JP2009147998A - Inverter device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device continuously driving a smoke exhaustion apparatus as long as possible without driving a protective circuit in case of emergency such as a fire. <P>SOLUTION: The inverter device includes: a comparator 16 for comparing a detected temperature value detected by a temperature sensor 11 with a preset alarm level 12 of a temperature, and outputting the detected temperature value if it exceeds the alarm level 12; a comparator 17 for comparing a detection value detected by an overload sensor 13 with a preset alarm level 14 of an overload, and outputting an output value of the overload sensor 13 if it exceeds the alarm level 14; and a parameter setting device 15 for setting whether or not the inverter device is used for the smoke exhaustion apparatus. If the parameter setting device 15 sets the inverter device to be used for the smoke exhaustion device, the operation of the protective function relating to overheat and overload is disabled. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、火災発生等の非常時に作動する排煙装置用のファンを駆動する交流電動機を可変速制御するインバータ装置、あるいは、通常時は空調装置として動作し、非常時には排煙装置として動作する空調装置を兼ねた排煙装置用のファンを駆動する交流電動機を可変速制御するインバータ装置に関する。   The present invention operates as an inverter device for variable speed control of an AC motor that drives a fan for a smoke evacuation device that operates in an emergency such as the occurrence of a fire, or as an air conditioner during normal times, and as a smoke evacuation device during an emergency. The present invention relates to an inverter device that performs variable speed control of an AC motor that drives a fan for a smoke exhauster that also serves as an air conditioner.

一般に、高層ビル等の建築物においては、火災発生時における避難経路の安全性の確保と被害の拡大防止を図るために、居室の排煙を行なう各種の排煙装置が設置されており、排煙装置の排気ファン用の交流電動機をインバータ装置により駆動することが行なわれている（特許文献１）。
また、通常時は空気調和を行なうために動作し、火災発生等の非常時には排煙装置として動作する空調装置を兼ねた排煙装置も製品化されている。
近年、空調装置用の交流電動機は、省エネ等の目的からインバータ装置により可変速駆動される場合が多くなってきている。通常、インバータ装置は、周囲温度や負荷条件がそれぞれ個別に規定している使用条件を超えた場合に破損や暴走等の予期せぬ動作を防ぐために、温度や出力電流を監視することにより過熱，過負荷の保護を行なう保護回路を動作させてインバータ装置の出力を停止してアラーム出力を行なうか、アラームを出させないまでも、インバータ装置の出力周波数を下げて風量を下げ、温度や出力電流等の条件が予め定めた定格値まで復帰するように制御している。
また、交流電動機においても、交流電動機を駆動するインバータ装置で電流を監視したり、交流電動機に埋め込まれた温度検出素子の出力を監視したりすることによって、予め定められた交流電動機の保護レベルを超えた場合には、過熱，過負荷の保護回路を動作させてインバータ装置の出力を停止してインバータ装置側にアラーム表示させることが一般に行なわれている。
特開平９−１０８３７１号公報 In general, buildings such as high-rise buildings are equipped with various smoke exhaust devices that exhaust smoke in the living room in order to ensure the safety of evacuation routes and prevent the spread of damage in the event of a fire. An AC motor for an exhaust fan of a smoke device is driven by an inverter device (Patent Document 1).
In addition, a smoke exhaust device that also operates as an air conditioner that operates as a smoke exhaust device in an emergency such as the occurrence of a fire or the like is also commercialized.
In recent years, AC motors for air conditioners are often driven at a variable speed by an inverter device for the purpose of energy saving. Normally, inverter devices are overheated by monitoring temperature and output current to prevent unexpected operation such as breakage or runaway when the ambient temperature and load conditions exceed the individually specified usage conditions. Even if a protective circuit that operates to protect against overload is activated to stop the output of the inverter device and an alarm is output, or the alarm is not issued, the output frequency of the inverter device is lowered to reduce the air volume, temperature, output current, etc. Is controlled to return to a predetermined rated value.
Also in an AC motor, a predetermined protection level of the AC motor can be obtained by monitoring the current with an inverter device that drives the AC motor or by monitoring the output of a temperature detection element embedded in the AC motor. In the case of exceeding, it is common practice to operate an overheat and overload protection circuit to stop the output of the inverter device and display an alarm on the inverter device side.
JP-A-9-108371

上記のように排煙装置用の交流電動機をインバータ装置で駆動する場合、インバータ装置や交流電動機の周囲温度が火災の直接的な影響を受けて許容範囲を超えて上昇することがある。また、電気室の熱交換器などインバータ装置の周囲温度を管理している装置の火災による破損，故障等の間接的な要因によってもインバータ装置や交流電動機が許容範囲を超える場合がある。このような場合、インバータ装置の保護回路が動作してインバータ装置の出力を停止することになる。
さらに、火災時に発生する煙によってインバータ装置や交流電動機の負荷量が増大して許容範囲を逸脱した場合にも、インバータ装置の保護回路が動作してインバータ装置の出力を停止することになる。
しかしながら、火災等の非常時においては、インバータ装置や交流電動機が破損するよりも、排煙装置を運転し続けることを優先したい場合があるが、上記のような排煙装置では保護回路が動作してインバータ装置の出力を停止してしまうという問題がある。
この発明は、上記問題を解決するものであり、火災等の非常時の場合、保護回路を動作させずに自身の能力が許す限り排煙装置を駆動し続けるインバータ装置を提供することを目的とする。 When the AC motor for the smoke evacuation device is driven by the inverter device as described above, the ambient temperature of the inverter device or the AC motor may be directly affected by the fire and rise beyond the allowable range. In addition, the inverter device or the AC motor may exceed the allowable range due to indirect factors such as damage or failure of a device that manages the ambient temperature of the inverter device such as a heat exchanger in an electric room. In such a case, the protection circuit of the inverter device operates to stop the output of the inverter device.
Furthermore, even when the load of the inverter device or the AC motor increases due to smoke generated at the time of a fire and deviates from the allowable range, the protection circuit of the inverter device operates to stop the output of the inverter device.
However, in the event of an emergency such as a fire, there may be a case where priority is given to continuing to operate the smoke exhaust device over the inverter device or AC motor being damaged. Therefore, there is a problem that the output of the inverter device is stopped.
The present invention is intended to solve the above-described problem, and in an emergency such as a fire, an object of the present invention is to provide an inverter device that keeps driving a smoke evacuator as long as its capability allows without operating a protection circuit. To do.

上記目的を達成するために、この発明のインバータ装置は、過熱および過負荷時に出力を停止あるいは出力を低下させる保護手段と、当該インバータ装置を排煙装置に使用することを設定する設定手段とを備え、前記設定手段により排煙装置用として設定された場合には前記保護手段の動作を無効にすることを特徴とする。
一般に、インバータ装置や交流電動機の周囲温度や負荷条件が個別に定められた定格範囲を超えた条件で使用したとしても、インバータ装置および交流電動機は、各構成部品の実力や設計的なマージンにより多少の時間は運転し続けることができる。また、過熱保護や過負荷保護のアラームレベルは、装置や構成部品の使用寿命を考慮して温度範囲等を決定している場合が多い。
火災という非常事態においては、インバータ装置や交流電動機が壊れて運転を継続できなくなるまでアラーム停止や出力を低下させることなく排煙装置の運転の継続を優先させること、あるいは装置の使用寿命などは度外視して運転を継続させることにより、被害を最小限に抑えることができる。 In order to achieve the above object, an inverter device according to the present invention includes a protection means for stopping output or reducing output when overheated and overloaded, and setting means for setting the inverter device to be used in a smoke evacuator. And the operation of the protection means is invalidated when set for the smoke evacuation device by the setting means.
In general, even if the ambient temperature and load conditions of the inverter device and AC motor exceed the rated ranges specified individually, the inverter device and AC motor are slightly affected by the ability of each component and the design margin. You can keep driving for hours. In many cases, the alarm level for overheat protection or overload protection determines the temperature range or the like in consideration of the service life of the device or component.
In an emergency situation such as a fire, give priority to continuing the operation of the smoke evacuation device without stopping the alarm or reducing the output until the inverter device or AC motor breaks and cannot continue operation, or the service life of the device is not considered. By continuing the operation, damage can be minimized.

この発明によれば、当該インバータ装置を排煙装置に使用するかどうかを設定する設定手段を備え、この設定手段により予め排煙装置用として設定しておくことにより、インバータ装置あるいは交流電動機の過熱および過負荷に関する保護機能を無効にして自身の能力が許す限り排煙装置が破損するまで駆動し続けることができる。   According to the present invention, it is provided with setting means for setting whether or not the inverter device is used for the smoke exhaust device, and the inverter device or the AC motor is overheated by setting for the smoke exhaust device in advance by the setting means. And it can continue to drive until the smoke evacuator breaks as long as its capabilities allow it to override the overload protection function.

図１は、この発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
図において、１は商用交流電源、２は交流電圧を直流電圧に整流する整流回路、３は整流された直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、４は平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路、５はインバータ回路４が出力する交流電力により駆動される交流電動機、６は交流電動機の出力軸に連結された変速機構、７は変速機構６に結合された排煙装置用のファン、８はインバータ回路４のスイッチング素子を駆動するベースドライブ回路、９はベースドライブ回路８からのベース信号を開閉する常時閉接点である。
１１は温度検出器であり、例えば、インバータ装置の周囲温度やインバータ装置を構成する冷却フィン等の温度、あるいは交流電動機の温度を検出するものである。１６は温度検出器１１で検出した温度検出値と予め設定した温度のアラームレベル１２とを比較し、温度検出値がアラームレベル１２を越えたときに出力する比較器である。
１３は過負荷検出器であり、例えば、インバータ装置の出力電流を検出するものである。１７は過負荷検出器１３で検出した出力電流等の検出値と予め設定した過負荷のアラームレベル１４とを比較し、過負荷検出器１３の出力値がアラームレベル１４を越えたときに出力する比較器である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a commercial AC power source, 2 is a rectifier circuit that rectifies an AC voltage into a DC voltage, 3 is a smoothing capacitor that smoothes the rectified DC voltage, and 4 is an inverter circuit that converts the smoothed DC voltage into an AC voltage. 5 is an AC motor driven by AC power output from the inverter circuit 4, 6 is a speed change mechanism connected to the output shaft of the AC motor, 7 is a fan for a smoke exhausting device connected to the speed change mechanism 6, and 8 is A base drive circuit 9 that drives the switching element of the inverter circuit 4 and a normally closed contact 9 that opens and closes a base signal from the base drive circuit 8.
Reference numeral 11 denotes a temperature detector that detects, for example, the ambient temperature of the inverter device, the temperature of the cooling fins constituting the inverter device, or the temperature of the AC motor. Reference numeral 16 denotes a comparator that compares the temperature detection value detected by the temperature detector 11 with an alarm level 12 of a preset temperature, and outputs when the temperature detection value exceeds the alarm level 12.
13 is an overload detector, for example, for detecting the output current of the inverter device. 17 compares the detected value of the output current or the like detected by the overload detector 13 with a preset overload alarm level 14, and outputs when the output value of the overload detector 13 exceeds the alarm level 14. It is a comparator.

１５はインバータ装置の制御動作に必要な各種のパラメータを設定・変更するタッチパネル等のパラメータ設定器であり、設定項目の一つに当該インバータ装置を排煙装置に使用するかどうかを設定する機能を備えている。
このような構成において、インバータ装置を通常運転あるいは通常の空調装置として使用する場合、すなわち、パラメータ設定器１５による設定が「排煙装置として使用しない」となっている場合、温度検出器１１の温度検出値がアラームレベル１２を越えたとき、または過負荷検出器１３の出力値がアラームレベル１４を越えたときに、ＯＲ回路１８を介したＡＮＤ回路１９の出力により常時閉接点９が閉路から開路へ切り替わってベースドライブ回路８のベースドライブ信号を遮断し、インバータ装置はトリップ停止するとともにアラーム表示する。
一方、パラメータ設定器１５の設定が「排煙装置として使用する」となっている場合には、温度検出器１１の温度検出値がアラームレベル１２を越えたとき、または過負荷検出器１３の出力値がアラームレベル１４を越えたときであっても、ＡＮＤ回路１９は出力しないため常時閉接点９が閉路状態のままとなる。この結果、インバータ装置は過熱および過負荷に関する保護機能が動作せずに自身の能力が許す限り排煙装置を駆動し続ける。 15 is a parameter setting device such as a touch panel for setting / changing various parameters necessary for the control operation of the inverter device. One of the setting items is a function for setting whether or not the inverter device is used for the smoke evacuation device. I have.
In such a configuration, when the inverter device is used as a normal operation or as a normal air conditioner, that is, when the setting by the parameter setting unit 15 is “not used as a smoke exhaust device”, the temperature of the temperature detector 11 When the detected value exceeds the alarm level 12 or when the output value of the overload detector 13 exceeds the alarm level 14, the normally closed contact 9 is opened from the closed circuit by the output of the AND circuit 19 via the OR circuit 18. The base drive signal of the base drive circuit 8 is cut off and the inverter device stops tripping and displays an alarm.
On the other hand, when the setting of the parameter setting unit 15 is “use as a smoke exhaust device”, when the temperature detection value of the temperature detector 11 exceeds the alarm level 12, or the output of the overload detector 13 Even when the value exceeds the alarm level 14, the AND circuit 19 does not output, so that the normally closed contact 9 remains closed. As a result, the inverter device continues to drive the smoke evacuation device as long as its capability permits without the protection function for overheating and overload being activated.

また、図示していないが、過熱および過負荷に関する保護機能としては、インバータ装置をトリップ停止させる以外に、温度検出値あるいは出力電流検出値がアラームレベル１２，１４を越えると、インバータ装置の出力周波数を設定周波数から下げてファン７の風量を低下させて運転し、その後、温度検出値あるいは出力電流検出値がアラームレベル以下に復帰すれば、インバータ装置の出力周波数を設定周波数に戻すという制御を行なう場合もある。
このような過熱および過負荷に関する保護機能を備えた場合でも、パラメータ設定器１５の設定を「排煙装置として使用する」としておくことにより、温度検出器１１の温度検出値あるいは過負荷検出器１３の出力値がアラームレベル１２，１４を越えたときであっても、インバータ装置の出力周波数を設定周波数から低下させる制御を行なわずに自身の能力が許す限り排煙装置を駆動し続けるようにしてもよい。
このように、予めパラメータ設定器１５により当該インバータ装置を排煙装置用として設定しておくことにより、インバータ装置あるいは交流電動機の過熱および過負荷に関する保護機能をキャンセルし、インバータ装置自身の能力が許す限り排煙装置を駆動し続けることができる。 Although not shown, as a protection function related to overheating and overload, if the temperature detection value or the output current detection value exceeds the alarm levels 12 and 14 other than tripping the inverter device, the output frequency of the inverter device Is operated by lowering the air flow from the set frequency to reduce the air volume of the fan 7, and then the control is performed to return the output frequency of the inverter device to the set frequency when the temperature detection value or the output current detection value returns below the alarm level. In some cases.
Even in the case where such a protection function relating to overheating and overload is provided, by setting the parameter setting unit 15 to “use as a smoke evacuation device”, the temperature detection value of the temperature detector 11 or the overload detector 13 is set. Even when the output value exceeds the alarm level 12, 14, the smoke exhausting device is continuously driven as long as its own capability permits without controlling the output frequency of the inverter device to be lower than the set frequency. Also good.
Thus, by setting the inverter device for the smoke evacuation device in advance by the parameter setting device 15, the protection function for overheating and overload of the inverter device or the AC motor is canceled, and the capability of the inverter device itself is allowed. As long as you can continue to drive the smoke evacuator.

図２は、この発明の第２の実施の形態を示す回路図であり、図１に示した第１の実施の形態と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。図２においては、図１のパラメータ設定器１５に代えて、当該インバータ装置を排煙装置に使用するかどうかの設定を外部から切り換えるための接点信号を入力する外部接点入力回路２５を備えた点が異なっている。
このような構成において、インバータ装置を排煙装置に使用する際には、外部接点入力回路２５を閉路しておく。これにより、温度検出器１１の温度検出値がアラームレベル１２を越えたとき、または過負荷検出器１３の出力値がアラームレベル１４を越えたときであっても、ＡＮＤ回路１９は出力しないため常時閉接点９が閉路状態のままとなり、インバータ装置は過熱および過負荷に関する保護機能が動作せずに自身の能力が許す限り排煙装置を駆動し続ける。
図３は、この発明の第３の実施の形態を示す回路図であり、図１に示した第１の実施の形態と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。図３においては、図１のパラメータ設定器１５に代えて、当該インバータ装置を排煙装置に使用するかどうかを上位機器（図示せず）からの指令を通信経由により受信する受信回路３５を備えた点が異なっている。なお、上位機器は、予め排煙装置として使用することを送信するようにしてもよいし、火災が発生した際に排煙装置として使用することを送信するようにしてもよい。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. Components having the same functions as those of the first embodiment shown in FIG. . 2, in place of the parameter setting unit 15 in FIG. 1, an external contact input circuit 25 for inputting a contact signal for switching from the outside whether or not the inverter device is used for the smoke evacuation device is provided. Is different.
In such a configuration, the external contact input circuit 25 is closed when the inverter device is used for a smoke evacuation device. As a result, even when the temperature detection value of the temperature detector 11 exceeds the alarm level 12, or when the output value of the overload detector 13 exceeds the alarm level 14, the AND circuit 19 does not output and is always output. The closed contact 9 remains in a closed state, and the inverter device continues to drive the smoke evacuation device as long as its capability permits without the protection function for overheating and overload being activated.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. Components having the same functions as those of the first embodiment shown in FIG. . In FIG. 3, instead of the parameter setting unit 15 of FIG. 1, a receiving circuit 35 is provided for receiving, via communication, a command from a higher-level device (not shown) as to whether or not the inverter device is used as a smoke evacuation device. The point is different. Note that the host device may transmit in advance that it is used as a smoke evacuator, or may transmit that it is used as a smoke evacuator when a fire occurs.

このような構成において、インバータ装置を排煙装置に使用する際には、上位機器から通信により「排煙装置として使用する」という指令を受信回路３５に送信する。この指令を受信回路３０で受信することにより、温度検出器１１の温度検出値がアラームレベル１２を越えたとき、または過負荷検出器１３の出力値がアラームレベル１４を越えたときであっても、ＡＮＤ回路１９は出力しないため常時閉接点９が閉路状態のままとなり、インバータ装置は過熱および過負荷に関する保護機能が動作せずに自身の能力が許す限り排煙装置を駆動し続ける。
なお、上記第１〜３の実施の形態は、インバータ装置の入力，出力がそれぞれ単相，三相いずれの場合であっても有効である。 In such a configuration, when the inverter device is used for the smoke evacuation device, a command “use as smoke evacuation device” is transmitted to the reception circuit 35 from the host device by communication. By receiving this command by the receiving circuit 30, even when the temperature detection value of the temperature detector 11 exceeds the alarm level 12, or when the output value of the overload detector 13 exceeds the alarm level 14. Since the AND circuit 19 does not output, the normally closed contact 9 remains closed, and the inverter device continues to drive the smoke evacuation device as long as its capability permits without operating the protection function for overheating and overload.
The first to third embodiments are effective regardless of whether the input and output of the inverter device are single phase or three phase.

本発明の第１の実施の形態を示した回路図The circuit diagram which showed the 1st Embodiment of this invention 本発明の第２の実施の形態を示した回路図The circuit diagram which showed the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第３の実施の形態を示した回路図The circuit diagram which showed the 3rd Embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

２ 整流回路
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ回路
５ 交流電動機
７ ファン
１５ パラメータ設定器
２５ 外部接点入力回路２５
３５ 受信回路
2 Rectifier circuit 3 Smoothing capacitor 4 Inverter circuit 5 AC motor 7 Fan 15 Parameter setter 25 External contact input circuit 25
35 Receiver circuit

Claims (4)

電動機を駆動するインバータ装置において、過熱および過負荷時に出力を停止あるいは出力を低下させる保護手段と、当該インバータ装置を排煙装置に使用することを設定する設定手段とを備え、前記設定手段により排煙装置用として設定された場合には前記保護手段の動作を無効にすることを特徴とするインバータ装置。   An inverter device for driving an electric motor includes protection means for stopping output or reducing output during overheating and overload, and setting means for setting use of the inverter device in a smoke evacuation device. An inverter device characterized by invalidating the operation of the protection means when set for a smoke device. 前記設定手段は、インバータ装置の制御動作に必要な各種のパラメータを設定・変更するパラメータ設定手段であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。   2. The inverter device according to claim 1, wherein the setting means is parameter setting means for setting / changing various parameters necessary for the control operation of the inverter device. 前記設定手段は、外部からの接点入力信号であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。   The inverter device according to claim 1, wherein the setting means is a contact input signal from the outside. 前記設定手段は、上位機器からの切換指令であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
The inverter device according to claim 1, wherein the setting means is a switching command from a host device.
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