JP2009167926A - 送風装置およびそれを搭載した電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失など静圧が変化しても風量の変化量が極めて少ない高精度な風量−静圧特性を実現し、雰囲気温度が高い場合は送風量を多くし、雰囲気温度が低い場合は送風量を少なくできる送風装置の提供を目的としている。
【解決手段】相関関係指示手段１３がＯＮ／ＯＦＦデューティに応じて、電流を基準電流値に対して線形変化させるので、回転数が高くなれば供給電流も大きくなり、回転数が低くなれば供給電流も小さくなるため、モータの特性は回転数が上昇するに従って軸トルクが大きくなり、送風装置１０は圧力損失が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性となる。さらに、温度補正手段１９が検知した温度に応じて、基準電流値を変更するので、送風装置１０は夏季など雰囲気温度が高い時は風量が増加し、冬季など雰囲気温度が低い時は風量が減少する風量−静圧特性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に天井埋め込み型等の排気用および給気用の換気装置や、レンジフード、加湿機、除湿機、冷凍機器、空気調和機、給湯機などに搭載する送風装置およびその送風装置を搭載した電気機器に関するものである。

近年、換気装置等の電気機器に搭載する送風装置においては、低価格化、高効率化、静音化をした上で、ダクト配管形態による圧力損失や、外風圧、フィルタ等の目詰まりによる圧力損失の変化の影響を受けることなく、居室の状況に応じて最適な風量による一定風量で換気ができるような制御性の良い送風装置が求められている。

従来、この種の送風装置は、特許文献１に開示された構成のものが知られている。

以下、その送風装置について図９を参照しながら説明する。

図に示すように、送風装置１１０は遠心型送風機１１０ａを内蔵し、遠心型送風機１１０ａはブラシレスＤＣモータ１１１にて駆動される。直流電圧制御手段１０８は商用交流電源を全波整流された後のリップルを含む高圧電圧を４５Ｖ以下の直流電圧に変換する降圧型のチョッパ回路で、供給電流値制御手段１２２は電流検出手段１２１にて検出するインバータ回路１０６への平均電流値が電流値指示手段１１９にて指示された電流値と同等になるように、直流電圧値変更手段１１４を制御して、直流電圧制御手段１０８の出力電圧を可変しながらフィードバック制御する。風量制御手段１３２は直流電圧制御手段１０８の出力電圧に応じて、インバータ回路１０６に供給する電流を基準設定値に対して変化させて電流値指示手段１１９に指示する送風装置１１０の構成としている。
特開２００７−１００５７４号公報

このような従来の送風装置によれば、コールドドラフト等の観点から、夏季に対して冬季は一定風量であっても送風量を減らすことが要望される換気装置等に搭載した場合、夏季の送風量と、冬季の送風量を変更できないという課題があり、必要とする回路スペースを大きくすることなく、風量−静圧特性や、複数の風量設定などの仕様調整を容易にでき、雰囲気温度の変化に応じて送風量を制御できることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、仕様調整の簡素化、回路の小型化、高品質化、供給される電源電圧の変動の影響がなく、圧力損失など静圧が変化しても風量の変化量が極めて少ない高精度な風量−静圧特性を実現した上で、雰囲気温度の変化に応じて、雰囲気温度が高い場合は送風量を多くし、逆に、雰囲気温度が低い場合は送風量を少なくできる送風装置を提供することを目的としている。

本発明の送風装置は上記目的を達成するために、ブラシレスＤＣモータを搭載した遠心型送風機と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、このインバータ回路に印加される直流電圧を前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、このデューティ指示電圧生成手段の出力を変更することにより前記スイッチング素子のＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦデューティを可変して前記インバータ回路に供給する平均電流を前記略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した直流電圧の所定電圧時に、前記電流値指示手段が指示する基準電流値を指示する基準電流値指示手段と、雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知手段と、前記電流値指示手段には前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値との相関関係を指示する相関関係指示手段を配し、この相関関係指示手段は前記基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して線形あるいは非線形的に変化させて前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を決定し、前記雰囲気温度検知手段が検知した雰囲気温度が基準温度よりも高い場合は、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を高くし、検知した雰囲気温度が基準温度よりも低い場合は、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を低くする温度補正手段を設けたことを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、基準電流値指示手段がデューティ指示電圧生成手段にて生成した直流電圧の所定電圧時に、電流値指示手段が指示する基準電流値を指示する。また、雰囲気温度検知手段が検知した雰囲気温度が基準温度よりも高い場合は、温度補正手段が基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を高くし、検知した雰囲気温度が基準温度よりも低い場合は、温度補正手段が基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を低くする。従って、回路スペース拡大の抑制、高品質化ができる。また、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性において、雰囲気温度が高くなると軸トルクが大きくなり、雰囲気温度が低くなると軸トルクが小さくなるため、雰囲気温度が高くなれば送風量が多くなり、雰囲気温度が低くなれば送風量が少なくなるとともに、圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、インバータ回路に印加する直流電圧の電圧値を一定に制御するチョッパ回路にて形成された直流電圧制御手段を備えたことを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、送風装置本体に供給される電源電圧に変動が生じても、直流電圧制御手段によって、インバータ回路に印加される電圧は一定電圧となることから、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに印加される等価電圧と、駆動コイルに流れる電流の相関関係は変化せず、ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性は変動しない。そのため、送風装置の風量も変動が抑えられるので、安定した一定風量制御を実現できる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、インバータ回路に印加する直流電圧の電圧値を検知する印加電圧検知手段と、この印加電圧検知手段の検知した電圧値と基準となる電圧との差異に応じて、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を補正する基準電流値補正手段を備えたことを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、送風装置本体に供給される電源電圧に変動が生じても、印加電圧検知手段がインバータ回路に印加される直流電圧を検知し、その検知した電圧値と基準となる電圧との差異に応じて、基準電流値補正手段は検知した電圧が基準となる電圧よりも低い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を下げ、逆に検知した電流が基準となる電圧よりも高い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を上げる。従って、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに印加される等価電圧と、駆動コイルに流れる電流の相関関係は変化せず、ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性に変動はなく、送風装置の風量も変動が抑えられるので、安定した一定風量制御を実現できる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、相関関係指示手段は接続する抵抗値の大きさにより、基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して変化させる変化量を決定することを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、相関関係指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量−静圧特性の調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化が可能にできる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、基準電流値指示手段は接続する抵抗値の大きさによって指示する基準電流値を決定することを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、基準電流値指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化が可能にできる送風装置および電気機器が得られる。

また、送風装置は上記目的を達成するために、温度補正手段は接続する抵抗値の大きさにより、基準温度との差異に応じて基準電流値を変更する変化量を決定することを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、温度補正手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、雰囲気温度変化時の風量調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化が可能にできる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、風量指示手段と、基準電流値指示手段に接続する抵抗値を変更する基準電流値指示変更手段とを備え、前記風量指示手段の指示状態によって、前記基準電流値指示変更手段が前記基準電流値指示手段に接続する抵抗値を変更することを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、基準電流値指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量指示手段の風量指示に応じた風量調整ができることから、速度調整などの仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化が可能にできる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、相関関係指示手段に接続する抵抗値を変更する相関関係変更手段を設け、風量指示手段の指示状態によって、前記相関関係変更手段が前記相関関係指示手段に接続する抵抗値を変更することを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、相関関係指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、強、弱などの速度設定に対応した風量−静圧特性の調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化が可能にできる送風装置および電気機器が得られる。

また、本発明の送風装置は上記目的を達成するために、交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を変更する供給電流設定値変更手段を設けたことを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、供給電流設定値変更手段が、交流電源接続手段への接続箇所に応じて、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を変更するので、強、弱など風量調整ができることから、速度調整などの仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化が可能にできる送風装置および電気機器が得られる。

また、駆動ロジック制御手段は駆動コイルに非通電区間のない電流を供給することを特徴とする送風装置の構成としたものである。

この手段により、インバータ回路に供給される電流のリプルが大幅に減少するとともに、モータのトルクリプルが減少することから、風量精度の高精度化、低振動化を実現した送風装置および電気機器が得られる。

本発明によれば、温度補正手段が、雰囲気温度検知手段が検知した雰囲気温度が基準温度よりも高い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を高くし、検知した雰囲気温度が基準温度よりも低い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を低くするので、回路スペース拡大の抑制、高品質化ができるとともに、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性において、雰囲気温度が高くなると軸トルクが大きくなり、雰囲気温度が低くなると軸トルクが小さくなる。そのため、雰囲気温度が高くなれば送風量が多くなり、雰囲気温度が低くなれば送風量が少なくなるとともに、圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、直流電圧制御手段がインバータ回路に印加する電圧を一定にするので、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに印加される等価電圧と、駆動コイルに流れる電流の相関関係は変化しない。そのため、送風装置本体に供給される電源電圧に変動が生じても、ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性の変動がなく、送風装置の風量変動が抑制された安定した一定風量制御を実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、印加電圧検知手段がインバータ回路に印加される直流電圧を検知し、その検知した電圧値と基準となる電圧との差異に応じて、基準電流値補正手段は検知した電圧が基準となる電圧よりも低い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を下げ、逆に検知した電流が基準となる電圧よりも高い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を上げる。そのため、送風装置本体に供給される電源電圧に変動が生じても、ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性に変動はなく、送風装置の風量も変動が抑えられるので、安定した一定風量制御を実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、相関関係指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量−静圧特性の調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減と、モータの標準化が実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、基準電流値指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減と、モータの標準化が実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、温度補正手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、雰囲気温度変化時の風量調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減と、モータの標準化が実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、基準電流値指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量指示手段の風量指示に応じた風量調整ができることから、速度調整などの仕様調整に要する工数の大幅な削減と、モータの標準化が実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、相関関係指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、強、弱などの速度設定に対応した風量−静圧特性の調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減と、モータの標準化が実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、交流電源接続手段への接続箇所に応じて、供給電流設定値変更手段が、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を変更するので、強、弱など風量調整ができることから、速度調整などの仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、モータの標準化を実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

また、本発明によれば、インバータ回路に供給される電流のリプルが大幅に減少するとともに、モータのトルクリプルが減少することから、風量精度の高精度化、低振動化を実現できる送風装置および電気機器を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、ブラシレスＤＣモータを搭載した遠心型送風機と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、このインバータ回路に直流電圧を印加するチョッパ回路にて形成された直流電圧制御手段と、この直流電圧制御手段にて生成した直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を前記直流電圧制御手段の出力を可変して略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記直流電圧制御手段にて生成した直流電圧の所定電圧時に、前記電流値指示手段が指示する基準電流値を指示する基準電流値指示手段と、雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知手段と、前記電流値指示手段には前記直流電圧制御手段にて生成した直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値との相関関係を指示する相関関係指示手段を配し、この相関関係指示手段は前記基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して線形あるいは非線形的に変化させて前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を決定し、前記雰囲気温度検知手段が検知した雰囲気温度が基準温度よりも高い場合は、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を高くし、検知した雰囲気温度が基準温度よりも低い場合は、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を低くする温度補正手段を設けたことを特徴とする送風装置の構成としたものであり、基準電流値指示手段が直流電圧制御手段にて生成した直流電圧の所定電圧時に、電流値指示手段が指示する基準電流値を指示し、温度補正手段が、雰囲気温度検知手段が検知した雰囲気温度が基準温度よりも高い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を高くし、検知した雰囲気温度が基準温度よりも低い場合は、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を低くするので、雰囲気温度が高くなるとブラシレスＤＣモータの軸トルクが大きくなり、雰囲気温度が低くなるとブラシレスＤＣモータの軸トルクが小さくなるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、インバータ回路に印加する直流電圧の電圧値を一定に制御するチョッパ回路にて形成された直流電圧制御手段を備えたことを特徴とする送風装置の構成としたものであり、インバータ回路に印加される電圧を一定とすることにより、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに印加される等価電圧と、駆動コイルに流れる電流の相関関係が変化せず、ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性は変動しないという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、インバータ回路に印加する直流電圧の電圧値を検知する印加電圧検知手段と、この印加電圧検知手段の検知した電圧値と基準となる電圧との差異に応じて、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を補正する基準電流値補正手段を備えたことを特徴とする送風装置の構成としたものであり、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに印加される等価電圧と、駆動コイルに流れる電流の相関関係が変化せず、ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性は変動しないという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、相関関係指示手段は接続する抵抗値の大きさにより、基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して変化させる変化量を決定することを特徴とする送風装置の構成としたものであり、相関関係指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量−静圧特性の調整ができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、基準電流値指示手段は接続する抵抗値の大きさによって指示する基準電流値を決定することを特徴とする送風装置の構成としたものであり、基準電流値指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量調整ができるという作用を有する。

請求項６に記載の発明は、温度補正手段は接続する抵抗値の大きさにより、基準温度との差異に応じて基準電流値を変更する変化量を決定することを特徴とする送風装置の構成としたものであり、温度補正手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、雰囲気温度変化時の風量調整ができるという作用を有する。

請求項７に記載の発明は、風量指示手段と、基準電流値指示手段に接続する抵抗値を変更する基準電流値指示変更手段とを備え、前記風量指示手段の指示状態によって、前記基準電流値指示変更手段が前記基準電流値指示手段に接続する抵抗値を変更することを特徴とする送風装置の構成としたものであり、基準電流値指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、風量指示手段の風量指示に応じた風量調整ができるという作用を有する。

請求項８に記載の発明は、相関関係指示手段に接続する抵抗値を変更する相関関係変更手段を設け、風量指示手段の指示状態によって、前記相関関係変更手段が前記相関関係指示手段に接続する抵抗値を変更することを特徴とする送風装置の構成としたものであり、相関関係指示手段に接続する抵抗の抵抗値の変更により、強、弱などの速度設定に対応した風量−静圧特性の調整ができるという作用を有する。

請求項９に記載の発明は、交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を変更する供給電流設定値変更手段を設けたことを特徴とする送風装置の構成としたものであり、供給電流設定値変更手段が、交流電源接続手段への接続箇所に応じて、基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を変更するので、強、弱など風量調整ができるという作用を有する。

請求項１０に記載の発明は、駆動ロジック制御手段は駆動コイルに非通電区間のない電流を供給することを特徴とする送風装置の構成としたものであり、インバータ回路に供給される電流のリプルが大幅に減少するとともに、モータのトルクリプルが減少するという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１〜図５に示すように、１０はブラシレスＤＣモータ１１を搭載した遠心型送風機１０ａを内蔵した送風装置で、外部電源に接続されている。１は送風装置１０を内蔵した換気装置である。送風装置１０によって吸い込まれた、煙草の煙や調理等で発生し、汚れた室内空気は換気装置１の吐出口、ダクト２４を介して建物の壁を貫通して屋外に排出される。ブラシレスＤＣモータ１１の磁石回転子３はプラスチックマグネットを射出成形時に極配向させてシャフトと一体成形して形成しており、主磁極部は極異方性磁石である。ブラシレスＤＣモータ１１の外被は炭酸カルシウムや水酸化アルミニウムなどの充填材とガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル等の樹脂でモールドされており、磁石回転子３の磁極位置と磁束密度分布を検知する磁極位置検出手段となるホール素子（磁束密度分布検知手段４）と、上段側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５と下段側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６をブリッジ接続したインバータ回路６と、ホール素子（磁束密度分布検知手段４）の出力に基づいて駆動コイル２に所定の方向と順序で順次全波通電となるようスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ／ＯＦＦを制御する駆動ロジック制御手段５と、下段側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段２３を内蔵している。ここで、磁石回転子３の主磁極部は極異方性磁石となっているため、駆動コイル２に誘起される誘起電圧は略正弦波状の波形となり、ホール素子（磁束密度分布検知手段４）の検出波形も略正弦波状の波形となる。さらに電流波形制御手段７は駆動コイル２の各相電流波形がホール素子（磁束密度分布検知手段４）の波形に略相似形になるようにフィードバック制御しながら下段側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のＯＮ／ＯＦＦデューティを調整するので、インバータ回路６に供給される電流には非通電区間がなく、電流波形には急峻な変化が無くなるとともにリプルの発生が抑制されることとなる。そして、ブラシレスＤＣモータ１１の外部には、昇降圧型のチョッパ回路にて構成された直流電圧制御手段８と、この直流電圧制御手段８にて出力される一定電圧を減圧してＰＷＭ制御手段２３のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示するデューティ指示電圧生成手段１２と、インバータ回路６に供給される電流を検知する電流検出手段１５と、デューティ指示電圧生成手段１２にて生成した直流電圧の所定電圧時にインバータ回路６に供給される基準電流値を設定する基準電流値指示手段１６と、相関関係指示手段１３と、電流検出手段１５にて検出するインバータ回路６に供給される平均電流値が電流値指示手段９にて指示された電流値と同等になるように、デューティ指示電圧生成手段１２を制御することにより、ＰＷＭ制御手段２３のＯＮ／ＯＦＦデューティを可変しながらフィードバック制御する供給電流値制御手段１７と、送風装置１０の設置されている空間の雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知手段１８と、温度補正手段１９と、風量指示手段２０と、基準電流値指示変更手段２１と、相関関係変更手段２２とが設けられている。相関関係指示手段１３はデューティ指示電圧生成手段１２の出力電圧−電流特性が図２に示すような特性になるように、出力電圧の変化をフィードバックして、デューティ指示電圧生成手段１２の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準電流値に対して線形変化（比例）させて電流値指示手段９に指示する。この時、インバータ回路６の耐圧とキックバック電圧を考慮した上でＯＮ／ＯＦＦデューティに上限を設け、電流を制御することなくＯＮ／ＯＦＦデューティ一定で運転する区間を設けている。温度補正手段１９は、図２に示すように、雰囲気温度検知手段１８が検知した雰囲気温度が基準の温度よりも高い場合は、基準電流値指示手段１６にて指示する基準電流値を高く変更し、逆に、雰囲気温度検知手段１８が検知した雰囲気温度が基準の温度よりも低い場合は、基準電流値指示手段１６にて指示する基準電流値を低く変更する。相関関係指示手段１３は接続する抵抗Ｒ１の抵抗値の大きさにより、基準電流値指示手段１６にて指示された基準電流値に対して変化させる変化量を決定し、基準電流値指示手段１６は接続する抵抗Ｒ２の抵抗値の大きさによって、デューティ指示電圧生成手段１２にて生成した直流電圧の所定電圧時にインバータ回路６に供給される基準電流値を決定する。温度補正手段１９は接続する抵抗Ｒ３の抵抗値の大きさによって、基準温度と雰囲気温度検知手段１８が検知した雰囲気温度との差異に応じて基準電流値を変更する変化量を決定する。基準電流値指示変更手段２１は、風量指示手段２０の指示状態によって、基準電流値指示手段１６に接続する抵抗Ｒ２の抵抗値を変更し、相関関係変更手段２２は、風量指示手段２０の指示状態によって、相関関係指示手段１３に接続する抵抗Ｒ１の抵抗値を変更する構成である。

このような本発明の送風装置１０によれば、相関関係指示手段１３がデューティ指示電圧生成手段１２の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準電流値に対して線形変化させて電流値指示手段９に指示するので、回転数が高くなれば供給電流も大きくなり、逆に回転数が低くなれば供給電流も小さくなる。そのため、図３に示すように、ブラシレスＤＣモータ１１の回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が得られることとなる。この特性によって、送風装置１０を搭載する換気装置１では、図４に示すように、外風圧やダクト長さなどの圧力損失が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性が得られる。さらに、温度補正手段１９が雰囲気温度検知手段１８にて検知した温度に応じて、基準電流値を変更することにより、検知した温度が基準温度よりも高い場合は、軸トルクが高くなり、検知した温度が基準温度よりも低い場合は、軸トルクが低くなる特性が得られることとなる。この特性によって、送風装置１０を搭載する換気装置１では、夏季など雰囲気温度が高い時は換気風量が増加し、冬季など雰囲気温度が低い時は換気風量が減少する風量−静圧特性が得られる。

また、直流電圧制御手段８が供給される電源電圧が変動しても、一定電圧に制御するため、インバータ回路６に印加される電圧は一定電圧となり、ブラシレスＤＣモータ１１の駆動コイル２に印加される等価電圧と駆動コイル２に流れる電流の相関は変動しないので、供給される電源電圧が変動しても、図３に示すブラシレスＤＣモータ１１の回転数−トルク特性に変化は生じないため、図４に示す風量−静圧特性が常に得られる。

また、相関関係指示手段１３に接続する抵抗Ｒ１の抵抗値の大きさにより、基準電流値指示手段１６にて指示された基準電流値に対して変化させる変化量を決定するため、ブラシレスＤＣモータ１１の回転数−トルク特性における、回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる度合いを変更することができる。そのため、換気装置１の機内抵抗の変更への対応のための仕様調整や、遠心型送風機１０ａの羽根径変更・ブレード枚数変更・ブレード仕様変更などによる負荷変更への対応のための仕様調整や、送風装置１０の風量−静圧特性の調整ができる。従って、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、ブラシレスＤＣモータ１１や主要制御回路の標準化を可能にできることとなる。

また、基準電流値指示手段１６に接続する抵抗Ｒ２の抵抗値の大きさにより、デューティ指示電圧生成手段１２にて生成した直流電圧の所定電圧時にインバータ回路６に供給される基準電流値を決定する。そのため、換気装置１の機内抵抗の変更への対応のための仕様調整や、換気装置１の風量−静圧特性における風量の調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、ブラシレスＤＣモータや主要制御回路の標準化を可能にできることとなる。

また、温度補正手段１９は接続する抵抗Ｒ３の抵抗値の大きさによって、基準温度と雰囲気温度検知手段１８が検知した雰囲気温度との差異に応じて基準電流値を変更する変化量を決定する。そのため、雰囲気温度の変化により風量を変化させる変化量は換気装置１が要求される仕様に応じて容易に調整できることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、ブラシレスＤＣモータや主要制御回路の標準化を可能にできることとなる。

また、風量指示手段２０の指示状態によって、基準電流値指示手段１６に接続する抵抗Ｒ２の抵抗値を変更する。そのため、風量指示手段２０の風量指示に応じた風量調整が容易にできることから、換気装置１を設置する居室などの要求される必要風量に応じて抵抗Ｒ２のみの調整で可能となるので、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、ブラシレスＤＣモータや主要制御回路の標準化を可能にできることとなる。

また、風量指示手段２０の指示状態によって、相関関係変更手段２２は、相関関係指示手段１３に接続する抵抗Ｒ１の抵抗値を変更する。そのため、送風装置１０が要求される風量−静圧特性に応じた風量特性が容易にできることから、換気装置１を設置する居室などの要求される必要風量に応じて抵抗Ｒ１のみの調整で可能となるので、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができるとともに、ブラシレスＤＣモータや主要制御回路の標準化を可能にできることとなる。

また、駆動ロジック制御手段５は駆動コイル２に非通電区間がない電流を供給するため、インバータ回路に供給される電流のリプルが大幅に減少し、電流検出手段１５による電流検出精度の高精度化による風量精度の高精度化と、モータのトルクリプル低減による低振動化を実現した送風装置１０および換気装置１を可能にできることとなる。

また、磁束密度分布検知手段４の検知する波形が極異方性磁石３ａによって駆動コイル２に誘起される誘起電圧波形と略相似となるように磁束密度分布検知手段４と磁石の空隙を設定して配置し、電流波形制御手段７は磁束密度分布検知手段４が検知した磁束密度分布波形に略相似形の電流を駆動コイル２に流すことにより、誘起電圧波形と電流波形が略相似となるので、トルクリプルおよびトルク変化率を一層低く抑えることができる。さらに、モータ効率が大幅に向上するため、低騒音化、高効率化を実現した送風装置１０および換気装置１が得られる。

また、磁石回転子３の主磁極部を極異方性磁石３ａとすることにより、誘起電圧波形も電流波形もともに正弦波となることから、トルクリプルおよびトルク変化率をより一層低く抑えることができるとともに、モータ効率も大幅に向上するので、静音化、高効率化を実現した送風装置１０および換気装置１が得られる。

なお、本実施の形態１では相関関係指示手段１３がデューティ指示電圧生成手段１２の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示する構成としたが、非線形変化（高次式比例）させる構成でも良く、ファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定することによって同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では駆動コイル２に供給される電流波形を、誘起電圧波形に略相似形となるように構成したが、用途、商品の要求される風量精度や騒音レベルに応じて、１２０度矩形波通電や、１４０度、１５０度通電のように広角通電方式や、二相変調による正弦波駆動方式としても良く、モータの回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が得られることに差異は生じない。

また、本実施の形態１では磁束密度分布検知手段４を用いた構成としたが、非通電相に誘起される誘起電圧や、電流を検知して磁石回転子に対する通電位相を決めるセンサレス方式や、ホールＩＣなどの磁石のＮ極、Ｓ極を判断して磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段を用いる方式としても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、本実施の形態１では昇降圧型のチョッパ回路にて直流電圧制御手段８を構成したが、降圧型のチョッパ回路にて構成しても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、本実施の形態１では、送風装置１０には外部電源より直流電圧を入力する構成としたが、商用の交流電圧を入力し、整流平滑してから直流電圧制御手段８に供給する構成としても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、本実施の形態１では、直流電圧制御手段８を備えた構成としたが、変動の無い安定化した直流電源が送風装置１０に供給されるのであれば、直流電圧制御手段８を備えない構成としても良く、図４に示す風量特性が得られることに差異は生じない。

（実施の形態２）
図６および図７に示すように、２７は整流手段、２８は平滑手段で、供給された商用交流電源は整流手段２７および平滑手段２８にて整流平滑されて、インバータ回路６に印加される。２５は印加電圧検知手段で、２６は基準電流値補正手段であり、実施の形態１と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。印加電圧検知手段２５はインバータ回路６に印加される直流電圧の電圧値を検知し、基準電流値補正手段２６は印加電圧検知手段２５にて検知した電圧と、基準となる電圧との差異に応じて、検知した電圧が基準となる電圧よりも低い場合は、基準電流値指示手段１６にて指示する基準電圧を下げ、逆に、検知した電圧が基準となる電圧よりも高い場合は、基準電流値指示手段１６にて指示する基準電圧を上げる構成で、その他の送風装置１０を構成するブラシレスＤＣモータ１１、インバータ回路６、駆動ロジック制御手段５、電流検出手段１５、基準電流値指示手段１６、相関関係指示手段１３、温度補正手段１９などの構成は実施の形態１と同じである。

このような本発明の送風装置１０によれば、基準電流値補正手段２６が印加電圧検知手段２５にて検知した電圧と、基準となる電圧との差異に応じて、図７に示すように、印加電圧検知手段２５が検知した電圧が基準となる電圧よりも低い場合は、基準電流値指示手段１６にて指示する基準電圧を下げ、逆に、印加電圧検知手段２５が検知した電圧が基準となる電圧よりも高い場合は、基準電流値指示手段１６にて指示する基準電圧を上げる。従って、送風装置１０に供給される電源電圧が変動しても、ブラシレスＤＣモータ１１の駆動コイル２に印加される等価電圧と、駆動コイル２に流れる電流の相関関係は変化せず、ブラシレスＤＣモータ１１の回転数−トルク特性に変動はなく、送風装置１０の風量も変動が抑えられ、図４に示すような、安定した一定風量制御を実現できる送風装置１０および電気機器である換気装置１が得られる。

なお、実施の形態２では、送風装置１０に商用交流電源を入力し、整流平滑する構成としたが、整流平滑後の直流電源を供給する構成としても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態１に示した構成と同様の構成における作用効果に差異は生じない。

（実施の形態３）
図８に示すように、３０は商用交流電源を接続する交流電源接続手段で、強出力接続端子３０ａ、弱出力接続端子３０ｂ、共通接続端子３０ｃより成り、実施の形態１および実施の形態２と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。２９は外部スイッチで、強出力接続端子３０ａまたは弱出力接続端子３０ｂのどちらかに接続する構成で、入力された商用交流電源は整流手段２７および平滑手段２８にて整流平滑されて、インバータ回路６に印加される。３１は速度調節指示検知手段であって、外部スイッチ２９が強出力接続端子３０ａまたは弱出力接続端子３０ｂのどちらに接続されているのかを検知し、風量指示手段３２が速度調節指示手段３１の出力信号を受けて、基準電流値指示変更手段２１と、相関関係変更手段２２へ信号を送る。その他の送風装置１０を構成するブラシレスＤＣモータ１１、インバータ回路６、駆動ロジック制御手段５、電流検出手段１５、基準電流値指示手段１６、相関関係指示手段１３、温度補正手段１９などの構成は実施の形態１および実施の形態２と同じである。

このような本発明の送風装置１０によれば、交流電源接続手段３０において、強出力接続端子３０ａと弱出力接続端子３０ｂのように２箇所設け、速度調節指示検知手段３１が強出力接続端子３０ａに接続されているのか、弱出力接続端子３０ｂに接続されているのかを検知する。その結果に基づいて風量指示手段３２が基準電流値指示変更手段２１を制御して基準電流値指示手段１６に接続する抵抗Ｒ２の抵抗値を変更する。そのため、インバータ回路６に供給する電流の基準設定値が変更されることにより、２段階の風量が得られるので、交流電源ラインの接続切り替えによる速度調節が可能な送風装置が得られる。ここで、交流電源接続手段３０において、その接続端子の数量に応じて、風量指示手段３２が基準設定値を変更すれば、接続端子の数だけ雰囲気温度の変化に対応制御可能な速度調節ができることとなる。

また、風量指示手段３２が相関関係変更手段２２を制御して相関関係指示手段１３に接続する抵抗Ｒ１の抵抗値を変更するため、交流電源ラインの接続切り替えによる風量−静圧特性の変更が容易にできる送風装置が得られる。ここで、交流電源接続手段３０において、その接続端子の数量に応じて、風量指示手段３２が相関関係を変更すれば、接続端子の数だけ雰囲気温度の変化に対応制御可能な風量特性の調節ができることとなる。

また、実施の形態１および実施の形態２に示した構成と同様の構成における作用効果に差異は生じない。

以上のように、本発明にかかる送風装置は、ブラシレスＤＣモータの出力特性における、回転数−トルク特性において、回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が雰囲気温度に応じて得られることから、静圧の変化があっても、大きな風量変化が無いことが要求される電気機器である換気装置、給湯機、エアコンなどの空気調和機、空気清浄機、除湿機、乾燥機、ファンフィルタユニットなどへの搭載が有用である。

本発明の実施の形態１における送風装置を内蔵した換気装置の構成を示すブロック図 同送風装置に搭載するインバータ回路をスイッチングするＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧−インバータ回路供給電流特性の一例を示すグラフ 同送風装置に搭載するブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性の一例を示すグラフ 同送風装置を搭載した換気装置の風量−静圧特性を示すグラフ 同送風装置を搭載した換気装置を示す三面図 本発明の実施の形態２における送風装置を内蔵した換気装置の構成を示すブロック図 同送風装置に搭載するインバータ回路をスイッチングするＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧−インバータ回路供給電流特性の一例を示すグラフ 本発明の実施の形態３における送風装置を内蔵した換気装置の構成を示すブロック図 従来の送風装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１ 換気装置
２ 駆動コイル
３ 磁石回転子
４ 磁束密度分布検知手段
５ 駆動ロジック制御手段
６ インバータ回路
７ 電流波形制御手段
８ 直流電圧制御手段
９ 電流値指示手段
１０ 送風装置
１０ａ 遠心型送風機
１１ ブラシレスＤＣモータ
１２ デューティ指示電圧生成手段
１３ 相関関係指示手段
１５ 電流検出手段
１６ 基準電流値指示手段
１７ 供給電流値制御手段
１８ 雰囲気温度検知手段
１９ 温度補正手段
２０ 風量指示手段
２１ 基準電流値指示変更手段
２２ 相関関係変更手段
２３ ＰＷＭ制御手段
２４ ダクト
２５ 印加電圧検知手段
２６ 基準電流値補正手段
２７ 整流手段
２８ 平滑手段
２９ 外部スイッチ
３０ 交流電源接続手段
３０ａ 強出力接続端子
３０ｂ 弱出力接続端子
３０ｃ 共通接続端子
３１ 速度調節指示検知手段
３２ 風量指示手段
Ｑ１ 上段側スイッチング素子
Ｑ２ 下段側スイッチング素子
Ｑ３ 上段側スイッチング素子
Ｑ４ 下段側スイッチング素子
Ｑ５ 上段側スイッチング素子
Ｑ６ 下段側スイッチング素子
Ｒ１ 抵抗
Ｒ２ 抵抗
Ｒ３ 抵抗

Claims (12)

1. ブラシレスＤＣモータを搭載した遠心型送風機と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、このインバータ回路に印加される直流電圧を前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記ブラシレスＤＣモータの駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、このデューティ指示電圧生成手段の出力を変更することにより前記スイッチング素子のＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦデューティを可変して前記インバータ回路に供給する平均電流を前記略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した直流電圧の所定電圧時に、前記電流値指示手段が指示する基準電流値を指示する基準電流値指示手段と、雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知手段と、前記電流値指示手段には前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値との相関関係を指示する相関関係指示手段を配し、この相関関係指示手段は前記基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して線形あるいは非線形的に変化させて前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を決定し、前記雰囲気温度検知手段が検知した雰囲気温度が基準温度よりも高い場合は、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を高くし、検知した雰囲気温度が基準温度よりも低い場合は、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を低くする温度補正手段を設けたことを特徴とする送風装置。
2. 前記インバータ回路に印加する直流電圧の電圧値を一定に制御するチョッパ回路にて形成された直流電圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の送風装置。
3. 前記インバータ回路に印加する直流電圧の電圧値を検知する印加電圧検知手段と、この印加電圧検知手段の検知した電圧値と基準となる電圧との差異に応じて、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を補正する基準電流値補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の送風装置。
4. 前記相関関係指示手段は接続する抵抗値の大きさにより、前記基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して変化させる変化量を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の送風装置。
5. 前記基準電流値指示手段は接続する抵抗値の大きさによって指示する基準電流値を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の送風装置。
6. 前記温度補正手段は接続する抵抗値の大きさにより、基準温度との差異に応じて基準電流値を変更する変化量を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の送風装置。
7. 風量指示手段と、前記基準電流値指示手段に接続する抵抗値を変更する基準電流値指示変更手段とを備え、前記風量指示手段の指示状態によって、前記基準電流値指示変更手段が前記基準電流値指示手段に接続する抵抗値を変更することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の送風装置。
8. 前記相関関係指示手段に接続する抵抗値を変更する相関関係変更手段を設け、前記風量指示手段の指示状態によって、前記相関関係変更手段が前記相関関係指示手段に接続する抵抗値を変更することを特徴とする請求項７に記載の送風装置。
9. 交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、前記基準電流値指示手段にて指示する基準電流値を変更する供給電流設定値変更手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の送風装置。
10. 前記駆動ロジック制御手段は前記駆動コイルに非通電区間のない電流を供給することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の送風装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の送風装置を搭載した電気機器。
12. 請求項１１記載の電気機器は換気装置、除湿機、加湿機、空気調和機、給湯機、ファンフィルタユニットのいずれかであることを特徴とする電気機器。

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