JP7034782B2 - 脱調検出装置、それを備えたダクト式空気調和装置、脱調検出方法、及び脱調検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、脱調検出装置、それを備えたダクト式空気調和装置、脱調検出方法、及び脱調検出プログラムに関するものである。

ダクト式空気調和装置は、熱交換器及びファンが内蔵されているユニット本体内で空気を温調し、ダクトを介して空気を室内に送出している。ダクト式空気調和装置においてダクトから吹出される風量は、ユニット本体内に設置されたモータの回転数を制御することにより調整される（例えば、特許文献１参照）。

機外静圧（通風抵抗）は、ダクトの長さ、径、あるいは形状によって異なるため、例えばダクト式空気調和装置の取付け時に、ダクト式空気調和装置の制御装置における設定静圧と実際の機外静圧とを一致させる調整作業が行われる。

特開２０１２－２４１９６９号公報

しかしながら、機外静圧と設定静圧とを調整した場合でも、その後のダクト式空気調和装置の使用状況によって、機外静圧が変化し、設定静圧と一致しなくなってしまうことがある。機外静圧が変化した場合には、モータの負荷が高くなってしまう場合があった。このような場合には、モータの制御電力（目標回転数で回転した場合におけるモータの消費電力）と推定電力（実際のモータで消費されていると推定される消費電力）の差が大きくなってしまう。特に、電源電圧が低い場合やモータの回転数が高速領域にある場合には、モータの制御電力と推定電力との差が大きくなりやすい。

一般的に、モータの脱調の有無は、モータの制御電力と推定電力との差に基づいて判定している。このため、機外静圧の変化に起因してモータの負荷が増大した場合には、モータの制御電力と推定電力との差が大きくなり、モータに脱調が発生したと誤判定する可能性があり、モータを強制停止していた。ダクト式空気調和装置の安定運転の維持のためにも、モータの脱調をより正確に判定し、モータの不要な強制停止を抑制することが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、より高精度にモータの脱調を検出することのできる脱調検出装置、それを備えたダクト式空気調和装置、脱調検出方法、及び脱調検出プログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、熱交換器において熱交換された空気をダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部とを備えたダクト式空気調和装置に適用される脱調検出装置であって、前記モータに供給される直流電圧であるＤＣ電圧及び前記モータで消費されている電力である推定電力を取得する取得部と、前記モータの前記推定電力と、前記目標回転数で回転した場合における前記モータの消費電力である制御電力との差が予め設定した電力閾値以上であるか否かを判定する電力判定部と、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、前記モータの回転数を前記目標回転数と一致させるために設定される前記ＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいか否かを判定するデューティ判定部と、前記モータの前記ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定部と、前記電力判定部、前記デューティ判定部、及び前記電圧判定部における判定結果がすべて肯定判定である場合に、前記モータにおいて脱調が発生していると判定する脱調判定部と、を備える脱調検出装置である。

上記のような構成によれば、より高精度にモータの脱調を検出することが可能となる。空気調和装置では、送出される空気流量を制御するために、ファンを駆動するモータの回転数を制御している。一般的には、モータの脱調の有無は、モータの制御電力と推定電力との差に基づいて判定しており、脱調が判定された場合には、装置保護のために空気調和装置を停止している。しかしながら、モータの負荷は、機外静圧の変化によっても増加し、モータの実回転数と目標回転数との差が大きくなり、制御電力と推定電力との差が大きくなってしまうことがある。特に、電源電圧が低い場合やモータの回転数が高速領域にある場合には、モータの制御電力と推定電力との差が大きくなりやすい。すなわち脱調が発生していないにもかかわらず、モータの実回転数と目標回転数との差が大きくなり、制御電力と推定電力との差が大きくなってしまうことがあった。このため、従来のように、制御電力と推定電力との差のみに基づいて脱調を判定する場合には、脱調の発生を誤検知してしまう可能性がある。

そこで、モータの実回転数が、機外静圧の変動に起因するモータの負荷変動によって低下することに着目し、脱調の判定にモータの負荷変動を考慮することとした。機外静圧の変動に起因してモータの負荷が増加した場合には、モータの回転数を目標回転数に一致させるためにＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなる。このため、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、モータの回転数を目標回転数と一致させるために設定されるＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、実際にモータの制御に用いられているＰＷＭ信号のデューティ比が該デューティ閾値より大きいか否かを判定することとした。実際にモータの制御に用いられているＰＷＭ信号のデューティ比とデューティ閾値とを比較することによって、モータにかかる負荷が増加しているか否かを検出することができる。

また、モータの負荷が増大した場合にはＤＣ電圧が大幅に低下することに着目し、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定することとした。そして、すべての条件（モータの実回転数と目標回転数との差が予め設定した回転数閾値以上であり、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きく、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満である場合）を満たした場合に、脱調が発生していると判定することとした。このため、脱調の誤判定を抑制でき、脱調の検知精度を向上させることができる。また、脱調の検出をより高精度に行うことが可能となるため、脱調の誤検知による空気調和装置の停止を防ぐことができる。

上記脱調検出装置において、前記電力閾値は、前記モータに脱調が発生した場合における前記モータの前記推定電力と前記制御電力との差の最小値に基づいて決定されるとしてもよい。

上記のような構成によれば、実際に脱調が発生した場合におけるモータの実回転数と目標回転数との差の最小値に基づいて回転数閾値を決定することとしたため、脱調の検知精度を向上させることができる。

上記脱調検出装置において、前記電圧閾値は、脱調が発生した場合における前記モータの前記ＤＣ電圧の最大値に基づいて決定されることとしてもよい。

上記のような構成によれば、実際に脱調が発生した場合においてＤＣ電圧の最大値に基づいて電圧閾値を決定することとしたため、脱調の検知精度を向上させることができる。

上記脱調検出装置において、前記電力判定部において、前記制御電力と前記推定電力との差が予め設定した前記電力閾値以上であると判定され、前記デューティ判定部において、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいと判定され、前記電圧判定部において、前記ＤＣ電圧が前記電圧閾値未満でないと判定された場合に、前記目標回転数を前記取得部により取得した実回転数の値へ更新する更新部を備えることとしてもよい。

上記のような構成によれば、制御電力と推定電力との差が予め設定した回転数閾値以上であると判定され、脱調の可能性がある場合であっても、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きいと判定され、かつ、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満でないと判定された場合には、目標回転数に対するモータの実回転数の乖離は、脱調によるものではないと推定して、目標回転数をモータの実回転数の値に更新することとした。このため、モータの実回転数が目標回転数に対して乖離している状態を回避し、モータの運転を維持することができる。

上記脱調検出装置において、前記電力判定部において、前記制御電力と前記推定電力との差が予め設定した前記電力閾値以上であると判定され、前記デューティ判定部において、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいと判定され、前記電圧判定部において、前記ＤＣ電圧が前記電圧閾値未満でないと判定された場合に、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知する通知部を備えることとしてもよい。

上記のような構成によれば、制御電力と推定電力との差が予め設定した電力閾値以上であると判定され、脱調の可能性がある場合であっても、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きいと判定され、かつ、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満でないと判定された場合には、制御電力に対する推定電力の乖離は、脱調によるものではないと推定して、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知することとした。このため、例えば、空気調和装置の使用者は、機外静圧が変化したことを認識でき、迅速に、設定静圧の再設定といった対策を行うことができる。

本発明の第２態様は、ダクトと、熱交換器と、前記熱交換器において熱交換された空気を前記ダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部と、上記の脱調検出装置と、を備えたダクト式空気調和装置である。

本発明の第３態様は、熱交換器において熱交換された空気をダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部とを備えたダクト式空気調和装置に適用される脱調検出方法であって、前記モータに供給される直流電圧であるＤＣ電圧及び前記モータで消費されている電力である推定電力を取得する取得工程と、前記モータの前記推定電力と、前記目標回転数で回転した場合における前記モータの消費電力である制御電力との差が予め設定した電力閾値以上であるか否かを判定する電力判定工程と、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、前記モータの回転数を前記目標回転数と一致させるために設定される前記ＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいか否かを判定するデューティ判定工程と、前記モータの前記ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定工程と、前記電力判定工程、前記デューティ判定工程、及び前記電圧判定工程における判定結果がすべて肯定判定である場合に、前記モータにおいて脱調が発生していると判定する脱調判定工程と、を有する脱調検出方法である。

本発明の第４態様は、熱交換器において熱交換された空気をダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部とを備えたダクト式空気調和装置に適用される脱調検出プログラムであって、前記モータに供給される直流電圧であるＤＣ電圧及び前記モータで消費されている電力である推定電力を取得する取得処理と、前記モータの前記推定電力と、前記目標回転数で回転した場合における前記モータの消費電力である制御電力との差が予め設定した電力閾値以上であるか否かを判定する電力判定処理と、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、前記モータの回転数を前記目標回転数と一致させるために設定される前記ＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいか否かを判定するデューティ判定処理と、前記モータの前記ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定処理と、前記電力判定処理、前記デューティ判定処理、及び前記電圧判定処理における判定結果がすべて肯定判定である場合に、前記モータにおいて脱調が発生していると判定する脱調判定処理と、をコンピュータに実行させるための脱調検出プログラムである。

本発明によれば、より高精度にモータの脱調を検出することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るダクト式空気調和装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係るモータの駆動装置の概略構成を示した図である。 図２に示した制御装置の機能ブロック図の一例を示した図である。 モータの回転数とＰＷＭ信号のデューティ比の関係例を示すグラフである。 脱調検出部による脱調検出処理の手順を示したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る脱調検出装置、それを備えたダクト式空気調和装置、脱調検出方法、及び脱調検出プログラムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るダクト式空気調和装置１を示す側面図である。なお、本実施形態では、ダクト式空気調和装置の一例として、天井に埋め込んで設置されるダクト式空気調和装置１が例示されている。

図１に示すように、ダクト式空気調和装置１のユニット本体２（室内ユニット）は、建屋の梁等に鉛直方向に設けられる複数本の吊りボルト（不図示）を介して天井内に吊り下げ設置されるようになっている。なお、屋外に設置される室外機は、図示省略されている。

ダクト式空気調和装置１は、吸込みグリル３、消音チャンバー４および吸込みダクト５を介して室内から吸込んだ室内空気を冷媒と熱交換させて冷却または加熱した後、吹出しダクト６、吹出しユニット７および吹出しグリル８等を介して室内に吹出すように構成されている。吹出しダクト６は、吹出しユニット７の配設位置等により、その長さ、径および形状等が様々変化するものである。なお、天井面９には、ダクト式空気調和装置１のユニット本体２を点検あるいはメンテナンスするための点検口１０が設けられている。

ユニット本体２は、例えば、箱形とされており、その内部には、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器１１と、室内空気を循環させるファン（例えば、シロッコファン等）１２が組み込まれている。ファン１２は、図２に示すように、ＤＣファンモータ（以下、単に「モータ２４」という。）を備えている。さらに、ユニット本体２の内部には、室内熱交換器１１で発生したドレン水を受けるドレンパン（不図示）、ドレンパン内に溜まったドレン水を外部に排出するドレンポンプ（不図示）等が組み込まれている。

ユニット本体２における空気吸込み側には、吸込みダクト５が接続される吸込み口１３が設けられ、ユニット本体２における空気吹出し側には、吹出しダクト６が接続される吹出し口１４が設けられている。

次に、本実施形態に係るＤＣファンモータ２４の駆動装置（以下、「モータ駆動装置１５」という。）について図２を参照して説明する。
図２は、モータ駆動装置１５の概略構成を示した図である。図２に示すように、モータ駆動装置１５は、交流電源２１（交流電圧Ｖａｃ）からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置２２と、コンバータ装置２２から出力される直流電圧をモータ２４に供給するドライバ回路２３と、ドライバ回路２３に制御指令を与える制御装置２０とを備えている。

コンバータ装置２２は、例えば、交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路２５と、インダクタ２６と、平滑コンデンサ２７とを主な構成として備えている。なお、図２における構成は一例であり、この構成に限定されない。

ドライバ回路２３は、制御装置２０から出力される回転数指令電圧Ｖｓｐを用いてスイッチング素子２８を駆動するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部３３と、このＰＷＭ信号に基づいてスイッチングするスイッチング素子２８とを備えている。ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子２８が駆動することにより、モータ２４に供給されるパルス電圧のデューティ比が制御（ＰＷＭ制御）される。すなわち、モータ２４に供給されるパルス電圧のデューティ比に応じてモータ２４のモータ回転速度が調整される。例えば、回転数指令電圧Ｖｓｐが高速回転を示す電圧値（電圧値が高い状態）であった場合には、モータ２４に供給されるパルス電圧のデューティ比が高くなり、モータ２４の回転数は高い状態となる。また、ドライバ回路２３は、後述する回転数検出部３１とともに、モータ２４に対して一体化して設けられていてもよいし、モータ２４とは別体として設けられていてもよい。

モータ駆動装置１５は、モータ２４の実回転数Ｎを検出する回転数検出部３１と、入力直流電圧Ｖｄｃを検出する電圧検出部３２と、電流Ｉｄｃを検出する電流検出部３４とを備えている。回転数検出部３１により検出されたモータ２４の実回転数Ｎ、電圧検出部３２により検出された電圧Ｖｄｃ、電流検出部３４により検出された電流Ｉｄｃは、制御装置２０に出力される。

制御装置２０は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等を備えている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。

図３は、制御装置２０の機能ブロック図の一例を示した図である。図３に示すように、制御装置２０は、指令電圧生成部４１と、モータ２４の脱調検出部４２とを備えている。

指令電圧生成部４１（モータ制御部）は、ダクト式空気調和装置１の全体の制御を行う上位制御装置から与えられる目標回転数指令を目標回転数Ｎｔとして、回転数検出部３１からのモータ２４の実回転数Ｎが目標回転数Ｎｔに一致するような回転数指令電圧Ｖｓｐを生成し、ドライバ回路２３に出力する。また、指令電圧生成部４１は、後述する脱調検出部４２からの信号に基づいて目標回転数Ｎｔが更新された場合には、回転数検出部３１からのモータ２４の実回転数Ｎが更新された目標回転数Ｎｔに一致するような回転数指令電圧Ｖｓｐを生成する。

脱調検出部４２は、モータ２４の運転状態（推定電力等）に応じて、モータ２４が脱調しているか否かを判定する。このため、脱調検出部４２は、取得部４３と、電力判定部４４と、デューティ判定部４５と、電圧判定部４６と、脱調判定部４７と、更新部４８と、通知部４９とを備えている。

取得部４３は、モータ２４に供給している直流電圧Ｖｄｃ（ＤＣ電圧）及びモータ２４で消費される電力Ｗ（推定電力Ｗ）を取得する。具体的には、取得部４３は、電圧検出部３２からモータ２４に供給している直流電圧Ｖｄｃを取得する。また、取得部４３は、電流検出部３４より、モータ２４に供給している電流Ｉｄｃを取得する。そして、取得した電圧Ｖｄｃ及び電流Ｉｄｃに基づいて、モータ２４に供給される電力（実回転数Ｎにおいてモータ２４で消費される電力）である推定電力Ｗを算出する。なお、モータ２４で消費される推定電力Ｗを直接計測する電力計を設け、直接検出した推定電力Ｗを取得することとしてもよい。そして、取得したモータ２４の推定電力Ｗは、電力判定部４４へ出力され、モータ２４のＤＣ電圧は、電圧判定部４６へ出力される。

電力判定部４４は、モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが予め設定した電力閾値Ｗｃ以上であるか否かを判定する。なお、制御電力とは、目標回転数で回転した場合におけるモータ２４の消費電力である。具体的には、電力判定部４４は、取得部４３からモータ２４で消費される電力である推定電力Ｗを取得し、また、目標回転数Ｎｔから制御電力を推定し、推定電力と制御電力の差ΔＷを算出する。そして、モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが予め設定した電力閾値Ｗｃ以上であるか否かを判定することによって、モータ２４の推定電力が低下していること（モータ２４の実回転数Ｎが低下していること）を検出し、脱調の可能性があるか否かを判定している。モータ２４に脱調が発生した場合には、モータ２４の回転数はスイッチング素子２８によって生成されたパルス波によらない状態となる。すなわち、モータ２４の回転数は制御不能な状態となる。この場合には、モータ２４では電力が十分に消費されず、推定電力は低下し、回転数は低下する。このため、モータ２４の推定電力と制御電力との差に基づくことで、モータ２４に脱調が発生している可能性があるか否かを容易に判定することができる。

なお、電力閾値は、モータ２４に脱調が発生した場合におけるモータ２４の推定電力と制御電力との差の最小値に基づいて決定される。モータ２４に脱調が発生した場合におけるモータ２４の推定電力と制御電力との差については、モータ２４の過去運転データや実験等によって予めデータを得ておき、モータ２４の推定電力と制御電力との差の最小値を決定することとする。そして、モータ２４に脱調が発生した場合におけるモータ２４の推定電力と制御電力との差の最小値を電力閾値としてもよいし、モータ２４に脱調が発生した場合におけるモータ２４の推定電力と制御電力との差の最小値に所定の余裕度を減算した値としてもよい。すなわち、実際に脱調が発生した場合において発生したモータ２４の推定電力と制御電力との差の最小値に基づいて電力閾値を設定しておくことで、脱調の可能性をより確実に検出することができる。

電力判定部４４にて、脱調の可能性を検出するが、モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが乖離する現象は、脱調以外にも発生し得る。例えば、機外静圧が変化した場合には、モータ２４の負荷が高くなる。このため、本実施形態では、後述するデューティ判定部４５及び電圧判定部４６にて、脱調の検出精度を向上させる。なお、機外静圧の変化に起因してモータ２４の負荷が増大し、モータ２４の回転数が多少低下する場合には、モータ２４の回転数を目標回転数に合わせようとするため、推定電力は増加する。また、機外静圧の変化に起因してモータ２４の負荷が増大し、モータ２４の回転数が大幅に低下する場合には、モータ２４の回転数を目標回転数に合わせることが困難となり、推定電力は減少する。

デューティ判定部４５は、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄがデューティ閾値Ｘより大きいか否かを判定する。具体的には、デューティ判定部４５は、ＰＷＭ信号生成部３３で生成するＰＷＭ信号を取得する。そして、デューティ判定部４５は、ＰＷＭ信号のデューティ比とＰＷＭ信号のデューティ比とを比較することによって、モータ２４にかかる負荷が高い状態となっているか否かを判定する。モータ２４の実回転数Ｎが低下する脱調以外の要因として、機外静圧の変化によるモータ２４の負荷の増加が挙げられる。このため、本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比を用いて、モータ２４の回転数低下の原因が、脱調によるものか、モータ２４の負荷増加によるものかを判定している。

なお、デューティ閾値は、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、モータ２４の回転数を目標回転数Ｎｔと一致させるために設定されるＰＷＭ信号のデューティ比である。モータ２４の回転数とＰＷＭ信号のデューティ比との関係は、機外静圧の状態に依存する。例えば、機外静圧が高い場合には、モータ２４へかかる負荷も高いため、モータ２４をある回転数で回転させるために供給する電力は高くなる。このため、モータ２４へ供給する電力を増加させるために、ＰＷＭ信号のデューティ比は高くなる。一般的に、機外静圧（通風抵抗）は、ダクトの長さ、径、あるいは形状によって異なるため、ダクト式空気調和装置１の制御装置２０には、ダクト式空気調和装置１の取付け時において計測した機外静圧が設定静圧として設定される。そして、該機外静圧（＝設定静圧）におけるモータ２４の回転数とＰＷＭ信号のデューティ比の関係を示す情報が設定される。

図４に、機外静圧と設定静圧が一致している条件におけるモータ２４の回転数とＰＷＭ信号のデューティ比の関係を示すグラフを例示する。同図において、横軸はデューティ比［％］、縦軸は回転数［ｒｐｍ］を示す。デューティ判定部４５は、例えば、図４に示すグラフを用いて、目標回転数Ｎｔから、機外静圧と設定静圧が一致している条件におけるＰＷＭ信号のデューティ比を取得する。例えば、交流電源２１の電圧（実効値）が１９０Ｖであり、目標回転数Ｎｔが１５００ｒｐｍである場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比は７０％（＝デューティ閾値Ｘ）となる。ダクト式空気調和装置１の使用状況に応じて、機外静圧が変化した場合には、モータ２４の負荷が増加する場合がある。モータ２４の負荷が増加した場合には、例えばデューティ比７０％のＰＷＭ信号では、回転数が１５００ｒｐｍに達しなくなる。この場合には、指令電圧生成部４１では、モータ２４の実回転数Ｎと目標回転数Ｎｔを一致させるための制御を行なっているため、ＰＷＭ信号のデューティ比を増加させる。このため、ＰＷＭ信号のデューティ比が、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、モータ２４の回転数を目標回転数Ｎｔと一致させるために設定されるＰＷＭ信号のデューティ比（例えば、７０％）よりも増加している場合には、モータ２４の負荷状態が高くなっていることが推定できる。

電圧判定部４６は、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値Ｖｃ未満であるか否かを判定する。具体的には、電圧判定部４６は、取得部４３からモータ２４に印加される電圧Ｖｄｃを取得する。そして、取得した電圧Ｖｄｃと、所定の電圧閾値Ｖｃとを比較することによって、ＤＣ電圧が低下している状態であるか否かを判定している。モータ２４に脱調が発生する場合には、ＤＣ電圧が低下する。このため、ＤＣ電圧に着目することで、モータ２４で脱調が発生している状態か否かを判定することができる。

なお、電圧閾値Ｖｃは、脱調が発生する場合に測定されるＤＣ電圧の最大値に基づいて決定される。モータ２４に脱調が発生した場合には、ＤＣ電圧が大幅に低下する。このため、脱調が発生する場合のＤＣ電圧の最大値を予め実験等によって取得しておき、現在ＤＣ電圧が最大値未満の状態となっているか否かを判定することによってモータ２４が脱調しているか否かを判定することができる。電圧閾値は、脱調が発生した場合のＤＣ電圧の最大値として設定してもよいし、脱調が発生した場合のＤＣ電圧の最大値に所定の余裕度を加算した値として設定することとしてもよい。

脱調判定部４７は、電力判定部４４、デューティ判定部４５、及び電圧判定部４６における判定結果に基づいて、モータ２４に脱調が発生しているか否かを判定する。特に、脱調判定部４７は、電力判定部４４、デューティ判定部４５、及び電圧判定部４６における判定結果がすべて肯定判定である場合に、モータ２４において脱調が発生していると判定する。具体的には、脱調判定部４７は、電力判定部４４において、制御電力と推定電力との差ΔＷが予め設定した電力閾値Ｗｃ以上であると判定され、かつ、デューティ判定部４５において、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄがデューティ閾値Ｘより大きいと判定され、かつ、電圧判定部４６において、ＤＣ電圧が電圧閾値Ｖｃ未満であると判定された場合に、モータ２４に脱調が発生していると判定する。脱調判定部４７において、脱調が発生していると判定された場合には、モータ２４を強制停止させることとしてもよい。

更新部４８は、電力判定部４４において、制御電力と推定電力との差が予め設定した電力閾値以上であると判定され、デューティ判定部４５において、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きいと判定され、電圧判定部４６において、ＤＣ電圧が電圧閾値未満でないと判定された場合に、目標回転数Ｎｔを取得部４３により取得した実回転数Ｎの値へ更新する。電力判定部４４において、制御電力と推定電力との差が予め設定した電力閾値以上であると判定された場合とは、モータ２４に脱調の可能性があると推定される場合である。また、デューティ判定部４５において、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きいと判定された場合とは、モータ２４の負荷状態が高い状態であると推定される場合である。また、電圧判定部４６において、ＤＣ電圧が電圧閾値未満でないと判定された場合とは、モータ２４の負荷が高い状態となっているが、ＤＣ電圧が低下しておらず、モータ２４が十分に回転していると推定できる状態であり、脱調が発生していないと推定される場合である。すなわち、更新部４８は、制御電力と推定電力との差が予め設定した電力閾値以上であると判定され脱調の可能性があると推定される場合であっても、モータ２４が十分に回転していると推定できる状態であり、脱調とみなさなくてもよいと推定できる場合に、更新処理を行う。

すなわち、更新部４８では、電力判定部４４、デューティ判定部４５、及び電圧判定部４６の判定結果を用いて、モータ２４の実回転数Ｎの低下は機外静圧の変化によるものであるか否かを推定する。そして、モータ２４の実回転数Ｎの低下が機外静圧の変化によるものであると推定される場合に、モータ２４は脱調しておらず、強制停止する必要がないと判断して、指令電圧生成部４１において用いる目標回転数Ｎｔを、取得部４３により取得した実回転数Ｎの値へ更新する。目標回転数Ｎｔが更新されると、モータ２４の実回転数Ｎと更新後の目標回転数Ｎｔとの差はなくなるため、モータ２４を強制停止することなく、モータ２４の運転を維持することが可能となる。

通知部４９は、電力判定部４４において、制御電力と推定電力との差が予め設定した電力閾値以上であると判定され、デューティ判定部４５において、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きいと判定され、電圧判定部４６において、ＤＣ電圧が電圧閾値未満でないと判定された場合に、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知する。通知部４９における電力判定部４４、デューティ判定部４５、及び電圧判定部４６の判定条件は、更新部４８と同様である。すなわち、通知部４９では、電力判定部４４、デューティ判定部４５、及び電圧判定部４６の判定結果を用いて、推定電力の上昇は機外静圧の変化によるものであるか否かを推定する。そして、推定電力の上昇が機外静圧の変化によるものであると推定される場合に、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知する。設定静圧が機外静圧に対して乖離している場合には、モータ２４に脱調が発生していないにも関わらず、モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが乖離しやすい状態となっている。このため、通知部４９にて、例えば、ダクト式空気調和装置１の使用者等に、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知することによって、設定静圧の再設定が必要であることを知らせることができる。使用者等は、通知部４９による通知を受けた場合に、設定静圧を変化後の機外静圧に一致するように再設定することによって、制御電力に対する推定電力の上昇を抑制でき、脱調の誤判定を抑制し、ダクト式空気調和装置１の安定運転を維持することができる。

本実施形態では、更新部４８と通知部４９とを備える構成としたが、いずれか一方を備える構成とすることも可能である。

次に、本実施形態に係るモータ駆動装置１５の動作について説明する。
まず、交流電源２１からの交流電圧はコンバータ装置２２において直流電圧に変換され、ドライバ回路２３に供給される。ドライバ回路２３のＰＷＭ信号生成部３３には、回転数指令電圧Ｖｓｐが制御装置２０から与えられ、回転数指令電圧Ｖｓｐに基づくＰＷＭ信号が生成される。そして、このＰＷＭ信号に従ってドライバ回路２３内のスイッチング素子２８がＰＷＭ制御されることにより、所望のモータ駆動電圧（回転数指令電圧Ｖｓｐに応じたデューティ比を持つパルス電圧）がモータ２４に印加され、モータ２４の回転数が制御される。

モータ２４の回転数は、回転数検出部３１により検出され、制御装置２０に出力される。制御装置２０では、指令電圧生成部４１によって、回転数検出部３１から入力されたモータ２４の実回転数Ｎを目標回転数Ｎｔに一致させるための回転数指令電圧Ｖｓｐが生成される。そして、生成された回転数指令電圧Ｖｓｐは、ドライバ回路２３へ出力される。

次に、上述の脱調検出部４２による脱調検出処理について図５を参照して説明する。
図５に示すフローは、ダクト式空気調和装置１が運転している場合に所定の制御周期で繰り返し実行される。

まず、モータ２４に供給している直流電圧Ｖｄｃ（ＤＣ電圧）及びモータ２４で消費される推定電力Ｗを取得する（Ｓ１０１）。

次に、モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが予め設定した電力閾値Ｗｃ以上であるか否かを判定する。（Ｓ１０２）。

モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが予め設定した電力閾値Ｗｃ以上でない場合（Ｓ１０２のＮＯ判定）には、モータ２４に脱調が発生している可能性がないと推定して、処理を終了する。

モータ２４の推定電力と制御電力の差ΔＷが予め設定した電力閾値Ｗｃ以上である場合（Ｓ１０２のＹＥＳ判定）には、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄがデューティ閾値Ｘより大きいか否かを判定する（Ｓ１０３）。

ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄがデューティ閾値Ｘより大きくない場合（Ｓ１０３のＮＯ判定）には、モータ２４に脱調が発生していると推定して、モータ２４を強制停止する（Ｓ１０４）。

ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄがデューティ閾値Ｘより大きい場合（Ｓ１０３のＹＥＳ判定）には、ＤＣ電圧Ｖｄｃが所定の電圧閾値Ｖｃ未満であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。

モータ２４のＤＣ電圧Ｖｄｃが所定の電圧閾値Ｖｃ未満である場合（Ｓ１０５のＹＥＳ判定）には、モータ２４に脱調が発生していると推定して、モータ２４を強制停止する（Ｓ１０４）。

モータ２４のＤＣ電圧Ｖｄｃが所定の電圧閾値Ｖｃ未満でない場合（Ｓ１０５のＮＯ判定）には、目標回転数Ｎｔを取得部４３により取得した実回転数Ｎの値へ更新するとともに、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知する（Ｓ１０６）。

図５に示すような処理によってモータ２４に脱調が発生しているか否かを判定することにより、機外静圧の変動によるモータ２４の回転数低下を脱調と誤検知することを抑制することができる。このため、脱調検出の精度を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る脱調検出装置、それを備えたダクト式空気調和装置１、脱調検出方法、及び脱調検出プログラムによれば、推定電力が、機外静圧の変動に起因するモータ２４の負荷変動によって上昇することに着目し、脱調の判定にモータ２４の負荷変動を考慮することとした。機外静圧の変動に起因してモータ２４の負荷が増加した場合には、モータ２４の回転数を目標回転数Ｎｔに一致させるためにＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなる。このため、機外静圧と設定静圧が一致している条件において、モータ２４の回転数を目標回転数Ｎｔと一致させるために設定されるＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、実際にモータ２４の制御に用いられているＰＷＭ信号のデューティ比が該デューティ閾値より大きいか否かを判定することとした。実際にモータ２４の制御に用いられているＰＷＭ信号のデューティ比とデューティ閾値とを比較することによって、モータ２４にかかる負荷が増加しているか否かを検出することができる。

また、モータ２４に脱調が発生した場合にはＤＣ電圧が大幅に低下することに着目し、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定することとした。そして、すべての条件（制御電力と推定電力との差が予め設定した回転数閾値以上であり、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きく、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満である場合）を満たした場合に、脱調が発生していると判定することとした。このため、脱調の誤判定を抑制でき、脱調の検知精度を向上させることができる。また、脱調の検出をより高精度に行うことが可能となるため、脱調の誤検知による空気調和装置の停止を防ぐことができる。

また、実際に脱調が発生した場合における制御電力と推定電力との差の最小値に基づいて電力閾値を決定することとしたため、脱調の検知精度を向上させることができる。また、実際に脱調が発生した場合において検出されるＤＣ電圧の最小値に基づいて電圧閾値を決定することとしたため、脱調の検知精度を向上させることができる。

また、制御電力と推定電力との差が予め設定した電力閾値以上であると判定され、脱調の可能性がある場合であっても、ＰＷＭ信号のデューティ比がデューティ閾値より大きいと判定され、かつ、ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満でないと判定された場合には、制御電力と推定電力の乖離は、脱調によるものではないと推定して、目標回転数Ｎｔをモータ２４の実回転数Ｎの値に更新することとした。このため、モータ２４の実回転数Ｎが目標回転数Ｎｔに対して乖離している状態を回避し、モータ２４の運転を維持することができる。また、空気調和装置の使用者は、機外静圧が変化したことを認識でき、迅速に、設定静圧の再設定といった対策を行うことができる。

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。

例えば、本実施形態では、脱調検出部４２を制御装置２０に備える構成としているが、脱調検出部４２を独立した装置（脱調検出装置）として備えることとしてもよい。

１ ：ダクト式空気調和装置
２ ：ユニット本体
３ ：吸込みグリル
４ ：消音チャンバー
５ ：吸込みダクト
６ ：吹出しダクト
７ ：吹出しユニット
８ ：吹出しグリル
９ ：天井面
１０ ：点検口
１１ ：室内熱交換器
１２ ：ファン
１３ ：吸込み口
１４ ：吹出し口
１５ ：モータ駆動装置
２０ ：制御装置
２１ ：交流電源
２２ ：コンバータ装置
２３ ：ドライバ回路
２４ ：モータ（ＤＣファンモータ）
２５ ：全波整流回路
２６ ：インダクタ
２７ ：平滑コンデンサ
２８ ：スイッチング素子
３１ ：回転数検出部
３２ ：電圧検出部
３３ ：ＰＷＭ信号生成部
３４ ：電流検出部
４１ ：指令電圧生成部
４２ ：脱調検出部（脱調検出装置）
４３ ：取得部
４４ ：電力判定部
４５ ：デューティ判定部
４６ ：電圧判定部
４７ ：脱調判定部
４８ ：更新部
４９ ：通知部

Claims (8)

1. 熱交換器において熱交換された空気をダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部とを備えたダクト式空気調和装置に適用される脱調検出装置であって、
   前記モータに供給される直流電圧であるＤＣ電圧及び前記モータで消費されている電力である推定電力を取得する取得部と、
   前記モータの前記推定電力と、前記目標回転数で回転した場合における前記モータの消費電力である制御電力との差が予め設定した電力閾値以上であるか否かを判定する電力判定部と、
   機外静圧と設定静圧が一致している条件において、前記モータの回転数を前記目標回転数と一致させるために設定される前記ＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいか否かを判定するデューティ判定部と、
   前記モータの前記ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定部と、
   前記電力判定部、前記デューティ判定部、及び前記電圧判定部における判定結果がすべて肯定判定である場合に、前記モータにおいて脱調が発生していると判定する脱調判定部と、
   を備える脱調検出装置。
2. 前記電力閾値は、前記モータに脱調が発生した場合における前記モータの前記推定電力と前記制御電力との差の最小値に基づいて決定される請求項１に記載の脱調検出装置。
3. 前記電圧閾値は、脱調が発生した場合における前記モータの前記ＤＣ電圧の最大値に基づいて決定される請求項１または２に記載の脱調検出装置。
4. 前記電力判定部において、前記制御電力と前記推定電力との差が予め設定した前記電力閾値以上であると判定され、前記デューティ判定部において、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいと判定され、前記電圧判定部において、前記ＤＣ電圧が前記電圧閾値未満でないと判定された場合に、前記目標回転数を前記取得部により取得した実回転数の値へ更新する更新部を備える請求項３に記載の脱調検出装置。
5. 前記電力判定部において、前記制御電力と前記推定電力との差が予め設定した前記電力閾値以上であると判定され、前記デューティ判定部において、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいと判定され、前記電圧判定部において、前記ＤＣ電圧が前記電圧閾値未満でないと判定された場合に、設定静圧が機外静圧に対して乖離していることを通知する通知部を備える請求項３または４に記載の脱調検出装置。
6. ダクトと、
   熱交換器と、
   前記熱交換器において熱交換された空気を前記ダクトに送出するファンと、
   前記ファンを駆動するモータと、
   ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の脱調検出装置と、
   を備えたダクト式空気調和装置。
7. 熱交換器において熱交換された空気をダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部とを備えたダクト式空気調和装置に適用される脱調検出方法であって、
   前記モータに供給される直流電圧であるＤＣ電圧及び前記モータで消費されている電力である推定電力を取得する取得工程と、
   前記モータの前記推定電力と、前記目標回転数で回転した場合における前記モータの消費電力である制御電力との差が予め設定した電力閾値以上であるか否かを判定する電力判定工程と、
   機外静圧と設定静圧が一致している条件において、前記モータの回転数を前記目標回転数と一致させるために設定される前記ＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいか否かを判定するデューティ判定工程と、
   前記モータの前記ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定工程と、
   前記電力判定工程、前記デューティ判定工程、及び前記電圧判定工程における判定結果がすべて肯定判定である場合に、前記モータにおいて脱調が発生していると判定する脱調判定工程と、
   を有する脱調検出方法。
8. 熱交換器において熱交換された空気をダクトに送出するファンと、前記ファンを駆動するモータと、ＰＷＭ信号を用いて目標回転数と一致するように前記モータの回転数を制御する制御部とを備えたダクト式空気調和装置に適用される脱調検出プログラムであって、
   前記モータに供給される直流電圧であるＤＣ電圧及び前記モータで消費されている電力である推定電力を取得する取得処理と、
   前記モータの前記推定電力と、前記目標回転数で回転した場合における前記モータの消費電力である制御電力との差が予め設定した電力閾値以上であるか否かを判定する電力判定処理と、
   機外静圧と設定静圧が一致している条件において、前記モータの回転数を前記目標回転数と一致させるために設定される前記ＰＷＭ信号のデューティ比をデューティ閾値として、前記ＰＷＭ信号のデューティ比が前記デューティ閾値より大きいか否かを判定するデューティ判定処理と、
   前記モータの前記ＤＣ電圧が所定の電圧閾値未満であるか否かを判定する電圧判定処理と、
   前記電力判定処理、前記デューティ判定処理、及び前記電圧判定処理における判定結果がすべて肯定判定である場合に、前記モータにおいて脱調が発生していると判定する脱調判定処理と、
   をコンピュータに実行させるための脱調検出プログラム。
   
   

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