JP2018091154A

JP2018091154A - 送風装置および送風制御プログラム

Info

Publication number: JP2018091154A
Application number: JP2016232602A
Authority: JP
Inventors: 元気畑; Genki Hata; 谷口　和宏; Kazuhiro Taniguchi; 和宏谷口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-06-14

Abstract

【課題】送風装置等に使用される送風制御プログラムにおいて、ユーザーに明確な風速の変化を感じさせることで、より自然のゆらぎに感じる風を提供することを目的とする。【解決手段】空間へ気流を送風する際の時系列な風量変化として、小風量を送風する弱気流２１と、大風量を送風する強気流２２を交互に発生させるゆらぎ制御であって、弱気流２１から強気流２２へ移行する際の強気流移行風量２３の風量と、強上限風量２４との差を風量変化幅２５とし、風量変化幅２５を予め設定できることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。【選択図】図７

Description

本発明は、送風量がゆらぐように空気を送風する送風装置および送風制御プログラムに関するものである。

室内空間の快適性を向上させるため、風、光、音、温熱環境について様々な検討が実施されている。例えば風に関して、人に好まれる風は１／ｆゆらぎに近い風であることが様々な文献において報告されており、広く知られている。これは、風量の変化を１／ｆゆらぎにすることで、自然の風のゆらぎに近づくため、一定風量の風よりも心地よさを与えられると考えられている。そこで、従来送風量に強弱を与えることで１／ｆゆらぎの送風を行う空気調和機がある（例えば、特許文献１参照）。

以下、その空気調和機の送風時の送風制御プログラムについて図１０を参照しながら説明する。

図１０に示すように、送風制御プログラム１０１は、１／ｆゆらぎでゆらぐ送風量に対応するファンの回転数の基本パターンに基づき、ファン回転数を変化させる第１送風パターン１０２と第２送風パターン１０３とから構成される。第１送風パターン１０２は、予め設定したファンの回転数の第１上限値１０４と第１下限値１０５との間で基本パターンに基づき、ファンの回転数を変化させるものである。一方で、第２送風パターン１０３は、第１送風パターン１０２よりもファンの回転数の振幅を小さくした第２上限値１０６と第２下限値１０７との間で基本パターンに基づき、前記ファンの回転数を変化させるものである。そして、第２送風パターン１０３が第１送風パターン１０２と第１送風パターン１０２との間に入るように設定されているものである。これにより、送風量の変化が小さい第２送風パターン１０３と、送風量の変化が大きい第１送風パターン１０２とを交互に組み合わせることで、第１送風パターンが連続で続く場合よりも、送風量の変化幅を小さくすることができ、理想的なファン送風量と実際のファンの送風量のズレを生じ難くするものである。

先行文献として下記特許文献１参照。

特開２０１４−６６４８５号公報

上記従来例では、送風量の変化が小さい第２送風パターン１０３と送風量の変化が大きい第１送風パターン１０２とを交互に組み合わせることで、送風量の変化幅を小さくするゆらぎ制御について述べられている。しかし、従来例の課題として、第２送風パターンから第１送風パターン１０３へ移行する際、送風量の変化幅が小さくなることで、ユーザーが風速変化のない人工的な風と感じてしまう課題があった。

すなわち、上記従来例のゆらぎ制御プログラムにおいて、ユーザーが一定風速の人工的な風を浴びていると感じ、風の自然さを感じられないという課題があった。

そこで本発明は、上記従来例を解決するものであり、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに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、本発明は小風量を送風する弱気流と、大風量を送風する強気流とを交互に発生させる送風制御を備えた送風装置であって、前記弱気流から前記強気流へ移行する際の弱気流の風量である強気流移行風量と、前記強気流の最大風量である強上限風量との差である風量変化幅を予め設定可能な送風制御を備えたことを特徴とするものであり、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、小風量を送風する弱気流と、大風量を送風する強気流とを交互に発生させる送風制御を備えた送風装置であって、前記弱気流から前記強気流へ移行する際の弱気流の風量と、前記強気流の最大風量である強上限風量との差である風量変化幅を予め設定可能な送風制御を備えたことにより、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに提供することができる。

実施の形態１から３に係る送風装置の設置例を示す概念図。実施の形態１から３に係る送風装置の構成例を示す正面図。実施の形態１から３に係る送風装置のＡ−Ａ‘断面を示す断面図。実施の形態１から３に係るモーターの制御系の構成を示すブロック図。実施の形態１から３に係る自然の風の風速変化を示すグラフ。図５の一部を拡大したグラフ。実施の形態１に係る送風装置の送風量変化を示すグラフ。実施の形態２に係る送風装置の送風量変化を示すグラフ。実施の形態３に係る送風装置の送風量変化を示すグラフ。従来の空気調和機のファンの回転数波形を示すグラフ。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための送風装置を例示するものであって、本発明は送風装置を以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施例に記載する部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。また、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。なお、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

本発明の請求項１記載の送風装置は、小風量を送風する弱気流と、大風量を送風する強気流とを交互に発生させる送風制御を備えた送風装置であって、弱気流から強気流へ移行する際の弱気流の風量である強気流移行風量と、強気流の最大風量である強上限風量との差である風量変化幅を予め設定可能な送風制御を有する。これにより、風速変化のない人工的な風であるとユーザーが感じることを防止し、自然の風に見られる大きな風速の変化を確実にユーザーに感じさせることができるので、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに提供することができるという効果を奏する。

また、強気流移行風量から強上限風量に到達するまでの時間と、強上限風量から強気流が弱気流へ移行する際の風量である弱気流移行風量に到達するまでの時間とをそれぞれ予め設定できる送風制御を備えた構成にしてもよい。これにより、風量増加あるいは風量減少に要する時間が長いことで、ユーザーが風速の変化に慣れてしまい、風速変化のない人工的な風に感じることを防止することができる。また、風量の増加および減少に要する時間が短いことで、風による刺激の強さが急激に変化し、驚いたユーザーが不快に感じることを防止する。したがって、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに提供することができるという効果を奏する。

さらに、弱気流は、弱気流の最大風量である弱上限風量と弱気流の最小風量である弱下限風量とを含む送風制御を備えた構成にしてもよい。これにより、ユーザーが強気流による風速の変化に加えて、弱気流の風速の変化も感じることができるため、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに提供することができるという効果を奏する。

その上、弱下限風量から強気流の送風を開始する送風制御を備えた構成にしてもよい。これにより、風量変化幅を大きくすることができ、強気流にて送風された風がユーザーに到達した際、ユーザーが自然の風に見られる大きな風速の変化を明確に感じることができる。したがって、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに提供することができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１から図７を参照しながら説明する。また、本発明の実施の形態２について、図８を用いて説明し、本発明の実施の形態３について、図９を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る扇風機３の設置例を示す概念図である。図１に示すように、部屋１の床２上には、送風装置である扇風機３とソファ４が設置されている。また、扇風機３の正面にソファ４が配置されており、ソファ４上にユーザー５が座っている。扇風機３は、部屋１内の空気をユーザー５に向けて、自然のゆらぎのような風を送風し、ユーザー５に快適さと自然の風から感じる心地よさを提供する。

図２は、扇風機３の構成例を示す正面図である。扇風機３は、風を送風するためのプロペラファン６と、プロペラファン６を一定の高さに固定する支持体７とから構成されている。

図３は、扇風機３のＡ―Ａ‘断面を示す断面図である。プロペラファン６は、回転軸である回転体８と、回転体８に複数接続された回転することで空気中に圧力差を発生させる部材である翼９と、翼９とユーザー５が接触することを防止する部材であるガード１０と、回転体に動力を供給する動力部１１とから構成されている。また、動力部１１は回転体８に動力を供給するモーター１２と、モーター１２の回転数を制御する制御基板１３と、制御基板１３とモーター１２との間で信号の受け渡しを行う信号線１４とで構成されている。これらの構成により、扇風機３は制御基板１３から送信される信号に基づいて、モーター１２の回転数を変化させることで、ユーザー５に送風する風量を変化させている。

図４は、制御基板１３内部におけるモーター１２の制御系の構成を示すブロック図である。制御基板１３は、予め設定された時系列でモーター１２の回転数を変化させるプログラムであるゆらぎ制御プログラム１５を記憶するマイコン１６と、マイコン１６に記憶されたゆらぎ制御プログラム１５をモーター１２に出力する信号出力部１７とから構成されている。つまり、制御基板１３は、信号線１４を介してゆらぎ制御プログラム１５に基づいた信号をモーター１２に送ることで、モーター１２の回転数を時系列で変化させ、ユーザー５に送風する風量を変化させることができる。

本実施例においては、小風量を送風する弱気流、大風量を送風する強気流、弱気流から強気流へ移行する際の弱気流の風量である強気流移行風量、強気流の最大風量である強上限風量との差である風量変化幅等を制御プログラムに書き込むことで送風制御を可能としている。

このような構成により、本実施の形態において、制御基板１３は扇風機３から吹き出される風が、自然のゆらぎの風のようにユーザーが感じられるようにモーター１２を制御する。本実施例においては、予め定めた風量変化幅を制御プログラムに書き込むことで送風制御を可能としたが、他の方法として、ユーザーが送風機の操作部より風量変化幅を予め設定することでユーザーの好みに応じた風量変化幅を適宜設定してもよい。

ここで、自然の風の特徴について図５および図６を用いて説明する。図５は、自然の風を風速計により測定した場合に得られる風速の時系列変化を示すグラフである。また、図６は図５に示したＢ区間の拡大図である。

（特徴１）図５に示すように、自然の風の風速は、時系列で常に変化しており、その変化範囲は０．１ｍ／ｓから１．８ｍ／ｓである。

（特徴２））図５に示すように、風速が１．０ｍ／ｓを超えて大きい風速の波形である大波形１８が観測された周期は、１０ｓから３００ｓの範囲である。図６を用いて、さらに自然の風の詳細について述べる。

（特徴３）図６に示すように、自然の風の風速は、大波形１８と風速が１．０ｍ／ｓ以下の風速の波形である小波形１９とが交互に発生する構成となっている。

（特徴４）図６に示すように、小波形１９から大波形１８が発生する際の風速の変化量である風速変化幅２０は、０．４ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲である。

前述した自然の風の特徴において、特に（特徴４）の風速変化幅２０が前述の範囲であることで、ユーザー５が明確に風速の変化を知覚し、風のゆらぎから自然の風を想起し、心地よいと感じるのである。

本実施の形態において、ゆらぎ制御プログラム１５は、前述した自然の風の（特徴１）から（特徴４）に基づいた風速の変化をユーザー５に与えられるように、モーター１２の回転数を変化させ、プロペラファン６から送風する風量を制御する。以下に本実施の形態に係る送風装置のゆらぎ制御について述べる。

図７は、本実施の形態１に係る扇風機３の風量変化を示すグラフである。図７に示すように、扇風機３は、風量が４００ｍ^３／ｈで送風を行う弱気流２１と、風量が弱気流２１より大きく１０００ｍ^３／ｈで送風を行う強気流２２とを交互に行う。このとき、扇風機３とユーザー５との距離が約２ｍの位置の場合に測定される風速が、弱気流２１では０．４ｍ／ｓであり、強気流２２では１．６ｍ／ｓである。また、弱気流２１と強気流２２の風量は、弱気流２１から強気流２２へ移行する際の弱気流２１の風量である強気流移行風量２３と、強気流２２の最大風量である強上限風量２４との差である風量変化幅２５に基づいて設定されている。風量変化幅２５は、前述した自然の風における風速変化幅２０を満たす範囲で設定されている。

本実施の形態では、１．２ｍ／ｓの風速変化幅２０を満たすように、弱気流２１の風量と強気流２２の風量とをそれぞれ設定した。したがって、自然の風に見られる風速変化幅２０を満たす風量変化幅２５に基づいて、弱気流２１と強気流２２とを交互に行うことで、風速変化のない人工的な風であるとユーザー５が感じることを防止し、自然の風に見られる大きな風速の変化を確実にユーザー５に感じさせることができる。これにより、自然なゆらぎを感じる風をユーザー５に提供することができる。

また、図７に示すように、強気流移行風量２３から強上限風量２４へ到達するまでに要する時間である増加時間２６を予め設定した。加えて、強上限風量２４から、強気流２２から弱気流２１へ移行する際の風量である弱気流移行風量２７まで到達するために必要な時間である減少時間２８も予め設定した。これにより、風量増加あるいは風量減少に要する時間が長いことで、ユーザー５が風速の変化に慣れてしまい、風速変化のない人工的な風に感じることを防止することができる。また、風量の増加および減少に要する時間が短いことで、風による刺激の強さが急激に変化し、驚いたユーザーが不快に感じることを防止する。このとき、増加時間２６および減少時間２８は５秒に予め設定した。上述の強上限風量２４へ到達するまでに要する時間である増加時間２６及び強上限風量２４から、強気流２２から弱気流２１へ移行する際の風量である弱気流移行風量２７まで到達するために必要な時間である減少時間２８について、ユーザーが送風機の操作部（図示せず）より適宜設定できる構成であってもよい。
なお、
なお、信号線１４は、有線のコードを用いた接続のほか、無線通信を行っても良い。

なお、弱気流２１の風量は４００ｍ^３／ｈに限定されるものではなく、強気流２２の風量も１０００ｍ^３／ｈに限定されるものではない。

なお、本実施の形態では風速変化幅２０を１．２ｍ／ｓに設定したが、前述の自然の風の（特徴４）に基づき、０．４ｍ／ｓ以上、１．２ｍ／ｓ以下の値であれば好ましく、より好ましくは０．６ｍ／ｓ以上、１．２ｍ／ｓ以下である。

なお、増加時間２６および減少時間２８は５秒に限らずそれぞれ２秒以上、１５秒以下であることが好ましく、より好ましくは５秒以上、１０秒以下である。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図８を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態２に係る扇風機３の構成は、図１から図４に示した実施の形態１のものと同様である。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様にゆらぎ制御プログラム１５が、前述した自然の風の風速変化をユーザー５に与えられるように、モーター１２の回転数を変化させ、プロペラファン６から送風する風量を制御する。

図８は、本発明の実施の形態２に係る扇風機３のゆらぎ制御による風量変化のグラフである。図８に示すように、扇風機３は風量が８００ｍ^３／ｈから４００ｍ^３／ｈの範囲で送風を行う第２弱気流２９と、第２弱気流２９の最大風量より大きい風量である１０００ｍ^３／ｈで送風を行う強気流２２とを交互に行う。強気流２２については、実施の形態１と同様であり、強上限風量２４は１０００ｍ^３／ｈであり、増加時間２６および減少時間２８は５秒である。第２弱気流２９は、最大風量である弱上限風量３０と、最小風量である弱下限風量３１とで構成されるゆらぎ気流である。本実施の形態は、弱上限風量３０を８００ｍ^３／ｈに設定し、弱下限風量３１を４００ｍ^３／ｈに設定した一例である。この構成により、ユーザー５が強気流２２による風速の変化に加えて、弱気流２１の風速の変化も感じることができるため、ユーザー５はより自然なゆらぎを感じることができる。

また、本実施の形態では、強気流移行風量２３を弱下限風量３１に設定した。これにより、弱上限風量３０を強気流移行風量２３に設定した場合に、風量変化幅２５が小さくなり、風速変化のない人工的な風であるとユーザー５が感じることを防止できる。よって、風量変化幅２５を大きくすることで、強気流２２にて送風された風がユーザー５に到達した際、ユーザー５が自然の風に見られる大きな風速の変化を明確に感じることができるため、より自然なゆらぎを感じることができる。

なお、弱上限風量３０の風量は８００ｍ^３／ｈに限定されるものではなく、弱下限風量３１の風量も４００ｍ^３／ｈに限定されるものではない。

なお、強気流２２の風量は１０００ｍ^３／ｈに限定されるものではない。

なお、強気流移行風量２３は、第２弱気流２９の弱下限風量３１以外でもよく、ユーザーの好みに応じて適宜設定できる構成としても良い。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図９を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態３に係る扇風機３の構成は、図１から図４に示した実施の形態１のものと同様である。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様にゆらぎ制御プログラム１５が、前述した自然の風の風速変化をユーザーに与えられるように、モーター１２の回転数を変化させ、プロペラファン６から送風する風量を制御する。

図９は、本発明の実施の形態３に係る送風装置のゆらぎ制御による風量変化のグラフである。図９に示すように、扇風機３は風量が２００ｍ^３／ｈから４００ｍ^３／ｈの範囲で送風を行う第３弱気流３２と、第３弱気流３２の最大風量より大きい風量である１０００ｍ^３／ｈで送風を行う強気流２２とを交互に行う。強気流２２については、実施の形態１と同様であり、強上限風量２４は１０００ｍ^３／ｈであり、増加時間２６および減少時間２８は５秒である。第３弱気流３２は、最大風量である第３弱上限風量３３と、最小風量である第３弱下限風量３４とで構成されるゆらぎ気流である。本実施の形態は、第３弱上限風量３３を４００ｍ^３／ｈと設定し、第３弱下限風量３４を２００ｍ^３／ｈと設定した一例である。このとき、第３弱下限風量３４を２００ｍ^３／ｈの場合、扇風機３とユーザー５との距離が約２ｍの位置で測定される風速は０．２ｍ／ｓである。

本実施の形態では、ゆらぎ制御プログラム１５を設定する際、風量変化幅２５が、前述した自然の風の風速変化幅２０を満たすように、強気流移行風量２３を弱上限風量３０と弱下限風量３１との間で可変に調整した。つまり、強気流移行風量２３を調整することで、ユーザー５に弱気流２１および強気流２２が到達した際、風速変化幅２０が（特徴４）にて前述した０．４ｍ／ｓ以上、１．２ｍ／ｓ以下となるように風量変化幅２５を調整する。これは、風速変化幅２０が０．４ｍ／ｓ未満の場合、ユーザー５が風速の変化を感じられず、風速が一定の人工的な風と感じてしまう。一方で、風速変化幅２０が１．２ｍ／ｓを超えて大きい場合、風による刺激の強さが急激に変化し、驚いたユーザーが不快に感じるおそれがある。図９において、仮に強気流移行風量２３を第３弱下限風量３４に設定した場合、強上限風量２４はユーザー５へ到達する風速が１．６ｍ／ｓであり、第３弱下限風量３４はユーザー５へ到達する風速が０．２ｍ／ｓであるため、風速変化幅２０は１．４ｍ／ｓとなり、前述した１．２ｍ／ｓを超える。このとき、風による刺激の強さが急激に変化し、驚いたユーザーが不快に感じるおそれがある。したがって、図９に示すように、強気流移行風量２３を第３弱上限風量３３に設定することで、風速変化幅２０を１．２ｍ／ｓに調整でき、ユーザー５はより自然なゆらぎを感じることができる。

なお、第３弱気流３２の第３弱上限風量３３の風量は８００ｍ^３／ｈに限定されるものではなく、第３弱下限風量３４の風量も４００ｍ^３／ｈに限定されるものではない。

以上のように本発明にかかる送風装置およびゆらぎ制御プログラムは、より自然なゆらぎを感じる風をユーザーに提供することを可能とするものであるので、空気調和機、扇風機、天井扇等の送風機器全般に有用である。

１部屋
２床
３扇風機
４ソファ
５ユーザー
６プロペラファン
７支持体
８回転体
９翼
１０ガード
１１動力部
１２モーター
１３制御基板
１４信号線
１５ゆらぎ制御プログラム
１６マイコン
１７信号出力部
１８大波形
１９小波形
２０風速変化幅
２１弱気流
２２強気流
２３強気流移行風量
２４強上限風量
２５風量変化幅
２６増加時間
２７弱気流移行風量
２８減少時間
２９第２弱気流
３０弱上限風量
３１弱下限風量
３２第３弱気流
３３第３弱上限風量
３４第３弱下限風量

Claims

小風量を送風する弱気流と、大風量を送風する強気流とを発生させる送風制御を備えた送風装置であって、前記弱気流から前記強気流へ移行する際の弱気流の風量である強気流移行風量と、前記強気流の最大風量である強上限風量との差である風量変化幅を予め設定可能な送風制御を備えたことを特徴とする送風装置。
前記強気流移行風量から前記強上限風量に到達するまでの時間と、前記強上限風量から前記強気流が前記弱気流へ移行する際の風量である弱気流移行風量に到達するまでの時間とをそれぞれ予め設定できる送風制御を備えたことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
前記弱気流は、前記弱気流の最大風量である弱上限風量と前記弱気流の最小風量である弱下限風量とを含む送風制御を備えたことを特徴とする請求項１から２に記載の送風装置。
前記弱下限風量から前記強気流の送風を開始することを特徴とする送風制御を備えた請求項３に記載の送風装置。
小風量を送風する弱気流と、大風量を送風する強気流とを交互に発生させる送風制御を行うプログラムであって、前記弱気流から前記強気流へ移行する際の弱気流の風量と、前記強気流の最大風量である強上限風量との差である風量変化幅を予め設定できることを特徴とする送風制御プログラム。
前記強気流の最小風量である強下限風量から前記強上限風量に到達するまでの時間と、前記強上限風量から前記強下限風量に到達するまでの時間とをそれぞれ予め設定できることを特徴とする請求項５に記載の送風制御プログラム。
前記弱気流は、前記弱気流の最大風量である弱上限風量と、前記弱気流の最小風量である弱下限風量とを含むことを特徴とする請求項５から６に記載の送風制御プログラム。
前記弱下限風量から前記強気流の送風を開始することを特徴とする請求項７に記載の送風制御プログラム。