JP2599541B2

JP2599541B2 - 換気扇の自動運転装置

Info

Publication number: JP2599541B2
Application number: JP32162292A
Authority: JP
Inventors: 右文木内
Original assignee: 松下精工株式会社
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH06174274A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内の温度とガス濃度
とを検知し、これらの変化量に応じて換気扇を自動的に
運転制御する換気扇の自動運転装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、換気扇を室内の環境の変化に応じ
て、たとえば、温度変化やガス濃度変化などによって自
動運転させる換気扇の自動運転装置が増えつつある。

【０００３】従来のこの種の換気扇の自動運転装置は、
一般に図５に示すように、室内１０１の壁面あるいは天
井面に設置された換気扇１０２の吸込口１０３近傍に、
室内１０１の温度を検知する温度検知素子１０４および
室内１０１のガス濃度を検知するガス濃度検知素子１０
５と、温度検知素子１０４の検知出力を所定時間ごとに
測定する温度測定手段１０６およびガス濃度検知素子１
０５の検知出力を所定時間ごとに測定するガス濃度測定
手段１０７と、温度測定手段１０６およびガス濃度測定
手段１０７のそれぞれの測定値を入力し、これらの測定
値が所定時間内に所定の値を越えた場合に換気扇１０２
を起動させる運転開始手段１０８および換気扇１０２起
動後、温度測定手段１０６またはガス濃度測定手段１０
７の測定値にもとづいて換気扇１０２の排気量を調節す
る排気量調節手段１０９、温度測定手段１０６またはガ
ス濃度測定手段１０７の測定値が所定時間内に所定の値
まで下がった場合に換気扇１０２を停止させる運転停止
手段１１０からなる制御部１１１とを設け、室内１０１
の温度、またはガス濃度の変化に応じて自動的に換気扇
１０２を運転制御するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の換気
扇の自動運転装置では、所定時間当たりの温度変化が所
定の値を越えるか、あるいは所定時間当たりのガス濃度
変化が所定の値を越えるかで換気扇１０２の運転が開始
されるので、温度変化やガス濃度変化が所定時間当たり
に所定の値を越えずに徐々に上昇した場合には、換気扇
１０２が運転しなかったり、温度あるいはガス濃度の変
化量のどちらか一方の値が所定の値を先に越えた場合、
たとえば、温度が先に越えた場合には、温度によって換
気扇１０２の運転が開始され、その後停止するまでの間
は、温度変化によってのみ換気扇１０２の排気量を調節
するので、その間は、ガス濃度が上昇して所定時間当た
りの変化量が所定の値を越えても温度が下降すれば、換
気扇の排気量は下がり、その逆にガス濃度の変化量が先
に所定の値を越えて運転が開始された場合には、その停
止するまでの間は、ガス濃度によってのみ排気量を調節
するので、室内の温度とガス濃度との両方に同時に対応
して換気扇１０２の運転制御をすることができないとい
う課題があった。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するもので、室
内の温度変化およびガス濃度変化の両方に同時に対応し
て、すなわち室内環境の変化に正確に応じて換気扇の運
転・停止および排気量の調節が可能な換気扇の自動運転
装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】室内の温度を検知する温
度検知素子と、この温度検知素子の検知出力を所定時間
ごとに測定する温度測定手段と、前記室内のガス濃度を
検知するガス濃度検知素子と、このガス濃度検知素子の
検知出力を所定時間ごとに測定するガス濃度測定手段
と、前記温度測定手段およびガス濃度測定手段の測定値
にもとづいて所定時間ごとの温度およびガス濃度の変化
量を算出する変化量算出手段と、換気扇の排気量を求め
るための経験則にもとづく制御ルールを記憶する制御ル
ール記憶手段と、前記変化量算出手段により算出された
温度およびガス濃度の変化量を前記制御ルール記憶手段
の制御ルールにもとづいてファジィ論理演算することに
よって、前記換気扇の運転・停止およびその排気量を調
節する排気量演算手段とを備えた換気扇の自動運転装置
の構成としたものである。

【０００７】

【作用】本発明は上記した構成により、室内の温度およ
びガス濃度を温度検知素子およびガス濃度検知素子で検
知し、これらの出力を温度測定手段とガス濃度測定手段
とで測定し、これらの測定値から変化量算出手段で温度
およびガス濃度の変化量を求め、これらの値と制御ルー
ル記憶手段にあらかじめ記憶しておいた制御ルールとに
もとづいて排気量演算手段でファジィ論理演算を行なう
ことによって、換気扇の運転・停止および排気量を調節
することとなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図４
を参照しながら説明する。

【０００９】図１に示すように、室内１の壁面あるいは
天井面に設置された換気扇２の吸込口３近傍には、室内
１の温度を検知する温度検知素子４と室内１のガス濃度
を検知するガス濃度検知素子５とが設けられており、こ
の温度検知素子４の検知出力を所定時間ごとに温度測定
手段６が測定し、その測定値を変化量算出手段７に出力
している。また、ガス濃度検知素子５の検知出力を所定
時間ごとにガス濃度測定手段８が測定して、その測定値
を変化量算出手段７に出力している。変化量算出手段７
では、まず温度測定手段６のそのときの温度測定値と所
定時間前の温度測定値とにより、所定時間における温度
の変化量を算出し、排気量演算手段９に出力するととも
に、ガス濃度測定手段７のそのときのガス濃度測定値と
所定時間前のガス濃度測定値とにより、所定時間におけ
るガス濃度の変化量を算出し、排気量演算手段９に出力
している。そして、排気量演算手段９では、変化量算出
手段７より出力された温度の変化量およびガス濃度の変
化量と、後述する制御ルール記憶手段１０にあらかじめ
記憶させておいた制御ルールとにもとづき、ファジィ論
理演算することによって換気扇２の運転・停止および排
気量を調節している。なお、温度測定手段６、変化量算
出手段７、ガス濃度測定手段８、排気量演算手段９、お
よび制御ルール記憶手段１０をマイクロコンピュータ１
１によって実現している。

【００１０】そして、前記制御ルール記憶手段１０に
は、下記に示す２５種類の制御ルールが記憶させてあ
る。

【００１１】Ｌ１：もし、温度がかなり上昇、かつガス
濃度がかなり上昇すれば換気扇の排気量をかなり上げ
る。

【００１２】Ｌ２：もし、温度変化がほとんどなし、か
つガス濃度変化がほとんどなしならば換気扇の排気量は
そのままにする。

【００１３】Ｌ３：もし、温度がかなり下降、かつガス
濃度がかなり下降すれば換気扇の排気量をかなり下げ
る。

【００１４】・・・・Ｌ２５：等である。なお、上記ルールは発明者が室内の
温度およびガス濃度と人間の換気に対する快適感および
換気による室内環境変化のロス分（たとえば、冷房・暖
房のエネルギーロス）を調査した数多くの実験から得た
温度変化およびガス濃度変化における換気扇の排気量に
対する制御ルールであり、これを温度変化とガス濃度変
化の関係で示したのが図２である。

【００１５】図に示すように、縦方向に温度変化「Ｔ」
をその変化の大小によって５段階（ＰＢ＝かなり上昇、
ＰＳ＝少し上昇、ＺＯ＝ほとんど変化なし、ＮＳ＝少し
下降、ＮＢ＝かなり下降）に分け、横方向には、ガス濃
度変化「Ｐ」をその変化の大小によって前記温度変化と
同様に５段階（ＰＢ＝かなり上昇、ＰＳ＝少し上昇、Ｚ
Ｏ＝ほとんど変化なし、ＮＳ＝少し下降、ＮＢ＝かなり
下降）に分けて配置し、温度変化とガス濃度変化のそれ
ぞれの交わった位置には、その温度変化、ガス濃度変化
に対応する換気扇２の最適な排気量が、停止、微弱、
弱、中、強、急速の６段階に分けて任意に配置してあ
る。たとえば、上記の制御ルールＬ１は図２の（ｆ２
５）に設定されるとともに、この（ｆ２５）には、換気
扇２の排気量が急速に設定されている。

【００１６】また、制御ルール記憶手段１０には、排気
量演算手段９において換気扇２の運転制御をさらにきめ
細かく行なうために、図３に示すように室内１の温度変
化およびガス濃度変化が上記２５種類の制御ルールのそ
れぞれにどの程度満たされているかの度合い（グレード
値）を算出して、その度合いに応じて換気扇２の排気量
を調節するためのファジィ変数のメンバーシップ関数が
記憶してある。このメンバーシップ関数は、図３の
（ａ）に示すような温度変化に対するファジィ変数（Ｐ
Ｂ，ＰＳ，ＺＯ，ＮＳ，ＮＢ）のメンバーシップ関数
と、度合い（グレード値）と、温度変化（ｔ1〜ｔ5）と
からなる第１のファジィ関数、および図３（ｂ）に示す
ようなガス濃度変化に対するファジィ変数（ＰＢ，Ｐ
Ｓ，ＺＯ，ＮＳ，ＮＢ）のメンバーシップ関数と、度合
い（グレード値）と、ガス濃度変化（ｐ1〜ｐ5）とから
なる第２のファジィ関数から構成されている。

【００１７】つぎに、上記構成における換気扇の自動運
転装置の動作を図１〜図４を用いて説明する。

【００１８】まず、ステップ２１で室内１の温度「Ｔ
1」とガス濃度「Ｐ1」をマイクロコンピュータ１１に入
力する。つぎに、ステップ２２でステップ２１から所定
時間（３０秒）経過後の室内１の温度「Ｔ2」とガス濃
度「Ｐ2」とをマイクロコンピュータ１１に入力する。
つぎに、ステップ２３で変化量算出手段７により、ステ
ップ２１からステップ２２への所定時間（３０秒）にお
ける温度およびガス濃度の変化量を算出する。温度変化
量は「ＴA」＝Ｔ2−Ｔ1となり、ガス濃度変化量は「Ｐ
A」＝Ｐ2／Ｐ1で算出される。つぎに、ステップ２４に
進み、ステップ２３で算出した温度変化量「ＴA」およ
びガス濃度変化量「ＰA」のそれぞれについて、第１の
メンバーシップ関数および第２のメンバーシップ関数を
用いてそれぞれのグレード値「ＴB」、「ＴC」、「Ｐ
B」、「ＰC」を算出する。つぎに、ステップ２５に進
み、ステップ２４で算出したグレード値「ＴB」、「Ｔ
C」、「ＰB」、「ＰC」のそれぞれに対応するファジィ
変数を、第１のメンバーシップ関数および第２のメンバ
ーシップ関数を用いて算出する。（たとえば、「ＴB」
はＺＯ，「ＴC」はＰＳ、「ＰB」はＰＳ、「ＰC」はＺ
Ｏ）、そして、これらのファジィ変数を図２に示す制御
ルールを用いて、それぞれの交わったところの排気量
（ｆ13,ｆ14,ｆ18,ｆ19）を選択する。

【００１９】つぎに、ステップ２６に進み、ステップ２
４で求めたグレード値「ＴB」、「ＴC」、「ＰB」、
「ＰC」とステップ２５で求めた排気量「ｆ13」、「ｆ1
4」、「ｆ18」、「ｆ19」にもとづきＭＡＸ−ＭＩＮ法
により重心値を求め、その値を換気扇２の６段階の排気
量のいずれかに振り分けて換気扇２の排気量を決定する
ことによって、換気扇の運転・停止および排気量の調節
をする。以後、ステップ２２に戻り、同じ動作を繰り返
す。

【００２０】このように本発明の実施例の換気扇の自動
運転装置によれば、室内１の温度、およびガス濃度の変
化量を温度測定手段６とガス濃度測定手段８とによって
測定し、これらの値をとりまとめて経験則から求めた制
御ルールにもとづいてファジィ論理演算することによっ
て、換気扇２の運転・停止および排気量の調節をしてい
るので、使用者の感覚にもとづくとともに、使用者の存
在する室内１の温度およびガス濃度の変化に正確に対応
して換気扇２を制御することができる。

【００２１】なお、本実施例では、重心値を求めること
で換気扇２の排気量を決定しているが、あらかじめ変化
量と制御ルールから換気扇２の排気量を決定したテーブ
ルを制御ルール記憶手段１０に記憶させておき、このテ
ーブルを用いて換気扇２の排気量を決定してもその作用
効果に差異を生じない。

【００２２】また、温度およびガス濃度の入力の間隔時
間を３０秒としているが使用者の感覚に合わせてその測
定時間を変更しても、その作用効果に差異を生じない。

【００２３】また、本実施例で用いているメンバーシッ
プ関数は、すべて三角形とし、また、ファジィ変数（Ｐ
Ｂ，ＮＳ，ＺＯ，ＮＳ，ＮＢ）を５段階としたが、形や
数は任意に設定しても本質が変わるものではない。

【００２４】また、制御ルールをＬ1〜Ｌ25の２５種類
に設定しているが、使用者の感覚に合わせて変更して
も、その作用効果に差異を生じない。

【００２５】さらに、換気扇の排気量を停止、微弱、
弱、中、強、急速の６段階としたが、これも使用者の感
覚に合わせて任意に設定しても、その作用効果に差異を
生じない。

【００２６】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、使用者の存在する室内の温度変化量および
ガス濃度変化量を測定し、これらの変化量をとりまとめ
て経験則から求めた制御ルールにもとづいてファジィ論
理演算することによって、使用者の感覚に合わせるとと
もに、室内の温度およびガス濃度の変化に正確に、かつ
きめ細かに対応して換気扇の運転・停止および排気量の
調節をすることのできる換気扇の自動運転装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の換気扇の自動運転装置のブ
ロック図

【図２】同換気扇の自動運転装置の温度変化およびガス
濃度変化に対する制御ルールを示す図

【図３】同換気扇の自動運転装置の温度変化およびガス
濃度変化に対するファジィ変数のメンバーシツプ関数を
示す図

【図４】同換気扇の自動運転装置のプログラムのフロー
チャート

【図５】従来の換気扇の自動運転装置のブロック図

【符号の説明】

１室内２換気扇４温度検知素子５ガス濃度検知素子６温度測定手段７変化量算出手段８ガス濃度測定手段９排気量演算手段１０制御ルール記憶手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】室内の温度を検知する温度検知素子と、
この温度検知素子の検知出力を所定時間ごとに測定する
温度測定手段と、前記室内のガス濃度を検知するガス濃
度検知素子と、このガス濃度検知素子の検知出力を所定
時間ごとに測定するガス濃度測定手段と、前記温度測定
手段およびガス濃度測定手段の測定値にもとづいて所定
時間ごとの温度およびガス濃度の変化量を算出する変化
量算出手段と、換気扇の排気量を求めるための経験則に
もとづく制御ルールを記憶する制御ルール記憶手段と、
前記変化量算出手段により算出された温度およびガス濃
度の変化量を前記制御ルール記憶手段の制御ルールにも
とづいてファジィ論理演算することによって、前記換気
扇の運転・停止およびその排気量を調節する排気量演算
手段とを備えた換気扇の自動運転装置。