JP2002233185A - ファンモータ電流検出方式 - Google Patents

ファンモータ電流検出方式

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JP2002233185A
JP2002233185A JP2001024132A JP2001024132A JP2002233185A JP 2002233185 A JP2002233185 A JP 2002233185A JP 2001024132 A JP2001024132 A JP 2001024132A JP 2001024132 A JP2001024132 A JP 2001024132A JP 2002233185 A JP2002233185 A JP 2002233185A
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English (en)
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Yuji Tsujimaru
祐二 辻丸
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング電源を用いて駆動するファンモ
ータにおいて、ファンモータに流れる電流値を、部品数
を低減し、省スペースで発熱や熱損失を少なくして、検
出する。 【解決手段】 スイッチング電源の発振周波数及びデュ
ーティをマイコンにて検出可能なようにし、その検出さ
れた値によりファンモータに流れる電流を間接的に検出
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガス給湯機などの燃
焼機器に使用するファンモータの電流検出に関するもの
であり、特に部品点数が少なく、省スペースで発熱の少
ないファンモータ電流検出方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、燃焼機器に使用するファンモータ
に流れる電流を検出する場合、特開平8−152132
に示されるように、ファンモータと直列に電流検出抵抗
を挿入し、その電流検出抵抗の両端に加わる電圧信号を
マイコンにて取り込むことによって、ファンモータへ流
れる電流を検出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】燃焼機器を適切な燃焼
量に制御する場合、適当な燃料の量と適当な空気量が必
要で、空気量によっては不完全燃焼を起こしたり、爆発
着火を起こしたりするため、常に適当な空気量に制御し
てやる必要がある。従って、燃焼機器の排気口が煤等に
より閉塞もしくは、錆等により開放したりした場合は、
言うまでもなく、前述の様に燃焼機器は危険な状態にな
る恐れがある。そこで、燃焼機器が危険な状態にならな
い様にするため、特開平8−152132に示されると
おり、燃焼機器の排気口が煤等により閉塞、もしくは錆
等による開放が発生した場合、ファンモータへ流れる電
流が変化するという特性を利用し、燃焼機器が危険な状
況にならない様に、マイコンにてファンモータへ流れる
電流を取り込み、所定の設定値を外れる場合には、燃焼
機器を強制停止し安全性を確保するようにしていた。
【0004】しかしながら、従来のファンモータの電流
検出では、図2に示す様に、ファンモータ4に直列に挿
入する電流検出抵抗9には、低抵抗を使用するため、両
端に加わる電圧はファンモータ4に流れる電流により変
わるが、かなり微少な電圧信号となる。実際に、電流検
出抵抗9の両端に加わる電圧をマイコン1にて取り込む
には、微少な電圧信号をオペアンプにて増幅してやる必
要があり、さらにはそれに付随する保護素子等が必要と
なり、図2の10の様な検出回路の構成を取る必要があ
った。そのため、従来の方法では部品点数が増え、基板
上の実装スペースが大きくなる等の問題生じていた。さ
らには電圧検出抵抗9には許容電力の大きい物を使用せ
ねばならず、ファンモータ4へ流れる電流がそのまま流
れるため、当然の事ながら、電流検出抵抗9による発熱
や熱損失を生じていた。
【0005】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、燃焼機器に使用するファ
ンモータに流れる電流の検出を、ファンモータに電圧供
給するスイッチング電源の発振パルスを検出する事によ
って間接的に行い、部品点数が少なく、省スペースで発
熱を押さえつつファンモータに流れる電流を検出する方
法を提供する事にある。
【0006】
【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は、ファンモータに電源供給するスイッチン
グ電源の発振パルスを制御手段にて検出可能なように
し、検出されたパルスをファンモータに流れる電流に換
算してやる事により、部品点数が少なく省スペースで発
熱や熱損失を押さえながらファンモータに流れる電流を
検出する事が出来る。
【0007】請求項2は、制御手段に電圧可変信号に対
するスイッチング電源の発振パルスの対応テーブルを記
憶領域に記憶させ、出力する電圧可変信号とスイッチン
グ電源の発振パルスとの相関を取る為、出力した電圧可
変信号に対するファンモータに流れる電流の適正値を判
別する事が出来る。
【0008】請求項3は、制御手段に発振パルスの上下
限値を設定してやることにより、検出される発振周波数
及びデューティに対し上下限の範囲に入っているかの判
定が出来、ファンモータに流れる電流値が正常動作範囲
か否かの判定が可能となる。
【0009】請求項4は、制御手段が、スイッチング電
源の電圧可変信号を出力し、所定時間経過後にスイッチ
ング電源の発振パルスを検出する事により、ファンモー
タに流れる電流が安定した時の値を検出出来る。
【0010】請求項5は、制御手段が、スイッチング電
源の発振パルスを検出しているときは新たに電圧可変信
号を出力しないため、検出中に発振パルスが変わること
が無く、出力する電圧可変信号に対するスイッチング電
源の発振パルスを正しく検出出来る。
【0011】請求項6は、検出した発振パルスと制御手
段に設定された上下限の範囲と比較判定し、上下限の範
囲外であると判定すれば、スイッチング電源を停止する
ため、回路もしくはファンモータに異常があった場合は
安全に回路を停止できる。
【0012】請求項7は、制御手段によって検出された
値が一度上下限値の範囲内であると制御手段が判定した
場合、次にスイッチング電源が停止されるまで、検出動
作を行わないため、安全性を確保しつつ、検出動作に伴
う電圧可変信号出力の遅れによる影響を最小限に押さえ
る事が出来る。
【0013】請求項8は、スイッチング電源が停止状態
であった場合、制御手段は、電圧可変信号を出力する前
に検出手段より検出されるパルスが無いことを確認する
ため、スイッチング電源動作前の回路の故障確認が出
来、安全性が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の内容を、以下に実施例を
用いて説明する。
【0015】図1において、マイコン1は、ADout端
子より0〜5Vの電圧可変信号を出力し、変換回路2内
部のオペアンプにてファンモータ4に供給される電圧と
比較し、スイッチング電源8のスイッチングIC3のF
B端子へON・OFF信号を入力する事によりスイッチ
ングIC3へ駆動信号を出力する。スイッチング電源8
内部のスイッチングIC3は、その駆動信号によってP
out端子より出力するパルスのデューティを可変し、
パルストランス6を通じて、2次側へ出力する電圧を可
変できる様になっている。ここで、スイッチングIC3
は33kHzの一定周波数にてPout端子よりパルス
を出力するように予め設定されており、出力するパルス
のデューティを可変する事で出力電圧を可変する様にな
っていて、出力された電圧は平滑回路7により平滑さ
れ、その平滑された電圧がファンモータ4へ供給される
ようになっていて、ここでは、0V〜45Vの電圧をフ
ァンモータ4へ供給出来るように設定されている。
【0016】図3は、マイコン1からの電圧可変信号に
よって、スイッチングIC3より出力されるパルスが異
なることを示している図である。
【0017】ここでは、スイッチングIC3の発振周波
数を33kHzに設定し、ファンモータ4への供給電圧
を0〜45Vとしているがその限りではない。マイコン
1は、スイッチングIC3のPout端子より出力され
るパルスをフォトカプラ5を通じてPin端子より検出
可能なようになっている。さらに、マイコン1は内部に
図示しない記憶領域を持っており、その記憶領域に、図
6に示す様なスイッチングIC3へ出力する電圧可変信
号と、スイッチングIC3より出力されるパルスの周波
数及びデューティとの対応テーブルが記憶されてあり、
さらにはパルスに対する上下限の範囲が設定されてい
て、出力する電圧可変信号に対して検出されたパルスが
その上下限の範囲内に有るかどうかの判別を行えるよう
になっている。ここでは上下限の範囲として記憶されて
いるデューティの±10%に設定されていて、その範囲
内にあれば、正常動作範囲であると判別する様に設定さ
れている。
【0018】又、ここでは電圧可変信号に対するパルス
のテーブルを記憶させて上下限の範囲の判定を行ってい
るが、その2つの関係が近似可能な計算式が有れば近似
式を用いて算出されるパルスに対して、検出されるスイ
ッチングIC3のパルスが上下限の範囲内(即ち正常動
作範囲内)かどうか判定を行ってもよい。さらには、ス
イッチングIC3の出力パルスを検出しているが、パル
スを検出出来る所で有れば、その限りではない。
【0019】図6は、マイコン1から出力される電圧可
変信号に対する、スイッチングIC3から出力されるパ
ルスのデューティとその時にファンモータ4へ流れる電
流の関係を表にしたものである。例えばマイコン1より
1.3Vの出力をした場合、ファンモータに流れる電流
は280mAで、その時のスイッチングIC3のPou
t端子より出力されるパルスのデューティが10%とな
る。従って、ファンモータ4に流れる電流をスイッチン
グIC3から出力されるパルスのデューティで置き換
え、パルスのデューティを検出してやれば、ファンモー
タ4へ流れる電流を検出しているのと同じ事となる。そ
れぞれマイコン1から出力される電圧可変信号に対する
ファンモータに流れる電流とスイッチングIC3から出
力されるパルスのデューティとの関係は図6に示す表の
通りである。
【0020】図2において、マイコン1は、ADout端
子より0〜5Vの電圧可変信号を出力し、変換回路2内
部のオペアンプにてファンモータ4に供給される電圧と
比較し、スイッチング電源8のスイッチングIC3のF
B端子へON・OFF信号を入力する事によりスイッチ
ングIC3へ駆動信号を出力する。スイッチング電源8
内部のスイッチングIC3は、その駆動信号によってP
out端子より出力するパルスのデューティを可変し、
パルストランス6を通じて、2次側へ出力する電圧を可
変できる様になっている。ここで、スイッチングIC3
は33kHzの一定周波数にてPout端子よりパルス
を出力するように予め設定されており、出力するパルス
のデューティを可変する事で出力電圧を可変する様にな
っていて、出力された電圧は平滑回路7により平滑さ
れ、その平滑された電圧がファンモータ4へ供給される
ようになっていて、ここでは、0V〜45Vの電圧をフ
ァンモータ4へ供給出来るように設定されている。従来
の電流検出では、ファンモータ4へ電流が流れれば、電
流検出抵抗9の両端に電圧が発生するため、その電流検
出抵抗9の両端に加わる電圧信号を、検出回路10内部
のオペアンプで増幅し、増幅した電圧信号をマイコン1
にて検出する事によってファンモータに流れる電流を検
出していた。
【0021】図7は、本発明をガス給湯機にて実施した
際の回路ブロック図であって、マイコン1とスイッチン
グ電源8及び平滑回路7、ファンモータ4等の各ブロッ
クの関係が分かるように簡単に示したものである。
【0022】以下、本発明の動作例を図5のフローチャ
ートを元に説明する。S101にあるようにまずは電圧
可変信号が0Vの時、即ちスイッチングIC3が停止状
態にある時、マイコン1はPinポートよりパルスを検
出し、検出されるパルスがない事を確認する。スイッチ
ングIC3が停止状態で有れば、パルスは検出されない
から、仮に何某かのパルスが検出された場合は、マイコ
ン1は回路異常と判定し、S105のエラー処理動作に
移行する。パルスが検出されなければ、正常と判定し、
次ステップS102に進み電圧可変信号をマイコン1よ
り出力する。マイコン1より電圧可変信号が出力された
後、ステップS102の様に一定時間t1が経過した
後、マイコン1はPinポートよりパルスを検出し、検
出したスイッチングIC3より出力されるパルスの発振
周波数及びデューティの値と、予めマイコン1に設定さ
れている電圧可変信号に対する、発振周波数とデューテ
ィの正常動作範囲とを比較し、設定されている正常動作
範囲を外れていないか判定する。正常動作範囲を外れて
いた場合はステップS107へ進み電圧可変信号を0V
にし、スイッチング電源8を停止し、ステップS109
のエラー処理を行う。検出された発振周波数及びデュー
ティが正常動作範囲内であればそのまま動作を継続する
様になっている。
【0023】仮に、1.3Vの電圧可変信号が出力され
たとし、上下限の範囲を設定値の±10%に設定したと
すると、電圧可変信号である1.3Vを出力しt1時間
後にPinポートよりパルスを検出し、検出されるパル
スのデューティが9〜11%の範囲内にある時に正常と
判定し次ステップへ進む。検出されるパルスが9〜11
%の範囲外であれば、S107へ進みエラー処理へと移
行する。
【0024】又、ここで、検出する時間をt1に設定し
ているのは、マイコン1が電圧可変信号をV1からV2
へ可変した場合、ファンモータ4に印可される電圧は図
4に示すように、電圧可変信号に対してt0遅れて目標
電圧に到達するため、ファンモータ4に流れる電流もt
0以降に安定するため、t0以降に検出しなければ正確
な電流値を検出することは出来ない。従って、ステップ
S103に設定されている様に、マイコン1から出力す
る電圧可変信号に対してt0よりも長いt1時間待っ
て、スイッチング電源のパルスを検出する事により、フ
ァンモータ4に印可される電圧が安定した所で検出する
様に設定してある。
【0025】図4は、マイコン1から出力される電圧可
変信号がV1からV2へ変化したときに、ファンモータ
4に加わる電圧Vf1が目標電圧Vf2にt1遅れて達
することを示した図である。
【0026】ここでは、マイコン1が発振周波数及びデ
ューティを検出中であった場合、電圧可変信号を変えて
しまうと、スイッチングIC3のデューティが変化して
しまうため、検出される値が変化してしまい、誤判定す
る可能性があるので、検出動作中は新たな電圧可変信号
は出力せず、検出動作が完了するのを待って、電圧可変
信号を出力する様に設定されている。
【0027】又、ここでは、検出動作中は電圧可変信号
は出さない様に設定しているが、検出動作中に電圧可変
信号が出力された場合は、検出動作を中止し、新たに出
力された電圧可変信号の一定期間t1後に再度検出動作
を行う様設定しても良い。
【0028】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。
【0029】1、スイッチング電源の発振パルスを検出
することによって、部品点数を減らして、省スペースで
ファンモータへ流れる電流を検出出来る。2、電流検出
抵抗が不要になるため、発熱や熱による損失が押さえら
れる。3、検出されるパルスと正常なパルスを比較出来
るため、ファンモータの異常が検出できる。4、スイッ
チング電源への電圧可変信号を出した一定時間後にパル
スを検出するため、安定した電流値を検出出来る。5、
パルス検出中は新たに電圧可変信号を出力しないため、
正確にパルス計測できる。6、検出されたパルスが設定
された正常動作範囲を外れた場合、スイッチング電源を
停止させることにより、安全性が向上する。7、運転中
に一度正常動作範囲と判定したらスイッチング電源を停
止するまで検出動作を行わないため、スイッチング電源
のレスポンスが向上する。8、運転前に検出動作を行う
ため、運転前に回路の故障検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるファン制御回路のブロック図で
ある。
【図2】従来技術におけるファン制御回路のブロック図
である。
【図3】本発明におけるスイッチングICより出力され
るパルスとデューティの図である。
【図4】本発明におけるマイコンから出力される電圧可
変信号をV1からV2へ変更した際にファンモータに印
可される電圧がVf1からVf2へ変わる際のタイムチ
ャートである。
【図5】本発明における実施例の制御フローチャートで
ある。
【図6】本発明におけるマイコンより出力される電圧可
変信号と、その時のスイッチングIC3から出力される
パルスのデューティ及びファンモータへ流れる電流の対
応表である。
【図7】本発明におけるガス給湯機での実施例の回路ブ
ロック図である。
【符号の説明】
1:マイコン 2:マイコンより出力された電圧可変信号をスイッチン
グICへ伝達するための変換回路 3:スイッチングIC 4:ファンモータ 5:フォトカプラ 6:スイッチングトランス 7:平滑回路 8:スイッチング電源全体 9:ファン電流検出用抵抗 10:ファン電流検出回路 11:排気口 12:熱交換機 13:ガス比例弁 14:バーナー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼機器の燃焼部へ燃焼量に応じた空
    気量を強制送気するファンモータと、前記ファンモータ
    へ電源を供給するスイッチング電源と、前記スイッチン
    グ電源の出力電圧を可変する事により、前記ファンモー
    タの回転数を可変制御する制御手段を有し、前記スイッ
    チング電源の発振パルスを前記制御手段によって検出可
    能な様に構成し、前記制御手段は、前記発振パルスを検
    出する事を特徴とするファンモータ電流検出方式。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のファンモータ電流検出
    方式において、前記制御手段は、予め記録された発振パ
    ルスの基準値を有し、前記基準値と前記検出値を比較す
    る事を特徴とするファンモータ電流検出方式。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のファンモータ電流検出
    方式において、前記基準値は上限値及び下限値を有する
    事を特徴とするファンモータ電流検出方式。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のファンモータ電流検出
    方式において、制御手段は電圧可変信号を出力したの
    ち、所定の時間経過後に、検出動作を開始することを特
    徴とするファンモータ電流検出方式。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のファンモータ電流検出
    方式において、制御手段は、検出中に電圧可変信号を出
    力しない事を特徴とするファンモータ電流検出方式。
  6. 【請求項6】 請求項3記載のファンモータ電流検出
    方式において、制御手段は、検出値が前記上下限の基準
    値の範囲外のとき、前記制御手段は、前記スイッチング
    電源の出力電圧がゼロになるようなゼロ設定の電圧可変
    信号を出力する事を特徴とするファンモータ電流検出方
    式。
  7. 【請求項7】 請求項4記載のファンモータ電流検出
    方式において、制御手段は、検出値が前記上下限の基準
    値の範囲内のとき、次にスイッチング電源の出力電圧が
    ゼロになるようなゼロ設定の電圧可変信号を出力するま
    で、再検出は行わない事を特徴とするファンモータ電流
    検出方式。
  8. 【請求項8】 請求項3記載のファンモータ電流検出
    方式において、前記スイッチング電源の出力電圧がゼロ
    となるようなゼロ設定の電圧可変信号を制御手段が出力
    していたとき、前記制御手段は、発振パルスが検出され
    ない事を確認した後、前記スイッチング電源の電圧可変
    信号を出力する事を特徴とするファンモータ電流検出方
    式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110417321A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 发那科株式会社 电动机控制装置以及机床

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110417321A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 发那科株式会社 电动机控制装置以及机床
CN110417321B (zh) * 2018-04-27 2021-02-05 发那科株式会社 电动机控制装置以及机床

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