JPH0646105B2 - 自動空調換気扇 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば、特定の室内への人の出入りを赤外
線検出器により検出し、自動的に換気運転を行うように
した自動空調換気扇に関するものである。

［従来の技術］ 従来、空調換気扇は、本体、或いは本体から離れた別の
位置に設置されたスイッチ等によって、その運転及び停
止を手動操作により行うものであった。室内の換気を行
う場合、汚れた空気及び臭気、湿気等を完全に排出する
ことが要求されるが、その手動操作の煩わしさにより、
その部屋を使用しているときのみ換気扇を運転するか、
または、常時運転をさせるようにしていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記の部屋を使用しているときのみ換気扇を運
転するものでは、早めにスイッチを切ってしまうことに
よる汚気が残ってこもること、及びスイッチの消し忘れ
によって電力を浪費することがあり、また、上記の常時
運転させるものでは、維持費がかかるという問題点があ
った。

また、各種の検出器の設置及び配線が必要となり、施工
及び管理費用が高くなる問題があった。

一方、特許公報でこの種の技術をみてみると、実開昭５
７−１４７５９９号公報に掲載された赤外線検出器を有
する自動空調換気扇の技術を挙げることができる。この
公報の技術は、赤外線感熱素子が人体の熱を感知し、感
知し続けている間は喚起装置を運転し続け、人がいなく
なったとき、所定時間運転させた後停止させるものであ
り、周囲の温度が体温に近い温度以上のとき、動作でき
なくなるものであり、室温が低下するまで動作を継続す
ることになる問題点を有している。

また、実開昭６１−５０２３２号公報の赤外線集光機構
及び風防機構を有する赤外線検出器の技術を挙げること
ができる。この公報の技術は、赤外線集光機構及び風防
機構を有する赤外線検出器の技術が開示されているもの
の、自動的に、正確に所定時間以上換気運転を行うこと
ができる機能を有していない。

即ち、両公報をもってしても、自動的に、かつ、正確に
適切な時間、換気運転を行うことができる機能は開示さ
れていない。

そこで、この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、手動操作によらず、自動的に、か
つ、正確に適切な時間、換気運転を行うことができる自
動空調換気扇の提供を課題とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる自動空調換気扇は、赤外線エネルギー
の変化を検出し、その検出信号を出力する赤外線検出器
と、前記赤外線検出器からの検出信号の大きさを判定す
る比較器と、前記比較器の判定結果に基づいて作動し、
所定の時間経過後に停止する再トリガ形の残置タイマ
と、前記残置タイマによって制御され、換気扇の運転制
御を行う駆動手段とを具備するものである。

［作用］ この発明における自動空調換気扇は、赤外線検出器で得
た赤外線エネルギーの変化をとらえるという微分形動作
により、その変化量に比例した電圧信号を検出して出力
する。比較器はこの赤外線検出信号を判定し、赤外線エ
ネルギーの増加を判定すると、再トリガ形の残置タイマ
を作動させ、残置タイマの出力信号により駆動手段を介
して換気扇本体のファンが所定時間運転するものであ
る。

特に、再トリガ形の残置タイマは、赤外線エネルギーの
変化をとらえる毎に、その所定の運転時間を設定するも
のであるから、確実に所定の運転時間が確保できる。

［実施例］ 第１図はこの発明による自動空調換気扇の一実施例の全
体構成図を示すブロック図である。

図において、（１）は人体及び／または火炎の赤外線の
エネルギーの変化を検出する赤外線検出器、（２）は赤
外線検出器（１）の出力信号を必要に応じて増幅する信
号増幅器、（３）は信号増幅器（２）の出力信号を比較
検出する比較器、（４）は比較器（３）に検出感度基準
を与える検出感度調節器、（５）は比較器（３）の比較
検出出力信号に基づいて所定の時限をセットする残置タ
イマ、（６）は残置タイマ（５）の出力に基づいて換気
扇のファン（７）を駆動する駆動手段である。

第２図は上記第１図に示す一実施例のものを、トイレの
自動換気扇に適用する場合の、トイレのダクト用自動換
気扇の外観斜視図である。

図いおいて、（１）は換気扇に設けられた赤外線検出
器、（８）は換気扇本体、(9)は換気する空気が流入す
る換気扇の前面パネル、（１０）は換気用ダクト接続口
を示す。

第３図は第１図及び第２図に示す赤外線検出器（１）の
細部を示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はＩ
−Ｉ面の断面図である。

図において、（１１）は入射する赤外線エネルギーの変
化を電圧信号として出力する（即ち、微分形の動作を行
う）焦電形赤外線センサであり、（１２）は赤外線入射
窓であり、（１３）はその焦電形赤外線センサ（１１）
の赤外線検出視野を定め、正面方向に対しての赤外線の
入射量を多くするための赤外線集光機構としての集光ミ
ラーであり、鏡面は円錐形をなしている。（１４）は人
体から輻射されている赤外線を通過するポリエチレン或
いはポリプロピレンなどの材質でできた風防機構として
の保護カバーである。（１５）は焦電形赤外線センサ
（１１）の周辺の空気の流動や温度変化等による外乱の
影響を抑えるため、密閉度の高いケース、（１６）は焦
電形赤外線センサ（１１）の電気接続端子である。

第４図は上記第２図に示すトイレのダクト用自動換気扇
をトイレ内に設置した場合のトイレ内の概略図である。

図において、（１７）はその赤外線検出器（１）の検出
視野を表わしている。

一般に、全ての物質は絶対温度０°ｋ以上において、各
々の温度に応じた赤外線を輻射しており、低温な物質ほ
ど輻射する赤外線の輻射光強度（赤外線エネルギー）は
小さく、そのピーク値の波長は長いものになる。焦電形
赤外線センサ（１１）は、その赤外線入射窓（１２）に
入射する赤外線エネルギーの変化をその変化量に比例し
た大きさの電圧信号として出力する（即ち、微分形動作
を行う）ものである。トイレ内においては、人が在室し
ていなければ赤外線検出器（１）に入射する赤外線エネ
ルギーの変化は、小さく、緩慢なものであるため、人が
検出視野（１７）内に入るか、または検出視野（１７）
内から出るか、または移動することによって、与える赤
外線エネルギーの変化を顕著にとらえることが可能であ
る。

このとき、人から輻射されている赤外線の波長は、約１
０［μｍ］である。また、トレイ内における人の行動範
囲は、限られたものであるため、集光ミラー（１３）で
得られる視野角±３０度程度の検出視野（１７）で十分
補えることができる。また、人からの入射赤外線エネル
ギーは、人との距離の２乗に反比例することにより、検
出距離を大きくとるためには、検出視野の赤外線の集光
を高める必要があるが、トレイ内においては、検出距離
がたかだか２［μｍ］程度であるため、正面方向に対し
て集光率を高めた円錐形をなした集光ミラー（１３）で
十分に検出できる。

次に、上記第１図〜第４図に基づいてこの実施例の動作
を説明する。

上述したように、換気扇に設けられた赤外線検出器
（１）は、入射する赤外線エネルギーに対して微分形動
作することにより、人が検出視野（１７）内に入った
り、出たりしたとき、及びその視野内での人の動きによ
って、それに応じた電圧信号の変化を出力する。この出
力信号は非常に小さな値であるため、必要に応じて信号
増幅器（２）で処理が容易な値まで増幅する。この信号
増幅器（２）は、人の移動周波数に対応した信号を選択
するために、０．１〜１０［Hz］程度のバンドパスフィ
ルタと６０〜８０［dB］程度のアンプとで構成される。
適当な値まで増幅された信号は、次の、比較器（３）に
入力される。ここで、検出感度調節器（４）によって与
えられる検出感度基準値と、信号出力の大きさとを比較
することによって、人による信号か否かを判定する。人
による信号と判定すると、残置タイマ（５）をこのとき
の状態（オン又はオフ）にかかわらず、初期状態にセッ
トし、一定時限のオン動作の作動を開始する。即ち、人
がトイレに入ったときの人の信号で、残置タイマ（５）
は初期状態にセットされて一定時限のオン状態となり、
このオン状態が継続中又は終了後に、人がトイレの中で
移動するか、トイレから出たときの人の信号で、残置タ
イマ（５）は再び初期状態にセットされて一定時限のオ
ン状態となる。即ち、この残置タイマ（５）は人による
信号でトリガされる再トリガ形である。具体的には再ト
リガ形の単安定マルチバイブレータが使用される。駆動
手段（６）はこの残置タイマ（５）によって制御され、
残置タイマ（５）がオン状態の間、駆動手段（６）が作
動し、換気扇のファン（７）を運転する。一定時限のタ
イマ時間が終了し、残置タイマ（５）がオフ状態になる
と、新たに人による信号が入力されるまで、換気扇のフ
ァン（７）は停止する。残置タイマ（５）のタイマ時間
は、トイレ使用後の異臭が消えるよう（例えば、１０〜
３０分程度に）設定し、また、そのタイマ時間可変機能
をもつことも可能である。このタイマ時間の可変機能
は、例えばポテンショメータ等により行うことができ、
このポテンショメータ等は、換気扇の前面パネル（９）
またはリモートコントロールとしてトイレの壁面等に設
けることができる。

この実施例の制御をマイクロコンピュータ等で制御する
場合には、第５図のこの実施例の自動空調換気扇のメイ
ンプログラムの要部のフローチャートのように制御すれ
ばよい。

このように、本実施例の自動空調換気扇は、赤外線集光
ミラー（１３）からなる赤外線集光機構及び保護カバー
（１４）からなる風防機構を有し、外乱の影響を抑える
密閉度の高いケース（１５）に収容した赤外線検出器
（１）と、前記赤外線検出器（１）で検出した赤外線エ
ネルギーの変化を得て、その大きさを判定する比較器
（３）と、前記比較器（３）の判定結果に基づいて作動
し、所定の時間経過後に停止する残置タイマ（５）と、
前記残置タイマ（５）の作動によって制御され、換気扇
の運転制御を行う駆動手段（６）とを備えたものであ
る。

したがって、赤外線検出器（１）を設け、その検出視野
内の赤外線の変化を検出し、その検出信号に基づいて換
気扇本体（８）の運転を自動的に制御するように構成し
たので、手動操作によることなく、換気扇本体（８）を
必要な時に適当な時間のみ運転し、効率のよい換気が行
えるため、省エネルギーに貢献することができる。ま
た、手動操作部が不要なので、従来のように壁等への手
動操作部の設置工事を必要とせず、換気扇本体（８）の
設置工事が簡素化できる。

また、従来例で掲示した公報に掲載の技術では解決し得
なかった赤外線感熱素子が人体の熱を感知し、人がいな
くなったときでも、周囲の温度が体温に近い温度以上の
とき、室温が低下するまで動作を継続するという問題点
を、本実施例の赤外線検出器（１）を設け、その検出視
野内の赤外線の変化を検出し、その検出信号に基づいて
換気扇本体（８）の運転を自動的に制御することにより
解消させ、周囲温度に影響されることなく温度変化が生
ずれば動作可能であり、人体及び被服の温度の変化が対
応でき、自動的に、正確に所定時間以上換気運転を行う
ことができる。

なお、上記実施例では、赤外線検出器（１）に円錐形の
赤外線集光ミラー（１３）を設けた場合について説明し
たが、この赤外線集光ミラー（１３）の代りに、凹面
鏡、多分割凹面鏡、保護カバー（１４）に設けたレンズ
を用いて赤外線を集光する赤外線検出器（１）の場合に
ついても同様の動作が期待できる。

また、上記実施例では、トイレ内の人を検出して、自動
運転する換気扇の場合について説明したが、火炎の変化
をとらえるような光学的濾波特性、即ち、４．３［μ
ｍ］周辺の波長のみの光を通過させる濾波特性を保護カ
バー（１４）や、焦電形赤外線センサ（１１）自体に持
たせた赤外線検出器（１）を用いた場合、在人検出によ
る自動運転ではなく、ライター、コンロの着火や消化な
ど、火による赤外線の変化を検出し、自動運転する換気
扇を得ることができる。

このような光学的濾波特性を約１０［μｍ］周辺の波長
のみの光を通過させるものとすれば、人の出入りまたは
移動をより良く検出することもできる。更に、上記第１
図のブロック図は記載のものは、通常、換気扇本体
（８）内い設置されている。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の自動空調換気扇によれば、赤
外線検出器を設け、その検出視野内の赤外線の変化を検
出し、その検出信号に基づいて換気扇の運転を自動的に
制御するように構成したので、手動操作によることな
く、換気扇を必要な時に適当な時間のみ運転し、効率の
よい換気が行えるため、省エネルギーに貢献することが
できる。そして、再トリガ形の残置タイマを駆動し、特
に、再トリガ形の残置タイマは、赤外線エネルギーの変
化をとらえる毎に、その所定の運転時間を設定するもの
であるから、最終検出した時点で動作の終了時間を設定
するから、確実及び信頼性の高い動作が期待できる。

特に、従来のように、赤外線感熱素子が人体の熱を感知
し、人がいなくなったときでも、周囲の温度が体温に近
い温度以上のときには、室温が低下するまで動作を継続
するという問題点を解消し、周囲温度に影響されること
なく温度変化が生ずれば動作可能であり、人体及び被服
の温度の変化で対応でき、自動的に、正確に所定時間以
上換気運転を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による自動空調換気扇の一実施例の全
体構成ブロック図、第２図はトイレのダクト用自動換気
扇の外観斜視図、第３図（ａ）は赤外線検出器の外観斜
視図、第３図（ｂ）は赤外線検出器の断面図、第４図は
トイレのダクト用自動換気扇を設置したトイレ内の概略
図、第５図は本発明の実施例の自動空調換気扇をマイク
ロコンピュータで制御する場合のメインプログラムの要
部のフローチャートである。 図において、 １：赤外線検出器、３：比較器 ５：残置タイマ、６：駆動手段 ７：ファン、８：換気扇本体 １１：焦電形赤外線センサ １３：集光ミラー、１４：保護カバー である。 なお、図中、同一符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線エネルギーの変化を検出し、その検
   出信号を出力する赤外線検出器と、 前記赤外線検出器からの検出信号の大きさを判定する比
   較器と、 前記比較器の判定結果に基づいて作動し、所定の時間経
   過後に停止する再トリガ形の残置タイマと、 前記残置タイマによって制御され、換気扇の運転制御を
   行う駆動手段と を備えたことを特徴とする自動空調換気扇。