JP4254885B2 - ファン制御システム、及びそのファン制御システムを備えた空調機 - Google Patents

Description

本発明は、ファン制御システムに関し、特に、複数台のファンを制御するファン制御システム、及びそのファン制御システムを備えた空調機に関する。

近年、空調機室外機のファン（以下、室外ファンと略す）を駆動するモータは、インバータによって制御されており、外部負荷の大小に関係なく回転数が指令通りに制御されている。一般に、室外ファンは屋外に配置されているので、自然風による正転又は逆転方向の負荷を受け易い状態にある。そのため、逆転方向の負荷によってモータ電流が増加したり、正転方向の負荷によってファンが狙いの回転数を超えて回転することで、過電流、過電圧、脱調などの不具合が発生し異常停止する場合がある。この問題を解消する技術として、モータへ通電しても問題のない許容回転数範囲を予め設定し、ファンがその許容回転数範囲を外れて回転しているときにはモータへの通電を行わない方法が、既に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−３０３３８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法は、主に単一ファンを駆動する際の過負荷を回避するものであって、図１に示すような、同一空気流路に複数の室外ファンが搭載され、全てのファンが稼働しているときに、例えば、１つのファンのみが過負荷となった場合の対処方法については、何ら開示されていない。

本発明の課題は、複数のファンを制御するシステムであって、稼働中のファンが過負荷になったときに、その過負荷の解消を行なうファン制御システムを提供することにある。

第１発明に係るファン制御システムは、同一の空気流路内に設置されている複数のファンを制御するファン制御システムであって、第１ファンと、第１ファンに隣接する第２ファンと、第１ファンを回転させる第１モータと、第２ファンを回転させる第２モータと、制御部とを備えている。制御部は、第１ファンが過負荷になっているか否かを判定し、第１モータ及び第２モータの回転数を制御する。さらに、制御部は、第１ファンが過負荷となっているとき、第１モータの運転を停止させるとともに、第１ファンが第２ファンの吸い込み側の動圧によって逆回転しないように、或は逆回転方向の負荷を受けないように第２モータの運転を停止させる。

このファン制御システムでは、制御部が、第１モータの運転を停止させる際に第２モータの運転も停止させるので、第１ファンが第２ファンの吸い込み側の動圧によって逆回転すること、或は逆回転方向の負荷を受けることがなく、第１ファンの再起動が容易になる。

第２発明に係るファン制御システムは、第１発明に係るファン制御システムであって、制御部が、第１モータ及び第２モータの運転を停止させた後、第１モータ及び第２モータに同時に起動動作を開始させる。

このファン制御システムでは、第１ファンと第２ファンがほぼ同時に回転を始めるので、一方のファンの吸い込み側動圧で他方のファンが逆回転すること、或は逆回転方向の負荷を受けることが防止される。

第３発明に係るファン制御システムは、第２発明に係るファン制御システムであって、起動動作が、第１モータ及び第２モータの回転が停止してから開始される。

このファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータを停止状態から再起動させることができるので、各モータに不必要な負荷が掛からない。

第４発明に係るファン制御システムは、第２発明に係るファン制御システムであって、起動動作が、第１モータ及び第２モータの回転数が所定回転数以下になってから開始される。

このファン制御システムでは、停止後も慣性力によって第１モータ及び第２モータが回転している場合、或は第１ファン及び第２ファンが自然風を受けて停止できず第１モータ及び第２モータが回転している場合、各モータの回転数が起動可能な回転数になるまで待機させることができるので、各モータに掛かる負荷が軽減される。

第５発明に係るファン制御システムは、第４発明に係るファン制御システムであって、所定回転数が、第１モータ及び第２モータが起動時に異常停止しない回転数に設定されている。

このファン制御システムでは、起動時に第１モータ及び第２モータに流れる電流が許容範囲内に収まる、或は起動時に第１モータ及び第２モータから発生する誘起電圧により昇圧される直流電圧が許容範囲内に収まるので、各モータ及び各モータのインバータ回路及び整流回路へのダメージが軽減される。

第６発明に係るファン制御システムは、第２発明に係るファン制御システムであって、起動動作が、第１モータ及び第２モータの運転が停止された後に所定時間待機してから開始される。

このファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータの運転が停止された後も各モータが慣性力で回転している場合、各モータの運転停止後に所定時間待機させることによって、各モータが再起動できる範囲まで回転数を低下させることができる。

第７発明に係るファン制御システムは、第６発明に係るファン制御システムであって、所定時間が、第１モータ及び第２モータの起動時に異常停止しない時間に設定されている。

このファン制御システムでは、起動時に第１モータ及び第２モータに流れる電流が許容範囲内に収まる、或は起動時に第１モータ及び第２モータから発生する誘起電圧により昇圧される直流電圧が許容範囲内に収まるので、各モータ及び各モータのインバータ回路及び整流回路へのダメージが軽減される。

第８発明に係るファン制御システムは、第１ファンと、第１ファンに隣接する第２ファンと、第１ファンを回転させる第１モータと、第２ファンを回転させる第２モータと、制御部とを備えている。制御部は、第１ファンが過負荷になっているか否かを判定し、第１モータ及び第２モータの回転数を制御し、第１ファンが過負荷となっても第１ファンを停止させないとき、第１モータの回転数を低下させるとともに第２モータの回転数を低下させる。

このファン制御システムでは、第１モータの回転数が低下すると、第２ファンの吸い込み側動圧による第１ファンを逆回転させようとする負荷に対抗できなくなるので、第２モータの回転数を低下させて、第１ファンを逆回転させようとする負荷を軽減する。

第９発明に係るファン制御システムは、第８発明に係るファン制御システムであって、第１モータ及び第２モータの回転数の低下幅が、第１ファンの負荷状態により決定される。

このファン制御システムでは、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれると共に、必要以上に回転数を低下させることによる過剰な風量低下が防止される。

第１０発明に係るファン制御システムは、第８発明又は第９発明に係るファン制御システムであって、第１モータの回転数の低下幅と第２モータの回転数の低下幅とが、異なる値である。

このファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータの回転数の低下幅を異ならせることによって、過負荷になっていない側のモータの回転数の低下幅を小さくすることができるので、風量の過剰な低下が防止される。

第１１発明に係るファン制御システムは、第１ファンと、第１ファンに隣接する第２ファンと、第１ファンを回転させる第１モータと、第２ファンを回転させる第２モータと、制御部とを備えている。制御部は、第１ファンが過負荷になっているか否かを判定し、第１モータ及び第２モータの回転数を制御し、第１ファンが過負荷となっても第１ファンを停止させないとき、第１モータの回転数を低下させるとともに第２モータの回転数を上昇させる。

このファン制御システムでは、第１モータの回転数低下によって第１モータの過負荷を解消しながら、第２モータの回転数上昇によって第１モータの回転数低下による第１ファンの風量不足を補う。

第１２発明に係るファン制御システムは、第１１発明に係るファン制御システムであって、第１モータの回転数の低下幅が、第１ファンの負荷状態により決定される。

このファン制御システムでは、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれると共に、必要以上に回転数を低下させることによる過剰な風量低下が防止される。

第１３発明に係るファン制御システムは、第１１発明又は第１２発明に係るファン制御システムであって、第２モータの回転数の上昇幅は、第１モータの回転数の低下幅と、第１ファン及び第２ファンに要求される風量の総和とによって決定される。

このファン制御システムでは、風量の過剰な低下が防止される。

第１４発明に係るファン制御システムは、第１ファンと、第１ファンに隣接する第２ファンと、第１ファンを回転させる第１モータと、第２ファンを回転させる第２モータと、制御部とを備えている。制御部は、第１ファンが過負荷になっているか否かを判定し、第１モータ及び第２モータの回転数を制御し、第１ファンが過負荷となっても第１ファンを停止させないとき、第１モータの回転数を低下させ、低下させた第１モータの回転数が所定回転数より低いときは第２モータの回転数を低下させ、低下させた第１モータの回転数が所定回転数より高いときは第２モータの回転数を上昇させる。

このファン制御システムでは、第１モータの回転数が所定回転数よりも低くなると、第２ファンの吸い込み側動圧に対抗できなくなるので、第２モータの回転数を低下させて第２ファンの吸い込み側動圧を下げる。一方、第１モータの回転数が所定回転数よりも高いときは、第２ファンの吸い込み側動圧に対抗して回転する余裕があるので、第２モータの回転数を上昇させて第１モータの回転数低下による第１ファンの風量低下を補うことができる。

第１５発明に係るファン制御システムは、第１４発明に係るファン制御システムであって、第１モータ及び第２モータの回転数の低下幅は、第１ファンの負荷状態により決定される。

このファン制御システムでは、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれると共に、必要以上に回転数を低下させることによる過剰な風量低下が防止される。

第１６発明に係るファン制御システムは、第１４発明又は第１５発明に係るファン制御システムであって、第１モータの回転数の低下幅と第２モータの回転数の低下幅とが、異なる値である。

このファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータの回転数の低下幅を異ならせることによって、過負荷になっていない側のモータの回転数の低下幅を小さくすることができるので、風量の過剰な低下が防止される。

第１７発明に係るファン制御システムは、第１４発明から第１６発明のいずれか１つに係るファン制御システムであって、第２モータの回転数の上昇幅は、第１モータの回転数の低下幅と、第１ファン及び第２ファンに要求されている風量の総和とによって決定される。

このファン制御システムでは、風量の過剰な低下を防止することができる。

第１８発明に係るファン制御システムは、第８発明から第１７発明のいずれか１つに係るファン制御システムであって、第１ファン及び第２ファンが、同一の空気流路内に設置されている。

このファン制御システムでは、隣接するファンに不必要な負荷が作用しないように制御されているので、第１ファン及び第２ファンが同一の空気流路内に設置されるときでも、ファン同士を仕切る必要がなく、簡単な構造となる。

第１９発明に係る空調機は、第１発明から第１８発明に係るファン制御システムを備えている。

この空調機では、ファンの停止が抑制されるので、空調機の過度な性能低下が防止される。

第１発明に係るファン制御システムでは、制御部が、第１モータの運転を停止させる際に第２モータの運転も停止させるので、第１ファンが第２ファンの吸い込み側の動圧によって逆回転すること、或は逆回転方向の負荷を受けることがなく、第１ファンの再起動が容易になる。

第２発明に係るファン制御システムでは、第１ファンと第２ファンがほぼ同時に回転を始めるので、一方のファンの吸い込み側動圧で他方のファンが逆回転すること、或は逆回転方向の負荷を受けることが防止される。

第３発明に係るファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータを停止状態から再起動させることができるので、各モータに不必要な負荷が掛からない。

第４発明に係るファン制御システムでは、停止後も慣性力によって第１モータ及び第２モータが回転している場合、或は第１ファン及び第２ファンが自然風を受けて停止できず第１モータ及び第２モータが回転している場合、各モータの回転数が起動可能な回転数になるまで待機させることができるので、各モータに掛かる負荷が軽減される。

第５発明に係るファン制御システムでは、起動時に第１モータ及び第２モータに流れる電流が許容範囲内に収まる、或は起動時に第１モータ及び第２モータから発生する誘起電圧により昇圧される直流電圧が許容範囲内に収まるので、各モータ及び各モータのインバータ回路及び整流回路へのダメージが軽減される。

第６発明に係るファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータの運転が停止された後も各モータが慣性力で回転している場合、各モータの運転停止後に所定時間待機させることによって、各モータが再起動できる範囲まで回転数を低下させることができる。

第７発明に係るファン制御システムでは、起動時に第１モータ及び第２モータに流れる電流が許容範囲内に収まる、或は起動時に第１モータ及び第２モータから発生する誘起電圧により昇圧される直流電圧が許容範囲内に収まるので、各モータ及び各モータのインバータ回路及び整流回路へのダメージが軽減される。

第８発明に係るファン制御システムでは、第１モータの回転数が低下すると、第２ファンの吸い込み側動圧による第１ファンを逆回転させようとする負荷に対抗できなくなるので、第２モータの回転数を低下させて、第１ファンを逆回転させようとする負荷を軽減する。

第９発明に係るファン制御システムでは、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、過負荷の解消が容易に行なわれると共に、必要以上に回転数を低下させることによる過剰な風量低下が防止される。

第１０発明に係るファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータの回転数の低下幅を異ならせることによって、過負荷になっていない側のモータの回転数の低下幅を小さくすることができるので、風量の過剰な低下が防止される。

第１１発明に係るファン制御システムでは、第１モータの回転数低下によって第１モータの過負荷を解消しながら、第２モータの回転数上昇によって第１モータの回転数低下による第１ファンの風量不足を補う。

第１２発明に係るファン制御システムでは、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれると共に、必要以上に回転数を低下させることによる過剰な風量低下が防止される。

第１３発明に係るファン制御システムでは、風量の過剰な低下が防止される。

第１４発明に係るファン制御システムでは、第１モータの回転数が所定回転数よりも高いときは、第２ファンの吸い込み側動圧に対抗して回転する余裕があるので、第２モータの回転数を上昇させて第１モータの回転数低下による第１ファンの風量低下を補うことができる。

第１５発明に係るファン制御システムでは、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれると共に、必要以上に回転数を低下させることによる過剰な風量低下が防止される。

第１６発明に係るファン制御システムでは、第１モータ及び第２モータの回転数の低下幅を異ならせることによって、過負荷になっていない側のモータの回転数の低下幅を小さくすることができるので、風量の過剰な低下を防止することができる。

第１７発明に係るファン制御システムでは、風量の過剰な低下を防止することができる。

第１８発明に係るファン制御システムでは、隣接するファンに不必要な負荷が作用しないように制御されているので、第１ファン及び第２ファンが同一の空気流路内に設置されるときでも、ファン同士を仕切る必要がなく、簡単な構造となる。

第１９発明に係る空調機では、ファンの停止が抑制されるので、空調機の過度な性能低下が防止される。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
＜ファン制御システム＞
図１は、本発明の実施形態に係るファン制御システムを使った空調機室外機の構成図である。図１において、空調機室外機２の上部には、第１ファン２１と第２ファン２２とが配置されており、それらは隣接している。第１ファン２１は第１モータ３１の回転軸に直結されており、第２ファン２２は第２モータ３２の回転軸に直結されている。第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数は、インバータで制御されており、回転数及び加速度の変更が容易である。

制御部４は、空調機室外機２の所定の電装品箱に収納されており、第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数を制御する。室外熱交換器１３は、空調機室外機２の側壁に沿って配置されている。空調機室外機２の側壁には、吸込口２０が形成されており、第１ファン２１及び第２ファン２２が回転することによって、空気が吸込口２０から吸込まれ室外熱交換器１３を通過して第１ファン２１及び第２ファン２２に到達し、空調機室外機２の上方へ吹き出される。

＜制御回路＞
図２は、ファン制御システムの回路図である。図２において、制御部４は、第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数を制御するために、２つの整流回路４１，４２と、２つの駆動回路５１，５２と、２つのインバータ回路６１，６２とを有している。制御部４は、２つの駆動回路５１，５２を制御するマイコン４０をさらに有している。マイコン４０は、ＣＰＵとメモリを内蔵している。第１モータ３１及び第２モータ３２は、ブラシレスＤＣモータであり、インバータ回路６１，６２から電圧供給される固定子と、固定子に対向するマグネットを有する回転子とから成る。

整流回路４１，４２は、６つのダイオードから成るブリッジ回路であり、電源１０の交流電圧から直流電圧を生成してインバータ回路６１，６２に供給する。インバータ回路６１，６２は、６つのトランジスタからなるブリッジ回路であり、駆動回路５１，５２から各トランジスタへ駆動信号が入力される。

第１回転数センサ７１は第１モータ３１の回転数を検出する。第１モータ３１の固定子には、ホール素子が組み込まれており、第１回転数センサ７１は、そのホール素子を介して第１モータ３１の回転子の回転数を検出することができる。同様に、第２回転数センサ７２は第２モータ３２の回転数を検出する。第２モータ３２の固定子には、ホール素子が組み込まれており、第２回転数センサ７２は、そのホール素子を介して第２モータ３２の回転子の回転数を検出することができる。

本実施形態では、第１ファン２１及び第２ファン２２の回転数は、第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数で代用される。マイコン４０は、第１回転数センサ７１及び第２回転数センサ７２からの検出信号を監視しながら、第１ファン２１及び第２ファン２２が所定の回転数になるように、インバータ回路６１，６２の各トランジスタへ駆動信号を入力させる。

＜ファン停止及び再起動制御＞
同一空気流路に複数のファンが使用されている空調機室外機では、全てのファンが回転しているときに、１つのファンが過負荷となり停止した場合、停止したファンは、回転しているファンの吸い込み側動圧によって逆回転し、或いは逆回転方向の負荷を受けて再起動が困難になる。それを回避するために、このファン制御システムでは、ファン停止及び再起動制御を行なっている。以下、図面を参照しながらファン停止及び再起動制御について説明する。

図３は、ファン停止及び再起動制御のフローチャートである。図３において、マイコン４０は、ステップＳ１で第１ファン２１又は第２ファン２２が過負荷によって異常停止しているか否かを判定する。異常停止している場合は、ステップＳ２へ進み、異常停止していない側のファンの運転を停止させて、第１ファン２１及び第２ファン２２が共に運転を停止した状態にする。

ステップＳ３では、第１ファン２１及び第２ファン２２の回転が停止したか否かを判定する。第１ファン２１及び第２ファン２２の運転を停止しても、慣性力で回転している場合や、自然風によって正転又は逆転方向に回転している場合がある。そのような状態で各モータを再起動させると、逆転方向の負荷によってモータ電流が増加したり、正転方向の負荷によってファンが狙いの回転数を超えて回転することで、過電流、過電圧、脱調などの不具合が発生して異常停止する場合がある。ステップＳ３での判定がＹｅｓになったときは、ステップＳ４へ進み、第１ファン２１及び第２ファン２２に再起動動作を開始させる。

以上のように、ファン停止及び再起動制御では、同一空気流路で使用される複数のファンのうち、１つでも異常停止した場合は、マイコン４０が、全てのファンを一旦停止させて再起動動作を行わせる。

＜ファン過負荷回避制御＞
上記のファン停止及び再起動制御は、ファンが過負荷によって異常停止した場合の制御であるが、実際の運転において、ファンの停止は室外熱交換器１３の熱交換量を減少させ空調機室外機２の運転性能を低下させるので、可能な限りファンの停止を回避することが好ましい。このファン制御システムでは、ファンが過負荷となったとき、ファンをすぐに停止させずに、過負荷の解消を図るファン過負荷回避制御を行なっている。以下、図面を参照しながらファン過負荷回避制御について説明する。

図４は、ファン過負荷回避制御のフローチャートである。図４において、マイコン４０は、ステップＳ１１で第１ファン２１又は第２ファン２２が過負荷になっているか否かを判定する。過負荷を検出した場合はステップＳ１２へ進み、過負荷を検出しなかった場合は引き続き過負荷の監視を行なう。

ステップＳ１２では、第１ファン２１の回転数Ｎ１を所定数低下させ、第２ファン２２の回転数Ｎ２も所定数低下させる。制御部４は、過負荷となったファンの回転数を低下させることによって過負荷の解消を図るとともに、隣接するファンの回転数をも低下させて、隣接するファンの吸い込み側動圧による負荷を抑制している。

第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数の低下幅は、過負荷となっているファンの負荷状態により決定されており、これによって、過負荷の解消が容易に行なわれる。本実施形態では、風量の過剰な低下を防止するために、過負荷となっていないファンの回転数の低下幅は可能な限り抑制されており、その結果、第１モータ３１の回転数の低下幅と第２モータ３２の回転数の低下幅とは異なる値になる。

以上のように、本実施形態のファン過負荷回避制御では、同一空気流路で使用される複数のファンのうち、１つでも過負荷になった場合は、マイコン４０が、全てのファンの回転数を低下させる。

〔第１実施形態の第１変形例〕
第１実施形態のファン停止及び再起動制御では、第１モータ３１及び第２モータ３２の回転の停止が、第１モータ３１及び第２モータ３２を再起動させる条件となっている。しかし、第１ファン２１及び第２ファン２２が自然風を受けている場合は、回転が維持されるので停止するまで待機するのは不合理である。そこで、第１変形例では、回転数が所定の回転数以下になったときに再起動を許可する制御を行なっている。以下、図面を参照しながら説明する。

＜ファン停止及び再起動制御＞
図５は、第１変形例のファン停止及び再起動制御のフローチャートである。図５において、マイコン４０は、ステップＳ１０１で第１ファン２１又は第２ファン２２が過負荷によって異常停止しているか否かを判定する。異常停止している場合は、ステップＳ１０２へ進み、異常停止していない側のファンの運転を停止させて、第１ファン２１及び第２ファン２２が共に運転を停止した状態にする。

ステップＳ１０３では、第１ファン２１及び第２ファン２２の回転が所定回転数以下になったか否かを判定する。第１ファン２１及び第２ファン２２の運転を停止しても、慣性力で回転している場合や、自然風によって正転又は逆転方向に回転している場合がある。そのような状態で各モータを再起動させると、逆転方向の負荷によってモータ電流が増加したり、正転方向の負荷によってファンが狙いの回転数を超えて回転することで、過電流、過電圧、脱調などの不具合が発生して異常停止する場合がある。

しかし、その回転数が実験によって、再起動動作を開始させても異常停止することはないと確認されている所定回転数以下ならば、安全に起動させることができる。ステップＳ１０３での判定がＹｅｓになったときは、ステップＳ１０４へ進み、第１ファン２１及び第２ファン２２の再起動動作を開始させる。

〔第１実施形態の第２変形例〕
第１変形例のファン停止及び再起動制御では、第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数が所定回転数以下となることが、第１モータ３１及び第２モータ３２を再起動させる条件となっているが、同様の効果を得る手段として、第２変形例では、第１モータ３１及び第２モータ３２の運転を停止してから所定時間待機した後に再起動を許可する制御を行なっている。以下、図面を参照しながら説明する。

＜ファン停止及び再起動制御＞
図６は、第２変形例のファン停止及び再起動制御のフローチャートである。図６において、マイコン４０は、ステップＳ２０１で第１ファン２１又は第２ファン２２が過負荷によって異常停止しているか否かを判定する。異常停止している場合は、ステップＳ２０２へ進み、異常停止していない側のファンの運転を停止させて、第１ファン２１及び第２ファン２２が共に運転を停止した状態にする。

ステップＳ２０３では、第１ファン２１及び第２ファン２２の運転を停止させてから所定時間が経過したか否かを判定する。モータは、第１ファン２１及び第２ファン２２の運転を停止した後でも、慣性力で回転している場合や、自然風によって正転又は逆転方向に回転している場合がある。回転数が安全な範囲まで低下していない状態で各モータを再起動させると、逆転方向の負荷によってモータ電流が増加したり、正転方向の負荷によってファンが狙いの回転数を超えて回転することで、過電流、過電圧、脱調などの不具合が発生して異常停止する場合がある。

しかし、実験によって、再起動動作を開始させても異常停止することはないと確認されている所定時間を経過した後であるならば、回転数も安全な範囲まで低下しているので、安全に起動させることができる。ステップＳ２０３での判定がＹｅｓになったときは、ステップＳ２０４へ進み、第１ファン２１及び第２ファン２２に再起動動作を開始させる。

＜第１実施形態の特徴＞
（１）
このファン制御システムでは、制御部４が、第１モータ３１を停止させる際に第２モータ３２も停止させるので、第１ファン２１が第２ファン２２の吸い込み側の動圧によって逆回転することがなく、或いは逆回転方向の負荷を受けることがなく、第１ファン２１の再起動が容易になる。同様に、制御部４が、第２モータ３２を停止させる際に第１モータ３１も停止させるので、第２ファン２２が第１ファン２１の吸い込み側の動圧によって逆回転することがなく、或いは逆回転方向の負荷を受けることがなく、第２ファン２２の再起動が容易になる。また、第１モータ３１及び第２モータ３２の起動動作が同時に開始されるので、第１ファン２１と第２ファン２２がほぼ同時に回転を始め、一方のファンの吸い込み側動圧で他方のファンが逆回転する、或いは逆回転方向の負荷を受けることが防止される。

（２）
このファン制御システムでは、過負荷によって第１モータ３１の回転数を低下させなければならない状態になったとき、制御部４は、第１モータ３１の回転数を低下させるとともに第２モータ３２の回転数を低下させて、第１ファン２１を逆回転させようとする負荷を軽減している。同様に、過負荷によって第２モータ３２の回転数を低下させなければならない状態になったとき、制御部４は、第２モータ３２の回転数を低下させるとともに第１モータ３１の回転数を低下させて、第２ファン２２を逆回転させようとする負荷を軽減している。

〔第２実施形態〕
上記第１実施形態のファン過負荷回避制御では、１つのファンが過負荷になったときに、他のファンの回転数を無条件で低下させて過負荷を回避する制御を採用しているが、風量を確保するために、過負荷となっていないファンの回転数を可能な範囲で上昇させる制御を行なってもよい。

＜ファン過負荷回避制御＞
図７は、第２実施形態におけるファン過負荷回避制御のフローチャートである。図７において、マイコン４０は、ステップＳ２１で第１ファン２１が過負荷になっているか否かを判定する。過負荷を検出した場合はステップＳ２２へ進み、過負荷を検出しなかった場合はステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２２では、第１ファン２１の回転数Ｎ１を所定数低下させ、第２ファン２２の回転数Ｎ２を所定数上昇させる。ここでは、第１ファン２１の回転数を低下させることによって第１ファン２１の過負荷の解消を図るとともに、第２ファン２２の回転数を上昇させることによって第１ファン２１の回転数低下で減少した風量を補う。

第１モータ３１の回転数の低下幅は、第１ファン２１の負荷状態により決定されており、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれる。また、第２モータ３２の回転数の上昇幅は、風量の過剰低下を防止するために、第１モータ３１の回転数の低下幅と、第１ファン２１及び第２ファン２２に要求される風量の総和とによって決定されている。

しかし、ステップＳ２２で第１ファン２１の回転数が低下しても、第２ファン２２の回転数上昇で吸い込み側動圧が増え、第１ファン２１を逆回転させようとする負荷によって、第１ファン２１の過負荷が解消されない可能性がある。そのため、ステップＳ２３では、第１ファン２１の過負荷が解消されたか否かを判定する。過負荷が解消されている場合はステップＳ２４に進み、過負荷が解消されていない場合はステップＳ２２に戻る。

また、ステップＳ２２で第１ファン２１の過負荷が解消されても、第２ファン２２の回転数上昇で第２ファン２２が過負荷となる可能性もある。そのため、ステップＳ２４では、第２ファン２２が過負荷となっているか否かを判定する。第２ファン２２の過負荷を検出した場合はステップＳ２５へ進み、第２ファン２２の回転数Ｎ２を所定数低下させ、第２ファン２２の過負荷の解消を行なう。過負荷を検出しなかった場合は制御を終了する。

なお、ステップＳ２１で第１ファン２１の過負荷を検出しなかった場合は、ステップＳ２６へ進み第２ファン２２が過負荷となっているか否かを判定する。ここで、過負荷を検出した場合はステップＳ２７へ進み、過負荷を検出しなかった場合はステップＳ２１へ戻る。

ステップＳ２７では、第２ファン２２の回転数Ｎ２を所定数低下させ、第１ファン２１の回転数Ｎ１を所定数上昇させる。ここでは、第２ファン２２の回転数を低下させることによって第２ファン２２の過負荷の解消を図るとともに、第１ファン２１の回転数を上昇させることによって第２ファン２２の回転数低下で減少した風量を補う。

第２モータ３２の回転数の低下幅は、第２ファン２２の負荷状態により決定されており、負荷状態に応じて回転数の低下幅が決まるので、早期に過負荷の解消が行なわれる。また、第１モータ３１の回転数の上昇幅は、風量の過剰低下を防止するために、第２モータ３２の回転数の低下幅と、第１ファン２１及び第２ファン２２に要求される風量の総和とによって決定されている。

しかし、ステップＳ２７で第２ファン２２の回転数が低下しても、第１ファン２１の回転数上昇で吸い込み側動圧が増え第２ファン２２を逆回転させようとする負荷によって、第２ファン２２の過負荷が解消されない可能性がある。そのため、ステップＳ２８では、第２ファン２２の過負荷が解消されたか否かを判定する。過負荷が解消されている場合はステップＳ２９に進み、過負荷が解消されていない場合はステップＳ２７に戻る。

また、ステップＳ２７で第２ファン２２の過負荷が解消されても、第１ファン２１の回転数上昇で第１ファン２１が過負荷となる可能性もある。そのため、ステップＳ２９で、第１ファン２１が過負荷となっているか否かを判定する。第１ファン２１の過負荷を検出した場合はステップＳ３０へ進み、第１ファン２１の回転数Ｎ１を所定数低下させ、第１ファン２１の過負荷の解消を行なう。過負荷を検出しなかった場合は制御を終了する。

以上のように、第２実施形態におけるファン過負荷回避制御では、マイコン４０が、過負荷になったファンの回転数を低下させて過負荷を回避しながら、隣接するファンの回転数を可能な限り上昇させて低下した風量を補う。

＜第２実施形態の特徴＞
このファン制御システムでは、過負荷によって第１モータ３１の回転数を低下させなければならない状態になったとき、制御部４は、第１モータ３１の回転数を低下させるとともに第２モータ３２の回転数を上昇させて、第１モータ３１の過負荷を解消しながら、第１ファン２１の風量不足を補う。同様に、過負荷によって第２モータ３２の回転数を低下させなければならない状態になったとき、制御部４は、第２モータ３２の回転数を低下させるとともに第１モータ３１の回転数を上昇させて、第２モータ３２の過負荷を解消しながら、第２ファン２２の風量不足を補う。

〔第３実施形態〕
第３実施形態のファン過負荷回避制御では、第２実施形態と同様に、風量を確保する目的で、過負荷となっていないファンの回転数を可能な範囲で上昇させる制御を行なっている。

＜ファン過負荷回避制御＞
図８は、第３実施形態におけるファン過負荷回避制御のフローチャートである。図８において、マイコン４０は、ステップＳ３１で第１ファン２１が過負荷となっているか否かを判定する。過負荷を検出した場合はステップＳ３２へ進み、過負荷を検出しなかった場合はステップＳ３６へ進む。

ステップＳ３２では、第１ファン２１の回転数を所定数低下させ、第１ファン２１の過負荷の解消を図る。ステップＳ３３では、第１ファン２１の低下させた後の回転数Ｎ１が所定回転数Ｎｃ１を下回っているか否かを判定する。ここでは、隣接する第２ファン２２の吸い込み側動圧に対向できる回転数が所定回転数Ｎｃ１として予め設定されており、低下後の回転数が、所定回転数Ｎｃ１を下回っていれば、第２ファン２２の回転数を上昇させると第１ファン２１の過負荷は解消されない。

ステップＳ３３での判定がＹｅｓの場合は、ステップＳ３４へ進み第２ファン２２の回転数を所定数低下させる。第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数の低下幅は、第１ファン２１の負荷状態により決定されており、早期に過負荷の解消が行なわれる。ここで、風量の過剰な低下を防止するために、過負荷となっていない第２モータ３２の回転数の低下幅は可能な限り抑制されており、第１モータ３１の回転数の低下幅と第２モータ３２の回転数の低下幅とは異なる値となる。

ステップＳ３３での判定がＮｏの場合は、ステップＳ３５へ進み第２ファン２２の回転数を所定数上昇させて、低下した風量を補う。第２モータ３２の回転数の上昇幅は、第１モータ３１の回転数の低下幅と、第１ファン２１及び第２ファン２２に要求されている風量の総和とによって決定されているので、風量の過剰な低下が防止される。

なお、ステップＳ３１で過負荷を検出しなかった場合はステップＳ３６へ進み、第２ファン２２が過負荷となっているか否かを判定する。Ｙｅｓの場合はステップＳ３７へ進み、Ｎｏの場合はスタートへ戻る。

ステップＳ３７では、第２ファン２２の回転数を所定数低下させ、第２ファン２２の過負荷の解消を図る。ステップＳ３８では、第２ファン２２の低下させた後の回転数Ｎ２が所定回転数Ｎｃ２を下回っているか否かを判定する。ここでは、隣接する第１ファン２１の吸い込み側動圧に対向できる回転数が所定回転数Ｎｃ２として予め設定されており、低下後の回転数が、所定回転数Ｎｃ２を下回っていれば、第１ファン２１の回転数を上昇させると第２ファン２２の過負荷は解消されない。

ステップＳ３８での判定がＹｅｓの場合は、ステップ３９へ進み第１ファン２１の回転数を所定数低下させる。第１モータ３１及び第２モータ３２の回転数の低下幅は、第１ファン２１の負荷状態により決定されており、早期に過負荷の解消が行なわれる。ここで、風量の過剰な低下を防止するために、過負荷となっていない第１モータ３１の回転数の低下幅は可能な限り抑制されており、第１モータ３１の回転数の低下幅と第２モータ３２の回転数の低下幅とは異なる値となる。

ステップＳ３８での判定がＮｏの場合は、ステップＳ４０へ進み第１ファン２１の回転数を所定数上昇させて、低下した風量を補う。第１モータ３１の回転数の上昇幅は、第２モータ３２の回転数の低下幅と、第１ファン２１及び第２ファン２２に要求されている風量の総和とによって決定されているので、風量の過剰な低下が防止される。

以上のように、第３実施形態におけるファン過負荷回避制御では、隣接するファンの吸い込み側動圧に対向できる所定回転数を予め設定しておき、マイコン４０が、過負荷になったファンの回転数を低下させて過負荷を回避しながら、回転数低下後でも所定回転数を上回っているときは、隣接するファンの回転数を上昇させて低下した風量を補う。一方、回転数低下によって所定回転数を下回ったときは、隣接するファンの回転数を低下させる。

＜第３実施形態の特徴＞
このファン制御システムでは、過負荷によって第１モータ３１の回転数を低下させなければならない状態になったとき、制御部４は、第１モータ３１の回転数を低下させ、低下させた第１モータ３１の回転数が所定回転数より低いときは第２モータ３２の回転数を低下させ、低下させた第１モータ３１の回転数が所定回転数より高いときは第２モータ３２の回転数を上昇させる。つまり、第１ファン２１の回転数が所定回転数よりも低くなると、第２ファン２２の吸い込み側動圧に対抗できなくなるので、第２ファン２２の回転数を低下させて第２ファン２２の吸い込み側動圧を下げる。一方、第１ファン２１の回転数が所定回転数よりも高いときは、第２ファン２２の吸い込み側動圧に対抗して回転する余裕があるので、第２ファン２２の回転数を上昇させて第１ファン２１の回転数低下による風量低下を補う。

同様に、過負荷によって第２モータ３２の回転数を低下させなければならない状態になったとき、制御部４は、第２モータ３２の回転数を低下させ、低下させた第２モータ３２の回転数が所定回転数より低いときは第１モータ３１の回転数を低下させ、低下させた第２モータ３２の回転数が所定回転数より高いときは第１モータ３１の回転数を上昇させる。つまり、第２ファン２２の回転数が所定回転数よりも低くなると、第１ファン２１の吸い込み側動圧に対抗できなくなるので、第１ファン２１の回転数を低下させて第１ファン２１の吸い込み側動圧を下げる。一方、第２ファン２２の回転数が所定回転数よりも高いときは、第１ファン２１の吸い込み側動圧に対抗して回転する余裕があるので、第１ファン２１の回転数を上昇させて第２ファン２２の回転数低下による風量低下を補う。

第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態では、同一空気流路内に２つのファンが設置されている例を用いて説明したが、ファンは２つに限定されるものではなく、ファンが多数の場合でも同様の制御を行なうことによって、全てのファンを適切に制御することができる。

以上のように、本発明によれば、複数の隣接するファンの少なくともいずれか一方が過負荷になったときに、そのファンを停止させずに過負荷の解消を図ることができるので、複数のファンを制御する、空調機やファンフィルタユニットに有用である。

本発明の実施形態に係るファン制御システムを使った空調機室外機の構成図。 同ファン制御システムの回路図。 ファン停止及び再起動制御のフローチャート。 ファン過負荷回避制御のフローチャート。 第１変形例のファン停止及び再起動制御のフローチャート。 第２変形例のファン停止及び再起動制御のフローチャート。 第２実施形態におけるファン過負荷回避制御のフローチャート。 第３実施形態におけるファン過負荷回避制御のフローチャート。

符号の説明

４ 制御部
２１ 第１ファン
２２ 第２ファン
３１ 第１モータ
３２ 第２モータ

Claims (19)

1. 同一の空気流路内に設置されている複数のファンを制御するファン制御システムであって、
   第１ファン（２１）と、
   前記第１ファン（２１）に隣接する第２ファン（２２）と、
   前記第１ファン（２１）を回転させる第１モータ（３１）と、
   前記第２ファン（２２）を回転させる第２モータ（３２）と、
   前記第１ファン（２１）が過負荷になっているか否かを判定し、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数を制御する制御部（４）と、
   を備え、
   前記制御部（４）は、前記第１ファン（２１）が過負荷となっているとき、前記第１モータ（３１）の運転を停止させるとともに、前記第１ファン（２１）が前記第２ファン（２２）の吸い込み側の動圧によって逆回転しないように、或は逆回転方向の負荷を受けないように前記第２モータ（３２）の運転を停止させる、
   ファン制御システム。
2. 前記制御部（４）は、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の運転を停止させた後、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）に同時に起動動作を開始させる、
   請求項１に記載のファン制御システム。
3. 前記起動動作は、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転が停止してから開始される、
   請求項２に記載のファン制御システム。
4. 前記起動動作は、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数が所定回転数以下になってから開始される、
   請求項２に記載のファン制御システム。
5. 前記所定回転数が、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）が起動時に異常停止しない回転数に設定されている、
   請求項４に記載のファン制御システム。
6. 前記起動動作は、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の運転が停止された後に所定時間待機してから開始される、
   請求項２に記載のファン制御システム。
7. 前記所定時間が、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の起動時に異常停止しない時間に設定されている、
   請求項６に記載のファン制御システム。
8. 第１ファン（２１）と、
   前記第１ファン（２１）に隣接する第２ファン（２２）と、
   前記第１ファン（２１）を回転させる第１モータ（３１）と、
   前記第２ファン（２２）を回転させる第２モータ（３２）と、
   前記第１ファン（２１）が過負荷になっているか否かを判定し、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数を制御する制御部（４）と、
   を備え、
   前記制御部（４）は、前記第１ファン（２１）が過負荷となっても前記第１ファン（２１）を停止させないとき、前記第１モータ（３１）の回転数を低下させるとともに前記第２モータ（３２）の回転数を低下させる、
   ファン制御システム。
9. 前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数の低下幅は、前記第１ファン（２１）の負荷状態により決定される、
   請求項８に記載のファン制御システム。
10. 前記第１モータ（３１）の回転数の低下幅と前記第２モータ（３２）の回転数の低下幅とが、異なる値である、
    請求項８又は請求項９に記載のファン制御システム。
11. 第１ファン（２１）と、
    前記第１ファン（２１）に隣接する第２ファン（２２）と、
    前記第１ファン（２１）を回転させる第１モータ（３１）と、
    前記第２ファン（２２）を回転させる第２モータ（３２）と、
    前記第１ファン（２１）が過負荷になっているか否かを判定し、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数を制御する制御部（４）と、
    を備え、
    前記制御部（４）は、前記第１ファン（２１）が過負荷となっても前記第１ファン（２１）を停止させないとき、前記第１モータ（３１）の回転数を低下させるとともに前記第２モータ（３２）の回転数を上昇させる、
    ファン制御システム。
12. 前記第１モータ（３１）の回転数の低下幅は、前記第１ファン（２１）の負荷状態により決定される、
    請求項１１に記載のファン制御システム。
13. 前記第２モータ（３２）の回転数の上昇幅は、前記第１モータ（３１）の回転数の低下幅と、前記第１ファン（２１）及び前記第２ファン（２２）に要求される風量の総和とによって決定される、
    請求項１１又は請求項１２に記載のファン制御システム。
14. 第１ファン（２１）と、
    前記第１ファン（２１）に隣接する第２ファン（２２）と、
    前記第１ファン（２１）を回転させる第１モータ（３１）と、
    前記第２ファン（２２）を回転させる第２モータ（３２）と、
    前記第１ファン（２１）が過負荷になっているか否かを判定し、前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数を制御する制御部（４）と、
    を備え、
    前記制御部（４）は、
    前記第１ファン（２１）が過負荷となっても前記第１ファン（２１）を停止させないとき、前記第１モータ（３１）の回転数を低下させ、
    低下させた前記第１モータ（３１）の回転数が所定回転数より低いときは前記第２モータ（３２）の回転数を低下させ、低下させた前記第１モータ（３１）の回転数が所定回転数より高いときは前記第２モータ（３２）の回転数を上昇させる、
    ファン制御システム。
15. 前記第１モータ（３１）及び前記第２モータ（３２）の回転数の低下幅は、前記第１ファン（２１）の負荷状態により決定される、
    請求項１４に記載のファン制御システム。
16. 前記第１モータ（３１）の回転数の低下幅と前記第２モータ（３２）の回転数の低下幅とが、異なる値である、
    請求項１４又は請求項１５に記載のファン制御システム。
17. 前記第２モータ（３２）の回転数の上昇幅は、前記第１モータ（３１）の回転数の低下幅と、前記第１ファン（２１）及び前記第２ファン（２２）に要求されている風量の総和とによって決定される、
    請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載のファン制御システム。
18. 前記第１ファン（２１）及び前記第２ファン（２２）が、同一の空気流路内に設置されている、
    請求項８から請求項１７のいずれか１項に記載のファン制御システム。
19. 請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のファン制御システムを備えた、
    空調機。

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