JP5358348B2 - Hybrid relay - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機械式接点スイッチと半導体スイッチとを備えたハイブリッドリレーに関する。 The present invention relates to a hybrid relay including a mechanical contact switch and a semiconductor switch.
従来より、照明器具などといった、インバータ制御を行うインバータ回路を備えた負荷への電力の供給と遮断とを切り換えるために、並列に接続された機械式接点スイッチと半導体スイッチとを備えるハイブリッドリレーが使用される。そして、インバータ回路を備えた負荷は、交流電圧を直流電圧に変換するために大容量の平滑コンデンサが付設されており、交流電源から負荷への電源投入時には、この平滑コンデンサに大電流が流れ込むため、負荷への突入電流が発生する。特に、電源電圧が高く、高負荷とされる状況下では、負荷に流れ込む突入電流が大きくなるため、負荷と交流電源との間に接続されるハイブリッドリレーにおいても、この突入電流に基づく大電流が流れることとなる。 Conventionally, hybrid relays with mechanical contact switches and semiconductor switches connected in parallel have been used to switch between power supply and interruption to loads equipped with inverter circuits that perform inverter control, such as lighting fixtures. Is done. The load provided with the inverter circuit is provided with a large-capacity smoothing capacitor for converting AC voltage into DC voltage, and a large current flows into the smoothing capacitor when power is supplied from the AC power source to the load. Inrush current to the load occurs. In particular, when the power supply voltage is high and the load is high, the inrush current flowing into the load increases. Therefore, even in a hybrid relay connected between the load and the AC power supply, a large current based on the inrush current is large. It will flow.
そのため、このような負荷と接続されるハイブリッドリレーにおいては、まず、半導体スイッチのみをON(閉)として、突入電流を半導体スイッチに流した後、負荷に供給される電流が定常状態となったときに、機械式接点スイッチをON(閉)とする(特許文献1参照)。このように動作させることによって、ハイブリッドリレー内の機械式接点スイッチに大電流が流れることを抑制できるため、接点対の接触直前におけるアークの発生による接点溶着を回避できる。 Therefore, in a hybrid relay connected to such a load, when only the semiconductor switch is turned on (closed) and an inrush current is passed through the semiconductor switch, the current supplied to the load becomes a steady state. In addition, the mechanical contact switch is turned on (closed) (see Patent Document 1). By operating in this way, it is possible to suppress a large current from flowing through the mechanical contact switch in the hybrid relay, so that it is possible to avoid contact welding due to generation of an arc immediately before the contact of the contact pair.
このように、ハイブリッドリレーは、機械式接点スイッチにおける接点溶着を防止するために半導体スイッチを備えた構造とされるが、機械式接点スイッチをONとし、半導体スイッチをOFF(開)として、負荷への電力供給を開始する。又、機械式接点スイッチ(「第1スイッチ」とする)をONとする前に、半導体スイッチをONとするための機械式接点スイッチ(「第2スイッチ」とする)を更に追加した構成のハイブリッドリレーが提案されている(特許文献2参照)。 As described above, the hybrid relay is structured to include the semiconductor switch in order to prevent contact welding in the mechanical contact switch. However, the mechanical contact switch is turned on and the semiconductor switch is turned off (opened) to the load. Start supplying power. Moreover, before turning on the mechanical contact switch (referred to as “first switch”), a hybrid in which a mechanical contact switch (referred to as “second switch”) for further turning on the semiconductor switch is further added. A relay has been proposed (see Patent Document 2).
特許文献2におけるハイブリッドリレーは、第1及び第2スイッチそれぞれの機械式接点スイッチを常時励磁型の機械式接点スイッチとし、又、それぞれに使用する磁気コイルを共通のものとしている。そして、第1及び第2スイッチそれぞれの接点間距離を異なるものとすることで、第1スイッチよりも第2スイッチが先にONとなるように、第1及び第2スイッチそれぞれの開閉タイミングを設定している。そのため、第1及び第2スイッチそれぞれの接点間距離と磁気コイルとの設計を正確に行う必要があり、その製造作業も煩雑なものとなる。
The hybrid relay in
又、第1及び第2スイッチそれぞれを常時励磁型の機械式接点スイッチとするため、第1及び第2スイッチをON(閉)とする間、磁気コイルへの電流供給が常に必要となる。よって、特許文献2のハイブリッドリレーのように、第1スイッチとして常時励磁型の機械式接点スイッチを用いた構成は、負荷の電力供給時にハイブリッドリレーにも電力供給を維持する必要があるため、省電力化の妨げとなる。
Since the first and second switches are always energized mechanical contact switches, current supply to the magnetic coil is always required while the first and second switches are turned on (closed). Therefore, the configuration using the normally-excited mechanical contact switch as the first switch like the hybrid relay of
更に、半導体スイッチについては、第1スイッチの接点溶着などの影響を与えるアーク電流の発生する、第1スイッチの開閉時においてONとなればよく、第1スイッチがOFFからONに切り替わった後は、第2スイッチがOFFとなっても構わない。しかしながら、第1及び第2スイッチを開閉させる磁気コイルが共通のものであるため、第1スイッチがONとなっている間、第2スイッチもONとなっている。そして、共通の磁気コイルにより第1及び第2スイッチ双方の接点を磁気吸引させているため、第1及び第2スイッチそれぞれのバネ負荷による合成力よりも大きな吸引力を発生する必要があり、その電流量が増大することから、消費電力量も大きくなってしまう。 Furthermore, the semiconductor switch may be turned on when the first switch is opened / closed, which generates an arc current that affects the contact welding of the first switch, etc. After the first switch is switched from OFF to ON, The second switch may be turned off. However, since the magnetic coils for opening and closing the first and second switches are common, the second switch is also ON while the first switch is ON. And since the contacts of both the first and second switches are magnetically attracted by the common magnetic coil, it is necessary to generate an attraction force larger than the combined force by the spring load of each of the first and second switches. Since the amount of current increases, the amount of power consumption also increases.
このような問題を鑑みて、本発明は、負荷への給電路上に設置される機械式接点スイッチをラッチング型のものとし、この機械式接点スイッチを開閉するときにのみ半導体スイッチを動作させることで、低消費電力化を実現できるハイブリッドリレーを提案することを目的とする。 In view of such problems, the present invention provides a latching type mechanical contact switch installed on a power supply path to a load, and operates the semiconductor switch only when opening and closing the mechanical contact switch. An object of the present invention is to propose a hybrid relay that can realize low power consumption.
上記目的を達成するために、本発明のハイブリッドリレーは、第1駆動部により接点が開閉される第1機械式接点スイッチと、前記第1駆動部とは別体の第2駆動部により接点が開閉される第2機械式接点スイッチと、該第2機械式接点スイッチと直列に接続する半導体スイッチと、を備え、電源より負荷に供給する給電路上で、前記第2機械式接点スイッチと前記半導体スイッチとによる直列回路が前記第1機械式接点スイッチと並列に接続されるハイブリッドリレーであって、前記第1機械式接点スイッチが、その接点が開閉されるときに前記第1駆動部に電流が供給されるラッチング型の機械式接点スイッチであり、前記第2機械式接点スイッチが、その接点を閉じるときに常に前記第2駆動部に電流が供給される常時励磁型の機械式接点スイッチであり、前記半導体スイッチが、光信号を発生する発光素子を有し、該発光素子の光信号に基づいて導通及び非導通が制御されるフォトカプラであり、前記第2駆動部と前記発光素子とを直列に接続して、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを同時に導通させた状態とするとき、共通の電流により前記第2駆動部と前記発光素子とを駆動させ、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチは、前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉を切り換える前には、それぞれが導通し、前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉を切り換えた後は、それぞれが非導通となることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the hybrid relay of the present invention has a contact by a first mechanical contact switch whose contact is opened and closed by a first drive unit and a second drive unit separate from the first drive unit. A second mechanical contact switch that is opened and closed; and a semiconductor switch that is connected in series with the second mechanical contact switch. The second mechanical contact switch and the semiconductor A hybrid relay in which a series circuit including a switch is connected in parallel with the first mechanical contact switch, and when the first mechanical contact switch is opened and closed, a current is supplied to the first drive unit. a latch type mechanical contact switch supplied, the second mechanical contact switch is always energized type mechanical current is supplied always the second driving unit when closing the contacts A point switch, and the semiconductor switch is a photocoupler that has a light emitting element that generates an optical signal, and that is controlled to be conductive and nonconductive based on the optical signal of the light emitting element. When the light emitting element is connected in series and the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are in a conductive state at the same time, the second drive unit and the light emitting element are driven by a common current, Each of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch becomes conductive before switching the opening and closing of the contact of the first mechanical contact switch, and after the switching of the opening and closing of the contact of the first mechanical contact switch Are characterized by being non-conductive.
このような構成のハイブリッドリレーにおいて、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させるとき、前記第2機械式接点スイッチの接点を閉じた後に、前記半導体スイッチを導通し、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを非導通とするとき、前記半導体スイッチを非導通とした後に、前記第2機械式接点スイッチの接点を開く。 In the hybrid relay having such a configuration, when the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on, the semiconductor switch is turned on after closing the contact of the second mechanical contact switch, and the second When each of the mechanical contact switch and the semiconductor switch is turned off, the contact of the second mechanical contact switch is opened after the semiconductor switch is turned off.
そして、前記半導体スイッチが、前記交流電源から供給される電圧が中心電圧となるときに導通する、ゼロクロス点弧機能を備えた半導体スイッチとすることで、中心電圧となったときに前記半導体スイッチが導通する。これにより、前記半導体スイッチが導通する際に前記電源から前記負荷に流れ込む突入電流量を、前記半導体スイッチを導通させる制御動作のタイミングに関係なく、一定の電流量とすることができる。 Then, the semiconductor switch is a semiconductor switch having a zero-cross firing function that conducts when the voltage supplied from the AC power supply becomes the center voltage. Conduct. As a result, the amount of inrush current that flows from the power source to the load when the semiconductor switch is conductive can be made constant, regardless of the timing of the control operation that causes the semiconductor switch to conduct.
又、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを非導通とするとき、前記半導体スイッチを非導通とした後に、前記交流電源による交流電圧の半周期以上となる時間が経過したとき、前記第2機械式接点スイッチの接点を開くものとすることで、前記半導体スイッチにトライアックが用いられる場合に、確実にトライアックが非導通となってから前記第2機械式接点スイッチの接点を開くことができる。よって、前記負荷への電流供給がなされているときに、前記第2機械式接点スイッチにより遮断されないような構成とできる。 Further, when each of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch is made non-conductive, after the semiconductor switch is made non-conductive, when a time that is longer than a half cycle of the AC voltage by the AC power source has passed, By opening the contact of the second mechanical contact switch, when a triac is used for the semiconductor switch, the contact of the second mechanical contact switch can be opened reliably after the triac becomes non-conductive. it can. Therefore, when the current is supplied to the load, the second mechanical contact switch is not cut off.
又、前記第1機械式接点スイッチの接点を閉じる場合は、前記第2機械式接点スイッチの接点を閉じた後に前記半導体スイッチを導通させて、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させた状態で、前記第1機械式接点スイッチの接点を閉じた後、前記第2機械式接点スイッチの接点を開くと同時に前記半導体スイッチを非導通とし、前記第1機械式接点スイッチの接点を開く場合は、前記第2機械式接点スイッチの接点を閉じると同時に前記半導体スイッチを導通させて、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させた状態で、前記第1機械式接点スイッチの接点を開いた後、前記半導体スイッチを非導通とした後に前記第2機械式接点スイッチの接点を開くものとしてもよい。 When closing the contact of the first mechanical contact switch, the semiconductor switch is turned on after closing the contact of the second mechanical contact switch, and each of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch is turned on. After closing the contact of the first mechanical contact switch in a conductive state, the contact of the second mechanical contact switch is opened, and at the same time, the semiconductor switch is turned off, and the contact of the first mechanical contact switch When opening the first mechanical contact switch, the contact of the second mechanical contact switch is closed and the semiconductor switch is turned on at the same time, and the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on. After the contact of the contact switch is opened, the contact of the second mechanical contact switch may be opened after the semiconductor switch is turned off.
このとき、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを非導通の状態から同時に導通させる場合は、前記発光素子及び前記第2駆動部のそれぞれに、第1電流を供給し、前記第2機械式接点スイッチが導通状態であるときに、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させる場合は、前記発光素子及び前記第2駆動部のそれぞれに、前記第1電流より電流量の小さい第2電流を供給するものとしてもよい。更に、前記第2機械式接点スイッチの前記第2接点部を閉じるとき、前記第2駆動部に第1電流を流す一方で、前記第2機械式接点スイッチの前記第2接点部を閉じた後は、前記第2駆動部に第1電流よりも電流値の小さい第2電流を流すものとしてもよい。 At this time, when both the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on simultaneously from a non-conductive state, a first current is supplied to each of the light emitting element and the second drive unit, and the second When the mechanical contact switch is in a conducting state, when the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on, a current amount from the first current to each of the light emitting element and the second driving unit is determined. It is good also as what supplies a 2nd electric current with small. Further, when the second contact portion of the second mechanical contact switch is closed, the first current is supplied to the second drive portion while the second contact portion of the second mechanical contact switch is closed. May flow a second current having a current value smaller than the first current through the second driving unit.
又、前記第2機械式接点スイッチを、その接点が開閉されるときに前記第2駆動部に電流が供給されるラッチング型の機械式接点スイッチとしてもよい。 The second mechanical contact switch may be a latching mechanical contact switch that supplies current to the second drive unit when the contact is opened or closed.
又、上述のいずれかのハイブリッドリレーにおいて、前記第2機械式接点スイッチにおける接点圧力が、前記第1機械式接点スイッチにおける接点圧力よりも小さく、且つ、前記第2機械式接点スイッチにおける接点間距離が、前記第1機械式接点スイッチにおける接点間距離よりも短いものとする。 In any of the hybrid relays described above, the contact pressure in the second mechanical contact switch is smaller than the contact pressure in the first mechanical contact switch, and the distance between the contacts in the second mechanical contact switch. Is shorter than the distance between the contacts in the first mechanical contact switch.
又、前記第1機械式接点スイッチが、その接点が閉じて短絡電流が流れたときに該接点を閉じる方向に電磁吸引力を形成する磁気回路を、該接点が設けられた接点端子に有するものとし、ラッチング型の前記第1機械式接点スイッチが、その接点を閉じているときに、接点が離れないようにできる。 The first mechanical contact switch has a magnetic circuit that forms an electromagnetic attractive force in a direction to close the contact when the contact is closed and a short-circuit current flows in the contact terminal provided with the contact. The first mechanical contact switch of the latching type can prevent the contact from being separated when the contact is closed.
更に、前記第1機械式接点スイッチが、その接点が閉じて短絡電流が流れたときに該接点を閉じる方向に電磁吸引力を形成する磁気回路を、該接点が設けられた接点端子に有するものとしてもよい。 Furthermore, the first mechanical contact switch has a magnetic circuit that forms an electromagnetic attractive force in a direction to close the contact when the contact is closed and a short-circuit current flows in the contact terminal provided with the contact It is good.
又、本発明の制御端末装置は、上述のいずれかにおけるハイブリッドリレーを複数有し、複数の前記ハイブリッドリレーそれぞれの前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉を同時に切り換える場合、所定数のハイブリッドリレー毎に、前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉の切換動作を行うことを特徴とする。 The control terminal device according to the present invention includes a plurality of hybrid relays according to any one of the above, and a predetermined number of hybrid relays when simultaneously switching the opening and closing of the contacts of the first mechanical contact switch of each of the plurality of hybrid relays. Each time, the switching operation of opening and closing at the contact of the first mechanical contact switch is performed.
本発明によると、第1機械式接点スイッチと第2機械式接点スイッチとについて、その接点の開閉を行う第1及び第2駆動部を別体とするとともに、第1機械式接点スイッチをラッチング型とすることで、第1機械式接点スイッチの接点の切換時にのみ、それぞれの駆動部を駆動するだけでよい。即ち、第2機械式接点スイッチ及び半導体スイッチについては、第1機械式接点スイッチの開閉を切り換える際にだけ駆動させるだけでよく、第1機械式接点スイッチの第1駆動部についても、第1機械式接点スイッチの開閉を切り換える際にだけ駆動電流を供給するだけでよい。よって、ハイブリッドリレーにおける電力消費量を低減でき、又、第2機械式接点スイッチ及び半導体スイッチを備えることで、第1機械式接点スイッチにおいて、その開閉時における接点溶着を防止できる。 According to the present invention, the first mechanical contact switch and the second mechanical contact switch are separated from the first and second drive units for opening and closing the contacts, and the first mechanical contact switch is a latching type. Thus, it is only necessary to drive the respective driving units only at the time of switching the contacts of the first mechanical contact switch. That is, the second mechanical contact switch and the semiconductor switch need only be driven when switching the opening and closing of the first mechanical contact switch, and the first drive portion of the first mechanical contact switch is also used for the first mechanical contact switch. It is only necessary to supply the drive current when switching the opening and closing of the contact switch. Therefore, the power consumption in the hybrid relay can be reduced, and by providing the second mechanical contact switch and the semiconductor switch, contact welding at the time of opening and closing of the first mechanical contact switch can be prevented.
<第1の実施形態>
本発明における第1の実施形態となるハイブリッドリレーについて、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態のハイブリッドリレーの内部構成を示す概略回路図であり、図2は、図1のハイブリッドリレーにおける各部における状態遷移を示すタイミングチャートである。
<First Embodiment>
A hybrid relay according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing the internal configuration of the hybrid relay of the present embodiment, and FIG. 2 is a timing chart showing state transitions at various parts in the hybrid relay of FIG.
1.ハイブリッドリレーの構成
図1に示すように、本実施形態のハイブリッドリレー1は、直列に接続された交流電源2及び負荷3のそれぞれの一端に接続されることで、交流電源2及び負荷3と閉回路を形成する。即ち、交流電源2から負荷3への電源の投入及び遮断が、ハイブリッドリレー1のON(閉)/OFF(開)によって決定される。そして、交流電源2は、例えば、100Vの商用電源などとされ、負荷3は、例えば、蛍光灯や白熱球を含む照明器具又は換気扇などとされる。
1. Configuration of Hybrid Relay As shown in FIG. 1, the
ハイブリッドリレー1は、負荷3の一端に一端が接続された交流電源2の他端と接続される端子10と、負荷3の他端に接続される端子11と、端子10,11に両端が接続される接点部S1を有する第1機械式接点スイッチ12と、端子10と接点部S1の一端との接続ノードに一端が接続された接点部S2を有する第2機械式接点スイッチ13と、接点部S2の他端にT1電極が接続されるとともに端子11にT2電極が接続されたトライアックS3を有する半導体スイッチ14と、第1及び第2機械式接点スイッチ12,13と半導体スイッチ14のそれぞれのON(閉)/OFF(開)制御を行う信号処理回路16と、を備える。
The
このハイブリッドリレー1の回路構成の詳細について、更に説明する。ハイブリッドリレー1は、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2と半導体スイッチ14のトライアックS3とによって構成される直列回路と、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1とが、端子10,11間で並列に接続される。第1機械式接点スイッチは、ラッチング型の機械式接点スイッチであり、接点部S1をON(閉)に切り換えるための電磁力を発生する磁気コイルL1と、接点部S1をOFF(開)に切り換えるための電磁力を発生する磁気コイルL2と、を備える。一方、第2機械式接点スイッチ13は、常時励磁型の機械式接点スイッチであり、接点部S2をON(閉)で保持するための電磁力を発生する磁気コイルL3を備える。即ち、磁気コイルL1,L2が、第1機械式接点スイッチ12の第1駆動部を構成し、磁気コイルL3が、第2機械式接点スイッチ13の第2駆動部を構成する。
Details of the circuit configuration of the
そして、第1機械式接点スイッチ12において、磁気コイルL1の一端が、アノード電極が信号処理回路16に接続されたダイオードD3のカソード電極に接続される一方で、磁気コイルL2の一端が、アノード電極が信号処理回路16に接続されたダイオードD4のカソード電極に接続される。この磁気コイルL1,L2の他端同士が接続され、この磁気コイルL1,L2の接続ノードは、接地される(尚、本実施形態を含めた各実施形態における「接地」は、ハイブリッドリレー内における基準電圧に接続することを意味する。)とともに、ダイオードD1,D2それぞれのアノード電極に接続される。又、ダイオードD1,D2それぞれのカソード電極は、ダイオードD3,D4それぞれのカソード電極に接続される。
In the first
このように、第1機械式接点スイッチ12は、直列に接続された磁気コイルL1,L2と、アノード電極同士が接続されるダイオードD1,D2と、アノード電極が信号処理回路16に接続されたダイオードD3,D4とによって構成される。一方、第2機械式接点スイッチ13は、1つの磁気コイルL3と、磁気コイルL3と並列に接続されたダイオードD5とによって構成される。そして、磁気コイルL3の一端とダイオードD5のアノード電極とによる接続ノードが接地され、磁気コイルL3の他端とダイオードD5のカソード電極とによる接続ノードが信号処理回路16に接続される。
As described above, the first
又、半導体スイッチ14は、トライアックS3と、トライアックS3のT2電極とゲート電極との間に並列に接続された抵抗R1及びコンデンサC1と、トライアックS3のT1電極に一端が接続された抵抗R2と、抵抗R2の他端にT1電極が接続されたフォトトライアックS4を備えたフォトトライアックカプラ15とによって構成される。そして、フォトトライアックカプラ15は、信号処理回路16に対して抵抗R3を介してアノード電極が接続されるとともにカソード電極が接地された発光ダイオードLDを更に備え、T2電極がトライアックS3のゲート電極に接続されたフォトトライアックS4に、発光ダイオードLDからの光信号が入光される構造となる。更に、フォトトライアックS4は、ゼロクロス機能を備えた半導体スイッチング素子であり、発光ダイオードLDからの光信号が入光されたとき、T2電極側に交流電源2による交流電圧の中心電圧(基準電圧)を検出して初めて導通(ON)する。
The
2.ハイブリッドリレーによる電源投入
このように構成されるハイブリッドリレー1における、交流電源2から負荷3への電源投入及び遮断それぞれを行うときの動作について、図2のタイミングチャートを参照にして、以下に説明する。まず、交流電源2から負荷3へ電源を投入することが信号処理回路16に指示された際の、ハイブリッドリレー1内の各部の動作について説明する。図2のタイミングチャートに示すように、信号処理回路16より磁気コイルL3に対して駆動電流が供給されると、磁気コイルL3により電磁吸引力が発生し、この磁気コイルL3と共に第2機械式接点スイッチ13を構成する接点部S2がONとなる。尚、磁気コイルL3と並列に接続されたダイオードD5は、磁気コイルL3を流れる電流が逆流することを防止するための逆流防止ダイオードとして機能する。
2. Turning on the power by the hybrid relay The operation of the
このように、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2がONとされると、信号処理回路16は、次に、発光ダイオードLDに対して駆動電流を与える。これにより、フォトトライアックカプラ15では、発光ダイオードLDが発光して、その発光による光信号をフォトトライアックS4が受光する。このとき、フォトトライアックS4は、ゼロクロス機能を備えるため、図3のタイミングチャートに示すように、交流電源2からの交流電圧が中心電圧(基準電圧)となったことを検出したときに、フォトトライアックS4が導通状態(ON)となる。尚、図3は、交流電源2からの交流電圧と、第1及び第2機械式接点スイッチ12,13及び半導体スイッチ14における各部の動作状態との関係を示すタイミングチャートである。
As described above, when the contact portion S2 of the second
フォトトライアックS4の導通により、抵抗R1及びコンデンサC1による並列回路に対して、交流電源2からの交流電流が、抵抗R2及びフォトトライアックS4を介して流れる。これにより、抵抗R1及びコンデンサC1による並列回路が動作して、トライアックS3のゲート電極に電流を供給し、トライアックS3が導通状態(ON)となる。これによって、負荷3が、ハイブリッドリレー1内の第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14を介して、交流電源2と電気的に接続されるため、負荷3には、交流電源2による電源が投入される。
Due to the conduction of the phototriac S4, an alternating current from the
このとき、交流電源2から負荷3に対して突入電流が流れ込むため、導通状態となったトライアックS3及びフォトトライアックS4のそれぞれについても、この突入電流に基づく大電流が流れることとなる。この突入電流は、フォトトライアックS4がゼロクロス機能を備えることで、フォトトライアックS4が導通するタイミングが、交流電源2からの交流電圧の周期に対してバラツキがなくなるため、その電流量におけるバラツキを抑制できる。又、この突入電流が第2機械式接点スイッチ13の接点部S2に流れるが、接点部S2における接点が閉じた状態で流れるため、接点の開閉切換時におけるアークの発生はなく、この第2機械式接点スイッチ13における接点溶着などによる接点消耗を防止できる。
At this time, since an inrush current flows from the
このようにして、半導体スイッチ14内のトライアックS3をONとし、交流電源2からの電源が負荷3へ投入された後、信号処理回路16は、駆動電流となるパルス電流を、ダイオードD3を介して磁気コイルL1に与える。このとき、第1機械式接点スイッチ12では、ダイオードD1が磁気コイルL1へ流れる電流が逆流することを防ぐ逆流防止ダイオードとして機能し、磁気コイルL2へ電流が流れることをダイオードD4が防止する。これにより、磁気コイルL1にパルス電流が流れて、一時的に電磁吸引力が働き、第1機械式接点スイッチ12における接点部S1がONとなる。尚、第1機械式接点スイッチ12はラッチング型であるため、図2に示すように、磁気コイルL1への電流供給がなくなった後も、接点部S1がONのままで保持される。
In this way, after the triac S3 in the
このように、第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14によって、交流電源2から負荷3への給電路が確保された後に、第1機械式接点スイッチ12がONとされるため、その接点部S1へ突入電流が流れることを防止できる。よって、第1機械式接点スイッチ12は、接点溶着の要因となる、突入電流に基づく接点バウンズを防止できる。そして、この第1機械式接点スイッチ12の接点部S1を介した交流電源2による負荷3への電力供給が開始されると、半導体スイッチ14における給電路を遮断するために、信号処理回路16は、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止する。そのため、発光ダイオードLDの発光動作が停止し、フォトトライアックS4への光信号の照射が停止されるため、フォトトライアックS4は、交流電源2からの交流電圧が中心電圧(基準電圧)となったときに動作を停止し、非導通状態(OFF)となる。
As described above, since the first
そして、フォトトライアックS4がOFFとなると、トライアックS3のゲート電極へ電流供給がなくなるため、トライアックS3が非導通状態となり、半導体スイッチ14がOFFとなる。この半導体スイッチ14がOFFとなった後、信号処理回路16は、第2機械式接点スイッチ13の磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止する。即ち、磁気コイルL3への電流供給が停止されるため、常時励磁型の第2機械式接点スイッチ13は、磁気コイルL3による電磁吸引力がなくなって、接点部S2がOFFとなる。これにより、半導体スイッチ14がOFFした後に第2機械式接点スイッチ13がOFFとなるため、第2機械式接点スイッチ13は、電流が流れていない状態で接点部S2の接点を開く。よって、第2機械式接点スイッチ13をOFFとするときに、接点部S2の接点間におけるアークの発生が防止できるため、第2機械式接点スイッチ13における接点溶着を防止できる。
When the phototriac S4 is turned off, no current is supplied to the gate electrode of the triac S3, so that the triac S3 is turned off and the
このようにして、交流電源2からの負荷3への電源投入が行われるとき、信号処理回路16は、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDのそれぞれに駆動電流を供給するタイミングを、図3のようにすることで、上述のように、第2機械式接点スイッチ13における接点溶着などによる接点消耗を防止できる。即ち、1周期Tとなる交流電圧が、交流電源2より供給されるとき、発光ダイオードLDへ駆動電流の供給を停止してから磁気コイルL3へ駆動電流の供給を停止するまでの時間t2を、交流電圧の半周期T/2よりも長い時間とする。
In this way, when power is supplied to the
これにより、フォトトライアックカプラ15におけるフォトトライアックS4をOFFとすることで、トライアックS3を完全にOFFした後に、第2機械式接点スイッチ13をOFFとすることができる。又、フォトトライアックカプラ15におけるフォトトライアックS4がゼロクロス機能を備えることで、トライアックS3をONとしたときの突入電流のバラツキを抑制できるが、磁気コイルL3へ駆動電流の供給を開始してから発光ダイオードLDへ駆動電流の供給を開始するまでの時間t1を、交流電圧の半周期T/2よりも長い時間として、突入電流のバラツキをより確実に抑制できるものとしてもよい。
Thus, by turning off the photo triac S4 in the
3.ハイブリッドリレーによる電源遮断
一方、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1がONであり、交流電源2より負荷3へ電力供給がなされているときに、信号処理回路16に対して、負荷3への電源の遮断が指示されると、図2のタイミングチャートに示すように、信号処理回路16が、磁気コイルL3へ駆動電流を供給する。これにより、負荷3への電源投入時と同様、第2機械式接点スイッチ13における接点部S2がONとなる。その後、時間t1が経過すると、信号処理回路16が発光ダイオードLDに駆動電流を供給する。この発光ダイオードLDが発光して光信号をフォトトライアックS4に照射するため、フォトトライアックS4が、交流電源2からの交流電圧が中心電圧(基準電圧)となったときに導通し、トライアックS3が導通して、半導体スイッチ14がONとなる。
3. On the other hand, when the contact portion S1 of the first
これにより、交流電源2から負荷3への給電路として、第1機械式接点スイッチ12を介した給電路と、第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14を介した給電路とが、ハイブリッドリレー1内に形成される。即ち、第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14を介した給電路が確保されるため、負荷3へ流れる電流の一部が、第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14に流れて、第1機械式接点スイッチ12に流れる電流量を低減できる。又、第2機械式接点スイッチ13をONとしてから半導体スイッチ14をONとするため、接点部S2においてアークの発生を回避できるため、第2機械式接点スイッチ13における接点溶着などによる接点消耗を防止できる。
Thereby, as a power feeding path from the
その後、信号処理回路16が、駆動電流となるパルス電流を、ダイオードD4を介して磁気コイルL2に与えて、磁気コイルL2を一時的に励磁させることで、接点部S1をOFFに切り換える。このとき、接点部S1は、電流量が小さくなった状態で接点を開くため、アークの発生を抑制することができ、第1機械式接点スイッチ12における接点溶着などによる接点消耗を防止できる。又、第1機械式接点スイッチ12では、ダイオードD2が磁気コイルL2へ流れる電流が逆流することを防ぐ逆流防止ダイオードとして機能し、磁気コイルL1へ電流が流れることをダイオードD3が防止する。
Thereafter, the
このようにして、第1機械式接点スイッチ12における接点部S1がOFFとなると、まず、信号処理回路16は、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止する。これにより、フォトトライアックS4に対する発光ダイオードLDからの光信号の照射がなくなるため、交流電源2からの交流電圧が中心電圧(基準電圧)となったときに、フォトトライアックS4がOFFとなる。このフォトトライアックS4の非導通に連動して、トライアックS3が非導通となるため、半導体スイッチ14がOFFとなる。よって、交流電源2から負荷3への給電路が遮断されるため、交流電源2による負荷3への電力供給が停止される。
Thus, when the contact portion S1 in the first
又、信号処理回路16は、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止してから時間t2が経過すると、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止する。即ち、半導体スイッチ14がOFFとなった後に、磁気コイルL3による励磁が停止されて接点部S2の接点を開くことにより、第2機械式接点スイッチ13をOFFとする。このとき、既に半導体スイッチ14がOFFとなり、第2機械式接点スイッチ13に電流が流れることがないため、接点部S2の接点を開いても、アークの発生がなく、その接点消耗を防止できる。
Further, the
4.第1機械式接点スイッチ12における接点部S1の構成例
上述のようなハイブリッドリレー1に具備される第1機械式接点スイッチ12の接点部S1の構成例について、図4を参照して説明する。図4に示すように、接点部S1は、一端が固定された固定接点端子101と、一端が固定されるとともに不図示の駆動部材により他端が変位する可動接点端子102とによって構成される。この固定接点端子101及び可動接点端子102のそれぞれは、導体材料によって形成され、更に、可動接点端子102は、不図示の駆動部材によって押圧されたときに他端が変位するように、可橈性を備えた導体材料で形成される。そして、固定接点端子101の他端には、可動接点端子102に相対する面上に、固定接点103が凸設され、可動接点端子102の他端には、可動接点端子102に相対する面上に、可動接点104が凸設される。
4). Configuration Example of Contact Part S1 in First Mechanical Contact Switch 12 A configuration example of the contact part S1 of the first
又、固定接点端子101は、その一端と固定接点103との間に、固定接点103の設置された面と逆側の面と両側面を覆うU字型断面の固定鉄片105を装着する。可動接点端子102の可動接点104の設置された面と逆側の面には、固定接点端子101の延設方向に沿って固定接点端子101の一端に向かって延びるように、可動接点端子102の他端から押圧部107が延設される。更に、固定接点端子101と可動接点端子102の押圧部107との間において、固定鉄片105の両端に接触可能な位置に、可動鉄片106が設置される。そして、固定鉄片105の両端は、固定接点端子101の可動接点端子102に対向する面よりも可動接点端子102に向かって突出している。又、固定鉄片105及び可動鉄片106のそれぞれは、磁性体材料によって形成される。
In addition, a fixed
このように構成される接点部S1は、不図示の駆動部材によって可動接点端子102が押圧されると、可動接点端子102の他端が固定接点端子101の他端に向かって変位し、図5に示すように、可動接点104が固定接点103に当接することで導通する。このとき、可動接点端子102の押圧部107によって可動鉄片106が押圧されるため、可動接点端子102における可動接点104と共に、可動鉄片106が固定接点端子101に向かって変位する。
In the contact portion S1 configured in this manner, when the
よって、固定接点103と可動接点104とが接触して、接点部S1が導通したとき、固定鉄片105と可動鉄片106が接触することで、その外周側を周回する磁性体が、固定接点端子101の周りに設置されることとなる。即ち、固定鉄片105及び可動鉄片106によるリング状の磁性体は、固定接点端子101を流れる電流を周回するように形成する。そのため、固定鉄片105及び可動鉄片106に、固定接点端子101を流れる電流を中心とする同心円状の誘導磁束が発生する。この誘導磁束の発生により、固定鉄片105と可動鉄片106とは、互いに吸引し合う。
Therefore, when the fixed
又、接点部S1は、固定接点103と可動接点104とを接触して導通させたときに、固定接点103及び可動接点104それぞれを流れる電流が逆方向に平行となるため、固定接点端子101と稼動接点端子102との間には、電磁反発力が発生する。これに対して、図4に示すように、固定鉄片105及び可動鉄片106を備えた構成とすることで、固定鉄片105と可動鉄片106とによる電磁吸引力が発生することで、固定接点103及び可動接点104を流れる逆方向の平行電流による電磁反発力が打ち消される。これにより、接点部S1における接点バウンズを抑制できるだけでなく、磁気コイルL1,L2を含む可動接点端子102を変位させる第1駆動部を小型化でき、第1機械式接点スイッチ12自体をも小型化できる。
Further, since the current flowing through each of the fixed
5.第2機械式接点スイッチ13における接点部S2の構成例
次に、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2の構成例について、図面を参照して説明する。この第2機械式接点スイッチ13の接点部S2は、その接点間距離が、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1よりも短く、又、接点圧力が、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1よりも小さい。これにより、第2機械式接点スイッチ13の磁気コイルL3のコイル巻数を少なくすることができ、磁気コイルL3を小型化できる。更に、接点部S2を、本出願人による特願2007−166523号に示す各構成とすることで、接点部S2をも小型化できることから、第2機械式接点スイッチ13自体を小型化できる。
5. Configuration Example of Contact Portion S2 in Second
この第2機械式接点スイッチ13の接点部S2の構成例を、図6に示す。尚、図6に示す例を以下で説明するが、小型化可能であれば、例えば、特願2007−166523号において、第2駆動部を圧電素子や形状記憶合金により形成することで、駆動コイルL3を省略できる構成などといった他の構成としてもよい。まず、図6に示す接点部S2の構成について、以下に説明する。図6に示す接点部S2は、導体材料で形成される2つの固定接点端子201,202と、この2つの固定接点端子201,202を架橋するように接触可能な導体材料による可動接点部材203と、可動接点部材203を固定接点端子201,202側に押圧する絶縁材料による駆動部材204と、を備える。
A configuration example of the contact portion S2 of the second
固定接点端子201,202及び可動接点部材203のそれぞれは、導体板によって形成されるとともに、固定接点端子201,202は、筐体205の底面側に、それぞれが接触しないように配置される。又、可動接点部材203は、その4隅に設けられた略逆U字状の屈曲部206で筐体205に支持され、駆動部材204による押圧がないときは、筐体205内部の中空で、固定接点端子201,202から離間した位置に配置される。更に、筐体205が絶縁材料で形成されることで、駆動部材204による押圧がないときは、固定接点端子201,202及び可動接点部材203それぞれの間は絶縁された状態となる。
Each of the fixed
このように構成される接点部S2は、駆動部材204によって可動接点部材203が押圧されると、可動接点部材203は、屈曲部206の可橈性により、その中心部分が固定接点端子201,202に向かって変位する。これにより、可動接点部材203が固定接点端子201,202と接触するため、可動接点部材203が、固定接点端子201,202を架橋する。よって、固定接点端子201は、可動接点部材203を介して、固定接点端子202と電気的に接続できるため、接点部S2が導通状態となる。
When the
6.トライアックS3及びフォトトライアックS4の構成例
更に、トライアックS3及びフォトトライアックS4の構成について、図7〜図9を参照して以下に説明する。尚、以下では、図7〜図9に示したトライアックS3の内部構造に基づいて、トライアックS3の構成について説明するが、ゲート電極の構成以外については、フォトトライアックS4についても同様の構成とすることで実現できる。
6). Configuration Example of Triac S3 and Photo Triac S4 Further, the configuration of the triac S3 and the photo triac S4 will be described below with reference to FIGS. In the following, the configuration of the triac S3 will be described based on the internal structure of the triac S3 shown in FIGS. 7 to 9. However, the phototriac S4 has the same configuration except for the configuration of the gate electrode. Can be realized.
まず、図7に示すトライアックS3は、表面層にT1電極301とゲート電極302が設けられるとともに裏面層にT2電極(不図示)が設けられた、双方向制御整流型の半導体チップ300を備える。この半導体チップ300は、第2リード端子304aを一部として有するリードフレーム304の表面上にT2電極を構成する裏面側全体が当接するようにして、リードフレーム304に半田接続される。そして、その表面上に半導体チップ300の裏面側のT2電極が接続されたリードフレーム304は、放熱部303aを兼ねたステム303上に半田により接合され、電流導通時の半導体チップ300の裏面(T2電極)側における熱が放熱される。
First, the triac S3 shown in FIG. 7 includes a bidirectionally controlled rectification
又、半導体チップ300は、その表面側において、T1電極301には、それぞれの他端が第1リード端子301aに超音波接続された2本の線状ワイヤ301bそれぞれの一端が超音波接続される。そして、ゲート電極302には、他端がゲートリード端子302aに超音波接続された線状ワイヤ302bの一端が超音波接続される。更に、半導体チップ300の表面側で、T1電極301が一つの角部を除去した略矩形状に形成されるとともに、その除去した角部に、T1電極301との境界となる外周部分がT1電極301と絶縁されたゲート電極302が形成される。
In addition, on the surface side of the
このように、ゲート電極302が1本の線状ワイヤ302bで接続されるのに対して、T1電極301が2本の線状ワイヤ301bで接続されるため、そのT1電極301での接続面積がゲート電極302での接続面積より広くなる。このとき、2本の線状ワイヤ301bそれぞれについて、超音波接続によるT1電極301との接続箇所を複数箇所とすることで、その接続面積を更に広くできる。又、半導体チップ300の裏側がリードフレーム304と面接続された状態となるため、T2電極(不図示)におけるリードフレーム304との接続面積についても、ゲート電極302における線状ワイヤ302bとの接続面積に比べて広くなる。
In this way, the
そのため、突入電流がトライアックS3に流れた場合であっても、トライアックS3のT1電極301及びT2電極302では、その接合部分の面積が広くなるため、この接合部分での電流が分散される。これにより、トライアックS3では、局部的な電流集中による絶縁破壊を防止でき、結果、トライアックS3の突入電流に対する耐量を向上できる。尚、この局部的な電流集中による絶縁破壊を防止するために、T1電極301が、3本以上の線状ワイヤ301bが接続されるものとしてもよいし、その断面積が線状ワイヤ301bよりも広いリボン状ワイヤによって接続されるものとしてもよい。
For this reason, even when an inrush current flows to the triac S3, the area of the junction portion of the
又、図8のように、2本の線状ワイヤ301bが接続されたT1電極301に更に、断面形状が略台形状となるブロック状の放熱ブロック310を接合することで、トライアックS3のT1電極における放熱効率を向上できる。よって、突入電流がトライアックS3に流れた場合に、その突入電流による温度上昇を抑制できるため、結果、トライアックS3の突入電流に対する耐量を向上できる。更に、図9のように、T1電極301での接合面積を広くするとともに放熱効果を向上させるために、線状ワイヤ301bの代わりに、第1リード端子301aを有するリードフレーム301cをT1電極301に半田接続するものとしてもよい。
Further, as shown in FIG. 8, a
<第2の実施形態>
本発明における第2の実施形態となるハイブリッドリレーについて、図面を参照して説明する。図10は、本実施形態のハイブリッドリレーの内部構成を示す概略回路図であり、図11は、図10のハイブリッドリレーにおける各部における状態遷移を示すタイミングチャートである。尚、図10のハイブリッドリレーにおいて、図1のハイブリッドリレーにおける構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment>
A hybrid relay according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic circuit diagram showing the internal configuration of the hybrid relay of this embodiment, and FIG. 11 is a timing chart showing state transitions at various parts in the hybrid relay of FIG. In the hybrid relay of FIG. 10, the same components as those in the hybrid relay of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態のハイブリッドリレー1aは、図10に示すように、第2機械式接点スイッチ13の磁気コイルL3と、半導体スイッチ14の一部となるフォトトライアックカプラ15の発光ダイオードLDとを、直列に接続することで、第1の実施形態のハイブリッドリレー1(図1参照)と比べて、駆動電流量を低減した構成とする。即ち、ハイブリッドリレー1における信号処理回路16の代わりに信号処理回路16aを備え、この信号処理回路16aに一端が接続された抵抗R3の他端に磁気コイルL3の一端が接続され、この磁気コイルL3の他端に発光ダイオードLDのアノード電極が接続される。
As shown in FIG. 10, the hybrid relay 1 a of this embodiment includes a magnetic coil L <b> 3 of the second
又、磁気コイルL3の両端に接続されて磁気コイルL3の逆流防止として機能するダイオードD5は、カソード電極が抵抗R3と接続されるとともに、アノード電極が発光ダイオードLDのアノード電極と接続される。そして、ハイブリッドリレー1aは、発光ダイオードLDのアノード電極と磁気コイルL3との接続ノードに一端が接続された抵抗R4と、発光ダイオードLDのカソード電極に一端が接続された抵抗R5と、抵抗R4,R5それぞれの他端にコレクタ電極が接続されるとともにエミッタ電極が接地されたnpn型のトランジスタTr1,Tr2とが追加された構成となる。又、トランジスタTr1,Tr2のベース電極には、信号処理回路16aより制御信号が与えられる。その他の構成については、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と同様の構成となるので、その詳細については省略する。
The diode D5 connected to both ends of the magnetic coil L3 and functioning as a backflow prevention for the magnetic coil L3 has a cathode electrode connected to the resistor R3 and an anode electrode connected to the anode electrode of the light emitting diode LD. The hybrid relay 1a includes a resistor R4 having one end connected to a connection node between the anode electrode of the light emitting diode LD and the magnetic coil L3, a resistor R5 having one end connected to the cathode electrode of the light emitting diode LD, and resistors R4, R4. In this configuration, npn transistors Tr1 and Tr2 having collector electrodes connected to the other ends of R5 and grounded emitter electrodes are added. A control signal is given from the
このように構成されるハイブリッドリレー1aの動作について、図2及び図11に示すタイミングチャートを参照して以下に説明する。ハイブリッドリレー1aは、第1の実施形態におけるハイブリッドリレー1と同様、磁気コイルL1〜L3及び発光ダイオードLDへ駆動電流の供給するタイミング、接点部S1,S2それぞれのON/OFFタイミング、及び、トライアックS3とフォトトライアックS4それぞれのON/OFFタイミングのそれぞれが、図2のタイミングチャートにおけるタイミングとなる。
The operation of the hybrid relay 1a configured as described above will be described below with reference to the timing charts shown in FIGS. As with the
即ち、交流電源2により負荷3へ電源投入する際は、磁気コイルL3に駆動電流を与えて、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をONとした後に、発光ダイオードLDを発光させてフォトトライアックS4とトライアックS3とを導通させて半導体スイッチ14をONとする。このように、第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14をONとした状態で、パルス電流となる駆動電流を磁気コイルL1に与えることで、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をONに切り換える。その後、発光ダイオードLDへの駆動電流を停止して、フォトトライアックS4とトライアックS3とを非導通にして半導体スイッチ14をOFFとした後に、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止して、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をOFFとする。
That is, when power is supplied to the
一方、交流電源2による負荷3への電力供給を遮断する際は、同様に、磁気コイルL3に駆動電流を与えて、第2機械式接点スイッチ13をONとした後に、発光ダイオードLDを発光させて半導体スイッチ14をONとする。そして、パルス電流となる駆動電流を磁気コイルL2に与えることで、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をOFFに切り換える。その後、発光ダイオードLDへの駆動電流を停止して、半導体スイッチ14をOFFとした後に、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止して、第2機械式接点スイッチ13をOFFとする。
On the other hand, when the power supply to the
このとき、本実施形態のハイブリッドリレー1aは、図11のタイミングチャートに示すように、トランジスタTr1,Tr2のベース電極に制御信号を与えるタイミングを決定することで、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDのそれぞれに駆動電流を与えるタイミングを決定する。よって、以下では、信号処理回路16aによる、トランジスタTr1,Tr2のベース電極に与える制御信号の出力タイミングと、磁気コイルL2及び発光ダイオードLDへ駆動電流の発生タイミングとの関係について、図11のタイミングチャートを参照して説明する。
At this time, as shown in the timing chart of FIG. 11, the hybrid relay 1a of the present embodiment determines the timing at which the control signal is applied to the base electrodes of the transistors Tr1 and Tr2, and thereby each of the magnetic coil L3 and the light emitting diode LD. The timing at which the drive current is applied to is determined. Therefore, in the following, the relationship between the output timing of the control signal given to the base electrodes of the transistors Tr1 and Tr2 by the
図11のタイミングチャートに示すように、信号処理回路16aは、まず、トランジスタTr1のベース電極に制御信号を与えることで、トランジスタTr1を導通状態(ON)とし、抵抗R3,R4と磁気コイルL3とによる直列回路を駆動させる。即ち、信号処理回路16aは、トランジスタTr1をONとすることで、磁気コイルL3のみに駆動電流を与える。これにより、上述したように、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をONとする。
As shown in the timing chart of FIG. 11, the
そして、トランジスタTr1をONとしてから時間t1が経過すると、信号処理回路16aは、トランジスタTr1のゲート電極に対する制御信号の供給を停止すると同時に、トランジスタTr2のゲート電極に対する制御信号の供給を開始する。即ち、トランジスタTr1をOFFとすると同時に、トランジスタTr2をONとして、抵抗R3,R5と磁気コイルL3と発光ダイオードLDとによる直列回路を駆動させる。これにより、信号処理回路16aから、直列に接続された磁気コイルL3及び発光ダイオードLDのそれぞれに対して、駆動電流が供給されるため、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2がONの状態のままで、半導体スイッチ14のトライアックS3をONとできる。
When the time t1 elapses after the transistor Tr1 is turned on, the
又、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と異なり、磁気コイルL3と発光ダイオードLDとが直列に接続されるため、それぞれを流れる駆動電流が共通のものとなる。よって、磁気コイルL3と発光ダイオードLDとを並列に接続した、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と比べて、磁気コイルL3と発光ダイオードLDとを同時に駆動するときの駆動電流量を低減できるため、その消費電力量が抑制される。そして、発光ダイオードLDに駆動電流を与えて、半導体スイッチ14のトライアックS3をONとした後、上述したように、信号処理回路16aは、磁気コイルL1,L2のいずれかにパルス電流となる駆動電流を供給する。即ち、負荷3へ電源投入する場合は、磁気コイルL1に駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をONに切り換える一方で、負荷3への電源を遮断する場合は、磁気コイルL2に駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をOFFに切り換える
Further, unlike the
このようにして、第1機械式接点スイッチ12のON/OFFを切り換えると、信号処理回路16aは、トランジスタTr2のゲート電極に対する制御信号の供給を停止すると同時に、トランジスタTr1のゲート電極に対する制御信号の供給を開始する。即ち、トランジスタTr2をOFFとすると同時に、トランジスタTr1をONとして、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止し、半導体スイッチ14のトライアックS3をOFFとする。このとき、トランジスタTr1がONであることより、磁気コイルL3に対しては、駆動電流が引き続き供給されているため、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2はONのままである。そして、トランジスタTr2をOFFとしてから時間t2が経過すると、信号処理回路16aは、トランジスタTr1のゲート電極に対する制御信号の供給を停止する。即ち、トランジスタTr1をOFFとして、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止し、第2機械式接点スイッチ13をOFFとする。
In this way, when the first
本実施形態のように、駆動コイルL3と発光ダイオードLDとを直列に接続した構成することで、第2機械式接点スイッチ13及び半導体スイッチ14を同時にONとする場合に、駆動コイルL3及び発光ダイオードLDに対して共通の駆動電流を流せる。よって、駆動コイルL3と発光ダイオードLDとを並列に接続した場合と比べて、信号処理回路16aより供給する駆動電流量を低減できるため、ハイブリッドリレー1aにおける消費電力をも低減できる。
When the second
又、本実施形態において、トランジスタTr2をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値を、トランジスタTr1をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値よりも小さくなるように、抵抗R4,R5の抵抗値を設定するものとしてもよい。即ち、抵抗R4,R5それぞれの抵抗値がRr4,Rr5であり、発光ダイオードD5の降下電圧がVdであり、トランジスタTr1をONとたときに磁気コイルL3に流れる電流がIlであるとき、抵抗R5の抵抗値Rr5が、抵抗値Rr4−Vd/Ilより大きくなるように設定される。 In this embodiment, the resistances R4 and R5 are set so that the current value flowing through the magnetic coil L3 when the transistor Tr2 is turned on is smaller than the current value flowing through the magnetic coil L3 when the transistor Tr1 is turned on. The resistance value may be set. That is, when the resistance values of the resistors R4 and R5 are Rr4 and Rr5, the voltage drop of the light emitting diode D5 is Vd, and the current flowing through the magnetic coil L3 when the transistor Tr1 is turned on is Il, the resistor R5 The resistance value Rr5 is set to be larger than the resistance value Rr4-Vd / Il.
このように抵抗R4,R5の抵抗値が設定されることにより、トランジスタTr1をONとし、磁気コイルL3に十分に大きな電流を流して、第2機械式接点スイッチ13をONとできる。そして、第2機械式接点スイッチ13をONの状態で保持して、半導体スイッチ14をONとする場合には、トランジスタTr2をONとして、第2機械式接点スイッチ13をONに切り換えるときよりも低い電流を流すものとできる。これにより、図11のタイミングチャートで、トランジスタTr1,Tr2を動作させるための駆動電流の総量を抑制することができ、低消費電力化を図ることができる。
By setting the resistance values of the resistors R4 and R5 in this way, the transistor Tr1 can be turned on, a sufficiently large current can be passed through the magnetic coil L3, and the second
<第3の実施形態>
本発明における第3の実施形態となるハイブリッドリレーについて、図面を参照して説明する。尚、本実施形態のハイブリッドリレーの内部構成は、第2の実施形態と同様、図10に示す構成となる。又、図12は、本実施形態のハイブリッドリレーにおける各部における状態遷移を示すタイミングチャートである。本実施形態では、第2の実施形態と同じ構成のハイブリッドリレー1aを用いるが、第2の実施形態と異なり、第1機械式接点スイッチ12のON切換時及びOFF切換時それぞれにおいて異なるタイミングで、トランジスタTr1,Tr2それぞれを駆動させる。よって、以下では、図12のタイミングチャートを参照して、本実施形態のハイブリッドリレー1aの動作について説明する。
<Third Embodiment>
A hybrid relay according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the internal structure of the hybrid relay of this embodiment becomes a structure shown in FIG. 10 similarly to 2nd Embodiment. FIG. 12 is a timing chart showing the state transition in each part of the hybrid relay of this embodiment. In the present embodiment, the hybrid relay 1a having the same configuration as that of the second embodiment is used. However, unlike the second embodiment, the first
図12のタイミングチャートに示すように、負荷3へ電源投入する際は、第2の実施形態と同様、まず、信号処理回路16aがトランジスタTr1をONとして、磁気コイルL3に駆動電流を供給し、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をONとする。その後、信号処理回路16aは、トランジスタTr1をOFFとすると同時にトランジスタTr2をONとし、磁気コイルL3と発光ダイオードLDとに駆動電流を供給する。これにより、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2がONの状態のままで、半導体スイッチ14のトライアックS3がONとなる。このように、半導体スイッチ14内のトライアックS3をONとして、交流電源2からの電源が負荷3へ投入されると、信号処理回路16aは、磁気コイルL1にパルス電流となる駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をONとする。
As shown in the timing chart of FIG. 12, when power is supplied to the
そして、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1を介した交流電源2による負荷3への電力供給が開始されると、半導体スイッチ14における給電路を遮断するために、信号処理回路16aは、トランジスタTr2をOFFとして、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止する。即ち、本実施形態では、負荷3へ電源投入する際において、第1機械式接点スイッチ12をONとした後は、第2の実施形態と異なり、トランジスタTr1をONとして磁気コイルL3のみに駆動電流を供給する期間を除くこととなる。これにより、本実施形態の電源投入時の動作を行うことで、第2の実施形態の動作と比べて、第1機械式接点スイッチ12をONとした後に、トランジスタTr1をONとして、磁気コイルL3に駆動電流を供給する分に相当する、消費電力を低減できる。
Then, when the power supply to the
一方、交流電源2による負荷3への電力供給を遮断する際は、第2の実施形態と異なり、信号処理回路16aは、まず、トランジスタTr2をONとして、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDのそれぞれに駆動電流を供給し、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2及び半導体スイッチ14のトライアックS3をONとする。このように、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2及び半導体スイッチ14内のトライアックS3を介した給電路が確立されると、信号処理回路16aは、パルス電流となる駆動電流を磁気コイルL2に供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をOFFとする。
On the other hand, when the power supply to the
この第1機械式接点スイッチ12の接点部S1を介した給電路を遮断すると、第2の実施形態と同様、信号処理部16aは、トランジスタTr2をOFFとすると同時に、トランジスタTr1をONとして、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止し、半導体スイッチ14のトライアックS3をOFFとする。これにより、交流電源2による負荷3への電力供給が、遮断される。その後、信号処理回路16aは、トランジスタTr1をOFFとして、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止し、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をOFFとする。
When the power supply path through the contact portion S1 of the first
即ち、本実施形態では、負荷3への電力供給を遮断する際において、第2の実施形態と異なり、半導体スイッチ14をONとする前の、第2機械式接点スイッチ12のみをONとする期間を除くこととなる。これにより、本実施形態の電源遮断時の動作を行うことで、第2の実施形態の動作と比べて、半導体スイッチ14をONとする前に、トランジスタTr1をONとして、磁気コイルL3に駆動電流を供給する分に相当する、消費電力を低減できる。
That is, in the present embodiment, when the power supply to the
<第4の実施形態>
本発明における第4の実施形態となるハイブリッドリレーについて、図面を参照して説明する。図13は、本実施形態のハイブリッドリレーの内部構成を示す概略回路図であり、図14は、図13のハイブリッドリレーにおける各部における状態遷移を示すタイミングチャートである。尚、図13のハイブリッドリレーにおいて、図10のハイブリッドリレーにおける構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Fourth Embodiment>
A hybrid relay according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a schematic circuit diagram showing the internal configuration of the hybrid relay of this embodiment, and FIG. 14 is a timing chart showing state transitions at various parts in the hybrid relay of FIG. In the hybrid relay of FIG. 13, the same components as those in the hybrid relay of FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態のハイブリッドリレー1bは、図13に示すように、ハイブリッドリレー1a(図10参照)の構成に、抵抗R5a、及びトランジスタTr2aによる直列回路を、発光ダイオードLDのカソード電極に更に接続した構成となる。即ち、発光ダイオードLDのカソード電極と抵抗R5との接続ノードに一端が接続された抵抗R5aの他端に、エミッタ電極が接地されたnpn型のトランジスタTr2aのコレクタが接続される。又、ハイブリッドリレー1bは、信号処理回路16aの代わりに、トランジスタTr1,Tr2,Tr2aのゲート電極、及び、磁気コイルL1,L2それぞれに電流信号を与える信号処理回路16bを備える。
As shown in FIG. 13, the
このように構成されるハイブリッドリレー1bにおいて、発光ダイオードLDに接続される抵抗R5,R5aそれぞれの抵抗値Rr5,Rr5aの関係は、Rr5<Rr5aとなる。又、抵抗R4の抵抗値がRr4であり、発光ダイオードD5の降下電圧がVdであり、トランジスタTr1をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流がIlであるとき、抵抗R5の抵抗値Rr5は、抵抗値Rr4−Vd/Ilとなる。このように抵抗R5,R5aの抵抗値Rr5,Rr5aを設定することで、トランジスタTr1をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値と、トランジスタTr2をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値とを等しくするとともに、トランジスタTr2aをONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値を小さくすることができる。
In the
以下では、図14のタイミングチャートを参照して、本実施形態のハイブリッドリレー1bの動作について説明する。図14のタイミングチャートに示すように、負荷3へ電源投入する際は、第3の実施形態と同様、まず、信号処理回路16bがトランジスタTr1をONとして、磁気コイルL3に駆動電流を供給し、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をONとする。このようにして、磁気コイルL3に十分な駆動電流を与えて接点部S2をONとした後は、接点部S2をON状態で保持するために必要な電流量の駆動電流を、磁気コイルL3に流せばよく、その電流量を低くすることができる。よって、第3の実施形態と異なり、信号処理回路16bは、トランジスタTr1をOFFとすると同時にトランジスタTr2aをONとし、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDに、トランジスタTr1をONとしたときよりも電流量の小さい駆動電流を供給する。
Below, with reference to the timing chart of FIG. 14, operation | movement of the
これにより、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2がONの状態のままで、半導体スイッチ14のトライアックS3がONとなる。このようにして、交流電源2からの電源が負荷3へ投入されると、信号処理回路16bは、第3の実施形態と同様、磁気コイルL1にパルス電流となる駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をONとする。その後、半導体スイッチ14における給電路を遮断するために、信号処理回路16bは、トランジスタTr2aをOFFとして、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止する。
As a result, the triac S3 of the
一方、交流電源2による負荷3への電力供給を遮断する際は、第3の実施形態と同様、信号処理回路16bは、まず、トランジスタTr2をONとして、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDのそれぞれに駆動電流を供給する。このようにして、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2及び半導体スイッチ14のトライアックS3をONとすると、次に、磁気コイルL3に流す駆動電流を低減できるので、信号処理部16bは、トランジスタTr2をOFFとすると同時に、トランジスタTr2aをONとする。このように、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDのそれぞれに供給する駆動電流を小さくした状態で、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2及び半導体スイッチ14のトライアックS3のON状態を保持した後、信号処理回路16bは、パルス電流となる駆動電流を磁気コイルL2に供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をOFFとする。
On the other hand, when the power supply to the
この第1機械式接点スイッチ12の接点部S1を介した給電路を遮断すると、信号処理部16bは、トランジスタTr2aをOFFとすると同時に、トランジスタTr1をONとして、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止し、半導体スイッチ14のトライアックS3をOFFとする。これにより、第3の実施形態と同様、交流電源2による負荷3への電力供給が、遮断される。その後、信号処理回路16bは、第3の実施形態と同様、トランジスタTr1をOFFとして、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止し、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をOFFとする。
When the power supply path through the contact portion S1 of the first
このように、本実施形態では、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をONとするときにのみ、磁気コイルL3へ供給する駆動電流の電流量を大きくするとともに、第2機械式設定スイッチ13の接点部S2をONの状態に保持するときは、磁気コイルL3へ供給する駆動電流の電流量を低くすることができる。よって、本実施形態のハイブリッドリレー1bを使用することで、第3の実施形態の場合と比べて、その消費電力を更に低減できる。
Thus, in the present embodiment, only when the contact portion S2 of the second
<第5の実施形態>
本発明における第5の実施形態となるハイブリッドリレーについて、図面を参照して説明する。図15は、本実施形態のハイブリッドリレーの内部構成を示す概略回路図であり、図16は、図15のハイブリッドリレーにおける各部における状態遷移を示すタイミングチャートである。尚、図15のハイブリッドリレーにおいて、図13のハイブリッドリレーにおける構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Fifth Embodiment>
A hybrid relay according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 15 is a schematic circuit diagram showing the internal configuration of the hybrid relay of this embodiment, and FIG. 16 is a timing chart showing state transitions at various parts in the hybrid relay of FIG. In the hybrid relay of FIG. 15, the same components as those in the hybrid relay of FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態のハイブリッドリレー1cは、図15に示すように、ハイブリッドリレー1b(図13参照)の構成に、抵抗R4a及びトランジスタTr1aによる直列回路を、磁気コイルL3と抵抗R4との接続ノードに更に接続した構成となる。即ち、磁気コイルL3と抵抗R4との接続ノードに抵抗R4aの一端が接続され、抵抗R4aの他端にエミッタ電極が接地されたnpn型のトランジスタTr1aのコレクタが接続される。又、ハイブリッドリレー1cは、信号処理回路16bの代わりに、トランジスタTr1,Tr1a,Tr2,Tr2aのゲート電極、及び、磁気コイルL1,L2それぞれに電流信号を与える信号処理回路16cを備える。
As shown in FIG. 15, the hybrid relay 1c of the present embodiment further includes a series circuit including a resistor R4a and a transistor Tr1a in the configuration of the
又、抵抗R4,R4aそれぞれの抵抗値Rr4、Rr4aは、抵抗R5,R5aの抵抗値Rr5,Rr5aとの関係と同様、Rr4<Rr4aとなる。即ち、トランジスタTr1をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値と、トランジスタTr2をONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値とを等しくするとともに、トランジスタTr1aをONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値と、トランジスタTr2aをONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値とを等しくする。そして、トランジスタTr1,Tr2のいずれかをONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値に比べて、トランジスタTr1a,Tr2aのいずれかをONとしたときに磁気コイルL3に流れる電流値を小さくすることができる。 Further, the resistance values Rr4 and Rr4a of the resistors R4 and R4a respectively satisfy Rr4 <Rr4a, as in the relationship between the resistance values Rr5 and Rr5a of the resistors R5 and R5a. That is, the current value flowing through the magnetic coil L3 when the transistor Tr1 is turned on is equal to the current value flowing through the magnetic coil L3 when the transistor Tr2 is turned on, and the magnetic coil is turned on when the transistor Tr1a is turned on. The current value flowing through L3 is made equal to the current value flowing through the magnetic coil L3 when the transistor Tr2a is turned on. The current value flowing through the magnetic coil L3 when one of the transistors Tr1a and Tr2a is turned on is made smaller than the current value flowing through the magnetic coil L3 when either the transistor Tr1 or Tr2 is turned on. Can do.
このようなハイブリッドリレー1cの動作について、図16のタイミングチャートを参照して、以下に説明する。図16のタイミングチャートに示すように、負荷3へ電源投入する際は、第4の実施形態と同様、まず、信号処理回路16bがトランジスタTr1をONとして、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をONとする。そして、信号処理回路16bは、トランジスタTr1をONとしたときよりも電流量の小さい駆動電流を供給するために、トランジスタTr1をOFFとすると同時にトランジスタTr2aをONとして、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2がONの状態のままで、半導体スイッチ14のトライアックS3がONとなる。このようにして、交流電源2からの電源が負荷3へ投入されると、信号処理回路16cは、第3の実施形態と同様、磁気コイルL1にパルス電流となる駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をONとした後、トランジスタTr2aをOFFとして、磁気コイルL3及び発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止する。
The operation of the hybrid relay 1c will be described below with reference to the timing chart of FIG. As shown in the timing chart of FIG. 16, when power is supplied to the
一方、交流電源2による負荷3への電力供給を遮断する際は、第4の実施形態と同様、信号処理回路16bは、まず、トランジスタTr2をONとして、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2及び半導体スイッチ14のトライアックS3をONとした後、信号処理部16bは、トランジスタTr2をOFFとすると同時に、トランジスタTr2aをONとする。このように、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2及び半導体スイッチ14のトライアックS3がONとなっている間に、信号処理回路16cは、パルス電流となる駆動電流を磁気コイルL2に供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をOFFとする。
On the other hand, when the power supply to the
この第1機械式接点スイッチ12の接点部S1を介した給電路を遮断すると、第4の実施形態と異なり、信号処理部16bは、トランジスタTr2aをOFFとすると同時に、トランジスタTr1aをONとして、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止し、半導体スイッチ14のトライアックS3をOFFとする。即ち、交流電源2による負荷3への電力供給を遮断したときにおいても、磁気コイルL3に供給する駆動電流を、トランジスタTr2aをONとしたときと同様、小さい駆動電流とすることができる。よって、第4の実施形態と比べて、その消費電力を更に低減できる。その後、信号処理回路16cは、トランジスタTr1aをOFFとして、磁気コイルL3への駆動電流の供給を停止し、第2機械式接点スイッチ13の接点部S2をOFFとする。
When the power supply path via the contact portion S1 of the first
尚、本実施形態のハイブリッドリレー1cの構成から、抵抗R5a、及びトランジスタTr2aによる直列回路を省いた構成としてもよい。このように構成した場合、負荷3へ電源投入する際には、第3の実施形態と同様、トランジスタTr1をOFFとすると同時にトランジスタTr2をONとする。一方、負荷3への電力供給を遮断する際には、第3の実施形態と同様、トランジスタTr2をONとした状態で、磁気コイルL2に駆動電流を供給する。
In addition, it is good also as a structure which abbreviate | omitted the series circuit by resistance R5a and transistor Tr2a from the structure of the hybrid relay 1c of this embodiment. In this configuration, when power is supplied to the
上述の第2〜第5の実施形態それぞれにおけるハイブリッドリレーによると、発光ダイオードLDと、磁気コイルL3とに駆動電流を流しているときに、磁気コイルL1,L2のいずれかに駆動電流を流したとき、その駆動電流の総量が大きくなる。即ち、磁気コイルL1,L2のいずれかに駆動電流を流したとき、ハイブリッドリレーの駆動回路に供給する駆動電流が一時的にピークとなる。そのため、電源線により伝送制御装置と通信を行う制御端末装置が、上述のハイブリッドリレーを複数備えた構成となる場合、複数のハイブリッドリレーそれぞれによる電源投入又は電源遮断を行うときに、それぞれのハイブリッドリレーを同一タイミングで動作させると、このピーク時の駆動電流が制御端末装置に供給されることとなる。よって、複数のハイブリッドリレーそれぞれによる電源投入又は電源遮断を行う場合、諸定数(例えば、2つ)のハイブリッドリレー毎に同一タイミングで動作させるようにすることで、ピークとなる駆動電流を分散させることができ、制御端末装置への供給電圧の極端な電圧降下を抑制できる。 According to the hybrid relay in each of the second to fifth embodiments described above, when a drive current is passed through the light emitting diode LD and the magnetic coil L3, a drive current is passed through either the magnetic coils L1 or L2. When the total amount of the drive current increases. That is, when a drive current is passed through either one of the magnetic coils L1 and L2, the drive current supplied to the hybrid relay drive circuit temporarily peaks. Therefore, when the control terminal device that communicates with the transmission control device through the power supply line has a configuration including a plurality of the hybrid relays described above, when each of the plurality of hybrid relays performs power-on or power-off, each hybrid relay Are operated at the same timing, the driving current at the peak time is supplied to the control terminal device. Therefore, when power is turned on or off by each of the plurality of hybrid relays, the driving current that reaches the peak is dispersed by operating the hybrid relays of various constants (for example, two) at the same timing. And an extreme voltage drop in the supply voltage to the control terminal device can be suppressed.
<第6の実施形態>
本発明における第6の実施形態となるハイブリッドリレーについて、図面を参照して説明する。図17は、本実施形態のハイブリッドリレーの内部構成を示す概略回路図であり、図18は、図17のハイブリッドリレーにおける各部における状態遷移を示すタイミングチャートである。尚、図17のハイブリッドリレーにおいて、図1のハイブリッドリレーにおける構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
<Sixth Embodiment>
A hybrid relay according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a schematic circuit diagram showing the internal configuration of the hybrid relay of this embodiment, and FIG. 18 is a timing chart showing state transitions at various parts in the hybrid relay of FIG. In the hybrid relay of FIG. 17, the same components as those in the hybrid relay of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態のハイブリッドリレー1dは、図17に示すように、ハイブリッドリレー1(図1参照)における第2機械式接点スイッチ13の代わりに、第1機械式接点スイッチ12と同様のラッチング型となる第2機械式接点スイッチ13aを備える。即ち、第2機械式接点スイッチ13aは、接点部S2をONに切り換えるための電磁力を発生する磁気コイルL3aと、接点部S2をOFFに切り換えるための電磁力を発生する磁気コイルL3bと、を備える。この磁気コイルL3a,L3bは直列に接続され、その接続ノードが接地される。よって、本実施形態では、磁気コイルL3a,L3bが、第2機械式接点スイッチ13aの第2駆動部を構成する。
As shown in FIG. 17, the
更に、磁気コイルL3a,L3bを備えた第2機械式接点スイッチ13aは、第1機械式接点スイッチ12におけるダイオードD1〜D4に相当するダイオードD6〜D9を備える。即ち、そのアノード電極が接地されたダイオードD6,D7のそれぞれが、磁気コイルL3a,L3bそれぞれに並列に接続されるとともに、そのアノード電極が信号処理回路16dに接続されたダイオードD8,D9それぞれのカソード電極が、ダイオードD6,D7それぞれのカソード電極に接続される。その他の構成については、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と同様の構成となるので、その詳細については省略する。
Further, the second
ハイブリッドリレー1dは、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1、第2機械式接点スイッチ13aの接点部S2、及び、半導体スイッチ14のトライアックS3それぞれにおけるON/OFFの切換タイミングが、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と同様となる。即ち、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と同一の構成となる第1機械式接点スイッチ12及び半導体スイッチ14それぞれにおける、磁気コイルL1,L2及び発光ダイオードLDについては、信号処理回路16bから駆動電流が供給されるタイミングが、第1の実施形態と同様となる。よって、以下では、ハイブリッドリレー1dの動作について、第2機械式接点スイッチ13aのON/OFFを中心に、図18のタイミングチャートを参照して説明する。
The
図18のタイミングチャートに示すように、負荷3へ電源投入する際は、第2機械式接点スイッチ13aの接点部S2をONとするために、信号処理回路16dから磁気コイルL3aに、パルス電流となる駆動電流が供給される。これにより、第2機械式接点スイッチ13aの接点部S2がONに切りかわると、磁気コイルL3aに駆動電流を供給してから時間t1が経過したときに、信号処理回路16dより、発光ダイオードLDに駆動電流が供給される。よって、第1の実施形態のハイブリッドリレー1と同様、第2機械式接点スイッチ13aがONとなった後に、交流電源2からの交流電圧が中心電圧(基準電圧)となったときに、半導体スイッチ14内で、フォトトライアックS4の導通に連動して、トライアックS3がONとなり、半導体スイッチがONとされる。
As shown in the timing chart of FIG. 18, when power is applied to the
このようにして、第2機械式接点スイッチ13aと半導体スイッチ14とがONとなって、交流電源2による負荷3への電力供給が開始すると、信号処理回路16dが磁気コイルL1に、パルス電流となる駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をONとする。そして、第1機械式接点スイッチ12がONに切りかわると、信号処理回路16dは、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止する。これにより、半導体スイッチ14では、交流電源2からの交流電圧が中心電圧(基準電圧)となったとき、トライアックS3及びフォトトライアックS4のそれぞれが非導通となり、半導体スイッチ14がOFFとなる。
In this way, when the second
又、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止してから時間t2が経過すると、信号処理回路16dは、第2機械式接点スイッチ13aの磁気コイルL3bに対して、パルス電流となる駆動電流を供給する。これにより、第2機械式接点スイッチ13aでは、接点部S2がOFFに切りかわる。このように動作することで、第2機械式接点スイッチ13aをONとしてからOFFとするまでの間に、半導体スイッチ14をONとすることができる。又、信号処理回路16dは、第2機械式接点スイッチ13aのON/OFFを切り換えるときのみ、磁気コイルL3a,L3bに駆動電流を供給する。即ち、半導体スイッチ14の発光ダイオードLDへ駆動電流を供給するタイミングと、磁気コイルL3a,L3bに駆動電流を供給するタイミングとを、異なるタイミングとしている。
When the time t2 has elapsed since the supply of the drive current to the light emitting diode LD is stopped, the
そして、負荷3への電力供給を遮断する際においても、信号処理回路16dは、第2機械式接点スイッチ13aのON/OFFを切り換えるときのみ、磁気コイルL3a,L3bに、パルス電流となる駆動電流を供給する。即ち、まず、磁気コイルL3aに駆動電流を供給して、第2機械式接点スイッチ13aの接点部S2をONとした後、発光ダイオードLDに駆動電流を供給して、半導体スイッチ14のトライアックS3をONとする。その後、磁気コイルL2に駆動電流を供給して、第1機械式接点スイッチ12の接点部S1をOFFとすると、まず、発光ダイオードLDへの駆動電流の供給を停止して、半導体スイッチ14のトライアックS3をOFFとする。そして、磁気コイルL3bに駆動電流を供給して、第2機械式接点スイッチ13aの接点部S2をOFFとする。
Even when the power supply to the
本実施形態のように、第2機械式接点スイッチ13aをラッチング型の機械式接点スイッチとすることで、駆動コイルL3a,L3bにパルス電流となる駆動電流を供給するだけで、接点部S2のON/OFFを切り換えることができる。よって、駆動コイルL3a,L3b及び発光ダイオードLDのそれぞれに対して、信号処理回路16dより同時に駆動電流が流れることがない。よって、常時励磁型の第2機械式接点スイッチ13を備えた第1の実施形態のハイブリッドリレー1と比べて、小型化に対する妨げはあるものの、信号処理回路16dより供給する駆動電流量を低減できるため、ハイブリッドリレー1bにおける消費電力をも低減できる。
As in the present embodiment, the second
尚、上述の各実施形態において、第1機械式接点スイッチ12が、主接点となる接点部S1と連動して開閉動作を行う容量の小さい補助接点を有するものとし、補助接点の開閉を信号処理回路16,16a〜16dそれぞれが確認することで、接点部S1の導通/非導通を検知するものとしてもよい。この補助接点を有する第1機械式接点スイッチ12を備える構成とすることで、接点部S1の導通/非導通を確実に検出して、第2機械式接点スイッチ13,13aの接点部S2及び半導体スイッチ14それぞれの遮断動作に移行させることができる。
In each of the above-described embodiments, the first
1,1a〜1d ハイブリッドリレー
2 交流電源
3 負荷
10,11 端子
12 第1機械式接点スイッチ
13,13a 第2機械式接点スイッチ
14 半導体スイッチ
15 フォトトライアックカプラ
16,16a〜16d 信号処理回路
C1 コンデンサ
D1〜D9 ダイオード
L1〜L3 磁気コイル
L3a,L3b 磁気コイル
LD 発光ダイオード
R1〜R5 抵抗
R4a,R5a 抵抗
S1,S2 接点部
S3 トライアック
S4 フォトトライアック
Tr1,Tr2 トランジスタ
Tr1a,Tr2a トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1駆動部とは別体の第2駆動部により接点が開閉される第2機械式接点スイッチと、
該第2機械式接点スイッチと直列に接続する半導体スイッチと、を備え、
電源より負荷に供給する給電路上で、前記第2機械式接点スイッチと前記半導体スイッチとによる直列回路が前記第1機械式接点スイッチと並列に接続されるハイブリッドリレーであって、
前記第1機械式接点スイッチが、その接点が開閉されるときに前記第1駆動部に電流が供給されるラッチング型の機械式接点スイッチであり、
前記第2機械式接点スイッチが、その接点を閉じるときに常に前記第2駆動部に電流が供給される常時励磁型の機械式接点スイッチであり、
前記半導体スイッチが、光信号を発生する発光素子を有し、該発光素子の光信号に基づいて導通及び非導通が制御されるフォトカプラであり、
前記第2駆動部と前記発光素子とを直列に接続して、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを同時に導通させた状態とするとき、共通の電流により前記第2駆動部と前記発光素子とを駆動させ、
前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチは、
前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉を切り換える前には、それぞれが導通し、
前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉を切り換えた後は、それぞれが非導通となることを特徴とするハイブリッドリレー。 A first mechanical contact switch whose contact is opened and closed by a first drive unit;
A second mechanical contact switch whose contact is opened and closed by a second drive unit separate from the first drive unit;
A semiconductor switch connected in series with the second mechanical contact switch,
A hybrid relay in which a series circuit of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch is connected in parallel to the first mechanical contact switch on a power supply path that supplies power to a load from a power source,
The first mechanical contact switch is a latching type mechanical contact switch in which a current is supplied to the first drive unit when the contact is opened and closed;
The second mechanical contact switch is a normally-excited mechanical contact switch in which current is always supplied to the second drive unit when the contact is closed;
The semiconductor switch has a light emitting element that generates an optical signal, and is a photocoupler in which conduction and non-conduction are controlled based on the optical signal of the light emitting element,
When the second driving unit and the light emitting element are connected in series so that the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are simultaneously turned on, the second driving unit and the light emitting element are connected to each other by a common current. Drive the light emitting element,
The second mechanical contact switch and the semiconductor switch are:
Before switching the opening and closing at the contact of the first mechanical contact switch, each is conducted,
The hybrid relay according to claim 1, wherein after switching between opening and closing of the contact of the first mechanical contact switch, each becomes non-conductive.
前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させるとき、前記第2機械式接点スイッチの接点を閉じた後に、前記半導体スイッチを導通し、
前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを非導通とするとき、前記半導体スイッチを非導通とした後に、前記第2機械式接点スイッチの接点を開くことを特徴とするハイブリッドリレー。 In claim 1,
When each of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch is conducted, after closing the contact of the second mechanical contact switch, the semiconductor switch is conducted,
A hybrid relay characterized in that when each of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch is turned off, the contact of the second mechanical contact switch is opened after the semiconductor switch is turned off.
前記電源が交流電源であるとともに、
前記半導体スイッチが、前記交流電源から供給される電圧が中心電圧となるときに導通する、ゼロクロス点弧機能を備えた半導体スイッチであることを特徴とするハイブリッドリレー。 In claim 2,
The power source is an AC power source,
2. The hybrid relay according to claim 1, wherein the semiconductor switch is a semiconductor switch having a zero-cross firing function that conducts when a voltage supplied from the AC power supply becomes a center voltage.
前記電源が交流電源であるとともに、
前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを非導通とするとき、前記半導体スイッチを非導通とした後に、前記交流電源による交流電圧の半周期以上となる時間が経過したとき、前記第2機械式接点スイッチの接点を開くことを特徴とするハイブリッドリレー。 In claim 2 or claim 3,
The power source is an AC power source,
When each of the second mechanical contact switch and the semiconductor switch is made non-conductive, after the semiconductor switch is made non-conductive, when a time that is longer than a half cycle of the AC voltage by the AC power source has passed, A hybrid relay characterized by opening the contact of a mechanical contact switch.
前記第1機械式接点スイッチの接点を閉じる場合は、前記第2機械式接点スイッチの接点を閉じた後に前記半導体スイッチを導通させて、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させた状態で、前記第1機械式接点スイッチの接点を閉じた後、前記第2機械式接点スイッチの接点を開くと同時に前記半導体スイッチを非導通とし、
前記第1機械式接点スイッチの接点を開く場合は、前記第2機械式接点スイッチの接点を閉じると同時に前記半導体スイッチを導通させて、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させた状態で、前記第1機械式接点スイッチの接点を開いた後、前記半導体スイッチを非導通とした後に前記第2機械式接点スイッチの接点を開くことを特徴とするハイブリッドリレー。 In claim 1,
When closing the contact of the first mechanical contact switch, the semiconductor switch is turned on after the contact of the second mechanical contact switch is closed, and the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on. In the state, after closing the contact of the first mechanical contact switch, at the same time as opening the contact of the second mechanical contact switch, the semiconductor switch is made non-conductive,
When opening the contact of the first mechanical contact switch, the contact of the second mechanical contact switch is closed, and at the same time, the semiconductor switch is turned on, and the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on. In a state where the first mechanical contact switch is opened, the contact of the second mechanical contact switch is opened after the semiconductor switch is turned off.
前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを非導通の状態から同時に導通させる場合は、前記発光素子及び前記第2駆動部のそれぞれに、第1電流を供給し、
前記第2機械式接点スイッチが導通状態であるときに、前記第2機械式接点スイッチ及び前記半導体スイッチそれぞれを導通させる場合は、前記発光素子及び前記第2駆動部のそれぞれに、前記第1電流より電流量の小さい第2電流を供給することを特徴とするハイブリッドリレー。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
In the case where the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on simultaneously from the non-conductive state, a first current is supplied to the light emitting element and the second drive unit, respectively.
When the second mechanical contact switch and the semiconductor switch are turned on when the second mechanical contact switch is in a conductive state, the first current is supplied to each of the light emitting element and the second drive unit. A hybrid relay characterized by supplying a second current having a smaller current amount.
前記第2機械式接点スイッチの前記第2接点部を閉じるとき、前記第2駆動部に第1電流を流す一方で、前記第2機械式接点スイッチの前記第2接点部を閉じた後は、前記第2駆動部に第1電流よりも電流値の小さい第2電流を流すことを特徴とするハイブリッドリレー。 In any one of Claims 1 thru | or 6 ,
When closing the second contact portion of the second mechanical contact switch, while passing a first current through the second drive unit, while closing the second contact portion of the second mechanical contact switch, A hybrid relay, wherein a second current having a current value smaller than a first current is allowed to flow through the second drive unit.
前記第2機械式接点スイッチが、その接点が開閉されるときに前記第2駆動部に電流が供給されるラッチング型の機械式接点スイッチであることを特徴とするハイブリッドリレー。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The hybrid relay, wherein the second mechanical contact switch is a latching type mechanical contact switch in which a current is supplied to the second drive unit when the contact is opened and closed.
前記第2機械式接点スイッチにおける接点圧力が、前記第1機械式接点スイッチにおける接点圧力よりも小さく、且つ、前記第2機械式接点スイッチにおける接点間距離が、前記第1機械式接点スイッチにおける接点間距離よりも短いことを特徴とするハイブリッドリレー。 In any one of Claims 1 thru | or 8 ,
The contact pressure in the second mechanical contact switch is smaller than the contact pressure in the first mechanical contact switch, and the distance between the contacts in the second mechanical contact switch is the contact in the first mechanical contact switch. A hybrid relay characterized by being shorter than the distance.
前記第1機械式接点スイッチが、その接点が閉じて短絡電流が流れたときに該接点を閉じる方向に電磁吸引力を形成する磁気回路を、該接点が設けられた接点端子に有することを特徴とするハイブリッドリレー。 In any one of Claims 1 thru | or 9 ,
The first mechanical contact switch has a magnetic circuit that forms an electromagnetic attraction force in a direction to close the contact when the contact is closed and a short-circuit current flows, at the contact terminal provided with the contact. Hybrid relay.
前記第1機械式接点スイッチが、その接点と連動する補助接点を有し、
当該補助接点の開閉に基づいて、前記第1機械式接点スイッチの接点による導通又は非導通が検知されることを特徴とするハイブリッドリレー。 In any one of Claims 1 to 10 ,
The first mechanical contact switch has an auxiliary contact interlocking with the contact;
A hybrid relay, wherein conduction or non-conduction due to a contact of the first mechanical contact switch is detected based on opening and closing of the auxiliary contact.
複数の前記ハイブリッドリレーそれぞれの前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉を同時に切り換える場合、所定数のハイブリッドリレー毎に、前記第1機械式接点スイッチの接点における開閉の切換動作を行うことを特徴とする制御端末装置。
A plurality of hybrid relays according to any one of claims 1 to 11 are provided,
When simultaneously switching the opening and closing of the contacts of the first mechanical contact switch of each of the plurality of hybrid relays, the switching operation of the opening and closing of the contacts of the first mechanical contact switch is performed for each predetermined number of hybrid relays. Control terminal device.
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