JPH089551A - 家庭用大電流機器の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源部の異常や欠陥をユーザに報知し、ユー
ザがリセットなどの処置をしなければ再運転を不能とす
る、よりユーザに事故の分かりやすくかつ安全性の向上
した家庭用大電流機器の安全装置を提供することを目的
とする。 【構成】 運転スイッチ１によって装置が起動される
と、最初に遮断スイッチ１２が閉じると共にロードスイ
ッチ５が開いてダミー抵抗器２が負荷３に直列接続され
て、過渡応答を抑えてＡ−Ｅ間の電圧を測定して初期値
とする。そののちロードスイッチ５を閉じて交流電源を
負荷３に直接印加するようにする。そのときのＡ−Ｅ間
の電圧を一定周期で監視し、電圧値が下がれば異常とみ
なして遮断スイッチ１２を開いたうえで発光ダイオード
６を点灯する。これらの処理はユーザによってリセット
スイッチ８が押されるまで続く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般家庭で用いられる
消費電力の大きい機器に用いる家庭用大電流機器の安全
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、快適な生活環境を求めるため、フ
ァン・ヒーターやエアコンなどの冷暖房機器の普及が著
しい。これらの機器は、社会的な要請から効率向上によ
る省電力化が進められてはいるが、本質的にその他の家
電機器に較べると大消費電力である。このため、発熱に
よる火災に対する安全対策が装備されることが一般的で
ある。

【０００３】従来の家庭用大電流機器の安全装置として
は、例えば特開平５−９１６５１号公報に示されている
ものがある。図５はこの従来の家庭用大電流機器の安全
装置のブロック略図を示すものである。図５において、
４１は単相交流電源であり、４７は空気調和機である。
４２はこの単相交流電源４１の発生する電圧を空気調和
機に供給するためのねじ式電源端子台である。

【０００４】４３はこの端子台４２からの電圧供給を制
御するためのリレーである。４４は感温式スイッチであ
り、端子台４２に接合している。４８はスイッチ４４の
接片であり、周囲温度が設定温度以上になると、離れ
る。４６はリレー４３を駆動するリレードライバであ
り、４５はこのリレードライバを制御する制御回路であ
る。

【０００５】以上のように構成された従来の家庭用大電
流機器の安全装置について、以下その動作について説明
する。まず空気調和機４７に設けた端子台４２のねじ部
での電源線の結線４２ａ、４２ｂが緩いと、上記の電源
線と上記のねじ部の接触抵抗の増大を招き、このねじ部
に流れる大電流により、端子台４２に密着させたスイッ
チ４４が設定温度で働き、直ちにリレー４３の接点を開
にさせ、上記のねじ部に流れる電流を遮断し、上記のね
じ部での発熱を止め、この発熱が治まり充分時間経過し
た後、端子台４２の温度も下がり、スイッチ４４が接片
４８の復帰温度で復帰し、リレー４３の接点が閉になり
運転状態に戻る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、家庭用機器の場合には通常、端子台４２
が装備されているものは希であり、通常のプラグをコン
セントに差し込む場合には単相交流電源４１との接点に
感温式スイッチ４４を設けることができないという問題
点を有している。また仮にプラグに感温式スイッチ４４
を設けても、機器を使用するユーザに異常が知らされな
いため、電源部の異常が放置されて、最悪の場合コンセ
ントから火災を生じる危険性があるという問題点を有し
ている。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決するもので、
電源部の異常や欠陥をユーザに自動的に報知し、ユーザ
がリセットなどの処置をしなければ再運転を不能とす
る、よりユーザに事故の分かりやすくかつ安全性の向上
した家庭用大電流機器の安全装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の家庭用大電流機器の安全装置は、実質的に有
限の交流的抵抗値を有する負荷と、この負荷に印加され
る電圧を実質的に監視する第１の監視手段と、この第１
の監視手段の出力に応じて上記負荷への電源供給を停止
する停止手段とを備えている。

【０００９】また、この構成に更に、上記電源供給の停
止状態を音響的あるいは光学的に報知する報知手段を追
加する。あるいはまた上記の構成に更に、上記負荷に対
して起動時においてのみ直列に接続される所定の直流的
抵抗値を有する抵抗器を設け、この抵抗器と上記負荷に
印加される電圧を第１の監視手段で監視するようにす
る。さらにまた上記負荷に供給される電源部の温度変化
を監視する第２の監視手段と、この第２の監視手段と上
記第１の監視手段の出力に応じて上記負荷と上記抵抗器
への電源供給を停止する手段と、この電源供給の停止状
態を音響的あるいは光学的に報知する報知手段とを備え
る構成としている。

【００１０】

【作用】このような構成によると、例えば負荷を交流電
源に接続したとき、その負荷と交流電源とを接続するプ
ラグとコンセントの間のぐらつきによって接触抵抗が発
生していると、負荷とその接触抵抗とで分圧されて、負
荷にかかる電圧が低下する。この電圧降下は第１の監視
手段によって検出され、その検出出力に基づいて、停止
手段が負荷への電源供給を適宜遮断する。

【００１１】また請求項２のように報知手段を備えた構
成では、上記の検出出力に基づいて停止手段によって電
源供給を停止したうえで、その異常を報知手段によって
ユーザに知らせることになる。また請求項３の構成では
負荷に直列に抵抗器を起動時のみ接続し、負荷のインダ
クタンスによる過渡応答を抑えることができる。また請
求項４の構成では第２の監視手段により電源供給部の温
度変化をも電源供給停止の条件に加味されることにな
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例におけ
る家庭用大電流機器の安全装置のブロック略図を示すも
のである。まず最初に本実施例の周辺ハードウェアにつ
いて説明する。図１において、１は運転スイッチであ
り、機器の運転の開始を指示する。３は機器の負荷であ
り、例えば温風機のヒータやエアコンのコンプレッサな
どである。２はダミー抵抗器であり、起動時においての
み負荷３に直列に接続される。

【００１３】４はマイコン制御部であり、監視手段や報
知手段を構成する。５はロードスイッチであり、起動時
のみマイコン制御部４によって開かれる。６は発光ダイ
オード（以下「ＬＥＤ」と略す）であり、異常状態を報
知する。７は第１のリレーであり、異常時に負荷３と交
流電源１５を切り放すように遮断スイッチ１２を開く。
８はリセットスイッチであり、マイコン制御部４をユー
ザの手によって初期状態に戻すときに使用される。９は
交流電源ラインであり、負荷３に交流電源を供給する。
１３は第２のリレーであり、ロードスイッチ５を開閉す
る。１２は上述した遮断スイッチであり、第１のリレー
７によって開閉される。

【００１４】以上のようにハードウェア的に構成された
第１の実施例の家庭用大電流機器の安全装置について、
図２に示した流れ図に則って、以下にその動作について
説明する。

【００１５】まず、運転スイッチ１がオンされると、マ
イコン制御部４に電源が供給され、起動する。このと
き、ステップ１０１において、マイコン制御部４の高出
力ポートＰ０に接続された第１のリレー７に駆動電流が
流れ、遮断スイッチ１２を閉じる。一方、高出力ポート
Ｐ１につながった第２のリレー１３には駆動電流が流れ
ず、ロードスイッチ５は開いたままである。

【００１６】この状態において、負荷３は直列接続され
たダミー抵抗器２によって電流制限を受け、またその直
流抵抗値Ｒ１と負荷３の直流抵抗値Ｒ２とインダクタン
スＬで決まる複素インピーダンスＺで印加電圧Ｖを割っ
た電流Ｉが流れることになる。このときの複素インピー
ダンスＺは、次式で与えられる。

【００１７】Ｚ＝Ｒ１＋Ｒ２＋ｓＬ ここにｓはラプラス演算子である。また、この過渡時の
時刻ｔにおいて負荷３に流れる電流値Ｉは、次式で与え
られる。

【００１８】

【数１】 ここにτ＝Ｌ／Ｒ、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２である。

【００１９】さて、このように過渡時においてダミー抵
抗器２を電源経路内に挿入したことによって、交流電源
ライン９に異常があった場合でも過渡時の過大電流によ
る交流電源ライン９の無用な加熱を防ぎ、また電圧降下
による瞬停などによるマイコン制御部４の誤動作を防止
できる。なお、上記（１）式から明らかなように、この
処理によって機器全体は一次遅れ要素を構成するが、通
常上記のＬやＲは小さく、実用上問題となることはな
い。

【００２０】さて、所定時間ｔ１の経過をステップ１０
２において待ち、ステップ１０３において図１上のＡ点
とＥ点間の電圧ＶＡＥを全波整流し、高抵抗値な抵抗器
で分圧してアナログ・ディジタル変換（以下「ＡＤ」変
換という）して読み込み、これを初期値ＶＡとする。こ
れらステップ１０２と１０３の処理は、ステップ１０４
によってｎ回繰り返され、ｎ個の初期値データＶＡがマ
イコン制御部４内のランダム・アクセス・メモリ領域
（図示せず、以下ＲＡＭと略す）に取り込まれる。この
後、ステップ１０５において平均値を取り、改めて初期
値データＶＡとして所定のＲＡＭの番地に格納する。な
おこの平均値処理は、単純平均でよい。

【００２１】以上の初期値導出後、ステップ１０６にお
いて所定時間ｔ２が経つのを待ち、ステップ１０７にお
いて第２のリレー１３にポートＰ１から駆動電流を流
し、ロードスイッチ５を閉じる。これによって抵抗器２
が除外され負荷３には直接に交流電源ライン９にかかっ
ている電源電圧が印加されることになる。これにより負
荷３は本来の動作、例えばヒータの場合には加熱を開始
することになる。以上が本装置の起動時の処理である。

【００２２】さて、以上のようにして初期化の終わった
装置は、いよいよ異常事態の監視を開始する。まず、ス
テップ１０８において所定時間ｔ１だけ待機後、ステッ
プ１０９と１１０において上記の電圧ＶＡＥを観測し、
電圧データＶＢとして、ＶＡとは別のＲＡＭにｎ個測定
して格納する。これらのデータをステップ１１１におい
て、平均値を取り、改めて測定データＶＢとしてマイコ
ン制御部４に内蔵のレジスタ（図示せず）に格納する。

【００２３】この後、ステップ１１２において、先に計
測しておいた初期値ＶＡを別のレジスタに読み込んで、
データＶＡとＶＢを減算し、その減算結果（ＶＡ−Ｖ
Ｂ）と所定の値ａとの大小関係を比較する。もし、（Ｖ
Ａ−ＶＢ）がａ以下であれば、交流電源ライン９に異常
が存在せず、装置の処理をステップ１０８に戻し、ａよ
り大きければ、交流電源ライン９に異常が存在すること
になり、次の処理に移る。

【００２４】異常が存在する場合、このような電圧の降
下現象が生じるのは、交流電源ライン９が家庭内のコン
セントに挿入されている場合、コンセントとプラグ間に
は接触抵抗値Ｒ０が存在するためである。このＲ０の値
によって電圧ＶＡＥは、次式のように変化する。

【００２５】 ＶＡＥ＝１００・Ｒ２／（Ｒ０＋Ｒ２） （Ｖ） 上式において、コンセントとプラグの間にぐらつきなど
の接触不良が存在する場合にはＲ０の値は、大きくな
り、検出されるデータＶＢは、低下することになる。ま
た、この接触抵抗値Ｒ０によってコンセントとプラグは
加熱し、その熱量Ｑは次式で与えられる。

【００２６】Ｑ＝Ｉ・Ｒ０² （Ｗ・ｓ）

【００２７】この発熱により、コンセントとプラグを形
成する金属の比抵抗はその温度に一次比例して増加する
から、さらに抵抗値Ｒ０は増大することになる。したが
って、最初の数回のデータＶＢの計測によって接触不良
などの異常が検知出来無くとも、最終的には、そのコン
セントとプラグの温度上昇によって、危険な状態に至る
前に、検出される電圧ＶＡＥは低下し、値（ＶＡ−Ｖ
Ｂ）が所定の値ａよりも大きくなって次の処理が実行さ
れることになる。

【００２８】さてその次の処理とは、ステップ１１３以
降の処理であり、まず、ステップ１１３においてリレー
７に高出力ポートＰ０に送られていた駆動電流を止め、
遮断スイッチ１２を開く。その後、ステップ１１４にお
いて高出力ポートＰ２に駆動電流を流し、ＬＥＤ６を点
灯させる。これにより、負荷３を電源から切り放して装
置の運転を停止するとともに、ユーザに対して装置の異
常を報知する。

【００２９】ユーザが、このＬＥＤ６の点灯によって装
置の異常を感知して、装置のリセットスイッチ８を押す
まで、ステップ１１５によって、上記の装置の運転停止
とＬＥＤ６によるユーザへの報知が続けられることとな
る。

【００３０】ユーザが異常を対策して、このリセットス
イッチ８が押されると、ステップ１１６においてロード
スイッチ５を復帰し、ステップ１１７においてＬＥＤ６
を消灯し、ステップ１１８において遮断スイッチ１２を
復帰して、再びステップ１０２以降の処理が実行され
る。

【００３１】以上のように本実施例によれば、負荷３を
交流電源ライン９に接続したとき、その負荷３と交流電
源ライン９とを接続するプラグとコンセントの間のぐら
つきによって接触抵抗Ｒ０が発生していると、負荷３と
その接触抵抗Ｒ０とで分圧されて、負荷３にかかる電圧
ＶＡＥが低下ことを検出し、負荷３への電源供給を遮断
したうえでＬＥＤ６によってユーザに報知し、さらにユ
ーザがリセットスイッチ８を押す処置をしなければ再運
転を不能とするため、よりユーザに事故の分かりやすく
かつ安全性の向上した家庭用大電流機器の安全装置を提
供できるものである。

【００３２】図３は、本発明の第２の実施例における家
庭用大電流機器の安全装置のブロック略図を示すもので
ある。本実施例の周辺ハードウェアは、第１の実施例に
対して、負荷３に換えて負荷３を有する装置を接続する
ためのコンセント１１とそのコンセント１１の温度を監
視するサーミスタ１０を追加したのみであるので、詳し
い説明は省略する。

【００３３】以上のようにハードウェア的に構成された
第２の実施例における家庭用大電流機器の安全装置は、
図４に示す流れ図に則って処理される。以下にその処理
について説明し、マイコン制御部４の内部ソフトウェア
処理を明らかにする。

【００３４】本実施例の処理は、ステップ１０７とステ
ップ１０８の間に、サーミスタ１０の出力を監視するス
テップ２０１と温度が所定の値以上になった場合にはス
テップ１１３に処理を移し、それ以外の場合にはステッ
プ１０８に処理を移すステップ２０２を追加したもので
ある。

【００３５】以上のように本実施例によれば、電圧測定
中において急激にコンセントとプラグの間の温度が上昇
した場合でもサーミスタを負荷のつながるコンセント１
１の近傍に設けたことによってさらに精度よく異常を検
出できるものである。

【００３６】なお、以上の実施例では、ＬＥＤ６によっ
て異常をユーザに報知したが、これをネオン管や電灯な
どに換えてもよく、また液晶パネルやＣＲＴディスプレ
イ等に表示したりしても良い。さらに、ブザーやサイレ
ンなどの音響的手段によってユーザに報知しても良い
し、さらに上記の光学的手段と音響的手段を併用しても
良い。

【００３７】

【発明の効果】以上の実施例のように本発明の家庭用大
電流機器の安全装置は、負荷に対する電圧を監視して、
大幅な加熱に至る前に自動的に電源供給を切ることがで
きるので、火災などを未然に防止できる。また、請求項
２〜３では、ユーザに異常を報知して異常を見いだし易
くしたので、ユーザに事故が分かりやすく、かつより高
い安全性を図ることができる。更に、請求項３では、負
荷に直列に抵抗器を起動時のみ接続するようにしている
ので、負荷のインダクタンスによる過渡応答を抑えるこ
とができるという効果もある。また請求項４の構成では
第２の監視手段により電源供給部の温度変化をも電源供
給停止の条件に加味されることになるので、より安全性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例における家庭用大電流
機器の安全装置のブロック略図である。

【図２】 同実施例における家庭用大電流機器の安全装
置の動作を示す流れ図である。

【図３】 本発明の第２の実施例における家庭用大電流
機器の安全装置のブロック略図である。

【図４】 同実施例における家庭用大電流機器の安全装
置の動作を示す流れ図である。

【図５】 本発明の従来例における家庭用大電流機器の
安全装置のブロック略図である。

【符号の説明】

１ 運転スイッチ ２ ダミー抵抗器 ３ 負荷 ４ マイコン制御部 ５ ロードスイッチ ６ ＬＥＤ ７ リレー ８ リセットスイッチ ９ 交流電源ライン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に有限の交流的抵抗値を有する負
   荷と、 この負荷に印加される電圧を実質的に監視する監視手段
   と、 この監視手段の出力に応じて上記負荷への電源供給を停
   止する停止手段と、 を備える家庭用大電流機器の安全装置。
2. 【請求項２】 更に、前記電源供給の停止状態を音響的
   あるいは光学的に報知する報知手段を備えることを特徴
   とする請求項１に記載の家庭用大電流機器の安全装置。
3. 【請求項３】 有限の交流的抵抗値を有する負荷と、 この負荷に対して起動時においてのみ直列に接続される
   所定の直流的抵抗値を有する抵抗器と、 この抵抗器と上記負荷に印加される電圧を監視する監視
   手段と、 この監視手段の出力に応じて上記負荷と上記抵抗器への
   電源供給を停止する停止手段と、 前記電源供給の停止状態を音響的あるいは光学的に報知
   する報知手段と、 を備える家庭用大電流機器の安全装置。
4. 【請求項４】 有限の交流的抵抗値を有する負荷と、 この負荷に対して起動時においてのみ直列に接続される
   所定の直流的抵抗値を有する抵抗器と、 この抵抗器と上記負荷に印加される電圧を監視する第１
   の監視手段と、 上記負荷に供給される電源部の温度変化を監視する第２
   の監視手段と、 この第２の監視手段と上記第１の監視手段の出力に応じ
   て上記負荷と上記抵抗器への電源供給を停止する停止手
   段と、 前記電源供給の停止状態を音響的あるいは光学的に報知
   する報知手段とを備える家庭用大電流機器の安全装置。