冷却ファン装置およびこの冷却ファン装置を備えたジルコニア式酸素計
【課題】簡単な構成で回転部の異常を検出することができる冷却ファン装置を実現する。
【解決手段】駆動時に所定の電流が流れる回転部の異常を検出する冷却ファン装置において、
回転部１に流れる電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを発生する電圧変換部２と、
前記検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｌ以下となった場合に異常検出信号Ｓ１を出力する下限値監視部４と、
前記検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｈ以上となった場合に異常検出信号Ｓ２を出力する上限値監視部５と、
を備えたことを特徴とする冷却ファン装置。
【解決手段】駆動時に所定の電流が流れる回転部の異常を検出する冷却ファン装置において、
回転部１に流れる電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを発生する電圧変換部２と、
前記検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｌ以下となった場合に異常検出信号Ｓ１を出力する下限値監視部４と、
前記検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｈ以上となった場合に異常検出信号Ｓ２を出力する上限値監視部５と、
を備えたことを特徴とする冷却ファン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却ファン装置およびこの冷却ファン装置を備えたジルコニア式酸素計に関し、詳しくは、冷却ファン装置の異常や故障を検出する構成およびこのような構成の冷却ファン装置を用いるジルコニア式酸素計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発熱部品や発熱機構が組み込まれている電子機器では、機器内部の温度上昇を抑制するために、冷却ファン装置を取り付けて強制空冷を行うのが一般的である。冷却ファン装置の運転にあたっては、機器内部の温度が予め設定された上限値を超えたら回転駆動させて下限値まで低下したら停止させたり、常時一定速度で回転駆動させたり、発熱部品や発熱機構の負荷電流の大きさに連動して回転数を制御することが行われている。
【０００３】
ところで、冷却ファン装置は、回転部分への異物混入による詰まりや配線の断線などの異常が発生したことにより、機器内部の温度が上限値を超えているにも拘らず起動回転できなかったり、回転途中で停止してしまう場合がある。このような冷却ファン装置の回転停止は、機器内部を異常加熱状態に陥らせてしまうおそれがあり、冷却ファン装置の異常や故障の有無を的確に監視検知する必要がある。
【０００４】
下記特許文献１には、異常検出機能付きの冷却ファン装置として、冷却ファン装置の回転部の回転数または回転周波数を検出し、数値データ化して演算処理を行うものが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１２８５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような異常検出の手法では、回転部の回転数や回転周波数の検出を行うための検出部が必要となるため、構造が複雑となり、コスト的にも高価なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、従来の問題をなくし、簡単な構成で異常の有無を的確に検出できる冷却ファン装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記異常検出手段は、前記回転部に流れる電流値に基づき異常検出信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、
請求項１に記載の冷却ファン装置において、前記異常検出手段は、
前記回転部に流れる電流を検出電圧に変換する電圧変換部と、この検出電圧と少なくとも下限値の閾値電圧を比較して前記検出電圧が前記閾値電圧を超えたら異常検出信号を出力する電圧監視部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、
請求項２に記載の冷却ファン装置において、前記電圧監視部は、前記閾値電圧にヒステリシスを持っていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の冷却ファン装置において、前記検出電圧を平滑化するフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記回転部の電源ラインに直列接続され、前記回転部に流れる電流に応じた検出電位を発生する抵抗と、
前記検出電位を平滑化するローパスフィルタと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧下限値と比較する第１のコンパレータと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧上限値と比較する第２のコンパレータと、
前記第１のコンパレータに入力される電圧下限値にヒステリシスを与える第１のヒステリシス回路と、
前記第２のコンパレータに入力される電圧上限値にヒステリシスを与える第２のヒステリシス回路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、
円筒状に形成され高温に加熱されたジルコニア素子の一方の面に試料ガスを流して他方の面に空気を流すことにより前記ジルコニア素子の内外面に酸素濃度差を与え、前記ジルコニア素子の内外面に発生する起電力に基づき前記試料ガスの酸素濃度を測定するジルコニア式酸素計において、
前記ジルコニア素子を内部に格納して加熱する電気炉と、
この電気炉の外部を冷却する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却ファン装置と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、
回転部に流れる電流に基づき異常検出信号を出力するため、簡単な構成で異常を検出することができる冷却ファン装置を実現することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、
電圧監視部は、少なくとも検出電圧が閾値電圧の下限値以下となった場合を異常レベルとして異常検出信号を出力するため、回転部が断線したり、あるいは異物等の混入により強制的に停止させられて回転部に電流が流れなくなったような場合に、簡単な構成で冷却ファン装置の異常を検出することができる。
また、閾値電圧に上限値を設ければ、検出電圧が所定の閾値電圧以上となった場合も異常レベルとして異常検出信号を出力するため、回転部に負荷がかかって電流が多く流れているような場合も、簡単な構成で冷却ファン装置の異常を検出することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、
電圧監視部の閾値電圧はヒステリシスを持っているため、電圧監視部の動作を安定化させることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、
検出電圧を平滑化するフィルタを備えているため、回転部に流れる電流にノイズや脈動がある場合でも、検出電圧からこの脈動を取り除いて信号を安定化させることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、
回転部に流れる電流に応じた検出電圧を発生させ、この検出電圧の上限値と下限値を監視することにより、簡単な構成で回転部の異常を検出することができる冷却ファン装置を実現することができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、
簡単な構成で異常を検出することができる冷却ファン装置を備えたジルコニア式酸素計を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明をジルコニア式酸素計の冷却ファン装置に適用した実施例の構成について説明する。ジルコニア式酸素計のセンサ部は、円筒状に形成されたジルコニア素子の内側と外側にそれぞれ電極が取り付けられた構造となっている。
【００２１】
ジルコニア素子は固体電解質（イオン導電性固体）の性質を持ち、選択的に酸素イオンを通過させる。すなわち、ジルコニア素子で円筒の内側と外側に酸素濃度差があると、濃度の高い側の電極では酸素分子がイオン化される還元反応が起こり、濃度の低い側の電極では酸素イオンを酸素分子に戻す酸化反応が起こる。このとき、ジルコニア素子の内外の電極間には酸素濃度比に応じた起電力が発生する。これら電極間に発生する電圧を測定すすることにより、ジルコニア素子の円筒の内外の酸素濃度比が分かる。そこで、ジルコニア素子の円筒の外側には基準ガス（通常は大気）を流し、円筒の内側には酸素濃度を測定したい試料ガスを流すことによって、試料ガス中の酸素濃度を求めることができる。
【００２２】
このようなジルコニア素子に上記のような固定電解質の性質を発揮させるためには、ジルコニア素子を７００℃程度の高温に加熱する必要がある。そのため、ジルコニア式酸素計には加熱用の電気炉が設けられており、ジルコニア素子はこの電気炉内部に配置されて所定温度まで加熱される。ジルコニア式酸素計は、このような電気炉が配線ケーブルや演算処理装置などその他の必要な構成物とともに共通の筐体内に格納されて、ひとつの機器として一体構成される。
【００２３】
ところで、ジルコニア素子の加熱時には、電気炉の内部だけでなく外表面の温度も大幅に上昇してしまう。そのため、電気炉の外表面を冷却するために冷却ファン装置を設け、電気炉の外表面の温度上昇を抑えている。冷却ファン装置により、電気炉自体の外表面の温度上昇は室温＋９０℃程度、電気炉を覆うカバーの温度上昇は室温＋５℃〜１０℃程度に抑えられる。なお、筐体には複数の空気穴が形成され、冷却ファン装置の回転部は、筐体と電気炉に対して風が最適に流れるように配置される。
【００２４】
ところが、冷却ファン装置は、前述のように、回転部の詰まりや断線などの異常が発生して停止してしまうことがある。酸素計の使用者がこのような冷却ファン装置の異常に気づかないと、電気炉自体の外表面の温度は１５０℃近く、また電気炉のカバーの温度は１００℃近くにまで上昇し、電気炉周辺に配置されているその他の構成物が熱の影響で損傷したり、発火したりする危険性がある。
【００２５】
図１は一実施例の機能ブロック図であり、ジルコニア式酸素計における冷却ファン装置の部分のみを取り出して図示したものである。
【００２６】
冷却ファン装置の駆動部１には、図示しない回転部を回転駆動するための電流Ｉが流れている。電圧変換部２にはこの電流Ｉが入力され、電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを変換出力する。この電流Ｉには、ノイズや駆動部１の動作に起因した脈動があり、検出電圧Ｖｓにもこれらのノイズや脈動が反映されている。そこで、フィルタ３を設けて検出電圧Ｖｓのノイズや脈動を取り除き平滑化し、平滑化された検出電圧Ｖｓを上限値監視部４と下限値監視部５に入力する。
【００２７】
下限値監視部４は、入力された検出電圧Ｖｓを閾値電圧Ｖｌと比較する比較部４１を備えている。閾値電圧Ｖｌは、検出電圧Ｖｓの下限値となる電圧である。比較部４１は、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｌ以下となった場合に、異常検出信号Ｓ１を出力する。なお、閾値電圧Ｖｌにはヒステリシス回路４２により、ヒステリシスを持たせている。すなわち、ヒステリシス回路４２は、減少していく検出電圧Ｖｓに対してＶｌより所定値だけ低いＶｌｄを設定するとともに、増大していく検出電圧Ｖｓに対してＶｌより所定値だけ高いＶｌｕを設定する。したがって、比較部４１では検出電圧の増減方向に応じて検出電圧ＶｓをＶｌｕまたはＶｌｄと比較することになる。ただし以下の説明においてとくに必要がない場合には、比較部４１で用いるＶｌｕおよびＶｌｄも下限の「閾値電圧Ｖｌ」で代表する。
【００２８】
回転部の配線が断線したり、異物等の混入により強制的に停止させられたような場合には、駆動部１には電流が流れなくなる。そのため、検出電圧Ｖｓが下限値（閾値電圧Ｖｌ）を下回ったときに、回転部に異常が発生したことを検出することができる。
【００２９】
同様に、上限値監視部５は、入力された検出電圧Ｖｓを閾値電圧Ｖｈと比較する比較部５１を備えている。閾値電圧Ｖｈは、検出電圧Ｖｓの上限値となる電圧である。比較部５１は、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｈ以上となった場合に、異常検出信号Ｓ２を出力する。なお、閾値電圧Ｖｈにはヒステリシス回路５２により、ヒステリシスを持たせている。すなわち、ヒステリシス回路４２は、減少していく検出電圧Ｖｓに対してＶｈより所定値だけ低いＶｈｄを設定するとともに、増大していく検出電圧Ｖｓに対してＶｈより所定値だけ高いＶｈｕを設定する。したがって、比較部４２では検出電圧の増減方向に応じて検出電圧ＶｓをＶｈｕまたはＶｈｄと比較することになる。ただし以下の説明においてとくに必要がない場合には、比較部４２で用いるＶｈｕおよびＶｈｄも上限の「閾値電圧Ｖｈ」で代表する。
【００３０】
回転部にゴミ等の付着や詰まりなどの異常が発生して負荷がかかると、駆動部１は回転部の回転駆動のためにより多くのパワーを必要とし、電流Ｉが多く流れる傾向にある。そのため、検出電圧Ｖｓが上限値（閾値電圧Ｖｈ）を上回ったときに、回転部１に異常が発生したことを検出することができる。
【００３１】
異常検出信号Ｓ１，Ｓ２は、ＯＲ回路６に入力される。ＯＲ回路６は、異常検出信号Ｓ１，Ｓ２の少なくともいずれかが出力されると、異常検出信号Ｓ３を出力する。異常検出信号Ｓ３は、駆動部１に何らかの異常が発生したことを示す信号となる。
【００３２】
図２は図１に示した冷却ファン装置の具体的な回路例である。
回転部（図示せず）を駆動する駆動部１（図示せず）の電源ピン（ＦＡＮ（＋））とＧＮＤピン（ＦＡＮ（−））が、コネクタ８のピンＰ１，Ｐ２にそれぞれ接続される。コネクタ８のピンＰ１には駆動部１の電源として電圧Ｖが供給される。
【００３３】
電圧変換部２は、コネクタ８のピンＰ２を抵抗Ｒ１を介して共通電位ＧＮＤに接続して構成されている。回転部が駆動されて電流Ｉが流れると、抵抗Ｒ１にも電流Ｉが流れ、抵抗Ｒ１の両端に電位が発生する。この電位が検出電位Ｖｓである。
【００３４】
フィルタ３は、コネクタ８のピンＰ２に直列接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３と、抵抗Ｒ３の両端と共通電位ＧＮＤ間に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２とでローパスフィルタを形成し、検出電位Ｖｓを平滑化する。平滑化された検出電位Ｖｓは、抵抗Ｒ１０を介して比較部４１としてのコンパレータＵ１の反転入力端子に入力されるとともに、抵抗４を介して比較部５１としてのコンパレータＵ２の反転入力端子にも入力される。
【００３５】
コンパレータＵ１の非反転入力端子には、検出電圧Ｖｓの下限値となる閾値電圧Ｖｌが抵抗Ｒ１１とＲ１２の直列回路で構成されるヒステリシス回路４２を介して入力される。この閾値電圧Ｖｌは、電源Ｖを抵抗Ｒ１３とＲ１４の直列回路で分圧して生成する。抵抗Ｒ１１の一端は抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の接続中点に接続され、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続中点はコンパレータＵ１の非反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ１２の他端はコンパレータＵ１の出力端子に接続されている。このヒステリシス回路４２により、検出電圧Ｖｓが増大する時にコンパレータＵ１が動作する閾値電圧Ｖｌ（Ｖｌｈ）と、減少する時にコンパレータＵ１が動作する閾値電圧Ｖｌ（Ｖｌｄ）とが異なっている。ヒステリシスの大きさは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値で設定される。なお、コンパレータＵ１の出力端子には抵抗Ｒ１５を介して電源Ｖが接続されている。
【００３６】
コンパレータＵ１は検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｌを上回った場合にはＬ信号を出力し、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｌを下回った場合にはＨ信号を出力する。すなわち、検出電圧Ｖｓに異常が発生するとＨ信号が出力される。コンパレータＵ１の出力はＯＲ回路６に入力される。
【００３７】
コンパレータＵ２の非反転入力端子には、検出電圧Ｖｓの上限値となる閾値電圧Ｖｈが抵抗Ｒ５とＲ６の直列回路で構成されるヒステリシス回路５２を介して入力される。閾値電圧Ｖｈは、電源Ｖを抵抗Ｒ７とＲ８の直列回路で分圧して生成する。抵抗Ｒ５の一端は抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続中点に接続され、抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続中点はコンパレータＵ２の非反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ６の他端はコンパレータＵ２の出力端子に接続されている。実際には、このヒステリシス回路５２により、検出電圧Ｖｓが増大する時にコンパレータＵ２が動作する閾値電圧Ｖｈ（Ｖｈｕ）と、減少する時にコンパレータＵ２が動作する閾値電圧Ｖｈ（Ｖｈｄ）とが異なっている。ヒステリシスの大きさは、抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値で設定される。なお、コンパレータＵ２の出力端子には抵抗Ｒ９を介して電源Ｖが接続されている。
【００３８】
コンパレータＵ２は検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｈを下回った場合にはＨ信号を出力し、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｈを上回った場合にはＬ信号を出力する。すなわち、検出電圧Ｖｓに異常が発生するとＬ信号が出力される。異常発生時のコンパレータＵ２の論理（Ｌ／Ｈ）をコンパレータＵ１の論理に揃えるため、インバータＵ３でコンパレータＵ２の出力の論理を逆転させる。インバータＵ３の出力は、ＯＲ回路６に入力される。
ここでは、コンパレータＵ２とインバータＵ３とで比較部５１を構成している。
【００３９】
ＯＲ回路６は、コンパレータＵ１の出力とインバータＵ３の出力の論理和を取り、少なくともいずれか一方の出力がＨ信号となった場合にＨ信号を出力する。
【００４０】
ところで、近年の冷却ファンは、回転部が強制的に停止させられると、一時的に回転部に電流を多く流した後に、過電流防止のため電流を０ｍＡに低下させ、その後定期的に電流を流して再起動を試みる処理が施されたものが多い。冷却ファンの機種によって再起動の周期は異なり、たとえば、ある冷却ファンでは２．５ｓ周期で５００ｍｓずつ電流が流れ、また別の冷却ファンでは１．２ｓ周期で２００ｍｓずつ電流が流れる。
【００４１】
回転部にこのような過電流防止機能があると、異常検出信号Ｓ３がＬ／Ｈ、すなわち正常と異常を繰り返す可能性がある。そこで、異常検出信号Ｓ３を適切にサンプリングすることによって、回転部の異常を検出する。
【００４２】
異常検出信号Ｓ３は演算部７に入力される。演算部７は、異常検出信号Ｓ３を所定のサンプリング期間Ｔ（たとえば数秒間）積算し、異常検出信号Ｓ３がサンプリング期間Ｔ中にＨ信号であった期間ｔの割合を求める。そして、ｔ／Ｔを演算し、演算の結果が所定の閾値（たとえば５０％）以上であれば、回転部に異常が発生したと判断して異常検出信号Ｓ４を出力する。演算部７は、実際にはプログラムがダウンロードされたＣＰＵなどで構成される。
【００４３】
異常出力信号Ｓ４が出力されると、冷却ファン装置の筐体に設けられた図示しない表示部にエラーを表示する。また、ジルコニア式酸素計では、リレーで電気炉のヒータを遮断する。これによりヒータに電力が供給されなくなり、筐体内部の温度上昇が抑えられ、機器の損傷や発火が抑えられる。
【００４４】
図２に示す回路の具体的な数値例を一部紹介する。電源Ｖは５Ｖである。駆動部１には定格０．２６Ａの電流が流れている。抵抗Ｒ１は１Ω前後の非常に小さい抵抗値であり、抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖｓは０．２６Ａ×１Ω＝０．２６Ｖとなる。閾値電圧Ｖｌは０．２Ｖとする。抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値は、分圧点が０．２Ｖとなるように決定する。閾値電圧Ｖｈは０．４Ｖとする。抵抗Ｒ７，Ｒ８の抵抗値は、分圧点が０．４Ｖとなるように決定する。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値は、閾値電圧Ｖｌのヒステリシスが数１０ｍＶ以内となるように決定する。同じく抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値は、閾値電圧Ｖｈのヒステリシスが数１０ｍＶ以内となるように決定する。
【００４５】
なお、抵抗Ｒ１は電圧変換部２に相当する。抵抗Ｒ２，Ｒ３とコンデンサＣ１，Ｃ２はフィルタ３に相当する。コンパレータＵ１と抵抗Ｒ１０〜抵抗Ｒ１５は下限値監視部４に相当する。コンパレータＵ１は比較部４１に相当する。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２はヒステリシス回路４２に相当する。コンパレータＵ２と抵抗Ｒ４〜Ｒ９とインバータＵ３は上限値監視部５に相当する。コンパレータＵ２は比較部５２に相当する。抵抗Ｒ５，Ｒ６はヒステリシス回路に相当する。コンパレータＵ１の出力は異常検出信号Ｓ１に相当する。インバータＵ３の出力は異常検出信号Ｓ２に相当する。ＯＲ回路６の出力は異常検出信号Ｓ３に相当する。
【００４６】
本実施例は以上のように構成され、駆動部１に流れる電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを監視し、この検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｌ以下となった場合に異常検出信号Ｓ１を出力する下限値監視部４を備えているため、回転部が断線したり、あるいは強制的に停止させられて駆動部１に電流が流れなくなったような場合に、回転部の異常を検出することができる。
【００４７】
また、本実施例では、駆動部１に流れる電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを監視し、この検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｈ以上となった場合に異常検出信号Ｓ２を出力する上限値監視部５を備えているため、駆動部１に負荷がかかって電流Ｉが多く流れているような場合に、回転部の異常を検出することができる。
【００４８】
また、本実施例では、下限値監視部４と上限値監視部５はそれぞれの閾値電圧Ｖｌ，Ｖｈにヒステリシスを与えるヒステリシス回路４２，５２を備えているため、下限値監視部４と上限値監視部５の動作を安定化させることができる。
【００４９】
また、本実施例では、検出電圧Ｖｓを平滑化するフィルタ３を備えているため、駆動部１に流れる電流Ｉにノイズや脈動がある場合でも、検出電圧Ｖｓからこのノイズや脈動を取り除いて信号を安定化させることができる。
【００５０】
また、回転部の過電流防止機能に起因して異常検出信号Ｓ３が正常と異常を繰り返すような場合であっても、異常検出信号Ｓ３を適切にサンプリングすることによって、回転部の異常を検出することができる。
【００５１】
なお、本実施例では、ｔ／Ｔを異常と判断する閾値を５０％としたが、閾値はこれに限らない。閾値は、回転部の再起動の周期やその他の設計事項などを考慮して決定すればよい。
【００５２】
また、本実施例では、異常検出信号Ｓ３がサンプリング期間Ｔ中に占めるＨ信号の期間ｔの割合に基づいて回転部の異常を検出したが、他のサンプリング手法に基づいて回転部の異常を検出してもよい。たとえば一定周期で異常検出信号Ｓ３をサンプリングし、５回中３回以上Ｈ信号を検出したら回転部に異常が発生したと判断することが考えられる。
【００５３】
なお、本実施例では比較部としてコンパレータを使用したが、コンパレータは専用のＩＣを用いてもよいし、演算増幅器で構成されたものであってもよい。また、その他の構成で比較部を構成してもよい。
【００５４】
本実施例の冷却ファン装置は、構成が簡単であるとともに、回転部の種類を問わず適用することができる利点がある。
【００５５】
特に、本発明をジルコニア式酸素計の電気炉を冷却する冷却ファン装置に適用することにより、安価な回転部を採用することができるとともに、簡単な構成でこの回転部の異常を検出することができる。
【００５６】
なお、本実施例では、ジルコニア式酸素計に搭載された冷却ファン装置の台数は１台であり、この冷却ファン装置に異常が発生した場合には、電気炉のヒータを遮断することで酸素測定を停止させたが、ジルコニア式酸素計に搭載する冷却ファン装置は１台に限らず複数台であってもよい。
【００５７】
たとえば、酸素計に冷却ファン装置を２台備えておき、通常は一方のみを駆動させておく。この冷却ファン装置に異常が発生した場合には、緊急用として他方の冷却ファン装置を駆動させることによって、引き続き電気炉が冷却され、酸素計の酸素測定の中断を防止できる。
【００５８】
あるいは、通常は２台ともほぼ半分程度の送風能力で駆動させておき、一方の冷却ファン装置に異常が発生した場合にはその冷却ファン装置を停止させ、他方の冷却ファン装置を制御して送風量を増加させるようにしてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成で、異常の有無を的確に検出できる冷却ファン装置を実現することができ、特にジルコニア式酸素計に用いることにより、電気炉の過熱による不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例の構成を示す回路例である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 回転部
２ 電圧変換部
３ フィルタ
４ 下限値監視部
４１ 比較部
４２ ヒステリシス回路
５ 上限値監視部
５１ 比較部
５２ ヒステリシス回路
６ ＯＲ回路
７ 演算部
８ コネクタ
Ｓ１〜Ｓ４ 異常検出信号
Ｖｌ，Ｖｈ 閾値電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却ファン装置およびこの冷却ファン装置を備えたジルコニア式酸素計に関し、詳しくは、冷却ファン装置の異常や故障を検出する構成およびこのような構成の冷却ファン装置を用いるジルコニア式酸素計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発熱部品や発熱機構が組み込まれている電子機器では、機器内部の温度上昇を抑制するために、冷却ファン装置を取り付けて強制空冷を行うのが一般的である。冷却ファン装置の運転にあたっては、機器内部の温度が予め設定された上限値を超えたら回転駆動させて下限値まで低下したら停止させたり、常時一定速度で回転駆動させたり、発熱部品や発熱機構の負荷電流の大きさに連動して回転数を制御することが行われている。
【０００３】
ところで、冷却ファン装置は、回転部分への異物混入による詰まりや配線の断線などの異常が発生したことにより、機器内部の温度が上限値を超えているにも拘らず起動回転できなかったり、回転途中で停止してしまう場合がある。このような冷却ファン装置の回転停止は、機器内部を異常加熱状態に陥らせてしまうおそれがあり、冷却ファン装置の異常や故障の有無を的確に監視検知する必要がある。
【０００４】
下記特許文献１には、異常検出機能付きの冷却ファン装置として、冷却ファン装置の回転部の回転数または回転周波数を検出し、数値データ化して演算処理を行うものが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１２８５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような異常検出の手法では、回転部の回転数や回転周波数の検出を行うための検出部が必要となるため、構造が複雑となり、コスト的にも高価なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、従来の問題をなくし、簡単な構成で異常の有無を的確に検出できる冷却ファン装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記異常検出手段は、前記回転部に流れる電流値に基づき異常検出信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、
請求項１に記載の冷却ファン装置において、前記異常検出手段は、
前記回転部に流れる電流を検出電圧に変換する電圧変換部と、この検出電圧と少なくとも下限値の閾値電圧を比較して前記検出電圧が前記閾値電圧を超えたら異常検出信号を出力する電圧監視部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、
請求項２に記載の冷却ファン装置において、前記電圧監視部は、前記閾値電圧にヒステリシスを持っていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の冷却ファン装置において、前記検出電圧を平滑化するフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記回転部の電源ラインに直列接続され、前記回転部に流れる電流に応じた検出電位を発生する抵抗と、
前記検出電位を平滑化するローパスフィルタと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧下限値と比較する第１のコンパレータと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧上限値と比較する第２のコンパレータと、
前記第１のコンパレータに入力される電圧下限値にヒステリシスを与える第１のヒステリシス回路と、
前記第２のコンパレータに入力される電圧上限値にヒステリシスを与える第２のヒステリシス回路と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、
円筒状に形成され高温に加熱されたジルコニア素子の一方の面に試料ガスを流して他方の面に空気を流すことにより前記ジルコニア素子の内外面に酸素濃度差を与え、前記ジルコニア素子の内外面に発生する起電力に基づき前記試料ガスの酸素濃度を測定するジルコニア式酸素計において、
前記ジルコニア素子を内部に格納して加熱する電気炉と、
この電気炉の外部を冷却する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却ファン装置と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、
回転部に流れる電流に基づき異常検出信号を出力するため、簡単な構成で異常を検出することができる冷却ファン装置を実現することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、
電圧監視部は、少なくとも検出電圧が閾値電圧の下限値以下となった場合を異常レベルとして異常検出信号を出力するため、回転部が断線したり、あるいは異物等の混入により強制的に停止させられて回転部に電流が流れなくなったような場合に、簡単な構成で冷却ファン装置の異常を検出することができる。
また、閾値電圧に上限値を設ければ、検出電圧が所定の閾値電圧以上となった場合も異常レベルとして異常検出信号を出力するため、回転部に負荷がかかって電流が多く流れているような場合も、簡単な構成で冷却ファン装置の異常を検出することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、
電圧監視部の閾値電圧はヒステリシスを持っているため、電圧監視部の動作を安定化させることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、
検出電圧を平滑化するフィルタを備えているため、回転部に流れる電流にノイズや脈動がある場合でも、検出電圧からこの脈動を取り除いて信号を安定化させることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、
回転部に流れる電流に応じた検出電圧を発生させ、この検出電圧の上限値と下限値を監視することにより、簡単な構成で回転部の異常を検出することができる冷却ファン装置を実現することができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、
簡単な構成で異常を検出することができる冷却ファン装置を備えたジルコニア式酸素計を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明をジルコニア式酸素計の冷却ファン装置に適用した実施例の構成について説明する。ジルコニア式酸素計のセンサ部は、円筒状に形成されたジルコニア素子の内側と外側にそれぞれ電極が取り付けられた構造となっている。
【００２１】
ジルコニア素子は固体電解質（イオン導電性固体）の性質を持ち、選択的に酸素イオンを通過させる。すなわち、ジルコニア素子で円筒の内側と外側に酸素濃度差があると、濃度の高い側の電極では酸素分子がイオン化される還元反応が起こり、濃度の低い側の電極では酸素イオンを酸素分子に戻す酸化反応が起こる。このとき、ジルコニア素子の内外の電極間には酸素濃度比に応じた起電力が発生する。これら電極間に発生する電圧を測定すすることにより、ジルコニア素子の円筒の内外の酸素濃度比が分かる。そこで、ジルコニア素子の円筒の外側には基準ガス（通常は大気）を流し、円筒の内側には酸素濃度を測定したい試料ガスを流すことによって、試料ガス中の酸素濃度を求めることができる。
【００２２】
このようなジルコニア素子に上記のような固定電解質の性質を発揮させるためには、ジルコニア素子を７００℃程度の高温に加熱する必要がある。そのため、ジルコニア式酸素計には加熱用の電気炉が設けられており、ジルコニア素子はこの電気炉内部に配置されて所定温度まで加熱される。ジルコニア式酸素計は、このような電気炉が配線ケーブルや演算処理装置などその他の必要な構成物とともに共通の筐体内に格納されて、ひとつの機器として一体構成される。
【００２３】
ところで、ジルコニア素子の加熱時には、電気炉の内部だけでなく外表面の温度も大幅に上昇してしまう。そのため、電気炉の外表面を冷却するために冷却ファン装置を設け、電気炉の外表面の温度上昇を抑えている。冷却ファン装置により、電気炉自体の外表面の温度上昇は室温＋９０℃程度、電気炉を覆うカバーの温度上昇は室温＋５℃〜１０℃程度に抑えられる。なお、筐体には複数の空気穴が形成され、冷却ファン装置の回転部は、筐体と電気炉に対して風が最適に流れるように配置される。
【００２４】
ところが、冷却ファン装置は、前述のように、回転部の詰まりや断線などの異常が発生して停止してしまうことがある。酸素計の使用者がこのような冷却ファン装置の異常に気づかないと、電気炉自体の外表面の温度は１５０℃近く、また電気炉のカバーの温度は１００℃近くにまで上昇し、電気炉周辺に配置されているその他の構成物が熱の影響で損傷したり、発火したりする危険性がある。
【００２５】
図１は一実施例の機能ブロック図であり、ジルコニア式酸素計における冷却ファン装置の部分のみを取り出して図示したものである。
【００２６】
冷却ファン装置の駆動部１には、図示しない回転部を回転駆動するための電流Ｉが流れている。電圧変換部２にはこの電流Ｉが入力され、電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを変換出力する。この電流Ｉには、ノイズや駆動部１の動作に起因した脈動があり、検出電圧Ｖｓにもこれらのノイズや脈動が反映されている。そこで、フィルタ３を設けて検出電圧Ｖｓのノイズや脈動を取り除き平滑化し、平滑化された検出電圧Ｖｓを上限値監視部４と下限値監視部５に入力する。
【００２７】
下限値監視部４は、入力された検出電圧Ｖｓを閾値電圧Ｖｌと比較する比較部４１を備えている。閾値電圧Ｖｌは、検出電圧Ｖｓの下限値となる電圧である。比較部４１は、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｌ以下となった場合に、異常検出信号Ｓ１を出力する。なお、閾値電圧Ｖｌにはヒステリシス回路４２により、ヒステリシスを持たせている。すなわち、ヒステリシス回路４２は、減少していく検出電圧Ｖｓに対してＶｌより所定値だけ低いＶｌｄを設定するとともに、増大していく検出電圧Ｖｓに対してＶｌより所定値だけ高いＶｌｕを設定する。したがって、比較部４１では検出電圧の増減方向に応じて検出電圧ＶｓをＶｌｕまたはＶｌｄと比較することになる。ただし以下の説明においてとくに必要がない場合には、比較部４１で用いるＶｌｕおよびＶｌｄも下限の「閾値電圧Ｖｌ」で代表する。
【００２８】
回転部の配線が断線したり、異物等の混入により強制的に停止させられたような場合には、駆動部１には電流が流れなくなる。そのため、検出電圧Ｖｓが下限値（閾値電圧Ｖｌ）を下回ったときに、回転部に異常が発生したことを検出することができる。
【００２９】
同様に、上限値監視部５は、入力された検出電圧Ｖｓを閾値電圧Ｖｈと比較する比較部５１を備えている。閾値電圧Ｖｈは、検出電圧Ｖｓの上限値となる電圧である。比較部５１は、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｈ以上となった場合に、異常検出信号Ｓ２を出力する。なお、閾値電圧Ｖｈにはヒステリシス回路５２により、ヒステリシスを持たせている。すなわち、ヒステリシス回路４２は、減少していく検出電圧Ｖｓに対してＶｈより所定値だけ低いＶｈｄを設定するとともに、増大していく検出電圧Ｖｓに対してＶｈより所定値だけ高いＶｈｕを設定する。したがって、比較部４２では検出電圧の増減方向に応じて検出電圧ＶｓをＶｈｕまたはＶｈｄと比較することになる。ただし以下の説明においてとくに必要がない場合には、比較部４２で用いるＶｈｕおよびＶｈｄも上限の「閾値電圧Ｖｈ」で代表する。
【００３０】
回転部にゴミ等の付着や詰まりなどの異常が発生して負荷がかかると、駆動部１は回転部の回転駆動のためにより多くのパワーを必要とし、電流Ｉが多く流れる傾向にある。そのため、検出電圧Ｖｓが上限値（閾値電圧Ｖｈ）を上回ったときに、回転部１に異常が発生したことを検出することができる。
【００３１】
異常検出信号Ｓ１，Ｓ２は、ＯＲ回路６に入力される。ＯＲ回路６は、異常検出信号Ｓ１，Ｓ２の少なくともいずれかが出力されると、異常検出信号Ｓ３を出力する。異常検出信号Ｓ３は、駆動部１に何らかの異常が発生したことを示す信号となる。
【００３２】
図２は図１に示した冷却ファン装置の具体的な回路例である。
回転部（図示せず）を駆動する駆動部１（図示せず）の電源ピン（ＦＡＮ（＋））とＧＮＤピン（ＦＡＮ（−））が、コネクタ８のピンＰ１，Ｐ２にそれぞれ接続される。コネクタ８のピンＰ１には駆動部１の電源として電圧Ｖが供給される。
【００３３】
電圧変換部２は、コネクタ８のピンＰ２を抵抗Ｒ１を介して共通電位ＧＮＤに接続して構成されている。回転部が駆動されて電流Ｉが流れると、抵抗Ｒ１にも電流Ｉが流れ、抵抗Ｒ１の両端に電位が発生する。この電位が検出電位Ｖｓである。
【００３４】
フィルタ３は、コネクタ８のピンＰ２に直列接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３と、抵抗Ｒ３の両端と共通電位ＧＮＤ間に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２とでローパスフィルタを形成し、検出電位Ｖｓを平滑化する。平滑化された検出電位Ｖｓは、抵抗Ｒ１０を介して比較部４１としてのコンパレータＵ１の反転入力端子に入力されるとともに、抵抗４を介して比較部５１としてのコンパレータＵ２の反転入力端子にも入力される。
【００３５】
コンパレータＵ１の非反転入力端子には、検出電圧Ｖｓの下限値となる閾値電圧Ｖｌが抵抗Ｒ１１とＲ１２の直列回路で構成されるヒステリシス回路４２を介して入力される。この閾値電圧Ｖｌは、電源Ｖを抵抗Ｒ１３とＲ１４の直列回路で分圧して生成する。抵抗Ｒ１１の一端は抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の接続中点に接続され、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続中点はコンパレータＵ１の非反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ１２の他端はコンパレータＵ１の出力端子に接続されている。このヒステリシス回路４２により、検出電圧Ｖｓが増大する時にコンパレータＵ１が動作する閾値電圧Ｖｌ（Ｖｌｈ）と、減少する時にコンパレータＵ１が動作する閾値電圧Ｖｌ（Ｖｌｄ）とが異なっている。ヒステリシスの大きさは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値で設定される。なお、コンパレータＵ１の出力端子には抵抗Ｒ１５を介して電源Ｖが接続されている。
【００３６】
コンパレータＵ１は検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｌを上回った場合にはＬ信号を出力し、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｌを下回った場合にはＨ信号を出力する。すなわち、検出電圧Ｖｓに異常が発生するとＨ信号が出力される。コンパレータＵ１の出力はＯＲ回路６に入力される。
【００３７】
コンパレータＵ２の非反転入力端子には、検出電圧Ｖｓの上限値となる閾値電圧Ｖｈが抵抗Ｒ５とＲ６の直列回路で構成されるヒステリシス回路５２を介して入力される。閾値電圧Ｖｈは、電源Ｖを抵抗Ｒ７とＲ８の直列回路で分圧して生成する。抵抗Ｒ５の一端は抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続中点に接続され、抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続中点はコンパレータＵ２の非反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ６の他端はコンパレータＵ２の出力端子に接続されている。実際には、このヒステリシス回路５２により、検出電圧Ｖｓが増大する時にコンパレータＵ２が動作する閾値電圧Ｖｈ（Ｖｈｕ）と、減少する時にコンパレータＵ２が動作する閾値電圧Ｖｈ（Ｖｈｄ）とが異なっている。ヒステリシスの大きさは、抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値で設定される。なお、コンパレータＵ２の出力端子には抵抗Ｒ９を介して電源Ｖが接続されている。
【００３８】
コンパレータＵ２は検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｈを下回った場合にはＨ信号を出力し、検出電圧Ｖｓが閾値電圧Ｖｈを上回った場合にはＬ信号を出力する。すなわち、検出電圧Ｖｓに異常が発生するとＬ信号が出力される。異常発生時のコンパレータＵ２の論理（Ｌ／Ｈ）をコンパレータＵ１の論理に揃えるため、インバータＵ３でコンパレータＵ２の出力の論理を逆転させる。インバータＵ３の出力は、ＯＲ回路６に入力される。
ここでは、コンパレータＵ２とインバータＵ３とで比較部５１を構成している。
【００３９】
ＯＲ回路６は、コンパレータＵ１の出力とインバータＵ３の出力の論理和を取り、少なくともいずれか一方の出力がＨ信号となった場合にＨ信号を出力する。
【００４０】
ところで、近年の冷却ファンは、回転部が強制的に停止させられると、一時的に回転部に電流を多く流した後に、過電流防止のため電流を０ｍＡに低下させ、その後定期的に電流を流して再起動を試みる処理が施されたものが多い。冷却ファンの機種によって再起動の周期は異なり、たとえば、ある冷却ファンでは２．５ｓ周期で５００ｍｓずつ電流が流れ、また別の冷却ファンでは１．２ｓ周期で２００ｍｓずつ電流が流れる。
【００４１】
回転部にこのような過電流防止機能があると、異常検出信号Ｓ３がＬ／Ｈ、すなわち正常と異常を繰り返す可能性がある。そこで、異常検出信号Ｓ３を適切にサンプリングすることによって、回転部の異常を検出する。
【００４２】
異常検出信号Ｓ３は演算部７に入力される。演算部７は、異常検出信号Ｓ３を所定のサンプリング期間Ｔ（たとえば数秒間）積算し、異常検出信号Ｓ３がサンプリング期間Ｔ中にＨ信号であった期間ｔの割合を求める。そして、ｔ／Ｔを演算し、演算の結果が所定の閾値（たとえば５０％）以上であれば、回転部に異常が発生したと判断して異常検出信号Ｓ４を出力する。演算部７は、実際にはプログラムがダウンロードされたＣＰＵなどで構成される。
【００４３】
異常出力信号Ｓ４が出力されると、冷却ファン装置の筐体に設けられた図示しない表示部にエラーを表示する。また、ジルコニア式酸素計では、リレーで電気炉のヒータを遮断する。これによりヒータに電力が供給されなくなり、筐体内部の温度上昇が抑えられ、機器の損傷や発火が抑えられる。
【００４４】
図２に示す回路の具体的な数値例を一部紹介する。電源Ｖは５Ｖである。駆動部１には定格０．２６Ａの電流が流れている。抵抗Ｒ１は１Ω前後の非常に小さい抵抗値であり、抵抗Ｒ１の両端に発生する検出電圧Ｖｓは０．２６Ａ×１Ω＝０．２６Ｖとなる。閾値電圧Ｖｌは０．２Ｖとする。抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値は、分圧点が０．２Ｖとなるように決定する。閾値電圧Ｖｈは０．４Ｖとする。抵抗Ｒ７，Ｒ８の抵抗値は、分圧点が０．４Ｖとなるように決定する。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値は、閾値電圧Ｖｌのヒステリシスが数１０ｍＶ以内となるように決定する。同じく抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値は、閾値電圧Ｖｈのヒステリシスが数１０ｍＶ以内となるように決定する。
【００４５】
なお、抵抗Ｒ１は電圧変換部２に相当する。抵抗Ｒ２，Ｒ３とコンデンサＣ１，Ｃ２はフィルタ３に相当する。コンパレータＵ１と抵抗Ｒ１０〜抵抗Ｒ１５は下限値監視部４に相当する。コンパレータＵ１は比較部４１に相当する。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２はヒステリシス回路４２に相当する。コンパレータＵ２と抵抗Ｒ４〜Ｒ９とインバータＵ３は上限値監視部５に相当する。コンパレータＵ２は比較部５２に相当する。抵抗Ｒ５，Ｒ６はヒステリシス回路に相当する。コンパレータＵ１の出力は異常検出信号Ｓ１に相当する。インバータＵ３の出力は異常検出信号Ｓ２に相当する。ＯＲ回路６の出力は異常検出信号Ｓ３に相当する。
【００４６】
本実施例は以上のように構成され、駆動部１に流れる電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを監視し、この検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｌ以下となった場合に異常検出信号Ｓ１を出力する下限値監視部４を備えているため、回転部が断線したり、あるいは強制的に停止させられて駆動部１に電流が流れなくなったような場合に、回転部の異常を検出することができる。
【００４７】
また、本実施例では、駆動部１に流れる電流Ｉに応じた検出電圧Ｖｓを監視し、この検出電圧Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖｈ以上となった場合に異常検出信号Ｓ２を出力する上限値監視部５を備えているため、駆動部１に負荷がかかって電流Ｉが多く流れているような場合に、回転部の異常を検出することができる。
【００４８】
また、本実施例では、下限値監視部４と上限値監視部５はそれぞれの閾値電圧Ｖｌ，Ｖｈにヒステリシスを与えるヒステリシス回路４２，５２を備えているため、下限値監視部４と上限値監視部５の動作を安定化させることができる。
【００４９】
また、本実施例では、検出電圧Ｖｓを平滑化するフィルタ３を備えているため、駆動部１に流れる電流Ｉにノイズや脈動がある場合でも、検出電圧Ｖｓからこのノイズや脈動を取り除いて信号を安定化させることができる。
【００５０】
また、回転部の過電流防止機能に起因して異常検出信号Ｓ３が正常と異常を繰り返すような場合であっても、異常検出信号Ｓ３を適切にサンプリングすることによって、回転部の異常を検出することができる。
【００５１】
なお、本実施例では、ｔ／Ｔを異常と判断する閾値を５０％としたが、閾値はこれに限らない。閾値は、回転部の再起動の周期やその他の設計事項などを考慮して決定すればよい。
【００５２】
また、本実施例では、異常検出信号Ｓ３がサンプリング期間Ｔ中に占めるＨ信号の期間ｔの割合に基づいて回転部の異常を検出したが、他のサンプリング手法に基づいて回転部の異常を検出してもよい。たとえば一定周期で異常検出信号Ｓ３をサンプリングし、５回中３回以上Ｈ信号を検出したら回転部に異常が発生したと判断することが考えられる。
【００５３】
なお、本実施例では比較部としてコンパレータを使用したが、コンパレータは専用のＩＣを用いてもよいし、演算増幅器で構成されたものであってもよい。また、その他の構成で比較部を構成してもよい。
【００５４】
本実施例の冷却ファン装置は、構成が簡単であるとともに、回転部の種類を問わず適用することができる利点がある。
【００５５】
特に、本発明をジルコニア式酸素計の電気炉を冷却する冷却ファン装置に適用することにより、安価な回転部を採用することができるとともに、簡単な構成でこの回転部の異常を検出することができる。
【００５６】
なお、本実施例では、ジルコニア式酸素計に搭載された冷却ファン装置の台数は１台であり、この冷却ファン装置に異常が発生した場合には、電気炉のヒータを遮断することで酸素測定を停止させたが、ジルコニア式酸素計に搭載する冷却ファン装置は１台に限らず複数台であってもよい。
【００５７】
たとえば、酸素計に冷却ファン装置を２台備えておき、通常は一方のみを駆動させておく。この冷却ファン装置に異常が発生した場合には、緊急用として他方の冷却ファン装置を駆動させることによって、引き続き電気炉が冷却され、酸素計の酸素測定の中断を防止できる。
【００５８】
あるいは、通常は２台ともほぼ半分程度の送風能力で駆動させておき、一方の冷却ファン装置に異常が発生した場合にはその冷却ファン装置を停止させ、他方の冷却ファン装置を制御して送風量を増加させるようにしてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成で、異常の有無を的確に検出できる冷却ファン装置を実現することができ、特にジルコニア式酸素計に用いることにより、電気炉の過熱による不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例の構成を示す回路例である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 回転部
２ 電圧変換部
３ フィルタ
４ 下限値監視部
４１ 比較部
４２ ヒステリシス回路
５ 上限値監視部
５１ 比較部
５２ ヒステリシス回路
６ ＯＲ回路
７ 演算部
８ コネクタ
Ｓ１〜Ｓ４ 異常検出信号
Ｖｌ，Ｖｈ 閾値電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記異常検出手段は、前記回転部に流れる電流値に基づき異常検出信号を出力することを特徴とする冷却ファン装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、
前記回転部に流れる電流を検出電圧に変換する電圧変換部と、
この検出電圧と少なくとも下限値の閾値電圧を比較して前記検出電圧が前記閾値電圧を超えたら異常検出信号を出力する電圧監視部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン装置。
【請求項３】
前記電圧監視部は、前記閾値電圧にヒステリシスを持っていることを特徴とする請求項２に記載の冷却ファン装置。
【請求項４】
前記検出電圧を平滑化するフィルタを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷却ファン装置。
【請求項５】
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記回転部の電源ラインに直列接続され、前記回転部に流れる電流に応じた検出電位を発生する抵抗と、
前記検出電位を平滑化するローパスフィルタと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧下限値と比較する第１のコンパレータと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧上限値と比較する第２のコンパレータと、
前記第１のコンパレータに入力される電圧下限値にヒステリシスを与える第１のヒステリシス回路と、
前記第２のコンパレータに入力される電圧上限値にヒステリシスを与える第２のヒステリシス回路と、
を備えたことを特徴とする冷却ファン装置。
【請求項６】
円筒状に形成され高温に加熱されたジルコニア素子の一方の面に試料ガスを流して他方の面に空気を流すことにより前記ジルコニア素子の内外面に酸素濃度差を与え、前記ジルコニア素子の内外面に発生する起電力に基づき前記試料ガスの酸素濃度を測定するジルコニア式酸素計において、
前記ジルコニア素子を内部に格納して加熱する電気炉と、
この電気炉の外部を冷却する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却ファン装置と、
を備えたことを特徴とするジルコニア式酸素計。
【請求項１】
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記異常検出手段は、前記回転部に流れる電流値に基づき異常検出信号を出力することを特徴とする冷却ファン装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、
前記回転部に流れる電流を検出電圧に変換する電圧変換部と、
この検出電圧と少なくとも下限値の閾値電圧を比較して前記検出電圧が前記閾値電圧を超えたら異常検出信号を出力する電圧監視部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン装置。
【請求項３】
前記電圧監視部は、前記閾値電圧にヒステリシスを持っていることを特徴とする請求項２に記載の冷却ファン装置。
【請求項４】
前記検出電圧を平滑化するフィルタを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷却ファン装置。
【請求項５】
回転部の異常を検出する異常検出手段を備えた冷却ファン装置であって、
前記回転部の電源ラインに直列接続され、前記回転部に流れる電流に応じた検出電位を発生する抵抗と、
前記検出電位を平滑化するローパスフィルタと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧下限値と比較する第１のコンパレータと、
平滑化された前記検出電位を所定の電圧上限値と比較する第２のコンパレータと、
前記第１のコンパレータに入力される電圧下限値にヒステリシスを与える第１のヒステリシス回路と、
前記第２のコンパレータに入力される電圧上限値にヒステリシスを与える第２のヒステリシス回路と、
を備えたことを特徴とする冷却ファン装置。
【請求項６】
円筒状に形成され高温に加熱されたジルコニア素子の一方の面に試料ガスを流して他方の面に空気を流すことにより前記ジルコニア素子の内外面に酸素濃度差を与え、前記ジルコニア素子の内外面に発生する起電力に基づき前記試料ガスの酸素濃度を測定するジルコニア式酸素計において、
前記ジルコニア素子を内部に格納して加熱する電気炉と、
この電気炉の外部を冷却する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却ファン装置と、
を備えたことを特徴とするジルコニア式酸素計。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２８７４１４（Ｐ２００９−２８７４１４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３８０７７（Ｐ２００８−１３８０７７）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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