JPH05314880A - 電子式タイムスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成部品で、開閉器の開閉寿命を延ばす
ことができ、汎用品として採用することのできる電子式
タイムスイッチを得ること。 【構成】入力側端子１Ｓ，２Ｓに接続されたＡＣパルス
検出部５で入力側端子１Ｓ，２Ｓ間に印加された交流電
圧の零値のタイミングを検出し、制御部４に出力する。
制御部４では、入力された零値のタイミングに対して、
ソレノイド１が励磁されて可動鉄片13が吸引されカム２
が揺動して開閉器３の接点が開くまでに要する時間だけ
早いタイミングで、ソレノイド１を励磁するスイッチ６
Ａ，６ＢをＯＮする信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、深夜電力用負
荷を入・切する電子式タイムスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石で可動鉄片の吸引状態を保持す
るソレノイドを備えた、従来の電子式タイムスイッチの
開閉器と駆動回路を図11に示す。図11は、開閉器が投入
状態のときを示す。

【０００３】図11において、単相全波整流回路32の交流
側は、この電子式タイムスイッチの入力側端子を経て単
相交流電源40に接続され、全波整流回路32の直流側に
は、平滑コンデンサ33が並列に接続されている。全波整
流回路32の正極端子側には、スイッチ６Ａ，６Ｂの片側
が接続され、これらのスイッチ６Ａ，６Ｂの他側は、二
重巻線ソレノイド25の正側端子と負側端子にそれぞれ接
続され、全波整流回路32の負極端子側は、二重巻線ソレ
ノイド25の共通端子に接続されている。スイッチ６Ａの
駆動用信号線16Ａとスイッチ６Ｂの駆動用信号線16Ｂ
は、図示しない制御部に接続されている。

【０００４】二重巻線ソレノイド25には、片側が共通端
子に接続され他側が正極端子に接続された図示しない吸
引用ソレノイドと、片側が共通端子に接続され他側が負
側端子に接続された図示しない解放用ソレノイドと、図
示しない永久磁石がそれぞれ収納されている。このう
ち、吸引用ソレノイドと解放用ソレノイドには、可動鉄
片13の左半分が遊篏し、この可動鉄片13の中間部と二重
巻線ソレノイド25の端部の間には、復帰用の圧縮コイル
ばね14がわずかに圧縮された状態で遊篏されている。

【０００５】二重巻線ソレノイド25の図11において手前
側には、深夜電力を入・切する定格電流30Ａの開閉器３
がやや斜めに固定されている。この開閉器３のフェーザ
９Ａ，９Ｂの左端は、固定台８に挿入されて支持され、
各フェーザ９Ａ，９Ｂの左端の端子部には、１側電流線
13Ａと２側電流線13Ｂの片側が接続され、この１側電流
線13Ａと２側電流線13Ｂの他側は、この電子式タイムス
イッチの図示しない１Ｓ端子と２Ｓ端子にそれぞれ接続
されている。

【０００６】フェーザ９Ａの右端とフェーザ９Ｂの右端
は、絶縁スペーサ10で連結されている。フェーザ９Ａに
は、絶縁スペーサ10の左側に可動接点９ａが固定され、
フェーザ９Ｂにも絶縁スペーサ10の左側に、可動接点９
ａと同一品の可動接点９ｂが固定されている。

【０００７】このうち、可動接点９ａの前方には、１側
固定導体11Ａが設けられ、可動接点９ｂの前方には、２
側固定導体11Ｂが設けられている。１側固定導体11Ａの
可動接点９ａ側には固定接点11ａが、２側固定導体11Ｂ
の可動接点９ｂ側には固定接点11ｂがそれぞれ固定さ
れ、電子式タイムスイッチが解放状態を示す図11では、
これらの固定接点11ａ，11ｂと可動接点９ａ，９ｂは、
フェーザ９Ａ，９Ｂによって所定の圧力で接触し、この
電子式タイムスイッチに接続された例えば電気温水器な
どの負荷に電力が供給されている。

【０００８】開閉器３と二重巻線ソレノイド25の右側に
は、略逆Ｌ字形のカム２が電子式タイムスイッチに固定
された軸２ａを軸に揺動自在に設けられている。このカ
ム２の一端には、弧状に突き出た接触部２ｂが形成さ
れ、カム２の他端は、可動鉄片13の右端がピン13ａを介
して連結されている。

【０００９】このように構成された電子式タイムスイッ
チにおいては、例えば、昼間電力となる午前７時になっ
て、図示しない制御部から、開閉器「切」の信号が信号
線16Ａを介してスイッチ６Ａに入力されると、このスイ
ッチ６ＡがＯＮして二重巻線ソレノイド25の吸引用ソレ
ノイドが励磁され、可動鉄片13が矢印Ａに示すように吸
引される。すると、この可動鉄片13は、叙述した図示し
ない永久磁石に吸引されてその位置が保持されるととも
に、スイッチ６Ａは開極される。

【００１０】可動鉄片13が吸引されると、カム２はピン
13ａを介して軸２を軸として反時計方向に揺動し、接触
部２ｂの先端の弧状部はフェーザ９Ａの先端を押し、フ
ェーザ９Ａ，９Ｂの先端は時計方向に曲がって、固定接
点11ａ，11ｂと可動接点９ａ，９ｂが開極し、負荷への
通電電流は遮断される。

【００１１】逆に、例えば、夜間電力の計量を開始する
午後11時になって、図示しない制御部から、開閉器
「入」の信号が信号線16Ｂを介してスイッチ６Ｂに入力
されると、このスイッチ６ＢがＯＮし、二重巻線ソレノ
イド25の解放用ソレノイドが励磁され、可動鉄片13が矢
印Ｂに示すように復帰用の圧縮コイルばね14の復帰力で
復帰する。すると、ピン13ａを介してカム２が時計方向
に揺動し、接触部２ｂも時計方向に揺動して、フェーザ
９Ａ，９Ｂの先端は反時計方向に弾性復帰する。この結
果、可動接点９ａ，９ｂは、固定接点11ａ，11ｂに所定
の接触圧力で接触し、図示しない負荷に夜間電力が供給
される。

【００１２】したがって、この電子式タイムスイッチで
は、一日に一回、開閉器３の投入動作と開極動作が行わ
れることになるが、この開閉器３には、最大30Ａの抵抗
負荷を最大１万回遮断できることが要求されている。そ
のため、定期点検のときには、可動接点９ａ，９ｂと固
定接点11ａ，11ｂの表面の摩耗や荒れの状態が検査さ
れ、必要により表面が磨かれたり、フェーザ９Ａ，９Ｂ
が予備のフェーザと取り替えられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された電子式タイムスイッチにおいては、電源側に
は、全波整流回路32と平滑コンデンサ33が必要となるだ
けでなく、開閉器３の駆動用として二重巻線ソレノイド
25が要るので、構成部品が大きくなり価格も上がって、
各家庭などに取り付けられる汎用品としての電子式タイ
ムスイッチには実用化できない。

【００１４】また、殆ど力率１の定格電流で30Ａ未満の
負荷ではあるが、設置後10年を超え開閉器の開閉回数が
増えると、可動接点９ａ，９ｂと固定接点11ａ，11ｂの
接触面が荒れて、通電電流による温度上昇が許容値を超
えるおそれがある。すると、その熱で、フェーザ９Ａ，
９Ｂの弾性が損なわれて、接触圧力が低下し、この接触
圧力の低下による接触抵抗の増加で、温度上昇が増える
悪循環となるおそれもある。

【００１５】そこで、本発明の目的は、簡単な構成部品
で、開閉器の開閉寿命を延ばすことができ、汎用品とし
て採用することのできる電子式タイムスイッチを得るこ
とである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電子式タイムス
イッチは、スイッチを介して交流電源に接続され可動鉄
片を駆動するソレノイドと、片側が可動鉄片に連結され
この可動鉄片と連動し揺動して他側で開閉器をＯＮ・Ｏ
ＦＦするカム板と、交流電源の電圧の零値のタイミング
を検出するＡＣパルス検出部と、あらかじめ設定された
時間帯にＡＣパルス検出部から入力された交流電源の電
圧の零値のタイミングを基準にして、スイッチを動作さ
せる制御部で構成したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】制御部は、スイッチを駆動する信号を、交流電
源によって印加された電圧の零値のタイミングに対し
て、ソレノイドの励磁から可動鉄片が吸引されカム板が
揺動して開閉器の接点が開くまでに要する時間だけ早い
タイミングで出力し、開閉器は、次の電圧の零値で開極
する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の電子式タイムスイッチの一実
施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の電子
式タイムスイッチの構成を示す図で、図11と対応する図
である。なお、図11と同一部分には、同符号を付して説
明を省く。

【００１９】図１において、電子式タイムスイッチに
は、ＡＣパルス検出部５が設けられ、このＡＣパルス検
出部５の入力端子は、電子式タイムスイッチの１Ｓ端子
と２Ｓ端子に接続されている。ＡＣパルス検出部５の出
力側の信号線は、制御部４に接続され、この制御部４の
出力側の信号線16Ａ，16Ｂは、互いに直列に接続された
スイッチ６Ａ，６Ｂに接続されている。

【００２０】このうち、スイッチ６Ｂの電源側は、従来
と同様にこの電子式タイムスイッチの交流電源となる１
Ｓ端子に接続され、スイッチ６Ａの負荷側は、永久磁石
で自己保持されるソレノイド１の正極側端子に接続され
ている。スイッチ６Ｂには、ダイオード７Ａがアノード
側を電源側にして並列に接続され、スイッチ６Ａには、
ダイオード７Ｂがアノード側を負荷側にして接続されて
いる。

【００２１】開閉器３は、フェーザ９Ａの先端とカム２
の接触部２ｂとの間に後述する所定の間隙15を介して固
定され、この状態で、可動接点９ａ，９ｂは固定接点11
ａ，11ｂに所定の接触圧力で投入され、図示しない負荷
には夜間電力が供給され、ソレノイド１は無励磁状態に
ある。

【００２２】図２は、ＡＣパルス検出部５のＡＣ同期パ
ルス発生部を示す接続部で、フォトカプラ20の発光ＬＥ
Ｄ側に並列に保護ダイオード24を接続し、ＬＥＤの負荷
側を抵抗21を介して端子１Ｓ側に、ＬＥＤの正極側を端
子２Ｓに接続する。一方、フォトカプラ20のエミッタ側
は制御部４に同期パルス信号線23で接続し、図３の符号
Ｈで示すようにＨレベルに、プルアップ抵抗22で発光Ｌ
ＥＤが光っている間は、図３で示すＬレベルとなる。

【００２３】このように構成された電子式タイムスイッ
チにおいては、制御部４には、ＡＣパルス検出部５か
ら、図３の曲線で示すように端子１Ｓ，２Ｓ間に印加さ
れている電源電圧が零となる時刻０が入力される。図１
及び図１の部分図を示す図４の状態の電子式タイムスイ
ッチの開閉器３を開くときには、制御部４は、図３で示
すように、時刻０からｔ１後の時刻Ａで開閉器３を開放
する信号を信号線16Ａに出力して、図５に示すようにス
イッチ６Ａを投入する。すると、ソレノイド１は、端子
１Ｓ−ダイオード７Ａ−スイッチ６Ａ−ソレノイド１の
正側端子−ソレノイド１の負側端子−端子２Ｓで形成さ
れた回路を流れる半波整流の電流で励磁される。

【００２４】可動鉄片13は、時刻Ａの直後に吸引による
移動を開始し、ｔ２後の時刻Ｂでは加速されている。こ
れにより、カム２は、時刻Ａの直後に揺動を開始し、可
動鉄片13の吸引速度が加速されたときの時刻Ｂでは、接
触部２ｂが図５に示すようにフェーザ９Ａの先端に触
れ、可動接点９ａ，９ｂは、可動鉄片13で揺動を加速さ
れた接触部２ｂによって押されたフェーザ９Ａ，９Ｂで
固定接点11ａ，11ｂから開離する。可動鉄片13が加速吸
引されると、慣性で移動しし、次に、永久磁石に吸引さ
れて停止状態が保持され、図６に示すように、可動接点
９ａ，９ｂと固定接点11ａ，11ｂは、所定の接点間隔に
開極される。このとき、スイッチ６Ａは、図６に示すよ
うに復帰して、ソレノイド１は消磁されているが、永久
磁石によって可動鉄片13は吸引状態を保持される。

【００２５】また、逆に、図６に示す開閉器３の可動接
点９ａ，９ｂが投入されるときには、制御部４から信号
線16Ｂでスイッチ６Ｂが投入されると、図１において、
端子２Ｓ−ソレノイド１の負側端子−ソレノイド１の正
側端子−ダイオード７Ｂ−スイッチ６Ｂ−端子１Ｓで形
成された回路を流れる半波整流の脈流で、ソレノイド１
は逆の方向に励磁され、可動鉄片13は突き出される。す
ると、カム２は、時計方向に軸２ａを軸にして揺動し、
接触部２ｂの時計方向への揺動により、フェーザ９Ａ，
９Ｂは復帰して、可動接点９ａ，９ｂは固定接点11ａ，
11ｂに投入される。

【００２６】したがって、このように構成された電子式
タイムスイッチにおいては、ＡＣパルス検出部５から入
力されたＡＣ同期パルス信号で負荷へ印加する電圧の零
点を検出してから、ソレノイド１に対する動作信号を出
力する時間ｔ１を制御することで、開閉器３の接点の開
離時間をほぼ電圧の零点で行うことができ、多少のタイ
ミングのずれも、加速された可動鉄片によって揺動が加
速されたカム２で行われるので、接点間のアークとこの
アークの持続時間を減らすことができる。したがって、
可動接点９ａ，９ｂと固定接点11ａ，11ｂの荒れと摩耗
や、これによる通電時の温度上昇を減らすことができ、
開閉器３の寿命を延ばすことができ，保守・点検作業を
容易にすることができる。

【００２７】一方、可動鉄片13を駆動するソレノイド１
は、１個でよく、製作が容易で、更に、可動鉄片13とカ
ム２の慣性でフェーザ９Ａ，９Ｂを駆動したので、小形
・軽量化することができる。

【００２８】なお、上記実施例では、ソレノイド１の励
磁電圧は、図３に示すように、90°附近で点弧された正
弦波電圧の截断波形のときで説明したが、図７に示すよ
うに、ソレノイド１の入力側に直列抵抗42とバリスタの
ような電圧制御素子41を並列に接続して図８の正弦波の
うちの斜線部43で示す略台形の電圧を印加してもよい。

【００２９】また、慣性で動作する可動鉄片13とカム２
でフェーザ９Ａ，９Ｂを駆動したので、図９に示すよう
に、タイミング制御パルス61の次の波形に吸引予備パル
ス52を設け、吸引力を上げて動作を確実にしてもよい。

【００３０】更に、ソレノイド１には、スイッチ６Ａ，
６Ｂとダイオード７Ａ，７Ｂで電圧を印加したが、ＯＮ
とＯＦＦのタイミングが制御できれば、図10のように、
スイッチ６だけとしてもよい。特に、スイッチ６がトラ
イアックスイッチでは、電圧が０で切れるので、ＯＦＦ
の制御は不要となる。このときには、端子１Ｓ−２Ｓ間
の電圧が正のときにスイッチ６をＯＮすれば、可動鉄片
13は吸引、負のときにＯＮすれば、解放動作となる。

【００３１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、スイッチを介し
て交流電源に接続され可動鉄片を駆動するソレノイド
と、片側が可動鉄片に連結されこの可動鉄片と連動し揺
動して他側で開閉器をＯＮ・ＯＦＦするカム板と、交流
電源の電圧の零値のタイミングを検出するＡＣパルス検
出部と、あらかじめ設定された時間帯にＡＣパルス検出
部から入力された交流電源の電圧の零値のタイミングを
基準にしてスイッチを動作させる制御部とで電子式タイ
ムスイッチを構成することで、制御部で、スイッチを駆
動する信号を、交流電源によって印加された電圧の零値
のタイミングに対して、ソレノイドの励磁から可動鉄片
が吸引されカム板が揺動して開閉器の接点が開くまでに
要する時間だけ早いタイミングで出力し、開閉器を、次
の電圧の零値で開極したので、簡単な構成部品で、開閉
器の開閉寿命を延ばすことができ、汎用品として採用す
ることのできる電子式タイムスイッチを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子式タイムスイッチの一実施例を示
す図。

【図２】本発明の電子式タイムスイッチの要部を示す接
続図。

【図３】本発明の電子式タイムスイッチの作用を示す説
明図。

【図４】本発明の電子式タイムスイッチの部分構成図。

【図５】本発明の電子式タイムスイッチの作用を示す構
成図。

【図６】本発明の電子式タイムスイッチの図５と異なる
作用を示す構成図。

【図７】本発明の電子式タイムスイッチの他の実施例を
示す部分構成図。

【図８】本発明の電子式タイムスイッチの他の実施例の
作用を示す説明図。

【図９】本発明の電子式タイムスイッチの異なる他の実
施例の作用を示す説明図。

【図１０】本発明の電子式タイムスイッチの更に異なる
他の実施例を示す部分構成図。

【図１１】従来の電子式タイムスイッチの一例を示す構
成図。

【符号の説明】

１…ソレノイド、２…カム、３…開閉器、４…制御部、
５…ＡＣパルス検出部、６Ａ，６Ｂ…スイッチ、７Ａ，
７Ｂ…ダイオード、８…固定台、９Ａ，９Ｂ…フェー
ザ、13…可動鉄片、15…間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチを介して交流電源に接続され可
   動鉄片を駆動するソレノイドと、片側が前記可動鉄片に
   連結されこの可動鉄片と連動し揺動して他側で開閉器を
   ＯＮ・ＯＦＦするカム板と、前記交流電源の電圧の零値
   のタイミングを検出するＡＣパルス検出部と、あらかじ
   め設定された時間帯に前記ＡＣパルス検出部から入力さ
   れた前記交流電源の電圧の零値のタイミングを基準にし
   て、前記スイッチを動作させる制御部とよりなる電子式
   タイムスイッチ。