JPH08152165A - 換気扇の風量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 換気扇の排気風量を検出するための特別の手
段を用いることなく換気扇の排気風量を設定風量に維持
する。 【構成】 定電流制御手段１５は、ＤＣファンモータ１
２を定電流スタートする。このとき、回転数検出手段１
７は、ＤＣファンモータ１２の回転数を検出する。そし
て、モータ出力可変手段１９は、回転数検出手段１７に
より検出されたＤＣファンモータ１２の回転数に基づい
て換気扇１１の負荷量を検出し、その負荷量に基づいて
ＤＣファンモータ１２の運転回転数を設定回転数に調整
する。これにより、換気扇１１の負荷量にかかわらず換
気扇１１の排気風量を設定風量に維持することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部屋の空気を外部に排
気するための換気扇における排気風量を設定風量に維持
する換気扇の風量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ファンモータの作動により部
屋の空気を外部に排出する換気扇が供されているが、換
気扇の負荷量は据付条件（ダクト長及びダクト径等の通
風抵抗、部屋の気密度等）により変動することから、フ
ァンモータの回転数を一定に制御するだけでは設定風量
を得ることができない。

【０００３】そこで、換気扇の負荷量を検出するために
換気扇の排気経路に風量センサを設け、その風量センサ
により検出された風量が設定風量となるようにファンモ
ータの回転を調整する換気扇の風量制御装置が供されて
いる。

【０００４】図７はこの種の換気扇の風量制御装置を示
している。この図７において、換気扇１はＡＣファンモ
ータ２を備えている。このＡＣファンモータ２はインバ
ータ３により作動されるようになっており、その作動状
態で部屋の空気は換気扇１の排気口４に接続されたダク
ト５を通じて屋外に排出される。ここで、換気扇１の排
気口４には風量センサ６が配設されており、風量制御ユ
ニット７は、風量センサ６により検出された風量が設定
風量となるようにインバータ３を制御する。つまり、換
気扇１の風量と風量センサ６の出力との関係を示す図８
において、換気扇１の風量が大きい程、風量センサ６の
出力が大となるので、風量センサ６の出力に基づいて換
気扇１の排気風量を検出することができる。

【０００５】そして、インバータ３は、斯様にして求め
た換気扇１の排気風量が設定風量と異なっていたとき
は、インバータ３の出力周波数を変更することによりＡ
Ｃファンモータ２の回転を制御する。つまり、インバー
タ３の出力周波数と風量センサ６の出力との関係を示す
図９において、インバータ３の出力周波数の増減に応じ
て換気扇１の排気風量が増減して風量センサ６の出力が
増減するので、風量センサ６の出力に応じてインバータ
３を制御することにより、換気扇１の負荷量にかかわら
ず換気扇１の排気風量を設定風量に維持することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のものでは、次の欠点がある。 （１）換気扇１の排気風量を風量センサ６により検出す
る構成であるので、風量センサ６が必要となる分コスト
が上昇したり、据付工事が面倒となる。 （２）換気扇１の使用時間が長時間となると、風量セン
サ６の表面に塵埃が付着するので、風量センサ６の検出
特性が変動してしまって換気扇１の風量制御が不確実と
なる。 （３）風量センサ６を取付けるための作業が極めて面倒
である。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、風量を検出するための特別の手段を用
いることなく設定風量を維持することができる換気扇の
風量制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の換気扇の風量制
御装置は、ファンモータの作動に応じて部屋の空気を吸
込んで外部に排出する換気扇を設け、前記ファンモータ
の回転数を検出する回転数検出手段を設け、前記ファン
モータの所定の作動状態で前記回転数検出手段により検
出された前記ファンモータの回転数に基づいて前記換気
扇の負荷量を検出すると共に、その負荷量に基づいて前
記換気扇の排気風量が設定風量となるように前記ファン
モータの回転数を制御する制御手段を設けたものである
（請求項１）。

【０００９】上記構成において、ファンモータを定電流
で作動させる定電流制御手段を設けた上で、制御手段
は、前記定電流制御手段により前記ファンモータを定電
流スタートさせた状態で換気扇の負荷量を検出するよう
にしてもよい（請求項２）。

【００１０】また、制御手段は、定電流制御手段により
ファンモータを定電流スタートしたときは回転数検出手
段により検出されたファンモータの回転数が安定した状
態で換気扇の負荷量を検出するようにしてもよい（請求
項３）。

【００１１】また、制御手段は、換気扇の負荷量を間欠
的に検出するようにしてもよい（請求項４）。

【００１２】また、定電流制御手段の消費電流を検出す
る電流検出手段を設けた上で、制御手段は、ファンモー
タの停止状態で前記電流検出手段により前記定電流制御
手段の消費電流を検出し、その消費電流に基づいて前記
定電流制御手段からファンモータに与える定電流を補正
するようにしてもよい（請求項５）。

【００１３】

【作用】請求項１記載の換気扇の風量制御装置の場合、
ファンモータの回転に応じて換気扇により部屋の空気が
排出される。このとき、ファンモータを設定回転数で作
動した場合であっても、換気扇の排気風量はこの換気扇
の負荷量に応じて変動する。

【００１４】そこで、制御手段は、ファンモータの所定
の作動状態で回転数検出手段により検出されたファンモ
ータの回転数に基づいて換気扇の負荷量を検出すると共
に、その負荷量に基づいて換気扇の排気風量が設定風量
となるようにファンモータの回転数を制御する。これに
より、換気扇の負荷量に応じてファンモータの回転数が
制御されるので、換気扇の負荷量にかかわらず換気扇の
排気風量を設定風量に維持することができる。

【００１５】請求項２記載の換気扇の風量制御装置の場
合、制御手段は、換気扇の負荷量を検出するときは定電
流制御手段を動作させる。これにより、ファンモータが
定電流で作動されるので、換気扇の負荷量を換気扇の運
転が安定した状態で検出することができる。

【００１６】請求項３記載の換気扇の風量制御装置の場
合、制御手段は、定電流検出手段によりファンモータを
定電流スタートしたときは回転数検出手段により検出さ
れたファンモータの回転数が安定した状態で負荷量を検
出する。これにより、換気扇の負荷量を換気扇の運転状
態が極めて安定した状態で検出することができる。

【００１７】請求項４記載の換気扇の風量制御装置の場
合、制御手段は換気扇の負荷量を間欠的に検出するの
で、換気扇の運転時にこの換気扇の負荷量が変動した場
合であっても、負荷量の変動の影響を受けることなく換
気扇の排気風量を設定風量に維持することができる。

【００１８】請求項５記載の換気扇の風量制御装置の場
合、制御手段は、ファンモータの停止状態で電流検出手
段により定電流制御手段の消費電流を検出し、その消費
電流に基づいて定電流制御手段からの定電流を補正す
る。これにより、定電流制御手段自体の消費電流にかか
わらず、定電流制御手段からファンモータに定電流を与
えることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。図１は全体の構成を機能ブロックで示
している。この図１において、換気扇１１はＤＣファン
モータ１２を備えており、そのＤＣファンモータ１２の
回転により図示しない部屋内の煙草の煙或いは調理によ
り汚染された室内空気を吸込むと共に、吸込んだ空気を
換気扇１１の排気口１３に接続されたダクト１４を通じ
て室外に排出する。

【００２０】定電流制御手段１５は、ＤＣファンモータ
１２を定電流で作動させる。電流検出手段１６は、ＤＣ
ファンモータ１２の停止状態で定電流制御手段１５の消
費電流を検出する。この場合、定電流制御手段１５は、
電流検出手段１６による検出電流値に基づいて出力電流
を補正した状態でＤＣファンモータ１２を作動するよう
になっている。

【００２１】回転数検出手段１７は、ＤＣファンモータ
１２の回転数を検出する。記憶手段１８には、換気扇１
１の負荷量を検出するためにＤＣファンモータ１２の起
動直後で安定したときの回転数とその条件において換気
扇１１の風量が設定風量となる設定回転数が予め記憶さ
れている。制御手段としてのモータ出力可変手段１９
は、風量指示手段２０により指示された風量で換気扇１
１を運転するために、記憶手段１８により設定された回
転数と回転数検出手段１７が検出した現在の運転回転数
とを比較し、運転回転数が設定回転数となるようにＤＣ
ファンモータ１２の設定回転数を調整する。

【００２２】図２は、図１で示した機能ブロック図を電
気回路で示している。この図２において、ＤＣファンモ
ータ１２はモータ制御用ＩＣ２１を内蔵して構成されて
いる。このモータ制御用ＩＣ２１はモータ巻線部１２ａ
への通電流をオンオフするためのトランジスタからなる
スイッチング回路２２及びＤＣファンモータ１２の図示
しないロータの回転位置を検出するホール素子からなる
位置検出回路２３を備えており、その位置検出回路２３
の検出状態に基づいてスイッチング回路２２をオンオフ
制御することによりＤＣモータ１２を作動するようにな
っている。この場合、モータ巻線部１２ａ及びモータ制
御用ＩＣ２１のグランドは共通化されており、そこに電
流検出用抵抗２４が接続されている。従って、ＤＣファ
ンモータ１２及びモータ制御用ＩＣ２１による消費電流
は電流検出用抵抗２４を通過するので、その電流検出用
抵抗２４の発生電圧を検出することにより全体の消費電
流を検出することができる。

【００２３】一方、スイッチング電源２５は交流を直流
に変換して出力するもので、ＤＣファンモータ１２に所
定電圧Ｖｍを給電すると共にモータ制御用ＩＣ２１に所
定電圧Ｖccを給電するようになっている。そして、マイ
クロコンピュータ２６は、スイッチング電源２５に対し
てＤＣファンモータ１２に対する印加電圧を指令するも
のであり、その指令に応じてスイッチング電源２５から
所定電圧ＶｍがＤＣファンモータ１２に印加される。ま
た、マイクロコンピュータ２６は、スイッチング電源２
５を通じて電流検出用抵抗２４の電圧を検出することに
より全体の消費電流を検出するようになっている。

【００２４】さて、換気扇１１の据付条件が変更される
と換気扇１１の負荷量が変動するので、ＤＣファンモー
タ１２を設定回転数で回転するにしても換気扇１１の排
気風量が変動する。つまり、ダクト１４の長さが長くな
る程、或いはダクト１４の内径が小さくなる程、換気扇
１１の負荷量が大きくなって換気扇１１の排気風量が低
下する。また、換気扇１１が取付けられた部屋の気密度
が高い程、換気扇１１の負荷量が大きくなって換気扇１
１の排気風量が低下する。

【００２５】そこで、マイクロコンピュータ２６は、次
のようにして換気扇１１の負荷量にかかわらず換気扇１
１の風量を設定風量に維持するようにしている。図３は
マイクロコンピュータ２６の動作を示している。この図
３において、マイクロコンピュータ２６は、電源がオン
されると、ＤＣファンモータ１２の停止状態でのスイッ
チング電源２５の供給電流を計測する（ステップＳ
１）。つまり、ＤＣファンモータ１２の停止時において
はＤＣファンモータ１２に電流は流れないものの、モー
タ制御用ＩＣ２１には消費電流が流れるので、ＤＣファ
ンモータ１２の停止状態での電流検出用抵抗２４の電圧
を検出することによりモータ制御用ＩＣ２１の消費電流
を検出することができる。

【００２６】そして、マイクロコンピュータ２６は、後
述するようにＤＣファンモータ１２を定電流スタートす
る際の定電流値を補正する（ステップＳ２）。つまり、
スイッチング電源２５の出力電流はＤＣファンモータ１
２の通電電流にモータ制御用ＩＣの消費電流を加えた値
であるので、ＤＣファンモータ１２に定電流を与えると
きは、その定電流にモータ制御用ＩＣ２１の消費電流を
加算するように補正する。

【００２７】そして、マイクロコンピュータ２６は、上
述のようにして補正した電流値となるようにスイッチン
グ電源２５に指令する。これにより、スイッチング電源
２５からＤＣファンモータ１２にはモータ制御用ＩＣ２
１自体の消費電流にかかわらず定電流が与えられるの
で、ＤＣファンモータ１２は定電流スタートするように
なる。このとき、ＤＣファンモータ１２の作動に伴って
部屋内の空気がダクト１４を通じて屋外に排出される。

【００２８】続いて、マイクロコンピュータ２６は、Ｄ
Ｃファンモータ１２の運転回転数を検出し（ステップＳ
４）、この運転回転数に基づいて換気扇１１の負荷量と
しての据付条件を検索する（ステップＳ５）。この場
合、マイクロコンピュータ２６は、図４に示すようにＤ
Ｃファンモータ１２への通電電流とＤＣファンモータ１
２の回転数との関係を負荷量Ｌ1 ，Ｌ2 ……に対応して
予め記憶している（Ｌ1は換気扇１１の負荷量が大の場
合を示し、Ｌ4 は換気扇１１の負荷量が小の場合を示し
ている）。従って、ＤＣファンモータ１２を定電流で作
動したときのＤＣファンモータ１２の運転回転数を検出
することにより換気扇１１の負荷量（据付条件）を判断
することができる。

【００２９】そして、マイクロコンピュータ２６は、上
述のようにして判断した換気扇１１の負荷量に基づいて
設定風量に対応したＤＣファンモータ１２の設定回転数
を求める。つまり、図５に示すようにＤＣファンモータ
１２の設定回転数とそのときの排気風量との関係は負荷
量に対応するので、マイクロコンピュータ２６は、風量
指示信号を取込むことにより設定風量を判断し（ステッ
プＳ６）、その設定風量と換気扇１１の負荷量との関係
から設定風量を得るのに必要となるＤＣファンモータ１
２の設定回転数を求める（ステップＳ７）。この場合、
マイクロコンピュータ２６は、図６に示すように換気扇
１１の負荷量に対応してＤＣファンモータ１２の設定回
転数とそのときの換気扇１１の排気風量をデータテーブ
ルとして記憶しており、そのデータテーブルに基づいて
設定風量に対応したＤＣファンモータ１２の設定回転数
を求めるようにしている。

【００３０】そして、マイクロコンピュータ２６は、Ｄ
Ｃファンモータ１２の運転回転数を検出し（ステップＳ
８）、その運転回転数と設定回転数とを比較し（ステッ
プＳ９）、運転回転数が設定回転数よりも大きいときは
換気扇１１の風量を減少させる必要があるので、スイッ
チング電源２５の出力電圧を低下させるために電圧ダウ
ン信号を出力する（ステップＳ１０）。また、運転回転
数が設定回転数よりも小さいときは換気扇１１の風量を
増加させる必要があるので、スイッチング電源２５の出
力電圧を増大させるために電圧アップ信号を出力する
（ステップＳ１１）。以上の制御により、ＤＣファンモ
ータ１２の運転回転数が設定回転数となるように制御さ
れるので、換気扇１１の排気風量は設定風量に調整され
る。

【００３１】そして、マイクロコンピュータ２６は、Ｄ
Ｃファンモータ１２の運転回転数が設定回数となったと
きは動作点確認時間に達したか否かを判断し（ステップ
Ｓ１２）、動作点確認時間に達するまでは上述のような
制御を繰返し、動作点確認時間に達したところでステッ
プＳ３に戻ってＤＣファンモータ１２を定電流スタート
させた状態で換気扇１１の負荷量を再び判断するように
なる。

【００３２】上記構成のものによれば、ＤＣファンモー
タ１２を定電流スタートしたときの回転数に基づいて換
気扇１１の負荷量を判断し、その負荷量に基づいて設定
風量に対応したＤＣファンモータ１２の設定回転数を求
めるようにしたので、風量センサのように特別のセンサ
を設けることなく換気扇１１の排気風量を設定風量とな
るように調整することができる。従って、換気扇の負荷
量の影響を防止するために風量センサを設けた従来例の
ものと違って、全体のコストを低減することができると
共に据付工数を簡単化することができる。

【００３３】また、換気扇１１の運転状態では間欠的に
この換気扇１１の負荷量を判断し、その負荷量に基づい
てＤＣファンモータ１２の設定回転数を変更するように
したので、換気扇１１の運転時に換気扇１１の負荷量が
変動した場合であっても、その負荷量の変動の影響を受
けることなく換気扇１１の排気風量を設定風量に維持す
ることができる。

【００３４】また、換気扇１１の負荷量をＤＣファンモ
ータ１２を定電流スタートした状態で求めるようにした
ので、ＤＣファンモータ１２を単に定電圧駆動した場合
に比べて、換気扇１１の負荷量の検出精度を向上するこ
とができる。

【００３５】しかも、ＤＣファンモータ１２が定電流で
作動された状態では、図４に示すように換気扇１１の負
荷量の差が明確となり、換気扇１１の負荷量の検出が容
易となる。

【００３６】また、換気扇１１の運転状態ではこの換気
扇１１の負荷量を間欠的に判断し、その負荷量に基づい
てＤＣファンモータ１２の設定回転数を調整するように
したので、換気扇１１の運転時に例えば外風により負荷
量が変動した場合であっても、その負荷量の変動の影響
を受けることなく換気扇１１の風量を設定風量に維持す
ることができる。

【００３７】さらに、換気扇１１の運転に先立ってＤＣ
ファンモータ１２の停止状態でスイッチング電源２５の
出力電流を検出し、その出力電流に基づいてＤＣファン
モータ１２に与える定電流を補正するようにしたので、
モータ制御用ＩＣ２１自体の消費電流のばらつきの影響
を回避することができる。

【００３８】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、変形または拡張できるものであり、例えば、換
気扇のファンモータとしては、交流モータを用いるよう
にしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の換気扇の風量制御装置によれば、以下の効果を奏す
る。請求項１記載のものによれば、ファンモータの所定
の作動状態でファンモータの回転数に基づいて換気扇の
負荷量を検出すると共に、その負荷量に基づいて換気扇
の排気風量が設定風量となるようにファンモータの回転
数を制御するようにしたので、換気扇の負荷量にかかわ
らず換気扇の排気風量を設定風量に維持することができ
る。

【００４０】請求項２記載のものによれば、定電流制御
手段によりファンモータを定電流スタートさせた状態で
換気扇の負荷量を検出するようにしたので、換気扇の負
荷量を換気扇の運転状態が安定した状態で検出すること
ができる。

【００４１】請求項３記載のものによれば、定電流制御
手段によりファンモータを定電流スタートしたときは回
転数検出手段により検出されたファンモータの回転数が
安定した状態で換気扇の負荷量を検出するようにしたの
で、換気扇の負荷量を換気扇の運転状態が極めて安定し
た状態で検出することができる。

【００４２】請求項４記載のものによれば、換気扇の負
荷量を間欠的に検出するようにしたので、換気扇の運転
時にこの換気扇の負荷量が変動した場合であっても、負
荷量の変動の影響を受けることなく換気扇の排気風量を
設定風量に維持することができる。

【００４３】請求項５記載のものによれば、ファンモー
タの停止状態における消費電流を検出し、その消費電流
に基づいてファンモータに与える定電流を補正するよう
にしたので、ファンモータを作動するための回路の消費
電流にかかわらず、ファンモータを定電流で作動するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体の機能ブロック図

【図２】ＤＣファンモータ及びその制御装置を示す電気
回路図

【図３】マイクロコンピュータの動作を示すフローチャ
ート

【図４】ファンモータの回転数と通電電流との対応関係
を示す特性図

【図５】ファンモータの設定回転数と換気扇の風量との
対応関係を示す特性図

【図６】換気扇の負荷量及び換気扇の設定風量に対応す
るファンモータの設定回転数を示すテーブル

【図７】従来例を示す図１相当図

【図８】風量センサと換気扇の風量との対応関係を示す
特性図

【図９】インバータの出力周波数と風量センサの出力と
の対応関係を示す特性図

【符号の説明】

１１は換気扇、１２はＤＣファンモータ、１５は定電流
制御手段、１６は電流検出手段、１７は回転数検出手
段、１９はモータ出力可変手段（制御手段）である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファンモータの作動に応じて部屋の空気
   を吸込んで外部に排出する換気扇と、 前記ファンモータの回転数を検出する回転数検出手段
   と、 前記ファンモータの所定の作動状態で前記回転数検出手
   段により検出された前記ファンモータの回転数に基づい
   て前記換気扇の負荷量を検出すると共に、その負荷量に
   基づいて前記換気扇の排気風量が設定風量となるように
   前記ファンモータの回転数を制御する制御手段とを備え
   たことを特徴とする換気扇の風量制御装置。
2. 【請求項２】 ファンモータを定電流で作動させる定電
   流制御手段を備え、 制御手段は、前記定電流制御手段により前記ファンモー
   タを定電流スタートさせた状態で換気扇の負荷量を検出
   することを特徴とする請求項１記載の換気扇の風量制御
   装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、定電流制御手段によりファ
   ンモータを定電流スタートしたときは回転数検出手段に
   より検出されたファンモータの回転数が安定した状態で
   換気扇の負荷量を検出することを特徴とする請求項２記
   載の換気扇の風量制御装置。
4. 【請求項４】 制御手段は、換気扇の負荷量を間欠的に
   検出することを特徴とする請求項１記載の換気扇の風量
   制御装置。
5. 【請求項５】 定電流制御手段の消費電流を検出する電
   流検出手段を備え、 制御手段は、ファンモータの停止状態で前記電流検出手
   段により前記定電流検出手段の消費電流を検出し、その
   消費電流に基づいて前記定電流制御手段からファンモー
   タに与える定電流を補正することを特徴とする請求項２
   または３記載の換気扇の風量制御装置。