(57)【要約】【課題】コイルと接点で構成された電磁リレーにおいて、コイルに電流が流れるとこのコイルに電力損失が発生してパッケージ温度が変化するので、接点が閉じたときに発生する熱起電力が変化して、正確な電圧測定ができなかった。パッケージの熱容量が大きいために熱起電力が安定するまでに時間がかかるので、熱起電力が安定するまで待つと電圧測定に多大な時間がかかる。本発明は、短時間で正確な電圧測定ができる電磁リレーを提供することを目的にする。【解決手段】コイルおよび接点が同一パッケージに封入され、コイルに流れる電流を制御することによって、接点を開閉する電磁リレーにおいて、パッケージ内に封入され、コイルと相補的に動作するヒータを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルおよび接点が同一パッケージに封入され、前記コイルに流れる電流を制御することによって、前記接点を開閉する電磁リレーにおいて、
前記パッケージ内に封入され、前記コイルと相補的に動作するヒータと、
を具備したことを特徴とする電磁リレー。
【請求項２】
前記ヒータは、無誘導巻きに巻いた発熱電線であることを特徴とする請求項１記載の電磁リレー。
【請求項３】
請求項１若しくは請求項２記載の電磁リレーと、
前記コイルに電流を流さないときは前記ヒータに電流を流し、前記コイルに電流を流すときは前記ヒータに電流を流さない駆動回路と、
を具備したことを特徴とする電磁リレーとその駆動回路。
【請求項４】
前記駆動回路は、
リレー制御信号が入力され、このリレー制御信号に基づいて前記コイルに電流を流すドライバと、
前記リレー制御信号が入力され、入力されたリレー制御信号を反転した信号を出力すると共に、この反転した信号に基づいて前記ヒータに電流を流すインバータと、
で構成されることを特徴とする請求項３記載の電磁リレーとその駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＳＩテスタあるいは測定器等に用いられる電磁リレーに関し、特に発生する熱起電力が安定な電磁リレーとその駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３に電磁リレーおよびその駆動回路の構成を示す。図３において、コイル１１および接点１２はパッケージ１３に封入されている。コイル１１、接点１２、およびパッケージ１３で電磁リレー１０を構成している。コイル１１に電流を流すと磁気が発生し、接点１２が閉じる。コイル１１に電流が流れなくなると、接点１２は開く。
【０００３】
コイル１１の一端は正電源Ｖｃｃに接続され、他端はドライバ２０の出力端子に接続される。ドライバ２０には信号発生器２１からリレー制御信号Ｖ１が入力される。接点１２は端子２２に接続される。ＬＳＩテスタでは、このような電磁リレーを用いて高速で端子を切り替え、端子の電圧を測定することにより、被試験ＬＳＩの良否を判定する。
【０００４】
次に、図４に基づいて電磁リレー１０の動作を説明する。図４（Ａ）はドライバ２０に入力されるリレー制御信号Ｖ１、（Ｂ）はコイル１１に流れる電流ＩＣ１、（Ｃ）は接点１２の状態を表している。
【０００５】
時刻ｔ１までは入力信号Ｖ１は高レベルであり、ドライバ２０の出力も高レベルになる。このため、コイル１１に電流は流れず、接点１２は開になる。
【０００６】
時刻ｔ１で入力信号Ｖ１が低レベルになると、ドライバ２０の出力も低レベルになる。そのため、（Ｂ）に示すようにコイル１１にＩＣ１の電流が流れ、（Ｃ）に示すように接点１２は閉になる。
【０００７】
時刻ｔ２で入力信号Ｖ１が高レベルになると、ドライバ２０の出力も高レベルになる。コイル１１には電流が流れないので、接点１２は再び開になる。
【０００８】
特許文献１には、高周波信号を確実に開閉するために、電磁石用コイル３の外側に接地されたシールド用コイル５を巻装した高周波リレーの発明が記載されている。このシールド用コイル５のために電磁石用コイル３は接点部からシールドされるので、高周波信号が電磁石用コイル３に伝わってロスされることがなくなり、高周波信号を確実に開閉することができる。
【０００９】
特許文献２には、差動式磁気センサの温度補償装置の発明が記載されている。この発明は、２つの磁歪膜２ａ、２ｂのそれぞれに近接して励磁コイル３ａ、３ｂ、検出コイル４ａ、４ｂ、無誘導コイル６ａ、６ｂを配置し、この無誘導コイル６ａ、６ｂの抵抗変化を検出して、検出コイル４ａ、４ｂのゼロ点ドリフトを相殺するようにしたものである。
【００１０】
特許文献３には、超電導状態から常電導伝導に遷移するクエンチ現象を用い、送配電系統に流れる短絡電流等から送配電系統を保護する過電流保護装置の発明が記載されている。この発明は、第１のコイル１２ａとＰＴＣ素子１１の直列回路に並列に、第１のコイル１２ａが発生した起磁力と同程度で逆方向の起磁力を発生する第２のコイル１２ｂを並列接続した構成を備えている。過電流が流れるとＰＴＣ素子１１の抵抗が増大して第１、第２コイル１２ａ、１２ｂのバランスが崩れ、リアクトル動作して過電流を阻止する。
【００１１】
特許文献４には、リレーの発熱を低減することができるリレー駆動回路が記載されている。この発明では、最初に定格の１００％の駆動電圧を印加し、一定時間後に定格の５０％の駆動電圧を印加して、リレーのオン状態を保持するようにしたものである。リレーの駆動電力を削減することができるので、他の部品との接続部分の信頼性が向上し、かつ周辺回路に熱的な影響を与えることがなくなる。
【００１２】
特許文献５には、過負荷などによる異常温度から電源変圧器を保護することができる、電源変圧器の温度保護装置の発明が記載されている。この発明では、電源変圧器に無誘導巻きした３次巻線を設け、この３次巻線に直流電流を流して、その両端電圧が所定の値以上になったときに、交流電源入力を遮断するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−１９５４０３号公報
【特許文献２】特許第３０９２７５５号公報
【特許文献３】特開平９−２３３６９１号公報
【特許文献４】特開平１０−２５５６２７号公報
【特許文献５】特開昭５４−２３９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図３の電磁リレー１０は、接点部１２が閉じたときに端子２２両端に熱起電力に起因する電圧が発生し、かつこの電圧が安定するまでに秒単位の時間がかかるという課題があった。図４を用いてこのことを説明する。
【００１５】
図４（Ｄ）はコイル１１の電力消費Ｐｄの変化を表したグラフである。電力消費Ｐｄはコイル１１に電流が流れる時刻ｔ１からｔ２の間のみ発生し、コイル１１に電流が流れない期間は０になる。
【００１６】
電力消費Ｐｄは電磁リレー１０のパッケージ１３を暖める。このため、パッケージ１３の温度Ｔｊは（Ｅ）に示すように上昇する。ただし、パッケージ１３は熱容量を有するので、その温度Ｔｊは徐々に上昇し、時刻ｔ３で一定値に達する。通常、パッケージ温度Ｔｊが安定するまで（ｔ３−ｔ１）に、秒単位の時間が必要である。
【００１７】
（Ｆ）は端子２２に現れる、熱起電力に起因する電圧Ｖｔｈｅｒｍｏの変化を表したグラフである。時刻ｔ１以前は接点１２が開いているので、電圧Ｖｔｈｅｒｍｏは発生しない。時刻ｔ１で接点１２が閉じると、（Ｆ）に示すように電圧Ｖｔｈｅｒｍｏが発生する。この電圧Ｖｔｈｅｒｍｏはパッケージ温度Ｔｊの上昇に伴って徐々に増加し、時刻ｔ３で安定する。時刻ｔ２で接点１２が開くと、電圧Ｖｔｈｅｒｍｏは消失する。
【００１８】
ＬＳＩテスタでは、高速で高精度の電圧測定が要求される。しかしながら、電圧Ｖｔｈｅｒｍｏの値は数十μＶ程度の大きさを有し、かつパッケージ温度Ｔｊの変化に伴って変化するので、高精度で電圧を測定することができないという課題があった。
【００１９】
接点１２がオンになってから一定時間経過するとパッケージ温度Ｔｊが安定し、電圧Ｖｔｈｅｒｍｏも安定するので、正確な電圧測定が可能になる。しかし、Ｖｔｈｅｒｍｏの時定数は秒単位と長いので、安定するまで待ってから電圧測定を行うと測定に多大な時間を要し、試験時間が大幅に長くなってしまうという課題もあった。
【００２０】
また、電圧Ｖｔｈｅｒｍｏが変化する時間は秒単位と長いので、キャリブレーションで補正することができないという課題もあった。
【００２１】
特許文献１には高周波リレーの発明が記載されているが、熱起電力に起因する電圧を補償する発明ではない。特許文献２には温度補償の発明が記載されているが、磁気センサ特有の特性を利用するものであり、電磁リレーに適用することはできない。
【００２２】
特許文献３に記載された発明は超電導の特性を利用する発明であり、手軽に用いることができる電磁リレーに適用することは困難である。特許文献４に記載された発明はリレーの消費電力を削減する点で本願発明の課題解決に適用できる可能性はあるが、リレーの制御が複雑になり、かつ駆動電圧を小さくするとリレーの動作が不安定になる危険性がある。
【００２３】
特許文献５に記載された発明は異常温度が発生すると変圧器の動作を停止する発明であり、本願発明の課題解決に適用することは困難である。
【００２４】
本発明の目的は、接点の閉時と開時でパッケージの温度が変化しないようにすることにより、接点の熱起電力が安定な電磁リレーおよびその駆動回路を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
コイルおよび接点が同一パッケージに封入され、前記コイルに流れる電流を制御することによって、前記接点を開閉する電磁リレーにおいて、
前記パッケージ内に封入され、前記コイルと相補的に動作するヒータと、
を具備したものである。パッケージの温度が変化しないために発生する熱起電力が一定になるので、簡単に熱起電力の影響を補正することができる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記ヒータとして、無誘導巻きに巻いた発熱電線を用いたものである。ヒータのオン、オフで誤動作することがない。
【００２７】
請求項３記載の発明は、
請求項１若しくは請求項２記載の電磁リレーと、
前記コイルに電流を流さないときは前記ヒータに電流を流し、前記コイルに電流を流すときは前記ヒータに電流を流さない駆動回路と、
を具備したものである。パッケージの温度が変化しないために発生する熱起電力が一定になるので、簡単に熱起電力の影響を補正することができる。
【００２８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記駆動回路を、
リレー制御信号が入力され、このリレー制御信号に基づいて前記コイルに電流を流すドライバと、
前記リレー制御信号が入力され、入力されたリレー制御信号を反転した信号を出力すると共に、この反転した信号に基づいて前記ヒータに電流を流すインバータと、
で構成したものである。駆動回路の構成を簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば以下のような効果がある。請求項１、２、３、および４の発明によれば、コイルとこのコイルによってその開閉が制御される接点を同一パッケージに封入した電磁リレーにおいて、前記コイルと同程度に発熱するヒータを同じパッケージに封入し、このヒータを前記コイルと相補的に動作させるようにした。
【００３０】
コイルに電流が流れないときはヒータに電流が流れるので、接点の開閉に拘わらずパッケージの温度が一定になる。そのため、接点が閉じたときに発生する熱起電力が変化しないので、簡単に熱起電力の影響を補正することができ、正確な電圧を測定することができるという効果がある。
【００３１】
また、熱起電力が安定するまで待つ必要がないので、高速で多点の電圧を測定することができるという効果もある。
【００３２】
さらに、発熱電線を無誘導巻きしてヒータを構成することにより、接点の誤動作を防止することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】図１実施例の動作を示す特性図である。
【図３】従来の電磁リレーおよびその駆動回路の構成図である。
【図４】従来の電磁リレーの動作を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
図１において、３０は電磁リレーであり、コイル１１、接点１２、ヒータ３１、およびパッケージ３２で構成される。コイル１１、接点１２、ヒータ３１はパッケージ３２内に封入されている。また、接点１２は端子２２に接続され、コイル１１の一端は正電源Ｖｃｃに、他端はドライバ２０の出力端子に接続される。
【００３６】
ヒータ３１の一端は正電源Ｖｃｃに接続される。４０はインバータであり、その出力端子はヒータ３１の他端に接続される。ドライバ２０、インバータ４０には信号発生器２１からリレー制御信号Ｖ１が入力される。ドライバ２０とインバータ４０で駆動回路を構成している。
【００３７】
ヒータ３１はコイル１１と同じパッケージに封入されている。また、コイル１１にはＩＣ１の電流が流れ、ヒータ３１にはＩｈの電流が流れる。コイル１１の発熱量とヒータ３１の発熱量が概略同じになるように、ヒータ３１に流れる電流が制御される。
【００３８】
次に、図２に基づいてこの実施例の動作を説明する。図２において、（Ａ）はリレー制御信号Ｖ１、（Ｂ）はコイル１１に流れる電流ＩＣ１、（Ｃ）は接点１２の状態である。時刻ｔ１０とｔ１１の間でリレー制御信号Ｖ１が低レベルになり、ドライバ２０の出力電圧も低レベルになるので、コイル１１に電流ＩＣ１が流れる。
【００３９】
（Ｅ）はヒータ３１に流れる電流である。ドライバ２０とインバータ４０には同じリレー制御信号Ｖ１が入力され、このリレー制御信号Ｖ１はインバータ４０で反転されるので、コイル１１に電流が流れるときはヒータ３１には電流が流れず、コイル１１に電流が流れないときは、ヒータ３１に電流が流れる。
【００４０】
すなわち、コイル１１とヒータ３１は相補的に動作する。この例では、ヒータ３１には時刻ｔ１０以前、および時刻ｔ１１以後に電流Ｉｈが流れ、時刻ｔ１０とｔ１１の間は電流が流れない。
【００４１】
（Ｆ）はパッケージ３２の温度Ｔｊである。前述したように、コイル１１に電流が流れるときはヒータ３１に電流が流れず、コイル１１に電流が流れないときはヒータ３１に電流が流れる。また、コイル１１とヒータ３１の発熱量が同じになるように調整されている。
【００４２】
例えば、ヒータ３１を巻線とした場合、この巻線をコイル１１と同じ材質で同じ長さとすることでコイル１１と発熱量を同じにすることができる。また、ヒータ３１の一端または他端にかかる電圧、または、ヒータ３１に流れる電流Ｉｈを調整することでコイル１１と発熱量が同じになるように調整することができる。この場合、コイル１１の両端にかかる電圧と電流の積とヒータ３１の両端にかかる電圧と電流の積が同じになればよい。
【００４３】
このため、パッケージ３２内の発熱量は接点１２の開閉に拘わらず一定になり、その温度Ｔｊもまた一定になる。
【００４４】
（Ｇ）は端子２２に現れる熱起電力Ｖｔｈｅｒｍｏである。時刻ｔ１０以前、あるいはｔ１１以降は接点１２が開いているので、熱起電力Ｖｔｈｅｒｍｏは現れない。
【００４５】
時刻ｔ１０とｔ１１の間では接点１２が閉じているので、熱起電力Ｖｔｈｅｒｍｏが発生する。しかし、（Ｆ）に示すようにパッケージ３２の温度Ｔｊが一定なので、熱起電力Ｖｔｈｅｒｍｏも接点１２が閉じた瞬間から一定値になる。従って、測定電圧からこの一定値を差し引くことにより、正確な電圧を測定することができる。
【００４６】
また、熱起電力に起因するＶｔｈｅｒｍｏが変化しないので、接点を閉じた直後に電圧を測定でき、待ち時間を設ける必要がなくなる。そのため、測定時間を大幅に短縮することができる。
【００４７】
なお、この実施例ではインバータ４０でリレー制御信号Ｖ１を反転し、この反転した信号でヒータ３１に電流を流すようにしたが、この実施例に限られることはない。要は、コイル１１に電流が流れるときにヒータ３１に電流を流さず、コイル１１に電流が流れないときにヒータ３１に電流を流すように、コイル１１、ヒータ３１を制御すればよい。
【００４８】
また、コイル１１とヒータ３１の発熱量は必ずしも同じでなくてもよい。要は、熱起電力Ｖｔｈｅｒｍｏが測定する電圧に比して充分小さく、無視できる程度であれば、コイル１１とヒータ３１の発熱量が異なっていてもよい。
【００４９】
さらに、ヒータ３１としてニクロム線のような発熱電線をコイル状に巻いたものを使用するときは、このヒータに電流を流したときに発生する磁場によって接点１２が誤動作する場合がある。
【００５０】
このようなときは、無誘導巻きにして磁場が発生しないようにすることにより、接点１２の誤動作を防止することができる。無誘導巻きは、巻き線の半分を逆方向に巻く巻き方である。コイルのインダクタンスを打ち消すことができるので、電流が流れても磁場を発生することがない。
【符号の説明】
【００５１】
１１  コイル
１２  接点
２０  ドライバ
２１  信号発生器
２２  端子
３０  電磁リレー
３１  ヒータ
３２  パッケージ
４０  インバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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