JP2020153542A - 換気装置および熱交換型換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの制御状態に関わらずフィルタの目詰まりを正確に検知し得る換気装置および熱交換型換気装置を得る。【解決手段】制御装置１１は、給気送風機３のモータの運転開始時の回転数である初期回転数を取得し、初期回転数に基づき給気送風機３のモータの制御状態を判別し、判別された制御状態が回転数一定制御である場合は、電流に基づいて給気フィルタ５の目詰まりを検出し、判別された制御状態が回転数一定制御でない場合は、回転数に基づいて給気フィルタ５の目詰まりを検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、室外の空気を給気し、室内の空気を排気する換気装置および熱交換型換気装置に関する。

２４時間換気を目的とした換気装置においては、コスト、信頼性の観点から圧力センサ、風量センサを用いることなくフィルタの目詰まりを検出するほうが望ましい。

特許文献１に記載の熱交換型換気装置では、ＤＣモータの回転数を監視し、回転数が設定値以上となれば、目詰まりを検知し、居住者に報知している。特許文献２に記載の熱交換型換気装置では、ＤＣモータの電流値を監視し、電流値が設定値以上となれば、熱交換器の目詰まりを検知している。

特開２０１０−２５５９６０号公報 特開２０１５−１９０６８４号公報

近年、ＤＣモータ搭載の換気装置に関しては、ユーザの要望に応じて風量および静圧特性が多岐にわたっており、ＤＣモータの制御についても、風量一定制御、出力一定制御、回転数一定制御、電流一定制御というように、制御の種類は４種類に大きく分類され、適宜、性能にあわせた制御の選定が必要である。

特許文献１では、回転数を監視するが、回転数一定制御に対しては回転数変化がないため、適用することができず、同様に特許文献２では、電流一定制御に適用することができないという課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの制御状態に関わらずフィルタの目詰まりを正確に検知し得る換気装置および熱交換型換気装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、室内の空気を室外に排気するための排気風路と、モータを有し、前記排気風路に設けた排気送風機と、室外の空気を室内に給気するための給気風路と、モータを有し、前記給気風路に設けた給気送風機と、前記排気風路および前記給気風路のうちの少なくとも一方の風路である第１の風路に設けられたフィルタと、前記排気送風機および前記給気送風機のうちの第１の風路に設けられた送風機である第１の送風機のモータの回転数および電流を検出する検出部と、前記検出部によって前記第１の送風機のモータの運転開始時の回転数である初期回転数を取得し、前記取得された前記第１の送風機のモータの前記初期回転数に基づき前記第１の送風機のモータの制御状態を判別し、前記判別された制御状態が回転数一定制御である場合は、前記検出部によって検出された電流に基づいて前記フィルタの目詰まりを検出し、前記判別された制御状態が回転数一定制御でない場合は、前記検出部によって検出された回転数に基づいて前記フィルタの目詰まりを検出する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、モータの制御状態に関わらずフィルタの目詰まりを正確に検知し得るという効果を奏する。

実施の形態１から実施の形態４に適用される熱交換型換気装置の一例を示す概念図 実施の形態１のフィルタ目詰まりの検出動作例を示すフローチャート 実施の形態２のフィルタ目詰まりの検出動作例を示すフローチャート 回転数一定制御のときの回転数と電流との関係を示すグラフ 回転数一定制御のときの風量と静圧との関係を示すグラフ 指令電圧一定制御のときの回転数と電流との関係を示すグラフ 指令電圧一定制御のときの風量と静圧との関係を示すグラフ 電流一定制御のときの回転数と電流との関係を示すグラフ 電流一定制御のときの風量と静圧との関係を示すグラフ 風量、回転数一定制御のときの回転数と電流との関係を示すグラフ 風量、回転数一定制御のときの風量と静圧との関係を示すグラフ 風量、指令電圧一定制御のときの回転数と電流との関係を示すグラフ 風量、指令電圧一定制御のときの風量と静圧との関係を示すグラフ 風量、電流一定制御のときの回転数と電流との関係を示すグラフ 風量、電流一定制御のときの風量と静圧との関係を示すグラフ

以下に、本発明の実施の形態にかかる換気装置および熱交換型換気装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１から実施の形態４に適用される熱交換型換気装置の一例を概念的に示す概念平面図である。この熱交換型換気装置は、２４時間換気を目的としている。したがって、この熱交換型換気装置は、基本的には、運転が開始されると、フィルタの清掃を含むメンテナンスのとき以外で運転が停止されることはない。

熱交換型換気装置は、筐体１、熱交換器２、給気送風機３、排気送風機４、給気フィルタ５、排気フィルタ６、室外側吸込部７、室内側吸込部８、室内側吹出部９、室外側吹出部１０を備える。この熱交換型換気装置においては、室外側吸込部７を通り給気送風機３によって筐体１内に吸い込んだ外気（給気）Ｇ１と、室内側吸込部８を通り排気送風機４によって筐体１内に吸い込んだ室内空気（排気）Ｇ２との間で熱交換器２により熱交換を行いながら換気する。給気フィルタ５により、外気（給気）Ｇ１に含まれるホコリなどが捕集される。排気フィルタ６により、室内空気（排気）Ｇ２に含まれるホコリなどが捕集される。外気（給気）Ｇ１は、室内側吹出部９を通り各居室に給気される。室内空気（排気）Ｇ２は、室外側吹出部１０を通り屋外に排出される。

熱交換型換気装置は、制御装置１１と、無線アダプタ１３と、壁に設置される壁スイッチ２０と、制御装置１１を操作するリモコン（リモートコントローラ）とを備えている。制御装置１１が特許請求の範囲の制御部に対応する。制御装置１１は、本体表示部１２ａを有している。壁スイッチ２０は、表示部１２ｂを有している。リモコン３０は、表示部１２ｃを有している。制御装置１１は、無線アダプタ１３によってインターネット１４、タブレット、スマートフォンなどの無線表示機器４０に接続されている。無線表示機器４０は、表示部１２ｄを有している。

近年、ＺＥＨ（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）の普及、省エネ基準が以前に比べ厳格化されるなど、省エネに対する志向が高まる中、この種の熱交換型換気装置の分野では、ＡＣモータに比べて消費電力を大幅に削減することのできるＤＣブラシレスモータ（以下、ＤＣモータと呼ぶ）を搭載することが主流になりつつある。ＤＣモータの特徴として、モータ内に制御回路を持ち、出力する電圧、電流、回転数などの制御パラメータを制御することで、モータパワーを調整することができる。これらの制御パラメータを制御装置１１が取得することで、ＤＣモータの運転状況を把握することが可能である。本実施の形態では、ＤＣモータのこの特徴を生かし、制御装置１１がＤＣモータの制御パラメータを常時監視することで、圧力センサまたは風量センサを使用せずにフィルタの目詰まりを検出する。

給気送風機３には、ＤＣモータが搭載されている。排気送風機４には、ＤＣモータが搭載されている。ＤＣモータ内には負荷調整を行うための前述の制御回路が搭載され、制御回路は熱交換型換気装置の制御装置１１から指令電圧、指令回転数、指令電流値などの少なくとも一つを含む指令値を受け取ると、電圧、回転数、または電流値を調整し、ＤＣモータの運転を行う。また、給気送風機３、排気送風機４に加わる負荷、例えば風路の圧力が変化すると、これら送風機に内蔵されるＤＣモータに加わる負荷も変化し、電圧、回転数または電流値が変化する。ＤＣモータ内の制御回路は、電圧検出部、電流検出部、および回転数検出部を備えており、検出された電圧、電流値、および回転数を制御装置１１へ送信する。また、ＤＣモータ内の制御回路は、自ＤＣモータの回転数の最大値である最大回転数Ｎmaxを記憶しており、制御装置１１からの要求に応じて記憶している最大回転数Ｎmaxを制御装置１１に通知する。

制御装置１１は、給気送風機３に搭載されたＤＣモータへ電圧、電流値、回転数のうちの少なくとも一つを含む指令値を送信し、ＤＣモータを運転制御する。制御装置１１は、排気送風機４に搭載されたＤＣモータへ電圧、電流値、回転数の少なくとも一つを含む指令値を送信し、ＤＣモータを運転制御する。また、制御装置１１は、回転数と電流値を各ＤＣモータから取得し、記憶する。制御装置１１は、取得、記憶した回転数と電流値から給気フィルタ５、排気フィルタ６の目詰まりの有無を判別する。

制御装置１１は、フィルタの目詰まり発生と判別した場合、制御装置１１の本体表示部１２ａ、壁スイッチ２０の表示部１２ｂ、およびリモコン３０の表示部１２ｃの少なくとも１つに、目詰まりが発生したことを警告表示する。なお、制御装置１１は、無線アダプタ１３を介して、タブレット、スマートフォンなどの無線表示機器４０の表示部１２ｄに目詰まりが発生したことを警告してもよいし、無線アダプタ１３、インターネット１４を通じサービスセンターへ目詰まりが発生したことを警告してもよい。

ここで、実施の形態１では、給気送風機３のＤＣモータ、排気送風機４のＤＣモータとして、回転数一定制御を行うＤＣモータ、指令電圧一定制御を行うＤＣモータ、電流一定制御を行うＤＣモータを含む３つの制御方式のＤＣモータのうちの何れかの制御方式のモータが熱交換型換気装置に搭載されており、熱交換型換気装置の制御装置１１はどの制御方式のモータが搭載されているかを認知していない場合を想定する。制御装置１１は、搭載されたＤＣモータの回転数を熱交換型換気装置の運転開始時に取得し、取得された回転数を初期回転数Ｎ1として記憶する。また、制御装置１１は、搭載されたＤＣモータから最大回転数Ｎmaxを取得する。制御装置１１は、初期回転数Ｎ1と最大回転数Ｎmaxとを比較し、この比較に基づいて、３つの制御方式のＤＣモータのうちのどの制御方式のモータが搭載されているかを判定する。制御装置１１は、この判定結果に基づいて、回転数および電流のなかからフィルタの目詰まりを検出するためのパラメータを決定する。

図２は実施の形態１のフィルタ目詰まりの検出動作例を示すフローチャートである。制御装置１１は、給気送風機３および排気送風機４に搭載されたＤＣモータから回転数と電流値を取得し、取得した回転数および電流値に基づいてフィルタ目詰まり検出を実行する。以下の動作例では、給気送風機３についてのフィルタ目詰まりの検出動作について説明する。実施の形態１では、前述したように、熱交換型換気装置に搭載されたＤＣモータが回転数一定制御、指令電圧一定制御、および電流一定制御のうちの何れの制御を行っている場合においても目詰まり検知を行うことができる。

図４は、ＤＣモータが回転数一定制御を行っているときの回転数Ｎと電流Ｉとの関係を示すグラフである。回転数一定制御のときは、回転数Ｎが最大回転数Ｎmax1に一致するように制御が行われている。図５は、ＤＣモータが回転数一定制御を行っているときの風量Ｑと静圧Ｐとの関係を示すグラフである。

図６は、ＤＣモータが指令電圧一定制御を行っているときの回転数Ｎと電流Ｉとの関係を示すグラフである。指令電圧一定制御のときは、回転数一定制御のときの最大回転数Ｎmax1に比べはるかに大きな値を持つ最大回転数Ｎmax2を有している。図７は、ＤＣモータが指令電圧一定制御を行っているときの風量Ｑと静圧Ｐとの関係を示すグラフである。

図８は、ＤＣモータが電流一定制御を行っているときの回転数Ｎと電流Ｉとの関係を示すグラフである。電流一定制御のときは、回転数一定制御のときの最大回転数Ｎmax1に比べはるかに大きな値を持つ最大回転数Ｎmax3を有している。図９は、ＤＣモータが電流一定制御を行っているときの風量Ｑと静圧Ｐとの関係を示すグラフである。

以下、図４から図９を参照して、図２に示した実施の形態１のフィルタ目詰まりの検出動作について説明する。熱交換型換気装置の運転が開始されると、制御装置１１からの指令によって給気送風機３は運転を開始し、給気送風機３のＤＣモータは設定ノッチに割り当てられた調整値で運転開始される。給気送風機３のＤＣモータの運転が安定すると、制御装置１１は初期回転数Ｎ1と初期電流値をＤＣモータから取得し記憶する（ステップＳ１）。動作の過渡期であると目詰まり検知を正しく判別できないため、ＤＣモータの運転が安定したときに、初期回転数Ｎ1と初期電流値を取得する。例えば、予め設定した時間分だけ運転した後の値、もしくは、微小時間、例えば数秒前と現在値の差分が小さいことを判定し、モータの運転が安定したとみなしたときの値を使用する。初期回転数Ｎ1および初期電流値は、熱交換型換気装置の運転開始時に取得されるので、フィルタに目詰まりが発生していない初期圧損時の回転数および電流値に対応する。

制御装置１１は、ステップＳ１で取得された初期回転数Ｎ1と、給気送風機３のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmaxとを比較する（ステップＳ２）。給気送風機３のＤＣモータとして、図４に示した回転数一定制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax1が取得され、図６に示した指令電圧一定制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax2が取得され、図８に示した電流一定制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax3が取得される。初期回転数Ｎ1と最大回転数Ｎmaxが等しい場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御装置１１は、給気送風機３のＤＣモータで回転数一定制御が行われていると判断し、手順をステップＳ３へ移行する。初期回転数Ｎ1と最大回転数Ｎmaxが等しくない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御装置１１は、指令電圧一定制御もしくは電流一定制御が行われていると判断し、手順をステップＳ６へ移行する。すなわち、指令電圧一定制御のときの最大回転数Ｎmax2と、電流一定制御のときの最大回転数Ｎmax3は、前述したように、回転数一定制御のときの最大回転数Ｎmax1に比べ、はるかに大きな値が設定されており、初期回転数Ｎ1が最大回転数Ｎmax2、Ｎmax3と一致することはない。

ステップＳ３では、ステップＳ２にてＤＣモータの運転制御は回転数一定制御であると判別済みであるため、変動する特性は電流値のみである。そのため、制御装置１１は、ＤＣモータから運転中の電流値（以下、運転電流値という）を常時取得し、運転電流値を監視する（ステップＳ３）。

制御装置１１は、監視している運転電流値と初期電流値を定期的に比較し、運転電流値が初期電流値から設定値α以上減少したか否かを判別する（ステップＳ４）。運転電流値が初期電流値から設定値α以上減少した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御装置１１は、フィルタの目詰まり発生と判定し、手順をステップＳ５に移行させる。運転電流値が初期電流値から設定値α以上減少していない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御装置１１は、手順をステップＳ３に復帰させ、運転電流値の監視を続ける。図４に示すように、回転数一定制御のときは、白丸で示す初期圧損時の特性から黒丸で示す目詰まり圧損時の特性へ圧損が増えるに従い、電流値が減少するため、電流値の減少値にて圧損上昇を監視し、フィルタ目詰まりを判別している。フィルタ目詰まりを検知するための減少する電流値の設定値αは、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって減少する電流値を予め設定しておいてもよいし、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって減少する、初期電流値からの割合を予め設定しておいてもよい。

ステップＳ２にてＤＣモータの運転制御は指令電圧一定制御もしくは電流一定制御であると判別済みであるため、ステップＳ６では、変動する特性は回転数である。そのため、制御装置１１は、ＤＣモータから運転中の回転数（以下、運転回転数という）を常時取得し、運転回転数を監視する（ステップＳ６）。

制御装置１１は、監視している運転回転数と初期回転数Ｎ1を定期的に比較し、運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値β以上増加したか否かを判別する（ステップＳ７）。運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値β以上増加した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御装置１１は、フィルタの目詰まり発生と判定し、手順をステップＳ８へ移行させる。運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値β以上増加していない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、制御装置１１は、手順をステップＳ６に復帰させ、運転回転数の監視を続ける。図６に示す指令電圧一定制御のとき、および図８に示す電流一定制御のときは、白丸で示す初期圧損時の特性から黒丸で示す目詰まり圧損時の特性へ圧損が増えるに従い、回転数が増加するため、回転数の増加値にて圧損上昇を監視し、フィルタ目詰まりを判別している。フィルタの目詰まりを検知するための増加する回転数の設定値βは、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって増加する回転数を予め設定しておいてもよいし、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって増加する初期回転数Ｎ1からの割合を予め設定しておいてもよい。

尚、監視する運転電流値、運転回転数は、外風、風量の多い宅内設備機器の運転などによる瞬間的な圧損変動でフィルタ目詰まりを誤検知しないよう、長い時間での監視をしたほうが望ましい。例えば、１時間毎×ｎ回の平均値を用いて、フィルタ目詰まりを検出する。

ステップＳ５およびステップＳ８では、制御装置１１は、ユーザに対し給気フィルタ５が目詰まりしたことを警告報知する。例えば、制御装置１１は、制御装置１１の本体表示部１２ａ、壁スイッチ２０の表示部１２ｂ、およびリモコン３０の表示部１２ｃの少なくとも１つに、目詰まりが発生したことを警告報知する。報知については、警告音でもよいし、表示ランプでもよいし、セグメントによる文字表示でもよいし、ユーザが容易に認識できるものであれば任意である。この警報報知によって、ユーザは、給気フィルタ５の清掃が必要なことを認識する。

制御装置１１は、フィルタの目詰まりの警告報知後、ユーザによって、警報報知がクリアされると（ステップＳ９）、手順をステップＳ２に移行させ、フィルタ目詰まり検知制御を再開する。ユーザは、警報報知をクリアする前に、フィルタの清掃を行う。警告報知をクリアする手段としては、例えば、制御装置１１の本体表示部１２ａ、壁スイッチ２０の表示部１２ｂ、またはリモコン３０でのボタン操作がある。

以上説明したように、実施の形態１では、送風機に設置されたＤＣモータが、回転数一定制御、指令電圧一定制御、電流一定制御のうちのどの制御を行っている状況下においてもフィルタの目詰まりを正確に検知し得るという効果を奏する。また、制御装置１１に搭載するフィルタ目詰まり検知のアルゴリズムを、各種タイプの熱交換型換気装置間で共用することが可能となる。

実施の形態２．
近年、設置環境に応じて異なる機外圧損に対し、風量を一定に保つことのできる、風量一定制御が用いられることが多くなってきている。しかし、モータに性能限界があることから、無限に上昇した機外静圧に対し風量を一定に保つことはできず、ある程度の静圧までは風量一定制御を行い、その後に、指令電圧一定制御、回転数一定制御、電流一定制御のいずれかへ切り替えることで、圧力損失最大つまり風路封止状態まではモータの過熱保護、羽根の破損保護または騒音抑制を目的とした制御を行う。

図３に示すフローチャート、図４から図９に示したグラフ、および図１０から図１５に示したグラフに従って実施の形態２のフィルタ目詰まりの検出動作について説明する。図３は実施の形態２のフィルタ目詰まりの検出動作例を示すフローチャートである。

実施の形態２では、給気送風機３のＤＣモータ、排気送風機４のＤＣモータとして、回転数一定制御を行うＤＣモータ、指令電圧一定制御を行うＤＣモータ、電流一定制御を行うＤＣモータ、第１複合制御（風量一定制御と回転数一定制御との複合制御）を行うＤＣモータ、第２複合制御（風量一定制御と指令電圧一定制御との複合制御）を行うＤＣモータ、第３複合制御（風量一定制御と電流一定制御との複合制御）を行うＤＣモータを含む６つの制御方式のＤＣモータのうちの何れかの制御方式のモータが熱交換型換気装置に搭載されており、熱交換型換気装置の制御装置１１はどの制御方式のモータが搭載されているかを認知していない場合を想定する。制御装置１１は、搭載されたＤＣモータの回転数を熱交換型換気装置の運転開始時に取得し、取得された回転数を初期回転数Ｎ1として記憶する。また、制御装置１１は、搭載されたＤＣモータから最大回転数Ｎmaxを取得する。制御装置１１は、初期回転数Ｎ1と最大回転数Ｎmaxとを比較し、この比較に基づいて、６つの制御方式のモータのうちのどの制御方式のモータが搭載されているかを判定する。制御装置１１は、この判定結果に基づいて、回転数および電流のなかからフィルタの目詰まりを検出するためのパラメータを決定する。

図１０は、ＤＣモータが風量一定制御と回転数一定制御とを含む第１複合制御を行っているときの回転数Ｎと電流Ｉとの関係を示すグラフである。図１０において、制御切替点の左側の直線が風量一定制御の特性を示し、制御切替点から下に伸びる直線が回転数一定制御の特性を示している。回転数一定制御のときは、回転数Ｎが最大回転数Ｎmax4に一致するように制御が行われている。図１１は、ＤＣモータが第１複合制御を行っているときの風量Ｑと静圧Ｐとの関係を示すグラフである。図１１において、制御切替点の左側の曲線が回転数一定制御の特性を示し、制御切替点から下に伸びる直線が風量一定制御の特性を示している。第１複合制御では、静圧Ｐが制御切替静圧値Ｐ１より小さい場合は風量一定制御が実行され、静圧Ｐが制御切替静圧値Ｐ１以上になると、回転数一定制御が実行される。

図１２は、ＤＣモータが風量一定制御と指令電圧一定制御とを含む第２複合制御を行っているときの回転数Ｎと電流Ｉとの関係を示すグラフである。図１２において、制御切替点の左側の曲線が風量一定制御の特性を示し、制御切替点の右側の直線が指令電圧一定制御の特性を示している。図１２に示す指令電圧一定制御のときは、図１０に示した回転数一定制御のときの最大回転数Ｎmax4に比べ大きな値を持つ最大回転数Ｎmax5を有している。図１３は、ＤＣモータが第２複合制御を行っているときの風量Ｑと静圧Ｐとの関係を示すグラフである。図１３において、制御切替点の左側の曲線が指令電圧一定制御の特性を示し、制御切替点から下に伸びる直線が風量一定制御の特性を示している。第２複合制御では、静圧Ｐが制御切替静圧値Ｐ２より小さい場合は風量一定制御が実行され、静圧Ｐが制御切替静圧値Ｐ２以上になると、指令電圧一定制御が実行される。

図１４は、ＤＣモータが風量一定制御と電流一定制御とを含む第３複合制御を行っているときの回転数Ｎと電流Ｉとの関係を示すグラフである。図１４において、制御切替点の左側の直線が風量一定制御の特性を示し、制御切替点の右側の直線が電流一定制御の特性を示している。図１４に示す電流一定制御のときは、図１０に示した回転数一定制御のときの最大回転数Ｎmax4に比べ大きな値を持つ最大回転数Ｎmax6を有している。図１５は、ＤＣモータが第３複合制御を行っているときの風量Ｑと静圧Ｐとの関係を示すグラフである。図１５において、制御切替点の左側の曲線が電流一定制御の特性を示し、制御切替点から下に伸びる直線が風量一定制御の特性を示している。第３複合制御では、静圧Ｐが制御切替静圧値Ｐ３より小さい場合は風量一定制御が実行され、静圧Ｐが制御切替静圧値Ｐ３以上になると、電流一定制御が実行される。

以下、図４から図１５を参照して、図３に示した実施の形態２のフィルタ目詰まりの検出動作について説明する。以下の動作例では、給気送風機３についてのフィルタ目詰まりの検出動作について説明する。実施の形態２では、前述したように、熱交換型換気装置に搭載されたＤＣモータが回転数一定制御、指令電圧一定制御、電流一定制御、第１複合制御、第２複合制御、および第３複合制御のうちの何れの制御を行っている場合においても目詰まり検知を行うことができる。

熱交換型換気装置の運転が開始されると、制御装置１１からの指令によって給気送風機３は運転を開始し、給気送風機３のＤＣモータは設定ノッチに割り当てられた調整値で運転開始される。給気送風機３のＤＣモータの運転が安定すると、制御装置１１は初期回転数Ｎ1と初期電流値をＤＣモータから取得し記憶する（ステップＳ１０）。初期回転数Ｎ1および初期電流値は、熱交換型換気装置の運転開始時に取得されるので、フィルタに目詰まりが発生していない初期圧損時の回転数および電流値に対応する。

制御装置１１は、ステップＳ１０で取得された初期回転数Ｎ1と、給気送風機３のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmaxとを比較する（ステップＳ２０）。給気送風機３のＤＣモータとして、図４に示した回転数一定制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax1が取得され、図６に示した指令電圧一定制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax2が取得され、図８に示した電流一定制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax3が取得され、図１０に示した第１複合制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax4が取得され、図１２に示した第２複合制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax5が取得され、図１４に示した第３複合制御のＤＣモータが搭載されているときは、最大回転数ＮmaxとしてＮmax6が取得される。初期回転数Ｎ1と最大回転数Ｎmaxが等しい場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、制御装置１１は、給気送風機３のＤＣモータにおいて、図４に示した回転数一定制御または図１０に示した第１複合制御における回転数一定制御が行われていると判断し、手順をステップＳ３０に移行する。初期回転数Ｎ1と最大回転数Ｎmaxが等しくない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御装置１１は、指令電圧一定制御、電流一定制御、第１複合制御における風量一定制御、第２複合制御、または第３複合制御が行われていると判断し、手順をステップＳ６０へ移行する。すなわち、指令電圧一定制御のときの最大回転数Ｎmax2と、電流一定制御のときの最大回転数Ｎmax3、第２複合制御のときの最大回転数Ｎmax5と、第３複合制御のときの最大回転数Ｎmax6と、前述したように、回転数一定制御のときの最大回転数Ｎmax1、第１複合制御のときの最大回転数Ｎmax4に比べ、はるかに大きな値が設定されており、初期回転数Ｎ1が最大回転数Ｎmax2、Ｎmax3、Ｎmax5、Ｎmax6と一致することはない。

ステップＳ２０にてＤＣモータの運転制御は回転数一定制御または第１複合制御における回転数一定制御であると判別済みであるため、ステップＳ３０では、変動する特性は電流値のみである。そのため、制御装置１１は、ＤＣモータから運転電流値を常時取得し、運転電流値を監視する（ステップＳ３０）。

制御装置１１は、監視している運転電流値と初期電流値を定期的に比較し、運転電流値が初期電流値から設定値α以上減少したか否かを判別する（ステップＳ４０）。運転電流値が初期電流値から設定値α以上減少した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、制御装置１１は、フィルタの目詰まり発生と判定し、手順をステップＳ５０に移行させる。運転電流値が初期電流値から設定値α以上減少していない場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、制御装置１１は、手順をステップＳ３０に復帰させ、運転電流値の監視を続ける。設定値αは、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって減少する電流値を予め設定しておいてもよいし、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって減少する、初期電流値からの割合を予め設定しておいてもよい。

ステップＳ６０では、初期回転数Ｎ1に設定値γを加算することで予測回転数を求め、この予測回転数と最大回転数とを比較し、予測回転数と最大回転数との差が設定範囲Ｅ内に入っていれば（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、手順をステップＳ７０へ移行させ、前記差が設定範囲Ｅ内に入っていない場合は（ステップＳ６０：ＮＯ）、手順をステップＳ１１０へ移行させる。設定値γが特許請求の範囲の第１の値に対応する。設定範囲Ｅが、特許請求の範囲の第２の値の範囲に対応する。

第１複合制御では、風量一定制御が行われているときに、ステップＳ１０で、初期回転数Ｎ1を取得し、記憶する場合がある。このように、第１複合制御で風量一定制御が行われているときには、ステップＳ２０の判断は、ＮＯとなる。ステップＳ６０では、第１複合制御でかつ風量一定制御が行われているか否かが判定される。前述したように、図６に示した指令電圧一定制御のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax2、図８に示した電流一定制御のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax3、図１２に示した第２複合制御のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax5、図１４に示した第３複合制御のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax6は、図４に示した回転数一定制御のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax1、図１０に示した第１複合制御のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax4に比べ、はるかに大きな値である。また、初期回転数Ｎ1に加算される設定値γおよび設定範囲Ｅは、風量一定制御のときの回転数（初期回転数Ｎ1）に設定値γを加算した値が、最大回転数Ｎmax1、Ｎmax4を中心とした設定範囲Ｅに入るように、設定する。したがって、第１複合制御で風量一定制御が実行されるときのみに、ステップＳ６０の判断がＹＥＳとなり、図６に示した指令電圧一定制御のとき、図８に示した電流一定制御のとき、図１２に示した第２複合制御のとき、または図１４に示した第３複合制御のときは、ステップＳ６０の判断がＮＯとなる。

第１複合制御での風量一定制御中は、図１０に示すように、電流Ｉおよび回転数Ｎが変化する。そのため、制御装置１１は、運転回転数と運転電流値の両方を常時監視する（ステップＳ７０）。

制御装置１１は、監視している運転回転数と、給気送風機３のＤＣモータから取得した最大回転数Ｎmax（=Ｎmax4）とを比較し、運転回転数が最大回転数Ｎmax（=Ｎmax4）へ到達したか否かを判別することで、第１複合制御での回転数一定制御が開始されたか否かを判別する（ステップＳ８０）。運転回転数が最大回転数Ｎmax（=Ｎmax4）へ到達した場合（ステップＳ８０：ＹＥＳ）、制御装置は、手順をステップＳ９０へ移行し、運転回転数が最大回転数Ｎmax（=Ｎmax4）へ到達していない場合は（ステップＳ８０：ＮＯ）、運転制御は風量一定制御のままであるため、手順をステップＳ７０に復帰させて、運転回転数と運転電流値の監視を継続する。

ステップＳ９０では、Ｓ８０にて回転数一定制御へ切り替わったことが判別済みであるため、変動する特性は電流値のみである。制御装置１１は監視している運転電流値と初期電流値を定期的に比較し、運転電流値が初期電流値から設定値δだけ変動したか否かを判別する。運転電流値が初期電流値から設定値δだけ変動した場合（ステップＳ９０：ＹＥＳ）、制御装置１１は、フィルタの目詰まり発生と判定し、手順をステップＳ１００へ移行させる。運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値δ変動していない場合（ステップＳ９０：ＮＯ）、制御装置１１は、手順をステップＳ７０に復帰させ、運転回転数と運転電流値の監視を続ける。図１０に示す第１複合制御では、白丸で示す初期圧損時の特性から黒丸で示す目詰まり圧損時の特性へ移行する際、電流Ｉは風量一定制御の範囲では最大電流値Ｉmaxまで増加し、その後の回転数一定制御の範囲では、最大電流値Ｉmaxから減少する。別言すれば、黒丸で示す目詰まり圧損時の電流値と同じ値を持つ電流値が風量一定制御の範囲内にも存在する。このため、初期電流値との差のみでは、目詰まり圧損時の電流値を判別することは難しい。

このため、ステップＳ９０においては、初期電流値からの変動値を累計し、この累計値が設定値δを越えたときに、フィルタの目詰まり発生と判定する。設定値δは、最大電流値Ｉmaxと初期圧損時の電流値の差分ΔＩ1と、最大電流値Ｉmaxと目詰まり圧損時の電流値との差分ΔＩ2との和に基づいて決定する。最大電流値Ｉmaxについては、第１複合制御での最大電流値を予め求めておき、制御装置１１に記憶しておいてもよいし、風量一定制御から回転数一定制御へ切り替わる際、制御切替点の最大電流値を取得し記憶してもよい。また、電流値の累計値については、最大電流値Ｉmaxに達するまでは、電流値の増加方向の変動値のみを累計し、最大電流値Ｉmaxに達した後は、電流値の減少方向の変動値のみを累計して、求めればよい。

ステップＳ６０の判定がＮＯである場合、ＤＣモータでの制御は、指令電圧一定制御、電流一定制御、第２複合制御、または第３複合制御であると特定することができる。これらの制御においては、運転が回転数一定制御になることはなく、変動する特性は回転数である。そのため、制御装置１１は、ＤＣモータから運転回転数を常時取得し、運転回転数を監視する（ステップＳ１１０）。

制御装置１１は、監視している運転回転数と初期回転数Ｎ1を定期的に比較し、運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値β以上増加したか否かを判別する（ステップＳ１２０）。運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値β以上増加した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、制御装置１１は、フィルタの目詰まり発生と判定し、手順をステップＳ１３０へ移行させる。運転回転数が初期回転数Ｎ1から設定値β以上増加していない場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、制御装置１１は、手順をステップＳ１１０に復帰させ、運転回転数の監視を続ける。図６に示す指令電圧一定制御のとき、図８に示す電流一定制御のときは、図１２に示す第２複合制御のとき、および図１４に示す第３複合制御のときは、白丸で示す初期圧損時の特性から黒丸で示す目詰まり圧損時の特性へ圧損が増えるに従い、回転数が増加するため、回転数の増加値にて圧損上昇を監視し、フィルタ目詰まりを判別している。フィルタの目詰まりを検知するための増加する回転数の設定値βは、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって増加する回転数を予め設定しておいてもよいし、清掃間隔ごとのフィルタ目詰まり度合いによって増加する初期回転数Ｎ1からの割合を予め設定しておいてもよい。

尚、監視する運転電流値、運転回転数は、外風、風量の多い宅内設備機器の運転などによる瞬間的な圧損変動でフィルタ目詰まりを誤検知しないよう、長い時間での監視をしたほうが望ましい。例えば、１時間毎×ｎ回の平均値を用いて、フィルタ目詰まりを検出する。

ステップＳ５０、ステップＳ１００、ステップＳ１３０では、制御装置１１は、ユーザに対し給気フィルタ５が目詰まりしたことを警告報知する。例えば、制御装置１１は、制御装置１１の本体表示部１２ａ、壁スイッチ２０の表示部１２ｂ、およびリモコン３０の表示部１２ｃの少なくとも１つに、給気フィルタ５の目詰まりが発生したことを警告報知する。この警報報知によって、ユーザは、給気フィルタ５の清掃が必要なことを認識する。

制御装置１１は、フィルタの目詰まりの警告報知後、ユーザによって、警報報知がクリアされると（ステップＳ１４０）、手順をステップＳ２０に移行させ、フィルタ目詰まり検知制御を再開する。ユーザは、警報報知をクリアする前に、フィルタの清掃を行う。

このように実施の形態２では、送風機に設置されたＤＣモータが、回転数一定制御、指令電圧一定制御、電流一定制御、第１複合制御（風量一定制御と回転数一定制御との複合制御）、第２複合制御（風量一定制御と指令電圧一定制御との複合制御）、および第３複合制御（風量一定制御と電流一定制御との複合制御）のうちのどの制御を行っている状況下においてもフィルタの目詰まりを正確に検知し得るという効果を奏する。また、制御装置１１に搭載するフィルタ目詰まり検知のアルゴリズムを、各種タイプの熱交換型換気装置間で共用することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３では、熱交換型換気装置の制御装置１１がフィルタ目詰まりを検知すると、制御装置１１は、無線アダプタ１３を介して、熱交換型換気装置のフィルタ目詰まりが発生したことを、ホームネットワークに接続されたタブレット、スマートフォンなどの無線表示機器４０の表示部１２ｄに報知する。

無線表示機器４０は、無線アダプタ１３を介し本熱交換型換気装置を含め、ホームネットワークに接続された設備機器の情報を受け取り、表示、操作をすることができる。熱交換型換気装置の制御装置１１がフィルタ目詰まりを検知すると、無線アダプタ１３を介し、警告報知情報を無線表示機器４０の表示部１２ｄに表示する。警告報知は、制御装置１１の本体表示部１２ａ、壁スイッチ２０の表示部１２ｂ、リモコン３０の表示部１２ｃに表示されるのが一般的であるが、制御装置１１の本体表示部１２ａが天井裏などに設置されていたり、壁スイッチ２０の表示部１２ｂ、リモコン３０の表示部１２ｃでは、設置場所によっては人の目に触れるところになかったりすることがあり、警報に気付きにくいことがある。

これに対し、ホームネットワークに接続されたタブレット、スマートフォンなどの無線表示機器４０であれば、ユーザの生活する場所に常にあり、その他のホームネットワークに接続された設備の操作などがあることで、いつもユーザの目に触れることが可能である。このため、フィルタ目詰まりの警報にいち早く気付き、フィルタ清掃を行うことが可能となる。

実施の形態４.
実施の形態４では、熱交換型換気装置の制御装置１１がフィルタ目詰まりを検知すると、制御装置１１は、無線アダプタ１３、インターネット１４を介して、予め設定された最寄のサービスセンターへフィルタ目詰まりの警告報知情報を伝達する。

熱交換型換気装置の本体内などにフィルタが設置されていることから、フィルタの清掃には、天井裏設置の場合は脚立などを使用し天井点検口を空けてフィルタを取り出すこと、床下設置の場合は床下点検口を空け、フィルタを取り出し清掃することが必要であり、身体が不自由な人または年配の人などにおいては清掃も難しい場合がある。そのため、サービスセンターへ適正なタイミングで警告報知することで、フィルタ目詰まりに気付かない場合のユーザへのお知らせ、サービスマンの派遣が容易となり、フィルタの清掃を確実に行うことができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 筐体、２ 熱交換器、３ 給気送風機、４ 排気送風機、５ 給気フィルタ、６ 排気フィルタ、７ 室外側吸込部、８ 室内側吸込部、９ 室内側吹出部、１０ 室外側吹出部、１１ 制御装置、１２ａ 本体表示部、１２ｂ〜１２ｄ 表示部、１３ 無線アダプタ、１４ インターネット、２０ 壁スイッチ、３０ リモコン、４０ 無線表示機器。

Claims (12)

1. 室内の空気を室外に排気するための排気風路と、
   モータを有し、前記排気風路に設けた排気送風機と、
   室外の空気を室内に給気するための給気風路と、
   モータを有し、前記給気風路に設けた給気送風機と、
   前記排気風路および前記給気風路のうちの少なくとも一方の風路である第１の風路に設けられたフィルタと、
   前記排気送風機および前記給気送風機のうちの第１の風路に設けられた送風機である第１の送風機のモータの回転数および電流を検出する検出部と、
   前記検出部によって前記第１の送風機のモータの運転開始時の回転数である初期回転数を取得し、前記取得された前記第１の送風機のモータの前記初期回転数に基づき前記第１の送風機のモータの制御状態を判別し、前記判別された制御状態が回転数一定制御である場合は、前記検出部によって検出された電流に基づいて前記フィルタの目詰まりを検出し、前記判別された制御状態が回転数一定制御でない場合は、前記検出部によって検出された回転数に基づいて前記フィルタの目詰まりを検出する制御部と、
   を備えることを特徴とする換気装置。
2. 前記第１の送風機のモータは、回転数一定制御、指令電圧一定制御、および電流一定制御のうちの何れかの制御状態で動作していることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
3. 前記制御部は、前記第１の送風機のモータの前記初期回転数を、前記第１の送風機のモータの最大回転数と比較し、前記比較の結果が等しい場合は、前記第１の送風機のモータの制御状態が前記回転数一定制御であると判定することを特徴とする請求項２に記載の換気装置。
4. 前記制御部は、前記比較の結果が等しくない場合は、前記第１の送風機のモータの制御状態が、指令電圧一定制御および電流一定制御のうちの何れかであると判定することを特徴とする請求項３に記載の換気装置。
5. 前記第１の送風機のモータは、回転数一定制御と、指令電圧一定制御と、電流一定制御と、風量一定制御および回転数一定制御が実行される第１複合制御と、風量一定制御および指令電圧一定制御が実行される第２複合制御と、風量一定制御および電流一定制御が実行される第３複合制御とのうちの何れかの制御状態で動作していることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
6. 前記制御部は、前記第１の送風機のモータの前記初期回転数を、前記第１の送風機のモータの最大回転数と比較し、前記比較の結果が等しい場合は、前記第１の送風機のモータの制御状態が前記回転数一定制御または前記第１複合制御における回転数一定制御であると判定することを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
7. 前記制御部は、前記比較の結果が等しくない場合は、前記第１の送風機のモータの前記初期回転数に第１の値を加算した値である予測回転数と前記最大回転数との差が第２の値の範囲内に入っているか否かを判定し、前記差が前記第２の値の範囲内に入っている場合、前記検出部によって検出された回転数が前記最大回転数と一致した後に、前記検出部によって検出された電流に基づいて前記フィルタの目詰まりを検出することを特徴とする請求項６に記載の換気装置。
8. 前記制御部は、前記差が前記第２の値の範囲内に入っていない場合、前記検出部によって検出された回転数に基づいて前記フィルタの目詰まりを検出することを特徴とする請求項７に記載の換気装置。
9. 前記制御部は、前記差が前記第２の値の範囲内に入っている場合、前記第１の送風機のモータの制御状態が、前記第１複合制御における風量一定制御であると判定することを特徴とする請求項７に記載の換気装置。
10. 前記制御部は、前記差が前記第２の値の範囲内に入っていない場合、前記第１の送風機のモータの制御状態が、前記指令電圧一定制御、前記電流一定制御、前記第２複合制御、および前記第３複合制御のうちの何れかであると判定することを特徴とする請求項８に記載の換気装置。
11. 前記制御部は、前記フィルタの目詰まりを検出した場合、フィルタ目詰まりが発生したことを警告報知することを特徴とする請求項１から１０の何れか一つに記載の換気装置。
12. 請求項１から１１の何れか一つに記載の換気装置と、
    前記排気風路を流れる排気流と前記給気風路を流れる給気流との間で熱交換を行う熱交換器と、
    を備えたことを特徴とする熱交換型換気装置。

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