JP2009223800A - コントローラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コントローラ装置の内部温度を取得するための温度検出素子に異常を来たした場合は内部温度を正常に取得できないので、安全のため、装置の運転を停止しなければならず不便である。
【解決手段】 複数の温度検出素子を備えたうえで、いずれかの温度検出素子が異常を来たした場合であってもそれを温度検出素子異常判断部によって検知し、正常な温度検出素子の出力に基づいてコントローラ装置の内部温度を測定することが可能となるので、従来のコントローラ装置に比して安全かつ利便性の高いコントローラ装置を提供することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明はコントローラ装置に関するものであり、より詳しくはコントローラ装置内部の温度が異常に昇温した場合に、その検知を可能とする内部温度監視機能を備えたコントローラ装置に関する。

従来より、例えば電気ヒータ等の制御対象機器が接続され、当該制御対象機器の制御を行うためのコントローラ装置が広く用いられている。また、近年においてはコントローラ装置の高性能化に伴う部品点数の増加や、コントローラ装置の小型化に対するニーズが高まったことを受けてのコントローラ装置内部の高密度化が進められることが多く、その結果、コントローラ装置内の通電に伴い発生した熱によって装置自体の異常発熱が生じやすい構造となっている。

また、床に敷設された電気ヒータパネルに対して、コントローラ装置内部に設けられたリレーを通して通電を行い、電気ヒータパネルの発熱により室内を加熱する電気式床暖房装置が近年広く用いられているが、このような構造においても、電気ヒータパネルを加熱するに足りるだけの電力をコントローラ装置内部に導電することになるため、大きな発熱が生じ、コントローラ装置の異常発熱の原因となる場合が考えられる。

このようにしてコントローラ装置の異常発熱が生じるとコントローラ装置内の部品の劣化が進み、最悪の場合発火に至る場合もある。そこで従来から、特許文献１のようにコントローラ装置内部に温度ヒューズや、内部温度検出用の温度センサを設ける方法が取られている。

図６は従来のコントローラ装置を用いて制御対象機器としての電気ヒータを制御する、一般的な電気式床暖房装置の構成を表したブロック図である。ここで１はコントローラ装置、２は電気ヒータ（制御対象機器）、３は主に電気ヒータ２に電力を供給する交流電源部である。１１はコントローラ装置内に設けられた制御部である。ここで制御部１１としては例えばＣＰＵ、メモリ、記憶部等を備えたマイコンが用いられる。１２はサーミスタであり、コントローラ内部の温度を測定する温度センサ（温度測定部）として機能する。１３は表示部であり、制御部１１からの指示に従い、種々の制御情報や計測した情報等を適宜表示する。表示部１３としては例えばＬＣＤパネルや、ＬＥＤの点灯による表示が用いられる。１４はリレーであり、制御部１１からの指示に従い、電気ヒータ２に対し交流電源部３からの電力を供給／遮断することで電気ヒータ２の運転／停止を制御するものである。

このような構成において、制御部１１の負荷による発熱や、リレー１４に大電流が流れたことによる発熱によってコントローラ装置１内の温度が所定値以上まで上昇すると、その温度を検知したサーミスタ１２の出力に従い、制御部１１がリレー１４を遮断するとともに、コントローラ装置１による種々の処理を停止するので、コントローラ装置１内部の異常昇温を回避できる。
特開２００６−７８１２５

ところで、コントローラ装置内部に温度ヒューズを設けた場合においては、通常当該温度ヒューズの切断によって導電経路が遮断されるよう構成されるので、ひとたび温度ヒューズが切断された後は少なくとも温度ヒューズを交換するまでコントローラ装置の運転を再開できない。また、内部温度検出用の温度センサを設けた場合においては、当該温度センサ自体が故障することも考えられるため、例えばコントローラ装置内の制御部にて温度センサの出力を監視し、実使用環境に比して異常な出力値が得られた場合や、あるいは温度センサへの通電状態を監視することによって本来あるべき温度センサへの通電が行われなくなった状態や、本来の仕様に比して過大な電流が流れている状態になったことを検知し、これらを温度センサが故障した蓋然性が高い場合と判断し、安全のためコントローラ装置の運転を停止して必要な処置を取るよう構成していた。

しかしながら、上述のようにしてコントローラ装置の運転が不可能となり、修復を待たねばならない状態へと陥った場合、当然、コントローラ装置の利用者にとっては不便な状態となる。

本発明は上記の課題を解決するために成されたもので、請求項１記載の発明は、制御部と、コントローラ装置内部の温度を測定する温度測定部とを備え、前記装置内部の温度が所定の値を超えた場合に前記制御部が当該コントローラ装置の異常昇温と判定するコントローラ装置において、前記温度測定部は２以上の温度検出素子を含んでなり、前記制御部は、前記温度検出素子の正常／異常を判断する温度検出素子異常判断部と、前記温度検出素子異常判断部によって正常と判断された前記温度検出素子の出力に基づいて前記コントローラ装置内部の温度を求める内部温度監視部とを備えることを特徴とするものである。このようなコントローラ装置によれば、温度検出素子を２以上備えたうえで、いずれかの温度検出素子が異常を来たした場合であってもそれを温度検出素子異常判断部によって検知し、正常な温度検出素子の出力に基づいてコントローラ装置の内部温度を測定することが可能となるので、従来のコントローラ装置に比して利便性の高いコントローラ装置を提供することが可能となる。

請求項２記載の発明は、制御部と、コントローラ装置内部の温度を測定する温度測定部とを備え、前記装置内部の温度が所定の値を超えた場合に前記制御部が当該コントローラ装置の異常昇温と判定するコントローラ装置において、前記温度測定部は３以上の温度検出素子を含んでなり、前記制御部は、前記温度検出素子の出力を、他の温度検出素子の出力と相互に比較することによって当該温度検出素子の正常／異常を判断する温度検出素子異常判断部と、前記温度検出素子異常判断部によって前記温度検出素子のうち２以上が正常と判断された場合に、当該正常な温度検出素子の出力に基づいて前記コントローラ装置内部の温度を求める内部温度監視部とを備えることを特徴とするものである。このコントローラ装置においては、所謂多数決原理に基づいて３以上の温度検出素子の正常／異常を判断するので、仮にほぼ全ての温度検出素子が異常を来たした場合であっても、少なくとも２つの温度検出素子が正常であれば安全にコントローラ装置の内部温度を測定することが可能となる。また、全ての温度検出素子において異常が生じた場合においてもそれを確実に把握し、対応することが可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のコントローラ装置において、前記温度検出素子異常判断部によって前記温度検出素子が異常と判断された場合に警告を表示する警告表示部を更に備えることを特徴とするものである。このような構成によれば、温度検出素子に異常が生じた場合においても内部温度検出を継続して行うのみならず、警告に基づいて例えば温度検出素子の交換修理等、適切な対応を取ることが可能となる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載のコントローラ装置において、前記内部温度監視部が、前記正常な温度検出素子の出力に基づいて前記コントローラ装置内部の温度を求めることができないとき、前記制御部は当該コントローラ装置に接続された制御対象機器の運転を停止することを特徴とするものである。このような構成によれば、内部温度が異常に昇温した場合のみならず、温度検出素子によって内部温度を取得できない場合も制御対象機器の運転を停止するので、一層安全なコントローラ装置を提供することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態について説明する。図１は本実施の形態に係るコントローラ装置を用いて制御対象機器である電気ヒータを制御する電気式床暖房装置の構成を表したブロック図である。なお、従来と同じ構成については同番号を付して説明を省略する。本実施例においてはサーミスタ１２に代えて第一のサーミスタ１２１、第二のサーミスタ１２２が制御部１１に対してそれぞれ、コントローラ装置１内部の温度を出力可能に構成されている。

図２は本実施の形態に係るコントローラ装置において、内部温度の異常昇温を検出する流れを示したフローチャートである。コントローラ装置内部温度を測定するにあたり、まず制御部１１は第一のサーミスタ１２１の出力値（温度）を測定する（ステップ２）。続いて、第一のサーミスタ１２１の出力値から、第一のサーミスタ１２１自体に異常が無いかを判断する（ステップ３）。ここで、第一のサーミスタ１２１の異常を判断する基準としては、第一のサーミスタ１２１に対する通電を制御部１１にて測定し、通電量が所定の閾値よりも大きい場合（第一のサーミスタ１２１の異常による短絡が考えられる）、または別に定めた所定の閾値よりも小さい場合（同じく断線が考えられる）を異常と検出する方法が考えられるが、その他の方法としては例えば予め設定した閾値を上回った／下回ったとき、すなわち、使用環境に比して有り得ない出力値を示したときを第一のサーミスタ１２１の異常と判断する方法や、１周期前に測定した第一のサーミスタ１２１の出力値を記憶しておき、それに対する変化量が大きかったときを異常と判断する方法などが考えられる。

第一のサーミスタ１２１に異常がないと判断した場合、制御部１１は第一のサーミスタ１２１の出力値に基づき、内部温度が異常となっていないかを判定する（ステップ４）。ここでは内部温度異常判定用に別途定めた閾値を上回っているか否かに基づいて内部温度が異常であるか否かを判定すれば良い。内部温度に異常が見られない場合は異常昇温の検出を終了する。なお、ここで内部温度に異常が認められた場合は内部温度異常時処理を実行する（ステップ６）。当該処理の内容としては、表示部１３にコントローラ装置１の内部温度が異常昇温している旨の警告を表示するとともにリレー１４を切断して通電による発熱をなくし、その他制御部１１にて行う処理を一時的に停止して使用者の再開命令があるまで待機する処理などが考えられるが、実際の処理の内容についてはコントローラ装置１の用途等を考慮して適宜設定することが可能である。

続いて、ステップ３にて第一のサーミスタ１２１に異常が認められた場合の処理について説明する。第一のサーミスタ１２１に異常が認められた場合、制御部１１はまず表示部１３にその旨を警告表示する（ステップ８）。その上で、制御部１１は第二のサーミスタ１２２の出力値を測定し（ステップ９）、当該出力値に基づいてコントローラ１の内部温度が異常となっていないかを判定する。判定の方法およびその後の対応については前述した第一のサーミスタを用いる場合と同様である。
なお、コントローラ装置１を実用する上で、第一のサーミスタ１２１と第二のサーミスタ１２２との両方に異常が発生する場合も考えられる。これに対応するためには、ステップ９とステップ１０との間に新たに第二のサーミスタ１２２が正常であるか否かを判断するステップを設ければ良い。また、両方のサーミスタが共に異常であると判断された場合はステップ１０に移行せず、その旨を表示部１３に警告表示し、処理を停止するよう構成すれば良い。

図３はコントローラ装置１における警告表示の一例を示す模式図である。図３において、１５は複数の押ボタン等からなる操作入力部であり、コントローラ装置１に接続された制御対象機器２に対する設定値の変更指示等を行えるように構成されている。無論、操作入力部１５に代えてキーボード等の外部インターフェースを接続するよう構成しても構わない。また、１６１，１６２はコントローラ装置１に設けられたＬＥＤ（図示せず）の光をコントローラ外部から確認可能なように形成された導光孔である。

一般的なコントローラ装置において、コントローラ装置１の稼動時にＬＥＤを点灯させ、その点灯の有無によって運転状態を把握できるようにする構成が広く用いられている。当該ＬＥＤの点灯を確認するための導光孔が図３中の導光孔１６１に相当する。ここで、本コントローラ装置１においては導光孔１６２を更に設けるようにしたので、前述したような警告表示を行うにあたっては導光孔１６２に相当するＬＥＤを点灯させることによって利用者に警告を行うことが可能となる。

また、導光孔１６２を設ける代わりに、あるいは導光孔１６２と併せて、表示部１３上に警告を表示するよう構成してもよい。すなわち、通常のコントローラ装置においては表示部１３には時刻や制御対象機器２における制御量（例えば温度）などの情報を表示するよう構成するが、それと併せて前述の警告表示としてのメッセージ１３１、あるいは予め定めた特定のエラーコードを表示部１３上に表示するよう構成してもよい。また、このようなメッセージ１３１は常時表示されるものとせず、例えばメンテナンス時のみ、あるいは内部に保持する設定パラメータの変更時のみといった、特定の状況でのみ表示されるよう適宜構成しても構わない。

以上に述べたような一連の検出作業を所定時間毎に行うことによって、従来のコントローラ装置であればサーミスタの故障によりコントローラ装置の停止を余儀なくされていた状況においても、第二のサーミスタを用いて内部温度を測定し、運転を継続するとともに、警告表示に従ってサーミスタの故障に対応することが可能となる。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図３は本実施の形態に係るコントローラ装置を用いて制御対象機器を制御する構成を表したブロック図である。従来構成および前述した実施の形態と同じ構成については同番号を付して説明を省略する。本実施例においては第一のサーミスタ１２１、第二のサーミスタ１２２に加え、第三のサーミスタ１２３をコントローラ装置１内に設けている。

図４は本実施の形態に係るコントローラ装置において、内部温度の異常昇温を検出する流れを示したフローチャートである。本実施例においては、まずステップ２にて第一〜第三のサーミスタの出力値（温度）を同時に取得したうえで、それぞれの出力値の比較を行う（ステップ３）。ここで全てのサーミスタが同一の出力値を示した場合にはいずれのサーミスタにおいても異常がないと判断し、当該出力値を内部温度として扱い、前述した実施の形態と同様の内部温度異常判定を行う。

この際、ステップ４の判断において特定の２つのサーミスタ、仮に第一のサーミスタ１２１と第二のサーミスタ１２２とが同一の値を示し、他のサーミスタ、すなわち第三のサーミスタ１２３がそれらとは異なる値を示した場合、第三のサーミスタのみに異常が生じていると判断できる。よって、制御部１１は第一のサーミスタ１２１、第二のサーミスタ１２２から得られた出力値に基づいて内部温度の判定を行う（ステップ１１）とともに、第三のサーミスタ１２３に異常が生じている旨を表示部１３に警告表示する（ステップ１２）。また、ステップ４の判断において全てのサーミスタが異なる値を示した場合、２以上のサーミスタに異常が発生していると判断できるので、制御部１１はその旨を表示部１３に警告表示する（ステップ１３）。なお、この場合においては第一〜第三のサーミスタのどれが正常であるか、あるいは異常であるかを識別することは不可能であるため、正確な内部温度を計測することができない。よってこの場合は警告表示を行った後、制御部１１は以降の処理を一時的に停止し、コントローラ装置１の利用者等によってサーミスタの修復が行われ、動作再開の命令、あるいは動作リセットの命令が出されるまで待機するよう構成すれば良い。

なお、本実施例において複数のサーミスタの出力値を比較するにあたって、それらの値が完全に同一である必要は無く、適切な誤差、あるいは各サーミスタの設置場所の違いによる出力値の違い等を考慮してもよいことは言うまでもない。要は、複数のサーミスタを用いた構成において、いずれかのサーミスタに異常が生じた場合にそれを検出し、他の正常なサーミスタにて正常な出力値を得られるよう構成されていればよい。

また、前述した実施の形態においては２個のサーミスタを用い、本実施例においては３個のサーミスタを用いて内部温度の異常検出を行ったが、サーミスタの数をそれよりも増やしてもよいことは言うまでもない。すなわち、前述した実施の形態において第一のサーミスタ１２１、第二のサーミスタ１２２が共に異常と判断された場合、更に設けた他のサーミスタの出力値を求めるようにしてもよいし、本実施の形態において４以上のサーミスタから得られた出力値を比較するように構成してもよい。

また、実施例においては制御対象機器として電気ヒータを用いる床暖房装置に対して本発明に係るコントローラ装置を用いる例を説明したが、本発明は床暖房装置に限らず、様々な製品に適用が可能である。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の応用が可能である。

以上に説明したように本発明によれば、複数の温度検出素子を備えたうえで、いずれかの温度検出素子が異常を来たした場合であってもそれを温度検出素子異常判断部によって検知し、正常な温度検出素子の出力に基づいてコントローラ装置の内部温度を測定することが可能となるので、従来のコントローラ装置に比して利便性の高いコントローラ装置を提供することが可能となる。

本発明に係るコントローラ装置の一実施の形態を示すブロック図である。 本発明に係るコントローラ装置の一実施の形態を示すフローチャートである。 本発明に係るコントローラ装置の警告表示の例を示す模式図である。 本発明に係るコントローラ装置の他の実施の形態を示すブロック図である。 本発明に係るコントローラ装置の他の実施の形態を示すフローチャートである。 従来のコントローラ装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ 床暖房コントローラ
１１ 制御部
１２ リレー
１３ 駆動素子（リレー駆動トランジスタ）
１４ 表示部
１５ カウンタ
２ 電気ヒータ
３ 交流電源部

Claims (4)

1. 制御部と、コントローラ装置内部の温度を測定する温度測定部とを備え、
   前記装置内部の温度が所定の値を超えた場合に前記制御部が当該コントローラ装置の異常昇温と判定するコントローラ装置において、
   前記温度測定部は２以上の温度検出素子を含んでなり、
   前記制御部は、前記温度検出素子の正常／異常を判断する温度検出素子異常判断部と、
   前記温度検出素子異常判断部によって正常と判断された前記温度検出素子の出力に基づいて前記コントローラ装置内部の温度を求める内部温度監視部とを備えることを特徴とするコントローラ装置。
   
2. 制御部と、コントローラ装置内部の温度を測定する温度測定部とを備え、
   前記装置内部の温度が所定の値を超えた場合に前記制御部が当該コントローラ装置の異常昇温と判定するコントローラ装置において、
   前記温度測定部は３以上の温度検出素子を含んでなり、
   前記制御部は、前記温度検出素子の出力を、他の温度検出素子の出力と相互に比較することによって当該温度検出素子の正常／異常を判断する温度検出素子異常判断部と、
   前記温度検出素子異常判断部によって前記温度検出素子のうち２以上が正常と判断された場合に、当該正常な温度検出素子の出力に基づいて前記コントローラ装置内部の温度を求める内部温度監視部とを備えることを特徴とするコントローラ装置。
   
3. 請求項１または２記載のコントローラ装置において、
   前記温度検出素子異常判断部によって前記温度検出素子が異常と判断された場合に警告を表示する警告表示部を更に備えることを特徴とするコントローラ装置。
   
4. 請求項１乃至３記載のコントローラ装置において、
   前記内部温度監視部が、前記正常な温度検出素子の出力に基づいて前記コントローラ装置内部の温度を求めることができないとき、前記制御部は当該コントローラ装置に接続された制御対象機器の運転を停止することを特徴とするコントローラ装置。