JP2012023882A - 電気機器起動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動電流が流れる複数の電気機器を同時に起動すると、起動電流が重なって大きな電流が流れる。このため、最大出力電流が大きな電源を用いなければならず、また過電流のために故障が発生し、起動できないというトラブルが発生する。本発明は、起動時間をずらして、ピーク電流を低減できる電気機器起動制御装置を提供することを目的にする。
【解決手段】既に起動している第１の電気機器の状態信号（供給される電流値を表す信号）を制御部に入力する。制御部はこの状態信号から第２の電気機器の起動電流が供給できると判断すると、切替部にオン信号を出力して第２の電気機器を起動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを内蔵したファン等起動電流が大きな電気機器の起動を制御する電気機器起動制御装置に関するものである。

モータを内蔵したファン等の電気機器は、電源をオンしたときに定常電流より大きな起動電流が流れる。このような電気機器に流れる電流の変化を図７に示す。

図７において、（Ａ）は構成図である。電気機器１１は電源１０から電力が供給される。（Ｂ）は電気機器１１に流れる電流の変化を表した図であり、横軸は時間、縦軸は電流値である。時刻ｔ１で電気機器１１への電力供給が開始されると、その電流値はＩ１になり、その後低下していく。時刻ｔ２で電流値はＩ２になり、その後この電流値Ｉ２が維持される。Ｉ１は起動電流、Ｉ２は定常電流である。

図８に、電気機器が複数並列接続され、１つの電源から電力が供給される構成例を示す。図８において、（Ａ）は構成図であり、電気機器１２〜１４が並列に接続されている。これら電気機器１２〜１４は電源１０から電力が供給される。

（Ｂ）は電気機器１２〜１４に流れる電流の変化を表したグラフであり、１５〜１７はそれぞれ電気機器１２〜１４に流れる電流の推移を表す。なお、横軸は時間、縦軸は電流値である。

時刻ｔ３で電気機器１２〜１４への電力供給が開始されると、電気機器１２〜１４にはそれぞれＩ３〜Ｉ５の起動電流が流れる。グラフ１５〜１７から明らかなように、電気機器１２〜１４に流れる電流は徐々に低下し、時刻ｔ４で一定な定常電流になる。例えば、電気機器１２には、時刻ｔ４以降はＩ６の定常電流が流れる。

特許文献１には、モータ起動時の消費電力を低減できるモータ駆動装置が記載されている。特許文献１記載の発明では、通常の起動電流より低い起動電流をモータに供給し、モータの起動が開始されるまで段階的にモータに供給する電流を増加させて、モータが起動すると起動電流の供給を停止すると共に、起動電流の供給時間を所定の値に制限する。

特開２００５−１０２３８６号公報

しかしながら、このような電気機器（モータ）駆動装置には、次のような課題があった。モータ等の電気機器を確実に起動させるためには、電気機器が要求する起動電流を流せる容量を具備した電源を用いなければならない。しかし、起動電流が流れる時間は短時間であり、かつ起動電流は定常電流よりかなり大きいので、定常電流に比較して過大な電流を供給できる電源を用いなければならない。このため、コストアップの原因になるという課題があった。

特に、図８に示したように複数の電気機器を並列接続して１つの電源で電力を供給する装置では、電源１０の出力電流は各電気機器１２〜１４に流れる電流を加算したものになるので、起動電流と定常電流の電流差がさらに拡大してしまうという課題もあった。

起動電流を十分に供給できないような電源を用いると、電気機器を起動する度に電源が過負荷になるために電源の故障が多発し、また過電流保護回路が働いて電圧が降下して、電気機器を起動することができなくなる場合もあるという課題もあった。

特許文献１記載のモータ駆動装置は、起動電流を低減することができるという利点はあるが、制御がかなり複雑になる。このため、装置が高価になるので、モータを有するファン等多数の機器を動作させなければならない用途に用いることが難しいという課題もあった。

本発明の目的は、簡単な構成で起動時の電流を削減することができる電気機器起動制御装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
起動電流が流れる第２の電気機器の起動を制御する電気機器起動制御装置において、
第１の電気機器の状態を表す状態信号が入力され、この状態信号に基づいて前記第２の電気機器の起動電流が供給できると判断したときにオン信号を出力する制御部と、
前記オン信号が入力されると、前記第２の電気機器に電力を供給する切替部と、
を具備したものである。第１の電気機器と第２の電気機器の起動時間をずらすことによって、これらの電気機器に流れる合計電流の最大値を低減することができる。

請求項２記載の発明は、
第２の電気機器が接続される請求項１記載の電気機器起動制御装置を少なくとも２台直列接続し、
前段の第２の電気機器の状態信号を、第１の電気機器の状態信号としてこれらの電気機器起動制御装置に入力するようにしたものである。複数台の電気機器の起動を制御できる。

請求項３記載の発明は、
起動電流が流れる少なくとも２台の第２の電気機器の起動を制御する電気機器起動制御装置において、
前記第２の電気機器の各々に対応し、オン信号が入力されると対応する第２の電気機器に電力を供給する複数の切替部と、
第１の電気機器および前記第２の電気機器の状態信号が入力され、これらの状態信号に基づいて前記第２の電気機器の起動電流が供給できると判断したときに、対応する切替部にオン信号を出力する制御部と、
を具備したものである。複数台の電気機器の起動を制御できる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
前記第１の電気機器はモータを内蔵し、このモータの回転数に関連するパルスを出力する電気機器であり、
前記制御部は、前記パルスをカウントし、このカウント値が所定の値以上になると、前記切替部にオン信号を出力するものである。制御部の構成を簡単にすることができる。

本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、３、および４の発明によれば、起動している第１の電気機器の状態信号を制御部に入力し、この制御部は第２の電気機器の起動電流が供給できると判断したときに切替部にオン信号を出力して、第２の電気機器を起動するようにした。

第２の電気機器の起動電流が供給できるようになってからこの電気機器を起動するようにしたので、電源に過負荷がかかることがなくなる。このため、電源の故障が低減し、また過電流保護回路が働いて、第２の電気機器が起動できないというトラブルを防止することができるという効果がある。

また、第１の電気機器と第２の電気機器、あるいは第２の電気機器相互間の起動時間をずらすことができるので、電源の出力電流のピーク値を低くすることができる。このため、最大出力電流が小さい小型、安価な電源を用いることができるという効果もある。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１実施例の効果を説明するための特性図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 従来の電気機器の起動を説明するための図である。 従来の電気機器の起動を説明するための図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る電気機器起動制御装置の一実施例を示した構成図である。

図１において、２０は起動制御装置であり、制御部２１、および切替部２２で構成される。３０、３１は電気機器、３２は電気機器３０、３１に電力を供給する電源である。電気機器３０は電源３２から直接電力が供給され、電気機器３１は切替部２２を介して電源３２から電力が供給される。電気機器３０、３１はそれぞれ第１、第２の電気機器に相当する。

なお、電気機器３０、３１はモータ等を内蔵し、起動時に流れる起動電流が定常時に流れる定常電流よりも大きな機器である。起動時の電流が定常時の電流よりも大きければ、モータを内蔵しない機器も含まれる。

制御部２１には、電気機器３０の状態を表す信号が入力される。状態信号には、例えば電気機器３０に流れる電流値を表す信号が用いられる。制御部２１には、電気機器３１の起動時の電流値と電源３２が供給できる最大出力電流値に関するデータが格納されている。

制御部２１は電気機器３０から出力される状態信号を監視し、電気機器３０に供給される現在の電流値と電気機器３１の起動電流値の和が、電源３２の最大出力電流よりも小さくなると、切替部２２にオン信号を出力する。すなわち、制御部２１は、電気機器３０に供給される電流値と電気機器３１の起動電流値から電気機器３１の起動電流を供給できるかどうかを判断し、できると判断すると、切替部２２にオン信号を出力する。

図７（Ｂ）に示したように、電気機器３０に供給される電流は時間が経過すると徐々に小さくなる。このため、電気機器３０に供給される電流値と電気機器３１の起動時電流の和も徐々に小さくなる。従って、電気機器３０と３１の起動タイミングをずらすことができる。

切替部２２には例えばリレーが用いられる。切替部２２は最初オフ状態であり、オン信号が入力されるとオン状態に変化する。このため、切替部２２にオン信号が入力されると、電気機器３１に電力が供給される。すなわち、切替部２２によって電気機器３１への電力供給、停止が制御される。

図２は、電源３２の出力電流の変化を表したグラフであり、横軸は時間、縦軸は電流値である。時刻ｔ１０で電気機器３０への電流供給が開始される。電源３２の出力電流は当初電気機器３０の起動電流であるＩ１０になるが、その後徐々に小さくなる。

時刻ｔ１１で電気機器３０への供給電流が定常電流に近くなり、この電流値と電気機器３１の起動電流の和が電源３２の最大出力電流より小さくなると、切替部２２がオンになる。このため、電気機器３１への電力供給が開始される。電源３２の出力電流はＩ１１になり、その後徐々に低下する。

図８に示すように、従来は複数の電気機器に同時に電力供給を開始していたので、これらの電気機器に電力を供給する電源は、接続される全電気機器の起動電流の和より大きい最大出力電流を有する電源を用いなければならなかった。

図１実施例では、現在起動している電気機器３０に供給される電流と次に起動する電気機器３１の起動電流の和電流が、電源３２の最大出力電流より小さくなってから、電気機器３１を起動するようにした。このため、電源３２として最大出力電流が小さい電源を用いることができる。

また、特許文献１のように、起動電流を制限する方式でないので、電気機器を確実に起動することでき、かつ簡単な制御で起動制御を行うことができる。

図１実施例では電気機器３０と３１の数をそれぞれ１としたが、これらの電気機器の数を増加させることができる。次に、この実施例について説明する。

電源３２から直接電流が供給される電気機器３０を２以上とするときは、これらの電気機器３０の状態信号を制御部２１に入力する。制御部２１は、入力された複数の状態信号を監視し、電気機器３１の起動電流が供給できるようになると、切替部２２をオンにして電気機器３１に電流を供給する。

図３に、電気機器３１をｎ個（ｎは２以上の整数）とする構成を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図３において、４０は起動制御装置であり、制御部４１およびｎ個の切替部４２ａ〜４２ｎで構成される。ｎ個の電気機器３１ａ〜３１ｎは、図１の電気機器３１と同様に、起動制御を行う電気機器である。電気機器３１ａ〜３１ｎは、それぞれ切替部４２ａ〜４２ｎを介して、電源３２から電力が供給される。

制御部４１には電気機器３０および電気機器３１ａ〜３１ｎの状態信号が入力され（正確には、電気機器３１ｎの状態信号は入力不要）、切替部４２ａ〜４２ｎにオン信号を出力する。切替部４２ａ〜４２ｎは、それぞれ図１の切替部２２と同様にリレー等のスイッチで構成され、オン信号によってオンにされる。切替部４２ａ〜４２ｎは、最初はオフになっている。

制御部４１は電気機器３０の状態信号を監視し、電気機器３１ａの起動電流が供給可能になると切替部４２ａにオン信号を出力してオンにする。次に、電気機器３０と３１ａの状態信号を監視し、次の電気機器の起動電流が供給可能になると、この電気機器が接続されている切替部をオンにする。この操作を、電気機器３１ａ〜３１ｎについて行う。

このようにすることにより、電源３２として、（電気機器３０と３１ａ〜３１ｎの定常電流の和＋１つの電気機器の起動電流）程度の最大出力電流を有する電源を用いることができる。

なお、電源３２の出力電流に余裕があるときは、複数の切替部を同時にオンにして、複数の電気機器を同時に起動するようにしてもよい。

図４に、電気機器３１を２以上にする他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図４において、２０ａ、２０ｂ〜２０ｎは起動制御装置であり、図１の起動制御装置２０と同様の構成を有している。３１ａ、３１ｂ〜３１ｎは電気機器であり、それぞれ起動制御装置２０ａ、２０ｂ〜２０ｎによって起動される。

電気機器３０の状態信号は起動制御装置２０ａに入力され、電気機器３１ａの状態信号は起動制御装置２０ｂに入力される。同様にして、起動制御装置２０ｎには、電気機器３１ｎの１つ前の電気機器３１ｎ−１（図示せず）の状態信号が入力される。すなわち、起動制御装置２０ａ〜２０ｎには、前段の起動制御装置が接続される電気機器の状態信号が入力される。

図１実施例と同様に、起動制御装置２０ａは電気機器３０の現在の供給電流と電気機器３１ａの起動電流の和が、電源３２の最大出力電流より小さくなると、電気機器３１ａへの電流供給を開始する。起動制御装置２０ｂは電気機器３０と３１ａの現在の供給電流の和と電気機器３１ｂの起動電流の和が、電源３２の最大出力電流より小さくなると、電気機器３１ｂへの電流供給を開始する。

同様にして、起動制御装置２０ｎは現在起動している電気機器に供給される電流と電気機器３１ｎの起動電流の和が、電源３２の最大出力電流より小さくなると、電気機器３１ｎへの電流供給を開始する。このようにすると、電気機器３０，３１ａ、３１ｂ〜３１ｎの起動時間が重なることがないので、電源３２として最大出力電流が小さな電源を用いることができる。

図５に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図５において、５０は起動制御装置であり、監視部５１、切替制御部５２、および切替部２２で構成される。また、電気機器３０は電源３２から直接電力が供給され、電気機器３１は切替部２２を介して電力が供給される。

監視部５１には電気機器３０の状態信号が入力される。監視部５１は入力された状態信号を監視し、電気機器３０の現在の供給電流と電気機器３１の起動電流の和が、電源３２の最大出力電流より小さくなると、許可信号を切替制御部５２に出力する。

切替制御部５２は、許可信号が入力されると、切替部２２にオン信号を出力する。切替部２２は、オン信号が入力されると自身をオンにする。これによって、電気機器３１への電力供給が開始される。

この実施例は、図１実施例の制御部２１を、監視部５１と切替制御部５２に置き換えたものである。この実施例でも、電源３２として、その最大出力電流が電気機器３０の定常電流と電気機器３１の起動電流の和程度のものを使用することができる。

なお、図５実施例に図３、図４実施例を適用することにより、電気機器３０および３１を２以上にすることができる。

また、図１、図３〜図５実施例において、状態信号は必ずしも電流値そのものを表す信号でなくてもよく、例えば起動状態であるか定常状態であるかを表す信号であってもよい。起動状態と定常状態では供給される電流値が異なるので、この場合も電気機器に流れる電流を表す信号になる。

図６に、他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。この実施例は、電気機器３０としてファンパルスを出力するファンを用いたものである。

図６において、６０は起動制御装置であり、カウンタ６１および切替部２２で構成される。７０は送風のために用いるファンであり、その回転数応じた周波数を有するファンパルスを出力する。ファン７０は電源３２から直接電力が供給され、電気機器３１は切替部２２を介して電力が供給される。ファン７０は第１の電気機器に相当し、ファンパルスはファンの回転数、すなわちファン７０の状態を表すので、状態信号に相当する。また、カウンタ６１は制御部に相当する。

ファン７０が出力するファンパルスはカウンタ６１に入力される。カウンタ６１はファンパルスをカウントし、そのカウント値が所定の値（例えば定常状態になるまでに出力されるパルス数）になると、オン信号を切替部２２に出力する。切替部２２は、オン信号が入力されると、自身をオンにする。これによって電気機器３１への電力供給が開始される。

この実施例でも、ファン７０に供給される電流が十分小さくなってから電気機器３１への電力供給を開始するので、電源３２として最大出力電流が小さい電源を使用することができる。

なお、図６では第１の電気機器としてファン７０を用いたが、ファンに限られることはない。モータを内蔵し、このモータの回転数に応じた周波数のパルスを出力する電気機器に適用することができる。また、パルスの周波数は回転数を分周した値であってもよい。すなわち、モータの回転数に関連する周波数を有するパルスであればよい。

また、この実施例に図３、図４実施例を適用することにより、電気機器３１の数を増加させることができる。この場合も、図４実施例の起動制御装置２０ａ、２０ｂ〜２０ｎは、図１の構成のものを使用するが、状態信号を出力する電気機器がモータを内蔵し、その回転数に応じた周波数のパルスを出力するものであれば、図６の起動制御装置６０を使用することができる。

２０、２０ａ、２０ｂ〜２０ｎ、４０、５０、６０ 起動制御装置
２１、４１ 制御部
２２、４２ａ〜４２ｎ 切替部
３０、３１、３１ａ、３１ｂ〜３１ｎ 電気機器
３２ 電源
５１ 監視部
５２ 切替制御部
６１ カウンタ
７０ ファン

Claims (4)

1. 起動電流が流れる第２の電気機器の起動を制御する電気機器起動制御装置において、
   第１の電気機器の状態を表す状態信号が入力され、この状態信号に基づいて前記第２の電気機器の起動電流が供給できると判断したときにオン信号を出力する制御部と、
   前記オン信号が入力されると、前記第２の電気機器に電力を供給する切替部と、
   を具備したことを特徴とする電気機器起動制御装置。
2. 第２の電気機器が接続される請求項１記載の電気機器起動制御装置を少なくとも２台直列接続し、
   前段の第２の電気機器の状態信号を、第１の電気機器の状態信号としてこれらの電気機器起動制御装置に入力するようにしたことを特徴とする電気機器起動制御装置。
3. 起動電流が流れる少なくとも２台の第２の電気機器の起動を制御する電気機器起動制御装置において、
   前記第２の電気機器の各々に対応し、オン信号が入力されると対応する第２の電気機器に電力を供給する複数の切替部と、
   第１の電気機器および前記第２の電気機器の状態信号が入力され、これらの状態信号に基づいて前記第２の電気機器の起動電流が供給できると判断したときに、対応する切替部にオン信号を出力する制御部と、
   を具備したことを特徴とする電気機器起動制御装置。
4. 前記第１の電気機器はモータを内蔵し、このモータの回転数に関連するパルスを出力する電気機器であり、
   前記制御部は、前記パルスをカウントし、このカウント値が所定の値以上になると、前記切替部にオン信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電気機器起動制御装置。