(57)【要約】【課題】起動時における風量のオーバーシュートに伴う騒音を抑制したり、フィルタの目詰まり等の軽負荷時に、回転数上昇によるファンの過熱を防止したりすることのできるダクト式エアコンのファン駆動制御装置を提供する。【解決手段】室内空気供給用ファンを駆動すると共に、回転数を制御する駆動制御手段（３１，３３）と、室内空気供給用ファンの回転数を検出する回転数検出手段（３４）と、外部から与えられる起動指令及び目標回転数と、回転数検出手段の検出値とに基づき、起動指令が与えられてから室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に到達するまで、室内空気供給用ファンの出力を増大させ、目標回転数に到達した以降、室内空気供給用ファンの出力を一定に保持する指令を駆動制御手段に加える切換手段（３５）とを備え、室内空気供給用ファンの出力を一定に保持している期間に、室内空気供給用ファンの回転数が予め定めた上限値に到達した場合、切換手段は出力を徐々に低下させる指令を駆動制御手段に加える。【選択図】　図２
2004028454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクト式エアコンの室内空気供給用ファンを駆動すると共に、回転数を制御する駆動制御手段と、
前記室内空気供給用ファンの回転数を検出する回転数検出手段と、
外部から与えられる起動指令及び目標回転数と、前記回転数検出手段の検出値とに基づき、起動指令が与えられてから前記室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に到達するまで、前記室内空気供給用ファンの出力を増大させ、目標回転数に到達した以降、前記室内空気供給用ファンの出力を一定に保持する指令を前記駆動制御手段に加える切換手段と、
を備えたダクト式エアコンのファン駆動制御装置。
【請求項２】
前記室内空気供給用ファンの出力を一定に保持している期間に、前記室内空気供給用ファンの回転数が予め定めた上限値に到達した場合、前記室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に降下するまで、前記切換手段は出力を一定に保持する指令に代えて出力を低下させる指令を前記駆動制御手段に加える請求項１に記載のダクト式エアコンのファン駆動制御装置。
【請求項３】
前記室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に降下した後、前記室内空気供給用ファンの出力が所定値以上になったとき、前記制御手段は前記室内空気供給用ファンの出力を一定に保持する指令に復帰させる請求項２に記載のダクト式エアコンのファン駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダクト式エアコンのファン駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ダクト式エアコンの空気供給用ファンは一般に風量一定制御が行われる。このため、エアコンの起動時においても空気供給用ファンへの供給電力は一定に制御され、一定の風量が供給されるようになるまで比較的長い時間を要していた。このような起動時間を短縮するために、起動から所定時間を経過するまではファンモータに高めに電力を供給する制御も行われたが、この場合には、起動時の風量にオーバーシュートが生じやすく騒音が増大するという問題があった。一方、空気供給用ファンの空気吸い込みフィルタが目詰まりした場合には負荷が軽くなり、空気供給用ファンへの供給電力を一定に制御すると、ファンの回転数が上昇し過ぎて、ファンモータの過熱を招くという問題もあった。
【０００３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、第１の目的は起動時における風量のオーバーシュートに伴う騒音を抑制することのできるダクト式エアコンのファン駆動制御装置を提供することにある。
【０００４】
本発明の第２の目的はフィルタの目詰まり等の軽負荷時に、回転数上昇によるファンの過熱を防止することのできるダクト式エアコンのファン駆動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
ダクト式エアコンの室内空気供給用ファンを駆動すると共に、回転数を制御する駆動制御手段と、
室内空気供給用ファンの回転数を検出する回転数検出手段と、
外部から与えられる起動指令及び目標回転数と、回転数検出手段の検出値とに基づき、起動指令が与えられてから室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に到達するまで、室内空気供給用ファンの出力を増大させ、目標回転数に到達した以降、室内空気供給用ファンの出力を一定に保持する指令を駆動制御手段に加える切換手段と、
を備えたダクト式エアコンのファン駆動制御装置。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のダクト式エアコンのファン駆動制御装置において、室内空気供給用ファンの出力を一定に保持している期間に、室内空気供給用ファンの回転数が予め定めた上限値に到達した場合、室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に降下するまで、切換手段は出力を一定に保持する指令に代えて出力を低下させる指令を駆動制御手段に加えるものである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のダクト式エアコンのファン駆動制御装置において、室内空気供給用ファンの回転数が目標回転数に降下した後、室内空気供給用ファンの出力が所定値以上になったとき、制御手段は室内空気供給用ファンの出力を一定に保持する指令に復帰させるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明を適用するダクト式エアコンの概略構成図である。同図において、室外ユニット１と室内ユニット２とが冷媒配管で接続されて周知の冷凍サイクルが形成される。このうち、室外ユニット１は圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３及び膨張弁１４を含み、室内ユニット２は室内熱交換器２１及び室内空気供給用ファン２２を含んでいる。この冷凍サイクルを暖房モードで運転するとき冷媒は、圧縮機１１→四方弁１２→室内熱交換器２１→膨張弁１４→室外熱交換器１３→四方弁１２→圧縮機１１の経路で循環する。この冷凍サイクルを冷房モードで運転するとき冷媒は、圧縮機１１→四方弁１２→室外熱交換器１３→膨張弁１４→室内熱交換器２１→四方弁１２→圧縮機１１の経路で循環する。なお、室外ユニット１には図示を省略した室外ファンを備えている。室内ユニット２には空気を導入するダクト３が結合され、空気の流入経路に図示を省略したフィルタ、室内熱交換器２１、室内空気供給用ファン２２が順に配置され、室内空気供給用ファン２２が被空調室４に熱交換された空気を送り込むようになっている。
【０００９】
図２は上述したダクト式エアコンのファン駆動制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、室内空気供給用ファン２２を駆動するファンモータ２３が交流の位相制御を行うためのトライアック３１を介して商用の交流電源５に接続されている。トライアック３１を制御するために、交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段３２と、導通角制御手段３３とが設けられている。また、室内空気供給用ファン２２の回転数を制御するために、室内空気供給用ファン２２の軸の回転数を検出する、例えば、ホール素子を応用した回転数検出素子３４が設けられ、その回転数信号ｒ（以下、ｒを回転数としても使用する）が切換手段３５及び回転数一定制御手段３６に加えられるようになっている。切換手段３５には、回転数検出素子３４の回転数信号ｒの他に、起動信号、外部設定された第１の目標回転数信号ｒ１（以下ｒ１を回転数としても用いる）、第２の目標回転数信号ｒ２（以下、ｒ２を回転数としても用いる）及び出力一定信号θ１（以下、θ１を出力一定指令としても使用する）が加えられる。この切換手段３５は内部に予め記憶した上限回転数ｒｍａｘ、回転数一定制御手段３６から出力される出力指令θ（以下、θを出力又は導通角としても用いる）をも参照して目標回転数指令ｒｓ（以下、ｒｓを目標回転数としても用いる）を回転数一定制御手段３６に加えたり、出力一定指令θ１を導通角制御手段３３に加えたりする。回転数一定制御手段３６は目標回転数指令ｒｓと回転数信号ｒとに基づいて出力指令θを求めて導通角制御手段３３に加えると共に、切換手段３５に出力指令θをフィードバックする機能を備えている。
【００１０】
上記のように構成されたダクト式エアコンのファン駆動制御装置の動作について以下に説明する。導通角制御手段３３は図３に示すように、例えば、出力指令θが加えられたとき、ゼロクロス点を基準にして交流電圧波形のθの区間だけトライアック３１を導通させるようにその点弧位相を制御する。従って、出力一定指令θ１が加えられたとすると、交流電圧の各半波においてθ１の区間だけ導通させる。これらの制御が位相制御と呼ばれ、導通区間が導通角と称される。
【００１１】
ここで先ず、切換手段３５に起動信号が加えられると、切換手段３５は目標回転数指令ｒｓとして第１の目標回転数信号ｒ１を回転数一定制御手段３６に加える。回転数一定制御手段３６は第１の目標回転数信号ｒ１と回転数検出素子３４で検出された回転数信号ｒとを比較し、ｒ＝ｒ１になるまで出力指令θを連続的に増大させる。これによって、トライアック３１の導通角も次第に広げられてファンモータ２３すなわち室内空気供給用ファン２２の回転数ｒは増大せしめられる。ｒ＝ｒ１になった時点で回転数一定制御手段３６は出力指令θの出力を停止し、その代わりに切換手段３５が出力一定指令θ１を導通角制御手段３３に加える。従って、この時点で起動制御から出力一定制御に切り換えられる。
【００１２】
図４はこれらの関係を示した線図であり、起動制御時に導通角θは直線的に増大せしめられ、これに応じてファンの回転数ｒも増加する。ｒ＝ｒ１になった時刻ｔ１で導通角θは一定値θ１に固定される出力一定制御に切り換えられるためファンの回転数ｒは僅かに増大したまま一定値に保持される。これ以降、負荷が一定である限り、出力一定制御に対応してファンの回転数も一定に保持される。
【００１３】
次に、上述したダクト式エアコンにおいて、出力一定制御中に、吸い込み空気用フィルタが目詰まりした場合、負荷が軽くなると共にファンの回転数は増大する。このときの動作について、図５をも参照して説明する。出力一定指令θ１による出力一定制御中に、吸い込み空気用フィルタの目詰まりが発生してその状態が進行するような軽負荷時には、ファンの回転数ｒは次第に増大する。ファンの回転数ｒが時刻ｔ１１にて切換手段３５に記憶させた上限回転数ｒｍａｘに到達すると、目標指令回転数ｒｓとして第２の目標回転数信号ｒ２（＜ｒｍａｘ）を回転数一定制御手段３６に加えると共に、出力一定指令θ１の出力を停止する。回転数一定制御手段３６はファンの回転数がｒ２になるように出力指令θを次第に低下させる。すなわち、時刻ｔ１１にて出力一定制御から回転数一定制御に移行する。
【００１４】
ファンの回転数ｒが時刻ｔ１２にて第２の目標回転数ｒ２になると、回転数一定制御手段３６は出力を現在の値に保持する指令を出力し続ける。そして、時刻ｔ１３にて空気吸い込みフィルタの目詰まりが解消されて正常の負荷状態に復帰すると、ファンの回転数をｒ２に維持するように出力指令θが増大せしめられ、出力指令θが、出力一定指令θ１に所定の係数α（＜１≒０．９）を乗じた値に復帰した時刻ｔ１４にて、切換手段３５は目標指令回転数ｒｓの出力を停止し、出力一定指令θ１を導通角制御手段３３に加える。すなわち、時刻ｔ１４にて回転数一定制御から出力一定制御に切り換えられる。
【００１５】
図６及び図７はファン起動制御及び回転数上限制御の手順を示したフローチャートであり、先ず、図６を参照してファン起動制御について説明する。ステップ１１１でファンが起動されたか否かを判別し、起動時であればステップ１１２で所定回転数、例えば、ｒ１に到達したか否かを判定し、到達するまでステップ１１３にて回転数一定制御を実行し、ステップ１１１で起動時でないと判定されるか、あるいは、ステップ１１２で所定回転数に到達したと判定された場合にはステップ１１４にて出力一定制御を実行して他の制御を実行する。次に、図７を参照して回転数上限制御について説明する。ステップ１２１でファンの現在の回転数が上限（ｒｍａｘ）未満か、上限以上か否かを判別し、上限未満であればステップ１２２で出力一定制御のルーチンを実行して他の制御に移り、ステップ１２１で上限以上であると判定された場合にはステップ１２４にて回転数一定制御を実行して他の制御に移る。
【００１６】
図８は図２に示した切換手段３５及び回転数一定制御手段３６の機能をＭＰＵ等の処理装置に持たせて、図６及び図７に示す起動制御及び回転数上限制御を実行する具体的処理手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートについて説明する。先ず、ステップ１３１で運転中か否かを確認し、運転中であればステップ１３２で起動時であるか否かを判定する。もし、起動時であればステップ１３３にて目標回転数ｒｓをｒ１に設定し、ステップ１３４でその回転数ｒを検出する。次に、ステップ１３５で検出された回転数ｒが目標回転数ｒｓよりも小さいか否かを判定し、小さいと判定されればステップ１３６で出力θを増大する指令を出力してステップ１３４の処理に戻る。ステップ１３５で回転数ｒが目標回転数より小さくないと判定された場合にはステップ１３７にて回転数ｒが目標回転数ｒｓよりも大きいか否かを判定し、大きいと判定されればステップ１３８で出力θを減少させる指令を出力してステップ１３４の処理に戻る。ステップ１３７にて回転数ｒが目標回転数ｒｓより大きくはないと判定された場合、すなわち、ｒ＝ｒｓである場合にはステップ１３９で起動中か否かを判定し、起動中であればステップ１４１の処理に進み、起動中でない場合にはステップ１４０で出力指令θが、出力一定指令θ１に係数α（＜１≒０．９）を乗じた値より大きいか否かを判定し、大きい場合にはステップ１４１の処理に進み、大きくない場合にはステップ１３４の処理に戻る。
【００１７】
次に、ステップ１４１では起動処理を終了し、ステップ１４２で出力一定指令θ１を出力する。なお、ステップ１３２で起動中でないと判定された場合にもステップ１４２の処理を実行する。続いてステップ１４３で回転数ｒを検出し、続いて、ステップ１４４で回転数ｒが上限回転数ｒｍａｘを超えているか否かを判定し、超えておればステップ１４５で目標回転数ｒｓを第２の目標回転数ｒ２に設定してステップ１３４以下の処理に戻り、ステップ１４４で回転数ｒが上限回転数ｒｍａｘを超えていないと判定した場合にはステップ１３１以下の処理を繰り返す。すなわち、図８のフローチャートではステップ１３４から１４０までの処理が回転数を目標回転数に制御する回転数一定制御に対応し、ステップ１４２から１４４までの処理が出力一定制御になっている。
【００１８】
かくして、図８のフローチャートに示した処理を実行することによって、図４及び図６を用いて説明したファン起動制御、並びに、図５及び図７を用いて説明した回転数上限制御を実施することができる。
【００１９】
この結果、起動時における風量のオーバーシュートに伴う騒音を抑制することのできる。また、フィルタの目詰まり等の軽負荷時に、回転数上昇によるファンの過熱を防止することができる。
【００２０】
なお、上記の実施形態ではトライアックを用いた位相制御により回転数一定制御及び出力一定制御を行ったが、トライアックの代わりにインバータを用いてブラシレスモータとしても上述したと同様な制御ができる。この場合にはインバータの出力周波数を一定にすることにより回転数一定制御が行なわれ、インバータの出力電流を一定にすることによって出力一定制御が行なわれる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、起動時における風量のオーバーシュートに伴う騒音を抑制することのできるダクト式エアコンのファン駆動制御装置を提供することができる。さらに、もう一つの発明によれば、フィルタの目詰まり等の軽負荷時に、回転数上昇によるファンの過熱を防止することのできるダクト式エアコンのファン駆動制御装置を提供することができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するダクト式エアコンの概略構成図。
【図２】図１に示したダクト式エアコンのファン駆動制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図３】図２に示した実施形態を構成するトライアックの位相制御を説明する波形図。
【図４】図２に示した実施形態の動作を説明するために、ファン起動制御時の回転数及び導通角と、時間との関係を示した線図。
【図５】図２に示した実施形態の動作を説明するために、回転数上限制御時の回転数及び導通角と、時間との関係を示した線図。
【図６】図２に示した実施形態のファン起動制御機能をＭＰＵ等の処理装置に持たせた場合の具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図７】図２に示した実施形態の回転数上限制御機能をＭＰＵ等の処理装置に持たせた場合の具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図８】図６及び図７に示す処理手順の詳細を示すフローチャート。
【符号の説明】
１　室外ユニット
２　室内ユニット
３　ダクト
４　被空調室
５　交流電源
１１　圧縮機
１２　四方弁
１３　室外熱交換器
１４　膨張弁
２１　室内熱交換器
２２　室内空気供給用ファン
２３　ファンモータ
３１　トライアック
３２　ゼロクロス検出手段
３３　導通角制御手段
３４　回転数検出素子
３５　切換手段
【図１】
2004028454.tif 000003
【図２】
2004028454.tif 000004
【図３】
2004028454.tif 000005
【図４】
2004028454.tif 000006
【図５】
2004028454.tif 000007
【図６】
2004028454.tif 000008
【図７】
2004028454.tif 000009
【図８】
2004028454.tif 000010