JP3716828B2 - ファンモータ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、送風流路に配置された送風用のファンを回転させるファンモータに電源を供給してファンモータを回転させる、ファンモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のファンモータ制御装置として、例えば特開平５−１６４３２３号公報に記載されているように、ファンモータの電流が所定値に達したときに、警報ランプを点滅させたり燃焼を禁止したりするように構成されたものがあった。
【０００３】
また従来のファンモータ制御装置として、例えば特開平４−３６５０８号公報に記載されているように、送風流路に風速センサなどを設置し、この風速センサなどからの検知信号に応じてファンモータの回転数を制御するように構成されたものもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ファンモータの電流が所定値に達したときに、警報ランプを点滅させたり燃焼を禁止したりするように構成された、従来のファンモータ制御装置では、風圧スイッチを設けずに吸排気不良を検出できるものの、送風流路の流路抵抗に応じた適切な送風量を維持することができず、最適燃焼を確保できないという課題があった。すなわち、送風流路の流路抵抗は、経年変化、逆風、流路長、吸排気の差圧、流路の曲がり具合、吸気フィルターの目詰まりなどの各種の要因により変化し、ファンモータの回転数を一定に制御しても、送風流路の流路抵抗の変化により送風量が変化することから、送風流路の流路抵抗に応じた適切なモータ回転数を維持できなければ、空燃比が悪化し、消炎、不完全燃焼、火移り不良などの燃焼不良が生じるのである。
【０００５】
また、送風流路に風速センサなどを設置し、この風速センサなどからの検知信号に応じてファンモータの回転数を制御するように構成された、従来のファンモータ制御装置では、所定の送風量を維持できるものの、送風流路に風速センサなどを設置することから、風速センサなどが送風流路の流路抵抗の増大を招くと共に、風速センサなどが製造コストを増大させるという課題があった。
【０００６】
本願発明は上記の点に鑑みて提案されたもので、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置することなく、送風流路の流路抵抗とファンモータの回転数に基づいてファンの実際の送風量を好適に推定することのできるファンモータ制御装置を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願の請求項１に記載した発明は、送風流路に配置された送風用のファンを回転させるファンモータに電源を供給してファンモータを回転させるファンモータ制御装置において、燃焼器の燃焼量に基づいて最適送風量を判別する最適送風量判別手段と、
ファンモータの回転数を検出する回転数検出手段と、ファンモータの駆動電流に関する情報を検出する駆動電流検出手段と、流路抵抗をパラメータとしたファンモータの回転数と駆動電流との関係を示すデータが記憶された第１の記憶手段と、流路抵抗をパラメータとしたファンモータの回転数と送風量との関係を示すデータが記憶された第２の記憶手段と、駆動電流検出手段からの検出値と回転数検出手段により検出された回転数と第１の記憶手段に記憶されたデータとを用いて送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段と、この流路抵抗判別手段により判別された流路抵抗と回転数検出手段により検出された回転数と第２の記憶手段に記憶されたデータとを用いて現実の送風量を推測する送風量推測手段と、最適送風量判別手段により判別された最適送風量と送風量推測手段により推測された現実の送風量との偏差に基づいてファンモータの最適回転数を判別する最適回転数判別手段と、この最適回転数判別手段により判別された最適回転数となるようにファンモータを駆動するモータ制御手段とを設けたことを特徴としている。
【０００９】
【作用】
上記請求項１に記載した発明によれば、最適送風量判別手段が、燃焼器の燃焼量に基づいて最適送風量を判別し、回転数検出手段が、ファンモータの回転数を検出し、駆動電流検出手段が、ファンモータの駆動電流に関する情報を検出し、流路抵抗判別手段が、駆動電流検出手段からの検出値と回転数検出手段により検出された回転数と第１の記憶手段に記憶されたデータとを用いて送風流路の流路抵抗を判別し、送風量推測手段が、流路抵抗判別手段により判別された流路抵抗と回転数検出手段により検出された回転数と第２の記憶手段に記憶されたデータとを用いて現実の送風量を推測する。さらに、最適回転数判別手段が、最適送風量判別手段により判別された最適送風量と送風量推測手段により推測された現実の送風量との偏差に基づいてファンモータの最適回転数を判別し、モータ制御手段が、最適回転数判別手段により判別された最適回転数となるようにファンモータを駆動する。
【００１０】
【実施例の説明】
以下、本願発明の好ましい実施例を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は、本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置を備えた給湯装置の概略構成図であって、給湯装置のケーシング１の内部には、バーナ２と熱交換器３とが配置されている。ケーシング１に連続するファンケース４の内部には、ファンモータ５により駆動されるシロッコファン６が設置されており、ケーシング１の上部には、排気口７が形成されている。バーナ２には、ガスあるいは石油などの燃料を供給するための燃料供給管８が接続されており、熱交換器３には、水を供給するための給水管１０が接続されている。燃料供給管８および給水管１０にはバルブ１１，１２が介装されており、これらバルブ１１，１２は給湯制御部１３により制御される。
【００１２】
ファンモータ制御装置は、ファンモータ５からの回転パルスに基づいてファンモータ５の回転数を検出する回転数検出手段１５と、ファンモータ５の駆動電流に関する情報を検出する駆動電流検出手段１６と、駆動電流検出手段１６からの検出値と回転数検出手段１５により検出された回転数とに基づいてケーシング１およびファンケース４内の送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段１７と、バーナ２の燃焼量すなわち給湯制御部１３からの燃料供給量に応じた信号に基づいて最適送風量を判別する最適送風量判別手段１８と、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量と流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗とに基づいてファンモータ５の最適回転数を判別する最適回転数判別手段１９と、最適回転数判別手段１９により判別された最適回転数となるようにファンモータ５を駆動するモータ制御手段２０と、流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗に基づいて燃焼の異常を判別する異常判別手段２１と、異常判別手段２１により燃焼の異常と判別されたときに給湯制御部１３に停止信号を出力してバーナ２の燃焼を停止させる異常処理手段２２とを備えている。なお、流路抵抗判別手段１７と最適送風量判別手段１８と最適回転数判別手段１９と異常判別手段２１と異常処理手段２２とは、マイクロコンピュータ２３により実現されている。
【００１３】
図２は、ファンモータ５の回路図であって、ファンモータ５は、複数のホール素子２５と、スイッチング制御手段２６と、端子２７ａ〜２７ｅと、駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗと、トランジスタＱ１〜Ｑ１６と、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ２９と、キャパシタＣ１とを備えている。ＩＣからなるスイッチング制御手段２６は、ホール素子２５からの検出信号に基づいてトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン・オフさせ、スイッチング制御を行う。端子２７ａには直流電圧ＶＣＣが入力され、スイッチング制御手段２６などに供給される。端子２７ｂは接地されている。端子２７ｃからはスイッチング制御手段２６からトランジスタＱ１６を介してファンモータ５の回転数に応じた回転パルスＶＦＧが出力される。端子２７ｄには駆動電圧ＶＤＣが印加され、駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される。ファンモータ５の回転数は端子２７ｄに印加される駆動電圧ＶＤＣによって決定される。端子２７ｅからは駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗに流れる駆動電流が出力される。なお、ファンモータ５の回路構成は周知であるので、具体的な接続状態の説明は省略する。
【００１４】
図３は、駆動電流検出手段１６の回路図であって、この駆動電流検出手段１６は、ファンモータ５に内蔵されており、入力端子２９と、出力端子３０と、カレントトランスＣＴ１と、演算増幅器ＯＰ１，ＯＰ２と、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２と、抵抗器Ｒ３０〜Ｒ３５と、キャパシタＣ２，Ｃ３とを備えている。入力端子２９は、カレントトランスＣＴ１を介して接地されていると共に、ファンモータ５の端子２７ｅに接続されている。すなわち、ファンモータ５の駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗを流れた駆動電流は、カレントトランスＣＴ１を通って電源に帰る。カレントトランスＣＴ１の出力端には抵抗器Ｒ３０が接続されており、この抵抗器Ｒ３０の一端は接地されている。抵抗器Ｒ３０の他端は演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端に接続されている。演算増幅器ＯＰ１の反転入力端は抵抗器Ｒ３１を介して接地されており、演算増幅器ＯＰ１の出力端と反転入力端との間には抵抗器Ｒ３２とキャパシタＣ２との並列回路が接続されている。演算増幅器ＯＰ１の出力端は抵抗器Ｒ３４を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端に接続されており、直流電圧ＶＣＣと接地との間には抵抗器Ｒ３３と可変抵抗器ＶＲ１との直列回路が介装されている。可変抵抗器ＶＲ１の摺動子は演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端に接続されており、演算増幅器ＯＰ２の出力端は出力端子３０と可変抵抗器ＶＲ２の一端とに接続されている。可変抵抗器ＶＲ２の他端は、抵抗器Ｒ３５とキャパシタＣ３との並列回路を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端に接続されている。
【００１５】
カレントトランスＣＴ１と演算増幅器ＯＰ１と抵抗器Ｒ３０〜Ｒ３２とキャパシタＣ２とは、ファンモータ５の駆動電流量を電圧に変換する電流・電圧変換回路を構成している。抵抗器Ｒ３３と可変抵抗器ＶＲ１とは、基準電圧を発生させる基準電圧回路を構成している。演算増幅器ＯＰ２と抵抗器Ｒ３４とは、電流・電圧変換回路の出力と基準電圧回路の出力との差を増幅する増幅回路を構成している。可変抵抗器ＶＲ２と抵抗器Ｒ３５とキャパシタＣ３とは、増幅回路の出力を入力側に帰還させる帰還回路を構成している。可変抵抗器ＶＲ１は、基準電圧回路により発生された基準電圧を調整するための第１の調整手段を構成している。可変抵抗器ＶＲ２は、帰還回路による帰還率を調整するための第２の調整手段を構成している。
【００１６】
次に、上記給湯装置の動作について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。図外のリモートコントローラからコントローラに運転指令が入力されると、給湯制御部１３が、バルブ１１，１２や図外のイグナイタなどを制御し、点火動作を開始すると共に、最適送風量判別手段１８にバーナ２の燃焼量すなわちバルブ１１の開弁量に応じた信号を出力する。これにより最適送風量判別手段１８が、給湯制御部１３からの信号に基づいて、バーナ２の燃焼量に応じた最適な送風量を演算する（ステップＳ１）。
【００１７】
この時点ではファンモータ５は回転しておらず、流路抵抗判別手段１７による判別結果が最適回転数判別手段１９に供給されないので、最適回転数判別手段１９は、予め設定された例えば毎分３０００回転程度の初期回転数に対応した信号をモータ制御手段２０に出力する（ステップＳ２）。これによりモータ制御手段２０が、初期回転数で回転するようにファンモータ５に電源ＶＤＣを供給し、ファンモータ５を駆動する。
【００１８】
次に、異常判別手段２１が、内蔵しているタイマを起動させる（ステップＳ３）。
【００１９】
次に、駆動電流検出手段１６が、ファンモータ５の駆動電流を検出する（ステップＳ４）。すなわち、ファンモータ５の駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗを流れた駆動電流は、図３に示すように、ファンモータ５の端子２７ｅから駆動電流検出手段１６の入力端子２９に流入し、カレントトランスＣＴ１を通って電源に帰る。したがってカレントトランスＣＴ１にはファンモータ５の駆動電流に応じた電圧が誘起され、これが抵抗器Ｒ３０に印加され、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端に入力される。演算増幅器ＯＰ１は、非反転入力端に入力された電圧を抵抗器３１，３２で決まる増幅率で増幅し、抵抗器Ｒ３４を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端に供給する。これにより演算増幅器ＯＰ２は、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端に入力される電圧と演算増幅器ＯＰ１の出力電圧との差電圧を、可変抵抗器ＶＲ２と抵抗器Ｒ３４，Ｒ３５とによって決まる増幅率で増幅し、検出電圧Ｅとして出力端子３０に出力する。この検出電圧Ｅは流路抵抗判別手段１７に供給される。
【００２０】
ここで、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端に入力される電圧は、可変抵抗器ＶＲ１の摺動子を移動させることにより変化する。すなわち、可変抵抗器ＶＲ１の摺動子を移動させると、演算増幅器ＯＰ２によって増幅される、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧との差電圧が変化するので、カレントトランスＣＴ１を流れる駆動電流と出力端子１４に表れる検出電圧Ｅとの関係が変化する。したがって、図５に示すように、ファンモータ５の回転数Ｎと出力端子３０に表れる検出電圧Ｅとの関係は、可変抵抗器ＶＲ１の摺動子を移動させることにより、例えば実線の状態から破線の状態へとレベルがシフトする。この結果、製造時に個々のファンモータ５の回転数と駆動電流との特性のレベルにばらつきがある場合、それを可変抵抗器ＶＲ１により調整して予め検出特性を調整しておくことができる。
【００２１】
また、可変抵抗器ＶＲ２の摺動子を移動させると、可変抵抗器ＶＲ２の抵抗値が変化するので、帰還率が変化し、演算増幅器ＯＰ２の増幅率が変化することから、カレントトランスＣＴ１を流れる駆動電流と出力端子３０に表れる検出電圧Ｅとの関係が変化する。したがって、図６に示すように、ファンモータ５の回転数Ｎと出力端子３０に表れる検出電圧Ｅとの関係は、可変抵抗器ＶＲ２の摺動子を移動させることにより、例えば実線の状態から破線の状態へと傾きが変化する。この結果、製造時に個々のファンモータ５の回転数と駆動電流との特性の傾きにばらつきがある場合、それを可変抵抗器ＶＲ２により調整して予め検出特性を調整しておくことができる。
【００２２】
次に、回転数検出手段１５が、ファンモータ５のホール素子２５からの回転パルスに基づいて、ファンモータ５の回転数を検出する（ステップＳ５）。
【００２３】
次に、流路抵抗判別手段１７が、駆動電流検出手段１６からの検出電圧Ｅと回転数検出手段１５からの回転数に対応した信号とに基づいて、ファンケース４およびケーシング１内の送風流路の流路抵抗Φを判別する（ステップＳ６）。すなわち、ファンモータ５の回転数Ｎと駆動電流Ｉとの関係は、図７に示すように、流路抵抗Φに応じて変化するので、回転数Ｎと駆動電流Ｉと流路抵抗Φとの関係のデータを予めメモリなどに保持しておくことにより、回転数Ｎと駆動電流Ｉとから流路抵抗Φを決定できる。例えば、回転数ＮがＮ１のときに駆動電流ＩがＩ０になり、あるいは回転数ＮがＮ２のときに駆動電流ＩがＩ１になれば、流路抵抗ΦがΦ１であると判断でき、回転数ＮがＮ０のときに駆動電流ＩがＩ０になれば、流路抵抗ΦがΦ０であると判断できる。なお、Φ０はΦ１よりも小さい。また、この流路抵抗Φは、ファンモータ５の回転数をＮ、駆動電流をＩとすれば、例えば実験的に下記数１により求められる。ただし、ｇ（Ｎ）、ｆ（Ｎ）は回転数Ｎの関数である。あるいは、別の実験式として、下記数２により求められる。
【数１】

【数２】

【００２４】
次に、異常判別手段２１が、流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗Φが、予め決められた下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っているか否かを判断する（ステップＳ７）。すなわち、流路抵抗Φが下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間から外れた領域を図８に斜線で示しているが、流路抵抗Φがこのような値になった場合、ファンモータ５の回転数を制御しても適切な送風量を確保できないので、異常状態と判断する必要があり、流路抵抗Φが下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っていれば、ファンモータ５の回転数を制御することにより適切な送風量を確保できるので、正常状態であると判断できる。なお、図８の第１象限はファンモータ５の回転数Ｎと駆動電流Ｉと流路抵抗Φとの関係を表しており、第４象限はファンモータ５の回転数Ｎと送風量Ｑと流路抵抗Φとの関係を表している。
【００２５】
異常判別手段２１は、流路抵抗Φが下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っていれば正常と判別して、内蔵しているタイマをクリアする（ステップＳ８）。このタイマは、クリアされると直ちに再起動して、計時動作を再開する。
【００２６】
次に、最適回転数判別手段１９が、流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗Φと最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量とに基づいて、最適回転数を演算する（ステップＳ９）。すなわち、図７に示すように、ファンモータ５の回転数Ｎと送風量Ｑとの関係は流路抵抗Φによって変化するので、最適送風量が得られるように流路抵抗Φに応じて最適回転数を判別するのである。この最適回転数Ｎｓは、最適送風量をＱ０とし、基準となる流路抵抗Φ０と燃焼量とに基づいて決定された基準回転数をＮｇとすると、例えば下記数３の実験式により求められる。あるいは、別の実験式として、下記数４によっても求められる。
【数３】

【数４】

【００２７】
さらに、最適回転数判別手段１９が、演算した最適回転数をモータ制御手段２０に出力する（ステップＳ１０）。
【００２８】
これにより、モータ制御手段２０が、最適回転数判別手段１９からの最適回転数と回転数検出手段１５からの実際の回転数とに基づいて、ファンモータ５が最適回転数となるようにファンモータ５を駆動する。
【００２９】
次に、最適送風量判別手段１８が、給湯制御部１３からの信号に基づいて燃焼量に変更があったか否かを判断し（ステップＳ１１）、変更がなければ、マイクロコンピュータ２３が、リモートコントローラから運転終了の指示が入力されたか否かを判断し（ステップＳ１２）、入力されていなければ、ステップＳ５に戻る。入力されていれば、ルーチンを終了する。
【００３０】
ステップＳ１１において、最適送風量判別手段１８が燃焼量に変更があったと判断すれば、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
ステップＳ７において、異常判別手段２１が、流路抵抗Φが予め決められた下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っていないと判断すれば、さらに異常判別手段２１が、内蔵のタイマがタイムアップしているか否かを判断し（ステップＳ１３）、タイムアップしていなければステップＳ９に進む。タイムアップしていれば、異常処理手段２２に異常である旨を出力する。すなわち、流路抵抗Φは風の影響などにより絶えず変化する場合があるので、流路抵抗Φが所定時間以上にわたって異常な値になったときにのみ、異常状態と判断するのである。
【００３２】
次に、異常処理手段２２が、異常判別手段２１からの異常である旨の信号が入力されることにより、給湯制御部１３に異常信号を出力してバーナ２の燃焼を停止させるなどの異常処理を行って（ステップＳ１４）、ルーチンを終了する。
【００３３】
このように、ファンモータ５の回転数を検出する回転数検出手段１５と、ファンモータ５の駆動電流に関する情報を検出する駆動電流検出手段１６と、駆動電流検出手段１６からの検出値と回転数検出手段１５により検出された回転数とに基づいて送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段１７とを設けたので、送風流路の流路抵抗を判別できる。したがって、送風流路の流路抵抗に応じた適切なモータ回転数を維持することが可能になる。
【００３４】
さらに、バーナ２の燃焼量に基づいて最適送風量を判別する最適送風量判別手段１８と、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量と流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗とに基づいてファンモータ５の最適回転数を判別する最適回転数判別手段１９と、最適回転数判別手段１９により判別された最適回転数となるようにファンモータ５を駆動するモータ制御手段２０とを設けたので、送風流路の流路抵抗に応じた適切なモータ回転数を常に維持できる。したがって、流路抵抗が変化しても、常に最適送風量を維持できる。
【００３５】
さらに、流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗に基づいて燃焼の異常を判別する異常判別手段２１と、異常判別手段２１により燃焼の異常と判別されたときにバーナ２の燃焼を停止させる異常処理手段２２とを設けたので、バーナ２の火炎が消失する以前の段階で流路抵抗から燃焼の異常を的確に判断でき、安全性の向上を図ることができる。
【００３６】
（実施例２）
図９は、本願発明の実施例２に係るファンモータ制御装置を備えた給湯装置の概略構成図であって、図１に示す実施例１の給湯装置と異なる点は、マイクロコンピュータ２３により実現される構成要素として、流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗と回転数検出手段１５により検出された回転数とに基づいて現実の送風量を推測する送風量推測手段３２と、バーナ２の燃焼量に基づいてファンモータ５の目標回転数を判別する目標回転数判別手段３３とを加えた点である。したがって、最適回転数判別手段１９は、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量と送風量推測手段３２により推測された現実の送風量との偏差と、目標回転数判別手段３３により判別された目標回転数とに基づいてファンモータ５の最適回転数を判別する。また異常判別手段２１は、送風量推測手段３２により推測された現実の送風量に基づいて燃焼の異常を判別する。その他の構成は図１に示す実施例１の給湯装置と同様である。
【００３７】
次に、上記給湯装置の動作について、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。図外のリモートコントローラからコントローラに運転指令が入力されると、給湯制御部１３が、バルブ１１，１２や図外のイグナイタなどを制御し、点火動作を開始すると共に、最適送風量判別手段１８にバーナ２の燃焼量すなわちバルブ１１の開弁量に応じた信号を出力する。これにより最適送風量判別手段１８が、給湯制御部１３からの信号に基づいて、バーナ２の燃焼量に応じた最適な送風量を演算する（ステップＳ２１）。
【００３８】
次に、目標回転数判別手段３３が、給湯制御部１３からの信号に基づいて、バーナ２の燃焼量に応じた最適な送風量を得るための目標回転数を演算する（ステップＳ２２）。
【００３９】
この時点ではファンモータ５は回転しておらず、流路抵抗判別手段１７による判別結果が最適回転数判別手段１９に供給されないので、最適回転数判別手段１９は、予め設定された例えば毎分３０００回転程度の初期回転数に対応した信号をモータ制御手段２０に出力する（ステップＳ２３）。これによりモータ制御手段２０が、初期回転数で回転するようにファンモータ５に電源を供給し、ファンモータ５を駆動する。
【００４０】
次に、異常判別手段２１が、内蔵しているタイマを起動させる（ステップＳ ２４）。
【００４１】
次に、駆動電流検出手段１６が、ファンモータ５の駆動電流を検出する（ステップＳ２５）。
【００４２】
次に、回転数検出手段１５が、ファンモータ５のホール素子２５からの回転パルスに基づいて、ファンモータ５の回転数を検出する（ステップＳ２６）。
【００４３】
次に、流路抵抗判別手段１７が、駆動電流検出手段１６からの検出電圧Ｅと回転数検出手段１５からの回転数に対応した信号とに基づいて、ファンケース４およびケーシング１内の空気流路の流路抵抗Φを判別する（ステップＳ２７）。
【００４４】
次に、送風量推測手段３２が、流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗Φと回転数検出手段１５により検出されたファンモータ５の回転数Ｎとに基づいて、現実の送風量Ｑを演算する（ステップＳ２８）。すなわち、図７に示すように、ファンモータ５の現実の回転数Ｎと現実の送風量Ｑとの関係は、空気流路の流路抵抗Φの変化により変化するが、流路抵抗Φが決まればそれに応じて一意に定まるので、回転数Ｎと流路抵抗Φと送風量Ｑとの関係を求めて予めメモリに記憶させておくことにより、ファンモータ５の回転数Ｎと流路抵抗Φとから現実の送風量Ｑを演算できる。
【００４５】
次に、異常判別手段２１が、送風量推測手段３２により推測された送風量Ｑが、予め決められた下限値ＱＬと上限値ＱＨとの間に入っているか否かを判断する（ステップＳ２９）。
【００４６】
異常判別手段２１は、送風量Ｑが下限値ＱＬと上限値ＱＨとの間に入っていれば正常と判別して、内蔵しているタイマをクリアする（ステップＳ３０）。このタイマは、クリアされると直ちに再起動して、計時動作を再開する。
【００４７】
次に、最適回転数判別手段１９が、送風量推測手段３２により推測された現実の送風量Ｑ１と最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量Ｑ０との偏差に基づいて、下記数５により最適回転数Ｎ１を演算する（ステップＳ３１）。すなわち、最適送風量Ｑ０と推測された現実の送風量Ｑ１との偏差の比例成分と積分成分との和をフィードバック成分として、目標回転数Ｎ０に加えている。したがって、最適送風量Ｑ０と推測された現実の送風量Ｑ１との偏差がゼロの状態で安定すれば、目標回転数Ｎ０が最適回転数Ｎ１になる。
【数５】

【００４８】
さらに、最適回転数判別手段１９が、演算した最適回転数をモータ制御手段２０に出力する（ステップＳ３２）。
【００４９】
これにより、モータ制御手段２０が、最適回転数判別手段１９からの最適回転数と回転数検出手段１５からの実際の回転数とに基づいて、ファンモータ５が最適回転数となるようにファンモータ５を駆動する。
【００５０】
次に、最適送風量判別手段１８が、給湯制御部１３からの信号に基づいて燃焼量に変更があったか否かを判断し（ステップＳ３３）、変更がなければ、マイクロコンピュータ２３が、リモートコントローラから運転終了の指示が入力されたか否かを判断し（ステップＳ３４）、入力されていなければ、ステップＳ２５に戻る。入力されていれば、ルーチンを終了する。
【００５１】
ステップＳ３３において、最適送風量判別手段１８が燃焼量に変更があったと判断すれば、ステップＳ２１に戻る。
【００５２】
ステップＳ２９において、異常判別手段２１が、送風量Ｑが予め決められた下限値ＱＬと上限値ＱＨとの間に入っていないと判断すれば、異常判別手段２１が、内蔵のタイマがタイムアップしているか否かを判断し（ステップＳ３５）、タイムアップしていなければステップＳ３１に進む。タイムアップしていれば、異常処理手段２２に異常である旨を出力する。すなわち、送風量Ｑは風の影響などにより絶えず変化する場合があるので、送風量Ｑが所定時間以上にわたって異常な値になったときにのみ、異常状態と判断するのである。
【００５３】
次に異常処理手段２２が、異常判別手段２１からの異常である旨の信号が入力されることにより、給湯制御部１３に異常信号を出力してバーナ２の燃焼を停止させるなどの異常処理を行って（ステップＳ３６）、ルーチンを終了する。
【００５４】
このように、ファンモータ５の回転数を検出する回転数検出手段１５と、ファンモータ５の駆動電流に関する情報を検出する駆動電流検出手段１６と、駆動電流検出手段１６からの検出値と回転数検出手段１５により検出された回転数とに基づいてケーシング１およびファンケース４の送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段１７と、この流路抵抗判別手段１７により判別された流路抵抗と回転数検出手段１５により検出された回転数とに基づいて現実の送風量を推測する送風量推測手段３２とを設けたので、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置することなく、現実の送風量を正確に推測できる。したがって、風速センサなどの風量検知手段による流路抵抗の増加を招くことなく、推測した送風量からファンモータ５を適切に制御することが可能になる。しかも、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置する必要がないことから、製造コストを低減できる。
【００５５】
さらに、バーナ２の燃焼量に基づいて最適送風量を判別する最適送風量判別手段１８と、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量と送風量推測手段３２により推測された現実の送風量との偏差に基づいてファンモータ５の最適回転数を判別する最適回転数判別手段１９と、最適回転数判別手段１９により判別された最適回転数となるようにファンモータ５を駆動するモータ制御手段２０とを設けたので、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置することなく、現実の送風量を推測してファンモータ５を適切に制御できる。したがって、流路抵抗などの変化にかかわらず、常に最適燃焼を維持できる。
【００５６】
さらに、バーナ２の燃焼量に基づいてファンモータ５の目標回転数を判別する目標回転数判別手段と、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量と送風量推測手段３２により推測された現実の送風量との偏差と目標回転数判別手段により判別された目標回転数とに基づいてファンモータ５の最適回転数を判別する最適回転数判別手段１９とを設け、目標回転数判別手段により判別された目標回転数をＮ０、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量をＱ０、送風量推測手段３２により推測された現実の送風量をＱ１、所定の定数をＫｐ、Ｋｉとしたときに、最適回転数判別手段１９が、最適回転数Ｎ１を上記数１にしたがって演算する構成としたので、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置することなく、現実の送風量を推測してファンモータ５を適切に制御できる。したがって、流路抵抗などの変化にかかわらず、常に最適燃焼を維持できる。しかも、最適送風量と推測された現実の送風量との偏差を用いてＰＩ制御によりモータ回転数を制御するので、ファンモータ５を円滑に制御できる。
【００５７】
さらに、送風量推測手段３２により推測された現実の送風量に基づいて燃焼の異常を判別する異常判別手段２１と、異常判別手段２１により燃焼の異常と判別されたときにバーナ２の燃焼を停止させる異常処理手段２２とを設けたので、バーナ２の火炎が消失する以前の段階で送風量から燃焼の異常を的確に判断でき、安全性の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、上記実施例２では、図１０のステップＳ２９において、異常判別手段２１が、送風量推測手段３２により推測された現実の送風量Ｑが下限値ＱＬと上限値ＱＨとの間の値であるか否かにより異常を判別するように構成したが、異常判別手段２１が、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量と送風量推測手段３２により推測された現実の送風量との偏差が所定の上限値以上であるか否かにより異常を判別するように構成してもよい。このようにしても、バーナ２の火炎が消失する以前の段階で燃焼の異常を的確に判断でき、安全性の向上を図ることができる。
【００５９】
また、上記各実施例では、異常判別手段２１にタイマを内蔵させて、流路抵抗Φあるいは送風量Ｑの値が所定時間以上継続して所定範囲外になったときに異常と判断したが、必ずしもタイマを設ける必要はなく、流路抵抗Φあるいは送風量Ｑの値が所定範囲外になれば、すぐに異常と判断するように構成してもよい。
【００６０】
また、上記各実施例では、図４のステップＳ２あるいは図１０のステップＳ２３において、最適回転数判別手段１９が、モータ制御手段２０に所定の初期回転数を出力するように構成したが、最適回転数判別手段１９が、最適送風量判別手段１８により判別された最適送風量に応じた回転数をモータ制御手段２０に出力するように構成してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、送風量推測手段により、送風流路の流路抵抗とファンモータの回転数とに基づいて現実の送風量を推測するので、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置することなく、現実の送風量を正確に推測できる。したがって、風速センサなどの風量検知手段による流路抵抗の増加を招くことなく、推測した送風量からファンモータを適切に制御することが可能になる。しかも、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設ける必要がないことから、製造コストの低減も可能になる。また、燃焼量に応じた最適送風量と現実の送風量との偏差に基づいてファンモータの最適回転数を判別し、その最適回転数となるようにファンモータを駆動するので、風速センサなどの風量検知手段を送風流路に設置することなく、現実の送風量を推測してファンモータを適切に制御できる。したがって、流路抵抗などが変化しても、常に最適燃焼を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置を備えた給湯装置の概略構成図である。
【図２】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置により制御されるファンモータの回路図である。
【図３】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置に備えられた駆動電流検出手段の回路図である。
【図４】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置に備えられた駆動電流検出手段による検出電圧とファンモータの回転数との関係の説明図である。
【図６】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置に備えられた駆動電流検出手段による検出電圧とファンモータの回転数との関係の説明図である。
【図７】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置により制御されるファンモータの駆動電流と回転数と送風量との関係の説明図である。
【図８】本願発明の実施例１に係るファンモータ制御装置に備えられた異常判別手段による異常判別領域の説明図である。
【図９】本願発明の実施例２に係るファンモータ制御装置を備えた給湯装置の概略構成図である。
【図１０】本願発明の実施例２に係るファンモータ制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
２ バーナ
５ ファンモータ
６ シロッコファン
１５ 回転数検出手段
１６ 駆動電流検出手段
１７ 流路抵抗判別手段
１８ 最適送風量判別手段
１９ 最適回転数判別手段
２０ モータ制御手段
２１ 異常判別手段
２２ 異常処理手段
３２ 送風量推測手段
３３ 目標回転数判別手段

Claims (1)

1. 送風流路に配置された送風用のファンを回転させるファンモータに電源を供給してファンモータを回転させるファンモータ制御装置において、前記燃焼器の燃焼量に基づいて最適送風量を判別する最適送風量判別手段と、前記ファンモータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記ファンモータの駆動電流に関する情報を検出する駆動電流検出手段と、流路抵抗をパラメータとした前記ファンモータの回転数と駆動電流との関係を示すデータが記憶された第１の記憶手段と、流路抵抗をパラメータとした前記ファンモータの回転数と送風量との関係を示すデータが記憶された第２の記憶手段と、前記駆動電流検出手段からの検出値と前記回転数検出手段により検出された回転数と前記第１の記憶手段に記憶されたデータとを用いて前記送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手段と、この流路抵抗判別手段により判別された流路抵抗と前記回転数検出手段により検出された回転数と前記第２の記憶手段に記憶されたデータとを用いて現実の送風量を推測する送風量推測手段と、前記最適送風量判別手段により判別された最適送風量と前記送風量推測手段により推測された現実の送風量との偏差に基づいて前記ファンモータの最適回転数を判別する最適回転数判別手段と、この最適回転数判別手段により判別された最適回転数となるように前記ファンモータを駆動するモータ制御手段とを設けたことを特徴とする、ファンモータ制御装置。

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