JPS6281989A - フアン・モ−タ回転数制御回路 - 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】 〈産業トの利用分野） 本発明は各種燃焼機器において、燃焼部にそのときどき
の燃焼ＩＩｆに応じた量の空気を送給するため、ファン
・モータの回転数を制御する制御回路に関し、特に、当
該ファン・モータの回転数制御をファン・モータ駆動用
交流電源線路中に挿入したスイッチング素子の導通位相
角制御で成す型の制御回路における改良に関する。

〈従来の技術） 昨今の給湯器などの燃焼機器においては、第３図中、仮
想線で仕切った右り側に示すように、燃料ｊ−・を制御
する系■と、左手側に示すように、燃焼部へそのときど
きに適当な空気ｔｉ℃を送給するファン・モータ制御系
ＩＩとが相関的に設けられているものが多い。

燃料量制御系工では、弁開度指令回路１１の発する弁開
度指令電圧Ｖｐに基づき、比例弁駆動回路１２を介して
電圧／電流変換後、当該そのときどきの弁開度指令電圧
Ｖｐに応じた弁開度となるように、燃料流量を規定する
比例弁ＩＯを制御するが、これは帰還制御系となってお
り、弁開度指令回路！ｌに対し、使用者が設定した設定
温信号Ｖａを午えるだけでなく、現に出湯されている出
湯温を図示しないサーミスタなどにより検出した出湯温
信号Ｖｘも与えることにより、それらの間の偏差を補う
情報を弁開度指令電圧Ｖｐに載せるようにしている。

こうした比例弁に関する帰量制御系に対して、ファン・
モータ制御系ＩＩにおいても帰還制御が図られている。

ファン・モータ２０は、交流商用電源２７により駆動さ
れるが、この交流商用電源はサイリスタなどの導通位相
角制御用スイッチング素子２６により。

各半周期または一周期あたりのオン時間とオフ時間の比
が制御される。もちろん、オン時間が長ければファン・
モータ２０の回転数は高まる。

したがってファン・モータの回転数制御は、実質的に、
Ｌ記の導通位相角制御用スイッチング素子２６のそれ自
体の位相角の制御に置き代えてなされる。そのための制
御系は次のようになっている。

ファン・モータ２０に対する要求回転数データは、先に
述べたそのときどきの燃焼量を実質的に表していると等
価な比例弁に関するそのときどきの弁開度指令電圧Ｖｐ
にノ１（づき、ゲイン調整回路２３の出力Ｖｃとして得
られる。

一方、ファン・モータ２０のそのときどきの実際の回転
数は、適当な回転数検出器２１の出力を一般に周波数対
電圧（Ｆ／Ｖ）変換回路２２を通すことにより、実回転
ａ電圧Ｖｉとして得られる。

位相角制御回路２４は、上記両信号Ｖｃ、Ｖｉにノ、（
づき、それらの偏差を補う情報を有し、そのときどきに
必要なファン・モータ回転数を得るだめの指令信じ−と
して、導通位相角制御用スイッチング素子２６の制御用
の位相角制御信号Ｖｇを出力する。

この位相角制御信号Ｖｇは、これまで述べてきた他の信
号群が電圧次元のものであるのに対し、時間次元のもの
であり、具体的には高レベルと低レベルを選択的に取る
デジタル・パルス列となり。

指令回転数に応じてそのデユーティが可変となるもので
ある。

つまり、位相角制御信号Ｖｇに）、（づき、用いるスイ
フチング２も子２６に関し、適当なゲート回路２５など
を介してサイリスタ２６の交流電源に同１ｊｌｌ　して
の導通位相角を制御することにより、ファン・モータ２
０への駆動電力エネルギを調整してそのときどきに適当
な回転数に制御する。

しかるに、こうした全体の系の中にあって、従来、Ｉ−
、記したように、−ス・イツチング素子２６の導通位相
角制御のため、デユーティ可変なパルス列信号としての
位相角制御信号Ｖｇｔ−発生する位相角制御回路２４は
１通常、ユニジャンクション・トランジスタなどを介し
、キャパシタへの充電電流量を調整することに基づいて
、冶３俵パルス列信号のデユーティを所望イビロこ可変
しようとしていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 第３図に示５れている系自体は、特に問題となる所はな
い。ファン・モータの回転数の制御を導通位相角制御素
子の当該導通位相角によって制御することも合理的であ
る。

しかし、ここで問題としたいのは、従来におけるデユー
ティ可変の仕方である。これは先に述べたように、結局
はアナログ的にキャパシタの充電゛電流を制御すること
によっていた。この充電１′［流の制御が、仮にリニア
に正確に行なえるのであれば、そうした手法によっても
特には障害は生じない。

が、実際には、当該充電電流を一定にすることは困難で
、ために安定した帰還性能が得られない結果となってい
た。また、電源′電圧の変動や周波数変動の影響を受け
やすく、さらに場合によっては制御信号の切換えスイッ
チを要するなどもした。

本発明はこう１−だ実情にかんがみて成されたもので、
ファン・モータの回転数を制御するのに導通位相角制御
用スイッチング手段を制御８するため、″１該制御用の
デユーティｎｒ４１なパルス列を北記した従来の各種欠
点を伴わずに得ることのできる、新たなファン・モータ
回転数制御回路を提供せんとするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明においては、上記目的を達成するため。

次のような構成のファン・モータ１ｉｊ転数制御回路を
提供する。

燃焼機器用ファン・モータの回転数制御をその駆動用交
流電源線路中に挿入した導通位相角制御用のスイッチン
グ素子の制御で行なうようにした帰還系つきのファン・
モータ回転数制御回路において； ファン・モータの１１標回転数と実際の回転数との偏差
に基づいて補正された要求回転数電圧信号と、ファン・
モータ駆動用交流電源に同期して発生されたのこぎり波
信号とを比較し、その比較結果に基づいて対応するデユ
ーティのパルス列より成る一Ｆ記ススイツチング手段制
御用位相角制御信号を発生することを特徴とするファン
・モータ回転数制御回路。

〈作　川〉 −に配本発明の要旨に従い、ファン・モータの目標回転
数と実際の回転数との偏差に基づいて補正された要求回
転数電圧信号と、ファン・モータ駆動用交流電源に同期
して発生されたのこぎり波信号とを比較すると、その比
較結果として現れる信５〕−には補正済み要求回転数デ
ータに応じた時間変化の情報が含まれる。

こうした信−゛）が得られれば、当該時間変化に応じた
デユーティＩｉｆ変なパルス列信号は例えば当該比較回
路の出力に直接になど、容易に得られ、これをもって導
通位相角制御用スイッチング素子を所期通りに制御する
ことがｒ１ｆ能となる。

く実　施　例〉 第１図には本発明のファン・モータ回転数制御回路の中
、特徴部分である位相角制御回路２４が示されている。

したがって、他の部分については従来における第３図中
の構成をそのまま援用することができ、そのため、ここ
ではそれら他の部分についての再度の説明は省略する。

以下、本発明にそくして構成された位相角制御回路２４
の動作を追いながらその構成につき説明する。

先に第３図示の従来例に関して述べたと同様に、本回路
には、そのときどきのファン・モータ２０の星求回転数
を表す要求回転数電圧Ｖｃと、第３図中の回転数検出セ
ンサ２１からＦ／Ｖ変換回路２２を介して得られる等し
たそのときどきの実際のファン・モータ回転数を表す実
回転数電圧Ｖｉが与えられる。

これら両信号Ｖｃ、Ｖｉに基づき、ます通常行なわれて
いると同様のｆ法により、抵抗Ｒ１、Ｒ２、キャパシタ
Ｃ１，そして演算増幅器３０から成るＰＩ（比例積分）
回路でＰＩ演算し、補正済みの要求回転数を表す出力Ｖ
ｏが得られる。この出力Ｖｏは、下式１式％ ただしＳはラプラス変換パラメータ　　、、、、１）こ
の出力Ｖｏは、この実施例の場合、次いで抵抗３１　、
３２　、３３、演算増幅器３４から成る反転回路で位相
反転される。

一方、抵抗３５　、３Ｂ、ダイオード３７．そしてボル
テージ・フォロワ接続された演算増幅器３８から成る定
電流回路でキャパシタ３９を充電する。ただしこの充電
は、演算増幅器ないし電圧比較３４０を含む回１明リセ
ット回路により、第３図中のファン・モータ駆動用交流
電源２７に同期してリセット、すなわち放゛屯されるも
のとなっている。

これを説明すれば、図示していない適当な変圧器などに
より、適当な電圧値範囲にまで降圧された交流電流を余
波整流し、その結果書られる第２図（Ａ）に示される脈
流Ｖｆを電圧比較器４ｏのこの場合逆相人力に加え、一
方、その正相入力は、抵抗３２．３３により規定される
固定バイアス値ｖｂにつけて置く。

そのため、全波整流された脈流波形ｖｆがバイアス値ｖ
ｂを下回るたびに（はぼゼロ・クロスで）リセットが掛
けられ、キャパシタ３８が放゛准されて。

その結果、正相入力に先の出力Ｖｏを位相反転した電圧
信号Ｖｏ’　を受けている演算増幅器ないし電圧比較器
４１の逆相入力に与えられる電圧信号波形Ｖｓは、第２
図（Ｂ）に示されるように、のこぎり波状でしかも直線
性の良好なものが得られる。

第２図（Ｂ）には先の信号Ｖｏ’　も併示されているこ
とから分かるように、こうしたメカニズムの結果、導通
位相角制御用スイッチング素子２６の制御用位相角信号
Ｖ＝は、第２図（Ｃ）に示されるようなものとなり、そ
のときどきの補正済みの要求回転数電圧Ｖｏと意味内容
においては実質的に等しい信号１ｆ圧Ｖｏ’の大きさの
いかんに応じてデユーティの可変なパルス列となる。

第２図（Ｄ）はこの位相角制御信号Ｖｇに基づいて制御
されるスイッチング素子２６の導通状態を位相に関して
示したものである。

上記から顕かなように、位相角制御回路２４に本発明に
よる構成のものを使用した場合、ファン・モータの回転
数は、実質的には第２図（Ｂ）においてのこぎり波Ｖｓ
がそのときどきによって変わる電圧値Ｖｏ’　を越えて
いる時間の長さに応じて制御される。

これは極めて望ましいことである。というのも、補正済
み要求回転数電圧ｖＯまたはＶｏ’　と位相角制御信号
Ｖｇとの関係を実質的に極力リニアに近い関係にするこ
とができ、電源電圧の変動の影響も極めて小さくなるか
らである。

なお例えば、本発明で規定しているのこぎり波電圧Ｖｓ
に変えて、木交り１名らは、第２図（Ａ）に示されてい
る余波脈流と等価な波形電圧を用いることを考えたこと
があったが、そうした場合に比しても本発明のようにの
こぎり波を用いるこことは顕かに有利である。仮に電圧
ＶｏまたはｖＯｏ　と比較する対象信号がそうした全波
整流波形であった場合には、当該電圧ｖＯまたはＶｏ’
　の増減に応じて変化する位相角制御信号Ｖｇのデユー
ティは制御量にリニアな関係とはならないからである。

ただしもちろん、木実流側の場合には、例示されている
具体的な回路の都合により、補正済み要求回転数電圧ｖ
Ｏを位相反転してＶｏ’　として用いたが、その必要の
ないように回路系を改変することなどは、当業者には極
めて容易な、没計範囲に入るものである。

〈発明の効果〉 本発明によれば、ファン・モータの回転数制御をその駆
動用交流電源線路中に挿入した導通位相角制御用スイッ
チング素子の制御で行なうようにした帰還系つきのファ
ン・モータ回転数制御回路において、補正済み要求回転
数データに対する高精度な比例制御特性が安定性良く得
られる。応答速度も良好である。

また、電源電圧の変動に対しても木質的に強い特長を有
しており、さらに制御のダイナミック・レンジも大きく
取ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のファン・モータ回転数制御回路の望ま
しい一実施例における要部の回路構成図、第２図は第１
図に示される回路における要部信号波形図、第３図は従
来から採用されているこの種ファン・モータ回転数制御
回路系の概略構成図、である。 図中、２０はファン・モータ、２１は回転数検出センサ
、２４は位相角制御回路、２８は導通位相角制御用スイ
ッチング手段、２７は交流電源、３０　、３４　、３８
は演算増幅器、４０．４１は電圧比較器、Ｖｉはファン
・モータ実回転数電圧、Ｖｃは要求回転数電圧、ｖＯま
たはＶｏ’は補正済みの要求回転数電圧、Ｖｓはのこぎ
り波電圧、Ｖｇは位相角制御信号、である。 第１箇 ？メ１イ又１瀉４ワＩａ？ＩｉＩ凸５千を第３Ｆｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼機器用ファン・モータの回転数制御をその駆動用交
   流電源線路中に挿入した導通位相角制御用のスイッチン
   グ素子の制御で行なうようにした帰還系つきのファン・
   モータ回転数制御回路において； ファン・モータの目標回転数と実際の回転数との偏差に
   基づいて補正された要求回転数電圧信号と、ファン・モ
   ータ駆動用交流電源に同期して発生されたのこぎり波信
   号とを比較し、その比較結果に基づいて対応するデュー
   ティのパルス列より成る上記スイッチング手段制御用の
   位相角制御信号を発生することを特徴とするファン・モ
   ータ回転数制御回路。