JP2009168404A - 床暖房用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 床暖房システムにおいて、２つのリレー接点のいずれかの溶着を迅速且つ容易に検知できるようにした制御装置を提供する。
【解決手段】 コントローラ３は、その電源接続端子部４とヒータ２に接続される機器接続端子部５との間にそれぞれ接続され、制御部８からの制御信号ＣＳによって開閉される２つのリレー接点１３，１４と、該２つのリレー接点と並列に接続され、電源接続端子部４ｂにヒータ２が接続され且つ機器接続端子部５に電源１が接続されたときに機器接続端子部５から電流が流れる通電検出手段１５とを備える。リレー接点１３，１４のいずれかに溶着が生じた場合は、そのリレー接点に対する制御信号と通電検出手段１５からの出力とに基づいてリレー接点の溶着を検知する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電源と該電源からの電力供給によって動作する制御対象機器との間に設けられる制御装置に関する。

従来、電気ヒータを内蔵した床暖房パネルを専用のコントローラに配線ケーブルを介して接続し、当該コントローラで電源からヒータへの通電を制御することによって床暖房パネルの表面温度を制御するようにした床暖房装置が知られている。そして、床暖房パネルのヒータの制御には、一般に、小型で比較的許容電流の大きいリレーが用いられている。更に安全のため、ヒータに対して少なくとも２つのリレー接点を直列接続し、それらのリレー接点が全て閉じている（オン）ときのみヒータに通電するように構成することも行われている。

上記のような床暖房装置において、リレーは、長期間の使用によりリレー接点の材料が劣化して溶着を生じると、その接点を開放すべきときでも閉成状態を続けることで、ヒータが高温となり危険な状態となる。これを防止するためには、リレー接点の溶着が生じた場合、それを検出してヒータへの通電を止めることが必要である。

例えば、特許文献１に開示された発明（先行技術）では、電気カーペットのような電気加熱具のヒータにリレー接点と温度ヒューズを直列接続すると共に温度ヒューズの近傍に加熱抵抗を設け、リレー接点が溶着した場合に加熱抵抗を発熱させて温度ヒューズを溶断することで主回路を遮断するようにしている。
特開平１０−３８２９８号公報

しかしながら、上記の先行技術によれば、温度ヒューズと加熱抵抗という部材を追加するだけでなく、リレー接点が溶着すると温度ヒューズが溶断するので、ヒータへの通電を再開するためには、接点が溶着したリレーの他に温度ヒューズも取り替えなければならないという問題がある。

一方、前述のようにヒータに対して２つのリレー接点を直列接続している場合には、いずれか一方のリレー接点が溶着しても他方のリレー接点が正常に動作する限り、ヒータに通電し続ける事態は回避されるが、安全のためには、いずれか一方のリレー接点が溶着した時点でそれを知らせるか或いはヒータへの通電を停止して、リレーの交換を促すことが望ましい。

本発明は、上記のようにヒータに対して少なくとも２つのリレー接点を直列接続している床暖房システムにおいて、いずれかのリレー接点の溶着を迅速且つ容易に検知できるようにした制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、電源と該電源からの電力供給によって床暖房用ヒータとの間に設けられ、前記ヒータへの通電を制御する床暖房用制御装置において
前記制御装置の電源接続端子部と前記ヒータに接続される機器接続端子部との間に接続され、制御部からの制御信号によって開閉される２つのリレー接点と、
前記２つのリレー接点と並列に接続され、前記リレー接点のいずれかが導通しているときに該リレー接点を通って流れる電流によって出力する検出回路とを備え、
前記制御信号と前記検出回路からの出力とに基づいて前記リレー接点の溶着を検知することを特徴とする。

本発明によれば、上記２つのリレー接点のいずれかに溶着が生じた場合には、制御信号と検出回路からの出力に基づいて、その溶着を迅速に検知することができる。そして、その検知に応じて、例えば制御装置に設けた表示部にリレー接点の溶着を表示させることができる。

上記検出回路は、次のように構成することができる。

第１は、前記２つのリレー接点より電源接続端子部側で前記電源接続端子部と機器接続端子部とを結ぶ２本の接続線の間に互いに逆向きに直列接続された２つのダイオードと、前記２つのリレー接点より機器接続端子部側で前記２本の接続線の間に直列接続された２つの抵抗と、前記２つのダイオードの接続点と２つの抵抗の接続点との間に接続された通電検出手段とで構成され、前記２つのリレー接点のいずれかが導通するとき、通電検出手段から検出信号を出力する回路。

第２は、前記２つのリレー接点とそれぞれ並列にダイオードと抵抗の直列回路を接続し、該２つの直列回路の間に前記２つのリレー接点のいずれかの導通を検出する通電検出手段を接続して構成され、該通電検出手段から検出信号を出力する回路。

第３は、前記２つのリレー接点とそれぞれ並列に、抵抗とダイオードと通電検出手段とからなる直列回路を接続して構成され、前記２つのリレー接点のいずれかが導通するとき、対応する通電検出手段から検出信号を出力する回路。

各検出回路において、通電検知手段としては、フォトカプラを用いることが好ましい。この場合、給電回路から絶縁した状態で、リレー接点の溶着を検出することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

本実施形態は、図１に示す電気床暖房システムにおいて、電源（例えば、商用交流電源）１とこの電源１からの電力供給によって動作する床暖房パネルのヒータ２との間に設けられる制御装置（コントローラ）３であり、後述のように、２つのリレー接点のいずれかに溶着が生じた場合にそれを検出するための検出回路を有する。

コントローラ３は、図示しないケーブルを介して電源１に接続される２つの電源接続端子部４ａ，４ｂと、同様にケーブルを介してヒータ２に接続される機器接続端子部５とを備え、これらの端子部の間に接続された切換回路６、検出回路７、制御部８及び表示部９で構成されている。なお、一の電源接続端子部４ａは、電源１から制御部８その他の回路部に給電するための端子、もう一つの電源接続端子部４ｂは、コントローラ３からヒータ線を介してヒータ２に給電するための端子として設けられている。

制御部８は、後述のように構成された切換回路６及び表示部９の動作を制御するＣＰＵと、各回路との接続インタフェースとを含んでいる。また、制御部８には、ヒータ２で加熱される床暖房パネル表面の温度を検出する温度センサ１０が接続されている。

表示部９は、制御部８からの表示信号に応じて、床暖房の温度制御などに必要な設定データ等の表示を行う表示素子（例えば、液晶画面）と、これを駆動するための表示駆動回路とを含んでいる。

切換回路６及び検出回路７は、次のように構成されている。

図２に示す第１の実施形態では、ヒータ２への通電のための電源接続端子部４ｂと機器接続端子部５とを結ぶ２本の接続線１１，１２の途中に、上記制御部８からの制御信号ＣＳによって駆動される２つのリレーの接点１３，１４が設けられ、これらのリレー接点が開閉されることで、電源接続端子部４ｂから機器接続端子部５への通電、従ってヒータへの給電が制御される。このように両端子部の間を結ぶ２本の接続線１１，１２に設けられた２つのリレー接点１３，１４により、切換回路６が構成されている。

また、２つのリレー接点１３，１４より電源接続端子部４ｂ側で、２本の接続線１１，１２の間には、２つのダイオードＤ１，Ｄ２が互いに逆向きに直列接続される一方、２つのリレー接点１３，１４より機器接続端子部５側で、２本の接続線１１，１２の間には、２つの抵抗Ｒ２，Ｒ３が直列接続されている。そして、ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点と抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点との間に、抵抗Ｒ１と、通電検出手段としてのフォトカプラ１５の発光部（ダイオード）とが直列接続され、フォトカプラ１５の受光部（トランジスタ）は、その一端（この場合、エミッタ側）が抵抗Ｒ４を介してアースに接続され、他端（この場合、コレクタ側）は制御部８に接続されている。

図１の床暖房システムは、以上のように構成されているので、床暖房運転時に、温度センサ１０による検出温度が設定温度より低いとコントローラ３が判断したときは、２つのリレーのコイル部を駆動して、対応するリレー接点１３，１４を閉じてヒータ２へ通電する。このヒータ２への通電により温度が上昇し、温度センサ１０の検出温度が設定温度より高くなったと判断すると、リレーへの通電を停止し、対応するリレー接点１３及び１４を開いてヒータ２への通電を停止する。以上のようなリレー接点１３，１４の開閉の繰り返しにより、コントローラ３は、床暖房パネルが予め設定した温度になるように制御している。

ここで、２つのリレー接点１３，１４のうち、例えば第１のリレー接点１３に溶着が生じた場合には、制御部８からこの接点１３を閉じる制御信号ＣＳを出力していないときでも、第１のリレー接点１３は導通した状態になるので、電源１が接続された電源接続端子部４から、リレー接点１３→抵抗Ｒ２→フォトカプラ１５の発光部→抵抗Ｒ１→ダイオードＤ２を経由して、電源接続端子部４に至る経路に、フォトカプラ１５の発光部にて半波整流された電流が流れるので、フォトカプラ１５の受光部に所定の電圧が発生して検出信号が制御部８に送られる。また、第２のリレー接点１４に溶着が発生した場合には、制御部８からこの接点１４を閉じる制御信号ＣＳを出力していないときでも、電源接続端子部４から、リレー接点１４→抵抗Ｒ３→フォトカプラ１５の発光部→抵抗Ｒ１→ダイオードＤ１を経由して、電源接続端子部４に至る回路に電流が流れるので、フォトカプラ１５の受光部に所定の電圧が発生して検出信号が制御部８に送られる。

このように、通電検出手段としてのフォトカプラ１５は、２つのリレー接点１３，１４のいずれか一方が導通していると検出信号を出力するので、制御部８は、この検出信号と制御信号ＣＳとに基づいて、すなわち、導通したリレー接点に対してこれを導通させる制御信号を出力していないことにより、当該リレー接点の溶着を検知することができる。そして、その検知に応じた表示信号を表示部９に送ってリレー接点の溶着を知らせる表示をすることができる。

上記フォトカプラ１５と、２本の接続線１１，１２の間に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とにより、検出回路７が構成されている。なお、本実施形態では、通電検出手段としてフォトカプラ１５を用いることで、ヒータへの給電回路から電気的に絶縁した状態で、リレー接点１３，１４の溶着による導通を検出するようにしている。また、フォトカプラ１５を含む検出回路７の消費電力は小さく、ヒータへの給電に対する影響も小さい。

次に、図３に示す第２の実施形態では、一方の接続線１１に、ダイオードＤ１１と抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ２１の直列回路が、第１のリレー接点１３と並列に接続され、他方の接続線１２には、ダイオードＤ１２と抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ２２の直列回路が、第２のリレー接点１４と並列に接続されている。そして、第１のリレー接点１３側の抵抗Ｒ１１とＲ２１の接続点と、第２のリレー接点１４側の抵抗Ｒ１２とＲ２２の接続点との間に、フォトカプラ１６の発光部を構成する互いに逆向きに並列接続されたダイオードが接続され、フォトカプラ１６の受光部（トランジスタ）は、その一端（この場合、エミッタ側）が抵抗Ｒ４を介してアースに接続され、他端（この場合、コレクタ側）は制御部８に接続されている。

この第２の実施形態の回路によれば、第１の実施形態と同様に、リレー接点の溶着を検出できる。例えば、第１のリレー接点１３に溶着が生じた場合、電源接続端子部４から、リレー接点１３→抵抗Ｒ２１→フォトカプラ１６の発光部→抵抗Ｒ１２→ダイオードＤ１２を経由して、電源接続端子部４に至る経路に電流が流れるので、フォトカプラ１６の受光部に所定の電圧が発生して検出信号が制御部８に送られる。また、第２のリレー接点１４に溶着が発生した場合には、電源接続端子部４から、リレー接点１４→抵抗Ｒ２２→フォトカプラ１６の発光部→抵抗Ｒ１１→ダイオードＤ１１を経由して、電源接続端子部４に至る回路に電流が流れるので、フォトカプラ１６の受光部に所定の電圧が発生して検出信号が制御部８に送られる。

このように、フォトカプラ１６は、２つのリレー接点１３，１４のいずれかが導通するとき検出信号を出力するので、制御部８は、この検出信号と制御信号ＣＳとに基づいて当該リレー接点の溶着を検知することができる。

更に、図４に示す第３の実施形態では、２個のフォトカプラ１７，１８を用いて、リレー接点毎に溶着を検出する回路が構成されている。すなわち、第１のリレー接点１３に対して、これと並列に、抵抗Ｒ３１と第１のフォトカプラ１７の発光部とダイオードＤ２１と抵抗Ｒ４１が接続される一方、第２のリレー接点１４に対して、これと並列に、抵抗Ｒ３２と第２のフォトカプラ１８の発光部とダイオードＤ３２と抵抗Ｒ４２が接続されている。

従って、第１のリレー接点１３に溶着が生じた場合には、電源接続端子部４から、リレー接点１３→抵抗Ｒ３１→フォトカプラ１７の発光部→ダイオードＤ２１→抵抗Ｒ４１を経由して、電源接続端子部４に至る経路に電流が流れるので、第１のフォトカプラ１７の受光部に所定の電圧が発生して検出信号が制御部８に送られる。また、第２のリレー接点１４に溶着が発生した場合には、電源接続端子部４から、リレー接点１４→抵抗Ｒ３２→フォトカプラ１８の発光部→ダイオードＤ２２→抵抗Ｒ４２を経由して、電源接続端子部４に至る回路に電流が流れるので、第２のフォトカプラ１８の受光部に所定の電圧が発生して検出信号が制御部８に送られる。

このように、２つのフォトカプラ１７，１８は、それぞれ対応するリレー接点１３，１４が導通するとき検出信号を出力するので、制御部８は、この検出信号と各リレー接点１３，１４への制御信号ＣＳとに基づいて、リレー接点の溶着を検知することができる。

以上のように、実施形態のコントローラによれば、２つのリレー接点のいずれかに溶着が生じた場合には、当該リレー接点に対する制御信号と、通電検出手段としてのフォトカプラからの出力信号とに基づいて、リレー接点の溶着を迅速に検知することができるので、これを表示部で表示することにより、接点が溶着したリレーの交換を促すことができる。従って、接点が溶着したリレーが放置されてヒータの過熱による事故が発生する事態を防止できる。また、検出回路はダイオードや抵抗など簡易な回路素子だけで構成されるので、コントローラに加えられる構成も簡単で安価なものである。

以上、３つの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限らない。例えば、上記のように誤配線を検出するための回路は、フォトカプラに限らず、任意の通電検出手段を備えていればよい。

本発明の実施形態を備えた床暖房システムの構成図。 第１の実施形態のコントローラが備える切換回路と検出回路の構成を示す図。 第２の実施形態のコントローラが備える切換回路と検出回路の構成を示す図。 第３の実施形態のコントローラが備える切換回路と検出回路の構成を示す図。

符号の説明

１・・・電源、２・・・ヒータ、３・・・コントローラ、４・・・電源接続端子部、５・・・機器接続端子部、６・・・切換回路、７・・・検出回路、８・・・制御部、９・・・表示部、１０・・・温度センサ、１１，１２・・・接続線、１３，１４・・・リレー接点、１５，１６，１７，１８・・・フォトカプラ。

Claims (5)

1. 電源と該電源からの電力供給によって床暖房用ヒータとの間に設けられ、前記ヒータへの通電を制御する床暖房用制御装置において
   前記制御装置の電源接続端子部と前記ヒータに接続される機器接続端子部との間に接続され、制御部からの制御信号によって開閉される２つのリレー接点と、
   前記２つのリレー接点と並列に接続され、前記リレー接点のいずれかが導通するときに該リレー接点を通って流れる電流によって出力する検出回路とを備え、
   前記制御信号と前記検出回路からの出力とに基づいて前記リレー接点の溶着を検知することを特徴とする床暖房用制御装置。
2. 前記検出回路は、前記２つのリレー接点より電源接続端子部側で前記電源接続端子部と前記機器接続端子部とを結ぶ２本の接続線の間に互いに逆向きに直列接続された２つのダイオードと、前記２つのリレー接点より機器接続端子部側で前記２本の接続線の間に直列接続された２つの抵抗と、前記２つのダイオードの接続点と２つの抵抗の接続点との間に接続された通電検出手段とで構成され、前記リレー接点のいずれかが導通するとき該通電検出手段から検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の床暖房用制御装置。
3. 前記検出回路は、前記２つのリレー接点とそれぞれ並列にダイオードと抵抗の直列回路を接続し、該２つの直列回路の間に前記２つのリレー接点のいずれかの導通を検出する通電検出手段を接続して構成され、該通電検出手段から検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の床暖房用制御装置。
4. 前記検出回路は、前記２つのリレー接点とそれぞれ並列に、抵抗とダイオードと通電検出手段とからなる直列回路を接続して構成され、前記２つのリレー接点のいずれかが導通するとき、対応する通電検出手段から検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の床暖房用制御装置。
5. 前記通電検出手段は、前記２つの接続点の間に発光部が接続され、受光部から出力するフォトカプラからなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の床暖房用制御装置。
   

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