JPS61164485A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は交流モータを駆動源とする送風機を備え、この
モータを位相制御する空気調和機に関し、特に送風機の
速度制御に関する。

〈従来技術〉 一般に空気調和機においては、モータを駆動源とする送
風機を備えているものであるが、このモータとしては大
きく分けて直流モータと交流モータがある。

このうち直流モータは、容易に速度制御が行え、その速
度が比較的安定しているという面で、複数段階の送風量
の切り換えを必要とする最近の空気調和機に用いるモー
タとして非常に優れている反面、家庭用等の空気調和機
の場合直流電源が存在しないので、交流電源を直流に変
換する装置が必要となり、送風装置自体非常に高価なも
のとなるばかりか、空気調和機自体大型化するものであ
シしかも重量が増大するという問題も発生する。

そこで交流電源をそのまま用いることのできる交流モー
タを空気調和機の送風機駆動モータとして用いることは
有効であるが、速度制御が容易でなく空気調和機用モー
タとしては不向きである。

第４図は従来の交流モータを用いた空気調和機のブロッ
ク図である。この第４図において、１はファンモータと
しての交流モータ、２はこのモータ１に交流電源を供給
するための電源プラグ、３はこの交流モータ１の速度制
御を行うためのマイコン、４はこのマイコン３に直流電
源を供給する直流定電圧電源、５はドライバ、６は上記
モータ１への供給電源の導通を調整するトライアック、
〜 ７は電源の位相角０を検出して信号を出力するゼロクロ
ス検出回路である。

上記マイコン３においては、空調モードや空調状態に応
じた送風機の速度が複段階に設定された状態で予じめ記
憶されているものであって、このマイコン３にて予じめ
設定された速度のうちから必要なものが選択されてモー
タｌの速度制御が行われる。

さて、第４図図示の空気調和機の動作について説明する
と、送風機を駆動するモードになればマイコン３よシ駆
動信号パルスが出力されて、この信号によシトライバー
５を介してトライアックにゲート電流が流れてトライア
ック６が導通する。

トライアック６が導通すると、モータ１に電源が導通さ
れ、モータ１が回転し始め、このモータ１の駆動により
送風機も回転し始める。

このモータ１に流れる交流電流は、位相角０でトライア
ック６の保持電流以下となるものであって、この電流低
下によシトライバーク６はＯＦＦとなると共に瞬時ゼロ
クロス検出回路７にて位相角０が検出されて、マイコン
３にパルス信号が入力される。

位相角Ｏの信号が入力されたマイコン３は、選択された
モータ１の回転速度に応じて予じめ設定されている遅延
時間（所定位相角）後、再びトライアック６をＯＮさせ
るパルスを出力し、このパルスがドライバ５を介してト
ライアック６に導入されることにより、トライアック６
が所定時間（位相）だけ遅れて導通し、モーターにトラ
イアックＯＦＦ時間だけ遮断された電源電圧が供給され
る。以後同様にして、選択されている回転数に応じて予
じめ設定されている遅延位相角分だけ遮断された交流電
圧がモーターに印加されることになる。

このようにして行われる位相角制御において、上記遮断
されている時間（位相角）即ちマイコンにおいて設定さ
れた遅延時間（位相角）を調整することによりモーター
の回転数が制御される０例えば遅延位相角が０の時電源
電圧が１００Ｘ供給されて最高速となシ、遅延位相角が
９０の時供給電圧０となシモーターが停止する。

しかしながら上記位相制御を行う空気調稍機においては
、電源電圧のゼロクロス検知に基く位相制御だけでモー
ター（送風機）の速度制御が行われているので、交流電
源電圧の変動や送風機各部におけるトルクのばらつき、
空気調和機の負荷のばらつき等により送風機の回転速度
が影響され、安定した送風を行うことができないという
問題があった。

このように、送風機速度が変動した場合、例えば回転数
が減少した場合には送風量の減少により冷・暖房能力が
低減するものであシ、又逆に回転数が増大した場合送風
機において騒音（風切音）が増大するという不都合を生
じる。

又、送風速度制御の面で、例えばある所定範囲で送風量
を複数段階制御する場合、上記位相制御であれば速度が
安定しないため例えば４段階程度にしか制御できず、例
えばｌＯ段階に速度切り換えしてきめ細かな空調を行う
ことができないものであった○ く目　的ン 本発明は上記の点に鑑み成されたものであって、交流モ
ータを送゛風機の駆動源とするにもかかわらず安定した
速度制御を行うことのできる空気調和機を提供すること
を目的とする。

〈実施例２ 以下本発明の実施例を図面に従って説明する。

尚、従来と同一のものについては同符号を付し、説明を
省略する。

第１図は本発明実施例の回路図である。

この第１図において、８は７７ンモータとしての交流モ
ータ１の速度制御を行うマイコン、９はこのモータ１の
回転速度を検出する回転速度検出手段であって、この回
転速度検出手段９はマイコン８に接続され、検出された
回転速度がマイコン８に入力されるようになっている。

次に第２図を用いて、マイコン８と検出手段９との関係
について説明する。

第２図は上記実施例の機能ブロック図である。

この第２図において、１は上記交流モータ、９は上記回
転速度検出手段である。

この回転速度検出手段９は、モータ１の回転軸１０に取
着された磁石１１とこの磁石１１の磁気を検知する磁気
検出手段１２とから構成されている０ この磁気検出手段１２は例えばホール素子等の磁気検出
素子を備えて成るものであって、上記磁石１１に対向し
て配設され、磁石１１の回転によって発生する交流電圧
を検出する。

１３はＦ／Ｖ変換手段であって、上記磁気検出手段１２
で検出した交流電圧をこの電圧の周波数に比例した直流
電圧に変換する。

１４はＡ／Ｄ変換器であって、このＡ／Ｄ変換器１４は
上記Ｆ／Ｖ変換手段１３に接続されておシ、このＦ／Ｖ
変換手段１３から出力される電圧をデジタル信号に変換
する。

１５はＲＡＭであって、上記Ａ／Ｄ変換器１４に接続さ
れており、Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるデジタル信
号を記憶する。

１６はＲＯＭであって、このＲＯＭＩ　６は空調状態に
応じて予じめ設定された複数段階のファンモータの回転
数を記憶している。

１７は比較器であって、この比較器１７は上記ＲＡＭ１
５から入力されるモータｌの回転数信号とＲＯＭ１６に
記憶されている回転数のうちから選択された回転数信号
とを比較するものであシ、ＲＡＭＩ　６からの回転数が
ＲＯＭＩ　７からの回転数を上回わる時にはＨを出力し
、逆にＲＡＭ１６からの回転数がＲＯＭ１７かもの回転
数を下回わる時にはＬを出力する。

１８は加減算器であって、この加減算器１８は上記比較
器１７からの信号の入力を受けてＨ信号が入力される時
にはこの加減算器１８に接続されたＲＡＭＩ　９の内容
を１ビット加算し、比較器１７からの信号の入力がＬ信
号の時にはＲＡＭＩ　９の内容を１ビツト減算する。

２０は位相角タイマーであって、このタイマー２０は上
記ゼロクロス検出回路７からのパルス信号の入力でカウ
ントを開始するものであシ、上記ＲＡＭ１９で設定され
た位相角データに相当するデジタル値までカウントした
時にトライアックゲート６に導通信号を出力する。

その他の構成は従来のものと同一である。

次に上記構成の空気調和機の動作について第３図の７０
−チャートと共に説明する。

先ず、ファンモータｌ停止時においては、磁気検出手段
９からの発生電流はＯでちシ、ＲＡ　Ｍ２ＳにはＯ■倍
信号導入される。

ここで、空調モード、室内気温状態に応じて、ＲＯＭＩ
　６に記憶されている回転数のうちから特定回転数が選
択されると、ＲＡＭ１５の内容がＲＯＭの内容より小と
なるので、比較器１７においてはＬ信号が出力され、こ
のＬ信号が加減算器１８に導入される。

ここでＲＡＭＩ　９の内容は最初０に設定されているの
で、Ｌ信号の導入によってＲＡＭ１９の内容が減算され
るが、最初の内容が０であるので、ＲＡＭ１９の内容は
Ｏのままである。

このＲＡＭＩ　９の内容であるＯは位相角タイマーに入
力され、この入力された内容を基に、位相角タイマー２
０が遅延時間をカウントする。

この時ゼロクロス検出回路７よシゼロクロス時の検出信
号が位相角タイマー２０に入力されると、位相角タイマ
ー２０はＲＡＭ１９の内容を基に遅延時間をカウントす
るが、ＲＡ’Ｍ１９の内容はＯになっているので、ゼロ
クロス検出信号の入力と同時にトライアック６の導通信
号が出力され、その結果位相角０の１００％の電力がモ
ータ１に供給される。

この電力の供給によって、モータ１が駆動され、送風が
行われる。

このようにモータ１が駆動されると、回転軸１０に取着
された磁石１１も同回転数で回転し始める。

このようにして磁石１１が回転すると、この磁石１１の
周辺に交番磁界が発生し、この磁界は磁気検出手段１２
によって回転速度と同一周波数の交流電圧に変換される
。

この交流電圧はＦ／Ｖ変換手段１３に入力されることで
周波数に比例した直流電圧に変換されてマイコン８に入
力される。入力された電圧はＡ／Ｄ変換器１４を通過す
ることによって、デジタル信号に変換されて、回転数信
号としてＲＡＭ１５に入力される。

このようにして送風動作が行われているなかで、ＲＡＭ
１５の内容がＲＯＭＩ　６の内容を上回わるまでは上記
位相角Ｏの電力がモータ１に供給される。

ここで、ＲＡＭＩ　５の内容がＲＯＭＩ　６の内容を上
回わると、比較器１７からＨ信号が出力され、加減算器
１８に゛よってＲＡＭ１９の内容が加算され、このＲＡ
Ｍ１９の内容に応じて位相角タイマー２０のカウント時
間が長くなる０ その結果、トライアック６は、ゼロクロス時からタイマ
ー２０にてカウントする時間分だけ遅延した後、タイマ
ー２０から出力される導通信号によりＯＮＬ、この遅延
時間分だけ位相角制御された電力がファンモータ１に供
給される。

従って、位相角Ｏの１００％の電力が供給される場合に
比べて、モータ１への供給電力は減少し、その結果モー
タ１の回転数も減少する。

この回転数の減少に・よりＲＡＭ１５に入力される回転
数信号も減少し、ＲＡＭ１５の内容がＲＯＭ１６の内容
に近づくことになる。

このようにして、ファンモータ１の回転がＲＯＭ１６に
て記憶された回転数に一致するように制御されることに
なる。

このように制御されているファンモータ１が、負荷の変
動等により回転数が変動すると、この変動した回転数が
ＲＡＭＩ　５に入力されて、ＲＯＭ１６の内容と不一致
となり、この不一致分だけＲＡＭ１９の内容が加算若し
くは減算され、このＲＡＭＩ　９の内容に応じてタイマ
ー２０のカウント時間が増減し、このカウント時間の増
減によってトライアック６の導通タイミングが変化して
、ＲＯＭＩ　６の内容にＲＡＭＩ　５の内容を一致させ
るように位相制御が行われる。

尚、ＲＯＭＩ　６内に記憶されている内容から他の回転
数が選択された場合も同様に、ＲＯＭＩ　６の内容とＲ
ＡＭ１５の内容とが比較されて、その比較結果に応じて
、トライブック６のＯＮタイミングがタイマー２０のカ
ウントする遅延時間に応じて制御され、モータ１への供
給電力が制御される０従って、上記空気調和機の場合、
ファンモータ１の実際の回転数を、予じめ設定された回
転数と比較しながら、モニタ１への供給電力を位相制御
するので、負荷の変動や電源電圧の変動が生じたとして
も、設定された回転数にファンモータ１の回転を合わせ
ることができる。

しかも、このファンモータ１は交流モータであるので、
直流電源が必要なく家庭用電源をそのまま使用すること
ができ、空気調和機のコストダウンが可能となる。

又、磁石１１とホール素子等の磁気検出手段とでモータ
の回転数検知を行っているので、摩耗部分がなく機械的
強度上非常に優れるものであり、しかもゴミ等の付着に
よっても正確な検知を行うことができるものであって、
長期に亘って安定した回転数検知を行うことができる。

く効　果〉 以上本発明は、交流モータを駆動源とする送風機及びこ
の送風機の回転速度を位相制御にて制御する制御回路を
備えた空気調和機であって、予じめ設定された複数段階
の回転数を記憶する手段と、送風機の回転数を検出する
手段と、空調状態に応じて記憶手段内に記憶されている
回転数を択一的に引き出す手段と、引き出された回転数
と送風機の回転数を比較する手段と、比較した結果に応
じて送風機の回転速度を制御する電源の位相角を補正す
る信号を生成する手段と、この信号に応じて上記位相角
を補正する手段と、を備えることを特徴とする空気調和
機である。

従って、上記送風機の交流モータが負荷の変動や電源電
圧の変動によって変動したとしても、このモータの回転
が検出手段によってピックアップされて設定回転数と比
較され、この比較結果に応じてモータの回転速度を制御
している電源電圧の位相角が変動分だけ補正されるので
、常にモータを目標の回転数に保持することができる。

従って、駆動用モータとして交流モータを用いているに
もかかわらず、モータの速度制御を確実なものとするこ
とができ、ある範囲の複数段階の速度制御を行う場合に
、例えば従来のものでは回転数制御が確実でなく変動の
多いものであったのでＡ、段階くらいにしか制御できな
かったのに対し、本発明によれば例えば１０段階くらい
の制御も可能となシ、よシきめ細かな送風制御を可能と
する。

しかも本発明の場合、送風機の駆動力源として交流モー
タを用いているので、直交モータを用いる場合に比較し
て送風機のコストダウンを可能とする０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の回路図、 第２図は同上例の機能ブロック図、 第３図は同側のフローチャート、 第４図は従来の空気調和機の回路図。 ｌ：交流モータ、６：トライアツク、７：ゼロクロス検
出回路、８：マイコン、９：回転数検出手段、１１：磁
石、１２：磁気検出手段、１６：ＲＯＭ、１７：比較器
、１８：加減算器、２０：タイマー。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流モータを駆動源とする送風機及びこの送風機の
   回転速度を位相制御にて制御する制御回路を備えた空気
   調和機であって、 予じめ設定された複数段階の回転数を記憶する手段と、 送風機の回転数を検出する手段と、 空調状態に応じて記憶手段内に記憶されている回転数を
   択一的に引き出す手段と、 引き出された回転数と送風機の回転数を比較する手段と
   、 比較した結果に応じて送風機の回転速度を制御する電源
   の位相角を補正する信号を生成する手段と、 この信号に応じて上記位相角を補正する手段と、 を備える空気調和機。 ２、上記回転数検出手段は、送風機に取着された磁石と
   、この磁石の磁気を検知する手段であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。