JP2007192495A - 換気扇の風量制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の部屋の空気を外部に排出するのに使用される換気扇の排気風量を制御する換気扇の風量制御装置において、DCモータの製造上の理由から発生する性能のばらつきがあっても設定した風量に制御することができる換気扇の制御装置を得ることを目的とする。
【解決手段】電動ダンパ9が全閉時に、DCモータ2に電圧調整手段11より所定の電圧を印加し、そのときの回転数Nを回転数検知手段14より検知し、この回転数よりDCモータランク選別手段21によって回転数によるDCモータランクの選別を行い、それに基づき風量制御を行うことにより、DCモータの性能にばらつきがあっても設定した風量に制御することができる換気扇の風量制御装置を得られる。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の部屋の空気を外部に排出する換気扇の風量制御装置に関する。
従来、この種の換気扇の風量制御装置は、各吸込口に対応した負荷量を検出し、その負荷量にもとづいて、定風量制御を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
以下、その換気扇の風量制御装置ついて、図11を参照しながら説明する。
図11に示すように、中間形ダクト用換気扇101の換気扇本体102の側壁に設けられた吸込口103、104を通じて異なる部屋の空気が排出される。吸込口103、104に設けられたダンパ105、106の開度に応じて各吸込口103、104の開口面積が調整される。ここで、ダンパ105を全開しかつダンパ106を全閉した状態で、換気扇本体102を一定の風量で運転する。このとき、換気扇本体102のファンモータは、吸込口103に対応した回転数となり、その回転数に基づいて、吸込口103に対応した換気扇本体102の負荷量検出することができる。
特開平8−159532号公報
このような従来の換気扇の風量制御装置では、ファンモータに使用しているDCモータの製造における巻線抵抗、磁束の大きさ、センサ位置などの微小な違いによって、DCモータの性能がばらつき、電圧調整をしての風量が制御しにくいという課題がある。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、DCモータの性能にばらつきがあっても、風量を制御することができる換気扇の風量制御装置を提供することを目的としている。
本発明の換気扇の風量制御装置は上記目的を達成するために、1つの排気口と少なくとも1つの吸込口を有し、ファンとDCモータの作動に応じダクトを介して前記吸込口から空気を吸込んで前記排気口から吸込んだ空気を外部に排出する換気扇において、前記吸込口の開口面積が調整できる電動ダンパと、前記電動ダンパの動きを調整するダンパ角度調整手段と、前記DCモータの印加電圧を調整する電圧調整手段と、前記DCモータの回転数を検知する回転数検知手段とを備え、前記電動ダンパによって前記吸込口の開口面積を調節し、少なくとも1つの静圧条件において、前記電圧調整手段によって所定の電圧を前記DCモータに印加し、前記回転数検知手段によって検出した回転数によって決定するDCモータランクの選別を行うDCモータランク選別手段を備え、DCモータランクの選別後電圧調整手段によって風量を制御することを特徴とするものである。
この手段により、DCモータの性能にばらつきがあっても、風量を制御することができる換気扇の風量制御装置が得られる。
また、他の手段は、DCモータの印加電圧と回転数の組合せのデータテーブルを記憶したテーブル記憶手段と、前記DCモータの印加電圧を検知する電圧検知手段と、風量を設定する風量設定手段とを備え、電圧調整手段と回転数検知手段と前記テーブル記憶手段と前記電圧検知手段と電動ダンパを通じて、排気口から排気される風量が前記風量設定手段で設定される設定風量に制御できるよう風量を一定にする風量一定制御手段とを備え、風量を一定に制御することを特徴とするものである。
この手段により、設定した風量に風量を一定に制御することができる換気扇の風量制御装置が得られる。
本発明によれば、1つの排気口と少なくとも1つの吸込口を有し、ファンとDCモータの作動に応じダクトを介して前記吸込口から空気を吸込んで前記排気口から吸込んだ空気を外部に排出する換気扇において、前記吸込口の開口面積が調整できる電動ダンパと、前記電動ダンパの動きを調整するダンパ角度調整手段と、前記DCモータの印加電圧を調整する電圧調整手段と、前記DCモータの回転数を検知する回転数検知手段とを備え、前記電動ダンパによって前記吸込口の開口面積を調節し、少なくとも1つの静圧条件において、前記電圧調整手段によって所定の電圧を前記DCモータに印加し、前記回転数検知手段によって検出した回転数によって決定するDCモータランクの選別を行うDCモータランク選別手段を備え、DCモータランクの選別後電圧調整手段によって風量を制御することにより、性能のばらつきをもつ同仕様のDCモータの回転数によってDCモータランクを選別し、DCモータランクに基づき風量を制御することができるという効果のある換気扇の風量制御装置を提供できる。
また、DCモータの印加電圧と回転数の組合せのデータテーブルを記憶したテーブル記憶手段と、前記DCモータの印加電圧を検知する電圧検知手段と、風量を設定する風量設定手段とを備え、電圧調整手段と回転数検知手段と前記テーブル記憶手段と前記電圧検知手段と電動ダンパを通じて、排気口から排気される風量が前記風量設定手段で設定される設定風量に制御できるよう風量を一定にする風量一定制御手段とを備え、風量を一定に制御することにより、各DCモータランクに応じて、設定した風量に風量を一定に制御することができるという効果のある換気扇の風量制御装置を提供できる。
本発明の請求項1記載の換気扇の風量制御装置は、1つの排気口と少なくとも1つの吸込口を有し、ファンとDCモータの作動に応じダクトを介して前記吸込口から空気を吸込んで前記排気口から吸込んだ空気を外部に排出する換気扇において、前記吸込口の開口面積が調整できる電動ダンパと、前記電動ダンパの動きを調整するダンパ角度調整手段と、前記DCモータの印加電圧を調整する電圧調整手段と、前記DCモータの回転数を検知する回転数検知手段とを備え、前記電動ダンパによって前記吸込口の開口面積を調節し、少なくとも1つの静圧条件において、前記電圧調整手段によって所定の電圧を前記DCモータに印加し、前記回転数検知手段によって検出した回転数によって決定するDCモータランクの選別を行うDCモータランク選別手段を備え、DCモータランクの選別後電圧調整手段によって風量を制御することを特徴とするものであり、性能のばらつきをもつ同仕様のDCモータの回転数によってDCモータランクを選別し、DCモータランクに基づき風量を制御することができるという作用を有する。
また、請求項2記載の換気扇の風量制御装置は、DCモータの印加電圧と回転数の組合せのデータテーブルを記憶したテーブル記憶手段と、前記DCモータの印加電圧を検知する電圧検知手段と、風量を設定する風量設定手段とを備え、電圧調整手段と回転数検知手段と前記テーブル記憶手段と前記電圧検知手段と電動ダンパを通じて、排気口から排気される風量が前記風量設定手段で設定される設定風量に制御できるよう風量を一定にする風量一定制御手段とを備え、風量を一定に制御することを特徴とするものであり、各DCモータランクに応じて、設定した風量に風量を一定に制御することができるという作用を有する。
また、請求項3記載の換気扇の風量制御装置は、電動ダンパによって吸込口を全閉及び全開した状態で、DCモータランクの選別を行うことを特徴とするものであり、同仕様のDCモータであってもトルクカーブの傾きによって微小に違う性能の違いを考慮して、より細かいDCモータランクの選別を行い、DCモータランクに基づいた風量の制御を行うことができるという作用を有する。
また、請求項4記載の換気扇の風量制御装置は、テーブル記憶手段に記憶された1つのDCモータランクにおけるDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルを基本に、他のDCモータランクのDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルを算出するDCモータランク算出手段を備えたことを特徴とするものであり、各DCモータランクの各設定風量に存在するDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルの数を軽減することができるという作用を有する。
また、請求項5記載の換気扇の風量制御装置は、温度を検知する温度センサを備え、温度によって変化するDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルを補正する温度補正手段をテーブル記憶手段に備えたことを特徴とするものであり、周囲温度を考慮したDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルに補正し、周囲温度を考慮した風量の制御を行うことができるという作用を有する。
また、請求項6記載の換気扇の風量制御装置は、DCモータランクの選別を開始するスイッチを備え、数秒間押し続けることによって前記DCモータランクの選別を開始することを特徴とするものであり、スイッチが誤って押されても、数秒間押しつづけない限りDCモータランクの選別を開始することはなく、誤作動を防止することができるという作用を有する。
また、請求項7記載の換気扇の風量制御装置は、DCモータランク選別手段によって決定したDCモータランクを識別させることのできるDCモータランク識別手段を備えたことを特徴とするものであり、DCモータのランクや不良品、規格外品、選別の進行具合が識別できるという作用を有する。
また、請求項8記載の換気扇の風量制御装置は、DCモータランク識別手段にLEDを用い、LEDの色、点滅、点灯、消灯によってDCモータのランク、および、DCモータの選別の進行具合を識別できることを特徴とするものであり、一目で識別情報が認識できるという作用を有する。
また、請求項9記載の換気扇の風量制御装置は、設定する風量より、10m3/h大きい風量と10m3/h少ない風量に設定する風量微調整手段を備えたことを特徴とする
ものであり、設定風量より、10m3/h大きい風量と10m3/h少ない風量に微調整を行うことができるという作用を有する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にしながら説明をする。
(実施の形態1)
図1〜図3を用いて、1方向吸気の中間ダクト用換気扇に適用し、DCモータの選別を一つの静圧条件において行ったときの形態について説明する。
図1に示すように、換気扇1の箱体上部に、DCモータ2とDCモータ2と連動して動作するファン3が備えられ、給気グリル4を通りダクト6、7と排気口8を通じ、野外に排出される。また、吸込口5には、電動ダンパ9が備え付けられており、開口面積が調整できるようになっている。また、換気扇1の箱体の横内部には、電動ダンパ9の動きを制御する制御装置10が備え付けられている。
DCモータの選別の方法を、図2および図3を参照しながら説明する。
スイッチ20を数秒間押し続けると、DCモータランク選別手段21はダンパ角度調整手段19に命令を送り、電動ダンパ9を全閉にし、かつ、電圧調整手段11よりDCモータ2に所定の電圧を印加する。そのときのDCモータ2の回転数Nを、回転数検知手段14より検知する。このとき、回転数NがN1からN1’の間であれば、DCモータランクAのDCモータであるとDCモータランク選別手段21が判断し、DCモータランク識別手段としてのLED22にDCモータランク情報を与え、施工者はDCモータランクを認識できる。同様に、回転数NがN4からN4’の間であれば、DCモータランクDとDCモータランク選別手段21が判断し、DCモータランク識別手段としてのLED22にDCモータランク情報を与える。さらに、回転数Nが0のときはDCモータが規格外品もしくは不良品であるとDCモータランク選別手段21が判断し、DCモータランク識別手段としてのLED22にその情報が与えられる。よって、施工者は、換気扇にダクトを接続した後でも、電動ダンパを全閉下状態でDCモータの良否が確認できるので、換気扇自体の良否を施行した状態で容易に確認することができる。
上記のように、DCモータランクとは、ある幅をもった回転数による区分けをしたものである。
なお、上記の回転数Nの分類は、N5〜N5’、N6〜N6’、等、増加してもよく、回転数Nの分類を細かくすることで、より細かくDCモータの選別を行うことができ、DCモータの性能のばらつきに影響されることなく風量を制御することができる。
なお、電動ダンパ9で全閉すると記載したが、電動ダンパ9を用いず吸込口5をテープやパッキンなどを用いて塞いだり、排気口8をテープやパッキンなどで塞ぐ方法をとってもよい。
(実施の形態2)
DCモータランクの選別後の風量を一定に制御することについて、図4を参照しながら説明する。
DCモータランク選別手段21でDCモータランクを選別後、DCモータランクの情報を風量一定制御手段13に与える。また、風量設定手段18で設定された設定風量の情報は風量一定制御手段13に与えられ、設定風量の情報により風量一定制御手段13は、ダンパ角度調整手段19に命令を送り、電動ダンパ9で開口面積を調整する。次に、風量一定制御手段13は、DCモータランクと設定風量に対応した印加電圧と回転数のデータテーブルを、テーブル記憶手段15を参照し、風量を設定風量に制御する。
詳細な流れは、電圧検知手段12で検知しながら電圧調整手段11により所定の電圧をDCモータ2に印加する。そのときの回転数を、回転数検知手段14によって検知する。次に、温度センサとしてのサーミスタ16より周囲温度の情報から温度補正手段17を用いて補正した回転数を、上記の過程で選別したDCモータランクと設定風量に対応した印加電圧と回転数のデータテーブルと比較する。所定の電圧を印加したことにおいて実際の回転数がデータテーブルの回転数に比べて大きいときは電圧調整手段11により印加電圧を小さくし、実際の回転数がデータテーブルの回転数に比べて小さいときは電圧調整手段11により印加電圧を大きくする。また、実際の回転数がデータテーブルの回転数と比べて同じであるときは、印加電圧は変化させない。そのサイクルを続けることによりデータテーブルと同じ印加電圧と回転数の組合せにたどり着くこととなり、施工した現場の負荷量(据付条件)において設定風量を満足することとなる。また、温度補正を行うことで、周囲温度によって変化する印加電圧と回転数のデータテーブルを補正することができ、周囲温度によらず設定風量に風量を一定に制御することが可能となる。
なお、DCモータランクとは、ある幅をもった回転数による区分けをしたものである。
(実施の形態3)
2つの静圧条件においてDCモータの選別を行う方法について、図5および図6を参照にしながら説明する。
スイッチ20を数秒間押し続けると、電動ダンパ9を全閉にし、DCモータ2に電圧調整手段11より所定の電圧を印加する。そのときの回転数Nを、回転数検知手段14より検知する。次に、電動ダンパ9を全開にしてDCモータ2に電圧調整手段11より所定の電圧を印加する。そして、その回転数Mを回転数検知手段14により検知する。このとき、回転数NがN1からN1’の間であり、同時に回転数MがM1からM1’の間であれば、DCモータランクAのDCモータであるとDCモータランク選別手段21が判断し、DCモータランク識別手段としてのLED22にDCモータランク情報を与え施工者はDCモータランクを認識できる。
同様に、回転数NがN1からN1’の間であり回転数MがM2からM2’の間であればDCモータランクBのDCモータと選別し、回転数NがN4からN4’の間であり回転数MがM4からM4’の間であればDCモータランクPとDCモータランク選別手段21が判断し、DCモータランク識別手段としてのLED22にDCモータランク情報を与える。さらに、回転数N、Mがどの回転数にもあてはまらないとき、もしくは回転数が0のときはDCモータが規格外品もしくは不良品であるとDCモータランク選別手段21が判断し、DCモータランク識別手段としてのLED22にその情報が与えられる。よって、施工者は、換気扇にダクトを接続した後でも、電動ダンパを全閉下状態でDCモータの良否が確認できるので、換気扇自体の良否を施行した状態で容易に確認することができる。
上記のように、DCモータランクとは、ある幅をもった回転数による区分けをしたものである。
なお、上記の回転数Nの回転数の分類はN5〜N5’、N6〜N6’、等、また、回転数Mの回転数の分類はM5〜M5’、M6〜M6’、等、増加してもよく、回転数N、Mの分類を細かくすることでより細かくDCモータランクの選別を行うことができ、DCモータの性能のばらつきに影響されることなく風量を制御することができる。
また、全閉と全開の2つの静圧条件において回転数N、Mを測定する利点は、図7に示すように、DCモータ2によってトルクカーブがそれぞれ異なり、風量と静圧の関係(P−Q曲線)が異なるからである。
例えば、全閉Pmaxの時、DCモータIとDCモータIIでは同じ風量Qであるが、全開
0の時、DCモータIの風量はQとDCモータIIの風量はQIIとなり差異を生じる。
つまり、DCモータランクを選別する時、DCモータIとDCモータIIは全閉においては
同じDCモータランクに分類されるが、全開では同じDCモータランクに分別されない。よって、DCモータランクの選別時には2つの静圧条件においての回転数を測定することにより、より細かくDCモータを選別することができる。
なお、2つの静圧条件だけでなく3つ、4つ…の静圧条件においての回転数を測定するというように静圧条件を増加してもよく、より細かくDCモータランクの選別を行うことができ、トルクカーブの傾きに影響されることなく、風量を制御することができる。
(実施の形態4)
DCモータランク算出手段について図8および図9を参照しながら説明する。
図8に示すように、DCモータの印加電圧と回転数の関係は2次式で表すことができ、DCモータランクAの印加電圧と回転数のデータテーブルは、y=ax2+bx+c(y:回転数、x:印加電圧)で表される。また、DCモータランクBの印加電圧と回転数のデータテーブルは、y=a2+bx+cで表される。
ここで、DCモータランクAにはy=ax2+bx+cを満たす実際の数値のデータテーブルをDCモータランク算出手段23に記憶させる。次に、y=a2+b’x+c’にDCモータランクAと同様のx(印加電圧)を代入していくことで、DCモータランクBのy(回転数)が算出される。つまり、DCモータランクごとの2次式だけを記憶すればよい。このDCモータランク算出手段23備えることで、上記のようにテーブル記憶手段15に2種類のデータテーブルを記憶するところを、1つのデータテーブルにすることができ、データテーブルの数を軽減することができる。よって、データテーブルに記憶するデータ数が少なくなり、結果として、記憶メモリ等の記憶媒体(メディア)を小型にして、換気扇の小型化にも寄与できる。また、記憶した2次式からDCモータのランク毎の回転数が算出できるので、これらをテーブルで記憶した場合より、きめ細かくDCモータのランクに対応することができ、精度の高い風量制御を行なうことができる。
なお、DCモータランクとは、ある幅をもった回転数による区分けをしたものである。
なお、上記のDCモータランク算出手段23はDCモータランクC,DCモータランクD以降に使用してもよく、どの設定風量においても使用することができる。
(実施の形態5)
風量微調整手段について、図10を参照しながら説明する。
風量微調整手段24は、通常の設定風量と設定風量より10m3/h多い風量(+10m3/hモード)と設定風量より10m3/h少ない(−10m3/hモード)風量の3つのモードを選択でき、+10m3/hモードを選択すると、DCモータランク選別手段21および風量設定手段18により選択される印加電圧と回転数のデータテーブルにおいて各印加電圧の回転数を一定量増加させるとにより設定風量より10m3/h多い風量を実現する。同様に−10m3/hモードモードを選択すると、DCモータランク選別手段21および風量設定手段18により選択される印加電圧と回転数のデータテーブルにおいて各印加電圧の回転数を一定量減少させるとにより設定風量より10m3/h少ない風量を実現する。
上記の風量微調整手段24により、実際に換気扇を取り付けた際の風量の誤差を補正したり、また、使用者の好みに即した風量を簡単に設定することができる。
本発明の換気扇の風量制御装置は、DCモータの性能にばらつきがあっても、一定の風量に制御することが必要な送風装置分野等の用途にも適用できる。
本発明の実施の形態1の換気扇の風量制御装置の構成図 同DCモータの選別方法のブロック図 同DCモータランクと回転数Nを示す図 本発明の実施の形態2の風量一定制御のブロック図 本発明の実施の形態3のDCモータの選別方法のブロック図 同DCモータランクと回転数N、Mを示す図 同風量と静圧の関係を表すグラフ 本発明の実施の形態4のDCモータランクによる印加電圧と回転数の関係を表すグラフ 同風量一定制御のブロック図 本発明の実施の形態5の風量一定制御の別形態でのブロック図 従来の換気扇の風量制御装置の斜視図
符号の説明
1 換気扇
2 DCモータ
3 ファン
5 吸込口
6 ダクト
7 ダクト
8 排気口
9 電動ダンパ
11 電圧調整手段
12 電圧検知手段
13 風量一定制御手段
14 回転数検知手段
15 テーブル記憶手段
16 サーミスタ
17 温度補正手段
18 風量設定手段
19 ダンパ角度調整手段
20 スイッチ
21 DCモータランク選別手段
22 LED
23 DCモータランク算出手段
24 風量微調整手段

Claims (9)

  1. 1つの排気口と少なくとも1つの吸込口を有し、ファンとDCモータの作動に応じダクトを介して前記吸込口から空気を吸込んで前記排気口から吸込んだ空気を外部に排出する換気扇において、前記吸込口の開口面積が調整できる電動ダンパと、前記電動ダンパの動きを調整するダンパ角度調整手段と、前記DCモータの印加電圧を調整する電圧調整手段と、前記DCモータの回転数を検知する回転数検知手段とを備え、前記電動ダンパによって前記吸込口の開口面積を調節し、少なくとも1つの静圧条件において、前記電圧調整手段によって所定の電圧を前記DCモータに印加し、前記回転数検知手段によって検出した回転数によって決定するDCモータランクの選別を行うDCモータランク選別手段を備え、DCモータランクの選別後電圧調整手段によって風量を制御することを特徴とする換気扇の風量制御装置。
  2. DCモータの印加電圧と回転数の組合せのデータテーブルを記憶したテーブル記憶手段と、前記DCモータの印加電圧を検知する電圧検知手段と、風量を設定する風量設定手段とを備え、電圧調整手段と回転数検知手段と前記テーブル記憶手段と前記電圧検知手段と電動ダンパを通じて、排気口から排気される風量が前記風量設定手段で設定される設定風量に制御できるよう風量を一定にする風量一定制御手段とを備え、風量を一定に制御することを特徴とする請求項1記載の換気扇の風量制御装置。
  3. 電動ダンパによって吸込口を全閉及び全開した状態で、DCモータランクの選別を行うことを特徴とする請求項1または2記載の換気扇の風量制御装置。
  4. テーブル記憶手段に記憶された1つのDCモータランクにおけるDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルを基本に、他のDCモータランクのDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルを算出するDCモータランク算出手段を備えたことを特徴とする請求項2または3記載の換気扇の風量制御装置。
  5. 温度を検知する温度センサを備え、温度によって変化するDCモータの印加電圧と回転数のデータテーブルを補正する温度補正手段をテーブル記憶手段に備えたことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の換気扇の風量制御装置。
  6. DCモータランクの選別を開始するスイッチを備え、数秒間押し続けることによって前記DCモータランクの選別を開始することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の換気扇の風量制御装置。
  7. DCモータランク選別手段によって決定したDCモータランクを識別させることのできるDCモータランク識別手段を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の換気扇の風量制御装置。
  8. DCモータランク識別手段にLEDを用い、LEDの色、点滅、点灯、消灯によってDCモータのランク、および、DCモータの選別の進行具合を識別できることを特徴とする請求項7記載の換気扇の風量制御装置。
  9. 設定する風量より、10m3/h大きい風量と10m3/h少ない風量に設定する風量微調整手段を備えたことを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の換気扇の風量制御装置。
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