特開 2024-62575 電力量計の開閉器の制御方法および電力量計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062575

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】電力量計の開閉器の制御方法および電力量計

(51)【国際特許分類】

   H01H 9/54 20060101AFI20240501BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

H01H9/54 A

H02H3/08 D

H01H9/54 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170494

(22)【出願日】2022-10-25

(71)【出願人】

【識別番号】309042071

【氏名又は名称】東光東芝メーターシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】田川 澄人

(72)【発明者】

【氏名】辻 泰亨

【テーマコード（参考）】

5G004

5G034

【Ｆターム（参考）】

5G004AA01

5G004AB01

5G004BA04

5G004DC14

5G034AA14

5G034AC07

5G034AD01

(57)【要約】

【課題】接点をリフレッシュさせることができるとともに、接点が発熱したりするのを抑制できるようにする。
【解決手段】電力系統１Ｓ，２Ｓと負荷１Ｌ，２Ｌとの間に固定接点７ａと可動接点７ｂとが設けられ、励磁コイル５により可動接点７ｂの固定接点７ａに対する開動作と閉動作とを制御することによって、電力系統１Ｓ，２Ｓから負荷１Ｌ，２Ｌへの電力の供給と遮断とを行う電力量計１の開閉器４の制御方法であって、開閉器４の使用が所定の使用期間を経過している場合に、電力系統１Ｓ，２Ｓの電源電圧を電圧信号変換回路３により検出し、その検出された電源電圧の大きさに基づいて、可動接点７ｂが閉状態となる際の電源電圧の電圧位相を決定し、可動接点７ｂを閉動作させるために励磁コイル５に提供される駆動信号の出力タイミングを、決定された電源電圧の電圧位相に応じて変化させるようになっている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統と負荷との間に固定接点と可動接点とが設けられ、励磁コイルにより前記可動接点の前記固定接点に対する開動作と閉動作とを制御することによって、前記電力系統から前記負荷への電力の供給と遮断とを行う電力量計の開閉器の制御方法であって、
前記開閉器の使用が、所定の使用期間を経過している場合に、前記電力系統の電源電圧を検出し、
検出された前記電源電圧の大きさに基づいて、前記可動接点が閉状態となる際の前記電源電圧の電圧位相を決定し、
前記可動接点を閉動作させるために前記励磁コイルに提供される駆動信号の出力タイミングを、決定された前記電源電圧の前記電圧位相に応じて変化させることを特徴とする電力量計の開閉器の制御方法。

【請求項2】

前記可動接点は、前記励磁コイルに出力される前記駆動信号の提供時刻から所定時間が経過した接点閉時刻に応じて閉動作するものであって、
前記所定時間は、前記開閉器ごとに固有の一定値であることを特徴とする請求項１に記載の電力量計の開閉器の制御方法。

【請求項3】

前記電源電圧が第１閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値の近傍となるように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力量計の開閉器の制御方法。

【請求項4】

前記電源電圧が第１閾値以上で、かつ、前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値とゼロクロスとの間となるように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力量計の開閉器の制御方法。

【請求項5】

前記電源電圧が第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧のゼロクロスの近傍となるように制御することを特徴とする請求項２に記載の電力量計の開閉器の制御方法。

【請求項6】

電力系統と負荷との間に固定接点と可動接点とが設けられ、励磁コイルにより前記可動接点の前記固定接点に対する開動作と閉動作とを制御することによって、前記電力系統から前記負荷への電力の供給と遮断とを行う開閉器を備えた電力量計であって、
前記開閉器の使用が、所定の使用期間を経過している場合に、前記電力系統の電源電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された前記電源電圧の大きさに基づいて、前記可動接点が閉状態となる際の前記電源電圧の電圧位相を決定する決定部と、
前記可動接点を閉動作させるために前記励磁コイルに提供される駆動信号の出力タイミングを、前記決定部によって決定された前記電源電圧の前記電圧位相に応じて変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする電力量計。

【請求項7】

前記可動接点は、前記励磁コイルに出力される前記駆動信号の提供時刻から所定時間が経過した接点閉時刻に応じて閉動作するものであって、
前記所定時間は、前記開閉器ごとに固有の一定値であることを特徴とする請求項６に記載の電力量計。

【請求項8】

前記制御部は、前記電源電圧が第１閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値の近傍となるように制御することを特徴とする請求項７に記載の電力量計。

【請求項9】

前記制御部は、前記電源電圧が第１閾値以上で、かつ、前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値とゼロクロスとの間となるように制御することを特徴とする請求項７に記載の電力量計。

【請求項10】

前記制御部は、前記電源電圧が第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧のゼロクロスの近傍となるように制御することを特徴とする請求項７に記載の電力量計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力量計の開閉器の制御方法および電力量計に関する。

【背景技術】

【0002】

電力量計の電力系統（Source）と負荷（Load）との間に設けられる開閉器において、該開閉器に設けられた可動接点を固定接点に対して閉動作させると、可動接点と固定接点との間に電流が流れる。

【0003】

逆に、開閉器の可動接点を固定接点に対して開動作させると、可動接点と固定接点との間に流れていた電流が遮断される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２８９２７１７号公報

【特許文献2】特許第３７１６６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、電力量計に内蔵されている開閉器は長時間の使用において、接点の表面が酸化したり、使用環境によっては硫化したりする。接点の表面の酸化や硫化は、接点の抵抗値を上昇させる傾向にあり、好ましいことではない。

【0006】

即ち、接点の抵抗値が上昇すると、電流が流れるのに伴って発熱するリスクが高くなるなど、電力量計の安全な使用を損ねる結果となる。

【0007】

本発明の課題は、接点をリフレッシュさせることができ、接点が発熱するのを抑制できる電力量計の開閉器の制御方法および電力量計を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る電力量計の開閉器の制御方法は、電力系統と負荷との間に固定接点と可動接点とが設けられ、励磁コイルにより前記可動接点の前記固定接点に対する開動作と閉動作とを制御することによって、前記電力系統から前記負荷への電力の供給と遮断とを行う電力量計の開閉器の制御方法であって、前記開閉器の使用が、所定の使用期間を経過している場合に、前記電力系統の電源電圧を検出し、検出された前記電源電圧の大きさに基づいて、前記可動接点が閉状態となる際の前記電源電圧の電圧位相を決定し、前記可動接点を閉動作させるために前記励磁コイルに提供される駆動信号の出力タイミングを、決定された前記電源電圧の前記電圧位相に応じて変化させることを特徴とする電力量計の開閉器の制御方法。

【0009】

本発明の請求項２に係る電力量計の開閉器の制御方法は、前記可動接点は、前記励磁コイルに出力される前記駆動信号の提供時刻から所定時間が経過した接点閉時刻に応じて閉動作するものであって、前記所定時間は、前記開閉器ごとに固有の一定値であることを特徴とする。

【0010】

本発明の請求項３に係る電力量計の開閉器の制御方法は、前記電源電圧が第１閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値の近傍となるように制御することを特徴とする。

【0011】

本発明の請求項４に係る電力量計の開閉器の制御方法は、前記電源電圧が第１閾値以上で、かつ、前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値とゼロクロスとの間となるように制御することを特徴とする。

【0012】

本発明の請求項５に係る電力量計の開閉器の制御方法は、前記電源電圧が第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧のゼロクロスの近傍となるように制御することを特徴とする。

【0013】

本発明の請求項６に係る電力量計は、電力系統と負荷との間に固定接点と可動接点とが設けられ、励磁コイルにより前記可動接点の前記固定接点に対する開動作と閉動作とを制御することによって、前記電力系統から前記負荷への電力の供給と遮断とを行う開閉器を備えた電力量計であって、前記開閉器の使用が、所定の使用期間を経過している場合に、前記電力系統の電源電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部によって検出された前記電源電圧の大きさに基づいて、前記可動接点が閉状態となる際の前記電源電圧の電圧位相を決定する決定部と、前記可動接点を閉動作させるために前記励磁コイルに提供される駆動信号の出力タイミングを、前記決定部によって決定された前記電源電圧の前記電圧位相に応じて変化させる制御部と、を備えることを特徴とする。

【0014】

本発明の請求項７に係る電力量計は、前記可動接点は、前記励磁コイルに出力される前記駆動信号の提供時刻から所定時間が経過した接点閉時刻に応じて閉動作するものであって、前記所定時間は、前記開閉器ごとに固有の一定値であることを特徴とする。

【0015】

本発明の請求項８に係る電力量計は、前記制御部は、前記電源電圧が第１閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値の近傍となるように制御することを特徴とする。

【0016】

本発明の請求項９に係る電力量計は、前記制御部は、前記電源電圧が第１閾値以上で、かつ、前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧の前記ピーク値とゼロクロスとの間となるように制御することを特徴とする。

【0017】

本発明の請求項１０に係る電力量計は、前記制御部は、前記電源電圧が第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合、前記電源電圧のピーク値を検出したピーク時刻から前記駆動信号が出力されるまでの前記提供時刻を、前記接点閉時刻が前記電源電圧のゼロクロスの近傍となるように制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

請求項１，６によれば、前記開閉器の使用が、所定の使用期間を経過している場合に、可動接点を閉動作させるために励磁コイルに提供される駆動信号の出力タイミングを、電力系統の電源電圧の大きさに基づいて決定される、可動接点が閉状態となる際の電源電圧の電圧位相に応じて変化させることができる。これにより、可動接点が閉状態となるタイミングにおいて、可動接点と固定接点との間に意図的に電源電圧の電圧位相に応じた突入電流を発生させることが可能となる。したがって、開閉器の長時間の使用などによって接点の表面に付着した酸化膜などの汚れを効率よく除去することが可能となり、開閉器の接点を容易にリフレッシュさせることができる。

【0019】

請求項２，７によれば、可動接点は、励磁コイルに出力される駆動信号の提供時刻から所定時間を経過した接点閉時刻に閉状態となるので、駆動信号の提供時刻を制御することで、可動接点が閉状態となる接点閉時刻を電源電圧の電圧位相に応じて変化させることが容易に可能となる。

【0020】

請求項３，８によれば、電源電圧が第１閾値未満の場合には、接点閉時刻が、可動接点が閉状態となる際の接点電流のピーク値の近傍となるように制御することで、開閉器の接点を効果的にリフレッシュさせることができる。

【0021】

請求項４，９によれば、電源電圧が第１閾値以上で、かつ、第１閾値よりも大きい第２閾値未満の場合には、接点閉時刻が、可動接点が閉状態となる際の電源電圧のピーク値とゼロクロスとの間となるように制御することで、開閉器の接点を効果的にリフレッシュさせることができる。

【0022】

請求項５，１０によれば、電源電圧が第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合には、接点閉時刻が、可動接点が閉状態となる際の電源電圧のゼロクロスの近傍となるように制御することで、接点への突入電流によるダメージを抑制させることが可能となり、接点の信頼性の向上および長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る電力量計の構成例を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る電力量計における開閉器の開状態時の接点状態と電源電圧と負荷（接点）電流とを示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る電力量計における開閉器の閉動作時の接点状態と電源電圧と突入電流が大きい場合の負荷電流とを示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る電力量計における開閉器の閉動作時の電源電圧と突入電流がない（小さい）場合の負荷電流とを示す図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る電力量計の開閉器の接点を閉動作させる際の制御例を説明するために示すフローチャートである。

【図6】本発明の一実施形態に係る電力量計において、接点のリフレッシュ動作として、開閉器の可動接点を閉動作させる際（電源電圧＜第１閾値）の、電源電圧と駆動信号と負荷電流とを示す図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る電力量計において、接点のリフレッシュ動作として、開閉器の可動接点を閉動作させる際（第１閾値≦電源電圧＜第２閾値）の、電源電圧と駆動信号と負荷電流とを示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る電力量計の開閉器の可動接点を閉動作させる際（第２閾値≦電源電圧時）の、電源電圧と駆動信号と負荷電流とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態に係る電力量計の開閉器の制御方法および電力量計について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0025】

一実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る電力量計１の構成例を示すものである。電力量計１としては、例えば、定格電圧が１００（１０５±６）Ｖまたは２００（２１０±１０）Ｖ、もしくは、それら以外の定格電圧で、結線方法が単相２線式、単相３線式、三相３線式、または、それ以外の結線方法に対応したスマートメーターであっても良い。

【0026】

電力量計１は、電力系統（Source側）１Ｓ，２Ｓの系統電圧と接点電流（負荷電流）とを検出し、検出された電圧と電流とに基づいて電力量を演算する。電力系統１Ｓ，２Ｓは、商用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の交流電圧および交流電流を、負荷（Load側）１Ｌ，２Ｌに供給する。

【0027】

電力量計１は、例えば図１に示すように、ＣＰＵ（中央処理装置）２、電圧信号変換回路（電圧検出部）３、開閉器４、開閉器制御回路（制御部）６、電流センサ８、電流信号変換回路１０、および、電源回路１１を備えている。

【0028】

電圧信号変換回路３は、電力系統１Ｓ，２Ｓのアナログ信号の系統電圧をデジタルの電圧信号である電源電圧に変換する。

【0029】

ＣＰＵ２は、演算部２１、制御部（決定部）２２、メモリ２３、および、図示省略の通信部などを備える。演算部２１は、電圧信号変換回路３からの電圧信号と電流センサ８から電流信号変換回路１０を介して入力される電流信号とに基づいて、電力量を演算する。

【0030】

メモリ２３は、後述する開閉器４の前回の開時刻ＴＭ０や経過基準時間（所定の使用期間）ＣＴＭ、電源電圧の大きさを判別するための閾値（第１，第２閾値）、および、開閉器４ごとに固有の一定値とされる所定時間Δｔ２などを記憶する。

【0031】

ここで、前回の開時刻ＴＭ０とは、例えば接点７を最後に開動作させた際の時刻であり、経過基準時間ＣＴＭとは、後述する接点７のリフレッシュ動作を行うか否かの必要性を判断するための閾値であり、所定時間Δｔ２とは、開閉器４の接点７を開閉動作させるための励磁コイル５に与えられる駆動信号の、励磁コイル５に対する提供時刻から実際に接点７が閉状態になる接点閉時刻までのタイムラグである。

【0032】

制御部２２は、例えば、外部より通信部を介して開閉器４の閉命令を受信した際に、メモリ２３から前回の開時刻ＴＭ０を読み出し、その前回の開時刻ＴＭ０と今回の閉命令の受信時刻ＴＭ１とから、経過時間ＴＭ（＝ＴＭ１－ＴＭ０）を算出する。そして、算出した経過時間ＴＭをメモリ２３内の経過基準時間ＣＴＭと比較して、電力量計１に内蔵されている開閉器４は、長時間の使用（所定の使用期間の経過）や使用環境または電源電圧により、接点７の表面の汚れ（例えば、酸化膜や硫化膜などの付着）が激しく、その汚れを除去するための、接点７のリフレッシュ動作が必要か否かを判断する。

【0033】

また、接点７のリフレッシュ動作が必要と判断した場合に、制御部２２は、電圧信号変換回路３から入力される電源電圧の大きさに基づいて、接点７のリフレッシュ動作を行うための電源電圧の電圧位相を決定する。そして、決定した電源電圧の電圧位相に応じたタイミングで開閉器４の可動接点７ｂを閉状態にするための駆動信号の出力を要求する制御信号を、開閉器制御回路６に出力する。

【0034】

なお、メモリ２３に記憶された経過基準時間ＣＴＭなどは、例えば、電力量計１の使用状況や使用環境または接点７の大きさや材質などに応じて、ユーザにより自由に設定・登録することが可能である。

【0035】

電流センサ８は、電力系統１Ｓと負荷１Ｌとの間の電線９に設けられ、可動接点７ｂが固定接点７ａに対して閉状態とされている場合に、電力系統１Ｓから負荷１Ｌに流れる電流信号を検出する。電流センサ８としては、磁気センサや変流器（ＣＴ）、シャント抵抗などがある。

【0036】

電流信号変換回路１０は、電流センサ８で検出されたアナログの電流信号をデジタルの負荷信号に変換し、ＣＰＵ２に出力する。

【0037】

電源回路１１は、ＣＰＵ２と開閉器制御回路６とに電源を供給する。

【0038】

開閉器制御回路６は、ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、開閉器４内の励磁コイル５を駆動するための駆動信号を出力する。開閉器制御回路６は、駆動信号の出力により励磁コイル５を駆動させ、可動接点７ｂが該駆動信号の提供時刻から開閉器４ごとに固有の一定値とされる所定時間Δｔ２を経過した後の接点閉時刻に閉動作するように制御する。

【0039】

開閉器４は、ラッチングリレーからなり、励磁コイル５と、接点７としての電力系統１Ｓと負荷１Ｌとの間に設けられた固定接点７ａおよび可動接点７ｂと、を有し、励磁コイル５によって可動接点７ｂの固定接点７ａに対する開または閉動作を制御することにより、電力系統１Ｓからの電力の負荷１Ｌへの供給と遮断とを行う。

【0040】

即ち、励磁コイル５に励磁電流を一方向に流すと電磁力が発生し、その電磁力により可動接点７ｂが固定接点７ａに対して閉動作する。一方、励磁コイル５に励磁電流を一方向とは逆方向に流すと、可動接点７ｂが固定接点７ａに対して開動作する。

【0041】

図２は、本発明の一実施形態に係る電力量計１の、開閉器４の開状態時の接点状態（同図（ａ）参照）と電源電圧波形（同図（ｂ）参照）と負荷電流波形（同図（ｃ）参照）とを例示するものである。

【0042】

図２（ａ）に示すように、接点７において、可動接点７ｂが固定接点７ａに対して開状態とされている際は、負荷１Ｌ，２Ｌ側で電力を消費していない状態である。

【0043】

即ち、電源電圧は、図２（ｂ）に示すように、商用周波数の交流電圧であり、例えば、負荷１Ｌ，２Ｌ側の負荷を電球（ランプ）とすると、図２（ｃ）に示すように、ランプ側には負荷電流は流れない。つまり、ランプは消灯状態のままである。

【0044】

図３は、本発明の一実施形態に係る電力量計１の、開閉器４の閉動作時の接点状態（同図（ａ）参照）と電源電圧波形（同図（ｂ）参照）と負荷電流波形（同図（ｃ）参照）とを例示するものである。

【0045】

図３（ａ）に示すように、接点７において、可動接点７ｂが固定接点７ａに対して閉状態とされると、図３（ｃ）に示すように、瞬時に、負荷１Ｌ，２Ｌ側のランプに負荷電流が流れる。これにより、ランプは点灯状態となる。

【0046】

この場合、図３（ｂ）に示すように、電源電圧がピーク値またはその近傍であるとき（例えば、時刻ｔ１０）に、可動接点７ｂが閉動作すると、図３（ｃ）に示すように、負荷１Ｌ，２Ｌに流れる負荷電流が大きな突入電流となる。大きな突入電流は、その後、振動しながら徐々に減衰していき（過度電流領域）、いずれかのときに安定する（負荷電流領域）。

【0047】

図４は、開閉器４において、電源電圧波形（同図（ａ）参照）と突入電流がない（もしくは、小さい）場合の負荷電流波形（同図（ｂ）参照）とを例示するものである。

【0048】

即ち、図４は、電源電圧がゼロ（電圧ゼロクロス）の時刻ｔ１１に、接点７の可動接点７ｂが閉動作した場合の例である。図４の場合の方が、図３の場合よりも突入電流が小さいので、負荷電流が安定するまでの時間も短い。

【0049】

ここで、閉動作時の突入電流は、接点７を変形させるなど、接点７にダメージを与える可能性がある。つまり、突入電流によって、接点７は、可動接点７ｂの閉動作のたびにダメージが蓄積され、いずれ故障に至る。

【0050】

特に、図３（ｃ）に示したような大きな突入電流の場合には、発生する熱量も大きいため、場合によっては、可動接点７ｂの１回の閉動作で接点７が溶着し、動作不能（故障）となってしまうこともある。

【0051】

また、負荷１Ｌ，２Ｌ側にも同じ電流が流れているので、大きな突入電流は、ランプにとっても良いことではなく、ランプを劣化させたりする。

【0052】

その一方で、このような突入電流によれば、例えば、固定接点７ａや可動接点７ｂの表面に付着した酸化膜や硫化膜などの汚れを除去すること（以下、接点７のリフレッシュ動作）が可能である。このリフレッシュ動作の場合においては、突入電流が大きい方がリフレッシュ動作の効果は大きく、小さい方がリフレッシュ動作の効果は小さくなる。

【0053】

上述したように、接点７における閉動作時の突入電流は、電源電圧がゼロクロスとなるタイミング（例えば、図４の時刻ｔ１１）において、可動接点７ｂを固定接点７ａに対して閉動作させた場合が最も小さく、逆に、電源電圧が電圧ピークとなるタイミング（例えば、図３の時刻ｔ１０）において、可動接点７ｂを固定接点７ａに対して閉動作させた場合が最も大きくなる。

【0054】

しかしながら、電圧位相がピーク値のときの突入電流が最も大きく、発生する熱により接点７の表面をリフレッシュさせる効果も大きいが、接点７を変形させたり、劣化させたりすることにも繋がりやすい。

【0055】

これに対して、電圧位相がゼロの近傍のときの突入電流は小さく、発生する熱による接点７の変形や劣化は生じ難いものの、接点７の表面をリフレッシュさせる効果も小さいため、経年的な汚れにより導通不良を起こすことが懸念される。

【0056】

そこで、本実施形態においては、接点７の前回の開動作からの経過時間（または、電力量計１の使用期間）や電源電圧の大きさなどに応じて、接点閉時刻後に可動接点７ｂが閉状態になる際の電圧位相を制御する。即ち、電圧位相のどのタイミングで可動接点７ｂを閉動作させるかを、例えば、電源電圧の大きさや経過時間に応じてコントロールすることにより、接点７に負荷がかかりすぎないようにして突入電流によるダメージを最小限に抑えつつ、接点７の効果的なリフレッシュ動作を可能とする。

【0057】

図５は、本発明の一実施形態に係る電力量計１において、開閉器４の接点７のリフレッシュ動作を行う際のＣＰＵ２での処理の流れについて示すものである。

【0058】

図５に示すように、まずは、ＣＰＵ２のメモリ２３内に、開閉器４の前回の開時刻ＴＭ０が予め記憶されている状況において（ステップＳｔ１）、制御部２２が、外部より開閉器４の閉命令を受信したとする（ステップＳｔ２）。

【0059】

すると、制御部２２において、メモリ２３から読み出された前回の開時刻ＴＭ０と今回の閉命令の受信時刻ＴＭ１とから、経過時間ＴＭの算出が行われる（ステップＳｔ３）。

【0060】

そして、その算出した経過時間ＴＭが、メモリ２３内の経過基準時間（例えば、１か月）ＣＴＭを超えているか否かの判断（ＴＭ＞ＣＴＭ）が行われる（ステップＳｔ４）。こうして、電力量計１の前回の開時刻ＴＭ０からの経過時間ＴＭにより、開閉器４の接点７のリフレッシュ動作の必要性の有無が確認される。

【0061】

経過時間ＴＭが経過基準時間ＣＴＭを超えている場合（ステップＳｔ４のＹＥＳ）、つまり長時間の使用などにより接点７のリフレッシュ動作を行う必要があることが確認されると、続いて、電圧信号変換回路３の出力に基づいて、電源電圧の大きさが求められる（ステップＳｔ５，Ｓｔ７）。

【0062】

検出した電源電圧の大きさが第１閾値（例えば、１００Ｖ）未満の場合（ステップＳｔ５，Ｓｔ７が共にＮＯ）には、制御部２２によって、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、電源電圧の電圧ピークの近傍（ピーク時刻ｔ１付近）で可動接点７ｂが閉状態となるように、次回に開閉器制御回路６から開閉器４の励磁コイル５に出力される駆動信号の、電源電圧の電圧ピークのピーク時刻ｔ０から提供時刻までの時間（出力タイミングΔｔ１）が、接点閉時刻が電源電圧の電圧ピークの近傍となるように制御される（ステップＳｔ８）。

【0063】

ここで、図６は、本発明の一実施形態に係る電力量計１の、開閉器４の可動接点７ｂを閉動作させる際の、電源電圧波形（同図（ａ）参照）と駆動信号波形（同図（ｂ）参照）と負荷電流波形（同図（ｃ）参照）とを例示するものである。ここでは、接点７のリフレッシュ動作として、電源電圧が第１閾値未満の場合を例に示している。

【0064】

図６（ａ）に示すように、電源電圧が第１閾値未満の場合（電源電圧＜１００Ｖ）、電源電圧の電圧ピークの近傍（時刻ｔ１付近）で可動接点７ｂが閉状態となるように、開閉器制御回路６からの駆動信号の、電源電圧の電圧ピーク（ピーク時刻ｔ０）から提供時刻までの時間（出力タイミングΔｔ１）が、接点閉時刻が電源電圧の電圧ピークの近傍となるように変化される。

【0065】

この場合、可動接点７ｂの閉動作の際に、図６（ｃ）に示すように、大きな突入電流を発生させることが可能となる。つまり、電源電圧が１００Ｖ未満の場合には、電圧ピークとなるピーク時刻ｔ１に可動接点７ｂを閉動作させることにより、接点７において、大きな突入電流を発生させる。このように、電源電圧が小さい場合であっても、大きな突入電流を発生させることが可能となり、接点７での表面の酸化膜や硫化膜などの汚れを効果的に除去できる。

【0066】

即ち、開閉器４の接点７のリフレシッシュ動作を行う際に、電源電圧が小さい場合には、可動接点７ｂが閉動作する際の突入電流が大きくなるように制御することで、接点７をリフレッシュさせるための動作としては十分な効果が得られる。

【0067】

なお、出力タイミングΔｔ１とは、電源電圧の電圧ピークの近傍で可動接点７ｂが閉状態となるように、駆動信号の提供時刻からの接点閉時刻を調整するための、駆動信号の遅延時間であり、駆動信号における接点閉時刻とは、励磁コイル５に出力された駆動信号の、提供時刻から所定時間Δｔ２後の、可動接点７ｂが実際に閉動作する時間である。

【0068】

一方、図５において、検出した電源電圧の大きさが第１閾値以上で、かつ、第１閾値よりも大きな第２閾値（例えば、２００Ｖ）未満の場合（ステップＳｔ５がＮＯで、ステップＳｔ７がＹＥＳ）には、制御部２２によって、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、電源電圧の電圧ピークと電圧ゼロクロスとの間（時刻ｔ１＋α付近）で可動接点７ｂが閉状態となるように、次回の開閉器制御回路６から開閉器４の励磁コイル５に出力される駆動信号の、電源電圧の電圧ピークのピーク時刻ｔ０から提供時刻までの時間（出力タイミングΔｔ１）が、接点閉時刻が電源電圧の電圧ピークと電圧ゼロクロスとの間となるように制御される（ステップＳｔ９）。

【0069】

ここで、図７は、本発明の一実施形態に係る電力量計１の、開閉器４の可動接点７ｂを閉動作させる際の、電源電圧波形（同図（ａ）参照）と駆動信号波形（同図（ｂ）参照）と負荷電流波形（同図（ｃ）参照）とを例示するものである。ここでは、接点７のリフレッシュ動作として、電源電圧が第１閾値以上で、かつ、第２閾値未満の場合を例に示している。

【0070】

図７（ａ）に示すように、電源電圧が第１閾値以上で、かつ、それよりも大きい第２閾値未満の場合（１００Ｖ≦電源電圧＜２００ｖ）、例えば電源電圧に応じて、電源電圧の電圧ピークと電圧ゼロクロスとの間（時刻ｔ１＋α付近）で可動接点７ｂが閉状態となるように、開閉器制御回路６からの駆動信号の、電源電圧の電圧ピーク（ピーク時刻ｔ０）から提供時刻までの時間（出力タイミングΔｔ１）が、接点閉時刻が電源電圧の電圧ピーク値と電圧ゼロクロスとの間となるように変化される。

【0071】

この場合、可動接点７ｂの閉動作の際に、図７（ａ）に示すように、電源電圧に応じた突入電流を発生させることが可能となる。つまり、電源電圧が１００Ｖ以上で、かつ、２００Ｖ未満の場合には、電源電圧が電圧ピークから電圧ゼロクロスとなるまでの時刻ｔ１＋αに可動接点７ｂを閉動作させることにより、接点７において、電源電圧に応じた大きさの突入電流を発生させる。このように、電源電圧に応じた突入電流を発生させることにより、接点７のダメージを抑えつつ、接点７での表面の汚れを効果的に除去できる。

【0072】

即ち、開閉器４の接点７のリフレシッシュ動作を行う際に、電源電圧に応じた大きさの突入電流を発生させるようにすることで、接点７に過大な負荷をかけることなく、接点７をリフレッシュさせるための動作としては十分な効果が得られる。

【0073】

これに対し、図５において、検出した電源電圧の大きさが第２閾値以上の場合（ステップＳｔ５のＹＥＳ）には、制御部２２によって、例えば図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、結果として接点７のリフレッシュ動作を行うことなしに、可動接点７ｂが電圧ゼロクロスの近傍で閉動作するように制御される（ステップＳｔ６）。

【0074】

同様に、上記ステップＳｔ４での処理において、経過時間ＴＭが経過基準時間ＣＴＭを超えておらず、現時点ではリフレッシュ動作を行う必要がないことが確認された場合（ＮＯ）にも、上記ステップＳｔ６での処理として、接点７のリフレッシュ動作を行うことなしに、可動接点７ｂが電圧ゼロクロスの近傍で閉動作するように制御される。

【0075】

ここで、図８は、本発明の一実施形態に係る電力量計１の、開閉器４の可動接点７ｂを閉動作させる際の、電源電圧波形（同図（ａ）参照）と駆動信号波形（同図（ｂ）参照）と負荷電流波形（同図（ｃ）参照）とを例示するものである。ここでは、接点７のリフレッシュ動作として、電源電圧が第２閾値以上の場合（ステップＳｔ５のＹＥＳ）を例に示している。

【0076】

図８（ａ）に示すように、電源電圧が第２閾値以上の場合（電源電圧≧２００Ｖ）、例えば、電源電圧の電圧ゼロクロスの近傍（時刻ｔ２付近）で可動接点７ｂが閉状態となるように、開閉器制御回路６からの駆動信号の、電源電圧の電圧ピーク（ピーク時刻ｔ０）から提供時刻までの時間（出力タイミングΔｔ１）が、接点閉時刻が電源電圧の電圧ゼロクロスの近傍となるように変化される。

【0077】

この場合、可動接点７ｂの閉動作の際に、図８（ａ）に示すように、負荷電流に現れる突入電流を小さくする（もしくは、突入電流をなくす）ことが可能となる。つまり、電源電圧が２００Ｖ以上の場合には、電圧ゼロクロスとなる時刻ｔ２に可動接点７ｂを閉動作させることにより、接点７において、小さな突入電流が発生されるようにする。このように、電源電圧が大きい場合には、発生する突入電流が小さくなるように制御することによって、接点７のリフレッシュ動作はしないものの、接点７が変形するなどの突入電流による接点７のダメージを軽減できる。

【0078】

このように、開閉器４の接点７を閉動作させる際に、電源電圧が小さい場合には、大きい突入電流を利用して接点７のリフレッシュ動作を行うようにするとともに、電源電圧が大きい場合には、小さい突入電流を利用して接点７のリフレッシュ動作を行うようにしたり、場合（電源電圧）によっては、接点７のリフレッシュ動作を行わないようにすることで、閉動作時の接点７への突入電流によるダメージを抑制しつつ、適度に接点７をリフレッシュ動作させることが可能となる。

【0079】

上記したように、本実施形態に係る電力量計１は、制御部２２において、開閉器４の使用が所定の使用期間を経過している場合に、電源電圧の大きさを検出し、その検出した電源電圧の大きさに応じて電源電圧の電圧位相を決定するとともに、この決定された電圧位相にしたがって、可動接点７ｂを閉動作させるために励磁コイル５に提供される駆動信号の出力タイミングΔｔ１を制御する。

【0080】

即ち、使用期間や電源電圧の大きさに応じて、可動接点７ｂを閉動作させるために励磁コイル５に提供される駆動信号を、電圧位相のどのタイミングで出力させるかを制御する。これにより、可動接点７ｂを閉動作させる際に発生する突入電流を利用しての、接点７のリフレッシュ動作が可能となる。したがって、電源電圧の大きさに応じて、接点７に対するリフレッシュ動作をより効果的に実施でき、汚れにより接点７が発熱するのを抑制することが可能となるなど、電力量計１の安全性を容易に確保できるようになる。

【0081】

特に、電源電圧が第２閾値以上の場合には、あえて接点７のリフレッシュ動作を行わないように制御することにより、突入電流による接点７へのダメージを抑制することが可能である。つまり、接点７のリフレッシュ動作を行わない場合には、閉動作時の突入電流の発生を防いで、接点７が変形したりするのを抑制するなど、接点７の信頼性の向上や長寿命化を図ることも可能である。

【0082】

なお、開閉器４の前回の開動作からの経過時間によらず、例えば、電力量計１の設置からの使用期間に応じて、接点７のリフレッシュ動作を行うか否かを決定するようにしても良い。

【符号の説明】

【0083】

１ 電力量計
２ ＣＰＵ
３ 電圧信号変換回路
４ 開閉器
５ 励磁コイル
６ 開閉器制御回路
７ 接点
７ａ 固定接点
７ｂ 可動接点
８ 電流センサ
９ 電線
１０ 電流信号変換回路
１１ 電源回路
２１ 演算部
２２ 制御部
２３ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】