JP7395435B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内の空気を吸込口から取り入れ、吹出口より排出する空調装置に関するものである。

従来、空調装置においては、吸込口から吹出口へ至る送風経路に送風する送風機を備えており、送風機が所望の回転数で駆動するようにモータへの通電量が制御される。そして、モータを制御する方法としては、波抜制御や位相制御が知られており、波抜制御と位相制御を組み合わせてモータの制御を行う空調装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００３－０７９１７０号公報

ところで、送風機を駆動する際にはモータに起因する騒音が発生する。波抜制御においては通電時間と非通電時間の比によっては送風機の回転ムラや、モータの振動に起因するビビリ音が発生する。

本発明は、上記課題を解決するためのもので、送風時のモータに起因する騒音を抑えて、それによって静音性が向上した空調装置を提供することを目的とする。

本発明は、
吸込口と吹出口を有する本体と、
前記吸込口から前記吹出口へ至る送風経路と、
ファンとモータから成り、前記送風経路に設けられて、前記送風経路へ送風する送風機と、
前記モータを駆動するための制御情報を含むプログラムデータと、
前記プログラムデータを記憶する記憶部と、
前記プログラムデータに基づいて処理を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記モータを波抜制御または位相制御のいずれかで駆動し、
前記プログラムデータは、第１条件と、前記第１条件以外の１つまたは複数の条件とを満たした場合に前記モータを位相制御で駆動するように構成されており、
前記第１条件は、波抜制御で前記送風機を所望の回転数で駆動させるための通電時間をＴとしたとき、非通電時間がＴ／２以上であることである空調装置である。

上述のように構成することにより、送風時のモータに起因する騒音を抑えることができ、それによって静音性が向上した空調装置となる。

実施例１における加湿装置の外観斜視図である。 実施例１における加湿装置の縦断面構成図である。 実施例１におけるブロック図である。 実施例１における変換手段の一実施形態を示す図である。 実施例１における変換手段の別実施形態を示す図である。 実施例２におけるモータ制御のフローチャートである。

好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明は、吸込口から吹出口へ至る送風経路に設けられた送風機により送風を行う空調装置に関するものであって、送風機はファンとモータから成り、モータを駆動するための制御情報を含むプログラムデータと、プログラムデータを記憶する記憶部と、プログラムデータに基づいて処理を実行する制御部と、を備え、制御部はモータを波抜制御または位相制御のいずれかで駆動する。そして、プログラムデータは、複数の条件を満たした場合にモータを位相制御で駆動するように構成されており、複数の条件は第１条件として、波抜制御で送風機を所望の回転数で駆動させるための通電時間をＴとしたとき、非通電時間がＴ／２以上であることを含んでいる。これによって、通電時間に対して非通電時間が長いことによる送風機の回転ムラや、通電状態と非通電状態の切り換わり時の急激な回転数変化によるモータの振動が発生しやすい状態（つまり、第一条件を満たす状態）において位相制御を選択することができる。つまり、モータの振動に起因するビビリ音の発生を抑えることができ、静音性が向上した空調装置となる。

また、モータの駆動電流を変換する変換手段を備え、変換手段は抵抗値の大きさが異なる第１状態と第２状態に切り換え可能とし、第２状態は第１状態よりも抵抗値が大きい状態とする。そして、複数の条件は第２条件として、変換手段が第２状態であることを含んでいる。変換手段が第２状態である場合には、モータへの通電量が第１状態よりも制限されるため、より低い回転数で送風機を駆動することができるが、送風機の回転数が低いとファンの風切り音が小さいために、モータの振動に起因するビビリ音が目立ちやすい。そこで、第２条件を設けることで送風機の回転数が低く、モータの振動に起因するビビリ音が目立ちやすい状態において位相制御を選択することができる。つまり、ファンの風切り音が小さい場合にモータの振動に起因するビビリ音の発生を抑えることができ、静音性がより向上した空調装置となる。さらに、抵抗値の大きさが異なる状態を切り換え可能としたことで、送風機を幅広い回転数で駆動させることができるようになり、高い加湿性能と静音性を兼ね備えた空調装置となる。

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。実施例１では、空調装置の一例として、加湿装置を用いて説明する。

図１は、実施例１における加湿装置の外観斜視図である。加湿装置の本体１の上面には、加湿装置の動作を指示するための多数のスイッチが設けられた操作部２、室内の湿度を表示する湿度表示部３、加湿空気を吹き出す吹出口４が設けられている。また、加湿空気を発生させる加湿手段９に水を供給する給水タンク６が本体１に着脱自在に設けられる。

図２は、実施例１における加湿装置の縦断面構成図である。本体１の背面には室内の空気を本体１に取り入れるための吸込口５が設けられ、吸込口５の上部には湿度センサ１５が設けられている。また、本体１内の底部には給水タンク６から水が供給されて一定量の水を貯える水槽部７と、この水槽部７内に吸水性を有する気化フィルタ８が配置されていて、水槽部７と気化フィルタ８により加湿空気を発生させる加湿手段９が構成される。気化フィルタ８は一部が水槽部７内の水に浸漬されており、この水を吸い上げることにより湿潤している。

そして、気化フィルタ８の上部にはファン１０とモータ１１から成る送風機１２が設けられており、この送風機１２の駆動により吸込口５から吹出口４にいたる送風経路に送風が行われる。また、送風経路中の気化フィルタ８の上流には、吸込口５から導入された空気を加熱して温風とするための温風用ヒータ１３が設けられている。

送風機１２が駆動されると、ファン１０が回転することにより室内の空気が吸込口５から取り込まれ、取り込まれた空気は温風用ヒータ１３を通過する間に温風となって、さらに温風は気化フィルタ８を通過することで加湿空気となり、加湿空気が吹出口４より室内に放出される。

図３は、実施例１におけるブロック図である。モータ１１を駆動するための制御情報を含むプログラムデータは記憶部３０に記憶されている。制御部３１は、室内空気の湿度を検知する湿度センサ１５と、操作部２に設けられた各種スイッチ（湿度設定スイッチ２０、運転切り換えスイッチ２１、運転スイッチ２２など）からの入力を受けて記憶部３０からプログラムデータを呼び出し、呼び出したプログラムデータに基づいて処理を実行することでモータ１１を駆動する。さらに、モータ１１は駆動電流の大きさを変換する変換手段４０を備えていてもよく、変換手段４０はモータの駆動電流を変換できればモータ１１外に備えられていても構わない。なお、図の構成は実施例１にかかる加湿装置の一実施例であって、図示される以外のその他の構成要素を含んでいても構わない。

図４は、実施例１における変換手段の一実施形態を示す図である。図において一点鎖線で囲んだ部分が変換手段４０であり、モータ１１の巻線抵抗（Ｒ１とＲ２）によって構成されている。巻線抵抗Ｒ１、Ｒ２にはコネクタＣＮに繋がるリード線４１が接続されており、リード線４１を通じてモータ１１に電流が供給される。これにより、変換手段４０は、リード線４１ａと４１ｂ間に電流が供給されて第１巻線抵抗Ｒ１に通電される第１状態と、リード線４１ａと４１ｃ間に電流が供給されて直列に配置された第１巻線抵抗Ｒ１と第２巻線抵抗Ｒ２に通電される第２状態に切り換えることができる。第２状態は電流が流れる巻線抵抗の巻き数が増えるため第１状態よりも抵抗値が大きい状態となる。なお、第１巻線抵抗Ｒ１と第２巻線抵抗Ｒ２の大小関係は問わない。また、モータ１１の回路構成は図の構成に限らず、その他のリード線４１や温度ヒューズなどの***品を備えていても構わない。

図５は、実施例１における変換手段の別実施形態を示す図である。図において、一点鎖線で囲んだ部分が変換手段４０であり、基板に実装された抵抗器（Ｒ３とＲ４）によって構成されている。抵抗器Ｒ３、Ｒ４にはリレー４５が接続されており、このリレー４５を制御することで、変換手段４０は、第３抵抗器Ｒ３に通電される第１状態と、第４抵抗器Ｒ４に通電される第２状態とに切り換えることができる。このとき、第４抵抗器Ｒ４は第３抵抗器Ｒ３よりも抵抗値が大きい抵抗器を用い、よって、第２状態は第１状態よりも抵抗値が大きい状態となる。なお、第２状態が第１状態よりも抵抗値が大きい状態であればよいので、第３抵抗器Ｒ３はなくてもよい。本実施形態では、第１状態と第２状態はリレー４５のオン／オフにより切り換え可能としたが、リレー４５の代わりにトランジスタのようなスイッチング素子を用いることもできる。

また、図５では第３抵抗器Ｒ３と第４抵抗器Ｒ４を並列に配置したが、これらを直列に配置し、どちらか一方の抵抗と並列に配置されるようにリレー４５を接続してもよい。この場合、第３抵抗器Ｒ３と第４抵抗器Ｒ４の大小関係は問わない。

なお、実施例１では変換手段４０を２つの抵抗（Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４）から構成し、２つの状態に切り換えが可能な例を示したが、変換手段４０の構成はこれに限らない。変換手段４０は、少なくとも２つの状態に切り換えが可能であればよく、３つ以上に切り換えが可能であっても構わない。例えば、図５において、リレー４５をともにオンにした状態を第３状態とすることができる。

次に、上述のように構成される加湿装置の加湿運転について説明する。運転スイッチ２２を押下して運転開始の指示を行い、さらに湿度設定スイッチ２０で目標とする湿度を選択すると送風機１２が駆動される。送風機１２が駆動されることで、室内の空気は吸込口５から本体１内に取り入れられ、取り入れられた空気は気化フィルタ８を通過する際に加湿空気となって吹出口４から排出される。

このようにして加湿運転が開始されると、制御部３１は、湿度センサ１５の検知湿度と湿度設定スイッチ２０により設定された設定湿度の差や、運転切り換えスイッチ２１により選択される運転モードなどの情報から所望の回転数を決定し、それに応じて記憶部３０からプログラムデータを呼び出す。そして、呼び出したプログラムデータに基づいて送風機１２を波抜制御または位相制御で制御して検知湿度が設定湿度に近づくように送風機１２の回転数を調整する。例えば、検知湿度が設定湿度より小さく、その差が大きい場合には、送風機１２の回転数を上げて検知湿度が設定湿度に早く近づくように加湿運転を行う。また、運転音を抑えて加湿運転を行う運転モードが選択された場合には、標準時よりも送風機１２の回転数を下げて検知湿度が設定湿度に近づくように加湿運転を行う。

さらに、モータ１１の駆動電流を変換する変換手段４０を備えている場合には送風機１２をより幅広い回転数で駆動させることができる。変換手段４０は抵抗値の異なる第１状態と第２状態とに切り換えが可能であって、その抵抗値は第２状態の方が大きく設定されている。よって、第１状態および第２状態で、モータに駆動電流を供給する回路に同一電圧を印加しても、第２状態の方が通電量が制限されるため、モータ１１の駆動電流は小さくなる。そのため、波抜制御の通電時間と非通電時間が同一であっても、第２状態の方がモータ１１の駆動電流は小さくなり、送風機１２の回転数は低くなる。このように、波抜制御や位相制御による通電量の制御だけではなく、変換手段４０による通電量の制限を組み合わせることで、送風機１２をより幅広い回転数で駆動させることが可能となる。これによって、送風機１２をより高い回転数で駆動できることによる高い加湿能力と、より低い回転数で駆動できることによる静音性を兼ね備えた加湿装置となる。

ところで、送風機１２を駆動する際にはモータ１１に起因する騒音が発生する。波抜制御においては通電時間と非通電時間の比によっては回転ムラや、モータ１１の振動に起因するビビリ音が発生する。そこで、プログラムデータは、後述する複数の条件を満たした場合にモータ１１を位相制御で駆動するように構成される。

なお、実施例１では、プログラムデータはデータテーブルとして記憶されている。つまり、所望の回転数においてモータ１１を波抜制御と位相制御のどちらで駆動するかは、複数の条件に基づいて予めデータテーブルに設定されている。また、その際のモータ１１の通電量（波抜制御であれば通電時間、位相制御であれば位相角）や、変換手段４０を第１状態とするか第２状態とするかについても適宜決定され、同様にデータテーブルに設定されており、制御部３１はこのデータテーブルを読み込んでモータ１１の制御を行う。

複数の条件は、以下に説明する第１条件を含んでいる。

第１条件は、波抜制御で送風機１２を所望の回転数で駆動させるための通電時間をＴとしたとき、非通電時間がＴ／２以上であることである。通電時間に対して非通電時間が比較的長い場合には、送風機１２の回転ムラや、通電状態と非通電状態の切り換わり時の急激な回転数変化によるモータ１１の振動が発生しやすい。そこで、第１条件を設け、この第１条件を満たす場合には、位相制御を選択することができる。これにより、モータ１１の振動に起因するビビリ音の発生を抑えることができ、静音性が向上した空調装置となる。

波抜制御における通電時間／非通電時間は、電源周波数の半波の数で表すことができる。例えば、送風機１２を所望の回転数で駆動させるために、通電時間が３に対して非通電時間を２にする必要がある場合には第１条件を満たすので位相制御とすることができるが、通電時間が３に対して非通電時間を１にする必要がある場合には第１条件を満たさないので波抜制御とする。なお、第１条件は複数の条件のうちの一つであるので、第１条件以外の条件を満たさない場合は位相制御としなくてよい。

また、複数の条件は、以下に説明する第２条件を含むことができる。

第２条件は、変換手段４０が第２状態であることである。変換手段４０が第２状態である場合には、モータ１１への通電量が第１状態よりも制限されるため、より低い回転数で送風機１２を駆動することができるが、送風機１２の回転数が低いとファン１０の風切り音が小さいために、モータ１１の振動に起因するビビリ音が目立ちやすい。そこで、第２条件を設け、この第２条件を満たす場合には、位相制御を選択することができる。これにより、送風機１２の回転数が低く、モータ１１の振動に起因するビビリ音が目立ちやすい状態において位相制御を選択することができるため、モータ１１の振動に起因するビビリ音の発生を抑えることができ、静音性がより向上した空調装置となる。さらに、抵抗値の大きさが異なる状態を切り換え可能としたことで、送風機１２を幅広い回転数で駆動させることができるようになり、高い加湿性能と静音性を兼ね備えた空調装置となる。

例えば、波抜制御で送風機１２を所望の回転数で駆動させるために、第２状態でかつ通電時間が３に対して非通電時間を２にする必要がある場合には第１条件と第２条件を満たすので位相制御とすることができるが、第１状態でかつ通電時間が３に対して非通電時間を２にする必要がある場合には第１条件は満たすが第２条件は満たさないので波抜制御とする。なお、第１条件と第２条件は複数の条件のうちの一部であるので、これら以外の条件を満たさない場合は位相制御としなくてよい。

また、第１条件と第２条件に加えて、第３以上の条件（例えば、電源周波数など）があってもよい。

次いで、図６を参照して実施例２について説明する。実施例１では、プログラムデータはデータテーブルとして記憶されている。これに対して、実施例２では、プログラムデータは、複数の条件を備える制御プログラムとして記憶されている。つまり、所望の回転数においてモータ１１を波抜制御と位相制御のどちらで駆動するかは、図６に示したフローチャートに基づいて決定される。以下、実施例１と異なる点であるプログラムデータに関して説明する。

図６は、実施例２におけるモータ制御のフローチャートである。図において、ステップを「Ｓ」と略称している。運転中には、湿度センサ１５の検知湿度の変化や、湿度設定スイッチ２０により設定される設定湿度や、運転切り換えスイッチ２１により設定される運転モードの変更といった情報が制御部３１へ入力される。フローチャートでは、これらの情報の入力をスタートとしている。

制御部３１は情報が入力されると、その情報に基づいて送風機１２の所望の回転数を決定し、所望の回転数に応じて波抜制御の通電時間と非通電時間および使用する変換手段４０の状態といった駆動条件を決定する（ステップ１）。次いで、ステップ１で決められた通電時間と非通電時間が前述した第１条件を満たしているか否かを判定する（ステップ２）。第１条件を満たさない場合（ステップ２でＮｏ）、ステップ１で決められた駆動条件でモータ１１を波抜制御で制御する。第１条件を満たす場合（ステップ２でＹｅｓ）、ステップ１で決められた変換手段４０の状態が、前述した第２条件を満たすか否かを判定する（ステップ３）。第２条件を満たさない場合（ステップ３でＮｏ）、ステップ１で決められた駆動条件でモータ１１を波抜制御で制御する。第２条件を満たす場合（ステップ３でＹｅｓ）、モータ１１を位相制御で制御する。なお、モータ１１を位相制御で駆動するときには、所望の回転数に応じて位相制御の位相角と使用する変換手段４０の状態が適宜決定される。

また、実施例１と同様に第１条件と第２条件に加えて、第３以上の条件（例えば、電源周波数など）があってもよい。

１ 本体
４ 吹出口
５ 吸込口
１０ ファン
１１ モータ
１２ 送風機
３０ 記憶部
３１ 制御部

Claims (2)

1. 吸込口と吹出口を有する本体と、
   前記吸込口から前記吹出口へ至る送風経路と、
   ファンとモータから成り、前記送風経路に設けられて、前記送風経路へ送風する送風機と、
   前記モータを駆動するための制御情報を含むプログラムデータと、
   前記プログラムデータを記憶する記憶部と、
   前記プログラムデータに基づいて処理を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記モータを波抜制御または位相制御のいずれかで駆動し、
   前記プログラムデータは、第１条件と、前記第１条件以外の１つまたは複数の条件とを満たした場合に前記モータを位相制御で駆動するように構成されており、
   前記第１条件は、波抜制御で前記送風機を所望の回転数で駆動させるための通電時間をＴとしたとき、非通電時間がＴ／２以上であることである空調装置。
2. 前記モータの駆動電流を変換する変換手段を備え、
   前記変換手段は、抵抗値の大きさが異なる第１状態と第２状態とに切り換えが可能であり、
   前記第２状態は前記第１状態よりも抵抗値が大きく、
   前記１つまたは複数の条件には第２条件が含まれ、
   前記第２条件は、前記変換手段が前記第２状態であることである請求項１記載の空調装置。

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