(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ダクトが接続された換気用ファンと浴室内の空気を吸気して加熱した後浴室内に戻す循環用ファンを備えた浴室乾燥機において、
前記換気用ファンを駆動する換気モータと前記循環用ファンを駆動する循環モータを、電源電圧を一定としたパルス幅変調により回転数制御する回転数制御手段と、
前記循環モータに対し、電源電圧をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と電源電圧との予め設定された関係に基づき、前記循環モータの回転数により電源電圧値を推定する電圧推定手段と、
前記換気モータに対し、圧力損失をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と圧力損失との予め設定された関係に基づき、前記換気モータの回転数により前記排気ダクトの圧力損失値を推定する圧力損失推定手段とを設け、
推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいて前記回転数制御手段により換気風量が一定となるように前記換気モータを制御するようにしたことを特徴とする浴室乾燥機。
【請求項２】
排気ダクトが接続されたファンモータと前記排気ダクトと前記ファンモータとの間に風路を閉じるダンパを備えた浴室乾燥機において、
前記ダンパを閉じた状態で前記ファンモータを回転させ電源電圧をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と電源電圧との予め設定された関係に基づき、前記ファンモータの回転数により電源電圧値を推定する電圧推定手段と、前記ダンパを開けた状態で前記ファンモータを回転させ圧力損失をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と圧力損失との予め設定された関係に基づき、前記ファンモータの回転数により前記排気ダクトの圧力損失を推定する手段とを設け、
推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいて前記ファンモータを、換気風量が一定となるように制御するようにしたことを特徴とする浴室乾燥機。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の浴室乾燥機において、前記電圧推定手段は記憶手段に記憶された所定のパルス幅変調による循環モータの電源電圧値と回転数の相関値を参照し、前記圧力推定手段は記憶手段に記憶された換気モータの圧力損失と回転数の相関値を参照し推定するようにしたことを特徴とする浴室乾燥機。
【請求項４】
請求項３記載の浴室乾燥機において、記憶手段に記憶された換気モータの電源電圧と圧力損失と換気風量と回転数の相関値を参照し推定するようにしたことを特徴とする浴室乾燥機。
【請求項５】
前記推定した電源電圧値、圧力損失の運転条件を記憶する不揮発性記憶手段を設けた請求項１乃至４記載の浴室乾燥機。
【請求項６】
最初のパワーオンリセット時のみ前記運転条件を前記不揮発性記憶手段に記憶し、次のパワーオンリセット時には前記運転条件の記憶を実施しないようにした請求項５記載の浴室乾燥機。
【請求項７】
前記不揮発性記憶手段に記憶された電源電圧値、圧力損失値を変更する手段を設けた請求項６記載の浴室乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴室の換気と乾燥を行う浴室乾燥機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浴室などの湿気が多い室内を換気するには、一般的には換気扇といわれる換気用ファンが使用されている。換気用ファンから排気された空気は、集合住宅や高断熱・高気密住宅においては、排気ダクトを通して外部に排出している。
【０００３】
ところが、換気用ファンで排気ダクトを通して排気すると、排気ダクトが長かったり、曲がったりしていると空気の流れの抵抗による圧力損失が生じる。そこで、予め圧力損失を考慮して換気用ファンを駆動する換気モータを制御するようにしているが、従来の換気風量制御では、設計条件の換気風量で運転しても施工条件によるダクトの圧力損失によって、圧力損失が設計条件の圧力損失より大きければ換気風量が目標より少なくなり、圧力損失が設計条件の圧力損失より小さければ換気風量が目標より多くなり、目標風量が少ない場合は、換気不足により室内汚染空気が充分に排出されず、多い場合は、室内のコールドドラフトやドアの笛鳴り音の原因となる。
【０００４】
このような排気ダクトの影響を解消して一定風量で換気用ファンを運転するために、特開平５−１４６１８９号公報には、換気用ファンを回転させて換気モータの回転数を検出し、予め記憶手段に記憶させた回転数と風量指示手段によって指示された風量で運転するための回転数が同じになるように換気モータへの印加電圧を調整するようにした風量一定制御換気モータが開示されている。この手法によれば、ダクトによる圧力損失が変化しても、特別のセンサを使用することなく一定風量で運転できる、安価で高性能の換気風量一定制御換気モータが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前掲の特開平５−１４６１８９号公報に開示された換気モータの制御は、換気風量を一定にするためにモータに印加する電圧を変えて回転数を制御していた。このため、従来例では換気モータの風量変動要因は圧力損失の変動だけであるため、圧力損失を推定するだけで換気風量一定制御を行うことが可能であったが、複数のモータを備えた浴室乾燥機では、モータの回転数を制御する電圧制御手段も複数となり回路構成が複雑でコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
ところで、浴室の換気のみならず、浴室内に温風を吹き出して、浴室内で洗濯物の乾燥ができるようにした浴室乾燥機がある。このシステムでは、換気用ファンを回転させるための換気モータと、循環用ファンを回転させるための循環モータという２つのモータが備えられている。循環用ファンは、浴室の空気を吸気してヒータを通して浴室に戻すことにより、乾燥と暖房を行うものである。
【０００７】
換気モータで駆動される換気用ファンにはダクトが接続されるため圧力損失が発生し、この圧力損失は施工環境によって変動する。他方の循環モータは循環用ファンが浴室から吸気して浴室に戻す構成であるのでダクトというものがなく、圧力損失は発生しない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、循環用ファンモータと換気用ファンモータのように、複数のモータを使用する浴室乾燥機において、ファンモータの風量変動要因となる圧力損失の変動と、商用電源の電圧変動による影響を受けずに換気風量一定制御を行う制御装置を備えた浴室乾燥機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の浴室乾燥機は、排気ダクトが接続された換気用ファンと浴室内の空気を吸気して加熱した後浴室内に戻す循環用ファンを備えた浴室乾燥機において、前記換気用ファンを駆動する換気モータと前記循環用ファンを駆動する循環モータを、電源電圧を一定としたパルス幅変調により回転数制御する回転数制御手段と、前記循環モータに対し、電源電圧をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と電源電圧との予め設定された関係に基づき、前記循環モータの回転数により電源電圧値を推定する電圧推定手段と、前記換気モータに対し、圧力損失をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と圧力損失との予め設定された関係に基づき、前記換気モータの回転数により前記排気ダクトの圧力損失値を推定する圧力損失推定手段とを設け、推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいて前記回転数制御手段により換気風量が一定となるように前記換気モータを制御するようにしたものである。
【００１０】
本発明においては、換気モータと循環モータの２つのモータを電源電圧を一定としたパルス幅変調（Pulse Width Modulation：以下ＰＷＭという）により回転数制御する。ＰＷＭ制御では、ＰＷＭ値に対する回転数の変動要因が電源電圧と圧力損失の２つになり、電源電圧と圧力損失の推定が必要である。このため、施工条件による圧力損失変動のない循環モータで電源電圧を推定し、換気モータで排気ダクトの圧力損失を推定する。
【００１１】
浴室乾燥機は使用電力が大きく、ブレーカが落ちることが多いが、設置条件による運転条件は一度記憶しておけば、設置条件が変わらない限り、変更する必要がない。このため、前記推定した電源電圧値、圧力損失の運転条件を記憶する不揮発性記憶手段を設けたものとすることができる。なお、不揮発性記憶手段の記憶内容の書き換えは、手動による操作により可能とする。
【００１２】
最初のパワーオンリセット時のみ前記運転条件を前記不揮発性記憶手段に記憶し、次のパワーオンリセット時には前記運転条件検出を実施しないようにすることで、パワーオンリセット後、すぐに運転が可能となる。
【００１３】
浴室乾燥機が、ファンモータ１つだけで、ファンモータとダクトの間に風路を閉じるダンパを備えた構成の場合は、前記ダンパを閉じた状態で前記ファンモータを回転させ電源電圧をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と電源電圧との予め設定された関係に基づき、前記ファンモータの回転数により電源電圧値を推定する電圧推定手段と、前記ダンパを開けた状態で前記ファンモータを回転させ圧力損失をパラメータとして所定のＯＮデューティでパルス幅制御したときのモータ回転数と圧力損失との予め設定された関係に基づき、前記ファンモータの回転数により前記排気ダクトの圧力損失を推定する手段とを設け、推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいて前記ファンモータを、換気風量が一定となるように制御するようにすることで対応することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図７を用いて説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロック図である。本実施形態の浴室乾燥機は、浴室１の天井や壁に設置された換気用ファンを駆動する換気モータ２と、浴室１内の空気を吸気して浴室内に戻す循環用ファンを駆動する循環モータ３と、循環する空気を除湿加熱する電気ヒータ４と、換気用ファンから排気された空気を外部に排出する排気ダクト５を備えている。
【００１６】
換気モータ２と循環モータ３は商用電源１０の交流を整流器１１と平滑用コンデンサ１２で直流に変換し、共通の電圧ＶＤＤが印加される。換気モータ２と循環モータ３の回転数制御はそれぞれ電圧設定手段１３，１４に制御手段１５からの制御電圧信号を与えることにより行われる。制御手段１５には、回転数判断手段１５１、回転数制御手段１５２、電圧推定手段１５３、圧力損失推定手段１５４および記憶手段１５５が設けられている。回転数判断手段１５１は、入力されたモータ回転数と予め記憶されていた回転数とを比較判断する。回転数制御手段１５２は、換気モータ２と循環モータ３を、電源電圧を一定としたパルス変調により回転数制御する。電圧推定手段１５３は、循環モータ３を運転することにより電源電圧値を推定する。圧力損失推定手段１５４は、換気モータ２を運転することにより排気ダクト５の圧力損失値を推定する。記憶手段１５５は、電源電圧と圧力損失に対応した目標排気風量とモータ回転数の関係等を記憶する。制御手段１５には不揮発性記憶手段１６および風量指示手段１７が接続されている。
【００１７】
なお、電気ヒータ４は商用電源１０に接続され、リレー６をオン制御することで、浴室１に温風を吹き出す。
【００１８】
図２はモータ駆動回路のブロック図を示すもので、３相のＤＣモータを用いた例を示している。３相のＤＣモータは、永久磁石を回転子（図示せず）とし、固定子２０にＵ，Ｖ，Ｗの３相の巻線を備えている。回転子の永久磁石の位置はホール素子２１で検出し、固定子２０に回転磁界が生じるようにモータ駆動手段２２でスイッチング回路２３を駆動し、各巻線に電流を流す。回転数制御は、電圧設定手段１３，１４で巻線に流す電流をパルス幅変調し、ＰＷＭオンデューティを可変することにより行う。
【００１９】
図３はＰＷＭ制御とモータ回転数の特性を示すもので、（ａ）は電圧推定時に、電源電圧値ＶＤＤをパラメータとしたときのＰＷＭオンデューティ（Ｔon）とモータ回転数の関係、（ｂ）は圧力損失推定時の、圧力損失をパラメータとしたときのＰＷＭオンデューティ（Ｔon）とモータ回転数との関係を示すグラフである。図３（ａ）においては、Ｔonが例えば５０％のときの各ＶＤＤにおける回転数を記憶手段１５５へ記憶しておく。また、図３（ｂ）においては、Ｔonが例えば５０％のときの各圧力損失値における回転数を記憶手段１５５へ記憶しておく。
【００２０】
図４（ａ）および（ｂ）は、図３（ａ）および（ｂ）がＴonの一点に注目してモータ回転数をプロットしたのに対し、Ｔonの値を多数点で読んでモータ回転数をプロットする例を示している。この例の方が、正確なモータ回転数を推定できる。この関係は、記憶手段１５５へ記憶しておく。
【００２１】
図５は、電源電圧と圧力損失に対応した目標排気風量とモータ回転数の関係を示すテーブルである。このテーブルも、記憶手段１５５へ記憶しておく。
【００２２】
以下、図６に示すフローチャートに基づいて第１実施形態における運転条件の設定方法を説明する。
【００２３】
ステップＳ１００で制御手段１５がパワーオンリセットされると、ステップＳ１１０で不揮発性記憶手段１６に記憶されたデータを読込み、モータイニシャル処理が完了しているか確認し、モータイニシャル処理完了していなければ、ステップＳ１２０で循環モータ３へ所定のＰＷＭ出力を行う。
【００２４】
本実施形態の例では、所定のＰＷＭ値を回転数の偏差が大きくなることにより比較が容易となる製品使用上限の回転数となるＰＷＭ値とした。
【００２５】
ステップＳ１３０でその時の回転数を制御手段１５が入力し、ステップＳ１４０で図３（ａ）の予め記憶されていた電源電圧と回転数の関係において、入力された回転数と予め記憶されていた回転数とを比較し、一番近い回転数の電圧を設置場所の電源電圧と判断し、ステップＳ１５０で電源電圧ＶＤＤを不揮発性記憶手段１６へ記憶し、ステップＳ１６０で循環モータ３へのＰＷＭ出力をオフする。
【００２６】
次に、ステップＳ１７０で換気モータ２へ所定のＰＷＭ出力を行い、ステップＳ１８０でその時の回転数を制御手段１５が入力し、ステップＳ１９０で図３（ｂ）の予め記憶された電源電圧に対応した圧力損失と回転数の関係において、入力された回転数と予め記憶された回転数とを比較して、一番近い回転数の圧力損失を設置場所の圧力損失と判断し、ステップＳ２００で圧力損失を不揮発性記憶手段１６へ記憶する。
【００２７】
本実施形態の例では、所定のＰＷＭ値を回転数の偏差が大きくなることにより比較が容易となる製品使用上限の回転数となるＰＷＭ値とした。
【００２８】
電源電圧と圧力損失を不揮発性記憶手段１６へ記憶することにより、ステップＳ２１０でモータイニシャル処理を完了し、ステップＳ２２０で換気モータ２を停止する。
【００２９】
なお、図４（ａ）、（ｂ）は所定のＰＷＭ値に対する回転数のデータを増やすことにより、電源電圧と圧力損失の推定精度を向上させるための実施例である。
【００３０】
以上の電源電圧推定と圧力損失推定に基づいて、ステップＳ２３０で風量指示手段１７より排気風量の指示があれば、ステップＳ２４０で図５の電源電圧と圧力損失に対応した目標排気風量とモータ回転数のテーブルから目標回転数を取得し、ステップＳ２５０で目標回転数に対し、回転数が一定となるように制御を行うことにより換気風量を一定に制御する。
【００３１】
なお、一定とする排気風量は、風量指示手段１７による指示の変更で変更可能とする。
【００３２】
＜第２実施形態＞
浴室乾燥機には、第１実施形態のような換気モータに相当するファンモータ１つだけでファンモータとダクトの間に風路を閉じるダンパを備えた構成のものがある。第２実施形態は、そのような構成の浴室乾燥機において、ダンパを閉じた状態で循環作用としてファンモータを回転させてファンモータの電源電圧を推定し、ダンパを開けた状態で換気作用としてファンモータを回転させて排気ダクトの圧力損失を推定し、推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいてファンモータを制御するようにしたものである。以下、図７に示すフローチャートを用いて第２実施形態を説明する。
【００３３】
以下、図７に示すフローチャートに基づいて第２実施形態における運転条件の設定方法を説明する。
【００３４】
ステップＳ４００で制御手段１５がパワーオンリセットされると、ステップＳ４１０で不揮発性記憶手段１６に記憶されたデータを読込み、モータイニシャル処理が完了しているか確認し、モータイニシャル処理完了していなければ、ステップＳ４２０でダンパモータ（図示せず）により排気ダクト５を閉じ、ステップＳ４３０でファンモータへ所定のＰＷＭ出力を行う。
【００３５】
本実施形態の例では、所定のＰＷＭ値を回転数の偏差が大きくなることにより比較が容易となる製品使用上限の回転数となるＰＷＭ値とした。
【００３６】
ステップＳ４４０でその時の回転数を制御手段１５が入力し、ステップＳ４５０で図３（ａ）の予め記憶されていた電源電圧と回転数の関係において、入力された回転数と予め記憶されていた回転数とを比較し、一番近い回転数の電圧を設置場所の電源電圧と判断し、ステップＳ４６０で電源電圧ＶＤＤを不揮発性記憶手段１６へ記憶し、ステップＳ４７０でダンパモータにより排気ダクトを開とする。
【００３７】
次に、ステップＳ４８０で、その時の回転数を制御手段１５が入力し、ステップＳ４９０で図３（ｂ）の予め記憶された電源電圧に対応した圧力損失と回転数の関係において、入力された回転数と予め記憶された回転数とを比較して、一番近い回転数の圧力損失を設置場所の圧力損失と判断し、ステップＳ５００で圧力損失を不揮発性記憶手段１６へ記憶する。
【００３８】
電源電圧と圧力損失を不揮発性記憶手段１６へ記憶することにより、ステップＳ５１０でモータイニシャル処理を完了し、ステップＳ５２０でファンモータを停止する。
【００３９】
なお、図４（ａ）、（ｂ）は所定ＰＷＭ値に対する回転数のデータを増やすことにより、電源電圧と圧力損失の推定精度を向上するための実施例である。
【００４０】
以上の電源電圧推定と圧力損失推定に基づいて、ステップＳ２３０で風量指示手段１７より排気風量の指示があれば、ステップＳ２４０で図５の電源電圧と圧力損失に対応した目標排気風量とモータ回転数のテーブルから目標回転数を取得し、ステップＳ２５０で目標回転数に対し、回転数が一定となるように制御を行うことにより換気風量を一定に制御する。なお、一定とする排気風量は、風量指示手段１７による指示の変更で変更可能とする。
【００４１】
このようにして、モータが１つだけの浴室乾燥機についても本発明を適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、換気用ファンを駆動する換気モータと循環用ファンを駆動する循環モータを、電源電圧を一定としたＰＷＭにより回転数制御し、循環モータの運転により電源電圧値を推定し、換気モータで排気ダクトの圧力損失値を推定し、推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいて換気モータを制御するようにしたので、部品点数を少なく、省スペースで安価な、圧力損失の変動と、商用電源の電圧変動の影響を受けない換気風量一定制御を行う制御装置を備えた浴室乾燥機を実現することができる。
【００４３】
推定した電源電圧値、圧力損失の運転条件を記憶する不揮発性記憶手段を設けることにより、電源をオフしたりブレーカが落ちても、運転条件をその都度設定する必要がなくなる。
【００４４】
最初のパワーオンリセット時のみ前記運転条件を前記不揮発性記憶手段に記憶し、次のパワーオンリセット時には前記運転条件検出を実施しないようにすることで、パワーオンリセット後、すぐに運転が可能となる。
【００４５】
浴室乾燥機が、ファンモータ１つだけで、ファンモータとダクトの間に風路を閉じるダンパを備えた構成の場合は、ダンパを閉じた状態でファンモータの電源電圧を推定し、ダンパを開けた状態で排気ダクトの圧力損失を推定し、推定された電源電圧値と圧力損失値に基づいてファンモータを制御するようにすることで、同様に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  第１実施形態におけるモータ駆動回路のブロック図である。
【図３】  ＰＷＭ制御とモータ回転数の特性図である。
【図４】  図３で示された特性から、ＰＷＭオンデューティ（Ｔon）を読み取る場合の例を示すグラフである。
【図５】  換気風量一定にするための目標排気風量とモータ回転数のテーブルの例を示すものである。
【図６】  第１実施形態の運転条件の設定方法を示すフローチャートである。
【図７】  第２実施形態の運転条件の設定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  浴室
２  換気モータ
３  循環モータ
４  電気ヒータ
５  排気ダクト
６  リレー
１０  商用電源
１１  整流器
１２  平滑用コンデンサ
１３，１４  電圧設定手段
１５  制御手段
１５１  回転数判断手段
１５２  回転数制御手段
１５３  電圧推定手段
１５４  圧力損失推定手段
１５５  記憶手段
１６  不揮発性記憶手段
１７  風量指示手段
２０  固定子
２１  ホール素子
２２  モータ駆動手段
２３  スイッチング回路
【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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