JP2010161890A

JP2010161890A - 電源装置、電気機器、および、電源装置の制御方法

Info

Publication number: JP2010161890A
Application number: JP2009003255A
Authority: JP
Inventors: Giichi Ito; 義一伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】冷却ファンが故障した場合に電源装置を構成する部品に加わるダメージを減らす。
【解決手段】冷却ファン１５を有する電源装置１において、電源装置内の温度を検出する検出手段（温度センサー１６）と、検出手段によって検出された温度が第１の閾値以上になった場合に、装置の動作を停止させる制御を行う制御手段（ＣＰＵ１４）と、冷却ファンが正常に動作しない場合には、制御手段が第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上で動作を停止させるように制御を変更させる変更手段（ＣＰＵ１４）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置、電気機器、および、電源装置の制御方法に関する。

特許文献１には、直流安定化電源装置の発熱部品に内蔵したサーミスターの温度変化を検出して、素子障害時に直流安定化電源装置への入力を遮断することにより、発煙または発火を防止する技術が開示されている。
特開平０９−３３０１３６号公報

ところで、特許文献１に開示される技術は、コンデンサー等の部品が過電圧に起因して破損した場合に、発煙または発火を防ぐ目的であることから、一般的には、高い温度（１２０℃）以上になった場合に、電源装置の動作を停止させる。しかしながら、例えば、冷却ファンが停止したことにより、電源装置内の温度が上昇した場合であっても、前述した温度にならないと、電源装置の動作が停止されない。このような高い温度では、他の素子の多くも熱的なダメージを受けてしまい、修理が困難になるという問題点がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷却ファンが故障した場合であっても、電源装置を構成する部品に加わるダメージを減らすことが可能な電源装置、電気機器、および、電源装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、冷却ファンを有する電源装置において、前記電源装置内の温度を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された温度が第１の閾値以上になった場合に、装置の動作を停止させる制御を行う制御手段と、前記冷却ファンが正常に動作しない場合には、前記制御手段が前記第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上で動作を停止させるように制御を変更させる変更手段と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、冷却ファンが故障した場合であっても、電源装置を構成する部品に加わるダメージを減らすことが可能となる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第２の閾値に基づいて装置が停止されたことを呈示する呈示手段を有することを特徴とする。
この構成によれば、呈示手段の状態を参照することにより、冷却ファンの異常で停止したことを認識できる。

また、本発明は、電気機器が前述した電源装置を有することを特徴とする。
この構成によれば、冷却ファンが故障した場合であっても、電気機器の電源装置を構成する部品に加わるダメージを減らすことが可能となる。また、電気機器自体にも熱的なストレスが加わることを防止できる。

また、本発明は、冷却ファンを有する電源装置の制御方法において、冷却ファンを有する電源装置の制御方法において、前記電源装置内の温度を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された温度が第１の閾値以上になった場合に、装置の動作を停止させる制御を行う制御ステップと、前記冷却ファンが正常に動作しない場合には、前記制御ステップが前記第１の閾値よりもよりも値が小さい第２の閾値以上で動作を停止させるように制御を変更させる変更ステップと、を有することを特徴とする。
この方法によれば、冷却ファンが故障した場合であっても、電源装置を構成する部品に加わるダメージを減らすことが可能となる。

本発明によれば、冷却ファンが故障した場合であっても、電源装置を構成する部品に加わるダメージを減らすことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、本発明の電源装置の制御方法は、電源装置の動作として説明する。

（Ａ）実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る電源装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、商用電源入力端子１０、ヒューズ１１、遮断回路１２、整流回路１３、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１４、冷却ファン１５、温度センサー１６、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１７、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路１８〜２０、および、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）２１を有している。

ここで、商用電源入力端子１０は、商用電源としての交流電源からの電源電力を入力する端子である。具体的には、電圧が１００Ｖであり、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源が入力される。

ヒューズ１１は、何らかのトラブル（例えば、短絡事故）により、商用電源から装置に対して過大な電流が流れた場合に溶断して、電源装置１が破損することを防止する。なお、ヒューズ１１の代わりに、電磁リレー等を使用してもよい。

遮断回路１２は、ＣＰＵ１４によって制御され、後述するように、温度異常等が発生した場合に、電源装置１に流入する電流を遮断することにより、電源装置１を構成する回路および素子に対して熱的なストレスが生じることを防止する。整流回路１３は、例えば、半導体ダイオードによって構成され、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換して出力する。

ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１７に格納されているプログラムおよびデータに基づいて装置の各部を制御する中央制御装置である。なお、ＣＰＵ１４、ＲＯＭ１７、および、その他の回路（例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、レジスター、Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ））を１つのチップとして構成するようにしてもよい。

冷却ファン１５は、電源装置１の筐体の一部に取り付けられ、筐体内に空気を送風し、筐体内の温度を低下させる。なお、冷却ファン１５は、ＣＰＵ１４によってその回転数が制御されるようにしてもよい。具体的には、筐体内の温度が所定の温度（例えば、４０℃）よりも高くなった場合には回転数を増加し、所定の温度以下になった場合には回転数を減少させるようにしてもよい。なお、その際、閾値にヒステリシスを設けてもよいことはいうまでもない。

温度センサー１６は、例えば、サーミスターまたはポジスターによって構成され、電源装置１の筐体内の温度を検出し、検出した温度に関する情報を、ＣＰＵ１４に供給する。なお、温度を検出する部位としては、例えば、筐体内の冷却ファン１５から送出される空気の経路上に配置したり、あるいは、熱を発生する素子（例えば、ＰＷＭ回路１８〜２０のスイッチング素子）の近傍に配置したり、上昇した熱によって暖められる筐体の上部に配置したりしてもよい。

ＲＯＭ１７は、ＣＰＵ１４が実行するプログラムおよびデータを格納しており、ＣＰＵ１４からの要求に基づいて、プログラムおよびデータを読み出して供給する。

ＰＷＭ回路１８〜２０は、整流回路１３から供給される直流電力を、ＰＷＭ制御によって電圧変換し、電力の供給先としての電気機器の各部に対して供給する。図１の例では、整流回路１３から供給される直流電力は、電圧Ｖ１〜Ｖ３に変換され、各部に供給される。

ＬＥＤ２１は、ＣＰＵ１４によって制御され、温度異常等によって装置の動作が停止された場合に、停止の原因を示すために点灯される。なお、ＣＰＵ１４、ＲＯＭ１７、および、ＬＥＤ２１はＰＷＭ回路１８〜２０とは別電源（例えば、バックアップ電池、または、遮断回路１２以降の回路とは独立した電源）によって動作するので、遮断回路１２が動作して電源電力の供給が停止された場合であっても、動作を継続する。

（Ｂ）実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。なお、以下では、図１に示す電源装置１が、電気機器としてのパーソナルコンピューターに内蔵されている場合を例に挙げて説明する。図２は、本実施形態に係る電源装置１の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。すなわち、ステップＳ１０では、ＣＰＵ１４は冷却ファン１５が動作状態を検出する。なお、動作状態を検出する方法としては、例えば、冷却ファン１５に回転状態を検出するためのセンサー（例えば、ロータリーエンコーダー）を取り付け、当該センサーからの出力を検出するか、冷却ファン１５に流れる電流を検出し、当該電流が正常な範囲に存在するかを検出するか、または、冷却ファン１５に生じる逆起電力が正常な範囲に存在するかを検出するかによって判断することができる。なお、正常動作していない状態とは、冷却ファン１５が全く動作しない場合のみならず、例えば、冷却ファン１５が所望の回転数（予め定められた回転数または制御目標回転数）で回転していない場合も含むものとする。

ステップＳ１１では、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１０における動作状態の検出結果に基づいて、冷却ファン１５が正常動作しているか否かを判定し、正常動作していると判定した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）にはステップＳ１３に進む。

冷却ファン１５が正常動作している場合には、ステップＳ１２に進み、温度異常により遮断回路１２を遮断する際の閾値Ｔｈを１２０℃に設定する。具体的には、ＣＰＵ１４は、図示せぬ内部レジスターに、閾値Ｔｈの値として１２０℃を示すデータを格納する。

冷却ファン１５が正常動作していない場合には、ステップＳ１３に進み、温度異常により遮断回路１２を遮断する際の閾値Ｔｈを７０℃に設定する。具体的には、ＣＰＵ１４は、図示せぬ内部レジスターに、閾値Ｔｈの値として７０℃を示すデータを格納する。

ステップＳ１４では、ＣＰＵ１４は、温度センサー１６によって温度Ｒｔを検出する。具体的には、ＣＰＵ１４は、温度センサー１６から出力される温度に関するデータを取得する。この結果、温度センサー１６が配置されている部分の温度Ｒｔが検出される。

ステップＳ１５では、ＣＰＵ１４は、ステップＳ１４において取得した温度Ｒｔが、閾値Ｔｈ以上であるか否かを判定し、閾値Ｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）にはステップＳ１９に進む。具体的には、冷却ファン１５が正常に動作している場合には、閾値ＴｈはステップＳ１２においてＴｈ＝１２０℃に設定されていることから、温度センサー１６によって検出された温度Ｒｔが１２０℃以上である場合には、ステップＳ１６に進み、それ以外の場合にはステップＳ１９に進む。また、冷却ファン１５が正常に動作していない場合には、閾値ＴｈはステップＳ１３においてＴｈ＝７０℃に設定されていることから、温度センサー１６によって検出された温度Ｒｔが７０℃以上である場合には、ステップＳ１６に進み、それ以外の場合にはステップＳ１９に進む。

ステップＳ１６では、ＣＰＵ１４は、遮断回路１２を制御し、電源装置１への電源電力の供給を停止させる。これにより、遮断回路１２以降には電力が供給されなくなるので、温度異常が生じている場合であっても、回路素子の動作を停止させて、回路素子を保護することができる。なお、ＣＰＵ１４は、前述したように、独立した別電源によって駆動されることから、遮断回路１２によって商用電力の供給が停止された場合であっても、動作を継続する。

ステップＳ１７では、ＣＰＵ１４は、閾値Ｔｈが７０℃に設定されているか否かを判定し、７０℃に設定されている場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）には処理を終了する。具体的には、冷却ファン１５が異常な状態において、温度センサー１６の検出温度が７０℃以上になった場合には、ステップＳ１８に進み、冷却ファン１５が正常な状態において、温度センサー１６の検出温度が１２０℃以上になった場合には、処理を終了する。

ステップＳ１８では、ＣＰＵ１４は、ＬＥＤ２１を点灯した状態とし、処理を終了する。なお、前述したように、ＬＥＤ２１は、独立した別電源によって駆動されることから、遮断回路１２によって商用電力の供給が停止された場合であっても点灯し続ける。ＬＥＤ２１は、外部から視認可能な位置（例えば、電源装置１の電源プラグが挿入される部位の近傍等）に取り付けられているので、ＬＥＤ２１の点灯の有無を確認することにより、冷却ファン１５の異常によって、電源装置１が遮断されたか否かを知ることができる。

ステップＳ１９では、ＣＰＵ１４は、処理を終了するか否かを判定し、終了しないと判定した場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）にはステップＳ１０に戻って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）には処理を終了する。具体的には、電源スイッチがオフの状態にされた場合には処理を終了し、それ以外の場合にはステップＳ１０に戻って同様の処理を繰り返す。

つぎに、具体的な動作について説明する。まず、冷却ファン１５が正常に動作している状態において、例えば、ＰＷＭ回路１８の負荷が過大となって、ＰＷＭ回路１８の出力段の素子が発熱したとする。この場合、冷却ファン１５が正常に動作していることから、ステップＳ１１ではＹｅｓと判定されてステップＳ１２に進み、閾値Ｔｈが１２０℃に設定される。そして、発熱によって温度センサー１６によって検出される温度が１２０℃以上になった場合には、ステップＳ１５においてＹｅｓと判定されてステップＳ１６に進み、遮断回路１２を動作させる。これにより、遮断回路１２以降の回路には電力が供給されないので、ＰＷＭ回路１８にも電源電力が供給されず、出力段の素子および負荷が保護されることになる。

一方、冷却ファン１５が正常に動作していない状態では、ステップＳ１１においてＮｏと判定されてステップＳ１３に進み、閾値Ｔｈが７０℃に設定される。そして、冷却ファン１５の異常に起因して、電源装置１の筐体内の温度が上昇し、温度センサー１６によって検出される温度が７０℃以上になった場合には、ステップＳ１５においてＹｅｓと判定されてステップＳ１６に進み、遮断回路１２を動作させる。また、ステップＳ１７では、閾値Ｔｈ＝７０℃であることから、ステップＳ１８に進み、ＬＥＤ２１が点灯される。これにより、冷却ファン１５の異常により、放熱不良で電源装置１の筐体内の温度が上昇した場合には、通常よりも低い温度７０℃で遮断動作が実行される。ここで、温度７０℃で遮断動作するのは、例えば、トランジスター素子、抵抗素子、ダイオード素子、および、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）素子等に、熱的なストレスが印加される前に電力供給を遮断して、素子が破損等することを防止するためである。このような動作により、冷却ファン１５が異常な状態になった場合には、素子に熱的なストレスが加わる前に電源が遮断されるので、素子が破損して装置の修理が困難になることを防止できる。また、温度の低い段階で電力を遮断することから、素子の破損を防止し、修理を簡易に行うことができる。また、冷却ファン１５が停止した場合であっても、金属製の筐体等を通じてある程度の放熱は実行されるため、筐体内の温度が、例えば、８０〜９０℃といった範囲で安定したまま長時間運転が継続され、電源装置１を構成する素子に熱的なストレスが印加され、これによって素子の寿命が短くなることを防止することができる。

以上に説明したように、本実施形態の電源装置１によれば、冷却ファン１５が正常か否かによって、温度異常によって遮断動作を実行する際の閾値Ｔｈを変更するようにした。このため、例えば、冷却ファン１５に異常が生じた場合には閾値Ｔｈを７０℃に下げることにより、素子に熱的なストレスが印加されることを防止できるため、修理を簡易に行うことができる。また、素子に対して熱的なストレスが印加されて、素子の寿命が短くなることを防止できる。さらに、本実施形態では、ＬＥＤ２１によって冷却ファン１５の異常に起因して、電源が遮断されたことを示すようにしたので、遮断の原因を知ることができるため、修理を容易に行うことができる。

（Ｃ）変形実施の態様
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能であることは勿論である。
例えば、以上の実施の形態では、温度センサー１６は、１箇所に設けるようにしたが、例えば、複数箇所に設けて、これらの温度センサー１６からの出力信号に基づいて動作するようにしてもよい。具体的には、筐体内の所定の位置（例えば、冷却ファン１５の風の通路）に温度センサーを設けるとともに、例えば、ＰＷＭ回路１８〜２０の出力段を構成するトランジスター素子の近傍に温度センサーを１または複数設け、これら複数の温度センサーのいずれかが、前述した条件を満たした場合に、遮断回路１２を駆動するようにしてもよい。なお、全ての温度センサーからの検出温度を同じ閾値と比較して判定するのではなく、それぞれ異なる閾値を設定するようにしてもよい。具体的には、出力段のトランジスター素子の近傍は、それ以外の場所（例えば、冷却ファン１５の風の通路）に比較すると、温度が高くなるので、当該トランジスター素子については、閾値Ｔｈを７０℃と１２０℃ではなく、８０℃と１３０℃に設定してもよい。また、これ以外の温度であってもよい。

また、以上の実施形態では、整流回路１３の前段に遮断回路１２を設けて電力を遮断するようにしたが、例えば、整流回路１３の後段に設けるようにしてもよい。また、遮断回路１２を設けるのではなく、ＰＷＭ回路１８〜２０を直接制御して、これらの動作を停止するようにしてもよい。具体的には、ＰＷＭ回路１８〜２０に供給する駆動パルスが連続して「Ｌ」の状態になるようにすれば、出力段のトランジスター素子がオフの状態を維持するので、負荷に電力が供給されることを防止するとともに、トランジスター素子が発熱することを防止できる。なお、そのような制御を行う場合、ＰＷＭ回路１８〜２０を全て動作停止するのではなく、これらのＰＷＭ回路１８〜２０によって電力が供給されている負荷の種類に応じて、優先順位を設定し、当該優先順位に基づいて、順次遮断するようにしてもよい。詳細には、例えば、瞬時に電力の供給が絶たれると不具合を生じるハードディスクドライブが負荷として接続されているＰＷＭ回路については、時間をずらして停止するようにすることができる。一例として、冷却ファン１５が停止している場合において、温度が７０℃以上になったときは、例えば、ハードディスクドライブに接続されているＰＷＭ回路の動作は継続状態とし、それ以外については動作を停止させる。そして、ハードディスクドライブのデータ読み書き用のヘッドを退避エリアに退避させた後に、全てのＰＷＭ回路の動作を停止させる。このようにすることにより、安全に電源を遮断することができる。

なお、最終的に全てのＰＷＭ回路の動作を停止させるのではなく、一部のＰＷＭ回路の動作を停止させることにより、温度が閾値以下に下がった場合には、当該ＰＷＭ回路については、ユーザーによって手動で電源が遮断されるまで、動作を継続するようにしてもよい。具体的には、ＰＷＭ回路１８，１９，２０の優先順位がこの順である場合には、まず、ＰＷＭ回路２０を停止し、それでも閾値以下にならない場合には、ＰＷＭ回路１９を停止し、さらに、それでも閾値以下にならない場合には、ＰＷＭ回路１８を停止するようにしてもよい。このような制御にすることにより、安全を確保しながら、ユーザーから指示がなされるまで、動作を継続することができる。

また、以上の実施形態では、冷却ファン１５は１台としたが、複数台設けるようにしてもよい。その場合には、冷却ファン１５の１台が停止した場合、または、複数台のうちの所定の台数（例えば、２台のうちの１台または２台）が停止した場合に、前述の図２のステップＳ１１において正常動作していないと判定するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、電源装置１の出力回路としては、ＰＷＭ回路１８〜２０を用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのような場合のみに限定されるものではなく、例えば、ＰＡＭ（ＰｕｌｓｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）またはＰＤＭ（ＰｕｌｓｅＤｅｎｓｉｔｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を用いるようにしてもよい。

本発明の実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。図１において実行される処理の一例を示すフローチャートである。

１…電源装置、１０…商用電源入力端子、１１…ヒューズ、１２…遮断回路、１３…整流回路、１４…ＣＰＵ、１５…冷却ファン、１６…温度センサー、１７…ＲＯＭ、１８〜２０…ＰＷＭ回路。

Claims

冷却ファンを有する電源装置において、
前記電源装置内の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された温度が第１の閾値以上になった場合に、装置の動作を停止させる制御を行う制御手段と、
前記冷却ファンが正常に動作しない場合には、前記制御手段が前記第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上で動作を停止させるように制御を変更させる変更手段と、
を有することを特徴とする電源装置。
請求項１に記載の電源装置において、
前記第２の閾値に基づいて装置が停止されたことを呈示する呈示手段を有する、
ことを特徴とする電源装置。
請求項１または２に記載の電源装置を有することを特徴とする電気機器。
冷却ファンを有する電源装置の制御方法において、
前記電源装置内の温度を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された温度が第１の閾値以上になった場合に、装置の動作を停止させる制御を行う制御ステップと、
前記冷却ファンが正常に動作しない場合には、前記制御ステップが前記第１の閾値よりもよりも値が小さい第２の閾値以上で動作を停止させるように制御を変更させる変更ステップと、
を有することを特徴とする電源装置の制御方法。