JP6988785B2 - 継電器状態予測装置、継電器状態予測システム、継電器状態予測方法、およびプログラム - Google Patents

継電器状態予測装置、継電器状態予測システム、継電器状態予測方法、およびプログラム Download PDF

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Description

この発明は、継電器状態予測装置、継電器状態予測システム、継電器状態予測方法、およびプログラムに関し、たとえば、１次側のコイルへの通電をオンオフすることによって２次側の接点を開閉するタイプの継電器が、劣化に至るまでの開閉可能回数を予測することが可能な、継電器状態予測装置、継電器状態予測システム、継電器状態予測方法、およびプログラムに関する。
従来、この種の継電器状態予測装置としては、例えば、特開２０１３−８９６０３号公報に開示されているように、継電器のオフ時に、継電器が備える１次側の操作コイル（アクチュエーティングコイル）を流れる電流の極大値を測定し、極大値が予め定められた閾値を下回ったとき、劣化したことを予測するものが知られている。
特開２０１３−８９６０３号公報
しかしながら、特許文献１（特開２０１３−８９６０３号公報）に記載のものでは、継電器が、劣化に至るまでの開閉可能回数、すなわち残寿命を予測することについては、開示されていない。
そこで、この発明の課題は、継電器における残寿命を予測することが可能な、継電器状態予測装置、継電器状態予測システム、継電器状態予測方法、およびプログラムを提供することにある。
そこで、この開示の継電器状態予測装置は、
継電器が、劣化に至るまでの開閉可能回数を予測する、継電器状態予測装置であって、
上記継電器は、
１次側電源に対して直列に接続された１次側スイッチと、操作コイルと、シャント抵抗とを含み、
上記操作コイルと上記シャント抵抗との直列接続に対して並列に、上記１次側スイッチがオフする時に上記操作コイルの逆起電力による電流を上記シャント抵抗に流す向きに接続されたダイオードを含み、さらに、
上記１次側スイッチのオンオフに応じて少なくとも１対の２次側接点を開閉するアーマチュアを含み、このアーマチュアは、上記１次側スイッチのオンする時に上記操作コイルが発生する電磁力によって上記操作コイルに対して相対的に変位して、或る押し込み量だけ撓みながら、一方の２次側接点を他方の２次側接点に対して接触させるようになっており、
上記継電器状態予測装置は、
上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定する、電圧値取得部と、
上記１次側スイッチがオフしてから、上記アーマチュアが変位を開始することによって上記検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、上記２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出する、電圧値差算出部と、
上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出する傾き算出部と、
現在の上記電圧値差と上記減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する、状態予測部とを、備える、
ことを特徴とする。
この開示の継電器状態予測装置では、電圧値取得部は、シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定する。電圧値差算出部は、１次側スイッチがオフしてから、アーマチュアが変位を開始することによって検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出する。傾き算出部は、上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出する。状態予測部は、現在の上記電圧値差と減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する。ここで、継電器は、開閉回数が増加する（すなわち、劣化する）に伴って、上記電圧値差が一次関数に近似して減少することが経験により知られている。したがって、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数、すなわち継電器における残寿命を予測することが可能となる。
一実施形態の継電器状態予測装置では、上記傾き算出部は、上記電圧値差を上記シャント抵抗の値で除した電流値が減少する傾きを算出する、
ことを特徴とする。
本明細書で、「１次側スイッチがオフしてから、アーマチュアが変位を開始することによって検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出し、電圧値差をシャント抵抗の値で除した電流値」（これを「ＲＵＳ（Reset Undershoot）」と称する。）とは、２次側可動接点を押している圧力が或る値からゼロになるまでの期間での操作コイルを流れる電流値である。これはアーマチュアの押し込み量に対応し、押し込み量が少なくなるとアーマチュアが劣化していることを表している。
この一実施形態の継電器状態予測装置では、傾き算出部は、電圧値差をシャント抵抗の値で除した電流値が減少する傾きを算出する。したがって、電流値（すなわち、ＲＵＳ）に基づいて継電器における残寿命を予測することが可能となる。
一実施形態の継電器状態予測装置では、予測された上記開閉可能回数を報知する、報知部を、さらに備えている、
ことを特徴とする。
この一実施形態の継電器状態予測装置では、ユーザは、上記報知を受けることにより、継電器が劣化に至るまでの残寿命を定量的に認識することができる。よって、ユーザは、継電器を交換する等の対策を迅速にとることができる。
別の局面では、この開示の継電器状態予測システムは、
１次側電源に対して直列に接続された１次側スイッチと、操作コイルと、シャント抵抗とを含み、
上記操作コイルと上記シャント抵抗との直列接続に対して並列に、上記１次側スイッチがオフする時に上記操作コイルの逆起電力による電流を上記シャント抵抗に流す向きに接続されたダイオードを含み、さらに、
上記１次側スイッチのオンオフに応じて少なくとも１対の２次側接点を開閉するアーマチュアを含み、このアーマチュアは、上記１次側スイッチのオンする時に上記操作コイルが発生する電磁力によって上記操作コイルに対して相対的に変位して、或る押し込み量だけ撓みながら、一方の２次側接点を他方の２次側接点に対して接触させるようになっている、継電器と、
上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を測定する、第１電圧計と、
上記継電器の上記１対の２次側接点間の電圧を測定する、第２電圧計と
上記第１および第２電圧計と通信可能に接続された、継電器状態予測装置とを、備え、
上記継電器状態予測装置は、
上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定する、電圧値取得部と、
上記１次側スイッチがオフしてから、上記アーマチュアが変位を開始することによって上記検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、上記２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出する、電圧値差算出部と、
上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出する傾き算出部と、
現在の上記電圧値差と上記減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する、状態予測部とを、備える、
ことを特徴とする。
この開示の継電器状態予測システムでは、継電器における残寿命を予測することが可能となる。
別の局面では、この開示の継電器状態予測方法は、
１次側電源に対して直列に接続された１次側スイッチと、操作コイルと、シャント抵抗とを含み、
上記操作コイルと上記シャント抵抗との直列接続に対して並列に、上記１次側スイッチがオフする時に上記操作コイルの逆起電力による電流を上記シャント抵抗に流す向きに接続されたダイオードを含み、さらに、
上記１次側スイッチのオンオフに応じて少なくとも１対の２次側接点を開閉するアーマチュアを含み、このアーマチュアは、上記１次側スイッチのオンする時に上記操作コイルが発生する電磁力によって上記操作コイルに対して相対的に変位して、或る押し込み量だけ撓みながら、一方の２次側接点を他方の２次側接点に対して接触させるようになっている、継電器が、劣化に至るまでの開閉可能回数を予測する、継電器状態予測方法であって、
上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定し、
上記１次側スイッチがオフしてから、上記アーマチュアが変位を開始することによって上記検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、上記２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出し、
上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出し、
現在の上記電圧値差と上記減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する、
ことを特徴とする。
この開示の継電器状態予測方法では、継電器における残寿命を予測することが可能となる。
さらに別の局面では、この開示のプログラムは、上記継電器状態予測方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムである。
この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記継電器状態予測方法を実施することができる。
以上より明らかなように、この開示の、継電器状態予測装置、継電器状態予測システム、および継電器状態予測方法によれば、継電器における残寿命を予測することが可能となる。また、この開示のプログラムをコンピュータに実行させることによって、上記継電器状態予測方法を実施することができる。
実施形態に係る継電器状態予測システムの概略構成を示す図である。 図１の継電器状態予測システムに含まれた継電器状態予測装置のブロック構成を示す図である。 図１の継電器状態予測システムの動作を説明するフローチャートである。 図４（Ａ）は、継電器の２次側のスイッチが「閉」となっている状態を示す図である。図４（Ｂ）は、継電器の２次側のスイッチが「開」となっている状態を示す図である。 電圧波形を例示する図である。 継電器のＲＵＳと継電器の開閉回数との関係を、複数のサンプルについて、サンプルごとに、示した図である。
以下、この開示の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（継電器状態予測システム１００の概略構成）
図１は、継電器状態予測システム１００の全体構成を示している。一例として、継電器状態予測システム１００は、継電器４における残寿命を予測する。ここで継電器４の「残寿命」とは、現在から電圧値差（またはＲＵＳ）が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を指す。
図１に示すように、継電器状態予測システム１００は、継電器４と、電圧計５，８と、継電器状態予測装置１０とを備える。また、継電器状態予測システム１００は、ＤＣ電源１、スイッチ装置２、ダイオード３、シャント抵抗９、ＡＣ電源６、および負荷７を、さらに備える。
図１に示すように、継電器４は、１次側回路と２次側回路にまたがって、配置されている。継電器４は、１次側の操作コイル４ａと、２次側のスイッチ４ｂとを、有する。また、２次側のスイッチ４ｂは、この例では一対の接点（第１の接点４ｂ１および第２の接点４ｂ２）を、有する。当該一対の接点４ｂ１，４ｂ２は、１次側の操作コイル４ａへの通電をオンオフすることによって、開閉する。
図１に示すように、１次側回路において、ＤＣ電源１の正電極端子１ｐは、スイッチ装置２の一方端２ａに接続されている。スイッチ装置２の他方端２ｂは、ダイオード３のカソード端子３ｋに接続されている。また、スイッチ装置２の他方端２ｂは、操作コイル４ａの一方端４ａ１に接続されている。ＤＣ電源１の負電極端子１ｍは、ダイオード３のアノード端子３ａに接続されている。また、ＤＣ電源１の負電極端子１ｍは、シャント抵抗９の一方端９ａに接続されている。また、シャント抵抗の他方端９ｂは、操作コイル４ａの他方端４ａ２に接続されている。なお、電圧計８は、シャント抵抗９に対して、並列に接続されている。これにより、電圧計８は、シャント抵抗９の両端９ａ，９ｂ間の電圧値を、測定することができる。
図１に示すように、２次側回路において、スイッチ４ｂの第１の接点４ｂ１は、負荷電源であるＡＣ電源６の一方端６ａに接続されている。ＡＣ電源６の他方端６ｂは、負荷７の一方端７ａに接続されている。負荷７の他方端７ｂは、スイッチ４ｂの第２の接点４ｂ２に接続されている。なお、電圧計５は、スイッチ４ｂに対して、並列に接続されている。これにより、電圧計５は、継電器４の一対の接点４ｂ１，４ｂ２間の電圧値を、測定することができる。
上述した、１次側回路および２次側回路とは別に、継電器状態予測装置１０が、配置されている。図１に示すように、継電器状態予測装置１０は、電圧計５，８と、通信可能に接続されている。なお、継電器状態予測装置１０と電圧計５，８との接続は、有線であっても、無線であってもよい。当該構成により、継電器状態予測装置１０は、電圧計５，８から、当該電圧計５，８の測定結果である、電圧値を受信することができる。また、継電器状態予測装置１０は、スイッチ装置２と、通信可能に接続されている。なお、継電器状態予測装置１０とスイッチ装置２との接続は、有線であっても、無線であってもよい。当該構成により、スイッチ装置２は、当該スイッチ装置２のオフのタイミングを、継電器状態予測装置１０へ通知することができる。
ＤＣ電源１は、継電器４内の操作コイル４ａに対して、直流電流を供給する。スイッチ装置２は、この例ではＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなり、図示しない外部からのスイッチ制御信号に応じて、ＯＮ（オン）状態からＯＦＦ（オフ）状態、または、ＯＦＦ状態からＯＮ状態、へと切り替わる。スイッチ装置２は、当該切り替えのタイミングを表す信号を、継電器状態予測装置１０に対して、送信する。なお、スイッチ装置２は、ＦＥＴ以外の半導体スイッチからなっていても良いし、機械式スイッチからなっていても良い。ダイオード３は、誘導負荷である操作コイル４ａにより発生する逆起電圧から、回路を保護するために、配設されている。
上述したように、継電器４では、１次側の操作コイル４ａへの通電をオンオフすることによって、２次側の一対の接点４ｂ１，４ｂ２が、開閉される。より具体的に、スイッチ装置２がオンに切り替わることにより、操作コイル４ａへの、ＤＣ電源１からの通電がオンとなる。そして、操作コイル４ａへの通電により、継電器４（より具体的には、スイッチ４ｂ）が「閉」となる。他方、スイッチ装置２がオフに切り替わることにより、操作コイル４ａへの、ＤＣ電源１からの通電がオフとなる。そして、操作コイル４ａへの非通電により、継電器４（より具体的には、スイッチ４ｂ）が「開」となる。
継電器４におけるスイッチ４ｂは、第１の接点４ｂ１と第２の接点４ｂ２とを有する。電圧計５は、第１の接点４ｂ１と第２の接点４ｂ２との間の電圧値を、測定する。なお、電圧計５は、測定した電圧値を、信号として、継電器状態予測装置１０へと送信する。ＡＣ電源６は、負荷７に対して交流電力を供給する。そして、当該負荷７は、供給される交流電力を消費し、所定の動作を行う。
（継電器の動作）
図４（Ａ）は、スイッチ装置２はオンであり、継電器４のスイッチ４ｂが「閉」となっている状態を示す。この状態では、スイッチ４ｂのアーマチュア４Ａは、操作コイル４ａが発生する電磁力Ｅ１によって、操作コイル４ａに対して相対的に変位する。具体的には、アーマチュア４Ａは、コイルばね４１の引っ張り力Ｆ１に抗して、支点ＳＰの周りに矢印Ｘ１で示す向きに回転し、或る押し込み量Ｂｘだけ撓みながら、第１の接点４ｂ１を第２の接点４ｂ２に対して接触させるようになっている。
図４（Ｂ）は、スイッチ装置２はオフとなり、継電器４のスイッチ４ｂが「開」となる状態を示す。この状態では、操作コイル４ａにより発生する電磁力Ｅ１が小さくなり、その結果、スイッチ４ｂのアーマチュア４Ａは、コイルばね４１の引っ張り力Ｆ２によって、支点ＳＰの周りに矢印Ｘ２で示す向きに回転する。これにより、第１の接点４ｂ１を押している圧力が或る値からゼロになって、第１の接点４ｂ１を第２の接点４ｂ２から離れさせる。この場合、操作コイル４ａでは、逆起電圧が発生し、操作コイル４ａを流れる電流は、ダイオード３を環流する。
（継電器状態予測装置１０の概略構成）
次に、継電器状態予測装置１０の構成について、説明する。図２には、継電器状態予測装置１０の概略構成が、図示されている。本実施の形態では、継電器状態予測装置１０が、上述した継電器４における残寿命を予測する。図２に示すように、継電器状態予測装置１０は、信号受信部２１、電圧値取得部２２、表示部２３、操作部２４、メモリ２５、閾値格納部２６、報知部２７、およびプロセッサ２８を、備える。
継電器状態予測装置１０内において、プロセッサ２８は、信号受信部２１、電圧値取得部２２、表示部２３、操作部２４、メモリ２５、閾値格納部２６、および報知部２７と、通信可能に接続されている。これにより、プロセッサ２８は、信号受信部２１、電圧値取得部２２、表示部２３、操作部２４、メモリ２５、閾値格納部２６、および報知部２７を制御し、当該制御により、各部２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７は、所定の動作を実施する。
信号受信部２１は、信号またはデータを、外部端末との間で送受信する。たとえば、本実施の形態に係る信号受信部２１は、スイッチ装置２と、通信可能に接続されている。したがって、当該信号受信部２１は、スイッチ装置２から、当該スイッチ装置２がＯＦＦしたタイミングを表すデータなどを、受信する。
電圧値取得部２２は、信号またはデータを、外部端末との間で送受信する。たとえば、本実施の形態に係る電圧値取得部２２は、電圧計５，８と、通信可能に接続されている。したがって、当該電圧値取得部２２は、電圧計５，８から、当該電圧計５，８が測定した電圧値を表す信号を、受信（取得）する。
表示部２３は、各種画像を表示する、モニタである。表示部２３は、プロセッサ２８における各種解析の結果等を、視認可能に表示することができる。また、操作部２４を介したユーザからの指示に応じて、表示部２３は、所定の情報を、視認可能に表示することもできる。たとえば、表示部２３は、メモリ２５および閾値格納部２６に格納されている情報（データ）を、視認可能に表示してもよい。また、表示部２３は、所定の通知などを、視認可能に表示してもよい。たとえば、表示部２３として、液晶モニタ等を採用することができる。
操作部（閾値入力部と把握できる）２４は、ユーザからの、所定の操作（指示）を受け付ける部分である。たとえば、当該操作部２４は、マウスおよびキーボードなどから、構成される。ここで、表示部２３として、タッチパネル式のモニタを採用した場合には、表示部２３は、表示機能だけでなく、操作部２４としての機能をも有する。
メモリ２５は、各種データを記憶する。当該メモリ２５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory)等を含む。たとえば、メモリ２５には、プロセッサ２８の動作等に用いられる各種プログラムが、変更可能に格納されている。また、メモリ２５は、信号受信部２１が取得したスイッチ装置２からのデータ（スイッチングのタイミングを示すデータ）、および電圧値取得部２２が取得した電圧計５，８からの電圧値データ等を、格納する。メモリ２５は、格納されている各種データを、格納後、予め設定された所定時間経過した後に、消去してもよい。
閾値格納部２６は、継電器４が劣化したか否かの予測のための閾値Ｔｈを格納する。ここで、当該閾値Ｔｈは、経験則等に基づいて、ユーザにより決定（設定）される。なお、閾値格納部２６に格納されている閾値Ｔｈは、変更可能である。たとえば、操作部２４は、閾値Ｔｈを可変して入力するための閾値入力部として機能する。当該操作部２４に対して、ユーザは、所望の閾値Ｔｈを、入力する。これにより、閾値格納部２６に、当該閾値Ｔｈが格納（設定）される。なお、既に、閾値格納部２６内に、閾値Ｔｈ’が格納されている場合には、ユーザからの操作部２４を介した操作により、閾値Ｔｈ’は、当該操作に応じた閾値Ｔｈに変更される。なお、閾値格納部２６は、所定の閾値Ｔｈを、デフォルトとして有していてもよい。
報知部２７は、後述するプロセッサ２８の解析結果に基づいて、継電器４の残寿命を報知する。たとえば、報知部２７は、液晶表示装置から構成される。この例では、当該報知部２７は、継電器４の残り開閉可能回数をデジタルまたはアナログ表示する。なお、表示部２３に、当該報知部２７の機能を持たせることができ、この場合には、所定の情報（継電器４の残寿命を示す情報）が、表示部２３に、視認可能に表示される。
プロセッサ２８は、この例ではＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでいる。たとえば、プロセッサ２８は、メモリ２５に格納されている各プログラムおよび各データを読み込む。また、プロセッサ２８は、読み込んだプログラムに従い、各部２１−２７を制御し、所定の動作（機能）を実行させる。また、プロセッサ２８は、読み込んだプログラムに従い、当該プロセッサ２８内（プログラムによって構成される各ブロック２８ａ，２８ｃ）において、所定の演算、解析、処理等を実施する。なお、プロセッサ２８が実行する各機能の一部又は全部を、一つ或いは複数の集積回路等によりハードウェア的に構成してもよい。
図２に示すように、本実施の形態に係るプロセッサ２８は、所定の動作を実現するためにプログラム化された、ＲＵＳ算出部２８ａ、傾き算出部２８ｂおよび状態予測部２８ｃを、機能ブロックとして、備える。なお、各ブロック２８ａ，２８ｂ，２８ｃの動作は、後述する動作の説明において、詳述される。
（継電器状態予測システム１００の動作）
次に、継電器状態予測システム１００における、継電器４の残寿命予測動作を、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
図３を参照して、スイッチ装置２は、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わったとする（ステップＳ１）。当該スイッチ装置２は、当該切り替わったことを、継電器状態予測装置１０へ通知する。継電器状態予測装置１０の信号受信部２１は、当該通知を受信する。
次に、電圧計８は、シャント抵抗９において、両端９ａ，９ｂの間の電圧を、測定する（ステップＳ２）。そして、電圧計８は、測定結果である電圧値Ｖａを、継電器状態予測装置１０へ送信し、継電器状態予測装置１０の電圧値取得部２２は、当該電圧値Ｖａを受信する。メモリ２５は、電圧値取得部２２が受信した電圧値Ｖａを、格納する。ここで、電圧計８は、シャント抵抗９の両端９ａ，９ｂの間の電圧を、刻々、測定している。
ここで、図５は、継電器４に対するオフ指示以後（図３のステップＳ１以後）の、シャント抵抗９の両端９ａ，９ｂの間の電圧値Ｖａと、スイッチ４ｂにおける、第１の接点４ｂ１と第２の接点４ｂ２との間の電圧値Ｖｂとの時間変化を示している。図５の縦軸は、電圧値（Ｖ）であり、図５の横軸は、時間（ｍｓ）である。
次に、継電器状態予測装置１０のＲＵＳ算出部２８ａは、アーマチュア４Ａが図４（Ｂ）中に矢印Ｘ２で示した向きに変位を開始することによって、電圧値Ｖａが低くなり極小となる時の電圧値Ｖ１を取得する（図３のステップＳ３）。
次に、電圧計５は、スイッチ４ｂにおいて、第１の接点４ｂ１と第２の接点４ｂ２との間の電圧を測定する。そして、スイッチ４ｂが開いた時（図５中の点線の円Ｄで示すように電圧値Ｖｂが急低下した時を指す。）、継電器状態予測装置１０のＲＵＳ算出部２８ａは、電圧計８が測定した電圧値Ｖａを第２電圧値Ｖ２として取得する（図３のステップＳ４）。
次に、継電器状態予測装置１０の電圧値差算出部であるＲＵＳ算出部２８ａは、上記の電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ２との間の電圧値差ＶＤを算出する（ステップＳ５）。
次に、継電器状態予測装置１０のＲＵＳ算出部２８ａは、上記の電圧値差ＶＤをシャント抵抗９の抵抗値で除してＲＵＳを算出する（ステップＳ６）。メモリ２５は、ＲＵＳ算出部２８ａが算出したＲＵＳを、格納する。
次に、ＲＵＳ算出部２８ａは、上記のＲＵＳを、傾き算出部２８ｂへ送信する。
ここで、図６は、ＲＵＳと、接点４ｂ１，４ｂ２の開閉回数との、関係を例示している。図６の縦軸は、ＲＵＳ（μＡ）であり、図６の横軸は、接点４ｂ１，４ｂ２の開閉回数である。図６に例示するように、開閉回数の増加に伴って、ＲＵＳは一次関数（減少する傾きＳｉ）に近似して減少していることが分かる。
次に、傾き算出部２８ｂは、ＲＵＳの減少中に、刻々、ＲＵＳの値（これをＲＵＳｉとする）を受信する。詳しくは、この例では、ＲＵＳ算出部２８ａからＲＵＳｉを受信し、次に、前回のターン時（所定の開閉回数ｎ以前）のＲＵＳｉ−１を受信する。これにより、今回のターンでのＲＵＳの減少する傾きＳｉ＝（ＲＵＳｉ−ＲＵＳｉ−１）／ｎを求める（図３のステップＳ７）。このようにして、傾き演算部２８ｂは、ＲＵＳの減少中に、刻々、ＲＵＳの減少する傾きＳｉを求める。なお、ＲＵＳの減少する傾きＳｉを算出する方法は、これに限られるものではない。最小二乗法を用いて減少する傾きＳｉを求めてもよい。
次に、状態予測部２８ｃは、閾値格納部２６に格納されている閾値Ｔｈを読み出す。状態予測部２８ｃは、現在のＲＵＳｉとＲＵＳの減少する傾きＳｉとに基づいて、ＲＵＳが閾値Ｔｈに到達するまでの開閉可能回数Ｍを予測する（図３のステップＳ８）。詳しくは、図６に例示するように、この例では、閾値Ｔｈ＝１００μＡに設定されている。したがって、一次関数を現在のＲＵＳｉからＲＵＳの減少する傾きＳｉに基づいて外挿することによって、現在のＲＵＳｉから閾値Ｔｈに到達するまでの開閉可能回数Ｍが求められる。具体的には、Ｍ＝（ＲＵＳｉ−Ｔｈ）／Ｓｉとして算出される。
ここで、上記から分かるように、ステップＳ７の比較処理で用いられるＲＵＳは、ステップＳ６において求められた、ＲＵＳである。また、ステップＳ７の比較処理で用いられる閾値は、継電器状態予測装置１０の閾値格納部２６において、予め設定されている閾値Ｔｈである。
また、閾値Ｔｈは、経験則等に基づいて、ユーザにより設定される。ユーザは、図６に例示するＲＵＳの測定結果、継電器４の使用状況、および予想される継電器４の故障の時点（継電器４の開閉が正常に動作しなくなると予想される時点）等を加味して、経験則に基づいて、閾値Ｔｈを設定する。なお、図６の例では、閾値Ｔｈは、１００μＡに設定されている。つまり、図６の例では、ユーザは上記各要素を勘案し、使用される継電器４のＲＵＳが１００μＡに達したとき、当該継電器４が劣化していると当該ユーザは判断している。
次に、図３のステップＳ９において、状態予測部２８ｃは、報知部２７を制御し、当該報知部２７は、継電器４の開閉可能回数Ｍを報知する（図３のステップＳ９）。その後、継電器状態予測処理は、終了する。
（効果）
従来技術で述べたように、従来の継電器では、残寿命を予測する技術については、開示されていない。これに対して、本実施の形態では、現在からＲＵＳが予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数、すなわち継電器における残寿命を予測することが可能となる。
図６は、継電器のＲＵＳと、当該継電器の開閉回数との関係を例示する、一実験データを示している。図６で示されているサンプル＃１〜＃５は、同じ種類（型番）の継電器であり、同じ条件で実験されている。図６の実験例から分かるように、同じ種類（型番）の継電器であっても、ＲＵＳ等に関しては、サンプル＃１〜＃５間で個体差が大きい。
これに対して、本実施の形態では、ＲＵＳ算出部２８ａは、継電器４に対するＲＵＳを求める。そして、状態予測部２８ｃは、現在からＲＵＳが予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する。ここで、継電器４が劣化している場合のＲＵＳに関しては、継電器４の個体差は小さいことが経験的に分かっている。したがって、本実施の形態によれば、継電器４の残寿命を精度良く報知することができる。
また、本実施の形態では、報知部２７は、現在からＲＵＳが予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数、すなわち残寿命を報知する。よって、ユーザは、継電器４を交換する等の対策を迅速にとることができる。
上述の継電器状態予測方法（図３）をコンピュータに実行させるための、ソフトウェア（コンピュータプログラム）を、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル万能ディスク）、フラッシュメモリなどの、非一時的（non-transitory）にデータを記憶することが可能な記録媒体に、記録してもよい。このような記録媒体に記録されたソフトウェアを、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）、スマートフォンなどの実質的なコンピュータ装置にインストールすることによって、それらのコンピュータに、上述の継電器状態予測方法を実行させることができる。
また、上述の実施の形態では、プロセッサ２８はＣＰＵを含むものとしたが、これに限るものではない。プロセッサ２８は、ＰＬＤ（Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの、論理回路（集積回路）を含むものとしてもよい。
以上の実施の形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。
２ スイッチ装置
４ 継電器
４ａ 操作コイル
４ｂ スイッチ
５ 電圧計
８ 電圧計
１０ 継電器状態予測装置
２２ 電圧値取得部
２８ａ ＲＵＳ算出部
２８ｂ 傾き算出部
２８ｃ 状態予測部
１００ 継電器状態予測システム

Claims (6)

  1. 継電器が、劣化に至るまでの開閉可能回数を予測する、継電器状態予測装置であって、
    上記継電器は、
    １次側電源に対して直列に接続された１次側スイッチと、操作コイルと、シャント抵抗とを含み、
    上記操作コイルと上記シャント抵抗との直列接続に対して並列に、上記１次側スイッチがオフする時に上記操作コイルの逆起電力による電流を上記シャント抵抗に流す向きに接続されたダイオードを含み、さらに、
    上記１次側スイッチのオンオフに応じて少なくとも１対の２次側接点を開閉するアーマチュアを含み、このアーマチュアは、上記１次側スイッチのオンする時に上記操作コイルが発生する電磁力によって上記操作コイルに対して相対的に変位して、或る押し込み量だけ撓みながら、一方の２次側接点を他方の２次側接点に対して接触させるようになっており、
    上記継電器状態予測装置は、
    上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定する、電圧値取得部と、
    上記１次側スイッチがオフしてから、上記アーマチュアが変位を開始することによって上記検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、上記２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出する、電圧値差算出部と、
    上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出する傾き算出部と、
    現在の上記電圧値差と上記減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する、状態予測部とを、備える、
    ことを特徴とする継電器状態予測装置。
  2. 請求項１に記載の継電器状態予測装置において、
    上記傾き算出部は、上記電圧値差を上記シャント抵抗の値で除した電流値が減少する傾きを算出する、
    ことを特徴とする継電器状態予測装置。
  3. 請求項１または２に記載の継電器状態予測装置において、
    予測された上記開閉可能回数を報知する、報知部を、さらに備えている、
    ことを特徴とする継電器状態予測装置。
  4. １次側電源に対して直列に接続された１次側スイッチと、操作コイルと、シャント抵抗とを含み、
    上記操作コイルと上記シャント抵抗との直列接続に対して並列に、上記１次側スイッチがオフする時に上記操作コイルの逆起電力による電流を上記シャント抵抗に流す向きに接続されたダイオードを含み、さらに、
    上記１次側スイッチのオンオフに応じて少なくとも１対の２次側接点を開閉するアーマチュアを含み、このアーマチュアは、上記１次側スイッチのオンする時に上記操作コイルが発生する電磁力によって上記操作コイルに対して相対的に変位して、或る押し込み量だけ撓みながら、一方の２次側接点を他方の２次側接点に対して接触させるようになっている、継電器と、
    上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を測定する、第１電圧計と、
    上記継電器の上記１対の２次側接点間の電圧を測定する、第２電圧計と
    上記第１および第２電圧計と通信可能に接続された、継電器状態予測装置とを、備え、
    上記継電器状態予測装置は、
    上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定する、電圧値取得部と、
    上記１次側スイッチがオフしてから、上記アーマチュアが変位を開始することによって上記検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、上記２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出する、電圧値差算出部と、
    上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出する傾き算出部と、
    現在の上記電圧値差と上記減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する、状態予測部とを、備える、
    ことを特徴とする継電器状態予測システム。
  5. １次側電源に対して直列に接続された１次側スイッチと、操作コイルと、シャント抵抗とを含み、
    上記操作コイルと上記シャント抵抗との直列接続に対して並列に、上記１次側スイッチがオフする時に上記操作コイルの逆起電力による電流を上記シャント抵抗に流す向きに接続されたダイオードを含み、さらに、
    上記１次側スイッチのオンオフに応じて少なくとも１対の２次側接点を開閉するアーマチュアを含み、このアーマチュアは、上記１次側スイッチのオンする時に上記操作コイルが発生する電磁力によって上記操作コイルに対して相対的に変位して、或る押し込み量だけ撓みながら、一方の２次側接点を他方の２次側接点に対して接触させるようになっている、継電器が、劣化に至るまでの開閉可能回数を予測する、継電器状態予測方法であって、
    上記シャント抵抗の両端から検出された検出電圧を、刻々、測定し、
    上記１次側スイッチがオフしてから、上記アーマチュアが変位を開始することによって上記検出電圧が極小となる時の第１電圧値と、上記２次側接点が開いた時の第２電圧値との間の電圧値差を算出し、
    上記１次側スイッチがオンオフを繰り返すのに応じて上記２次側接点が開閉を繰り返すのに伴って、上記電圧値差が減少する傾きを算出し、
    現在の上記電圧値差と上記減少する傾きとに基づいて、現在から上記電圧値差が予め定められた閾値に到達するまでの開閉可能回数を予測する、
    ことを特徴とする継電器状態予測方法。
  6. 請求項５に記載の上記継電器状態予測方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
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