JP5848642B2 - Ventilation system, ventilation method, and control device - Google Patents
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Description
本発明は、ジェットファンを用いて換気を行う換気システム、換気方法、及び制御装置に関する。 The present invention relates to a ventilation system that performs ventilation using a jet fan, a ventilation method, and a control device.
一般に、トンネルの天井面には、トンネル内の換気を行うためのジェットファンが複数台設置されている。ジェットファンを用いた換気システムにおいて、従来は台数制御が主流であったが、近年、省エネを目的としてインバータ制御によりジェットファンを駆動する方法が開発されつつある。 In general, a plurality of jet fans for ventilating the tunnel are installed on the ceiling surface of the tunnel. In a ventilation system using a jet fan, conventionally, the number control has been mainstream, but in recent years, a method of driving a jet fan by inverter control has been developed for the purpose of energy saving.
例えば、特許文献1には、予備用誘導電動機(モータ)を交流電源に直接接続して起動させ、当該予備用誘導電動機の回転速度が所定値に達したら交流電源から切り離してフリーランさせ、同期速度まで減速したときにインバータに接続する技術について記載されている。
また、特許文献2には、複数のジェットファンに対して、インバータにより同一の可変周波数電力を供給し、前記した複数のジェットファンを一体的に駆動する技術について記載されている。
For example, in Patent Document 1, a standby induction motor (motor) is directly connected to an AC power source and started up. When the rotational speed of the backup induction motor reaches a predetermined value, it is disconnected from the AC power source and free-runned. It describes a technique for connecting to an inverter when decelerating to speed.
Patent Document 2 describes a technique for supplying the same variable frequency power to a plurality of jet fans by an inverter and driving the plurality of jet fans integrally.
通常、トンネルには、一方側の開口から他方側の開口に向けて自然風が通流しており、その向きは気候などの影響により経時的に変化する。
また、特に、対面交通が行われるトンネルでは、自動車などの移動に伴って気流(以下、交通風と記す)が生じる。このような交通風は、一方の向きに移動する車両数と、当該向きとは逆向きに移動する車両数との比や、各車両の位置及び速度によって経時的に変化する。
その結果、前記した自然風及び交通風の影響によってトンネル内の気流は経時的に変化することとなる。
Normally, natural wind flows through the tunnel from the opening on one side to the opening on the other side, and its direction changes over time due to the influence of the climate and the like.
In particular, in a tunnel where face-to-face traffic is performed, an airflow (hereinafter referred to as traffic wind) is generated as the automobile moves. Such traffic wind changes over time depending on the ratio of the number of vehicles moving in one direction and the number of vehicles moving in the opposite direction, and the position and speed of each vehicle.
As a result, the airflow in the tunnel changes over time due to the influence of the natural wind and traffic wind described above.
したがって、ジェットファンの羽根車を回転させるモータが停止状態である場合(つまり、モータによる回転トルクを発生させていない場合)、自然風及び交通風の影響により羽根車が空転状態となっている可能性が高い。また、インバータによる起動では始動トルクが小さいため、前記した空転に逆らう向きにモータを起動させると、過負荷により停止状態からの起動に比べて起動時間が長くなり、最悪の場合、トリップしてしまう可能性がある。
なお、ジェットファンはトンネルの天井面に設置されているため、起動時における羽根車の空転状態(回転している向き及び速度)を確認することができない。
Therefore, when the motor that rotates the impeller of the jet fan is in a stopped state (that is, when no rotational torque is generated by the motor), the impeller may be idle due to the influence of natural wind and traffic wind. High nature. In addition, since the starting torque is small at the start by the inverter, if the motor is started in the direction against the idling described above, the start time becomes longer than the start from the stop state due to overload, and in the worst case, the trip occurs. there is a possibility.
In addition, since the jet fan is installed on the ceiling surface of the tunnel, it is not possible to confirm the idling state (direction and speed of rotation) of the impeller at the time of activation.
前記した特許文献1,2では、通常のインバータ制御により起動するため、モータを駆動(回転)させる向きと羽根車の空転の向きとが逆である場合には、前記したトリップが生じてしまう可能性がある。トンネル内を良好に換気しつつ安全を保つためには、このような事態を避けることが望まれる。 In the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, since it is started by normal inverter control, the trip described above may occur when the direction of driving (rotating) the motor and the direction of idling of the impeller are reversed. There is sex. It is desirable to avoid this situation in order to maintain safety while well ventilating the tunnel.
そこで、本発明は、安全性の高い換気システム、換気方法、及び制御装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide a highly safe ventilation system, the ventilation method, and a control apparatus.
前記課題を解決するために、本発明は、モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを起動させ、前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、予め設定された第2の時間前記モータの駆動を停止させることによって、前記羽根車の回転速度を所定値以下に落とし、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を前記第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させることを特徴とする。
また、本発明は、モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを起動させ、前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記羽根車の回転速度を所定速度まで低下させ、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を予め設定された第3の時間行うことによって、前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a motor for rotating an impeller by performing DC braking on the motor for a first preset time when the motor is started from a stopped state. When the motor is started and the rotation of the motor is switched from normal rotation to reverse rotation, the rotation speed of the impeller is stopped by stopping the driving of the motor for a preset second time. The motor is rotated in a direction opposite to the forward rotation after the motor is stopped by rotating the impeller by performing the DC braking on the motor for the first time. It is characterized by starting .
Further, in the present invention, when starting from a state where the driving of the motor is stopped, after stopping the rotation of the impeller by performing DC braking on the motor for a first time set in advance, When the motor is started and the rotation of the motor is switched from normal rotation to reverse rotation, by outputting a control signal to the switching element, the rotational speed of the impeller is reduced to a predetermined speed, and further, On the other hand, after the DC braking is performed for a preset third time, the rotation of the impeller is stopped, and then the motor is started at a rotation opposite to the normal rotation.
本発明により、安全性の高い換気システム、換気方法、及び制御装置を提供することができる。 According to the present invention, a highly safe ventilation system, ventilation method, and control device can be provided.
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
≪第1実施形態≫
<換気システムの構成>
以下では、一例として、トンネルの天井面に設置された複数台のジェットファンを、それぞれインバータで個別に制御する場合について説明する。
図1に示すように、換気システムSは、交流電源10と、受電設備20と、変電設備30と、動力盤40と、換気制御盤50と、電力変換器51,52,・・・と、バイパス回路51p,52p,・・・と、手元開閉器61,62,・・・と、ジェットファン71,72,・・・と、一酸化炭素濃度計80aと、煙霧透過率計80bと、風向風速計80cと、トラフィックカウンタ80dと、換気計測盤80eと、消防隊操作盤90と、を備えている。
<< First Embodiment >>
<Configuration of ventilation system>
Hereinafter, as an example, a case where a plurality of jet fans installed on the ceiling surface of a tunnel are individually controlled by an inverter will be described.
As shown in FIG. 1, the ventilation system S includes an
交流電源10は、換気システムSに交流電力を供給する電源(発電所など:図示せず)を模式的に示すものである。
受電設備20は、発電所などから送配電される交流電力を受電するための設備である。
変電設備30は、受電設備20を介して受電した交流電力を変換・調整するための設備である。すなわち、変電設備30は、受電設備20から入力される交流電圧を降圧して所定の電圧に変換し、動力盤40に出力する。
The
The
The
動力盤40は、換気制御盤50から入力される運転指令信号に従って、変電設備30から入力される交流電力を、電力変換器51,52,・・・、又は、バイパス回路51p、52p、・・・を介してそれぞれのジェットファン71,72,・・・に対して出力する。例えば、動力盤40は、電力変換器51を介してジェットファン71に交流電力を出力するか、バイパス回路51pを介してジェットファン71に交流電力を出力するか、を換気制御盤50からの運転指令信号に従って切替可能な構成となっている。
In accordance with the operation command signal input from the
電力変換器51,52,・・・は、動力盤40を介して変電設備30から入力される交流電圧を所定の3相交流電圧に変換し、ジェットファン71,72,・・・にそれぞれ設置されているモータに、前記変換による3相交流電流を出力する。
バイパス回路51pは、動力盤40を介して入力される交流電力を、電力変換器51を介さずにジェットファン71に出力するための回路である。すなわち、バイパス回路51pは、一端が動力盤40に接続されており、他端がケーブル51qに接続されている。そして、ジェットファン71を直入れ起動する際には、動力盤40が換気制御盤50からの運転指令信号に従い、バイパス回路51pを介してジェットファン71に直接的に交流電力を出力するようになっている。なお、直入れ起動の詳細については、後記する。
また、バイパス回路52p,・・・は、前記したバイパス回路51pと同様に、それぞれの電力変換器52,・・・と1対1に対応して設けられている。
The
The
Further, the
手元開閉器61は、前記したバイパス回路51pの他端側と、ジェットファン71との間に介在し、ジェットファン71付近に設置されている。手元開閉器61は、例えばジェットファン71のメンテナンス時において作業員の操作によりジェットファン71への給電を遮断する際に用いられる。なお、ジェットファン71の通常運転時において、手元開閉器61は閉状態(導通状態)となっている。
なお、手元開閉器62,・・・については、手元開閉器61と同様であるから説明を省略する。
The
Since the hand switches 62,... Are the same as the hand switches 61, the description thereof is omitted.
ジェットファン71は、換気用の軸流ファンであり、手元開閉器61を介して電力変換器51及びバイパス回路51pに接続されている。なお、ジェットファン72,・・・についてもジェットファン71と同様である。
ジェットファン71,72,・・・の詳細については、後記する。
The
Details of the
一酸化炭素濃度計(CO計)80aは、例えば、トンネル200の排気口(図示せず)付近に設置され、トンネル200内の一酸化炭素濃度を所定時間ごとに検出し、換気計測盤80eに出力するようになっている。
煙霧透過率計(VI計)80bは、例えば、トンネル200の排気口(図示せず)付近に設置され、トンネル200における煙霧透過率を所定時間ごとに検出し、換気計測盤80eに出力するようになっている。
The carbon monoxide concentration meter (CO meter) 80a is installed, for example, in the vicinity of an exhaust port (not shown) of the
The smoke transmittance meter (VI meter) 80b is installed, for example, in the vicinity of an exhaust port (not shown) of the
風向風速計(AV計)80cは、トンネル200の天井面に一つ又は複数設置されており、ジェットファン71,72,・・・付近を通流する気流の速度(向きも含める)を所定時間ごとに検出し、換気計測盤80eに出力するようになっている。
トラフィックカウンタ80dは、例えば、トンネル200の天井面に設置された撮像手段(図示せず)から入力される画像情報に基づいて、トンネル200内を通過する車両の交通量を検出する。そして、トラフィックカウンタ80dは、所定時間ごとの交通量を、検出信号として換気制御盤50に出力するようになっている。ちなみに、トラフィックカウンタ80dとして、前記した撮像手段に代えて、音波を用いた交通量を計測する手段を用いることとしてもよい。
One or a plurality of wind direction anemometers (AV meters) 80c are installed on the ceiling surface of the
The traffic counter 80d detects the traffic volume of the vehicle passing through the
なお、トンネル200に設置される計測手段は、前記した一酸化炭素濃度計(CO計)80a、煙霧透過率計(VI計)80b、風向風速計(AV計)80c、及びトラフィックカウンタ80dに限定されず、用途に応じて種々の計測手段を設置することができる。
換気計測盤80eは、一酸化炭素濃度計(CO計)80a、煙霧透過率計(VI計)80b、及び風向風速計(AV計)80cから入力される各種情報を、所定のプログラムに従って収集、加工、及び保存すると共に、換気制御盤50に逐次出力するようになっている。
消防隊操作盤90は、トンネル200内で火災が発生した場合に、消防隊員の手動操作によって、火災により発生する煙をトンネル200外に迅速に排出するために設けられている。消防隊操作盤90は、例えばトンネル200の坑口付近に設置され、所定の操作信号が換気制御盤50に出力されるようになっている。
Note that the measuring means installed in the
The
The fire
換気制御盤50は、トラフィックカウンタ80dから入力される検出信号と、換気計測盤80eから入力される所定の電気信号と、火災時において消防隊操作盤90から入力される操作信号に応じて、ジェットファン71,72,・・・の動作を統括制御する。すなわち、換気制御盤50は、前記した各種信号に応じて、動力盤40に運転指令信号を出力し、電力変換器51,52,・・・とバイパス回路51p,52p,・・・の切替えや、電力変換器51,52,・・・から出力する交流電力の制御などを実行する。
The
例えば、換気制御盤50は、一酸化炭素濃度計(CO計)80a、煙霧透過率計(VI計)80b、及び風向風速計(AV計)80cから入力される計測信号に基づいて換気計測盤80eから入力される所定の電気信号に応じて、電力変換器51,52,・・・に運転又は停止の指令信号を出力する。
また、換気制御盤50の記憶手段(図示せず)にジェットファン71,72,・・・の駆動開始時刻及び停止時刻などを予め記憶させ、当該時刻情報に基づいて電力変換器51,52,・・・に運転又は停止の指令信号を出力することとしてもよい。
For example, the
.. Are stored in advance in a storage means (not shown) of the
また、ジェットファン71,72,・・・の点検時などには、換気制御盤50が備えるタッチパネル(図示せず)を作業員が操作することによって、当該操作に基づく運転又は停止の指令信号を電力変換器51,52,・・・に直接的に出力することとしてもよい。
また、トンネル200内で火災が発生した場合には、消防隊操作盤90を消防隊員が操作することによって、当該操作に基づく運転又は停止の指令信号を電力変換器51,52,・・・に直接的に出力することとしてもよい。
さらに、例えば、トラフィックカウンタ80dから入力される車両の交通量に関する情報に基づいて、換気制御盤50から電力変換器51,52,・・・に運転又は停止の指令信号を出力することとしてもよい。
Further, when the
In addition, when a fire occurs in the
Further, for example, a command signal for driving or stopping may be output from the
なお、以下の記載において、電力変換器51,52,・・・がそれぞれ備える制御装置(図3参照)に対して、モータを駆動させるために換気制御盤50から入力される信号を、「運転指令信号」と記す。
In the following description, a signal input from the
図2(a)は換気システムに用いられるジェットファンの側面図であり、図2(b)はジェットファンの正面図である。図2(a),(b)に示すように、ジェットファン71は、円筒状のケーシング71aと、このケーシング71aと軸方向が略一致するように設置されたモータ71bと、モータ71bの回転軸に固定された一対の羽根車71cと、空気抵抗や乱流を軽減するために羽根車71cに設置された一対の内筒71dと、モータ71bを下方から支持する支持部材71eと、を備えている。
そして、ジェットファン71は、モータ71bの駆動に伴って羽根車71cが回転することによって、ケーシング71aの一方側の開口部から空気を吸い込んで昇圧し、他方側の開口部から吐出するようになっている。このようにして、ジェットファン71は、トンネル200の一端側から他端側に向かう空気の流れをつくってトンネル200内を換気する。
Fig.2 (a) is a side view of the jet fan used for a ventilation system, FIG.2 (b) is a front view of a jet fan. As shown in FIGS. 2A and 2B, the
As the
図2(c)は、ジェットファンをトンネルに設置した状態を示す模式図である。図2(c)に示すように、ジェットファン71は、一端がトンネル200の天井面に固定され、他端がケーシング71aに固定された複数のターンバックル71fによってトンネル200の天井面に設置されている。ここで、ジェットファン71は、ターンバックル71fではなく、金具によって強固に固定してもよい。なお、ジェットファン72,・・・についても前記と同様である。
ジェットファン71,72,・・・は、その軸方向が車両の走行方向(トンネル200が延びる方向)と略一致すると共に、トンネル200の長さ方向において略等間隔に設置されている。以下では、換気制御盤50から入力される運転指令信号に従ってモータ71bを駆動させ、これに伴ってジェットファン71の羽根車71cを回転させる場合について説明するが、他のジェットファン72,・・・についても同様である。
FIG. 2C is a schematic diagram showing a state where the jet fan is installed in the tunnel. As shown in FIG. 2C, the
The axial directions of the
ジェットファン71は、モータ71bの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、モータ71bの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在である。ここで、「正転」とは、前記した回転軸を中心とする所定の向きの回転(モータ71bが発生する回転トルクによる回転)を意味する。また、「逆転」とは、正転に対して逆向きの回転(モータ71bが発生する回転トルクによる回転)を意味する。
また、「気流」による回転とは、前記した自然風又は交通風の風圧によって、羽根車71cが回転することを意味する。また、「惰性」による回転とは、モータ71bが駆動状態から停止状態に切り替わった場合や、前記した気流を受けた場合に、惰性(慣性)によって羽根車71cが回転することを意味する。なお、「気流」による回転、及び、「惰性」による回転は、いずれもモータ71bが回転トルクを発生させていないときの回転である。
The
Moreover, the rotation by “airflow” means that the
<電力変換器の構成>
図3は、換気システムが備える電力変換器の構成図である。なお、図3に示す交流電源10iは、変電設備30(図1参照)を介して供給される交流電力を、電源として模式的に表している。
電力変換器51は、外部の交流電源10iから供給される交流電圧を直流電圧に変換し、さらに、換気制御盤50から入力される運転指令信号に従って、前記直流電圧を所定の振幅・位相・周波数の三相交流電圧に変換する。なお、電力変換器51は、換気制御盤50から入力される運転指令信号に従ってモータ71bの駆動を開始する際には、直流制動を実行して羽根車71cの回転(空転)をいったん停止させた後に、モータ71bを駆動させる。なお、直流制動の詳細については後記する。
電力変換器51は、整流回路51aと、平滑回路51bと、インバータ回路51cと、制御装置510と、を備えている。
<Configuration of power converter>
FIG. 3 is a configuration diagram of a power converter provided in the ventilation system. Note that the
The
The
整流回路51aは、少なくとも一つのダイオードを有しており、交流電源10iから供給される交流電圧を整流し、平滑回路51bに出力する。
平滑回路51bは、整流回路51aと並列に接続されたコンデンサCを有しており、整流回路51aで整流された電圧を平滑化し、直流電圧としてインバータ回路51cに出力する。
The rectifier circuit 51a has at least one diode, rectifies the AC voltage supplied from the
The smoothing circuit 51b has a capacitor C connected in parallel with the rectifying circuit 51a, smoothes the voltage rectified by the rectifying circuit 51a, and outputs it as a DC voltage to the inverter circuit 51c.
インバータ回路51cは、平滑回路51bから入力される直流電圧を交流電圧に変換し、当該変換によってモータ71bに三相交流電流を出力する。
インバータ回路51cは、スイッチング素子S1,S2を備える第1レグと、スイッチング素子S3,S4を備える第2レグと、スイッチング素子S5,S6を備える第3レグと、が互いに並列に接続されている。また、転流によるスイッチング素子の破壊を防止するため、それぞれのスイッチング素子S1〜S6には還流ダイオードD1〜D6が逆並列に接続されている。
なお、図2に示す電力変換器51では、スイッチング素子S1〜S6としてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いている。
The inverter circuit 51c converts the DC voltage input from the smoothing circuit 51b into an AC voltage, and outputs a three-phase AC current to the
In the inverter circuit 51c, a first leg including switching elements S1 and S2, a second leg including switching elements S3 and S4, and a third leg including switching elements S5 and S6 are connected in parallel to each other. In order to prevent the switching elements from being destroyed due to commutation, free-wheeling diodes D1 to D6 are connected in reverse parallel to the switching elements S1 to S6.
In the
制御装置510から指令信号が入力されると、スイッチング素子S1〜S6のON/OFFが切り替わり、所定の三相交流電圧(u相、v相、w相の交流電圧)がモータ71bに出力される。そして、当該三相交流電圧によって三相交流電流がモータ71bに流入する。
When a command signal is input from
モータ71bは、ケーブル51q及び手元開閉器61(図1参照)を介して電力変換器51に接続されており、インバータ回路51cから入力される3相交流電流によって駆動する。モータ71bは、例えば、かご形三相誘導モータであり、一次側の固定子(ステータ:図示せず)に三相交流電流が流れると回転磁界が発生し、これに伴い二次側に誘導電流が流れることによって回転子(ロータ:図示せず)が駆動するようになっている。
そして、モータ71bの前記回転子の駆動に伴ってジェットファン71の羽根車71c(図2(a),(b)参照)が回転するようになっている。
The
And the
<制御装置の構成>
制御装置510は、インバータ回路51cが備えている複数のスイッチング素子S1〜S6(図2参照)に制御信号を出力することによってモータ71bの駆動を制御する。
制御装置510は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェースなどの電子回路(図示せず)を含んで構成され、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。
<Configuration of control device>
The
The
制御装置510は、駆動制御部51dと、直流制動制御部51eと、タイマ51fと、f/V変換部51gと、PWM回路51hと、ドライバ回路51iと、を備えている。
駆動制御部51dは、換気制御盤50から入力される駆動指令信号に従ってモータ71bの駆動を制御する。
The
The
例えば、換気制御盤50からモータ71bの駆動を開始する旨の運転指令信号が入力された場合、駆動制御部51dは、直流制動制御部51eを起動させて直流制動を実行させる。また、直流制動が終了した旨の信号が直流制動制御部51eから入力された場合、駆動制御部51dは、モータ71bを駆動させるためのPWM制御処理を開始する。
For example, when an operation command signal to start driving the
直流制動制御部51eは、モータ71bの駆動が停止している状態から起動させる場合に、モータ71bに対して直流制動を予め設定された所定時間t0(第1の時間)行うことによって、羽根車71c(図2(a),(b)参照)の回転(空転)を停止させる。つまり、モータ71bを駆動させる前に、まず、直流制動制御部51eが直流制動を行う。
前記したように、ジェットファン71を回転させるモータ71bが停止状態である場合、気流や惰性により羽根車71c(図2(a),(b)参照)が空転している可能性が高い。したがって、直流制動制御部51eがモータ71bに直流制動をかけて羽根車71cの回転(空転)をいったん停止させた後に、駆動制御部51dによってモータ71bを起動させる。ちなみに、直流制動とは、直流電圧を印加することによってモータ71bを制動する(回転を止める)機能である。これによってモータ71bを起動させる場合に、羽根車71cの回転(空転)を停止させ、モータ71bのトリップを回避して確実に起動させることができる。
The direct current
As described above, when the
なお、直流制動は、例えば、スイッチング素子S1,S4,S6を継続的にON状態とし、スイッチング素子S2,S3,S5を継続的にOFF状態とすることで実行することができる。その他、モータ71bに直流電圧を印加することが可能な所定の組み合わせで直流制動を実行することができる。
ちなみに、直流制動を行う場合、前回の直流制動とは異なるスイッチング素子をON状態とすることが好ましい。これによって、直流制動に伴う発熱をそれぞれのスイッチング素子に分散することができる。また、直流制動は、整流回路51a及び平滑回路51bを介してインバータ回路51cに入力される直流電圧を用いる。
Note that the DC braking can be executed by, for example, continuously turning on the switching elements S1, S4, and S6 and continuously turning off the switching elements S2, S3, and S5. In addition, it is possible to execute DC braking by a predetermined combination capable of applying a DC voltage to the
Incidentally, when performing DC braking, it is preferable to turn on a switching element different from the previous DC braking. As a result, the heat generated by DC braking can be distributed to the respective switching elements. The DC braking uses a DC voltage input to the inverter circuit 51c through the rectifier circuit 51a and the smoothing circuit 51b.
図4は、インバータの定格電流の50%で直流制動を行った場合と、インバータの定格電流の70%で直流制動を行った場合において、直流制動を開始してから羽根車の回転が停止するまでの時間を示すグラフである。なお、当該実験では、2種類のジェットファン(JF1,JF2)について、定格回転速度の25%で空転させた状態から直流制動をかけた場合に、ジェットファンの羽根車の回転が停止するまでの時間を計測した。
ちなみに、ジェットファンJF1は、定格出力33kW、吐出風速35m/sである。また、のジェットファンJF2は、定格出力50kW、吐出風速35m/sである。
FIG. 4 shows that when DC braking is performed at 50% of the rated current of the inverter and when DC braking is performed at 70% of the rated current of the inverter, the rotation of the impeller stops after starting DC braking. It is a graph which shows time to. In this experiment, when the two types of jet fans (JF1, JF2) were subjected to DC braking from the idling state at 25% of the rated rotational speed, the rotation of the impeller of the jet fan was stopped. Time was measured.
Incidentally, the jet fan JF1 has a rated output of 33 kW and a discharge wind speed of 35 m / s. The jet fan JF2 has a rated output of 50 kW and a discharge wind speed of 35 m / s.
図4に示すように、直流制動電流値が大きくなるほどジェットファンの羽根車の回転(空転)が停止するまでの時間が短くなる。また、JF1,JF2のいずれを用いた場合でも、定格電流の50%又は70%の直流制動電流によって、10sec以内に羽根車の回転を停止できることが判明した。 As shown in FIG. 4, the time until the rotation (idling) of the impeller of the jet fan stops becomes shorter as the DC braking current value increases. Further, it has been found that the rotation of the impeller can be stopped within 10 seconds with a DC braking current of 50% or 70% of the rated current when using either JF1 or JF2.
ちなみに、モータ71bの駆動が停止している場合において、気流又は惰性により羽根車71c(図2(a),(b)参照)が空転する際の回転速度は、定格回転速度の25%未満である。したがって、図3に示す2種類のジェットファンのいずれを用いた場合でも、定格電流の50%又は70%の電流で10secの直流制動をかけると、確実に羽根車の空転を停止させることができる。
なお、図3に示すように、ジェットファンJF1において定格電流の70%の電流を用いる場合には、5secの直流制動でも羽根車の空転を停止させることができる。
Incidentally, when the driving of the
As shown in FIG. 3, when a current of 70% of the rated current is used in the jet fan JF1, the idling of the impeller can be stopped even with DC braking for 5 seconds.
再び図2に戻って説明を続ける。図2に示す直流制動制御部51eが備える記憶手段(図示せず)には、例えば、ジェットファンJF1について、定格電流の50%の直流電流をモータ71bに流し、10secの直流制動をかけることが記憶されている。
駆動制御部51dからの指令信号によって起動された直流制動制御部51eは、トンネル200に設置されている各ジェットファンの型式、制動電流値、直流制動の実行時間などを記憶手段(図示せず)から読み出して、直流制動を所定時間t0だけ実行する。
ちなみに、直流制動を行う時間t0は、例えばプログラマブル・カウンタを用いたタイマ51fによって計測することができる。
Returning to FIG. 2 again, the description will be continued. In the storage means (not shown) provided in the DC
The DC
Incidentally, the time t0 for performing DC braking can be measured by a
直流制動制御部51eは、前記した直流制動が終了すると、直流制動の終了信号を駆動制御部51dに出力する。直流制動制御部51eから前記信号が入力された場合、駆動制御部51dは、記憶手段(図示せず)からPWM制御を行うためのプログラムを読み出して実行する。
具体的には、駆動制御部51dは、所定の周波数指令値f1を目標値として、f/V変換部51g及びPWM回路51hに出力する周波数fを徐々に高めていく。
When the above-described DC braking is completed, the DC
Specifically, the
f/V変換部51gは、駆動制御部51dから入力される周波数fに応じた電圧Vを算出し、PWM回路51hに出力する。
PWM回路51hは、駆動制御部51dから入力される周波数fと、f/V変換部51gから入力される電圧(振幅値)Vとに対応する正弦波信号を生成し、ドライバ回路51iに出力する。
ドライバ回路51iは、PWM回路51hから入力される正弦波信号と、所定の三角波とを比較することによってPWM信号を生成し、インバータ回路51cに出力する。
そして、ドライバ回路51iからのPWM信号が、インバータ回路51cのスイッチング素子S1〜S6に入力されることによって、所定の三相交流電力がモータ71bに供給される。なお、PWM制御の詳細については説明を省略する。
The f /
The
The
Then, the PWM signal from the
<直流制動の処理手順1>
図5は、換気制御盤及び制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図5では、モータ71bを起動するまでの処理を示している。
ステップS101において制御装置510は、換気制御盤50から直流制動の開始指令信号が入力されているか否かを判定する。なお、直流制動の開始指令信号は、前記した運転指令信号と紐付けて入力される。換気制御盤50から直流制動の開始指令信号が入力されている場合(S101→Yes)、制御装置510の処理はステップS102に進む。一方、換気制御盤50から直流制動の開始指令信号が入力されていない場合(S101→No)、制御装置510はステップS101の処理を繰り返す。
<DC braking procedure 1>
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing performed by the ventilation control panel and the control device. FIG. 5 shows processing until the
In step S101,
ステップS102において制御装置510は、直流制動を開始する。ステップS103において制御装置510は、直流制動を開始してから所定時間t0が経過したか否かを判定する。なお、所定時間t0(例えば、10sec:図4参照)は、実験やシミュレーションによって求められ、直流制動制御部51eが備える記憶手段(図示せず)に予め記憶されている。
直流制動を開始してから所定時間t0が経過した場合(S103→Yes)、制御装置510の処理はステップS104に進む。一方、直流制動を開始してから所定時間t0が経過していない場合(ステップS103→No)、制御装置510はステップS103の処理を繰り返す。ステップS104において、制御装置510はモータ71bの駆動を開始する。
In step S102,
When the predetermined time t0 has elapsed since the start of DC braking (S103 → Yes), the processing of the
<効果1>
本実施形態に係る換気システムSによれば、モータ71bを起動する前に直流制動を所定時間実行することによって、ジェットファン71が備える羽根車71cの回転(空転)を確実に停止させることができる。これによって、起動時にモータ71bがトリップすることを確実に防止し、安全性の高い換気システムSを提供することができる。
<Effect 1>
According to the ventilation system S according to the present embodiment, the rotation (idling) of the
また、例えば、ジェットファンに羽根車の回転状態を検出するセンサを設置した場合にはコストの上昇を招くとともに、当該センサが設置されていることによりケーシング内の気流が乱れる虞がある。
これに対して本実施形態に係る換気システムSでは、予め設定された所定時間t0の直流制動を行うことによって羽根車71cの回転を確実に停止させるので、前記したセンサを特に設置する必要がない。したがって、極めて簡単な構成で確実に羽根車71cの回転を停止させ、モータ71bを起動させることが可能となる。
Further, for example, when a sensor for detecting the rotational state of the impeller is installed in the jet fan, the cost increases, and the air flow in the casing may be disturbed due to the installation of the sensor.
On the other hand, in the ventilation system S according to the present embodiment, the rotation of the
また、前記実施形態では、羽根車71cの回転(空転)を確実に停止させるために、実験やシミュレーションにより求められた直流制動の実行時間t0が、直流制動制御部51eの記憶手段(図示せず)に予め記憶されている。
つまり、制御装置510は、ジェットファン71のモータ71bを起動させる場合に、前記記憶手段に記憶されている所定時間t0だけ直流制動を行った後に、PWM制御によってモータ71bを駆動させればよい。したがって、制御装置510の処理負荷を軽減することができる。
In the above embodiment, the DC braking execution time t0 obtained by experiments and simulations for reliably stopping the rotation (idling) of the
That is, when starting the
また、前記したように、従来、ジェットファンの駆動は台数制御が主流であったため、直入れ起動を行っていた。これに対してインバータ制御を行った場合には、モータ71b起動時の回転トルクが小さいために、羽根車71cの空転に逆らう向きにモータ71bを回して起動させる場合に、トリップが生じる可能性があった。
本実施形態に係る換気システムSでは、モータ71bの起動時に直流制動を所定時間t0だけ実行することによって羽根車71cの空転を確実に停止させた上で、モータ71bを起動させる。したがって、トリップを回避して安全性を確保した上で、インバータ制御によってモータ71bを駆動させることができる。
Further, as described above, conventionally, since the jet fan has been driven mainly by controlling the number of units, it has been directly activated. On the other hand, when the inverter control is performed, since the rotational torque at the time of starting the
In the ventilation system S according to the present embodiment, the
≪第2実施形態≫
本実施形態に係る換気システムS1(図示せず)は、第1実施形態に係る換気システムSと比較して、トンネル200に設置された風向風速計80c(図1参照)から入力される情報に基づいて直流制動を実行するか否かを決定する点が異なるが、その他の点は第1実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、その他の部分については説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
The ventilation system S1 (not shown) according to the present embodiment is compared with the information input from the
風向風速計(気流検出手段)80cは、トンネル200の天井面に一つ又は複数設置されており、ジェットファン71付近を通流する気流の速度(向きも含める)を少なくとも計測し、その計測信号を換気計測盤80e(図1参照)を介して換気制御盤50(図1参照)に出力する。
なお、トンネル200は筒状を呈しているため、気流が発生した場合、トンネル200の一端側から他端側に吹き抜けることとなる。したがって、例えば、トンネル200内に一個の風向風速計80cが設置されている場合でも、当該風向風速計80cによってジェットファン71付近を含む任意の箇所での気流の向きを検出することができる。
One or a plurality of wind direction anemometers (airflow detection means) 80c are installed on the ceiling surface of the
In addition, since the
仮に、ジェットファン71の羽根車71cが空転している向きと、モータ71bを回転させようとする向きとが同一である場合には、直流制動を行わずにモータ71bを駆動させることが望ましい。
したがって、本実施形態では、モータ71bの駆動が停止している状態から起動させる際に、風向風速計(気流検出手段)80cから入力される気流の向きに逆らってモータ71bを駆動させようとする場合に、所定時間t0だけ直流制動を行った後にモータ71bの駆動を開始する。
なお、直流制動を行う時間t0については第1実施形態で説明したので、その説明を省略する。
If the direction in which the
Therefore, in the present embodiment, when starting the
Since the time t0 for performing DC braking has been described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
<直流制動の処理手順2>
図6は、換気制御盤及び制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図6では、モータ71bを起動するまでの処理を示している。
ステップS201において制御装置510は、換気制御盤50から直流制動の開始指令信号が入力されているか否かを判定する。換気制御盤50から直流制動の開始指令信号が入力されている場合(S201→Yes)、制御装置510の処理はステップS202に進む。一方、換気制御盤50から直流制動の開始指令信号が入力されていない場合(S201→No)、制御装置510はステップS201の処理を繰り返す。
<DC braking procedure 2>
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing performed by the ventilation control panel and the control device. FIG. 6 shows processing until the
In step S201,
ステップS202において制御装置510は、気流による羽根車71cの回転(空転)と逆向きに回転(モータ71bを駆動)させるか否かを判定する。なお、当該判定は、羽根車71cの空転に対応する気流の向き(つまり、風向風速計80cから入力される気流の向き)と、モータ71bの駆動に伴う羽根車71cの回転で生じる気流の向きとを比較することによって行う。
気流による羽根車71cの回転と逆向きにモータ71bを駆動させる場合(S202→Yes)、制御装置510の処理はステップS203に進む。一方、気流による羽根車71cの回転と同じ向きにモータ71bを駆動させる場合(S202→No)、制御装置510の処理はステップS206に進む。
In step S202,
When the
ステップS203〜S205の処理は、図5に示すステップS102〜S104の処理と同様であるから説明を省略する。
ステップS206において制御装置510は、PWM制御を行う際の周波数f及び電圧Vを調整する。すなわち、制御装置510は、風向風速計80cから入力される検出値に応じた周波数f及び電圧Vの値を算出する。
ステップS207において制御装置510は、PWM制御に基づいてモータ71bの駆動を開始する。
The processing in steps S203 to S205 is the same as the processing in steps S102 to S104 shown in FIG.
In step S206,
In step S207,
<効果2>
本実施形態に係る換気システムS1によれば、風向風速計80cから入力される気流の向きに逆らって羽根車71cを回転させようとする場合に、所定時間t0の直流制動を行って羽根車71cの回転(空転)を停止させる。
つまり、羽根車71cを回転させようとする向きが、風向風速計80cから入力される気流を強める向きである場合には、直流制動を行わずにモータ71bを起動させて羽根車71cを回転させる。
したがって、モータ71bの起動前に直流制動を行わない場合があるぶん、第1実施形態よりも消費電力を低減することができる。
<Effect 2>
According to the ventilation system S1 according to the present embodiment, when the
That is, when the direction in which the
Therefore, there is a case where DC braking is not performed before the
また、本実施形態では、羽根車71cの回転速度を直接的に検出するのではなく、風向風速計80cから入力される検出値に基づいて羽根車71cが空転している向きを推定する。つまり、ジェットファン71自体に回転速度センサを設ける必要がないので、ケーシング71a(図1参照)内において気流をスムーズに通流させることができる。
In the present embodiment, the rotational speed of the
≪第3実施形態≫
本実施形態に係る換気システムS2(図示せず)は、羽根車71cの回転を正転から逆転に切り替える際に、所定時間モータ71bの駆動を停止させた後に直流制動を行う点が異なる。したがって、当該異なる部分について説明し、その他の部分については説明を省略する。
«Third embodiment»
The ventilation system S2 (not shown) according to the present embodiment is different in that, when the rotation of the
例えば、トンネル200内で火災が発生した場合、消防士などがトンネル200に設置されている消防隊操作盤90(図1参照)を操作することによって、モータ71bの駆動により回転している羽根車71cの回転方向を強制的に切り替えることがある。
ここで、羽根車71cの回転を正転から逆転に切り替える際に、いったん停止させずにただちに逆転に切り替えた場合、モータ71bに過大な負荷がかかるためトリップを起こす可能性が高くなる。
For example, when a fire occurs in the
Here, when the rotation of the
したがって、本実施形態では、モータ71bの駆動により回転している羽根車71cの回転方向を正転から逆転に切り替える場合に、予め設定された所定時間t1(第2の時間)だけモータ71bの駆動を停止させることによって羽根車71cの回転速度を所定値以下に落とす。その後、第1実施形態と同様に、モータ71bに対して直流制動を所定時間t0(第1の時間)だけ行うことによって羽根車71cの回転を停止させた後に、モータ71bを駆動(逆転)させる。
Therefore, in this embodiment, when the rotation direction of the
図7は、定格回転速度で回転しているジェットファンの電源を遮断して羽根車を空転状態とし、停止に至るまでの回転速度の時間的変化を示すグラフである。なお、図7に示す横軸は、制御装置510が停止指令信号を出力した時刻からの経過時間であり、縦軸は、モータ71bの定格回転速度を100%とした場合の回転速度である。
FIG. 7 is a graph showing a temporal change in rotational speed until the impeller is idled by shutting off the power supply of the jet fan rotating at the rated rotational speed and stopping. The horizontal axis shown in FIG. 7 is the elapsed time from the time when the
当該実験では、羽根車71c近傍に磁力式ギャップセンサ(図示せず)を取り付けて羽根車71cの回転速度を検出し、データレコーダ(図示せず)にてタイムチャートを記録した。ちなみに、当該実験では直流制動を行っていない。
図7に示すように、定格回転速度で駆動しているモータ71bの電源を遮断して空転状態にすると、機械的な摩擦力及び空気抵抗によって、羽根車71cの回転速度は減少していく。なお、回転速度の時間的変化率の絶対値は、電源を遮断した直後が最も大きく(急激な減少)、時間が経過するにしたがって小さくなる(緩やかな減少)。
In this experiment, a magnetic gap sensor (not shown) was installed near the
As shown in FIG. 7, when the power of the
実験の結果、ジェットファンJF1は電源を遮断してから約10sec後、ジェットファンJF2は電源を遮断してから約17sec後に回転速度が定格の25%まで低下し、その後、約10%程度の回転速度で惰走を続けて停止に至ることが判明した。 As a result of the experiment, about 10 seconds after the jet fan JF1 shuts off the power, and about 17 seconds after the jet fan JF2 shuts off the power, the rotational speed drops to 25% of the rated speed, and then about 10% It turns out that it keeps coasting at speed and stops.
一般に、直流制動によって得られる制動トルクは、定格トルクの10%程度であり、直流制動を行う際の電流値及び時間には制限がある。このような制限を考慮し、本実施形態では、ジェットファン71の羽根車71cが定格の25%以下の回転速度で回転(空転)している状態において直流制動を開始することとした。
例えば、ジェットファンJF1の羽根車71cを正転から逆転に切り替える場合、予め設定された所定時間t1(≧t1A≒10sec)だけ羽根車を空転させ、羽根車71cの回転速度を所定値(例えば、定格回転速度の25%)以下に落としてから直流制動を開始する。なお、当該直流制動は、第1実施形態で説明した場合と同様に、予め設定された所定時間t0だけ行って羽根車71cの回転を停止させる。
また、ジェットファンJF2を使用する際には、羽根車71cを予め設定された所定時間t1´(≧t1B≒17sec)だけ空転させてから直流制動を開始する。
In general, the braking torque obtained by DC braking is about 10% of the rated torque, and the current value and time when performing DC braking are limited. In consideration of such restrictions, in the present embodiment, DC braking is started in a state where the
For example, when the
When the jet fan JF2 is used, the direct current braking is started after the
これによって、直流制動を行う際の電流値及び時間の制限を超えず、かつ、羽根車71cの回転を確実に停止させることができる。そして、羽根車71cの回転(正転)を停止させた後に、前記回転とは逆向きにモータ71bを駆動して羽根車71cを回転(逆転)させる。
なお、図6に示す回転速度が定格の25%以下の状態から直流制動を行った後の直流制動については、図3を用いて前記したので説明を省略する。
As a result, it is possible to reliably stop the rotation of the
Note that the DC braking after the DC braking is performed from the state where the rotational speed shown in FIG. 6 is 25% or less of the rated value has been described with reference to FIG.
<直流制動の処理手順3>
図8は、換気制御盤及び制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図8に示す「START」の時点において、羽根車71cはモータ71bの駆動によって所定の向きに回転(正転)しているものとする。
ステップS301において制御装置510は、換気制御盤50(図1参照)から逆転指令信号が入力されたか否かを判定する。なお、本実施形態における前記逆転指令信号は、例えば火災時に消防隊操作盤90(図1参照)から入力される指令信号に応じて、羽根車71cの回転を正転から逆転に迅速に切り替えるためのものである。
<DC braking procedure 3>
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing performed by the ventilation control panel and the control device. It is assumed that the
In step S301,
換気制御盤50から逆転指令信号が入力された場合(S301→Yes)、制御装置510の処理はステップS302に進む。一方、換気制御盤50から逆転指令信号が入力されていない場合(S301→No)、制御装置510はステップS301の処理を繰り返す。
ステップS302において制御装置510は、モータ71bの駆動を停止させる。具体的には、制御装置510は、モータ71bに出力する指令周波数及び電圧をゼロとする。これによって、モータ71bは駆動を停止し、ジェットファン71の羽根車71cは惰性により空転しつつ減速していく(図7参照)。
ステップS303において制御装置510は、停止指令信号を受信してから所定時間t1(第2の時間)が経過したか否かを判定する。当該所定時間t1は、羽根車71cの回転速度が定格の25%以下となるまでの時間であり、駆動制御部51d(図3参照)記憶手段(図示せず)に予め記憶されている。
When the reverse rotation command signal is input from the ventilation control panel 50 (S301 → Yes), the process of the
In step S302,
In step S303,
停止指令信号を受信してから所定時間t1が経過した場合(S303→Yes)、制御装置510の処理はステップS304に進む。停止指令信号を受信してから所定時間t1が経過していない場合(S303→No)、制御装置510はステップS303の処理を繰り返す。
ステップS304において制御装置510は、直流制動を開始する。次に、ステップS305において制御装置510は、直流制動を開始してから所定時間t0(第1の時間)が経過したか否かを判定する。なお、当該処理は、第1実施形態で説明した直流制動と同様である。
When the predetermined time t1 has elapsed since the stop command signal was received (S303 → Yes), the process of the
In step S304,
直流制動を開始してから所定時間t0が経過した場合(S305→Yes)、制御装置510の処理はステップS306に進む。一方、直流制動を開始してから所定時間t0が経過していない場合(S305→No)、制御装置510はステップS305の処理を繰り返す。
次に、ステップS306において制御装置510は、モータ71bの駆動(逆転)を開始する。
When the predetermined time t0 has elapsed since the start of DC braking (S305 → Yes), the process of the
Next, in step S306, the
<効果3>
本実施形態に係る換気システムS2によれば、モータ71bの駆動に伴う羽根車71cの回転を正転から逆転に切り替える場合に、制御装置510がモータ71bの駆動を停止させて所定時間t1だけ惰性により羽根車71cを空転させる。
そして、前記所定時間t1が経過した時点では、羽根車71cの回転速度は、定格回転速度の25%以下となっている。したがって、直流制動を実行する際の電流値及び時間の制限を超えない範囲で羽根車71cの空転を確実に停止させ、その後モータ71bを駆動(逆転)することができる。
これによって、例えば、トンネル200内で火災が起こった場合に、気流を速やかに所定の向きに通流させて煙を排出し、トンネル200内を換気することができる。
<Effect 3>
According to the ventilation system S2 according to the present embodiment, when the rotation of the
When the predetermined time t1 has elapsed, the rotational speed of the
Thus, for example, when a fire occurs in the
また、モータ71bの駆動を停止させてから直流制動を開始するまでの時間t1、及び、直流制動の実行時間t0は、実験やシミュレーションによって求められ、記憶手段(図示せず)に予め記憶されている。
したがって、例えば羽根車71cの回転速度をセンサで検出し、当該回転速度に応じて直流制動を行う場合と比較して、制御装置510の処理負荷を軽減できる。また、前記センサを設置しないぶんコストを軽減することができる。
In addition, the time t1 from when the driving of the
Therefore, for example, the processing load of the
≪第4実施形態≫
本実施形態に係る換気システムS3(図示せず)は、前記した第3実施形態と比較して、モータ71bの駆動に伴う羽根車71cの回転を正転から逆転に切り替える際に、直入れでモータ71bを駆動(逆転)させる点が異なる。したがって、当該異なる部分について説明し、その他の部分については説明を省略する。
なお、本実施形態も、例えばトンネル200内で火災が発生した際に、消防隊操作盤90(図1参照)からの操作信号に従って羽根車71cの回転方向を強制的に切り替える場合を想定している。
<< Fourth Embodiment >>
The ventilation system S3 (not shown) according to the present embodiment is directly inserted when the rotation of the
Note that this embodiment also assumes a case where the rotation direction of the
図9は、換気制御盤及び制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図9に示す「START」の時点において、羽根車71cはモータ71bの駆動によって所定の向きに回転(正転)しているものとする。
図9に示すステップS401〜S405までの処理は、第3実施形態で説明したステップS301〜S305(図8参照)と同様であるから説明を省略する。
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of processing performed by the ventilation control panel and the control device. In addition, at the time of “START” shown in FIG. 9, it is assumed that the
The processing from Steps S401 to S405 shown in FIG. 9 is the same as Steps S301 to S305 (see FIG. 8) described in the third embodiment, and thus description thereof is omitted.
ステップS406において、換気制御盤50は、バイパス回路51pを介してモータ71bに交流電力を供給する旨の指令信号を、動力盤40(図1参照)に対して出力する。当該指令信号に従って、動力盤40は、電力変換器51(図1参照)を介しての電力供給から、バイパス回路51pを介してモータ71bに直接的に交流電力を供給する(直入れ起動する)ように切り替える。
ステップS407において換気制御盤50は、直入れでモータ71bの駆動(逆転)を開始する。当該モータ71bの駆動に伴って、羽根車71cが回転(逆転)することとなる。
In step S406, the
In step S407, the
<効果4>
本実施形態に係る換気システムS3によれば、モータ71bの駆動を停止させた後に(ステップS402)、直流制動によって羽根車71cの空転(正転)を確実に停止させる(ステップS404)。
そして、モータ71bを駆動(逆転)する際には、バイパス回路51pに切り替えて直入れでモータ71bを起動する。ちなみに、電力変換器51を用いてインバータ制御によりモータ71bを起動した場合には、起動開始から定格回転速度に達するまでにおよそ30secの時間を要する。しかし、前記したように、例えばトンネル200内で火災が発生した場合には、羽根車71cの回転(逆転)をできる限り迅速に定格回転速度とすることが要請される。
<Effect 4>
According to the ventilation system S3 according to the present embodiment, after the driving of the
When the
本実施形態に係る換気システムS3によれば、バイパス回路51pを介した直入れ起動によってモータ71bを起動させる。この場合には、モータ71bの駆動を開始してからおよそ10secで定格の回転速度とすることができる。したがって、前記した電力変換器51を用いてモータ71bを起動させる場合(第3実施形態)と比べて、20sec早く定格の回転速度に達することができる。
したがって、火災などが発生した際には、迅速に所望の向きに排煙することができる。
According to the ventilation system S3 according to the present embodiment, the
Therefore, when a fire or the like occurs, smoke can be quickly discharged in a desired direction.
≪第5実施形態≫
本実施形態に係る換気システムS4(図示せず)は、前記した第3実施形態と比較して、モータ71bの駆動に伴う羽根車71cの回転を正転から逆転に切り替える際に、電力変換器51のインバータ制御により定格の25%までモータ71bの回転速度を落とす点が異なる。したがって、当該異なる部分について説明し、その他の部分については説明を省略する。
«Fifth embodiment»
The ventilation system S4 (not shown) according to the present embodiment has a power converter when the rotation of the
図10は、換気制御盤及び制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、図10に示す「START」の時点において、羽根車71cはモータ71bの駆動によって所定の向きに回転(正転)しているものとする。
図10に示すステップS501の処理は、第3実施形態で説明したステップS301(図8参照)と同様であるから説明を省略する。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing performed by the ventilation control panel and the control device. In addition, at the time of “START” shown in FIG. 10, it is assumed that the
The processing in step S501 shown in FIG. 10 is the same as step S301 (see FIG. 8) described in the third embodiment, and thus description thereof is omitted.
ステップS502において制御装置510は、定格の25%を目標回転速度として、インバータ回路51c(図3参照)のスイッチング素子S1〜S6の駆動を制御する。
ステップS503において制御装置510は、前記制御を開始してから所定時間t2(第3の時間)が経過したか否かを判定する。当該所定時間t2は、モータ71bの回転速度を定格の25%まで落とすのに要する時間であり、駆動制御部51d(図3参照)が備える記憶手段(図示せず)に予め記憶されている。
In step S502, the
In step S503,
前記制御を開始してから所定時間t2が経過した場合(S503→Yes)、制御装置510の処理はステップS504に進む。前記制御を開始してから所定時間t2が経過していない場合(S503→No)、制御装置510はステップS503の処理を繰り返す。
ステップS504〜S506は、第3実施形態で説明したステップS304〜S306と同様であるから説明を省略する。
When the predetermined time t2 has elapsed since the start of the control (S503 → Yes), the processing of the
Steps S504 to S506 are the same as steps S304 to S306 described in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
<効果5>
本実施形態に係る換気システムS4によれば、モータ71bの駆動に伴う羽根車71cの回転を正転から逆転に切り替える場合に、制御装置510によるインバータ制御によって、積極的にモータ71bの駆動を25%の回転まで落としてから直流制動を実行する。
ちなみに、インバータ制御によって定格の25%の回転速度を目標値とした制御を行う場合には、モータ71bの駆動を停止させて羽根車71cを空転させた場合と比較して、定格の25%となるまでの時間をおよそ5sec短縮することができる。
<Effect 5>
According to the ventilation system S4 according to the present embodiment, when the rotation of the
By the way, when performing control with the target rotational speed of 25% of the rated value by inverter control, the driving of the
前記したように、例えばトンネル200内で火災が発生した場合には、羽根車71cの回転(逆転)をできる限り迅速に定格の回転速度とすることが要請される。
本実施形態に係る換気システムS4によれば、インバータ制御を行って積極的に羽根車71cの回転速度を定格の25%まで落としてから、直流制動を実行する。したがって、モータ71bの駆動を停止させて羽根車71cを空転させる場合(第3実施形態)と比べて、およそ5sec早く羽根車71cの回転(空転)を停止させることができる。これによって、火災などが発生した際には、迅速に所望の向きに排煙することができる。
As described above, for example, when a fire occurs in the
According to the ventilation system S4 according to the present embodiment, the inverter control is performed to positively reduce the rotational speed of the
≪変形例≫
以上、本発明に係る換気システムについて、各実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記各実施形態では、電力変換器51,52,・・・とジェットファン71,72,・・・とを1対1で対応させる構成としたが(図1参照)、これに限らない。例えば、1台の電力変換器で複数台のジェットファンを一括して制御することとしてもよい。
≪Modification≫
As mentioned above, although the ventilation system which concerns on this invention was demonstrated by each embodiment, the embodiment of this invention is not limited to these description, A various change etc. can be performed.
For example, in each of the above embodiments, the
また、前記各実施形態では、インバータ回路51c(図3参照)を構成するスイッチング素子S1〜S6としてIGBTを用いた例を示したが、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)など他のスイッチング素子を用いてもよい。
また、前記各実施形態では、スイッチング素子S1〜S6のON/OFFをPWM制御によって制御することとしたが、PAM制御(Pulse Amplitude Modulation)など他の制御方法を用いて制御してもよい。
In each of the above-described embodiments, the IGBT is used as the switching elements S1 to S6 constituting the inverter circuit 51c (see FIG. 3). However, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) or the like is used. Other switching elements may be used.
Further, in each of the embodiments described above, the ON / OFF of the switching elements S1 to S6 is controlled by PWM control, but may be controlled using other control methods such as PAM control (Pulse Amplitude Modulation).
また、前記各実施形態では、制御装置510が記憶手段(図示せず)を備える場合について説明したが、記憶手段を制御装置510の外部に設置してもよい。
また、前記各実施形態では、モータ71bとして誘導モータを用いる場合について説明したが、同期モータなど他の種類のモータを使用してもよい。
Further, although cases have been described with the above embodiments where the
In each of the above embodiments, the case where an induction motor is used as the
また、前記した第5実施形態では、直流制動を実行した後にインバータ制御によってモータ71bを駆動(逆転)することとしたが、これに限らない。すなわち、直流制動を実行した後に、第4実施形態で説明した直入れ起動によってモータ71bを駆動(逆転)することとしてもよい。
この場合には、インバータ制御によってモータ71bの駆動を定格の25%の回転速度まで落とすのに要する時間を第3実施形態と比較して、およそ5sec短縮することができる。さらに、直入れ起動を実行することによって、モータ71bの駆動を定格回転速度とするのに要する時間を第3実施形態と比較して、およそ10sec短縮することができる。したがって、逆転指令を受けてから羽根車71cの回転(逆転)が定格回転速度に達するまでの時間を、第3実施形態の場合と比較して、およそ15sec短縮することができる。
これによって、火災時などにおいて迅速に所望の向きに排煙し、救出作業などを早急に行うことが可能となる。
In the fifth embodiment described above, the
In this case, the time required for the drive of the
As a result, it is possible to quickly exhaust smoke in a desired direction in the event of a fire or the like, and to quickly perform rescue work or the like.
また、前記各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、モータ71bを起動させる際には第2実施形態の方法で起動し、モータ71bを正転から逆転に切り替える際には第3実施形態の方法で切り替えることとしてもよい。
また、前記各実施形態では、ジェットファン71,72,・・・を用いてトンネル200内の換気を行う場合について説明したが、トンネル以外の設備内の換気(通気)を行う場合にも適用することができる。
Moreover, each said embodiment can be combined suitably. For example, when starting the
Further, in each of the embodiments described above, the case where the inside of the
S,S1,S2,S3,S4 換気システム
10,10i 交流電源
20 受電設備
30 変電設備
40 動力盤(切替手段)
50 換気制御盤(制御手段、制御装置)
510 制御装置(制御手段)
51,52,・・・ 電力変換器
51a 整流回路
51b 平滑回路
51c インバータ回路
S1,S2,S3,S4,S5,S6 スイッチング素子
51d 駆動制御部(制御手段、制御装置)
51e 直流制動制御部(制御手段、制御装置)
51f タイマ
51g f/V変換部
51h PWM回路
51i ドライバ回路
51p,52p,・・・ バイパス回路
61,62,・・・ 手元開閉器
71,72,・・・ ジェットファン
71a ケーシング
71b モータ
71c 羽根車
71d 内筒
71e 支持部材
71f ターンバックル
80a 一酸化炭素濃度計
80b 煙霧透過率計
80c 風向風速計(気流検出手段)
80d トラフィックカウンタ
80e 換気計測盤
90 消防隊操作盤
S, S1, S2, S3,
50 Ventilation control panel (control means, control device)
510 Control device (control means)
51, 52,... Power converter 51a Rectifier circuit 51b Smoothing circuit 51c Inverter circuit S1, S2, S3, S4, S5,
51e DC braking control unit (control means, control device)
Claims (8)
前記インバータ回路から入力される前記交流電流によって駆動するモータと、
前記モータの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、前記モータの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在な羽根車を有するジェットファンと、
前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備える換気システムであって、
前記制御手段は、
前記モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して前記直流電圧を用いた直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを起動させ、
前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、予め設定された第2の時間前記モータの駆動を停止させることによって、前記羽根車の回転速度を所定値以下に落とし、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を前記第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させる
ことを特徴とする換気システム。 An inverter circuit having a switching element, converting a DC voltage inputted from the outside into an AC voltage, and outputting an AC current by the conversion;
A motor driven by the alternating current input from the inverter circuit;
A jet fan that has an impeller that rotates forward or backward in accordance with the driving of the motor, and that is rotatable by airflow or inertia while the driving of the motor is stopped.
Control means for controlling the drive of the motor by outputting a control signal to the switching element, and a ventilation system comprising:
The control means includes
When starting from a state where the driving of the motor is stopped, the rotation of the impeller is stopped by performing DC braking using the DC voltage on the motor for a preset first time. Later, the motor is started ,
When switching the rotation of the motor from normal rotation to reverse rotation, the rotation of the impeller is reduced to a predetermined value or less by stopping the driving of the motor for a preset second time period. On the other hand, a ventilation system characterized in that after the rotation of the impeller is stopped by performing the DC braking for the first time, the motor is started in a rotation opposite to the normal rotation .
前記インバータ回路から入力される前記交流電流によって駆動するモータと、
前記モータの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、前記モータの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在な羽根車を有するジェットファンと、
前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備える換気システムであって、
前記制御手段は、
前記モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して前記直流電圧を用いた直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを起動させ、
前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記羽根車の回転速度を所定速度まで低下させ、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を予め設定された第3の時間行うことによって、前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させる
ことを特徴とする換気システム。 An inverter circuit having a switching element, converting a DC voltage inputted from the outside into an AC voltage, and outputting an AC current by the conversion;
A motor driven by the alternating current input from the inverter circuit;
A jet fan that has an impeller that rotates forward or backward in accordance with the driving of the motor, and that is rotatable by airflow or inertia while the driving of the motor is stopped.
Control means for controlling the drive of the motor by outputting a control signal to the switching element, and a ventilation system comprising:
The control means includes
When starting from a state where the driving of the motor is stopped, the rotation of the impeller is stopped by performing DC braking using the DC voltage on the motor for a preset first time. Later, the motor is started ,
When switching the rotation of the motor from normal rotation to reverse rotation, by outputting a control signal to the switching element, the rotational speed of the impeller is reduced to a predetermined speed, and the DC braking is applied to the motor. A ventilation system , wherein the motor is started by rotation in a direction opposite to the normal rotation after the rotation of the impeller is stopped by performing a preset third time .
前記制御手段は、前記モータの駆動が停止している状態から起動させる際に、
前記気流検出手段から入力される気流の向きに逆らって前記羽根車を回転させようとする場合に、前記直流制動を行ってから前記モータを起動させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の換気システム。 An airflow detecting means for detecting at least a direction in which an airflow near the jet fan flows;
When the control means is started from a state where the drive of the motor is stopped,
3. The motor is started after the DC braking is performed when the impeller is to be rotated against the direction of the airflow input from the airflow detection means. The ventilation system described in.
前記制御手段からの指令に従って、前記インバータ回路を介した経路と、前記バイパス回路を介した経路とで、前記モータへの電力供給の経路を切り替える切替手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記直流制動を行って前記羽根車の回転を停止させた後に、前記バイパス回路を介して前記モータに交流電流を入力させるように前記切替手段を制御し、前記交流電流によって前記モータを起動させること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の換気システム。 A bypass circuit for inputting AC power input from an external AC power source to the motor without passing through the inverter circuit;
In accordance with a command from the control means, further comprising a switching means for switching a power supply path to the motor between a path via the inverter circuit and a path via the bypass circuit,
The control means controls the switching means to input an alternating current to the motor via the bypass circuit after performing the direct current braking and stopping the rotation of the impeller, and by the alternating current, The ventilation system according to claim 1 or 2 , wherein a motor is started.
前記インバータ回路から入力される前記交流電流によって駆動するモータと、
前記モータの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、前記モータの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在な羽根車を有するジェットファンと、
前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備える換気システムで用いられる換気方法であって、
前記制御手段は、
前記モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して前記直流電圧を用いた直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを起動させ、
前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、予め設定された第2の時間前記モータの駆動を停止させることによって、前記羽根車の回転速度を所定値以下に落とし、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を前記第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させる
ことを特徴とする換気方法。 An inverter circuit having a switching element, converting a DC voltage inputted from the outside into an AC voltage, and outputting an AC current by the conversion;
A motor driven by the alternating current input from the inverter circuit;
A jet fan that has an impeller that rotates forward or backward in accordance with the driving of the motor, and that is rotatable by airflow or inertia while the driving of the motor is stopped.
A control method for controlling the driving of the motor by outputting a control signal to the switching element, and a ventilation method used in a ventilation system comprising:
The control means includes
When starting from a state where the driving of the motor is stopped, the rotation of the impeller is stopped by performing DC braking using the DC voltage on the motor for a preset first time. Later, the motor is started ,
When switching the rotation of the motor from normal rotation to reverse rotation, the rotation of the impeller is reduced to a predetermined value or less by stopping the driving of the motor for a preset second time period. On the other hand, the ventilation method is characterized in that after the rotation of the impeller is stopped by performing the DC braking for the first time, the motor is started in a rotation opposite to the normal rotation .
前記インバータ回路から入力される前記交流電流によって駆動するモータと、
前記モータの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、前記モータの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在な羽根車を有するジェットファンと、
前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備える換気システムで用いられる換気方法であって、
前記制御手段は、
前記モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して前記直流電圧を用いた直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを起動させ、
前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記羽根車の回転速度を所定速度まで低下させ、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を予め設定された第3の時間行うことによって、前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させる
ことを特徴とする換気方法。 An inverter circuit having a switching element, converting a DC voltage inputted from the outside into an AC voltage, and outputting an AC current by the conversion;
A motor driven by the alternating current input from the inverter circuit;
A jet fan that has an impeller that rotates forward or backward in accordance with the driving of the motor, and that is rotatable by airflow or inertia while the driving of the motor is stopped.
A control method for controlling the driving of the motor by outputting a control signal to the switching element, and a ventilation method used in a ventilation system comprising:
The control means includes
When starting from a state where the driving of the motor is stopped, the rotation of the impeller is stopped by performing DC braking using the DC voltage on the motor for a preset first time. Later, the motor is started ,
When switching the rotation of the motor from normal rotation to reverse rotation, by outputting a control signal to the switching element, the rotational speed of the impeller is reduced to a predetermined speed, and the DC braking is applied to the motor. A ventilation method characterized by starting the motor with a rotation opposite to the normal rotation after stopping the rotation of the impeller by performing a preset third time .
前記インバータ回路から入力される前記交流電流によって駆動するモータと、
前記モータの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、前記モータの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在な羽根車を有するジェットファンと、を有する換気システムを制御するための制御装置であって、
前記モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して前記直流電圧を用いた直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記モータを起動させ、
前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、予め設定された第2の時間前記モータの駆動を停止させることによって、前記羽根車の回転速度を所定値以下に落とし、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を前記第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させる
ことを特徴とする制御装置。 An inverter circuit having a switching element, converting a DC voltage inputted from the outside into an AC voltage, and outputting an AC current by the conversion;
A motor driven by the alternating current input from the inverter circuit;
Control for controlling a ventilation system including a jet fan having an impeller that rotates forward or backward in accordance with the driving of the motor and that is rotatable by airflow or inertia while the driving of the motor is stopped. A device,
When starting from a state where the driving of the motor is stopped, the rotation of the impeller is stopped by performing DC braking using the DC voltage on the motor for a preset first time. Later, by outputting a control signal to the switching element, the motor is started,
When switching the rotation of the motor from normal rotation to reverse rotation, the rotation of the impeller is reduced to a predetermined value or less by stopping the driving of the motor for a preset second time period. On the other hand, the control device is characterized in that after the rotation of the impeller is stopped by performing the DC braking for the first time, the motor is started by rotation opposite to the normal rotation .
前記インバータ回路から入力される前記交流電流によって駆動するモータと、
前記モータの駆動に伴って正転又は逆転するとともに、前記モータの駆動が停止している状態で気流又は惰性により回転自在な羽根車を有するジェットファンと、を有する換気システムを制御するための制御装置であって、
前記モータの駆動が停止している状態から起動させる場合に、前記モータに対して前記直流電圧を用いた直流制動を予め設定された第1の時間行うことによって前記羽根車の回転を停止させた後に、前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記モータを起動させ、
前記モータの回転を正転から逆転に切り替える場合に、前記スイッチング素子に制御信号を出力することによって、前記羽根車の回転速度を所定速度まで低下させ、さらに、前記モータに対し、前記直流制動を予め設定された第3の時間行うことによって、前記羽根車の回転を停止させた後に、前記モータを前記正転とは逆向きの回転で起動させる
ことを特徴とする制御装置。 An inverter circuit having a switching element, converting a DC voltage inputted from the outside into an AC voltage, and outputting an AC current by the conversion;
A motor driven by the alternating current input from the inverter circuit;
Control for controlling a ventilation system including a jet fan having an impeller that rotates forward or backward in accordance with the driving of the motor and that is rotatable by airflow or inertia while the driving of the motor is stopped. A device,
When starting from a state where the driving of the motor is stopped, the rotation of the impeller is stopped by performing DC braking using the DC voltage on the motor for a preset first time. Later, by outputting a control signal to the switching element, the motor is started,
When switching the rotation of the motor from normal rotation to reverse rotation, by outputting a control signal to the switching element, the rotational speed of the impeller is reduced to a predetermined speed, and the DC braking is applied to the motor. A control apparatus comprising: starting the motor with a rotation opposite to the normal rotation after stopping the rotation of the impeller by performing a preset third time .
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