(57)【要約】【課題】バリスタの故障による発熱に対して迅速に対応可能なバリスタ保護回路の提供。【解決手段】商用電源１００と電源回路２との間の通電経路に設けられたバリスタ８の近傍には、そのバリスタ８から放射される赤外線を検出する受光回路１１が配設されている。受光回路１１の受光量が、バリスタ８が故障等によって異常発熱したことを示すしきい値を超えたとき、電圧検出回路１２はヒューズ溶断回路７を絶縁状態から通電状態に切り換えることによって、ヒューズ４を溶断する。このため、バリスタ８の異常発熱時にはヒューズ４を溶断することにより、バリスタ８の故障に迅速に対応して、そのバリスタ８及び周囲の回路等を保護することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と電気回路との間の通電経路に設けられ、上記商用電源からのサージ電圧を吸収することによって上記電気回路を保護するバリスタと、
上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断することによって上記電気回路及び上記バリスタを保護する保護手段と、
上記バリスタの発熱によってそのバリスタから放射される放射光を検出する放射光検出手段と、
上記放射光検出手段が検出した上記放射光の光量が、上記バリスタが故障したことを示す値を超えたとき、上記保護手段を介して上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断する遮断制御手段と、
を備えたことを特徴とするバリスタ保護回路。
【請求項２】
上記バリスタの表面に設けられ、そのバリスタの表面温度が当該バリスタが劣化したことを示す温度となったとき、当該温度に対応する色に変化する示温材と、
上記示温材に向けて光を発生する発光部と、
を更に備え、
上記放射光検出手段は、上記発光部から発生されて上記示温材に反射された反射光も検出可能に構成され、
上記発光部が上記光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量が、上記示温材が上記色に変化したことを示す値となったとき、上記バリスタが劣化したことを告知する告知手段を、
更に備えたことを特徴とする請求項１記載のバリスタ保護回路。
【請求項３】
上記発光部を、所定時間毎に上記光を発生するように制御する発光制御手段と、
上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量を、上記光が発生される所定時間毎に記憶する記憶手段と、
を更に備え、
上記発光制御手段によって上記発光部が上記光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量と、上記記憶手段に記憶されている所定回前に検出された上記反射光の光量との差が、上記バリスタが故障に至ると推測される変化量を超えたとき、上記遮断制御手段は、上記保護手段を介して上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断することを特徴とする請求項２記載のバリスタ保護回路。
【請求項４】
上記示温材の他に、それぞれ異なる温度で色が変化する複数の示温材が上記バリスタの表面に設けられ、
上記放射光検出手段は、上記発光部から発生されて上記各示温材に反射された反射光を検出可能に構成されたことを特徴とする請求項３記載のバリスタ保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源と電気回路との間の通電経路に設けられてサージ電圧を吸収するバリスタを保護するためのバリスタ保護回路に関し、詳しくは、上記バリスタの故障による発熱に対応可能なバリスタ保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、商用電源と電気回路との間の通電経路には、高電圧で抵抗値が低くなるバリスタを設け、サージ電圧をバイパスして吸収することで上記電気回路を保護することがなされている。この種のバリスタは、過電圧若しくはサージ電圧の繰り返しの印加により故障する場合があり、故障によって異常に発熱する。そこで、バリスタの表面に温度ヒューズを接着し、バリスタの発熱時にはその温度ヒューズを溶断させることで当該バリスタによる商用電源の短絡状態を開放することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１では、熱伝導性に優れたシリコン系の接着剤を使用してバリスタに温度ヒューズを接着しているとはいえ温度ヒューズに熱が伝わり難く、温度ヒューズ自身にも熱容量があるため、バリスタの発熱から温度ヒューズの溶断までにタイムラグがあった。そこで、本発明は、バリスタの故障による発熱に対して迅速に対応可能なバリスタ保護回路の提供を目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達するためになされた本発明のバリスタ保護回路は、商用電源と電気回路との間の通電経路に設けられ、上記商用電源からのサージ電圧を吸収することによって上記電気回路を保護するバリスタと、上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断することによって上記電気回路及び上記バリスタを保護する保護手段と、上記バリスタの発熱によってそのバリスタから放射される放射光を検出する放射光検出手段と、上記放射光検出手段が検出した上記放射光の光量が、上記バリスタが故障したことを示す値を超えたとき、上記保護手段を介して上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断する遮断制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
このように構成された本発明では、バリスタが発熱すると、その発熱によってバリスタから放射される放射光を放射光検出手段が検出する。そして、その放射光検出手段が検出した放射光の光量が、上記バリスタが故障したことを示す値を超えたとき、遮断制御手段は、保護手段を介して商用電源から電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断する。すなわち、バリスタが故障によって発熱すると、赤外線は勿論のこと、赤熱による可視光線等、各種放射光がそのバリスタから放射される。そこで、その放射光の光量が、上記バリスタが故障したことを示す値を超えたとき、商用電源から電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断してバリスタを保護するのである。このように、本発明では、バリスタから放射される放射光に基づいてそのバリスタの発熱を監視しているので、バリスタの故障による発熱に対して迅速に対応することができる。
【０００７】
なお、本発明は以下の構成に限定されるものではないが、上記バリスタの表面に設けられ、そのバリスタの表面温度が当該バリスタが劣化したことを示す温度となったとき、当該温度に対応する色に変化する示温材と、上記示温材に向けて光を発生する発光部と、を更に備え、上記放射光検出手段は、上記発光部から発生されて上記示温材に反射された反射光も検出可能に構成され、上記発光部が上記光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量が、上記示温材が上記色に変化したことを示す値となったとき、上記バリスタが劣化したことを告知する告知手段を、更に備えてもよい。
【０００８】
この場合、放射光検出手段は、発光部から発生されて示温材に反射された反射光も検出する。この示温材は、上記バリスタの表面に設けられ、そのバリスタの表面温度が当該バリスタが劣化したことを示す温度となったとき、当該温度に対応する色に変化する。そこで、告知手段は、上記発光部が光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量が、上記示温材が上記色に変化したことを示す値となったとき、上記バリスタが劣化したことを告知する。従って、この場合、バリスタが故障に至らなくても劣化したことも検知することができ、そのことを告知することによってバリスタの交換を促すことができる。
【０００９】
そして、この場合、上記発光部を、所定時間毎に上記光を発生するように制御する発光制御手段と、上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量を、上記光が発生される所定時間毎に記憶する記憶手段と、を更に備え、上記発光制御手段によって上記発光部が上記光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量と、上記記憶手段に記憶されている所定回前に検出された上記反射光の光量との差が、上記バリスタが故障に至ると推測される変化量を超えたとき、上記遮断制御手段は、上記保護手段を介して上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断してもよい。
【００１０】
この場合、発光部は、発光制御手段によって、所定時間毎に上記光を発生するように制御される。そして、その光が発生される所定時間毎に上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量を、記憶手段が記憶する。上記発光制御手段によって上記発光部が上記光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量と、上記記憶手段に記憶されている所定回前（予め設定された所定回前であって１回前であってもよい）に検出された上記反射光の光量との差が、上記バリスタが故障に至ると推測される変化量を超えたとき、上記遮断制御手段は、上記保護手段を介して上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断する。すなわち、上記発光部が上記光を発生しているときに上記放射光検出手段が検出した上記反射光の光量の、今回と上記所定回前との差が大きいことは、上記バリスタが急激に発熱していることを表している。そこで、その差が、上記バリスタが故障したことを示す変化量を超えた場合、上記遮断制御手段は、上記保護手段を介して上記商用電源から上記電気回路及び上記バリスタへの通電を遮断するのである。この場合、バリスタが発熱して上記放射光の光量が上記バリスタが故障したことを示す値を超える前に、そのバリスタの故障を判断して当該バリスタへの通電を遮断することができ、一層良好にバリスタを保護することができる。
【００１１】
そして、更にその場合、上記示温材の他に、それぞれ異なる温度で色が変化する複数の示温材が上記バリスタの表面に設けられ、上記放射光検出手段は、上記発光部から発生されて上記各示温材に反射された反射光を検出可能に構成されてもよい。このように、上記バリスタが劣化したことを示す温度で上記色に変化する示温材の他に、他の温度で色が変化する示温材が上記バリスタの表面に設けられている場合、それら複数の示温材の全体としての反射光の光量変化は上記バリスタの温度変化をより良好に反映する。上記放射光検出手段は、上記発光部から発生されて上記各示温材に反射された反射光を検出可能に構成されているので、上記記憶手段に順次記憶される上記光量の変化には上記バリスタの温度変化が一層良好に反映され、一層良好にバリスタを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の電源装置の構成を表すブロック図である。
【図２】その電源装置の受光回路近傍の構成を表す模式図である。
【図３】その電源装置の電圧検出回路の動作を表すタイムチャートである。
【図４】第２の実施の形態の電源装置の構成を表すブロック図である。
【図５】その電源装置の反射型センサ近傍の構成を表す模式図である。
【図６】その反射型センサの受光量の変化を例示するタイムチャートである。
【図７】その受光量の変化を上記反射型センサの発光制御と共に例示するタイムチャートである。
【図８】他の場合における上記反射型センサの受光量の変化を例示するタイムチャートである。
【図９】第２の実施の形態の電源装置における処理を表すフローチャートである。
【図１０】その電源装置の更なる変形例を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態の構成］
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明のバリスタ保護回路が適用された第１の実施の形態としての電源装置１の構成を表すブロック図である。図１に示すように、電源装置１は、１００Ｖの商用電源１００から供給された交流電流を低電圧の直流電流に変換して出力する電気回路の一例としての電源回路２を備えている。
【００１４】
電源回路２は、一対の電線３Ａ，３Ｂを介して商用電源１００に接続されており、一方の電線３Ａには保護手段の一例としてのヒューズ４が直列接続されている。ヒューズ４と電源回路２との間の通電経路を構成する電線３Ａ，３Ｂの間には、過電流を通電してヒューズ４を溶断させるヒューズ溶断回路７と、商用電源１００からのサージ電圧を吸収することによって電源回路２を保護するバリスタ８とが接続されている。また、このバリスタ８の近傍には、図２に模式的に示すように、そのバリスタ８から放射される放射光の一例としての赤外線を検出するフォトトランジスタ等の受光回路１１（放射光検出手段の一例）が配設されている。
【００１５】
図１に戻って、この受光回路１１には、その受光回路１１による受光量に応じた電圧を検出する電圧検出回路１２（遮断制御手段の一例）が接続され、その電圧検出回路１２は、次のようにしてヒューズ溶断回路７の通電状態を制御している。なお、この電圧検出回路１２は、ＩＣ等のハードウェアによって構成されてもよく、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータによって構成されソフトウェアで制御を行うものであってもよい。
【００１６】
［第１の実施の形態の動作］
図３は、電圧検出回路１２の動作を表すタイムチャートである。図３に示すように、例えば時刻Ａ１でバリスタ８が故障したとすると、バリスタ８の温度が上昇して多くの赤外線が放射されるようになるため、受光回路１１の受光量は上昇する。そして、受光回路１１の受光量が、バリスタ８が故障等によって異常発熱したことを示すしきい値を超えたとき（時刻Ａ２）、電圧検出回路１２はヒューズ溶断回路７を絶縁状態から通電状態に切り換える。このヒューズ溶断回路７は、トライアック等の素子により電線３Ａ，３Ｂを短絡するように構成されており、このヒューズ溶断回路７が通電状態となると、ヒューズ４が急速に溶断してヒューズ溶断回路７の通電量も０になる。このように、本実施の形態では、バリスタ８の異常発熱時にはヒューズ４を溶断することにより、バリスタ８の故障に迅速に対応して、そのバリスタ８及び周囲の回路等を保護することができる。
【００１７】
［第２の実施の形態の構成］
次に、図４は第２の実施の形態としての電源装置２１の構成を表すブロック図である。なお、この電源装置２１は、以下の点において電源装置１と異なり、他は電源装置１と同様に構成されているので、電源装置１と同様に構成された箇所には図１で使用した符号を使用して構成の詳細な説明を省略する。図４に示すように、この電源装置２１は、バリスタ８に対向して発光部２３と受光部２４（放射光検出手段の一例）とを備えている。
【００１８】
図５に模式的に示すように、発光部２３と受光部２４とは１つの筐体に収容された一体の反射型センサ２５として構成され、発光部２３，受光部２４と対向するバリスタ８の表面には、示温材の一例としてのサーモラベル２６が貼着されている。なお、このサーモラベル２６は、１００℃〜１２０℃で白から黒に変色する市販のものである。発光部２３はサーモラベル２６に向けて赤外線を発生し、受光部２４は、発光部２３から発生されてサーモラベル２６に反射された赤外線を検出する。
【００１９】
図４に戻って、発光部２３，受光部２４はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとしての制御部２７（遮断制御手段の一例）に接続されている。この制御部２７は、発光部２３による赤外線の発生制御や、受光部２４によって検出された赤外線の光量を算出し、ヒューズ溶断回路７を次のように制御する。また、制御部２７には、電源装置２１を備えた機器（例えばプリンタ）の図示省略した筐体表面に設けられた表示部２８（告知手段の一例）も接続されている。次に、制御部２７による制御について説明する。
【００２０】
［第２の実施の形態の動作］
バリスタ８は、故障等を発生していなくても、経年変化により徐々に発熱するようになり、図６に実線で例示するように、発光部２３の発光時における受光部２４の受光量も徐々に減少する。ところが、故障等の場合、バリスタ８は急激に発熱し、図６に破線で例示するように受光部２４の受光量も急激に減少する。
【００２１】
図７は、その受光量の変化を反射型センサ２５の発光制御と共に例示するタイムチャートである。発光部２３の発光量が図７（Ａ）に例示するように変化したとき、バリスタ８が劣化も故障もしていない通常状態であれば、受光部２４の受光量は図７（Ｂ），（Ｃ）に実線で示すように変化する。すなわち、発光部２３の発光時には所定の光量が検出される。
【００２２】
これに対して、バリスタ８が劣化して発熱するようになると、サーモラベル２６が黒っぽい色に変化するため、発光部２３の発光時に受光部２４が受光する赤外線の光量も図７（Ｂ）に破線で示すように低い値となる。また、バリスタ８に故障が発生すると、バリスタ８が急激に発熱してサーモラベル２６も急激に真っ黒になるため、図７（Ｃ）に破線で示すように、受光部２４の受光量も急激に低下する。
【００２３】
また、バリスタ８が故障等により急激に発熱して、その発熱によってバリスタ８から強い赤外線が放射されるようになると、図８（Ｂ）に例示するように、発光部２３が発光していない時刻Ｂにおいて受光部２４の受光量が急激に増加する場合もある。なお、図８（Ａ）は、図７（Ａ）と同様に発光部２３の発光量を表している。
【００２４】
そこで、制御部２７は、次のような制御により、バリスタ８の劣化時には表示部２８を介して報知を行い、バリスタ８の故障時にはヒューズ４を溶断している。図９は、制御部２７にて実行される処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、電源装置２１の起動時に開始される。
【００２５】
図９に示すように、この処理では、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、発光部２３を発光させることなく受光部２４の受光量が検出される。続くＳ２では、その受光量が、バリスタ８が故障等によって異常発熱したことを示す所定値以上となったか否かが判断される。そして、上記受光量が所定値以上の場合は（Ｓ２：Ｙ）、処理はＳ３へ移行し、第１の実施の形態と同様にヒューズ溶断回路７を介してヒューズ４が溶断され、電源装置２１がシャットダウンされて処理が終了する。すなわち、図８に例示したように発光部２３が発光していないときに上記受光量が所定値以上となったときには（Ｓ２：Ｙ）、ヒューズ４を溶断するのである。
【００２６】
一方、Ｓ２にて上記受光量が所定値未満であると判断された場合は（Ｓ２：Ｎ）、処理はＳ５（発光制御手段の一例）へ移行し、発光部２３が所定時間発光される。続くＳ６（記憶手段の一例）では、その発光期間中の受光部２４の受光量が検出され、制御部２７に内蔵されたＲＡＭの所定領域にその受光量が記憶される。更に続くＳ７では、Ｓ６にて検出された受光量の前回検出された受光量からの変化が所定値（その値を超えるとバリスタ８が故障に至ると推測される値）以内か否かが判断される。
【００２７】
最初にＳ７へ移行したときは、前回の受光量が記憶されていないので、Ｓ７では肯定判断がなされて処理はＳ８へ移行する。Ｓ８では、Ｓ６にて検出された受光量が、バリスタ８が劣化していないことを示す所定値以内であるか否か、すなわちバリスタ８が劣化していないと推測するのに十分な受光量があるか否かが判断される。そして、受光量が所定値以内である場合は（Ｓ８：Ｙ）、処理は前述のＳ１へ移行する。
【００２８】
また、このＳ１〜Ｓ８の処理が繰り返し実行される間に、Ｓ６にて検出された受光量の前回検出された受光量からの変化が所定値以内でないとＳ７にて判断されると（Ｓ７：Ｎ）、処理はＳ１１へ移行する。すなわち、この場合は、Ｓ１〜Ｓ８の処理が繰り返される所定時間毎に記憶される上記受光量が前回に比べて急激に減少し、バリスタ８が故障に至ると推測されるほど急激に発熱していると推測される場合であるので、Ｓ１１では、Ｓ３と同様にヒューズ４が溶断されて処理が終了する。
【００２９】
また、Ｓ１〜Ｓ８の処理が繰り返し実行される間に、Ｓ６にて検出された受光量がバリスタ８が劣化していないことを示す所定値以内でないとＳ８にて判断されると（Ｓ８：Ｎ）、処理はＳ１２へ移行する。すなわち、この場合は、バリスタ８の発熱は急激なものではなく（Ｓ７：Ｙ）、経年変化による劣化と考えられるので、Ｓ１２では表示部２８を介してバリスタ８が劣化していることが報知されて、処理が終了する。
【００３０】
このように、本実施の形態では、サーモラベル２６からの反射光を検出することにより、バリスタ８が故障に至らなくても劣化したことも検知することができ、そのことを表示部２８を介して告知することによってバリスタ８の交換を促すことができる。また、本実施の形態では、上記反射光の受光量がバリスタ８が故障したことを示す変化量を超えて変化した場合（Ｓ７：Ｎ）、ヒューズ４を溶断している（Ｓ１１）。このため、バリスタ８が発熱して放射する赤外線の光量がそのバリスタ８が故障したことを示す値を超える前に（Ｓ２：Ｎ）、そのバリスタ８の故障を判断して当該バリスタ８への通電を遮断することができ、一層良好にバリスタ８を保護することができる。
【００３１】
［本発明の他の実施の形態］
また、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、第２の実施の形態の電源装置２１では、図１０（Ａ）に例示するようにバリスタ８の表面に単一のサーモラベル２６を貼着しているが、図１０（Ｂ）に例示するように、そのサーモラベル２６と同様の特性を有しより小型のサーモラベル１２６と、そのサーモラベル１２６とは異なる温度（例えばより低い１１５℃，１１０℃，１０５℃，１００℃等の温度）で白から黒に変色するサーモラベル２２６，３２６，４２６，５２６とを組み合わせて貼着してもよい。なお、この場合、発光部２３が発生する赤外線は各サーモラベル１２６，２２６，３２６，４２６，５２６によって反射され、各サーモラベル１２６，２２６，３２６，４２６，５２６からの反射光が受光部２４によって受光されるよう、反射型センサ２５が配置される。
【００３２】
この場合、上記複数のサーモラベル１２６〜５２６の全体としての反射光の光量変化はバリスタ８の温度変化をより良好に反映する。このため、受光部２４の受光量の変化にはバリスタ８の温度変化が一層良好に反映され、一層良好にバリスタ８を保護することができる。
【００３３】
また、例えば、サーモラベル４２６をバリスタが劣化したと判断される温度、サーモラベル５２６がバリスタが近々に故障に至ると判断される温度に設定しておく。すると、サーモラベル４２６の色が変化したとき、図９のＳ１２のように報知し、サーモラベル５２６の色が変化したとき、図９のＳ１１のように通電の遮断をする構成にしてもよい。
【００３４】
また、図９のＳ７では、前回検出された受光量からの変化が所定値以内かどうか判断しているが、それに限定されない。例えば、複数回記憶された受光量を統計処理をして平均値を取り、その平均された受光量からの変化で判断してもよい。
【００３５】
更に、本発明は、電源装置以外の各種装置に適用可能で、その場合、電源回路２は他の各種電気回路に置換することができる。また、サーモラベル２６等を貼着する代わりに熱で色の変化する塗料を塗布してもよく、可視光線や紫外線を利用してもよい。例えば、バリスタ８が赤熱したときの可視光線を検出して故障を判断してもよい。更に、バリスタ８の劣化の告知は、表示部２８等による表示以外にも、音声，メール送信等の種々の形態が考えられる。また更に、保護手段はリレー等であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１，２１…電源装置    ２…電源回路            ３Ａ，３Ｂ…電線
４…ヒューズ          ７…ヒューズ溶断回路    ８…バリスタ
１１…受光回路        １２…電圧検出回路      ２３…発光部
２４…受光部          ２７…制御部            ２８…表示部
１００…商用電源      ２６，１２６，２２６，３２６，４２６，５２６…サーモラベル
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図５】
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【図１０】
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