JP2004012099A

JP2004012099A - 屋外設置型冷却ユニット

Info

Publication number: JP2004012099A
Application number: JP2002170138A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okubo; 大久保　温; Akio Higuchi; 樋口　昭夫
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】発電機動作するモータの発生電圧により制御装置が故障するのを防止する。
【解決手段】制御装置５０の出力側に互いに並列接続され、かつ、発電機動作可能な複数台のモータＭＡ，ＭＢと、これらのロータにそれぞれ連結されたファンＦＡ，ＦＢと、これらの通風経路に配置された熱交換器１１０とを備えた屋外設置型冷却ユニットに関する。通常運転時の各ファンＦＡ，ＦＢによる熱交換器１１０に対する風向４０１，４０２を異ならせ、外部からの単一方向の風力により各ファンＦＡ，ＦＢを強制的に回転させた際に生じるモータＭＡ，ＭＢの発生電圧を互いに打ち消し合うようにする。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコンや冷凍装置の屋外機等に使用される屋外設置型冷却ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、省エネルギーを目的として、エアコンや冷凍装置の屋外機に使用される冷却ユニットのファン駆動用モータとして、従来の誘導モータから、機械的な騒音や電気的ノイズを発生せず、長寿命かつ高効率であるＤＣブラシレスモータや、同期モータを採用することが増えてきている。この種のモータは、通常、内部のロータに永久磁石を使用している。また、これらのモータは、一般に５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用電源に直接接続して運転することができず、インバータ等の制御装置に接続して運転されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにこの種のモータは永久磁石を使用しているため、ロータを外部から回転させると発電機として動作し、ステータコイルには印加電圧を上回る誘起電圧が発生する。
一方、エアコンや冷凍装置の冷却ユニットは、屋外機としてビルの屋上などに設置されることが多い。
【０００４】
ここで、図５はこの種の屋外設置型の冷却ユニット１００を示しており、ＭＡ，ＭＢは並列接続されたＤＣブラシレスモータ等のモータ、ＦＡ，ＦＢはファン、１１０はファンＦＡ，ＦＢにより形成される通風経路に設置された熱交換器である。通常、ファンのひねり（ねじれの向き）は同一であり、モータＭＡ，ＭＢが同一方向（矢印３０１）に回転すると同一方向（矢印４０１）の風が発生するようになっている。
【０００５】
しかるに、台風などによる強風が冷却ユニット１００に当たってファンＦＡ，ＦＢを強制的かつ同一方向に高速回転させた場合、発電機動作する各モータＭＡ，ＭＢのステータコイルには互いに同位相の高電圧が誘起され、これらの電圧は相殺されることなく制御装置に印加される。
このため、各モータＭＡ，ＭＢからの発生電圧が制御装置の許容電圧を超えると制御装置を故障させるおそれがあった。
【０００６】
そこで本発明は、強風によって複数台のモータが発電機動作した場合でも制御装置に高電圧を印加することなく制御装置を保護可能とした屋外設置型冷却ユニットを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、モータ駆動用の制御装置の出力側に互いに並列接続され、かつ、発電機動作可能な複数台のモータと、これらのモータのロータにそれぞれ連結されたファンと、これらのファンにより形成される通風経路に配置された熱交換器と、を備えた屋外設置型冷却ユニットにおいて、通常運転時の各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせ、外部からの単一方向の風力により各ファンを強制的に回転させた際に生じる各モータの発生電圧を互いに打ち消し合うようにしたものである。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した屋外設置型冷却ユニットにおいて、通常運転時に正転するモータ及び逆転するモータを設けることにより、各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせるものである。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した屋外設置型冷却ユニットにおいて、各ファンのひねりを異ならせることにより、通常運転時における各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせるものである。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項１に記載した屋外設置型冷却ユニットにおいて、熱交換器をモータの台数に応じて分割すると共に、これらの分割された熱交換器を異なる位置に配置して各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の各実施形態に使用されるモータ駆動装置の回路構成図であり、並列接続された２台のＤＣブラシレスモータＭＡ，ＭＢを１台の制御装置５０によって駆動する場合のものである。
【００１２】
図１において、Ｅは直流電源、Ｔ１〜Ｔ６は三相ブリッジ接続された半導体スイッチング素子、Ｕ，Ｖ，Ｗは三相ブリッジ回路の各相出力端子である。
出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗには同一構成のＤＣブラスレスモータＭＡ，ＭＢが並列に接続されており、それぞれに設けられたホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷはロータ位置検出回路２１，２２に接続されている。なお、１１はステータ、１２は永久磁石を有するロータである。
【００１３】
上記検出回路２１，２２から出力される各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号は信号演算回路４０に入力され、各ロータ位置検出信号の位相に応じた制御信号が演算される。この制御信号はスイッチング信号発生回路３０に送られ、ロータの位置に応じてスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６を適切なタイミングでオン・オフさせるためのスイッチング信号が作成されることになる。
【００１４】
なお、信号演算回路４０としては種々の構成が考えられるが、例えば、特願２００１−２２２４１２に記載されているように、各モータＭＡ，ＭＢごとにロータ位置検出信号がすべての相にわたって変化しないロータ回転角で切り換えたロータ位置検出信号を制御信号として出力するものや、特願２００１−３８７６７１に記載されているように、各モータＭＡ，ＭＢのロータ位置検出信号の論理積を制御信号として出力するものが考えられるが、その回路構成は特に限定されるものではない。
【００１５】
いずれにしても、制御装置５０としては、並列接続された複数台のモータであって外部からの風力により発電機動作が可能なモータのロータ位置に応じて、所定のタイミングでスイッチング素子をスイッチング動作させることにより、モータのステータコイルに電流を流す機能を持っていれば良い。
【００１６】
次に、図２は本発明の第１実施形態に係る冷却ユニット１０１を示している。この第１実施形態は、請求項１及び請求項２の発明に相当するものである。
図２の冷却ユニット１０１において、モータＭＡ，ＭＢは図１の制御装置５０により駆動されるもので、互いに並列に接続されている。これらのモータＭＡ，ＭＢにはファンＦＡ，ＦＢがそれぞれ連結されており、ファンＦＡ，ＦＢの前方には熱交換器１１０が配置されている。
【００１７】
ここで、両モータＭＡ，ＭＢの回転方向３０１，３０２は互いに逆方向になっており、これに応じて通常運転時はファンＦＡ，ＦＢの回転により熱交換器１１０を通過する風向４０１，４０１も逆方向になっている。なお、モータＭＡ，ＭＢの回転方向を逆にすることは、例えばステータコイルの巻き方を逆にする等の手段により容易に実現可能である。
また、通常運転時（モータＭＡ，ＭＢが互いに逆方向に回転する時）は、ステータコイルの誘起電圧、すなわちモータＭＡ，ＭＢの発生電圧は同位相である。
【００１８】
上記のような構成により、外部からの単一方向（ファンＦＡ，ＦＢの両方に対して同一方向）の強風がファンＦＡ，ＦＢに当たって両モータＭＡ，ＭＢが同一方向に強制的に回転させられ、発電機動作した場合、両モータＭＡ，ＭＢの発生電圧は逆位相となって打ち消されるため、外部に現れない。
従って、制御装置５０に過大な電圧が印加されることによる故障の心配もない。
【００１９】
図３は、本発明の第２実施形態に係る冷却ユニット１０２を示すものである。この第２実施形態は、請求項１及び請求項３の発明に相当する。
この実施形態では、モータＭＡ，ＭＢの回転方向３０１は同一であるがファンＦＡ，ＦＢのひねり（ねじれの向き）が逆になっており、通常運転時はモータＭＡ，ＭＢが同一方向３０１に回転することによって熱交換器１１０を通過する風向４０１，４０２が互いに逆となっている。また、このとき、モータＭＡ，ＭＢのステータコイルの発生電圧は同位相である。
【００２０】
外部からの単一方向の強風がファンＦＡ，ＦＢに当たると両モータＭＡ，ＭＢは互いに逆方向に回転することになり、発電機動作によって両モータＭＡ，ＭＢの発生電圧は逆位相となって打ち消されるため、外部に現れない。
よって、この実施形態においても、制御装置５０に過大な電圧が印加されるおそれがない。
【００２１】
図４は、本発明の第３実施形態に係る冷却ユニット１０３を示している。この第３実施形態は、請求項１及び請求項４の発明に相当するものである。
この実施形態では、第１，第２実施形態で単一であった熱交換器をモータ数に応じて分割して熱交換器１２０，１３０とし、熱交換器１２０、モータＭＡ、ファンＦＡの組と、熱交換器１３０、モータＭＢ、ファンＦＢの組とが互いに逆向きに配置されている。
【００２２】
また、通常運転時には、両モータＭＡ，ＭＢが同一方向３０１に回転して熱交換器１２０，１３０を通過する風向４０１，４０２が互いに逆向きになるように構成されており、このとき、両モータＭＡ，ＭＢの発生電圧は同位相となっている。
なお、この実施形態では通常運転時に風向４０１，４０２が互いに逆向きになればよいから、この状態を、両モータＭＡ，ＭＢを互いに逆回転させたりファンＦＡ，ＦＢのねじれを互いに逆にすることによって実現しても良い。
【００２３】
この実施形態によれば、外部からの単一方向の強風がファンＦＡ，ＦＢに当たると両モータＭＡ，ＭＢは互いに逆方向に回転することになり、発電機動作による両モータＭＡ，ＭＢの発生電圧は逆位相となって打ち消されるため、外部に現れない。
従って、この実施形態においても、制御装置５０に過大な電圧が印加されるおそれがないものである。
【００２４】
なお、上記実施形態では２台のＤＣブラシレスモータを並列運転する場合について説明したが、本発明は、並列接続された複数台のモータが発電機動作した場合に各モータの発生電圧が打ち消されて制御装置５０側に高電圧が印加されないようにすることを目的とするものであるから、モータの台数は特に限定されることはない。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、強風によって発電機動作する複数台のモータの発生電圧により制御装置に高電圧が印加されるおそれがなく、制御装置の故障や破壊を防いで信頼性の高い屋外設置型冷却ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に使用されるモータ駆動装置の回路構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態の説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態の説明図である。
【図５】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
Ｅ　直流電源
Ｔ１〜Ｔ６　スイッチング素子
Ｕ，Ｖ，Ｗ　出力端子
ＭＡ，ＭＢ　ＤＣブラシレスモータ
ＣＵ，ＣＶ，ＣＷ　コイル
ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ　ホール素子
ＦＡ，ＦＢ　ファン
１１　ステータ
１２　ロータ
２１，２２　ロータ位置検出回路
３０　スイッチング信号発生回路
４０　信号演算回路
５０　制御装置
１０１，１０２，１０３　冷却ユニット
１１０，１２０，１３０　熱交換器
３０１，３０２　回転方向
４０１，４０２　風向

Claims

モータ駆動用の制御装置の出力側に互いに並列接続され、かつ、発電機動作可能な複数台のモータと、これらのモータのロータにそれぞれ連結されたファンと、これらのファンにより形成される通風経路に配置された熱交換器と、を備えた屋外設置型冷却ユニットにおいて、
通常運転時の各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせ、外部からの単一方向の風力により各ファンを強制的に回転させた際に生じる各モータの発生電圧を互いに打ち消し合うようにしたことを特徴とする屋外設置型冷却ユニット。
請求項１に記載した屋外設置型冷却ユニットにおいて、
通常運転時に正転するモータ及び逆転するモータを設けることにより、各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせることを特徴とする屋外設置型冷却ユニット。
請求項１に記載した屋外設置型冷却ユニットにおいて、
各ファンのひねりを異ならせることにより、通常運転時における各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせることを特徴とする屋外設置型冷却ユニット。
請求項１に記載した屋外設置型冷却ユニットにおいて、
熱交換器をモータの台数に応じて分割すると共に、これらの分割された熱交換器を異なる位置に配置して各ファンによる熱交換器に対する風向を異ならせることを特徴とする屋外設置型冷却ユニット。