JP3884029B2

JP3884029B2 - 負荷制御システム

Info

Publication number: JP3884029B2
Application number: JP2004155972A
Authority: JP
Inventors: 義文内▲勢▼
Original assignee: 阪神エレクトリック株式会社
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP2005341692A

Description

本発明は、制御対象である負荷を電圧駆動により制御する制御装置、例えば、燃焼機器の吸気量を制御する為のファンモータ制御装置、燃料を制御する比例弁の制御装置、浴室及びその他の部屋の換気をするファンモータの制御装置などを含む負荷制御システムに関する。

従来、ファンモータ等の制御対象たる負荷を電圧駆動する制御装置においては、制御回路からの指示に応じて、定電圧駆動回路が負荷への印加電圧を制御すると共に、制御対象に印加している電圧を検出する電圧検出回路からの検出電圧により出力を補正して、負荷に定電圧を供給するように制御している。

このような制御装置においては、損傷した負荷を駆動する事によって、定電圧駆動回路の駆動素子や電圧検出回路の検出用素子の劣化、破損を防ぐ必要がある。そのため、定電圧駆動回路と負荷との間に保護回路を設けておき、負荷の駆動状態を監視する駆動状態監視手段が異常を検出することに基づいて保護回路を動作させ、定電圧駆動回路から負荷への給電を遮断し、制御装置内回路素子等の破損を防ぐ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５３５６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の制御手法の場合、負荷の駆動状態の異常が生じてから保護回路による給電遮断が実行されるまでの保護回路作動時間が、駆動素子や駆動状態監視用素子が劣化に至るまでの時間より長い場合、駆動素子や駆動状態監視用素子の劣化や破損を回避できない。特に、保護回路や駆動状態監視手段は、負荷を通常動作させた時に機能するよう設計されており、通常動作開始時には異常が検出されず、保護回路も動作しないまま、通常動作領域の制御電圧が損傷した負荷に印加された場合には、駆動素子や駆動状態監視用素子に対して多大なダメージを与える虞れがあった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、負荷の損傷等に起因する異常を通常動作前に検出して、制御装置内の回路素子の劣化や破損を効果的に抑制できる負荷制御システムの提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、制御電圧が印加されて駆動する負荷（例えば、ファンモータ２０）と、該負荷に対する駆動電圧の給電制御により負荷の動作制御を行う制御装置（１０）と、を備え、上記制御装置は、少なくとも、負荷の駆動・停止を統括的に制御する主制御手段（例えば、マイクロコンピュータ１１）と、上記主制御手段からの指令信号に基づいて制御対象である負荷へ電圧を印加する給電手段（例えば、定電圧駆動回路１２）と、負荷の駆動状態を監視する駆動状態監視手段（１３）と、上記給電手段と負荷との間に設けられ、上記駆動状態監視手段が監視する負荷の駆動状態が異常と判定できる異常状態の発生に基づいて給電手段から負荷への電圧印加を遮断する保護手段（例えば、保護手段１４）と、上記保護手段が作動した異常状態の発生を記憶する記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６）と、を備え上記主制御手段は、上記記憶手段に異常状態発生記憶が有る場合、給電手段から負荷への制御電圧印加を行わない動作停止状態を保持する負荷制御システム（例えば、燃焼機器１）において、外部操作が可能な停止状態解除スイッチを有し、上記主制御手段は、上記停止状態解除スイッチが操作されることに基づいて記憶手段から異常状態発生記憶を消去すると共に解除スイッチ操作記憶を記憶手段に記憶させ、この解除スイッチ操作記憶が有る場合、負荷へ駆動用の制御電圧を印加する通常動作を行う前に、負荷が動作せず、該負荷が短絡破損していても駆動状態監視手段にダメージを与えない程度の電圧として予め定めた検査電圧を負荷へ印加するように、給電手段へ指令信号を送信し、予め定めた検査基準に基づいて、駆動状態監視手段から供給される駆動状態の情報から異常の有無を判定し、検査電圧が印加された負荷の駆動状態が正常と判定した場合には、記憶手段から解除スイッチ操作記憶を消去して負荷の通常動作が可能な通常動作状態に復帰させ、検査電圧が印加された負荷の駆動状態が異常と判定した場合には、記憶手段から解除スイッチ操作記憶を消去すると共に異常状態発生記憶を書き込み、給電手段から負荷への制御電圧印加を行わせない動作停止状態を保持することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載の負荷制御システムにおいて、視覚的報知および／または聴覚的報知が可能な報知手段（例えば、スピーカ２２，リモコン２の表示器２ａ）を備え、上記主制御手段は、動作停止状態であることを上記報知手段により報知するようにしたことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の負荷制御システムにおいて、上記記憶手段は、電源断によっても記憶内容が失われない不揮発性であることを特徴とする。

請求項１に係る負荷制御システムによれば、主制御手段が、停止状態解除スイッチが操作されることに基づいて記憶手段から異常状態発生記憶を消去すると共に解除スイッチ操作記憶を記憶手段に記憶させ、この解除スイッチ操作記憶が有る場合、給電手段から負荷へ駆動用の制御電圧を印加する通常動作を行う前に、給電手段から負荷へ検査電圧を印加させ、このときの負荷の駆動状態を駆動状態監視手段が監視するので、駆動状態監視手段の構成素子がダメージを受けることなく負荷の駆動状態を適正に監視でき、また、この信頼性のある駆動状態の情報に基づいて、主制御手段が異常の有無を判定し、検査電圧が印加された負荷の駆動状態が正常と判定した場合には、記憶手段から解除スイッチ操作記憶を消去して負荷の通常動作が可能な通常動作状態に復帰させ、異常と判定した場合には、記憶手段から解除スイッチ操作記憶を消去すると共に異常状態発生記憶を書き込み、給電手段から負荷への制御電圧印加を行わせない動作停止状態を保持するので、停止状態解除スイッチが操作されたものの異常状態発生の原因が適正に処理されたか懸念される場合に、いきなり給電手段から負荷へ制御電圧が印加される通常動作が行われることはなく、制御装置内の回路素子の劣化や破損を効果的に防止できる。

また、請求項２に係る負荷制御システムによれば、視覚的報知および／または聴覚的報知が可能な報知手段を備え、主制御手段が、動作停止状態であることを報知手段により報知するようにしたので、負荷動作異常の検出による動作停止状態にあることを報らせることができ、修理等の迅速な対応を促すことができる。

また、請求項３に係る負荷制御システムによれば、記憶手段は、電源断によっても記憶内容が失われない不揮発性としたので、異常状態発生の後に、電源が遮断されて再投入された時でも、異常状態発生の記憶もしくは解除スイッチ操作の記憶が記憶手段に残り、異常状態発生記憶が記憶手段に残っていれば主制御手段は動作停止状態を保持し、解除スイッチ操作記憶が記憶手段に残っていれば主制御手段は検査電圧の印加による異常の有無を判定するので、一層信頼性の高いものとなる。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る負荷制御システムを燃焼機器１に適用し、制御装置１０によって負荷としてのファンモータ２０を駆動制御するものである。

制御装置１０には、ファンモータ２０の駆動・停止を統括的に制御する主制御手段としてのマイクロコンピュータ１１と、該マイクロコンピュータ１１からの指令信号に基づいてファンモータ２０へ電圧を印加する給電手段としての定電圧駆動回路１２と、ファンモータ２０の駆動状態を監視する駆動状態監視手段１３と、定電圧駆動回路１２からファンモータ２０への給電路に設けられる保護手段としての保護回路１４を備える。

上記駆動状態監視手段１３がファンモータ２０の駆動状態を監視するための情報としては、定電圧駆動回路１２から印加されている印加電圧以外の情報であれば何でも良く、例えば、電流，回転数，トルク，圧力などがある。本実施形態においては、駆動状態監視手段１３に電流検出用抵抗を設け、その検出電流値をファンモータ２０の駆動状態の情報としてマイクロコンピュータ１１、定電圧駆動回路１２、保護回路１４へ供給するものとした。

また、保護回路１４は、駆動状態監視手段１３からの監視情報たるファンモータ電流を受け、ファンモータ２０の駆動状態が異常と判定する（例えば、ファンモータ電流が所定のしきい値を越える）ことに基づいて、定電圧駆動回路１２からファンモータ２０への給電路を遮断して、ファンモータ２０を強制停止させる。この保護回路１４としては、電磁継電器などを適用できる。なお、保護回路１４が作動したか否かは、駆動状態監視手段１３からの監視情報（ファンモータ電流が所定のしきい値を越えたか否か）に基づいて、マイクロコンピュータ１１でも判定できるが、保護回路１４の作動状態を保護回路１４からマイクロコンピュータ１１へ送信するようにしても良い（図中、破線で示す）。

上記マイクロコンピュータ１１は、赤外線送受信器や入出力ポート等からなる通信手段１５を介して、使用者が操作するリモコン２からの信号に応じて、燃焼機器１の動作を統括的に制御するもので、ファンモータ２０の制御のほか、図示を省略した燃料調整弁の制御等も行う。なお、マイクロコンピュータ１１への指令は、リモコン２で行うものに限らず、燃焼機器１の本体に設けられた操作パネル２１からの設定操作により動作するようにしても良い。

上記のように構成した制御装置１０において、例えば、リモコン２からの運転開始指令を受けた場合、通信手段１５を介して該指令を受けたマイクロコンピュータ１１は、定電圧回路１２に指令信号を送信することで、定電圧駆動回路１２からファンモータ２０へ駆動用の制御電圧が印加され、ファンモータ２０が動作する。

上記制御装置１０がファンモータ２０を制御するに際しては、ファンモータ２０の駆動状態を駆動状態監視手段１３がファンモータ電流により監視し、監視結果であるファンモータ電流の情報は、例えば、主制御手段１１，保護回路１４，定電圧駆動回路１２へ供給され、ファンモータ電流が所定のしきい値を越えた場合、ファンモータ２０の駆動状態が異常と判定でき、これを異常状態の発生として保護回路１４が定電圧駆動回路１２からファンモータ２０への給電路を遮断することにより、ファンモータ２０は速やかに停止し、制御装置１０内の回路素子の損傷を防止できる。

また、駆動状態監視手段１３からの監視情報（ファンモータ電流）に基づいて、異常状態発生と判定したマイクロコンピュータ１１は、異常状態が発生した旨を記憶し、この異常状態発生記憶に基づいて、マイクロコンピュータ１１は、定電圧駆動回路１２に対する制御電圧印加を指令しない動作停止状態となる。

なお、この記憶は、マイクロコンピュータ１１が内蔵する作業用のメモリであるＲＡＭ（揮発性メモリ）に記憶させても良いが、本実施形態においては、不揮発性の記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ１６に異常状態発生記憶として書き込み、燃焼機器１の主電源が切られて再度電源投入されて制御装置１０が動作可能になった時でも異常状態発生の記憶が保持されるものとした。従って、本実施形態に係る燃焼機器１においては、主電源を一旦切った後に電源を再投入したり、主制御装置１０をリセットしたりしても、マイクロコンピュータ１１がＥＥＰＲＯＭ１６の異常状態発生記憶を参照することで、定電圧駆動回路１２に対する制御電圧印加を指令しない動作停止状態を保持するのである。

また、上記ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶させた異常状態発生記憶に基づいて、マイクロコンピュータ１１が動作停止状態とした場合には、これを聴覚的報知手段であるスピーカ２２の警報として使用者に報らせ、修理等の適切な対処を促す。また、燃焼機器１が動作停止状態である事を示す信号をリモコン２へ送信し、リモコン２が備える視覚的報知手段である表示器２ａに「異常発生！」等のメッセージを表示するようにしても良い。その他、燃焼機器１の筐体適所に設けた警報ランプやＬＥＤ等を点灯・点滅させて動作停止状態を報知するようにしても良い。

上記のような報知手法により動作停止状態を報らせた後、例えば、動作異常の原因に対する修理作業が行われ、最後に作業員等が停止状態解除スイッチ２３を操作すると、この停止状態解除スイッチ２３の解除動作を検出したマイクロコンピュータ１１が、ＥＥＰＲＯＭ１６から異常状態発生記憶を消去すると共に、解除スイッチ操作記憶をＥＥＰＲＯＭ１６に書き込む。そして、リモコン２や操作パネル２１からの動作指令を受けたマイクロコンピュータ１１は、先ずＥＥＰＲＯＭ１６の記憶を確認することで、解除スイッチ操作記憶が残っていることを確認できる。

なお、修理作業が完了した後であっても、停止状態解除スイッチ２３が操作されていなければ、主電源を一旦切った後に電源を再投入した場合でも、ＥＥＰＲＯＭ１６には異常状態発生記憶が残ったままであり、リモコン２や操作パネル２１からの動作指令を受けたマイクロコンピュータ１１は、先ずＥＥＰＲＯＭ１６の記憶を確認することで、異常状態発生記憶が残っていることを確認できるので、動作停止状態を保持すると共に、報知手段による報知を行う。

一方、修理作業が完了したか否かに拘わらず、停止状態解除スイッチ２３が操作されると、ＥＥＰＲＯＭ１６から異常状態発生記憶が消去されると共に解除スイッチ操作記憶が書き込まれるので、主電源を一旦切った後に電源を再投入した場合、ＥＥＰＲＯＭ１６には解除スイッチ操作記憶が残っており、リモコン２や操作パネル２１からの動作指令を受けたマイクロコンピュータ１１は、先ずＥＥＰＲＯＭ１６の記憶を確認することで、解除スイッチ操作記憶が残っていることを確認できる。

而して、本実施形態に係る燃焼機器１における制御装置１０のマイクロコンピュータ１１は、リモコン２や操作パネル２１からの動作指令を受けた時に、解除スイッチ操作記憶がＥＥＰＲＯＭ１６に有ることを確認した場合、ファンモータ２０へ駆動用の制御電圧を印加する通常動作を行う前に、検査電圧（ファンモータ２０が動作せず、このファンモータ２０が短絡破損していても駆動状態監視手段１３の電流検出用抵抗素子にダメージを与えない程度の低い電圧）を印加するように定電圧駆動回路１２に指令信号を送信し、定電圧駆動回路１２からファンモータ２０へ検査電圧を印加させる。なお、ファンモータ２０は、検査電圧が印加されても回転動作はしない。

上記のようにＥＥＰＲＯＭ１６の解除スイッチ操作記憶が記憶されていることに基づいてファンモータ２０へ検査電圧を印加させたマイクロコンピュータ１１は、駆動状態監視手段１３より供給される駆動状態の情報（ファンモータ電流）を予め定めた検査基準（検査電圧印加時のファンモータ２０から駆動状態検出手段１３が検出する電流値が所定のしきい値を越えているか否か）に基づいて、異常の有無を判定する。

そして、検査電圧が印加されたファンモータ２０の駆動状態が正常と判定（異常ではないと判定）したマイクロコンピュータ１１は、ＥＥＰＲＯＭ１６から解除スイッチ操作記憶を消去する。これにより、燃焼機器１は通常動作状態に復帰することとなり、定電圧駆動回路１２からファンモータ２０へ制御電圧が印加され、ファンモータ２０が通常動作する。

一方、検査電圧が印加されたファンモータ２０の駆動状態が異常と判定した場合、マイクロコンピュータ１１は、ＥＥＰＲＯＭ１６から解除スイッチ操作記憶を消去すると共に異常状態発生記憶を書き込む。これにより、定電圧駆動回路１２からファンモータ２０への制御電圧印加を行わせない動作停止状態が保持されることとなる。したがって、異常状態発生に対する適正な修理が完了していないにも拘わらず、停止状態解除スイッチ２３が操作されたような場合でも、適正動作を期せないファンモータ２０へ制御装置１０から制御電圧が印加されることを未然に防げるので、ファンモータ２０の異常動作に起因して、制御装置１０内の回路素子が劣化したり破損したりすることを効果的に防止できる。

しかも、通常動作前の検査として定電圧駆動回路１２から印加する検査電圧は、ファンモータ２０の駆動状態が異常な場合でも、駆動状態監視手段１３がダメージを受けない程度の低い電圧値であることから、駆動状態監視手段１３より供給されるファンモータ２０の駆動状態の情報は信頼に足るものであり、マイクロコンピュータ１１による異常判定の信頼性も高いものとなる。

なお、上述した異常状態発生記憶や解除スイッチ操作記憶を書き込むＥＥＰＲＯＭ１６には、その他の情報を記憶保持させるようにしても良い。例えば、制御装置１０を構成する実回路（定電圧駆動回路１２や駆動状態監視手段１３などの回路素子特性のバラツキや接続部における接触抵抗のブレなど）に起因した制御誤差の補正情報をＥＥＰＲＯＭ１６に記憶させておき、マイクロコンピュータ１１が定電圧駆動回路１２を制御するに当たっては、ＥＥＰＲＯＭ１６から読み出した補正情報を加味して制御電圧を指示したり、駆動状態監視手段１３から供給されるファンモータ２０の駆動状態の情報を判定するための判定基準を補正したりすることで、高精度の制御を実現できる。

また、上述した補正情報は、設定操作手段として機能する操作パネル２１からマイクロコンピュータ１１へ送信することで、これを受けたマイクロコンピュータ１１がＥＥＰＲＯＭ１６に書込むものとしたが、これに限らず、リモコン２からマイクロコンピュータ１１へ補正情報を送信しても良いし、或いは、その他の通信回線を介して補正情報を送信するようにしても良い。

本発明に係る負荷制御システムを燃焼機器に適用した概略構成図である。

符号の説明

１燃焼機器
１０制御装置
１１マイクロコンピュータ
１２定電圧駆動回路
１３駆動状態監視手段
１４保護回路
１５通信手段
１６ＥＥＰＲＯＭ
２０ファンモータ
２１操作パネル
２２スピーカ
２３停止状態解除スイッチ
２リモコン
２ａ表示器

Claims

制御電圧が印加されて駆動する負荷と、該負荷に対する駆動電圧の給電制御により負荷の動作制御を行う制御装置と、を備え、
上記制御装置は、少なくとも、
負荷の駆動・停止を統括的に制御する主制御手段と、
上記主制御手段からの指令信号に基づいて制御対象である負荷へ電圧を印加する給電手段と、
負荷の駆動状態を監視する駆動状態監視手段と、
上記給電手段と負荷との間に設けられ、上記駆動状態監視手段が監視する負荷の駆動状態が異常と判定できる異常状態の発生に基づいて給電手段から負荷への電圧印加を遮断する保護手段と、
上記保護手段が作動した異常状態の発生を記憶する記憶手段と、
を備え
上記主制御手段は、上記記憶手段に異常状態発生記憶が有る場合、給電手段から負荷への制御電圧印加を行わない動作停止状態を保持する負荷制御システムにおいて、
外部操作が可能な停止状態解除スイッチを有し、
上記主制御手段は、上記停止状態解除スイッチが操作されることに基づいて記憶手段から異常状態発生記憶を消去すると共に解除スイッチ操作記憶を記憶手段に記憶させ、この解除スイッチ操作記憶が有る場合、負荷へ駆動用の制御電圧を印加する通常動作を行う前に、負荷が動作せず、該負荷が短絡破損していても駆動状態監視手段にダメージを与えない程度の電圧として予め定めた検査電圧を負荷へ印加するように、給電手段へ指令信号を送信し、予め定めた検査基準に基づいて、駆動状態監視手段から供給される駆動状態の情報から異常の有無を判定し、検査電圧が印加された負荷の駆動状態が正常と判定した場合には、記憶手段から解除スイッチ操作記憶を消去して負荷の通常動作が可能な通常動作状態に復帰させ、検査電圧が印加された負荷の駆動状態が異常と判定した場合には、記憶手段から解除スイッチ操作記憶を消去すると共に異常状態発生記憶を書き込み、給電手段から負荷への制御電圧印加を行わせない動作停止状態を保持することを特徴とする負荷制御システム。
視覚的報知および／または聴覚的報知が可能な報知手段を備え、
上記主制御手段は、動作停止状態であることを上記報知手段により報知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の負荷制御システム。
上記記憶手段は、電源断によっても記憶内容が失われない不揮発性であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷制御システム。