(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続した負荷を開閉するリレー接点と、前記リレー接点を開閉するリレーコイルと、前記リレーコイルをオンオフする駆動手段と、前記交流電源のゼロボルトに同期した電源同期信号を発生する電源同期信号発生手段と、前記リレー接点の開閉位相のうち負位相のみを検出する開閉位相検出手段と、前記駆動手段が前記リレーコイルをオンオフしてから前記リレー接点が開閉するまでの動作時間を測定する動作時間測定手段と、前記駆動手段が前記リレーコイルをオンオフしたとき前記リレー接点が正位相側で開閉した場合には、前記駆動手段は前記リレーコイルをオンオフする駆動信号を半周期ずらせることで前記リレー接点の開閉位相を負位相として開閉位相検出手段が前記リレー接点の開閉位相を検知できるようにし、前記動作時間測定手段が測定した動作時間と前記電源同期信号発生手段からの電源同期信号とに基づいて前記リレーコイルを駆動する位相を決める駆動位相決定手段とを備え、前記駆動位相決定手段は、前記リレー接点を交流電源のゼロボルト近傍で開閉するように前記リレーコイルを駆動する位相を決定する構成としたリレー駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般家庭において使用する家電製品に用いられるリレー駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のリレー駆動装置においては、第１０図に示すように交流電源１に接続された負荷２をリレー接点３により開閉するために、リレーコイル４に直列接続したトランジスタ５と、このトランジスタ５にオンオフ信号を出力するマイクロコンピュータ６と、交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換する直流電源７とから構成したものが一般的であった（第１の従来例）。また、特開昭５９−１３２２３３号公報、特開昭６１−７５２１号公報に記載されるように、交流電圧の零位相近傍でリレー接点を開閉させる方式も考案されている（第２の従来例）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のリレー駆動装置の場合、第１の従来例では、リレー接点３の開閉位相は制御することができず、交流電圧のピーク近傍で開閉したりすると、接点間にアーク放電が発生し、接点を劣化させる問題があった。
【０００４】
また、第２の従来例では、リレー接点３が交流のどの位相で開閉しても、その開閉タイミングを検出する必要があるため、特開昭５９−１３２２３３号公報に記載された発明のように、全波整流回路とフォトカプラを使用するなど回路構成が複雑であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期信号発生手段と、リレー接点の開閉位相のうち負位相のみを検出する開閉位相検出手段と、リレーコイルをオンオフしてからリレー接点が開閉するまでの動作時間を測定する動作時間測定手段と、リレーコイルをオンオフしたときリレー接点が正位相側で開閉した場合には、前記リレーコイルをオンオフする駆動信号を半周期ずらせることでリレー接点の開閉位相を負位相として開閉位相検出手段がリレー接点の開閉位相を検知できるようにし、動作時間測定手段が測定した動作時間と電源同期信号発生手段からの電源同期信号とに基づいてリレーコイルを駆動する位相を決める駆動位相決定手段とを備え、駆動位相決定手段は、リレー接点を交流電源のゼロボルト近傍で開閉するようにリレーコイルを駆動する位相を決定する構成としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、交流電源に接続した負荷を開閉するリレー接点と、このリレー接点を開閉するリレーコイルと、このリレーコイルをオンオフする駆動手段と、前記交流電源のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期信号発生手段と、前記リレー接点の開閉位相のうち負位相のみを検出する開閉位相検出手段と、前記駆動手段がリレーコイルをオンオフしてから前記リレー接点が開閉するまでの動作時間を測定する動作時間測定手段と、前記駆動手段が前記リレーコイルをオンオフしたとき前記リレー接点が正位相側で開閉した場合には、前記駆動手段は前記リレーコイルをオンオフする駆動信号を半周期ずらせることで前記リレー接点の開閉位相を負位相として開閉位相検出手段が前記リレー接点の開閉位相を検知できるようにし、前記動作時間測定手段が測定した動作時間と前記電源同期信号発生手段からの電源同期信号とに基づいてリレーコイルを駆動する位相を決める駆動位相決定手段とを備え、前期駆動位相決定手段は、リレー接点を交流電源のゼロボルト近傍で開閉するようにリレーコイルを駆動する位相を決定する構成としたものであり、アーク放電を防ぎ、リレー接点の劣化を防ぐとともに、リレー接点の開閉位相検出手段の構成を簡素化できる特徴を有する。
【０００７】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１は本発明の実施例を示すリレー駆動装置の回路図で、交流電源１に接続した負荷２を開閉するリレー接点３と、このリレー接点を開閉するリレーコイル４と、このリレーコイルをオンオフするトランジスタ５（駆動手段に相当）と、このトランジスタ５にオンオフ信号を出力するマイクロコンピュータ６と、交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換する直流電源７と、前記交流電源１のゼロボルトに同期した信号を発生する電源同期信号発生手段８と、前記リレー接点の開閉位相のうち負のみを検出する開閉位相検出手段９と、リレーコイル４をオンオフしてからリレー接点３が開閉するまでの動作時間を測定する動作時間測定手段１０と、前期動作時間測定手段１０が測定した動作時間と前期電源同期信号発生手段８からの電源同期信号とに基づいてリレーコイルを駆動する位相を決める駆動位相決定手段１１で構成されている。なお、動作時間測定手段１０と駆動位相決定手段１１はマイクロコンピュータ６にプログラムとして組み込まれている。
【０００９】
以上のように構成されたリレー駆動装置について、以下その動作を第２図も参照しながら説明する。
【００１０】
電源同期信号発生手段８は交流電源１の波形（図３のａ）を整形し、交流電源１のゼロボルトに同期した矩形波（ｂ）を発生する。本実施例の回路構成では、交流電源が負から正になるタイミングで立ち下がり、正から負になるタイミングで立ち上がる矩形波を発生する。この矩形波の半周期をＴ１とする。リレー接点３を閉じる場合、まず、電源同期信号の立ち上がり後に、駆動位相決定手段１１がトランジスタ５にオン信号を出力すると、トランジスタ５はオンし、リレーコイル４はオンする。この結果リレー接点３は閉じる（ここでは、交流電源１の負位相側つまり電源同期信号のＨＩＧＨ側で閉じたとする）。リレー接点３が閉じたことを開閉位相検出手段９が検出し、動作時間測定手段１０は駆動位相決定手段１１がトランジスタ５にオン信号を出力してからリレー接点３が閉じたことを開閉位相検出手段９が検出するまでの時間Ｔ２を測定する。リレーコイル４の動作タイミングをｃに、リレー接点３の動作タイミングをｄに示す。
【００１１】
一方、電源同期信号発生手段８の信号を受けて、駆動位相決定手段１１は前記Ｔ１を測定するとともに、Ｔ１から動作時間Ｔ２を減算してＴｏｎを決定する。
【００１２】
次に、駆動位相決定手段１１が電源同期信号の立ち上がりを基準にして、Ｔｏｎの位相でトランジスタ５をオンさせると、リレー接点３はｄに示すように交流電源１のゼロボルト近傍で閉じる。なお、本実施例ではリレーの動作時間のばらつきを考慮し、リレーの閉じる位相は、交流電源１のゼロボルトの±１ｍＳ以内とする。
【００１３】
次に、リレー接点３を開く場合、まず、電源同期信号の立ち上がり後に、駆動位相決定手段１１がトランジスタ５にオフ信号を出力すると、トランジスタ５はオフし、リレーコイル４はオフする。この結果リレー接点３は開く（ここでは、交流電源１の負位相側つまり電源同期信号のＨＩＧＨ側で開いたとする）。リレー接点３が開いたことを開閉位相検出手段９が検出し、動作時間測定手段１０は駆動位相決定手段１１がトランジスタ５にオフ信号を出力してからリレー接点３が開いたことを開閉位相検出手段９が検出するまでの時間Ｔ３を測定する。リレーコイル４の動作タイミングをｅに、リレー接点３の動作タイミングをｆに示す。
【００１４】
一方、駆動位相決定手段１１はＴ１から動作時間Ｔ３を減算してＴｏｆｆを決定する。
【００１５】
次に、駆動位相決定手段１１が電源同期信号の立ち上がりを基準にして、Ｔｏｆｆの位相でトランジスタ５をオフさせると、リレー接点３は交流電源１のゼロボルトで開く。なお、オフの場合は、リレーの動作時間のばらつきを考慮してリレー接点３の開く位相をゼロボルト近傍の進み位相側にしておく（ｆ）。そうすれば、アーク放電が発生してもすぐにゼロボルトになるのでアーク放電が継続せず、接点の劣化が少ない。なお、本実施例ではリレーの動作時間のばらつきを考慮し、リレーの開く位相は、交流電源１のゼロボルトの進み位相側１ｍＳ以内とする。
【００１６】
なお、本実施例の回路構成では開閉位相検出手段９は交流の負位相側の開閉のみ検出する構成となっており、リレー接点３が交流電源１の正位相側で開閉した場合は開閉位相検出手段９はリレー接点３の開閉位相を検出できない。このため、リレー接点３が正位相側で開閉した場合は、負位相側で開閉するようにトランジスタ５へのオンオフ信号を交流の半波分ずらせばよい。つまり、電源同期信号の立ち下がり後に駆動位相決定手段１１がトランジスタ５に再度オンオフ信号をする。この場合の動作を次に述べる。
【００１７】
リレー接点３を閉じる場合、まず、電源同期信号の立ち下がり後に、駆動位相決定手段１１がトランジスタ５にオン信号を出力すると、トランジスタ５はオンし、リレーコイル４はオンする。この結果リレー接点３は閉じる。リレー接点３が閉じたことを開閉位相検出手段９が検出し、動作時間測定手段１０は駆動位相決定手段１１がトランジスタ５にオン信号を出力してからリレー接点３が閉じたことを開閉位相検出手段９が検出するまでの時間Ｔ４を測定する。リレーコイル４の動作タイミングをｇに、リレー接点３の動作タイミングをｈに示す。
【００１８】
一方、電源同期信号発生手段８の信号を受けて、駆動位相決定手段１１はＴ１を２倍した値または電源同期信号の１周期から動作時間Ｔ４を減算してＴｏｎを決定する。
【００１９】
次に、駆動位相決定手段１１が電源同期信号の立ち下がりを基準にして、Ｔｏｎの位相でトランジスタ５をオンさせると、リレー接点はｈに示すように交流電源１のゼロボルト近傍で閉じる。
【００２０】
リレー接点を開く場合も同様であり、ここでは省略する。
【００２１】
ところで、開閉を繰り返す場合、オンの場合は、駆動位相決定手段１１は、電源同期信号の立ち上がりからＴｏｎの位相でトランジスタ５をオンし、次のオンは、電源同期信号の立ち下がりからＴｏｎの位相でトランジスタ５をオンさせる。オフの場合は、駆動位相決定手段１１は、電源同期信号の立ち上がりからＴｏｆｆの位相でトランジスタ５をオフし、次のオフは、電源同期信号の立ち下がりからＴｏｆｆの位相でトランジスタ５をオフさせる。こうすることで開閉ともに位相の極性を交互に反転することができるため、リレー接点３の転移を防ぎ、信頼性を高めることができる。
【００２２】
なお、本実施例では、電源同期信号発生手段８は交流電源が負から正になるタイミングで立ち下がり、正から負になるタイミングで立ち上がる矩形波を発生するようにし、開閉位相検出手段９は交流の負位相側の開閉のみ検出することとしたが、回路構成により位相が変わっても良いのは当然である。
【００２３】
また、電源同期信号発生手段８が、電源同期信号の立ち上がり、立ち下がりを判断できない構成の場合は、電源同期信号のゼロクロスの回数をカウントし、それが奇数回ならば位相が反転することを利用して、リレー接点の開閉位相の検出、開閉位相の極性の交互反転を行っても良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、交流電源のゼロボルトに同期した矩形波を発生することで、交流電源のゼロクロスポイントが検出できると共に、そのゼロクロスポイントが交流電源が負から正になるタイミングで発生しているのか、正から負になるタイミングで発生しているのかが判断できるため、リレー接点の開閉位相の検出を交流電源の負のみとしているにもかかわらず、リレー接点の開閉を交流電源のゼロボルト近傍で行うことができ、負荷開閉時に接点間で発生するアーク放電が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のリレー駆動装置の回路図
【図２】同、リレー駆動装置のタイミングチャート
【図３】従来のリレー駆動装置の回路図
【符号の説明】
１  交流電源
２  負荷
３  リレー接点
４  リレーコイル
５  トランジスタ
８  電源同期信号発生手段
９  開閉位相検出手段
１０  動作時間測定手段
１１  駆動位相決定手段
【図１】
0003630032.tif 000002
【図２】
0003630032.tif 000003
【図３】
0003630032.tif 000004