JPH0965688A - 空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンモーターの価格は速度変更用タップの
数が増えるほど高価となり、速度制御線の数も増えるほ
ど設備コストが増加するため、速度制御のきめ細かさや
快適性を求めると、高コストとなっていた。ファンモー
ターの速度制御を位相制御によって行うと固有の回転数
において振動・騒音が発生するため室内空調装置として
は適さなくなる。 【解決手段】 電力位相制御手段において位相制御によ
る電力制御を行い、この出力をファンモーターに対して
供給し、且つ、ファンモーターに振動の発生する位相角
である振動発生ポイントに関する情報を振動情報記憶手
段に記憶しておき、この情報を基に回転速度制御手段が
前記振動発生ポイントを避けて前記電力位相制御手段に
位相制御を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＦＣＵ（Ｆｕｎ
Ｃｏｉｌ Ｕｎｉｔ）等の空調装置のファンモーター
の運転を制御する空調制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷水または温水が通水されるコイル（熱
交換機）と、このコイルに送風するファンからなる空調
装置であるＦＣＵ（Ｆｕｎ Ｃｏｉｌ Ｕｎｉｔ）等の
空調装置のファンモーターの速度制御を行う空調制御装
置としては、速度変更用タップ３個を有するファンモー
ターを用いて、これにコモン線を含めて４本の速度制御
線を接続して、弱・中・強の３段階に速度を制御するよ
うな、３速制御程度のものが一般的である。ファンモー
ターの回転速度を制御するための速度制御線の数は一般
的には（設定速度の数＋１）本が必要である。

【０００３】ファンモーターの価格は速度変更用タップ
の数が増えるほど高価となり、また、制御線の数も増え
るほど設備コストが増加する。このため、２速のモータ
ーを用いたりした例もあったが、制御のきめ細かさや快
適性は劣るものであった。また、最も低価格である速度
変更用タップを持たないファンモーターは用いられてい
ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の空調制御装置は
以上のようなものであったので、速度制御のきめ細かさ
や快適性を求めようとすると、ファンモーターや制御線
のコストが上昇してしまうという問題点があった。

【０００５】ファンモーターや制御線を低コストとする
ことと、制御性・快適性とを両立する方法としては、最
も低価格な速度変更用タップを持たないファンモーター
を用いて、これの速度制御に電力位相角制御を用いる方
法が考えられる。しかし、この場合、特定の回転速度で
そのファンモーターに固有の振動が発生して騒音が発生
するため、ＦＣＵ等の室内で用いる空調装置としては適
さなくなるという問題点がある。

【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、低価格な速度変更用タップを持た
ないファンモーターを用いることができ、速度制御線の
数を少なくでき、きめ細かいファンモーター回転速度設
定が可能で、且つ振動や騒音を発生しないファンモータ
ー回転速度制御を行うことのできる空調制御装置を得る
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る空調制御装置は、電力位相制御手段において位相制御
による電力制御を行ってこの出力をファンモーターに対
して供給するものであり、位相制御における位相角がフ
ァンモーターの回転速度を決定する。

【０００８】ファンモーターに対して電力位相制御を行
った場合には、ファンモーターの固有の回転数（特定の
位相角に対応する）において、ファンモーターに振動が
発生してしまうが、この発明においては、この振動の発
生する位相角である振動発生ポイントに関する情報を振
動情報記憶手段に記憶しておき、この情報を基に回転速
度制御手段が前記振動発生ポイントを避けて前記電力位
相制御手段に位相制御を行わせるものである。

【０００９】請求項２の発明に係る空調制御装置は、前
記振動発生ポイントに関する情報に基づいた運転におい
て前記ファンモーターに振動が発生した場合等に、ポイ
ント変更入力手段を用いて前記振動発生ポイントに関す
る情報の変更入力を行えるようにしたものである。

【００１０】請求項３の発明に係る空調制御装置は、フ
ァンモーターの振動の発生を検出する振動検出手段と、
ファンモーターの運転中に前記振動検出手段において振
動が検出された場合に前記振動発生ポイントに関する情
報を自動的に更新するポイント自動更新手段とを設けた
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。

【００１２】実施の形態１．なお、以下のこの発明の実
施の形態の説明においては、ファンモーター２１の回転
速度の制御の説明に重点を置くために、使用者により風
量が選択され、この風量選択に対してＦＣＵのファンモ
ーター２１の回転速度制御を行う場合に限定して説明を
行うこととする。ＦＣＵにおいて入力された設定温度に
室内温度を近づける制御としては、（１）コイルへの通
水量を制御する場合、（２）ファンの風量を制御する場
合、（３）両方を制御する場合、の３通りがあり、この
発明の実施の形態においては（１）の場合を例に説明を
行うが、この発明は（２）、（３）の場合にも適用可能
である。

【００１３】図１はこの発明の実施の形態１による空調
制御装置の構成とＦＣＵへの適用を示すブロック図であ
り、図において、１は本実施の形態の空調制御装置、２
は冷水または温水が通水されるコイル（熱交換機）とこ
のコイルに送風するファンからなる空調装置であるＦＣ
Ｕ（Ｆｕｎ Ｃｏｉｌ Ｕｎｉｔ）である。

【００１４】ＦＣＵ２において、ファンモーター２１は
ファンを回転させるモーターであるファンモーター、２
２はコイルへの通水量を調節するバルブの開閉を行うコ
イルバルブアクチュエーターである。他の部分について
は、図示を省略する。

【００１５】空調制御装置１において、１１は電源回路
Ｓから電力を入力し、これに位相制御を行って電力を調
節してＦＣＵ２のファンモーター２１に供給する、サイ
リスタ等により構成された電力制御回路（電力位相制御
手段）、１２は前記ファンモーター２１に振動の発生す
る回転速度に対応する位相角が書き込まれているメモリ
ー（振動情報記憶手段）、１３はマイクロコンピュータ
よりなる制御部（回転速度制御手段）であり、前記電力
制御回路１１に位相出力することによりファンモーター
２１の回転速度の制御を行うとともにコイルバルブアク
チュエーター２２の制御を行う。また、この制御部１３
は、選択部１４からの入力の受け付け、表示部１５への
出力、メモリー１２との入出力などを行うものであり、
本空調制御装置１の中心的な機能を担うものである。１
４は使用者がＯＮ・ＯＦＦ、風量、設定温度等を入力す
る選択部、１５は室内温度等を表示する液晶表示装置等
よりなる表示部である。

【００１６】なお、本実施の形態においては、設定温度
の入力に応じた温度制御をコイルバルブの開閉により行
っており、制御部１３が設定温度と現在温度の関係に応
じたコイルバルブアクチュエーター２２の制御を行って
いる。また、ファンモーター２１に振動の発生する回転
速度に対応する位相角は、ファンモーター２１の運転試
験により得られており、これがメモリー１２へ書き込ま
れているものとする。

【００１７】次に動作について説明する。

【００１８】電力制御回路１１は電源回路Ｓからの入力
に対して図２に示すような位相制御を行って電力の調節
を行う。図２（ａ）はＯＦＦ制御、図２（ｂ）はＯＮ制
御、図２（ｃ）はＯＮ・ＯＦＦ制御の場合を示してい
る。以下ＯＦＦ制御の場合を例に取り説明を行う。

【００１９】図３（ａ）〜（ｄ）はＯＦＦ制御の位相角
を３０゜、６０゜、１２０゜、１５０゜にした場合を示
す説明図である。図３（ａ）において、商用電源周期の
半周期中の最初の３０゜がＯＮ、その後がＯＦＦとな
り、これを繰り返すことにより、出力電力の制御が行わ
れる。以下、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の場合の位相制御
の位相角は６０゜、１２０゜、１５０゜であり、ＯＦＦ
制御の位相角（０゜〜１８０゜）が大きくなるほど、電
力制御回路１１の出力電力は大きくなり、ファンモータ
ー２１の回転速度は速くなる。

【００２０】上記のような半周期中のＯＦＦ操作は前記
電力制御回路１１中のサイリスタ等よりなるスイッチに
より行われるものであり、ＯＦＦ制御の位相角の制御
は、電力制御回路１１中のサイリスタ等のゲートに電圧
を印加するタイミングを制御部１３が変えることにより
行うことができる。

【００２１】なお本実施の形態の場合には、ファンモー
ター２１の回転速度の微風・弱・中・強の４速に対応す
る標準的な位相角（微風ポイント、弱ポイント、中ポイ
ント、強ポイント）は制御部１３中に記憶されており、
また前述のように、ファンモーター２１に固有の振動が
発生する位相角（振動発生ポイント）は、工場における
ファンモーター２１の試験段階等にメモリー１２に書き
込まれているものとする。

【００２２】図４は、この振動発生ポイント、微風ポイ
ント、弱ポイント、中ポイント、強ポイントの一例を示
す説明図である。この場合は、振動発生ポイントが微風
ポイントに重なっており、このファンモーター２１にお
いて微風を選択した場合には振動および騒音が発生して
しまうケースであり、このような場合には、制御部１３
は、振動発生ポイントを避けて、微風ポイントを微風ポ
イントIIに移動して電力制御回路１１を制御する。

【００２３】図５は本実施の形態のファンモーター速度
制御における制御部１３の動作を示すフローチャートで
ある。以下、図５を用いて、風量の入力を受けてからフ
ァンモーター２１の速度制御までの制御部１３の動作を
説明する。

【００２４】使用者が選択部１４において風量を入力し
て制御部１３がこれを感知する（ステップＳＴ１）と、
制御部１３は位相角を、入力された風量に応じて、微風
ポイント、弱ポイント、中ポイント、強ポイントのうち
の一つに設定する（ステップＳＴ２）。次にステップＳ
Ｔ３においてメモリー１２より振動発生ポイントを読み
込み、ステップＳＴ４においてこの振動発生ポイントが
位相角と重なるか判断し、重なるならばステップＳＴ５
において位相角を移動して（例えば、図４中の微風ポイ
ントII）、重ならないならば位相角はそのままで、電力
制御回路１１への位相出力を行う（ステップＳＴ６）。
また、ステップＳＴ１で風量の入力がなかった場合に
は、そのままの位相角で（ステップＳＴ２）ステップＳ
Ｔ６へと移行して運転を続行する。

【００２５】なお、図４において微風ポイントを微風ポ
イントIIに移動したような、ステップＳＴ５における位
相角の移動の仕方は、適切なアルゴリズムで制御部１３
にプログラムされている。

【００２６】上記のようにして、電力制御回路１１にお
ける位相制御の位相角が決定され、電力制御回路１１の
位相制御出力はＦＣＵ２のファンモーター２１に供給さ
れ、ファンモーター２１は振動発生を避けて、微風・弱
・中・強の４種類の速度で回転する。

【００２７】以上のように、本実施の形態の空調制御装
置においては、ファンモーター２１に振動の発生する回
転数に対応した位相角である振動発生ポイントをメモリ
ー１２に記憶しておき、この情報を基に制御部１３が振
動発生ポイントを避けて電力制御回路１１に位相制御を
行わせ、この出力をファンモーター２１に対して供給す
るようにしたので、振動発生による騒音を回避しなが
ら、４速という多段階の回転速度制御を行うことが可能
であり、操作性や快適性が向上している。

【００２８】また、速度変更用タップを多数持つ高価な
ファンモーターを必要とせず、速度変更用タップを持た
ない安価なファンモーターを用いることができるため、
空調装置のコストダウンを行うことができ、また、速度
制御線も２本で済むため省配線化、コストダウン、施工
性向上の効果がある。

【００２９】さらにこの発明は、既設の空調装置のファ
ンモーターに２線のみを接続して適用することが可能で
ある。

【００３０】実施の形態２．前記実施の形態１において
は、メモリー１２にファンモーター２１の振動ポイント
を記憶させたが、振動発生ポイントに関する情報とし
て、振動ポイントを避けた微風ポイント、弱ポイント、
中ポイント、強ポイントをメモリー１２に書き込み、制
御部１３がこれを参照して位相出力するようにしてもよ
い。この場合にも、実施の形態１と同様な効果が得られ
る。

【００３１】実施の形態３．実施の形態１においては、
ファンモーター２１の設定速度が４速の場合を示した
が、位相制御の特質を生かして、選択部１４における風
量設定を連続的にして、無段階制御としてもよい。この
場合は、選択部１４における風量の入力に応じた風量ポ
イントに位相角を設定した後、図５のステップＳＴ３〜
ステップＳＴ６のような動作を行うようにすればよく、
振動発生ポイント以外をほとんどカバーした、無段階制
御に近い速度制御を行うことができ、空調装置の制御性
・快適性を大幅に向上することができる。

【００３２】なお、実施の形態２を同様に無段階制御へ
と拡張することも可能である。

【００３３】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４による空調制御装置の構成とＦＣＵへの適用を示す
ブロック図である。

【００３４】図において、１６は前記実施の形態１にお
ける選択部１４の機能に加えて、前記メモリー１２に記
憶された振動発生ポイントに関する情報を変更する場合
の入力機能を備えた選択部（ポイント変更入力手段）で
ある。

【００３５】また、１７は前記実施の形態１における制
御部１３の機能に加えて、前記選択部１６におけるポイ
ント変更入力を受け付け、この変更に応じてメモリー１
２の内容を書き換える機能を備えた制御部（回転速度制
御手段）である。

【００３６】なお、他の部分については図１に示した実
施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略
する。

【００３７】前記実施の形態１においてメモリー１２に
記憶した振動発生ポイントに基づいた運転が行われてい
ても、例えば空調装置の経年変化等によって、それまで
の振動発生ポイントがずれたり新しい振動発生ポイント
ができたりしてファンモーターに振動が発生する場合が
ある。

【００３８】このような場合でも、本実施の形態の空調
制御装置では、選択部１６において例えば図４に示した
ような画面上で振動発生ポイントを変更入力することが
でき、この入力に応じて制御部１７がメモリー１２に記
憶された振動発生ポイントを書き換える。

【００３９】以上のように本実施の形態の空調制御装置
は、空調装置の経年変化等による振動発生ポイントの変
化があった場合でも、振動発生ポイントを変更入力する
ことにより、振動発生による騒音を回避する事ができ
る。

【００４０】なお、実施の形態２、実施の形態３おいて
も、メモリー１２に記憶された振動発生ポイントに関す
る情報を変更入力する手段を設けることが可能であり、
同様な改善効果がある。

【００４１】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５による空調制御装置の構成とＦＣＵへの適用を示す
ブロック図である。

【００４２】図において、１８はファンモーター２１付
近に設けられた振動センサー（振動検出手段）であり、
１９は前記実施の形態１における制御部１３の機能に加
えて、運転中に前記振動センサー１８において振動が検
出された場合に、メモリー１２に記憶された振動発生ポ
イントを自動的に更新する機能を備えた制御部（ポイン
ト自動更新手段、回転速度制御手段）である。

【００４３】なお、他の部分については図１に示した実
施の形態１と同様であり、同一符号を付して説明を省略
する。

【００４４】本実施の形態の空調制御装置は、例えば空
調装置の経年変化等によって、それまでの振動発生ポイ
ントがずれたり新しい振動発生ポイントができたりして
ファンモーターの運転中に振動が発生する場合に、自動
的にメモリー１２に記憶された振動発生ポイントを更新
するものである。

【００４５】次に動作について説明する。

【００４６】図８は、図４に示したような状態から経年
変化等により、中ポイント上で振動が発生するようにな
った場合を示す説明図であり、図９は、本実施の形態の
ファンモーター速度制御における制御部１９の動作を示
すフローチャートである。なお、図９と前記実施の形態
１の図５の違いは、ステップＳＴ７とステップＳＴ８が
追加された点である。

【００４７】振動センサー１８において運転中に振動が
検知されると（ステップＳＴ７）、制御部１９は運転に
用いている現在の位相を振動発生ポイントとしてメモリ
ー１２に書き込んで（ステップＳＴ８）、ステップＳＴ
３へと移行する。後は前記実施の形態１と同様に振動発
生ポイントを避けた運転が行われる。ステップＳＴ７に
おいて振動が検知されなかった場合にはそのままステッ
プＳＴ６へと移行して運転が続行される。

【００４８】以上のように本実施の形態の空調制御装置
は、空調装置の経年変化等による振動発生ポイントの変
化があった場合でも、制御部１９が振動発生ポイントを
自動的に更新するので、人手による操作を必要とせずに
長期的に騒音を回避する事ができる。

【００４９】なお、実施の形態２、実施の形態３におい
ても、メモリー１２に記憶された振動発生ポイントに関
する情報を自動的に更新するポイント自動更新手段を設
けることが可能であり、同様な改善効果がある。

【００５０】また、上記実施の形態においては、メモリ
ー１２に記憶された振動発生ポイント以外の位相で振動
が発生した場合にその位相を振動発生ポイントに追加し
ていく機能について示したが、これに、振動発生ポイン
トにおける運転をテスト的に行って振動が発生しない場
合にはその位相を振動発生ポイントより削除するなど
の、振動発生ポイントを削除する機能を追加してもよ
い。

【００５１】また、本実施の形態中の振動センサー１８
の代わりにマイクロフォン等の音量センサーを用いるこ
とも可能である。

【００５２】実施の形態６．前記実施の形態５の空調制
御装置に、ファンの風量を測定する風量センサー１９を
付加してもよい。

【００５３】例えば運転開始時等に、振動センサー１８
と風量センサー１９とにより振動と風量を測定しながら
前記位相を低位相から高位相までスイープしてテスト運
転を行い、目的風量に対応し且つ振動を避ける位相に関
する情報をメモリー１２に記憶するようにすることで、
長期的に適切な風量で、且つ騒音を避けて運転を行うこ
とが可能となる。

【００５４】また、初期のテスト運転時の風量などの風
量基準値と現在の風量を比較して、エアフィルターの目
詰まり検出や機器の異常検出を行う機能を付加してもよ
い。

【００５５】実施の形態７．前記実施の形態１〜６の空
調制御装置に、振動発生ポイントに関する情報を外部か
ら受信してメモリー１２に書き込む受信手段を設けても
よい。この場合には、振動発生ポイントに関する情報を
外部から送信して容易にメモリー１２に書き込むことが
でき、空調装置の製造現場や設置現場等での振動発生ポ
イントに関する情報の設定が容易となる。

【００５６】なお、上記各実施の形態の説明において
は、ＯＦＦ制御の場合を例に取り説明を行ったが、この
発明は、ＯＮ制御やＯＮ・ＯＦＦ制御の場合にも同様に
適用可能であることは言うまでもない。

【００５７】また、上記各実施の形態の説明において
は、ＦＣＵに適用した場合を例に取り説明を行ったが、
この発明は、これに限定されるものではなく、ファンモ
ーターを用いた空調装置一般に適用できるものである。

【００５８】また、実施の形態１と２において４速制御
の場合を示したが、これは３速以下の場合や、５速以上
の場合にも適用できることは言うまでもない。

【００５９】また、本実施の形態の説明中のフローチャ
ートや構成図は一例であり、支障のない範囲で種々変更
可能である。

【００６０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、電力位相制御
手段において位相制御による電力制御を行ってこの出力
をファンモーターに対して供給するようにし、且つ、フ
ァンモーターの振動の発生する回転数に対応した位相角
としての振動発生ポイントに関する情報を振動情報記憶
手段に記憶しておき、この情報を基に回転速度制御手段
が前記振動発生ポイントを避けて前記電力位相制御手段
に位相制御を行わせるように構成したので、振動発生に
よる騒音を回避しながら、ファンモーターの回転速度を
電力位相制御により行うことができるため、多段階の回
転速度の設定や無段階制御に近いきめの細かい回転速度
制御が可能となり、操作性や快適性を向上させる事がで
きる効果がある。

【００６１】また、速度変更用タップを多数持つ高価な
ファンモーターを用いる必要がなく、従来用いられなか
った速度変更用タップを持たないファンモーターを用い
ることができるため、空調装置のコストダウンを行うこ
とができる。また、速度制御線も２本で済むため省配線
化、コストダウン、施工性向上の効果がある。

【００６２】さらにこの発明は、既設の空調装置のファ
ンモーターに２線のみを接続して適用することも可能で
ある。

【００６３】請求項２の発明によれば、ポイント変更入
力手段を用いて前記振動発生ポイントに関する情報の変
更入力を行えるように構成したので、空調装置の経年変
化等によってそれまでの振動発生ポイントがずれたり新
しい振動発生ポイントができたりしてファンモーターに
振動が発生する場合でも、振動発生ポイントに関する情
報を変更して振動発生による騒音を回避する事ができる
効果がある。

【００６４】請求項３の発明によれば、ファンモーター
の振動の発生を検出する振動検出手段を設け、ファンモ
ーターの運転中にこの振動検出手段において振動が検出
された際には、ポイント自動更新手段が前記振動発生ポ
イントに関する情報を自動的に更新するように構成した
ので、人手による操作を必要とせずに長期的に騒音を回
避する事ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による空調制御装置の
構成とＦＣＵへの適用を示すブロック図である。

【図２】電力位相制御の説明図である。

【図３】電力位相制御（ＯＦＦ制御）において位相角を
３０゜、６０゜、１２０゜、１５０゜にした場合を示す
説明図である。

【図４】振動発生ポイント、微風ポイント、弱ポイン
ト、中ポイント、強ポイントの一例を示す説明図であ
る。

【図５】この発明の実施の形態１のファンモーター速度
制御における制御部１３の動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】この発明の実施の形態４による空調制御装置の
構成とＦＣＵへの適用を示すブロック図である。

【図７】この発明の実施の形態５による空調制御装置の
構成とＦＣＵへの適用を示すブロック図である。

【図８】経年変化等により中ポイント上で振動が発生す
るようになった場合を示す説明図である。

【図９】この発明の実施の形態５のファンモーター速度
制御における制御部１９の動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 空調制御装置 ２ ＦＣＵ（空調装置） １１ 電力制御回路（電力位相制御手段） １２ メモリー（振動情報記憶手段） １３ 制御部（回転速度制御手段） １６ 選択部（ポイント変更入力手段） １７ 制御部（回転速度制御手段） １８ 振動センサー（振動検出手段） １９ 制御部（ポイント自動更新手段、回転速度制御手
段） ２１ ファンモーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調装置のファンモーターを制御する空
   調制御装置において、電力の位相制御を行って前記ファ
   ンモーターに電力供給する電力位相制御手段と、前記フ
   ァンモーターに振動が発生する前記ファンモーターの回
   転速度に対応する前記位相角である振動発生ポイントに
   関する情報を記憶する振動情報記憶手段と、前記振動発
   生ポイントに関する情報を基に前記振動発生ポイントを
   避けて前記電力位相制御手段に位相制御を行わせる回転
   速度制御手段とを備えたことを特徴とする空調制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記振動発生ポイントに関する情報の変
   更を行うための入力を行うポイント変更入力手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
3. 【請求項３】 ファンモーターの振動の発生を検出する
   振動検出手段と、前記振動検出手段において振動が検出
   された場合に前記振動発生ポイントに関する情報を自動
   的に更新するポイント自動更新手段とを備えたことを特
   徴とする請求項１記載の空調制御装置。