(57)【要約】  【課題】  遠隔地にある複数のモーターからの情報データを必要とするとき、信号線の増加からくる配線の複雑さを安易な方法にて解消するモーター制御方法を提供する。  【解決手段】  換気装置のモーターと前記モーター周辺の温度を検出する温度検出手段との入出力を電気的に並列接続してなる換気装置のモーター制御方法であって、時系列に前記モーター駆動用電圧と前記温度検出手段用電圧をそれぞれ配置した電圧配列を前記入出力に入力するとともに、前記温度が所定の温度より高いとき、前記モーターをＯＮにし、前記温度が所定の温度以下のとき、前記モーターをＯＦＦにするようにしたことを特徴とする。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
換気装置のモーターと前記モーター周辺の温度を検出する温度検出手段との入出力を電気的に並列接続してなる換気装置のモーター制御方法であって、時系列に前記モーター駆動用電圧と前記温度検出手段用電圧をそれぞれ配置した電圧配列を前記入出力に入力するとともに、前記温度が所定の温度より高いとき、前記モーターをＯＮにし、前記温度が所定の温度以下のとき、前記モーターをＯＦＦにするようにしたことを特徴とする換気装置のモーター制御方法。
【請求項２】
前記温度検出手段に印加される電圧を測定するための電圧測定手段を設け、さらに前記温度検出手段に流れる電流を遮断するスイッチを設けるとともに、前記電圧測定手段で測定の電圧が所定の電圧以外の場合に、前記スイッチをＯＦＦにするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の換気装置のモーター制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力源を用いて建築物の天井や床下などを強制換気する換気装置において、離れた場所にある単体あるいは複数のモーターおよびセンサーに電力を供給するとともに、前記センサーによる測定データを得て換気装置のモーターの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家屋の屋根裏や床下に強制的に空気を流入もしくは流出させる換気装置を設置し、屋根裏や床下の換気を行うことにより、湿気による建材の腐食やカビの繁殖の防止や、温度低下による冷房装置の効率向上が図られている。これらの換気装置の駆動電力は商用電源や太陽電池などから交流もしくは直流電力で供給されているが、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池による駆動方法のものは、比較的低い電圧で換気装置のモーターを駆動することができるので、商用電源のように施工の際に感電等の危険が少なく、しかも電源を屋内配線から引き出さずに済むので壁や床に送電線用の穴を開けたりしなくてよいので施工性に優れる。
【０００３】
また、換気装置は常時換気を行えば良いというものではなく、湿度の高くなる雨天時や気温が下がり湿度の高くなる夜間などに換気を行うと、屋根裏や床下の湿度を増すことになり逆効果となる。そこで、そのようなときには換気装置を停止させるようにセンサー回路を換気装置もしくはその近辺に設け、一定条件下でのみ換気動作が行われるようにしている。
【０００４】
一方、前述したような換気装置においては電源の種類に係らず、電源と離れた場所の単体あるいは複数のモーターに電力を供給するため、温度や湿度やモーターロックなどを検知するためには、センサーと判断回路を換気装置内に内蔵して独立駆動できるようにするか、もしくは図１に示すように、各換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）に設けられたセンサー１２（１２ａ〜１２ｃ）の信号出力を信号線１３（１３ａ〜１３ｃ）で制御装置１４に伝達するようにして集中制御するかのいずれかの方法を選択する必要がある。前者の独立電源式は各換気装置からの信号線が必要ないので配線材や施工が少なくて済むという利点があり、後者の集中制御式では全体の駆動状態を把握して総合的な換気・故障制御を行ったり、各換気装置内の構造を簡単にできるので小型化し易いといった利点がある。
【０００５】
以下に、集中制御方式の床下換気装置を例にとり具体的に説明する。電源１５の中もしくは近辺に各換気装置の状況判断と駆動コントロールを行う制御装置１４を設け、前記制御装置１４によってコントロールされた電源１５の電力が電力線１６を通じて各換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）のモーター１７（１７ａ〜１７ｃ）に供給されるようにしている。電源１５の出力は交流・直流のいずれでも良いが、本例では太陽電池のような独立電源を用いた直流１２Ｖとして説明する。各換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）には温度検知用のセンサー１２（１２ａ〜１２ｃ）が設けられており、各換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）の周囲の床下の環境温度を測定している。センサー１２（１２ａ〜１２ｃ）はサーミスタなどの抵抗変化で温度を測定するものが主流であるので、測定された温度データは通常、電圧値として扱われる。そして前記温度データは信号線１３（１３ａ〜１３ｃ）を通じて制御装置１４に伝達され、各部の温度状況を総合的に判断し、床下の温度上昇が著しい場合には換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）を駆動したり、さらに供給電圧を高めてモーター１７（１７ａ〜１７ｃ）の回転力を増加させて換気能力を向上させ、床下の環境温度が十分に下がった場合には換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）を停止、または供給電圧を下げて最小限の換気に留め、節電を行うなどの駆動制御が行われる。
【０００６】
また、上述の回路構成によればセンサー１２（１２ａ〜１２ｃ）の情報は電力線１６とは別に信号線１３を設け取得していることを利用し、前記信号線１３をモーター側への制御命令伝搬用の指令線としてモーター１７（１７ａ〜１７ｃ）を独立して制御することも可能である。例えば換気装置１１（１１ａ〜１１ｃ）を起動させる場合には一度に３台分の突入電流が必要となるので、電源１５の容量をそれに耐える性能のものとしておく必要があるが、信号線１３を通じてモーター１７ｂ及び１７ｃに停止命令を送出しておけば電力線１６に電力を供給したときにはモーター１７ａのみが起動開始することになり、突入電流は１台分で済む。その後、モーター１７ａが定常電流に落ち着いたところでモーター１７ｂへの停止命令を解除すれば、モーター１７ｂが起動開始し、やはり突入電流は１台分のみの増加に抑えられる。モーター１７ｃについても同様である。このように信号線１３を用いることで電源１５の容量を最小限にして小型化を可能とできるのである。同様にしていずれかのモーターがロックして過大電流が流れたときにモーターを順次停止させて異常の生じたモーターを特定したり、周囲温度の高いモーターのみ集中的に換気動作をさせたりといった全体を見渡したコントロールをすることができる。
【０００７】
ただし、前述の方法ではセンサー等の情報数だけ信号線が必要となり配線が複雑となるので、各モーターからの情報を変換し電力線に重畳させ、モーターの制御装置であるドライバに伝送し、再変換し制御することで配線数の削減を図ったものが考案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６８１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したように、電力線とは別に信号線を設けてセンサーの情報を取得する方法ではセンサーによる情報数が増えるに従って配線材の本数が増加し、配線作業が複雑となり、接続・結線部分も大きくなり、システムの小型化の妨げとなり、また施工においても複雑となる。
【０００９】
また、特許文献１の方法においても、制御信号や取得データを電力線に重畳することで配線数の削減を図っているが、信号を重畳するための信号重畳部となる回路、さらには特許文献１では記載されてないが重畳した信号を電力線より再分離し、データとして制御回路に取り込む信号分離部となる回路が必要で、回路部品が増加しコストの増加となる。
【００１０】
そこで本発明は、遠隔地にある複数のモーターの情報データを必要とするとき、信号線の増加からくる配線の複雑さを解消するとともに、より簡単な回路構成で情報収集を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の換気装置のモーター制御方法は、換気装置のモーターと前記モーター周辺の温度を検出する温度検出手段との入出力を電気的に並列接続してなる換気装置のモーター制御方法であって、時系列に前記モーター駆動用電圧と前記温度検出手段用電圧をそれぞれ配置した電圧配列を前記入出力に入力するとともに、前記温度が所定の温度より高いとき、前記モーターをＯＮにし、前記温度が所定の温度以下のとき、前記モーターをＯＦＦにするようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の換気装置のモーター制御方法は、前記温度検出手段に印加される電圧を測定するための電圧測定手段を設け、さらに前記温度検出手段に流れる電流を遮断するスイッチを設けるとともに、前記電圧測定手段で測定の電圧が所定の電圧以外の場合に、前記スイッチをＯＦＦにするようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の換気装置のモーター制御方法によれば、モーターとセンサーを並列に接続し、供給する入力電圧値によって離れた場所のセンサーとモーターの電圧もしくは電流の状態を２線式で把握することができる。
【００１４】
また、電源電圧をパルス状に変化させ、モーター駆動用電力と各モーターの状態を検知するセンサー用電力を交互に送り出すことによって、複数のモーターへの電力供給を停止させずに、特定のモーターの状態だけをセンサーによって検知することができ、故障モーターが確認された場合、モーターの切換機構を設けることで、直ちに故障モーターのみ停止させ、他の正常なモーターは引き続き動作させることができる。
【００１５】
また、モーター駆動用の電力の送電時間を増やしたり減らしたりすることで回転強さ（送風量）や省電力設定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るモーター制御方法の実施形態について、太陽電池の発電する直流電力を電源とした太陽電池式床下換気装置を例にとり、模式的に図示した図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図２に示すように、本件の換気装置は、大きくは換気装置２１と制御装置２２より構成される。換気装置２１はモーター２３と温度検出手段であるセンサー２４とから構成され、制御装置２２は電源部２５と検出部２６と制御部２７より構成される。モーター２３は床下や屋根裏を換気する換気ファンモーターであり、一定電圧以下では作動しないものが適用される。本例では直流電力で駆動するブラシレスモーターとする。センサー２４は周囲環境を検知するセンサーで、温度によって抵抗値の変化する性質を持つセンサーが適用され、例えば温度センサー、ｃｄｓ光センサー、風量センサーなどがこれにあたる。制御装置２２の電源部２５は本例において太陽電池であり、換気装置２１の消費電流を測定する検出部２６には、電流を直接取得するもので、電流値を電圧値に換算し測定する抵抗器を用いた方法や、ホール素子を用いた方法などが適用できる（後述する電圧降下による方法と対比）。
【００１８】
モーター２３は制御装置２２により給電され、かつ制御される。制御に係わる情報は検知部２６によって取得され制御部２７に伝送され、この取得データに基づきモーター２３が制御される。モーター２３とセンサー２４は並列に接続され、制御装置２２の電源部２５より出力される電圧の印加を受け動作する。よって検出部２６にはモーター２３およびセンサー２４を流れる電流の総電流が流れ、それを検知することになる。
【００１９】
ここで、モーター２３のブラシレスモーターは動作電圧範囲以下では動作しない。即ちモーター動作電圧範囲以下ではセンサー２４のみの電流を検出できる。例えばブラシレスモーターの動作範囲を５Ｖ〜１０Ｖとすると、４Ｖを印加した場合モーター２３は駆動せず、センサー２４のみの電流が取得でき、センサー状態を読み取ることが可能となる。
【００２０】
上記動作を実施するため、電源部２５が出力する印加電圧波形は図３に示すように、モーター印加電圧２８とセンサー印加電圧２９を交互に送り出すこととし、モーター２３とセンサー２４への電力供給とセンシングを行う。このとき、センサー印加電圧２９の時間を数ｍＳｅｃ〜数十ｍＳｅｃと短く設定することで、モーター２３が停止することなく回り続け、かつ、その間隙にセンサー２４による検知情報を取得することができる。またモーター制御を行う場合、モーター駆動印加電圧２８の電圧値を若干増減させることや、１周期内の給電時間の割合を変更することで供給電力を変更し、回転強さ（送風量）や省電力設定を行うことができる。
【００２１】
また、このように一定の電圧以下では作動しないようなブラシレスモーター以外を用いる場合には、モーターの突入電流等による電圧降下が生じないように電源容量の大きな太陽電池を用いるようにすれば、低い電圧においてモーターは電力を消費するが回転はしない状態となるが、センサー２４には４Ｖを印加できるのでセンサー情報を取得することが可能である。
【００２２】
その他にも、図４に示すようにモーター側に電圧測定手段３０とモーター２３への給電のみを停止するモータースイッチ３１を新たに設けても、ブラシレスモーターを用いた場合と同様の効果が期待できる。具体的には、先の例と比較すると５Ｖ〜１０Ｖの出力時にはモーター２３に給電し、４Ｖを出力した場合には５Ｖ未満と電圧測定手段３０が判断してモータースイッチ３１を切断、モーター２３への給電を停止させる。したがって、センサー２４のみに電圧が印加され、センサー情報を取得できる。
【００２３】
このとき、上述したこれまでの方法では、センサー２４には常時モーター駆動印加電圧２８が印加することになるので、モーター駆動印加電圧２８が高出力の場合には、センサー２４が高電圧により破壊する恐れがある。そこで図５に示すようにセンサー側にセンサースイッチ３２を設けるようにして規定電圧以上の電圧が印加されないように保護すると良い。
【００２４】
また、上述したように検出部２６が直接電流を検知する電流センサーによる制御方法を例にとり説明したが、図６に示すように制御装置内に内部抵抗３３を設け、センサー印加時の制御装置出力の電圧降下値を測定して、センサー情報を取得するような電圧検知方式としても同様の効果が得られる。
【００２５】
さらにモーター稼動時に上述の内部抵抗３３には多大な電流が流れ電圧降下が激しく、動作に影響を与える場合には、図７に示すように、検出部２６にスイッチ３４を設け、センサー情報取得時のみ内部抵抗３３を使用するようにすると良い。
【００２６】
次に、複数の換気ファンを有する換気システムのように、複数のセンサー２４の情報を識別して検知しなければならない場合を説明する。これはセンサーに応じた検知指示電圧を設定し、電源部がこれらに応じた電圧を順次出力することで行う。以下に具体的な例を示す。
【００２７】
図８に示すように、複数のセンサー３５（３５ａ〜３５ｃ）にそれぞれ電圧測定手段３６（３６ａ〜３６ｃ）とセンサースイッチ３７（３７ａ〜３７ｃ）を設け、各電圧測定手段３６が電源部２５から送電される特定の検知指示電圧を認識するとセンサースイッチ３７をオンさせてセンサー情報を得るものである。例えば、センサー３５が３ヶ所あった場合、センサー３５ａ〜３５ｃを作動させる電圧測定手段３６には、あらかじめそれぞれに対応する電圧設定が割り当てられており、電圧測定手段３６ａには２Ｖ、電圧測定手段３６ｂには３Ｖ、電圧測定手段３６ｃには４Ｖのセンサー指示電圧が設定されている。３Ｖの電圧が電源部２５から出力された場合、３Ｖに対応する電圧測定手段３６ｂが、これに対応するセンサー３５ｂをオンさせ、センサー３５ｂだけが作動する。このように特定のセンサーによる検知情報だけを選択して得られるので、複数のセンサーの情報を個別に取得することができる。
【００２８】
なお、電圧測定手段３６に対してセンサー３７が一対の例を基に説明したが、図９に示すように電圧測定手段３６ａひとつが複数のセンサー３５（３５ａ、３５a’）を制御するようにして電圧測定手段を省略化するようにしてもよい。この場合、電源シーケンスは、複数のセンサー３５を制御する場合においても、図１０のような周期の電源パルスによって行なわれる。各センサー３７（３７ａ〜３７ｃ）に対応するセンサー指示電圧３９（３９ａ〜３９ｃ）を複数用意し、モーター駆動印加電圧２８とセンサー指示電圧３９を交互に送り出すことによってモーター３８を停止もしくは起動電流を生じさせずに、複数のモーター３８とセンサー３５への電力供給とセンシングを行う。この電源パルスの周期は図１１のようにモーター駆動印加電圧２８とセンサー指示電圧３９のいずれかひとつが交互に配置されたものとしても同様である。
【００２９】
さらに、センサーにより取得した情報により故障モーターを発見し、個別に停止させたい場合には、図１２に示すように新たにモータースイッチ４０（４０ａ〜４０ｂ）を設け、モーター３８（３８ａ〜３８ｃ）を停止する。具体的には、電源部２５より新たに各モーター３８（３８ａ〜３８ｃ）に個別の停止指示電圧を設定し、順番に出力する。このとき異常チェックを行っているモーター以外は停止させておく。そして、もしモーター３８ａの停止指示電圧が２．５Ｖに設定されていたとすると、モーター３８ａの電源電圧値が２．５Ｖを下回っていると電圧測定手段３６ａが認知すると、モータースイッチ３７ａを切断しモーター３８ａを停止させる。このように故障モーターのみを停止させ、他の正常なモーターは引き続き動作させることが可能である。
【００３０】
同様の方法により、例えば複数のモーターを起動させる場合には一度に数台分の突入電流が必要であったが、これをタイムラグを設けて起動するよう各モーターの起動開始制御を行うようにすれば、突入電流は１台分のみの増加に抑えることが可能となる。このように回路に使用する電子部品の保護や簡素化にも貢献することができる。
【００３１】
さらに、周囲温度の高いモーターのみ集中的に換気動作をさせたりといった全体を見渡したコントロールに用いてもよく、２線式で複数のモーターを個別制御するものであれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来のモーター制御方式の形態を模式的に説明する概略図である。
【図２】本発明に係る基本的な実施例の形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図３】本発明に係る電源シーケンスの一例を模式的に示したものである。
【図４】本発明に係る基本的な実施例にモーター切断機能を追加した形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図５】本発明に係る基本的な実施例にセンサー切断機能を追加した形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図６】本発明に係る基本的な実施例の検知部を、電圧降下を利用した検知とした形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図７】図５の実施例に、切り替えスイッチを追加した形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図８】本発明に係る複数のモーター制御の形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図９】本発明に係る複数のセンサー制御の形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図１０】本発明に係る複数のセンサー制御の電源シーケンスの一例を模式的に示したものである。
【図１１】本発明に係る複数のセンサー制御の電源シーケンスの一例を模式的に示したものである。
【図１２】本発明に係る故障モーターを検出し、個別に停止させる制御の形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１ａ：換気装置ａ
１１ｂ：換気装置ｂ
１１ｃ：換気装置ｃ
１２ａ：センサーａ
１２ｂ：センサーｂ
１２ｃ：センサーｃ
１３：信号線
１３ａ：信号線ａ
１３ｂ：信号線ｂ
１３ｃ：信号線ｃ
１４：制御装置
１５：電源
１６：電力線
１７ａ：モーターａ
１７ｂ：モーターｂ
１７ｃ：モーターｃ
２１：換気装置
２２：制御装置
２３：モーター
２４：センサー
２５：電源部
２６：検出部
２７：制御部
２８：モーター駆動印加電圧
２９：センサー印加電圧
３０：電圧測定手段
３１：モータースイッチ
３２：センサースイッチ
３３：内部抵抗
３４：スイッチ
３５ａ：センサーａ
３５ｂ：センサーｂ
３５ｃ：センサーｃ
３５ａ’：センサーａ′
３６ａ：電圧測定手段ａ
３６ｂ：電圧測定手段ｂ
３６ｃ：電圧測定手段ｃ
３７ａ：センサースイッチａ
３７ｂ：センサースイッチｂ
３７ｃ：センサースイッチｃ
３７ａ′：センサースイッチａ′
３８ａ：モーターａ
３８ｂ：モーターｂ
３８ｃ：モーターｃ
３９ａ：センサー指示電圧ａ
３９ｂ：センサー指示電圧ｂ
３９ｃ：センサー指示電圧ｃ
４０ａ：モータースイッチａ
４０ｂ：モータースイッチｂ
４０ｃ：モータースイッチｃ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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