JPH04365996A - 送風機の制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は暖房機や給湯機等に使
用される送風機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、石油ファンヒータ等の暖房機で
は、特開平３−２０５１８号公報に開示されているよう
に、燃焼用空気供給用の送風機（バーナファン）と室内
空気循環用の送風機（温風ファン）とが内蔵されている
。そして、暖房負荷（設定温度と室温との偏差）に応じ
て燃焼量が定められ、燃焼量に見合った燃焼用空気量が
得られるようにバーナファンの回転数を制御するととも
に、燃焼量に見合った温風量が得られるように温風ファ
ンの回転数を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バーナファ
ンや温風ファンの駆動用モータには隈取りモータ等の小
型の交流モータが使用され、交流モータを位相制御する
ことによってファン回転数が制御されている。また、特
に、回転数制御の精度が必要とされるバーナファンの制
御装置は、バーナファン（交流モータ）の回転数Ｎを検
出し、この回転数Ｎと燃焼量に応じて決められる目標回
転数ＮＳとの偏差に応じて交流モータの印加電圧の位相
切り角ｔ（各半サイクルのオフ時間で、例えば、５０Ｈ
ｚの場合、ｔは０〜１０ｍｓ）を増減させ、回転数Ｎを
目標回転数ＮＳに維持するように構成されている。

【０００４】しかしながら、この種の送風機に使用され
る交流モータは回転トルク特性が非線形で、トルクが回
転数によって異なるため、目標回転数ＮＳの新たな設定
によって回転数Ｎが変わる際、回転数Ｎが目標回転数Ｎ
Ｓに対してオーバーシュートやアンダーシュートを生じ
るなど、回転数が不安定になる問題があった。特に、暖
房機のように燃焼に使用するものでは、燃焼が不安定に
なり、燃焼状態が悪くなる心配があった。また、始動時
には回転数Ｎが目標回転数を大幅に上回り、運転騒音が
大きくなる問題があった。

【０００５】この発明は上述した事実に鑑みてなされた
ものであり、交流モータの回転トルク特性に適した位相
制御を行い、送風機回転数の安定化を図ることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明では、送風機駆
動用の交流モータを位相制御することにより送風機回転
数Ｎが目標回転数ＮＳになるようにした送風機の制御装
置において、送風機回転数Ｎを検出し、目標回転数ＮＳ
と回転数Ｎとの偏差ｅ、及び回転数Ｎの単位時間当りの
変化値ΔＮに応じて交流モータの印加電圧の位相切り角
ｔを変化させるとともに、この位相切り角ｔの変化幅Δ
ｔを回転数Ｎに応じて補正するように構成されている。

【０００７】また、この発明では、送風機駆動用の交流
モータを位相制御することにより送風機回転数Ｎが目標
回転数ＮＳになるようにした送風機の制御装置において
、送風機回転数Ｎを検出し、目標回転数ＮＳと回転数Ｎ
との偏差ｅ、及び回転数Ｎの単位時間当りの変化値ΔＮ
に応じて交流モータの印加電圧の位相切り角ｔを変化さ
せるとともに、回転数Ｎが大きく、かつ、変化値ΔＮが
大きいときには位相切り角ｔの変化幅Δｔが大きくなる
ように構成されている。

【０００８】

【作用】請求項１に記載のものでは、回転数Ｎの低いと
きと回転数Ｎの高いときとで、偏差ｅ、及び／又は変化
値ΔＮに対する位相切り角ｔの変化幅Δｔが変わる。す
なわち、回転数Ｎが大きいときには所定の偏差、及び／
又は変化値ΔＮに対する位相切り角ｔの変化幅Δｔが大
きくなり、位相制御による回転数Ｎの変化幅が大きくな
る。逆に、回転数Ｎが小さいときには所定の偏差、及び
／又は変化値ΔＮに対する変化幅Δｔが小さくなり、回
転数Ｎの変化幅が小さくなる。このため、回転トルク特
性に合わせた的確な位相制御がなされ、オーバーシュー
トやアンダーシュートの少ない安定した回転数制御が行
われる。

【０００９】また、請求項２に記載のものでは、特に始
動時において、回転数Ｎが目標回転数ＮＳに近づくと、
急激に回転数の上昇が抑制され、速やかに回転数Ｎが目
標回転数ＮＳに維持されることになり、騒音の少ない安
定した回転数制御がなされる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を暖房機の制御装置に適用し
た実施例について説明する。

【００１１】図１は石油ファンヒータ等の暖房機の制御
装置の１例を示すものである。図１において、１はＡ／
Ｄ変換器及び不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を内蔵し
たマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）であ
り、マイコン１の入力側には運転スイッチ２、温度設定
器３、室温センサ４及びバーナ温度センサ５が設けられ
ている。

【００１２】また、マイコン１の出力側には灯油気化用
の電気ヒータ６、点火器７、バーナファン駆動用のバー
ナモータ（交流モータ）８、燃料ポンプ９、温風ファン
駆動用のファンモータ（交流モータ）１０が設けられて
いる。また、１１はバーナモータ８の回転数検知器であ
り、この回転数検知器１１の回転数信号はマイコン１に
入力されている。

【００１３】運転スイッチ２が投入されると、マイコン
１はまず電気ヒータ６に通電し、バーナ（図示せず）の
気化部を予熱する。そして、予熱が完了し、バーナ温度
センサ５の検出温度が所定値以上になると、マイコン１
はバーナモータ８を始動させ、バーナのプリパージを行
った後、点火器７及び燃料ポンプ９を作動させる。この
ようにして、バーナで燃焼が行われると、マイコン１は
ファンモータ１０を始動させ、加熱された室内空気を温
風として吐出させる。

【００１４】マイコン１はこのような暖房運転中、図３
に示すように、温度設定器３によって設定された設定温
度ＴＳと室内センサ４で検知した室温Ｔとの偏差ΔＴに
応じて燃焼量Ｑを決定する。そして、この燃焼量Ｑが得
られるように、燃料ポンプ（電磁ポンプ）９の駆動周波
数を制御するとともに、バーナモータ８及びファンモー
タ１０を位相制御し、燃焼量Ｑに見合った燃料供給量、
燃焼用空気量及び温風量が得られるようにする。

【００１５】バーナモータ８の位相制御はファジイ推論
を用い、次のようにして行われる。マイコン１は図４に
示すように、回転数検知器１１からの回転数信号に基づ
いて現在回転数Ｎを周期的に求め、これを記憶している
。また、現在回転数Ｎの検出と同期して、燃焼量Ｑに見
合った燃焼用空気量を得るための目標回転数ＮＳと現在
回転数Ｎとの偏差ｅを求め、これを記憶するとともに、
現在回転数Ｎと前回の現在回転数との差（変化値）ΔＮ
を求め、これを記憶している。

【００１６】このようにして、現在回転数Ｎ、偏差ｅ及
び変化値ΔＮが求められると、マイコン１はこれらの値
から図５ないし図７に示すそれぞれのメンバーシップ関
数のグレードを求める。また、これらのグレード値はマ
イコン１に格納された３枚のルックアップテーブル（図
８ないし図１０参照）にそれぞれ照合され、ファジイ推
論の重み付けルールに従って位相切り角ｔの変化幅Δｔ
が決定される。

【００１７】バーナモータ８の始動時は図２に示すよう
に、ファン回転数が小さい（最初は０）ので、現在回転
数Ｎのメンバーシップ関数はＮＢのグレード値が大とな
る。このとき、主に図８のルックアップテーブルが使用
されるので、位相切り角ｔの変化幅Δｔは０となり、ｔ
＝Ｏｍｓの状態でバーナモータ８が加速されていく。現
在回転数Ｎの値が増加すると、現在回転数Ｎのメンバー
シップ関数はＺのグレード値が増大していく。このとき
、図８及び図９のルックアップテーブルが併用され、位
相切り角ｔの変化幅ΔｔにＮＳ（負の値）が設定される
ため、位相切り角ｔが少し大きくなる。この結果、ファ
ン回転数の増加に若干のブレーキがかかる。

【００１８】現在回転数Ｎが目標回転数ＮＳの半分以上
になると、現在回転数Ｎのメンバーシップ関数はＮＢの
グレード値が０となり、代わってＰＢのグレード値が大
きくなる。また、Ｚのグレード値も小さくなる。このと
き、変化値ΔＮの値が大きいので、ΔＮのメンバーシッ
プ関数はＰＢのグレード値が大きくなっている。このた
め、図９及び図１０のルックアップテーブルが併用され
、現在回転数Ｎのメンバーシップ関数のＰＢのグレード
値が大きくなるのに伴って位相切り角の変化幅ΔｔはＮ
Ｂとなり、このＮＢの実数値はＮＳ、ＮＭよりも大変大
きな負の値に設定されるので、位相切り角ｔが急激に増
大してファン回転数の増加に急ブレーキがかかる。

【００１９】現在回転数Ｎが目標回転数ＮＳに近づき、
偏差ｅ及び変化値ΔＮが小さくなると、主に図９のルッ
クアップテーブルに従って変化幅Δｔが設定され、位相
切り角ｔが増減するので、ファン回転数（現在回転数Ｎ
）は大幅なオーバーシュートをすることなく、目標回転
数ＮＳ近くに精度良く維持される。

【００２０】暖房開始当初は燃焼量Ｑが大きく設定され
るので、目標回転数ＮＳも大きくなる。この場合、主に
図９及び図１０のルックアップテーブルが併用され、変
化幅Δｔが大き目に設定されるので、負荷変動があって
もオーバーシュートを阻止しながら、ファン回転数を目
標回転数ＴＳに速やかに制御することができる。また、
部屋が十分に温かくなると、燃焼量Ｑが小さくなり、目
標回転数ＮＳも小さくなる。このとき、主に図８及び図
９のルックアップテーブルが併用され、変化幅Δｔが小
さ目に設定されるので、負荷変動があってもアンダーシ
ュートを防止しながら、ファン回転数を目標回転数ＮＳ
に精度良く制御することができる。

【００２１】尚、上述した実施例において、バーナファ
ン駆動用のバーナモータ（交流モータ）の位相制御につ
いて説明したが、温風ファン駆動用のファンモータにつ
いても同様な位相制御を行うことができる。また、この
発明は燃焼用の送風機に限定されるものではなく、種々
の送風機に適用可能である。

【００２２】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、所定の
偏差ｅ、及び／又は変化値ΔＮに対し、回転数Ｎの大き
いときは位相切り角ｔの変化幅Δｔを大きくし、回転数
Ｎの小さいときは変化幅Δｔを小さくしたので、非線径
の回転トルク特性を有する交流モータに適した位相制御
を行うことができ、送風機回転数のオーバーシュートや
アンダーシュートが抑制され、安定した回転数制御を実
現できるものである。

【００２３】また、請求項２の送風機の制御装置におい
ては、特に始動時に送風機回転数が目標回転数に対して
大幅にオーバーシュートするのを防止することができ、
例えば、上述した実施例のものでは従来方法に比べてオ
ーバーシュートが３００ｒｐｍ以上改善され、騒音も数
ｄＢ低下した。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した暖房機の制御装置のブロッ
ク図である。

【図２】この発明の一実施例によるバーナモータの回転
数変化特性を示す説明図である。

【図３】制御装置の燃焼制御特性を示す説明図である。

【図４】制御装置のマイクロコンピュータの動作説明図
である。

【図５】目標回転数ＮＳと現在回転数Ｎとの偏差ｅにつ
いてのメンバーシップ関数の説明図である。

【図６】現在回転数Ｎと前回の回転数との差（変化値Δ
Ｎ）についてのメンバーシップ関数の説明図である。

【図７】現在回転数Ｎについてのメンバーシップ関数の
説明図である。

【図８】マイクロコンピュータに格納された第１のルッ
クアップテーブルを示す説明図である。

【図９】マイクロコンピュータに格納された第２のルッ
クアップテーブルを示す説明図である。

【図１０】マイクロコンピュータに格納された第３のル
ックアップテーブルを示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　マイクロコンピュータ ８　　　　バーナモータ（交流モータ）１１　　回転数
検知器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　送風機駆動用の交流モータを位相制御
   することにより送風機回転数Ｎが目標回転数ＮＳになる
   ようにした送風機の制御装置において、送風機回転数Ｎ
   を検出し、目標回転数ＮＳと回転数Ｎとの偏差ｅ、及び
   ／又は回転数Ｎの単位時間当りの変化値ΔＮに応じて交
   流モータの印加電圧の位相切り角ｔを変化させるととも
   に、この位相切り角ｔの変化幅Δｔを回転数Ｎに応じて
   補正するように構成されていることを特徴とする送風機
   の制御装置。
2. 【請求項２】　　送風機駆動用の交流モータを位相制御
   することにより送風機回転数Ｎが目標回転数ＮＳになる
   ようにした送風機の制御装置において、送風機回転数Ｎ
   を検出し、目標回転数ＮＳと回転数Ｎとの偏差ｅ、及び
   回転数Ｎの単位時間当りの変化値ΔＮに応じて交流モー
   タの印加電圧の位相切り角ｔを変化させるとともに、回
   転数Ｎが大きく、かつ、変化値ΔＮが大きいときには位
   相切り角ｔの変化幅Δｔが大きくなるように構成されて
   いることを特徴とする送風機の制御装置。