JPS6364231A - リレ−駆動回路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はコンパレータからのリレー駆動指令信号に基づ
き交流通電路に設けたリレースイッチを開閉するように
したリレー駆動回路に関する。

（従来の技術） 例えば、冷蔵庫では、庫内温度センサーからの温度情報
に基きコンプレッサーを通断電している。その具体的Ｉ
Ｉ′ｌ成は、コンパレークの両入力端子に、サーミスタ
により構成した庫内混成センサーによって分圧した忍泣
検出電圧と話準電圧とを人力して庫内ｌｋ！度のに昇時
にコンパレークからコンプレッサー制御用リレーのリレ
ー駆動指令信号を出力させる（構成であった。

しかしながら１．４−記描成では、長期間使用している
うちにはリレースイッチの接点に溶γｉ現象が発生する
ことがあるという問題があった。

斯かる溶着現象につき調査したところによれば、それは
交流通電路を開閉する場合には起り得ないと一般に考え
られている種類の現象であることが判明した。即ち、そ
の溶着現象は、直流通電路を開閉する場合に特ａのもの
であって、主として接点を開成及び開放させる際の突入
電流に起因するジュール熱及びアーク熱″、ワ°により
接点金属がイオン化し、その金属イオンが負極側の接点
に転移するため、正極側の接点に四部か形成されると共
に、負極側の接点に突部か形成され、これら凹部及び突
部が互いに嵌り合ってついには接点間が開離不能になる
という現象であった。

そこで、本発明者は１′ｒＴ、流通電路を開閉する場合
に時角゛の濃青現象が１１１１故に交流通電路を開閉す
る場合に生ずるかを考究した結果、次の原因によるもの
であることを究明した。即ち、庫内温度センサー用のサ
ーミスタは制御回路部から一般に遠く離れた場所に設け
られているため、サーミスタとコンパレータとは長いリ
ード線により接続されている。このため、このリード線
に電源ラインから交流ノイズが誘導されて温度検出電圧
に重畳し、更には直流電源の僅かなリップルにより、コ
ンパレータに入力される温度検出電圧が脈流化する。

そして、庫内温度が上只することにより、温度検出電圧
が次第に上９ｆ、　して上限温度に対応した基準電圧に
近付くと、温度検出電圧の最高レベルが括り電圧に達し
た時点でコバレータからリレー駆動信号か出力され、こ
れにてリレースイッチが閉成してコンプレッサーが起動
する。ここで、温度検出電圧は商用電源の周波数成分を
重畳しており、従って電源周波数と同期しているため、
リレースイッチは交流通電路の一定の極性の時点におい
て閉成される。このため、交流通電路の開閉てあっても
直流通電路の開閉と同様な前述した接点における金属イ
オンの一方向の転Ｆ多現象か発生するのである。

（発明が解決しようとする問題点） 以上要するに、コンパレータからのリレー駆動指令信号
にてリレースイッチを開閉させるリレー駆動回路では、
誘導ノイズ等によりコンノくレータへの入力端子が脈流
化するため、従来、リレースイッチのオン・オフタイミ
ングが交流通電、路の周波数と同期してリレースイッチ
接点における温石現象が発生するという問題があったの
である。

そこで、本発明の目的は、リレーのオン・オフか交流通
電路の一定の極性の時点で行われることに起因するリレ
ースイッチ接点における溶イ゛１現象を防市てきるリレ
ー駆動回路を提供するにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、交流通電路に設けたりレースイ・ソチを、コ
ンパレータからのリレー駆動指令信号に基づきリレー制
御回路をオン動作及びオフ動作させてオン・オフするも
のにおいて、前記交流通電路における交流電圧のゼロク
ロス点を検出し前記リレースイッチのオン又はオフのタ
イミングをそのゼロクロス点に合うように制御する構成
としたことを特徴とするものである。

（作用） リレー制御回路はリレー駆動指令信号に基づきオン動作
及びオフ動作され、このオン動作及びオフ動作によりリ
レースイッチかオン及びオフされる。この場合、リレー
スイッチのオン又はオフのタイミングが交流通電路のゼ
ロクロス点に合致するので、リレー駆動指令信号が交流
通電路の周波数と同期しているとしても、リレースイッ
チの接点に極性は発生せず、金属イオンの転移現象が発
生することはない。

（実施例） 以ド本発明を冷蔵挿のコンプレッサー制御回路に適用し
た一実施例につき図面を参照して説明する。

まず第１図において、１は庫内冷却用のコンプレッサー
を駆動するコンプレッサーモータで、これは交流電源２
からの交流通電路たる母線２ａ。

２ｂ間にリレースイッチ３と共に直列に接続され、リレ
ースイッチ３のオン・オフに応じて制御される。リレー
スイッチ３はリレーコイル４及びＮＰＮ形のトランジス
タ５を直列接続して成るリレー制御回路６により開閉さ
れる。一方、７は庫内温＆Ｕ出回路であり、以下これに
つき述べる。庫内温度を検出するためのサーミスタ８は
、直流定電圧が印加されているラインＶｃｃとグランド
ラインとの間にリード線を介して抵抗９と共に直列接続
され、その共通接続点がシュミットトリガ機能を釘する
コンパレータ１０の非反転入力端子（＋）に接続されて
いる。史に、ラインＶｃｃとグランドラインとの間には
抵抗１１．１２の直列回路が設けられ、抵抗１１．１２
のＪ（連接読点が１．記コンパレータ１０の反転入力端
子（−）に接続されている。従って、庫内温度かＰめ設
定された１−限’Ｉｌ！ｉ度を超えるとコンパレータ１
０からハイレベルのリレー駆動指令信号Ｓａｌが出力さ
れ、又庫内温度か予め設定された下限温度を下回るとコ
ンパレータ１０からロウレベルのリレー停止指令信号Ｓ
ａＱか出力される。１３はマイクロコンピュータから成
るタイミング制御回路であり、前記コンパレータ１０の
出力端子はこのタイミング制御回路１３の入力端子Ａ３
に接続され、又前記リレー制御回路６のトランジスタ５
のベースは該タイミング制御回路１３の出力端子０．に
接続されている。

１４はゼロクロス検出回路で、これは全波整流回路１５
と、基Ｑ電圧発生回路１６と、シュミットトリガ機能を
有するコンパレータ１７と、ノット回路１８とをａして
成る。全波整流回路１５は前記母線２ａ、２ｂ間に接続
されて交流電圧を全波整流して出力してコンパレータ１
７の反転入力端子（−）に与え、基準電圧発生回路１６
は所定の基！ｆ１７１ｉ圧をコンパレータ１７の非反転
入力端子（＋）に与える。コンパレータ１７は全波整流
電圧のゼロ電圧付近でその出力をロウレベルとするもの
てあり、このコンパレータの出力はノットｌ路１８によ
って反転され、そのこのノット回路１８から出力される
パルスをゼロクロス検出信号Ｓ２として出力する。而し
て、交流電圧波形を第２図（ａ）に示し、ゼロクロス検
出信号Ｓｚの波形を同図（ｂ）に示す。前記ゼロクロス
検出信号Ｓ２は前記タイミング制御回路１３の入力端子
Ａ１に与えられるようになっている。１９はスイッチオ
ン検出回路で、これは、全波整流回路２０と、基準電圧
発生回路２１と、シュミットトリガ機能を白“するコン
パレータ２２、ノット回路２２ａとを釘して成る。全波
整流回路２０は前記コンプレッサー１に並列に接続され
てリレースイッチ３がオンしたときに交流電圧を全波整
流して出力してコンパレータ２２の反転入力端子（−）
に１４え、基準電圧発生回路２１は所定の基■電圧をコ
ンパレータ２２の非反転入力端子（士）にＩｊ−える。

コンパレータ２２はリレースイッチ３のオフ状態ではハ
イレベルで、全波整流電圧のゼロ電圧付近でのみ出力を
ロウレベルとし、それ以外では出力をハイレベルとする
ものであり、このコンパレータ２２の出力はノット回路
２２ａによって反転される。従って、リレースイッチ３
のオンと略同時にコンパレータ２２からハイレベル信号
を出力し、その後は断続的に出力するもので、即ち、リ
レースイッチ３のオン時点を検出してそのハイレベルの
信号をスイッチオン信号Ｓｓとして出力する。

このスイッチオン信号Ｓｓは前記タイミング制御回路１
３の入力端子Ａ２に与えられるようになっている。

さて、上記タイミング制御回路１３は、リレースイッチ
３のオンのタイミングをゼロクロス点に合わせるように
リレー制御回路６をオン動作させるべく第４図のフロー
チャートで示すように機能するものであり、以ド、その
機能を全体の作用と共に参照して説明する。

まず、第４図に示すように、タイミング制御回路１３は
そのプログラムに定数及び各種パラメーターを設定して
おり、この定数及びパラメーターについて予め述べる。

定数ｒＸＪはこのプログラムが何するソフトタイマにお
けるカウント周期をハード構成の動作速度との関係で決
定するものであり、パラメーター「Ｂ」はそのカウント
周期か定数ｒＸＪに至ったか否かを判定するためのパラ
メーターである。その定１１＆　ｒＸＪは次のようにし
て決定される。交流周波数が例えば５０Ｈｚであるとき
にはその１／２周期はＩｏｍｓとなる。この１／２周期
と合致するカウント値をｒ２００Ｊに設定する場合、そ
のカウント周期かｒｌ　Ｏ／２００Ｊｍｓ即ち０．０５
ｍ　ｓとなるようにｒＸＪを定めるもので、例えはマシ
ン・サイクルを２μｓとするとｒＸＪは「２５」となる
。叉、交流周波数が６０Ｈｚであってその１／２周期と
合致するカウント値をｒ２４０Ｊとするときにはそのカ
ウント周明がｒｌＯ／２４０ＪｍｓとなるようにｒＸＪ
（この場合「１５」となる）を定める。パラメーターＤ
は、入力端子Ａ３にリレー駆動指令信号Ｓａ１があった
後置？ＪＪにゼロクロス信号Ｓｚが入力された時点から
、出力端子０１よりハイレベル信号を出力する時点まで
の時間イ１−１をカウント値て設定するためのパラメー
ター、パラメーターＣは入力端子Ａ２にスイッチオン信
号Ｓｓの人力があった時点から入力端子Ａ１にゼロクロ
ス検出信号Ｓ２の人力があるまでの時間値をカウント値
で示すためのパラメーターである。パラメーターＥは交
流電源２の１／２周期についてのカウント値設定用のパ
ラメーターである。パラメーターＴはパラメーターＤ、
Ｃにその内容値を与えるためのものである。

さて、第４図において、ステップＳ１では、パラメータ
ーＤに仮にカウント設定値ｒ５０Ｊを与える。次にステ
ップＳ２にて、交流電源２の周波数が５０Ｈｚか否か（
６０Ｈｚか）の判断をし、５０ＨｚであればステップＳ
３かられかるように１／２周明についてのカウント設定
値用のパラメーターＥの内容値をｒ２００Ｊに設定し、
５０Ｈ２でなければ即ち６０ＨｚであればステップＳ４
かられかるようにｒ２４０Ｊを設定し、そして、次のス
テップＳ５に移行して入力端子Ａ３にリレー駆動指令信
号Ｓａｌの人力があるか人力レベルが論理値「１」であ
るか否かの判断がなされる。

その人力がない場合には人力待ちの状態が継続される。

ここで、リレースイッチ３がオフしていて、コンプレッ
サーモータ１が停止されているとすると、庫内温度が１
−昇するから、その庫内温度か４−限の設定温度を超え
ると庫内温度検出回路７からハイレベルのリレー駆動指
令信号Ｓａｌが出力されて入力端子Ａ３に与えられる。

この時点を第２図に時刻ｔｏで示す。このリレーコイル
駆動指令信号Ｓａｌは常に電源２の所定の極性位相で出
力される。このリレー駆動指令信号Ｓａｌが入力端子Ａ
３に人力されると、次のステップＳ６かられかるように
、入力端子Ａ１にゼロクロス検出信号Ｓｚが人力される
のを待ち、これが時刻１１　　（第２図及び第３図参照
）で入力されるとその次のステップｓ７に移行し、この
ステップｓ７ではパラメーターＴを初期化する。その後
、ステツブｓ５以降に移行する。このステップＳ８＋　
ステップＳつ一ステップＳ１０．ステップＳｌｌ、　　
ステ・ツブＳ１２においては、ソフトタイマ機能によっ
てカウントを開始し、そのカウント値（パラメーターＴ
の内容値）がパラメーターＤの内容値この場合「５０」
に一致したところで、次のステップｓ１３に移行し、パ
ラメーターＢ、Ｃ，Ｔを初期化して出力端Ｙ−０１から
リレー制御回路６に対してハイレベルのコイルオン信号
Ｓｃ１を出力する。この出力時点を第２図及び第３図に
時刻ｔ２にて示す。このコイルオン信号Ｓｃｌの出力に
よってリレー制御回路６がオン動作してリレースイッチ
３がオンされ、そして次のステ・ンプＳ１４に移行して
入力端子Ａ２にスイッチオン信号Ｓｓの人力があるか否
かの判断がその人力があるまてなされる。

この場合コイルオン信号Ｓｃｌの出力時点（時刻ｔ２）
からリレースイッチ３のオン時点（第２図及び第３図に
時刻ｔ３で示す）までには動作遅れ時間があり、それを
カウント値で「α」で示している。而して、リレースイ
ッチ３のオンはスイッチオン検出回路１９によって検出
され、スイッチオン検出信号Ｓｓが入力端子Ａ２に与え
られると、人　ハ、Ｎ壱　−’（、Ａ　　、　　　１７
４−１ｒ−ｒ　　々　ｍ　　７　１仝　中　ｌそ井　ｑ
　）　の　人　−ハ　ｈ（あるまでの時間についてカウ
ントがなされるところの、ステップＳｒｓ以降に移行す
る。このステップＳＩＳ及びこれ以下のステツブｓ１６
．ステップＳ１７．ステップ！ｌ＋１８＋　ステップＳ
１９では、スイッチオン検出信号Ｓｓの入力があった時
点（時刻ｔ３）から入力端子Ａ１にゼロクロス検出信号
Ｓｚが人力される時点（第４図に時刻ｔ４で示す）まで
の時間においてパラメーターＴの内容値がアップカウン
トされる。このパラメーターＴの内容値は次のステップ
８２０にてパラメーターＣの内容値として設定される。

ここで、この第１回１１のリレースイッチ３０オンのタ
イミング（時刻１３）は、パラメーター〇の内容値を仮
の数値「５０」に設定していることから、交流電圧のゼ
ロクロス点（時刻ｔ４）に対してすれている。面して、
次のステップ８２１〜ステツプＳ２４ではそのずれをな
くすべく、パラメーターＤの内容値を演算して決定する
。今、本実施例ではリレースイッチ３のハンチング現象
を防＋ｌ　ｊべくリレースイッチ３の不感帯をカウント
値で「１０」程度考慮しており、従ってゼロクロス点に
対してカウント値で±「５」の許容時間帯を設けている
。つまり、ゼロクロス点の周期であるパラメーターＥに
対して±「５」の範囲でにてリレースイッチ３がオンす
れば良いようにしている。

而して、第３図（ｂ）かられかるようにＤく（Ｅ−５）
のとき（条件（ｆｌ）とする）にはパラメーターＤの内
容値にパラメーター〇の内容値を算入すればよい。

つまり、Ｄ＝Ｄ＋Ｃ・・・（１）　　とする。

叉、第３図（ｃ）かられかるように、Ｄ≧（Ｅ＋５）の
とき（条件（ｆｔ）とする）にはゼロクロス点の１周期
ｒＥＪが余分であるので、Ｄ−Ｄ＋Ｃ−Ｅ・・・（２）
　　とする。

上記条件（ｆｔ　）　、　　（ｆｚ　）以外の場合、即
ち（Ｅ−５）≦Ｄ＜　（Ｅ＋５）のとき（条件（ｆ３）
とする）にはパラメーターＤの内容値についての変更の
必要はない。

而して、上述の判断及びパラメーターＤの内容値の決定
ついての処理をステップ８２１〜ステツプｓ２４にて行
なう。！、１；ピ条件（ｆｌ）はステップＳ２１のｒ　
Ｙ　Ｅ　Ｓ　Ｊを経てステップＳ２２のｒＮＯＪで判１
ｔＪｉされ、ステップ５２３（こよりにシ己（１）式に
緘づきパラメーターＤの内容値が修正される。又、に記
条件（ｆｔ）はステップｓ２１のｒＮＯＪで判断され、
ステップＳ２４により（２）に基づいてパラメーターＤ
の内容値が修正される。そして条件（ｆ３）はステップ
Ｓ２１のｒＹＥｓＪを経てステップＳ２２のｒＹＥｓＪ
で判断され、この場合パラメーターＤの内容値に変更は
ない。尚、この第１回口の時点てはＤ−ｒ５０」である
から、ステップＳ２３に移行してパラメーターＤの内容
値が（Ｄ＋Ｃ）に変更される。

この後、ステップ５２５及びステップＳ２６に移行し、
即ち、リレー停止１−指令信号Ｓａｇが人力されればコ
イルオフ信号Ｓｃｏを出力してリレースイッチ３をオフ
する。従って、第２回トＩのリレー駆動指令信号Ｓａ１
か人力されると、その後最明のゼロクロス検出信号Ｓｚ
の人力のあった時点からパラメーターＤの新設定内容値
ｒＤＪについてカウントアツプされたとき（ステップＳ
１２でｒＹＥＳＪとなってステップＳ１３に移行したと
き）にリレー制御回路６にコイルオン信号Ｓｃｌが出力
され、そして、前記動作遅れ時間「α」を経過したとこ
ろでリレースイッチ３がオンする。

従って、リレースイッチ３のオンのタイミングがゼロク
ロス点（±「５」の範囲）に合うようになる。この場合
、リレースイッチ３のオンのタイミングがゼロクロス点
に完全に一致しない限りはパラメーター〇についてカウ
ントされる（ステップ８１５′ステツプ５１９）。

ところで、リレースイッチ３の動作遅れ時間「α」には
、実際的にみると変動することがあり、その変動分は通
常前述のπ′１容Ｈ４４間（カウント値で±「５」）に
て吸収されるが、その許容時間を超えた場合には第３図
（Ｃ）に示したようにリレースイッチ３オンのタイミン
グがゼロクロス点をその「＋５」カウント分を超えてし
まう。この場合、ステップ８２１〜ステツプＳ２４を経
るから、パラメーターＤの内容値が百び修正される。斯
）ｌにして、リレースイッチ３のオンのタイミングがゼ
ロクロス点と合うようになる。

この結果、リレースイッチ３がオンした時点でその接点
に交流電源２０ドー性があられれず、よって金属イオン
が転移することもなく、よって（；点における溶着現象
の発生をなくし得る。叉、リレースイッチ３において動
作遅れ時間に「α」ばらつきがあっても、その部面１−
記タイミングの修正を良好に行ない？１）る。

尚本発明は上記実施例に限定されず、リレースイッチ３
のオフのタイミングをゼロクロス点に合わせるようにし
てもよい。さらに、−上記実施例のゼロクロス検出回路
１４に代えて、５に２明の第２の実施例として示す第５
図のゼロクロス検出回路２３のように、フォトカプラ２
４を用いて、電気絶縁を図るようにしてもよい。又、ス
イッチオン検出回路１９も、本発明の第３の実施例とし
て示す第６図のスイッチオン検出回路２５のように、フ
ォトカブラ２６を用いて、前１記絶縁をはｌるようにし
てもよい。

その他、本発明は冷ハ庫のコンプレッサーを通断電制御
するものに限らず、例えば温度センサーからの信号をコ
ンパレータに人力してそのコンパレータからのリレー駆
動指令信号によりヒーター通断電用のリレーをオン・オ
フ制御する構成としテモ良＜、史にはコンパレータへの
人力信号は温はセンサーからのものに限らす光センサ−
、位置センサー或は圧力センサー等からのものであって
も良い。

［発明の効果コ 以し述べたように本発明は、コンパレータからのリレー
駆動指令信号が出力されたときには、交流電圧のゼロク
ロス点にリレースイッチのオン叉はオフのタイミングを
合わせるようにしたから、リレースイッチの接点におけ
る金属イオンの転移現象をなく　シｉ’ｊ、よって接点
の溶着を確実に防１！−することかできるという優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実、旋例を示し、第１図
は回路図、第２図は各部の波形図、第３図はゼロクロス
検出信号の波形に対応してカウント内容を説明するため
の波形図、第４図はフローチャー１・である。第５図は
本発明の第２の実施例を示すゼロクロス検出回路の回路
図、第６図は本発明の第３の実施例を示すスイッチオン
検出回路の回路図である。 図面中、１はコンプレッサーモータ、２は交流電源、３
はリレースイッチ＜１０はコンパレータ、１３はタイミ
ング制御回路、１４はゼロクロス検出回路、１９はスイ
ッチオン検出回路である。 出願人　　株式会社　　東　　芝 第　１　口 第５図　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流通電路に設けたリレースイッチを、コンパレー
   タからのリレー駆動指令信号に基づきリレー制御回路を
   オン動作及びオフ動作させてオン・オフするものにおい
   て、前記交流通電路における交流電圧のゼロクロス点を
   検出し前記リレースイッチのオン又はオフのタイミング
   をそのゼロクロス点に合うように制御する構成としたこ
   とを特徴とするリレー駆動回路。