JPH0736341U - メカニカル・リレーによる交流の開閉回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交番電流の開閉回路の開閉素子として、高価
なＳＳＲ等の半導体リレーを使用することなしに、交流
メカニカル・リレーを使用して安価で長寿命な交流の開
閉回路を提供する。 【構成】 ＡＣリレー１の一つの接点端子２ａに電流検
出手段４を直列に接続し、前記電流検出手段４の後段に
ゼロクロス回路６を接続するとともに、前記ＡＣリレー
１の他方の接点端子２ｂ及び前記電流検出手段４に対し
て、前記ゼロクロス回路６を並列に接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、交番電流の開閉回路（ＯＮ／ＯＦＦ回路）に関するものであり、 詳しくは、メカニカル・リレーまたは有接点リレーと呼ばれる電磁石により磁性 体を吸引／反発することによって接点を開閉する機械的なリレーを使用した交流 の開閉回路に関する。

【０００２】 なお、本考案においては、交番電流の導通及び遮断を接点の開閉により行うリ レーのことを交流メカニカル・リレーと呼んでおり、以後、交流メカニカル・リ レーのことをＡＣリレーと称することにする。

【０００３】

【従来の技術】

開閉回路にあっては、誘導負荷によって突入電流が発生したり、接点開放（Ｏ ＦＦ）時に逆起電力が発生したりする。このようなとき、メカニカル・リレーの 接点には、アークが発生して炭化物や硝酸を生成し、接点寿命を短くし、ノイズ を発生させるなどしていた。

【０００４】 従来、交番電流を開閉するには、ＡＣリレーまたは半導体リレーを使用してい た。 ＡＣリレーを使用した交流の開閉回路において、負荷のインダクタンス成分に よる逆起電力を吸収し、接点を保護しようとするときは、誘導負荷と並列にコン デンサ及び抵抗を接続したり、誘導負荷と並列にバリスタを接続したりした回路 を接点保護回路として使用している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ＡＣリレーの接点の寿命を短くしている最大の原因は、接点ＯＦＦ時に誘導負 荷によって逆起電力が生じることによる接点でのアークの発生であった。 従来の交流リレーの接点保護回路は、ある程度、ＯＦＦ時の誘導負荷による逆 起電力を吸収し、接点でのアークを防止する効果があったが、充分ではないとい う問題点を有していた。

【０００６】 なぜなら、従来のＡＣリレーを使用した交流の開閉回路は、誘導負荷によって 逆起電力が発生するので、その逆起電力が発生したことを前提として、逆起電力 を吸収するために保護回路を設けるという考え方をしていたからである。

【０００７】 つまり、負荷を流れる交番電流のＯＦＦ時の電流値によっては、非常に大きな 逆起電力が発生し、接点保護回路が充分に逆起電力を吸収しきれないことが起き ていた。

【０００８】 一方、ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）等の半導体リレーは、無接点で あり、アークの発生がなく、寿命の点では申し分ないが、ＡＣリレーと比べて、 一般に非常に高価であるという難点があった。

【０００９】 また、半導体リレーは、導通時（ＯＮ時）の発熱がメカニカル・リレーと比べ て大きいという欠点を有しており、一般に大電流を連続して流すことが困難であ り、あえて、大電流を連続して流そうとすると、大きな放熱板が必要であり、容 積が大きくなってしまうという問題点もあった。

【００１０】 本考案は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とする ところは、交番電流の開閉素子として、高価なＳＳＲ等の半導体リレーを使用す ることなく、従って放熱板を用いずに大電流を連続的に流すことができる、安価 で長寿命なメカニカル・リレーによる交流の開閉回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案に係わる請求項１記載のメカニカル・リレー による交流の開閉回路は、ＡＣリレーの一つの接点端子に電流検出手段を直列に 接続し、前記電流検出手段の後段にゼロクロス回路を接続するとともに、前記Ａ Ｃリレーの他方の接点端子及び前記電流検出手段に対して、前記ゼロクロス回路 を並列に接続した構成としている。

【００１２】 ここで、電流検出手段とは、ＡＣリレーの接点に流れる電流の変化を検出する 素子または回路であって、例えば電流トランス（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆ −ｏｒｍｅｒ 以後、ＣＴと称する）の如きもののことである。

【００１３】 また、ゼロクロス回路とは、交番電流の電流値が零の時刻に回路が非導通とな る作用を有する回路のことで、例えば双方向性素子を主構成要素とし、電流また は電圧検出手段からの信号により、回路の導通及び遮断を行う作用を持つ回路の ことである。

【００１４】 また、本考案に係わる請求項２記載のメカニカル・リレーによる交流の開閉回 路は、ＡＣリレーの一つのコイル端子ともう一つのコイル端子の間に電圧検出手 段を並列に接続し、前記電圧検出手段の後段にゼロクロス回路を接続するととも に、前記ＡＣリレーの一つの接点端子と他方の接点端子との間に前記ゼロクロス 回路を並列に接続した構成としている。

【００１５】 ここで、電圧検出手段とは、ＡＣリレーのコイル端子に印加された電圧がＯＦ Ｆされるときに発生する逆起電力を検出する素子または回路のことである。

【００１６】

【作用】

先ず、請求項１記載のメカニカル・リレーによる交流の開閉回路の作用を説明 する。 ＡＣリレーの接点が閉じているときは、交流電源から電流検出手段及びＡＣリ レーの接点を経て負荷を結ぶラインのインピーダンスは、非常に低いため、前記 交流電源からゼロクロス回路を経て負荷を結ぶラインには交番電流は、分流せず 、交流電源から電流検出手段及びＡＣリレーの閉じている接点を経て負荷を結ぶ ライン上を流れる。

【００１７】 ＡＣリレーの接点が開くと、ＡＣリレーの接点及び電流検出手段には電流が流 れなくなるので、交番電流は、ゼロクロス回路を経由して負荷に流れようとする 。 ゼロクロス回路は、前記電流検出手段が検出するＡＣリレーの接点に流れる電 流の変化と同期して、電流を交番電流のゼロクロスの時刻になるまで、交流電源 からゼロクロス回路を経て負荷を結ぶライン上を流れるようにする。

【００１８】 次に、請求項２記載のメカニカル・リレーによる交流の開閉回路の作用を説明 する。 ＡＣリレーの接点が閉じているとき、すなわちＡＣリレーのコイル端子に電圧 が印加されているときは、交流電源からゼロクロス回路を経て負荷を結ぶライン には電流は、分流せず、交番電流は、交流電源からＡＣリレーの閉じている接点 を経て負荷を結ぶライン上を流れる。

【００１９】 ＡＣリレーの接点が開くと、すなわちＡＣリレーのコイル端子に電圧が印加さ れなくなると、ゼロクロス回路は、電圧検出手段が検出したＡＣリレーのコイル 端子の電圧変化に同期して動作を開始する。 電流は、交番電流のゼロクロスの時刻になるまで、交流電源からゼロクロス回 路を経て負荷を結ぶライン上を流れる。

【００２０】 一般に誘導負荷による逆起電力は、−ｄｉ／ｄｔで表され、本考案に係わる請 求項１及び請求項２記載のメカニカル・リレーによる交流の開閉回路は、ゼロク ロス回路の作用により、ＡＣリレーの接点が離れてから、ｉ≒０の時刻になるま で交番電流が負荷に流れ続ける。 従って、ＡＣリレーの接点でのアークを非常に小さくできる。

【００２１】

【実施例】

図面を参照して実施例を説明する。 図１は、請求項１記載のメカニカル・リレーによる交流の開閉回路の構成の一 例を示したものである。

【００２２】 電流検出手段４には、ＣＴを使い、ＣＴの一次側の巻線の一つの終端とＡＣリ レーの一つの接点端子２ａとを直列に接続し、ＣＴの二次側の後段には、ゼロク ロス回路６を設けている。

【００２３】 ゼロクロス回路６は、ＡＣリレー１の他方の接点端子２ｂ及びＣＴの一次側の 巻線のもう一つの終端とに対して、並列に接続している。

【００２４】 ゼロクロス回路６は、整流回路、双方向サイリスタ（トライアック）８などで 構成している。 整流回路は、４個のダイオード及び４個のダイオードに並列に接続したコンデ ンサ（Ｃ）からなっている。

【００２５】 ＡＣリレーの接点が閉じているときは、前記コンデンサ（Ｃ）は、充電された 状態にあり、双方向サイリスタ８は、ゲート電流は流れているが、ゲート（Ｇ） と電極（Ｔ１、Ｔ２）間の電圧が低いので、閉じている。

【００２６】 ＡＣリレー１の接点が離れると、ＡＣリレー１の接点及び電流検出手段４には 、電流が流れなくなり、コンデンサ（Ｃ）の電荷が放電して双方向サイリスタ８ は、ターンオンし、交番電流のゼロクロスの時刻までターンオン状態となる。

【００２７】 図２は、請求項２記載のメカニカル・リレーによる交流の開閉回路の構成の一 例を示したものである。 電圧検出手段５は、ＡＣリレー１のコイル端子３に印加される電圧を検出する 回路または素子であって、例えばフォトカプラ９が内蔵している赤外ＬＥＤを使 用する。 コイル端子３に電圧が印加されている状態から、電圧がＯＦＦされると、逆起 電力が発生し、前記赤外ＬＥＤに電流が流れ、発光する、つまり赤外線を発する 。

【００２８】 ゼロクロス回路７は、例えば（フォトカプラ９が内蔵している）フォトトライ アック８をＡＣリレー１の一つの接点端子２ａと他方の接点端子２ｂとの間に並 列に接続した構成としている。

【００２９】 コイル端子３に印加される電圧がＯＦＦになるとき、逆起電力により電圧検出 手段（赤外ＬＥＤ）５は発光し、フォトトライアック８は、ターンオン状態とな る。

【００３０】 従って、交流電源からＡＣリレー１の接点を介して負荷に流れていた電流は、 ＡＣリレー１の接点が離れるので、交流電源からターンオン状態となったフォト トライアック８を介して負荷に流れるようになる。 ターンオン状態となったフォトトライアック８は、交番電流のゼロクロスの時 刻付近でターンオフする。

【００３１】 なお、コイル端子３に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦは、図２においては、トラ ンジスタで行うようにしているが、スイッチを使用してもよい。

【００３２】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような 効果を奏する。 ＳＳＲのような高価な半導体リレーを使わずに、メカニカル・リレー（ＡＣリ レー）で交番電流の開閉をすることができるので、当業者が大電流用のメカニカ ル・リレーを選択すれば、大電流を連続的に流すことのできる交流の開閉回路を 提供することができ、しかもＡＣリレーの接点の寿命を従来のＡＣリレーの接点 保護回路を使ったときよりも大幅に長くすることができるので、安価で長寿命な メカニカル・リレーによる交流の開閉回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載のメカニカル・リレーによる交流
の開閉回路の構成の一実施例を示すブロック図。

【図２】請求項２記載のメカニカル・リレーによる交流
の開閉回路の構成の一実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１ ＡＣリレー ２ａ、２ｂ 接点端子 ３ コイル端子 ４ 電流検出手段（ＣＴ） ５ 電圧検出手段（赤外ＬＥＤ） ６ 請求項１に係わるゼロクロス回路 ７ 請求項２に係わるゼロクロス回路 ８ 双方向サイリスタ（トライアック） ９ フォトカプラ Ｃ 整流用コンデンサ Ｇ ゲート Ｔ１、Ｔ２ 電極

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流メカニカル・リレーの一つの接点端
   子に電流検出手段を直列に接続し、前記電流検出手段の
   後段にゼロクロス回路を接続するとともに、前記交流メ
   カニカル・リレーの他方の接点端子及び前記電流検出手
   段に対して、前記ゼロクロス回路を並列に接続したこと
   を特徴とするメカニカル・リレーによる交流の開閉回
   路。
2. 【請求項２】 交流メカニカル・リレーの一つのコイル
   端子ともう一つのコイル端子の間に電圧検出手段を並列
   に接続し、前記電圧検出手段の後段にゼロクロス回路を
   接続するとともに、前記交流メカニカル・リレーの一つ
   の接点端子と他方の接点端子との間に前記ゼロクロス回
   路を並列に接続したことを特徴とするメカニカル・リレ
   ーによる交流の開閉回路。