JPH0336954A - 交流電源制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、電気応用機器の交流電源制御装置に係るもの
で、特に、１００Ｖ／２２０Ｖの何れの交流電圧が印加
されても、応用機器の内部に破損のないように、交流電
圧を自動的に切換るようにした交流電源制御装置及び制
御方法に関する。

「従来の技術」 従来の交流電源装置は、トランスを利用して安定電圧を
得るのがその主な目的であった。１００■、又は２２０
Ｖを兼用する電気応用機器においては、トランスにタッ
プを形成して、１００ｖ、又は２２０■を選択し、トラ
ンスの出力電圧を−・定にするようにした、スイッチ切
換方式を採用するものが大部分であった。スイッチ切換
方式としては、ロータリスイッチでタップ切換をするも
の、あるいは継電器で切換るもの等がある。

「発明が解決しようとする課題」 このような方式を、抵抗性負荷や誘導性負荷の電気応用
機器に適用する場合、交流電圧を選択しても、電圧変動
に対する直流電圧の補償がなされないので、電気応用機
器の電気的な特性に応した別個の直流電圧回路を具備さ
せなければならない。

また、電圧検出回路によって交流電圧を検出し、自動切
換を実行するようにしなければならなかった。

したがって、従来の交流電源制御は、回路の追加によっ
て複雑になり、その製作単価が高価になる欠点があった
。

このような問題点を解決するために、本発明は、使用電
圧が変わる場合、各負荷に供給する電圧を一定にする。

これを実現するために、電圧検出回路で印加電圧を検出
し、抵抗性負荷の場合は、単位時間当たりの印加電圧を
変化させ、モータのように回転磁場を必要とする誘導性
負荷の場合は、電圧変化に応じて位相制御を自動に行う
。これによって、各種の電気応用機器に効果的に適用す
ることができる交流電源制御装置を提供することを目的
にする。

又、本発明は、抵抗性負荷及び誘導性負荷に対して、印
加される電圧の変化に応じて、電圧を自動切換する交流
電源制御方法を提供することを他の目的にする。

「課題を解決するための手段」 上述した課題を解決するために、この発明は、交流電源
電圧を直流電圧に変換する直流電圧回路、この直流電圧
回路の出力電圧を所定の基準電圧と比較する比較手段、
および、この比較手段の出力に基づいて前記交流電源電
圧の変動を検出する検出手段とからなる電圧比較検出回
路と、前記電圧比較検出回路の検出手段によって、出力
電圧を調整する手段を具備する電圧選択回路と、電圧の
変動による位相変化を検出する一つ以上の位相検出手段
を具備する位相検出部と、抵抗性負荷への電圧印加をＯ
Ｎ／ＯＦＦする一つ以上のスイノチング手段を具備した
スイッチング駆動部と、 電圧の変動による位相変化に基づいて、誘導性負荷への
供給電圧を制御する一つ以」−の誘導性負荷駆動手段を
有する交流負荷駆動部と、抵抗性負荷の動作状態を検出
する検出部及び該検出部の信号を増幅して演算手段に印
加する増幅回路と、 電気応用機器の直流負荷に電源供給する直流電圧回路と を有することを特徴とする。

また、抵抗性負荷および／または誘導性負荷から構成さ
れる電気応用機器において、負荷の種類に応じて電圧制
御機能の選択を行う段階と、抵抗性負荷の温度を検出比
較し、温度比較に基づいて抵抗性負荷を制御し、抵抗性
負荷が定常状態で動作した後、位相検出に基づいて誘導
性負荷を制御する段階と、 抵抗性負荷及び誘導性負荷に関する動作の異常の有無を
検出して装置をリセットするか否かを判断する段階と を有することを特徴とする。

「作用」 以上のように、本発明は、交流負荷の１ｏｏｖ／２２０
Ｖを自動的に選択する。また、電圧変動の補償回路を設
けたから、抵抗性負荷用の電源装置にトランスを設ける
必要がない。さらに、印加電圧に応じて結線を切換えた
り、抵抗性負荷の配列を直列にしたり、並列に変えたり
する必要のない交流電源制御装置を提供することができ
る。

「実施例」 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に記述
する。

第１図及び第２図は、ファンヒーターに本発明を適用し
た場合の実施例を示すブロック線図及び詳細回路図であ
る。なお、ファンヒーターは、抵抗性負荷と誘導性負荷
とを持つ電気応用機器の代表的な例である このヒーター回路は、ファンヒーターの動作ヲ制御する
マイコン１００を具備する。このマイコン１００には、
温度及び点火状態検出部２００によって検出されたファ
ンヒーターの温度や点火温度の検出信号が増幅回路３０
０を介して供給される。

温度及び点火状態検出部２００は、抵抗性負荷ノヒータ
ーの温度を検出するサーミスター５と、フレームロッド
６とで構成され、ヒーター温度及び点火温度を検出する
。各検出信号は、増幅回路３００の抵抗３３及び３４を
それぞれ個別的に経由して、演算増幅器３５及び３６の
非反転端子に印加される。

増幅回路３００の演算増幅器３５及び３６は、その反転
端子が出力側と接続されてフィードバックループを構成
している。また、その出力側がマイコン１００の端子Ｐ
、及びＰ４に個別的に接続されている。

リレー駆動部４００は、ヒーター２４及び点火器２９等
を駆動させるリレー３及びリレー４と、これらのリレー
３，４を駆動するリレー駆動ＩＣ・２とを具備し、マイ
コン１００の端子Ｐ、、Ｐ。

に接続されている。なお、リレー駆動ＩＣ・２は、市販
されているものをそのまま流用することができる。

交流負荷駆動部５００は、マイコン１００の出力端子Ｐ
　Ｉ　＋　　Ｐ’ａ　＋　　Ｐ　ｔｏに接続される。マ
イコン１００の出力端子Ｐ８　＋　　Ｐ９　＋　　ｐ＋
ｏは、各々抵抗ｔｏ’、１１’、１２’を経由して、ホ
トカブラｐｃ、、、ｐｃ、、ｐｃ、のホトダイオード１
０゜１１．１２のアノード側に接続される。これらのホ
トダイオードｔｏ、１１．１２から構成された交流負荷
駆動部５００は、後述するようにして、誘導性負荷であ
る電子バルブ２８、ファンモーター３０、およびバーナ
ーモーター３１の動作を制御する。

一方、交流電源プラグ３２は、電圧比較検出回路６００
と直流電源部７００に接続されている。

電圧比較検出回路６００において、ブリッジ整流回路１
５は電源線に接続され、整流された出力が分圧抵抗３７
及び３８によって分圧される。分圧された電圧は抵抗３
９によって電圧降下され、ツェナーダイオード４０のカ
ソードに印加される。

ツェナーダイオード４０のアノード側は、リソプル除去
コンデンサー４１と、ゲート電圧安定抵抗４２とを経由
して、サイリスク−４３のゲートに接続される。。

サイリスター４３は、そのカソード側はブリッジ整流回
路１５の接地側に接続され、そのアノード側は、ダイオ
ード４４と逆並列接続されたリレー１６に接続される。

このリレー１６は、ブリッジ整流回路１５の電圧印加側
に接続される。

直流電源部７００は、ブリッジ整流回路１４が直流電圧
回路１３に接続された構成をもち、直流電圧回路１３の
出力端子Ｅ、、Ｅ、及びＯＶから出力される電圧を、第
２図に示したように、マイコン１００、温度及び点火状
態検出部２００、リレー駆動部４００、交流負荷駆動部
５００等の各回路部に印加する。

又、電圧比較検出回路６００は、電圧選択回路８００に
接続され、電源電圧横脇信号を供給する。

電圧選択回路８００は、交流プラグ３２の両端に接続さ
れる電圧選択トランス１７を具備している。このトラン
ス１７は、その−側が電圧比較検出回路６００のリレー
１６の可動接点に連結され、その動作によって交流電源
の電圧を選択する。たとえば、交流電圧が高い場合（た
とえば２２０Ｖの場合）には、リレー１６が動作して交
流電圧がトランスｌ　７　側に切り換えられ、トランス
１７の中間タップｅ！から降下された電圧が取り出され
る。このとき、ダイオード４５と抵抗４６とに直列接続
されたホトカプラＰＣ１のホトダイオード１８が点燈さ
れる。

一方、交流電圧が低い場合（たとえば１００Ｖの場合）
には、リレー１６が動作しない。このため、トランス１
７は切り離された状態となり、電圧降下は行われない。

なお、ホトダイオード１８は、逆電圧印加防止ダイオー
ド４７に接続されていると共に、トランス１７の中間タ
ップｅ、に接続されているので、リレー１６が動作しな
い低電圧の時には点燈しない。

第２図の装置は、電圧選択回路８００以外にも、抵抗性
負荷及び誘導性負荷に電源を印加するためのリレー駆動
部４００、交流負荷駆動部５００及び後述する位相検出
部９００などを備えている。

まず、交流電源に接続された電源スイツチ４８が設けら
れ、この電源スイツチ４８にダイオード４９、抵抗５０
、ホトカブラＰＣ７のホトダイオード２０、及び逆起電
圧防止タイオード５１が直列接続され、これらがスイノ
チ４８によってオン／オフされるようになっている。

このホトカプラーＰＣｌのホトダイオード２０には、リ
レー３の可動端子に接続されたヒーター２４と、ヒータ
ー２４の作動スイッチ５５に接続された加湿器２３が並
列に接続されている。

トライアック２１とホトトライアック２２は、抵抗５４
によって接続され、トライアック２１のゲートとホトト
ライアック２２のカソードとの間には、安定用コンデン
サー５３とゲート電圧安定化抵抗５２との並列回路が接
続されている。このようにトライアック２１．ホトトラ
イアツク２２、抵抗５２．５４及びコンデンサー５３か
ら構成されたトライアック駆動部１０００において、ホ
トトライアノクＰＴＡＣの受光部２２は、その発光部７
と協働してヒーター２４を制御する。なお、発光部７は
、抵抗９′を介してマイコン１００の端子Ｐ７に接続さ
れている。

トライアック駆動部１０００の右側においては、電子バ
ルブ駆動部２５と電子バルブ２８との直列回路が、リレ
ー４の接点ＲＹ４を経由して、交流電源に接続されてい
る。点火器２９も同様に、接点ＲＹ４を介して交流電源
に接続されている。また、交流電源プラグ３２には、リ
レー１６の接点ＲＹＩ（３を介して、ファンモーター駆
動部２６に接続されたファンモーター３０と、バナーモ
ーター駆動部２７に接続されたバナーモーター３１が接
続されている。

位相検出部９００は、ホトカプラーＰＣｌ及びＰＣｌの
ホトトランジスター８及び９の並列接続で構成され、ホ
トダイオード１８及び２０からの信号を受信する。つま
り、位相検出部９００と電圧選択回路８００は、ホトカ
プラーＰＣ１、及びＰＣ７によって接続されている。

このホトトランジスター８及び９のコレクターには、抵
抗５４及び５５がそれぞれ接続されている。抵抗５４及
び５５で検知された電圧変動は、マイコン１００の端子
Ｐ２、及びＰ６に印加される。

このように構成された本発明は、電圧比較検出回路６０
０で交流入力電圧を検出して、一定電圧以上が印加され
るとリレー１６が作動し、電圧選択回路８００のトラン
ス１７を動作させる。この時、トランス１７によって降
圧された電圧が、リレー１６の接点ＲＹＩ６を介して、
交流電源として供給される。

このような動作で、１００Ｖ／２２０Ｖの電圧を常にｔ
ｏｏｖに電圧降下させて供給する。また、電源電圧変動
がある場合、位相検出回路９００で変動電圧を検出して
、マイコン１００に提供することによって、マイコン１
００は各負荷に一定電圧を供給するような制御信号を出
力する。

即ち、電圧比較検出回路６００に電圧が印加されると、
ブリッジ整流回路１５はこれを整流する。

この整流出力の最大出力電圧が抵抗３７及び３８によっ
て分圧され、その分圧電圧を抵抗３９を経由して、ツェ
ナーダイオード４０に印加する。この印加電圧がツェナ
ーダイオード４０の最大定格電圧以上になると、ツェナ
ーダイオード４０は、ＯＮとされてサイリスター４３を
動作させ、同時にリレー【６を駆動する。つまり、印加
電圧がツ。

チーダイオード４０を動作させた場合は、トランス１７
によって電圧降下され、この電圧はホトカプラーＰＣ３
のホトダイオード１８を点燈させる。

これによって、位相検出回路９００のホトトランジスタ
ー８が動作し、この電圧がマイコン１００に印加される
。マイコン１００は、この印加電圧の変動状態を判断す
る。

通常、マイコン１００は、６０Ｈｚの周波数を基準に入
力電圧を比較判断する。すなわち、第４図（Ｄ）に示す
ように、最大振幅Ｖｍの交流波形が電圧Ｖａになる位相
をθとすると、これらは次のような関係にある。

Ｖａ＝ｓ　ｉ　ｎθＸＶｍ したがって、電圧Ｖａに達するまでの位相θに対応する
時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃによって、電圧Ｖｍを検知するこ
とができる。

同様に、ホトカプラーＰＣ，のホトダイオード２０によ
る検出信号も、ホトトランジスター９を作動させ、その
コレクター電圧がマイコン１００の端子Ｐ、に印加され
る。

このように、位相検出回路９００のホトカプラーＰＣ，
及びＰＣ，のホトトランジスター８及び９がＯＮされる
時間をｔとすると、第４図（Ｄ）の波形のように、電圧
Ｖ、、Ｖ、、Ｖ、が電圧Ｖａに到達する時間はｔａ、ｔ
ｂ、ｔｃになって各々異なることになる。

すなわち、ホトトランジスター８及び９がＯＮされる時
間は、電圧Ｖ、、Ｖ、、Ｖ、によって、第４図（Ｆ）に
示すように、時間ｔａ、ｔｂ’ｔｃ’　となり、その差
異によってマイコン１００は、電圧の変動状態を演算す
る。

一方、抵抗性負荷であるヒーター２４の電圧制御は、第
４図（Ａ）〜（Ｃ）の波形図のように行われる。すなわ
ち、電圧変化に応じて波形制御を行い、ヒーター２４が
同一発熱量を発生するように、瞬間的に波形をＯＮ１０
　Ｆ　Ｆ　して、位相制御する。

ここで、発熱量Ｑは、 である。したがって、電圧Ｖによるヒーター２４の駆動
は、ホトトライアックＰＴＡＣの発光部７を制御し、そ
の受光部２２によってトライアック２１のゲート信号を
制御して行う。この結果、交流電圧が高く、リレー１６
が作動する場合、ヒーター２４は、第４図（Ｂ）の波形
のように制御される。

一方、誘導性負荷のファンモーター３０とバナーモータ
ー３１は、ファンモーター駆動部２６とバナーモーター
駆動部２７によって駆動される。

これらの駆動部２６、および２７は、ホトカプラーＰＣ
，とｐｃ、の信号によって、第４図（Ｈ）の波形のよう
に制御される。すなわち、電源電圧が変動すると、ホト
カプラーＰＣ５とＰＣ４から第４図（Ｇ）のような波形
のモーター駆動信号が発光され、これに基づいて、第４
図（Ｈ）のようなモーター駆動電圧がモーター駆動部２
６．２７でつくられる。

石油燃焼器の電子バルブ２８は、電子バルブ駆動部２５
によって駆動制御される。この電子バルブ駆動部２５は
、リレー４が動作状態にあり、かつホトカプラーＰＣｓ
が作動したときに動作するようになっている。なお、ス
イッチ４８のＯＮ／ＯＦＦ状態は、ホトカプラーＰＣ２
を介してマイコン１００に伝えられる。

マイコン１００は、ヒーターの温度検出用サーミスター
５の抵抗変化を検出し、リレー３を用いてヒーター２４
を制御する。同様に、リレー４を動作させることにより
点火器２９を制御する。マイコン１００は、また、燃焼
動作中に点火の状態を検出するフレームロッド６からの
信号を取り込み、異常状態をチェソクし、異常状態時に
はシステムをリセットする。

上述したファンヒーターは、抵抗性及び誘導性負荷の双
方を持つものであるが、本発明は電子式の食器洗滌器や
電気ヒーター等にも適用することができる。また、抵抗
性負荷、あるいは誘導性負荷の一方のみを有する電気応
用機器にも適用できることはいうまでもない。

本発明の方法は、第３図のフローチャートに示される。

まず、抵抗性負荷、あるいは誘導性負荷の種類に応じて
、電圧制御機能の選択を行う。すなわち、ホトカプラー
ｐｃ、、ｐｃ、、ｐｃ、、ｐＴＡＣに対応する負荷の種
類に応じて、上述した抵抗性負荷に対する電圧制御を行
うか、誘導性負荷に対する電圧制御を行うかの、電圧制
御機能の選択を行う（ステップ１０１）。

ステップｌＯ１で機能選択が完了すると、ステップ１０
２で自動電圧選択を行う。すなわち、印加電圧が１００
Ｖ／２２０Ｖのいずれかを判断し、２２０■のときには
、リレー１６をオンとしてトランス１７を作動させて電
圧を降下し、降下した電圧を供給する。一方、１００Ｖ
のときには、リレー１６をオフのままとし、トランス１
７を切り離したままの状態で、電圧１００Ｖを直接供給
する。

次のステップ１０３では、位相検出器９００によって印
加電圧の位相検出を行う。位相検出がなされると、マイ
コンｌＯＯは、ステノブ１０４において、温度及び点火
状態検出部２００からの信号を受信し、ヒーター（抵抗
性負荷のもの）の温度を所望の設定温度と比較する。ヒ
ーターが所定の発熱量を持たない場合、ステノブ１０５
に移り、ヒーターを駆動するためのヒーター動作信号を
出力する。一方、定常動作時にはステップ１０６に移行
してファンヒーターの基本的な燃焼動作を行う。

このように動作する間に、ステップ１０７において、上
記検出部２００のフレームロッド６からの検出信号によ
って、異常状態を検出すると、機器をリセｙｈ状態とす
る。異常状態でない場合は、ステップ１０７からステッ
プ１０１に戻る。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、交流印加電圧が
変わった場合（たとえば、１ｏｏｖから２２０Ｖに変わ
った場合）、その電圧を装置の定格電圧に自動的に合わ
せることができる。

また、交流印加電圧の瞬時値が設定電圧に到達するまで
の時間に基づいて、電圧変動を検出し、抵抗性負荷につ
いては抵抗性負荷の発熱量を判断し、誘導性負荷につい
ては電圧変動に応じて、その位相を補償するようにした
ので、電気応用機器の最適の動作状態を維持させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による交流電源制御装置を簡
略に示したブロック線図、 第２図は上記交流ｉｉ源制御装置の詳細回路図、第３図
は本発明の交流電源制御方法を示したフローチャート、 第４図は上記交流？４源制御装置の制御方法を示す波形
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電源電圧を直流電圧に変換する直流電圧回路、
   この直流電圧回路の出力電圧を所定の基準電圧と比較す
   る比較手段、および、この比較手段の出力に基づいて前
   記交流電源電圧の変動を検出する検出手段とからなる電
   圧比較検出回路と、前記電圧比較検出回路の検出手段に
   よって、出力電圧を調整する手段を具備する電圧選択回
   路と、電圧の変動による位相変化を検出する一つ以上の
   位相検出手段を具備する位相検出部と、 抵抗性負荷への電圧印加をＯＮ／ＯＦＦする一つ以上の
   スイッチング手段を具備したスイッチング駆動部と、 電圧の変動による位相変化に基づいて、誘導性負荷への
   供給電圧を制御する一つ以上の誘導性負荷駆動手段を有
   する交流負荷駆動部と、 抵抗性負荷の動作状態を検出する検出部及び該検出部の
   信号を増幅して演算手段に印加する増幅回路と、 電気応用機器の直流負荷に電源供給する直流電圧回路と を有することを特徴とする交流電源制御装置。 ２、前記電圧比較検出回路の電圧検出手段は、電源電圧
   が所定値より高いときには前記電圧選択回路に電圧を降
   下させ、前記位相検出部は、前記電圧選択手段と協働し
   、電圧の変動に応じた位相検出を行うための位相検出信
   号を前記演算手段に印加することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の交流電源制御装置。 ３、抵抗性負荷および／または誘導性負荷から構成され
   る電気応用機器において、負荷の種類に応じて電圧制御
   機能の選択を行う段階と、 抵抗性負荷の温度を検出比較し、温度比較に基づいて抵
   抗性負荷を制御し、抵抗性負荷が定常状態で動作した後
   、位相検出に基づいて誘導性負荷を制御する段階と、 抵抗性負荷及び誘導性負荷に関する動作の異常の有無を
   検出して装置をリセットするか否かを判断する段階と を有することを特徴とする交流電源制御方法。 ４、前記負荷への印加電圧の変動は、印加電圧が設定電
   圧に達するまでの時間に基づいて判断することを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の交流電源制御方法。