JP2024066043A - 換気空気清浄システム - Google Patents

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Abstract

【課題】空気清浄装置及び換気装置のいずれか一方に異常が生じても室内の空気の清浄化を図る。【解決手段】換気空気清浄システムは、室内から室外へ空気を排出する、室外から室内に空気を供給する、又は、その双方を行う換気装置1、室内から空気を吸い込み、清浄して室内に戻す空気清浄装置20、及び、換気装置及び空気清浄装置のうちの一方の装置に異常が生じたとき、他方の装置の空気浄化力を上げるように他方の装置を制御する制御部を備える。【選択図】図1

Description

本開示は、換気空気清浄システムに関する。
室内の空気を適正な品質に保つため、室内の空気を外部に排出する換気と、室内の空気を清浄する空気清浄とが併用されることがある。この構成は例えば特許文献1~3に開示されている。特許文献1では、センサデータに応じて換気手段と空気清浄器とが交互に動作し、それぞれの動作時間が室内の空気品質に応じて調整される構成が開示されている。特許文献2には、室内から吸い込まれた空気が清浄されて室内に戻される排気側ルートと、室内の空気を室外に排出する換気側ルートとが設けられる室外換気連動型空気清浄機付きテーブルが開示されている。排気側ルート及び換気側ルートに分配されて流れる空気の比率が、室内の有害物質情報に基づき設定される。
特許文献3には、空気清浄機の清浄能力が算出され、その清浄能力の変化分に応じて空気清浄機の吸引送風機の回転数及び換気装置の作動頻度が制御される空気清浄システムが開示されている。この空気清浄システムでは空気清浄機が動作中に室内の空気の汚れを検出し、その検出結果に基づき換気装置の作動が制御される。具体的には、換気装置の停止中に空気の汚れ度が換気装置始動閾値以上になると換気装置は作動し、換気装置の動作中に空気の汚れ度が換気装置停止閾値以下になると換気装置は停止する。
特表2018-501459号公報 特開2005-028071号公報 特開2004-132593号公報
いずれの構成においても、空気清浄装置及び換気装置のいずれか一方の装置に異常が生じて空気浄化力が低下した場合、室内の空気の浄化が阻害される。従って本開示は、空気清浄装置及び換気装置のいずれか一方に異常が生じても室内の空気の清浄化を図る換気空気清浄システムを提供する。
本開示に係る換気空気清浄システムは、換気装置及び空気清浄装置のうちの一方の装置に異常が生じたとき、他方の装置の空気浄化力を上げるように他方の装置を制御する制御部を備える。
本開示に係る換気空気清浄システムによれば、空気清浄装置及び換気装置のいずれか一方に異常が生じても室内の空気の清浄化を図ることができる。
実施の形態に係る換気空気清浄システム100の構成を示す概略図 換気空気清浄システム100の動作を示すフローチャート 換気空気清浄システム100の動作を示すフローチャート 変形例3に係る換気空気清浄システム100aの構成を示す概略図
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図面及び以下の説明において、同一のもの及び実質的に同一のものには同一の符号を付している。よって同一の符号を付したものの説明は繰り返さない。
図1は実施の形態に係る換気空気清浄システム100の構成を示す概略図である。換気空気清浄システム100は同一の室内空間の換気と空気清浄とを行うことができるシステムであり、換気装置1及び空気清浄装置20を備える。換気装置1は室内13の換気を行うことにより室内13を浄化する。換気装置1は室内13の天井裏13aに設置され、室内13の空気を室外14に排出し且つ室外14の外気を室内13に供給する。
換気装置1はその筐体内に給気用送風機2及び排気用送風機3を備える。給気用送風機2は室外14から室内13に通じる給気風路に配置され、給気風路に給気流6を生じさせる。具体的には、給気用送風機2は室外14から外気OA(Outdoor Air)を取り込み、給気風路を介して給気SA(Supply Air)として室内13に供給する。排気用送風機3は室内13から室外14に通じる排気風路に配置され、排気風路に排気流5を生じさせる。具体的には、排気用送風機3は室内13から還気RA(Return Air)を取り込み、排気風路を介して排気EA(Exhaust Air)として室外14に排出する。
ここでは換気装置1として、還気RAと外気OAとの間で全熱交換を行う全熱交換器が例示される。そのため換気装置1はその筐体内に全熱交換素子4を備える。全熱交換素子4は給気風路を流れる空気と給気風路を流れる空気との間で全熱交換を行う。このとき給気用送風機2は給気風路の全熱交換素子4より下流側に配置され、排気用送風機3は排気風路の全熱交換素子4より下流側に配置される。還気RAの風量すなわち排気EAの風量は排気用送風機3のファンの回転数により調整され、外気OAの風量すなわち給気SAの風量は給気用送風機2のファンの回転数によって調整される。
換気装置1はOA側環境情報検知部15及びRA側環境情報検知部16をさらに備える。OA側環境情報検知部15は給気風路の全熱交換素子4より上流側に配置され、室外14の環境状態を検出する。OA側環境情報検知部15は例えば、外気OAの温度すなわち室外14の温度を検出する温度センサである。RA側環境情報検知部16は排気風路の全熱交換素子4より上流側に配置され、室内13の環境状態を検出する。RA側環境情報検知部16は例えば、還気RAの温度すなわち室内13の温度を検出する温度センサである。
換気装置1は、その筐体内に不図示のバイパス風路及びバイパス風路を開閉する不図示の開閉機構を備える。バイパス風路は全熱交換素子4を迂回する風路であり、例えば、排気風路から分岐し全熱交換素子4を通らずに排気風路に合流する風路である。外気OAと還気RAとで熱交換しながら換気を行う場合にはバイパス風路は閉じられ、熱交換を行わずに換気を行う場合にはバイパス風路は開けられる。特に中間期に換気を行う場合、換気装置1は、OA側環境情報検知部15及びRA側環境情報検知部16のそれぞれ検出結果から室内外の温度差を把握し、その温度差が所定値以上のときはバイパス風路を開け、換気装置1は熱交換を行わない普通換気で運転する。例えば室内13よりも室外14が涼しい状況では、換気装置1は室内13より冷えた外気を取り込むことができ、エネルギー消費の少ない換気が可能となる。これらの動作は、後述の制御装置12による制御で行われる。
空気清浄装置20は、室内13の空気清浄を行うことにより室内13の空気を浄化する。空気清浄装置20は室内13の天井裏13aに設置され、室内13の空気を吸い込み、清浄した後に室内13に戻す。空気清浄装置20はその筐体内にフィルター22及び循環用送風機25を備える。循環用送風機25は空気清浄装置20の吸込口26からフィルター22を介して吹出口27へ気流を生じさせる。フィルター22は気流中に含まれる汚染物質を気流から除去する。フィルター22としてHEPA(High Effeciency Particular Air)フィルターが例示される。HEPAフィルターは定格風量で粒径が0.3μmの粒子に対して99.97%以上の粒子捕集率を有する。従って空気清浄装置20は室内13から還気RAを吸込み、フィルター22で還気RAから塵埃を除去し、フィルター22を通過した還気RAを給気SAとして室内13に吹き出す。空気清浄装置20により生じる還気RAの風量すなわち給気SAの風量は循環用送風機25のファンの回転数により調整される。
空気清浄装置20は環境情報検知部23を備える。環境情報検知部23は、吸い込んだ還気RAの空気の塵埃度を計測することにより、室内13の空気の清浄度合いをモニターする。空気の塵埃度として、空気の単位体積当たりに含まれる塵埃の粒子数或いは重さが計測される。環境情報検知部23の計測値に基づき空気清浄装置20の動作が制御される。計測値がある基準値を超えると室内13が汚染されていると見なし、空気清浄装置20が作動する。環境情報検知部23は、空気の塵埃度に加え、空気清浄装置20では空気中から除去しにくい或いは除去できない汚染物質の有無又はその濃度を計測するようにしてもよい。その汚染物質は、例えば、CO2、病原菌、ウィルス等である。ある基準を超える汚染物質の量が検出されると、この検出結果は例えば後述のリモコン21に設けられる表示部又はスピーカから表示サイン又は音声でユーザに通知される。ユーザは、窓を開ける、換気装置1を作動させて室内13を換気する、等の適切な処置をとることができる。
換気空気清浄システム100は換気装置1及び空気清浄装置20を制御する制御部を備える。制御部は、換気装置1及び空気清浄装置20がそれぞれ備える制御装置12及び制御装置24により構成される。制御装置12は換気装置1の動作を制御し、制御装置24は空気清浄装置20の動作を制御する。制御装置12と制御装置24とは伝送線28により接続され、伝送線28を介して情報の通信が行なわれる。伝送線28は有線及び無線のいずれでもよい。
室内13に設置されるリモコン21は有線又は無線で制御装置24に接続され、ユーザはリモコン21を使って空気清浄装置20を操作する。制御装置24がリモコン21からの指示を受けて、空気清浄装置20の作動、停止及び風量調整を行う。室内13に設置されるリモコン11は有線又は無線で制御装置12に接続され、ユーザはリモコン11を使って換気装置1を操作することもできる。制御装置12がリモコン11からの指示を受けて、換気装置1の作動、停止及び風量調整を行う。
またユーザはリモコン21を使って換気装置1を操作することもできる。リモコン21は換気装置1の動作を決定する信号を、伝送線28を介してリモコン11に送ることができる。リモコン11がリモコン21から指示された動作を換気装置1に行わせる。リモコン21は換気装置1及び空気清浄装置20の双方を操作するので、室内13の適所、例えば在室者が操作しやすい壁面等に設置されるのが望ましい。他方、リモコン11は換気装置1の操作のために補助的に使用される。なお空気清浄装置20はリモコン11を使って操作されない。
空気清浄装置20に異常が発生したとき、制御装置24はその異常を示す情報を出力する。その情報は伝送線28を介して制御装置12に送信される。空気清浄装置20の異常として、空気清浄装置20が故障した場合、或いは、空気清浄装置20の風量が低下した場合が挙げられる。空気清浄装置20の故障は、例えば、循環用送風機25が故障して送風が停止したときである。空気清浄装置20の風量低下は、例えば、循環用送風機25の不具合又はフィルター22の目詰まりによって生じる。これらの異常は循環用送風機25のファンの回転数をモニターすることにより検知される。空気清浄装置20の異常は、空気清浄装置20に設けられる不図示の検出部により検知され、その検出部から制御装置24に通知される。又は、制御装置24自身によって空気清浄装置20の異常が検知されてもよい。
制御装置12は、空気清浄装置20の異常を示す情報に基づき、換気装置1の空気浄化力を上げるよう換気装置1を制御する。空気浄化力は、単位時間あたりに装置が室内空間から取り除ける汚染物質の量で示される。空気浄化力を上げる態様として、制御装置12は、作動中の換気装置1の風量を上げる、すなわち、給気用送風機2及び排気用送風機3のそれぞれファンの回転数を上げる。また、換気装置1を停止した状態から作動させること、すなわち給気用送風機2及び排気用送風機3を停止した状態から作動させることも空気浄化力を上げる態様である。
換気装置1に異常が発生したときは、制御装置12はその異常を示す情報を出力する。その情報は伝送線28を介して制御装置24に送信される。換気装置1の異常として、換気装置1が故障した場合、或いは、換気装置1の風量が低下した場合が挙げられる。換気装置1の故障は、例えば、給気用送風機2及び排気用送風機3の一方又は双方が故障し、換気装置1の室内13から室外14への送風及び室外14から室内13への送風の一方又は双方が停止したときである。換気装置1の風量低下は、例えば、給気用送風機2及び排気用送風機3の一方若しくは双方の不具合、又は換気装置1に設けられた不図示のフィルターの目詰まりによって生じる。この不図示のフィルターは、全熱交換素子4の目詰まり防止のため給気風路の全熱交換素子4より上流側及び排気風路の全熱交換素子4より上流側にそれぞれ設けられる。これらの換気装置1の異常は、給気用送風機2及び排気用送風機3のそれぞれファンの回転数をモニターすることにより検知される。換気装置1の異常は、換気装置1に設けられる不図示の検出部により検知され、その検出部から制御装置12に通知される。又は、制御装置12自身によって換気装置1の異常が検出されてもよい。
制御装置24は、換気装置1の異常を示す情報に基づき、空気清浄装置20の空気浄化力を上げるよう空気清浄装置20を制御する。空気浄化力を上げる態様として、制御装置24は、作動中の空気清浄装置20の風量を上げる、すなわち、循環用送風機25のファンの回転数を上げる。また、空気清浄装置20を停止した状態から作動させること、すなわち循環用送風機25を停止した状態から作動させることも空気浄化力を上げる一態様である。
制御装置12及び制御装置24の各々は、CPU(Centaral Processing Unit)及びメモリを含んだ制御IC(Integrated Circuit)で構成される。後述の図2及び図3に示される処理を含め制御装置12及び制御装置24の各々が行う制御は、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することにより行われる。しかしこれに限らず、制御装置12及び制御装置24の各々の制御の一部又は全部は専用の処理回路で実現されてもよい。
次に、換気空気清浄システム100の動作を、図2及び図3のフローチャートを用いて説明する。図2を参照し、ステップS1において、ユーザがリモコン11又はリモコン21を操作することにより制御装置12は換気装置1に運転を開始させる。ステップS2において、換気装置1の異常が検知されなければ(ステップS2でNoのとき)、換気装置1は運転を継続する。換気装置1の異常が検知されたとき(ステップS2でYesのとき)、制御装置12は換気装置1の異常を示す情報を、伝送線28を介して制御装置24に送信する。異常の原因が故障であれば換気装置1は停止し、風量低下であれば、換気装置1は風量が低下した状態で運転を続ける。このとき換気装置1の点検又は修復をユーザに促すため、制御装置12はリモコン11及びリモコン21に異常を知らせるサインを表示させてもよい。
制御装置24は、換気装置1に異常が生じたとき空気清浄装置20の空気浄化力を上げるよう制御する。ここでは空気浄化力を上げる態様として、空気清浄装置20の空気浄化力を最大にする場合が例示される。制御装置24は換気装置1の異常を示す情報を受けると、ステップS3において空気清浄装置20の運転状態を確認する。空気清浄装置20が停止中であれば、ステップS4において制御装置24は空気清浄装置20に運転を開始させる。さらにステップS5において空気浄化力が最大となるように空気清浄装置20を制御する。またステップS3において空気清浄装置20が運転中であれば、ステップS4を経ずにステップS5において、制御装置24は空気清浄装置20の空気浄化力を最大に変更する。
循環用送風機25には多段の風量ノッチが設定されている。具体的には、循環用送風機25のファンの回転数が多段に変更さるように構成され、ファンの回転数に応じて空気清浄装置20により発生する気流の風量が多段に変更される。空気清浄装置20において空気浄化力を最大にするとは、空気清浄装置20が発生可能な最大風量の気流を発生させること、すなわち、風量の最も大きい風量ノッチに循環用送風機25を設定することに対応する。
ユーザがリモコン21を使って空気清浄装置20を停止させる、又は、風量を下げる操作を行うまで、空気清浄装置20はステップS5で設定された運転を続ける。
図3を参照し、ステップS11において、ユーザがリモコン21を操作することにより、又は、環境情報検知部23の検出結果に基づき、制御装置24は空気清浄装置20に運転を開始させる。ステップS12において、空気清浄装置20の異常が検知されなければ(ステップS12でNoのとき)、換気装置1は運転を継続する。空気清浄装置20の異常が検知されたとき(ステップS12でYesのとき)、制御装置24は、その異常を示す情報を、伝送線28を介して制御装置12に送信する。異常の原因が故障であれば空気清浄装置20は停止し、風量低下であれば、空気清浄装置20は風量が低下した状態で運転を続ける。また空気清浄装置20の修理をユーザに促すため、制御装置24はリモコン21に異常を知らせるサインを表示させてもよい。
制御装置12は、空気清浄装置20に異常が生じたとき換気装置1の空気浄化力を上げるように制御する。ここでも空気浄化力を上げる態様として、換気装置1の空気浄化力を最大にする場合が例示される。制御装置12は空気清浄装置20の異常を示す情報を受けると、ステップS13において換気装置1の運転状態を確認する。換気装置1が停止中であれば、ステップS14において制御装置12は換気装置1に運転を開始させる。そしてステップS15において空気浄化力が最大となるように換気装置1を制御する。またステップS13において換気装置1が運転中であれば、ステップS14を経ずにステップS15において、制御装置12は、換気装置1の空気浄化力を最大に変更する。
給気用送風機2及び排気用送風機3の各々も多段の風量ノッチが設定されている。具体的には、各送風機のファンの回転数が多段に変更さるように構成され、ファンの回転数に応じて各送風機より気流の風量が多段に変更される。この換気装置1において空気浄化力を最大にするとは、換気装置1が発生可能な最大風量の気流を発生させること、すなわち、各々風量の最も大きい風量ノッチに給気用送風機2及び排気用送風機3を設定することに対応する。
ユーザがリモコン21又はリモコン11を使って換気装置1を停止させる、又は、風量を下げる操作を行うまで、換気装置1はステップS15で設定された運転を続ける。
このように、換気空気清浄システム100の制御部は、換気装置1及び空気清浄装置20のうちの一方の装置に異常が生じたとき、他方の装置の空気浄化力を上げるように制御するので、一方の装置の空気浄化力が下がっても他方の装置が室内13の空気浄化を補う。従って換気装置1及び空気清浄装置20のいずれかに異常が生じても室内13の空気を浄化することができる。
制御部は、他方の装置に異常が生じたときにも一方の装置の空気浄化力を上げるように制御するので、換気装置1及び空気清浄装置20にそれぞれ異常が生じても室内13の空気を清浄することができる。
制御部は、他方の装置が発生可能な最大風量の気流を前記他方の装置に発生させることにより他方の装置の空気浄化力を上げるので、室内13の空気を素早く浄化することができる。
以下に、実施の形態の変形例を説明する。
(変形例1)
換気装置1は、排気用送風機及び給気用送風機を備える換気装置である。しかしこれに代えて、換気装置1は給気用送風機を備えずに排気用送風機を備え、外気を室内13に供給はせず、室内13の空気を室外14に排出する換気装置であってもよい。又は、換気装置1は排気用送風機を備えずに給気送風機を備え、室内13の空気を室外14に排出はせず、室外14から外気を室内13に供給する換気装置であってもよい。このとき、いずれの換気装置においても全熱交換素子が設けられないことは言うまでもない。
(変形例2)
換気装置1及び空気清浄装置20のうち一方(装置Aとする)の異常が風量低下であるとき、制御部は、その風量の低下のレベルに応じて他方の装置(装置Bとする)により発生する気流の風量を上げるように装置Bを制御してもよい。
この場合、装置Aには風量を計測する風量計測器を設ける必要がある。制御装置12及び24のうちの装置A側の制御装置は、異常を示す情報として、異常が故障によるものか風量低下によるものかを識別する情報と、風量低下の場合には風量計測器により計測された風量の情報とを装置B側の制御装置に送信する。装置Aの異常が装置Aの風量低下であった場合、装置B側の制御装置は、その装置Aの風量が所定値以下のとき、装置Aの風量が所定値を超えるときに比べて装置Bの風量が大きくなるように装置Bを制御する。このように装置Aの風量の低下のレベルに応じて装置Bの風量を上げるので、装置Bの風量増加に必要な電力は抑えられる。なお装置Aの異常として装置Aが故障したときには、装置B側の制御装置は装置Bの発生可能な最大風量の気流を装置Bに発生させる。
さらに、装置Bにより発生する気流の風量が低下したときも、制御部はその風量の低下のレベルに応じて装置Aにより発生する気流の風量を上げるように制御してもよい。この場合は、装置Bにも風量を計測する風量計測器を設ける必要がある。
(変形例3)
換気空気清浄システム100aはサーバ31を備えてもよい。図4は、変形例3に係る換気空気清浄システム100aの構成を示す概略図である。サーバ31は室内13から離れた場所に設置され、有線又は無線でネットワーク32に接続される。換気装置1及び空気清浄装置20も有線又は無線でネットワーク32に接続される。よってサーバ31と換気装置1の制御装置12との間、及びサーバ31と空気清浄装置20の制御装置24との間で通信が行われる。サーバ31は、換気装置1及び空気清浄装置20の動作を指示する。制御装置12はサーバ31からの指令に基づいて換気装置1を制御し、制御装置24はサーバ31からの指令に基づいて空気清浄装置20を制御する。制御装置12及び制御装置24との間で通信を行う伝送線28は設けられない。サーバ31に接続される不図示の操作盤が設けられ、ユーザはこの操作盤から換気装置1及び空気清浄装置20を操作することができる。
図2に示されたステップS1~S5の各動作はサーバ31の指示によって行われる。ステップS2において、換気装置1の異常が検知されたとき、サーバ31は、換気装置1の異常を示す情報を制御装置12から受信する。サーバ31は、ステップS3で空気清浄装置20の運転状態を確認し、ステップS4及びステップS5で空気清浄装置20をそれぞれ制御する。ステップS12において、空気清浄装置20の異常が検知されたとき、サーバ31は、空気清浄装置20の異常を示す情報を制御装置24から受信する。サーバ31は、ステップS13で換気装置1の運転状態を確認し、ステップS4及びステップS5で換気装置1をそれぞれ制御する。
換気空気清浄システム100aの制御部は、サーバ31、制御装置12及び制御装置24に対応するが、指令元であるサーバ31のみを制御部と見なしてもよい。
換気空気清浄システム100aは、リモコン11及びリモコン21を備え、リモコン11及びリモコン21からもそれぞれ換気装置1及び空気清浄装置20を操作するように構成される。しかしリモコン11及びリモコン21は必ずしも要さない。
今回開示された実施の形態は例示的なものであり、特許請求の範囲の記載から逸脱しない範囲で、実施の形態において構成要素の変形、省略又は追加が可能である。また変形例2の構成は変形例1に適用されてもよく、変形例3の構成は変形例1、変形例2、変形例1に適用された変形例2に適用されてもよい。
1 換気装置、2 給気用送風機、3 排気用送風機、4 全熱交換素子、5 排気流、6 給気流、11 リモコン、12 制御装置、13 室内、 14 室外、15 OA側環境情報検知部、16 RA側環境情報検知部、20 空気清浄装置、21 リモコン、22 フィルター、23 環境情報検知部、24 制御装置、25 循環用送風機、26 吸込口、27 吹出口、28 伝送線、31 サーバ、32 ネットワーク、100、100a 換気空気清浄システム

Claims (6)

  1. 室内から室外へ空気を排出する、前記室外から前記室内に空気を供給する、又は、その双方を行う換気装置、
    前記室内から空気を吸い込み、清浄して前記室内に戻す空気清浄装置、及び、
    前記換気装置及び前記空気清浄装置のうちの一方の装置に異常が生じたとき、前記換気装置及び前記空気清浄装置の他方の装置の空気浄化力を上げるように前記他方の装置を制御する制御部、
    を備える換気空気清浄システム。
  2. 前記一方の装置が故障した場合、又は、前記一方の装置の発生する気流の風量低下が生じた場合に、前記制御部は前記他方の装置の空気浄化力を上げる、請求項1に記載の換気空気清浄システム。
  3. 前記制御部は、前記一方の装置に異常が生じたとき、前記他方の装置が停止中であれば前記他方の装置を作動させ、前記他方の装置が作動中であれば前記他方の装置が発生する気流の風量を上げるように前記他方の装置を制御する、請求項1に記載の換気空気清浄システム。
  4. 前記一方の装置の異常として前記一方の装置が故障したとき、前記制御部は前記他方の装置が発生可能な最大風量の気流を前記他方の装置に発生させる、請求項3に記載の換気空気清浄システム。
  5. 前記一方の装置の異常として前記一方の装置が発生する気流の風量が低下したとき、前記制御部は、前記気流の低下のレベルに応じて前記他方の装置により発生する気流の風量を上げる、請求項3に記載の換気空気清浄システム。
  6. 室内から室外へ空気を排出する、前記室外から前記室内に空気を供給する、又は、その双方を行う換気装置、
    前記室内から空気を吸い込み、清浄して前記室内に戻す空気清浄装置、及び、
    前記換気装置に異常が生じたとき、前記空気清浄装置の空気浄化力を上げるように前記空気清浄装置を制御し、前記空気清浄装置に異常が生じたとき、前記換気装置の空気浄化力を上げるように前記換気装置を制御する、換気空気清浄システム。
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