JP6361016B2

JP6361016B2 - 送風機器

Info

Publication number: JP6361016B2
Application number: JP2013252648A
Authority: JP
Inventors: 晃一石川
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: JP2015108363A

Description

本発明は、半導体製造工場や液晶パネル工場などの工場設備に用いられるファンフィルターユニットとして使用する送風機器において、分割配置された送風機としてのファンモーター部と送風機器を制御する主制御部間の配線長の影響を受けずに最大限の送風性能を引き出す電流制御機能に関するものである。

従来、この種の送風機としてのファンモーター部と送風機器を制御する主制御部が分割配置された送風機器は、ファンモーター部に設けたシャント抵抗器にファンモーター電流を流すことによって生じる端子電圧を主制御部に備えたマイコンにて電流値として読み取り、この電流値に応じて送風機の動作を制限する方法が知られている。

以下、その送風機器について図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、送風機器１０１は、送風機としてのファンモーター１０２を含むモーター部１０３と、外部の交流電源１０４から供給されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーター１０５を含む主制御部１０６を備える。このモーター部１０３とこの主制御部１０６とは配線ケーブル１０７で連結して配置される。このモーター部１０３は、ファンモーター１０２に可変電圧を印加するインバーター回路１０８と、このインバーター回路１０８に駆動パルス信号を供給するインバーター駆動回路１０９とを含んでいる。前記主制御部１０６は、外部に設けた送風機の回転速度指令を行う回転速度指令装置１１０から回転指令信号を受信し、且つ、前記インバーター駆動回路１０９に運転制御信号Ｓ_Ｄを出力するマイコン１１１を備えている。インバーター駆動回路１０９は、マイコン１１１から出力される運転制御信号を受信し、インバーター回路１０８に供給する駆
動パルス信号を出力する。前記モーター部１０３は、前記インバーター回路１０８の出力側に接続されたシャント抵抗器１１２を備え、前記マイコン１１１は、このシャント抵抗器１１２に流れるファンモーター電流によって発生する端子電圧Ｅｓｈ検出する。前記マイコン１１１では、前記シャント抵抗器１１２の抵抗値Ｒｓｈと前記配線ケーブル１０７の配線抵抗値Ｒｃを加えた実抵抗値Ｒと、前記端子電圧Ｅｓｈとからオームの法則によってファンモーター電流値Ｉｍを割出す。ここで、ファンモーター電流値Ｉｍとは、シャント抵抗器１１２に流れるファンモーター電流ｉｍの値である。このファンモーター電流値Ｉｍと、予めこのマイコン１１１に記憶させている所定電流値Ｉｓとを比較し、このファンモーター電流値Ｉｍがこの所定電流値Ｉｓを超えたときに、前記マイコン１１１は、前記運転制御信号Ｓ_Ｄの出力を制限または遮断する。この電流制御により、ファンモーター１０２の回転数は制限され、あるいはファンモーター１０２が停止することとなり、モーター部１０３を過電流による損傷から保護し、あるいはＡＣ／ＤＣコンバーター１０５を過出力による損傷や性能低下から保護している。

特開２０１３−１５８２１９号公報

このような従来の送風機器では、工場設備に合わせて様々な寸法となるため、モーター部と主制御部の配置を特定できず、モーター部と主制御部間の配線ケーブルの配線長も一定ではない。そのため、配線長に合わせた配線抵抗値を加味した所定電流値を設計毎に設定していた。加えて、昨今、モーター部のインバーター回路も高周波キャリア周波数のＰＷＭ制御方式が発展し、ファンモーター電流に高周波成分が多く含まれることとなった。そのため、表皮効果による抵抗値の増大傾向が顕著となり、配線ケーブルの配線抵抗値を加味しなければならず、設計期間の増大を招いていた。

一方、設計期間を短縮するために、特定の配線長に合わせた配線抵抗値を用いた所定電流値を設定することとなる。しかし、実際の送風機器の配線長が設定の長さより長い場合は、実配線抵抗値は設定の配線抵抗値より大きくなり、短い場合は、実配線抵抗値は設定の配線抵抗値より小さくなる。従って、主制御部で認識するファンモーター電流値は、実際のファンモーター電流値に比べ、前者では多く流れている、後者では少なく流れている、となる。つまり、配線長が長い場合は、電流制御が早動作となり機器の出し得る送風性能を抑えることとなり、配線長が短い場合は、電流制御が遅延動作となり、機器を過大電流から保護できずに損傷させてしまう課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、設計期間を増大させることなく、機器の損傷を防ぎ、最大限の送風性能を引き出すことができる簡単な構成の送風機器を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、送風機としてのファンモーターを含むモーター部と、外部の交流電源から供給されるＡＣ電圧を前記モーター部の主電源となるＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーターを含む主制御部を備え、前記モーター部と前記主制御部とは、任意の配線長の配線ケーブルで連結して配置した送風機器であって、前記モーター部は、ファンモーターに可変電圧を印加するインバーター回路と、このインバーター回路に駆動パルス信号を供給するインバーター駆動回路とを備え、前記インバーター回路の出力側に接続された前記ファンモーターのファンモーター電流値を検出するシャント抵抗器を備え、前記主制御部には、前記ファンモーターに対して所望の回転数で運転
させる運転制御信号を前記インバーター駆動回路に出力する電子制御装置を備え、前記配線ケーブルは、前記シャント抵抗器の端子電圧を検出するＥｓｈ信号線と、前記主制御部側で接地したＧＮＤ線とを含み、前記ＧＮＤ線は、前記シャント抵抗器のＧＮＤ側に接続し、前記Ｅｓｈ信号線は、前記シャント抵抗器の反ＧＮＤ側に接続し、前記電子制御装置は、所望の回転数で前記ファンモーターを運転したときに前記シャント抵抗器に流れるファンモーター電流によって発生する端子電圧を、前記Ｅｓｈ信号線、前記ＧＮＤ線を介して入力し、前記電子制御装置には、この端子電圧からファンモーター電流値を判断するために予めファンモーター電流値が判明している所定の一定回転数で前記ファンモーターを前記交流電源の印加後に所定時間駆動することによって、前記配線ケーブルの抵抗成分により発生するファンモーター電流値の誤差を補正する補正値を得て、この補正値を用いて真のファンモーター電流値を判断する電流判断装置を備え、前記電流判断装置は、前記真のファンモーター電流値を基にして前記ファンモーターの回転数制御を行うことにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、
送風機としてのファンモーターを含むモーター部と、外部の交流電源から供給されるＡＣ電圧を前記モーター部の主電源となるＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーターを含む主制御部を備え、前記モーター部と前記主制御部とは、任意の配線長の配線ケーブルで連結して配置した送風機器であって、前記モーター部は、ファンモーターに可変電圧を印加するインバーター回路と、このインバーター回路に駆動パルス信号を供給するインバーター駆動回路とを備え、前記インバーター回路の出力側に接続された前記ファンモーターのファンモーター電流値を検出するシャント抵抗器を備え、前記主制御部には、前記ファンモーターに対して所望の回転数で運転させる運転制御信号を前記インバーター駆動回路に出力する電子制御装置を備え、前記配線ケーブルは、前記シャント抵抗器の端子電圧を検出するＥｓｈ信号線と、前記主制御部側で接地したＧＮＤ線とを含み、前記ＧＮＤ線は、前記シャント抵抗器のＧＮＤ側に接続し、前記Ｅｓｈ信号線は、前記シャント抵抗器の反ＧＮＤ側に接続し、前記電子制御装置は、所望の回転数で前記ファンモーターを運転したときに前記シャント抵抗器に流れるファンモーター電流によって発生する端子電圧を、前記Ｅｓｈ信号線、前記ＧＮＤ線を介して入力し、前記電子制御装置には、この端子電圧からファンモーター電流値を判断するために予めファンモーター電流値が判明している所定の一定回転数で前記ファンモーターを前記交流電源の印加後に所定時間駆動することによって、前記配線ケーブルの抵抗成分により発生するファンモーター電流値の誤差を補正する補正値を得て、この補正値を用いて真のファンモーター電流値を判断する電流判断装置を備え、前記電流判断装置は、前記真のファンモーター電流値を基にして前記ファンモーターの回転数制御を行うという構成にしたことにより、配線ケーブルの抵抗成分によるファンモーター電流の測定誤差を生むことなくファンモーター電流を検出できることとなるので、予め設計段階で配線ケーブル長毎の設定値を検討することがなく設計期間を増大させることなく、正確なファンモーター電流値で所定の電流制限をかけるので機器の損傷を防ぎ、且つ、正確なファンモーター電流の把握により最大回転数での最大限の送風性能を引き出すという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の送風機器のブロック図同制御ブロック図同動作例の図同効果を示す回転数−電圧特性図本発明の実施の形態２の制御ブロック図他の従来の送風機器のブロック図

本発明の請求項１記載の送風機器は、送風機としてのファンモーターを含むモーター部と、外部の交流電源から供給されるＡＣ電圧を前記モーター部の主電源となるＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーターを含む主制御部を備え、前記モーター部と前記主制御部とは、任意の配線長の配線ケーブルで連結して配置した送風機器であって、前記モーター部は、ファンモーターに可変電圧を印加するインバーター回路と、このインバーター回路に駆動パルス信号を供給するインバーター駆動回路とを備え、前記インバーター回路の出力側に接続された前記ファンモーターのファンモーター電流値を検出するシャント抵抗器を備え、前記主制御部には、前記ファンモーターに対して所望の回転数で運転させる運転制御信号を前記インバーター駆動回路に出力する電子制御装置を備え、前記配線ケーブルは、前記シャント抵抗器の端子電圧を検出するＥｓｈ信号線と、前記主制御部側で接地したＧＮＤ線とを含み、前記ＧＮＤ線は、前記シャント抵抗器のＧＮＤ側に接続し、前記Ｅｓｈ信号線は、前記シャント抵抗器の反ＧＮＤ側に接続し、前記電子制御装置は、所望の回転数で前記ファンモーターを運転したときに前記シャント抵抗器に流れるファンモーター電流によって発生する端子電圧を、前記Ｅｓｈ信号線、前記ＧＮＤ線を介して入力し、前記電子制御装置には、この端子電圧からファンモーター電流値を判断するために予めファンモーター電流値が判明している所定の一定回転数で前記ファンモーターを前記交流電源の印加後に所定時間駆動することによって、前記配線ケーブルの抵抗成分により発生するファンモーター電流値の誤差を補正する補正値を得て、この補正値を用いて真のファンモーター電流値を判断する電流判断装置を備え、前記電流判断装置は、前記真のファンモーター電流値を基にして前記ファンモーターの回転数制御を行うという構成を有する。これにより配線ケーブルの抵抗成分によるファンモーター電流の測定誤差を生むことなくファンモーター電流を検出できることとなるので、予め設計段階で配線ケーブル長毎の設定値を検討することがなく設計期間を増大させることなく、正確なファンモーター電流値で所定の電流制限をかけるので機器の損傷を防ぎ、且つ、正確なファンモーター電流の把握により最大回転数での最大限の送風性能を引き出すという効果を奏する。

また、前記電流判断装置は、所定の一定回転数Ｒｏで運転したときに前記ファンモーターに流れる基準電流値Ｉｒｅｆを予め記憶し、前記補正値を、前記回転数Ｒｏで運転したときの前記シャント抵抗器の端子電圧の測定値Ｅｓｈｏと、前記基準電流値Ｉｒｅｆから求められる前記シャント抵抗器の端子電圧基準値としての基準電圧Ｅｒｅｆを用いて算出するという構成にしてもよい。これにより、真のファンモーター電流を得る補正値を機器自身で自動的に得ることとなるので、予め設計段階で配線ケーブル長毎の設定値を検討することがなく設計期間を増大させることなく、正確なファンモーター電流値で所定の電流制限をかけるので機器の損傷を防ぎ、且つ、正確なファンモーター電流の把握により最大回転数での最大限の送風性能を引き出すという効果を奏する。

また、前記電流判断装置は、所定の一定回転数Ｒｏで運転したときに前記ファンモーターに流れる基準電流値Ｉｒｅｆを予め記憶し、前記補正値を、前記回転数Ｒｏで運転したときの前記シャント抵抗器の端子電圧の測定値Ｅｓｈｏと、前記基準電流値Ｉｒｅｆから求められる前記シャント抵抗器の抵抗値に加え前記配線ケーブルの抵抗値も加味した合成抵抗値Ｒｒを用いて算出するという構成にしてもよい。これにより、真のファンモーター電流を得る補正値を機器自身で自動的に得ることとなるので、予め設計段階で配線ケーブル長毎の設定値を検討することがなく設計期間を増大させることなく、正確なファンモーター電流値で所定の電流制限をかけるので機器の損傷を防ぎ、且つ、正確なファンモーター電流の把握により最大回転数での最大限の送風性能を引き出すという効果を奏する。

また、前記ＡＣ／ＤＣコンバーターの最大出力、または、前記モーター部の装置が損傷する過電流値の直前の電流値となる制限電流値Ｉｓを予め前記電子制御装置に記憶させ、前記電子制御装置は、前記真のファンモーター電流値が前記電流値Ｉｓを越えないように
前記ファンモーターの回転数制御を行うという構成にしてもよい。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバーターの出力限界あるいは、モーター部の装置が損傷しない限界の電流値までファンモーターを駆動することとなるので、機器の損傷を防ぎ、且つ、正確なファンモーター電流の把握により最大回転数での最大限の送風性能を引き出すという効果を奏する。

また、前記補正値は、前記交流電源からＡＣ電圧を供給された時点から所定の時間内に算出されるという構成にしてもよい。これにより、所定時間内に真のファンモーター電流を得る補正値を得ることができることとなるので、長期の運転における最大回転数での最大限の送風性能を引き出すという効果を奏する。

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。

（実施の形態１）
図１に示すように、送風機器１は、送風機としてのファンモーター２を含むモーター部３と、外部の交流電源４から供給されるＡＣ電圧をモーター部３の主電源となるＤＣ電圧Ｖｍに変換するＡＣ／ＤＣコンバーター５を含む主制御部６を備える。モーター部３は、ファンモーター２に可変電圧を印加するインバーター回路７と、このインバーター回路７に駆動パルス信号を供給するインバーター駆動回路８とを備えている。送風機器１の外部には、ファンモーター２の回転速度指令を行う回転速度指令装置９が設けられている。主制御部６は、回転速度指令装置９から回転指令信号Ｓｏｒを受信し、前記インバーター駆動回路８に運転制御信号Ｓ_Ｄを出力する電子制御装置１０を備えている。また、この主制御部６では、前記インバーター駆動回路８の動作電圧Ｖｃおよび前記電子制御装置１０の制御電圧Ｖｃｃを、ＤＣ電圧Ｖｍを入力電圧とするＤＣ／ＤＣコンバーター１１により生成している。インバーター駆動回路８は、電子制御装置１０から出力される運転制御信号Ｓ_Ｄを受信し、インバーター回路７に供給する駆動パルス信号を出力する。同時に、インバーター駆動回路８は、電子制御装置１０に前記ファンモーター２の回転数情報Ｓｒを送信している。前記モーター部３は、前記インバーター回路７の出力側に接続されたシャント抵抗器１２を備えている。このシャント抵抗器１２に流れるファンモーター電流ｉｍ（＝ファンモーター２に流れる電流）によって発生する端子電圧Ｅｓｈを前記電子制御装置１０に送付している。電子制御装置１０には、この端子電圧Ｅｓｈからファンモーター電流値Ｉｍを判断する電流判断装置１３を備えている。電流判断装置１３は、予め電子制御装置１０に記憶した制限電流値Ｉｓとファンモーター電流値Ｉｍとを比較する。制限電流値Ｉｓとは、前記ＡＣ／ＤＣコンバーター５の過出力となる直前の電流値、あるいは、前記モーター部３の装置が損傷する過電流値の直前の電流値である。モーター部３と主制御部６とは、任意の配線長の配線ケーブル１４で連結して配置される。この配線ケーブル１４は、ＤＣ電圧Ｖｍ、動作電圧Ｖｃ、運転制御信号Ｓ_Ｄ、回転数情報Ｓｒと端子電圧Ｅｓｈそれぞれのケーブルと、モーター部３と主制御部６との共通基準電位ＧＮＤ用のケーブルを束ねたものである。そして、配線ケーブル１４は、モーター部３、主制御部６の設置状況に応じて、長さを変更するものである。

更に、図２に示すように、電子制御装置１０の電流判断装置１３内には、交流電源４が印加されたことを検知し電源印加信号Ｓｉｎを送信する電源印加検知手段１５がある。所定回転数運転指示手段１７は、回転速度指令装置９に設けた目標回転数指令手段１６から回転指令信号Ｓｏｒと前記電源印加信号Ｓｉｎを受信し、ファンモーター２を所定の一定回転数Ｒｏで運転する指示を行う。モーター回転数判断手段１８は、モーター部３のインバーター駆動回路８に運転制御信号Ｓ_Ｄを送信すると共に、インバーター駆動回路８から前記ファンモーター２の回転数情報Ｓｒを受信している。第１タイマー手段１９と第２タイマー手段２０は、前記所定回転数運転指示手段１７から送信される指示信号Ｓｔに応じてタイマーカウント動作をする。

電流偏差算出手段２１は、第１タイマー手段１９のタイマーカウント動作によるカウントアップ信号Ｓｔ１を受信し、ファンモーター電流値Ｉｍの補正値である電流偏差値αを算出する。この電流偏差算出手段２１では、シャント抵抗器１２の端子電圧Ｅｓｈと、予め記憶した基準電流値Ｉｒｅｆから求めた基準電圧Ｅｒｅｆによって電流偏差値αを算出している。ここで、基準電流値Ｉｒｅｆとは、ファンモーター２を所定の一定回転数Ｒｏで駆動した際に流れるファンモーター電流であって、設置前に予め測定（あるいは算出）し、記憶させておく。

また、前記第２タイマー手段２０のタイマーカウント動作によるカウントアップ信号Ｓｔ２を前記モーター回転数判断手段１８に送信している。メモリー手段２２は、前記電流偏差算出手段２１で算出した電流偏差値αを格納する。電流検出手段２３は、前記端子電圧Ｅｓｈを常に監視し、メモリー手段２２に格納された電流偏差値αを使って、ファンモーターに流れるファンモーター電流値Ｉｍを算出し、電流制限比較手段２４に送信している。この電流制限比較手段２４では、算出したファンモーター電流値Ｉｍと、電子制御装置１０に記憶した制限電流値Ｉｓと比較する。そして、ファンモーター電流値Ｉｍが制限電流値Ｉｓを越えた場合に、前記モーター回転数判断手段１８に、過電流信号Ｓｉｅを送信するようになっている。

このような構成によれば、送風機器１に交流電源４が印加されると、ＡＣ／ＤＣコンバーター５でＤＣ電圧Ｖｍが生成される。さらにＤＣ／ＤＣコンバーター１１により制御電圧Ｖｃｃや動作電圧Ｖｃが生成され、電子制御装置１０およびインバーター駆動回路８は、動作準備状態となる。電源印加検知手段１５では交流電源４の印加を検知して、電流判断装置１３は、初期起動動作を開始する。

電流判断装置１３の初期起動動作では、電源印加信号Ｓｉｎが所定回転数運転指示手段１７に送信される。その後、目標回転数指令手段１６は、回転指令信号Ｓｏｒを所定回転数運転指示手段１７に送信する。所定回転数運転指示手段１７では、ファンモーター２を初期起動時の所定の一定回転数Ｒｏ（例えば、５００ｒ／ｍｉｎ）で運転させるべく、指示信号Ｓｔをモーター回転数判断手段１８に送信する。同時に、タイマーカウント動作を行う第１タイマー手段１９および第２タイマー手段２０へも指示信号Ｓｔを送信し、第１タイマー手段１９および第２タイマー手段２０のそれぞれがタイマーカウント動作を始める。モーター回転数判断手段１８では、指示信号Ｓｔが受信されたことにより、初期起動時の所定の一定回転数Ｒｏ（例えば、５００ｒ／ｍｉｎ）で駆動するようにインバーター駆動回路８に運転制御信号Ｓ_Ｄを送信する。

ここで、初期起動時の所定の一定回転数Ｒｏでファンモーター２を駆動したときに、ファンモーター２に流れる電流値は、予め測定する、あるいは算出して電流判断装置１３に記憶させておく。

インバーター駆動回路８では、運転制御信号Ｓ_Ｄに基づきインバーター回路７によって所定の一定回転数Ｒｏに対応した所定の電圧がファンモーター２に印加される。そして、ほどなく（例えば２０秒）して、ファンモーター２は所定の一定回転数Ｒｏで駆動することとなる。一方、前記第１タイマー手段１９では、予め設定されている時間Ｔ１（例えば、３０秒）が経過するとタイマーカウントアップ状態となり、カウントアップ信号Ｓｔ１を電流偏差算出手段２１に送信する。この電流偏差算出手段２１では、ファンモーター２の駆動によりシャント抵抗器１２に発生したファンモーター電流ｉｍが流れて誘起された端子電圧Ｅｓｈを検出する。ここで、第１タイマー手段１９でカウントする時間Ｔ１は、ファンモーター２が所定の一定回転数Ｒｏで十分に回り得る経過時間に設定する。従って、カウントアップ信号Ｓｔ１を受信した時に検出された端子電圧Ｅｓｈは十分安定した値である。前記電流偏差算出手段２１では、この時に入力される端子電圧Ｅｓｈｏと予め設
定された基準電圧Ｅｒｅｆと比較し、その比である電流偏差値α（Ｅｓｈｏ／Ｅｒｅｆ）をメモリー手段２２に格納する。なお、この時に入力される端子電圧Ｅｓｈｏは、シャント抵抗器１２と配線ケーブル１４の合成抵抗値にファンモーター電流値が乗算されたものであるので、必ず基準電圧Ｅｒｅｆより大きい値を取ることになる。

その後、前記第２タイマー手段２０では、予め設定されている時間Ｔ２（例えば、１分）が経過するとタイマーカウントアップ状態となり、カウントアップ信号Ｓｔ２をモーター回転数判断手段１８に送信する。モーター回転数判断手段１８では、このカウントアップ信号Ｓｔ２により、目標回転数指令手段１６からの回転指令信号Ｓｏｒに基づく運転制御信号Ｓ_Ｄをインバーター駆動回路８に送付する。これにより、ファンモーター２は、ファンモーター２を所定の一定回転数Ｒｏではなく、回転速度指令装置９からの回転指令信号Ｓｏｒに基づいた目標回転数Ｒｓで駆動することとなる。

以上の動作例を図３に示しており、時刻の経過を横軸に、縦軸にファンモーター２の回転数の変化を表している。交流電源４が印加された後、回転指令信号Ｓｏｒが送信されるとファンモーター２は所定の一定回転数Ｒｏで駆動するように起動する。ファンモーター２が起動してから時間Ｔ１が経過した時には、所定の一定回転数Ｒｏで十分回転している。この時に、電流偏差算出手段２１で、電流偏差値αを算出している。更に、ファンモーター２が起動してから時間Ｔ２が経過した後に、回転指令信号Ｓｏｒに基づく目標回転数Ｒｓに向って回転数を変化させることになる。

この後、電流検出手段２３によって、メモリー手段２２に格納された電流偏差値αを用いて、入力された端子電圧Ｅｓｈに対して電流偏差値α分で除算することにより、真のファンモーター電流値Ｉｒｍを算出する。電流検出手段２３は、この真のファンモーター電流値Ｉｒｍを電流制限比較手段２４に送付し続ける。真のファンモーター電流値Ｉｒｍが所定の制限電流値Ｉｓを越えた場合は、直ちにモーター回転数判断手段１８に過電流信号Ｓｉｅを送信する。モーター回転数判断手段１８では、ファンモーター電流ｉｍを下げるため、ファンモーター２の回転数を下げるように現在の回転数情報Ｓｒより低回転となる運転制御信号Ｓ_Ｄをインバーター駆動回路８に送信する。以上の動作を所定の制限電流値Ｉｓ以下になるまで、つまりモーター回転数判断手段１８に過電流信号Ｓｉｅが受信されなくなるまで繰り返す。

こうして図４に示す様に、電子制御装置１０に入力される端子電圧Ｅｓｈは、配線ケーブル１４の抵抗成分の影響により誤差を持つファンモーター電流による電圧特性線となり、真のファンモーター電流による電圧特性線より高い電圧値となる。制限電流値Ｉｓにシャント抵抗器１２の抵抗値を乗算した電圧Ｅｓが予め設定しているファンモーター２の最大回転数ＲｍａｘよりもΔＲ低い回転数Ｒ１の状態で誘起されてしまうのを、補正値である電流偏差値αを用いて、真のファンモーター電流による電圧特性線に合わせることとなり、最大回転数Ｒｍａｘつまり最大限の送風性能まで駆動できる。

また、上述の様に電流偏差値αは自動的に識別されるので、配線ケーブル長の異なる機種毎にファンモーター電流の高周波成分により表皮効果を含めた配線ケーブルの抵抗成分を加味した設計検討することもない。

加えて、予め設定した制限電流値にて想定通り電流制限が行われるので、送風機器の損傷も防ぐこととなる。

以上により、設計期間を増大させることなく、機器の損傷を防ぎ、最大限の送風性能を引き出すことができる簡単な構成の送風機器を提供することができる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図５を用いて説明する。なお、実施の形態１と同一構成部分については、同一符号を用いてその詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図５に示すとおり、実施の形態１に対し、電流偏差算出手段２１に代わって合成抵抗値算出手段２５を設けたものである。合成抵抗値算出手段２５は、入力される端子電圧Ｅｓｈを基準電流値Ｉｒｅｆで除算する。基準電流値Ｉｒｅｆは、所定の一定回転数Ｒｏでファンモーター２が駆動した際にファンモーター２に流れる電流値であって、予め測定あるいは算出したものである。合成抵抗値算出手段２５は、シャント抵抗器１２の抵抗値に加え配線ケーブル１４の抵抗値も加味した補正値としての合成抵抗値Ｒｒを計算し、この合成抵抗値Ｒｒをメモリー手段２２に格納するものである。

これにより、送風機器１に交流電源４が印加されると、電源印加検知手段１５では交流電源４の印加を検知して、電流判断装置１３は、初期起動動作を開始する。

電流判断装置１３の初期起動動作では、電源印加信号Ｓｉｎが所定回転数運転指示手段１７に送信される。その後、目標回転数指令手段１６は、回転指令信号Ｓｏｒを所定回転数運転指示手段１７に送信する。

所定回転数運転指示手段１７では、ファンモーター２を初期起動時の所定の一定回転数Ｒｏ（例えば、５００ｒ／ｍｉｎ）で運転させるべく、指示信号Ｓｔをモーター回転数判断手段１８に送信する。同時に、タイマーカウント動作を行う第１タイマー手段１９および第２タイマー手段２０へも指示信号Ｓｔを送信し、第１タイマー手段１９および第２タイマー手段２０のそれぞれがタイマーカウント動作を始める。モーター回転数判断手段１８では、指示信号Ｓｔが受信されたことにより、初期起動時の所定の一定回転数Ｒｏ（例えば、５００ｒ／ｍｉｎ）で駆動するようにインバーター駆動回路８に運転制御信号Ｓ_Ｄを送信する。

ここで、初期起動時の所定の一定回転数Ｒｏでファンモーター２を駆動したときに、ファンモーター２に流れる電流値は、第１の実施の形態と同様、予め測定する、あるいは算出して電流判断装置１３に記憶させておく。

インバーター駆動回路８では、この運転制御信号Ｓ_Ｄに基づきインバーター回路７によって所定の一定回転数Ｒｏに対応した所定の電圧がファンモーター２に印加さる。そして、ほどなく（例えば２０秒）して、ファンモーター２は所定の一定回転数Ｒｏで駆動することとなる。

一方、前記第１タイマー手段１９では、予め設定されている時間Ｔ１（例えば、３０秒）が経過するとタイマーカウントアップ状態となり、カウントアップ信号Ｓｔ１を合成抵抗値算出手段２５に送信する。

この合成抵抗値算出手段２５では、ファンモーター２の駆動によりシャント抵抗器１２に発生したファンモーター電流ｉｍが流れて誘起された端子電圧Ｅｓｈを検出する。ここで、第１タイマー手段１９でカウントする時間Ｔ１は、ファンモーター２が所定の一定回転数Ｒｏで十分に回り得る経過時間に設定する。従って、検出された端子電圧Ｅｓｈは十分安定した値である。前記合成抵抗値算出手段２５では、この時に入力される端子電圧Ｅｓｈｏを予め設定された基準電流値Ｉｒｅｆで除算し、その解であるシャント抵抗器１２の抵抗値に加え配線ケーブル１４の抵抗値も加味した合成抵抗値Ｒｒをメモリー手段２２に格納する。この合成抵抗値Ｒｒは、シャント抵抗器１２の抵抗値に加え配線ケーブル１４の抵抗値も加味したものとなっている。ここで、予め設定された基準電流値Ｉｒｅｆと
は、シャント抵抗器１２の抵抗値に所定の一定回転数Ｒｏで駆動することにより判明しているファンモーター電流値Ｉｍのことである。

この後、電流検出手段２３によって、メモリー手段２２に格納された合成抵抗値Ｒｒを用いて、入力された端子電圧Ｅｓｈに対して合成抵抗値Ｒｒを乗算することにより、真のファンモーター電流値Ｉｒｍを算出する。電流検出手段２３では、真のファンモーター電流値Ｉｒｍを電流制限比較手段２４に送付し続ける。ここで真のファンモーター電流値Ｉｒｍが所定の制限電流値Ｉｓを越えた場合は、直ちにモーター回転数判断手段１８に過電流信号Ｓｉｅを送信する。モーター回転数判断手段１８では、ファンモーター電流ｉｍを下げるためにファンモーター２の回転数を下げるように現在の回転数情報Ｓｒより低回転となる運転制御信号Ｓ_Ｄをインバーター駆動回路８に送信する。以上の動作を所定の制限電流値Ｉｓ以下になるまで、つまりモーター回転数判断手段１８に過電流信号Ｓｉｅが受信されなくなるまで繰り返す。

こうして、電子制御装置１０に入力される端子電圧Ｅｓｈは、配線ケーブル１４の抵抗成分の影響により誤差を持つファンモーター電流による電圧特性線となり、真のファンモーター電流による電圧特性線より高い電圧値となる。制限電流値Ｉｓにシャント抵抗器１２の抵抗値を乗算した電圧Ｅｓがファンモーター２の最大回転数ＲｍａｘよりもΔＲ低い回転数Ｒ１の状態で誘起されてしまうのを、補正値としての合成抵抗値Ｒｒを用いて予め設定された真のファンモーター電流による電圧特性線に合わせることとなり、最大回転数Ｒｍａｘつまり最大限の送風性能まで駆動できる。

また、上述の様に合成抵抗値Ｒｒは自動的に識別されるので、配線ケーブル長の異なる機種毎にファンモーター電流の高周波成分により表皮効果を含めた配線ケーブルの抵抗成分を加味した設計検討することもない。

本発明にかかる送風機器は、配線ケーブルの抵抗成分の影響を受けないファンモーター電流の自動的に識別される補正値を用いて最大回転数Ｒｍａｘつまり最大送風性能まで駆動でき、配線ケーブル長の異なる機種毎にファンモーター電流の高周波成分により表皮効果を含めた配線ケーブルの抵抗成分を加味した設計検討することもなく、加えて、予め設定した制限電流値にて想定通り電流制限が行われるので、送風機器の損傷も防ぐことを可能とするものであるので、急激に目標回転数で駆動する必要のない装置であって、送風機としてのファンモーター部と送風機器を制御する主制御部が分割配置された装置に使用される送風機と主制御部間の配線長の影響を受けずに最大限の送風性能を引き出す電流制御機能に関する送風機器等として有用である。

１送風機器
２ファンモーター
３モーター部
４交流電源
５ＡＣ／ＤＣコンバーター
６主制御部
７インバーター回路
８インバーター駆動回路
９回転速度指令装置
１０電子制御装置
１１ＤＣ／ＤＣコンバーター
１２シャント抵抗器
１３電流判断装置
１４配線ケーブル
１５電源印加検知手段
１６目標回転数指令手段
１７所定回転数運転指示手段
１８モーター回転数判断手段
１９第１タイマー手段
２０第２タイマー手段
２１電流偏差算出手段
２２メモリー手段
２３電流検出手段
２４電流制限比較手段
２５合成抵抗値算出手段
１０１送風機器
１０２ファンモーター
１０３モーター部
１０４交流電源
１０５ＡＣ／ＤＣコンバーター
１０６主制御部
１０７配線ケーブル
１０８インバーター回路
１０９インバーター駆動回路
１１０回転速度指令装置
１１１マイコン
１１２シャント抵抗器

Claims

送風機としてのファンモーターを含むモーター部と、
外部の交流電源から供給されるＡＣ電圧を前記モーター部の主電源となるＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーターを含む主制御部を備え、
前記モーター部と前記主制御部とは、任意の配線長の配線ケーブルで連結して配置した送風機器であって、
前記モーター部は、ファンモーターに可変電圧を印加するインバーター回路と、このインバーター回路に駆動パルス信号を供給するインバーター駆動回路とを備え、
前記インバーター回路の出力側に接続された前記ファンモーターのファンモーター電流値を検出するシャント抵抗器を備え、
前記主制御部には、前記ファンモーターに対して所望の回転数で運転させる運転制御信号を前記インバーター駆動回路に出力する電子制御装置を備え、
前記配線ケーブルは、前記シャント抵抗器の端子電圧を検出するＥｓｈ信号線と、前記主制御部側で接地したＧＮＤ線とを含み、
前記ＧＮＤ線は、前記シャント抵抗器のＧＮＤ側に接続し、
前記Ｅｓｈ信号線は、前記シャント抵抗器の反ＧＮＤ側に接続し、
前記電子制御装置は、所望の回転数で前記ファンモーターを運転したときに前記シャント抵抗器に流れるファンモーター電流によって発生する端子電圧を、前記Ｅｓｈ信号線、前記ＧＮＤ線を介して入力し、
前記電子制御装置には、この端子電圧からファンモーター電流値を判断するために予めファンモーター電流値が判明している所定の一定回転数で前記ファンモーターを前記交流電源の印加後に所定時間駆動することによって、前記配線ケーブルの抵抗成分により発生するファンモーター電流値の誤差を補正する補正値を得て、この補正値を用いて真のファンモーター電流値を判断する電流判断装置を備え、
前記電流判断装置は、前記真のファンモーター電流値を基にして前記ファンモーターの回転数制御を行う送風機器。
前記電流判断装置は、所定の一定回転数Ｒｏで運転したときに前記ファンモーターに流れる基準電流値Ｉｒｅｆを予め記憶し、
前記補正値を、前記回転数Ｒｏで運転したときの前記シャント抵抗器の端子電圧の測定値
Ｅｓｈｏと、前記基準電流値Ｉｒｅｆから求められる前記シャント抵抗器の端子電圧基準値としての基準電圧Ｅｒｅｆを用いて算出する請求項１記載の送風機器。
前記電流判断装置は、所定の一定回転数Ｒｏで運転したときに前記ファンモーターに流れる基準電流値Ｉｒｅｆを予め記憶し、
前記回転数Ｒｏで運転したときの前記シャント抵抗器の端子電圧の測定値Ｅｓｈｏと、前記基準電流値Ｉｒｅｆから求められる前記シャント抵抗器の抵抗値に加え前記配線ケーブルの抵抗値も加味した合成抵抗値Ｒｒを算出し、前記合成抵抗値Ｒｒを用いて、前記補正値を算出する請求項１記載の送風機器。
前記ＡＣ／ＤＣコンバーターの最大出力、または、前記モーター部の装置が損傷する過電流値の直前の電流値となる制限電流値Ｉｓを予め前記電子制御装置に記憶させ、
前記電子制御装置は、前記真のファンモーター電流値が前記電流値Ｉｓを越えないように前記ファンモーターの回転数制御を行う請求項１乃至３記載の送風機器。
前記補正値は、前記交流電源からＡＣ電圧を供給された時点から所定の時間内に算出される請求項１〜４いずれかひとつに記載の送風機器。