JP2017112688A - モータ制御装置、これを備える空気清浄機、イオン混合装置、送風機及び加湿装置、モータ制御方法並びにモータ制御用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転数と対象物の移動量との間の関係がずれた場合であっても、正常動作を維持できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御装置であって、前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御手段と、前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整手段と、を備える。【選択図】図１１

Description

本発明は、モータ制御装置、これを備える空気清浄機、イオン混合装置、送風機及び加湿装置、モータ制御方法並びにモータ制御用プログラムに関する。

近年、空気から塵、埃、汚染物質などを除去することができる空気清浄機が家庭用のみならず職場用、業務用としても普及してきている。また、空気にイオンやプラズマクラスタなどを混合するための機能が備えられた空気清浄機も普及してきている。

空気清浄機は、空気が通過する内部空間を備える。内部空間の入口にはフィルタが備わり、内部空間内にはファンが備わる。ファンは、フィルタとファンとの間の空間とフィルタの近傍が負圧になるように回転する。負圧により外部から内部空間に引き込まれる空気に混在している塵、埃などは、フィルタにより除去される。また、出口付近に、イオンやプラズマクラスタなどを空気に混合するための混合装置が備わっているものものある。

また、空気を加湿するための加湿器が家庭用のみならず職場用、業務用としても普及してきている。また、空気にイオンやプラズマクラスタなどを混合するための機能が備えられた加湿器も普及してきている。

加湿器は、空気が通過する内部空間を備える。内部空間の入口にはフィルタが備わり、内部空間内にはファンが備わる。ファンは、フィルタとファンとの間の空間とフィルタの近傍が負圧になるように回転する。負圧により外部から内部空間に引き込まれる空気に混在している塵、埃などは、フィルタにより除去される。また、出口付近に、イオンやプラズマクラスタなどを空気に混合するための混合装置が備わっているものものある。更に、加湿器においては、内部空間を通過する空気を加湿するための含水したフィルタを備える。

更に、送風のための送風機が家庭用のみならず職場用、業務用としても普及してきている。また、空気にイオンやプラズマクラスタなどを混合するための機能が備えられた送風機も普及してきている。

送風機は、空気が通過する内部空間を備える。内部空間内にはファンが備わる。ファンは、ファン前方が負圧になるように回転する。また、出口付近に、イオンやプラズマクラスタなどを空気に混合するための混合装置が備わっているものものある。ファンの前方には、負圧に影響を与える構造が備わる。

このような空気清浄機などにおいては、指示された風量を一定に保つための機能が備わるのが通常である。風量は、風速と空気圧力又は空気密度に依存するものであるので、風量を一定に保つためには、これらを把握し、制御する必要がある。

ところで、特許文献１には、ブラシレスＤＣモータを搭載した遠心型送風機と、交流電源を全波整流する整流手段と、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、前記ブラシレスＤＣモータの磁石回転子の磁極位置を検出する磁極位置検出手段と、この磁極位置検出手段の信号を基に、前記インバータ回路を介して前記ブラシレスＤＣモータの複数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、前記磁極位置検出手段の信号出力から前記ブラシレスＤＣモータの運転回転数を検出する回転数検出手段と、前記遠心型送風機の運転風量を指示する風量指示手段とを備え、前記インバータ回路に供給される電流と前記回転数検出手段にて検出した回転数を利用して前記風量指示手段で指示された風量で一定運転する送風装置であって、前記インバータ回路に供給する平均電流を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を設け、この電流値指示手段によって前記ブラシレスＤＣモータの運転回転数を可変制御して風量一定制御することを特徴とする送風装置が開示されている。

特開２００７−１００５７４号公報

特許文献１に開示されている発明では、モータへの供給電流とモータの回転数を検出し、これらに基づいて、指示された運転風量を送るために、電流を制御するようなフィードバック制御が行われるものの、フィルタの目詰まりを特に考慮しておらず、また、フィルタが外された場合も特に考慮していない。従って、この制御だけでは、フィルタが目詰まりすれば、目的の運転風量を得ることができるとは限らず、フィルタが外されれば、モータが異常発熱してしまうおそれがある。

つまり、モータの回転数と風量（つまり、対象物である空気の移動量）との間の関係がずれた場合に、正常動作を維持することができなくなってしまう。

一定の風量を実現するために、モータ回転数が一定となるようにモータパワーを制御するような方法を用いてしまうと次のような問題が生じる。

ファン周辺の気密性が変化すると、同一のモータ回転数に対する風量に変化が生じるので、モータ回転数とモータパワーとの関係も変化する。フィルタ目詰まりで気密性が高まった場合、目詰まりがない場合（図１参照）と比較すると、同一のモータ回転数に対しては風量が小さくなる（図３参照）ので同じ風量を維持するためにはモータ回転数を上げる必要がある。もしも、モータ回転数を上げない場合には風量不足になり意図した空気清浄性能を発揮できなくなる。

逆に、フィルタ付け忘れで気密性が低下した場合、フィルタ付け忘れがない場合（図１参照）と比較すると、同一のモータ回転数に対しては風量が増加する（図２参照）のでモータ負荷も増大する。制御上はモータ回転数を一定に維持するためにモータパワーを上げるので回転数は保持されるが、パワー上昇に伴いモータの発熱が大きくなる。もしも、回転数を下げないとモータの発熱のため温度上昇が過剰になり最悪の場合モータ破損の問題が発生する。

また、モータの回転数を一定に保つのではなく、風量を一定に保つように直接的に風量を検知しようとすると、専用のセンサを搭載する必要がありコストが増加するという問題がある。

そこで、本発明は、モータの回転数と対象物の移動量との間の関係がずれた場合であっても、正常動作を維持できるモータ制御装置、これを備える空気清浄機、イオン混合装置、送風機及び加湿装置、モータ制御方法並びにモータ制御用プログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御装置であって、前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御手段と、前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置が提供される。

また、本発明によれば、上記のモータ制御装置と、該モータ制御装置により制御される前記モータと、を備えることを特徴とする送風機が提供される。

更に、本発明によれば、上記のモータ制御装置と、該モータ制御装置により制御される前記モータと、前記モータにより移動する対象物としての空気を清浄するためのフィルタと、を備えることを特徴とする空気清浄機が提供される。

更に、本発明によれば、上記のモータ制御装置と、該モータ制御装置により制御される前記モータと、前記モータにより移動する前記空気にイオンを混合させるためのイオン混合手段と、を備えることを特徴とするイオン混合装置が提供される。

更に、本発明によれば、上記のモータ制御装置と、該モータ制御装置により制御される前記モータと、前記モータにより移動する対象物としての空気を加湿するためのフィルタと、を備えることを特徴とする加湿装置が提供される。

更に、本発明によれば、対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御方法であって、前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御ステップと、前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整ステップと、を有することを特徴とするモータ制御方法が提供される。

更に、本発明によれば、対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御装置であって、前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御手段と、前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、モータの回転数と対象物の移動量との間の関係がずれた場合であっても、正常動作を維持できる。

空気清浄機の正常時の風量を模式的に示す図である。 空気清浄機のフィルタがない時の風量を模式的に示す図である。 空気清浄機のフィルタが目詰まりしている時の風量を模式的に示す図である。 本発明の実施形態による空気清浄機の内部構成を示す断面図である。 図４に示す送風用ファン及びモータなどを示す斜視図である。 本発明の実施形態による空気清浄機による室内における送風経路を模式的に示す図である。 本発明の実施形態による空気清浄機の全体の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態による風量・目標回転数対応テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態による回転数差・フィードバック値対応テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態による目標回転数・制御信号対応テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態による制御部の内部構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態による制御部により行われるモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。 高負荷時において本発明の実施形態による制御部によりモータ制御方法が行われた場合の目標回転数、実際の回転数及び制御信号の時間的変化を説明するためのグラフである。 高負荷時において本発明の実施形態による制御部によりモータ制御方法が行われない場合の目標回転数、実際の回転数及び制御信号の時間的変化を説明するためのグラフである。 通常負荷時において本発明の実施形態による制御部によりモータ制御方法が行われた場合の目標回転数、実際の回転数及び制御信号の時間的変化を説明するためのグラフである。 モータの目標回転数と各種の速度制御電圧との関係を示すグラフである。 モータの目標回転数と各種の速度制御電圧との関係を示すグラフであって、高負荷時における本発明の実施形態によるモータ制御方法を説明するためのものである。 モータの目標回転数と各種の速度制御電圧との関係を示すグラフであって、特に、高負荷の程度と目標回転数との関係を説明するためのものである。 モータの目標回転数と各種の速度制御電圧との関係を示すグラフであって、低負荷時における下限の速度制御電圧を直線で近似して示すものである。 モータの目標回転数と各種の速度制御電圧との関係を示すグラフであって、低負荷時における本発明の実施形態によるモータ制御方法を説明するためのものである。 モータの目標回転数と各種の速度制御電圧との関係を示すグラフであって、低負荷時における下限の速度制御電圧を曲線で示すものである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る空気清浄機について、詳細な説明をする。

［第１の実施形態］
図４は、本実施形態による空気清浄機の側方断面図である。図５は、本発明の実施形態による空気清浄機の送風用ファン、モータ、通風路などを表す分解斜視図である。図６は、本発明の実施形態による空気清浄機が室内に置かれている様子を示す概念図である。

図４、図５及び図６を参照すると、空気清浄機１０１の内部には、吸込口１０３から吹出口１０５までの間に通風路１０７が形成される。

通風路１０７の中途には、送風用ファン１０９が配置される。送風用ファン１０９は、モータ１１１により回転駆動される。

吸入口１０３付近には、複数のフィルタ１１３が配置される。複数のフィルタ１１３は、例えば、塵と埃を捕獲し、更に、抗菌、防カビの機能も有するホコリブロックプレフィルタ、臭いと有害ガスを低減する脱臭フィルタ、花粉と微小な粒子を捕獲する静電ＨＥＰＡフィルタなどを含む。

吹出口１０５付近には、イオン発生器１１５が配置される。

矢印Ａで示すように、モータ１１１により送風用ファン１０９が回転することにより、空気清浄機１０１の後部付近の空気が吸入口１０３から吸い込まれる。吸い込まれた空気は、複数のフィルタ１１３を通過することにより清浄化される。清浄化された空気は、送風用１０９を通過して、イオン発生器１１５を通過する際に、イオンが混合され、吹出口１０５から吹き出される。その後、空気は、図６に矢印Ｂで示すように、室内を循環して、再度、空気清浄機１０１の吸入口１０３に吸い込まれる。

このようにして、空気清浄機により室内の空気は清浄化され、また、イオンが混入される。

図７は、モータ１１１を制御するための構成を示す機能ブロック図である。

図７を参照すると、モータ１１１は、モータブロック１１３に含まれる。モータブロック１１３は、モータ１１１の他に、モータ１１１と外部の回路との間に介在するモータインターフェース１１７を備える。

モータ１１１には、モータ電源１１９が供給される。モータインターフェース１１７には、モータインターフェース電源１２５が供給される。

モータインターフェース１１７は、制御信号１２３を入力し、これに従ってモータ駆動信号１３１をモータ１１１に供給する。また、モータインターフェース１１７は、モータ１１１から出力されるパルス信号１３３などによりモータ１１１の回転数を検出し、この回転数を示す回転数信号１３５を出力する。

制御部１２７は、モータインターフェース１１７を介して、モータ１１１の回転数などを制御するものであり、モータインターフェース１１７に、制御信号１２３を出力し、また、モータインターフェース１１７から回転数信号１３５を入力する。なお、制御部１２７は、外部インターフェース１２９などからの指示に従って、モータ１１１の回転数などを制御してもよい。

制御部１２７は、ＣＰＵ１２７−１、メモリ１２７−３を備える。ＣＰＵ１２７−１が、メモリ１２７−３に格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、制御部１２７の機能が具現化される。また、メモリ１２７−３には図８、図９及び図１０にそれぞれ示すような風量・目標回転数対応テーブル１２７−５、回転数差・フィードバック値対応テーブル１２７−７及び目標回転数・制御信号対応テーブル１２７−９が格納される。ＣＰＵ１２７−１は、プログラムの実行時にこれらのテーブルにアクセスする。但し、風量・目標回転数対応テーブル１２７−５、回転数差・フィードバック値対応テーブル１２７−７及び目標回転数・制御信号対応テーブル１２７−９を制御部１２７の外部に用意しておき、ＣＰＵ１２７−１は、このようなテーブルにアクセスするようにしてもよい。更に、ＣＰＵ１２７−１は、プログラムの実行時にメモリ１２７−３にデータ用領域を設け、そこにアクセスしてもよい。

制御部１２７の機能ブロック図を示す図１１を参照すると、制御部１２７は、前述した風量・目標回転数対応テーブル１２７−５、回転数差・フィードバック値対応テーブル１２７−７及び目標回転数・制御信号対応テーブル１２７−９の他に、回転数制御部４０１、目標回転数調整部４０３及び制御信号制御部４０５を備える。

回転数制御部４０１は、回転数信号１３５により表されるモータの回転数が目標回転数調整部４０３から得られる目標回転数となるように、回転数差・フィードバック値対応テーブル１２７−７を参照しつつ、調整前制御信号の値を決めてから、調整前制御信号を出力する。

目標回転数調整部４０３は、最初は、風量・目標回転数対応テーブル１２７−５が、外部から入力した目標風量に対応して出力する初期目標回転数をそのまま目標回転数として出力する。動作中は、目標回転数・制御信号対応テーブル１２７−９を参照することにより、制御信号１２３の値が、現在の目標回転数に対応する制御信号１２３の上限値と下限値とにより定まる範囲に入っているか否かを判断し、入っていなければ、目標回転数を調整する。具体的には、制御信号１２３の値が上限値を超えたならば、目標回転数を下げ、それとは逆に、制御信号１２３の値が下限値を下回ったならば、目標回転数を上げる。

制御信号制御部４０５は、目標回転数調整部４０３が目標回転数を調整したならば、それと同時に、制御信号１２３も調整する。すなわち、目標回転数・制御信号対応テーブル１２７−９を参照することにより、制御信号１２３の値を、調整後の目標回転数に対応する標準値となるように調整する。
次に、制御部１２７により行われるモータ１１１の回転数の制御について詳細な説明をする。

まず、回転数の制御の基本的な動作を図１２を参照して説明する。

まず、所定の目標回転数を設定する（ステップＳ２０１）。ここで、所定の目標回転数としては、標準的な負荷状況下において目的の風量を実現するために必要となるファン回転数が設定される。テーブル１２７−５（図８）は必要となる複数の風量にそれぞれ対応した複数の目標回転数を記憶している。予め標準的な負荷状況下にてファン回転数と風量との関係を測定し、これに基づいて必要となる複数の風量にそれぞれ対応した複数の目標回転数を決定しておく。これらを、テーブル１２７−５が記憶している。ここで標準的な負荷状況とは、風路や気密性、フィルタの目詰り状態、気温や湿度などのモータ負荷に影響する各要素が想定する機器の利用環境の範囲内であることを意味する。

次に、モータインターフェース１１７から入力する回転数信号１３５に基づいて、モータ１１１の回転数を検出する（ステップＳ２０３）。一般的には安定して回転数の検知を行うために、一定時間中の回転数検知信号入力の平均値を利用する。

次に、ステップＳ２０３で検出したモータ１１１の回転数を、現在設定されている目標回転数にするためのフィードバック制御を行うための制御信号１２３の値を決める（ステップＳ２０５）。具体的には、ステップＳ２０３で検出したモータ１１１の回転数と現在設定されている目標回転数との差分などに基づいて、制御信号１２３の値を決める。このフィードバック制御を行うことにより、モータ１１１の負荷状態が多少変化しても、安定して目標回転数を維持することができる。

次に、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３の値が現在設定されている目標回転数に対応した所定範囲に収まっているか否かを判断する（ステップＳ２０７）。ここで、当該判断が否定的であることは、現在設定されている目標回転数に対応する現在の制御信号１２３が目標回転数に対応した所定範囲から外れていることを示している。また、当該判断が否定的であることは、現在設定されている目標回転数に対応する将来の制御信号１２３（これは、直近のステップＳ２０５で設定した現在の制御信号１２３とは一般には異なるが、同一又は近似している場合もある。）が目標回転数に対応した所定範囲から外れる見込みであることを示している場合もある。

また、これは、テーブル１２７−５に記憶している本来意図したモータの回転数と風量の関係と比較して、実際のモータの回転数と風量の関係が負荷などの影響によりずれていることを示している。

更に説明をすると、制御信号１２３とは制御部１２７からモータインターフェース１１７へ出力される信号であり、モータパワーを指示する値を持つ。ここで、制御信号１２３の上限値は、上記の標準的な負荷状況範囲で最大の負荷が生じる環境において目標回転数を得るために必要となる出力値を意味している。つまり、最大のモータパワーに対応した制御信号１２３を用いても目標回転数に到達しない場合は、負荷が標準的な範囲を超えていることを意味する。

逆に、制御信号１２３の下限値は、上記の標準的な負荷状況範囲で最小の負荷が生じる環境において目標回転数を得るために必要となる出力値を意味している。つまり、最小のモータパワーに対応した制御信号１２３を用いても目標回転数を上回る場合は、負荷が標準的な範囲よりも小さいことを意味する。

また、制御信号１２３の標準値は、上記の標準的な負荷状況範囲において中程度の負荷が生じる環境において目標回転数を得るために必要となる出力値を意味している。つまり、標準的な負荷状況を前提とした場合には、目標回転数を得るためには制御信号１２３の出力値を出力すれば良い。

直近のステップＳ２０５で調整した制御信号１２３が現在設定されている目標回転数に対応した所定範囲の上限値を超えることがステップＳ２０７でテーブル１２７−９を参照することにより判断されたならば、現在設定されている目標回転数をそれよりも低い目標回転数に更新する（ステップＳ２０９）。目標回転数を更新したことに伴い、テーブル１２７−９の使用する行も更新する。更新した行を参照することにより更新後の目標回転数に対応する制御信号１２３の標準値を取得し、この標準値を制御信号１２３の値として設定する。

直近のステップＳ２０５で調整した制御信号１２３が現在設定されている目標回転数に対応した所定範囲の下限値を下回ることがステップＳ２０７でテーブル１２７−９を参照することにより判断されたならば、現在設定されている目標回転数をそれよりも高い目標回転数に更新する（ステップＳ２１１）。目標回転数を更新したことに伴い、テーブル１２７−９の使用する行も更新する。更新した行を参照することにより更新後の目標回転数に対応する制御信号１２３の標準値を取得し、この標準値を制御信号１２３の値として設定する。

直近のステップＳ２０５で調整した制御信号１２３が現在設定されている目標回転数に対応した所定範囲に収まっていることがステップＳ２０７でテーブル１２７−９を参照することにより判断されたならば、現在設定されている目標回転数をそのまま維持する（ステップＳ２１３）。

ステップＳ２０９、Ｓ２１１又はＳ２１３からは、ステップＳ２０３に戻る。こうして、ステップＳ２０３からステップＳ２０９、Ｓ２１１又はＳ２１３までの処理を繰り返す。

次に、ステップＳ２０５での制御信号１２３の調整の一例について説明をする。図９に示すようなテーブル１２７−７を予め制御部１２７内のメモリ１２７−３又は制御部１２７の外部に用意しておく。このテーブル１２７−７は、検出したモータ１１１の回転数と現在設定されている目標回転数との差分と、制御信号１２３の調整幅との対応関係を示すものである。ステップＳ２０５では、このテーブルに基づいて制御信号１２３を調整する。

例えば、差分がゼロであれば、制御信号１２３の値をそのまま維持する。また、差分がプラス１０であれば、制御信号１２３の値をマイナス５だけ変化させる。差分がプラス２０であれば、制御信号１２３をマイナス１０だけ変化させる。差分がマイナス１０であれば、制御信号１２３をプラス５だけ変化させる。差分がマイナス２０であれば、制御信号１２３をプラス１０だけ変化させる。

次に、ステップＳ２０７、Ｓ２０９、Ｓ２１１及びＳ２１３にて行われる目標回転数の更新の一例について説明をする。図１０に示すようなテーブル１２７−９を予め制御部１２７内のメモリ１２７−３又は外部に用意しておく。このテーブル１２７−９は、目標回転数と制御信号１２３の範囲などとの対応関係を示すものである。図１０の例では、目標回転数１２０には、制御信号１２３の上限値１６０、制御信号１２３の標準値１４０及び制御信号１２３の下限値３０が対応する。また、目標回転数１００には、制御信号１２３の上限値１４０、制御信号１２３の標準値１００及び制御信号１２３の下限値４０が対応する。目標回転数８０には、制御信号１２３の上限値１２０、制御信号１２３の標準値６０及び制御信号１２３の下限値５０が対応する。

例えば、現在の目標回転数が１００であり、ステップＳ２０５で更新された制御信号１２３の値が４０から１４０の範囲に収まれば、ステップＳ２０７からは、Ｓ２１３に進み、目標回転数は更新されない。

また、現在の目標回転数が１００であり、ステップＳ２０５で更新された制御信号１２３の値が１４０を超えれば、ステップＳ２０７からは、Ｓ２０９に進み、目標回転数はそれよりも低い値に更新される。直近の低い値に更新するというルールがあるならば、目標回転数を８０に更新する。

更に、現在の目標回転数が１００であり、ステップＳ２０５で更新された制御信号１２３の値が４０を下回れば、ステップＳ２０７からは、Ｓ２１１に進み、目標回転数はそれよりも高い値に更新される。直近の高い値に更新するというルールがあるならば、目標回転数を１２０に更新する。

図１３は、図１２に示すような制御を行った場合の動作の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は、モータの回転数を示す。図１３には、モータ１１１の目標回転数３０１、モータ１１１の実際の回転数３０３及び制御信号１２３の波形３０５を示す。

時刻ｔ１において、制御部１２７によるモータ１１１の駆動が開始されると、これにより空気清浄機１０１による送風が開始される。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、例えば、目標回転数を１００としてステップＳ２０３からステップＳ２１３までの動作が繰り返される。この繰り返しの間は、ステップＳ２０７では、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３の値が現在設定されている目標回転数１００に対応した所定範囲に収まっていると判断される。

時刻ｔ２の頃に行われるステップＳ２０７では、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３の値が現在設定されている目標回転数１００に対応した所定範囲を超えていると判断される。そして、ステップＳ２０９に進み、ここで、例えば、目標回転数が８０に更新される。更に、制御信号１２３の値が、目標回転数８０に対応した標準値である６０に更新される。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、目標回転数を８０としてステップＳ２０３からステップＳ２１３までの動作が繰り返される。この繰り返しの間は、ステップＳ２０７では、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３が現在設定されている目標回転数８０に対応した所定範囲に収まっていると判断される。

時刻ｔ３の頃に行われるステップＳ２０７では、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３の値が現在設定されている目標回転数８０に対応した所定範囲を超えていると判断される。そして、ステップＳ２０９に進み、ここで、例えば、目標回転数が６０に更新される。更に、制御信号１２３の値が、目標回転数６０に対応した標準値である値（例えば４０）に更新される。

以下同様なことが繰り返される。

そして、時刻ｔｎ以降では、ステップＳ２０７で、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３の値が現在設定されている目標回転数に対応した所定範囲に収まっているという状態が継続するようになる。

図１３は、フィルタ１１３を付け忘れた場合の例である。この例では、制御信号１２３の不連続点においては、制御信号１２３の値はステップ状に減少する。これに対して、フィルタ１１３が詰まった場合は、フィルタ１１３を付け忘れた場合とは逆に、制御信号１２３の不連続においては、制御信号１２３はステップ状に増加する（図示せず）。

参考までに、フィルタ１１３を付け忘れた状態で本実施形態による目標回転数に対する制御が行われない場合には、図１４に波形３０５で示すように、制御信号１２３のレベルが非常に高くなってしまう。このような場合には、モータ１１１が異常発熱するおそれがある。

なお、フィルタ１１３を付け忘れず、フィルタ１１３が目詰まりしていない場合には、本実施形態の制御を行う場合であっても、他に変動要因がない限り、図１５に示すように、運転の開始から、ステップＳ２０７で、直近のステップＳ２０５で決めた制御信号１２３が現在設定されている目標回転数に対応した所定範囲に収まっているという状態が継続するようになる。従って、図１５に示す制御信号１２３の波形３０５には、不連続点がない。

次に、目標回転数Ｎと制御信号１２３の値との関係について説明をする。なお、制御信号１２３は、速度制御電圧Ｖｓにより表されるものとして説明をする。

まず、フィルタ１１３が取り付けられないために、モータ負荷が通常よりも大きい場合を例にとり説明をする。

図１６を参照すると、モータ負荷が通常の大きさである場合に、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係は、直線３０１で示されるようになるが、モータ負荷が通常よりも大きくなると、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係は、例えば、直線３０３で示されるように、左上に移動し、また、傾きが大きくなる。

ところで、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係が、直線３０５の左上の領域では、モータ１１１が異常発熱してしまうおそれがある。そこで、異常発熱を未然に防ぐためには、マージンをとって、直線３０５よりやや下にある破線３０７よりも右下の領域に目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとにより決められる点が存在する必要がある。

フィルタ１１３が取り付けられていないために、モータ負荷が所定の大きさまで増えてしまい、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係が、直線３０３で示されるようなものになってしまったとする。

動作の説明のための図１７を参照すると、本実施形態においては、モータ負荷の大きさにかかわらず、運転開始時の目標回転数Ｎが所定値Ｘに固定されている。

目標回転数Ｘに向けて回転数を上げていく制御を行うので、速度制御電圧Ｖｓが徐々に上昇し、ある時点で、破線３０７を超えてしまう。この時に、図１２に示すステップＳ２０７において、これが検出される。つまり、速度制御電圧Ｖｓが所定範囲の上限を示す破線３０７を上回っていることが検出される。ステップＳ２０９が実行され、これにより、目標回転数がＸ’まで下げられる。これに伴って、回転数制御出力の上限値、標準値及び下限値も目標回転数Ｘ’に対応したものに更新される。従って、仮に目標回転数Ｘを設定したままであると、速度制御電圧Ｖｓが直線３０３に達してしまうが、これを回避することができる。

同様にして、更新後の目標回転数Ｘ’に向けて回転数を上げていく制御を行うので、速度制御電圧Ｖｓが徐々に上昇し、ある時点で、破線３０７を超えてしまう。この時にも、図１２に示すステップＳ２０７において、これが検出される。ステップＳ２０９が実行され、これにより、目標回転数がＸ’’まで下げられる。従って、仮に目標回転数Ｘ’を設定したままであると、速度制御電圧Ｖｓが直線３０３に達してしまうが、これを回避することができる。

次に、更新後の目標回転数Ｘ’’に向けて回転数を上げていく制御を行うので、速度制御電圧Ｖｓが徐々に上昇していくが、破線３０７を超えないまま、実際の回転数が目標回転数Ｘ’’に達する。

従って、モータの回転数を低くすることにより、モータ１１１の異常発熱を回避することができる。また、モータ回転数が低いが、モータ負荷が大きいため、これらの積に依存する風量を維持することができる。

また、図１８に示すように、負荷が大きいほど、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの関係を示す直線は、上に移動するが、これに応じて、本実施形態により制御を行った後の目標回転数Ｎは低くなる。

次に、フィルタ１１３が目詰まりしているために、モータ負荷が通常よりも小さい場合を例にとり説明をする。

図１９を参照すると、モータ負荷が通常の大きさである場合に、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係は、直線３０１で示されるようになるが、モータ負荷が通常よりも小さくなると、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係は、例えば、直線３０９で示されるように、右下に移動し、また、傾きが小さくなる。

ところで、風量を一定とした場合、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの関係は、直線３１１により近似できるものとなる。そこで、目標回転数を達成したのに目標風量が得られないことを未然に防ぐためには、マージンをとって、直線３１１よりやや上にある破線３１３よりも右上の領域に目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとにより決められる点が存在する必要がある。なお、作図の関係で目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの関係を直線３１１により近似しているが、制御自体においては、近似せずに曲線のままであってもよい。

フィルタ１１３が目詰まりしているために、モータ負荷が減少してしまい、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの間の関係が、直線３０９で示されるようなものになってしまったとする。

動作の説明のための図２０を参照すると、本実施形態においては、モータ負荷の大きさにかかわらず、運転開始時の目標回転数Ｎが所定値Ｙに固定されている。

目標回転数Ｙに向けて回転数を上げていく制御を行うので、速度制御電圧Ｖｓが徐々に上昇していく。実際の回転数が目標回転数Ｙまで達しても、速度制御電圧Ｖｓが破線３１３まで達していない状況となる。この時に、図１２に示すステップＳ２０７において、これが検出される。つまり、速度制御電圧Ｖｓが所定範囲の下限を示す破線３１３を下回っていることが検出される。ステップＳ２１１が実行され、これにより、目標回転数がＹ’まで上げられる。これに伴って上限値、標準値及び下限値を目標回転数Ｙ’に対応したものに変更する。従って、目標回転数Ｙが達成されているのに所定の風量が得られない状況から抜け出すことができる。

同様にして、目標回転数Ｙ’に向けて回転数を上げていく制御を行うので、速度制御電圧Ｖｓが徐々に上昇していく。実際の回転数が目標回転数Ｙ’まで達しても、速度制御電圧Ｖｓが破線３１３まで達していない状況となる。この時に、図１２に示すステップＳ２０７において、これが検出される。つまり、速度制御電圧Ｖｓが所定範囲の下限を示す破線３１３を下回っていることが検出される。ステップＳ２１１が実行され、これにより、目標回転数がＹ’’まで上げられる。これに伴って上限値、標準値及び下限値を目標回転数Ｙ’’に対応したものに変更する。従って、目標回転数Ｙ’が達成されているのに所定の風量が得られない状況から抜け出すことができる。

次に、更新後の目標回転数Ｙ’’に向けて回転数を上げていく制御を行うので、速度制御電圧Ｖｓが徐々に上昇していくが、実際の回転数が目標回転数Ｙ’’に達した時点での速度制御電圧Ｖｓが直線３１１の右上の領域に収まることになる。

従って、モータの回転数を高くすることにより、風量不足を回避することができる。また、モータ回転数が高いが、モータ負荷が小さいため、これらの積に依存する風量を維持することができる。

また、図２１に示すように、負荷が小さいほど、目標回転数Ｎと速度制御電圧Ｖｓとの関係を示す直線は、右下に移動するが、これに応じて、本実施形態により制御を行った後の目標回転数Ｎは高くなる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態においては、ステップＳ２０９又はステップＳ２１１において、目標回転数調整部４０３が目標回転数を調整するのと同時に、制御信号調整部４０５が制御信号１２３を調整した。

これに対して、第２の実施形態においては、制御信号調整部４０５は省略され、ステップＳ２０９又はステップＳ２１１において、目標回転数調整部４０３が目標回転数を調整するが、制御信号調整部４０５による制御信号１２３の調整は行われない。

この場合、目標回転数を下げる方向の調整の場合には、回転数制御部４０１が制御信号１２３のレベルを下げるような調整をすることになる。逆に、目標回転数を上げる方向の調整の場合には、回転数制御部４０１が制御信号１２３のレベルを上げるような調整をすることになる。

［第３の実施形態］
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、ステップＳ２０１で設定される目標回転数として、テーブル１２７−５に格納されている目標回転数を利用した。

これに対して、第３の実施形態においては、運転終了時において、現在の目標回転数を次回起動時目標回転数としてメモリ１２７−３に記憶しておき、次回に運転を開始するときに実行されるステップＳ２０１においては、メモリ１２７−３に記憶してある次回起動時目標回転数を目標回転数として設定する。

こうすることにより、起動してから目標回転数が適切になるまでの期間を短縮することが可能となる。

［第４の実施形態］
第１の実施形態及び第２の実施形態では、ステップＳ２０１で設定される目標回転数として、テーブル１２７−５に格納されている目標回転数を利用した。

また、第３の実施形態では、次回に運転を開始するときに実行されるステップＳ２０１においては、メモリ１２７−３に記憶してある次回起動時目標回転数を目標回転数として設定した。

これに対して、第４の実施形態においては、フィルタ１１３の装着動作をセンサにより検出し、フィルタ１１３が装着されたという事象をセンサにより検出したならば、起動時に第１の実施形態又は第２の実施形態の動作をし、検出しなければ、起動時に第３の実施形態の動作をする。また、フィルタ１１３の装着動作を外部からの信号（例えば、ユーザによるスイッチ操作を示す信号）により検出してもよい。

フィルタ１１３が装着されたという事象を検出した場合には、それまでフィルタ１１３が装着されていなかったが、新たに装着された可能性があり、また、目詰まりしていたフィルタ１１３がクリーニングされて装着され直された可能性があるため、第１の実施形態又は第２の実施形態の動作をした方が、起動してから目標回転数が適切になるまでの期間を短縮する可能性が高くなる。

その一方で、フィルタ１１３が装着されたという事象を検出しなかった場合には、フィルタ１１３が装着されたまま、又は、装着されないままであるため、第３の実施形態の動作をした方が、起動してから目標回転数が適切になるまでの期間を短縮する可能性が高くなる。

［第５の実施形態］
第１乃至第４の実施形態では、制御部１２７は、空気清浄機１０１の内部に含まれているとした。

これに対し、第５の実施形態では、制御部１２７を空気清浄機１０１の外部の装置に配置し、ネットワーク経由でモータ１１１を制御する。

外部の装置としては、例えば、サーバ装置、多機能複写機、パーソナルコンピュータ、携帯機器、コントローラなどがあげられる。

上記の実施形態によれば、通常利用するモータと比較して定格容量の低いモータを利用しても、定格容量に対して余裕を持った電力でモータを利用することができる。

また、モータが過熱するおそれがなくなるので、ブレーカが作動して、運転停止になることを避けることができる。

上記の実施形態では、空気清浄機を例にとり説明をしたが、空気清浄機をイオン混合装置、送風機又は加湿装置に置き換えても、上記と同様なモータ制御をすることができる。

また、上記の実施形態では、搬送物として空気を例にとり説明をしたが、搬送物として他の種類の搬送物を対象とすることができる。

なお、上記のモータ制御装置、これを備える空気清浄機、イオン混合装置、送風機及び加湿装置は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合わせにより実現することができる。また、上記のモータ制御装置、これを備える空気清浄機、イオン混合装置、送風機及び加湿装置により行なわれるモータ制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(random access memory)）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１０１ 空気清浄機
１０３ 吸込口
１０５ 吹出口
１０７ 通風路
１０９ 送風用ファン
１１１ モータ
１１３ フィルタ
１１５ イオン発生器
１１７ モータインターフェース
１１９ モータ電源
１２３ 速度制御信号
１２５ モータインターフェース電源
１２７ 制御部
１２７−１ ＣＰＵ
１２７−３ メモリ
１２９ 外部インターフェース
１３１ モータ駆動信号
１３３ パルス信号
１３５ 回転数信号

Claims (17)

1. 対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御装置であって、
   前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御手段と、
   前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置であって、
   前記目標回転数調整手段が前記目標回転数を調整したならば、前記制御信号の値を、調整後の目標回転数に対応する標準値に調整する制御信号調整手段を更に備えることを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のモータ制御装置であって、
   目標回転数調整手段は、前記目標回転数に対応する制御信号が前記所定の範囲の高回転数側の限界から外れたならば、前記目標回転数を下げることを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のモータ制御装置であって、
   目標回転数調整手段は、前記目標回転数に対応する制御信号が前記所定の範囲の低回転数側の限界から外れたならば、前記目標回転数を上げることを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のモータ制御装置であって、
   前記所定範囲の高回転数側の限界は、前記モータを過熱から保護するために設けられたものであることを特徴とするモータ制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のモータ制御装置であって、
   前記所定範囲の低回転数側の限界は、前記モータによる前記対象物の移動量を維持するために設けられたものであることを特徴とするモータ制御装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載のモータ制御装置であって、
   前記目標回転数調整手段は、前記目標回転数の前記調整を段階的に行うことを特徴とするモータ制御装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のモータ制御装置と、
   該モータ制御装置により制御される前記モータと、
   を備えることを特徴とする送風機。
9. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のモータ制御装置と、
   該モータ制御装置により制御される前記モータと、
   前記モータにより移動する対象物としての空気を清浄するためのフィルタと、
   を備えることを特徴とする空気清浄機。
10. 請求項９に記載の空気清浄機であって、
    前記モータにより移動する前記空気にイオンを混合させるためのイオン混合手段を更に備えることを特徴とする空気清浄機。
11. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のモータ制御装置と、
    該モータ制御装置により制御される前記モータと、
    前記モータにより移動する前記空気にイオンを混合させるためのイオン混合手段と、
    を備えることを特徴とするイオン混合装置。
12. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のモータ制御装置と、
    該モータ制御装置により制御される前記モータと、
    前記モータにより移動する対象物としての空気を加湿するためのフィルタと、
    を備えることを特徴とする加湿装置。
13. 請求項１２に記載の加湿装置であって、
    前記モータにより移動する前記空気にイオンを混合させるためのイオン混合手段を更に備えることを特徴とする加湿装置。
14. 対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御方法であって、
    前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御ステップと、
    前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整ステップと、
    を有することを特徴とするモータ制御方法。
15. 請求項１４に記載のモータ制御方法であって、
    前記目標回転数調整ステップで前記目標回転数を調整したならば、前記制御信号の値を、調整後の目標回転数に対応する標準値に調整する制御信号調整ステップを更に有することを特徴とするモータ制御方法。
16. 対象物を移動させるために用いられるモータを制御するためのモータ制御装置であって、
    前記モータの検出された回転数に基づいて制御信号を調整することにより前記回転数が目標回転数になるように前記モータを制御する回転数制御手段と、
    前記目標回転数に対応する前記制御信号が前記目標回転数に対応した所定範囲から外れたならば、外れた方向に対応した所定の方向への前記目標回転数の調整を行う目標回転数調整手段と、
    を備えることを特徴とするモータ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
17. 請求項１６に記載のプログラムであって、
    前記目標回転数調整手段が前記目標回転数を調整したならば、前記制御信号の値を、調整後の目標回転数に対応する標準値に調整する制御信号調整手段を更に備えることを特徴とするモータ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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