JPS6216687Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電熱装置のヒータの断線警報装置に関
し、特に電源から周期的に電力が供給されるヒー
タの断線警報装置に関するものである。

ゴム、プラスチツクの成形加工のためのホツト
プレス成形機、押出成形機及び射出成形機等の成
形機に使用される電熱装置においては、温度調節
器によつて一定値に温度制御されるのみならず温
度分布を均一にするために複数個のヒータが埋設
される場合が多い。したがつて、一部のヒータが
断線した場合には、目視によつて直接知ることは
不可能であり、また、他のヒータの出力によつて
負荷が分担され見掛け上良好な温度制御が為され
るため、温度分布の不均一が発生して製品の品質
に重大な支障を及ぼすことがある。

このため、従来次のような断線検出方式が考え
られている。

(a) ヒータの主回路とは別にヒータの断線検出用
電線を配線し、ヒータに電力が供給されていな
い時にヒータが直列に接続され、一部ヒータの
断線を検出する方式、 (b) ヒータの負荷電流の存在を表わす通電表示器
又はヒータの負荷電流値を表わす電流計の目盛
の変化を監視する方式、 (c) ヒータの総負荷電流量を１個の変流器によつ
て検出して定常的な電圧値に変換し、予め設定
された基準電圧値との相互のレベルを比較する
ことによつて、一部のヒータ断線による該総負
荷電流量の変化を検知する方式。

しかし、上記(a)の方式は、機械側の配線が複雑
となり、特に同一制御対象に多数のヒータが装着
された場合は極めて大変である。上記(b)の方式
は、現在の機械の高速性、省力化の面から操作者
の負担を重くするのでは好ましくない。上記(c)の
方式は、１個のヒータの断線による電流の変化量
より全体のヒータの経時変化又は温度係数による
総負荷電流の変化量が越える状態では断線の検出
が不可能となるとともに、この方式はヒータに供
給される電源が交流電源を前提としており、温度
制御に多用されるサイリスタによる位相制御波形
等のように間欠的なものである場合には適用が困
難である。しかも、断線を判断する電圧比較回路
はアナログ回路であるので温度変化及びノイズに
影響され易く信頼性に欠ける。

本考案は以上の事情を背景として為されたもの
であり、その目的とするところは、加熱装置を構
成するヒータが多数であり各々の容量が異なると
ともに、経時変化や温度係数によつて負荷電流が
変化するものであつても、またヒータに供給され
る電源波形が間欠的なものであつても断線を検出
し得る、ノイズや温度変化の影響を受けることが
ない信頼性の高い簡便なヒータ断線検出装置を提
供することにある。

斯る目的を達成するため、本考案は、電源から
周期的に電力が供給される複数個のヒータを備え
た加熱装置において、該ヒータの負荷電流を夫々
に検知して電流信号を発生する複数の変流器と、
該電流信号に従つてこれに対応するヒータの導通
状態を表わす導通信号を夫々に発生するととも
に、この信号を少なくとも該電流信号発生周期よ
りも長い時間保持する複数の信号保持回路と、該
導通信号の中の少なくとも１つの導通信号が発生
していないことを検知し、これに基づいて断線信
号を発生する判別回路とを含み、前記ヒータの中
の少なくとも１個が断線した時に、これに対応す
る前記変流器から電流信号が前記信号保持回路に
供給されず、該信号保持回路からの導通信号が連
続的に発生していないことを検知して断線信号を
出力することを特徴とする。

以下、本考案の実施例を示す図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図において、１は温度調節器であり、図示
しない電熱装置の温度を検出するための熱電対２
を備えている。温度調節器１は設定温度と検出温
度との偏差に基づいて制御素子３へ出力信号を伝
送し、制御素子３はこの出力信号に基づいて入力
側に接続された三相電源線Ｕ，Ｖ，Ｗから出力側
に接続された出力線Ｘ，Ｙ，Ｚへの電流を位相制
御し、前記電熱装置の温度を前記設定温度に維持
するものである。このような素子３にはサイリス
タ、トライアツク及び可飽和リアクトル等が知ら
れている。

ヒータ４乃至９は前記電熱装置を構成するもの
であり、ヒータ４，５は夫々出力線ＹとＺとの間
に、ヒータ６，７は夫々出力線ＸとＺとの間に、
ヒータ８，９は夫々出力線ＸとＹとの間に接続さ
れている。また、出力線ＸとＺとの間には後述の
判別回路１０等の回路の電源を供給するための直
流電源ユニツト１１のトランス１２の一次側巻線
が接続されている。このトランス１２の二次側巻
線は全波整流素子１３に接続され、この全波整流
素子１３の＋端子はNPNトランジスタ１４のコ
レクタ及びエミツタを介して直流電源ユニツト１
１の出力線である正電源線１５を形成し、全波整
流素子１３の一端子は直流電源ユニツト１１の出
力線である負電源線１６を形成している。NPN
トランジスタ１４のベースは全波整流素子１３の
＋端子と一端子との間に接続された抵抗体１７及
びゼナーダイオード１８から成る直列回路の中間
点に接続されている。これ等NPNトランジスタ
１４、抵抗体１７及びゼナーダイオード１８は、
電源ユニツト１１に供給される電圧の変化にも拘
らず出力線１５，１６間の直流電圧をほぼ一定に
保つ回路であり、電力制御素子３に位相制御され
て供給される整流電圧が広範囲に変化しても判定
回路１０が正常に作動することを可能とするので
ある。尚、１９は平滑用コンデンサである。

ヒータ４乃至９の接続線には夫々直列に変流器
２１乃至２６が設けられており、変流器２１乃至
２６の二次側端子の一方は発光ダイオード２７乃
至３２のアノード、コンデンサ３３乃至３８及び
ホトカプラ３９乃至４４に内蔵された発光ダイオ
ード４５乃至５０のカソードへ夫々接続され、変
流器２１乃至２６の他方の端子は発光ダイオード
２７乃至３２のカソード及びダイオード５１乃至
５６のアノードに夫々接続されている。またダイ
オード５１乃至５６のカソードはコンデンサ３３
乃至３８に夫々接続されるとともに、抵抗体５７
乃至６２を介して発光ダイオード４５乃至５０の
アノードに夫々接続されている。

これ等発光ダイオード２７乃至３２、ダイオー
ド５１乃至５６、コンデンサ３３乃至３８、抵抗
体５７乃至６２及び発光ダイオード４５乃至５０
は夫々信号保持回路６３乃至６８を形成してい
る。したがつて、たとえば信号保持回路６３にお
いて、変流器２１の二次側端子からダイオード５
１に対して順方向の相のヒータ４の負荷電流の誘
導電流である電流信号が供給された場合には直ち
にコンデンサ３３が充電され、この電流信号の入
力がなくなつてもコンデンサ３３の静電容量と抵
抗体５７の抵抗値で決定される時間範囲で発光ダ
イオード４５に電流を供給し一定時間信号を保持
するものである。この一定時間は電源周期より長
く設定されている。ダイオード５１に対して逆方
向の相の電流信号が供給された場合には発光ダイ
オード２７を点灯表示する。

ホトカプラ３９乃至４４には夫々に内蔵された
発光ダイオード４５乃至５０に相対して各々１個
のホトトランジスタ６９乃至７４が内蔵されてお
り、発光ダイオード４５乃至５０に供給された信
号を光に変換し、この光を入射させてホトトラン
ジスタ６９乃至７４のコレクタとエミツタ間の導
通状態を変化させる一搬的なものである。

これ等ホトトランジスタ６９乃至７４は、これ
等すべてが導通状態のときのみに作動させるため
に抵抗体７５と共に正電源線１５とNPNトラン
ジスタ７６のベースとの間に、夫々のエミツタが
該ベースに向う方向に直列に接続され、NPNト
ランジスタ７６のエミツタが負電源線１６に接続
されるとともに該トランジスタ７６のコレクタが
抵抗体７７及び７８を直列に介して正電源線１５
に接続されている。

抵抗体７７と抵抗体７８との接続点と負電源線
１６との間には順方向が該接続点に向う方向のゼ
ナーダイオード７９、抵抗体８０及び８１が直列
に接続されており、抵抗体８０と抵抗体８１との
接続点はNPNトランジスタ８２のベースに接続
されている。また、電磁リレーのコイル８３の一
端は正電源線１５に接続されるとともに、他端は
NPNトランジスタ８２のコレクタ及びエミツタ
を介して負電源線１６に接続され、ブザー８４及
び表示ランプ８５の並列回路と上記電磁リレーの
出力接点８６とから成る直列回路は他の電源線Ｒ
及びＳとの間に接続されている。尚、８７はコイ
ル８３に並列に接続された逆起電力吸収用ダイオ
ードであり、８８はゼナーダイオード７９のカソ
ードと負電源端子１６との間に接続されたコンデ
ンサである。

上記電磁リレー、トランジスタ７６，８２、ゼ
ナーダイオード７９、抵抗体７５，７７，７８，
８０，８１、コンデンサ８８及びホトトランジス
タ６９乃至７４等が判別回路１０を形成してい
る。したがつて、ホトトランジスタ６９乃至７４
のすべてが同時に導通状態になつていないと
NPNトランジスタ７６のベース電流が遮断され
てエミツタ・コレクタ間が遮断される。このため
コンデンサ８８に充電が開始され端子電圧が上昇
し、該端子電圧がゼナーダイオード７９のゼナー
電圧を超えるとNPNトランジスタ８２のベース
電流が流れて該トランジスタ８２を作動させ、同
時にコイル８３を励磁して電磁リレーの接点８６
を閉成させる。つまり、ホトトランジスタ６９乃
至７４のうちの１つでも非導通状態になると、電
磁リレーの接点８６を閉成させるようになつてい
るのであり、これによつてブザー８４及び表示ラ
ンプ８５に駆動電流を供給させるようになつてい
るのである。

以上のように構成されたヒータ断線検出装置の
作動を次に説明する。

温度調節器１の出力信号に従つてヒータ４乃至
９が取付けられた図示しない電熱装置の温度を一
定に制御するために、制御素子３は交流電源を位
相制御した電力を各ヒータ４乃至９に供給する。

たとえば、ヒータ４においてこれに直列に設け
られている変流器２１の端子電流はヒータ４の負
荷電流に誘導されて発生し、第２図のＡに示され
るヒータ４の負荷電流に同期した波形の電流信号
である。この電流信号はダイオード５１によつて
第２図のＢに示される波形に整流されると同時に
コンデンサ３３を周期的に充電する。コンデンサ
３３の端子からは充電された電気エネルギーが抵
抗体５７を通じてホトカプラ３９内の発光ダイオ
ード４５に放電されてこれを発光させる。コンデ
ンサ３３の容量と抵抗体５７の抵抗値は上記放電
時間が上記充電周期より長くなるように決定して
あるから、発光ダイオード４５に流れる電流は第
２図のＣに示される波形の如くとなり途切れるこ
とがなく、連続的に発光が為される。この発光が
ヒータ４の導通状態を表わす導通信号である。こ
の結果、ホトカプラ３９のホトトランジスタ６９
は常時導通状態にされている。

同様な作動によつて、ヒータ５乃至９の導通状
態をホトトランジスタ７０乃至７４が導通状態に
なることによつて表わしている。尚、発光ダイオ
ード２７乃至３２は前記電流信号のうちコンデン
サ３３乃至３８を充電する逆相成分によつて発光
し、ヒータ４乃至９の負荷電流の状態を個々に表
示するものである。この発光は周期的ではあるが
肉眼の残光現象によつて連続的な表示に見える。

ホトトランジスタ６９乃至７４がすべて導通状
態にあると、NPNトランジスタ７６のコレク
タ・エミツタ間は導通状態にあるから、ゼナーダ
イオード７９のカソード電圧は直流電源ユニツト
１１の出力電圧を抵抗体７７及び７８で分圧した
電圧が加えられる。この電圧はゼナーダイオード
７９のゼナー電圧より小さいのでNPNトランジ
スタ８２のベース電流が流れない。このため電磁
リレーのコイル８３は励磁されず出力接点８６は
閉成されない。

しかし、少なくとも１個のヒータ、たとえばヒ
ータ４が断線すると変流器２１の二次側端子には
電流信号が発生せず、ホトカプラ３９内のホトト
ランジスタ６９が遮断状態非導通状態になる。こ
のため、NPNトランジスタ７６は作動しないの
でコンデンサ８８の端子電圧は上昇し、ゼナーダ
イオード７９のゼナー電圧を超えてNPNトラン
ジスタ８２のベース電流を流してこれを作動させ
る。この結果、コイル８３が励磁されて出力接点
８６が閉成され、断線表示ランプ８５が点灯され
ると同時にブザー８４から警報が発せられる。

このようにヒータ個々の負荷電流を直接変流器
２１乃至２６によつて検出して断線を判別するも
のであるのでヒータの数、容量及び経時変化や温
度係数による負荷電流の変動に拘らず確実に断線
を検出でき、しかも信号保持回路６３乃至６８を
設けることによつてヒータへ供給される電流が間
欠的であるにも拘らずヒータ断線を簡便に検出で
き、更に判別回路１０は２位置作動を為すもので
あるからノイズや温度変化による影響が極めて少
なく信頼性の高いヒータの断線検出が為されるの
である。

次に本考案の他の実施例を第３図に示す。

本実施例のヒータ断線検出装置は、判別回路９
０以外の部分は前述の実施例と同様であるので、
この部分の説明は省略する。

ホトカプラ３９乃至４４内のホトトランジスタ
６９乃至７４のコレクタは抵抗体９１乃至９６を
介して夫々＋電源端子に接続され、エミツタは
夫々アンド回路９７の入力端子に夫々接続されて
いる。このアンド回路９７の出力端子はインバー
タ９８を介してNPNトランジスタ９９のベース
に接続され、該トランジスタ９９のエミツタは接
地されるとともにコレクタは電磁リレーのコイル
１００を介して＋電源端子に接続されている。該
電磁リレーの出力接点１０１は、表示ランプ８５
とブザー８４との並列回路に直列に接続され、こ
の直列回路は他の電源線Ｒ及びＳとの間に接続さ
れている。尚、コイル１００に並列にサージ吸収
用ダイオード１０２が接続されている。

したがつて、ヒータ４乃至９のすべてに負荷電
流が流れておればホトトランジスタ６９乃至７４
は導通状態であるので、アンド回路９７の入力端
子にはすべて“Ｈ”レベル信号が入力されて
NPNトランジスタ９９のベースには“Ｌ”レベ
ル信号が供給され、NPNトランジスタ９９は作
動しない。

しかし、ヒータ４乃至９のいずれかが断線する
とホトトランジスタ６９乃至７４のうちの対応す
るものが遮断状態となりアンド回路９７の入力信
号には“Ｌ”レベル信号が含まれる。この結果、
NPNトランジスタ９９のベースには“Ｈ”レベ
ル信号が供給され、トランジスタ９９が作動して
コイル１００を励磁し、出力接点１０１を閉成す
ると同時に表示ランプ８５が断線表示し、ブザー
８４による警報が発せられる。

このように、本実施例の判別回路９０にはデジ
タル素子が使用されているので、更にノイズや温
度による影響を少なくし、装置の信頼性を高める
ことができる。尚、アンド回路９７の入力端子と
ホトトランジスタ６９乃至７４のエミツタとの間
にシユミツト回路を挿入することもできる。

尚、上述したのはあくまでも本考案の一実施例
であり、本考案は決してこれに限定して解釈され
るべきでないことは言うまでもない。

たとえば、信号保持回路６３乃至６８は電源周
期よりも長い時間電流信号を保持するものである
から各ヒータ４乃至９に供給される電源は位相制
御された交流のみならず交流電源又は全波及び半
波整流された交流電源が直接供給されてもよい
し、周期的にチヨツピングされた直流である矩形
波の電源でもよい。要するに周期的な電源であれ
ば差支えないのである。

また、第１図の実施例の判別回路１０における
コンデンサ８８は、ゼナーダイオード７９のゼナ
ー電圧までの充電時間によつて断線出力を一定時
間遅延させるものであるから除去しても差支えな
い。

本考案は各ヒータに供給される電流の位相の相
互関係において断線を判断するのではなく各ヒー
タの周期的な負荷電流の存否を個々に検出するも
のであるから、変流器やホトカプラ内の発光ダイ
オードの相互の位相関係に制限されない。

更に、断線の出力信号である出力リレーの接点
は点灯表示や警報音の発生のみならず、機械の自
動停止等の他の入力信号として利用され得るもの
である。

以上詳記したように、本考案は、電熱装置を構
成するヒータ個々の負荷電流を変流器２１乃至２
６によつて直接検知して断線を判断するものであ
るからヒータの数、その容量及び経時変化や温度
係数による負荷電流の変動に拘らず確実に断線を
検出し、しかも信号保持回路６３乃至６８を設け
ることによつてヒータに供給される電流が間欠的
であつてもヒータ断線を検出し、更に判別回路１
０，９０は２位置作動を為すものであるからノイ
ズや温度変化による影響の極めて少ない信頼性の
高いヒータ断線検出装置を提供し得る効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図であ
る。第２図は第１図の実施例の作動説明図であ
る。第３図は本考案の他の実施例を示す要部回路
図である。 ４乃至９……ヒータ、２１乃至２６……変流
器、６３乃至６８……信号保持回路、１０，９０
……判別回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電源から周期的に電力が供給される複数個のヒ
   ータを備えた電熱装置において、 該ヒータの負荷電流を夫々に検知して該負荷電
   流を表わす電流信号を発生する複数の変流器と、 該電流信号に従つてこれに対応するヒータの導
   通状態を表わす導通信号を夫々に発生するととも
   に、この信号を少なくとも該電流信号発生周期よ
   りも長い時間保持する複数の信号保持回路と、 該導通信号の中の少なくとも１つの導通信号が
   発生していないことを検知し、これに基づいて断
   線信号を発生する判別回路とを含み、 前記ヒータの中の少なくとも１個が断線した時
   に、これに対応する前記変流器から電流信号が前
   記信号保持回路に供給されず、該信号保持回路か
   らの導通信号が連続的に発生していないことを検
   知して断線信号が出力されるようにしたことを特
   徴とする電熱装置におけるヒータ断線検出装置。