JP6324187B2 - 送風機 - Google Patents

Description

本発明は、送風機に関するものである。

換気扇などの送風機に用いられる小型のモータは、単相電源で駆動するものが多く、コンデンサを接続することにより進相電流を容易に作り出せるコンデンサモータ（ＡＣ単相二巻線モータ）が殆どである。このＡＣ単相二巻線モータは、通常、主巻線及び補助巻線を有している。

ＡＣ単相二巻線モータは、たとえば主巻線及び補助巻線が巻き付けられた固定子と、固定子の内側に配置された回転子とを有している。なお、このＡＣ単相二巻線モータの回転子は、固定子の主巻線及び補助巻線による作用により、うず電流が発生する巻線が設けられている。

ところで、換気扇などの送風機は、たとえば室内と室外とを連通するダクトの端部に取り付けられる。ここで、このダクトは、給気及び排気などに利用されるものであるが、設置された場所に応じて長さなどが異なる。たとえば、ダクトが長いほど、また、ダクトの流路断面が狭いほど、流路抵抗が大きくなり、送風のための圧力損失が増大する。

また、ダクトのうちの室外側の部分に外風が吹き付けられ、ダクト内に、この外風が流入する場合がある。このように、ダクト内に流入する外風などの外乱が発生すると、送風機の給気量及び排気量が変化することがある。そこで、ダクト長など及び外乱などの影響があっても風量変動を抑制するように制御する送風機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−９５８０号公報（たとえば、段落０００２−０００６参照）

ＡＣ単相二巻線モータでは、運転及び停止程度の制御しかできず、きめ細かい制御が実現できない場合が多く、制御性が悪い。このため、送風機を設置するダクト長及び外乱などの流路抵抗の変動要因に対して、送風機の送風能力を調整し、風量の変動を抑制することは難しい。

特許文献１に記載の技術は、風量変動を抑制する制御を行うが、固定子に巻き付けられた３相の巻線に３相交流を供給して回転磁界を発生させる送風機が前提である。

また、特許文献１に記載の技術では、３相交流をモータに供給するインバータ回路、及び３相の固定子をそれぞれ設計して、送風機の回転数を調整する回路を製造する必要があり、これらを製造するための製造コストが発生する。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、風量変動が発生してしまうことを抑制すること、及び、製造コストを抑制することができる送風機を提供することを目的としている。

本発明に係る送風機は、家屋に設置された任意の風路長のダクトに取り付けられた送風機であって、空気が流れ、ダクトと連通する流路が形成された本体と、二相の固定子巻線を有する固定子と、永久磁石を有し、固定子の内側に配置された回転自在の回転子とを有し、本体に設けられたＤＣブラシレスモータと、ＤＣブラシレスモータに設けられたファンと、直流電圧を交流電圧に変換してＤＣブラシレスモータに交流電圧を供給する三相のインバータと、インバータをＰＷＭ制御する制御部と、インバータの直流母線に接続されたシャント抵抗と、シャント抵抗を流れる直流母線電流を検出するのに利用される電流検出部と、回転子の磁極の位置を検出する磁極位置検出部と、ダクトの中に設けられ静圧を検出する静圧検出手段と、を備え、制御部は、ダクトの流路抵抗が異なってもファンの風量が設定された風量になるように、モータ電流値とモータ電流値に対応する回転子の回転数とから構成される一対の数値が記憶されている記憶手段と、モータ電流値及び回転数が、一対の数値になるようにインバータを制御するインバータ制御手段と、直流母線電流に基づいてモータ電流値を算出するモータ電流算出手段と、磁極位置検出部の検出結果に基づいて回転数を算出する回転数算出手段と、静圧検出手段の検出結果に基づいて、記憶手段に記憶されている一対の数値を設定する一定風量設定手段とを有し、インバータ制御手段は、算出されたモータ電流値及び回転数と、予め設定されている一対の数値とに基づいてインバータを制御するものである。

本発明に係る送風機によれば、上記構成を有しているため、流路抵抗の変化に対して風量変動が発生するのを抑制すること、及び、製造コストを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る送風機の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機の有するモータの概要構成の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機の回路構成などを示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機の制御部のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機の回転数とモータ電流との関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る送風機が家屋に設置された状態の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る送風機の制御部のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る送風機が家屋に設置された状態の説明図である。 本発明の実施の形態３に係る送風機の模式図である。 本発明の実施の形態３に係る送風機を有するＨＥＭＳを備えた家屋の模式図である。 本発明の実施の形態３に係る送風機の制御部のブロック図である。 ＡＣ単相二巻線モータの説明図である。

以下、本発明に係る送風機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る送風機１００の説明図である。図１を参照して送風機１００の概要構成について説明する。図１において、本実施の形態１に係る送風機１００がダクト用換気扇である場合を一例に示している。
本実施の形態１に係る送風機１００は、流路抵抗の変化に対して風量変動が発生してしまうことを抑制すること、及び、製造コストを抑制することができる改良が加えられたものである。

送風機１００は、たとえば、室内と室外とをつなぐ風路を形成する方形状の枠体である本体１０１と、回転自在に設けられたシロッコファン１０２と、シロッコファン１０２を回転させる二相のＤＣブラシレスモータであるモータ５０と、モータ５０を制御する制御部３０などを有しているものである。なお、制御部３０は、モータ５０を制御するためインバータなどの制御回路を有する制御基板を備え、この制御基板がモータ５０内に内蔵されている。つまり、送風機１００は、制御部３０の制御回路部分をすべてモータ５０に内蔵している。

本体１０１は、たとえば家屋に設置されたダクトのうちの室内側の部分に取り付けられているものである。本体１０１には、空気が流れる風路が形成されている。そして、本体１０１の風路上には、シロッコファン１０２が設けられたモータ５０が配置されている。シロッコファン１０２は、中央部に設けられたボス部と周方向に複数設けられた羽根とを有するものである。シロッコファン１０２のボス部には、たとえば、モータ５０の回転子に接続されたシャフト１０３の端部が接続される。

モータ５０は、２相の巻線が巻き付けられる固定子と、固定子の内周面側と対向するように固定子の内側に回転自在に設けられる回転子とを有しているものである。制御部３０は、後述するインバータのトランジスタのオンオフを制御して、モータ５０の回転子の回転数を制御するものである。

図２は、本実施の形態１に係る送風機１００の有するモータ５０の概要構成の説明図である。図３は、本実施の形態１に係る送風機１００の回路構成などを示す説明図である。図４は、本実施の形態１に係る送風機の制御部３０のブロック図である。図５は、本実施の形態１に係る送風機１００の回転数とモータ電流との関係を示す説明図である。図２〜図５を参照して送風機１００の構成について説明する。

［送風機１００の構成］
まず、モータ５０がコンデンサモータの固定子を流用して製造したことについて説明する。換気扇などの送風機に用いられる小型のモータは、単相電源で駆動するものが多く、コンデンサを接続することにより進相電流を容易に作り出せるコンデンサモータ（ＡＣ単相二巻線モータ）が殆どである。このＡＣ単相二巻線モータは、通常、主巻線及び補助巻線を有している。ＡＣ単相二巻線モータは、たとえば主巻線及び補助巻線が巻き付けられた固定子と、固定子の内側に配置された回転子とを有している。なお、このＡＣ単相二巻線モータの回転子は、固定子の主巻線及び補助巻線による作用により、回転磁界が発生する巻線が設けられている。

ここで、この巻線を有する回転子の代わりに、永久磁石を有する回転子を設けることでＤＣブラシレスモータを構成することができる。具体的には、主巻線に対応する部分及び補助巻線に対応する部分をインバータのアームにそれぞれ接続し、モータに供給される電圧を２相としたＤＣブラシレスモータを構成することができる。モータ５０は、このような工程を経て製造することができる二相のＤＣブラシレスモータである。
モータ５０は、ＡＣ単相二巻線モータと同じ固定子を使ってＤＣブラシレスモータが生産することができ、送風機を製造する際の部品及び製造設備などを共用化することができ、製造コストを抑制することができるメリットを有する。モータ５０は、ＡＣ単相二巻線モータ用の固定子と、磁石を有する回転子とに対して、三相インバータ駆動を行うものである。これにより、モータ５０は、モータ発生トルク脈動を抑えるための正弦波駆動を実現している。

送風機１００のモータ５０は、二相のＤＣブラシレスモータであり、図２に示すように、第１のα相巻線２及び第２のα相巻線３と第１のβ相巻線４及び第２のβ相巻線５が巻き付けられている固定子１と、固定子１の内側に回転自在に配置されている永久磁石を有する回転子１２とを有しているものである。ここで、モータ５０のうちの２つの相をα相とβ相と称している。第１のα相巻線２及び第２のα相巻線３の端部側にはα相巻線端子６が設けられ、第１のβ相巻線４及び第２のβ相巻線５の端部側にはβ相巻線端子７が設けられている。

送風機１００は、図３に示すように、モータ５０を駆動するための駆動回路Ｃを有しているものである。駆動回路Ｃは、制御部３０によってオンオフが切り替えられるスイッチング素子を有するインバータ２０と、４つのダイオードを有する整流回路２１と、整流回路２１に接続された平滑手段２２と、インバータ２０に接続されたシャント抵抗２３とを有している。
また、送風機１００は、シャント抵抗２３を流れる直流母線電流を算出するのに利用される電流検出部３１と、モータ５０の回転子１２の磁極位置を検出するのに利用される磁極位置検出手段３２及び磁極位置検出手段３３と、流路抵抗の大小に関する情報を入力するスイッチなどに対応する入力手段３４と、駆動回路Ｃのインバータ２０を制御する制御部３０とを有している。

（駆動回路Ｃについて）
インバータ２０は、各相（ａ相、ｂ相、ｃ相）に対応する三対のスイッチング素子（アーム）を有する回路である。このスイッチング素子は、たとえばトランジスタなどを採用することができる。インバータ２０は、予め設定された大きさの電圧（電流）及び予め設定された大きさの周波数を有する交流電力に変換（交流変換）し、負荷となる二相のモータ５０に供給して駆動させる回路である。

インバータ２０は、一対のスイッチング素子を有するアームが３つ並列に接続されているものである。インバータ２０は、ａ相に対応する第１のアーム２０Ａ、ｂ相に対応する第２のアーム２０Ｂ及びｃ相に対応する第３のアーム２０Ｃを有しているものである。このとき、モータ５０の各相には、位相を９０°ずれた交流電圧が印加される。第１のアーム２０Ａのうちの一対のスイッチング素子の間は、モータ５０における２相のうちの一方に対応するα相巻線端子６に接続されている。第２のアーム２０Ｂのうちの一対のスイッチング素子の間は、モータ５０における２相のうちの他方に対応するβ相巻線端子７に接続されている。

制御部３０は、インバータ２０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御し、変換する電圧（電流）及び周波数を任意に変化させることでモータ５０の可変速制御を実現することができる。

整流回路２１は、たとえば１００Ｖの交流電圧電源である交流電源２４に接続されているものである。整流回路２１はたとえばダイオードなどの整流素子をブリッジ接続して構成し、交流電源２４による電力の整流を行うものである。平滑手段２２は、交流電源２４及び整流回路２１による電圧を平滑してインバータ２０に印加するのに利用されるものである。このため、インバータ２０に供給される電力は直流となる。なお、平滑手段２２としては、たとえばコンデンサを採用することができる。

シャント抵抗２３は、整流回路２１とインバータ２０との配線である直流母線に接続されている抵抗である。シャント抵抗２３の両端側には、電流検出部３１が接続されている。

（制御部３０などについて）
電流検出部３１は、たとえば平均化回路（図示省略）を有するものである。シャント抵抗２３は、インバータ２０のスイッチング時に直流母線に流れるパルス状の電流を、その電流に比例したパルス状電圧に変換し、電流検出部３１の平均化回路に出力する。電流検出部３１の平均化回路は、シャント抵抗２３から入力されるパルス状電圧を、ローパスフィルタに通してインバータ２０の直流母線に流れる電流の平均値相当に変換する。ここでいう直流母線電流とは、この電流の平均値に対応する量である。電流検出部３１では、この直流母線電流の情報を制御部３０に出力する。

磁極位置検出手段３２及び磁極位置検出手段３３は、モータ５０の回転子に付設されるものであり、永久磁石を有する回転子の位置情報を制御部３０に出力するものである。

入力手段３４は、たとえば、サービスマンなどに操作されるディップスイッチなどで構成することができるものである。入力手段３４は、たとえば、流路抵抗を５段階に分けて一定風量設定手段３０Ｃに出力することができるものである。

制御部３０は、図４に示すように、インバータ２０を制御するインバータ制御手段３０Ａと、各種情報が記憶されている記憶手段３０Ｂと、入力手段３４における入力に対応するモータ電流値及び回転子の回転数を設定する一定風量設定手段３０Ｃと、磁極位置検出手段３２及び磁極位置検出手段３３から磁極位置検出信号が出力される回転数算出手段３０Ｄと、電流検出部３１からモータ電流の算出をするモータ電流算出手段３０Ｅとを有しているものである。

インバータ制御手段３０Ａは、インバータ２０の３つのアームのスイッチング素子のオンオフを切り替えるものである。インバータ制御手段３０Ａは、一定風量設定手段３０Ｃに設定されたモータ電流値及び回転子の回転数になるように、インバータ２０のスイッチング素子のオンオフを制御する。一定風量設定手段３０Ｃは、たとえば、スイッチング素子のオンの時間を長くすることで電圧を増大させることができる。すなわち、電圧を大きくすることで、モータ５０に供給される電流（モータ電流）を増大させることができる。 また、一定風量設定手段３０Ｃは、たとえば、スイッチング素子を制御する周期を短くすることで回転数を増大させることができる。これにより、インバータ制御手段３０Ａは、後述する一対の数値Ｌ１〜Ｌ５にモータ電流及び回転数を近づけていくことができる。
上記は、スイッチング素子の制御の一例ではあるが、インバータ制御手段３０Ａは、適宜スイッチング素子のオンオフのタイミングを制御することで、電圧（電流）及び回転子の回転数を制御することができる。
インバータ制御手段３０Ａは、一定風量設定手段３０Ｃに設定されている一対の数値と、回転数算出手段３０Ｄで算出された回転子の回線数及びモータ電流算出手段３０Ｅで算出されたモータ電流値とに基づいて、インバータ２０を制御する。これについては、後述する。

記憶手段３０Ｂは、図５に示すようなモータ電流及びこのモータに対応する回転数に関する情報が記憶されているものである。具体的には、図５では、送風機１００が風量Ｑ１で吹き出すためのモータ電流及び回転子の回転数との関係を示す第１の曲線Ｙ１と、送風機１００が風量Ｑ２で吹き出すためのモータ電流及び回転子の回転数との関係を示す第２の曲線Ｙ２とが示されている。
第１の曲線Ｙ１上には、流路抵抗の大きさに応じて設定された一対の数値Ｌ１〜一対の数値Ｌ５が設定されている。すなわち、一対の数値Ｌ１〜Ｌ５は、第１の曲線Ｙ１上に位置している。同様に、第２の曲線Ｙ２上には、流路抵抗の大きさに応じて設定された一対の数値Ｔ１〜Ｔ５が設定され、これらはいずれも第２の曲線Ｙ２上に位置している。ここで、一対の数値Ｌ１から一対の数値Ｌ５に向かうにしたがって風路の流路抵抗が大きいということに対応している。同様に、一対の数値Ｔ１から一対の数値Ｔ５に向かうにしたがって風路の流路抵抗が大きいということに対応している。

実施の形態１では、記憶手段３０Ｂには、第１の曲線Ｙ１及び第２の曲線Ｙ２に対応する演算式が記憶されているのではなく、第１の曲線Ｙ１上に位置する複数の一対の数値Ｌ１〜Ｌ５及び第２の曲線Ｙ２上に位置する複数の一対の数値Ｔ１〜Ｔ５が記憶されている。なお、風量Ｑ１で運転できればよいのであれば、複数の一対の数値Ｔ１〜Ｔ５については記憶されていなくてもよいし、風量Ｑ１及び風量Ｑ２以外の風量Ｑ３などでも運転したい場合には、その他の複数の一対の数値が記憶されていてもよい。

一定風量設定手段３０Ｃは、入力手段３４に入力された流路抵抗の情報に基づいて、記憶手段３０Ｂに記憶された一対の数値を設定するものである。ここで、サービスマンは、送風機１００が設置される一般的なダクトよりも長いダクトに送風機１００を設置しなければならない状況にあるとする。また、送風機１００の風量としてＱ１を出したい状況にあるとする。このとき、サービスマンは、ダクト長が長いことから入力手段３４に、一対の数値Ｌ５といった流路抵抗が高い場合に押されるスイッチを入力する。これにより、一定風量設定手段３０Ｃには、モータ電流及び回転子の回転数が大きい一対の数値Ｌ５が設定される。インバータ制御手段３０Ａは、一定風量設定手段３０Ｃに設定された一対の数値Ｌ５を満たすように、インバータ２０を制御する。

回転数算出手段３０Ｄは、磁極位置検出手段３２及び磁極位置検出手段３３の検出結果に基づいてモータ５０の回転子の回転数を算出するものである。回転数算出手段３０Ｄで算出された回転数の情報は、インバータ制御手段３０Ａに出力される。
モータ電流算出手段３０Ｅは、電流検出部３１から出力された直流母線電流値に基づいてモータ５０に供給される電流値（モータ電流値）を算出するものである。モータ電流算出手段３０Ｅで算出されたモータ電流値の情報は、インバータ制御手段３０Ａに出力される。
インバータ制御手段３０Ａは、一定風量設定手段３０Ｃに設定されている一対の数値と、回転数算出手段３０Ｄで算出された回転子の回線数及びモータ電流算出手段３０Ｅで算出されたモータ電流値とを比較し、インバータ２０の有するスイッチング素子のオンオフを制御するものである。たとえば、一対の数値における所定の回転数よりも、回転数算出手段３０Ｄの回転数の方が小さい場合には、インバータ制御手段３０Ａは回転子の回転数が増大するようにインバータ２０を制御する。なお、一対の数値における所定の回転数と回転数算出手段３０Ｄの回転数との偏差が大きければ、インバータ制御手段３０Ａは、その分だけ回転子の回転数が増大するようにインバータ２０を制御する。

［動作説明について］
図６は、本実施の形態１に係る送風機１００が家屋２００Ａ及び家屋２００Ｂに設置された状態の説明図である。ここで、送風機１００は、図６（ａ）及び図６（ｂ）では、キッチンコンロ１５２の上側のフード１５１に設置されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、キッチンコンロ１５２にユーザー１５３が立っている様子を一例として示している。また、図６（ａ）に示す家屋２００Ａのダクト１５２Ａは、図６（ｂ）に示す家屋２００Ｂのダクト１５２Ｂよりも長い。このため、図６（ａ）に示す家屋２００Ａの方が、図６（ｂ）に示す家屋２００Ｂよりも流路抵抗が大きく、圧力損失が大きくなる。すなわち、図６（ａ）の家屋２００Ａの方が風量変動が大きくなりやすいということである。なお、ここでいう流路は、送風機１００の本体１０１における流路と、ダクト１５２Ａの流路とを合わせたものである。

なお、この図６の説明では、送風機１００の風量としてＱ１を出したい状況にあるとする。サービスマンは、家屋２００Ａに設置された送風機１００には、一対の数値Ｌ４或いは一対の数値Ｌ５などの大きいものを入力する。一方、サービスマンは、家屋２００Ｂに設置された送風機１００には、一対の数値Ｌ１或いは一対の数値Ｌ２などの小さいものを入力する。これにより、家屋２００Ａに送風機１００を設置しても、家屋２００Ｂに送風機１００を設置しても、風量Ｑ１とすることができる。すなわち、ダクト１５２Ａ及びダクト１５２Ｂから吹き出される空気の風量を、共に風量Ｑ１とすることができる。

なお、望んだ風量が得られない場合には、次のようにすることで解消することができる。たとえば、家屋２００Ａの送風機１００に対して一対の数値Ｌ４を設定したが、想定していたよりもダクト１５２Ａの流路抵抗が大きく、ダクト１５２Ａから吹き出される空気の風量が風量Ｑ１に満たなかったとする。この場合には、サービスマンは、一対の数値Ｌ５を入力することで風量Ｑ１を得ることができる。

［実施の形態１に係る送風機１００の有する効果］
本実施の形態１に係る送風機１００は、記憶手段３０Ｂに予め記憶されている一対の数値を満たすようにインバータ制御手段３０Ａが、インバータ２０を制御するものである。なお、一対の数値には、流路抵抗の大小に応じた複数のものが存在している。サービスマンは、送風機１００が設置される家屋などの状況に応じて、一対の数値を設定することができるということである。このため、送風機１００が風量変動してしまうことを抑制することができる。

また、送風機１００のモータ５０は、ＡＣ単相二巻線モータと同じ固定子１を使って構成することができる２相のＤＣブラシレスモータである。すなわち、図１２に示すＡＣ単相二巻線モータの有する固定子１をモータ５０の固定子１として流用することができる。このため、本実施の形態１に係る送風機１００を製造する際の部品及び製造設備などを共用化することができ、製造コストを抑制することができる。なお、図１２では、固定子１、巻線が設けられた回転子１２、交流電源２４、進相電流を得るためのコンデンサ２５を示している。

送風機１００は、ＡＣ単相二巻線モータではなくＤＣブラシレスモータであるモータ５０を有するものである。このため、モータ５０に供給される電圧（制御）を制御することで回転子の回転数を容易に制御することができ、制御性に優れている。

本実施の形態１に係る送風機１００は、風量を一定に制御できる機能を備えているため、必要以上の送風エネルギーを消費することを抑制でき、省エネ及び低騒音化を実現することができる。

本実施の形態１では、一対の数値Ｌ１〜Ｌ５などを一例として説明したが、５つに限定されるものではない。２つ以上の一対の数値を有していれば、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る送風機１１０の制御部３０のブロック図である。図８は、実施の形態２に係る送風機１１０が家屋２００Ｃに設置された状態の説明図である。図７及び図８を参照して実施の形態２に係る送風機１００について説明する。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明するものとする。

実施の形態１では、サービスマンが、ダクトなどの流路抵抗に対して予め当たりをつけ、自らが静圧の大小について設定する態様であった。一方、本実施の形態２は、静圧の情報を検出する機構を設け、静圧の大小についての設定を送風機１１０側で実施する態様である。流路抵抗と静圧との間には相関関係があるので、この関係を利用して風量の一定化を実現する。

本実施の形態２では、記憶手段３０Ｂには、第１の曲線Ｙ１及び第２の曲線Ｙ２に対応する演算式が記憶されている。また、送風機１１０は、入力手段３４の代わりに、たとえばダクト１５２Ｃに設置され、ダクト１５２Ｃの静圧を検出するのに利用される圧力計３５を有している。なお、ダクト１５２Ｃの静圧は、送風機１１０の本体１０１の流路における静圧に対応している。また、制御部３０は、圧力計３５の出力に基づいてダクト１５２Ｃの静圧を算出する静圧算出手段３０Ｆを有している。

ここで、送風機１１０で風量Ｑ１を出したい状況にあるものとする。一定風量設定手段３０Ｃは、静圧算出手段３０Ｆの静圧の算出結果に基づいて、記憶手段３０Ｂに記憶されている第１の曲線Ｙ１上の１点を一対の数値として設定する。たとえば、静圧の算出結果が大きければ、その分、大きい一対の数値を設定する。

［実施の形態２に係る送風機１１０の有する効果］
本実施の形態２に係る送風機１１０は、本実施の形態１に係る送風機１００と同様の効果を奏することに加えて次の効果を有する。すなわち、本実施の形態２に係る送風機１１０は、静圧の大小についての設定を送風機１１０側で実施することができ、予めサービスマンが静圧などを見積もる等の負担を軽減することができる。
また、本実施の形態２に係る送風機１１０は、第１の曲線Ｙ１及び第２の曲線Ｙ２に対応する演算式が記憶されているので、よりきめ細やかに、静圧の大小に対応することができ、より確実に静圧変動を抑制することができる。

実施の形態３．
図９は、本実施の形態３に係る送風機１１１の模式図である。図１０は、本実施の形態３に係る送風機１１１を有するＨＥＭＳを備えた家屋の模式図である。図１１は、本実施の形態２に係る送風機１１１の制御部３０のブロック図である。図９〜図１１を参照して実施の形態３に係る送風機１１１について説明する。なお、本実施の形態３では、実施の形態１、２と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明するものとする。

近年は、住宅の省エネ環境を実現する手段として必要な環境に応じて最小のエネルギーで快適環境を実現するためのＨＥＭＳと呼ばれるシステムが構築されつつある。換気・送風機もそのシステムに組み込まれると予想され、外部から機器の運転状態を検知してきめ細かな制御が要求され、外部の制御機器との通信手段が必要になる。本実施の形態３では、送風機１１１をＨＥＭＳに組み込んだ態様について説明する。

図１０に示すように、実施の形態３では、送風機１１１をＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えた家屋２００Ｄに設置している。なお、家屋２００Ｄには、ＨＥＭＳコントローラ２０１と、ルータ２０５と、ルータ２０５に接続されている端末２０６と、空気調和装置の室内機２０４と、送風機１１１とが設けられている。端末２０６は、たとえば携帯電話、パソコンなどに対応するものであり、ユーザーが家屋２００Ｄで消費されている電力などを確認することができるものである。

実施の形態３に係る送風機１１１の制御部３０は、実施の形態１に係る送風機１００の制御部３０に加えて後述する通信手段３０Ｇを備えているものである。なお、実施の形態１に係る送風機１００の制御部３０の代わりに、実施の形態２に係る送風機１１０の制御部３０を用いてもよい。この場合には、圧力計３５をダクトなどに設置すればよい。

制御部３０は、入力手段３４より入力された情報を出力する通信手段３０Ｇを有している。たとえば、入力手段３４より入力された情報は、一旦記憶手段３０Ｂに格納され、その後、通信手段３０Ｇによって外部（ＨＥＭＳコントローラ２０１）に出力される。

通信手段３０Ｇは、各種情報を入出力するものである。たとえば、通信手段３０Ｇは、一対の数値に関する情報も入出力することができる。なお、通信手段３０Ｇは、通信線Ｓ２を介してＨＥＭＳコントローラ２０１に接続されている。制御部３０の情報は、通信線Ｓ２を介してＨＥＭＳコントローラ２０１に出力される。逆に、ＨＥＭＳコントローラ２０１の情報も、通信線Ｓ２を介して制御部３０に出力される。すなわち、ＨＥＭＳコントローラ２０１と制御部３０とはシリアル通信可能に接続されている。

このため、ＨＥＭＳコントローラ２０１側から通信線Ｓ２を介して通信手段３０Ｇに、一対の数値の情報を出力することもできる。通信手段３０Ｇは、出力された一対の数値の情報を一定風量設定手段３０Ｃに出力する。そして、一定風量設定手段３０Ｃは、この出力された一対の数値を設定する。インバータ制御手段３０Ａは、一定風量設定手段３０Ｃが設定した一対の数値となるように、インバータ２０を制御する。このように、ＨＥＭＳに適用することによって、送風機１１１の管理をすることができる。

記憶手段３０Ｂは、ＤＣブラシレスモータであるモータ５０の故障に関する情報を入力できるように構成されている。たとえば、モータ５０の温度が予め設定された温度以上となった場合に、記憶手段３０Ｂは、それに対応する情報を記憶する。この場合には、送風機１１１のモータ５０に温度検出手段（図示省略）を設けるとともに、制御部３０に温度異常判定手段（図示省略）を設ければよい。そして、温度検出手段の検出結果に基づいて温度異常判定手段がモータ５０の異常を判定した場合に、温度異常判定手段は記憶手段３０Ｂに出力し、記憶手段３０Ｂにその情報を記憶させる。通信手段３０Ｇは、この故障に関する情報をＨＥＭＳコントローラ２０１に出力する。これにより、故障情報、運転履歴などをユーザーが容易に確認することができ、送風機１１１の故障などを素早く知ることができる。

なお、接続された電源線Ｓ１での入り切りではなく、外部との通信目的で設けた通信線Ｓ２で機器の運転状態を通信による信号の授受で制御することにより、細かな風量を調整する運転、消費電力を抑えるための運転をしたり、時計機能を備えて時間により送風機１１１の運転停止を制御したりすることができる。

［本実施の形態３に係る送風機１１１の有する効果］
本実施の形態３に係る送風機１１１は、通信手段３０Ｇを有するため、外部からの運転制御が容易になっている。たとえば、住宅や、物全体の空調設備との連動制御により空調負荷を増大させないような換気コントロールが容易になったり、空調機との協調運転などが容易に実現できるため快適な環境づくりを余分なエネルギー消費を抑制しながら達成することができる。

１ 固定子、２ 第１のα相巻線、３ 第２のα相巻線、４ 第１のβ相巻線、５ 第２のβ相巻線、６ α相巻線端子、７ β相巻線端子、１２ 回転子、２０ インバータ、２０Ａ 第１のアーム、２０Ｂ 第２のアーム、２０Ｃ 第３のアーム、２１ 整流回路、２２ 平滑手段、２３ シャント抵抗、２４ 交流電源、２５ コンデンサ、３０ 制御部、３０Ａ インバータ制御手段、３０Ｂ 記憶手段、３０Ｃ 一定風量設定手段、３０Ｄ 回転数算出手段、３０Ｅ モータ電流算出手段、３０Ｆ 静圧算出手段、３０Ｇ 通信手段、３１ 電流検出部、３２ 磁極位置検出手段、３３ 磁極位置検出手段、３４ 入力手段、３５ 圧力計、５０ モータ、１００ 送風機、１０１ 本体、１０２ シロッコファン、１０３ シャフト、１１０ 送風機、１１１ 送風機、１５１ フード、１５２ キッチンコンロ、１５２Ａ ダクト、１５２Ｂ ダクト、１５２Ｃ ダクト、１５３ ユーザー、２００Ａ 家屋、２００Ｂ 家屋、２００Ｃ 家屋、２００Ｄ 家屋、２０１ ＨＥＭＳコントローラ、２０４ 室内機、２０５ ルータ、２０６ 端末、Ｃ 駆動回路、Ｑ１ 風量、Ｑ２ 風量、Ｑ３ 風量、Ｓ１ 電源線、Ｓ２ 通信線、Ｙ１ 第１の曲線、Ｙ２ 第２の曲線。

Claims (5)

1. 家屋に設置された任意の風路長のダクトに取り付けられた送風機であって、
   空気が流れ、前記ダクトと連通する流路が形成された本体と、
   二相の固定子巻線を有する固定子と、永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転自在の回転子とを有し、前記本体に設けられたＤＣブラシレスモータと、
   前記ＤＣブラシレスモータに設けられたファンと、
   直流電圧を交流電圧に変換して前記ＤＣブラシレスモータに前記交流電圧を供給する三相のインバータと、
   前記インバータをＰＷＭ制御する制御部と、
   前記インバータの直流母線に接続されたシャント抵抗と、
   前記シャント抵抗を流れる直流母線電流を検出するのに利用される電流検出部と、
   前記回転子の磁極の位置を検出する磁極位置検出部と、
   前記ダクトの中に設けられ静圧を検出する静圧検出手段と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記ダクトの流路抵抗が異なっても前記ファンの風量が設定された風量になるように、モータ電流値と前記モータ電流値に対応する前記回転子の回転数とから構成される一対の数値が記憶されている記憶手段と、
   前記モータ電流値及び前記回転数が、前記一対の数値になるように前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
   前記直流母線電流に基づいて前記モータ電流値を算出するモータ電流算出手段と、
   前記磁極位置検出部の検出結果に基づいて前記回転数を算出する回転数算出手段と、
   前記静圧検出手段の検出結果に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記一対の数値を設定する一定風量設定手段とを有し、
   前記インバータ制御手段は、
   算出された前記モータ電流値及び前記回転数と、予め設定されている前記一対の数値とに基づいて前記インバータを制御する
   ことを特徴とする送風機。
2. 前記記憶手段は、
   前記ＤＣブラシレスモータの故障に関する情報を記憶する
   ことを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記制御部は、
   前記記憶手段に記憶されている前記ＤＣブラシレスモータの故障に関する情報を出力し、前記一対の数値に関する情報を入出力する通信手段を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の送風機。
4. 前記通信手段は、
   出力された前記一対の数値の情報を前記一定風量設定手段に出力する
   ことを特徴とする請求項３に記載の送風機。
5. 前記制御部は、
   前記ＤＣブラシレスモータ内に内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の送風機。

Images