JP6077314B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、調理時に発生した油煙などを屋外に排出するレンジフードや、屋内の空気を屋外に排出して屋内を換気する換気装置等の送風装置に関する。

レンジフードとしては、フードと電動モータでファンを回転する送風機を備え、その電動モータでファンを回転することで、調理時に発生した油煙などをフード内に捕集し、フィルタを通してダクトで屋外に排出するものが一般的である。
このようなレンジフードにおいては、フィルタの目詰まり、外風圧の変化による圧力損失の変化やダクトの形態による圧力損失により屋外に排出する風量が変化する。

一方、前述のように圧力損失が変化しても屋外に排出する排気風量を一定とする定風量運転をできるようにした送風装置が特許文献１に開示されている。

特開２００１−１９３６８８号公報

前述した従来の送風装置は、圧力損失が変化したことで電動モータへの通電を制御してファンの回転数を増減することで設定風量となるように定量運転している。

このために、高層ビルの上層階の室内等の外風圧の変動の大きい場所に設置されたレンジフードや、高気密化され窓やドアを開閉することで室内気圧が大きく変動する室内に設置されたレンジフード等の周囲の気圧が大きく変動するレンジフードを、前述の定量運転すると、突発的な外風圧、周囲の気圧の大きな変動にも連動して排気風量を一定にしようと電動モータへの通電制御するため、ファンの回転数が一時的に大きく変動し、大きなうなり音を発生するので、室内の人が不快を感じる。

本発明は、外風圧、周囲の気圧が変化しても設定した風量での運転を所定時間継続することができ、外風圧、周囲の気圧に合った適切な風量で運転でき、かつ、突発的な外風圧、周囲の気圧の大きな変動の影響が少なく、ファンのうなり音の発生を低減することができる送風装置とすることを目的とする。

本発明は、電動モータでファンを回転駆動する送風機を備えた送風装置であって、前記電動モータを制御するモータ制御装置は、定風量運転制御部と規定のパターン運転制御部を備え、送風機を送風機の圧力損失が変化した場合に電動モータへの電圧の大きさを変えて設定した風量とする定風量運転と、送風機の圧力損失の大きさの変化によらず電動モータを所定の電圧値を基準として駆動する規定のパターン運転を交互に行う制御をすることを特徴とする送風装置である。

本発明の送風装置は、直前の定風量運転終了時点の電動モータの指令電圧又は、定風量運転中の電動モータの平均指令電圧又は、定風量運転中の突発的な変動値を除いた電動モータの平均指令電圧を、次の規定のパターン運転時の指令電圧とし、
前記規定のパターン運転中は電動モータを、前記指令電圧値で一定に運転するようにできる。

このようにすれば、規定のパターン運転時に、その直前の外風圧、周囲の気圧に見合う指令電圧により電動モータを運転することになるから、外風圧、周囲の気圧に合ったより一層適切な風量で運転できる。

本発明の送風装置は、直前の定風量運転終了時点の電動モータの指令電圧又は、定風量運転中の電動モータの平均指令電圧又は、定風量運転中の突発的な変動値を除いた電動モータの平均指令電圧を、次の規定のパターン運転の基定値として、
前記規定のパターン運転は、電動モータの指令電圧を基定値として運転し、かつその指令電圧を基定値から設定の値まで順次ゆっくりと減少することを間欠的に行うようにできる。

このようにすれば、外風圧、周囲の気圧に合ったより一層適切な風量で運転できる。
しかも、運転時の電力消費を低減できる。

本発明の送風装置は、運転開始時の最初の定風量運転時間は、２回目以降の定風量運転時間よりも長くすることができる。

このようにすれば、運転開始時の定風量運転時間が長いので、運転開始してから風量が設定した値で安定するまでの時間がながくても設定した風量で安定して運転開始でき、その後の定風量運転時間は短く、定風量運転時に突発的な外風圧、周囲の気圧の変化の影響がより少なく、ファンのうなり音の発生を一層低減できる。

本発明の送風装置は、規定のパターン運転時間は定風量運転時間よりも長くすることができる。

このようにすれば、規定のパターン運転時間が長く、定量運転時間が短いので、送風装置の全運転時間における定風量運転時間の占める割合が小さく、定風量運転時に突発的な外風圧、周囲の気圧の変化の影響がより少なく、ファンのうなり音の発生を一層低減できる。

本発明によれば、定風量運転と規定のパターン運転を交互に行うことで、外風圧、周囲の気圧が変化しても設定した風量での運転を所定時間継続することができ、外風圧、周囲の気圧に合った適切な風量で運転できる。
しかも、突発的な外風圧、周囲の気圧の大きな変動の影響が少なく、ファンのうなり音の発生を低減できる。

レンジフードの全体概略説明図である。 モータ制御部の説明図である。 第１の実施の形態の指令電圧のパターン説明図である。 第２の実施の形態の指令電圧のパターン説明図である。

図１に示すように、本発明の送風装置は、フード１と送風機１０とスイッチ２０を備え、そのスイッチ２０を操作して送風機１０を駆動することで、調理時に発生した油煙などを空気とともにフード１内に捕集して屋外に排出するレンジフードとしてある。
送風機１０は、直流電動モータ１１を駆動することで、ファン１２を回転し、レンジフードを運転する。
スイッチ２０は、図２に示すようにレンジフードの運転状態を選択する複数の運転スイッチ、例えば弱スイッチ２１、中スイッチ２２、強スイッチ２３、運転停止スイッチ２４を備え、いずれか１つの運転スイッチを操作することで、弱、中、強のいずれか１つの運転信号がモータ制御装置３０に入力される。

図１に示すレンジフードを詳細に説明する。
フード１は、上面板２と周面板３で下面が開口した箱形状で、そのフード１内にフィルタ４と整流板５が設けてある。
送風機１０は、ケーシング１３内にファン１２を設け、そのケーシング１３に設けた直流電動モータ１１のモータ軸１１ａにファン１２を取り付けてある。
この送風機１０はフード１内に設けてあり、ファン１２を回転することで吸込口１４から空気を吸い込み、排出ダクト１５に吐出する。
スイッチ２０は周面板３の前面３ａに取り付けてある。

モータ制御装置３０は、定風量運転制御部３１と規定のパターン運転制御部３２を備え、この各制御部３１，３２から交互に直流電動モータ１１に通電制御し、レンジフードを定風量運転と規定のパターン運転を所定の時間ごとに交互に行う。各制御部３１，３２をそれぞれ設けても良いし、各制御部の機能を有するマイコンを用いても良い。

定風量運転制御部３１は、従来から知られているように送風機１０の圧力損失に応じて直流電動モータ１１への電圧の大きさを変えて回転数を増減することで、ファン１２の回転数を制御して排出風量を設定した風量とする。
例えば、特許第４７２６４２４号公報に開示されたように、所定の式から直流電動モータの等価電機子電流を算出し、この等価電機子電流が設定風量に基づく指令負荷駆動電流値と等しくなるように直流電動モータの駆動電圧を制御することで、設定風量で送風機を運転する。
設定した風量はスイッチ２０から強運転信号が入力されたときが最も大きく、中運転信号が入力されたときが中で、弱運転信号が入力されたときが最も小さい。

規定のパターン運転制御部３２は、直流電動モータ１１を所定の電圧値で一定に駆動して運転する。
つまり、圧力損失の大きさによらず一定の電圧値で直流電動モータ１１を駆動する。

このようであるから、定風量運転時には圧力損失が変化しても設定した風量での運転を所定時間継続することができ、外環境、つまり、外風圧、周囲の気圧に合った適切な風量で運転できる。
しかも、一定の電圧値で直流電動モータ１１を所定時間駆動するので、この間に外風圧、周囲の気圧が突発的に大きく変動してもファン１１の回転数が変化しないから、突発的は外風圧、周囲の気圧の大きな変動の影響が少なくなり、ファンのうなり音の発生が低減する。

定風量運転と規定のパターン運転の一例を図３に基づいて説明する。なお、外風圧、周囲の気圧を圧力損失として説明する。
スイッチ２０から運転信号が入力され運転開始するときには、定風量運転制御部３１により直流電動モータ１１に通電制御される。
これにより、運転開始時には定風量運転で、直流電動モータ１１への指令電圧は図３の（ａ）のように圧力損失に応じて変動する。

運転開始後設定時間、例えば１８０秒経過すると、規定のパターン運転制御部３２により直流電動モータ１１に通電制御される。
これにより、運転開始から設定時間経過すると規定のパターン運転となり、直流電動モータ１１への指令電圧は図３の（ｂ）のように一定となる。
例えば、定風量運転終了時点の指令電圧を、基準指令電圧とし、その基準指令電圧で連続して規定のパターン運転する。

規定のパターン運転開始から設定時間、例えば３００秒経過すると、定風量運転制御部３１により直流電動モータ１１に通電制御される。
これにより、規定のパターン運転後は２回目の定風量運転となり、直流電動モータ１１への指令電圧は図３の（ｃ）のように圧力損失に応じて変動する。

２回目の定風量運転開始から設定時間、例えば３０秒経過すると、規定のパターン運転制御部３２により直流電動モータ１１に通電制御される。
これにより、２回目の定風量運転後は２回目の規定のパターン運転となり、この２回目の規定のパターン運転は１回目の規定のパターン運転と同じ時間、例えば３００秒である。

以下、連続して同様に定風量運転（３０秒）と規定のパターン運転（３００秒）が交互に行われる。

この実施の形態では、規定のパターン運転時の直流電動モータ１１の指令電圧を、直前の定風量運転終了時点の指令電圧としているので、最新の圧力損失に見合う適切な風量で連続運転できる。

なお、規定のパターン運転時の指令電圧を、定風量運転中の平均指令電圧又は、定風量運転中の突発的な変動値を除いた残りの平均指令電圧としても良い。
いずれにしても規定のパターン運転時に、直前の定風量運転時の指令電圧に基づいた指令電圧で運転するので、規定のパターン運転時の風量を、実際の圧力損失、つまり外風圧、周囲の気圧に見合う風量に近づけることができる。
特に、定風量運転中の突発的な変動値を除いた残りの平均電圧とした場合には、規定のパターン運転時の指令電圧が、突発的な変動値の影響を受けることがないので、規定のパターン運転時の風量を外風圧、周囲の気圧に見合う風量により近づけることができる。

この実施の形態では、最初の定風量運転の時間（例えば、１８０秒）は２回目以降の定風量運転の時間（例えば、３０秒）よりも長いので、運転開始時に圧力損失に応じた設定風量に安定した後に、規定のパターン運転を開始することができ、外環境（外風圧、周囲の気圧）に合った適切な風量で運転できる。
その後は、定風量運転の時間が短いので、突発的な外風圧、室内気圧の大きな変動の影響をより一層受け難く、ファン１２のうなり音の発生をより一層低減できる。

つまり、運転開始してから風量が設定した値で安定するまでには所定の時間がかかるので、運転開始時の最初の定風量運転時間を長くしている。例えば、運転開始時の最初の定風量運転時間は、直流電動モータ１１の駆動電圧を圧力損失に応じた設定風量に制御して安定できる時間である。
２回目以降の定風量運転時間は最初の時間よりも短くし、定風量運転時に突発的な外風圧、周囲の気圧の変化の影響を受けにくくする。

前述の実施の形態では、定風量運転時間よりも規定のパターン運転時間を長くしている。
特に、２回目以降の定風量運転時間よりも規定のパターン運転時間を著しく長くしている。例えば１０倍の時間としている。
これにより、送風装置の全運転時間における定風量運転時間の占める割合が小さく、突発的な外風圧、周囲の気圧の大きな変動をより一層受けにくく、ファン１２のうなり音の発生をより一層低減できる。
つまり、定風量運転は圧力損失の値を検知し、その圧力損失に見合う適切な風量となる直流電動モータ１１の指令電圧を得るためであるということができる。

次の、規定のパターン運転の第２の実施の形態を説明する。
規定のパターン運転を、直前の定風量運転時の直流電動モータ１１の指令電圧を、基定値として運転し、かつ指令電圧を基定値から設定の値まで順次ゆっくりと減少することを間欠的に行うようにした。
例えば、図４に示すように、定風量運転終了時点の指令電圧（ｄ）を基定値とし、規定のパターン運転時の指令電圧を、定風量運転終了時点から設定時間、例えば３秒だけ基定値とする。
設定時間後に図４の（ｅ）のように所定時間（例えば、２．４秒）で基定値から基定値の８８％まで順次ゆっくり減少し、図４の（ｆ）のように８８％から基定値まで所定時間（例えば、２．４秒）でゆっくりと順次増加する。

このようにすることで、レンジフードの運転時の消費電力を低減できると共に、ファン１２の回転が遅くなるとき、速くなるときの風切音を抑制できる。

前述の説明では、基定値の８８％まで減少した後に基定値までゆっくりと順次増加したが、基定値の８８％で設定時間（例えば、１秒）保持し、その後に基定値までゆっくりと順次増加しても良いし、基定値の８８％から直ちに基定値に増加しても良い。
また、指令電圧を基定値から減少する割合は８８％に限らず、任意の割合で減少することができ、その減少するのに要する時間も任意に設定できる。

前述の実施の形態はレンジフードについて述べたが、換気装置も同様に制御することができることは勿論である。

１０…送風機、１１…直流電動モータ、１２…ファン、３０…モータ制御装置、３１…定風量運転制御部、３２…規定のパターン運転制御部。

Claims (5)

1. 電動モータでファンを回転駆動する送風機を備えた送風装置であって、
   前記電動モータを制御するモータ制御装置は、定風量運転制御部と規定のパターン運転制御部を備え、送風機を送風機の圧力損失が変化した場合に電動モータへの電圧の大きさを変えて設定した風量とする定風量運転と、送風機の圧力損失の大きさの変化によらず電動モータを所定の電圧値を基準として駆動する規定のパターン運転を交互に行う制御をすることを特徴とする送風装置。
2. 直前の定風量運転終了時点の電動モータの指令電圧又は、定風量運転中の電動モータの平均指令電圧又は、定風量運転中の突発的な変動値を除いた電動モータの平均指令電圧を、次の規定のパターン運転時の指令電圧とし、
   前記規定のパターン運転中は電動モータを、前記指令電圧値で一定に運転する請求項１記載の送風装置。
3. 直前の定風量運転終了時点の電動モータの指令電圧又は、定風量運転中の電動モータの平均指令電圧又は、定風量運転中の突発的な変動値を除いた電動モータの平均指令電圧を、次の規定のパターン運転の基定値として、
   前記規定のパターン運転は、電動モータの指令電圧を基定値として運転し、かつその指令電圧を基定値から設定の値まで順次ゆっくりと減少することを間欠的に行うようにした請求項１記載の送風装置。
4. 運転開始時の最初の定風量運転時間は、２回目以降の定風量運転時間よりも長い請求項１〜３いずれか１項記載の送風装置。
5. 規定のパターン運転時間は定風量運転時間よりも長い請求項１〜４いずれか１項記載の送風装置。

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