JP3835320B2

JP3835320B2 - 換気量調整装置及び換気システム

Info

Publication number: JP3835320B2
Application number: JP2002080384A
Authority: JP
Inventors: 愛一郎加藤; 全土井; 兼芳大嶋; 尚人南川; 安良牧野; 卓也佐伯; 浩治熊谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003279111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は換気システムに代表される住宅等に設置される空調や換気、照明等複数の住設機器を集中管理可能なシステムを構築する通信方式およびシステム構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、住宅などの建物内に設置された複数の換気装置や照明等の運転状況を１ヶ所でモニタし、制御するためのシステムの構成図である。図中、換気システム１０１は、建物内の各部屋などに配置された複数の換気装置１０２と、これら換気装置１０２の駆動電源を引き出した電源線１０３と、これら電源線１０３をスイッチで操作して通電状態をモニタする機能を備えた集中制御装置１０４とを有する。
【０００３】
このようにすることで、複数の換気装置の運転状況のモニタリングを行い、これらを制御することを可能としている。
【０００４】
また、特開昭６２−１２５２４９号公報や特開平９−５５９８４号公報には、このような換気システムで用いられる配線が駆動電源配線が集中するために太くなってしまうため、広い設置スペースが必要となり、施工も困難となり、単純ではあるがそのシステムを構成する換気装置の台数が増加すると高額な費用となる点を問題視して、省配線化するため、あらかじめ決められた双方向の通信手段等によるデータ授受によるコントロールを用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、通信において個々の端末を認識するためにアドレスを設けたりする必要があり施工の手間が増え、また設備の更新を考慮した場合、通信方式の唯一固定化によって互換性を確保すると安価な端末から高価な端末まで同一の仕様とすることになり、将来的な設計自由度等を束縛することになるという問題点があった。
【０００６】
この発明はこのような問題を解決するためになされたもので、安価で施工が容易で信頼性の高い、将来的に互換性の維持を容易とする通信方式の換気量調整装置及び換気システムの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
換気装置と通信する換気量調整装置であって、
換気装置からの単方向モードの送信を換気装置との間の回線が接続されてから任意の時間経過するまで待ち、任意の時間経過するまでに単方向モードの送信がなければ、換気装置に半２重モードの送信を行う。
【０００９】
また、換気量調整装置は、換気装置に半２重モードの送信を行ってから任意の時間内に応答がなければ、換気装置が停止していると判断する。
【００１０】
単方向モードの伝送手段あるいは半２重モードの伝送手段のいずれか一方の伝送手段を有する複数の換気装置と、
換気装置と通信する換気量調整装置とを有し、
換気量調整装置によって複数の換気装置の給気量と排気量の総和の制御を行う換気システムであって、
換気量調整装置は、換気装置からの単方向モードの送信を換気量調整装置と換気装置との間の回線が接続されてから任意の時間経過するまで待ち、任意の時間経過するまでに単方向モードの送信がなければ、換気装置に半２重モードの送信を行う。
【００１１】
また、換気量調整装置は、半２重モードの送信を行った換気装置から任意の時間内に応答がなければ、換気装置が停止していると判断する。
【００１２】
さらに、単方向モードの伝送手段を有する換気装置の換気機能は排気機能又は給気機能だけであり、半２重モードの伝送手段を有する換気装置の換気機能は給気機能及び排気機能の両方である。
【００１３】
複数の換気装置と、
複数の換気装置から個々の換気装置の給気量の情報と排気量の情報とを受信し、給気量と排気量の総和を演算する中継器と、
総和を中継器から受信する換気量調整装置とを有し、
換気量調整装置は、総和が予め決められた範囲内になければ、中継器に範囲内に収めるよう指令し、中継器は複数の換気装置の給気量及び排気量の少なくとも一方を変更する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における換気システムの構成図である。図中、換気システム１は、居室や洗面所やトイレ等に設置される換気装置２と、換気装置２の運転状況に応じて住宅全体の換気量（給排気量）の調整をする予め定められた換気装置（以下、換気量調整装置）３と、複数の換気装置２の各々と換気量調整装置３とを接続する通信線４とを有している。この換気システム１では、４台の換気装置２と１台の換気量調整値装置３による５台分の給気量、排気量が等しくなるように換気量調整装置３が制御している。なお、図示していないが、換気装置２と換気量調整装置３の駆動電源や操作部は各々に設けられている。
【００１５】
図２は、通信を行うための伝送回路の基本構成を示す回路図である。図中、親機とある部分は図１でいうところの換気量調整装置３の構成であり、子機とあるのは換気装置２の構成である。このような伝送回路５は、親機側のトランジスタ６をアクティブにすることで、通信線４に電圧が生じる。子機側は通信線４に電位発生の有無をフォトカプラ７にて検知する。親機側でのトランジスタ６のオン／オフを論理信号として子機側のフォトカプラ７でとらえることができ、親機からの子機への伝送が成立する。また、親機側にてトランジスタ６をオンしているときにフォトカプラ８を発停させることで通信線間の電位差を生じさせることができ、その通信線４上の電位を親機側で検知することで、子機から親機側への伝送が可能となる。なお、子機側に設けられたダイオードブリッジ９は、通信線４を無極性化するために設けたものである。このような子機（換気装置２）が複数存在し、親機側はそれぞれに対応した伝送回路を有することで、図１に示したように換気装置２をスター型に配線している。
【００１６】
図３は、この換気システムにおける親機（換気量調整装置）の通信手順のフローチャート、図４は、この換気システムにおける子機（換気装置）のモニタ出力型通信手順のフローチャート、図５は、この換気システムにおける子機（換気装置）のベースバンド方式型通信手順のフローチャート、図６は、モニタ出力信号の仕様の一例を示すものである。なお、この発明でいうモニタ出力型とは、一方的に自己の状態のみを出力する単方向モードの伝送モードを有する通信であり、ベースバンド方式とは、双方向の通信が可能な半２重モードの伝送モードを有する通信である。
【００１７】
図１における４台の換気装置２は、個々の換気装置２がこれら単方向モードと半２重モードのいずれか一方の伝送モードを備えていればよく、どちらかの伝送モードに統一されている必要はない。
【００１８】
次に、この換気システム通信制御について説明する。図３において、親機である換気量調整装置３は、まずＮｏ．１の換気装置２と通信を行うわけであるが、このとき、図２における伝送回路５で動作を説明すると、トランジスタ６をオンさせて、通信線４に電位を発生させ、伝送路をアクティブ状態とする。これらの換気量調整装置３による伝送回路５の動作により通信する回線を接続することができる（Ｓ１）。
【００１９】
親機によって通信回線が接続されると、図４に示すように子機である換気装置２では、通信線４の電位発生を監視することで、回線の接続を監視し（Ｓ１１）、回線が接続されたか否かを判定し（Ｓ１２）、接続されてなければ再度Ｓ１１で回線の接続を監視し、接続されていれば、任意の期間運転状態に応じたモニタ出力（単方向モードの伝送モード）を送信する（Ｓ１３）。この時、図６に示すように換気風量に応じたフォトカプラ８の発停周波数を設定する変調を行うものとする。一方、ｓ１２で回線が接続されたと認識しない場合、再度Ｓ１１に戻って処理を行う。また、Ｓ１３での任意の期間のモニタ出力（単方向モードの伝送モード）後、Ｓ１１に戻って回線状態を改めて確認し、接続状態であればこの送信の一定動作を予め設定された回数だけ繰り返す。
【００２０】
これに対し、親機は、図３に示すように、子機からのモニタ出力（単方向モードの伝送モード）が受信できたか否かを判定する（Ｓ２）。受信できなかった場合、さらに回線接続されてから任意の時間（この発明でいう「任意の時間」とは、時間を設定する際に設定者がある程度自由な長さに設定してもよいことをいい、一旦設定した後は再設定するまで一定の時間である）経過したか否かを判定し（Ｓ３）、任意の時間経過するまでＳ２の処理を繰り返す。Ｓ３で任意の時間経過する、つまり、親機が回線接続後、任意の期間内にモニタ出力（単方向モードの伝送モード）が送信されていないことを判断すると、ベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）で子機の状態を確認するための要求コマンドを送信する（Ｓ４）。
【００２１】
親機によって要求コマンドが送信されると、図５に示すように子機である換気装置２では、通信線４の電位発生を監視することで、回線の接続を監視し（Ｓ２１）、回線が接続されたか否かを判定し（Ｓ２２）、接続されてなければ再度Ｓ２１で回線の接続を監視し、接続されていれば、親機の図３のＳ４の処理によるベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）の通信の送信が受信できたか否かを判定し（Ｓ２３）、受信できていなければ、回線接続されてから任意の時間経過したか否かを判定し（Ｓ２４）、任意の時間経過するまでＳ２３の処理を繰り返す。Ｓ２４で任意の時間経過する、つまり、子機が回線接続後、任意の期間内にベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）の通信を受信していないと判断すると、親機によって回線が遮断されたか否かを判定し（Ｓ２５）、遮断されていなければ、遮断されるまでＳ２５の処理を繰り返し、遮断されていれば、再度Ｓ２１の処理に戻り回線の接続を監視する。なお、Ｓ２３の処理で、親機からのベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）の送信が受信できた場合は、子機は応答を送信し（Ｓ２６）、Ｓ２５の処理を行う。
【００２２】
これに対し、親機は、図３に示すように、この子機からのベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）の応答を受信できたか否かを判定し（Ｓ５）、受信できない場合は、ベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）で子機の状態を確認するための要求コマンドの送信から任意の時間経過したか否かを判定し（Ｓ６）、任意の時間経過するまでＳ５の処理を繰り返す。Ｓ６で任意の時間経過する、つまり、子機からのベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）の通信を受信していないと、その子機との通信は不通であり、この不通がたとえば３回連続した場合には、子機は停止していると判断し（Ｓ７）、それ以外は以前と同様の状態であったと判断し、図２に示す子機（ここではＮｏ．１の換気装置２）と親機との伝送回路５におけるトランジスタ６をオフし、回線を遮断することで通信を終了し、Ｎｏ．２の換気装置２の回線との通信処理へ進む（Ｓ８）。
【００２３】
なお、子機（Ｎｏ．１の換気装置２）がモニタ出力（単方向モードの伝送モード）型の伝送モードを有する換気装置であって、Ｓ２の処理でこのモニタ出力（単方向モードの伝送モード）型の応答が受信できた場合や、子機（Ｎｏ．１の換気装置２）がベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）型の伝送モードを有する換気装置であって、Ｓ５の処理でこのベースバンド方式（半２重モードの伝送モード）型の応答を受信できた場合も、Ｓ８の処理へ移行して、回線を遮断することで通信を終了し、Ｎｏ．２の換気装置２の回線との通信処理を開始する。
【００２４】
このような換気システム１には様々な種類の換気装置が用いられる。例えば、単方向モードの伝送手段を有する換気装置２としては、一般家庭で使用されている台所や浴場に設置する換気扇が相当する。これは換気機能としては排気機能だけを有する換気扇（以下、排気専用換気装置）であるため、建物全体の給気量と排気量のバランスを保つように制御する場合に、全体的に排気過多状態だからといって給気に切り替えることができる性質のものではない。また、この排気専用換気装置が運転された時は、建物の一部で悪臭が発生したり、煙が発生した可能性があり、安全のために緊急的に使用される可能性がある。従って、建物の全体換気制御の支配下において強制的に排気を止めるのが適切でない性質のものである。このような理由から、排気専用換気装置が単方向モードの伝送手段によって一方通行で運転情報を発信し、換気量調整手段でこれを把握することは、建物全体換気での給排気量の総和を把握する上だけでなく、安全面の点で重要である。
【００２５】
この他にも、建物全体の常時換気システムでは、ダーティゾーンと呼ばれるサニタリーや廊下などから排気が常に行われているため、居室などの給気を確実に確保するため換気機能としては給気機能だけを有する換気扇（以下、給気専用換気装置）が設置されることがある。特に地上からある程度の高さがある居室では、建物内の温度差によって給排気を行っている換気装置と離れていると、給気された空気が流れてきにくく、強制的に外気を取り入れる機構が必要となる。また、給気機能と排気機能の両方の換気機能を備えた換気装置（以下、給排気用換気装置）に用いられる外気清浄フィルタの高性能化に伴い、高圧損化して、給気専用換気装置で圧損分を補う必要もある。従って、このような給気専用換気装置も、前述したように居室などの給気を確実にする必要があるから、強制的に給気を止めたり設定を変更したりする必要がないものがある。
【００２６】
また、居室には、常時は少風量給気を行い、喫煙等により汚れた空気を急速に排出したり、室内の熱気抜きのため排気が行えるなど状況に応じた換気運転を行うことができる給排気用換気扇が設置されることがある。このような給排気用換気装置は、給気と排気という異なる換気状態やそれらの風量を可変できることから、その運転情報量は多く、半２重モードの伝送手段を有することが望ましい。また、この給排気用換気装置は住宅全体の給排気量バランスを調整するための換気装置のひとつとして利用するためには、給気量は排気量を変更させる指令を受ける必要があり、このような機能を実現させるためにも半２重モードの伝送手段を有することが必要とされる。
【００２７】
このような通信を行うことで、親機である換気量調整装置３は、各換気装置２の運転状態を把握し４台の給排気量の総和を演算する。その総給排気量と自己の給排気量の加算にて給気量、排気量が等しくなるよう自己の運転を決定し動作する。
【００２８】
このようにすることで、親機である換気量調整装置３は、子機である換気装置２の伝送モードが半２重モードあるいは単方向モードのいずれであるかを実際のの送受信によって判別でき、それぞれの伝送モードにあわせて送受信できるので、予め複数の子機の個別の伝送モードを親機に記憶させる必要もなく、簡単な設定で、通信手段の異なる子機を混在させたシステムを構成でき、新たに換気装置２を増設する場合でも、これらいずれかの伝送モードであれば、特に増設のためのアドレスの割り振りなども不要であり施工が簡単となる。
【００２９】
また、安価な端末も高価な端末もそれぞれの個々の仕様で取付けられるので、将来的な設計自由度等を束縛することもない。すなわち、モニタ出力型は、運転に応じて特定のパルス信号を出力することから、マイコンを搭載せずとも単純な発振回路で構成でき安価かつ小型に実現できる。ここでは、回線接続を確認の上、モニタ出力を行う手順としているため、必要時のみ送信するということから省電力かつ他回線への干渉をなくし信頼性の高い伝送を提供できる。なお回線接続に関わらずモニタ出力する方式を採用すれば、この発明の特長は得られないが、より簡易な構成で実現でき、子機を安価にできることは言うまでもない。このようにモニタ出力型は、トイレや洗面所など単調な運転を行い簡易、安価を求められる換気装置への搭載を容易にし、将来に渡り陳腐化せず、設備システムとして市場に対して長期継続的に信頼性の高いシステムの提供を可能とすることができる。
【００３０】
一方、ベースバンド方式型は、親機と双方向の通信が行えるフォーマットを有するため、子機側の運転機能が豊富なものやより多くの情報量を伝送することができ、高度な制御やシステムを実現することができる。たとえば換気量調整装置から必要に応じて各換気装置の運転を制御することも可能となり、また換気している部屋の温湿度や在人情報等も伝送でき、空気質状態に応じたより換気量調整制御が可能となり、快適な換気状態を形成する良質な換気システムを提供できる。
【００３１】
また、通信回線毎に通信が成立しているか否かの確認も容易となるため、高い信頼性を得ることができ、通信不通を停止として扱うことで、換気装置のように使用される場所と運転操作つまり電源の発停が行われる場所が一致する機器を子機としてシステム構成することを容易とする。さらに、子機の接続情報は通信不通となることで停止、つまり初期化されるため、子機の増設も配線を接続するだけで容易におこなうことができる。
【００３２】
この実施の形態ではモニタ出力型のパルス信号を周波数による変調としたが、位相変調やパルス幅変調等でも同様な効果が得られる。また親機の通信手順を４台の子機と順に通信をおこなうものとしたが、親機の通信処理能力によって複数台同時に回線毎に通信処理を行うことにすることによってその伝送量が増加し、より応答性の良い高度なシステムを提供できる。
【００３３】
また、換気システムとして記載したが、この通信方式は照明や空調機などのシステムや複合したシステムにも適用でき、同様な効果が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１の換気システムでは、子機である換気装置２の台数を増やした場合、その台数分の回線数が増えるので、親機はその分の伝送回路を持っている必要が生じ、コストが増加することになる。つまり、子機の最大台数を想定してその台数を満足する様な仕様の親機を提供することが望ましいが、実際に接続され利用される台数はその最大台数以下となってしまう場合が多く、結果として親機は、オーバースペックになりがちであり、必要以上に高価なものとなることがある。この実施の形態ではこのような問題点を解消する換気システムを提供する。
【００３５】
図７は、実施の形態２における換気システムの構成図である。なお、実施の形態１における換気システムと同一の機能を有する構成には同一の番号を付すとともに説明を省略する。
【００３６】
図７中、換気システム１０は、複数の換気装置２と換気量調整装置３と通信線４と有している点は実施の形態１と同様であるが、これらの換気装置２は通信線４によって直接、換気量調整装置３に接続されるのではなく、中継機１１を介して換気量調整装置３に接続される。
【００３７】
この換気システム１０における中継器１１は、１５台の換気装置２を接続できる伝送回路５（図示しないが、図２と同様のもの）を備えている。この中継機１１は子機である換気装置２に対して、実施の形態１における親機としての換気量調整装置３と同様の通信処理を行うことで１５台の換気装置２の情報を収集する。一方、中継器１１は換気量調整装置３とは通信線４で接続され、換気量調整装置３に対しては子機として通信を行う。この際、中継器１１は、接続されたすべての換気装置２からの給気量の情報と排気量の情報とから給気量と排気量の総和を演算する。この総和により、例えば給気量のほうが排気量よりも多い場合は、その差分に相当する給気運転をしている一台の換気装置とみなすことができ、この仮想的な換気装置の運転情報として加工した総和などの情報を親機である換気量調整装置３に伝送する。
【００３８】
これに対し、換気装置２および換気量調整装置３は自己の接続相手である中継器１１を特殊な機器としての管理を行わない。つまり、換気量調整装置３は、中継器１１をひとつの換気装置として認識し、その給排気量により予め定めた総給排気量となるように自己の給排気量を調整する。換気装置２は中継器１１とか換気量調整装置３の認識はなく、状態を問うものに対して応答を返す。指令がくればそれに従うという処理を行う。場合によっては換気量調整装置３は、自己が管理している換気装置２の中に換気量や給気、排気運転のモードを変更する機能を有する装置があれば、総給排気量の調整のために運転を指示することもある。このとき中継器１１がこの機能に対応できるような性能を有していれば、この指令を受けた中継器１１は、換気装置２の中で前述した性能を有する換気装置に対して指令を転送し、目的とした換気量となるように調整することができる。
【００３９】
従って、換気装置２や換気量調整装置３としてはシステムが拡張されたことを認識する必要なく作動することができ、互換性を維持したままシステム拡張を容易にすることができる。
【００４０】
このように想定される最大構成台数の換気システムはこの中継器１１にて対応でき、換気量調整装置３は最適なシステム構成台数に絞った仕様とできるため、仕様に見合った価格で実現でき、安価かつ簡易なシステムを提供できる。
【００４１】
図８は、換気システムの構成図である。この換気システム１２は、前述した換気システム１０の構成に加え、各換気装置２の運転のモニタリングと遠隔操作および換気システム１２全体の換気量の調整可能な機能を備える集中管理リモコン１３と、この集中管理リモコン１３と中継器１１とを接続する専用伝送線１４とを有している。
【００４２】
集中管理リモコン１３は、中継器１１には接続された換気装置２の情報から設定された目標換気量となるように演算した情報を換気量調整装置３に対して送信するように指示する。また、集中管理リモコン１３からの各換気装置２へのベースバンド通信時の送信コマンドによって遠隔運転操作を可能とする。
【００４３】
このようにすることで、中継器１１における換気装置２からの情報を加工する処理や換気装置２に対する送信コマンド設定を集中管理リモコン１３が容易に担うことができ、換気システム１２の集中管理機能や換気量調整装置３を含めた換気システム１２の運転機能自体を集中管理リモコン１３で変更することができるので、様々なシステムを提供しやすく、また集中リモコンを更新するだけで機能も更新できることから、将来的にも拡張性が高いシステムを提供することができる。
【００４４】
【発明の効果】
このようにすることで、複数の伝送モードが異なる機器との送受信において、予め各機器ごとのアドレスなどの設定を行う必要がないので、増設が容易で将来的に拡張性が高いシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における換気システムの構成図
【図２】この発明の実施の形態１における伝送回路の回路図
【図３】この発明の実施の形態１における親機の通信方法のフローチャート
【図４】この発明の実施の形態１におけるモニタ出力型子機の通信方法のフローチャート
【図５】この発明の実施の形態１におけるベースバンド型子機の通信方法のフローチャート
【図６】モニタ出力信号の仕様を示した図
【図７】この発明の実施の形態２における換気システムの構成図
【図８】この発明の実施の形態２における換気システムの構成図
【図９】従来の換気システムの構成図
【符号の説明】
１換気システム、２換気装置、３換気量調整装置、４通信線、５伝送回路、６トランジスタ、７フォトカプラ、８フォトカプラ、９ダイオードブリッジ、１０換気システム、１１中継器、１２換気システム、１３集中管理リモコン、１４専用伝送線。

Claims

換気装置と通信する換気量調整装置であって、
前記換気装置からの単方向モードの送信を前記換気装置との間の回線が接続されてから任意の時間経過するまで待ち、前記任意の時間経過するまでに前記単方向モードの送信がなければ、前記換気装置に半２重モードの送信を行うことを特徴とする換気量調整装置。
換気量調整装置は、換気装置に半２重モードの送信を行ってから任意の時間内に応答がなければ、前記換気装置が停止していると判断することを特徴とする請求項１記載の換気システム。
単方向モードの伝送手段あるいは半２重モードの伝送手段のいずれか一方の伝送手段を有する複数の換気装置と、
前記換気装置と通信する換気量調整装置とを有し、
前記換気量調整装置によって前記複数の換気装置の給気量と排気量の総和の制御を行う換気システムであって、
前記換気量調整装置は、前記換気装置からの単方向モードの送信を前記換気量調整装置と前記換気装置との間の回線が接続されてから任意の時間経過するまで待ち、前記任意の時間経過するまでに前記単方向モードの送信がなければ、前記換気装置に半２重モードの送信を行うことを特徴とする換気システム。
換気量調整装置は、半２重モードの送信を行った換気装置から任意の時間内に応答がなければ、前記換気装置が停止していると判断することを特徴とする請求項３記載の換気システム。
単方向モードの伝送手段を有する換気装置の換気機能は排気機能又は給気機能だけであり、半２重モードの伝送手段を有する換気装置の換気機能は給気機能及び排気機能の両方であることを特徴とする請求項３および請求項４いずれか記載の換気システム。
複数の換気装置と、
前記複数の換気装置から個々の換気装置の給気量の情報と排気量の情報とを受信し、前記給気量と前記排気量の総和を演算する中継器と、
前記総和を前記中継器から受信する換気量調整装置とを有し、
前記換気量調整装置は、前記総和が予め決められた範囲内になければ、前記中継器に前記範囲内に収めるよう指令し、前記中継器は前記複数の換気装置の給気量及び排気量の少なくとも一方を変更することを特徴とする換気システム。