(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源にスイッチ手段を介して整流回路を接続し、この整流回路に負荷を接続すると共に、上記整流回路の一次側に並列接続し、上記整流回路のコンデンサによる交流電源の位相の変化を補正する位相補正手段と、上記交流電源のゼロクロスに同期した信号を発生する同期信号発生回路と、この同期信号発生回路に接続された制御手段と、この制御手段の開閉信号により動作する上記スイッチ手段の開閉状態を検出する開閉検出回路からなり、上記制御手段が上記ゼロクロスから上記開閉信号を出力するまでの時間ＴＡと、上記スイッチ手段の開閉から直前の上記ゼロクロスまでの時間ＴＢと、直後の上記ゼロクロスまでの時間ＴＣを検出し、上記ＴＡ，ＴＢ，ＴＣを演算し上記ＴＡを補正する継電器制御装置。
【請求項２】
スイッチ手段の開閉から直後のゼロクロスまでの目標値の時間ＴＳを設け、制御手段が、この時間ＴＳとＴＡ，ＴＣを演算して上記ＴＡを補正する請求項１記載の継電器制御装置。
【請求項３】
制御手段に、開閉信号を出力してからスイッチ手段の開閉を検出するまでのゼロクロスを数えるカウント部と、上記スイッチ手段の不具合を判断する不具合判断部を設け、上記スイッチ手段の不具合を判断する請求項１記載の継電器制御装置。
【請求項４】
スイッチ手段の不具合を報知する報知手段を備えた請求項３記載の継電器制御装置。
【請求項５】
位相補正手段を抵抗器とした請求項１記載の継電器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気調理器などに使用され負荷電力を制御する継電器制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、交流電源の電圧値が０のゼロクロス近傍でスイッチ手段を開閉させ、スイッチの動作寿命を延ばす制御方法が提案されている。
【０００３】
このような従来の継電器制御装置について、図７、図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来の継電器制御装置の回路ブロック図、図８は同動作信号図であり、同図において、１は交流電源、２はスイッチ手段、３は負荷で、負荷３はスイッチ手段２の開閉により交流電源１が断、通電されて電力制御される。
【０００５】
そして、４は開閉検出回路で、スイッチ手段２が開閉したときの交流電源１の位相を検出し、検出信号Ｄを出力する。５は同期信号発生回路で、交流電源１のゼロクロス毎に同期信号Ｂを出力する。
【０００６】
また、３１はマイクロコンピュータよりなる制御手段、３４は開閉手段で制御手段３１からの開閉信号Ｃによりスイッチ手段２を開閉するものであり、例えば継電器のリレーなどでコイルへの通、断電により電磁石（図示せず）を励磁し、スイッチ手段２を開閉する。
【０００７】
さらに、制御手段３１のタイマー手段３２には同期信号発生回路５からの同期信号Ｂと開閉検出回路４からの検出信号Ｄが入力され、３３の演算更新制御手段によって同期信号Ｂと検出信号Ｄの時間差を演算すると共に、この演算結果により開閉手段３４への開閉信号Ｃを制御し、スイッチ手段２をゼロクロス近傍で開閉するようにして、継電器制御装置が構成されている。
【０００８】
以上の構成において、スイッチ手段２をオン（閉動作）する動作を図８で説明する。
【０００９】
図８（ａ）は交流電源１の位相信号Ａ、同図（ｂ）は同期信号Ｂ、同図（ｃ）は開閉信号Ｃ、同図（ｄ）はタイマー手段３２の動作信号図であり、同図において、タイマー手段３２が、交流電源１のゼロクロスＡ１に同期した同期信号ＢのＢ１より時間Ｔ０の測定をスタートさせると共に、演算更新制御手段３３はあらかじめ記憶している時間ＴＸで、開閉信号Ｃ（この場合、オン信号）を出力（Ｃ１）し、開閉手段３４を閉動作してスイッチ手段２が時間ＴＹ後にオンすると、開閉検出回路４の検出信号Ｄにより、測定をストップ（Ｄ１）し、時間Ｔ０を確定する。
【００１０】
そして、演算更新制御手段３３は、時間Ｔ０と交流電源１の半周期Ｔ１とを演算し、等しくない場合には時間Ｔ０と半周期Ｔ１の差ＴＺを時間ＴＸに加算して、あらかじめ記憶している時間ＴＸを新しい時間ＴＸとして更新し、次回からタイマー手段３は、この新しい時間ＴＸで開閉信号Ｃを出力する。
【００１１】
このように従来の継電器制御装置は、交流電源１の半周期Ｔ１の範囲内で開閉信号Ｃを出力する時間ＴＸを補正して、スイッチ手段２を交流電源１のゼロクロス近傍で開閉するように制御するものであった。
【００１２】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−２５０７４６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の継電器制御装置においては、スイッチ手段２の動作時間ＴＹと交流電源１の半周期Ｔ１が、Ｔ１＞ＴＹの関係において制御しているため、例えばＡＣ１００Ｖ用リレー等は制御可能であるが、動作時間ＴＹが半周期Ｔ１以上の例えばＡＣ１２０Ｖ用リレーやサーマルリレーを用いた電磁開閉器等の制御は不可能で、使用できる継電器が限定されるという課題があった。
【００１５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、スイッチ手段の動作時間が交流電源の半周期より長いものでも、ゼロクロス近傍で開閉させることを可能にし、汎用性の広い継電器制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００１７】
本発明の請求項１に記載の発明は、位相補正手段により、整流回路のコンデンサによる交流電源の位相の変化を補正することによって、開閉する負荷が容量性のもの等であっても、交流電源のゼロクロスに同期した信号を得ることができ、スイッチ手段の開閉をゼロクロス近傍で確実に制御できるという作用を有する。
【００１８】
さらに、制御手段が、交流電源のゼロクロスから開閉信号Ｃを出力するまでの時間ＴＡと、スイッチ手段の開閉から直前の上記ゼロクロスまでの時間ＴＢと、直後の上記ゼロクロスまでの時間ＴＣを検出し、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣを演算してＴＡを補正するようにして継電器制御装置を構成したものであり、スイッチ手段の動作時間が交流電源の半周期より長くなっても制御が可能で、汎用性の広い継電器制御装置を得ることができるという作用を有する。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、スイッチ手段の開閉から直後のゼロクロスまでの目標値ＴＳを設け、制御手段がこの目標値ＴＳとＴＡ，ＴＣの各時間との演算により、ＴＡを更新するものであり、スイッチ手段の開閉時間のバラツキ等が大きい場合でも、目標値ＴＳで開閉させ、動作の安定した継電器制御装置を得ることができるという作用を有する。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御手段が開閉信号を出力してからスイッチ手段の開閉するまでのゼロクロスをカウントし、あらかじめ記憶した不具合を判断するゼロクロスの数との比較によりスイッチ手段の不具合を判断するものであり、不具合解除などの処理を行うことができるという作用を有する。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、スイッチ手段の不具合を報知するものであり、使用者にメンテナンスを促すことができるという作用を有する。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、位相補正手段を抵抗器としたものであり、この抵抗器を各国の交流電圧に容易に対応する抵抗値とすることによって、安価で、かつ国により異なる交流電圧に対応できるという作用を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２４】
なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００２５】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１及び２記載の発明について説明する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施の形態における継電器制御装置の回路ブロック図であり、同図において、１は交流電源、２はスイッチ手段、３は抵抗体からなるヒーターなどの負荷で、スイッチ手段２の開閉で負荷３へ交流電源１が断、通電されて電力制御される。
【００２７】
そして、４は開閉検出回路で、スイッチ手段２に並列に接続され、スイッチ手段２の開閉検出をし検出信号Ｄを６の制御手段へ出力する。
【００２８】
また、５は同期信号発生回路で、交流電源１の位相信号Ａのゼロクロスに同期した同期信号Ｂを制御手段６へ出力する。
【００２９】
例えば、電気調理器（図示せず）の調理操作により、制御手段６の開閉信号Ｃで開閉手段３４の、例えば継電器のリレーなどでコイルへの通、断電により電磁石（図示せず）を励磁して、スイッチ手段２を開閉することで、負荷３は電力制御され電気調理できる。
【００３０】
そして、７はタイマー手段で、このタイマー手段７には８の第２のメモリ部、９の第３のメモリ部、１０の演算更新制御手段がそれぞれ接続され、演算更新制御手段１０には１２の第４のメモリ部、１１の第１のメモリ部がそれぞれ接続されている。
【００３１】
以上の構成において、本実施の形態によるスイッチ手段２をオンする動作（閉動作）について、図２、図３を用いて説明する。
【００３２】
図２（ａ）は交流電源１の位相信号Ａ、同図（ｂ）は同期信号Ｂ、同図（ｃ）は開閉信号Ｃ、同図（ｄ）はタイマー手段７の動作信号図であり、同図において、初期、スイッチ手段２は開状態で、負荷３には交流電源１が印加されていない状態であり、第１のメモリ部１１にはゼロクロスから開閉信号Ｃを出力するまでの時間ＴＡが記憶されている。
【００３３】
ここで、操作が行われ負荷３に通電指示されると、タイマー手段７は同期信号発生回路５の交流電源１のゼロクロスに同期した同期信号ＢのＥ０２で時間ＴＢ１０のカウントをスタートし、第１のメモリ部１１に記憶した時間ＴＡが経過すると、開閉手段３４に対し開閉信号Ｃ（この場合は閉信号）を出力（ｃ１）し、例えば継電器のリレーなどでコイルへの通電により電磁石（図示せず）を励磁して、スイッチ手段２が時間ＴＹ後にオンする。
【００３４】
そして、この間タイマー手段７は、開閉信号Ｃのｃ１からスイッチ手段２がオンするまでの時間ＴＹ中に、次の同期信号ＢのＥ１１（交流電源１のゼロクロスを示す）で、前の時間ＴＢ１０をリセットして、次の時間ＴＢ１１のカウントをスタートする。
【００３５】
このようにタイマー手段７は、スイッチ手段２がオンするまで、交流電源１のゼロクロス毎にカウント動作を繰り返し、スイッチ手段２がオンする（ｃ２）と、その直前のゼロクロスＥｎ１からｃ２の時間ＴＢを第２のメモリ部８に記憶するとともに、ｃ２から直後のゼロクロスを示すＥｎ２までの時間ＴＣを確定し、第３のメモリ部９に記憶する。
【００３６】
つまり、時間ＴＢは、スイッチ手段２のオンから直前のゼロクロスまでの時間であり、時間ＴＣは、スイッチ手段２のオンから直後のゼロクロスまでの時間である。
【００３７】
そして、演算更新制御手段１０は、これら時間ＴＡ，ＴＢ，ＴＣを演算し、例えば、ＴＡ＞ＴＢならＴＡとＴＢの差、ＴＡ＜ＴＢならＴＡとＴＣの和を、第１のメモリ部１１に新しい時間ＴＡとして更新し、次回からは、この新しい時間ＴＡを使用して、スイッチ手段２のオン制御を行う。
【００３８】
また、図３（ａ）は交流電源１の位相信号Ａ、同図（ｃ）は開閉信号Ｃ、同図（ｄ１），（ｄ２），（ｄ３）はタイマー手段７の各動作信号１，２，３であり、同図において、これら動作信号１から３は、スイッチ手段２の動作時間のバラツキを示している。
【００３９】
図３（ｄ１）はタイマー手段７の動作により、時間ＴＡ経過後にスイッチ手段２にオン信号が出力（ｃ１）されて、スイッチ手段２がゼロクロスの手前で開閉（ＴＢ１）した場合、同図（ｄ２）はスイッチ手段２がゼロクロスを少し超えて開閉（ＴＢ２）した場合、同図（ｄ３）はスイッチ手段２がゼロクロスを大きく超えて開閉（ＴＢ３）した場合を示す。
【００４０】
スイッチ手段２の動作時間バラツキ及び交流電源１の周波数変動等により、例えば、交流電源１の半周期Ｔ１の１／２でスイッチ手段２がオンすると、交流電源１の電圧は最大であるため大電流が流れ、アーク放電が発生してスイッチ手段２に損傷が生じ易くなる。
【００４１】
このようなスイッチ手段２の損傷を防止し、動作寿命を延ばすため、本実施の形態では第４のメモリ部１２にスイッチ手段２の動作時間バラツキ及び交流電源１の周波数変動等を加味した目標値の時間ＴＳが記憶されている。
【００４２】
そして、演算更新制御手段１０はスイッチ手段２が開閉する各時間ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３から次のゼロクロスまでの各時間ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３が常に目標値ＴＳに近づくように、第１のメモリ部１１に、次回の新しい時間ＴＡを次の関係式で演算し更新する。
【００４３】
つまり、図３（ｄ１）の場合、次回の新しい時間ＴＡをＴＡ＋ＴＣ１−ＴＳ
同図（ｄ２）の場合、次回の新しい時間ＴＡをＴＡ＋ＴＣ２−ＴＳ
同図（ｄ３）の場合、次回の新しい時間ＴＡをＴＡ＋ＴＣ３−ＴＳ
として、次回の新しい時間ＴＡによりＴＣが目標値ＴＳに近づくようにしている。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、制御手段６が、ゼロクロスから開閉信号Ｃを出力するまでの時間ＴＡと、スイッチ手段２の開閉から直前のゼロクロスまでの時間ＴＢと、直後のゼロクロスまでの時間ＴＣを検出し、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣを演算してＴＡを補正するように構成されているため、スイッチ手段の動作時間が交流電源の半周期より長くなっても、ゼロクロス近傍で開閉させることができ、使用できる継電器が限定されることがなく汎用性の広い継電器制御装置を得ることができるものである。
【００４５】
また、スイッチ手段２の開閉から直後のゼロクロスまでに目標値ＴＳを設け、この目標値ＴＳと上記ＴＡ，ＴＣの各時間との演算により、時間ＴＡを更新することによって、スイッチ手段２の開閉を目標値ＴＳで開閉させることができ、スイッチ手段２の動作時間バラツキや交流電源１の周波数変動等が生じた場合でも安定して動作する継電器制御装置を得ることができる。
【００４６】
なお、以上の説明では、スイッチ手段２をオンする動作（閉動作）について説明したが、オフする動作（開動作）についても、第１のメモリ部１１にオフする場合の時間ＴＡを記憶させ、タイマー手段７から開閉信号Ｃ（この場合開信号）を出力して、同様の制御を行うことによって、本発明の実施は可能である。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３，４記載の発明について説明する。
【００４８】
なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００４９】
図４は本発明の第２の実施の形態における継電器制御装置の回路ブロック図であり、同図において、制御手段６には同期信号発生回路５に接続された１３のカウント部が設けられ、このカウント部１３に１４の不具合判断部を接続すると共に、この不具合判断部１４には１５のカウント数入力部が接続されて、このカウント数入力部１５にはあらかじめ実験などにより定めたスイッチ手段２の不具合としてのカウント数が記憶されている。
【００５０】
更に、不具合判断部１４に１６の不具合状態メモリが接続され、この不具合状態メモリ１６には１７の報知手段が接続されて継電器制御装置が構成されている。
【００５１】
なお、他の構成は、実施の形態１の場合と同様である。
【００５２】
以上の構成において、カウント部１３は、開閉信号Ｃが出力されてから、検出信号Ｄが入力されるまでの同期信号Ｂ（交流電源１のゼロクロス）をカウントし、不具合判断部１４へと伝達する。
【００５３】
そして、不具合判断部１４は、スイッチ手段２の開閉動作に支障が生じ、カウント部１３のカウント数がカウント数入力部１５のカウント数以上になった場合には、スイッチ手段２が不具合と判断し、例えば、スイッチ手段２が閉状態であれば、制御手段６が開閉手段３４に対し、衝撃パルス信号（例えば、周期の短いオン／オフの繰り返し信号）等を出力してスイッチ手段２を開状態にし、その後、動作停止等の処理を行う。
【００５４】
また、この不具合判断部１４の不具合判断を不具合状態メモリ１６に記憶することにより、スイッチ手段２の動作停止後の再動作等を防げると共に、不具合状態メモリ１６よりブザーなどの報知手段１７を動作して、使用者にスイッチ手段２の不具合を報知する。
【００５５】
このように本実施の形態によれば、スイッチ手段２へ開閉信号を出力してから開閉するまでのゼロクロスをカウントし、あらかじめ記憶したゼロクロスの数との比較によりスイッチ手段の不具合を判断することによって、動作停止等の処理を行う継電器制御装置を得ることができる。
【００５６】
さらに、スイッチ手段２を不具合と判断した場合、報知することができ使用者に早急に継電器制御装置のメンテナンスを促すことができる。
【００５７】
（実施の形態３）
実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項５記載の発明について説明する。
【００５８】
なお、実施の形態１や２の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００５９】
図５は本発明の第３の実施の形態における継電器制御装置の回路ブロック図であり、同図において、２１は抵抗器からなる位相補正手段で、２２の整流器の一次側に並列接続されると共に、この交流電源１を整流する整流器２２と、整流器２２で整流した整流波形を平滑するコンデンサ２３からなる整流回路２４には負荷３が接続されて継電器制御装置が構成されている。
【００６０】
ここで、負荷３は、交流電源１を整流回路２４で整流平滑した直流電圧により動作する、例えば蛍光灯電子安定器などの電子回路や電子機器である。
【００６１】
以上の構成において、スイッチ手段２をオンする動作（閉動作）については、実施の形態１と同様であるため、詳細な説明は省略し、位相補正手段２１の動作について図６の位相信号図を用いて説明する。
【００６２】
同図において、スイッチ手段２をオンすると、同図（ａ）の交流電源１の位相信号Ａは、同図（ｂ）のようにコンデンサ２３の容量の影響を受けて、ｂ１やｂ２のようにその位相が変わる。
【００６３】
そして、位相補正手段２１は、交流電源１の位相が変わるのを、同図（ｃ）のように元の位相信号に戻すように補正している。
【００６４】
このため、スイッチ手段２がオン／オフしても交流電源１の位相信号Ａは変わることはなく、交流電源１のゼロクロスに同期した同期信号Ｂが得られて、スイッチ手段２をゼロクロス近傍で制御できる継電器制御装置を得ることができる。
【００６５】
なお、同図（ｂ）の位相信号Ａにおいて、その位相変動の大きさは、ｂ１＞ｂ２のようにコンデンサ２３の容量値により容量値が大きいほど、変動が大きい。
【００６６】
そして、位相補正手段２１の抵抗値は各国の交流電源１の交流電圧に対応するように、例えば、１００Ｖであれば１００ｋΩ、２００Ｖであれば２００ｋΩというように設定されている。
【００６７】
このように本実施の形態によれば、位相補正手段２１によりスイッチ手段２が開閉する負荷が容量性のものであっても、位相信号Ａの位相が変動することはないため、スイッチ手段２をゼロボルト近傍で確実に開閉させることができる継電器制御装置を得ることができるものである。
【００６８】
また、位相補正手段２１を抵抗器とすることによって、各国の交流電圧に対応した抵抗値に変更するだけで、各国の様々な電圧に容易に対応できる継電器制御装置を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、位相補正手段により、整流回路のコンデンサによる交流電源の位相の変化を補正することによって、開閉する負荷が容量性のもの等であっても、交流電源のゼロクロスに同期した信号を得ることができ、スイッチ手段の開閉をゼロクロス近傍で確実に制御できる。さらに、制御手段が交流電源のゼロクロスから開閉手段へ開閉信号Ｃを出力するまでの時間ＴＡと、スイッチ手段の開閉とこの直前の前記ゼロクロスまでの時間ＴＢと、この直後の前記ゼロクロスまでの時間ＴＣを検出し、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣによりＴＡを補正することによって、スイッチ手段２動作時間が交流電源の半周期より長くなっても、ゼロクロス近傍の開閉が可能で、汎用性の広い継電器制御装置を得ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における継電器制御装置の回路ブロック図
【図２】  同動作信号図
【図３】  同他の実施の形態における動作信号図
【図４】  本発明の第２の実施の形態における継電器制御装置の回路ブロック図
【図５】  本発明の第３の実施の形態における継電器制御装置の回路ブロック図
【図６】  同位相信号図
【図７】  従来の継電器制御装置の回路ブロック図
【図８】  同動作信号図
【符号の説明】
１  交流電源
２  スイッチ手段
３  負荷
４  開閉検出回路
５  同期信号発生回路
６  制御手段
７  タイマー手段
８  第２のメモリ部
９  第３のメモリ部
１０  演算更新制御手段
１１  第１のメモリ部
１２  第４のメモリ部
２１  位相補正手段
２２  整流器
２３  コンデンサ
２４  整流回路
３４  開閉手段
【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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