(57)【要約】      （修正有）【課題】交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続されたヒータの断線の有無を判定でき且つヒータスイッチがオフのときの電力消費を抑制できる構成を提供する。【解決手段】便座ヒータ１１およびヒータスイッチ１２に直列に接続された発光ダイオード２３と発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタ２４とを有するフォトカプラ２２と、発光ダイオードに逆並列に接続されたツェナーダイオード３０と、ヒータスイッチがオンのときのフォトカプラの出力を監視することによりヒータの断線の有無を判定する判定部と、を備える。【選択図】図１
2019145471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続された回路におけるヒータの断線を検知する断線検知装置であって、
前記ヒータおよび前記ヒータスイッチに直列に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、
前記発光ダイオードに逆並列に接続されたツェナーダイオードと、
前記ヒータスイッチがオンのときの前記フォトカプラの出力を監視することにより、前記ヒータの断線の有無を判定する判定部と、
を備える断線検知装置。
【請求項２】
交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続された回路におけるヒータの断線を検知する断線検知装置であって、
前記ヒータおよび前記ヒータスイッチに直列に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、
前記発光ダイオードに並列に且つ互いに直列に接続された複数の第１ダイオードと、
前記発光ダイオードおよび前記複数の第１ダイオードに逆並列に接続された第２ダイオードと、
前記ヒータスイッチがオンのときの前記フォトカプラの出力を監視することにより、前記ヒータの断線の有無を判定する判定部と、
を備える断線検知装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の断線検知装置であって、
前記判定部は、前記ヒータスイッチがオンで前記フォトカプラのオフ出力が所定時間を超えて継続したときに、前記ヒータの断線を判定する、
断線検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載の断線検知装置であって、
前記ヒータは、トイレの便座を加温する便座ヒータである、
断線検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断線検知装置に関し、詳しくは、交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続された回路におけるヒータの断線を検知する断線検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の断線検知装置としては、商用電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続された回路におけるヒータの断線を検知する断線検知装置において、ヒータスイッチと並列に接続された発光部と受光部とを有するフォトカプラを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この断線検知装置では、ヒータスイッチがオフのときのフォトカプラの状態を監視することにより、ヒータの断線の有無を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５９０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の構成の場合、ヒータスイッチがオフのときに、ヒータおよびフォトカプラに電流が流れ、電力消費が生じる。このため、ヒータの断線の有無を判定でき、且つ、ヒータスイッチがオフのときの電力消費を抑制できる構成の提供が求められている。
【０００５】
本発明の断線検知装置は、交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続されたヒータの断線の有無を判定でき且つヒータスイッチがオフのときの電力消費を抑制できる構成を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の断線検知装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の第１の断線検知装置は、
交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続された回路におけるヒータの断線を検知する断線検知装置であって、
前記ヒータおよび前記ヒータスイッチに直列に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、
前記発光ダイオードに逆並列に接続されたツェナーダイオードと、
前記ヒータスイッチがオンのときの前記フォトカプラの出力を監視することにより、前記ヒータの断線の有無を判定する判定部と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１の断線検知装置では、ヒータおよびヒータスイッチに直列に接続された発光ダイオードと発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、発光ダイオードに逆並列に接続されたツェナーダイオードと、ヒータスイッチがオンのときのフォトカプラの出力を監視することによりヒータの断線の有無を判定する判定部と、を備える。ヒータスイッチがオンでヒータに断線が生じていないときには、電流の向きが発光ダイオードの順方向の場合、ツェナーダイオードのツェナー電圧により発光ダイオードに順方向の定電圧が作用して電流が流れてフォトカプラがオン出力になり、電流の向きがツェナーダイオードの順方向の場合、発光ダイオードに電流が流れずにフォトカプラがオフ出力になる。一方、ヒータスイッチがオンでヒータに断線が生じているときや、ヒータスイッチがオフのときには、発光ダイオードに電流が流れずにフォトカプラがオフ出力で保持される。したがって、ヒータスイッチがオンのときのフォトカプラの出力を監視することにより、ヒータの断線の有無を検知することができる。また、ヒータスイッチがオフのときの電力消費を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第２の断線検知装置は、
交流電源に対してヒータとヒータスイッチとが直列に接続された回路におけるヒータの断線を検知する断線検知装置であって、
前記ヒータおよび前記ヒータスイッチに直列に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、
前記発光ダイオードに並列に且つ互いに直列に接続された複数の第１ダイオードと、
前記発光ダイオードおよび前記複数の第１ダイオードに逆並列に接続された第２ダイオードと、
前記ヒータスイッチがオンのときの前記フォトカプラの出力を監視することにより、前記ヒータの断線の有無を判定する判定部と、
を備えることを要旨とする。
【００１０】
この本発明の第２の断線検知装置では、ヒータおよびヒータスイッチに直列に接続された発光ダイオードと発光ダイオードからの光を受けるフォトトランジスタとを有するフォトカプラと、発光ダイオードに並列に且つ互いに直列に接続された複数の第１ダイオードと、発光ダイオードおよび複数の第１ダイオードに逆並列に接続された第２ダイオードと、ヒータスイッチがオンのときのフォトカプラの出力を監視することによりヒータの断線の有無を判定する判定部と、を備える。ヒータスイッチがオンでヒータに断線が生じていないときには、電流の向きが発光ダイオードおよび複数の第１ダイオードの順方向の場合、複数の第１ダイオードの順方向電圧により発光ダイオードに順方向の定電圧が作用して電流が流れてフォトカプラがオン出力になり、電流の向きが第２ダイオードの順方向の場合、発光ダイオードに電流が流れずにフォトカプラがオフ出力になる。一方、ヒータスイッチがオンでヒータに断線が生じているときや、ヒータスイッチがオフのときには、発光ダイオードに電流が流れずにフォトカプラがオフ出力で保持される。したがって、ヒータスイッチがオンのときのフォトカプラの出力を監視することにより、ヒータの断線の有無を検知することができる。また、ヒータスイッチがオフのときの電力消費を抑制することができる。
【００１１】
本発明の第１または第２の断線検知装置において、前記判定部は、前記ヒータスイッチがオンで前記フォトカプラのオフ出力が所定時間を超えて継続したときに、前記ヒータの断線を判定するものとしてもよい。こうすれば、ヒータの断線の有無に応じたフォトカプラの出力の挙動に基づいてフォトカプラの断線の有無を適切に判定することができる。
【００１２】
本発明の第１または第２の断線検知装置において、前記ヒータは、トイレの便座を加温する便座ヒータであるものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態としての断線検知装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】フォトカプラ２２の出力および接続点Ｐａの電圧Ｖｏの様子の一例を示す説明図である。
【図３】断線検知装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態としての断線検知装置２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、本実施形態の断線検知装置２０は、交流電源８に対して、トイレの便座１０を加温する便座ヒータ１１と、ヒータスイッチ１２と、が直列に接続された回路７における便座ヒータ１１の断線を検知する装置として構成されている。この断線検知装置２０は、フォトカプラ２２と、抵抗素子２６，２７，２８と、コンデンサ２９と、ツェナーダイオード３０と、制御装置４０と、を備える。
【００１６】
ヒータスイッチ１２は、発光ダイオード１４およびトライアック１５を有するソリッドステートリレー１３と、トランジスタ１６と、抵抗素子１７，１８，１９と、を備える。発光ダイオード１４は、アノードがプルアップ用の抵抗素子１７を介して所定電位Ｖｃ（例えば、５Ｖ）に接続されると共にカソードがトランジスタ１６のコレクタに接続されている。トライアック１５は、便座ヒータ１１に直列に接続されている。トランジスタ１６は、コレクタが発光ダイオード１４のカソードに接続され、エミッタが接地され、ベースが抵抗素子１８を介してコレクタに接続されると共に抵抗素子１９を介して制御装置４０に接続されている。
【００１７】
このヒータスイッチ１２では、制御装置４０からの駆動信号がオフ信号のときには、トランジスタ１６がオフで、発光ダイオード１４に電流が流れずに、トライアック１５はオフとなる。一方、制御装置４０からの駆動信号がオン信号のときには、トランジスタ１６がオンで、発光ダイオード１４に電流が流れ、トライアック１５がオンとなる。後者の場合、交流電源８の出力電圧がゼロクロス点を通過するタイミングでトライアック１５が自動的にオフになる。
【００１８】
断線検知装置２０のフォトカプラ２２は、発光素子としての発光ダイオード２３と、発光ダイオード２３からの光を受ける受光素子としてのフォトトランジスタ２４と、を有する。発光ダイオード２３および抵抗素子２６は、互いに直列に接続され、且つ、便座ヒータ１１およびヒータスイッチ１２（トライアック１５）に直列に接続されている。フォトトランジスタ２４のエミッタは接地され、フォトトランジスタ２４のコレクタは、プルアップ用の抵抗素子２７を介して所定電圧Ｖｃ（例えば、５Ｖ）に接続されると共に、抵抗素子２８およびコンデンサ２９を介して接地されている。抵抗素子２８とコンデンサ２９との接続点Ｐａの電圧Ｖｏは、制御装置４０に入力されている。
【００１９】
ツェナーダイオード３０は、発光ダイオード２３および抵抗素子２６に逆並列に（発光ダイオード２３の順方向とツェナーダイオード３０の順方向とが互いに反対となるように）接続されている。
【００２０】
制御装置４０は、ＣＰＵ４２やＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６を備えるマイクロプロセッサとして構成されている。制御装置４０には、接続点Ｐａの電圧Ｖｏなどが入力されており、制御装置４０からは、ヒータスイッチ１２（トランジスタ１６）への駆動信号などが出力されている。
【００２１】
次に、こうして構成された断線検知装置２０の動作について説明する。図２は、フォトカプラ２２の出力および接続点Ｐａの電圧Ｖｏの様子の一例を示す説明図である。図２（Ａ）は、ヒータスイッチ１２がオンで且つ便座ヒータ１１に断線が生じていないときの様子を示し、図２（Ｂ）は、便座ヒータ１１に断線が生じているときやヒータスイッチ１２がオフのときの様子を示す。
【００２２】
断線検知装置２０は、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンで且つ便座ヒータ１１に断線が生じていないときには、以下のように動作する。電流の向きが発光ダイオード２３の順方向の場合（電流がトライアック１５に図１の下向きに流れる場合）、ツェナーダイオード３０のツェナー電圧Ｖｆ（略２．０Ｖ）により、発光ダイオード２３に順方向の定電圧が作用して電流が流れ、フォトカプラ２２がオフ出力になる。このとき、接続点Ｐａの電圧Ｖｏは値０になる。電流の向きがツェナーダイオード３０の順方向の場合（電流がトライアック１５に図１の上向きに流れる場合）、発光ダイオード２３に電流が流れずに、フォトカプラ２２がオフ出力になる。このとき、接続点Ｐａの電圧Ｖｏは所定電圧Ｖｃになる。したがって、交流電源８の出力電圧に応じて接続点Ｐａの電圧Ｖｏが値０と所定電圧Ｖｃとで切り替わり、図２（Ａ）のようになる。
【００２３】
また、断線検知装置２０は、便座ヒータ１１に断線が生じているときや、ヒータスイッチ１２がオフのときには、便座ヒータ１１や抵抗素子２６などと共に発光ダイオード２３にも電流が流れずに、フォトカプラ２２がオフ出力で保持される。このとき、接続点Ｐａの電圧Ｖｏは所定電圧Ｖｃで保持される。したがって、図２（Ｂ）のようになる。
【００２４】
これらのことから、例えば、制御装置４０により、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンで且つ接続点Ｐａの電圧Ｖｏが交流電源８の出力電圧の半周期の時間よりも若干長い時間として定められた閾値Ｔ１以内の間隔で値０と所定電圧Ｖｃとで切り替わるときには、便座ヒータ１１に断線が生じていないと判定し、ヒータスイッチ１２がオンで且つ接続点Ｐａの電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｃで閾値Ｔ１を超えて継続したときには、便座ヒータ１１に断線が生じていると判定することが考えられる。このように、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンのときのフォトカプラ２２の出力を監視することにより、便座ヒータ１１の断線の有無を判定することができる。また、ヒータスイッチ１２がオフのときには、便座ヒータ１１や抵抗素子２６などに電流が流れないから、電力消費を抑制することができる。
【００２５】
以上説明した本実施形態の断線検知装置２０では、フォトカプラ２２の発光ダイオード２３および抵抗素子２６を便座ヒータ１１およびヒータスイッチ１２に直列に接続すると共に、ツェナーダイオード３０を、発光ダイオード２３および抵抗素子２６に逆並列に接続し、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンのときのフォトカプラ２２の出力を監視する。これにより、ヒータスイッチ１２がオンのときに、便座ヒータ１１の断線の有無を判定することができる。また、ヒータスイッチ１２がオフのときには、便座ヒータ１１や抵抗素子２６などに電流が流れないから、電力消費を抑制することができる。
【００２６】
本実施形態では、図１に示したように、ヒータスイッチ１２は、ソリッドステートリレー１３を備えるものとしたが、ソリッドステートリレーに代えて、フォトリレーを備えるものとしてもよい。
【００２７】
本実施形態では、図１に示したように、１つのツェナーダイオード３０を用いるものとしたが、複数のツェナーダイオードを互いに並列に接続して用いるものとしてもよい。この場合、ツェナーダイオードの数は、ヒータの定格消費電力に基づいて定めるのが好ましい。
【００２８】
本実施形態では、図１に示したように、断線検知装置２０は、ツェナーダイオード３０を備えるものとした。しかし、図３の断線検知装置１２０に示すように、ツェナーダイオード３０に代えて、ダイオード１３０ａ〜１３０ｃ，１３２を備えるものとしてもよい。図３の断線検知装置１２０は、この点を除いて、図１の断線検知装置２０と同一である。したがって、断線検知装置１２０のうち断線検知装置２０と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
ダイオード１３０ａ〜１３０ｃは、発光ダイオード２３および抵抗素子２６に並列に（発光ダイオード２３の順方向とダイオード１３０ａ〜１３０ｃの順方向とが同一となるように）接続されると共に、互いに直列に接続されている。ダイオード１３２は、発光ダイオード２３および抵抗素子２６や、ダイオード１３０ａ〜１３０ｃに逆並列に（発光ダイオード２３やダイオード１３０ａ〜１３０ｃの順方向とダイオード１３２の順方向とが互いに反対となるように）接続されている。
【００３０】
この断線検知装置１２０は、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンで且つ便座ヒータ１１に断線が生じていないときには、以下のように動作する。電流の向きが発光ダイオード２３およびダイオード１３０ａ〜１３０ｃの順方向の場合（電流がトライアック１５に図３の下向きに流れる場合）、ダイオード１３０ａ〜１３０ｃの順方向電圧（略２．１Ｖ）により、発光ダイオード２３に順方向の定電圧が作用して電流が流れ、フォトカプラ２２がオン出力になる。このとき、接続点Ｐａの電圧Ｖｏは値０になる。電流の向きがダイオード１３２の順方向の場合（電流がトライアック１５に図３の上向きに流れる場合）、発光ダイオード２３に電流が流れずに、フォトカプラ２２がオフ出力になる。このとき、接続点Ｐａの電圧Ｖｏは所定電圧Ｖｃになる。したがって、交流電源８の出力電圧により、接続点Ｐａの電圧Ｖｏが値０と所定電圧Ｖｃとで切り替わり、上述の図２（Ａ）のようになる。
【００３１】
また、断線検知装置１２０は、便座ヒータ１１に断線が生じているときや、ヒータスイッチ１２がオフのときには、便座ヒータ１１や抵抗素子２６などと共に発光ダイオード２３にも電流が流れずに、フォトカプラ２２がオフ出力で保持される。このとき、接続点Ｐａの電圧Ｖｏは所定電圧Ｖｃで保持される。したがって、上述の図２（Ｂ）のようになる。
【００３２】
これらのことから、断線検知装置１２０でも、断線検知装置２０と同様に、例えば、制御装置４０により、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンで且つ接続点Ｐａの電圧Ｖｏが上述の閾値Ｔ１以内の間隔で値０と所定電圧Ｖｃとで切り替わるときには、便座ヒータ１１に断線が生じていないと判定し、ヒータスイッチ１２がオンで且つ接続点Ｐａの電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｃで閾値Ｔ１を超えて継続したときには、便座ヒータ１１に断線が生じていると判定することが考えられる。このように、ヒータスイッチ１２（トライアック１５）がオンのときのフォトカプラ２２の出力を監視することにより、便座ヒータ１１の断線の有無を判定することができる。また、ヒータスイッチ１２がオフのときには、便座ヒータ１１や抵抗素子２６などに電流が流れないから、電力消費を抑制することができる。
【００３３】
断線検知装置１２０では、３つのダイオード１３０ａ〜１３０ｃを互いに直列に接続するものとしたが、複数のダイオードの順方向電圧が発光ダイオード２３の順方向電圧よりも高くなればよいから、３つのダイオード１３０ａ〜１３０ｃに代えて、２つのダイオードを互いに直列に接続するものとしてもよいし、４つ以上のダイオードを互いに直列に接続するものとしてもよい。
【００３４】
本実施形態では、交流電源８に対して便座ヒータ１１とヒータスイッチ１２とが直列に接続された回路７における便座ヒータ１１の断線を検知するの断線検知装置２０の形態とした。しかし、便座ヒータ１１に限定されるものではなく、例えば、トイレで人体の局部を洗浄するための洗浄水を加温するヒータなど、種々のヒータの断線を検知する断線検知装置の形態とすることができる。
【００３５】
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、便座ヒータ１１が「ヒータ」に相当し、ヒータスイッチ１２が「ヒータスイッチ」に相当し、フォトカプラ２２が「フォトカプラ」に相当し、制御装置４０が「判定部」に相当する。そして、ツェナーダイオード３０が「ツェナーダイオード」に相当する。また、ダイオード１３０ａ〜１３０ｃが「複数の第１ダイオード」に相当し、ダイオード１３２が「第２ダイオード」に相当する。
【００３６】
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、断線検知装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
７  回路、８  交流電源、１０  便座、１１  便座ヒータ、１２  ヒータスイッチ、１３  ソリッドステートリレー、１４  発光ダイオード、１５  トライアック、１６  トランジスタ、１７，１８，１９，２６，２７，２８  抵抗素子、２０，１２０  断線検知装置、２２  フォトカプラ、２３  発光ダイオード、２４  フォトトランジスタ、２９  コンデンサ、３０  ツェナーダイオード、４０  制御装置、４２  ＣＰＵ、４４  ＲＯＭ、４６  ＲＡＭ、１３０ａ〜１３０ｃ，１３２  ダイオード。
【図１】
2019145471.tif 000003
【図２】
2019145471.tif 000004
【図３】
2019145471.tif 000005