JP2011144776A - 天井扇 - Google Patents

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正宏 重森
Seiji Shirahama
誠司 白濱
Takuya Otanagi
拓也 小棚木
Yuri Tanaka
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Abstract

【課題】天井に設置され、直接風による体感温度の低下や室内空気を循環して室内の温度ムラを減少させるために使用される天井扇において、床近傍の風速を調整することで、無駄なく、温度ムラを改善し、直接風による体温の減少を抑制することができる天井扇を提供することを目的とする。
【解決手段】天井扇1は、天井扇1から一番遠い壁の床での風速を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風による体温の低下を軽減することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、天井に設置され、直接風による体感温度の低下や室内空気を循環して室内の温度ムラを減少させるために使用される天井扇に関するものである。
従来、この種の天井扇は、天井に吊り下げられたモータに複数枚のブレードを取り付けれ、壁面に室温検知手段、天井に上部室温検知手段を備えた天井扇が知られている(例えば、特許文献1参照)。
以下、その天井扇について図9を参照しながら説明する。
図9に示すように、天井扇101の本体に電動機102が内蔵され、電動機102に羽根103が放射状に取り付けられ、壁面に室温検知手段104、天井に上部室温検知手段105が備えられている。
上記構成において、羽根103は回転軸を中心とする周方向に所定の角度を持って取り付けられており、電動機102により羽根103が回転すると、正回転では、羽根103の外周から下方に送風され、逆回転では、羽根103の下方から羽根103の外周に送風される。主に、夏季は正回転で直接風により体温を低下させ、冬季は逆回転で直接風による体感温度の低下をさけ、室内空気の循環を促し温度ムラを解消する。室温検知手段104と上部室温検知手段105によって検知された温度を比較し、その比較結果に応じて、天井扇の回転数を連続的または段階的に変化させて効率よく温度ムラをなくすように使用される。
特開平6−159774号公報(第4頁、第1図)
このような従来の天井扇では、主に冬季、逆回転により、羽根103の下方から羽根103の外周に送風される際に、壁面に設置した室温検知手段の温度と天井に設置した上部室温検知手段とで検知された温度の比較では、壁側と天井との温度差がなくなっても、壁側での床付近の風速が遅い場合、暖かい空気の浮力による上昇で天井扇直下での温度ムラの改善できない。また、風量を不必要に増加させて攪拌すると、出力が増大し、また直接風による体温の減少を招くという課題を有していた。
そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、床近傍の風速を調整することで、無駄なく、温度ムラを改善し、直接風による体温の減少を抑制することができる天井扇を提供することを目的とする。
そして、この目的を達成するために、本発明は、天井に設置した、複数の羽根とこの羽根を回転させるモータを備えた天井扇において、壁側での床近傍の風速が設定風速になるように風量を制御する天井扇であり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、天井に設置した、複数の羽根とこの羽根を回転させるモータを備えた天井扇において、壁側での床近傍の風速が設定風速になるように風量を制御する構成にしたことにより、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与えることで、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風による体温の低下を軽減することができる。
本発明の実施の形態1の天井扇を示す斜視図 同風の到達距離と風速の関係を示すグラフ 同風速センサを示す斜視図 同温度検知方法を示す斜視図 同回転数と風速の関係を示すグラフ 同羽根取付角を示す側面図 同伸縮可能羽根を示す斜視図 本発明の実施の形態2の天井扇を示す斜視図 従来の天井扇を示す側面図
本発明の請求項1記載の天井扇は、天井に設置した、複数の羽根とこの羽根を回転させるモータを備えた天井扇において、壁側での床近傍の風速が設定風速になるように風量を制御するという構成を有する。これにより、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与えることで、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井扇設置時に部屋の大きさから設定風速を決定する構成にしてもよい。これにより、部屋の広さに応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、風速検知手段を壁側の床近傍に設け、この風速検知手段で検知した風速により風量を制御する構成にしてもよい。これにより、床に設置した風速検知手段の風速に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、風速検知手段は、(向かい合わせに配した発信部と受信部との間で超音波の伝搬時間を測定することにより風速を測ることができる)超音波式風速計であるという構成にしてもよい。これにより、超音波式風速計で計測した風速に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、風速検知手段は、(電熱線を環境中に露出させて通電し、その発熱と風による冷却とが平衡したときの温度から風速を求める)熱線式風速計であるという構成にしてもよい。これにより、熱線式風速計で計測した風速に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、風速検知手段は、(空間内で通過する微粒子の散乱光のドップラー効果を利用する)レーザードップラー式風速計であるという構成にしてもよい。これによりレーザードップラー式風速計で計測した風速に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井の温度を検知する天井温度検知手段と、床の温度を検知する床温度検知手段を設け、天井温度検知手段の検知する温度と床温度検知手段の検知する温度の差に応じて、設定風速を変えるという構成にしてもよい。これにより、天井と床との温度差に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井温度検知手段と床温度検知手段は、異なる種類の2つの金属を備え、この2つの金属間の熱起電力の差を利用して温度を測るという構成にしてもよい。これにより、2つの金属間の熱起電力の差を測定して天井と床との温度差を検知して、天井と床との温度差に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井温度検知手段と床温度検知手段は、温度の変化に対し極めて大きな抵抗値変化を示す抵抗器を備え、この抵抗器の抵抗値により温度を測るという構成にしてもよい。これにより、2つの金属間の熱起電力の差を測定して天井と床との温度差を検知して、天井と床との温度差に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井温度検知手段と床温度検知手段は、物体が放出する熱エネルギーを検知する放射温度計という構成にしてもよい。これにより、放射温度計を備え、放射温度計により温度を測定して天井と床との温度差を検知して、天井と床との温度差に応じて天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井扇の風量の調整は、電動機の回転数の制御により行うという構成にしてもよい。これにより、天井扇の電動機の回転数の制御により天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井扇の風量の調整は、羽根の取り付け角の変更により行うという構成にしてもよい。これにより、天井扇の羽根の取り付け角の変更により天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、天井扇の風量の調整は、羽根外径の変更により行うという構成にしてもよい。これにより、羽根外径の変更により天井扇の風量を調整することで、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、壁側の床近傍の風速制御は、床に送風機を設置して行うという構成にしてもよい。これにより、床に送風機を設置することで壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与え、天井扇真下まで風を到達させ、また不必要に風速を増大させないため、室内の温度ムラを改善し、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、四方の壁に送風機を設置し、人の位置を検知する人検知手段を備え、人検知手段により検知した人位置に風を出さないように送風機を制御する構成にしてもよい。これにより、床に設置した送風機は、人のいる方向に風を吹き出ださないようにして直接風を人に当てないようにするため、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、人検知手段は、赤外線センサを備え、人から放出される遠赤外線を検知して人の位置を判断するという構成にしてもよい。これにより、赤外線センサにより人が放出する赤外線を検知して、人のいる方向に風を吹き出さないことで、直接風を人に当てないようにするため、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
また、人検知手段は、カメラを備え、人の動作を検知して人の位置を判断するという構成にしてもよい。これにより、カメラにより、人の動作を検知して、人のいる方向に風を吹き出さないことで、直接風を人に当てないようにするため、直接風が当たることによる体温の低下を軽減するという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1に示すように、天井扇1は、回転軸2と、回転軸2を中心に回転する電動機3と、電動機3を内包し電動機3と共に回転する回転部4と、回転部4に固定された4枚の羽根5を備え、羽根5は回転部4に取り付けられた、羽根取付角変更電動機6と連結され、回転部4の下端に天井温度検知手段7を備え、回転部4は回転軸2により天井に固定されている。
図2は、天井と床との温度差が10℃の場合、床から高さ100mmの位置で壁からの初期風速と浮力に打ち勝って床に沿って高さ100mmの風が到達する壁からの距離との関係を示している。
本実施の形態では、例えば回転部の外形を200mm、羽根5の外径を1100mm、回転軸2の長さ50mm、回転部4の高さ100mm、羽根5の高さ35mmとなっている。例えば天井から床の高さ2500mm、奥行き4500mm、幅3600mmの部屋の中心に天井扇1を設置し、天井と床との温度差が10℃ある場合、天井扇1から一番遠い壁までの距離が2250mmあるので、図2の床での風速と床に沿って風が流れる壁からの距離との関係より、天井扇1から一番遠い壁の床での風速が0.45m/sあれば、部屋全体の温度ムラの解消が可能で、天井扇1から一番遠い壁の床での風速が0.45m/sを越えると直接風が当たることによる体感温度の低下が増加し、天井扇1から一番遠い壁の床での風速が0.45m/s以下であると、天井扇1の真下の床まで風が到達せず、天井扇1の真下での温度ムラが改善しない。
部屋の大きさが異なる場合、天井扇1から一番遠い壁までの距離を測定し、その一番遠い壁の床近傍での風速を、図2の床での風と速床に沿って風か流れる壁からの距離の関係より設定することで、部屋全体の温度ムラの解消し、かつ直接風が当たることによる体感温度の低下を軽減することができる。例えば、天井扇1から一番遠い壁までの距離が1000mmの場合、天井扇1から一番遠い壁の床での風速を0.2m/sに、天井扇1から一番遠い壁までの距離が2000mmの場合、天井扇1から一番遠い壁の床での風速を0.4m/sになるように天井扇の風量を調整することで部屋全体の温度ムラが解消し、かつ直接風が当たることによる体感温度の低下を軽減することができる。
図3において、天井扇1から一番遠い壁8左右方向の中央の床9近傍に風検知手段として風速センサ10を設置することで、一番遠い壁8左右方向の中央の床9近傍の風速を検知して、天井扇1の風量を調整する。例えば、天井扇1から一番遠い壁8までの距離が1000mmの場合、天井扇1から一番遠い壁8左右方向の中央の床9近傍の風速が0.2m/sになるように天井扇1の風量を調整するとよい。図3では風速センサ10を4箇所に設置しており、部屋の縦、横の寸法の違いにも天井扇1から一番遠い壁8の風速が、図2に示す床での風速での初期風速と浮力に打ち勝って床に沿って風が流れる壁からの距離との関係からのわかる必要風速にすることで部屋全体の温度ムラを改善することができる。
図4において、床温度検知手段として温度センサを内臓したリモコン11と、図1で示す天井温度検知手段7とにより、天井と床との温度差を検知し、温度差に応じて天井扇1の風量を調整することで、天井扇1から一番遠い壁8左右方向の中央の床9近傍の風速を設定風速に合わせることで、部屋全体の温度ムラの解消し、かつ直接風が当たることによる体感温度の低下を軽減することができる。例えば天井から床の高さ2500mm、奥行き4500mm、幅3600mmの部屋の中心に天井扇1を設置し、天井と床との温度差が10℃ある場合、図2から設定風速は0.45m/sとなる。
この設定風速と図3の風速センサ10で検知した風速とを比較し設定風速になるように天井扇1の風量を調整する。これにより、天井と床との温度差が減少し、床近傍の風が受ける浮力も減少するため、設定風速より遅い風速で部屋の中央まで到達することができ、天井と床との温度差の減少とともに風量を減少させていく。
天井扇の風量を調整する場合、電動機3は直流モータであり、回転数を変更することで天井扇の風量を調整することができる。図5に天井と床との温度差が10℃のときの、天井から床の高さ2500mm、奥行き4500mm、幅3600mmの部屋の中心に天井扇1を設置した場合の天井扇1の回転数と天井扇1から一番遠い壁での床から100mmの位置での風速との関係を示す。
本実施形態の部屋の広さの場合、図5の天井扇1の回転数と天井扇1から一番遠い壁での床から100mmの位置での風速との関係より、回転数を150rpmに設定することで、部屋全体の温度ムラが解消し、かつ直接風が当たることによる体感温度の低下を軽減することができる。また、天井扇1の回転部に取り付いた羽根取付角変更電動機6を動かすことで、図6に示す、水平方向と羽根5のなす角(羽根取付角θ)を変更させて、天井扇1の風量を調整することができる。
例えば、天井と床との温度差が10℃のとき、天井から床の高さ2500mm、奥行き4500mm、幅3600mmの部屋の中心に天井扇1を設置した場合の天井扇1の回転数150rpmで天井扇1から一番遠い壁での床から100mmの位置での風速が0.45m/sであるときの天井扇1の羽根5の羽根取付角θは10°であり、約1°の羽根取付角θを大きくすることで約10%風速を増加させることができる。部屋が大きい場合は、羽根角度を大きくすることで、必要な風速を確保できる。
なお、羽根取付角変更電動機6がない場合も、手動で羽根取付角θを変更することができ、風量を調整することができる。
また、天井扇1の外径を変更することで、天井扇1の風量を調整することができる。
図7に示すように、羽根5の先端に羽根の長さが長くなるように延長用の伸縮可能羽根12が重なるように取り付いており、伸縮可能羽根12を径方向に引き出すことで天井扇1の外径が拡大し、径方向に押すことで羽根5と伸縮可能羽根12が重なり天井扇1の外径が縮小する。天井扇1の外径が10%増加すると風量は約33%増加する。部屋が大きい場合は、羽根外径を大きくすることで、必要な風速を確保できる。
(実施の形態2)
図8において、実施の形態1と同一の部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図8において、天井扇1は通常の運転にして風を天井に沿って壁方向に流し、壁から壁に沿って床に流れるようにする。天井扇1から一番遠い壁の左右方向の中央の床近傍での床と平行方向の風速が0m/s以上であればよく、床近傍の床と平行方向の風は、床の壁側に送風機13を設置し、送風機13により風速を調整する。送風機13に人検知手段14を備え、床に平行に風を吹き出す風速を送風機13により調整することで、天井扇1の真下に風を送り、部屋全体の温度ムラが解消し、人検知手段14により送風機13の前に人がいる場合は、人が前にいる送風機13を停止することで、送風機13からの風による体感温度の低下を軽減することができる。
例えば、天井から床の高さ2500mm、奥行き4500mm、幅3600mmの部屋の中心に天井扇1を設置し、天井と床との温度差が10℃ある場合、天井扇1から一番遠い壁までの距離が2250mmあるので、図2の床での風速と床に沿って風が流れる壁からの距離との関係より、天井扇1から一番遠い壁の床での風速が0.45m/sあればよく、送風機13の風速を0.45m/sに設定することで、部屋全体の温度ムラが解消し、かつ直接風が当たることによる体感温度の低下を軽減することができる。
本発明にかかる天井扇は、壁側での床近傍の風速が設定風速になるように風量を制御することにより、壁側の床近傍で浮力に打ち勝つ風速を与えることで、天井扇真下まで風を到達させることができるため、天井扇または、サーキュレーターに適応できる。
1 天井扇
2 回転軸
3 電動機
4 回転部
5 羽根
6 羽根取付角変更電動機
7 天井温度検知手段
8 壁
9 床
10 風速センサ
11 リモコン
12 伸縮可能羽根
13 送風機
14 人検知手段

Claims (17)

  1. 天井に設置した、複数の羽根とこの羽根を回転させるモータを備えた天井扇において、壁側での床近傍の風速が設定風速になるように風量を制御する天井扇。
  2. 天井扇設置時に部屋の大きさから設定風速を決定する請求項1記載の天井扇。
  3. 風速検知手段を壁側の床近傍に設け、この風速検知手段で検知した風速により風量を制御する請求項1または2記載の天井扇。
  4. 風速検知手段は、(向かい合わせに配した発信部と受信部との間で超音波の伝搬時間を測定することにより風速を測ることができる)超音波式風速計である請求項3記載の天井扇。
  5. 風速検知手段は、(電熱線を環境中に露出させて通電し、その発熱と風による冷却とが平衡したときの温度から風速を求める)熱線式風速計である請求項3記載の天井扇。
  6. 風速検知手段は、(空間内で通過する微粒子の散乱光のドップラー効果を利用する)レーザードップラー式風速計である請求項3記載の天井扇。
  7. 天井の温度を検知する天井温度検知手段と、床の温度を検知する床温度検知手段を設け、前記天井温度検知手段の検知する温度と前記床温度検知手段の検知する温度の差に応じて、前記設定風速を変える請求項1から6のいずれか1項に記載の天井扇。
  8. 天井温度検知手段と床温度検知手段は、異なる種類の2つの金属を備え、この2つの金属間の熱起電力の差を利用して温度を測る請求項7記載の天井扇。
  9. 天井温度検知手段と床温度検知手段は、温度の変化に対し極めて大きな抵抗値変化を示す抵抗器を備え、この抵抗器の抵抗値により温度を測る請求項7記載の天井扇。
  10. 天井温度検知手段と床温度検知手段は、物体が放出する熱エネルギーを検知する放射温度計とする請求項7記載の天井扇。
  11. 天井扇の風量の調整は、前記モータの回転数の制御により行う請求項1から10のいずれか1項に記載の天井扇。
  12. 天井扇の風量の調整は、前記羽根の取り付け角の変更により行う請求項1から10のいずれか1項に記載の天井扇。
  13. 天井扇の風量の調整は、前記羽根外径の変更により行う請求項1から10のいずれか1項に記載の天井扇。
  14. 送風機を床近傍に設置し、請求項1から13のいずれか1項に記載の天井扇と前記送風機により壁側の床近傍の風速が設定風速になるように前記送風機の風量を制御する送風システム。
  15. 四方の壁に送風機を設置し、人の位置を検知する人検知手段を備え、前記人検知手段により検知した人位置に風を出さないように前記送風機を制御する請求項14に記載の天井扇。
  16. 人検知手段は、赤外線センサを備え、人から放出される遠赤外線を検知して人の位置を判断する請求項15記載の天井扇。
  17. 人検知手段は、カメラを備え、人の動作を検知して人の位置を判断する請求項15記載の天井扇。
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