JP2014152680A - 電気機器用ファン、電気機器用ファンの制御方法、及び電気機器用ファンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンの固体差によるばらつきにより、最初から回転数が所定の閾値の範囲外となっているものを、エラー検出から除外すること。
【解決手段】一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を記憶する第１の情報記憶部１２２と、環境条件の各々に対応する実際のファンの回転数を、第１の情報記憶部１２２に記憶された回転数と適合させることができるファンに対する回転指令値を記憶する第２の情報記憶部１２３と、環境条件のいずれか一つが設定された実稼働時において、第２の情報記憶部１２３に記憶された回転指令値をファンに送出する監視部１２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器用ファン、電気機器用ファンの制御方法、及び電気機器用ファンの製造方法に関する。

電気機器用のファンは、例えば電気機器の筐体内部における温度調節や空気調整に使用されている。いずれの用途にあっても、ファンは、稼働中に、その回転数が一定に維持されることが好ましい。このため、ファンの回転数は、例えばシステム温度に対応して設定すべきパルス幅変調の所定のパラメータ値が一律で定義されている。

しかし、ファンは、所定のファン監視部が、該ファンの監視時に、該ファンの回転数を検出すると、同一のパルス幅変調の設定がなされていたとしても、ファンの固体差によるばらつきにより、得られる回転数が異なってしまう結果となる。このため、上記ファン監視部によるファンの監視時に、異常動作の検出に誤差が発生していたが、該ファンを使用する電気機器の所定の制御部は、この誤差がファン固体差によるばらつきによるものなのか、それともファンの異常動作によるものなのかが判別できないといった問題点があった。

このような背景に関連する技術としては、様々なものが知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

例えば、特許文献１には、送風用ファンの回転数を制御するファンモータ制御装置において、ファンモータの電流−回転数特性のばらつきによる送風用ファンの回転数ずれを低減させるファンモータの制御方法が記載されている。より具体的に説明すると、このファンモータの制御方法は、ばらつきのないファンモータの電流−回転数特性と、制御対象となるファンモータの電流−回転数特性とを比較して両者の電流値の偏差を求める。そして、このファンモータの制御方法は、この偏差がファンモータのばらつきとして許容される電流−回転数特性の範囲内に入るように、あらかじめファンモータに流れる電流を補正する。このようにして、このファンモータの制御方法によっては、制御対象となるファンモータの電流−回転数特性の個体差によるばらつきを許容される範囲内に押さえ込んでいるので、ファンモータの電流−回転数特性そのものを調整用のボリュームを設けて補正する場合に比べ、簡単な実施装置の構成で、しかもコストの上昇なしに個体差によるばらつきを解消することができる。

また、例えば、特許文献２には、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータを搭載したファンモータが記載されている。より具体的に説明すると、このファンモータは、ＤＣモータの磁石回転子の磁極位置を検出する位置検出手段を備える。また、このファンモータは、この位置検出手段の信号に基づき、ＤＣモータの複数の電機子巻線に対する通電を制御する通電制御手段を備える。また、このファンモータは、位置検出手段の信号出力からＤＣモータの運転回転数を検出する回転数検出手段を備える。また、このファンモータは、ファンモータの運転風量を指示する風量指示手段を備える。また、このファンモータは、この風量指示手段によって指示された各風量で一定運転するために、基準となるＤＣモータの必要な規定回転数と印加電圧の相関関係を示す相関関係記憶手段を備える。また、このファンモータは、ＤＣモータと基準となるＤＣモータの特性差を判別する特性乖離判別手段を備える。また、このファンモータは、この特性乖離判別手段の判断結果から、相関関係記憶手段に記憶された相関関係を補正する相関関係補正手段を備える。また、このファンモータは、補正された相関関係と、現在の運転回転数と印加電圧の実運転時相関関係とを比較するとともに、同一になるようＤＣモータへの印加電圧を制御する風量制御手段を備える。そして、特性乖離判別手段は、ＤＣモータへ所定の電流を供給して、その時のＤＣモータへの印加電圧と運転回転数とによって、基準となるＤＣモータとの特性乖離を判別する。あるいは、特性乖離判別手段は、ＤＣモータへ所定の電圧を供給して、その時のＤＣモータの駆動電流と運転回転数とによって、基準となるＤＣモータとの特性乖離を判別する。そして、相関関係補正手段は、判別結果に基づいて相関関係記憶手段に記憶された規定回転数−印加電圧の相関関係に対して加減算する補正量を決定する。このようにして、このファンモータによっては、通電位相がばらついても、ＤＣモータをサービス部品として取り替えても、雰囲気温度変化のない空間において、常に指示風量に対して高精度で一定に制御できるファンモータが得られる。

また、例えば、特許文献３には、インバータ装置および換気送風装置に関し、低コストで風量ばらつきの少ない風量一定運転ができるインバータ装置および換気送風装置が記載されている。より具体的に説明すると、発明の装置は、巻線を巻装した固定子と磁石を備えた回転子を有するブラシレスＤＣモータと、該固定子に対する該磁石の相対的位置を検出する位置検出手段と、ＤＣ電圧を交流に変換するインバータ回路を備える。また、発明の装置は、該位置検出手段が検出した上記磁石の位置に応じて、上記インバータ回路を駆動させて上記回転子に取り付けられるファンを回転させる駆動手段を備える。さらに、発明の装置は、上記インバータ回路を通して上記固定子巻線に流れる電流と、上記回転子の回転数との関係を利用して上記ファンの風量を一定に制御する風量一定制御手段を備える。この構成において、この発明の装置は、上記ファンの風量が略一定になるように前記ブラシレスＤＣモータを速度制御する。

また、例えば、特許文献４には、ファンの回転数を制御するＤ／Ａ変換器の出力電圧特性にばらつきがある場合にあっても、ファン回転数を所望の値に制御できるプロジェクターが記載されている。より具体的に説明すると、プロジェクター装置内の記憶部のファン特性データテーブルに、複数の冷却ファンのそれぞれに対応したＤ／Ａ変換器の各々の目標値となる出力電圧特性と、出力電圧特性を表す値（実測値）とを記憶しておく。制御部では、このファン特性データテーブルに記憶されたファン特性データにより、上記Ｄ／Ａ変換器の各々に対する入力設定値の補正処理を行い、この補正された入力設定値を上記Ｄ／Ａ変換器の各々に入力することにより、その出力電圧値を補正する。

特開平１０−１８４５８８号公報 特許第４４０９１５７号公報 特開２００９−２６１０８０号公報 特開２０１０−１７８１３４号公報

ファンやモータ等の回転体の回転数を監視して制御する技術においては、回転体の回転数を監視する際に、回転体側において、回転体の検出された回転数を、予め記憶していた回転数の閾値と比較する。この比較により、閾値の範囲外の回転数を検出した場合は、エラーとし、所定の制御部に通知している。しかしながら、この監視においては、回転体の固体差によるばらつきにより、最初から回転数が上記閾値の範囲外となっている回転体があり、このような回転体については、誤検出が発生してしまう。

このようなエラーが生じる一因は、システム温度に対するファンのパルス幅変調の設定が一律で定義されてしまっているためである。即ち、同一のパルス幅変調の設定であっても、回転体の固体差によるばらつきにより、検出される回転体の回転数が異なるので、場合によっては、エラーが生じることになる。

なおまた、特許文献１〜４に記載の技術は、回転体に対する回転指令に準じる信号として、電圧値や電流値といったアナログ値を使用するものであり、正確な制御が可能なパルス幅変調を使用する段階には至っていない。

本発明の目的は、上述した課題を解決する電気機器用ファン、電気機器用ファンの制御方法、及び電気機器用ファンの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、電気機器用ファンであって、一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を記憶する第１の情報記憶部と、環境条件の各々に対応する実際のファンの回転数を、第１の情報記憶部に記憶された回転数と適合させることができるファンに対する回転指令値を記憶する第２の情報記憶部と、環境条件のいずれか一つが設定された実稼働時において、第２の情報記憶部に記憶された回転指令値をファンに送出する監視部とを備える。

本発明の第２の形態によると、電気機器用ファンの制御方法であって、一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を、第１の情報記憶部に記憶する段階と、環境条件の各々に対応する実際のファンの回転数を第１の情報記憶部に記憶された回転数と適合させることができるファンに対する回転指令値を、第２の情報記憶部に記憶する段階と、環境条件のいずれか一つが設定された実稼働時において、第２の情報記憶部に記憶された回転指令値をファンに送出する段階とを備える。

本発明の第３の形態によると、電気機器用ファンの製造方法であって、一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を、第１の情報記憶部に記憶させる段階と、環境条件の各々に対応する実際のファンの回転数を第１の情報記憶部に記憶された回転数と適合させることができるファンに対する回転指令値を、第２の情報記憶部に記憶させる段階とを備える。

なおまた、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

以上の説明から明らかなように、この発明によっては、ファンの固体差によるばらつきに起因するエラーの誤検出を防ぐことができる。

一実施形態に係る電気機器用ファンの構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る電気機器用ファン１００の構成の一例を示す。電気機器用ファン１００は、制御部１１０、監視部１２０、条件設定部１３０、回転数検出部１４０及びファン１５０を備える。

なおまた、この実施形態では、回転体としてファン１５０を示したが、本発明では、一般に、物理的な仕組みによって回転し、かつ制御可能な回転体でありさえすれば、他の回転機器であっても良い。また、電気機器用ファン１００が適用される電気機器は、例えばコンピュータであっても良いが、コンピュータとは限らない他の一般的な電気機器類であっても良い。

監視部１２０は、ステータス設定レジスタ１２１、ファン回転チェックテーブル１２２（第１の情報記憶部）、及びプレチェック反映テーブル１２３（第２の情報記憶部）を備える。条件設定部１３０と回転数検出部１４０とは、いずれもファン１５０に付属する構成要素であっても良い。制御部１１０は、電気機器用ファン１００が設置される電気機器（例えばコンピュータ）の制御部に含めることができる。監視部１２０も、電気機器用ファン１００が設置される電気機器（コンピュータ等）の制御部に含めることができるが、監視部１２０は、マイクロコンピュータ等を使用して別途に構成することもできる。

本発明の特徴は、電気機器用ファン１００の固体差によるばらつきを補正するために、所定の条件下で所定の回転数が得られるように、該所定の条件下で得られる回転数を、予め実際の回転状態で回転指令値を調整することにある。より具体的には、回転指令値として使用するパルス幅変調の所定のパラメータ値の設定を実際の回転状態で予め調整して、期待される回転数を得ることにある。

即ち、上記所定の条件下でのファン１５０の上記所定の回転数が電気機器用ファン１００の実稼働時にも得られるように、監視部１２０には、上記調整後のパルス幅変調の設定値を保存しておく。そして、実稼働時に、監視部１２０は、該保存したパルス幅変調の値を参照して使用する。これにより、ファン１５０の固体差により生じるばらつきは、解消される。なおまた、上記のパルス幅変調の所定のパラメータ値としては、パルス波の、パルス幅、周期又はデューティー比のいずれかを設定することができる。

監視部１２０は、マイクロコンピュータ等で構成されているので、該マイクロコンピュータ等の設定手段を介して、ステータス設定レジスタ１２１、ファン回転チェックテーブル１２２、プレチェック反映テーブル１２３を設定することができる。

電気機器用ファン１００の製造者（以下、単に「製造者」と略称する）は、ファン回転チェックテーブル１２２には、Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｒｄ（以下、単に「ＳＤＲ」と略称する）としての閾値を設定する。次に、製造者は、条件設定部１３０に実際の温度監視条件を設定し、電気機器用ファン１００を仮起動させる。条件設定部１３０に設定する温度監視条件としては、監視温度のＨｉｇｈ／Ｍｉｄｄｌｅ／Ｌｏｗの３段階を全て設定する。次に、製造者は、電気機器用ファン１００の仮起動時に、プレチェックとして、上記の温度監視条件ごとの回転数を回転数検出部１４０から読み取る。さらに、製造者は、上記読み取った温度監視条件ごとの回転数を、ファン回転チェックテーブル１２２に記載されている回転数と各々比較する。

上記比較結果として、回転数検出部１４０から読み取ったファン１５０の回転数に、ファン回転チェックテーブル１２２の回転数とは異なっている回転数を示す上記設定された温度監視条件があれば、製造者は、この温度監視条件において、下記の対策を施す。即ち、製造者は、パルス幅変調の信号Ｓｐｗｍの所定のパラメータ値（例えば、パルス幅変調の信号Ｓｐｗｍのパルス数）を変化させる。これにより、製造者は、回転数検出部１４０で検出されるファン１５０の回転数がファン回転チェックテーブル１２２記載の回転数と合致するようにパルス幅変調の信号Ｓｐｗｍの上記所定のパラメータ値を調節する。

上記比較結果として、上記３段階の温度監視条件を切り替えても、回転数検出部１４０で検出されるファン１５０の回転数が全く変化しない場合は、製造者は、異常検出の場合であるものとして、ステータス設定レジスタ１２１に該異常の検出の事実を記憶させる。また、この場合は、エラー検出信号Ｓｅｒｒを制御部１１０に送出して該異常の発生を制御部１１０に通知させる。

このようにして、製造者は、プレチェック段階でファン１５０の回転数の不良を判別することができる。このプレチェックを通過すると、次に、製造者は、ファン回転チェックテーブル１２２の回転数に対して上記調節済のパルス幅変調の設定値を、プレチェック反映テーブル１２３に保存する。

なおまた、製造段階での監視部１２０及び／又は制御部１１０は、製造者の各仕事の少なくとも一部を、自動的に実行することが可能である。

電気機器用ファン１００の実稼働中においては、使用者が条件設定部１３０で温度監視条件を設定した後、監視部１２０は、該条件に対応した値のパルス幅変調の信号Ｓｐｗｍをファン１５０に送出して回転数にファン１５０の回転数を切り替える。この切り替え時を含めて、以後、監視部１２０がファン１５０に送出するパルス幅変調の信号Ｓｐｗｍの値としては、プレチェック反映テーブル１２３に保存していたパルス幅変調の設定値を送出するものとする。

以後、監視部１２０は、通常のファン監視処理を実行する。この通常のファン監視処理の実行時には、監視部１２０は、ファン回転チェックテーブル１２２に記憶されている通常のＳＤＲの閾値を用いて監視を行うものとする。但し、監視部１２０は、上記のとおり、ファン１５０に送出するパルス幅変調の信号Ｓｐｗｍとしては、プレチェック反映テーブル１２３に保存していたパルス幅変調の設定値の送出を継続するものとする。

電気機器用ファン１００によれば、製造者は、ファン１５０の製品不良と動作不良との判別が可能となり、ファン１５０の固体差によるばらつきに起因したエラーの誤検出を防ぐことができる。

電気機器用ファン１００としては、コンピュータとは限らず、ファン１５０を自動的に制御するシステムであれば全てが適用できる。上記の最初の実施形態では、製造者が、ファン回転チェックテーブル１２２を参照して、プレチェック時において監視温度のＨｉｇｈ／Ｍｉｄｄｌｅ／Ｌｏｗの３段階のチェックを行ない、不良とそれ以外の判別を行なっている。しかし、このプレチェックを通過した場合は、他の実施形態として、もう一つのテーブルであるプレチェック反映テーブル１２３に上記３段階の監視温度に対応した回転数の各々の閾値を記憶しておき、製造者は該閾値を参照することができる。

この場合は、回転数を調節する際に、製造者は、プレチェック反映テーブル１２３に記憶された各々の回転数と回転数検出部１４０で読み取られたファン１５０の回転数とを照合する。そして製造者は、一定間隔で両回転数が合致するまでパルス幅変調の信号Ｓｐｗｍの値を変更して補正することができる。これにより、電気機器用ファン１００によっては、監視部１２０が参照するテーブルの数を一つに纏めることができる。

１００ 電気機器用ファン
１１０ 制御部
１２０ 監視部
１２１ ステータス設定レジスタ
１２２ ファン回転チェックテーブル
１２３ プレチェック反映テーブル
１３０ 条件設定部
１４０ 回転数検出部
１５０ ファン

Claims (7)

1. 一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を記憶する第１の情報記憶部と、
   前記環境条件の各々に対応する実際のファンの回転数を、前記第１の情報記憶部に記憶された前記回転数と適合させることができる前記ファンに対する回転指令値を記憶する第２の情報記憶部と、
   前記環境条件のいずれか一つが設定された実稼働時において、前記第２の情報記憶部に記憶された回転指令値を前記ファンに送出する監視部と
   を備える電気機器用ファン。
2. 前記回転指令値は、パルス幅変調の所定のパラメータ値である
   請求項１に記載の電気機器用ファン。
3. 前記パラメータ値は、パルス幅変調に使用するパルス波の、パルス幅、周期又はデューティー比である
   請求項２に記載の電気機器用ファン。
4. 前記監視部は、前記環境条件のいずれか一つが設定された実稼働時において、前記第１の情報記憶部に記憶された回転数を参照して前記ファンの回転数を監視する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機器用ファン。
5. 前記第１の情報記憶部の記憶内容と、前記第２の情報記憶部の記憶内容とを、一つの情報記憶部に纏めて記憶する
   請求項１から４のいずれか一項に記載の電気機器用ファン。
6. 一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を、第１の情報記憶部に記憶する段階と、
   前記環境条件の各々に対応する実際の前記ファンの回転数を前記第１の情報記憶部に記憶された前記回転数と適合させることができる前記ファンに対する回転指令値を、第２の情報記憶部に記憶する段階と、
   前記環境条件のいずれか一つが設定された実稼働時において、前記第２の情報記憶部に記憶された回転指令値を前記ファンに送出する段階と
   を備える電気機器用ファンの制御方法。
7. 一つ以上の環境条件の各々に適合したファンの回転数を、第１の情報記憶部に記憶させる段階と、
   前記環境条件の各々に対応する実際の前記ファンの回転数を前記第１の情報記憶部に記憶された前記回転数と適合させることができる前記ファンに対する回転指令値を、第２の情報記憶部に記憶させる段階と
   を備える電気機器用ファンの製造方法。

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