JPH01234084A - 電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、印加電圧を変更することによってその回転数
が変化する電動機を制御する電動機の制御装置に関する
。

［従来の技術］ 燃焼機器の燃焼用ファンを１％動するモータのように、
使用状態によって回転数の調節が必要な電動機には、印
加電圧を変更することによって必要な回転数が簡単に得
られる直流式電動機が使用されていて、その回転数は、
マイクロコンピュータ等の制御装置によって制御され°
Ｃいる。こうした電動機は、電源部の負担を少なくする
ために、商用電源から整流された直流電源によって作動
している。

そして、マイクロコンピュータのような、ディジタル計
算機によって電動機を制御する場合には、漏電や感電等
の安全性の観点から、また商用電源から混入する雑音の
影響を防止するために、商用電源と電気的に分離する必
要があり、そのため、ｌ・ランスを介して整流が行われ
ている。

［発明が解決しようとする課題１ しかし、電動機が備えられる機器を、小型にするなどの
必要がある場合や、他の部品との関係で、磁力が発生す
ると不都合があるような場合に、あるいは重量を軽減さ
せる必要がある場合には、トランスを使用することがで
きないため、商用電源との電気的な分離が行えなくなり
、そのため特に雑音からの影響を受けやすいという問題
がある。

本発明は、制御装置と電動機との絶縁を確保して雑音の
混入を防止するとともに、トランスの省略化を図り、制
御手段の制御に忠実に電動機を制御することができる電
動機の制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成するために、電動機に印加
する電圧を制御するために制御手段から送出される制御
信号を、光結合素子を介して電動機駆動手段及伝送する
電動機の制御装置において、前記制御手段から送出され
る制御信号はパルス信号であり、該パルス信号は電動機
に印加する電圧に応じてパルス幅変調されたことを特徴
とする技術的手段を採用した。

［作用］ 本発明では、電動機に印加する電圧に応じてパルス幅変
調されたパルス信号は、時間成分を信号成分として制御
手段から光結合素子へ送出され、電動機駆動手段は、光
結合素子による時間成分に基づいた電圧を電動機に印加
する。

し発明の効果］ 本発明では、光結合素子で伝送される制御信号は、パル
ス幅変調されたパルス信号であるため、信号成分は時間
成分として光結合素子で伝送される。従って、光結合素
子の発光素子と受光素子とが絶縁を確保するために十分
な距離を隔てて設けられていても、発光時間に応じた受
光時間が得られるため、信号成分が発光量成分として現
れる従来の制御装置と比較して、制御手段の制御に忠実
に電動機を制御することができる。

また、制御手段と電動機とは光結合素子によって電気的
に分離されているため、電動機を商用電源から直接整流
した電力によって駆動しても、商用電源の影響を受けに
くく、しかもトランスの省略化が図られるとともに、雑
音が混入することが少ないため、制御手段が誤動作する
ことが少ない。

［実施例］ 次に本発明を給湯器の燃焼用ファンの制御に使用した、
図面に示す実施例に基づき説明する。

第２図は本実施例のガス給湯器の概略を示し、燃焼器１
０と、燃料管２０と、水管３０と、制御装置４０とから
構成される。

燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナ群
１１と燃焼用空気を供給する燃焼用ファン１２とからな
り、ノズル１３から供給される燃料ガスを燃焼用ファン
１２によって供給される一次空気のみで燃焼する全−次
空気燃焼を行い、燃焼ガスは排気口２から排出される。

バーナ群１１は複数のリボンバーナを２列に配した２連
式バーナとなっており、また、バーナ群１１近傍の十、
方には、点火装置のスパーカ１４、炎検知のためのフレ
ームロッド１５およびサーモカップル１６がそれぞれ設
けられている。

燃焼用ファン１２は、本発明の電動機である直流モータ
によって回転するもので、印加される電圧に応じてその
回転数が変化する。

燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供給するガス管
で、その十、流側から元電磁弁２１と主電磁弁２２が、
さらに燃料供給量を調節する比例弁２３とがそれぞれ設
けられ、比例弁２３の下流では２連式バーナの各連にそ
れぞれ燃料ガスを供給するために燃料管２０は分岐して
おり、分岐した一方の燃料管２０には、バーナ群１１の
うち１連のみを燃焼させるために、切替弁２４を備えて
いる。

水管３０は、図示しない水供給源および給湯口とそれぞ
れ接続された供給管３１および給湯管３１ａと、これら
を連通して設けられた熱交換器３２およびバイパス管３
２ａとからなり、供給管３１から供給される水の一部は
熱交換器３２を介して、残る部分はバイパス管３２ａを
介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３２およびバイ
パス管３２ａの下流側の合流部にはバイパス弁３３が設
けられ、熱交換器３２によって加熱される水と、バイパ
ス管３２ａによってそのまま導かれる水の割合を適切に
調節して混合する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３４、水流
センサ３５および入水温サーミスタ３６が、また熱交換
器３２の下流には熱交換サーミスタ３７が、さらに給湯
管３１ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ備えられ
Ｃいる。

なお、バイパス弁３３および水量制御弁３４は、それぞ
れ備えられたギヤドモータにより駆動され、答弁の位置
を検出するためにそれぞれポテンショメータを偏えてい
る。また水流センサ３５は、供給管３１内を通過する水
流により回転する図示しない羽根車の回転数に応じた数
のパルスを出力する。

制御装置４０は、第３図に示すとおり、ガス給湯器に備
えられた上記の各部分との信月交換のためのインターフ
ェース４１となる各回路と、制御装置４０の中心となる
マイクロコンピュータ４２と、安全確保のための安全回
路４３および電磁弁通電リレー回路４４と、これらすべ
てに電力を供給する電源部４５とからなり、さらにガス
給湯器の作動を操作するためのコントローラ４６と、マ
イクロコンピュータ４２の作動モードを予め設定するた
めのモード設定回路４７を備えている。

まず、インターフェース４１としての各回路を説明する
。

スパーカ回路５１は、スパーカ１４に火花放電を行うた
めの高電圧を発生する高電圧発生部と、スパーカ１４で
の火花放電を検知するための放電検知部とからなる。

炎温度検出回路５２は、検知する炎の温度に応じたサー
モカップル１６の出力電圧を制御信号として使用するた
めに増幅する回路で、増幅された信号は燃焼時の空燃比
の制御に利用される。

水温検出回路５３は、木管３０に配された各サーミスタ
の抵抗値からそれぞれの温度信号を得るための回路で、
温度信号は、電源電圧を各サーミスタと直列に接続され
た抵抗によって分圧して得られる。

ギヤドモータ駆動回路５４は、水管３０に備えられた水
量制御弁３４とバイパス弁３３とをそれぞれ駆動するた
めのギヤドモータの通電回路で、各ギヤドモータは答弁
の開度を検出するために備えられた図示しないポテンシ
ョメータの抵抗値に基づいて制御される。

ファン回路５５は、第１図に示すとおり、ファン駆動回
路６０と、回転数検知回路８０とからなる。

ファン駆動回路６０は、商用電源を直接整流した電源部
４５の図示しないファン用電源により作動する燃焼用フ
ァン１２を駆動する回路で、商用電源とマイクロコンピ
ュータ４２との絶縁のためにホトカプラ６１を備えてお
り、本発明の電動機駆動手段となっている。

ホトカブラ６１は発光ダイオード６１ａと、ホトトラン
ジスタ６１ｂとからなる光結合素子で、発光ダイオード
６１ａは、マイクロコンピュータ４２からの制御信号に
よって発光する。マイクロコンピュータ４２からの制御
信号は、マイクロコンピュータ４２で計算される燃焼量
に基づいて決定される送風量を得るために、燃焼用ファ
ン１２を制御するものである。本実施例では、この制御
信号には計算結果に基づく燃焼用ファン１２の印加電圧
に応じてパルス幅変調されたパルス信号が使用され、発
光ダイオード６１ａは、トランジスタ６２によりパルス
信号のパルス幅に応じた時間だけ通電されて発光する。

一方、ホトトランジスタ６１ｂでは、発光ダイオード６
１ａの発光時間に応じた出力電流を得ることができ、こ
の出力電流は抵抗６３を介して抵抗６４へ流れる。この
とき、コンデンサ６５はホトトランジスタ６１ｂの出力
電流によって充電され、抵抗６４に印加される電圧に応
じた電圧を維持する６従って、コンデンサ６５では、マ
イクロコンピュータ４２と絶縁され、しかもマイクロコ
ンピュータ４２からのパルス信号のパルス幅に応じた電
圧が得られることになる。

コンデンサ６５に現れる電圧は、オペアンプ６６で増幅
され、オペアンプ６７で入力電圧に対する出力電圧の特
性が調整され、さらにオペアンプ６８によって増幅され
、図示しない通電制御回路を介して燃焼用ファン１２へ
印加される。

ここで、オペアンプ６７によって行われる出力電圧の調
整は、可変抵抗器６９．７０によって行われ、可変抵抗
器６つでは入力電圧の感度が、可変抵抗器７０では増幅
率がそれぞれ調整され、これらの調整により、燃焼用フ
ァン１２では、作動範囲および回転数の変化特性が調整
される。

また、回転数検出回路８０は、燃焼用ファン１２に備え
られたホールＩＣからのパルス信号に基づいてトランジ
スタ８１によっ゛ζ通電される発光ダイオード８２と、
発光ダイオード８２とホトカブラ８３を構成するホトト
ランジスタ８４とがらなり、ホトトランジスタ８４がら
の出力電流となるパルス信号がマイクロコンピュータ４
２で回転数として検出される。

比例弁回路５６は、燃料ガスを調節する比例弁２３への
通電を行う回路である。

炎検知回路５８は、フレームロッド１５によって炎を検
知して炎検知信号を得るための炎検知手段で、Ｈレベル
の炎検知信号はマイクロコンピュータ４２および安全回
路４３へそれぞれ送出される。

マイクロコンピュータ４２は、所定のシーケンス制御と
、燃焼量制御および水足制御を行う。

また、マイクロコンピュータ４２からは、正常作動時に
は、マイクロコンピュータ４２の作動を示すパルス信号
が安全回路４３へ送出される。

さらに、マイクロコンピュータ４２は、本発明の電動機
の制御装置であり、ファン回路５５への制御信号として
は、計算された燃焼量に応じ°Ｃ燃焼用ファン１２の直
流モータに印加する電圧に応じてパルス幅変調されたパ
ルス信号を送出する。

安全回路４３は、炎検知回路５８からの炎検知信号、水
流回路５９からの水流信号およびマイクロコンピュータ
４２の作動中に常時送出されるパルス信号のうち、いず
れかの信号に異常が検知されたときに、マイクロコンピ
ュータ４２および電磁弁通電リレー回路４４への電力供
給を停止するためのスイッチング信号を送出する回路で
ある。

電磁弁通電リレー回路４４は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２および切替弁２４をマイクロコンピュータ４２から
のＨレベルの制御信号によってそれぞれ通電するための
リレーからなる回路である。

電源部４５は、図示しないプラグをコンセントに差込む
と制御装置４０の」−記名回路を作動させるための電力
を、それぞれの回路に必要な電圧に変換して常時供給す
るもので、マイクロコンピュータ４２／＼電力を供給す
るマイコン用電源４５ａと、電磁弁通電リレー回路４４
へ電力を供給するリレー回路用電源４５ｂには、安全回
路４３からの通電停止信号によって電力供給を停止する
スイッチング機能があり、マイクロコンピュータ４２の
作動を停止させるとともに各電磁弁への通電を停止して
、燃料の供給を停止する。

また、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を供給するリレ
ー回路用電源４５ｂでは、水流回路５９からのスイッチ
ング信号が伝送される場合にのみ各電磁弁への通電が可
能になっていて、水流が検知されない場合にはバーナ１
１￥１１へ燃料ガスが供給されないため、空焚きの心配
がない。

なお、電源部４５は商用電源と接続する電路中に、図示
しない温度ヒユーズ、オーバーヒートスイッチ、沸騰防
止用スイッチを備えていて、さらに安全を確保している
。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器は次のとおり
作動する。

使用者がコントローラ４６の運転スイッチを入れ、出湯
温度を設定するとともに、図示しない水栓を操作すると
、供給管３１によって供給される水は、水量制御弁３４
、水流センサ３５を通過して、熱交換器３２およびバイ
パス管３２ａへ流入し、さらにバイパス弁３３で熱交換
器３２およびバイパス管３２ａからのそれぞれの流出量
が調節されて、給湯管３１ａを介して図示しない給湯口
から流出する。このとき、水流センサ３５によって水流
に応じたパルス信号が発生し、水流回＃ｒ５９を介して
電磁弁通電リレー回路４４およびマイクロコンピュータ
４２へそれぞれ水流信号およびパルス信号として伝送さ
れる。

すると電磁弁通電リレー回路４４では、各電磁弁をマイ
クロコンピュータ４２の制御信号に応じて通電可能な状
態にする。

一方、マイクロコンピュータ４２は、水流回路５つから
のパルス信号が所定数以上検知されると、燃焼器１０の
点火作動として、スパーカ回路５１の高電圧発生部を通
電してスパーカ１４に火花放電を行う。

その後、スパーカ１４での火花放電がスパーカ回路５１
の作動検知部で検知されると、マイクロコンピュータ４
２は、燃焼用ファン１２を作動させるためのパルス信号
を送出し、それまで■、レベル信号であった元電磁弁２
１および主電磁弁２２の制御信号を、開状態にするＨレ
ベル信号に変更して送出する。

従って、元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁弁通電リ
レー回路４４によって通電され、燃料ガスはノズル１３
から噴出し、燃焼用ファン１２によって供給される燃焼
用空気と混合されてバーナ群１１へ供給され、すでに作
動しているスパーカ１４によって点火される。

炎がフレームロッド１５によって検知されると、マイク
ロコンピュータ４２では、入水温サーミスタ３６、熱交
換サーミスタ３７、出湯温サーミスタ３８の各サーミス
タおよび水流センサ３５からの検知信号およびコントロ
ーラ４６からの設定信号に基づいて必要な燃焼量が計算
され、その計算結果に基づいて燃焼用ファン１２、比例
弁２３、切替弁２４、バイパス弁３３および水量制御弁
３４が制御される。また、サーモカップル１６からの信
号に基づいて空燃比の補正制御も行われるが、この空燃
比の制御はサーモカップル１６の温度が安定するまでの
所定時間には行われない。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、その変更に
応じて必要燃焼量が計算され、燃焼用ファン１２の回転
数が変更される。この時、マイクロコンピュータ４２は
、変更された必要燃焼量に応じて、ファン回路５５への
パルス信号のパルス幅を変更する。すると、発光ダイオ
ード６１ａの発光時間が変化し、それに伴ってホトトラ
ンジスタ電圧が変化する。そして、オペアンプ６６、６
７、６８によってそれぞれ増幅されて燃焼用ファン１２
に印加される。

そして、ホトトランジスタ８４から出力されるパルス信
号によって燃焼用ファン１２の回転数が検出され、その
回転数に応じて比例弁回路５６へ制御信号が送出され、
比例弁２３が通電される。

以上のとおり、本発明の電動機の制御装置では、電動機
に印加する電圧に応じてパルス幅変調されたパルス信号
をホトカブラを介して伝送するため、制御装置と電動機
との絶縁を確保することができるとともに、伝送される
制御信号は伝送中に他からの影響を受けることがなく、
電動機を制御装置の制御信号に忠実に制御することがで
きる。

また電動機が商用電源を直接整流された電源によって駆
動される場合であっても、商用電源からの雑音が制御装
置へ混入することは少ない。

本実施例では、ガス給湯器における実施例を示したが、
電動機を印加電圧によって回転数を制御する機器であれ
ば同様に忠実な制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるガス給湯器のファン回路
を示す部分回路図、第２図は本実施例のガス給湯器の概
略を示す構成図、第３図は本実施例のガス給湯器の制御
装置を示すブロック図である。 図中、４２・・・マイクロコンピュータ（制御手段）、
５５・・・ファン回路、６１・・・ホトカブラ（光結合
素子）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電動機に印加する電圧を制御するために制御手段か
   ら送出される制御信号を、光結合素子を介して電動機駆
   動手段へ伝送する電動機の制御装置において、 前記制御手段から送出される制御信号はパルス信号であ
   り、該パルス信号は電動機に印加する電圧に応じてパル
   ス幅変調されたことを特徴とする電動機の制御装置。