JP2004293846A - 換気量の計測装置および換気扇の制御装置 - Google Patents

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孝人 佐藤
Hiroshi Yamazaki
拓 山▲崎▼
Yukio Kimura
幸雄 木村
Yasuo Kunii
保夫 国井
Hidehiko Takagi
秀彦 高木
Katsuhiko Nagaya
加津彦 長屋
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Abstract

【課題】換気扇の回転数を換気量が目標値に一致するように正確に制御する。
【解決手段】屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差による換気量の変化を表す係数KΔPと、気温による空気密度の変化に応じた換気量の変化を表す係数KTと、気圧による空気密度の変化に応じた換気量の変化を表す係数KPとを求め、これら係数から換気量の実際値Qaを算出する。換気量の実際値Qaと目標値Qsとの偏差に対応する回転数補正値ΔNを求め、換気扇の回転数Ncを補正する。
【選択図】 図6

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、換気扇による換気量を計測する換気量の計測装置およびこの計測装置を用いた換気扇の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、換気扇を屋内の燃焼器に連動して作動させ、更に、換気扇の回転数を燃焼器の燃焼量に応じて可変して、燃焼量に見合う換気量を得られるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−141935号公報(段落0027、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、換気扇による換気に際しては、窓部等の隙間から屋内に外気が吸入されるが、気密性の高い部屋では外気の吸入が追いつかず、屋内の気圧が次第に低下する。そして、従来周知であるが、屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差が増加するのに伴い換気量が減少する。
【0005】
然し、上記従来例では、換気量の変化を計測する手段が設けられていない。そのため、屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差の増加で換気量が減少しても、必要な換気量が得られるように、燃焼量に見合う換気量に対応する回転数よりも高い回転数で換気扇を駆動することが必要になる。然し、回転数をこのように高く設定すると、屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差が少ない状態では必要以上の換気が行われることになり、エネルギーの浪費を来たす。
【0006】
換気を無駄なく適正に行うためには、換気量を計測することが必要になる。尚、人の健康にとって重要なのは、体積での換気量ではなく、質量での換気量である。そして、体積での換気量が一定でも、屋内の気温が変化すると、空気密度の変化によって質量での換気量が変化し、更に、気圧の変化によっても、空気密度の変化によって質量での換気量が変化する。
【0007】
本発明は、以上の点に鑑み、空気密度の変化も加味して換気量を正確に計測できるようにした換気量の計測装置を提供し、更には、この計測装置を用いて換気扇を適正に制御できるようにした制御装置を提供することをその課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の換気量計測装置は、屋内の気温を検出する温度センサと、屋内の気圧を検出する第1圧力センサと、屋外の気圧を検出する第2圧力センサとを備え、屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差に応じた換気量の変化と、気温による空気密度の変化に応じた換気量の変化と、気圧による空気密度の変化に応じた換気量の変化とを、前記温度センサと前記第1圧力センサと前記第2圧力センサの検出値に基づいて算定する算定手段を設け、換気扇の回転数に対応する換気量の標準値を算定手段で算定された換気量の変化に応じて補正して、換気量の実際値を求めることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の換気扇制御装置は、換気扇による換気量の目標値を設定する目標値設定手段と、換気扇による換気量の実際値を計測する換気量計測手段と、換気量の実際値が目標値に一致するように換気扇の回転数を補正する補正手段とを備え、換気量計測手段は上記本発明の換気量計測装置で構成されることを特徴とする。
【0010】
本発明の換気量計測装置によれば、屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差に応じた換気量の変化だけでなく、気温と気圧による空気密度の変化に応じた換気量の変化も加味して、質量での換気量を正確に計測することができる。
【0011】
そして、本発明の換気扇制御装置によれば、正確に計測された換気量の実際値に基づいて換気扇の回転数制御が行われることになる。従って、換気量が目標値に一致するように正確に換気扇が制御され、無駄なく適切な換気を行うことができる。
【0012】
尚、後記する実施形態において、上記目標値設定手段に対応するのは図6のS2のステップであり、上記換気量計測手段に相当するのは、図6のS4〜S7のステップであって、その内のS4,S5,S6のステップが上記算定手段に相当する。また、上記補正手段に相当するのは図6のS8のステップである。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1を参照して、1は家屋、2は家屋内の部屋の換気を行う換気扇を示している。家屋1には、パソコン等の演算処理装置3に接続されるネットワーク4が設けられている。
【0014】
ネットワーク4には、換気扇2のコントローラ2aと、換気扇2で換気される屋内に配置したファンヒータ等の燃焼器5のコントローラ5aとが夫々インターフェース回路を介して接続されている。そして、燃焼器5の使用時に、そのコントローラ5aから演算処理装置3に、燃焼器5の使用と燃焼量とを表すデータが送信される。演算処理装置3は、燃焼器5の燃焼量に対応する換気量の目標値を設定し、この目標値の換気量を得るのに必要な換気扇2の回転数を算定して、換気扇2のコントローラ2aに回転数の指示信号を送る。尚、ネットワーク4は、有線式のものに限らず、無線式のものでも良い。
【0015】
ここで、換気扇2の回転数に応じて換気量は図2に示す如く変化する。但し、この換気量の変化特性は、例えば、屋外と屋内の気圧差が零、気温が所定の基準温度Ts、気圧が1気圧という所定条件下での標準的な特性であり、演算処理装置3にデータテーブルとして格納されている。
【0016】
ネットワーク4には、更に、換気扇2で換気される屋内の気温Tを検出する温度センサ6と、屋内の気圧Pinを検出する第1圧力センサ7と、屋外の気圧Poutを検出する第2圧力センサ8とが夫々インターフェース回路を介して接続されており、これらセンサ6,7,8の検出データが演算処理装置3に送信される。
【0017】
ここで、換気扇2の回転数が一定であっても、屋外の気圧Poutと屋内の気圧Pinとの圧力差ΔP(=Pout−Pin)が増加すると、換気量が減少する。また、屋内の気温Tが上昇すると、空気密度の減少により質量での換気量が減少し、更に、屋内の気圧Pinが低下した場合も、空気密度の減少により質量での換気量が減少する。
【0018】
圧力差ΔPによる換気量の変化を、ΔP=0のときに「1」となる係数KΔPで表すと、図3のようになり、気温Tによる換気量の変化を、T=Tsのときに「1」となる係数KTで表すと、図4のようになり、気圧Pinによる換気量の変化を、Pin=1気圧のときに「1」となる係数KPで表すと、図5のようになる。換気量の変化を表すこれらの係数の変化特性は、データテーブルとして演算処理装置3に格納されている。そして、演算処理装置3は、前記センサ6,7,8からの検出データに基づいて換気量の実際値を推定し、この実際値が目標値に一致するように換気扇2の回転数の指示値を補正する。
【0019】
以下、演算処理装置3における上記処理の詳細を図6を参照して説明する。燃焼器5のコントローラ5aから使用中であることを示す信号が送信されると(S1)、コントローラ5aからの燃焼量データに基づいて燃焼量に対応する換気量を換気目標値Qsとして設定する(S2)。そして、この目標値Qsに対応する換気扇2の回転数Nsを図2のデータテーブルから検索する(S3)。
【0020】
次に、第2圧力センサ8で検出された屋外の気圧Poutと第1圧力センサ7で検出された屋内の気圧Pinとの圧力差ΔPを求めて、この圧力差ΔPに対応する換気量の変化係数KΔPを図3のデータテーブルから検索する(S4)。また、温度センサ6で検出された屋内の気温Tに対応する換気量の変化係数KTを図4のデータテーブルから検索すると共に(S5)、第1圧力センサ7で検出された屋内の気圧Pinに対応する換気量の変化係数KPを図5のデータテーブルから検索する(S6)。そして、換気量の実際値Qaを、S3のステップで求めた回転数Nsに対応する換気量の標準値であるQs(目標値)に上記各変化係数KΔP、KT、KPを乗算して算出する(S7)。
【0021】
次に、換気量の実際値Qaと目標値Qsとの偏差に対応する回転数の補正値ΔNを換気扇2の能力特性(例えば、図2の特性)に基づいて算出する(S8)。そして、S3のステップで求めた回転数Nsに補正値ΔNを加算して回転数の指示値Ncを算出し、この指示値Ncを換気扇2のコントローラ2aに送信する(S9)。コントローラ2aは、換気扇2の回転数が指示値Ncになるように換気扇2の回転数制御を行う。
【0022】
以上の制御により、実際の換気量が圧力差や気温や気圧の変化に係らず目標値Qsに正確に一致する。そして、燃焼器5たるファンヒータによる暖房開始時で屋内の気温が低いときは、KT>1で、Qa>Qsになり、その結果、Nc<Nsになる。そのため、換気扇2の回転数を無駄に上げずに済み、省エネルギーに寄与する。
【0023】
ところで、図2〜図5の特性は換気扇2の各機種に固有であり、換気扇2のメーカから提供される対応機種の特性データを演算処理装置3に登録する。尚、インターネットを通じてこれらの特性データを演算処理装置3に登録することも可能である。
【0024】
また、屋外の気圧Poutと屋内の気圧Pinとの圧力差で換気量は変化するものの、この程度の圧力差では空気密度は実質的に変化しない。従って、気圧による換気量の変化係数KPを求めるパラメータとして、上記実施形態の屋内の気圧Pinに代えて屋外の気圧Poutを用いても良い。
【0025】
また、上記実施形態では、換気量の目標値の設定処理、換気量の実際値の計測処理および換気扇回転数の補正処理を演算処理装置3で行うようにしたが、燃焼器5のコントローラ5a、温度センサ6、第1と第2の各圧力センサ7,8からのデータを換気扇2のコントローラ2aに送信して、上記の処理を換気扇2のコントローラ2aで行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明制御装置の一例を示す系統線図。
【図2】換気扇の回転数による換気量の変化特性を示すグラフ。
【図3】屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差による換気量の変化係数の変化特性を示すグラフ。
【図4】気温による換気量の変化係数の変化特性を示すグラフ。
【図5】気圧による換気量の変化係数の変化特性を示すグラフ。
【図6】換気量の計測および換気扇の回転数補正のための処理を示すフロー図。
【符号の説明】
2…換気扇 3…演算処理装置(目標値設定手段、換気量計測手段、補正手段)6…温度センサ 7…第1圧力センサ 8…第2圧力センサ

Claims (2)

  1. 換気扇による換気量を計測する装置であって、
    換気扇で換気する屋内の気温を検出する温度センサと、屋内の気圧を検出する第1圧力センサと、屋外の気圧を検出する第2圧力センサとを備え、
    屋外の気圧と屋内の気圧との圧力差に応じた換気量の変化と、気温による空気密度の変化に応じた換気量の変化と、気圧による空気密度の変化に応じた換気量の変化とを、前記温度センサと前記第1圧力センサと前記第2圧力センサの検出値に基づいて算定する算定手段を設け、
    換気扇の回転数に対応する換気量の標準値を算定手段で算定された換気量の変化に応じて補正して、換気量の実際値を求めることを特徴とする換気量の計測装置。
  2. 屋内の換気を行う換気扇の制御装置であって、
    換気扇による換気量の目標値を設定する目標値設定手段と、換気扇による換気量の実際値を計測する換気量計測手段と、換気量の実際値が目標値に一致するように換気扇の回転数を補正する補正手段とを備え、
    換気量計測手段は請求項1に記載の換気量の計測装置で構成されることを特徴とする換気扇の制御装置。
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