(57)【要約】工場で事前に決定された水分レベルを超えた場合に換気扇をオンにして密閉された空間を乾燥させ、それによって、ユーザ側の過失またはまれにしか行われないメンテナンスによって生じる任意の破壊または健康上のリスクを制限する換気扇コントローラを提供する。コントローラは、すべての電子構成要素、センサ、およびpcボード台が建物の電気系統内の任意の通常のスイッチ・ボックスに収まり、コントローラが置き換わる手動スイッチ用のすでに設置されている配線に直接配線されるように製造される。2008546975.tif 000005
2008546975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮水の存在を検出するよう適合化されたセンサと、
センサに結合され、センサによる凝縮水の検知に応じてファンの動作を制御するよう適合化された回路と
を含む、ファン用のコントローラ。
【請求項２】
回路が、一定期間の間ファンを作動させるよう適合化された、請求項1記載のコントローラ。
【請求項３】
センサが、リード線が凝縮水によって一緒に結合された場合に電流を導く露出されたリード線を含む、請求項1記載のコントローラ。
【請求項４】
回路が、凝縮水の存在下でセンサによって導かれる電流を基準電流と比較し、センサからの電流が基準電流のレベルに達した場合にファンを作動させるように構成される、請求項3記載のコントローラ。
【請求項５】
ファンを回転させるモータと、
凝縮水の存在を検出するよう適合化されたセンサ、および
センサに結合され、センサによる凝縮水の検出に応じてモータの動作を制御するよう適合化された回路
を含む、モータ用のコントローラと
を含む、排気用のファン。
【請求項６】
回路が、一定期間の間ファンを作動させるよう適合化された、請求項5記載のファン。
【請求項７】
センサが、凝縮水によって一緒に結合された場合に電流を導く露出されたリード線を含む、請求項5記載のコントローラ。
【請求項８】
回路が、センサによって導かれる電流を基準電流と比較し、センサからの電流が基準電流のレベルに達した場合にファンを作動させるように構成される、請求項7記載のコントローラ。
【請求項９】
水蒸気から凝縮した水分を検出するように構成されたセンサと、
センサに結合され、センサが水分を検出した場合にファンを動作させるように構成された回路と
を含む、ファン・コントローラ。
【請求項１０】
センサに結合された回路が、センサが水蒸気から凝縮した水分を検出した場合に一定の継続時間の間ファンを動作させるように構成される、請求項9記載のファン・コントローラ。
【請求項１１】
センサに結合された回路が、センサが水蒸気から凝縮した水分を検出した場合にユーザに警告するように構成される、請求項9記載のファン・コントローラ。
【請求項１２】
水蒸気から凝縮水を検出する段階；および
水蒸気から凝縮水の検出に応じて一定の継続時間の間ファンを作動させる段階
を含む、密閉された領域内の湿度を低減する方法。
【請求項１３】
一定の継続時間の後に水蒸気から凝縮した水の存在を繰り返し調べる段階、および、水蒸気から凝縮水の検出に応じて一定の継続時間の間ファンを作動させる段階をさらに含む、請求項12記載の湿度低減法。
【請求項１４】
水蒸気から凝縮水の検出に応じて光源を点灯させる段階をさらに含む、請求項12記載の湿度低減法。
【請求項１５】
センサを使用して凝縮を検出する段階；
センサからの出力信号を処理する段階；および
センサからの出力信号に応じて一定の継続時間の間ファンを作動させる段階
を含む、密閉された領域内の湿度を低減する方法。
【請求項１６】
ファンを手動で動作させる段階をさらに含む、請求項15記載の湿度低減法。
【請求項１７】
凝縮水検出器と、
検出器によって凝縮が検出された場合にファン組立体を作動させるための自動スイッチを有する第1の回路と、
第1の回路に結合された第2の回路であって、ファン組立体を制御するための手動スイッチを有する第2の回路と
を含む、密閉された領域から水蒸気を除去する装置。
【請求項１８】
センサに結合された第1の回路が、検出器によって凝縮が検出された場合にライトを点灯させるように構成される、請求項17記載の装置。
【請求項１９】
凝縮した水蒸気を検知する手段と、
検知手段が凝縮した水蒸気を検出した場合に、ファンを作動させる手段と
を含む、ファン組立体。
【請求項２０】
ファンを作動させる手段が、ユーザに、凝縮した水蒸気の検知を警告するように構成される、請求項19記載のファン組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、コントローラに関し、特に、水の存在を検出して、好ましくは設定期間の間ファンを作動させる、換気扇などのファン用のコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
本発明は、湿気の多い環境を構成する際に使用されるかまたは湿気の多い環境に貯蔵される物質の、菌類および細菌類による破壊に対する解決策を提供する。当技術分野の現在の状況は、乾燥状態を適切に維持する信頼できる保護を提供するのに不適切であると共に、そのように機能しておらず、ユーザとメンテナンス担当者の両方が、手動で換気扇をオンにすることをまったく行わず、あるいは健康を脅かしかつ建造物または貯蔵されている物品自体を破壊する菌類と細菌類の両方の大発生の蓄積を防止する手段として無効であるほど短い時間しか行わないため、かなりの経済的損失を被ることがある。この状況は、以前からずっと、次第に深刻化する経済および健康上の大きな問題であり続けており、本発明は、この問題に費用有効的かつ実際的な方法で対処する。
【発明の開示】
【０００３】
発明の簡単な概要
本発明の開示される態様は、凝縮形態の水分が望ましくない環境における使用に適合化されたファン用のコントローラに関する。本発明の一局面によって、凝縮水の存在を検出するよう適合化されたセンサと、センサに結合され、センサによる凝縮水の検知に応じてファンの動作を制御するよう適合化された回路とを含む、ファン用のコントローラが提供される。
【０００４】
本発明の他の局面によって、凝縮した水分によって短絡され（bridged）電流を導くよう適合化された電子リード線を有するセンサと、センサ内の電流の流れに応じて換気扇の動作を制御するよう適合化された回路とを含む、換気扇用のコントローラが提供される。
【０００５】
本発明の他の局面によって、コントローラは、凝縮水がセンサ上で検出された場合にファンを自動的に作動させ、ファンの作動を設定期間の間維持するという点で完全に自動化される。または、コントローラは、ファンの手動停止を可能にするか、もしくはファンの手動停止および自動停止の両方を可能にするようにすることができる。
【０００６】
本発明の他の局面によって、センサおよび回路は配線接続され、回路は、配線接続または無線接続を介してファンに結合される。
【０００７】
本発明の他の局面によって、センサは、リード線が凝縮した水分によって短絡された場合に電流を導くように構成された露出された導電リード線で形成される。
【０００８】
本発明の他の局面によって、回路は、センサによって導かれる電流の量を基準電流と比較し、センサによって導かれる電流が適切なレベルになった場合にファンを作動させるよう適合化されている。
【０００９】
本発明の他の局面によって、コントローラは、光学カプラを利用して、高電圧または高電流回路構成要素を検知および切り換え構成要素などの低電圧構成要素から絶縁する。
【００１０】
本発明は、任意の密閉された空間（特にシャワー／浴槽を有する浴室）内の水分を検知し、適切な信号条件付け、増幅、タイミング、および現場での電力切り換えを使用することによって、すでに設置されている換気扇を、影響を受ける空間を乾燥させるのに適切な時間の間オンにし、次に自動的にオフにする（平均的な住居の浴室の場合、これは約20分である）電子回路である。
【００１１】
本発明の実際的な用途では、部屋またはその他の選択された空間の換気扇をオンにするのに使用される通常の標準的な手動スイッチ用に設けられた空間に収まり、かつそのような手動スイッチに代わる小型電子構成要素を使用する必要がある。本発明は、建物の電気系統への追加的な配線を必要とせず、標準的な慣習としてすべての洗面所および／またはシャワー設備に設置される手動換気扇スイッチと直接交換することができる。
【００１２】
本発明は、工場で事前に決定された水分レベルを超えた場合に換気扇をオンにして密閉された空間を乾燥することを決定し、それによってユーザ側の過失またはまれにしか行われないメンテナンスによって生じる任意の破壊または健康上のリスクを制限する。定期的なメンテナンス計画では、水分率調節が無効になるほどメンテナンスの間隔があけられることが多い。一態様では、本発明のコントローラは、ユーザの制御とは無関係に換気扇をオフにすることを選択するが、オンにすることを選択することはない。
【００１３】
本発明は、すべての電子構成要素、センサ、およびpcボード台が建物の電気系統内の任意の通常のスイッチ・ボックスに収まり、本発明が置き換わる手動スイッチ用のすでに設置されている配線に直接配線されるように製造される。
【００１４】
本発明の上記の特徴および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面に関連して検討することによって、より良好かつより容易に理解されよう。
【００１５】
発明の詳細な説明
図1に示されている換気扇コントローラ概略図を参照すると、符番SENS 1、R7、R1、R2、およびR3、Q1、およびU2を有する構成要素は、水分検知および検知後条件付け回路を構成している。この場合、水分センサ自体は、費用有効的に製造することができ、かつ換気扇コントローラ回路の残りの部分を確実にトリガするための構成要素要件が少ないために選択されている。一態様では、水分センサは、2つずつ交互に配置され、かつタイン（tine）間に約1/20インチの間隔を置いて配置された、4つの細長いフォークとして配置された金製リード線を有する0.5インチ×0.5インチのPCボードとして製造される。（図1の概略図の符番SENS1を参照されたい。）水蒸気を確実に検出するのに適していることが判明したセンサ構成はこれだけではない。汎用煙検出器に使用されるより高価なセンサを、検知回路構成要素値に適切に変更することによって容易に使用することができ、その場合、本発明が同様に作用し、しかも製造費がそれほど高くないことが分かっている。
【００１６】
NPNトランジスタ（Q1）は、センサから「水分存在」信号を受信し、LM311比較器（U2）の駆動に使用するために適切に整形する。LM311比較器（U2）は、基準電流との比較による判定に応じて適切なレベルに達した場合に、LS7213タイマ（U5）に、R9およびC5の値によって確立される選択された適切な時間の間出力トライアック（U4）を駆動させる。公称時間は20分である。特定の用途向けに選択される他の値は1秒から数時間まで調整可能である。タイマIC（U5）ピン12から抵抗器R11を通じてD2に至る信号は、換気扇がオンの場合はいつでもLEDを点灯させる。LEDは任意であるが使用することを推奨する。
【００１７】
IC U1は、トライアックによってオン・オフを切り換えられる110V ACを換気扇モータに対して絶縁するのに使用されるトライアック・ドライバ光学カプラである。この光学絶縁によって、トライアック110V AC切り換え電流は、回路の低電圧供給ICおよびトランジスタから減結合される。
【００１８】
図示の低電圧電力供給は標準的な工学慣習である。図1では、小型変圧器（T1）、全波ブリッジ整流器（D1）、電解コンデンサ（C1）、およびIC 5V調整器（U3）は、必要な調整された5vdcを回路全体に供給する。コンデンサC2、C3、C4、およびC6は、不要な電圧遷移を接地短絡させるのに必要なバイパス・コンデンサである。
【００１９】
本発明者らは、実験によって、5V DC調整器を必要とするLSIタイマを除く回路全体に電力を供給する9V DC調整器を置き換えるわずかな変更が電力供給に対して有利であることも分かっている。この場合、検出すべき水蒸気のレベルが低い場合により感度が高いと共に、その応答速度が速いという点でより感度が高い回路が得られる。
【００２０】
図1は、コントローラ全体用の単一の5V DC調整器態様も示している。この場合、存在する水蒸気の量に対する感度が低くなり、換気扇をオンにするのに数分かかるが、たいていの用途においてこの遅延は重大ではない。他の場合には、より感度が高くタイミングを外さない二電源（9V DCおよび5V DC）調整器が好ましい。
【００２１】
図1の右下に示されている光スイッチ回路は、換気扇および同じ手動スイッチからの光の両方を動作させることのできる現場用の他の態様である。概略図に示されている小型低電圧スイッチ（SW1およびSW2）は、従来1つの手動電気スイッチのみを保持していた電気ボックスから、ファン・モータを任意にオンにするか、またはルーム・ライトのオン・オフを切り換える手動切り換え機能を実行可能にする。この場合も、光学カプラ（U6）は、トライアック（U7）で切り換えられるACを回路の低電圧部から絶縁する。詳細な部品リストを以下に示す。
【００２２】
換気扇コントローラRev 04
2008546975.tif 000003
【００２３】
センサ・ボードRev 01
2008546975.tif 000004
【００２４】
本発明は、水蒸気を検出して屋内空間から排気する経済的で実際的な手段を提供する。USPTOウェブサイト上で公開されている特許を調べたところ、本発明のように自動的に水分を検出して屋内空間から排気することに対処するかまたはそれを目的とした特許は見つからなかった。換気扇モータがオンにされたかどうかまたはいつされたかをユーザに判定させ、および／またはユーザがそのように判定するのを可能にする、手動で調整可能な湿度センサが市販されている。本発明は、いくつかの点でこのようなセンサとはまったく異なる。第1に、本発明は、湿度の検知に基づくものではなく、より直接的な水分または凝縮の検知に基づくものである。第2に、一態様における本発明は、真に自動化されており、ユーザにファン・モータをオフにすることは行わせず、ファン・モータをオンにすることのみを行わせる。第3の顕著な違いは、様々な手段、回路をそれぞれの異なる部屋および電気設備に適合させて凝縮検知およびファン制御を実現できることである。
【００２５】
図2Aに示されている詳細図では、換気扇コントローラは、通常のファン・モータ制御スイッチに直接置き換わるように設置されるように構成されている。図2Bの構成は、新しい設備で得られる融通性を利用する。というのは、この場合、部屋の壁を設置する前に、換気扇およびコントローラを関心対象の部屋の天井に取り付けて永久的に配線することができるからである。
【００２６】
図3Aは、より大きな部屋の天井に、場合によっては複数取り付けられ、センサ、信号条件付け回路、および小型無線周波数送信機のみを使用し、天井上のより理想的な位置から水分イベントを監視する構成を示している。トリガ時には、このユニットは、無線周波数「水分存在」信号を壁取り付け式受信機、タイマ、およびトライアック・コントローラに送信し、コントローラは、換気扇モータをオンにし、ユニットが複数設置されている場合には複数のモータをオンにする。壁取り付け式ユニットは、それ自体のセンサを含んでもよい。
【００２７】
基本的な本発明のこれらの様々な適応態様はそれぞれ、ある屋内状況で必要とされるが、これらのすべてが、図1の小型金製タイン付きフォーク・センサまたは汎用煙検出器に使用されるセンサを、各センサにその適切な信号条件付け回路が設けられる場合に、相互交換可能に利用できることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図1A〜図1Cは、本発明によって形成された換気扇コントローラの概略図である。
【図２】図2A及び図2Bは、本発明によって形成された換気扇コントローラの他の用途の図である。
【図３】図3A及び図3Bは、本発明によって形成された換気扇および付随するコントローラの他の態様の図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2008546975.tif 000007
【図１Ｃ】
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【図２】
2008546975.tif 000009
【図３】
2008546975.tif 000010
【国際調査報告】
2008546975.tif 000011