JP2001050599A - ファン速度空冷凝縮器を高機能制御する装置および方法 - Google Patents

ファン速度空冷凝縮器を高機能制御する装置および方法

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ジョン イー． シーム，
Jonathan D West
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ビル空調システムに利用される冷
却装置を制御する装置に関し、特に、空調システムの凝
縮器コイルに空気を通過させるファンの速度を制御する
方法に関する。 【解決手段】 冷却システム（１０）は冷却剤を蒸発器
（１７）と凝縮器（１６）間のループに強制的に流す圧
縮機（１２）を有する。本発明の方法により，凝縮器フ
ァン（１６）の速度を凝縮器温度に応答して制御する。
第１の制御状態において、ファン（１６）の速度は凝縮
器温度により変化する。第２の状態において、ファン
（１６）は凝縮器温度に応答して変化する負荷サイクル
を有するパルス幅変調信号によりオンオフする。凝縮器
温度が所望の値以下であり、ファン（１６）が所定期間
最小の可能速度で動作するとき、第１状態から第２状態
への遷移が生じる。負荷サイクルが所定の期間１００％
であり、凝縮器温度が所望値以上であるとき、第２状態
から第１状態への遷移が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ビル空調
システムに利用される冷却装置を制御する装置に関し、
特に、空調システムの凝縮器コイルに空気を通過させる
ファン（送風機）の速度を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】１年のより暖かい数月では、ビル内の環
境は空調システムにより所望の温度に維持される。さら
に、開放できない窓を有するビルでは、ビル内の熱源か
らの熱を放散するために外気が比較的冷たくても、空調
システムを運転する場合がある。
【０００３】図１はビルからの熱を転送するために冷却
剤がビル内外に設置された１対の熱交換機の間で循環す
る冷却システム１０の構成部を例示している。冷却剤は
高温、高圧の蒸気相状態で圧縮機１２に存在し、空冷凝
縮器１４の配管を流れる。空気はファン１６により凝縮
器の配管に強制送風され、熱を冷却剤から外部環境に排
出する。熱が除去されると共に、冷却剤は適度な温度で
高圧な液相で凝縮される。
【０００４】液相冷却剤はより低温低圧の液および蒸気
混合相に冷却剤を変換させる圧力低下に作用させる膨張
装置１５を通過する。この液／蒸気混合物は別のファン
１８により蒸発器に強制送風される内気により冷却剤を
蒸発されるビル内の蒸発器１７に流れる。熱は空気の流
れで除去され、ビルの内部を冷却する。冷却剤は比較的
低圧の蒸気相で蒸発器１７を去り、冷却サイクルを反復
する圧縮機１２の入力部に戻る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】もし凝縮器に対する空
気流が不足すると、不十分な熱量しか凝縮器１４を流れ
る冷却剤から除去されない。そうなると、圧力が上昇し
すぎ、システムに障害を与える。外気が低すぎると、凝
縮器の圧力は蒸発器の配管の外表面に霜を発生している
蒸発器１７に供給される液冷却剤をかなり減少させる可
能性がある。
【０００６】これらの有害な条件の発生を防止するため
に、強制空冷凝縮器用の圧力に基づく制御の種々の方法
が開発されている。この目的のために、圧力センサーが
凝縮器の設けられ、測定された圧力が制御装置により最
大受容可能絶対値と比較される。もし測定された圧力が
最大値を超えると、制御装置は圧縮機を遮断する。
【０００７】クロロフルオロカーボン化合物に関する環
境に対する関心に答えて新しい冷却剤が開発された。し
かしながら、より”環境に優しい”新しい冷却剤は冷却
システムをクロロフルオロカーボン冷却剤を使用するシ
ステムより高い圧力で運用することを求めている。従っ
て、より新しい冷却システムは冷却剤を運ぶ配管の接続
部で漏れやすい傾向にある。そこで、できるだけ多くの
接続部をなくすことが望まれる。
【０００８】圧力センサーは冷却システムの配管に対し
て物理的な接続を必要とするので、圧力より温度に基づ
くシステム制御が考慮されている。このようなシステム
では凝縮器の配管の外部表面に温度センサー類を設けて
いる。しかしながら、温度に基づく制御はシステムの変
化に対する応答が遅くなる。配管はまず冷却剤に応答し
て温度を変化させねばならず、その後センサーはその温
度変化に対して応答しなければならない。したがって、
システムは、温度センサーが状況の指示を与える以前の
ある期間、潜在的に損傷を与えるモードで動作する可能
性がある。
【０００９】本発明の目的は上述した問題点を解消する
ファン速度制御装置および方法を提供することにある。
本発明の目的はビル空調システムに利用される冷却装置
を制御するファン速度制御装置および空調システムの凝
縮器コイルに空気を通過させるファンの速度を制御する
方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、冷却シ
ステムの凝縮器ファンは速度を制御され、ファンにより
発生する風は凝縮器の周囲温度に比例する。この制御は
温度測定値を出力するために凝縮器の温度を検出する工
程を含んでいる。
【００１１】この制御方法はファン速度が温度測定値と
温度設定値との比較に応答して変化する第１状態を有す
る。例えば、温度測定値が温度設定値より高いと、ファ
ン速度を増加させ、凝縮器により多くの風量を当て、冷
却剤の温度を下げる。同様に、温度測定値が温度設定値
より低いと、ファン速度を低下させ、冷却剤の温度を上
げる必要がある。
【００１２】ファン速度制御はファンが任意の比較的遅
い速度（最小可能定速度）で動作し、温度測定値が温度
設定値以下である場合に利用される第２の状態を有す
る。この場合、凝縮器の温度を上昇させるために風量を
減らすことが必要であるが、ファンはより低速で回転で
きないかもしれない。第２の状態において、ファンはコ
イルに対して一気に風を送るために間欠的にオンオフさ
れ、全風量を減少させる。ファンは温度測定値に応答し
て変化する負荷サイクルを有するパルス幅変調信号によ
り制御される。
【００１３】第１所定条件が生じると、第１状態から第
２状態に遷移する。例えば、この条件はファンが所定期
間最小の可能速度で動作し、同時に温度測定値が温度設
定値以下である場合であるかもしれない。ファンの負荷
サイクルが１００％で、温度測定値が温度設定値以上で
あるような第２の所定条件が発生すると、第２状態から
第１状態への遷移が生じる。
【００１４】本発明の他の態様は冷却システムがウオー
ムアップしている期間に制御が構成される独特の始動状
態である。このウオームアップは凝縮器が設置される環
境の周囲温度に依存して変化する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、冷却システム
１０は、すでに説明したように、凝縮器１４の配管の外
装に取り付けられた温度センサー１９を追加することに
より改善された。温度センサー１９は配管温度に対応す
る電気信号を発生する。温度センサー１９からの信号は
圧縮機１２がスイッチオンされたことを示す別の入力信
号を受信するファン速度制御装置２０に入力される。制
御装置２０はファンの回転速度および凝縮器１４に流れ
る風量を決定するファン１６のモータに印加される電気
を制御する。
【００１６】ファン速度制御装置２０の詳細は図２に示
される。ファン速度用の別の制御装置が図示されている
が、ファン速度制御は圧縮機を動作させる中央制御装置
により実施されることを理解すべきである。制御装置２
０はマイクロコンピュータにより実行されるプログラム
とデータを蓄積するメモリ２４に一組のバス２３を介し
て接続されたマイクロコンピュータ２２の近傍に配置さ
れる。バス２３は入力回路２６と出力回路２８をマイク
ロコンピュータ２２に接続する。入力回路２６は温度セ
ンサー１９と圧縮機１２からの信号を受信する。出力回
路２８はファンの動作状態を示す装置に信号を出力す
る。モータ駆動回路２９はマイクロコンピュータ２２か
らの信号に応答してファン１６のモータに印加される電
気を制御する。
【００１７】冷却システムを正しく機能させるために、
凝縮圧力と温度がある限界値内に維持されなければなら
ない。ファン速度制御装置２０は、温度を限界値内に維
持するために、状態マシーン制御アルゴリズムを実行す
るソフトウエアを実行する。図３は空冷凝縮器のファン
速度の高機能制御のための状態図を示している。４つの
状態があり、始動状態は凝縮器の温度設定値からの偏差
が小さい間ファンを始動するために使用される高機能手
順である。状態１において、パターン認識適応制御装置
（ＰＡＣ）はファン速度を変化させることにより凝縮器
温度を設定値に維持する比例積分（ＰＩ）制御装置を調
整する。具体的には、ファン速度はファンモータに印加
される電気を制御することにより変化する。第２状態に
おいて、パルス幅変調出力を有するＰＩ制御装置は凝縮
器の風量を変化させるためにファンを周期的にスイッチ
オンオフする。状態２の制御装置利得および積分時間は
状態１のパラメータの値で決定される。最終の遮断状態
は状態マシーン動作のための終了手順を提供し、制御装
置が始動される次の時間変数を蓄積中、ファン速度を零
に設定する。
【００１８】圧縮機１２が始動するとき、信号が図２に
示されるファン速度制御装置２０の入力回路２６に入力
される。すると、マイクロコンピュータ２２は状態マシ
ーン制御プログラムの実行を開始し、ファン動作初期化
するために始動状態に入る。このとき、ソフトウエアに
より実行されるウオームアップタイマーと始動タイマー
が活性化される。始動状態は、図４に示されるように、
３つのサブ状態Ａ，ＢおよびＣを有する。温度センサー
１９からの出力は凝縮器温度がセンサーの較正範囲内に
ある場合は信頼できる。もし測定された凝縮器温度
（Ｔ）が最小の信頼できる温度測定値（Ｔｍｉｎ）以上
であれば、制御は圧縮器のウオームアップが生じるとサ
ブ状態Ａに進む。そうでなければ、制御は冷却始動サブ
状態Ｂに進む。
【００１９】サブ状態Ａに進むと、制御出力変数Ｕｓｔ
ａｒｔはメモリーに蓄積され、状態１のシステムの前回
の動作中に決定される平均出力値（ｕ）に等しく設定さ
れる。この平均出力値は最大ファン速度のパーセンテー
ジで示される。デフォルト出力値が制御装置を始めに始
動する場合に利用される。制御出力変数Ｕｓｔａｒｔは
モータドライブ２９が以下の式に従って凝縮器ファン１
６に適用される電圧を決定する。
【数１】 ここで、Vminはモータの受け入れ可能な動作のための最
小電圧であり、Vmaxはモータ動作のための最大電圧であ
り、ustartは高機能始動状態における制御器出力であ
る。
【００２０】もしセンサー１９による凝縮器温度が所定
の温度設定値を超えると（例えば、Ｔ＞Ｔｓｅｔ）、制
御がサブ状態Ａから状態１に進む。この遷移は典型的に
はビルの外が比較的暑い場合に生じる。そうでなけれ
ば、制御はウオームアップタイマーが終了するまでサブ
状態Ａに留まる。例えば、ウオームアップタイマーが３
０秒に初期設定されると、時間が満了になると制御がサ
ブ状態Ｃに進む。
【００２１】図４を参照すると、始動状態に入ると、制
御はもし検出温度が温度センサー１９の較正範囲の最小
温度Ｔｍｉｎ以下またはそれに等しければサブ状態Ｂに
進む。そのとき、始動状態の制御器出力Ｕｓｔａｒｔは
式（１）に適用されたとき安全モータ動作のための最小
電圧Ｖｍｉｎを発生するモータドライバ２９からの出力
を発生する零％に設定される。ファン１６は最低の可能
定速度で回転する。この動作状態は、冷却システム１０
が長期間スイッチオフであり、センサー１９の温度範囲
以下である比較的冷たい周辺温度になると生じる。
【００２２】サブ状態Ｂからサブ状態Ｃへの遷移はマイ
クロコンピュータ２２がセンサー１９からの最小の信頼
できる温度Ｔｍｉｎ以上である凝縮器温度の５つの連続
サンプルを読んだ後生じる。この遷移で、始動時の制御
装置出力（Ｔｍｉｎ）は状態１で前回決定されメモリー
に記録された平均制御装置出力（ｕ）に等しく設定され
る。しかしながら、ビルの外が非常に寒いとき、凝縮器
温度は、サブ状態Ｃに移ることなく、最小の信頼できる
センサー温度Ｔｍｉｎ以下に維持される。最終的には、
始動タイマーは時間切れになり、サブ状態Ｂからサブ状
態１への遷移および制御になる。
【００２３】サブ状態Ｃにおいて、制御装置出力は状態
１で前もって決定された平均制御装置出力に等しく設定
される。ファン１６のモータに対する電圧出力は式
（１）により決定される。サブ状態Ｂからサブ状態１へ
の遷移は３条件 ――（１）凝縮器１４の温度が温度設
定点Ｔｓｅｔ以上である、（２）始動タイマーが時間切
れになる、または（３）凝縮器温度測定値の勾配が零
（ｄＴ／ｄｔ＝０）以下、例えば、温度か下降している
―― を満足すると生じる。凝縮器温度はビルの外が
比較的暑いと温度設定値以上になる。第２の条件は通常
の外気温度で生じ、第３条件は外気が比較的冷たいとき
生じる。
【００２４】図５を参照すると、冷却しシステム１０が
遮断されると、冷却剤の温度が周囲温度に対して下降し
する。システムが再始動されると、冷却剤温度は周囲温
度の関数である割合で上昇し始める。すなわち、周囲温
度がより暖かくなると、冷却剤温度上昇が早くなる。こ
のように、サブ状態Ｃにおいて、冷却剤温度がグラフの
ポイント３０で生じるように温度設定値Ｔｓｅｔ以上に
増加するかどうかを判断される。
【００２５】周囲温度がより低いと、冷却剤は温度設定
点Ｔｓｅｔに向かって上昇し、グラフの領域３２の負の
曲線勾配により示されるように降下し始める。凝縮器温
度ｄＴ／ｄｔの勾配は以下の式に従って７つの凝縮器温
度のサンプルを使用して判断される。
【数２】 ここで、Ｔｔ−ｎは最新のサンプルＴｔ以前のｎ時間間
隔での凝縮器温度であり、ｈはサンプル期間である。マ
イクロコンピュータ２２は一定の間隔で温度センサー１
９からの信号をサンプルし、凝縮器温度を定期的にサン
プリングする。式（２）は、Ｓｈａｕｍのアウトライン
シリーズ（Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｓｅｒｉｅｓ）の著者フラ
ンシスコシェイド（Ｆｒａｎｃｉｓ Ｓｃｈｅｉｄ）
の”数値解析の理論と問題”（第２版、１９８８、Ｍｃ
Ｇｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｎｅ
ｗ Ｙｏｒｋ）により示されるような、７つのサンプル
点を２次関数に適合させることに基づいている。式
（２）に必要な７つのサンプル値を得る前に、勾配概算
値が１に設定される。
【００２６】第３システム始動条件において、冷却剤の
温度は極めて緩慢に上昇し、常に図５のグラフの領域３
４に示される正の勾配を有する。凝縮器温度の上昇が非
常に緩慢であるので、始動タイマーは、温度設定値Ｔｓ
ｅｔを越える温度でなくまた下方に曲がることなく、時
刻Ｔｓｕで時間切れになる。時刻Ｔｓｕでの始動タイマ
ーの経過はサブ状態Ｃから状態１への遷移を生じる。
【００２７】状態１において、ファン速度制御装置２０
はパターン認識適応制御装置（ＰＡＣ）で調整される比
例積分（ＰＩ）制御装置として構成される。この型の制
御装置は米国特許第５，３５５，３０５号に記載されて
いる。
【００２８】図６を参照すると、状態１のファン速度制
御装置２０は温度設定値を受信し、入力データをＰＡＣ
およびＰＩ制御を実行する制御プロセス４０に適用す
る。この制御プロセス４０からの出力は出力パラメー
タ、この場合、ファン速度の０％と１００％間のパーセ
ンテージを示す数値ｕｔである。
【００２９】マイクロコンピュータ２２により実行され
るソフトウエアで実行されるパターン認識適応制御装置
は温度設定値と計測された凝縮器温度間の積分絶対誤差
を最小にするためにＰＩ制御アルゴリズムの比例利得と
積分時間パラメータを調整する。ＰＡＣは凝縮器温度を
代表するサンプル信号を受信し、このサンプル信号に基
づいて平滑信号を決定する。制御装置は湿度を与える要
素と閉ループ応答時間により平滑信号の外乱を特徴付け
る。十分な負荷外乱または温度設定値変化が生じると、
制御装置は湿度を与える要素に基づいて最適な利得をさ
らに応答時間に基づいて最適な積分時間を推定する。推
定された最適利得と積分時間は比例積分制御の種々のパ
ラメータが設定される新しい利得と新しい積分時間値を
決定するために使用される。
【００３０】ＰＡＣ／ＰＩ制御プロセス４０の出力ｕｔ
は出力値の指数的に重み付けされた移動平均（ＥＷＭ
Ａ）を引き出すプロセスブロック４４に適応される。Ｅ
ＷＭＡプロセス４４は以下の式から制御装置出力の長期
間の平均を決定する。
【数３】 ここで、ｕｔは時刻ｔのＰＡＣ／ＰＩ制御プロセス４０
の指数的に重み付けされた移動平均であり、ｕｔ−１は
サンプル時間ｔ―１の制御プロセス出力の平均であり、
ｕｔは時刻ｔの制御プロセス出力であり、λは指数平滑
定数である。指数平滑定数は以下の式から決定される。
【数４】 例えば、λが０．００１であると、ｎｈは５秒である。
最初の１／λサンプルで、ＥＷＭＡは以下の式から得ら
れる。
【数５】 ここで、ｒはサンプル数の運行指数である。この平均ｕ
ｔはメモリー２４の不揮発領域に蓄積される。これはフ
ァン１６を初期制御するために始動中利用される平均値
である。
【００３１】制御プロセス４０の出力ｕｔは出力を最小
および最大定ファン速度の電圧に対応するＶｍｉｎとＶ
ｍａｘ間の値を有する電圧信号Ｖｍｏｔｏｒに変換する
期間プロセス４２に適用される。
【００３２】出力電圧信号Ｖｍｏｔｏｒは以下の式によ
り得られる。
【数６】 ここで、ｕはＰＡＣおよびＰＩ制御プロセス４０からの
出力であり、０％と１００％の間の値を有する。
【００３３】モータドライブ回路２９内のデジタルアナ
ログ（Ｄ／Ａ）変換器３６は凝縮器ファン１６を駆動す
るための所望の電圧レベルを発生する。ファンは凝縮器
１４の配管を強制空冷し、冷却剤を凝結させる。温度セ
ンサー１９は凝縮器温度Ｔを検出し、ファン速度制御装
置２０の入力部に入力される温度を代表する信号を発生
する。
【００３４】アナログフィルタは信号サンプルから別名
（エイリアス）を除去するために温度信号Ｔを低域フィ
ルターにかける。入力回路２６のアナログデジタル（Ａ
／Ｄ）変換器５０は温度信号をｈ秒毎に、例えば、１秒
毎に信号サンプルにデジタル化する。ソフトウエアで実
行されるノイズスパイクフィルタ５２は凝縮器温度信号
のはずれ値を除去し、ソフトウエア実行デジタルフィル
タ４５はｎｈ周期（ｎは正の整数）でブロック５２のデ
ジタル信号をサンプルする前にエイリアスを除去する。
【００３５】図３を参照すると、ファン制御の平滑な切
り替えが状態１に入るときおよびＰＩ制御装置を始動す
るときに望まれる。遷移が状態１の始動状態から生じる
とき平滑な切り替えを達成するために、ＰＡＣ／ＰＩプ
ロセス４０から初期出力値が始動状態の最終の出力値に
等しく設定される。もし遷移が状態２から状態１に生じ
る場合、状態１のＰＡＣ／ＰＩプロセス４０からの初期
出力値は０％である。
【００３６】圧縮機１２がスイッチオフされると、状態
１から遮断状態への遷移が生じる。遮断状態において、
動作値が凝縮器ファン１６を再始動するとき使用するた
めに蓄積される。
【００３７】制御器出力ｕｔが所定の秒数（Ｘ）（例え
ば、Ｘ＝６０）間０％に維持され、凝縮器温度Ｔが設定
点Ｔｓｅｔ以下であると、制御により状態１から状態２
に遷移する。この場合、ファン１６は、冷却剤温度が十
分に上昇することなく、延長期間最小の一定の速度で動
作している。冷却剤の冷却を減らすために凝縮器コイル
１４対する風量を減少させ、その温度を上昇させること
が望ましい。しかしながら、状態１は常にファンを最小
の可能な定速度に維持しており、速度をさらに落とすこ
とができない。凝縮器１４に流れる風量を減少させ、冷
却剤温度を上昇させるためにパルス幅変調を使用してフ
ァンが周期的に間欠的にオンオフされる状態２に対して
遷移が生じなければならない。
【００３８】第２状態において、マイクロコンピュータ
２２は温度設定値Ｔｓｅｔおよびサンプリングされた温
度信号Ｔから出力制御信号を決定する比例積分制御アル
ゴリズムを実行する。制御アルゴリズムは図７に示さ
れ、制御装置利得は以下の式から決定される。
【数７】 ここで、Ｋ２は状態２の制御装置利得であり、Ｋ３は状
態３の制御装置利得である。パターン認識適応制御装置
が状態１の適切な制御装置利得を決定し、状態２の積分
時間は状態２に入ると制御のこぶ無し切り替えを提供す
る状態１の積分時間に等しく設定される。図３に示され
るように、ＰＩ出力Ｕｐｗｍはファン１６の最小定速度
に等しい１００％に設定される。
【００３９】Ｐ制御アルゴリズム６０は出力パラメータ
の０％と１００％の間のパーセンテージを示す出力信号
ｕを発生する。出力信号ｕは、パーセンテージを最小の
ファン速度用の電圧である零またはＶｍｉｎの数値を有
するパルス信号に変換するパルス幅変調（ＰＷＭ）ブロ
ック６２に印加される。パルス信号はＰＩ制御プロセス
６０から出力信号ｕにより示されるパーセンテージに相
当する可変負荷サイクルを有する。
【００４０】ＰＷＭブロック６２は以下の式に従ってパ
ルスの期間ｔｐｕｌｓｅを決定する。
【数８】 ここで、ｕはＰＩ制御装置の出力であり、ｔｃｙｃｌｅ
は連続する始動パルス間の時間である。例えば、ｔ
ｃｙｃｌｅは３０秒である。
【００４１】このデジタル出力がモータドライバ２９の
一部であるＤ／Ａ変換器６４でアナログ電圧に変換さ
れ、ファン１６のモータに印加される出力電圧を発生す
る。ファンの動きはセンサー１９により検出される凝縮
器温度Ｔに影響する凝縮器１４に対する風量を発生す
る。センサー信号はサンプル期間ｈでアナログデジタル
変換器６８によりデジタル化された出力を有するアナロ
グフィルタ６６に印加される。デジタル信号は状態１の
ＰＡＣ／ＰＩ制御用のソフトウエア成分に類似するノイ
ズスパイクフィルタ７０とデジタルフィルタ７２により
処理される。フィルタ信号は制御処理６０のＰＩアルゴ
リズムに適用されるサンプルを発生するため期間ｎｈで
ブロック７４でサンプルされる。
【００４２】凝縮器温度Ｔが温度設定値Ｔｓｅｔ以上に
維持される限り、制御装置の出力が所定の秒数（Ｘ）
（例えば、Ｘ＝６０）間１００％出力に留まると、制御
装置２０の動作は状態２から状態１に遷移する。遷移が
生じると、状態２のＰＩ制御装置が１００％負荷サイク
ルモードのファンを、その状態で達成可能な最速で、延
長された期間動作させていたことになる。冷却剤温度は
所定の設定値を超える。これはファン速度のアナログ変
化が状態１で利用できることを意味している。圧縮機１
２が状態２で動作中スイッチオフされると、状態２から
直接遮断状態への推移が生じる。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から、本発明によれば、例え
ば、ビル空調システムに利用される冷却装置を制御で
き、特に、空調システムの凝縮器コイルに空気を通過さ
せるファンの速度を制御する方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による冷却システムの概略図であ
る。
【図２】図２は図１の凝縮器ファンの速度を制御するフ
ァン速度制御装置のブロック図である。
【図３】図３は制御装置により実行される凝縮器ファン
制御の４つの状態図である。
【図４】図４は第１制御状態のサブ状態を示す図であ
る。
【図５】図５はファン速度制御装置の始動中における凝
縮器の温度変化を示すグラフである。
【図６】図６は第２の状態における制御装置の動作を示
す制御図である。
【図７】図７は始動状態における制御装置の動作を示す
制御図である。
【符号の説明】
１２ 圧縮器 １４ 凝縮器 １５ 膨張装置 １６ ファン １９ 温度センサー ２０ ファン速度制御装置 ２２ マイクロコンピュータ ２３ バス ２４ メモリー ２６ 入力回路 ２８ 出力回路 ２９ モータドライブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598147400 49200 Ｈａｌｙａｒｄ Ｄｒｉｖｅ Ｐ ｌｙｍｏｕｔｈ， ＭＩ 48170 Ｕｎｉ ｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉ ｃａ (72)発明者 ウェスト， ジョナサン ディー. アメリカ合衆国 53223 ウィスコンシン 州 ブラウン ディアー， エヌ． 51番 ストリート 8107 (72)発明者 ヒュイズマン， ウィリエム オランダ国 ヴェーンウーデン， ニュー ウェヴェッグ 39

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却システム（１０）の凝縮器（１４）
    に空気を通過させるファン（１６）を動作する方法にお
    いて、 温度測定値を出力するために凝縮器（１４）の温度を検
    出する工程と、 前記ファンの速度が温度設定値と前記温度測定値の比較
    に応答して変化する第１の動作状態で前記ファン（１
    ６）を動作させる工程と、 前記ファンが間欠的にオンオフし、動作の負荷サイクル
    を決定する第２の動作状態で前記ファン（１６）を動作
    させる工程と、 第１の遷移条件が発生すると、遷移を第１状態から第２
    状態にする工程と、 第２の遷移条件が発生すると、遷移を第２状態から第１
    状態にする工程を有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第１遷移条件は前記ファン（１６）
    が所定期間所定の速度レベル以下で動作した場合に生じ
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１遷移条件は前記ファン（１６）
    が所定期間所定の速度レベル以下で動作し、温度測定値
    が温度設定値以下である場合に生じることを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第２遷移条件は負荷サイクルが所定
    期間所定値以上である場合に生じることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記所定値が１００％であることを特徴
    とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２遷移条件は負荷サイクルが所定
    期間所定値以上であり、温度設定値が温度設定値以上で
    ある場合生じることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第１状態から前記第２状態に遷移さ
    せる工程がファンの負荷サイクルを１００％に初期設定
    することを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 遷移を前記第２状態から前記第１状態に
    遷移させる工程がファンの動作可能な最小速度で前記フ
    ァン（１６）を初期動作させることを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記第２状態で、ファン（１６）がファ
    ンの動作可能な最小速度で動作することを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 第１の動作状態でファン（１６）を動
    作させる工程が比例積分制御を採用していることを特徴
    とする請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記比例積分制御がパターン認識適応
    制御アルゴリズムを使用して調整されることを特徴とす
    る請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 第２の動作状態でファン（１６）を動
    作させる工程が比例積分制御を採用していることを特徴
    とする請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 第２の動作状態でファン（１６）を動
    作させる工程が利得パラメータと積分時間がパターン認
    識適応制御アルゴリズムに応答して決定される比例積分
    制御を採用していることを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記冷却システム（１０）を始動する
    とき、第１サブ状態、第２サブ状態、第３サブ状態を有
    する始動状態で前記ファン（１６）を動作させる工程
    と、 前記温度測定値が始動時所定の温度以上であるとき、フ
    ァン（１６）が第１状態の前回の動作から決定される所
    定の速度で動作する前記第１サブ状態で動作する工程
    と、 前記温度測定値が始動時所定の温度以下であるとき、フ
    ァン（１６）が所定の速度で動作する前記第２サブ状態
    で動作する工程と、 ウオームアップ期間後前記第１サブ状態から前記第３サ
    ブ状態に遷移する工程と、 第３遷移条件発生時、を第２サブ状態から第３サブ状態
    と第１サブ状態の一つに遷移する工程と、 前記ファン（１６）が前記第１状態の前回の動作から決
    定された速度で動作する前記第３サブ状態で動作する工
    程と、 第４遷移条件の発生時、第３サブ状態から第１状態に遷
    移する工程をさらに有することを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 さらにファン（１６）の平均速度を得
    る第１状態で動作中、前記平均速度は第１サブ状態で実
    施された所定の速度であることを特徴とする請求項１４
    記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記ファン（１６）の平均速度を得る
    工程が指数的に重み付けされた移動平均を利用すること
    を特徴とする請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記所定の速度はファン（１６）が動
    作可能な最小速度であることを特徴とする請求項１４記
    載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第２サブ状態から遷移する工程が
    温度測定値がある期間所定の温度以上であると第３サブ
    状態で生じ、始動期間後第１状態で生じることを特徴と
    する請求項１４記載の方法。
  19. 【請求項１９】 第４遷移条件が、始動期間始動状態に
    ある動作と、温度測定値が温度設定値以上であること、
    温度測定値の負の変化率からなるグループから選択され
    ることを特徴とする請求項１４記載の方法。
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