JP2007129867A - 突入電流制限回路用リレー制御方法および突入電流制限回路用リレー制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチが閉成された場合に、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡する突入電流制限回路用リレー制御方法および突入電流制限回路用リレー制御装置に関するものである。
【解決手段】 本発明は、待機状態のように電子機器における負荷電流が少ない場合、前記電流制限素子に電流を流すことにより、リレーに電流を流さないようにして、リレーの寿命を長くするだけでなく、電源回路の信頼性を向上させる。また、本発明は、前記電流検出手段により検出された負荷電流が所定の閾値より低い値であり、かつ、前記リレー温度検出手段により検出された温度が所定温度以上である場合、前記電流制限素子を短絡しているリレー接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチが閉成された場合に、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡する突入電流制限回路用リレー制御方法および突入電流制限回路用リレー制御装置に関するものである。

従来の突入電流軽減方法は、たとえば、特開平１１−２２５４３２号公報に記載されたものがある。前記突入電流軽減方法は、交流電源を投入または遮断する電源スイッチと、変圧器の一次側巻線との間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に直列に接続された電流制限素子と、前記電流制限素子に並列に接続され、前記電源スイッチの投入後、所定時間後に前記電流制限素子を短絡するリレー接点とから構成されている。

前記突入電流軽減方法は、電源スイッチの投入により、前記電流制限素子内を突入電流が流れるが、電流の増加により、前記電流制限素子の抵抗値が急激に増加するため、突入電流の軽減が計られる。そして、前記突入電流軽減方法は、所定時間後に前記電流制限素子に並列に接続されているリレー接点が短絡することにより、負荷電流がリレー接点側を流れるため、電力の損失を無くすことができる。
特開平１１−２２５４３２号公報

しかし、上述のような突入電流軽減方法は、負荷電流の大小にかかわらず、電源スイッチが投入されている間、リレー接点を接続するためのリレーコイルに電流が供給され続けていることになる。前記リレーコイルに流れ続ける電流は、発熱を伴い、経年変化により、リレーの劣化が発生し、リレー自体の寿命を短くしていた。また、前記リレーの劣化を防止するために、高価なリレーを使用することにより、前記電源装置の信頼性を保つようにしていた。特に、深夜電力を使用する貯湯式給湯装置あるいはエアコンディショナーは、使用時間が長く、また、製品寿命が長いため、信頼性の高い製品が要求されるので、高価なリレーが採用されていた。

以上のような課題を解決するために、本発明は、前記貯湯式給湯装置あるいはエアコンディショナーのように、待機状態における負荷電流が少ないことに着目し、このような場合、リレー手段により電流制限素子を短絡せずに、電流制限素子を介して負荷に電流を流す突入電流制限回路用リレー制御方法および突入電流制限回路用リレー制御装置を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明の突入電流制限回路用リレー制御方法は、交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチの閉成時、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡しており、負荷電流を検出し、前記負荷電流が所定の値より低い場合、前記リレーをＯＦＦにし、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給することを特徴とする。

（第２発明）
第２発明の突入電流制限回路用リレー制御装置は、交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチの閉成時、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡するものであり、負荷電流を検出する電流検出手段と、前記電流制限素子を短絡するリレー接点および前記リレー接点をＯＮ−ＯＦＦするリレー手段と、前記電流制限素子に前記負荷電流が流れた際に低抵抗となる負荷電流閾値を予め記憶する負荷電流閾値記憶手段と、前記電流検出手段により検出された負荷電流が予め記憶されている負荷電流閾値記憶手段に記憶されている負荷電流閾値より低い電流値であることを判断する負荷電流判断手段と、前記負荷電流判断手段により負荷電流値が所定の電流値以下であると判断した場合に、前記電流制限素子を短絡しているリレー手段における接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御する制御手段とを少なくとも備えていることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明の突入電流制限回路用リレー制御装置において、第２発明のリレー手段が曝される温度を検出するリレー温度検出手段を備え、前記電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の閾値より低い値であり、かつ、前記リレー温度検出手段によって検出された温度が所定温度以上である場合、前記電流制限素子を短絡しているリレー接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御することを特徴とする。

（第４発明）
第４発明の突入電流制限回路用リレー制御装置において、第２発明または第３発明のリレー手段の駆動時間を測定するリレー駆動時間測定手段を備えているとともに、前記リレー駆動時間測定手段によって、前記リレー手段の駆動時間が一定以上経過した場合、メンテナンスが必要であることを報知する報知手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、電流検出手段により検出された検出電流が少ないと判断できる場合、電流制限素子を短絡するリレー手段をＯＦＦとし、前記電流制限素子を介して負荷電流を流すことで、前記リレー手段の発熱による劣化を低減し、リレー手段の寿命を向上させるとともに、信頼性の高い安価な突入電流制限回路用リレー制御方法および突入電流制限回路用リレー制御装置を得ることができる。

本発明によれば、前記リレー手段近傍にリレー温度検出手段を設け、前記リレー手段近傍の温度を監視することにより、寿命に影響しない温度の場合、検出電流にかかわらず、リレー手段をＯＮとして、前記電流制限素子における消費電力をなくし、待機中における効率を向上させることができる。

本発明によれば、前記リレー手段の動作時間を測定することで、リレー手段の寿命が尽きる前に、メンテナンス、修理、あるいは交換の手配を行うことができる。

（第１発明）
第１発明の突入電流制限回路用リレー制御方法は、電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡させて、交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチの閉成時に、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減している。前記突入電流制限回路用リレー制御方法は、常時、負荷電流を検出し、前記負荷電流が所定の値より低い場合、前記リレーをＯＦＦにし、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給している。すなわち、本発明の突入電流制限回路用リレー制御方法は、待機状態のように電子機器における負荷電流が少ない場合、前記電流制限素子に電流を流すことにより、リレーに電流を流さないようにして、リレーの寿命を長くするだけでなく、電源回路の信頼性を向上させる。なお、前記待機中における負荷電流は、たとえば、マイクロコンピュータを動作させるためのものである。また、前記電流制限素子は、単なる固定抵抗とすることもできる。

（第２発明）
第２発明の突入電流制限回路用リレー制御装置は、交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチが閉成された場合に、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡している。電流検出手段は、電源回路を介して流れる負荷電流を検出する。リレー手段は、前記電源回路に直列接続されている前記電流制限素子を短絡するリレー接点をＯＮ−ＯＦＦするように制御される。前記電流制限素子は、いわゆるＰＴＣのような素子以外に、低抵抗となる固定抵抗であっても良い。

負荷電流閾値記憶手段は、前記電流制限素子に前記負荷電流が流れた際に、低抵抗となる負荷電流閾値が予め記憶されている。負荷電流判断手段は、前記電流検出手段により検出された負荷電流が予め記憶されている前記負荷電流閾値記憶手段に記憶されている負荷電流閾値より低い電流値であるか否かを判断することができる。制御手段は、前記負荷電流判断手段により負荷電流値が所定の電流値以下であると判断した場合に、前記電流制限素子を短絡しているリレー手段における接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御する。

すなわち、突入電流制限回路用リレー制御装置を備えた電子機器は、負荷が待機状態のような場合、たとえば、マイクロコンピュータに必要な電流だけであり、負荷電流が少なくなる。前記負荷電流は、前記電流制限素子または固定抵抗における電圧降下および電力損失が少ない。さらに、前記電流制限素子等を介して待機状態に必要な電流を流すだけであるため、リレー手段には、電流が流れないので、リレー手段の寿命を長くするとともに、装置の信頼性を向上させることができる。また、前記リレー手段は、安価なものを採用できるため、突入電流制限回路用リレー制御装置を低廉なものとすることができる。

（第３発明）
第３発明の突入電流制限回路用リレー制御装置は、第２発明に、リレー手段が曝される温度を検出するリレー温度検出手段を備えている。制御手段は、前記電流検出手段により検出された負荷電流が所定の閾値より低い値であり、かつ、前記リレー温度検出手段により検出された温度が所定温度以上である場合、前記電流制限素子を短絡しているリレー接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御する。第３発明は、負荷電流が所定以下の場合およびリレー手段の近傍における温度が所定温度以上の場合を考慮して、リレー手段の動作を停止している。すなわち、前記リレー手段は、リレーに流れる電流の停止および近傍温度を配慮しているため、寿命を長くすることができるとともに、装置の信頼性を向上させることができる。

（第４発明）
第４発明の突入電流制限回路用リレー制御装置は、第２発明または第３発明に対して、さらに、リレー手段の駆動時間を測定するリレー駆動時間測定手段を備えている。前記リレー駆動時間測定手段は、前記リレー手段の駆動時間を測定し、前記駆動時間が所定時間以上経過した場合、メンテナンスが必要であることを報知手段によって報知させる。したがって、第４発明の突入電流制限回路用リレー制御装置は、故障する前に、修理または交換等の対策を早く立てることができる。

図１は本発明の実施例である突入電流制限回路用リレー制御装置を説明するための概略図である。図１において、電源回路は、交流電源１に、電源スイッチ２と、ヒューズ３と、電流制限素子（ＰＴＣ抵抗素子）４と、電流検出素子５と、ブリッジダイオード６と、平滑用電解コンデンサ７とが図示のように接続されている。また、前記電源回路には、モータ制御回路８、および負荷用電源回路９が接続されている。さらに、前記電流制限素子４には、リレー接点１２が並列に接続されている。

前記モータ制御回路８には、モータ１０が接続されている。さらに、負荷用電源回路９には、前記電流制限素子４を短絡するリレー接点１２をＯＮ−ＯＦＦするリレーコイル１１と、前記リレーコイル１１の近傍の温度を監視する温度センサ１３と、前記リレーコイル１１および温度センサ１３を制御する負荷制御回路１４（マイクロコンピュータ）とが接続されている。前記負荷制御回路１４には、状態報知手段１５が接続されている。

前記電源スイッチ２の投入により、負荷電流は、ヒューズ３、電流制限素子４、電流検出素子５、ブリッジダイオード６を通り、平滑用電解コンデンサ７を充電する。前記電流制限素子４を流れる電流は、前記電源スイッチ２の投入により特性上、抵抗値が増加するため、急激に増加する突入電流を防止できるが、負荷に必要な電流を流すことができない。そこで、電流制限素子４の両端に並列に接続されたリレー接点１２は、前記電源スイッチ２の投入により、負荷制御回路１４により負荷電流が検出され、リレーコイル１１により、ＯＮとして、電流制限素子４を短絡する。

前記リレーコイル１１の近傍には、温度センサ１３が設けられており、前記リレーコイル１１の近傍の温度を常時監視している。負荷制御回路１４は、電流検出素子５によって、常時、負荷電流を検出しており、負荷電流が少ないと判断した場合（たとえば、待機状態）、前記リレーコイル１１に給電するのを停止して、リレー接点１２を開放し、電流制限素子４から負荷に電流を供給する。前記待機状態における負荷電流は、少ないため、電流制限素子４を流れる電流による電力消費を低減できる。このように、前記リレーコイル１１は、待機状態中に、電流が流れないため、寿命を長くすることができる。

前記負荷制御回路１４は、前記温度センサ１３により、リレーコイル１１の近傍の温度を監視し、前記リレーコイル１１の寿命に関係しない温度であると判断した場合、前記電流検出素子５における検出電流が小さい場合であっても、リレーコイル１１に給電し、リレー接点１２をＯＮして、前記電流制限素子４を短絡する。この結果、前記電流制限素子４における消費電力は、低減でき、効率を向上させることができる。

前記負荷制御回路１４は、リレーコイル１１のＯＮ−ＯＦＦ制御および周囲温度監視を行っている。たとえば、前記負荷制御回路１４は、所定温度を超えた場合のリレーコイル１１の駆動時間を測定しており、状態報知手段１５によって、リレーコイル１１の寿命を報知することができる。前記状態報知手段１５の報知により、ユーザは、メンテナンス、修理、交換等を早めに手配できるため、電子機器の故障による不便を未然に防止することができる。

図２は図１における負荷制御回路の一例を説明するための概略ブロック構成図である。図２において、負荷制御回路１４は、たとえば、負荷電流を検出する電流検出手段２１１と、負荷電流の閾値を予め記憶する負荷電流閾値記憶手段２１２と、前記電流検出手段２１１によって検出された電流と、予め記憶されている負荷電流閾値とを比較し、リレーコイルに給電する電流を遮断するか否かを判断する負荷電流判断手段２１３と、前記負荷電流判断手段２１３の判断により、リレーコイルに対する電流を遮断するリレー電流遮断手段２１４と、前記電流が遮断されたリレー手段（接点）２１５と、前記リレー近傍の温度を監視する温度センサからなる温度検出手段２１６と、予めリレーの寿命を低減する周囲温度の閾値を記憶する温度閾値記憶手段２１７と、前記リレー近傍で検出された温度と、予め記憶されている前記温度閾値記憶手段２１７の温度とを比較判断する温度判断手段２１８と、前記リレー手段２１５の駆動時間を測定するリレー駆動時間測定手段２１９と、リレー駆動時間閾値記憶手段２２０と、前記測定されたリレー駆動時間と予め記憶されているリレー駆動時間閾値とを比較判断するリレー駆動時間判断手段２２１と、前記リレー駆動時間判断手段２２１により、リレーが所定時間以上駆動された場合に、メッセージ、音、あるいは表示等の手段により報知するリレー駆動時間報知手段２２２と、前記各ブロックを制御する制御手段２２３とから構成されている。

前記負荷電流判断手段２１３は、電流検出手段２１１で検出された負荷電流が予め決められた負荷電流閾値を越えていないと判断した場合、リレー電流遮断手段２１４により、リレー手段２１５におけるリレーコイルに供給する電流を遮断させる。この結果、電流制限素子は、たとえば、待機状態における負荷電流が供給されるが、電流が少ないため、電力消費が少ない。前記リレーコイルは、電流が遮断されるため、寿命を長くすることができる。

温度判断手段２１８は、前記温度検出手段２１６によって検出されたリレーコイル近傍の温度と、予め記憶されている温度閾値と比較し、リレーコイルの寿命を低下させる温度であり、しかも、前記電流検出手段２１１により検出された電流値が一定以下である場合に、リレー電流遮断手段２１４により、リレー手段２１５に対する電流を遮断させる。また、前記リレー駆動時間判断手段２２１は、リレー駆動時間閾値記憶手段２２０と、リレー駆動時間を測定するリレー駆動時間測定手段２１９と比較して、所定以上の駆動時間であると判断した場合、リレー駆動時間報知手段２２２によって報知する。前記リレー駆動時間報知手段２２２は、ユーザが見たり聞いたりすることで、対策を早めに立てることができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、本実施例におけるブロックは、公知または周知の技術手段によって達成できる。また、本実施例における電源は、公知または周知の電子機器に適用することができる。

本発明の実施例である突入電流制限回路用リレー制御装置を説明するための概略図である。（実施例１） 図１における負荷制御回路の一例を説明するための概略ブロック構成図である。

符号の説明

１ ・・・交流電源
２ ・・・電源スイッチ
３ ・・・ヒューズ
４・・・電流制限素子（ＰＴＣ抵抗素子）
５・・・電流検出素子
６・・・ブリッジダイオード
７・・・平滑用電解コンデンサ
８・・・モータ制御回路
９・・・負荷用電源回路
１０・・・モータ
１１・・・リレーコイル
１２・・・リレー接点
１３・・・温度センサ
１４・・・負荷制御回路（マイクロコンピュータ）
１５・・・状態報知手段
２１１・・・電流検出手段
２１２・・・負荷電流閾値記憶手段
２１３・・・負荷電流判断手段
２１４・・・リレー電流遮断手段
２１５・・・リレー手段
２１６・・・温度検出手段
２１７・・・温度閾値記憶手段
２１８・・・温度判断手段
２１９・・・リレー駆動時間測定手段
２２０・・・リレー駆動時間閾値記憶手段
２２１・・・リレー駆動時間判断手段
２２２・・・リレー駆動時間報知手段
２２３・・・制御手段

Claims (4)

1. 交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチの閉成時、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡する突入電流制限回路用リレー制御方法において、
   負荷電流を検出し、前記負荷電流が所定の値より低い場合、前記リレーをＯＦＦにし、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給することを特徴とする突入電流制限回路用リレー制御方法。
2. 交流電圧の投入または遮断を行う電源スイッチの閉成時、前記電源スイッチと電源整流素子間の電路を介して流れる突入電流を軽減するために、前記電路に対して直列に電流制限素子を接続し、突入電流通過後にリレー接点によって、前記電流制限素子を短絡する突入電流制限回路用リレー制御装置において、
   負荷電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流制限素子を短絡するリレー接点および前記リレー接点をＯＮ−ＯＦＦするリレー手段と、
   前記電流制限素子に前記負荷電流が流れた際に低抵抗となる負荷電流閾値を予め記憶する負荷電流閾値記憶手段と、
   前記電流検出手段により検出された負荷電流が予め記憶されている負荷電流閾値記憶手段に記憶されている負荷電流閾値より低い電流値であることを判断する負荷電流判断手段と、
   前記負荷電流判断手段により負荷電流値が所定の電流値以下であると判断した場合に、前記電流制限素子を短絡しているリレー手段における接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御する制御手段と、
   を少なくとも備えていることを特徴とする突入電流制限回路用リレー制御装置。
3. 前記リレー手段が曝される温度を検出するリレー温度検出手段を備え、前記電流検出手段によって検出された負荷電流が所定の閾値より低い値であり、かつ、前記リレー温度検出手段によって検出された温度が所定温度以上である場合、前記電流制限素子を短絡しているリレー接点を開放して、前記電流制限素子を介して負荷に電流を供給するように制御することを特徴とする請求項２に記載された突入電流制限回路用リレー制御装置。
4. 前記リレー手段の駆動時間を測定するリレー駆動時間測定手段を備えているとともに、前記リレー駆動時間測定手段によって、前記リレー手段の駆動時間が一定以上経過した場合、メンテナンスが必要であることを報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された突入電流制限回路用リレー制御装置。

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