继电单元以及继电电路的控制方法

摘要

提供廉价并且长使用寿命的继电单元以及继电电路的控制方法。机械式开关(22)以及(23)的串联电路与负载(21)以及负载用电源(9)串联连接，控制部(2)将各机械式开关(22以及23)的任意一个选择为被选择开关，进行切换时机变换，切换时机变换是指第一动作和第二动作中的至少一个动作，第一动作是指，使被选择开关在被选择开关以外的机械式开关之后成为闭合状态的动作，第二动作是指，使被选择开关在被选择开关以外的机械式开关之前成为开放状态的动作。

说明书

技术领域

本发明涉及继电单元以及继电电路的控制方法，该继电单元以及继电电路具有将多个有接点继电器分别设置的机械式开关相互串联连接而成的串联电路，并且具有与负载以及负载的电源串联连接的串联电路。

背景技术

作为具有利用有接点继电器来切换向负载供电和非供电的功能的继电单元(继电电路)，已知有如下结构。

即，所述继电单元具有将分别设在多个有接点继电器上的机械式开关相互串联连接而成的串联电路。该串联电路与负载以及负载的电源串联连接。在这些机械式开关全部为闭合状态时，向负载供电。另一方面，这些机械式开关的至少一个为开放状态时，切断向负载供电(非供电)。所述继电单元的一例由专利文献1以及2所公开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1

欧洲专利第1202313号说明书(2002年5月2日)

专利文献2

德国专利第3541338号说明书(1987年5月27日)

在除了一个机械式开关之外的全部机械式开关呈闭合状态时，如果将该一个机械式开关从开放状态切换至闭合状态，则能够确立向负载供电。另一方面，在全部机械式开关为闭合状态时，如果将一个机械式开关从闭合状态切换至开放状态，则切断向负载供电。在这些情况下，在所述一个机械式开关被切换的瞬间，会从该一个机械式开关上产生电弧，对该机械式开关的接点带来损伤。由此，具有产生电弧的机械式开关的有接点继电器的使用寿命短。其结果，存在继电单元的使用寿命短的问题

更具体来说，如下所述。即，以往，在所述串联电路中，通常同时切换全部机械式开关。另一方面，在所述串联电路中，通常因各机械式开关的个体差、各机械式开关中的接点磨损(例如，因机械式开关的开闭而导致)等，各机械式开关的开闭的时机不一致。其结果，所述电弧会集中在特定的机械式开关的切换中，具有该特定的机械式开关的有接点继电器的使用寿命，比其它有接点继电器的使用寿命短得多。

短使用寿命的有接点继电器，是因上述各机械式开关的开闭时机不一致而决定的，因此，在制造继电单元的时点，难以确定该短使用寿命的有接点继电器。因此，为了抑制继电单元的使用寿命的问题，需要将全部有接点继电器置换为无接点继电器或耐高电弧的继电器。然而，无接点继电器以及耐高电弧的继电器比通用的有接点继电器更高价，因此，在将全部有接点继电器切换为无接点继电器或耐高电弧的继电器时，难以实现廉价的继电单元。

发明内容

本发明是鉴于所述课题而做成的，其目的在于，提供廉价并且长使用寿命的继电单元以及继电电路的控制方法。

为了解决所述课题，本发明的继电单元的特征在于，具有：串联电路，其是将分别设在多个有接点继电器上的机械式开关相互串联连接而成的；控制部，其用于对构成所述串联电路的各机械式开关的开放状态和闭合状态进行切换；所述串联电路与负载以及所述负载的电源串联连接，所述控制部，将各所述机械式开关中的任意一个选择为被选择开关，进行切换时机变换，所述切换时机变换是指第一动作和第二动作中的至少一个动作，所述第一动作是指，使所述被选择开关在所述被选择开关以外的所述机械式开关之后成为闭合状态的动作，所述第二动作是指，使所述被选择开关在所述被选择开关以外的所述机械式开关之前成为开放状态的动作。

另外，为了解决所述课题，本发明的继电电路的控制方法的特征在于，提供一种继电电路的控制方法，所述继电电路具有串联电路，所述串联电路是将分别设在多个有接点继电器上的机械式开关相互串联连接而成的；所述串联电路与负载以及所述负载的电源串联连接；所述控制方法包括控制工序，用于对构成所述串联电路的各机械式开关的开放状态和闭合状态进行切换； 在所述控制工序中，将各所述机械式开关中的任意一个选择为被选择开关，进行切换时机变换，所述切换时机变换是指第一动作和第二动作中的至少一个动作，所述第一动作是指，使所述被选择开关在所述被选择开关以外的所述机械式开关之后成为闭合状态的动作，所述第二动作是指，使所述被选择开关在所述被选择开关以外的所述机械式开关之前成为开放状态的动作。

通过所述结构，在进行切换时机变换时，在被选择开关的切换瞬间产生上述的电弧。换言之，通过控制部(控制工序)的控制，能够选择产生该电弧的机械式开关。

由此，在多个切换时机变换之间，使得从互不相同的有接点继电器所设的机械式开关产生电弧，使机械式开关中的电弧产生现象分到多个有接点继电器上。或者，预先将至少一个有接点继电器设为耐高电弧的继电器，有意地使设在该耐高电弧的继电器上的机械式开关产生电弧，从而能够使机械式开关中的电弧产生现象集中到该耐高电弧的继电器上。因此，能够延长继电单元的使用寿命。

另外，通过所述结构，无须将全部有接点继电器置换为无接点继电器或耐高电弧的继电器，因此能够实现廉价的继电单元。

在控制继电电路来实现与继电单元同等的功能时也是同样的。

另外，在本发明的继电单元中，优选所述控制部，在连续两次所述切换时机变换中，从互不相同的所述有接点继电器中选择所述被选择开关。

通过所述结构，由此，能够以一次所述切换时机变换作为单位，来改变包括该被选择开关的有接点继电器。因此，能够将机械式开关中的电弧产生现象分到多个有接点继电器上

另外，在本发明的继电单元中，优选所述控制部，以使分别从所述多个有接点继电器中选择所述被选择开关的概率相互均等的方式，来选择所述被选择开关。

通过所述结构，能够将机械式开关中的电弧产生现象均等地分到多个有接点继电器上。因此，能够充分延长继电单元的使用寿命。

另外，在本发明的继电单元中，优选所述多个有接点继电器具有通用继电器和高耐性继电器，与所述通用继电器相比，所述高耐性继电器对于电弧的耐性更高；所述控制部，在全部的所述切换时机变换中，从所述高耐性继 电器中选择所述被选择开关。

通过所述结构，能够将机械式开关中的电弧产生现象集中到作为耐高电弧的继电器的高耐性继电器是。防止缩短通用继电器的使用寿命，而延长继电单元的使用寿命。

通过本发明，能够提供廉价并且长使用寿命的继电单元以及继电电路的控制方法。

附图说明

图1是表示具有本发明的继电单元的负载控制系统的概略结构的电路框图，示出了各机械式开关的开放状态。

图2是表示具有本发明的继电单元的负载控制系统的概略结构的电路框图，示出了各机械式开关的闭合状态。

附图标记的说明

2 控制部

3 切换电路(继电电路)

5 第一有接点继电器电路(有接点继电器)

6 第二有接点继电器电路(有接点继电器)

9 负载用电源(负载的电源)

21 负载

22、23 机械式开关

24 继电单元

具体实施方式

参照图1和图2，来说明用于实施本发明的方式。

图1以及图2是表示具有继电单元24的负载控制系统10的概略结构的电路框图。图1表示机械式开关22以及23的开放状态，图2表示机械式开关22以及23的闭合状态。

负载控制系统10是通过继电单元24来切换对负载21供电以及非供电的系统。此外，负载用电源9是发挥负载21的电源的功能的交流电源。

继电单元24具有控制部2以及切换电路(继电电路)3。

切换电路3具有两个(多个)有接点继电器，即第一有接点继电器电路(有接点继电器)5以及第二有接点继电器电路(有接点继电器)6。

第一有接点继电器电路5具有机械式开关22以及继电器线圈7。第一有接点继电器电路5，通过继电器线圈7的励磁而产生电磁力，通过该电磁力来切换机械式开关22的开放状态以及闭合状态。此外，第一有接点继电器电路5具有所谓的a接点即a1接点、所谓的b接点即b1接点，来作为机械式开关22的接点。在本申请说明书中，将机械式开关22与a1接点相接的状态称为“机械式开关22的闭合状态”。相反，在本申请说明书中，将机械式开关22与b1接点相接的状态称为“机械式开关22的开放状态”。

第二有接点继电器电路6具有机械式开关23以及继电器线圈8。第二有接点继电器电路6，通过继电器线圈8的励磁而产生电磁力，通过该电磁力来切换机械式开关23的开放状态以及闭合状态。此外，第一有接点继电器电路6具有所谓的a接点即a2接点、所谓的b接点即b2接点，来作为机械式开关23的接点。在本申请说明书中，将机械式开关23与a2接点相接的状态称为“机械式开关23的闭合状态”。相反，在本申请说明书中，将机械式开关23与b2接点相接的状态称为“机械式开关23的开放状态”。

另外，机械式开关22以及23是相互串联连接而成的串联电路，进而该串联电路与负载21以及负载用电源9串联连接。因此，在机械式开关22以及23全部为闭合状态时，对负载21进行供电。另一方面，在机械式开关22以及23的至少一个为开放状态时，切断对负载21进行的供电(非供电)。

进而，切换电路3具有两个电容器C。这些电容器C用于使负载用电源9与外部电源11绝缘分离。

控制部2包括一个或多个微处理器(微控制器)，整体控制继电单元24。特别地，控制部2通过分别控制是否使继电器线圈7以及8励磁，来控制机械式开关22以及23的切换。此外，外部电源11是发挥继电单元24的电源的功能的直流电源，经由继电单元24所具备的电源电路25，向控制部2供给电力。此外，控制部2具有多个微处理器，因此，通过各微处理器进行相同处理而使该处理冗余化(冗長化)，能够进行更正确的控制，从而能够使负载控制系统10更加安全。

另外，继电单元24具有第一输入电路14、第二输入电路15、重置电路 17、辅助输出电路18、显示灯电路(报告部)19以及负载联动电路20。另外，在负载控制系统10中，继电单元24连接有第一输入开关12、第二输入开关13以及重置开关16。

作为第一输入开关12以及第二输入开关13的一例，分别举出非常停止开关或安全传感器，是为了使负载控制系统10安全地进行动作而设的。第一输入电路14将通过第一输入开关12的开/关(ON/OFF)而产生的信号，变换为控制部2能够进行恰当处理的形态(格式)，进而供给至控制部2。第二输入电路15将通过第二输入开关13的开/关(ON/OFF)而产生的信号，变换为控制部2能够进行恰当处理的形态(格式)，进而供给至控制部2。

重置开关16是手动开关，与第一输入开关12以及第二输入开关13同样是为了使负载控制系统10安全地进行动作而设的。重置电路17将通过按压重置开关16而产生的信号，变换为控制部2能够进行恰当处理的形态(格式)，进而供给至控制部2。

辅助输出电路18，例如为了由负载控制系统10的外部的装置(未图示)进行控制，将检测对负载21进行供电以及非供电的检测结果输出至负载控制系统10的外部。

显示灯电路19与负载控制系统10的状态对应地进行点亮或熄灭，从而能够通过以视觉确认负载控制系统10的状态的方式来进行报告。

负载联动电路20与负载21的状态以及/或动作联动，例如将根据负载21的各种状态以及/或各种动作而产生的信号，变换为控制部2能够进行恰当处理的形态(格式)，进而供给至控制部2。

进而，控制部2将机械式开关22以及23的任意一个选择为被选择开关，来切换时机变换。此外，作为控制部2选择被选择开关的方法，例如可考虑使用(a)或(b)。

(a)在机械式开关22以及23中，将过去被选择为被选择开关的次数最少的开关，选择为被选择开关。

(b)在机械式开关22以及23中，预先将应该被选择为被选择开关的开关，与每个所述切换时机变换相对应关联，按照该对应关系来选择被选择开关。

进而针对所述切换时机变换来说明具体例子。作为所述切换时机变换的 一例，举出了“接点电弧分散方式”和“接点电弧集中方式”。下面，分别说明“接点电弧分散方式”和“接点电弧集中方式”。在这些说明中，将从切断了对负载21的供电的状态到确立对负载21供电，然后再次切断对负载21的供电为止的动作，作为继电单元24的一次动作来进行说明。

(接点电弧分散方式)

继电单元24进行第N(N是任意的自然数)次的动作时，将机械式开关22选择为被选择开关。此时，首先，在确立向负载21供电时，先将机械式开关23从开放状态切换至闭合状态，然后将机械式开关22从开放状态切换至闭合状态(第一动作)。然后，在切断向负载21供电时，先将机械式开关22从闭合状态切换至开放状态，然后将机械式开关23从闭合状态切换至开放状态(第二动作)。在该继电单元24进行第N次动作时，常会在机械式开关22的切换瞬间从机械式开关22产生电弧，而在机械式开关23的切换瞬间不会从机械式开关23产生电弧。

在继电单元24进行第N+1次动作时，将机械式开关23选择为被选择开关。此时，首先，确立向负载21供电时，先将机械式开关22从开放状态切换至闭合状态，然后将机械式开关23从开放状态切换至闭合状态(第一动作)。然后，在切断向负载21供电时，先将机械式开关23从闭合状态切换至开放状态，然后将机械式开关22从闭合状态切换至开放状态(第二动作)。在该继电单元24进行第N+1次动作时，常会在机械式开关23的切换的瞬间从机械式开关23产生电弧，而在机械式开关22的切换瞬间不从机械式开关22产生电弧。

继电单元24的第N次动作相当于1次所述切换时机变换，继电单元24的第N+1次动作相当于另1次所述切换时机变换。

由此，能够使产生电弧的现象分到机械式开关22(第一有接点继电器电路5)以及机械式开关23(第二有接点继电器电路6)上。因此能够延长继电单元24的使用寿命。

可以说，在本方式中，控制部2在连续两次所述切换时机变换中，从互不相同的有接点继电器(分别在第一有接点继电器电路5和第二有接点继电器电路6)中选择被选择开关(机械式开关22或23)。由此，能够以一次所述切换时机变换作为单位，来改变包括该被选择开关的有接点继电器。因此， 能够将机械式开关中的电弧产生现象分到多个有接点继电器上。

另外，举出作为属于本方式的另一个优选例子：控制部2以使得分别从多个有接点继电器(分别在第一有接点继电器电路5以及第二有接点继电器电路6)中选择被选择开关(机械式开关22或23)的概率相互均等的方式，来选择被选择开关。作为实现该方式的方法，例如，可以考虑每M(M是任意的自然数)次所述切换时机变换时，切换将机械式开关22选择为被选择开关的情况和将机械式开关23选择为被选择开关的情况。由此，能够将机械式开关中的电弧产生现象均等地分到多个有接点继电器上。因此，能够充分延长继电单元24的使用寿命。

(接点电弧集中方式)

首先，作为前提条件，在实施接点电弧集中方式的情况下，第一有接点继电器电路5或第二有接点继电器电路6必须是耐高电弧的继电器(高耐性继电器)。在此，作为一例，将第二有接点继电器电路6设为耐高电弧的继电器，将第一有接点继电器电路5设为通用继电器。

在继电单元24每次进行动作时，将机械式开关23选择为被选择开关。此时，首先，在确立向负载21供电时，先将机械式开关22从开放状态切换至闭合状态，然后将机械式开关23从开放状态切换至闭合状态(第一动作)。然后，切断向负载21供电时，先将机械式开关23从闭合状态切换至开放状态，然后将机械式开关22从闭合状态切换至开放状态(第二动作)。该继电单元24每次进行动作时，常会在机械式开关23的切换的瞬间从机械式开关23产生电弧，在机械式开关22的切换的瞬间从机械式开关22产生电弧。

由此，能够有意地将电弧的产生现象集中至作为机械式开关23(作为耐高电弧的继电器的第二有接点继电器电路6)。因此，能够延长继电单元24的使用寿命。

在本方式中，可以说控制部2在全部所述切换时机变换中，从高耐性继电器(第二有接点继电器电路6)中选择被选择开关(机械式开关23)。由此，能够将机械式开关中的电弧产生现象集中在作为耐高电弧的继电器的高耐性继电器上。其结果，能够防止缩短通用继电器(第一有接点继电器电路5)的使用寿命，而延长继电单元24的使用寿命。

(切换时机变换的总结)

在进行了所述切换时机变换时，在被选择开关的切换瞬间产生电弧。换言之，通过控制部2进行控制，能够从机械式开关22以及23中的任意开关中选择产生该电弧的机械式开关。

由此，通过所述(接点电弧分散方式)或所述(接点电弧集中方式)，能够延长继电单元24的使用寿命。

另外，在所述(接点电弧分散方式)以及所述(接点电弧集中方式)中的任意方式中，没有必要将第一有接点继电器电路5以及第二有接点继电器电路6全部置换为无接点继电器或耐高电弧的继电器，因此能够实现廉价的继电单元24。

在所述(接点电弧分散方式)以及所述(接点电弧集中方式)的例子中，将使被选择开关在被选择开关以外的机械式开关之后变为闭合状态的动作(第一动作)以及使被选择开关在被选择开关以外的机械式开关之前变为开放状态的动作(第二动作)的设置方式，作为所述切换时机变换。然而，也可以仅将这些第一以及第二动作中的任意一个动作作为所述切换时机变换。即，在所述(接点电弧分散方式)中，在继电单元24的一次动作中，在将各机械式开关22以及23从开放状态切换至闭合状态时，和将各机械式开关22以及23从闭合状态切换至开放状态时，可以选择互不相同的被选择开关。

最后，参照下述(1)～(7)来简单说明负载控制系统10的动作的流程。此外，在负载控制系统10的初始状态下，外部电源11、第一输入开关12、第二输入开关13以及重置开关16为断开(OFF)状态，负载联动电路20为接通(ON)状态。另外，在该初始状态下，机械式开关22以及23都为开放状态。

(1)外部电源11变为接通(ON)状态，由此，起动控制部2。

(2)第一输入开关12以及第二输入开关13变为接通(ON)状态。由此，负载控制系统10变为安全状态。

(3)按压重置开关16，然后解除按压。

(4)根据从第一输入电路14以及第二输入电路15供给来的信号，控制部2识别出进行了所述(2)的处理。另外，根据从重置电路17供给来的信号，控制部2识别出进行了所述(3)的处理。

(5)控制部2分别使继电器线圈7以及8相互独立地励磁。由此，能够 使机械式开关22以及23在互不相同的时机变为闭合状态，从而能够进行所述切换时机变换。

(6)如果机械式开关22以及23两者变为闭合状态，则确立向负载21供电。

(7)如果第一输入开关12以及第二输入开关13中的至少一个开关变为断开(OFF)状态，则机械式开关22以及23两者变为开放状态，切断对负载21进行的供电。

可以取代由控制部2进行机械式开关22以及23的开闭控制的方式，而使用可实现根据所述切换时机变换来切换各机械式开关22以及23的电路(硬件)，来进行机械式开关22以及23的开闭控制。

在以上的说明中，举例说明了使用第一有接点继电器电路5以及第二有接点继电器电路6这两个有接点继电器的情况，但有接点继电器也可以是三个以上。在使用三个以上的有接点继电器的情况下，以使多个有接点继电器各自被选择为被选择开关的概率相互均等的方式，来选择被选择开关，这样效果更加显著。

就以上的内容而言，在控制切换电路3来实现与继电单元24同等的功能的情况下，也是同样的。即，本发明也包括了切换电路3的控制方法，在该情况下，能够解释为在负载控制系统10中由控制部2实施控制工序。

本发明不限于上述各实施方式，而是在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，通过适当组合分别在不同实施方式中公开的技术手段而得的实施方式，也包含在本发明的技术范围中。

本发明能够用于继电单元以及继电电路的控制方法，该继电单元以及继电电路具有将分别设在多个有接点继电器上的机械式开关相互串联连接而成的串联电路，即与负载以及负载的电源串联连接串联电路。