JP7485175B2

JP7485175B2 - 換気装置

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Publication number: JP7485175B2
Application number: JP2023118910A
Authority: JP
Inventors: 草太小前
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2023-07-21
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2039-09-13
Also published as: JP2021042940A; JP2023129540A; JP7395896B2

Description

この発明は、換気装置に関するものである。

換気装置においては、室内に開口し室内空気を排気するための吸込口又は外気を室内へ吹出すため給気口となる開口部を有するチャンバボックスと、このチャンバボックスの開口部を開閉する可動パネルと、この可動パネルをその可動範囲内の任意の位置で制動させる制御装置と、可動パネルにおけるチャンバボックスの内側に設けられ、室内の空気状態を検知するセンサと、を備え、制御装置は、センサの出力に基づき屋内空気の汚れ具合を判断し、その判断結果に応じて可動パネルを制御し、風量の調節を行なう換気端末装置を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０６－０１１１７７号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような換気装置においては、給気動作を行う場合に、室内の空気状態を検知するセンサは屋外空気に晒される。このため、センサの出力は屋外空気の汚れ具合（汚染量）にも左右され、屋内空気の汚染量に応じた換気量の調整が困難である。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、屋内空気の汚染量を屋外空気の汚染量に左右されることなく検出でき、屋内空気の汚染量に応じた換気量の調整を適切に行うことが可能である換気装置を提供することにある。

この発明に係る換気装置は、屋外から供給された空気を屋内空間に吹き出すための屋内給気口が形成されたパネル部を有する屋内給気部と、前記屋内空間における前記パネル部とは異なる位置に配置され、前記屋内空間の空気の汚染量を検出する屋内センサと、前記屋内センサの検出結果に応じて前記屋内給気口から吹き出す風量を変化させる給気量変更手段と、前記屋内センサの位置を検出するセンサ位置検出手段と、前記屋内給気口から吹き出して直接に前記屋内センサに向かう風を遮る遮風手段と、を備える。

この発明に係る換気装置によれば、屋内空気の汚染量を屋外空気の汚染量に左右されることなく検出でき、屋内空気の汚染量に応じた換気量の調整を適切に行うことが可能であるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る換気装置が設置された部屋の構成を模式的に示す図である。この発明の実施の形態１に係る換気装置の構成を模式的に示す図である。この発明の実施の形態１に係る換気装置を屋内空間側から見た模式図である。この発明の実施の形態１に係る換気装置の制御系統の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る換気装置の別例の構成を模式的に示す図である。この発明の実施の形態１に係る換気装置の別例の屋内空間側から見た模式図である。この発明の実施の形態２に係る換気装置が設置された部屋の構成を模式的に示す図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図６を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。図１は換気装置が設置された部屋の構成を模式的に示す図である。図２は換気装置の構成を模式的に示す図である。図３は換気装置を屋内空間側から見た模式図である。図４は換気装置の制御系統の構成を示すブロック図である。図５は換気装置の別例の構成を模式的に示す図である。そして、図６は換気装置の別例の屋内空間側から見た模式図である。

この実施の形態に係る換気装置１０は、図１に示すように、部屋１に設置されている。換気装置１０は、換気の対象となる部屋１の内部空間（以下、「屋内空間」という）に、部屋１の外の空気（以下、「屋外空気」という）を導入するためのものである。

図２に示すように、換気装置１０は、筐体１１及びダクト１２を備えている。筐体１１は、中空の箱状を呈する。ダクト１２は、中空筒状の部材である。筐体１１及びダクト１２は、部屋１の天井裏すなわち天井２の上側に設置されている。ダクト１２の一端は、筐体１１に接続されている。ダクト１２の他端には、外気導入口１３が形成されている。外気導入口１３は、屋外空気を取り入れるための開口である。筐体１１の内部は、ダクト１２の内部と外気導入口１３とを介して屋外に通じている。

換気装置１０は、パネル部１４を備えている。パネル部１４は、筐体１１の下面に設けられている。パネル部１４は、天井面に沿って部屋１の屋内空間に露出している。換言すれば、パネル部１４は、部屋１の屋内空間の天井２に配置されている。パネル部１４には、屋内給気口１５が形成されている。屋内給気口１５は、屋外から供給された空気を屋内空間に吹き出すための開口である。筐体１１の内部は、屋内給気口１５を介して部屋１の屋内空間に通じている。このようにして、換気装置１０には、筐体１１及びダクト１２の内部を介して外気導入口１３から屋内給気口１５まで通じる風路が形成されている。

換気装置１０は、送風ファン１７及びファンモータ１８を備えている。送風ファン１７は、筐体１１の内部に収容されている。送風ファン１７は、前述の風路中を外気導入口１３から筐体１１内部を経て屋内給気口１５へと流れる空気流を発生させるためのものである。ファンモータ１８は、送風ファン１７の回転を駆動する。送風ファン１７が回転すると、屋外の空気が外気導入口１３からダクト１２を通り、筐体１１の内部に取り込まれる。そして、筐体１１内に取り込まれた空気は、屋内給気口１５から部屋１の屋内空間に吹き出される。

パネル部１４には、導風板１６が設けられている。導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出す風向を変更するものである。以上のようにして、パネル部１４、屋内給気口１５及び導風板１６により、屋外から供給された空気を部屋１の屋内空間に吹き出す屋内給気部が構成されている。

換気装置１０は、屋内センサ３１を備えている。屋内センサ３１は、部屋１の屋内空間の空気の汚染量を検出する。具体的には、屋内センサ３１は、屋内空気の汚染量として、粉塵濃度、二酸化炭素濃度、臭気濃度及びＶＯＣ濃度のうちの１以上を検出する。粉塵濃度としては、具体的に例えば、ＰＭ２．５、各種のアレルゲン、花粉、菌、カビ等の粒子の濃度を屋内センサ３１は検出する。また、屋内センサ３１は、温度、湿度、気圧等の環境物理量を検出可能であってもよい。

この実施の形態の換気装置１０は、屋外センサ３２を備えている。屋外センサ３２は、屋外空気の汚染量を検出する。具体的には、屋外センサ３２は、屋外空気の汚染量として、粉塵濃度、二酸化炭素濃度、臭気濃度及びＶＯＣ濃度のうちの１以上を検出する。この際、屋外センサ３２が検出する屋外空気の汚染量の要素は、少なくとも前述した屋内センサ３１が検出する屋内空気の汚染量の要素が含まれるようにする。なお、屋外センサ３２は、外気導入口１３から屋内へと取り込まれる屋外空気の汚染量を検出するものである。このため、ここで説明する構成例では、屋外センサ３２はダクト１２に設置されている。

この実施の形態の換気装置１０は、人検知センサ３３を備えている。人検知センサ３３は、部屋１の屋内空間の人３を検知する。人検知センサ３３は、例えば赤外線センサである。赤外線センサは、既知の構成により、検出対象範囲内の表面温度分布（熱画像）を非接触で検出する。そして、赤外線センサの検出結果、すなわち、赤外線センサにより取得した表面温度分布（熱画像）データを後述する制御装置２０で処理することで、例えば背景との温度差から、部屋１内における人を含む熱源の有無、数及びその位置、人体の表面温度、人の身体の部位（肌の露出部と非露出部、頭部等）等を検出することができる。

ここで説明する構成例では、図３に示すように、パネル部１４に複数の屋内給気口１５が形成されている。パネル部１４は、４つの各隅が丸まった正方形を呈する。そして、パネル部１４の４つの辺のそれぞれに沿って４つの屋内給気口１５が配置されている。また、パネル部１４の中央には、屋内センサ３１が配置されている。したがって、複数の屋内給気口１５は、屋内センサ３１よりもパネル部１４の周縁側に配置されている。

図２に示すように、換気装置１０は制御装置２０を備えている。制御装置２０は、換気装置１０の動作全般を制御する。制御装置２０には、換気装置１０の動作に必要な各種の制御を実施するための制御回路等が備えられている。制御装置２０は、例えばマイクロコンピュータを備えており、図示しないプロセッサ及びメモリを備えている。制御装置２０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより、予め設定された処理を実行し、換気装置１０を制御する。

次に、図４を参照しながら、換気装置１０の制御系統の構成について説明する。この実施の形態の換気装置１０においては、制御装置２０は、同図に示す給気制御部２１及び外部情報取得部２２を備えている。外部情報取得部２２は、屋外空気の汚染量に関する情報を外部から取得する外部情報取得手段である。外部情報取得部２２は、例えばインターネット等の外部通信ネットワークに接続されている。そして、外部情報取得部２２は、インターネット等を介して外部の情報源から、屋外空気の汚染量に関する情報を取得する。屋外空気の汚染量に関する情報としては、具体的に例えば、ＰＭ２．５、花粉、光化学スモッグの発生状況の情報が挙げられる。屋外センサ３２及び外部情報取得部２２は、屋外空気の汚染量を取得する屋外汚染量取得手段を構成している。

なお、屋外汚染量取得手段は、屋外センサ３２及び外部情報取得部２２の両方を備えることが好ましいが、これら両方を備えていなくともよい。すなわち、屋外汚染量取得手段は、屋外センサ３２及び外部情報取得部２２の少なくとも一方を備えていればよい。

屋外汚染量取得手段が取得した屋外空気の汚染量、すなわち、屋外センサ３２の検出結果及び外部情報取得部２２が取得した屋外空気の汚染量に関する情報は、給気制御部２１に入力される。また、給気制御部２１には、屋内センサ３１の検出結果である屋内空気の汚染量も入力される。さらに、給気制御部２１には、人検知センサ３３の検出結果である部屋１内の人３の有無も入力される。そして、給気制御部２１は、こうして入力された屋内空気の汚染量及び屋外空気の汚染量並びに部屋１内の人３の有無に応じて、送風ファン１７を駆動するファンモータ１８の動作及び導風板１６の向きを制御する。したがって、給気制御部２１、送風ファン１７及びファンモータ１８により、屋内センサ３１の検出結果に応じて屋内給気口１５から吹き出す風量を変化させる給気量変更手段が構成されている。

具体的に例えば、屋内センサ３１により検出された屋内空気の汚染量が多くなれば、給気制御部２１は、ファンモータ１８の回転数を上げ、屋内給気口１５から吹き出す風量を大きくする。逆に、屋内センサ３１により検出された屋内空気の汚染量が少なくなれば、給気制御部２１は、ファンモータ１８の回転数を下げ、屋内給気口１５から吹き出す風量を小さくする。この際、給気制御部２１は、屋内センサ３１により検出された屋内空気の汚染量と屋外センサ３２により検出された屋外空気の汚染量との比較により、ファンモータ１８の回転数を決定してもよい。つまり、例えば、屋内空気の汚染量より屋外空気の汚染量の方が少ない場合に、給気制御部２１は、ファンモータ１８の回転数を上げ、屋内給気口１５から吹き出す風量を大きくする。逆に、屋内空気の汚染量より屋外空気の汚染量の方が多い場合に、給気制御部２１は、ファンモータ１８の回転数を下げ、屋内給気口１５から吹き出す風量を小さくする。このような制御により、屋内空気の汚染物質濃度の低減を図ることができる。

また、人検知センサ３３が部屋１内に人３がいることを検知している場合、給気制御部２１は、人検知センサ３３が検知した人３の位置に応じて、例えば、屋内給気口１５から吹き出す風が当該人３に向くようにしてもよい。すなわち、導風板１６は、人検知センサ３３の検知結果に応じて屋内給気口１５から吹き出す風向を変化させる。このようにすることで、人３から発生した二酸化炭素等を当該人３の周囲から除去し、当該人３の周囲の汚染物質濃度の低減を優先的に図ることができる。

以上のように構成された換気装置１０において、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出す風向を、天井面に対して鉛直下向きからパネル部１４の周縁側に向けた範囲において変更可能である。すなわち、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出す風が天井面に対して鉛直下向きよりも屋内センサ３１側へと向かうことを防いでいる。このため、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出して直接に屋内センサ３１に向かう風を遮る遮風手段として機能している。

図１に示すように、部屋１の屋内空間の人３及び物等から生じた汚染物質４は、屋内空間を浮遊し、上昇して部屋１の天井２部分にある屋内センサ３１にまで達することで、屋内センサ３１により検出される。この際、屋内給気口１５から吹き出した屋外由来の空気がそのまま屋内センサ３１に向かってしまうと、屋内センサ３１による屋内空気の汚染量の検出結果が屋外空気の汚染量にも左右されてしまう。

この実施の形態の換気装置１０は、前述した遮風手段としての導風板１６を備えることで、屋内給気口１５から吹き出した屋外由来の空気と屋内センサ３１との接触を抑制し、屋内センサ３１により屋内空気の汚染量を屋外由来の空気に左右されることなく検出できる。このため、屋内空気の汚染量に応じた換気量の調整を適切に行い、換気効率の向上と屋内空気の汚染の速やかな除去とを図ることが可能である。

なお、給気制御部２１は、導風板１６を前述した範囲においてスイングさせてもよい。このようにすることで、部屋１の屋内空気を撹拌して、屋内空間で発生した汚染を屋内センサ３１が早期に検出できる。

ここで説明する構成例においては、換気装置１０の給気制御部２１は、他の送風機器５０と通信可能に設けられている。ここでいう他の送風機器５０とは、部屋１の屋内空間に設置された、換気装置１０とは異なる送風機器のことである。給気制御部２１は、送風機器５０との通信により、当該送風機器５０の送風方向を特定する。そして、給気制御部２１は、特定した送風機器５０の送風方向に応じて、導風板１６の向きを制御する。より詳しくは、給気制御部２１は、導風板１６の向きを、屋内給気口１５から吹き出す風向が送風機器５０から屋内センサ３１に向かう風を阻害するようにする。換言すれば、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出す風向を、部屋１の屋内空間に設置された他の送風機器５０から屋内センサ３１に向かう風を阻害する向きにする。このようにすることで、屋内給気口１５から吹き出した風が、他の送風機器５０からの送風により屋内センサ３１に直接に向かうことを抑制できる。

なお、以上においては、導風板１６の向きを予め設定された範囲内で変えることができる場合について説明した。しかし、導風板１６の向きは固定されていてもよい。この場合、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出す風向をパネル部１４の周縁側に向けるようにして固定される。この際、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出す風向の天井面に対してなす角を鋭角とするようにして固定されると、さらによい。また、導風板１６とパネル部１４とが一体で成形されていてもよい。

次に、換気装置１０の前述した遮風手段の別例の構成について説明する。この別例においては、前述の遮風手段は、導風板１６とともに、あるいは、導風板１６に代えて、図５に示すような遮風板１９を備えている。同図に示すのは、前述の遮風手段が導風板１６に代えて遮風板１９を備えた場合の構成例である。この構成例では、遮風板１９が、屋内給気口１５と屋内センサ３１との間に固定されて設けられている。遮風板１９は、パネル部１４における屋内給気口１５と屋内センサ３１との間に、屋内センサ３１を包囲するように配置されている。遮風板１９は、パネル部１４から鉛直下方に延びて設けられている。屋内センサ３１の下方側は開放されており、屋内センサ３１は、この開放部分を介して部屋１の屋内空気と接触している。以上のように構成された遮風板１９によっても、屋内給気口１５から吹き出して直接に屋内センサ３１に向かう風を遮ることができる。

また、この実施の形態の換気装置１０における、パネル部１４での屋内給気口１５と屋内センサ３１の配置の別例について、図６を参照しながら説明する。同図に示すのは、パネル部１４に３つの屋内給気口１５が形成される場合の構成例である。この例では、パネル部１４は、４つの各隅が丸まった矩形状を呈する。そして、パネル部１４の３つの辺のそれぞれに沿って３つの屋内給気口１５が配置されている。また、パネル部１４の残りの１つの辺の内側に、屋内センサ３１が配置されている。この場合においても、同図中に矢印で示すように、導風板１６の向きは、屋内給気口１５から吹き出す風向を、屋内センサ３１とは反対側のパネル部１４の周縁側に向けるようにする。

なお、以上においては、屋内センサ３１が換気装置１０のパネル部１４に設けられている場合について説明した。しかし、屋内センサ３１の位置はこれに限られない。屋内センサ３１の位置は、屋内給気口１５よりも部屋１の屋内空間側であって、屋内空間の空気に接触可能な位置であればよい。

この実施の形態に係る換気装置１０は、端末装置４０と双方向に通信可能に接続されている。この際の通信方式は、有線、無線のいずれであってもよい。端末装置４０は、例えば、使用者の家屋内に設置されるパソコン（パーソナル・コンピュータ）等である。他に例えば、端末装置４０は、スマートフォン又はタブレット端末等の携帯端末でもよい。

端末装置４０は、表示部４１及び操作部４２を備えている。表示部４１は、各種情報を表示する液晶ディスプレイ等である。端末装置４０がパソコンの場合、操作部４２は当該パソコンのマウス（ポインティング・デバイス）及びキーボード等の入力装置である。また、端末装置４０がスマートフォンの場合、端末装置４０は、操作部４２と表示部４１を兼ねるタッチパネルを備えている。

端末装置４０は、給気制御部２１から屋内センサ３１の検出結果を受信して、表示部４１に屋内センサ３１の検出結果を表示可能である。また、端末装置４０は、給気制御部２１から屋外センサ３２の検出結果を受信して、表示部４１に屋外センサ３２の検出結果を表示できるようにしてもよい。このようにすることで、ユーザーが屋内空気及び屋外空気の汚染状況を容易に把握できる。

端末装置４０の操作部４２に、屋内給気口１５から吹き出す風量及び風向を指定する操作を入力できるようにしてもよい。この場合、操作部４２に入力された操作内容は、給気制御部２１に送信される。そして、給気制御部２１は、操作部４２に入力された操作に応じて、ファンモータ１８及び導風板１６を制御する。

実施の形態２．
図７を参照しながら、この発明の実施の形態２について説明する。図７は換気装置が設置された部屋の構成を模式的に示す図である。

ここで説明する実施の形態２は、前述した実施の形態１の構成において、屋内センサを、部屋の屋内空間であって、換気装置のパネル部とは異なる位置に配置したものである。以下、この実施の形態２に係る換気装置について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態１と基本的に同様である。以降の説明においては、実施の形態１と同様の又は対応する構成について、原則として実施の形態１の説明で用いたものと同じ符号を付して記載する。

この実施の形態に係る換気装置１０においては、図７に示すように、換気装置１０の前述した屋内給気部は、屋内給気口１５が形成されたパネル部１４を備えている。そして、屋内センサ３１は、部屋１の屋内空間におけるパネル部１４とは異なる位置に配置されている。ここで説明する構成例では、屋内センサ３１は、部屋１の屋内空間の任意の位置に配置できる。ただし、屋内センサ３１は、部屋１の屋内空間のパネル部１４とは異なる位置に固定されていてもよい。

この実施の形態においても、前述した実施の形態１と同様に、換気装置１０は、給気制御部２１を備えている。そして、給気制御部２１は、屋内センサ３１と通信可能に設けられている。給気制御部２１は、屋内センサ３１との通信により、部屋１の屋内空間における屋内センサ３１の位置を特定する。この意味で、この実施の形態の給気制御部２１は、屋内センサ３１の位置を検出するセンサ位置検出手段でもある。

そして、給気制御部２１は、特定した屋内センサ３１の位置に応じて、屋内給気口１５から吹き出して直接に屋内センサ３１に向かう風を遮るように導風板１６の向きを調整する。すなわち、この実施の形態においても、前述した実施の形態１と同様に、導風板１６は、屋内給気口１５から吹き出して直接に屋内センサ３１に向かう風を遮る遮風手段として機能している。そして、導風板１６は、屋内センサ３１の位置に応じて、屋内給気口１５から吹き出す風向を変更する。

また、図７に示す構成例では、部屋１に排気部６０が設けられている。そして、排気部６０に送風ファン１７と、図示しないファンモータ１８とが設けられている。給気制御部２１は、送風ファン１７により、部屋１の屋内空気が排気部６０から屋外に排出されるようにファンモータ１８を動作させる。これにより、部屋１の屋内空間の圧力が下がり、外気導入口１３から筐体１１内部を経て屋内給気口１５へと流れる空気流が発生する。そして、送風ファン１７の回転数を変化させると、屋内給気口１５から吹き出す風量を変化させることができる。このように、屋内給気口１５から吹き出す風量を変化させる給気量変更手段としての送風ファン１７等は、換気装置１０の筐体１１以外の箇所に設けられていてもよい。

以上のように構成された換気装置１０においても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。さらに、部屋１の天井２に設けられたパネル部１４以外の場所に屋内センサ３１を配置できるようにすることで、例えば掃除等の動作で舞い上がった埃等の天井２まで到達しにくい汚染物質による汚染量を、屋内センサ３１で検出できる。また、屋内センサ３１を部屋１の屋内空間の任意の位置に配置できるようにすることで、ユーザーが部屋１の使用状況等に合わせて汚染を検出しやすい場所に屋内センサ３１を配置し、より効率的に屋内空気の換気を行うことが可能である。

１部屋
２天井
３人
４汚染物質
１０換気装置
１１筐体
１２ダクト
１３外気導入口
１４パネル部
１５屋内給気口
１６導風板
１７送風ファン
１８ファンモータ
１９遮風板
２０制御装置
２１給気制御部
２２外部情報取得部
３１屋内センサ
３２屋外センサ
３３人検知センサ
４０端末装置
４１表示部
４２操作部
５０送風機器
６０排気部

Claims

屋外から供給された空気を屋内空間に吹き出すための屋内給気口が形成されたパネル部を有する屋内給気部と、
前記屋内空間における前記パネル部とは異なる位置に配置され、前記屋内空間の空気の汚染量を検出する屋内センサと、
前記屋内センサの検出結果に応じて前記屋内給気口から吹き出す風量を変化させる給気量変更手段と、
前記屋内センサの位置を検出するセンサ位置検出手段と、
前記屋内給気口から吹き出して直接に前記屋内センサに向かう風を遮る遮風手段と、
を備えた換気装置。
前記遮風手段は、前記屋内給気口から吹き出す風向を変更する導風板を備え、
前記導風板は、前記屋内センサの位置に応じて、前記屋内給気口から吹き出す風向を変更する請求項１に記載の換気装置。
前記屋内センサは、前記屋内空間の空気の汚染量として、粉塵濃度、二酸化炭素濃度、臭気濃度及びＶＯＣ濃度のうちの１以上を検出する請求項１又は請求項２に記載の換気装置。
前記屋外の空気の汚染量を取得する屋外汚染量取得手段をさらに備え、
前記給気量変更手段は、前記屋内センサの検出結果及び屋外汚染量取得手段の取得結果に応じて前記屋内給気口から吹き出す風量を変化させる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の換気装置。
前記屋外汚染量取得手段は、前記屋外の空気の汚染量として、粉塵濃度、二酸化炭素濃度、臭気濃度及びＶＯＣ濃度のうちの１以上を検出する屋外センサを備えた請求項４に記載の換気装置。
前記屋外汚染量取得手段は、前記屋外の空気の汚染量に関する情報を外部から取得する外部情報取得手段を備えた請求項４又は請求項５に記載の換気装置。