JPH05191997A - 送風機用電動機の回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低騒音化とともに大電流機の温度上昇対策を
備え小容量から大容量機に対応できる送風機電動用の回
転速度制御装置を得る。 【構成】 入力される電源電圧を位相制御により調整す
る電圧調整回路１１０と、調整された電圧を直流電圧に
変換する整流回路１１３と、この整流回路の出力を交流
回路に変換し誘導電動機に印加するインバータ出力回路
１１１と、電圧検出装置１２４、電圧検出装置から分岐
して接続され異なる抵抗値を有する複数の抵抗、抵抗に
それぞれ直列に接続されタップ切換で回転速度を制御さ
れる誘導電動機のタップを開閉するリレー接点で構成さ
れ電圧調整回路の出力電圧値を入力し各抵抗に分圧され
る電圧の内電源電圧と等しい電圧が印加される抵抗に接
続されるリレー接点を閉じるタップ切換出力回路を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、誘導電動機とシロッ
コファンあるいはプロペラファンからなる送風機との組
み合わせにより通過風量を可変する送風機用電動機の回
転速度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は例えば電子技術１９８８−１１文
献に記載された従来の送風機用電動機の回転数制御装置
を示す回路図である。図におけるこの回路は、電源トラ
ンス２及び整流器３からなる電源回路１と、トランジス
タ５、ダイオード６、電流制限抵抗８及び分圧抵抗９か
らなるゼロクロス検出回路４と、圧転出力ＩＣ１１、電
流制限抵抗１６、出力トランジスタ１７及び分圧抵抗１
８からなる出力発振回路１０と、トライアック２０及び
誘導電動機２１からなるパワー回路部１９でそれぞれ構
成されている。

【０００３】次に、上記構成の動作について説明する。
電源回路１の電源トランス２に電源電圧（例えば１００
Ｖ）が入力されると、減圧されて整流器３で直流電圧に
変換される。同時に、ゼロクロス検出回路４のダイオー
ド６が電流制限抵抗８により限流された電流により発振
し、トランジスタ５をオンオフする。このトランジスタ
５がオンオフすることにより分圧抵抗９に発生する電圧
が反転出力ＩＣ１１の信号入力部１３に入力される。
（＋）電源入力部１２と（−）電源入力部１４により電
源供給が行われている反転出力ＩＣ１１は信号入力部１
３への入力信号を基準にしてその１周期毎に反転出力部
１５がオンオフし、電流制限抵抗１６を介して接続され
た出力トランジスタ１７がオンオフし、この出力トラン
ジスタ１７に接続された分圧抵抗１８により発生する電
圧がパワー回路部１９のトライアック２０のゲート２２
を制御し、トライアック２０をオンオフさせる。以上の
動作により誘導電動機２１への電圧の発停が行われ、誘
導電動機２１の回転数制御が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の誘導電動機の回
転速度制御装置では、誘導電動機のトルクを低下させて
回転速度を制御するために、正弦波形を一定周期内で間
引きする方式であることから誘導電動機に電圧を供給す
るトライアック等のオンオフにより、誘導電動機の電磁
音などからなる発停音が大きく、低騒音化を必要とする
空調機等に応用する場合などは、騒音が大きく、使用で
きないなどの致命的な問題点があった。また、大電流と
なる大形の空気調和装置の送風機装置では、出力回路構
成が複雑で、コスト高となり、出力時の温度上昇に対応
するために、取付条件あるいは周囲温度の制約などの問
題があった。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、低騒音を絶対条件とし且つ大
容量機における発熱等も防止できサービス性を向上させ
る送風機用電動機の回転速度制御装置を得ることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の送風機用電動機の回転速度制御装置は、ファンを回転
駆動する単相または三相の誘導電動機に入力される電源
電圧を位相制御により調整する電圧調整回路と、調整さ
れた電圧を直流電圧に変換する整流回路と、この整流回
路の出力を交流回路に変換し誘導電動機に印加するイン
バータ出力回路と、電圧検出装置、電圧検出装置から分
岐して接続され異なる抵抗値を有する複数の抵抗、これ
ら抵抗にそれぞれ直列に接続されタップ切換で回転速度
を制御される誘導電動機のタップを開閉するリレー接点
で構成され電圧調整回路の出力電圧値を入力し上記各抵
抗に分圧される電圧の内電源電圧と等しい電圧が印加さ
れる抵抗に接続されるリレー接点を閉じるタップ切換出
力回路とで構成したものであり、請求項２の送風機用電
動機の回転速度制御装置は、請求項１におけるタップ切
換出力回路の抵抗に抵抗値の可変手段を設け構成したも
のである。

【０００７】

【作用】この発明における送風機用電動機の回転速度制
御装置は、インバータ出力回路を用いる場合は小形小電
力送風機用誘導電動機で発生し易い起動音を小さくし、
タップ切換出力回路を用いる場合は大形大電力送風機用
誘導電動機での温度上昇に対応する回転速度調整がなさ
れ、小形小電流から大形大電流の誘導電動機をフルカバ
ーでき広範囲の回転速度制御を可能とする。

【０００８】

【実施例】実施例１．以下、この発明の各実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明の実施例１における送
風機用誘導電動機の回転数制御装置の回路を示す図であ
る。図において、１０９は電源トランス１０６、整流器
１０７および平滑コンデンサ１０８からなる電源回路、
１１０はダイオードブリッジ１１２、フォトトランジス
タ３８、タイミング発振回路４４、フォトトライアック
４５、トライアック５０、分圧抵抗３１、３２、４１、
４３、４８、４９、電流制限抵抗３７およびトランジス
タ４２からなり位相制御により電源電圧を調整する電圧
調整回路である。１１３は整流回路をなすダイオードブ
リッジ、１００は周波数発振回路、８２、９８、９９は
カウンタＩＣ、８７は電流制限抵抗、８８はトランジス
タ、８９は分圧抵抗、１１１はフォトトランジスタ５
８、６１、６４、６７、パワートランジスタ７１、７
３、７５、７７および電流制限抵抗７０、７２、７４、
７６からなり、整流器１０７の出力を交流に変換するイ
ンバータ出力回路、７８は単相または三相の誘導電動機
で、シロッコファンまたはプロペラファンからなる送風
機（図示せず）が取り付けられている。７９はコイル、
８０、８１はコンデンサ、１２５は電圧検出装置１２
４、分圧抵抗Ｈ１１４、分圧抵抗Ｊ１１５、分圧抵抗Ｋ
１１６、電圧比較装置１１７、リレー切換用トランジス
タＡ１１８、リレー切換用トランジスタＢ１１９、リレ
ー切換用トランジスタＣ１２０、リレーＡ１２１、リレ
ーＢ１２２、リレーＣ１２３からなるタップ切換出力回
路で、前記インバータ出力回路との２系統出力に分けら
れている。なお、ａ、ｂ、ｃ、ｄは各端子を示しそれぞ
れ同一符号部分で接続されるものである。

【０００９】次に、上記のように構成されたこの発明の
実施例１の動作について説明する。まず、電源電圧（例
えば１００Ｖ）が入力されると、電源回路１０９の電源
トランス１０６で減圧され、整流器１０７で直流電圧に
変換され、平滑コンデンサ１０８で平滑され、この平滑
された直流の低電圧がａ、ｂ間に供給される。一方、入
力された交流電圧は分圧抵抗３１、３２により分圧され
てダイオードブリッジ１１２に入力され、半波整流電圧
が電流制限抵抗３７を通ってフォトトランジスタ３８の
ダイオードに３９に流れ、半波の周期と同期した信号が
トランジスタ４０のオンオフに従って分圧抵抗４１に発
生する電圧がトランジスタ４２を制御し、これにより分
圧抵抗４３に発生する電圧信号がタイミング発振回路４
４に入力され、発振パルスの基準となる。

【００１０】又、タイミング発振回路４４の電源入力ポ
ート１０３、１０４に端子ａ、ｂを介して電源が入力さ
れるので出力ポート１０５が（−）電源であるｂ端子に
オンオフし、ダイオード４６もオンオフしてトライアッ
ク４７がオンオフする。このとき、分圧抵抗４８、４９
により分圧された電源電圧がトライアック５０のゲート
５１を制御し、ダイオードブリッジ１１３の両端に正弦
波形を一部カットされた交流電圧が入力される。ここ
で、コンデンサ８０、８１及びコイル７９はトライアッ
ク５０での電圧発生時のノイズ防止用として設けられて
いる。また、ダイオードブリッジ１１３で半波整流され
た電圧はインバータ出力回路１１１に供給される。

【００１１】次にインバータ出力回路１１１のフォトト
ランジスタ５８、６１、６４、６７の動作について、イ
ンバータ出力回路１１１のスイッチング周波数が５０Ｈ
_Zとなる場合を例として説明する。まず、周波数発振回
路１００の電源入力ポート１０１、１０２、カウンタＩ
Ｃ８２の電源入力ポート９１、９２及びカウンタＩＣ９
９の電源入力ポート９４、９５にそれぞれ電源回路１０
９のａ、ｂ端子から電源が入力されると、周波数発振回
路１００が予め設定された周波数（５０Ｈ_Z）の２倍で
発振する。この１００Ｈ_Zの発振パルスがカウンタＩＣ
８２の入力ポート８６に入力されると、カウンタＩＣ８
２の出力ポート８５からオンオフを１周期とするパルス
が５０回発生し、電流制限抵抗８７を介してトランジス
タ８８がオンオフし、このトランジスタ８８に接続され
た分圧抵抗８９により発生した電圧がカウンタＩＣ９８
の入力ポート９０に入力される。

【００１２】この場合、トランジスタ８８がオンすると
端子ｂに電流が流れるため入力ポート９０はローレベル
となり、出力ポート８５とは反転する。同時に、出力ポ
ート８５はカウンタＩＣ９９の入力ポート９６と接続さ
れる。また、カウンタＩＣ９８、９９は内部時定数から
オン時はカウンタＩＣ８２とほぼ連動するが、オフ時は
多少（３ｍｓｅｃ程度）の遅れを生じる。上記動作の波
形図を図２に示し、（ａ）はカウンタＩＣ８２の出力、
（ｂ）はカウンタＩＣ９８の出力ポート９３の出力、
（ｃ）はカウンタＩＣ９９の出力ポート９７の出力、
（ｄ）は誘導電動機７８への印加電圧を示す。

【００１３】即ち、ダイオード５９、５８を介してトラ
ンジスタ６０、５９がオンし、電流制限抵抗７０、７６
を介してパワートランジスタ７１、７７がオンすると、
図中破線矢印の電圧の流れを発生する。また、次の周期
では、ダイオード６５、６２を介してトランジスタ６
６、６３がオンし、電流制限抵抗７４、７２を介してパ
ワートランジスタ７５、７３がオンし、実線矢印の電圧
の流れが発生する。以上の動作を繰り返し行うことによ
り図２（ｄ）の短形波電圧が誘導電動機７８に印加され
る。この短形波の高さは位相制御による電圧調整回路１
１０の調整電圧の整流平滑値となり、回転数を上昇させ
るためには波高値を高くし、回転数を下げるためには波
高値を低くする。この場合のスイッチング（反転）時間
は一定であり、この実施例１では３ｍｓｅｃとしてい
る。

【００１４】一方インバータ出力にて駆動できない大電
流容量の誘導電動機においては、前述のインバータ出力
回路１１１に替えてタップ切換出力回路１２５を使用す
る。即ち誘導電動機に設けられた回転速度を可変するた
めのタップを利用し回転速度の可変制御をするもので以
下にその動作を説明する。電圧調整回路１１０のトライ
アック５０により調整された電圧値をタップ切換出力回
路１１５の電圧検出装置１２４により検出している。検
出した電圧を分圧抵抗Ｈ１１４，分圧抵抗Ｊ１１５，分
圧抵抗Ｋ１１６を介して電圧比較装置１１７に入力して
いる。電圧比較装置では電圧検出装置１２４から入力さ
れた電圧値とタイミング発信回路４４の基準となる電圧
値を比較し、リレー切換用の各トランジスタＡ１１８，
トランジスタＢ１１９，トランジスタＣ１２０のいずれ
かをオンさせることによってリレーＡ１２１，リレーＢ
１２２，リレーＣ１２３のいずれかの接点をＯＮさせ
る。なお誘導電動機にはその回転速度を可変するための
タップが設けてあり、この場合高回転，中回転，低回転
の３種類でその選択ができる。それぞれの回転速度用の
タップにリレー接点を介し電圧を印加することによっ
て、電圧比較装置１１７により決定されたリレーの接点
に接続されているタップに電圧が印加され誘導電動機は
高回転，中回転，低回転のいずれかで回転する。

【００１５】実施例２．図２はこの発明の実施例２にお
ける送風機用電動機の回転速度制御装置のタップ切換出
力回路を示す図である。図において、分圧抵抗Ｈ１１
４、分圧抵抗Ｊ１１５、分圧抵抗Ｋ１１６、電圧比較装
置１１７、トランジスタＡ１１８、トランジスタＢ１１
９、トランジスタＣ１２０、リレーＡ１２１、リレーＢ
１２２、リレーＣ１２３、電圧検出装置１２４は図１に
おけるタップ切換出力回路１２５のものと同様である。
１２６は分圧抵抗Ｈ１１４と並列に設けられた分圧抵抗
Ｌ、１２７は分圧抵抗Ｌ１１５と並列に設けられた分圧
抵抗Ｍ、１２８は分圧抵抗Ｍ１１６と並列に設けられた
分圧抵抗Ｎ、１２９〜１３１はそれぞれ制御パターン変
更用開閉器Ａ，Ｂ，Ｃであり、これら１１４〜１２４，
１２６〜１３１でタップ切換出力回路１３２を構成して
いる。

【００１６】上記のように構成されたこの発明の実施例
２における送風機用電動機の回転速度制御装置のタップ
切換出力回路１２３においても、実施例１におけるタッ
プ切換出力回路１２５と同様インバータ出力回路１１１
に替えて使用されるもので、電圧調整回路１１０のトラ
イアック５０により調整された電圧値をタップ切換出力
回路１１５の電圧検出装置１２４により検出している。
検出した電圧を分圧抵抗Ｈ１１４，分圧抵抗Ｊ１１５，
分圧抵抗Ｋ１１６を介して電圧比較装置１１７に入力し
ている。電圧比較装置では電圧検出装置１２４から入力
された電圧値とタイミング発信回路４４の基準となる電
圧値を比較し、リレー切換用の各トランジスタＡ１１
８，トランジスタＢ１１９，トランジスタＣ１２０のい
ずれかをオンさせることによってリレーＡ１２１，リレ
ーＢ１２２，リレーＣ１２３のいずれかの接点をＯＮさ
せる。

【００１７】このとき、制御パターン変更用開閉器Ａ１
２９，開閉器Ｂ１３０，開閉器Ｃ１３１が閉じていると
分圧抵抗の抵抗値はそれぞれ、分圧抵抗Ｈ１１４と分圧
抵抗Ｌ１２６，分圧抵抗Ｊ１１５と分圧抵抗Ｍ１２６，
分圧抵抗Ｋ１１６と分圧抵抗Ｎ１２８の合成抵抗値にな
り、それぞれを通した電圧が電圧比較装置１１７に入力
される。従って上記開閉器１２９〜１３１が開いている
か、閉じているかでリレーＡ１２１，リレーＢ１２２，
リレーＣ１２３の接点をオンするタイミングを変えてい
る。誘導電動機の回転速度用のタップにリレー接点を介
し電圧を印加することによって、電圧比較装置１１７に
より決定されたリレーの接点に接続されているタップに
電圧が印加され誘導電動機は高回転，中回転，低回転の
いずれかで回転する。このように誘導電動機のタップ切
換のタイミングを変えることで例えば、空調機における
冷暖房能力を可変し急冷房や急暖房を可能にする。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
ればファンを回転駆動する単相または三相の誘導電動機
に入力される電源電圧を位相制御により調整する電圧調
整回路と、調整された電圧を直流電圧に変換する整流回
路と、この整流回路の出力を交流回路に変換し誘導電動
機に印加するインバータ出力回路と、電圧検出装置、電
圧検出装置から分岐して接続され異なる抵抗値を有する
複数の抵抗、これら抵抗にそれぞれ直列に接続されタッ
プ切換で回転速度を制御される誘導電動機のタップを開
閉するリレー接点で構成され電圧調整回路の出力電圧値
を入力し上記各抵抗に分圧される電圧の内電源電圧と等
しい電圧が印加される抵抗に接続されるリレー接点を閉
じるタップ切換出力回路とで構成したので低騒音で且つ
大容量機における誘導電動機の温度上昇に対応する回転
速度調整がなされ誘導電動機の小容量のものから大容量
のものまでカバーできる送風機用電動機の回転速度制御
装置を、又請求項２によれば、タップ切換出力回路にお
ける分圧路を形成させる抵抗に抵抗値の可変手段を備え
たので誘導電動機のタップ切換のタイミングを変えるこ
とができ空調機等における冷暖房能力を可変し急冷房や
急暖房を可能にする送風機用電動機の回転速度制御装置
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１における送風機用電動機の
回転速度制御装置を示す回路図である。

【図２】図１における回転速度制御回路の動作を示す動
作波形図である。

【図３】この発明の実施例２におけるタップ切換出力回
路を示す部分図である。

【図４】従来の送風機用電動機の回転速度制御装置を示
す回路図である。

【符号の説明】

７８ 誘導電動機 １０９ 電源回路 １１０ 電圧調整回路 １１１ インバータ出力回路 １１３ ダイオードブリッジ １１４、１１５、１１６ 抵抗 １１７ 電圧比較装置 １２１、１２２、１２３ リレー １２４ 電圧検出装置 １２５ タップ切換出力回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファンを回転駆動する単相または三相の
   誘導電動機に入力される電源電圧を位相制御により調整
   する電圧調整回路と、調整された上記電圧を直流電圧に
   変換する整流回路と、この整流回路の出力を交流回路に
   変換し上記誘導電動機に印加するインバータ出力回路
   と、電圧検出装置、電圧検出装置から分岐して接続され
   異なる抵抗値を有する複数の抵抗、これら抵抗にそれぞ
   れ直列に接続されタップ切換で回転速度を制御される誘
   導電動機のタップを開閉するリレー接点で構成され上記
   電圧調整回路の出力電圧値を入力し上記各抵抗に分圧さ
   れる電圧の内上記電源電圧と等しい電圧が印加される抵
   抗に接続されるリレー接点を閉じるタップ切換出力回路
   とを備えたことを特徴とする送風機用電動機の回転速度
   制御装置。
2. 【請求項２】 タップ切換出力回路の抵抗に抵抗値の可
   変手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の送風
   機用電動機の回転速度制御装置。