JP7624940B2 - 換気送風機の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、筐体の内部での空気が流れる複数の風路をダンパによって切り替える換気送風機および換気送風機の制御方法に関する。

従来、風路の切替構造を持つ換気送風機に関しては、多くの提案がなされている。また、ダンパの動作とダンパを駆動するステッピングモータの制御について、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、回動部材をアクチュエータにて駆動し、非回動部材に突き当てることで、基準位置を検出し、基準位置の位置精度を高めるため、駆動速度を変えて複数回突き当て動作を行う車両用エアコンシステムが開示されている。アクチュエータの１つであるステッピングモータは、ロータがある角度だけ回転して停止した後、停止した位置を保持することが必要な場合に多く使用されている。回転時にはステータ巻線の電流を切り換えることによって、ロータの位置がステップ状に回転し、位置を保持するときには、電流によって励磁されたポールがロータの歯と磁力によって整列することで保持を行う。したがって、ステッピングモータは常に通電して使用することが一般的である。

特開２００７－３１４１１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている車両用エアコンシステムでは、ステッピングモータを規定の移動量駆動した後、すぐにステッピングモータは励磁を行っていた。このため、ダンパおよびステッピングモータ内のギアにかかる応力が大きい状態のまま、ロータの位置すなわちステッピングモータの回転軸が保持されることになる。応力がかかった状態のまま回転軸が保持されると、ステッピングモータには負荷がかかり、寿命が短くなってしまうという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータの回転軸およびギアにかかる応力を従来に比して抑制することができる換気送風機の制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、室内の空気を吸い込む吸込口、室内に空気を吹き出す吹出口、および吸込口から吸い込んだ空気を屋外へと排気する排気口を有する筐体の内部で、吸込口と吹出口とを結ぶ循環風路と、吸込口と排気口とを結ぶ換気風路と、を回転軸の回りの回動によって切り替えるダンパと、回転軸に接続されダンパを駆動するステッピングモータと、筐体の内部に設けられる送風機と、を備える換気送風機の制御方法であって、突き当て工程と、回転軸開放工程と、保持工程と、を含む。突き当て工程は、ダンパが換気風路を塞ぐ全開状態またはダンパが循環風路を塞ぐ全閉状態となるように、ステッピングモータを駆動させてダンパを筐体の内部に突き当てる。回転軸開放工程は、ステッピングモータに対する通電を切って、回転軸が保持される状態を開放する。保持工程は、ステッピングモータに通電して励磁させ、回転軸が保持される状態とする。ダンパを筐体の内部に突き当てるときに、突き当て工程、回転軸開放工程および保持工程を連続して実施する。

本開示によれば、ステッピングモータの回転軸およびギアにかかる応力を従来に比して抑制することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる換気送風機の構造の一例を模式的に示す図 浴室乾燥機におけるダンパ駆動機構の構成の一例を模式的に示す図 ステッピングモータの回転原理の一例を示す図 図３のステッピングモータにおけるコイルの通電順序の一例を示す図 浴室乾燥機の換気運転時の風路の状態の一例を示す図 浴室乾燥機の暖房運転時の風路の状態の一例を示す図 浴室乾燥機の乾燥運転時の風路の状態の一例を示す図 実施の形態１に係る換気送風機の制御方法の手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１に係る換気送風機の制御方法におけるステッピングモータのコイルへの通電順序の一例を示す図 実施の形態１に係る換気送風機の制御方法の各ステップでの回転軸およびギアにかかる応力の様子の一例を模式的に示す図 実施の形態２に係る換気送風機の制御方法の手順の一例を示すフローチャート 実施の形態２に係る換気送風機の制御方法におけるステッピングモータのコイルへの通電順序の一例を示す図 実施の形態２に係る換気送風機の制御方法の各ステップでの回転軸およびギアにかかる応力の様子の一例を模式的に示す図 実施の形態４に係る換気送風機の制御方法の手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１から４に係る換気送風機に備えられる制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図

以下に、本開示の実施の形態に係る換気送風機および換気送風機の制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
最初に、換気送風機の全体の構成について説明する。図１は、実施の形態１にかかる換気送風機の構造の一例を模式的に示す図である。ここでは、換気送風機が浴室乾燥機１である場合を例に挙げて説明する。浴室乾燥機１は、室内の一例である浴室５０の天井５１に形成されている開口において浴室５０から天井裏５２の方へ通されて設置される。

浴室乾燥機１は、筐体１０と、換気ダクト接続部１３と、を備える。筐体１０は、内部に風路が構成され、浴室５０に対向する側の面が開口している筐体本体部１１と、筐体本体部１１の開口に設けられる底板であり、筐体本体部１１の開口を覆うように設けられるオリフィス１２と、を有する。筐体１０は、一例では中空の直方体状である。オリフィス１２は、浴室５０の内部の空気を吸い込む吸込口１２１と、浴室５０の内部に空気を吹き出す循環吹出口１２２と、を有する。筐体１０は、一例では、オリフィス１２とは反対側の面の循環吹出口１２２に対応する位置に、換気接続口１１１を有する。循環吹出口１２２は、吹出口に対応し、換気接続口１１１は、吸込口１２１から吸い込んだ空気を屋外へと排気する排気口に対応する。

換気ダクト接続部１３は、筐体本体部１１の換気接続口１１１を外部から覆うように設けられる。換気ダクト接続部１３は、浴室５０の内部の空気を屋外へと排気する図示しない換気ダクトと接続される。換気ダクト接続部１３は、換気ダクトと接続される部分に換気排気口１３１を有する。

浴室乾燥機１は、筐体１０の内部に、風路を切り換えるためのダンパ１４と、ダンパ１４を駆動する図示しないステッピングモータと、を備える。ダンパ１４は、筐体１０の内部の換気風路１０１と循環風路１０２とを分岐させる位置に設けられている。換気風路１０１は、筐体１０の内部へ取り込まれた空気を換気ダクト接続部１３へ流す風路であり、吸込口１２１と換気接続口１１１とを結ぶ風路である。循環風路１０２は、筐体１０の内部へ取り込まれた空気を浴室５０へ流す風路であり、吸込口１２１と循環吹出口１２２とを結ぶ風路である。

図１の例では、ダンパ１４は、筐体１０の内部の換気接続口１１１の下側に配置され、先端部および基端部が平らで中間部が湾曲した板状に形成されている。ダンパ１４は、基端部に設けられるダンパ回転軸１４１の回りに回動する。浴室乾燥機１は、ダンパ回転軸１４１の回りにダンパ１４を回動させるステッピングモータを含むダンパ駆動機構を備える。ダンパ駆動機構は、駆動関連部品の一例である。

図２は、浴室乾燥機におけるダンパ駆動機構の構成の一例を模式的に示す図である。ダンパ駆動機構３０は、扇状歯車３１と、小歯車３２と、ステッピングモータ３３と、を有する。扇状歯車３１と小歯車３２とを組み合わせることによって、ダンパ１４を駆動する減速機、すなわちギアが構成される。

扇状歯車３１は、扇状のかなめ部分でダンパ回転軸１４１と固定されている。また、扇状歯車３１は、扇面でダンパ１４の基端部に固定されている。小歯車３２は、扇状歯車３１の歯部と噛み合うように配置される。ステッピングモータ３３は、小歯車３２を小歯車３２の中心を軸にして回転させる駆動手段である。すなわち、小歯車３２は、ステッピングモータ３３の出力軸である回転軸と接続され、ステッピングモータ３３により回転可能である。

ステッピングモータ３３を駆動させることで、ステッピングモータ３３の回転軸に固定されている小歯車３２が回転し、小歯車３２の回転に応じて扇状歯車３１が、ダンパ回転軸１４１を中心にして、ダンパ回転軸１４１の周りを回動する。扇状歯車３１およびダンパ回転軸１４１には、ダンパ１４が固定されているので、扇状歯車３１の回動に応じて、ダンパ回転軸１４１を中心としてダンパ１４が回動する。つまり、ステッピングモータ３３の回転軸に取り付けられた小歯車３２から、ダンパ回転軸１４１に取り付けられた扇状歯車３１へ回転が伝えられ、ダンパ１４の駆動が行われる。

そして、ダンパ１４が回動されることによって、換気風路１０１の開度と循環風路１０２の開度とが調節される。なお、実施の形態１では、後述するように、ステッピングモータ３３の位置出しのために、すなわち基準位置決定のために、ダンパ１４を回動させて、ダンパ１４を筐体１０の内部に突き当てる突き当て動作後に、ステッピングモータ３３への通電を一旦停止し、ステッピングモータ３３およびダンパ１４に関連する部品にかかる応力を解放した後に励磁を行う。

図１に戻り、浴室乾燥機１は、送風機１５と、モータ１６と、ヒータ１７と、フィルタ１８と、意匠パネル１９と、制御部２０と、を有する。送風機１５は、筐体１０の内部に設けられる。送風機１５は、吸込口１２１から浴室５０の空気を筐体１０の内部に取り込み、筐体１０の内部で空気の流れを生じさせる。一例では、送風機１５は、片吸込式のシロッコファン送風機である。図１の例では、吸込口１２１に対向するように、換気風路１０１および循環風路１０２の上流側に配置されている。モータ１６は、送風機１５を駆動する。図１の例では、モータ１６は、筐体１０の外部に配置されている。

ヒータ１７は、筐体１０の内部に取り込まれた空気を温める加熱部である。ヒータ１７は、循環吹出口１２２付近に配置されている。ヒータ１７は、加熱強度を切り換え可能であってもよい。一例では、ヒータ１７は、電気式のヒータ１７である。

フィルタ１８は、吸込口１２１の上流側に配置される。フィルタ１８は、空気中の埃等を取り除く。意匠パネル１９は、筐体１０の浴室５０側の面を覆う。すなわち、意匠パネル１９は、筐体１０の浴室５０に露出する部分を覆う。意匠パネル１９は、フラットに形成されていて、天井面と意匠パネル１９の外周上向き側壁との間に間隙をあけて取付け、意匠パネル１９全周に亘る隙間から浴室５０空気を吸込む。意匠パネル１９の循環吹出口１２２に対応する位置には、開口である吹出部１９１が設けられる。吹出部１９１から循環風路１０２を経由した空気が浴室５０に吹き出される。

制御部２０は、浴室乾燥機１を制御する。具体的には、制御部２０は、予め定められた制御プログラムが格納された記憶素子を備え、図示しないリモートコントローラから入力された運転指令に応じて、送風機１５、ヒータ１７およびダンパ１４をそれぞれ個別に制御し、浴室乾燥機１に暖房運転、換気運転、乾燥運転等を行わせる。

浴室乾燥機１は、送風機１５を駆動することによって浴室５０の空気を筐体１０の内部へ取り込む。暖房運転において、浴室乾燥機１は、循環風路１０２を通りヒータ１７によって加熱された空気を浴室５０へ吹き出す。換気運転において、浴室乾燥機１は、換気風路１０１から換気ダクト接続部１３へ空気を送り出す。乾燥運転において、浴室乾燥機１は、筐体１０の内部へ取り込まれた空気を、換気風路１０１から換気ダクト接続部１３へ送り出すとともに、循環風路１０２を通りヒータ１７によって加熱された空気を浴室５０へ吹き出す。乾燥運転において、浴室乾燥機１は、温風ではなく涼風を浴室５０へ吹き出してもよい。暖房運転、換気運転および乾燥運転の切り替えは、ダンパ１４を配置する位置によって行われる。

制御部２０は、送風機１５、ダンパ１４およびヒータ１７を制御することによって、暖房運転と換気運転と乾燥運転との切り換えを行う。実施の形態１では、制御部２０は、循環風路１０２が閉塞されている状態または換気風路１０１が閉塞されている状態とする場合に、ダンパ１４を回転させて、筐体１０の内部にダンパ１４を突き当て、突き当てが発生した後に、ステッピングモータ３３への通電を切って、ステッピングモータ３３の回転軸の保持を開放させた後、再びステッピングモータ３３に通電し、回転軸が外力によって回転しないように回転軸を保持させる。

図３は、ステッピングモータの回転原理の一例を示す図である。図３には、ステッピングモータ３３のロータ３３１の周囲に配置されるコイル３３２の結線図が示されている。ステッピングモータ３３は、ロータ３３１と、図示しないステータに巻き回されるコイル３３２と、を有する。各コイル３３２には、ベースピン３３３が接続されている。ベースピン３３３には、ベースピン３３３を識別するピン番号が付されている。

図４は、図３のステッピングモータにおけるコイルの通電順序の一例を示す図である。ここでは、１－２相励磁で、ステッピングモータ３３の回転軸方向から見て反時計回りに回転させるときの通電順序、すなわち励磁順序を示している。この図で「＋」はベースピン３３３に正の電圧が印加されていることを示し、「－」はベースピン３３３に負の電圧が印加されていることを示している。ステップの「１」から「８」へと順にベースピン３３３に電圧を印加することで、ロータ３３１が反時計回りに回転する。このように、ステップごとに通電するコイル３３２を変えることで回転軸を回転させる。言い換えれば励磁するコイル３３２を切替えることで１ステップずつ回転させることができる。回転を停止し、その場で保持させたい場合には、次のステップへ進まず、励磁を継続すればよい。

従来では、このようにステッピングモータ３３を駆動し、回転軸の回転に伴ってダンパ１４に突き当てが発生すると、コイル３３２への通電を維持して、突き当てが発生した状態を維持する。このため、ダンパ１４と、ギアである扇状歯車３１および小歯車３２と、ステッピングモータ３３の回転軸と、に応力がかかる。

しかし、実施の形態１では、制御部２０は、突き当てが発生すると、一旦ステッピングモータ３３への通電を止める。これによって、ステッピングモータ３３の回転軸を開放し、回転軸が保持されない状態とする。この状態では、ダンパ１４の弾性変形応力によって、回転軸が逆方向に回転して、回転軸およびギアにかかる応力が減少する。その後、ステッピングモータ３３への通電を行い励磁を行って、回転軸を保持する。これによって、突き当てが発生したときに比して、各部にかかる応力を軽減することが可能である。

次に、実施の形態１の浴室乾燥機１の換気運転、暖房運転および乾燥運転について説明する。図５は、浴室乾燥機の換気運転時の風路の状態の一例を示す図である。図５中の白抜き矢印は空気の流れを表している。以下の図でも同様である。換気運転では、浴室５０からの空気が、ヒータ１７を介して吹出部１９１へと向かうことを防ぎ、換気接続口１１１へと流れるようにダンパ１４を配置して、換気風路１０１を形成する。すなわち、ダンパ１４は、循環風路１０２を全閉状態とし、筐体１０の内部で部材に突き当たる状態となる。この例では、ダンパ１４の先端部がオリフィス１２に突き当たる状態となっている。これによって、筐体１０の内部には、換気風路１０１が形成される。また、ダンパ１４をオリフィス１２に突き当てることで、基準位置が検出される。送風機１５の運転が開始されると、浴室５０の空気は、吸込口１２１から換気風路１０１を流れる。すなわち、浴室５０の空気は、ダンパ１４により換気接続口１１１へと導かれ、換気ダクト接続部１３を介して屋外へと排気される。

浴室乾燥機１では、暖房運転から換気運転、乾燥運転から換気運転、停止から換気運転への各運転切り替え時に、上記したようにダンパ１４の突き当て動作を行う。循環吹出口１２２を塞ぐために、ダンパ１４は、先端部をオリフィス１２に接触させた状態で、突き当て動作を実施する。その後、ステッピングモータ３３への通電を一旦止めて、応力を解放してから再び通電し励磁を行う。これによって、ステッピングモータ３３の回転軸およびギアにかかる応力が突き当て動作時にかかる応力に比して弱い状態で、循環吹出口１２２を塞ぐことが可能となる。

図６は、浴室乾燥機の暖房運転時の風路の状態の一例を示す図である。暖房運転では、換気接続口１１１を塞ぎ、浴室５０からの空気が、ヒータ１７を介して吹出部１９１へ向かうようにダンパ１４を配置して、循環風路１０２を形成する。すなわち、ダンパ１４は、換気風路１０１を塞ぐ全開状態となり、筐体１０の内部で部材に突き当たる状態となる。この例では、ダンパ１４の先端部が筐体１０の上面に突き当たる状態となっている。これによって、筐体１０の内部には、循環風路１０２が形成される。また、ダンパ１４を筐体１０の上面に突き当てることで、基準位置が検出される。そして、浴室５０から取り込んだ空気をヒータ１７で加熱して浴室５０に戻す暖房運転が可能となる。暖房運転時には、送風機１５を駆動することによって、浴室５０の空気が筐体１０の内部に取り込まれる。送風機１５によって筐体１０の内部に取り込まれた空気は、循環風路１０２を通り、ヒータ１７によって加熱された後に、循環吹出口１２２を介して吹出部１９１から浴室５０へ吹き出される。

浴室乾燥機１では、換気運転から暖房運転、乾燥運転から暖房運転、停止から暖房運転への各運転切り替え時に、上記したようにダンパ１４の突き当て動作を行う。換気接続口１１１を塞ぐために、ダンパ１４は、先端部を筐体１０の上面に接触させた状態で、突き当て動作を実施する。その後、ステッピングモータ３３への通電を一旦止めて、応力を解放してから再び通電して励磁を行う。これによって、ステッピングモータ３３の回転軸およびギアにかかる応力が突き当て動作時にかかる応力に比して弱い状態で、循環吹出口１２２を塞ぐことが可能となる。

図７は、浴室乾燥機の乾燥運転時の風路の状態の一例を示す図である。乾燥運転では、浴室５０から取り込んだ空気の一部をヒータ１７で加熱して吹出部１９１から浴室５０に戻す循環風路１０２と、残りの空気を換気接続口１１１から屋外へ排気する換気風路１０１と、を形成するようにダンパ１４を配置する。つまり、ダンパ１４は、オリフィス１２と筐体１０の上面との間の位置に保持される。これによって、空気の流れが２つに分けられ、ヒータ１７の方向へ向かう循環風路１０２と、換気接続口１１１の方向へ向かう換気風路１０１と、が筐体１０の内部に確保される。乾燥運転では、浴室５０の内部へ温風を吹出しながら換気を行なって、浴室５０または衣類を乾燥することができ、浴室乾燥機１を温風乾燥機として機能させることができる。

乾燥運転時には、ダンパ１４は、オリフィス１２および筐体１０の上面のいずれにも接触しない。すなわちダンパ１４は突き当て動作を行わないため、ステッピングモータ３３でダンパ１４を駆動した後、すぐに励磁することができる。

つぎに、実施の形態１に係る換気送風機の制御方法について詳細に説明する。図８は、実施の形態１に係る換気送風機の制御方法の手順の一例を示すフローチャートである。図９は、実施の形態１に係る換気送風機の制御方法におけるステッピングモータのコイルへの通電順序の一例を示す図である。ここでは、図５の浴室５０の内部への循環風路１０２が閉塞されている全閉状態から、図６の浴室５０の内部への循環風路１０２が開放されている全開状態へ、すなわち換気運転から暖房運転へ切り替える場合を例に挙げる。なお、図８に示される換気送風機の制御方法を実行しているときには、送風機１５は動作したままの状態であるものとする。

まず、換気送風機の制御部２０は、ステッピングモータ３３を駆動し、突き当て工程を実施する（ステップＳ１）。図９に示される定められた通電順序で、ベースピン３３３に電圧を印加してコイル３３２の励磁を行って、ロータ３３１を回転させ、ロータ３３１の回転軸、すなわちステッピングモータ３３の回転軸と接続されるギアを介して、出力軸方向から見て時計回りにダンパ１４を回動させる正回転ステップを行う。一例では、ステップ「１」から「８」に示される時計回りの正回転ステップが数十回実行される。これによってステッピングモータ３３の回転軸が回転し、回転軸にギアを介して接続されるダンパ１４が、図５の状態から図６の状態に時計回りに回動する。図５の循環風路１０２の全閉状態から図６の循環風路１０２の全開状態までは、ダンパ１４の開閉角度を例えば３０°回動させている。

ステップＳ１の突き当て工程では、ダンパ１４の開閉角度よりも１割から２割程度多く回動するように正回転ステップで各ベースピン３３３に対して電圧を印加して正回転させ、ダンパ１４を筐体１０の上面に突き当てる。ダンパ１４が筐体１０の上面に突き当たると、ダンパ１４は少し変形して筐体１０の上面に密着することにより、上側の換気風路１０１の換気接続口１１１を閉塞する。このとき、回転軸およびギアには、ダンパ１４の弾性変形に対応する応力が発生する。

ついで、制御部２０は、ベースピン３３３に対する電圧印加を切ってステッピングモータ３３の回転軸を開放する回転軸開放工程を実施する（ステップＳ２）。このとき、ダンパ１４の弾性変形に対応する応力によって、回転軸が逆方向に回転して、回転軸およびギアにかかる応力が減少する。図９に示されるように、すべてのベースピン３３３には電圧が印加されない状態となる。

その後、制御部２０は、定められたベースピン３３３の位置に電圧を印加する保持工程を実施する（ステップＳ３）。一例では、図９に示されるように、正回転ステップの「１」の状態に相当するコイル３３２が励磁され、回転軸は正回転ステップ「１」の位置で保持される。以上で換気送風機の制御方法が終了する。

図１０は、実施の形態１に係る換気送風機の制御方法の各ステップでの回転軸およびギアにかかる応力の様子の一例を模式的に示す図である。この図において、横軸は、時刻を示し、縦軸は、回転軸およびギアにかかる応力を示している。ここでは、説明を分かりやすくするために、横軸には、図８および図９における工程も示している。

時刻Ｔ１－１が図５の循環風路１０２の全閉状態におけるダンパ１４の回転位置に相当する。ステップＳ１の突き当て工程では、ダンパ１４の回転軸を正方向、すなわち図５の状態から図６の状態まで時計回り方向に回転させる。これによって、時刻Ｔ１－２で、ダンパ１４が少し浮いた状態となる。この状態では、ダンパ１４の自重による回転応力が回転軸およびギアに働く。時刻Ｔ１－３までは、回転軸およびギアにダンパ１４の自重による回転応力が働く。

さらにダンパ１４の回転軸を正方向に回転させると、図６の循環風路１０２の全開状態となる。すなわち、時刻Ｔ１－３でダンパ１４は筐体１０の上面に突き当てられ、換気接続口１１１を閉塞して、循環風路１０２を全開状態とする。

ダンパ１４が筐体１０の上面に突き当てられた状態から、さらにダンパ１４の回転軸を正方向に回転させると、ダンパ１４が弾性変形しながら、ダンパ回転軸１４１が回転する。このとき、ステッピングモータ３３の回転軸にはダンパ１４の自重による回転応力と、ダンパ１４の弾性変形による応力と、を合計した応力が働く。

さらにダンパ回転軸１４１を正方向に回転させて、回転軸にかかる応力が大きくなると、ステッピングモータ３３のステータとロータ３３１との間で滑りが発生する。従って、これ以上大きな応力は回転軸には働かない。回転軸の回転応力がステッピングモータ３３のすべりトルクと釣り合った状態が、時刻Ｔ１－４であり、このときの応力がＳｔ－１４である。これ以上は、ステッピングモータ３３に回転指示を出しても、滑りが発生するので、応力は増加しない。すなわち、ステップＳ１の突き当て工程の最後である時刻Ｔ２－１まで、応力は一定となる。

ついで、ステップＳ２の回転軸開放工程では、時刻Ｔ２－１で、ベースピン３３３に対する電圧印加を切って回転軸を開放する。このとき、ダンパ１４の弾性変形応力により、回転軸が逆方向に回転して、回転軸およびギアにかかる応力が減少する。すなわち、回転軸の逆回転に対応して、時刻Ｔ２－１から時刻Ｔ２－２までの間に、応力がＳｔ－１４からＳｔ－２２まで減少する。

回転軸のギアには、回転に対する摩擦力があり、回転軸の開放状態でも応力は完全にゼロにはならず、回転軸は一定の応力状態で保持される。この状態が、時刻Ｔ２－２から、ステップＳ３の保持工程が開始される時刻Ｔ３－１まで継続される。

その後、ステップＳ３の保持工程では、時刻Ｔ３－１で、図９の正回転ステップ「１」の状態に相当するベースピン３３３に電圧を印加する。これによって、回転軸は正回転ステップ「１」の位置で保持される。このとき、回転軸およびギアは、時刻Ｔ３－１での応力の状態、すなわち応力Ｓｔ－２２が印加された状態で保持される。つまり、ダンパ１４が換気風路１０１を塞ぐ全開状態またはダンパ１４が循環風路１０２を塞ぐ全閉状態にあるときに、ステッピングモータ３３の回転軸は、回転軸の摩擦力と同じ応力が印加されている状態である。以上で、処理が終了する。

このように実施の形態１では、突き当て後にコイル３３２に印加する電圧を切り、回転軸を開放するようにした。これによって、ダンパ１４の弾性変形応力によって突き当て時の回転方向とは逆方向に回転軸が回転する。つまり、回転軸が保持されておらず回転可能なため、ダンパ１４の弾性変形応力が回転軸の逆方向の回転によって開放される。この結果、図１０に示されるように、回転軸にかかる応力をＳｔ－１４からＳｔ－２２まで低減させることができる。すなわち、回転軸のギアの回転に対する摩擦力と同じ応力まで低減させることができる。その後、コイル３３２に電圧を印加して励磁させ、回転軸を定められた位置で保持する。この結果、基準位置決定時の突き当て動作による応力を緩和し、ダンパ１４で突き当てが発生したステッピングモータ３３の状態で回転軸を保持していた従来の換気送風機に比して、回転軸およびギアにかかる応力を低減させることができるという効果を有する。これによって、ステッピングモータ３３およびダンパ１４の駆動部品の劣化を軽減し、換気送風機を長寿命化することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る換気送風機の構成は、実施の形態１で説明したものと同様である。ただし、制御部２０におけるダンパ１４の突き当てが発生した後の処理が異なる。以下では、実施の形態１と異なる点について説明する。

実施の形態２に係る換気送風機の制御部２０は、突き当て動作後にベースピン３３３に対する電圧印加を切って回転軸を開放し、さらにステッピングモータ３３を数パルス分逆回転させる。つまり、積極的にステッピングモータ３３およびダンパ１４の駆動関連部品にかかる応力を低減させる。その後、制御部２０は、定められた状態となる位置のベースピン３３３に電圧を印加して励磁を行う。なお、逆回転は、突き当て動作を行う回転方向とは逆方向に数回転分実施される。

つぎに、実施の形態２に係る換気送風機の制御方法について詳細に説明する。図１１は、実施の形態２に係る換気送風機の制御方法の手順の一例を示すフローチャートである。図１２は、実施の形態２に係る換気送風機の制御方法におけるステッピングモータのコイルへの通電順序の一例を示す図である。ここでは、図５の浴室５０の内部への循環風路１０２が閉塞されている全閉状態から、図６の浴室５０の内部への循環風路１０２が開放されている全開状態への動作、すなわち換気運転から暖房運転へ切り替える場合を例に挙げる。なお、以下では、実施の形態１の図８と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、異なる部分について説明する。また、図１１に示される換気送風機の制御方法を実行しているときには、送風機１５は動作したままの状態である。

実施の形態１の図８と同様に、換気送風機の制御部２０は、ステップＳ１の突き当て工程およびステップＳ２の回転軸開放工程を実施する。実施の形態１と同様に、図１２に示される定められた通電順序で、ベースピン３３３に電圧を印加してコイル３３２の励磁を行って、ロータ３３１を回転させ、ロータ３３１の回転軸を回転軸方向から見て時計回りにダンパ１４を回転させる正回転ステップを数十回行う。その後、図１２に示されるように、すべてのベースピン３３３には電圧が印加されない開放状態となる。

ついで、制御部２０は、回転軸を逆回転させる逆回転工程を実施する（ステップＳ１１）。このとき、回転軸のギアの回転に対する摩擦力と同じ応力での保持状態よりもさらに回転を戻すことにより、回転軸およびギアにかかる応力がステップＳ２の回転軸開放工程よりも減少する。図１２の逆回転工程に示される定められた励磁順番で、ベースピン３３３に電圧を印加してコイル３３２の励磁を行って、ロータ３３１を回転させ、ロータ３３１の回転軸を出力軸方向から見て反時計回りにダンパ１４を回転させる逆回転ステップを行う。一例では、ステップ「８」から「１」に示される反時計回りの逆回転ステップが数回実行される。これによってステッピングモータ３３が逆回転する。

一例では、ダンパ１４の回転軸が水平の場合で、鉛直方向の下側で突き当てが発生した場合には、回転軸開放工程を実施しても、ダンパ１４は重力に逆らう方向に回転することができないため、回転軸およびギアにかかる応力がほとんど減少しないことがある。また、ダンパ１４の回転軸が垂直の場合にも、同様の理由で応力が開放され難い。このような場合に、回転軸を逆方向に回転させることで、回転軸およびギアにかかる応力を減少させることが可能となる。

その後は、ステップＳ３の保持工程が実行される。一例では、図１２に示されるように、コイル３３２が励磁され、回転軸は正回転ステップ「１」の位置で保持される。以上で換気送風機の制御方法が終了する。

図１３は、実施の形態２に係る換気送風機の制御方法の各ステップでの回転軸およびギアにかかる応力の様子の一例を模式的に示す図である。この図において、横軸は、時刻を示し、縦軸は、回転軸およびギアにかかる応力を示している。ここでは、説明を分かりやすくするために、横軸には、図１１および図１２における工程も示している。なお、実施の形態１の図１０と同様の部分についての説明は省略し、異なる部分について説明する。

実施の形態２では、ステップＳ２の回転軸開放工程の後のステップＳ１１の逆回転工程では、時刻Ｔ１１－１で回転軸を逆回転させる。このとき、回転軸のギアの回転に対する摩擦力と同じ応力を保持している状態よりもさらに回転を戻すことによって、回転軸およびギアにかかる応力がステップＳ２の回転軸開放工程よりも減少する。すなわち、回転軸の逆回転に対応して、時刻Ｔ１１－１から時刻Ｔ３－１までの間に、応力がＳｔ－２２からＳｔ－１１２まで減少する。

その後、時刻Ｔ３－１でのステップＳ３の保持工程では、制御部２０は、図１２の正回転ステップ「１」の状態に相当するベースピン３３３に電圧を印加する。これによって、回転軸は正回転ステップ「１」の位置で保持される。このとき、回転軸およびギアは、時刻Ｔ３－１の状態、すなわち応力Ｓｔ－１１２が印加された状態で保持される。つまり、ダンパ１４が換気風路１０１を塞ぐ全開状態またはダンパ１４が循環風路１０２を塞ぐ全閉状態にあるときに、ステッピングモータ３３の回転軸は、回転軸の摩擦力よりも小さい応力が印加されている状態である。以上で、処理が終了する。

このように実施の形態２では、突き当て後にコイル３３２に印加する電圧を切り、回転軸を開放し、さらに逆回転させるようにした。これによって、図１３に示されるように、回転軸にかかる応力をＳｔ－１４からＳｔ－１１２まで低減させることができる。すなわち、回転軸およびギアにかかる応力を、回転軸のギアの回転に対する摩擦力よりも小さい応力まで低減させることができる。実施の形態２では、ダンパ１４の回転軸が水平方向であり、鉛直方向の下側で突き当てが発生する場合、あるいはダンパ１４の回転軸が鉛直方向である場合などのように、応力が開放され難い方向に突き当ての動作が発生する環境で特に有効である。

実施の形態３.
実施の形態３では、実施の形態１，２を組み合わせた換気送風機について説明する。実施の形態３に係る換気送風機の構成は、実施の形態１，２で説明したものと同様である。ただし、制御部２０におけるダンパ１４の突き当てが発生した後の処理が異なる。以下では、実施の形態１，２と異なる点について説明する。

ダンパ１４の駆動軸が水平方向であり、鉛直方向の上側と下側とで突き当て動作を行う場合を例に挙げる。換気送風機の制御部２０は、鉛直方向の上側の突き当て動作を伴うダンパ１４の回転の場合には、実施の形態１の図８に示される手順に従って制御を行う。すなわち、制御部２０は、上側での突き当てを行う突き当て工程、ステッピングモータ３３への通電を一旦停止する回転軸開放工程、および励磁を行い回転軸を保持する保持工程を連続して実施する。一方、制御部２０は、鉛直方向の下側の突き当て動作を伴うダンパ１４の回転の場合には、実施の形態２の図１１に示される手順に従って制御を行う。すなわち、制御部２０は、下側での突き当てを行う突き当て工程、ステッピングモータ３３への通電を一旦停止する回転軸開放工程、数パルス分逆回転させる逆回転工程、および励磁を行い回転軸を保持する保持工程を連続して実施する。逆回転は、一例では、図１２の逆回転ステップにおけるステップ「８」からステップ「１」までを１回転として数回転分実施する。上側での突き当て時にはダンパ１４の自重を活用することで、下側での突き当て時にはステッピングモータ３３を逆回転させることで、回転軸およびギアにかかる応力を緩和する。

上側での突き当て時には、突き当て時の回転方向とダンパ１４の自重による回転方向とが逆方向になるので、回転軸開放工程によって応力が緩和される。一方、下側の突き当て時には、突き当て時の回転方向とダンパ１４の自重による回転方向とが同方向になり、応力が加算される。すなわち、回転軸開放工程を実施しても、上側での突き当て時に比して応力が緩和され難い。このため、ステッピングモータ３３を逆回転させることで応力を緩和することが望ましい。

換気送風機の設置時に、ダンパ１４の回転軸が水平方向であるか否か、また回転軸が水平方向である場合には、ダンパ１４の突き当てが生じる位置が鉛直方向の上側および下側であるか否か、を設置者は把握することができる。設置者は、ダンパ１４の回転軸が水平方向であり、ダンパ１４の突き当てが生じる位置が鉛直方向の上側である場合に、ステッピングモータ３３に実施の形態１で説明した処理を行わせ、ダンパ１４の突き当てが生じる位置が鉛直方向の下側である場合に、ステッピングモータ３３に実施の形態２で説明した処理を行わせるように、制御部２０に対して設定を行う。

実施の形態３によっても、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る換気送風機の構成は、実施の形態１から３で説明したものと同様である。以下では、実施の形態１から３と異なる点について説明する。実施の形態４に係る換気送風機では、制御部２０は、ダンパ１４の突き当て動作の制御を行う際に、ダンパ１４の駆動時に送風機１５の運転を停止させる。すなわち、制御部２０は、ダンパ１４を駆動させる前に送風機１５の駆動を停止させて、ダンパ１４の回転動作を実行させ、その後に、送風機１５を駆動させる。

つぎに、実施の形態４に係る換気送風機の制御方法について詳細に説明する。図１４は、実施の形態４に係る換気送風機の制御方法の手順の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、実施の形態２のように、回転軸開放工程の後に逆回転工程を行う場合を例に挙げる。以下では、実施の形態１の図８および実施の形態２の図１１と同一の処理については、同一のステップ番号を付し、異なる部分について説明する。

まず、換気送風機の制御部２０は、送風機１５の送風を停止させる送風機停止工程を実施する（ステップＳ２１）。送風機１５を運転させた状態のまま、ダンパ１４を動作させた場合には、送風による圧力も回転軸に働くことになる。また、送風圧力は圧力損失等でも変化し、不安定となる。そこで、実施の形態４では、ダンパ１４を回転させる前に、送風機１５を停止させる。この結果、送風機１５の送風を切った状態で突き当て動作を行うため、送風機１５の送風によらず、安定した応力緩和を行うことができる。

ついで、制御部２０は、実施の形態１，２で説明したステップＳ１の突き当て工程からステップＳ３の保持工程までを実施する。制御部２０は、ステップＳ３の保持工程の後に、送風機１５を運転させる送風機運転工程を実施する（ステップＳ２２）。以上によって、処理が終了する。

実施の形態４では、突き当て動作を伴うダンパ１４の回転動作の前に、送風機１５を停止させた状態で、実施の形態１から３で説明した突き当て動作を伴うダンパ１４の回転動作を実行し、その後に送風機１５を運転させる。これによって、突き当て動作時に、送風による圧力がダンパ１４を介して回転軸に働くことを抑制することができる。また、圧力損失等で変化し、不安定となる送風圧力が回転軸に与える影響を抑制することができる。この結果、送風機１５の送風によらず、安定した応力緩和を行うことができるという効果を有する。

実施の形態１から４で説明した制御部２０は、処理回路として実現される。処理回路は専用のハードウェアであってもよいし、集積回路であってもよいし、プロセッサを備える回路であってもよい。図１５は、実施の形態１から４に係る換気送風機に備えられる制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御部２０は、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、を備える。プロセッサ５０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）とも称される）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ５０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等である。プロセッサ５０１とメモリ５０２とはバスライン５０３を介して接続される。

制御部２０の機能は、ダンパ１４の切り替えの制御の処理を含む換気送風機の制御方法の手順を記述したプログラムをメモリ５０２から読み出し、プロセッサ５０１が実行することにより実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部２０の機能のうちの一部を専用のハードウェアである電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ５０１およびメモリ５０２を用いて実現するようにしてもよい。一例では、制御部２０は、送風機１５およびダンパ駆動部の動作を電気信号によって制御する。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 浴室乾燥機、１０ 筐体、１１ 筐体本体部、１２ オリフィス、１３ 換気ダクト接続部、１４ ダンパ、１５ 送風機、１６ モータ、１７ ヒータ、１８ フィルタ、１９ 意匠パネル、２０ 制御部、３０ ダンパ駆動機構、３１ 扇状歯車、３２ 小歯車、３３ ステッピングモータ、５０ 浴室、５１ 天井、５２ 天井裏、１０１ 換気風路、１０２ 循環風路、１１１ 換気接続口、１２１ 吸込口、１２２ 循環吹出口、１３１ 換気排気口、１４１ ダンパ回転軸、１９１ 吹出部、３３１ ロータ、３３２ コイル、３３３ ベースピン。

Claims (5)

1. 室内の空気を吸い込む吸込口、室内に空気を吹き出す吹出口、および前記吸込口から吸い込んだ前記空気を屋外へと排気する排気口を有する筐体の内部で、前記吸込口と前記吹出口とを結ぶ循環風路と、前記吸込口と前記排気口とを結ぶ換気風路と、を回転軸の回りの回動によって切り替えるダンパと、前記回転軸に接続され前記ダンパを駆動するステッピングモータと、前記筐体の内部に設けられる送風機と、を備える換気送風機の制御方法であって、
   前記ダンパが前記換気風路を塞ぐ全開状態または前記ダンパが前記循環風路を塞ぐ全閉状態となるように、前記ステッピングモータを駆動させて前記ダンパを前記筐体の内部に突き当てる突き当て工程と、
   前記ステッピングモータに対する通電を切って、前記回転軸が保持される状態を開放する回転軸開放工程と、
   前記ステッピングモータに通電して励磁させ、前記回転軸が保持される状態とする保持工程と、
   を含み、
   前記ダンパを前記筐体の内部に突き当てるときに、前記突き当て工程、前記回転軸開放工程および前記保持工程を連続して実施することを特徴とする換気送風機の制御方法。
2. 前記回転軸開放工程の後で前記保持工程の前に、前記突き当て工程での回転方向とは逆の回転方向に前記回転軸を回転させる逆回転工程をさらに含み、
   前記ダンパを前記筐体の内部に突き当てるときに、前記突き当て工程、前記回転軸開放工程、前記逆回転工程および前記保持工程を連続して実施することを特徴とする請求項１に記載の換気送風機の制御方法。
3. 前記回転軸が水平方向に配置され、前記全開状態および前記全閉状態のいずれか一方のときに鉛直方向の上側で前記筐体の内部に突き当たる場合には、前記突き当て工程、前記回転軸開放工程および前記保持工程を連続して実施し、
   前記全開状態および前記全閉状態の他方のときに鉛直方向の下側で前記筐体の内部に突き当たる場合には、前記突き当て工程、前記回転軸開放工程、前記逆回転工程および前記保持工程を連続して実施することを特徴とする請求項２に記載の換気送風機の制御方法。
4. 前記回転軸が鉛直方向に配置されている場合に、前記逆回転工程が実施されることを特徴とする請求項２に記載の換気送風機の制御方法。
5. 前記突き当て工程の前に、前記送風機の送風を停止させる送風機停止工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の換気送風機の制御方法。

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