JPH0630522A - 安全回路を有する制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気負荷を取り外して制御回路に電源を印加
した際の緊急電源遮断回路の誤動作防止と、サイリスタ
のショート故障に対し２重の安全を確保した制御装置を
提供する。 【構成】 電気負荷２は、制御回路８から取り外し可能
であり、制御回路８は、サイリスタ10に、サージ吸収回
路30,32 を並列接続し、高い内部抵抗を有し、接続点24
の電位が正の正常電位のときのみ信号を出力する正サイ
クル検出部22が、サイリスタ10がオフされたときに信号
が出力すると、駆動回路26が緊急電源遮断器12,18 を作
動させ、ダイオード38は、サイリスタ10がショートする
と緊急電源遮断器12,18 を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安全回路を備えた制御
装置に関し、更に詳細には、例えば電気毛布のように、
着脱可能の電気負荷を有する制御装置の安全回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気カーペットや電気毛布など
の暖房器具などは、一般に、図３に示すように、採暖部
分１の電気負荷（発熱体）２を接続したコネクター４を
電源側コネクター６から外すことで、電気負荷２を制御
回路８から外せるように作られている。そして、制御回
路８には、電気負荷２をオンオフするスイッチング素子
であるサイリスタ（図示せず）が自己トリガやショート
などした際に、交流電源を遮断する保安手段（図示せ
ず）が取付けられている。なお、図３に示す符号９は、
コードである。

【０００３】ところで、前記保安装置は、一般に、スイ
ッチング素子に掛かる電圧を検出して、スイッチ回路の
故障を検出し、該電圧に異常があると、温度ヒューズを
溶断して電源を遮断し、安全を保つようにしている。し
かしなっがら、このように構成した保安回路は、発熱体
を取り外した状態で電源を入れると、前記電圧が正常な
値を示さないために保安装置が作動し、回路を遮断する
という問題がある。しかも、一般家庭人には溶断した温
度ヒューズの更新ができないため、いわゆる故障として
扱われてしまうという問題がある。そこで、従来は、実
開昭６０−６１８号公報に開示されているように、電気
負荷を制御回路から外した状態で電源を接続した場合に
保安装置が作動しないようにする提案されている。

【０００４】以下、前記公報に記載された手段に基づく
対策を、図４によって説明する。即ち、電気負荷２と、
ＳＣＲなどの第１サイリスタ10から成るスイッチと直列
に接続した発熱回路は、温度ヒューズ12を介して電源14
に接続している。そして、図示しない温度センサからの
信号と、同様に図示しない温度設定回路からの信号とを
比較してトリガ信号を出力する第１トリガ回路16によっ
て第１サイリスタ10が作動し、電気負荷２の電流を制御
するように構成している。即ち、電気負荷２に流れる電
流は、電源14の正サイクル時に、温度センサの出力する
温度信号と設定温度信号との差に応じて電気負荷２に電
流が流れるように制御される。

【０００５】また、温度ヒューズ12を溶断する保安回路
は、温度ヒューズ12と熱的に接続された発熱抵抗18と、
ＳＣＲなどの第２サイリスタ20から成るスイッチとを直
列に接続し、発熱回路と並列に接続したものである。該
第２サイリスタ20の制御は、以下のように行われる。正
サイクル検出部22を、電気負荷２と第１サイリスタ10と
の接続点24の電位を検出するように接続し、電源14の正
サイクル時に、第１サイリスタ10の電位降下分だけの電
位であれば、信号を第２トリガ回路26に出力するように
構成されている。第２トリガ回路26は、第１トリガ回路
16からトリガ信号が出力されていないサイクルで、正サ
イクル検出部22の出力信号が検出された場合に、第２サ
イリスタ20をトリガするように構成している。

【０００６】バイパス抵抗28は、電気負荷２に並列して
接続し、電気負荷２を取り除いた状態で電源14を接続し
た場合に、保安回路の誤作動することを防止するもので
ある。即ち、バイパス抵抗28がない状態で、電気負荷２
を取り除き、電源14を接続すると、電源の正サイクル
時、負サイクル時に係わらずＯＶとなり、第１サイリス
タ10が、自己トリガ又はショート状態などの故障状態と
同様となる。しかしながら、バイパス抵抗28が接続され
ていると、接続点24に一定の電位が発生するので、電気
負荷２が外された状態で電源14が接続されていも誤作動
による温度ヒューズ12の溶断を防止することができる。
このバイパス抵抗28は、発熱の点や、第１サイリスタ10
の電流容量などの点から、電気負荷２の抵抗値ｒよりバ
イパス抵抗28の抵抗値Ｒを遙かに大きな値（ｒ≪Ｒ）と
する。

【０００７】また、第１サイリスタ10には、並列して、
コンデンサ30と抵抗32とを直列に接続したサージ吸収回
路を接続している。該サージ吸収回路は、例えば、'88
三菱半導体データブック「中小電力半導体／SSリレー
編」1-43ページに使用が推奨されている回路であり、外
部からインパルスノイズやサージ電圧が与えられた際
に、サイリスタを用いた制御回路の誤作動や、劣化を防
止することができる。

【０００８】したがって、電気毛布など、電気負荷を制
御回路から着脱可能にした電気製品にあっては、電源を
緊急遮断する保安回路の誤作動を防止するために、電気
負荷と並列にバイパス抵抗を接続し、且つ、サイリスタ
にサージ吸収回路を設けることが必須となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
一般的電気暖房器具においては、バイパス抵抗28の抵抗
値Ｒは数十ｋΩ〜数百ｋΩ程度の高抵抗のものが、ま
た、コンデンサ30は0.１〜0.22μＦ程度のものが使用さ
れる。したがって、図５に示すように、電源14の交流電
圧波形34に対し、第１サイリスタ10に印加される交流電
圧波形36は、位相的に遅れた波形となる。したがって、
電源14の正のサイクル時の前半において、接続点24は負
電位となり、第１サイリスタ10に自己トリガが発生して
いないにも係わらず、第１サイリスタ10の電圧降下分よ
り低い値となり、第２トリガ回路26が、自己トリガと判
断し、第２サイリスタ20をオンさせ、温度ヒューズ12を
溶断するという誤作動を生じるという問題がある。した
がって、従来は、電気カーペットや電気毛布など回路故
障を生じた場合に電源を遮断する保安回路を用いた回路
を取付け、しかも、電気負荷を制御回路に着脱自在にす
る場合には、サイリスタのサージ吸収回路を取付けるこ
とができないという問題があり、サージ電圧に弱く、実
用に耐ええない回路であった。

【００１０】また、前記制御回路８は、正サイクル検出
部22、第２トリガ回路26などに、断線などの故障が発生
した場合で、第１サイリスタ10に故障が発生したとき、
保安回路は作動しない。したがって、そのような状態、
即ち、サイリスタがショート故障すると電気負荷の電力
が２倍に増大して通電されたままにるるので、非常に危
険となるという重大な欠点がある。

【００１１】本発明は、以上の問題に着目して成された
ものであり、サイリスタによって電流を制御される電気
負荷を制御回路から着脱自在とした電気製品において、
前記サイリスタのサージ吸収回路と、該サイリスタの故
障により電源を緊急遮断する保安回路とを供えた、即
ち、電気負荷を取り外した際の保安回路の誤動作防止
と、前記サイリスタのショート故障に対し電源の緊急遮
断手段の２重安全回路を備えた制御装置を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成すため
の本発明の安全回路を有する制御装置は、電気負荷を制
御回路に着脱自在に取り付け、該制御回路は、緊急電源
遮断器と、電気負荷をオンオフするサイリスタとを設
け、該サイリスタにサージ吸収回路を並列接続し、前記
緊急電源遮断器を駆動する保安回路とダイオードとを設
け、保安回路は、高い内部インピーダンスを有する検出
端を前記サイリスタのアノード側に接続し、該検出端の
電位がサイリスタの電位降下分だけの正電位であれば信
号を出力し、負電位であれば信号を出力しない正サイク
ル検出部と、前記サイリスタにトリガ信号が出力されて
いないときに、正サイクル検出部から信号が出力される
と動作する、緊急電源遮断器の駆動回路とによって形成
し、前記ダイオードは、交流電源の負のサイクル時に電
流を流すように電気負荷に並列的に、且つ、前記サイリ
スタのショート時に流れる電流で緊急電源遮断器を駆動
するように接続したものである。

【００１３】前記緊急電源遮断器は、通常は、温度ヒュ
ーズであり、該緊急電源遮断器を作動させる駆動回路
は、通常は、サイリスタでオンオフする発熱抵抗で構成
することがてきる。本考案の正サイクル検出部は、電気
負荷をオンオフするサイリスタのアノード側の電位がサ
イリスタの電位降下分だけの正電位であれば信号を出力
する電位降下検出機能と、前記電位が負電位であれば信
号を出力しない負電位検出機能とを有するものである
が、その機能を実現する具体的手段としては、ＯＶを基
準にした電源で動作するコンパレーターを用いて構成す
ることができ、サイリスタの制御回路を含んだ専用ＩＣ
で実施することができる。

【００１４】

【実施例】以下添付の図を対照して、暖房器具によって
実施した一実施例により本発明及び作用を具体的に説明
する。図１に示す実施例の安全回路を有する制御回路
は、図４に示した従来の制御回路と同様の部分について
は、同じ符号を付し、説明を省略する。更に、図１は、
図４と異なり、電気負荷２側のコネクタ４と電源側コネ
クタ６と切り離して図示している。

【００１５】本実施例は、抵抗32とコンデンサ30との間
に電源14の負サイクル時に電流を通すダイオード38を取
付け、正サイクル電位検出部22は、電源の正サイクル時
に第１サイリスタ10の電位降下分だけの正電位が検出さ
れれば信号を出力する電位降下検出部40と、負電位であ
れば信号を出力しない負電位検出部42とを設け、内部イ
ンピーダンスを100KΩ以上になるように構成したもので
ある。なお、該内部インピーダンスは、実際には、100k
Ωの抵抗を介して入力するようにして構成した。また、
本実施例の場合、前記信号は、約２Ｖ以上あれば出力せ
ず、−0.４Ｖ〜２Ｖの間で出力し、−0.４Ｖ以下であれ
ば出力しないようにした。なお、第２サイリスタ20に
も、サージ吸収回路を取り付ける必要があるが、本実施
例にとって本質的でないので省略した。

【００１６】次に図１及び図２を対照して、本実施例の
安全回路を備えた制御回路の動作を説明する。図１に示
すように電気負荷２を制御回路８から取り外した状態
で、電源14を制御回路８に接続すると、図２に示すよう
に、電源電圧の負サイクル時には、コンデンサ30、ダイ
オード38、発熱抵抗18、及び温度ヒューズ12の経路を通
じ、負のピーク値まで負電位に充電され、接続点24は、
抵抗34を通じて負電位が印加される。前記のとおり正サ
イクル電位検出部22の内部インピーダンスを高く設定し
ているので、電源14の正サイクル中も接続点24の負電位
が維持され、図２に太線で示した波形44が得られる。し
たがって、負電位検出部42が負電位を検出して第２トリ
ガ回路26にトリガ信号を出力しないので、第２サイリス
タ20はオンせず、温度ヒューズ12は溶断されない。以上
によって、本実施例の安全回路を有する制御回路は、電
気負荷２を切り離した状態で、制御回路に電源14から交
流電圧が印加されても、誤動作により緊急電源遮断回路
が作動するおそれはない。

【００１７】次に、電気負荷２を制御回路８に接続し電
源14を接続すると、電源14の正サイクルでは、従来と同
様に第１サイリスタ10によって電気負荷２の通電が制御
される。このような状態で、例えば、保安回路に故障が
生じた場合に第１サイリスタ10がショート故障すると、
電源14の負サイクル時に、接続点24から、抵抗32、ダイ
オード38、発熱抵抗18、及び、温度ヒューズ12の直列回
路に電流が流れ、発熱抵抗18が温度ヒューズ12を溶断
し、電源14を制御回路８から遮断することができる。こ
の動作は、第２サイリスタ20、発熱抵抗18、正サイクル
検出部13、及び、第２トリガ回路26から成る保安回路及
びその駆動回路に関係なく行われる。したがって、保安
回路及びその駆動回路の断線故障時に、第１サイリスタ
10がショート故障しても、電気負荷２の電力が２倍にな
る重大故障を防止することが可能となり、電気毛布など
の電気器具の信頼性を、従来のものより遙に高めること
ができる。

【００１８】以上説明した実施例では、ダイオード36の
アノードを、コンデンサ32と抵抗34との接続点に接続し
たが、これを、接続点24、即ち、正サイクル電位検出部
22の入力側に直接接続しても同様の結果を得ることがで
きる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の安全回路
を有する制御装置を構成したので、電気負荷を着脱自在
にした電気毛布などの制御回路において、(a) 電気負
荷を制御装置から取り外した状態で交流電源が印加され
た場合に、緊急電源遮断器が作動するという誤動作を防
止し、(b) 電気負荷の電流をオンオフするサイリスタ
をサージ電圧から保護して、誤動作やサイリスタの劣化
を防止すると共に、前記サイリスタの自己トリガ時やシ
ョート時に確実に緊急電源遮断器を作動させることがで
き、更に、(c) 緊急電源遮断器を駆動する回路故障
と、前記サイリスタのショート故障とが重なるという重
大な故障時にも緊急電源遮断器を確実に作動させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による安全回路を有する制御
装置の概要を説明するブロック回路図である。

【図２】図１の実施例の作用を説明するグラフ図であ
る。

【図３】従来の電気負荷を着脱自在とした電気暖房器具
の構成を説明する図である。

【図４】図３に示す従来の電気暖房器具の回路構成を説
明するためのブロック回路図である。

【図５】図４の電気暖房器具の問題点を説明するための
グラフ図である。

【符号の説明】

１ 採暖部分 ２ 電気負荷
（発熱体） ４ 電気負荷側コネクター ６ 電源側コネ
クター ８ 制御装置 10 第１サイリスタ（電
気負荷オンオフ用） 12 温度ヒューズ（緊急電源遮断器） 14 交流電源 16 第１トリガ回路 18 発熱抵抗
（緊急電源遮断器） 20 第２サイリスタ（保安回路） 22 正サイクル
検出部 24 接続点 26 第２トリガ
回路 32 コンデンサ（サージ吸収回路） 32 抵抗（サー
ジ吸収回路） 38 ダイオード 40 電位降下検
出部 42 負電位検出部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
一般的電気暖房器具においては、バイパス抵抗２８の抵
抗値Ｒは数十ｋΩ〜数百ｋΩ程度の高抵抗のものが、ま
た、コンデンサ３０は０．１〜０．２２μＦ程度のもの
が使用される。したがって、図５に示すように、電源１
４の交流電圧波形３４に対し、第１サイリスタ１０に印
加される交流電圧波形３６は、位相的に遅れた波形とな
る。したがって、電源１４の正のサイクル時の前半にお
いて、接続点２４は負電位となり、第１サイリスタ１０
に自己トリガが発生していないにも係わらず、第１サイ
リスタ１０の電圧降下分より低い値となり、第２トリガ
回路２６が、自己トリガと判断し、第２サイリスタ２０
をオンさせ、温度ヒューズ１２を溶断するという誤作動
を生じるという問題がある。したがって、従来は、電気
カーペットや電気毛布など回路故障を生じた場合に電源
を遮断する保安回路を用いた回路を取付け、しかも、電
気負荷を制御回路に着脱自在にする場合には、サイリス
タのサージ吸収回路を取付けることができないという問
題があり、サージ電圧に弱く、実用に耐えない回路であ
った。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、前記制御回路８は、正サイクル検出
部２２、第２トリガ回路２６などに、断線などの故障が
発生した場合で、第１サイリスタ１０に故障が発生した
とき、保安回路は作動しない。したがって、そのような
状態、即ち、サイリスタがショート故障すると電気負荷
の電力が２倍に増大して通電されたままになるので、非
常に危険となる重大な欠点がある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】前記緊急電源遮断器は、通常は、温度ヒュ
ーズであり、該緊急電源遮断器を作動させる駆動回路
は、通常は、サイリスタでオンオフする発熱抵抗で構成
することができる。本考案の正サイクル検出部は、電気
負荷をオンオフするサイリスタのアノード側の電位がサ
イリスタの電位降下分だけの正電位であれば信号を出力
する電位降下検出機能と、前記電位が負電位であれば信
号を出力しない負電位検出機能とを有するものである
が、その機能を実現する具体的手段としては、ＯＶを基
準にした電源で動作するコンパレーターを用いて構成す
ることができ、サイリスタの制御回路を含んだ専用ＩＣ
で実施することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】次に図１及び図２を対照して、本実施例の
安全回路を備えた制御回路の動作を説明する。図１に示
すように電気負荷２を制御回路８から取り外した状態
で、電源１４を制御回路８に接続すると、図２に示すよ
うに、電源電圧の負サイクル時には、コンデンサ３０、
ダイオード３８、発熱抵抗１８、及び温度ヒューズ１２
の経路を通じ、負のピーク値まで負電位に充電され、接
続点２４は、抵抗３２を通じて負電位が印加される。前
記のとおり正サイクル電位検出部２２の内部インピーダ
ンスを高く設定しているので、電源１４の正サイクル中
も接続点２４の負電位が維持され、図２に太線で示した
波形４４が得られる。したがって、負電位検出部４２が
負電位を検出して第２トリガ回路２６にトリガ信号を出
力しないので、第２サイリスタ２０はオンせず、温度ヒ
ューズ１２は溶断されない。以上によって、本実施例の
安全回路を有する制御回路は、電気負荷２を切り離した
状態で、制御回路に電源１４から交流電圧が印加されて
も、誤動作により緊急電源遮断回路が作動するおそれは
ない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】次に、電気負荷２を制御回路８に接続し電
源１４を接続すると、電源１４の正サイクルでは、従来
と同様に第１サイリスタ１０によって電気負荷２の通電
が制御される。このような状態で、例えば、保安回路に
故障が生じた場合に第１サイリスタ１０がショート故障
すると、電源１４の負サイクル時に、接続点２４から、
抵抗３２、ダイオード３８、発熱抵抗１８、及び、温度
ヒューズ１２の直列回路に電流が流れ、発熱抵抗１８が
温度ヒューズ１２を溶断し、電源１４を制御回路８から
遮断することができる。この動作は、第２サイリスタ２
０、正サイクル検出部２２、及び、第２トリガ回路２６
から成る保安回路及びその駆動回路に関係なく行われ
る。したがって、保安回路及びその駆動回路の断線故障
時に、第１サイリスタ１０がショート故障しても、電気
負荷２の電力が２倍になる重大故障を防止することが可
能となり、電気毛布などの電気器具の信頼性を、従来の
ものより遙に高めることができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】以上説明した実施例では、ダイオード３８
のアノードを、コンデンサ３０と抵抗３２との接続点に
接続したが、これを、接続点２４、即ち、正サイクル電
位検出部２２の入力側に直接接続しても同様の結果を得
ることができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 １ 採暖部分 ２ 電気負荷
（発熱体） ４ 電気負荷側コネクター ６ 電源側コネ
クター ８ 制御装置 １０ 第１サイリスタ
（電気負荷オンオフ用） １２ 温度ヒューズ（緊急電源遮断器） １４ 交流電
源 １６ 第１トリガ回路 １８ 発熱抵
抗（緊急電源遮断器） ２０ 第２サイリスタ（保安回路） ２２ 正サイ
クル検出部 ２４ 接続点 ２６ 第２ト
リガ回路３０ コンデンサ（サージ吸収回路） ３２ 抵抗
（サージ吸収回路） ３８ ダイオード ４０ 電位降
下検出部 ４２ 負電位検出部

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気負荷を制御回路に着脱自在に取り付
   け、該制御回路は、緊急電源遮断器と、電気負荷をオン
   オフするサイリスタとを設け、該サイリスタにサージ吸
   収回路を並列接続し、前記緊急電源遮断器を駆動する保
   安回路とダイオードとを設け、保安回路は、高い内部イ
   ンピーダンスを有する検出端を前記サイリスタのアノー
   ド側に接続し、該検出端の電位がサイリスタの電位降下
   分だけの正電位であれば信号を出力し、負電位であれば
   信号を出力しない正サイクル検出部と、前記サイリスタ
   にトリガ信号が出力されていないときに、正サイクル検
   出部から信号が出力されると動作する、緊急電源遮断器
   の駆動回路とによって形成し、前記ダイオードは、交流
   電源の負のサイクル時に電流を流すように電気負荷に並
   列的に、且つ、前記サイリスタのショート時に流れる電
   流で緊急電源遮断器を駆動するように接続した安全回路
   を有する制御装置。
2. 【請求項２】 前記緊急電源遮断器が、温度ヒューズで
   ある請求項１の安全回路を有する制御装置。