(57)【要約】【課題】永久磁石を用いた直流モータで換気用ファンを駆動する場合でも、所望の換気状態を実現すると共に、小型化を容易にすることのできる空気調和機を提供する。【解決手段】直流モータによって駆動される換気用ファン３６によって室内空気を換気することが可能な空気調和機であって、少なくとも制御指令及び室温検出値に基づいて空調制御を実行する空調制御要素が実装された制御基板２０と、換気用ファンを駆動制御する換気制御要素が実装され、制御基板から換気用ファンの駆動電力が供給されるモータ基板３０とが離隔配置され、直流モータに駆動電力が供給される経路に直列にして、制御基板及びモータ基板にそれぞれ設けられ、同時に短絡状態又は接続状態に切換可能な抵抗Ｒ１，Ｒ２を備える。【選択図】　図４
2004116951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータによって駆動される換気用ファンによって室内空気を換気することが可能な空気調和機であって、
少なくとも制御指令及び室温検出値に基づいて空調制御を実行する空調制御要素が実装された制御基板と、前記換気用ファンを駆動制御する換気制御要素が実装され、前記制御基板から前記換気用ファンの駆動電力が供給されるモータ基板とが離隔配置され、
前記直流モータに駆動電力が供給される経路に直列にして、前記制御基板及び前記モータ基板にそれぞれ設けられ、同時に短絡状態又は接続状態に切換可能な抵抗を備えた空気調和機。
【請求項２】
前記換気ファンの起動時における室温が所定値以下であるとき、前記抵抗を短絡状態とし、前記換気ファンの起動時の室温が所定値を超えるとき前記抵抗を接続状態とする請求項１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、換気用ファンによって室内空気を換気することが可能な空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の空気調和機は、室内空気を循環させる室内ファンの他に、室内ユニットの一端部に換気専用のファンを設けて室内空気を室外に排出していた。この場合、室内ユニットの側壁部から室内空気を吸い込み、室内ユニットを室外ユニットに接続する冷媒配管に並設された可撓性ホースを介して室外に排出していた（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６３−１２００１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した換気用ファンを駆動するために、ロータ及びステータの一方に界磁コイルを装着し、他方に永久磁石を装着してなる直流モータを使用することが考えられる。この場合、永久磁石は温度によって特性が変化し、例えば、略５℃よりも低い温度領域で保磁力が低下するため、所望の回転速度が得られず、排風の効果が低減するという問題があった。
【０００５】
また、直流モータではその回転数を変更するに当たって、駆動電力を供給する経路に抵抗を接続して、直流モータの印加電圧を変える方法がある。しかし、この抵抗を空調制御要素と合わせて制御基板に実装した場合には回路基板が大きくなって、室内ユニットの小型化を難しくするという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、永久磁石を用いた直流モータで換気用ファンを駆動する場合でも、所望の換気状態を実現すると共に、小型化を容易にすることのできる空気調和機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
直流モータによって駆動される換気用ファンによって室内空気を換気することが可能な空気調和機であって、
少なくとも制御指令及び室温検出値に基づいて空調制御を実行する空調制御要素が実装された制御基板と、換気用ファンを駆動制御する換気制御要素が実装され、制御基板から換気用ファンの駆動電力が供給されるモータ基板とが離隔配置され、
直流モータに駆動電力が供給される経路に直列にして、制御基板及びモータ基板にそれぞれ設けられ、同時に短絡状態又は接続状態に切換可能な抵抗を備えたものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機において、換気ファンの起動時における室温が所定値以下であるとき、抵抗を短絡状態とし、換気ファンの起動時の室温が所定値を超えるとき抵抗を接続状態とするものである。
【０００９】
【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は本発明に係る空気調和機の室内ユニットの一実施形態の概略構成を示す斜視図であり、図２はこの室内ユニットの一部を破断してその内部構成を示した斜視図である。これら各図において、室内ユニット１はその後背部が空調対象室の壁面等に固定され、一方の側面に、室内空気を排気する換気ユニット２が設けられている。また、下底部に信号受信部３を備え、リモコン装置５からの赤外線信号でなる制御指令を受信し、この制御指令と、正面部の室内空気の吸い込み口の内部に設けられた室温センサ４の検出値とに基づいて周知の空調制御が実行される。この場合、室内ユニット１の正面内部における右側下部に、空調制御要素が収納された電装品収納箱２６が設けられ、図面の左側部に換気用ファン３６がモータ基板３０に一体的に装着された換気ユニット２が設けられている。
【００１０】
図３は電装品収納箱２６の制御基板２０に実装された空調制御要素と、換気ユニット２のモータ基板３０に実装された換気制御要素との接続状態を示した図である。モータ基板３０にはその表面（図面の上面）に換気用ファン３６が実装され、その裏面に換気用ファン３６を駆動制御する換気制御要素が実装されている。このうち、換気用ファン３６は、励磁コイルがモータ基板３０に固定されたステータ３１と、その外側に永久磁石３３を装着して回転羽根と一体化されたロータとでなる、アウタ・ロータ型の直流モータで駆動される。この直流モータを駆動制御するために、永久磁石３３の近傍のモータ基板３０上にホール素子３２が装着されている。
【００１１】
図４は換気用ファン３６に関係する制御系統の詳細な構成を示す回路図であり、制御基板２０とモータ基板３０とが接続線４１〜４４で接続されている。このうち、接続線４１及び４２は換気用ファン３６を駆動する直流モータに駆動電力を供給し、接続線４３及び４４は制御信号を授受するものである。
【００１２】
制御基板２０には、単相交流電源１０の交流を整流する整流回路２１、この整流回路２１の出力電圧を直流モータの定格電圧に変換する直流−直流変換器２２、この直流−直流変換器２２の出力経路に接点２３ａが接続されたリレー２３、空調制御と直流モータの制御を実行するマイクロコンピュータでなる制御回路２４、直流−直流変換器２２の出力経路に接点２３ａと直列に接続された抵抗Ｒ１、この抵抗Ｒ１に並列接続されたトランジスタＴｒ１、及び、このトランジスタＴｒ１の駆動回路２５が実装されている。
【００１３】
一方、モータ基板３０には、直流−直流変換器（図中、ＤＣ／ＤＣコンバータと略記する）２２から駆動電力が供給される接続線４１の経路に直列に接続された抵抗Ｒ２、この抵抗Ｒ２に並列接続されたトランジスタＴｒ２、ステータコイル３１の電流を制御する４個のトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６、ホール素子３２、このホール素子３２の信号を受信してトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６を駆動すると共に、接続線４４を介して、回転数信号Ｒを制御回路２４にフィードバックする駆動回路３４、及び、接続線４３を介して制御回路２４の制御信号を受けてトランジスタＴｒ２を駆動する駆動回路３５が実装されている。なお、制御回路２４に室温センサ４が接続されている。
【００１４】
上記のように構成された本実施形態の動作について、特に、換気用ファン３６の制御に関連する部分について以下に説明する。商用の単相交流電源１０から受電した交流が整流回路２１によって直流に変換される。この直流は直流−直流変換器２２によって換気用ファン３６を駆動する電圧、例えば、１２Ｖに変換される。制御回路２４は変換された直流電圧を駆動源としてさらに５Ｖに変換して動作を開始する。制御回路２４には室温センサ４の検出値が取り込まれると共に、リモコン装置５からの制御指令が加えられる。この制御指令が換気用ファンの起動指令であった場合、制御回路２４はリレー２３に励磁電流を流して接点２３ａをオン状態にする。
【００１５】
また、室温センサ４による室温の検出値が所定値、例えば、５℃より高いか否かを判定する。ここで、５℃以下であると判定された場合にはトランジスタＴｒ１をオン状態にする制御信号を駆動回路２５に加え、さらに、トランジスタＴｒ２をオン状態にする制御信号を駆動回路３５に加える。これによって、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は短絡され、直流−直流変換器２２から出力された直流電圧がステータ３１の電流を制御するためのトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６にそのまま印加される。一方、室温センサ４による室温の検出値が５℃以下である場合には、制御回路２４はトランジスタＴｒ１及びＴｒ２をともにオフ状態にすることにより、直流電力供給経路に抵抗Ｒ１及びＲ２を直列に接続する。
【００１６】
一方、駆動回路３４はトランジスタＴｒ３及びＴｒ６をオン状態にすると共に、トランジスタＴｒ４及びＴｒ５をオフ状態にしてステータ３１に図面の右方向に電流を流したり、あるいは、トランジスタＴｒ５及びＴｒ４をオン状態にすると共に、トランジスタＴｒ３及びＴｒ６をオフ状態にしてステータ３１に図面の左方向に電流を流したりする。この場合、ホール素子３２の出力信号に基づいてロータ、すなわち、永久磁石３３の磁極位置を検出し、その回転位置に対応したトルクを発生する方向に電流を流す。
【００１７】
前述したように、永久磁石は低い温度領域で保磁力が低下するため、本実施形態では室温が５℃以下でトランジスタＴｒ１及びＴｒ２をオン状態にして抵抗Ｒ１及びＲ２を短絡状態にするため、直流−直流変換器２２から出力された電圧がステータ３１に直接印加される。この結果、永久磁石の低温特性の低下分が電圧によって補償され、所定のトルクを出力するような電流が供給される。
【００１８】
一方、室温が５℃を超える場合にはトランジスタＴｒ１及びＴｒ２の両方がオフ状態にされ、直流−直流変換器２２からステータ３１に電力を供給する経路に抵抗Ｒ１及びＲ２が直列に接続されて、トランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６に印加される電圧Ｖは低下する。これによって所定のトルクを発生するように電流が調整される。この電流の調整に使用される抵抗Ｒ１およびＲ２の体積は比較的大きく、単一の基板に実装した場合には回路基板が大きくなってしまう。そこで、本実施形態においては、抵抗Ｒ１を制御基板２０に実装し、抵抗Ｒ２をモータ基板３０に実装しているため、抵抗の実装に伴う回路基板の増大分を低く抑えることができる。
【００１９】
次に、換気用ファン３６の起動時にリモコン装置５から高速運転指示（指令）が与えられた場合には制御回路２４は室温センサ４の検出値に優先してトランジスタＴｒ１及びＴｒ２をオン状態にして抵抗Ｒ１及びＲ２を短絡させ、換気用ファン３６の印加電圧を高くしてこれを高速運転する。また、リモコン装置５から低速運転指示（指令）が与えられた場合には制御回路２４はトランジスタＴｒ１及びＴｒ２をオフ状態にし、抵抗Ｒ１及びＲ２を接続して換気用ファン３６の印加電圧を低くしてこれを低速運転する。また、換気用ファン３６の運転中に停止の指示（指令）が与えられた場合には、制御回路２４はリレー２３の励磁電流を遮断して接点２３ａを開放させ、換気用ファン３６に対する給電経路を遮断して換気用ファン３６の運転を停止する。
【００２０】
図５は上記の制御を実行する制御回路２４の具体的な処理手順を示すフローチャートである。すなわち、電源が投入された直後のステップ１０１にて換気用ファンに対する起動運転か継続運転かを判定し、起動運転であると判定した場合にはステップ１０２で室温Ｔａが閾値Ｔａ１、例えば、５℃を超えているか否かを判定し、閾値Ｔａ１を超えていると判定すればステップ１０３でトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をともにオフ状態にし、超えていないと判定した場合にはステップ１０４にてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をともにオン状態にして、それぞれステップ１０５の処理に進む。ステップ１０５においては、駆動回路３４（図４参照）からフィードバックされた換気用ファンの回転数信号Ｒが定格値Ｒｓを超えたか否かを判定し、超えていた場合にはステップ１０１の処理に戻る。従って、室温が閾値Ｔａ１を超えていても、あるいは、閾値Ｔａ１を超えていなくとも換気用ファンが定格回転数に到達した段階でステップ１０１の処理に戻る。
【００２１】
次に、ステップ１０１にて再び換気用ファンに対する起動運転か継続運転かを判定し、継続運転であると判定した場合にはステップ１０６にて高速運転指示か否かを判定し、高速運転指示であればステップ１０７にてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をともにオン状態にして換気用ファンを高速運転してステップ１０１の処理に戻る。一方、ステップ１０６にて高速運転の指示が与えられていないときにはステップ１０８にて低速運転指示か否かを判定し、低速運転指示であればステップ１０７にてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２をともにオフ状態にして換気用ファンを低速運転し、ステップ１０１の処理に戻る。ステップ１０８で低速運転の指示が与えられていないとすれば、ステップ１１０にてリレー２３を非励磁の状態にして接点２３ａを開放することにより、換気用ファンに対する電源の供給を停止してステップ１０１の処理に戻る。
【００２２】
以上の処理を実行することにより、永久磁石を用いた直流モータで換気用ファンを駆動する場合でも、所望の換気状態を実現すると共に、小型化が容易になる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、抵抗Ｒ１，Ｒ２を短絡する素子としてトランジスタを用いたがこの代わりにリレー接点を用いても良い。また、永久磁石の保持力が低下するか否かを判定するための閾値を５℃としたが、永久磁石の特性に応じてその値を適切に変更すれば良い。
【００２４】
【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、永久磁石を用いた直流モータで換気用ファンを駆動する場合でも、所望の換気状態を実現すると共に、小型化を容易にすることのできる空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の室内ユニットの一実施形態の概略構成を示す斜視図。
【図２】図１に示した室内ユニットの一部を破断してその内部構成を示した斜視図。
【図３】電装品収納箱の制御基板に実装された空調制御要素と、換気ユニットのモータ基板に実装された換気制御要素との接続状態を示した図。
【図４】換気用ファンに関係する制御系統の詳細な構成を示す回路図。
【図５】図４に示す制御回路の具体的な処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１　室内ユニット
２　換気ユニット
３　信号受信部
４　室温センサ
５　リモコン装置
１０　単相交流電源
２０　制御基板
２１　整流回路
２２　直流−直流変換器
２３　リレー
２４　制御回路
２５，３４，３５　駆動回路
２６　電装品収納箱
３０　モータ基板
３１　ステータコイル
３２　ホール素子
３３　永久磁石
３６　換気用ファン
４１〜４４　接続線
Ｒ１，Ｒ２　抵抗
Ｔｒ１，Ｔｒ２　トランジスタ
【図１】
2004116951.tif 000003
【図２】
2004116951.tif 000004
【図３】
2004116951.tif 000005
【図４】
2004116951.tif 000006
【図５】
2004116951.tif 000007