JP6628704B2 - 空気清浄換気装置 - Google Patents

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Description

本発明は、建屋内に設置される空気清浄換気装置に関する。
近年、建屋の気密度が高くなったことにより、屋内で発生した塵埃、臭気及び二酸化炭素が屋内に滞りやすくなっている。
屋内で発生した塵埃、臭気及び二酸化炭素を処理するために屋内空気と屋外空気とを入れ替える換気を行う際には、粒子状物質、臭気原因物質及び雑菌を除去してから屋外空気を屋内に取り込むことが望まれる。特に、PM(Particulate Matter)2.5と称される直径2.5μm以下の微小粒子状物質及びアレルゲン物質である花粉を除去することに対する要求は高まっている。以下、粒子状物質、臭気原因物質及び雑菌を空気から除去することを、「空気を清浄化する」という。また、清浄化された空気を「清浄空気」という。
特許文献1には、屋内に空気を取り込む給気口にフィルタを設けて空気を清浄化する空気清浄機が開示されている。
特開2013−210162号公報
しかしながら、特許文献1に開示される空気清浄機は、屋内に別途設置された換気扇が動作して屋内負圧が強くなると、給気口を経ずに建屋の隙間から屋内に取り込まれる屋外空気が増え、清浄化されることなく屋内に取り込まれる空気の割合が増大してしまう。なお、屋内負圧が強くなるとは、屋内の気圧から屋外の気圧を減じた結果の絶対値が大きくなることである。したがって、屋内負圧が強い状態とは、屋内の気圧と屋外の気圧との気圧差の値そのものは小さい値であることを意味する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、屋内負圧が強い場合でも、清浄化されないまま屋内に取り込まれる空気の割合が増大することを抑制できる空気清浄換気装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、建屋内に設置される空気清浄換気装置であって、建屋の外部から空気を取り込む第1の空気取込口を備えた送風機と、送風機から送り出された空気を清浄化して清浄空気にする除塵脱臭装置と、清浄空気を建屋の内部へ供給する吹出口と、建屋の内部の負圧の強度を検出する負圧強度測定手段と、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機の運転強度を制御する制御部とを備える。制御部は、建屋の内部の負圧が強いほど送風機の運転強度を強くする。
本発明によれば、屋内負圧が強い場合でも、清浄化されないまま屋内に取り込まれる空気の割合が増大することを抑制できるという効果を奏する。
実施の形態1に係る空気清浄換気装置の機能ブロック図 実施の形態1に係る空気清浄換気装置の模式図 実施の形態1に係る空気清浄換気装置の動作の流れを示すフローチャート 実施の形態2に係る空気清浄換気装置の機能ブロック図 実施の形態2に係る空気清浄換気装置の模式図 実施の形態2に係る空気清浄換気装置の動作の流れを示すフローチャート 実施の形態3に係る空気清浄換気装置の機能ブロック図 実施の形態3に係る空気清浄換気装置の模式図 実施の形態3に係る空気清浄換気装置の模式図 実施の形態3に係る空気清浄換気装置の動作の流れを示すフローチャート 実施の形態1、実施の形態2又は実施の形態3に係る空気清浄換気装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図 実施の形態1、実施の形態2又は実施の形態3に係る空気清浄換気装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図
以下に、本発明の実施の形態に係る空気清浄換気装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気清浄換気装置の機能ブロック図である。図2は、実施の形態1に係る空気清浄換気装置の模式図である。実施の形態1に係る空気清浄換気装置101は、建屋の外部から屋外空気3を取り込む第1の空気取込口である給気口1dを備えた送風機1と、送風機1から送り出された空気を清浄化して清浄空気4にする除塵脱臭装置2と、建屋の内部と建屋の外部との気圧差を検出する屋内外圧力センサ6と、屋内外圧力センサ6の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御する制御部5とを備える。空気清浄換気装置101は、建屋内に設置される。建屋は、一般家庭住宅、業務用事務所、店舗及び工場を例示できるが、これらに限定されない。屋内外圧力センサ6は、建屋の内部の負圧の強度を検出する負圧強度測定手段であり、建屋の内部の気圧と建屋の外部の気圧とを測定することにより、建屋の内部の負圧の強度を間接的に検出することができる。以下の説明において、建屋の内部を屋内といい、建屋の外部を屋外という。
送風機1は、モータ1aのシャフト1bにファン1cが取り付けられた構造であり、モータ1aの回転速度が速いほどファン1cの回転が速くなり運転強度が強くなる。送風機1は、屋外から空気を取り込む給気口1dと、清浄空気4を屋内へ供給する吹出口1fとが設けられている。送風機1の運転強度が強くなると、給気口1dを経て送風機1に取り込まれる屋外空気3の風量が増大し、除塵脱臭装置2から吹出口1fを経て屋内へ供給される清浄空気4の風量も増大する。
除塵脱臭装置2には、プラズマにより粒子状物質及び雑菌を分解するプラズマ発生装置と、臭気原因物質を吸着して脱臭する活性炭フィルタとを組み合わせたものを適用できるが、プラズマ発生装置の代わりにHEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタを用いることもできる。
実施の形態1に係る空気清浄換気装置101の動作について説明する。なお、以下の説明では、送風機1の運転強度は弱及び強の2段階であるとする。また、閾値負圧P0は、予め制御部5に設定保持されているとする。
図3は、実施の形態1に係る空気清浄換気装置の動作の流れを示すフローチャートである。ステップS101において、制御部5は、弱の運転強度で送風機1を運転する。ステップS102において、制御部5は、屋内外圧力センサ6から測定結果を受信し、屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも強いか否かを判断する。なお、屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも強いとは、屋内負圧Pの絶対値が閾値負圧P0の絶対値よりも大きいことを意味し、屋内負圧Pの値は閾値負圧P0の値よりも小さい状態であることを意味する。
屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも強い場合には、ステップS102でYesとなり、ステップS103において、制御部5は、強の運転強度で送風機1を運転する。一方、屋内負圧Pが閾値負圧P0と同じであるか、閾値負圧P0よりも弱い場合には、ステップS102でNoとなり、ステップS101に進んで、制御部5は、弱の運転強度で送風機1を運転し、弱の運転強度での送風機1の運転を継続する。
ステップS103の後、ステップS104において、制御部5は、屋内外圧力センサ6から測定結果を受信し、屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも弱いか否かを判断する。なお、屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも弱いとは、屋内負圧Pの絶対値が閾値負圧P0の絶対値よりも小さいことを意味し、屋内負圧の値は閾値負圧P0よりも大きい状態であることを意味する。
屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも弱い場合には、ステップS104でYesとなり、ステップS101において、制御部5は、弱の運転強度で送風機1を運転する。一方、屋内負圧Pが閾値負圧P0と同じであるか、閾値負圧P0よりも強い場合には、ステップS104でNoとなり、ステップS103に進んで制御部5は、強の運転強度で送風機1を運転し、強の運転強度での送風機1の運転を継続する。
なお、上記のステップS102の判定処理では、屋内負圧Pと閾値負圧P0とが等しい場合を“No”と判定しているが、“Yes”と判定してもよい。すなわち、屋内負圧Pと閾値負圧P0とが等しい場合を“Yes”又は“No”の何れで判定してもよい。
また、上記のステップS104の判定処理では、屋内負圧Pと閾値負圧P0とが等しい場合を“No”と判定しているが、“Yes”と判定してもよい。すなわち、屋内負圧Pと閾値負圧P0とが等しい場合を“Yes”又は“No”の何れで判定してもよい。
上記の説明では、送風機1の運転強度は弱及び強の2段階であるが、送風機1の運転強度が弱、中及び強の3段階であるならば、閾値負圧P0に加え、閾値負圧よりも負圧が強い閾値負圧P1を設定し、屋内負圧Pが閾値負圧P0と同じか閾値負圧P0よりも弱い場合には弱の運転強度で送風機1を運転し、屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも強く、閾値負圧P1と同じか閾値負圧P1よりも弱い場合には中の運転強度で送風機1を運転し、屋内負圧Pが閾値負圧P1よりも強い場合に強の運転強度で送風機1を運転すればよい。閾値負圧の設定数を更に増やすことで、送風機1の4段階以上の運転強度の中から制御部5が運転強度を決定することが可能である。なお、屋内負圧Pが強いほど送風機1の運転強度が強くなるように、送風機1の運転強度を無段階に変更するようにしてもよい。
実施の形態1に係る空気清浄換気装置101は、屋内負圧Pが閾値負圧P0よりも強い場合に送風機1の運転強度を強くし、除塵脱臭装置2を通過して屋内に供給される清浄空気4の量を増やすことができる。つまり、実施の形態1に係る空気清浄換気装置101は、建屋の隙間から清浄化されないまま屋内に侵入する屋外空気3の割合が高まることを防止することができる。したがって、実施の形態1に係る空気清浄換気装置101は、粒子状物質、臭気原因物質及び雑菌が屋内に取り込まれることを抑制できる。
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係る空気清浄換気装置の機能ブロック図である。図5は、実施の形態2に係る空気清浄換気装置の模式図である。実施の形態2に係る空気清浄換気装置102は、建屋に別途設置された換気扇200から運転状態情報を受信する受信装置7を備え、屋内外圧力センサを備えない点で実施の形態1に係る空気清浄換気装置101と相違する。制御部52は、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する。送風機1及び除塵脱臭装置2は、実施の形態1と同様である。
実施の形態2に係る空気清浄換気装置102の動作について説明する。なお、以下の説明では、送風機1の運転強度は弱、中及び強の3段階であるとする。また、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度は、弱、中及び強の3段階であるとする。
図6は、実施の形態2に係る空気清浄換気装置の動作の流れを示すフローチャートである。ステップS201において、制御部52は、弱の運転強度で送風機1を運転する。ステップS202において、制御部52は、建屋に別途設置された換気扇200の運転状態情報を受信装置7により取得し、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度が弱、中及び強のいずれであるかを判断する。制御部52が、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度が弱であると判断したならば、ステップS202で弱となる。ステップS201に進んで制御部52は、弱の運転強度での送風機1の運転を継続する。制御部52が、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度が中であると判断したならば、ステップS202で中となる。ステップS203において、制御部52は、中の運転強度で送風機1を運転する。制御部52が、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度が強であると判断したならば、ステップS202で強となる。ステップS204において、制御部52は、強の運転強度で送風機1を運転する。ステップS201、S203又はS204の後は、ステップS202に進む。
浴室用又は台所用といった換気風量が多い換気扇は、運転時に屋内に負圧が発生しやすい。実施の形態2に係る空気清浄換気装置102は、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度が強いほど送風機1の運転強度を強くして、除塵脱臭装置2を通過して屋内に供給される清浄空気4の量を増やすことができる。したがって、実施の形態2に係る空気清浄換気装置102は、建屋の隙間から清浄化されないまま屋内に侵入する屋外空気3の割合が高まることを防止することができる。
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る空気清浄換気装置の機能ブロック図である。図8及び図9は、実施の形態3に係る空気清浄換気装置の模式図である。実施の形態3に係る空気清浄換気装置103は、送風機1が屋内から空気を取り込む第2の空気取込口である還気口1eを備える点と、給気口1dを経て送風機1に取り込まれる屋外空気3及び還気口1eを経て送風機1に取り込まれる循環空気9の比率を変化させる風量調整ダンパ8を備える点で実施の形態2に係る空気清浄換気装置102と相違する。循環空気9は、吹出口1fから屋内へ吹き出された後に送風機1に取り込まれて屋内を循環する空気である。風量調整ダンパ8は、給気口1d側の風路が狭くかつ還気口1e側の風路が広い循環優先位置と、給気口1d側の風路が広くかつ還気口1e側の風路が狭い給気優先位置とのいずれかに配置される。制御部53は、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御するとともに、給気優先位置又は循環優先位置に風量調整ダンパ8を移動させる。送風機1及び除塵脱臭装置2は、実施の形態1と同様である。
図8は、風量調整ダンパ8が循環優先位置に配置された状態を示し、図9は、風量調整ダンパ8が給気優先位置に配置された状態を示している。風量調整ダンパ8が給気優先位置に配置されている場合、送風機1が取り込む空気のうち屋外空気3が占める割合は、風量調整ダンパ8が循環優先位置に配置されている場合よりも高くなる。すなわち、風量調整ダンパ8が循環優先位置に配置されている状態では、循環空気9の風量は、風量調整ダンパ8が給気優先位置に配置されている状態よりも多くなる。
制御部53は、送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させる。
実施の形態3に係る空気清浄換気装置103の動作について説明する。なお、以下の説明では、送風機1の運転強度は弱及び強の2段階であるとする。また、建屋に別途設置された換気扇200の運転強度は1段階であり、運転か停止かのいずれかの状態をとるものとする。
図10は、実施の形態3に係る空気清浄換気装置の動作の流れを示すフローチャートである。ステップS301において、制御部53は、弱の運転強度で送風機1を運転するとともに、風量調整ダンパ8を循環優先位置に配置する。ステップS302において、制御部53は、建屋に別途設置された換気扇200の運転状態情報を受信装置により取得し、建屋に別途設置された換気扇200が運転中か否かを判断する。建屋に別途設置された換気扇200が停止中であれば、ステップS302でNoとなり、ステップS301に進んで、制御部53は、弱の運転強度で送風機1を運転するとともに、風量調整ダンパ8を循環優先位置に配置したままにし、弱の運転強度での送風機1の運転を継続する。建屋に別途設置された換気扇200が運転中であれば、ステップS302でYesとなり、ステップS303において、制御部53は、強の運転強度で送風機1を運転するとともに、風量調整ダンパ8を給気優先位置に配置する。ステップS303の後は、ステップS302に進む。
風量調整ダンパを備えない空気清浄換気装置又は風量調整ダンパを送風機の運転強度の変更に連動して移動させることができない空気清浄換気装置の場合は、送風機が取り込む空気のうち屋外空気が占める割合が一定であるため、送風機が取り込む屋外空気の量を増やすには、送風機の運転強度を強くせざるを得ない。これに対し、実施の形態3に係る空気清浄換気装置103は、送風機1が取り込む空気のうち屋外空気3が占める割合を、送風機1の運転強度が弱の時と強の時とで変えることができる。したがって、送風機1の運転強度を強にする際には、送風機1が取り込む空気のうち屋外空気3が占める割合を高くすることができる。よって、実施の形態3に係る空気清浄換気装置103は、送風機1の運転強度を強にする際には、送風機1が取り込む空気のうち屋外空気3が占める割合を高くすることで、送風機1が取り込む空気のうち屋外空気3が占める割合を変えない場合と比較して小さい総風量で同じ屋外空気の風量を確保できる。したがって、空気清浄換気装置103から発生する騒音及び消費電力を低減することができる。
上記の実施の形態1の制御部5の機能、実施の形態2の制御部52の機能及び実施の形態3の制御部53の機能は、処理回路により実現される。すなわち、制御部5は、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理を行う処理回路を備える。制御部52は、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理を行う処理回路を備える。制御部53は、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、及び送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させる処理を行う処理回路を備える。また、処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する演算装置であってもよい。
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図11は、実施の形態1、実施の形態2又は実施の形態3に係る空気清浄換気装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路19には、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、又は運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理を実現する論理回路19aが組み込まれている。あるいは、処理回路19には、送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させる処理を実現する論理回路19aが組み込まれている。
処理回路が演算装置の場合、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、又は運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。あるいは、処理回路が演算装置の場合、送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させる処理は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。
図12は、実施の形態1、実施の形態2又は実施の形態3に係る空気清浄換気装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路19は、プログラム19bを実行する演算装置191と、演算装置191がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ192と、プログラム19bを記憶する記憶装置193を有する。記憶装置193に記憶されているプログラム19bを演算装置191がランダムアクセスメモリ192上に展開し、実行することにより、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、又は送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させる処理が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置193に格納される。
処理回路19は、記憶装置193に記憶されたプログラム19bを読み出して実行することにより、各処理を実現する。すなわち、制御部5,52,53は、処理回路19により実行されるときに、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御するステップ、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御するステップ、又は送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させるステップが結果的に実行されることになるプログラム19bを記憶するための記憶装置193を備える。また、プログラム19bは、上記の手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
なお、負圧強度測定手段の測定結果に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、運転状態情報に基づいて送風機1の運転強度を制御する処理、及び送風機1の運転強度を強くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を高める方向に風量調整ダンパ8を移動させ、送風機1の運転強度を弱くする際に、送風機1に取り込まれる空気のうちで屋外空気3の割合を低める方向に風量調整ダンパ8を移動させる処理について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
このように、処理回路19は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略及び変更することも可能である。
1 送風機、1a モータ、1b シャフト、1c ファン、1d 給気口、1e 還気口、1f 吹出口、2 除塵脱臭装置、3 屋外空気、4 清浄空気、5,52,53 制御部、6 屋内外圧力センサ、7 受信装置、8 風量調整ダンパ、9 循環空気、19 処理回路、19a 論理回路、19b プログラム、101,102,103 空気清浄換気装置、191 演算装置、192 ランダムアクセスメモリ、193 記憶装置、200 換気扇。

Claims (3)

  1. 建屋内に設置される空気清浄換気装置であって、
    前記建屋の外部から屋外空気を取り込む第1の空気取込口と前記建屋の内部から循環空気を取り込む第2の空気取込口とを備えた送風機と、
    前記送風機から送り出された空気を清浄化して清浄空気にする除塵脱臭装置と、
    前記清浄空気を前記建屋の内部へ供給する吹出口と、
    前記建屋の内部の負圧の強度を検出する負圧強度測定手段と、
    前記負圧強度測定手段の測定結果に基づいて前記送風機の運転強度を制御する制御部と、
    前記第1の空気取込口側の風路と前記第2の空気取込口側の風路とを相対的に狭めたり広げたりする風量調整ダンパとを備え、
    前記制御部は、前記建屋の内部の負圧が強いほど前記送風機の運転強度を強くし、前記送風機の運転強度を強くする際には、前記送風機に取り込まれる空気のうちで前記屋外空気の割合を高くする方向に前記風量調整ダンパを移動させ、前記送風機の運転強度を弱くする際には、前記送風機に取り込まれる空気のうちで前記屋外空気の割合を低くする方向に前記風量調整ダンパを移動させることを特徴とする空気清浄換気装置。
  2. 前記負圧強度測定手段は、前記建屋の内部と前記建屋の外部との気圧差を検出する屋内外圧力センサであることを特徴とする請求項1に記載の空気清浄換気装置。
  3. 建屋内に設置される空気清浄換気装置であって、
    屋外から屋外空気を取り込む第1の空気取込口と前記建屋の内部から循環空気を取り込む第2の空気取込口とを備えた送風機と、
    前記送風機から送り出された空気を清浄化して清浄空気にする除塵脱臭装置と、
    前記清浄空気を前記建屋の内部へ供給する吹出口と、
    前記建屋に設置された換気扇の運転状態情報を受信する受信装置と、
    前記運転状態情報に基づいて前記送風機の運転強度を制御する制御部と、
    前記第1の空気取込口側の風路と前記第2の空気取込口側の風路とを相対的に狭めたり広げたりする風量調整ダンパとを備え、
    前記制御部は、前記換気扇の運転強度が強いほど前記送風機の運転強度を強くし、前記送風機の運転強度を強くする際には、前記送風機に取り込まれる空気のうちで前記屋外空気の割合を高くする方向に前記風量調整ダンパを移動させ、前記送風機の運転強度を弱くする際には、前記送風機に取り込まれる空気のうちで前記屋外空気の割合を低くする方向に前記風量調整ダンパを移動させることを特徴とする空気清浄換気装置。
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