JP2015154499A - Dcファンモータの駆動装置及びダクト形空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記のような機外静圧及び設定静圧の調整作業が行われない場合もあり、その場合においても同様の問題が生ずる。
また、制御手段は、直流電圧検出手段によって検出された直流電圧値が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定手段を有している。ここで、電圧閾値は、機外静圧と設定静圧との差を想定され得る最大値に設定したときの直流電圧とモータ電流との関係を示す電圧電流特性を取得し、この電圧電流特性において、モータ電流が許容電流値以上となる直流電圧範囲の上限値または該上限値に所定の余裕度を持たせた値に設定されている。したがって、直流電圧が電圧閾値未満か否かを判定することによって、モータ電流が許容電流値を超えることを事前に察知することができる。そして、電圧判定手段によって直流電圧値が電圧閾値未満であると判定された場合は、回転数低下手段がDCファンモータの回転数を低下させる。これにより、仮に機外静圧が設定静圧と乖離することにより負荷が変動した場合でも、モータ電流が許容電流値を超えることを未然に防ぐことが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係るダクト形空気調和機を示す側面図である。なお、本実施形態では、ダクト形空気調和機の一例として、天井に埋め込んで設置されるダクト形空気調和機1が例示されている。
ユニット本体2における空気吸込み側には、吸込みダクト5が接続される吸込み口13が設けられ、ユニット本体2における空気吹出し側には、吹出しダクト6が接続される吹出し口14が設けられている。
ドライバ回路23は、制御装置20から出力される回転数指令電圧Vspを用いてPWM駆動信号を生成するPWM駆動信号生成部33と、このPWM駆動信号に基づいてスイッチングするスイッチング素子28とを備えている。PWM駆動信号に基づいてスイッチング素子28が駆動することにより、DCファンモータ24に供給されるモータ駆動電圧が制御され、DCファンモータ24のモータ速度が調整される。なお、PWM駆動信号生成部33は、公知の構成を適宜採用すればよく、ここでの詳細な説明は省略する。また、ドライバ回路23は、後述する回転数検出部31とともに、DCファンモータ24に対して一体化して設けられていてもよいし、DCファンモータ24とは別体として設けられていてもよい。
具体的には、指令変換部41は、回転数検出部31からのモータ回転数Nが電流制限部42から与えられる目標回転数N*に一致するような回転数指令電圧Vspを生成し、ドライバ回路23に出力する。なお、回転数指令電圧VspからPWM駆動信号への変換については公知の技術を適宜採用すればよい。
電圧判定部51は、直流電圧検出部32によって検出された入力直流電圧Vdc[V]が所定の電圧閾値Vdc0[V]未満であるか否かを判定する。回転数判定部52は、モータ回転数Nと目標回転数N*と(例えば、一つ前のサンプリング期間における目標回転数N*)の差ΔN[rpm]が所定の回転数閾値Y[rpm]を超えているか否かを判定する。
デューティ判定部53は、指令変換部41ら入力される回転数指令電圧Vspに対応するデューティが所定のデューティ閾値X以上であるか否かを判定する。
電圧閾値Vdc0は、例えば、機外静圧と設定静圧との差を想定される最大の値、換言すると、機外静圧と設定静圧との乖離により、想定される最も大きな負荷がDCファンモータにかかった場合を想定し、そのときの入力直流電圧Vdcと直流電流Idcとの関係を示す電圧電流特性を得る。図4に、この電圧電流特性の一例を示す。ただし、領域Aでは、入力直流電圧Vdcの低下によって、DCファンモータ24がトルク不足となり、モータ回転数Nが目標回転数Nrefに到達せず、直流電流Idcが低下している状態を示している。この電圧電流特性は、シミュレーションによって得られるものでもよく、実際に実機を用いた試験により得られるものであってもよい。なお、後述する種々の特性についても同様である。
また、図4に示した電圧電流特性において、入力直流電圧Vdcについては、交流入力電圧Vacと相関があることから、例えば、交流入力電圧Vacと直流電流Idcとの関係を得、この関係から交流入力電圧Vacを入力直流電圧Vdcに変換することにより、得ることとしてもよい。
回転数閾値Yは、機外静圧が設定静圧と一致している条件下において、目標回転数N*に最大目標回転数Nmax0を設定してDCファンモータ24を制御装置20によって制御した場合におけるDCファンモータ24の回転数変動の平均値を取得し、この回転数変動の平均値に基づいて設定される。例えば、最大目標回転数Nmax0が1600[rpm]であり、DCファンモータ24のモータ回転数Nが約1590[rpm]から約1610[rpm]の間で変動し、回転数変動の平均値が20[rpm]であったとする。回転数閾値Yは、この回転数変動に所定の余裕度(例えば、1.5倍以上2.0倍以下のいずれかの値)を加味した値に設定される。例えば、上記例において、余裕度を1.5倍とした場合には、Y=回転数変動の平均値×1.5=20×1.5=30[rpm]に設定される。
デューティ閾値Xは、機外静圧が設定静圧と一致している条件下において、目標回転数N*に最大目標回転数Nmax0を設定し、制御装置20によってDCファンモータ24を制御したときの入力交流電圧Vac(実効値)とモータ回転数Nとの関係を示す電圧回転数特性を得る。図5に、機外静圧が設定静圧と一致している条件下において、目標回転数N*に最大目標回転数Nmax0を設定したときの電圧回転数特性の一例を示す。この電圧回転数特性において、モータ回転数Nが最大目標回転数Nmax0に一致したときの入力電圧Vinにおけるデューティの値をデューティ閾値Xとして設定する。なお、入力交流電圧Vacに代えて入力直流電圧Vdcを用いてもよい。
まず、交流電源21からの交流電圧はコンバータ装置22において直流電圧に変換され、ドライバ回路23に供給される。ドライバ回路23のPWM駆動信号生成部33には、回転数指令電圧Vspが制御装置20から与えられ、回転数指令電圧Vspに基づくPWM駆動信号が生成される。そして、このPWM駆動信号に従ってドライバ回路23内のスイッチング素子28がPWM制御されることにより、所望のモータ駆動電圧がDCファンモータ24に印加され、DCファンモータ24の回転数が制御される。
ここで、デューティ閾値Xは、上述したように、機外静圧が設定静圧と一致している条件下において、負荷を最大としたときのデューティに設定されている。したがって、機外静圧が設定静圧と一致している条件下においては、ドライバ回路23に与えられる回転数指令電圧Vspのデューティがデューティ閾値Xを超えることはない。このことから、回転数指令電圧Vspのデューティがデューティ閾値Xを超える値を示しているということは、通常運転の範囲を超える電圧がDCファンモータ24に印加されていると考えることができ、モータ電流が許容電流値を超えるおそれがあると判断することができる。
また、上記ステップSA1からSA3の判定において、いずれかが「NO」であった場合には、現在の目標回転数N*が維持される。したがって、目標回転数の調整が行われていない場合には、風量に応じて設定された目標回転数Nrefがそのまま目標回転数N*として指令変換部41に出力されることとなる。
なお、本実施形態において、ステップSA2とステップSA3との順番を入れ替え、デューティに基づくステップSA3の判定を行った後に、回転数に基づくステップSA2の判定を行うこととしてもよい。
また、図3に示した機能ブロック図において、デューティ判定部53を省略し、電圧判定部51による判定と回転数判定部52による判定との組み合わせにより、モータ電流が許容電流値を超えることを察知することとしてもよい。あるいは、図3に示した機能ブロック図において、回転数判定部52を省略し、電圧判定部51による判定とデューティ判定部53による判定との組み合わせにより、モータ電流が許容電流値を超えることを察知することとしてもよい。
2 ユニット本体
6 吹出しダクト
11 室内熱交換器
15 DCファンモータの駆動装置(モータ駆動装置)
20 制御装置
21 交流電源
22 コンバータ装置
23 ドライバ回路
24 DCファンモータ
28 スイッチング素子
31 回転数検出部
32 直流電圧検出部
33 PWM駆動信号生成部
41 指令変換部
42 電流制限部
51 電圧判定部
52 回転数判定部
53 デューティ判定部
54 目標回転数調整部
Claims (5)
- 熱交換器により熱交換された空気をダクトを介して室内に吹出すダクト形空気調和機の室内ユニット内に設けられたDCファンモータの駆動装置であって、
前記DCファンモータのドライバ回路に設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の駆動信号を生成するPWM駆動信号生成手段と
前記ドライバ回路に入力される直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記DCファンモータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段によって検出されたモータ回転数が所定の目標回転数に一致するように回転数指令電圧を生成する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記直流電圧検出手段によって検出された直流電圧値が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定手段と、
前記電圧判定手段によって直流電圧値が前記電圧閾値未満であると判定された場合に、前記DCファンモータの回転数を低下させる回転数低下手段と
を有し、
前記電圧閾値は、機外静圧と設定静圧との差を想定され得る最大値に設定したときの直流電圧とモータ電流との関係を示す電圧電流特性を取得し、この電圧電流特性において、モータ電流が許容電流値以上となる直流電圧範囲の上限値または該上限値に所定の余裕度を持たせた値に設定されているDCファンモータの駆動装置。 - 前記制御手段は、前記モータ回転数と前記目標回転数との差が所定の回転数閾値を超えているか否かを判定する回転数判定手段を有し、
前記回転数低下手段は、前記電圧判定手段によって、前記直流電圧値が前記電圧閾値未満であると判断され、かつ、前記回転数判定手段によって、前記モータ回転数と前記目標回転数との差が所定の回転数閾値を超えていると判定された場合に、前記DCファンモータの回転数を低下させ、
前記回転数閾値は、機外静圧と設定静圧とが一致している条件下において、目標回転数に最大目標回転数を設定して、前記制御手段により前記DCファンモータを駆動させた場合のモータ回転数の変動幅に所定の余裕度を持たせた値に設定されている請求項1に記載のDCファンモータの駆動装置。 - 前記PWM駆動信号生成手段には、回転数指令電圧が入力され、
前記制御手段は、前記回転数指令電圧に対応するデューティが所定のデューティ閾値以上であるか否かを判定するデューティ判定手段を有し、
前記回転数低下手段は、前記電圧判定手段によって、前記直流電圧値が前記電圧閾値未満であると判断され、かつ、前記デューティ判定手段によって前記回転数指令電圧に対応するデューティが前記デューティ閾値以上であると判定された場合に、前記DCファンモータの回転数を低下させ、
前記デューティ閾値は、機外静圧が設定静圧と一致している条件下で、目標回転数に最大目標回転数を設定して、前記制御手段によって前記DCファンモータを駆動させた場合の入力電圧と回転数との関係を示す入力電圧回転数特性を得、この入力電圧回転数特性において回転数が最大目標回転数に到達したときのデューティの値または該デューティの値に所定の余裕度を持たせた値に設定されている請求項1に記載のDCファンモータの駆動装置。 - 前記PWM駆動信号生成手段には回転数指令電圧が入力され、
前記制御手段は、前記回転数指令電圧に対応するデューティが所定のデューティ閾値以上であるか否かを判定するデューティ判定手段を有し、
前記回転数低下手段は、前記電圧判定手段によって、前記直流電圧値が前記電圧閾値未満であると判断され、かつ、前記回転数判定手段によって、前記モータ回転数と前記目標回転数との差が所定の回転数閾値を超えていると判定され、かつ、前記デューティ判定手段によって前記回転数指令電圧に対応するデューティが前記デューティ閾値以上であると判定された場合に、前記DCファンモータの回転数を低下させ、
前記デューティ閾値は、機外静圧が設定静圧と一致している条件下で、目標回転数に最大目標回転数を設定して、前記制御手段によって前記DCファンモータを駆動させた場合の入力電圧と回転数との関係を示す入力電圧回転数特性を得、この入力電圧回転数特性において回転数が最大目標回転数に到達したときのデューティの値または該デューティの値に所定の余裕度を持たせた値に設定されている請求項2に記載のDCファンモータの駆動装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のDCファンモータの駆動装置を備えるダクト形空気調和機。
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