JP2010138865A - シーリングファン - Google Patents

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Abstract

【課題】設置される天井の高さによらず所定の風速が得られるシーリングファンを提供することを目的としている。
【解決手段】モータの下面の制御ボックスに床面までの距離を検出する測距センサ2とを備え、前記制御手段1は、前記測距センサ2からの検出距離によって前記モータの回転数を制御することにより、設置される天井の高さが変わっても、羽根からの距離によらず所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般家庭や事務所等で使用されるシーリングファンに関するものである。
冷暖房機と併用して使用されるシーリングファンは、天井から涼風を供給するとともに、冷房時に床面に偏っている冷気を拡散させ、室内の温度を均一化させる機能が快適で健康にもよく、かつ、冷房機器を省エネ運転できる経済効果から普及が広がりつつある。
従来、この種のシーリングファンの一例としてリモコンで操作可能な天井扇風機が知られている( 例えば、特許文献1参照)。
以下、そのシーリングファンについて図11、12を参照しながら説明する。
図11、12に示すように、中心をシャフト101で軸支される外転型のモータ102と、このモータの回転子103に固定される羽根104と、前記モータ102の固定子105の下面に固定される制御ボックス106と、この制御ボックス106に収納される制御手段107と、前記制御ボックス106の下面に下向きにリモコンの赤外線信号を受信する受光ユニット108で構成されている。
上記構成において、シーリングファンの運転時には、リモコン(図示せず)からの赤外線信号を受光ユニット108が受信して電気信号に変換し、制御手段107に入力する。制御手段107はリモコンからの風速設定指示信号に従って規定された回転数になるようにモータ102に通電し、羽根104が回転して送風が行なわれる。
特開平10−306792号公報
このような従来のシーリングファンでは、1階の天井が2階の天井まで吹き抜けになっているリビング等の天井の高い場所に設置された場合、床面付近の人のいる位置では所定の風速がえられないという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、設置される天井の高さによらず所定の風速が得られるシーリングファンを提供することを目的としている。
本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、中心をシャフトで軸支される外転型のモータと、このモータの回転子に固定される羽根と、前記モータの固定子の下面に固定され前記モータの回転数を制御する制御手段と、床面までの距離を検出する測距センサとを備え、前記制御手段は、前記測距センサからの検出距離によって前記モータの回転数を制御する構成としたものである。
この手段により羽根からの距離によらず所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記モータは前記羽根の下方約4m、中心から約2mの場所での風速が所定の設定風速で送風可能であるようにしたものである。
この手段により1階の天井が2階の天井まで吹抜けになっている場所に設置されても1階部分に所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、人の場所を検出する人体検知センサを設け、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果も加味して前記モータの回転数を制御するようにしたものである。
この手段により人の居る場所に所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検出センサは前記測距センサで検出された床面までの距離によって検出角度を変えるようにしたものである。
この手段により羽根の中心から遠く離れた風の届かない場所に居る人を検出することがなくなり、人の居る場所にのみ所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、羽根の回転面に対して略平行に配置された複数の翼から構成される静止翼を備え、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果により、前記静止翼の全ての取付け角を変更するようにしたものである。
この手段により、モータの回転数を大幅に上げることなく羽根の中心から離れた場所に居る人に所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果により、前記静止翼の一部の取付け角を変更するようにしたものである。
この手段により、一部の静止翼の取付け角を変えるだけで羽根の中心から離れた場所に居る人に所定の風速で送風することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検知センサの検知がなくなると一定時間後に前記モータの回転数を所定の回転数まで低下するようにしたものである。
この手段により人が居ないときにはモータの回転数を下げることで電力の消費量を削減することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検知センサから一度検知がなくなり前記モータの回転数を所定の回転数まで低下させた後、前記人体検知センサから再度検知があった場合に前記モータの回転数を設定風速まで上昇するようにしたものである。
この手段により、電力の消費量を削減と風速の設定を再度する手間を省くことができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検知センサの検知がなくなると一定時間後に前記モータを停止するようにしたものである。
この手段によりさらに電力の消費量を削減することができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検知センサから一度検知がなくなり前記モータを停止させた後、前記人体検知センサから再度検知があった場合に前記モータの回転数を設定風速まで上昇するようにしたものである。
この手段によりさらに電力の消費量を削減するとともに、風速の設定を再度する手間を省くことができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を上回った場合には前記モータの回転数を上昇させるようにしたものである。
この手段により運動時には風速が早くなるので運動に適した涼風感を与えることができるシーリングファンが得られる。
また、本発明のシーリングファンは上記目的を達成するために、前記人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を上回った場合には前記モータの回転数を上昇させ、前記人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を下回った場合には前記モータの回転数を所定の回転数まで低下するようにしたものである。
この手段により運動に適した涼風感を与えるとともに、運動終了時に風速の設定を再度する手間を省くことができるシーリングファンが得られる。
本発明によれば、シーリングファンから床面までの距離を検出して、モータの回転数を変えることにより、シーリングファンの設置場所および設置高さに関わらず意図した風速で送風できるという効果のあるシーリングファンを提供できる。
本発明の請求項1記載の発明は、中心をシャフトで軸支される外転型のモータと、このモータの回転子に固定される羽根と、前記モータの固定子の下面に固定され前記モータの回転数を制御する制御手段と、床面までの距離を検出する測距センサとを備え、前記制御手段は、前記測距センサからの検出距離によって前記モータの回転数を制御する構成としたものであり、距離が長い時には回転数を高く、距離が短いときには回転数を低くすることにより、シーリングファンの設置高さに関わらず最適な風速が得られるという作用を有する。
また、モータは前記羽根の下方約4m、中心から約2mの場所での風速が所定の設定風速で送風可能であるようにしたものであり、一般的な家屋の吹き抜け部分に設置された場合でも所定の風速が得られるという作用を有する。
また、人の場所を検出する人体検知センサを設け、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果も加味して前記モータの回転数を制御するようにしたものであり、人が居る場所で最適な風速が得られるという作用を有する。
また、前記人体検出センサは前記測距センサで検出された床面までの距離によって検出角度を変えるようにしたものであり、高所に設置された場合、羽根の中心から遠く離れた風の届かない場所に居る人を検出することがないという作用を有する。
また、前記羽根の回転方向に略水平に配置された複数の翼から構成される静止翼を備え、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果により、前記静止翼の全ての翼の水平面に対する周方向の取付け角を変更するようにしたものであり、前期静止翼の取付け角を水平に近づけると、羽根の中心から離れた場所の風速は大きくなり、モータの回転数をむやみに高くすることなく人の居る場所で所定の風速を得られるという作用を有する。
また、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果により、前記静止翼の一部を水平面に対する周方向の取付け角を変更するようにしたものであり、人の居る場所の前記静止翼の取付け角を水平に近づけることにより、人の居る場所のみの風速が大きくなり、人の居る場所で所定の風速を得られるという作用を有する。
また、前記人体検知センサの検知がなくなると一定時間後に前記モータの回転数を所定の回転数まで低下するようにしたものであり、モータの回転数を低下させることにより消費電力を低減できるという作用を有する。
また、前記人体検知センサから一度検知がなくなり前記モータの回転数を所定の回転数まで低下させた後、前記人体検知センサから再度検知があった場合に前記モータの回転数を設定風速まで上昇するようにしたものであり、消費電力を低減できるとともに、再度風速を設定する必要がないという作用を有する。
また、前記人体検知センサの検知がなくなると一定時間後に前記モータを停止するようにしたものであり、モータを停止することで、より消費電力を低減できるという作用を有する。
また、前記人体検知センサから一度検知がなくなり前記モータを停止させた後、前記人体検知センサから再度検知があった場合に前記モータの回転数を設定風速まで上昇するようにしたものであり、より消費電力を低減できるとともに、再度風速を設定する必要がないという作用を有する。
また、前記人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を上回った場合には前記モータの回転数を上昇させるようにしたものであり、人の運動量を前記人体検知センサの検知回数で検知することにより、運動しているときには風速を上げることで、快適感が得られるという作用を有する。
また、前記人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を上回った場合には前記モータの回転数を上昇させ、前記人体検知センサの一定時間内の検知の回数が規定値を下回った場合には前記モータの回転数を所定の回転数まで低下するようにしたものであり、運動しているときには風速を上げることで快適感が得られ、運動後は元の回転数に戻すことで運動時と同じ快適感を維持することができるという作用を有する。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について図1〜図3を参照しながら説明する。
中心をシャフト101で軸支される外転型のモータ102と、このモータ102の回転子103に固定される羽根104と、前記モータ102の固定子105の下面に固定される制御ボックス106と、この制御ボックス106に収納される制御手段1と、前記制御ボックス106の下面に下向きにリモコンの赤外線信号を受信する受光ユニット108と、前記制御ボックス106の下面に床面までの距離を測定する測距センサ2で構成されている。
図2は風速分布の一例で、床面までの距離として前記羽根104からの距離が2mの場所と4mの場所での前記モータ102の回転数が最大の時の風速を示しており、前記羽根104からの距離が離れるにしたがって風速は下がっている。
リーリングファンにおいて通常、風速設定が強の場合の風速は約3m/sで、風速設定が弱の場合の風速は約1m/sを所定の風速に設定している。
図3は羽根からの距離と風速設定が3段階の場合の強・中・弱の各設定風速を得るためのモータの回転数の関係を示す一例である。
上記構成において、測距センサ2は通電されている間は常に床面との距離を測定し制御手段1に測定結果を入力している。制御手段1は距離の測定結果から各風速設定に対する前記モータ102の回転数を算出する。例えば羽根104と床面との距離が約2mであって、一般的に8畳程度の床面積を想定して羽根の中心から水平方向に2mの場所では合には、図3から最大の風速設定である強の3m/sに対応する回転数は前記モータ102の最大回転数の約60%程度の回転数となり、最小の風速設定である弱の1m/sに対応する回転数は前記モータ102の最大回転数の約30%程度の回転数となる。
シーリングファンの運転時には、リモコン(図示せず)からの風速設定信号を受光ユニット108が受信し、制御手段1が受信した風速設定信号に対応する回転数でモータ102を駆動し、羽根104が回転して送風が行なわれる。例えば、床面からの前記羽根4までの距離が2mにシーリングファンが設置されており、弱の風速設定の信号を受光ユニット108が受信したとき、制御手段1は前記モータ102を最大回転数の約30%の回転数で駆動する。
以上のように同じ風速設定でも床面からの距離によって回転数を変えることにより、床面付近の風速が所定の風速となり、シーリングファンの設置場所によらず同一の涼風感を得ることができる。
また、前記羽根104の下方約4mの場所での風速が最大設定風速で送風可能とすることにより、一般的な家屋の1階の天井が2階の天井まで吹抜けのリビング等の床からの高さが5m程度ある2階の天井にシーリングファンが設置されても、人の活動空間である床から1m付近の最大の風速を所定の風速である3m/sで送風することができる。
さらに、前記羽根104の下方約4m、中心から水平方向へ半径約2mの場所での風速が所定の風速で送風可能とすることにより、8畳程度の吹抜けの天井にシーリングファンが設置されても人の活動空間である床から1m付近のほぼ部屋の全体に、所定の風速である3m/sで送風することができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について図4〜図7を参照しながら説明する。
本実施の形態では、人のいる場所を検知して所定の風速で送風する実施の形態について説明をする。そして、実施の形態1に加えて、後述する人体検知ユニットを設けたものである。なお、本実施の形態の理解を容易にするために実施の形態1と同一構成のものは同一番号を付してその説明は簡略化する。
そして図4に示すように、制御ボックス106の下面に下向きに人の場所を検出する人体検知ユニットを設け、その信号は制御手段1に入力されている。
図5は前記人体検知ユニットの内部構造を示めしており、ユニットケース3の上部に固定されたシャフト4には回転可能な円形状で外周にギアを設けたベース5が接続され、前記ベース5の外周のギアと噛合うように、シャフトにギアを設けたステッピングモータ6がユニットケース3に固定されている。ベース5にはステッピングモータ7が固定され、前記ステッピングモータ7のシャフトの先端には人感センサ8が固定されている。前記ステッピングモータ6、7は制御手段1により回転制御され、前記人感センサ8の出力信号は前記制御手段1に入力されている。
上記構成において、運転中、前記制御手段1はステッピングモータ7を原点である前記人感センサ8の検知方向が下方に向けて垂直になるまで回転させた後、停止させる。この時の前記人感センサ8からの信号により制御手段1は図6に示す羽根104中心の真下である中央のゾーンaに人が居るか否かを識別する。次に前記制御手段1はステッピングモータ7を一定角度回転した後に停止し、人感センサ8の向きが円周方向の原点となるゾーンb1になるようステッピングモータ6を回転させた後停止させる。この時の前記人感センサ8からの信号によりゾーンb1に人が居るか否かを識別する。同様にゾーンb2からb3までを繰り返す。さらに前記制御手段1はステッピングモータ7を一定角度回転した後に停止し、人感センサ8の向きが円周方向の原点となるゾーンc1になるようステッピングモータ6を回転させた後停止させる。この時の前記人感センサ8からの信号によりゾーンc1に人が居るか否かを識別する。同様にゾーンc2からb7までを繰り返す。以上の検出サイクルを運転中は常に繰り返し行う。
制御手段1は人が居るゾーンがaの場合には実施の形態1と同じ回転数でモータ102を駆動する。人の居るゾーンがb1からb4の場合は図3に示すようにゾーンaよりも若干高い回転数でモータ102を駆動する。人の居るゾーンがc1からc8の場合はさらに高い回転数でモータ102を駆動する。
以上のように、人の居る場所を検出して最適な風速になるようにモータ102の回転数を変化させることにより、人が部屋のどこに居ても快適な涼風感を得ることができる。
また、図7に示すように天井が低い場所に設置された場合、測距センサ2で測定した床面までの距離に応じて、前記制御手段1は前記ステッピングモータ7のゾーンb,cに対応する回転角度を広くし、逆に天井が高い場所に設置された場合、同様に測距センサ2で測定した床面までの距離に応じて、前記制御手段1は前記ステッピングモータ7のゾーンb,cに対応する回転角度を狭くする。
以上のように、人感センサ8の検出する角度を天井の高さにより変えることにより、羽根の中心から遠く離れた風の届かない場所に居る人を検出することがなくなり、人の居る場所にのみ所定の風速で送風することができる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3について図8〜図10を参照しながら説明する。
本実施の形態は、実施の形態1および2の実施の形態に加えて、後述する静止翼10を設けたものである。なお、本実施の形態の理解を容易にするために実施の形態1および2と同一構成のものは同一番号を付してその説明は簡略化する。
そして図8に示すように制御ボックス106側面に複数のステッピングモータ9が固定され、前記ステッピングモータ9のシャフトにはそれぞれ羽根104の回転面に略平行すなわち水平に複数の羽根を有した静止翼10が固定されている。
前記静止翼10は、取付け角(静止翼を構成する各羽根面の水平面に対する角度)を変更自在に設けられており、この静止翼10の各羽根が垂直の場合には、図9の実線で示すように例えば羽根104から2m、4mの距離での風速分布は、前記静止翼10がない場合とほとんど差はない。しかし、前記静止翼10の各羽根が水平の場合には図9の破線で示すように風速分布は前記羽根104の中心に近い部分は風速が下がり、逆に前記羽根104の中心から離れた場所での風速は上がる。すなわち、静止翼10の取付け角を調節することで、羽根104の中心部分と中心から離れた場所での風速の差を少なくすることができる。そして、前記静止翼10の取付け角を変えることにより、図10に示すように羽根の中心からの距離による強・中・弱の各設定風速を得るためのモータの回転数の差は小さくすることができ、結果として、中心からの距離が離れた場所へ送風する場合の回転数を低くすることができる。
上記構成において、制御手段1は人感センサ8により検知した人の場所が図3に示すゾーンaの場合は原点である前記静止翼10が垂直になるようにステッピングモータ9を回転させるとともに、図10から設定風速に対応する風速になるようにモータ102を駆動する。人の場所がゾーンb1からb4の場合は前記静止翼10が約45度になるようにステッピングモータ9を回転させ、ゾーンc1からc8の場合は前記静止翼10が水平になるようにステッピングモータ9を回転させ、同様に図10から設定風速に対応する風速になるようにモータ102を駆動する。
以上のように前期静止翼10の取付け角を水平に近づけると、羽根の中心から離れた場所の風速は大きくなり、モータ102の回転数をむやみに高くすることなく人の居る場所で所定の風速を得ることができる。
また、複数の前記ステッピングモータ9を1個づつ個別に制御できる構成とすることにより、前記静止翼10の取付け角を1枚づつ自由に変更することができる。
上記構成において、制御手段1は人感センサ8により検知した人の場所が例えば図3に示すゾーンb1の場合にはゾーンb1の上部にある静止翼10のみを約45度にし、他の静止翼10は垂直の状態を維持する。
以上のように、人の居る場所の必要な前記静止翼のみ取付け角を変更し水平に近づけるだけで、人の居る場所のみの風速が大きくなり、人の居る場所で所定の風速を得ることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態は前記実施の形態2に対して、人感センサ8の検知状態に対するモータ102の制御方法が異なるものである。なお、本実施の形態の理解を容易にするために同一構成のものは同一番号を付してその説明は簡略化する。
そして図11に示すように、人感センサ8が人を検知しなくなると、制御手段1は一定時間後にモータ102の回転数を所定の回転数として最低回転数まで下げるように制御する。その後、人感センサ8が人を再び検知したときには前記制御手段1はモータ102の回転数を設定風速に対応する回転数になるように上昇させる。
以上のように、人が居ないときにはモータの回転数を下げることで電力の消費量を削減することができ、人が戻ってきたときはモータを所定の回転数に戻すことで、人が風速の設定を再びする手間を省くことができる。
(実施の形態5)
本実施の形態は前記実施の形態2に対して、人感センサ8の検知状態に対するモータ102の制御方法が異なるものである。なお、本実施の形態の理解を容易にするために同一構成のものは同一番号を付してその説明は簡略化する。
そして図12に示すように、人感センサ8が人を検知しなくなると、制御手段1は一定時間後にモータ102の通電を停止する。その後、人感センサ8が人を再び検知したときには前記制御手段1は前記モータ102の通電を開始し、モータ102の回転数を設定風量に対応する回転数になるように上昇させる。
以上のように、人が居ないときにはモータの通電を停止することで電力の消費量を削減することができ、人が戻ってきたときはモータを所定の回転数に戻すことで、風速の設定を再度する手間を省くことができる。
(実施の形態6)
本実施の形態は前記実施の形態2に対して、人感センサ8の検知状態に対するモータ102の制御方法が異なるものである。なお、本実施の形態の理解を容易にするために同一構成のものは同一番号を付してその説明は簡略化する。
そして図13に示すように、人感センサ8が一定時間内に人を検知する回数が規定値を上回った場合、すなわち人の動きが激しい場合には制御手段1は前記モータ102の回転数を上昇させ、その後、人感センサ8が一定時間内に人を検知する回数が規定値を下回った場合には前記制御手段1は一定時間後に前記モータの回転数を所定の回転数として最低回転数まで低下するように制御する。
以上のように、運動時には風速が早くなるので運動に適した涼風感が得られ、運動終了時に風速の設定を再度する手間を省くことができる。
人の居る場所の風速が設定された風速になるように制御するので、扇風機や室内に設置されるエアコンにも適用できる。
本発明の実施の形態1のシーリングファンの構造図 同風速分布図 同羽根からの距離とモータの回転数との相関図 本発明の実施の形態2のシーリングファンの構造図 同人体検知ユニットの構造図 同検知エリアの平面図 同検知エリアの立面図 本発明の実施の形態3シーリングファンの構造図 同風速分布図 同羽根からの距離とモータの回転数との相関図 本発明の実施の形態4のタイミングチャート 本発明の実施の形態5のイミングチャート 本発明の実施の形態6のミングチャート 従来のシーリングファンの構造図
符号の説明
1 制御手段
2 測距センサ
8 人感センサ
10 静止翼

Claims (12)

  1. 中心をシャフトで軸支される外転型のモータと、このモータの回転子に固定される羽根と、前記モータの固定子の下面に固定され前記モータの回転数を制御する制御手段と、床面までの距離を検出する測距手段とを備え、前記制御手段は、前記測距手段からの検出距離によって前記モータの回転数を制御する構成としたシーリングファン。
  2. モータは前記羽根の下方約4m、中心から半径約2mの場所での風速が所定の設定風速で送風可能であるようにした請求項1記載のシーリングファン。
  3. 人の場所を検出する人体検知センサを設け、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果も加味して前記モータの回転数を制御するようにした請求項1または2記載のシーリングファン。
  4. 人体検出センサは前記測距センサで検出された床面までの距離によって検出角度を変えるようにした請求項3記載のシーリングファン。
  5. 羽根の回転面に対して略平行に配置された複数の翼から構成される静止翼を備え、前記羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果により、前記静止翼の全ての取付け角を変更するようにした請求項3または4記載のシーリングファン。
  6. 羽根の中心からの距離によって区分された領域ごとの前記人体検知センサの検知結果により、前記静止翼の一部の取付け角を変更するようにした請求項3または4記載のシーリングファン。
  7. 人体検知センサの検知がなくなると一定時間後に前記モータの回転数を所定の回転数まで低下するようにした請求項1〜6のいずれかに記載のシーリングファン。
  8. 人体検知センサから一度検知がなくなり前記モータの回転数を所定の回転数まで低下させた後、前記人体検知センサから再度検知があった場合に前記モータの回転数を設定風速まで上昇するようにした請求項1〜6のいずれかに記載のシーリングファン。
  9. 人体検知センサの検知がなくなると一定時間後に前記モータを停止するようにした請求項1〜6のいずれかに記載のシーリングファン。
  10. 人体検知センサから一度検知がなくなり前記モータを停止させた後、前記人体検知センサから再度検知があった場合に前記モータの回転数を設定風速まで上昇するようにした請求項1〜6のいずれかに記載のシーリングファン。
  11. 人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を上回った場合には前記モータの回転数を上昇させるようにした請求項1〜6のいずれかに記載のシーリングファン。
  12. 人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を上回った場合には前記モータの回転数を上昇させ、前記人体検知センサの一定時間内の検知回数が規定値を下回った場合には一定時間後に前記モータの回転数を所定の回転数まで低下するようにした請求項1〜6のいずれかに記載のシーリングファン。
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