JP6467647B2

JP6467647B2 - 天井扇風機

Info

Publication number: JP6467647B2
Application number: JP2017501926A
Authority: JP
Inventors: 智上野; 浩築比地; 山口　正; 正山口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2036-02-19
Also published as: WO2016136219A1; JPWO2016136219A1

Description

本発明は、羽根が大きく慣性力が大きい天井扇風機の停止時の制御に関するものである。

従来、この種の羽根が大きく慣性力が大きい天井扇風機は、連続的に速度を変更することができるＤＣモータを用いて、回転数の変更時に発生する揺れや振動を抑える機能を備えることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６４９９３４号公報

このような従来の天井扇風機は、連続的に回転数を変更することが可能となっている。そして、ＤＣモータを用いることによって、羽根の形状や重量などの違いに合わせて回転数の増加と減少の変化量を任意に調整することが可能となる。そのため、羽根が大きく慣性力が大きい天井扇風機であっても、回転数の変更時の揺れや振動の発生を抑えることができる。また、停止するときは羽根が大きく慣性力が大きいため、天井扇風機の揺れや振動の発生を抑えて回転数をある程度まで低下させてからＤＣモータへの電力供給を遮断することで停止するまでの時間を短くしている。しかし、このような天井扇風機は、停止動作に入っても回転数の急激な減少が発生しないため、天井扇風機が停止動作に入ったのか分かり難いという課題を有していた。

本発明は、使用者が天井扇風機を停止する操作を行った際には、その回転をもって使用者に停止動作に入ったことを知らせることができる天井扇風機を提供する。

そして、本発明に係る天井扇風機は、羽根と、羽根を回転させるＤＣモータと、ＤＣモータの回転数を変更する回転数調整部と、ＤＣモータの回転数を検出する回転数検出部と、ＤＣモータへの回転数の指示または停止の指示を受け付ける回転数設定部とを備える。また、回転数設定部が受け付けた指示が回転数の増加または減少の指示である場合、回転数設定部は、受け付けた回転数と回転数検出部で検出した回転数を比較して回転数調整部にＤＣモータの回転数の増加または減少を指示する。また、回転数調整部は、回転数設定部の指示に基づいてＤＣモータの回転数を増加または減少させ、回転数設定部が受け付けた指示が停止の指示である場合、回転数設定部は、回転数調整部にＤＣモータの回転の停止を指示する。さらに、回転数調整部は、回転数設定部の指示に基づいてＤＣモータの回転数を回転設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる。

この構成により、天井扇風機の停止操作を行った際には、羽根の回転をもって停止動作に入ったことを知らせることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る天井扇風機を示す構成図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る天井扇風機のブロック回路図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る回転数の増加の動作パターン図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る回転数の減少の動作パターン図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る回転数の停止の動作パターン図である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係る天井扇風機のブロック回路図である。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る電圧切替部の一例を示すブロック図である。

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。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態による天井扇風機１は、羽根２と羽根２を回転させるＤＣモータ３とＤＣモータ３を制御する制御部４と天井扇風機１を操作するためのリモコン５を備えている。

図２に示すように、制御部４は、リモコン５から受信するＤＣモータ３の指示回転数を設定する回転数設定部６と、ＤＣモータ３の回転数の増加と減少を調整する回転数調整部７と、ＤＣモータ３の回転数を検出する回転数検出部８を備えている。そして、回転数設定部６は、リモコン５から受信した指示回転数と回転数検出部８で検出したＤＣモータ３の回転数を比較し、ＤＣモータ３の回転数の増加もしくは減少を回転数調整部７に指示する。

回転数調整部７は、回転数設定部６の回転数の増加もしくは減少の指示に従って、ＤＣモータ３の回転数を変更する。さらに、回転数設定部６は、リモコン５から停止の信号を受信したら、通常のＤＣモータ３の回転数の減少よりも大きく回転数を減少するようにＤＣモータ３の回転数を制御する。このような制御部４で行っているＤＣモータ３の回転数の制御は、カウンターやタイマーや時計機能やＲＡＭやＲＯＭが共同するマイコンのプログラムの形態で実施する。

この構成において、本実施の形態の天井扇風機の運転について説明する。

図２と図３を用いて、ＤＣモータ３の回転数の増加について説明する。リモコン５から最大回転数Ｒｍａｘを受信した場合、回転数設定部６は、リモコン５から受信した最大回転数Ｒｍａｘを指示回転数Ｒｐに設定する。次に、回転数検出部８を介してＤＣモータ３の現在の回転数Ｒｎを検知して、指示回転数Ｒｐと現在の回転数Ｒｎを比較する。

ここで指示回転数Ｒｐが現在の回転数Ｒｎよりも大きい場合、回転数設定部６は回転数調整部７に回転数の増加の指示を出す。回転数の増加の指示を受けた回転数調整部７は、ＤＣモータ３の回転数を一定時間Ｔ経過毎に回転数Ｒ１だけ増加するようにＤＣモータ３の出力を調整する。そして、回転数設定部６は、一定時間Ｔ経過毎に指示回転数Ｒｐと現在の回転数Ｒｎを比較し、ＤＣモータ３の回転数が指示回転数Ｒｐとなるまで回転数調整部７に指示を出してＤＣモータ３の出力の調整を繰り返す。このようにして、図３のようにＤＣモータ３の回転数を増加することが可能となる。なお、出力の調整をする際に、例えば単位時間ＴあたりにＤＣモータ３に与える電圧の割合を大きくするとＤＣモータ３の回転の増加割合も増加し、割合を小さくするとＤＣモータ３の回転の増加割合も減少する。

次に、図２と図４を用いて、ＤＣモータ３の回転数の減少について説明する。リモコン５から最大回転数Ｒｍａｘから最小回転数Ｒｍｉｎに回転数を変更する指示の信号を受信した場合、回転数設定部６は、リモコン５から受信した最小回転数Ｒｍｉｎを指示回転数Ｒｐに設定する。次に、回転数検出部８を介してＤＣモータ３の現在の回転数Ｒｎを検知して、指示回転数Ｒｐと現在の回転数Ｒｎを比較し、指示回転数Ｒｐが現在の回転数Ｒｎよりも小さい場合、回転数設定部６は回転数調整部７に回転数の減少の指示を出す。回転数の減少の指示を受けた回転数調整部７は、ＤＣモータ３の回転数を一定時間Ｔ経過毎に回転数Ｒ２だけ減少するようにＤＣモータの３の出力を調整する。そして、回転数設定部６は、一定時間Ｔ経過毎に指示回転数Ｒｐと現在の回転数Ｒｎを比較し、ＤＣモータ３の回転数が指示回転数Ｒｐとなるまで回転数調整部７に指示を出してＤＣモータ３の出力の調整を繰り返す。このようにして、図４のようにＤＣモータ３の回転数を減少することが可能となる。

上記の構成により、天井扇風機１は、リモコン５から羽根２の回転数を変更する信号を受信した場合、回転数設定部６でリモコンから受信した指示回転数Ｒｐと現在の回転数Ｒｎを比較する。そして指示回転数Ｒｐが現在の回転数Ｒｎよりも大きい場合は増加の指示を回転数調整部７に出し、指示回転数Ｒｐが現在の回転数Ｒｎよりも小さい場合は減少の指示を回転数調整部７に出し、回転数調整部７は回転数の増加の指示のときにはＤＣモータ３の回転数を回転数Ｒ１だけ増加させる。また回転数の減少の指示のときにはＤＣモータ３の回転数をＲ２だけ減少させる。そして、一定時間Ｔ毎に指示回転数Ｒｐと現在の回転数Ｒｎを比較して、現在の回転数Ｒｎが指示回転数ＲｐになるまでＤＣモータ３の出力の調整を繰り返すことで、ＤＣモータ３の回転数を最大回転数Ｒｍａｘから最小回転数Ｒｍｉｎの間の任意の回転数に制御することが可能となる。例えば、リモコン５に予め１０個の回転数を送信できるようにしておけば、天井扇風機１の羽根２の回転数は１０個の回転数に制御することができる。また、リモコン５に一定の回転数の増加と減少の信号を送信する機能を設ければ、１０個の回転数の間の回転数に制御することも可能である。このように、リモコン５から送信する回転数を変更する方法により、羽根２の回転数は最大回転数Ｒｍａｘから最小回転数Ｒｍｉｎの間の任意の回転数に設定することが可能である。

また、ＤＣモータ３の回転数の増加と減少の説明で用いた一定時間Ｔは、回転数の増加もしくは減少するときの回転数の調整を行う時間の間隔であり、回転数Ｒ１は、一定時間Ｔ毎に増加させる一定の回転数であり、回転数Ｒ２は、一定時間Ｔ毎に減少させる一定の回転数である。そして、一定時間Ｔと回転数Ｒ１と回転数Ｒ２は、天井扇風機１に一定時間Ｔと回転数Ｒ１と回転数Ｒ２の値を複数の組み合わせで設定し、実際にＤＣモータ３の回転数の増加と減少をさせる検証を何度も繰り返して確認し、羽根２の回転数の変更時に天井扇風機１の挙動に違和感を与えず、羽根２の回転を滑らかに早く目的の回転数と制御できるように調整して決定する値であり、マイコンのＲＯＭなどに予め記憶させておく値である。

次に、図２と図５を用いて、ＤＣモータ３の停止について説明する。

ＤＣモータ３が最大回転数Ｒｍａｘで回転しているときに、リモコン５から停止の信号を受信した場合、回転数設定部６は回転数調整部７に停止の指示を出す。停止の指示を受けた回転数調整部７は、図５の停止時Ａに示すように、ＤＣモータ３の回転数を一定時間Ｔの間に回転数Ｒ３だけ減少するようにＤＣモータ３の出力を調整する。回転数Ｒ３は、通常の回転数を減少させる回転数Ｒ２よりも大きな回転数にしてあるため、停止の指示直後はＤＣモータ３の回転数が急激に低下する。これにより、例えば強送風から弱送風のような通常の設定変更（減速処理）に比較して、羽根２の回転が急激に減少し、天井扇風機１が停止動作に入ったことを知らせることができる。

ここでは、ＤＣモータ３が最大回転数Ｒｍａｘで回転しているときを説明したが、最大回転数Ｒｍａｘと最小回転数Ｒｍｉｎの間の回転数であっても同様の制御をすることで、同様の効果を得ることができる。

また、ＤＣモータ３の回転数を一度に一定時間Ｔの間に回転数Ｒ３だけ減少する説明をしたが、一定時間Ｔよりも短い時間で回転数Ｒ３よりも小さい回転数の減少を複数回に分けてＤＣモータ３への出力調整を行って、一定時間Ｔの間に回転数Ｒ３以上の回転数を減少させる方法でも同様の効果を得ることができる。

また、ＤＣモータ３が最大回転数Ｒｍａｘで回転しているときに、リモコン５から停止の信号を受信した場合、回転数設定部６は、停止回転数Ｒｓｔｏｐを指示回転数Ｒｐとして設定し、回転数調整部７に停止の指示を出す。ここでの停止回転数Ｒｓｔｏｐは天井扇風機１の運転時の最小回転数Ｒｍｉｎよりも小さい回転数となるように設定している。この停止の指示を受けた回転数調整部７は、図５の停止時Ａに示すように、ＤＣモータ３の回転数を一定時間Ｔの間に回転数Ｒ３だけ減少するようにＤＣモータ３の出力を調整する。ＤＣモータ３の急激な回転数の減少後は、図５の停止時Ｂに示すように通常のＤＣモータ３の回転数の減少と同じ制御を行う。そして、ＤＣモータ３の現在の回転数Ｒｎが停止回転数ＲｓｔｏｐになるまでＤＣモータ３の回転数の減少を行い、現在の回転数Ｒｎが停止回転数Ｒｓｔｏｐよりも小さくなったら、ＤＣモータ３の電源供給を遮断する。その後、図５の停止時Ｃの期間、羽根２は惰性で回転して停止する。このように制御することで、ブレーキをかけている制御と同様の動作となる。つまり、図５の電源遮断時のように羽根２の惰性に任せた回転数の減少よりも早くＤＣモータ３の回転数を減少することができるため、羽根２をより早く停止することができる。

また、ＤＣモータ３の回転数の増加と減少と停止の制御として、一定時間Ｔを共通に用いた構成としているが、一定時間Ｔを回転数の増加と減少と停止のそれぞれに違う時間を割り当てても同様の効果を得ることができる。

また、ＤＣモータ３の回転数を減少すると回生電力が発生する。このため、予めマイコンのＲＯＭ等の限界値記憶部（図示せず）に、ＤＣモータ３の回生電力により発生する逆起電圧の大きさが部品の破壊や劣化を発生させない最大の電圧と、この最大の電圧を発生させる回転数の減少幅とを関連付けて記憶させておく。そして回転数調整部７は、停止するときのＤＣモータ３の減少させる回転数Ｒ３を、限界値記憶部に記憶された電圧に関する回転数の減少幅を超えない範囲で回転数を設定する。これにより、ＤＣモータ３からの回生電力による電圧上昇によって部品の故障や劣化を防止することができる。そして、回転数Ｒ３の値は、実際に天井扇風機１のＤＣモータ３の回転数を減少する検証を何度も繰り返して確認し、ＤＣモータ３の回生電力による電圧上昇を確認して決定する値である。

また、限界値記憶部に、ＤＣモータ３の回生電力により発生する逆電流の大きさが部品の破壊や劣化を発生させない最大の逆電流と、この最大の逆電流を発生させる回転数の減少幅とを関連付けて記憶させておく。そして回転数調整部７は、停止するときのＤＣモータ３の減少させる回転数Ｒ３を、限界値記憶部に記憶された逆電流に関する回転数の減少幅を超えない範囲で回転数を設定する。これにより、ＤＣモータ３からの回生電力による逆電流によって部品の故障や劣化を防止することができる。そして、回転数Ｒ３の値は、実際に天井扇風機１のＤＣモータ３の回転数を減少する検証を何度も繰り返して確認し、ＤＣモータ３の回生電力による電流を確認して決定する値である。

（第２の実施の形態）
図６に示すように、本実施の形態による天井扇風機１は、第１の実施の形態に係る天井扇風機１に、さらにＤＣモータ３への供給電圧を切り替える電圧切替部９を設けた構成とする。電圧切替の方法としては、第１の実施の形態にて供給される電圧を１００％の電圧とし、この１００％よりも小さい電圧に切り替えることのできる電源を使用することができる。電圧切替部９の一例として、図７に示すように、ＤＣモータ３を動かしている際はスイッチを入れてインピーダンスの低いスイッチに電流が流れるようにすることでＤＣモータ３に１００％の電圧を供給する。電圧を減少する際はスイッチを切って抵抗を介して電流を供給することで抵抗値と流れる電流によって発生する電圧だけＤＣモータ３に供給する電圧を減少することができる。

この構成より、リモコン５から停止の信号を受信した場合、回転数設定部６は電圧切替部９に停止の指示を出し、停止の指示を受けた電圧切替部９は、ＤＣモータ３に供給している電圧を減少させて消費電力を減少することでＤＣモータ３の回転数を減少させることができるので、羽根２の回転数が急激に減少し、天井扇風機１が停止動作に入ったことを知らせることができる。

電圧切替部９で減少する電圧の値は、実際に天井扇風機１のＤＣモータ３に供給する電圧の変更を何度も繰り返し検証し、ＤＣモータ３の回生電力による電圧上昇と逆電流の大きさを確認して決定するものであり、ＤＣモータ３に供給する電源の設計や回路構成に予め反映させるものである。このように減少させる電圧値を決定することで、ＤＣモータ３からの回生電力による電圧上昇や逆電流による部品の故障や劣化を防止することができる。

また、電圧を減少させた後に回転数設定部６が回転数調整部７に停止の指示を出すことで、停止時にＤＣモータ３の回転数をより大きく減少させることが可能となる。ここでは、ＤＣモータ３の電圧切替をした後に回転数の減少をする順番で説明したが、回転数の減少をした後で電圧切替を行っても同様の効果が得られる。

以上説明したように、本発明は、羽根と、羽根を回転させるＤＣモータと、ＤＣモータの回転数を変更する回転数調整部と、ＤＣモータの回転数を検出する回転数検出部と、ＤＣモータへの回転数の指示または停止の指示を受け付ける回転数設定部とを備える。また、回転数設定部が受け付けた指示が回転数の増加または減少の指示である場合、回転数設定部は、回転数設定部が受け付けた回転数と回転数検出部で検出した回転数を比較して回転数調整部にＤＣモータの回転数の増加または減少を指示する。また、回転数調整部は、回転数設定部の指示に基づいてＤＣモータの回転数を増加または減少させる。回転数設定部が受け付けた指示が停止の指示である場合、回転数設定部は、回転数調整部にＤＣモータの回転の停止を指示し、回転数調整部は、回転数設定部の指示に基づいてＤＣモータの回転数を回転設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる。

これにより、天井扇風機の停止操作を行った際には、羽根の回転数を急激に減少させて、使用者に停止動作に入ったことを知らせることができる。当然ながら、音声や光など他のデバイスを追加する必要が無いため、低コストで実現することができる。

また、本発明は、回転数設定部が受け付けた指示が停止の指示である場合、回転数設定部は、一定時間のみ回転数設定部の指示に基づいてＤＣモータの回転数を回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる。また、一定時間の経過後は回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合と同一の減少幅でＤＣモータの回転数を減少させてもよい。

これにより、ブレーキをかけながら停止させるので、電源を遮断するよりも早く羽根を停止させることができる。

また、本発明は、ＤＣモータへの供給電圧を切り替える電圧切替部を備え、回転数調整部は、回転数設定部からの停止の指示を受けてＤＣモータの回転数を回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる際に、電圧切替部を介してＤＣモータへの供給電圧を減少させてもよい。

これにより、天井扇風機の停止操作を行ったら、羽根の回転数を急激に減少させて、停止動作に入ったことを知らせることができる。

また、本発明は、ＤＣモータの回生電力により発生する逆起電圧の大きさが天井扇風機の部品の破壊や劣化を発生させない最大の電圧とその最大の電圧を発生させる回転数の減少幅とを関連付けて記憶する限界値記憶部を備える。また、回転数調整部は、回転数設定部からの停止の指示を受けてＤＣモータの回転数を回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる際には、限界値記憶部が記憶する最大の電圧に対応する回転数の減少幅よりも小さくしてもよい。

これにより、ＤＣモータからの回生電力による電圧上昇による部品の故障や劣化を発生させないという効果を奏する。

また、ＤＣモータの回生電力により発生する逆電流の大きさが天井扇風機の部品の破壊や劣化を発生させない最大の逆電流とその最大の逆電流を発生させる回転数の減少幅とを関連付けて記憶する限界値記憶部を備える。また、回転数調整部は、回転数設定部からの停止の指示を受けてＤＣモータの回転数を前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる際には、限界値記憶部が記憶する最大の逆電流に対応する回転数の減少幅よりも小さくしてもよい。

これにより、ＤＣモータからの回生電力による電流増加による部品の故障や劣化の発生を防止できる。

本発明にかかる天井扇風機は、羽根が大きく慣性力が大きい機器の停止時の制御に用いる技術としても有用である。

１天井扇風機
２羽根
３ＤＣモータ
４制御部
５リモコン
６回転数設定部
７回転数調整部
８回転数検出部
９電圧切替部

Claims

羽根と、
前記羽根を回転させるＤＣモータと、
前記ＤＣモータの回転数を変更する回転数調整部と、
前記ＤＣモータの回転数を検出する回転数検出部と、
前記ＤＣモータへの回転数の指示または停止の指示を受け付ける回転数設定部とを備え、
前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の増加または減少の指示である場合、
前記回転数設定部は、
受け付けた回転数と前記回転数検出部で検出した回転数を比較して前記回転数調整部に前記ＤＣモータの回転数の増加または減少を指示し、
前記回転数調整部は、
前記回転数設定部の指示に基づいて前記ＤＣモータの回転数を増加または減少させ、
前記回転数設定部が受け付けた指示が停止の指示である場合、
前記回転数設定部は、
前記回転数調整部に前記ＤＣモータの回転の停止を指示し、
前記回転数調整部は、
前記回転数設定部の指示に基づいて前記ＤＣモータの回転数を前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる天井扇風機。
前記回転数設定部が受け付けた指示が停止である場合、
前記回転数調整部は、
一定時間のみ前記回転数設定部の指示に基づいて前記ＤＣモータの回転数を前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させ、
前記一定時間の経過後は前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合と同一の減少幅で前記ＤＣモータの回転数を減少させる請求項１記載の天井扇風機。
前記ＤＣモータへの供給電圧を切り替える電圧切替部を備え、
前記回転数調整部は、
前記回転数設定部からの停止の指示を受けて前記ＤＣモータの回転数を前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる際に、
前記電圧切替部を介して前記ＤＣモータへの供給電圧を減少させる請求項１または２に記載の天井扇風機。
前記ＤＣモータの回生電力により発生する逆起電圧の大きさが前記天井扇風機の部品の破壊や劣化を発生させない最大の電圧とその最大の電圧を発生させる回転数の減少幅とを関連付けて記憶する限界値記憶部を備え、
前記回転数調整部は、
前記回転数設定部からの停止の指示を受けて前記ＤＣモータの回転数を前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる際には、前記限界値記憶部が記憶する最大の電圧に対応する回転数の減少幅よりも小さくする請求項１から３のいずれか一項に記載の天井扇風機。
前記ＤＣモータの回生電力により発生する逆電流の大きさが前記天井扇風機の部品の破壊や劣化を発生させない最大の逆電流とその最大の逆電流を発生させる回転数の減少幅とを関連付けて記憶する限界値記憶部を備え、
前記回転数調整部は、
前記回転数設定部からの停止の指示を受けて前記ＤＣモータの回転数を前記回転数設定部が受け付けた指示が回転数の減少の指示である場合の減少幅よりも大きく減少させる際には、前記限界値記憶部が記憶する最大の逆電流に対応する回転数の減少幅よりも小さくする請求項１から３のいずれか一項に記載の天井扇風機。