JP5551993B2 - 天井扇 - Google Patents

Description

本発明は、羽根をモータで回転させることによって送風する天井扇に関する。

従来から、室内の空間に風を発生させる天井扇は種々開発され市販されている（例えば特許文献１参照）。このような天井扇は、天井に設置され、複数枚の羽根をモータで回転させることによって送風し、天井扇が設置された空間の空気を循環させている。

特開２００６−１０９５８０号公報

しかしながら、従来の天井扇は、商用電源の停電が発生した場合、羽根を回転させるモータを駆動することができないため、送風を継続することができないという問題があった。特に、商用電源による電力供給が不安定な国では、商用電源の停電が多いため、上記の問題が顕著であった。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、商用電源の停電時であっても、長時間、送風を継続することができる天井扇を提供することにある。

本発明の天井扇は、羽根をモータで回転させることによって送風する天井扇本体と、商用電源が通電している通常時に前記商用電源から前記モータに供給される電力を制御して前記モータを回転させる駆動制御部と、前記通常時に前記商用電源の電力を用いて充電され前記商用電源の停電時に前記モータに電力を供給する二次電池と、を備え、前記駆動制御部は、前記商用電源の停電時に前記二次電池から前記モータに供給される電力を制御する際に、前記二次電池の電力を前記モータに間欠的に供給することにより、前記モータへの単位時間あたりの供給電力を前記通常時より小さくし、前記モータが停止しても前記羽根が慣性で回り続けられるようになしたことを特徴とする。

この天井扇において、前記駆動制御部は、前記商用電源の停電時に前記二次電池の残量が少なくなるに伴い、前記モータに単位時間あたりに印加する平均電圧を低くすることが好ましい。

この天井扇において、前記二次電池は、前記天井扇本体と一体に設けられていることが好ましい。

この天井扇において、前記モータのオンオフを切り替えるスイッチを有する配線器具とともに用いられ、前記二次電池は、前記配線器具に収納されていることが好ましい。

本発明によれば、商用電源が通電している通常時に充電され商用電源の停電時に駆動制御部に電力を供給する二次電池を備え、商用電源の停電時にモータへの単位時間あたりの供給電力を通常時より小さくすることによって、二次電池の充電容量が限られていても、二次電池を長持ちさせることができるので、モータの駆動時間を長くすることができる。その結果、本発明によれば、商用電源の停電時であっても、長時間、送風を継続することができる。

実施形態１に係る天井扇の構成を示すブロック図である。 同上に係る天井扇の動作を説明するシーケンス図である。 同上に係る天井扇の動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る天井扇における駆動電圧と二次電池の残量との関係を示す図である。 実施形態３に係る天井扇の構成を示すブロック図である。 同上に係る天井扇において、（ａ）は設置状態を示す図、（ｂ）は二次電池が配線器具に収納されている状態を示す図である。

以下の実施形態１〜３では、天井に設置されて送風する天井扇について説明する。

（実施形態１）
実施形態１に係る天井扇１は、図１に示すように、複数枚の羽根２１をモータ２２で回転させることによって送風する天井扇本体２と、モータ２２に供給される電力を制御してモータ２２を回転させる駆動制御部３と、商用電源８が通電している通常時に二次電池４を充電する電力変換部５と、モータ２２へ電力供給する電源を切り替える切替部６とを備えている。天井扇１は、配線器具７とともに用いられている。

配線器具７は、直方体状の筐体７１（図６参照）と、天井扇１（モータ２２）のオンオフを切り替えるスイッチ７２とを備え、例えば壁などに設けられている。スイッチ７２は、操作部が露出するように筐体７１に設けられ（図６参照）、電気的には天井扇１と商用電源８との間に接続されている。天井扇１は、配線器具７に設けられたスイッチ７２への操作によってオンオフが切り替えられる。なお、配線器具７は、上記スイッチ７２とともに、他の電気機器（例えば照明機器など）のオンオフを切り替える他のスイッチ７３（図６参照）を備えていてもよい。

複数枚の羽根２１は、それぞれ例えば合成樹脂などで長板状に形成された部材であり、天井扇１が天井に設置されたときに水平面で回転するようにモータ２２に取り付けられている。

モータ２２は、直流電力が供給されると回転するＤＣモータであり、駆動制御部３の駆動によって羽根２１を回転させる。

電力変換部５は、二次電池４と、二次電池４を充放電する充放電部（図示せず）とを備えている。充放電部は、商用電源８の交流電力を整流して直流の充電電力を生成し、この充電電力を用いて二次電池４を充電する。二次電池４を満充電した後は、充放電部は、駆動制御部３を介してモータ２２に直流の充電電力を供給しながら、二次電池４に対してトリクル充電を行う。一方、商用電源８の停電時には、充放電部は、二次電池４を放電させることによって、駆動制御部３を介してモータ２２に二次電池４の直流電力を供給する。図１は、商用電源８が通電している通常時における電力変換部５から切替部６への電力供給経路と、商用電源８の停電時における電力変換部５から切替部６への電力供給経路とを個別に示している。

二次電池４は、例えばニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、小型制御弁式鉛蓄電池またはアルカリ蓄電池などであり、天井扇本体２と一体に設けられている。二次電池４は、充放電部で生成された充電電力によって充電される。満充電された後は、二次電池４は、自然放電を補うためにトリクル充電が行われる。一方、商用電源８の停電時には、二次電池４は、駆動制御部３を介してモータ２２に直流電力を供給する。つまり、二次電池４は、商用電源８の停電時においてバックアップ電源となる。

切替部６は、通常時と商用電源８の停電時とで電力変換部５から切替部６への電力供給経路を切り替える。具体的には、切替部６は、通常時には商用電源８からモータ２２（駆動制御部３）に電力供給されるようにし、商用電源８の停電時には二次電池４からモータ２２（駆動制御部３）に電力供給されるようにする。つまり、切替部６は、商用電源８の停電時に電源を商用電源８から二次電池４に切り替える。

駆動制御部３は、商用電源８が通電している通常時に、商用電源８からモータ２２に供給される電力を制御してモータ２２を回転させる。一方、商用電源８の停電時において、駆動制御部３は、二次電池４からモータ２２に供給される電力を制御する。駆動制御部３は、商用電源８の停電時に二次電池４からモータ２２に供給される電力を制御する際に、モータ２２への単位時間あたりの供給電力を通常時におけるモータ２２への単位時間あたりの供給電力より小さくする。

本実施形態の駆動制御部３は、商用電源８の停電時に、モータ２２への単位時間あたりの供給電力を通常時におけるモータ２２への単位時間あたりの供給電力より小さくするために、二次電池４の電力をモータ２２に間欠的に供給する。図２に示すように、駆動制御部３は、商用電源８の停電時においてモータ２２の駆動と停止とを繰り返す。これにより、駆動制御部３は、限られた二次電池４の充電容量において、モータ２２の長時間駆動を実現することができる。実際の駆動時間と停止時間との割合は、モータ２２が停止したときに、どれだけ羽根２１が回転し続けるかによって予め決定される。モータ２２が停止しても、羽根２１が慣性で回り続けられるような機構となっていてもよい。

次に、本実施形態に係る天井扇１の動作について図３を用いて説明する。まず、商用電源８が通電している通常時において、駆動制御部３は、商用電源８からの電力によってモータ２２を駆動する。二次電池４は、商用電源８からの電力によって充電される（図３のＳ１）。商用電源８の停電が発生すると（Ｓ２）、切替部６は駆動制御部３への電力供給経路を商用電源８から二次電池４に切り替える（Ｓ３）。その後、二次電池４が駆動制御部３に電力を供給する（Ｓ４）。つまり、天井扇１は、二次電池４を電源として稼動する。商用電源８が復旧すると（Ｓ５）、切替部６は駆動制御部３への電力供給経路を二次電池４から商用電源８に切り替える（Ｓ６）。その後、ステップＳ１に戻る。

以上、本実施形態の天井扇１によれば、商用電源８が通電している通常時に商用電源８から充電され商用電源８の停電時にモータ２２に電力を供給する二次電池４を備え、商用電源８の停電時にモータ２２への単位時間あたりの供給電力を通常時におけるモータ２２への単位時間あたりの供給電力より小さくする。これにより、二次電池４の充電容量が限られていても、二次電池４を長持ちさせることができるので、モータ２２の駆動時間を長くすることができる。その結果、商用電源８の停電時であっても、長時間、羽根２１を回転させて送風することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る天井扇１は、二次電池４の残量に応じてモータ２２に印加する駆動電圧を変化させる点で、実施形態１に係る天井扇１と相違する。以下、本実施形態の天井扇１について図１および図４を用いて説明する。なお、実施形態１の天井扇１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の駆動制御部３（図１参照）は、二次電池４（図１参照）の残量を検知する残量検知部（図示せず）を備えている。駆動制御部３は、図４に示すように、商用電源８の停電時に、残量検知部で検知した二次電池４の残量が少なくなるに伴い、モータ２２（図１参照）に単位時間あたりに印加する平均電圧である駆動電圧を低くする。つまり、二次電池４の充電容量の大きさまたは二次電池４の種類によって、二次電池４の残量と駆動電圧との関係は変化するが、駆動制御部３は、一定時間以上の稼動を確保するために、二次電池４の残量に応じて駆動電圧を変動させる式を予め作成する。駆動制御部３は、残量検知部で検知した残量を上記式に照合して駆動電圧を変化させる。駆動電圧を変化させる手法としては、瞬時の電圧振幅を変化させる手法であってもよいし、瞬時の電圧振幅を一定にし、短時間でパルスのデューティー比を変化させる手法であってもよい。

以上、本実施形態の天井扇１によれば、モータ２２に単位時間あたりに印加する平均電圧である駆動電圧を低くすることによって、モータ２２を停止させる時間を長くすることなく、モータ２２への単位時間あたりの供給電力を低くすることができる。これにより、本実施形態の天井扇１では、羽根２１の回転停止を気にすることなく、長時間の送風を行うことができる。

なお、本実施形態の変形例として、駆動制御部３は、二次電池４の残量に応じて駆動電圧を変動させる式を作成するのではなく、二次電池４の残量に応じて駆動電圧を変動させるテーブルを予め作成してもよい。本変形例の場合、駆動制御部３は、残量検知部で検知した残量を上記テーブルに照合して駆動電圧を変化させるようにすればよい。

（実施形態３）
実施形態３に係る天井扇１は、図５に示すように二次電池４および切替部６が配線器具７に収納されている点で、実施形態１に係る天井扇１と相違する。なお、実施形態１の天井扇１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の二次電池４は、図６に示すように、配線器具７の筐体７１内の後方側に収納されている。なお、筐体７１の前方側にはスイッチ７２，７３が設けられている。本実施形態の二次電池４は、実施形態１の二次電池４と同様に、商用電源８が通電している通常時に商用電源８の交流電力によって充電され、商用電源８の停電時に駆動制御部３を介してモータ２２に電力を供給する。本実施形態においても、二次電池４は、商用電源８の停電時においてバックアップ電源となる。

なお、図５は、商用電源８が通電している通常時における電力変換部５から切替部６への電力供給経路と、商用電源８の停電時における電力変換部５から切替部６への電力供給経路とを個別に示している。

以上、本実施形態の天井扇１によれば、二次電池４が配線器具７に収納されていることによって、二次電池４を備えても天井に設置された部分が大型になることを防止できる。

なお、本実施形態のように二次電池４および切替部６が配線器具７に収納されている構造を実施形態２の天井扇１に適用してもよい。

また、本実施形態の変形例として、天井扇１は、二次電池４のみが配線器具７に収納されている構造であってもよい。

なお、実施形態１〜３の変形例として、モータ２２は、交流電力が入力されると回転するＡＣモータであってもよい。本変形例の場合、駆動制御部３は、ベクトル制御などによって、モータ２２への供給電力を制御する。

１ 天井扇
２ 天井扇本体
２１ 羽根
２２ モータ
３ 駆動制御部
４ 二次電池
７ 配線器具
７２ スイッチ
８ 商用電源

Claims (4)

1. 羽根をモータで回転させることによって送風する天井扇本体と、
   商用電源が通電している通常時に前記商用電源から前記モータに供給される電力を制御して前記モータを回転させる駆動制御部と、
   前記通常時に前記商用電源の電力を用いて充電され前記商用電源の停電時に前記モータに電力を供給する二次電池と、を備え、
   前記駆動制御部は、前記商用電源の停電時に前記二次電池から前記モータに供給される電力を制御する際に、前記二次電池の電力を前記モータに間欠的に供給することにより、前記モータへの単位時間あたりの供給電力を前記通常時より小さくし、
   前記モータが停止しても前記羽根が慣性で回り続けられるようになしたことを特徴とする天井扇。
2. 前記駆動制御部は、前記商用電源の停電時に前記二次電池の残量が少なくなるに伴い、
   前記モータに単位時間あたりに印加する平均電圧を低くすることを特徴とする請求項１に記載の天井扇。
3. 前記二次電池は、前記天井扇本体と一体に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の天井扇。
4. 前記モータのオンオフを切り替えるスイッチを有する配線器具とともに用いられ、
   前記二次電池は、前記配線器具に収納されていることを特徴とする請求項１または２に記載の天井扇。

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