JPWO2009057598A1 - 二重反転式軸流送風機の制御方法 - Google Patents

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Abstract

冷却効率と運転効率とを共に改善することができる二重反転式軸流送風機の制御方法を提供する。第1のモータ11及び第2のモータ19を所定の始動モードに従って始動した後に、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高いときには、二重反転式軸流送風機1の運転効率よりも冷却対象を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、第1のモータ11及び第2のモータ19の回転数N1及びN2を制御する。冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下であるときには、冷却対象29の温度Tを所定の基準温度Tr以下に維持して、しかも二重反転式軸流送風機1の消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、第1のモータ11及び第2のモータ19の回転数N1及びN2を制御する。

Description

本発明は、電気機器等の内部の冷却に用いる二重反転式軸流送風機の制御方法に関するものである。
従来の二重反転式軸流送風機の制御方法では、特開2004−278370号公報(特許文献1)に記載されているように、互いに逆方向に回転する第1及び第2のインペラの回転数の比率は、通常、固定されている。
また特開平2−238195号公報(特許文献2)には、二重反転式軸流送風機を用いて強制空冷を行う場合に、環境温度の変化に依って、第1及び第2のインペラを回転させる第1及び第2のモータの回転数を個々に制御すること、すなわち第1及び第2のインペラの回転数の比率を変えることが開示されている。この従来技術では、具体的には、騒音の低下目的のために、風量を必要とするときには、下流側に位置する第2のインペラの回転数を上流側に位置する第1のインペラの回転数以下にし、風量を必要としないときには下流側に位置する第2のインペラの回転を停止させている。
特開2004−278370号公報 特開平2−238195号公報
従来の二重反転式軸流送風機の制御方法では、騒音の低下は考慮されていたものの、冷却効率と運転効率とを共に改善することについては検討されていなかった。そのため被冷却物を所定の基準温度まで低下させるのに時間がかかったり、被冷却物を所定の基準温度まで低下させた後において運転効率が悪い状態を維持する制御が行われていた。
本発明の目的は、冷却効率と運転効率とを共に改善することができる二重反転式軸流送風機の制御方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、運転効率をできるだけ高い状態にすることができる二重反転式軸流送風機の制御方法を提供することにある。
本発明が制御の対象とする二重反転式軸流送風機は、一方の端部に吸い込み開口部及び他方の端部に吐き出し開口部を有する風洞を備えたハウジングと、風洞内の吸い込み開口部に近い位置において回転する複数枚の第1のブレードを備えた第1のインペラと、軸線を中心にして第1のインペラを回転させる第1のモータと、風洞内の吐き出し開口部に近い位置において回転する複数枚の第2のブレードを備えた第2のインペラと、軸線を中心にして第2のインペラを第1のインペラの回転方向とは反対の回転方向に回転させる第2のモータとを備えている。そして本発明においては、このような二重反転式軸流送風機を用いて、冷却対象の温度が所定の基準温度以下の温度になるように二重反転式軸流送風機の第1及び第2のモータの回転数を制御する。
本発明の方法では、基本的に、停止状態にある第1及び第2のモータを所定の始動モードに従って始動した後に、冷却効率優先モードと運転効率優先モードとを用いて二重反転式軸流送風機の第1及び第2のモータの回転数を制御する。すなわち冷却対象の温度が所定の基準温度より高いときには、二重反転式軸流送風機の消費電力を低減すること(運転効率)よりも冷却対象を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、第1及び第2のモータの回転数を制御する。そして冷却対象の温度が所定の基準温度以下であるときには、冷却対象の温度を所定の基準温度以下に維持して、しかも二重反転式軸流送風機の消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、第1及び第2のモータの回転数を制御する。予め定められた運転効率優先モードでは、第1及び第2のモータの回転数比を固定してもよく、また回転数比を変えてもよい。
本発明によれば、冷却対象の温度が基準温度よりも高い場合には、二重反転式軸流送風機の消費電力を低減すること(運転効率)よりも冷却対象を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、第1及び第2のモータの回転数を制御する。そのため冷却対象を早期に所定の基準温度以下まで冷却することができる。そして冷却対象が所定の基準温度以下まで冷却された後は、二重反転式軸流送風機の消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、第1及び第2のモータの回転数を制御する。そのため冷却対象を冷却した後の電力の消費量を低減して、効率的な二重反転式軸流送付機の運転をすることができる。
ここで冷却対象とは、CPU等の発熱する電子部品そのものの他、発熱する部品が収容されている空間内の空気も含まれる。したがって二重反転式軸流送付機は、冷却対象に向かって風を吹き付ける場合、空間内に冷却媒体(通常空気)を引き込む場合、空間から冷却媒体を吐き出す場合等の種々の冷却態様で使用される。
また制御の対象となる二重反転式軸流送風機の台数は、1台に限定されるものではなく、本発明は複数台の二重反転式軸流送風機を同時に運転する場合も含むものである。
冷却対象の温度が所定の基準温度以下であるか否かの決定方法は、温度センサを用いて冷却対象の温度を直接測定して決定する場合だけでなく、間接的に演算等を用いて決定してもよい。例えば、冷却対象の温度が所定の基準温度以下であるか否かを、冷却対象が置かれている雰囲気中に配置した温度センサの出力に基づいて決定することができる。この場合の温度センサの出力は、冷却対象によって加熱された空間の温度であり、間接的に冷却対象の温度を測定していることになる。また冷却対象が空間内の空気である場合等では、空間内の空気の温度が所定の基準温度以下であるか否かを、二重反転式軸流送風機に装備した温度センサの出力に基づいて決定することができる。この場合には、冷却手段としての二重反転式軸流送風機が吸い込むまたは吐き出す冷却媒体の温度により冷却対象の温度を決定することになる。冷却対象の温度が高い場合には、当然にして二重反転式軸流送風機が置かれている場又は雰囲気の温度も高くなり、二重反転式軸流送風機の温度も高くなる。したがって二重反転式軸流送風機自身の温度によっても、冷却対象の温度を間接的に決定することができる。このようにすると温度センサの設置位置を考慮せずに冷却対象の冷却を行える。
本発明の方法で用いる始動モードは、第1及び第2のモータの回転数を、それぞれ目標回転数まで上昇させるように定められていてもよい。すなわち始動モードでは、最初は、冷却対象の温度と関係なく、目標回転数まで第1及び第2のモータの回転数を上昇させてもよい。また別の始動モードとして、起動後の所定の期間、第1及び第2のモータの回転数をそれぞれ徐々にまたは段階的に上昇させるように定めることができる。この所定の期間は、後の制御が確実に行えるようになる期間であればよく、使用するモータの特性及び冷却対象となるシステムのシステムインピーダンスを考慮して定める。なお始動時において、常に冷却対象の温度が基準温度以上あることが明らかな用途に使用する場合には、始動時から冷却対象の温度を測定し、冷却対象の温度が基準温度以下になるように、第1及び第2のモータの回転数を増加させて第1及び第2のモータを始動をするように始動モードを定めてもよい。この場合には、始動モードが冷却効率優先モードを一部に含むものとなる。
冷却効率優先モードは、二重反転式軸流送風機の運転効率よりも冷却対象を冷却することを優先するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、冷却効率優先モードを、第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を固定し、冷却対象の温度が所定の基準温度以下になるように第1及び第2のモータの回転数を、回転数の変化率を変えることにより制御するように定めることができる。このような冷却効率優先モードでは、回転数比N1:N2を固定して、例えば回転数の変化率を変更することにより、第1及び第2のモータの回転数を制御すると、制御が容易である。
また冷却効率優先モードを、第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を変更して、冷却対象の温度が所定の基準温度以下になるように第1及び第2のモータの回転数を制御するように定めてもよい。この冷却効率優先モードでは、回転数比N1:N2を変更するため、状況に応じて風量を多くするのに適した回転数の変化幅または変化率を選んで冷却を行うことができるので、冷却対象が所定の基準温度範囲の温度に達するまでの時間を短くすることが可能になる。なお回転数比を変更する場合には、第1及び第2のモータの少なくとも一方のモータの回転数を変化させればよい。この場合は第1及び第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数の変化幅または変化率を、他方のモータの回転数の変化幅または変化率よりも大きくするのが好ましい。一般的な二重反転式軸流送風機では、吸い込み開口部側に配置される第1のインペラを回転させる第1のモータがこの一方のモータになり、吐き出し開口部側に配置される第2のインペラを回転させる第2のモータが他方のモータになる。しかしながらブレードの枚数や形状によっては、逆の関係になる場合も理論的にはあり得る。このように冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数の変化幅または変化率を、他方のモータの回転数の変化幅または変化率よりも大きくすると、冷却性能を高めることができるので、冷却時間を短縮することができる。
なお第1及び第2のモータの回転数を制御する場合には、連続的に第1及び第2のモータの回転数を可変してもよいが、一定の変化幅で第1及び第2のモータの回転数を変化させて制御を行ってもよい。一定の変化幅で第1及び第2のモータの回転数を変化させて制御を行うと、コンピュータを利用して制御を行うことが容易になる。
また本発明で採用する運転効率優先モードは、冷却効率優先モードのときの消費電力よりも消費電力を下げることができて、しかも冷却対象の温度が所定の基準温度を超えないものであれば、どのように定められていてもよい。例えば、第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を固定する場合には、冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで第1及び第2のモータの回転数を、冷却効率優先モードにおける変化率よりも小さい所定の変化率で段階的に下げ、冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における第1及び第2のモータの回転数を、冷却対象の温度が所定の基準温度以下である間の定常回転数とするように運転効率優先モードを定めることができる。このようにすると第1及び第2のモータの回転数の変化率を小さくして、段階的に回転数を下げるため、運転効率を改善するのに適した回転数を決定する精度を高めることできる。また上記の運転効率優先モードを用いる場合において、冷却効率優先モードで第1及び第2のモータの回転数比を変更する場合には、冷却効率優先モードにおける最終の第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を変更すればよい。
また別の運転効率優先モードでも、冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数を中心にして制御することができる。この運転効率優先モードでは、まず第1及び第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数を、冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで冷却効率優先モードにおける変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げる。そして冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における一方のモータの回転数を、冷却対象の温度が所定の基準温度以下である間の一方のモータの定常回転数と定める。その後、第1及び第2のモータのうち他方のモータの回転数を冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで冷却効率優先モードにおける変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げる。そして冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における他方のモータの回転数を、冷却対象の温度が所定の基準温度以下である間の他方のモータの定常回転数と定める。このようにすると冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数を先に下げるので適正な回転数を決定するまでの時間を短縮することができる。またその後影響が少ない他方のモータの回転数を下げるので、回転数の微細な調整ができて、回転数の決定精度を高めることができる。
なお運転効率優先モードにおいては、第1及び第2のモータの一方のモータの回転数だけを変えてもよいのは勿論である。
また本発明では、システムインピーダンスを利用して運転効率が高くなる第1のモータの回転数と第2のモータの回転数の回転数比を決定し、最初から好ましい回転数比で第1及び第2のモータの回転数を制御して、冷却対象の温度が所定の基準温度以下の温度になるように二重反転式軸流送風機の第1及び第2のモータの回転数を制御することができる。この場合には、まずデータ測定用に用意した二重反転式軸流送風機の第1及び第2のモータの回転数比をある比率で固定した状態で、風量−静圧特性を測定する。このとき併せて第1のモータの回転数及び第2のモータの回転数の一方の回転数または第1のモータの回転数及び第2のモータの回転数の両回転数の合計回転数の変化と第1のモータの電流値及び第2のモータの電流値の一方の電流値または第1のモータの電流値及び第2のモータの電流値の両電流値の合計電流値の変化とを測定し、これらの測定結果を第1の基礎データとして用意する。また、データ測定用に用意した二重反転式軸流送風機の第1及び第2のモータの回転数比を変化させて、このときの風量−静圧特性を測定し、それぞれの回転数比での最高効率点を求め、測定した風量−静圧特性と第1及び第2のモータの回転数比と最高効率点との関係を定めた第2の基礎データを用意する。
そして制御対象とする二重反転式軸流送風機を、冷却対象を有するシステムに設置して、第1の基礎データを測定したときと同じ回転数比で制御対象とする二重反転式軸流送風機の第1及び第2のモータを回転させる。このときの第1のモータの回転数及び第2のモータの回転数の一方の回転数または第1のモータの回転数及び第2のモータの回転数の両回転数の合計回転数並びに第1のモータの電流値及び第2のモータの電流値の一方の電流値または第1のモータの電流値及び第2のモータの電流値の両電流値の合計電流値と第1の基礎データとから、風量−静圧特性の0点と動作点とを通る二次曲線からなるシステムのシステムインピーダンスの曲線を求める。次にシステムインピーダンスの曲線と第2の基礎データとを対比して、システムインピーダンスの曲線と最高効率点が重なる回転数比を適切な回転数比として決定するか、またはシステムインピーダンスの曲線と最高効率点とが最も近い回転数比を適切な回転数比として決定する。そして決定した適切な回転数比を固定して、冷却対象の温度が所定の基準温度以下になるように所定の冷却モードで第1及び第2のモータの回転数を制御する。
ここで装置のシステムインピーダンスとは、冷却対象が置かれた装置またはシステムを冷却する場合の風の抵抗を意味する。システムインピーダンスが高いということは、風が流れ難く、冷却対象を冷却するのに時間がかかることを意味し、システムインピーダンスが小さいということは、風が流れ易く、冷却対象を冷却するのに時間がかからないことを意味する。したがってシステムインピーダンスが高い場合には、同じ風量であれば、冷却時間が長くなり、運転効率が悪くなることを意味する。例えば吸い込み開口部に異物が吸い込まれたり、吐き出し開口部が部分的に塞がれたりすると、システムインピーダンスが大きくなる。したがって二重反転式軸流送風機の運転中において、システムインピーダンスが大きくなった場合には、冷却対象の温度が上昇することになる。本発明では、システムインピーダンスを求めて、そのシステムインピーダンスにおける最適な運転効率が得られる好ましい回転数比N1:N2を決定し、その好ましい回転数比を維持して第1及び第2のモータの回転数を制御しながら冷却対象を冷却するため、冷却対象の温度が所定の基準温度以下になった時点で、運転効率も最適な状態になる。
一度最適な回転数比と回転数が決まれば、以後それらの回転数を維持すればよい。しかし冷却対象を有するシステムの外部状況が変わって、システムインピーダンスが変わることもある。そこで定期的にリセットをして、システムのシステムインピーダンスの再決定と最適な回転数比の決定とを行えば、運転効率を好ましい状況に戻すことができる。
なお第1の基礎データ及び第2の基礎データが精細なデータであれば、運転効率は最高状態になるが、データ間隔が広くなると、得られる運転効率は多少悪いものとなる。そこでこのような場合に対処するために、前述の運転効率優先モードと同様の考え方で、第1及び第2のモータの回転数を調整してもよいのは勿論である。
例えば、冷却対象の温度が所定の基準温度以下になった後に、第1及び第2のモータの一方のモータの回転数を、冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで所定の冷却モードにおける回転数の変化率よりも小さい所定の変化率で下げる。そして冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における一方のモータの回転数を、冷却対象の温度が所定の基準温度以下である間の一方のモータの定常回転数と定める。その後、第1及び第2のモータのうち他方のモータの回転数を冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで所定の冷却モードの変化率よりも小さい所定の変化率で下げる。そして冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における他方のモータの回転数を、冷却対象の温度が所定の基準温度以下である間の他方のモータの定常回転数と定める。このようにすると先に決定した第1及び第2のモータの回転数比が若干変更されて、より運転効率が高い状態で二重反転式軸流送風機を運転することができる。特に一方のモータとして、第1及び第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータを用いれば、さらに運転効率が高い状態で二重反転式軸流送風機を運転することができる。
なおこのような調整は、常に第1及び第2のモータの回転数を変更することにより行う必要はない。例えば、第1及び第2のモータの一方のモータの回転数を冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで所定の冷却モードの変化率よりも小さい所定の変化率で下げてもよい。そして冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における一方のモータの回転数を、冷却対象の温度が所定の基準温度以下である間の一方のモータの定常回転数と定めてもよい。
なお第1及び第2のモータの回転数が、各モータに予め定められている最大回転数に達するとアラームを出力するようにしてもよい。このようにすると制御不能であることを使用者に知らせることができる。
また第1及び第2のモータの一方のモータが回転を停止したときには、アラームを発生するとともに、他方のモータの回転数を最大回転数まで増加させるようにしてもよい。このようにすると、アラームを聴いた使用者が適切な処置が行われるまで、可能な限り冷却運転をするので、冷却装置の使命を最大限果たすことができる。
本発明の二重反転式軸流送風機の制御方法を実施する二重反転式軸流送風機の制御システムの構成を概略的に示す図である。 本発明の制御方法を実施するために制御装置内のマイクロコンピュータにインストールされる制御用プログラムの基本アルゴリズムを示すフローチャートである。 図1のステップST1及びST2で実施する始動モードの一例のアルゴリズムを示すフローチャートである。 始動モードの他の例を示すアルゴリズムのフローチャートである。 図2のステップST5で採用する冷却効率優先モードの一例の詳細なアルゴリズムを示すフローチャートである。 図2のステップST5で採用する冷却効率優先モードの他の例の詳細なアルゴリズムを示すフローチャートである。 図5の冷却効率優先モードで少なくとも一方のモータの回転数を変化させる場合の例を示すアルゴリズムのフローチャートである。 図6の冷却効率優先モードで少なくとも一方のモータの回転数を変化させる場合の例を示すアルゴリズムのフローチャートである。 図2のステップST6で採用する運転効率優先モードの一例のアルゴリズムを示すフローチャートである。 第1のモータの回転数だけを変更して最高の運転効率になる回転数比を決定する場合に用いる運転効率優先モードのアルゴリズムを示すフローチャートである。 第2のモータの回転数だけを変更して最高の運転効率になる回転数比を決定する場合に用いる運転効率優先モードのアルゴリズムを示すフローチャートである。 別の運転効率優先モードを利用したアルゴリズムを示すフローチャートである。 別の運転効率優先モードを利用したアルゴリズムを示すフローチャートである。 図2のステップST6で採用する運転効率優先モードの他の例のアルゴリズムを示すフローチャートである。 システムインピーダンスを利用して、運転効率が高くなる第1のモータの回転数と第2のモータの回転数の回転数比を決定し、最初から好ましい回転数比で第1及び第2のモータの回転数を制御する場合に用いるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートである。 第1の基礎データの例を示すグラフである。 第2の基礎データの例を示すグラフである。 図15に示したプログラムの変形例のアルゴリズムを示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の二重反転式軸流送風機の制御方法を実施する二重反転式軸流送風機の制御システムの構成を概略的に示す図である。なお図1においては、二重反転式軸流送風機1は模式的に示してある。本例の二重反転式軸流送風機1は、前段送風機となる第1の単体軸流送風機3と後段送風機となる第2の単体軸流送風機5とが結合構造を介して組み合わされて構成されている。なお前段送風機と後段送風機とが一体に構成されていてもよい。第1の単体軸流送風機3は、第1のケース7と、第1のケース7内に配置される複数枚のブレード6(第1のブレード)を備えた第1のインペラ(前方側インペラ)9と、第1のインペラ9を駆動する第1のモータ11とを備えている。第2の単体軸流送風機5は、第2のケース13と、第2のケース13内に配置される複数枚のブレード15(第2のブレード)を備えた第2のインペラ(後方側インペラ)17と、第2のインペラ17を駆動する第1のモータ19とを備えている。なおこの例では、第1のケース7と第2のケース13とが組み合わされてハウジング21が構成されており、ハウジング21は、一方の端部に吸い込み開口部23を有し、他方の端部に吐き出し開口部25を有する風洞22を構成している。軸線Aを中心にして第1のインペラ9を回転させる第1のモータ11と、軸線Aを中心にして第2のインペラ17を回転させる第2のモータ19とは逆方向に回転する。即ち第1のインペラ9の回転方向RD1と第2のインペラ17の回転方向RD2とは相互に反対の方向となる。
本実施の形態では、制御装置27からの制御指令により、CPU等の発熱する電子部品等を含む冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下の温度になるように二重反転式軸流送風機1の第1及び第2のモータ11及び19の回転数を制御する。この例では、制御装置27には、冷却対象29の温度Tを測定するために冷却対象29に直接装着されたまたは冷却対象29の近傍に配置されたサーミスタ等の温度センサ31からの温度検出信号が入力されている。また制御装置27からは、第1及び第2のモータ11及び19を駆動するために各モータの励磁巻線に励磁電流を供給する第1及び第2の駆動回路33及び35に制御指令(駆動指令)を与える。第1及び第2の駆動回路33及び35と第1及び第2のモータ11及び19の励磁巻線との間には、それぞれモータ電流を検出する第1及び第2の電流センサ37及び39が配置されており、第1及び第2の電流センサ37及び39の出力は制御装置27に入力される。なお本実施の形態では、第1及び第2のモータ11及び19の回転数を検出する手段として、第1及び第2のモータの内部に配置されて、磁石回転子の複数の永久磁石の磁束を検出するホール素子41及び43を用いる。ホール素子41及び43の出力は、制御装置27の内部で信号処理されて、第1及び第2のモータの回転数が検出される。
制御装置27は、所定の制御用プログラムを実行するマイクロコンピュータを内蔵しており、第1及び第2の駆動回路33及び35に対して制御指令を出力する。この制御用プログラムの第1の例は、本発明の方法を実施するように構築されており、基本的には、始動モードと、冷却効率優先モードと運転効率優先モードとを用いて二重反転式軸流送風機1の第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御する。
図2は、本発明の制御方法を実施するために制御装置27内のマイクロコンピュータにインストールされる制御用プログラムの基本アルゴリズムを示すフローチャートである。このアルゴリズムでは、ステップST1で始動モードに従ってモータの始動を開始する。始動モードの例については、後に説明する。ステップST2で始動の完了が検出されると、ステップST3で温度センサ31により測定した冷却対象29の温度Tが、冷却対象29の特性によって適宜に定められる所定の基準温度Trよりも高いか否かを判定する(ステップST4)。所定の基準温度Trは、例えば冷却対象29が発熱量の多いCPUであれば、そのCPUの使用限界温度であり、冷却対象29に応じて定められるものである。検出した温度Tが所定の基準温度Trより高いとき(T>Tr)には、二重反転式軸流送風機1の運転効率(消費電力を低減すること)よりも冷却対象29を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御する(ステップST5)。そしてステップST4で冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下であるとき(T≦Tr)には、冷却対象29の温度Tを所定の基準温度Tr以下に維持して、しかも二重反転式軸流送風機1の消費電力を低減する(運転効率が高くなる)ように予め定められた運転効率優先モードに従って、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御する(ステップST6)。なおこの例では、ステップST5及びST6内に、それぞれステップST4と同様の温度判定機能を有しているので、以後ステップST5及びST6の両ステップ間を循環するルートが形成されている。
このアルゴリズムによって制御をすると、冷却対象29の温度Tが高い場合には、二重反転式軸流送風機1の運転効率(消費電力の低減)よりも冷却対象29を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御する。そのため冷却対象29を早期に所定の基準温度Tr以下まで冷却することができる。そして冷却対象29が所定の基準温度Tr以下の温度まで冷却された後は、二重反転式軸流送風機1の消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御するので、冷却対象29を冷却した後の電力の消費量を低減して、効率的な運転をすることができる。
前述の始動モードは、どのような態様で第1及び第2のモータ11及び19を始動してもよいので特に限定されるものではない。図3は、図1のステップST1及びST2で実施する始動モードの一例のアルゴリズムを示すフローチャートである。図3のフローチャートでは、第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2を一定にして、段階的に第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を目標回転数まで増加させる。ステップST11でn=0の設定を行い、ステップST12で初期値×[1+α(n+1)]を実行する。ここで初期値は、N1の初期値とN2の初期値である。またαは変化幅であり、実数である。αの値を大きくすると、急激に加速され、αの値を小さくすると徐々に加速されてソフトスタートが得られる。ステップST12では、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2の初期値が、αで定まる一定の変化幅で増加する。ステップST13では、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2が目標回転数に達したか否かが判定される。第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2が目標回転数に達するまでは、ステップST14へと進んで加速が続き、目標回転数に達すると図1のステップST3へと進む。
図4は、始動モードの別の例を示すアルゴリズムのフローチャートである。図4に示す始動モードでは、ステップST113において、始動を開始してから期間tが経過するか否かを判定して第1及び第2のモータ11及び19を期間t間加速する点で図3に示す始動モードと異なる。図4の例におけるその他のステップは、図3の例と同じであるので、図3に示したステップの符号に100の数を加えた符号を図4のステップに付して説明を省略する。
冷却効率優先モードは、二重反転式軸流送風機1の運転効率よりも冷却対象29を冷却することを優先するものであれば、どのようなものであってもよい。図5は、図2のステップST5で採用する冷却効率優先モードの一例の詳細なアルゴリズムを示すフローチャートである。このアルゴリズムでは、始動モードで決まった第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2を固定して(ステップST52)、段階的に第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を増加させる。ステップST51でn=0の設定を行い、ステップST53で初期値×[1+β(n+1)]を実行する。ここで初期値は、始動モードで始動が完了したときの第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2である。またβは変化率であり、1>β>0の実数である。変化率βの値を大きくすると、急激に回転数が上がるので、冷却速度が速くなる。これに対して、変化率βの値を小さくすると回転数は徐々に増加するので、冷却速度は遅くなる。βの値は、冷却対象29の発熱状態に応じて適宜に定めることになる。ステップST54では、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2が、それぞれ最大回転数に達しているか否かを判定する。もし第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2が、それぞれ最大回転数に達している場合には、それ以上冷却性能を上げることができないので、冷却対象29は過熱状態になる。そこでステップST54で最大回転数に達している場合にはステップST55でアラームを発生する。ステップST54で最大回転数に達していない場合(回転数に余裕が在る場合)には、ステップST56へと進んで、期間tの経過を待つ。そして期間tの間、そのときの回転数で回転し、ステップST57で冷却対象29の温度Tを測定して、ステップST58で検出した温度Tが所定の基準温度Tr以下になっているか否かの判定がなされる。判定結果が「No」すなわち冷却対象29の温度Tが基準温度Trより高い場合であれば、ステップST59でn+1がなされて、ステップST52へ戻る。判定結果が「Yes」であれば、すなわち冷却対象29の温度Tが基準温度Tr以下になっている場合には、図2のステップST6へと進む。
図6は、図2のステップST5で採用する冷却効率優先モードの他の例の詳細なアルゴリズムを示すフローチャートである。このアルゴリズムでは、始動モードで決まった第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を初期値として、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を可変制御する。ステップST151でn=0の設定を行い、ステップST152で第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を初期値として入力し、ステップST153で[初期値+γ(n+1)]を実行する。ここで初期値は、始動モードで始動が完了したときの第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2である。またγは、回転数の増加分(変化幅)である。変化幅γの値を大きくすると、回転数は早く上昇するので、冷却速度が速くなる。これに対して、変化幅γの値を小さくすると回転数は徐々に増加するので、冷却速度は遅くなる。γの値は、冷却対象29の発熱状態に応じて適宜に定めることになる。このように回転数を制御すると、第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2が可変(変更)されて回転数N1及びN2が制御されることになる。図6におけるその他のステップは図5に示したアルゴリズムの各ステップと同じであるため、図5に示したステップの符号の数に100の符号を加えた数を図6のステップに付して説明を省略する。
なお回転数比N1:N2を変更する場合には、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2の少なくとも一方の回転数を変化させればよい。この場合は図7のステップST50に示すように、第1及び第2のモータ11及び19のうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数の変化率β1を、他方のモータの回転数の変化率β2よりも大きくするのが好ましい。本実施の形態で用いる二重反転式軸流送風機1では、吸い込み開口部23側に配置される第1のインペラ9を回転させる第1のモータ11がこの一方のモータになり、第2のモータ19が他方のモータになる。
なお第1及び第2のモータの回転数を制御する場合には、上記例のように段階的に行っても良いもが、連続的に回転数を可変にしてもよい。また図7に示す変化率の代わりに変化幅を用いても良い。この場合は、図8のステップST150に示すように、第1及び第2のモータ11及び19のうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数の変化幅γ1を、他方のモータの回転数の変化幅γ2よりも大きくするのが好ましい。
また本実施の形態で採用することができるステップST6の運転効率優先モードは、ステップST5の冷却効率優先モードのときの消費電力よりも消費電力を下げることができて、しかも冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trを超えないものであれば、どのように定められていてもよい。
図9は、図2のステップST6で採用する運転効率優先モードの一例のアルゴリズムを示すフローチャートである。この例では、ステップST61で、ステップST5で決定された第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を固定する。そしてステップST62で所定期間tの経過を待つ。この所定期間tは、回転数の変化による効果を確認できるまでの期間であればよく、必要以上に長くする必要はない。次にステップST63で冷却対象29の温度Tを測定する温度センサ31により検出した温度Tが上がったか否か判定される。温度上昇がなければ、ステップST64へと進んで、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を1ランク下げる。ここで1ランクは、図5のステップST53に示した式と同様の式を用いる。具体的には、初期値×[1+η(n+1)]の式を用いて、ηとして負の変化率を用い、nを1加算して回転数を下げる。したがってステップST64では、回転数N1及びN2がその回転数比N1:N2を維持した状態で、温度が低下する。なお冷却効率優先モードにおける変化率βよりも、優先効率優先モードにおける変化率ηのほうが小さい。すなわち回転数を下げる場合には、回転数を上げる場合よりも回転数の変化量を小さくしている。したがって微細な回転数制御により、運転効率をより高い精度で上げることができる。回転数が1ランク下がることは冷却性能が低下したこと、またはモータでの消費電力が小さくなったことを意味する。したがってステップST63で温度上昇が発生する限界まで回転数を下げることができたことは、モータの消費電力が最小になったこと、即ち運転効率が最高になったことを意味する。回転数の低下を繰り返して(ステップST62〜ST64)、ステップST63で温度上昇を検出すると、ステップST65へと進み、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を1ランク上げる。すなわち1回前の回転数に戻す。そしてステップST66で所定時間tの経過を待ち、ステップST67で検出した温度Tが基準温度Tr以下になったか否かを判定する。ステップST67で検出した温度Tが基準温度Tr以下になった場合には、ステップST68でそのときの回転数N1及びN2を維持する。すなわち冷却対象29の温度Tが上がる直前における第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の定常回転数と定める。もしステップST67で検出した温度Tが基準温度Trより大きくなった場合には、通気環境に変化があったものと判断してステップST5へ戻って冷却効率優先モードを再度実行する。またステップST68で回転数N1及びN2を維持している間に、ステップST67で検出した温度Tが基準温度Trより大きくなったことを判定すると、この場合にも通気環境に変化があったものと判断してステップST5へ戻って冷却効率優先モードを再度実行する。
また上記の運転効率優先モードを用いる場合において、冷却効率優先モードで第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2を変更する場合には、冷却効率優先モードにおける最終の第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2の一方の回転数を段階的に下げて、回転数比N1:N2を変更すればよい。図10は、第1のモータ11の回転数N1だけを変更して最高の運転効率になる回転数比を決定する場合に用いる運転効率優先モードのアルゴリズムを示すフローチャートである。図11は、第2のモータ19の回転数N2だけを変更して最高の運転効率になる回転数比を決定する場合に用いる運転効率優先モードのアルゴリズムを示すフローチャートである。図10に示したアルゴリズムにおいては、図9に示したアルゴリズムと同様のステップに、図9に付したステップ符号(ST)の数に100または200の数を加えたステップ符号を付してある。図11のアルゴリズムにおいては、図9に示したアルゴリズムと同様のステップに、図9に付したステップ符号(ST)の数に200の数を加えたステップ符号を付してある。図10のアルゴリズムでは、ステップST161において、ステップST5で決定された第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を固定しない点で、図9の例と異なる。また図11の例も、ステップST261でステップST5で決定された第1のモータの回転数N1と第2のモータの回転数N2との回転数比N1:N2を固定しない点で、図9の例と異なる。
図12は、別の運転効率優先モードを利用したアルゴリズムを示すフローチャートである。この運転効率優先モードでは、冷却性能を改善するのに大きな影響を与える第1のモータ11の回転数N1を中心にして制御する。この運転効率優先モードでは、まず第1及び第2のモータ11及び19のうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える第1のモータ11の回転数N1を、冷却対象29の温度Tが上がるまで冷却効率優先モードにおける変化率βよりも小さい所定の変化率ηで下げる(ステップST361)。そして冷却対象29の温度Tが上がる直前における第1のモータ11の回転数N1を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の第1のモータ11の定常回転数と定める(ステップST362、ST363)。その後、第1及び第2のモータ11及び19のうち回転したときに冷却性能を改善するのに影響が小さい第2のモータ19の回転数N2を冷却対象29の温度Tが上がるまで冷却効率優先モードにおける変化率βよりも小さい所定の変化率ηで下げる(ステップST364)。
そして冷却対象29の温度Tが上がる直前における第2のモータ19の回転数N2を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の第2のモータ19の定常回転数と定める(ステップST365、ST366)。なお運転効率を上げることができる第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を決定した後でもステップST367において、冷却対象29の温度Tを見ており、温度Tが基準温度Trを超えた場合には、図2のステップST5へ戻って、再度冷却効率優先モード及び運転効率優先モードに従って適切な回転数の決定動作が行われる。
また、図12に示す運転効率優先モードの代わりに図13に示す運転効率優先モードを用いてもよい。図13の運転効率優先モードでは、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える第1のモータ11の回転数N1を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなるまで冷却効率優先モードにおける変化率βよりも小さい所定の変化率ηで下げる(ステップST461)。冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなる直前における第1のモータ11の回転数N1を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の第1のモータ11の定常回転数と定める(ステップST462、ST4363)。そして、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなる直前における第2のモータ19の回転数N2を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の第2のモータ19の定常回転数と定める(ステップST465、ST466)。なお、図13の例におけるその他のステップは、図12の例と同じであるので、図12に示したステップの符号に400の数を加えた符号を図13のステップに付して説明を省略する。
なお、変化率ηを変える代わりに変化幅δを変えることができる。その場合は、第1及び第2のモータ11及び19のうち第2のモータ19の回転数N2を冷却対象29の温度Tが上がるまで冷却効率優先モードにおける変化幅γよりも小さい所定の変化幅δで下げればよい。
このように図12及び13の運転効率優先モードを採用すると、冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方のモータの回転数を先に下げるので、適正な回転数を決定するまでの時間を短縮することができる。またその後影響が少ない他方のモータの回転数を下げるので、回転数の微細な調整ができて、回転数の決定精度を高めることができる。
なお、上述した図12の運転効率優先モードの代わりに図13の運転効率優先モードを採用するのと同様に、図9に示す運転効率優先モードの代わりに図14の運転効率優先モードを採用することができる。図14の運転効率優先モードでは、ステップST562で所定期間tの経過後、ステップST563で冷却対象29の温度Tを測定する温度センサ31により検出した温度Tが所定の基準温度Trより高くなったか否か判定される。温度Tが所定の基準温度Trより高くなっている場合は、ステップST564へと進む。そして、ステップST567で検出温度Tが基準温度Tr以下である場合には、ステップST568でそのときの回転数N1及びN2を維持する(すなわち冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなる直前における第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の定常回転数と定める)。なお、図14の例におけるその他のステップは、図9の例と同じであるので、図9に示したステップの符号に500の数を加えた符号を図14のステップに付して説明を省略する。
また図9に示す運転効率優先モードの代わりに図14の運転効率優先モードを採用するのと同様に、特に図示しないが、図10及び11の運転効率優先モードにおいて、冷却対象29の温度Tを測定する温度センサ31により検出した温度Tが所定の基準温度Trより高くなったか否か判定し(ステップST163及びST263)、回転数N1及びN2を維持、すなわち冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなる直前における第1または第2のモータ11または19の回転数N1またはN2を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の第1及び第2のモータ11及び19の定常回転数と定めてもよい(ステップST168及びST268)。
図15は、システムインピーダンスを利用して、運転効率が高くなる第1のモータ11の回転数N1と第2のモータの回転数N2の適切な回転数比N1:N2を決定し、最初から好ましい回転数比で第1及び第2のモータの回転数N1及びN2を制御して、冷却対象29の温度Tを所定の基準温度Tr以下の温度になるように二重反転式軸流送風機1の第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御する場合に制御装置27内のマイクロコンピュータにインストールされるプログラムのアルゴリズムのフローチャートを示している。このプログラムを用いた制御を行うために、図1に示す第1及び第2の電流センサ37及び39と回転数を検出するためのホール素子41及び43が使用される。
具体的には、データ測定用に用意した二重反転式軸流送風機1の第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2をある比率で固定した状態で、風量−静圧特性を測定する。風量−静圧特性を測定する際には、負荷が変わるため、モータの回転数及び電流値も変わることになる。そこでそのときの第1のモータ11の回転数N1及び第2のモータ19の回転数N2の一方の回転数または第1のモータ11の回転数N1及び第2のモータ19の回転数N2の両回転数の合計回転数(|N1|+|N2|)の変化N、及び第1のモータ11の電流値I1及び第2のモータ19の電流値I2の一方の電流値または第1のモータ11の電流値I1及び第2のモータ19の電流値I2の両電流値の合計電流値(|I1|+|I2|)の変化Iを併せて測定して、これらを第1の基礎データとして用意する。次にデータ測定用の二重反転式軸流送風機1の第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2を変化させて、このときの風量−静圧特性を測定し、それぞれの回転数比での最高効率点を求める。そして測定した風量−静圧特性と第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2と最高効率点との関係を定めた第2の基礎データを用意する(図17参照)。
なお第1及び第2の基礎データは、制御装置27内のメモリに事前に記憶させておく。
まず図15のステップST101において、前述の第1及び第2の基礎データをメモリから入力する。そしてステップST102でタイマ時限の計数を開始する。このタイマ時限は、本例のシステムをリセットするまでの時間を計数するものである。次にステップST103で、制御対象とする二重反転式軸流送風機1を、冷却対象29を有するシステムに設置した状態において、第1の基礎データを測定したときと同じ回転数比で制御対象とする二重反転式軸流送風機1の第1及び第2のモータ11及び19を回転させる。第1のモータ11の回転数N1及び第2のモータ19の回転数N2の一方の回転数または両回転数の合計回転数N(以下単に回転数と言うことがある)並びに第1のモータ11の電流値及び第2のモータ19の電流値の一方の電流値または両電流値の合計電流値I(以下単に電流値と言うことがある)とを、図1の第1及び第2の電流センサ37及び39の出力とホール素子41及び43の出力に基づいて検出する(ステップST104)。そして図16に示すように、このときの第1及び第2のモータ11及び19の電流値I及び回転数Nと第1の基礎データとから、風量−静圧特性の0点と動作点OPとを通る二次曲線からなるシステムのシステムインピーダンスの曲線Zを求める(ステップST105)。
次にシステムインピーダンスの曲線Zと図17に示すような第2の基礎データとを対比して、第2の基礎データのデータ測定間隔が非常に小さい場合には、システムインピーダンスの曲線Zと最高効率点MPとが重なる回転数比[図17の例では、第1の基礎データを測定したときの回転数比(N1:N2)×0.6]を適切な回転数比として決定する(ステップST106の一部)。また第2の基礎データのデータ測定間隔が広い場合等には、システムインピーダンスの曲線Zと最高効率点MPとの重なりが発生しないことが多い。その場合には、システムインピーダンスの曲線Zと最高効率点MPとが最も近い回転数比を適切な回転数比として決定する(ステップST106の一部)。
そしてこのようにして決定した適切な回転数比を固定して、温度センサ31で測定した冷却対象29の温度Tを所定の基準温度Tr以下になるように所定の冷却モードで第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御する(ステップST107)。
システムインピーダンスが高い場合には、同じ風量であれば、冷却時間が長くなり、運転効率が悪くなることを意味する。例えば吸い込み開口部に異物が吸い込まれたり、吐き出し開口部が部分的に塞がれたりすると、システムインピーダンスが大きくなる。したがって運転中において、システムインピーダンスが大きくなった場合には、冷却対象29の温度Tが上昇することになる。本実施の形態では、システムインピーダンスを求めて、そのシステムインピーダンスにおける最適な運転効率が得られる好ましいまたは適切な回転数比N1:N2を決定し、その回転数比N1:N2を維持して第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を制御しながら冷却対象29を冷却する。そのため、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下になった時点で、運転効率も最適な状態になる。
ステップST107で、一度最適な回転数比と回転数が決まれば、以後それらの回転数を維持すればよい。しかし冷却対象29を有するシステムの外部状況が変わって、システムインピーダンスが変わることもある。そこで本実施の形態では、ステップST109においてタイマ時限の計数を完了すると、ステップST110でリセットをして、ステップST101へ戻る。このようにすればシステムのシステムインピーダンスの再決定と最適な回転数比の決定とを行うことができるので、システムインピーダンスが変わった場合でも、運転効率を好ましい状況に戻すことができる。なおステップST108で、冷却対象29の温度Tを監視しているため、何らかの理由で冷却対象29の温度Tが上昇した場合にもステップST110へと進んで、ステップST101から再度の制御が行われる。
なお第1の基礎データ及び第2の基礎データが精細なデータであれば、運転効率は最高状態になるが、データ測定間隔が広くなると、得られる運転効率は多少悪いものとなる。そこでこのような場合に対処するために、図18に示した別のプログラムのアルゴリズムでは、前述の運転効率優先モード(図9〜図14等)と同様の考え方で、ステップST208とステップST209との間にステップST289を入れて、第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を運転効率優先モードにより調整する。図18のフローチャートでは、図15のフローチャートと同様のステップには、図15のステップに付した符号に100の数を加えた数の符号を付して説明を省略する。
ステップST289では、例えば、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下になった後に、第1及び第2のモータ11及び19の一方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが上がるまで所定の冷却モードにおける回転数の変化率よりも小さい所定の変化率で下げる。そして冷却対象29の温度Tが上がる直前における一方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の一方のモータの定常回転数と定めればよい。その後、第1及び第2のモータのうち他方のモータの回転数を冷却対象29の温度Tが上がるまで所定の冷却モードの変化率よりも小さい所定の変化率で下げる。そして冷却対象29の温度Tが上がる直前における他方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の他方のモータの定常回転数と定める。なお、図18のステップのST289でも、図13と同様に、第1及び第2のモータ11及び19の一方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが基準温度Trより高くなるまで所定の冷却モードにおける回転数の変化率よりも小さい所定の変化率で下げ、冷却対象29の温度Tが基準温度Trより高くなる直前における一方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の一方のモータの定常回転数と定めることができる。そして、その後、第1及び第2のモータのうち他方のモータの回転数を冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなるまで所定の冷却モードの変化率よりも小さい所定の変化率で下げ、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Trより高くなる直前における他方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の他方のモータの定常回転数と定めることができる。
このようにすると先に決定した第1及び第2のモータ11及び19の回転数比N1:N2を若干変更して、より運転効率が高い状態で運転をすることができる。特に一方のモータとして、第1及び第2のモータ11及び19のうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える第1のモータ11を用いれば、さらに運転効率が高い状態で二重反転式軸流送風機1を運転することができる。
なおこのような運転効率優先モードに従った回転数の調整は、常に第1及び第2のモータ11及び19の回転数N1及びN2を変更することにより行う必要はない。例えば、第1及び第2のモータの一方のモータの回転数を冷却対象29の温度Tが上がるまで所定の冷却モードの変化率よりも小さい所定の変化率で下げてもよい。そして冷却対象29の温度Tが上がる直前における一方のモータの回転数を、冷却対象29の温度Tが所定の基準温度Tr以下である間の一方のモータの定常回転数と定めてもよい。
なお上記各フローチャートには記載していないが、第1及び第2のモータ11及び19の一方のモータが回転を停止したときには、アラーム発生するとともに、他方のモータの回転数を最大回転数まで増加させるようにしてもよい。このようにすると、アラームを聴いた使用者が適切な処置が行われるまで、可能な限り冷却運転をするので、冷却装置の使命を最大限果たすことができる。
また温度センサ31は、図1に示すように冷却対象29に接触した状態で設ける場合に限定されるものではなく、温度センサ31を冷却対象29から離して配置してもよい。また冷却対象がシステムの内部の空気の場合には、図1において符号31′で示した位置(ハウジング21の外部または内部)等に温度センサを設けてもよい。
本発明によれば、冷却対象の温度が高い場合には、二重反転式軸流送風機の消費電力を低減すること(運転効率)よりも冷却対象を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、第1及び第2のモータの回転数を制御するため、冷却対象を早期に所定の基準温度以下の温度まで冷却することができる。そして冷却対象が所定の基準温度以下の温度まで冷却された後は、二重反転式軸流送風機の消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、第1及び第2のモータの回転数を制御するので、冷却対象を冷却した後の電力の消費量を低減して、効率的な運転をすることができる効果が得られる。
またシステムインピーダンスを求めて、そのシステムインピーダンスにおける最適な運転効率が得られる好ましい回転数比を決定し、その好ましい回転数比を維持して第1及び第2のモータの回転数を制御しながら冷却対象を冷却すると、冷却対象の温度が所定の基準温度以下になった時点で、運転効率も最適な状態になるという利点が得られる。

Claims (27)

  1. 一方の端部に吸い込み開口部及び他方の端部に吐き出し開口部を有する風洞を備えたハウジングと、
    前記風洞内の前記吸い込み開口部に近い位置において回転する複数枚の第1のブレードを備えた第1のインペラと、
    軸線を中心にして前記第1のインペラを回転させる第1のモータと、
    前記風洞内の前記吐き出し開口部に近い位置において回転する複数枚の第2のブレードを備えた第2のインペラと、
    前記軸線を中心にして前記第2のインペラを前記第1のインペラの回転方向とは反対の回転方向に回転させる第2のモータとを備えた二重反転式軸流送風機を用いて、冷却対象の温度が所定の基準温度以下の温度になるように前記二重反転式軸流送風機の前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御する二重反転式軸流送風機の制御方法であり、
    停止状態にある前記第1のモータ及び前記第2のモータを所定の始動モードに従って始動し、
    その後、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度より高いときには、前記二重反転式軸流送風機の消費電力を低減することよりも、前記冷却対象を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御し、
    前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下であるときには、前記冷却対象の温度を前記所定の基準温度以下に維持して、しかも前記消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御し、
    前記冷却効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数N1と前記第2のモータの回転数N2との回転数比(N1:N2)を固定し、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下になるように前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を回転数の変化率を変えることにより制御し、
    前記運転効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数N1と前記第2のモータの回転数N2との回転数比(N1:N2)を固定し、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、前記冷却効率優先モードにおける前記変化率よりも小さい変化率で段階的に下げ、前記冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の定常回転数と定めることを特徴とする二重反転式軸流送風機の制御方法。
  2. 前記始動モードは、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、それぞれ目標回転数まで上昇させるように定められている請求項1に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  3. 前記始動モードは、起動後の所定の期間、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数をそれぞれ徐々にまたは段階的に上昇させるように定められている請求項1に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  4. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下であるか否かを、前記冷却対象が置かれている雰囲気中に配置した温度センサの出力に基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  5. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下であるか否かを、前記二重反転式軸流送風機に装備した温度センサの出力に基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  6. 一方の端部に吸い込み開口部及び他方の端部に吐き出し開口部を有する風洞を備えたハウジングと、
    前記風洞内の前記吸い込み開口部に近い位置において回転する複数枚の第1のブレードを備えた第1のインペラと、
    軸線を中心にして前記第1のインペラを回転させる第1のモータと、
    前記風洞内の前記吐き出し開口部に近い位置において回転する複数枚の第2のブレードを備えた第2のインペラと、
    前記軸線を中心にして前記第2のインペラを前記第1のインペラの回転方向とは反対の回転方向に回転させる第2のモータとを備えた二重反転式軸流送風機を用いて、冷却対象の温度が所定の基準温度以下の温度になるように前記二重反転式軸流送風機の前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御する二重反転式軸流送風機の制御方法であり、
    停止状態にある前記第1のモータ及び前記第2のモータを所定の始動モードに従って始動し、
    その後、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度より高いときには、前記二重反転式軸流送風機の消費電力を低減することよりも前記冷却対象を冷却することを優先するように予め定められた冷却効率優先モードに従って、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御し、
    前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下であるときには、前記冷却対象の温度を前記所定の基準温度以下に維持して、しかも前記消費電力を低減するように予め定められた運転効率優先モードに従って、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御することを特徴とする二重反転式軸流送風機の制御方法。
  7. 前記始動モードは、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、それぞれ目標回転数まで上昇させるように定められている請求項6に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  8. 前記始動モードは、起動後の所定の期間、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数をそれぞれ徐々にまたは段階的に上昇させるように定められている請求項6に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  9. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下であるか否かを、前記冷却対象が置かれている雰囲気中に配置した温度センサの出力に基づいて決定することを特徴とする請求項6に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  10. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下であるか否かを、前記二重反転式軸流送風機に装備した温度センサの出力に基づいて決定することを特徴とする請求項6に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  11. 前記冷却効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数N1と前記第2のモータの回転数N2との回転数比(N1:N2)を固定し、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下になるように前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を回転数の変化率を変えることにより制御することを特徴とする請求項6に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  12. 前記冷却効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数N1と前記第2のモータの回転数N2との回転数比(N1:N2)を変更して、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下になるように前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御することを特徴とする請求項6に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  13. 前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数をそれぞれ一定の変化幅で変化させる請求項12に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  14. 前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方の前記モータの回転数の変化幅が、他方の前記モータの回転数の変化幅よりも大きいことを特徴とする請求項13に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  15. 前記運転効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数N1と前記第2のモータの回転数N2との回転数比(N1:N2)を固定し、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、前記冷却効率優先モードにおける変化率よりも小さい変化率で段階的に下げ、前記冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の定常回転数と定めることを特徴とする請求項11に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  16. 前記運転効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは前記所定の基準温度より高くなるまで前記冷却効率優先モードにおける変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度より高くなる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記第1のモータ及び前記第2のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項11に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  17. 前記運転効率優先モードでは、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方の前記モータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで前記冷却効率優先モードにおける変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記一方のモータの定常回転数と定め、
    その後、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち他方の前記モータの回転数を前記冷却対象の温度が上がるまで前記冷却効率優先モードにおける前記変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前における前記他方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記他方のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項11に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  18. 前記運転効率優先モードでは、冷却効率優先モードにおける最終の前記第1のモータの回転数N1と前記第2のモータの回転数N2との回転数比(N1:N2)を固定し、前記冷却対象の温度が上がるまで前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を前記冷却効率優先モードにおける前記変化率よりも小さい所定の変化率で下げ、前記冷却対象の温度が上がる直前における前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の定常回転数と定めることを特徴とする請求項12に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  19. 前記運転効率優先モードでは、前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまたは前記所定の基準温度より高くなるまで前記冷却効率優先モードにおける変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度より高くなる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記第1のモータ及び前記第2のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項12に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  20. 前記運転効率優先モードでは、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方の前記モータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまで前記冷却効率優先モードにおける変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記一方のモータの定常回転数と定め、
    その後、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち他方の前記モータの回転数を前記冷却対象の温度が上がるまで前記冷却効率優先モードにおける前記変化幅または変化率よりも小さい所定の変化幅または変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前における前記他方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記他方のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項12に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  21. 一方の端部に吸い込み開口部及び他方の端部に吐き出し開口部を有する風洞を備えたハウジングと、
    前記風洞内の前記吸い込み開口部に近い位置において回転する複数枚の第1のブレードを備えた第1のインペラと、
    軸線を中心にして前記第1のインペラを回転させる第1のモータと、
    前記風洞内の前記吐き出し開口部に近い位置において回転する複数枚の第2のブレードを備えた第2のインペラと、
    前記軸線を中心にして前記第2のインペラを前記第1のインペラの回転方向とは反対の回転方向に回転させる第2のモータとを備えた二重反転式軸流送風機を用いて冷却対象の温度が所定の基準温度以下の温度になるように前記二重反転式軸流送風機の前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御する二重反転式軸流送風機の制御方法であり、
    データ測定用に用意した前記二重反転式軸流送風機の前記第1のモータの回転数と前記第2のモータの回転数との回転数比をある比率で固定した状態で、風量−静圧特性を測定し、併せて前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数の一方の回転数または第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数の両回転数の合計回転数の変化と前記第1のモータの電流値及び前記第2のモータの電流値の一方の電流値または前記第1のモータの電流値及び前記第2のモータの電流値の両電流値の合計電流値の変化とを測定し、測定結果を第1の基礎データとして用意し、
    また、前記第1のモータの回転数と前記第2のモータの回転数との前記回転数比を複数設定し、各回転数比における風量−静圧特性をそれぞれ測定し、前記各回転数比での最高効率点を求め、測定した前記風量−静圧特性と前記回転数比と前記最高効率点との関係を定めた第2の基礎データを用意し、
    制御対象とする前記二重反転式軸流送風機を、前記冷却対象を有するシステムに設置して、前記第1の基礎データを測定したときと同じ回転数比で前記制御対象とする前記二重反転式軸流送風機の前記第1のモータ及び前記第2のモータを回転させ、このときの前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数の一方の回転数または第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数の両回転数の合計回転数並びに前記第1のモータの電流値及び前記第2のモータの電流値の一方の電流値または前記第1のモータの電流値及び前記第2のモータの電流値の両電流値の合計電流値と前記第1の基礎データとから、前記風量−静圧特性の0点と動作点とを通る二次曲線からなる前記システムのシステムインピーダンスの曲線を求め、
    前記システムインピーダンスの曲線と第2の基礎データとを対比して、前記システムインピーダンスの曲線と前記最高効率点が重なる回転数比を適切な回転数比として決定するか、または前記システムインピーダンスの曲線と前記最高効率点とが最も近い回転数比を適切な回転数比として決定し、決定した前記適切な回転数比を固定して、前記冷却対象の温度を前記所定の基準温度以下になるように所定の冷却モードで前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数を制御することを特徴とする二重反転式軸流送風機の制御方法。
  22. 前記システムを定期的にリセットして、前記システムのシステムインピーダンスの再決定と前記最適な回転数比の決定とを行うことを特徴とする請求項21に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  23. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下になった後、前記第1のモータ及び前記第2のモータの一方の前記モータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは前記所定の基準温度より高くなるまで前記所定の冷却モードにおける回転数の変化率よりも小さい所定の変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または前記所定の基準温度より高くなる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記一方のモータの定常回転数と定め、
    その後、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち他方の前記モータの回転数を前記冷却対象の温度が上がるまでまたは前記所定の基準温度より高くなるまで前記所定の変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または前記所定の基準温度より高くなる直前における前記他方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記他方のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項21に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  24. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下になった後、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち、回転したときに冷却性能を改善するのに大きな影響を与える一方の前記モータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは前記所定の基準温度より高くなるまで前記所定の冷却モードにおける回転数の変化率よりも小さい所定の変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または前記所定の基準温度より高くなる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記一方のモータの定常回転数と定め、
    その後、前記第1のモータ及び前記第2のモータのうち他方の前記モータの回転数を前記冷却対象の温度が上がるまでまたは前記所定の基準温度より高くなるまで前記所定の変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または前記所定の基準温度より高くなる直前における前記他方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記他方のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項21に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  25. 前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下になった後、前記第1のモータ及び前記第2のモータの一方の前記モータの回転数を、前記冷却対象の温度が上がるまでまたは所定の基準温度より高くなるまで前記所定の冷却モードにおける回転数の変化率よりも小さい所定の変化率で下げ、
    前記冷却対象の温度が上がる直前または所定の基準温度より高くなる直前における前記一方のモータの回転数を、前記冷却対象の温度が前記所定の基準温度以下である間の前記一方のモータの定常回転数と定めることを特徴とする請求項21に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  26. 前記第1のモータの回転数及び前記第2のモータの回転数が、各モータに予め定められている最大回転数に達するとアラームを出力することを特徴とする請求項1,6または21に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
  27. 前記第1のモータ及び前記第2のモータの一方のモータが回転を停止したときには、アラームが発生するとともに、他方のモータの回転数を最大回転数まで増加させることを特徴とする請求項1,6または21に記載の二重反転式軸流送風機の制御方法。
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