(57)【要約】【課題】室外からの逆風等の外的要因によりＤＣモーターが逆回転し発電した状態でファンを駆動した際に、商用電源電圧を整流平滑したＤＣモーターに印加される直流電源電圧にＤＣモーターの発電電圧が瞬間的に重畳されても電子部品の耐圧を超えることを防止する換気装置を提供することを目的とする。【解決手段】室内の空気を室外に排気するファン２と、ファン２を回転させるＤＣモーター３と、ＤＣモーター３を駆動させるためのスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動手段７とＤＣモーター３の所定の回転数を検出する回転数検出手段８と直流電源電圧を降下させる電圧降下手段９とを含む制御手段４を備え、回転数検出手段８により検出された回転数に応じて、駆動手段７と電圧降下手段９を制御する換気装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の空気を室外に排気するファンと、前記ファンを回転させるＤＣモーターと、前記ＤＣモーターを駆動させるためのスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動手段と、前記ＤＣモーターの回転数を検出する回転数検出手段、と前記ＤＣモーターに印加される直流電源電圧を前記回転数検出手段により検出された値に応じて降圧させる電圧降下手段とを備え、前記駆動手段が前記スイッチング素子に駆動信号を出力していない時に前記回転数検出手段により所定の回転数を検出した場合には、前記電圧降下手段により前記直流電源電圧を所定の電圧から降圧させてから前記スイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする換気装置。
【請求項２】
電圧降下手段は、第１の電圧と第２の電圧とを切替える電圧切替手段を有することを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項３】
第１の電圧は、商用電源電圧をそのまま整流した電圧であり、第２の電圧は第１の電圧を抵抗分圧によって降圧させた電圧であることを特徴とする請求項２記載の換気装置。
【請求項４】
回転数があらかじめ設定された所定の回転数を上回っている場合には、電圧切替手段により第２の電圧に切替えてからスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする請求項２記載の換気装置。
【請求項５】
回転数があらかじめ設定された所定の回転数を下回っている場合には、電圧切替手段により第１の電圧に切替てからスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする請求項２記載の換気装置。
【請求項６】
第２の電圧に切替えてからスイッチング素子に駆動信号を出力した後は、電圧切替手段により第２の電圧に切替えることを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項７】
商用電源投入時に直流電源電圧が立ち上がる過程の所定電圧で回転数検出手段により所定の回転数を検出した場合にはスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項８】
直流電源電圧が立ち上がっていく過程において所定時間内に駆動信号を出力することを特徴とする請求項７記載の換気装置。
【請求項９】
直流電源電圧が立ち上がってから第２の電圧になるまでの時間を所定時間とすることを特徴とする請求項８記載の換気装置。
【請求項１０】
電圧切替手段により、直流電源電圧の立ち上がり時間を遅らせることを特徴とする請求項７記載の換気装置。
【請求項１１】
所定の回転数を自在に設定する設定手段を有することを特徴とする請求項４又は５記載の換気装置。
【請求項１２】
設定手段は、自在に抵抗値を変化させることが可能である可変抵抗器を用いることを特徴とする請求項１１記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣモーターを搭載した換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＤＣモーターを搭載した換気装置は、室外からの逆風等の外的要因によりファンが逆回転をしてしまうことがあった。そこで、ファンの逆回転を検出し、検出値があらかじめ設定された閾値を超えた場合には、ＤＣモーターを駆動させるスイッチング素子の全てをＯＦＦさせることで回路を保護していた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−１３０７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の換気装置では、逆風等の外的要因によりファンが回転している間は常にＤＣモーターを駆動させることが出来ないという課題があった。そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、逆風等の外的要因によりファンが回転している時でも、電子部品の耐圧を超えることなくＤＣモーターを駆動するように制御する換気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の換気装置は、上記目的を達成するために室内の空気を室外に排気するファンと、前記ファンを回転させるＤＣモーターと、前記ＤＣモーターを駆動させるためのスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動手段と前記ＤＣモーターの回転数を検出する回転数検出手段と前記ＤＣモーターに印加される直流電源電圧を前記回転数検出手段により検出された値に応じて降圧させる電圧降下手段とを備え、前記駆動手段が前記スイッチング素子に駆動信号を出力していない時に前記回転数検出手段により回転数を検出した場合には、前記電圧降下手段により前記直流電源電圧を所定の電圧から降圧させてから前記スイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の換気装置は、電圧降下手段は、第１の電圧と第２の電圧とを切替えることが出来る電圧切替手段を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の換気装置は、第１の電圧は、商用電源電圧をそのまま整流した電圧であり、第２の電圧は第１の電圧を抵抗分圧によって降圧させた電圧であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の換気装置は、回転数があらかじめ設定された所定の回転数を上回っている場合には、電圧切替手段により第２の電圧に切替えてからスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の換気装置は、回転数があらかじめ設定された所定の回転数を下回っている場合には、電圧切替手段により第１の電圧に切替てからスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の換気装置は、第２の電圧に切替えてからスイッチング素子に駆動信号を出力した後は、電圧切替手段により第１の電圧に切替えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の換気装置は、商用電源投入時に直流電源電圧が立ち上がっていく過程において回転数検出手段により回転数を検出した際にはスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の換気装置は、直流電源電圧が立ち上がる過程において所定時間内に駆動信号を出力することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の換気装置は、直流電源電圧が立ち上がってから第２の電圧になるまでの時間を所定時間とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の換気装置は、電圧切替手段により、直流電源電圧の立ち上がり時間を遅らせることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の換気装置は、所定の回転数を自在に設定する設定手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の換気装置は、設定手段は、自在に抵抗値を変化させることが可能である可変抵抗器を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、室内の空気を室外に排気するファンと、前記ファンを回転させるＤＣモーターと、前記ＤＣモーターを駆動させるためのスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動手段と、前記ＤＣモーターの回転数を検出する回転数検出手段、と前記ＤＣモーターに印加される直流電源電圧を前記回転数検出手段により検出された値に応じて降圧させる電圧降下手段とを備え、前記駆動手段が前記スイッチング素子に駆動信号を出力していない時に前記回転数検出手段により所定の回転数を検出した場合には、前記電圧降下手段により前記直流電源電圧を所定の電圧から降圧させてから前記スイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とするもので、逆風等の外的要因によりファンが回転している時でも、電子部品の耐圧を超えることなくＤＣモーターを駆動するように制御する換気装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の換気装置の発明は、室内の空気を室外に排気するファンと、前記ファンを回転させるＤＣモーターと、前記ＤＣモーターを駆動させるためのスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動手段と前記ＤＣモーターの回転数を検出する回転数検出手段と前記ＤＣモーターに印加される直流電源電圧を前記回転数検出手段により検出された値に応じて降圧させる電圧降下手段とを備え、前記駆動手段が前記スイッチング素子に駆動信号を出力していない時に前記回転数検出手段により回転数を検出した際には、前記電圧降下手段により前記直流電源電圧を所定の電圧から降圧させてから前記スイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とするものであり、逆風等の外的要因によりファンが回転しても回転数検出手段がＤＣモータの回転数を検出して、ＤＣモーターが発電している状態を検出した場合には、前記電圧降下手段により前記直流電源電圧を所定の電圧から降圧させてから前記スイッチング素子に駆動信号を出力することで、直流電源電圧にＤＣモーターの発電電圧が瞬間的に重畳しても電子部品の耐圧を超えることを防止することができるという作用を有する。
【００１８】
また、請求項２に記載の換気装置の発明は、電圧降下手段は、第１の電圧と第２の電圧とを切替えることが出来る電圧切替手段を有することを特徴とするものであり、回転数に応じて直流電源電圧を切替える作用を有する。
【００１９】
また、請求項３に記載の換気装置の発明は、第１の電圧は、商用電源電圧をそのまま整流した電圧であり、第２の電圧は第１の電圧を抵抗分圧によって降圧させた電圧であることを特徴とするものであり、抵抗分圧という簡単な回路構成で、回転数に応じて直流電源電圧を切替える作用を有する。
【００２０】
また、請求項４に記載の換気装置の発明は、回転数があらかじめ設定された閾値を上回っている場合には、電圧切替手段により第２の電圧に切替えてからスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とするものであり、第２電圧に切替えた状態でＤＣモーターを駆動させることで直流電源電圧に発電電圧が重畳されても電子部品の耐圧を超えることがないようにを駆動させる作用を有する。
【００２１】
また、請求項５に記載の換気装置の発明は、回転数があらかじめ設定された閾値を下回っている場合には、電圧切替手段により第１の電圧に切替てからスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とするものであり、電子部品の耐圧を超える恐れがない場合には直流電源電圧を降圧させることなくＤＣモーターを駆動させる作用を有する。
【００２２】
また、請求項６に記載の換気装置の発明は、第２の電圧に切替えてからスイッチング素子に駆動信号を出力した後は、電圧切替手段により第１の電圧に切替えることを特徴とするものであり、電子部品の耐圧を超える恐れのあるＤＣモーターへの初期駆動時は第２電圧を印加してＤＣモーターを起動させ、その後第１の電圧でＤＣモーターを駆動させる作用を有する。
【００２３】
また、請求項７に記載の換気装置の発明は、商用電源投入時に直流電源電圧が立ち上がる過程において回転数検出手段により回転数を検出した際にはスイッチング素子に駆動信号を出力することを特徴とするものであり、商用電源投入時に所定の電圧になる途中の低い電圧の状態でＤＣモーターを駆動させるため電子部品の耐圧を超えることを防止する作用を有する。
【００２４】
また、請求項８に記載の換気装置の発明は、直流電源電圧が立ち上がる過程において所定時間内に駆動信号を出力することを特徴とするものであり、電子部品の耐圧を超えるような直流電源電圧になる前にＤＣモーターを駆動させる作用を有する。
【００２５】
また、請求項９に記載の換気装置の発明は、直流電源電圧が立ち上がってから第２の電圧になるまでの時間を所定時間とすることを特徴とするものであり、電子部品の耐圧を超えることがないようにＤＣモーターを駆動させる作用を有する。
【００２６】
また、請求項１０に記載の換気装置の発明は、電圧切替手段の抵抗器を使って、直流電源電圧の立ち上がり時間を遅らせることを特徴とするものであり、商用電源の投入時に回転数検出手段がＤＣモーターの回転数を検出して、第２電圧に達する前にＤＣモーターを駆動させるという作用を容易にすることができる。
【００２７】
また、請求項１１に記載の換気装置の発明は、所定の回転数を自在に設定する設定手段を有することを特徴とするものであり、製品の設置環境に応じた閾値の設定が出来る作用を有する。
【００２８】
また、請求項１２に記載の換気装置の発明は、設定手段は、自在に抵抗値を変化させることが可能である可変抵抗器を用いることを特徴とするものであり、所定の回転数の設定が出来る作用を有する。
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態を、図１〜図７を用いて説明する。図１に示すように、本発明の換気装置は、室内と室外を接続する排気ダクト１と、室内の空気を室外に排気するファン２と、このファン２を回転させるＤＣモーター３と、このＤＣモーター３を制御する制御手段４とを備えた本体５を配置している。制御手段４は、図２に示すように、ＤＣモーター３を駆動させるスイッチング手段６に駆動信号を出力する駆動手段７と、ファン２の回転数を検出する回転数検出手段８と、商用電源電圧（ＡＣ電源電圧）を整流した直流電源電圧を降下させる電圧降下手段９とを含んでいる。また、電圧降下手段９は電圧降下回路１０と電圧切替手段１１により構成されており、駆動手段７と回転数検出手段８と電圧切替手段１１はマイクロコンピューター１２（以下、マイクロコンピューター１２）に内蔵されているものとする。また、電圧降下回路１０は、図３に示すように、マイクロコンピューター１２によりＯＮ／ＯＦＦ切替可能なＳＷ１とＳＷ２、直流電源電圧を分圧する二つの抵抗で構成されている。すなわち、商用電源を整流した後の回路内に、第１抵抗器１０ａと平滑コンデンサ１０ｃを直列に接続して設け、さらに第１抵抗器１０ａには、並列に前記ＳＷ１すなわち第１のスイッチ１０ｂを設け、平滑コンデンサ１０ｃには、前記ＳＷ２すなわち第２のスイッチ１０ｄと第２の抵抗器１０ｅとを直列に接続した回路を並列に接続して設けたものである。
【００３１】
そして、電圧切替手段１１の指令により電圧降下回路１０は、第１のスイッチ１０ｂを「閉」、第２のスイッチ１０ｅを「開」にすると直流電源電圧（ＡＣ電源電圧）をそのまま整流した電圧すなわち第１の電圧にすることができる。また、第１のスイッチ１０ｂを「開」、第２のスイッチ１０ｅを「閉」にすると第１の電圧を第１の抵抗器１０ａ第２の抵抗１０ｆで分圧することとなり降圧した電圧値を出力電圧すなわち第２の電圧を得ることができる。ここで、第２の電圧とは第１の電圧を抵抗分圧によって降圧させた電圧であり、ＤＣモーターの発電電圧が加算されても電子部品の耐圧を超えることがないように第１の電圧に対して半分程度の電圧が望ましい。
【００３２】
上記構成において、まず、商用電源が投入される前の状態として、第１のスイッチ１０ｂと第２のスイッチ１０ｅは、ともに「開」状態になっている。すなわち、整流後の回路は、平滑コンデンサ１０ｃに対して第１の抵抗器１０ａが直列に接続されている状態である。この状態で、商用電源を投入すると、平滑コンデンサ１０ｃに電流が流れ、最終的に商用電源を整流平滑した電圧（第１電圧）が発生する。
【００３３】
また、この状態でＤＣモーター３が外風の影響を受けて、回転をしている場合に駆動信号を出力すると、図７に示すように、ＤＣモーター３の起動時に発電電力が前記平滑コンデンサ１０ｃに重畳されることとなる。そしてこの電圧はＤＣモーター３の駆動素子を代表とする電子部品の耐電圧を超えることがある。そこで、本実施の形態では、このような発電電力の影響を受けても電子部品の耐電圧を超えないようにしてＤＣモーター３を起動させるものである。
【００３４】
以下、図４のフローチャートを用いて、室内に設置された換気装置がＤＣモーターを駆動させる前に室外からの逆風等の外的要因により発生する回転数を検出し、回転数に応じて電圧降下手段、駆動手段を制御する動作について述べる。
【００３５】
まず、商用電源（ＡＣ電源）が投入されてから、所定時間内に検出した回転数に応じて動作をするまでをＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４を用いて説明する。
【００３６】
そして、ＳＴＥＰ１において、商用電源電圧を換気装置に投入すると、図５に示すように、まず直流電源電圧が立ち上がり、所定時間Ｔ１経過後にマイクロコンピューター１２に電源が投入されて、このマイクロコンピューター１２が動作を開始する。マイクロコンピューター１２は、電圧切替手段１１により第１スイッチ１０ｂを「閉」にする。そして所定時間Ｔ２間に、回転数検出手段８で所定の回転数Ｒを検出した場合には、所定時間Ｔ２経過後にＤＣモーター３を駆動させるためのスイッチング手段６に駆動手段７により駆動信号を出力する。そして、所定時間Ｔ２は、Ｔ３（直流電源電圧が第２電圧に達するのに必要とする時間）よりも小さくすれば、直流電源電圧が第２電圧に達する前にＤＣモータ−３の駆動を行なうことができる。すなわち、第２電圧に達する前にＤＣモーター３の駆動を行うことで平滑コンデンサ１０ｃに印加される電圧は、図８に示すように、ＤＣモーター３の発電電力が重畳されても電子部品の耐電圧を超えることはない。
【００３７】
その後、平滑コンデンサ１０ｃに電荷が蓄積され、直流電圧が立ち上がり直流電源電圧として第１電圧が確立する。
【００３８】
また、回転数Ｒが検出されなかった場合には、駆動信号の出力をしないまま直流電源電圧として第１電圧が確立することとなる。ここで、第１の電圧とは商用電源電圧（ＡＣ電源電圧）をそのまま整流した直流電源電圧である。
【００３９】
また、直流電源電圧の立ち上がり時間が早いために正確な駆動制御が出来ない場合には上記にて直流電源電圧が立ち上がってから所定時間Ｔ４経過後にマイクロコンピューター１２の動作が開始したときに第１スイッチ１０ｂを「開」にする。この場合、第１の抵抗器１０ａを通して平滑コンデンサ１０ｃへ電流が流れることとなり、直流電源電圧の立ち上がり時間を遅くすることができる。そして、図６に示すように、駆動信号を出力するタイミングとして、所定時間Ｔ５は、Ｔ６（第１の抵抗器１０ａを通して平滑コンデンサ１０ｃへ電流を流がしたときに直流電源電圧が第２電圧に達するのに必要とする時間）より小さければ、第２の電圧に達する前にＤＣモーター３を起動させることができる。
【００４０】
次に、商用電源が投入されて、第１の電圧が確立した状態で、ＤＣモータ−３を停止している待機状態において、回転数を検出し、この検出した回転数をあらかじめ設定された所定の回転数と比較し、その結果に応じて電圧降下手段９と駆動手段７を制御するまでの動作をＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ９と図７用いて説明する。ＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ９では、検出した回転数Ｒをあらかじめ設定された所定の回転数Ｒｍと比較し、Ｒｍ＜Ｒの場合には、ＤＣモーター３の発電電圧が高いと判断し、直流電源電圧にＤＣモーター３の発電電圧が加算されても電子部品の耐圧を超えることがないように第１のスイッチ１０ｂを「開」、第２のスイッチ１０ｅを「閉」にすることで、平滑コンデンサ１０ｃの端子間電圧を第１の抵抗器１０ａと第２の抵抗器１０ｆの分圧値に下げることができる。すなわち、直流電源電圧を第２電圧にすることができる。
【００４１】
そして、このように電圧切替手段１１より直流電源電圧を第２の電圧に切替えてから駆動信号の出力をすることで、図９に示すように、ＤＣモーター３が外風の影響を受けて発電をしていてもその電圧が直流電源電圧にＤＣモーター３の発電電圧が瞬間的に重畳されても、電子部品の耐圧を超えることがないようすることができる。
【００４２】
駆動手段出力後は、電圧切替手段１１により直流電源電圧を第２の電圧から第１の電圧に切替える。
【００４３】
また、ＤＣモーター３の回転数を検出してその回転数ＲがＲｍ＞Ｒの場合には、ＤＣモーター３の発電電圧が低く、直流電源電圧にＤＣモーター３の発電電圧が重畳されても電子部品の耐圧を超えることがないと判断し、直流電源電圧を第１の電圧のまま駆動信号を出力する。また、回転数Ｒｍに関しては、設置環境に応じて自在に設定出来るものとし、設定手段としては抵抗値を自在に可変することが出来る可変抵抗器とする。例えば、高層ビル等の風速が強い箇所に設置されるような場合には、逆風による影響で直流電源電圧が部品定格を超えることがないように、あらかじめ回転数Ｒｍを低めに設定する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ＤＣモーターを搭載した換気装置において、室外からの逆風等の外的要因によりＤＣモーターが逆回転し発電した状態でファンを駆動した際に、商用電源電圧を整流平滑したＤＣモーターに印加される直流電源電圧にＤＣモーターの発電電圧が瞬間的に上乗せされることで電子部品の耐圧を超えることを防止するように自動運転するものであり一般的な住居及び高層ビル等の風の強い箇所に設置される換気装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態の本体構成を示す図
【図２】同換気装置の構成を示すブロック図
【図３】電圧降下回路の構成図
【図４】同換気装置の動作を示すフローチャート
【図５】電源投入〜駆動信号出力までの動作を示す図
【図６】電源立ち上がり時間を遅くした際の電源投入〜駆動信号出力までの動作を示す図
【図７】同換気装置のＤＣモーターが発電しているときに直流電源に重畳される電圧を示す図
【図８】同商用電源投入時にＤＣモーターの回転を検出して起動をさせたときの直流電源に重畳される電圧を示す図
【図９】同第２電圧に切り替えてＤＣモーターを起動させたときの直流電源に重畳される電圧を示す図
【符号の説明】
【００４６】
１    排気ダクト
２    ファン
３    ＤＣモーター
４    制御手段
５    本体
６    スイッチング手段
７    駆動手段
８    回転数検出手段
９    電圧降下手段
１０  電圧降下回路
１１  電圧切替手段
１２  マイクロコンピューター
【図１】
2010243025.tif 000003
【図２】
2010243025.tif 000004
【図３】
2010243025.tif 000005
【図４】
2010243025.tif 000006
【図５】
2010243025.tif 000007
【図６】
2010243025.tif 000008
【図７】
2010243025.tif 000009
【図８】
2010243025.tif 000010
【図９】
2010243025.tif 000011