(57)【要約】【課題】簡単な構成で圧力の検出を行うことを目的とする。【解決手段】圧力検出装置１であって、吸気口３と排気口４とを有する筐体２と、前記吸気口または前記排気口の一方に設けられた羽根３０と、前記羽根を回転させるモーター１０と、前記モーターの回転数又は前記モーターに流れる電流を測定する測定部１２，１１と、前記回転数又は前記電流を用いて前記筐体内の圧力損失の大きさを判定する制御部６０と、を備える。【選択図】図３
2012042406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検出装置であって、
吸気口と排気口とを有する筐体と、
前記吸気口または前記排気口の一方に設けられた羽根と、
前記羽根を回転させるモーターと、
前記モーターの回転数又は前記モーターに流れる電流を測定する測定部と、
前記回転数又は前記電流を用いて前記筐体内の圧力損失の大きさを判定する制御部と、
を備える圧力検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力検出装置において、
前記羽根が取り付けられていない前記吸気口または前記排気口にはフィルターが取り付
けられており、
前記制御部は、前記回転数又は前記電流を用いて前記筐体内の圧力損失を判定し、前記
フィルターの目詰まりを検出する、圧力検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載に圧力検出装置において、
前記制御部は、前記筐体内の圧力損失を検出するための、前記回転数または前記電流と
、前記圧力損失との関係を記録したテーブルを格納した記憶部を有している、圧力検出装
置。
【請求項４】
圧力検出方法であって、
吸気口と排気口とを有する筐体の前記吸気口または前記排気口の一方に設けられた羽根
をモーターにより回転させる工程と、
前記モーターの回転数又は前記モーターに流れる電流を測定する工程と、
前記測定した回転数または電流を用いて前記容器内の圧力損失を判定する工程と、
を備える、圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モーターの負荷特性から流体の状態を判断し、圧力の検出を行う装置、
方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機の運転中エアフィルターの目詰まりやファン風量が変化しても能力低下を防止で
きるクリンルーム用空調機が知られている（例えば特許文献１）。このクリンルーム用空
調機は、ダクト内で温調エアコンとファンフィルターユニット間に設けた風路抵抗調整ダ
ンパの下流に室内気吸込ダクトとの合流部を設け、温調エアコン出口空気圧力検出の第１
圧力センサーと合流部空気圧力検出の第２圧力センサーの検出圧が所定の圧力範囲となり
、第１圧力センサーの検出圧が所定の正圧より高い圧力範囲となるように、少なくとも風
路抵抗調整ダンパの開度調節を行うダンパ制御手段または、ファンフィルターユニットの
ファンの回転速度調節を行う制御を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８１２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、圧縮状態、目詰まりを検出する際には、圧力センサーを用い
て測定し、圧力センサーからの情報に基づきファンフィルターユニットのファンの回転速
度調節が制御されていた。すなわち、圧力状態を圧力制御部へフィードバック制御してい
たため、高価なシステムとなっていた。また、圧力センサーは、塵や埃あるいは経年変化
による影響を受けるためメンテナンスが必要であった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で圧
力の検出を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
圧力検出装置であって、吸気口と排気口とを有する筐体と、前記吸気口または前記排気
口の一方に設けられた羽根と、前記羽根を回転させるモーターと、前記モーターの回転数
又は前記モーターに流れる電流を測定する測定部と、前記回転数又は前記電流を用いて前
記筐体内の圧力損失の大きさを判定する制御部と、を備える圧力検出装置。
この適用例によれば、簡単な構成で筐体内の圧力損失の大きさを判定することが可能と
なる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の圧力制御装置において、前記羽根が取り付けられていない前記吸気口
または前記排気口にはフィルターが取り付けられており、前記制御部は、前記回転数又は
前記電流を用いて前記筐体内の圧力損失を判定し、前記フィルターの目詰まりを検出する
、圧力検出装置。
この適用例によれば、簡単な構成でフィルターの目詰まりを検出することが可能となる
。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載に圧力制御装置において、前記制御部は、前記筐体内の
圧力損失を検出するための、前記回転数または前記電流と、前記圧力損失との関係を記録
したテーブルを格納した記憶部を有している、圧力検出装置。
この適用例によれば、回転数または電流と、圧力との関係を記録したテーブルを格納し
た記憶部を有しているので、回転数または電流から圧力損失を容易に求めることができる
。
【００１０】
［適用例４］
圧力検出方法であって、吸気口と排気口とを有する筐体の前記吸気口または前記排気口
の一方に設けられた羽根をモーターにより回転させる工程と、前記モーターの回転数又は
前記モーターに流れる電流を測定する工程と、前記測定した回転数または電流を用いて前
記容器内の圧力損失を判定する工程と、を備える、圧力検出方法。
この適用例によれば、筐体内の圧力損失の大きさを判定することが可能となる。
【００１１】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、圧力検出装置、圧力検出
方法の他、電動ファンモーター、圧縮機、圧力制御装置、圧力制御方法等様々な形態で実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例の電動ファンモーターを示す説明図である。
【図２】電動モーターのトルクと回転数の関係及びトルクと電流の関係を示す特性図である。
【図３】電動ファンモーターの制御ブロック図を示す説明図である。
【図４】電動ファンモーターの制御回路を示す説明図である。
【図５】第２の実施例を示す説明図である。
【図６】第２の実施例における電動モーターのトルクと回転数の関係及びトルクと電流の関係を示す特性図である。
【図７】圧縮機の制御ブロック図を示す説明図である。
【図８】圧縮機の制御回路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[第１の実施例]
図１は、本実施例の電動ファンモーターを示す説明図である。電動ファンモーター１は
、筐体２と、電動モーター１０と、フィルター２０と、羽根３０と、を備える。フィルタ
ー２０は、筐体２の第１の開口部３に配置され、電動モーター１０と羽根３０とは、筐体
２の第２の開口部４に配置されている。本実施例では、電動モーター１０を回転させると
、羽根３０が回転し、筐体２内の気体を開口部４から排気する。これにより、筐体２内の
圧力が下がるので、開口部３のフィルター２０を通して気体が筐体２内に流入する。した
がって、本実施例では、開口部３が吸気口であり、開口部４が排気口である。但し、電動
モーター１０の回転を逆回転にすれば、開口部３が排気口となり、開口部４が吸気口とな
る。
【００１４】
図２は、電動モーターのトルクと回転数の関係、及びトルクと電流の関係、を示す特性
図である。図２において実線がトルク（横軸）と回転数（左の縦軸）の関係を示す線であ
り、破線がトルク（横軸）と電流（右の縦軸）の関係を示す線である。フィルター２０に
目詰まりが無く、正常な状態のときの電動モーター１０のトルクをＴｏ［Ｎｍ］、回転数
をＮｏ［ｒｐｍ］、電動モーター１０に流れる電流をＩｏ［Ａ］とする。なお、このとき
の電動ファンモーター１内の圧力をＰｏ［Ｐａ］とする。フィルター２０が目詰まりを起
こすと、フィルター２０を通って流入する気体が少なくなり筐体２内の圧力がＰｎ［Ｐａ
］に減少する。その結果、流体負荷が少なくなって、電動モーター１０のトルクがＴｏ［
Ｎｍ］よりも少ないＴｎ［Ｎｍ］となり、電動モーター１０の回転数はＮｎ［ｒｐｍ］に
上がる。また、電動モーター１０に流れる電流はＩｎ［Ａ］に減少する。ここで、筐体２
内の圧力と、電動モーター１０の回転数、電動モーター１０に流れる電流、あるいは、電
動モーター１０のトルクの関係を予め実験により求めておけば、電動モーター１０の回転
数、電動モーター１０に流れる電流から、筐体２内の圧力を求めることが可能である。
【００１５】
図３は、電動ファンモーターの制御ブロック図を示す説明図である。電動ファンモータ
ー１は、電動モーター１０と、羽根３０と、の他に、ＣＰＵ４０と、電源５０と、制御回
路６０と、モータードライバー回路７０と、を備える。電動モーター１０は、電気角検出
部１１を有しており、モータードライバー回路７０は、電流検出部１２を有している。制
御回路６０の入力には、ＣＰＵ４０の出力が接続され、出力には、電気角検出部１１の出
力と、電流検出部１２の出力と、が接続されている。モータードライバー回路７０の入力
には、制御回路６０の出力が接続され、出力には、電動モーター１０が接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ４０は、制御回路６０と通信し、電動ファンモーター１の動作状態を把握すると
共に、制御回路６０に指示を与える。電源５０は、電動モーター１０や制御回路６０等に
対して電力を供給する。制御回路６０は、電動モーター１０の回転数や電流、及びＣＰＵ
４０からの指示に基づいてモータードライバー回路７０の駆動信号を生成し、電動モータ
ー１０の動作を制御する。制御回路６０の構成については、後述する。モータードライバ
ー回路７０は、電動モーター１０を駆動するための回路であり、モータードライバー回路
７０として、例えば、Ｈ型ブリッジ回路を採用することが出来る。電流検出部１２は、モ
ータードライバー回路７０が電動モーター１０を駆動するときの電流を検知する。電気角
検出部１１は、電動モーター１０の電気角を取得する。制御回路６０は、電気角の変化か
ら、電動モーター１０の回転数を取得することができる。電気角検出部１１は、例えば、
ロータリーエンコーダーを含んでいてもよい。
【００１７】
図４は、電動ファンモーターの制御回路を示す説明図である。制御回路６０は、ＣＰＵ
コマンド解析部６１と、異常電流テーブル記憶部６２と、異常回転数テーブル記憶部６３
と、電流解析部６４と、電気角解析部６５と、比較部６６、６７と、ＰＩＤ制御部６８と
、ＰＷＭ制御部６９と、を備える。
【００１８】
ＣＰＵコマンド解析部６１の入力は、ＣＰＵ４０（図３）及び比較部６６、６７の出力
と接続され、出力は、異常電流テーブル記憶部６２と、異常回転数テーブル記憶部と６３
、ＰＩＤ制御部６８に接続されている。異常電流テーブル記憶部６２の入力は、ＣＰＵコ
マンド解析部６１に接続され、出力は、比較部６６に接続されている。異常回転数テーブ
ル記憶部６３の入力は、ＣＰＵコマンド解析部６１に接続され、出力は、比較部６７に接
続されている。電流解析部６４の入力は、電流検出部１２（図３）に接続され、出力は、
比較部６６と、ＰＩＤ制御部６８に接続されている。電気角解析部６５の入力は、電気角
検出部１１（図３）に接続され、出力は、比較部６７と、ＰＩＤ制御部６８に接続されて
いる。比較部６６の入力は、異常電流テーブル記憶部６２と電流解析部６４に接続され、
出力は、ＣＰＵコマンド解析部６１に接続されている。比較部６７の入力は、異常回転数
テーブル記憶部６３と、電気角解析部６５に接続され、出力は、ＣＰＵコマンド解析部６
１に接続されている。ＰＩＤ制御部６８の入力は、ＣＰＵコマンド解析部６１と、電流解
析部６４と、電気角解析部６５とに接続され、出力は、ＰＭＷ制御部６９に接続されてい
る。ＰＷＭ制御部６９の入力は、ＰＩＤ制御部６８に接続され、出力は、モータードライ
バー回路７０（図３）に接続されている。
【００１９】
以下、電動ファンモーター１の動作について説明する。電流検出部１２（図３）で検出
された電流値Ｉｎは、電流解析部６４に入力され、さらに、比較部６６に入力される。比
較部６６は、電流解析部６４から入力された電流値Ｉｏと、異常電流テーブル記憶部６２
から入力された電流値と比較し、どちらが大きいかをＣＰＵコマンド解析部６１に返す。
ここで、異常電流テーブル記憶部６２から入力される電流値Ｉｏは、フィルター２０（図
１）目詰まりが無いときの電流値である。
【００２０】
また、電気角検出部１１（図３）で検出された電気角の値は、電気角解析部６５に入力
される。電気角解析部６５は電気角の値の変化から電動モーター１０の回転数Ｎｎを算出
し、比較部６７に入力する。比較部６７は、電気角解析部６５から入力された回転数の値
Ｎｏと、異常回転数テーブル記憶部６３から入力された回転数の値と比較し、どちらが大
きいかをＣＰＵコマンド解析部６１に返す。ここで、異常回転数テーブル記憶部６３から
の回転数の値Ｎｏは、フィルター２０（図１）目詰まりが無いときの電動モーター１０の
回転数である。
【００２１】
ＣＰＵコマンド解析部６１は、比較部６６、６７からの入力に基づいて、筐体２内の圧
力損失や、フィルター２０の目詰まりを検知する。そして、ＣＰＵ４０（図３）からの指
示に基づいてＰＩＤ制御部６８に対して電動モーター１０の制御の指示をするとともに、
異常電流テーブル記憶部６２から比較部６６に入力する電流値Ｉｏ、及び異常回転数テー
ブル記憶部６３から比較部６７に入力する回転数の値Ｎｏを更新する。ＰＩＤ制御部６８
は、電流解析部６４からの電流値、電気角解析部６５からの電動モーター１０の回転数、
及びＣＰＵコマンド解析部６１に基づいて、ＰＩＤ制御部６８（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａ
ｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ制御部）は、ＰＷＭ制御部６９に指示
を行う。ＰＷＭ制御部６９は、ＰＩＤ制御部６８より指示を受けて、モータードライバー
回路７０を駆動するための駆動制御信号Ｓｐｗｍを生成する。ＰＷＭ制御部６９は、例え
ば、筐体２内の圧力が下がったり、あるいはフィルター２０が目詰まりしたり、した場合
には、駆動制御信号Ｓｐｗｍの各周期におけるデューティ比を下げる制御を行い、ＣＰＵ
４０にて、目詰まりの異常警告をしたり、無闇な電力消費を生じさせないように電動モー
ター１０の運転を停止又は抑制させたり、電動モーター１０を逆回転させることで目詰ま
りを排除させたりすることが出来る。
【００２２】
以上、本実施例によれば、電動ファンモーター１は、圧力センサーを有しない簡単な構
成でありながら、備えている電動モーター１０の電流や回転数に基づいて筐体２内の圧力
損失やフィルター２０の目詰まりを的確且つ容易に検知できる。
【００２３】
なお、本実施例では、電動モーター１０の電流及び回転数の両方を用いているが、電流
あるいは回転数いずれか一方を用い、他方を用いない構成であってもよい。また、本実施
例では、電動モーター１０の制御まで行っているが、圧力損失や、目詰まりを検知し、目
詰まりを回避する装置であってもよい。
【００２４】
［第２の実施例］
図５は、第２の実施例を示す説明図である。第２の実施例は、圧縮機６である。図５に
示す圧縮機６の電動モーター１０の回転方向は、第１の実施例に示す電動ファンモーター
１の電動モーター１０の回転方向と逆向きであり、羽根３０により気体が圧縮される。圧
縮機６においても、第１の実施例の電動ファンモーター１と同様の特性を有している。
【００２５】
図６は、第２の実施例における電動モーターのトルクと回転数の関係、及びトルクと電
流の関係、を示す特性図である。圧縮開始から圧縮比が高まるまでの間は、電動モーター
１０の負荷は、最大トルクで運転される。このときの電動モーター１０のトルクをＴｏ［
Ｎｍ］、回転数をＮｏ［ｒｐｍ］、電動モーター１０に流れる電流をＩｏ［Ａ］とする。
なお、このときの筐体２内の圧力をＰｏ［Ｐａ］とする。圧縮比が高まり筐体２内が高圧
状態（圧力Ｐｎ［Ｐａ］）になると、流体負荷が少なくなって、電動モーター１０のトル
クがＴｏ［Ｎｍ］よりも少ないＴｎ［Ｎｍ］となり、電動モーター１０の回転数はＮｎ［
ｒｐｍ］に上がる。また、電動モーター１０に流れる電流はＩｎ［Ａ］に減少する。ここ
で、筐体２内の圧力と、電動モーター１０の回転数、電動モーター１０に流れる電流、あ
るいは、電動モーター１０のトルクの関係を予め実験により求めておけば、電動モーター
１０の回転数、電動モーター１０に流れる電流から、筐体２内の圧力を求めることが可能
である。
【００２６】
図７は、圧縮機の制御ブロック図を示す説明図である。第１の実施例に示す電動ファン
モーター１の制御ブロック図（図３）と比較すると、第１の実施例では、電動モーター１
０に羽根３０が接続されているが、第２の実施例では、電動モーター１０に圧縮部９０が
接続されている点が異なる。ただし、圧縮部９０は、例えば、羽根で構成されていてもよ
い。
【００２７】
図８は、圧縮機の制御回路を示す説明図である。圧縮機６の制御回路８０は、ＣＰＵコ
マンド解析部８１と、安定電流テーブル記憶部８２と、安定回転数テーブル記憶部８３と
、電流解析部８４と、電気角解析部８５と、比較部８６、８７と、ＰＩＤ制御部８８と、
ＰＷＭ制御部８９と、を備える。第１の実施例の電動ファンモーター１の制御回路６０の
構成と第２の実施例の圧縮機６の制御回路８０の構成は、異常電流テーブル記憶部６２と
安定電流テーブル記憶部８２、異常回転数テーブル記憶部６３と安定回転数テーブル記憶
部８３との名称が異なる点、及び符合の１０の位が「６」と「８」で異なる点、を除き同
じ構成である。
【００２８】
以下、圧縮機６の動作について説明する。電流検出部１２（図７）で検出された電流値
Ｉｎは、電流解析部８４に入力され、さらに、比較部８６に入力される。比較部８６は、
電流解析部８４から入力された電流値Ｉｏと、安定電流テーブル記憶部８２から入力され
た電流値と比較し、どちらが大きいかをＣＰＵコマンド解析部８１に返す。ここで、安定
電流テーブル記憶部８２から入力される電流値Ｉｏは、圧縮開始から圧縮比が高まるまで
の間の電流値である。
【００２９】
また、電気角検出部１１（図７）で検出された電気角の値は、電気角解析部８５に入力
される。電気角解析部８５は電気角の値の変化から電動モーター１０の回転数Ｎｎを算出
し、比較部８７に入力する。比較部８７は、電気角解析部８５から入力された回転数の値
Ｎｏと、安定回転数テーブル記憶部８３から入力された回転数の値と比較し、どちらが大
きいかをＣＰＵコマンド解析部８１に返す。ここで、安定回転数テーブル記憶部からの回
転数の値Ｎｏは、圧縮開始から圧縮比が高まるまでの間の電動モーター１０の回転数であ
る。
【００３０】
ＣＰＵコマンド解析部８１は、比較部８６、８７からの入力に基づいて、筐体２内の圧
力を検知する。そして、ＣＰＵ４０（図７）からの指示に基づいてＰＩＤ制御部８８に対
して電動モーター１０の制御の指示をするとともに、安定電流テーブル記憶部８２から比
較部８６に入力する電流値Ｉｏ、及び安定回転数テーブル記憶部８３から比較部８７に入
力する回転数の値Ｎｏを更新する。ＰＩＤ制御部８８は、電流解析部８４からの電流値、
電気角解析部８５からの電動モーター１０の回転数、及びＣＰＵコマンド解析部８１に基
づいて、ＰＩＤ制御部８８（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅ
ｒｅｎｔｉａｌ制御部）は、ＰＷＭ制御部８９に指示を行う。ＰＷＭ制御部８９は、ＰＩ
Ｄ制御部８８より指示を受けて、モータードライバー回路７０を駆動するための駆動制御
信号Ｓｐｗｍを生成する。ＰＷＭ制御部８９は、例えば、筐体２内の圧力が下がった場合
には、駆動制御信号Ｓｐｗｍの各周期におけるデューティ比を下げる制御を行い、ＣＰＵ
４０にて、目詰まりの異常警告をしたり、無闇な電力消費を生じさせないように電動モー
ター１０の運転を停止又は抑制させたり、電動モーター１０を逆回転させることで目詰ま
りを排除させたりすることが出来る。
【００３１】
以上、本実施例によれば、圧縮機６は、圧力センサーを有しない簡単な構成でありなが
ら、備えている電動モーター１０の電流や回転数に基づいて筐体２内の圧力を検知するこ
とができる。
【００３２】
なお、本実施例では、電動モーター１０の電流及び回転数の両方を用いているが、電流
あるいは回転数いずれか一方を用い、他方を用いない構成であってもよい。また、本実施
例では、電動モーター１０の制御まで行っているが、圧力や、目詰まりを検知し、目詰ま
りを回避する装置であってもよい。上記実施例では、流体を制御する電動ファンモーター
を例にとり説明したが、圧縮機及び膨張機とするような熱交換機及び電気掃除機等にも用
いることが出来る。
【００３３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記
した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定す
るものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、
改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３４】
１…電動ファンモーター
２…筐体
３…開口部
４…開口部
６…圧縮機
１０…電動モーター
１１…電気角検出部
１２…電流検出部
２０…フィルター
３０…羽根
４０…ＣＰＵ
５０…電源
６０…制御回路
６１…ＣＰＵコマンド解析部
６２…異常電流テーブル記憶部
６３…異常回転数テーブル記憶部
６４…電流解析部
６５…電気角解析部
６６…比較部
６７…比較部
７０…モータードライバー回路
８０…制御回路
８１…ＣＰＵコマンド解析部
８２…安定電流テーブル記憶部
８３…安定回転数テーブル記憶部
８４…電流解析部
８５…電気角解析部
８６…比較部
８７…比較部
９０…圧縮部
【図１】
2012042406.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012042406.tif 000005
【図４】
2012042406.tif 000006
【図５】
2012042406.tif 000007
【図６】
2012042406.tif 000008
【図７】
2012042406.tif 000009
【図８】
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