JPS6319018A

JPS6319018A - フエ−ルセ−フ装置

Info

Publication number: JPS6319018A
Application number: JP61164026A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kashimoto; 隆柏本; Hirofumi Aoyanagi; 青柳　裕文; Kunio Ogita; 邦男荻田; Ichiro Nasu; 一郎奈須
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1988-01-26
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JP2599371B2

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、電気カーペットの全体外観図であ
り、電気カーペット本体の中にヒータ１１と、センサ１
３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６図はセンサ１３の構成図で
、一対の温度検出用電極１２゜３、、−、。

１２′　の間に温度によってインピーダンスの変化する
センサ１３が介装され電気カーペット全体（７）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３６．コンデンサ３６で平滑している。

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。

（１）制御手段１７の故障、または付勢手段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４５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１ｏと導通し、保安回
路（以下温度ヒーーズと呼ぶ）が発熱により溶断し交流
電源１を遮断する。

（１１）比較器４５も故障し、異常温度によりヒータ１
１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の部分ａで接触した場合は、ダイオード５、
発熱抵抗６、電極３１、樹脂３２、ヒータ１１の部分ａ
と流れ、発熱抵抗６により温度ヒーーズ２を溶断し、交
流電源１を遮断する。

ヒータ１１の部分す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の
部分すと流れ同様に遮断する。また、ヒータ１１の部分
ａ、上ヒータ１の５ベ−ノ部分す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８１−６４２号報）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１５が負の半サイクルはオンする。温度検出部の
等価回路図を６ベーノ示すと第１２図のようになる。ヒータ１１と温度検出電
極１２の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のエミッタ電流工。

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。とじて変換でき、温度信号は
抵抗４６．コンデンサ４７によりｖＴなる電圧になる。

この電圧ｖＴにより制御手段１了は、ゼロボルト信号回
路４８の信号に基づき、交流ゼロボルト点でサイリスタ
１８のオンオフを制御し、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７ベー　ノ電時（サイリスタ１８の非導通域）に行なうのはこのた
めである。

次にフェ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に電荷が光電
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に電荷が光電されないので、サイリスタ１８
は付勢できない構成をとっている。

（１１）電力制御手段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６２と電流が流れ、温度ヒ二−ズ２を溶断し、
交流電源１を遮断する。

（１１０異常温度によりヒ・−夕１１と温度検出電極１
２の間のセンサ１３が浴融した場合ヒータ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と温度検出感度極１２の間の電界は一
様であるから、電流は、ダイオード５３，５４、発熱抵
抗５５、温度検出電極１２、センサ１３、ヒータ１１と
流れ、温度ヒーーズ２を溶断し、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１ｏを付勢し、発熱抵抗５２により、同様に交流電源
１を遮断する。

（例えば特開昭５９−１２７１２１　）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。

（ｉ）　　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。

（１１）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べ一／る。また数百ワッ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。

ｒ：１：）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、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。

（■）シたがって、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、ｏＡ−７０１１）の問題点が生じ、異常温度になり、センサが溶
融してし甘う危険な状態が起こる可能性があった。

本発明け、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
安全性を有するフェ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を付勢を停止する第
１のタイマ回路と、制御手段とは別個に、ヒータの通電
状態を検知する検知手段の信号にもとづいて、ヒータが
非通電の時には初期状態に、ヒータが通電を開始した時
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。

１１ぺ一／作用本発明は、上記した構成によって、ヒータ通電中は、定
期的に付勢手段の付勢が停止され、第２のタイマ回路に
より保安回路が動作することはないが、制御手段の故障
、もしくは、電力制御手段の短絡故障の場合に第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の温度ヒー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
気カーぺ、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１
６により、センサ１３に流れる電流を、トランジスタ１
６のコレクタ側の電圧に変換し、制御手段１了に入力す
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１１の通電を制御
する。なお３ｏ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。まず、異常加熱に
より、ヒータ１１と温度検出電極１２０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
４と同一なので省略する。次に本発明のフェールセーフ
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内にある第１のタイマ回路２０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
の接点全開１３ペー。

放する。この時、従来の第２の例で述べた交流負の半サ
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、リレー接点が開放するので、ヒ
ータ非通電中、検知手段のトランジスタ２３の出力は交
流電源に同期したパルス波形でコンデンサ２５の電荷を
光放電するので比較器２８の出力は、オフになり、トラ
ンジスタ２９はオフ、したがってサイリスタ１ｏ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、検知手段のトランジスタ２３はオフ
で、コンデンサ２５に電荷が充電され、抵抗２４とコン
デンサ２５の充電時定数Ｔ２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、電位は捷すまず上昇し、１４べ一／比較器２８の正側判定電圧以上になると、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の温度ヒーーズを溶断し、交流電源１を遮断する
ものである。

また、制御手段１７が付勢停止の信号を出力しても、リ
レーの接点が溶着故障した場合も同様に保安回路が動作
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ック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次の
効果が得られる。

（１）制御手段が故障した場合、ヒータの通電状態に応
じて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。

１５、、、−７（２）制御手段の故障以外にも、電力制御手段の短絡故
障も検出でき、電気カーペット等が異常温度になること
を防ぐので、高度の安全性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるフェールセーフ装置
の回路図、第２図は、同フェールセーフ装置のタイミン
グ図、第３図は、従来の第１の例の電気カーペットの全
体外観図、第４図は同電気カーヘットのヒータの構成図
、第５図は同電気カーペットの温度検出電極の構成図、
第６図は同センサの特性を示す図、第７図は同等価回路
図、第８図は、同制御回路図、第９図は、従来の第２の
例の電気毛布の全体外観図、第１０図は同電気毛布のヒ
ータ・センサ一体型の線材の構成図、第１１図は、同制
御回路図、第１２図は同温度検出の動作を示す図である
。１・・・交流電源、２・・・・・・保安回路（温度ヒ一
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、１
９・・・・・・電力制御手段、２０°゛・・・・第１の
タイマ回路、２１・・・・・・第２のタイマ回路、２３
・・・・・検知手段。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図第６図弔４図　　　　第５図３１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　／ど
・第７図（Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　＜ｒ３）第１２図ＣＣ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流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た
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、前記ヒータの通電状態を検知する検知手段
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、前記検知手段の信号にもとづいて前記ヒータが非通
電の時には初期状態に、前記ヒータが通電開始時に動作
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）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。