JP2007126826A - 窓開閉制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉塵や雨などの室内への進入をなくして居住者の快適性を向上させる。外気を有効に使用して、効果的に室内の外気冷房を行い、省エネルギーを図る。
【解決手段】水分子の大きさより小さいメッシュ状の網目（２５ミクロン程度の網目）を備えたメッシュ窓１を第１の窓として設ける。メッシュ窓１の前面に第２の窓として自然換気窓（ガラスの窓）２を設ける。外気熱量が室内熱量よりも小さく、外気に含まれる粉塵の量が少なく、降雨中でもなかった場合、メッシュ窓１と自然換気窓２を共に開放する。粉塵の量が多かったり、降雨中であっても、外気の風速が閾値以下であった場合、自然換気窓２のみを開放する。外気の風速が閾値を超えていた場合、メッシュ窓１と自然換気窓２を共に閉じる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、室内と室外とを仕切る窓の開閉を制御する窓開閉制御装置および方法に関するものである。

従来より、この種の窓開閉制御装置として、室内外の温度や熱量（エンタルピー）に基づいて自然換気窓の開閉を行うようにしたものがある（従来例１：特許文献１参照）。この窓開閉制御装置では、降雨中か否かを降雨センサで検出し、降雨の時には強制的に自然換気窓を閉め、室内への雨の吹き込みを防止する。また、強風か否かを風速センサで検出し、強風の場合にも降雨時と同様に強制的に自然換気窓を閉め、室内への粉塵などの進入を防止する。

また、特許文献２（従来例２）には、換気口に雨水保護兼花粉フィルタを常設する例が示されている。この例では、雨水保護兼花粉フィルタによって、換気口から室内に進入しようとする雨水や花粉が捕獲される。

特許文献３（従来例３）には、既設の窓枠のレールに摺動可能に装着される枠体の一面およびこれと相対する他面に第１のルーバ式窓体と第２のルーバ式窓体とを取り付け、その間にフィルタを介設した外気導入用窓が示されている。この例では、第１および第２のルーバ式窓体のルーバにより、室内への雨水の進入が防止される。また、フィルタにより、室内への外気の導入を図りつつ、虫や粉塵などの進入が防止される。

特開２００２−２５００８７号公報 特開２００２−２２１３４５号公報 特開２００５−６８９０７号公報

しかしながら、上述した従来例１では、降雨時や強風時には自然換気窓が強制的に閉められてしまい、室内への外気の導入が行われない。すなわち、降雨時には、雨によって温度が下げられた外気を利用して冷房（外気冷房）を行うことが可能であるにも拘わらず、室内への外気の導入が強制的に遮断される。また、強風時、それほど強い風でなければ、その風を利用して外気冷房を行うことが可能であるにも拘わらず、室内への外気の導入が強制的に遮断される。

これに対して、従来例２では、雨水保護兼花粉フィルタによって、室内への外気の導入を図りながら、雨の進入や花粉の進入を防止することができる。しかしながら、雨水保護兼花粉フィルタは換気口に常設されているので、花粉未発生時、晴天時などでは通風効率を下げてしまい、効果的に外気を室内に取り入れることはできない。また、常時換気を前提としており、外気を利用して冷房負荷を削減しようとするものではなく、省エネルギーに寄与するものではない。

また、従来例３についても、窓にフィルタが常設される形となるため、従来例２の場合と同様、花粉未発生時、晴天時などでは通風効率を下げてしまい、効果的に外気を室内に取り入れることができない。

なお、従来例１において、粉塵センサを設け、外気に花粉が多く含まれている場合には自然換気窓を強制的に閉めることが考えられるが、外気冷房が最も有効である３月や４月が花粉飛散時期と重なり、自然換気窓が閉められることにより、有効に外気を使用することができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、粉塵や雨などの室内への進入をなくして居住者の快適性を向上させることができると共に、外気を有効に使用して、効果的に室内の外気冷房を行い、省エネルギーを図ることが可能な窓開閉制御装置および方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、水分子の大きさより小さいメッシュ状の網目を備えた第１の窓（メッシュ窓）と、この第１の窓と対向する面に設けられ室内外の空気の流れを遮断する第２の窓（自然換気窓）と、第１および第２の窓によって仕切られる室内側の室内熱量および室外側の外気熱量を算出する熱量算出手段と、外気の粉塵の量を計測する粉塵計測手段と、外気の風速を計測する風速計測手段と、降雨を検出する降雨検出手段と、少なくとも粉塵計測手段によって計測される粉塵の量、風速計測手段によって計測される外気の風速、降雨検出手段によって検出される降雨の有無、熱量算出手段によって算出される室内熱量および外気熱量に基づいて第１および第２の窓の開閉を制御する制御手段とを設けたものである。

この発明によれば、例えば、外気熱量が室内熱量よりも小さく、外気に含まれる粉塵の量が少なく、降雨中でもなかった場合、メッシュ窓（第１の窓）と自然換気窓（第２の窓）を共に開放したり、粉塵の量が多かったり、降雨中であっても、外気の風速が閾値以下であった場合、自然換気窓のみを開放したりするなどして、外気を有効に使用して、効果的に室内の外気冷房を行うことが可能となる。なお、メッシュ窓の網目は水分子の大きさより小さいので、室内に進入しようとする雨水だけではなく、粉塵（花粉など）も捕獲される。

本発明において、メッシュ窓および自然換気窓の開閉の制御は、全開／全閉の２位置としてもよいが、外気の粉塵の量や風速に応じてその開き量（％）を段階的に制御したり、リニアに制御したりするようにしてもよい。

本発明によれば、メッシュ窓（第１の窓）と自然換気窓（第２の窓）とを設け、少なくとも外気に含まれる粉塵の量、外気の風速、降雨の有無、室内熱量および外気熱量に基づいてメッシュ窓および自然換気窓の開閉を制御するようにしたので、室内外の状況に応じてメッシュ窓および自然換気窓の開閉を制御し、粉塵や雨などの室内への進入をなくして居住者の快適性を向上させることができると共に、外気を有効に使用して、効果的に室内の外気冷房を行い、省エネルギーを図ることが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す窓開閉制御装置の概略構成図である。

同図において、１は水分子の大きさより小さいメッシュ状の網目（２５ミクロン程度の網目）を備えた第１の窓（メッシュ窓）、２はメッシュ窓１の前面に設けられた第２の窓（自然換気窓）であり、メッシュ窓１および自然換気窓２はモータＭ１およびＭ２の駆動力によって上下に開閉できる構造とされている。また、自然換気窓２はガラス窓とされ、全閉状態において室内外の空気の流れを遮断する。また、メッシュ窓１は、室内への雨水の進入を防ぐだけではなく、粉塵としてスギ花粉（３０ミクロン程度）などの進入を防ぐ役目も果たす。

室外には、外気の温度を計測する温度センサ３、外気の湿度を計測する湿度センサ４、外気に含まれる粉塵の量を計測する粉塵センサ５、外気の風速を検出する風速センサ６、降雨を検出する降雨センサ７が設けられている。室内には、室内の温度を計測する温度センサ８、室内の湿度を計測する湿度センサ９、室内温度の設定を可能とする温度設定器１０が設けられている。

また、モータＭ１およびＭ２に対して駆動部（ドライバ）１１が設けられており、駆動部１１を介してモータＭ１およびＭ２の開閉（全開／全閉）が制御装置１２によって制御されるものとなっている。本実施の形態において、温度センサ３が計測する外気の温度、湿度センサ４が計測する外気の湿度、粉塵センサ５が計測する外気に含まれる粉塵の量、風速センサ６が計測する外気の風速、降雨センサ７が検出する降雨の有無を示す信号、温度センサ８が計測する室内の温度、湿度センサ９が計測する室内の湿度および温度設定器１０からの室内の設定値は、制御装置１２へ与えられる。

制御装置１２は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して制御装置としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。制御装置１２には、本実施の形態特有のプログラムとして、窓開閉制御プログラムがインストールされている。以下、図２に示すフローチャートに従って、窓開閉制御プログラムによって制御装置１２が実行する処理動作について説明する。

制御装置１２は、温度センサ３からの外気の温度と湿度センサ４からの外気の湿度から外気熱量（エンタルピー：ｋcal/kg ）を算出し、温度センサ７からの室内の温度と湿度センサ８からの室内の湿度から室内熱量（エンタルピー：ｋcal/kg ）を算出する（ステップ１０１）。そして、この算出した外気熱量と室内熱量とを比較し（ステップ１０２）、外気熱量が室内熱量以上であれば（外気熱量≧室内熱量：ステップ１０２のＮＯ）、外気冷房を行い得る状態ではないと判断し、駆動部１０へメッシュ窓１および自然換気窓２に対するＯＦＦ指令を送り、メッシュ窓１と自然換気窓２を共に全閉とする（ステップ１０８：図３（ａ）参照）。

これに対し、外気熱量が室内熱量よりも小さければ（外気熱量＜室内熱量：ステップ１０２のＹＥＳ）、外気冷房を行い得る状態であると判断する。この場合、先ず、粉塵センサ５からの外気に含まれる粉塵の量をチェックする（ステップ１０３）。ここで、粉塵の量が所定値よりも少なければ（ステップ１０３のＹＥＳ）、降雨センサ７からの信号により降雨の有無をチェックし（ステップ１０４）、降雨中でなければ（ステップ１０４のＮＯ）、すなわち粉塵の量が少なく且つ降雨中でもなければ、駆動部１０へメッシュ窓１および自然換気窓２に対するＯＮ指令を送り、メッシュ窓１と自然換気窓２を共に全開とする（ステップ１０５：図３（ｂ）参照）。これにより、粉塵や雨水が含まれない冷たい外気がダイレクトに室内に導入され、居住者の快適性を損なうことなく、外気を有効に使用して、効果的に室内の外気冷房が行われる。

制御装置１２は、外気に含まれる粉塵の量が所定値以上であった場合（ステップ１０３のＮＯ）、あるいは降雨中であった場合（ステップ１０４のＹＥＳ）、風速センサ６からの外気の風速をチェックし（ステップ１０６）、外気の風速が予め定められた閾値以下であれば（ステップ１０６のＹＥＳ）、駆動部１０へ自然換気窓２に対するＯＮ指令を送り、自然換気窓２のみを全開とする（ステップ１０７：図３（ｃ）参照）。これにより、外気に含まれる粉塵や雨水の進入をメッシュ窓１によって防ぎつつ、冷たい外気が室内に導入され、居住者の快適性を損なうことなく、外気を有効に使用して、効果的に室内の外気冷房が行われる。

また、制御装置１２は、ステップ１０６において外気の風速が閾値を超えていた場合（ステップ１０６のＮＯ）、駆動部１０へメッシュ窓１および自然換気窓２に対するＯＦＦ指令を送り、メッシュ窓１と自然換気窓２を共に全閉とする（ステップ１０８：図３（ａ）参照）。これにより、強風時、粉塵や雨水がメッシュ窓１を通って室内に入り込む虞れがなくなる。

なお、上述した実施の形態では、メッシュ窓１や自然換気窓２の開閉の制御を全開／全閉の２位置としたが、外気の粉塵の量や風速に応じてその開き量（％）を制御するようにしてもよい。例えば、粉塵センサ５からの外気に含まれる粉塵の量をチェックし、この粉塵の量と段階的に定めた閾値とを比較し、メッシュ窓１や自然換気窓２の開き量を段階的に制御する。また、風速センサ５からの外気の風速から風量を算出し、この風量と段階的に定めた閾値とを比較し、メッシュ窓１や自然換気窓２の開き量を段階的に制御する。この場合、段階的に制御するのではなく、０〜１００％の範囲で連続的に制御するようにしてもよい。

このように、メッシュ窓１や自然換気窓２の開き量（％）を制御することにより、粉塵の量が多くなるにしたがってメッシュ窓１の開き量を小さくしたり、風量が多くなるにしたがって自然換気窓２の開き量を小さくしたりするなどして、さらに効果的に室内の外気冷房を行い、省エネルギーを図ることが可能となる。

本発明の一実施の形態を示す窓開閉制御装置の概略構成図である。 この窓開閉制御装置における制御装置の窓開閉制御プログラムに従う処理動作を示すフローチャートである。 メッシュ窓および自然換気窓の開閉状況を例示する図である。

符号の説明

１…第１の窓（メッシュ窓）、２…第２の窓（自然換気窓）、３…温度センサ、４…湿度センサ、５…粉塵センサ、６…風速センサ、７…降雨センサ、８…温度センサ、９…湿度センサ、１０…温度設定器、１１…駆動部、１２…制御装置、Ｍ１，Ｍ２…モータ。

Claims (4)

1. 水分子の大きさより小さいメッシュ状の網目を備えた第１の窓と、
   この第１の窓と対向する面に設けられ室内外の空気の流れを遮断する第２の窓と、
   前記第１および第２の窓によって仕切られる室内側の室内熱量および室外側の外気熱量を算出する熱量算出手段と、
   外気の粉塵の量を計測する粉塵計測手段と、
   外気の風速を計測する風速計測手段と、
   降雨を検出する降雨検出手段と、
   少なくとも前記粉塵計測手段によって計測される粉塵の量、前記風速計測手段によって計測される外気の風速、前記降雨検出手段によって検出される降雨の有無、前記熱量算出手段によって算出される室内熱量および外気熱量に基づいて前記第１および第２の窓の開閉を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする窓開閉制御装置。
2. 請求項１に記載された窓開閉制御装置において、
   前記制御手段は、前記第１および第２の窓の開き量を制御する
   ことを特徴とする窓開閉制御装置。
3. 水分子の大きさより小さいメッシュ状の網目を備えた第１の窓およびこの第１の窓と対向する面に設けられ室内外の空気の流れを遮断する第２の窓によって仕切られる室内側の室内熱量および室外側の外気熱量を算出する熱量算出ステップと、
   外気の粉塵の量を計測する粉塵計測ステップと、
   外気の風速を計測する風速計測ステップと、
   降雨を検出する降雨検出ステップと、
   少なくとも前記粉塵計計測ステップによって計測される粉塵の量、前記風速計測ステップによって計測される外気の風速、前記降雨検出ステップによって検出される降雨の有無、前記熱量算出ステップによって算出される室内熱量および外気熱量に基づいて前記第１および第２の窓の開閉を制御する制御ステップと
   を備えたことを特徴とする窓開閉制御方法。
4. 請求項３に記載された窓開閉制御方法において、
   前記制御ステップは、前記第１および第２の窓の開き量を制御する
   ことを特徴とする窓開閉制御方法。

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