JPS62107673A - 負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、白熱電球のように定常状態での負荷電流に比
ベスイソテング時の過渡電流の大きな負荷を制御するた
めに、双方向性サイリスタ（以下トライアック）とリレ
ーのそれぞれの特長を生かした負荷制御装置に関するも
のである。

従来の技術 大容量でスイッチング時の過渡電流の大きな負荷を制御
する場合、例えば第３図のような方法がある。第３図に
ついて説明すると、動作時点の異なった２つの要点１，
２と、励磁コイル３を有するリレーを使用し、先に動作
する接点１にて負荷りをスイッチングするトライアック
４を制御し、上記トライアック４に遅れて動作し、負荷
りをスイッチングする接点２を接点１と並列接続したも
のである。図中ＡＣは商用電源である。５は温度ヒユー
ズで、これは先動作の接点１．後動作の接点２．トライ
アック４のいずれにも直列接続となすとともにトライア
ック４の−す←轡→豊例温度影響下に位置させである。

６はスイッチ、７は制御電源である。

次に動作について説明する。いまスイッチ６が閉じ、励
磁コイル３に駆動電圧が制御電源７よシ印加されると、
先に動作する接点１が閉じ、トライアツク４のゲート端
子Ｇに抵抗Ｒを介してトリガ電圧が印加され、トライア
ック４に商用電源ＡＣから負荷りを介して負荷電施工、
が流れる。次に遅れて動作する接点２が閉じると、接点
２を通して負荷電施工、が流れるので、トライアック４
に流れる電流１１　　は保持電流以下となシ、トライア
ック４はしゃ断状態となる。一方スイッチ６が開くと、
接点２が先に開くので、接点２を通して流れていた負荷
電施工、がしゃ断されるが、トライアック４の両端Ｔ１
，１２間に電圧が印加されるので、トライアック４が再
点弧されトライアック４を通して負荷電施工、が流れる
。しかしその後、接点１が開かれ、トライアック４のゲ
ート端子Ｇのトリガ電圧がなくなるので、トライアック
４によシ負荷電流がしゃ断されることになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、負荷電流！１が
トライアック４ｔ−流れる時間を設定するのは接点１と
接点２の動作速度の差、すなわち機械的な要因だけに頼
らざるを得す、時間差設定が非常に不安定であシ、信頼
性にも欠けるものがあった。また、上記構成は機械的な
動作速度のずれのみによシ負荷電流工、の流れる時間を
設定しているので、その点を考慮した特殊なリレーが必
要である。さらに、接点１がチャタリングを起こした場
合、負荷状態が不安定となる。また、接点２がゴミ等に
よシ接触不良を起こした場合、トライアック４に負荷り
の大電流が流れ続けるため、トライアック４は過熱し、
安全上大きな欠点があシ、温度ヒユーズを入れざるを得
ない設計となっている。

また、３路構成による２箇所制御、その他多箇所制御用
に構成する場合、先動作の接点と後動作の接点とを一対
とした構成の接点を増す必要があシ、複雑で装置自体も
大きなものとなシ、実現が非常に困難である。

本発明は上記欠点に鑑み、安全で確実な動作をし、よシ
効率的で使用範囲の広い負荷制御装置を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の負荷制御装置は、複
数の切換ができる保持型リレーと、前記保持型リレーの
各接点間にそれぞれ並列に接続された複数のトライアッ
クと、前記トライアックを制御する電子回路で構成され
たトリガ手段と、制御手段とからなり、前記制御手段は
、前記トリガ手段と、前記保持型リレーの励磁コイルに
対して同時に制御信号を送るように接続するとともに、
前記トリガ手段が前記トライアックをトリガする時間が
前記保持型リレーの接点の機械的な動作時間、！ニジも
長くなるように設定されたタイマ手段を有する構成とな
っている。

作　　用 この構成によって、トライアックと保持型リレーの動作
時間の差により、負荷のスイッチング時の過渡電流をト
ライアックのＴ１端子、Ｔ、Ｊ子間に流し、定常状態の
負荷電流は保持型リレーの接点を介して流すことを実現
し、リレー、トライアック双方の利点を生かした負荷の
切換をする負荷制御装置を実現している。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第１図は本発明の一実施例における負荷制御装
置の回路図である。８は保持型リレーで、９，１０．１
１は保持型リレー８の端子、１２は保持型リレー８の接
点である。リレー８の端子９，１１間及び１０．１１間
に並列にトライアック１３，１４のＴ１端子、Ｔ２　端
子が接続されておシ、トライアック１３，１４のゲート
端子ＧとＴ、Ｊ子間に、それぞれトリガ手段としての抵
抗Ｒ１とホトトライアック１５．抵抗Ｒ２，ホトトライ
アック１６が直列に接続されている。また、制御手段１
７はタイマ手段としての機能を有するマイコン１８とト
ランジスタＱ１．Ｑ２からなり、トランジスタＱ１．Ｑ
２はそれぞれマイコン１８の２つのポートＰ１．Ｐ２に
ベースがそれぞれ接続され、エミッタはグランドに接続
され、コレクタはそれぞれ保持型リレー８の励磁コイル
Ｌ１．Ｌ２に接続され、励磁コイルＬ１．Ｌ２の他方の
端子は、ホトトライアック１６と１６のＬＥＤ部１ｓＡ
、　１ｅＡが直列に接続されたカソード部と接続され、
ホトトライアソク１６．１６のＬＥＤ部１ｓＡ、１ｓＡ
のアノード部は直流電源ｖＤＤと接続されている。

ここで励磁コイルＬ１は端子９側に接点１２を傾けるコ
イルであシ、Ｌ２は端子１ｏ側に接点１２を傾けるコイ
ルである。

そして、上記した第１図の負荷制御装置は、第２図に示
すような接続でスイッチ１９と負荷り、商用電源ＡＣと
ともに用いられる。

ここで第１図と第２図のＥ端子、Ｆ端子、Ｇ端子はそれ
ぞれ同一の端子である。

以上のように構成された負荷制御装置について以下その
動作を説明する。

まず、スイッチ１９のＩ端子とＨ端子が閉じた状態にあ
る場合に先て述ベムいま接点１２が端子１０゜１１間を
閉じているとすると、負荷りはＯＦＦ状態にある。ここ
で保持型リレー８の接点１２を切シ換えて負荷りをＯＮ
状態にする場合を考える。制御部１７のマイコン１８の
ポートＰ１がｔｔ　Ｈｔ　ｑｈ′’　（以下”Ｈ”と記
す）となったときトランジスタＱ１がＱＮし、励磁コイ
ルＬ１．ホトトライアックのＬＥＤ部１ｔｓＡ　、　１
ｅｓＡに電流が流れる。

これにニジホトトライアック１５はＯＮ状態となシ、ト
ライアック１３のゲートＧに抵抗Ｒ１を介してトリガ電
圧が印加され、トライアック１３に商用電源ＡＣから負
荷りを介して負荷電施工。が流れる。次に、ホトトライ
アック１５，１６のＬＥＤ部１ｓＡ　、　１ｅＡと同時
にトリガされた励磁コイルＬ１によシ、接点１２は端子
９側へ励磁コイルがトリガされてから接点１２の機械的
動作時間だけ遅れて反転し、端子９，１１間が閉じて負
荷電流Ｉ４　が流れるので、トチイアツク１３に流れる
電流は保持電流以下となシ、トライアック１３はしゃ断
状態となる。

なお、ボートＰ１はタイマ手段としての機能を有するマ
イコン１８にあらかじめ設定されたように接点１２が端
子９側に反転するに十分な一足時間の後”Ｌｏｗ”　（
以下゛ゝＬ”と記す）となる。

次に接点１２を端子１ｏ側に切シ換えて、負荷りをＯＦ
Ｆ状態にする場合を考える。制御部１７のマイコン１８
のポートＰ２が“Ｈ”となるとトランジスタＱ２がＯＮ
状態となシ、励磁コイルＬ２　とホトトライアック１５
，１６のＬＥＤ部１５Ａ。

１６Ａに電流が流れる。これによりリレー８の接点１２
は接点１２の機械的な動作時間の後、端子１０側に反転
する。このとき接点１２を介して流れていた負荷電施工
。はしゃ断されるが、トライアック１３のＴ１端子、Ｔ
、ｆｉ子間に電圧が印加され、ホトトライアック１５が
ＯＮ　　状態となシ、抵抗Ｒ１を介してトライアック１
３のゲートＧ端子にトリガ電圧が印加され、トライアッ
ク１３は再点弧され、トライアック１３を介して負荷電
施工。が流れる。しかしながら、タイマ手段としての機
能を有するマイコン１８にあらかじめ設定された時間経
過後、マイコン１８のボートＰ２が“Ｌ″となると、ホ
トトライアック１６はしゃ断状態となシ、トライアック
１３を流れていた電流Ｉ　ｔＬや断される。

以上のように、ホトトライアック、トライアックとリレ
ーの動作時間（応答時間）の差によシ負荷電流のスイッ
チング時の過渡電流をトライアック１３を通して流し、
定常時の負荷電流を保持型リレー８の接点１２を介して
流すようになっている。

これによシ、リレー８の接点１２の開閉時のアーク放電
が少なくなシ、制御可能な負荷の容量を大きくするとと
もに、リレーの寿命を飛躍的に長くすることができる。

また、トライアックをトリガする手段がリレーの接点で
ある従来の技術に比べ、本実施例では電子部品であるホ
トトライアックを使用しているため、応答時間がリレー
の動作速度に比べて無視でき、トライアックがＯＮ、Ｏ
ＦＦする時間と、リレーがＯＮ、ＯＦＦする時間の差の
設定を、リレーの１つの接点の動作速度によってのみ決
める“ことができるため、時間差の設定が非常に容易で
あるとともに、安定した数値としての時間差を得ること
ができ、リレーの不動作などＫよる信頼性の面から見て
も向上した。また、動作速度の異なる接点をもった特別
なリレー全必要とせず、通常の保持型リレーを使用して
実現することができる。また、先動作の接点のチャタリ
ングによる負荷状態の不安定な状態を作る可能性のある
従来例に比べ本実施例では電子部品のホトトライアック
を使用しているため、チャタリングの起こる必要は全く
なく、安全面からもよシ良いものである。また従来例の
場合、後動作の接点が接触不良を起こした場合、先動作
の接点が閉じているため、トライアックに大電流が流れ
続けることによシ、非常に危険であるとともに、安全の
面から温度ヒユーズを入れなければならないのであるが
、本実施例においては、マイコンによるホトトライアッ
クのＬＥＤ部のトリガを制御に必要な一定時間にあらか
じめ設定しておくことによシ、リレーの接点がゴミ等に
よシ接触不良を起こしても、トライアックにはあらかじ
め定められた一定時間しか大電流が流れないので、トラ
イアックは必要以上に温度上昇せず、安全であるととも
に、温度ヒユーズ等の安全装置を特に必要としないとい
う利点があシ、よシ安全で効率的な負荷制御装置を実現
することができる。

なお、スイッチ１９の接点が１端子と１端子側に閉じて
いる場合は、保持型リレー８の接点１２の動きによる負
荷りのＯＮ、ＯＦＦ状態は、前述のスイッチ１９の接点
がＪ端子とＨ端子側に閉じている場合に対して逆になる
。接点１２が端子９側に閉じている時、負荷Ｌ′ｆ：Ｏ
Ｎ状態にする場合、マイコン１８のポートｐｐ−ｔ　Ｈ
Ｉ＋となシ励磁コイルＬ２とホトトライアック１５，１
６のＬＥＤ部１ｓＡ　、　１ｅＡに電流が流れ、これに
よシホトトライアック１６がＯＮ状態とな）、抵抗Ｒ２
を介してトライアック１４にトリガ電圧が印加され、ト
ライアック１４がＯＮ状態となり、負荷電流の過渡電流
Ｗ”流れ、その後、遅れてＯＮ　した保持型リレー８の
接点１２を介して定常状態の負荷電流Ｉ、ＡＥ流れ、こ
のときトライアック１４はしゃ断状態となる。また、負
荷’１ｚＯＦＦするとき、マイコン１８のポートＰ１が
′ｈ″′となシ励磁コイルＬ１とホトトライアック１５
，１６のＬＥＤ部１６Ａ。

１６Ａに電流を流し、接点１２が端子１ｏを離れ負荷電
流ｌ６１ｆｒ、Ｌや断したときトライアック１４のＴ１
端子、Ｔ２２端子に電圧が印加され、ホトトライアック
１６がＯＮ状態になっていることによシ、トライアック
１４はＯＮ状態となシ負荷電流！、を流す。

このときポートＰ１　　はマイコン１８にあらかじめ設
定された時間後ｔｔ　Ｌ　＋ｔとなシホトトライアック
はＯＦＦ状態となり負荷電流Ｉ−トライアック１４によ
シしゃ断される。

これによシ、前述のスイッチ１９の接点が端子Ｉと端子
Ｈ側に閉じている場合と同様の効果がある。

また、２段に切換えができる保持型リレー８を使用し、
それぞれの接点間に並列にトライアック１３．１４を接
続し、トライアック１３，１４へのトリガ手段として、
１つの制御手段から同時に信号を送シ、ホトトライアッ
ク１５，１６のＬＥＤ部１５Ａ、１６Ａに同時に電流を
流し、また３路用スイツチ１９を用いることによシ、保
持型リレー８の接点１２と、スイッチ１９によシ、３路
構成による２箇所制御を実現することができる。

また、２箇所以上の多箇所制御を実現する場合、切換数
だけのトライアックとホトトライアックと制御手段を増
すだけでよく、実現が容易である。

そのため、実際の使用範囲が広くなシ、実現性がよシ大
となるという利点をもっている。

なお、本実施例においてはトリガ手段としてホトトライ
アックを用いたトリガ回路を設けたが、他にホトトライ
ブックのかわシにホトトランジスタ、ホトサイリスタ等
を用いたトリガ回路をトリガ手段として設は実施するこ
とができる。また、本実施例においては、回路の直流部
分と交流部分を分離するために光結合素子をトリガ手段
として用いているが、分離する必要のない場合において
は、光結合素子を用いたトリガ手段を使用することに限
定するものではない。

発明の効果 以上のように本発明の負荷制御装置は、複数の切換がで
きる保持２１１Ｊレーと、前記保持型リレーの各接点間
にそれぞれトライアックを設け、前記トライアックのト
リガ手段と前記保持型リレーの励磁コイルに対して同時
に制御信号を与える制御手段により構成され、トリガ手
段からのトリガによりトライアックがＯＮ状態あるいは
ＯＦＦ状態になるまでの動作時間と励磁コイルにょシ保
持型リレーがＯＮ状態、あるいはＯＦＦ状態になるまで
の動作時間の差によシ、負荷電流のスイッチング時の過
渡電流はトライアックに流れ、定常状態の負荷電流は保
持型リレーの接点を介して流すという手段を用いること
によう、保持型リレーの接点の開閉時のアーク放電を少
なくし、制御可能な負荷の容量を大きくするとともに、
リレーの寿命を飛躍的に長くすることができる。また、
本発明の負荷制御装置は、トライアックをトリガするの
に電子回路で構成されたトリガ手段を用いているため、
トリガ手段の動作速度は保持型リレーの動作速度に比べ
て無視できるため、トライアックがスイッチングする時
間と保持型リレーがスイッチングする時間の差の設定を
、保持型リレーの動作速度によってのみ決定することが
でき、時間差の設定が非常に容易であるとともに、安定
した数値としての時間差を得ることができる。また、ト
リガ手段が電子回路で構成されているため、チャタリン
グを起こすことによる不安全を考慮する必要が無い。

また、仮に保持型リレーの接点がゴミ等の原因によシ接
触不良を起こしたとしても、トライアックへのトリガ方
法としてリレーの接点を用いている従来例に比べ、本発
明ではトリガ手段を電子回路で構成しておシ、トリガ手
段がトライアックをトリガする時間を制御手段によって
あらかじめ、ソフトウェアによシ、あるいはハードウェ
アによシ一定時間に設定することができ、必要時間以上
にトライアックがＯＮ状態にあることを防ぐため、従来
例で用いられている温度ヒユーズを設ける必要が無い。

また複数の切換のできる保持型リレーと、複数のトライ
アックを用い、複数のトライアックに同時にトリガ可能
なトリガ手段を設けることによシ、３路構成による２箇
所制御はもとよシ、多箇所制御回路を容易に実現するこ
とができ、実際の使用範囲もよシ広がった。

以上のように本発Ｅ！Ａ？ｉよシ安全で、よシ信頼性に
優れ、よシ実使用時の使用範囲が広いため実現性が高く
、より効率的で寿命の長い負荷制御装置を実現すること
ができ、その効果は非常に犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における負荷制御装置の回路
図、第２図は同負荷制御装置の接続回路図、第３図は従
来のスイッチング回路の回路図である。 ８・・・・・・保持型リレー、９，１０，１１・・・・
・・保持型リレーの端子、１２・・・・−保持型リレー
の接点、１３．１４・・・・・・双方向性サイリスタ（
トライアック）、１５．１６・・・・ホトトライアック
、１６Ａ。 １６Ａ・・・・・・ホトトライアックのＬＥＤ部、１７
・・・−・・・・・制御手段、１８・・・・マイコン、
Ｐｌ、Ｐ２・・・・・・マイコンのポート、ＬＩＦ”２
・・・・・・保持型リレーの励磁コイル、Ｌ・・・・・
・負荷、ＡＣ・・・・商用電源、１９・・・・・−スイ
ッチ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 Ｆ 第２図 ム 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の切換ができる保持型リレーと、前記保持型リレー
   の各接点間にそれぞれ並列に接続された複数の双方向性
   サイリスタと、前記双方向性サイリスタを制御するため
   の電子部品で構成されたトリガ手段と、制御手段とから
   なり、前記制御手段は、前記保持型リレーの励磁コイル
   と前記トリガ手段に対し同時に制御信号を送るように接
   続するとともに前記トリガ手段が前記双方向性サイリス
   タをトリガする時間が前記保持型リレーの接点の機械的
   な動作時間よりも長くなるように設定されたタイマ手段
   を有する負荷制御装置。