JPS61255296A - フアン駆動用電源装置およびフアン駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばエアフィンクーラの冷却ファン等の電
動ファンに対し、外部からの要求による所要冷却性能に
応じた電源供給を自動的に行うファン駆動用電源装置お
よびファン駆動制御方法に関し、特に省エネルギー化と
冷却性能の向上および保守の容易化をはかる手段に関す
る。

〔従来の技術〕

第３図は、従来のエアフィンクーラの典型的な使用形態
を示す図である。１はバンドルと呼ばれ、冷却フィンを
パイプに植えつけた冷却パイプを格子状に数段重ねて配
置した集合体であり、これに蒸気もしくはガス状の揮発
性物質等の冷媒を通流させた状態で、外部から空冷する
ことにより、上記冷媒を冷却パイプ内で凝縮・液化を行
なうものである。２はバンドル空冷用の冷却ファンであ
り、固定ピッチのもの或いは自動・手動操作による可変
ピッチのもの等が使われている。３はファン駆動モータ
であり、インダクションモータが多用され、図示しない
減速ギヤを介して冷却ファン２と結合されている。４は
冷媒貯留タンク、５は冷媒循環ポンプ、６はボイラ、７
はタービンである。

冷却ファン２による冷却能力の制御法としては、「１コ
フアン２の０Ｎ−ＯＦＦ台数による制御、［２］可変ピ
ツチフアンのピッチ制御、［２コルーパによる空気流口
制御、［４］ポールチエンジモータによるファン２の風
量制御、［５コインバータ電源によるファンの風量制御
等がある。

第４図は自動可変ピッチファンの一例を示した図である
。第４図中、８はポジショナ付空気式アクチュエータ、
９ａ、９ｂは計装空気を調節するバルブであり、外気の
温度変化、流量変化に応じて一部のファンを停止させた
状態で、上記可変ピッチファンで風量の微調整制御を行
なうものである。

第５図はルーバ制御の一例を示したものであり、１０が
ルーバである。ルーバ１０は、バンドル１の上部に手動
または自動で開閉可能な状態に設置され、外気温度、流
量の変化に応じて上記ルーバの開度を調整してｌ１１ｍ
制御を行なうものである。

第６図はルーバ制御とスチームコイルとの併用による一
例であり、１１がスチームコイルである。

スタートアップ・シャットダウン・冬期運転時には、フ
ァン２またはルーバ１０による風量制御だけでは流体出
口温度の過冷・凍結・固化などが起るおそれがある。そ
こで、このような事態に対処すべく、バンドル１の下部
にスチームコイル１１を設置し、空気を予熱するように
したものである。

なお図示はしてないが、ポールチェンジモータによる制
御では、駆動モータとして極数変更の可能なインダクシ
ョンモータを用い、外気温度・流量の変化に応じてモー
タの極数配線を変えてモータの回転速度を可変とし、フ
ァン風量を段階的に切換えることによりｆｆｌ母制御を
行なうものとなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

可変ピッチファンやルーバを用いたｆｆ１ｆｆｌ制御で
は、駆動モータの電力消費が冷却風量に関係なくほぼ一
定となる。したがって低ａｍ時の電力損失が大きい。ま
たスチームコイルによる空気予熱は省エネルギーの思想
に反するものである。さらにファンの０Ｎ−ＯＦＦ台数
制御やボールチェンジモータによる制御では段階的な風
量制御性能しか得られない上、ハンドルの局部的な過冷
却が発生するおそれがある。特に寒冷地では凍結による
冷却パイプの破損の心配がある。

ところで、全てのファン駆動モータをインバータ電源で
駆動した場合、なめらかな風量制御を行なえる上、バン
ドルの均一な冷却特性が得られることが知られている。

しかしながら、インバータおよびＡＣモータ系の電力効
率は高々８０〜９０％程５一 度であり、低周波数駆動時の効率はきわめて悪くなる。

すなわち、インバータを構成する電力素子や回路構成、
ＡＣモータ、ファン等の装置特性と、外気温度、気圧、
湿度といった外部環境によって具体的な数字は異なるが
、少なくとも低風量時には大幅な効率低下をまぬがれず
、幅広いｆｆ１ｆｆｌ制御をインバータ電源のみで行う
ことは、インバータ電源の初期コストからみても得策で
はない。

そこで本発明は、全てのファン動力にインバータを用い
た場合と同等の省エネルギー化をはかり得る上、冷却特
性を向上でき、しかも保守の容易化をもはかり得、加え
てインバータ古註が全体の数分の１程度で済むファン駆
動用電源装置およびファン駆動制御方法を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するために次
のような手段を講じたことを特徴としている。

すなわち本発明のファン駆動用電源装置は、開閉器Ｂ′
ｆ−により商用電源を複数に分岐させて複数グ６一 ループの電動ファンに供給するようにし、切換え用の開
閉器によりＶＶＶＦインバータ電源を前記商用電源に代
えて前記複数グループの内の少なくとも一つのグループ
の電動ファンに供給可能なようにし、この切換え用の開
閉器および前記開閉器群を制御装置により開閉制御する
ようにしたことを特徴としている。

また本発明のファン駆動制御方法は、上記のファン駆動
用電源装置を用い、前記複数グループの電動ファンのう
ち、前記ＶＶＶＦインバータ電源に接続した電動ファン
のみ、またはＶＶＶＦインバータ電源に接続した電動フ
ァンど商用電源に接続した電動ファンとを組合せて駆動
するようにしたことを特徴としている。

〔作用〕

上記のような手段を講じたことにより、インバータのみ
でファンを駆動する場合と同等のなめらかな風量制御を
、全体の電源容量の数分の１程度の容母のインバータで
達成できる。また、インバータの電力損失を考慮した場
合、本発明の部分インバータ方式でも、インバータのみ
で電源を構成した完全インバータ方式に比べ、省エネル
ギーの度合においてさほどの差異はない。さらに、イン
バータを使用したグループのファンを、エアフィンクー
ラーにまんべんなく分散配置することにより、低Ｊｌｌ
１時にもハンドルの局部的な過冷却を防ぐことが可能と
なる。加えて、可変ピッチファンやルーバのような機械
装置が不要となり、保守が容易化する。

〔実施例〕

第１図は本発明の電源装置の一実施例を示す回路構成図
である。Ｍ１図において１３はファン駆動モータであり
、通常はインダクションモータが用いられるが、同期モ
ータであっても差しつかえない。上記ファン駆動モータ
１３は、複数台づつ−を一組として複数グループ（第１
図に示した実施例では第１．第２．第３グループ）のフ
ァン駆動モータ群Ｘ、Ｙ、Ｚを構成している。１４ａ〜
１４ｅは電力の開閉を行う開閉器であり、開閉器群１４
ａ、１４ｂ、１４ｃは第１．第２．第３グループの各フ
ァン駆動モータ群Ｘ、Ｙ、Ｚに対して商用電源ＡＣを個
別に供給するものとなっている。１５はＶＶＶＦインバ
ータ電源であり、商用電源側と負荷側にそれぞれ前記開
閉器のうちの切換え用の開閉器１４ｄと１４ｅとを介し
て接続されている。したがって第１グループのファン駆
動モータ群Ｘには、商用電源ＡＣに代えて上記ＶＶＶＦ
インバータ電源１５からの電源を供給可能になっている
。１６は前記開閉器１４８〜１４ｅならびにＶＶＶＦイ
ンバータ電源１５を制御する制御装置であり、本発明の
方法を実現する制御機能を有している。

第２図は、第１図に示した電源装置に、本発明の意図す
る制御方法を適用した場合の風量−軸動力特性と従来の
方法の風量−０動力特性との比較を示した特性図である
。第２図において、Ｄは従来の可変ピッチファンのみで
風量制御を行った場合の特性曲線である。またＥは従来
のインバータ電源のみで風量制御を行った場合の特性曲
線であり、インバータの電力効率を考慮しなければ理想
的な省エネルギー効果と、なめらかな釧■り御が得られ
る。

Ａ、Ｂ、Ｃが本発明の駆動制御方法に係る一実施例の特
性曲線であり、以下その方法について説明する。ファン
駆動モータをインバータ電源のみで駆動した場合の態量
−軸動力の特性Ｅは、動力をＰ−１１量を■で表わすと
、ＰｏｃＶ２．７５テ概ね評価することができる。とこ
ろで第１図に示したように、ファン駆動モータ１３を三
つのグループ単位に分割した場合は、所要態量Ｖによっ
て三つの領域に分けられる。

第２図中（Ｉ）の領域がインバータ電源１５のみを用い
た第１グループのファン駆動モータ群Ｘによる低風量領
域であり、（ＩＦ）の領域がインバータ電源１５を用い
た第１グループのファン駆動モータ群Ｘと、商用電源Ａ
Ｃを用いた他の１グループのファン駆動モータ群Ｙまた
は２との併用による中風開領域であり、（ＩＩＩ）の領
域がインバータ電源１５を用いた第１グループのファン
駆動モータ群Ｘと、商用電源ＡＣを用いた残りの全ての
グループのファン駆動モータ群Ｙ、Ｚとの併用による高
風領域である。

一般に、Ｎ個の電源単位に分割した場合、所要風聞ｖに
よってＮ個の領域に分けられる。モしてＮが大きくなる
程、特性Ｅに近ずいていく。

実際、分割を多くするとファンの０Ｎ−ＯＦＦ台数制御
に近いものになり、寒冷地での低風団制御時には局部的
な過冷却の発生が心配される。このことから実用上の分
割数は２〜６程度が望ましい。

このように本発明の駆動制御方法においては、従来のイ
ンバータのみでファンを駆動する場合と同等のなめらか
なｍｉｔ制御を、全体の電源容量の数分の１程度の容量
のインバータで実現できる。

更に、インバータの電力損失を考慮した場合、本発明の
部分インバータ方式と、インバータのみで電源を構成し
た完全インバータ方式とでは、省エネルギーの度合にさ
ほどの差異はなく省エネルギー化がはかれる。また、イ
ンバータを使用したグループの電動ファンを、エアフィ
ンクーラーにまんべんなく分散配置することにより、低
風量時にもハンドルの局部的な過冷却を防ぐことが可能
となる。加えて、可変ピッチファンやルーバのような故
械装置が不要となるので、保守が容易化する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、全てのファン動力
にインバータを用いた場合と同等の省エネルギー化をは
かり得る上、冷却特性を向上できしかも保守の容易化を
もはかり得、加えてインバータ容量が全体の数分の１程
度で済むファン駆動用電源装置およびファン駆動制御方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電源装置の一実施例を示す回路構成図
、第２図は第１図の電源装置に本発明の駆動制御方法を
適用した場合のＩ！１量−軸動力特性と従来方法の用量
−軸動力特性との比較を示した特性図、第３図〜第６図
は従来例を示す図で、第３図はエアフィンクーラの典型
的な使用例を示す図、第４図は自動可変ピッチファンを
用いた風量！ＩＩｔＩＪ手段を示す図、第５図はルーバ
を用いた風母制御手段を示す図、第６図はルーバとスチ
ームコイルとの組合わせによる空気予熱式風量制御手段
を示す図である。 １・・・バンドル、２・・・冷却ファン、３・・・ファ
ン駆動モータ、４・・・タンク、５・・・ポンプ、６・
・・ボイラ、７・・・タービン、８・・・ポジション付
アクチュエータ、９ａ、９ｂ・・・バルブ、１ｏ・・・
ルーバ、１１・・・スチームコイル、１３・・・ファン
駆動モータ、１４ａ〜１４ｅ・・・開閉器、１５・・・
ＶＶＶＦインバータ電源、１６・・・制御装置、Ａ、Ｂ
、Ｃ・・・本発明の駆動制御方法による組合わせ特性曲
線、Ｄ・・・全数可変ピッチファンによる特性曲線、Ｅ
・・・全数インバータ制御による特性曲線。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第４図 第５図　　　　　　第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用電源を複数に分岐させて複数グループの電動
   ファンに供給する開閉器群と、ＶＶＶＦインバータ電源
   と、このＶＶＶＦインバータ電源を前記商用電源に代え
   て前記複数グループの内の少なくとも一つのグループの
   電動ファンに供給可能な如く設けられた切換え用の開閉
   器と、この切換え用の開閉器および前記開閉器群を開閉
   制御する制御装置とを具備したことを特徴とするファン
   駆動用電源装置。
2. （２）商用電源を複数に分岐させて複数グループの電動
   ファンに供給する開閉器群、ＶＶＶＦインバータ電源、
   このＶＶＶＦインバータ電源を前記商用電源に代えて前
   記複数のグループの内の少なくとも一つのグループの電
   動ファンに供給可能な如く設けられた切換え用の開閉器
   、この切換え用の開閉器および前記開閉器群を開閉制御
   する制御装置、を備えたファン駆動用電源装置を用い、
   前記複数グループの電動ファンのうち、前記ＶＶＶＦイ
   ンバータ電源に接続した電動ファンのみ、またはＶＶＶ
   Ｆインバータ電源に接続した電動ファンと商用電源に接
   続した電動ファンとを組合せて駆動するようにしたこと
   を特徴とするファン駆動制御方法。