(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を回転駆動する電動機と、外風の逆流を防ぐ複数のシャッタと、これらの各シャッタを回動可能に連結するシャッタ連結棒と、このシャッタ連結棒を駆動して上記シャッタを開閉するシャッタ開閉駆動手段とを有し、
上記シャッタ開閉駆動手段は、ソレノイドと、このソレノイドで伸縮されるプランジャと、上記シャッタが全閉状態に復帰するように上記シャッタ連結棒を付勢する復帰ばねと、上記プランジャと上記シャッタ連結棒とを連結するリンク機構と、を備え、このリンク機構は、上記プランジャの移動量ｇの変化によらず、上記シャッタ連結棒に伝達するシャッタ駆動力Ｆｎを略一定とするものであることを特徴とする換気扇。
【請求項２】
上記リンク機構は、上記シャッタ連結棒の移動方向と上記ソレノイドの移動方向とが略直交するように配置するとともに、上記シャッタ連結棒と上記ソレノイドとを連結する揺動リンク棒を備えることを特徴とする請求項１に記載の換気扇。
【請求項３】
上記揺動リンク棒の動作を制限する位置決めリンク棒またはスライド部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の換気扇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の換気を行う換気扇に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内の換気を行う例えばパイプ用ファンなどの換気扇は、換気の逆流を防止するための開閉機構を有しているものが多く、換気開始時には開閉機構を駆動してシャッタを開き、換気終了時にはシャッタを閉じる動作を行っている。この場合の開閉機構の駆動手段として、従来よりソレノイドが用いられている（例えば、下記の特許文献１等参照）。
【０００３】
以下、このような換気扇の具体的な構成とその動作について、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
換気扇１は、室内の壁１２の開口部に設置されたパイプ１３内に設けられており、この換気扇１には、パイプ１３と同軸状に電動機２と羽根車４とが配置されるとともに、シャッタ８を開閉駆動するためのソレノイド３を備えている。そして、ソレノイド３は、その伸縮用のプランジャ５から連結金具６およびシャッタ連結棒７を介してシャッタ８に連結されている。
【０００５】
そして、電動機２およびソレノイド３への通電により、羽根車４が回転するとともに、ソレノイド３によってプランジャ５が吸引され、これに伴って連結金具６、およびシャッタ連結棒７が図中上方へ移動することで、復帰バネ１０のバネ力に抗してシャッタ８が開かれる。これにより、室内空気は、羽根車４の回転で吸引されてグリル９およびシャッタ８を通過して外部（図中左側）に排気される。
【０００６】
一方、運転が停止されてソレノイド３への通電がなくなると、プランジャ５はソレノイド３の吸引力Ｆｍから開放され、シャッタ８はシャッタ復元力Ｆｓ（すなわちシャッタ８の自重と復帰バネ１０の復元力の合力）によって閉状態となる。これにより、運転停止中は外気の室内への流入がシャッタ８により防止される。
【０００７】
図７は、図６に示した従来構成の換気扇において、プランジャ５の移動量（ストローク）ｇに対するソレノイド３の吸引力Ｆｍ、およびシャッタ復原力Ｆｓの相互の関係を示すグラフである。
【０００８】
図７において、符号Ｐａはシャッタ８の全閉状態に対応し、符号Ｐｂはシャッタ８の全開状態に対応しており、ＰａからＰｂに向かうに従いプランジャ５の移動量ｇが大きくなる。換言すれば、ＰａからＰｂに向かうに従いプランジャ５がソレノイド３に吸引されて内部に引き込まれ、シャッタ８の開度が大きくなる。
【０００９】
ここで、シャッタ８を全閉状態から全開状態に確実に動作させるためには、ソレノイド３への通電時において、ソレノイド３の吸引力Ｆｍがシャッタ復原力Ｆｓよりも常に大きいこと、すなわち、図７のＰａ〜Ｐｂの範囲において、常にＦｍ＞Ｆｓであることが必要である。そのため、従来は、ソレノイド３の吸引力Ｆｍの最小値ＦｍＭＩＮ１が、シャッタ復原力Ｆｓよりも大きな値となるようにソレノイド３に供給する電流値を定めている。
【００１０】
ここで、ソレノイド３への通電を開始すると、プランジャ５の移動量ｇがＰａからＰｂに向けて大きくなるに従い、ソレノイド３の吸引力Ｆｍが増加する。このとき、ソレノイド３の吸引力Ｆｍの増分はシャッタ復元力Ｆｓの増分より大きいため、シャッタ８の全開状態であるＰｂにおいてソレノイド３の吸引力Ｆｍの最大値ＦｍＭＡＸ１がシャッタ復原力Ｆｓの最大値ＦｓＭＡＸよりも極端に大きくなる（ＦｓＭＡＸ＜＜ＦｍＭＡＸ１）。
【００１１】
このことは、換気のためにシャッタ８を全開状態に保持する上で、ソレノイド３の吸引力Ｆｍがシャッタ復原力Ｆｓに対して過剰となる状態で、ソレノイド３への電力供給を維持することになり、電力の無駄が発生する。
【００１２】
この問題の解決策として、従来技術では、シャッタ駆動回路に制御手段を設け、これによってシャッタの全開状態での供給電力の切替えを可能してソレノイドの消費電力を低減するようにしたものが提案されている（例えば、下記の特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−９９４６６号公報
【特許文献２】特開２００８−３９３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記の特許文献２記載の従来技術では、消費電力低減の効果は得られるものの、制御手段を構成する電子部品が高価になり、装置全体としてコストアップを招来するという課題がある。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ソレノイドの吸引力を簡単なリンク機構で増幅してシャッタに伝達することで、ソレノイドの吸引力が従来よりも小さい状態、すなわちソレノイドへの通電電流が小さい状態であっても、シャッタを確実に開閉駆動することができ、従来よりもソレノイドの消費電力を低減し、かつ安価に実施可能な換気扇を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る換気扇は、羽根車を回転駆動する電動機と、外風の逆流を防ぐ複数のシャッタと、これらの各シャッタを回動可能に連結するシャッタ連結棒と、このシャッタ連結棒を駆動して上記シャッタを開閉するシャッタ開閉駆動手段とを有し、上記シャッタ開閉駆動手段は、ソレノイドと、このソレノイドで伸縮されるプランジャと、上記シャッタが全閉状態に復帰するように上記シャッタ連結棒を付勢する復帰ばねと、上記プランジャと上記シャッタ連結棒とを連結するリンク機構とを備え、このリンク機構は、上記プランジャの移動量ｇの変化によらず、上記シャッタ連結棒に伝達するシャッタ駆動力Ｆｎを略一定とするものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ソレノイドの吸引力を簡単なリンク機構で増幅してシャッタに伝達することで、従来よりもソレノイドへの通電電流を抑えてソレノイドの吸引力が小さい状態であっても、シャッタを確実に開閉駆動することができる。このため、従来よりもソレノイドの消費電力を低減でき、しかも、特別な制御手段を設ける必要がないため安価に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における換気扇の平面図である。
【図２】同換気扇の背面図である。
【図３】同換気扇のシャッタ開閉駆動手段の詳細を示す平面図で、同図（ａ）はシャッタが閉じた状態、同図（ｂ）はシャッタが開いた状態をそれぞれ示している。
【図４】シャッタ開閉駆動手段を構成するプランジャの移動量に対する、ソレノイドの吸引力Ｆｍ、シャッタ復原力Ｆｓ、およびシャッタ連結棒のシャッタ駆動力Ｆｎの相互の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２における換気扇のシャッタ開閉駆動手段の詳細を示す平面図で、同図（ａ）はシャッタが閉じた状態、同図（ｂ）はシャッタが開いた状態をそれぞれ示している。
【図６】従来の換気扇の平面図である。
【図７】従来の換気扇において、シャッタの駆動機構を構成するプランジャの移動量に対するソレノイドの吸引力Ｆｍ、およびシャッタ復原力Ｆｓの相互の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１における換気扇の平面図、図２は同換気扇の背面図であり、図６に示した従来の換気扇と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００２０】
この実施の形態１の換気扇１は、壁１４の開口部に設置されたパイプ１３に取付けられるもので、この換気扇１は、パイプ１３の内部に同軸状に電動機２が配置されるとともに、電動機２の駆動軸に羽根車４が取り付けられている。また、パイプ１３の室内側の一端（図中右端）には、換気の逆流を防止するためのシャッタ８と、このシャッタ８を開閉駆動するシャッタ開閉駆動手段２０が設けられている。なお、９は正面に複数の通気口が形成されたグリル、１１は換気扇１の外殻を形成するフレームである。
【００２１】
図３は上記のシャッタ開閉駆動手段２０の動作を説明するための模式図である。簡単のためプランジャ５とシャッタ連結棒７を同一平面に表示しているが、シャッタの動作原理は図１および図２に示したものと同様である。以下この図を用いて本発明のシャッタ駆動手段２０の動作を説明する。
【００２２】
このシャッタ開閉駆動手段２０は、ソレノイド３、このソレノイド３の通電により吸引されて当該ソレノイド３の内部に引き込まれる構成のプランジャ５、およびシャッタ８を全閉状態に復帰させるための復帰ばね１０を有するとともに、プランジャ５とシャッタ８との間にリンク機構２１およびシャッタ連結棒７が介在されて構成されている。
【００２３】
上記のリンク機構２１は、揺動リンク棒２２と位置決めリンク棒２３とを有する。揺動リンク棒２２の一端側はプランジャ５の先端部分に連結ピン２４を介して回動自在に連結され、他端側にはスライドピン２５が固定されている。そして、揺動リンク棒２２のスライドピン２５は、シャッタ連結棒７の後述の短尺部７ａに形成されたスライド溝７ｃに嵌入されている。また、揺動リンク棒２２の中間部分には、連結ピン２６を介して位置決めリンク棒２３の一端が回動可能に連結されている。位置決めリンク棒２３の他端は固定ピン２７を介してフレーム１１に回動可能に取り付けられている。なお、このように揺動リンク棒２２に位置決めリンク棒２３を連結して揺動リンク棒２２の動きを制限することによりシャッタ８の開閉動作が安定する。
【００２４】
シャッタ連結棒７は、短尺部７ａとこれに略直交する長尺部７ｂとで略Г字状を成している。そして、シャッタ連結棒７の長尺部７ｂの長手方向とプランジャ５の移動方向とが互いに略直交するように配置されている。シャッタ連結棒７の短尺部７ａには前述のスライドピン２５が嵌入されるスライド溝７ｃが設けられている。シャッタ連結棒７の長尺部７ｂには、複数のシャッタ８の一端が取付ピン２８を介して回動可能に取り付けられている。そして、各シャッタ８の他端は支軸２９を介してフレーム１１に回動自在に取り付けられている。
【００２５】
上記構成のシャッタ開閉駆動手段２０において、ソレノイド３に通電すると、ソレノイド３はプランジャ５を図中右側へ引き込む。これに伴い、揺動リンク棒２２とプランジャ５を結合する連結ピン２４が図中右側へ移動し、揺動リンク棒２２と位置決めリンク棒２３とを結合する連結ピン２６が固定ピン２７を中心に図中反時計回りに回転するとともに、揺動リンク棒２２が連結ピン２４を中心に図中時計回りに回転する。
【００２６】
そうすると、これに伴ってスライドピン２５がスライド溝７ｃ内を水平移動するとともに図中上方へ移動し、それに伴いシャッタ連結棒７も復帰ばね１０のばね力に抗して図中上方へ移動する。そして、シャッタ連結棒７が図中上方へ移動すると、シャッタ連結棒７とシャッタ８とを結合する取付ピン２８も上方へ移動するので、シャッタ８が支軸２９を中心に図中時計回りに回転してシャッタ８が開く。
【００２７】
このとき、シャッタ連結棒７の移動量をＬｓ、プランジャ５と揺動リンク棒２２とのなす角をθ、シャッタ連結棒７に伝達されるシャッタ駆動力をＦｎ、ソレノイド３の吸引力をＦｍとすると、これらの間には次式の関係式が成り立つ。
Ｌｓ＝Ｌ（ｓｉｎθ０−ｓｉｎθ）                          （１）
θ＝ｃｏｓ−１［（Ｌｃｏｓθ０＋ｇ）／Ｌ］                （２）
Ｆｎ＝Ｆｍ・ｔａｎθ                                      （３）
ここに、Ｌ：揺動リンク棒２２の長さ、θ０：角度θの初期値（シャッタ８が全開状態におけるプランジャ５と揺動リンク棒２２とのなす角度）、ｇ：プランジャ５の移動量である。
【００２８】
上記（３）式の関係から分かるように、シャッタ連結棒７に伝達されるシャッタ駆動力Ｆｎは、ソレノイド３の吸引力Ｆｍのｔａｎθ倍である。そして、（２）式の関係から、プランジャ５がソレノイド３で吸引される初期の段階では、プランジャ５の移動量ｇが小さいので、プランジャ５と揺動リンク棒２２とのなす角度θが比較的大きく、したがって、ソレノイド３の吸引力Ｆｍに対して、シャッタ連結棒７に伝達されるシャッタ駆動力Ｆｎが増幅される。そして、プランジャ５がソレノイド３で吸引されてプランジャ５の移動量ｇが増加すると、プランジャ５と揺動リンク棒２２とのなす角度θが次第に小さくなるため、ソレノイド３の吸引力Ｆｍに対してシャッタ連結棒７によるシャッタ駆動力Ｆｎが次第に小さくなる。
【００２９】
すなわち、図４に示すように、リンク機構２１はプランジャ５の移動量ｇが小さい領域（シャッタ連結棒７の変位量が小さい領域）ではソレノイド３の吸引力Ｆｍに対してシャッタ連結棒７に伝達されるシャッタ駆動力Ｆｎを増幅し、プランジャ５の移動量ｇが大きい領域（シャッタ連結棒７の変位量が大きい領域）ではソレノイド３の吸引力Ｆｍに対してシャッタ連結棒７に伝達されるシャッタ駆動力Ｆｎを減衰させる。
【００３０】
ゆえに、この実施の形態１の構成の場合は、ソレノイド３への通電電流を小さくして吸引力Ｆｍの特性曲線を図７に示した従来の場合よりも下側にスライドさせた場合でもシャッタ８を駆動することができる。つまり、シャッタ８が全閉状態にあるＰａにおいてソレノイド３の吸引力Ｆｍの最小値ＦｍＭＩＮ２はシャッタ復原力Ｆｓよりも小さくてよく、また、シャッタ８が全開状態にあるＰｂにおいてソレノイド３の吸引力Ｆｍの最大値ＦｍＭＡＸ２は、図７に示した従来の場合のソレノイド３の吸引力Ｆｍの最大値ＦｍＭＡＸ１よりも小さな値で済む。このため、ソレノイド３への通電を継続してシャッタ８を全開状態に保持する場合でも、その際に必要となる電力を従来に比べて大幅に低減することができる。またこの場合、図４に示したようにシャッタ駆動力Ｆｎがシャッタ復元力Ｆｓに比べて極端に大きくなることがないため、従来の構成に比べ電力の無駄が少ない。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１によれば、シャッタ開閉駆動手段２０にリンク機構２１を設けることで、ソレノイド３への通電電流が小さく、吸引力Ｆｍが従来より全体的に小さくてもシャッタ８を確実に駆動することができ、ソレノイド３の消費電力を低減した換気扇を得ることが可能となる。また、シャッタ８が全開状態において、シャッタ駆動力Ｆｎが過剰となることがないため、従来の構成に比べ電力の無駄を抑えることができる。しかも、特許文献２記載のような制御手段を別途設ける必要もないので、安価に実施する。
【００３２】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２における換気扇のシャッタ開閉駆動手段の詳細を示す平面図で、同図（ａ）はシャッタが閉じた状態、同図（ｂ）はシャッタが開いた状態をそれぞれ示している。なお、図５において、図３に示した実施の形態１におけるシャッタ開閉駆動手段２０と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００３３】
この実施の形態２のシャッタ開閉駆動手段２０では、実施の形態１のような位置決めリンク棒２３は設けておらず、その代わりにスライドピン２５の動きを図中上下方向にガイドするガイド部材３０がフレーム１１に取り付けられている。
【００３４】
すなわち、この実施の形態２において、ガイド部材３０は、横断面が凹状のもので、内側にスライド溝３０ａが形成されており、図中上下方向に沿うように延設されている。そして、揺動リンク棒２２の先端に固定されたスライドピン２５がシャッタ連結棒７の短尺部７ａの端部のスライド溝７ｃに嵌入されるとともに、ガイド部材３０のスライド溝３０ａ内にも嵌入されている。その他の構成は、図３に示した実施の形態１の構成と同じである。
【００３５】
したがって、この構成の場合には、プランジャ５がソレノイド３により吸引されると、これに伴って揺動リンク棒２２が連結ピン２４を中心に図中時計回りに回転することで、スライドピン２５がスライド溝７ｃ内を水平移動するとともにガイド部材３０のスライド溝３０ａに沿って図中上方へ移動し、それにつれてシャッタ連結棒７が図中上方へ移動する結果、シャッタ８が開かれる。
【００３６】
このように、リンク機構２１として揺動リンク棒２２とガイド部材３０とを組み合わせた場合でも、その原理は実施の形態１と同じであって、実施の形態１と同じ作用、効果が得られる。
【符号の説明】
【００３７】
１  換気扇、２  電動機、３  ソレノイド、４  羽根車、５  プランジャ、
７  シャッタ連結棒、８  シャッタ、９  グリル、１０  復帰ばね、
２０  シャッタ開閉駆動手段、２１  リンク機構、２２  揺動リンク棒、
２３  位置決めリンク棒、３０  ガイド部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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