JP2015047000A - Ventilation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調装置などのインバータ制御を行うファンモータや換気装置などの換気装置の風量制御方法に関するものである。 The present invention relates to an air volume control method for a ventilator such as a fan motor or a ventilator that performs inverter control of an air conditioner or the like.
従来のこの種の送風装置の制御回路は、以下の構成を有している。まず、交流電源からの交流電力を交直変換回路にて交流から直流に変換し、コンデンサにて平滑化する。コンデンサの両端には、直流電圧が発生しており、電流検出器を介してインバータへ入力する。インバータを構成する6つの半導体を相互に動作(スイッチング)させ、モータを駆動する。モータに流れる電流は、インバータ、電流検出器を介して流れるため、電流検出器の両端に誘起される電圧にて電流は検出される。 A conventional control circuit of this type of blower has the following configuration. First, AC power from an AC power source is converted from AC to DC by an AC / DC converter circuit and smoothed by a capacitor. A DC voltage is generated at both ends of the capacitor and is input to the inverter via the current detector. The six semiconductors constituting the inverter are operated (switched) with each other to drive the motor. Since the current flowing through the motor flows through the inverter and the current detector, the current is detected by the voltage induced at both ends of the current detector.
また、位置センサは、モータの回転による回転子の位置に応じた信号を発生させるように取りつけられている。位置センサからの信号により回転数検出部では、モータの回転数を検出する。ここで検出された回転数は、風量演算部と速度制御部へ出力される。また、風量演算部は、電流検出部にて検出されたモータの電流値と回転数検出部にて検出されたモータの回転数からモータと接続されているファンにて発生している風量を演算する。 The position sensor is mounted so as to generate a signal corresponding to the position of the rotor due to the rotation of the motor. The rotational speed detection unit detects the rotational speed of the motor based on a signal from the position sensor. The rotation speed detected here is output to the air volume calculation unit and the speed control unit. The air volume calculation unit calculates the air volume generated by the fan connected to the motor from the motor current value detected by the current detection unit and the motor rotation speed detected by the rotation speed detection unit. To do.
風量演算部では、回転数検出部により検出された回転数と電流検出部により検出された電流から風量演算部にて風量を演算し、目標回転数算出部にて演算された演算風量と目標風量との偏差をとり、その偏差が0となるようにモータの動作の目標となる目標回転数を算出する。速度制御部は風量演算部にて算出された目標回転数になるようにモータを速度制御する。したがって、モータに接続されているファンにて発生する風量と目標風量とが一致するようになるので、風量を一定に制御するよう行う構成となっていた(たとえば、下記特許文献1)。
In the air volume calculation unit, the air volume calculation unit calculates the air volume from the rotation speed detected by the rotation speed detection unit and the current detected by the current detection unit, and the calculated air volume and target air volume calculated by the target rotation speed calculation unit. And a target rotational speed that is a target of motor operation is calculated so that the deviation becomes zero. The speed controller controls the speed of the motor so as to achieve the target rotational speed calculated by the air volume calculator. Therefore, since the air volume generated by the fan connected to the motor matches the target air volume, the air volume is controlled to be constant (for example,
また、瞬時停電が発生すると、コンデンサにて平滑化された直流電圧、即ちモータを駆動する電圧が大きく変動することとなり、風量一定制御ができなくなるので、瞬時停電によって直流電圧が低下した際には、直ちに電圧印加をやめることでモータを停止させ、コンデンサの放電をゆるやかにし、瞬時停電保証時間を延長する構成となっていた(たとえば、下記特許文献2)。
Also, if an instantaneous power failure occurs, the DC voltage smoothed by the capacitor, that is, the voltage that drives the motor will fluctuate greatly, and constant air volume control will not be possible. The configuration is such that the motor is stopped by immediately stopping the voltage application, the discharge of the capacitor is slowed, and the instantaneous power failure guarantee time is extended (for example,
このような従来の送風装置は、風量の算出を電流と回転数を用いて行っているが、電流検出部は、インバータ回路の下段を構成するスイッチング素子の負電位側端子を1本にまとめた箇所と回路グランドとの間に接続される構成になっていた。 In such a conventional blower, the air volume is calculated using the current and the rotational speed, but the current detection unit combines the negative potential side terminals of the switching elements constituting the lower stage of the inverter circuit into one. It was configured to be connected between the location and the circuit ground.
このような送風装置における課題としては、モータの電流を電流検出部で測定するが、回路のグランドに接続されているため、モータ電流を3相合成電流でしか検出できず、また、スイッチング素子がドライバ組みになっている場合は、ドライバに必要な電流を検出してしまい正確なモータの相電流が検出できないという課題があった。 As a problem in such a blower, the current of the motor is measured by the current detection unit, but since it is connected to the circuit ground, the motor current can be detected only by the three-phase combined current, and the switching element is In the case of a driver assembly, there is a problem that a current necessary for the driver is detected and an accurate motor phase current cannot be detected.
更に、送風装置を大風量運転する場合は回路に流れる電流が大きい(例えば1.2A)。一方、前述のドライバに必要な電流は約10mAとその占める割合は小さく、風量に影響しない。しかし、小風量で運転する場合、回路に流れる電流は、小さく(30mA程度)となり、ドライバに必要な電流(10mA)の占める割合が大きくなる。そのため、検出する電流は実際の風量に対応する電流値に対して大きな誤差を含み、風量に対して精度よく制御できない。 Furthermore, when the air blower is operated with a large air volume, the current flowing through the circuit is large (eg, 1.2 A). On the other hand, the current required for the driver is about 10 mA, which is a small proportion and does not affect the air volume. However, when operating with a small air volume, the current flowing in the circuit is small (about 30 mA), and the ratio of the current (10 mA) necessary for the driver is large. Therefore, the detected current includes a large error with respect to the current value corresponding to the actual air volume, and cannot be accurately controlled with respect to the air volume.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、モータに流れる電流を精度よく検出し、目標風量に対して精度よく風量制御を行なう換気装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a ventilator that accurately detects a current flowing through a motor and accurately controls the air flow with respect to a target air flow.
また、上記のようにモータの電流を電流検出部で測定し、風量を算出する従来の送風装置においては、モータの位置を電流検出部の出力から算出しているため、瞬時停電などでモータを駆動するための直流電圧が低下した際に、直ちにモータの制御をやめてモータ駆動を停止させる構成にしていた。しかし、一度モータの制御をやめてしまうと、再度モータを駆動させるためにはモータを完全に停止させる必要があり、再起動に時間がかかってしまうためユーザーに不快感を与えてしまうという課題があった。 In addition, in the conventional blower that measures the motor current with the current detection unit and calculates the air volume as described above, the motor position is calculated from the output of the current detection unit. When the DC voltage for driving drops, the motor control is stopped immediately and the motor driving is stopped. However, once the control of the motor is stopped, it is necessary to completely stop the motor in order to drive the motor again, and it takes time to restart, which causes discomfort to the user. It was.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、瞬時停電時のモータの回転数を調整し、瞬時停電時にユーザーに不快感を与えない換気装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a ventilator that adjusts the rotational speed of a motor at the time of a momentary power failure and does not cause discomfort to the user at the time of the momentary power failure.
そしてこの目的を達成するために本発明は、風量を可変できる換気装置であって、
前記換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、前記制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の交流電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に相ごとに挿入したシャント抵抗と、このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部とを備え、さらに前記制御回路は、
前記換気装置が出力する風量の目標値を演算する目標風量演算部と、前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力し、目標風量に対応する電流値と回転数を比較する風量演算部と、この風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対してデューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部と、前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記目標風量演算部は、前記電圧検出部にて検出した電圧値を監視して、この電圧値が所定の偏差以上低下したときには、目標風量を低下させる指示を行う構成とし、これにより、所期の目的を達成するものである。
In order to achieve this object, the present invention is a ventilation device that can vary the air volume,
The ventilation device includes a motor for driving the blades and a control circuit for controlling the motor, and the control circuit includes two switching elements that are composed of an upper stage and a lower stage and perform opposite ON / OFF operations. Three arms connected in series with a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and an inverter circuit that applies a three-phase PWM AC voltage to the motor, and the lower stage and negative potential side of each phase of the inverter circuit A shunt resistor inserted for each phase between the amplifier, an amplifier for amplifying the voltage across the terminals of the shunt resistor, a current detector for detecting the current of each phase flowing from the output of the amplifier to the motor, and the current detection A rotation detection unit that calculates the rotation speed and position of the motor based on the current detected by the unit, and the control circuit further comprises:
A target air volume calculating unit for calculating a target value of the air volume output by the ventilator, a current value of one phase among the current values of each phase detected by the current detecting unit, and a rotation calculated by the rotation detecting unit; The air volume calculation unit that compares the current value corresponding to the target air volume and the rotation speed, and the motor circuit by changing the duty of the inverter circuit based on the comparison result of the air volume calculation unit A speed control unit for controlling the number, and a voltage detection unit for detecting the drive voltage of the motor,
The target air volume calculation unit is configured to monitor the voltage value detected by the voltage detection unit, and to give an instruction to decrease the target air volume when the voltage value decreases by a predetermined deviation or more, thereby To achieve this goal.
また、本発明の換気装置は、制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、この増幅率変更手段は、前記目標風量に基づいて前記風量演算部に入力する電流値を検出するための前記増幅部の増幅率を切り替える構成とし、これにより、所期の目的を達成するものである。 In the ventilator of the present invention, the control circuit includes amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplification unit, and the amplification factor changing unit inputs the air volume calculation unit based on the target air volume. The amplification unit is configured to switch the amplification factor for detecting the current value, thereby achieving the intended purpose.
以上のように本発明は、風量を可変できる換気装置であって、前記換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、前記制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の交流電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に相ごとに挿入したシャント抵抗と、このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部とを備え、さらに前記制御回路は、前記換気装置が出力する風量の目標値を演算する目標風量演算部と、前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力し、目標風量に対応する電流値と回転数を比較する風量演算部と、この風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対してデューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部と、前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出部を備え、前記目標風量演算部は、前記電圧検出部にて検出した電圧値を監視して、この電圧値が所定の偏差以上低下したときには、目標風量を低下させる指示を行う構成になっているため、モータの巻線に流れる電流のみを直接検出することが可能となるため、正確にモータ巻線の電流を検出することが可能になり、換気風量を常に一定に保ち、且つ無駄なエネルギーを低減できるという効果を奏する。また、瞬時停電時にモータを停止させることなく制御し続けることが可能になり、瞬時停電等に起因する短い時間の電圧変動時においてモータを停止させる必要がなくなり、ユーザーに不快感を与えないという効果を奏する。 As described above, the present invention is a ventilator that can change the air volume, and the ventilator includes a motor that drives the blades and a control circuit that controls the motor, and the control circuit includes an upper stage. The three arms consisting of two switching elements that perform on / off operations that are in conflict with each other and connected in series to the DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and the AC voltage of the three-phase PWM system is connected to the motor. From the inverter circuit to be applied, the shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit, the amplifier for amplifying the voltage across the terminals of the shunt resistor, and the output of the amplifier A current detection unit that detects a current of each phase flowing through the motor; and a rotation detection unit that calculates a rotation speed and a position of the motor based on the current detected by the current detection unit. A target air volume calculation unit that calculates a target value of the air volume output by the ventilator, a current value of any one of the current values detected by the current detection unit, and the rotation detection unit Based on the comparison result of the air volume calculation unit that inputs the rotation speed and compares the rotation speed with the current value corresponding to the target air volume, the duty of the inverter circuit is varied to change the motor A speed control unit for controlling the number of revolutions and a voltage detection unit for detecting the drive voltage of the motor, and the target air volume calculation unit monitors the voltage value detected by the voltage detection unit, and the voltage value is Since the instruction is made to reduce the target air volume when the deviation is more than a predetermined deviation, it is possible to directly detect only the current flowing in the motor winding. To detect It can become, ventilation power always kept constant, an effect of reducing a and wasted energy. In addition, it is possible to continue control without stopping the motor in the event of an instantaneous power failure, eliminating the need to stop the motor when there is a short time voltage fluctuation caused by an instantaneous power failure, etc. Play.
本発明の請求項1の換気装置は、風量を可変できる換気装置であって、前記換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、前記制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の交流電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に各相ごとに挿入したシャント抵抗と、このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部とを備え、さらに前記制御回路は、前記換気装置が出力する風量の目標値を演算する目標風量演算部と、前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力し、目標風量に対応する電流値と回転数を比較する風量演算部と、この風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対してデューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部と、前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出部を備え、前記目標風量演算部は、前記電圧検出部にて検出した電圧値を監視して、この電圧値が所定の偏差以上低下したときには、目標風量を低下させる指示を行うものである。
The ventilator according to
これにより、モータの巻線に流れる電流のみを直接検出することが可能となるため、正確にモータ巻線の電流を検出することが可能になり、換気風量を常に一定に保つことができる。また、瞬時停電等に起因する短い時間の電圧変動時にモータを停止させることなく制御し続けることができる。 As a result, only the current flowing through the motor winding can be directly detected, so that the current of the motor winding can be accurately detected, and the ventilation airflow can always be kept constant. Further, control can be continued without stopping the motor when the voltage fluctuates for a short time due to an instantaneous power failure or the like.
また、前記制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、この増幅率変更手段は、前記目標風量に基づいて前記風量演算部に入力する電流値を検出するための前記増幅部の増幅率を切り替える構成を有している。 In addition, the control circuit includes an amplification factor changing unit that changes the amplification factor of the amplification unit, and the amplification factor changing unit detects a current value input to the air volume calculating unit based on the target air volume. The amplification unit has a configuration for switching the amplification factor.
これにより、目標風量に応じて増幅率の大きさを変更し、モータの巻線に流れる電流を正確に検出することが可能になり、目標風量が小さい場合においても換気風量を常に一定に保つことができる。 This makes it possible to change the magnitude of the amplification factor according to the target air volume, accurately detect the current flowing in the motor winding, and keep the ventilation air volume constant even when the target air volume is small. Can do.
また、前記制御回路には、前記増幅部の増幅率を変更する増幅率変更手段を備え、この増幅率変更手段は、前記電流検出部が検出する電流に基づいて、前記風量演算部に入力する電流値を検出するための前記増幅部の増幅率を切り替える構成としてもよい。 The control circuit includes an amplification factor changing unit that changes the amplification factor of the amplification unit, and the amplification factor changing unit inputs the current amount to the air volume calculation unit based on the current detected by the current detection unit. It is good also as a structure which switches the gain of the said amplification part for detecting an electric current value.
これにより、電流検出部が検出する電流に応じて増幅変更手段の大きさを変更し、モータの巻線に流れる電流を正確に検出することが可能になり、目標風量が小さい場合においても換気風量を常に一定に保つことができる。 As a result, the size of the amplification changing means can be changed according to the current detected by the current detection unit, and the current flowing in the motor winding can be accurately detected. Even when the target air volume is small, the ventilation air volume is small. Can always be kept constant.
以下、本発明の一実施形態を、添付の図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
本発明の換気装置の一実施の形態として、建物内の天井に設けられた換気装置によって説明する。
(Embodiment 1)
As an embodiment of the ventilator of the present invention, a ventilator provided on a ceiling in a building will be described.
本実施の形態の換気装置は、DCモータの特徴を生かし、低い回転数から高い回転数までの制御を行い、低風量から大風量まで一つの換気装置でまかなうものである。 The ventilator according to the present embodiment takes advantage of the characteristics of the DC motor, performs control from a low speed to a high speed, and covers a single air ventilator from a low air volume to a large air volume.
図1に示すように、本実施の形態の換気装置は、室内1の天井裏2に設置されており、本体3の下方に吸込口3aを有している。本体3の側面にはアダプタ4が設けられ、排気ダクト5を通して外壁などに設けられている排気口(図示せず)に接続されている。本体3内部には、羽根7と羽根7を回転させるセンサレスブラシレスDCモータ8を備え、吸込口3aには、この吸込口3aを覆うルーバ9を備える。このルーバ9は室内の空気が通過する通気口を有している。また、センサレスブラシレスDCモータ8を駆動する制御回路10は、換気装置の本体3の内部に配置されている。そして、リモコン装置11(電源入/切スイッチ11a、ファンノッチ設定スイッチ11bを一体にして構成したスイッチ)は室内の壁に配置され、制御回路10と接続されている。
As shown in FIG. 1, the ventilator of the present embodiment is installed in the
図2は、換気装置の本体3の制御回路10の構成を示したブロック図である。図2において、商用電源12から供給される交流電圧は、交直変換回路13にて直流変換した後、平滑コンデンサ14にて平滑化し、インバータ回路15に印加する。インバータ回路15は6個のスイッチング素子を順番に導通させ、センサレスブラシレスDCモータ8を駆動している。センサレスブラシレスDCモータ8は巻線を巻装した固定子16と磁石を備えた回転子17からなる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
また、インバータ回路15の各相の下段と負電位側の間には、相ごとにシャント抵抗18が挿入されている。このシャント抵抗18に流れる電流により発生するシャント抵抗18の両端の電位差を増幅部19で増幅する。この増幅部19の出力から、電流検出部20は、センサレスブラシレスDCモータ8に流れる各相の電流を検出する。回転検出部25は、この電流検出部20で検出された電流に基づいてセンサレスブラシレスDCモータ8の回転数と位置を算出する。
A
風量演算部24は、目標風量Qsに対して、電流検出部20で検出された電流と、回転検出部25で検出した回転数に基づいて算出した風量に対して比較し、高いか低いかを判断する。
The air
目標風量演算部21は、ファンノッチ設定スイッチ11bの設定に対応して目標風量Qsを算出し、この目標風量Qsを風量演算部24に対して指示する。
The target air
増幅率変更手段22は、目標風量演算部21が算出した目標風量Qsを入力し、この目標風量Qsの大きさに応じて所定の相の増幅部19の増幅率を変更する。
The amplification
速度制御部23は、インバータ回路15に対してデューティを出力して、センサレスブラシレスDCモータ8の回転数を可変する。
The
そして、センサレスブラシレスDCモータ8は、回転数を可変させて必要な風量を出力する。 The sensorless brushless DC motor 8 outputs the necessary air volume by changing the rotation speed.
また、制御回路10は、センサレスブラシレスDCモータ8の駆動電圧である平滑コンデンサ14の電圧を検出する電圧検出部26を備えている。電圧検出部26は、検出した電圧値を目標風量演算部21に出力する。目標風量演算部21は電圧検出部26にて検出した電圧値を監視し、この電圧値が所定の偏差以上低下したときには、目標風量Qsを低下させる。
Further, the
以下、図3を用いて、本実施の形態の換気装置の動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the ventilation device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
使用者が、換気装置を運転するためにリモコン装置11を操作して換気装置の本体3に電源を投入し、ファンノッチ設定スイッチ11bを例えば弱ノッチに設定する。そうすると、制御回路10に電源が印加されるとともに、目標風量演算部21がファンノッチ設定スイッチ11bの設定に従って風量演算部24に対して目標風量Qsを指示する。
A user operates the
また、目標風量演算部21は、電圧検出部26からの信号Vが所定の閾値V1を下回った際には、瞬時停電によって平滑コンデンサ14の電圧が低下したと判断する。そして、目標風量Qsをファンノッチ設定スイッチ11bの設定に関わらず、例えば最低風量Qminまで下げる。これにより、瞬時停電発生時には目標風量Qsが最低風量Qminまで低下することとなり、平滑コンデンサ14の電圧降下がゆるやかになるので、瞬時停電が復帰するまでセンサレスブラシレスDCモータ8の制御を継続することが可能となる。
Further, the target air
なお、電圧検出部26からの信号Vが所定の閾値V1以上に復帰した際には、目標風量演算部21はファンノッチ設定スイッチ11bの設定に従った目標風量Qsに戻す動作を行う。
When the signal V from the
目標風量Qsが決定されると、目標風量Qsに従って3相のうちいずれか1相の増幅率を増幅率変更手段22で変更する。速度制御部23は、目標風量Qsで決定された値に基づいて、インバータ回路15にデューティを出力する。
When the target air volume Qs is determined, the amplification factor of any one of the three phases is changed by the amplification factor changing means 22 in accordance with the target air volume Qs. The
インバータ回路15にデューティを出力すると、6個のスイッチング素子を順番に導通させ、センサレスブラシレスDCモータ8を駆動する。センサレスブラシレスDCモータ8が駆動するとシャント抵抗18に電流が流れる。増幅部19は、各シャント抵抗18の両端の電位差を増幅する。電流検出部20では、増幅した各シャント抵抗18の両端の電位差を検出し、この電位差をもとにモータ巻線に流れる電流(巻線電流)を相ごとに検出する。検出された巻線電流のうち、2相分を回転検出部25に入力する。詳しくは後述するが、残りの1相分の巻線電流は、風量演算部24に入力する。回転検出部25では2相分の巻線電流からセンサレスブラシレスDCモータ8の回転数と位置を算出する。
When the duty is output to the
次に、風量演算部24では、電流検出部20で検出された1相分の電流値と回転検出部25によって検出された回転数から現在の出力風量Qnを算出する。そして、風量演算部24は、算出された出力風量Qnと目標風量Qsとを比較する。出力風量Qnが目標風量Qsに対して小さい場合は、風量演算部24は速度制御部23にデューティを大きく出力する指示を行う。出力風量Qnが目標風量Qsに対して大きい場合は、風量演算部24は速度制御部23にデューティを小さく出力する指示を行って、出力風量Qnと目標風量Qsとの偏差を小さくするように制御することとなる。
Next, the air
ここで、出力風量Qnが定格風量に対して十分小さい場合、シャント抵抗18に流れる電流が小さく、電流検出部20では、巻線電流に流れる電流を正確に検出し難くなる。そこで、目標風量Qsが所定の風量Qaよりも小さい場合には、増幅率変更手段22は、風量演算部24に入力する電流値を検出するための増幅部19の増幅率を上げる処理を行なう。所定の風量Qaは、予め記憶された風量の値である。このQaは、定格風量に対して十分小さく、増幅率を切り替えて検出しないと電流検出部20で正確な巻線電流の検出ができなくなるような値を設定しておく。
Here, when the output air volume Qn is sufficiently small with respect to the rated air volume, the current flowing through the
以上のように構成した換気装置は、センサレスブラシレスDCモータ8に流れる電流をインバータ回路15の各相の下段と負電位側の間に相ごとにシャント抵抗18を挿入し、シャント抵抗18に流れる電流を検出することにより精度よく巻線電流を検出することができる。また、各相のうちいずれか1相の増幅率を増幅率変更手段22で変更することで巻線電流を正確に検出することができる。従って、DCモータの特徴を生かした小さい風量から大きい風量までの換気を一つの本体でできる。
In the ventilator configured as described above, the current flowing through the sensorless brushless DC motor 8 has a
また、目標風量演算部21は、内部に電源電圧の下限値(閾値)V1を記憶している。目標風量演算部21は、電圧検出部26からの信号Vが閾値V1よりも小さくなったときに、瞬時停電が発生したと判断する。瞬時停電が発生したと判断したときには、目標風量Qsを下げる指示をする。そして、目標風量Qsを下げることにより、平滑コンデンサ14の電圧降下がゆるやかになるので、瞬時停電が復帰するまでセンサレスブラシレスDCモータ8の制御を継続することが可能となる。すなわち、センサレスブラシレスDCモータ8を停止させる必要がなく、ユーザーに不快感を与えない換気装置が構成できる。
Further, the target air
また、本実施の形態では、増幅率変更手段22は、目標風量Qsに対応して増幅率を切り替える構成としたが、電流検出部20が検出した電流値に基づいて増幅率を切り替えてもよい。
In the present embodiment, the gain changing means 22 is configured to switch the gain corresponding to the target air volume Qs. However, the gain may be switched based on the current value detected by the
また、本実施の形態では、センサレスブラシレスDCモータ8を用いて構成したが、増幅率を切り替える増幅率変更手段22は、固定子16に対する回転子17の相対的位置を磁気センサの出力を利用して位置検出をしているブラシレスDCモータに適用することも可能である。すなわち、シャント抵抗18をどれか1相に接続し、増幅率変更手段22は、そのシャント抵抗18の両端の電位差を増幅する増幅部19の増幅率を切り替えるという構成においても効果は同じである。
In this embodiment, the sensorless brushless DC motor 8 is used. However, the gain changing means 22 for switching the gain uses the output of the magnetic sensor to determine the relative position of the
また、本実施の形態では、電圧検出部からの出力Vに対し、所定の閾値をV1のみの構成としたが、所定の閾値を複数設けることにより段階的に風量を変化させるといった構成にしてもよい。 Further, in the present embodiment, the predetermined threshold is set to only V1 with respect to the output V from the voltage detection unit. However, by providing a plurality of predetermined thresholds, the air volume is changed stepwise. Good.
本発明にかかる建物に取り付けられる換気装置は、ダクト抵抗、外風圧に拘わりなく所定の時間内で風量が得られる製品のおいて広く有用である。 The ventilation device attached to a building according to the present invention is widely useful in products that can obtain an air volume within a predetermined time regardless of duct resistance and external wind pressure.
1 室内
2 天井裏
3 本体
4 アダプタ
5 排気ダクト
7 羽根
8 センサレスブラシレスDCモータ
9 ルーバ
10 制御回路
11 リモコン装置
11b ファンノッチ設定スイッチ
12 商用電源
13 交直変換回路
14 平滑コンデンサ
15 インバータ回路
16 固定子
17 回転子
18 シャント抵抗
19 増幅部
20 電流検出部
21 目標風量演算部
22 増幅率変更手段
23 速度制御部
24 風量演算部
25 回転検出部
26 電圧検出部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記換気装置内部には、羽根を駆動するモータと、このモータを制御する制御回路を備え、
前記制御回路内部には、上段と下段からなり、相反するON/OFF動作を行う2つのスイッチング素子を直流電圧に直列に接続して成る三つのアームを三相ブリッジ状に結線し、三相PWM方式の交流電圧を前記モータに印加するインバータ回路と、
このインバータ回路の各相の下段と負電位側の間に各相ごとに挿入したシャント抵抗と、
このシャント抵抗の端子間電圧を増幅する増幅部と、この増幅部の出力からモータに流れる各相の電流を検出する電流検出部と、
この電流検出部で検出された電流に基づいてモータの回転数と位置を算出する回転検出部とを備え、
さらに前記制御回路は、
前記換気装置が出力する風量の目標値を演算する目標風量演算部と、
前記電流検出部で検出した各相の電流値のうちいずれか1相の電流値と、前記回転検出部が算出した回転数とを入力し、目標風量に対応する電流値と回転数を比較する風量演算部と、
この風量演算部の比較結果に基づいて、前記インバータ回路に対してデューティを可変させて前記モータの回転数を制御する速度制御部と、
前記モータの駆動電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記目標風量演算部は、前記電圧検出部にて検出した電圧値を監視して、この電圧値が所定の偏差以上低下したときには、目標風量を低下させる指示を行う換気装置。 A ventilation device with variable air volume,
The ventilation device includes a motor for driving the blades and a control circuit for controlling the motor.
In the control circuit, three arms composed of an upper stage and a lower stage and two switching elements that perform opposite ON / OFF operations are connected in series to a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and three-phase PWM An inverter circuit for applying an AC voltage of the method to the motor;
A shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of this inverter circuit,
An amplifying unit for amplifying the voltage across the terminals of the shunt resistor, a current detecting unit for detecting a current of each phase flowing from the output of the amplifying unit to the motor,
A rotation detector that calculates the rotational speed and position of the motor based on the current detected by the current detector;
Further, the control circuit includes:
A target air volume calculator for calculating a target value of the air volume output by the ventilator;
The current value of any one phase detected by the current detection unit and the rotation number calculated by the rotation detection unit are input, and the current value corresponding to the target air volume is compared with the rotation number. An air volume calculation unit;
Based on the comparison result of the air volume calculation unit, the speed control unit that controls the rotation speed of the motor by varying the duty for the inverter circuit;
A voltage detector for detecting the driving voltage of the motor;
The target air volume calculation unit monitors the voltage value detected by the voltage detection unit, and gives an instruction to decrease the target air volume when the voltage value decreases by a predetermined deviation or more.
この増幅率変更手段は、前記目標風量に基づいて前記風量演算部に入力する電流値を検出するための前記増幅部の増幅率を切り替える請求項1記載の換気装置。 The control circuit includes amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplification unit,
The ventilation device according to claim 1, wherein the amplification factor changing means switches the amplification factor of the amplification unit for detecting a current value input to the air volume calculation unit based on the target air volume.
この増幅率変更手段は、前記電流検出部が検出する電流に基づいて、前記風量演算部に入力する電流値を検出するための前記増幅部の増幅率を切り替える請求項1記載の換気装置。 The control circuit includes amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplification unit,
The ventilation device according to claim 1, wherein the amplification factor changing means switches the amplification factor of the amplification unit for detecting a current value input to the air volume calculation unit based on a current detected by the current detection unit.
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