【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風速センサ装置及びその風速センサ装置を用いた換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、風の流れる方向に第１温度センサと第２温度センサと発熱体とをこの順序で設け、第１温度センサと第２温度センサとを発熱体により加熱するとともに第１温度センサと第２温度センサとの温度差により風速を測定することが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、送風路に風速センサ装置とダンパとを設け、検知する風速が所定の値になるようにダンパを制御して、吹き出し風量を所定の風量に制御することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２４３４２３号公報
【特許文献２】
実用新案登録第３０５１８６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の技術では、発熱体により加熱された第１及び第２センサーの冷却度の差を測定するものであるから、一方向のみの風の流れに対する風速しか測定できず、一方向と逆の風の流れに対しては風速を測定できないから、測定できる風速は一方向に限られるという問題がある。
【０００６】
また、各センサを加熱するための発熱体を必要とするので、部品点数が多くなるとともに制御装置が複雑になり安定した測定が困難になるという問題がある。特に、発熱体の冷却度を測定しているため、流路内における発熱体の微妙な温度管理が困難であり、微風（例えば風速１ｍ／ｓ以内）での安定した測定ができないという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２では、送風量を制御できるものに留まり、送風機を用いない自然換気と送風機を用いた強制換気とを組み合わせた換気を行なうものではない。これに対して、できるだけ自然風を室内に取り込み省力化を図るとともに長時間に亘って安定した風量で室内の換気を行なうことが望まれている。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、簡易な構成で風速と風向が測定でき且つ微風下においても安定して測定できる風速センサ装置及び省力化を図りつつできるだけ自然風を取り込んで安定した換気を行なうことができる換気装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、流路に配置されて、風を案内するダクト内に設置されて風の案内羽根となるセンサ基板と、基板の一方側面に設けた第１温度センサと基板の他方側面に設けた第２温度センサとからなる測定部と、基準温度センサと、演算手段とを備え、基板は流路に平行な軸線に対して傾斜して設けており、演算手段は第１温度センサと基準温度センサの比較による出力信号と、第２温度センサと基準温度センサの比較による出力信号を比較することにより、風速及び風向を演算することを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載の発明では、流路に風が流れると、流路に傾斜して設けた基板の一方側面の風速と他方側の風速とに差ができる。風速の速い方の温度センサの方が測定する温度が低くなるから、第１温度センサと基準温度センサの比較による出力信号と、第２温度センサと基準温度センサの比較による出力信号を比較することにより流路内を流れる風の風向と風速を測定する。
【００１１】
基準温度センサは、例えば気温を測定するものであり、風の当らないところに設置して第１及び第２温度センサが受ける風と共通の気温を測定する。基準温度センサ、第１及び第２温度センサは同じ構造であり、経年変化による誤差を相殺して小さくできる。
【００１２】
しかも、基板を傾斜させて設けているので、微風に対してもその一方側面と他方側面とにおける風速の差を大きくとることができ、微風時の風速も正確に且つ安定して測定することができる。
【００１３】
基板に対して一方からの風と他方からの風に対して、第１と第２温度センサの出力信号の差は正負となって演算できるので、第１温度センサか第２温度センサのいずれの側から吹く風かが分かり、一軸方向における風向をも測定できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、測定部は風を案内するダクトを備え、第１温度センサと第２温度センサとは、基板の傾斜方向において互いに離れた端部に設けてあることを特徴とする。
【００１５】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、第１及び第２温度センサが、ダクト内に案内される風の速度むら、特に微風時における風の無風域に位置することを防止でき、測定精度を高めることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、基板の傾斜角度は３５度以上４０度以下としてあることを特徴とする。
【００１７】
この請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、基板に沿って流れる風を効果的に増幅できる。これは、基板の傾斜角度が３５度よりも小さいと傾斜が小さすぎて基板表面を沿って流れる風の速さを充分に増幅できないとともに、４０度よりも大きいと圧力損失が大きくなり、基板表面に沿って流れる風が乱流になって安定した風の流れが得られないからである。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、第１温度センサ及び第２温度センサはそれぞれ半導体温度センサであり且つ各温度センサには発熱体が設けてあることを特徴とする。
【００１９】
この請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、半導体温度センサの感度が高くなり、風速の測定精度を高めることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、室内の換気を行なう換気手段と、請求項１〜４に記載の風速センサ装置と、換気手段の制御装置とを備え、制御装置は風速センサ装置の演算手段から受けた測定信号に応じた換気手段による室内の換気を行なうことを特徴とする。
【００２１】
この請求項５に記載の発明によれば、風速センサ装置は微風をも安定して測定可能であるから、室内の換気を細かく制御でき、室内の快適な換気制御ができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、換気手段は、一方の壁に設けた第１換気ユニットと、他方の壁に設けた第２換気ユニットとを備え、第１換気ユニット及び第２換気ユニットはダンパの開閉により各流路の開度を調整し、制御装置は風速センサ装置の測定信号に応じて第２換気ユニットのダンパを任意角度で制御することを特徴とする。
【００２３】
この請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、風速が室内の換気に十分な風速である場合には、第１及び第２換気ユニットを開いて自然風を利用することにより換気できるので、省力化を図りつつ換気をおこなうことができる。しかも、換気ユニットは対向して配置されているので、換気効率が良い。
【００２４】
尚、第１及び第２換気ユニットのダンパは開閉の２位置に開閉動作するものであってもよいし、一方または両方を所定角度開いて開度を調節するものであってもよい。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、換気手段は、送風機を有する第３換気ユニットを備え、制御装置は風速センサ装置により測定した風速が設定値未満の場合には、第３換気ユニットの送風機を駆動し、設定値を超える場合には第１又は第２換気ユニットのダンパの角度を制御することを特徴とする。
【００２６】
この請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、風速センサの測定する風速が設定値未満の場合には、送風機による強制換気を行ない、設定値よりも大きいな場合にはダンパの角度を調整して強すぎる風の流入を防止して適度の自然換気を行なうとともに、省力化を図りつつ長時間に亘る連続換気ができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、風速センサ装置の測定部は第１換気ユニット及び第２換気ユニットの両方の流路に設け、制御装置はダンパを閉じた場合に、所定時間経過するとダンパを開けて風速センサ装置により風速を測定することを特徴とする。
【００２８】
この請求項８に記載の発明によれば、請求項６又は７に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、測定部は換気ユニットに設けることにより設置スペースを別途設けずに済み、且つダンパを閉じ強制換気を行なっている。所定時間経過後にダンパを開き風速を測定することにより、自然換気利用の可能性を判断するので、長時間に亘る室内の換気制御において省力化を図ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明するが、先ず図１及び図２を参照して本発明にかかる風速センサ装置１、２について説明する。図１は本発明の実施の形態にかかる風速センサ装置１、２の概略的構成を示す断面図であり、図２は温度センサの出力と風速との関係を示すグラフである。
【００３０】
風速センサ装置１、２は、測定部３と、演算手段５とから構成されており、測定部３は、ダクト７と、ダクト７内に配置された基板９と、基板９の一方側面（表面）９ａに配置された第１温度センサ１１と、基板９の他方側面（裏面）９ｂに配置された第２温度センサ１３と、風の温度を測定する基準温度センサ１７とから構成されている。
【００３１】
ダクト７内に基板９と第１及び第２温度センサ１１、１３を設けることにより、横風の影響を受け難く、流路方向の風速を測定することができる。
【００３２】
ダクト７は縦断面矩形の筒状であり、その開口側両端部１５はそれぞれ湾曲状に形成されており、ダクト内に導かれる風の乱れや圧力損失を小さくするようにしている。
【００３３】
基板９は平面視矩形であり、ダクト７の軸線Ｔに対して傾斜角θを成して設けられている。θは３５〜４０度に設定されるが、これは、傾斜角度を大きくする事により大きな増幅効果が得られるが角度を大きくしすぎると圧力損失が急激に増大し、センサ内部を流れる際の抵抗が大きくなりすぎるからである。
【００３４】
第１及び第２温度センサ１１、１３は基板９と軸線Ｔとの交点を中心Ｏとして、対称位置に設けてあり、基板の中心Ｏからで同じ距離に設けてあり、且つ基板の両側端部に設けてある。このように、対称位置に設けることにより、風向が逆になった場合にも風速に対して同じ温度特性を得ることができ、風向をも同時に測定できる。
【００３５】
基板９は、風の流れを仕切って基板表面９ａ（又は９ｂ）を流れる風の流れを増幅するとともに第１及び第２温度センサ１１、１３の装着基板としても機能しており、測定部３の小型化を図っている。
【００３６】
第１及び第２温度センサ１１、１３には、半導体温度センサを用いており、検知温度に対応した出力信号を発する。また、各温度センサ１１、１３には表面発熱体１６が設けてあり、各温度センサ１１、１３を加熱することで、半導体温度センサの感度の増幅を図っている。
【００３７】
尚、基板９、第１及び第２温度センサ１１、１３には、樹脂材がコーティングされており、埃や水滴の影響を受け難くしてあり且つ経年劣化を防いでいる。
【００３８】
基準温度センサ１７は、換気ユニットの内部に設けている。
【００３９】
演算手段５は、第１温度センサ１１と基準温度センサ１７の比較による出力信号と、第２温度センサ１３と基準温度センサ１７との比較による出力信号を比較する事により風速及び風向を演算する。第１及び第２温度センサ１１、１３と基準温度センサ１７との各出力差（図２に示すグラフにおける縦軸の温度センサ出力電圧）と風速（グラフの横軸）との関係を測定したので、その結果を図２に示す。第１及び第２温度センサ１１、１３と、基準温度センサ１７との各出力差を求め、図２に示す関数グラフのデータと比較することにより、風速と風向を算出することができる。
【００４０】
この図２に示すグラフからあきらかなように、本実施の形態にかかる風速センサ装置によれば、風速１ｍ／ｓ以下の風速が精度良く且つ安定に測定でき、且つ一軸方向の風向も測定することができる。
【００４１】
次に、本実施の形態にかかる風速センサ装置１、２を用いた換気装置２１を、図３〜図８を参照して説明する。図３は換気装置の概略的構成を示す図であり、図４は図６に示すサッシのＡ―Ａ断面図であり、図５は図６に示すサッシのＢ―Ｂ断面図であり、図７は制御装置のフロ−チャートであり、図８は換気ユニットのＯＮ／ＯＦＦと、風速との関係を示すグラフである。
【００４２】
換気装置２１は、上述した風速センサ装置１、２と、建物の対向した一方の壁２３に設けた第１換気ユニット２７と第３換気ユニット３１と、他方の壁２５に設けた第２換気ユニット２９とを備えている。尚、本実施の形態では、風速センサ装置の演算手段５が制御装置を兼ねている。
【００４３】
第１換気ユニット２７及び第２換気ユニット２９は、建物においてそれぞれ対向する壁のサッシに設けてあり、第１換気ユニット２７と第３換気ユニット３１は、サッシ３５の上部に沿って配置されている。
【００４４】
第１及び第２換気ユニット２７、２９は、それぞれ同じ構成となっており、ダンパ３７の開閉により換気と風量の調節を図るものである。第１及び第２換気ユニット２７、２９は、ダンパ３７が開くことにより、風の向きに応じてそれぞれ外気から風を取り入れたり室内の空気を排気して、いわゆる自然換気をおこなう。尚、本実施の形態では、ダンパ３７は全開と全閉との２位置に駆動されるほか、開度を複数の段階に分けて設定可能であり、換気する風量を調節可能になっている。
【００４５】
第３換気ユニット３１は、送風機（ファン）３９備え、送風機３９の駆動により室内の空気を換気するものであり、送風機３９には、クロスフローファンを用いており、サッシ上部の細長い空間を活用している。
【００４６】
風速センサ装置１、２は、第１及び第２換気ユニット２７、２９の流路４１の室内側に設けてあり、自然換気により取り入れる風の風速を測定する。本実施の形態では、風速センサ装置１、２は第１及び第２の各換気ユニットに合計２つ設けている。以下、２つの風速センサ装置はそれぞれ風速センサ装置１及び風速センサ装置２として説明する。
【００４７】
尚、本実施の形態では、基準温度センサ１７は、第１換気ユニット２７及び第２換気ユニット２９の端に設けてあるが、風が当り難い他の箇所であってもよい。また、基準温度センサ１７を換気ユニット２７、２９に設けることにより換気ユニットと一緒に施工でき、基準温度センサ１７用のスペースを別途取らないとともに施工しやすい。
【００４８】
また、本実施の形態では、室内を常時一定の量で換気しており、例えば、化学物質過敏症患者用の家屋（シックハウス）に用いられ、建材等から出る化学物質等の排気をおこなうため、省力化を図りつつ外の風速に適した換気を行なうものである。また、本実施の形態では、第１換気ユニット２７と第３換気ユニット３１とは第１換気ユニットに設けた風速センサ装置１の演算手段５により駆動が制御されており、第２換気ユニット２９は、第２換気ユニットに設けた風速センサ装置２の演算手段５により駆動が制御されている。即ち、本実施の形態では第１〜第３換気ユニット２７、２９、３１の各ユニット全てを電気的に接続する必要がなく、一体となって配置されている第１換気ユニット２７と第３換気ユニット３１を備えるサッシと、第２換気ユニットを備えるサッシとを独立して設置できるので、施工しやすく、且つ複雑な配線を必要としない。
【００４９】
特に、本実施の形態では、各風速センサ装置１及び２において、風の一軸方向、即ち風上と風下を検知して、風を取り入れたり、ダンパ３７の開度を制御して室内に取り込む風量を制御することができる。
【００５０】
次に、図７及び図８を参照して換気装置２１の制御について説明する。換気装置２１は通常運転（自然換気で風速が設定値以上となる場合）では、第１及び第２換気ユニット２７、２９のダンパ３７を開状態として自然換気としている。
【００５１】
制御が開始すると、演算手段５はステップＳ１で風速センサ装置１及び２の風速を測定し、ステップＳ２で演算手段５が風量Ｑを算出する。そして、ステップＳ３において風速センサ装置１で測定した風量Ｑが設定値未満か否か判断し、設定値未満である場合には、ステップＳ４で、自然換気装置である第１換気ユニット２７のダンパ３７を閉じ、第３換気ユニット３１の送風機３９を駆動し、強制換気する。外部風の影響で第２換気ユニット２９の風速センサ装置２で測定された風量Ｑが設定値を超えた場合にダンパ３７は開度を調整して風量を制御する。
【００５２】
一方、ステップＳ３において風速センサ装置２で測定した風量Ｑが設定値以上の場合には、自然換気状態を続け、ステップＳ１に戻る。
【００５３】
ステップＳ４でダンパ３７を閉じ送風機（ファン）３９を駆動すると、ステップＳ６で、一定時間を計測し一定時間経過後送風機（ファン）３９を停止し（又は送風機の出力を変化させ）て、自然換気装置である第１換気ユニット２９のダンパ３７を開き、ステップＳ１に戻って、風速を測定する。
【００５４】
尚、図８に示すように、測定する風速は外部風の影響を受け変化しやすいので、演算手段（制御装置）ではＰＩ制御を行ない、ダンパ３７のばたつきを防止している。
【００５５】
また、本実施の形態では２つの風速センサ装置１、２を用いており、各換気ユニットにおけるダンパはその角度を段階的に変えることにより自然換気における風量制御を行なっている。各風速センサ装置１、２が測定した風速（風量）と第１〜第３換気ユニットにおける制御の関係を下記の表に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
この表に示す制御では、送風機３９の停止時のほか運転時においても、第２換気ユニット２９のダンパ３７の開度を調節して、換気する風量を制御しており、換気量をほぼ一定にでき、快適な室内換気を提供することができる。尚、風速センサ装置１が検知した値が、設定値以上の場合には、風速センサ装置２では、風下（風向が室内から室外）になっているので、第２換気ユニット２９は全開状態となる。更に、表１には示していないが、風速センサ装置１及び風速センサ装置２の測定値がそれぞれ設定値以上である場合には、室内に取り込む風が強すぎるので、対応する第１換気ユニット２７又は第２換気ユニット２９のダンパ３７の開度を調整し、開口をしぼる。
【００５８】
即ち、各風速センサ装置１、２ではそれぞれ各ユニット２７、２９、３１が風上なのか風下なのかを判断し、風上の場合には風量を増せば良いのか減らせば良いのか判断するものである。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、風速が室内換気に十分な風速である場合には、第１及び第２換気ユニット２７、２９を開いて自然風により換気できるので、省力化を図りつつ換気をおこなうことができる。しかも、第１及び第２換気ユニット２７、２９は対向して配置されているので、効率的に換気をおこなうことができる。
【００６０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、第１及び第２換気ユニット２７、２９におけるダンパ３７の開度を調節したが、これに限らず、開閉のみの２位置に制御するものであってもよい。
【００６１】
換気装置２１には、３つの換気ユニット２７、２９、３１を設けることに限らず、ダンパにより開閉する換気ユニット２７、２９が一つのみであってもよいし、送風機３９を備える換気ユニット３１のみであってもよい。また、換気ユニット２７、２９、３１の数には制限されない。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、簡易な構成で、微風時の風速も正確に且つ安定して測定することができる。
【００６３】
案内羽根となるセンサ基板に対して一方からの風と他方からの風に対して、第１及び第２温度センサの出力差は正負となって演算できるので、第１温度センサか第２温度センサのいずれの側から吹く風かが分かり、一軸方向における風向をも測定できる。
【００６４】
基準温度センサと第１及び第２温度センサは同じ構造であり、経年劣化による誤差を相殺し小さくできる。
【００６５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、第１及び第２温度センサが検知する風の速度むらを防止でき、特に微風時における風の無風域になるのを防止できるから、測定精度を高めることができる。
【００６６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、基板に沿って流れる風を効果的に増幅できる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、半導体温度センサの感度が高くなり、風速の測定精度を高めることができる。
【００６７】
請求項５に記載の発明によれば、風速センサ装置は微風をも安定して測定可能であるから、室内の換気を細かく制御でき、室内の快適な換気制御ができる。
【００６８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、省力化を図りつつ換気をおこなうことができる。しかも、換気ユニットは対向して配置されているので、換気時の効率が良い。
【００６９】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、風速センサ装置の測定する風速が設定値未満の場合には、送風機による強制換気を行ない、設定値以上の場合にはダンパの開度を調整し開口をしぼる。これらにより適度の自然換気を行なうとともに、省力化を図りつつ長時間に亘る連続換気ができる。
【００７０】
請求項８に記載の発明によれば、請求項６又は７に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、測定部を換気ユニットに設けているので、測定部の設置スペースを別途設けずに済む。
【００７１】
しかも、ダンパにより流路を閉じ所定時間経過した後、一旦ダンパを開いて風速を測定し、自然換気利用の可能性を判断するので、送風機動力の省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる風速センサ装置の概略的構成を示す断面図である。
【図２】温度センサの出力と風速との関係を示すグラフである。
【図３】換気装置の概略的構成を示す図である。
【図４】図６に示すサッシのＡ―Ａ断面図である。
【図５】図６に示すサッシのＢ―Ｂ断面図である。
【図６】換気ユニットを備えるサッシの内覧図である。
【図７】演算手段（制御装置）のフロ−チャートである。
【図８】換気ユニットのＯＮ／ＯＦＦと、風速との関係を示すグラフである
【符号の説明】
１、２ 風速センサ装置
３ 測定部
５ 演算手段
７ ダクト
９ 基板
１１ 第１温度センサ
１３ 第２温度センサ
１６ 表面発熱体
１７ 基準温度センサ
２１ 換気装置
２７ 第１換気ユニット
２９ 第２換気ユニット
３１ 第３換気ユニット
３７ ダンパ
３９ 送風機（ファン）
θ 基板の傾斜角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wind speed sensor device and a ventilation device using the wind speed sensor device.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 discloses that a first temperature sensor, a second temperature sensor, and a heating element are provided in this order in a flow direction of a wind, and the first temperature sensor and the second temperature sensor are heated by the heating element and the first temperature sensor is heated. It is disclosed that a wind speed is measured by a temperature difference between a sensor and a second temperature sensor.
[0003]
Further, Patent Document 2 discloses that a wind speed sensor device and a damper are provided in an air passage, and the damper is controlled so that a detected wind speed becomes a predetermined value, so that a blown air volume is controlled to a predetermined air volume. ing.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-243423 [Patent Document 2]
Japanese Utility Model Registration No. 3051862
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique of Patent Document 1, since the difference between the degrees of cooling of the first and second sensors heated by the heating element is measured, only the wind speed with respect to the flow of the wind in one direction can be measured. Since the wind speed cannot be measured with respect to the reverse wind flow, there is a problem that the measurable wind speed is limited to one direction.
[0006]
Further, since a heating element for heating each sensor is required, there is a problem that the number of components increases, the control device becomes complicated, and stable measurement becomes difficult. In particular, since the degree of cooling of the heating element is measured, it is difficult to delicately control the temperature of the heating element in the flow path, and there is a problem that stable measurement with a small wind (for example, wind speed within 1 m / s) cannot be performed. .
[0007]
On the other hand, in Patent Literature 2, the ventilation can be controlled only, and the ventilation that combines natural ventilation without using a blower and forced ventilation with a blower is not performed. On the other hand, it is desired that natural air is taken into the room as much as possible to save labor and that the room is ventilated with a stable air volume for a long time.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a wind speed sensor device that can measure a wind speed and a wind direction with a simple configuration and can stably measure even under a slight wind. It is an object of the present invention to provide a ventilator capable of performing ventilated ventilation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided on a sensor substrate which is arranged in a flow path and is installed in a duct for guiding wind and serves as a wind guide blade, and provided on one side surface of the substrate. A measuring unit comprising a first temperature sensor and a second temperature sensor provided on the other side surface of the substrate, a reference temperature sensor, and a calculating means, wherein the substrate is provided inclined with respect to an axis parallel to the flow path. The calculating means calculates a wind speed and a wind direction by comparing an output signal obtained by comparing the first temperature sensor with the reference temperature sensor and an output signal obtained by comparing the second temperature sensor with the reference temperature sensor. I do.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, when the wind flows through the flow path, a difference is made between the wind speed on one side surface and the wind speed on the other side of the substrate provided in the flow path inclining. Compare the output signal from the comparison between the first temperature sensor and the reference temperature sensor with the output signal from the comparison between the second temperature sensor and the reference temperature sensor, since the temperature measured by the temperature sensor with the faster wind speed is lower. To measure the direction and speed of the wind flowing in the flow path.
[0011]
The reference temperature sensor measures, for example, the air temperature, and is installed in a place where the wind does not hit, and measures the same air temperature as the wind received by the first and second temperature sensors. The reference temperature sensor, the first temperature sensor, and the second temperature sensor have the same structure, and can reduce the error due to aging.
[0012]
Moreover, since the substrate is provided at an angle, the difference in wind speed between the one side and the other side can be made large even for a small wind, and the wind speed at the time of the small wind can be measured accurately and stably. it can.
[0013]
The difference between the output signals of the first and second temperature sensors for the wind from one side and the wind from the other side of the substrate can be calculated as positive or negative, so that either the first temperature sensor or the second temperature sensor can be calculated. The wind can be seen from the side, and the wind direction in one axial direction can be measured.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the measurement unit includes a duct for guiding wind, and the first temperature sensor and the second temperature sensor are separated from each other in a direction in which the substrate is inclined. It is characterized by being provided in a part.
[0015]
According to the second aspect of the invention, the same operation and effect as those of the first aspect of the invention can be obtained, and the first and second temperature sensors can detect unevenness in the speed of the wind guided into the duct, particularly when the wind is weak. It can be prevented from being located in a windless region, and measurement accuracy can be increased.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the inclination angle of the substrate is set to 35 degrees or more and 40 degrees or less.
[0017]
The invention according to claim 3 has the same operation and effect as the invention according to claim 1 or 2, and can effectively amplify the wind flowing along the substrate. This is because if the inclination angle of the substrate is smaller than 35 degrees, the inclination is too small to sufficiently amplify the speed of the wind flowing along the substrate surface, and if it is larger than 40 degrees, the pressure loss increases, This is because the wind flowing along the wind becomes turbulent and a stable wind flow cannot be obtained.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the first temperature sensor and the second temperature sensor are semiconductor temperature sensors, and each of the temperature sensors is provided with a heating element. There is a feature.
[0019]
The invention according to claim 4 has the same operation and effect as the invention according to any one of claims 1 to 3, and at the same time, increases the sensitivity of the semiconductor temperature sensor and can increase the measurement accuracy of the wind speed.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a ventilator for ventilating a room, a wind speed sensor device according to the first to fourth aspects, and a control device for the ventilator. The ventilation of the room by the ventilation means according to the received measurement signal is performed.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, since the wind speed sensor device can stably measure even the breeze, the indoor ventilation can be finely controlled, and the indoor comfortable ventilation control can be performed.
[0022]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the ventilation means includes a first ventilation unit provided on one wall, and a second ventilation unit provided on the other wall. The ventilation unit and the second ventilation unit adjust the opening degree of each channel by opening and closing the damper, and the control device controls the damper of the second ventilation unit at an arbitrary angle according to the measurement signal of the wind speed sensor device. I do.
[0023]
According to the invention described in claim 6, the same operation and effect as the invention described in any one of claims 1 to 3 can be obtained, and when the wind speed is sufficient for indoor ventilation, the first Since the ventilation can be performed by opening the second ventilation unit and using the natural wind, the ventilation can be performed while saving labor. Moreover, since the ventilation units are arranged to face each other, ventilation efficiency is good.
[0024]
The dampers of the first and second ventilation units may open and close at two positions of opening and closing, or may open one or both at a predetermined angle to adjust the opening.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to the sixth aspect, the ventilation means includes a third ventilation unit having a blower, and the control device is configured to determine whether the wind speed measured by the wind speed sensor device is less than a set value. Driving the blower of the third ventilation unit, and controlling the angle of the damper of the first or second ventilation unit when the set value is exceeded.
[0026]
According to the seventh aspect of the invention, the same operation and effect as those of the sixth aspect of the invention are provided, and when the wind speed measured by the wind speed sensor is less than the set value, forced ventilation by the blower is performed. When the value is larger than the set value, the angle of the damper is adjusted to prevent the flow of too strong wind to perform appropriate natural ventilation, and continuous ventilation can be performed for a long time while saving labor.
[0027]
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the sixth or seventh aspect, the measurement unit of the wind speed sensor device is provided in both the flow paths of the first ventilation unit and the second ventilation unit, and the control device closes the damper. In this case, when a predetermined time has elapsed, the damper is opened and the wind speed is measured by a wind speed sensor device.
[0028]
According to the eighth aspect of the present invention, the same operation and effect as those of the sixth or seventh aspect of the invention can be obtained, and the measuring unit is provided in the ventilation unit so that no additional installation space is required and the damper is provided. Close and perform forced ventilation. Since the possibility of using natural ventilation is determined by opening the damper after a predetermined time has elapsed and measuring the wind speed, it is possible to save labor in long-term indoor ventilation control.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, wind speed sensor devices 1 and 2 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of wind speed sensor devices 1 and 2 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing a relationship between an output of a temperature sensor and a wind speed.
[0030]
Each of the wind speed sensor devices 1 and 2 includes a measurement unit 3 and a calculation unit 5. The measurement unit 3 includes a duct 7, a substrate 9 disposed in the duct 7, and one side surface (front surface) of the substrate 9. 1) a first temperature sensor 11 arranged on 9a, a second temperature sensor 13 arranged on the other side surface (back surface) 9b of the substrate 9, and a reference temperature sensor 17 for measuring wind temperature.
[0031]
By providing the substrate 9 and the first and second temperature sensors 11 and 13 in the duct 7, it is hard to be affected by the cross wind, and the wind speed in the flow path direction can be measured.
[0032]
The duct 7 has a tubular shape with a rectangular vertical cross section, and both end portions 15 on the opening side are formed in a curved shape, respectively, so as to reduce turbulence and pressure loss of wind guided into the duct.
[0033]
The substrate 9 has a rectangular shape in a plan view, and is provided at an inclination angle θ with respect to the axis T of the duct 7. is set to 35 to 40 degrees. This is because a large amplification effect can be obtained by increasing the inclination angle. However, if the angle is too large, the pressure loss sharply increases, and the resistance when flowing inside the sensor is increased. Is too large.
[0034]
The first and second temperature sensors 11 and 13 are provided at symmetrical positions with respect to the intersection point of the substrate 9 and the axis T as a center O, are provided at the same distance from the center O of the substrate, and are provided at both ends of the substrate. It is provided in. Thus, by providing the symmetrical positions, the same temperature characteristics can be obtained with respect to the wind speed even when the wind direction is reversed, and the wind direction can be measured at the same time.
[0035]
The substrate 9 partitions the flow of the wind, amplifies the flow of the wind flowing on the substrate surface 9 a (or 9 b), and also functions as a mounting substrate for the first and second temperature sensors 11 and 13. The size is reduced.
[0036]
Semiconductor temperature sensors are used as the first and second temperature sensors 11 and 13 and emit output signals corresponding to the detected temperatures. In addition, each of the temperature sensors 11 and 13 is provided with a surface heating element 16, and the sensitivity of the semiconductor temperature sensor is amplified by heating each of the temperature sensors 11 and 13.
[0037]
The substrate 9 and the first and second temperature sensors 11 and 13 are coated with a resin material so as to be hardly affected by dust and water droplets and to prevent deterioration over time.
[0038]
The reference temperature sensor 17 is provided inside the ventilation unit.
[0039]
The calculating means 5 calculates the wind speed and the wind direction by comparing the output signal obtained by comparing the first temperature sensor 11 with the reference temperature sensor 17 and the output signal obtained by comparing the second temperature sensor 13 with the reference temperature sensor 17. Since the relationship between each output difference between the first and second temperature sensors 11 and 13 and the reference temperature sensor 17 (temperature sensor output voltage on the vertical axis in the graph shown in FIG. 2) and wind speed (horizontal axis in the graph) was measured. The result is shown in FIG. The output speed between the first and second temperature sensors 11 and 13 and the reference temperature sensor 17 is obtained, and the wind speed and the wind direction can be calculated by comparing with the data of the function graph shown in FIG.
[0040]
As apparent from the graph shown in FIG. 2, according to the wind speed sensor device according to the present embodiment, it is possible to accurately and stably measure a wind speed of 1 m / s or less, and also to measure a unidirectional wind direction. Can be.
[0041]
Next, a ventilation device 21 using the wind speed sensor devices 1 and 2 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the ventilator, FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of the sash shown in FIG. 6, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of the sash shown in FIG. 7 is a flowchart of the control device, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between ON / OFF of the ventilation unit and the wind speed.
[0042]
The ventilation device 21 includes the wind speed sensor devices 1 and 2 described above, a first ventilation unit 27 and a third ventilation unit 31 provided on one wall 23 facing the building, and a second ventilation unit provided on the other wall 25. 29. In the present embodiment, the calculation means 5 of the wind speed sensor device also functions as the control device.
[0043]
The 1st ventilation unit 27 and the 2nd ventilation unit 29 are provided in the sash of the wall which opposes in a building, respectively, and the 1st ventilation unit 27 and the 3rd ventilation unit 31 are arranged along the upper part of the sash 35. .
[0044]
The first and second ventilation units 27 and 29 have the same configuration, and open and close the damper 37 to control ventilation and air flow. When the damper 37 is opened, the first and second ventilation units 27 and 29 take in air from outside air or exhaust indoor air in accordance with the direction of the wind, thereby performing so-called natural ventilation. In the present embodiment, the damper 37 is driven to two positions, that is, fully open and fully closed. In addition, the degree of opening can be set in a plurality of stages, and the amount of air to be ventilated can be adjusted.
[0045]
The third ventilation unit 31 is provided with a blower (fan) 39 and ventilates room air by driving the blower 39. The blower 39 uses a cross-flow fan and utilizes a narrow space above the sash. ing.
[0046]
The wind speed sensor devices 1 and 2 are provided on the indoor side of the flow path 41 of the first and second ventilation units 27 and 29, and measure the wind speed of the wind taken in by natural ventilation. In the present embodiment, two wind speed sensor devices 1 and 2 are provided in each of the first and second ventilation units. Hereinafter, the two wind speed sensor devices will be described as a wind speed sensor device 1 and a wind speed sensor device 2, respectively.
[0047]
In the present embodiment, the reference temperature sensor 17 is provided at the ends of the first ventilation unit 27 and the second ventilation unit 29, but may be located at another location where it is difficult for the wind to hit. In addition, by providing the reference temperature sensor 17 in the ventilation units 27 and 29, it can be installed together with the ventilation unit, so that a space for the reference temperature sensor 17 is not separately taken and the installation is easy.
[0048]
Further, in the present embodiment, the room is constantly ventilated with a constant amount, and is used, for example, in a house (sick house) for a chemical substance hypersensitivity patient to exhaust chemical substances and the like emitted from building materials and the like. Ventilation suitable for the outside wind speed is performed while saving labor. Further, in the present embodiment, the driving of the first ventilation unit 27 and the third ventilation unit 31 is controlled by the arithmetic unit 5 of the wind speed sensor device 1 provided in the first ventilation unit, and the second ventilation unit 29 is The driving is controlled by the calculation means 5 of the wind speed sensor device 2 provided in the second ventilation unit. That is, in the present embodiment, it is not necessary to electrically connect all of the first to third ventilation units 27, 29, and 31, and the first ventilation unit 27 and the third ventilation unit Since the sash provided with the unit 31 and the sash provided with the second ventilation unit can be installed independently, it is easy to construct and does not require complicated wiring.
[0049]
In particular, in the present embodiment, each of the wind speed sensor devices 1 and 2 detects the one axial direction of the wind, that is, windward and leeward, and takes in the wind or controls the opening degree of the damper 37 to take in the air volume indoors. Can be controlled.
[0050]
Next, control of the ventilation device 21 will be described with reference to FIGS. In normal operation (when the wind speed is equal to or higher than the set value in natural ventilation), the ventilator 21 opens the dampers 37 of the first and second ventilation units 27 and 29 to perform natural ventilation.
[0051]
When the control is started, the calculating means 5 measures the wind speed of the wind speed sensor devices 1 and 2 in step S1, and the calculating means 5 calculates the air volume Q in step S2. Then, in step S3, it is determined whether or not the air volume Q measured by the wind speed sensor device 1 is less than a set value, and if it is less than the set value, in step S4, the damper 37 of the first ventilation unit 27 which is a natural ventilation device. Is closed, and the blower 39 of the third ventilation unit 31 is driven to perform forced ventilation. When the air volume Q measured by the wind speed sensor device 2 of the second ventilation unit 29 exceeds the set value due to the external wind, the damper 37 adjusts the opening to control the air volume.
[0052]
On the other hand, when the air volume Q measured by the wind speed sensor device 2 is equal to or larger than the set value in step S3, the natural ventilation state is continued, and the process returns to step S1.
[0053]
In step S4, when the damper 37 is closed and the blower (fan) 39 is driven, in step S6, the blower (fan) 39 is measured for a certain time, and after a certain time has elapsed, the blower (fan) 39 is stopped (or the output of the blower is changed) to allow natural ventilation. The damper 37 of the first ventilation unit 29, which is a device, is opened, and the process returns to step S1 to measure the wind speed.
[0054]
As shown in FIG. 8, since the measured wind speed is likely to be affected by the external wind and changes, the computing means (control device) performs PI control to prevent the damper 37 from fluttering.
[0055]
Further, in the present embodiment, two wind speed sensor devices 1 and 2 are used, and the damper in each ventilation unit controls the air volume in natural ventilation by changing its angle stepwise. The following table shows the relationship between the wind speed (air volume) measured by each wind speed sensor device 1 and 2 and the control in the first to third ventilation units.
[0056]
[Table 1]
[0057]
In the control shown in this table, the airflow to be ventilated is controlled by adjusting the opening of the damper 37 of the second ventilation unit 29 even when the blower 39 is stopped and also when the air conditioner is in operation, so that the ventilation volume is made substantially constant. It can provide comfortable indoor ventilation. When the value detected by the wind speed sensor device 1 is equal to or greater than the set value, the wind speed sensor device 2 is leeward (the wind direction is from indoor to outdoor), and the second ventilation unit 29 is fully opened. . Furthermore, although not shown in Table 1, when the measured values of the wind speed sensor device 1 and the wind speed sensor device 2 are each equal to or larger than the set value, the wind taken into the room is too strong, and the corresponding first ventilation unit 27 is used. Alternatively, the degree of opening of the damper 37 of the second ventilation unit 29 is adjusted, and the opening is squeezed.
[0058]
That is, each of the wind speed sensor devices 1 and 2 determines whether each of the units 27, 29 and 31 is windward or leeward, and in the case of windward, determines whether the air volume should be increased or decreased. is there.
[0059]
Further, according to the present embodiment, when the wind speed is sufficient for indoor ventilation, the first and second ventilation units 27 and 29 can be opened and ventilated by natural wind, so that ventilation can be performed while saving labor. Can be performed. In addition, since the first and second ventilation units 27 and 29 are arranged to face each other, it is possible to efficiently perform ventilation.
[0060]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
For example, although the opening degree of the damper 37 in the first and second ventilation units 27 and 29 is adjusted, the invention is not limited to this, and the opening and closing may be controlled to two positions.
[0061]
The ventilation device 21 is not limited to the three ventilation units 27, 29, and 31. The ventilation unit 27 may be opened and closed by a damper. Alternatively, only one ventilation unit 31 may be provided. It may be. Also, the number of ventilation units 27, 29, 31 is not limited.
[0062]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately and stably measure the wind speed at the time of a small wind with a simple configuration.
[0063]
Since the output difference between the first and second temperature sensors can be calculated to be positive or negative for the wind from one side and the wind from the other side with respect to the sensor board serving as the guide blade, the first temperature sensor or the second temperature sensor can be calculated. From which side the wind blows, the wind direction in one axial direction can be measured.
[0064]
The reference temperature sensor and the first and second temperature sensors have the same structure, and can offset and reduce errors due to aging.
[0065]
According to the second aspect of the present invention, the same effects as those of the first aspect of the invention can be obtained, and the uneven speed of the wind detected by the first and second temperature sensors can be prevented. Since a windless region can be prevented, measurement accuracy can be improved.
[0066]
According to the third aspect of the invention, the same effect as that of the first or second aspect of the invention can be obtained, and the wind flowing along the substrate can be effectively amplified.
According to the fourth aspect of the present invention, the same effects as those of the first to third aspects of the invention can be obtained, the sensitivity of the semiconductor temperature sensor can be increased, and the measurement accuracy of the wind speed can be increased.
[0067]
According to the fifth aspect of the present invention, since the wind speed sensor device can stably measure even the breeze, the indoor ventilation can be finely controlled and the indoor comfortable ventilation control can be performed.
[0068]
According to the invention described in claim 6, the same effects as those of the invention described in any of claims 1 to 3 can be obtained, and ventilation can be performed while saving labor. In addition, since the ventilation units are arranged to face each other, ventilation efficiency is high.
[0069]
According to the seventh aspect of the invention, the same effects as those of the sixth aspect of the invention are obtained, and when the wind speed measured by the wind speed sensor device is less than the set value, the forced ventilation by the blower is performed and the setting is performed. If the value is larger than the value, the opening degree of the damper is adjusted and the opening is squeezed. These allow appropriate natural ventilation and continuous ventilation for a long time while saving labor.
[0070]
According to the invention described in claim 8, the same effect as that of the invention described in claim 6 or 7 is obtained, and since the measurement unit is provided in the ventilation unit, it is not necessary to separately provide an installation space for the measurement unit. .
[0071]
In addition, after the passage is closed by the damper and a predetermined time has elapsed, the damper is once opened and the wind speed is measured to determine the possibility of using natural ventilation, so that the power consumption of the blower can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a wind speed sensor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an output of a temperature sensor and a wind speed.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a ventilation device.
4 is a sectional view of the sash shown in FIG. 6 taken along the line AA.
5 is a sectional view of the sash shown in FIG. 6 taken along line BB.
FIG. 6 is an internal view of a sash provided with a ventilation unit.
FIG. 7 is a flowchart of a calculation means (control device).
FIG. 8 is a graph showing a relationship between ON / OFF of a ventilation unit and wind speed.
1, 2 Wind speed sensor device 3 Measurement unit 5 Calculation means 7 Duct 9 Substrate 11 First temperature sensor 13 Second temperature sensor 16 Surface heating element 17 Reference temperature sensor 21 Ventilation device 27 First ventilation unit 29 Second ventilation unit 31 Third Ventilation unit 37 Damper 39 Blower (fan)
θ Board tilt angle
