JP2014007056A - 制御回路及び装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解コンデンサや周辺部品の異常による電解コンデンサの温度上昇を正しく迅速に検出し、安全防爆弁の作動を防止する。
【解決手段】制御回路２４は、電解コンデンサを有する対象回路を制御する。温度差算出部４１は、電解コンデンサの温度と、電解コンデンサの周囲の温度との温度差を算出する。異常検出部４２は、温度差算出部４１が算出した温度差に基づいて異常を検出する。温度差が閾値より大きい場合、異常検出部４２は、異常と判定する。異常検出部４２が異常を検出した場合、動作制御部４３は、対象回路の動作を停止する。
【選択図】図４

Description

この発明は、電解コンデンサを用いた回路を制御する制御回路に関する。

電解コンデンサは、温度上昇により電解液が蒸発して圧力が高くなると、安全防爆弁が作動して、電解液を外部に放出する。
電解コンデンサを用いた装置の使用者がこれを見ると、装置が発火して煙が出ていると誤認する可能性がある。
これを防ぐため、電解コンデンサの温度を測定し、所定の閾値以上になった場合に、装置の動作を停止して、安全防爆弁の作動を防ぐ装置が提案されている。

特開２０１１−００３３１１号公報 特開２００９−１７７００１号公報

電解コンデンサの温度が上昇する原因には、電解コンデンサ自身の劣化による静電容量の低下や、周辺部品の劣化による過電圧の印加などがある。
装置の周辺気温が高い場合、わずかな温度上昇で電解コンデンサの温度が閾値を超える場合がある。これを防ぐため、閾値を高く設定すると、装置の周辺気温が低い場合に、電解コンデンサの温度上昇の検出が遅れる可能性がある。

この発明は、例えば、電解コンデンサや周辺部品の異常による電解コンデンサの温度上昇を正しく迅速に検出し、安全防爆弁の作動を防止することを目的とする。

この発明にかかる制御回路は、電解コンデンサを有する対象回路を制御する制御回路において、上記電解コンデンサの温度と、上記電解コンデンサの周囲の温度との温度差を算出する温度差算出部と、上記温度差算出部が算出した温度差に基づいて、異常を検出する異常検出部と、上記異常検出部が異常を検出した場合、上記対象回路の動作を停止する動作制御部とを有することを特徴とする。

この発明にかかる制御回路によれば、電解コンデンサや周辺部品の異常による電解コンデンサの温度上昇を正しく迅速に検出し、安全防爆弁の作動を防止することができる。

実施の形態１における照明器具１０の構成を示す図。 実施の形態１における点灯装置１２の構成を示す図。 実施の形態１における点灯装置１２の構造を示す斜視図。 実施の形態１における制御回路２４の構成を示す図。 電解コンデンサ３５の温度変化を示すグラフ図。 実施の形態２における点灯装置１２の構成を示す図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図５を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明器具１０の構成を示す図である。

照明器具１０（照明装置）は、外部電源１９から供給された電力をランプ１３に供給する。
ランプ１３（光源回路）は、例えばＬＥＤや蛍光灯などの光源を有する。ランプ１３の光源は、照明器具１０から供給された電力により点灯する。
外部電源１９は、例えば商用電源である。照明器具１０は、例えば電力線などを介して外部電源１９と接続され、外部電源１９から電力の供給を受ける。

照明器具１０は、例えば、ソケット１１と、点灯装置１２とを有する。
ソケット１１（接続部）は、ランプ１３を着脱可能に固定するとともに、点灯装置１２とランプ１３との間を電気的に接続する。
点灯装置１２（装置；電源装置）は、外部電源１９から供給された電力を、ランプ１３に対して供給する電力に変換する。点灯装置１２が変換した電力は、ソケット１１を介して、ランプ１３に供給される。

なお、照明器具１０は、光源を有する光源回路を内蔵する構成であってもよい。その場合、照明器具１０は、ソケット１１を有さない構成であってもよい。

図２は、この実施の形態における点灯装置１２の構成を示す図である。

点灯装置１２は、例えば、整流回路２１と、スイッチ２２と、電源回路２３と、制御回路２４と、２つの温度センサ２５，２６と、点灯回路２８とを有する。

整流回路２１（電源整流回路；整流器）は、外部電源１９から供給される交流電力を全波整流して脈流にする。整流回路２１は、例えば、４つのダイオード（整流素子）をブリッジ接続したダイオードブリッジ回路である。
スイッチ２２（スイッチング素子；遮断機構）は、外部電源１９と電源回路２３との間に介在している。スイッチ２２をオフにすると、外部電源１９から電源回路２３に対する電力供給を遮断する。スイッチ２２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴやサイリスタなどである。
電源回路２３（対象回路；電気回路；昇圧回路）は、スイッチ２２がオンのときに整流回路２１が整流した電力を入力し、直流に変換する。電源回路２３は、例えば、駆動回路３１と、チョークコイル３２と、スイッチング素子３３と、整流素子３４と、電解コンデンサ３５（コンデンサ）とを有するブーストコンバータ回路である。
点灯回路２８は、電源回路２３が変換した電力を入力して、ランプ１３を点灯するための電力に変換する。

温度センサ２５（第一の温度測定回路；感温回路）は、電解コンデンサ３５の温度（コンデンサ温度）を測定する。温度センサ２５は、測定した温度を表わす信号を出力する。
温度センサ２６（第二の温度測定回路；感温回路）は、電解コンデンサ３５の周囲の温度（周囲温度）を測定する。温度センサ２６は、測定した温度を表わす信号を出力する。
例えば、温度センサ２５，２６は、サーミスタ（感温素子）と抵抗とを直列に電気接続した回路を有する。この回路の両端には、一定の電圧を印加しておく。サーミスタの温度が変化すると、サーミスタの抵抗値が変化して、回路の分圧比が変化するので、サーミスタまたは抵抗の両端電圧が変化する。温度センサ２５，２６は、サーミスタまたは抵抗の両端電圧を、測定した温度を表わす信号として出力する。

制御回路２４は、温度センサ２５，２６が測定した温度に基づいて、電解コンデンサ３５の異常な温度上昇を検出する。電解コンデンサ３５の異常な温度上昇を検出した場合、制御回路２４は、スイッチ２２をオフにして、電源回路２３の動作を停止する。

図３は、この実施の形態における点灯装置１２の構造を示す斜視図である。

なお、説明に必要な部分のみを示し、それ以外の部分は省略している。

点灯装置１２を構成する部品は、例えば、プリント配線板２０（プリント基板；基板）に実装されている。
電解コンデンサ３５は、例えば、ラジアル形状である。電解コンデンサ３５は、略円柱形状であり、一方の底面から２本のリード線（図示せず）が出ている。プリント配線板２０には、このリード線を通すための貫通穴が設けられている。電解コンデンサ３５のリード線は、この貫通穴に挿入され、はんだ付けなどによって固定されている。電解コンデンサ３５は、リード線が出ている側の底面がプリント配線板２０の表面に対向している。
温度センサ２５は、例えば、サーミスタ５１（第一の温度測定素子；電解コンデンサ用感温素子）を有する。サーミスタ５１は、電解コンデンサ３５の温度を測定するため、電解コンデンサ３５に接触して配置されている。例えば、サーミスタ５１は、電解コンデンサ３５の側面に接触している。
温度センサ２６は、例えば、サーミスタ６１（第二の温度測定素子；周囲温度用感温素子）を有する。サーミスタ６１は、電解コンデンサ３５の発熱の影響を避けるため、電解コンデンサ３５から離れて配置されている。なお、サーミスタ６１は、他の発熱部品からの影響を避けるため、他の発熱部品からも離れて配置されている。しかし、サーミスタ６１が電解コンデンサ３５から離れすぎると、電解コンデンサ３５の周囲の温度を正しく測定できない可能性がある。電解コンデンサ３５とサーミスタ６１との間の距離は、２ｃｍ以上５ｃｍ以下であることが望ましい。

図４は、この実施の形態における制御回路２４の構成を示す図である。

制御回路２４は、例えば、温度差算出部４１と、異常検出部４２と、動作制御部４３とを有する。
温度差算出部４１（差分電圧検出回路）は、温度センサ２５が測定した温度と、温度センサ２６が測定した温度との差（温度差）を算出する。例えば、温度差算出部４１は、差動増幅器（オペアンプ）を有する。差動増幅器は、温度センサ２５が出力した信号の電圧と、温度センサ２６が出力した信号の電圧との差に比例する電圧を出力する。
異常検出部４２は、温度差算出部４１が算出した温度差に基づいて、異常を検出する。異常検出部４２は、温度差と所定の閾値とを比較する。温度差が閾値より大きい場合、異常検出部４２は、異常が発生したと判定する。例えば、異常検出部４２は、比較器（コンパレータ）を有する。比較器は、温度差算出部４１が出力した電圧と、所定の基準電圧とを比較して、どちらが大きいかを表わす信号を出力する。
動作制御部４３は、異常検出部４２による判定結果に基づいて、スイッチ２２を制御する信号を生成する。異常が発生したと異常検出部４２が判定した場合、動作制御部４３は、スイッチ２２をオフにする信号を生成する。それ以外の場合、動作制御部４３は、スイッチ２２をオンにする信号を生成する。なお、動作制御部４３は、異常が発生したと異常検出部４２が判定した場合、そのことを記憶しておき、その後は、異常検出部４２による判定結果に関わらず、スイッチ２２をオフにする信号を生成する構成であってもよい。

なお、制御回路２４は、例えばマイコンを用いて構成してもよい。マイコンは、例えば、制御装置と、入力装置と、出力装置と、記憶装置と、演算装置とを有する。記憶装置は、データやプログラムなどを記憶する。制御装置は、記憶装置が記憶したプログラムを実行することにより、マイコン全体を制御し、上述した温度差算出部４１や異常検出部４２や動作制御部４３などを実現する。入力装置は、マイコンの外部から信号などを入力し、データに変換する。演算装置は、入力装置が変換したデータや記憶装置が記憶したデータなどに対する演算を行う。出力装置は、演算装置が演算した結果を表わすデータや記憶装置が記憶したデータなどを、信号などに変換して、マイコンの外部に出力する。

図５は、電解コンデンサ３５の温度変化を示すグラフ図である。

横軸は、時刻を示す。縦軸は、温度を示す。

実線７１〜７４は、温度センサ２５が測定する電解コンデンサ３５の温度を表わす。
破線７６，７７は、温度センサ２６が測定する電解コンデンサ３５の周囲の温度を表わす。
破線８１〜８４は、電解コンデンサ３５の内部の温度を表わす。温度センサ２５は、電解コンデンサ３５の表面の温度を測定するので、電解コンデンサ３５の内部の温度は、温度センサ２５が測定した温度よりも高い。
閾値９０は、異常検出部４２が判定に用いる閾値である。
破線９１，９２は、温度センサ２６が測定した温度に、閾値９０を加えた温度を表わす。温度センサ２５が測定した温度がこの温度を超えると、異常検出部４２が異常と判定し、動作制御部４３がスイッチ２２をオフにして、電源回路２３の動作を停止する。
破線９３は、電解コンデンサ３５の内部の温度がこの温度を超えると、防爆弁が作動する温度を表わす。

左のグラフは、照明器具１０の周囲の気温が比較的低い場合である。

実線７１及び破線８１は、正常時を示す。温度センサ２５が測定する温度と温度センサ２６が測定する温度との温度差が閾値９０を超えないので、異常検出部４２が正常と判定し、動作制御部４３がスイッチ２２をオンにして、電源回路２３を動作させる。電解コンデンサ３５の内部の温度は、防爆弁が作動する温度を超えないので、防爆弁は作動しない。

実線７２及び破線８２は、異常時を示す。仮に、電源回路２３が動作を続けたとすると、時刻９６において、電解コンデンサ３５の内部の温度が、防爆弁が作動する温度を超える。しかし、それよりも早い時刻９５において、温度センサ２５が測定した温度と温度センサ２６が測定した温度との温度差が閾値９０を超えるので、異常検出部４２が異常と判定し、動作制御部４３がスイッチ２２をオフにして、電源回路２３の動作を停止する。電解コンデンサ３５の内部の温度は、防爆弁が作動する温度を超えないので、防爆弁は作動しない。

右のグラフは、照明器具１０の周囲の気温が比較的高い場合である。

実線７３及び破線８３は、正常時を示す。温度センサ２５が測定する温度と温度センサ２６が測定する温度との温度差が閾値９０を超えないので、異常検出部４２が正常と判定し、動作制御部４３がスイッチ２２をオンにして、電源回路２３を動作させる。電解コンデンサ３５の内部の温度は、防爆弁が作動する温度を超えないので、防爆弁は作動しない。

実線７４及び破線８４は、異常時を示す。仮に、電源回路２３が動作を続けたとすると、時刻９８において、電解コンデンサ３５の内部の温度が、防爆弁が作動する温度を超える。しかし、それよりも早い時刻９７において、温度センサ２５が測定した温度と温度センサ２６が測定した温度との温度差が閾値９０を超えるので、異常検出部４２が異常と判定し、動作制御部４３がスイッチ２２をオフにして、電源回路２３の動作を停止する。電解コンデンサ３５の内部の温度は、防爆弁が作動する温度を超えないので、防爆弁は作動しない。

このように、照明器具１０の周囲の気温に関わらず、防爆弁が作動する前に、電源回路２３の動作を停止することができる。

比較のため、温度差と閾値とを比較して異常を検出するのではなく、温度センサ２５が測定した温度と所定の温度とを比較して異常を検出する場合について考える。

例えば、照明器具１０の周囲の温度が比較的低い場合において、異常があれば時刻９６になる前に異常を検出できるよう、閾値となる温度を設定したとする。そうすると、照明器具１０の周囲の温度が比較的高い場合、正常であっても、異常と誤判定する。
逆に、照明器具１０の周囲の温度が比較的高い場合において、正常であれば正しく正常と判定できるよう、閾値となる温度を設定したとする。そうすると、照明器具１０の周囲の温度が比較的低い場合において、異常があっても、時刻９６になる前に異常を検出できず、防爆弁が作動する可能性がある。
したがって、照明器具１０の周囲の気温によって誤動作をする可能性があり、動作保証温度範囲が狭くなる。このため、温暖地向けと、寒冷地向けとで、閾値を変える必要がある。

これに対し、この実施の形態における照明器具１０は、照明器具１０の周囲の気温に関わらず、防爆弁が作動する前に電源回路２３の動作を停止することができるので、動作保証温度範囲が広い。このため、温暖地向けと、寒冷地向けとで、仕様が異なる照明器具１０を製造する必要がない。これにより、照明器具１０の製造コストを抑えることができる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図６を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図６は、この実施の形態における点灯装置１２の構成を示す図である。

点灯装置１２は、実施の形態１で説明した２つの温度センサ２５，２６の代わりに、温度差センサ２７を有する。それ以外の点は、実施の形態１と同様である。
温度差センサ２７（温度差算出部；感温回路）は、電解コンデンサ３５の温度と、電解コンデンサ３５の周囲の温度との温度差を測定し、測定した温度差を表わす信号を出力する。温度差センサ２７は、例えば、熱電対を有する。熱電対の測温接点（第一の温度測定素子）は、電解コンデンサ３５に接触して配置され、基準接点（第二の温度測定素子）は、電解コンデンサ３５から離れて配置される。

制御回路２４の構成も、実施の形態１と同様なので、図４を参照して説明する。

温度差算出部４１は、温度差センサ２７が出力した信号に基づいて、温度差センサ２７が測定した温度差を取得する。
異常検出部４２は、温度差算出部４１が取得した温度差に基づいて、異常を検出する。温度差が所定の閾値より大きい場合、異常検出部４２は、異常が発生したと判定する。
動作制御部４３は、異常検出部４２による判定結果に基づいて、スイッチ２２を制御する信号を生成する。異常が発生したと異常検出部４２が判定した場合、動作制御部４３は、スイッチ２２をオフにする信号を生成する。それ以外の場合、動作制御部４３は、スイッチ２２をオンにする信号を生成する。

このように、２つの温度センサ２５，２６の代わりに、温度差センサ２７を設ける構成であっても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。

１０ 照明器具、１１ ソケット、１２ 点灯装置、１３ ランプ、１９ 外部電源、２０ プリント配線板、２１ 整流回路、２２ スイッチ、２３ 電源回路、２４ 制御回路、２５，２６ 温度センサ、２７ 温度差センサ、２８ 点灯回路、３１ 駆動回路、３２ チョークコイル、３３ スイッチング素子、３４ 整流素子、３５ 電解コンデンサ、４１ 温度差算出部、４２ 異常検出部、４３ 動作制御部、５１，６１ サーミスタ、７１〜７４ 実線、７６，７７，８１〜８４，９１〜９３ 破線、９０ 閾値、９５〜９８ 時刻。

Claims (6)

1. 電解コンデンサを有する対象回路を制御する制御回路において、
   上記電解コンデンサの温度と、上記電解コンデンサの周囲の温度との温度差を算出する温度差算出部と、
   上記温度差算出部が算出した温度差に基づいて、異常を検出する異常検出部と、
   上記異常検出部が異常を検出した場合、上記対象回路の動作を停止する動作制御部と
   を有することを特徴とする制御回路。
2. 上記異常検出部は、上記温度差が所定の閾値より大きい場合に、異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
3. 電解コンデンサを有する対象回路と、
   請求項１または請求項２に記載の制御回路と
   を有することを特徴とする装置。
4. 上記装置は、
   上記電解コンデンサに接触して配置され、上記電解コンデンサの温度を測定する第一の温度測定素子と、
   上記電解コンデンサから離れて配置され、上記電解コンデンサの周囲の温度を測定する第二の温度測定素子とを有し、
   上記温度差算出部は、上記第一の温度測定素子が測定した温度と、上記第二の温度測定素子が測定した温度との温度差を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 上記対象回路は、光源を点灯するための電力を出力する電源回路である
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の装置。
6. 請求項５に記載の装置と、
   上記対象回路が出力した電力により点灯する光源を有する光源回路と、上記光源回路を着脱可能に接続する接続部とのうち、少なくともいずれかと
   を有することを特徴とする照明装置。

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