JP2005226976A - サーキュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 温度センサを用いずに対象空間内部の温度ムラの発生を判断することができるサーキュレータを提供する。
【解決手段】サーキュレータ１０は、室内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、室内空間に空気流れを起こすファン１１ａと、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の作動による風速を、室外空間の温度に基づいて制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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に関する。

従来、オフィスなどの対象空間で空気調和機を運転したときに、対象空間の上下方向または水平方向において温度ムラが生じることがある。温度ムラは、対象空間に居る者へ不快感を与える原因になる。このような対象空間の温度ムラを減少させるために、対象空間の空気を強制的に攪拌または循環させるサーキュレータが従来より用いられている。
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。

そこで、これらの問題を解消するために、温度ムラが発生しているときに風速または風量を増やすことにより、快適性および省エネルギーの推進を図り、一方、温度ムラが解消されれば風速または風量を減らすことにより、騒音を低減し、さらに無駄なファンの運転を防止することによる省エネルギーの推進を図ることができるサーキュレータおよびその運転制御方法が従来に提案されている（特許文献１〜３参照）。

たとえば、特許文献１に記載されたサーキュレータでは、赤外線センサなどの温度センサを用いて室内の天井付近および床付近の温度をそれぞれ測定し、上下２点の温度またはその温度差に基づいて風速または風量を制御している。
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。
特開平８−２７０９９２号公報（平成８年１０月１８日公開） 特開２００１−２５４９８１号公報（平成１３年９月２１日公開） 特開平１１−８３１０３号公報（平成１１年３月２６日公開）

しかしながら、上記従来のサーキュレータでは、対象空間内部の温度ムラを検出するために、温度センサを天井および床付近に設置したり、またはサーキュレータ内部および空気調和機の室内機内部に温度センサをそれぞれ搭載する必要がある。そのため、温度センサのための設置場所および設置費用を確保する必要がある。しかも、設置された温度センサを、定期的にメンテナンスする必要がある。

本発明の課題は、温度センサを用いずに対象空間内部の温度ムラの発生を判断することができるサーキュレータを提供することにある。

請求項１に記載のサーキュレータは、室内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、室内空間に空気流れを起こすファンと、制御部とを備えている。制御部は、ファンの作動による風速を、室外空間の温度に基づいて制御する。
このサーキュレータでは、室外機の吸い込み温度や気象データから取得した室外空間の温度（外気温度）からファン制御を行う。そのため、室内空間の上下温度を測定する必要がなくなり、その結果、室内空間に温度センサを設置する必要がなくなる。

請求項２に記載のサーキュレータでは、室外空間の温度は、実測値あるいは予測値である。このサーキュレータでは、室外空間の温度が予測値（天気予報の時間帯別の予想気温データなど）も含む。

請求項３に記載のサーキュレータでは、制御部は、室内空間が冷房されているときには外気温度が第１所定温度より大きい場合にファンを作動させ、室内空間が冷房されていないときには外気温度が第２所定温度より小さい場合にファンを作動させる。
このサーキュレータでは、室内空間が冷房されているときには外気温度が第１所定温度より大きい場合には、制御部は、温度ムラが発生していると判断してファンを作動させる。一方、室内空間が冷房されていないとき、たとえば暖房しているときなどにおいて外気温度が第２所定温度より小さい場合には、制御部は、温度ムラが発生している判断してファンを作動させる。

請求項４に記載のサーキュレータは、ファンにより室内空間から空気を吸い込んで清浄度を高めて室内空間へと吹き出す空気清浄機である。
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。

請求項５に記載の空気調和システムは、室内空間に対して設けられ、少なくとも冷房機能を有し目標温度の設定が可能な空気調和機と、請求項１から４のいずれかに記載のサーキュレータとを備えている。制御部は、ファンの作動による風速を、外気温度と目標温度とに基づいて制御する。
この空気調和システムでは、空気調和機が目標温度（設定温度）を設定して空気調和を行い、サーキュレータの制御部が、そのサーキュレータのファンの作動による風速を、外気温度と目標温度とに基づいて制御する。空気調和機は、少なくとも冷房機能を含み、冷房および暖房両方の機能を有してもよい。

請求項１に記載のサーキュレータでは、室外機の吸い込み温度や気象データから取得した室外空間の温度（外気温度）からファン制御を行うため、室内空間の上下温度を測定する必要がなくなり、その結果、室内空間に温度センサを設置する必要がなくなる。
請求項２に記載のサーキュレータでは、室外空間の温度は、実測値あるいは予測値であり、たとえば、天気予報の時間帯別の予想気温データなどの予測値に基づいてファン制御を行うため、室内空間の上下温度を測定する必要がなくなり、その結果、室内空間に温度センサを設置する必要がなくなる。

請求項３に記載のサーキュレータでは、室内空間が冷房されているときには外気温度が第１所定温度より大きい場合には、制御部は、温度ムラが発生していると判断してファンを作動させ、一方、室内空間が冷房されていないとき、たとえば暖房しているときなどにおいて外気温度が第２所定温度より小さい場合には、制御部は、温度ムラが発生している判断してファンを作動させることにより、ファン制御を行うことができる。

請求項４に記載のサーキュレータでは、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。
請求項５に記載の空気調和システムでは、空気調和機が目標温度（設定温度）を設定して冷房などの空気調和を行い、サーキュレータの制御部が、そのサーキュレータのファンの作動による風速を、外気温度と目標温度とに基づいて制御することができる。

＜第１実施形態＞
［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含む空気調和システムを備えた対象空間の概略図を図１に示す。図１に示される空気調和システムは、少なくとも冷房機能を有し、目標温度の設定が可能な空気調和機３０と、後述する本実施の形態のサーキュレータ１０とを備えている。図１に示される例では、サーキュレータ１０および空気調和機３０の室内機３１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。

図１に示されるサーキュレータ１０は、オフィス２０の温度ムラを減少させるためのものであり、オフィス２０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の作動で起こる空気流れの速度である風速を制御する制御部であるコントローラ１２とを備えている。オフィス２０内部には、複数台のファン１１ａを搭載した空気清浄機１１が配置され、各空気清浄機１１は、共通のコントローラ１２に接続されている。コントローラ１２は、ファン１１ａの作動による風速を、室外空間の温度に基づいて制御する。本実施の形態では、室外空間の温度として、温度センサ３４によって測定された実測値を採用している。温度センサ３４は、空気調和機３０の室外機３２に設置され、室外機３２が吸い込む外気の温度を測定することができる。
［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。
［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、少なくとも冷房機能を有していればよく、冷房専用でもよいし、冷房および暖房の両方を行うものでもよい。空気調和機３０は、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。

最初に、室外空間の温度に基づいてオフィス２０内部の温度ムラがあるか否かを判定する（ステップＳ１）。なお、温度ムラの判定方法については、以下の［ステップＳ１の詳細説明］で詳細に説明する。
つぎに、温度ムラがあると判定されたときは、ファン１１ａを起動させ、急激な体感温度の変化が生じないように、ファンによる風速を徐々に上げる（ステップＳ２）。

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）。
空気清浄機１１の運転を続けて温度ムラが所定値以下（例えば、上下温度差が１℃以下）になって実質的に温度ムラが解消した場合には、自動または手動でファン１１ａの回転を停止またはファンによる風速（または風量）を減少してもよい。

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。

［ステップＳ１の詳細説明］
たとえば、空気調和機３０が冷房を行っている場合において、外気温度が高いとオフィス２０内部で温度ムラが生じやすい。すなわち、室内機３１の吹出し温度は設定値になるとしても、オフィス２０が入っている建物（躯体）が暖まっていると、冷風の行く場所と、冷風の行かない場所での温度差が大きくなりやすい。また、外気温度が高いと室内外における温度勾配が大きくなるので、外気からの熱の進入も大きくなる。そのため、ペリメータとインテリアとで温度差ができやすくなる。この点に着目して、外気温度が所定温度から高いときに、温度ムラが発生していると判断する。具体的には、図１に示される室外機３２に搭載された温度センサ３４によって測定された外気温度が、所定温度より高いときには、コントローラ１２は、オフィス２０内部で温度ムラが発生していると判断する。

また、空気調和機３０が暖房を行っている場合では、外気温度が低いと外気への熱の排出も大きくなるため、ペリメータとインテリアとで温度差ができやすくなる。この点に着目して、外気温度が所定温度から低いときに、温度ムラが発生していると判断する。具体的には、図１に示される室外機３２に搭載された温度センサ３４によって測定された外気温度が、所定温度より低いときには、コントローラ１２は、オフィス２０内部で温度ムラが発生していると判断する。

ここで、温度ムラを判定するための所定温度は、少なくとも１つ決めておけばよい。また、複数の所定温度を段階的に決めておき、それぞれの所定温度に対応する風速または風量を、たとえば「静か」→「弱」→「標準」→「強」となるように段階的に操作するようにしてもよい。さらに、風速または風量を増やす時間を段階的に決めておいてもよい。

［ステップＳ２の詳細説明］
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、たとえば、経過時間が長くなるにしたがって１１ａのファンの回転数が増えるように空気清浄機１１を制御してもよい。

［サーキュレータの特徴］
本実施形態のサーキュレータでは、室外機３２の吸い込み温度から取得したオフィス２０外部の外気温度の実測値に基づいてオフィス２０内部の温度ムラを判定する。コントローラ１２は、温度ムラが発生しているときにはファン制御を行う。そのため、オフィス２０の上下温度を測定する必要がなくなり、その結果、オフィス２０に温度センサを設置したり、空気清浄機１１に温度センサを搭載する必要がなくなる。

＜第１実施形態の変形例＞
（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。

（２）前記第１実施形態では、コントローラ１２は、ファン１１ａの回転数を変えることで風速を制御しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファン制御以外の方法でも風速制御を行うことができる。たとえば、ファン回転数が一定でも、コントローラによって、空気清浄機の吹出口に設けられたフラップの向きを制御したり、または吹出口に設けられたシャッタを開閉制御することによって風速を制御することができる。

（３）前記第１実施の形態では、前述のステップＳ２においてファンによる風速を徐々に上げるように制御しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファンによる風速を瞬間的に上げるように制御してもよい。

（４）また、所定温度は、空気調和機３０の設定温度との差として入力されてもよい。この場合、「設定温度＋所定温度」（冷房の場合）と外気温度とが比較される。たとえば、冷房設定温度２６℃で所定温度５℃のとき、２６＋５＝３１℃が外気温度と比較される。

＜第２実施形態＞
図１に示される第１実施形態は、室外空間の温度として室外機３２の温度センサ３４の実測値を採用しているが、図３に示されるように、本実施の形態では、コントローラ１２は、インターネット４０を介して気象会社５０のサーバ５１に接続され、サーバ５１に格納されている気象情報に基づいて、オフィス２０内部の温度ムラを判定することができる。気象情報は、天気予報の時間帯別の予想気温データなどの予測データなどが含まれる。

したがって、本実施の形態では、気象情報に基づいて温度ムラを判定し、温度ムラが発生しているときには、ファン１１ａの作動による風速を制御することができる。その結果、オフィス２０に温度センサを設置したり、空気清浄機１１に温度センサを搭載する必要がなくなる。しかも、外気温度を測定するための温度センサの設置も不要になる。

＜第２実施形態の変形例＞
図３に示されるように気象会社５０からの気象情報を用いる代わりに、インターネット４０などの回線のオンライン上で収集したその他の実況データまたは実測データに基づいても、オフィス２０内部の温度ムラを判定することができる。たとえば、インターネット４０に接続されている外気温度を測定する種々の温度センサによって、外気温度の実況データまたは実測データを収集することができる。

それにより、オンライン上で収集した実況データまたは実測データに基づいて温度ムラを判定し、温度ムラが発生しているときには、ファン１１ａの作動による風速を制御することができる。その結果、オフィス２０に温度センサを設置したり、空気清浄機１１に温度センサを搭載する必要がなくなる。しかも、外気温度を測定するための温度センサの設置も不要になる。

＜第３実施形態＞
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４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７０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台配置してもよい。コントローラ６０ｂは、インターネット４０を介して気象会社５０のサーバ５１に接続され、サーバ５１に格納されている実況データまたは実測データである気象情報に基づいて、オフィス２０内部の温度ムラを判定することができる。それにより、気象情報に基づいて温度ムラを判定し、温度ムラが発生しているときには、ファン１１ａの作動による風速を制御することができる。その結果、オフィス２０に温度センサを設置したり、空気清浄機１１に温度センサを搭載する必要がなくなる。しかも、外気温度を測定するための温度センサの設置も不要になる。

＜第４実施形態＞
以上の第１〜第３実施形態におけるサーキュレータは、室外空間の温度に基づいて温度ムラを判定し、温度ムラが発生しているときには、ファン１１ａの作動による風速を制御しているが、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空気調和システムを提案する。

すなわち、本実施形態の空気調和システムは、図５に示されるように、少なくとも冷房機能を有し、目標温度の設定が可能な空気調和機３０と、サーキュレータ１０と、ファン１１ａの作動をスケジュール管理する管理装置１２ａとを備えている。その他の構成は、図１に示される構成と同一であり、図５において図１における符号と同一の符号が付された構成要素は図１に示される構成要素と同一のものである。

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、温度センサ３４からの室外空間の温度に基づいて温度ムラを判定し、温度ムラが発生しているときには、ファン１１ａの作動による風速を制御するものである。また、コントローラ１２は、室外空間の温度と空気調和機３０の目標温度（設定温度）の両方に基づいて、ファン１１ａの作動による風速を制御するようにしてもよい。

管理装置１２ａ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、ファン１１ａの回転数の増加を禁止する制御又はファン１１ａの回転数が所定値以下になるような制御を行う。管理装置１２ａは、図５に示されるようにサーキュレータ１０のコントローラ１２に内蔵されてコントローラ１２と一体化されてもよいが、別体として設けてもよく、本発明ではとくに限定されるものではない。

本実施形態のサーキュレータ１０では、風速または風量を多段階に制御できる場合において、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１１ａの回転数の増加を禁止する制御又はファン１１ａの回転数が所定値以下になるような制御を行うことができる。

＜第４実施形態の変形例＞
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。

本発明の第１実施形態に係るサーキュレータを含む空気調和システムを備えた対象空間の概略図。 本発明の第１実施形態に係るサーキュレータの運転制御を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るサーキュレータを含む空気調和システムを備えた対象空間の概略図。 本発明の第３実施形態に係る自律型のサーキュレータを備えた対象空間の概略図。 本発明の第４実施形態に係る空気調和システムを備えた対象空間の概略図。

符号の説明

１０ サーキュレータ
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
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 インターネット
５０ 気象会社
５１ サーバ
６０ サーキュレータ（空気清浄機）
６０ａ ファン
６０ｂ コントローラ
７０ ルーム

Claims (5)

1. 室内空間の温度ムラを減少させるためのサーキュレータ（１０，６０）であって、
   室内空間に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、室外空間の温度に基づいて制御する、制御部（１２）と、
   を備えたサーキュレータ（１０，６０）。
2. 前記室外空間の温度は、実測値あるいは予測値である、
   請求項１に記載のサーキュレータ（１０，６０）。
3. 前記制御部（１２）は、室内空間が冷房されているときには前記外気温度が第１所定温度より大きい場合に前記ファン（１１ａ）を作動させ、室内空間が冷房されていないときには前記外気温度が第２所定温度より小さい場合に前記ファン（１１ａ）を作動させる、
   請求項１又は２に記載のサーキュレータ（１０，６０）。
4. 前記ファン（１１ａ）により室内空間から空気を吸い込んで清浄度を高めて室内空間へと吹き出す空気清浄機（１１）である、
   請求項１から３のいずれかに記載のサーキュレータ（１０，６０）。
5. 室内空間に対して設けられ、少なくとも冷房機能を有し目標温度の設定が可能な空気調和機と、
   請求項１から４のいずれかに記載のサーキュレータ（１０，６０）と、
   を備え、
   前記制御部（１２）は、前記ファン（１１ａ）の作動で起こる空気流れの速度である風速を、前記外気温度と前記目標温度とに基づいて制御する、
   空気調和システム。

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