JP2009104824A - ヒーター制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路が故障しても火災等を引き起こさず安全性に優れたヒーター制御装置を提供する。
【解決手段】ヒーター制御回路２の異常により、ヒーター１への通電信号が解除されず、非加熱物が異常温度に上昇したとき、ヒーター１の周辺に設置されている２次監視回路８のバイメタルがオープン状態となり、ヒーター駆動回路３のＮＰＮトランジスタ３１のベースをローレベルに下げる。これによってヒーター１への通電が強制的に遮断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機、液晶表示回路等の多方面で使用されているヒーター制御装置に関するものである。

従来のヒーター制御装置の技術として、例えば液晶表示回路のヒーター制御保護回路がある（例えば、特許文献１参照）。

図３は、従来例を示すヒーター制御保護回路のブロック図である。

従来のヒーター制御回路は、図３に示すように、ヒーター１と、このヒーター１に電流を流すための電源７と、温度に応じてヒーター１を動作させる制御信号を出力するヒーター制御回路２と、このヒーター制御回路２からの制御信号を受け、ヒーター１に流れる電流をオンまたはオフさせるヒーター駆動回路３と、ヒーター制御回路２の制御信号とヒーター駆動回路の動作状態を監視する監視回路４と、電源７とヒーター１の間に挿入され、監視回路４からの信号によりヒーター１に加えられる電源を遮断する電源遮断回路５とから構成される。

ヒーター駆動回路３は、ＮＰＮトランジスタ３１から構成されていて、トランジスタ３１のベースには、ヒーター制御回路２の出力が、コレクタにはヒーター１が、エミッタには電源７のマイナス側がそれぞれ接続されている。

ヒーター制御回路２は、サーミスタ等の温度センサー２１と、温度センサー２１により検出された電圧と予め格納されているヒーター１を動作させる温度を決めるためのしきい値電圧が入力される制御部２２とから構成されている。

温度センサー２１は、非制御部の温度を示す電圧を検出して制御部２２へ出力する。制御部２２は、入力されたしきい値電圧と温度センサー２１により検出された電圧とを比較し、この比較した結果に従ってヒーター１に流れる電流をオンまたはオフさせる制御信号をヒーター駆動回路３に出力する。また、この制御部２２は、例えばコンパレータから成る。

さらに、監視回路４は、排他的論理和４１とインバータ４２で構成されており、ヒーター制御回路２とヒーター駆動回路３からの信号が、そのまま排他的論理和４１の入力に加えられる。そして、排他的論理和４１の出力がインバータ４２で反転されて監視回路４の出力となる。

加えて、電源遮断回路５は、ＰＮＰトランジスタ５１で構成され、このＰＮＰトランジスタ５１のベースには、監視回路４の出力が、コレクタにはヒーター１が、エミッタには電源７のプラス側がそれぞれ接続されている。

次に、上記構成におけるヒーター制御回路の動作について図３を用いて説明する。

まず、ヒーター１が正常に動作している場合について説明する。

非加熱部（図示せず）の温度が低温の場合、ヒーター制御回路２の制御部２２は、温度センサー２１からの電圧がしきい値電圧より小さいと判断し、その結果ハイレベルの制御信号をヒーター駆動回路３へ出力する。

それによりヒーター駆動回路３のＮＰＮトランジスタ３１がオンし、ヒーター駆動回路３はローレベルの信号を出力する。そして、監視回路４のそれぞれの入力にはローレベルとハイレベルの信号が入力されるので、監視回路４からはローレベルの信号が出力される。

それにより、電源遮断回路５のＰＮＰトランジスタ５１がオンしてヒーター１に電圧が加えられる。

次に、ヒーター１が動作して非加熱部の温度が上がると、制御部２２は、温度センサー２１からの電圧がしきい値電圧より大きいと判断し、その結果ローレベルの制御信号をヒーター駆動回路３へ出力する。

それによりヒーター駆動回路３のＮＰＮトランジスタ３１がオフして、ヒーター１に流れる電流が遮断される。

そして、前記非加熱部の温度が設定温度以下に低下すると、再びヒーター制御回路２の検出動作により、ヒーター１が通電され、以下、上述の動作を繰り返し、ヒーター１の制御が行われる。

次に、何らかの原因により、ヒーター駆動回路３がショート故障をした場合の動作について説明する。

ヒーター駆動回路３がショート故障した場合、ヒーター駆動回路３の出力信号はローレベルに固定される。一方、温度が上昇すると、ヒーター１を止めるためにヒーター制御回路２はヒーター駆動回路３を遮断させるローレベルの制御信号を出力する。よって、監視回路４の二つの入力にはローレベルの信号が入力され、監視回路４からはハイレベルの信号が出力される。

それにより、電源遮断回路５のＰＮＰトランジスタ５１がオフしてヒーター１に流れる電流が遮断されてヒーター１の動作が止められる。

さらに、何らかの原因により、ヒーター駆動回路３がオープン故障をした場合の動作について説明する。

ヒーター駆動回路３がオープン故障した場合、ヒーター駆動回路３の出力信号はハイレベルに固定される。一方、低温度時には、ヒーター１を動作させるためにヒーター制御回路２がヒーター駆動回路３を導通させるハイレベルの制御信号を出力する。

よって、監視回路４の二つの入力にはハイレベルの信号が入力され、監視回路４からはハイレベルの信号が出力される。それによりヒーター駆動回路３がショートした時と同様に、電源遮断回路５のＰＮＰトランジスタ５１がオフしてヒーター１に流れる電流が遮断されてヒーター１の動作が止められる。

したがって、もしヒーター駆動回路３が故障したとしても、速やかにヒーター１の動作を止めることができる。
特開２０００−１６４３７６号公報

しかしながら上記従来の構成では、ヒーター制御回路２が故障し、特に常時ＯＮ信号が出力されるような故障の場合は、非加熱部が過昇して最悪火災を発生するという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、制御回路が故障しても火災等を引き起こさず安全性に優れたヒーター制御装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のヒーター制御装置は、検出箇所の温度に応じてヒーターを動作させる制御信号を出力するヒーター制御回路と、前記ヒーター制御回路の制御信号とヒーター駆動回路の動作状態を監視する１次監視回路に加えて、前記ヒーターもしくは該ヒーター周辺の温度状態を監視する２次監視回路を設け、前記１次監視回路または２次監視回路のいずれかからの監視回路故障を表す信号が入力された時に前記ヒーターに流れる電流を遮断するようにしたものである。

これによって、制御回路が故障してもヒーター通電を停止させ、火災等を引き起こさず、安全性に優れた加熱動作制御ができる。

本発明のヒーター制御装置は、ヒーター駆動回路の動作状態を監視する１次監視回路に加えて、ヒーターもしくは該ヒーター周辺の温度状態を監視する２次監視回路を設けたことにより、万が一制御回路が故障しても、２次監視回路によりヒーターの通電を制御することができるため、火災等の発生防止に確実性が増し、安全性に優れたヒーター制御装置を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、ヒーターと、検出箇所の温度に応じて前記ヒーターの動作信号を出力するヒーター制御回路と、前記ヒーター制御回路からの制御信号を入力とし、前記ヒーターへの通電を制御するヒーター駆動回路と、前記ヒーター制御回路の制御信号と前記ヒーター駆動回路の動作状態を監視する１次監視回路と、前記ヒーターもしくは該ヒーター周辺の温度状態を監視する２次監視回路と、前記監視回路の故障を表す信号が入力された時に前記ヒーターに流れる電流を遮断する電源遮断回路を備えたものである。

かかる構成とすることにより、万が一制御回路が故障しても、２次監視回路により、ヒーター発熱の異常を検知し、ヒーターの通電を停止させることができ、その結果、火災等の発生防止に確実性が増し、安全性に優れた加熱動作ができるヒーター制御保護回路を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２次監視回路を、前記ヒーター駆動回路の信号入力線に接続したものである。

かかることにより、万が一制御回路が故障しても、ヒーター駆動回路を停止してヒーター通電を停止するため、安全性への確実性が増し、また、ヒーター通電電圧以下の電圧での動作が可能であるため、２次監視回路を小型小容量（低電圧、小電流）の構成とすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２次監視回路を、前記電源遮断回路の信号入力線に接続したものである。

かかることにより、万が一制御回路が故障しても、ヒーター駆動回路を停止してヒーター通電を停止するため、安全性への確実性が増し、また、ヒーター通電電圧以下の電圧での動作が可能であるため、２次監視回路を小型小容量（低電圧、小電流）の構成とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここで、従来例で説明した構成要件と同一の構成要件については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒーター制御回路のブロック図である。

ヒーター制御回路は、図１に示すように、ヒーター１、電源７、ヒーター制御回路２、ヒーター駆動回路３、ヒーター制御回路２の制御信号とヒーター駆動回路３の動作信号を入力とする１次監視回路（図３の監視回路に相当するため、同一符号を付して説明する）４と、ヒーター１もしくはヒーター１周辺の温度状態を監視する２次監視回路８と、１次監視回路４の出力によってその動作が制御される電源遮断回路５と、警告回路（図示せず）を具備した構成となっている。ここで、２次監視回路８以外は従来（図３）の構成と同じであるため説明は省略する。

２次監視回路８は、ヒーター制御回路２とヒーター駆動回路３のＮＰＮトランジスタ３１のベースとの間に接続されている。この２次監視回路８は、一例として、温度上昇によって接点をオープンにする過昇防止バイメタルで構成することができ、オープンによってＮＰＮトランジスタ３１のベースをローレベルにする補助的な回路も構成している。

次に、上記構成におけるヒーター制御回路の動作について説明する。なお、ヒーター制御回路が正常な状態の場合、およびヒーター駆動回路３がショート故障、あるいはオープン故障をした場合については、従来例（図３）で説明した動作を行うため、ここでの説明は省略する。

以下の説明は、ヒーター制御回路２が異常な状態となった場合の説明で、例えば、温度センサー２１がオープン故障もしくはショート故障によって温度を正しく認識できなくなった場合、非加熱物が所定温度まで上昇しても、ヒーター１への通電信号は解除されない。また、ヒーター制御回路２内に部品異常等が発生し、温度センサー２１によって温度が認識できていても、ヒーター１への通電信号は解除されないというケースがある。

その場合、ヒーター１の通電が継続され、最悪の場合は、発火に至る恐れが生じる。

ここで、２次監視回路８の動作について説明する。上述したようにヒーター制御回路２の異常により、ヒーター１への通電信号が解除されず、非加熱物が異常温度に上昇したとき、ヒーター１の周辺に設置されている２次監視回路８のバイメタルがオープン状態となり、ヒーター駆動回路３のＮＰＮトランジスタ３１のベースをローレベルに下げる。これによってヒーター１への通電が強制的に遮断される。

以上のように、本実施の形態１においては、例えば、ヒーター制御回路２等が故障しても、ヒーター１への通電を停止させるため、安全への確実性を増すことができ、火災等を引き起こさず安全性に優れた加熱動作ができるヒーター制御回路を提供することができる。

しかも、２次監視回路３は、ヒーター駆動回路３のＮＰＮトランジスタ３１の通電動作を制御する機能であるため、低電圧、小電流定格のものでよく、その結果、小型化が可能となり、設置箇所の制約も緩和でき、最適な検出位置での取付けにより、ヒーター１の異常温度上昇を精度よく検出する信頼性を高めることができるものである。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるヒーター制御回路のブロック図である。

ヒーター制御回路は、図２に示すように、ヒーター１、電源７、ヒーター制御回路２、ヒーター駆動回路３、ヒーター制御回路２の制御信号とヒーター駆動回路３の動作信号を入力とする１次監視回路（図３の監視回路に相当するため、同一符号を付して説明する）４と、ヒーター１もしくはヒーター１周辺の温度状態を監視する２次監視回路９と、１次監視回路４の出力によってその動作が制御される電源遮断回路５と、警告回路（図示せず）を具備した構成となっている。とから構成される。ここで、２次監視回路９以外は従来（図３）の構成と同じであるため説明は省略する。

２次監視回路９は、１次監視回路４内に接続されており、排他的論理和４１とインバータ４２の間に接続されている。この２次監視回路９は、一例として、温度上昇によって接点をオープンにする過昇防止バイメタルで構成することができ、オープンによってインバータ４２の入力をローレベルにする補助的な回路も構成している。

次に、上記構成におけるヒーター制御回路の動作について説明する。なお、ヒーター制御回路が正常な状態の場合、およびヒーター駆動回路３がショート故障、あるいはオープン故障をした場合については、従来例（図３）で説明した動作を行うため、ここでの説明は省略する。

以下の説明は、ヒーター制御回路２が異常な状態となり、ヒーター１への通電信号が解除されないという事態が発生した場合の説明である。

前述の如く、ヒーター制御回路２に異常が発生すると、ヒーター１への通電信号は解除されず、非加熱物が異常温度まで上昇する。

このとき、ヒーター１の周辺に設置されている２次監視回路９のバイメタルがオープン状態となり、インバータ４２はこれを受けてハイレベルを出力する。

その結果、１次監視回路４からの出力はハイレベル信号となり、この１次監視回路４からのハイレベル信号により、電源遮断回路５のＰＮＰトランジスタ５１がオフしてヒーター１に流れる電流が遮断され、ヒーター１の動作が停止される。

以上のように、本実施の形態２においては、例えば、ヒーター制御回路２等が故障しても、ヒーター１への通電を停止させるため、安全への確実性を増すことができ、火災等を引き起こさず安全性に優れた加熱動作ができるヒーター制御回路を提供することができる。

さらに、２次監視回路９についても、実施の形態１と同様の作用効果が期待できるものである。

本発明のヒーター制御装置は、ヒーターの周囲温度を検知してヒーターへの通電を制御する２次監視回路を設けたことにより、安全性が増し、機器の信頼性を高めることができるもので、ヒーター等の熱源を具備した乾燥装置等の機器に広く利用することができるものである。

本発明の実施の形態１におけるヒーター制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態２におけるヒーター制御回路を示すブロック図 従来のヒーター制御保護回路を示すブロック図

符号の説明

１ ヒーター
２ ヒーター制御回路
３ ヒーター駆動回路
４ １次監視回路
５ 電源遮断回路
８ ２次監視回路
９ ２次監視回路

Claims (3)

1. ヒーターと、検出箇所の温度に応じて前記ヒーターの動作信号を出力するヒーター制御回路と、前記ヒーター制御回路からの制御信号を入力とし、前記ヒーターへの通電を制御するヒーター駆動回路と、前記ヒーター制御回路の制御信号と前記ヒーター駆動回路の動作状態を監視する１次監視回路と、前記ヒーターもしくは該ヒーター周辺の温度状態を監視する２次監視回路と、前記監視回路の故障を表す信号が入力された時に前記ヒーターに流れる電流を遮断する電源遮断回路を備えたヒーター制御装置。
2. 前記２次監視回路を、前記ヒーター駆動回路の信号入力線に接続した請求項１に記載のヒーター制御装置。
3. 前記２次監視回路を、前記電源遮断回路の信号入力線に接続した請求項１に記載のヒーター制御装置。