JP4609090B2 - 風量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダクトに接続される空気調和装置の送風装置で接続されるダクトの状態に対応して冷凍サイクルで必要とする空気流量を確保するようにした風量制御装置に関するものである。

従来、この種の風量制御装置は、常時回転数とモータに与えている信号より送風量を推算し、希望の送風量と比較をしてモータへの制御信号を修正するいわゆるフィードバック処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来の風量制御装置のフローチャートを示すものである。図３に示すように、希望風量を認識するステップ１３５と、現在モータに送っているＰＷＭ信号１６０と回転数を用いて送風量を推算するステップ１４０と、希望風量と推算結果とを比較するステップ１４５，１５０と、比較結果よりＰＷＭ値を変更するステップ１５５，１６５と、変更されたＰＷＭ値を送るステップ１６０を経過してステップ１３５に戻り上記のステップを繰り返すように構成されている。
特開平７−３０１４５０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、空気の流れはすくなからず必ず脈動があり、希望風量と推算風量とが一致することはほとんどあり得ないので、ＰＷＭ値は変更され回転数が変動することになるので、安定運転されること事がなく状況によってはかえって脈動を増幅するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、能力可変圧縮機の運転周波数からダクトの状況に対応して希望風量を確保しながら回転の安定した運転を行う風量制御装置を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の風量制御装置は、制御装置に、能力可変圧縮機の運転周波数を決める手段と、所定回転数でモータを回転する手段と、所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段と、所定回転数でモータが回転しているときのモータのトルクを表す初期モータトルク信号を与える手段と、モータトルク信号に対応した風量と回転数の関係を表現する計算式と、希望風量を決定する手段と、希望風量と計算式で計算される回転数でモータを回転する手段を有しているものである。

これによって、能力可変圧縮機の運転周波数から所定回転数でモータを回してモータのトルクを測定することによりダクトの状況を把握し、予め送風機の特性から作成されていた風量と回転数の関係式からダクト状態にふさわしい関係式を選択し、選択された関係式により希望風量となる回転数を計算し、計算された回転数でモータを回転するように制御することとなる。

また、本発明の風量制御装置は、所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段を能力可変圧縮機が所定周波数での運転開始時としたものである。

これによって、空気調和装置が設置された時にダクトの状況を別途把握する必要がなく運転を開始したときに自動的に把握されることになる。

また、本発明の風量制御装置は、所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段を能力可変圧縮機の運転周波数が変化した時に所定回転数でモ−タを回転するようにしたものである。

これによって、室内温度が空気調和装置の設定温度と同等あるいは下がった場合、負荷が軽減することによって能力可変圧縮機の運転周波数が低くなる、もしくは室内温度が上がった場合、負荷が増加することによって能力可変圧縮機の運転周波数が高くなることによって、能力可変圧縮機の運転周波数が変化した場合にもその状況が把握されることになる。

また、本発明の風量制御装置は、所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段を能力可変圧縮機の運転周波数が一定時間変化しない時に一定時間毎に所定回転数でモータを回転する時としたものである。

これによって、空気調和装置が安定して運転されている場合にもその状況を把握されることになる。
また、本発明の風量制御装置は、所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段は、ダンパ−の開閉などにより処理空気の流路の状態が変化することによって、能力可変圧縮機の運転周波数が変化した時に所定回転数でモータを回転する時としたものである。

これによって、接続ダクトが分岐しており、そこにダンパーが取り付けられている場合にもその状況を把握されることになる。

本発明の風量制御装置は、能力可変圧縮機の運転周波数が変化した時や接続されているダクトの状況に応じて希望風量に風量を調整し、なおかつ安定した運転を行うことができる。

第１の発明は、送風装置と、送風装置のファンを駆動するモータと、能力可変圧縮機の運転周波数を決める手段と、モータの回転を制御する制御装置とを備え、制御装置は所定回転数でモータを回転する手段と、所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段と、所定回転数でモータが回転しているときのモータのトルクを表す初期モータトルク信号を与える手段と、モータトルク信号に対応した風量と回転数の関係を表現する計算式と、希望風量を決定する手段と、希望風量と前記計算式で計算される回転数でモータを回転する手段を有することにより、所定回転数でモータを回してモータのトルクを測定することによりダクトの状況を把握し、予め送風機の特性から作成されていた風量と回転数の関係式からダクト状態にふさわしい関係式を選択し、選択された関係式により希望風量となる回転数を計算し、計算された回転数でモータを回転するように制御することとなり、接続されているダクトの状況に応じて希望風量に風量を調整し、なおかつ安定した運転を行うことができる。

第２の発明は、特に第１の発明のタイミング決定手段を能力可変圧縮機が所定周波数での運転開始時としたものであり、これによって空気調和装置が設置された時にダクトの状況を別途把握する必要がなく運転を開始したときに自動的に把握されることができる。

第３の発明は、特に第１の発明のタイミング決定手段を能力可変圧縮機の運転周波数が変化した時に所定回転数でモ−タを回転するようにしたものである。これによって、室内温度が空気調和装置の設定温度と同等あるいは下がった場合、負荷が軽減することによって能力可変圧縮機の運転周波数が低くなる。また、室内温度が上がった場合、負荷が増加することによって能力可変圧縮機の運転周波数が高くなることによって、能力可変圧縮機の運転周波数が変化した場合にもその状況が把握されることになる。

第４の発明は、特に第１の発明のタイミング決定手段を能力可変圧縮機の運転周波数が一定時間変化しない時には、一定時間毎としたものであり、これによって空気調和装置の空気フィルターにほこりが溜まり風の流れに抵抗が増えた場合にもその状況を把握されることができる。

第５の発明は、特に第１の発明のタイミング決定手段をダンパ−の開閉などにより処理空気の流路の状態が変化することによって、能力可変圧縮機の運転周波数が変化した時としたものであり、これによって接続ダクトが分岐しておりそこにダンパーが取り付けられている場合にもその状況を把握されることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における風量制御装置を含む空気処理システムのブロック図を示すものである。

図１において、空気処理システムの主要素としては、ダクトシステム１５、ブロワー２０、モ−タ２５、可変速度モータ制御装置３０、風量制御モジュール３５、およびシステム制御装置４０によって構成される。

ダクトシステム１５は、調節されるべき所定の領域に空気を分配するために使用される導管である。ダクトシステム１５は、例えば、ビルディングに設けられ、調整された空気を所望の部屋に供給する。システム内の空気静圧はダクトの形状および長さ、ダンパー４５、フィルター５０、およびダクトシステム１５内に収納されている熱交換器５５によって左右される。

ブロワー２０は、送風装置であって，ダクトシステム１５を通して空気を流すものであり、本実施例ではシロッコファンが使われている。モータ２５はブロワー２０を駆動するのに必要な機械力を供給するためのものであり、本実施例ではＤＣモータが使われている。モータ２５は軸７０によってブロワー２０に接続されている。

可変速度モータ制御装置３０は、風量制御モジュール３５によって発生される制御信号７５に応答してモータ速度を制御するための手段と、モータの速度を示す速度信号８０を供給するための手段によって構成されている。

風量制御モジュール３５は、所定回転数Ａでモータ２５を回転する回転数信号Ｆｒを出す手段９５と、所定回転数Ａで前記モータを回転する時を決めるタイミング決定手段１００と、所定回転数Ａでモータ２５が回転しているときのモータ２５の出力トルクを表す初期モータトルク信号Ｔｒａを与える手段１０５と、初期モータトルク信号Ｔｒａに対応した風量と回転数の関係を表現する計算式ａと、システム制御装置４０より送られてくる希望風量信号８５と初期モータトルク信号Ｔｒａと計算式ａで計算される回転数に対応する回転数信号Ｆｒを出す手段１１０と、システム制御装置４０より送られる希望風量信号８５から計算された回転数信号Ｆｒと速度信号８０に応答し回転数信号Ｆｒに速度信号８０が合うべく制御信号７５を供給する手段９０とを備えている。

システム制御装置４０は、必要空調能力に合わせて能力可変圧縮機１１５の運転能力を変化させ、その圧縮機運転能力に対応した風量を希望風量信号８５として供給する。

以上のように構成された風量制御装置について、以下その動作、作用を説明する。

一般的にファンを含む送風回路では送風回路の状態が決まると風量は回転数に比例している。送風回路の状況によりその関係の傾き等が変わってくる。送風回路の状況がなんらかで把握されれば風量と回転数の関係は決めることができる。そこで送風回路の状況を所定回転数で回転したときのモータトルク信号で把握しようとするものである。

図２は送風回路を変化させたときの所定回転数で回転したときのモータトルク信号とその送風回路ごとの風量と回転数を表している。

その動作と、作用を説明すると、まず、能力可変圧縮機１１５の運転周波数が変化したことによるタイミング決定手段により指示が送られると所定回転数Ａでモータ２５を回転させることによりブロワー２０を回転させ、回転が安定したら初期モータトルク信号６５Ａを測定する。このとき、初期モータトルク信号６５Ａはシステム内の空気静圧、ダクトの形状および長さ、フィルター５０、およびダクトシステム１５内に収納されている熱交換器５５によって決まるダクトの状況を反映したものとなっている。

ダクトの状況が決まると、風量と回転数は比例関係にあり、我々の測定した例では図２のようになっている。図２の関係を、所定回転数を６００ｒ／ｍとしたときの初期モータトルク信号６５Ａと風量を使って回転数を表すと数１のように表される。

測定した初期モータトルク信号６５Ａを記憶しておき、システム制御装置４０より送られてきた希望風量信号８５とで数１にて希望風量時の運転回転数を計算し、その回転数に対応した制御信号７５を送ることにより、希望風量をダクトに流すことが出来る。

以上のように、本実施の形態においては、風量制御モジュール３５に所定回転数Ａでモータ２５を回転する回転数信号Ｆｒを出す手段９５と、所定回転数Ａで前記モータを回転する時を決めるタイミング決定手段１００と、所定回転数Ａでモータ２５が回転しているときのモータ２５の出力トルクを表す初期モータトルク信号Ｔｒａを与える手段１０５と、初期モータトルク信号Ｔｒａに対応した風量と回転数の関係を表現する計算式数１と、システム制御装置４０より送られてくる希望風量信号８５と初期モータトルク信号Ｔｒａと計算式数１で計算される回転数に対応する回転数信号Ｆｒを出す手段１１０と、システム制御装置４０より送られる希望風量信号８５から計算された回転数信号Ｆｒと速度信号８０に応答し回転数信号Ｆｒに速度信号８０が合うべく制御信号７５を供給する手段９０とを備えることにより、あらかじめダクトの状況を把握した後、その状況に合った希望風量に対応する回転数でブロワー２０を運転することになり、接続されているダクトの状況に応じた希望風量に風量を調整し、なおかつ安定した運転を行うことができる。

尚、本実施例では、可変速度モータ制御装置３０と風量制御モジュール３５とシステム制御４０と分割しているが、それらの分割方法を変えても統合しても同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態では能力可変圧縮機が所定周波数での運転を開始時としたことによるタイミング決定手段において、運転スイッチが入れられた時に所定回転数で回転する指示を出すもので、圧縮機の運転前に初期モータトルク信号６５Ａをあらかじめ測定して、ダクトの状況把握を把握することにしたもので、これによって、空気調和装置が設置された時にダクトの状況を別途把握する必要がなく運転を開始したときに自動的に把握されることができる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態は能力可変圧縮機の運転周波数が変化したことによるタイミング決定手段において、室内温度が空気調和装置の設定温度と同等あるいは下がった場合、負荷が軽減することによって能力可変圧縮機の運転周波数が低くなる。もしくは、室内温度が上がった場合、負荷が増加することによって能力可変圧縮機の運転周波数が高くなる。ことによって、能力可変圧縮機の運転周波数が変化した場合にもその状況が把握されることになる。

（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態は一定時間、能力可変圧縮機の運転周波数が変化しない時に一定時間毎によるタイミング決定手段において、定期的にダクト状況を把握するよう、たとえば毎日１２時に所定回転数で回す指示を出し、初期モータトルク信号６５Ａを測定して翌日の１２時まで記憶しておくようにしたもので、これによって、空気調和装置の空気フィルターにほこりが溜まり風の流れに抵抗が増えた場合の状況変化にも対応して把握することができる。

（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態は処理流路の状態が変化することによって能力可変圧縮機の運転周波数が変化したことによるタイミング決定手段において、ダクト１５の下流にダンパ−４５が設けられていた場合、そのダンパー４５を動かして処理空気の流路の状態を変化させた時すなわち処理空気の流路の状態が変化した時に所定回転数で回す指示を出し、初期モータトルク信号６５Ａを測定、更新するものであり、これによって、接続ダクトが分岐しておりそこにダンパー４５が取り付けられている場合にもその変化した状況にも対応して把握することができる。

以上のように、本発明にかかる風量制御装置は、ダクトの状況に応じて目標風量を確保することが可能となるので、ダクト式空調機等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における風量制御装置のブロック図 本発明の実施の形態１における風量と回転数の関係を表す特性図 従来の風量制御装置の制御フローを示す図

符号の説明

６５ モ−タトルク信号
７０ 軸
７５ 制御信号
８０ 速度信号
８５ 希望風量信号
９０ 制御信号７５を供給する手段
９５ 所定回転数Ａでモータ２５を回転する手段
１００ タイミング決定手段
１０５ 初期モータトルク信号Ｔｒａを与える手段
１１０ 回転数計算手段

Claims (5)

1. 送風装置と、送風装置のファンを駆動するモータと、モータの回転を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、圧縮機の運転周波数を決める手段と、所定回転数で前記モータを回転する手段と、前記所定回転数で前記モータを回転する時を決めるタイミング決定手段と、前記所定回転数で前記モータが回転しているときの前記モータのトルクを表す初期モータトルク信号を与える手段と、前記初期モータトルク信号に対応した風量と回転数の関係を表現する計算式と、希望風量を決定する手段と、前記希望風量と前記計算式で計算される回転数で前記モータを回転する手段を有する風量制御装置。
2. 所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段は、圧縮機が所定周波数での運転開始時に所定回転数でモータを回転するよう決定する請求項１に記載の風量制御装置。
3. 所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段は、圧縮機の運転周波数が変化した時に所定回転数でモータを回転するよう決定する請求項１に記載の風量制御装置。
4. 所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段は、一定時間、圧縮機の運転周波数が変化しない時に一定時間毎に所定回転数でモータを回転するよう決定する請求項１に記載の風量制御装置。
5. 所定回転数でモータを回転する時を決めるタイミング決定手段は、ダンパ−の開閉などにより処理空気の流路の状態が変化することによって、圧縮機の運転周波数が変化した時に所定回転数でモータを回転するよう決定する請求項１に記載の風量制御装置。

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