JPH09215367A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本願発明は、モータの電流の検出を経年変化
によらずに検出することができ、これにより適切に送風
路の流路抵抗を判別して送風量を制御するモータ制御装
置の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、送風流路に配置された
送風用のファンを回転制御するモータ制御装置におい
て、モータに流れる電流に対応した電圧を出力するＩ−
Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段により出力される出
力電圧に対応した周波数の信号を出力するＶ−Ｆ変換手
段と、前記Ｖ−Ｆ変換手段の出力信号が入力されその信
号周波数に応じてオン・オフして伝送するアイソレート
手段と、前記アイソレート手段を介して出力される周波
数情報及びモータの回転数を検出する回転数検出手段の
出力に基づいて、ファンモータが送風する流路の流路抵
抗を判別する流路抵抗判別手段と、前記流路抵抗判別手
段により判別された流路抵抗及び必要送風量に対応して
モータを回転制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、モータを回転制
御するモータ制御装置に関し、特にファンを回転させ送
風制御に好適なモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータを回転制御するモータ制御
装置としては、モータに流れる電流を検出し、電流と回
転数の関係から、電流値に基づいてフィードバック制御
するものが知られている。

【０００３】また従来のファン等の制御に用いるモータ
制御装置として、例えば特開平４−３６５０８号公報に
記載されているように、送風流路に風速センサなどを設
置し、この風速センサなどからの検知信号に応じてファ
ンモータの回転数を制御するように構成されたものもあ
った。

【０００４】またこのようなファンモータを制御する従
来のモータ制御装置では、可変電圧スイッチング電源を
用いることが多かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来このようなモータ
制御装置があるものの、従来のものでは次のような問題
が生じていた。従来、モータの駆動に用いる電源系とモ
ータの電流の制御、演算に用いる電源系とを同じ電源を
用いていたので電源の変動により電流の検出、制御が変
動してしまい精度が要求される制御には十分な正確な制
御ができないという問題を有していた。

【０００６】また、このような場合モータの駆動用の電
源系と制御部の電源系とを異なる電源系として電源系を
分離し、モータの駆動系と制御系との間をホトカプラを
用いて電気的に遮断しつつ信号の伝達を行う方法も考え
られるが、ホトカプラは通常伝達率が経年変化により大
きく変化するため、長期間使用する機器には用い難いと
いう問題を有していた。

【０００７】また、ファンの制御に用いるモータ制御装
置としては、センサで送風量を検出しモータの電流量を
制御しているが、風速センサを送風流路に設置するもの
では、風速センサ自体により送風の妨げとなる問題があ
った。

【０００８】そこで、本願発明は上記の点に鑑みて提案
されたもので、モータの駆動側とアイソレートしてモー
タの電流を検出する際にも、アイソレートするホトカプ
ラ等の経年変化の影響を受けずに精度良く検出し、適切
なモータの制御を実現するモータ制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】更に本願発明は、風速センサなどの風量検
知手段を送風流路に設置することなく、送風流路の流路
抵抗に応じた適切なモータ回転制御を実現したモータ制
御装置を提供することをその目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、モータに流れる電流を検出
してその検出電流に基づいてモータを制御するモータ制
御装置において、モータに流れる電流に対応した電圧を
出力するＩ−Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段により
出力される出力電圧に対応した周波数の信号を出力する
Ｖ−Ｆ変換手段と、前記Ｖ−Ｆ変換手段の出力信号が入
力されその信号周波数に応じてオン・オフして伝送する
アイソレート手段と、前記アイソレート手段を介して出
力される周波数情報に基づいてモータに流れる電流を判
別することを特徴とする。

【００１１】従って、請求項１記載の発明によれば、モ
ータに流れる電流をＩ−Ｖ変換手段により一旦電圧に変
換し、更にＶ−Ｆ変換手段によりその電圧に対応する周
波数の信号に変換する。その周波数信号を例えばホトカ
プラでなるアイソレート手段に入力し、その周波数でオ
ン・オフすることにより伝達する。そして、その周波数
の情報に基づいてモータに流れる電流を判別する。

【００１２】請求項２記載の発明は、送風流路に配置さ
れた送風用のファンを回転制御するモータ制御装置にお
いて、モータに流れる電流に対応した電圧を出力するＩ
−Ｖ変換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段により出力される
出力電圧に対応した周波数の信号を出力するＶ−Ｆ変換
手段と、前記Ｖ−Ｆ変換手段の出力信号が入力されその
信号周波数に応じてオン・オフして伝達するアイソレー
ト手段と、前記アイソレート手段を介して出力される周
波数情報及びモータの回転数を検出する回転数検出手段
の出力に基づいて、ファンモータが送風する流路の流路
抵抗を判別する流路抵抗判別手段と、前記流路抵抗判別
手段により判別された流路抵抗及び必要送風量に対応し
てモータを回転制御することを特徴とする。

【００１３】従って、請求項２記載の発明によれば、モ
ータに流れる電流をＩ−Ｖ変換手段により一旦電圧に変
換し、更にＶ−Ｆ変換手段によりその電圧に対応する周
波数の信号に変換する。その周波数信号を例えばホトカ
プラでなるアイソレート手段に入力し、その周波数でオ
ン・オフすることにより伝達する。そして、その周波数
の情報に基づいてモータに流れる電流を判別する。ま
た、回転数検出手段がファンモータの回転数を検出し、
流路抵抗判別手段がこれらモータの電流及び回転数の情
報に基づいてファンモータが送風する送風路の流路抵抗
を判別する。そして、モータは判別された流路抵抗、必
要な最適送風量の情報に基づいてモータの回転制御を行
う。

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００１４】図１は、本願発明のモータ制御装置を備え
た給湯装置の概略構成図であって、給湯装置のケーシン
グ１の内部には、バーナ２と熱交換器３とが配置されて
いる。ケーシング１の下側に連続するファンケース４の
内部には、ファンモータ５により駆動されるシロッコフ
ァン６が設置されており、ケーシング１の上部には、排
気口７が形成されている。

【００１５】バーナ２には、ガスあるいは石油などの燃
料を供給するための燃料供給管８が接続されており、熱
交換器３には、水を供給するための給水管１０が接続さ
れている。燃料供給管８および給水管１０にはバルブ１
１、１２が介装されており、これらバルブ１１、１２は
給湯制御部１３により制御される。

【００１６】モータ制御装置は、例えば交流１００ボル
トの商用電源１５からの交流電力を整流および平滑して
直流電力を出力する整流平滑手段１６と、制御パルスに
基づいて整流平滑手段１６からの直流電力をスイッチン
グしてファンモータ５に駆動電力として供給する電力制
御手段１７と、ファンモータ５の回転数を検出する回転
数検出手段１８と、整流平滑手段１６の出力電流を検出
する電流検出手段１９と、回転数指令信号と回転数検出
手段１８により検出された回転数とファンモータ５を流
れる電流とに基づいて、ファンモータ５の回転数が指令
回転数になるように制御パルスのデューティー比を制御
するデューティー比制御手段２０と、電流検出手段１９
により検出された出力電流とデューティー比制御手段２
０により制御されたデューティー比に関する情報とに基
づいて、ファンモータ５を流れる電流を演算する電流演
算手段２１と、バーナ２の燃焼料に基づいて最適送風量
を判別する最適送風量判別手段２２と、電流演算手段２
１により演算された電流と回転数検出手段１８により検
出された回転数とに基づいてファンケース４やケーシン
グ１により構成される送風流路の流路抵抗を判別する流
路抵抗判別手段２３と、最適送風量判別手段２２により
判別された最適送風量と流路抵抗判別手段２３により判
別された流路抵抗とに基づいてファンモータ５の最適回
転数を判別し、ファンモータ５の回転数が最適回転数と
なるようにデューティー比制御手段２０に回転数指令信
号を供給する最適回転数判別手段２４と、流路抵抗判別
手段２３により判別された流路抵抗に基づいて燃焼の異
常を判別する異常判別手段２５と、異常判別手段２５に
より燃焼の異常と判別されたときに給湯制御部１３に停
止信号を出力してバーナ２の燃焼を停止させる異常処理
手段２６とを備えている。

【００１７】なお、デューティー比制御手段２０と、電
流演算手段２１と、最適送風量判別手段２２と、流路抵
抗判別手段２３と、最適回転数判別手段２４と、異常判
別手段２５と、異常処理手段２６とは、マイクロコンピ
ュータ２７により実現されている。なお、マイクロコン
ピュータ２７は、燃焼装置の全体を制御している。

【００１８】図２は、ファンモータ５の駆動部の回路ブ
ロック図であって、この駆動部は主にモータ駆動ＩＣ３
１により構成されている。このモータ駆動ＩＣ３１は、
端子３１ａ〜３１ｅを備えており、また、電力制御手段
１７と、回転数検出手段１８とを搭載している。

【００１９】電力制御手段１７は、ファンモータ５の各
コイルに駆動電力を供給するモータドライバー３２と、
モータドライバー３２によりファンモータ５に供給され
る駆動電力をスイッチングするＰＷＭ可変速回路３３と
を備えている。回転数検出手段１８は、ファンモータ５
に内蔵された複数のホール素子を含むホールＩＣ３４か
らの検出信号に基づいてファンモータ５の回転数を演算
する回転ロジック３５と、回転ロジック３５により演算
された回転数に応じた回転数パルスを発生する回転数パ
ルス発生回路３６とを備えている。

【００２０】端子３１ａには、整流平滑手段１６からの
駆動電力が入力され、この駆動電力は電力制御手段１７
のモータドライバー３２に供給される。端子３１ｂに
は、補助電源３７からの直流電力が入力され、この直流
電力はモータ駆動ＩＣ３１の各部に電源として供給され
る。端子３１ｃには、デューティー比制御手段２０から
制御電圧が入力され、この制御電圧は電力制御手段１７
のＰＷＭ可変速回路３３に供給される。端子３１ｂから
は、回転数検出手段１８の回転数パルス発生回路３６か
らの回転数パルスが出力され、この回転数パルスはデュ
ーティー比制御手段２０に供給される。端子３１ｅは、
接地端子である。

【００２１】整流平滑手段１６は、例えばダイオードブ
リッジからなる全波整流器と、キャパシタからなる平滑
回路とにより実現されており、例えば１００ボルトの商
用電源１５から得られる交流電力を整流および平滑して
直流電力を出力する。電力制御手段１７は、デューティ
ー比制御手段２０からの制御電圧に応じてデューティー
比を制御される制御パルスに基づいて、整流平滑手段１
６からの直流電力をスイッチングして、ファンモータ５
に駆動電力として供給する。

【００２２】すなわち、ファンモータ５に供給される直
流駆動電力は、電力制御手段１７によりＰＷＭ制御され
る。回転数検出手段１８は、ファンモータ５に内蔵され
た複数のホール素子を含むホールＩＣ３４からなる回転
検出センサからの検出信号に基づいて、ファンモータ５
の回転数を検出し、それに応じた回転数パルスをデュー
ティー比制御手段２０に供給すると共に、ファンモータ
５の回転素子の回転に応じた回転信号を電力制御手段１
７に供給する。

【００２３】電流検出手段１９は、例えばカレントトラ
ンスなどを備えており、整流平滑手段１６の出力電流を
検出する。デューティー比制御手段２０は、ファンモー
タ５の回転数が指令回転数になるように制御電圧を調整
して、その制御電圧を電力制御手段１７に供給する。

【００２４】なお、ファンモータ５は、三相ブラシレス
モータ、より詳しくは永久磁石型同期モータであって、
本実施形態では、燃焼装置のシロッコファン６を駆動す
るために使用している。

【００２５】図３は、電力制御手段１７の回路ブロック
図であって、この電力制御手段１７は、三角波発振回路
４１と、コンパレータ４２と、三相分配回路４３と、ト
ランジスタＴＲ１〜ＴＲ６とを備えている。なお、トラ
ンジスタＴＲ１〜ＴＲ６保護用のダイオードや、ファン
モータ５のコイル５ａ〜５ｃに流れる過電流を検出しか
つ保護するための回路など、本願発明に直接関係のない
構成要素については、図示及び説明を省略する。

【００２６】三角波発振回路４１は、例えば２０ＫＨｚ
の周期の三角波を出力する。コンパレータ４２は、演算
増幅器からなり、三角波発振回路４１からの三角波の電
圧と、デューティー比制御手段２０からの制御電圧Ｖｓ
とを比較して、制御電圧Ｖｓが三角波の電圧以上である
ときにオンし、制御電圧Ｖｓが三角波の電圧よりも小さ
いときにオフし、周期２０ＫＨｚの制御パルスを出力す
る。

【００２７】すなわち、制御パルスのデューティー比
は、デューティー比制御手段２０からの制御電圧Ｖｓに
応じて変化する。三相分配回路４３は、回転数検出手段
１８からの回転信号に応じて、上段側のトランジスタＴ
Ｒ１〜ＴＲ３のうちの１つと、下段側のトランジスタＴ
Ｒ４〜ＴＲ６のうちの１つとを、選択的にオンさせる。
たとえば、トランジスタＴＲ１、ＴＲ５がオンの場合、
ファンモータ５のコイル５ａからコイル５ｂに駆動電流
が流れる。

【００２８】すなわち、ファンモータ５の回転子の回転
位置に応じて電流を流すコイル５ａ〜５ｃや電流の方向
を順次切り替えることにより、ファンモータ５の回転が
継続する。さらに三相分配回路４３は、下段側のトラン
ジスタＴＲ４〜ＴＲ６のうちオンさせるべきトランジス
タを、コンパレータ４２からの制御パルスに応じてオン
・オフさせる。すなわち、三相分配回路４３は、ファン
モータ５に供給する駆動電力をデューティー比制御手段
２０からの制御電圧Ｖｓに応じてＰＷＭ制御する。

【００２９】この電力制御手段１７の動作について、簡
単に述べる。商用電源１５からの交流電力は、整流平滑
手段１６によって整流され、かつ平滑されて、電力制御
手段１７を介してファンモータ５に駆動電力として供給
される。このとき電力制御手段１７により、ＰＷＭ制御
が施され、ファンモータ５の回転数が指令回転数になる
ように、ファンモータ５への駆動電圧が制御される。

【００３０】いま、図４に示すように、三角波発振回路
４１からの三角波の最高電圧をＶｈ、最低電圧をＶ１と
し、デューティー比制御手段２０からの制御電圧をＶｓ
とすると、コンパレータ４２の出力である制御パルス
は、図５に示すように、制御電圧Ｖｓが三角波の電圧以
上のときにオンし、制御電圧Ｖｓが三角波の電圧よりも
小さいときにオフする、三角波と同じ周期のパルス列と
なる。

【００３１】そして、三相分配回路４３が、下段側のト
ランジスタＴＲ４〜ＴＲ６のうち、オンさせるべきトラ
ンジスタのベースに、コンパレータ４２からの制御パル
スを印加するので、ファンモータ５の駆動電力が制御パ
ルスによりスイッチングされ、制御パルスのデューティ
ー比に応じた駆動電力がファンモータ５に供給される。

【００３２】次に、電流検出について説明する。電流検
出に関連する部分の具体的回路を示したのが図６であ
る。電流を検出するラインにカレントトランスを備えた
り、あるいは、検出するラインに抵抗等の電流検出素子
５０を設けておき、その電流検出素子５０を利用してＩ
−Ｖ変換手段５１が電流量を電圧量に変換して出力す
る。

【００３３】Ｖ−Ｆ変換手段５２は、入力電圧に基づい
て出力信号の周波数を変化させる手段であり、例えば出
力信号がハイ・ロウのパルス信号であり、その繰り返し
周期を変化させる。従って、Ｉ−Ｖ変換手段５１の出力
電圧を入力して、その電圧値に応じた周期の信号を出力
する。

【００３４】アイソレート手段５３は、電源系を分離し
た状態で信号の伝達を行う手段であり、例えばホトカプ
ラ５３によりなり一方の電源はＶｃ１であり、それを用
いて制御あるいは演算する側の電源はＶｃ２であり分離
されている。そして、信号の伝達は光のオン・オフ制御
により行っている。ホトカプラ５３の接続状態は、Ｖ−
Ｆ変換手段５２の出力がホトカプラ５３のホトダイオー
ド５４のカソード側と接続されており、ホトダイオード
５４のアノード側は抵抗を介して電源電圧Ｖｃ１と接続
されている。ホトカプラ５３のホトトランジスタ５５
は、エミッタ側はグランドに接続されており、コレクタ
側は抵抗を介して電源電圧Ｖｃ２と接続されている。

【００３５】従って、Ｖ−Ｆ変換手段５２により出力さ
れるハイ・ロウのパルス信号によって、ホトカプラ５３
のホトダイオード５４がパルス信号の周期で発光し、ホ
トトランジスタ５６側に伝達してホトトランジスタ５６
をオン・オフする。ホトトランジスタ５６のコレクタ側
は電流判別手段５６に接続されており、ある周期のパル
ス信号を電流判別手段５６に出力し、その周期により電
流量を判別する。そして、判別した電流情報を流路抵抗
判別手段２３に出力する。

【００３６】また、図６において、例えばホール素子で
なる回転数検出素子３４の出力は、回転数検出手段１８
に入力され、回転数検出素子３４から出力されるパルス
信号から回転数を検出して、その情報を流路抵抗判別手
段２３に出力している。

【００３７】従って、上述の場合検出すべきラインと電
源を分離した形でモータに流れる電流を検出できるた
め、モータの電流の変動によって出力側の電源が変動影
響をされることなく検出できる。更に、ホトカプラの場
合には、経年変化や劣化により電流伝達特性が変化する
が、図６の回路では一旦、Ｉ−Ｖ変換手段５１により電
圧に変換され、更にＶ−Ｆ変換手段５２により電圧に対
応した周波数の信号に変化させ、ホトカプラ５３により
オン・オフ信号として伝達し電流情報を伝送するように
しているので、結局全体としてホトカプラの経年変化に
影響を受けることなく長期に渡って正確な検出をするこ
とができる。

【００３８】次に、上記給湯装置に上述の回路を用いた
ものの動作について、図７に示すフローチャートを参照
しながら説明する。図外のリモートコントローラからコ
ントローラに運転指令が入力されると、給湯制御部１３
が、バルブ１１、１２や図外のイグナイタなどを制御
し、点火動作を介しすると共に、最適送風量判別手段２
２にバーナ２の燃焼量すなわちバルブ１１の開弁量に応
じた信号を出力する。これにより最適送風量判別手段２
２が、給湯制御部１３からの信号に基づいて、バーナ２
の燃焼量に応じた最適な送風量を演算する（ステップＳ
１）。

【００３９】この時点ではファンモータ５は回転してお
らず、流路抵抗判別手段２３による判別結果が最適送風
量判別手段２２に供給されないので、最適回転数判別手
段２４は、予め設定された例えば毎分３０００回転程度
の初期回転数に対応した回転数指令信号をデューティー
比制御手段２０に出力する（ステップＳ２）。これによ
りデューティー比制御手段２０が、ファンモータ５が初
期回転数で回転するような制御電圧Ｖｓを電力制御手段
１７に供給する。この結果、電力制御手段１７がＰＷＭ
方式により駆動電力を制御して、ファンモータ５を初期
回転数で回転するように駆動する。

【００４０】次に、異常判別手段２５が、内蔵している
タイマを起動させる（ステップＳ３）。

【００４１】次に、電流検出素子５０、Ｉ−Ｖ変換手段
５１、Ｖ−Ｆ変換手段５２、ホトカプラ５３、電流判別
手段５６でなる電流検出手段１９が、ファンモータに流
れる電流を検出する（ステップＳ４）と共に、回転数検
出手段１８が、ファンモータ５のホールＩＣ３４からの
検出信号に基づいて、ファンモータ５の回転数を検出す
る（ステップＳ５）。

【００４２】次に、電流演算手段２１が、電流検出手段
１９により検出された整流平滑手段１６の出力電流と、
デューティー比制御手段２０からの制御電圧Ｖｓとを用
いて、上記数式１により、ファンモータ５を流れる電流
を演算する（ステップＳ６）。

【００４３】すなわち、商用電源１５の電圧変動がな
く、整流平滑手段１６の出力電圧が常に一定であれば、
電流検出手段１９により検出した整流平滑手段１６の出
力電流を補正する必要は少ないが、現実には例えば交流
１００ボルトの商用電源１５の場合、７５〜１２０ボル
トに変動しているのが実情であり、その変動による整流
平滑手段１６の出力電流とファンモータ５を流れる電流
との変化のずれを補正するために、電流演算手段２１に
より、整流平滑手段１６の出力電流からファンモータ５
を流れる電流を演算して、実際に検出した整流平滑手段
１６の出力電流を補正することが必要になる。ここで
は、説明をより判り易くするために、先ず、整流平滑手
段１６の出力電流の補正をする必要の無い場合の、流路
抵抗判別動作について述べる。

【００４４】流路抵抗判別手段２３が、電流検出手段１
９からの検出電流（すなわち、ここの説明では電流演算
手段２１により補正される前の電流）と回転数検出手段
１８からの回転数バルスとに基づいて、ファンモータ４
およびケーシング１内の送風流路の流路抵抗Φを判別す
る（ステップＳ７）。

【００４５】すなわち、ファンモータ５の回転数Ｎとフ
ァンモータ５を流れる電流Ｉとの関係は、図８に示すよ
うに、流路抵抗との関係のデータを予めメモリなどに保
持しておくことにより、回転数Ｎと電流Ｉとから流路抵
抗Φを決定できる。例えば、回転数ＮがＮ１のときに電
流ＩがＩ０になり、あるいは回転数ＮがＮ２のときに電
流ＩがＩ１になれば、流路抵抗ΦがΦ１であると判断で
き、回転数ＮがＮ０のときに電流ＩがＩ０になれば、流
路抵抗ΦがΦ０であると判断できる。

【００４６】なお、Φ０はΦ１よりも小さい。また、こ
の流路抵抗Φは、ファンモータ５の回転数をＮ、ファン
モータ５を流れる電流をＩとすれば、例えば実験的に下
記数式５により求められる。ただし、ｇ（Ｎ）、ｆ
（Ｎ）は回転数Ｎの関数である。あるいは、別の実験式
として、下記数式６により求められる。

【００４７】

【数５】

【００４８】

【数６】

【００４９】次に、電流演算手段２１が、電流検出手段
１９により検出された電流の補正を行う動作について説
明する。商用電源１５から常に一定の電圧が供給されて
いる限り、上記の方法で流路抵抗を判別することかでき
るが、実際には商用電源１５の電圧が変動するため、上
記の方法のみでは判別できず、電流演算手段２１による
補正が必要となってくる。

【００５０】一般に、ＰＡＭ方式では、ファンモータ５
に電源を供給する場合に、安定した直流電源でファンモ
ータ５を駆動することができるが、図２に示す構成のＰ
ＷＭ方式では、交流電力を整流および平滑しただけの直
流で駆動するため、電源部を簡略化できる利点がある。
しかし、その一方で、商用電源１５の電圧が変動した場
合には、図９に示すように、その変動で整流平滑手段１
６の出力電圧が変動し、この変動をＰＷＭのデューティ
ー比の変化により吸収するように制御が働くため、同一
回転数に対して整流平滑手段１６の出力電流ＩＯも変動
することになる。

【００５１】したがって、ＰＷＭ方式の場合、同一回転
数でのファンモータの電流値が吸排気路の流路抵抗の変
動、および商用電源１５の電圧変動の２つの要因で変動
することとなる。

【００５２】そこで、電流演算手段２１が、ステップＳ
６において、電流検出手段１９により検出された出力電
流Ｉ０を用いて、ファンモータ５に流れる電流Ｉを演算
する。これは、商用電源１５の電圧が１００ボルトのと
きに検出するであろう電流に補正することと同様の意味
を持つ。具体的には、数式７を用いて演算する。

【００５３】

【数７】

【００５４】上記数式は、次のようにして求めることが
できる。すなわち、簡略化して説明すると、図１０に示
すＰＷＭ方式は、ＰＡＭ方式では図１１に示すように表
すことができる。ＰＷＭ方式における整流平滑手段１６
の出力電圧をＶ０、出力電流をＩ０、ＰＡＭ方式におけ
る可変電圧電源５１の出力電圧をＶ、出力電流をＩと
し、両方式におけるファンモータ５の仕事量が等しく、
さらに、それぞれの方式における電気・機械仕事変換効
率が等しくかつ１００パーセントと考えた場合、下記数
式８が成立する。

【００５５】

【数８】Ｉ０×Ｖ０＝Ｉ×Ｖ

【００５６】ここで、ＰＷＭ方式においてファンモータ
５に印加される電圧は図５に示すようにパルス状であ
り、斜線部がＰＡＭ方式における印加電圧Ｖに想到する
ので、斜線部の面積を図４に示す制御電圧Ｖｓ、Ｖｈ、
Ｖｌで表すと、下記数式９のようになる。

【００５７】

【数９】

【００５８】これがＰＡＭ方式における印加電圧Ｖに相
当するので、下記数式１０が成立する。

【００５９】

【数１０】

【００６０】上記数式１０を上記数式８に代入して整理
すると、下記数式１１が成立する。

【００６１】

【数１１】

【００６２】上記数式１１を変形すると、下記数式１２
のようになる。

【００６３】

【数１２】

【００６４】ここで、図４に示す三角波の電圧幅Ｖｈ−
Ｖｌを定数ｋとおくと、上記数式１２は上記数式７と同
じになる。また、定数ｋを例えば３．５ボルトとする
と、下記数式１３が成立する。

【００６５】

【数１３】

【００６６】上記数式１１，１２、１３は、ＰＷＭ方式
における電流検出手段１９により検出した出力電流Ｉ０
を、ＰＡＭ方式における検出電流Ｉに変換したものであ
る。

【００６７】このように、ステップＳ６において、電流
演算手段２１によりファンモータ５に流れる電流Ｉを演
算することにより、電流検出手段１９により検出された
出力電流Ｉ０を補正し、ステップＳ７において、補正し
た電流Ｉを用いて流路抵抗判別手段２３により流路抵抗
を演算するので、商用電源１５の電圧変動に拘らず、正
確に流路抵抗を求めることができる。

【００６８】次に、異常判別手段２５が、流路抵抗判別
手段２３により判別された流路抵抗Φが、予め決められ
た下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っているか否かを
判断する（ステップＳ８）。すなわち、流路抵抗Φが下
限値ΦＬと上限値ΦＨとの間から外れた領域になった場
合、ファンモータ５の回転数を制御しても適切な送風量
を確保できないので、異常状態と判断する必要があり、
流路抵抗Φが下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入ってい
れば、ファンモータ５の回転数を制御することにより適
切な送風量を確保できるので、正常状態であると判断で
きる。なお、図８の第１象限はファンモータ５に流れる
電流Ｉと回転数Ｎと流路抵抗Φとの関係を表しており、
第４象限はファンモータ５の回転数Ｎと送風量Ｑと流路
抵抗Φとの関係を表している。

【００６９】異常判別手段２５は、流路抵抗Φが下限値
ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っていれば正常と判別し
て、内蔵しているタイマをクリアする（ステップＳ
９）。このタイマは、クリアされると直ちに再起動し
て、計時動作を再開する。

【００７０】次に、最適回転数判別手段２４が、流路抵
抗判別手段２３により判別された流路抵抗Φと最適送風
判別手段２２により判別された最適送風量とに基づい
て、最適回転数を演算し（スイップＳ１０）、回転数指
令信号をデューティー比制御手段２０に出力する。すな
わち、図８に示すように、ファンモータ５の回転数Ｎと
送風量Ｑとの関係は流路抵抗Φによって変化するので、
最適送風量が得られるように流路抵抗Φに応じて最適回
転数を判別するのである。この最適回転数Ｎｓは、最適
送風量をＱ０とし、基準となる流路抵抗Φ０と燃焼量と
に基づいて決定された基準回転数をＮｇとすると、例え
ば下記数式１４の実験式により求められる。あるいは、
別の実験式として、下記数式１５によっても求められ
る。

【００７１】

【数１４】

【００７２】

【数１５】

【００７３】これにより、デューティー比制御手段２０
が、最適回転数判別手段２４により演算された最適回転
数に応じた回転数指令信号と回転数検出手段１８からの
実際の回転数とに基づいて、ファンモータ５が最適回転
数となるような制御電圧Ｖｓを電力制御手段１７に出力
する（ステップＳ１１）。

【００７４】これにより、電力制御手段１７が、デュー
ティー比制御手段２０からの制御電圧に基づいて、ファ
ンモータ５に供給する直流電力をスイッチングし、ファ
ンモータ５が最適回転数となるように駆動する。

【００７５】次に、最適送風量判別手段２２が、給湯制
御部１３からの信号に基づいて燃焼量に変更があったか
否かを判別し（ステップＳ１２）、変更がなければ、マ
イクロコンピュータ２７が、リモートコントローラから
運転終了の指示が入力されたか否かを判別し（ステップ
Ｓ１３）、入力されていなければ、ステップＳ５に戻
る。入力されていれば、ルーチンを終了する。

【００７６】ステップＳ１２において、最適送風量判別
手段２２が燃焼量に変更があったと判断すれば、ステッ
プＳ１に戻る。

【００７７】ステップＳ８において、異常判別手段２５
が、流路抵抗Φが予め決められた下限ΦＬと上限ΦＨと
の間に入っていないと判断すれば、さらに異常判別手段
２５が、内蔵のタイイマがタイムアップしているか否か
を判断し（ステップＳ１４）、タイムアップしていなけ
ればステップＳ１０に進む。タイムアップしていれば、
異常処理手段２６に異常である旨を出力する。すなわ
ち、流路抵抗Φは風の影響などにより絶えず変化する場
合があるので、流路抵抗Φが所定時間異常にわたって異
常な値になつたときににのみ、異常状態と判断するので
ある。

【００７８】次に、異常処理手段２６が、異常判別手段
２５からの異常である旨の信号が入力されることによ
り、給湯制御部１３に停止信号を出力してバーナ２の燃
焼を停止させるなどの異常処理を行って（ステップＳ１
５）、ルーチンを終了する。

【００７９】このように、交流電力を整流および平滑し
て直流電力を出力する整流平滑手段１６と、制御パルス
に基づいて整流平滑手段１６からの直流電力をスイッチ
ングしてファンモータ５に駆動電力として供給する電力
制御手段１７と、ファンモータ５の回転数を検出する回
転数検出手段１８と、整流平滑手段１６の出力電流を検
出する電流検出手段１９と、回転数指令信号と回転数検
出手段１８により検出された回転数とに基づいて、ファ
ンモータ５の回転数が所要回転数になるように制御パル
スのデューティー比を制御するデューティー比制御手段
２０と、電流検出手段１９により検出された出力電流と
デューティー比制御手段２０により制御されたデューテ
ィー比に関する情報とに基づいて、ファンモータ５を流
れる電流を演算する電流演算手段２１とを設けたので、
商用電源１５の電圧変動に拘らずファンモータ５に流れ
る電流を正確に知ることができ、したがって流路抵抗を
適正に判断することが可能になる。

【００８０】さらに、電流演算手段２１により演算され
た電流と回転数検出手段１８により検出された回転数と
に基づいて送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別
手段２３を設けたので、送風流路の流路抵抗を適正に判
断できる。したがって、送風流路の流路抵抗に応じた適
切なモータ回転数を維持することが可能になる。

【００８１】さらに、最適送風量判別手段２２により判
別された最適送風量と流路抵抗判別手段２３により判別
された流路抵抗とに基づいてファンモータ５の最適回転
数を判別し、ファンモータ５の回転数が最適回転数とな
るようにデューティー比制御手段２０に回転数指令信号
を供給する最適回転数判別手段２４を設けたので、送風
流路の流路抵抗に応じた適切なモータ回転数を常に維持
できる。したがって、流路抵抗が変化しても、常に最適
送風量を維持できる。

【００８２】さらに、流路抵抗判別手段２３により判別
された流路抵抗に基づいて燃焼の異常を判別する異常判
別手段２５により燃焼の異常と判別されたときにバーナ
２の燃焼を停止させる異常処理手段２６とを設けたの
で、バーナ２の火炎が消失する以前の段階で流路抵抗か
ら燃焼の異常を的確に判断でき、安全性の向上を図るこ
とができる。

【００８３】なお、上記実施形態において、モータ電流
の検出位置は一例として示したものであり、これに限定
されるものではなく、例えば図１２に示すように、モー
タのグランド側でもよく、電流を検出できる位置であれ
ばよい。更に、図６においては、モータの電流検出をよ
り分かり易くするために、電流演算手段２１を省略して
いるが、電流判別手段５６と流路抵抗判別手段２３との
間に電流演算手段２１を設けてもよい。更に、電圧電源
の変動が少ないときや、また精度がある程度許容される
ときには、図６のように電流演算手段２１を省略しても
よい。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明のアイソ
レート回路によれば、ホトカプラ等の光伝達手段の伝達
率の経年変化による影響を受けないようにすることがで
きるので、経年変化によらずに適切なアイソレートを実
現できる。

【００８５】また、本願発明のモータ制御装置によれ
ば、回転制御に用いるモータの電流の検出に上述のアイ
ソレート回路を利用するようにしたので、経年変化によ
らずにモータ電流を検出することができ、これにより適
切にファンの流路抵抗を判別することができる。

【００８６】これによって、必要な最適送風量と送風流
路の流路抵抗とに基づいてファンモータの最適回転数を
判別し、モータ制御手段により、最適回転数となるよう
にファンモータを駆動することから、送風流路の流路抵
抗に応じた適切なモータ回転数を維持できる。従って、
例えば燃焼機器のファンモータとして利用する場合に
は、流路抵抗が変化しても最適燃焼を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のモータ制御装置を備えた給湯装置の
概略構成図である。

【図２】本願発明のモータ制御装置を備えられたモータ
駆動部の回路ブロック図である。

【図３】本願発明のモータ制御装置を備えられた電力制
御手段の回路図である。

【図４】本願発明のモータ制御装置を備えられた三角波
発振回路により得られる三角波の波形図である。

【図５】本願発明のモータ制御装置を備えられたファン
モータに供給される駆動電圧の波形図である。

【図６】本願発明の電流検出用のアイソレート回路の回
路図である。

【図７】本願発明のファンモータを制御するモータ制御
装置の動作を説明するフローチャートである。

【図８】本願発明のモータ制御装置により制御されるフ
ァンモータを流れる電流と回転数と送風量との関係の説
明図である。

【図９】本願発明のモータ制御装置に備えられた電流検
出手段による検出電流とファンモータの回転数との関係
の説明図である。

【図１０】ＰＷＭ方式のモータ制御装置の概略構成図で
ある。

【図１１】ＰＷＡ方式のモータ制御装置の概略構成図で
ある。

【図１２】本願発明の変更例を示す説明図である。

【符号の説明】

５ ファンモータ ６ シロッコファン １６ 整流平滑手段 １７ 電力制御手段 １８ 回転数検出手段 １９ 電流検出手段 ２０ デューティー比制御手段 ２１ 電流演算手段 ２２ 最適送風量判別手段 ２３ 流路抵抗判別手段 ２４ 最適回転数判別手段 ２５ 異常判別手段 ２６ 異常処理手段 ５０ 電流検出素子 ５１ Ｉ−Ｖ変換手段 ５２ Ｖ−Ｆ変換手段 ５３ アイソレート手段（ホトカプラ） ５６ 電流判別手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータに流れる電流を検出してその検出
   電流に基づいてモータを制御するモータ制御装置におい
   て、 モータに流れる電流に対応した電圧を出力するＩ−Ｖ変
   換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段により出力される出力電
   圧に対応した周波数の信号を出力するＶ−Ｆ変換手段
   と、前記Ｖ−Ｆ変換手段の出力信号が入力されその信号
   周波数に応じてオン・オフして伝達するアイソレート手
   段と、前記アイソレート手段を介して出力される周波数
   情報に基づいてモータに流れる電流を判別することを特
   徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 送風流路に配置された送風用のファンを
   回転制御するモータ制御装置において、 モータに流れる電流に対応した電圧を出力するＩ−Ｖ変
   換手段と、前記Ｉ−Ｖ変換手段により出力される出力電
   圧に対応した周波数の信号を出力するＶ−Ｆ変換手段
   と、前記Ｖ−Ｆ変換手段の出力信号が入力されその信号
   周波数に応じてオン・オフして伝達するアイソレート手
   段と、前記アイソレート手段を介して出力される周波数
   情報及びモータの回転数を検出する回転数検出手段の出
   力に基づいて、ファンモータが送風する流路の流路抵抗
   を判別する流路抵抗判別手段と、前記流路抵抗判別手段
   により判別された流路抵抗及び必要送風量に対応してモ
   ータを回転制御することを特徴とするモータ制御装置。