JPH05146189A - 風量一定制御ｄｃフアンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダクトによる圧力損失が変化しても、特別の
センサーを使用することなく一定風量で運転できる安価
で高性能の風量一定制御ＤＣファンモータを提供するこ
と。 【構成】 制御手段３の動作より回転数検出手段４がＤ
Ｃモータ２の回転数を検出し、記憶手段６に記憶させた
風量指示手段７によって指示された風量で運転するため
の回転数になるように、電圧制御手段５がＤＣモータ２
への印加電圧を調整するので、ダクト９の圧力損失が変
化しても、指示された一定風量での運転が風量検出のた
めの特別なセンサーを使用せずに可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンジフードや天井埋
め込み型の換気扇などに利用される風量一定制御ＤＣフ
ァンモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レンジフードや天井埋め込み型の
換気扇などにおいては、調理の状態や居室の状況に応じ
て、最適な風量で換気ができるような制御性のよいファ
ンモータが求められている。

【０００３】従来、この種のファンモータは、図９〜図
１３に示すような構成であった。図に示すように１０１
は、誘導電動機１０２によって羽根を回転させ送風する
ファンモータで、通常は図１１に示す静圧一風量曲線の
特性を有するものである。誘導電動機１０２は運転回転
数を切り換えるためのタップを有しており、速度切り換
え手段１０３によって回転数を切り換え、ファンモータ
１０１の送風量を変更している。図におけるＨ，Ｍ，Ｌ
は誘導電動機１０２およびファンモータ１０１の運転状
態を示し、Ｈは誘導電動機１０２の回転数が高くファン
モータ１０１の送風量が多い状態、Ｌは誘導電動機１０
２の回転数が低くファンモータ１０１の送風量が少ない
状態を示し、ＭはＨとＬの中間を示すものである。９は
ファンモータ１０１によって吸い込まれた、たばこの煙
や調理による廃ガスによって汚染された室内空気を、フ
ァンモータ１０１の吐出口１０４から建物の壁１０を通
過させて室外に導くダクトである。図１１におけるＬ
１，Ｌ２，Ｌ３はダクト９の長さや曲がり状態によって
決定されるダクトの圧力損失を示す曲線で、Ｌ１は長さ
が短くて曲がりも少ない圧力損失の少ない状態の曲線
で、Ｌ３は長さが長くて曲がりも多い圧力損失の多い状
態の曲線である。Ｌ２はその中間の曲線である。

【０００４】上記構成において、電源を投入すると速度
切り換え手段１０３によって選択されたタップで誘導電
動機１０２が回転し、図１１に示す静圧一風量特性上で
ダクト９の圧力損失を示す曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３との交
点でのＱ１、Ｑ２、Ｑ３いずれかの風量で、ファンモー
タ１０１が送風を開始するものである。

【０００５】図１２および図１３は他の従来例を示す構
成である。図に示すように１１６はファンモータ１１１
の吐出口１１４に設置されたサーミスタ１１７によっ
て、ファンモータ１１１の風量を検出する風量検出手段
である。１１３は風量検出手段１１６が検出した風量
と、運転風量を指示する風量指示手段１１５の指示した
風量から、ファンモータ１１１の運転風量が指示した風
量になるよう、トライアックを利用して誘導電動機１１
２に印加する電圧を調整する電圧制御手段である。

【０００６】上記構成において、電源を投入すると電圧
制御手段１１３によってあらかじめ設定された電圧で誘
導電動機１１２が回転し、ファンモータ１１１が送風を
開始する。このとき、サーミスタ１１７は送風による気
流により熱を奪われ抵抗値が変化するが、その変化度合
いを風量検出手段１１６が運転風量として検出する。そ
の検出された風量が風量指示手段１１５によって指示さ
れた風量より多いか少ないかを、電圧制御手段１１３が
判断し、多い場合はトライアックの導通角を長くして誘
導電動機１１２に対する印加電圧を上昇させて回転数を
あげ、ファンモータ１１１の風量を指示風量に調節する
ものである。逆に運転風量が指示風量より少ない場合
は、トライアックの導通角を短くして誘導電動機１１２
に対する印加電圧を下降させて回転数をさげ、ファンモ
ータ１１１の風量を指示風量に調節するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のファ
ンモータでは、図１１に示すように誘導電動機１０２を
Ｈ状態で運転しても、ダクト９の圧力損失が少なけれ
ば、曲線Ｌ１との交点の風量Ｑ１となり、ダクト９の圧
力損失が多ければ、曲線Ｌ３との交点の風量Ｑ３とな
り、ダクト９の状態によって風量が変化する。そのた
め、Ｑ１の場合は風量が多く必要以上の排気による室内
のコールドドラフトやドアの笛鳴り音の原因になった
り、Ｑ３の場合は風量が少なく排気不足により室内汚染
空気が充分に排出されなくなるといった課題があった。
また、建物の換気設計をする場合ファンモータが同一で
も、ダクト９の状態によっていちいち風量を計算する必
要があり、非常に面倒であるといった課題があった。

【０００８】また風量検出のためにサーミスタという専
用のセンサーを使用する必要があり、コスト高になると
ともに使用時間が長くなるにつれて、サーミスタの表面
に埃などが付着し検出風量が変化してしまうという課題
があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、ダク
トの長さや曲がり状態によって圧力損失が変化しても、
一定風量で運転できるとともに、風量検出のための特別
なセンサーを使用する必要がなく、使用時間に関係なく
一定風量で運転できる、高性能で低価格の風量一定制御
ＤＣファンモータを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の風量一定制御Ｄ
Ｃファンモータは上記目的を達成するために、第１の手
段はＤＣモータを搭載したＤＣファンモータと、前記Ｄ
Ｃモータに対する通電を制御する制御手段と、この制御
手段の動作より前記ＤＣモータの運転回転数を検出する
回転数検出手段と、前記ＤＣファンモータの運転風量を
指示する風量指示手段と、この風量指示手段によって指
示された風量で運転するための前記ＤＣモータの各印加
電圧での回転数を記憶する記憶手段を備え、前記回転数
検出手段によって検出された運転回転数を前記記憶手段
に記憶された回転数と同回転数になるよう前記ＤＣモー
タの印加電圧を制御する電圧制御手段を配してなる風量
一定制御ＤＣファンモータの構成とする。また第２の手
段は、回転数検出手段によって検出された回転数と記憶
手段に記憶された回転数の差に応じて、電圧制御手段の
制御電圧の値を変化させる風量一定制御ＤＣファンモー
タの構成とする。

【００１１】

【作用】本発明は上記した第１手段の構成により、回転
数検出手段が制御手段の動作よりＤＣモータの運転回転
数を検出するとともに、あらかじめ記憶手段が風量指示
手段によって指示された風量でファンモータを運転する
ための、各印加電圧でのＤＣモータの回転数を記憶して
いるので、電圧制御手段が現在の印加電圧での運転回転
数と記憶された回転数を比較し、運転回転数が記憶され
た回転数になるようＤＣモータに対する印加電圧を制御
するので、ダクトの長さや曲がり状態が変化して圧力損
失が変わっても、風量を検出するための専用のセンサー
を使用せずに、指示された一定風量でのファンモータの
運転が可能となる。

【００１２】また、第２の手段の構成により回転数検出
手段によって検出された回転数と記憶手段に記憶された
回転数の差に応じて、電圧制御手段の制御電圧の値を変
化させるので、回転差が大きい場合は印加電圧を大きく
変化させ、回転差が小さい場合は印加電圧を小さく変化
させ、指示風量に調整するまでの時間を短縮させること
が可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１〜
図７を参照しながら説明する。図に示すように１はＤＣ
モータ２を搭載したＤＣファンモータで、その吐出口８
はダクト９に接続されている。ダクト９はＤＣファンモ
ータ１によって吸い込まれたたばこの煙や調理による廃
ガスによって汚染された室内空気を、建物の壁１０を通
過させて室外に導くダクトである。ＤＣモータ２は回転
子位置によって固定子巻線に対する通電を制御する制御
手段３によって回転を制御され、その制御状態により回
転数検出手段４がＤＣモータ２の回転数を検出してい
る。７は強、中、弱などのＤＣファンモータ１の運転風
量を指示する風量指示手段で、強中弱それぞれの運転風
量を実現するための、ＤＣモータ２に対する各印加電圧
における必要回転数を記憶手段６が記憶している。５は
電圧制御手段で、風量指示手段７に指示された風量と現
在のＤＣモータ２に対する印加電圧から、指示された風
量でＤＣファンモータ１を運転するための回転数を記憶
手段６より選定したのち、その選定した回転数と回転数
検出手段４が検出した現在の運転回転数を比較し、運転
回転数が選定回転数と同一となるよう、ＤＣモータ２に
対する印加電圧を制御するものである。

【００１４】上記構成において、あらかじめＤＣファン
モータ１を運転し、図２に示すようにＤＣモータ２の電
圧を連続的に変化させ、各電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…に
おける、ＤＣファンモータ１の強、中、弱の運転風量Ｑ
ｈ、Ｑｍ、Ｑｌにおける回転数Ｎh1、Ｎh2、Ｎh3、…と
Ｎm1、Ｎm2、Ｎm3、…とＮl1、Ｎl2、Ｎl3、…を測定
し、図３の表に示すようにそれぞれの運転風量におい
て、各電圧に対する回転数を風量指示手段７に指示され
た風量で運転するために必要な回転数として、記憶手段
６に記憶させておく。そして、ＤＣファンモータ１を実
際に設置してあらかじめ決めておいた電圧、図における
Ｖａを電圧制御手段５によって制御手段３を介してＤＣ
モータ２に印加し運転を開始する。そうすると、制御手
段３がＤＣモータ２の回転子位置に応じて巻線に対する
通電を切り換え、ＤＣモータ２は風路のダクト損失、図
におけるＬに応じた回転数で回転する。このとき回転数
検出手段４は制御手段３の巻線に対する通電の切り換え
速度より回転数、図におけるＮａを検出する。次に、風
量指示手段７によって運転風量、図におけるＱｍを指示
すると、電圧制御手段５が、記憶手段６に記憶された回
転数より、現在の印加電圧Ｖａにおいて指示風量Ｑｍで
運転するために必要な回転数Ｎｍａを検索し、ＮａとＮ
ｍａを比較する。比較の結果図４および図５に示すよう
にＮａ＜Ｎｍａの場合、遠心送風機であるので図からわ
かるように、指示風量Ｑｍより多い風量で運転されてい
ることになるので、印加電圧を下げる必要があり、電圧
制御手段５が図における△ｖａだけ電圧を下げて印加電
圧をＶｂとする。この状態で再び回転数検出手段４が、
変更後の印加電圧Ｖｂにおける回転数、図におけるＮｂ
を検出するとともに電圧制御手段５が、記憶手段６に記
憶された回転数より、Ｖｂにおける指示風量Ｑｍで運転
するために必要な回転数Ｎｍｂを検索し、ＮｂとＮｍｂ
を比較する。比較の結果図に示すようにＮｂ＞Ｎｍｂの
場合、印加電圧Ｖａで運転された場合とは逆に指示風量
Ｑｍより少ない風量で運転されていることになるので、
印加電圧を上げる必要があり、電圧制御手段５が図にお
ける△ｖｂだけ電圧を下げて印加電圧をＶｃとするとと
もに、再び回転数検出手段４が、変更後の印加電圧Ｖｃ
における回転数、図におけるＮｃを検出し、電圧制御手
段５が記憶手段６に記憶された回転数より、Ｖｃにおけ
る指示風量Ｑｍで運転するために必要な回転数Ｎｍｃを
検索し、ＮｃとＮｍｃを比較する。比較の結果図に示す
ようにＮｃ＜Ｎｍｃの場合、Ｖａのときと同じく、指示
風量Ｑｍより多い風量で運転されていることになるの
で、印加電圧を下げる必要があり、電圧制御手段５が図
における△ｖｃだけ電圧を下げて印加電圧をＶL とす
る。このとき、図に示すように印加電圧ＶL における回
転数ＮL が、印加電圧ＶL における指示風量Ｑｍで運転
するために必要な回転数ＮｍL と等しくなると、ＤＣフ
ァンモータ１が指示された風量Ｑｍで運転されているの
で、電圧制御手段５は印加電圧ＶL を保持して風量Ｑｍ
を確保するものである。各印加電圧ごとの調整電圧は△
ｖａ＞△ｖｂ＞△ｖｃで徐々に指示風量に近づけていく
ものである。もし、何らかの理由によって風路の圧損Ｌ
が変化し、風量が変化した場合でも、常に運転回転数と
記憶された回転数を比較し、上記と同様の動作で電圧を
調整するので、指示風量が確保され一定風量での運転が
可能となるものである。

【００１５】図６は要部の具体的な回路の一例を示す。
回転数検出手段４、電圧制御手段５記憶手段６はマイク
ロコンピュータ１１とスイッチング電源１２および周辺
回路より構成されている。制御手段３は、スイッチング
素子より構成されており、スイッチング電源１２からの
ＤＣモータ２の巻線への電流供給をマイクロコンピュー
タ１１のゲート信号により制御している。

【００１６】つぎに上記のように構成したＤＣファンモ
ータの動作を図７のフローチャートを用いて説明する。
ファンモータの電源を投入すると、マイクロコンピュー
タ１１のＲＯＭに記憶された図７のフローチャートに示
すプログラムの手順にしたがって運転が開始される。ま
ずステップ１３で初期電圧を出力するとともに、ステッ
プ１４で初期ゲート信号を出力し、ＤＣモータを回転さ
せる。次にステップ１５でＤＣモータの回転子位置を検
出し、検出された位置に応じたゲート信号をステップ１
６で出力する。このゲート信号の変化時間をステップ１
７で計測したのちこの変化時間から運転回転数をステッ
プ１８で演算し保持しておく。そして、ステップ１９で
風量指示信号を取り込んで運転風量を確認し、ステップ
２０であらかじめマイクロコンピュータ１１のＲＯＭに
記憶しておいた回転数のなかから、運転風量と印加電圧
に合致するメモリー回転数を検索し、ステップ１８で保
持した運転回転数とステップ２１で比較する。比較の結
果、回転数が同じであればステップ１５へもどり、以後
はこの繰り返しで運転が続行される。次に比較の結果運
転回転数がメモリー回転数より大きい場合、風量を増加
させる必要があるのでステップ２２でスイッチング電源
の出力電圧を上げる。比較の結果運転回転数がメモリー
回転数より小さい場合は、風量を減少させる必要がある
のでステップ２３でスイッチング電源の出力電圧を下
げ、以後は回転数が等しくなるまで同じステップを繰り
返すものである。

【００１７】このように、本発明の第１の実施例の風量
一定制御ＤＣファンモータによれば制御手段のゲート信
号の変化時間を計測することにより運転回転数を検出
し、それをあらかじめマイクロコンピュータに記憶させ
た回転数と比較しながら、スイッチング電源によりＤＣ
モータへの印加電圧を変化させ、ＤＣファンモータの風
量を制御しているので、風量検出のための特別なセンサ
ーを使用しなくても風量制御が可能となるとともに、各
運転風量における、モータの印加電圧に応じた必要回転
数を記憶させて、この回転数と同回転数になるように、
モータの印加電圧を制御しているので、ダクトの圧力損
失等が変化しても、常に指示風量での運転が可能になる
という効果が得られることになる。

【００１８】つぎに、本発明の第２の実施例について図
８を参照しながら説明する。なお、第２の実施例の構成
は第１の実施例と同一であり、マイクロコンピュータ１
１のＲＯＭに記憶された図８のフローチャートに示すプ
ログラムの手順が異なるものである。図に示すように、
本実施例はステップ２１で運転回転数とメモリー回転数
を比較したのち、運転回転数がメモリー回転数より大き
い場合はステップ２４で小さい場合はステップ２７で、
運転回転数とメモリー回転数の差をそれぞれ演算し、そ
の差の大小に応じて、ステップ２６およびステップ２９
で変化させるスイッチング電源１２の電圧の変化量、第
１の実施例における△ｖａ、△ｖｂ、△ｖｃをステップ
２５およびステップ２８で決定するものである。その他
の手順は第１の実施例と同じである。

【００１９】上記手順により、回転数の差すなわち運転
風量と指示風量の差に応じた印加電圧の調整が可能にな
るため、運転風量を指示風量に調整するまでの時間を短
縮することが可能になるという効果が得られることにな
る。

【００２０】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に、本発明によれば、回転数検出手段が制御手段の動作
よりＤＣモータの運転回転数を検出し、その運転回転数
があらかじめ記憶手段に記憶された、風量指示手段によ
って指示された風量で前記ＤＣファンモータを運転する
ための回転数になるように、電圧制御手段がＤＣモータ
の印加電圧を制御するので、ダクトの長さや曲がり状態
によって圧力損失が変化しても、素早く一定風量に制御
できるとともに、風量検出のための特別なセンサーを使
用する必要がなく、使用時間に関係なく一定風量で運転
できる、高性能で低価格の風量一定制御ＤＣファンモー
タを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の風量一定制御ＤＣファン
モータの構成図

【図２】同運転特性を示す静圧−風量グラフ

【図３】同指示風量と印加電圧と回転数の関係を示す表

【図４】同印加電圧と回転数の関係を示すグラフ

【図５】同運転風量と静圧と回転数の関係を示すグラフ

【図６】同要部回路図

【図７】同運転のためのプログラムの一例を示すフロー
チャート

【図８】第２の実施例の風量一定制御ＤＣファンモータ
の運転のためのプログラムの一例を示すフローチャート

【図９】従来のファンモータの構成図

【図１０】同誘導電動機の速度切り換え手段の構成図

【図１１】同運転特性を示す静圧−風量グラフ

【図１２】他の従来例を示す風量一定制御ファンモータ
の構成図

【図１３】同運転特性を示す静圧−風量グラフ

【符号の説明】

１ ＤＣファンモータ ２ ＤＣモータ ３ 制御手段 ４ 回転数検出手段 ５ 電圧制御手段 ６ 記憶手段 ７ 風量指示手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＤＣモータを搭載したＤＣファンモータ
   と、前記ＤＣモータに対する通電を制御する制御手段
   と、この制御手段の動作より前記ＤＣモータの運転回転
   数を検出する回転数検出手段と、前記ＤＣファンモータ
   の運転風量を指示する風量指示手段と、この風量指示手
   段によって指示された風量で運転するための前記ＤＣモ
   ータの各印加電圧での回転数を記憶する記憶手段を備
   え、前記回転数検出手段によって検出された運転回転数
   を前記記憶手段に記憶された回転数と同回転数になるよ
   う前記ＤＣモータの印加電圧を制御する電圧制御手段を
   配してなる風量一定制御ＤＣファンモータ。
2. 【請求項２】回転数検出手段によって検出された回転数
   と記憶手段に記憶された回転数の差に応じて、電圧制御
   手段の制御電圧の値を変化させた請求項１記載の風量一
   定制御ＤＣファンモータ。