JP2024020888A - 電圧制御プログラムと空気清浄機 - Google Patents
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Abstract
【課題】突入電流の発生を抑制するという利点に貢献する電圧制御プログラムと空気清浄機を提供する。【解決手段】空気清浄機のCPUは、デューティ比を示すPWM制御信号を電圧制御部に出力する(S62)。CPUは、電圧制御部によってモータに印加される電圧を目標電圧まで上昇させる指示を受け付ける。CPUは、指示が受け付けられた場合、目標電圧に応じたデューティ比である目標設定値を設定する(S41)。CPUは、前回出力されたPWM制御信号が示すデューティ比である指令値(n-1)と、目標設定値との差分に基づいて比例演算された結果の第一演算値が所定値に達するまで、指令値(n-1)が目標設定値に近づくように指令値(n-1)に対して第一演算値が加算または減算された結果の第二演算値を、今回出力されるPWM制御信号が示すデューティ比である指令値(n)に周期的に設定する(S54)。【選択図】図10
Description
本発明は、電圧制御プログラムと空気清浄機に関する。
特許文献1に記載の速度制御装置は、モータ速度をフィードバック対象としてPI制御を行う。速度制御装置は、1回目のモータの起動時に、積分項の値を記憶する。2回目のモータの起動時、速度制御装置は、記憶された積分項の値に基づいてモータをPI制御する。
上記速度制御装置がモータの回転速度を目的の回転速度まで増大させる場合、積分項の値に基づいてモータがPI制御される。このため、モータへの出力電圧が、目的の回転速度に対応する電圧に急に切り替えられることが考えられる。モータへの出力電圧が、目的の回転速度に対応する電圧に急に切り替えられると、突入電流が発生し、回路部品等に悪影響が生じる可能性がある。
本発明の目的は、突入電流の発生を抑制するという利点に貢献する電圧制御プログラムと空気清浄機を提供することである。
本発明の第一態様に係る電圧制御プログラムは、ファンを回転させるモータを駆動するための電圧制御部を制御する空気清浄機のコンピュータに、前記電圧制御部に対してPWM制御を行う処理であって、デューティ比を示すPWM制御信号を前記電圧制御部に出力する出力処理と、前記電圧制御部によって前記モータに印加される電圧を目標電圧まで上昇させる指示を受け付ける受付処理と、前記受付処理によって前記指示が受け付けられた場合、前記目標電圧に応じた前記デューティ比である目標設定値を設定する第一設定処理と、前記出力処理によって前回出力された前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n-1)と、前記第一設定処理によって設定された前記目標設定値との差分に基づいて比例演算された結果の第一演算値が所定値に達するまで、前記指令値(n-1)が前記目標設定値に近づくように前記指令値(n-1)に対して前記第一演算値が加算または減算された結果の第二演算値を、前記出力処理によって今回出力される前記PWM制御信号が示す前記デューティ比であるデューティ指令値(n)に周期的に設定する第二設定処理とを実行させることを特徴とする。
第一態様によれば、電圧制御プログラムは、突入電流の発生を抑制するという利点に貢献する。
本発明の第二態様に係る空気清浄機は、ファンと、前記ファンを回転させるモータと、前記モータを駆動するための電圧制御部と、前記電圧制御部を制御するプロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記電圧制御部に対してPWM制御を行う処理であって、デューティ比を示すPWM制御信号を前記電圧制御部に出力する出力処理と、前記電圧制御部によって前記モータに印加される電圧を目標電圧まで上昇させる指示を受け付ける受付処理と、前記受付処理によって前記指示が受け付けられた場合、前記目標電圧に応じた前記デューティ比である目標設定値を設定する第一設定処理と、前記出力処理によって前回出力された前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n-1)と、前記第一設定処理によって設定された前記目標設定値との差分に基づいて比例演算された結果の第一演算値が所定値に達するまで、前記指令値(n-1)が前記目標設定値に近づくように前記デューティ指令値(n-1)に対して前記第一演算値が加算または減算された結果の第二演算値を、前記出力処理によって今回出力される前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n)に周期的に設定する第二設定処理とを実行することを特徴とする。
第二態様は、第一態様と同様の利点に貢献する。
本発明の一実施形態を説明する。以下説明では、空気清浄機1の向きについて、図中に示す上下、左右、前後を使用する。
図1~図4を参照し、空気清浄機1の機械的構成を説明する。図1、図2に示すように、空気清浄機1はケース3と蓋4を備える。ケース3は直方体状を有し、下壁31と上壁32と前壁33と後壁34と左壁35と右壁36によって構成される。
上壁32には開口325が形成される。開口325は平面視で矩形状である。蓋4は平面視で開口325の形状に対応する形状を有し、ケース3に対して着脱される。蓋4がケース3に取り付けられた状態では、蓋4は開口325を閉塞する(図1参照)。蓋4がケース3から取り外された状態では、開口325が上方に開放される(図2参照)。
左壁35の下部には凹部351が形成される。凹部351は、左壁35から右方に凹み、側壁352、353、底壁354を含む。側壁352、353は前後方向において互いに対向する。底壁354は側壁352、353のそれぞれの右端の間で前後方向に延びる。
前壁33の下部には、第一切替スイッチ8と第二切替スイッチ16と発光部5が設けられる。第一切替スイッチ8は、押しボタンであり、空気清浄機1のステートが切り替えられる場合にユーザによって押下される。空気清浄機1のステートについては後述する。
第二切替スイッチ16は、非接触スイッチであり、空気清浄機1のステートが切り替えられる場合にユーザによって非接触で操作される。例えば、ユーザは第二切替スイッチ16に指を近づけることで、第二切替スイッチ16を操作する。つまり、第二切替スイッチ16は第二切替スイッチ16から離れた位置に位置するユーザの指を検出する。発光部5は、複数のLEDによって構成され、所定時間内における後述の埃量に応じた色の光を発する。
蓋4と前壁33と後壁34には、それぞれ、吸込口51、52、53が形成される。吸込口51、52、53は、それぞれ、複数のスリットによって構成される。吸込口52、53は後述の中壁37よりも上方に位置する。
左壁35と右壁36には、それぞれ、吹出口55、56が形成される。吹出口55、56は、それぞれ、開口であり、側面視で矩形状を有する。吹出口55、56は後述の中壁37よりも上方に位置する。吹出口55、56には、それぞれ、ルーバ71、72が嵌まる。ルーバ71、72は、それぞれ、複数のスリットによって構成され、空気が流れる向きを調整する。
図2、図3に示すように、ケース3内には中壁37が設けられる。中壁37は平面視で矩形状を有し、上下方向において下壁31と上壁32の間に配置される。以下では、下壁31と前壁33と後壁34と左壁35と右壁36と中壁37とによって囲まれる空間を「下空間19」という(図3参照)。上壁32と前壁33と後壁34と左壁35と右壁36と中壁37とによって囲まれる空間を「上空間10」という。下空間19と上空間10は中壁37によって互いに仕切られる。
上空間10にはフィルタ6と送風機81、82が配置される。フィルタ6は開口325を介して上空間10に装着される。フィルタ6を左右方向に直交する平面で切った断面形状は、下方に開口するU字状を有する。フィルタ6の上面、前面、後面は、それぞれ、吸込口51、52、53と対向する。フィルタ6はウイルス、ゴミ、塵埃等を空気から取り除く。
送風機81はフィルタ6よりも左方に位置する。送風機82はフィルタ6よりも右方に位置する。送風機81は軸流ファンであり、支持部811、ファンモータ812、ファン813を備える。支持部811は上空間10内において、ケース3の左端に固定される。支持部811はケーシングであり、四角筒状を有する。
ファンモータ812は支持部811内の中央に配置され、支持部811に固定される。ファンモータ812の出力軸(図示略)は左右方向に延びる。ファン813は支持部811内に配置され、ファンモータ812の出力軸に固定される。ファン813の軸線は左右方向に延びる。ファン813はファンモータ812の駆動によって軸線周りに回転する。これにより、ファン813は右方から左方に向けて気流を発生させる。
送風機82は送風機81と同じ構造を備える。すなわち、送風機82は支持部821、ファンモータ822、ファン823を備える。支持部821は支持部811に対応する。ファンモータ822はファンモータ812に対応する。ファン823はファン813に対応する。ファン823はファンモータ822の駆動によって軸線周りに回転する。これにより、ファン823は左方から右方に向けて気流を発生させる。
図4に示すように、底壁354には接続端子201が設けられる。接続端子201には、電源ケーブル(図示略)が接続される。本実施形態では、接続端子201は、規格によって定められた電流上限値を有する。例えば、接続端子201はUSB TYPE-C(登録商標)の規格によって定められた端子である。接続端子201に電源ケーブルが接続されることで、接続端子201は、外部電源から電源ケーブルを介して空気清浄機1に供給される電力を受ける。
後壁34には吸込口14が設けられる。吸込口14は開口であり、中壁37よりも下方に位置する。右壁36には吹出口15が設けられる。吹出口15は開口であり、中壁37よりも下方に位置する。
下空間19には制御基板9と管100が配置される。制御基板9は空気清浄機1を制御する。管100は吸込口14から吹出口15まで屈曲しながら延びる。管100の途中には埃センサ18が設けられる。埃センサ18は、管100内において、空気中に含まれる埃を、埃に対して非接触で検出する。つまり、埃センサ18は埃センサ18から離れた位置に位置する埃を検出する。
図3を参照し、空気清浄機1による空気清浄動作を説明する。空気清浄動作では、ファンモータ812、822が駆動される。これにより、ファン813、823が回転する。ファン813、823が回転することに伴って、ケース3外から吸込口51、52、53を介して上空間10内に空気が吸い込まれる。上空間10内に吸い込まれた空気は、フィルタ6の中を通る。フィルタ6は上空間10内に吸い込まれた空気からウイルス、ゴミ、塵埃等を取り除く。
フィルタ6の中を通った空気は左方または右方に分岐する。左方に向かって流れた空気は、上空間10内から吹出口55を介してケース3外に吹き出される。この場合、吹出口55から吹き出された空気は、ルーバ71によって左斜め下方に案内される。右方に向かって流れた空気は、上空間10内から吹出口56を介してケース3外に吹き出される。この場合、吹出口56から吹き出された空気は、ルーバ72によって右斜め下方に案内される。吹出口55、56から吹き出された空気は、フィルタ6によってウイルス、ゴミ、塵埃等が取り除かれた空気である。よって、空気清浄機1の周りの空気が清浄される。
本実施形態では、吹出口15が吹出口56の下方に位置する。このため、吹出口56から吹き出される空気がルーバ72によって右斜め下方に案内されることに伴って、管100内において吸込口14(図4参照)から吹出口15に向かって気流が発生する。これにより、ケース3外から吸込口14を介して管100内に空気が吸い込まれる。管100内に吸い込まれた空気は、埃センサ18による検出領域Hを通る。検出領域Hを通った空気は、管100内から吹出口15を介してケース3外に吹き出される。空気清浄動作の実行中、埃センサ18は、検出領域Hを通る空気中の埃を検出する。
図5を参照し、空気清浄機1の電気的構成を説明する。制御基板9はマイコン90、電源回路20、ファン回路60、駆動回路163、ADコンバータ164、駆動回路183、ADコンバータ184、および駆動回路50を備える。
マイコン90は、CPU91、ROM92、RAM93、および入出力インターフェース94を備え、空気清浄機1を制御する。CPU91はプロセッサとして機能し、例えばメイン処理(図8、図9参照)を実行する。ROM92は、CPU91がメイン処理を実行するための制御プログラム、メイン処理の実行時にCPU91によって参照される情報等をあらかじめ記憶する。RAM93は、制御プログラムで用いられる各種データ等を一時的に記憶する。RAM93は、例えば空気清浄機1の現在のステートを示す情報を記憶する。入出力インターフェース94には、第一切替スイッチ8が電気的に接続される。第一切替スイッチ8は、ユーザによって押下された場合に、ユーザによって押下されたことを示す検出信号をCPU91に出力する。
電源回路20、ファン回路60、駆動回路163、ADコンバータ164、駆動回路183、ADコンバータ184、および駆動回路50は、それぞれ、入出力インターフェース94に電気的に接続される。電源回路20は接続端子201に電気的に接続される。電源回路20は接続端子201を介して印加される電圧を検出し、検出した電圧を示す検出信号をCPU91に出力する。駆動回路50は発光部5に接続される。駆動回路50は、CPU91からの信号に応じた色で発光部5を発光させる。
ファン回路60は、ファンモータ812、822のそれぞれに電気的に接続される。ファン回路60は、CPU91によってPWM制御が行われる。ファン回路60は、CPU91からのデューティ比を示すPWM制御信号に基づいて、ファンモータ812、822のそれぞれを駆動する。
本実施形態では、ファン回路60は、ON/OFFスイッチ61とアナログ変換部62とDC-DCコンバータ63を含む。ON/OFFスイッチ61は、CPU91からのHigh(以下、「H」という。)を示す起動信号によってONされ、通電状態となる。ON/OFFスイッチ61はCPU91からのLow(以下「L」という。)を示す起動信号によってOFFされ、非通電状態となる。アナログ変換部62は、CPU91からのPWM制御信号をアナログ変換し、変換結果のPWM制御信号をDC-DCコンバータ63に出力する。
DC-DCコンバータ63はCPU91からの「H」を示すイネーブル信号によってアクティブとなる。DC-DCコンバータ63はCPU91からの「L」を示すイネーブル信号によってインアクティブとなる。DC-DCコンバータ63は、アクティブな状態において、ファン回路60に入力される電圧を、アナログ変換部62からのPWM制御信号が示すデューティ比に基づいて、昇圧し、整流し、且つ平滑化する。DC-DCコンバータ63は、アクティブな状態において、昇圧し、整流し、且つ平滑化した結果の電圧をファンモータ812、822に印加する。本実施形態では、DC-DCコンバータ63は、CPU91からのPWM制御信号が示すデューティ比が小さいほど、大きい電圧をファンモータ812、822に印加する。
駆動回路163は後述の発光素子161に電気的に接続され、CPU91からの信号に基づいて後述の発光素子161による発光を制御する。ADコンバータ164は後述の受光素子162に電気的に接続され、受光素子162からの検出信号が示す受光量をAD値(アナログ-デジタル変換値)に変換し、CPU91に出力する。駆動回路183は後述の発光素子181に電気的に接続され、CPU91からの信号に基づいて発光素子181による発光を制御する。ADコンバータ184は後述の受光素子182に電気的に接続され、受光素子182からの検出信号が示す受光量をAD値に変換し、CPU91に出力する。
第二切替スイッチ16は反射型の光センサであり、発光素子161と受光素子162を備える。発光素子161は例えばLEDであり、駆動回路163による制御によって前壁33から前方に向けて発光する。発光素子161によって発せられた光は、第二切替スイッチ16から離れた位置に位置する対象物によって反射される。対象物は例えばユーザの指である。受光素子162は例えばフォトトランジスタであり、ユーザの指によって反射された光を受ける。受光素子162による受光量は、受光素子162からユーザの指までの距離に対応する。第二切替スイッチ16は、受光素子162による受光量を示す検出信号を、ADコンバータ164を介してCPU91に出力する。CPU91は、受光素子162による受光量に基づいて、第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作を検出する。
図6を参照し、第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作をCPU91が検出する方法の一例を説明する。RAM93には、操作検出用のリングバッファ931が設けられる。リングバッファ931は、複数(本実施形態では、11個)の記憶エリアR0~R10を含む。記憶エリアR0~R10は、この順で時計回り方向に並ぶ。
なお、図6は、説明のために概念的に、リングバッファ931をリング状に示しているが、実際には、記憶エリアR0~R10のそれぞれにRAM93のメモリアドレスが付与されている。リングバッファ931では、複数の記憶エリアR0~R10が、付与されたメモリアドレスに基づいて、リング状に並ぶように、順に処理される。具体的には、リングバッファ931では、記憶エリアR0から順に、記憶エリアR1、R2、・・・、R9、R10まで処理され、記憶エリアR10まで処理された後、記憶エリアR0に戻るように処理される。
上述したように、第二切替スイッチ16は受光素子162による受光量を示す検出信号をADコンバータ164に出力する。ADコンバータ164は第二切替スイッチ16から受信した検出信号が示す受光量をAD値に順次変換し、変換結果のAD値をCPU91に順次出力する。CPU91は、ADコンバータ164からAD値をタイミングAで順次取得する。経時的に隣り合うタイミングAの時間間隔TPは、一定であり、例えば10msである。
CPU91は、ADコンバータ164から順次取得した複数のAD値のうち連続する複数のAD値を1つの記憶対象TSとする。本実施形態では、複数のAD値は3つ以上であり、例えば5つである。CPU91は、記憶対象TSから最小値と最大値を取り除く。CPU91は、最小値と最大値を取り除いた記憶対象TSにおいて、AD値の平均値を算出する。CPU91は、算出した平均値を記憶エリアR0に記憶する。以上のように、CPU91は、平均値を順次算出し、算出した平均値を時計回り方向に順に各記憶エリアR0~R10に記憶する。なお、CPU91は、記憶エリアR10に平均値を記憶した後、引き続き、次の平均値を記憶エリアR0に記憶する。
CPU91は、複数の記憶エリアR0~R10のいずれかに平均値を記憶した場合に、複数の記憶エリアR0~R10の一部または全部に記憶された複数の平均値のうち、ON閾値よりも大きい平均値の個数が第一所定個数となったかを判断する。CPU91はON閾値よりも大きい平均値の個数が第一所定個数となった場合に、第一切替指示を受け付けたと判断する。第一所定個数は、例えば複数の記憶エリアR0~R10の個数の半数を超える個数である。本実施形態では、複数の記憶エリアR0~R10の個数が11個なので、第一所定個数は6個~11個のいずれかであり、例えば6個である。
例えば、図6に示す例では、記憶エリアR0~R10のそれぞれに、平均値として10、20、10、5、10、700、800、700、700、800、800が記憶されている。ON閾値を600とし、第一所定個数を6個とした場合、記憶エリアR10に平均値「800」が記憶された時点で、ON閾値「600」を超えた平均値(700、800、700、700、800、800)が第一所定個数「6個」となる。このため、CPU91は、記憶エリアR10に平均値「800」が記憶された時点で、第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作を検出する。
なお、第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作が検出された後、複数の記憶エリアR0~R10の一部または全部に記憶された複数の平均値のうち、OFF閾値よりも小さい平均値の個数が第二所定個数となった場合、CPU91は、複数の記憶エリアR0~R10から平均値を消去する。本実施形態では、OFF閾値は、ON閾値よりも小さい。
埃センサ18は反射型の光センサであり、発光素子181と受光素子182を備える。発光素子181は例えばLEDであり、駆動回路183による制御によって検出領域Hに向けて発光する。発光素子181によって発せられた光は、対象物によって反射される。対象物は例えば埃である。受光素子182は例えばフォトトランジスタであり、埃によって反射された光を受ける。受光素子182による受光量は、埃量に対応する。埃センサ18は受光素子182による受光量を示す検出信号を、ADコンバータ184を介してCPU91に出力する。CPU91は、受光素子182による受光量に基づいて、埃量を検出する。
埃センサ18からの検出信号に基づいてCPU91が埃量を検出する方法の一例を説明する。本実施形態では、埃センサ18からの検出信号に基づいてCPU91が埃量を検出する方法は、第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作をCPU91が検出する方法と同様である。具体的には、リングバッファ931と同様に、埃検出用のリングバッファ(図示略)がRAM93に設けられる。埃検出用のリングバッファは、リングバッファ931と同じ構成か、または記憶エリアの個数が異なる。
CPU91は、ADコンバータ184から順次取得した複数のAD値のうち連続する複数のAD値を1つの記憶対象とする。CPU91は、記憶対象から最小値と最大値を取り除く。CPU91は、最小値と最大値を取り除いた記憶対象において、AD値の平均値を算出する。CPU91は、算出した平均値を、埃検出用のリングバッファの記憶エリアに記憶する。以上のように、CPU91は、平均値を順次算出し、算出した平均値を順に、埃検出用のリングバッファの各記憶エリアに記憶する。
CPU91は、所定時間ごとに、複数の記憶エリアに記憶された複数の平均値に基づいて、所定時間内における埃量を特定する。CPU91は、特定した所定時間内の埃量に応じた色を、駆動回路50を介して発光部5に発光させる。
図7を参照し、空気清浄機1のステートを説明する。空気清浄機1のステートには、リセットST0、オフST1、ファン小ST2、ファン中ST3、ファン大ST4、およびエラーST5の6種類がある。以下では、ファンモータ812、822に印加される電圧を「ファン電圧FV」といい、目標となるファン電圧FVを「目標電圧」という。
リセットST0は、空気清浄機1に電力が供給された直後の状態である。オフST1は、後述のエラー条件が成立しておらず、且つ目標電圧が所定の停止電圧となる状態である。エラーST5は、エラー条件が成立しており、且つ目標電圧が停止電圧となる状態である。停止電圧は、特定の値に限定されないが、本実施形態では5V未満である。停止電圧がファンモータ812、822に印加されても、ファンモータ812、822は、停止した状態を維持する。
ファン小ST2は、目標電圧が、停止電圧よりも大きい第一電圧となる状態である。第一電圧は、停止電圧よりも大きければ特定の値に限定されないが、本実施形態では14Vである。第一電圧がファンモータ812、822に印加された場合、ファンモータ812、822は、第一回転速度で回転する。
ファン中ST3は、目標電圧が、第一電圧よりも大きい第二電圧となる状態である。第二電圧は、第一電圧よりも大きければ特定の値に限定されないが、本実施形態では17Vである。第二電圧がファンモータ812、822に印加された場合、ファンモータ812、822は、第一回転速度よりも大きい第二回転速度で回転する。
ファン大ST4は、目標電圧が第二電圧よりも大きい第三電圧となる状態である。第三電圧は、第二電圧よりも大きければ特定の値に限定されないが、本実施形態では20Vである。第三電圧がファンモータ812、822に印加された場合、ファンモータ812、822は、第二回転速度よりも大きい第三回転速度で回転する。
以下では、空気清浄機1のステートをオフST1からファン小ST2に切り替える指示、空気清浄機1のステートをファン小ST2からファン中ST3に切り替える指示、空気清浄機1のステートをファン中ST3からファン大ST4に切り替える指示を総称して「第一切替指示」という。第一切替指示は、目標電圧が上昇するように空気清浄機1のステートを変更する指示であり、且つファン電圧FVを、空気清浄機1のステートに応じた目標電圧まで上昇させる指示である。
空気清浄機1のステートをファン大ST4からオフST1に切り替える指示を「第二切替指示」という。第二切替指示は、目標電圧が低下するように空気清浄機1のステートを変更する指示であり、且つファン電圧FVを、空気清浄機1のステートに応じた目標電圧まで下降させる指示である。
第一切替指示と第二切替指示を総称する場合、「切替指示」という。ユーザは、第一切替スイッチ8または第二切替スイッチ16を操作することで、切替指示を空気清浄機1に入力する。
外部電源から電源ケーブルを介して空気清浄機1に電源が供給されると、空気清浄機1のステートはリセットST0となる。その後、空気清浄機1のステートはリセットST0からオフST1に切り替わる(矢印A1参照)。その後、第一切替指示が入力された場合、空気清浄機1のステートがオフST1からファン小ST2に切り替わる(矢印A2参照)。その後、さらに第一切替指示が入力された場合、空気清浄機1のステートがファン小ST2からファン中ST3に切り替わる(矢印A3参照)。その後、さらに第一切替指示が入力された場合、空気清浄機1のステートがファン中ST3からファン大ST4に切り替わる(矢印A4参照)。その後、第二切替指示が入力された場合、空気清浄機1のステートがファン大ST4からオフST1に切り替わる(矢印A5参照)。
空気清浄機1のステートがファン小ST2、ファン中ST3、またはファン大ST4の状態でエラー条件が成立すると、空気清浄機1のステートがファン小ST2、ファン中ST3、またはファン大ST4からエラーST5に切り替わる(矢印A6、矢印A7、矢印A8参照)。その後、ユーザは空気清浄機1の電源を切り、空気清浄機1を再起動させればよい。これにより、空気清浄機1がエラーST5から復帰する。
本実施形態では、エラー条件は、ファンモータ812、822の駆動時にファン電圧FVが所定のエラー電圧以下になること、空気清浄機1のステートがリセットST0以外の場合において接続端子201を介して印加される電圧が所定のエラー電圧以下になること等である。
例えば第一切替指示が空気清浄機1に入力された場合、目標電圧が上昇する。この場合、仮にファン電圧FVが変更後の目標電圧まで急上昇すると、突入電流が発生する可能性がある。CPU91は、以下説明するメイン処理を実行することで、突入電流の発生を抑制するという利点に貢献する。
図8、図9を参照し、メイン処理を説明する。空気清浄機1のステートがリセットST0になると、CPU91はROM92から制御プログラムを読み出し、メイン処理を実行する。メイン処理では、CPU91は、デューティ比を示すPWM制御信号をファン回路60に出力することで、ファン電圧FVを制御する。これにより、CPU91は、ファンモータ812、822の回転速度を制御する。
以下では、メイン処理において、CPU91がファン回路60に対してPWM制御を行い、デューティ比を示すPWM制御信号をファン回路60に出力する処理を「出力処理」という。本実施形態では、後述のS13(図8参照)、S62、S82(図10参照)、およびS102(図9参照)の処理が出力処理である。
「n」を自然数とする。n回目の出力処理で出力されるPWM制御信号が示すデューティ比を「デューティ指令値D(n)」という。(n-1)回目の出力処理で出力されたPWM制御信号が示すデューティ比を「デューティ指令値D(n-1)」という。つまり、n回目の出力処理を今回の出力処理とした場合、(n-1)回目の出力処理は、前回の出力処理となる。
図8に示すように、メイン処理が開始されると、CPU91は、デューティ停止値DSTをデューティ指令値D(n)に設定する(S11)。デューティ停止値DSTは、基準となるデューティ比であり、停止電圧に対応するデューティ比である。
S11の処理において、CPU91がデューティ停止値DSTをデューティ指令値D(n)に設定することで、図12に示すように、時間経過に対してデューティ指令値D(n)をプロットしたグラフL10は、後述のS25の処理が行われる時点T0までデューティ停止値DSTを示す直線となる。
図8に示すように、CPU91は計時するためのタイマカウンタTにタイマ初期値を設定する(S12)。タイマカウンタTはRAM93に記憶される。タイマ初期値は特定の値に限定されないが、本実施形態では「0」である。
CPU91はS11の処理で設定されたデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号PWMをファン回路60に出力する(S13)。ファン回路60において、アナログ変換部62は、CPU91から取得したPWM制御信号をアナログ変換する。DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、アナログ変換結果のデューティ指令値D(n)に応じた電圧に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に印加する。なお、S13の処理の時点では、ON/OFFスイッチ61が非通電状態なので、ファン回路60はファンモータ812、822に電圧を印加しない。CPU91はタイマカウンタTによる計時を開始する(S14)。以上の処理によって空気清浄機1のステートがリセットST0からオフST1に切り替わる(図7に示す矢印A1参照)。
CPU91は第一切替スイッチ8からの検出信号と第二切替スイッチ16からの検出信号に基づいて、第一切替指示を受け付けたかを判断する(S15)。S15の処理では、CPU91は例えば第一切替スイッチ8から検出信号を取得した場合、第一切替指示を受け付けたと判断する。CPU91は、上述した第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作をCPU91が検出する方法に基づいて、第二切替スイッチ16に対するユーザによる操作を検出した場合、第一切替指示を受け付けたと判断する。
CPU91は第一切替指示を受け付けていない場合(S15:NO)、空気清浄機1のステートはオフST1を維持するので、CPU91は処理をS15の判断に戻す。CPU91は第一切替指示を受け付けた場合(S15:YES)、空気清浄機1のステートがオフST1からファン小ST2に切り替わる(図7に示す矢印A2参照)。
CPU91はタイマカウンタTが第一待機時間以上を示すかを判断する(S16)。第一待機時間の長さは、特定の長さに限定されないが、本実施形態では150msである。タイマカウンタTが150ms未満を示す場合(S16:NO)、CPU91は処理をS16の判断に戻す。つまり、CPU91は、空気清浄機1のステートがリセットST0からオフST1に切り替わった時点からS21(図9参照)以降の処理を実行するまでに第一待機時間の間待機する。本実施形態では、空気清浄機1はPWM制御信号を平滑してアナログ値に変換してDC-DCコンバータ63を動作させている。PWM制御信号を平滑化するために必要な時間が第一待機時間に相当する。タイマカウンタTが150ms以上を示す場合(S16:YES)、CPU91は処理をS21(図9参照)の処理に進める。
図9に示すように、CPU91は「H」を示す起動信号をファン回路60に出力する(S21)。これにより、ON/OFFスイッチ61が非通電状態から通電状態となる。このため、DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、デューティ指令値D(n)に応じた電圧に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に印加する。図13に示すように、時間経過に対してファン電圧FVをプロットしたグラフL20は、後述のS25の処理が行われる時点T0までデューティ停止値DST(図12参照)に対応する電圧V0を示す直線となる。このため、後述のS25の処理が行われる時点T0までファンモータ812、822は停止した状態を維持する。
図9に示すように、CPU91はタイマカウンタTにタイマ初期値「0」を設定する(S22)。CPU91はタイマカウンタTによる計時を開始する(S23)。CPU91はタイマカウンタTが第二待機時間以上を示すかを判断する(S24)。第二待機時間は、特定の時間に限定されないが、本実施形態では50msである。
タイマカウンタTが50ms未満を示す場合(S24:NO)、CPU91は処理をS24の判断に戻す。つまり、CPU91は、S21の処理でON/OFFスイッチ61が非通電状態から通電状態に切り替わった時点からS25以降の処理を実行するまでに第二待機時間の間待機する。これにより、ファン回路60が通電状態となった直後の不安定な状態でファン回路60に対してCPU91によるPWM制御が行われることが抑制される。
タイマカウンタTが50ms以上を示す場合(S24:YES)、CPU91は「H」を示すイネーブル信号をファン回路60に出力する(S25)。これにより、DC-DCコンバータ63がインアクティブな状態からアクティブな状態となる。CPU91はファン制御処理を行う(S26)。
図10、図11を参照し、ファン制御処理を説明する。図10に示すように、ファン制御処理が開始されると、CPU91はデューティ目標設定値DTGTにデューティ目標値を設定する(S41)。デューティ目標値は、空気清浄機1のステートに応じた回転速度でファンモータ812、822を駆動するためのファン電圧FVに対応するデューティ比である。デューティ目標値は、空気清浄機1のステートに対応付けられてROM92にあらかじめ記憶される。
具体的には、ファン小ST2に対応するデューティ目標値は、第一電圧(例えば14V)に対応するデューティ比である。ファン中ST3に対応するデューティ目標値は、第二電圧(例えば17V)に対応するデューティ比である。ファン大ST4に対応するデューティ目標値は、第三電圧(例えば20V)に対応するデューティ比である。
CPU91は、デューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT以下であるかを判断する(S42)。デューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT以下の場合(S42:YES)、デューティ指令値D(n)を低下させる必要がなく、つまりファン電圧FVを上昇させる必要がない。この場合、突入電流が発生しないので、CPU91はデューティ指令値D(n)にそのままデューティ目標設定値DTGTを設定する(S81)。
CPU91はS81の処理で設定されたデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号PWMをファン回路60に出力する(S82)。ファン回路60において、DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、PWM制御信号が示すデューティ指令値D(n)としてデューティ目標設定値DTGTに応じた電圧に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に出力する。これにより、ファン電圧FVが急降下する。CPU91は処理をメイン処理に戻す。
デューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGTよりも大きい場合(S42:NO)、デューティ指令値D(n)をデューティ目標設定値DTGTまで低下させる必要があり、つまりファン電圧FVを目標電圧まで上昇させる必要がある。この場合、突入電流が発生する可能性があるので、CPU91は、突入電流の発生を抑制するため、以下の処理を行うことで、ファン電圧FVを目標電圧まで徐々に近づける。
CPU91は制御カウンタDICに所定の制御初期値を設定する(S43)。制御カウンタDICはRAM93に記憶され、後述のS72(図11参照)の処理においてCPU91によって参照される。制御初期値は特定の値に限定されないが、本実施形態では「0」である。
CPU91はデューティ指令値D(n-1)にデューティ指令値D(n)を設定する(S51)。CPU91は、S51の処理で設定されたデューティ指令値D(n-1)を使用し、以下の式(1)に基づいて、デューティ変化量DDを演算する(S52)。
DD={Kp×(D(n-1)-DTGT)}/(2^Kj) ・・・(1)
DD={Kp×(D(n-1)-DTGT)}/(2^Kj) ・・・(1)
つまり、デューティ変化量DDは、デューティ指令値D(n-1)とデューティ目標設定値DTGTとの差分に基づいて比例演算された結果を示す。Kpは積算パラメータ(定数)である。Kjは指数パラメータ(定数)である。
CPU91はS52の処理で演算された結果のデューティ変化量DDが所定値以上であるかを判断する(S53)。所定値は、デューティ指令値D(n)を変化させることが可能な最小単位であり、本実施形態では「1」である。CPU91が第一切替指示を取得した直後、デューティ変化量DDは、比較的大きい。デューティ変化量DDは、出力処理が繰り返し行われるたびに減少する。
デューティ変化量DDが「1」以上の場合(S53:YES)、CPU91は、デューティ指令値D(n-1)からデューティ変化量DDを減算した演算結果「D(n-1)-DD」をデューティ指令値D(n)に設定する(S54)。S54の処理の時点のデューティ指令値D(n-1)は、S42の判断時点のデューティ指令値D(n)である。このため、S54の処理が行われる時点では、デューティ指令値D(n-1)がデューティ目標設定値DTGTよりも大きい。よって、デューティ指令値D(n-1)からデューティ変化量DDが減算されると、演算結果はデューティ目標設定値DTGTにデューティ変化量DD分近づく。
S54の処理において、CPU91が演算結果「D(n-1)-DD」をデューティ指令値D(n)に設定することで、デューティ指令値D(n)に基づくファンモータ812、822での合計の消費電力[W]が、接続端子201が受ける電力[W]よりも小さくなる。
詳しくは後述するが、CPU91はS53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満になるまで、S54の処理を50ms毎に周期的に行う。S54の処理において、CPU91が演算結果「D(n-1)-DD」をデューティ指令値D(n)に設定することで、図12に示すように、時間経過に対してデューティ指令値D(n)をプロットしたグラフL11は、S25の処理が行われた時点T0から、S53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満となる時点T1まで、デューティ停止値DSTからデューティ目標設定値DTGTに漸近する曲線になる。
なお、ファンモータ812、822での合計の消費電力[W]が、接続端子201が受ける電力[W]よりも小さくなる点と、デューティ変化量DDが時間経過に伴って漸近曲線に沿って変化する点の理由は下記の通りである。すなわち、式(1)のKp、Kjは定数であるため、Kp/2^Kjは定数となる。さらには、Kp/2^Kj<1となるように設定される。つまり、デューティ変化量DDはデューティ指令値D(n-1)とデューティ目標設定値DTGTとの差分に比例する。制御開始直後のKp×(D(n-1)-DTGT)/2^Kjの値が最も大きく、時間経過するとKp×(D(n-1)-DTGT)/2^Kjの値が徐々に小さくなりながらゼロに接近していく。よって、時間経過にともなう演算結果は直線的な変化とはならず、制御開始時の値から目標値に漸近する漸近線に沿った変化となる。つまり、ファンモータ812、822に対する供給電圧も漸近線に沿った変化になるため、過大な突入電流は抑制されるのである。このため、CPU91は、ファンモータ812、822での合計の消費電力を、接続端子201が受ける電力よりも小さくできる。
CPU91はS54の処理で設定されたデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT以上であるかを判断する(S61)。詳しくは後述するが、S54の処理で設定されるデューティ指令値D(n)は、デューティ変化量DDが所定値「1」よりも小さくなると、デューティ指令値D(n-1)から変化しなくなる。このため、S54の処理で設定されるデューティ指令値D(n)はデューティ目標設定値DTGTに達しない。
デューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT以上の場合(S61:YES)、CPU91はS54の処理で設定されたデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号PWMをファン回路60に出力する(S62)。ファン回路60において、DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、PWM制御信号が示すデューティ指令値D(n)として、演算結果「D(n-1)-DD」に応じた電圧に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に印加する。図13に示すように、時間経過に対してファン電圧FVをプロットしたグラフL21は、S25の処理が行われた時点T0から、S53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満となる時点T1まで、デューティ停止値DSTに対応する停止電圧(電圧V0)からデューティ目標設定値DTGTに対応する目標電圧(電圧V2)に漸近する曲線になる。
S54の処理において、CPU91が演算結果「D(n-1)-DD」をデューティ指令値D(n)に設定することで、デューティ指令値D(n)がデューティ指令値D(n-1)よりも小さくなる。これにより、S61の処理において、デューティ指令値D(n)に基づくファン電圧FVは、デューティ指令値D(n-1)に基づくファン電圧FVよりも大きくなる。よって、デューティ指令値D(n)に基づくファンモータ812、822の回転速度は、デューティ指令値D(n-1)に基づくファンモータ812、822の回転速度よりも大きくなる。
図10に示すように、CPU91は切替指示を受け付けたかを判断する(S63)。CPU91が切替指示を受け付けていない場合(S63:NO)、空気清浄機1のステートは変更されていない。この場合、CPU91は第三待機時間の間待機する(S64)。第三待機時間の長さは特定の長さに限定されないが、本実施形態では50msである。50ms経過すると、CPU91は処理をS51の処理に戻す。これにより、CPU91はS51、S52、S53:YES、S54、S61:YES、S62、S63:NOの処理を50ms毎に周期的に行う。
CPU91が切替指示を受け付けた場合(S63:YES)、空気清浄機1のステートが変更される。この場合、CPU91は変更後の空気清浄機1のステートがオフST1またはエラーST5かを判断する(S65)。S65の処理では、CPU91は、第二切替指示を受け付けた場合、変更後の空気清浄機1のステートがオフST1であると判断する(S65:YES)(図7に示す矢印A5参照)。CPU91は、エラー条件が成立した場合、変更後の空気清浄機1のステートがエラーST5であると判断する(S65:YES)(図7に示す矢印A6、矢印A7、矢印A8参照)。
空気清浄機1のステートがオフST1またはエラーST5の場合(S65:YES)、CPU91は処理をメイン処理(図9参照)に戻す。空気清浄機1のステートがファン小ST2、ファン中ST3、またはファン大ST4の場合(S65:NO)、CPU91はS41の処理に戻す。この場合、CPU91は変更後の空気清浄機1のステートに応じたデューティ目標値を、デューティ目標設定値DTGTに設定する(S41)。CPU91はS42以降の処理を繰り返す。
S53の判断において、S54の処理が行われるたびに、S52の処理で比例演算された結果のデューティ変化量DDが徐々に小さくなる。所定値が、デューティ指令値D(n)を変化させることが可能な最小単位なので、デューティ変化量DDが所定値未満の場合、S54の処理でデューティ指令値D(n-1)からデューティ変化量DDが減算されても、演算結果はデューティ指令値D(n-1)と同じ大きさになる。このため、デューティ変化量DDが「1」未満になると(S53:NO)、CPU91は、デューティ指令値D(n)について、以下のようにS54の処理での演算とは異なる演算を行う。
図11に示すように、CPU91は制御カウンタDICに「1」を加算する(S71)。CPU91はS71の処理で加算された制御カウンタDICが所定のカウンタ値を示すかを判断する(S72)。カウンタ値は、特定の値に限定されないが、本実施形態では「3」である。
制御カウンタDICが「1」または「2」を示す場合(S72:NO)、CPU91はデューティ指令値D(n)にデューティ指令値D(n-1)を設定する(S73)。この場合、デューティ指令値D(n)はデューティ目標設定値DTGTに近づかない。CPU91は処理をS61の判断に進める。
制御カウンタDICが「3」を示す場合(S72:YES)、CPU91は、デューティ指令値D(n-1)から所定値「1」を減算した演算結果「D(n-1)-1」をデューティ指令値D(n)に設定する(S74)。S74の処理の時点のデューティ指令値D(n-1)は、S42の判断時点のデューティ指令値D(n)である。このため、S74の処理が行われる時点では、デューティ指令値D(n-1)がデューティ目標設定値DTGTよりも大きい。よって、デューティ指令値D(n-1)から所定値「1」が減算されると、演算結果はデューティ目標設定値DTGTに所定値「1」分近づく。CPU91は制御カウンタDICに制御初期値「0」を設定する(S75)。CPU91は処理をS61の判断に進める。
S73またはS74の処理において、CPU91がデューティ指令値D(n-1)または演算結果「D(n-1)-1」をデューティ指令値D(n)に設定することで、図12に示すように、時間経過に対してデューティ指令値D(n)をプロットしたグラフL12は、S53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満となった時点T1から、S61の処理でデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT未満になる時点T2まで、デューティ変化量DDが「1」になるときのデューティ指令値D1からデューティ目標設定値DTGTに近づく直線状になる。
本実施形態では、CPU91がS73の処理を2回実行するたびにS74の処理を1回実行する。S73の処理では、デューティ指令値D(n)はデューティ目標設定値DTGTに近づかないので、S73の処理の分、グラフL12の傾きが緩やかになる。
図10に示すように、CPU91はS73の処理またはS74の処理で設定されたデューティ指令値D(n)に基づいて、上述したS61の判断を行う。S73の処理またはS74の処理で設定されたデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT以上であれば、S73の処理またはS74の処理で設定されたデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号をファン回路60に出力する(S62)。ファン回路60において、DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、PWM制御信号が示すデューティ指令値D(n)として、デューティ指令値D(n-1)または演算結果「D(n-1)-1」に応じた電圧に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に印加する。
図13に示すように、時間経過に対してファン電圧FVをプロットしたグラフL22は、S53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満となった時点T1から、S61の処理でデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT未満になる時点T2まで、デューティ指令値D1に対応する電圧V1からデューティ目標設定値DTGTに対応する目標電圧(電圧V2)に近づく直線状になる。
空気清浄機1のステートが変更されていなければ(S63:NO)、CPU91は上述したS64の処理を行う。CPU91はS73の処理またはS74の処理で設定されたデューティ指令値D(n)に基づいて、上述したS51、S52の処理を行う。
S73の処理またはS74の処理が繰り返されると、S61の処理でデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT未満になる(S61:NO)。この場合、CPU91はデューティ指令値D(n)にデューティ目標設定値DTGTを設定する(S81)。
S81の処理において、CPU91がデューティ目標設定値DTGTをデューティ指令値D(n)に設定することで、図12に示すように、時間経過に対してデューティ指令値D(n)をプロットしたグラフL13は、S61の処理でデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT未満になった時点T2から、デューティ目標設定値DTGTを示す直線となる。
図10に示すように、CPU91はS81の処理で設定されたデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号PWMをファン回路60に出力する(S82)。CPU91は処理をメイン処理に戻す。S82の処理によって、ファン回路60において、DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、PWM制御信号が示すデューティ指令値D(n)としてデューティ目標設定値DTGTに応じた電圧(目標電圧)に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧(目標電圧)をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に出力する。
図13に示すように、時間経過に対してファン電圧FVをプロットしたグラフL23は、S61の処理でデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT未満になった時点T2から、デューティ目標設定値DTGTに対応する目標電圧(電圧V2)を示す直線となる。つまり、S61の処理でデューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGT未満になった時点T2から、ファン電圧FVが目標電圧(電圧V2)に固定される。よって、ファンモータ812、822は、それぞれ、目標電圧に応じた回転速度で駆動する状態を維持する。
図9の説明に戻る。CPU91は空気清浄機1のステートがオフST1またはエラーST5かを判断する(S91)。空気清浄機1のステートがファン小ST2、ファン中ST3、ファン大ST4の場合(S91:NO)、CPU91は第一切替指示を受け付けたかを判断する(S92)。CPU91が第一切替指示を受け付けていない場合(S92:NO)、空気清浄機1のステートは変更されていない。この場合、CPU91は処理をS91の判断に戻す。
CPU91が第一切替指示を受け付けた場合(S92:YES)、空気清浄機1のステートが変更される(図7に示す矢印A2、矢印A3、矢印A4参照)。この場合、CPU91は、変更後の空気清浄機1のステートに応じて、デューティ目標設定値DTGTに設定するためのデューティ目標値を変更する(S93)。CPU91は処理をS26の処理に戻す。これにより、図10に示すように、CPU91は、変更後のデューティ目標値をデューティ目標設定値DTGTに設定し(S41)、S42以降の処理を行う。
S91の処理で空気清浄機1のステートがオフST1またはエラーST5の場合(S91:YES)、CPU91はデューティ指令値D(n)にデューティ停止値DSTを設定する(S101)。CPU91はS101の処理で設定されたデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号PWMをファン回路60に出力する(S102)。ファン回路60において、DC-DCコンバータ63は、ファン回路60に入力される電圧を、PWM制御信号が示すデューティ指令値D(n)としてデューティ停止値DSTに応じた電圧に変換する。DC-DCコンバータ63は、変換後の電圧をファン電圧FVとしてファンモータ812、822に印加する。これにより、ファン電圧FVが停止電圧まで急降下する。よって、ファンモータ812、822の駆動が停止する。
CPU91は「L」を示すイネーブル信号をファン回路60に出力する(S103)。これにより、DC-DCコンバータ63がアクティブな状態からインアクティブな状態となる。CPU91は「L」を示す起動信号をファン回路60に出力する(S104)。これにより、ON/OFFスイッチ61が通電状態から非通電状態となる。CPU91は処理をS12の処理に戻す。
以上説明したように、CPU91は、デューティ指令値D(n-1)と、デューティ目標設定値DTGTとの差分に基づいて比例演算された結果のデューティ変化量DDが所定値「1」に達するまで、S54の処理において、デューティ指令値D(n-1)がデューティ目標設定値DTGTに近づくようにデューティ指令値D(n-1)に対してデューティ変化量DDが減算された結果「D(n-1)-DD」を、デューティ指令値D(n)に周期的に設定する。これによれば、デューティ指令値D(n)が急低下しにくいので、ファン電圧FVが急上昇しにくい。よって、CPU91は、突入電流の発生を抑制するという利点に貢献する。
ファン電圧FVの制御として、ファン電圧FVをPI(比例・積分)制御する方法が考えられる。この場合、積分項の演算によるマイコン90の制御負荷が大きくなる。このため、マイコン90の演算能力が低いと、マイコン90による他の制御に不具合が発生する可能性がある。このため、ファン電圧FVをPI(比例・積分)制御する方法では、処理能力の高いマイコン90が要求される可能性がある。さらに、残留偏差分を過去の積分項で処理する方法も考えられる。この場合においても、マイコン90による積分項の演算が必要になる。さらに、演算された積分項を記憶しておくため、マイコン90の記憶領域が圧迫される可能性がある。したがって、残留偏差分を過去の積分項で処理する方法でも、処理能力の高いマイコン90が要求される可能性がある。
CPU91は、デューティ変化量DDが所定値「1」に達した場合、デューティ指令値D(n)がデューティ目標設定値DTGTに達するまで、S74の処理において、デューティ指令値D(n-1)がデューティ目標設定値DTGTに近づくようにデューティ指令値D(n-1)に対して所定値「1」が減算された結果「(D(n-1)-1)」を、デューティ指令値D(n)に周期的に設定する。これによれば、積分項を演算することなく、所定値が減算されるので、CPU91による演算が簡略化される。よって、CPU91は、マイコン90への制御負荷を低減するという利点に貢献する。これにより、CPU91は、処理能力の高いマイコン90が要求される可能性を低減するという利点に貢献する。
時間経過に対してデューティ指令値D(n)をプロットしたグラフL11は、S25の処理が行われた時点T0から、S53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満となる時点T1まで、デューティ停止値DSTからデューティ目標設定値DTGTに漸近する曲線になる。これによれば、ファン電圧FVが急上昇することが抑制される。よって、CPU91は、突入電流の発生を抑制するという利点に貢献する。
CPU91は、S73の処理を2回するたびにS74の処理を1回行う。S73の処理では、デューティ指令値D(n)は、デューティ指令値D(n-1)から変化しない。このため、CPU91は、デューティ指令値D(n)の急な変化に伴って突入電流が発生することを抑制するという利点に貢献する。
接続端子201は、規格によって定められた電流上限値を有する。CPU91は、突入電流の発生を抑制することで、電流上限値を超える電流が接続端子201を介して流れることを抑制するという利点に貢献する。
外部電源から供給される電力に制限がある状態でファンモータ812、822が駆動する場合がある。この場合、デューティ指令値D(n)に基づくファンモータ812、822での合計の消費電力[W]が、接続端子201が受ける電力[W]よりも大きいと、ファンモータ812、822の駆動に不具合が生じる可能性がある。本実施形態では、デューティ指令値D(n)に基づくファンモータ812、822での合計の消費電力[W]が、接続端子201が受ける電力[W]よりも小さい。よって、CPU91は、外部電源から供給される電力に制限がある状態でファンモータ812、822が駆動する場合でも、ファンモータ812、822の駆動に不具体が発生することを抑制するという利点に貢献する。
デューティ指令値D(n)に基づくファンモータ812、822の回転速度は、デューティ指令値D(n-1)に基づくファンモータ812、822の回転速度よりも大きくなる。これにより、CPU91がS62の処理でデューティ指令値D(n)を示すPWM制御信号をファン回路60に出力するたびに、ファンモータ812、822の回転速度が連続的に大きくなる。よって、CPU91は、第一切替指示が空気清浄機1に入力された場合に、ファン813、813から突風が発生することを抑制するという利点に貢献する。
CPU91は、S15、S92、S63の処理において、第一切替スイッチ8または第二切替スイッチ16を介して第一切替指示を受け付ける。これによれば、ユーザがファンモータ812、822の回転速度、つまり吹出口55、56から吹き出される風の強さを変更できる。
例えば、記憶対象TSを構成する3つ以上のAD値のうち、最大値または最小値は、ノイズの可能性がある。CPU91は、S15、S92、S63の処理において、記憶対象TSを構成する3つ以上のAD値のうち、最大値よりも小さく且つ最小値よりも大きいAD値に基づいて、切替指示を受け付ける。これによれば、CPU91は、ノイズの可能性があるAD値を排除した記憶対象TSに基づいて、切替指示を受け付ける。よって、CPU91は、ユーザによる第二切替スイッチ16の操作を精度よく検出するという利点に貢献する。
CPU91は、S15、S92、S63の処理において、リングバッファ931に記憶された複数の平均値のうち、ON閾値以上となる平均値の個数が第一所定個数以上の場合、切替指示を受け付ける。これによれば、複数の平均値によってユーザによる第二切替スイッチ16の操作が検出される。よって、CPU91は、ユーザによる第二切替スイッチ16の操作を精度よく検出するという利点に貢献する。
上記実施形態において、ファンモータ812、822が本発明の「モータ」に相当する。ファン回路60が本発明の「電圧制御部」に相当する。CPU91が本発明の「コンピュータ」と「プロセッサ」に相当する。S13、S62、S82、S102の処理が本発明の「出力処理」に相当する。S15、S92、S63の処理が本発明の「受付処理」に相当する。S11の処理が本発明の「第一設定処理」に相当する。S54の処理が本発明の「第二設定処理」に相当する。S74の処理が本発明の「第三設定処理」に相当する。S73の処理が本発明の「第四設定処理」に相当する。接続端子201が本発明の「端子」に相当する。第一切替スイッチ8または第二切替スイッチ16が本発明の「スイッチ」に相当する。S15、S92、S63の処理が本発明の「取得処理」に相当する。
本発明は、上記実施形態から種々変更されてもよい。例えば、ファンモータ812、822の個数は、1個でもよいし、3個以上でもよい。ファン回路60の構成は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態では、空気清浄機1は、空気清浄機1のステートがオフST1からファン小ST2に変更された場合、空気清浄機1のステートがファン小ST2からファン中ST3に変更された場合等、空気清浄機1のステートの変更に伴ってファンモータ812、822の回転速度を段階的に増加させる。これに対し、空気清浄機1は、ファンモータ812、822の回転速度が連続的に増加するように構成されてもよい。
空気清浄機1は、空気清浄機1のステートの変更に伴ってファンモータ812、822の回転速度を3段階(ファン小ST2、ファン中ST3、ファン大ST4)で増加させる。これに対し、ファンモータ812、822の回転速度は、1段階または2段階のみ設けられてもよいし、4段階以上設けられてもよい。
上記実施形態では、ユーザが第一切替スイッチ8または第二切替スイッチ16を操作することで、CPU91は空気清浄機1のステートをオフST1からファン小ST2、ファン小ST2からファン中ST3等に変更する。これに対し、CPU91は、例えば埃センサ18からの検出結果に基づいて、空気清浄機1のステートを変更してもよい。より詳細には、CPU91は、埃センサ18によって検出された埃量が基準量を超えた場合に、空気清浄機1のステートをファン小ST2からファン中ST3に変更してもよい。
空気清浄機1のステートの遷移は、上記実施形態に限定されない。例えば、空気清浄機1のステートは、ファン大ST4からファン中ST3またはファン小ST2に切り替わってもよいし、ファン小ST2またはファン中ST3からオフST1に切り替わってもよいし、オフST1からファン中ST3またはファン大ST4に切り替わってもよい。
上記実施形態において、第二所定個数は、複数の記憶エリアR0~R10の個数の半数を超える個数でなくてもよく、例えば1個でもよい。つまり、1つの平均値が閾値を超えた場合に、CPU91は切替指示を受け付けたと判断してもよい。CPU91が切替指示を受け付けたかを判断する場合に、リングバッファ931が使用されなくてもよい。CPU91が埃量を検出する方法も同様に変更されてもよい。
CPU91は、S73の処理を2回するたびにS74の処理を1回行う。これに対し、S73の処理を省略してもよい。つまり、CPU91は、デューティ変化量DDが所定値「1」に達した場合、S73の処理を行うことなくS74を繰り返してもよい。CPU91はS73の処理を1回または3回以上行うたびにS74の処理を1回または複数回繰り返してもよい。
CPU91は、デューティ変化量DDが所定値に達した場合(S53:NO)、処理をS71の処理に進めることなく、S81の処理に進めてもよい。DC-DCコンバータ63は、CPU91からのPWM制御信号が示すデューティ比が大きいほど、大きい電圧をファンモータ812、822に印加してもよい。この場合、S54の処理では、CPU91はデューティ指令値D(n-1)からデューティ変化量DDを加算した演算結果「D(n-1)+DD」をデューティ指令値D(n)に設定すればよい。さらに、S74の処理では、CPU91は、デューティ指令値D(n-1)から所定値「1」を加算した演算結果「D(n-1)+1」をデューティ指令値D(n)に設定すればよい。
時間経過に対してデューティ指令値D(n)をプロットしたグラフL11は、S25の処理が行われた時点T0から、S53の処理でデューティ変化量DDが「1」未満となる時点T1まで、デューティ停止値DSTからデューティ目標設定値DTGTに漸近する曲線にならなくてもよい。
接続端子201は、USB TYPE-C(登録商標)の規格に定められた端子でなくてもよく、例えばAC-DCアダプタが接続される端子であってもよい。接続端子201は、規格によって定められた電流上限値を有しなくてもよい。空気清浄機1にはバッテリから電源が供給されてもよい。接続端子201が設けられる位置は、上記実施形態に限定されない。
所定値は、デューティ指令値D(n)を変化させることが可能な最小単位よりも大きくてもよい。エラー条件は、上記実施形態に限定されない。例えば、埃センサ18によって検出された埃量に基づいて空気清浄機1のステートがエラーST5に変更されてもよい。
エラーST5からの復帰方法は、本実施形態では電源の再起動で復帰させていたが、電源ONのまま第一切替スイッチ8を長押しして、空気清浄機1のステートをオフST1にすることも可能である。
1 空気清浄機
8 第一切替スイッチ
16 第二切替スイッチ
60 ファン回路
91 CPU
201 接続端子
812、822 ファンモータ
813、823 ファン
8 第一切替スイッチ
16 第二切替スイッチ
60 ファン回路
91 CPU
201 接続端子
812、822 ファンモータ
813、823 ファン
Claims (11)
- ファンを回転させるモータを駆動するための電圧制御部を制御する空気清浄機のコンピュータに、
前記電圧制御部に対してPWM制御を行う処理であって、デューティ比を示すPWM制御信号を前記電圧制御部に出力する出力処理と、
前記電圧制御部によって前記モータに印加される電圧を目標電圧まで上昇させる指示を受け付ける受付処理と、
前記受付処理によって前記指示が受け付けられた場合、前記目標電圧に応じた前記デューティ比である目標設定値を設定する第一設定処理と、
前記出力処理によって前回出力された前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n-1)と、前記第一設定処理によって設定された前記目標設定値との差分に基づいて比例演算された結果の第一演算値が所定値に達するまで、前記指令値(n-1)が前記目標設定値に近づくように前記指令値(n-1)に対して前記第一演算値が加算または減算された結果の第二演算値を、前記出力処理によって今回出力される前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n)に周期的に設定する第二設定処理と
を実行させることを特徴とする電圧制御プログラム。 - 前記コンピュータに、
前記第一演算値が前記所定値に達した場合、前記指令値(n)が前記目標設定値に達するまで、前記指令値(n-1)が前記目標設定値に近づくように前記指令値(n-1)に対して前記所定値が加算または減算された結果の第三演算値を、前記指令値(n)に周期的に設定する第三設定処理を実行させることを特徴とする請求項1に記載の電圧制御プログラム。 - 前記第二設定処理は、時間経過に対して前記指令値(n)をプロットしたグラフが、基準となる前記デューティ比から前記目標設定値に漸近する曲線になる前記第二演算値を、前記指令値(n)に周期的に設定することを特徴とする請求項1に記載の電圧制御プログラム。
- 前記コンピュータに、
前記第一演算値が前記所定値に達した場合、前記指令値(n)が前記目標設定値に達するまで、前記指令値(n-1)を前記指令値(n)に周期的に設定する第四設定処理を実行させ、
前記第四設定処理を第一所定回数実行させるたびに前記第三設定処理を第二所定回数実行させることを特徴とする請求項2に記載の電圧制御プログラム。 - ファンと、
前記ファンを回転させるモータと、
前記モータを駆動するための電圧制御部と、
前記電圧制御部を制御するプロセッサと
を備え、
前記プロセッサは、
前記電圧制御部に対してPWM制御を行う処理であって、デューティ比を示すPWM制御信号を前記電圧制御部に出力する出力処理と、
前記電圧制御部によって前記モータに印加される電圧を目標電圧まで上昇させる指示を受け付ける受付処理と、
前記受付処理によって前記指示が受け付けられた場合、前記目標電圧に応じた前記デューティ比である目標設定値を設定する第一設定処理と、
前記出力処理によって前回出力された前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n-1)と、前記第一設定処理によって設定された前記目標設定値との差分に基づいて比例演算された結果の第一演算値が所定値に達するまで、前記指令値(n-1)が前記目標設定値に近づくように前記指令値(n-1)に対して前記第一演算値が加算または減算された結果の第二演算値を、前記出力処理によって今回出力される前記PWM制御信号が示す前記デューティ比である指令値(n)に周期的に設定する第二設定処理と
を実行することを特徴とする空気清浄機。 - 外部電源から供給される電力を受ける端子であって、規格によって定められた電流上限値を有する端子を備え、
前記電圧制御部は、前記出力処理によって出力される前記PWM制御信号に基づいて、前記端子を介して供給される前記電力を前記モータに供給する
ことを特徴とする請求項5に記載の空気清浄機。 - 前記プロセッサは、前記第二設定処理において、前記指令値(n)に基づく消費電力が、前記端子が受ける前記電力よりも小さくなる前記指令値(n)を周期的に設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の空気清浄機。 - 前記プロセッサは、前記第二設定処理において、前記指令値(n)に基づく前記モータの回転速度が、前記指令値(n-1)に基づく前記モータの回転速度よりも大きくなる前記指令値(n)を周期的に設定する
ことを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の空気清浄機。 - ユーザによる操作によって前記指示が入力されるスイッチを備え、
前記プロセッサは、前記受付処理において、前記スイッチを介して前記指示を受け付ける
ことを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の空気清浄機。 - 前記スイッチは、前記スイッチから離れた位置に位置する対象物を検出し、且つ前記スイッチから前記対象物までの距離に応じた信号を前記プロセッサに出力する非接触スイッチであり、
前記プロセッサは、
前記信号に応じた前記距離を3回以上取得する取得処理を実行し、
前記受付処理において、前記取得処理によって取得された3回以上の前記信号に応じた3つ以上の前記距離のうち、最大値よりも小さく且つ最小値よりも大きい前記距離に基づいて、前記指示を受け付ける
ことを特徴とする請求項9に記載の空気清浄機。 - 前記スイッチは、前記スイッチから離れた位置に位置する対象物を検出し、且つ前記スイッチから前記対象物までの距離に応じた信号を前記プロセッサに出力する非接触スイッチであり、
前記プロセッサは、
前記信号に応じた前記距離を複数回取得する取得処理を実行し、
前記受付処理において、前記取得処理によって複数回取得された前記距離のうち、所定距離以上となる前記距離の個数が所定個数以上の場合、前記指示を受け付ける
ことを特徴とする請求項9に記載の空気清浄機。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022123425A JP2024020888A (ja) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 電圧制御プログラムと空気清浄機 |
PCT/JP2023/025547 WO2024029283A1 (ja) | 2022-08-02 | 2023-07-11 | 電圧制御プログラムと空気清浄機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022123425A JP2024020888A (ja) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 電圧制御プログラムと空気清浄機 |
Publications (1)
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JP2024020888A true JP2024020888A (ja) | 2024-02-15 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022123425A Pending JP2024020888A (ja) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 電圧制御プログラムと空気清浄機 |
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JP (1) | JP2024020888A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3684573B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2005-08-17 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
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JP2012194617A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Lixil Corp | 操作入力装置 |
-
2022
- 2022-08-02 JP JP2022123425A patent/JP2024020888A/ja active Pending
-
2023
- 2023-07-11 WO PCT/JP2023/025547 patent/WO2024029283A1/ja unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2024029283A1 (ja) | 2024-02-08 |
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