JP2003003989A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアコン電子制御装置２０の共通化を図るこ
とができる。 【解決手段】 エアコン電子制御装置２０は、第１の入
力信号Ｖ１に基づいて、最大デューテイ比Ｓｍａｘを決
定し、第２の入力信号Ｖ２に基づいて最小デューテイ比
Ｓｍｉｎを決定する。最大デューテイ比Ｓｍａｘ及び最
小デューテイ比Ｓｍｉｎとで規定される範囲内の、デュ
ーテイ比のパルス信号で、ブラシレスモータ１２を回転
駆動する。これにより、第１及び第２の入力信号Ｖ１、
Ｖ２を可変すれば、最大デューテイ比Ｓｍａｘと最小デ
ューテイ比Ｓｍｉｎとを可変できるため、この可変され
た最大デューテイ比Ｓｍａｘと最小デューテイ比Ｓｍｉ
ｎとの間の範囲内の、デューテイ比のパルス信号で、ブ
ラシレスモータ１２を回転させ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、最大回転数と最小
回転数との間の範囲でファンを回転させる送風装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用空調装置では、長寿命化を
図るため、ファンを回転駆動する電動機として、ブラシ
レスモータが採用されている。図１０に車両用空調装置
における、ブラシレスモータ１の駆動回路の電気回路構
成を示す。

【０００３】図１０において、ブラシレスモータ１に
は、モータ本体２を回転駆動するために駆動回路が内蔵
されており、この駆動回路は、エアコン電子制御装置
（Ａ／ＣＥＣＵ）３からのパルス信号に基づいてモータ
本体２を回転駆動する。

【０００４】ここで、モータ本体の回転数は、パルス信
号のデューテイ比Ｓ（図１０中、ハイレベル期間Ｔ１／
一周期Ｔ２）に比例する。このため、エアコン電子制御
装置（Ａ／Ｃ ＥＣＵ）３が、パルス信号のデューテイ
比Ｓを変えることにより、ブラシレスモータ１のモータ
回転数、すなわち、ファン送風量を変える。

【０００５】また、車両用空調装置には、その機種毎
（車両毎）に、ファン送風量の可変幅が設定されてい
る。これは、ファン送風量の可変幅が、車室内の形状毎
に異なるため、車両用空調装置が、車両の機種（車室内
の形状）に対応して良好な空気調和を行うためである。

【０００６】このように、ファン送風量の可変幅を車両
用空調装置に設定するために、エアコン電子制御装置３
には、モータ回転数の最大値と最小値が設定されてい
る。すなわち、エアコン電子制御装置３には、最大デュ
ーテイ比Ｓｍａｘと最小デューテイ比Ｓｍｉｎとが設定
されている。

【０００７】例えば、図１０に示すように、Ａ機種に
は、Ｓｍａｘ：７０％、Ｓｍｉｎ：２０％が設定されて
おり、Ｂ機種には、Ｓｍａｘ：８３％、Ｓｍｉｎ：２６
％が設定されている。

【０００８】このようにして、エアコン電子制御装置３
では、最大デューテイ比と最小デューテイ比とで規定さ
れる範囲内で、空調モードに応じてデューテイ比を決定
するとともに、この決定されたデューテイ比のパルス信
号でブラシレスモータ１を回転駆動させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の車両
用空調装置では、エアコン電子制御装置には、モータ回
転数の最大デューテイ比（最大値）と最小デューテイ比
（最小値）とが設定されている。このため、車両用空調
装置は、その機種に対応して良好な空気調和を行うもの
の、エアコン電子制御装置としては、車両の機種毎に異
なるものを用意する必要がある。

【００１０】このことが、エアコン電子制御装置の共通
化の妨げになるため、エアコン電子制御装置の高コスト
化を招いている。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑み、電動機の駆動
装置の共通化を図るようにした送風装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、ファン（１１）を回転
駆動する電動機（１２）と、電動機を回転駆動する駆動
装置（２０）とを具備し、駆動装置は、第１及び第２の
入力信号が入力される第１及び第２の入力手段（２０
０、２２０）と、入力された第１の入力信号に基づい
て、電動機の最大回転数を決定する第１の決定手段（２
１０）と、入力された第２の入力信号に基づいて、電動
機の最小回転数を決定する第２の決定手段（２３０）
と、最大回転数と最小回転数との間の範囲で回転させる
ように電動機を制御する制御手段（２７０）とを有する
ことを特徴とする。

【００１３】これにより、第１及び第２の入力信号を可
変すれば、最大回転数と最小回転数とを可変できる。従
って、当該可変された最大回転数と最小回転数との間の
範囲内で電動機を回転させ得る。従って、例えば、各車
両の機種に対応して駆動装置を用意する必要がなく、各
車両の機種に対応して駆動装置を共通化でき、低コスト
化、短納期化を図り得る。

【００１４】具体的には、請求項２に記載の発明では、
直列接続されて、共通の接続端子（２３ａ）から第１入
力信号を出力する第１及び第２の抵抗素子（Ｒ１、Ｒｍ
ａｘ）と、直列接続されて、共通の接続端子（２３ｂ）
から第２入力信号を出力する第３及び第４の抵抗素子
（Ｒ２、Ｒｍｉｎ）とを有することを特徴とする。

【００１５】これにより、第１及び第２の抵抗素子の少
なくとも一方の抵抗値を変えるとともに、第３及び第４
の抵抗素子の少なくとも一方の抵抗値を変えれば、第１
及び第２の入力信号を可変できるため、最大回転数と最
小回転数とを可変でき、最大回転数と最小回転数との間
の範囲を可変できる。従って、請求項１に記載の発明と
同様に、例えば、各車両の機種に対応して駆動装置を共
通化できる。

【００１６】ここで、請求項２に記載の発明では、抵抗
素子の値を変えることで、第１及び第２の入力信号を可
変できるため、最大回転数と最小回転数とをスムーズに
調整できる。

【００１７】例えば、請求項３に記載の発明のように、
第１及び第２の抵抗素子のうち少なくと一方として、抵
抗値を可変可能な可変抵抗素子を採用し、第３及び第４
の抵抗素子のうち少なくとも一方として、抵抗値を可変
可能な可変抵抗素子を採用してもよい。この場合、請求
項２に記載の発明に比べて、最大回転数と最小回転数と
をより、一層、スムーズに調整できる。

【００１８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき説明する。図１〜図９は一実施形態を示
し、図１は空調装置（送風装置）が搭載された状態の斜
視図、図２は、空調装置の部分断面図である。

【００２０】図１において、本実施形態の空調装置１０
０は、例えば、バスの車室内の空調を行うもので、空調
装置の通風系のうち送風ユニット１０は、車室内前部の
計器盤（図示せず）下方に設置される。

【００２１】図２において、送風ユニット１０は、空気
流を発生するファン１１と、このファン１１の下方に配
置されてファン１１を駆動するブラシレスモータ１２
と、上記ファン１１を収納配置する送風機のケース１３
とを有する。

【００２２】なお、送風ユニット１０の空気流れ下流側
には、冷却用熱交換器をなすエバポレータ（図示せ
ず）、加熱用熱交換器をなすヒータコア（図示せず）等
が配設されている。エバポレータは、図示しない圧縮
機、凝縮器、受液器、減圧器とともに配管結合された周
知の冷凍サイクルを構成するものであり、送風空気を冷
却除湿する。ヒータコアは、自動車エンジンからの温水
（冷却水）を熱源として送風空気を加熱するものであ
る。

【００２３】次に、送風ユニット１０のブラシレスモー
タ１２を駆動する駆動システムにつき図３、図４を参照
して説明する。図３は、駆動システムの概略的電気回路
構成を示すブロック図である。

【００２４】図３において、駆動システムは、２つのエ
アコン電子制御装置２０を備え、エアコン電子制御装置
２０は、それぞれ、各ブラシレスモータ１２をパルス信
号で回転駆動する。

【００２５】また、エアコン電子制御装置２０には、個
々に、抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎが、接続されてい
る。これら抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎは、後述する如
く、最大デューテイ比Ｓｍａｘと最小デューテイ比Ｓｍ
ｉｎとを選択する。なお、図３中、Ｈ１、Ｈ２は、ヒュ
ーズである。

【００２６】以下、ブラシレスモータ１２とエアコン電
子制御装置２０との構成につき図４を参照して説明す
る。図４は、ブラシレスモータ１２とエアコン電子制御
装置２０との構成を示すブロック図である。

【００２７】ブラシレスモータ１２は、モータ本体１２
ａ及び駆動回路１２ｂを有し、駆動回路１２ｂは、エア
コン電子制御装置２０からのパルス信号に基づいてモー
タ本体１２ａを回転駆動する。但し、モータ本体１２ａ
の回転数は、パルス信号のデューテイ比Ｓに比例する。

【００２８】また、エアコン電子制御装置２０は、マイ
クロコンピュータ（ＭＰＵ）２１、メモリ２２、及び、
短絡保護用の抵抗素子Ｒ１、Ｒ２を備える。

【００２９】マイクロコンピュータ２１には、室内温度
信号（室内温度）、設定温度信号（設定温度）、第１及
び第２の入力信号Ｖ１、Ｖ２等が入力されており、マイ
クロコンピュータ２１は、後述するモータ駆動処理を実
行する。メモリ２２には、モータ駆動処理のコンピュー
タプログラムに加えて、後述にて詳細を述べるマップデ
ータ等を記憶する。

【００３０】抵抗素子Ｒ１は、抵抗素子Ｒｍａｘととも
に直列接続されて、その共通端子２３ａから第１の入力
信号Ｖ１を分圧信号として出力する。また、抵抗素子Ｒ
２は、抵抗素子Ｒｍｉｎとともに直列接続されて、その
共通端子２３ｂから第２の入力信号Ｖ２を分圧信号とし
て出力する。

【００３１】ここで、抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎは、
それぞれ、車両の機種（本実施形態のエアコン電子制御
装置２０が搭載された）に対応付けられており、第１及
び第２の入力信号Ｖ１、Ｖ２は、車両の機種に対応付け
られている。

【００３２】以下、マイクロコンピュータ２１における
モータ駆動処理について図５を参照して説明する。図５
は、モータ駆動処理を示すフローチャートである。

【００３３】先ず、第１の入力信号Ｖ１を検出するとと
もに、この検出された第１の入力信号Ｖ１に基づいて最
大デューテイ比Ｓｍａｘ（最大回転数）を決定する（ス
テップ２００、２１０）。

【００３４】ここで、メモリ２２には、複数個の最大デ
ューテイ比が、第１の入力信号Ｖ１の各信号値に対応付
けて記憶されている。複数個の最大デューテイ比は、各
車両の機種に対応付けられたもので、上記記憶された複
数個の最大デューテイ比のうち、上記検出された第１の
入力信号Ｖ１に対応する最大デューテイ比Ｓｍａｘを選
択する。

【００３５】次に、第２の入力信号Ｖ２を検出するとと
もに、この検出された第２の入力信号Ｖ２に基づいて最
小デューテイ比Ｓｍｉｎ（最小回転数）を決定する（ス
テップ２２０、２３０）。

【００３６】ここで、メモリ２２には、複数個の最小デ
ューテイ比が、第２の入力信号Ｖ２の各信号値に対応付
けて記憶されている。複数の最小デューティ比Ｓｍｉｎ
は、各車両の機種に対応付けられたもので、上記記憶さ
れた複数個の最小デューテイ比のうち、上記検出された
第２の入力信号Ｖ２に対応する最小デューテイ比Ｓｍｉ
ｎを選択する。

【００３７】次に、デューテイ比の切替ステップ幅（以
下、ステップ幅Ａという）を算出する（ステップ２４
０）。

【００３８】本実施形態では、デューテイ比は、例え
ば、１５段階で可変される。このため、ステップ幅Ａ
は、最大デューテイ比Ｓｍａｘと最小デューテイ比Ｓｍ
ｉｎとの差を求めるとともに、この差を数字「１５」で
除算することで求められる｛Ａ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉ
ｎ）／１５｝。なお、デューテイ比は、１５段階以外の
段階で可変されてもよい。

【００３９】次に、室内温度信号と設定温度信号とによ
って、室内温度と設定温度との温度差（以下、計算温度
ｔ０という）を求め、この計算温度ｔ０に基づいて空調
モード（モータ回転数）を選択する（ステップ２５
０）。

【００４０】ここで、メモリ２２には、図６、図７に示
すマップデータが記憶されており、図６において、計算
温度ｔ０に各空調モードＭ１５、Ｍ１４…Ｍ１が階段状
に対応している。このため、各空調モードＭ１５、Ｍ１
４…Ｍ１から計算温度ｔ０に対応する空調モードを選択
する。

【００４１】なお、図６において、計算温度ｔ０の上昇
時と下降時とでは、ヒステリシス特性を有する。また、
図６に示すマップデータは、外気温及び日射量で補正し
てもよい。

【００４２】図７において、各空調モードＭ１５、Ｍ１
４…Ｍ１には、それぞれ、モータ回転数ＬＯ、ＭＤ１３
…ＨＩが対応付けられおり、モータ回転数ＬＯ、ＭＤ１
３…ＨＩには、そのパルス信号のデューテイ比Ｓｍｉ
ｎ、Ｓ１３…Ｓｍａｘがそれぞれ対応付けられている。

【００４３】このため、上述の如く、計算温度ｔ０に基
づいて空調モードを選択することにより、この選択され
た空調モードに対応して、モータ回転数、パルス信号の
デューテイ比Ｓを求め得る。

【００４４】例えば、デューテイ比Ｓとして、図７に示
すように、デューテイ比Ｓ３が求められたとき、このデ
ューテイ比Ｓ３は、最大デューテイ比Ｓｍａｘから３ス
テップ下の値であるため、数式１に示す如く、求めるこ
とができる（ステップ２６０）。

【００４５】

【数式１】Ｓ３＝Ｓｍａｘ−Ａ×３ 次に、ステップ２６０で求められたデューテイ比Ｓで、
パルス信号を、ブラシレスモータ１２に出力する（ステ
ップ２７０）。このため、駆動回路１２ｂは、そのパル
ス信号のデューテイ比Ｓに比例する回転数でモータ本体
１２ａを回転駆動する。これにより、ファン１１は、デ
ューテイ比Ｓ（車両の機種）に対応して送風を発生でき
る。

【００４６】以下、本実施形態の特徴について述べる。
すなわち、ファン１１を回転駆動するブラシレスモータ
１２と、ブラシレスモータ１２を回転駆動するエアコン
電子制御装置２０とを具備し、エアコン電子制御装置２
０は、第１の入力信号Ｖ１に基づいて、最大回転数を最
大デューテイ比Ｓｍａｘとして決定するとともに、第２
の入力信号Ｖ２に基づいて最小回転数として最小デュー
テイ比Ｓｍｉｎを決定する。さらに、最大デューテイ比
Ｓｍａｘ及び最小デューテイ比Ｓｍｉｎとで規定される
範囲内の、デューテイ比のパルス信号で、ブラシレスモ
ータ１２を回転駆動する。

【００４７】これにより、第１及び第２の入力信号Ｖ
１、Ｖ２を可変すれば、最大デューテイ比Ｓｍａｘと最
小デューテイ比Ｓｍｉｎとを可変できる。従って、この
可変された最大デューテイ比Ｓｍａｘと最小デューテイ
比Ｓｍｉｎとの間の範囲内の、デューテイ比のパルス信
号で、ブラシレスモータ１２を回転させ得る。

【００４８】これにより、エアコン電子制御装置２０を
車両の機種毎に用意する必要がなく、各車両の機種に対
応してエアコン電子制御装置２０を共通化を図ることが
でき、低コスト化、短納期化を図り得る。

【００４９】ここで、第１及び第２の入力信号Ｖ１、Ｖ
２を発生するために、抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎを採
用しているため、抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎをそれぞ
れの抵抗値を変るだけ、最大デューテイ比Ｓｍａｘと最
小デューテイ比Ｓｍｉｎを可変できる。

【００５０】これに対して、第１及び第２の入力信号Ｖ
１、Ｖ２を発生するにあたり、コンピュータ等を採用
し、第１及び第２の入力信号Ｖ１、Ｖ２の各値をメモリ
２２に記憶させることもできるが、コンピュータ等を採
用する必要があるため、手間がかかる。そこで、本実施
形態のように、抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎを採用すれ
ば、第１及び第２の入力信号Ｖ１、Ｖ２の調整をスムー
ズに行うことができる。

【００５１】例えば、図９（ａ）に示す空調装置の機種
αでは、抵抗素子ＲＭＡＸ、ＲＭＩＮを採用して、最大
デューテイ比ＳＭＡＸ（＝Ｔ１／Ｔ２）と最小デューテ
イ比ＳＭＩＮ（Ｔ１１／Ｔ２１）を得ることができる。

【００５２】一方、図９（ｂ）に示す空調装置の機種β
では、最大デューテイ比Ｓ’ｍａｘ（＝Ｔ１’／Ｔ
２’）と最小デューテイ比Ｓ’ｍｉｎ（＝Ｔ１１’／Ｔ
２１’）を必要とするが、抵抗素子ＲＭＡＸ、ＲＭＩＮ
から抵抗素子Ｒ’ＭＡＸ、Ｒ’ＭＩＮに変えるだけで対
応できる。このため、空調装置が、機種α、βのいずれ
でであっても、エアコン電子制御装置２０を共通化でき
る。

【００５３】なお、本発明の実施にあたり、抵抗素子Ｒ
ｍａｘ、Ｒｍｉｎの少なくとも一方として、抵抗値を可
変可能な可変抵抗素子を採用してもよい。これにより、
抵抗素子Ｒｍａｘ、Ｒｍｉｎの抵抗値、最大デューテイ
比Ｓｍａｘ、最小デューテイ比Ｓｍｉｎを、より、一
層、スムーズに調整できる。

【００５４】さらに、本実施形態では、パルス信号のデ
ューテイ比でブラシレスモータの回転数を定める例につ
き説明したが、これに限らず、このようなブラシレスモ
ータ以外の電動機を採用してもよい。

【００５５】この場合、パルス信号のデューテイ比に代
えて、パルス信号の周期幅や信号電圧値を採用してよ
く、第１及び第２の入力信号Ｖ１、Ｖ２によって、パル
ス信号の周期幅の最大値、最小値、若しくは、信号電圧
値の最大値、最小値が定めることになる。

【００５６】以下、モータ回転数、パルス信号、及び抵
抗素子との関係について補足説明する。駆動回路１２ｂ
は、上述の如く、デューテイ比Ｓに比例する回転数で、
モータ本体１２ａを回転駆動する。例えば、デューテイ
比Ｓとモータ回転数とでは、数式２に示す関係がある場
合、必要な、最大回転数及び最小回転数が決定すれば、
下記に示す数式２よって、最大デューテイ比Ｓｍａｘと
最小デューテイ比Ｓｍｉｎが分かる。また、モータ回転
数と抵抗素子との間に、図８（ａ）に示す関係がある場
合、必要な、最大回転数及び最小回転数とが決定すれ
ば、最大回転数及び最小回転数とに対応する各抵抗値を
求めることができる。

【００５７】

【数２】Ｎ＝４８×Ｓ（％）−８０ なお、Ｎは、回転数（ｒｐｍ）、図８（ｂ）は抵抗値の
代表的な値である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用空調装置の一実施形態を示す斜
視図である

【図２】上記一実施形態の送風ユニット１０の断面図で
ある。

【図３】上記一実施形態の電気回路構成を示す図であ
る。

【図４】図３に示すエアコン電子制御装置の電気回路構
成を示す図である。

【図５】図４に示すマイクロコンピュータの作動を示す
フローチャートである。

【図６】図３のマイクロコンピュータの作動の説明する
ための図である。

【図７】図３のマイクロコンピュータの作動の説明する
ための図である。

【図８】抵抗素子、モータ回転数、及びパルス信号の関
係を説明するための図である。

【図９】上記一実施形態の効果を説明する為の図であ
る。

【図１０】従来のエアコン電子制御装置を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１２…ブラシレスモータ、２０…エアコン電子制御装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H021 AA01 AA08 BA06 BA11 CA07 CA09 DA07 EA12 3H045 AA06 AA09 AA12 AA27 AA31 BA12 BA19 BA31 CA21 CA23 DA08 DA46 EA38 3L011 AU00 3L061 BE04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファン（１１）を回転駆動する電動機
   （１２）と、 前記電動機を回転駆動する駆動装置（２０）とを具備
   し、 前記駆動装置は、 第１及び第２の入力信号が入力される第１及び第２の入
   力手段（２００、２２０）と、 前記入力された第１の入力信号に基づいて、前記電動機
   の最大回転数を決定する第１の決定手段（２１０）と、 前記入力された第２の入力信号に基づいて、前記電動機
   の最小回転数を決定する第２の決定手段（２３０）と、 前記最大回転数と前記最小回転数との間の範囲内で回転
   させるように前記電動機を制御する制御手段（２７０）
   とを有することを特徴とする送風装置。
2. 【請求項２】 直列接続されて、共通の接続端子（２３
   ａ）から前記第１入力信号を出力する第１及び第２の抵
   抗素子（Ｒ１、Ｒｍａｘ）と、 直列接続されて、共通の接続端子（２３ｂ）から前記第
   ２入力信号を出力する第３及び第４の抵抗素子（Ｒ２、
   Ｒｍｉｎ）と、 を有することを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の抵抗素子のうち少な
   くと一方は、抵抗値を可変可能な可変抵抗素子であり、 前記第３及び第４の抵抗素子のうち少なくとも一方は、
   抵抗値を可変可能な可変抵抗素子であることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の送風装置。