JPH09250459A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、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数を常に維持できるモータ制御装
置の提供をその目的とする。 【解決手段】 上記目的を達成するため、第２の直列回
路及び基準電圧回路により、電源の変動によらずに基準
電圧を作成し、第１の直列回路によりモータ側の電流を
電圧に変換し、これらを入力として演算増幅器にて処理
してモータ電流を検出する。そして、このようにして電
流検出手段により検出したモータ側の電流と回転数検出
手段により検出した回転数とに基づいて、流路抵抗判別
手段がファンモータにより送風する流路の流路抵抗を確
実に判別する。更に、最適送風量判別手段が燃焼器が最
適な燃焼を行うために必要な最適送風量を判別し、最適
回転数判別手段が流路抵抗の状態において最適送風量と
なる最適回転数を判別する。これにより最適な燃焼状態
を確保する。

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の回転
を制御するモータ制御装置に関し、特にファン等の制御
に好適なモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来モータの側電流を検出し、ファンモ
ータを回転制御するものとしては、モータと抵抗とを直
列に接続してその抵抗の電圧を検出して、それをフィー
ドバックして回転することによりモータに流れる電流を
検出するようにしたものがある。

【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、従来のものでは電流の検出回路
が複雑であり、また検出回路とモータの駆動電源とを同
じものを用いた場合にはその電源電圧が変動した場合に
は、検出出力も同様に変動してしまうため、十分な検出
ができなかった。また、モータの駆動電源と検出回路と
の間に電源回路を配置して電源を検出回路に提供するも
のでは、回路全体が大がかりとなり自ずと大型化、高価
なものとなる問題がある。

【０００６】また、モータの制御を可変電圧スイッチン
グ電源を用いたものを利用することがあるが、可変電圧
スイッチング電源を用いた場合、可変電圧スイッチング
電源は高価であり、しかも大型かつ大重量であって、装
置全体の低コスト化および軽量コンパクト化の妨げとな
る傾向がある。

【０００７】その他、交流電力を整流および平滑して得
られる直流電力をスイッチングしてモータに駆動電力と
して供給することによりモータを回転させる、いわゆる
ＰＷＭ方式のモータ駆動ＩＣを用いることが考えられる
が、この場合、交流電力を整流および平滑して得られる
直流電力をモータ駆動ＩＣに供給するので、交流電力と
して一般に用いられる商用電源の電圧変動が大きく、そ
のため、モータ側に流れる電流を正確に知ることができ
ず、この結果、モータをファンモータとして用いた場
合、ファンが設置された送風流路抵抗を正確に演算する
ことがより困難となる。

【０００８】すなわち、モータの回転数と、モータ側を
流れる電流と、送風流路の流路抵抗とは相互に一定の関
係があるので、モータの回転数とモータ側を流れる電流
とを検出すれば、流路抵抗を演算できるのであるが、モ
ータの回転数と流路抵抗とが変化しなくても、交流電圧
の変動により電流が変化してしまい、電流を検出して
も、流路抵抗を演算できない。

【０００９】本願発明は上記の点に鑑みて提案されたも
ので、電源を低コスト化および軽量コンパクト化でき、
しかも正確にモータ側を流れる電流を把握でき、したが
って流路抵抗を正確に判別可能なモータ制御装置を提供
することを、その目的としている。

【００１０】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数を常に維持できるモー
タ制御装置の提供をその目的とする。

【００１１】

【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、少なくともモータと抵抗Ｒ
１との直列回路でなる第１の直列回路に駆動電源が接続
され、抵抗Ｒ１の電圧を検出することによりモータに流
れる電流を検出してモータを回転制御するモータ制御装
置において、前記第１の直列回路と並列に接続された、
ツェナーダイオードと抵抗Ｒ２との直列回路でなる第２
の直列回路と、前記ツェナーダイオードと並列に接続さ
れたツェナーダイオードによる定電圧を分圧して基準電
圧を作成する基準電圧回路（Ｒ３，Ｒ４）と、演算増幅
器（ＯＰ１）の一方の入力端子を前記モータと抵抗Ｒ１
との間に接続し、演算増幅器（ＯＰ１）の他方の入力端
子を前記基準電圧回路の基準電圧を入力し、この演算増
幅器（ＯＰ１）の出力に基づいてモータに流れる電流を
検出してモータを回転制御することを特徴とする。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、第２の直列
回路及び基準電圧回路により、電源の変動によらずに基
準電圧を作成し、第１の直列回路によりモータ側の電流
を電圧に変換し、これらを入力として演算増幅器にて処
理して電流を検出する。

【００１３】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させるファンモータに電源を
供給してファンモータを回転させるモータ制御装置にお
いて、交流電力を整流および平滑して直流電力を出力す
る整流平滑手段と、前記ファンモータの回転数を検出す
る回転数検出手段と、少なくともモータと抵抗Ｒ１との
直列回路でなる第１の直列回と、前記第１の直列回路に
は、前記電源が接続され、前記第１の直列回路と並列に
接続された、ツェナーダイオードと抵抗Ｒ２との直列回
路でなる第２の直列回路と、前記ツェナーダイオードと
並列に接続されたツェナーダイオードによる定電圧を分
圧して基準電圧を作成する基準電圧回路（Ｒ３，Ｒ４）
と、演算増幅器（ＯＰ１）の一方の入力端子を前記モー
タと抵抗Ｒ１との間に接続し、演算増幅器（ＯＰ１）の
他方の入力端子を前記基準電圧回路の基準電圧を入力
し、この演算増幅器（ＯＰ１）の出力に基づいてモータ
に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出
手段により検出された電流と前記回転数検出手段により
検出された回転数とに基づいて前記送風流路の流路抵抗
を判別する流路抵抗判別手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１４】請求項２記載の発明は、第２の直列回路及
び基準電圧回路により、電源の変動によらずに基準電圧
を作成し、第１の直列回路によりモータ側の電流を電圧
に変換し、これらを入力として演算増幅器にて処理して
モータ電流を検出する。そして、このようにして電流検
出手段により検出したモータ側の電流と回転数検出手段
により検出した回転数とに基づいて、流路抵抗判別手段
がファンモータにより送風する流路の流路抵抗を確実に
判別する。

【００１５】請求項３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させるファンモータに電源を
供給してファンモータを回転させるモータ制御装置にお
いて、交流電力を整流および平滑して直流電力を出力す
る整流平滑手段と、制御パルスに基づいて前記整流平滑
手段からの直流電力をスイッチングして前記ファンモー
タに駆動電力として供給する電力制御手段と、前記ファ
ンモータの回転数を検出する回転数検出手段と、少なく
ともモータと抵抗Ｒ１との直列回路でなる第１の直列回
と、前記第１の直列回路には、前記電源が接続され、前
記第１の直列回路と並列に接続された、ツェナーダイオ
ードと抵抗Ｒ２との直列回路でなる第２の直列回路と、
前記ツェナーダイオードと並列に接続されたツェナーダ
イオードによる定電圧を分圧して基準電圧を作成する基
準電圧回路（Ｒ３，Ｒ４）と、演算増幅器（ＯＰ１）の
一方の入力端子を前記モータと抵抗Ｒ１との間に接続
し、演算増幅器（ＯＰ１）の他方の入力端子を前記基準
電圧回路の基準電圧を入力し、この演算増幅器（ＯＰ
１）の出力に基づいてモータに流れる電流を検出する電
流検出手段と、回転数指令信号と前記回転数検出手段に
より検出された回転数とに基づいて、前記ファンモータ
の回転数が指令回転数になるように前記制御パルスのデ
ューティー比を制御するデューティー比制御手段と、前
記電流検出手段により検出された出力電流と前記デュー
ティー比制御手段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、前記ファンモータを流れる電流
を演算する電流演算手段と、前記燃焼器の燃焼量に基づ
いて最適送風量を判別する最適送風量判別手段と、前記
電流演算手段により演算された電流と前記回転数検出手
段により検出された回転数とに基づいて前記送風流路の
流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段と、前記最適送風
量判別手段により判別された最適送風量と前記流路抵抗
判別手段により判別された流路抵抗とに基づいて前記フ
ァンモータの最適回転数を判別し、前記ファンモータの
回転数が最適回転数となるように前記デューティー比制
御手段に回転数指令信号を供給する最適回転数判別手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明は、第２の直列回路及
び基準電圧回路により、電源の変動によらずに基準電圧
を作成し、第１の直列回路によりモータ側の電流を電圧
に変換し、これらを入力として演算増幅器にて処理して
モータ電流を検出する。そして、このようにして電流検
出手段により検出したモータ側の電流と回転数検出手段
により検出した回転数とに基づいて、流路抵抗判別手段
がファンモータにより送風する流路の流路抵抗を確実に
判別する。更に、最適送風量判別手段が燃焼器が最適な
燃焼を行うために必要な最適送風量を判別し、最適回転
数判別手段が流路抵抗の状態において最適送風量となる
最適回転数を判別する。これにより最適な燃焼状態を確
保できる。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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３１ｄ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】電流検出手段１９は、例えば抵抗あるいは
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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】次に、本発明のモータ制御装置による制御
動作の際にモータ側の電流検出の動作について説明す
る。電流検出を行う具体的回路を示したのが図６であ
る。図６に示すように電源１５からの交流電力を整流平
滑手段１６により整流及び平滑した直流電力が端子５８
ａ，ｂに入力される。

【００３７】この直流電力が入力される端子５８ａ，ｂ
の間には、モータ５と抵抗Ｒ１からなる第１の直列回路
が接続されており、モータ５には抵抗Ｒ１を通して電流
が流れる。なお、この抵抗Ｒ１が図１における電流検出
手段１９の検出素子に相当する。図１においては、モー
タ５に対してモータ駆動ＩＣ３１が図示されているが、
図６においては説明を容易にするために省略している。
図１に直接対応する図ではモータ５と抵抗Ｒ１との間に
モータ駆動手段ＩＣ３１が入る。

【００３８】また、端子５８ａ，ｂの間にはツェナーダ
イオードＺＤと抵抗Ｒ２とからなる第２の直列回路が第
１の直列回路と並列になるように接続されている。この
ツェナーダイオードＺＤは供給される直流電圧が変動し
たときでも所定の定電圧を作成するためのものである。
また、この第２の直列回路には、コンデンサＣ１が並列
に接続されている。

【００３９】そして、第１の直列回路のモータ５と抵抗
Ｒ１との間と、演算増幅器（以下、オペアンプとい
う。）である第１のオペアンプＯＰ１の反転入力端子と
が、抵抗Ｒ５を介して接続されている。また、ツェナー
ダイオードＺＤと並列に抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の直列回
路が接続されており、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４にて分圧し
て、基準電圧を作成し、オペアンプＯＰ１の非反転入力
端子に入力されている。

【００４０】また、オペアンプＯＰ１には、フィードバ
ック用の抵抗Ｒ６が出力と反転入力端子との間に接続さ
れ、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子とツェナーダイ
オードＺＤのアノード側との間にコンデンサＣ２が接続
されている。

【００４１】オペアンプＯＰ１の出力は、抵抗Ｒ７、Ｒ
８を通して第２のオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に
接続されていると共に、抵抗Ｒ７、Ｒ８の間の接点と、
ツェナーダイオードＺＤのアノード側とに、コンデンサ
Ｃ３が接続されている。また、オペアンプＯＰ２にはそ
の増幅率を決定するための帰還抵抗Ｒ９、１０が接続さ
れている。すなわち、オペアンプＯＰ２は、オペアンプ
ＯＰ１の出力がコンデンサＣ３で蓄積あるいは放電され
た電圧を抵抗Ｒ９、Ｒ１０で決定される増幅率にて増幅
するものである。

【００４２】オペアンプＯＰ２の出力は、抵抗Ｒ１１を
介して、第３のオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に入
力され、またこの非反転入力端子とツェナーダイオード
のアノード側とは抵抗Ｒ１２、コンデンサＣ４を通して
接続されている。また、オペアンプＯＰ３の反転入力端
子には抵抗Ｒ１３、Ｒ１４の間の接点と抵抗Ｒ１５を通
して接続され、オペアンプＯＰ３の出力と反転入力端子
との間には、フィードバック抵抗Ｒ１６が接続されてい
る。そして、オペアンプＯＰ３の出力が、モータ５に流
れる電流として検出することができる。この出力が電流
演算手段２１に出力される。

【００４３】次に、図６の検出回路の各箇所の具体的な
値について説明すると、まず、モータ側に流れる電流を
Ｉｍとすると。ラインＶｚｋからなると点Ａの電圧Ｖａ
は数式（１）のようになる。

【００４４】

【数１】Ｖａ＝−Ｉｍ×Ｒ１

【００４５】また、点Ｂの電圧は、オペアンプＯＰ１の
非反転入力端子の入力電圧Ｖｂであり、Ｖｚｋラインか
らみると数式（２）のようになる。

【数２】 但し、ＶｚはツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧で
ある。

【００４６】また、点Ｃの電圧は、オペアンプＯＰ１の
出力Ｖｃであり、Ｖｚｋラインから見ると数式（３）の
ようになる。

【数３】

【００４７】次に、点Ｅの電圧は、点Ｄの電圧を増幅出
力した電圧であり数式（４）のようになる。

【数４】

【００４８】さらに、オペアンプＯＰ３では、モータ電
流Ｉｍが零のときに出力電圧が零となるように、抵抗Ｒ
１３、抵抗Ｒ１４の分圧による電圧と、Ｖｅの差動増幅
を行う。

【００４９】以上のように、モータ側に流れる電流Ｉｍ
を電流検出用の抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧として取
り出し、演算増幅することにより、数式（５）を得るこ
とができる。

【数５】Ｖｏｕｔ＝Ｒ１×ＫＩｍ＋Ｖｃｏｎｓｔ 但し、Ｋは係数、Ｖｃｏｎｓｔは定数である。

【００５０】以上のように、モータ電流検出回路を構成
することにより、検出回路側は簡易な回路で電源電圧側
の変動によらずに定電圧の下でモータ側の電流検出を行
うことができる。

【００５１】次に、上記給湯装置に上述のモータ電流検
出装置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２２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２２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Ｓ１）。

【００５２】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。

【００５３】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）。

【００５４】次に、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）。

【００５５】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、流路抵抗を適切に求めるために、ファンモータ５
を流れる電流を演算する（ステップＳ６）。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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、例えば実験的に求
められる。

【００５９】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。

【００６０】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。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。

【００６１】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６を用いて演算する。

【００６２】

【数６】

【００６３】上記数式は、次のようにして求めることか
せてせきる。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７が成立する。

【００６４】

【数７】Ｉ０×Ｖ０＝Ｉ×Ｖ （このＩｏが数式（５）に基づくＶｏｕｔにより決定さ
れる値である。）

【００６５】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８のようになる。

【００６６】

【数８】

【００６７】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９が成立する。

【００６８】

【数９】

【００６９】上記数式９を上記数式７に代入して整理す
ると、下記数式１０が成立する。

【００７０】

【数１０】

【００７１】上記数式１０を変形すると、下記数式１１
のようになる。

【００７２】

【数１１】

【００７３】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１３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１２が成立する。

【００７４】

【数１２】

【００７５】上記数式１０，１１、１２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。

【００７６】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、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。

【００７７】そして、流路抵抗判別手段２３が、電流演
算手段２１により補正された電流と回転数検出手段１８
からの回転数パルスとに基づいて、図８に示す関係に基
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）。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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）。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。このように、商用電源１５
の電圧変動に拘らずファンモータ５側に流れる電流を正
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。

【００８８】なお、上記実施形態において、電流検出手
段１９の検出位置を整流平滑手段１６の出力位置に配置
しているが、この位置に限定しなくとも、電力制御手段
１７とモータ５の間に設けてもモータ５のグランド側に
配置するようにしてもよい。

【００８９】また、上記実施形態において、図６のフロ
ーチャートにおいては、ステップＳ１３で終了でないと
きにはステップＳ５に戻るようになっているが、ステッ
プＳ４に戻るようにしてもよい。この場合には、送風量
の変更がないときでも電源１５が変動した場合にステッ
プＳ４〜Ｓ１５の動作を行う。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、電源の変動によらずに基準電圧を作成し、
第１の直列回路によりモータ側の電流を電圧に変換し、
これらを入力として演算増幅器にて処理して、電源電圧
の変動による影響をうけずにモータ側の電流を確実に検
出することができる効果がある。

【００９１】請求項２記載の発明によれば、電源の変動
によらずに基準電圧を作成し、第１の直列回路によりモ
ータ側の電流を電圧に変換し、これらを入力として演算
増幅器にて処理してモータ電流を検出する。そして、こ
のようにして電流検出手段により検出したモータ側の電
流と回転数検出手段により検出した回転数とに基づい
て、流路抵抗判別手段がファンモータにより送風する流
路の流路抵抗を確実に判別することができる効果があ
る。

【００９２】更に、請求項３記載の発明によれば、第２
の直列回路及び基準電圧回路により、電源の変動によら
ずに基準電圧を作成し、第１の直列回路によりモータ側
の電流を電圧に変換し、これらを入力として演算増幅器
にて処理してモータ電流を検出する。そして、このよう
にして電流検出手段により検出したモータ側の電流と回
転数検出手段により検出した回転数とに基づいて、流路
抵抗判別手段がファンモータにより送風する流路の流路
抵抗を確実に判別する。更に、最適送風量判別手段が燃
焼器が最適な燃焼を行うために必要な最適送風量を判別
し、最適回転数判別手段が流路抵抗の状態において最適
送風量となる最適回転数を判別する。これにより最適な
燃焼状態を確保できる効果がある。

【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】本願発明のモータ側の電流検出手段の具体的一
例を示した回路図である。

【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。

【符号の説明】

５ ファンモータ １３ 給湯制御部 １５ 商用電源 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 ５８ 入力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともモータと抵抗Ｒ１との直列回
   路でなる第１の直列回路に駆動電源が接続され、抵抗Ｒ
   １の電圧を検出することによりモータに流れる電流を検
   出してモータを回転制御するモータ制御装置において、 前記第１の直列回路と並列に接続された、ツェナーダイ
   オードと抵抗Ｒ２との直列回路でなる第２の直列回路
   と、前記ツェナーダイオードと並列に接続されたツェナ
   ーダイオードによる定電圧を分圧して基準電圧を作成す
   る基準電圧回路（Ｒ３，Ｒ４）と、演算増幅器（ＯＰ
   １）の一方の入力端子を前記モータと抵抗Ｒ１との間に
   接続し、演算増幅器（ＯＰ１）の他方の入力端子を前記
   基準電圧回路の基準電圧を入力し、この演算増幅器（Ｏ
   Ｐ１）の出力に基づいてモータに流れる電流を検出して
   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。
2. 【請求項２】 送風流路に配置された送風用のファンを
   回転させるファンモータに電源を供給してファンモータ
   を回転させるモータ制御装置において、 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
   平滑手段と、 前記ファンモータの回転数を検出する回転数検出手段
   と、 少なくともモータと抵抗Ｒ１との直列回路でなる第１の
   直列回と、前記第１の直列回路には、前記電源が接続さ
   れ、前記第１の直列回路と並列に接続された、ツェナー
   ダイオードと抵抗Ｒ２との直列回路でなる第２の直列回
   路と、前記ツェナーダイオードと並列に接続されたツェ
   ナーダイオードによる定電圧を分圧して基準電圧を作成
   する基準電圧回路（Ｒ３，Ｒ４）と、演算増幅器（ＯＰ
   １）の一方の入力端子を前記モータと抵抗Ｒ１との間に
   接続し、演算増幅器（ＯＰ１）の他方の入力端子を前記
   基準電圧回路の基準電圧を入力し、この演算増幅器（Ｏ
   Ｐ１）の出力に基づいてモータに流れる電流を検出する
   電流検出手段と、 前記電流検出手段により検出された電流と前記回転数検
   出手段により検出された回転数とに基づいて前記送風流
   路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段と、 を備えたことを特徴とするファンモータに用いるモータ
   制御装置。
3. 【請求項３】 送風流路に配置された送風用のファンを
   回転させるファンモータに電源を供給してファンモータ
   を回転させるモータ制御装置において、 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
   平滑手段と、 制御パルスに基づいて前記整流平滑手段からの直流電力
   をスイッチングして前記ファンモータに駆動電力として
   供給する電力制御手段と、 前記ファンモータの回転数を検出する回転数検出手段
   と、 少なくともモータと抵抗Ｒ１との直列回路でなる第１の
   直列回と、前記第１の直列回路には、前記電源が接続さ
   れ、前記第１の直列回路と並列に接続された、ツェナー
   ダイオードと抵抗Ｒ２との直列回路でなる第２の直列回
   路と、前記ツェナーダイオードと並列に接続されたツェ
   ナーダイオードによる定電圧を分圧して基準電圧を作成
   する基準電圧回路（Ｒ３，Ｒ４）と、演算増幅器（ＯＰ
   １）の一方の入力端子を前記モータと抵抗Ｒ１との間に
   接続し、演算増幅器（ＯＰ１）の他方の入力端子を前記
   基準電圧回路の基準電圧を入力し、この演算増幅器（Ｏ
   Ｐ１）の出力に基づいてモータに流れる電流を検出する
   電流検出手段と、 回転数指令信号と前記回転数検出手段により検出された
   回転数とに基づいて、前記ファンモータの回転数が指令
   回転数になるように前記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と、 前記電流検出手段により検出された出力電流と前記デュ
   ーティー比制御手段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、前記ファンモータを流れる電
   流を演算する電流演算手段と、 前記燃焼器の燃焼量に基づいて最適送風量を判別する最
   適送風量判別手段と、前記電流演算手段により演算され
   た電流と前記回転数検出手段により検出された回転数と
   に基づいて前記送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗
   判別手段と、 前記最適送風量判別手段により判別された最適送風量と
   前記流路抵抗判別手段により判別された流路抵抗とに基
   づいて前記ファンモータの最適回転数を判別し、前記フ
   ァンモータの回転数が最適回転数となるように前記デュ
   ーティー比制御手段に回転数指令信号を供給する最適回
   転数判別手段と、 を備えたことを特徴とするファンモータに用いるモータ
   制御装置。