JPH1183927A - 断線警報器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断線警報器によってヒータの断線の有無を確
実に検出する。 【解決手段】 負荷（４）に交流電流を供給する交流電
源（６）と、負荷（４）に流れる交流電流を制御する双
方向性スイッチ（１０）と、双方向性スイッチ（１０）
に位相制御信号を付与する制御回路（１１）と、負荷
（４）に流れる交流電流を検出する変流器（１２）と、
変流器（１２）に発生する電流に対応する電圧が基準電
圧を超えたとき出力を発生する比較器（１５）と、比較
器（１５）の出力に基づいて作動される警報器（１７）
とを設け、比較器（１５）の出力端子に再トリガ単安定
マルチバイブレータ（２１）を接続する。論理回路（２
８）は、再トリガ単安定マルチバイブレータ（２１）の
出力と制御回路（１１）の位相制御信号とに基づいて警
報器（１７）に駆動信号を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、警報器、特に恒温
槽に設けられたヒータが断線したときに警報を発生する
断線警報器に関連する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、従来の断線警報器が
使用される恒温槽２内の温度を制御する温度制御装置１
は、恒温槽２内の温度に対応するレベルの出力を発生す
る温度センサ３と、恒温槽２内に設けられたヒータ４
と、導線５を介してヒータ４に接続されたＡＣ２００Ｖ
の交流電源６と、ヒータ４と交流電源６との間で導線５
に設けられたブレーカ７と、ヒータ４とブレーカ７との
間に設けられたＳＳＲ（ソリッドステートリレー）、ト
ライアック、ＳＢＳ、ＳＳＳ等の双方向性スイッチ１０
と、ブレーカ７と双方向性スイッチ１０との間に設けら
れた即断ヒューズ９と、双方向性スイッチ１０に制御信
号を付与し且つ温度センサ３の出力を受信する制御回路
１１とを備えている。ヒータ４と双方向性スイッチ１０
との間の導線５に設けられた断線警報器８の変流器１２
の両端は、整流回路１３を介して可変抵抗１４に接続さ
れる。整流回路１３の出力にはノイズ除去用のコンデン
サ１８が可変抵抗１４に並列に接続される。比較器１５
の非反転入力端子には基準電源１６が接続され、比較器
１５の反転入力端子には可変抵抗１４のタップが接続さ
れる。比較器１５の出力はアンド回路２２の一方の入力
端子に接続され、アンド回路２２の他方の入力端子は制
御回路１１に接続される。アンド回路２２の出力端子は
Ｒ-Ｓ Ｆ．Ｆにより構成されたラッチ回路２３のセット
端子に接続され、ラッチ回路２３のリセット端子には、
手動操作スイッチ２７が接続される。ラッチ回路２３の
出力は警報器１７に接続され、ラッチ回路２３の出力に
より警報器１７が作動されるとき、手動操作スイッチ２
７の作動によりラッチ回路２３をリセットして警報器１
７の作動を停止することができる。

【０００３】次に、図４に示す温度制御装置１の動作に
ついて説明する。温度制御装置１の作動の際に、制御回
路１１の出力により双方向性スイッチ１０をオンにする
と、交流電源６からヒータ４に交流電流が流れ、図６の
初期加熱領域Ａで示すように、恒温槽２はほぼ一定の加
熱速度で加熱される。この場合、双方向性スイッチ１０
は常時オン状態に保持され、交流電流の位相による電流
制御は行われない。

【０００４】恒温槽２内の温度が設定温度に近づく図６
の過渡加熱領域Ｂでは、位相による電流制御が行われ
る。例えば、交流電源６から供給される交流電流の１サ
イクルのうち９０゜〜１８０゜の期間及び２７０゜〜３
６０゜の期間において、制御回路１１から双方向性スイ
ッチ１０に制御信号が付与され、双方向性スイッチ１０
はオン状態にされて、ヒータ４への交流電流が制御され
る。恒温槽２内の温度が設定温度に達する図６の定常加
熱領域Ｃでは、制御回路１１は温度センサ３の出力レベ
ルから恒温槽２内の温度を検出して、双方向性スイッチ
１０への制御信号を位相制御してヒータ電流を零にする
か、僅かにヒータ電流を流し、恒温槽２内の温度が設定
温度になるようにヒータ４への交流電流を制御する。ヒ
ータ４に流れる交流電流は変流器１２によって検出さ
れ、整流回路１３を通じて可変抵抗１４には交流電流に
対応するレベルの電圧が印加される。

【０００５】例えば、ヒータ４の断線、導線５又は即断
ヒューズ９の断線、ブレーカ７の作動、双方向性スイッ
チ１０の不良が発生したとき、比較器１５の非反転入力
端子に印加される基準電圧より低い電圧が比較器１５の
反転入力端子に印加され、比較器１５はアンド回路２２
及びラッチ回路２３を通じて警報器１７に出力を送出す
る。図５（１）はこの様子を示した各部の波形図であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の断線
警報器８では、ヒータ電流が一時的に零のとき、図５
（２）に示すようにそれが双方向性スイッチの導通角零
の位相制御によるものであるか又は断線によるものであ
るかを検知することができなかった。本発明は、断線に
よってヒータ電流が零になったことを確実に検出できる
断線警報器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を達成するための手段】本発明による断線警報器
は、負荷（４）に交流電流を供給する交流電源（６）
と、前記負荷（４）に流れる交流電流を制御する双方向
性スイッチ（１０）と、該双方向性スイッチ（１０）に
制御信号を付与する制御回路（１１）と、前記負荷
（４）に流れる交流電流を検出する変流器（１２）と、
該変流器（１２）に発生する電流に対応する電圧が基準
電圧を超えたとき出力を発生する比較器（１５）と、該
比較器（１５）の出力に基づいて作動される警報器（１
７）とを備えた断線警報器において、前記比較器（１
５）の出力端子に接続された再トリガ単安定マルチバイ
ブレータ（２１）と、該再トリガ単安定マルチバイブレ
ータ（２１）の出力と前記制御回路（１１）の位相制御
信号とに基づいて、前記警報器（１７）に駆動信号を付
与する論理回路（２８）とを具備する。

【０００８】変流器（１２）は、負荷（４）に流れる交
流電流に対応する出力を発生し、変流器（１２）の出力
が所定レベルの電圧を超えたとき、比較器（１５）は出
力を発生する。再トリガ単安定マルチバイブレータ（２
１）は、比較器（１５）の出力を受信したときにタイマ
ー出力を発生するので、論理回路（２８）は警報器（１
７）への出力を発生しない。

【０００９】断線によってヒータ電流が零になると、負
荷（４）に電流が流れないから、再トリガ単安定マルチ
バイブレータ（２１）はタイマー動作経過後に出力を停
止する。論理回路（２８）は、制御回路（１１）から位
相制御信号を受信したときに、再トリガ単安定マルチバ
イブレータ（２１）の出力を受信しなければ、警報器
（１７）への出力を発生する。しかし、零位相制御によ
ってヒータ電流が零になるときはヒータ回路中に配線に
よるサージ電流が流れるので、比較器（１５）により再
トリガ単安定マルチバイブレータ（２１）が動作し、論
理回路（２８）は警報器（１７）への出力を発生しな
い。このように、再トリガ単安定マルチバイブレータ
（２１）のタイマー動作中に負荷（４）に流れる電流が
一時的に零になっても、負荷（４）に流れる電流（サー
ジ電流）の有無を検出することによって、制御回路（１
１）からの位相制御信号に同期して断線の有無を確実に
検出することができる。

【００１０】本発明の実施の形態では、論理回路（２
８）は前記再トリガ単安定マルチバイブレータ（２１）
及び前記制御回路（１１）の位相制御信号を受信するア
ンド回路（２２）と、該アンド回路（２２）の出力によ
り前記警報器（１７）に出力を発生するラッチ回路（２
３）とを備えている。前記再トリガ単安定マルチバイブ
レータ（２１）のタイマー動作時間は前記負荷（４）に
供給される交流電流の半サイクルより長い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、ヒータを負荷とする本発明
による断線警報器の実施の形態を図１〜図３について説
明する。図１〜図３では図４に示す箇所と同一の部分に
は同一の符号を付し説明を省略する。図１に示すよう
に、本発明による断線警報器２０では、従来使用された
図４に示すノイズ除去用のコンデンサ１８が省かれてい
る。比較器１５の出力端子は、再トリガ単安定マルチバ
イブレータ（「リトリガー回路」という）２１を介して
アンド回路２２の一方のインバータ入力端子に接続され
る。ラッチ回路２３の出力端子はバッファ回路２４の入
力端子に接続され、バッファ回路２４の２つの出力端子
には、警報器１７を構成する発光ダイオード２５とブザ
ー２６がそれぞれ接続される。アンド回路２２及びラッ
チ回路２３は論理回路２８を構成する。

【００１２】前記の構成において、制御回路１１から双
方向性スイッチ１０に制御信号が付与されると、初期加
熱領域Ａでは、図２（１）に示すように、交流電源６か
らヒータ４にヒータ電流が流れる。整流回路１３及び可
変抵抗１４を介して変流器１２の出力が比較器１５に付
与されると、比較器１５は図２（４）に示す矩形パルス
の出力を発生する。リトリガー回路２１は比較器１５の
出力信号の立ち下がり時に所定のパルス幅の出力を発生
し、出力が発生しているリトリガー回路２１のタイマー
動作時間中に比較器１５から次の立ち下がり信号を再び
受信すると、リトリガー回路２１はその時点からタイマ
ー動作時間を再スタートする。従って、リトリガー回路
２１は、タイマー動作時間より短い周期で比較器１５の
出力が加わり続けると、タイマー動作を継続し、比較器
１５の最後の信号立ち下がり時点からタイマー動作時間
を経過した後に動作を完了する。図２（５）に示すよう
に、リトリガー回路２１のタイマ動作時間中に、制御回
路１１の制御信号がアンド回路２２の入力端子に付与さ
れても、ラッチ回路２３は出力を発生しない。

【００１３】初期加熱領域Ａにおいて、図２（１）の時
点Ｅにて断線が発生すると、リトリガー回路２１は、比
較器１５から発生する最後の信号立ち下がりの時点Ｆか
らタイマー動作時間経過後に出力を停止する。このた
め、時点Ｇでは既にリトリガー回路２１の出力が停止し
た状態で制御回路１１の制御信号がアンド回路２１に付
与されるから、アンド回路２１はラッチ回路２３に出力
を発生（図２（７））させ、バッファ回路２４を介して
発光ダイオード２５及びブザー２６を作動させる。その
後、手動操作スイッチ２７の作動によりラッチ回路２３
をリセットして警報器１７の作動を停止（図２（８））
する。このようにして、制御回路１１からの制御信号に
同期してヒータ回路が断線しているか否かを確認するこ
とができる。過渡加熱領域Ｂにおいてもほぼ同様の動作
である。

【００１４】次に、恒温槽２内の温度が設定温度に達す
る定常加熱領域Ｃでは、ヒータ電流を零にするため、双
方向性スイッチ１０の導通角を零にすることがある。図
３はこのときの波形であり、図３（１）に示すように、
配線のインダクタンスと容量により、ヒータ４を含む回
路にサージ電流３０が発生する。このサージ電流３０を
検出することによって比較器１５から図３（４）の出力
を発生し、リトリガー回路２１の動作時間を一定時間延
長する。従って、図３（５）のタイムチャートで示すリ
トリガー回路２１のタイマー動作時間中に、制御回路１
１の位相制御信号がアンド回路２２の入力端子に付与さ
れても、ラッチ回路２３は出力を発生せず、タイマ動作
が継続している間、警報器１７は出力しない。リトリガ
ー回路２１のタイマー動作時間はヒータ４に供給される
交流電流の半サイクルより長く設定される。

【００１５】図３（１）の時点Ｅにて断線が発生する
と、リトリガー回路２１は、比較器１５から発生する最
後の信号立ち下がりの時点Ｆからタイマー動作時間経過
後に出力を停止する。このため、時点Ｇでは既にリトリ
ガー回路２１の出力が停止した状態で制御回路１１の位
相制御信号がアンド回路２１に付与されるから、アンド
回路２１はラッチ回路２３に出力を発生（図３（７））
させ、バッファ回路２４を介して発光ダイオード２５及
びブザー２６を作動させる。このようにして、ヒータ４
への電流を位相制御により零にしてもヒータ４に流れる
サージ電流を検出して断線の有無を確実に検出すること
ができる。図４に示す従来の断線警報器１では、ヒータ
電流が零のとき、それがサイリスタの電流位相制御に起
因するのか断線に起因するのかを検知することができな
い。

【００１６】本発明の実施の形態は種々の変更が可能で
ある。負荷はヒータ４以外でもよい。ラッチ回路２３
は、Ｒ-Ｓ Ｆ．Ｆ以外にシフトレジスタ等の他の素子に
よって構成してもよい。

【００１７】

【発明の効果】前記のように、本発明による断線警報器
では、位相制御によって負荷への電流が零になっても負
荷に流れるサージ電流を検出することによって制御回路
からの位相制御信号に同期して断線の有無を確実に検出
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による断線警報器の回路図

【図２】 初期加熱領域での図１に示す断線警報器の各
部の出力のタイムチャート

【図３】 定常加熱領域での図１に示す断線警報器の各
部の出力のタイムチャート

【図４】 従来の断線警報器の回路図

【図５】 図４に示す従来の断線警報器の各部の出力の
タイムチャート

【図６】 図４に示す断線警報器のヒータの温度の変化
を示すグラフ

【符号の説明】

４・・ヒータ、 ６・・交流電源、 １０・・双方向性
スイッチ、 １１・・制御回路、 １２・・変流器、
１５・・比較器、 １７・・断線警報器、 ２１・・再
トリガ単安定マルチバイブレータ、 ２２・・アンド回
路、 ２３・・ラッチ回路、 ２８・・論理回路、

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】前記の構成において、制御回路１１から双
方向性スイッチ１０に制御信号が付与されると、初期加
熱領域Ａでは、図２（１）に示すように、交流電源６か
らヒータ４にヒータ電流が流れる。整流回路１３及び可
変抵抗１４を介して変流器１２の出力が比較器１５に付
与されると、比較器１５は図２（４）に示す矩形パルス
の出力を発生する。リトリガー回路２１は比較器１５の
出力信号の立ち下がり時に所定のパルス幅の出力を発生
し、出力が発生しているリトリガー回路２１のタイマー
動作時間中に比較器１５から次の立ち下がり信号を再び
受信すると、リトリガー回路２１はその時点からタイマ
ー動作時間を再スタートする。従って、リトリガー回路
２１は、タイマー動作時間より短い周期で比較器１５の
出力が加わり続けると、タイマー動作を継続し、比較器
１５の最後の信号立ち下がり時点からタイマー動作時間
を経過した後に動作を完了する。図２（５）に示すよう
に、リトリガー回路２１のタイマー動作時間中に、制御
回路１１の制御信号がアンド回路２２の入力端子に付与
されても、ラッチ回路２３は出力を発生しない。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】次に、恒温槽２内の温度が設定温度に達す
る定常加熱領域Ｃでは、ヒータ電流を零にするため、双
方向性スイッチ１０の導通角を零にすることがある。図
３はこのときの波形であり、図３（１）に示すように、
配線のインダクタンスと容量により、ヒータ４を含む回
路にサージ電流３０が発生する。このサージ電流３０を
検出することによって比較器１５から図３（４）の出力
を発生し、リトリガー回路２１の動作時間を一定時間延
長する。従って、図３（５）のタイムチャートで示すリ
トリガー回路２１のタイマー動作時間中に、制御回路１
１の位相制御信号がアンド回路２２の入力端子に付与さ
れても、ラッチ回路２３は出力を発生せず、タイマー動
作が継続している間、警報器１７は出力しない。リトリ
ガー回路２１のタイマー動作時間はヒータ４に供給され
る交流電流の半サイクルより長く設定される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷（４）に交流電流を供給する交流電
   源（６）と、前記負荷（４）に流れる交流電流を制御す
   る双方向性スイッチ（１０）と、該双方向性スイッチ
   （１０）に制御信号を付与する制御回路（１１）と、前
   記負荷（４）に流れる交流電流を検出する変流器（１
   ２）と、該変流器（１２）に発生する電流に対応する電
   圧が基準電圧を超えたとき出力を発生する比較器（１
   ５）と、該比較器（１５）の出力に基づいて作動される
   警報器（１７）とを備えた断線警報器において、 前記比較器（１５）の出力端子に接続された再トリガ単
   安定マルチバイブレータ（２１）と、 該再トリガ単安定マルチバイブレータ（２１）の出力と
   前記制御回路（１１）の位相制御信号とに基づいて、前
   記警報器（１７）に駆動信号を付与する論理回路（２
   ８）とを具備することを特徴とする断線警報器。
2. 【請求項２】 前記論理回路（２８）は前記再トリガ単
   安定マルチバイブレータ（２１）及び前記制御回路（１
   １）の位相制御信号を受信するアンド回路（２２）と、
   該アンド回路（２２）の出力により前記警報器（１７）
   に出力を発生するラッチ回路（２３）とを備えた請求項
   １に記載の断線警報器。
3. 【請求項３】 前記再トリガ単安定マルチバイブレータ
   （２１）のタイマー動作時間は前記負荷（４）に供給さ
   れる交流電流の半サイクルより長い請求項１に記載の断
   線警報器。