JPS6319019A - フエ−ルセ−フ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気カーペット等の電気暖房器具のフェール
セーフ装置に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の電気暖房器具の温度制御に関するフェー
ルセーフ装置の第１の例を第３図から第８図で、第２の
例を第９図から第１２図を用いて説明する。

第１の例は、比較的消費電力の大きい電気カーペットの
例である。第３図は、電気カーペア１’の全体外観図で
あり、電気カーペット本体の中にヒータ１１と、センサ
１３を別々の線で配している。

第４図はヒータ４の構成図でヒータ１１と電極３１の間
に樹脂３２が介装されている。この樹脂３２は温度制御
用には使用していない。第５図はセンサ１３の構成図で
、一対の温度検出用電極１２　、１２’　の間に温度に
よってインピーダンス３ぺ一／ の変化するセンサ１３が介装され電気カーベ・ント全体
の温度監視を行なっている。センサ１３の特性は第６図
のように温度が低い時はインピーダンスが高く、温度が
高い時はインピーダンスが低くなる負の特性を示す。第
７図はセンサ１３の等価回路図であり、抵抗成分と容量
成分が均一に分布した状態で電極１２　、１２’　　の
間に並列に接続していると考えてよい。第８図は、全体
の制御回路図で、センサ１３のインピーダンスの変化を
抵抗３３で分割し、ダイオード３５、コンデンサ３６で
平滑している。なお、センサ１３には、交流を印加しな
いと分極を生じてし１うので負の半サイクルはダイオー
ド３７、コンデンサ３９で平滑した電圧が加わり、セン
サには常に交流が印加されており分極の恐れはない。

温度制御の方法は、平滑されたセンサ１３の電圧と、抵
抗４３．４４の分割設定電圧を制御手段１７である比較
器で比較し、付勢手段１８を付勢し、電力制御手段１９
であるリレーをオンし、ヒータ１１の通電を制御する。

次にフェールセーフの動作を項目別に分けて説明する。

山制御手段１７の故障、捷りは付勢手段１８の短絡故障 設定電圧以上になり、制御手段１７等が故障し、通電状
態が続くと高温になるので別個の比較器４６が働いてサ
イリスタ１ｏをオンし、交流１００Ｖ半波が、ダイオー
ド３、発熱抵抗４、サイリスタ１０と導通し、保安回路
（以下温度ヒユーズと呼ぶ）が発熱により溶断し交流電
源１を遮断する。

（１）比較器４５も故障し、異常温度によりヒータ１１
と電極３１の間の樹脂３２が溶融し接触した場合 接触部位によって以下に述べる動作を行なう。

ヒータ１１−ａの部分で接触した場合は、ダイオード６
、発熱抵抗６、電極３１、樹脂３２、ヒータ１１−ａと
流れ、発熱抵抗６により温度ヒユーズ２を溶断し、交流
電源１を遮断する。ヒータ１１−ｂの部分で接触した場
合は、ダイオード３、発熱抵抗４、電極３１、樹脂３２
、ヒータ１１−６ペーノ ｂと流れ同様に遮断する。また、ヒータ１１−ａ。

１１−ｂの中間で接触した場合には、発熱抵抗４゜６に
それぞれ電流が流れるので同様に遮断する。

（例えば特公昭６１−６４２号＠） 次に従来の第２の例として、比較的消費電力の小さい電
気毛布等に採用されているヒータセンサ一体型の例を説
明する。第９図は、電気毛布の全体外観図であり、第１
の例と異なるのは、ヒータ１１とセンサ１３が別々に配
されているのではなく、電気毛布内にヒータセンサ一体
型１本で配されている点である。第１０図は、ヒータ１
１、センサ１３の構造で、ヒータ１１と電極１２の間に
温度によってインピーダンスが変化するセンサ１３が介
装し、ヒータセンサ一体構造となっており、その特性は
、第６図と同様の傾向を示す。

第１１図は、全体の制御回路図である。温度制御の方法
は、電力制御手段１８であるサイリスタの負の半サイク
ル（ヒータの非通電領域）を温度検出サイクルとしてい
る。すなわち、温度検出部１４中のベース接地のトラン
ジスタ１６が負の半６ペー／ サイクルはオンする。温度検出部の等価回路図を示すと
第１２図のようになる。ヒータ１１と温度検出電極１２
０間に介装されたセンサ１３に流れる電流は、トランジ
スタ１６のエミ・ツタ電流Ｉｘであり、第１２図のよう
な回路構成であればトランジスタ１５のコレクタ電流Ｉ
Ｃとして変換でき、温度信号は抵抗４６、コンデンサ４
７によりｖＴなる電圧になる。この電圧■、により制御
手段１７は、ゼロボルト信号回路３０の信号に基づき、
交流セロボルト点でサイリスタ１８０オン、オフを制御
し、ヒータ１１への通電を制御する。また、負の半サイ
クルを温度検出域としているのは、ヒータ１１と温度検
出電極１２の間のセンサ１３の電界分布が一様であり、
第７図に示したセンサ１３の等価回路図からも理解でき
るようにインピーダンスが並列に分布しているので、セ
ンサ１３のある部分が高温になった場合、その部分のイ
ンピーダンスが低下し、温度検出信号は、そのインピー
ダンスの低い部分が全体の温度検出信号の代表値となる
。すなわち、温度検出感度は、ヒータ全体にわたって等
しい。温度検出をヒータ１１の非通電時（サイリスタ１
８の非導通域）に行なうのはこのためである。

次に７エールセーフの動作を説明する。

（１）制御手段１７の故障 制御手段１７が正常時は、コンデンサ４９に電荷が充電
され、その充電電荷で、電力制御手段１８のサイリスタ
を付勢制御する。一方、制御手段１７が故障するとコン
デンサ４９に電荷が充電されないので、サイリスタ１８
は付勢できない構成をとっている。

（１）ｉｆｆ力制御手段１８のサイリスタの逆方向短絡
故障 この場合、温度検出感度が低下するので、サイリスタ１
８逆方向短絡時は、サイリスタ１８、ダイオード５０、
発熱抵抗５２と電流が流れ、温度ヒユーズ２を溶断し、
交流電源１を遮断する。

備異常温度によりヒータ１１と温度検出電極１２の間の
センサ１３が溶融し接触した場合ヒータ１１のどの部分
で接触しても交流の負の半サイクルは、ヒータ１１と温
度検出電極１２０間の電界は一様であるから、電流は、
ダイオード５３．６４、発熱抵抗６５、温度検出電極１
２、センサ１３、ヒータ１１と流れ、温度ヒユーズ２が
溶断し、交流電源１を遮断する。

その他、電力制御手段１８のサイリスタの順方向故障は
、制御手段１７が、抵抗５６を介して検知し、サイリス
タ１０を付勢し、発熱抵抗６２により、同様に交流電源
１を遮断する。（例えば特開昭５９−１２７１２１号公
報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、以下に示す問題点
を有していた。

（１）　　第１の例では、ヒータ１１と、センサ１３が
分離されており、温度制御およびフェールセーフの制御
回路は簡単であるが、常にヒータ１１とセンサ１３をペ
アで配線するので全体の構成の簡略化、工程の面で限界
があった。

（ｌＩ）第２の例は、第１の例の欠点は、克服されるが
電気消費量の少ない電気暖房器具に限定され９ヘ−ノ る。捷た数百ワ・シトの電力をサイリスタでオンオフ制
御するとその放熱フィンの増大やフリッカ雑音の問題が
生じてくる。

（社））第２の例では、サイリスタの非導通領域を温度
検出領域に使用していたが、第１の例のように電力制御
手段にリレーを用いた場合には、双方向であるため温度
検出域において第１２図のようにヒータと電極間の電界
分布が一様でなく勾配をもつようになりセンサのある部
分の温度検出能力が劣り、全体としてヒータに非通電状
態にした時の温度検出能力に比べ半分になる。

ＧＷｔ、ｉがって、第２の例を実現させるために、電力
制御手段にリレー等を使用した場合、温度検出を行なう
ために制御手段１７は、ヒータ通電中に一時的に付勢手
段の付勢を停止して、リレーの接点を開放し、ヒータの
非通電状態を随意的に作成すれば温度検出は可能である
。しかしながら、制御手段１７が故障（例えばマイクロ
コンピュータの暴走）で、ヒータ通電中に一時的に付勢
手段の付勢を停止できない場合は、１０戸、−Ｌ （ＩＩＤの問題点が生じ、異常温度になり、センサが溶
融してし捷う危険な状態が起こる可能性があった。

本発明は、かかる従来の問題点を解消するもので、ヒー
タセンサ一体型の温度制御装置において、電力制御手段
にリレー等を用いた場合でも、制御手段が故障し、無制
御状態になったとしても、火災の危険を未然に防ぐ高い
安全性を有する７エールセーフ装置を提供することを目
的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のフェールセーフ装
置は、制御手段内にあってヒータ通電中あらかじめ決め
られた時間Ｔ１で一時的に付勢手段の付勢を停止する第
１のタイマ回路と、制御手段とは別個に、付勢手段停止
時には初期状態に、付勢手段付勢開始時に動作を開始し
、第１のタイマ回路の時間Ｔ１より長い時間Ｔ２を有す
る第２のタイマ回路で保安回路を動作させる構成とした
ものである。

作用 １１ペーノ 本発明は、上記した構成によって、制御手段が正常時に
は、ヒータ通電中は、定期的に付勢手段の付勢が停止さ
れるので、第２のタイマ回路により保安回路が動作する
ことはなく、制御手段が異常になり、定期的に付勢手段
の付勢が停止できない場合、第２のタイマ回路が働き、
保安回路が動作する作用を有する。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図は、全体の制御回路図である。交流電源１にヒー
タ１１と、電力制御手段１９のリレーの接点、保安回路
２の温度ヒユーズが接続されている。ヒータ１１と温度
検出電極１２の間にセンサ１３が一体型で介装され、電
気カーペ、ット全体の温度監視を行なうものである。温
度検出の方法としては、従来の第２の例で述べたものと
同様に、温度検出部１４中のベース接地のトランジスタ
１６によｐ１センサ１３に流れる電流を、トランジスタ
１６のコレクタ側の電圧に変換し、制御手段１７に入力
する。制御手段１７は、その電圧に応じて付勢手段１８
を付勢し、リレー１９を動作し、ヒータ１１０通電を制
御する。なお３０は、交流電源に同期したパルスを発生
する交流ゼロボルト信号回路で、制御手段１７は、リレ
ー１９の接点のオンオフの遅延時間を考慮して交流ゼロ
ボルト付近でリレー１９の接点がオンオフするように付
勢手段１８を付勢する。

次にフェールセーフの構成を述べる。捷ず、異常加熱に
より、ヒータ１１と温度検出電極１２の間のセンサ１３
が溶融した場合の安全動作に関しては、従来の第１の例
と同一なので省略する。次に本発明の７エールセーフの
シーケンスに関シ、第２図のタイミング図と合わせて説
明する。

制御手段１７が付勢手段１８を付勢し、リレー１９の接
点をオンし、ヒータ１１に通電すると同時に、制御手段
１７内にあるタイマ回路２ｏが動作し、制御手段１７が
正常であればあらかじめ決められた時間Ｔ１後に、−時
的に付勢手段１８の付勢を停止して、リレー１９の接点
を開放する。

１３ペ−ノ この時、従来の第２の例で述べた交流質の半サイクルで
、感度よくカーペット全体の温度検出が行なうことがで
きる。−また、制御手段１７とは別個に設けた第２のタ
イマ回路２１の動作は、付勢手段１８が停止、もしくは
、ヒータ１１の通電中に定期的にＴ１なる時間で停止す
ることによって、トランジスタ２２はオフ、トランジス
タ２３はオンでコンデンサ２６は電荷が放電され、比較
器２８の出力により、トランジスタ２９はオフ、したが
ってサイリスタ１０は働かないようになる。

これが、制御手段１７が正常の場合の動作である。

ところが、ヒータ１１に通電中に制御手段が故障し、定
期的な時間Ｔ１で付勢手段１８の付勢を停止しない場合
には、第２のタイマ回路２１中のトランジスタ２２はオ
ン、トランジスタ２３はオフで、コンデンサ２６に電荷
が充電され、抵抗２４、コンデンサ２５の充電時定数Ｔ
２で電位が上昇する。この時に定期的にＴ１なる時間で
付勢手段１８の付勢が停止されない限り、電位は捷す捷
す上昇し、比較器２８の正側判定電圧以上になると、１
４ページ トランジスタ２９がオンし、サイリスタ１０が導通し、
ダイオード３、発熱抵抗４、サイリスタ１０と、大電流
が流れ、保安回路２の温度ヒユーズを溶断し、交流電源
１を遮断するものである。

なお本発明の実施例においては、電力制御素子にリレー
を用いたがトライア、りを用いてもよく本発明に限定さ
れるものではない。

発明の効果 以上のように本発明のフェールセーフ装置によれば制御
手段が故障した場合、別個に設けたタイマ回路で制御手
段の故障状態を検出でき、かつ、異常温度でセンサが溶
融する前に保安回路を動作させるため、火災の危険が全
くなく、高度の安全性が確保できるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体の制御回路図、第２図は同フェー
ルセーフのタイミング図、第３図は従来の第１の例の電
気カーペットの外観図、第４図は同ヒータの構成図、第
６図は同温度検出電極の構成図、第６図はセンサの特性
を示す図、第７図（Ａ）。 １６へ一ノ （Ｂ’）は同等価回路図、第８図は同制御回路図、第９
図は従来り第２の例の電気毛布の外観図、第１０図は同
一体型のヒータセンサの構成図、第１１図は同制御回路
図、第１２図は温度検出の動作を示す図である。 １・　交流電源、２・・・・保安回路（温度ヒユーズ）
、１１・・ヒータ、１２・・・・・温度検出電極、１３
・・・・・センサ、１４・・　・温度検出部、１７・・
・・・・制御手段、１８・・・・付勢手段、１９・・・
・電力制御手段、２ｏ・・・−・第１のタイマ回路、２
１・・・・第２のタイマ回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 第４図 Ｊ／ 第５図 第　６　図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源と、前記電源を遮断する保安回路と、ヒ
   ータと、温度検出電極と、前記ヒータと前記電極との間
   に設けられ、温度によりインピーダンスが変化するヒー
   ター体型センサと、温度検出部と、制御手段と、前記ヒ
   ータの通電を制御する電力制御手段と、前記電力制御手
   段を付勢する付勢手段と、前記制御手段内に在って前記
   ヒータ通電中にあらかじめ決められた時間Ｔ＿１で一時
   的に前記付勢手段の付勢を停止する第１のタイマ回路と
   、前記制御手段とは別個に、前記付勢手段の信号が停止
   時には初期状態に、前記付勢手段付勢開始時に動作を開
   始し、前記第１のタイマ回路の時間Ｔ＿１より長い時間
   Ｔ＿２後に前記保安回路を動作させる第２のタイマ回路
   とからなるフェールセーフ装置。
2. （２）保安回路は、ヒータと電極が接触した時に電源を
   遮断する特許請求の範囲第１項記載のフェールセーフ装
   置。