JP3362828B2 - ファンモータ制御装置 - Google Patents

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、ファンを回転制
御するファンモータ制御装置に関し、特にファンモータ
が送風する送風流路の状態に応じて適切に回転制御する
ファン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
検出して回転制御するようにしたものがある。

【０００３】また従来のファン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】

【発明が解決しようとする課題】従来の電流を検出して
フィードバック制御するファンモータ制御装置ではその
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。

【０００５】また、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。

【０００６】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、
しかも正確にファン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ファンモータ制
御装置を提供することを、その目的としている。

【０００７】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ファ
ンモータ制御装置の提供をその目的とする。

【０００８】更に本願発明は、検出した流路抵抗により
すす詰まり等の送風流路の異常を判別しようとする際、
流路抵抗は送風する空気の吸気温度の影響を受けるが、
その場合でも適切に送風流路の異常の有無を判別可能と
するファンモータ制御装置の提供を目的とする。

【０００９】

【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、送風用のファンを回転させ
るファンモータを回転制御するファンモータ制御装置に
おいて、前記ファンモータ側の駆動電流に関する情報を
検出する電流検出手段と、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、前記電流検出手段による電
流情報と前記回転数検出手段により検出された回転数と
に基づいてファンモータが送風する送風流路の流路抵抗
を判別する流路抵抗判別手段と、前記流路抵抗判別手段
により判別された流路抵抗を基に前記ファンモータを回
転制御する手段と、ファンが送風する空気の温度を検出
する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した
温度に基づいて前記電流検出手段が検出した電流を補正
する電流補正手段と、前記電流補正手段により補正され
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してその流路
抵抗が所定範囲外となったときに異常と判断する異常判
別手段とを具備したことを特徴とする。

【００１０】請求項１記載の発明によれば、電圧検出手
段により検出したファンモータの電流に関する情報及び
回転数検出手段により検出したファンモータの回転数に
基づいて、流路抵抗判別手段が送風流路の流路抵抗を判
別し、その流路抵抗に応じてファンモータを回転制御す
る。このとき流路抵抗は送風する空気の吸気温度によっ
ても変動する。これは吸気温度で空気密度が異なること
でファンの仕事量が異なり、送風量も異なるためであ
る。ファンモータの回転制御においてはこの温度の流路
抵抗の影響も含んで回転制御しているため適切な制御が
できる。しかし、流路抵抗の状態により送風路の異常を
判別するときには、それがすす等の詰まりによるのか、
温度の影響で流路抵抗の変動が含まれているためかの判
断が困難となるため、電流補正手段が吸気温度による電
流値補正を行い、吸気温度による流路抵抗の変動分を除
いた流路抵抗を基に、異常判別手段が送風流路の異常を
判断する。

【００１１】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モータを回転させるファンモータ制
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、前記整流平滑手段からの
直流電力を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、前記ファンモータ側の駆動電圧に関
する情報を検出する電圧検出手段と、前記ファンモータ
側の駆動電流に関する情報を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段により検出した電圧情報を基に前記電
流検出手段が検出した電流情報を前記モータ側に所定の
電圧が印加したときに流れるであろう電流情報に変換す
る電流演算手段と、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
なるように回転制御する手段と、ファンが送風する空気
の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段に
より検出した温度に基づいて前記電流演算手段が演算し
た電流を補正する電流補正手段と、前記電流補正手段に
より補正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
してその流路抵抗が所定範囲外となったときに異常と判
断する異常判別手段とを具備したことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、電圧検出手段によ
り検出した電圧を基に、所定の電圧（例えばＡＣ１００
Ｖ、あるいはそれに対応する電圧）時に流れるであろう
電流に、電流演算手段が電流検出手段による検出電流を
変換する。そして、この変換された検出電流及び回転数
検出手段が検出した回転数に基づいて流路抵抗判別手段
が送風流路の流路抵抗を判別する。更に、最適送風量判
別手段が燃焼器の燃焼量に基づいて最適送風量を判別
し、この最適送風量及び判別された流路抵抗に基づきフ
ァンモータを回転制御する。

【００１３】このとき流路抵抗は送風する空気の吸気温
度によっても変動する。これは吸気温度で空気密度が異
なることでファンの仕事量が異なり、送風量も異なるた
めである。ファンモータの回転制御においてはこの温度
の流路抵抗の影響も含んで回転制御しているため適切な
制御ができる。しかし、流路抵抗の状態により送風路の
異常を判別するときには、それがすす等の詰まりによる
のか、温度の影響で流路抵抗の変動が含まれているため
かの判断が困難となるため、電流補正手段が吸気温度に
よる電流値補正を行い、吸気温度による流路抵抗の変動
分を除いた流路抵抗を基に、異常判別手段が送風流路の
異常を判断する。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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、整流平滑手段１６の出力電圧
を検出する電圧検出手段２８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及び電圧検出手段２８
の検出電圧と、電流検出手段１９及び電圧検出手段２８
の双方の検出情報とに基づいて、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。更
に、ファンが送風する吸気温度を検出する温度検出手段
４０と、電流補正手段４１とを備えている。流路抵抗の
状態により送風路の異常を判別するときには、それがす
す等の詰まりによるのか、温度の影響で流路抵抗の変動
が含まれているためかの判断が困難となるため、電流補
正手段４１が吸気温度による電流値補正を行い、吸気温
度による流路抵抗の変動分を除いた流路抵抗を基に、異
常判別手段２５が送風流路の異常を判断できるようにす
るためである。

【００１８】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、電流補正手段４１
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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】電流検出手段１９は、例えば抵抗、カレン
トトランスなどの電流検出素子２９を備えており、整流
平滑手段１６の出力電流を検出する。電圧検出手段２８
は、整流平滑手段１６の出力電圧を検出する。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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】次に、本発明のファンモータ制御装置を具
体的に給湯装置に用いたものの動作について、図６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、点火動作を開始すると共に、
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）。

【００３４】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。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Ｓ
３）。

【００３５】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と共に、電圧検出手段２８により
供給電圧を検出する（ステップＳ４）。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）。

【００３６】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の出力電流を流
路抵抗を適切に求めるためのファンモータ５に流れる電
流を演算する（ステップＳ６）。

【００３７】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
側を流れる電流を演算補正して、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。

【００３８】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７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。

【００３９】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１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２により求められる。

【００４０】

【数１】

【００４１】

【数２】

【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。

【００４３】すなわち、商用電源１５の電圧が変動した
場合には、図７に示す流路抵抗Φの回転数Ｎと電流Ｉの
関係が変動し、例えば図８に示すようになる。この場
合、商用電源１５の電圧変動を予め考慮して商用電源の
電圧値ごとに図７に示す流路抵抗を示す関係データを予
め各々記憶しておく方法も考えられる。但し、この場合
には非常に多くのメモリ容量を必要とするため、図７に
示すような基準となる流路抵抗の関係データを記憶して
検出電流をその基準とする場合に対応する電流に補正す
る方が、メモリを少なくして同様の効果が得られる。

【００４４】次に、この電流演算手段２１が行う補正に
ついて詳細に説明する。整流平滑手段１６の出力電圧を
電圧検出手段２８により検出した値をＶ０とし、整流平
滑手段１６の出力電流を電流検出手段ぬよにより検出し
た値をＩ０とする。また、図７に示すようなメモリに保
持している流路抵抗との関係を示すデータを取得したと
きの電圧を電圧Ｖ（本実施例ではＡＣ１００Ｖのときの
電圧）とし、電圧Ｖのときに対応するであろう補正をＩ
とする。

【００４５】ここで、ファンモータ５の仕事量の立場か
ら、電気、機械仕事変換効率が１００％と考えた場合に
は、下記数式３が成立する。

【数３】Ｉ×Ｖ＝Ｉ０×Ｖ０

【００４６】従って、ＡＣ１００Ｖの商用電流が供給さ
れたときに流れるであろう補正電流は、下記数式４によ
り求めることができる。

【数４】

【００４７】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。

【００４８】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７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）。

【００４９】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Ｓ８）、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７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５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６によっても求められる。

【００５０】

【数５】

【００５１】

【数６】

【００５２】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Ｓ９）。

【００５３】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。

【００５４】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Ｓ１０）、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
Ｓ１１）、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。

【００５５】ステップＳ７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。

【００５６】次に、異常判別手段２５が送風する送風流
路の異常を判別する動作について説明する。ステップＳ
６において、電圧の変動を考慮して演算したのちの電流
値は、更に電流補正手段にて補正する（ステップＳ１
２）。これは流路抵抗は送風する空気の吸気温度によっ
ても変動する。吸気温度で空気密度が異なることでファ
ンの仕事量が異なり、送風量も異なるためである。ファ
ンモータの回転制御においてはこの温度の流路抵抗の影
響も含んで回転制御しているため適切な制御ができる。
しかし、流路抵抗の状態により送風路の異常を判別する
ときには、それがすす等の詰まりによるのか、温度の影
響で流路抵抗の変動が含まれているためかの判断が困難
となるため、電流補正手段が吸気温度による電流値補正
を行い、吸気温度による流路抵抗の変動分を除いた煤等
による流路抵抗を基に、異常判別手段が送風流路の異常
を判断するようにするためである。

【００５７】この電流補正手段４１による補正は、具体
例の一つとして例を掲げると、下記数式となる。

【数７】 但し、Ｉ’は補正後の電流値、Ｉは補正前の電流値、Ｔ
は温度検出手段４０の検出温度、Ｔｏは標準吸気温度で
ある。

【００５８】そして、次に流路抵抗判別手段２３が電流
補正手段４１により補正された電流値に基づいて、温度
による流路抵抗の変動を除いた煤等による流路抵抗の変
動を知るために、その送風流路の流路抵抗を判別する
（ステップＳ１３）。

【００５９】そして、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Ｓ１４）。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７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。図７の第１象限の斜
線部分が異常領域である。

【００６０】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Ｓ１
５）。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。

【００６１】ステップＳ１４において、異常判別手段２
５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、内蔵のタイマがタイムアップしているか否か
を判断し（ステップＳ１６）、タイムアップしていなけ
ればステップＳ５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。

【００６２】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
７）、ルーチンを終了する。

【００６３】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、電流
検出手段１９により検出された出力電流と電圧検出手段
２８により検出された電圧に関する情報とに基づいて、
所定電圧が印加されたときにファンモータ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。

【００６４】なお、上記実施形態においては、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ても、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。また、可能であればそ
の方が電力制御手段１７の消費電力を考慮する必要がな
いため、直接モータ５の前後で検出することも望ましい
検出方法である。また、電流に関する情報を検出できる
位置であれば、それ以外の位置であってもよい。

【００６５】また、上記実施形態においては、電圧検出
手段２８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、商用電源１
５の電圧を監視するようにしてもよい。それ以外の位置
でも電圧に関する情報を検出できる位置であればよい。
ただし、電流検出手段１９による検出位置、電圧検出手
段２８による検出位置を別位置にした場合、必ずしも上
記数式（２）がそのまま適用されるとは限らないが、仕
事量の関係で一定の関係が成立するため、計算式あるい
は、実験値による関係により電流の補正を実現できる。

【００６６】また、上記実施形態において、図６に示す
フローチャートにおいては、ステップＳ１３で終了では
ないときにステップＳ５に戻るようになって、ステップ
Ｓ１５からステップ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が変動した場合等、
常にそれに追随してステップＳ４〜Ｓ１５の動作を行
う。

【００６７】また、上記実施形態においては、主として
ＰＷＭ方式のファンモータ制御装置について説明した
が、ＰＡＭ方式のものであってもそれ以外の方式のファ
ンモータ制御を行うものであっても適用できることはも
ちろんのことである。

【００６８】なお、ＰＷＭ方式において駆動ＩＣ３１等
の電流量も考慮すればより正確な演算をすることができ
る。

【００６９】

【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、電圧検出手段により検出したファンモー
タの電流に関する情報及び回転数検出手段により検出し
たファンモータの回転数に基づいて、流路抵抗判別手段
が送風流路の流路抵抗を判別し、その流路抵抗に応じて
ファンモータを回転制御する。また、流路抵抗の状態に
より送風路の異常を判別するときには、それがすす等の
詰まりによるのか、温度の影響で流路抵抗の変動が含ま
れているためかの判断が困難となるため、電流補正手段
が吸気温度による電流値補正を行い、吸気温度による流
路抵抗の変動分を除いた流路抵抗を基に、異常判別手段
が送風流路の異常を判断する。従って、流路抵抗の状態
に応じて適切なファンモータの回転制御が可能となる効
果があると共に、流路抵抗の状態により送風路の異常を
判別するときには、それがすす等の詰まりによるのか、
温度の影響で流路抵抗の変動が含まれているのかを考慮
して正しく送風流路の異常を判別することができる効果
がある。

【００７０】請求項２記載の発明は、電圧検出手段によ
り検出した電圧を基に、所定の電圧（例えばＡＣ１００
Ｖ、あるいはそれに対応する電圧）時に流れるであろう
電流に、電流演算手段が電流検出手段による検出電流を
変換する。そして、この変換された検出電流及び回転数
検出手段が検出した回転数に基づいて流路抵抗判別手段
が送風流路の流路抵抗を判別する。更に、最適送風量判
別手段が燃焼器の燃焼量に基づいて最適送風量を判別
し、この最適送風量及び判別された流路抵抗に基づきフ
ァンモータを回転制御する。更に、流路抵抗の状態によ
り送風路の異常を判別するときには、それがすす等の詰
まりによるのか、温度の影響で流路抵抗の変動が含まれ
ているためかの判断が困難となるため、電流補正手段が
吸気温度による電流値補正を行い、吸気温度による流路
抵抗の変動分を除いた流路抵抗を基に、異常判別手段が
送風流路の異常を判断する。従って、電圧が変動した場
合であっても、適切にファンモータが送風する送風流路
の流路抵抗を判別して、燃焼器の送風を流路抵抗の状態
に応じて適切に制御することができる効果があると共
に、流路抵抗の状態により送風路の異常を判別するとき
には、それがすす等の詰まりによるのか、温度の影響で
流路抵抗の変動が含まれているのかを考慮して正しく送
風流路の異常を判別することができる効果がある。

【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７】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８】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。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ バーナ ３ 熱交換器 ４ ファンケース ５ ファンモータ ６ シロッコファン ７ 排気口 ８ 燃料供給管 １０ 給水管 １１ バルブ １２ バルブ 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 ２６ 異常処理手段 ２７ マイクロコンピュター ２８ 電圧検出手段 ４０ 温度検出手段 ４１ 電流補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−52923（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−332513（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−100645（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/24 104 F23N 3/08 F23N 5/18 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風用のファンを回転させるファンモー
   タを回転制御するファンモータ制御装置において、 前記ファンモータ側の駆動電流に関する情報を検出する
   電流検出手段と、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、前記電流検出手段による電流情報と
   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
   てファンモータが送風する送風流路の流路抵抗を判別す
   る流路抵抗判別手段と、前記流路抵抗判別手段により判
   別された流路抵抗を基に前記ファンモータを回転制御す
   る手段と、 ファンが送風する空気の温度を検出する温度検出手段
   と、前記温度検出手段により検出した温度に基づいて前
   記電流検出手段が検出した電流を補正する電流補正手段
   と、前記電流補正手段により補正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してその流路抵抗が所定範囲外
   となったときに異常と判断する異常判別手段と、 を具備したことを特徴とするファンモータ制御装置。
2. 【請求項２】 送風流路に配置された送風用のファンモ
   ータを回転させるファン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、 前記整流平滑手段からの直流電力を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、 前記ファンモータ側の駆動電圧に関する情報を検出する
   電圧検出手段と、前記ファンモータ側の駆動電流に関す
   る情報を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段に
   より検出した電圧情報を基に前記電流検出手段が検出し
   た電流情報を前記モータ側に所定の電圧が印加したとき
   に流れるであろう電流情報に変換する電流演算手段と、 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回転制御
   する手段と、 ファンが送風する空気の温度を検出する温度検出手段
   と、前記温度検出手段により検出した温度に基づいて前
   記電流演算手段が演算した電流を補正する電流補正手段
   と、前記電流補正手段により補正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してその流路抵抗が所定範囲外
   となったときに異常と判断する異常判別手段と、 を具備したことを特徴とするファンモータ制御装置。