JP7352192B2 - 送風装置および送風装置の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、ＤＣモータを一定の回転数で駆動して送風する機能を有する送風装置に関する。

従来、換気装置、浴室換気暖房機などの送風機能を有する装置において、ＤＣモータを用いて送風ファンを駆動して送風を行う送風装置が用いられている。このような送風装置では、使用状況に応じて安定的な送風を行うため、ＤＣモータを一定回転数で駆動する一定回転数制御が行われる。ＤＣモータの一定回数制御としては、ＤＣモータの実回転数を検出し、検出した実回転数が目標回転数よりも大きければ、ＤＣモータを駆動する駆動電圧値を減少させ、目標回転数よりも小さければ駆動電圧値を増加させて、実回転数を徐々に目標回転数へと近づける方法がある。

このようなモータの一定回転数制御として、例えば、特許文献１に開示されたファンモータ制御装置では、運転中のファンモータの実回転数を検出し、検出した実回転数とその回転数を検出した時の駆動電圧値とが比例するとみなして、駆動電圧値に対するファンモータの回転数の比例式を算出し、この比例式を用いてファンモータを目標回転数で駆動する駆動電圧値を推定し、推定した駆動電圧値でファンモータを駆動することで、モータの一定回転数制御を行う。

特開平０６－０７０５９４号公報

上記の一定回転数制御では、検出したファンモータの実回転数とその回転数を検出した時の駆動電圧値の比率を、ファンモータの回転数の全範囲で適用している。しかしながら、ファンモータの回転数と駆動電圧値との関係は、ファンモータの回転数の全範囲で同じ比率で比例しているとは限らず、ファンモータの目標回転数と目標回転数で駆動するための駆動電圧値の比率が、算出した比例式に当てはまらないことがあり得るため、目標回転数で駆動するための駆動電圧値を適切に決めることができず、ファンモータを目標回転数で駆動することができないという問題があった。

本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、モータが駆動される回転数の任意の範囲における、モータの回転数と駆動電圧値との適切な関係を反映した駆動電圧値を求めることができ、モータを目標の回転数で駆動することができる送風装置を得るものである。

本開示に係る送風装置は、送風ファンを回転駆動するＤＣモータと、ＤＣモータに印加する駆動電圧の値を示す駆動電圧値を出力する駆動電圧出力部と、駆動電圧出力部から出力された駆動電圧値に対応する駆動電圧をＤＣモータに印加するモータ駆動部と、ＤＣモータの回転数を検出する回転数検出部と、駆動電圧出力部が出力する第一駆動電圧値に対応した回転数であり回転数検出部から取得する第一実回転数とＤＣモータの目標回転数との差の絶対値である回転数差が予め定められた閾値より大きくかつ第一実回転数が目標回転数よりも大きい場合には第一駆動電圧値から予め定められた電圧変化値分を減じた第二駆動電圧値に対応する第二実回転数を回転数検出部から取得し、第一駆動電圧値と、第一駆動電圧値に対応する第一実回転数と、第二駆動電圧値と、第二駆動電圧値に対応する第二実回転数から第一駆動電圧値に対応する回転数の変化率を算出し、回転数差が閾値より大きくかつ第一実回転数が目標回転数よりも小さい場合には第一駆動電圧の値に電圧変化値分を加えた第三駆動電圧値に対応する第三実回転数を回転数検出部から取得し、第一駆動電圧値と、第一駆動電圧値に対応する第一実回転数と、第三駆動電圧値と、第三駆動電圧値に対応する第三実回転数から第一駆動電圧値に対応する回転数の変化率を算出する変化率算出部と、変化率から、目標回転数に対応する目標駆動電圧値を逆算して求め、求めた目標駆動電圧値を駆動電圧出力部が出力する駆動電圧値とする補正部とを備えたものである。
また、本開示に係る送風装置の制御方法は、駆動電圧出力部が第一駆動電圧をＤＣモータに印加する第一のステップと、回転数検出部が、第一のステップで印加した第一駆動電圧値に対応するＤＣモータの回転数である第一実回転数を検出する第二のステップと、変化率算出部が、第二のステップで検出した第一実回転数とＤＣモータの目標回転数との差の絶対値である回転数差が予め定められた閾値より大きくかつ第一実回転数が目標回転数よりも大きい場合には第一駆動電圧値から予め定められた電圧変化値分を減じた第二駆動電圧値に対応する第二実回転数を回転数検出部から取得し、第一駆動電圧値と、第一駆動電圧値に対応する第一実回転数と、第二駆動電圧値と、第二駆動電圧値に対応する第二実回転数から第一駆動電圧値に対応する回転数の変化率を算出し、回転数差が閾値より大きくかつ第一実回転数が目標回転数よりも小さい場合には第一駆動電圧の値に電圧変化値分を加えた第三電圧値に対応する第三実回転数を回転数検出部から取得し、第一駆動電圧値と、第一駆動電圧値に対応する第一回転数と、第三駆動電圧値と、第三駆動電圧値に対応する第三実回転数から第一駆動電圧値に対応する回転数の変化率を算出する第三のステップと、補正部が、第三のステップで算出された変化率から、目標回転数に対応する目標駆動電圧値を逆算して求め、求めた指令駆動値を駆動電圧出力部が出力する駆動電圧値とする第四のステップと、を有する。

本開示の送風装置は、異なる複数のファンモータの実回転数と対応する駆動電圧値の組を用いて、異なる複数のＤＣモータの回転数間における回転数の変化率を求め、求めた変化率から目標回転数に対応する駆動電圧値を逆算することで、駆動しているＤＣモータの異なる複数の回転数間における駆動電圧値に対応する回転数の変化率を反映した駆動電圧値を求めることができ、求めた駆動電圧値を用いてＤＣモータを目標の回転数に駆動することができるという効果を奏する。

実施の形態１を示す送風装置の構成を示すブロック図 実施の形態１の送風装置の動作を示すフローチャート ＤＣモータに印加される駆動電圧値とＤＣモータの回転数との関係を示すグラフ 実施の形態２を示す送風装置の動作を示すフローチャート 実施の形態３を示す送風装置の構成を示すブロック図 実施の形態３を示す送風装置の動作を示すフローチャート

実施の形態１.
図１は、実施の形態１における送風装置の構成を示すブロック図である。
送風装置は、ＤＣモータ１の駆動により回転駆動される送風ファン２を備えた送風ユニット３を備えている。この送風ユニット３のＤＣモータ１が、電源部４により電力供給を受けるモータ駆動部５から制御部６の指示する駆動電圧を印加されて回転し、送風ファン２を回転駆動することで、送風装置は送風を行う。

送風ユニット３には、ＤＣモータ１の回転数を検出するための回転数センサ７が設けられており、この回転数センサ７が検出した信号に基づき、制御部６は、モータ駆動部５からＤＣモータ１に印加する駆動電圧の電圧値を決め、決められた電圧値をモータ駆動部５に出力して、モータ駆動部５から所望の駆動電圧値をＤＣモータ１に印加することで、ＤＣモータ１の回転数を制御するものである。

制御部６には、モータ駆動部５からＤＣモータ１に印加する駆動電圧の電圧値をモータ駆動部５に出力する駆動電圧出力部８と、送風ユニット３の回転数センサ７が検出した信号に基づきＤＣモータ１の回転数を検出する回転数検出部１１と、この回転数検出部１１が検出した回転数に基づいて、駆動電圧値に対応するＤＣモータ１の回転数の変化率を算出する変化率算出部９と、この変化率算出部９で求めた変化率に基づいて、ＤＣモータ１を目標回転数で駆動させる駆動電圧値を求め、この駆動電圧値を駆動電圧出力部８から出力する駆動電圧値とするように補正する補正部１０とを備えている。

また、この送風装置は、ユーザーがこの送風装置を使用する際の送風量の指示に応じた回転数に対応する初期駆動電圧値、回転数検出部１１が検出したＤＣモータ１の回転数と、その回転数を検出した時にモータ駆動部５から印加した駆動電圧値との組を記憶する記憶部１２を備えている。この記憶部１２は、他に一定回転数制御の終了判定に用いる閾値である回転数差閾値、印加電圧を補正するための定数である電圧変化値等の一定回転数制御に必要な情報も記憶するものである。

制御部６は、駆動電圧出力部８、変化率算出部９、補正部１０、回転数検出部１１の機能を実現することが可能な処理回路で実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するマイクロコンピュータ等であってもよい。

次に、このように構成された送風装置の動作について説明する。図２は、実施の形態１の送風装置の動作を示すフローチャートである。

送風装置が稼働し始めると、ＤＣモータ１が駆動されて送風動作が行われる。ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔで回転するための一定回転数制御が開始される（ステップＢ０１）。

そして、ステップＢ０２において、駆動電圧出力部８は、予め記憶部１２に記憶された初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを取得して、初期駆動電圧値Ｖｓｐｏをモータ駆動部５に出力する。駆動電圧出力部８がモータ駆動部５に出力した駆動電圧値は、今回駆動電圧値Ｖｔとして記憶部１２に記憶する。初期駆動電圧値Ｖｓｐｏは目標回転数Ｎｔによらず一定の値でもよいし、目標回転数Ｎｔに対応する初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを設定してもよい。

モータ駆動部５は、駆動電圧出力部８から出力された駆動電圧値に入力し、電源部４から供給されるＤＣ電圧を、入力された駆動電圧値に対応するようにＰＷＭ制御によりチョッピングしてＤＣモータ１に印加する。ＤＣモータ１は、駆動電圧が印加されることによって回転駆動する。

つぎに、ステップＢ０３において、回転数検出部１１は、回転数センサ７の出力信号に基づいてＤＣモータ１の実回転数を検出する。回転数検出部１１は、この検出した実回転数を今回駆動電圧値Ｖｔに対応するＤＣモータ１の実回転数である今回回転数Ｎｒとして、今回駆動電圧値Ｖｔと組にして記憶部１２に記憶する。

つぎに、ステップＢ０４において、補正部１０は、予め記憶部１２に記憶された目標回転数Ｎｔと、今回回転数Ｎｒとを取得して、今回回転数Ｎｒと目標回転数Ｎｔの差である回転数差Ｎを算出する。すなわち回転数差Ｎは、「Ｎ＝目標回転数Ｎｔ－今回回転数Ｎｒ」の式により算出できる。

つぎに、ステップＢ０５において、補正部１０は、「回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜が閾値である回転数差閾値ΔＲ以下である状態が予め定められた判定時間継続したか否か」を判定する。ここで回転数差閾値ΔＲとは、一定回転数制御の収束条件として設定された値であり、回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜が回転数差閾値ΔＲ以下であれば、今回回転数Ｎｒが目標回転数Ｎｔに到達したものと見なすものである。なお、回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜と回転数差閾値ΔＲとを比較するのは、今回回転数Ｎｒが目標回転数Ｎｔよりも大きいか小さいかではなく、それらが一定値以上離れているかを判定するためである。

ステップＢ０５において、｜Ｎ｜が、ΔＲより小さい状態、すなわち｜Ｎ｜がΔＲの範囲内である状態が予め定められた判定時間継続した場合（ステップＢ０５でＹｅｓ）には、ステップＢ０６に進む。
例えば、回転数差閾値ΔＲは１０ｒｐｍとし、判定時間は３０秒とする。この場合、ステップＢ０５において、補正部１０は「検出した今回回転数Ｎｒが目標回転数Ｎｔの±１０ｒｐｍの範囲内である状態が３０秒間継続したか」を判定する。

ステップＢ０５において、｜Ｎ｜がΔＲ以下である状態が予め定められた判定時間継続していると判定された場合（ステップＢ０５でＹｅｓ）、今回回転数Ｎｒが目標回転数Ｎｔに収束したとる収束条件に合致するため、ステップＢ０６において、ＤＣモータ１の一定回転数制御を終了する。これ以降は新たな駆動電圧値を生成せず、今回駆動電圧値ＶｔでＤＣモータ１への電圧の印加を継続することで、ＤＣモータ１は一定回転数で回転を続ける。

一方、ステップＢ０５において、回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜が回転数差閾値ΔＲ以下である状態が、予め定められた判定時間継続しなかった場合、すなわち、判定時間内に｜Ｎ｜がΔＲを超えることがあった場合、駆動電圧を補正する必要があるため、ステップＢ０７に進み（ステップＢ０５においてＮｏ）、駆動電圧を補正する動作を開始する。

ステップＢ０７において、補正部１０が「今回回転数Ｎｒは目標回転数Ｎｔより大きい」と判定した場合（ステップＢ０７においてＹｅｓ）、まずステップＢ０８において、補正部１０は、記憶部１２に今回回転数Ｎｒを前回回転数Ｎｐとして記憶させる。

次に、ステップＢ０９において、駆動電圧出力部８は、今回駆動電圧値Ｖｔを予め設定されている電圧変化値ΔＶｓｐ分だけ下げる。次に、ステップＢ１０において回転数検出部１１は再度、駆動中のＤＣモータ１の実回転数を検出し、この検出した実回転数を今回回転数Ｎｒとして記憶部１２に記憶させる。

ここで、ステップＢ１１で変化率算出部９が行う変化率の算出方法について説明する。図３は、ＤＣモータ１に印加される駆動電圧値とＤＣモータ１の回転数との関係を示すグラフである。ＤＣモータ１の回転数と駆動電圧値がある範囲において比例関係にある場合、駆動電圧値と回転数の関係は直線で表される。この直線の傾きは、駆動電圧値の変化に対するＤＣモータの回転数の変化率を意味するものであり、ＤＣモータ１の回転数と、その回転数を検出した時に駆動電圧出力部８の出力した駆動電圧値の組を２つ用いることで導出することができ、以下のような式で導出できる。すなわち、一つ目の組として回転数Ｎｐと対応する駆動電圧値Ｖｔ、二つ目の組として回転数Ｎｒと対応する駆動電圧値Ｖｒがわかっている場合、変化率Ａは、以下の式で表される。
Ａ＝（Ｎｐ－Ｎｒ）／（Ｖｔ－Ｖｒ） ・・・（１）

この（１）式を用いて、運転中のＤＣモータ１の回転数の変化率を求めるには、ＤＣモータ１を実際に使用すると思われる回転数領域の辺りの回転数で駆動し、そのときの回転数Ｎｐと駆動電圧値Ｖｔの組を記憶しておく。次に駆動電圧値Ｖｔに変化、例えば駆動電圧値をＶｔよりΔＶｓｐだけ低くする変化を与えてＶｒ（＝Ｖｔ－ΔＶｓｐ）とし、ＤＣモータ１に印加して駆動し、そのときの回転数Ｎｒと駆動電圧値Ｖｒの組を記憶しておく。そして、これら２つの組を用いて、（１）式から、変化率Ａを導出する。このとき、（１）式のうち、（Ｖｔ－Ｖｒ）は駆動電圧値を電圧変化値ΔＶｓｐであるので、変化率Ａを求める（１）式は、以下の（２）式に変形することができる。
Ａ＝（Ｎｐ－Ｎｒ）／ΔＶｓｐ ・・・（２）

このような今回回転数Ｎｒと今回駆動電圧値Ｖｔの組と前回回転数Ｎｐと前回回転数Ｎｐに対応する駆動電圧値Ｖｒ（＝Ｖｔ－ΔＶｓｐ）の組の２組を用いる算出方法によって変化率Ａを算出する動作として、ステップＢ１１において、変化率算出部９は、今回回転数Ｎｒと前回回転数Ｎｐとの差を電圧変化値ΔＶｓｐで除す（２）式を用いて、駆動電圧による回転数の変化率Ａを算出し、補正部１０に出力する。これにより、ＤＣモータ１が駆動すると想定される回転数領域における特性を反映した回転数の変化率を得ることができる。

次に、ステップＢ１２において、補正部１０は、ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔで回転駆動させるための目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを、目標回転数Ｎｔを変化率Ａより除することで算出する。すなわち、目標駆動電圧値Ｖｓｐｔは以下の式で表される。
Ｖｓｐｔ＝Ｎｔ／Ａ ・・・（３）

ステップＢ１３において、補正部１０は、（３）式の計算によって求めた目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを駆動電圧出力部８へ出力することで、駆動電圧出力部８が出力する駆動電圧値を補正する。駆動電圧出力部８はこの目標駆動電圧値Ｖｓｐｔをモータ駆動部５へ出力する。これにより、補正部１０により補正された駆動電圧値ＶｓｐｔでＤＣモータ１が駆動される。

このように、ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔで回転駆動させる目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを、ＤＣモータ１が駆動すると想定される回転数領域における特性を反映した変化率Ａに基づいて算出するので、ＤＣモータ１の回転数を早く目標回転数Ｎｔに収束させることができる。

以上のステップＢ０８からステップＢ１３は、ステップＢ０７において、補正部１０が「今回回転数Ｎｒは目標回転数Ｎｔより大きい」と判定した場合（ステップＢ０７においてＹｅｓ）の動作であった。一方、ステップＢ０７において、補正部１０が「今回回転数Ｎｒは目標回転数Ｎｔより大きくない」と判定した場合（ステップＢ０７においてＮｏ）は、ステップＢ１４からステップＢ１９の動作が行われ、まずステップＢ１４において、補正部１０は、記憶部１２に今回回転数Ｎｒを前回回転数Ｎｐとして記憶させる。

次に、ステップＢ１５において、駆動電圧出力部８は、今回駆動電圧値Ｖｔを予め設定されている電圧変化値ΔＶｓｐ分だけ上げる。次に、ステップ１６において、回転数検出部１１は再度、駆動中のＤＣモータ１の実回転数を検出し、今回回転数Ｎｒとして記憶部１２に記憶させる。

ステップＢ１６からステップＢ１９は、ステップＢ１０からＢ１３と同様のＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔで回転駆動するための駆動電圧値Ｖｓｐｔを算出する動作である。

ステップＢ１３あるいはＢ１９において、駆動電圧出力部８が目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを出力したのちは、ステップＢ０３へ戻り、ステップＢ０５において今回回転数Ｎｒが回転数差閾値ΔＲの範囲内となる（ステップＢ０５でＹｅｓ）まで上述の制御が繰り返される。以上のような動作によって、今回回転数Ｎｒを早く目標回転数Ｎｔに収束することができる。

なお、ステップＢ０５において、補正部１０は、回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜を記憶部１２に記憶させてもよく、ステップＢ１３あるいはＢ１９において、駆動電圧出力部８が目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを出力したのちに、再度ステップＢ０５において、新たな回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜を算出した時、記憶部１２に記憶される前回の回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜と比較し、回転数差Ｎの絶対値が小さくなっていた場合に、回転数差Ｎの絶対値｜Ｎ｜の大きさに応じて電圧変化値ΔＶｓｐの大きさを変え、きめ細かに駆動電圧値を変化させてもよい。

このように、ＤＣモータ１の実回転数と目標回転数の差が収束条件を満たすまで、前回回転数Ｎｐとその回転数を検出した時の駆動電圧値の組、今回回転数Ｎｒとその回転数を検出した時の駆動電圧値の組の２つの組からＤＣモータ１を駆動すると想定される回転数領域における特性を反映した変化率Ａを求め、この変化率Ａに基づいて、目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを算出して回転数制御を行うので、個々のＤＣモータの特性にばらつきがある場合でも、使用中のＤＣモータ１に適応した駆動電圧値を求めることができ、従来の回転数制御のように実際に検出した１つの回転数から比率を求める場合と比較して、実際に検出した２つの回転数から求めた変化率Ａを用いることで、適正な駆動電圧値を早く求めることができ、さらに、従来のＤＣモータの回転数の全範囲で同じ比率を用いる一定回転数制御と比較して、ＤＣモータ１を駆動すると想定される回転数領域における特性を反映した変化率Ａを用いることで適正な駆動電圧値を早く求めることができ、ＤＣモータの回転数を収束させる制御のループを少なくすることができる。これにより、ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔに収束するまでの時間を短縮することができる。

実施の形態２.
実施の形態１では、送風装置の稼働開始後、予め記憶部１２に記憶された初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを起点としてＤＣモータ１を駆動させ、駆動したＤＣモータ１の特性を反映させる回転数制御を行い、ＤＣモータ１の回転数を目標回転数に制御する送風装置について説明した。この実施の形態２では、送風装置が使用される過程で、風量の切替が実施された後で再度同一の回転数を目標とする風量ノッチに切替された場合、あるいは送風機の運転開始時に以前の運転時と同じ回転数を目標とする場合に、早期に目標の回転数に収束させる制御を行う送風装置について説明する。

実施の形態２の送風装置の構成は、図１に示した実施の形態１の送風装置と同様であり、制御部６等の動作が異なる。図４は実施の形態２の送風装置の動作を示すフローチャートである。
実施の形態２の送風装置の記憶部１２は、目標駆動電圧記憶部として、ＤＣモータ１の目標回転数毎に初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを記憶する。

図４のステップＣ０１からステップＣ１９は、実施の形態１のステップＢ０１からステップＢ１９と同一であり、実施の形態１で説明した一定回転数制御が行われる。
一方、ステップＣ０５において今回回転数Ｎｒと目標回転数Ｎｔとの回転数差Ｎが回転数差閾値ΔＲ以内に収まっている場合（ステップＣ０５がＹｅｓ）、実施の形態１のように単に制御を終了するのではなく、ステップＣ２０において、駆動電圧出力部８は、記憶部１２の目標回転数に対応する初期駆動電圧値Ｖｓｐｏの値を目標駆動電圧値Ｖｓｐｔの値に書き換える。

このように、目標駆動電圧記憶部としての記憶部１２にステップＣ０５の収束条件を満たした駆動電圧値Ｖｓｐｔを目標回転数に対応する初期駆動電圧値Ｖｓｐｏとして記憶する送風装置にあっては、風量の切替が実施された後で再度同一の回転数を目標とする風量ノッチに切替された場合、又は送風機の運転開始時に以前の運転時と同じ回転数を目標とする場合に、最初にＤＣモータ１に印加する駆動電圧値を、ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔで駆動した実績のある電圧値にすることができるので、ＤＣモータの回転数を収束させる制御のループを少なくし、ＤＣモータの回転数を収束させる制御のループが少なくなり、ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔに収束するまでの時間を短縮することができる。

実施の形態３．
実施の形態１、２では、ＤＣモータの回転数を早期に目標回転数に収束させる送風装置について説明した。この実施の形態３では、ＤＣモータの回転数が目標回転数に収束した場合に、目標回転数でＤＣモータを駆動している駆動電圧値に基づいてＤＣモータへの負荷の増大を推定し、これにより送風装置内部に設置されたフィルターの目詰まりや、送風装置内外の風路に異物などが混入したことを検知する異常状態検知制御を行う送風装置について説明する。

実施の形態３における送風装置は、図５のブロック図に示した構成であり、実施の形態１の送風装置の制御部６に異常状態検知部１３を備えたものである。

図６は、実施の形態３の送風装置の動作を示すフローチャートである。図６のステップＤ０１からステップＤ２０は、実施の形態２で説明した図４のフローチャートのステップＣ０１からステップＣ２０と同一であり、これらのステップにより実施の形態２と同様の一定回転数制御が行われる。
一方、この実施の形態３においては、ステップＤ０５において今回回転数Ｎｒと目標回転数Ｎｔとの回転数差Ｎが回転数差閾値ΔＲ以内に収まっている場合（ステップＣ０５がＹｅｓ）、ステップＤ２１において駆動電圧出力部８が運転中の一定回転数制御の実施が初めて行われたかを判定する。このステップＤ２１は、送風機が実際に据え付けられた使用環境が、送風機を設計した時に想定した条件と異なっていた場合、目標の回転数で駆動するために想定した駆動電圧値が設計時と実際とで大きく異なるのは容易に想像ができることから、初回においては、今回回転数Ｎｒと目標回転数Ｎｔとの回転数差ＮからＤＣモータ１への負荷の増大を推定するべきではないため、初回のみ負荷の増大を判定するステップに進まないようにするための分岐ステップである。

したがって、このステップＤ２１において、「一定回転数制御の実施が初めて行われた」と判定された場合（ステップＤ２１がＹｅｓ）、ステップＤ２０において、駆動電圧出力部８は、記憶部１２の初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを駆動電圧値Ｖｓｐｔで書き換えて、ステップＤ０６において一定回転数制御を終了する。

一方で、ステップＤ２１で「一定回転数制御の実施は初めてではない」と判定された場合（Ｄ２１がＮｏ）、ステップＤ２２において異常状態検知部１３は、駆動電圧値Ｖｓｐｔと、基準駆動電圧記憶部としての記憶部１２に記憶されるＤＣモータ１の回転数に対応して決められた駆動電圧値との差分を演算し、この差分が予め設定された電圧許容閾値β以内であるかを判定する。ここで、記憶部１２に記憶されるＤＣモータ１の回転数に対応して決められた駆動電圧値は、設計時の基準的な回転数対駆動電圧値のテーブルでもよいし、それを適宜、実際に駆動した駆動電圧値で書き換えていくものでもよい。以下では、記憶する駆動電圧値をステップＣ０５の収束条件を満たした駆動電圧値Ｖｓｐｏで書き換えられる場合を説明する。なお、実施の形態３の記憶部１２には、電圧許容閾値βが予め記憶されており、例えばβ＝１.０Ｖである。

このステップＤ２２は、ＤＣモータ１を駆動させるために必要な駆動電圧値が大きすぎる場合、送風装置内部に設置されたフィルターの目詰まりや、送風装置内外の風路に異物の混入などにより、ＤＣモータ１の負荷が増大していると考えられるため、使用者にメンテナンスを報知するか否か判定するステップである。この判定のための電圧許容閾値βは、前回の駆動電圧値Ｖｓｐｏと今回の駆動電圧値Ｖｓｐｔとの差分からメンテナンスを必要とする程度か否かを判別する閾値として設定しておく。

ステップＤ２２において、駆動電圧値の差分が電圧許容閾値β以内であった場合（ステップＤ２２がＹｅｓ）、モータに異常な負荷はなく、一定回転数制御を継続してよいと判断できるので、そのままステップＤ２３に進み、駆動電圧出力部８は、記憶部１２の初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを駆動電圧値Ｖｓｐｔで書き換え、ステップＤ０６において一定回転数制御を終了する。

一方で、ステップＤ２２において、駆動電圧値の差分が電圧許容閾値βを超えていた場合（ステップＤ２２がＮｏ）、モータに異常な負荷があったと判断できるので、次に、ステップＤ２５において異常状態検知部１３は、メンテナンスを促すためのサインを使用者に発報するトリガとなる信号を、報知装置（図示せず）へ出力する。このメンテナンスを促すため信号を受信した報知装置が、使用者に何らかの方法でメンテナンスを促すことで、適時、使用者はメンテナンスが必要なことを認識できるようになる。その後、ステップＤ２６において駆動電圧出力部８は、記憶部１２の初期駆動電圧値Ｖｓｐｏを駆動電圧値Ｖｓｐｔで書き換える。

なお、報知装置は、メンテナンスを促すためのサインを発報するトリガとなる信号を受信した場合に、使用者に何らかの方法でメンテナンスを促す装置であり、送風装置内に設けてもよいし、送風装置の外部にあるものでもよい。この報知装置としては、例えば、報知音によりメンテナンスを報知するもの、あるいは発光体による発光によりメンテナンスを報知するもの、あるいは送風装置の外部にディスプレイを設け、画面表示によりメンテナンスを報知するもの、あるいは使用者のスマートフォンなどの端末にメンテナンスを報知する信号を発信するもの等で構成できる。

このように、ステップＤ２２において、一定回転数制御を終了した際の駆動電圧出力部８が出力する駆動電圧値と、基準駆動電圧記憶部に記憶される駆動電圧値との差分を計算し、この差分から送風装置内部に設置されたフィルターの目詰まりや、送風装置内外の風路に異物などが混入したことを検知する異常状態検知制御を行う送風装置にあっても、ＤＣモータ１の実回転数と目標回転数の差が収束条件を満たすまで、前回回転数Ｎｐとその回転数を検出した時の駆動電圧値の組、今回回転数Ｎｒとその回転数を検出した時の駆動電圧値の組の２つの組からＤＣモータ１を駆動すると想定される回転数領域における特性を反映した変化率Ａに基づいて、目標駆動電圧値Ｖｓｐｔを算出して回転数制御を行うので、個々のＤＣモータの特性にばらつきがある場合でも、使用中のＤＣモータ１に適応した駆動電圧値を求めることができ、従来の回転数制御のように実際に検出した１つの回転数から比率を求める場合と比較して、実際に検出した２つの回転数から求めた変化率Ａを用いることで、適正な駆動電圧値を早く求めることができ、さらに、従来のＤＣモータの回転数の全範囲で同じ比率を用いる一定回転数制御と比較して、ＤＣモータ１を駆動すると想定される回転数領域における特性を反映した変化率Ａを用いることで適正な駆動電圧値を早く求めることができ、ＤＣモータ１の回転数を収束させる制御のループを少なくすることができる。これにより、ＤＣモータ１を目標回転数Ｎｔに収束するまでの時間を短縮することができる。

なお、上記いずれの実施の形態でも、変化率算出部９が前回回転数Ｎｐとその回転数を検出した時の駆動電圧値Vｒの組、今回回転数Ｎｒとその回転数を検出した時の駆動電圧値Vｔの組の２つの組から、変化率を算出するものを説明したが、回転数と対応する駆動電圧値の組は複数あれば適切な変化率を算出することができる。例えば、前々回回転数Ｎｑとその回転数を検出した時の駆動電圧値Vｑも前述の２つの組に加えた３つの組から求めても良い。例えば、最小二乗法を用いて変化率Ａと切片Ｂを求め、目標駆動電圧値Ｖｓｐｔは「Ｖｓｐｔ＝（Ｎｔ―Ｂ）／Ａ」により算出してもよい。また、最小二乗法を用いず、平均を用いて変化率Ａを求めてもよい。この場合、変化率Ａは「Ａ＝（Ｎｑ＋Ｎｐ＋Ｎｔ）／（Vｑ＋Vｐ＋Vｔ）」という式で表され、目標駆動電圧値Ｖｓｐｔは「Ｖｓｐｔ＝Ｎｔ／Ａ」により算出できる。このように、回転数と対応する駆動電圧値を比例関係で示す直線の傾きを求める方法は特定の方法に限られない。

１ ＤＣモータ、２ 送風ファン、３ 送風ユニット、４ 電源部、５ モータ駆動部、６ 制御部、７ 回転数センサ、８ 駆動電圧出力部、９ 変化率算出部、１０ 補正部、１１ 回転数検出部 １２ 記憶部、１３ 異常状態検知部

Claims (4)

1. 送風ファンを回転駆動するＤＣモータと、
   前記ＤＣモータに印加する駆動電圧の値を示す駆動電圧値を出力する駆動電圧出力部と、
   前記駆動電圧出力部から出力された前記駆動電圧値に対応する駆動電圧を前記ＤＣモータに印加するモータ駆動部と、
   前記ＤＣモータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記駆動電圧出力部が出力する第一駆動電圧値に対応した回転数であり前記回転数検出部から取得する第一実回転数と前記ＤＣモータの目標回転数との差の絶対値である回転数差が予め定められた閾値より大きくかつ前記第一実回転数が前記目標回転数よりも大きい場合には前記第一駆動電圧値から予め定められた電圧変化値分を減じた第二駆動電圧値に対応する第二実回転数を前記回転数検出部から取得し、前記第一駆動電圧値と、前記第一駆動電圧値に対応する前記第一実回転数と、前記第二駆動電圧値と、前記第二駆動電圧値に対応する前記第二実回転数から前記第一駆動電圧値に対応する前記回転数の変化率を算出し、前記回転数差が前記閾値より大きくかつ前記第一実回転数が前記目標回転数よりも小さい場合には前記第一駆動電圧の値に前記電圧変化値分を加えた第三駆動電圧値に対応する第三実回転数を前記回転数検出部から取得し、前記第一駆動電圧値と、前記第一駆動電圧値に対応する前記第一実回転数と、前記第三駆動電圧値と、前記第三駆動電圧値に対応する前記第三実回転数から前記第一駆動電圧値に対応する前記回転数の変化率を算出する変化率算出部と、
   前記変化率から、前記目標回転数に対応する目標駆動電圧値を逆算して求め、求めた前記目標駆動電圧値を前記駆動電圧出力部が出力する前記駆動電圧値とする補正部と、
   を備えることを特徴とする送風装置。
2. 前記ＤＣモータの前記目標回転数と、前記ＤＣモータを前記目標回転数で駆動したときの前記駆動電圧値との組を記憶する目標駆動電圧記憶部を備え、
   前記駆動電圧出力部は、前記目標駆動電圧記憶部が記憶している前記目標回転数に対応する前記駆動電圧値を前記モータ駆動部に出力することを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記ＤＣモータの前記回転数に対応する前記駆動電圧値を記憶する基準駆動電圧記憶部と、
   前記回転数検出部が検出した駆動中の前記ＤＣモータの前記回転数に対応して前記基準駆動電圧記憶部に記憶された前記駆動電圧値と、前記駆動電圧出力部が出力した前記駆動電圧値との差分が、設定された電圧許容閾値を超えていた場合に、メンテナンスを促す信号を出力する異常状態検知部を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送風装置。
4. 駆動電圧出力部が第一駆動電圧をＤＣモータに印加する第一のステップと、
   回転数検出部が、前記第一のステップで印加した前記第一駆動電圧の値である第一駆動電圧値に対応する前記ＤＣモータの回転数である第一実回転数を検出する第二のステップと、
   変化率算出部が、前記第二のステップで検出した前記第一実回転数と前記ＤＣモータの目標回転数との差の絶対値である回転数差が予め定められた閾値より大きくかつ前記第一実回転数が前記目標回転数よりも大きい場合には前記第一駆動電圧値から予め定められた電圧変化値分を減じた第二駆動電圧値に対応する第二実回転数を前記回転数検出部から取得し、前記第一駆動電圧値と、前記第一駆動電圧値に対応する前記第一実回転数と、前記第二駆動電圧値と、前記第二駆動電圧値に対応する前記第二実回転数から前記第一駆動電圧値に対応する前記回転数の変化率を算出し、前記回転数差が前記閾値より大きくかつ前記第一実回転数が前記目標回転数よりも小さい場合には前記第一駆動電圧の値に前記電圧変化値分を加えた第三駆動電圧値に対応する第三実回転数を前記回転数検出部から取得し、前記第一駆動電圧値と、前記第一駆動電圧値に対応する前記第一実回転数と、前記第三駆動電圧値と、前記第三駆動電圧値に対応する前記第三実回転数から前記第一駆動電圧値に対応する前記回転数の変化率を算出する第三のステップと、
   補正部が、前記第三のステップで算出された前記変化率から、前記目標回転数に対応する目標駆動電圧値を逆算して求め、求めた前記目標駆動電圧値を前記駆動電圧出力部が出力する駆動電圧値とする第四のステップと、
   を有する送風装置の制御方法。

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