JP2016161487A - 交流入力信号検出装置、単相交流入力信号検出装置、３相交流入力信号検出装置および換気送風システム - Google Patents

Abstract

【課題】施工性の悪化を招来させずに、フォトカプラでの確実な信号検出を実現する交流入力信号検出装置を得ること。
【解決手段】フォトカプラ４では、発光ダイオード４ａのアノード側は入力電流を規定する抵抗３を介して単相交流電源１に接続し、カソード側は２個の整流ダイオード７ａ，７ｂのアノード側を接続し、それらの整流ダイオード７ａ，７ｂの各カソード側を２つの電源ラインのそれぞれに１個ずつ接続する構成にて、発光ダイオード４ａへの交流入力の印加に対し、フォトカプラ４の出力側に接続された制御部９が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイコン、プログラマブル・ロジック・コントローラ（Programmable logic controller：以下「ＰＬＣ」と表記）などの制御部によって単相交流入力信号のＯＮおよびＯＦＦを判定する単相交流入力信号検出装置ならびに、３相交流入力信号のＯＮおよびＯＦＦを判定する３相交流入力信号検出装置に関する。なお、以下単相交流入力信号検出装置および３相交流入力信号検出装置の両者を総称するときには、単に「交流入力信号検出装置」と呼称する。

交流入力信号検出装置における交流入力と検出出力とを絶縁したいとき、安価で小型なフォトカプラを用いた回路構成が広く採用されている。交流入力がフォトカプラ入力側に印加されると発光ダイオードが励磁され、フォトカプラ出力側のフォトトランジスタがＯＮされる。フォトトランジスタがＯＮする時、例えばＤＣ＋５Ｖの制御電圧がマイコン、ＰＬＣ等の制御部へ印加される回路構成とすれば、交流入力信号のＯＮまたはＯＦＦを制御部で検出することができる。なお、フォトカプラに用いられる発光ダイオードには、一方向タイプと双方向タイプとがある。一方向タイプでは交流入力の半サイクルに対してフォトトランジスタをＯＮさせ、双方向タイプでは交流入力の全サイクルに対してフォトトランジスタをＯＮさせる。

制御部による交流入力信号の検出については、様々な制御方法が提案されている。例えば下記特許文献１では、制御電圧のＯＮおよびＯＦＦをある一定の期間監視し、制御電圧ＯＮの回数が判定回数よりも多ければ交流入力信号がＯＮであり、また、制御電源ＯＦＦの回数が判定回数より少なければ交流入力信号がＯＦＦであると判別する制御方法を提示している。

特公平７−１０４３７６号公報

上述した特許文献１による制御方法は、安価で簡単な構成にて交流入力側と出力側とを絶縁した交流入力信号検出装置を実現するが、交流入力の片ラインを装置使用者が操作スイッチでＯＮおよびＯＦＦする制御システムに適用する場合、操作スイッチと交流入力信号検出装置の電源端子間の電源ラインの結線に関して施工性が悪いという課題があった。

詳細は後述するが、例えば市販されている換気送風システム向け等の操作スイッチの中には、内部回路構成の相違により、フォトカプラの回路構成と、操作スイッチを介する電源ラインとの接続に関し、結線の仕方によっては、操作スイッチをＯＮにしても、フォトカプラの両端に交流電力を印加できない場合があった。

したがって、交流入力を確実にフォトカプラに印加するには、使用する操作スイッチの種類を指定するか、あるいは、操作スイッチ内部の回路構成に応じて、操作スイッチ端子と、制御システムの電源端子との結線位置を施工マニュアルで指示する必要があった。

施工マニュアルでの指示は、施工者にとっては制約事項の増加となり、施工性悪化の要因となっていた。また、施工マニュアルでの指示は管理項目増加の要因となるため、システムの管理コストの観点から当該操作スイッチの採用が見送られる可能性もあり、操作スイッチの選択幅が狭まるといった課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、様々な種類の市販操作スイッチを使用する場合であっても、施工性の悪化を招来させずに、フォトカプラでの確実な信号検出を実現する交流入力信号検出装置、単相交流入力信号検出装置、３相交流入力信号検出装置および換気送風システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、交流電源による電圧が印加される電源ラインのうちの一つの電源ラインを操作スイッチでＯＮおよびＯＦＦすることにより、絶縁された入出力信号結合部に交流入力を印加する制御システムに適用可能に構成される交流入力信号検出装置であって、前記入出力信号結合部の入力側における一端を前記交流電源に接続し、残りの一端を複数の整流ダイオードのアノード側に接続し、それぞれの前記整流ダイオードのカソード側を前記交流電源の各電源ラインそれぞれに一つずつ接続するように構成し、前記入出力信号結合部の入力側への交流入力の印加に対し、出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出することを特徴とする。

本発明によれば、様々な種類の市販操作スイッチを使用する場合であっても、施工性の悪化を招来させずに、フォトカプラでの確実な信号検出を実現することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置に操作スイッチを接続した制御システムの回路図 入力スイッチ１１ｂの接続点が接続点１１ｃである場合の単相交流入力経路を図１の回路図上に示した図 入力スイッチ１１ｂの接続点が接続点１１ｄである場合の単相交流入力経路を図１の回路図上に示した図 実施の形態１の変形例として複数対の交流入力検知部および複数個の入力スイッチを有する単相交流入力信号検出装置で構成された制御システムの回路図 実施の形態２に係る３相交流入力信号検出装置に操作スイッチを接続した制御システムの回路図 入力スイッチ１１ｂの接続点が接続点１１ｅである場合の３相交流入力経路を図５の回路図上に示した図 実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置および実施の形態２に係る３相交流入力信号検出装置の制御部を実現するためのハードウェア構成例を示す図 実施の形態１に係る制御システムを換気送風機に適用した換気送風システムの構成図 操作スイッチを単相交流電源と電源端子との間に挿入した比較例としての制御システムの回路図 電源スイッチ１１ａおよび入力スイッチ１１ｂをＯＮに制御したときの単相交流入力経路を図９の回路図上に示した図 操作スイッチの出力側における電源ラインの結線が図９とは入れ替わった場合に生じる不具合を説明する回路図 操作スイッチの内部回路構成が図９とは異なった場合に生じる不具合を説明する回路図

以下に、本発明の実施の形態に係る交流入力信号検出装置、単相交流入力信号検出装置、３相交流入力信号検出装置および換気送風システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置に操作スイッチを接続した制御システムの回路図である。実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置は、単相交流電源１と、操作スイッチ１１と、電源１端子（図１では「電源１」と表記）、電源２端子（図１では「電源２」と表記）および入力１端子（図１では「入力１」と表記）を有する電源端子２と、入力と出力とを絶縁し且つ入力信号と出力信号とを結合する動作を行う入出力信号結合部としてのフォトカプラ４と、フォトカプラ４を用いた交流入力検知部２０と、フォトカプラ４の出力を制御部９で検出する信号検出部２２と、制御部９からの制御指令に応じて動作を制御される制御対象１０と、を備えて構成される。なお、図１では、直流を交流に変換するインバータ等を制御対象１０として例示している。

交流入力検知部２０は、フォトカプラ４の入力側に位置する発光ダイオード４ａと、発光ダイオード４ａに流れる電流値を適切な値に規定する抵抗３と、２個の整流ダイオード７ａ，７ｂとを有して構成される。整流ダイオード７ａ，７ｂは、両方のアノード側が発光ダイオード４ａのカソード側と接続される。整流ダイオード７ａのカソード側は、電源１端子を通る電源ライン（以下「電源１ライン」と称する）のうちで、電源１端子と制御対象１０とを結ぶ電源１ラインに接続され、整流ダイオード７ｂのカソード側は、電源２端子を通る電源ライン（以下「電源２ライン」と称する）のうちで、電源２端子と制御対象１０とを結ぶ電源２ラインに接続される。

信号検出部２２は、フォトカプラ４の出力側に位置するフォトトランジスタ４ｂと、フォトトランジスタ４ｂのコレクタ側に接続された制御電源８と、フォトトランジスタ４ｂのエミッタ側と制御電源ＧＮＤ１２との間に接続された抵抗５と、外来ノイズに対する保護用の抵抗６と、制御部９とを有して構成される。

次に、実施の形態１に係る制御システムにおける単相交流入力信号検出装置の動作について、図１、図２および図３の図面を参照して説明する。なお、図２は、入力スイッチ１１ｂの接続点が接続点１１ｃである場合の単相交流入力経路を図１の回路図上に示した図であり、図３は、入力スイッチ１１ｂの接続点が接続点１１ｄである場合の単相交流入力経路を図１の回路図上に示した図である。

実施の形態１の構成において、操作スイッチ１１は、電源スイッチ１１ａのＯＮおよびＯＦＦにより制御対象１０へ交流入力を印加し、入力スイッチ１１ｂのＯＮおよびＯＦＦにより交流入力検知部２０へ交流入力を印加する。また、操作スイッチ１１において、入力スイッチ１１ｂの一端は、市販操作スイッチの内部回路構成に応じて、電源１ラインにおける接続点１１ｃまたは電源２ラインにおける接続点１１ｄのうちの何れかの接続点に結線される。なお、図１の例は、電源１ライン側に接続点１１ｃがあり、電源２ライン側に接続点１１ｄがある場合であるが、前述したように、市販操作スイッチには様々な種類があるため、接続点１１ｃ，１１ｄ以外にも、例えば電源スイッチ１１ａが電源２ライン側ではなく電源１ライン側に配置されている等、図１の例とは内部回路構成が異なるものが存在する。

図２は、入力スイッチ１１ｂの接続点が電源１ライン側にある接続点１１ｃである場合の交流入力経路を示す図であり、図示の太破線で示すように、単相交流電源１→接続点１１ｃ→入力スイッチ１１ｂ→電源端子２の入力１端子→抵抗３→発光ダイオード４ａ→整流ダイオード７ｂ→電源端子２の電源２端子→電源スイッチ１１ａ→単相交流電源１の経路で交流入力が印加される。

一方、図３は、入力スイッチ１１ｂの接続点が電源２ライン側にある接続点１１ｄである場合の交流入力経路を示す図であり、図示の太破線で示すように、単相交流電源１→接続点１１ｄ→入力スイッチ１１ｂ→電源端子２の入力１端子→抵抗３→発光ダイオード４ａ→整流ダイオード７ａ→電源端子２の電源１端子→単相交流電源１の経路で交流入力が印加される。

また、図２および図３において、操作スイッチ１１の端子Ａ，Ｂと電源端子２の電源１端子、電源２端子との結線を逆にした場合、それぞれの接続点１１ｃ，１１ｄを接続点１１ｄ，１１ｃに入れ替えるのと同等の結線となり、どちらの結線であっても交流入力が印加される。

交流入力の印加が保証された信号検出部２２は、以下の通り動作する。まず、フォトトランジスタ４ｂがＯＮの時には、制御部９は、抵抗５の両端の電位差（図１の例では制御電源８の電圧値にほぼ等しい）を入力電圧として検出する。一方、フォトトランジスタ４ｂがＯＦＦの時には、制御部９への入力電圧はＧＮＤ電位となる。以上の動作により、制御部９は交流入力によるフォトカプラ４のＯＮおよびＯＦＦを入力電圧の検出によって判別する。

以上の説明のように、実施の形態１の単相交流入力信号検出装置によれば、２つの電源ラインのうちの片ラインを操作スイッチ１１でＯＮおよびＯＦＦすることによりフォトカプラ４に交流入力を印加することができ、フォトカプラ４では、発光ダイオード４ａのアノード側は入力電流を規定する抵抗３を介して単相交流電源１に接続し、カソード側は２個の整流ダイオード７ａ，７ｂのアノード側を接続し、それらの整流ダイオード７ａ，７ｂの各カソード側を２つの電源ラインのそれぞれに１個ずつ接続する構成にて、発光ダイオード４ａへの交流入力の印加に対し、フォトカプラ４の出力側に接続された制御部９が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出するように構成されているので、操作スイッチ１１の内部回路構成ならびに、操作スイッチ１１の端子Ａ，Ｂと電源端子２の電源１端子および電源２端子との結線方法に関わらず、フォトカプラ４へ確実に交流入力を印加することが可能となる。

次に、上述した従来技術の課題、すなわち、様々な種類がある市販操作スイッチを使用して構成した制御システムにおける不具合の一例について、図９から図１２の図面を参照して説明する。図９は、操作スイッチ１１を単相交流電源１と電源端子２との間に挿入した比較例としての制御システムの回路図である。図１０は、電源スイッチ１１ａおよび入力スイッチ１１ｂをＯＮに制御したときの単相交流入力経路を図９の回路図上に示した図である。図１１は、操作スイッチ１１の出力側における電源ラインの結線が図９とは入れ替わった場合に生じる不具合を説明する回路図である。図１２は、操作スイッチ１１の内部回路構成が図９とは異なった場合に生じる不具合を説明する回路図である。

まず、図９は、操作スイッチ１１を単相交流電源１と電源端子２との間に挿入した場合の典型的な構成例である。図９において、操作スイッチ１１における電源スイッチ１１ａの接続および入力スイッチ１１ｂの接続は、図１の場合と同様であり、また、入力スイッチ１１ｂの単相交流電源１側の接続点が電源１ライン側にある接続点１１ｃである場合に対応している。この場合、フォトカプラ４への交流入力は、図１０において太破線で示す通り、単相交流電源１→接続点１１ｃ→入力スイッチ１１ｂ→電源端子２の入力１端子→抵抗３→発光ダイオード４ａ→電源端子２の電源２端子→電源スイッチ１１ａ→単相交流電源１の経路で印加される。

しかしながら、入力スイッチ１１ｂの単相交流電源１側の接続点が電源２ライン側にある接続点１１ｄの場合には、図１１に示すように、発光ダイオード４ａのアノード側からカソード側に抜ける経路の戻り先が接続点１１ｄになってしまい、太破線で示す経路の電流は流れることができず、フォトカプラ４に交流入力を印加することはできない。また、図１２に示すように、施工者が操作スイッチ１１の端子Ａと電源端子２の電源２端子とを結線し、端子Ｂと電源端子２の電源１端子とを結線した場合、すなわち操作スイッチ１１の端子Ａ，Ｂと電源端子２の電源１端子、電源２端子との結線を図９に示すものとは逆にした場合には、発光ダイオード４ａのアノード側からカソード側に抜ける経路の戻り先が接続点１１ｃになってしまい、太破線で示す経路の電流は流れることができず、フォトカプラ４に交流入力を印加することはできない。したがって、交流入力を確実にフォトカプラ４に印加するには、操作スイッチ１１の種類を指定するか、あるいは、操作スイッチ１１の内部の回路構成に応じて、操作スイッチ１１の端子と、電源端子２との結線位置を施工マニュアル等で指示する必要があり、施工性の悪化および操作スイッチの選択範囲の狭小化を招来していた。

これに対し、実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置では、電源端子２と交流入力検知部２０とを接続する回路構成を工夫することにより、操作スイッチ１１の内部回路構成の差異を吸収することができ、また、操作スイッチ１１の端子Ａ，Ｂと電源端子２の電源１端子、電源２端子の結線方法のバリエーションに対しても吸収することができる。

以上説明したように、実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置では、操作スイッチの内部回路構成および操作スイッチと電源端子との間の電源ラインの結線方法に関わらず、フォトカプラの入力側へ交流入力を確実に印加できるので、フォトカプラの出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出できる。そのことにより、施工者にとっての制約事項および管理者にとっての管理項目が減り施工性および管理性が改善される。

なお、図１の例では、操作スイッチ１１における入力スイッチ１１ｂと、フォトカプラ４を用いた交流入力検知部２０は一対としているが、一対に限定されるものではない。図４は、実施の形態１の変形例として複数個の交流入力検知部２０および複数個の入力スイッチ１１ｂを有する単相交流入力信号検出装置で構成された制御システムの回路図である。

図４において、入力スイッチ１１ｂは、ｎ個の入力スイッチ１１ｂ−１，…，１１ｂ−ｎ（ｎは１以上の整数、交流入力検知部２０および信号検出部２２においても同じ）を有している。図示のようなｎ個の入力スイッチ１１ｂ−１，…，１１ｂ−ｎに対応し、交流入力検知部２０もｎ個の発光ダイオード４ａ−１，…，４ａ−ｎおよびｎ個の抵抗３−１，…，３−ｎを有する構成となり、信号検出部２２も、ｎ個のフォトトランジスタ４ｂ−１，…，４ｂ−ｎ、ｎ個の抵抗５−１，…，５−ｎおよびｎ個の抵抗６−１，…，６−ｎを有する構成となる。

制御部９は、フォトトランジスタ４ｂ−１がＯＮの時には抵抗５−１の両端の電位差を検出し、フォトトランジスタ４ｂ−ｎがＯＮの時には抵抗５−ｎの両端の電位差を検出する。また、制御部９への入力電圧がＧＮＤ電位となるときに、フォトトランジスタ４ｂ−１、…、４ｂ−ｎのＯＦＦを検出する。以上の動作により、制御部９は交流入力によるフォトカプラ４のＯＮおよびＯＦＦを入力電圧の検出によって判別することができる。

また、図１および図４の例では、単相交流電源１側と制御部９側とを絶縁した上で入力信号と出力信号との結合を行う手段（以下「絶縁結合手段」と称する）として、安価で小型なフォトカプラを用いているが、絶縁性能、入力側および出力側への印加電圧等、制御システムへの要求仕様に応じて、フォトトライアックカプラ、リレ−、電源トランスといった別の絶縁結合手段を用いてもよい。

また、図１および図４の例では、入力側の電流値を規定する抵抗３，３−１，…，３−ｎを設けているが、発光ダイオード４ａ，４ａ−１，…，４ａ−ｎの印加電圧と発光ダイオード４ａ，４ａ−１，…，４ａ−ｎの順方向抵抗との関係によっては、抵抗３，３−１，…，３−ｎを設けなくてもよい場合がある。さらに、制御電源８を制御部９へ印加する回路構成についても、例えば抵抗５に並列にコンデンサを追加することで、制御部９への印加電圧をパルス電圧ではなくＤＣ電圧とする等、様々な構成が考えられる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る３相交流入力信号検出装置に操作スイッチを接続した制御システムの回路図である。実施の形態２に係る３相交流入力信号検出装置は、実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置の構成を変形させることで、３相交流入力を検出できる構成としたものである。なお、フォトカプラ４の出力を制御部９で検出する信号検出部２２と、制御指令に応じて動作を制御される制御対象１０とは、実施の形態１と同じ構成であり、また同じ制御動作である。

実施の形態２において、電源電圧は３相交流電源１０１より供給される。３相交流電源１０１は、単相の交流電源Ｖ_Ｒ，Ｖ_Ｓ，Ｖ_Ｔを備え、３つの交流の位相は１２０°ずつずれている。配線はΔ結線の場合としているので、電源１端子と電源２端子との間、電源２端子と電源３端子との間、電源３端子と電源１端子との間に印加される線間電圧Ｖ_ＲＳ−Ｖ_ＳＴ，Ｖ_ＳＴ−Ｖ_ＴＲ，Ｖ_ＴＲ−Ｖ_ＲＳは、それぞれ交流電源Ｖ_Ｒ，Ｖ_Ｓ，Ｖ_Ｔの相電圧に等しい。

操作スイッチ１１は、３相交流入力に対応するために、電源３ラインをＯＮおよびＯＦＦする電源スイッチを追加している。３相交流電源をＯＮおよびＯＦＦするためには、２つ以上の電源ラインを一度に入り切りする必要がある。実施の形態２では、電源２ラインおよび電源３ラインを一度に入り切りする電源スイッチ１１１ａを例示している。また、図１の構成に対し、入力スイッチ１１ｂと電源３ラインとを接続する接続点１１ｅを追加している。３つの接続点１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、市販操作スイッチの内部回路構成に応じて何れか一つが入力スイッチ１１ｂと結線される。

また、図１の構成に対し、電源端子２では電源３ラインを接続する電源３端子が追加され、交流入力検知部２０では、電源３ラインへ接続するための整流ダイオード７ｃが追加されている。整流ダイオード７ｃは、整流ダイオード７ａ，７ｂと同様に、アノード側が発光ダイオード４ａのカソード側と接続され、カソード側は電源３ラインに接続されている。

次に、実施の形態２に係る制御システムにおける３相交流入力信号検出装置の動作について、図６の図面を参照して説明する。図６は、入力スイッチ１１ｂの接続点が電源３ライン上の接続点１１ｅである場合の３相交流入力経路を図５の回路図上に示した図である。

図６において、図示の太破線で示すように、まず３相交流電源１０１の電位Ｖ_ＴＲ→接続点１１ｅ→電源端子２の入力１端子→抵抗３→発光ダイオード４ａまでの経路を通る。そして、整流ダイオード７ａ→電源端子２の電源１端子→３相交流電源１０１の電位Ｖ_ＲＳ、または、整流ダイオード７ｂ→電源端子２の電源２端子→３相交流電源１０１の電位Ｖ_ＳＴを通る経路で交流入力が印加される。このように交流入力の印加経路は２つあるが、３相交流の位相に応じて変動するＶ_ＴＲ，Ｖ_ＲＳ，Ｖ_ＳＴ間の電位差によって、両方の経路を通る期間と、どちらか片方の経路のみを通る期間がある。なお、入力スイッチ１１ｂと電源ラインの接続点が接続点１１ｃあるいは１１ｄである場合も、それぞれ３相交流電源１０１の電位Ｖ_ＲＳ→電位Ｖ_ＳＴまたは電位Ｖ_ＴＲ、あるいは３相交流電源１０１の電位Ｖ_ＲＳ→電位Ｖ_ＳＴまたは電位Ｖ_ＴＲの経路で交流入力が印加される。

また、図６において、操作スイッチ１１と電源端子２との間の電源ライン結線を変更し、操作スイッチ１１の端子Ｄと接続する端子を電源１端子あるいは電源２端子とした場合、上記の動作説明における整流ダイオード７ａ，７ｂが、それぞれ整流ダイオード７ｂ，７ｃあるいは整流ダイオード７ｃ，７ａに変わるだけであり、何れの場合であってもフォトカプラ４には交流入力が印加される。

また、図６において、入力スイッチ１１ｂと電源ラインの接続点が接続点１１ｃあるいは１１ｄである場合も同様に考えられ、操作スイッチ１１と電源端子２間の電源ライン結線を変更してもフォトカプラ４には交流入力が印加されることは、実施の形態１のときと同様である。

以上説明したように、実施の形態２に係る３相交流入力信号検出装置によれば、３つの電源ラインのうちの一つの電源ラインを操作スイッチ１１でＯＮおよびＯＦＦすることによりフォトカプラ４に交流入力を印加することができ、フォトカプラ４では、発光ダイオード４ａのアノード側は入力電流を規定する抵抗３を介して三相交流電源１０１に接続し、カソード側は３個の整流ダイオード７ａ，７ｂ，７ｃのアノード側を接続し、それらの整流ダイオード７ａ，７ｂ，７ｃのカソード側を３つの電源ラインのそれぞれに一つずつ接続する構成にて、発光ダイオードへの交流入力の印加に対し、フォトカプラ４の出力側に接続された制御部９が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出するように構成されているので、操作スイッチ１１の内部回路構成および操作スイッチ１１の端子Ａ，Ｂ，Ｃと電源端子２の電源１端子、電源２端子および電源３端子との結線方法に関わらず、フォトカプラ４へ確実に交流入力を印加することが可能となる。そのことにより、施工者にとっての制約事項および管理項目が減り施工性および管理性が改善される。

なお、図５の例では、操作スイッチ１１における入力スイッチ１１ｂと、フォトカプラ４を用いた交流入力検知部２０は一対としているが、実施の形態１と同様に複数個の交流入力検知部２０および複数個の入力スイッチ１１ｂを設けた３相交流入力信号検出装置を構成し、複数個のフォトカプラで交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出してもよい。また、実施の形態１と同様に、フォトカプラ以外の絶縁結合手段を用いてもよい。

なお、実施の形態１に係る単相交流入力信号検出装置および実施の形態２に係る３相交流入力信号検出装置の制御部９は、図８に示すように、演算を行うＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１により読み取られるプログラムが保存されるＲＯＭ２０２と、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムが展開されるＲＡＭ２０３と、信号の入出力を行うインターフェイス２０４とを有して構成することが可能である。

具体的には、ＲＯＭ２０２には、制御部９の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に保存されているプログラムをＲＡＭ２０３に読み出し、抵抗５の両端の電位差を入力電圧として検出することで、交流入力によるフォトカプラ４のＯＮおよびＯＦＦを判別し、交流入力が印加されたと判別したときには、制御指令をインターフェイス２０４を介して制御対象１０に出力する。

実施の形態３．
前述した交流入力のうち、電源ラインのうちの一つをＯＮおよびＯＦＦする市販操作スイッチは、換気送風システムにおいて使用されることが多い。そこで、実施の形態３では、実施の形態１または実施の形態２で説明した交流入力信号検出装置に操作スイッチを接続した制御システムを換気送風システムに適用した場合について、図面に基づいて説明する。

図８は、実施の形態１に係る制御システムを換気送風機に適用した換気送風システムの構成図である。なお、実施の形態３では、図１の制御システムに適用したが、当然ながら複数の交流入力検知部２０を有する図４の制御システム、実施の形態２を説明した図５の制御システム等に適用できることは言うまでもない。

図１の制御システムにおける制御対象１０は、実施の形態３では、モーター駆動部２１０となる。図８において、モーター駆動部２１０は、単相交流電源１を電源とし、制御部９からの制御指令に応じてモーター２１１に駆動電力を供給する。モーター２１１は、軸２２０に接続された換気送風ファン２１２に回転トルクを与える。そして、換気送風ファン２１２は、筐体２１３における給気口２１４から換気経路２１６を介して排気口２１５へ空気を排出する。

以上により、例えば給気口２１４を配置した室内空間から排気口２１５を配置した屋外空間へ汚れた空気を排出することにより、換気送風システムを実現できる。このとき、制御部９からの制御指令に応じて換気風量は任意に調整できる。

なお、実施の形態３で説明したのは換気送風システムの一例であるが、例えばモーターを両軸仕様として給気用ファンと排気用ファンを別々にする等、様々な仕様の換気送風機を実施の形態３の構成に適用することも無論可能であり、様々な仕様の換気送風機を適用した制御システムの構築が可能となる。

また、実施の形態１，３に係る単相交流入力信号検出装置ならびに実施の形態２，３に係る３相交流入力信号検出装置によれば、交流電源による電圧が印加される電源ラインのうちの一つの電源ラインを操作スイッチでＯＮおよびＯＦＦすることにより、絶縁された入出力信号結合部に交流入力を印加することができ、入出力信号結合部の入力側における一端を交流電源に接続し、残りの一端を複数の整流ダイオードのアノード側に接続し、それぞれの整流ダイオードのカソード側を交流電源の各電源ラインそれぞれに一つずつ接続するように構成し、入出力信号結合部の入力側への交流入力の印加に対し、出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出する交流入力信号検出装置を創出することができる。

１ 単相交流電源、２ 電源端子、３，３−１，…，３−ｎ，５，５−１，…，５−ｎ，６，６−１，…，６−ｎ 抵抗、４ フォトカプラ（入出力信号結合部）、４ａ，４ａ−１，…，４ａ−ｎ フォトカプラ４の入力側の発光ダイオード、４ｂ，４ｂ−１，…，４ｂ−ｎ フォトカプラ４の出力側のフォトトランジスタ、７ａ 電源１ライン接続の整流ダイオード、７ｂ 電源２ライン接続の整流ダイオード、７ｃ 電源３ライン接続の整流ダイオード、８ 制御電源、９ 制御部、１０ 制御対象（インバータ等）、１１ 操作スイッチ、１１ａ，１１１ａ 電源スイッチ、１１ｂ，１１ｂ−１，…，１１ｂ−ｎ 入力スイッチ、１１ｃ 入力スイッチと電源１ラインの接続点、１１ｄ 入力スイッチと電源２ラインの接続点、１１ｅ 入力スイッチと電源３ラインの接続点、１２ 制御電源ＧＮＤ、２０ 交流入力検知部、２２ 信号検出部、１０１ ３相交流電源、２１０ モーター駆動部、２１１ モーター、２１２ 換気送風ファン、２１３ 筐体、２１４ 給気口、２１５ 排気口、２１６ 換気経路、２２０ 軸。

Claims (6)

1. 交流電源による電圧が印加される電源ラインのうちの一つの電源ラインを操作スイッチでＯＮおよびＯＦＦすることにより、絶縁された入出力信号結合部に交流入力を印加する制御システムに適用可能に構成される交流入力信号検出装置であって、
   前記入出力信号結合部の入力側における一端を前記交流電源に接続し、残りの一端を複数の整流ダイオードのアノード側に接続し、それぞれの前記整流ダイオードのカソード側を前記交流電源の各電源ラインそれぞれに一つずつ接続するように構成し、
   前記入出力信号結合部の入力側への交流入力の印加に対し、出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出することを特徴とする交流入力信号検出装置。
2. 単相交流電源に接続される２つの電源ラインのうちの片ラインを操作スイッチでＯＮおよびＯＦＦすることによりフォトカプラに交流入力を印加する制御システムに適用可能に構成される単相交流入力信号検出装置であって、
   前記フォトカプラでは、発光ダイオードのアノード側は入力電流を規定する抵抗を介して前記単相交流電源に接続し、カソード側は２個の整流ダイオードのアノード側を接続し、それらの整流ダイオードのカソード側を２つの電源ラインのそれぞれに一つずつ接続する構成にて、発光ダイオードへの交流入力の印加に対し、フォトカプラの出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出することを特徴とする単相交流入力信号検出装置。
3. 前記フォトカプラによる信号検出部を複数備え、前記信号検出部と前記単相交流電源の片ラインに並列接続された複数の操作スイッチのＯＮおよびＯＦＦに対し、前記フォトカプラの出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出することを特徴とする請求項２に記載の単相交流入力信号検出装置。
4. ３相交流電源に接続される３つの電源ラインのうちの一つの電源ラインを操作スイッチでＯＮおよびＯＦＦすることによりフォトカプラに交流入力を印加する制御システムに適用可能に構成される３相交流入力信号検出装置であって、
   前記フォトカプラでは、発光ダイオードのアノード側は入力電流を規定する抵抗を介して交流電源に接続し、カソード側は３個の整流ダイオードのアノード側を接続し、それらの整流ダイオードのカソード側を３つの電源ラインのそれぞれに一つずつ接続する構成にて、発光ダイオードへの交流入力の印加に対し、フォトカプラの出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出することを特徴とする３相交流入力信号検出装置。
5. 前記フォトカプラによる信号検出部を複数備え、
   前記信号検出部と前記３相交流電源のうちの一つの電源ラインに並列接続された複数の操作スイッチのＯＮおよびＯＦＦに対し、前記フォトカプラ出力側に接続された制御部が交流入力のＯＮおよびＯＦＦを検出することを特徴とする請求項４に記載の３相交流入力信号検出装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の交流入力信号検出装置を搭載した、交流電源で駆動制御される換気送風システム。

Images