JP3148527B2

JP3148527B2 - モータ駆動気泡ジェットバスとそのモータ駆動装置

Info

Publication number: JP3148527B2
Application number: JP17139494A
Authority: JP
Inventors: 恵津子梶田; 一雅六嶋; 眞人鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH0833690A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ駆動気泡ジェ
ットバスとそのモータ駆動装置に関するものである。さ
らに詳しくは、この発明は、モータの回転の脱調や発熱
を抑えることができ、信頼性が高く、安定したポンプ動
作が可能な、モータ駆動気泡ジェットバスとこれに用い
るモータ駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】快適な生活と健康増進への関心の高まり
とともに浴槽に気泡ジェットを発生させる気泡ジェット
バスが普及してきている。この気泡ジェットバスでは、
たとえば図１２に示したように、浴槽（１）には浴湯を
循環させる循環ポンプ（２）が直接取付けられ、浴槽
（１）の背側には気泡混じりの浴湯を噴射する気泡ノズ
ル（３）が設けられ、給水管（４）にて循環ポンプ
（２）と接続されている。また、浴槽（１）のフランジ
面には空気吸込部（５）が設けられ、この空気吸込部
（５）と気泡ノズル（３）とを空気配管により連結し、
これにより気泡ノズル（３）に空気を供給できるように
している。

【０００３】そして循環ポンプ（２）にはこれに備えた
モータの制御のために制御回路部（７）が配設されてい
る。このような構成の気泡ジェットバスでは、制御電源
やＡＣ／ＤＣコンバータ等を有する制御ボックス（８）
を介して操作スイッチ（９）により、気泡ノズル（３）
からの気泡ジェット噴出のための循環ポンプ（２）のモ
ータの駆動、停止を指示するようになっている。

【０００４】しかしながら、従来の気泡ジェットバスで
は、循環ポンプ（２）に大容量のブラシレスモータが用
いられており、ブラシレスモータの内部に設けられたセ
ンサとしてのホール素子によりロータである永久磁石の
位置を検出し、その検出信号によって通電するコイルを
切替えることにより駆動しているため、前記の制御回路
部（７）として、位置検出回路や駆動制御回路、そして
増幅回路等を設けざるを得ず、これによる不都合が避け
られなかった。

【０００５】すなわち、従来の気泡ジェットバスでは、
図１３に示したように、センサとしてのホール素子、位
置検出回路、駆動制御回路、増幅回路等の制御回路部を
モータ駆動装置に配設していた。このため、ロータの駆
動による振動や発熱がホール素子の信頼性を低下させ、
また、防湿に対する慎重な配慮も欠かせなかった。この
ような信頼性の低下や防湿に対しての対策は大変面倒
で、特にセンサ等の交換などのメンテナンスは、一般住
宅の設置条件では大がかりな工事となり、そのための労
力や費用は大きな負担となっていた。

【０００６】また、従来の気泡ジェットバスでは、極め
て限られたスペース、より具体的にはフランジ面下部の
内側に、モータ本体と制御回路部（７）とを同時に納め
ることは容易でなく、気泡ジェットバスの設計上の大き
な制約となっていた。このため、気泡ジェットバスにつ
いては、モータ駆動装置の信頼性が高く、より小型で、
施工、メンテナンスが容易で、経済性並びに利便性に優
れた、新しいモータ駆動気泡ジェットバスの実現が望ま
れていた。

【０００７】そこでこの発明の発明者は、このような問
題を解決するために、気泡ジェット発生用のセンサレス
ブラシレスモータ駆動装置を備え、モータの回転部から
分離配置された制御回路部により回転部が遠隔駆動制御
されるモータ駆動気泡ジェットバスであって、制御回路
部がスイッチングパルス制御装置とスイッチング素子と
を有し、スイッチングパルス制御装置はスイッチングパ
ルスを発生し、このスイッチングパルスに沿ってスイッ
チング素子が回転部のコイルへ通電するモータ駆動気泡
ジェットバスを提案している。

【０００８】このモータ駆動気泡ジェットバスでは、モ
ータ駆動装置にホール素子を使用せず、しかもモータの
回転部と制御回路部とを切り離し、分離して配置し、制
御回路部による回転部の遠隔駆動制御を可能としてい
る。従来のように、センサであるホール素子を使用しな
いため、モータの回転にともなう振動や発熱による信頼
性の低下、防湿性は何ら心配なく、制御回路部を回転部
から分離しているため、循環ポンプの小型化が可能とな
り、配管の簡略化、施工性の向上等が図られる。もちろ
んメンテナンスは容易で、大がかりな工事が解消され、
労力や費用が軽減される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】だが、上記のセンサレ
スブラシレスモータ駆動装置を用いるモータ駆動気泡ジ
ェットバスには、実用的にはさらに工夫が必要とされ
る。それと言うのも、センサとしてホール素子を備えた
従来のモータ駆動装置ではセンサにより緩やかに周波数
変動が起こっているのに対し、強制パルスを用いるセン
サレスブラシレスモータ駆動装置では、周波数の増減分
がデジタル的に制御されることになるからである。つま
り、結果として周波数変動に余分なトルクが必要とさ
れ、このため、周波数変更時にモータの回転に脱調が生
じやすいのである。

【００１０】また、強制パルスによるセンサレスブラシ
レスモータ駆動装置では、回転時にスイッチングパルス
の波形の開時間が長くなるため大電流が流れやすく、そ
の結果、周波数固定時に発熱しやすいという問題もあっ
た。そこで、この発明は、モータの回転の脱調や発熱を
抑えることができ、信頼性が高く、安定したポンプ動作
が可能な、改良されたモータ駆動気泡ジェットバスとそ
のモータ駆動装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、気泡ジェット発生用のセンサレ
スブラシレスモータ駆動装置を備えたモータ駆動気泡ジ
ェットバスであって、モータ駆動装置において回転部か
ら分離配置された制御回路部がスイッチングパルス制御
装置とスイッチング素子とを有し、スイッチングパルス
制御装置は、一周期内に１／２時間通電させるスイッチ
ングパルスを発生し、このスイッチングパルスに沿って
スイッチング素子が動作し、通電するコイルを切替えて
モータを回転させ、モータの回転速度を制御するととも
に、モータの回転開始前に、スイッチングパルス制御装
置は、ロータ位置修正信号を発信し、スイッチング素子
の動作によりコイルに断続的に通電し、ロータの位置を
正位置に位置合わせさせ、モータの回転周波数の固定時
には、スイッチングパルス制御装置は、固定前の通電時
のパルスを一部カットしたスイッチングパルスを発生
し、これにより、回転数を保持したまま通電率を抑制す
ることを特徴とするモータ駆動気泡ジェットバス。を提
供する。

【００１２】また、この発明は、気泡ジェットバス用の
センサレスブラシレスモータ駆動装置であって、回転部
から分離配置された制御回路部がスイッチングパルス制
御装置とスイッチング素子とを有し、スイッチングパル
ス制御装置は、一周期内に１／２時間通電させるスイッ
チングパルスを発生し、このスイッチングパルスに沿っ
てスイッチング素子が動作し、通電するコイルを切替え
てモータを回転させ、モータの回転速度を制御するとと
もに、モータの回転開始前に、スイッチングパルス制御
装置は、ロータ位置修正信号を発信し、スイッチング素
子の動作によりコイルに断続的に通電し、ロータの位置
を正位置に位置合わせさせ、モータの回転周波数の固定
時には、スイッチングパルス制御装置は、固定前の通電
時のパルスを一部カットしたスイッチングパルスを発生
し、これにより、回転数を保持したまま通電率を抑制す
ることを特徴とする気泡ジェットバス用モータ駆動装置
を提供する。

【００１３】

【作用】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスとモー
タ駆動装置では、センサレスの回転部と制御回路部とが
分離して配置され、制御回路部は、図１に示したよう
に、スイッチングパルスを発生するスイッチングパルス
制御装置と、このスイッチングパルス制御装置が発生す
るスイッチングパルスに沿って動作し、通電するコイル
を切替えてモータを回転させ、モータの回転速度を制御
するスイッチング素子とを有する。

【００１４】スイッチングパルス制御装置は、一周期内
に１／２時間通電させるスイッチングパルスを発生し、
このスイッチングパルスに沿ってスイッチング素子は、
通電コイルを切替え、ロータを回転させ、その回転速度
を制御する。モータの駆動制御については、一般にＰＷ
Ｍ制御が、正弦波に近いコイル通電波形を実現するため
に三角波をキャリアとするものとして知られている。し
かしながら、このＰＷＭ制御では、スイッチング素子を
高速で操作するため、低クラスのマイクロコンピュータ
ではメモリや処理速度の点でＰＷＭ制御を実現しにく
く、高周波のノイズがでやすい等の問題がある。また、
従来のセンサを備えたブラシレスモータ装置では、コイ
ル電流波形がパルス的になり、ロータの回転がスムーズ
でなく、脱調しやすいという欠点がある。

【００１５】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスと
モータ駆動装置では、上記の通り、スイッチングパルス
制御装置から一周期内に１／２時間通電するスイッチン
グパルスを発生させ、このスイッチングパルスに沿って
スイッチング素子が通電コイルを切替えてロータを回転
させるため、より滑らかなコイル電流波形が得られ、ス
ムーズなロータの回転が可能となる。低クラスのマイク
ロコンピュータであっても、脱調しにくく、回転安定性
が向上し、消費電力の低下が図れる。

【００１６】また、従来の一般的なブラシレスモータの
センサレス技術では、最初の強制的な信号によって各相
の巻線への通電状態を切替えて初期回転を起こし、回転
子が回転してから３相の固定子のうちの通電休止中の巻
線に現れる発電波形を利用して各相の巻線への通電状態
を切替えるモータ駆動装置が考えられているが、このモ
ータ駆動装置では、初期回転を起こさせる制御ブロック
と、回転子が回転してからの逆起電力を利用して回転子
を回転させる制御ブロックの両方が必要となる。しか
も、電流の切替えが急峻に行われるため、不要な振動や
騒音といった不都合もある。

【００１７】これに対し、この発明のモータ駆動気泡ジ
ェットバスとモータ駆動装置では、スイッチングパルス
制御装置からスイッチングパルスを発生させ、スイッチ
ング素子に送り、そのスイッチングパルスに沿ってスイ
ッチング素子を動作させてモータを回転させるため、逆
起電力を利用せずにモータを回転させることができる。
したがって、振動、騒音の少ないモータの駆動制御が可
能となる。さらに、これまでの強制パルスによるセンサ
レスブラシレスモータの制御技術では、初期のロータの
位置に関わらずコイルへの通電が開始されており、通電
されたコイルの磁極とロータの磁極が引き合う場合には
スムーズに回転するが、双方の磁極が同一で、反発力が
生ずる場合には、逆回転して脱調するという問題があ
る。

【００１８】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスと
モータ駆動装置では、前記の通り、モータの回転開始前
に、スイッチングパルス制御装置がロータ位置修正信号
を発信し、スイッチング素子の動作によりコイルに断続
的に通電し、ロータの位置を正位置に調整回動させ、位
置合わせするため、正位置になった状態においてスイッ
チングパルスの発生によりモータを回転させることがで
きる。

【００１９】これにより、ロータの位置不良による脱調
の問題が解決され、また、ロータの位置修正にかかる時
間を短縮することも可能となる。さらにこの発明のモー
タ駆動気泡ジェットバスとモータ駆動装置では、モータ
の回転周波数の固定時には、スイッチングパルス制御装
置が固定前の通電磁のパルスを一部カットしたスイッチ
ングパルスを発生し、これにより、回転数を保持したま
ま通電率を抑制し、各コイルに大電流が流れるのを防止
することができる。

【００２０】

【００２１】したがって、コイルには適正な電流が流
れ、モータの発熱が抑えられる。以下、実施例を示し、
さらに詳しくこの発明のモータ駆動気泡ジェットバスと
モータ駆動装置について説明する。

【００２２】

【実施例】添付した図面の図２は、この発明のモータ駆
動気泡ジェットバスを例示した斜視図である。たとえば
この図２に例示したように、浴槽（１）には浴湯を循環
させる循環ポンプ（２）が直接取付けられており、この
循環ポンプ（２）には、この発明のモータ駆動装置の回
転部が内蔵されている。一方、制御回路部は循環ポンプ
（２）に配設されておらず、回転部から分離して配置さ
れている。

【００２３】浴槽（１）の背側には気泡混じりの浴湯を
噴出する気泡ノズル（３）が設けられ、給水管（４）に
て循環ポンプ（２）と接続されている。また、浴槽
（１）のフランジ面には空気吸込部（５）が設けられて
おり、この空気吸込部（５）と気泡ノズル（３）とを空
気配管（６）によって連結している。これにより、気泡
ノズル（３）に空気が供給できるようにしている。

【００２４】この構成において、操作パネル（１０）に
より各運転パターンの選択、流量の強弱調整、噴流変化
の周波数調整などが行える。操作パネル（１０）からの
信号は、制御回路部（１１）に伝えられ、制御回路部
（１１）においてスイッチングパルス制御装置がスイッ
チングパルスを発生し、これに沿ってスイッチング素子
が動作し、循環ポンプ（２）の回転部の動作が制御され
る。

【００２５】制御回路部（１１）は、図２からも明らか
なように、循環ポンプ（２）の回転部より分離配置され
ており、回転部は、この制御回路部（１１）により遠隔
駆動制御される。このような制御回路部（１１）と循環
ポンプ（２）の回転部とはコイル用電線のみで接続され
る。このため、浴槽（１）のフランジ面下部の内側に制
御回路部（１１）を納めずにすみ、循環ポンプ（２）の
小型化が可能であり、施工、メンテナンスが容易とな
る。

【００２６】制御回路部（１１）は、図１にも示したよ
うに、スイッチングパルス制御装置とスイッチング素子
とを有し、スイッチングパルス制御装置は、一周期内に
１／２時間通電させるスイッチングパルスを発生し、こ
のスイッチングパルスに沿ってスイッチング素子が動作
し、通電するコイルを切替えてモータを回転させ、モー
タの回転速度を制御する。

【００２７】図３は、一周期内に１／２時間通電するス
イッチングパルスをスイッチングパルス制御装置より発
生させ、スイッチング素子により通電コイルを切替えて
モータのロータを回転させる場合の入力信号波形と電流
波形を例示したものである。また、図４は、図３に示し
た波形の各部〜に相当する回転部の配置状態を例示
したものである。そして、図５は、従来のセンサ方式に
よる入力信号波形と電流波形を、図６は、図５に示した
波形の各部〜に相当する回転部の配置状態を例示し
たものである。

【００２８】図３および図４に示したこの発明のモータ
駆動装置の場合と、図５および図６に示した従来のセン
サ方式の場合との対比より明らかなように、この発明の
モータ駆動装置では、図３に示したように、一周期の１
／２が「開」、１／２が「閉」となる信号としているた
め、従来のセンサ方式の場合よりも滑らかな電流波形が
得られ、スムーズな回転が可能となっている。実際、図
７は、この発明のモータ駆動装置により得られた１４０
０ｒｐｍ回転時の実測電流波形であり、図８は、従来の
センサ方式の場合の１４００ｒｐｍ回転時の実測電流波
形である。この発明のモータ駆動装置により得られる電
流波形の方が滑らかであることがわかる。モータのロー
タの回転終了時には、図４に示した配置位置で停止さ
せるようにする。しかしながら、必ずしもこの配置位置
で停止しないこともあるため、この発明のモータ駆動
気泡ジェットバスとモータ駆動装置では、ロータの位置
を修正するために、モータの回転開始前に、図１に示し
たスイッチングパルス制御装置からロータ位置修正信号
を発信させ、スイッチング素子を動作させて、図９に示
したように、断続的に通電し、ロータの位置を正位置ま
で回転させ、位置合わせする。なお、この位置合わせは
回転終了時にも行うことができ、この場合には、回転終
了時のロータの位置が固定する。

【００２９】このようにすることで、回転開始時のロー
タの位置不良による脱調が防止され、回転信頼性が向上
し、しかもロータの位置修正にかかる時間の短縮化が図
れる。図１０は、この発明のモータ駆動気泡ジェットバ
スとモータ駆動装置におけるモータの回転周波数の変更
および固定時の制御について例示したものである。

【００３０】モータの回転周波数の変更については、強
もしくは弱のモータの回転数まで徐々に所定の通電時間
内に回転数を増減させる。たとえば、・スタート時から強回転まで１８ステップ：５秒・強回転から弱回転まで１０ステップ：２秒なお、強回転は、たとえば４０ｌ／ｍ（２７０３ｒｐ
ｍ）、弱回転は、たとえば２５ｌ／ｍ（１６１３ｒｐ
ｍ）の流量を確保するものとしている。

【００３１】モータの回転周波数の固定時には、強・弱
回転の回転数を保持したまま通電率だけを、たとえば以
下のようにして徐々に変更する。これにより、モータの
発熱が抑えられる。・強回転時２ステップ：通電率９７％・弱回転時８ステップ：通電率５１％このような通電率の制御は、図１１に示したように、固
定前の通電時のパルスを一部カットしたスイッチングパ
ルスによって実現される。

【００３２】以上のモータの回転周波数変更時の制御に
より、回転周波数変更時のモータの回転の脱調が抑えら
れ、また、回転周波数固定時の制御によりモータの発熱
が抑えられる。もちろん、この発明のモータ駆動気泡ジ
ェットバスとモータ駆動装置は以上の例に限定されるこ
とはない。その細部において様々な態様が可能であるこ
とは多言を要しない。

【００３３】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、モータの回転の脱調や発熱を抑えることができる。
信頼性の高い、安定したポンプ動作が可能なモータ駆動
気泡ジェットバスとこれに用いるモータ駆動装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスとその
モータ駆動装置における制御回路部の概略を示したブロ
ック図である。

【図２】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスを例示
した斜視図である。

【図３】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスとその
モータ駆動装置における入力信号波形図と電流波形図で
ある。

【図４】図３に示した波形の各部〜に相当する回転
部の配置状態図である。

【図５】従来のセンサ方式の場合の入力信号波形図と電
流波形図である。

【図６】図５に示した波形の各部〜に相当する回転
部の配置状態図である。

【図７】この発明のモータ駆動装置により得られた１４
００ｒｐｍ回転時の実測電流波形図である。

【図８】従来のセンサ方式の場合の１４００ｒｐｍ回転
時の実測電流波形図である。

【図９】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスとその
モータ駆動装置におけるロータの位置調整のための通電
について示した入力信号波形図である。

【図１０】この発明のモータ駆動気泡ジェットバスとモ
ータ駆動装置におけるモータの回転周波数の変更および
固定時の制御について例示した図である。

【図１１】通電率制御用のスイッチングパルスを示した
入力信号波形図である。

【図１２】従来の気泡ジェットバスの構成斜視図であ
る。

【図１３】従来のモータ駆動装置の構成を示したブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１浴槽２循環ポンプ３気泡ノズル４給水管５空気吸込部６空気配管７制御回路部８制御ボックス９操作スイッチ１０操作パネル１１制御回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−71558（ＪＰ，Ａ) 特開平４−166160（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−71486（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61H 23/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気泡ジェット発生用のセンサレスブラシ
レスモータ駆動装置を備えたモータ駆動気泡ジェットバ
スであって、モータ駆動装置において回転部から分離配
置された制御回路部がスイッチングパルス制御装置とス
イッチング素子とを有し、スイッチングパルス制御装置
は、一周期内に１／２時間通電させるスイッチングパル
スを発生し、このスイッチングパルスに沿ってスイッチ
ング素子が動作し、通電するコイルを切替えてモータを
回転させ、モータの回転速度を制御するとともに、モー
タの回転開始前に、スイッチングパルス制御装置は、ロ
ータ位置修正信号を発信し、スイッチング素子の動作に
よりコイルに断続的に通電し、ロータの位置を正位置に
位置合わせさせ、モータの回転周波数の固定時には、ス
イッチングパルス制御装置は、固定前の通電時のパルス
を一部カットしたスイッチングパルスを発生し、これに
より、回転数を保持したまま通電率を抑制することを特
徴とするモータ駆動気泡ジェットバス。
【請求項２】気泡ジェットバス用のセンサレスブラシ
レスモータ駆動装置であって、回転部から分離配置され
た制御回路部がスイッチングパルス制御装置とスイッチ
ング素子とを有し、スイッチングパルス制御装置は、一
周期内に１／２時間通電させるスイッチングパルスを発
生し、このスイッチングパルスに沿ってスイッチング素
子が動作し、通電するコイルを切替えてモータを回転さ
せ、モータの回転速度を制御するとともに、モータの回
転開始前に、スイッチングパルス制御装置は、ロータ位
置修正信号を発信し、スイッチング素子の動作によりコ
イルに断続的に通電し、ロータの位置を正位置に位置合
わせさせ、モータの回転周波数の固定時には、スイッチ
ングパルス制御装置は、固定前の通電時のパルスを一部
カットしたスイッチングパルスを発生し、これにより、
回転数を保持したまま通電率を抑制することを特徴とす
る気泡ジェットバス用モータ駆動装置。