JP2005226974A - サーキュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サーキュレータ10は、対象空間の温度ムラを減少させるためのサーキュレータであって、対象空間の空気流れを起こす空気清浄機11のファン11aと、ファン11aの作動による風速を制御するコントローラ12とを備えている。コントローラ12は、ファン11aの起動時において、風速が徐々に増加するように制御を行う。
【選択図】 図2
Description
サーキュレータの始動および停止、ならびに風量の制御は、通常、手動操作によって行われているが、温度ムラの客観的な情報に基づいて合理的な運転を行うことができないという問題がある。たとえば、風速または風量が少ない状態で運転を行うと、温度ムラがなかなか解消されない。また、局所的に不快なところが残るので、設定温度の緩和を行うことができず、省エネルギー運転につながらないという問題がある。一方、風速または風量が多過ぎると、上述の問題は解消できるが、ファン風速または風量の増加により「ゴー」という騒音がファンから発生する。この騒音は、耳障りというだけでなく、ストレスの一つになるので、長時間、聞いていると疲労の蓄積を進行させるという問題がある。
特許文献2に記載されたサーキュレータでは、暖房装置と連動して、サーキュレータから発生する風による不快感(いわゆる冷風感)を感じない所定温度以上において、室内の上下温度差に基づいてサーキュレータの運転および停止の制御を行っている。
特許文献3に記載されたサーキュレータは、居室者に対して風が直接当たらないように風を上から吹き出すものであり、床側温度と天井側温度との温度差により送風機の駆動を制御している。さらに、体感風を低減するために、風速または風量をサインカーブなどの周期的に変化させたりすることによって強弱の変化を与えている。
従来のサーキュレータでは、ファン起動時に、風速が最初から強のレベルに上がって比較的大きな上下温度差に加えて強いドラフト(気流による身体の局所冷却)が加わり対象空間に居る者(以下、居室者という。)に強い不快感を与える恐れがあった。このサーキュレータは、ファン起動時に徐々に風速が増加するようにファン制御を行うため、居室者の不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
このサーキュレータでは、ファン起動時から経過時間が長くなるにしたがってファンの回転数が増えるようにファンを制御する。それにより、ファン起動時に徐々に風速を増加し、居室者の不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
このサーキュレータでは、ファンの起動時において、温度センサの検知した空気の温度の変化量が増えるにしたがってファンの回転数が増えるようにファンを制御する。それにより、ファン起動時に徐々に風速を増加し、居室者の不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
このサーキュレータでは、ファンの起動時において、対象空間の下部に配置された温度センサの検知した空気の温度の変化量が増えるにしたがってファンの回転数が増えるようにファンを制御する。それにより、ファン起動時に徐々に風速を増加し、居室者のとくに足元に流れる冷たい空気に起因する不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
このサーキュレータでは、ファンの起動時において、対象空間の上部と下部との温度差である上下温度差に相関する第1相関値と、ファンの作動に相関する第2相関値、たとえばファンの作動で起こる空気流れにより生じる不快感(いわゆるドラフトに起因する冷風または温風による不快感(ドラフト感))に相関する第2相関値とを比較して、ファンを制御する。それにより、ファン起動時に徐々に風速を増加すし、ドラフトに起因する不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
このサーキュレータでは、ファンの起動時において、第2相関値が第1相関値を超えないようにファンを制御するため、ドラフトに起因する不快感を、上下温度差により生じる不快感よりも低く抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
このサーキュレータでは、ファンの起動時において、上下温度差あるいは第1相関値が所定値を超える場合には、上下温度差により生じる不快感を抑えることを優先させてファンを制御する。それにより、ファンによる風速が上がらずにいつまでたっても上下温度差が解消しない、という不具合を解消することができる。
サーキュレータとして、ファンにより対象空間から空気を吸い込んで清浄度を高めて対象空間へと吹き出す空気清浄機を用いることにより、空気の攪拌および循環だけでなく、空気清浄も行うことができる。
このサーキュレータでは、管理装置によってファンの作動をスケジュール管理することにより、たとえば会議中などの対象空間の静粛性が要求されるスケジュールの時間帯において、ファンの回転数の増加を禁止する制御又は前記ファンの回転数が所定値以下になるような制御を行うことができる。
このサーキュレータでは、管理装置によってファンの作動をスケジュール管理することにより、たとえば、出勤前、昼休みまたは夜間などの対象空間の静粛性が要求されないスケジュールの時間帯において、それ以外の時間帯よりも前記ファンの回転数を増加させる制御を行うことができる。
請求項2に記載のサーキュレータによれば、ファン起動時から経過時間が長くなるにしたがってファンの回転数が増えるようにファンを制御することにより、ファン起動時に徐々に風速を増加することができ、居室者の不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
請求項4に記載のサーキュレータによれば、対象空間の下部に配置された温度センサの検知した空気の温度の変化量が増えるにしたがって前記ファンの回転数が増えるように前記ファンを制御することにより、ファン起動時に徐々に風速を増加することができ、居室者のとくに足元に流れる冷たい空気に起因する不快感を抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
請求項6に記載のサーキュレータによれば、ファン起動時において、第2相関値が第1相関値を超えないようにファンを制御するため、ドラフトに起因する不快感を、上下温度差により生じる不快感よりも低く抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
請求項8に記載のサーキュレータによれば、サーキュレータとして、ファンにより対象空間から空気を吸い込んで清浄度を高めて対象空間へと吹き出す空気清浄機を用いることにより、空気の攪拌および循環だけでなく、空気清浄も行うことができる。また、空気清浄機をサーキュレータと兼用することができるため、設備費の低減および配置スペースの縮小などの面でも好ましく、空気清浄機の需要を大幅に増大させることができる。
請求項10に記載のサーキュレータによれば、管理装置によってファンの作動をスケジュール管理することにより、たとえば、出勤前、昼休みまたは夜間などの対象空間の静粛性が要求されないスケジュールの時間帯において、それ以外の時間帯よりも前記ファンの回転数を増加させる制御を行うことができる。
[サーキュレータの構成]
本発明の一実施形態に係るサーキュレータを備えた対象空間の概略図を図1に示す。図1に示される例では、サーキュレータおよび空気調和機の室内機がそれぞれ複数台配置された広い対象空間であるオフィス20が示されている。
[ファン11aの構成]
ファン11aは、オフィス20の空気を強制的に攪拌または循環させるものであれば種々の態様が採用され、たとえば空気中の臭いや埃を素早く脱臭・捕獲するために空気清浄機に搭載されたファン11aを用いることができる。その場合、ファン11aにより空気の攪拌または循環を行うだけでなく、空気清浄機11本来の機能である空気清浄を行うことができる。また、空気清浄機11は、オフィス20下部のたとえば床付近の温度を測定するための温度センサ13を備えている。
[コントローラ12の構成]
コントローラ12は、ファン11aの風速を制御することができるものであれば種々の態様を採用することができる。たとえば、図1に示されるコントローラ12のように、空気清浄機11のファン11aおよび空気調和機30の両方を集中制御する制御部として、たとえば、中央監視盤、空調コントローラ、パソコンなどを採用することができる。さらに制御部の他の例として、空気清浄機11を遠隔操作するためのリモコンなども採用することができる。
[空気調和機30の構成]
空気調和機30は、従来公知のものであり、オフィス20内部の天井に複数台配置された室内機31と、オフィス20外部に配置された室外機32とからなる。室外機32は、複数台の室内機31にそれぞれ接続されている。室内機31は、室内の温度を測定するための温度センサ33を備えている。また、室外機32は、室外の温度を測定するための温度センサ34を備えている。室内用および室外用の温度センサ33、34は、空気調和機30の運転制御にも利用されている。
[サーキュレータの動作説明]
つぎに、図1のサーキュレータの運転制御について、図2のフローチャートを参照しながら説明する。
最後に、ファンによる風速が目標の風速に達したときにファンによる風速の上昇が止まるように、ファンの回転数が所定の回転数に達したときにファンの回転数の上昇を止めてファンの回転数を所定の回転数に保つ。(ステップS3)。
室内の空気が汚れているときには、自動または手動でファン11aの回転を優先的に行ってもよい。また、コントローラ12によって、空気清浄機11の運転を空気清浄の優先度と温度ムラを解消するためのサーキュレーションの優先度とを比較して、最適な風速または風量に制御するようにしてもよい。
つぎに、前述のステップS2(ファン11aの起動時において徐々に風速を増加するステップ)の具体的な方法として、以下の(A)〜(C)に示される方法を採用することができる。
経過時間とファン風速との相関関係については、本発明はとくに限定するものではないが、たとえば図3のグラフに示されるように、ファン起動時の最初の10分間について、ファン風速の上昇の立ち上がりを緩やかにするように制御すれば、冷風または温風による不快感(ドラフト感)をさらに解消または緩和することができる。
第1式:PPD1=−2.1712+4.9283Δt−2.6880Δt2+0.8269Δt3−0.05273Δt4
(ここで、Δt:床面より1.1mの空気温度−0.1mの空気温度(℃))
また、空気清浄機11の作動に相関する第2相関値は、たとえば、以下の第2式によって示されるドラフトに起因する不満足者率PPD2によって求められる。このドラフトに起因する不満足者率PPD2は、米国加熱冷凍エアコンディショニング工学会(ASHRAE)の改訂基準55−92より求められる。
第2式:PPD2=(34−ta)×(V−0.05)0.62×(0.37×V×Tu+3 .14)
(ここで、ta:空気清浄機11周辺の空気温度(℃)、V:平均風速(m/s)、Tu:乱れ率)
これらの不満足者率PPD1およびPPD2を推定し、この推定結果をもとにファンによる風速を上げていくことにより、冷風または温風による不快感(ドラフト感)を抑えながら温度ムラを解消することができる。
まず、最初に温度センサ13、33(図1参照)によって測定された上下温度差に基づいて、上下温度差に起因する第1の不満足者率PPD1を前述の第1式を用いて推定する(ステップS11)。
ここで、第1式における上下温度差Δtを求める場合、たとえば、(1.1mの空気温度)≒(室内機31の温度センサ33が監視している温度)とし、かつ、(0.1mの空気温度)≒(空気清浄機11の温度センサ13の周辺温度)としてもよい。あるいは、1.1mの温度をオフィス20のほぼ中間の高さの温度と近似して、(1.1mの空気温度)≒[(室内機31の温度センサ33が監視している温度)+(空気清浄機11の温度センサ13の周辺温度)]÷2とし、かつ、(0.1mの空気温度)≒(空気清浄機11の温度センサ13の周辺温度)としてもよい。
ついで、ステップS11およびS12で求められた第1の不満足者率PPD1および第2の不満足者率PPD2を比較し、PPD2がPPD1を超えない平均風速Vを算出する(ステップS13)。これにより、ドラフトに起因する不快感を、上下温度差により生じる不快感よりも低く抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
以上のようにしてファンによる風速を制御することにより、ドラフトに起因する不快感を、上下温度差により生じる不快感よりも低く抑えつつ温度ムラを解消していくことができる。
なお、ステップS14で求められたファン風速が0に近くなる場合があるが、この場合には、サーキュレータの機能を奏することができなくなる。このような問題を解消するために、ファンの起動時において、上下温度差あるいは第1の不満足者率PPD1が所定値を超える場合(例えば、上下温度差が大きく、上下温度差に起因する不快感が大きい場合)には、前述のステップS13における第2の不満足者率PPD2が第1の不満足者率PPD1を超えないという条件よりも、第1の不満足者率PPD1を減少させるという条件を優先させて、ファンを制御するようにしてもよい。その場合、たとえば、ファン風速の下限値をあらかじめ設定しておき、下限値以上でファン11aを常時運転するように制御するのが好ましい。
(1)一般的に、上下の温度差がある場合、足元の温度が低くなることが多く、この状態で、ファンによる風速または風量を「強」にして起動させると、足元温度が低いのに加えて、その気流により、体感温度がかなり低くなる心配がある。また、人間は、急激な温度変化に敏感であるので、実際の室温に比べ、大きな冷風感(冷風を感じる不快感(ドラフト感))が生じる心配があり、寒いという苦情が出やすい。そこで、本実施形態のサーキュレータでは、ファンによる風速または風量をファン起動時の最初は「静か(微弱)」として、急激な体感温度の変化が生じないように、徐々に上げていくことにより、これらの冷風または温風による不快感(ドラフト感)を解消または緩和することができる。
(1)前記第1実施形態では、ファン11aとして空気清浄機11のファン11aを例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファンの他の例として、通常の空気を攪拌または循環を専用に行うファンや扇風機も用いることができる。
図1に示される第1実施形態では、サーキュレータ10のファン11aとコントローラ12とが別体であったが、本実施の形態では、図6に示されるように、ファン40aとコントローラ40bとが一体になったサーキュレータ(空気清浄機)40が示されている。空気清浄機40は、オフィス20内部に複数台配置され、互いに情報伝達可能に接続されているので、温度センサ41によって測定された温度情報を空気清浄機40間でやり取りすることができる。それにより、空気清浄機40内部で温度ムラの発生の判断を行って、自律的に運転することができる。たとえば、第1実施形態のようにファン40aの起動時のファン40aによる風速を徐々に増加する制御も、空気清浄機40が自律的に可能になる。
前記第1実施形態および第2実施形態では、対象空間として空気清浄機を複数台設置するオフィス20を例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の大きさや用途の対象空間にも適用可能である。たとえば、図7に示されるように、狭い対象空間である一般家屋のルーム50において、ファン60aとコントローラ60bとが一体になった自律型のサーキュレータ(空気清浄機)60を1台配置し、空気調和機30と情報伝達可能に接続してもよい。それにより、空気清浄機60内部で温度ムラの発生の判断を行って、自律的に運転することができる。たとえば、第1実施形態のようにファン60aの起動時のファン60aによる風速を徐々に増加する制御も、空気清浄機60が自律的に可能になる。
一般家屋のルーム50において、ファン60aとコントローラ60bとが一体になった自律型のサーキュレータ(空気清浄機)60を1台配置する場合、空気調和機30の室内機31の温度センサ33によって測定された温度情報を、図8に示されるように、従来公知の無線または赤外線通信などの方法によって、空気清浄機60に伝達してもよい。それにより、空気清浄機60内部で温度ムラの発生の判断を行って、自律的に運転することができ、たとえば、第1実施形態のようにファン起動時のファン風速を徐々に増加する制御も、空気清浄機60が自律的に可能になる。
以上の第1〜第3実施形態におけるサーキュレータは、ファン起動時における冷風または温風による不快感(ドラフト感)を抑えつつ温度ムラを解消するために、ファン起動時のファン風速を徐々に増加する制御を行っているが、対象空間の静粛性が要求されるスケジュールの時間帯については考慮されていない。そこで、本実施形態では、かかる時間帯を考慮してスケジュール管理を可能にした、前記サーキュレータを用いた温度ムラ減少システムを提案する。
サーキュレータ10は、前述と同様に、対象空間の温度ムラを減少させるためのサーキュレータであって、対象空間の空気流れを起こす空気清浄機11のファン11aと、ファン11aの作動による風速を制御するコントローラ12とを備え、コントローラ12はファン11aの起動時においてファン11aによる風速が徐々に増加するように制御を行うものである。
第4実施形態の管理装置12aは、対象空間の静粛性が要求されないスケジュールの時間帯において、それ以外の時間帯よりもファン11aの回転数を増加させる制御を行うようにしてもよい。このサーキュレータ10では、管理装置12aによってファン11aの作動をスケジュール管理することにより、たとえば、出勤前、昼休みまたは夜間などの対象空間の静粛性が要求されないスケジュールの時間帯において、それ以外の時間帯よりもファン11aの回転数を増加させる制御を行うことができる。
11 空気清浄機
11a ファン
12 コントローラ(制御部)
12a 管理装置
13 温度センサ
20 オフィス
30 空気調和機
31 室内機
32 室外機
33 温度センサ
34 温度センサ
40 サーキュレータ(空気清浄機)
40a ファン
40b コントローラ
41 温度センサ
50 ルーム
60 サーキュレータ(空気清浄機)
60a ファン
60b コントローラ
61 温度センサ
Claims (10)
- 対象空間の温度ムラを減少させるためのサーキュレータ(10,40,60)であって、
対象空間の空気流れを起こすファン(11a)と、
前記ファン(11a)の作動による風速を制御する制御部(12)と、
を備え、
前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、前記風速が徐々に増加するように制御を行う、
サーキュレータ(10,40,60)。 - 前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、経過時間が長くなるにしたがって前記ファン(11a)の回転数が増えるように前記ファン(11a)を制御する、
請求項1に記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 対象空間の空気の温度を検知する温度センサ(13)をさらに備え、
前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、前記温度センサ(13)の検知した空気の温度の変化量が増えるにしたがって前記ファン(11a)の回転数が増えるように前記ファン(11a)を制御する、
請求項1に記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 前記温度センサ(13)は、対象空間の下部に配置されており、
前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、前記温度センサ(13)の検知した空気の温度が上がるにしたがって前記ファン(11a)の回転数が増えるように前記ファン(11a)を制御する、
請求項3に記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、対象空間の上部と下部との温度差である上下温度差に相関する第1相関値と、前記ファン(11a)の作動に相関する第2相関値とを比較して、前記ファン(11a)を制御する、
請求項1に記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、前記第2相関値が前記第1相関値を超えないように前記ファン(11a)を制御する、
請求項5に記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 前記制御部(12)は、前記ファン(11a)の起動時において、前記上下温度差あるいは前記第1相関値が所定値を超える場合には、前記第2相関値が前記第1相関値を超えないという条件よりも前記第1相関値を減少させるという条件を優先させて、前記ファン(11a)を制御する、
請求項6に記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 前記ファン(11a)により対象空間から空気を吸い込んで清浄度を高めて対象空間へと吹き出す空気清浄機(11)である、
請求項1から7のいずれかに記載のサーキュレータ(10,40,60)。 - 請求項1から8のいずれかに記載のサーキュレータ(10,40,60)と、
前記ファン(11a)の作動をスケジュール管理する管理装置と、
を備え、
前記管理装置は、対象空間の静粛性が要求されるスケジュールの時間帯において、前記ファン(11a)の回転数の増加を禁止する制御又は前記ファン(11a)の回転数が所定値以下になるような制御を行う、
温度ムラ減少システム。 - 前記管理装置は、対象空間の静粛性が要求されないスケジュールの時間帯において、それ以外の時間帯よりも前記ファン(11a)の回転数を増加させる制御を行う、
請求項9に記載の温度ムラ減少システム。
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