(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と、前記制御部からの制御出力により動作するリレー駆動部と、前記リレー駆動部により駆動される出力リレー部とを備える接点出力装置であって、
前記リレー駆動部は、第１半導体スイッチと第２半導体スイッチとを備え、前記第１半導体スイッチの出力に、前記第２半導体スイッチの出力が出力リレーの動作接点と抵抗子を介して接続されており、
前記制御部は、外部から入力する制御入力が前記出力リレー部を動作させる条件であるときに論理「真」、出力リレーを復旧させる条件であるときに論理「偽」として制御入力データを作成し、かつ前記制御入力データに基づき論理「真」になるタイミングを所定時間遅延させた制御遅延データを作成し、前記制御入力データと前記制御遅延データとの排他的論理和を前記第１半導体スイッチに出力し、前記制御入力データと前記制御遅延データとの論理積を前記第２半導体スイッチに出力し、
前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとは、前記リレー駆動部の自己接点と前記抵抗子によって前記リレー駆動部の保持電流値以上の電流を前記リレー駆動部のリレーコイルに通電する自己保持回路を構成し、同一の定格電圧の電源を用いて動作する
ことを特徴とする接点出力装置。
【請求項２】
前記出力リレー部は、磁気保持特性及び極性を有さない直流リレーであることを特徴とする請求項１に記載の接点出力装置。
【請求項３】
前記抵抗子は、前記第２半導体スイッチで前記出力リレー部を駆動する場合に、駆動電流を前記出力リレー部の定格電流未満であって保持電流以上の電流値に限流することを特徴とする請求項１または２に記載の接点出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点出力装置に係り、例えば、鉄道信号システムに使用される接点出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道信号システムの接点出力装置の接点出力には、一般には、磁気保持特性を有さない直流リレーが用いられている。
【０００３】
この種の直流リレーを動作状態にするには、すなわち、動作接点を閉成させるには、直流リレーのコイルに規定された最小動作電流以上の定格電流を規定された動作時間以上通電して動作させると共に、動作後もコイルに定格電流を通電して動作状態を継続させている。また、動作状態の直流リレーのコイルの通電を遮断し、規定された最小動作電流以下の電流が規定された復旧時間以上継続すると動作接点が開放し復旧接点が閉成する。
【０００４】
近年、地球環境保護の観点から省電力化が重要な課題となっており、直流リレーを通電駆動する消費電力を低減する技術が求められており、各種の技術が提案されている。
【０００５】
例えば、出力リレーに定格電流を供給して動作状態になったことをチェックした後、交番信号の交番周波数を低くして、出力リレーに供給する電流を定格電流より小さい保持電流以上にすることによって省電力化を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。具体的に、特許文献１に開示の接点出力装置は、出力リレーと制御部及びリレー駆動部で構成されている。そして、制御部は、外部から入力する制御入力信号が出力リレーを動作させる条件であるとき、リレーコイルに定格電流を通電するために、所定の交番周波数の交番信号を生成してリレー駆動部へ出力し、一定周期で出力リレーの接点が復旧状態であるか動作状態であるかをチェックして、動作状態になったことを判別した後に、出力リレーの動作状態を保持するために規定されている保持電流以上をリレーコイルに通電するために、所定の交番周波数を低い交番周波数に切り換えている。また、リレー駆動部は、コンデンサを使用したチャージポンプ回路からなり、制御部から入力する交番信号の交番周波数に比例してコンデンサの充放電電流を変化させて出力リレーのコイルを通電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２８１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示の技術では次のような課題がある。すなわち、高安全性が要求される装置を対象としており、制御部からの出力は交番信号として負電圧を発生させ、出力リレーは有極形リレーを使用し、出力リレーの動作接点及び復旧接点をフィードバックチェックして交番周波数を切り換えている。その結果、必ずしも高安全性が要求されない用途では、制御部の制御論理及び回路構成が複雑になるとともに、リレー駆動部の回路構成も複雑になり、総じて、高価なものとなっており、出力リレーも有極形リレーを使用するという制約がある。
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、制御部と、前記制御部からの制御出力により動作するリレー駆動部と、前記リレー駆動部により駆動される出力リレー部とを備える接点出力装置であって、前記リレー駆動部は、第１半導体スイッチと第２半導体スイッチとを備え、前記第１半導体スイッチの出力に、前記第２半導体スイッチの出力が出力リレーの動作接点と抵抗子を介して接続されており、前記制御部は、外部から入力する制御入力が前記出力リレー部を動作させる条件であるときに論理「真」、出力リレーを復旧させる条件であるときに論理「偽」として制御入力データを作成し、前記制御入力データに基づき論理「真」になるタイミングを所定時間遅延させた制御遅延データを作成し、前記制御入力データと前記制御遅延データとの排他的論理和を前記第１半導体スイッチに出力し、前記制御入力データと前記制御遅延データとの論理積を前記第２半導体スイッチに出力し、前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとは、前記リレー駆動部の自己接点と前記抵抗子によって前記リレー駆動部の保持電流値以上の電流を前記リレー駆動部のリレーコイルに通電する自己保持回路を構成し、同一の定格電圧の電源を用いて動作する。
また、前記出力リレー部は、磁気保持特性及び極性を有さない直流リレーでよい。
また、前記抵抗子は、前記第２半導体スイッチで前記出力リレー部を駆動する場合に、駆動電流を前記出力リレー部の定格電流未満であって保持電流以上の電流値に限流している。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によると、経済性と省電力化を実現した接点出力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る、接点出力装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る、接点出力装置による動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る接点出力装置１０の概略構成を示すブロック図である。図示のように、接点出力装置１０は、制御部２０と、リレー駆動部３０と、出力リレー部６０とを備える。
【００１４】
制御部２０は、外部から入力部２３に入力する制御入力が出力リレー部６０を動作させる条件であるとき論理「１」、出力リレー部６０を復旧させる条件であるとき論理「０」として制御入力データとして記憶する。言い換えると、論理「１」とは論理「真」を意味し、また、論理「０」とは論理「偽」を意味する。したがって、論理「真」が「０」とした場合には、論理「偽」は論理「１」となる。
【００１５】
制御部２０は、制御入力データに基づき、論理「１」になるタイミングを所定のＴ１時間遅延させた制御入力「１」側遅延データを作成して記憶する。さらに、制御部２０は、リレー駆動部３０への出力データとして、制御入力データと制御入力「１」側遅延データの排他的論理和による出力データ１と制御入力データと制御入力「１」側遅延データの論理積による出力データ２を作成して、リレー駆動部３０へ出力する。なお、遅延時間Ｔ１は、出力リレーの定格電流での動作時間の２倍程度としている。
【００１６】
リレー駆動部３０は、第１半導体スイッチ４０及び第２半導体スイッチ５０を備える。
【００１７】
リレー駆動部３０は、制御部２０からの出力データ１と出力データ２を入力し、対応する第１半導体スイッチ４０と第２半導体スイッチ５０とを介して出力リレー駆動回路を構成する。具体的には、第１半導体スイッチ４０の入力４１は、制御部２０の第１出力２１から出力データ１を取得する。第２半導体スイッチ５０の入力５１は、制御部２０の第２出力２２から出力データ２を取得する。また、第１半導体スイッチ４０の出力４２は出力リレー部６０の一方のコイル端子に接続される。第２半導体スイッチ５０の出力５２は抵抗子Ｒと出力リレー部６０の動作接点ＲＹ１を直列接続した自己保持回路を介して第１半導体スイッチ４０の出力４２と接続される。出力リレー部６０の他方のコイル端子には直流電源の一方が接続される。
【００１８】
出力リレー部６０は、磁気保持特性及び極性を有さない直流リレーである。これは、電源喪失したときに復旧して欲しいためである。抵抗子Ｒは、出力リレー部６０が定格電流にて遅延時間Ｔ１だけ動作した後に、定格電流未満の保持電流以上の電流に限流する。すなわち、遅延時間Ｔ１の期間において第１半導体スイッチ４０を用いて出力リレー部６０を定格電流でオンさせた後、第２半導体スイッチ５０及び抵抗子Ｒを用いて出力リレー部６０を保持電流でオン状態を保持する。
【００１９】
一般に、リレーの定格電流、動作電流、保持電流、復旧電流の間には、定格電流＞動作電流＞保持電流＞復旧電流の関係があり、定格電流に対して保持電流は１／３程度である。また、出力リレー部６０のコイルに逆極性に並列に接続されたダイオード６５は出力リレー部６０が復旧時に発生する逆起電力によるサージを吸収するためのものである。
【００２０】
以上の構成による接点出力装置１０の動作を図２のタイミングチャートをもとに説明する。ここでは、制御入力が、時刻ｔ１に復旧条件から動作条件へ移行し、時刻ｔ４のときに動作条件から復旧条件に移行する。
【００２１】
まず、制御入力が復旧条件である場合、制御部２０は制御入力データとし論理「０」を記憶する。このとき、制御入力「１」側遅延データは「０」である。したがって、制御部２０の第１出力２１（出力データ１）は「０」であり、第１半導体スイッチ４０はオフしている。同様に、制御部２０の第２出力２２（出力データ２）も「０」であり、第２半導体スイッチ５０はオフである。その結果、出力リレー部６０は復旧状態となっている。
【００２２】
時刻ｔ１において、制御入力が復旧条件から動作条件に移行すると、制御部２０は制御入力データとして「１」を記憶する。さらに、制御部２０は、制御入力データに基づき、論理「１」になるタイミングを時間Ｔ１だけ遅延させて、つまり時刻ｔ３のタイミングで制御入力「１」側遅延データである論理「１」を作成して記憶する。
【００２３】
そして、制御部２０は、第１出力２１から第１半導体スイッチ４０へ出力するデータとして、制御入力データと制御入力「１」側遅延データとの排他的論理和による出力データ１を作成する。同時に、制御部２０は、第２出力２１から第２半導体スイッチ５０へ出力するデータとして、制御入力データと制御入力「１」側遅延データとの論理積による出力データ２を作成する。
【００２４】
出力データ１は排他的論理和により作成されているので、制御入力データまたは制御入力「１」側遅延データのいずれか一方が論理「１」のタイミングのとき、つまり、遅延時間Ｔ１（時刻ｔ１〜ｔ３）の期間のみ、第１出力２１の出力が論理「１」となり、時刻ｔ３以降は論理「０」となる。したがって、第１半導体スイッチ４０は、遅延時間Ｔ１の間（時刻ｔ１〜ｔ３）だけオンとなる。
【００２５】
また、出力データ２は論理積により作成されているので、制御入力データ及び制御入力「１」側遅延データが共に論理「真」である論理「１」となるタイミングのとき、つまり、遅延時間Ｔ１が経過した時刻ｔ３の時に論理「１」となる。したがって、第２半導体スイッチ５０は、遅延時間Ｔ１が経過した時刻ｔ３のタイミングでオンとなる。
【００２６】
その結果、出力リレー部６０は、第１半導体スイッチ４０がオンとなって所定の動作時間Ｔ２経過した時刻ｔ２のタイミングで動作状態になる。なお、出力リレー部６０の定格電流での動作時間Ｔ２は、遅延時間Ｔ１の１／２程度である。その後、時刻ｔ３になると、第１半導体スイッチ４０がオフし第２半導体スイッチ５０がオンになり、以降は第２半導体スイッチ５０によって出力リレー部６０は動作状態が保持される。このとき、第２半導体スイッチ５０と出力リレー部６０の間に抵抗子Ｒが介在するため、定格電流の１／３程度の保持電流で出力リレー部６０が保持状態となる。
【００２７】
時刻ｔ４になり制御入力が動作条件から復旧条件に移行すると、制御部２０は制御入力データ及び制御入力「１」側遅延データとして共に論理「０」を作成する。
【００２８】
このとき、出力データ１は、制御入力データ及び制御入力「１」側遅延データの排他的論理和で作成されるので、論理「０」となる。また、出力データ２は制御入力データ及び制御入力「１」側遅延データとの論理積で作成されるので、論理「０」となる。
【００２９】
その結果、第１半導体スイッチ４０及び第２半導体スイッチ５０は、時刻ｔ４でオフとなり、出力リレー部６０は所定の復旧時間Ｔ３経過した時刻ｔ５で復旧状態となる。
【００３０】
以上、本実施形態によると、出力リレー部６０を復旧状態から動作状態へ移行させる際には、定格電流で出力リレー部６０を駆動し、移行後所定時間経過した後は保持電流で出力リレー部６０を駆動させることができ、必要とされる電力を低減することができる。このとき、リレー駆動部３０の回路構成をシンプルにすることができ、また、出力リレー部６０も磁気保持特性及び極性を有さない出力リレーを用いることができることから、経済的に接点出力装置１０を実現できる。特に、出力リレー部６０が複数のボードに搭載され積層配置される場合に、熱処理の難しさから設計の自由度に課題があったが、本実施形態により効果的に解消することができる。
【００３１】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  接点出力装置
２０  制御部
２１  第１出力部
２２  第２出力部
２３  入力部
３０  リレー駆動部
４０  第１半導体スイッチ
４１  入力
４２  出力
５０  第２半導体スイッチ
５１  入力
５２  出力
６０  出力リレー部（ＲＹ）
６５  ダイオード
７０、Ｒ  抵抗子
ＲＹ１  動作接点
【要約】
【課題】経済性と省電力化を実現した接点出力装置を実現する。
【解決手段】接点出力装置１０において、制御部２０は、制御入力データに基づき、制御入力データと制御入力「１」側遅延データの排他的論理和による出力データ１と、論理積による出力データ２とを作成しリレー駆動部３０へ出力する。リレー駆動部３０は、制御部２０からの出力データ１と出力データ２を入力し、対応する第１半導体スイッチ４０と第２半導体スイッチ５０とを介して出力リレー駆動回路を構成する。第２半導体スイッチ５０の出力５２は抵抗子Ｒと出力リレー部６０の動作接点ＲＹ１を直列接続した自己保持回路を介して第１半導体スイッチ４０の出力４２と接続される。抵抗子Ｒは、出力リレー部６０が定格電流にて遅延時間Ｔ１だけ動作した後に、定格電流未満の保持電流以上の電流に限流する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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