JPH06189586A - 冷却ファン制御方法及びそれに用いる回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置動作時に冷却ファンの高速運転、アイド
ル時に低速運転を可能にする冷却ファンの制御方法及び
回路を得る。 【構成】 冷却ファン５の電源経路中にトランジスタ１
とツェナーダイオード６を設け、装置動作時はトランジ
スタ１による経路で電圧低下なしに電源を供給して冷却
ファンを高速運転させ、装置非動作時はツェナーダイオ
ード６による経路で電圧低下をさせて冷却ファンを低速
運転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の装置における冷
却ファン制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オフィス環境の向上に伴い、近年は装置
に対して低騒音化の要求が高まっている。例えば従来、
プリンタ装置においては稼働時には冷却ファンを回転さ
せるが、アイドル状態では冷却ファンの風切り音がうる
さいのでファンを停止させる制御が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近の装
置においては、以下に説明するような状況下にあるので
アイドル時に冷却ファンを止めるのは必ずしも好ましい
ことではなくなってきている。

【０００４】まず第１に、例えばワイヤドットプリンタ
のように、装置稼働時にその原理上比較的騒音が大きい
装置にあっては、筐体の密閉率を高く構成されるので、
冷却ファンを止めると筐体内の空気が入れ換わらない。

【０００５】第２に、同様にワイヤドットプリンタを例
にとれば、アイドル時にはワイヤドット印字ヘッドの発
熱は減少するが、電源ユニットあるいは制御回路の消費
エネルギーはあまり軽減しないためアイドル状態におい
ても発熱がなくなるわけではない。すなわち、このよう
に筐体の密閉度を大きくした反面、装置内部の発熱が無
くならないので、場合によっては、冷却ファンを回転さ
せながら稼働しているときよりも、冷却ファンを止めた
アイドル状態のときの方が装置内部温度の上昇が大きく
なる場合が発生するようになった。

【０００６】このような装置内部温度の上昇による故障
を避けるためには、高温に弱い電子部品、例えば電解コ
ンデンサの耐熱温度を８５℃から１０５℃に変更するこ
とにより耐熱温度の高い部品を採用すること等の対策を
必要とするが、これにより部品コストが上昇する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決するために、冷却ファンを有する装置が動作
中は該冷却ファンに比較的大きな電力エネルギーを与え
て高速運転を行い、前記動作を中断しアイドル中となっ
た後は、該冷却ファンに比較的小さな電力エネルギーを
与えて低速運転を行うものである。

【０００８】本発明は又、上記方法を実現する回路とし
て、制御信号が入力する制御端子と、電源に接続される
第１の端子と、出力として冷却ファンに接続される第２
の端子とを有するスイッチング素子と、該トランジスタ
の第１の端子と第２の端子間に設けた定電圧素子とから
構成されるものである。

【０００９】

【作用】本発明は、以上のように構成されているので、
冷却ファンを有する装置がアイドル状態の場合には冷却
ファンの回転数を低速回転に低下させることができ、装
置における冷却ファンの風切り音を気づかないようにす
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下図１を参照して本発明の第１の実施例を
説明する。冷却ファン制御回路は、エミッタが電源＋Ｖ
に接続されたＰＮＰトランジスタ１と、一端がトランジ
スタ１のエミッタに接続され、他端がトランジスタ１の
ベースに接続された抵抗２と、一端がトランジスタ１の
ベースに接続されたベース抵抗３と、出力がベース抵抗
３の他端に接続され、入力が制御信号入力ＩＮとなるオ
ープンコレクタインバータ４と、カソードがトランジス
タ１のエミッタに接続され、アノードがコレクタに接続
されたツェナーダイオード６とから構成される。尚、Ｄ
Ｃモータを有する冷却ファン５は出力端子となるトラン
ジスタ１のコレクタと、グランド電源との間に接続され
る。

【００１１】ここにおいて、抵抗２はトランジスタ１に
安定したオン，オフ動作をさせ、かつ、このトランジス
タ１をオフさせたときの、ベースとエミッタ間に残る電
荷の放電ルートを形成する目的で実装するものであり、
なくても動作自体は可能である。又、ファン５の駆動源
として、７〜１５Ｖ駆動定格のＤＣモータを用いるが、
駆動力を大きくしたい場合には１５〜３０Ｖ駆動定格の
ＤＣモータを用いると良い。

【００１２】以下この制御回路の動作を説明する。制御
信号入力ＩＮに“Ｈ”レベルの信号が入力したときは、
インバータ４の出力は“Ｌ”レベルとなり、トランジス
タ１には、エミッタ−ベース電流が流れ、トランジスタ
１はオン状態となる。これにより、ファン５にはｖONを
トランジスタ１のオン電圧とすると、（＋Ｖ−ｖON）の
電圧が印加される。ここにおいて、ファン５で用いるＤ
Ｃモータが７〜１５Ｖ駆動定格のものであるときは電源
電圧＋Ｖは１５Ｖとする。又、トランジスタ１のオン電
圧ｖONが約０．７Ｖとする。制御信号入力ＩＮに“Ｈ”
レベルの信号が入力した場合はファン５に１４．３Ｖと
定格最大付近の電圧が印加し、高速運転を行う。

【００１３】制御信号入力ＩＮに“Ｌ”レベルの信号を
入力したときは、インバータ４の出力は“Ｈ”レベルと
なる。これにより、トランジスタ１のエミッタ−ベース
電流の流れが阻止され、トランジスタ１はオフ状態とな
る。このときは、ツェナーダイオード６のカソード−ア
ノード間に電流が流れ、このツェナー電圧をｖZDとする
と、ファン５には（＋Ｖ−ｖZD）の電圧が印加される。
電源電圧＋Ｖは同様に１５Ｖであるから、ツェナーダイ
オード６としてツェナー電圧が７Ｖであるものを選択す
れば、インバータ４に“Ｌ”レベルの信号を入力した場
合はファン５に８Ｖの電圧が印加し、低速運転を行う。

【００１４】すなわち、冷却ファン５のＤＣモータを低
速回転させる際、あらかじめツェナーダイオードのツェ
ナー電圧ｖZDを適宜選択しておくことにより、冷却ファ
ン５に印加する電圧を調整することができ、自由な所定
の低速回転による運転を行うことができる。

【００１５】低速回転の調整を行いたい場合には、ツェ
ナー電圧の異なる複数のツェナーダイオードを並列に接
続し、トランジスタ等のスイッチング素子により選択す
ると良い。

【００１６】次に本発明の第２の実施例を図２を用いて
説明する。第１の実施例ではファン５をグランド側に接
続したが本実施例ではファンを電源＋Ｖ側に接続してい
る。これに対応して、トランジスタ１をＰＮＰトランジ
スタからＮＰＮトランジスタに変えている。その他の構
成は第１の実施例と同様である。この様な構成でも第１
の実施例と同様な効果が得られる。

【００１７】次に本発明の第３の実施例を図３を用いて
説明する。上記第１及び第２の実施例では、ファン５に
印加する電圧を低下させるファン制御回路を用いること
により低速回転の運転を行ったが、本実施例ではファン
５に間欠的に電力を供給してファン５に供給する電気エ
ネルギーを低下させることにより低速回転の運転を行
う。

【００１８】図３において、ファン制御回路はＰＮＰト
ランジスタ１と、このトランジスタ１のベースに出力が
接続され入力が制御信号入力ＩＮとなるオープンコレク
タバッファ３１と、このバッファ３１の出力に接続され
たプルアップ抵抗３２とを有する。冷却ファン５はトラ
ンジスタ１のコレクタとグランドとの間に接続され、こ
の冷却ファン５と並列に逆方向接続でダイオード３３が
接続される。

【００１９】以下この回路の動作を説明する。制御信号
入力ＩＮに“Ｈ”レベルの信号を入力すると、オープン
コレクタバッファ３１の出力はオープン状態となり＋５
Ｖにプルアップされたプルアップ抵抗を通してトランジ
スタ１のベースにはベース電流が供給されトランジスタ
１はオン状態となる。これにより、ファン５には＋Ｖ近
傍の電圧が印加し高速運転する。

【００２０】制御信号入力ＩＮに“Ｌ”レベルの信号を
入力すると、オープンコレクタバッファ３１の出力は
“Ｌ”レベルとなり、トランジスタ１のベースにはベー
ス電流が供給されないためトランジスタ１はオフ状態と
なる。これによりファン５への電圧の印加が遮断され運
転を止める。尚、ダイオード３３はファン５がオン状態
からオフ状態に切り替わる際に、ファン１のＤＣモータ
のインダクタンス成分により逆起電圧が発生しトランジ
スタ１を破損するのを防止するために設けられたもの
で、これにより逆起電圧を吸収しトランジスタ１を保護
する。

【００２１】この回路を用いて冷却ファン５の低速運転
を行うためには制御信号入力ＩＮに図４に示す間欠的な
制御信号Ａを入力する。制御信号Ａにおいて例えばオン
時間ＴｃONは０．１秒でオフ時間ＴｃOFF は０．３秒に
設定する。これによりファン５への電力の供給は間欠的
になるが、電力が供給されていない間も慣性により冷却
ファン５のモータは回転を続けるためＢに示すような回
転速度定格よりも低いが停止しない程度の速度で回転す
る。

【００２２】この間欠周波数及びオン時間とオフ時間の
比率は上記の比率に限らずファンが停止しない範囲で自
由に設定可能である。すなわち、間欠の周波数は用いる
ＤＣモータの回転が重く電源を切断することによりすぐ
に停止するものであるときは比較的短く設定し、そうで
ないときには長くしても構わない。しかしながら、間欠
の際のモータの速度振動を小さくするためには１秒以下
が好ましい。又、オン時間とオフ時間の比率は、装置に
実装した素子により装置内温度が比較的高温になり易い
ようであればオン時間の比率を大きくすることになる。

【００２３】この第３の実施例にかかる回路も第１の実
施例を第２の実施例に変更したと同様の変更を施せばフ
ァン５を電源電圧＋Ｖ側に接続することも可能である。

【００２４】この実施例における冷却ファン制御をプリ
ンタ装置において実施した例を図５を用いて説明する。
プリンタ装置において、印字動作が開始されると（ステ
ップ５２）、冷却ファンをオンさせる制御信号を制御信
号入力ＩＮに印加し、冷却ファンを高速運転させる（ス
テップ５３）。印字動作が停止すると（ステップ５
４）、図６に示すようにホールドタイムＴH 時間経過後
（ステップ５５）、制御信号をオフする（ステップ５
１）。尚、ホールドタイムＴH は、印字動作停止直後も
各素子が熱を発生するので印字停止後も所定時間冷却フ
ァンの高速運転を行う方が好ましいため設定するもので
ある。そのため、印字動作停止後の発熱が小さいようで
あれば０に設定しても構わない。この後、冷却ファン５
を低速運転するために間欠的に電力を供給するルーチン
５９を含む動作を行う。

【００２５】間欠的に電力を供給するためには、上記の
ように制御信号をオフ（ステップ５１）した後、オフ時
間ＴｃOFF 経過後（ステップ５６）制御信号をオンさせ
（ステップ５７）、オン時間ＴｃON経過後（ステップ５
８）まだ印字動作開始でなければ（ステップ５２）ステ
ップ５１に戻り制御信号をオフさせる。これを印字動作
開始又は装置の電源をオフするまで繰り返す。これによ
り、制御信号オフ（ステップ５１）−ＴｃOFF 経過（ス
テップ５６）−制御信号オン（ステップ５７）−ＴｃON
経過（ステップ５８）−印字データなしの確認（ステッ
プ５１）−制御信号オフ（ステップ５１）のサイクルで
間欠的に電力を供給することができる。

【００２６】本実施例による冷却ファン制御は第１ある
いは第２の実施例による冷却ファン制御に比べツェナー
ダイオードを用いない分回路が簡単でコストを低く実施
することができる。更に、制御信号のオン時間の比率を
変えるだけでファン５の回転速度を変えることができる
のでファン速度の調整が容易である。反面、第１及び第
２の実施例による冷却ファン制御は低速回転の際にも常
に回転速度が一定であるため、本実施例における速度振
動がなくなり騒音は更に気にならないようになる。

【００２７】以上説明した冷却ファン制御回路は、図７
に示すようにこの冷却ファン制御回路７１の制御信号入
力ＩＮをＩ／Ｏポート７２を介してＣＰＵ７３に接続す
ることによりＣＰＵ７３の制御を受けることができる。

【００２８】ＣＰＵ７３は、プリンタ装置においては図
６のＡに示すように印字動作を管理し、制御信号を制御
信号入力ＩＮに出力することにより、第１及び第２の実
施例においてはモータに印加する電圧をＢに示すような
低い電圧とし、第３の実施例においてはモータに印加す
る電圧を間欠的に印加するよう制御する。この制御はプ
リンタ装置が比較的発熱量が大きい印字動作中は冷却フ
ァンを高速運転、印字動作が終了して発熱量が小さくな
った際はホールドタイムＴH をおいて低速運転するよう
行う。このように制御することで、何等温度センサ等の
付加装置を用いることなく高速運転と低速運転を切り変
えることができる。

【００２９】しかしながら、印字データによっては印字
動作中に装置内が高温になりすぎ、ホールドタイムＴH
だけでは、充分に装置内を冷却できない場合もある。
又、装置によっては仕様がきびしく長寿命を要求される
ものもある。この様な場合は、Ｉ／Ｏポートを介してサ
ーミスタ等の温度センサを設け、これによる制御を行っ
てもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
却ファンを有する装置が動作中はこの装置の動作音が比
較的大きいので大きな電力エネルギーを与えて冷却ファ
ンの騒音も比較的大きい高速運転を行っても冷却ファン
の騒音が気にならず、装置がアイドル状態であるときに
は装置が静かになるので比較的小さい電力エネルギーを
与えて冷却ファンが停止しない程度の速度で回転させる
ことにより冷却ファンの騒音を小さくし、騒音があまり
気にならないよう制御するため、装置の冷却を止めるこ
となく装置の稼働を続けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための冷却フ
ァン制御回路の回路図。

【図２】本発明の第２の実施例を説明するための冷却フ
ァン制御回路の回路図。

【図３】本発明の第３の実施例を説明するための冷却フ
ァン制御回路の回路図。

【図４】本発明の第３の実施例における制御信号と冷却
ファンの回転速度の関係を説明するためのタイムチャー
ト。

【図５】本発明の第３の実施例における冷却ファン制御
方法を説明するためのフローチャート。

【図６】本発明の第３の実施例における冷却ファン制御
方法をプリンタ装置に適用した状態を説明するためのフ
ローチャート。

【図７】本発明にかかる冷却ファン制御回路がＣＰＵと
接続した状態を説明するためのブロック図。

【符号の説明】

１ トランジスタ ２ 抵抗 ３ 抵抗 ４ インバータ ５ ファン ６ ツェナーダイオード ３１ バッファ ３２ 抵抗 ３３ ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢治 雅夫 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却ファンを有する装置が動作中は該冷
   却ファンに比較的大きな電力エネルギーを与えて高速運
   転を行い、前記動作を中断しアイドル中となった後は、
   該冷却ファンに比較的小さな電力エネルギーを与えて低
   速運転を行う冷却ファン制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷却ファン制御方法にお
   いて、前記冷却ファンの低速運転は該冷却ファンの定格
   近傍の電圧を該冷却ファンに間欠的に印加することによ
   り行う冷却ファン制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の冷却ファン制御方法にお
   いて、前記冷却ファンの高速運転から低速運転への切換
   はホールドタイム経過後行う冷却ファン制御方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の冷却ファン制御方法にお
   いて、前記間欠的な電圧は装置内の温度が高い場合はオ
   ン時間を長くし、低い場合は短くする冷却ファン制御方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の冷却ファン制御方法にお
   いて、前記冷却ファンの低速運転は該冷却ファンの定格
   よりも低い電圧を該冷却ファンに連続的に印加すること
   により行う冷却ファン制御方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の冷却ファン制御方法にお
   いて、前記冷却ファンの高速運転から低速運転への切換
   はホールドタイム経過後行う冷却ファン制御方法。
7. 【請求項７】 制御信号が入力する制御端子と、電源に
   接続される第１の端子と、出力として冷却ファンに接続
   される第２の端子とを有するスイッチング素子と、該ト
   ランジスタの第１の端子と第２の端子間に設けた定電圧
   素子とから構成される冷却ファン制御回路。
8. 【請求項８】 請求項７記載の冷却ファン制御回路にお
   いて、前記スイッチング素子はダイオードであり、前記
   定電圧素子は逆方向接続となるように接続したツェナー
   ダイオードである冷却ファン制御回路。