JP3911975B2 - ソリッドステートリレーと、このソリッドステートリレーを用いたソリッドステートリレーターミナル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度制御装置に用いた温度調節器用出力器等の出力制御機器等に用いられるソリッドステートリレーと、このソリッドステートリレーを用いたソリッドステートリレーターミナルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温度調節を行う制御装置では、加熱用のヒータが断線することによって、生じる不具合を未然に防止する、あるいは被害を最小限に押えるために、ヒータ断線検出機構としてＣＴセンサが用いられている場合が多い。
【０００３】
例えば、図７に示すように出力制御機器である出力操作器７０にヒータ７１を接続し、この出力操作器７０を温度調節器７２で制御する温度調節制御装置において、ヒータ７１の一次配線７３をＣＴセンサ７４に挿通し、ＣＴセンサ７４による電流検出で電流が基準値を下回った場合に断線と判断するようにしていた。
【０００４】
そして、出力操作器７０としては、図９に示すように、その出力部７５にソリッドステートリレーＳＳＲを使用し、ヒータ７１の一次配線７３に挿通したＣＴセンサ７４の出力側を直接に温度調節器７２側に接続したものや、図１０に示すように、その出力部７５にソリッドステートリレーＳＳＲを使用し、ヒータ７１の一次配線７３に挿通したＣＴセンサ７４を故障検出回路７７に接続し、この故障検出回路７７の出力側をＰＬＣ７８側に接続したものがあった。なお、７９は内部電源である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の温度調節制御装置によれば、ヒータ７１に、その一次配線７３をＣＴセンサ７４に挿通しており、この挿通は、図８の（１）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａの中心に直角に通す場合、図８の（２）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａの端に直角に通す場合、図８の（３）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａに曲げて通す場合、図８の（４）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａに斜めに通す場合、図８の（５）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａに回転させて通す場合がある。
【０００６】
したがって、ヒータ７１にユーザーがＣＴセンサ７４を設置する必要があって、組立工数が多く且つ複雑になり、結果としてコストアップや、品質の低下につながり、また、温度調節制御装置の形状は、ＣＴセンサ７４の形状に依存して大きくなる傾向にあったし、また、温度調節制御装置の価格がＣＴセンサ７４のコストに依存し高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、ＣＴセンサ７４を使用しない負荷電流モニター方法には標準抵抗を使用する場合（出力機器の短絡防止回路等）があるが、この場合、負荷側と絶縁を保ちながら制御側への信号を伝えることができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その第１の目的とするところは、制御機器、例えば温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができるばかりか、制御対象のヒータにユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることに寄与するソリッドステートリレーを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的とするところは、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることに寄与するソリッドステートリレーを用いたソリッドステートリレーターミナルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するために、本発明に係るソリッドステートリレーは、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部とで構成され且つ入力回路部と出力回路部とが電気的に絶縁されているソリッドステートリレーであって、開閉素子と出力端子との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体と、抵抗体での電圧を処理して制御機器側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部と、負荷電流モニター回路部を駆動するための電源部とを有し、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたものである。
【００１１】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、電気的絶縁手段が、トライアップ・カプラ、フォト・カプラ又は変圧器であることが好ましい。
【００１２】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部への電源供給を負荷側からの電圧供給により行うようにしてもよい。
【００１３】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部が出力する負荷電流モニター信号を平滑する前の状態で処理し、負荷電流の大きさに対応してパルス幅が変化する状態で出力するようにしてもよい。
【００１４】
かかる構成により、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００１５】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００１６】
また、上記の第１の目的を達成するために、本発明に係るソリッドステートリレーは、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部とで構成され且つ入力回路部と出力回路部とが電気的に絶縁されているソリッドステートリレーであって、開閉素子と出力端子との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体と、入力回路部からの制御信号と抵抗体側から負荷電流検出信号との比較により故障検出信号を出力する故障検出回路部と、故障検出回路部を駆動するための電源部とを有し、故障検出回路部への電源供給、入力回路部からの制御信号の入力及び故障検出回路部からの故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたものである。
【００１７】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、電気的絶縁手段が、トライアップ・カプラ、フォト・カプラ又は変圧器であることが好ましい。
【００１８】
かかる構成により、故障検出回路部への電源供給、入力回路部からの制御信号の入力及び故障検出回路部からの故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを電気的に確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００１９】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００２０】
また、上記の第２の目的を達成するために、本発明に係るソリッドステートリレーターミナルは、ソリッドステートリレーが、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、入力回路部と電気的に絶縁され且つ負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部と、開閉素子と出力端子との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体と、抵抗体での電圧を処理して制御機器側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部と、負荷電流モニター回路部を駆動するための電源部とを有し、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにした構成であり、ソリッドステートリレーを複数接続するようにしたものである。
【００２１】
かかる構成により、ソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを電気的に確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００２２】
また、制御対象のヒータにユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態１を図１に示す。
【００２４】
本発明に係るソリッドステートリレー（ＳＳＲ）２は、制御対象４の温度を制御する制御機器である温度調節器１と、この制御対象４を加熱する加熱手段であるヒータ３とを組み合わせることにより温度制御装置を構成している。なお、制御対象４には、その温度を検出する温度センサ５が配置される。
【００２５】
温度調節器１は、図２に示すように目標温度などを設定する設定部６と、温度センサ５で検出された現在温度や設定部６で設定された目標値などを表示する表示部７と、警報出力部２９Ａと、温度センサ５で検出された現在温度が、設定部６で設定された目標温度になるように、ソリッドステートリレー２を制御するＣＰＵ８とを備えている。
【００２６】
ソリッドステートリレー２は、制御機器である温度調節器１からの制御信号を受ける入力回路部１４Ａと、負荷電流を開閉する開閉素子１７を有し且つ負荷電源９側に出力端子Ｔ１、Ｔ２を介して接続された出力回路部１４Ｂと、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体２０と、この抵抗体２０での電圧を処理して温度調節器１側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部２１と、この負荷電流モニター回路部２１を駆動するための電源部２５とを備えており、入力回路部１４Ａと出力回路部１４Ｂとは電気的絶縁手段であるトライアック・カプラ１６で電気的に絶縁されており、負荷電流モニター回路部２１への電源供給は電気的絶縁手段である変圧器２４を介して行われており、また、負荷電流モニター回路部２１から温度調節器１への負荷電流モニター信号の出力は電気的絶縁手段であるフォト・カプラ２２を介して行われている。
【００２７】
入力回路部１４Ａは、入力端子Ｓ１、Ｓ２に接続されたトライアック・カプラ１６の発信側（発光ダイオード）１６ａを有している。
【００２８】
そして、出力回路部１４Ｂは、負荷電源９からの負荷電流をヒータ３に供給する。そして、この出力回路部１４Ｂは、トライアック・カプラ１６の受信側１６ｂと、開閉素子（トライアック）１７と、ノイズ吸収機能を有するスナバ回路１８と、ノイズ吸収機能を有するバリスタ１９とを有している。
【００２９】
そして、トライアック・カプラ１６の受信側１６ｂと開閉素子１７とスナバ回路１８とバリスタ１９とは出力端子Ｔ１、Ｔ２に対して配線２８Ａ、２８Ｂを介して並列に接続してあり、トライアック・カプラ１６の受信側１６ｂは開閉素子１７にゲート電流を供給するようにしてある。そして、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間には負荷電流が流れる抵抗体２０が設けてある。
【００３０】
負荷電流モニター回路部２１の入力側には抵抗体２０の両端側が接続してあり、また、負荷電流モニター回路部２１の出力側はフォト・カプラ２２を介して出力端子Ｕ１、Ｕ２に接続してある。そして、出力端子Ｕ１、Ｕ１２は信号線２９、３０を介して温度調節器１の信号入力端子３１、３２に接続してあり、ＣＰＵ８に入力されるようにしてある。
【００３１】
また、負荷電流モニター回路部２１を駆動するための電源部２５は、変圧器 （ＤＣーＤＣコンバータ）２４と駆動電源２６とを備えており、変圧器２４の一次側コイルは接続端子Ｗ１、Ｗ２に接続してあり、変圧器２４の二次側コイルは駆動電源２６の入力側に接続してあり、駆動電源２６の出力側は負荷電流モニター回路部２１に接続してある。そして、接続端子Ｗ１、Ｗ２には外部電源２７が接続してある。なお、ＤＣーＤＣコンバータ２４は直流を一度交流に変換した後、変圧器で降圧して整流することにより直流電圧の変圧を行う装置である。
【００３２】
負荷電流モニター回路部２１は、抵抗体２０で検出された電流を負荷電流モニター信号として出力する機能を有しており、例えば、抵抗体２０で検出された、この抵抗体２０の両端電圧である負荷電流検出信号を増幅する増幅手段（図示せず）と、この増幅手段により増幅された負荷電流検出信号（電圧）を全波整流する全波整流手段（図示せず）と、全波整流手段で全波整流された負荷電流検出信号（電圧）を大きく増幅する増幅手段（図示せず）と、この増幅手段により増幅された負荷電流検出信号（電圧）の波形をスレッシュして方形波を形成するコンパレータ（図示せず）とを備えている。
【００３３】
したがって、図３の（２）に示す負荷電流ａが抵抗体２０に流れて、この抵抗体２０の両端電圧が図３の（３）に示す負荷電流検出信号ｂとして取り出される。この場合、負荷電流ａは、並列された複数のヒータ３に供給されるものであり、いずれかのヒータ３が故障して電流値の減少が生じ波形が変化している。
【００３４】
そして、負荷電流検出信号ｂは増幅手段により増幅された後、図３の（４）に示すように全波整流手段により全波整流されて増幅手段により増幅される。そして、増幅された負荷電流検出信号（電圧）の波形はコンパレータによりスレッシュされて、図３の（５）に示す比較電圧としての方形波に成形され、負荷電流の大きさに対応してパルス幅が変化する負荷電流モニター信号として出力される。なお、図３の（６）に示す信号は平滑された状態の負荷電流モニター信号である。
【００３５】
上記したソリッドステートリレー２において、その出力回路部１４Ｂでは、トライアック・カプラ１６により制御機器側である温度調節器１と負荷電源９側とを電気的に絶縁している。
【００３６】
また、負荷電流モニター回路部２１では、その抵抗体２０が、出力回路部１４の配線２８Ａ側に出力端子Ｔ１に対して開閉素子１７と直列に接続して組み込まれている関係上、負荷電流モニター回路部２１と制御機器側である温度調節器１とを電気的に絶縁する必要がある。このために、負荷電流モニター回路部２１の出力側にはフォト・カプラ２２が使用してあり、また、負荷電流モニター回路部２１の電源部２５の電源供給系には変圧器２４が組み込まれている。
【００３７】
したがって、制御機器側である温度調節器１は、上記したようにトライアック・カプラ１６、フォト・カプラ２２及び変圧器２４により負荷電源９側から確実に電気的に絶縁されていて、温度調節器１を人が触っても、感電しないように安全が確保されている。
【００３８】
次に、上記のように構成されたソリッドステートリレー２を用いた温度制御装置の作動を説明する。
【００３９】
まず、温度制御を開始して、温度調節器１のＣＰＵ８が制御信号イを出力し、この制御信号イはソリッドステートリレー２のトライアック・カプラ１６の送信側に入力し、発光ダイオード１６ａが発光することで光信号に変えてトライアック・カプラ１６の受信側１６ｂに伝え、この受信側６ｂから開閉素子１７にゲート電流が供給され、この開閉素子１７が作動して負荷電流をヒータ３に流し、ヒータ３が発熱して制御対象４を加熱する。
【００４０】
出力回路部１４Ｂでは、抵抗体２０によって、そのときの通電状態を検出する。また、温度センサ５で検出された現在温度が設定部６で設定された目標温度になるようにＣＰＵ８はソリッドステートリレー２を制御する。
【００４１】
負荷電流モニター回路部２１は、温度調節器１のＣＰＵ８に接続されていて抵抗体２０で通電を監視しており、モニター電流をＣＰＵ８に送信し、ヒータ３が故障するか断線するかして、モニター電流の有無、モニター電流の方形波が変化した場合にＣＰＵ８はヒータ３が断線等したと判断し、表示部７にその旨を表示し、また、警報出力部２９Ａから警報を出力する。
【００４２】
この場合、負荷電流モニター回路部２１は、上記したように、負荷電流モニター信号を、上記したように平滑する前の、負荷電流ａの大きさに対応してパルス幅が変化する負荷電流モニター信号ｂとして出力する。
【００４３】
そして、この負荷電流モニター信号は、フォト・カプラ２２により光信号に変化されて出力端子Ｕ１、Ｕ１２から信号線２９、３０を介して温度調節器１の信号入力端子３１、３２に入りＣＰＵ８に入力され、負荷電流モニター信号のパルス幅の変化等から断線等が検出される。
【００４４】
なお、ソリッドステートリレー２において、トライアック１７とスナバ回路１８とバリスタ１９と抵抗体２０を一つのユニットにして構成したモジュール化も可能である。
【００４５】
また、トライアック・カプラ１６に変えてフォト・カプラを用いてもよいし、変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）２４に変えて、発光ダイオードと太陽電池とを組合わせたフォトボルテージカプラを使用してもよい。
【００４６】
また、負荷電流モニター回路部２１の出力側から出力された負荷電流モニター信号を出力端子Ｕ１、Ｕ１２から信号線２９、３０を介して温度調節器１の信号入力端子３１、３２に接続しＣＰＵ８に入力するようにしたが、出力端子Ｕ１、Ｕ１２を電流計又はＰＬＣ（いずれも図示せず）に接続して通電を監視するようにしてもよい。
【００４７】
また、負荷電流モニター回路部２１において、負荷電流の有無を示すモニター信号を出力するようにしたが、負荷電流の大きさに依存したアナログ信号でモニター信号を出力するようにしてもよい。
【００４８】
また、変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）２４の一次側コイルを電源用接続端子Ｗ１、Ｗ２側に接続し、電源用接続端子Ｗ１、Ｗ２に外部電源８を接続して、負荷電流モニター回路部２１の電源を確保するようにしたが、電源用接続端子Ｗ１、Ｗ２側を制御機器である温度調節器１の内部電源に接続するようにしてもよい。
【００４９】
上記した本発明の実施の形態１によれば、ソリッドステートリレー２がトライアック・カプラ１６で、制御機器側である温度調節器１と負荷電源９側とを絶縁することができるし、また、負荷電流モニター回路部２１では、その抵抗体２０が、出力回路部１４に組み込まれている関係上、負荷電流モニター回路部２１と制御機器側である温度調節器１とを電気的に絶縁する必要があるが、このために、負荷電流モニター回路部２１の出力側にはフォト・カプラ２２が使用してあり、また、負荷電流モニター回路部２１の電源部２５には変圧器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）２４が組み込まれていて、制御機器側である温度調節器１は、トライアック・カプラ１５、フォト・カプラ２２及び変圧器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）２４により負荷電源９側から確実に電気的に絶縁されていて、温度調節器１を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００５０】
また、図４に示すように負荷電流モニター回路部２１への電源供給を負荷電源９側からの電圧供給により行うようにしてもよい。この場合、負荷電源９が端子Ｔ１、Ｔ３を介して駆動電源２６の入力側に接続してあり、駆動電源２６の出力側は負荷電流モニター回路部２１に接続してある。
【００５１】
（実施の形態２）
本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態２を図５に示す。
【００５２】
本発明に係るソリッドステートリレー２−１は、開閉素子１７のオン故障検出や断線検出などの故障検出機能を備えている。すなわち、このソリッドステートリレー２−１は、制御機器である温度調節器４０からの制御信号を受ける入力回路部４１Ａと、負荷電流を開閉する開閉素子１７を有し且つ負荷電源９側に出力端子Ｔ１、Ｔ２を介して接続された出力回路部４１Ｂと、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体４２と、故障検出回路部４３とを有しており、この故障検出回路部４３は、制御信号イの入力側と、負荷電流検出信号ロの入力側と、故障検出信号ハの出力側とを備えている。なお、入力回路部４１Ａ及び出力回路部４１Ｂは、上記した本発明の実施の形態１における入力回路部１４Ａと及び出力回路部１４Ｂと同構成であり、抵抗体４２は抵抗体２０と同様に出力回路部４１Ｂに組み込んである。
【００５３】
そして、故障検出回路部４３における制御信号イの入力側は入力回路部４１Ａに電気的絶縁手段であるフォト・カプラ４４を介して接続してあり、故障検出回路部４３における負荷電流検出信号ロの入力側は出力回路部４１Ｂに組み込まれた抵抗体４２の両端側に接続してある。また、故障検出回路部４３における故障検出信号ハの出力側は電気的絶縁手段であるフォト・カプラ４５を介して出力端子Ｕ１、Ｕ２に接続してある。そして、出力端子Ｕ１、Ｕ１２は信号線４６、４７を介してコントローラ４８に接続してある。
【００５４】
また、故障検出回路部４３を駆動するための電源部４９は、電気的絶縁手段である変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）５０と駆動電源５１とを備えており、変圧器５０の一次側コイルは接続端子Ｗ１、Ｗ２に接続してあり、変圧器５０の二次側コイルは駆動電源５１の入力側に接続してあり、駆動電源５１の出力側は故障検出回路部４３に接続してある。そして、接続端子Ｗ１、Ｗ２には外部電源５２が接続してある。
【００５５】
上記したソリッドステートリレー２−１において、その出力回路部４１Ｂでは、トライアック・カプラ１６により制御機器側である温度調節器１と負荷電源９側とを電気的に絶縁している。
【００５６】
また、故障検出回路部４３では、その抵抗体４２が、出力回路部４１Ｂの配線２８Ａ側に出力端子Ｔ１に対して開閉素子１７と直列に接続して組み込まれている関係上、故障検出回路部４３と制御機器側である温度調節器１とを電気的に絶縁する必要がある。このために、故障検出回路部４３の制御信号イの入力側にはフォト・カプラ４４が使用してあり、故障検出回路部４３の出力側にはフォト・カプラ４５が使用してあり、また、故障検出回路部４３の電源部４９には変圧器５０が組み込まれている。
【００５７】
したがって、制御機器側である温度調節器１は、上記したようにトライアック・カプラ１６、フォト・カプラ４４、４５及び変圧器５０により負荷電源９側から確実に電気的に絶縁されていて、温度調節器１及びコントローラ４８を人が触っても、感電しないように安全が確保されている。
【００５８】
まず、温度制御を開始して、温度調節器１のＣＰＵ８が制御信号イを出力し、この制御信号イはソリッドステートリレー２−１のトライアック・カプラ１６の送信側に入力し、発光ダイオード１６ａが発光することで光信号に変えてトライアック・カプラ１６の受信側１６ｂに伝え、この受信側６ｂから開閉素子１７にゲート電流が供給され、この開閉素子１７が作動して負荷電流をヒータ３に流し、ヒータ３が発熱して制御対象４を加熱する。
【００５９】
出力回路部４１Ｂでは、抵抗体４２によって、そのときの通電状態を検出する。また、温度センサ５で検出された現在温度が設定部６で設定された目標温度になるようにＣＰＵ８はソリッドステートリレー２−１を制御する。
【００６０】
故障検出回路部４３には、入力回路部４１Ａ側から制御信号イが入力され、また、出力回路部４１Ｂ側から抵抗体４２の両端側の電圧である負荷電流検出信号ロが入力されて、この制御信号イと負荷電流検出信号ロとが比較され、故障検出信号ハが出力される。例えば、制御信号イが有りで負荷電流検出信号ロが無しの場合にはオープン故障（断線）であり、制御信号イが無しで負荷電流検出信号ロが有りの場合には温度調節器１側の故障であって、これらの故障検出信号ハが出力され、警報信号ニとしてコントローラ４８に送信される。
【００６１】
本発明に係るソリッドステートリレーターミナル２−２は、図６に示すように上記したソリッドステートリレー２を、複数の制御対象４−１、４−２、・・・４−ｎを加熱する多数のヒータ３に対応するように複数の入力回路部１４Ａ、出力回路部１４Ｂ及び複数の負荷電流モニター回路部１２と、これらの負荷電流モニター回路部１２に電源を供給する１つの電源部２５とで構成してあり、これらの入力回路部１４Ａ、出力回路部１４Ｂ及び複数の負荷電流モニター回路部１２を一つのユニットにして構成したものである。
【００６２】
すなわち、ソリッドステートリレー２は、制御機器である温度調節器１からの制御信号を受ける入力回路部１４Ａと、負荷電流を開閉する開閉素子１７を有し且つ負荷電源９側に出力端子Ｔ１、Ｔ２を介して接続された出力回路部１４Ｂと、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体２０と、この抵抗体２０での電圧を処理して温度調節器１側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部２１とを備えており、入力回路部１４Ａと出力回路部１４Ｂとは電気的絶縁手段であるトライアック・カプラ１６で電気的に絶縁されており、負荷電流モニター回路部２１への電源供給は電気的絶縁手段である変圧器２４を介して行われており、また、負荷電流モニター回路部２１から温度調節器１への負荷電流モニター信号の出力は電気的絶縁手段であるフォト・カプラ２２を介して行われている。
【００６３】
したがって、制御対象４−１、４−２、・・・４−ｎの温度制御システムを構築することができる。このために、制御対象４−１、４−２、・・・４−ｎのヒータ３毎にユーザーがＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができる。
【００６４】
特に、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るソリッドステートリレーによれば、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００６６】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００６７】
また、本発明に係るソリッドステートリレーによれば、故障検出回路部への電源供給、入力回路部からの制御信号の入力及び故障検出回路部からの故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００６８】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００６９】
また、本発明に係るソリッドステートリレーターミナルによれば、ソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００７０】
また、制御対象のヒータにユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態１の構成説明図である。
【図２】温度調節器の構成説明図である。
【図３】負荷電流モニター回路部における信号処理波形図である。
【図４】本発明に係るソリッドステートリレーの変形例の構成説明図である。
【図５】本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態２の構成説明図である。
【図６】本発明に係るソリッドステートリレーターミナルの構成説明図である。
【図７】従来の温度制御装置におけるＣＴセンサの配線説明図である。
【図８】（１）〜（５）はＣＴセンサにおける配線の仕方の説明図である。
【図９】従来のソリッドステートリレーを用いた温度制御装置の構成説明図である。
【図１０】従来の他のソリッドステートリレーを用いた温度制御装置の構成説明図である。
【符号の説明】
１ 温度調節器（制御機器）
２ ソリッドステートリレー
２−１ ソリッドステートリレー
２−２ ソリッドステートリレーターミナル
３ ヒータ（加熱手段）
４ 制御対象
５ 温度センサ
６ 設定部
７ 表示部
８ ＣＰＵ
９ 負荷電源
１４Ａ 入力回路部
１４Ｂ 出力回路部
１６ トライアック・カプラ（電気的絶縁手段）
１６ａ 発信側（発光ダイオード）
１６ｂ 受信側
１７ 開閉素子（トライアック）
１８ スナバ回路
１９ バリスタ
２０ 抵抗体
２１ 負荷電流モニター回路部
２２ フォト・カプラ（電気的絶縁手段）
２４ 変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）（電気的絶縁手段）
２５ 電源部
２６ 駆動電源
２７ 外部電源
２８Ａ 配線
２８Ｂ 配線
２９Ａ 警報出力部
２９ 信号線
３０ 信号線
４０ 温度調節器（制御機器）
４１Ａ 入力回路部
４１Ｂ 出力回路部
４２ 抵抗体
４３ 故障検出回路部
４４ フォト・カプラ（電気的絶縁手段）
４５ フォト・カプラ（電気的絶縁手段）
４６ 信号線
４７ 信号線
４８ コントローラ
４９ 電源部
５０ 変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）（電気的絶縁手段）
５１ 駆動電源
５２ 外部電源
ａ 負荷電流
ｂ 負荷電流検出信号
イ 制御信号
ロ 負荷電流検出信号
ハ 故障検出信号
ニ 警報信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度制御装置に用いた温度調節器用出力器等の出力制御機器等に用いられるソリッドステートリレーと、このソリッドステートリレーを用いたソリッドステートリレーターミナルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温度調節を行う制御装置では、加熱用のヒータが断線することによって、生じる不具合を未然に防止する、あるいは被害を最小限に押えるために、ヒータ断線検出機構としてＣＴセンサが用いられている場合が多い。
【０００３】
例えば、図７に示すように出力制御機器である出力操作器７０にヒータ７１を接続し、この出力操作器７０を温度調節器７２で制御する温度調節制御装置において、ヒータ７１の一次配線７３をＣＴセンサ７４に挿通し、ＣＴセンサ７４による電流検出で電流が基準値を下回った場合に断線と判断するようにしていた。
【０００４】
そして、出力操作器７０としては、図９に示すように、その出力部７５にソリッドステートリレーＳＳＲを使用し、ヒータ７１の一次配線７３に挿通したＣＴセンサ７４の出力側を直接に温度調節器７２側に接続したものや、図１０に示すように、その出力部７５にソリッドステートリレーＳＳＲを使用し、ヒータ７１の一次配線７３に挿通したＣＴセンサ７４を故障検出回路７７に接続し、この故障検出回路７７の出力側をＰＬＣ７８側に接続したものがあった。なお、７９は内部電源である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の温度調節制御装置によれば、ヒータ７１に、その一次配線７３をＣＴセンサ７４に挿通しており、この挿通は、図８の（１）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａの中心に直角に通す場合、図８の（２）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａの端に直角に通す場合、図８の（３）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａに曲げて通す場合、図８の（４）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａに斜めに通す場合、図８の（５）に示すように一次配線７３をＣＴセンサ７４の挿通孔７４ａに回転させて通す場合がある。
【０００６】
したがって、ヒータ７１にユーザーがＣＴセンサ７４を設置する必要があって、組立工数が多く且つ複雑になり、結果としてコストアップや、品質の低下につながり、また、温度調節制御装置の形状は、ＣＴセンサ７４の形状に依存して大きくなる傾向にあったし、また、温度調節制御装置の価格がＣＴセンサ７４のコストに依存し高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、ＣＴセンサ７４を使用しない負荷電流モニター方法には標準抵抗を使用する場合（出力機器の短絡防止回路等）があるが、この場合、負荷側と絶縁を保ちながら制御側への信号を伝えることができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その第１の目的とするところは、制御機器、例えば温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができるばかりか、制御対象のヒータにユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることに寄与するソリッドステートリレーを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的とするところは、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることに寄与するソリッドステートリレーを用いたソリッドステートリレーターミナルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するために、本発明に係るソリッドステートリレーは、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部とで構成され且つ入力回路部と出力回路部とが電気的に絶縁されているソリッドステートリレーであって、開閉素子と出力端子との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体と、抵抗体での電圧を処理して制御機器側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部と、負荷電流モニター回路部を駆動するための電源部とを有し、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたものである。
【００１１】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、電気的絶縁手段が、トライアップ・カプラ、フォト・カプラ又は変圧器であることが好ましい。
【００１２】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部への電源供給を負荷側からの電圧供給により行うようにしてもよい。
【００１３】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部が出力する負荷電流モニター信号を平滑する前の状態で処理し、負荷電流の大きさに対応してパルス幅が変化する状態で出力するようにしてもよい。
【００１４】
かかる構成により、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００１５】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００１６】
また、上記の第１の目的を達成するために、本発明に係るソリッドステートリレーは、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部とで構成され且つ入力回路部と出力回路部とが電気的に絶縁されているソリッドステートリレーであって、開閉素子と出力端子との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体と、入力回路部からの制御信号と抵抗体側から負荷電流検出信号との比較により故障検出信号を出力する故障検出回路部と、故障検出回路部を駆動するための電源部とを有し、故障検出回路部への電源供給、入力回路部からの制御信号の入力及び故障検出回路部からの故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたものである。
【００１７】
また、上記した本発明に係るソリッドステートリレーにおいて、電気的絶縁手段が、トライアップ・カプラ、フォト・カプラ又は変圧器であることが好ましい。
【００１８】
かかる構成により、故障検出回路部への電源供給、入力回路部からの制御信号の入力及び故障検出回路部からの故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを電気的に確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００１９】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００２０】
また、上記の第２の目的を達成するために、本発明に係るソリッドステートリレーターミナルは、ソリッドステートリレーが、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、入力回路部と電気的に絶縁され且つ負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部と、開閉素子と出力端子との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体と、抵抗体での電圧を処理して制御機器側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部と、負荷電流モニター回路部を駆動するための電源部とを有し、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにした構成であり、ソリッドステートリレーを複数接続するようにしたものである。
【００２１】
かかる構成により、ソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを電気的に確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００２２】
また、制御対象のヒータにユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態１を図１に示す。
【００２４】
本発明に係るソリッドステートリレー（ＳＳＲ）２は、制御対象４の温度を制御する制御機器である温度調節器１と、この制御対象４を加熱する加熱手段であるヒータ３とを組み合わせることにより温度制御装置を構成している。なお、制御対象４には、その温度を検出する温度センサ５が配置される。
【００２５】
温度調節器１は、図２に示すように目標温度などを設定する設定部６と、温度センサ５で検出された現在温度や設定部６で設定された目標値などを表示する表示部７と、警報出力部２９Ａと、温度センサ５で検出された現在温度が、設定部６で設定された目標温度になるように、ソリッドステートリレー２を制御するＣＰＵ８とを備えている。
【００２６】
ソリッドステートリレー２は、制御機器である温度調節器１からの制御信号を受ける入力回路部１４Ａと、負荷電流を開閉する開閉素子１７を有し且つ負荷電源９側に出力端子Ｔ１、Ｔ２を介して接続された出力回路部１４Ｂと、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体２０と、この抵抗体２０での電圧を処理して温度調節器１側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部２１と、この負荷電流モニター回路部２１を駆動するための電源部２５とを備えており、入力回路部１４Ａと出力回路部１４Ｂとは電気的絶縁手段であるトライアック・カプラ１６で電気的に絶縁されており、負荷電流モニター回路部２１への電源供給は電気的絶縁手段である変圧器２４を介して行われており、また、負荷電流モニター回路部２１から温度調節器１への負荷電流モニター信号の出力は電気的絶縁手段であるフォト・カプラ２２を介して行われている。
【００２７】
入力回路部１４Ａは、入力端子Ｓ１、Ｓ２に接続されたトライアック・カプラ１６の発信側（発光ダイオード）１６ａを有している。
【００２８】
そして、出力回路部１４Ｂは、負荷電源９からの負荷電流をヒータ３に供給する。そして、この出力回路部１４Ｂは、トライアック・カプラ１６の受信側１６ｂと、開閉素子（トライアック）１７と、ノイズ吸収機能を有するスナバ回路１８と、ノイズ吸収機能を有するバリスタ１９とを有している。
【００２９】
そして、トライアック・カプラ１６の受信側１６ｂと開閉素子１７とスナバ回路１８とバリスタ１９とは出力端子Ｔ１、Ｔ２に対して配線２８Ａ、２８Ｂを介して並列に接続してあり、トライアック・カプラ１６の受信側１６ｂは開閉素子１７にゲート電流を供給するようにしてある。そして、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間には負荷電流が流れる抵抗体２０が設けてある。
【００３０】
負荷電流モニター回路部２１の入力側には抵抗体２０の両端側が接続してあり、また、負荷電流モニター回路部２１の出力側はフォト・カプラ２２を介して出力端子Ｕ１、Ｕ２に接続してある。そして、出力端子Ｕ１、Ｕ１２は信号線２９、３０を介して温度調節器１の信号入力端子３１、３２に接続してあり、ＣＰＵ８に入力されるようにしてある。
【００３１】
また、負荷電流モニター回路部２１を駆動するための電源部２５は、変圧器 （ＤＣーＤＣコンバータ）２４と駆動電源２６とを備えており、変圧器２４の一次側コイルは接続端子Ｗ１、Ｗ２に接続してあり、変圧器２４の二次側コイルは駆動電源２６の入力側に接続してあり、駆動電源２６の出力側は負荷電流モニター回路部２１に接続してある。そして、接続端子Ｗ１、Ｗ２には外部電源２７が接続してある。なお、ＤＣーＤＣコンバータ２４は直流を一度交流に変換した後、変圧器で降圧して整流することにより直流電圧の変圧を行う装置である。
【００３２】
負荷電流モニター回路部２１は、抵抗体２０で検出された電流を負荷電流モニター信号として出力する機能を有しており、例えば、抵抗体２０で検出された、この抵抗体２０の両端電圧である負荷電流検出信号を増幅する増幅手段（図示せず）と、この増幅手段により増幅された負荷電流検出信号（電圧）を全波整流する全波整流手段（図示せず）と、全波整流手段で全波整流された負荷電流検出信号（電圧）を大きく増幅する増幅手段（図示せず）と、この増幅手段により増幅された負荷電流検出信号（電圧）の波形をスレッシュして方形波を形成するコンパレータ（図示せず）とを備えている。
【００３３】
したがって、図３の（２）に示す負荷電流ａが抵抗体２０に流れて、この抵抗体２０の両端電圧が図３の（３）に示す負荷電流検出信号ｂとして取り出される。この場合、負荷電流ａは、並列された複数のヒータ３に供給されるものであり、いずれかのヒータ３が故障して電流値の減少が生じ波形が変化している。
【００３４】
そして、負荷電流検出信号ｂは増幅手段により増幅された後、図３の（４）に示すように全波整流手段により全波整流されて増幅手段により増幅される。そして、増幅された負荷電流検出信号（電圧）の波形はコンパレータによりスレッシュされて、図３の（５）に示す比較電圧としての方形波に成形され、負荷電流の大きさに対応してパルス幅が変化する負荷電流モニター信号として出力される。なお、図３の（６）に示す信号は平滑された状態の負荷電流モニター信号である。
【００３５】
上記したソリッドステートリレー２において、その出力回路部１４Ｂでは、トライアック・カプラ１６により制御機器側である温度調節器１と負荷電源９側とを電気的に絶縁している。
【００３６】
また、負荷電流モニター回路部２１では、その抵抗体２０が、出力回路部１４の配線２８Ａ側に出力端子Ｔ１に対して開閉素子１７と直列に接続して組み込まれている関係上、負荷電流モニター回路部２１と制御機器側である温度調節器１とを電気的に絶縁する必要がある。このために、負荷電流モニター回路部２１の出力側にはフォト・カプラ２２が使用してあり、また、負荷電流モニター回路部２１の電源部２５の電源供給系には変圧器２４が組み込まれている。
【００３７】
したがって、制御機器側である温度調節器１は、上記したようにトライアック・カプラ１６、フォト・カプラ２２及び変圧器２４により負荷電源９側から確実に電気的に絶縁されていて、温度調節器１を人が触っても、感電しないように安全が確保されている。
【００３８】
次に、上記のように構成されたソリッドステートリレー２を用いた温度制御装置の作動を説明する。
【００３９】
まず、温度制御を開始して、温度調節器１のＣＰＵ８が制御信号イを出力し、この制御信号イはソリッドステートリレー２のトライアック・カプラ１６の送信側に入力し、発光ダイオード１６ａが発光することで光信号に変えてトライアック・カプラ１６の受信側１６ｂに伝え、この受信側６ｂから開閉素子１７にゲート電流が供給され、この開閉素子１７が作動して負荷電流をヒータ３に流し、ヒータ３が発熱して制御対象４を加熱する。
【００４０】
出力回路部１４Ｂでは、抵抗体２０によって、そのときの通電状態を検出する。また、温度センサ５で検出された現在温度が設定部６で設定された目標温度になるようにＣＰＵ８はソリッドステートリレー２を制御する。
【００４１】
負荷電流モニター回路部２１は、温度調節器１のＣＰＵ８に接続されていて抵抗体２０で通電を監視しており、モニター電流をＣＰＵ８に送信し、ヒータ３が故障するか断線するかして、モニター電流の有無、モニター電流の方形波が変化した場合にＣＰＵ８はヒータ３が断線等したと判断し、表示部７にその旨を表示し、また、警報出力部２９Ａから警報を出力する。
【００４２】
この場合、負荷電流モニター回路部２１は、上記したように、負荷電流モニター信号を、上記したように平滑する前の、負荷電流ａの大きさに対応してパルス幅が変化する負荷電流モニター信号ｂとして出力する。
【００４３】
そして、この負荷電流モニター信号は、フォト・カプラ２２により光信号に変化されて出力端子Ｕ１、Ｕ１２から信号線２９、３０を介して温度調節器１の信号入力端子３１、３２に入りＣＰＵ８に入力され、負荷電流モニター信号のパルス幅の変化等から断線等が検出される。
【００４４】
なお、ソリッドステートリレー２において、トライアック１７とスナバ回路１８とバリスタ１９と抵抗体２０を一つのユニットにして構成したモジュール化も可能である。
【００４５】
また、トライアック・カプラ１６に変えてフォト・カプラを用いてもよいし、変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）２４に変えて、発光ダイオードと太陽電池とを組合わせたフォトボルテージカプラを使用してもよい。
【００４６】
また、負荷電流モニター回路部２１の出力側から出力された負荷電流モニター信号を出力端子Ｕ１、Ｕ１２から信号線２９、３０を介して温度調節器１の信号入力端子３１、３２に接続しＣＰＵ８に入力するようにしたが、出力端子Ｕ１、Ｕ１２を電流計又はＰＬＣ（いずれも図示せず）に接続して通電を監視するようにしてもよい。
【００４７】
また、負荷電流モニター回路部２１において、負荷電流の有無を示すモニター信号を出力するようにしたが、負荷電流の大きさに依存したアナログ信号でモニター信号を出力するようにしてもよい。
【００４８】
また、変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）２４の一次側コイルを電源用接続端子Ｗ１、Ｗ２側に接続し、電源用接続端子Ｗ１、Ｗ２に外部電源８を接続して、負荷電流モニター回路部２１の電源を確保するようにしたが、電源用接続端子Ｗ１、Ｗ２側を制御機器である温度調節器１の内部電源に接続するようにしてもよい。
【００４９】
上記した本発明の実施の形態１によれば、ソリッドステートリレー２がトライアック・カプラ１６で、制御機器側である温度調節器１と負荷電源９側とを絶縁することができるし、また、負荷電流モニター回路部２１では、その抵抗体２０が、出力回路部１４に組み込まれている関係上、負荷電流モニター回路部２１と制御機器側である温度調節器１とを電気的に絶縁する必要があるが、このために、負荷電流モニター回路部２１の出力側にはフォト・カプラ２２が使用してあり、また、負荷電流モニター回路部２１の電源部２５には変圧器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）２４が組み込まれていて、制御機器側である温度調節器１は、トライアック・カプラ１５、フォト・カプラ２２及び変圧器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）２４により負荷電源９側から確実に電気的に絶縁されていて、温度調節器１を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００５０】
また、図４に示すように負荷電流モニター回路部２１への電源供給を負荷電源９側からの電圧供給により行うようにしてもよい。この場合、負荷電源９が端子Ｔ１、Ｔ３を介して駆動電源２６の入力側に接続してあり、駆動電源２６の出力側は負荷電流モニター回路部２１に接続してある。
【００５１】
（実施の形態２）
本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態２を図５に示す。
【００５２】
本発明に係るソリッドステートリレー２−１は、開閉素子１７のオン故障検出や断線検出などの故障検出機能を備えている。すなわち、このソリッドステートリレー２−１は、制御機器である温度調節器４０からの制御信号を受ける入力回路部４１Ａと、負荷電流を開閉する開閉素子１７を有し且つ負荷電源９側に出力端子Ｔ１、Ｔ２を介して接続された出力回路部４１Ｂと、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体４２と、故障検出回路部４３とを有しており、この故障検出回路部４３は、制御信号イの入力側と、負荷電流検出信号ロの入力側と、故障検出信号ハの出力側とを備えている。なお、入力回路部４１Ａ及び出力回路部４１Ｂは、上記した本発明の実施の形態１における入力回路部１４Ａと及び出力回路部１４Ｂと同構成であり、抵抗体４２は抵抗体２０と同様に出力回路部４１Ｂに組み込んである。
【００５３】
そして、故障検出回路部４３における制御信号イの入力側は入力回路部４１Ａに電気的絶縁手段であるフォト・カプラ４４を介して接続してあり、故障検出回路部４３における負荷電流検出信号ロの入力側は出力回路部４１Ｂに組み込まれた抵抗体４２の両端側に接続してある。また、故障検出回路部４３における故障検出信号ハの出力側は電気的絶縁手段であるフォト・カプラ４５を介して出力端子Ｕ１、Ｕ２に接続してある。そして、出力端子Ｕ１、Ｕ１２は信号線４６、４７を介してコントローラ４８に接続してある。
【００５４】
また、故障検出回路部４３を駆動するための電源部４９は、電気的絶縁手段である変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）５０と駆動電源５１とを備えており、変圧器５０の一次側コイルは接続端子Ｗ１、Ｗ２に接続してあり、変圧器５０の二次側コイルは駆動電源５１の入力側に接続してあり、駆動電源５１の出力側は故障検出回路部４３に接続してある。そして、接続端子Ｗ１、Ｗ２には外部電源５２が接続してある。
【００５５】
上記したソリッドステートリレー２−１において、その出力回路部４１Ｂでは、トライアック・カプラ１６により制御機器側である温度調節器１と負荷電源９側とを電気的に絶縁している。
【００５６】
また、故障検出回路部４３では、その抵抗体４２が、出力回路部４１Ｂの配線２８Ａ側に出力端子Ｔ１に対して開閉素子１７と直列に接続して組み込まれている関係上、故障検出回路部４３と制御機器側である温度調節器１とを電気的に絶縁する必要がある。このために、故障検出回路部４３の制御信号イの入力側にはフォト・カプラ４４が使用してあり、故障検出回路部４３の出力側にはフォト・カプラ４５が使用してあり、また、故障検出回路部４３の電源部４９には変圧器５０が組み込まれている。
【００５７】
したがって、制御機器側である温度調節器１は、上記したようにトライアック・カプラ１６、フォト・カプラ４４、４５及び変圧器５０により負荷電源９側から確実に電気的に絶縁されていて、温度調節器１及びコントローラ４８を人が触っても、感電しないように安全が確保されている。
【００５８】
まず、温度制御を開始して、温度調節器１のＣＰＵ８が制御信号イを出力し、この制御信号イはソリッドステートリレー２−１のトライアック・カプラ１６の送信側に入力し、発光ダイオード１６ａが発光することで光信号に変えてトライアック・カプラ１６の受信側１６ｂに伝え、この受信側６ｂから開閉素子１７にゲート電流が供給され、この開閉素子１７が作動して負荷電流をヒータ３に流し、ヒータ３が発熱して制御対象４を加熱する。
【００５９】
出力回路部４１Ｂでは、抵抗体４２によって、そのときの通電状態を検出する。また、温度センサ５で検出された現在温度が設定部６で設定された目標温度になるようにＣＰＵ８はソリッドステートリレー２−１を制御する。
【００６０】
故障検出回路部４３には、入力回路部４１Ａ側から制御信号イが入力され、また、出力回路部４１Ｂ側から抵抗体４２の両端側の電圧である負荷電流検出信号ロが入力されて、この制御信号イと負荷電流検出信号ロとが比較され、故障検出信号ハが出力される。例えば、制御信号イが有りで負荷電流検出信号ロが無しの場合にはオープン故障（断線）であり、制御信号イが無しで負荷電流検出信号ロが有りの場合には温度調節器１側の故障であって、これらの故障検出信号ハが出力され、警報信号ニとしてコントローラ４８に送信される。
【００６１】
本発明に係るソリッドステートリレーターミナル２−２は、図６に示すように上記したソリッドステートリレー２を、複数の制御対象４−１、４−２、・・・４−ｎを加熱する多数のヒータ３に対応するように複数の入力回路部１４Ａ、出力回路部１４Ｂ及び複数の負荷電流モニター回路部１２と、これらの負荷電流モニター回路部１２に電源を供給する１つの電源部２５とで構成してあり、これらの入力回路部１４Ａ、出力回路部１４Ｂ及び複数の負荷電流モニター回路部１２を一つのユニットにして構成したものである。
【００６２】
すなわち、ソリッドステートリレー２は、制御機器である温度調節器１からの制御信号を受ける入力回路部１４Ａと、負荷電流を開閉する開閉素子１７を有し且つ負荷電源９側に出力端子Ｔ１、Ｔ２を介して接続された出力回路部１４Ｂと、開閉素子１７と出力端子Ｔ１との間に設けられ且つ負荷電流が流れる抵抗体２０と、この抵抗体２０での電圧を処理して温度調節器１側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部２１とを備えており、入力回路部１４Ａと出力回路部１４Ｂとは電気的絶縁手段であるトライアック・カプラ１６で電気的に絶縁されており、負荷電流モニター回路部２１への電源供給は電気的絶縁手段である変圧器２４を介して行われており、また、負荷電流モニター回路部２１から温度調節器１への負荷電流モニター信号の出力は電気的絶縁手段であるフォト・カプラ２２を介して行われている。
【００６３】
したがって、制御対象４−１、４−２、・・・４−ｎの温度制御システムを構築することができる。このために、制御対象４−１、４−２、・・・４−ｎのヒータ３毎にユーザーがＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができる。
【００６４】
特に、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るソリッドステートリレーによれば、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００６６】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００６７】
また、本発明に係るソリッドステートリレーによれば、故障検出回路部への電源供給、入力回路部からの制御信号の入力及び故障検出回路部からの故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００６８】
また、制御対象のヒータ等にユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【００６９】
また、本発明に係るソリッドステートリレーターミナルによれば、ソリッドステートリレーにおいて、負荷電流モニター回路部への電源供給および負荷電流モニター回路部からの負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことにより、この電気的絶縁手段で、制御機器側と負荷電源側とを確実に絶縁することができ、制御機器、例えば、温度調節器を人が触っても、感電しないように安全を確保することができる。
【００７０】
また、制御対象のヒータにユーザーが電流検出部のＣＴセンサを設置することが不要になって、組立工数を低減することが可能になり、また、設置スペースを小さくすることができ、ユーザーが装置組立時に必要であった、ＣＴセンサに一次貫通線としての電線を通す、もしくは巻き付けるという複雑な作業工程を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態１の構成説明図である。
【図２】温度調節器の構成説明図である。
【図３】負荷電流モニター回路部における信号処理波形図である。
【図４】本発明に係るソリッドステートリレーの変形例の構成説明図である。
【図５】本発明に係るソリッドステートリレーの実施の形態２の構成説明図である。
【図６】本発明に係るソリッドステートリレーターミナルの構成説明図である。
【図７】従来の温度制御装置におけるＣＴセンサの配線説明図である。
【図８】（１）〜（５）はＣＴセンサにおける配線の仕方の説明図である。
【図９】従来のソリッドステートリレーを用いた温度制御装置の構成説明図である。
【図１０】従来の他のソリッドステートリレーを用いた温度制御装置の構成説明図である。
【符号の説明】
１ 温度調節器（制御機器）
２ ソリッドステートリレー
２−１ ソリッドステートリレー
２−２ ソリッドステートリレーターミナル
３ ヒータ（加熱手段）
４ 制御対象
５ 温度センサ
６ 設定部
７ 表示部
８ ＣＰＵ
９ 負荷電源
１４Ａ 入力回路部
１４Ｂ 出力回路部
１６ トライアック・カプラ（電気的絶縁手段）
１６ａ 発信側（発光ダイオード）
１６ｂ 受信側
１７ 開閉素子（トライアック）
１８ スナバ回路
１９ バリスタ
２０ 抵抗体
２１ 負荷電流モニター回路部
２２ フォト・カプラ（電気的絶縁手段）
２４ 変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）（電気的絶縁手段）
２５ 電源部
２６ 駆動電源
２７ 外部電源
２８Ａ 配線
２８Ｂ 配線
２９Ａ 警報出力部
２９ 信号線
３０ 信号線
４０ 温度調節器（制御機器）
４１Ａ 入力回路部
４１Ｂ 出力回路部
４２ 抵抗体
４３ 故障検出回路部
４４ フォト・カプラ（電気的絶縁手段）
４５ フォト・カプラ（電気的絶縁手段）
４６ 信号線
４７ 信号線
４８ コントローラ
４９ 電源部
５０ 変圧器（ＤＣーＤＣコンバータ）（電気的絶縁手段）
５１ 駆動電源
５２ 外部電源
ａ 負荷電流
ｂ 負荷電流検出信号
イ 制御信号
ロ 負荷電流検出信号
ハ 故障検出信号
ニ 警報信号
Claims (6)
- 制御機器からの信号を受ける入力回路部と、負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部とで構成され且つ前記入力回路部と前記出力回路部とが電気的に絶縁されているソリッドステートリレーであって、
前記開閉素子と前記出力端子との間に設けられ且つ前記負荷電流が流れる抵抗体と、前記抵抗体での電圧を処理して前記制御機器側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部と、前記負荷電流モニター回路部を駆動するための電源部とを有し、
前記負荷電流モニター回路部への電源供給および前記負荷電流モニター回路部からの前記負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことを特徴とするソリッドステートリレー。 - 制御機器からの信号を受ける入力回路部と、負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部とで構成され且つ前記入力回路部と前記出力回路部とが電気的に絶縁されているソリッドステートリレーであって、
前記開閉素子と前記出力端子との間に設けられ且つ前記負荷電流が流れる抵抗体と、前記入力回路部からの制御信号と前記抵抗体側から負荷電流検出信号との比較により故障検出信号を出力する故障検出回路部と、前記故障検出回路部を駆動するための電源部とを有し、
前記故障検出回路部への電源供給、前記入力回路部からの前記制御信号の入力及び前記故障検出回路部からの前記故障検出信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにしたことを特徴とするソリッドステートリレー。 - 前記電気的絶縁手段が、トライアック・カプラ、フォト・カプラ又は変圧器である請求項１又は請求項２に記載のソリッドステートリレー。
- 前記負荷電流モニター回路部への電源供給を負荷側からの電圧供給により行うようにした請求項１又は請求項３に記載のソリッドステートリレー。
- 前記負荷電流モニター回路部が出力する負荷電流モニター信号を平滑する前の状態で処理し、負荷電流の大きさに対応してパルス幅が変化する状態で出力するようにした請求項１又は請求項３又は請求項４に記載のソリッドステートリレー。
- ソリッドステートリレーが、制御機器からの信号を受ける入力回路部と、前記入力回路部と電気的に絶縁され且つ負荷電流を開閉する開閉素子を有し且つ負荷電源側に出力端子を介して接続された出力回路部と、前記開閉素子と前記出力端子との間に設けられ且つ前記負荷電流が流れる抵抗体と、前記抵抗体での電圧を処理して前記制御機器側へ負荷電流モニター信号として出力する負荷電流モニター回路部と、前記負荷電流モニター回路部を駆動するための電源部とを有し、前記負荷電流モニター回路部への電源供給および前記負荷電流モニター回路部からの前記負荷電流モニター信号の出力を電気的絶縁手段を介して行うようにした構成であり、前記ソリッドステートリレーを複数接続するようにしたことを特徴とするソリッドステートリレーターミナル。
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