(57)【要約】【課題】負荷故障などによる過電流による部品発熱を防止する住設機器の制御装置。【解決手段】本発明の住設機器の制御装置は、複数の負荷の駆動をマイコンで制御するときに各負荷に流れる電流をマイコンで検出して、内部演算で予め設定された既定値と比較することにより、マイコンは駆動した複数の負荷の総電流が既定値以上であれば、スイッチング電源出力をオフするようにし、また、マイコンによる電流検出とは別の電流検出回路を備え、マイコンと同一の電源に接続された負荷に過電流が流れた場合にマイコンの電源が低下してマイコンが作動しない場合でもマイコンを介さずに別の電流検出回路で過電流を検出して既定の電流値以上であれば、別の電流検出回路からスイッチング電源出力をオフするようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の負荷と、前記複数の負荷に電力供給する電源部と、前記複数の負荷への電力供給を制御し前記電源部から電力供給を受けて動作する制御手段と、前記複数の負荷の消費電流の合計を検出する第一の電流検出手段とを有する住設機器において、前記制御手段は前記複数の負荷の駆動状態に応じて推定される最大電流値を設定し、前記第一の電流検出手段の出力と前記最大電流値との比較で負荷の故障を判断することを特徴とする住設機器。
【請求項２】
請求項１記載の住設機器において、前記電源部は電力供給を停止させるスイッチング制御部を有するスイッチング電源であるとともに前記制御手段用電源と前記負荷用電源とに分割され、前記制御手段用電源には供給電流を検出する第二の電流検出手段を有するとともに、前記第二の電流検出手段が予め設定された制御手段用最大電流値と比較し、前記電源部の出力を停止することを特徴とする住設機器。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の住設機器において、前記第一の電流検出手段は複数の負荷ごとの消費電流に適した少なくても２つ以上に構成された検出手段であることを特徴とする住設機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住設機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スイッチング電源の出力に複数の負荷が接続され、過電流保護機能を内蔵した電源装置は、各負荷に流れる電流変化率を電流変化率検出回路で検出して比較器で規定値の電流と比較することで異常を判断し、電源出力を抑制するものである。（例えば、特許文献１参照）
また、マイコンでスイッチング電源のスイッチング回路を制御して、スイッチング電源出力に接続された負荷の負荷電流をマイコンで検出してスイッチング回路の制御を抑制するものである。
（例えば、特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１５６８９号公報  （第３−６頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−１９１５５６号公報  （第４−６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気温水暖房便座等の住設機器は製品のコンパクト化が要求され、製品の動作を制御する制御装置は一つのスイッチング電源の出力に複数の小容量の負荷が接続され、マイコンが一つのスイッチング電源に接続された複数の負荷を同時に駆動することにより製品の機能動作を行うため、スイッチング電源の出力電流に対する過電流保護が働く電流の閾値が高く、一つの小容量負荷が故障した場合でも過電流に対する保護が働かないという問題があった。
【０００５】
また、製品のコンパクト化のために制御装置周辺は製品内部の通水路を形成する樹脂成形部品等が制御装置の電気回路部品の直近や負荷の直近に配置されるため、負荷または電気回路部品の故障による発熱で樹脂成形部品が熱の影響を受けて漏水したり、溶融する等という２次災害をもたらすという問題があった。
【０００６】
このような環境の中で、特開平１１−２１５６８９号公報のように、一つの電源の出力に複数の負荷が接続され、電流変化率を電流変化率検出回路で検出して比較器で規定値の電流と比較することで異常を判断する過電流保護装置は、負荷の仕様や駆動方法が変更となった場合に電流変化率検出回路と比較器の変更が複雑になるという問題がある。
【０００７】
また、特開平９−１９１５５６号公報のように、マイコンでスイッチング電源のスイッチング回路を制御して、スイッチング電源出力に接続された負荷の負荷電流をマイコンで検出することにより、負荷状態に応じて検出した電流値と既定値とを比較することで異常を判断する過電流保護装置は、マイコンで負荷を駆動していないため、負荷状態を正確に把握して負荷電流を検出することが困難であり、負荷が変更となった場合も異常と判断するタイミングを検討するのが複雑であるという問題がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、一つのスイッチング電源の出力に複数の小容量の負荷が接続され、一つの負荷または負荷駆動手段が故障して既定値以上の電流を消費した場合、電流検出回路で過電流を検出して出力電流を抑制する住設機器の制御装置において、各負荷の駆動タイミングと各負荷の電流値が変更となった場合でも容易に過電流検出制御の変更が可能であり、かつ、高い精度と信頼性をもった過電流検出を可能とした住設機器の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の住設機器の制御装置は、複数の負荷の駆動をマイコンで制御するときに各負荷に流れる電流をマイコンで検出して、内部演算で予め設定された既定値と比較することにより、マイコンは駆動した複数の負荷の総電流が既定値以上であれば、スイッチング電源出力をオフするようにした。
【００１０】
また、マイコンによる電流検出とは別の電流検出回路を備え、マイコンと同一の電源に接続された負荷に過電流が流れた場合にマイコンの電源が低下してマイコンが作動しない場合でもマイコンを介さずに別の電流検出回路で過電流を検出して既定の電流値以上であれば、別の電流検出回路からスイッチング電源出力をオフするようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図１〜図１１を参照しながら説明する。
図１は本発明の第一の実施例を示す全体構成の制御ブロック図である。
【００１２】
図１において第一の実施例における制御装置は、商用電源オン時に、商用電源を降圧して直流電源とした第一の電源ＶＤＤ１により作動するＰＷＭ制御手段２と、商用電源を平滑した直流電源と並列に接続されたトランス６の入力巻線に流れる電流をＰＷＭ制御手段２の出力に応じてオン／オフするスイッチ手段４と、トランスの入力巻線とスイッチ手段４を流れる電流を検出する第三の電流検出手段５と、トランスの出力巻線からの出力電圧を平滑した第二の電源ＶＤＤ２と、第二の電源ＶＤＤ２を検出してＰＷＭ制御手段２へＰＷＭのオンデューティを決定する信号を出力する電圧検出手段７と、第二の電源ＶＤＤ２を降圧して第三の電源ＶＤＤ３を生成する降圧手段９との間に直列に接続された第二の電流検出手段８と、第二の電源ＶＤＤ２に接続された負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）と負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）と、各負荷と各負荷駆動手段を流れる電流を検出する第一の電流検出手段１１と、各負荷と各負荷駆動手段を駆動制御して第一の電流検出手段１１からの電流を電圧に変換した信号を入力する制御手段であるマイコン１０と、第三の電流検出手段５と第二の電流検出手段８と第一の電流検出手段１１のいずれか一つのオン信号によって、商用電源オン時の第一の電源ＶＤＤ１が生成されている間は、ＰＷＭ制御手段２のオフを継続するラッチ機能を有したＰＷＭ制御オフ手段３とで構成されている。
【００１３】
第三の電流検出手段５はスイッチング電源出力である第二の電源ＶＤＤ２で消費される電流Ｉ１が第二の電源ＶＤＤ２に接続された各負荷と各負荷駆動手段と降圧手段９とマイコン１０で消費される既定の最大電流値以上となった場合にＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力し、ＰＷＭ制御手段２をオフさせてスイッチング電源の出力をオフする。
【００１４】
第二の電流検出手段８は第二の電流検出手段８を流れる電流Ｉ２が第三の電源に接続された負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）とマイコン１０と降圧手段９で消費される既定の最大電流値以上となった場合にＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力し、ＰＷＭ制御手段２をオフさせてスイッチング電源の出力をオフする。
【００１５】
第一の電流検出手段１１は第二の電源ＶＤＤ２に接続された負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）と第三の電源ＶＤＤ３を電源とするマイコンに接続された負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）をマイコン１０で駆動制御するときに流れる電流に応じた電圧をマイコン１０へ出力し、マイコン１０は入力された電圧に応じて電流値に演算し、電流値が駆動している各負荷の既定の電流値以上となった場合にＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力し、ＰＷＭ制御手段２をオフさせてスイッチング電源の出力をオフする。
【００１６】
また、ＰＷＭ制御オフ手段３はＰＷＭ制御手段２をオフする信号を入力することにより、スイッチング電源出力をオフするため、第三の電流検出手段５と第二の電流検出手段８と第一の電流検出手段１１からのＰＷＭ制御オフ手段３へのオン信号がオフすることになるが、ＰＷＭ制御オフ手段３はスイッチング電源出力の影響を受けない第一の電源ＶＤＤ１を電源としてラッチ機能を有するために商用電源がオフされるまでＰＷＭ制御手段２をオフさせることが可能である。
【００１７】
本実施例によるマイコン１０による負荷駆動制御による各負荷で消費される電流の時間変移を図２Ａ〜図２Ｃに示す。
【００１８】
電源出力の電流経路は、図１に示す通り、出力の総電流を電流値Ｉ１、ＶＤＤ２に接続された負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）で消費される電流値をＩ３、ＶＤＤ３に接続されたマイコン１０と負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）と降圧手段９で消費される電流値をＩ２とする。
【００１９】
図２Ａは負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）とマイコン１０と降圧手段９で消費される電流Ｉ２の時間変移を示した図であり、Ｔ１〜Ｔ２とＴ６はマイコン１０と降圧手段９での消費電流、Ｔ３は負荷駆動手段Ａ、Ｂ（１５、１６）とマイコン１０と降圧手段９での消費電流、Ｔ４〜Ｔ５は負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）とマイコン１０と降圧手段９での消費電流であり、第二の電流検出手段８に流れる電流の時間変移を示したものである。
【００２０】
図２ＢはＶＤＤ２に接続された負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）で消費される電流Ｉ３の時間変移を示した図であり、Ｔ３は負荷Ａ、Ｂ（１２、１３）での消費電流、Ｔ４〜Ｔ５は負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）の消費電流、Ｔ１〜Ｔ２とＴ６は負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）へは通電されずＩ３の電流は０Ａとなる。
【００２１】
図２Ｃは図２Ａと図２Ｂで時間変移する消費電流を合わせた電流Ｉ１の時間変移を示したものである。
【００２２】
次に、図３〜図５に各電流検出手段の電流時間変移とＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力する電流上限値の関係を示す。
【００２３】
図３では、第三の電流検出手段５の電流上限値は製品が動作する上で必要な複数の負荷と負荷駆動手段をマイコン１０が駆動する際に消費する出力電流Ｉ１の最大累積値以上の電流値となった場合にＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力する閾値を上限値としている。
【００２４】
なお、第三の電流検出手段５はスイッチング電源出力ＶＤＤ２に接続された負荷の電流を直接検出するものではなく、スイッチング電源出力電流Ｉ１と相関性のあるスイッチング電源入力電流を検出しているため、第三の電流検出手段５を構成する部品とスイッチ手段４と電源トランス６のバラツキによる影響を受けて、検出電流が±１０％程度ずれるため、閾値は最大累積電流値より１０％大きいところを閾値としている。
【００２５】
このため、第三の電流検出手段５の電流上限値は最大累積電流値より２０％大きな出力電流が流れたときにＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力することとなる。
【００２６】
図４では、第二の電流検出手段８の電流上限値は製品が動作する上で必要な降圧手段９とマイコン１０と負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）をマイコン１０が駆動する際に消費する電流Ｉ２の最大累積値以上となった場合にＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力する閾値を上限値としている。
【００２７】
図５では、第一の電流検出手段１１の電流上限値は製品が動作する上で必要な負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）と負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）をマイコン１０が時間変移で駆動する際、第一の電流検出手段１１に流れる電流Ｉ４が、時間変移でマイコンが駆動している各負荷と各負荷駆動手段の累積値以上となった場合にＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力する閾値を上限としている。
【００２８】
第二の電流検出手段８と第一の電流検出手段１１は第三の電流検出手段５と違いスイッチング電源出力の電流Ｉ２とＩ４を直接検出するため、検出誤差が±３％程度で検出ができるため、電流上限値の閾値は各負荷と各負荷駆動手段とマイコン１０と降圧手段９の最大累積電流値より＋６％大きな電流が流れたときにＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力することとなる。
【００２９】
次に各電流検出手段を流れる電流が電流検出手段上限値を超えた場合の動作について図６〜図８を参照しながら説明する。
【００３０】
図６において、スイッチング電源出力電流Ｉ１に過電流が流れ、相関の関係にある第三の電流検出手段５の電流上限値を超えると、第三の電流検出手段５はＰＷＭ制御オフ手段３へオン信号を出力することにより、ＰＷＭ制御手段はスイッチ手段４への出力をオフする。
【００３１】
ＰＷＭ制御手段２がスイッチ手段４への出力を停止することにより、スイッチング電源出力である第二の電源ＶＤＤ２は電圧が０Ｖに降下し、第二の電源ＶＤＤ２を降圧している第三の電源ＶＤＤ３も同じく電圧が０Ｖに降下する。
【００３２】
第二の電源ＶＤＤ２と第三の電源ＶＤＤ３は０Ｖとなるため、スイッチング電源出力に接続された負荷へ過電流が流れる故障状態となっても、部品を流れる電流が０Ａとなり部品の発熱が防止される。
【００３３】
ここで、第一の電源ＶＤＤ１はスイッチング電源出力とは関係なく商用電源を直流電圧化しているため電源が低下することはなく、第一の電源ＶＤＤ１で作動するスイッチング制御部１であるＰＷＭ制御オフ手段３は動作を継続し、ＰＷＭ制御手段２はスイッチ手段４への出力停止を継続する。
【００３４】
図７では、第二の電流検出手段８を流れる電流Ｉ２が第二の電流検出手段８の電流上限値を超えると、第二の電流検出手段８はＰＷＭ制御オフ手段３へＰＷＭ制御手段２をオフするためのオン信号を出力し、ＰＷＭ制御手段２はスイッチ手段４をオフしてスイッチング電源出力をオフする。
その後の作用については図６で説明した作用と同じため省略する。
【００３５】
図８では、第一の電流検出手段１１を流れる電流Ｉ４が第一の電流検出手段１１の電流上限値を超えると、マイコン１０は第一の電流検出手段１１からの電流を電圧に変換した電圧を予め設定された閾値の電圧値と比較し、予め設定された閾値以上であれば、ＰＷＭ制御オフ手段３へＰＷＭ制御手段２をオフするためのオン信号を出力し、ＰＷＭ制御手段２はスイッチ手段４をオフしてスイッチング電源出力をオフする。
その後の作用については図６で説明した作用と同じため省略する。
【００３６】
以下本発明の第二の実施例について説明する。
図９は本発明の第二の実施例を示す全体構成の制御ブロック図である。
【００３７】
図９において第二の実施形態における制御装置は、第一の電流検出手段１１である電流を電圧に変換する抵抗１１ａと１１ｂを複数備え、変換された電圧の入力回路も複数備えた回路で構成されている。
それ以外は図１と同じ構成である。
【００３８】
次に第三の検出手段の回路動作について図１０、１１を参照しながら説明する。
図１０において、実施例１の構成による第一の電流検出手段１１は、マイコン１０が同時に負荷を駆動するときの最大電流値のときに電圧変換した電圧値がマイコン１０への最大入力電圧値以下にする必要がある。
【００３９】
このため、最大電流値となるＣ点である負荷Ａ、Ｂ、Ｃ（１２、１３、１４）と負荷駆動手段Ａ、Ｂ、Ｃ（１５、１６、１７）を駆動したときの電流値を電圧変換した電圧値がマイコン１０の最大入力電圧値以下となる抵抗値を選定している。
【００４０】
そして、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点における電流値以上の電流値にスイッチング電源出力をオフする電流上限値を設定しており、マイコン１０は電圧変換された電圧が予め設定された電圧以上であれば、スイッチング電源出力をオフする信号を出力する。
【００４１】
図１１は、実施例２の構成による第一の電流検出手段１１の回路動作を示す。図１１では、第一の電流検出手段１１である電流を電圧に変換する抵抗１１ａと１１ｂを複数備え、変換された電圧の入力回路も複数備えた回路で構成されており、抵抗値もお互い異なっている。
【００４２】
抵抗１１ａでは電流値の小さい負荷Ａ１２と負荷駆動手段Ａ１５の最大電流を電圧に変換するときにマイコン１０の最大入力電圧以下となるような抵抗値を選定し、抵抗１１ｂは電流値の大きい負荷Ｂ１３と負荷Ｃ１４と負荷駆動手段Ａ１６と負荷駆動手段Ｃ１７を同時に駆動したときの最大電流値を電圧に変換するときにマイコン１０の最大入力電圧以下となるような抵抗値を選定している。
【００４３】
このため、図１０と図１１のＡ点を比較すると判るように電流値の小さい負荷Ａ１２の電流検出精度が向上するため、負荷Ａの電流最大値と故障と判断する電流上限値との誤差を小さくすることができる。
その他の動作については実施例１と同様なため省略する。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の住設機器では、複数の負荷と、前記複数の負荷に電力供給する電源部と、前記複数の負荷への電力供給を制御し前記電源部から電力供給を受けて動作する制御手段と、前記複数の負荷の消費電流の合計を検出する第一の電流検出手段とを有する住設機器において、前記制御手段は前記複数の負荷の駆動状態に応じて推定される最大電流値を設定し、前記第一の電流検出手段の出力と前記最大電流値との比較で負荷の故障を判断するようにしたため、負荷が変更された場合でも容易に故障と判断する設計変更が可能となり、過電流による部品発熱に対して信頼性の高い過電流保護が可能となる。
【００４５】
請求項２の住設機器では、請求項１記載の住設機器において、電源部は電力供給を停止させるスイッチング制御部を有するスイッチング電源であるとともに制御手段用電源と負荷用電源とに分割され、制御手段用電源には供給電流を検出する第二の電流検出手段を有するとともに、第二の電流検出手段が予め設定された制御手段用最大電流値と比較して、電源部の出力を停止するようにしたため、製品の動作を制御するマイコンの電源と同じ電源に接続された負荷または負荷駆動手段等が故障して降圧手段の出力電圧が低下することにより、マイコンでの電流検出が不可能となった場合でも、第二の電流検出手段で過電流を検出して電源部の出力を確実に停止させることが可能となり、過電流による部品発熱に対して信頼性の高い過電流保護が可能となる。
【００４６】
請求項３の住設機器では、請求項１乃至２記載の住設機器において、前記第一の電流検出手段は複数の負荷ごとの消費電流に適した少なくとも２つ以上に構成された検出手段を設けたため、各負荷の消費電流値に差異がある場合に複数の負荷の累積電流が大きくなる場合でも、負荷の故障を高精度で検出が可能となり、過電流による部品発熱に対して信頼性の高い過電流保護が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施例である各電流検出手段を流れる電流の時間変移図である。
【図３】本発明の第一の実施例である第三の電流検出手段の電流時間変移と上限値の関係を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施例である第二の電流検出手段の電流時間変移と上限値の関係を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施例である第一の電流検出手段の電流時間変移と上限値の関係を示す図である。
【図６】本発明の第一の実施例である第三の電流検出手段の上限値を超えた場合のタイミング図である。
【図７】本発明の第一の実施例である第二の電流検出手段の上限値を超えた場合のタイミング図である。
【図８】本発明の第一の実施例である第一の電流検出手段の上限値を超えた場合のタイミング図である。
【図９】本発明の第二の実施例である制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。
【図１０】本発明の第一の実施例である第一の電流検出手段の電流と電圧変換の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第二の実施例である第一の電流検出手段の電流と電圧変換の関係を示す図である。
【符号の説明】
１    スイッチング制御部
２    ＰＷＭ制御手段
３    ＰＷＭ制御オフ手段
４    スイッチ手段
５    第三の電流検出手段
６    スイッチングトランス
７    電圧検出手段
８    第二の電流検出手段
９    降圧手段
１０  マイコン
１１  第一の電流検出手段
１１ａ  第一の電流検出手段の抵抗ａ
１１ｂ  第一の電流検出手段の抵抗ｂ
１２  負荷Ａ
１３  負荷Ｂ
１４  負荷Ｃ
１５  負荷駆動手段Ａ
１６  負荷駆動手段Ｂ
１７  負荷駆動手段Ｃ
１８  電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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