(57)【要約】  居住空間に対する、ファン及び他のモータまたは電気動力を供給された装置に連結された標準の交流電気誘導モータを使用した、加熱、冷却、換気またはその組合せのクローズドループ適応環境制御を行う暖房換気空調管理及び制御システム（ＣＳ）を提供する。新ＣＳは、多次元の同時変数が、放出空気、帰還空気、外気の品質及び／または速度、放出空気温度及び熱流体の流れを連続して適応的に変更する光学的に構成及び処理されたアナログ技術の方法び装置を使用する。新ＣＳは、ファン出力、ダンパアクチュエータ、バルブアクチュエータ、または他のユニット装置を制御するために、必要とされるモータ電圧、周波数及び位相を同時に調整することで、電気モータ及び装置の速度と動作を適応させて調整して、変更する。またセンサ、装置、モータ等からアナログ／デジタルフォーマットの複数の入力、出力または両方の組合せを受信、または生成することが可能である。
2008502876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を暖房するか、もしくは冷房することにより、ＨＶＡＣシステムによって支配されている空間に供給されるべき空気を調整するためのセクションと、ＨＶＡＣシステムによって支配されている空間に調整空気を送る送風機を動かすためのモータとを有するＨＶＡＣシステムのための制御装置であって、
制御装置、及びＨＶＡＣシステムのための入力電力を受けるように構成されるコネクタと、
ＨＶＡＣシステムによって支配されている空間における環境の特性を示す第１の変数を表す信号を受信するための第１の入力端子と、
入力電力の特性を示す第２の変数を表す信号を受信するための第２の入力端子と、
各々が、その出力を制御するために１つ以上の変数を表す入力信号によって電気的に駆動される放射エネルギーエミッタ、前記エミッタに動作可能なように接続されたセンサ、及び動作プロファイルを定義するための１つ以上の変数に対するプログラムされた応答を提供するために前記エミッタ及び前記センサと連携する関連要素から構成される複数の光学的に構成されたデバイスを含むプログラムセクションと、
前記第１の入力端子と接続されると共に、第１の動作プロファイルに従って環境変数に関連するアナログモータ制御信号を生成するために、前記プログラムセクションと連携する環境パラメータセクションと、
前記第２の入力端子と接続されると共に、第２の動作プロファイルに従って入力電力変数に関連するアナログ電力調整制御信号を生成するために、前記プログラムセクションと連携する電力調整セクションと、
前記第１の動作プロファイル及び前記第２の動作プロファイルにより決定される速度でモータを駆動するための電力を供給するために前記モータ制御信号、及び前記電力調整制御信号に応答する、送風機用モータに電力を供給するためのモータドライブセクションと
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記送風機用モータの動作状態を表示する第３の変数を示す信号を受信するための第３の入力端子と、
前記第３の入力端子に接続されると共に、第３の動作プロファイルに従って動作変数の状態に関連するアナログモータスタート制御信号を生成するために、前記プログラムセクションと連携するモータスタート制御ユニットとを更に備え、
前記モータドライブセクションが、前記モータに起動電流を供給するために、前記モータスタート制御信号に応答する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第３の動作プロファイルの構成要素が、時間持続期間である
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
動作変数のモータ状態が、前記モータドライブの出力の電圧である
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記環境パラメータセクションが、前記プログラムセクションにおける第１の光学的に構成されたデバイスに対して動作可能なように接続され、
前記モータスタート制御ユニット、及び前記電力調整セクションが、前記プログラムセクションにおける第２の光学的に構成されたデバイスに対して動作可能なように接続される
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記環境変数が、気温、または２つの場所の間の気温の差異である
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
前記環境変数が、前記調整セクションから出力される調整空気の温度である
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
前記送風機用モータの駆動される速度が、所望の温度設定と関連する
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記入力電力変数が、入力線間電圧である
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記電力調整セクションが、前記入力電力変数の所定の変化に応答する前記プログラムセクションにおける光学的に構成されたデバイスの内の１つに対して動作可能なように接続されると共に、前記送風機モータに必要な電圧レベルを維持するために、第４の動作プロファイルに従って、少なくとも最小の時間持続期間の間、前記モータードライブセクションに提供された制御信号の内の１つを調整し続ける電圧低下時運転継続ユニットを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記第４の動作プロファイルの構成要素が、所定の時間持続期間であり、
前記入力電力変数における所定の変化が、入力線間電圧の所定の低下である
ことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記電力調整セクションが、前記送風機用モータに関する最大の速度、及び最小の速度を確立するために、前記プログラムセクションにおける光学的に構成されたデバイスの内の１つと連携する高−低モータ速度制御ユニットを更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記電力調整セクションが、前記プログラムセクションにおける光学的に構成されたデバイスの内の１つに対して動作可能なように接続されると共に、前記モータが所定の速度で動作している時に線間電圧の低下がある場合に、前記モータを低速にするか、または失速させる原因となる前記モータドライブセクションの電力出力における変動を防止するために、前記入力線間電圧及び前記動作変数のモータ状態に応答するモータ失速防止ユニット更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１４】
環境パラメータ信号生成セクションが、少なくとも第２の環境変数に応答する回路部分を備え、
前記プログラムセクションが、更なる動作プロファイルに従って前記アナログモータ制御信号を生成するために、第１の環境変数及び第２の環境変数を示す信号に応答する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記モータ制御信号が関連する２つ以上の環境変数が、所望の温度設定、実際の温度、２つの場所の間の実際の温度差、湿度読取り値、静圧読取り値、大気質読取り値、１年の時期、及び１日の時間から構成されるグループの中から選択される
ことを特徴とする請求項１４に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記モータドライブセクションに対する入力として接続されると共に、異なる周波数の少なくとも２つのクロック信号を生成するように機能するクロック信号発振器と、
前記モータドライブセクションが、必要とされるモータ速度と直接関連する周波数における動作電力を前記モータに供給するように、前記モータに対する電力の供給を制御するために、前記クロック信号の内の１つを選択するように前記動作変数のモータ状態に応答する選択回路と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記モータドライブセクションが、更に外気の供給源を制御するように機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１８】
ドライバセクションが、外気の調整可能な流れを提供するために、第６の動作プロファイルに従ってＨＶＡＣシステムにおける第２のモータを可変速度で駆動するように機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項１９】
ドライバセクションが、ＨＶＡＣシステムにおける第２のモータに対して起動電流を供給すると共に、更なる動作プロファイルに従って可変速度で前記第２のモータを駆動するように機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記プログラムセクションが、前記第２のモータに関する電圧低下時運転継続、失速防止保護、及び高速度及び低速度制限の機能を提供するように機能する
ことを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
【請求項２１】
前記第２のモータが、バルブ、またはポンプ、またはコンプレッサを動かすように構成される
ことを特徴とする請求項１９に記載の制御装置。
【請求項２２】
ビルディング管理システムから管理制御信号を受信するための第６の入力端子を更に備えると共に、
前記プログラムセクションが、前記管理制御信号に従って前記モータ制御信号を修正するように機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項２３】
前記プログラムセクションが、更なる動作プロファイルに従って前記送風機用モータ以外のＨＶＡＣシステムの構成要素を動かすための出力を提供するように機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項２４】
システム、及び／または他の流体を基礎にしたＨＶＡＣサブシステムと構成要素によって支配されている空間に冷却された、もしくは加熱された調整空気を送るための送風機と、前記送風機を動かすためのモータと、前記送風機用モータのためのモータドライブと、各々が、その出力を制御するために入力信号によって電気的に駆動される放射エネルギーエミッタ、前記エミッタに動作可能なように接続されたセンサ、及びそれによりシステムに関する動作プロファイルを定義するための１つ以上の変数に対するプログラムされた応答を提供するために前記エミッタ及び前記センサと連携する関連要素から構成される複数の光学的に構成されたデバイスを含むプログラムセクションを有する、モータドライブのための制御装置とを備えたＨＶＡＣシステムの動作を制御する方法であって、
前記制御装置を外部の電力源と接続する段階と、
ＨＶＡＣシステムによって支配されている空間における環境の特性を示す第１の変数の値を決定する段階と、
入力電力の特性を示す第２の変数の値を決定する段階と、
前記プログラムセクションに対する入力として環境変数を示す第１の信号を接続する段階と、
第１のプロファイルに従ってアナログモータ速度制御信号を生成するために、第１の信号に応答して前記プログラムセクションを操作する段階と、
前記プログラムセクションに対する入力として入力電力変数を示す第２の信号を接続する段階と、
第２のプロファイルに従って前記モータドライブによる前記モータに対する動作電力の供給を制御するために、第２の信号に応答して前記プログラムセクションを操作する段階と、
前記第１のプロファイル及び前記第２のプロファイルに関連する速度でモータを駆動するための電力を供給するように前記モータドライブを操作する段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記送風機用モータの動作状態を特徴付ける第３の変数の値を決定する段階と、
動作変数のモータ状態を示す第３の信号を前記プログラムセクションにおける光学的に構成されたデバイスの内の１つに対する入力として接続する段階と、
第３のプロファイルに従って前記第３の信号に応答して前記モータドライブに対する起動電流制御信号を提供するように、前記プログラムセクションを操作する段階と、
前記起動電流制御信号に従って前記送風機用モータに起動電流を提供するように前記モータドライブを操作する段階と
を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記動作変数のモータ状態が、前記モータドライブの出力の電圧である
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の信号が、前記プログラムセクションにおける第１の光学的に構成されたデバイスに対して動作可能なように接続され、
前記第２の信号及び前記第３の信号が、前記プログラムセクションにおける第２の光学的に構成されたデバイスに対して動作可能なように接続される
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記環境変数が、気温、または２つの場所の間の気温の差異である
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記環境変数が、調整空気の温度である
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記送風機用モータの駆動される速度が、所望の温度設定と関連する
ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記モータに対する所望の電圧レベルを維持するために、前記第４のプロファイルに従って前記モータドライブに関する電圧低下時運転継続制御を提供するように、入力線間電圧の減少に応答して前記プログラムセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記入力電力変数に応答して、前記送風機用モータに関する最大の速度、及び最小の速度を維持するように前記プログラムセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
線間電圧が低下すると共に、前記モータがプリセットされた速度以下で動作している場合に、前記第２の変数及び前記第３の変数に応答して、モータ失速保護の機能を提供するように前記光学的に構成されたデバイスを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３４】
前記アナログモータ制御信号が２つ以上の環境変数と関連するように、少なくとも第２の環境変数に応答して前記プログラムセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
２つ以上の環境変数が、所望の温度設定、実際の温度、２つの場所の間の実際の温度差、湿度読取り値、静圧読取り値、大気質読取り値、１年の時期、及び１日の時間から構成されるグループの中から選択される
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
１つ以上の前記環境変数及び前記入力電力変数に応答して外気の供給源に電力を供給するための第２のアナログ制御信号を生成する段階を更に備える
ことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
１つ以上の前記環境変数に応答してＨＶＡＣシステムにおける第２のモータに対して起動電流を供給すると共に、所定の動作プロファイルに従って可変速度で前記モータを駆動するように前記プログラムセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項３８】
外気の供給源を制御するように第２の可変速度モータを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記モータが所定の速度で動作している時に線間電圧の低下がある場合に、前記モータを低速にするか、または失速させる原因となる前記モータドライブの電力出力における変動を防止することによって、第２のモータに関する失速防止の機能を提供するように前記プログラムセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記第２のモータに関する電圧低下時運転継続、失速防止保護、及び高速度及び低速度制限の機能を提供する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
バルブ、またはポンプ、またはコンプレッサを制御するように前記第２のモータを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記モータが所定の速度で動作している時に線間電圧の低下がある場合に、前記モータを低速にするか、または失速させる原因となる前記モータドライブの電力出力における変動を防止することによって、第２のモータに関する失速防止の機能を提供するように前記プログラムセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項４３】
ビルディング管理システムから１つ以上の制御信号を受信する段階と、
更なる動作プロファイルに従ってモータ制御信号を調整するように、前記制御信号に応答して１つ以上の光学的に構成されたデバイスを操作する段階と
を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項４４】
１つ以上のそれぞれの動作プロファイルに従って前記モータ以外のＨＶＡＣシステムの構成要素を操作するための１つ以上の追加のアナログ制御信号を生成するように、１つ以上の前記環境変数を示す信号に応答して光学的に構成されたセクションを操作する段階を更に含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項４５】
空気を加熱するか、もしくは冷却することにより、システムによって支配されている空間に供給されるべき空気を調整するためのセクションと、
調整空気を前記空間に送るための送風機と、
前記送風機を動かすためのモータと、
請求項２から請求項２３のいずれか一項に記載された、前記送風機用モータのための制御装置と
を備えることを特徴とするＨＶＡＣシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房換気空調（Heating, Ventilating, and Air Conditioning（ＨＶＡＣ））装置の光学的に構成可能な（Optically Programmable：ＯＰ）、クローズドループによる動的直接アナログ制御（dynamic direct analog control）に関するものである。具体的には、本発明は、暖気または冷気、外気の流体の流れのような他の環境調整変数、及び／または１つ以上の制御入力からの他の環境調整変数と同様に、継続的かつ同時に、供給空気（ファン、または複数のファン）の出力（放出、屋内への戻り、屋外からの取り入れ）に適応する。これは、環境を調整されると共に制御された空間の環境、温度、及び大気質の要求を改善するために、ＨＶＡＣ装置、及びＨＶＡＣシステムの容易なフィールドアップグレード、または工場アップグレードを可能にするＯＰを基礎にした技術を用いる１つの小型の簡素なパッケージによって実行される。
【背景技術】
【０００２】
屋内環境の需要または要求の変化に応じるために、電気モータを減速するか、または加速することの実行は、一般的であると共に、これを多少なりとも達成する多数の技術がある。同様に、モータ速度を変更するための入力基準になる環境パラメータを、ある程度は生成し、送信し、そして解釈するいくつかの従来技術がある。
【０００３】
ＨＶＡＣシステムにおけるファン及び結合された電気モータの速度を変更することの理由及び結果は、以下のように多面的である。
【０００４】
１）モータ駆動システムに関して、速度またはトルクの需要の変化に応じるためにプロセス制御を向上させた。
２）デシベルで測定される居住空間における環境雑音レベルを低減した。
３）電気のキロワット時（ｋＷｈ）で測定されるエネルギー消費を低減した。
４）［ｋＷ］需要で測定される削減された電気需要は充電される。
５）環境の制御された空間における所望の温度または湿度の制御、及び保守を改善した。
【０００５】
更に、時には定量化しにくいけれども、化石燃料貯蓄、改良された湿度調整、改良された屋内大気質、改良された安全性、増大された生産性、及び、削減された好ましくない屋内大気質と好ましくない屋内環境または環境制御と関連付けられる居住者の病気及び長期欠勤等の、証明されると共に実証された多くの他の利益及び改良がある。
【０００６】
ＨＶＡＣ産業における従来技術のアプローチは、ＨＶＡＣシステムにおけるファンを駆動するために利用される非同期誘導交流モータの速度を減速するか、または変更するために、可変周波数駆動（Variable Frequency Drives：ＶＦＤ）、可変速度駆動（Variable Speed Drives：ＶＳＤ）、調整可能速度駆動（Adjustable Speed Drives：ＡＳＤ）、パルス幅変調（Pulse Width Modulated：ＰＷＭ）駆動、及び他のデジタル制御を基礎にした技術を伝統的に使用した。ＶＦＤ他の更に一般的な使用は、主として産業システム、及び商業システムにおける完全な（より大きい複数の馬力）馬力の交流モータであったと共に、それらが典型的に費用効率が高くないので、分数馬力交流モータにおいては一般に広く使われなかった。
【０００７】
可変速度駆動及び関連の技術は、伝統的に多くの理由のために、分数馬力モータのためには好まれなかったか、または利用されなかった。それらは、追加されるモータより通常更に高価である。それらは、多くの場合、大部分の現存するモータがＶＦＤに適合していないので、制御されるモータが更に高価なモータの改良型と交換されることを必要とする。そのような改良型に関するエネルギーの見返りは、更に難しくなる。多くの場合に必要とするＶＦＤの追加されると共に複雑なハードウェア（ｈｗ）、及びソフトウェア（ｓｗ）は、それらがインストールされる現存するＨＶＡＣ装置にインタフェースする。それらは、装置及び交流グリッド（配線網：grid）の両方に対する電気雑音の増加の原因となると共に、多くの場合、特別な追加の電気フィルタを必要とする。
【０００８】
ＶＦＤに加えて、ディジタル制御を基礎にした駆動または制御器技術、電気モータの速度を変更するための他のあまり高価でない手段が、同様に利用可能である。電圧のみの調整、位相チョッピング技術、または他の単純な方法のような、これらのより低いコストの技術は、多くの場合、多くの点で制限されると共に、同様に、重大なモータまたはシステムの問題の原因となり得る。それらのいくつかは、いくつかのモータ種類、サイズ、またはアプリケーションの選択のみに対する適用性、モータ動作、及び暖房に関する悪影響、現存するＨＶＡＣ装置への難しい統合、固定した周波数、システムを損傷する電圧及び電流スパイク、周波数、電圧、及び位相のような１を超える変数を一度に同時に変えることができないこと、現存するデジタル制御を基礎にしたビルディング管理方式（building management systems：ＢＭＳ）と容易にインタフェースすることができないこと、更に高い内部の電気的なオーバヘッド、制限されるか、または取るに足らない省エネルギー、高出力の電磁妨害（electromagnetic interference：ＥＭＩ）、及び無線周波妨害（Radio Frequency Interference：ＲＦＩ）、制限された範囲のモータ速度制御、そして、通常は非常に制限された制御入力及び／または制御出力機能である。
【０００９】
更に、いくつかの他の従来技術は、交流誘導タイプのモータに対して、通常直流タイプである特別な目的の電気モータ（直流ブラシレスモータ、スイッチドリラクタンスモータ、または電気的整流モータ）を選択した。実質的に全てのこれらの更に新しいスタイルのモータは、一般的に、ＶＦＤ他のモータの整流及び制御のための上記で概説された類似したデジタル開閉技術（digital switching techniques）及び方法を使用する。このように、言い換えると、これらの“更に新しいタイプのデジタル開閉整流モータ”は、アナログ制御を基礎にしないＶＳＤ及び他の駆動に関して、上記で概説された多数の同じ課題及び問題に遭遇する。同様に、これらは“１つのモータパッケージ”であり得るが、これらの特別な目的のモータは、ほとんど、主要製品のアップグレード及び改造なしに、現存する交流誘導モータ及び装置に関する“落し込み（drop-in）”の置換、またはアップグレードではあり得ない。従って、それらは、容易ではないか、または、他の標準の交流電気モータを基礎にしたＨＶＡＣシステムに関する、推奨されるフィールド置き換えユニット（field replace units：ｆｒｕｓ）あるいはフィールドアップグレードである。
【００１０】
これらの引用された従来技術のモータ制御技術の大部分は、一般的に、ソフトウェアとハードウェアの両方の必要とされる複雑で複数のインタフェーシング（interfacing）を伴う、複雑で更に制限されたソフトウェア（ｓｗ）アルゴリズムによって生成された１つ以上のデジタル入力信号を使用すると共に、一般的に簡素で光学的な制御回路、及びアナログ制御を基礎にした制御回路に頼らなかった。センサまたはデバイスに、並列またはリアルタイム基準で、複数の入力信号及び出力信号を統合して、管理して、制御する能力を加えることは、そのようなデジタル制御器の複雑さ、及びコストを更に著しく増大させる。
【００１１】
そのような増加した入力信号／出力信号のデータ転送率及びデータ量に適応することは、多くの場合、デジタルシグナルプロセッサ（digital signal processor：ｄｓｐ）を加えるか、もしくは備えることを必要とする。しかし、本来それ自体がかなり複雑であるｄｓｐは、複雑さ、及びコストを更に増大させる付加された情報を共同管理できるようにするために、なお多くの制御、インタフェース、ソフトウェア等を必要とする。アナログＩ／Ｏ機能を有するいくつかのｄｓｐは、更に深く掘り下げて、この開示において提案したようなものであって、しかしＯＰを基礎にした技術を使用するクローズドループのリアルタイム方法における複数の入力信号、及び出力信号を、直接獲得し、インタフェースし、代数的に合計し、同時に管理するか、または制御し得るが、しかし、これらのｄｓｐの付属物は、一般的に、それはこれらのデジタル制御を基礎にした方式方法の大部分を、分数ｈｐモータ（fractional hp motor）または消費者を基礎にした製品に関する対応可能性（affordability）の分野の範囲を超えているところに置くという、そのようなコストと複雑さを追加する。
【００１２】
この開示の前には、分数馬力交流モータを基礎にしたＨＶＡＣシステムに導入するのに利用可能な、低コスト、多重入力、多重出力、高機能ファンモータ制御技術が、コスト効率が良くなかったので、これらのシステムの多くは、モータ及びファンを、連続的に高速な状態で動かすか、もしくは居住モードの間完全にオフにするかの、いずれかである。これらの固定速度モータシステムは、それらが調整する空間の居住者に、温度、湿度、ノイズ、及び室内大気質に関する環境、または環境上の快適さを犠牲にすることを強要する。これらの固定速度ユニットは、多くの場合、必要とするよりはるかに多くの電気、及び／または化石化燃料資源を消費する。これらは、同様に、過剰な需要に関して、他のビルディングシステムに対する負の効果、及び外部電力伝送システムに対する負の効果を有し得る。それらは、時期尚早に、余分な発熱に起因する電気モータ、税金空調システム（tax air conditioning system）の地位を下げ得ると共に、それらは、増進した健康と生産性との利害関係を居住者にもたらす可能性がある。
【００１３】
ファンを基礎にするＨＶＡＣシステムにおいて、分数馬力モータの速度を変更する際に使用するのためのものであるいくつかの可変速度ファンモータ制御器が開発されたと共に、可変速度ファンモータ制御器は、装置に導入され得る現存するデジタルＨＶＡＣまたはＢＭＳ制御システムに対する統合を必要としない。１つの例は、ファン速度が、暖房または冷房サイクルのスタートアップ（start-up）、及びシャットダウン（shut-down）段階のｘ間に、温度感知を使用して連続して変更される“Byrnes”等に対する米国特許第6,684,944号、及び“Byrnes”等に対する米国特許第6,070,660号において説明される。表面上では、これは、多くの他の従来技術システムのように、単純なものに聞こえるが、しかし、それは、その実装において、短時間の間に完全に包含されて複雑になる。例えば、それらは、それらの間の差動式比較を伴う２つの個別の場所において、２個の個別の制御器、２個の個別の温度センサを利用する。速度は、スタートアップサイクル及びシャットダウンサイクルにおいてのみ“可変”できる（それは、定義されて、計られて、入力されて、ひとくくりにまとめられる。）。それらが、電圧を切り替えるだけで“ファン速度を変更する”のみであると共に、それは、その周波数が比例して同様に変動しない限り、モータの動作する能力を時折厳しく制限（または阻害）し得る。多くの場合、他のシステムモータ被駆動デバイスが固定速度のままであるとき、ファンモータだけは、制御器によって、変更される／変更され得る。
【００１４】
ＨＶＡＣ制御システムのための方法、及び装置の別の例は、“Gauthier”に対する米国特許第6,062,482号において開示される。これは、上記と類似して、同様の環境を調整する改善のいくつかを実行するように思われる。しかし、更に、それらの技術はかなり複雑になる。マイクロプロセッサと接続されなければならない多数のデバイス及びセンサがあると共に、多数のデジタルインタフェースと、バスと、デジタルＯＳソフトウェア、アプリケーションソフトウェア、ＣＰＵのＩ／Ｏソフトウェア、及び更に多くを有するメモリとを即座に必要とし、コスト及び複雑さは、短時間の間に深刻な状態となる。我々は、大部分の他の全ての従来技術の制限と共に、本発明の大部分の制限は、主として“Gauthier”の「発明の分野」において定められているものに起因すると信じる。“光学的アナログ（opto analog）制御”を基礎にした技術の代わりに、“これは、．．．．デジタル技術で実現されたＨＶＡＣ制御である”。
【００１５】
出力信号を生成するために２つの入力信号を統合し得る比例モータ／“可変”モータ駆動制御システムが、同様に説明された。１つの例は、“可変出力ＨＶＡＣ制御”のための“Bowman”に対する米国特許第4,422,571号で説明される。しかしながら、この技術は、（“可変速度”モータ駆動を使用して）ダンパを駆動することに適用されるが、しかし、２つの固定位置の内の１つにダンパを置くだけである。この可変ダンパの位置決めは、実際には、動作の間に、同時に２つの位置の内の１つに決定されると共に、それは異なるダンパの機械的な開口部であり、言い換えると、その場合には、気流を調節するのであって、モータ速度か、またはファン速度の変化ではない。
【００１６】
居住空間に対する気流速度（air flow rate）に関して結果として生じる影響を与える出力信号を生成するために、機械的に調整される居住空間と関連付けられるか、及び／または、機械的に調整される居住空間によって生成された１つ以上の環境上の入力パラメータを利用することは、“Saunders”等に対する米国特許第4,353,409号明細書、及び“Archer”等に対する米国特許第5,592,059号明細書に明示されている。しかし、これらのうちのいずれも、これらの信号が、共同で、もしくは別の方法で、直接的に、そして“適応的に”ファンモータの速度を制御するか、もしくは駆動するために、または、他の事はもちろん、モータ速度、またはファン速度を正確に連続して変更するために使用され得るということを、示さないか、もしくは教えない。
【００１７】
同様に、室内空間における環境条件を向上させて制御するための、多数の他の技術、方法、及び装置があると共に、これらのうちのいくつかは、そのために、様々で、新奇なものアイデアを含む。しかし、これらのうちの多くは、同様に、かなり複雑なディジタル制御を基礎にしたシステムか、かなり制限されたトライアックを基礎にした電圧のみのシステムか、機械的ダンパ形式の制御か、または複数の段階を有する速度（多くの場合は、可変速度を呼ばれるが）のみ、のいずれかを使用するが、しかし、いずれも“適応可能速度制御”、すなわち、十分に、動的に、連続して可変することができるクローズドループ速度制御を開示しないか、もしくは教えない。
【００１８】
複数の入力及び出力信号とインタフェースして、制御して、改良する（調整する）ための、代替えの低コストで簡素、更に強力な技術、低コストで簡素な光学的手段を用いたセンサまたはデバイスが、“Durham III”に対する米国特許第5,665,965号明細書によって説明された。更に、２つ以上の信号を統合する能力は、それらの信号がアナログ領域、またはデジタル領域、または両方にあるか否かに拘らず、低コストで簡素、更に強力な方法が、この場合も同様に、光学的構成（Opto Programming）及び光学的処理（Opto Processing）がこの特異性を共通に可能にされた、“Durham III”に対する米国特許第6,087,654号明細書で詳述される。上述のいくつかから、光学的構成（Opto Programming）及び光学的処理（Opto Processing：ＯＰ）技術及び方法を用いて、計算、論理、代数、差分、積分、または他のアルゴリズム的関数によって、センサ、デバイス、信号、データ等々が、光学的に生成され、制御され、混合され、そして出力され得ることが示される。これらの光学を基礎とする装置、及び方法を構築すると共に、用いることは、全体的に新しい１つの簡素な低コストＨＶＡＣ制御システム（ＣＳ）パッケージを提供した。このＯＰを基礎とするＣＳは、これから、“工場において”、そして、とりわけ特別に、“フィールドにおいて”、標準の交流誘導モータを使用する多種多様な現存するＨＶＡＣ製品に、最小の製品コストまたは最小のマイナス影響によって適用され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、複数の同様の入力、もしくは異種の入力（アナログかデジタルのいずれか）を統合するために、そして複数の同様の出力、もしくは異種の出力（アナログかデジタルのいずれか）を生成するために、新しい特定のＯＰを基礎とする装置、及び方法を使用する。このＣＳは、“アナログ制御を基礎とする”と共に、低コストで簡素、更に強力で、機能的に豊かなＯＰを基礎とするたマルチ−パラメータＨＶＡＣ環境制御調整システムを提供する。これは、改良された環境システム制御、はるかに低いコストにおける環境システム制御、及びはるかに簡素な技術における環境システム制御だけではなく、容易に統合され得るもの、または現存するＨＶＡＣ製品、及び制御スキームの大多数と並列に実行され得るものである。同様に、通常、現存するユニットの複雑さのレベル、及び機能の原理に関係なく、このＣＳは、工場レベル（すなわち、ｏｅｍ）で、もしくはフィールドレベル（改造の／アップグレード）で、容易に加えられ得る。
【００２０】
従って、環境制御された空間における快適性及び大気質を向上させるために、１つの簡素なマルチ−パラメータ制御、及び、工場またはフィールドでインストールされ得るパワーパッケージを用いて、継続的及び適応的に、システムまたはユニットの気流、及び空気熱容量を変える／変更することによって環境条件を向上させる装置と方法の両方を使用して、ＨＶＡＣシステムのクローズドループによる動的で光学的構成可能な（Opto Programmable）管理及び制御を提供することが、本発明の主要な目的である。
【００２１】
１つ以上の新しい光学的に構成された（Opto Programmed：ＯＰ）非線形の気流対環境−気温プロファイルを利用することが、本発明の更なる目的である。
【００２２】
必要とされるか、もしくは望まれる他の環境変数のように、少なくとも気温（度）と空気熱容量（ｂｔｕｓ）との両方の関数であるべき排出気流速度を認識して、適応させることが、本発明の別の目的である。
【００２３】
手動操作の“必要性”なしでＨＶＡＣシステムの暖房モードと冷房モードに、同時に制御して適応させる制御技法の１つの制御ポイントを提供することが、本発明の別の目的である。
【００２４】
外部からのＨＶＡＣシステム介入、またはシステム再プログラミングなしで、暖房モードと冷房モードの両方のための適切な（そして異なる）温度プロファイルを生成すると共にプログラムし得る制御の１つの制御ポイントを提供することが、本発明の別の目的である。
【００２５】
個々に使用されるか、もしくはオーバラップするか、及び／または結合される暖房モード、換気モード、または冷房モードのいずれにおいても、装置の放出空気温度、及び熱容量に対する“適応可能、及び再プログラム可能な割合”において、気流を継続的に変更するか、または変えるＨＶＡＣ制御システムを提供することが、本発明の更に別の目的である。
【００２６】
外気を受動的にもたらすための、貧弱なシーリング／取り付け（fitting）の矩形の特大の穴、及び電気機械式（もしくは機械式）の外気（ＯＡ）ダンパを取り除いて、必要とされた外気の量を制御し、変更し、そして向上させるために、個別の可変速度外気（ＯＡ）ファン（または複数のファン）と連結された、外に向かって“壁を貫通する（thru the wall）”より良いシーリング／取り付けの円形のより小さい穴（または複数の穴）に置き換えることによるこの新しい技法を備えた“壁を貫通する”ＨＶＡＣ制御システムを提供することが、本発明の更に別の目的である。
【００２７】
選択可能な／プログラム可能な比率によって、完全な線間電圧（full line voltage）より常に小さい、プログラム可能な“最大の、もしくは高い”速度のファン設定を維持することにより、［ｋＷｈ］で測定されたファンモータのエネルギー消費を低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００２８】
最高速度減少の比率を、この比率の量が、線間電圧変動を不具にするか、または線間電圧変動を無視できるように、線間電圧より下方に適応させると共に調節することにより、［ｋＷｈ］で測定されたファンモータのエネルギー消費を低減することが、本発明の更に別の目的である。もし線間電圧が低下する場合、それは、比率の低下を減らすことによって“電圧を維持する”ことができ、一方、もし線間電圧が増加する場合、それは、比率の低下を増やすことによって“電圧を維持する”ことになるか、または、それは、そのような適応を無視すると共に、単に交流ラインより下の固定した比率に従うようにプログラムされ得る。
【００２９】
巻き線の動作開始と動作中とを別々に制御することによって、パーマネント分相キャパシタモータ（permanent split capacitor motors：ＰＳＣＳ）に関するファンモータトルク、及びエネルギー効率を向上させることが、本発明の目的である。
【００３０】
光学的構成可能な（Opto Programmable：ＯＰ）ソフト起動の穏やかなシーケンスを提供することによって、過度のモータ突入電流、及び過度のシステム起動ストレスを防止することが、本発明の更に別の目的である。
【００３１】
“更に穏やか”なモータ速度の上昇、またはモータを起動するために比較的少ないエネルギーを使用する“ソフト起動”を提供することによって、［ｋＷ］の需要低減、及び［ｋＷｈ］の使用低減を達成することが、本発明の更に別の目的である。
【００３２】
電気モータの初期不良を低減すると共に、動的な電圧／周波数の制御及び調整を通して、“検出、及び速度回復”及び／または“電圧低下時運転継続能力”を提供することによって、一般的に“電圧低下（ブラウンアウト：brownout）”として知られている高需要期間に低下する供給電圧にさらされたときのモータ焼損を低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００３３】
“検出、及び速度回復”及び／または“電圧低下時運転継続能力”を提供することによって、アプリケーション、及びシステム動作にいくつかの保護手段を提供するのを助けることが、本発明の更に別の目的である。
【００３４】
モータ、及び／またはシステム性能を効果的にコストに最適化すると共に改良するために、必要に応じて、動的にモータ電圧、周波数、及び位相を調整して、適応させて、調和させることが、本発明の更に別の目的である。
【００３５】
ソフト起動；更に穏やかな動作及び遷移；必要に応じた最適化電圧、周波数（ｖ／ｆ）及び位相（ｖ、ｆ、φ）；（線間電圧電力より一般的に非常に少ない）必要とされる最低電圧／電力レベルの動作；非常に少ない完全なオンオフサイクルを使用してモータ寿命を向上させることが、本発明の更に別の目的である。
【００３６】
居住（非居住）環境空間に対する加熱された、及び／または冷却された、及び／または換気された空気の“最小の気流−アイドルレベルを、正確に、そして連続して維持する”ことによって、居住空間の快適性のより高いレベルを維持することが、本発明の更に別の目的である。
【００３７】
“モータに扱いやすい”プログラムされた最低電圧、及び周波数を設定することによって、ファンモータ気流を止めずに（ターンオフせずに）、しかし、その代りにユニットファンモータ速度を、最小動作レベルまたはアイドル速度に維持することが、本発明の更に別の目的である。
【００３８】
光学的構成の設定の通りモータ動作／速度を検出して、調整して、維持することによって、システム異常、または他の変数が原因で、“アイドルレベル”または最低／低速動作の間にモータが停止するのを防止することが、本発明の別の目的である。
【００３９】
巻き線の動作開始と動作中とを別々に制御することによって、パーマネント分相キャパシタモータ（ｐｓｃｓ）のファンモータの低速または“アイドル速度動作”を向上させることが、本発明の別の目的である。
【００４０】
温度変動を最小限に抑えるために、環境要求、そして従って加熱された、及び／または冷却された、及び／または換気された空気の伝達に対して、気流を、穏やかであるが、しかし正確に、そして継続的に変更するか、または適応させることによって、居住空間の快適性のより高いレベルを維持することが、本発明の更に別の目的である。
【００４１】
コイル気流温度、及び空気量を検出すると共に、必要に応じて、気温を誘導するか、または断熱するように、動的に、そして連続して、気流を調整するか、もしくは適応させることによって、コイル氷結を低減する／防止することが、本発明の別の目的である。
【００４２】
熱交換器の気流温度、及び空気量を検出すると共に、必要に応じて、気温を誘導するか、もしく断熱するように、動的に、そして連続して、気流を調整するか、もしくは適応させることによって、熱交換器焼損を低減する／防止することが、本発明の別の目的である。
【００４３】
過度の加熱、または冷却を低減することによって、熱交換器、またはコンデンサに供給される暖房能力または冷房能力を生成するのに必要とされる化石燃料、及び／または電気エネルギーを保存することが、本発明の更に別の目的である。
【００４４】
個々のゾーンの過度の加熱及び／または過度の冷却の防止を通じて、設備の暖房装置及び／または冷房装置の利用可能な能力を増大させ、それにより、システム効果の損失を最小限にすることが、本発明の更に別の目的である。
【００４５】
モータ速度を、必要とされる熱出力に適合させる／維持するのに必要とされる最小速度（最小のノイズ）に常に制御する／適応させることによって、居住環境におけるノイズレベルを低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００４６】
パーマネント分相キャパシタモータ（ｐｓｃｓ）の巻き線の動作開始と動作中とを別々に制御することによって、ファンモータ動作ノイズ、及び特に“アイドルレベルの動作”中のファンモータ動作ノイズを低減することが、本発明の別の目的である。
【００４７】
完全な線間電圧の速度未満である高い速度を適応的に制御すると共に、維持することによって、居住環境におけるノイズレベルを低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００４８】
必要なとき／もし必要ならば、低減された電圧及び位相の調整に加えて、電気的周波数を６０Ｈｚ未満に同時に低減するための能力を提供することによって、居住環境におけるノイズレベルを低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００４９】
大気質、及び換気標準を満たすために、適応可能、もしくは可変制御技法を使用して、外気の適切な供給の導入を向上させる、もしくは維持する、もしくは提供することが、本発明の更に別の目的である。
【００５０】
冷却コイル表面を横断する空気速度を低減すると共に、余分な換気を低減することによって、冷房期間中の湿度を低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００５１】
コイルを通過する空気の速度を低減することにより、ＨＶＡＣ装置に存在する特定のフィルタ媒体の効率を増加させることによって、調整された空間の大気質を向上させることが、本発明の更に別の目的である。
【００５２】
一般的に他のモータ速度制御器によって引き起こされる、余分な、もしくは追加の電磁妨害（electro-magnetic interference：ＥＭＩ）、無線周波妨害（radio frequency interference：ＲＦＩ）、力率のひずみ（power factor distortion：ＰＦ）、及び、総合高調波ひずみを、同様に生成せずにモータ速度を低減することが、本発明の更に別の目的である。
【００５３】
全てのＨＶＡＣ制御器能力の赤外線もしくは無線により送信される完全なリモートコントロールを可能にするインタフェースを提供することが、本発明の更に別の目的である。
【００５４】
現存するＨＶＡＣ制御システムにおいて、電気的なオーバヘッドをほとんど消費していない間のモータ速度を低減することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００５５】
本発明は、良い環境制御の複雑な性質が、同時に獲得されて、監視されて、管理されて、制御される必要がある複数のオーバラップしているパラメータ、及び変数の組み合わせであるということを認識する。多くの他のものは、同様に、そのような必要性を認識したが、しかし、簡素で、それにも拘らず著しく改良された方法でそれらを制御すると共に、統合するという点で、本発明は特別である。それは、簡素な低コストで更に作成可能な技術によって、暖房エネルギー／冷房エネルギーの改良された転送を可能にする、例えば非常に洗練された非線形の温度／環境対気流のプロファイルを使用することを可能にするＯＰ方法、及び装置を使用するが、しかし、それは、もし要求されるならば、多くの他の同時のパラメータと共に、全て単一で小型のパッケージにおいて、これを実行する。
【００５６】
この新しいＨＶＡＣ管理及び制御システムは、Durhamの特許第5,665,965号明細書の図１２Ａで以前に開示された“ＯＰを基礎とするミキシング技術”を使用して、１つの入力、複数の入力、または様々な組み合わせを受け付けると共に、同時に１つの出力、複数の出力、または組み合わせを生成することができる。入力は、一般的に放出空気ストリーム（或いは、他の場所）に配置されると共に、温度、湿度、圧力、一酸化炭素占有率、二酸化炭素占有率等のタイプであろう、１つ、または複数のセンサから提供されることができる。直接的なセンサ入力の他に、電圧、電流、インピーダンス、または、アナログ制御或いはデジタル制御を基礎とする電子信号である他のシステム制御信号が、同様に制御入力として使用され得る。システム機器、またはセンサ入力、またはそれらのあらゆる組み合わせ、またはそれらの拡張は、望まれたように結合され得るか、もしくは光学的に構成される。出力（制御及びまたは電力の両方）は、同様に、電気的フォーマットの類似した範囲、あるいは、上記の組み合わせ、及び／または上記の拡張の範囲で生成され得る。
【００５７】
ＨＶＡＣ制御システムは、要求に応じて、１つまたは複数のモータ速度（ファン、ダンパ、バルブ等）に、必要最小限の影響を及ぼすために、上記の入力を受信すると共に、上記の出力を生成する。他のモータを基礎とせず、しかし電気を基礎として制御された空気ダンパ、及び／または制御バルブは、同様に、この同一の、簡素な、１つのＨＶＡＣ制御システムによって、変更されるか、または管理され得る。
【００５８】
入力に基づいて、ＨＶＡＣ制御システムは、ＨＶＡＣシステムにおいて利用可能な（一般的に温度に関して、及び／または、ｂｔｕ（イギリス熱単位）の温度に関して定義される）暖房または冷房のレベルに適合するように、モータ速度を変更する。“自動、または環境制御モード”において、本発明制御システムは、もし余分な暖気／冷気が熱交換器／コイルにおいて利用可能ではない場合、最大速度に留まるか、もしくは停止する代りに、ファンモータを継続して“アイドル速度または非常に低速度”で動作させる。この“アイドル速度モード”は、部屋の環境及び大気質の更に良いバランス、強化され、非常に改良された制御を維持する、滑らかな連続的で穏やかな気流を可能にする。
【００５９】
暖気（または、冷気）が熱交換器／冷却コイルにおいて利用可能になるので、制御システムは、１つ以上の気流を基礎とする光学的に構成されたセンサを通じて、利用可能な暖気（または、冷気）における増加、及び段階的で適応可能で連続的な方法でモータ速度／気流の増加を認識する。これは、改良された固有の非線形のプログラム可能なプロファイルを用いて実行される。この同一の適応プロセスは、加熱の場合にだけ存在するか、または冷却の場合にだけ存在するか、またはこの開示で説明されたように、同様に、動的に加熱と冷却に適応する“自動環境モード”を選択することを比類なく可能にする。
【００６０】
この適応可能なモータ速度のＯＰの非線形の温度（環境）プロファイルは、更に熱出力の非線形の複雑な性質を認識することによって、居住環境の改良された快適性のレベルを提供する。熱交換器の華氏６５度から華氏７５度までの差分温度１０度［°F］は、華氏９５度から華氏１０５度までの差分温度１０度［°F］と異なるｂｔｕ能力（capacity）を有している。多くの場合競合する従来技術によって使用される、そのような線形の勾配の温度プロファイルは、この事実に関して、認識しないか、または利用しない。非線形の勾配の温度プロファイルを通じてではあるが、関係は、“有効な暖気／冷気の容量”（気温とｂｔｕ容量）に対して比例すると共にプログラム可能な気流の関係である。
【００６１】
制御システムは、冷房システムにおける同様の変化に影響を及ぼすことができる。冷房システムにおいて、放出空気温度が更に冷たくなると（設定ポイント以下）、ファンのモータ速度は増加し、放出空気温度が更に暖かくなると（部屋の周囲温度に到達する）、ファンのモータ速度はアイドル速度に戻ると共に、居住空間の温度（または、他の制御パラメータ）が満足されていると、冷却コイルは無活動の状態になる。しかしながら、暖房サイクルと同様に、この発明は、気流対気温が非線形であるということを認識し、従って適切なカーブのプログラムを組む。例えば、暖房モードにおいては、周囲温度から１００度［°Ｆ］以上高い動作範囲であり、冷房モードにおいては、動作範囲は、周囲温度から５０度［°Ｆ］以上低い。
【００６２】
更に良い穏やかな環境動作を提供するこの適応的で連続的な穏やかな制御は、モータ、ファン、及び空気のノイズを著しく低減すると共に、ＨＶＡＣシステムの湿度及び大気質特性を向上させる。同様に、もし制御された装置が、比例すると共に制御された方法において、外気を導入することが可能である場合、多くの場合、大気質は、更に向上されると共に、より正確に制御される。そして、その上、適切なタイプのこのＣＳと共に使用される空気フィルタが、室内大気質を非常に高めることができるということが論証されて、開示された。
【００６３】
列挙された環境上の特性の向上に加えて、ＨＶＡＣ制御システムは、モータ寿命を延長する、モータが、電圧低下時に継続運転すること、または乗り切ることを可能にする、低電圧動作においてモータが停止する可能性を減少する、電気及び化石燃料の使用を低減する、電気の需要を低減する、セントラル暖房システムまたはセントラル冷房システムにおいて、システム効果の損失を低減する、ＲＦＩ、ＥＭＩ、及び高調波ひずみを最小限にする、そして、ＨＶＡＣ制御システムのレベルにおいて、微小の電気的なオーバヘッドで動作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
好ましい実施例の以下の詳細な記述において、これについての一部分を形成すると共に、その中で、それにより発明が実施されることができる実例の特定の実施例として示される添付図面に対する参照が行われる。その他の実施例が利用され得ると共に、発明の範囲からはずれずに構造変更が行われ得るということが理解される。
【００６５】
「図１ａ参照」
１０１ａは、多くの場合、壁を貫通する外気取入れ口を有する教室、公共施設、事務所ビル等のような居住環境において発見される標準的デバイス、及びシステムを備えると共に、壁に取り付けられて組み込まれた完全な単一放出空気口タイプ（univent type）のＨＶＡＣ装置に関する例を表す。この図は、固定速度ファンを基礎にしたシステムから、十分に適応可能な可変速度システムへの装備の改良と機能向上のフィールドタイプが実行される方法を示すが、しかし、この“装備の改良”は、正に工場レベルでは容易に行われるであろう。
【００６６】
この例は、室温センサ１１１ａが、居住空間温度の入力を、その入力を解釈する自動化されたビルディング管理システムのパーソナルコンピュータを基礎にした（または、他のプログラム可能なコンピュータ制御の）フロントエンド１１０ａに提供する、外気との換気を有する暖房、及び／または冷房システムを示す。空間温度は、フロントエンド１１０ａ内のアルゴリズムへの他の環境上の入力と統合されるかもしれないし、または統合されないかも知れないと共に、結果として生じる信号は、その場合に、その中でＨＶＡＣ装置１０１ａが制御されているビルディング管理システムコントローラ１１８ａに送信される。
【００６７】
ビルディング電源システム１０９は、ビルディング管理システムコントローラ１１８ａと、ＨＶＡＣ制御システム１００の両方またはいずれかに、１２０／２４０［Ｖ］交流電力（または、ＨＶＡＣシステムデバイスによって利用可能で必要とされる動作電力は何でも）を提供する。または、もしビルディング管理システムコントローラ１１８ａが、まず１２０（または、２４０）［Ｖ］交流電力を供給された場合、それは、次に１２０（または、２４０）［Ｖ］交流電力を、ＨＶＡＣ制御システム（Control System：ＣＳ）１００に供給し得る。
【００６８】
１１５は、ＨＶＡＣ装置１０１ａの放出空気ストリーム１１７に配置される、暖房、冷房、または両方のためのブリッジ構成の温度感知サーミスタ（thermistor）ペアである（環境調整／温度制御回路のセットアップのための図４ａのセクションｄを参照）。サーミスターブリッジ１１５は、放出空気１１７温度情報をＨＶＡＣ ＣＳ１００に伝送するケーブル１１６によって、ＨＶＡＣ ＣＳ１００に接続される。サーミスターブリッジ１１５からの信号に基づいて（温度信号プロファイルの種類に関する図３ａ〜図３ｄを参照）、ＨＶＡＣ ＣＳ１００は、モータ１０２に対して比例電圧（及び、必要とされる比例周波数）を送信するために、その内部の光学的構成（ＯＰ）（図４ａのセクションｇを参照）に依存する。
【００６９】
暖房モードにおいて、プログラムされた温度プロファイルより高い放出空気１１７の温度は、モータ１０２に対する更に高い電圧（及び、必要とされる比例周波数）信号に帰着し、それによってモータ速度、及びファン１２０の速度が増加すると共に、居住空間に対する気流の増加に帰着する（環境／温度制御プロファイルの実例に関する図３ａ〜図３ｄを参照）。同様に、冷房モードにおいて、（光学的に構成された温度）より低い放出空気１１７の温度は、同様に、モータ１０２に対する更に高い電圧（及び、必要とされる比例周波数）信号に帰着する。いずれの場合も、モータ１０２の速度は、（図３ａ〜図３ｄ及び図４ａのセクションｄにより、）継続的に、そして適応的に、実際の放出空気１１７の温度／環境に対するプログラム可能な割合において切り替えられる。
【００７０】
更に、ＯＰによって提供される拡張された多次元制御によって、ＨＶＡＣ ＣＳは、比類なく、ＣＳが手動の介入、もしくはＢＭＳの介入なしで、暖房プロファイル及び冷房プロファイルに適応するように、プログラムされること（自動モード、または環境制御モードへのセット）が可能である。それは、同様に、図３ａ〜図３ｄにおいて例証された湿度、及び圧力のように、他の環境上のパラメータを含むことができる。これは、ＨＶＡＣ ＣＳが、高価であると共に複雑な追加のデバイス、及びアプリケーション、またはシステム再構成、または手動操作なしで、システム環境パラメータを獲得し、読み取り、そしてシステムの要求に適応させる、単一の簡素なシステムによる完全な制御、及び機能向上を可能にする。
【００７１】
ＨＶＡＣ ＣＳ１００は、通信ケーブル１１９ａを通して、現存するビルディング管理システムコントローラ１１８ａと通信することが可能であり、通信ケーブル１１９ａでは、ＨＶＡＣ ＣＳ１００に送信される信号か、またはＨＶＡＣ ＣＳ１００から受信される信号が、ＨＶＡＣ装置１０１ａの出力を変更するために利用され得る（図２ａのセクション４ｅ、及び図４ａのセクションｅとセクションｄを参照）。ＨＶＡＣ ＣＳ１００は、同様に、ダンパアクチュエータ１０５、またはコントロールバルブ１１２ａのいずれかに対して、もしくはその両方に対して、気流に正比例または反比例した信号を送信することができる。ＨＶＡＣ ＣＳ１００からの可変制御信号、及び／または電源電圧（０から：１０、２４、１００等、またはその逆）は、外気ダンパ１０６の開き具合を増加することによって、増加した割合の外気１０７を供給し、一方、帰還空気ダンパ１０４の開き具合を低減することによって、帰還空気１０３の割合を同時に低減するように、空気ダンパアクチュエータ１０５を調節するために送信され得る（図２ａ及び図２ｂ、図４ｅ及び図４ｇ、そして図４ａのセクションｅとセクションｄを参照）。同様に、直接制御信号、または電源電圧は、熱交換器またはコイル１１３に行く熱い水かまたは蒸気、もしくは冷たい水かまたは蒸気の量を調節するために、コントロールバルブ１１２ａに送信され得る。
【００７２】
空間温度を上げるかまたは下げるために、ルームサーモスタット、またはセンサ１１１ａによって生成された信号に基づいて、ビルディング管理システムコントローラ１１８ａ、またはＨＶＡＣ ＣＳ１００は、可変で比例する（または簡単なオン／オフ）信号を、コントロールバルブ１１２ａに対して、開けるか、または閉じる比率を調節するために送信することができる。コイル１１３内の流体の温度が、コントロールバルブ１１２ａの変更位置に基づいて変わるので、放出空気温度１１７は、同様に変化すると共に、光学的に構成されたサーミスターブリッジ１１５は、モータ１０２、及びファン１２０の速度を変更するために、ＨＶＡＣ ＣＳ１００に対して、それに応じて適応させるように可変信号を送信する（図３ａ〜図３ｄ、及び図４ａのセクションｄを参照）。
【００７３】
前述のＨＶＡＣ ＣＳ１００は、最も高い動作速度でさえも、モータ１０２に対して、線間電圧未満である電圧を供給し得る（図５ｂの４０２、図４ａのセクションｂとセクションｃを参照）。適切な種類の組み込まれた空気フィルタ１０８に関して、もし最大限のファン速度の空気が低減された速度にあるならば、更に空気中の浮遊微粒子が獲得され得るということが示された。ファン１２０の気流が、放出空気１１７の温度を変えることで減速するので、速度は、空気中の浮遊微粒子が獲得されることを可能にするように、更に減少し続ける。
【００７４】
もし、図式的に構成された（Graphically Programmed：ＧＰ）、または光学的に構成されたシャフトエンコーダ（Shaft Encoder）１１４が、モータシャフトにマウントされる場合、ＨＶＡＣ ＣＳ１００は、更にＨＶＡＣ装置１０１ａの性能を向上させ得る。エンコーダ１１４は、１０１ａにおける電気モータ、及びデバイスを直接動かすことができるリアルタイムのモータ整流アルゴリズム、及びモータ制御アルゴリズムを提供する。例えば、ファンに可変速度を与えることに加えて、それは、ファンにオーバスピード（すなわち、最大の交流ラインの速度より速い）を与え得ると共に、それは、同じ速度において、顕著に更に多くのトルクをファンに与え得る。
【００７５】
“Durham”の特許第5,665,965号及び特許第6,087,654号において説明されたように、ＧＰ／ＯＰエンコーダは、そのいくつかが、動的に、そして図式的に、性能を向上させて拡張する周波数、位相、波形、及びパターンを変え得る電気機械の機能に、多くの他の機能を加え得る。同様に、図式的に構成された、または光学的に構成されたエンコーダは、コンプレッサ、またはコイルコンデンサの動作を、同時に制御して、改良するであろう。それは、同様にそれらを適応速度にするだけでなく、ファンに関して上述されたことの多くのことを行うが、しかし、ＯＰエンコーダは、それらの性能を劇的に向上させて、それらの非能率と動作温度を下げながら、コンプレッサのための非線形の動的な整流プロファイルを提供することができる。
【００７６】
ＯＰエンコーダによって特に向上されたこれらのモータを基礎にしたデバイスに加えて、ＢＭＳ１１８ａの機能を調整すると共に方向付けるために、及び／または、他の関連する１０１ａの装置と同様に、バルブ１１２ａ、ダンパー１０５を同時に制御するために、制御データ及び整流データが使用されるであろう。この開示の基礎に関して、ＯＰ／ＧＰエンコーダを通して説明されると共に拡張される、これらの追加された特徴の中の多くは、開示されないと共に活用されない。
【００７７】
「図１ｂ参照」
それは、図１ａに関して説明された多数の同じ特徴、及び機能を備えており、図１ａに非常に類似している。しかし、図１ｂは、ＨＶＡＣの単一放出空気口の“壁を貫通する”外気制御及び構造様式を向上させる新しい技術を示す。この開示は、外気を受動的にもたらすための、電気機械式（もしくは機械式）の外気（ＯＡ）ダンパ１０４、１０５、１０６、及び貧弱なシーリング／取り付けの矩形の特大の穴１０７ａを取り除くと共に、１０７ａを、外に向かうはるかに良いシーリング／取り付けの円形のより小さい穴（または複数の穴）１０７ｂに置き換えて、必要とされる空気の量を変更するか、または制御するために、個別の可変速度外気（ＯＡ）ファン１２２（または複数のファン）を使用すると共に、１０４、１０５、１０６ダンパデバイスを置き換える。
【００７８】
ＯＰ制御されたファンが、機械的に作動して位置決めされるダンパより、より良く更に正確な気流を明らかに提供するので、これは、非常に改良された可変気流制御を提供するであろう。それは、改良された静圧制御を提供するであろう。それは、壁を貫通して穴を開けることのコストと複雑さを低下させるであろう（更に小さな丸い穴または複数の穴対１つの長い大きな矩形の開口部）。受動的な対流を基礎にしたシステムに関して、ちょうど室内のファンがしたように、それは、総合的なＨＶＡＣシステム性能を拡張するであろう。それは、更に多くのシステムオプション（付加フィルタ、閉鎖された複数の穴（multi holes with closures）、反転気流（reverse airflow）等）を可能にするであろう。
【００７９】
「図２ａ及び図２ｂ参照」
図２ａは、構成図、機能記述、そして情報及びデータフローを使用して、新しい技術のＨＶＡＣ管理及び制御システム（ＣＳ）の“一般的な方法、及び装置実施例”を説明すると共に開示する。単一のＣＳパッケージが提供することができる、広範囲であると共に多様性のある特徴及び機能を示す複数の構成が描写される。図２ｂは、実装されたと共に実施するために減らされた、構成図、機能記述、そして情報及びデータフローを使用して、この新しい技術のＨＶＡＣ管理及び制御システム（ＣＳ）の“特定の方法、及び装置実施例”を更に説明すると共に開示する。図２ａと図２ｂの両方は、回路及びシステム設計に対するモジュラー式の光学的に構成されたトップダウン（Top-Down）アプローチを示す。一般的に各々のブロックに対する入力及び／または出力信号は、光学的信号、もしくはＯＰ信号であるが、しかしそれに制限されないという発想によって、回路及びシステム機能ブロックは設計されると共に実装される。
【００８０】
フローチャートタイプの方法論によって、システム設計及び実装は、“アナログロジック”レベルのアプローチで始まる。しかし、“オン／オフ”、または“１”と“０”によるデジタル制御を使用することと異なり、この方法は、設計において考察されるように、機能ブロックの“灰色”の状態を使用する。
【００８１】
概して、光信号は、多次元の情報内容が豊富である。いくつかの同時の機能、計算、変換は、光学的に構成された信号に関して、同時に、そして多次元で機能、計算、変換が、遂行され得る１つのＯＰブロック内に／ＯＰブロックにおいて存在し得る。これは、我々が、同時にいくつかの複数相のアナログ機能を遂行するために、これらの回路の機能的な複雑さを増大させる一方、更に小さく更に簡素な電子回路を利用することを可能にする。
【００８２】
ＯＰ回路、及びシステムの実装の例は、図２ａにおける一般的なブロック形式、図２ｂにおけるより詳細なブロック形式、及び図４ａにおける実際の回路実装において描写されたＯＧＤのＡ１システム（OGD's A1 system）のサブコンポーネントであろう。
【００８３】
図２ａ及び図２ｂの機能及び詳細のいくつかは、図３ａ〜図３ｄの気流対環境プロファイルプロットの特定の関数の実装において、図４ａの回路図及びサブ回路４ｂ〜４ｇによる回路実装、そして、図５ａ及び図５ｂの実際の試験結果プロットにおいて、更に論じられる。これらの続いている図面は、説明された発明の能力を成し遂げる実施まで低減された、実際に実施されると共に機能している構成を示し、一方、図１ａは、どれでも、及び大部分のＣＳオプションに関して、一般的方法及び手段の開示された最大限のシステムの実施例である。図２ａの交流ラインをはじめとして、このＣＳによって使用され得ると共に管理され得る入力電力は、１１０／１２０［Ｖ］交流、もしくは２２０／２４０［Ｖ］交流、もしくは他の同様の単相電圧であり得ると共に、６０ヘルツまたは５０ヘルツのどちらでもあり得る。次に、セクション４ｃは、モータのソフトな、もしくは穏やかな始動、電圧低下の検出、回復または運転継続（ライドスルー：ride thru）、失速防止等、いくつかの基本機能を実行するモータ制御領域である。セクション４ｆは、周波数、及び位相を制御する領域を示す。巻き線の動作開始の制御を巻き線の動作中の制御と分離するためのセクションがあると共に、それは電力回路のセクション４ｂである。４ｄ、及び４ｇのような他のセクションは、セクション４ｂ及びセクション４ｅの出力制御に対して影響を与えるように、様々な機能、信号、及びデータを獲得して、統合して、プログラムを組んで、利用するためにＯＰを使用する制御セクションである。
【００８４】
開示されたＣＳのこの図２ａの概観、及びその一般的手段は、図２ｂで繰り返されるが、しかしながら、図２ｂは、構築された実際の装置の描写であると共に、低コストで小型の１つのパッケージにおいて機能している。更に、図３ａ〜図３ｄ、図４ａ、及び図５ａと図５ｂ全ては、同様に、この同一のパッケージされた構成を表す。これらの続いている図面において、図２ａで示されると共に、説明された同一のセクションは、これらの他の図面における実際の実施例、例えば、モータ始動、電圧低下等について上述された図２ａのセクション４ｃと対応する。動作は、図４ａのセクションｃにおいて示された回路で実際に全て具体化される。同様の対応する機能、及び特徴が、図２ａ及び図２ｂにおける他の全ての要素に関して存在する。
【００８５】
「図３ａ〜図３ｄ参照」
これは、制御回路の温度（環境）セクションに明瞭に光学的に構成され得る気流プロファイルに対する非線形の放出空気温度の方式の例である（図４ａのセクションｄを参照）。例証されたように、プロファイルのあらゆる数は、実際の必要とされる居住空間に関して容易に最適化され得る応答曲線の範囲において、暖房温度及び冷房温度の両方（または、他の環境／環境上のパラメータ）に反応するように構成され得る。オプションは、この新しい開示されたＣＳがほとんどの伝統的なＨＶＡＣシステムのように設定されるために含まれており、暖房機能と冷房機能は分離され、異なっていると共に、ＣＳは、いつモードを変更するかに関して、手動で、あるいはＢＭＳプログラムによって、“伝達されるか、指示されるか、または変更される”（図２ｂのセクション４ｅを参照）。しかしながら、（同じ放出空気出口が、暖房と冷房に関して、居住空間の環境条件を整えるために使用されるＨＶＡＣユニットにおいて）、開示されたＣＳは、同様に、暖房モード及び冷房モードの両方においてインテリジェントかつ適応的に、“介入、または支援”なしで動的に、同時に動作するための固有の能力を有している。図２ｂのセクション４ｄに示されると共に論じられた、様々な小区画で示されたように、気流（ファンモータ速度）と温度限度の両方の更に高い範囲及び更に低い範囲は、この１つのＨＶＡＣ ＣＳが、ＨＶＡＣユニットの非常に大きな配列、及び種類を制御することが可能であるように完全に適応できると共に、センサの配置を、好ましいと共に、それにもかかわらず最大限の制御範囲を与えるように、加熱源／冷却源に更に近いか、または加熱源／冷却源から更に離れた場所にすることを可能にする。
【００８６】
“穏やかで、しかし連続的な”気流を可能にすると共に維持する最小速度、または“アイドル速度”が、同様に、気流がそのプロファイルにおいて、更に高いか、更に低いか、更に広いか、または更に狭いかもしれないように設定可能（プログラム可能）である。これは、実際のシステムに誘発された変化（すなわち、加熱かまたは冷却かを指示する）との関係がほとんどないかもしれない様々なマイナーな室温変動を、気流速度に対する影響なしに最小の状態にするという効果がある。それにもかかわらず、もし温度が（周囲の）設定ポイントからシフトを続ける場合／温度が（周囲の）設定ポイントからシフトを続けるので、プロファイルがそのようなものに注目すると共に、気流を調節し始めることになり、それに応じてシステムは平衡に戻る。逆に言えば、環境の変化にシステムがより積極的に反応するように、非常に鋭く小さいプロファイルがプログラムされた。
【００８７】
温度が主要な運転パラメータとして例証されるが、これは、温度変化だけの結果として生じるか、または、それは、気流を基礎とするように光学的に混合されたいくつかの共存するパラメータの複合的な結果として生じる。例えば、冷房側では、湿度に基づいて、気流の速度がより急であり得るように、またはより平らであり得るように、図２ｂのセクション４ｄ、セクション４ｅ、セクション４ｇで示されたように、温度変化が緩和されるか、または湿度に基づいてプロファイルが変更されるであろう。または、静圧は、結果を変更するであろう別の環境条件である。他のものは、同様に、潜在的に１つ以上の温度制御ポイントを制御アルゴリズムの要因として考慮する必要性を以前に開示したが、しかし、いずれも、全てのこれらのマルチパラメータ（環境を基礎とし、他のセンサ及びデバイスと同様に指示されたＢＭＳ）を同時感知し、獲得し、追跡し、それに反応すると共に、全てのこれらのマルチパラメータを、ＯＰ技術を使用して単一制御ベクトルに統合することの簡素な性質を開示しなかった。
【００８８】
それは、様々な環境要因、ＢＭＳ信号、及び他のパラメータを、図２ｂのセクション４ｄ、セクション４ｅ、セクション４ｇにおいて説明されると共に開示された信号または複数の信号に混ぜ合わせるための、ＯＰに関するこの固有で、多次元で、同時に実行可能な能力であると共に、それは、明確にこの新しい方法、及び装置を実現する図４ａのセクション４ｄ、セクション４ｅ、セクション４ｇにおいて実装された単一のＣＳ ＯＰ回路とインタフェースすると共に、相互に作用する。同様に、多数の他の機能（すなわち、電圧、周波数、位相制御）を提供する、図４ａにおいて開示された、簡素でしかし有能なＯＰ回路技術の残りによって、何もそうしなかった。全てのこれらの複数の機能、特徴、方法、及び装置が全て、適応型の連続する可変制御応答を次々に引き起こす場合がある１つ以上のパラメータを設定／駆動するために使用され得るという事実は、従来技術とこれを区別する。
【００８９】
「図４ａ参照」
図４ａは、説明された発明能力を達成する実際に実装された回路及び機能構成を示す、現在のＨＶＡＣ制御システム（ＣＳ）の回路図及び回路の特定の装置実施例を説明すると共に、開示する。これは、完全で、機能しているシステム回路図、または回路であるが、その他の回路実施例が利用され得ると共に、構造変更が発明の範囲からはずれずに実行され得るということが理解される。
【００９０】
図４ａのセクションｂは、入力電力、出力電力、そしていくつかの位相角電力回路構成が示される電力回路が構成される、本発明の一実施例に従ったＨＶＡＣ ＣＳ回路の回路図の一部分である。これらは、全て動的にクローズドループ制御されると共に、ほとんどの場合そのような制御を達成するために光学的に構成された技術を効果に利用する、以下に説明されると共に開示された回路素子によって方向付けられる。
【００９１】
図４のセクションｃは、光学的に構成された（ＯＰ）技術、及びＯＰ回路構成が、以下の機能、交流モータ“ソフトスタート”、交流モータ“失速回復”、及び交流モータ“電圧低下時運転継続”を“検出する、回復する、そして達成する”ことができる装置を提供するために使用される、本発明の一実施例に従ったＨＶＡＣ ＣＳ回路の完全な回路図の一部分である。全てのこれらの制御機能は、図４ａのセクションｃにおいて開示された回路素子において達成されるが、しかし、その制御がいかに広範囲にわたるかを例証するために、ＯＰ回路のこの単一部分が制御機能を達成し得ることが、図５ａ及び図５ｂにおいて特色付けられる。図５ａにおいて、フローチャート、及びブロック機能線図が示され、一方図５ｂは、このＯＰ回路が実行することができる動作の実際のテストプロットを示す。この１つの例は、回路のこの部分に組み込まれているプログラミング、及びロジックの拡張された概観におけるセクションｃの特定の特徴を示すために提供されるが、しかし、以下で列挙された様々な他のＯＰ回路のセクション４ｄ〜４ｇに関する全体の回路図４ａは、同様にそのような詳細な機能的図表及びプロットによって詳述されるであろう。
【００９２】
図４ａのセクションｄは、光学的に構成された（ＯＰ）技術、及びＯＰ回路構成が、“環境タイプ”入力センサと信号とを、接続する、制御する、インタフェースする、そしてプログラムするために使用される、本発明の一実施例に従ったＨＶＡＣ ＣＳ回路の完全な回路図の一部分である。温度は、直接獲得され得るか、入力され得るか、調整され得るか、もしくは側面を描かれ得ると共に、そして、ＨＶＡＣ ＣＳ回路構成及び機能の残りとインタフェースされ得る、いくつかのパラメータのうちの１つである。これらの様々な側面、及びオプションの例（全て、開示された回路４ａのセクションｄを使用して利用可能であると共に能力がある）は、図２ｂのセクション４ｄ（及び、同様に、図２ｂのセクション４ｅ及びセクション４ｇのいくつか）における構成図形式において、拡張されると共に、示される。
【００９３】
図４ａのセクションｅは、光学的に構成された（ＯＰ）技術、及びＯＰ回路構成が、他の入力及び出力（Ｉ／Ｏ）デバイス、モータ、センサとインタフェースされるべき信号とを、接続する、制御する、インタフェースする、そしてプログラムするために使用される、本発明の一実施例に従ったＨＶＡＣ ＣＳ回路の完全な回路図の一部分である。開示された回路制御基準信号は、ここで示されたように、フィルタ、及び積算器によって、直流０〜２８［Ｖ］、及び／または直流２８〜０［Ｖ］にあるが、しかし、これは、前記電圧または信号レベルに決して制限されないと共に、これらのＩ／Ｏ制御は、実際のファンモータの電力出力レベル次第の電力電圧であろう。図２ａの出力制御と同様に、図２ｂのセクション４ｅは、入力／出力オプションの拡張された性質を例証して、開示する。
【００９４】
図４ａのセクションｆは、光学的に構成された（ＯＰ）技術、及びＯＰ回路構成が、様々な電圧／周波数（ＶｆＦ）カーブに関して光学的に構成され得る出力電圧に整合するように調整された一連の適応周波数を提供し、そして達成するために使用される、本発明の一実施例に従ったＨＶＡＣ ＣＳ回路の完全な回路図の一部分である。他の回路機能と同時に、共同でプログラムを組んで周波数を変えるこの能力は、そのような簡素な位相制御タイプの回路に関する別の固有の装置、及び方法の開示である。図２ａのＯＰ周波数制御、及び図２ｂの４ｆ部分は、多くの他のマルチパラメータ、及び機能に加えて、周波数における共同プログラミングの追加のオプションを示す。
【００９５】
図４ａのセクションｇは、多様で、しかし直接的な多重入力を可能にする光学的に構成された技術を用いたインタフェース制御回路が例証される、本発明の一実施例に従ったＨＶＡＣ ＣＳ回路の構成図のいくつかの部分を示す。この単一のＨＶＡＣ ＣＳの複数の、そして多様な特徴は、主に光学的に構成されたアナログ手段、及び全ての様々な回路に関する特徴を使用することによって、複雑なインタフェース、そしてデジタル技術またはソフトウェアなしで、この回路図を通じて、全て簡単に、そして同時に統合され、共同でプログラムされ、相互に作用して、制御されると共に管理される。図２ａ、及び図２ｂで説明された方法が、このＣＳ発明の非常に広大で、多様な性質を示すので、図２ｂの方法の実際の装置実装は、図４ａにおいて具体化されて、開示されると共に、セクションｇによって完全に示される。
【００９６】
「図５ａ及び図５ｂ参照」
図５ａは、完全な回路実装の特徴及び機能の一部、または部分を表すフローチャート、及びブロック機能図を説明すると共に、開示する。具体的に、これは、図２ｂのセクション４ｃにおける構成図の一部分、及び図４ａのセクション４ｃの回路の一部分を示す。２つの図面の特徴、及び機能は、方法と装置の両方によるソフトスタート、失速防止、及び電圧低下時運転継続（ライドスルー：ride thru）のような様々なモータ機能を制御する方法を開示する。図５ａで説明されるように、これは論理状態及びブロックを示すが、実際の実装は、通常は、実際にはアナログで／連続的であろうということが理解される。
【００９７】
図５ｂは、回路、及びＯＰ命令、そして制御の結果として、システムの応答、及び機能の実際のプロットを示す。
【００９８】
図５ａをはじめとして、入力交流線間電圧４０１ａは、入力電力を十分に供給するために４００の電力セクションに行くと共に、サンプルホールド機能のために４０２に行き、そしてソフトスタート機能のために４０６に行く。
【００９９】
図５ｂにおいて、対応する数字は、プロットされた結果のデータまたは信号を示し、例えば、４０１ａにおいて、交流ラインは、電圧レベルが時間の関数として変化する時間の関数としての交流ラインの例を示す。
【０１００】
交流ラインは、同様に、ＯＰ論理ブロック４０４に同様に接続される４０２に接続すると共に、そこでは、交流ラインがサンプリングされて、しきい値の設定と比較される。もし交流ライン電圧が、ＯＰ設定レベル以下に変動する場合、それは、そのように認識すると共に、４０７ａ及び４０７ｂによって指示された電圧レベルまでモータに対する電圧を上昇させる。
【０１０１】
もしＨＶＡＣ制御システム（ＣＳ）が初期電源投入段階にある場合、その場合に、４０６ａ及び４０６ｂは、“モータをスタートさせる”ために、モータに対する電圧（及び、必要ならば周波数）を上昇させるための低電圧制御信号を電力回路４００に供給することになり、一度モータがスタートすると減速すると共に、その場合に、４０５、４０７、または４１０によって必要とされると共に起こされない限り、４０６は“スリープモード”に入る。
【０１０２】
モータがそのＯＰで定義された境界（４０４、４０７ａ、４０９）内で動作する限り、その場合には、それは、４０７ｂに指示するための外部制御信号のすべてを追跡することになる。もし、モータが、そのプログラムされたアイドル速度４０８以下、またはその動作電圧レベル４０７ｂ以下に“低下”し始める場合、その場合に、４０５及び／または４１０は、モータがその適切なしきい値に回復するのを助けることになる。
【０１０３】
これらの２つの図面、図５ａ及び図５ｂにおいて開示されると共に、説明されたように、全てのこの機能及び制御は、図４ａのセクションｃにおいて説明された簡素なＯＰを基礎とする回路を使用して、具体化されると共に実装される。
【０１０４】
図４ａの回路の機能及び特徴の同様の拡張及び小区画は、図４ａのセクションｄからセクションｇで説明された他のセクションの各々に関して、そして、図５ａ及び図５ｂを用いてセクションｃに関して上述のように実行された図２ｂのセクション４ｄ、及びセクション４ｇに関して、詳述されるであろうが、しかし、当業者は、段階的な説明を通して結合されたこれらの２つの図面から、ＣＳのＯＰ回路の他の全てのセクションが、同様な方法でいかに機能するであろうかを把握できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１ａ】壁に取り付けられて組み込まれた完全な単一放出空気口タイプ（univent type）のＨＶＡＣ装置に関する例を示す図である。
【図１ｂ】ＨＶＡＣの単一放出空気口の“壁を貫通する”外気制御及び構造様式を示す図である。
【図２ａ】新しい技術のＨＶＡＣ管理及び制御システム（ＣＳ）の一般的な方法、及び装置実施例を説明する図である。
【図２ｂ】実装されたと共に実施するために減らされた、新しい技術のＨＶＡＣ管理及び制御システム（ＣＳ）の特定の方法、及び装置実施例を説明する図である。
【図３ａ】環境／温度制御プロファイルの実例に関する図である。
【図３ｂ】環境／温度制御プロファイルの実例に関する図である。
【図３ｃ】環境／温度制御プロファイルの実例に関する図である。
【図３ｄ】環境／温度制御プロファイルの実例に関する図である。
【図４ａ】現在のＨＶＡＣ制御システム（ＣＳ）の回路図及び回路の特定の装置実施例を説明する図である。
【図５ａ】完全な回路実装の特徴及び機能の一部、または部分を表すフローチャート、及びブロック機能図を説明する図である。
【図５ｂ】システムの応答、及び機能の実際のプロットを示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１００    ＨＶＡＣ制御システム（ＨＶＡＣ ＣＳ）
１０１ａ    ＨＶＡＣ装置
１０２    モータ
１０３    帰還空気
１０４    帰還空気ダンパ
１０５    空気ダンパアクチュエータ
１０６    外気ダンパ
１０７    外気
１０７ａ    矩形の特大の穴
１０７ｂ    円形のより小さい穴（または複数の穴）
１０８    空気フィルタ
１０９    ビルディング電源システム
１１０ａ    フロントエンド
１１１ａ    室温センサ
１１２ａ    コントロールバルブ
１１３    コイル
１１４    シャフトエンコーダ
１１５    温度感知サーミスタペア（サーミスターブリッジ）
１１６    ケーブル
１１７    放出空気ストリーム
１１８ａ    ビルディング管理システムコントローラ（ＢＭＳ）
１１９ａ    通信ケーブル
１２０    ファン
１２２    可変速度外気（ＯＡ）ファン
【図１ａ】
2008502876.tif 000003
【図１ｂ】
2008502876.tif 000004
【図２ａ】
2008502876.tif 000005
【図２ｂ】
2008502876.tif 000006
【図３ａ】
2008502876.tif 000007
【図３ｂ】
2008502876.tif 000008
【図４ａ】
2008502876.tif 000009
【図５ａ】
2008502876.tif 000010
【図５ｂ】
2008502876.tif 000011
【図３ｃ】
2008502876.tif 000012
【図３ｄ】
2008502876.tif 000013
【国際調査報告】
2008502876.tif 000014