JP6650559B2 - 換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内空気を換気する換気装置に関するものである。

従来、室内の空気を排出するために、室内の吸込口から室外の排気口にかけて壁を貫通した排気ダクトを通じて室内の換気を行う小型の換気装置が用いられている。このような小型の換気装置には、吸込口にシャッターが設けられている。このシャッターは換気装置を停止しているときに、外から風が入ることを防ぐために使用している。

そして、シャッターを開閉する駆動力としてはソレノイドが使用されている。ソレノイドとは、電磁力を利用して電気エネルギーを機械運動に変換する機能部品である。従来の換気装置においては、シャッター本体に連結した可動部をソレノイドのＯＮ／ＯＦＦに連動して動作させて、シャッターを開閉させている。

ソレノイドには直流駆動と交流駆動の２種類があり、小型の換気装置には、シャッターの開閉に必要とされる駆動力もストロークも小さいもので十分であるため、駆動力もストロークも小さく、異常発熱の恐れが無い直流タイプのソレノイドが使用される。直流ソレノイドを用いた場合には、換気装置の電源回路は、ソレノイド駆動用の電源回路と、送風機のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御回路用の２つの電源回路から構成される。（例えば、特許文献１参照）。

このような換気装置はそれ自体が小型であるため、換気通風路を可能な限り確保できるように、シャッター構成は省スペースのソレノイドと必要最低限の動作を行うだけの制御回路で構成されている。

なお、シャッターを開状態にする際にはソレノイドに大きな始動トルクが必要となり、開状態を保持する際には始動トルクよりも小さな保持トルクでよい。つまり、簡易な電気回路の構成では、シャッターの開状態を保持する際にも本来必要ではない始動トルクを確保するため、ソレノイドに始動電圧を印加して保持を行う。

このような小型の換気装置では、換気を行うために利用される消費電力に対してソレノ
イドの消費電力の割合が大きくなる。このため、電気回路の半導体スイッチによって電力ロスを発生させることにより、ソレノイドに印加される電圧を始動電圧から保持電圧に切り替えることで、ソレノイドで消費される消費電力と発熱を低減させている（例えば、特許文献２）。

特開２００８−３９３１３号公報 特開２００８−０８９２４８号公報

このような従来の換気装置は、電子回路で電力ロスを発生させることにより、ソレノイドの消費電力や発熱を抑制するように構成していたが、半導体スイッチでの直流高電圧から直流低電圧に切り替える際に半導体スイッチに掛かる電力ドロップは損失が大きくなる。そのため、ソレノイドの消費電力や発熱は抑制できても、半導体スイッチの電力ロスは大きくなる。また半導体スイッチの発熱緩和のため、表面積の大きな半導体スイッチか別途放熱機構を設ける必要があり、換気装置全体の消費電力低減と電気回路の小型化の課題となっていた。

また、半導体スイッチが経年劣化若しくは何らかの外乱（交流電圧に重畳される高周波成分、若しくは伝播放射してくる電波）によって故障し若しくは動作しなかった場合、ソレノイドへの電力低減ができなくなり、ソレノイドが発熱することがある。これによって、換気装置が設置される壁若しくは天井の壁紙が変色したり、若しくは換気装置本体フレームのソレノイドを固定する部位の樹脂が樹脂変形温度を超えて変形し、シャッターが正常に動作しない可能性がある。従って、ソレノイドに印加される電圧を始動電圧から保持電圧に切り替える機能の検知による保護機能が求められていた。なお、前述のとおり、換気装置は換気通風路を可能な限り確保できるようにする必要があり、マイコンなどで保護機能を構成すると、別途マイコン用の電源回路やマイコン自身が必要となるため、簡素な電気回路での構成が求められている。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、小型かつ安価で消費電力を低減し、さらにより安全な換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明に係る換気装置は、送風機と、前記送風機を駆動する駆動部と、前記送風機の通風路を開閉するシャッターと、電圧Ａに対応するデューティＡまたは前記電圧Ａよりも低い電圧Ｂに対応するデューティＢを出力するデューティ出力部と、入力された交流電圧を直流に変換する直交変換回路と、前記直交変換回路が出力した直流電圧を前記デューティ出力部からのデューティに基づいて降圧する降圧部と、前記電圧Ａを入力してコンデンサＸの充電を開始し、所定の遅延時間経過後に前記コンデンサＸの充電が満了した旨を出力する遅延部と、前記電圧Ａを受けて前記シャッターを開状態とし前記電圧Ｂを受けて前記シャッターの開状態を維持し、通電の遮断を受けて前記シャッターを閉状態とするソレノイドと、前記電圧Ａを入力してコンデンサＹの充電を開始し、前記所定の遅延時間よりも長い所定の待機時間経過後に、前記コンデンサＹの充電が満了した場合に当該コンデンサＹの充電が満了した旨を出力する検知部と、前記電圧Ａ若しくは前記電圧Ｂを受けて前記ソレノイドへ通電し、前記検知部からの充電が満了した旨の出力を受けて前記ソレノイドへの通電を遮断するソレノイド駆動部、とを備え、前記デューティ出力部は、前記遅延部からの充電が満了した旨の出力を受けるまでは前記デューティＡを前記降圧部に出力し、前記遅延部からの充電が満了した旨の出力を受けて前
記デューティＢを前記降圧部に出力するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、ソレノイドと制御回路の電源回路の共用化し、小型かつ安価な換気装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る換気装置の配置構成図 本発明の実施の形態１に係る換気装置の部品構成図 本発明の実施の形態１に係る換気装置の電気回路構成図 本発明の実施の形態１に係る電気回路の回路動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１に係る電気回路の回路動作を示すチャート 本発明の実施の形態１に係る電気回路の回路動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１に係る電気回路の回路動作を示すチャート 本発明の実施の形態１に係る換気装置の回路動作を示すチャート 本発明の実施の形態１に係る電気回路の回路動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１に係る電気回路の回路動作を示すチャート

本発明に係る換気装置は、送風機と前記送風機を駆動する駆動部と、前記送風機の通風路を開閉するシャッターと、電圧Ａに対応するデューティＡまたは前記電圧Ａよりも低い電圧Ｂに対応するデューティＢを出力するデューティ出力部と、入力された交流電圧を直流に変換する直交変換回路と、前記直交変換回路が出力した直流電圧を前記デューティ出力部からのデューティに基づいて降圧する降圧部と、前記電圧Ａを受けてコンデンサＸの充電を開始し、所定の遅延時間経過後に前記コンデンサＸの充電が満了した旨を出力する遅延部と、前記電圧Ａを受けて前記シャッターを開状態とし前記電圧Ｂを受けて前記シャッターの開状態を維持し、通電の遮断を受けて前記シャッターを閉状態とするソレノイドと、前記電圧Ａを入力してコンデンサＹの充電を開始し、前記所定の遅延時間よりも長い所定の待機時間経過後に、前記コンデンサＹの充電が満了した場合に当該コンデンサＹの充電が満了した旨を出力する検知部と、前記電圧Ａ若しくは前記電圧Ｂを受けて前記ソレノイドへ通電し、前記検知部からの充電が満了した旨の出力を受けて前記ソレノイドへの通電を遮断するソレノイド駆動部と、を備え、前記デューティ出力部は、前記遅延部からの前記コンデンサＸの充電が満了した旨の出力を受けるまでは前記デューティＡを前記降圧部に出力し、前記遅延部からの前記コンデンサＸの充電が満了した旨の出力を受けて前記デューティＢを前記降圧部に出力する構成としている。

これにより、シャッターを開状態にする際にはソレノイドに大きな始動トルクを供給する始動電圧を所定の時間印加することができ、その後の開状態を保持する際には始動トルクよりも小さな保持トルクを供給する保持電圧を印加することができるため、ソレノイド自身の消費電力や発熱を抑制することができる。さらに、ソレノイドへ印加される始動電圧が所定の時間印加された後に何らかの要因によって保持電圧に切替わらなかった場合においても、降圧部が保持電圧以下の電圧となるように出力するため、ソレノイドでの異常発熱を抑制することができる。

また、 本発明に係る換気装置は、前記降圧部からの電圧が前記電圧Ｂよりも低い電圧Ｃ以上または未満であることを判定する判定部と、前記判定部が前記電圧Ｃ未満であると判定した場合には前記遅延部のコンデンサＸの電荷と前記検知部のコンデンサＹの電荷とを強制放電するリセット部とを備えて構成している。

これにより、入力される交流電圧の遮断および供給が短時間で切り替えられた場合にでも、シャッターを確実に開状態にするためのソレノイドへの始動電圧印加が必要となる所定の時間を確保することができる。

上記により、小型かつ安価で消費電力を低減して、より安全な換気装置を提供することができる。

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。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。
（実施の形態１）
図１に本発明に係る換気装置１０１の室内での配置構成を、図２に換気装置１０１の部品構成を、図３に換気装置１０１の電気回路の構成の一例を示す。

換気装置１０１は、図１に示すように、室内の空気を排気する目的で室内の壁面に取り付けられる。通常、室内では空気が温められて上昇気流が発生しやすいため、換気装置１０１を天井に近く、すなわち室内の高さ方向において中位よりも高い位置に配置することで、換気効率を高めている。また、換気装置１０１は、外部から室内に取り込まれた空気を直接排気するのを防止するため、窓１０３からは比較的離れた位置に設けられる。

壁スイッチ１０２は、換気装置１０１への交流電圧の供給および遮断を切り替えるための壁に埋め込まれた入力スイッチであり、換気装置１０１に対して外部からの動作ＯＦＦ指示または動作ＯＮ指示を受け付けて、壁内を通じて換気装置１０１に送信する。

図１では、壁スイッチ１０２は換気装置１０１と同じ壁面に設置されているが、使用者が使用やすい任意の場所に設置しても問題はない。

換気装置１０１は、図２に示すように、換気装置１０１本体のカバーであるフロントグリル１０４、シャッター１０５、羽根１０６、本体フレーム１０７、電装部１０８、モータ１０９を備えている。

フロントグリル１０４は、開口、すなわち、複数のスリットを有し、室内の空気の吸込口となるもので、室内側に設けられている。

モータ１０９とモータ１０９の回転軸に取り付けられた羽根１０６とで構成された送風機１２０は、本体フレーム１０７の中央円形開口部である通風路部分に固定される。

シャッター１０５は、フロントグリル１０４に設けられた吸込口から室外に通じる排気口までの通風路を開閉するものであり、開状態で通風可能とし、閉状態では通風不可能とすることができる。シャッター１０５は、本実施の形態では、フロントグリル１０４の裏側、すなわち、フロントグリル１０４と送風機との間に設けられている。シャッター１０５は、送風機１２０の起動停止と連動して開閉するもので、送風機１２０が起動した時は開放すなわち開状態となり、送風機１２０が停止した時は外からの風の室内への侵入を防ぐために閉じられすなわち閉状態となる。

また、シャッター１０５は図３等に示したソレノイド１と機構的に連結されていて、ソレノイド１のＯＮ／ＯＦＦにより開閉する構成としている。すなわち、ソレノイド１と送風機１２０の動作を連動させて換気装置１０１の運転停止を行っている。

電装部１０８は、本体フレーム１０７に取り付けられて、ソレノイド１及び送風機１２０の動作の制御を行っているが詳細は後述する。

次に、図３を用いて換気装置１０１の電気回路の構成とその機能について説明する。

電装部１０８に設けられる電気回路は、直交変換回路２、降圧部３、デューティ出力部４、遅延部５、リセット部６、判定部７、駆動部８、検知部９、ソレノイド駆動部１０を備えている。

直交変換回路２は、電源から入力された交流電圧を直流電圧に変換する。

降圧部３は、直交変換回路２の出力を低電圧の直流電圧に変換し、ソレノイド１に印加する電圧（低電圧）を出力する。降圧部３は、例えば半導体スイッチと、コイルと、ダイオードと、コンデンサとから構成されるスイッチング回路である。

デューティ出力部４は、デューティでの指示により降圧部３の出力電圧値を指示する。

遅延部５は、降圧部３からの出力電圧を受けて所定の時間で満充電となるコンデンサに充電を行い、充電が満了した後にデューティ出力部４へ充電が満了した旨を出力する。つまり所定の遅延時間の経過後に信号を出力する。

判定部７は、降圧部３の出力電圧を受けて任意の出力電圧か否かを判定し、判定結果をリセット部６へ出力する。ここでいう任意の出力電圧か否かとは、例えば所定の電圧以上か又は未満か、あるいは所定の電圧を超えるのかそれとも以下なのかを判定することを意味し、未満であっても以下であっても違いは無い。

リセット部６は、遅延部５のコンデンサＸ及び検知部９のコンデンサＹの電荷の強制放電を行う。

駆動部８は、交流電源から提供される交流電圧を受けて動作し、送風機１２０を起動、または停止する。

ソレノイド駆動部１０は、降圧部３からの電圧である、電圧Ａ若しくは電圧Ｂを受けてソレノイド１へ通電する。また、検知部９からの充電が満了した旨の出力を受けてソレノイド１への通電を遮断する。なお、電圧Ａおよび電圧Ｂは、降圧部３によって出力される電圧であるが、その詳細は後述する。

次に、電気回路の回路動作、および換気装置１０１の起動時の動作について図４を参照しながら説明する。図４は、電気回路の回路動作を示すフローチャートである。なお図４における付番の先頭に記されたＳはステップを意味するが、Ｓに続く数値は必ずしも処理順序を示すものではない。

まず、使用者が壁スイッチ１０２をＯＮすると、交流電源から換気装置１０１に交流電圧が供給され、駆動部８により送風機が起動するとともに、供給された交流電圧は、直交変換回路２により交流から直流の１４１Ｖに変換される（Ｓ０００→Ｓ００１）。

直交変換回路２によって変換された直流電圧は、降圧部３に供給され、降圧部３は、電圧を決定するデューティ出力部４からのデューティＡの指示に従って、直流の低電圧（以下直流低電圧Ａ）に変換して、ソレノイド１へ供給する（Ｓ００２）。この変換は、具体
的には例えば降圧部３を構成する半導体スイッチのＯＮおよびＯＦＦにより行われる。なお、直流低電圧Ａは、特許請求の範囲における電圧Ａに該当する。

直流低電圧Ａは、ソレノイド１がシャッター１０５を開状態にできる始動電圧である。つまり直流低電圧Ａがソレノイド駆動部１０に供給されて、ソレノイド１に印加されると、ソレノイド１が励磁されてシャッター１０５の可動部を動作させ、シャッター１０５が開き、遅延部５に設けられたコンデンサＸは直流低電圧Ａによって充電が開始される（Ｓ００３）。

直流低電圧Ａの出力から所定の時間が経過すると、遅延部５のコンデンサＸの充電が満了となり、遅延部５からデューティ出力部４へ充電が満了した旨が出力される（Ｓ００４Ｙｅｓ→Ｓ００５）。つまり遅延部５は、直流低電圧Ａに変換された直後から所定の時間が経過（遅延）したことをデューティ出力部４に送信する。

デューティ出力部４は、遅延部５のコンデンサＸの充電が満了した旨の出力を受け取ると、ソレノイド１がシャッター１０５の開状態を保持するために必要な保持電圧となる直流低電圧（以下、直流低電圧Ｂ）を示すデューティＢを出力する。なお、直流低電圧Ｂは、特許請求の範囲における電圧Ｂに該当する。

これにより、ソレノイド１へ印加される電圧は直流低電圧Ｂに変更される（Ｓ００５）。つまりシャッター１０５が開状態に変更される際には直流低電圧Ａが印加され、所定の遅延時間が経過すると直流低電圧Ｂへ切り替わることとなる。つまり所定の遅延時間とは、ソレノイド１がシャッター１０５を閉状態から開状態に変更（遷移）させるのに十分な時間である。そして開状態に変更後に直流低電圧Ｂへ切り替えることにより、開状態を継続しながらもソレノイド１で消費される電力を抑制することができ、またデューティ出力部４のデューティを切り替えることで直流低電圧を切り替えるため、電気回路の電力ロスを低減することができる（Ｓ００６）。なおデューティ出力部４は、充電が満了した旨の出力を受けるまではデューティＡを出力する仕様となっている。

次に、使用者が壁スイッチ１０２をＯＦＦすると、交流電源から換気装置１０１への交流電圧は遮断され、駆動部８により送風機１２０は停止するとともに、直交変換回路２による交流からの直流１４１Ｖも停止する（Ｓ００７→Ｓ００８）。

そのため、降圧部３の出力低電圧も低下するとともに、遅延部５のコンデンサＸの電荷は自由放電を行う（Ｓ００９）。その後、コンデンサＸの自由放電によって降圧部３からの出力低電圧がシャッター１０５を閉状態とする保持電圧未満の電圧（以下、直流低電圧Ｃ）まで降下すると、ソレノイド１はシャッターの自重を保持できなくなり、閉状態となる（Ｓ０１０→Ｓ０１１）。なお直流低電圧Ｃは、直流低電圧Ｂよりも低い電圧である。

以上が、通常使用における換気装置の動作である。

続いて、上記通常使用時における交流電圧、直流低電圧、コンデンサＸの電荷、シャッター動作の状態を、図５を用いて説明する。なお図５は、電気回路の回路動作を示すチャートである。また、図５中のＰはポイント（場所）を意味する。

電源ＯＮにより交流電圧が供給されると、直流低電圧は０（ボルト）から直流低電圧Ａ（ボルト）まで上昇する（Ｐ５０１、Ｐ５０２）。また、遅延部５を構成するコンデンサＸの電荷は、電荷なしの状態から徐々に上昇する（Ｐ５０３）。

直流低電圧が直流低電圧Ｃを超えると、ソレノイド１が駆動を開始することで、シャッ
ター１０５が徐々に開状態に向かう（Ｐ５０４、Ｐ５０４）。

そして、直流低電圧が直流低電圧Ａに上昇して電圧が維持された状態でシャッターは完全な開状態となる（Ｐ５０６、Ｐ５０７）。

コンデンサＸが十分に充電されて充電満了状態になると、その旨が遅延部５からデューティ出力部４に送信さる（Ｐ５０８）。デューティ出力部４はコンデンサＸの充電が満了した旨の出力を受け取ると、デューティＢを出力することで、直流低電圧は直流低電圧Ｂまで低下する（Ｐ５０９）。

以上が通常使用時における交流電圧、直流低電圧、コンデンサＸ電荷、シャッター動作の状態である。なお、図５には示していないが、交流電源がＯＦＦにされると、直流低電圧は０に低下し、コンデンサＸの電荷は徐々に放電されて電荷なしに近づく。また、ソレノイド１は直流低電圧が直流低電圧Ｃ未満となった時点で開状態を維持できなくなりシャッター１０５を閉状態とする。

次に、シャッター１０５が開状態を維持している際に、壁スイッチ１０２をＯＦＦとして、直交変換回路２への交流電圧の供給が遮断された直後に、再度壁スイッチ１０２をＯＮとして、直交変換回路２への交流電圧の供給が復帰した場合の電気回路の回路動作、および換気装置１０１の動作について説明する。なお、電灯などの電気製品を動作させる場合において、ＯＮ時に電気製品が即座に動作するような場合が稀であるため、使用者はこのような連続的なＯＮ、ＯＦＦ操作を壁に設けられたスイッチに対して頻繁に行う傾向がある。

このような場合には、以下に示すエラー動作が発生する。なお以下に示すエラー動作は、本実施の形態に必須である判定部７を備えない場合のものであり、本実施の形態の動作ではない。

具体的に図５参照しながら説明する。判定部７を備えない場合、交流電圧の供給が遮断されると、降圧部３からの直流低電圧Ｂは低下を始め、遅延部５のコンデンサＸも充電されていた電荷が自由放電される（Ｐ５１０、Ｐ５１１、５１２）。直流低電圧がシャッター１０５の開状態を維持できなくなって閉状態となる直流低電圧Ｃ未満となると、シャッター１０５は自重によって即座に閉状態となる（Ｐ５１３）。

その後、使用者が即座に壁スイッチ１０２をＯＮとすると、遅延部５のコンデンサＸの電荷が満充電となっていないため、デューティ出力部４からデューティＡが出力されて、降圧部３から直流低電圧Ａが出力される（Ｐ５１４、Ｐ５１５）。それによって、ソレノイド１は動作して、シャッター１０５が開状態へ遷移する(Ｐ５１６)。しかし、遅延部５のコンデンサＸは、半充電状態からの充電となるため、満充電となる時間が短く、降圧部３からの直流低電圧Ｂへの切り替わりが早くなってしまう。そのため、シャッター１０５は開状態に至る前に直流低電圧Ｂが供給されてしまうため、シャッター１０５は閉じてしまう。つまり直流低電圧Ａを所定の時間だけ十分に与えることができないのである。降圧部３からの出力低電圧が直流低電圧Ｂに一度切り替わってしまうと、使用者が壁スイッチを再度ＯＦＦしない限り切り替わることがなく、シャッター１０５が閉状態を継続してしまう。つまり、シャッター１０５が閉じた状態で送風機１２０が駆動してしまうというエラー動作が発生するのである。

このため、本実施の形態では、判定部７を設けて構成している。具体的に図６参照しながら判定部７を設けて構成した場合の動作を説明する。図６は、電気回路の回路動作を示すフローチャートである。先に説明した同内容に関しては、同番号を付与し、説明を省略
する。

使用者が壁スイッチ１０２をＯＮして、送風機駆動および直交変換が行われて（Ｓ０００→Ｓ００１）、ソレノイド１へ直流低電圧Ａが供給される（Ｓ００２）。ソレノイド１によりシャッターが開状態へ推移する（Ｓ１０１）。その際、判定部７によって、直流低電圧がＣ未満か否かを判定する（Ｓ１０２）。

ここで直流低電圧がＣ未満である場合、その旨を受けてリセット部６は、遅延部５のコンデンサＸを強制放電させる（Ｓ１０２Ｙｅｓ→Ｓ１０３）。これにより、コンデンサＸは降圧部３からの直流低電圧がＣ未満の場合、常に強制放電されることとなる。一方、直流低電圧がＣ未満ではない場合は、リセットされること無く遅延部５のコンデンサＸへ充電が開始される。その後、遅延部５でコンデンサＸが満充電かを判定する（Ｓ００４）。コンデンサＸが満充電の場合は、デューティ出力部４がデューティＢを出力して、直流低電圧Ａから直流低電圧Ｂへ切り替える（Ｓ００４Ｙｅｓ→Ｓ００５）。一方、コンデンサＸが満充電ではない場合は、再度判定部７に戻って判定を行い（Ｓ００４Ｎｏ→Ｓ１０２）、満充電となるまでフローを繰り返す。その後、コンデンサＸが満充電となって（Ｓ００４Ｙｅｓ→Ｓ００５）、直流低電圧Ａから直流低電圧Ｂへ切り替わって、シャッター１０５の開状態が継続される（Ｓ００６）。

次に、使用者が壁スイッチ１０２をＯＦＦすると（Ｓ００７）、送風機１２０および直交変換回路２が停止し（Ｓ００８）、直流低電圧が低下するとともにコンデンサＸが自由放電を行う（Ｓ００９）。直流低電圧がＣ未満となると（Ｓ０１０）、シャッターは閉状態となるとともに、判定部７によってリセット部６を動作させてコンデンサＸは強制放電される。その後、待機状態となるが（Ｓ１０６）、使用者が壁スイッチ１０２をＯＮすると交流電圧ＯＮの状態（Ｓ０００）から再動作を行うことになる。すなわち、使用者の壁スイッチ１０２のＯＦＦからＯＮの短期間操作（Ｓ００７からＳ０００まで）が行われても、判定部７によって、直流低電圧がＣ未満かを判定して、遅延部５のコンデンサＸを強制放電するため、直流低電圧Ａに変換された直後から所定の時間が経過すると直流低電圧Ｂへ切り替わることとなり、ソレノイド１がシャッター１０５を閉状態から開状態へ変更させるのに十分な時間を確保することができる。

判定部７を備えた場合における交流電圧、直流低電圧、コンデンサＸ電荷、シャッター動作の状態を、図７を用いて説明する。なお図７は、電気回路の回路動作を示すチャートである。なお、図７における通常時の状態については既述のため省略する。

判定部７を備えた状態でシャッター１０５が開状態を維持している際に、使用者が壁スイッチ１０２をＯＦＦとすると、降圧部３からの出力低電圧は低下を始める（Ｐ６０１、Ｐ６０２）。同時に、遅延部５の満充電となっているコンデンサＸは電荷の自由放電が始まる（Ｐ６０３）。降圧部３からの出力低電圧が直流低電圧Ｃ未満となると、ソレノイド１の保持電圧を確保できないため、シャッター１０５が保持トルクを維持できずに即座に閉状態となる（Ｐ６０４）。またこれと同時に、判定部７直流低電圧Ｃ未満であることを判定し、遅延部５のコンデンサＸの電荷を強制放電するように、直流低電圧Ｃ未満であると判定した旨がリセット部６へ伝達される（Ｐ６０５）。これにより、コンデンサＸの電荷は強制放電されて直ちに低下する（Ｐ６０６）。

その後、短期間で使用者によって再度壁スイッチ１０２がＯＮされると、デューティ出力部４からのデューティＡの出力によって、降圧部３から直流低電圧Ａがソレノイドに供給される（Ｐ６０７、Ｐ６０８）。これにより、シャッター１０５は閉状態から開状態へ移行し、遅延部５のコンデンサＸは再度充電を始める（Ｐ６０９、Ｐ６１０）。つまり、コンデンサＸの電荷はリセットされた状態から充電されるため、ソレノイド１へ直流低電
圧Ａを印加するための所定の時間が十分に確保され、シャッター１０５は確実に開状態へ移行することができる（Ｐ６１１）。

なお、コンデンサＸの充電が開始されてから所定の時間経過後は、直流低電圧Ａから直流低電圧Ｂに移行される点は上述したとおりである（Ｐ６１２）。

上記のように、本実施の形態の換気装置によれば、ソレノイドへ印加される電圧は、シャッター開時には直流低電圧Ａを印加し、所定の時間が経過すると直流低電圧Ｂへ切り替わることとなり、ソレノイドで消費される電力を抑制することができ、換気装置の小型化と低コスト化を図ることができる。

次に、遅延部５のコンデンサＸが何らかの要因によって、満充電となった旨をデューティ出力部４へ伝達できずに、直流低電圧Ａを直流低電圧Ｂへ切り替えることができなかった場合について説明する。なお、交流電源に接続された商品には、交流電源に重畳した高周波成分を含んだノイズや、製品に伝播される高周波成分を含む電波の輻射、若しくは経年劣化による電子部品の破壊などによって、電気回路の誤動作が発生する可能性がある。

このような場合には、以下に示すソレノイド１の発熱が発生する。なお以下に示すソレノイド１の発熱は、本実施の形態に必須である検知部９を備えない場合の例示であり、本実施の形態の動作ではない。

具体的に図８を参照しながら説明する。検知部９を備えない場合で、何らかの要因によって異常が発生し（以下、異常時）（Ｐ８０１）、遅延部５のコンデンサＸが満充電となった旨をデューティ出力部４へ伝達できないと、デューティ出力部４から降圧部３へデューティＡが出力され続ける（Ｐ８０２）。そのため、直流低電圧Ａがソレノイド１へ継続して通電されることとなる（Ｐ８０３）。

直流低電圧Ａが継続してソレノイド１へ通電されると、ソレノイド１自体が連続発熱することとなる（以下、異常動作）。この場合、換気装置１０１が設置される壁若しくは天井の壁紙がソレノイド１の発熱によって変色し、あるいは本体フレーム１０７のソレノイド１を固定する部位の樹脂が樹脂変形温度を超えて変形し、シャッター１０５が正常に動作しなくなってしまう可能性がある。 このため、本実施の形態では、検知部９を設けて構成している。図９は、本実施の形態に係る電気回路の回路動作を示すフローチャートである。なお図９における付番の先頭に記されたＳはステップを意味するが、Ｓに続く数値は必ずしも処理順序を示すものではない。

シャッター１０５が開状態を継続し、すなわち直流低電圧Ｂが出力されている際に（Ｓ００６）、遅延部５のコンデンサＸからデューティ出力部４へコンデンサＸが満充電となった旨を伝達できなくなる電気回路の異常が発生したものと仮定する（Ｓ２０１）。この場合、デューティ出力部４からデューティＡが出力されて、直流低電圧はＢからＡへと推移する（Ｓ２０２）。直流低電圧がＢからＡへ推移すると、検知部９のコンデンサＹは半充電の状態から充電を再開する（Ｓ２０３）。なお、コンデンサＹは直流低電圧Ｂでは満充電とはならず、直流低電圧Ｂが印加された状態から直流低電圧Ａが印加されて所定の待機時間を経過すると満充電となるように構成されている。

検知部９のコンデンサＹが満充電となると（Ｓ２０４Ｙｅｓ→Ｓ２０５）、ソレノイド駆動部１０を介してソレノイド１への通電を遮断する（Ｓ２０５）。これにより、シャッター１０５は閉状態となって（Ｓ２０６）、使用者が異常に気が付くまで待機することとなる（Ｓ２０７）。一方、検知部９のコンデンサＹが満充電では無い場合は、直流低電圧Ａにより充電する（Ｓ２０４Ｎｏ→Ｓ２０３）。つまり、異常かどうかを検知する所定の
待機時間をコンデンサＹの充電時間で確保している。これにより、所定の待機時間経過しても直流低電圧Ａが出力されるような異常状態と検知した場合は、ソレノイド１への通電を遮断して、ソレノイド１での発熱を抑制する。なお検知部９が、コンデンサＹの充電が満了した旨を出力するタイミングは、コンデンサＹの充電が満了した場合のみであり、つまり所定の遅延時間よりも長い所定の待機時間以上、直流低電圧Ａが印加された時のみである。

検知部９を備えた場合における交流電圧、直流低電圧、コンデンサＸ電荷、コンデンサＹ電荷、シャッター動作の状態を、図１０を用いて説明する。図１０は、電気回路の回路動作を示すチャートである。なお、図１０における通常時の状態については既述のため省略する。

検知部９を備えた状態でシャッター１０５が開状態を維持している際に（Ｐ９０１）、異常時となって（Ｐ９０２）、遅延部５のコンデンサＸが満充電状態となった旨をデューティ出力部４へ伝達できない場合、デューティ出力部４から降圧部３へデューティＡが出力され続ける（Ｐ９０３）。直流低電圧Ｂとなるはずのものが直流低電圧Ａのままソレノイド駆動部１０よりソレノイド１へ出力される（Ｐ９０４。）なお、異常時には、直前までは直流低電圧Ｂが印加されている状態であるので、検知部９のコンデンサＹは、満充電とはなっていない状態である（Ｐ９０５）。

検知部９のコンデンサＹは、直流低電圧Ａの出力によって再充電が開始される（Ｐ９０６）。その後、コンデンサＹが満充電となると（Ｐ９０７）、検知部９は、ソレノイド駆動部１０の出力を遮断する指示を行う。これにより、ソレノイド１への通電は遮断されて、シャッター１０５は閉状態となる（Ｐ９０８）。つまり、異常時となって、コンデンサＹの充電が満了となると、検知部９によってソレノイド１への通電は遮断されて、シャッター１０５は閉状態となり、ソレノイド１の発熱を抑制する（Ｐ９０９）。なお、検知部９のコンデンサＹは、上述のように、直流低電圧Ｂでは満充電とはならずに半充電の電荷を維持している。異常が発生して直流低電圧Ａが出力されると充電が始まるため、所定の待機時間後に異常を検知することができる。

これにより、異常時にはシャッター１０５は閉状態となり、ソレノイド１での発熱は抑制され、使用者はシャッター１０５の異常を認識することができる。

なお、判定部７によって直流低電圧Ｃ未満であることを判定した旨がリセット部６へ伝達された場合には、検知部９のコンデンサＹは、遅延部５のコンデンサＸと同様に強制放電されるように構成されている。つまり、通常動作時には検知部９のコンデンサＹで規定される所定の待機時間は、遅延部５のコンデンサＸで規定される所定の遅延時間よりも確実に長く設定される。

そのため、異常時でない場合には、シャッター１０５が閉状態となることがない。

上記のように、本実施の形態の換気装置によれば、ソレノイドへ印加される電圧は、シャッター開時には直流低電圧Ａを印加し、所定の時間が経過すると直流低電圧Ｂへ切り替わる。そのため、ソレノイドで消費される電力を抑制することができる。また、シャッターが開状態を維持している際に、何らかの要因によって保持電圧が始動電圧に切替わった場合にでも、ソレノイドへの通電を遮断できる。これにより、ソレノイドでの異常発熱を抑制することができ、換気装置の小型化と低コスト化、及び安全性の向上を図ることができる。

本発明に係る換気装置は、室内空気を排気する住宅用の換気装置などの用途として有効である。

１ ソレノイド
２ 直交変換回路
３ 降圧部
４ デューティ出力部
５ 遅延部
６ リセット部
７ 判定部
８ 駆動部
９ 検知部
１０ ソレノイド駆動部
１０１ 換気装置
１０２ 壁スイッチ
１０３ 窓
１０４ フロントグリル
１０５ シャッター
１０６ 羽根
１０７ 本体フレーム
１０８ 電装部
１０９ モータ
１２０ 送風機

Claims (4)

1. 送風機と、
   前記送風機を駆動する駆動部と、
   前記送風機の通風路を開閉するシャッターと、
   電圧Ａに対応するデューティＡまたは前記電圧Ａよりも低い電圧Ｂに対応するデューティＢを出力するデューティ出力部と、
   入力された交流電圧を直流に変換する直交変換回路と、
   前記直交変換回路が出力した直流電圧を前記デューティ出力部からのデューティに基づいて降圧する降圧部と、
   前記電圧Ａを入力してコンデンサＸの充電を開始し、所定の遅延時間経過後に前記コンデンサＸの充電が満了した旨を出力する遅延部と、
   前記電圧Ａを受けて前記シャッターを開状態とし前記電圧Ｂを受けて前記シャッターの開状態を維持し、通電の遮断を受けて前記シャッターを閉状態とするソレノイドと、
   前記電圧Ａを入力してコンデンサＹの充電を開始し、前記所定の遅延時間よりも長い所定の待機時間経過後に、前記コンデンサＹの充電が満了した場合に当該コンデンサＹの充電が満了した旨を出力する検知部と、
   前記電圧Ａ若しくは前記電圧Ｂを受けて前記ソレノイドへ通電し、前記検知部からの充電が満了した旨の出力を受けて前記ソレノイドへの通電を遮断するソレノイド駆動部と、を備え、
   前記デューティ出力部は、
   前記遅延部からの前記コンデンサＸの充電が満了した旨の出力を受けるまでは前記デューティＡを前記降圧部に出力し、
   前記遅延部からの前記コンデンサＸの充電が満了した旨の出力を受けて前記デューティＢを前記降圧部に出力する換気装置。
2. 前記降圧部からの電圧が前記電圧Ｂよりも低い電圧Ｃ以上または未満であることを判定する判定部と、
   前記判定部が前記電圧Ｃ未満であると判定した場合には前記遅延部のコンデンサＸの電荷と前記検知部のコンデンサＹの電荷とを強制放電するリセット部とを備えた請求項１に記載の換気装置。
3. 前記電圧Ａは、
   前記シャッターを開状態にできる始動電圧であり、
   前記電圧Ｂは、
   前記シャッターの開状態を保持できる保持電圧である請求項１または２に記載の換気装置。
4. 前記電圧Ｃは、
   前記保持電圧よりも低く前記シャッターを閉状態とする電圧である請求項２に記載の換気装置。