(57)【要約】  【課題】  商用電源の半波のみを利用して真のゼロクロス点が判定できる制御装置を提供する。  【解決手段】  商用電源に接続され、前記商用電源の半波を利用してゼロクロス点近傍を検出するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部が検出したゼロクロス信号を処理して真のゼロクロス点を判定するゼロクロス検出制御部と、前記ゼロクロス検出制御部が処理した真のゼロクロス点に同期させて、前記商用電源で作動する負荷への電力供給を制御する負荷制御部と、を備え、前記ゼロクロス検出制御部は、前記ゼロクロス検出部が検出した１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジと２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジとの間隔と、真のゼロクロス点から前記ゼロクロス検出部が立ち上がりエッジを検出するまでの遅れ時間を示す予め設定した定数とを演算することにより、真のゼロクロス点を判定する。【選択図】図２
2013077201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源に接続され、前記商用電源の半波を利用してゼロクロス点近傍を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部が検出したゼロクロス信号を処理して真のゼロクロス点を判定するゼロクロス検出制御部と、
前記ゼロクロス検出制御部が処理した真のゼロクロス点に同期させて、前記商用電源で作動する負荷への電力供給を制御する負荷制御部と、を備え、
前記ゼロクロス検出制御部は、前記ゼロクロス検出部が検出した１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジと２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジとの間隔と、真のゼロクロス点から前記ゼロクロス検出部が立ち上がりエッジを検出するまでの遅れ時間を示す予め設定した定数とを演算することにより、真のゼロクロス点を判定することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
商用電源に接続され、前記商用電源の半波を利用してゼロクロス点近傍を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部が検出したゼロクロス信号を処理して真のゼロクロス点を判定するゼロクロス検出制御部と、
前記ゼロクロス検出制御部が処理した真のゼロクロス点に同期させて、前記商用電源で作動する負荷への電力供給を制御する負荷制御部と、を備え、
前記ゼロクロス検出制御部は、前記ゼロクロス検出部が検出した、１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジと、１周期目のゼロクロス信号の立ち下がりエッジ、および、２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジとの間隔と、真のゼロクロス点から1周期目の立ち上がりエッジまでの遅れ時間と立ち下がりエッジから真のゼロクロス点までの遅れ時間との比を示す予め設定した定数とを演算することにより、真のゼロクロス点を判定することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関し、特にＡＣ負荷の制御を行うためにゼロクロス検出手段を有する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ負荷の制御に商用電源のゼロクロスタイミングを使用する制御装置において、ゼロクロス検出部の消費電力を低減するために、商用電源の半波のみを利用してゼロクロス信号を取り込むゼロクロス検出手段がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、一方で、ＡＣ負荷の制御に商用電源のゼロクロスタイミングを使用する制御装置において、真のゼロクロスに近いゼロクロス信号を取り込むために、商用電源の全波を利用してゼロクロス点近傍にパルス幅ｔｗのパルス信号を出力させ、パルス信号のエッジからｔｗ／２経過したタイミングを真のゼロクロスに近いタイミングとして判定するゼロクロス検出手段がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特願２００９−１８９８９６（図１、図２）
【特許文献２】特開平１０−１８６９０８（図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、商用電源の半波のみを利用している特許文献１の構成においては、商用電源の全波を利用している特許文献２の方法を用いて、真のゼロクロスに近いタイミングを判定することができないという問題がある。
本発明では、消費電力を低減するために商用電源の半波のみを利用している特許文献１の構成においても、真のゼロクロスに近いタイミングを判定することを可能とした制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明の態様によれば、商用電源に接続され、前記商用電源の半波を利用してゼロクロス点近傍を検出するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部が検出したゼロクロス信号を処理して真のゼロクロス点を判定するゼロクロス検出制御部と、前記ゼロクロス検出制御部が処理した真のゼロクロス点に同期させて、前記商用電源で作動する負荷への電力供給を制御する負荷制御部と、を備え、前記ゼロクロス検出制御部は、前記ゼロクロス検出部が検出した１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジと２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジとの間隔と、真のゼロクロス点から前記ゼロクロス検出部が立ち上がりエッジを検出するまでの遅れ時間を示す予め設定した定数とを演算することにより、真のゼロクロス点を判定することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明の態様によれば、商用電源に接続され、前記商用電源の半波を利用してゼロクロス点近傍を検出するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部が検出したゼロクロス信号を処理して真のゼロクロス点を判定するゼロクロス検出制御部と、前記ゼロクロス検出制御部が処理した真のゼロクロス点に同期させて、前記商用電源で作動する負荷への電力供給を制御する負荷制御部と、を備え、前記ゼロクロス検出制御部は、前記ゼロクロス検出部が検出した、１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジと、１周期目のゼロクロス信号の立ち下がりエッジ、および、２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジとの間隔と、真のゼロクロス点から1周期目の立ち上がりエッジまでの遅れ時間と立ち下がりエッジから真のゼロクロス点までの遅れ時間との比を示す予め設定した定数とを演算することにより、真のゼロクロス点を判定することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、商用電源の半波のみを利用して真のゼロクロス点を判定できるため、低消費かつ低コストである制御装置が提供できる。また、ＡＣ負荷を真のゼロクロス点に同期させて制御できるため、電磁波ノイズの低減に加え、ノイズ対策部品のコストも低減できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、商用電源の半波のみを利用して真のゼロクロス点が判定できる制御装置が提供でき、これにより、低消費、低コスト、低ノイズである制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を用いた衛生洗浄装置の構成を例示するブロック図である。
【図２】第１の発明の形態を説明するタイムチャートである。
【図３】第２の発明の形態を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[回路構成]
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置を用いた衛生洗浄装置の構成を例示するブロック図である。
本実施例の制御装置６０は、ＡＣ入力端子１、電源部３、ゼロクロス検出制御部５、ゼ
ロクロス検出部６及び負荷制御部１０ａ、１０ｂを備える。
【００１２】
ＡＣ入力端子１に入力された商用電源は、ＡＣライン２に供給される。また電源部３、
ゼロクロス検出部６及び負荷制御部１０ａ、１０ｂは、ＡＣライン２にそれぞれ接続され
、商用電源が供給されている。
【００１３】
ＡＣ入力端子１から入力された商用電源は、電源部３で直流電圧、例えば、ＤＣ５Ｖに
安定化され、ゼロクロス検出制御部５の電源５３として供給される。
なお、本実施例においては、電源部３とゼロクロス検出制御部５とを備えた構成を例示
しているが、電源部３は、ゼロクロス検出制御部５に含めて構成してもよい。
【００１４】
ゼロクロス検出部６は、ＡＣライン２に半波整流ダイオード７を介して接続される。これにより、ゼロクロス検出部６にはＡＣライン２の半波のみが入力されることになる。
【００１５】
ゼロクロス検出部６からゼロクロス検出制御部５には、検出したゼロクロス点（第１のゼロクロス点、第２のゼロクロス点、第３のゼロクロス点）の信号が入力端５６に入力される。
【００１６】
ゼロクロス検出制御部５は、検出したゼロクロス点を基準としたタイマーカウント部（図示せず）を有する。
【００１７】
負荷制御部１０ａは、ＡＣライン２と接続されていて、ゼロクロス検出制御部５の出力
端５１ａからの出力信号により制御され、ＡＣ負荷１１ａ（例えば、温水ヒータなど）に
商用電源を出力する。また負荷制御部１０ｂ、ＡＣ負荷１１ｂ（例えば、室内暖房ヒータ
など）も上記負荷制御部１０ａ、ＡＣ負荷１１ａと同様に接続されており、ゼロクロス検
出制御部５の出力端５１ｂからの出力信号により制御される。
【００１８】
なお、本実施例の制御装置６０においては、２つの負荷制御部１０ａ、１０ｂを備える
構成を例示している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、任意数の負荷制
御部を備えることができる。
また、図１に表した衛生機器８０は、本実施例の制御装置６０、ＡＣ負荷１１ａ、１１
ｂを備える。なお、衛生機器８０においても、任意数のＡＣ負荷を備えることができる。
【００１９】
制御装置６０は、ゼロクロス信号を使用してＡＣ負荷１１ａ、１１ｂを負荷制御部１０ａ、１０ｂにより制御する。ＡＣ負荷１１ａ、１１ｂをＯＮするタイミングは、ノイズ、突入電流を押さえるために商用電源のゼロクロスのタイミングでＯＮすることが望ましい。
【００２０】
そこで、ＡＣ負荷１１ａ、１１ｂが商用電源のゼロクロス(真のゼロクロス)のタイミングでＯＮするように、負荷制御部１０ａ、１０ｂを制御する。この真のゼロクロスのタイミングは、ゼロクロス検出制御部５にて演算して求める。
【００２１】
[演算例]
以下、この演算の例を述べる。
図２は、第１の発明の形態を説明するタイムチャートである。図２（ａ）は、ＡＣ入力端子１に入力されるＡＣ入力を模式的に表わしている。図２（ｂ）は、ゼロクロス検出部６からゼロクロス検出制御部５に入力されるゼロクロス入力を表わしている。  図２（ｃ）は、ゼロクロス検出制御部５の出力端５１a（５１ｂも同様）からの出力信号を表わしている。図２（ｄ）は、ＡＣ負荷１１ａ（ＡＣ負荷１１ｂも同様）に出力される商用電源の電圧波形を表わしている。
【００２２】
第１の発明によれば、第１のゼロクロス点（１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジ）をｘ、第２のゼロクロス点（１周期目のゼロクロス信号の立ち下がりエッジ）をｙ、第３のゼロクロス点（２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジ）をｚとした場合、このｘ、ｙ、ｚはゼロクロス検出手段６によりゼロクロス検出制御部５に数値情報として取り込まれる。
【００２３】
また、ｘと（ｘに近い側の）真のゼロクロスまでの間隔をａ、ｘから（ｙに近い側の）真のゼロクロス（ＺＸ１）までの間隔をＴ１、ｘから（ｚに近い側の）の真のゼロクロス（ＺＸ２）までの間隔をＴ２とする（図２）。ここで、真のゼロクロス点から前記ゼロクロス検出部が立ち上がりエッジを検出するまでの遅れ時間をａとすると、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれＴ１＝（ｚ−ｘ)／２−ａ、Ｔ２=（ｚ−ｘ）−ａであるため、あらかじめａを決めておくことでゼロクロス検出制御部５にて演算し、求めることができる。真のゼロクロスＺＸ１、ＺＸ２はそれぞれＺＸ１=ｘ＋Ｔ１、ＺＸ２=ｘ＋Ｔ２の位置となる。ゼロクロス検出制御部５にて上記演算したＴ１、Ｔ２をｘに加算することで、真のゼロクロスタイミングを特定することができる。よって、図２に示すように、Ｔ１、Ｔ２をｘと同じゼロクロス信号の立ち上がりエッジであるｚに加算することで、真のゼロクロスタイミングによる負荷制御が可能となる。
【００２４】
なお、Ｔ１、Ｔ２の演算のタイミングは、ＡＣ負荷駆動時のみによらず、例えば電源投入時などに演算したＴ１、Ｔ２でＡＣ負荷の制御を行うなど、任意に設定できる。また、演算の回数についても、たとえばＴ１、Ｔ２を繰り返し演算し平均化されたＴ１，Ｔ２でＡＣ負荷の制御を行うなど、任意に設定できる。
【００２５】
また、あらかじめ設定したａの値についても、商用電源電圧、商用電源周波数に応じて任意に設定できる。また、異なる商用電源に応じたａの値を任意数用意し、ゼロクロス検出制御部に格納しておくことで、異なる商用電源で使用される場合には、その商用電源に応じたａの値を設定することもできるものとする。
【００２６】
また、例えばｙ−ｘが大となる場合はａが小、ｙ−ｘが小となる場合はａが大となるようにｙ−ｘの値に応じてａを設定することもでき、ｙ−ｘの値に応じたａの値を任意数用意し、ゼロクロス検出制御部に格納しておくことで、演算されたｙ−ｘの値に応じてａの値を設定することができるものとする。
【００２７】
図３は、第２の発明の形態を説明するタイムチャートである。図３（ａ）は、ＡＣ入力端子１に入力されるＡＣ入力を模式的に表わしている。図３（ｂ）は、ゼロクロス検出部６からゼロクロス検出制御部５に入力されるゼロクロス入力を表わしている。  図３（ｃ）は、ゼロクロス検出制御部５の出力端５１a（５１ｂも同様）からの出力信号を表わしている。図３（ｄ）は、ＡＣ負荷１１ａ（ＡＣ負荷１１ｂも同様）に出力される商用電源の電圧波形を表わしている。
【００２８】
第２の発明によれば、第１のゼロクロス点（１周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジ）をｘ、第２のゼロクロス点（１周期目のゼロクロス信号の立ち下がりエッジ）をｙ、第３のゼロクロス点（２周期目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジ）をｚとした場合、このｘ、ｙ、ｚはゼロクロス検出手段６によりゼロクロス検出制御部５に数値情報として取り込まれる。
【００２９】
また、ｘと（ｘに近い側の）真のゼロクロスまでの間隔をａ、ｙから（ｙに近い側の）真のゼロクロス（ＺＸ１）までの間隔をＴ３、ｙから（ｚに近い側の）真のゼロクロス（ＺＸ２）までの間隔をＴ４とする（図３）。ここで、ａ、Ｔ３は周辺回路定数により ａ=βＴ３ の関係性を持つため、あらかじめβ値（真のゼロクロス点から1周期目の立ち上がりエッジまでの遅れ時間ａと、立ち下がりエッジから真のゼロクロス点までの遅れ時間Ｔ３との比を示す）を設定しておくことにより、Ｔ３=｛（ｚ−ｘ）／２−（ｙ−ｘ）｝／（１＋β）と定義できる。Ｔ４＝Ｔ３＋（ｚ−ｘ）／２より、真のゼロクロスＺＸ１、ＺＸ２はそれぞれＺＸ１=ｙ＋Ｔ３、ＺＸ２＝ｙ＋Ｔ４の位置となるため、ゼロクロス検出制御部５にて上記演算したＴ３、Ｔ４をｙに加算することで、真のゼロクロスタイミングを特定することができ、従って、真のゼロクロスタイミングによる負荷制御が可能となる。
【００３０】
なお、Ｔ３、Ｔ４の演算のタイミングは、ＡＣ負荷駆動時のみによらず、例えば電源投入時などに演算したＴ３、Ｔ４でＡＣ負荷の制御を行うなど、任意に設定できる。また、演算の回数についても、たとえばＴ３、Ｔ４を繰り返し演算し平均化されたＴ３，Ｔ４でＡＣ負荷の制御を行うなど、任意に設定できる。
【００３１】
また、あらかじめ設定したβの値についても、商用電源電圧、商用電源周波数に応じて任意に設定できる。また、異なる商用電源に応じたβの値を任意数用意し、ゼロクロス検出制御部に格納しておくことで、異なる商用電源で使用される場合には、その商用電源に応じたβの値を設定することもできるものとする。
【００３２】
また、ｙ−ｘの値に応じてβを設定することもでき、ｙ−ｘの値に応じたβの値を任意数用意し、ゼロクロス検出制御部に格納しておくことで、演算されたｙ−ｘの値に応じてβの値を設定することができるものとする。
【符号の説明】
【００３３】
１…ＡＣ入力端子、２…ＡＣライン、３…電源部、５…ゼロクロス検出制御部、６…ゼロクロス検出部、７…半波整流ダイオード、１０ａ、１０ｂ…負荷制御部、１１ａ…ＡＣ負荷（温水ヒータ等）、１１ｂ…ＡＣ負荷（室内暖房ヒータ等）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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