JP3203906B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエアコン等の空気の温度
を調整する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空調装置の一例として，エアコンを取り
上げ従来技術の説明をする。

【０００３】従来のエアコンの構造を図16に示す。図16
はエアコンを冷房状態で運転している場合を示してい
る。図16において，101はフロンなどの冷媒を圧縮する
コンプレッサ，102は冷媒の流れる方向を運転状態が冷
房か暖房かによって切り替える四方弁，103は冷媒の持
つ熱と外気の持つ熱とを交換させる室外熱交換器（冷房
時は冷媒の熱を放出，暖房時は外の熱を吸収する），10
4は室外熱交換器103における熱交換を効率的に行わせる
ための室外ファン，105は室外ファンの回転速度をエア
コンの動作状態にあわせて切り替える室外ファン回転速
度切替装置，106は室外熱交換器103からくる高圧の冷媒
を狭い通路を通すことにより抵抗を加え冷媒の圧力を低
下させる細い銅パイプから構成されたキャピラリチュー
ブ，107は冷媒の持つ熱と部屋の中の空気の持つ熱とを
交換させる室内熱交換器，108は室内に冷風（冷房の場
合）を送り込む室内ファン，109は室内ファン108によっ
ておこされた風の向きを調整する風向板，110は室内の
温度や湿度などを検出するセンサ，111はセンサ110の出
力信号に応じて室内ファン108の回転速度を切り替える
室内ファン回転速度切替装置，112はセンサ110の出力に
応じてコンプレッサ101を制御するコンプレッサ制御装
置である。なお，図中の太線は冷媒が循環させるための
断熱されたパイプを示している。

【０００４】以上のように構成されたエアコンでは，以
下のような手順にしたがって冷房運転を行う。

【０００５】１．コンプレッサ101で冷媒を圧縮し，冷
媒を高温高圧の状態にする。 ２．高温高圧の冷媒は四方弁102を通り室外熱交換器103
に導かれる。室外熱交換器103では冷媒を外気温程度ま
でに冷やし，冷媒を液化する。

【０００６】３．次に，冷やされた高圧の液状冷媒をキ
ャピラリチューブ106に通し，冷媒の圧力を下げる。

【０００７】４．減圧された冷媒は室内熱交換器107内
で蒸発する。冷媒は蒸発の際，気化熱を奪うため，室内
熱交換器107およびその近傍の空気は露点以下に冷やさ
れる。

【０００８】５．冷やされた空気は，室内ファン108に
より吹き出され，室内を循環し，部屋全体の温度を下げ
る。

【０００９】６．室内熱交換器107で気化した冷媒は，
四方弁102を通ってコンプレッサ101に導かれ１の手順に
戻る。

【００１０】このような手順により冷房運転が実現でき
る。なお暖房運転は，四方弁102により冷媒の流れる方
向を変化させることにより実現できる。

【００１１】コンプレッサ101や室内ファン108は，セン
サ110の検出する室温などに基づいて制御される。具体
的にはコンプレッサ制御装置112や室内ファン回転速度
切替装置111がセンサ110の出力信号を取り込み，それぞ
れコンプレッサ101の出力や室内ファン108の回転速度を
制御する。室内ファン108は，貫流ファンと呼ばれる円
筒形のファンが採用される事が多く，所定の値以上の室
温がセンサ110により検出された場合には強い風を，所
定の値以下の場合は弱い風を出力するように段階的に制
御されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記し
た従来のエアコンでは，室内ファン108の出力はセンサ1
10により検出された温度に比例して段階的に変化するだ
けである。したがって，室温がある一定の範囲にはいる
と，部屋のなかの気流の循環経路は一定となり，部屋の
中には，冷風（冷房の場合）がよくあたる場所やあたら
ない場所が発生し，それにしたがって，よく冷える場
所，冷えない場所といった温度むらが発生するという課
題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、カオス信号を発生するカオス信号発生回路
と，カオス信号発生回路の出力にしたがってファン・風
向板などの動作状態を変化させる駆動回路を備えたこと
を特徴とする空調装置である。

【００１４】

【作用】カオス信号は，その基本特性として２度と同じ
状態をとらないといった軌道の不安定性や，信号の取り
得る範囲を軌道がすべて埋め尽くすといった起動の稠密
性を持つ。したがって，エアコンの室内ファンや風向板
等の動作をカオス信号にしたがって変化させることで，
室内の空気を十分に撹拌することができ，均一な空調が
可能なエアコンが実現できる。

【００１５】また，こたつや電子カーペットなどの他の
暖房機器においても同様であり，ヒータ等の出力をカオ
ス的に変化させることにより均一な暖房が可能とな
る。。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）図1は，本発明の第一の実施例における空
調装置の構成図を示すものであり，具体的にはエアコン
の構成を示している。

【００１７】図1はエアコンを冷房状態で運転している
場合を示しており，101はコンプレッサ，102は四方弁，
103は室外熱交換器，104は室外ファン，105は室外ファ
ン回転速度切替装置，106はキャピラリチューブ，107は
室内熱交換器，108は室内ファン，109は風向板，110は
室内の温度や湿度などを検出するセンサ，112はコンプ
レッサ制御装置であり，以上は従来例の構成と同様のも
のである。

【００１８】従来例と異なるのは，カオス信号を発生す
るカオス信号発生回路1と，カオス信号発生回路1の出力
信号とセンサ110の出力信号にしたがって室内ファン108
の駆動状態を制御する室内ファン駆動装置2を設けた点
である。

【００１９】カオス信号とは，比較的簡単な規則に支配
された不規則信号のことである(長島，馬場共著，カオ
ス入門 現象の解析と数理，培風館 参照)。

【００２０】カオス信号を発生するシステムの基本とし
て，パイコネ変換が知られている。パイコネ変換とは，
図2に示すような引き延ばしと折り畳みを繰り返すよう
な変換である。図2では一枚のパイ生地を引き延ばし，
そして，それを2つに折り畳む動作を示している。この
引き延ばしと折り畳みの変換を何度か繰り返すことによ
り，パイ生地の成分は交じり合い，均一なパイ生地にな
る。

【００２１】パイコネ変換は，対象を均一にする能力に
おいて特に優れている。例えば，厚さ 1 cm の生地に対
して 10 回のパイコネ変換を適用すると，約10ミクロン
の生地の層が 1024 重なることになり，変換を 20回ま
で繰り返すと生地の層は分子レベルの厚さにまで薄くな
り，層の数は100万を越える。このことよりパイコネ変
換は対象を十分に均一にする能力があることがわかる。

【００２２】カオス信号をつくり出す関数の典型的な例
として，以下の式で表されるベルヌーイシフトと呼ばれ
る変換が知られている。

【００２３】

【数１】

【００２４】(数1)よりベルヌーイシフトの x(n) と x
(n+1) の関係は図3のように図示できる。また，(数1)か
ら計算したベルヌーイシフトにより生成された時系列デ
ータを図示すると図4のようになる。時系列データは(数
1)に示される非常に簡単な数式にしたがって計算されて
いるにもかかわらず，不規則な挙動を示しているように
見える。

【００２５】ベルヌーイシフトとパイコネ変換には関連
がある。図3の横軸の 0＜x(n)≦0.5の領域に属するデー
タ x(n) は，ベルヌーイシフトにより拡大（二倍）され
0＜x(n)≦1.0 の x(n+1) に写像される。 0.5＜x(n)
≦1.0 の部分も同様である。この変換はパイコネ変換の
引き延ばしに対応する。また，図より明らかなように，
0＜x(n)≦0.5 と 0＜x(n)≦1.0 のデータは拡大された
後，それぞれ同じ 0＜x(n)≦1.0 の領域に写像される。
この演算はパイコネ変換の折り畳みを意味する。

【００２６】したがって，ベルヌーイシフトはパイコネ
変換の引き延ばしと折り畳みの変換を行っていることが
わかる。

【００２７】このことから，ベルヌーイシフトのような
変換を何度も繰り返すことにより導き出されるカオス信
号は，パイコネ変換をその基本特性として持っているた
め，対象を均一にする能力を持つことが知られている。
なお，パイコネ変換を基本として持つ変換はベルヌーイ
シフトだけではなく，ロジスティック関数やテント写像
など様々な関数がある。

【００２８】この均一化の特徴はカオスの基本特性であ
る初期値依存性，軌道不安定性，稠密性と関連がある。
(長島，馬場共著，カオス入門 現象の解析と数理，培風
館参照) これらの性質は互いに関連を持つが，特に稠
密性が重要である。これはカオス状態のシステムが，シ
ステムの出力空間や状態空間を稠密に埋め尽くすような
動作をすることを意味している。また，カオスはシステ
ムの状態が絶えず不安定に変化し２度と同じ状態をとら
ないという性質も持っており，これは軌道不安定性と呼
ばれている。

【００２９】このようなカオス信号にしたがってエアコ
ンの室内ファン108を回転させることにより，室内ファ
ンはさまざまな動作状態をとり，室内の空気を十分に撹
拌することができる。したがって，従来の段階的な制御
を行う室内ファンと比較して，室内の温度分布をより均
一にすることができる。

【００３０】図1のカオス信号発生回路1は，カオス信号
を発生する電気回路から構成されている。具体的な構成
としては，例えばマイコンにより(数1)の計算をさせて
信号を出力させても良いし，また，文献 「カオス -カ
オス理論の基礎と応用-」 (合原一幸編:サイエンス社)
2章に記載されている図5のような電気回路を用いても良
い。また，カオス信号発生回路1から発生する信号とし
ては，図6のようなオンオフ信号で，そのパルス間隔 t
1, t2, ... がカオスの時系列信号になっているような
信号でも良いし，また間欠カオスによる信号でもよい。

【００３１】図1の室内ファン駆動装置2は，カオス信号
発生回路1の出力とセンサ110の出力にしたがって室内フ
ァン108の回転速度を変化させる装置であり，例えば以
下のような計算式に基づいて，室内ファン108の回転速
度を変化させる。 室内ファンの回転速度＝ K1 *（目標温度―センサから
検出した温度）＋K2 * カオス信号発生回路の出力 ただし，K1，K2は定数である。このような計算を室内フ
ァン駆動装置2に行わせることによって，室内ファンの
動きにカオス成分を加えることができ，室内ファンをさ
まざまな動作状態にすることができる。この結果，エア
コンからの冷風（あるいは温風）は十分に室内に行き渡
り，パイコネ変換と同様に室内の温度分布を均一にする
ことができる。

【００３２】以上のように，本実施例によれば，カオス
信号にしたがって室内ファンを回転させることにより，
室内の温度分布を均一に保つことができ，これにより温
度むらのない均一な空調が実現できる。また，部屋の温
度を均一化することにより余分な空調を避けることが可
能となるため，エアコン全体の消費電力を多少なりとも
減少させることができ，省エネルギーが実現できる。

【００３３】なお，本実施例では，カオス信号により室
内ファン108の回転速度を変化させたが，図7のように風
向板駆動装置10を用い，風向板を上下に可動にするよう
な構成にし，風向板駆動装置10にカオス信号発生回路1
を接続して，風向板109の角度や角速度をカオス信号に
より変化させても同様な効果が得られる。なお，図7で
は風の吹き出し方向を垂直方向（上下）に変化させる風
向板109しか備えてないが，風の吹き出し方向をさらに
水平方向（左右）に変化させるような風向板を備え，そ
の風向板の角度や角速度をカオス信号発生回路1の出力
により変化させても同様の効果が得られる。

【００３４】また，図8のようにコンプレッサ制御装置1
12にカオス信号発生回路1を接続し，カオス信号発生回
路1の出力にしたがってコンプレッサ101の出力を変化さ
せても同様の効果が得られる。

【００３５】なお，本実施例では，エアコンを例として
説明をしたが，石油ファンヒータ，セラミックファンヒ
ータ，電気ストーブ等の他の空調機器でも同様であり，
室内ファンや風向板をカオス信号に基づいて制御するこ
とにより部屋の温度を均一化する事ができる。

【００３６】（実施例２）図9は，本発明の第二の実施
例における空調装置の構成図を示すものであり，具体的
にはエアコンの構成を示している。

【００３７】図9はエアコンを冷房状態で運転している
場合を示しており，101はコンプレッサ，102は四方弁，
103は室外熱交換器，104は室外ファン，105は室外ファ
ン回転速度切替装置，106はキャピラリチューブ，107は
室内熱交換器，108は室内ファン，109は風向板，112は
コンプレッサ制御装置，1はカオス信号発生回路，111は
室内ファン回転速度切替装置であり，以上は第一の実施
例や従来例の構成と同様のものである。

【００３８】第一の実施例と異なるのは，センサ110'と
して室内の温度分布を検出できる焦電センサを用いたこ
とや，センサ110'の出力に応じた規則的な信号を発生す
る規則信号発生回路20と，カオス信号発生回路1の出力
と規則信号発生回路20の出力を切り替える信号切替回路
21を設けた点である。

【００３９】第一の実施例で述べたように，カオス信号
にしたがって室内ファン108や風向板109などを駆動する
ことにより，室内の温度分布を均一にすることができ
る。

【００４０】しかし，実際のエアコンでは，温度分布を
均一にするだけの制御では不十分な場合がある。例え
ば，エアコンの起動時など，目標室温とセンサから検出
される温度が離れている場合，部屋全体を均一に冷やす
（冷房の場合）には時間がかかるため，部屋全体を考慮
した均一な空調を起動時から行うよりも，人のいそうな
ところに集中的に冷気を送るほうがユーザにとっては心
地よく感じることがある。

【００４１】このような場合に対応するため，本実施例
ではカオス信号発生回路1からの信号と規則信号発生回
路20からの信号を信号切替回路21により切り替えて風向
板駆動装置10に入力することにより，風向板109をカオ
ス状態または規則的な状態に切り替えて制御を行う。本
実施例の具体的な動作を以下に述べる。

【００４２】センサ110'は焦電センサとその信号処理回
路で構成されており室内の温度分布を検出することによ
り，室内にいる人（温度が高い領域）の概略位置と室内
の平均温度を検知することができる（特願平4-254302参
照）。

【００４３】信号切替回路21はセンサ110'から出力され
る平均温度信号とエアコンの目標温度に基づいて，カオ
ス信号かあるいは規則信号かを選択する。具体的には，
エアコンの目標温度とセンサ110'から検出される実際の
温度との差が所定の値よりも大きいときには規則信号を
選択し，差が所定の値よりも小さいときにはカオス信号
を選択する。

【００４４】規則信号発生回路20は，人のいそうな所を
中心に風があたるようするため，センサ110'からの信号
に基づいて，温度分布の高い方向（冷房の場合）を中心
として風向板109を規則的に上下左右させる信号を出力
する。この信号により人のいる場所を中心としたスポッ
ト的な空調が実現される。

【００４５】カオス信号発生回路1は，第一の実施例と
同様であり，図5のような回路もしくはマイコンで（数
１）の演算を行うことによりカオス信号を発生する。

【００４６】以上のような構成により，エアコンの起動
時など目標温度と現状の温度に差がある場合には，焦電
センサの検出した人のいそうな領域に対してスポット空
調を行い，また部屋の平均温度が目標温度に近い場合
は，風向板109をカオス状態で駆動する。これにより，
部屋の温度むらをなくすような温度の均一化を目指す制
御が実現できる。

【００４７】なお，図9での風向板109は上下（垂直）方
向へ回転するのみであるが，左右（水平方向）へ回転さ
せてもよい。

【００４８】（実施例３）図10は，本発明の第三の実施
例における空調装置の構成図を示すものであり，具体的
にはエアコンの構成を示している。

【００４９】図10はエアコンを冷房状態で運転している
状態を示しており，101はコンプレッサ，102は四方弁，
103は室外熱交換器，104は室外ファン，105は室外ファ
ン回転速度切替装置，106はキャピラリチューブ，107は
室内熱交換器，108は室内ファン，109は風向板，110は
室内の温度や湿度などを検出するセンサ，112はコンプ
レッサ制御装置であり，以上は従来例の構成と同様のも
のである。

【００５０】従来例と異なるのは，センサ110が出力す
る信号に対してフラクタル次元を求めるフラクタル次元
計算回路31を設けた点である。

【００５１】フラクタル次元は，通常の次元の概念を拡
張したものであり，非整数の次元をとることが可能であ
る。フラクタル次元は入力された時系列信号の自己相似
性や複雑さを示し，対象とするシステムの自由度が高く
複雑な挙動を示す場合は値が大きくなり，逆に単純で規
則性を持った信号であれば小さい値になる。なお，カオ
ス状態の信号に対するフラクタル次元は非整数になるこ
とが知られている。

【００５２】このようなフラクタル次元をセンサ110か
ら出力される時系列信号に対して計算することにより，
エアコンの設置された部屋の人の動きや出入りに関する
情報を得ることができる。

【００５３】例えば，常に人の出入りが多くしかもそれ
が不規則な部屋においては，温度センサの出力信号に対
するフラクタル次元の値が大きくなり，人の出入りが比
較的少なく規則的であり，部屋にいる人の活動量が大き
くないような部屋では，フラクタル次元の値は小さくな
る。

【００５４】したがって，センサ110の出力信号に対し
てフラクタル次元を計算することにより，エアコンの設
置されている部屋の人の出入りの多さや人の活動量の変
化の大きさ等を示す総合的な指標が得られることにな
る。

【００５５】フラクタル次元としては，情報次元，容量
次元，相関次元などが従来からいくつか提案されてい
る。（文献 「カオス -カオス理論の基礎と応用-」 (合
原一幸編:サイエンス社) 参照）この実施例では相関次
元を用いてフラクタル次元計算回路31の説明を行う。

【００５６】相関次元とは，Grassberger と Procaccia
が 1983年に提案したもので，次式の相関積分を利用し
て求められる。

【００５７】

【数２】

【００５８】ただし，H は階段関数を示す。X(i) は時
系列ベクトルであり，次のように定義する。なお，N は
時系列ベクトルの個数を示す。

【００５９】

【数３】

【００６０】x(i) は時刻 i におけるセンサ110の出力
であり，d は時系列ベクトルの次元を示し，T は時間お
くれ量を示す。d，T は適当な値に設定する。

【００６１】相関積分 C(r) がつぎのような関係を持つ
時，D は相関次元と呼ばれる。

【００６２】

【数４】

【００６３】したがって，相関次元を求めるためには，
log C(r) と log r を最小二乗法にかけ比例定数 D を
求める。求めた D が相関次元の近似値となる。

【００６４】フラクタル次元計算回路31はマイコンから
構成されており，センサ110から出力される信号をマイ
コン内のメモリに時系列的に常時一定量蓄え，（数2）
の計算と log C(r) と r に対する最小二乗法計算を行
い，相関次元 D を求める。

【００６５】フラクタル次元計算回路31により計算され
たフラクタル次元は，室内ファン駆動装置2とコンプレ
ッサ制御装置112に入力される。上述したように，高い
値のフラクタル次元が得られた場合は，部屋の中の人の
出入りが多く，また人の活動量の変化が大きい場合であ
るため，室内ファン駆動装置2は室内ファン108を強く駆
動し，コンプレッサ制御回路112はコンプレッサ101をよ
り頻繁に駆動する。逆にフラクタル次元が小さい場合
は，室内ファン108やコンプレッサ101を弱めに駆動す
る。

【００６６】以上のように本実施例によれば，フラクタ
ル次元計算回路31を用いセンサ110から出力される時系
列信号に対してフラクタル次元を求め，その値にしたが
って室内ファン108やコンプレッサ101を制御することに
より，部屋の中の人の出入りの多さや人の活動量の変化
などに応じて，冷房や暖房の強さや送風量の大きさをき
め細かに変化させる事ができる。

【００６７】なお，本実施例では，フラクタル次元計算
回路31でのフラクタル次元の計算方法として，相関次元
を用いたが，情報次元や容量次元などの他の次元や計算
方法を用いても良い。また，本実施例では，風向板は固
定としたが第２の実施例のように可動とし，フラクタル
次元計算回路31の値にしたがって変化させるようにして
も良い。

【００６８】（実施例４）図11は，本発明の第四の実施
例における空調装置の構成図を示すものであり，具体的
には冷蔵庫の構成を示している。冷蔵庫は上記したエア
コンと同様に，圧縮した冷媒を熱交換器やキャビラリチ
ューブを通して循環させることにより冷気を生成し食品
を冷却する。

【００６９】図11の51はフロンなどの冷媒を圧縮するコ
ンプレッサ，52は冷媒の持つ熱を外部に放出させるため
の熱交換器であるコンデンサ，53はコンデンサ52から供
給される高圧の冷媒を狭い通路に通し抵抗を加え冷媒の
圧力を低下させる細い銅パイプから構成されたキャピラ
リチューブ，54は冷媒の持つ熱と冷凍室内の熱を交換さ
せるための熱交換器であるエバボレータ，55は冷凍室内
の冷気を撹拌する冷凍室ファン，56は冷凍室内の温度を
検出する冷凍室センサ，57はエバボレータ54によって作
られた冷気が冷凍室から冷蔵庫に流出する際の冷気の流
出量を制御する冷気流入量調整装置，58は冷蔵室の冷気
を撹拌する冷蔵室ファン，59は冷蔵室の温度を検出する
冷蔵室センサ，60は冷凍室センサ56と冷蔵室センサ59の
検出結果にしたがってコンプレッサ51の出力を制御する
コンプレッサ制御回路，61は冷凍室ファン55と冷蔵室フ
ァン58の動作を制御するファン駆動回路，62は冷気流入
量調整装置57に信号を送り冷気の流入量を制御する流入
量制御回路，1は第一の実施例と同様なカオス信号発生
回路である。なお，図中の太線は冷媒が通るパイプを示
している。

【００７０】以上のように構成された冷蔵庫では，以下
のような手順にしたがって食品の冷蔵や冷凍をおこな
う。

【００７１】１．コンプレッサ51で冷媒を圧縮し，冷媒
を高温高圧の状態にする。 ２．高温高圧の冷媒をコンデンサ52へ送り放熱させ，冷
媒を液化する。

【００７２】３．冷やされた高圧の液状冷媒をキャピラ
リチューブ53に通し，冷媒の圧力を下げる。

【００７３】４．減圧された冷媒はエバボレータ54内で
蒸発する。冷媒は蒸発の際，気化熱を奪うため，エバボ
レータ54およびその近傍の空気は露点以下に冷やされ
る。

【００７４】５．冷やされた空気は，冷凍室ファン55に
より冷凍室内を循環し，冷蔵室に送られる。ただし，冷
蔵室に送られる冷気の量はダンパーで構成された冷気流
入量調整装置57で制御される。冷蔵室では，冷気を室内
に十分に拡散させるために冷蔵室ファン58を動作させ
る。

【００７５】６．エバボレータ54で気化した冷媒はコン
プレッサ51に導かれ，１の手順に戻る。

【００７６】このような手順により食品を冷やすことが
できる。従来の冷蔵庫では，冷蔵室・冷凍室内の食品を
均一に冷やすために，冷蔵室や冷凍室の内部にファンを
設け，冷気を循環させていた。

【００７７】しかし，従来の冷蔵庫ではファンの回転が
常時一定のため，冷気は一定の経路を循環するのみであ
り，冷凍室や冷蔵室の内部には温度むらが発生し，同じ
室内でも冷えすぎる部分や冷えない部分が存在するとい
う課題があった。

【００７８】この温度むらの問題を解決するために，本
発明では冷凍室ファン55と冷蔵室ファン58の回転をカオ
ス信号によって変化させる，このことにより温度むらの
ない均一な冷凍・冷蔵を実現する。

【００７９】第一の実施例で説明したように，カオス信
号は基本特性としてパイコネ変換というような写像をも
ち，2度と同じ状態をとらないといった軌道不安定性を
持つ。したがって，冷凍室ファン55と冷蔵室ファン58の
回転をカオス信号にしたがって変化させることにより，
冷蔵・冷凍室内の冷気の循環経路を常時変化させること
ができる。特に，この場合の冷気の循環経路の変化は規
則的ではなく，軌道不安定性を持ったカオス信号にした
がって変化するため，冷気の循環経路は一見ランダムな
ようにさまざまに変化する。

【００８０】この冷気の循環経路のカオス的な変化によ
り，十分に均一な温度での食品の保存が実現される。

【００８１】具体的な構成としては，カオス信号発生回
路1によって生成された信号に基づいてファン駆動回路6
1が冷凍室ファン55と冷蔵室ファン58を制御し，冷気の
流れをカオス的に変化させる。カオス信号発生回路1
は，第一の実施例と同様な構成であり，図5のような電
気回路でも良いし，またマイコンなどを用いてベルヌー
イシフト等の関数を計算する方法により信号を発生して
も良い。

【００８２】以上のように，本実施例によれば，カオス
信号発生回路1を設け，その信号にしたがって冷凍室フ
ァン55・冷蔵室ファン58を制御することにより，冷凍・
冷蔵室内の冷気の循環経路を様々に変化させることがで
き，室内の温度分布を均一にすることができる。また，
カオス駆動により冷凍室や冷蔵室内の温度が均一になる
ため，余分な冷気を生成する必要がなくなり，冷蔵庫の
消費電力を従来よりも削減することも可能となる。

【００８３】なお，本実施例では冷凍室ファン55と冷蔵
室ファン58のみをカオス信号に基づいて駆動したが，冷
気流入量調整装置56やコンプレッサ51の動作をカオス信
号に基づいて制御しても良い，この場合には本実施例よ
りもさらに均一な温度での食品の保存が実現できる。な
お，カオス信号としては，図6のようなオンオフ信号で
パルス幅がカオスである信号でも良い。

【００８４】（実施例５）図12は，本発明の第五の実施
例における空調装置の構成図を示すものであり，具体的
には冷蔵庫の構成を示している。

【００８５】図12の51はコンプレッサ，52はコンデン
サ，53はキャピラリチューブ，54はエバボレータ，55は
冷凍室ファン，56は冷凍室センサ。これらは第四の実施
例の構成と同様のものである。また，1はカオス信号発
生回路，2は規則信号発生回路であり第二の実施例の構
成と同様なものである。この実施例において，以上述べ
てきた第一から第四までの実施例の構成と異なる部分
は，冷蔵室ファン71と，ダンパーから構成された冷気流
入量調整装置72と，冷蔵室センサ73がそれぞれ複数にな
り冷蔵室の各棚に分散されて配置されている点と，冷凍
室センサ56と冷蔵室センサ73-1〜4の出力からそれぞれ
のフラクタル次元を計算するマルチフラクタル次元計算
回路76と，冷凍室センサ55・冷蔵室センサ73・マルチフ
ラクタル次元計算回路76からの信号に基づき冷凍室ファ
ン55と冷蔵室ファン71-1〜4をカオス信号発生回路1か規
則信号発生回路20かのどちらかの出力にしたがって制御
するマルチファン駆動回路74と，冷凍室センサ55・冷蔵
室センサ73・マルチフラクタル次元計算回路76からの信
号に基づき冷気流入量調整装置72-1〜4をカオス信号発
生回路1・規則信号発生回路20かのどちらかの出力にし
たがって制御するマルチ流入量制御回路75を備えた点で
ある。

【００８６】上記した第四の実施例では，冷蔵庫内の温
度を均一に保つことを目標として制御を行ってきた。冷
蔵庫では均一な温度の維持が最も重要ではあるが，均一
な温度を保つだけの制御には若干の問題点がある。

【００８７】例えば，十分に均一に冷えていた冷蔵室に
おいて，棚のひとつに高温の食料をいれた場合である。
この場合，冷蔵室内のファンは冷蔵室全体の温度を均一
化しようとするため，室内の温度の伝播が促進され，入
れた食料の周囲を中心に温度はだんだん上昇し，時間の
経過と共に温度の上昇が室内全体にひろがる。その後，
温度の上昇がセンサにより検出され，冷凍室からの冷気
が増加され，全体的に温度が下がり，食品を入れる前の
状態にもどることになる。

【００８８】したがって，食品を入れるごとに冷蔵室全
体の温度が変化するため，食品の保存状態に悪影響を与
えるという問題点があった。

【００８９】この問題を解決するために，本実施例では
冷蔵室の各棚ごとに冷蔵室センサ73と冷気流入量調整装
置72と冷蔵室ファン71を設け，各棚ごとの温度を常時検
出し，温度が他の棚と比較して高い棚に対しては，その
棚だけに冷風があたるように冷蔵室ファン71を規則的に
動かしスポット的にその棚を急冷する。なお，各棚の温
度がほぼ等しいときには，各冷蔵室内のファンをカオス
信号にしたがって駆動させ，室内の温度を均一に保つよ
うにする。

【００９０】具体的な動作としては，各棚の温度を冷蔵
室センサ73-1〜4で検出し，その情報をマルチフラクタ
ル次元計算回路76に入力する。マルチフラクタル次元計
算回路76は，第三の実施例で説明したフラクタル次元計
算回路31と同様な構成であり，異なる部分は入力信号が
複数になっていることのみである。このマルチフラクタ
ル次元計算回路76により，各冷蔵室センサ73から出力さ
れるデータに対してそれぞれフラクタル次元を計算す
る。このフラクタル次元により，どの棚の温度変化が大
きくかつ温度変化の頻度が高いかといったような情報が
わかる。したがって，フラクタル次元を計算することに
より，具体的には，棚ごとの食料の出し入れの頻度や量
の多さなどの情報を示す特徴量が得られることになる。

【００９１】マルチフラクタル次元計算回路76で得られ
た各棚ごとの温度データのフラクタル次元と現状の各棚
の温度データをマルチ流入量制御回路75をマルチファン
駆動回路74に入力し，それぞれ各棚に設置された冷気流
入量調整回路72-1〜4と冷蔵室ファン73-1〜4を駆動・制
御する。

【００９２】基本的な制御としては，現在の温度が高い
棚やフラクタル次元の高い棚には，冷気流入量調整装置
72により，冷気がその棚により多く充満するようにす
る。さらに，この棚の冷蔵室ファン71には規則信号発生
回路20にしたがった駆動を行わせ，温度の高い食品に直
接冷気があたるようファンを制御する。この動作によ
り，局所的に食料を急冷するスポット冷却が実現でき
る。

【００９３】一方，現時の温度が目標温度に近い棚やフ
ラクタル次元の小さい棚には，冷気を少なく供給し，冷
蔵室ファン71をカオス信号発生回路1の出力にしたがっ
て動かし，冷蔵室全体で温度むらをなくすように制御す
る。これらの具体的なファンや冷気流入量調整装置の制
御は，それぞれマルチファン駆動回路74やマルチ流入量
制御回路75で行う。

【００９４】以上のように，冷蔵室の各棚に冷蔵室ファ
ン71-1〜4と冷気流入量調整装置72-1〜4と冷蔵室センサ
73-1〜4を設け，冷蔵室ファン71-1〜4の駆動状態をカオ
ス状態あるいは規則的な状態に切り替えることにより，
冷蔵室全体の温度の均一化を図るための制御と，棚ごと
のスポット冷却を行う制御を切り替えることができる。
さらに制御の切替には，冷蔵室センサ73-1〜4の出力か
ら検出される現状の温度だけでなく，各センサ出力から
計算したフラクタル次元を用いている。したがって，食
料の出し入れの多さなどを考慮した制御が実現できる。

【００９５】なお，冷気流入量調整装置72-1〜4の駆動
状態を，冷蔵室ファン71-1〜4と同様にカオス状態と規
則的な状態に切り替えても同様な効果が得られる。

【００９６】（実施例６）図13は，本発明の第六の実施
例における空調装置の構成図を示すものであり，具体的
には扇風機の構成を示している。

【００９７】図13の80はプロペラとモータから構成され
たファン，81はファンを駆動するための電力を供給しか
つその供給電力の量によってファンの回転速度を制御す
るファン駆動回路である。また，1はカオス信号発生回
路であり第一の実施例の構成と同様なものである。

【００９８】本実施例では，第一の実施例と同様に，カ
オス信号発生回路1を用いてファン80の回転速度をカオ
ス的に変化させることにより，均一な空調を実現する。

【００９９】第一の実施例で説明したように，カオス信
号は基本特性として，パイコネ変換のような写像をも
ち，２度と同じ状態をとらないといった軌道不安定性を
持つ。したがって，ファン85の出力をカオス信号にした
がって変化させることにより，風の強さや部屋の中での
風の循環経路を常時変化させることができ，結果として
均一な空調が可能となる。以上のように，本実施例によ
ればカオス信号発生回路1を設け，その信号にしたがっ
て扇風機のファン80を制御することにより，ファンの風
の強さや風の循環経路等を様々に変化させることがで
き，部屋の中の温度分布を一定にすることができる。な
お，本実施例ではファン80の回転のみをカオス信号によ
り変化させたが，扇風機の首振りの回転をカオス信号に
より変化させても同様の効果が得られる。

【０１００】（実施例７）図14は，本発明の第七の実施
例における空調装置の構成図を示すものであり，具体的
にはこたつの構成を示している。

【０１０１】図14の82はテーブル，83はテーブルの裏面
に設置されたヒータ，84はヒータ83の発熱に必要な電力
を供給し，かつ，ヒータ83の発熱量を制御するヒータ駆
動装置，85はこたつ内の空気を撹拌するファン，86はフ
ァン85を駆動・制御するファン駆動装置，87はこたつの
天板，88はふとんである。また，1はカオス信号発生回
路であり第一の実施例の構成と同様なものである。

【０１０２】本実施例では，第一の実施例と同様にカオ
ス信号発生回路1を用いてヒータ83の発熱量とファン85
の送風量をカオス的に変化させる。これにより均一な暖
房を実現する。

【０１０３】第一の実施例で説明したように，カオス信
号は基本特性として，パイコネ変換のような写像をも
ち，２度と同じ状態をとらないといった軌道不安定性を
持つ。したがって，ヒータ83の出力やファン85の出力を
カオス信号にしたがって変化させることにより，こたつ
内の温度や温風の強さや温風の循環経路が常時変化し，
結果として均一な暖房が可能となる。

【０１０４】以上のように，本実施例によればカオス信
号発生回路1を設け，その信号にしたがってこたつのヒ
ータ82とファン85を制御することにより，こたつ内の温
風の強さや循環経路等を様々に変化させることができ，
こたつ内の温度分布を一定にすることができる。

【０１０５】なお，カオス信号発生回路1の信号として
図6のようなオンオフ信号を用い，そのパルス巾をカオ
ス的に変化させるようにしても良いし，また間欠カオス
信号を用いても良い。また，同じヒータを使う暖房装置
として，図15に示すような電子カーペットがあるが，こ
の場合も同様である。図14では，90はヒータ，91はヒー
タによって暖められるカーペット，92はヒータ90の発熱
に必要な電力を供給し，その発熱量を制御するヒータ駆
動装置，1は第一の実施例と同様な構成であるカオス信
号発生回路である。このカオス発生回路1から出力され
るカオス信号に基づいて，ヒータ90の発熱量を制御する
ことで，こたつの場合と同様に，温度むらのない暖房が
実現できる。この効果はヒータを用いた他の暖房機器で
ある石油ファンヒータやセラミックファンヒータ，電気
ストーブ，電気毛布等でも同様であり，ヒータをカオス
的に制御することで，均一な暖房が実現できる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
カオス信号にしたがって各空調装置のファンやヒータな
どを駆動することにより，均一な空調が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例におけるエアコンの構成を示す図

【図２】パイコネ変換の説明図

【図３】ベルヌーイシフトの説明図

【図４】ベルヌーイシフトにより生成された時系列デー
タを示す図

【図５】カオス信号を発生する電気回路を示す図

【図６】カオス的なオンオフ信号を示す図

【図７】風向板をカオス的に動作させるエアコンの構成
を示す図

【図８】コンプレッサをカオス的に駆動させるエアコン
の構成を示す図

【図９】第二の実施例であるエアコンの構成を示す図

【図１０】第三の実施例であるエアコンの構成を示す図

【図１１】第四の実施例である冷蔵庫の構成を示す図

【図１２】第五の実施例である冷蔵庫の構成を示す図

【図１３】第六の実施例である扇風機の構成を示す図

【図１４】第七の実施例であるこたつの構成を示す図

【図１５】電子カーペットの構成を示す図

【図１６】エアコンの従来例の構成を示す図

【符号の説明】

１ カオス信号発生回路 ２ 室内ファン駆動装置 １０ 風向板駆動装置 ２０ 規則信号発生回路 ３１ フラクタル次元計算回路 ５１ コンプレッサ ５２ コンデンサ ５３ キャピラリチューブ ５４ エバボレータ ５５ 冷凍室ファン ５６ 冷凍室センサ ５７ 冷気流入量調整装置 ５８ 冷蔵室ファン ５９ 冷蔵室センサ ６０ コンプレッサ制御回路 ６１ ファン駆動回路 ７１ 冷蔵室ファン ７２ 冷気流入量調整装置 ７３ 冷蔵室センサ ７４ マルチファン駆動回路 ７５ マルチ流入量制御回路 ７６ マルチフラクタル次元計算回路 ８０ ファン ８１ ファン駆動回路 ８２ テーブル ８３ ヒータ ８４ ヒータ駆動回路 ８５ ファン ８６ ファン駆動回路 ９０ ヒータ ９１ カーペット ９２ ヒータ駆動回路 １０１ コンプレッサ １０２ 四方弁 １０３ 室外熱交換器 １０４ 室外ファン １０５ 室外ファン回転速度切替装置 １０６ キャピラリチューブ １０７ 室内熱交換器 １０８ 室内ファン １０９ 風向板 １１０ センサ １１１ 室内ファン回転速度切替装置 １１２ コンプレッサ制御装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２５Ｄ 11/00 １０１ Ｆ２５Ｄ 11/00 １０１Ｂ (56)参考文献 特開 平２−223695（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−257509（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−64696（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−197922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 F24F 11/02 102 F04D 27/00 F24F 11/04 F25D 11/00 101

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮するコンプレッサと，カオス
   信号を発生するカオス信号発生回路と，前記コンプレッ
   サの動作特性を前記カオス信号発生回路の出力にしたが
   って変化させるコンプレッサ駆動制御装置を備えたこと
   を特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】気流を発生し室内の空気を撹拌する室内フ
   ァンと，前記室内ファンによっておこされた気流の流れ
   る方向を制限する風向板と，室内の温熱特性を検出する
   センサと，カオス信号を発生するカオス信号発生回路
   と，前記センサの出力に応じた規則信号を発生する規則
   信号発生回路と，前記センサの出力から得られた温熱特
   性が所定の目標温熱特性に近い場合は前記カオス信号発
   生回路の出力信号を出力し、そうでない場合は前記規則
   信号発生回路の出力信号を出力する信号切替回路と，前
   記室内ファンと前記風向板の少なくともひとつの動作特
   性を前記信号切替回路の出力にしたがって変化させる駆
   動制御装置を備えたことを特徴とする空調装置。
3. 【請求項３】気流を発生し室内の空気を撹拌する室内フ
   ァンと，前記室内ファンによっておこされた気流の流れ
   る方向を制限する風向板と，室内の温熱特性を検出する
   センサと，前記センサの出力信号に対してフラクタル次
   元を計算するフラクタル次元計算回路と，前記フラクタ
   ル次元計算回路の出力にしたがって前記ファンと前記風
   向板の少なくとも一方の動作特性を変化させる駆動制御
   装置を備えたことを特徴とする空調装置。
4. 【請求項４】冷媒を圧縮するコンプレッサと，熱交換器
   によって冷却された空気を庫内へ流入させる冷気流入装
   置と，前記冷気流入装置における冷気の流入量を調整す
   る冷気流入量調整装置と，カオス信号を発生するカオス
   信号発生回路と，前記コンプレッサと前記冷気流入量調
   整装置の少なくとも一方の動作特性を前記カオス信号発
   生回路の出力信号にしたがって変化させる駆動制御装置
   を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
5. 【請求項５】 庫内の冷気を撹拌するファンと，庫内の
   温熱特性を検出するセンサと，前記センサの出力信号に
   対してフラクタル次元を計算するフラクタル次元計算回
   路と，前記フラクタル次元計算回路の出力にしたがって
   前記ファンの動作特性を変化させる駆動制御装置を備え
   たことを特徴とする冷蔵庫。
6. 【請求項６】 庫内の冷気を撹拌する少なくともひとつ
   以上のファンと，熱交換器によって冷却された空気を庫
   内へ流入させる少なくともひとつ以上の冷気流入装置
   と，前記冷気流入装置それぞれにおける冷気の流入量を
   調整する冷気流入量調整装置と，庫内の温熱特性の分布
   を検出する少なくともひとつ以上のセンサと，カオス信
   号を発生するカオス信号発生回路と，前記センサの出力
   に応じた規則信号を発生する規則信号発生回路と，前記
   センサの出力から検出された温熱特性が所定の温熱特性
   に近い場合は前記カオス信号発生回路の出力信号を出力
   しそうでない場合は前記規則信号発生回路の信号を出力
   する信号切替回路と，前記ファンと前記冷気流入量調整
   装置の少なくともひとつの動作特性を前記信号切替回路
   の出力にしたがって制御する駆動制御装置を備えたこと
   を特徴とする冷蔵庫。