JPH11144590A - 負荷制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータ負荷を開閉するリレー接点の溶着によ
る閉成故障や接触不良による開放故障を速やかに検知で
きるようにする。 【解決手段】 ヒータ負荷1a，1b，1cを主リレー2a，2
b，2cのリレー接点3a，3b，3cでそれぞれ開閉する。さ
らに電源６とヒータ負荷1a，1b，1cとの間にこれらを一
括して開閉する副リレー４のリレー接点５を挿入する。
このリレー接点５と並列に、抵抗14およびフォトカプラ
の発光側15a からなる電圧検知手段13を接続する。フォ
トカプラの受光側15b は制御信号処理部７に接続する。
例えば、リレー接点５を開放し、主リレー2a，2b，2cの
リレーコイル部8a，8b，8cをオフした状態で、フォトカ
プラの受光側15b がオンしていれば、溶着などによりリ
レー接点3a，3b，3cが閉成故障を生じていることが分か
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調機のヒータ負
荷などの負荷を制御する負荷制御回路に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば、暖房もしくは
乾燥機能を有する空調機においては、ヒータ負荷を開閉
手段としてのリレーにより開閉制御する際、サーミスタ
などにより所定温度に達したかどうかを検知してヒータ
負荷への通電を制御するようにしている。空調機の運転
中は、常にリレーが開閉動作を繰り返すため、長期間運
転するに従い、リレー接点が摩耗していき、やがて接点
溶着を起こすに至ることがある。従来のヒータ負荷の制
御回路では、接点溶着が起きた場合、通常、ヒータ負荷
の通電が継続し最終的には温度過昇防止装置が作動する
に至る。これにより、空調機は安全に停止させられる。
しかし、温度過昇防止装置が作動すれば、修理時には、
リレーの交換のみならず、温度過昇防止装置の交換もし
くはリセットが必要である。

【０００３】また、接点溶着も直ちに完全な溶着状態に
至ることは少なく、軽微な溶着を繰り返した後に溶着状
態に至るため、修理時において接点が閉成状態のままで
あるとは限らない。接点が開放状態に戻っていれば、修
理作業者は故障の原因を特定できない。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、負荷を開閉する開閉手段の接点溶着など
の短絡故障や開放故障を監視できる負荷制御回路を提供
することを第１の目的とする。さらに、短絡故障が生じ
た際に、負荷への通電を停止できる負荷制御回路を提供
することを第２の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
第１の目的を達成するために、負荷を開閉する開閉手段
と、この開閉手段を含む回路中の電流または電圧の検知
と前記開閉手段の駆動状態とによってこの開閉手段の閉
成および開放状態を監視する開閉監視手段とを備えたも
のである。

【０００６】これにより、開閉手段の接点溶着などの短
絡故障や開放故障を速やかに検知することが可能にな
り、開閉手段の動作不良も検知することができる。

【０００７】請求項２の発明は、前記第１および第２の
目的を達成するために、単一または複数の負荷を各々開
閉する単一または複数の第１の開閉手段と、前記負荷全
てを一括して開閉可能な第２の開閉手段と、この第２の
開閉手段と並列に設けられた電圧検知手段と、この電圧
検知手段の出力信号と前記第１の開閉手段および第２の
開閉手段の駆動状態とによって前記第１の開閉手段また
は第２の開閉手段の閉成および開放状態を監視する開閉
監視手段とを備えたものである。

【０００８】この構成では、例えば、第２の開閉手段を
開放した状態で、電圧検知手段が所定の電圧を検知すれ
ば、第１の開閉手段が閉成状態にあることが分かり、第
１の開閉手段が本来開放状態にあるべきときならば、第
１の開閉手段が短絡故障を生じていることが分かる。ま
た、第２の開閉手段が本来開放状態にあり、第１の開閉
手段が本来閉成状態にあるべきときに、電圧検知手段が
所定の電圧を検知しなければ、第１の開閉手段が開放故
障を生じているか、第２の開閉手段が短絡故障を生じて
いるか、あるいは電圧検知手段自体が故障を生じている
ことが分かる。なお、第１の開閉手段の短絡故障などが
検知されたとき、第２の開閉手段を開放して負荷への通
電を停止することも可能である。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明の負荷
制御回路において、負荷制御回路の通電開始時または運
転中の任意のタイミングで前記第１の開閉手段を閉成す
ることにより、電圧検知手段の出力信号が正しく出力さ
れるかどうかを確認する確認手段を備えたものである。

【００１０】前述のように、電圧検知手段の出力信号と
開閉手段の駆動状態とから開閉手段の短絡故障や開放故
障や電圧検知手段自体の故障を検知できるが、適宜電圧
検知手段の出力信号が正しく出力されるかどうかを確認
することにより、故障検知の信頼性が高まる。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本発明の負荷制御回路の第１
実施例について、図１から図４を参照しながら説明す
る。まず負荷制御回路の構成を図１の回路ブロック図に
基づいて説明する。本実施例の負荷制御回路は空調機用
のものであり、負荷はヒータ負荷1a，1b，1cであって３
つある。そして、これら各ヒータ負荷1a，1b，1cには、
それぞれ第１の開閉手段としての主リレー2a，2b，2cの
リレー接点3a，3b，3cが直列に接続されており、これら
ヒータ負荷1a，1b，1cおよびリレー接点3a，3b，3cの直
列回路からなる３つの負荷回路が並列に接続されてい
る。そして、これら負荷回路に第２の開閉手段としての
副リレー４のリレー接点５が直列に接続されており、こ
の負荷回路とリレー接点５との直列回路が商用交流電源
６の両極間に接続されるようになっている。すなわち、
前記各ヒータ負荷1a，1b，1cは、対応する主リレー2a，
2b，2cによって各々別個に開閉されるとともに、１つの
副リレー４により全てが一括して開閉されるようになっ
ている。

【００１２】また、商用交流電源６の両極間には制御信
号処理部７も接続されている。この制御信号処理部７に
は、前記リレー2a，2b，2c，４のリレーコイル部8a，8
b，8c，９が接続されており、制御信号処理部７は、各
リレーコイル部8a，8b，8c，９への通電制御により前記
各リレー接点3a，3b，3c，５を開閉制御する。さらに、
制御信号処理部７には、温度検知用のサーミスタ11およ
び運転スイッチ12も接続されている。

【００１３】また、商用交流電源６とヒータ負荷1a，1
b，1cとの間に挿入された前記副リレー４のリレー接点
５には、電圧検知手段13をなす抵抗14およびフォトカプ
ラの発光側15a の直列回路が並列に接続されている。一
方、前記フォトカプラの受光側15b は前記制御信号処理
部７に接続されている。リレー接点５の両極間すなわち
抵抗14およびフォトカプラの発光側15a の直列回路の両
端間の電圧が所定値以上であればフォトカプラの受光側
15b はオンし、そうでなければフォトカプラの受光側15
b はオフする。そして、制御信号処理部７は、フォトカ
プラの受光側15bから得られる電圧検知手段13の出力信
号と前記コイル部8a，8b，8c，９の駆動状態とによって
リレー接点3a，3b，3c，５の閉成および開放状態を検知
して監視する開閉監視手段としての機能を有している。
また、後に詳述するが、制御信号処理部７は、本負荷制
御回路の通電開始時または運転中の任意のタイミングで
前記リレー接点3a，3b，3cを閉成することにより、電圧
検知手段13の出力信号が正しく出力されるかどうかを確
認する確認手段としての機能も有している。

【００１４】なお、図示していないが、負荷制御回路に
は、温度が所定温度を越えたときヒータ負荷1a，1b，1c
への通電を強制的に停止する安全装置としての温度過昇
防止装置も設けられている。

【００１５】つぎに、前記の構成についてその作用を説
明する。図２は、空調機の運転時においてリレー接点3
a，3b，3cが正常に開閉しているときのタイミングチャ
ートを示している。運転スイッチ12をオンにして運転を
開始すると、制御対象である空気の温度をサーミスタ11
により検知し、検知された温度が所定温度よりも低温の
場合、リレー接点５を閉成した後、ヒータ負荷1a，1b，
1cに各々接続してあるリレー接点3a，3b，3cの全部また
は一部を閉成して、加熱を開始する。空気の温度が所定
温度に達したことをサーミスタ11により検知すると、ま
ずリレー接点3a，3b，3cを開放した後、リレー接点５を
開放する。なお、このようにリレー接点５をリレー接点
3a，3b，3cよりも早く閉成するとともに遅く開放してい
るのは、リレー接点５に実負荷の開閉の負担をもたせな
いためである。そして、リレー接点５を開放した後、制
御信号処理部７は、フォトカプラの受光側15b がオンし
ていないことを確認する。図２に示すように、フォトカ
プラの受光側15b がオンしていないのが正常な場合であ
る。すなわち、リレー接点3a，3b，3cが実際に開放され
ていれば、抵抗14およびフォトカプラの発光側15a の直
列回路の両端間には電圧が発生しないので、フォトカプ
ラの受光側15b はオフになる。そして、フォトカプラの
受光側15b がオンしていなければ、サーミスタ11により
検知された温度が所定温度よりも低温になると、同じ順
序で再度リレー接点3a，3b，3c，５を閉成して加熱を開
始する。

【００１６】図３は、一例として、リレー接点3aが一時
的で軽微な溶着を生じた場合のタイミングチャートを示
している。なお、他のリレー接点3b，3cの場合も同様で
ある。サーミスタ11により検知された温度が所定温度に
達すると、制御信号処理部７は、リレー接点3a，3b，3c
を開放するためにリレーコイル部8a，8b，8cをオフにす
るが、溶着のためにリレー接点3aのみが実際には閉成状
態を保持すると、リレー接点５が開放されることによ
り、抵抗14およびフォトカプラの発光側15a の直列回路
の両端間に所定の電圧が印加された状態になり、フォト
カプラの受光側15b がオンする。制御信号処理部７は、
この信号により、リレー接点3a，3b，3cが溶着などによ
り短絡故障を生じたことを検知し、以降の運転を停止す
る。すなわち、サーミスタ11により検知された温度が所
定温度よりも低温になっても、リレーコイル部8a，8b，
8c，９がオンになることはない。これは、電源を切った
後、電源を再投入するまで続く。

【００１７】図４は、電源投入時の動作を示すタイミン
グチャートである。電源が投入されると、リレー接点3
a，3b，3cを順次閉成および開放させ、電圧検知回路13
が正しく信号を出力するかを確認するとともに、リレー
接点3a，3b，3cが開放故障（接触不良などにより閉成で
きない故障）していないか、また、リレー接点５が溶着
などにより短絡故障していないかを監視する。図４に示
してあるフォトカプラの受光側15b の信号は正常な場合
のものであり、リレー接点3a，3b，3cの閉成と同じタイ
ミングでフォトカプラの受光側15b がオンする。かりに
リレー接点3a，3b，3cのいずれかが実際には開放状態の
ままであるか、リレー接点５が閉成状態であるか、ある
いは、抵抗14またはフォトカプラが故障のために開放状
態になっていると、図４に示すような信号は得られない
が、この場合、制御信号処理部７は、故障と判断して、
以降の運転を禁止する。より詳しく説明すると、リレー
コイル部９がオフし、リレーコイル部8a，8b，8cがオン
しているとき、フォトカプラの受光側15b がオフしてい
るならば、可能性としては、対応するリレー接点3a，3
b，3cが開放故障しているか、リレー接点５が短絡故障
を生じているか、抵抗14またはフォトカプラ自体が開放
状態になっているかのいずれかである。

【００１８】前記第１実施例の構成によれば、ヒータ負
荷1a，1b，1cの開閉手段であるリレー2a，2b，2cのリレ
ー接点3a，3b，3cの閉成故障などの故障を即座に検知す
ることができる。また、リレー接点3a，3b，3cの一時的
な軽溶着をも検知できる。また、特に電源が投入時にリ
レー接点3a，3b，3cを順次閉成および開放させ、電圧検
知回路13が正しく信号を出力するかを確認することによ
り、開閉手段であるリレー2a，2b，2c，４や電圧検出手
段13自体の動作不良も検知でき、故障検知の信頼性が高
まる。さらに、３つのヒータ負荷1a，1b，1cを一括して
開閉できる副リレー４により、主リレー2a，2b，2cのリ
レー接点3a，3b，3cが短絡故障を生じたときでも、ヒー
タ負荷1a，1b，1cへの通電を停止させることができるの
で、異常温度にまで達することを防止でき、安全であ
る。また、異常温度に達して温度過昇防止装置が動作に
至る前にヒータ負荷1a，1b，1cへの通電を停止させるこ
とができることにより、リレー2a，2b，2c，４や電圧検
出手段13の修理に際して、温度過昇防止装置の交換もし
くはリセットまで行う必要がなくなる。なお、電圧検出
手段13を介してヒータ負荷1a，1b，1cに流れる電流は微
量であり、リレー接点５が開放していれば、ヒータ負荷
1a，1b，1cは、実質的に非通電状態である。

【００１９】図５は、本発明の第２実施例を示すタイミ
ングチャートである。この第２実施例では、運転時にお
いてヒータ負荷1a，1b，1cが通電を開始する前に、か
つ、その度毎に電圧検知回路13が正しく信号を出力する
かどうかを確認して故障の有無を監視するものである。
この確認は、先に説明した図４の場合と同様であり、リ
レー接点3a，3b，3cを順次閉成および開放させ、電圧検
知回路13が正しく信号を出力するかを確認するととも
に、リレー接点3a，3b，3cが開放故障していないか、リ
レー接点５が短絡故障していないか、また、電圧検知回
路13自体が故障していないかを監視するものである。そ
して、故障が検知された場合は、以降の運転は禁止さ
れ、ヒータ負荷1a，1b，1cが通電されることはない。本
第２実施例のように、運転中に随時故障の有無を監視す
ることにより、運転中に故障が発生した場合、その運転
が継続している間のうちに故障を検知することができ、
故障を速やかに検知して、空調機を停止状態にすること
ができる。

【００２０】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
前記実施例では負荷の数が３つであったが、負荷の数
は、それに限るものではなく、１つであってもよい。特
に負荷の数が１つの場合は、これを開閉する第１の開閉
手段も１つでよい。また、前記実施例では、開閉手段が
リレーであったが、開閉手段は、双方向性サイリスタな
どの半導体式のものであってもよい。また、前記実施例
では、電源と負荷との間に挿入された第２の開閉手段に
並列に接続された電圧検知手段を利用して溶着などの故
障を検出するようにしたが、電源と負荷との間に挿入さ
れた電流検出手段により溶着などの故障を検出すること
も可能である。しかし、前記実施例のような電圧検知手
段を利用した構成ならば、運転時に検知手段による電力
損失がない。また、故障に関するデータをメモリに記憶
しておき、それを修理の際などに利用するようなことも
可能である。さらに、前記実施例では、負荷が空調機の
ヒータ負荷であったが、本発明は、各種電気機器の各種
負荷に適用できる。例えば、工場等における換気装置の
モータ負荷や、地下や地上１階にある灯油タンクから２
階以上の階のタンクに灯油をくみ上げるオイルリフター
の電動ポンプの負荷等であってもよい。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明の負荷制御回路によれ
ば、負荷を開閉する開閉手段と、この開閉手段を含む回
路中の電流または電圧の検知と前記開閉手段の駆動状態
とによってこの開閉手段の閉成および開放状態を監視す
る開閉監視手段とを備えていることにより、開閉手段の
接点溶着などの短絡故障や開放故障を速やかに検知する
ことができ、開閉手段の動作不良も検知することができ
る。

【００２２】請求項２の発明の負荷制御回路によれば、
単一または複数の負荷を各々開閉する単一または複数の
第１の開閉手段と、前記負荷全てを一括して開閉可能な
第２の開閉手段と、この第２の開閉手段と並列に設けら
れた電圧検知手段と、この電圧検知手段の出力信号と前
記第１の開閉手段および第２の開閉手段の駆動状態とに
よって前記第１の開閉手段または第２の開閉手段の閉成
および開放状態を監視する開閉監視手段とを備えている
ことにより、第１の開閉手段の接点溶着などの短絡故障
や開放故障を速やかに検知することができ、開閉手段の
動作不良も検知することができる。また、第１の開閉手
段の短絡故障などが検知されたとき、第２の開閉手段を
開放して負荷への通電を停止することも可能になる。

【００２３】請求項３の発明の負荷制御回路によれば、
請求項２の発明の効果に加えて、負荷制御回路の通電開
始時または運転中の任意のタイミングで前記第１の開閉
手段を閉成することにより、電圧検知手段の出力信号が
正しく出力されるかどうかを確認する確認手段を備えて
いることにより、開閉手段の短絡故障や開放故障の検知
の信頼性がより高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の負荷制御回路の第１実施例を示す回路
ブロック図である。

【図２】同上運転時の制御回路動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図３】同上開閉手段が故障したときの動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図４】同上電源投入時の制御回路動作を示すタイミン
グチャートである。

【図５】本発明の負荷制御回路の第２実施例を示すタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】

1a，1b，1c ヒータ負荷（負荷） 2a，2b，2c 主リレー（第１の開閉手段） ４ 副リレー（第２の開閉手段） ７ 制御信号処理部（開閉監視手段、確認手段） 13 電圧検知手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を開閉する開閉手段と、この開閉手
   段を含む回路中の電流または電圧の検知と前記開閉手段
   の駆動状態とによってこの開閉手段の閉成および開放状
   態を監視する開閉監視手段とを備えたことを特徴とする
   負荷制御回路。
2. 【請求項２】 単一または複数の負荷を各々開閉する単
   一または複数の第１の開閉手段と、前記負荷全てを一括
   して開閉可能な第２の開閉手段と、この第２の開閉手段
   と並列に設けられた電圧検知手段と、この電圧検知手段
   の出力信号と前記第１の開閉手段および第２の開閉手段
   の駆動状態とによって前記第１の開閉手段または第２の
   開閉手段の閉成および開放状態を監視する開閉監視手段
   とを備えたことを特徴とする負荷制御回路。
3. 【請求項３】 負荷制御回路の通電開始時または運転中
   の任意のタイミングで前記第１の開閉手段を閉成するこ
   とにより、電圧検知手段の出力信号が正しく出力される
   かどうかを確認する確認手段を備えたことを特徴とする
   請求項２記載の負荷制御回路。