図面 (/)

技術 電気採暖具のリレー制御装置

出願人 パナソニック株式会社
発明者 永里洋片山尚保山本融士
出願日 2001年12月17日 (18年3ヶ月経過) 出願番号 2001-382660
公開日 2003年7月3日 (16年8ヶ月経過) 公開番号 2003-185164
状態 特許登録済
技術分野 抵抗加熱の制御 電気、蓄熱等の区域暖房方式
主要キーワード リレー制御装置 電力供給タイミング 付勢解除 現在位相 ピーク値付近 位相区間 リレー出力 位相分割
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年7月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

電源投入後1回目リレー接点開閉する時の交流電源波形に対するタイミングを電圧の一方の極性及び電圧のピーク値付近に偏らせることなく、均等に行い、リレー接点の接触不良寿命低下を防止する。

解決手段

ヒータ2への通電オンオフするリレー接点9と、リレー接点9を開閉させるリレーコイル11と、温度検知線4の検出した温度が所望の温度になるようにリレーコイル11の付勢を制御するマイクロコンピュータ3とを備え、電源投入後1回目のリレーコイル11の付勢を交流電源波形に対してランダムなタイミングで行う。

概要

背景

図6は電気カーペットに適用した従来のリレー制御装置の構成図である。交流電源には、リレー接点1を介してヒータ2が接続されると共にマイクロコンピュータ3が接続されている。このうちヒータ2は、図示していないがカーペット本体に配線されている。

また、マイクロコンピュータ3には、カーペット本体に配線された温度検知線4が接続されると共にリレーコイル5、ゼロクロス点検出手段6が接続されている。このリレーコイル5は、付勢及びその付勢解除によりリレー接点1を開閉するものであり、ゼロクロス点検出手段6は、交流電源波形のゼロクロス点を検出するものである。

かかる構成において、マイクロコンピュータ3は、温度検知線4によるカーペット本体の検知温度設定温度との温度差をなくすようにリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を行ってヒータ2への電力の供給・遮断を行い、カーペット本体の温度を設定温度に制御している。

ここで、リレー接点1の開閉が、たとえば交流電源電圧極性が一方向に印加されている状態で行われると、リレー接点1における一方の接点金属微粒子が飛び、その回数が多くなると、リレー接点1の接触不良が発生する。

さらに、リレー接点1の開閉が電源電圧ピーク時に行われると、定格100Vの商用電源では、ピーク値141Vまで電圧が上昇するので、最大141Vの電圧がリレー接点1に印加されることになり、たとえば電気カーペットのような大電流を用いるものに対しては、リレー接点1の寿命を短くすることがある。

そこで、従来の電気暖具のリレー制御装置では、電流容量余裕度を持たせた大型のリレーを用いたり、リレー接点を保護するために、交流電源波形の1周期内を複数の位相区間に分割し、その全ての位相区間で均等にリレー接点の開閉を行うものや、交流電源波形のゼロクロス点でリレー接点の開閉を行うようにしている。

まず、リレー接点1の開閉を交流電源波形の1周期内で均等に行う場合の一例として、位相分割方式を図を用いて説明する。図7、8は、交流電源波形を複数の位相区間に分割したイメージ図であり、この例では交流の1周期を均等にf1〜f8の8つの位相区間に分割している。図8はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を実際に行った時のタイミングチャートであり、上から交流電源波形、リレーコイル5の付勢状況、リレー接点1の電圧波形である。

ここで、1回目のリレーコイル5への付勢及びその付勢解除を交流電源波形の位相区間f1で行うと、リレー接点1はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除からある遅れ時間Tp、Tqをもって開閉する。そして2回目の付勢及びその付勢解除は位相区間f2で行われる。リレー接点1は同様に位相区間f2からある遅れ時間Tp、Tqをもって開閉する。これを順に位相区間f8まで繰り返し行うことにより、交流電源波形の1周期内の全ての位相区間で均等にリレー接点1の開閉を行う。なお、位相区間の判定は例えばゼロクロス点検出手段6の信号とマイクロコンピュータ3の持つ時間計測機能を用いれば容易に実現できる。

次に、交流電源波形のゼロクロス点でリレー接点1の開閉を行うゼロクロス点方式の一例を図9を用いて説明する。図9はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を実際に行った時のタイミングチャートであり、上から交流電源波形、リレーコイル5の付勢状況、リレー接点1の電圧波形である。

先に述べたように、リレー接点1の開閉はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除からある遅れ時間Tp、Tqをもって行われる。そこで、マイクロコンピュータ3は、あらかじめその遅れ時間を見込んでリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を行う。

1回目のリレーコイル5の付勢及びその付勢解除は、交流電源波形のゼロクロス点よりも時間P、Qだけ早いタイミングで行う。この時間P、Qはあらかじめデータとしてマイクロコンピュータ3が内部メモリに記憶しており、設計時に実際の遅れ時間を測定して決定したものである。しかし、実際には遅れ時間はリレー毎に異なり、また、経時的な変化もする。そこで、一般的には時間P、Qを実際の遅れ時間Tp、Tqに合致するように常に更新しており、その手法の概要を以下に示す。

まず、実際のリレー接点1の開閉状況を接点検出手段7で検出し、実際の遅れ時間Tp、Tqを計測する。そして、データとして持っている時間P、Qと実際の遅れ時間Tp、Tqとの時間差p(=Tp−P)、q(=Tq−q)を考慮して時間P、Qのデータを更新し、次回のリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を行う。つまり、マイクロコンピュータ3は、次回のリレーコイル5の付勢及びその付勢解除をゼロクロス点よりも時間P+p、Q+qだけ早いタイミングで行うようにし、リレー接点1の開閉が確実にゼロクロス点で行われるように制御する。ここで、遅れ時間Tp、Tqの計測や、リレーコイル5の付勢及びその付勢解除タイミングの判定は例えばゼロクロス点検出手段6、接点検出手段7の信号とマイクロコンピュータ3の持つ時間計測機能を用いれば容易に実現できる。

上記に示したような手法を用いて、リレー接点の保護をはかりながら、温度制御を行っている。

概要

電源投入後1回目のリレー接点を開閉する時の交流電源波形に対するタイミングを電圧の一方の極性及び電圧のピーク値付近に偏らせることなく、均等に行い、リレー接点の接触不良や寿命低下を防止する。

ヒータ2への通電オンオフするリレー接点9と、リレー接点9を開閉させるリレーコイル11と、温度検知線4の検出した温度が所望の温度になるようにリレーコイル11の付勢を制御するマイクロコンピュータ3とを備え、電源投入後1回目のリレーコイル11の付勢を交流電源波形に対してランダムなタイミングで行う。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

電気暖具本体に配線されたヒータ及び温度検知線と、前記ヒータへの通電オンオフするリレー接点と、前記リレー接点を開閉させるリレーコイルと、前記温度検知線の検出した温度が所望の温度になるように前記リレーコイルへの付勢及びその付勢解除を制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは電気採暖具本体への電源投入後1回目に前記リレーコイルを付勢する時の交流電源波形に対するタイミングをランダムにすることを特徴とする電気採暖具のリレー制御装置

請求項2

交流電源波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段を備え、マイクロコンピュータは起動してから前記ゼロクロス点検出手段がゼロクロス点を検出するまでの時間Tsを計測し、前記時間Tsに応じて電源投入後1回目にリレーコイルを付勢する時の交流電源波形に対するタイミングを決定することを特徴とする請求項1に記載の電気採暖具のリレー制御装置。

請求項3

マイクロコンピュータはリレーコイルの付勢及びその付勢解除を交流電源波形1周期内を複数の位相区間に分割して前記位相区間を順に付勢及びその付勢解除を行うと共に、電源投入後1回目に前記リレーコイルを付勢するタイミングを前記時間Tsに応じて前記分割した複数の位相区間から選択することを特徴とする請求項2に記載の電気採暖具のリレー制御装置。

請求項4

リレー接点とリレーコイルを有する複数のリレーを備え、マイクロコンピュータは電気採暖具本体への電源投入後1回目に付勢するリレーコイルを前記複数のリレーのリレーコイルからランダムに決定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気採暖具のリレー制御装置。

請求項5

交流電源波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段を備え、マイクロコンピュータは起動してから前記ゼロクロス点検出手段がゼロクロス点を検出するまでの時間Tsを計測し、前記時間Tsに応じて電源投入後1回目に付勢するリレーコイルを前記複数のリレーコイルから決定することを特徴とする請求項4に記載の電気採暖具のリレー制御装置。

請求項6

電気採暖具本体への通電をオンオフする電源スイッチをマイクロコンピュータの電源側に備えてなる請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気採暖具のリレー制御装置。

技術分野

0001

本発明は、ヒータへの電力の供給・遮断リレー接点にて行う、電気カーペット電気毛布などの電気暖具リレー制御装置に関するものである。

背景技術

0002

図6は電気カーペットに適用した従来のリレー制御装置の構成図である。交流電源には、リレー接点1を介してヒータ2が接続されると共にマイクロコンピュータ3が接続されている。このうちヒータ2は、図示していないがカーペット本体に配線されている。

0003

また、マイクロコンピュータ3には、カーペット本体に配線された温度検知線4が接続されると共にリレーコイル5、ゼロクロス点検出手段6が接続されている。このリレーコイル5は、付勢及びその付勢解除によりリレー接点1を開閉するものであり、ゼロクロス点検出手段6は、交流電源波形のゼロクロス点を検出するものである。

0004

かかる構成において、マイクロコンピュータ3は、温度検知線4によるカーペット本体の検知温度設定温度との温度差をなくすようにリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を行ってヒータ2への電力の供給・遮断を行い、カーペット本体の温度を設定温度に制御している。

0005

ここで、リレー接点1の開閉が、たとえば交流電源電圧極性が一方向に印加されている状態で行われると、リレー接点1における一方の接点金属微粒子が飛び、その回数が多くなると、リレー接点1の接触不良が発生する。

0006

さらに、リレー接点1の開閉が電源電圧ピーク時に行われると、定格100Vの商用電源では、ピーク値141Vまで電圧が上昇するので、最大141Vの電圧がリレー接点1に印加されることになり、たとえば電気カーペットのような大電流を用いるものに対しては、リレー接点1の寿命を短くすることがある。

0007

そこで、従来の電気採暖具のリレー制御装置では、電流容量余裕度を持たせた大型のリレーを用いたり、リレー接点を保護するために、交流電源波形の1周期内を複数の位相区間に分割し、その全ての位相区間で均等にリレー接点の開閉を行うものや、交流電源波形のゼロクロス点でリレー接点の開閉を行うようにしている。

0008

まず、リレー接点1の開閉を交流電源波形の1周期内で均等に行う場合の一例として、位相分割方式を図を用いて説明する。図7、8は、交流電源波形を複数の位相区間に分割したイメージ図であり、この例では交流の1周期を均等にf1〜f8の8つの位相区間に分割している。図8はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を実際に行った時のタイミングチャートであり、上から交流電源波形、リレーコイル5の付勢状況、リレー接点1の電圧波形である。

0009

ここで、1回目のリレーコイル5への付勢及びその付勢解除を交流電源波形の位相区間f1で行うと、リレー接点1はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除からある遅れ時間Tp、Tqをもって開閉する。そして2回目の付勢及びその付勢解除は位相区間f2で行われる。リレー接点1は同様に位相区間f2からある遅れ時間Tp、Tqをもって開閉する。これを順に位相区間f8まで繰り返し行うことにより、交流電源波形の1周期内の全ての位相区間で均等にリレー接点1の開閉を行う。なお、位相区間の判定は例えばゼロクロス点検出手段6の信号とマイクロコンピュータ3の持つ時間計測機能を用いれば容易に実現できる。

0010

次に、交流電源波形のゼロクロス点でリレー接点1の開閉を行うゼロクロス点方式の一例を図9を用いて説明する。図9はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を実際に行った時のタイミングチャートであり、上から交流電源波形、リレーコイル5の付勢状況、リレー接点1の電圧波形である。

0011

先に述べたように、リレー接点1の開閉はリレーコイル5の付勢及びその付勢解除からある遅れ時間Tp、Tqをもって行われる。そこで、マイクロコンピュータ3は、あらかじめその遅れ時間を見込んでリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を行う。

0012

1回目のリレーコイル5の付勢及びその付勢解除は、交流電源波形のゼロクロス点よりも時間P、Qだけ早いタイミングで行う。この時間P、Qはあらかじめデータとしてマイクロコンピュータ3が内部メモリに記憶しており、設計時に実際の遅れ時間を測定して決定したものである。しかし、実際には遅れ時間はリレー毎に異なり、また、経時的な変化もする。そこで、一般的には時間P、Qを実際の遅れ時間Tp、Tqに合致するように常に更新しており、その手法の概要を以下に示す。

0013

まず、実際のリレー接点1の開閉状況を接点検出手段7で検出し、実際の遅れ時間Tp、Tqを計測する。そして、データとして持っている時間P、Qと実際の遅れ時間Tp、Tqとの時間差p(=Tp−P)、q(=Tq−q)を考慮して時間P、Qのデータを更新し、次回のリレーコイル5の付勢及びその付勢解除を行う。つまり、マイクロコンピュータ3は、次回のリレーコイル5の付勢及びその付勢解除をゼロクロス点よりも時間P+p、Q+qだけ早いタイミングで行うようにし、リレー接点1の開閉が確実にゼロクロス点で行われるように制御する。ここで、遅れ時間Tp、Tqの計測や、リレーコイル5の付勢及びその付勢解除タイミングの判定は例えばゼロクロス点検出手段6、接点検出手段7の信号とマイクロコンピュータ3の持つ時間計測機能を用いれば容易に実現できる。

0014

上記に示したような手法を用いて、リレー接点の保護をはかりながら、温度制御を行っている。

発明が解決しようとする課題

0015

しかしながら、前記従来の電気カーペットのリレー制御装置においては、電気カーペット本体への電源投入後1回目、つまりマイクロコンピュータ3に電源が供給されてから1回目のリレー接点1の開閉は、交流電源波形に対して常に同じタイミングで行われてしまうので、交流電源電圧の一方の極性に偏ってしまい、リレー接点1の接触不良を発生させやすくする。またそのタイミングが交流電源電圧のピーク値になる可能性もあり、その場合には極端なリレー寿命の低下が考えられる。

0016

具体的には、先の位相分割方式の場合、リレーコイル5を付勢する初期の位相区間はマイクロコンピュータ3が記憶している値となり、リレー接点1の開閉タイミングはその位相区間から時間Tp、Tqだけ遅れたタイミングとなる。マイクロコンピュータ3が記憶している初期の位相区間は一定であり、時間Tp、Tqも長期間で見れば経時的な変化もあるが、ほぼリレー固体によって一定である。そのため、電源投入後1回目の接点開閉の交流電源波形に対するタイミングも毎回一定となってしまう。

0017

また、ゼロクロス点方式の場合、初期のリレー接点1の開閉がゼロクロス点で行われるように時間P、Qの初期値は設計するが、実際の遅れ時間はリレー固体によって異なる。そのため使用しているリレーによっては、電源投入後1回目の接点開閉が、初期のデータとして記憶している時間P、Qと実際のリレーの遅れ時間Tp、Tqとの間の時間差p、qだけゼロクロス点からずれたタイミングで毎回行われてしまう。対策として、EEPROM等の不揮発性メモリーを用いて補正された時間P、Qを保持しておくことも可能であるがコストアップとなり、実用的ではない。

0018

特に、最近では、省エネルギーに関するユーザーの関心の高まりもあり、頻繁に電源コンセントの抜き差しが行われ、容易にマイクロコンピュータ3の電源がオンオフされる傾向にある。さらには、図10に示すように待機電力を削減するため本体の電源スイッチ8をマイクロコンピュータ3の電源側に構成し、電源スイッチ8をオフすることによってマイクロコンピュータ3の電源もオンオフするように設計された電気採暖具が多くなってきており、電源投入後1回目、つまりマイクロコンピュータ3に電源が供給されてから1回目のリレー接点1の開閉タイミングの決定は、重要となってきている。

0019

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電源投入後1回目のリレーコイルの付勢タイミングをランダムにすることで、使用の度に電源を入れられるような場合でもリレー接点の寿命を低下させることのない電気採暖具のリレー制御装置を提供できる。

課題を解決するための手段

0020

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気採暖具のリレー制御装置は、電気採暖具本体に配線されたヒータ及び温度検知線と、ヒータへの通電をオンオフするリレー接点と、リレー接点を開閉させるリレーコイルと、温度検知線の検出した温度が所望の温度になるようにリレーコイルの付勢及びその付勢解除を制御するマイクロコンピュータとを備えたものである。そしてマイクロコンピュータは電気採暖具本体への電源投入後1回目にリレーコイルを付勢する時の交流電源波形に対するタイミングをランダムにするものである。

発明を実施するための最良の形態

0021

請求項1に記載の発明は、電気採暖具本体に配線されたヒータ及び温度検知線と、前記ヒータへの通電をオンオフするリレー接点と、前記リレー接点を開閉させるリレーコイルと、前記温度検知線の検出した温度が所望の温度になるように前記リレーコイルへの付勢及びその付勢解除を制御するマイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは電気採暖具本体への電源投入後1回目に前記リレーコイルを付勢する時の交流電源波形に対するタイミングをランダムにすることを特徴とするもので、電源投入後1回目のリレー接点の開閉タイミングを交流電源電圧の一方の極性に偏らせることなくすべてのタイミングで均等に行うことができ、リレー寿命を延ばすことができる。

0022

請求項2に記載の発明は、交流電源波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段を備え、マイクロコンピュータは起動してから前記ゼロクロス点検出手段がゼロクロス点を検出するまでの時間Tsを計測し、前記時間Tsに応じて電源投入後1回目にリレーコイルを付勢する時の交流電源波形に対するタイミングを決定することにより、簡単な方法でタイミングをランダムにすることが出来る。

0023

請求項3に記載の発明は、リレーコイルの付勢及びその付勢解除を交流電源波形1周期内を複数の位相区間に分割して前記位相区間を順に付勢及びその付勢解除を行うと共に、電源投入後1回目に前記リレーコイルを付勢するタイミングを前記時間Tsに応じて前記分割した複数の位相区間から選択するようにしたので、電源投入時だけでなく、通常の温度制御時におけるリレー接点1の開閉を交流電源波形の1周期内の全ての位相区間で均等にを行うことができる。

0024

請求項4に記載の発明は、リレー接点とリレーコイルを有する複数のリレーを備え、マイクロコンピュータは電気採暖具本体への電源投入後1回目に付勢するリレーコイルを前記複数のリレーのリレーコイルからランダムに決定することを特徴とするもので、マイクロコンピュータは電気採暖具本体への電源投入後1回目に通電するリレーコイルを前記複数のリレーコイルからランダムに決定することにより、電源投入後1回目のリレー接点の開閉を複数あるすべてのリレーに対して均等に行うことができ、複数のリレーでシステム全体のリレー寿命の延長をはかることができる。

0025

請求項5に記載の発明は、交流電源波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段を備え、マイクロコンピュータは起動してから前記ゼロクロス点検出手段がゼロクロス点を検出するまでの時間Tsを計測し、前記時間Tsに応じて電源投入後1回目に付勢するリレーコイルを前記複数のリレーコイルから決定することを特徴とするもので、複数のリレーでシステム全体のリレー寿命の延長をはかることができる。

0026

請求項6に記載の発明は、電気採暖具本体への通電をオンオフする電源スイッチをマイクロコンピュータの電源側に設けることにより、使用するたびにマイクロコンピュータが起動するように構成しても、電源投入後1回目のリレー接点の開閉タイミングを交流電源電圧の一方の極性に偏らせることなくすべてのタイミングで均等に行うことができ、リレー寿命を延ばすことができると共に、待機電力を0とすることができる。

0027

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

0028

(実施例1)図1は、本発明の第1の実施例の電気カーペットに適用したリレー制御装置の構成図である。交流電源には、電源スイッチ8を介してマイクロコンピュータ3が接続されている。さらにその先にはリレーAのリレー接点9とリレーBのリレー接点10を介してヒータ2が接続されている。このリレーAのリレー接点9とリレーBのリレー接点10は並列に構成されており、どちらか片方の接点が閉じることにより、ヒータ2に電力を供給する。このうちヒータ2はカーペット本体に配線されている。

0029

また、交流電源ラインに接続されたゼロクロス点検出手段6が交流電源波形のゼロクロス点を検出し、その情報をマイクロコンピュータ3に伝送する。

0030

また、マイクロコンピュータ3には、カーペット本体に配線された温度検知線4と、リレーAのリレーコイル11とリレーBのリレーコイル12が接続されている。このリレーコイル11、12は付勢及びその付勢解除によりそれぞれリレー接点9、10を開閉するものとなっている。

0031

ここで、マイクロコンピュータ3は、温度検知線4によるカーペット本体の検知温度と設定温度との温度差を無くすようにリレーコイル11、12の付勢及びその付勢解除を行ってヒータ2への通電・遮断を行い、カーペット本体の温度を設定温度に制御する機能を有している。

0032

また、マイクロコンピュータ3は、具体的に図2に示すように温度設定手段3a、温度検知手段3b、温度制御手段3c、出力タイミング制御手段3d、及び時間計測手段3eの各機能を有している。

0033

このうち温度設定手段3aはカーペット本体における所望の暖房温度を設定する機能を有するものであり、温度検知手段3bは温度検知線4の温度に応じたインピーダンス変化ディジタル温度信号に変換する機能を有している。また、温度制御手段3cは、温度設定手段3aで設定された設定温度と、温度検知手段3bにより求めたカーペット本体の検知温度とを比較し、これらの温度差をなくすリレー出力信号を出すように出力タイミング制御手段3dに指令する機能を有している。

0034

また、出力タイミング制御手段3dは、温度制御手段3cから指令に従い、リレー出力信号をリレーコイル11、12に送出するタイミングを制御する機能を有している。そのタイミングであるが、本実施例では、図9に示すように、交流電源波形1周期内を8分割して、f1〜f8の位相区間に分け、全ての位相区間で均等にリレーコイル11、12の付勢及びその付勢解除を行う。また出力対象となるリレーはリレーA、Bを交互に片側づつ行う。

0035

具体的にはリレーAのコイルを位相区間f1で付勢した場合には、その付勢解除は位相区間f1で行う。そして次回の付勢及びその付勢解除はリレーBに対して位相区間f1で行う。次々回の付勢及びその付勢解除はリレーAに対して位相区間f2で行う。これを位相区間f8まで繰り返す。そのため、出力タイミング制御手段3dは、今回リレーA、Bのどちらのコイルを使用するかというリレー選択情報と、付勢及びその付勢解除を行う位相区間を位相区間情報として内部メモリに記憶する機能を有している。

0036

また、時間計測手段3eは、任意の位相区間の時間を計測する機能を有している。

0037

次に上記の如く構成された装置の通常のリレー制御について図3に示すリレー制御フローチャートを参照して説明する。まず、マイクロコンピュータ3の温度制御手段3cは、温度設定手段3aで設定された設定温度と温度検知手段3bで検出した検知温度の比較を行う(S401)。

0038

ここでカーペット本体の検知温度が設定温度よりも低い場合、既にリレーコイルが付勢されているかどうかを確認(S402)し、付勢されていなければ温度制御手段3cは、ヒータ2に通電するように、つまりリレーコイルを付勢するように、出力タイミング制御手段3dに指令をする(S403)。

0039

そして、出力タイミング制御手段3dはタイミングを判定するために現在の位相区間を取得する(S404)。ここで、現在位相区間取得方法について述べる。ゼロクロス点検出手段6はゼロクロス点の検出を常時行っており、ゼロクロス点を検出するとそれをマイクロコンピュータ3に伝える。するとマイクロコンピュータ3の時間計測手段3eがゼロクロス点からの時間の計測を開始する。位相区間は交流電源波形1周期内を8分割して決定しているので、例えば周波数60Hzの場合、各位相区間の長さは2.1mS(=16.6mS/8)である。これより、時間計測手段3eが計測した時間を2.1mSで除算すれば現在の位相区間が算出できる。時間計測手段3eはこの算出した現在の位相区間を出力タイミング制御手段3dに伝達する。

0040

そして、出力タイミング制御手段3dは、取得した現在の位相区間が内部メモリに記憶している位相区間情報と一致したかどうかを判定(S405)し、一致したらリレー出力信号を送出する。またこの時、出力タイミング制御手段3dは内部メモリに記憶しているリレー選択情報に従い、リレー出力信号を送出するリレーを決定する(S406〜408)。

0041

例えば、内部メモリに記憶しいるリレー選択情報がリレーAであり、位相区間情報が位相区間f1であった場合には、交流電源波形の位相区間f1のタイミングでリレーAのリレーコイル11に対してリレー出力信号を送出する。なお、ここで送出するリレー出力信号は、前述の温度制御手段3cからの指令によりリレーコイルを付勢するものである。

0042

これにより、ヒータ2に電力が供給され、このヒータ2の加熱によりカーペット本体の温度は上昇する。

0043

逆に、カーペット本体の温度上昇により、その検知温度が設定温度を越えると、マイクロコンピュータ3の温度制御手段3cは、リレーコイルを付勢解除するリレー出力信号を送出するように、出力タイミング制御手段3dに指令をする(S401、S409〜410)。

0044

そして、同様に出力タイミング制御手段3dはタイミングを判定するために現在の位相区間を取得し(S411)、取得した現在の位相区間が内部メモリに記憶している位相区間情報と一致したところでリレー出力信号を送出する。またこの時、制御手段3dは内部メモリに記憶しているリレー選択情報に従い、リレー出力信号を送信するリレーを決定する(S412〜415)。

0045

さらに、次回のリレー出力に備え、内部メモリに記憶しているリレー選択情報と位相区間情報を更新する(S416〜417)。先の例の続きであれば、今回はリレーAに対して位相区間f1で付勢及びその付勢解除を行っているので、リレー選択情報はリレーBに、位相区間情報は位相区間f1に更新する。

0046

次に電源投入後1回目の作用について図4に示す電源投入後1回目のリレー制御フローチャートを参照して説明する。まず、電源スイッチ8をオン(S501)すると、マイクロコンピュータ3に電力が供給され、マイクロコンピュータ3が起動する。そして、マイクロコンピュータ3の時間計測手段3eはマイクロコンピュータ3が起動されてから、ゼロクロス点検出手段6が1回目のゼロクロス点を検出するまでの時間Tsを計測する(S502〜504)。

0047

そして、この時間Tsからリレー選択情報と位相区間情報を決定し、出力タイミング制御手段3eの内部メモリに記憶する(S505〜506)。そして、その値を初期値として通常のリレー制御を行う(S507)。

0048

ここで、位相区間はf1〜f8の8つ、リレーはリレーA、Bの2つであるので、その組み合わせとしては16(=8×2)である。そこで、時間Tsを16で割った時の余りである0〜15の数値によって(表1)のようにリレー選択情報、位相区間情報を決定する。

0049

0050

具体例として時間計測手段3eはマイクロコンピュータ3の持つタイマ機能であり、その分解能が100uSであった場合を例にあげて説明する。図5はマイクロコンピュータ3の起動タイミングと交流電源波形の時間的な関係の一例を示したタイミングチャートである。図5の例では、マイクロコンピュータ3が起動してから10mS後に1回目のゼロクロス点を検出している。タイマ機能の分解能は100uSであるので、そのタイマカウント値は100(=10.0mS÷100uS)である。これより、Ts÷16の剰余は4(=100÷16の剰余)となり、(表1)よりリレー選択情報はリレーA、位相区間情報はf5となる。

0051

また、マイクロコンピュータ3への電力供給タイミングはユーザーの電源スイッチ8の操作タイミングで決定され、その操作タイミングと交流電源波形との間に相関関係は存在しない。つまり、マイクロコンピュータ3が起動してから1回目のゼロクロス点を検出するまでの時間Tsは0〜16.6mS(交流電源波形1周期。60Hzの場合)の間の値をランダムに取ることになる。ゆえに、時間Tsよりリレー選択情報と位相区間情報を決定することにより、電源投入後1回目に出力するリレーとそのリレーコイルを付勢する時の交流電源波形の位相区間をランダム化することができる。このことにより、電源投入が頻繁に行われた場合にも、リレーA、Bを均等に使用し、また、そのリレーコイルの付勢を交流電源波形の全ての位相区間に対して均等に行うことができ、電源投入後1回目に、毎回電源電圧のピーク値141Vでリレー接点がオンしたり、交流電源電圧の一方の極性だけでオンしたりすることがなくなり、一方の接点の金属微粒子だけが飛ぶことによって発生するリレー接点の接触不良を防ぎ、リレー寿命の延長をはかることができる。

0052

なお、前述の時間Tsを計測する時のタイマ分解能を100uSとして説明したが、分解能はマイクロコンピュータ3の設定で可能な限り短く設定することが望ましい。リレー選択情報と位相区間情報の組み合わせ16通りを実現するのに最低必要な時間Tzは”16×分解能”となる。例えば分解能が100uSであれば、リレー選択情報と位相区間情報の組み合わせである16通りのランダム化を実現するのに最低1.6mS(=16×100uS)の時間が必要である。基本的にこの時間Tzが交流電源波形の1周期(16.6mS。交流電源周波数60Hzの場合。)よりも短ければ、ランダム化が可能である。しかしながら、電源回路構成によってはマイクロコンピュータ3への電源供給と交流電源波形との間に何らかの相関がる場合には、その相関を考慮した上での交流電源波形1周期に対してランダム化が可能になるようにしなければならない。例えば、マイクロコンピュータ3の電源回路が交流電源波形の一方の極性でしか充電されない場合、1/2周期はランダム化に寄与しないことになる。つまりこの時には、時間Tzが8.3mS(=16.6÷2)より短くなければならない。

0053

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい。

0054

例えば、上記実施例では電気カーペットに適用した場合について説明したが、電気床暖房、電気毛布等に適用してもよい。

0055

例えば、上記実施例では分割する位相区間の数を8、使用するリレーの数を2としたがそれ以外の値であっても同様に実現できることは明白である。

0056

例えば、上記実施例ではリレーの通常の制御として位相分割方式の場合について説明したが、ゼロクロス点方式等、他の制御方式に適用してもよい。この場合でさらに、電圧のピーク値でのリレー接点開閉を避けるために、ゼロクロス点からある範囲内でしかリレー接点開閉を行わないような制限を設けている場合には、電源投入後1回目のリレー接点開閉タイミングのランダム化もその範囲内で行うことが望ましい。

発明の効果

0057

以上のように、請求項1〜6に記載の発明によれば、電気採暖具本体への電源投入後1回目にリレーコイルへの付勢を交流電源波形に対してランダムなタイミングで行うことにより、電源投入後1回目のリレー接点の交流電源波形に対する開閉タイミングを電源電圧の一方の極性及び電圧のピーク値付近に偏らせることなく、均等に行うことができ、リレー接点の片方の接点から金属微粒子が飛ぶことによって発生するリレー接点の接触不良を防ぎ、リレー寿命を延ばすことができる。また、リレーを複数ランダムに選択して付勢を行うことにより、電源投入後1回目の開閉を複数あるすべてのリレーに対して均等に行うことができ、複数のリレーでシステム全体のリレー寿命の延長をはかるということを確実に実現することができる。

図面の簡単な説明

0058

図1本発明の実施例1におけるリレー制御装置の構成図
図2本発明の実施例1におけるマイクロコンピュータの機能ブロック
図3本発明の実施例1における通常のリレー制御フローチャート
図4本発明の実施例1における電源投入後1回目のリレー制御フローチャート
図5本発明の実施例1におけるマイクロコンピュータ起動時の時間計測手段の動作タイミングチャート
図6従来のリレー制御装置の構成図
図7従来の電気カーペットのリレー出力信号の送出タイミング
図8従来の電気カーペットの位相分割出力方式のリレー出力信号の送出タイミングチャート
図9従来の電気カーペットのゼロクロス点出力方式のリレー出力信号の送出タイミングチャート
図10電源スイッチをマイクロコンピュータの一次側に構成した従来の電気カーペットのリレー制御装置の構成図

--

0059

2ヒータ
3マイクロコンピュータ
4温度検知線
5リレーコイル
6ゼロクロス点検出手段
8電源スイッチ
9リレーAの接点(リレー接点)
10 リレーBの接点(リレー接点)
11 リレーAのコイル(リレーコイル)
12 リレーBのコイル(リレーコイル)

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • オムロン株式会社の「 加熱装置及び加熱装置の異常検知方法」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】加熱装置のヒータの劣化、ヒータに印加される電圧の変動、被加熱物の保温性に関する変化を検知可能とする。【解決手段】加熱装置は、被加熱物を加熱するヒータと、被加熱物の温度を検出する温度検出部と、温... 詳細

  • ザ・ボーイング・カンパニーの「 相互接続可能なヒートブランケット」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】相互接続可能なヒートブランケットを用いた加熱装置を提供する。【解決手段】相互接続式ヒートブランケット(200)が提供される。相互接続式ヒートブランケット(200)は、第1面と、第2面と、複数の... 詳細

  • キヤノン株式会社の「 給電制御装置を備える画像形成装置」が 公開されました。( 2019/09/05)

    【課題】主電源装置から発熱部材に定格最大の1500Wを供給するために、主電源装置のAC/DC電源への入力も切断している構成において、供給モード切り換え時に主電源装置のAC/DC電源が所定の電圧まで立ち... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ