JP3044014B2 - モータダンパの制御システムならびにそれに用いる制御基板およびモータダンパ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビルやホテルなど
の空調用のモータダンパを集中的に制御するためのモー
タダンパの制御システムに関し、さらにそれに用いる制
御基板およびモータダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータダンパの制御方式は、一般
のビル、ホテル、病院などの建物を、各部屋あるいは各
階などのゾーンに分割し、ゾーンごとに設置した温度セ
ンサなどを組み込んだ温度調節器により、各ゾーンのダ
ンパの開度を一斉に制御してそのゾーンの温度をコント
ロールしている。温度調節器によるモータの制御はアナ
ログ制御方式が採用され、ブリッジ回路応用バランシン
グリレー型のモータ制御で風量を調整する。また変風量
制御ユニット（ＶＡＶユニット）型のものは、アナログ
指令（４〜２０ｍＡ、０〜５Ｖ）を受け、風量センサと
連動して定風量制御を行うものであり、アナログ基板を
用いている。またそれらの温度調節器をホストコンピュ
ータと接続し、異常の発生などを監視するようにするこ
ともある。この方式では各ゾーンがそれぞれの設定値で
勝手に制御し、ホストコンピュータはほぼ監視のみを行
っている。

【０００３】また前記温度調節器には、温度センサーの
信号に基づいてモータダンパの開度を制御するシーケン
サが設けられており、そのシーケンサ側にはＤ／Ａ変換
器を付設した上で、各モータダンパのすべての制御線を
結線している。そのため大型ビルでは、たとえば防排煙
防火ダンパで３０００台、ＶＡＶユニット２０００台、
オンオフ制御ダンパ２０００台、比例制御ダンパ１５０
０台などが使用されるので、各フロア２００〜３００台
分の信号線をシーケンサ側のＩ／Ｏポートに接続しなけ
ればならず、この配線工事に相当の工期を要すると共
に、大きい制御盤が必要になる。そのため建築コストが
高くなり、保守の費用も高くなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は工期が短く、
保守コストも安価にすることができ、しかも高度な制御
が可能な、モータダンパなどの制御用デバイスおよび制
御システムを提供することを技術課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のモータダンパの
制御システムは、（ａ）それぞれダンパを開閉駆動する
モータおよびモータ制御装置を備えた複数個のモータダ
ンパと、（ｂ）各モータダンパの属するゾーンの環境デ
ータを検知するセンサと、（ｃ）それらのデータに基づ
いて、各ダクトの最適な開度の目標値ないし一連の目標
値を演算し、その演算結果に基づいて、各モータダンパ
に開度の目標値ないし一連の目標値を指令するホストコ
ンピュータと、（ｄ）前記センサ、ホストコンピュータ
およびモータダンパの制御装置を接続する通信回線と、
（ｅ）各モータ制御装置に駆動電気を送る電源回路とを
備えており、（ｆ）前記モータダンパのモータ制御装置
が、ホストコンピュータからの目標値の指令を受け取る
入力ポートと、ダンパの開度を検出する検出手段と、入
力ポートから受け入れた目標値と検出手段からの検出値
とを比較する手段と、その比較した値に基づいて検出値
が目標値に近づくようにモータの駆動信号を算出する手
段と、得られた駆動信号に応じてモータへの駆動電気を
制御する手段と、前記検出装置により検出された検出値
および自己の番地を送出する出力ポートとを有し、前記
各モータダンパに組み込まれていることを特徴としてい
る。

【０００６】このようなモータダンパの制御システムに
おいては、前記検出手段がダンパの開度をアナログ信号
として出力するポテンショメータを備えており、そのア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を
備えているものが好ましい。さらに前記検出手段がダン
パの開閉状態をｏｎ−ｏｆｆの２値信号として出力する
リミットスイッチを備えているものが好ましい。本発明
の制御基板は、前記モータダンパの制御システムにおけ
るモータダンパに組み込むためのモータ駆動用組み込み
型制御基板であって、中央処理演算装置およびモータ制
御用集積回路とを搭載し、センサ用および（または）ア
ナログデータ出力用のアナログ入出力ポート、リミット
スイッチ用および（または）外部制御のためのデジタル
入出力ポートを有することを特徴としている。

【０００７】本発明のモータダンパの制御システムの第
２の態様は、一連のダクトに沿った複数個のモータダン
パのモータ制御装置がそれぞれ中央処理演算装置を備え
ており、それらの中央処理演算装置同士が、ダクトの経
路に沿って統一した制御を行うように、相互にデータお
よび指令を交換するように構成していることを特徴とし
ている。本発明のモータダンパは、前記いずれかのモー
タダンパの制御システムに用いるモータダンパであっ
て、それぞれダンパを開閉駆動するモータおよびモータ
制御装置を備えると共に、そのモータ制御装置が、外部
から入力される目標値の指令を受け取る入力ポートと、
制御対象の現在の状態を検出する検出手段と、入力ポー
トから受け入れた目標値と検出手段からの検出値とを比
較する手段と、その比較した値に基づいて検出値が目標
値に近づくようにモータへの駆動信号を算出する手段
と、得られた駆動信号に応じてモータへの駆動電気を制
御する手段と、前記検出装置により検出された検出値お
よび自己の番地を送出する出力ポートとを有することを
特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに図面を参照しながら本発明
のモータ駆動装置および制御システムの実施の形態を説
明する。図１は本発明のモータ駆動装置の一実施形態を
示すブロック図、図２は本発明の制御システムの一実施
形態を示すブロック図である。

【０００９】図１において符号１は建物内に配管されて
いる空調用あるいは排気防火用のダクトである。そのダ
クト１には、ダクトを直径方向に貫通するように、軸２
が回転自在に設けられており、その軸２に円板状の羽根
板３が固定されている。したがって軸２の回転角度に応
じてダクト１の流路が開閉したり、あるいは開度が変化
する。軸２にはモータＭの出力軸が減速機を介して機械
的に連結されている。それらのダクト１、モータＭ、軸
２および羽根板３は、モータダンパ４を構成している。

【００１０】軸２あるいは減速機内のいずれかの回転軸
には、ダンパの開度を検出するためのポテンショメータ
Ｐが連結されている。さらに軸２あるいは羽根板３の回
転端を検出するための一対のリミットスイッチＬＳ１、
ＬＳ２が設けられている。

【００１１】図１の符号１０はモータＭのハウジングな
どに取り付けられる基板であり、その基板１０に中央処
理演算装置（ＣＰＵ）１１と、それらとバス１２で接続
されるＩ／Ｏポート１３、アナログ・デジタル変換器
（Ａ／Ｄ変換器）１４、モータ駆動部（モータドライ
バ）１５が設けられている。モータ駆動部１５は集積回
路（ＩＣ）でユニット化しているものを使用しうる。さ
らに中央処理演算装置１１にはバス１６、１７を介して
通信ポート１８およびデジタル・アナログ変換器（Ｄ／
Ａ変換器）１９が接続されている。通信ポート１３は分
岐信号線２０により、ネットワーク用信号線２１からの
分岐用のハブ２２と接続されている。またモータＭから
は電源線２３が出ている。したがって配線する必要があ
るのは、２本の信号線２１と２本の電源線２３だけでよ
い。

【００１２】基板１０はたとえば一般的に通用している
互換性のあるカード型のものが好ましい。なお図１には
示していないが、必要に応じて中央処理演算装置１１の
演算に使用するメモリ、たとえばランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）や、中央処理演算装置１１が演算を行うべ
きプログラムを格納しておくリードオンリーメモリ（Ｒ
ＯＭ）を採用してもよい。

【００１３】前記モータＭとしては、モータの駆動電源
の電圧を制御するもの、あるいは駆動パルスの数や幅を
制御するものなど、種々のモータを採用しうる。

【００１４】前記Ａ／Ｄ変換器１４はポテンショメータ
Ｐの電圧信号を中央処理演算装置１１で処理可能なデジ
タル信号に変換して取り込むものである。またＤ／Ａ変
換器１９は状態を外部にアナログ出力するためのもので
ある。Ｉ／Ｏポート１３はリミットスイッチＬＳ１、Ｌ
Ｓ２のｏｎ−ｏｆｆ信号をＣＰＵで処理可能なデジタル
信号に変換するものである。中央処理演算装置１１は、
通信ポート１８を介して外部から与えられるダンパの開
度の目標値とポテンショメータＰで検出した現在のダン
パの開度とを比較し、現在の開度が少ない場合は、軸を
ダンパの開く方向に回転させるべく、モータ制御部に信
号を送るため、あるいはさらに種々の要素間の動作順序
などをコントロールするためのものである。

【００１５】なお、ダンパの現在の開度と目標値との差
に基づいてダンパの開閉を行う場合、そのダンパの用途
などに応じて、たとえば全開・全閉の二位置制御用のダ
ンパのように、単にｏｎ−ｏｆｆおよび回転方向の制御
のみを行うｏｎ−ｏｆｆ制御の場合と、任意位置制御用
のダンパのように、指示値に比例した開度に制御させる
比例制御を行う場合がある。前者のｏｎ−ｏｆｆ制御の
場合はポテンショメータは不要であり、それに関連する
制御要素も不要である。しかし基板１０を共通にした方
が量産効果が上がる場合は、あえて削除する必要はな
い。

【００１６】つぎに上記のごとく構成されるモータ駆動
装置の使用方法および作用を説明する。ダクト内に冷房
用の冷気が流れており、上記のモータダンパが冷気の流
量を開度制御で調節するものとする。モータダンパの開
度がある値（目標値）で安定している状態から、たとえ
ば室温が上昇したときは、外部からモータダンパの開度
を前記値より大きい目標値に変更する指令を出す。そう
するとポテンショメータＰで検出される開度より目標値
が大きいため、中央演算処理装置１１で両者を比較し、
その差を解消するべく正の回転を与えるよう、モータ制
御部に指令を出す。それによりモータ制御部からモータ
を正回転させる信号（たとえば起動電圧の電圧信号）が
出され、モータＭが正回転する。そしてその回転と共
に、ポテンショメータＰの検出値が上昇するので、目標
値との差が少なくなる。目標値とポテンショメータの検
出値が一致したとき、あるいはある閾値内に入ったと
き、モータが停止する。上記のモータＭの正回転によ
り、ダンパの開度が増し、冷気の流量が増加する。その
ためたとえば室内の温度が低下する。

【００１７】逆に室内の温度を上昇させるべく、外部か
ら小さい目標値に変更する指令を出す場合は、同じよう
に目標値とポテンショメータからの入力信号に基づき、
その差が演算され、その差を解消するようにモータが回
転する。それにより冷気の流量が低下し、室温などが上
昇する。

【００１８】なおｏｎ−ｏｆｆ制御の場合は、モータに
対しては単に正回転または逆回転の信号のみが出され、
モータは一定のトルクでいずれかの方向に回転し、差が
「０」になった時点で停止する。またパルスモータの場
合についても、モータ制御部からは前記の差に応じた数
のパルスが出され、モータは所定の回転角度だけ回転
し、ダンパの開度が変更される。また、各制御対象物に
異常が生じたとき、それらの異常を直ちにホストコンピ
ュータ側に知らせる機能を持たせるようにするのが好ま
しい。

【００１９】つぎに図２を参照して制御システム全体の
実施形態の説明をする。図２のモータダンパ４およびモ
ータ駆動装置Ａは図１のものと同じである。そして各モ
ータ駆動装置Ａが接続されている信号線２１には、ハブ
２２を介してホストコンピュータ２５が接続されてい
る。ホストコンピュータ２５としては、市販のパーソナ
ルコンピュータやサーバー、あるいはワークステーショ
ンなどを採用することができる。ホストコンピュータ２
５には、エムエス・ウィンドウズＮＴ、エムエス・ウイ
ンドウズ９８（いずれもマイクロソフト社の商標）など
のオペレーションソフト、およびイーサネットなどの市
販のネットワーク用ソフト、さらに制御対象ごとの個々
の制御ソフトなどのアプリケーションソフトをインスト
ールしておき、通常は常時作動させておく。ホストコン
ピュータはビル全体に１基配備すればよいが、ビルの各
階、病院やホテルの部署ごとに配備するようにしてもよ
い。

【００２０】上記のシステムは、ホストコンピュータ２
５と各モータダンパのモータ駆動装置とを接続するだけ
でなく、たとえば一連のダクトに沿った複数個のモータ
駆動装置同士を接続するものでもある。したがって各モ
ータダンパのＣＰＵ同士に相互にデータや指令を交換さ
せ、ダクト１の経路に沿って統一のとれた制御をさせる
こともできる。そのような分散制御を行わせる場合は、
ホストコンピュータ２５の負担が軽減し、しかも応答の
速い制御が可能になる。

【００２１】上記のネットワーク型のシステムは、たと
えば以下のように作用する。まず各ゾーンの室温・湿度
などの環境データをセンサ類が検知し、それらのデータ
に基づいてホストコンピュータ２５が複数のダクト経路
のその時点の最適な流量、さらに流量の時間的な変化パ
ターンなどを演算する。ついでその演算結果に基づい
て、ダンパの開度を演算し、各モータダンパの制御装置
に対し、リアルタイムでダンパの開度の目標値、あるい
は一連の目標値を指令する。

【００２２】各モータダンパ側では、その目標値の指令
に応じて前述のようにモータを正逆方向に回転させ、ダ
ンパの開度を目標値に近づけるように制御する。それに
よりたとえば建物全体として、冷房のための冷気や暖房
のための暖気など、熱資源を無駄なく、最適な状態に制
御することができる。

【００２３】

【００２４】

【発明の効果】本発明のモータダンパの制御システム
は、電源ライン２本、信号ライン（ネットワーク線）２
本の渡り配線で配線することができる。そのため配線材
料が少なくて済み、設置工期を大幅に短縮することがで
きる。さらに保守も容易である。また、ホストコンピュ
ータと各モータダンパに付設したモータ駆動装置を通信
ポートを介してネットワークで接続している。そのため
各制御対象を直接コンピュータで制御が可能である。し
たがって制御対象物に応じた適切で確実な集中制御が可
能である。さらにネットワークであるから、制限なく接
続機器数を増加していくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のモータダンパの一実施形態を示すブ
ロック図である。

【図２】 本発明の制御システムの一実施形態を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ ダクト ２ 軸 ３ 羽根板 ４ モータダンパ Ｐ ポテンショメータ ＬＳ１ リミットスイッチ ＬＳ２ リミットスイッチ １０ 基板 １１ 中央処理演算装置 １２ バス １３ Ｉ／Ｏポート １４ アナログ・デジタル変換器 １５ モータ駆動部 １６、１７ バス １８ 通信ポート １９ デジタル・アナログ変換器 ２０ 分岐信号線 ２１ 信号線 ２２ ハブ ２３ 電源線 ２５ ホストコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 勝美 大阪府東大阪市東鴻池町３丁目５番25号 大東テック株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−340048（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−157341（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−236308（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−38356（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−212451（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/04 B60H 1/00 103 F24F 13/14 H02P 7/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）それぞれダンパを開閉駆動するモ
   ータおよびモータ制御装置を備えた複数個のモータダン
   パと、 （ｂ）各モータダンパの属するゾーンの環境データを検
   知するセンサと、 （ｃ）それらのデータに基づいて、各ダクトの最適な開
   度の目標値ないし一連の目標値を演算し、その演算結果
   に基づいて、各モータダンパに開度の目標値ないし一連
   の目標値を指令するホストコンピュータと、 （ｄ）前記センサ、ホストコンピュータおよびモータダ
   ンパのモータ制御装置を接続する通信回線と、 （ｅ）各モータ制御装置に駆動電気を送る電源回路とを
   備えており、 （ｆ）前記モータダンパのモータ制御装置が、ホストコ
   ンピュータからの目標値の指令を受け取る入力ポート
   と、ダンパの開度を検出する検出手段と、入力ポートか
   ら受け入れた目標値と検出手段からの検出値とを比較す
   る手段と、その比較した値に基づいて検出値が目標値に
   近づくようにモータの駆動信号を算出する手段と、得ら
   れた駆動信号に応じてモータへの駆動電気を制御する手
   段と、前記検出装置により検出された検出値および自己
   の番地を送出する出力ポートとを有し、前記各モータダ
   ンパに組み込まれているネットワーク型のモータダンパ
   の制御システム。
2. 【請求項２】 前記検出手段がダンパの開度をアナログ
   信号として出力するポテンショメータを備えており、そ
   のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手
   段を備えている請求項１記載のモータダンパの制御シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記検出手段がダンパの開閉状態をｏｎ
   −ｏｆｆの２値信号として出力するリミットスイッチを
   備えている請求項１または２記載のモータダンパの制御
   システム。
4. 【請求項４】 請求項１記載のモータダンパの制御シス
   テムにおけるモータ制御装置として用いる制御基板であ
   って、 中央処理演算装置およびモータ制御用集積回路とを搭載
   し、センサ用および（または）アナログデータ出力用の
   アナログ入出力ポート、リミットスイッチ用および（ま
   たは）外部制御のためのデジタル入出力ポートを有し、
   モータダンパに組み込みまれる制御基板。
5. 【請求項５】 一連のダクトに沿った複数個のモータダ
   ンパのモータ制御装置がそれぞれ中央処理演算装置を備
   えており、それらの中央処理演算装置同士が、ダクトの
   経路に沿って統一した制御を行うように、相互にデータ
   および指令を交換するように構成している請求項１記載
   のモータダンパの制御システム。
6. 【請求項６】 請求項１または５記載のモータダンパの
   制御システムに用いるモータダンパであって、 それぞれダンパを開閉駆動するモータおよびモータ制御
   装置を備えると共に、 そのモータ制御装置が、外部から入力される目標値の指
   令を受け取る入力ポートと、制御対象の現在の状態を検
   出する検出手段と、入力ポートから受け入れた目標値と
   検出手段からの検出値とを比較する手段と、その比較し
   た値に基づいて検出値が目標値に近づくようにモータへ
   の駆動信号を算出する手段と、得られた駆動信号に応じ
   てモータへの駆動電気を制御する手段と、前記検出装置
   により検出された検出値および自己の番地を送出する出
   力ポートとを有するモータダンパ。