JPH08249994A

JPH08249994A - リレー

Info

Publication number: JPH08249994A
Application number: JP7049745A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Horikoshi; 和彦堀越
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】リレーを無接点化して接点の導通不良の発生
を防止し、かつリレーの健全性を点検できるようにす
る。【構成】光センサ８は、被対象物が非検出位置にある
とき投光状態となり、光センサ９，１０は、被対象物が
検出位置にあるとき投光状態となる。被対象物が被検出
位置にあるとき、発光ダイオード８Ｄが発光し、フォト
ダイオード８Ｔがオンとなり、トランジスタＴ１がオン
となる。被対象物が検出位置に到ると、８Ｔがオフとな
り、Ｔ１がオフとなる。光センサは、Ｔ１の開閉電流を
電源として使用できるので、リレー専用の電源を必要と
しない。また、光センサとトランジスタは一体化される
ので、従来のリレー接点との置き換えが容易である。ま
た、リレーが健全であるときは、フォトトランジスタ１
３Ｔをオンさせることにより、点検用発光ダイオード１
２Ｄの発光状態が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内蔵する光センサの動
作に応動して、無接触で負荷電流を開閉する機能を有す
るリレーに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガス絶縁開閉装置（以下「ＧＩ
Ｓ」という。）においては、ガス遮断器の操作・制御回
路にガス遮断器の主接点のオンオフに連動する補助開閉
器が使用される。また、各種制御装置において、被制御
対象物の位置を検出するために位置検出器が使用され
る。

【０００３】これらの補助開閉器又は位置検出器として
は、従来のＧＩＳでは有接点のリレーが使用されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の有接点のリレー
を補助開閉器又は位置検出器として使用すると、使用回
数が増えるに連れて接点が機械的及び電気的に消耗をし
ていく。特に、接点がコイル又はモータなどの誘導負荷
を開閉する場合は電気的消耗が著しくなる。また、ガス
遮断器の補助開閉器の場合は、ガス遮断器の高速の開閉
に連動して開閉動作をするために、機械的に著しい磨耗
を生ずる。このような接点の磨耗により導通不良が発生
すると、ＧＩＳが正常に動作しなくなることがある。

【０００５】また、ＧＩＳのガス遮断器の操作・制御回
路は、定常時は動作をせずに点検作業時又は事故発生時
のみ動作する待機型の機器である。このため、定常時に
使用する機器の健全性を確認できることが重要である。
しかるに、上記従来の制御回路では、補助開閉器及び位
置検出器の健全性を確認する手段を設けることができな
かった。

【０００６】本発明は、リレーを無接点化して接点の導
通不良の発生を防止することを目的とするものである。
さらに本発明は、リレーの健全性を点検できるようにす
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第１の態様として、半導体負荷開閉手段
と、この半導体負荷開閉手段をオンオフ制御する光セン
サと、半導体負荷開閉手段と光センサとを一体に保持す
る保持手段とからリレーを構成する。本発明は、第２の
態様として、２つの端子と、その２つの端子間に接続さ
れた半導体負荷開閉手段と、この半導体負荷開閉手段の
開閉電流を電源として、半導体負荷開閉手段をオンオフ
制御する光センサと、２つの端子と半導体負荷開閉手段
と光センサとを一体に保持する保持手段とからリレーを
構成する。

【０００８】本発明の第３の態様においては、第１の２
つの端子と、その２つの端子間に接続された半導体負荷
開閉手段と、第２の２つの端子と、この第２の２つの端
子側に接続されて、前記半導体負荷開閉手段をオンオフ
制御する光センサと、前記第１の２つの端子と前記第２
の２つの端子の対応する端子同士を、切り離し可能に接
続する接続手段と、前記第１及び第２の２つの端子と前
記半導体負荷開閉手段と光センサとを一体に保持する保
持手段とからリレーを構成する。

【０００９】

【作用】光センサは、発光素子と受光素子とから成る。
対象物体の位置又は運動に連動する遮光板が発光素子と
受光素子の間に挿入されると素子間の光路が遮断され
る。受光素子は、発光素子の出力光を受光すると電圧を
発生する。本発明の第１の態様においては、光センサ
は、対象物体の位置又は運動に応じた電気信号を出力し
て、半導体負荷開閉手段のオンオフを制御する。したが
って、対象物体の位置又は運動に応じた動作を無接触で
行うリレーが得られる。また、光センサと半導体負荷開
閉手段は一体化されているため、取扱が容易である。

【００１０】本発明の第２の態様においては、半導体負
荷開閉手段は２つの端子間に接続され、光センサは半導
体負荷開閉手段の開閉電流を電源として動作するから、
リレー用の電源を設ける必要がない。したがって、電源
の絶縁を考慮する必要がなくなる。また、従来の有接点
のリレーと置き換えることが容易になる。本発明の第３
の態様においては、２組の外部端子間の接続手段を接続
状態に保つことにより、上記第１の態様及び第２の態様
と同様に使用することができる。また、接続手段が切り
離された状態とすることにより、光センサを半導体負荷
開閉手段が接続される回路と別電源に接続して使用する
ことができる。これにより、本発明のリレーを通常のＳ
ＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）として使用するこ
とができる。

【００１１】本発明はまた、上記第１乃至第３の態様に
おいて、半導体負荷開閉手段と並列に接続され、印加さ
れる電圧に基づいて半導体負荷開閉手段のオンオフ状態
をモニタする手段を設けることができる。このモニタ手
段には、半導体負荷開閉手段がオンであると低い電圧が
印加され、オフであると高い電圧が印加される。モニタ
手段は印加された電圧に基づいて、半導体負荷開閉手段
のオンオフ状態を表示する。本発明は更に、光センサ
の動作状態を外部から切り換える手段を設けることがで
きる。この手段を用いて光センサの状態を切り換えるこ
とにより、半導体負荷開閉手段の状態が切り換わる。こ
れにより、切り換え手段を操作したとき、モニタ手段の
表示が変化すればリレーは健全であり、変化がなければ
リレーに故障があるということを確認できる。

【００１２】本発明はまた、上記第１乃至第３の態様に
おいて、光センサの制御により半導体負荷開閉手段のオ
ン又はオフの状態が切り替わったとき、その状態を保持
する保持手段を設けることができる。これにより、リレ
ーが動作した場合、制御電源がリセットされるまでその
状態を保持し続けさせることができる。この場合更に、
保持手段の保持状態を解除する手段を設けることによ
り、リレーが動作した状態であっても負荷を駆動させる
ようにすることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のリレーの実施例について図を
用いて説明する。図１は、リレー内部の回路を示し、図
２は、図１のリレーを使用した回路を示し、図３は、図
１で使用する光センサのオンオフのタイミングを示す。
各図において、Ｔはトランジスタ、Ｄはダイオード、Ｒ
は抵抗を表す。

【００１４】図１において、１はリレーであり、リレー
１には、第１の外部端子２，３と第２の外部端子４，５
が設けられる。そして、第１の外部端子と第２の外部端
子の正極２，４同士と負極３，５同士がジャンパ線６，
７を介して接続される。このジャンパ線６，７は、第１
の外部端子２，３と第２の外部端子４，５間を切り離し
可能とする。

【００１５】８，９，１０は光センサを表し、８Ｄ，９
Ｄ，１０Ｄは光センサの発光ダイオード、８Ｔ，９Ｔ，
１０Ｔは光センサのフォトトランジスタを表す。この光
センサのオンオフのタイミングについては、後で図３を
用いて説明する。１１は光サイリスタを表し、この光サ
イリスタは駆動用の発光ダイオード１１Ｄと受光側のサ
イリスタ１１Ｓから構成される。

【００１６】第１の外部端子２，３側に、半導体負荷開
閉手段となるトランジスタＴ１が接続される。このトラ
ンジスタＴ１のベース側に、トランジスタＴ２を介して
光センサのフォトトランジスタ８Ｔ，９Ｔが並列に接続
される。また、トランジスタＴ１と並列に、光サイリス
タ駆動用の発光ダイオード１１Ｄと、トランジスタＴ５
と、モニタ用発光ダイオード１２Ｄが直列に接続され
る。そして、トランジスタＴ５のベース側に光センサの
フォトトランジスタ１０Ｔが接続される。

【００１７】モニタ用発光ダイオード１２Ｄの出力光
は、光ファイバ１９によりリレー１の外部へ伝達され
る。第２の外部端子４，５間に、光センサの発光ダイオ
ード８ＤとトランジスタＴ６と光センサの発光ダイオー
ド９Ｄが直列に接続される。このトランジスタＴ６のベ
ース側に、ベース電流を供給するように光センサの発光
ダイオード９Ｄが接続される。また、トランジスタＴ６
のベースとエミッタと光センサの発光ダイオード１０Ｄ
との間を短絡するように点検用フォトトランジスタ１３
Ｔが接続される。

【００１８】点検用フォトトランジスタ１３Ｔには、光
ファイバ１８により外部から光信号が供給される。図２
は、図１のリレー１を使用した制御回路を示す。図２に
おいて、１５は制御電源で、この制御電源１５に、指令
接点１６とリレー１とコイル又はモータのような負荷２
０が直列に接続される。

【００１９】指令接点１６に並列に、限流抵抗Ｒ２１が
接続され、更に抵抗Ｒ２２を介して点検用接点１７が接
続される。また、点検用接点１７に点検用並列に発光ダ
イオード１３Ｄが接続される。この点検用発光ダイオー
ド１３Ｄの出力光は、光ファイバ１８により、図１のリ
レー１の点検用フォトトランジスタ１３Ｔに伝達され
る。

【００２０】モニタ用電源２１に、抵抗Ｒ２３と、発光
ダイオードＤ２１と、フォトトランジスタ１２Ｔが直列
に接続される。フォトトランジスタ１２Ｔには、図１の
発光ダイオード１２Ｄの出力光が光ファイバ１９により
伝達される。図３の（ａ）に光センサと遮光板の配置関
係を示し、（ｂ）に各光センサのオンオフタイミングを
示す。

【００２１】３つの光センサ８，９，１０は（ａ）に示
すように並べて配置される。制御対象物の運動に連動し
て回転する回転軸２３に遮光板２４が取り付けられる。
この遮光板２４は、各光センサの発光ダイオードとフォ
トトランジスタ間に出入りする。遮光板２４が光センサ
内から出ると、発光ダイオードの出力光はフォトトラン
ジスタに投光され、遮光板２４が入ると、発光ダイオー
ドの出力光は遮光される。

【００２２】（ｂ）のタイミングチャートは、回転軸２
３が＋３０°から−３０°まで回転したときに、光セン
サ８は＋３０°〜＋８°の範囲で投光状態にあり、その
範囲外で遮光状態になることを示す。また、光センサ
９，１０は−３０°〜−８°の範囲で投光状態にあり、
その範囲外で遮光状態になることを示す。次に、図１〜
図３の回路の動作について説明する。

【００２３】本実施例のリレー１は、ノーマルクロー
ズ、つまり、被対象物が検出位置にないときオンであ
り、検出位置に移動したときオフとなる動作をする。い
ま、被対象物が非検出位置にあって、光センサ８が投光
状態にあり、光センサ９，１２が遮光状態にあるとす
る。この状態で制御電源１５が投入されると、限流抵抗
Ｒ２１を通して２０〜４０ｍＡ程度の微弱電流がリレー
１の外部端子２，３に供給される。

【００２４】これにより、発光ダイオード９Ｄを通して
トランジスタＴ６にベース電流が供給され、トランジス
タＴ６はオンとなり、光センサの発光ダイオード８Ｄ，
１０Ｄが発光する。なお、発光ダイオード９Ｄにはトラ
ンジスタＴ６のベース電流しか流れないから発光しな
い。また、光センサ１０は遮光状態にあるからフォトト
ランジスタ１０Ｔはオフのままである。

【００２５】発光ダイオード８Ｄの出力光はフォトトラ
ンジスタ８Ｔに投光され、フォトトランジスタ８Ｔがオ
ン、トランジスタＴ２がオフとなり、リレー１の半導体
負荷開閉手段であるトランジスタＴ１がオンとなる。な
お、トランジスタＴ１はオンとなるが、負荷２０へ供給
される電流は限流抵抗２１を通した微小電流であるの
で、負荷２０は動作しない。

【００２６】また、この状態では、トランジスタＴ１が
オンであり、かつモニタ用発光ダイオード１２Ｄには、
抵抗Ｒ４で制限された微小電流しか流れないから発光し
ない。したがって、図２のモニタ用発光ダイオードＤ２
１も発光しないで、トランジスタＴ１が導通状態にある
ことを表示する。この状態で指令接点１６をオンする
と、オン状態にあるトランジスタＴ１を通して、負荷２
０によって決まる電流、例えば５Ａ程度の電流が負荷２
０に流れる。負荷２０の動作によって被対象物が移動を
しても、被対象物が非検出位置にある間はリレー１の内
部状態は変化がない。

【００２７】被対象物が検出位置に移動すると、光セン
サ８が遮光状態となり、９，１０が投光状態となる。発
光ダイオードＤ８がオフとなることにより、トランジス
タＴ１がオフとなり、負荷２０が電源から切り離され
る。光センサ１０のフォトトランジスタ１０Ｔがオンと
なるので、トランジスタＴ５がオンとなり、光サイリス
タの発光ダイオード１１Ｄとモニタ用発光ダイオード１
２Ｄが発光する。発光ダイオード１１Ｄの出力光は光サ
イリスタ１１Ｓをオンし、光センサの発光ダイオード８
Ｄ間が短絡される。光サイリスタ１１Ｓは、そこに流れ
る電流が保持電流値以下となるまでオン状態を継続す
る。

【００２８】モニタ用発光ダイオード１２Ｄの出力光
は、光ファイバ１９により図２のフォトトランジスタ１
２Ｔに伝達される。フォトトランジスタ１２Ｔがオンと
なるとモニタ用発光ダイオードＤ２２が発光し、リレー
１が動作したことを表示する。このリレー１のトランジ
スタＴ１がオフの状態は、リレー１が制御電源から切り
離されるまで継続する。しかしながら、リレー１を制御
電源に接続したままで、負荷２０を駆動する必要が生じ
る場合がある。例えば、被対象物が、検出位置をオーバ
ーランしたような場合には、検出位置まで戻さなければ
ならない。このときは、点検用接点１７を操作する。

【００２９】点検用接点１７がオフとなると、発光ダイ
オード１３Ｄが発光し、その出力光は光ファイバ１８に
よりフォトトランジスタ１３Ｔへ伝達され、フォトトラ
ンジスタ１３Ｔがオンとなる。フォトトランジスタ１３
Ｔがオンとなると、発光ダイオード９Ｄに大きな電流が
流れて、光センサのフォトダイオード９Ｄが発光する。
このとき、光センサ９は投光状態にあるから、フォトト
ランジスタ９Ｔがオンとなり、トランジスタＴ１がオン
となる。したがって、この状態で指令接点１６を操作す
れば、負荷２０を駆動させることができる。

【００３０】次に、リレー１がオンとなっている定常時
（被対象物が非検出位置にある）にリレー１の健全性の
点検を行う場合の動作について説明する。定常時には、
光センサ８は投光状態にあり、９，１０は遮光状態にあ
る。そして、トランジスタＴ１はオンとなっている。ま
た、モニタ用発光ダイオードＤ２２は発光していない。

【００３１】ここで点検用接点１７を操作すると、点検
用接点１７はオフとなり、発光ダイオード１３Ｄが発光
し、その出力光は光ファイバ１８によりフォトトランジ
スタ１３Ｔへ伝達され、フォトトランジスタ１３Ｔがオ
ンとなる。フォトトランジスタ１３Ｔがオンとなると、
トランジスタＴ６はベース電流が供給されなくなってオ
フとなり、光センサの発光ダイオード８Ｄと１０Ｄは発
光を停止する。

【００３２】これにより光センサのフォトトランジスタ
８Ｔと１０Ｔがオフとなり、また、光センサ９は遮光状
態にあるから、フォトトランジスタ９Ｔもオフである。
したがって、フォトトランジスタＴ８のオフによりトラ
ンジスタＴ１がオフとなる。なお、このとき負荷２０が
非駆動状態にあることに変わりはない。トランジスタＴ
１がオフとなると、モニタ用発光ダイオード１２Ｄに流
れる電流が増加して、モニタ用発光ダイオー１２Ｄは発
光する。この出力光は光ファイバ１９により、モニタ用
フォトトランジスタ１２Ｔに伝達され、モニタ用発光ダ
イオード２３Ｄを発光させる。

【００３３】以上の説明から明らかなように、点検用接
点１７を操作した時に、モニタ用発光ダイオード２３Ｄ
の点滅状態が変化すれば、リレー１は健全であると判定
することができる。つまり、リレー１を構成する素子の
短絡、オープン故障、又は発光ダイオードの消耗、負荷
の断線などがないことが確認できる。また、この点検
は、負荷２０を動作させることなしに行うことができ
る。

【００３４】さらに、この点検動作を行っている時に、
指令接点１６がオンされたときは、点検用発光ダイオー
ド１３Ｄが消えて、点検用フォトトランジスタ１３Ｔが
オフになるから、直ちに、指令に応じた動作が行われ
る。以上、説明したリレー１は、リレー１の回路の電源
として外部端子２，３から供給される電流を利用し、光
センサについても、トランジスタＴ１が開閉する電流を
電源としている。したがって、リレー１を無接点化しな
がら、専用の電源を設ける必要がないという有利な効果
を奏することができる。また、使用する外部端子が２つ
しかないのであるから、従来使用されていた有接点リレ
ーに簡単に置き換えることができる。

【００３５】本実施例のリレーは、以上説明した他に
も、種々の使用方法がある例えば、図１に示されたリレー１は、ジャンパ線６，７
の一方又は両方を切り離して、外部端子４，５側に別個
の直流電源を接続することにより、センサ部分と負荷電
流開閉部分とを独立させ、通常のＳＳＲとして使用する
こともできる。また、指令接点を用いることなく、電源
にリレーと負荷を直接接続し、リレーを負荷電流開閉可
能なセンサとして使用することもできる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、リレーを無接点化でき
るので、接点の導通不良の発生を防止することができ
る。また、本発明によれば、リレーの健全性を点検する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリレーの実施例を示す回路図。

【図２】図１のリレーを用いた制御回路を示す回路図。

【図３】図１の回路で使用する光センサの動作を説明す
るための図。（ａ）は光センサの配置を示す図で、
（ｂ）は光センサのオンオフのタイミングを表す図。

【符号の説明】

１…リレー２，３，４，５…外部端子６，７…ジャンパ線８，９，１０…光センサ１１…光サイリスタ１２Ｄ…モニタ用発光ダイオード１２Ｔ…モニタ用フォトトランジスタ１３Ｄ…点検用発光ダイオード１３Ｔ…点検用フォトトランジスタ１５…制御電源１６…指令接点１７…点検用接点１８，１９…光ファイバ２０…負荷２１…モニタ用電源２３…回転軸２４…遮光板Ｔ…トランジスタＤ…ダイオードＲ…抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体負荷開閉手段と、この半導体負荷
開閉手段をオンオフ制御する光センサと、前記半導体負
荷開閉手段と光センサとを一体に保持する保持手段とを
具備することを特徴とするリレー。
【請求項２】２つの端子と、この２つの端子間に接続
された半導体負荷開閉手段と、前記半導体負荷開閉手段
の開閉電流を電源として、前記半導体負荷開閉手段をオ
ンオフ制御する光センサと、前記２つの端子と前記半導
体負荷開閉手段と光センサとを一体に保持する保持手段
とを具備することを特徴とするリレー。
【請求項３】第１の２つの端子と、この第１の２つの
端子間に接続された半導体負荷開閉手段と、第２の２つ
の端子と、この第２の２つの端子側に接続され、前記半
導体負荷開閉手段をオンオフ制御する光センサと、前記
第１の２つの端子と前記第２の２つの端子の対応する端
子同士を、切り離し可能に接続する接続手段と、前記第
１及び第２の２つの端子と前記半導体負荷開閉手段と光
センサとを一体に保持する保持手段とを具備することを
特徴とするリレー。
【請求項４】前記半導体負荷開閉手段と並列に接続さ
れ、印加される電圧に基づいて前記半導体負荷開閉手段
のオンオフ状態をモニタする手段を具備することを特徴
とする請求項１乃至３記載のリレー。
【請求項５】前記光センサの動作状態を外部から切り
換える手段を有し、前記光センサの状態を切り換えるこ
とにより前記半導体負荷開閉手段の状態を切り換えて、
前記モニタ手段の表示状態を変化させることによりリレ
ーの健全性を点検する手段を具備することを特徴とする
請求項４記載のリレー。
【請求項６】前記光センサが動作をしたとき、前記半
導体負荷開閉手段のオン又はオフの状態を保持する保持
手段を具備することを特徴とする請求項１乃至５記載の
リレー。
【請求項７】前記保持手段の保持状態を解除する手段
を具備することを特徴とする請求項６記載のリレー。