JP5517793B2 - サーキュレータおよびサーキュレータシステム - Google Patents
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また近年、できるだけ冷暖房機器の負荷を軽減し、日射や通風、北側の涼気といった自然エネルギを活用することで、快適性を損なわず、省エネルギを実現しようという動きが出てきている。
それにより、室内空気の攪拌をサーキュレータまたは扇風機等で行うことが増えているが、ほとんどが床面据え置き型であり、設置スペースが必要な状況である(例えば、特許文献1参照)。
さらに、スペースの有効活用のために、冷暖房および換気した空気の搬送を大がかりな設置施工が必要な天井裏の配管ダクトを介して行う構成にしたり、天井固定設置型の搬送ファン(例えば、特許文献2参照/業務用の大型固定エア搬送ファン等)を用いて行う構成にしたりしていた。
さらに、従来の特許文献1,2に係る送風装置は、送風口から吹き出す風の向きを、上下または左右のいずれか一方の方向にしか変更できないため、設置空間内の空気質状況に応じた適切な方向への送風ができない場合があるという課題および、室内環境によっては、家具や調度品、OA機器等の設置により送風を遮られてしまう課題もあった。
図1は、本実施の形態1に係るサーキュレータ1の内部構成の概略を示す斜視図であり、図2にその外観斜視図を示す。サーキュレータ1は、2つのラインフローファン11,12を収容して送風をする送風本体部10と、天井面等の取付け面に取り付いて送風本体部10を保持する取付け部20と、送風本体部10を左右方向に回転させる左右回転部30とから構成される。本実施の形態1において取付け面をX−Y軸平面、および取付け面に対する重力方向をZ軸と仮定すると、上記左右回転部20はZ軸を左右回転の中心軸(以下、左右回転軸)にして送風本体部10を左右方向に回転させることとなる。
温度センサ41は、温度素子、赤外線センサ等で構成される温度検知部であり、サーキュレータ1が設置される空間の天井付近の温度、床面の温度等を検知する。よどみセンサ42は、CO2ガスセンサ、においセンサ等で構成されるよどみ検知部であり、空気のよどみを検知する。埃センサ43は、投光素子、受光素子等で構成されるよどみ検知部であり、埃(粒子)濃度を検知する。人感センサ44は、温度センサ41と同一の赤外線センサ等で構成される人感検知部であり、人の居る方向を検知する。
図3は、サーキュレータ1の水平送風動作を示す図であり、図3(a)は側面図、図3(b)は外観斜視図である。X−Y軸平面と平行な方向を水平0度とすると、上下回転部17が送風本体部10を上下回転軸を中心に回転させて、送風部16を水平0度に向ける。この状態のとき、サーキュレータ1は本体背面側の空気を給気部15から取り込んで、送風部16から本体正面方向へ送風する。
図7は、サーキュレータ1の左右方向180度回転動作を示す上面図である。図7(a)に示すサーキュレータ1の左右方向の角度位置を正面0度とすると、左右回転部30が送風本体部10を左右回転軸を中心に180度回転させて、図7(b)に示すように、送風部16を背面180度に向ける。なお、図示例では送風部16の上下方向は水平0度に固定されているが、左右方向と同時に上下方向を変更可能なことは言うまでもない。
図10は、設置空間100に設置したサーキュレータ1の空気搬送動作を説明する図であり、図10(a)はサーキュレータ1の動作前の状態、図10(b)は動作中の状態を示す。図では、設置空間100の対向する一対の壁面に開放された窓101,102があり、天井103にはサーキュレータ1が設置されている。図10(a)において、設置空間100内の空気のよどみ、例えば人の呼気を表すCO2ガス濃度をよどみセンサ42で検知すると、制御部50が送風本体部10の上下左右方向の回転を制御して、図10(b)に示すように送風部16が窓102の方向を向いて水平0度になるように調整する。調整されたサーキュレータ1は、給気部15が窓101の方向から新鮮な空気を設置空間100内に搬送すると共に、送風部16が窓102の方向へ空気のよどみを搬送して排出し、設置空間100の快適性を向上させる。
これにより、設置空間100の温度差をなくし、空調機器の冷暖房負荷を軽減できるので、省エネルギおよび環境配慮が可能となる。また、冬場のヒートショック対策にもなる。
もちろん家庭内以外にもサーキュレータ1を設置してよく、例えば商業店舗、オフィス、業務用空間等にサーキュレータ1を設置しても同等の効果があることは言うまでもない。以下の(2),(3)も同様である。
図12は、設置空間100に設置したサーキュレータ1の空気攪拌動作を説明する図であり、図12(a)はサーキュレータ1の動作前の状態、図12(b)は動作中の状態を示す。この例では空調機器104が暖房運転中とする。図12(a)において、設置空間100は上下に温度の偏った空気を温度センサ41で検知すると、制御部50が送風本体部10の上下左右方向の回転を制御して、図12(b)に示すように給気部15を略真上側に向け、送風部16を真下90度に調整する。調整されたサーキュレータ1は、天井103付近に溜まった暖気を吹き下ろして、設置空間100内の空気を攪拌し、空気温度を均一化する。これにより、空調機器104の空調負荷を軽減させると共に快適性を向上させる。
図13は、設置空間100に設置したサーキュレータ1の可変送風動作を説明する図である。図において、設置空間100内にいる人105を人感センサ44で検知すると、制御部50が送風本体部10の上下左右方向の回転を制御して、人105に向けて送風する「風当てモード」の設定がされている場合には人105の方向へ送風部16の向きを調整する。また、人105を避けて送風する「人よけモード」の設定がされている場合には人105を避けてその周辺へ送風部16の向きを調整する。「風当てモード」および「人よけモード」の詳細は後述する。
図16は、制御部50の構成を示すブロック図である。制御部50は、センサ出力情報取得部51と、優先目的判定条件格納部52と、優先目的判定部53と、設備・空間情報格納部54と、運転パタン判定条件格納部55と、運転パタン格納部56と、運転パタン判定部57と、運転制御部58と備える。
また、優先目的判定部53は、埃センサ43の検知した埃濃度が設定値よりも高ければ、優先目的「埃っぽさの解消」を選択する。
また、優先目的判定部53は、温度センサ41の検知した天井付近の温度が設定温度以上であれば、優先目的「暑さの解消」を選択する。
また、優先目的判定部53は、空調機器の動作状態情報が冷房動作中を示すと共に温度センサ41の検知した床面付近の温度が設定温度以下であれば、優先目的「冷えの解消」を選択する。
また、優先目的判定部53は、空調機器の動作状態情報が暖房動作中を示すと共に温度センサ41の検知した天井付近と床面付近の温度差が許容範囲以上であれば、優先目的「温度分布の不均一解消」を選択する。
また、優先目的判定部53は、空調機器の動作状態情報が動作中を示す場合であって、例えば空間情報が「L字スペース」の設置空間であることを示す場合(図18)、温度センサ41が床面2箇所以上で検知した温度の差が許容範囲以上であれば、「距離が届かない」状況にあると判定して、優先目的「冷暖房の風を搬送」を選択する。
図18は、設備・空間情報格納部54に格納された設備・空間情報の一例を示す図である。この例では、図17の判定条件6の条件「室内の一部に冷暖房の風が届いていない場合」に対応する、より詳細な判定条件として用いる設備情報が格納されており、風が届いているか否かを温度差から判定する。また、設置空間の大きさ、形状等の空間情報は、例えば遠隔操作部から遠隔操作入力部45を介して設備・空間情報格納部54に設定してもよいし、あるいは、赤外線センサ等で構成される空間認識センサ(空間認識部)を用いて、機器設置位置から床面や壁面の位置情報を認識することで、空間の広さをより正確に認識することも可能で、設置空間の大きさ、形状等を自動で認識してその情報を設備・空間情報格納部54に設定してもよい。
図20は、運転パタン判定条件格納部55に格納された運転パタン判定情報の一例を示す図である。この例では、運転パタンの判定条件1〜6の6種類があり、例えば判定条件1として、図17の優先目的「よどみの解消」に応じた、設備・空間条件および設定モードの条件と、該当する運転パタンとが設定されている。
図21は、運転パタン格納部56に格納された、運転パタンに応じた運転制御情報の一例を示す図である。この例では、図20の運転パタン1〜4に対応する4種類の運転制御情報があり、運転パタン毎に送風本体部10の上下左右方向の回転角度(送風方向)および風速の条件が設定されている。
このとき、運転パタン判定部57は、左右回転部30の本体回転モータ31の左右方向の回転角度は送風対象物の方位角Hから決定し、上下回転部17の本体回転モータ18の上下方向の回転角度は送風対象物の仰俯角Aから決定する。また、送風部16の可能送風範囲は、風速1.5m/s等の固定値にして固定範囲内に送風してもよいし、窓等の距離Dに応じて風速を多段階に可変制御して任意範囲内に送風するようにしてもよい。なお、空調機器の風を届かない場所へ搬送する場合には、その届かない場所の方向を向いて送風するようにする。
運転制御部58は、この運転制御情報に従って本体回転モータ18,31および送風用モータ13,14を制御し、送風部16を窓、換気扇等の方向に向けて、送風させる。
図22に示すように、サーキュレータ1が運転を開始すると、ステップST1において温度センサ41、よどみセンサ42、埃センサ43、人感センサ44も検知動作を開始してセンサ出力情報を出力する。
これにより、通常の24時間連続運転タイプの換気扇等では除去できないよどんだ空気を、窓、換気扇等の開口部へ搬送して手早く解消することができる。
これにより、通常の24時間連続運転タイプの換気扇等では除去できない埃っぽい空気を、窓、換気扇等の開口部へ搬送して手早く解消することができる。
これにより、人の居場所に合わせてスポット的に送風して、風の涼感、爽快感を手早く得ることができる。また、冷房機器を作動させずにすむため、省エネルギ化を図ることもできる。
これにより、通常の24時間連続運転タイプの換気扇等では早急に除去できない熱気を、窓、換気扇等の開口部へ搬送して手早く解消することができる。
これにより、夏場に冷房機器が効いて足下が寒く、頭上が暑い状態の不均一な上下方向の温度差を改善し、快適性を向上できる。この結果、冷暖機器の負荷を低減して消費電力を抑え、省エネルギ化を図ることができる。
これにより、冬場に暖房機器の暖気が上側にのぼり、人のいる下側が一向に温まらない状態の不均一な上下方向の温度差を改善し、快適性を向上できる。この結果、暖房機器の負荷を低減して消費電力を抑え、省エネルギ化を図ることができる。
これにより、冷暖房機器の送風距離が届かない位置へ、当該冷暖房機器の風を中継して送風することができるようになり、冷暖房機器の設置不可能な場所でも、快適な温度調整された空気を送風可能となる。
また、上述した各優先目的に対する運転パタン(と運転制御情報)は例示であり、サーキュレータ1はこれ以外の動作を行って優先目的を解消してもよい。
また、空気質を検知するためのセンサは、温度センサ、CO2ガス濃度センサ、においセンサ、埃センサに限定されるものではなく、この他にも例えば湿度センサを用いるようにしてもよい。
上記実施の形態1では、1つのサーキュレータ1を設置空間に設置して動作させる例を説明したが、本実施の形態2では複数のサーキュレータ1を連動させる例を説明する。複数のサーキュレータ1を連動させる場合にも、その動作目的は上記実施の形態1と同様、主に、(1’)連動空気搬送目的、(2’)連動空気攪拌目的、(3’)連動可変送風目的がある。以下では、各目的別にサーキュレータ1の連動動作例を説明する。なお、以下に示す図24〜図28において図1〜図13と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図24は、設置空間100に設置した複数のサーキュレータ1の空気搬送連動動作を説明する図であり、図24(a)はサーキュレータ1a〜1dの動作前の状態、図24(b)は動作中の状態を示す。なお、複数のサーキュレータを区別するためにサーキュレータ1a〜1dと称すが、それぞれは図1のサーキュレータ1と同一構成である。
図26は、設置空間100に設置した複数のサーキュレータ1の空気攪拌連動動作を説明する図であり、図26(a)はサーキュレータ1a〜1dの動作前かつ空調機器104a,104bが暖房運転中の状態、図26(b)はサーキュレータ1a〜1dの動作前かつ空調機器104a,104bが冷房運転中の状態、図26(c)はサーキュレータ1a〜1dが動作中の状態を示す。図26(a),(b)において、設置空間100の上下に温度の偏った空気を温度センサ41a〜41dが検すると、制御部50a〜50dが送風本体部10a〜10dそれぞれの上下左右方向の回転を制御して、図26(c)に示すようにサーキュレータ1a,1cの送風部16a,16bを真下90度に調整し、給気部15a,15cを略真上側に向ける。また、サーキュレータ1b,1dの送風部16b,16dを略真上270度に調整し、給気部15b,15dを真下に向ける。これにより、サーキュレータ1a〜1dが、設置空間100内の空気を攪拌し、温度差をなくす。
図27は、設置空間108に設置した複数のサーキュレータ1の可変送風連動動作の例を説明する上面図である。図において、床面がL字の設置空間108に2つの空調機器104a,104bが設置されている場合、L字の折れ曲がった先の空間等(図中に破線で囲う)には空調機器104a,104bの風が届かない。そこで、L字の折れ曲がり位置、空調機器104a,104bの間等に複数のサーキュレータ1a〜1dを設置して、空調機器104a,104dの風をその先へ中継する。
なお、複数のサーキュレータ1それぞれが制御部50を有しているが、連動動作させる場合は、そのうちの1つの制御部50をメイン制御部にし、その他の制御部50をメイン制御部からの制御指示に従って動作するサブ制御部にする。そのため、例えばサーキュレータ1に、単体使用モード(上記実施の形態1に相当する)、メイン制御モード、サブ制御モードの動作設定を切り替える切替手段を設けたり、あるいはサーキュレータ1とは別体のメイン制御装置を設け、各サーキュレータ1の制御部50をサブ制御部にしたりする。
また、サーキュレータ1a〜1dの各制御部50a〜50dは、サブ制御モードに動作設定が切り替えられているものとする。サブ制御モードに設定された制御部50は、センサ出力情報を外部へ通信により送信すると共に、外部から通信により運転パタンと運転制御情報を受信して、運転制御部58がその運転制御情報に従って送風本体部10の上下左右方向を調整する。
図30に示すように、メイン制御装置60が運転を開始すると、サーキュレータ1a〜1dに制御指示が出力されてそれぞれ運転開始となり、ステップST11において温度センサ41a〜41d、よどみセンサ42a〜42d、埃センサ43a〜43d、人感センサ44a〜44dも検知動作を開始して、センサ出力情報をメイン制御装置60へ出力する。
例えば、該当するサーキュレータ1a〜1dの数が最も多い個別優先目的を代表にしたり、優先度を重みにして各個別優先目的に該当するサーキュレータ1a〜1dの数の重み付け平均を求めて、平均値の最も高い個別優先目的を代表にしたりすればよい。
過半数以下の場合(ステップST14“YES”)、続くステップST15においてメイン制御装置60の運転パタン判定部57は該当サーキュレータに対して「運転パタン1」を選択し、続くステップST16において運転制御指示部61が該当サーキュレータの制御部50へ「運転パタン1」の具体的な運転制御情報を指示して動作させ、該当サーキュレータに、例えば非該当サーキュレータの方向からきれいな空気を搬送させる。
過半数以下の場合(ステップST14a“YES”)、続くステップST15aにおいてメイン制御装置60の運転パタン判定部57は該当サーキュレータに対して「運転パタン1」を選択し、続くステップST16aにおいて運転制御指示部61が該当サーキュレータの制御部50へ「運転パタン1」の具体的な運転制御情報を指示して動作させ、該当サーキュレータに、例えば非該当のサーキュレータの方向からきれいな空気を搬送させる。
過半数以下の場合(ステップST14b“YES”)、続くステップST15bにおいてメイン制御装置60の運転パタン判定部57が人感検知情報に基づいて設置空間内の人の有無を判定する。人がいて、かつ「風当てモード」が設定されている場合(ステップST15b“YES”)、続くステップST16bにおいてメイン制御装置60の運転パタン判定部57が該当サーキュレータに対して「運転パタン3」を選択し、続くステップST17bにおいて運転制御指示部61が該当サーキュレータの制御部50へ「運転パタン3」の具体的な運転制御情報を指示して、該当サーキュレータの各送風部16を、人に追随するように送風させる。
過半数以下の場合(ステップST14c“YES”)、続くステップST15cにおいてメイン制御装置60の運転パタン判定部57が該当サーキュレータに対して「運転パタン2」を選択し、続くステップST16cにおいて運転制御指示部61が該当サーキュレータの制御部50へ「運転パタン2」の具体的な運転制御情報を指示して、該当サーキュレータの各給気部15に床付近に溜まった冷気を吹き上げさせ、各送風部16に窓、換気扇等の方向に向けて送風させる。
過半数以下の場合(ステップST14d“YES”)、続くステップST15dにおいてメイン制御装置60の運転パタン判定部57が人感検知情報に基づいて設置空間内の人の有無を判定する。メイン制御装置60の運転パタン判定部57は、人がいる場合(ステップST15d“YES”)、続くステップST16dにおいて該当サーキュレータに対して「運転パタン2」と「運転パタン4」を選択し、続くステップST17dにおいて運転制御指示部61が該当サーキュレータの制御部50へ「運転パタン2」または「運転パタン4」の具体的な運転制御情報を適宜指示して、該当サーキュレータの送風部16が天井付近に溜まった暖気を吹き下ろして空気を攪拌させる際に、人に風の当たらない方向に送風させる。
過半数以下の場合(ステップST14e“YES”)、続くステップST15eにおいてメイン制御装置60の運転パタン判定部57が該当サーキュレータに対して「運転パタン1」を選択し、続くステップST16eにおいて該当サーキュレータに対して「運転パタン1」の具体的な運転制御情報を指示して動作させ、冷暖房の風を届いていない方向へ送風させる。
さらに、メイン制御装置60(またはサーキュレータ1のメイン制御モード)を用いた中央集中制御方式だけでなく、各サーキュレータ1による自律分散制御方式を適用することも可能である。
Claims (18)
- 2つのラインフローファンを収容し、気流を発生させて送風部から吹き出す送風本体部と、
設置空間の天井面に取り付いて、前記送風本体部を保持する取付け部と、
前記送風本体部を周囲360度の全方向に回転させる回転軸部とを備え、
前記回転軸部は、
前記取付け部から前記送風本体部の方向を第1軸として、当該第1軸を中心にして前記送風本体部を回転自在に支持する第1軸回転部と、
前記第1軸回転部に連結して一体的に回転すると共に、前記第1軸と直交する方向の第2軸を中心にして前記送風本体部を回転自在に支持する第2軸回転部とを有し、
前記回転軸部を制御して、前記送風本体部を所定方向に向けて送風させる制御部を備えることを特徴とするサーキュレータ。 - 設置空間の1箇所以上の温度を検知する温度検知部を備え、
制御部は、前記設置空間の開口部の位置情報を用いて、前記温度検知部が検知した温度に基づいて回転軸部を制御して前記開口部の方向に空気を搬送させることを特徴とする請求項1記載のサーキュレータ。 - 制御部は、温度検知部が検知した設置空間の異なる2箇所の温度の差に基づいて回転軸部を制御して、空気を攪拌させることを特徴とする請求項2記載のサーキュレータ。
- 設置空間内の空気のよどみを検知するよどみ検知部を備え、
制御部は、前記設置空間の開口部の位置情報を用いて、前記よどみ検知部がよどみを検知すると回転軸部を制御して前記開口部の方向に空気を搬送させることを請求項1記載のサーキュレータ。 - よどみ検知部は、CO2ガス濃度、におい、および埃のうちの少なくともいずれか1つを検知することを特徴とする請求項4記載のサーキュレータ。
- 設置空間内の人の位置を検知する人感検知部を備え、
制御部は、前記人感検知部が検知した位置に基づいて回転軸部を制御して、前記人の方向に送風させることを特徴とする請求項1記載のサーキュレータ。 - 制御部は、人感検知部が検知した位置に基づいて回転軸部を制御して、人の方向をさけて送風させることを特徴とする請求項6記載のサーキュレータ。
- 空調機器の設置位置と当該空調機器の送風距離が届かない位置の間に設置して、当該空調機器の風を届かない位置へ送風することを特徴とする請求項1記載のサーキュレータ。
- 設置空間の形状および開口部の位置を認識して、位置情報として制御部へ出力する空間認識部を備えることを特徴とする請求項1記載のサーキュレータ。
- 2つのラインフローファンを収容し、気流を発生させて送風部から吹き出す送風本体部と、設置空間の天井面に取り付いて、前記送風本体部を保持する取付け部と、前記送風本体部を周囲360度の全方向に回転させる回転軸部とを有するサーキュレータと、
複数の前記サーキュレータを制御して連動動作させ、複数の前記サーキュレータの前記回転軸部を制御し、所定方向に向けて送風させるメイン制御部とを備え、
複数の前記サーキュレータの各回転軸部は、
前記取付け部から前記送風本体部の方向を第1軸として、当該第1軸を中心にして前記送風本体部を回転自在に支持する第1軸回転部と、
前記第1軸回転部に連結して一体的に回転すると共に、前記第1軸と直交する方向の第2軸を中心にして前記送風本体部を回転自在に支持する第2軸回転部とを有することを特徴とするサーキュレータシステム。 - 複数のサーキュレータは、設置空間の1箇所以上の温度を検知する温度検知部をそれぞれ有し、
メイン制御部は、前記設置空間の開口部の位置情報を用いて、前記複数のサーキュレータの各温度検知部が検知した温度に基づいて前記複数のサーキュレータを連動制御して前記開口部の方向に空気を搬送させることを特徴とする請求項10記載のサーキュレータシステム。 - メイン制御部は、複数のサーキュレータの各温度検知部が検知した設置空間の異なる2箇所の温度の差に基づいて前記複数のサーキュレータを連動制御し、空気を攪拌させることを特徴とする請求項11記載のサーキュレータシステム。
- 複数のサーキュレータは、設置空間内の空気のよどみを検知するよどみ検知部をそれぞれ有し、
メイン制御部は、前記設置空間の開口部の位置情報を用いて、前記複数のサーキュレータの各よどみ検知部の検知結果に基づいて前記複数のサーキュレータを連動制御して前記開口部の方向に空気を搬送させることを特徴とする請求項10記載のサーキュレータシステム。 - 複数のサーキュレータの各よどみ検知部は、CO2ガス濃度、におい、および埃のうちの少なくともいずれか1つを検知することを特徴とする請求項13記載のサーキュレータシステム。
- 複数のサーキュレータは、設置空間内の人の位置を検知する人感検知部をそれぞれ有し、
メイン制御部は、前記複数のサーキュレータの各人感検知部の検知結果に基づいて前記複数のサーキュレータを連動制御し、前記人の方向に送風させることを特徴とする請求項10記載のサーキュレータシステム。 - メイン制御部は、複数のサーキュレータの各人感検知部の検知結果に基づいて複数のサーキュレータを連動制御し、人の方向をさけて送風することを特徴とする請求項15記載のサーキュレータシステム。
- 複数のサーキュレータそれぞれは、空調機器の設置位置と当該空調機器の送風距離が届かない位置の間に設置され、当該空調機器の風を届かない位置へ送風することを特徴とする請求項10記載のサーキュレータシステム。
- 複数のサーキュレータおよびメイン制御部のうちの少なくとも1つは、設置空間の形状および開口部の位置を認識して、位置情報として前記メイン制御部へ出力する空間認識部を有することを特徴とする請求項10記載のサーキュレータシステム。
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