特許 7566200 換気扇用スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-03

(45)【発行日】2024-10-11

(54)【発明の名称】換気扇用スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 9/02 20060101AFI20241004BHJP

   H01H 13/04 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

H01H9/02 E

H01H13/04 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024500869

(86)(22)【出願日】2022-02-18

(86)【国際出願番号】 JP2022006701

(87)【国際公開番号】W WO2023157246

(87)【国際公開日】2023-08-24

【審査請求日】2024-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】中園 慎治

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２９０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２２７８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８７９２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ９／０２

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｈ０５Ｂ ４７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂材料で形成され、前面に設置された操作ハンドル部と、
前記操作ハンドル部に対する操作に基づいて出力指令信号を生成する制御基板と、
外部電源から電力供給を受けて、前記出力指令信号に基づき外部負荷に電力を供給する電源基板と、
前記制御基板及び前記電源基板を収納する筒状の器体カバーと、
前記器体カバーのうち、前記電源基板よりも前方の部分に配置されて前記器体カバーの内壁と当接し、前記器体カバー内の前記電源基板が配置された空間を前記操作ハンドル部から隔離する保護カバーと、
前記電源基板と前記制御基板とを接続する制御配線とを備え、
前記保護カバーは、前記操作ハンドル部側が窪み、前記制御配線を収納する配線収納部を有することを特徴とする換気扇用スイッチ。

【請求項2】

前記電源基板は、
前記出力指令信号が強運転指令であるときには強運転用出力配線と共通配線との間に電力を供給し、前記出力指令信号が弱運転指令であるときには弱運転用出力配線と共通配線との間に電力を供給することで、換気扇の強運転と弱運転とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の換気扇用スイッチ。

【請求項3】

前記制御基板には、前記外部電源から前記電源基板に供給される電圧よりも低い電圧が印加され、
前記保護カバーは、前記電源基板と前記制御基板との間に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の換気扇用スイッチ。

【請求項4】

外部と無線通信を行う通信基板を備え、
前記通信基板は、前記器体カバーのうち、前記保護カバーが配置された部分よりも前方の部分に収納されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の換気扇用スイッチ。

【請求項5】

前記通信基板には、前記外部電源から前記電源基板に供給される電圧よりも低い電圧が印加されることを特徴とする請求項４に記載の換気扇用スイッチ。

【請求項6】

前記保護カバーは、金属製であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の換気扇用スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、換気扇の操作に用いられる壁面設置型の換気扇用スイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、照明機器及び換気扇を操作するために、特許文献１に開示されるような壁面設置型のスイッチが用いられている。

【0003】

特許文献１に開示されるような壁面設置型のスイッチは、操作性が重視され、操作部が任意の形状に容易に成型可能な樹脂部品として、操作しやすい形状で形成されることが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－２２７８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

スイッチは、タイマー機能、温湿度検出機能及び通信機能といった機能の付加が図られ、内部の構造が複雑化してきている。しかしながら、上記特許文献１に開示されるスイッチでは、内部の高電圧部での発熱が操作部に熱伝達される構造となっている。このため、操作部の樹脂部品が熱変形して操作性が悪化する課題があった。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、発熱による操作部の温度上昇を抑えた換気扇用スイッチを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る換気扇用スイッチは、樹脂材料で形成され、前面に設置された操作ハンドル部と、操作ハンドル部に対する操作に基づいて出力指令信号を生成する制御基板と、外部電源から電力供給を受けて、出力指令信号に基づき外部負荷に電力を供給する電源基板とを備える。スイッチは、制御基板及び電源基板を収納する筒状の器体カバーと、器体カバーのうち、電源基板よりも前方の部分に配置されて器体カバーの内壁と当接し、器体カバー内の電源基板が配置された空間を操作ハンドル部から隔離する保護カバーと、電源基板と制御基板とを接続する制御配線とを備える。保護カバーは、操作ハンドル部側が窪み、制御配線を収納する配線収納部を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る換気扇用スイッチは、発熱による操作部の温度上昇を抑えられるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係るスイッチを用いた換気システムの構成を示す図

【図2】実施の形態１に係るスイッチの斜視図

【図3】実施の形態１に係るスイッチの斜視図

【図4】実施の形態１に係るスイッチの模式図

【図5】実施の形態１に係るスイッチの分解斜視図

【図6】実施の形態１に係るスイッチの分解模式図

【図7】実施の形態１に係るスイッチの機能ブロック図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、実施の形態に係る換気扇用スイッチを図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスイッチを用いた換気システムの構成を示す図である。換気システム２００は、複数の換気扇４２の各々に対して壁面設置型のスイッチ１００が接続される。換気システム２００は、スイッチ１００に対する操作により換気扇４２の運転状態が指示される。スイッチ１００の各々は、無線通信でルータ６１に接続される。ルータ６１は、ネットワーク６３に接続されている。スイッチ１００は、ネットワーク６３を介してサーバ６２に接続される。ユーザ端末６４は、ネットワーク６３を介してサーバ６２に接続される。なお、複数の換気扇４２を用いて換気システム２００を構成せずに、一組の換気扇４２及びスイッチ１００による換気装置で運用してもよい。

【0012】

図２及び図３は、実施の形態１に係るスイッチの斜視図である。図２は、スイッチ１００のうち室内の露出する前面側から見た状態を示している。図３は、スイッチ１００のうち壁１１０の内部に埋め込まれる後面側から見た状態を示している。図４は、実施の形態１に係るスイッチの模式図である。図５は、実施の形態１に係るスイッチの分解斜視図である。図６は、実施の形態１に係るスイッチの分解模式図である。図７は、実施の形態１に係るスイッチの機能ブロック図である。スイッチ１００は、壁１１０の内部に収められる器体２０と、器体２０を壁１１０内で覆う配線ボックス１０と、壁１１０から露出する意匠部３０と、壁１１０への取付用の取付枠３とを備える。なお、図２及び図３では、配線ボックス１０の図示を省略している。また、図２及び図３では、取付枠３の図示を省略している。

【0013】

取付枠３は、取付穴３ａを通した不図示の木ネジを用いて壁１１０に固定される。取付枠３が壁１１０に固定されることで、スイッチ１００全体が壁１１０に固定される。

【0014】

意匠部３０は、操作スイッチ４を覆うように配置される樹脂製の操作ハンドル部１と、操作ハンドル部１の周囲を囲うカバー２とを備える。操作ハンドル部１は、使用者が換気扇４２のオンオフの切替及び運転強度の強弱を切り替えるための部品であり、スイッチ１００の前面に設置されている。カバー２は、取付枠３に対して爪などによる嵌合で取り付けられる。

【0015】

操作ハンドル部１は、第１操作ハンドル５１、第２操作ハンドル５２及び表示部５３を備える。第１操作ハンドル５１は、ユーザ操作によりオンオフを切り替えるための部品である。第２操作ハンドル５２は、ユーザ操作により運転強度の強弱を切り替えるための部品である。表示部５３は、オンオフの状態、運転強度の状態及び無線通信の状態を表示する。

【0016】

器体２０は、制御基板５、通信基板６、保護カバー７及び電源基板８を備える。また、器体２０は、制御基板５、通信基板６、保護カバー７及び電源基板８を収納する四角筒状の器体カバー９と、器体カバー９の前面を覆う操作スイッチ４とを備える。操作スイッチ４には、操作ハンドル部１が爪などによる嵌合で取り付けられる。なお、器体カバー９は、筒状であればよく、四角筒状に限定されない。

【0017】

操作スイッチ４には、スイッチ伝動部４ａが設けられている。スイッチ伝動部４ａは変形可能であり、第１操作ハンドル５１又は第２操作ハンドル５２が押下されると制御基板５側へ変形する。スイッチ伝動部４ａが制御基板５側へ変形すると、制御基板５に設けられた不図示のボタンが押下される。

【0018】

制御基板５は、不図示のリード線及びコネクタを用いて通信基板６及び電源基板８と電気的に接続されている。制御基板５のボタンが押下されることで電源基板８内の電子部品に電気信号が流れる。制御基板５のボタンの押下により電源基板８が電子回路を開閉することで、オンオフの切替及び運転強度の強弱の切替がなされる。電源基板８内の電子部品は、例えばリレーである。

【0019】

制御基板５は、電源基板８に対して、出力状態を指示する出力指令信号を出力する。出力状態は、強運転、弱運転及び停止の三つの状態である。制御基板５は、操作ハンドル部１に対する換気扇４２の運転状態の切り替えを要求する操作に基づいて出力指令信号を生成する。

【0020】

制御基板５は、通信基板６に対して通信配線６０を介して通信用信号を出力する。通信用信号は、状態変化信号として出力される。すなわち、運転状態がオンからオフに切り替わったことを示す第１状態変化信号、運転状態がオフからオンに切り替わったことを示す第２状態変化信号、運転強度が強から弱に切り替わったことを示す第３状態変化信号、運転強度が弱から強に切り替わったことを示す第４状態変化信号を定めておき、操作ハンドル部１に対する操作により状態が切り替わったときに、それぞれに対応する状態変化信号を出力する。

【0021】

通信基板６は、器体カバー９のうち、保護カバー７が配置された部分よりも前方の部分に収納されている。通信基板６は、制御基板５から通信配線６０を介して出力された状態変化信号を受けて、無線信号６５をルータ６１に対して出力する。

【0022】

通信基板６は、状態変化信号を制御基板５から受信し、状態変化信号が示す運転状態及び運転強度を無線信号にてサーバ６２に送信する。運転状態及び運転強度を受信したサーバ６２は、同様の情報をユーザ端末６４へ送信する。また、操作ハンドル部１以外での切替操作、例えばユーザ端末６４による遠隔操作の信号をサーバ６２が受信すると、サーバ６２は無線信号によって通信基板６へ遠隔操作の信号を送信する。通信基板６が遠隔操作の信号を電源基板８に送信することで、電源基板８内の電子回路を開閉させることができる。

【0023】

電源基板８は、電子回路の開閉を行う電子部品の他に、外部電源を換気扇４２などの負荷が接続される端子台２１を持つ。電源基板８は、端子台２１を通じて電源が供給されるとともに、負荷側へ電源を供給する。

【0024】

端子台２１は、外部電源から交流１００Ｖの電力供給を受ける電源入力線８１が接続される電源入力端子８２と、制御基板５に直流電力を供給する出力配線４０が接続される出力端子８３とを備えている。電源基板８は、外部電源から供給される１００Ｖの交流から１２Ｖの直流を生成し、制御配線５０を通じて制御基板５に供給する。通信基板６には、制御基板５から通信配線６０を通じて１２Ｖの直流が供給される。したがって、制御基板５及び通信基板６には、外部電源から電源基板８に供給される電圧よりも低い電圧が印加される。また、電源基板８は、制御基板５からの出力指令信号に基づいて、モータ回路４１に負荷駆動電力を供給する。

【0025】

保護カバー７は、電源基板８よりも前方に配置されて器体カバー９の内壁と当接し、器体カバー９内の電源基板８が配置された空間を操作ハンドル部１から隔離する。例えば、保護カバー７は、電源基板８と通信基板６との間に配置される。実施の形態１では、電源基板８は５０Ｖ以上の高い電圧が印加される高電圧部であり、制御基板５及び通信基板６は５０Ｖ未満の低い電圧が印加される低電圧部である。保護カバー７は、高電圧部である電源基板８での発熱が低電圧部である制御基板５及び通信基板６と、操作部である操作ハンドル部１とへ影響することを抑制する。なお、保護カバー７は、高電圧部である電源基板８での発熱が操作部である操作ハンドル部１へ影響することを抑制できればよいのであれば、制御基板５と通信基板６との間に配置されてもよいし、制御基板５の前方に配置されてもよい。なお、制御基板５の前方に保護カバー７を配置する場合は、スイッチ伝動部４ａの変形により制御基板５に設けられたボタンが押下されることを妨げられない構造とする。

【0026】

保護カバー７は、熱伝達による発熱の影響を抑制することを目的としているため、密閉性の高い材料を使用して形成することが望ましい。例えば、保護カバー７は、鋼鈑などの金属材料で形成される。

【0027】

保護カバー７は、制御基板５及び電源基板８の近くに設けられているため、これらの基板との絶縁性に配慮する必要がある。したがって、保護カバー７は、金属などの導電性材料ではなく、非導電性材料を用いて形成してもよい。例えば、保護カバー７の材料に適用可能な非導電性材料には、セラミック及びマイカシートなどを挙げることができる。保護カバー７の材料に樹脂を用いる場合は、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂及びポリプロピレン樹脂といった熱可塑性樹脂ではなく、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂を使用する方がよい。また、金属などの導電性材料に樹脂を貼り付けた複合材料を用いてもよい。

【0028】

配線ボックス１０は、器体２０を覆うように配置される。スイッチ１００は、端子台２１に接続される配線が配線ボックス１０に収納された状態で、取付穴３ａを通したネジによって壁１１０に固定される。

【0029】

換気扇４２は、交流電源に主巻線と補助巻線とを直列に接続し、主巻線にコンデンサを並列接続して構成されたコンデンサ誘導電動機を備えている。モータ回路４１は、補助巻線に変速巻線を直列に重ね巻きして、交流電源の接続位置を補助巻線のみを含む位置と、補助巻線と変速巻線とを含む位置とで切換えることでコンデンサ誘導電動機における速度調整を行う。

【0030】

出力配線４０は、換気扇４２の補助巻線のみを含む位置に接続される強運転用出力配線と、換気扇４２の補助巻線及び変速巻線を含む位置に接続される弱運転用出力配線と、換気扇４２の主巻線側に接続される共通配線とを含んでいる。強運転指令時には、電源基板８は、強運転用出力配線と共通配線との間に交流１００Ｖ電力を印加し、主巻線及び補助巻線に電流を流すことで強運転を実施する。弱運転指令時には、電源基板８は、弱運転用出力配線と共通配線との間に交流１００Ｖ電力を印加し、主巻線、補助巻線及び変速巻線に電流を流すことで弱運転を実施する。

【0031】

上記運転切り替え方法は一例であり、この方法に限らない。電源基板８からの指令によって強弱運転が切り替えることができればどのような方法でも良い。

【0032】

次に、スイッチ１００を構成する部品の配置順序について説明する。スイッチ１００は、室内の前面側から壁１１０に向かって、操作ハンドル部１、カバー２、取付枠３、操作スイッチ４、制御基板５、通信基板６、保護カバー７、電源基板８、器体カバー９及び配線ボックス１０が、この順に並べて配置される。制御基板５、通信基板６、保護カバー７及び電源基板８は、四角筒状の器体カバー９の内側に収納される。

【0033】

図２、図３及び図４に示すように組み立てた状態では、スイッチ１００の前面には第１操作ハンドル５１、第２操作ハンドル５２及び表示部５３が配置される。壁１１０の内部には電源入力端子８２及び出力端子８３が配置され、電源入力端子８２には電源入力線８１が接続され、出力端子８３には出力配線４０が接続される。

【0034】

保護カバー７は、電源基板８よりも前面側に配置される。保護カバー７は、壁面に平行な金属製の板状部品であり、外周が器体カバー９の内壁に当接し、制御配線５０を貫通させて保持する。電源基板８は、側面と裏面とを器体カバー９で囲われ、前面を保護カバー７で覆われる。保護カバー７は、操作面側が窪んだ配線収納部７１を有し、組み立て状態では制御配線５０を収納する。

【0035】

実施の形態１に係るスイッチ１００は、換気扇４２に駆動電力を供給するために大きな電流が流れる電源基板８を有する。一方で、スイッチ１００は壁１１０に埋め込まれることから、小型化が要求され、発熱が課題となる。

【0036】

無線通信を行う通信基板６は、使用電力は大きくないため、自らの使用電力での発熱は少ない。このため、通信基板６は、高温化での動作安定性はあまり考慮されておらず、高温では動作が不安定になる。

【0037】

実施の形態１に係るスイッチ１００は、高温になりやすい電源基板８と高温環境下では動作が不安定になる通信基板６とが小さな空間内にまとめられており、電源基板８での発熱が通信基板６へ影響することを抑制する必要がある。特に、電源基板８と通信基板６との間で空気の対流が発生すると、熱伝達により熱が電源基板８から通信基板６に移動し、通信基板６の温度が上昇して通信基板６の動作が不安定になる。

【0038】

実施の形態１に係るスイッチ１００は、電源基板８の側面と裏面とを器体カバー９で囲い、前面を保護カバー７で覆うことにより、電源基板８と通信基板６との間での空気の移動を制限し、通信基板６の温度上昇を抑制する。

【0039】

また、前面に設けられた操作ハンドル部１は樹脂製であるため、温度上昇により変形すると可動部分の抵抗が増加してしまうが、実施の形態１に係るスイッチ１００は、保護カバー７により空気の対流を抑制することで、操作ハンドル部１の温度上昇による変形も抑制することができる。

【0040】

なお、ここでは換気扇４２の操作用のスイッチ１００について説明したが、スイッチ１００は、照明機器の操作用であってもよい。

【0041】

以上の実施の形態に示した構成は、内容の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、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。

【符号の説明】

【0042】

１ 操作ハンドル部、２ カバー、３ 取付枠、３ａ 取付穴、４ 操作スイッチ、４ａ スイッチ伝動部、５ 制御基板、６ 通信基板、７ 保護カバー、８ 電源基板、９ 器体カバー、１０ 配線ボックス、２０ 器体、２１ 端子台、３０ 意匠部、４０ 出力配線、４１ モータ回路、４２ 換気扇、５０ 制御配線、５１ 第１操作ハンドル、５２ 第２操作ハンドル、５３ 表示部、６０ 通信配線、６１ ルータ、６２ サーバ、６３ ネットワーク、６４ ユーザ端末、６５ 無線信号、７１ 配線収納部、８１ 電源入力線、８２ 電源入力端子、８３ 出力端子、１００ スイッチ、１１０ 壁、２００ 換気システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】