(57)【要約】      （修正有）【課題】消費電力を削減するためにＥＣファンモータを使用し、電子式コントローラにより、小型軽量化を達成し、制御の自由度を高め、且つ、取り付け性の改善を達成するＥＣファンモータ制御用コントローラを提供する。【解決手段】ＥＣファンモータ制御用コントローラ４１０は、ＥＣモータ４０２あるいは外部からコントローラ内部の電気回路を駆動するＤＣ電源を供給する電源供給部４１７と、凝縮後の冷媒の状態を検出するセンサ４１６からの信号を入力する信号入力部と、信号入力部からの信号に基づき、冷媒の圧力が低くなるに従い、ファンの回転数が低くなるように、ファンの回転数を演算するファン速度演算部と、ファン速度演算部で演算されたファンの回転数に対応する制御信号をＥＣモータ４０２に出力する制御信号出力部４１２とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を冷却するファンを駆動するＥＣモータを制御するＥＣファンモータ制御用コントローラであって、
前記ＥＣモータあるいは外部からコントローラ内部の電気回路を駆動するためにＤＣ電源を供給する電源供給部と、
凝縮後の前記冷媒の状態を検出するセンサからの信号を入力する信号入力部と、
前記信号入力部からの信号に基づき、前記冷媒の圧力が低くなるに従い、前記ファンの回転数が低くなるように、前記ファンの回転数を演算するファン速度演算部と、
前記ファン速度演算部で演算された前記ファンの回転数に対応する制御信号を前記ＥＣモータに出力する制御信号出力部と
を備えることを特徴とするＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項２】
前記センサは、前記冷媒の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項３】
前記センサは、前記冷媒の温度を検出する温度センサであることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項４】
前記ファンの回転数が制御される制御レンジを調節できる制御レンジ入力手段をさらに備え、
前記ファン速度演算部は、前記制御レンジ入力手段により入力された制御レンジに基づき、前記ファンの回転数を演算するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項５】
前記冷媒の圧力が異常と判断される圧力異常値を設定する圧力異常値入力手段と、
前記冷媒の圧力が前記圧力異常値入力手段により入力された前記圧力異常値に達したときに警告を出力する警告出力手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項６】
前記ファンの回転数を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項７】
前記ファン速度演算部は、イコールパーセント特性に従い前記ファンの回転数を演算するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項８】
前記制御信号出力部は、ＰＷＭ制御信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項９】
前記制御信号出力部は、アナログ制御信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項１０】
前記ファンの回転数が設定された最小値以下になると、前記設定された最小値の回転数で前記ファンを回転させるミニマムスピードモードを設定可能なミニマムスピードモード入力手段と、
前記ファン速度演算部で演算された前記ファンの回転数が前記設定された最小値以下に達したとき、前記ミニマムスピードモードの場合には、前記設定された最小値の回転数で前記ファンを回転させるように構成されたミニマムスピードモード制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項１１】
前記ファンの回転数が設定された最小値以下になると、前記ファンを停止させるカットオフモードを設定可能なカットオフモード入力手段と、
前記ファン速度演算部で演算された前記ファンの回転数が前記設定された最小値以下に達したとき、前記カットオフモードの場合には、前記ファンを停止させるように構成されたカットオフモード制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項１２】
前記電源供給部は、前記ＥＣモータがＡＣ電源で駆動される場合には、前記ＥＣモータから供給されるＤＣ電源をそのまま供給し、前記ＥＣモータがＤＣ電源で駆動される場合には、外部から供給されるＤＣ電源を内部の電源降圧部で降圧して供給するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項１３】
前記ＥＣファンモータ制御用コントローラは、前記センサと別体であることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項１４】
前記ＥＣファンモータ制御用コントローラは、前記センサと一体であることを特徴とする請求項１に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラ。
【請求項１５】
請求項１乃至１２に記載のＥＣファンモータ制御用コントローラを備える空調システムであって、
前記ＥＣファンモータ制御用コントローラがセンサと一体か別体かを選択できるように構成されることを特徴とする空調システム。
【請求項１６】
冷媒を冷却するファンを駆動するＥＣモータを制御するＥＣファンモータ制御方法であって、
前記ＥＣモータあるいは外部からコントローラ内部の電気回路を駆動するためにＤＣ電源を供給するステップと、
前記凝縮後の冷媒の状態を検出するセンサからの信号を入力するステップと、
前記センサからの信号に基づき、前記冷媒の圧力が高くなるに従い、前記ファンの回転数が高くなるように、前記ファンの回転数を演算するステップと、
演算された前記ファンの回転数に対応する制御信号を前記ＥＣモータに出力するステップと
を備えることを特徴とするＥＣファンモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子整流（ＥＣ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ）ファンモータ制御用コントローラおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮器、凝縮器、膨張弁、及び、蒸発器を備えるヒートポンプ式のエア・コンディショナ等の空調設備が知られている。このような空調設備の室外機では、冷媒圧力を適正状態に制御する必要があり、このために凝縮後の冷媒を冷却する必要がある。冷媒を冷却する方法としては、ファンを回転させて空気により冷媒を冷却する空冷式がある。一般に空冷式の場合、外気状態の影響により冷却能力が変動して、冷媒圧力が適正状態から逸脱しないように、冷媒圧力に基づいてファン回転用モータの回転数を制御するファン回転制御装置が搭載される。
【０００３】
従来、このようなエア・コンディショナ等の空調設備の室外機に使用されるファンのファンモータとしてＤＣ、ＡＣモータが使用されていた。また、ＤＣ、ＡＣモータに代わるモータとして、ＥＣモータも知られている。ＥＣモータは、ステータの巻き線回路の磁力によって永久磁石のロータを駆動し、電流の切り替えをセンサと電子回路によって実現することにより、ブラシと整流子などの機械的接点をなくしたブラシレスＤＣモータである。ＥＣモータは、半導体素子であるホールＩＣを使用して電子的に整流していることから電子整流（ＥＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ）と呼ばれ、整流回路をモータに内臓し、機械的接点であるブラシを使用しないことからブラシレス（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ）ＤＣモータ（すなわち、ＢＬＤＣモータ、ＢＬモータ）と呼ばれることもある。
【０００４】
昨今、環境負荷軽減のために消費電力の削減が求められている。ヨーロッパでは、段階的に２０１３年から２０１５年に、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｅｎｅｒｇｙ−ｒｅｌａｔｅｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ（ＥｒＰ指令）が発効される。これは、入力容量１２５Ｗ〜５００ｋＷの製品に関してエネルギー効率改善を求めたものである。日本の製品やシステムでも、ヨーロッパに輸出する場合はこれに準拠することが必要となる。アメリカでもＥＮＥＲＧＹ  ＳＴＡＲ等が知られており、わが国でも温室効果ガスの排出削減のために、低消費電力が推進されている。
【０００５】
ＥＣモータは、大型のファンなどで一般的に使用されているＡＣモータと比較して、銅損、鉄損、その他損失が小さいうえ、スリップ損失が原理上発生しないため、約３０％損失が低減される。また、ＥＣモータは、ＤＣモータと比較しても比較的高価であるが、耐久性が高く、効率がよいという特徴を有する。そこで消費電力の削減のために、ＤＣ、ＡＣモータの代わりにＥＣモータをファンモータとして使用する要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０６６８９号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第２５０１０３３号明細書
【特許文献３】英国特許出願公開第２４５７５３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、ベローズやポテンショメータ等の機械的構造を利用して、ファン回転数を制御するファン回転制御装置が開示されている。具体的に、特許文献１に記載のファン回転制御装置は、冷媒をベローズ等の変位部材に導入し、冷媒圧力による変位部材の変位を拡大機構で拡大して可動端子を作動して、ポテンショメータの抵抗値を変化させ、この抵抗値の変化に応じた電気信号によりファンの回転数を制御する。この方式の機械式コントローラでは、圧力に対する回転数特性が機械構造により制限されており、使用環境に応じた最適な制御ができない。また、圧力検出機構と制御出力部が一体構造のためサイズが大きくなり、配管へ直接取り付ける場合は十分な空間が必要である。また、ファン回転数を調整する際に、回転数の指標がなく作業者の感覚のみで調整を行う必要がある。さらに、高圧と低圧を使用する場合には、複数種類のコントローラを用意する必要があるという問題点があった。
【０００８】
特許文献２には、ＥＣモータへ供給される電圧を変化させるための制御装置が開示されている。特許文献２に記載の制御装置は、パルス電圧および比例電圧の両方の制御信号を生成するように構成され、最小定格速度未満の速度で作動させる場合には、パルス電圧を使用してＥＣモータを作動させ、最小定格速度以上の速度で作動させる必要が生じると、自動的に制御信号がパルス電圧から比例電圧へ自動的に切り変わるように構成されている。しかしながら、特許文献２には、空調設備等の冷媒圧力に応じてファンモータの回転数を変化させる制御装置についての記載はない。
【０００９】
特許文献３には、ＥＣモータ等の電気モータ駆動ファンを制御するファン回転速度制御システム、あるいは、その方法が記載されている。特許文献３に記載のファン回転速度制御方法では、ファンの騒音を軽減するために、システム内の抵抗により変動する空気体積流量が評価され、ファンの回転速度は実質的に一定の予め設定された空気体積流量を与えるように制御される。また、このファン回転速度制御システムは、ファンの回転速度をモニタし、ファンの回転速度が予め設定された値よりも大きくないファン速度に制限するように構成されている。しかしながら、特許文献３にも、空調設備などの冷媒圧力に応じてファンモータの回転数を変化させる制御装置についての記載はない。
【００１０】
従って、本発明は、空調設備の凝縮後の冷媒を冷却するファンモータとして、消費電力を削減するためにＥＣモータを使用した場合に、機械式コントローラの問題点を解消するために、電子式コントローラを採用し、小型軽量化を達成し、制御の自由度を高め、且つ、取り付け性の改善を達成するＥＣファンモータ制御用コントローラ及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のＥＣファンモータ制御用コントローラは、冷媒を冷却するファンを駆動するＥＣモータを制御するＥＣファンモータ制御用コントローラであって、上記ＥＣモータあるいは外部からコントローラ内部の電気回路を駆動するためにＤＣ電源を供給する電源供給部と、凝縮後の上記冷媒の状態を検出するセンサからの信号を入力する信号入力部と、上記信号入力部からの信号に基づき、上記冷媒の圧力が低くなるに従い、上記ファンの回転数が低くなるように、上記ファンの回転数を演算するファン速度演算部と、上記ファン速度演算部で演算された上記ファンの回転数に対応する制御信号を上記ＥＣモータに出力する制御信号出力部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、上記センサは、上記冷媒の圧力を検出する圧力センサであるものとしてもよい。
【００１３】
また、上記センサは、上記冷媒の温度を検出する温度センサであるものとしてもよい。
【００１４】
また、上記ファンの回転数が制御される制御レンジを調節できる制御レンジ入力手段をさらに備え、上記ファン速度演算部は、上記制御レンジ入力手段により入力された制御レンジに基づき、上記ファンの回転数を演算するように構成されるものとしてもよい。
【００１５】
また、上記冷媒の圧力が異常と判断される圧力異常値を設定する圧力異常値入力手段と、上記冷媒の圧力が上記圧力異常値入力手段により入力された上記圧力異常値に達したときに警告を出力する警告出力手段とをさらに備えるものとしてもよい。
【００１６】
また、上記ファンの回転数を表示する表示装置をさらに備えるものとしてもよい。
【００１７】
また、上記ファン速度演算部は、イコールパーセント特性に従い上記ファンの回転数を演算するように構成されるものとしてもよい。
【００１８】
また、上記制御信号出力部は、ＰＷＭ制御信号を出力するように構成されるものとしてもよい。
【００１９】
また、上記制御信号出力部は、アナログ制御信号を出力するように構成されるものとしてもよい。
【００２０】
また、上記ファンの回転数が設定された最小値以下になると、上記設定された最小値の回転数で上記ファンを回転させるミニマムスピードモードを設定可能なミニマムスピードモード入力手段と、上記ファン速度演算部で演算された上記ファンの回転数が上記設定された最小値以下に達したとき、上記ミニマムスピードモードの場合には、上記設定された最小値の回転数で上記ファンを回転させるように構成されたミニマムスピードモード制御手段とを備えるものとしてもよい。
【００２１】
また、上記ファンの回転数が設定された最小値以下になると、上記ファンを停止させるカットオフモードを設定可能なカットオフモード入力手段と、上記ファン速度演算部で演算された上記ファンの回転数が上記設定された最小値以下に達したとき、上記カットオフモードの場合には、上記ファンを停止させるように構成されたカットオフモード制御手段とを備えるものとしてもよい。
【００２２】
また、上記電源供給部は、上記ＥＣモータがＡＣ電源で駆動される場合には、上記ＥＣモータから供給されるＤＣ電源をそのまま供給し、上記ＥＣモータがＤＣ電源で駆動される場合には、外部から供給されるＤＣ電源を内部の電源降圧部で降圧して供給するように構成されるものとしてもよい。
【００２３】
また、上記ＥＣファンモータ制御用コントローラは、上記センサと別体であるものとしてもよい。
【００２４】
また、上記ＥＣファンモータ制御用コントローラは、上記センサと一体であるものとしてもよい。
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の空調システムは、ＥＣファンモータ制御用コントローラを備え、上記ＥＣファンモータ制御用コントローラが上記センサと一体か別体かを選択できるように構成されることを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明のＥＣファンモータ制御方法は、冷媒を冷却するファンを駆動するＥＣモータを制御するＥＣファンモータ制御方法であって、上記ＥＣモータあるいは外部からコントローラ内部の電気回路を駆動するためにＤＣ電源を供給するステップと、上記凝縮後の冷媒の状態を検出するセンサからの信号を入力するステップと、上記センサからの信号に基づき、上記冷媒の圧力が高くなるに従い、上記ファンの回転数が高くなるように、上記ファンの回転数を演算するステップと、演算された上記ファンの回転数に対応する制御信号を上記ＥＣモータに出力するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のＥＣファンモータ制御用コントローラによれば、空調設備の凝縮後の冷媒を冷却するファンを駆動するＥＣモータの制御のために電子式コントローラを採用することにより、機械式コントローラの問題点を解消し、小型軽量化を達成し、制御の自由度を高め、且つ、取り付け性の改善を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラが適用される空調設備のシステム構成の概略を示す図である。
【図２】本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラの一例の外観を示す図である。
【図３】本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラの別の例の外観を示す図である。
【図４】本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラのシステムブロック図である。
【図５】本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラの制御フローチャートを示す図である。
【図６】制御信号出力部から出力されるＰＷＭ制御信号の信号波形を示す図である。
【図７】圧力センサから出力される圧力センサ出力特性と、制御信号出力部から出力される制御信号出力特性を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、制御信号出力部から出力される制御信号出力特性を示す図であって、リニア特性を示す図であり、図８（ｂ）は、イコールパーセント特性を示す図であり、図８（ｃ）は、変曲特性を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、ミニマムスピードモード及びカットオフモードを説明する図であり、図９（ｂ）は、制御信号出力特性の比例帯の傾斜を可変させる制御を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラが適用される空調設備１００のシステム構成の概略を示す図である。
【００３１】
図１において、空調設備１００は、冷媒を圧縮する圧縮器１０１と、室外熱交換器１０２と、高温高圧の液化した冷媒を急速に断熱膨張させ圧力と温度を下げる絞り弁としての役割を果たす膨張弁１０３と、室内熱交換器１０４と、四方切換弁１０５と、これらを接続する冷媒配管１０６とを主に備える。空調設備１００は、四方切換弁１０５を切り換えて、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換えて使用される。冷房サイクルの場合には、室外熱交換器１０２は、圧縮した高温、高圧の気体の冷媒を冷やして熱を奪い液体にさせる凝縮器として使用され、室内熱交換器１０４は、冷媒をこの中で蒸発させて、その時必要な蒸発潜熱を周囲から吸収する蒸発器として使用される。逆に暖房サイクルの場合には、室外熱交換器１０２は蒸発器として、室内熱交換器１０４は凝縮器として使用される。なお、室外に設置される圧縮器１０１と、室外熱交換器１０２と、膨張弁１０３等は、一体としてコンデンシングユニットとも呼ばれる室外機の構成としてもよい。また、本実施形態では、空調設備１００として、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能なエア・コンディショナ等に適用するものとしたが、冷房サイクルのみの冷凍機等に適用するものとしてもよい。
【００３２】
空調設備１００の室外熱交換器１０２では、冷媒圧力を適正状態に制御する必要があり、冷房サイクル時に凝縮後の冷媒を冷却するために空冷式の場合、ファン１１１を回転させる。一般に、このような凝縮器冷却用のファン１１１は、１００％駆動させることが基本となるが、例えば、夜など外気温が下がり冷媒圧力が下がりすぎることを防ぐために、コントローラによりファンの回転数を落とし、圧力を一定に保つ必要がある。本発明のＥＣファンモータ制御用コントローラ１１４は、圧力センサ１１３により検出された凝縮後の冷媒の圧力に従いファン回転数が制御され、ＥＣモータ１１２を駆動してファン１１１を回転させる。ファン１１１、ＥＣモータ１１２、圧力センサ１１３、及び、ＥＣファンモータ制御用コントローラ１１４は、室外機と一体として取り付けられるものとしてもよく、またそれぞれ別々に後付けするものとしてもよい。また、本実施形態では、圧力センサ１１３により凝縮後の冷媒の状態を検出するものとしたが、これには限定されず、温度センサで凝縮後の冷媒の状態を検出するものとしてもよい。
【００３３】
図２は、本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラの一例２００の外観を示す図である。
【００３４】
図２において、ＥＣファンモータ制御用コントローラ２００は、制御部２０１と、圧力センサ２０２が別体となっており、圧力センサ２０２からの圧力検出信号が信号線２０３を介して制御部２０１に伝達される。なお、制御部２０１と圧力センサ２０２を別体にすることにより、配管に取り付けるユニットが圧力センサ２０２のみですむので、配管周りのスペースが狭い場所でも圧力センサ２０２のみを配管に取り付けることができるという効果がある。なお、制御部２０１は、パネルフレームや制御盤に自由に設置することができる。制御部２０１には、ＬＥＤ等の点滅速度を変更することによりファン１１１の回転数を表示する回転数表示装置２０１ａと、冷媒の圧力が圧力異常値に達した場合にＬＥＤ等が点灯する警告表示装置２０１ｂと、以下で詳細に説明するように、ファン１１１の回転数が制御される圧力レンジなどの制御レンジを調節でき、または、冷媒の圧力が異常と判断される圧力異常値を設定できる調節つまみである設定入力装置２０１ｃとを備える。
【００３５】
例えばファン１１１の回転数が所定の回転数に達したことを回転数表示装置２０１ａの点滅で確認した状態で、調節つまみである設定入力装置２０１ｃを回すことにより冷媒の圧力値を調節できるようにすれば、ファン１１１の回転数が制御される制御レンジを調節できる。なお、ここでは、設定入力装置２０１ｃとして、調節つまみを使用するものとしたが、トリマーやポテンショメータ等を使用してもよい。また、圧力が異常と判断される場合としては、ファン１１１の回転数が１００％であるにも係らず圧力が上昇する場合や、例えば、制御部２０１、圧力センサ２０２、または、信号線２０３の断線やショート等により圧力値が異常となり、圧力センサ２０２からの圧力信号値が圧力設定値とかけ離れている場合などがある。
【００３６】
図３は、本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラの別の例３００の外観を示す図である。
【００３７】
図３において、ＥＣファンモータ制御用コントローラ３００は、圧力センサ部３０２を組み込んだ一体の形状を有している。なお、このように一体の形状とすることにより、取り付けスペースが許容される場合には、一度の取り付けでＥＣファンモータ制御用コントローラ３００を取り付けることができる。ＥＣファンモータ制御用コントローラ３００は、圧力センサ部３０２から入力された冷媒の圧力値や、ファン１１１の回転数、あるいは、冷媒温度などを表示可能な表示装置３０１と、各種設定入力が可能な複数の設定入力装置３０３ａ乃至３０３ｆとを備える。表示装置３０１は、ここではセグメント表示で数字が表示されるものを適用したが、冷媒の圧力値やファン１１１の回転数などを表示できればこれには限定されない。複数の設定入力装置３０３ａ乃至３０３ｆとしては、表示装置３０１に冷媒の圧力を表示させる圧力スイッチ３０３ａ、ファン１１１の回転数を表示する出力スイッチ３０３ｂ、設定モードへ以降させ、各種設定値を表示させる設定スイッチ３０３ｃ、後述する図６に示すＰＷＭ制御信号と、ファン１１１の回転数に対応して制御信号が比例的に変化するアナログ制御信号などを切り換えるファン制御信号モードを入力するＰＷＭスイッチ３０３ｄ、設定内容を確定する決定スイッチ３０３ｅ、設定値を上下に変更する上下スイッチ３０３ｆ等があるが、これには限定されない。
【００３８】
図４は、本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラのシステムブロック図４００である。
【００３９】
図４において、システムブロック図４００には、ＥＣファンモータ制御用コントローラ４１０と、外部電源４０１と、ＥＣモータ４０２と、パソコン等の外部制御部４０３と、冷媒配管４０４が主に含まれる。ＥＣファンモータ制御用コントローラ４１０には、冷媒配管４０４から圧力センサ４１６により検出された冷媒の圧力に基づきファン１１１の回転数を演算すること等を行う演算部４１１と、演算部４１１で演算されたファン１１１の回転数に対応する制御信号をＥＣモータ４０２に出力する制御信号出力部４１２と、スイッチまたはトリマー等が含まれる設定入力部４１３と、セグメント表示、ＬＥＤ点滅等が含まれる表示部４１４と、外部制御部４０３と例えばＲＳ４８５等を介して信号の送受信を行う外部通信部４１５が主に含まれる。なお、圧力センサ４１６は、上述の図２、及び、図３に示したようにＥＣファンモータ制御用コントローラ４１０と一体であっても、別体であっても構わない。
【００４０】
ＥＣモータ４０２は、周知のように主にＡＣ電源で駆動されるが、ＤＣ電源での駆動も可能であり、本実施形態では、外部電源４０１としてＤＣ電源あるいはＡＣ電源を使用できるものとして説明する。外部電源４０１がＡＣ電源（例えば、ＡＣ２００〜２４０Ｖ、または、ＡＣ１００〜１２０Ｖ）の場合には、ＥＣモータ４０２に搭載された整流器により整流されたＤＣ電源（例えば０〜１０Ｖ）をＥＣモータ４０２の外部出力端子から取得し、コントローラの電気回路にそのまま供給する。外部電源４０１がＤＣ電源（例えば、ＤＣ２４〜４８Ｖ）の場合には、外部電源４０１をそのままコントローラに供給し、コントローラ内部のレギュレータ４１７により降圧して（例えば、ＤＣ１０Ｖ）コントローラ内部の電気回路に供給する。パソコン等の外部制御部４０３は、例えば、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆで設定入力可能な内容が送信できる。
【００４１】
図５は、本発明に係るＥＣファンモータ制御用コントローラの制御フローチャート５００を示す図である。
【００４２】
図５において、ステップＳ５０１において、圧力センサ１１３から圧力値が入力され、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０２において、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により圧力異常値が設定入力され、ステップＳ５０３において、ステップＳ５０１において取得した圧力値が圧力異常値を超えているか、あるいは、異常に低圧であるかが判断される。圧力値が異常であると判断されると、ステップＳ５０４に進み、図２、及び、図３に示した表示装置２０２ｂ、３０１等によりアラームが出力される。
【００４３】
ステップＳ５０３において、圧力値が異常でないことが判断されると、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０５において、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により、後述するファン１１１の回転数が制御される圧力レンジなどの制御レンジが調節される。ステップＳ５０６において、ステップＳ５０１で入力された圧力値と、ステップＳ５０５で調節された制御レンジに基づき、ファン１１１の回転数が演算され、ステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８において、ファン１１１の回転数が設定された最小値以下かどうかが判断され、ファン１１１の回転数が設定された最小値以下と判断されるとステップＳ５０９に進む。なお、ファン１１１の回転数の設定された最小値は、予めメモリ等に記憶された値（例えば最大回転数の１０％）でもよいし、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により入力されるものとしてもよい。
【００４４】
ステップＳ５０７において、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により、ステップＳ５０６で演算されたファン１１１の回転数が設定された最小値以下になった場合に、ファン１１１を設定された最小値の回転数で回転させるミニマムスピードモード、あるいは、ファン１１１を停止させるカットオフモードが設定され、ステップＳ５０９に進む。ステップＳ５０９において、ミニマムスピードモード、あるいは、カットオフモードのいずれかが設定されているかが判断され、ミニマムスピードモードの場合には、ステップＳ５１３に進み、設定された最小値の回転数でファン１１１を回転させるように制御信号が出力され、カットオフモードの場合には、ステップＳ５１０に進み、制御信号出力を零にして、ファン１１１を停止させる。
【００４５】
ステップＳ５０８において、ファン１１１の回転数が設定された最小値以下でないと判断されるとステップＳ５１２に進む。ステップＳ５１１において、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により、ＰＷＭ制御信号と、アナログ制御信号などを切り換えるファン制御信号モードが入力される。ステップＳ５１２において、ステップＳ５０６で演算されたファン１１１の回転数と、ステップＳ５１１により入力されたファン制御信号モードに基づき、制御信号がＥＣモータ１１２に出力され、ステップＳ５１４に進む。ステップＳ５１４において、図２、及び、図３に示した表示装置２０２ａ、３０１等にファン１１１の回転数を表示し、処理を終了する。
【００４６】
図６は、制御信号出力部４１２から出力されるＰＷＭ制御信号の信号波形を示す図である。
【００４７】
図６において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧［Ｖ］を示している。ＰＷＭ制御は、ファン１１１の回転数に対応して制御信号が比例的に変化するアナログ制御に対して、矩形パルスのパルス幅を調節することによりＥＣモータ１１２を駆動する電力を調節し、回転数を制御する制御方法である。図６に示すように、本実施形態では、周期は一定とし、ＯＮ時間を調節してパルス幅（０〜１００％）を調節する。
【００４８】
図７は、圧力センサ１１３から出力される圧力センサ出力特性と、制御信号出力部４１２から出力される制御信号出力特性を示す図である。
【００４９】
図７において、実線は制御信号出力特性を示し、点線は圧力センサ出力特性を示し、横軸は圧力［ＭＰａ］を示し、縦軸は制御信号出力特性の比率［％］と圧力センサ出力特性の電圧［Ｖ］をそれぞれ示している。圧力センサ出力特性（電圧［Ｖ］）は、検出される冷媒の圧力［ＭＰａ］に対して、直線的に変化する特性を有している。制御信号出力特性（比率［％］）は、冷媒の圧力が低くなるに従い、ファン１１１の回転数が低くなるように演算されるが、ここでは、後述する図８（ｂ）に示すイコールパーセント特性が示されている。図７に示すように、制御信号出力特性は、上述のように図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により、圧力に対して制御信号出力が比例的に制御される比例帯の圧力レンジなどの制御レンジを調節できる。これにより、凝縮器として使用される室外熱交換器１０２が交換された場合に、冷媒の最大凝縮圧力に合わせて、比例帯の制御レンジを調節することができ、効率よく冷媒を冷却することができる。なお、この調節は、例えば、回転数を確認し、所定の回転数になっていることを確認しながら、冷媒の圧力を設定することにより行うことができる。
【００５０】
図８（ａ）は、制御信号出力部４１２から出力される制御信号出力特性を示す図であって、リニア特性を示す図であり、図８（ｂ）は、イコールパーセント特性を示す図であり、図８（ｃ）は、変曲特性を示す図である。
【００５１】
図８（ａ）乃至図８（ｃ）において、縦軸は制御信号出力特性の比率［％］を示し、横軸は圧力［ＭＰａ］を示している。図８（ａ）に示すようにリニア特性は、直線に変化する特性を示し、図８（ｂ）に示すようにイコールパーセント特性は、半対数グラフ上で直線に変化する特性を示し、図８（ｃ）に示すように変曲特性は、直線が途中で折れ曲がる折れ線の特性を示している。このような制御信号出力特性は、最初から固定されているものとしてもよいし、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により変更できるものとしてもよい。また、このような特性を利用することにより、低回転領域において精度の高い制御が可能となり、低消費電力を達成することができる。
【００５２】
図９（ａ）は、ミニマムスピードモード及びカットオフモードを説明する図であり、図９（ｂ）は、制御信号出力特性の比例帯の傾斜を可変させる制御を示す図である。
【００５３】
図９（ａ）、及び、図９（ｂ）において、縦軸は制御信号出力特性の比率［％］を示し、横軸は圧力［ＭＰａ］を示している。図９（ａ）に示すように、上述したように、ミニマムスピードモードは、演算部４１１で演算されたファン１１１の回転数が設定された最小値以下に達したとき、設定された最小値の回転数でファン１１１を回転させるように制御するモードであり、カットオフモードは、演算部４１１で演算されたファン１１１の回転数が設定された最小値以下に達したとき、ファン１１１を停止させるように制御するモードである。これは、冷媒が低圧状態（低温状態）の場合には、できるだけ冷媒を冷却させないためにファン１１１を停止させるものである。本実施形態では、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により、ミニマムスピードモードあるいはカットオフモードを設定するものとしたが、予めミニマムスピードモードあるいはカットオフモードを固定するものとしてもよい。
【００５４】
図９（ｂ）に示すように、図２、及び、図３に示した設定入力装置２０１ｃ、３０３ａ乃至３０３ｆ等により、制御信号出力特性の比例帯の傾斜を可変させる制御を行うこともできる。これにより、昼と夜で外気温に温度差がある場合などに、冷媒の温度（圧力）にも差が出るため、比例帯の傾斜を変更してファンの制御モードを切り替えるなど、さらに幅広い制御を行うことができる。
【００５５】
以上説明したように、本発明のＥＣファンモータ制御用コントローラによれば、空調設備の凝縮後の冷媒を冷却するファンを駆動するＥＣモータの制御のために電子式コントローラを採用することにより、機械式コントローラの問題点を解消し、小型軽量化を達成し、制御の自由度を高め、且つ、取り付け性の改善を達成することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００  空調設備
１０１  圧縮器
１０２  室外熱交換器
１０３  膨張弁
１０４  室内熱交換器
１０５  四方切換弁
１０６、４０４  冷媒配管
１１１  ファン
１１２、４０２  ＥＣモータ
１１３、２０２、４１６  圧力センサ
１１４、２００、３００、４１０  ＥＣファンモータ制御用コントローラ
２０１  制御部
２０１ａ、２０１ｂ、３０１  表示装置
２０１ｃ、３０３ａ〜３０３ｆ  設定入力装置
２０３  信号線
３０２  圧力センサ部
４００  システムブロック図
４０１  外部電源
４０３  外部制御部
４１１  演算部
４１２  制御信号出力部
４１３  設定入力部
４１４  表示部
４１５  外部通信部
４１７  レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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