(57)【要約】【課題】ＤＣモータあるいはモータ駆動回路の個体差による特性の違いに係わらず精度のよい風量制御を実現する送風装置を得ること。【解決手段】ＤＣモータ９とＤＣモータ９により駆動される送風ファン１０とからなる送風機７と、指令電圧に対応したデューティによるＰＷＭ駆動でＤＣモータ９を駆動するモータ駆動回路８と、圧損条件によらず、ＤＣモータ９の電流が増加し始める指令電圧をデューティ０％のときの第一の指令電圧、第一の指令電圧から電圧を増加してＤＣモータ９の電流変化が無くなる指令電圧をデューティ１００％のときの第二の指令電圧として求め、モータ駆動回路８における指令電圧とデューティの関係式を導く演算手段４と、関係式に基づいて、所望のデューティを得る第三の指令電圧を演算し、第三の指令電圧をモータ駆動回路８に出力する制御手段６と、を備える。【選択図】図１
2012222965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータと前記ＤＣモータにより駆動される送風ファンとからなる送風機と、
指令電圧を入力し、前記指令電圧に対応したデューティによるＰＷＭ駆動で前記ＤＣモータを駆動するモータ駆動回路と、
設置後の最初の動作時に、前記ＤＣモータの電流が増加し始める指令電圧をデューティ０％のときの第一の指令電圧、前記第一の指令電圧から電圧を増加して前記ＤＣモータの電流変化が無くなる指令電圧をデューティ１００％のときの第二の指令電圧として求め、当該第一の指令電圧および当該第二の指令電圧を用いて前記モータ駆動回路における指令電圧とデューティの関係式を導く演算手段と、
前記関係式に基づいて、所望のデューティを得る第三の指令電圧を演算し、当該第三の指令電圧を前記モータ駆動回路に出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とする送風装置。
【請求項２】
ＤＣモータと前記ＤＣモータにより駆動される送風ファンとからなる送風機と、
指令電圧を入力し、前記指令電圧に対応したデューティによるＰＷＭ駆動で前記ＤＣモータを駆動するモータ駆動回路と、
設置後の最初の動作時に、前記ＤＣモータおよび前記モータ駆動回路の電流が増加し始める指令電圧をデューティ０％のときの第一の指令電圧、前記第一の指令電圧から電圧を増加して前記ＤＣモータおよび前記モータ駆動回路の電流変化が無くなる指令電圧をデューティ１００％のときの第二の指令電圧として求め、当該第一の指令電圧および当該第二の指令電圧を用いて前記モータ駆動回路における指令電圧とデューティの関係式を導く演算手段と、
前記関係式に基づいて、所望のデューティを得る第三の指令電圧を演算し、当該第三の指令電圧を前記モータ駆動回路に出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とする送風装置。
【請求項３】
前記演算手段は、ＤＣモータまたはモータ駆動回路が交換された場合、交換後の最初の動作時に、第一の指令電圧および第二の指令電圧を求め、当該第一の指令電圧および当該第二の指令電圧を用いて前記関係式を導き、
前記制御手段は、前記交換後の最初の動作時に導かれた関係式に基づいて、第三の指令電圧を演算して前記モータ駆動回路に出力する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換換気装置などの換気装置や浴室換気暖房機などに用いられる、ＤＣモータを搭載した送風装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
換気装置や浴室換気暖房機においては、ＤＣモータを用いた送風機により風量制御を行うものが知られている。ＤＣモータを駆動するにはモータ駆動回路が必要である。ある指令電圧をモータ駆動回路に与えると、モータの駆動回路はその指令電圧に対応したデューティによるＰＷＭ制御を行い、ＤＣモータをデューティに対応した回転速度で回転させる。ところで、モータ駆動回路の指令電圧−デューティ特性には個体差があり、同じ指令電圧を与えてもデューティは個々のモータ駆動回路で必ずしも同じ値にはならない。従って、換気装置の量産において任意に組み込まれたモータ駆動回路によってＤＣモータを所望のデューティでＰＷＭ駆動することが難しく、精度のよい風量制御が困難であった。
【０００３】
このような問題に対し、先行技術文献では、第一のデューティと、前記第一のデューティに対応する第一の指令電圧と、第二のデューティと、前記第二のデューティに対応する第二の指令電圧とから、モータ駆動回路における指令電圧とデューティの関係式を導く演算手段と、前記関係式を記憶する記憶手段と、前記関係式に基づいて、所望のデューティを得る第三の指令電圧を演算し、前記第三の指令電圧を前記モータ駆動回路に出力する制御手段を備えた風量制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３６８０３号公報
【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、先行技術において、ＤＣモータを送風装置に搭載した状態で前記第一、第二の指令電圧を得るためには、ＤＣモータへの負荷、すなわち送風装置の静圧条件がある一定の条件でなければならないが、送風装置の量産出荷時に実施すればラインの生産性が悪くなるなどの影響がでる、という問題があった。また、前記関係式は記憶素子によって記憶されなければならないが、ノイズ等により記憶データが破壊された場合には、異常となって停止したり、正常な風量制御ができず市場不具合となるリスクを抱えている、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＤＣモータあるいはモータ駆動回路の個体差による特性の違いに係わらず、精度のよい風量制御を実現するための送風装置を提供するものであり、且つ、個体差による特性の違いを静圧条件によらず、また、関係式の記憶手段を持たずに実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＤＣモータと前記ＤＣモータにより駆動される送風ファンとからなる送風機と、指令電圧を入力し、前記指令電圧に対応したデューティによるＰＷＭ駆動で前記ＤＣモータを駆動するモータ駆動回路と、設置後の最初の動作時に、前記ＤＣモータの電流が増加し始める指令電圧をデューティ０％のときの第一の指令電圧、前記第一の指令電圧から電圧を増加して前記ＤＣモータの電流変化が無くなる指令電圧をデューティ１００％のときの第二の指令電圧として求め、当該第一の指令電圧および当該第二の指令電圧を用いて前記モータ駆動回路における指令電圧とデューティの関係式を導く演算手段と、前記関係式に基づいて、所望のデューティを得る第三の指令電圧を演算し、当該第三の指令電圧を前記モータ駆動回路に出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ＤＣモータあるいはモータ駆動回路の個体差による特性の違いに係わらず、精度のよい風量制御を実現でき、且つ、個体差による特性の違いを静圧条件によらず、また、関係式の記憶手段を持たずに実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、送風装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、モータ駆動回路を説明するための特性を示す図である。
【図３】図３は、モータ駆動回路への指令電圧とＤＣモータに流れる電流を示す図である。
【図４】図４は、送風装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、モータ駆動回路の特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる送風装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
まず、図１により送風装置としての構成の概要を説明する。送風装置１は、電源回路２と、制御部３と、風を送る送風ファン１０とそれを駆動するＤＣモータ９からなる送風機７と、ＤＣモータ９を駆動制御するモータ駆動回路８とから構成される。電源回路２は、図示しない商用電源からＡＣ１００Ｖを入力し、全波整流してＤＣ１４０Ｖ電源を生成し、また電源回路２内のスイッチング電源回路により、ＤＣ１５Ｖ電源およびＤＣ５Ｖ電源を生成する。このＤＣ５Ｖ電源は送風装置１内の制御部３に与えられ、制御部３内にある演算手段４、制御手段６の駆動電源として用いられる。なお、本実施の形態においては、制御部３として、演算、制御機能を有するマイクロコンピュータが使われているが、ロジック回路やメモリ回路の組合せ等でも実現できる。また、ＤＣ１５Ｖ電源は、モータ駆動回路８に与えられ、モータ駆動回路８の駆動電源として用いられる。さらに、ＤＣ１４０Ｖ電源は、モータ駆動回路８に与えられ、モータ駆動回路８によってＰＷＭ駆動される送風機７内のＤＣモータ９の駆動電源として用いられる。送風機７はＤＣモータ９に送風ファン１０が取り付けられて構成されており、ＤＣモータ９の回転に伴って送風ファン１０が回転し、風を送る。
【００１２】
なお、ＤＣモータには、モータ駆動回路を内蔵して一体となったものも販売されており、そのモータ駆動回路内蔵ＤＣモータを用いても前記送風装置を構成することは可能である。
【００１３】
次に詳細を説明する。モータ駆動回路８の主回路はトランジスタ６素子で構成され、ＤＣ１４０Ｖ電源をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動によりチョッピングして、送風機７内のＤＣモータ９への印加電圧としている。ここで、主回路トランジスタのスイッチングデューティをある値に設定すれば、そのデューティに従ってＤＣモータ９への印加電圧の平均値が決まり、ＤＣモータ９の回転速度が決まる。例えば、デューティを１００％とすれば、ＤＣモータ９への印加電圧の平均値が最大となり、ＤＣモータ９は最大の回転速度で回転する。また、デューティを５０％とすれば、ＤＣモータ９の印加電圧の平均値が最大時の半分となり、ＤＣモータ９は略半分の回転速度で回転する。また、デューティを０％とすれば、ＤＣモータ９への印加電圧が０Ｖ（最小）となり、ＤＣモータ９は停止する。このデューティは、モータ駆動回路８の速度指令電圧入力端子１１に入力する指令電圧Ｖｓによって決定される。したがって、制御部３からモータ駆動回路８に対して所定の指令電圧Ｖｓを出力することによって、その指令電圧Ｖｓに対応したデューティのＰＷＭ駆動でＤＣモータ９を駆動することができる。例えば、制御部３から指令電圧０Ｖを出力すれば、ＤＣモータ９へのＰＷＭ駆動のデューティは０％になり、ＤＣモータ９は停止する。また、制御部３から指令電圧５Ｖを出力すれば、ＤＣモータ９へのＰＷＭ駆動のデューティは１００％になり、ＤＣモータ９は最大回転速度で運転する。
【００１４】
また、モータ駆動回路８あるいはモータ駆動回路８の外部には、ＤＣモータ９に流れる電流、あるいはＤＣモータ９に流れる電流及びモータ駆動回路８に流れる電流を合せた電流を電圧に変換する電流検知手段５を備える。この電圧を制御部３に入力することで、ＤＣモータ９の回転状態を検知することができる。
【００１５】
次に、図２により、モータ駆動回路８の特性について説明する。図２のグラフは、モータ駆動回路８の指令電圧−デューティ特性を示し、横軸がモータ駆動回路８に入力される指令電圧Ｖｓ、縦軸がＤＣモータ９を駆動するＰＷＭのデューティである。ところで、モータ駆動回路８を構成する各部品の値にはばらつきが存在するため、モータ駆動回路８の指令電圧Ｖｓ−デューティ特性も、図２に示したように、個々のモータ駆動回路８によってばらつき、すなわち個体差があり、図２の破線で囲まれた領域内で分布すると考えられる。したがって、送風装置１に搭載されたモータ駆動回路８の指令電圧Ｖｓ−デューティ特性の個体差を考慮せずに指令電圧Ｖｓを与えても、所望の値からずれたデューティでＤＣモータ９を駆動することになり、精度よい風量制御ができない。
【００１６】
次に図３、図４により、本実施の形態におけるモータ駆動回路８およびＤＣモータ９の特性の個体差を考慮したＤＣモータ９の駆動について説明する。図３は、モータ駆動回路への指令電圧とＤＣモータに流れる電流を示す図である。指令電圧ＶｓＯＵＴを０Ｖから除々に上げていった場合、ＤＣモータ９に流れる電流は、デューティが０％となる指令電圧Ｖｓ０を超えるところから増加し始め、デューティが１００％となる指令電圧Ｖｓ１００を超えると、電流値の変化がなくなる様子を示している。また、図４は、このときの送風装置１の動作を示すフローチャートである。
【００１７】
送付装置１をユーザー等の住宅等に設置され、最初にＤＣモータ９を動作させる際に、制御部３が以下の動作を実行する。まず、制御部３では、演算手段４が、指令電圧の出力を０Ｖから開始する（ステップＳ１）。このとき、ＤＣモータ９は回転しない。演算手段４では、電流検知手段５を観測することにより電流変化を検知できるが、ＤＣモータ９のモータ電流は増加しない（ステップＳ２：Ｎｏ）。演算手段４は、指令電圧を増加し（ステップＳ３）、ＤＣモータ９のモータ電流が増加する（ステップＳ２：Ｙｅｓ）まで指令電圧の増加を続ける（ステップＳ３）。ＤＣモータ９のモータ電流が増加した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、演算手段４は、このときの電圧を指令電圧Ｖｓ０とする（ステップＳ４）。なお、指令電圧Ｖｓ０を第一の指令電圧とし、このときのデューティを０％とする。
【００１８】
つぎに、制御部３の演算手段４では、出力する電圧を指令電圧Ｖｓ０から増加し、しばらくの間、モータ電流は増加するので（ステップＳ５：Ｎｏ）、さらに、指令電圧の増加を続け（ステップＳ６）、ＤＣモータ９のモータ電流に変化がなくなる（ステップＳ５：Ｙｅｓ）まで指令電圧の増加を続ける（ステップＳ６）。ＤＣモータ９に流れるモータ電流に変化がなくなった場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、演算手段４は、このときの電圧を指令電圧Ｖｓ１００とする（ステップＳ７）。なお、指令電圧Ｖｓ１００を第二の指令電圧とし、このときのデューティを１００％とする。
【００１９】
制御部３では、演算手段４が、上記動作に基づいて指令電圧Ｖｓ０およびＶｓ１００を決定し（ステップＳ８）、指令電圧Ｖｓ０、Ｖｓ１００を用いて所望の風量を得るための制御を開始する（ステップＳ９）。
【００２０】
図５は、モータ駆動回路８の特性を示す図である。指令電圧とデューティの関係を示すものである。Ｃ点が指令電圧Ｖｓ０でデューティ０％を、Ｄ点が指令電圧Ｖｓ１００でデューティ１００％を示す。演算手段４は、指令電圧Ｖｓ０、Ｖｓ１００から、所望の風量を得るデューティ（ｄＯＵＴ（％））を出力する指令電圧の出力値ＶｓＯＵＴ（Ｖ）を得るための関係式として下記式（１）を導く。
【００２１】
ＶｓＯＵＴ＝Ｖｓ０＋（Ｖｓ１００−Ｖｓ０）×ｄＯＵＴ／１００  …（１）
【００２２】
これにより、制御手段６では、上記式（１）を用いて、ｄＯＵＴ（％）を出力する指令電圧ＶｓＯＵＴ（Ｖ）を得て、モータ駆動回路８に指令電圧ＶｓＯＵＴを与えれば、所望のデューティｄＯＵＴでＤＣモータ９を駆動することができる。なお、指令電圧ＶｓＯＵＴを第三の指令電圧とする。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態では、モータ駆動回路８の指令電圧−デューティ特性に個体差がある場合においても、制御部３が、組み込まれたモータ駆動回路８の指令電圧−デューティの関係式を得て、その関係式に基づいて風量を制御することとした。これにより、所望のデューティでＤＣモータ９すなわち送風機７を駆動することができ、この送風装置１において、精度のよい風量制御を実現することができる。
【００２４】
また、モータ駆動回路８の指令電圧−デューティの関係式は、ＤＣモータ９に流れる電流の変化から求めるため、送風装置１の設置状態、すなわち静圧条件に係わらずに得られることから、静圧条件一定、例えば、製品の出荷検査時等に前記指令電圧−デューティの関係式を求める処理を実施する必要がなくなり、生産性を向上することができる。
【００２５】
また、得られた関係式を記憶する記憶手段、及び制御部３による記憶処理も必要なくなるため、データ破壊により市場不具合のリスクも無くすことができ、製品の品質向上を実現できる。
【００２６】
また、製品の設置条件、すなわち静圧条件によらないため、例えば、市場にてＤＣモータ９あるいはモータ駆動回路８の故障により部品が交換された場合においても、交換後の最初の動作において、前述のように製品運転時にモータ駆動回路８の指令電圧−デューティの関係式を求めることで、その影響を受けずに精度のよい風量制御が可能である。
【００２７】
なお、制御部３の演算手段４では、電流検知手段５を観測することによりＤＣモータ９に流れる電流変化を検知していたが、これに限定するものではなく、電流検知手段５を観測することによりモータ駆動回路８およびＤＣモータ９に流れる電流変化を検知してもよい。モータ駆動回路８およびＤＣモータ９に流れる電流変化を用いた場合においても、上記同様の制御により、同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  送風装置
２  電源回路
３  制御部
４  演算手段
５  電流検知手段
６  制御手段
７  送風機
８  モータ駆動回路
９  ＤＣモータ
１０  送風ファン
１１  速度指令電圧入力端子
【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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