(57)【要約】【課題】角度検出器に角度検出専用センサを使用せず磁気センサを使用することで角度検出に関するコストを抑え、装置全体を安価に抑えた空調空気吹出しノズル制御装置を提供する。【解決手段】回転体１に設けた磁石６と、回転体１と中心軸を同一とする非回転体に磁気センサ（ホール効果スイッチ９〜１２）を設置して角度検出専用センサの代替とすることで装置の低コスト化を実現できる。また磁気センサはチップ状の形状であり、回転体１の回転軸の太さや構造に左右されないので角度検出専用センサを使用する時のような装置全体の大型化、高コスト化を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調空気吹出しノズルと、空調空気吹出しノズルと連結した回転軸を回転させるための回転軸回転手段と、回転軸の角度を検出する角度検出手段と、回転軸回転手段を介して回転軸の角度と速度を制御する制御手段を備え、角度検出手段として磁気センサを使用することを特徴とする空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、ノズル側に磁石を設置し、ノズル回転軸と中心を同一とする非回転軸側にホール効果スイッチを複数個設置したことを特徴とする請求項１記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項３】
前記ホール効果スイッチの出力を個別に制御手段に入力し、それぞれの入力に対して回転軸の絶対角度を割り当てることで、ノズルの角度検出を絶対値検出とすることを特徴とする請求項１〜２記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項４】
前記ホール効果スイッチの出力が制御手段に入力された時点で、ノズルの現在角度を更新することを特徴とする請求項１〜３記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項５】
前記ホール効果スイッチの出力が制御手段に入力された時点からの経過時間により、ノズルの現在角度を制御手段で計算することを特徴とする請求項１〜４記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項６】
前記制御手段で計算したノズルの現在角度を電源ＯＦＦ時に制御手段に記憶することを特徴とする、請求項１〜５記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項７】
制御手段よりノズルの回転指示中に、一定時間経過後にホール効果スイッチの出力が制御手段に入力されない場合に制御手段で装置の異常と判断することを特徴とする、請求項１〜６記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項８】
ホール効果スイッチの出力を中心として、時間管理でスイング動作をする動作モードを持つことを特徴とする請求項１〜７記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項９】
中心位置とするホール効果スイッチを外部より任意設定できることができることを特徴とする請求項１〜８記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項１０】
スイング動作の管理時間を外部より任意に変更できることを特徴とする請求項１〜９記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項１１】
ホール効果スイッチの出力に応じて、スイング動作を反転する動作モードを持つことを特徴とする請求項１〜７記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項１２】
スイング動作を反転させるホール効果スイッチを外部より任意に選ぶことができることを特徴とする請求項１〜７、１１記載の空調空気吹出しノズル制御装置。
【請求項１３】
ホール効果スイッチの出力を中心として時間管理で動作するモードと、ホール効果スイッチ出力間で反転する動作モードを外部より任意に切り替えることができることを特徴とする請求項１〜１２記載の空調空気吹出し制御ノズル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大空間において冷房暖房を行う場合に使用される風向制御、風量制御などの気流角度の変位を制御する空調空気吹出しノズルの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空調空気吹出しノズル制御装置には、ノズル部の重量負荷に応じて高トルクを得るために回転軸に減速機構軸が接続され、減速機構軸の回転がノズル部の回転となる。その減速機構軸に回転速度検出器と角度検出器を設置し、制御器に減速機構軸の回転速度と軸角度をフィードバックしてノズル部の回転軸を位置決め制御する物が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、特許文献１に記載されているこの種の位置決め制御装置について、図３を参照しながら説明する。
【０００４】
図３に示すように、誘導電動機１０１の軸に減速機構１０２が設置されており、減速機構軸１０３にはこの減速機構軸１０３の角度を検出するための角度検出器１０４と、減速機構軸１０３の回転速度を検出するための回転速度検出器１０５が設置されている。角度検出器１０４と回転速度検出器１０５の情報を入力し処理するマイクロコンピュータ１０６があり、誘導電動機１０１の回転速度を調整するための位相制御回路１０７がある。なお、角度検出器１０４は実際に制御される減速機構軸１０３の減速後軸に設置されており、減速後軸の角度を直接検出する構成となっている。
【０００５】
減速機構軸１０３の回転指令に対し、マイクロコンピュータ１０６において角度検出器１０４と回転速度検出器１０５の現在値と指令値を比較し、指令値と現在値の偏差に応じて位相制御回路１０７の位相角を変更することで、誘導電動機１０１の回転速度を制御するサーボ機構を実現したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８９７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような特許文献１に記載されている、図３に示す従来の位置決め制御装置の角度検出器にはエンコーダと言われる軸角度を検出する専用センサを使用する。エンコーダの角度検出方式には光学式、磁気式があり、また角度情報の出力方式としては絶対角度出力と相対加減算角度出力タイプがある。いずれも回転軸の角度情報を電圧信号に変換し出力できるようになっている。エンコーダは角度検出専用にカスタマイズされたセンサであり、そのため総じて高額となる傾向がある。また、エンコーダを接続する回転軸や減速機構の軸の太さ、あるいは回転体の構造によって、エンコーダの仕様、構造にも制約が発生し、使用するエンコーダが大型、大掛かりとなり価格がさらに上がってしまうこともある。いろんな制約によりエンコーダが大きくなると、エンコーダ自体の取り付け固定も大がかりとなり装置全体のコストがさらに増加する。
【０００８】
そこでこのような角度検出を必要とするノズル制御装置において、角度検出に磁気センサを使用することを考える。回転体側に磁石を配置し、非回転軸体側に回転体に設置した磁石にホール効果スイッチを配置する。ホール効果スイッチからの出力を常時監視することで回転軸の現在角度を検出することが可能となる。磁石とホール効果スイッチは安価な物が出回っており、設置に関しては磁気センサがチップ形状であるため、回転軸や減速機構の軸の太さの影響を左右されずそのまま設置することができる。
【０００９】
よってエンコーダという角度検出専用センサを使用する必要がなく、角度検出に関するコストを低減することができる。さらに角度検出に関する機器の設置面でも、回転軸や回転体の大きさ、構造に左右されることがないため、装置が大型であればあるほどコスト削減効果は大となる。
【００１０】
空調空気吹出しノズル制御装置に関しては、装置全体を安価にすることが要求されている。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、角度検出器に角度検出専用センサを使用せず磁気センサを使用することで角度検出に関するコストを抑え、装置全体を安価に抑えた空調空気吹出しノズル制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
空調空気吹出しノズルと、空調空気吹出しノズルと連結した回転軸を回転させるための回転軸回転手段と、回転軸の角度を検出する角度検出手段と、回転軸回転手段を介して回転軸の角度と速度を制御する制御手段を備え、角度検出手段として磁気センサを使用することを特徴としたものである。
【００１３】
この手段により角度検出専用センサを使用することなく、角度検出に関するコストを抑え装置全体を安価にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば回転軸の角度検出に角度検出専用センサを使用することなく、磁気センサを使用することで角度検出に関するコストを抑え、装置全体のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す図（（ａ）天面図、（ｂ）正面図）
【図２】本発明の実施の形態２の構成を示す図（（ａ）天面図、（ｂ）正面図）
【図３】従来の構成を示す簡略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の請求項１記載の発明は、空調空気吹出しノズルと、空調空気吹出しノズルと連結した回転軸を回転させるための回転軸回転手段と、回転軸の角度を検出する角度検出手段と、回転軸回転手段を介して回転軸の角度と速度を制御する制御手段を備え、角度検出手段として磁気センサを使用することを特徴としたものであり、この手段により回転軸の角度検出に関するコストを削減することができ、装置全体のコストを削減することができる。
【００１７】
本発明の請求項２記載の発明は、前記磁気センサはノズル側に磁石を設置し、ノズル回転軸と中心を同一とする非回転軸側にホール効果スイッチを複数個設置したことを特徴としたものであり、この手段によりホール効果スイッチの出力を制御手段で常時監視検出することで、回転軸の軸角度を検出することができる、という効果を奏する。
【００１８】
本発明の請求項３記載の発明は、前記ホール効果スイッチの出力を個別に制御手段に入力し、それぞれのスイッチの入力に対して回転軸の絶対角度を割り当てることでノズルの角度検出を絶対値検出とすることを特徴としたものであり、この手段により、ノズルの回転軸の角度検出を絶対値検出で行うことができる、という効果を奏する。
【００１９】
本発明の請求項４記載の発明は、前記ホール効果スイッチの出力が制御手段に入力された時点で、ノズルの現在角度を更新することを特徴としたものであり、この手段により回転軸の角度をホール効果スイッチ出力更新の都度正確に把握することができる、という効果を奏する。
【００２０】
本発明の請求項５記載の発明は前記ホール効果スイッチの出力が制御手段に入力された時点からの経過時間により、ノズルの現在角度を制御手段で計算することを特徴としたものであり、この手段によりさらに精度の高い詳細なノズルの現在角度を把握することができる、という効果を奏する。
【００２１】
本発明の請求項６記載の発明は前記制御手段で計算したノズルの現在角度を、電源ＯＦＦ時に制御手段に記憶することを特徴としたものであり、この手段により電源復帰時にノズルの現在角度を把握することができる、という効果を奏する。
【００２２】
本発明の請求項７記載の発明は、制御手段よりノズルの回転指示中に一定時間経過後にホール効果スイッチの出力が制御手段に入力されない場合に制御手段で装置の異常と判断することを特徴としたものであり、この手段により回転軸が回転してない、または回転しているが角度が検知できない、という装置の異常状態を検知することができる、という効果を奏する。
【００２３】
本発明の請求項８記載の発明は、ホール効果スイッチの出力を中心として時間管理でスイング動作をする動作モードを持つことを特徴としたものである。
【００２４】
本発明の請求項９載の発明は中心位置とするホール効果スイッチを外部より任意設定できることができることを特徴としたものであり、この手段によりノズルのスイング動作の中心位置を任意に設定できる、という効果を奏する。
【００２５】
本発明の請求項１０記載の発明は、スイング動作の管理時間を外部より任意に変更できることを特徴としたものであり、この手段により中心位置を中心に任意のスイング角度幅を設定できる、という効果を奏する。
【００２６】
本発明の請求項１１記載の発明は、ホール効果スイッチの出力に応じてスイング動作を反転する動作モードを持つことを特徴としたものであり、この手段によりホール効果スイッチ間の角度にスイング動作を行うことができる、という効果を奏する。
【００２７】
本発明の請求項１２記載の発明は、スイング動作を反転させるホール効果スイッチを外部より任意に選ぶことができることを特徴としたものであり、この手段により任意のホール効果スイッチ間のスイング動作を設定することで、任意のスイング角度幅を設定することができる、という効果を奏する。
【００２８】
本発明の請求項１３記載の発明は、ホール効果スイッチの出力を中心として時間管理で動作するモードと、ホール効果スイッチ出力間で反転する動作モードを外部より任意に切り替えることができることを特徴としたものであり、この手段により客先の都合に応じて任意の動作モードを選択することができる、という効果を奏する。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１に示すように、回転体１には減速機構２を介して減速後軸３が接続されており、減速前軸４には、減速前軸４を回転させるための回転発生手段としての回転発生器５が接続されている。回転体１には磁石６が１個設置され、減速後軸３と中心軸を同一とする非回転軸７を用意し、その非回転軸７にはホール効果スイッチ８〜１１を設置する。ホール効果スイッチ８〜１１の出力は制御手段としてのマイクロコンピュータ１２にそれぞれ個別に入力され、マイクロコンピュータ１２はホール効果スイッチ８〜１１の出力を別々に認識できるようにする。
【００３１】
磁石６とホール効果スイッチ８〜１１の設置に関しては、ホール効果スイッチ８〜１１が同一タイミングで磁石６を検知することがないように、各ホール効果スイッチ間の検出範囲の干渉に注意し、回転体１が３６０°回転する間にホール効果スイッチ８〜１１が１回のみ、それぞれ個別に出力できるように設置する。
【００３２】
減速後軸３の軸角度を絶対値で検出するためには、ホール効果スイッチ８〜１１にそれぞれ角度情報を割り当てる必要がある。例えばここではホール効果スイッチ８を０°、ホール効果スイッチ９を９０°、ホール効果スイッチ１０を１８０°、ホール効果スイッチ１１を２７０°、と各ホールスイッチ間で９０°間隔で均等に割り当てることにする。
【００３３】
回転体１が回転し、磁石６がホール効果スイッチ８〜１１のいずれかの検出範囲を通過すると、ホール効果スイッチ８〜１１は磁石６が検出範囲に入った時点でそれぞれ信号を出力する。
【００３４】
マイクロコンピュータ１２は各ホール効果スイッチ８〜１１の出力を個別に認識できるようにしているため、ホール効果スイッチ８の信号出力がマイクロコンピュータ１２に入力された時点で軸角度は０°、以下同様にホール効果スイッチ９〜１１の入力があった時点で減速後軸３の軸角度を９０°、１８０°、２７０°と認識することができる。今回は軸角度３６０°を４分割としたが、ホール効果スイッチの個数を増やすことで減速後軸３の軸角度を如何様にも分割することができる。ホール効果スイッチを増やせば増やすほど、減速後軸３の軸角度をより細かく分割して把握することができるが、その際の注意点としては、ホール効果スイッチが増えることによるコストＵＰ、またホール効果スイッチからマイクロコンピュータまでの配線も増えるため、この分もコストＵＰとなる。さらに各ホール効果スイッチの検出範囲の干渉によるホール効果スイッチの２重同時認識、２つのホール効果スイッチが同じタイミングで磁石６を検出してしまうことを回避することが、より厳しくなると考えられる。よって回転体に要求されるスイング仕様に基づき、最適なホール効果スイッチの個数及び配置を決定する必要がある。
【００３５】
また回転体１の減速後軸３の回転速度をＶ（＝一定）とした時、ホール効果スイッチ８〜１１の出力信号を利用することで、減速後軸３の現在角度を計算値から把握することができる。ホール効果スイッチの受信時点の角度＋経過時間×回転速度より、各ホール効果スイッチ８〜１１では検出しえない、減速後軸３の現在角度を把握することができる。減速後軸３の現在角度を計算で算出する場合、あるホール効果スイッチのみの出力信号の受信時点を起点として計算で角度を算出し続けていると、減速後軸３の現在角度と計算角度にズレが生じる可能性がある。そこでホール効果スイッチの出力信号を受信した時点で一度計算角度をクリアし、現在角度を更新することでより正確な減速後軸３の現在角度を把握し続けることが可能となる。
【００３６】
従来の回転体のスイング制御には、ある任意の角度をスイングの中心位置に設定し、任意のスイング角度幅でスイング制御をできる仕様の物がある。このようなスイング制御を実現するためには、回転軸の現在角度の把握と、電源復旧後に即現在角度を把握できる必要がある。角度検出専用センサを使用すれば上記仕様の実現は容易であるが、磁気センサを使用する方法では電源復旧後の絶対角度を把握することができない。そこでホール効果スイッチ出力信号受信時点からの経過時間と回転速度より、マイクロコンピュータ１２で計算した減速後軸３の計算角度を電源ＯＦＦ時にマイクロコンピュータ１２に記憶することにする。これにより、次回電源復帰時に減速後軸３の現在角度を把握することができる。
【００３７】
上記の方法を適用すれば、磁気センサを使用することでも角度検出専用センサと同様のスイング制御が可能となる。
【００３８】
またマイクロコンピュータ１２により回転発生器５の回転指令を出力している最中に、ホール効果スイッチ８〜１１の出力が規定時間以上マイクロコンピュータ１２に入力されない場合は、ホール効果スイッチの異常、あるいは回転発生器５自体の異常があると考えられる。よってこの場合マイクロコンピュータ１２の異常と判断し、外部に知らしめることができるようにする必要がある。
【００３９】
（実施の形態２）
図２に示すように、回転体１からマイクロコンピュータ１２までは同じ構成とする。外部より各種設定するためのスイッチ１３をマイクロコンピュータ１２と接続した構成とする。
【００４０】
ホール効果スイッチ８〜１１のいずれかをスイング動作を行わせる際の中心角度に設定することを考える。ホール効果スイッチ自体は自然に動くことがないので、ホール効果スイッチの出力は減速後軸３の角度に対して常に一定となり、風向の中心位置がずれることはない。この方法は常に正確に風向を要求される用途で有効となる。
【００４１】
また、スイング速度をＶ＝一定とした場合、ホール効果スイッチ出力受信時点からの経過時間×速度Ｖより、ホール効果スイッチ出力信号の受信時点の角度から減速後軸３の角度がどれだけ変化したかを計算することができる。逆に言えばホール効果スイッチ出力信号の受信時点から、マイクロコンピュータ１２に記憶された設定時間を経過した時点でノズルのスイング動作を反転するようする場合、設定時間をスイッチ１３で変更することでノズルのスイング角度の幅を変更することができる。これにより任意のホール効果スイッチの出力を中心とし、ノズルのスイング角度幅を任意設定できるスイング動作モードを実現することができる。
【００４２】
また各ホール効果スイッチ８〜１１間をスイング動作させることを考える。この場合、スイング範囲がわずかであっても拡大することはなく、スイング範囲は確実に限定される。よって障害物との間隔が微小なところにあっては、スイング範囲が確実に限定される本方法が有効となる。
【００４３】
また角度を絶対値検出できることから、スイッチ１３よりホール効果スイッチ８〜１１のいずれかのうち２つを設定することができるようにする。任意の２つのホール効果スイッチを設定することができるようにすることで、さまざまなスイング範囲を実現することができる。
【００４４】
また上記ホール効果スイッチを中心とするスイング動作と、ホール効果スイッチ間のスイング動作を切り替えることで、客先の都合に応じた動作モードに切り替えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、大空間において冷房暖房を行う場合に使用される風向制御、風量制御などの気流角度の変位を誘導電動機の位相制御により行う空調空気吹き出し口の等の位置決め制御に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１    回転体
２    減速機構
３    減速後軸
４    減速前軸
５    回転発生器
６    磁石
７    非回転軸
８    ホール効果スイッチ
９    ホール効果スイッチ
１０  ホール効果スイッチ
１１  ホール効果スイッチ
１２  マイクロコンピュータ
１３  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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