JPH06245574A - 室外ファンモータの制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強暖房時のトルクを大きくし、通常冷暖房時
及びドライ運転時の微調変速を可能にし、かつ回路を簡
素化する室外ファンモータの制御機構を提供する。 【構成】 ファンモータ１の補助巻線３に容量の異なる
複数のキャパシタ６、７を切り換え自在に接続すると共
に主巻線２にその供給電源を位相角制御する位相制御回
路１４を接続し、高回転運転時にはキャパシタを容量の
大きい方７に切り換えると共に位相制御回路１４を全開
し、中低回転運転時にはキャパシタを容量の小さい方６
に切り換えると共に位相制御回路１４の位相角を多段階
に変化させる制御指令部１１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房を行う空気調和
機の室外ファンモータの制御機構に係り、特に、強暖房
時のトルクを大きくし、定格冷暖房時及びドライ運転時
の微調変速を可能にし、かつ回路を簡素化する室外ファ
ンモータの制御機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷暖房を行う空気調和機にあっては、冷
暖房の種々の運転モード設定や室内外気温に応じ、その
室外機においてファンモータの変速制御を行っている。
例えば、外気温が著しく低いときの暖房運転（以下強暖
房という）に際してはファンモータを高速に回転させて
強力な暖房を行い、通常の冷暖房（以下通常冷暖房及び
ドライ運転という）に際してはそれよりも低速の回転で
経済的かつ快適な冷暖房を行うようになっている。従来
この種の制御には、いわゆるタップ方式が採用されてい
る。

【０００３】図６に示される制御回路は、ファンモータ
６１が主巻線６２と、補助巻線６４と、複数のタップＨ
・Ｍ・Ｌとを備え、このファンモータ６１にタップ切り
換え用リレー６３を介してＡＣ電源５が接続されてい
る。補助巻線６４にはキャパシタ６５が接続されてい
る。

【０００４】図７に示されるようにファンモータ６１の
回転トルクは回転数に対して変化するが、タップによっ
てこの変化が異なる。従来は、この特性から好ましい動
作点になるようにタップを選択している。図６で制御指
令部６６がＨ・Ｍ・Ｌのタップを切り換えることによっ
て、主巻線６２及び補助巻線６４への電力供給を制御し
ている。これにより高・中・低の３段階の回転速度が得
られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記通常冷
暖房及びドライ運転をより経済的かつより快適なものと
するために、ファンモータの速度を微調節すること、よ
り好ましくは多くの段階に調節することが望まれてい
る。従来のタップ方式では、速度がタップの選択によっ
て決まるので、微調節のためにはタップ数が多くなくて
はならない。これには多速仕様、即ち、タップを多数設
けたファンモータが必要になる。また、これらのタップ
を切り換えるためにタップ切り換え用リレーを多数使用
することになる。しかし、ファンモータにタップを多数
設けることは、製造の難易性や工数の増加により生産性
を低下させることになる。また、タップ切り換え用リレ
ーを多数使用することは、価格の増大やスペースの増大
等を招くことになる。

【０００６】また、回転トルクはキャパシタの容量によ
っても異なる。キャパシタの容量を通常冷暖房及びドラ
イ運転に都合がよいように設定すると、強暖房のときの
回転トルクが十分に得られない。逆に、強暖房に合わせ
て設定すると、通常冷暖房及びドライ運転のときに電力
に無駄が生じることになり不経済である。このようにキ
ャパシタの容量をどう設定しても、運転モードによって
不都合があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、強暖房時のトルクを大きくし、通常冷暖房時及びド
ライ運転時の微調変速を可能にし、かつ回路を簡素化す
る室外ファンモータの制御機構を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ファンモータの補助巻線に容量の異なる複
数のキャパシタを切り換え自在に接続すると共に主巻線
にその供給電源を位相角制御する位相制御回路を接続
し、高回転運転時には上記キャパシタを容量の大きい方
に切り換えると共に上記位相制御回路を全開し、中低回
転運転時には上記キャパシタを容量の小さい方に切り換
えると共に上記位相制御回路の位相角を多段階に変化さ
せる制御指令部を設けたものである。

【０００９】また、上記制御指令部が、外気温が所定の
温度以下のとき上記高回転運転を行うようにする。

【００１０】

【作用】上記構成により、制御指令部が位相制御回路の
位相角を多段階に変化させることにより、主巻線への供
給電源が位相角制御される。高回転運転時には位相制御
回路が全開され、ファンモータは最高速で回転する。中
低回転運転時には、ファンモータは最高速から最低速ま
で多段階に変速される。この変速は、位相角制御によっ
ているので、タップを切り換える必要がない。従って、
ファンモータを一速仕様とすることができ、タップ切り
換え用リレーも不要となる。

【００１１】また、高回転運転時には容量の大きいキャ
パシタが補助巻線に接続されるので、大きなトルクが得
られる。これは外気温が所定の温度以下のときの強暖房
に適している。反対に、中低回転運転時には容量の小さ
いキャパシタが補助巻線に接続されるので、略その回転
数に応じたトルクで運転ができる。これは通常冷暖房及
びドライ運転に適している。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１３】図１は、空気調和機の室外機のファンモー
タ１を変速制御するための制御回路の一構成例を示して
いる。ファンモータ１には主巻線２と補助巻線３が設け
られている。このファンモータ１は、主巻線２に中間タ
ップのない一速仕様のインダクションモータである。主
巻線２と補助巻線３の共通端子（ＣＯＭ）４はＡＣ電源
５に接続されている。

【００１４】補助巻線３には２つのキャパシタ６、７が
接続されており、これらは互いに容量が異なる。１つの
キャパシタ６は、容量が小さく６μＦであり、これは中
低速用に使用される。もう１つのキャパシタ７は、容量
が大きく８μＦであり、これは高速用に使用される。両
キャパシタ６、７の補助巻線３とは反対の端子は、キャ
パシタ切り換えリレー８の２つの接点側出力端子にそれ
ぞれ接続されている。両接点側出力端子は、そのどちら
かが１つの接点側共通端子に接続するよう切り換えられ
る。この接点側共通端子は補助巻線遮断用リレー９の接
点側のオン端子に接続されている。これに対するオフ端
子は解放されている。補助巻線遮断用リレー９の接点側
のオン／オフ両端子に対する共通端子はＡＣ電源５に接
続されている。キャパシタ切り換えリレー８の駆動コイ
ル側は、信号線１０を介して制御指令部１１に接続され
ている。制御指令部１１からキャパシタ切り換えリレー
８の駆動コイル側を駆動することにより、キャパシタ
６、７を切り換えて補助巻線３に接続することができ
る。また、補助巻線遮断用リレー９の駆動コイル側は、
信号線１０を介して制御指令部１１に接続されている。
制御指令部１１から補助巻線遮断用リレー９の駆動コイ
ル側を駆動することにより、補助巻線３への通電を停止
することができる。なお、信号線１０は図を簡単にする
ために複数の異なる信号線をまとめて示したものであ
る。

【００１５】主巻線２にはトライアック１２の一方の主
電極が接続されている。トライアック１２の他方の主電
極はＡＣ電源５に接続されている。トライアック１２
は、そのゲート電極１３に、ＡＣ電源５の位相角に応じ
たゲートトリガ信号を与えることにより、主巻線２への
電源供給を制御する位相制御回路１４を構成している。
トライアック１２のゲート電極１３は信号線１０を介し
て制御指令部１１に接続されている。制御指令部１１か
らゲート電極１３にゲートトリガ信号を送ることによ
り、トライアック１２の制御の位相角を変化させること
ができる。

【００１６】制御指令部１１は、前述のようにキャパシ
タ６、７の切り換え、補助巻線３への通電の停止、トラ
イアック１２の位相角変化を行うものである。具体的に
は、高回転運転時にキャパシタを容量の大きい方７に切
り換えると共に位相制御回路１４（トライアック１２）
を全周期に亘って開放し、中低回転運転時にはキャパシ
タを容量の小さい方６に切り換えると共に位相制御回路
１４の位相角を多段階に変化させるようになっている。
また、主巻線２に通電しないときに補助巻線３への通電
を停止するようになっている。

【００１７】運転モードを設定する操作スイッチ等の設
定入力１６と、室内外気温を計測する温度センサ等のセ
ンサ入力１７とが、演算部１８に接続されている。演算
部１８は、運転モードや室内外気温に応じて、ファンモ
ータ１の回転数を設定し、制御指令部１１に伝えるもの
である。この実施例では、演算部１８は、外気温が２℃
以下の場合に強暖房とするべく、最高回転数の設定を行
う。また、外気温が２℃以上の場合に通常冷暖房及びド
ライ運転とするべく、センサ入力温度、設定温度に応じ
た回転数の設定を行う。

【００１８】ＡＣ電源５には、その電源電圧がゼロクロ
スになったタイミングを検出して制御指令部１１に同期
基準点を与える電圧ゼロクロス検出回路１５が接続され
ている。

【００１９】ファンモータ１には、その回転数を検知し
て制御指令部１１にフィードバックするための、回転数
検知機構１９が設けられている。回転数検知機構１９
は、１回転あたり３パルスを出力するホールＩＣで構成
されている。

【００２０】次に実施例の作用を述べる。

【００２１】上記制御回路の構成により、主巻線２のみ
が位相制御され、補助巻線３ではキャパシタ容量が切り
換えられる。

【００２２】図２、図３、図５に本発明のファンモータ
１制御の諸特性が示されている。図２に示されるよう
に、キャパシタの容量にかかわらずトルクは回転数に対
して山なりのカーブを描いて変化している。また、回転
数の全般に亘って、キャパシタの容量が大きい方がトル
クが大きい。また、トルクのピークは、キャパシタの容
量が大きい方が回転数の大きいところに現れている。こ
れに対し、理想的なファンモータ１の制御線（ファンカ
ーブ）は、回転数が小さいときにはキャパシタの容量が
小さい方のカーブに沿っており、大きい回転数になると
このカーブから離れてキャパシタの容量が大きい方のピ
ークに届いている。

【００２３】また、図３に示されるように、各容量のキ
ャパシタを固定して回転数設定を行うと、それぞれの回
転数実力値は、容量が大きいとき高回転において、容量
が小さいとき中低回転において、破線で囲った望ましい
制御範囲に入っている。反対に、容量が大きいとき中低
回転において、容量が小さいとき高回転において、この
制御範囲から外れている。

【００２４】図４は、ファンモータ１を位相制御する場
合、位相制御回路１４に与える位相角が０のときに回転
数が最大であり、位相角が大きくなるにつれて回転数が
減少することを示している。

【００２５】強暖房における上記制御回路の動作を説明
する。

【００２６】センサ入力１７の示す外気温が２℃以下で
設定入力１６が暖房のとき、演算部１８は制御指令部１
１に最高回転数の設定を与える。制御指令部１１は、
「全通電指令」を出す。即ち、トライアック１２のゲー
ト電極１３が常にオンになり、トライアック１２はＡＣ
電源５からの電源波形をそのまま主巻線２に与える。そ
して、補助巻線遮断用リレー９がオンになり、ＡＣ電源
５がキャパシタ切り換えリレー８に供給される。キャパ
シタ切り換えリレー８は補助巻線３を高速用のキャパシ
タ７に切り換え接続する。その結果、一速仕様のファン
モータ１は、十分なトルクのもとに最大回転数で回転す
る。室外機における風量が最大となり、強力な暖房が達
成される。

【００２７】通常冷暖房及びドライ運転における上記制
御回路の動作を説明する。

【００２８】センサ入力１７による外気温が２℃以上
で、設定入力１６が冷暖房及びドライ運転のとき、補助
巻線遮断用リレー９はＡＣ電源５をキャパシタ切り換え
リレー８に供給し、キャパシタ切り換えリレー８は補助
巻線３を低速用のキャパシタ６に切り換え接続する。演
算部１８は、センサ入力温度、設定温度に応じた回転数
を設定し、この回転数に基づいて制御指令部１１に図４
のタイミングチャートの位相ｔに対応する位相角を与え
る。一方、電圧ゼロクロス検出回路１５は、ＡＣ電源５
から電源電圧がゼロクロスになったタイミングを検出
し、制御指令部１１に図４のタイミングチャートの同期
基準点を与える。

【００２９】制御指令部１１は、演算部１８より与えら
れた位相角とＡＣ電源５の周期Ｔとを基に同期基準点か
らの位相ｔを求め、位相ｔにおいてパルス状のゲートト
リガ信号を発生する。制御指令部１１からトライアック
１２のゲート電極１３にこのゲートトリガ信号が送られ
る。トライアック１２はゲートトリガ信号によって主電
極を導通させる。これにより、図４に示されるように、
ＡＣ電源５からの電源波形が、位相制御されてモータ電
圧波形となり主巻線２に与えられる。このとき演算部１
８の設定する回転数が変化すると、ゲートトリガ信号の
位相ｔが変化し、主巻線２に与えられるモータ電圧波形
も変化する。これによるファンモータ１の回転数の変化
は、図５の特性が示すとおり、位相角が小さいときから
位相角が大きいときにかけて、回転数が直線的に減少す
る変化となる。このようにして、ファンモータ１の回転
数は多段階に制御される。

【００３０】回転数検知機構１９は、ファンモータ１の
回転数を検知して制御指令部１１にフィードバックす
る。これにより、ファンモータ１の回転数は、演算部１
８の設定する回転数に対して精度よくかつ安定に制御さ
れる。

【００３１】通常冷暖房及びドライ運転においては、時
間経過にしたがって温度変化が滑らかに行われる。

【００３２】ファンモータ１を完全停止させるときに
は、制御指令部１１はトライアック１２を全閉して主巻
線２にかかる電圧を０とする。同時に、制御指令部１１
は補助巻線遮断用リレー９をオフし、補助巻線３への通
電を停止する。

【００３３】なお、本実施例では、高回転運転時には位
相制御回路１４を全開するものとしたが、図３の右上の
制御範囲に示されるように、高回転運転中でも位相制御
による回転数制御を行うこともできる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３５】（１） 強暖房時には十分な風量が確保さ
れて強力な暖房ができ、通常冷暖房時及びドライ運転時
にはこまやかな温度制御により快適な運転ができる。

【００３６】（２） 電力の無駄がなくなり経済的な運
転ができる。

【００３７】（３） 一速仕様のファンモータを使用す
るので、生産性がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す室外ファンモータの制
御機構の回路図である。

【図２】本発明におけるファンモータの回転数対トルク
特性を示す特性グラフである。

【図３】本発明におけるファンモータの回転数設定対回
転数実力値を示す特性グラフである。

【図４】本発明における位相角制御のタイミングチャー
トである。

【図５】本発明における位相角制御の位相角対回転数を
示す特性グラフである。

【図６】従来の室外ファンモータの制御機構の回路図で
ある。

【図７】従来のファンモータの回転数対トルク特性を示
す特性グラフである。

【符号の説明】

１ ファンモータ ２ 主巻線 ３ 補助巻線 ６、７ キャパシタ １１ 制御指令部 １４ 位相制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気調和機の室外機のファンモータを冷
   暖房の運転モード及び外気温に応じて変速する制御機構
   において、ファンモータの補助巻線に容量の異なる複数
   のキャパシタを切り換え自在に接続すると共に主巻線に
   その供給電源を位相角制御する位相制御回路を接続し、
   高回転運転時には上記キャパシタを容量の大きい方に切
   り換えると共に上記位相制御回路を全開し、中低回転運
   転時には上記キャパシタを容量の小さい方に切り換える
   と共に上記位相制御回路の位相角を多段階に変化させる
   制御指令部を設けたことを特徴とする室外ファンモータ
   の制御機構。
2. 【請求項２】 上記制御指令部は、外気温が所定の温度
   以下のとき上記高回転運転を行うことを特徴とする請求
   項１記載の室外ファンモータの制御機構。