JP2022083655A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のモーター駆動回路を備えた電子機器において、駆動回路の過電流を検出する電流検出回路を安価に提供する。【解決手段】複数モーターを駆動する複数の駆動回路を備え、停止信号に従って直流電源の停止を行う電源部３８と、電源部３８から駆動回路へ供給される電流を検出して検出電流値として出力する電流検出部と、駆動回路ごとに回転又は停止させる制御信号Ｃ３１～Ｃ３５を出力し、状態信号が入力されるマイコン３９を備えた空気調和機１であって、電流判定部４０は、駆動回路と対応する制御信号が入力された時、制御信号の状態によって駆動回路が消費する消費電流を算出し、この算出した消費電流よりも駆動回路で消費されている消費電流が大きい時、過電流を示す状態信号を出力し、マイコン３９は電源部３８を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に係わり、より詳細には、モーター等を駆動する駆動回路での過電流を検出する構成に関する。

従来、電子機器において過電流を検知するものとして例えばモーターを駆動する駆動回路に所定値以上の電流が流れたことを検知する過電流検知回路を設けた技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、例えば多数のモーターを駆動する電子機器では、この専用の過電流検出回路がモーターの個数分必要となりコストが上昇する問題があった。

特開２０１８-６１３２８号公報（段落番号００６１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、複数のモーター駆動回路を備えた電子機器において、駆動回路の過電流を検出する電流検出回路を安価に提供すること目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、
モーターと前記モーターを駆動する駆動回路とを少なくとも２組以上備え、
入力された停止信号に従って前記駆動回路への直流電源の供給を停止する電源部と、
前記電源部から全ての前記駆動回路へ供給される電流を検出して検出電流値として出力する電流検出部と、
入力された前記検出電流値により前記モーターと前記駆動回路の状態を状態信号として出力する電流判定手段と、
前記モーターの回転又は停止の制御信号を前記駆動回路ごとに出力するとともに、前記状態信号が入力される制御手段と、を備えた電子機器であって、
前記電流判定手段は、
前記駆動回路と対応する前記制御信号が入力された時、前記制御信号の状態と予め記憶した前記駆動回路ごとの消費電流値である標準電流値に基づいて、動作している前記駆動回路の消費電流の合計値を算出し、この算出した消費電流値よりも前記検出電流値が大きい時、過電流を示す前記状態信号を出力し、
前記制御手段は、過電流を示す前記状態信号が入力された時、前記停止信号により前記電源部から出力される前記直流電源の供給を停止させることを特徴とする。

以上の手段を用いることにより、本発明による電子機器によれば、複数のモーター駆動回路を備えた電子機器において、一つの電流検出回路で複数の駆動回路の過電流を検出できるため、電流検出回路を安価にすることができる。

本発明による空気調和機の室内機の実施例を示す斜視図である。 本発明による空気調和機を示すブロック図である。 本発明による電流判定部を示すブロック図である。 電流値記憶部の内容を示す説明図である。 本発明による空気調和機の動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお、本発明に直接関係しない冷媒回路などは図示と説明を省略する。

図１は本発明による電子機器の１つである空気調和機１の室内機３の実施例を示す斜視図である。
室内機３は、図示しないベースに本体が組み込まれ、そのベースをカバー２が上面と下面、左右面と前面を覆っている。室内機３は、その下部の前面側に吹出口９を備えており、吹出口９の下方には上下風向板４が上下方向に回動自在に取り付けられている。また、吹出口９の奥の左側には左側左右風向板５、吹出口９の奥の右側には右側左右風向板６が備えられており、左右の各風向板は独立して左右方向に回動するようになっている。

一方、カバー２の内部には、ユニット基板からなる室内機制御部３０と、左側左右風向板５を回動させるためのモーター２３と、右側左右風向板６を回動させるためのモーター２４と、上下風向板４を回動させるためのモーター２５が備えられている。
また、カバー２の内部には巻取り式のフィルタである左フィルタ８と右フィルタ７が設けられている。そして、カバー２の内部には、左フィルタ８を巻取り、巻き戻しするためのモーター２１と、右フィルタ７を巻取り、巻き戻しするためのモーター２２が、それぞれ設けられている。

図２は本発明による空気調和機１を示すブロック図である。
この空気調和機１は通信接続された室内機３と室外機５０が備えられている。室内機３は室内機制御部３０と、モーター２１と、モーター２２と、モーター２３と、モーター２４と、モーター２５が、それぞれ備えられている。各モーターは室内機制御部３０に接続され、室内機制御部３０から出力される駆動信号により各モーターの回転角度が変更される。
なお、室内機３はモーター２１～モーター２２のステッピングモーターの他に、図示しないファンを回転させるブラシレスモーターなどが搭載されている。

室内機制御部３０は、制御手段であるマイコン３９と、＋１２ボルトの電圧を出力する直流電源である電源部３８と、電源部３８から出力される電流を検出し、検出した電流を検出電流値として出力する電流検出部３６と、電流判定部（電流判定手段）４０と、モーター２１を駆動する駆動回路３１と、モーター２２を駆動する駆動回路３２と、モーター２３を駆動する駆動回路３３と、モーター２４を駆動する駆動回路３４と、モーター２５を駆動する駆動回路３５を備えている。このようにモーターと駆動回路との組が２組以上備えられている。

そして、マイコン３９は電流判定部４０から、モーター２１～モーター２２に流れる駆動電流が過電流の状態であるか否かの状態信号が入力され、この状態信号が過電流を示すとき、電源の出力を停止させる停止信号を電源部３８へ出力する。電源部３８からは＋１２ボルトの電圧が各駆動回路へ供給されており、停止信号がローレベルからハイレベルになった時に電源部３８は＋１２ボルトの電圧の供給を停止する。

また、マイコン３９は、制御信号Ｃ３１を駆動回路３１へ、制御信号Ｃ３２を駆動回路３２へ、制御信号Ｃ３３を駆動回路３３へ、制御信号Ｃ３４を駆動回路３４へ、制御信号Ｃ３５を駆動回路３５へそれぞれ出力している。また、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５は電流判定部４０へも出力されている。なお、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５はハイレベルまたはローレベルの電圧信号である。

なお、モーター２１～モーター２５は複数の相で駆動されるステッピングモーターであるため、各駆動回路は入力された制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５がハイレベルのとき、それぞれがハイレベルである時間の長さに応じた数のパルス状の電圧を対応するモーターへ出力する。
制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５は、ローレベルの時に回転停止状態、つまり、回転位置を保持する状態を示しており、この時、対応するモーターへ保持トルクを発生させるため＋６ボルトの電圧が供給され、ハイレベルの時、対応するモーターに＋１２ボルトのパルス状の電圧が供給されてモーターが回転する。

各モーター（負荷）は駆動される電圧が決定されていれば駆動電流も算出できる。このため、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５の信号のハイレベル／ローレベルの状態により各モーターの消費電流を算出できる。電流判定部４０は、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５の状態に対応して各モーターの回転または停止状態における消費電流値を予め標準電流値として記憶している。電流判定部４０は、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５の状態に対応して各モーターの消費電流値（標準電流値）を選択してそれらを加算し、実際の消費電流である検出電流値と比較することにより過電流か否かの判定を行って、この判定結果を状態信号として出力する。

図３は本発明による電流判定部４０を示すブロック図である。
電流判定部４０は、電流値記憶部４１と、閾値算出部４２と、電流比較部４３を備えている。

電流値記憶部４１は、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５が入力されている。前述したように、電流値記憶部４１は、この制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５の状態に対応して、記憶している消費電流値を消費電流値Ｔ１～消費電流値Ｔ５として閾値算出部４２へ出力する。

図４はこの電流値記憶部４１に格納されている消費電流値（標準電流値）を示す電流テーブルを説明する説明図である。
この電流テーブルは、横方向に「制御信号名」、「制御信号がハイレベル時の消費電流値」（回転時）、「制御信号がローレベル時の消費電流値（停止時）」、「出力される信号名」、「駆動部名称」の項目が配置されている。なお、「制御信号名」と「出力される信号名」と「駆動部名称」は説明のための項目であり、実際に記憶されているのは制御信号名とそれに対応するモーターの回転時および停止時の消費電流値のみである。

また、この電流テーブルは縦方向に、信号として入力される制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５を示している。電流値記憶部４１は、これらの信号のハイレベル、又はローレベルの状態に基づいて電流テーブルに記憶されている消費電流値を選択し、消費電流値Ｔ１～Ｔ５として出力する。なお、消費電流値Ｔ１～Ｔ５は、各モーターの回転時、又は停止時の消費電流値（標準電流値）を示している。

一方、図３に示すように閾値算出部４２は、消費電流値Ｔ１～Ｔ５の合計値を算出して合計電流値を求め、これに所定のマージン（例えば１０％）を加えて判定閾値として電流比較部４３へ出力する。前述した標準電流値はある標準的な条件（室温や入力電圧）で予め実験的に求めた値であり、実際には個々の室内機が設置されている環境や入力電圧、さらに個々の部品特性の誤差により、実際にモーターに流れる電流にはバラツキがある。このため、前述した所定のマージンを設けている。

一方、電流比較部４３は入力された検出電流値と判定閾値の大きさの比較結果により状態信号を出力するものである。電流比較部４３は判定閾値よりも、電流検出部３６から入力された検出電流値が大きくなった時、状態信号をローレベルからハイレベルにしてマイコン３９へ出力する。これが入力されたマイコンは停止信号をローレベルからハイレベルにして出力し、これが入力された電源部３８は電源出力を停止する。

図５は本発明による空気調和機の動作を示す説明図である。図５において横方向は時間を表し、縦方向において（１）～（５）は制御信号Ｃ３１～Ｃ３５を、（６）は＋１２Ｖ電源の電圧を、（７）は標準消費電流の合計値である合計電流値を、（８）は検出電流値を、（９）は状態信号を、（１０）は停止信号をそれぞれ示している。なお、ｔ０～ｔ１０は時刻である。また、制御信号Ｃ３１～Ｃ３５はステッピングモーターの動作を示しておりローレベルは現在の回転位置で停止状態を、ハイレベルは回転状態をそれぞれ示している。

図５（８）の実線は+１２ボルトの電源において流れる電流を検出した検出電流を示している。また、図５（８）の破線は閾値算出部４２で算出した判定閾値の値を示している。次にこの判定閾値を求める動作を説明する。

ｔ０において、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５がローレベルのため、全てのモーターは停止状態である。この場合、モーター２１～モーター２５は回転を停止し、所定の回転角度で停止している。前述のようにモーター２１～モーター２５はステッピングモーターである。このため、モーター２１～モーター２５は、停止時であっても現在の回転角度を保持するための電圧が印加されている。従ってモーター２１～モーター２５は、停止時にも一定の電流を消費する。

図３で説明したように制御信号がローベルの時の消費電流が電流テーブルに格納されており、制御信号Ｃ３１～制御信号Ｃ３５がローレベルの時、対応するモーターの消費電流値は順に、０．１Ａ，０．１Ａ，０．０５Ａ，０．０５Ａ，０．０５Ａであり、図５（７）に示すようにｔ０において合計電流（標準電流値）は０．３５Ａとなる。

また、ｔ１～ｔ２では制御信号Ｃ３１と制御信号Ｃ３２のみがハイレベルであるため、対応するモーターの消費電流値は、０．２Ａ，０．２Ａ，０．０５Ａ，０．０５Ａ，０．０５Ａであり、図５（７）に示すようにｔ０において合計電流（標準電流値）は０．５５Ａとなる。以下同様に算出した合計電流値と、これをグラフ化したものを図５（７）に示す。

図５（８）の検出電流値においてｔ０～ｔ８の期間は、図７（７）の合計電流値とほぼ同じ電流が流れているが、駆動回路３５の故障のため、ｔ８以降は制御信号の指示とは異なる電流が流れている。ｔ８～ｔ９の期間は合計電流値が０．４５アンペア（標準電流値）の電流となるはずであるが、実際は０．４５アンペア程度の不安定な電流波形となっている。ただし、マージン１０％を加えた判定閾値０.４９５アンペア未満であるため、電流判定部４０は、過電流でなく正常な電流と判断するため、図５（９）に示すように状態信号はローレベルとなっている。

一方、ｔ９以降は制御信号Ｃ３５がハイレベルからローレベルに変化したにもかかわらず、駆動回路３５での消費電流が減少しないため、ｔ９以降も０．４５アンペア程度の不安定な電流が流れ続けている。一方、ｔ９以降は制御信号Ｃ３５がハイレベルからローレベルに変化しているため、判定閾値も０．４９５アンペから０．４４アンペアに低下する。

従ってｔ９の時点で判定閾値よりも実際の検出電流値が大きくなったため、電流判定部４０は、ｔ９以降に状態信号をローレベルからハイレベルにして過電流の発生をマイコン３９に出力する。これが入力されたマイコン３９は、ｔ１０において停止信号をローレベルからハイレベルにして電源部３８の電源出力を停止させる。このため、ｔ１０以降において+１２ボルトの電源の電流はゼロになり、過電流による発火などを防止することができる。

また、マイコン３９は状態信号により過電流を検知し、それに基づいて故障が発生したことを判断する。マイコン３９は過電流が発生したと判断した場合、個々の駆動回路に対して一つずつ制御信号をハイレベルにして再度、過電流の判定を行う駆動テストを実施することにより過電流が発生した駆動回路を特定することができるため、例えば過電流が発生している回路以外の回路を継続して動作させ、実際に修理が終了するまで暫定的に空気調和機１を運転することもできる。

また、本発明では、過電流が発生してから電源の出力を停止するまでの時間、つまり、状態信号がハイレベルとなってから停止信号を出力するまでの時間を遅延させることができる（本実施例ではｔ９～ｔ１０が遅延時間）。
これにより、モーターや駆動回路における一時的な突入電流による誤検出を抑止することができる。

以上説明したように、１つの電流判定部４０が各駆動回路の動作状況により最適な判定閾値を用いて過電流を判定するため、複数の駆動回路に同一の電圧（＋１２Ｖ）を供給する電源部３８を用いた空気調和機（電子機器）１において、駆動回路、又は駆動されるモーターでの過電流を検出する電流判定部を安価に構成することができる。
従来の方法では1つの駆動回路につき１つの過電流検出回路が必要であったが、本発明により１つの電流判定部（過電流検出回路）で複数の駆動回路の過電流を同時に判定できるため、過電流検出回路を安価に構成することができる。

本実施例では閾値算出部４２で過電流用の判定閾値のみを算出し、電流比較部４３で過電流だけを判定しているが、これに限るものでなく、閾値算出部４２で下限電流用の判定閾値も同時に算出し、電流比較部４３で検出電流が過電流用の判定閾値と下限電流用の判定閾値の範囲内にあれば正常、範囲外に有れば異常と判定するようにしてもよい。これにより駆動電流が不足する故障にも対応することが可能になる。

また、本実施例では状態信号で過電流を検出したマイコンが電源部を停止させる停止信号を出力する構成にしているが、これに限るものでなく、状態信号を停止信号の代わりに用いてもよい。これによりマイコンを介することなく、過電流が発生した時、即座に電源を停止させることができ安全性が向上する。
また、本実施例では電流判定部４０をハードウェアとして説明しているが、これに限るものでなく、ソフトウェアで実現してもよい。

１ 空気調和機（電子機器）
２ カバー
３ 室内機
４ 上下風向板
５ 左側左右風向板
６ 右側左右風向板
７ 右フィルタ
８ 左フィルタ
９ 吹出口
２１ モーター
２２ モーター
２３ モーター
２４ モーター
２５ モーター
３０ 室内機制御部
３１ 駆動回路
３２ 駆動回路
３３ 駆動回路
３４ 駆動回路
３５ 駆動回路
３６ 電流検出部
３８ 電源部
３９ マイコン（制御手段）
４０ 電流判定部（電流判定手段）
４１ 電流値記憶部
４２ 閾値算出部
４３ 電流比較部

Claims (2)

1. モーターと前記モーターを駆動する駆動回路とを少なくとも２組以上備え、
   入力された停止信号に従って前記駆動回路への直流電源の供給を停止する電源部と、
   前記電源部から全ての前記駆動回路へ供給される電流を検出して検出電流値として出力する電流検出部と、
   入力された前記検出電流値により前記モーターと前記駆動回路の状態を状態信号として出力する電流判定手段と、
   前記モーターの回転又は停止の制御信号を前記駆動回路ごとに出力するとともに、前記状態信号が入力される制御手段と、を備えた電子機器であって、
   前記電流判定手段は、
   前記駆動回路と対応する前記制御信号が入力された時、前記制御信号の状態と予め記憶した前記駆動回路ごとの消費電流値である標準電流値に基づいて、動作している前記駆動回路の消費電流の合計値を算出し、この算出した消費電流値よりも前記検出電流値が大きい時、過電流を示す前記状態信号を出力し、
   前記制御手段は、過電流を示す前記状態信号が入力された時、前記停止信号により前記電源部から出力される前記直流電源の供給を停止させることを特徴とする電子機器。
2. 前記電流判定手段は、
   前記標準電流値が予め記憶され、前記駆動回路と対応する前記制御信号が入力された時、前記駆動回路と対応する前記消費電流を出力する電流値記憶部と、
   出力された前記消費電流の合計値に基づいて、電流を判定するための判定閾値を出力する閾値算出部と、
   入力された前記検出電流値と前記判定閾値の大きさの比較結果により前記状態信号を出力する電流比較部と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
   
   
   

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