JP2001204188A - 負荷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の高いファンモータの駆動回路を低コス
トで提供する。 【解決手段】 ＤＣファンモータ３の負荷電流を検出す
る電流検出回路４と、印加電圧を検出する電圧検出回路
５と、上記各検出回路４，５の検出結果に基づいて上記
ＤＣファンモータ３の制御を行う制御装置７を備えた駆
動回路１において、所定の固定電圧を生成する基準電圧
発生回路６を設けるとともに、上記各検出回路４，５の
それぞれに出力電圧を調整する電圧調整器４２，５３を
設ける。また、基準電圧発生回路６で生成した固定電圧
を上記制御装置７のＡ／Ｄ変換回路の基準電圧として供
給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、負荷装置に関
し、より詳細には、直流電圧で駆動される負荷の負荷電
流および印加電圧の検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯装置の送風用ファンの駆動源
としては、直流電圧で駆動されるＤＣファンモータ（以
下、単にファンモータと称する）が好適に採用されてい
るが、かかるファンモータは給湯装置の燃焼状態等に合
わせて送風量を調節する必要から、マイクロコンピュー
タで構成される制御装置を備えた駆動回路によってその
動作が制御されている。

【０００３】そして、このような制御装置は、ファンモ
ータの駆動制御に際して、該ファンモータに流れる電流
（負荷電流）やファンモータに印加される電圧（印加電
圧）をデータとして取り込んで、これらのデータに基づ
いてファンモータの電流値制御または電力制御を行うた
めに、上記ファンモータの駆動回路には、上記負荷電流
を検出するための電流検出回路や印加電圧を検出するた
めの電圧検出回路が設けられている。

【０００４】ところで、このような電流検出回路や電圧
検出回路を備えたファンモータの駆動回路においては、
これまで、上記各検出回路の出力信号がパルス信号に変
換されてから上記制御装置に与えられている。これは、
従来のファンモータ駆動回路においては、ノイズ対策
上、上記各検出回路の出力信号をパルス信号の形態で制
御装置に与えることによって、上記各検出回路の出力と
マイクロコンピュータの入力とをフォトカプラで絶縁す
るためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のファンモータ駆動回路においては以下のよう
な問題があり、その改善が望まれていた。

【０００６】すなわち、従来のように電流検出回路や電
圧検出回路の出力信号をパルス信号の形態でマイクロコ
ンピュータに与える構成では、ファンモータ駆動回路に
高価なフォトカプラが用いられるため、駆動回路全体と
しての製造コストの上昇を招いていた。

【０００７】また、従来のファンモータ駆動回路では、
上記電流検出回路や電圧検出回路の出力（パルス信号出
力）の調整を行う場合、オシロスコープ等を用いての波
形観測（パルス波形の確認）が必要となるので、上記波
形観測作業が煩雑であった。また、そのために上記各検
出回路の検出精度を高精度に維持することが困難であっ
た。

【０００８】なお、その一方で、上記電流検出回路や電
圧検出回路の出力信号をアナログ信号の形態で上記制御
装置に与えようとすると、上記制御装置にこれらの出力
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が設けられ
ることになるが、この場合、上記各検出回路の出力信号
（出力電圧）をいくら正確に調整しても、その出力信号
を処理する制御装置側の駆動電源電圧のバラツキ（より
具体的には、上記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧のバラツキ）
が考慮されないため、上記駆動電源電圧のバラツキ以上
の精度を得ることができないという問題があった。

【０００９】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、精度の高
いファンモータの駆動回路を低コストで提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る負荷装置は、直流電圧で駆動される負
荷に流れる電流を検出する負荷電流検出手段と、該負荷
に印加される電圧を検出する印加電圧検出手段と、これ
ら各検出手段の検出結果に基づいて上記負荷に対して電
流または電力制御を行う制御装置を備えた負荷装置にお
いて、所定の固定電圧を生成する基準電圧発生手段が設
けられるとともに、上記各検出手段にそれぞれ出力電圧
を調整する電圧調整手段が設けられることを特徴とす
る。

【００１１】すなわち、本発明の負荷装置は、所定の固
定電圧を生成する基準電圧発生手段を備え、上記各検出
手段はそれぞれ出力電圧を調整する電圧調整手段を備え
ることから、上記各検出手段の出力信号（出力電圧）を
上記基準電圧発生手段で生成した固定電圧との関係で調
整することができる。つまり、この負荷装置によれば、
上記各検出手段の出力信号の調整に際して、予め定めた
所定条件の下で負荷に対して所定電圧を印加し、その状
態で上記各検出手段の出力電圧を上記固定電圧との関係
で所定の値となるように各電圧調整手段で調節すること
で、各検出回路に固有の出力電圧のバラツキを補正する
ことができるようになる。

【００１２】また、本発明に係る負荷装置は、上記制御
装置が上記各検出手段から入力される出力電圧をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を備え、上記基準電圧
発生手段で生成された固定電圧が該Ａ／Ｄ変換手段の基
準電圧として与えられることを特徴とする。

【００１３】すなわち、この場合、基準電圧発生手段で
生成された固定電圧が制御装置のＡ／Ｄ変換手段に基準
電圧として与えられるので、制御装置に固有の駆動電源
電圧変動を考慮する必要がなく、その結果、制御装置に
おいて精度の高い負荷電流および印加電圧の検出を行う
ことが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る負荷装置の一
実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る負荷装置を給湯装置
の送風用ファンを駆動するファンモータの駆動回路に適
用した場合を示しており、特にこの図１においては、該
駆動回路において、上記ファンモータを電流値制御ない
しは電力制御するために用いられる負荷電流の検出回路
と、ファンモータに印加される印加電圧の検出回路を中
心に図示されている。

【００１６】具体的には、この駆動回路１は、直流電源
２と、該直流電源で駆動するファンモータ３と、該ファ
ンモータ３に流れる負荷電流を検出する電流検出回路
（負荷電流検出手段）４と、上記ファンモータ３に印加
される電圧を検出する電圧検出回路（印加電圧検出手
段）５と、固定電圧を生成する基準電圧発生回路（基準
電圧発生手段）６と、ファンモータ３の制御装置７とを
主要部として構成されている。

【００１７】直流電源２は、上記ファンモータ３に印加
する直流電圧の電圧源を示しており、この直流電源２と
しては、たとえばスイッチング電源回路など、周知の直
流電源が用いられる。また、上記ファンモータ３として
は、たとえばブラシレスＤＣモータのような直流電圧で
駆動される直流モータが採用される。なお、このファン
モータは、特に図示しないが、上記制御装置７によりＰ
ＷＭ制御されるものとされるが、かかる制御方法につい
ては、上記ＰＷＭ制御に限らず他の制御方法（たとえ
ば、ＰＡＭ制御）によることも可能である。

【００１８】電流検出回路４は、上記ファンモータ３に
流れる負荷電流を検出するための回路であって、上記フ
ァンモータ３に直列に接続される電流検出抵抗４１の両
端に発生する電圧を増幅し、電流検知出力（アナログ電
圧出力）Ｖi として取り出して、上記制御装置７の負荷
電流入力端子Ｖｉ_INに対して出力するように構成されて
いる。

【００１９】また、この電流検出回路４には、上記電流
検知出力Ｖｉの出力電圧を調整可能なように、可変抵抗
器等で構成される電圧調整器（電圧調整手段）４２が内
蔵されており、この電圧調整器４２のボリュームを操作
することによって、上記電流検知出力Ｖｉの出力電圧を
任意に調節可能とされている。

【００２０】電圧検出回路５は、上記ファンモータ３に
印加される印加電圧を検出するための回路であって、上
記ファンモータ３に並列に接続された一対の電圧検出抵
抗５１，５２によってファンモータ３への印加電圧を分
圧して電圧検出信号（アナログ電圧出力）Ｖｖを取り出
し、上記制御装置７の印加電圧入力端子Ｖｖ_INに出力す
るように構成されている。

【００２１】また、この電圧検出回路５にも、上記電流
検出回路４と同様に、電圧検出信号Ｖｖの出力電圧を調
節できるように電圧調整器（電圧調整手段）５３が設け
られている。

【００２２】基準電圧発生回路６は、所定の固定電圧
（一定電圧）を生成するための回路であって、周知の形
態よりなる定電圧回路の形態とされる。そして、後述す
るように、この基準電圧発生回路６で生成された固定電
圧は、上記制御装置７に内蔵される図示しないＡ／Ｄ変
換回路（Ａ／Ｄ変換手段）におけるアナログ／デジタル
変換時の基準電圧Ｖｒｅｆとして、上記制御装置７の基
準電圧入力端子Ｖｒｅｆ _INに供給されている。なお、こ
の基準電圧発生回路６で生成される固定電圧は任意の値
とされるが、上記Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧Ｖｒｅｆと
して使用されることから、ＤＣ５Ｖ程度に設定されるの
が好ましい。

【００２３】上記制御装置７は、上記ファンモータ３の
駆動制御を行うための装置であって、本実施形態ではフ
ァンモータ駆動制御（電流値制御または電力制御）用の
マイクロコンピュータで構成されている。より具体的に
は、この制御装置７は、上記電流検出回路４、電圧検出
回路５の各出力電圧Ｖｉ，Ｖｖをアナログ信号からデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）を備えて
構成され、該Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づいてファン
モータ３の状態を監視するとともに、制御装置７内に内
蔵される制御プログラムにしたがって上記ファンモータ
３の電流値制御または電力制御を行うように構成されて
いる。

【００２４】なお、図において符号Ｖｉ_IN，Ｖｖ_IN，Ｖ
ｒｅｆ_INで示すのは、上記電流検出回路４、電圧検出回
路５および基準電圧発生回路６の各出力電圧Ｖｉ，Ｖ
ｖ，Ｖｒｅｆを入力するための入力端子であり、また同
様に、符号ＧＮＤで示すのは制御装置７のグランド端子
である。つまり、本実施形態の駆動回路１においては、
図示の如くファンモータ３のグランドと制御装置７のグ
ランドが共通とされている。また、符号Ｖｃｃで示すの
は、上記制御装置７の駆動電圧である。そして、上記電
流検出回路４、電圧検出回路５および基準電圧発生回路
６の出力側およびグランドライン上には、それぞれノイ
ズ除去用のフィルタ８，８，…が備えられている。

【００２５】しかして、このように構成されてなる上記
駆動回路１では、上記電流検出回路４および電圧検出回
路５の出力電圧Ｖｉ，Ｖｖの調整が以下のようにして行
われる。

【００２６】Ａ：電流検出回路４の出力電圧Ｖｉの調整 まず、電流検出回路４の出力電圧Ｖｉを調整するにあた
り、上記ファンモータ３を出力電圧調整用として予め定
めた所定条件下で駆動させる。具体的には、上記ファン
モータ３に対して予め定めた電圧調整用の所定電圧を印
加するとともに、図外の送風用ファンに対して電圧調整
用に定めた所定の負荷を加え、この状態で上記ファンモ
ータ３を予め定めた所定の回転数（任意の回転数）Ｎｘ
で回転させる。

【００２７】そして、出力電圧Ｖｉの調整にあたって
は、上記条件下で得られる電流検出回路４の出力電圧Ｖ
ｉと上記基準電圧Ｖｒｅｆとの関係を予め両者の比とし
て定義しておき、この時に実際に得られた電流検出回路
４の出力電圧Ｖｉが上記基準電圧Ｖｒｅｆとの関係で上
記比となるように、電圧調整器４２のボリュームを調節
する。

【００２８】なお、この電流検出回路４の出力電圧Ｖｉ
の調整は、上述した手順で、ファンモータ３の回転数の
最大Ｎ_max と最小Ｎ_min の二点でそれぞれ調整すること
が好ましい。

【００２９】Ｂ：電圧検出回路５の出力電圧Ｖｖの調整 また、同様に、上記電圧検出回路５の出力電圧Ｖｖの調
整にあたっては、ファンモータ３に所定の電圧を印加す
るとともに、この時の上記電圧検出回路５の出力電圧Ｖ
ｖが基準電圧との関係で予め定めた所定の比となるよう
に電圧調整器５３のボリュームを調節する。

【００３０】このように、本発明に係る負荷装置におい
ては、電流検出回路４および電圧検出回路５の出力電圧
Ｖｉ，Ｖｖは、いずれも基準電圧Ｖｒｅｆとの関係で調
整される。つまり、本発明の負荷装置では、上述した調
整によって、各回路に固有のバラツキを補正することが
できるものとされている。

【００３１】次に、本発明の負荷装置（駆動回路１）に
おける負荷電流および印加電圧の検出動作について説明
する。

【００３２】すなわち、本実施形態の駆動回路１では、
電流検出回路４の出力電圧Ｖｉおよび電圧検出回路５の
出力電圧Ｖｖは、いずれも制御装置７の所定端子Ｖ
ｉ_IN，Ｖｖ_INに入力される。そして、制御装置７では、
これらの出力電圧Ｖｉ，Ｖｖが図外のＡ／Ｄ変換器によ
ってデジタル信号に変換され、ファンモータ３の駆動制
御用のデータとして用いられる。

【００３３】この時、本実施形態では、出力電圧Ｖｉ，
Ｖｖをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器の基準電圧
は、上記基準電圧発生回路６から与えられる。つまり、
本実施形態の駆動回路１においては、制御装置７に内蔵
されるＡ／Ｄ変換器の基準電圧として、制御装置７の駆
動電圧Ｖｃｃは用いられない。

【００３４】このため、駆動電圧Ｖｃｃに電圧変動があ
った場合でも、上記各出力電圧Ｖｉ，Ｖｖは、かかる駆
動電圧Ｖｃｃの電圧変動の影響を受けずにデジタル信号
に変換されることとなり、その結果、電流検出回路４お
よび電圧検出回路５の出力電圧Ｖｉ，Ｖｖは精度良くＡ
／Ｄ変換される。

【００３５】このように、本発明の負荷装置によれば、
直流電圧で駆動される負荷の負荷電流および印加電圧を
精度良く検出することができ、しかも電流検出回路４お
よび電圧検出回路５の出力電圧Ｖｉ，Ｖｖをアナログ信
号の形態で制御装置７に供給できるので、フォトカプラ
等の高価な部品を用いることなくファンモータ３の駆動
回路１を構成することができる。

【００３６】なお、上述した実施形態は本発明の好適な
実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定さ
れることなく、その発明の範囲内で種々設計変更可能で
ある。

【００３７】たとえば、上記実施形態では、本発明にか
かる負荷装置をファンモータの駆動回路に適用した場合
を示したが、この負荷装置は直流電圧で駆動されるもの
であれば、他の負荷に対しても適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
直流電圧で駆動される負荷に流れる電流を検出する負荷
電流検出手段と、該負荷に印加される電圧を検出する印
加電圧検出手段と、これら各検出手段の検出結果に基づ
いて上記負荷に対して電流または電力制御を行う制御装
置を備えた負荷装置において、所定の固定電圧を生成す
る基準電圧発生手段が設けられるとともに、上記各検出
手段のそれぞれに出力電圧を調整する電圧調整手段が設
けられていることから、電流検出手段および電圧検出手
段の各出力電圧を、基準電圧発生手段で生成された固定
電圧との関係で調整することができるので、各検出回路
に固有のバラツキを補正することができる。

【００３９】しかも、上記負荷装置によれば、負荷のグ
ランドと制御装置のグランドを共通とすることで、電流
検出手段および電圧検出手段の各出力電圧をアナログ信
号とすることができるので、上記電流検出手段および電
圧検出手段の各出力電圧の調整に際して波形観測が不要
となり、調整作業が容易となる。

【００４０】また、上記制御装置が、上記各検出手段か
ら入力される出力電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換手段を備え、上記基準電圧発生手段で生成された固
定電圧が該Ａ／Ｄ変換手段の基準電圧として与えられる
ことにより、制御装置の駆動電源電圧の影響を受けるこ
となく各検出手段の出力電圧をデジタル変換できるの
で、負荷電流および印加電圧を精度の高い検出を行うこ
とが可能となる。

【００４１】しかも、本発明の負荷装置は、従来の装置
のようにフォトカプラが用いられないので、装置全体の
製造コストを低く抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る負荷装置をファンモータの駆動回
路に適用した場合における同駆動回路の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ ファンモータの駆動回路（負荷装
置） ２ 直流電源 ３ ファンモータ（負荷） ４ 電流検出回路（負荷電流検出手段） ４１ 電流検出抵抗 ４２ 電圧調整器（電圧調整手段） ５ 電圧検出回路（印加電圧検出手段） ５１，５２ 電圧検出抵抗 ５３ 電圧調整器（電圧調整手段） ６ 基準電圧発生回路（基準電圧生成手
段） ７ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧で駆動される負荷に流れる電流
   を検出する負荷電流検出手段と、該負荷に印加される電
   圧を検出する印加電圧検出手段と、これら各検出手段の
   検出結果に基づいて前記負荷に対して電流または電力制
   御を行う制御装置を備えた負荷装置において、 所定の固定電圧を生成する基準電圧発生手段が設けられ
   るとともに、 前記各検出手段に、それぞれ出力電圧を調整する電圧調
   整手段が設けられることを特徴とする負荷装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置が、前記各検出手段から入
   力される出力電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
   手段を備え、前記基準電圧発生手段で生成された固定電
   圧が該Ａ／Ｄ変換手段の基準電圧として与えられること
   を特徴とする請求項１に記載の負荷装置。