデンサＣ３を介して制御部２と接続され、ｂ４接点は絶縁コンデンサＣ４を介して制御部２と接続される。

また、ａ１接点およびａ２接点の間には、負荷２１と負荷電源２３（交流電源）とが直列に接続される。また、ａ３接点およびａ４接点の間には、負荷２２と負荷電源２３とが直列に接続される。

制御部２は、切替回路３のリレーコイル７およびリレーコイル８それぞれの電流を制御することで、ａ１接点、ａ２接点、ａ３接点およびａ４接点（以下、ａ１〜ａ４接点と略記）が開状態でｂ１接点、ｂ２接点、ｂ３接点およびｂ４接点（以下ｂ１〜ｂ４接点と略記）が閉状態となる負荷２１および負荷２２への非通電状態（図８）と、ａ１〜ａ４接点が閉状態でｂ１〜ｂ４接点が開状態となる負荷２１および負荷２２の通電状態（図９）とを切り替える。

図８に示すように、負荷２１および負荷２２への非通電状態では、ｂ１接点およびｂ２接点が接続され、制御部２の端子Ｘ１から、絶縁コンデンサＣ１、ｂ１接点、ｂ２接点、および絶縁コンデンサＣ２を経て端子Ｙ１に至るチャネル１が形成され、さらに、ｂ３接点およびｂ４接点が接続され、制御部２の端子Ｘ２から、絶縁コンデンサＣ３、ｂ３接点、ｂ４接点、および絶縁コンデンサＣ４を経て端子Ｙ２に至るチャネル２が形成される。

図９に示すように、負荷２１および負荷２２への通電状態では、ａ１接点およびａ２接点並びに負荷２１並びに負荷電源２３が直列に接続され、さらに、ａ３接点およびａ４接点並びに負荷２２並びに負荷電源２３が直列に接続される。なお、第１および第２有接点リレー回路５・６を直列に配しているのは、一方の有接点リレー回路にＯＮ故障（ａ接点が常時閉状態となる故障）が発生しても負荷２１および負荷２２を非通電にできるようにするため（冗長目的）である。

継電ユニット１０の動作の流れを以下に説明する。初期状態では、外部電源２４がＯＦＦ、第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３がともにＯＦＦ、リセットスイッチ１６がＯＦＦ、負荷２１および負荷２２が非通電状態（図８）であり、負荷連動／リセット回路１７がＯＮ（両負荷は非通電）となっている。

ここで、外部電源２４（外部電源）がＯＮされると制御部２が起動する。次いで、安全状態が確保されて第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３がともにＯＮすると、第１入力回路１４および第２入力回路１５がＯＮする。次いで、手動のリセットスイッチ１６を押して離すと負荷連動／リセット回路１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。これにより、制御部２は、第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３がともにＯＮであるとともに、負荷連動／リセット回路１７がＯＦＦであること、すなわち、負荷２１および負荷２２への通電が可能な状態であることを認識する。

そこで、制御部２は、図１０のように、端子Ｘ１からｂ１接点およびｂ２接点への診断信号の帰還状況を端子Ｙ１で検出することによってｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）を行うとともに、端子Ｘ２からｂ３接点およびｂ４接点への診断信号の帰還状況を端子Ｙ２で検出することによってｂ３接点およびｂ４接点のモニタ（診断）を行う。ｂ１〜ｂ４接点に異常がない場合には、リレーコイル７およびリレーコイル８の電流を制御し、ａ１〜ａ４接点を閉状態、ｂ１〜ｂ４接点を開状態とする（図９）。これにより、負荷電源２３による負荷２１および負荷２２への通電（電源供給）が行われる。

そして、第１入力スイッチ１２および第２入力スイッチ１３の少なくとも１つがＯＦＦする（安全が確保されなくなる）と、制御部２は、リレーコイル７およびリレーコイル８の電流を制御してａ１〜ａ４接点を開状態、ｂ１〜ｂ４接点を閉状態とし、負荷２１および負荷２２への通電を停止する（図８）。なお、補助出力回路１８は、制御部２からの入力を受けて、負荷２１および負荷２２への通電または非通電の情報を外部のシーケンサー等に通知する。

図１１に、ｂ１〜ｂ４接点のモニタ（診断）の処理工程を示す。

制御部２は、負荷２１および負荷２２への通電が可能な状態であることを認識すると、ｂ１〜ｂ４接点のモニタ（診断）を開始する（ステップＳ１）。

この状態では、前記のとおり、端子Ｘ１から、絶縁コンデンサＣ１、ｂ１接点、ｂ２接点、および絶縁コンデンサＣ２を経て端子Ｙ１に至るチャネル１と、端子Ｘ２から、絶縁コンデンサＣ３、ｂ３接点、ｂ４接点、および絶縁コンデンサＣ４を経て端子Ｙ２に至るチャネル２とが形成されており、制御部２は、端子Ｘ１からチャネル１（ｂ１接点およびｂ２接点を含む）にパルス信号である診断信号１を送信するとともに、端子Ｘ２からチャネル２（ｂ３接点およびｂ４接点を含む）にパルス信号である診断信号２を送信する（ステップＳ２）。

次いで、制御部２は、端子Ｙ１および端子Ｙ２双方で検出した信号が所定条件を満たすか、すなわち、端子Ｘ１からの診断信号１の制御部２（端子Ｙ１）への帰還状況が所定条件１を満たし、かつ端子Ｘ２からの診断信号２の制御部２（端子Ｙ２）への帰還状況が所定条件２を満す（ＹＥＳ）か否か（ＮＯ）を判定する（ステップＳ３）。

所定条件１とは、例えば、周期については周期の第１下限閾値以上かつその第１上限閾値以下であるとともに、一定時間内のパルス数については一定時間内のパルス数の第１下限閾値以上かつその第１上限閾値以下であることであり、これを満たすことで、診断信号１が正常に帰還したとみなされる。所定条件２とは、例えば、周期については周期の第２下限閾値以上かつその第２上限閾値以下であるとともに、一定時間内のパルス数については一定時間内のパルス数の第２下限閾値以上かつその第２上限閾値以下であることであり、これを満たすことで、診断信号２が正常に帰還したとみなされる。なお、周期の第１下限閾値およびその第１上限閾値と、一定時間内のパルス数の第１下限閾値およびその第１上限閾値とは第１診断信号の特性に基づいて決定され、周期の第２下限閾値およびその第２上限閾値と、一定時間内のパルス数の第２下限閾値およびその第２上限閾値とは第２診断信号の特性に基づいて決定される。ステップＳ３でＹＥＳの場合は、ステップＳ４に進んで正常処理が行われる。

ステップＳ３でＮＯの場合は、ステップＳ５に進み、制御部２は、端子Ｙ１で検出した信号が所定条件１を満たす、あるいは端子Ｙ２で検出した信号が所定条件２を満たすのいずれかに該当する（ＹＥＳ）か、いずれにも該当しない（ＮＯ）かを判定する。

ステップＳ５でＮＯの場合は、少なくとも一方の有接点リレー回路がＯＮ故障しているか、振動や衝撃により、各チャネルの少なくとも１つのｂ接点が開離している可能性がある。そのため、一定時間内に、端子Ｘ１からチャネル１に診断信号１を再送信するとともに、端子Ｘ２からチャネル２に診断信号２を再送信する（ステップＳ６）。

次いで、制御部２は、端子Ｙ１で検出した信号が所定条件１を満たすとともに端子Ｙ２で検出した信号が所定条件２を満たす（ＹＥＳ）か否か（ＮＯ）を判定する（リトライ、ステップ７）。ここで、ＹＥＳの場合は振動や衝撃が原因であったと判断でき、ステップＳ４に進んで正常処理が行われる。ステップ７でＮＯの場合は、少なくとも一方の有接点リレー回路がＯＮ故障していると判断できる。この場合に、ｂ１およびｂ３接点を開状態（ａ１およびａ３が閉状態）としたり、ｂ２およびｂ４接点を開状態（ａ２およびａ４が閉状態）としたりすると、第１および第２有接点リレー回路５・６がともにＯＮして負荷２１および負荷２２の通電状態（望ましくない状態）となるおそれがあるため、直ちに異常処理（ステップＳ８）に移る。すなわち、制御部２は、ｂ１〜ｂ４接点を閉状態として負荷２１・２２への非通電状態を維持し、かつ異常が外部に報知されるように表示灯回路１９や補助出力回路１８を制御する。

一方、ステップＳ５でＹＥＳの場合は、一方のチャネルの少なくとも１つのｂ接点がＯＮ故障しているか、接触不良となっている可能性がある。そこで、ステップＳ９に進み、ｂ１接点およびｂ３接点を一旦開状態とした後に閉状態とし、その後に、ｂ２接点およびｂ４接点を一旦開状態とした後に閉状態とする。ｂ１接点およびｂ３接点の開閉後にｂ２接点およびｂ４接点の開閉を行うのは、ｂ１接点およびｂ２接点を同時に開状態としたり（すなわち、ａ１接点およびａ２接点が同時に閉状態となって負荷２１が通電状態となる）、ｂ３接点およびｂ４接点を同時に開状態としたり（すなわち、ａ３接点およびａ４接点が同時に閉状態となって負荷２２が通電状態となる）ことを防ぐためである。

次いで、制御部２は、端子Ｘ１からチャネル１に診断信号１を再送信するとともに、端子Ｘ２からチャネル２に診断信号２を再送信する（ステップＳ１０）。

次いで、制御部２は、端子Ｙ１で検出した信号が所定条件１を満たすとともに端子Ｙ２で検出した信号が所定条件２を満たす（ＹＥＳ）か否か（ＮＯ）を判定する（リトライ、ステップ１１）。

ステップＳ１１でＮＯの場合は、ステップＳ１２に進んで、ｂ１〜ｂ４接点それぞれの開閉動作が所定回数に達した（ＹＥＳ）か否か（ＮＯ）かを判定する。ステップＳ１２でＮＯの場合は、ステップＳ９に戻り、ステップＳ１２でＹＥＳの場合、例えば、図１２のように第１有接点リレー回路５がＯＮ故障している場合にはステップＳ８に進んで異常処理が行われる。

このように、ステップＳ５〜Ｓ８の流れを設けることで、第１および第２有接点リレー回路５・６それぞれを２極リレー構造とする（チャネルを２系統設ける）ような場合にもｂ１〜ｂ４接点のモニタのリトライを安全に行うことができる。

また、チャネル１への診断信号１（ＭＳ１）およびチャネル２への診断信号２（ＭＳ２）については、図１０（ｄ）のように、両者の間で、周期、Ｄｕｔｙ比、および一定期間内のパルス数の少なくとも１つを異ならせることで、第１所定条件と第２所定条件とを相互に異ならせることが望ましい。すなわち、周期の第１下限閾値以上かつその第１上限閾値以下で規定される範囲と、周期の第２下限閾値以上かつその第２上限閾値以下で規定される範囲とが相互に重ならず、一定時間内のパルス数の第１下限閾値以上かつその第１上限閾値以下で規定される範囲と、一定時間内のパルス数の第２下限閾値以上かつその第２上限閾値以下で規定される範囲とが相互に重ならないようにする。こうすれば、図１３のような場合、すなわち、診断信号１（ＭＳ１）および診断信号２（ＭＳ２）は不帰還であり、かつ診断信号１（ＭＳ１）に類似したノイズＮＳが端子Ｙ１・Ｙ２それぞれで誤受信されたとしても、制御部２は、いずれかの有接点リレー回路でＯＮ故障が発生していることを認識することができる。

なお、図１０（ｃ）のように制御部２を２個のマイコンで構成する場合には、例えば、一方のマイコンがリレーコイル７を制御するとともに、他方のマイコンがリレーコイル８を制御し、２つのマイコンそれぞれが、診断信号１の帰還状況を端子Ｙ１で検出することによってｂ１接点およびｂ２接点のモニタ（診断）を行うとともに、診断信号２の帰還状況を端子Ｙ２で検出することによってｂ３接点およびｂ４接点のモニタ（診断）を行う。このように、制御部２をこのような冗長構成とすることで、仮に片方のマイコンが故障しても安全性を維持することができる。

〔実施の形態１・２について〕
前記の説明では制御部２にプログラムを実行する１または２個のマイコンを使用しているがこれに限定されるものではない。制御部２に３個以上のマイコンを使用することも可能である。また、各種の機能を持つ回路を組み合わせてハードウェア的に制御部２を構成することも可能である。

以上のように、本継電ユニットは、１個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点とを含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定する。

このように、検出の結果が所定条件を満たさない場合に再検出（リトライ）を行うことで、先の検出時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因（例えば、揺れ）や回復可能な原因（例えば、異物混入）によって異常とされるケースを減らすことができ、ノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、前記再検出の結果が所定条件を満たさない場合に異常であると判断する。

このように、前記リトライの結果が所定条件を満たさない場合にだけ異常（継電ユニットの故障）と判断することで、実質的に継電ユニットの寿命を延ばし、その信頼性を高めることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期について、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下である。こうすればモニタを容易に行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件を、一定時間内のパルス数について、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下である。こうすればモニタを容易に行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期については、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であり、一定時間内のパルス数については、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下である。こうすればモニタを容易に行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、正常と判断したときにノーマリオープン接点を閉状態、ノーマリクローズ接点を開状態として負荷への通電状態とする。

このように、正常であることを判定してから通電状態とすることで安全性を担保することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、ノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とする開閉動作を行わせた後に前記再検出を行う。

このように再検出の前に開閉動作を行うことで、ノーマリクローズ接点に混入した異物を除去したり、接触点を変えたりすることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、前記開閉動作を所定回数反復させた後に前記再検出を行う。

このように、前記開閉動作を所定回数反復させることで、開閉動作の効果がより高められる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、前記開閉動作を反復させて各開閉動作後に前記再検出を行い、その結果が所定条件を満たした時点で正常であると判断して開閉動作を停止させる。

このように、必要な回数だけ開閉動作を行うことでモニタの期間を短縮することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、所定時間が経過した後に、前記再検出を行う。

このように、所定時間が経過した後に再検出を行うことで、一時的な揺れによる接点開離によって異常と判定されるケースを減らすことできる。

本継電ユニットの次なる構成では、複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、複数の前記ノーマリクローズ接点それぞれについて個別に前記検出および再検出を行う。

このように、複数のノーマリクローズ接点それぞれについて個別に前記検出および再検出を行うことで、より精度の高いモニタが可能となる。

本継電ユニットの次なる構成では、直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点への同一の診断信号によって前記検出および再検出を行う。

このように、互いに接続された複数のノーマリクローズ接点についてまとめて前記検出および再検出を行うことで、モニタの期間を短縮することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、１つのノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とし、次いで、他のノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とし、その後に前記再検出を行う。

こうすれば、再検出前の開閉動作中に負荷が通電されるおそれがなくなり、安全性を高めることができる。

本継電ユニットの次なる構成では、複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、１つのノーマリクローズ接点についての前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、該１つのノーマリクローズ接点および他のノーマリクローズ接点についての前記検出の結果に基づいて前記再検出を行う。

このように、１つのノーマリクローズ接点および他のノーマリクローズ接点についての前記検出の結果に基づいて前記再検出を行うことで、効率的かつ安全にモニタを行うことができる。

本継電ユニットの次なる構成では、前記制御部は、異常であると判断した場合に、ノーマリオープン接点を開状態、ノーマリクローズ接点を閉状態として負荷への非通電の状態を維持する。

このように、異常であると判断した場合に切替回路を非通電の状態に維持させることで、異常（継電ユニットの故障）が発生した場合にも安全性を確保することができる。

本継電ユニットの次なる構成では、異常と判断された場合に外部へ報知する報知部を備える。

このように報知部を設けることで、管理者は速やかに異常（継電ユニットの故障）を知ることができ、安全性を確保することができる。

本継電ユニットの制御方法は、１個以上のノーマリオープン接点と、１個以上のノーマリクローズ接点とを含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備える継電ユニットの制御方法であって、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定する。

このように、検出の結果が所定条件を満たさない場合に再検出を行うことで、先の検出時にノーマリクローズ接点に生じた一時的な原因（例えば、揺れ）や回復可能な原因（例えば、異物混入）によって異常とされるケースを減らすことができ、ノーマリクローズ接点のモニタの信頼性を高めることができる。

本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、前記実施の形態を技術常識に基づいて適宜変更したものやそれらを組み合わせて得られるものも本発明の実施の形態に含まれる。

本発明に係る継電ユニットは、負荷への通電制御が必要な機器に好適である。

２ 制御部
３ 切替回路
５ 第１有接点リレー回路
６ 第２有接点リレー回路
７・８ リレーコイル
１０ 継電ユニット
２１・２２ 負荷
２３ 負荷電源
２４ 外部電源
ａ１〜ａ４接点（ａ接点）
ｂ１〜ｂ４接点（ｂ接点）
Ｃ１〜Ｃ４ 絶縁コンデンサ

Claims (16)

1. １個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点を含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が前記所定条件を満たす場合に正常と判定し、
   前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、一定時間内のパルス数について、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを特徴とする継電ユニット。
2. １個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点を含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が前記所定条件を満たす場合に正常と判定し、
   前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期については、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であり、一定時間内のパルス数については、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを特徴とする継電ユニット。
3. １個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点を含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が前記所定条件を満たす場合に正常と判定し、
   前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、所定時間が経過した後に、前記再検出を行うことを特徴とする継電ユニット。
4. １個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点を含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が前記所定条件を満たす場合に正常と判定し、
   直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点への同一の診断信号によって前記検出および再検出を行い、
   前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、１つのノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とし、次いで、他のノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とし、その後に前記再検出を行うことを特徴とする継電ユニット。
5. １個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点を含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が前記所定条件を満たす場合に正常と判定し、
   直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、直列に接続された複数の前記ノーマリクローズ接点への同一の診断信号によって前記検出および再検出を行い、
   複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、１つのノーマリクローズ接点についての前記再検出を、該１つのノーマリクローズ接点および他のノーマリクローズ接点についての前記検出の結果に基づいて行うことを特徴とする継電ユニット。
6. 前記再検出の結果が所定条件を満たさない場合に異常であると判断する請求項１〜５のいずれか１項に記載の継電ユニット。
7. 前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期について、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の継電ユニット。
8. 前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、周期について、周期の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項を引用する請求項６に記載の継電ユニット。
9. 前記制御部は、正常と判断したときに、ノーマリオープン接点を閉状態、ノーマリクローズ接点を開状態として負荷への通電状態とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の継電ユニット。
10. 前記検出の結果が所定条件を満たさない場合に、前記制御部は、ノーマリクローズ接点を一旦開状態としてから閉状態とする開閉動作を行わせた後に前記再検出を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の継電ユニット。
11. 前記制御部は、前記開閉動作を所定回数反復させた後に前記再検出を行うことを特徴とする請求項１０記載の継電ユニット。
12. 前記制御部は、前記開閉動作を反復させて各開閉動作後に前記再検出を行い、その結果が所定条件を満たした時点で正常であると判断して開閉動作を停止させることを特徴とする請求項１０記載の継電ユニット。
13. 複数の前記ノーマリクローズ接点を含み、前記制御部は、複数の前記ノーマリクローズ接点それぞれについて個別に前記検出および再検出を行うことを特徴とする請求項１〜３および５のいずれか１項に記載の継電ユニット。
14. 前記制御部は、異常であると判断した場合に、ノーマリオープン接点を開状態、ノーマリクローズ接点を閉状態として負荷への非通電の状態を維持することを特徴とする請求項６記載の継電ユニット。
15. 異常と判断された場合に外部へ報知する報知部を備えることを特徴とする請求項６記載の継電ユニット。
16. １個以上のノーマリオープン接点および１個以上のノーマリクローズ接点を含み、ノーマリオープン接点が開状態でノーマリクローズ接点が閉状態のときに負荷への非通電状態となり、ノーマリオープン接点が閉状態でノーマリクローズ接点が開状態のときに負荷への通電状態となる切替回路と、前記切替回路を制御する制御部とを備える継電ユニットの制御方法であって、
    前記非通電状態時に、前記ノーマリクローズ接点へ診断信号を送信し、かつ送信した診断信号の帰還状況の検出を行い、この検出の結果が所定条件を満たさない場合は、診断信号を再送信し、かつ再送信した診断信号の帰還状況の再検出を行い、この再検出の結果が所定条件を満たす場合に正常と判定し、
    前記診断信号はパルス信号であり、前記所定条件とは、一定時間内のパルス数について、一定時間内のパルス数の下限閾値以上かつその上限閾値以下であることを特徴とする継電ユニットの制御方法。

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