JPH042078A - 電気加熱器のヒータ駆動装置 - 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 本発明は一般家庭で使用する電気クッキングヒ−タなど
の電気加Ｐ器に用いられるヒータ駆動装置に関する。

従来の技術 近年、電気クツキングヒータなどの電気加熱器のヒータ
駆動装置は接点の溶着を防止して長寿命が求められてい
るとともに万一接点が溶着を起した場合には安全性の確
保が求められている。

従来のこの種の電気加熱器のヒーター駆動装置、たとえ
ば電気クツキングヒーターは第１３図に示すような構成
が一般的であった。以下、その構成について説明する。

図に示すように、ヒータ１ばその両端にリレー２．３を
接続し、駆動信号発生手段４からの信号を受けて接点開
閉手段６によってリレーをオン。

オフしていた。

これは次の理由による。近年、電気機器の普及はめざま
しく、なかには住宅内の熱源をすべて電気でまかなうい
わゆるオール電化住宅も増えてきている。また一般に商
用電源回路の安全装置としては、漏電ブレーカが用いら
れている。ところが、もし加熱器を構成するヒータの１
つが絶縁不良になった場合にこのヒータを切り離すこと
ができないと、漏電ブレーカが作動して電源を遮断して
しまうので、他の機器まで使用不能となる。これに対し
、前記のような構成であれば複数のヒータのうちの１本
が絶縁不良となっても、ヒータの両端のリレーをオフと
すればこの絶縁不良となったヒータを電源回路から切り
離すことができるので、他のヒータを用いて調理を行う
こともでき、当然ながら、他の機器も使用できるからで
ある。

発明が解決しようとする課題 このような従来の電気加熱器のヒータ駆動装置において
は、機器の大電力化に伴い大きな接点を有するリレーを
使わねばならず、コスト高になってしまう上、短い時間
間隔（１ｏ数秒〜１分程度）での周期的なオン、オフに
よる電力調節を行うことは、リレー接点の寿命による限
界があり困難であるという課題があった。

また、機器の大電力化、特に電源として２００ボルト使
用時にはリレー接点の消耗が激しく、著しく寿命が短く
なるという課題もあった。

さらに、最終的にリレー接点の寿命が切れると、その多
くは接点溶着奮起こし連続通電になるので、加熱量の調
節ができない、あるいは安全性に欠けるという課題もら
った。

本発明は上記課題を解決するもので、小型で安価なリレ
ー接点を使用して周期的なリレーのオン。

オフによる電力調節を行うことができる電気加熱器のヒ
ータ駆動装置を提供することを第１の目的としている。

また、電気加熱器のヒータ駆動装置に使用されるリレー
の寿命化を図ることを第２の目的としている。また、電
気加熱器の使用可能期間を延長することを第３の目的と
し、電気７Ｘｌ熱器の安全性を高めることを第４の目的
としている。

課題を解決するための手段 本発明は上記第１の目的を達成するために、２つのリレ
ーをヒータの両端にそれぞれ接続し、これらのリレーを
駆動する駆動回路を設け、この駆動回路は、リレーの開
閉を指示する駆動信号発生手段と、交流電源のゼロボル
トに同期した信号を発生する電源同期信号発生手段と、
リレー接点の開閉状態に応じた信号を発生する接点信号
発生手段と、前記電源同期信号発生手段からの同期信号
と前記接点信号発生手段からの接点信号とを入力しその
時間差を測定する時間差測定手段と、この時間差測定手
段の測定信号に基づきリレーの駆動位相を決定する駆動
位相決定手段と、この駆動位相決定手段からの出力信号
を受けてリレー接点を開閉する接点開閉手段とを備え、
前記２つのリレーのうち１つを交流電源のゼロボルト付
近で開閉するようにしたことを第１の課題解決手段とし
ている。また、第２の目的を達成するために、上記第１
の課題解決手段に加えて、駆動回路はタイマーもしくは
カウンターを備え、所定の時間が経過するごとにまたは
所定回数リレーの開閉を行うごとに、２つのリレーのう
ち交流電源のゼロボルト付近で開閉するリレーともう一
方のリレーとを交替させるようにしたことを第２の課題
解決手段としている。さらに、第３の目的を達成するた
めに、上記第１または第２の課題解決手段に加えて、駆
動回路は接点開閉手段の出力と接点信号発生手段からの
接点信号とを入力し、両者の不一致からリレー接点の溶
着を検出する接点溶着検出手段を備え、接点の溶Ｗを検
出した場合は、接点溶着をおこしていない方のリレーを
交流電源のゼロボルト付近で開閉するようにしたことを
第３の課題解決手段としている。また、第４の目的を達
成するために、上記第１または第２の課題解決手段に加
えて、接点溶着検出手段により接点の溶着を検出した場
合は、２つのリレーを共にオフとするようにしたことを
第４の課題解決手段としている。

作　　　用 本発明は上記した第１の課題解決手段により、ヒータの
通電電流を制御するリレーは、交流電源のゼロ点でオン
オフするように学習制御されて、接点でのアーク放電の
発生が抑えられる。ま念、第２の課題解決手段により、
電力調節のためのリレーは所定期間ごとに交替し、周期
的なオン、オフに伴うリレー接点の消耗を２つのリレー
で分けあって負担できる。さらに、第３の課題解決手段
によジ、２つのリレーのうち１つに接点溶着が発生する
と、残る１つのリレーを用いて加熱量の調節およびオン
、オフの制御ができる。また、第４の課題解決手段によ
り、２つのリレーのうち１つが接点溶着を起こした時点
で以後の７７０熱は禁止される。

実施例 以下、本発明の第１の課題解決手段の実施例を第１図を
参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のもの
は同一符号を付して説明を省略する。

図に示すように、ヒータ１の両端には第１のリレー６の
接点６１と第２のリレー７の接点７１を直列に接続して
いる。駆動回路８は前記２つのリレー６．７を駆動する
もので、この駆動回路８はリレー６．７の開閉を指示す
る駆動信号発生手段９、交流電源１０のゼロボルトに同
期した信号を発生する電源同期信号発生手段１１、リレ
ー接点６１の開閉状態に応した信号を発生する接点信号
発生手段１２、電源同期信号発生手段１１からの同期信
号と接点信号発生手段１２からの接点信号とを入力しそ
の時間差を測定する時間差測定手段１３と、この時間差
測定手段１３の測定信号に基づきリレー６．７の駆動位
相を決定する駆動位相決定手段１４と、この駆動位相決
定手段１４がらの出力信号を受けてリレー接点６１．７
１を開閉する接点開閉手段１６とを備えている。なお、
１６は駆動回路８の電源、１７，１８は整流ヌタック、
１９．２０はフォトカップラである。この実施例におい
て、駆動信号発生手段９、時間差測定手段１３、駆動位
相決定手段１４、接点開閉手段１６示してないが、本体
操作部に設けられたキースイッチが接続されておシ、こ
のキースイッチによって設定された加熱量になるよう所
定の時間の内任意の時間リレー６．７をオンさせ、残シ
の時間オフさせるよう信号が出力される。また、別の加
熱モードでは、被加熱物の温度を検出する温度検出手段
の出力をもとに、被加熱物の温度が所定の温度よりも高
いときはオフで、所定の温度よりも低くなるとオンの信
号が出力される。

つぎに、ＩｇＪ作について説明する。第２図は動作の概
要を示すフローチャートで、この第２図に基づき動作の
概要を説明する。まず、ステップ１０２で、ここでは図
示してないが加熱器本体に設けらｎたスタートスイッチ
が押されるのを待つ。スタートスイッチが押されると、
ステップ１０３で第２のリレー７をまずオンしておく。

つぎに、駆動信号発生手段９の出力をチエツクし、オン
信号であって、かつリレー６を駆動させる必要があれば
ステップ１０５に進み、交流％源１０のゼロ点に同期さ
せて第１のリレー６の接点６１をオンさせる。そしてス
テップ１０６で、やはり図示してな。

いが７にｉｆＰ、Ｗ止キーが押されていないかをチエツ
クして、押されていなけ扛ばステップ１０４に戻る。

そして駆動信号発生手段９の出力がオフに変わってオフ
駆動が必要になるとステップ１０８で交流ｔｆｉ１０の
ゼロ点に同期させて第１のリレー６の接点６１１！−オ
フさせる。このステップ１０５のオン動作とステップ１
０８のオフ動作については後で説明する。一方、ステッ
プ１０６で加熱停止キーが押されているのを検出すると
、つぎのステップ１０９で第１のリレー６の接点６１を
交流電源１ｏのゼロ点に同期させてオフとした後、第２
のリレー７をオフさせる。

つぎに、リレー６のオン動作とオフ動作について説明す
る。第３図は第１のリレー６を交流電源１ｏのゼロ点に
同期させてオンさせるときの動作のフローチャート、第
４図（Ａ）〜（Ｄ）は電源同期信号発生手段１１の出力
ａ１　リレー接点６１を開閉する接点開閉手段１６の出
力す、接点信号発生手段１２の入力ｃ−ｄ間にｎｍされ
る電圧とその出力である接点信号ｅの関ｉｔ示すタイミ
ングチャートの一例で、接点６１をオンするときの様子
を示しておる。第３図のステップ１２０で、電源同期信
号発生手段１１からの同期信号ａの立ち上が９ヲ待ち、
立ち上がり全検出するとステップ１２１でｔｌだけ待っ
た後、ステップ１２２でリレー６をオンする信号を出力
する。ここでｔｌは第２図のステップ１ｏ１で予め決め
てあり、この実施例では５ｍ５ｅｃにしている。つぎに
ステップ１２３゜１２４にてオン信号を出力してから実
際に接点６１がオンするまでの時間ｔｏｎ１ｆ：測定し
、ステップ１２６でｔｌを補正する。第４図は実際に接
点６１がオンするタイミングが交流電源のゼロ点に同期
しており、電源同期信号ａと接点信号ｅ１との時間基ｄ
ｔ１がほぼゼロで補正が不要な場合である。

また、電源同期信号ａと接点信号ｅとの時間差ｄｔを測
定するに際し、これら２つの信号は相前後するので、こ
の実施例では接点開閉信号ｂ２出力してから実際に接点
６１がオンするまでの時ｌ！１ｔｏｎを測定し、予め求
めておいた電源周期ＴＯをもとに演算によって求めてい
る。すなわち、ｄｔ１＝Ｔｏ−ｔｌ−ｔｏｎｌ　　　　
−・・……−・・・−（１）である。

つぎに、待ち時間の補正処理について説明する。

第６図（Ａ）〜（Ｄ）は接点６１の閉じるのが早すぎた
場合を示した図で、電源同期信号ａと接点信号ｅ２との
時間差ｄｔ２が生じている。そこで、ｔ２＋ｄｊ、２を
求めてこれを次回の待ち時間ｔ３とする。ところで、次
回の待ち時間となるｔ２＋ｄｔ２は（１）式より ｔ２＋ｄｔ２＝ｔ２＋Ｔｏ−ｔ２−ｔｏｎ２＝ＴＯ−ｔ
ｏｎ２　　　　・・・・・・・・・・・・−・・（２）
であるから、 ｔｓ＝’ｒｏ−ｔｏｎ２ として演算を簡単にしている。接点６１の閉じるのが遅
すぎた場合も、同様にしてっぎの待ち時間を補正してい
る。

第６図は第１のリレー６を交流電源１ｏのゼロ点に同期
させてオフさせるときの動作のフローチャート、第７図
（Ａ）〜（Ｄ）はタイミングチャ・−トで、接点６１の
開くのが早すぎた場合を示した図である。このリレー６
をオフさせるときも先はどのオン動作と向じ＜、鼻息開
閉手段１５のオフ出力から接点信号発生手段１２の出力
までの時間ｔｏｆｆＡを測定して、つぎの待ち時間を補
正することによって、交流電源１ｏのゼロ点に同期させ
ている。

ただし、オフ動作の場合には、接点信号発生手段１２の
出力信号ｅにはゼロ点付近でパルスが生じるので、第６
図のステップ１３４の判断は「ｅ信号が０．６ｍｓ＋　
ｅ　ｃ以上Ｈｉ　ｇ　ｈか？」にしている。また、リレ
ー６をオフするときには一旦アーク放電が始まると、電
圧がほぼ０になるまで持続するので、ステップ１３６の
待ち時間の補正では、ゼロ点よりさらに０．４ｍ８４Ｉ
Ｃないし１ｍ１ｅＣ前でオフするようにしている。上記
の動作を繰り返すことにより、第２のリレー７は常にヒ
ータ１が非常通状態でオン、オフされ、第１のリレー６
は交流電源１ｏのゼロ点でオン、オフされる。

つぎに、第２の課題解決手段の実施例について第８図を
参照しながら説明する。なお、上記実施例と同じ構成要
素には同一符号を付して説明を省略する。

図に示すように、タイマー１６は所定の時間が経過する
と、その出力に基づき接点開閉手段１６を制御し、接点
開閉手段１６は交流電源１ｏのゼロ点にてオン、オフす
るリレー６．７を所定時間ごとに交替する。

上記構成において、その動作を第９図のフローチャート
に沿って説明する。ステップ２０１の初期設定の後、ス
テップ２０２で加熱開始のチエツクを行い、加熱開始で
あればステップ２０３でタイマー１６をクリアーし、タ
イマフラグをリセットしてからステップ２０４で第２の
リレー７をオンしておく。ステップ２０６はタイマー１
６をカウントアツプするルーチンで、所定時間ごとにタ
イマフラグがセットされる。ステップ２０６から２１２
は上記実施例と同様に、第１のリレー６をオン駆動する
必要があればステップ２０７にて交流を源１０のゼロ点
でオンし、オフする必要があればステップ２１０にて交
流電源１ｏのゼロ点でオフさせ、かつ加熱停止のチエツ
クをステップ２０８で行って、加熱停止の場合はステッ
プ２１１で交流電源１ｏのゼロ点で第１のリレー６をオ
フさせてから、ステップ２１２で第２のリレー７をオフ
させている。

ステップ２１３では、タイマー１６によって所定時間ご
とにセットされるタイマフラグを調べることで、所定の
時間が経過したか否かを判別している。そしてタイマフ
ラグがセットされていれば、メチツブ２１４にてリレー
７もオフ匹してステップ３０３に進む。ステップ３０３
から３１４は第１のリレー６と第２のリレー７とを交換
して制御する以外は、ステップ２０３から２１４とまっ
たく同じで、再び所定の時間が経過するまでは第２のリ
レー７を交流電ｍ１ｏのゼロ点でオン、オフさせて、所
定の時間が経過するとステップ２０３に戻る。

上記動作を繰り返すことにより、ただ１個のリレーのみ
によってヒータ１をオン、オフさせる場合に比べて、第
１のリレー６と第２のリレー７の接点の消耗はそれぞれ
半減される。なお、タイマー１６に代えてカウンターを
設けて所定＠ｌ数リレー６．７の開閉を行うごとにリレ
ー６．７を交替させるようにしてもよい。

つぎに、第３の課題解決手段の実施例について第１０図
を参照しながら説明する。なお、上記実施例と同じ構成
要素には同一符号を付して説明を省略する。

図に示すように、接点溶着検出手段１７は接点開閉手段
１６の出力信号と接点信号発生手段１２の接点信号とを
入力して両者の不一致から接点の溶着を検出し、この接
点溶着検出手段１７の出力に基づいて接点開閉手段１６
は接点溶着を起こしていない方のリレーを使ってヒータ
１を制御する。

上記構成において、その動作について第１１図のフロー
チャートに沿って説明する。ステップ２０１から２１４
、ステップ３０３から３１４の処理は上記第２の課題解
決手段の実施例と同様で、ステップ２１０，３１０のあ
とに接点溶着検出手段１７の出力をチエツクするための
処理を追加している。そして、ステップ２１６の処理に
ついて言えば、ステップ２０３から２１０および２１３
゜２１４によって第２のリレー７を常時オンしておいて
第１のリレー６を交流電源１０のゼロ点でオン、オフさ
せてヒータ１の電力量を制御しているトキに、ステップ
２１０で第１のリレー６を交流電源１０のゼロ点でオフ
させようとしたにもかかわらず接点６１が溶着すると、
接点溶着検出手段１了によって溶着を検出しステップ２
１６でこれを判別して、ステップ３０３に移る。そして
、第１のリレー６をオン、オフさせてヒータ１の電力量
全制御することを一時的にあきらめて、第１のリレー６
は常時オンとし、第２のリレー７を用いてヒータ１の電
力量を制御する。その後、タイマー１６によって所定の
時間が経過すると、ステップ３１３，３１４の処理を経
てステップ２０３に戻り、再び第１のリレー６をオン、
オフさせてヒータ１の電力量を制御することを恒みる。

これはリレー接点の消耗が進むとソフトスティックと呼
ばれる軽い溶着やひっかかりが一時的に生じるが、この
ソフトスティックはちょっとしたきっかけで正常に戻る
ことが多いので、これを試すためである。ステップ３１
６は同様の処理を第２のリレー７に対して行うものであ
る。

上記した構成ならびに動作によって、２つのリレー６．
７の内の１つが接点溶着を起こしても、これを検出して
他方の正常なリレーを使ってヒータ１の電力量の側副が
できる。

第１２図は第４の課題解決手段の実施例の動作を示すフ
ローチャートで、ステップ２１６で第１のリレー６が接
点溶着ヲ起こしたことが分かると、ステップ３１１に移
って第２のリレー７をアーク放電が起こらないように交
流電源１０のゼロ点でオフさせたのち第１のリレー６に
もオフ信号を出してステップ２０２に戻る。ステップ３
１６もリレー６と７が逆であるだけで処理は同様である
。

上記した構成ならびに動作によって、２つのリレー６．
７の内の′１つが接点溶着奮起こすと、これを検出して
直ちに２つのリレー６．７ともオフとし加熱を停止する
。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、２つ
のリレーのうち１つを交流電沸のゼロボルト付近で開閉
するようにしているから、小型で安価なリレー接点を使
用して周期的なリレーのオン、オフによる電力調節を行
うことができ加熱調理器などに用いれば調理性能が向上
して有用であり、また、所定時間が経過するごとにまた
は所定回微リレーの開閉を行うごとに２つのリレーのう
ち交流電源のゼロポルト付近で開閉するリレーを交替さ
せるので、リレーの長寿命化を図ることができるもので
ある。さらに、接点溶着を検出して正常な方のリレーＦ
で電力量ｉ５に行うようにしているので、電気加熱器の
使用可能期間を最大限に延長することができ、さらに接
点溶着を検出して直ちに２つのリレーともオフするよう
にしているので、゛電気加熱器の安全性を高めることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の電気加熱器のヒータ駆動装
置のブロック図、第２図は同ヒータ駆動装置の動作フロ
ーチャート、第３図は同ヒータ駆動装置の交流電源のゼ
ロ点に同期させてリレーをオンさせるフローチャート、
第４図（Ａ）〜（Ｄ）および第６図（Ａ）〜（Ｄ）はそ
れぞれ同ヒータ駆動装置のタイミングチャート、第６図
は同ヒータ駆動装置の交流電源のゼロ点に同期させてリ
レーをオフさせるフローチャート、第７図（Ａ）〜（Ｄ
）はそれぞれ同ヒータ駆動装置のタイミングチャート、
第８図社本発明の他の実施例の電気加熱器のヒータ駆動
装置のブロック図、第９図は同ヒータ駆動装置の動作フ
ローチャート、第１０図は本発明の別の実施例の電気加
熱器のヒータ駆動装置のブロック図、第１１図は同ヒー
タ駆動装置の動作フローチャート、第１２図は本発明の
他の実施例の電気７！０熱器のヒータ駆動装置の動作フ
ローチャート、第１３図は従来の電気加熱器のヒータ駆
動装置のブロック図である。 １・・・・・・ヒータ、６・・・・・・第１のリレー、
７・・団・第２のリレー、８・・・・・・駆動回路、９
・・・・・・駆動信号発生手段、１ｏ・・・・・・交流
電源、１１・・・・・・電源同期信号発生手段、１２・
・・・・・接点信号発生手段、１３・・・・・・時間差
測定手段、１４・・・・・・駆動位相決定手段、１６・
・・・・・接点開閉手段。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第２
図 第 図 味 第 図 １１１１図 第１２ 崗 第１３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のリレーと第２のリレーとをヒータの両端に
   それぞれ接続し、これらのリレーを駆動する駆動回路を
   設け、この駆動回路は、リレーの開閉を指示する駆動信
   号発生手段と、交流電源のゼロボルトに同期した信号を
   発生する電源同期信号発生手段と、リレー接点の開閉状
   態に応じた信号を発生する接点信号発生手段と、前記電
   源同期信号発生手段からの同期信号と前記接点信号発生
   手段からの接点信号とを入力しその時間差を測定する時
   間差測定手段と、この時間差測定手段の測定信号に基づ
   きリレーの駆動位相を決定する駆動位相決定手段と、こ
   の駆動位相決定手段からの出力信号を受けてリレー接点
   を開閉する接点開閉手段とを備え、前記２つのリレーの
   うち１つを交流電源のゼロボルト付近で開閉するように
   してなる電気加熱器のヒータ駆動装置。
2. （２）駆動回路はタイマーもしくはカウンターを備え、
   所定の時間が経過するごとにまたは所定回数リレーの開
   閉を行うごとに、２つのリレーのうち交流電源のゼロボ
   ルト付近で開閉するリレーともう一方のリレーとを交替
   させるようにしてなる請求項１記載の電気加熱器のヒー
   タ駆動装置。
3. （３）駆動回路は接点開閉手段の出力と接点信号発生手
   段からの接点信号とを入力し、両者の不一致からリレー
   接点の溶着を検出する接点溶着検出手段を備え、接点の
   溶着を検出した場合は接点溶着をおこしていない方のリ
   レーを交流電源のゼロボルト付近で開閉するようにして
   なる請求項１または２記載の電気加熱器のヒータ駆動装
   置。
4. （４）接点溶着検出手段により接点の溶着を検出した場
   合は、２つのリレーをともにオフとするようにしてなる
   請求項１または２記載の電気加熱器のヒータ駆動装置。