JP6221057B2 - Ventilation equipment - Google Patents

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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, Patent Document 1 below).

特開2002−165477号公報JP 2002-165477 A

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)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 through 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.

また、風量が大きい送風装置の場合、騒音の発生を抑えるため、羽根径を大きくして、1回転当たりの風量を増加させ、回転数を高めることなく、所定の風量が出るようにしている。このような羽根径の大きい送風装置を低風量で運転すると、回転数が小さくなる傾向になり。低風量で運転する場合は、回転数差がつきにくくなるため精度よく風量制御することができない。   Further, in the case of a blower with a large air volume, in order to suppress the generation of noise, the blade diameter is increased to increase the air volume per rotation, and a predetermined air volume is generated without increasing the rotation speed. When such a blower with a large blade diameter is operated with a low air volume, the number of rotations tends to be small. When operating with a low air volume, it is difficult to achieve a difference in the number of revolutions, so the air volume cannot be accurately controlled.

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、回転数を利用せずにモータに印加する電圧の変調率を利用して、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。   Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and accurately detects the current flowing through the motor and uses the modulation rate of the voltage applied to the motor without using the rotational speed to achieve the target air volume. An object of the present invention is to provide a ventilation device that performs air flow control with high accuracy.

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、
前記換気装置の内部には、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を備え、さらに前記制御回路は、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、モータに印加する電圧の変調率とを入力し、この電流値・変調率と、目標風量に対応する電流値・変調率と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、目標風量になるように変調率を増加減させて速度制御部に出力する構成とし、これにより、所期の目的を達成するものである。
In 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 perform upper and lower stages and perform opposite ON / OFF operations. Three arms connected in series with a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, an inverter circuit that applies a three-phase PWM voltage to the motor, and a lower stage and a negative potential side of each phase of the inverter circuit A shunt resistor inserted for each phase in between, 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, and the current detecting unit A rotation detection unit that calculates the rotation speed and position of the motor based on the current detected in step, and a speed control unit that controls the rotation speed of the motor by varying the duty of the inverter circuit. Further, the control circuit inputs the current value of any one of the current values of each phase detected by the current detection unit and the modulation rate of the voltage applied to the motor, and the current value / modulation rate And the air volume calculation unit that compares the current value and modulation rate corresponding to the target air volume, and based on the comparison result of this air volume calculation unit, the modulation rate is increased or decreased to the target air volume and output to the speed control unit In this way, the intended purpose is achieved.

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、前記目標風量を入力し、この目標風量の大きさに応じて前記増幅部の増幅率を変更する構成とし、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 an amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplifying unit. The amplification factor changing means inputs the target air volume, and the magnitude of the target air volume. The amplification factor of the amplifying unit is changed according to the above, 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を備え、さらに前記制御回路は、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、モータに印加する電圧の変調率とを入力し、この電流値・変調率と、目標風量に対応する電流値・変調率と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、目標風量になるように変調率を増加減させて速度制御部に出力するようにした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。 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 lower arm is composed of two switching elements that perform opposite ON / OFF operations, connected in series to a DC voltage, and three arms are connected in a three-phase bridge shape to apply a three-phase PWM voltage to the motor. Inverter circuit, a shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit, an amplifying unit for amplifying the voltage across the terminals of the shunt resistor, and an output of the amplifying unit from the motor A current detection unit that detects a current of each phase flowing through the motor, a rotation detection unit that calculates the rotation speed and position of the motor based on the current detected by the current detection unit, and an inverter circuit. A speed control unit that controls the number of rotations of the motor by varying the motor, and the control circuit applies a current value of any one of the current values detected by the current detection unit to the motor. The air volume calculation unit that compares the current value / modulation rate with the current value / modulation rate corresponding to the target air volume, and the target air volume based on the comparison result of the air volume operation unit. Since the modulation rate is increased and decreased so that the output is output to the speed control unit, only the current flowing through the motor winding can be directly detected. It becomes possible to detect the current of the line, and there is an effect that the ventilation air volume is always kept constant and useless energy can be reduced.

また、羽根径の大きい大風量タイプにおいて、低風量で運転すると、回転数が小さくなる傾向になり、低風量で運転する場合は、回転数差がつきにくくなる。このような場合でも、モータに印加する電圧の変調率の差はつきやすい。このため、回転数を利用せずにモータに印加する電圧の変調率を利用することにより、回転数差が小さい場合においても、モータに印加する電圧の変調率を用いることで、目標風量に対して精度よく風量制御を行なえるという効果を奏する。   In addition, in a large air volume type with a large blade diameter, when operating with a low air volume, the rotational speed tends to be small, and when operating with a low air volume, a difference in rotational speed is less likely to occur. Even in such a case, a difference in the modulation rate of the voltage applied to the motor is likely to occur. For this reason, by using the modulation rate of the voltage applied to the motor without using the rotation speed, even when the rotation speed difference is small, the modulation rate of the voltage applied to the motor is used to achieve the target air volume. The air volume control can be performed with high accuracy.

同換気装置を天井に取り付けた状態を示す取り付け図Installation drawing showing the ventilation device installed on the ceiling 同換気装置の制御回路の構成を示したブロック図Block diagram showing the configuration of the control circuit of the ventilator 同換気装置の運転動作を示すフローチャートFlow chart showing operation of the ventilator

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、前記換気装置の内部には、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を備え、さらに前記制御回路は、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、前記モータに印加する電圧の変調率とを入力し、この電流値・変調率と、目標風量に対応する電流値・変調率と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、目標風量になるように変調率を増加減て速度制御部に出力するものである。
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、羽根径の大きい大風量タイプにおいて、回転数を利用せずにモータに印加する電圧の変調率を利用することにより、回転数差が小さい場合においても、目標風量に対して精度よく風量制御を行なうことができる。
The ventilator according to claim 1 of the present invention is a ventilator capable of changing the air volume, and the ventilator includes a motor for driving the blades and a control circuit for controlling the motor. Is composed of an upper stage and a lower stage, and three switching elements that perform opposite ON / OFF operations are connected in series with a DC voltage in a three-phase bridge configuration, and the three-phase PWM voltage is An inverter circuit to be applied to the motor; a shunt resistor inserted for each phase between the lower stage and the negative potential side of each phase of the inverter circuit; an amplifying unit for amplifying the voltage across the terminals of the shunt resistor; For the inverter circuit, a current detector that detects current of each phase flowing from the output to the motor, a rotation detector that calculates the rotation speed and position of the motor based on the current detected by the current detector, and the inverter circuit A speed control unit configured to control the number of rotations of the motor by varying a duty; and the control circuit further includes a current value of any one phase among current values detected by the current detection unit, and the motor Based on the comparison result of the air volume calculation unit, the current value / modulation rate and the current value / modulation rate corresponding to the target air volume are compared. The modulation rate is increased or decreased so as to reach the target air volume and output to the speed control unit.
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.
For large air volume types with large blade diameters, by using the modulation rate of the voltage applied to the motor without using the rotation speed, even when the rotation speed difference is small, the air volume control can be performed accurately with respect to the target air volume. Can be performed.

また、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、前記目標風量を入力し、この目標風量の大きさに応じて前記増幅部の増幅率を変更する構成を有している。 Further, the control circuit includes an amplification factor changing means for changing the amplification factor of the amplifying unit, the amplification factor changing unit inputs the target air volume, and the amplification unit of the amplifying unit according to the size of the target air volume . It has a configuration for changing the amplification factor.

これにより、目標風量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。   This makes it possible to change the size of the amplification changing means 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. be able to.

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、前記目標風量が所定の風量よりも小さい場合には、前記風量演算部に入力する電流値を前記電流検出部で検出するため前記増幅部の増幅率を上げる構成としてもよい。
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。
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 is provided in the air volume calculating unit when the target air volume is smaller than a predetermined air volume. the current value input may be configured to raise the amplification factor of the amplifying section in order to be detected by the current detection unit.
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 ceiling 2 of the room 1 and has a suction port 3 a below the main body 3. An adapter 4 is provided on the side surface of the main body 3 and is connected to an exhaust port (not shown) provided on an outer wall or the like through an exhaust duct 5. Inside the main body 3, a blade 7 and a sensorless brushless DC motor 8 that rotates the blade 7 are provided, and a suction port 3a is provided with a louver 9 that covers the suction port 3a. The louver 9 has a vent through which indoor air passes. A control circuit 10 for driving the sensorless brushless DC motor 8 is disposed inside the main body 3 of the ventilation device. A remote control device 11 (a switch formed by integrating a power on / off switch 11a and a fan notch setting switch 11b) is disposed on an indoor wall and connected to the control circuit 10.

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。
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。
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、モータに印加する電圧の変調率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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。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、風量演算部24で決定された変調率に基づいて、インバータ回路15にデューティを出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control circuit 10 of the main body 3 of the ventilation device. In FIG. 2, the AC voltage supplied from the commercial power supply 12 is DC converted by the AC / DC converter circuit 13, smoothed by the smoothing capacitor 14, and applied to the inverter circuit 15. The inverter circuit 15 electrically connects the six switching elements to drive the sensorless brushless DC motor 8. The sensorless brushless DC motor 8 includes a stator 16 wound with a winding and a rotor 17 having a magnet.
A shunt resistor 18 is inserted for each phase between the lower stage of each phase of the inverter circuit 15 and the negative potential side. The amplifying unit 19 amplifies the potential difference between both ends of the shunt resistor 18 generated by the current flowing through the shunt resistor 18. From the output of the amplification unit 19, the current detection unit 20 detects the current of each phase flowing through the sensorless brushless DC motor 8. The rotation detection unit 25 calculates the rotation speed and position of the sensorless brushless DC motor 8 based on the current detected by the current detection unit 20.
The air volume calculation unit 24 compares the current detected by the current detection unit 20 with the air volume calculated based on the modulation rate of the voltage applied to the motor with respect to the target air volume Qs, and determines whether the air volume is high or low. To do.
The target air volume calculating unit 21 calculates the target air volume Qs corresponding to the setting of the fan notch setting switch 11b, and instructs the air volume calculating unit 24 of the target air volume Qs.
The amplification factor changing means 22 receives the target air volume Qs calculated by the target air volume calculator 21 and changes the amplification factor of the amplifying unit 19 of a predetermined phase according to the magnitude of the target air volume Qs.
The speed control unit 23 outputs a duty to the inverter circuit 15 to vary the rotation speed of the sensorless brushless DC motor 8.
The sensorless brushless DC motor 8 outputs the necessary air volume by changing the rotation speed.
Hereinafter, the operation of the ventilation device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
A user operates the remote controller 11 to operate the ventilator to turn on the main body 3 of the ventilator, and sets the fan notch setting switch 11b to, for example, a weak notch. Then, power is applied to the control circuit 10, and the target air volume calculating unit 21 instructs the target air volume Qs to the air volume calculating unit 24 according to the setting of the fan notch setting switch 11b. 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 speed control unit 23 outputs a duty to the inverter circuit 15 based on the modulation rate determined by the air volume calculation unit 24.

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 inverter circuit 15, the six switching elements are sequentially turned on to drive the sensorless brushless DC motor 8. When the sensorless brushless DC motor 8 is driven, a current flows through the shunt resistor 18. The amplifying unit 19 amplifies the potential difference between both ends of each shunt resistor 18. The current detection unit 20 detects a potential difference between both ends of each amplified shunt resistor 18 and detects a current (winding current) flowing through the motor winding for each phase based on the potential difference. Two phases of the detected winding current are input to the rotation detector 25. As will be described in detail later, the remaining winding current for one phase is input to the air volume calculation unit 24. The rotation detector 25 calculates the rotation speed and position of the sensorless brushless DC motor 8 from the winding currents for two phases.

次に、風量演算部24では、電流検出部20で検出された1相分の電流値とモータに印加する電圧の変調率から現在の出力風量Qnを算出する。具体的には、たとえば、目標風量Qsにおけるモータに印加する電圧の変調率とモータ電流の関係をあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて、現在の出力風量Qnを逆算する。すなわち、モータに印加している電圧の変調率対して、目標風量Qsである時のモータ電流(規定モータ電流)を求める。この求められた規定モータ電流値と電流検出部で検出された1相分の電流値と比較し、規定モータ電流値の方が小さければ目標風量Qsに対して出力風量Qnが大きい(過多)と判断する。一方、規定モータ電流値の方が大きければ目標風量Qsに対して出力風量Qnが小さい(不足)と判断する。また、規定モータ電流値と電流検出部で検出された1相分の電流値が等しければ、出力風量Qnは目標風量Qsと等しいと算出する。   Next, the air volume calculation unit 24 calculates the current output air volume Qn from the current value for one phase detected by the current detection unit 20 and the modulation rate of the voltage applied to the motor. Specifically, for example, the relationship between the modulation rate of the voltage applied to the motor at the target air volume Qs and the motor current is stored in advance, and the current output air volume Qn is calculated backward based on this relationship. That is, the motor current (specified motor current) at the target air volume Qs is obtained with respect to the modulation rate of the voltage applied to the motor. The calculated specified motor current value is compared with the current value for one phase detected by the current detection unit. If the specified motor current value is smaller, the output air volume Qn is larger than the target air volume Qs (too much). to decide. On the other hand, if the specified motor current value is larger, it is determined that the output air volume Qn is smaller (insufficient) than the target air volume Qs. If the specified motor current value is equal to the current value for one phase detected by the current detector, the output air volume Qn is calculated to be equal to the target air volume Qs.

そして、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に変調率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に変調率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。   When the output air volume Qn is smaller than the target air volume Qs, the air volume calculator 24 instructs the speed controller 23 to output a large modulation rate. When the output air volume Qn is larger than the target air volume Qs, the air volume calculating unit 24 instructs the speed control unit 23 to output a small modulation rate so as to reduce the deviation between the output air volume Qn and the target air volume Qs. Will be controlled.

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。
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。
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。
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。
Here, when the output air volume Qn is sufficiently small with respect to the rated air volume, the current flowing through the shunt resistor 18 is small, and it is difficult for the current detection unit 20 to accurately detect the current flowing through the winding current. Therefore, when the target air volume Qs is smaller than the predetermined air volume Qa, the amplification factor changing means 22 performs a process of increasing the amplification factor of the amplifier 19 for detecting the current value input to the air volume calculator 24. The predetermined air volume Qa is an air volume value stored in advance. This Qa is set to a value that is sufficiently small with respect to the rated air volume and that the current detection unit 20 cannot accurately detect the winding current unless the amplification factor is switched and detected.
In the ventilator configured as described above, the current flowing through the sensorless brushless DC motor 8 has a shunt resistor 18 inserted between the lower stage of each phase of the inverter circuit 15 and the negative potential side for each phase, and the current flowing through the shunt resistor 18. The winding current can be detected with high accuracy by detecting. Further, the winding current can be accurately detected by changing the amplification factor of any one of the phases by the amplification factor changing means 22. Accordingly, ventilation from a small air volume to a large air volume utilizing the characteristics of the DC motor can be performed with one main body.
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 current detector 20. .
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 rotor 17 with respect to the stator 16. It is also possible to apply to a brushless DC motor that detects the position. That is, the effect is the same in the configuration in which the shunt resistor 18 is connected to any one phase and the amplification factor changing unit 22 switches the amplification factor of the amplification unit 19 that amplifies the potential difference between both ends of the shunt resistor 18.

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
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Indoor 2 Ceiling back 3 Main body 4 Adapter 5 Exhaust duct 7 Blade 8 Sensorless brushless DC motor 9 Louver 10 Control circuit 11 Remote control device 11b Fan notch setting switch 12 Commercial power supply 13 AC / DC conversion circuit 14 Smoothing capacitor 16 Stator 17 Rotor 18 Shunt Resistance 19 Amplifier 20 Current detector 21 Target air volume calculator 22 Amplification rate changing means 23 Speed controller 24 Air volume calculator 25 Rotation detector

Claims (3)

風量を可変できる換気装置であって、
前記換気装置の内部には、
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を備え、
さらに前記制御回路は、
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、前記モータに印加する電圧の変調率とを入力し、この電流値・変調率と、目標風量に対応する電流値・変調率と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、目標風量になるように変調率を増加減させて速度制御部に出力する換気装置。
A ventilation device with variable air volume,
Inside the ventilator,
A motor for driving the blades;
A control circuit for controlling this motor is provided,
The control circuit includes
Three arms consisting of an upper stage and a lower stage and two switching elements that perform opposite ON / OFF operations connected in series to a DC voltage are connected in a three-phase bridge shape, and a three-phase PWM voltage is applied to the motor. An inverter circuit to be applied;
A shunt resistor inserted for each phase between the lower stage of each phase of the inverter circuit and the negative potential side;
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;
A rotation detection unit that calculates the rotation speed and position of the motor based on the current detected by the current detection unit, and a speed control unit that controls the rotation speed of the motor by varying the duty of the inverter circuit;
Further, the control circuit includes:
One of the current values of each phase detected by the current detection unit and the modulation rate of the voltage applied to the motor are input, and this current value / modulation rate and the target air volume are handled. An air volume calculation unit that compares the current value and the modulation rate, and a ventilation device that increases and decreases the modulation rate so as to reach the target air volume based on the comparison result of the air volume calculation unit and outputs the result to the speed control unit.
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、前記目標風量を入力し、この目標風量の大きさ応じて前記増幅部の増幅率を変更する請求項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 inputs the target air volume and changes the amplification factor of the amplifying unit according to the target air volume .
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、前記目標風量が所定の風量よりも小さい場合には、前記風量演算部に入力する電流値を前記電流検出部で検出するため前記増幅部の増幅率を上げる請求項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 amplification factor changing means increases the amplification factor of the amplifying unit in order to detect the current value input to the air volume calculating unit by the current detecting unit when the target air volume is smaller than a predetermined air volume. The ventilator according to 1.
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