JPS6262013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は継電器の接点をオン、オフする継電器
制御回路に関するもので、継電器の接点の溶着を
防止することが可能で、特にルームエアコンデイ
シヨナに用いて好適な継電器制御回路に関するも
のである。

一般にルームエアコンデイシヨナは空気調和さ
れるべき室内の温度を検出する温度検出器を備
え、例えば冷房運転の場合室内の温度があらかじ
め定められた温度よりも高くなると冷凍システム
の運転を行ない、その結果室内の温度が低下する
と冷凍システムの運転を停止している。そして再
び室内の温度が上昇すると、冷房運転が再開さ
れ、室内の温度を再び低下させる。ところで、冷
凍システムに使用される冷媒の圧縮機は、その運
転が停止された後、短時間で運転が再開されて
も、通常圧縮された冷媒の圧力が圧縮機の起動力
を上廻り、圧縮機は起動できない。そして、圧縮
機は損傷を受ける。「冷媒の圧力はある程度時間
が経過すれば低下する。それ故、ルームエアコン
デイシヨナにおいては、冷凍システムの運転が行
なわれて室内の温度が低下し、冷凍システムの運
転が停止された後室内の温度が急上昇し室内の温
度があらかじめ定められた温度を越えた場合でも
圧縮機の運転の再起動は直ちには行なわれず、あ
らかじめ定められた時間が経過した後行なわれて
いる。」そしてこのような圧縮機の再起動を一時
的に禁止する装置は通常圧縮機のモータに流れる
電流をオン、オフする継電器の制御回路に設けら
れており、従来例の制御回路４の部分（広くいえ
ばクロツク信号作成のための２０，２，２′，
３，３′も含む）で達成されている。

再起動の禁止に関連づけて第３図の動作の概略
を説明すると、温度検出器からの制御信号ｆが４
１に加えられ、室温の低下でｆが“Ｌ”となつて
圧縮器をオフさせた後、室温が急上昇し即時ｆが
“Ｈ”となつて圧縮機はすぐオンせず、第２図又
は第７図の時間T₁経過後始めてｄが“Ｈ”とな
つて圧縮機を最起動させるものである。

従来、商用電源の電圧波形を整形して基準クロ
ツク信号として用いた継電器制御機器では、継電
器をオン、オフする制御出力信号の位相が基準ク
ロツク信号の位相と同期しているため、継電器の
オン、オフのタイミングが商用電源の電圧波形の
ある定まつた位相と常に一致している。

この様子を第１図の従来の継電器制御回路のブ
ロツク図を例にし、第２図の信号波形図を用いて
説明する。商用電源１の電圧波形ａを電源トラン
ス等からなる電源回路２０を通し、半波整流器２
で整流した整流信号ｂを波形整形回路３におい
て、電圧ｇをスレシヨールドレベルとして波形整
形を行ない、波形整形回路３の出力に基準クロツ
ク信号ｃを得る。この基準クロツク信号ｃを制御
回路４の基準クロツク信号とし、例えば温度検知
器等から供給される制御信号ｆを制御入力信号と
して負荷８をタイマ制御する場合を考える。時刻
t₀において制御出力信号ｄがレベルＨになること
により、時間T₂が経過後時刻t₁でオン状態になつ
た継電器７が基準クロツク信号ｃと無関係に時刻
t₂に制御信号ｆによりリセツト（オフ）される。
すると、時刻t₃から制御回路４は基準クロツク信
号ｃを計数し、設定されたタイマ動作時間T₁後
に時刻t₅において高レベルＨの制御出力信号ｄを
発生する。この場合、第２図に示すように制御回
路４の制御出力信号ｄが時刻t₅で高レベルＨにな
る位相は基準クロツク信号ｃの立ち上がりと一致
する。出力信号ｄが高レベルＨになると制御出力
信号ｄによつて駆動回路５が駆動される。継電器
７のコイル６に電流が流れて、継電器７の接点が
オンするまでの時間をT₂とすると、時刻t₆におい
て継電器７の接点がオンになるタイミングは、商
用電源１の電圧波形ａの決まつた位相１２と常に
一致することになる。ほとんどの場合、制御信号
ｆは時刻t₄でハイレベルＨとなつている。したが
つて、継電器７の接点の投入電流ｅは第２図に示
すように同一方向、同一位相３０となる。

ここで第１図接点７に流れる位相１２における
電流は、第１図商用電源１の代りに、仮に直流電
源（図示せず）を設置したとき、第１図接点７に
流れる直流電流（直流故同一方向）と類似したも
のとなる。

そのため、仮に上記説明した直流電流の投入と
同様に、第１図の接点７がオンする度接点７に流
れる投入電流の方向は、交流が印加されているに
もかかわらず、第２図t₁点やt₆点における接点７
の電流ｅのように常に同一方向となつて、接点の
転移現象が進行し、接点寿命を縮め、遂には接点
溶着の事故を起こすなどの問題がある。

ここで、接点の転移現象とは、継電器等の金属
接点に直流電流のような同一方向の投入時の大電
流発熱による金属の溶融及び切断時のアークによ
る金属の溶融が発生し、溶けた金属イオンが負極
側に転移し蓄積する現象であり、 上記したように常に接点７がオンする度接点７
に流れる投入電流の方向が常に同一方向を繰り返
す現象を続けると、接点７には直流電流と同様に
常に同一方向で大電流投入が繰り返し行なわれる
ため、上記接点の転移現象が進行し、接点溶着の
事故を起こすなどの問題があつた。

第３図に制御回路４の一例が示されている。制
御回路４は微分回路４２分周回路からなるカウン
タ４３、アンドゲート４５によつて構成され、端
子４１には制御信号ｆ、端子４４には基準クロツ
ク信号ｃが入力され、端子４６から制御出力信号
ｄが出力される。端子４１に供給された制御信号
ｆは第２図時刻t₂においてその立下りエツジが微
分回路４２により微分され、カウンタ４３は微分
回路４２の出力信号によりリセツトされる。すな
わち制御信号ｆは制御回路４のリセツト信号であ
る。カウンタ４３がリセツトされると、カウンタ
４３は第２図時刻t₂において端子４４から供給さ
れる基準クロツク信号ｃの計数を開始し、あらか
じめ定められた数だけ基準クロツク信号ｃを計数
すると時刻t₅においてカウンタ４３の出力信号は
高レベルＨの信号を発生する。端子４１に加えら
れた制御信号ｆが時刻t₅以前の時刻t₄において高
レベルＨになつていると、カウンタ４３の出力信
号はアンドゲート４５を通過し、制御出力信号ｄ
として端子４６から出力される。すなわち基準ク
ロツク信号ｃに同期した信号ｄが端子４６から出
力される。

第４図に微分回路の具体的な構成が示されてい
る。第５図にその各部の電圧波形が示されてい
る。微分回路４２はコンデンサ１４１、抵抗１４
２、インバータ１４３により構成され端子１４４
には制御信号ｆが供給され、信号ｈが端子１４６
から出力される。端子１４５には直流の定電圧が
供給されている。制御信号ｆが制御回路４に与え
られることにより、端子１４４は第５図ａに示さ
れる制御出力信号ｄが供給されると、コンデンサ
１４１抵抗１４２により、時刻t₂₀，t₂₁において
制御出力信号ｄは微分され、第５図ｂに示される
信号p₁，p₂となる。そして信号p₁，p₂はインバー
タ１４３に供給され信号p₂がインバータ１４３の
シユレツシユホールド電圧ｑを越えるとインバー
タ１４３は第５図ｃに示される信号ｈを発生す
る。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、継電器を閉じる際に接点７に流れる電流の
方向を第７図の電流ｅの波形のt₁₁の部分及びt₁₆
の部分のように交互に反転させることが可能で、
接点７に流れる電流の方向を交互に変化させるこ
とで、溶融金属イオンの、前記説明した転移現象
で言う転移（移動）の方向を変えさせて片方の極
に偏よらないようにして転移を減少させ、接点劣
化や溶着を防止する継電器制御回路を提供するに
ある。

上記の目的を達成するため、本発明では商用電
源の電圧を両波整流して波形整形することにより
第１の基準クロツク信号を発生し、この第１の基
準クロツク信号を1/2分周して第２の基準クロツ
ク信号を発生する。制御回路はこの第２の基準ク
ロツク信号により駆動される。そして、制御信号
が制御回路に供給される度毎に第１の基準クロツ
ク信号に１コのパルスを付加し、その結果第２の
基準クロツク信号の位相を反転し、制御信号が制
御回路に入力される度毎に、商用電源の極性に付
すする制御出力信号がオンになる位相を交互に切
換える。

第６図は本発明による継電器制御回路の一実施
例を示すブロツク図であり、整流回路として全波
整流回路２′が使用され、波形整形回路としては
スレツシユホールド電圧ｇを越えたときにパルス
を出力するようにした波形整形回路３′が使用さ
れている。また、パルス付加回路１３と分周器１
６が波形整形回路３′と制御回路４との間に接続
されている。

なお、第１図の従来例も含めて、第６図の本発
明において、例えば温度検出器から供給される制
御信号ｆでリレーコイルを直接開閉させた場合
は、従来例の説明で述べたように運転停止後の冷
媒の圧力がある程度時間が経過しなければ低下せ
ず、即時の再起動による圧縮機の損傷等を避ける
ために必要な「圧縮機を制御信号ｆで一旦オフさ
せた後、再び即時にｆが“Ｈ”となつても一定時
間（約３分間）再起動を禁止する装置」がないた
め、圧縮機が損傷を受けることになる。そのため
制御回路４が必要であり、そのクロツク信号を作
成するため２０，２，２′，３，３′も必要とな
る。

次に第６図の動作を第７図の信号波形図を用い
て説明する。電源１からの信号ａは整流回路２′
で全波整流されて整流信号b′となり、波形整形回
路３′に入力される。スレツシユホールド電圧ｇ
よりも整流信号b′の電圧が大きくなつたとき波形
整形回路３′はパルス信号c′を発生し、このパル
ス信号c′は第１の基準クロツク信号として使用さ
れる。この基準クロツク信号c′はパルス付加回路
１３のオアゲート１５の一方の端子に供給され
る。一方制御回路４の制御出力信号ｄはパルス付
加回路１３の微分回路１４によつて微分され、信
号ｈとしてオアゲート１５の他方の端子に供給さ
れる。

ここで、第６図の制御回路４は前述した第３図
の制御回路４と同じ構成である。したがつて、信
号ｈと上記基準クロツク信号c′の両出力がパルス
付加回路１３の出力信号ｉとなる。この信号ｉを
制御回路４の基準信号回路である分周器１６（立
ち下がり入力で動作する）に加え、その分周器１
６の出力ｊをこの制御回路４の基準クロツクとす
る。その結果制御回路４の出力信号ｄの立ち下が
りのたびに、分周器１６の出力信号ｊの立ち下が
りの位相が商用電源の極性に対し反転する。した
がつて、時刻t₁₀で制御信号ｄがハイレベルＨに
なり、時間T₂だけ遅れて時刻t₁₁で最初に継電器
７がオンした時の商用電源１の交流電圧ａの電圧
位相（第７図１２の時点における位相）１２が
“正”であると、その後商用電源１の位相と無関
係に時刻t₁₂で制御信号ｆがレベルＬになり、継
電器７をオフした後、時刻t₁₃で制御回路４が信
号ｊの計数を開始し設定されたタイマ動作時間
T₁経過後、すなわち時刻t₁₅以後に、次に継電器
７がオンする時の位相は、継電器７の接点が閉じ
るに要する時間T₂を経過したときの時刻t₁₆なの
で“負”の位相１７となる。しかもその時の投入
電流の絶対値は等しい。したがつてタイマ制御に
よる継電器７のオン、オフの度に、接点に流れる
投入電流の位相は交互に正負を繰り返し、しかも
その電流値が等しいため、接点の転移が生じても
従来のように片方向に積算されることはない。

すなわち、本発明では全波整流回路２′と波形
整形回路３′により商用電源１の倍の周期の基準
クロツク信号c′を発生し、この基準クロツク信号
c′を分周器１６により1/2分周して商用電源１の
周期と同じ周期の基準クロツク信号ｊを発生し、
この基準クロツク信号ｊを制御回路４へ供給す
る。一方、制御回路４の出力信号はパルス付加回
路１３へ供給され、パルス付加回路１３の微分回
路１４で微分され信号ｈとなる。この信号ｈはオ
アゲート１５で基準クロツク信号c′に付加され
る。それ故時刻t₁₂で制御回路４が出力信号ｄを
発生すると、信号ｈが発生し、時刻t₁₂から時刻
t₁₃までの間基準クロツク信号c′に信号ｈが付加さ
れる。この付加された信号ｈが分周器１６に入力
されることにより分周器１６の出力信号ｊが時刻
t₁₃で反転する。クロツク信号ｊは、制御出力信
号ｄが低レベルＬになる度毎すなわち制御信号ｆ
が低レベルＬになる度毎に、その位相が反転す
る。そして、それ故に、時刻T₁経過時における
基準クロツク信号ｊと、商用電源１の電圧波形ａ
の相対的な極性は反転し、さらに時間T₂が経過
して継電器７がオンとなる時の商用電源の極性は
１回ごとに反転する。したがつて、継電器７がオ
ンになる際継電器７に流れる電流の方向が１回ご
とに反転し、継電器７の接点の溶着は防止され
る。

なお、継電器コイルに流れる電流はコイルのイ
ンダクタンスの為に急速には立上がれず、数サイ
クルを要する場合もあり、接点の開閉時間（開閉
位相時点の制御）即ち第７図のt₁₁，t₁₆の絶対位
相（t₁₁，t₁₆の値）は、コイルのインダクタンス
のバラツキにより大きなバラツキを持つ（例えば
t₁₁時点の電流ｅの方向及び絶対値は大きなバラ
ツキを持つ）が、ルームエアコンが決まればコイ
ルも定まりそのインダクタンスの経時変化はほと
んどないため、一度決まればt₁₁の値はほゞ一定
となりそのt₁₁の時点の電流ｅの値は毎回ほとん
ど変化しない。

しかもt₁₆とt₁₁は、p10l8〜l19の「したがつて〜
絶対値は等しい。」に説明されているように、イ
ンダクタンスのバラツキがあつても、接点に流れ
る投入電流の位相は交互に正負を繰り返し、しか
もその電流値は等しいため、接点の転移が生じて
も片方向に積算されることはない。

以上述べたように本発明によれば、継電器の開
閉の度に接点に流れる電流の方向が反転し、しか
もその電流値を等しく、かつ小さくできるので、
継電器の接点の転移を減少させ、接点劣化や溶着
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の継電器制御回路のブロツク図、
第２図は第１図の各部の信号波形図、第３図は制
御回路のブロツク図、第４図は微分回路のブロツ
ク図、第５図はその各部の波形図、第６図は本発
明による継電器制御回路の一実施例を示すブロツ
ク図、第７図は第６図の各部の信号波形図であ
る。 ２′……整流回路、３′……波形整形回路、４…
…制御回路、７……継電器、１３……パルス付加
回路、１４……微分回路、１５……オアゲート、
１６……分周器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用電源の電圧波形を整流し波形整形して基
   準クロツク信号を発生する基準クロツク信号発生
   手段と、基準クロツク信号発生手段から基準クロ
   ツク信号が入力されるとともにリセツト信号が入
   力され、リセツト信号が入力されて後、基準クロ
   ツク信号を計数し、あらかじめ定められた数だけ
   基準クロツク信号を計数するまで継電器をオフ状
   態にし、あらかじめ定められた数だけ基準クロツ
   ク信号を計数した後、継電器をオン状態にする制
   御出力信号を発生し、制御出力信号によつて継電
   器をオン状態、オフ状態に制御する制御回路とを
   備えた継電器制御回路において、 上記基準クロツク発生手段は商用電源の電圧波
   形を全波整流して波形整形することにより商用電
   源の周期の半分の周期の基準クロツク信号を発生
   し、 上記基準クロツク信号発生手段と制御回路との
   間には基準クロツク信号を1/2分周する分周器が
   接続され、 分周器と基準クロツク信号発生手段との間に
   は、制御回路にリセツト信号が供給された際に、
   リセツト信号に同期して継電器をオフ状態にする
   制御出力信号が入力され、継電器をオフ状態にす
   る制御出力信号が入力される毎に基準クロツク信
   号に１つのパルス信号を付加するパルス付加回路
   が接続されていることを特徴とする継電器制御回
   路。