JP2007278538A

JP2007278538A - 換気装置および換気システム

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Publication number: JP2007278538A
Application number: JP2006101773A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Osanawa; 博之長縄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: JP4830587B2

Abstract

【課題】風量制御を圧力センサ方式で行う方式では、圧力センサの取り付け構造が複雑になるとともに、圧力センサが高価という課題があった。
【解決手段】ケーシング１０に３個の吸気口１１と排気口１２が設けられている。ファン９の周囲にガイドベーン１３が設けられ、ファン９の矢示方向の回転により吸気口１１から吸入した空気が排気口１２から排出され、制御装置１４は制御箱５に収納されており、ガイドベーン１３の排気側の終端部が当接するケース１０に小孔１０ａを設け、この小孔から放出され、ケーシング５の孔５ａから流出する風速Ｖの気流中に制御装置１４に搭載した負の温度特性を有する自己発熱型サーミスタ１５が置かれている。制御装置１４は自己発熱型サーミスタ１５が検知する小孔１０ａから吐出する空気の風速が所定値になるようファン９の回転数を制御することにより排気口１２から吐出される風量を一定に保つ。
【選択図】図３

Description

本発明は、配管長の長短にかかわらず一定風量の排気を実現する換気装置および換気システムに関するものである。

近年、細やかな風量制御ができる回転数制御が可能なＤＣモータを搭載した換気装置が開発されている。このような換気装置はダクトの長さや外気圧の影響を受けて風量が変動するので、一定の風量に制御するための方法、例えば特許文献１乃至特許文献３に示すようなものが提案されている。

特許文献１に示すものは、全体の換気風量を送風機の排気側によって設定するもので、送風機の排気側に風圧を検知する圧力センサを設け、圧力センサが感知する圧力から制御回路で送風装置を制御するものである。

特許文献２に示すものは、特許文献１に示すものが圧力センサや制御回路の小型化への対応が難しいとして、吸気風路の上流側と下流側との圧力差を検知する圧力センサを備え、この圧力センサの検知する圧力差が予め設定された目標値に一致するように送風機を制御するもので、吸気構造の一部に取り付け面を構成し、この取り付け面に圧力差を検知するための検出孔を開口させ、制御回路と圧力センサを収納した制御箱を前記取り付け面に取り付けた構造のものである。

また、特許文献３に示すものは、センサを用いずＤＣモータの特性値を制御回路が計測することで風量を推定し、これによりＤＣモータを制御して所定風量を確保するようにしたものである。
特開平１−２３９３３０号公報特許第３３９９１４０号公報特開２００３−１４３８８７号公報

以上述べた圧力センサによるものでは、圧力センサが高価であり、また圧力センサの取り付け構造が複雑になる課題がある。

また、ＤＣモータの特性値を風量推定に用いる方法は、モータの特性値を実験によって求め、そのデータをマイコンなどの記憶装置（ＲＯＭ）に記憶させることをおこなうのでデータの採取に多大の労力と時間を必要とし、従って開発期間が長くなる課題があった。

本発明は以上の課題を解決することを目的とする。

本発明の換気装置は上記目的を達成するために、排気路を構成する部分に設けた小孔の外部に自己発熱型サーミスタを備え、この自己発熱型サーミスタが検知する小孔から吐出する空気の風速が所定値になるよう制御装置がファンモータの回転数を制御することにより排気口から吐出される風量が一定になるようにしたものである。

また、本発明の換気システムは上記目的を達成するために、排気ダクトに設けた小孔の外部に設置された自己発熱型サーミスタを備え、この自己発熱型サーミスタが検知する小孔から吐出する空気の風速が所定値になるよう制御装置がファンモータの回転数を制御することにより排気口から吐出される風量が一定になるようにしたものである。

本発明によれば簡単な構造で排気風量が安定した換気装置を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、吸気口と排気口を有するケーシングとケーシング内に収納したファンを装着したファンモータおよびファンモータを駆動する制御装置を備えた換気装置であって、制御装置はファンモータの回転速度を制御する速度制御手段とケーシングの排気路を構成する部分に設けた小孔の外部に設置された自己発熱型サーミスタとを備え、制御装置は自己発熱型サーミスタが検知する小孔から吐出する空気の風速が所定値になるようファンモータの回転数を制御することにより排気口から吐出される風量を一定に保つことを特徴とする換気装置である。このことにより、安価に風量制御が行える。

本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の換気装置において、小孔はファンの回転で生成される排気流の方向に対して略対向するケーシングの位置に設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明は、請求項１記載の換気装置において、小孔はファンの回転で生成される排気流の方向に対して垂直方向のケーシングの位置に設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の発明は、吸気口と排気口を有するケーシングとケーシング内に収納したファンを装着したファンモータとファンモータを駆動する制御装置および排気口に接続した排気ダクトから構成される換気システムであって、制御装置はファンモータの回転速度を制御する速度制御手段と排気ダクトに設けた小孔の外部に設置された自己発熱型サーミスタとを備え、制御装置は自己発熱型サーミスタが検知する小孔から吐出する空気の風速が所定値になるようファンモータの回転数を制御することにより排気口から吐出される風量を一定に保つことを特徴とする換気システムである。このことにより、精度良く風量制御がおこなえる。

本発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の換気装置において、底部に小孔を設けた箱の前記小孔に近接して自己発熱型サーミスタを収納し、箱の小孔の中心が前記排気ダクトの小孔の中心と合致するよう箱を排気ダクトに取り付けたことを特徴とする。

このことにより、風速は箱の小孔で規制することができ、排気ダクトの小孔は大きめに開ければよく現場での作業性が向上する。

本発明の請求項６記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の換気装置において、制御装置は温度補正サーミスタを備え自己発熱型サーミスタが検知する風速値を温度補正サーミスタの検知する周囲温度で補正することを特徴とする。

本発明の請求項７記載の発明は、請求項４または５記載の換気システムにおいて、制御装置は温度補正サーミスタを備え自己発熱型サーミスタが検知する風速値を温度補正サーミスタの検知する周囲温度で補正することを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は換気装置及び換気システムの外観図である。

図１は換気装置１が複数の吸気箱２とそれぞれ吸気ダクト３で連結されるとともに排気ダクト４を接続した状態（換気システム）を示している。

制御箱５は換気装置１の外部に設けられていて後述する制御装置を収納している。

図２は図１の換気装置及び換気システムが建物の天井に取り付けられた状態を示す図である。図２のように換気装置１と吸気箱２は梁１０１に吊り下げる状態で取り付けられる。吸気箱２の下端は天井１０２を貫通し、吸気グリル６で覆われている。排気ダクト４の先端は壁１０３を貫通し、排気グリル７で覆われている。

ファンモータ８に取り付けたファン９が回転すると矢示のように吸気グリル６、吸気箱２、吸気ダクト３、ファン９、排気ダクト４、排気グリル７の空気流が発生し、建物内の空気が屋外に排出される。

図３（ａ）は換気装置の構造を示す図で、図２の換気装置を下面から見た（Ａ−Ｂ示）断面図である。

ケーシング１０に３個の吸気口１１と排気口１２が設けられている。ファン９の周囲にガイドベーン１３が設けられ、ファン９の矢示方向の回転により吸気口１１から吸入した空気が排気口１２から排出される。制御装置１４は制御箱５に収納されている。

図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ示の部分を拡大した図である。

ガイドベーン１３の排気側の終端部が当接するケーシング１０に小孔１０ａを設け、この小孔から放出され、ケーシング１０の孔５ａから流出する風速Ｖの気流中に制御装置１４に搭載した負の温度特性を有する自己発熱型サーミスタ１５が置かれている。

ここで、風速Ｖは排気風量Ｑと相関があり、略比例関係である。

補正用サーミスタ１６も制御装置１４に搭載している。

図４は換気装置の電気的な構成を示す図である。

ファンモータ８に接続した制御装置１４は、自己発熱型サーミスタ１５と温度補正用サーミスタ１６にそれぞれ接続した抵抗器１７、１８を電源１９で付勢し、前記２個のサーミスタの両端電圧を２個のＡ／Ｄコンバータ２０、２１でそれぞれデジタル値に変換してＣＰＵ（マイコンなどの中央処理装置）２２の入力とし、このＣＰＵ２２の出力として速度制御手段２３が接続され、さらにＣＰＵ２２の入力として風量設定スイッチ２４が接続される構成としている。

ここで速度制御手段は例えはパルス幅変調（ＰＷＭ）方式の速度調節装置が用いられる。

図５は自己発熱型サーミスタが検知する風速Ｖとサーミスタ電圧Ｅの関係を示す図である。

自己発熱している自己発熱型サーミスタ１５は風速ゼロの状態では最も抵抗値が低く電圧Ｅは最低値であるが風速により冷却されるので抵抗値が増大、すなわち電圧Ｅが増大する実線Ｅに示すような特性を持つ。

また、冷却される風の温度が低いと抵抗値は増大し、逆に風の温度が低いと抵抗値は減少するので点線で示すような特性を持つ。

図６はＣＰＵ２２の内部メモリ（ＲＯＭ）に記憶された風量設定と図５で説明した電圧Ｅの値（所定値）を示す図である。

例えば、風量設定スイッチ２４が弱に設定されている場合で周囲温度が２５℃の場合は所定値はＥ１であることを示す。

次に図１〜図６を参照しながら図７を用いて制御装置１４の風量制御の動作を説明する。

Ｓ（ステップ）１において、制御装置１４は風量設定スイッチ２４の設定値例えは図６の弱（Ｖ１）を読み、次にＳ２で補正用サーミスタ１６の検知する周囲温度例えば２５℃を読む。

次にＳ３では図６で説明した所定値Ｅ１を選択する。

次にＳ４ではファンモータ８を増速する。

次にＳ５では自己発熱型サーミスタ１５が検知する電圧Ｅを所定値Ｅ１と比較しＥ＞Ｅ１であればファンモータ８を減速し（Ｓ６）、次にＳ７でＥ＜Ｅ１であればファンモータ８を増速する。

以上の動作はＣＰＵ２２内のＲＡＭやＲＯＭが共働するＣＰＵのプログラムの形態で実施される。

このような動作を繰り返して自己発熱型サーミスタ１５の風速Ｖが一定に保たれる。

前述のように風速Ｖと換気装置の排気風量Ｑとは相関があるので風速Ｖを一定にすることで排気量Ｑが一定に保たれる。

以上説明したように、ケーシングの排気路を構成する部分に設けた例えば直径１ｍｍ程度の円形の小孔の外部に設置された自己発熱型サーミスタが検知する前記小孔から放出する微少な風量の風速を所定値になるようファンモータの回転数を制御することで排気口から吐出される排気風量を一定に保つことができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した図１〜図７のうち図３を除き同じなので図３に替わる図８について説明する。なお、実施の形態１と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図８（ａ）は図３（ａ）と同様の構造を示す断面した平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ示の拡大図である。

図３と同じ符号を記す９、１０、１１、１２、１３は同じものなので説明を省略する。

図８（ｂ）に示すように排気口１２の側面に小孔１２ａを設けている。

排気口１２の壁面には排気流の方向に垂直の且つ排気風量Ｑの値に応じた静圧が発生し（Ｑの平方根に比例する）、この静圧に比例した風速Ｖの空気が（図示Ｖ）孔５ａから吐出され、制御箱５の孔５ｂから放出される。

自己発熱型サーミスタ１５はこの吐出される風速Ｖの気中に置かれており、実施の形態１の動作で説明したように、風速Ｖが一定になるようにファンモータ８の回転数を制御することで排気風量Ｑを一定にすることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、換気装置に排気ダクトが装着された状態、すなわち換気システムの状態で実施される形態のものである。本実施の形態では、実施の形態１で説明した図１〜図７のうち図３を除き同じなので図３に替わる図９について説明する。なお、実施の形態１または２と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図９（ａ）は図３（ａ）と同様の構造を示す断面した平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ示の拡大図、図９（ｃ）は同斜視図である。

施工現場において排気口１２に装着される排気ダクト４に孔４ａ、４ｂ、４ｃを設け、箱２５をネジ４ｄと４ｅで固定する。

箱２５内には自己発熱型サーミスタ１５が基板１５ａに取り付けられリード線１５ｂが制御箱５内の制御装置１４に接続されている。

自己発熱型サーミスタ１５の下部の箱２５の底部には小孔２５ａが設けられ、箱２５の他方に孔２５ｂが設けられている。

この小孔２５ａは前記の排気ダクト４の孔４ａとそれぞれの中心が合致する。また孔４ａの径は小孔２５ａよりも大きく開けられる。

実施の形態２で説明したのと同様に排気ダクト４の壁面には排気流の方向に垂直の且つ排気風量Ｑの値に応じた静圧が発生し、この静圧に比例した風速Ｖの空気が（図示Ｖ）小孔２５ａから吐出され、箱２５の孔２５ｂから放出される。

本実施の形態では、排気風量Ｑが層流状態であり、動圧の影響を受けずに安定した静圧が発生するため風速Ｖも安定し、精度よく排気風量の制御が行える。

また、また孔４ａの径を小孔２５ａよりも大きくするよう施工指図書で指定することで風速Ｖが箱２５の小孔２５ａの径で規定されるため、取り付け以前の状態で性能の確認や微調整を実施でき、また現場での作業性も向上する。

本発明の換気装置は、配管長や外気圧にかかわらず安定した排気量を供給できるので、同時給気・排気型の換気装置の換気装置にも適用できる。

本発明の実施の形態１の換気装置の外観図同換気装置の取り付け状態を示す図同構造を示す断面した平面図同電気的な構成を示す図同サーミスタ風速とサーミスタの電圧の関係を示す図同ＣＰＵのメモリに記憶された電圧を示す図同制御装置の風量制御の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態２の構造を示す図本発明の実施の形態３の構造を示す図

符号の説明

１換気装置
４排気ダクト
４ａ孔
５制御箱
５ａ孔
５ｂ孔
８ファンモータ
９ファン
１０ケーシング
１０ａ小孔
１１吸気口
１２排気口
１２ａ小孔
１４制御装置
１５自己発熱型サーミスタ
１６補正用サーミスタ
２３速度制御手段
２５箱
２５ａ小孔

Claims

吸気口と排気口を有するケーシングと前記ケーシング内に収納したファンを装着したファンモータおよび前記ファンモータを駆動する制御装置を備えた換気装置であって、前記制御装置は前記ファンモータの回転速度を制御する速度制御手段と前記ケーシングの排気路を構成する部分に設けた小孔の外部に設置された自己発熱型サーミスタとを備え、前記制御装置は前記自己発熱型サーミスタが検知する前記小孔から吐出する空気の風速が所定値になるよう前記ファンモータの回転数を制御することにより前記排気口から吐出される風量を一定に保つことを特徴とする換気装置。
前記小孔は前記ファンの回転で生成される排気流の方向に対して略対向するケーシングの位置に設けられた請求項１記載の換気装置。
前記小孔は前記ファンの回転で生成される排気流の方向に対して垂直方向のケーシングの位置に設けられた請求項１記載の換気装置。
吸気口と排気口を有するケーシングと前記ケーシング内に収納したファンを装着したファンモータと前記ファンモータを駆動する制御装置および前記排気口に接続した排気ダクトから構成される換気システムであって、前記制御装置は前記ファンモータの回転速度を制御する速度制御手段と前記排気ダクトに設けた小孔の外部に設置された自己発熱型サーミスタとを備え、前記制御装置は前記自己発熱型サーミスタが検知する前記小孔から吐出する空気の風速が所定値になるよう前記ファンモータの回転数を制御することにより前記排気口から吐出される風量を一定に保つことを特徴とする換気システム。
底部に小孔を設けた箱の前記小孔に近接して前記自己発熱型サーミスタを収納し、前記箱の小孔の中心が前記排気ダクトの小孔の中心と合致するよう前記箱を前記排気ダクトに取り付けた請求項４記載の換気システム。
制御装置は温度補正サーミスタを備え、前記自己発熱型サーミスタが検知する風速値を前記温度補正サーミスタの検知する周囲温度で補正する請求項１乃至３のいずれかに記載の換気装置。
制御装置は温度補正サーミスタを備え、前記自己発熱型サーミスタが検知する風速値を前記温度補正サーミスタの検知する周囲温度で補正する請求項４または５記載の換気システム。