JP2797301B2 - ファンモータの目標回転数修正装置 - Google Patents

ファンモータの目標回転数修正装置

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JP2797301B2 JP62333751A JP33375187A JP2797301B2 JP 2797301 B2 JP2797301 B2 JP 2797301B2 JP 62333751 A JP62333751 A JP 62333751A JP 33375187 A JP33375187 A JP 33375187A JP 2797301 B2 JP2797301 B2 JP 2797301B2
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    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、例えば空気調和機の室内機におけるファ
ンの負荷特性変化に伴う能力低下を補償し、うなり音を
解消するファンモータの目標回転数修正装置に関する。 〈従来の技術〉 従来、交流のファンモータの位相角を制御して、ファ
ンモータの回転数を目標回転数になるように制御する空
気調和機として次のようなものがある(特開昭61−1644
85号公報)。この空気調和機は、回転数検知手段によっ
て検出されたファンの回転数と、記憶手段から空調状態
の応じて読出された目標回転数とを比較手段によって比
較し、その比較結果に応じて電源のオン時の位相角を補
正して、ファンモータの回転数を目標回転数に保持する
ようにしている。したがって、負荷の変動や電源電圧の
変動によってファンモータの回転数が変化しようとして
も、予め設定され目標回転数が維持される。 〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記空気調和機は、電源の位相角をフ
ィードバック制御して、ファンモータの回転数を予め設
定された目標回転数に保持するようにしているので、例
えば、フィルターの目づまりあるいはオートスイング式
風向羽根の向きの周期的変化によって負荷が変動した場
合も、ファンモータは予め設定された目標回転数で回転
する。したがって、フィルターの目づまりの場合は、目
づまりした分だけ室内からの空気の吸入量が減少して能
力低下を来すという問題がある。また、オートスイング
式風向羽根の向きが周期的に変化した場合は、ファンの
回転数を一定に保持するだけであるため、風向羽根の向
きの変化によって通風抵抗が変化し、これに伴って風量
が変化して人間に聞こえる音量(以下、対人音量と言
う)が周期的に変化し、うなりが生ずるという問題があ
る。 そこで、この発明の目的は、ファンの負荷特性が基準
に対して変動した場合、変動した後の負荷特性に応じて
ファンモータの目標回転数を修正することにより、負荷
特性の変化に伴うファンの能力変化を補償したり、運転
音のうなりが解消することができるファンモータの目標
回転数修正装置を提供することにある。 〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明のファンモータの
目標回転修正装置は、ファンモータの回転数を検知し
て、回転数を表わす信号を出力する回転数検知手段と、
上記回転数検知手段で検出された上記ファンモータの回
転数が予め定められたフィードバック目標回転数になる
ように、フィードバック制御するフィードバック制御装
置と、上記回転数検知手段で検出されたファンモータの
回転数における上記フィードバック制御装置の出力変数
の基準負荷特性時の値に対する上記ファンモータの上記
回転数におけるファンの負荷特性の変化に伴う出力変数
の変化量を算出する変化量算出手段と、上記変化量算出
手段によって算出された出力変数の変化量が所定値を越
えると,上記出力変数が上記ファンモータの回転数を下
げる側に変化した場合には上記フィードバック目標回転
数を高回転数側に所定値だけ変更する一方,上記出力変
数が上記ファンモータの回転数を上げる側に変化した場
合には上記フィードバック目標回転数を低回転数に所定
値だけ変更するフィードバック目標値変更手段を備えた
ことを特徴としている。 また、好ましくは、この発明のファンモータの目標回
転数修正装置は、上記ファンモータは交流ファンモータ
であり、上記フィードバック制御装置は、電源のオン時
の位相角を上記出力変数として上記交流ファンモータの
回転数をフィードバック目標回転数になるようにフィー
ドバック制御し、上記変化量算出手段は,上記交流ファ
ンモータの回転数における基準負荷特性時の上記電源の
オン時の位相角に対する上記ファンモータの上記回転数
におけるファンの負荷特性の変化に伴う上記電源のオン
時の位相角の変化量を算出し、上記フィードバック目標
値変更手段は,上記電源のオン時の位相角の変化量が所
定値を越えると,上記電源のオン時の位相角が上記ファ
ンモータの回転数を下げる側に変化した場合には上記フ
ィードバック目標回転数を高回転数側に所定値だけ変更
する一方,上記電源のオン時の位相角が上記ファンモー
タの回転数を上げる側に変化した場合には上記フィード
バック目標回転数を低回転数側に所定値だけ変更するこ
とを特徴としている。 また好ましくは、この発明のファンモータの目標回転
数修正装置は、上記ファンモータは直流ファンモータで
あり、上記フィードバック制御装置は,上記直流ファン
モータの電源電圧を上記出力変数として上記直流ファン
モータの回転数をフィードバック目標回転数になるよう
にフィードバック制御し、上記変化量算出手段は,上記
直流ファンモータの回転数における基準負荷特性時の上
記電源電圧に対する上記ファンモータの上記回転数にお
けるファンの負荷特性の変化に伴う上記電源電圧の変化
量を算出し、上記フィード目標値変更手段は,上記電源
電圧の変化量が所定値を越えると,上記電源電圧が上記
ファンモータの回転数を下げる側に変化した場合には上
記フィードバック目標回転数を高回転数側に所定値だけ
変更する一方,上記電源電圧が上記ファンモータの回転
数を上げる側に変化した場合には上記フィードバック目
標回転数を低回転数側に所定値だけ変更することを特徴
としている。 〈作用〉 回転数検知手段で検知されたファンモータの回転数
が、予め定められたフィードバック目標回転数になるよ
うに、フィードバック制御装置によって制御される。そ
の際に、変化量算出手段によって、上記回転数検知手段
で検知されたファンモータの回転数におけるファンの負
荷特性の変化に伴う上記フィードバック制御装置の出力
変数の基準負荷特性時の値からの変化量が算出される。
そして、フィードバック目標値変更手段によって、上記
算出された出力変数の変化量が所定値を越えると、上記
出力変数が上記ファンモータの回転数を下げる側に変化
した場合には上記フィードバック目標回転数が高回転数
側に所定値だけ変更される。また、上記出力変数が上記
ファンモータの回転数を上げる側に変化した場合には上
記フィードバック目標回転数が低回転数側に所定値だけ
変更される。 したがって、ファンの負荷特性が変化すると、負荷特
性の変化に伴う上記出力変数の変化量に応じてフィード
バック目標回転数が変更されて、例えば負荷特性の変化
に伴うファンの能力変化の補正や、運転音のうなりの解
消が行われる。 〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明す
る。 第1図は空気調和機の室内機のファンモータにおける
回転数制御系を示す図である。クロスフローファン1を
回転するファンモータの回転軸に永久磁石3を取付け、
この永久磁石3の回転による磁束の変化を、ホールIC
(集積回路)4が検出して回転数信号が出力される。マ
イクロコンピュータ(以下、マイコンという)5は上記
回転数信号を受けて、図示しないインターフェイスを介
してファンモータ2の回転数と予め設定された目標回転
数との偏差を算出し、この偏差に基づいてファンモータ
2の回転数を目標回転数にするための制御信号を制御ユ
ニット6に出力する。 上記制御ユニット6はマイコン5から入力する制御信
号に基づいて、次のようにしてファンモータ2の回転数
を目標回転数(あるいは修正目標回転数)にフィードバ
ック制御する。 すなわち、第1の実施例においては、上記ファンモー
タ2として交流モータを用いる。上記マイコン5は上記
交流モータ2の回転数と予め設定された目標回転数との
偏差に基づいて、電源のオン時の位相角に対応した位相
時間を制御して交流モータ2の回転数を目標回転数にす
るための制御信号を制御ユニット6に出力する。また、
マイコン5は制御している電源のオン時の位相時間と後
に詳述する基準位相時間とに基づいて、クロスフローフ
ァン1の負荷特性の変化を検知して、変化後の負荷特性
に応じて上記目標回転数を修正する。上記制御ユニット
6はマイコン5から入力される制御信号に基づいて電源
オン時に位相時間を変更して交流モータ2に出力して、
交流モータ2の回転数を目標回転数(または、修正目標
回転数)にフィードバック制御する。 また、第2の実施例においては、上記ファンモータ2
として直流モータを用いる。上記マイコン5は上記直流
モータ2の回転数と予め設定された目標回転数との偏差
に基づいて、電源電圧を制御して交流モータ2の回転数
を目標回転数にするための制御信号を制御ユニット6に
出力する。また、マイコン5は制御している電源電圧の
変化量に基づいて、クロスフローファン1の負荷特性の
変化を検知して、変化後の負荷特性に応じて上記目標回
転数を修正する。上記制御ユニット6はマイコン5から
入力される制御信号に基づいて電源電圧を変更して、直
流モータ2の回転数を目標回転数(または、修正目標回
転数)にフィードバック制御する。 第2図は、第1の実施例に係るクロスフローファン1
の負荷特性が変化したときの交流モータ2の目標回転数
修正の概念図である。今、クロスフローファン1の負荷
特性が基準負荷特性曲線L0であり、上述のようにフィー
ドバック制御されている交流モータ2の目標回転数は、
基準負荷特性曲線L0上の負荷点(A)に対応した基準回
転数rpm0とする。また、この基準回転数rpm0に対応した
基準位相時間をTR0N0とする。 ここで、例えば、フィルターの目づまりまたはオート
スイング式風向羽根の風の吹出し口を塞ぐ方向への変化
によって、クロスフローファン1の負荷特性曲線がL0
らL1に変化し、それに伴って負荷点が(A)から(B)
に変化したとする。そうすると、交流モータ2の回転数
はフィードバック制御されているから、負荷の変化に伴
う回転数の変化を補正するため、電源のオン時の位相時
間は基準位相時間TR0NnからTR0Nnに変化する。このとき
の位相時間の変化量TR0N(=TR0Nn−TR0N0)が所定の値
ΔTR0Nを越えた場合、交流モータ2の目標回転数を、基
準回転数rpm0にΔrpmだけ修正して修正目標回転数rpm1
(=rpm0+Δrpm)に変更するのである。したがって、
クロスフローファン1の回転数が増加し、目づまりで減
少した室内空気の吸入量が再度増加して、フィルターの
目づまりによる能力低下が補正される。また、風向羽根
が吹出し口を塞ぐことによる対人音量の変化が補われ、
対人音量が均一化されてうなりが解消される。 クロスフローファン1の負荷特性がL2に変化し、負荷
点が(C)に変化した場合も同様に、交流モータ2の目
標回転数を、基準回転数rpm0にΔrpmだけ修正して修正
目標回転数rpm2(=rpm0−Δrpm)に変更する。 第3図は第1の実施例に係る修正目標回転数修正動作
のフローチャートである。以下、このフローチャートに
したがって修正目標回転数修正動作を説明する。 ステップS1で、目標回転数RVDSTINTが零であるか否か
が判別され、零でなければステップS2に進み、零であれ
ば最初に戻る。 ステップS3で、目標回転数RVDSTINTが800rpmより小さ
いか否かが判別される。その結果、800rpmより小であれ
ばステップS3に進み、そうでなければ最初に戻る。 ステップS3で、電源のオン時の位相時間を制御して交
流モータ2の回転数をフィードバック制御中(すなわ
ち、位相制御中)であるか否かが判別され、位相制御中
であると判別されればステップS4に進み、そうでなけれ
ば最初に戻る。 ステップS4で、交流モータ2の回転軸に設けた永久磁
石3とホールIC4からなる回転数検知手段によって、交
流モータ2の回転数の検知が終了したか否かが判別さ
れ、すでに回転数が検知されて取込まれているときはス
テップS5に進み、検知が終了していなれば最初に戻る。
この場合、交流モータ2の回転数は目標回転数RVDSTINT
にフィードバック制御されており、目標回転数RVDSTINT
は基準負荷特性曲線L0上の負荷点(A)に対する基準回
転数rpm0に設定されているので、回転数検知手段によっ
て検知される交流モータ2の回転数は基準回転数rpm0
(第2図参照)である。 ステップS5で、すでに取込まれている交流モータ2の
回転数(基準回転数)rpm0に対する、電源の基準位相時
間TR0N0を第4図より次式(1)を用いて算出する。第
4図は、ある設定された直流モータ2の回転レンジ(例
えば、高,中,低のうちのいずれか)における交流モー
タ2の回転数と電源のオン時の位相時間との関係を示
し、例えば、1000rpmを通る直線で示される。 TR0N0=(1000rpmでの位相時間)+(1000−a)×b …(1) ここで、a:RVDSTINT目標回転数 b:第4図に示す直線の傾き b=(n1×ΔT)/Δrpm1 …(2) ΔT:位相制御の単位時間であり、 本実施例では64μsec。 である、式(1)で基準位相時間TR0N0算出の基準とな
る1000rpmでの位相時間はハードセットされており、直
線の傾きbを表わす式(2)のn1とΔrpm1は機種別に定
められてテーブルとして格納されている。 ステップS6で、上記ステップS5で算出した基準位相時
間TR0N0と、交流モータ2の回転数が目標回転数にフィ
ードバック制御されている際の実際の位相角(実位相
角)TR0Nnとの差の絶対値(TR0N)が算出される。 ステップS7で、上記ステップS6で算出された位相時間
の変化量TR0Nが、上記ΔTR0N(第2図参照)より大きい
か否かが判別される。その結果、ΔTR0Nより大きい場合
はステップS8に進み、そうでなければ最初に戻る。 ステップS8で、TR0N>ΔTR0Nの場合は、上述のように
クロスフローファン1の特性曲線がL1に変化して負荷点
が(B)に変化したとして、修正目標回転数RVDSTが次
式(3)によって算出される。 ここで、RVDSTint:目標回転数 以後は、式(3)より算出した修正目標回転数RVDST
(第2図におけるrpm1またはrpm2)を交流モータ2の新
たな目標回転数として、フィードバック制御を行う。 このように、第1の実施例では、供給電源の実位相時
間TR0Nnと基準位相時間TR0N0との差が所定の値ΔTR0N以
上になったとき、すなわち、クロスフローファン1の負
荷特性がL0からL1(またはL2)に変化したとき、交流モ
ータ2の目標回転数を負荷特性曲線L1(またはL2)上の
負荷点(B)(または(C))に応じた回転数に修正す
るので、フィルターの目づまりや、使用音による風向変
更による負荷特性の変化に伴うクロスフローファン1の
能力変化を、クロスフローファン1の回転数増加(減
少)によって補正することができる。また、オートスイ
ング式の風向羽根が吹出口を塞いで対人音量が小さくな
ったとき、クロスフローファン1の回転数を増加して運
転音量を増加して対人音量を増加させることにより、対
人音量を均一にしてうなりを解消することができる。 第5図は、第2の実施例に係るクロスフローファン1
の負荷特性が変化したときの直流モータ2の目標回転数
修正の概念図である。いま、クロスフローファン1の負
荷特性が基準負荷特性曲線Aであり、上述のようにフィ
ードバック制御れている直流モータ2の目標回転数は、
基準負荷特性曲線A上の負荷点に対応した基準回転数N1
とする。また、この基準回転数N1に対応した電源の基準
電圧をV3とする。 ここで、例えば、オートスイング式風向羽根の風の吹
出し口の開く方向への変化等によって、クロスフローフ
ァン1の負荷特性曲線がAからBに変化したとする。そ
うすると、直流モータ2の回転数はフィードバック制御
されているから、負荷の変化に伴う回転数の変化を補正
するため、電源電圧は基準電圧V3からV1に変化する。こ
のときの電源電圧の変化量(V1−V3)が所定値を越えた
場合、この状態が持続すると運転音の音量はH1からH2
変化したことが居住者によって感知されようとするが、
次のように目標回転数が修正されることによって、居住
者に感知される運転音の音量は元の音量に保たれる。す
なわち、任意の負荷点における運転音は回転数に比例す
ることに着目して、負荷点Bの運転音をH1に保つための
直流モータ2の修正目標回転数N2を算出する。そして、
負荷曲線Bにおいて上記修正目標回転数N2になるよう
に、直流モータ2の電源電圧をV2に変更するのである。
したがって、クロスフローファン1の回転数が減少し、
風向羽根が吹出し口を開くことによる対人音量の変化が
防止され、対人音量が一定に保たれてうなりが解消され
る。また、負荷特性の変化に伴う能力変化が補正され
る。 クロスフローファン1の負荷特性がBからAに変化し
た場合も、同様に直流モータ2の修正目標回転数が算出
される。そして、この修正目標回転数になるように直流
モータ2の電源電圧が制御されて、運転音量が一定に保
たれ、能力変化が補正される。 第6図は第2の実施例に係る目標回転数の修正動作の
フローチャートである。以下、このフローチャートにし
たがって、目標回転数の修正動作を説明する。 ステップS1で、直流モータ2の回転軸に設けた永久磁
石3とホールICからなる回転数検知手段によって、直流
モータ2の回転数が検出される。 ステップS2で、上記ステップS1で検出された直流モー
タ2の回転数が、目標回転数か否か判別される。その結
果、目標回転数であればステップS4に進み、そうでなけ
ればステップS3に進む。 ステップS3で、上述のように、直流モータ2の回転数
と目標回転数との差に基づいて電源電圧が制御されて、
直流モータ2の回転数が目標回転数になるように調整さ
れてステップS1に戻る。 ステップS4で、直流モータ2に供給される電源電圧の
変化量が基準値以上から否かが判別される。その結果、
基準値以上であれば負荷特性が変化したとしてステップ
S5に進み、そうでなければステップS1に戻る。 ステップS5で、上述のように、負荷特性曲線の変化に
伴う運転音の音量の変化を無くすために修正目標回転数
を算出し、変化後の負荷曲線において直流モータ2の回
転数が上記修正目標回転数になるように、直流モータ2
の電源電圧が再設定されてステップS1に戻る。 以後は、直流モータ2の回転数が上記修正目標回転数
になるようにフィードバック制御が行なわれる。 このように、第2の実施例では、直流モータ2の回転
数が一定であり、電源電圧の変化量が基準値以上になっ
たとき、すなわち、クロスフローファン1の負荷特性が
変化したとき、運転音の音量を一定に保つように直流モ
ータ2の修正目標回転数を算出する。そして、この修正
目標回転数を得るように、直流モータ2の電源電圧を修
正するので、例えば、オートスイング式の風向羽根の方
向が変化して対人音量が大きくなったとき、クロスフロ
ーファン1の回転数を減少させることにより、対人音量
を均一にしてうなりを解消することができる。また、ク
ロスフローファン1の回転数が変化することにより、風
向変更による能力変化を補正することができる。 〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明のファンモータの
目標回転数修正装置は、回転数検知手段で検知したファ
ンモータの回転数をフィードバック目標回転数になるよ
うにフィードバック制御するフィードバック制御装置
と、ファンの負荷特性の変化に伴う上記フィードバック
制御装置の出力変数の基準負荷特性時の値からの変化量
を算出する変化量算出手段と、上記フィードバック目標
回転数を変更するフィードバック目標値変更手段を備え
たので、上記ファンの負荷特性の変化に伴って上記出力
変数の変化量が所定値を越えると、上記出力変数が上記
ファンモータの回転数を下げる側に変化した場合にはフ
ィードバック目標回転数を高回転数側に所定値だけ変更
する一方、上記出力変数が上記ファンモータの回転数を
上げる側に変化した場合には上記フィードバック目標回
転数を低回転数側に所定値だけ変更することができる。
したがって、負荷特性の変化に伴うファンの能力変化を
補償したり、運転音の対人音量を均一にしてうなりを解
消したりすることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明のファンモータの目標回転数修正装置
における一実施例の概略図、第2図は第1の実施例に係
るファンモータの目標回転数修正の概念図、第3図は第
1の実施例に係る目標回転数修正動作のフローチャー
ト、第4図は第1の実施例に係る交流モータ2の回転数
と電源のオン時の位相角との関係を示す図、第5図は第
2の実施例に係るファンモータの目標回転数修正の概念
図、第6図は第2の実施例に係る目標回転数修正動作の
フローチャートである。 1…クロスフローファン、2…ファンモータ、3…永久
磁石、4…ホールIC、5…マイクロコンピュータ、6…
制御ユニット。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−152389(JP,A) 特開 昭61−168740(JP,A) 特開 昭61−164485(JP,A) 特開 昭61−175436(JP,A) 特開 昭61−175435(JP,A) 特開 昭56−82624(JP,A) 実開 昭63−48397(JP,U) 実開 昭61−55499(JP,U) 実開 昭58−33308(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 5/00 - 5/52 F04D 27/00 - 27/02 F24F 11/04 - 11/047

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.ファンモータ(2)の回転数を検知して、回転数を
    表わす信号を出力する回転数検知手段(3,4)と、 上記回転数検知手段(3,4)で検出された上記ファンモ
    ータ(2)の回転数が、予め定められたフィードバック
    目標回転数になるように、フィードバック制御するフィ
    ードバック制御装置と、 上記回転数検知手段(3,4)で検出されたファンモータ
    (2)の回転数における上記フィードバック制御装置の
    出力変数の基準負荷特性時の値に対する上記ファンモー
    タ(2)の上記回転数におけるファンの負荷特性の変化
    に伴う出力変数の変化量を算出する変化量算出手段と、 上記変化量算出手段によって算出された出力変数の変化
    量が所定値を越えると、上記出力変数が上記ファンモー
    タ(2)の回転数を下げる側に変化した場合には上記フ
    ィードバック目標回転数を高回転数側に所定値だけ変更
    する一方、上記出力変数が上記ファンモータ(2)の回
    転数を上げる側に変化した場合には上記フィードバック
    目標回転数を低回転数側に所定値だけ変更するフィード
    バック目標値変更手段を備えたことを特徴とするファン
    モータの目標回転数修正装置。 2.上記ファンモータ(2)は交流ファンモータであ
    り、 上記フィードバック制御装置は、電源のオン時の位相角
    を上記出力変数として上記交流ファンモータの回転数を
    フィードバック目標回転数になるようにフィードバック
    制御し、 上記変化量算出手段は、上記交流ファンモータ(2)の
    回転数における基準負荷特性時の上記電源のオン時の位
    相角に対する上記ファンモータ(2)の上記回転数にお
    けるファンの負荷特性の変化に伴う上記電源のオン時の
    位相角の変化量を算出し、 上記フィードバック目標値変更手段は、上記電源のオン
    時の位相角の変化量が所定値を越えると、上記電源のオ
    ン時の位相角が上記ファンモータ(2)の回転数を下げ
    る側に変化した場合には上記フィードバック目標回転数
    を高回転数側に所定値だけ変更する一方、上記電源のオ
    ン時の位相角が上記ファンモータ(2)の回転数を上げ
    る側に変化した場合には上記フィードバック目標回転数
    を低回転数側に所定値だけ変更することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載のファンモータの目標回転数
    修正装置。 3.上記ファンモータ(2)は直流ファンモータであ
    り、 上記フィードバック制御装置は、上記直流ファンモータ
    (2)の電源電圧を上記出力変数として上記直流ファン
    モータの回転数をフィードバック目標回転数になるよう
    にフィードバック制御し、 上記変化量算出手段は、上記直流ファンモータ(2)の
    回転数における基準負荷特性時の上記電源電圧に対する
    上記ファンモータ(2)の上記回転数におけるファンの
    負荷特性の変化に伴う上記電源電圧の変化量を算出し、 上記フィードバック目標値変更手段は、上記電源電圧の
    変化量が所定値を越えると、上記電源電圧が上記ファン
    モータ(2)の回転数を下げる側に変化した場合には上
    記フィードバック目標回転数を高回転数側に所定値だけ
    変更する一方、上記電源電圧が上記ファンモータ(2)
    の回転数を上げる側に変化した場合には上記フィードバ
    ック目標回転数を低回転数側に所定値だけ変更すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のファンモー
    タの目標回転数修正装置。
JP62333751A 1987-08-28 1987-12-28 ファンモータの目標回転数修正装置 Expired - Lifetime JP2797301B2 (ja)

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