JPH08186923A - 負荷駆動回路の接点保護装置および接点異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮断器の接点の溶着を防ぎ、負荷の暴走を確
実に止める。 【構成】 電源装置Ｂと、負荷１０と、電源装置Ｂと負
荷１０との間の遮断器Ａとを備えた負荷駆動回路におい
て、遮断器Ａの接点のアークの発生を検出するアーク検
出回路Ｃと、該アーク検出回路Ｃからアーク検出信号が
出力されたとき電源装置の給電動作を制限する給電制限
手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば複写機やスキャ
ナ等のハロゲンランプ（負荷）を駆動する回路におい
て、給電路に挿入された遮断器の接点をアーク発生によ
る溶着から保護する接点保護装置、および万一遮断器の
接点が溶着してしまった場合に、その接点の異常を診断
する接点異常診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は複写機に内蔵されたハロゲンラン
プの駆動回路を示す。この回路は、電源装置Ｂと、電源
装置Ｂから給電を受ける負荷（ランプ）１０と、電源装
置Ｂと負荷１０との間の給電路に挿入された遮断器とし
てのサーモスイッチ（ＴＰ）Ａとを備える。電源装置Ｂ
には、交流‐直流変換回路１１や、出力オン／オフ制御
または入力遮断制御を行う手段１２、負荷への給電開始
でスタートし給電時間が設定値を超えた場合給電停止の
指令信号を前記手段１２に入力するタイマー回路１３が
設けられている。

【０００３】サーモスイッチＡのような機械式の遮断器
は、電源装置Ｂ側の保護手段と併用される場合が多く、
上記の例では、電源装置１０側の保護手段（この例で
は、タイマー回路１３）が正常に動作しなかった場合の
安全対策として設置され、電源装置Ｂ側の保護手段を第
１の保護手段とした場合、サーモスイッチＡは第２の保
護手段として設けられている。そして、サーモスイッチ
Ａは、制御系統等の異常時に負荷（ランプ）１０が点灯
し続けた場合に、設定温度で開成動作して、負荷１０を
電源装置Ｂから切り離し、装置の保護、および周囲部品
の保護を図るようになっている。なお、上記の例では、
遮断器としてサーモスイッチを用いたものを示したが、
サーモスイッチの代わりにリレーを用いるものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
サーモスイッチやリレー等の遮断器を用いた場合、遮断
時の接点の切り離し動作が緩慢であったり、使用されて
いる負荷の性質や、電源装置の供給能力などによって、
遮断時に接点にアークを発生することがあり、アークの
発生によって接点の溶着を生じ、負荷を切り離せずに、
負荷の暴走を招いて、熱による樹脂部品の変形を起こし
たりするおそれがあった。

【０００５】これらの対策としては、接点に使用する金
属を、溶着し難い金属にして対応していたが、コストア
ップを招いたり、接点抵抗の増加を招いたりするなどの
弊害があった。

【０００６】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、特別な接点の溶着対策を施さずに、接点の溶着を
防ぎ、負荷の暴走を確実に止めることができる負荷駆動
回路の接点保護装置を提供すること、また万一接点の溶
着を生じてしまった場合に、それを事前に速やかに発見
することのできる負荷駆動回路の接点異常診断装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明の接点保護装置は、電源装置と、該
電源装置から給電を受ける負荷と、前記電源装置と負荷
との間の給電路に挿入され、必要に応じて給電路を遮断
する遮断器とを備えた負荷駆動回路において、前記遮断
器の接点のアークの発生を検出するアーク検出回路と、
該アーク検出回路からアーク検出信号が出力されたと
き、前記電源装置の給電動作を制限する給電制限手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の負荷駆
動回路の接点保護装置において、前記遮断器が、前記負
荷の周辺に配設され周囲温度が設定温度を超えたとき開
成動作するサーモスイッチからなることを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２記載の負荷駆
動回路の接点保護装置において、前記電源装置には、所
定条件を超えたとき負荷への給電動作を制限する第１の
保護手段が備わっており、前記サーモスイッチは、前記
第１の保護手段が動作不良を起こしたとき機能する第２
の保護手段として設けられていることを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１記載の負荷駆
動回路の接点保護装置において、前記遮断器が、制御信
号によって駆動されるリレーからなることを特徴とす
る。

【００１１】請求項５の発明の接点異常診断装置は、電
源装置と、該電源装置から給電を受ける負荷と、前記電
源装置と負荷との間の給電路に挿入され制御信号によっ
て駆動されることで給電路を遮断する遮断器とを備えた
負荷駆動回路において、前記制御信号の内容と前記遮断
器の実際の動作内容の不一致を検出する接点異常検出手
段と、該接点異常検出手段が不一致と判断した場合、警
報出力を発生する警報手段とを設けたことを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】請求項１の発明では、遮断器の接点にアークが
発生した場合、アーク検出回路がアーク検出信号を出力
し、それに応じて給電制限手段によって負荷への給電が
制限される（停止も含む）。一方、遮断器の接点にアー
クが発生しない場合は、遮断器の接点が開いて、負荷へ
の給電が遮断される。

【００１３】請求項２の発明では、負荷の周辺の温度が
設定温度を超えると、サーモスイッチの接点が開いて、
負荷と電源装置とを切り離す。その際、サーモスイッチ
の接点にアークが発生すると、自動的に負荷への給電動
作が制限される（停止を含む）。一方、アークが発生し
ない場合は、サーモスイッチの接点が開いて、負荷への
給電が遮断される。

【００１４】請求項３の発明では、正常時は第１の保護
手段が機能して負荷への給電を制限する。また、第１の
保護手段が正常に機能しないときは、負荷の周辺温度の
上昇により、第２の保護手段としてのサーモスイッチが
機能して、負荷と電源装置とを切り離す。その際、もし
サーモスイッチの接点にアークが発生し、負荷と電源装
置とを迅速に切り離せない事態が生じた場合は、アーク
の発生の検知に応じて給電制限手段が自動的に負荷への
給電動作を制限する。一方、アークが発生しない場合
は、サーモスイッチの接点が開いて、負荷への給電を遮
断する。

【００１５】請求項４の発明では、制御信号が出力され
た場合、リレーの接点が開いて、負荷と電源装置とが切
り離される。その際、リレーの接点にアークが発生する
と、自動的に負荷への給電動作が制限される（停止を含
む）。一方、アークが発生しない場合は、リレーの接点
が開いて、負荷への給電が遮断される。

【００１６】請求項５の発明では、制御信号の内容と実
際の遮断器の動作内容とが不一致の場合、つまり制御信
号は「接点開」としているのにも拘らず、遮断器の動作
がそれに伴わず「接点閉」のままの場合、接点異常と判
断して警報を出す。即ち、遮断器の接点が万一アークの
発生によって溶着してしまったような場合、その状態で
は接点が閉じているので、通常制御時には遮断器の異常
を判別できないが、制御信号を「接点開」として、その
ときの遮断器の状態を検出し、遮断器の接点の状態が制
御信号の内容と不一致であることを検出した場合は、接
点が溶着していると判断することができる。従って、そ
の場合は、警報を出し、遮断器が異常である旨を事前に
知らせる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を複写機の内部
回路に適用した場合の実施例について説明する。

【００１８】〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例
の構成を示すブロック図である。本実施例の回路では、
図７に示した回路に新たに、電圧検出回路（ＶＳ）１と
電流検出回路（ＣＳ）２とからなるアーク検出回路Ｃが
付加されており、このアーク検出回路Ｃの出力が、電源
装置Ｂの出力オン／オフ制御端子１４に入力されてい
る。

【００１９】ここで利用するアーク検出回路Ｃは、「ア
ークが発生する場合，接点間に電流が流れているにも拘
らず、電位差が生じる」ことを利用して、アークの発生
を検出するものである。つまり、電流検出手段２と電圧
検出手段１を用いて、接点間に流れる電流、接点間の電
位差を監視することで、アークの発生を検出するもので
ある。

【００２０】電流検出回路２は、電源装置Ｂ、サーモス
イッチＡ、負荷（ランプ等）１０と直列に接続され、負
荷に流れる電流を検出する。電圧検出回路１は、サーモ
スイッチＡと並列に接続され、サーモスイッチＡの両端
の電圧を検出する。電流検出回路２と電圧検出回路１の
出力は、ＡＮＤ回路３に入力され、その出力は、電源装
置Ｂの出力オン／オフ制御端子１４に入力されている。

【００２１】電流検出回路２としては、カレントトラン
スや、低抵抗を使用しての電位差を検出する手段などを
利用することができる。また、出力オン／オフ制御端子
１４の入力に応じて、電源装置Ｂの出力のオン／オフ制
御を行う回路（図示略。給電制限手段に相当）として
は、制御ＩＣに内蔵されるオン／オフコントロール回路
や、制御ＩＣの電源の供給を停止させる回路などを利用
する。

【００２２】次に本実施例の回路の動作を説明する。負
荷１０が通常に動作している時は、サーモスイッチＡは
閉じているため、アーク検出回路Ｃは、電流値のみを検
出し（出力：Ｈ）、電圧値は検出しない（出力：Ｌ）。
このため、ＡＮＤ回路３の出力はＬとなっている。

【００２３】負荷１０が異常になり、タイマー回路１３
が働いた場合は、電源装置Ｂ側で給電を停止するため、
負荷１０が異常発熱することはなく、サーモスイッチＡ
は働かない。このため、ＡＮＤ回路３の出力はＬを保
つ。

【００２４】また、ここでは図示していないが、負荷１
０の異常（ショート）により、過電流保護回路が作動し
た場合には、電圧、電流のいずれか、または、両方を絞
るため、負荷１０が異常発熱せず、サーモスイッチＡは
働かない。このため、ＡＮＤ回路３の出力はＬを保つ。

【００２５】ところが、電源装置Ｂ側の保護手段（図示
するタイマー回路１３や図示しない過電流保護回路）が
働かず、負荷１０に電力が供給し続けられ、負荷１０の
発熱量が増加して、周囲温度がサーモスイッチＡの設定
温度を越えた場合は、サーモスイッチＡの接点が開い
て、給電路が遮断され、負荷１０への電源供給が止めら
れる。

【００２６】このとき、正常に接点が開いて、給電路を
遮断した場合には、負荷１０に流れる電流はゼロ（電流
検出回路出力：Ｌ）、サーモスイッチＡの両端の電圧は
ほぼ入力電圧に等しい値（電圧検出回路出力；Ｈ）とな
る。

【００２７】一方、正常に遮断できないとき、つまり、
接点の開放時にアークが生じることにより、電流が流れ
ている状態（電流検出回路出力：Ｈ）で、かつサーモス
イッチＡの両端に電位差が生じた（電圧検出回路出力：
Ｈ）場合には、ＡＮＤ回路３出力は、「Ｈ」となり、そ
の信号が電源装置Ｂの出力オン／オフ制御端子１４に入
力される。そして、電源装置Ｂ内の制御回路（図示略）
は、負荷１０への電力供給を停止させるように働く。

【００２８】これにより、サーモスイッチＡの接点のア
ークの発生が抑えられて、アークによる溶着の問題が解
消される。また、確実に負荷１０を電源装置Ｂから切り
離すので、負荷１０の発熱による樹脂部品の変形、発火
等を防止することが可能となる。

【００２９】〔第２実施例〕図２は本発明の第２実施例
の構成を示すブロック図である。本実施例の回路では、
アーク検出回路Ｃの出力を入力する部分を、電源装置Ｂ
の出力オン／オフ制御端子ではなく、電流制限回路（給
電制限手段に相当）１５としている。その他の構成は第
１実施例と同じである。電流制限回路１５には、負荷１
０に流れる過電流を検出する過電流検出回路１６（電流
制限回路１５と共に第１の保護手段に相当）の出力が入
力されており、この出力とアーク検出回路Ｃの出力とが
重畳する形で電流制限回路１５に入力されている。な
お、アーク検出回路Ｃと過電流検出回路１６との間に
は、アーク検出回路Ｃ側への逆流防止用のダイオード１
７が挿入されている。また、電流制限回路１５の過電流
保護動作は、例えば図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す
ようなパターンをとるように設定されている。

【００３０】以上の構成をとることにより、サーモスイ
ッチＡの遮断時にアークが検出された場合、電源装置Ｂ
は負荷１０への給電を停止させずに、過電流保護機能を
働かせて、一時的に電流を絞り、これによりアークを消
滅させる。この実施例は、第１実施例のような出力オン
／オフ制御端子（回路）がない場合に有効に適用するこ
とができるものであり、また、電流や電圧を完全にゼロ
にしたくない場合等に有効である。

【００３１】〔第３実施例〕図４は本発明の第３実施例
の構成を示すブロック図である。本実施例の回路では、
アーク検出回路Ｃの出力を、電源装置Ｂの出力オン／オ
フ制御端子や同様の機能を持つ回路部分に入力するので
はなく、電源装置Ｂ等が組み込まれている機器を制御し
ている機器中枢部（中枢回路部）４に入力するようにし
ている。機器中枢部４は、ＣＰＵ２１、ＣＰＵ用の電源
装置２２、Ｉ／Ｏポート２３等を具備しており、Ｉ／Ｏ
ポート２３を介して、アーク検出回路Ｃ、負荷用の電源
装置Ｂのリモート回路１８、その他の各種負荷／電源装
置２４等と信号の授受を行う。その他の構成は第１実施
例と同じである。

【００３２】この構成では、アーク検出回路Ｃがサーモ
スイッチＡの接点に発生するアークを検出した場合、機
器中枢部４が、負荷用の電源装置Ｂに信号を送出して、
負荷への給電停止処理を行う。ここで、電源装置Ｂの停
止処理は、第１実施例と同様に、出力オン／オフ制御回
路を利用することで対応可能である。そして、機器中枢
部４は、負荷用の電源装置Ｂの停止処理を行った後、そ
の他の負荷の動作タイミングを見計らって、機器全体の
停止処理を行う。

【００３３】これにより、複写機のコピー動作中に点灯
系（ハロゲンランプ）が暴走して、サーモスイッチＡが
動作し、アーク検出回路Ｃがアーク発生を感知した場合
に、点灯系のみを停止させて、電源から切り離すこと
で、他の負荷に影響を与えることなく、排紙処理等を速
やかに完了させることが可能となる。よって、紙搬送部
分でのジャムの発生など、ユーザーを煩わせる事態を生
じることなく、確実に目的の部分のみの保護動作を行う
ことができる。なお、アーク検出回路Ｃの信号を機器中
枢部４に取り込むので、異常診断処理がしやすくなる。

【００３４】〔第４実施例〕図５は本発明の第４実施例
の構成を示すブロック図である。本実施例の回路では、
遮断器をサーモスイッチから常閉接点式のリレーＡ１に
変更し、そのオン／オフ制御を、機器中枢部４から出力
する制御信号で行うようにしている。そのため、リレー
Ａ１のコイルは機器中枢部４のＩ／Ｏポート２３に接続
されている。また、リレーＡ１を制御するタイミングを
決定するため、負荷１０の周辺に温度センサ２５を設置
し、この温度センサ２５の検出温度が設定温度以上とな
ったとき、リレーＡ１に対し、接点を開くための制御信
号を送り出すようにしている。また、Ｉ／Ｏポート２３
には外部表示装置５が接続されており、リレーＡ１の接
点の異常が検出された場合には、ＣＰＵ２１が外部表示
装置５に接点の異常を知らせる警報表示を行うようにな
っている。その他の構成は第３実施例と全く同じであ
る。

【００３５】この回路では、負荷１０の周囲温度が設定
温度以上になったことを温度センサ２５が検出すると、
機器中枢部４が、リレーＡ１に制御信号を送り、リレー
Ａ１の接点を開かせる。これにより、電源装置Ｂから負
荷１０への給電路が遮断される。その際、リレーＡ１の
接点にアークが発生すると、アーク検出回路Ｃからアー
ク検出信号が機器中枢部４に入力される。そして、機器
中枢部４が電源装置Ｂに給電停止信号を送り、負荷１０
への給電を停止させる。ここまでの動作は、上記第１、
第２、第３実施例とほとんど同じである。

【００３６】ところで、第１、第２、第３実施例の場合
は、遮断器（サーモスイッチ）Ａの接点が溶着してしま
っても、負荷やその他に影響がでなかった状態で正常状
態に復帰していた場合には、接点が閉じているため判断
できなかったが、本実施例のように、遮断器としてリレ
ーＡ１を用いた場合は、それに与える制御信号と、アー
ク検出回路Ｃの電圧検出回路１の出力信号とにより、接
点が溶着しているか否かの判断が可能となる。

【００３７】つまり、電源装置Ｂがオン状態で、リレー
Ａ１への制御信号が「接点開」の場合、電圧検出回路１
の出力は通常「Ｈ」となるはずであるが、溶着が起きて
いる場合は、接点間が導通状態にあるから、電圧検出回
路１の出力が「Ｌ」となる。よって、このことから溶着
が起きているか否かが判断できる。その判断は機器中枢
部４が行っており、その判断結果は、機器中枢部４が外
部表示装置５に表示させる。このため、機器中枢部４が
接点異常検出手段に相当し、外部表示装置５が警報手段
に相当する。

【００３８】以上により、アーク検出時には、接点間を
保護するべく、電源装置Ｂを速やかに停止させ、万が一
接点間が溶着を起こしてしまった場合でも、機器中枢部
４で処理することにより、外部表示装置５へ異常箇所の
表示や警告等を行うことができる。このため、事前に対
策を講じることができて、負荷の暴走等を未然に防い
で、機器の安全を確実に確保することが可能となる。

【００３９】なお、上記第４実施例では、遮断器として
開閉接点式のリレーを用いたが、図６に示す第５実施例
のように、２系統切換え式のリレーＡ２を用いてもよ
い。また、上記第４実施例では、負荷１０の近傍に設置
した温度センサ２５の出力に基づいてリレーを駆動する
ようにしていたが、図１に示したタイマー回路やその他
の保護手段の信号に基づいて、リレーを駆動するように
してもよい。また、遮断器による給電路の遮断を必要と
する異常事態としては、前記のタイマー回路１３の異常
や過電流検出回路１６の動作異常の他に、定電圧制御回
路の異常や点灯オン／オフ制御回路の異常等が考えられ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、遮断器の接点にアークが発生した場合、遮断器
の動作に関係無く、電源装置からの給電動作が制限（停
止を含む）される。従って、接点に発生するアークの影
響で、負荷と電源装置との間を遮断できなくなるような
場合でも、確実に負荷への給電を制限するで、負荷の暴
走を止めることができる。また、負荷への給電動作が制
限されることで、それ以上のアークの発生を防止できる
ため、接点の溶着の問題を抑えることができ、接点を保
護することができる。このため、特別な接点の溶着対策
を講じる必要がなく、コストアップを招いたり、接点抵
抗の増加などの電気的性能の低下を招いたりすることが
なくなる。

【００４１】請求項２の発明によれば、サーモスイッチ
の接点にアークが発生した場合、サーモスイッチの動作
に関係無く、負荷への給電動作が制限される。従って、
負荷の暴走が抑えられると共に、サーモスイッチの接点
を保護することができる。

【００４２】請求項３の発明によれば、第１の保護手段
が正常に機能しないときは、第２の保護手段としてのサ
ーモスイッチが機能して、負荷への給電を制限し、負荷
の暴走を食い止める。その際、サーモスイッチの接点に
アークが発生した場合は、自動的に電源装置の給電動作
を制限する。よって、アークによって迅速に負荷と電源
装置とを切り離せない事態が万一生じた場合でも、確実
に負荷の暴走を抑えることができるし、アークによる接
点の溶着も防止することができる。

【００４３】請求項４の発明によれば、リレーの接点に
アークが発生した場合、リレーの動作に関係無く、負荷
への給電動作が制限される。従って、負荷の暴走が抑え
られると共に、リレーの接点を保護することができる。

【００４４】請求項５の発明によれば、制御信号の内容
と遮断器の動作内容とを比較することで、事前に遮断器
の接点の異常判断を行うことができる。よって、異常事
態が起こる前に事前に対処することにより、万一の負荷
の暴走を未然に食い止めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】同第２実施例における過電流保護動作の例を示
す特性図である。

【図４】本発明の第３実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】本発明の第４実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】本発明の第５実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図７】従来例の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

Ａ サーモスイッチ（遮断器） Ａ１，Ａ２ リレー（遮断器） Ｂ 電源装置 Ｃ アーク検出回路 １ 電圧検出回路 ２ 電流検出回路 ３ ＡＮＤ回路 ４ 機器中枢部（接点異常検出手段） ５ 外部表示装置（警報手段） １０ 負荷 １３ タイマー回路（第１の保護手段） １５ 電流制限回路（給電制限手段） １６ 過電流検出回路（第１の保護回路）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源装置と、 該電源装置から給電を受ける負荷と、 前記電源装置と負荷との間の給電路に挿入され、必要に
   応じて給電路を遮断する遮断器とを備えた負荷駆動回路
   において、 前記遮断器の接点のアークの発生を検出するアーク検出
   回路と、 該アーク検出回路からアーク検出信号が出力されたと
   き、前記電源装置の給電動作を制限する給電制限手段と
   を備えたことを特徴とする負荷駆動回路の接点保護装
   置。
2. 【請求項２】 前記遮断器は、前記負荷の周辺に配設さ
   れ周囲温度が設定温度を超えたとき開成動作するサーモ
   スイッチからなることを特徴とする請求項１記載の負荷
   駆動回路の接点保護装置。
3. 【請求項３】 前記電源装置には、所定条件を超えたと
   き負荷への給電動作を制限する第１の保護手段が備わっ
   ており、前記サーモスイッチは、前記第１の保護手段が
   動作不良を起こしたとき機能する第２の保護手段として
   設けられていることを特徴とする請求項２記載の負荷駆
   動回路の接点保護装置。
4. 【請求項４】 前記遮断器は、制御信号によって駆動さ
   れるリレーからなることを特徴とする請求項１記載の負
   荷駆動回路の接点保護装置。
5. 【請求項５】 電源装置と、 該電源装置から給電を受ける負荷と、 前記電源装置と負荷との間の給電路に挿入され制御信号
   によって駆動されることで給電路を遮断する遮断器とを
   備えた負荷駆動回路において、 前記制御信号の内容と前記遮断器の実際の動作内容の不
   一致を検出する接点異常検出手段と、 該接点異常検出手段が不一致と判断した場合、警報出力
   を発生する警報手段とを設けたことを特徴とする負荷駆
   動回路の接点異常診断装置。