(57)【要約】【目的】ファンの回転数を広範囲の設定レンジ幅で多段階に設定可能とした空気調和機を提供する。【構成】ケーシングの内部に、熱交換コイルと、送風用ファンと、該ファンを駆動回転する電動モータを設けた空気調和機において、電源を交流から直流に変換するコンバータと、該コンバータから供給される直流電流を所定電圧で出力するインバータと、該インバータから出力される電流により回転するＤＣモータと、前記インバータから出力される電圧を決定せしめる運転指令手段とを備えており、前記運転指令手段は、ＤＣモータの回転数の値を多段階に設定可能とする回転数設定手段と、該回転数設定手段により設定された値に応じた指定回転数を運転指令として前記インバータに対して出力するマイコン手段とを備えた構成である。【選択図】　　　　図１
2004061036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの内部に、熱交換コイルと、送風用ファンと、該ファンを駆動回転する電動モータを設けた空気調和機において、
電源を交流から直流に変換するコンバータ５と、該コンバータから供給される直流電流を所定電圧で出力するインバータ６と、該インバータから出力される電流により回転するＤＣモータ１と、前記インバータから出力される電圧を決定せしめる運転指令手段７とを備えており、
前記運転指令手段７は、ＤＣモータ１の回転数の値を多段階に設定可能とする回転数設定手段８と、該回転数設定手段８により設定された値に応じた指定回転数を運転指令として前記インバータ６に対して出力するマイコン手段９とを備えて成ることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記回転数設定手段８は、回転数表を記憶したメモリ１１と、該回転数表に基づいて回転数を選択せしめるディップスイッチ１２とから構成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
少なくとも高速、中速、低速の３段階の切換により電圧レベルを変換せしめる風量調節スイッチ３と、該電圧レベル変換を検出することによりマイコン手段９に対して速度比を出力するサブ・マイコン手段１０とを備えて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調システムに使用される空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、床置露出型や床置埋込型、天井吊露出型や天井吊埋込型、その他、種々の空気調和機が知られており、ケーシングの内部に、熱交換コイルと、送風用ファンと、該ファンを駆動回転する電動モータを設けている。
【０００３】
電動モータは、交流電流により回転するＡＣモータであり、ユニットの仕様に応じて、最適のＡＣモータが選択され、採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＣモータは、回転数の設定を所望通りの回転数に一致させることが非常に困難なため、空気調和機の設計に際して、ユニット毎の負荷に対応したＡＣモータを必要とする。従って、空調能力の大小その他に関するユニットの仕様が変わるたびに、最適なＡＣモータを選択する必要があり、しかも、空気調和機を据付けた後に負荷変更が生じたときは、モータを交換しなければならないという問題がある。
【０００５】
しかも、ＡＣモータは、周波数によりモータ特性が変わるため、地域により周波数を相違する我が国の電力事情においては、空気調和機の製造に際しても、周波数区分を必要とするという不便がある。
【０００６】
ところで、所望の回転数に一致させることが非常に困難なＡＣモータの場合、所期の空調能力を保証するためには、設計値としての最高回転数よりもやや高い回転数の回転能力を有するＡＣモータを採用せざるを得ない。然しながら、この場合、正常な稼働時においてファンが設計値よりも高い回転数で回転されるので、風切り音、その他による騒音が設計値を越えてしまうという問題がある。
【０００７】
更に、例えば、フィルタの目詰まり、その他により、ファンの負荷が変動すると、ＡＣモータの回転数が変化するため、その場合、所定の空調能力を発揮できないという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流電源によりＤＣモータを駆動せしめる空気調和機を提供するものであり、特に、ＤＣモータの回転数を任意に多段階に設定可能となるように構成することにより、上記課題を解決した空気調和機を提供することを目的とする。
【０００９】
そこで、本発明が手段として構成したところは、ケーシングの内部に、熱交換コイルと、送風用ファンと、該ファンを駆動回転する電動モータを設けた空気調和機において、電源を交流から直流に変換するコンバータと、該コンバータから供給される直流電流を所定電圧で出力するインバータと、該インバータから出力される電流により回転するＤＣモータと、前記インバータから出力される電圧を決定せしめる運転指令手段とを備えており、前記運転指令手段は、ＤＣモータの回転数の値を多段階に設定可能とする回転数設定手段と、該回転数設定手段により設定された値に応じた指定回転数を運転指令として前記インバータに対して出力するマイコン手段とを備えて成る点にある。
【００１０】
前記回転数設定手段は、回転数表を記憶したメモリと、該回転数表に基づいて回転数を選択せしめるディップスイッチにより構成することが好ましい。
【００１１】
空気調和機は、少なくとも高速、中速、低速の３段階の切換により電圧レベルを変換せしめる風量調節スイッチと、該電圧レベル変換を検出することによりマイコン手段に対して速度比を出力するサブ・マイコン手段を備えることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
【００１３】
空気調和機の機械的構成は、図示省略しているが、ケーシングの内部に、熱交換コイルと、送風用ファンと、該ファンを駆動回転する電動モータを設けており、床置露出型や床置埋込型、天井吊露出型や天井吊埋込型、その他、種々の型式のものを自由に採用できる。
【００１４】
図１は、本発明の空気調和機の電気的構成を示し、図２は、その電気的構成に対応せしめた動作フローを説明している。
【００１５】
図１に示す実施形態において、空気調和機の電気的構成は、ファンを駆動回転するＤＣモータ１と、該モータを制御するためのコントロールユニット２と、風量調節スイッチ３と、交流電源４（ＡＣ１００Ｖ）とから概略構成されている。尚、ＤＣモータ１は、ブラシレスモータを構成することが好ましい。ファンは、空気調和機のコンパクト化を考慮すると、直径２００ｍｍφ以下の範囲で任意に設計される。
【００１６】
コントロールユニット２は、電源を交流から直流に変換するコンバータ５と、該コンバータ５から供給される直流電流を所定電圧でＤＣモータ１に出力するインバータ６と、該インバータ６から出力される電圧を決定せしめる運転指令手段７とから構成されている。
【００１７】
運転指令手段７は、ＤＣモータ１の回転数の値を多段階に設定可能とする回転数設定手段８と、該回転数設定手段８により設定された値に応じた指定回転数を運転指令として前記インバータ６に対して出力するマイコン手段９と、後述するサブ・マイコン手段１０を備えている。
【００１８】
回転数設定手段８は、回転数表を記憶したメモリ１１（図例の場合、ＥＥＰＲＯＭ）と、該回転数表に基づいて回転数を選択せしめるディップスイッチ１２により構成されている。本発明の好ましい実施形態において、回転数の設定レンジ幅は、最低回転数の４５０ｒｐｍから最高回転数の１３９５ｒｐｍまでの範囲を有しており、回転数の設定パターンは、６４通りが可能とされている。従って、この場合、前記設定レンジ幅において、約１５ｒｐｍ間隔での回転数の設定が可能になる。
【００１９】
風量スイッチ３は、電源のＯＮ／ＯＦＦの他、少なくとも高速（ＨＩ）、中速（ＭＩＤ）、低速（ＬＯ）の３段階の切換により電圧レベルを変換せしめるリモートスイッチを構成しており、図示実施形態の場合、有電３速スイッチが採用されている。尚、風量スイッチ３の電圧レベル変換は、３段階以上となるように構成しても良く、更には、無段階切換可能に構成しても良い。そこで、風量スイッチ３による電圧レベル変換（ＨＩ、ＭＩＤ、ＬＯの何れか）は、サブ・マイコン手段１０により検出され、該サブ・マイコン手段１０によりマイコン手段９に対して速度比が出力される。例えば、高速（ＨＩ）におけるＤＣモータ１の運転電圧を１００％とすると、中速（ＭＩＤ）のときの運転電圧が７０％とされ、低速（ＬＯ）のときの運転電圧が６０％とされるように、予め速度比が設定されている。
【００２０】
ＤＣモータ１には、モータの回転子の位置を検出するセンサ１ａが設けられており、モータの回転中、センサ１ａからマイコン手段９に対して回転子位置検出信号が出力される。
【００２１】
図示実施形態は、１個のＤＣモータに対応する１個の風量スイッチを設けた１つの空気調和機を示しているが、本発明は、１個の風量スイッチ３により、複数の空気調和機を駆動せしめるように構成することができる。その場合、風量スイッチ３を設けた空気調和機と、風量スイッチを設けていない空気調和機は、相互に、コネクタ接続方式によるＬＡＮケーブルにより接続すれば良い。
【００２２】
このような電気的構成とされた空気調和機の動作を図２に基づいて説明すると、図示省略したＰＯＷＥＲスイッチをＯＮすることにより、電源（ＡＣ１００Ｖ）を投入すると（ステップＳ１）、コンバータ５により交流電流が直流電流に変換された後、インバータ６に供給される（ステップＳ２）。
【００２３】
風量スイッチ３を切換えると（ステップＳ３）、電圧レベルの変換によるスイッチの選択状態がサブ・マイコン手段１０により検出され、対応する速度比がマイコン手段９に対して出力される（ステップＳ４）。
【００２４】
マイコン手段９は、メモリ１１に記憶された回転数表を読込むと共に（ステップＳ５）、該回転数表に基づいてディップスイッチ１２により指定された回転数を選択する（ステップＳ６）。そこで、マイコン手段９は、このようにして選択された回転数の設定に対して、サブ・マイコン手段１０から入力される速度比に応じた指定回転数を運転指令としてインバータ６に対して出力する（ステップＳ７）。上述の通り、好ましい実施形態において、回転数の設定レンジ幅は４５０ｒｐｍ〜１４００ｒｐｍであり、その範囲において設定回転数を約１５ｒｐｍ間隔で自由に選択し設定することができる。尚、直径１４０ｍｍφのシロッコファンを駆動回転する場合、回転数設定ピッチとされる１５ｒｐｍは、ファンの騒音レベルにすると約０．５ｄＢ（Ａ）以下に相当する。従って、ファンの回転数を約１５ｒｐｍずつ変更すると、騒音レベルも約０．５ｄＢ（Ａ）ずつ変化するので、ファンの送風能力と低騒音性が最適となるように回転数をほぼピンポイントで設定することが可能になる。
【００２５】
このようなマイコン手段９から出力される運転指令により、インバータ６は、該運転指令に応じた電圧をＤＣモータ１に対して出力し（ステップＳ８）、その結果、ＤＣモータ１は、上述の設定回転数に忠実に従って回転する（ステップＳ９）。
【００２６】
ＤＣモータ１の回転中、センサ１ａからマイコン手段９に対して、回転子位置検出信号が出力されている（ステップＳ１０）。従って、マイコン手段９は、ＤＣモータ１が設定回転数の通りに回転しているかどうかをモニタし、もしも、実際の回転数が設定回転数と相違すると判断したときは、マイコン手段９からインバータ６に対して出力する運転指令を補正する（ステップＳ１１）。
【００２７】
ところで、マイコン手段９は、上記のような機能の他、エラー検出によるモータ停止機能を有している。即ち、マイコン手段９は、（１）過負荷保護、（２）過電流、（３）回転子位置検出エラーを検出した場合、再起動を行い、再度これらのエラーを検出したときは、ＤＣモータ１を停止させる。尚、このとき、ＬＥＤを点灯せしめるように構成することが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＤＣモータ１は、コントロールユニット２の運転指令手段７により多段階の下で任意に選択設定された設定回転数に忠実に従って駆動回転される構成であるから、ファンを設計回転数の通りに回転させることができ、このため低騒音化を実現した空気調和機を提供できる。即ち、当該ファンが目的とする所定風量を満足せしめるために最適な回転数をほぼピンポイントで設定することが可能であるから、ファンの送風能力を確保しながら、当該ファンが生じる風切り音その他のノイズを最小限に抑制できる回転数を設定することができ、低騒音化に貢献できる。
【００２９】
そして、１機種のＤＣモータ１により回転数を多段階に設定できるので、空調能力の大小その他に関する仕様を相違する空気調和機の全機種に対して、１機種のＤＣモータ１で対応することが可能となり、空気調和機の製品開発の迅速性と、生産の低コスト化に大きく寄与できる。
【００３０】
しかも、建物等に空気調和機を据え付けた後の実際の運転時に、送風ダクトの抵抗値の誤算が判明したり、室内形状又はレイアウト等に起因して、初期設計時の負荷に変更が生じた場合でも、設置済の空気調和機のディップスイッチ１２を切換えるだけで、ＤＣモータ１の回転数を多段階の切換により自由に変更し再度設定できるので、モータ交換を必要としないことは勿論、当該環境条件に応じながら回転数を修正することにより最適な回転数でＤＣモータ１を回転させることができる。
【００３１】
更に、交流電源の周波数による影響を受けないＤＣモータ１のため、地域別にモータの仕様を変える必要がないという便利性があり、また、上記実施形態のように、ＤＣモータ１のセンサ１ａから出力される回転子位置検出信号をマイコン手段９に入力せしめ、実測回転数が設定回転数と等しくなるようにインバータ６を制御するように構成しておけば、例えば、フィルタの目詰まり、その他により、負荷が変動した場合でも、常に、ＤＣモータ１を設定回転数の通りに定速回転させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の電気的構成に対応せしめた動作フローの説明図である。
【符号の説明】
１　　ＤＣモータ
１ａ　センサ
２　　コントロールユニット
３　　風量スイッチ（有電３速スイッチ）
４　　電源（ＡＣ１００Ｖ）
５　　コンバータ
６　　インバータ
７　　運転指令手段
８　　回転数設定手段
９　　マイコン手段
１０　　サブ・マイコン手段
１１　　メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
１２　　ディップスイッチ
【図１】
2004061036.tif 000003
【図２】
2004061036.tif 000004