(57)【要約】【課題】リレーを搭載している電子機器が動作している途中であっても、リレーが劣化しているか否かを判定する。【解決手段】リレー劣化判定装置１０は、リレー１１の動作時の出力電圧または出力電流を検出する検出部１００と、検出部１００の検出結果に基づいて、所定期間内におけるリレー１１の接点のバウンスの回数を数える計数部１０１と、計数部１０１の計数結果に基づいて、リレー１１の劣化の進行度を判定する判定部１０２と、判定部１０２の判定結果を外部に出力する判定結果出力部１０３とを備えている。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定対象のリレーの動作時の出力電圧または出力電流を検出するように構成された検出部と、
この検出部の検出結果に基づいて、所定期間内における前記リレーの接点のバウンスの回数を数えるように構成された計数部と、
この計数部の計数結果に基づいて、前記リレーの劣化の進行度を判定するように構成された判定部と、
この判定部の判定結果を外部に出力するように構成された判定結果出力部とを備えることを特徴とするリレー劣化判定装置。
【請求項２】
請求項１記載のリレー劣化判定装置において、
前記所定期間は、予め定められた前記リレーのバウンス時間であることを特徴とするリレー劣化判定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のリレー劣化判定装置において、
前記判定部は、前記リレーのバウンスの回数が予め定められた回数閾値未満の場合、前記リレーが劣化していると判定することを特徴とするリレー劣化判定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリレー劣化判定装置と、
このリレー劣化判定装置が判定対象とするリレーと、
このリレーを制御する制御部とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
判定対象のリレーの動作時の出力電圧または出力電流を検出する第１のステップと、
この第１のステップの検出結果に基づいて、所定期間内における前記リレーの接点のバウンスの回数を数える第２のステップと、
この第２のステップの計数結果に基づいて、前記リレーの劣化の進行度を判定する第３のステップと、
この第３のステップの判定結果を外部に出力する第４のステップとを含むことを特徴とするリレー劣化判定方法。
【請求項６】
請求項５記載のリレー劣化判定方法において、
前記所定期間は、予め定められた前記リレーのバウンス時間であることを特徴とするリレー劣化判定方法。
【請求項７】
請求項５または６記載のリレー劣化判定方法において、
前記第３のステップは、前記リレーのバウンスの回数が予め定められた回数閾値未満の場合、前記リレーが劣化していると判定するステップを含むことを特徴とするリレー劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレーの劣化を判定するリレー劣化判定装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器および工業用制御回路の、主として信号伝送に用いられるリレーには、接点同士が粘着して開離困難となる粘着、接点同士が溶融固着して開離困難となる溶着、一方の接点材料の一部が相対する他方の接点に移動する転移といった現象が生じる恐れがあると言われている。このため、例えば接点がオンしたまま離れなくなる、接点が消耗して接点をオンしても導通しなくなる、等の問題が懸念される。
【０００３】
接点の抵抗値等を計測することによって、ある程度接点の消耗具合を判定することが可能である。例えば特許文献１に開示された技術では、検査対象のリレーの接点の抵抗を測定し、測定値と予め記憶された基準値とを比較してリレーの良否を判定する。また、特許文献２に開示された技術では、検査対象のリレーの接点の動作時間、接触抵抗、動作電圧および接点間のリーク電流を測定し、これらの測定値をそれぞれ基準値と比較してリレーの良否を判定する。
【０００４】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に開示された技術では、製品が動作している最中にリレーの接点の消耗具合を判定することはできず、製品の動作を止めてリレーの試験を行う必要がある、という課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８００９４号公報
【特許文献２】特開平９−１７３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、リレーを搭載している電子機器が動作している途中であっても、リレーが劣化しているか否かを判定することができるリレー劣化判定装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のリレー劣化判定装置は、判定対象のリレーの動作時の出力電圧または出力電流を検出するように構成された検出部と、この検出部の検出結果に基づいて、所定期間内における前記リレーの接点のバウンスの回数を数えるように構成された計数部と、この計数部の計数結果に基づいて、前記リレーの劣化の進行度を判定するように構成された判定部と、この判定部の判定結果を外部に出力するように構成された判定結果出力部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のリレー劣化判定装置の１構成例において、前記所定期間は、予め定められた前記リレーのバウンス時間である。
また、本発明のリレー劣化判定装置の１構成例において、前記判定部は、前記リレーのバウンスの回数が予め定められた回数閾値未満の場合、前記リレーが劣化していると判定することを特徴とするものである。
また、本発明の電子機器は、リレー劣化判定装置と、このリレー劣化判定装置が判定対象とするリレーと、このリレーを制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のリレー劣化判定方法は、判定対象のリレーの動作時の出力電圧または出力電流を検出する第１のステップと、この第１のステップの検出結果に基づいて、所定期間内における前記リレーの接点のバウンスの回数を数える第２のステップと、この第２のステップの計数結果に基づいて、前記リレーの劣化の進行度を判定する第３のステップと、この第３のステップの判定結果を外部に出力する第４のステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検出部と計数部と判定部と判定結果出力部とを設けることにより、リレーを搭載している電子機器が動作している途中であっても、電子機器の動作を停止させることなく、リレーが劣化しているか否かを判定することができる。その結果、本発明では、リレーが故障する前に、リレー、もしくはリレーを搭載している電子機器本体の交換を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、新品の場合のリレーの閉成動作時の出力電圧を示す図である。
【図２】図２は、接点に転移が生じた場合のリレーの閉成動作時の出力電圧を示す図である。
【図３】図３は、接点の転移による不具合が発生する可能性がある場合のリレーの閉成動作時の出力電圧を示す図である。
【図４】図４は、新品の場合のリレーの閉成動作時の出力電圧および出力電流の計測結果を示す図である。
【図５】図５は、耐久試験３０万回後のリレーの閉成動作時の出力電圧および出力電流の計測結果を示す図である。
【図６】図６は、耐久試験３８万回後のリレーの閉成動作時の出力電圧および出力電流の計測結果を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に係るリレー劣化判定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係るリレー劣化判定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施例に係るリレーのバウンス回数の計数方法を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例に係るリレーのバウンス回数の別の計数方法を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係るリレー劣化判定装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［発明の原理］
本発明では、リレーの接点をオンまたはオフさせるときに可動鉄片の衝突や接点相互の衝突によって生じる接点間の間欠的開閉現象であるバウンスの具合によって接点の転移具合を判定することにより、リレーもしくはリレーを搭載した製品本体の交換を促すことを可能とする。
【００１２】
新品のリレーの場合、一般的には図１のように接点のバウンスが複数回起きることが確認されている。図１の横軸は時間、縦軸はリレーの出力電圧（負荷電圧）である。
一方、リレーの接点に転移が生じると、図２に示すように接点のバウンスの回数が減少する。
【００１３】
図２の状態ではリレーを交換する必要はないが、接点の転移がさらに進行し、図３に示すようにバウンスがなくなると、転移による不具合（接点がオンしたまま離れなくなる現象）が発生する可能性が高くなる。
【００１４】
以下に、実際のリレーでの実験結果を示す。図４は新品の場合のリレーの閉成動作時の出力電圧および出力電流（負荷電流）の計測結果を示す図、図５は耐久試験３０万回後の閉成動作時の出力電圧および出力電流の計測結果を示す図、図６は耐久試験３８万回後の閉成動作時の出力電圧および出力電流の計測結果を示す図である。
【００１５】
図４〜図６に示した結果からも明らかなように、リレー接点のオン／オフ回数が増えていくにつれて、リレーの出力電圧波形・出力電流波形の揺れが減少すること、すなわちバウンスが減少することを、発明者らは新たに見出した。
そして、制御装置などの製品に搭載されているリレーの、所定時間内におけるバウンスの回数をカウントすることによって、そのリレーの劣化具合を判定できることに想到した。
【００１６】
［実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図７は本発明の実施例に係るリレー劣化判定装置の構成を示すブロック図である。リレー劣化判定装置１０は、判定対象のリレー１１の動作時の出力電圧または出力電流を検出する検出部１００と、検出部１００の検出結果に基づいて、所定期間内におけるリレー１１の接点のバウンスの回数を数える計数部１０１と、計数部１０１の計数結果に基づいて、リレー１１の劣化の進行度を判定する判定部１０２と、判定部１０２の判定結果を外部に出力する判定結果出力部１０３とを備えている。
【００１７】
リレー劣化判定装置１０は、例えば制御装置などの電子機器１に、判定対象のリレー１１と共に搭載されている。図７の２は例えば電気錠などの負荷、１２はリレー１１を介して負荷２に電圧を供給する電源、１３はリレー１１の開閉動作を制御する制御部である。
なお、本発明が判定対象とするリレー１１は、接点を機械的に開閉させる有接点リレーであることは言うまでもない。
【００１８】
図８は本実施例のリレー劣化判定装置１０の動作を説明するフローチャートである。リレー劣化判定装置１０の検出部１００は、電子機器１の動作中のリレー１１の出力電圧Ｖを常時検出する（図８ステップＳ１）。
【００１９】
なお、電子機器１の制御部１３がリレー１１のコイル１１０に電流を流すことにより、リレー１１の接点１１１が閉成状態となるが、このような制御部１３およびリレー１１の動作が周知技術であることは言うまでもない。
また、本実施例では、リレー１１の出力電圧Ｖを検出しているが、検出部１００は、リレー１１の接点１１１から負荷２に流れる出力電流（負荷電流）Ｉを検出するようにしてもよい。
【００２０】
リレー劣化判定装置１０の計数部１０１は、検出部１００の検出結果に基づいてリレー１１の接点１１１のバウンスの回数を数える（図８ステップＳ２）。具体的には、計数部１０１は、図９に示すようにリレー１１のコイル１１０に通電したときからの所定期間内において、リレー１１の出力電圧Ｖが予め定められた電圧閾値Ｖｔｈ１を超えた後に電圧閾値Ｖｔｈ１未満となった回数をバウンスの回数とする。図９の例では、バウンス回数は３回である。
【００２１】
検出部１００がリレー１１の出力電流Ｉを検出する場合、計数部１０１は、所定期間内において、リレー１１の出力電流Ｉが予め定められた電流閾値を超えた後に電流閾値未満となった回数をバウンスの回数とすればよい。
また、リレー１１のメーカーが規格として定めている動作バウンス時間を、上記の所定期間とすればよい。
【００２２】
次に、リレー劣化判定装置１０の判定部１０２は、計数部１０１の計数結果に基づいて、リレー１１の劣化の進行度を判定する（図８ステップＳ３）。具体的には、判定部１０２は、リレー１１のバウンスの回数が予め定められた回数閾値未満の場合、リレー１１が劣化していると判定し、バウンスの回数が回数閾値以上の場合、リレー１１は正常と判定する。回数閾値は、図４〜図６に示したような事前の実験によって定めることができる。
なお、回数閾値を複数設定して、リレー１１の劣化の進行度を複数段階で判定するようにしてもよい。
【００２３】
リレー劣化判定装置１０の判定結果出力部１０３は、判定部１０２の判定結果を外部に出力する（図８ステップＳ４）。判定結果の出力方法としては、例えば判定結果を知らせるメッセージを表示装置の画面に表示する等の方法がある。
【００２４】
こうして、本実施例では、電子機器１が動作している途中であっても、電子機器１の動作を停止させることなく、リレー１１が劣化しているか否かを判定することができる。
本実施例では、リレー１１に接続されている負荷２として電気錠を例に挙げて説明したが、本発明は、ＤＣ負荷であれば、負荷２の用途（電子機器１の種類）が限定されるものではない。例えば、ＩＣカードによる入退場システムにリレー１１を使用している場合は、リレー１１の接点が消耗することで扉が開かない、もしくは扉が開いたままになってしまうなどの問題が生じてしまう恐れもある。入退場の回数によっては想定より早くリレー１１が劣化してしまう場合もあるため、リレー１１の劣化を検知できる本発明の方法は特に有効である。
【００２５】
また、本実施例では、リレー１１の閉成動作時のバウンス回数を検出したが、開離動作時のバウンス回数を検出してもよい。この場合、計数部１０１は、図１０に示すようにリレー１１のコイル１１０への通電を停止したときからの所定期間内において、リレー１１の出力電圧Ｖが予め定められた電圧閾値Ｖｔｈ２未満となった後に電圧閾値Ｖｔｈ２を超えた回数をバウンスの回数とすればよい。検出部１００がリレー１１の出力電流Ｉを検出する場合、計数部１０１は、所定期間内において、リレー１１の出力電流Ｉが予め定められた電流閾値未満となった後に電流閾値を超えた回数をバウンスの回数とすればよい。開離動作時のバウンス回数を検出する場合、リレー１１のメーカーが規格として定めている復帰バウンス時間を、所定期間とすればよい。
【００２６】
本実施例で説明した計数部１０１と判定部１０２と判定結果出力部１０３とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図１１に示す。コンピュータは、ＣＰＵ３００と、記憶装置３０１と、インターフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）３０２とを備えている。Ｉ／Ｆ３０２には、検出部１００のハードウェアや表示装置等が接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の劣化判定方法を実現させるためのプログラムは記憶装置３０１に格納される。ＣＰＵ３００は、記憶装置３０１に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、リレーを搭載した電子機器に適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…電子機器、２…負荷、１０…リレー劣化判定装置、１１…リレー、１２…電源、１３…制御部、１００…検出部、１０１…計数部、１０２…判定部、１０３…判定結果出力部、１１０…コイル、１１１…接点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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