JP5449054B2

JP5449054B2 - 多機能換気扇

Info

Publication number: JP5449054B2
Application number: JP2010143217A
Authority: JP
Inventors: 至正斉藤
Original assignee: 株式会社ソーワエンジニアリング
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: JP2012007790A

Description

本発明は多機能換気扇に関する。

従来、換気扇として、排気と吸気とが行えるものが提供されている。また、空調装置では、熱源を持ち、これら熱源により冷風または温風を吹き出して、所定の温度に室温を維持することが一般に行われている。

しかし、従来の一般的な空調装置では、必要な熱源を確保するために電力を用いるものが大半である。したがって、夏や冬などでは電力消費量が増大する傾向にある。この電力消費は季節的なものであるため、全国的な規模で行われることになり、その電力消費量たるや莫大なのものとなる。また、電力源としては、未だ化石燃料を使用する火力発電の比率が高く、地球温暖化などへの悪影響もある。

このため、例えば特許文献１に示されるように、送風機を内蔵した本体内の空気通路に、蓄冷体や蓄熱体などを選択的にセットし、冷風や温風を吹き出すようにしたものが提案されている。この場合には、冷蔵庫や電子レンジにより冷却または加熱した熱源を用いることができるため、集中的な電力需要を抑えることができる。

特開平９−８９２８４号公報

しかしながら、従来のものは、単機能であり、換気扇として利用したり、外気を効率よく利用したりすることができないという問題がある。

本発明は、換気扇機能の他に、外気を熱源として有効利用することもでき、効率よく且つ省エネな多機能換気扇を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、送風機と、前記送風機が内蔵され、吸込口及び吐出口を有する送風機室と、前記送風機室に前記吐出口を介し連続し、熱源が収納されて、通過する空気との間で前記熱源により熱交換を行い、熱交換後の空気を吹出口から室内に吹き出す熱源収納室と、前記吸込口に取り付けられ、前記送風機室を室内ダクト部及び室外ダクト部のいずれかに接続するように切り替える吸込口ダンパと、前記吐出口に取り付けられ、前記送風機室を前記熱源収納室及び室外ダクト部のいずれかに接続するように切り替える吐出口ダンパと、室内温度を検出する室内温度センサと、外気温度を検出する外気温度センサと、排気用設定室内温度及び吸気用設定外気温度が設定可能であり、これら各設定温度及び前記各温度センサからの検出温度信号に基づき前記吸込口ダンパ、前記吐出口ダンパの切り替えと前記送風機の駆動とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記熱源収納室に熱源が収納されているときに、前記室外ダクト部を塞ぎ前記室内ダクト部に前記送風機室が連通する第１位置に前記吸込口ダンパをセットし、前記室外ダクト部を塞ぎ前記熱源収納室に前記送風機室が連通する第１位置に前記吐出口ダンパをセットして、前記送風機により室内空気を循環させる循環モードと、前記室内ダクト部を塞ぎ前記室外ダクト部に前記送風機室を連通する第２位置に前記吸込口ダンパをセットし、前記吐出口ダンパを前記第１位置にセットして、前記送風機により室外空気を室内に導入する強制吸気モードと、前記吸込口ダンパを前記第１位置にセットし、前記熱源収納室を塞ぎ前記室外ダクト部に前記送風機室を連通する第２位置に前記吐出口ダンパをセットして、前記送風機により室内空気を室外に排気する強制排気モードとを備え、これらモードに選択的にセットされることを特徴とする。

前記制御部は、前記吸気用設定外気温度と外気温度との比較に基づき、前記吸気用設定外気温度よりも前記外気温度が低いときに、前記強制吸気モードにセットして外気を利用した簡易冷房を行う自動モードを備えることを特徴とする。また、前記自動モードにおいて、前記吸気モードの実施前に、前記排気用設定外気温度と室内温度との比較に基づき、前記排気用設定外気温度よりも前記室内温度が高いときに、前記強制排気モードにセットし、この強制排気モードを一定時間行うことを特徴とする。さらに、前記熱源収納室の吹出口付近に吹き出し温度を検出する吹き出し温度センサを設け、前記自動モードにおいて、まず、前記熱源収納室に前記熱源として冷熱源が収納されているときに、前記吸込口ダンパを前記第１位置にセットし、前記吐出口ダンパを前記第１位置にセットして、前記送風機により室内空気を循環させる循環モードを行い、この循環モード中に吹き出し温度センサの検出温度に基づき前記冷熱源の冷却効果が無くなったときに、前記強制吸気モードによる簡易冷房に移行することを特徴とする。

本発明は、前記吐出口ダンパから熱源収納室の間の通路にフィルタを備えることを特徴とする。また、前記送風機室の下部に前記熱源収納室を有し、前記送風機室の上部に、前記吸込口ダンパ、前記室内ダクト部、及び前記室外ダクト部を有するケースを備え、前記熱源収納室は、前記熱源が縦型に配置される収納棚と、前記収納棚の下方に配置されドレインを受けるドレイン受けと、前記収納棚の熱源を出し入れする扉とを有し、前記扉に前記吹出口が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、熱源により室温を下げたり上げたりする循環モードの他に、外気を利用した吸気モード、排気モードを備えており、省エネで効率良く冷房または暖房が行えるとともに、換気も可能になる。

本発明の多機能換気扇を示す斜視図である。同じく正面図である。同じく縦断面図であり、循環モードの状態を示している。同じく要部の縦断面図であり、吸気モードの状態を示している。同じく要部の縦断面図であり、排気モードの状態を示している。冷熱源の一例を示す分解斜視図である。冷熱源ラックの一例を示す斜視図である。多機能換気扇の制御ブロック図である。多機能換気扇のフローチャートである。

図１〜図３に示すように、本発明の多機能換気扇１０は、縦長の箱状のケース１２と、このケース１２内の上部に配置されるダクト１４と、このダクト１４に連通し、吸込口ダンパ１６及び吐出口ダンパ１８を有する送風機室２０と、この送風機室２０の下部に配置され、吹出口２２を有する熱源収納室２４とを備えている。

図３に示すように、多機能換気扇１０は、建物の壁２３に形成された外気取り入れ口２３ａに、ダクト１４の一部が嵌められて、取り付けブラケット２５により固定される。外気取り入れ口２３ａには、雨が吹き込むことがないようにルーバー２７を有するカバー２９が取り付けられている。ルーバー２７は、一般的な換気扇と同じように多機能換気扇１０が使われていないときは、閉じ位置にセットされる。

ダクト１４は、室内１３に開口する室内ダクト部１４ａと、室外１５に連通される室外ダクト部１４ｂとから構成されている。そして、これら室内ダクト部１４ａと室外ダクト部１４ｂとの間に、送風機室２０，吸込口ダンパ１６及び吐出口ダンパ１８が配置されている。

図２に示すように、送風機室２０には、クロスフローファン３０がその回転軸３０ａを水平方向にして配置されており、軸端部に設けた駆動モータ３２により回転するようになっている。図３に示すように、送風機室２０の上部は開放されており、吸込口３４が形成されている。また、送風機室２０の底板２０ａと後板２０ｂとの間に吐出口３６が形成されている。

吸込口３４には吸込口ダンパ１６が配置されている。この吸込口ダンパ１６は、取付軸１６ａを有する板状のダンパ本体１６ｂと、このダンパ本体１６ｂをスウィングして切り換える第１アクチュエータ４０とから構成されている。取付軸１６ａはダクト１４の上部でダクト１４の側板に回転自在に取り付けられている。そして、第１アクチュエータ４０によりダンパ本体１６ｂの自由端１６ｃが吸込口３４の後端縁３４ｂに接触する第１位置と、図４に示すように、自由端１６ｃが吸込口３４の前端縁３４ａに接触する第２位置とに選択的に切り換えられる。

図３に示すように、吸込口ダンパ１６の第１位置では、ダンパ本体１６ｂが室外ダクト部１４ｂ側に傾いて、室外ダクト部１４ｂと送風機室２０との連通を遮断し、室内ダクト部１４ａと送風機室２０とを連通させる。また、図４に示すように、第２位置では、ダンパ本体１６ｂが室内ダクト部１４ａ側に傾いて、室内ダクト部１４ａと送風機室２０との連通を遮断し、室外ダクト部１４ｂと送風機室２０とを連通させる。

図３に示すように、吐出口３６には吐出口ダンパ１８が配置されている。この吐出口ダンパ１８は、取付軸１８ａを有する板状のダンパ本体１８ｂと、このダンパ本体１８ｂをスウィングして切り換える第２アクチュエータ４２とから構成されている。取付軸１８ａは、熱源収納室２４の入口４４の後端縁４４ａに沿って水平に配置されており、室外ダクト部１４ｂの側板に回転自在に取り付けられている。そして、第２アクチュエータ４２によりダンパ本体１８ｂの自由端１８ｃが吐出口３６の後端縁３６ｂに接触する第１位置と、図５に示すように、自由端１６ｃが吐出口３６の前端縁３６ａに接触する第２位置とに選択的に切り換えられる。

図３に示すように、吐出口ダンパ１８の第１位置では、ダンパ本体１８ｂが斜め上に傾いて、送風機室２０と室外ダクト部１４ｂとの連通を遮断し、送風機室２０と熱源収納室２４とを連通させる。図５に示すように、第２位置では、ダンパ本体１８ｂが水平になり、送風機室２０と熱源収納室２４の連通を遮断し、送風機室２０と室外ダクト部１４ｂとを連通させる。

熱源収納室２４には、上部にフィルタ５２が配置されており、上方から吹き込まれる空気中の微細な塵を取り除く。このフィルタ５２は、熱源収納室２４の装着口から出し入れ自在にセットされており、定期的にフィルタの掃除や交換が可能になっている。

フィルタ５２の下方には、熱源収納ラック（収納棚）５４が配置されている。熱源収納ラック５４は、板状の熱源、例えば冷熱源５６を５枚離間させて縦型（鉛直方向）に保持するもので、各冷熱源５６の隙間を空気が通ることで熱交換され、空気が冷却される。

熱源収納室２４の室内側には、開閉自在な扉５８が取り付けられている。この扉５８を開けることで、熱源収納室２４内の冷熱源５６を交換することができる。扉５８には、ルーバー６０が設けられており、吹き出し方向を調節することができる。また、熱源収納室２４の下方には、熱源として冷熱源５６が用いられたときに、冷熱源５６の表面に結露した水分を受けるドレイン受け皿６２が設けられている。このドレイン受け皿６２にはドレインが貯留され、満杯になる前に交換できるようになっている。また、熱源収納室２４の下部には飾り棚６６が形成されている。

図６は冷熱源５６の一例を示す分解斜視図である。冷熱源５６は、薄板状の保冷剤（蓄冷剤）６７を鉄板やアルミ板などの金属板６８で挟みこみ、これらを収納ケース６９にいれたものである。収納ケース６９は上下に分割されたケース本体６９ａ，６９ｂから構成されており、フランジ部６９ｃにてネジ止めされている。また、ケース本体６９ａ，６９ｂの表面には放熱突条６９ｄが形成されている。保冷剤６７としては、例えばポリビニルアルコールやポリエチレングリコール等の水溶性樹脂と水との混合物から成るものが用いられる。また、保温剤（蓄熱剤）としては、例えばポリエチレングリコールとパラフィンとの混合物や、酸化マグネシウム粉、マグネシアレンガ、パラフィンなど、特に電子レンジによる高周波誘電加熱可能な材料から成るものが用いられる。

ケース１２の左側面の内側には制御部７０が配置されている。また、室内ダクト部１４ａには室温センサ７４が、室外ダクト部１４ｂには外気温センサ７５が配置されている。さらに、熱源収納室２４内で吹出口２２の近くには吹き出し温度センサ７６が配置されている。これらのセンサ７４〜７６からの温度検出信号は制御部７０に送られる。

制御部７０はマイクロコンピュータから構成されており、ドライバ７１〜７３、キー入力部７７、ディスプレイ部７８、リモコン７９、及びリモコン受信部８０などを備えており、予めＲＯＭなどの記憶メモリに書き込まれている動作シーケンス用のプログラムに基づき各部７１〜８０を制御する。リモコン７９はキー入力部７９ａ，ディスプレイ部７９ｂ，温度設定部７９ｃ，モードセレクタ７９ｄを備えており、各種設定温度の入力や各種モードの選択が可能になっている。リモコン７９及びリモコン受信部８０によるリモートコントロールは周知の技術を利用しており、本実施形態では詳細な説明は省略している。ドライバ７１は駆動モータ３２を駆動し、ドライバ７２は第１アクチュエータ４０を、ドライバ７３は第２アクチュエータ４２を駆動する。

制御部７０は、本体側のキー入力部７７や、リモコン７９のキー入力部７９ａからの操作指令の入力により、循環モード、排気モード、吸気モード、自動モードの４つのモードに切り換える。また、制御部７０は、キー入力部７７やディスプレイ部７８、更にはリモコン７９による操作指令によって排気用設定室内温度Ｔｉｓ及び吸気用設定外気温度Ｔｏｓを設定する。そして、各設定温度Ｔｉｓ，Ｔｏｓ及び前記各センサ７４〜７６からの検出温度信号に基づき吸込口ダンパ１６、吐出口ダンパ１８の切り替えと前記ファン３０の駆動とを制御し、各モードでの運転を行う。

循環モードは、吸込口ダンパ１６を第１位置にして室内ダクト部１４ａと送風機室２０とを連通させるとともに、吐出口ダンパ１８を第１位置にして、送風機室２０と熱源収納室２４とを連通させる。この状態でファン３０を回転させることで、室内１３の空気が熱源収納室２４に導入される。そして、熱源例えば冷熱源５６により冷却されて吹出口２２から吹き出すことで、簡易冷却することができる。吹出口温度Ｔｆが室内温度Ｔｉよりも例えば１〜２°低い温度となって冷熱源５６による冷却効果が無くなったときに、循環モードを停止する。また、冬季において、暖房が必要なときに、熱源収納室２４に保温剤を入れて空気を加熱して吹き出すことで簡易暖房することができる。

強制吸気モードでは、吸込口ダンパ１６を第２位置にして室外ダクト部１４ｂと送風機室２０とを連通させるとともに、吐出口ダンパ１８を第１位置にして、送風機室２０と熱源収納室２４とを連通させる。この状態では熱源収納室２４には熱源を収納することなく、ファン３０を回転させる。これにより、室外１５の空気が室内１３に導入され空気の入れ替えが効率良く行われる。また、吸気したい外気温度を予め設定しておき、外気温センサ７５の温度がこの吸気用外気温度以下のときに強制吸気モードとする。この場合には温度の低い外気を導入することで簡易冷房を行うことができる。さらに、この状態で、熱源収納室２４に冷熱源５６を収納してもよく、この場合には、室温よりも低い戸外空気を利用して冷熱源５６にて空気を冷却することにより効率の良い冷房を行うことができる。

強制排気モードでは、吸込口ダンパ１６を第１位置にして室内ダクト部１４ａと送風機室２０とを連通させるとともに、吐出口ダンパ１８を第２位置にして、送風機室２０と室外ダクト部１４ｂとを連通させる。この状態でファン３０を回転させることで、室内の空気を室外に排気することができる。特に、エアコンと多機能換気扇を併設したときには、夏の日中にエアコンを起動する際に、まず強制排気モードにして室内の熱気を外に出した後に、エアコンにて冷房を開始することで、省エネに寄与することができる。

自動モードでは、前記吸気用設定外気温度Ｔｏｓと外気温度Ｔｏとの比較に基づき、前記吸気用設定外気温度Ｔｏｓよりも前記外気温度Ｔｏが低いときに、前記強制吸気モードにセットして外気を利用した簡易冷房を行う。さらに、自動モードでは、前記吸気モードの実施前に、前記排気用設定室内温度Ｔｉｓと室内温度Ｔｉとの比較に基づき、前記排気用設定室内温度Ｔｉｓよりも前記室内温度Ｔｉが高いときに、前記強制排気モードにセットし、この排気モードを一定時間（例えば、室内容積の半分程度の容量の排気が完了する時間）行った後に、前記吸気モードへの状態移行のための条件判定（Ｔｏｓ＞Ｔｏ）を行って、条件が一致する場合に吸気モードを行う。

この自動モードでは、熱源収納室２４に例えば冷熱源５６を収納した状態で吸気モードを実施してもよい。この場合には、室温よりも低い温度の室外空気を利用し、これを冷熱源５６により更に冷却して供給することができるため、冷却を効率良く行うことができる。また、この自動モードは上記循環モードを終了した後に、自動的に行うようにしてもよい。

使用に際しては、図３に示すように、室外ダクト部１４ｂを建物の壁２３に設けた外気取り入れ口２３ａに接続する。なお、外気取り入れ口２３ａが無い場合には、窓に取り付けてもよい。この場合には、多機能換気扇分の幅だけ窓を開けて、この開放空間に多機能換気扇１０を配置する。そして、多機能換気扇１０の上方、または下方の開放部分を遮蔽板でカバーする。さらには、外気取り入れ口２３ａに室外ダクト部１４ｂを直接に接続することができない場合には、ダクトやチューブなどを用いて外気取り入れ口２３ａと室外ダクト部１４ｂとを接続してもよい。

簡易冷房を行いたい場合には、熱源収納室２４に冷熱源５６を収納して、循環モードにセットする。この状態では、吸込口ダンパ１６及び吐出口ダンパ１８が第１位置にセットされて、室内ダクト部１４ａから空気を吸込み、これを熱源収納室２４に送って、冷熱源５６により空気を冷却して吹出口２２から冷風を吹き出す。また、冬季などにおいて、簡易暖房したいときには、熱源収納室２４に温熱源を収納して、循環モードにセットすることで、温熱源により空気を温めて吹出口から温風を吹き出す。冷熱源５６は、食材の多少に関わらず年中作動している冷蔵庫を利用して、冷却または冷凍する。また、温熱源は電子レンジで数分加熱することで暖房に利用することができる。

上記のように、熱源収納室２４に冷熱源５６を収納して強制循環を行うことにより、例えば寝るときに冷風を送るとともに除湿することができ、暑さによる寝苦しさを緩和することができる。しかも、外気温度が下がるのを待ってから外気を利用した簡易冷房を行うことができるので、省エネとなる。特に、日本の場合は熱帯夜といえども体温より高い外気温度となる可能性はごく僅かであり、効率の良い実施が可能になる。しかも、最近では防犯上、窓を開けて寝ることは少なくなっており、窓などを閉めた状態での省エネな簡易空調を効率よく実施することができる。

なお、上記実施形態では、送風機としてクロスフローファン３０を用いたが、送風機はシロッコファンや軸流ファンなどの他の送風機を用いることができる。また、吸込口ダンパ１６及び吐出口ダンパ１８としてスイングタイプを用いたが、これに代えて、スライドタイプやその他のタイプのものを用いて、風路を切り換えてもよい。また、送風機室２０や熱源収納室２４の配置は縦型配置に限られず、横型配置やその他の配置としてもよい。

熱源収納室２４への熱源の配置は縦型としたが、これも熱源の隙間に空気を流して熱交換することができるものであれば、熱源の配置や流路などは適宜変更してもよい。

１０多機能換気扇
１２ケース
１４ダクト
１４ａ室内ダクト部
１４ｂ室外ダクト部
１６吸込口ダンパ
１８吐出口ダンパ
２０送風機室
２２吹出口
２４熱源収納室
３０クロスフローファン
３２駆動モータ
３４吸込口
３６吐出口
４０第１アクチュエータ
４２第２アクチュエータ
５２フィルタ
５４熱源収納ラック
５６冷熱源
５８扉
６０ルーバー
６２ドレイン受け皿
７０制御部
７４室温センサ
７５外気温センサ
７６吹き出し温度センサ

Claims

送風機と、
前記送風機が内蔵され、吸込口及び吐出口を有する送風機室と、
前記送風機室に前記吐出口を介し連続し、熱源が収納されて、通過する空気との間で前記熱源により熱交換を行い、熱交換後の空気を吹出口から室内に吹き出す熱源収納室と、
前記吸込口に取り付けられ、前記送風機室を室内ダクト部及び室外ダクト部のいずれかに接続するように切り替える吸込口ダンパと、
前記吐出口に取り付けられ、前記送風機室を前記熱源収納室及び室外ダクト部のいずれかに接続するように切り替える吐出口ダンパと、
室内温度を検出する室内温度センサと、
外気温度を検出する外気温度センサと、
排気用設定室内温度及び吸気用設定外気温度が設定可能であり、これら各設定温度及び前記各温度センサからの検出温度信号に基づき前記吸込口ダンパ、前記吐出口ダンパの切り替えと前記送風機の駆動とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記熱源収納室に熱源が収納されているときに、前記室外ダクト部を塞ぎ前記室内ダクト部に前記送風機室が連通する第１位置に前記吸込口ダンパをセットし、前記室外ダクト部を塞ぎ前記熱源収納室に前記送風機室が連通する第１位置に前記吐出口ダンパをセットして、前記送風機により室内空気を循環させる循環モードと、
前記室内ダクト部を塞ぎ前記室外ダクト部に前記送風機室を連通する第２位置に前記吸込口ダンパをセットし、前記吐出口ダンパを前記第１位置にセットして、前記送風機により室外空気を室内に導入する強制吸気モードと、
前記吸込口ダンパを前記第１位置にセットし、前記熱源収納室を塞ぎ前記室外ダクト部に前記送風機室を連通する第２位置に前記吐出口ダンパをセットして、前記送風機により室内空気を室外に排気する強制排気モードとを備え、これらモードに選択的にセットされることを特徴とする多機能換気扇。
前記制御部は、
前記吸気用設定外気温度と外気温度との比較に基づき、前記吸気用設定外気温度よりも前記外気温度が低いときに、前記強制吸気モードにセットして外気を利用した簡易冷房を行う自動モードを備えることを特徴とする請求項１記載の多機能換気扇。
前記自動モードにおいて、
前記吸気モードの実施前に、前記排気用設定外気温度と室内温度との比較に基づき、前記排気用設定外気温度よりも前記室内温度が高いときに、前記強制排気モードにセットし、この強制排気モードを一定時間行うことを特徴とする請求項２記載の多機能換気扇。
前記熱源収納室の吹出口付近に吹き出し温度を検出する吹き出し温度センサを設け、
前記自動モードにおいて、
まず、前記熱源収納室に前記熱源として冷熱源が収納されているときに、前記吸込口ダンパを前記第１位置にセットし、前記吐出口ダンパを前記第１位置にセットして、前記送風機により室内空気を循環させる循環モードを行い、この循環モード中に吹き出し温度センサの検出温度に基づき前記冷熱源の冷却効果が無くなったときに、前記強制吸気モードによる簡易冷房に移行することを特徴とする請求項２記載の多機能換気扇。
前記送風機室の下部に前記熱源収納室を有し、前記送風機室の上部に、前記吸込口ダンパ、前記室内ダクト部、及び前記室外ダクト部を有するケースを備え、
前記熱源収納室は、前記熱源が縦型に配置される収納棚と、前記収納棚の下方に配置されドレインを受けるドレイン受けと、前記収納棚の熱源を出し入れする扉とを有し、前記扉に前記吹出口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の多機能換気扇。