JPH08153439A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の小形化を図り、信頼性を高める。 【構成】 有接点開閉器３と無接点開閉器４との並列回
路を、負荷２に直列接続する。負荷２の通電時には、無
接点開閉器４にオン信号を出力後、有接点開閉器３にオ
ン信号を出力する。負荷２の通電遮断時には、有接点開
閉器３にオフ信号を出力後、無接点開閉器４にオフ信号
を出力する。 【効果】 無接点開閉器４の電力消費を抑えることで、
放熱装置を不要にできる。また、無接点開閉器４の通電
中に有接点開閉器３が開閉するため、有接点開閉器４に
は大電流が流れない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として電気アイロン
やホットプレートなどの家庭用電子機器に用いられる加
熱用ヒータなどの負荷制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の家庭用電気機器における
加熱用ヒータなどの負荷制御装置は、例えば特開昭５７
−５３０１８号公報などに開示される。これは、半導体
素子からなる無接点開閉器とリレーなどの有接点開閉器
との並列回路を、交流負荷に対し直列に接続し、負荷の
通電時には無接点開閉器を先にオンさせて、電流検出部
（または、限流インピーダンス）により無接点開閉器の
オン状態を検出してから有接点開閉器をオンさせるとと
もに、負荷の遮断時には有接点開閉器を先にオフさせ
て、電流検出部により有接点開閉器のオフ状態を検出し
てから無接点開閉器をオフさせるようにしている。

【０００３】また、一般には、このような負荷制御装置
の他に、いわゆる二方向性三端子サイリスタ（以下、ト
ライアックと称する。）などの無接点開閉器、あるい
は、有接点開閉器のいずれか一方を負荷に直列接続し
て、負荷への通断電を制御するものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５７−５３
０１８号公報の負荷制御装置では、負荷の通電時および
遮断時において、有接点開閉器に大電流が流れないた
め、有接点開閉器の接点容量に余裕を持たせることがで
きる。しかし、所定のタイミングのオン，オフ信号を得
るために、電流検出部と遅延回路とを組み合わせた複雑
な構成の外部回路が必要となり、装置の小形化が困難で
あるとともに、無接点開閉器の電力損失および有接点開
閉器の動作遅延は、この外部回路のばらつきの影響を受
けるため、使用条件や外部環境により充分な効果が得ら
れないこともある。また、種々なタイプの負荷や、無接
点開閉器および有接点開閉器の制御内容に応じて、これ
らの外部回路を設計しなければならず、設計時に手間が
かかる。

【０００５】これに対して、無接点開閉器を単独に用い
た負荷制御装置では、負荷容量が大きくなるほど通電時
における電力損失も増え、それに見合うだけの放熱装置
が必要となるため、装置の小形化が難しい。また、有接
点開閉器を単独に用いた負荷制御装置では、接点の開閉
時に大電流が流れるため、アークの発生により接点が短
絡状態となったり、接点寿命が限られたものとなり、信
頼性の面で問題がある。しかも、機械的に接点を開閉す
るため、時間当たりの開閉頻度も限られ、負荷の通断電
を細かく制御することが難しい。

【０００６】そこで本発明は上記問題点に鑑み、装置の
小形化を図るとともに、信頼性が高く、しかも設計時に
手間をかけずに負荷を所望の状態に通断電制御すること
のできる負荷制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明における負荷制御
装置は、有接点開閉器と無接点開閉器とからなる並列回
路と負荷とを直列に接続して電源ラインの両端に接続す
るとともに、前記負荷の通電時には前記有接点開閉器よ
りも先に前記無接点開閉器にオン信号を出力し、前記負
荷の遮断時には前記無接点開閉器よりも先に前記有接点
開閉器にオフ信号を出力するマイクロコンピュータを設
けて構成される。

【０００８】

【作用】上記構成により、負荷を通断電する際の無接点
開閉器の電力消費は、この無接点開閉器がオンしてから
有接点開閉器が完全にオンするまでの期間と、有接点開
閉器が完全にオフしてから無接点開閉器がオフするまで
の期間の必要最小限に抑えられる。また、無接点開閉器
の通電中に有接点開閉器が開閉するため、有接点開閉器
の開閉時に大電流が流れるようなことはない。しかも、
マイクロコンピュータから無接点開閉器および有接点開
閉器に各々オン，オフ信号を出力しているため、電流検
出部や遅延回路などの外部回路は一切不要となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の各実施例を添付図面を参照し
て説明する。図１乃至図４は本発明の第１実施例を示す
ものである。先ず、図１に基づいて、本発明の基本的な
構成を説明すると、１は所定の交流電圧あるいは直流電
圧を供給する電源であり、これは、商用交流電源や直流
安定化電源などが用いられる。また、２は被制御負荷
（以下、単に負荷と称する。）であり、例えば、電気ア
イロン，ホットプレート，電気温風器などの家庭用電子
機器に用いられる加熱用ヒータなどの抵抗負荷や、送風
用モータなどの誘導負荷などがこれに該当する。３は半
導体素子からなる機械的接点を有しない無接点開閉器、
４はリレーなどの機械的接点を有する有接点開閉器であ
り、この無接点開閉器３と有接点開閉器４とからなる並
列回路と負荷２とを直列接続した回路が、電源ラインの
両端に接続される。５は、所定の制御シーケンスを実行
するプログラムを予め図示しない記憶装置に記憶したマ
イクロコンピュータであり、これは、無接点開閉器３お
よび有接点開閉器４に各々オン，オフ信号を出力するこ
とで、これらの無接点開閉器３と有接点開閉器４、ひい
ては、負荷２に対する通断電を制御するものである。マ
イクロコンピュータ５は、電源１からの電力供給により
起動するが、負荷２の通電時には有接点開閉器４よりも
先に無接点開閉器３にオン信号を出力し、負荷２の通電
遮断時には無接点開閉器３よりも先に有接点開閉器４に
オフ信号を出力するように、プログラム上でタイミング
設定される。また、６はマイクロコンピュータ５に接続
されるスイッチであり、このスイッチ６をオンまたはオ
フ状態に切換えることにより、マイクロコンピュータ５
から無接点開閉器３および有接点開閉器４に、所定のオ
ン，オフ信号が出力されるようになっている。

【００１０】次に、上記基本構成に基づく実施態様の一
例を図２に示す。同図において、11は図１の電源１に相
当する商用交流電源、12は負荷２に相当する加熱用のヒ
ータであり、本実施例では、無接点開閉器３としてトラ
イアック13、無接点開閉器としてリレー14を用いてい
る。トライアック13のゲートおよびリレー14のコイル14
ａには、マイクロコンピュータ５からのオン，オフ信号
が各々印加されるとともに、リレー14の常開接点（以
下、単に接点と称する。）14ｂの両端がトライアック13
の主端子間に接続される。

【００１１】ヒータ12の通電時において、マイクロコン
ピュータ５はトライアック13のゲートにオン信号を出力
してから、一定時間（数ｍｓ乃至数百ｍｓ）後にリレー
14のコイル14ａにオン信号を出力する。また、ヒータ12
の通電遮断時には、マイクロコンピュータ５はリレー14
のコイル14ａにオフ信号を出力してから、一定時間（数
ｍｓ乃至数百ｍｓ）後にトライアック13のゲートにオフ
信号を出力する。これらの遅延時間は、使用するトライ
アック13およびリレー14の動作時間と、この動作時間の
ばらつきによる誤動作防止を考慮して、マイクロコンピ
ュータ５のプログラム上で予め設定される。

【００１２】図２の構成につき、その作用を図３にタイ
ムチャートを参照して説明する。ヒータ12への通電を行
なう場合、先ず、マイクロコンピュータ５はトライアッ
ク13のゲートにオン信号を出力する。トライアック13は
直ちにオン状態となり、ヒータ12の両端には、交流電源
11からの交流電圧が印加される。次いで、マイクロコン
ピュータ５は、トライアック13に対してオン信号を出力
した時点から、図３に示す所定時間Ｔ１を経過した後
に、リレー14のコイル14ａに対してオン信号を出力す
る。リレー14の接点14ｂは、コイル14ａを流れる電流に
よって、若干の断続（チャタリング）を所定時間Ｔ２繰
り返した後に、安定したオン状態に切換わるが、接点14
ｂ間はトライアック13によってすでに短絡しているの
で、接点14ｂからのスパーク発生は起こらない。その
後、接点14ｂが完全にオン状態になると、トライアック
13の主端子間は接点14ｂによって短絡するため、以後ト
ライアック13のゲートにはオン信号が引き続き出力され
るものの、トライアック13自体はオフ状態を保持し、ヒ
ータ12への通電はリレー14の接点14ｂを介して行なわれ
る。

【００１３】一方、ヒータ12の通電を遮断する場合、先
ず、マイクロコンピュータ５はリレー14のコイル14ａに
オフ信号を出力する。リレー14の接点14ｂは所定の復帰
時間Ｔ３を経てオフ状態となるが、マイクロコンピュー
タ５はトライアック13のゲートに引き続きオン信号を出
力しているため、トライアック13はオン状態に切換わ
る。このため、接点14ｂ間はトライアック13によって短
絡され、接点14ｂからのスパーク発生は起こらない。そ
の後、マイクロコンピュータ５は、リレー14の接点14ｂ
の復帰時間Ｔ３よりも長い設定時間Ｔ４が経過すると、
トライアック13のゲートにオフ信号を出力する。したが
って、この時点でトライアック13はオフ状態となり、ヒ
ータ12への通電が完全に遮断される。

【００１４】以上のように上記実施例によれば、ヒータ
12を通断電する際のトライアック13の電力消費は、トラ
イアック13がオンしてからリレー14の接点14ｂが完全に
オンするまでの時間（Ｔ１＋Ｔ２）と、リレー14の接点
14ｂが完全にオフしてからトライアック13がオフするま
での時間（Ｔ４−Ｔ３）の必要最小限に抑えることがで
きるため、従来のようなヒータ12の負荷容量に伴う大き
な放熱装置は不要となり、装置の小形化を図ることが可
能となる。

【００１５】また、トライアック13の通電中にリレー14
の接点14ｂを開閉させるため、接点14ｂの開閉時に、接
点14ｂに対し大電流が流れるようなことはなく、従来の
有接点開閉器を単独に用いたものよりも、リレー14の接
点容量を小さくできるとともに、接点寿命を延ばすこと
が可能となる。しかも、接点14ｂのアークの発生も抑え
られるため、結果として装置全体の信頼性を向上するこ
とができる。

【００１６】さらに、本実施例の負荷制御装置は、マイ
クロコンピュータ５からトライアック13およびリレー14
にオン，オフ信号を出力するようにしているため、特開
昭５７−５３０１８号公報に開示されるような電流検出
部や遅延回路などの複雑な構成の外部回路は一切不要と
なり、装置の小形化を図ることが可能となる。また、外
部回路によるばらつきの影響を一掃して、安定してヒー
タ12への通断電制御を行なえる。しかも、無接点開閉器
３および有接点開閉器４の選定と、マイクロコンピュー
タ５に記憶される制御シーケンスのオン，オフ信号に関
わるタイミングの設定を行なうだけで、種々なタイプの
負荷２や、無接点開閉器３および有接点開閉器４の制御
内容に対応した設計を、手間を掛けずに行なうことがで
きる。

【００１７】つまり、有接点開閉器４と無接点開閉器３
とからなる並列回路と負荷２とを直列に接続して電源ラ
インの両端に接続するとともに、負荷２の通電時には有
接点開閉器４よりも先に無接点開閉器３にオン信号を出
力し、負荷２の遮断時には無接点開閉器３よりも先に有
接点開閉器４にオフ信号を出力するマイクロコンピュー
タ５を設けることによって、装置の小形化を図るととも
に、信頼性が高く、しかも設計時に手間をかけずに負荷
２を所望の状態に通断電制御することが可能となる。

【００１８】次に、本発明の第２実施例について、図４
のタイムチャートを参照して説明する。なお、前記第１
実施例と同一箇所には同一符号を付し、その共通する部
分の詳細なる説明は省略する。本実施例における回路構
成は、図１および図２と全く同一である。但し本実施例
では、図４からも明らかなように、ヒータ12に通電時に
おいて、トライアック13のゲートとリレー14の接点14ｂ
に対し、同時にオン信号を出力するようにマイクロコン
ピュータ５の制御タイミングを設定している点が第１実
施例と異なる。

【００１９】上記構成において、ヒータ12への通電を行
なう場合、マイクロコンピュータ５からトライアック13
のゲートおよびリレー14の接点14ｂに、同時にオン信号
が出力される。トライアック13は直ちにオン状態に切換
わるため、リレー14の接点14ｂが完全にオン状態に切換
わるまでの動作時間Ｔ２内は、トライアック13を介して
ヒータ12への通電が行なわれる。また、この動作時間Ｔ
２内において、リレー14の接点14ｂ間はトライアック13
によりすでに短絡しているため、接点14ｂからのスパー
ク発生は起こらない。その後、所定の動作時間Ｔ２を経
て、リレー14の接点14ｂが完全にオン状態に切換わる
と、接点14ｂを介してヒータ12への通電が行なわれる。
なお、ヒータ12の断電時における動作は、前記第１実施
例と全く同一である。

【００２０】本実施例では、リレー14が完全にオン状態
になるまでの動作時間Ｔ２を見込んで、マイクロコンピ
ュータ５からトライアック13のゲート及びリレー14のコ
イル14ａへの各オン信号の入力タイミングを、同時に設
定している点が着目される。この場合、前記第１実施例
では、トライアック13のゲートにオン信号を出力してか
ら、リレー14のコイル14ｂにオン信号を出力するまでの
時間Ｔ１を、マイクロコンピュータ５のプログラム上で
いちいち設定しなければならないが、本実施例では、こ
の時間Ｔ１の設定が不要であり、設計時の手間を一層省
くことが可能となる。また、本実施例では、ヒータ12の
通電時におけるトライアック13の通電時間が、リレー14
の動作時間Ｔ２のみになるため、トライアック13の電力
消費は第１実施例よりも少ない。

【００２１】すなわち、有接点開閉器４と無接点開閉器
３とからなる並列回路と負荷２とを直列に接続して電源
ラインの両端に接続するとともに、負荷２の通電時には
有接点開閉器４と同時に無接点開閉器３にオン信号を出
力し、負荷２の遮断時には無接点開閉器３よりも先に有
接点開閉器４にオフ信号を出力するマイクロコンピュー
タを設けることによって、前記第１実施例の各効果に加
えて、負荷の通電時におけるオン信号のタイミング設定
を簡素化して、設計時の手間を一層省くとともに、負荷
２の通電時における電力消費をさらに少なくすることが
できる。

【００２２】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、無接点開閉器として、実
施例におけるトライアックの他に、逆阻止三端子サイリ
スタ（ＳＣＲ）などを用いてもよい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１に記載の負荷制御装置は、有接
点開閉器と無接点開閉器とからなる並列回路と負荷とを
直列に接続して電源ラインの両端に接続するとともに、
前記負荷の通電時には前記有接点開閉器よりも先に前記
無接点開閉器にオン信号を出力し、前記負荷の遮断時に
は前記無接点開閉器よりも先に前記有接点開閉器にオフ
信号を出力するマイクロコンピュータを設けたものであ
り、装置の小形化を図るとともに、信頼性が高く、しか
も設計時に手間をかけずに負荷を所望の状態に通断電制
御することのできる負荷制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す負荷制御装置の基本
構成図である。

【図２】同上実施態様の一例を示す回路図である。

【図３】同上各部の動作状態を示すフローチャートであ
る。

【図４】本発明の第２実施例を示す各部の動作状態を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 電源 ２ 負荷 ３ 無接点開閉器 ４ 有接点開閉器 ５ マイクロコンピュータ 11 商用交流電源（電源） 12 ヒータ（負荷） 13 トライアック（無接点開閉器） 14 リレー（有接点開閉器）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有接点開閉器と無接点開閉器とからなる
   並列回路と負荷とを直列に接続して電源ラインの両端に
   接続するとともに、前記負荷の通電時には前記有接点開
   閉器よりも先に前記無接点開閉器にオン信号を出力し、
   前記負荷の遮断時には前記無接点開閉器よりも先に前記
   有接点開閉器にオフ信号を出力するマイクロコンピュー
   タを設けたことを特徴とする負荷制御装置。