(57)【要約】【課題】住宅の換気に使用される換気装置において、省エネルギーを図ると共に、必要換気風量を常に確保することを目的とする。【解決手段】建物の屋内１と屋外２とに開通した換気風路３を形成し、その換気風路３内にファン４とそのファン４と直結し、駆動するモータ５と、そのモータ５に電力を供給する電力供給手段として商用交流電源１６と、そのモータ５が発電した時の電力を蓄電する蓄電装置１１と、換気風路とは別に建物の屋内１と屋外２とに開通した計測風路１２に設けた風速センサー１３と、必要換気風量を常に確保するように、モータ５への電力供給をコントロールする制御手段１４とを備え、省エネルギーを図ると共に、必要換気風量を常に確保できる換気装置または換気システムが得られる。【選択図】図１
2011085336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の屋内と屋外とに開通した換気風路内に設けたファンと、そのファンの駆動と発電を兼ねたモータと、そのモータに電力を供給する電力供給手段と、そのモータが発電した電力を蓄電する蓄電装置と、換気風路とは別に建物の屋内と屋外とに開通した風路に設けた風速センサーと、モータへの電力供給とモータでの発電を切り替える制御手段とを備えた換気装置。
【請求項２】
上記蓄電装置による電力供給でファンの駆動ができなくなった時、商用交流電源に切替えることを特徴とする請求項１の換気装置。
【請求項３】
電力供給状態、および蓄電状態を表示する表示手段を屋内に設けたことを特徴とする請求項１の換気装置。
【請求項４】
上記蓄電装置を屋内に設けたことを特徴とする請求項１の換気装置。
【請求項５】
上記ファンを上記モータに対し屋外に設けたことを特徴とする請求項１の換気装置。
【請求項６】
上記換気風路の面積より大きい面積を有する外気取入れ口を上記換気風路の屋外に設置したことを特徴とする請求項１の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネルギーを図るとともに必要換気風量を常に確保することを目的として、住宅に設けられる換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の換気装置は、トイレのような一時的、短時間の換気のようなシーンにおいて、換気装置のファンモータを駆動するのに、商用交流電源を用いず、別途設けられた発電手段で発電された電源で省エネルギーを図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下その換気装置について、図５を参照しながら説明する。
【０００４】
図５に示すように、回転運動入力手段１０１（例えば、水道配管の放水）により専用の発電手段１０２に運動エネルギーを与え、直流発電を行う。発生した起電力は一旦蓄電手段１０３に蓄えられ、電力制御手段１０４よりファンモータ１０５に適した電力としてファンモータ１０５に印加され、ファン１０６を回転させることで、換気を行うものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の換気装置においては、換気をするためのファンモータを駆動するのに別途発電手段とその発電をするための回転運動手段を設けなくてはならず、常時発電し続けるためには、回転運動を発生させる水道配管の放水を常に続けることが必要となった。しかし、水を放出し続けると共に、送水エネルギーの損失を招くことになり、省エネルギーの目的からして、放水を続けることが出来ず、換気装置に電力を供給し続けることが出来ない。結果、必要換気風量を常に確保することが出来ないという課題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、換気をするためのファンモータを駆動するのに別途、発電手段や回転運動手段を設けず、省エネルギーを図るとともに、必要換気風量を常に確保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】
【０００８】
そして、この目的を達成するために、本発明は、建物の屋内と屋外とに開通した換気風路内に設けられたファンと、そのファンの駆動と発電を兼ねたモータと、そのモータに電力を供給する電力供給手段と、そのモータが発電した時の電力を蓄電する蓄電装置と、換気風路とは別に建物の屋内と屋外とに開通した風路に設けた風速センサーと、モータへの電力供給とモータでの発電を切り替える制御手段とを備えるようにしたものであり、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、建物の屋内と屋外とに開通した換気風路内に設けられたファンと、そのファンの駆動と発電を兼ねたモータと、そのモータに電力を供給する電力供給手段と、そのモータが発電した時の電力を蓄電する蓄電装置と、換気風路とは別に建物の屋内と屋外とに開通した風路に設けた風速センサーと、前記風速センサーの値によりモータへの電力供給とモータでの発電を切り替える制御手段とを備える構成により、風速センサーにより必要換気風量を常に確保するとともに、モータへの電力供給とモータでの発電を切り替える制御手段により省エネルギーを図るという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の換気装置の設置断面図
【図２】本発明の構成を示すブロック図
【図３】本発明の制御部が制御するロジック図
【図４】本発明の実施の形態２の換気装置の設置断面図
【図５】従来の換気装置のブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載の換気装置は、建物の屋内と屋外とに開通した換気風路内に設けられたファンと、そのファンの駆動と発電を兼ねたモータと、そのモータに電力を供給する電力供給手段と、そのモータが発電した時の電力を蓄電する蓄電装置と、換気風路とは別に建物の屋内と屋外とに開通した風路に設けた風速センサーと、モータへの電力供給とモータでの発電を切り替える制御手段とを備えたという構成を有する。
【００１２】
これにより、風速センサーから得られた風速のデータに基づき、モータへの電力供給とモータでの発電を切り替える制御手段が、モータへ蓄電装置または商用電源から電力を供給することとモータから発電させて蓄電装置に蓄電することを切り替えて省エネルギーを図るとともに、必要換気風量を常に確保できる効果を奏する。
【００１３】
また、蓄電装置からの電力供給によるファンの駆動ができなくなった時、商用交流電源に切替えるものである。これにより、蓄電装置からの電力供給が必要換気風量を保つのに足らない時、商用交流電源に切替えて電力を供給することができ、必要換気風量を常に確保できるという効果を奏する（請求項２）。
【００１４】
また、電力供給状態、および蓄電状態を表示する表示手段を屋内に有するものである。これにより、使用者は屋内の表示手段への表示によって、容易に換気装置への電力供給状態とモータによって発電された電力の蓄電状態が判り、異常に対して的確な対応が出来ると共に、省エネルギーに対する関心を高める効果を奏する（請求項３）。
【００１５】
また、上記蓄電装置を屋内に設けたものである。これにより、蓄電装置に異常があったり、寿命が来たりした時、使用者に近い位置に蓄電装置があるので容易に気づくことができ、また蓄電装置の取替えやメンテナンスが屋内から容易に行えるという効果を奏する（請求項４）。
【００１６】
また、上記ファンを上記モータに対し屋外に設けたものである。これにより、屋外から風が入ってきた時、先にファンに風が当たり、モータへの衝突による風力の減衰を発生させず、屋外からの風で効率良く発電できるという効果を奏する（請求項５）。
【００１７】
また、上記換気風路の面積より大きい面積を有する外気取入れ口を上記換気風路の屋外に設置したものである。これにより、大きい外気取入れ口で効率的に外風を集め、換気風路に導くことができるので、吸気する風量がふえて発電量が増し、さらに省エネルギーを図る効果を奏する（請求項６）。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に示すように、建物の屋内１と屋外２とに開通した換気風路３を形成し、その換気風路３内にファン４とそのファン４と直結したモータ５を設置する。前記ファン４は前記モータ５によって駆動されると、屋外２から屋内１に送風するものであり、また、屋外２から屋内１への自然通風がある場合はその風力によって前記ファン４が回転し前記モータ５駆動して発電するものである。なお、その自然通風とは、屋内１に別途設けられた例えば自然吸気口などの屋外２と導通する開口部（図示せず）があり、屋外２から屋内１に風が入り込む状態である。
【００２０】
換気風路３は筒状の枠体６で形成され、前記モータは筒状の枠体６に支持された複数の支柱７で筒状の枠体６のほぼ中心部に支持されている。筒状の枠体６は屋内の壁に沿ってフランジ８を有し、そのフランジ８に屋内カバー９を係止する。その屋内カバー９の前面に格子状の開口１０を設け、屋内への空気の出入りを可能にしている。また、屋内カバー９の下部には、モータ５が発電した時の電力をためる蓄電装置１１がフランジ８に取り付けられている。また、換気風路３の近傍には外気に貫通した計測風路１２があり、この計測風路１２には風速センサー１３が設けられている。この計測風路１２の屋外の開口部は、換気風路３の屋外の開口部がある壁面と同じ壁面に設けられ、この計測風路１２の屋内の開口部は、換気風路３の屋内の開口部がある壁面と同じ壁面に設けられる。
【００２１】
前記モータ５の背面側には、モータ５への電力供給とモータ５での発電を切り替える制御手段１４が設けられている。なお、前記制御手段１４はモータ背面に設けなくとも、屋内に設けてあっても構わない。
【００２２】
そして、蓄電装置１１の電力供給状態、蓄電状態、蓄電容量を表示するＬＥＤや液晶での数値表示等の表示装置１５を屋内カバー９の上部に設けられた窓から見えるようにフランジ８の上部に固定する。
【００２３】
図２は、本発明の構成を示すブロック図で、モータ５に電力を供給する電力供給手段として商用交流電源１６からＡ／Ｄ変換器１７を経て変換された直流電源と、蓄電装置１１からの直流電源とが、入力ＳＷ回路１８とで分離して接続されている。なお、この入力ＳＷ回路１８はモータ５への入力回路を遮断することもできる。また、モータ５には出力ＳＷ回路１９を介して蓄電装置１１が別途接続されるとともに、蓄電装置１１の蓄電状態は制御部２０に入力される。この制御部２０にはまた風速センサー１３が接続され、前記入力ＳＷ回路１８と出力ＳＷ回路１９も接続されている。さらに、制御部２０には表示装置１５に設けられる状態表示部２１が接続されている。
【００２４】
前記制御部２０で行われる制御のひとつとして、図３のロジック図で示す風速センサー１３からの入力に基づく入力ＳＷ回路１８と出力ＳＷ回路１９の制御が設定されている。すなわち、風速センサー１３で測定された測定風速Ｖと発電ができる風速として予め設定された発電風速Ｖ０と、電力供給が必要となる風速として予め設定された通電風速Ｖ１とを対比し、Ｖ＞Ｖ１の時には入力ＳＷ回路１８がＯＦＦ、出力ＳＷ回路１９がＯＮとなってモータ５が発電して蓄電装置１１に蓄電する。Ｖ＜Ｖ０の時には入力ＳＷ回路１８がＯＮ、出力ＳＷ回路１９がＯＦＦとなってモータ５を電気駆動する。このとき、基本が蓄電装置１１の電力を使用するが、蓄電装置１１の蓄電状態を監視して蓄電装置１１の放電深度値が規定値（約３０％〜７０％範囲の特定値）以下である場合には入力ＳＷ回路１８で商用交流電源１６の切り替えるものである。さらにＶ０＜Ｖ＜Ｖ１ときには入力ＳＷ回路１８がＯＦＦ、出力ＳＷ回路１９がＯＦＦで電気的な接続を切り、ファン４が無負荷で回転する。
【００２５】
このような構成によれば、外風が屋外２から屋内１に風が換気風路３を通って吹き込んでくる場合には換気風路３とは別に設けた外気に貫通した計測風路１２にも外気が通風するので、この通風量を風速センサー１３で風速として計測することで、換気風路３の通風量も相関的に得られる。このとき、換気風路３を通過する風量は、ファン４が回りモータ５が発電する場合は単にファン４が送風により回っている（無負荷状態）よりも通風抵抗が大きくなるので、通電風速Ｖ０は前記無負荷の状態で、換気風路３を通過する必要換気風量に対して別に設けた外気に貫通した計測風路１２を通過する風速から予め実測で求め、また発電風速Ｖ１はファン４が回りモータ５が発電する場合（有負荷状態）に換気風路３を通過する必要換気風量に対して計測風路１２を通過する風速から予め実測で求める。よって、Ｖ１＞Ｖ０となる。また、チャタリング防止のため、無負荷状態と有負荷状態との切換は例えば１分以上経過してから行うなどの制御を加える。
【００２６】
なお、換気風量は、換気風路３を通過して屋内１に導入される風量であり、より正確には換気風路３と計測風路１２に外気が通風して導入される風量をも加えたものである。
【００２７】
そして、風速センサーの値が大きい場合（Ｖ＞Ｖ１）は、必要換気量の換気量があり、発電もできるので、外風を利用して蓄電装置１１に蓄電され、風速センサーの値が小さい場合（Ｖ＜Ｖ０）は、蓄電装置１１から電力が供給されてモータ５が駆動して必要換気量が確保される。
【００２８】
そして、蓄電装置１１の蓄電状態を監視して、蓄電装置１１から電力供給が不足する場合は入力ＳＷ回路１８により商用交流電源１６からの電力供給に切替えてモータ５を駆動して必要換気量が確保される。Ｖ０＜Ｖ＜Ｖ１においては、入力ＳＷ回路１８によるモータ５への給電や、出力ＳＷ回路１９によるモータ５からの発電に切り換えず、外風での自然換気で必要換気量が確保される。よって、商用交流電源のみで運転される場合にくらべて、省エネルギーとなり、風速センサー１３により、必要換気量が確保される。
【００２９】
これにより、必要換気風量を常に確保できるとともに、省エネルギーを図ることができる。
【００３０】
なお、本実施例では換気風路３とは別に設けた外気に貫通した計測風路１２に風速センサー１３を設けて風速を計測し制御する例を説明したしているが、換気風路３に風速センサー１３を設けることもできる。この場合、ファン４が回りモータ５が発電する（有負荷状態）場合は単にファン４が送風により回っている（無負荷状態）よりも通風抵抗が大きくなり、前記有負荷状態と前記無負荷状態が切り替わるとともに風速センサー１３が検出する値が変わることを考慮した制御が必要で制御が複雑になることはいうまでもない。
【００３１】
また、モータ５が発電した電力が蓄電装置１１に蓄電されると、その状態が屋内の表示装置１５に表示され、屋内ルーバ９の上部に設けられた窓から見えるので、容易に屋内から、換気装置への電力供給状態が分かると共に、蓄電装置１１に異常が発生したり、寿命がきたりした時に、早く対応でき、また、省エネルギーに対する関心を高めるという効果がある。
【００３２】
さらに、モータ５が発電したときの電力を蓄電する蓄電装置１１を屋内の屋内カバー９の下部に配置し、筒状の枠体６が有するフランジ８に取り付けたので、屋内にいる使用者はすぐに判かり、取替えやメンテナンスが屋内から容易に行えるという効果がある。
【００３３】
なお、実施の形態において、屋外から外風が屋内へ入る場合を示したが、屋内の別のところから吸気し、屋外に通風するいわゆる排気ファンに関しても、ファン４の回転を逆にし、換気風路内の風の流れを逆にすることで、同様の効果が得られる。
【００３４】
（実施の形態２）
図５において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図５において、ファン４を換気風路３内でモータ５より屋外２に配置し、そして換気風路３の屋外２の開口２２を覆うように、換気風路３の通風面積より大きい開口面積を有する外気取入れ口２３を外壁２４に取り付けている。
【００３５】
上記構成において、屋外２から風が入ってきた時、先にファン４に風が当たりその後モータ５の周囲を通風して屋内１に至るので、モータ５や枠体６に支持された複数の支柱７の通風抵抗によって先に風力が減衰することなく、屋外２からの風を効率良く発電に結び付けられる。よって、発電量を増やすことが出来るという効果を有する。
【００３６】
また、外気取入れ口２３は換気風路３の面積より大きく、ラッパ状に開口側に向かって大きく広がっており、外風を受け、換気風路３に向けて徐々に絞り、外風を集める形になっている。なお、外気取入れ口２３は、外壁２４に直接ネジ止め、あるいは取り付け金具を事前に壁又は桟に取り付けておき、その金具にネジ等で止めている。これによって、外風のエネルギーを多く集めることが出来き、ファン４の回転数が増える。結果、発電量が増え、省エネルギー効果を上げることが出来ることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる換気装置は省エネルギー運転が出来ると共に必要換気風量を常に確保できる効果を得ることを可能とするもので、住宅に設けられる換気装置等に有用である。
【符号の説明】
【００３８】
３    換気風路
４    ファン
５    モータ
１１  蓄電装置
１２  計測風路
１３  風速センサー
１５  表示装置
１６  商用交流電源
１８  入力ＳＷ回路
２０  制御部
２３  外気取入れ口
【図１】
2011085336.tif 000003
【図２】
2011085336.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011085336.tif 000006
【図５】
2011085336.tif 000007