(57)【要約】【課題】効率的な運転を可能にしたサーキュレータを提供することを目的とする。【解決手段】上下方向に配置されるダクト１と、ダクト１の下部に配置される下部給排気口部３と、ダクト１の上部に接続される第一のチャンバー５と、第一のチャンバー５と送風機４を介して接続された第二のチャンバー６と、第二のチャンバー６に配置された上部給排気口部２と、下部給排気口部３から上部給排気口部２に向けて空気が流れるように形成される第一の風路３１と、上部給排気口部２から下部給排気口部３に向けて空気が流れるように形成される第二の風路３２と、第一の風路３１と第二の風路３２とを切り替える第一のダンパー７及び第二のダンパー８と、上部温度検出器１５と、下部温度検出器１６とを備える。上部温度検出器１５及び下部温度検出器１６の出力に基づいて送風機４を制御する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に配置されるダクトと、
前記ダクトの下部に配置される第一の給排気口部と、
前記ダクトの上部に接続される第一のチャンバーと、
前記第一のチャンバーと送風機を介して接続された第二のチャンバーと、
前記第二のチャンバーに配置された第二の給排気口部と、
前記第一の給排気口部から前記第二の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第一の風路と、
前記第二の給排気口部から前記第一の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第二の風路と、
前記第一の風路と前記第二の風路とを切り替える風路切替用ダンパーと、
前記第一の給排気口部の周辺に配置された第一の温度検出器と、
前記第二の給排気口部の周辺に配置された第二の温度検出器と、
を備え、
前記第一の温度検出器及び第二の温度検出器の出力に基づいて前記送風機を制御することを特徴とするサーキュレータ。
【請求項２】
前記第一の温度検出器の出力と前記第二の温度検出器の出力との差分によって前記送風機の出力を制御することを特徴とする請求項１に記載のサーキュレータ。
【請求項３】
前記第一の温度検出器及び前記第二の温度検出器の少なくとも一方の出力に基づいて前記風路切替用ダンパーにより風路を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーキュレータ。
【請求項４】
前記風路切替用ダンパーは、
前記送風機の吸い込み口側に配置され、前記第一のチャンバー又は前記第二のチャンバーから空気を取り入れるよう風路を切り替える第一のダンパーと、
前記送風機の吹き出し口側に配置され、前記第一のチャンバー又は前記第二のチャンバーに空気を吹き出すよう風路を切り替える第二のダンパーと
を備え、
前記第一の温度検出器及び前記第二の温度検出器の少なくとも一方の出力に基づいて、前記第一のダンパー及び前記第二のダンパーを切り替えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のサーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹き抜け等の高さのある空間を有する住居、店舗等に利用されるサーキュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吹き抜け等の高さのある空間は、冬場には暖房した際に暖気が上昇する。このような空間で快適な暖房を実現するために、サーキュレータが利用されている。従来は、サーキュレータとして、大型の翼を回転させて上部に滞留した暖気を下方に通風する方法が取られていた。しかし、運転を開始した際にサーキュレーションの効果の把握が難しく、自動運転する際の制御や効果把握が難しく効率的な運転ができないという問題点があった。
【０００３】
また、空調機能を保有し、ダクト配管によって効率的に空調を行う空調システムも提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吹き抜け等の居室内でも高さのある空間においては、上記のように、冬場において大型の翼を回転させ上部に滞留した暖気を下方に通風する方法が取られているが、大きな翼を回転させるための空間が必要であることと、仮に、温度検出器を何処かに配置したとしても、サーキュレーションの定量的な効果把握が難しく、効率的な運転ができないという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献１の空調システムでは、空調機能を有して、ダクト配管で温度検出を行うが、装置が大掛かりであり、また、上下方向の温度差が検出できないため、有効なサーキュレーションの制御ができなく、効率的な運転ができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、効率的な運転を可能にしたサーキュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るサーキュレータは、上下方向に配置されるダクトと、前記ダクトの下部に配置される第一の給排気口部と、前記ダクトの上部に接続される第一のチャンバーと、前記第一のチャンバーと送風機を介して接続された第二のチャンバーと、前記第二のチャンバーに配置された第二の給排気口部と、前記第一の給排気口部から前記第二の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第一の風路と、前記第二の給排気口部から前記第一の給排気口部に向けて空気が流れるように形成される第二の風路と、前記第一の風路と前記第二の風路とを切り替える風路切替用ダンパーと、前記第一の給排気口部の周辺に配置された第一の温度検出器と、前記第二の給排気口部の周辺に配置された第二の温度検出器と、を備え、前記第一の温度検出器及び第二の温度検出器の出力に基づいて前記送風機を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るサーキュレータによれば、吹き抜け等居室内でも高さのある空間において、上下の温度差を検出する機能や夏場か冬場の認識機能を設け、温度差に応じて夏場は居室内に設置された空調機等で冷やされた冷気を、ダクトを通して居室上部に搬送し、冬場は居室内に設置された空調機等で暖められた暖気を、ダクトを通して居室下部に搬送することで、省エネで快適なサーキュレーション効果が実現できる。また、ダクトの上下付近に温度検出機能を備える事で、適切な送風運転の制御が可能となり、効率的なサーキュレーションが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの夏場の使用概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの冬場の使用概略図である。
【図３】図１のサーキュレータの構成図（夏場の動作例）である。
【図４】図１のサーキュレータの構成図（冬場の動作例）である。
【図５】夏場（送風停止時）の温度推移を示すタイミングチャートである。
【図６】夏場の動作時（送風時）の温度推移を示すタイミングチャートである。
【図７】冬場（送風停止時）の温度推移を示すタイミングチャートである。
【図８】冬場の動作時（送風時）の温度推移を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの各部の電気信号を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係るサーキュレータの制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１に係るサーキュレータの操作パネルの外観図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係るサーキュレータの操作パネルの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態は、特に吹き抜け構造の住宅や店舗などにおいて、夏季シーズン、冬季シーズンに最適なサーキュレーション効果を発揮する２ｍから１０ｍ程度の高さを有する空間のサーキュレーションに適している。空気の搬送手段は直線的なダクトにより圧力損失の少ない空気の搬送手段を備え、ダクト下部は、邪魔にならないように壁面から飛び出しの少ない給排気口部を備え、上部は人の背丈よりも高い位置に壁付けするか又は天井内に配置可能な送風機ユニットを有する。送風機ユニットは、夏季シーズン、冬季シーズンに送風方向を切り替える風路切替用ダンパーを有し、夏季は下部から給気して上部に排気し、冬季は上部から給気して下部に排気する。そして、ダクトの上下の付近に温度検出器を備え、上下の温度差を比較し、送風機の運転を制御する。また、温度検出によって、夏季シーズンか冬季シーズンかを判別することにより、自動での運転が可能となる。高さの上限については、送風機の搬送能力によるため搬送能力の大きい送風機を利用すれば、高さについては１０ｍよりも更に高い空間にも適用できる。以下、その詳細を実施の形態１及び実施の形態２として説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１及び図２は、夏季シーズンと冬季シーズンの居室における使用概略図であり、図３及び図４は夏季シーズンと冬季シーズンにおけるサーキュレータの構造図である。
【００１３】
図１及び図２に示されるように、本実施の形態１に係るサーキュレータは、直線的なダクト１を備える。ダクト１は、上下方向に居室の壁１２の内部に配置され、その上部に上部給排気口部２が配置され、下部に下部給排気口部３が配置される。この上部給排気口部２及び下部給排気口部３の周辺を含めてサーキュレータの詳細を図３及び図４に基づいて説明する。なお、下部給排気口部３は本発明の第一の給排気口部を構成し、上部給排気口部２は本発明の第二の給排気口部を構成する。
【００１４】
図３及び図４に示されるように、ダクト１の上部には送風機ユニット外郭（筐体）９が接続されている。送風機ユニット外郭９内には、送風機４が内蔵されており、送風機４の下部には第一のチャンバー５が形成され、送風機４の上部には第二のチャンバー６が形成されている。送風機４の吸気側には第一のダンパー７が配置され、送風機４の排気側には第二のダンパー８が配置されている。このようにして、第一のダンパー７、送風機４及び第二のダンパー８によって、送風機ユニット外郭９が上下に区画されている。そして、送風機４の下部側に第一のチャンバー５が形成され、送風機４の上部側に第二のチャンバー６が形成されている。第二のチャンバー６には、上記の上部給排気口部２が設けられている。第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、夏季シーズンと冬季シーズンとで、空気の流れる方向を切り替えるために適宜切り替えられる。送風機４は、例えば多翼式構造等の圧力と風量が得られるものが使用される。
【００１５】
上部給排気口部２の近傍には上部温度検出器１５が配置されており、下部給排気口部３の近傍には下部温度検出器１６が配置されている。上部温度検出器１５及び下部温度検出器１６の出力は制御装置（図示せず）に供給される。制御装置は、マイクロコンピュータ及び駆動回路から構成され、上部温度検出器１５及び下部温度検出器１６からの出力に基づいて、送風機４、第一のダンパー７及び第二のダンパー８をそれぞれ制御する。制御装置は、例えば後述の操作パネル１７に内蔵される。なお、下部温度検出器１６は本発明の第一の温度検出器を構成し、上部温度検出器１５は本発明の第二の温度検出器を構成している。
【００１６】
ダクト１の下部に配置されている下部給排気口部３は、ダクト１の下部に接続された下部給排気ユニット１０に形成されており、下部給排気ユニット１０は床１３の近傍に配置される。また、送風機４、第一のチャンバー５、第二のチャンバー６、第一のダンパー７、第二のダンパー８及び送風機ユニット外郭９から送風機ユニット３０が構成されている。送風機ユニット３０は天井１４の近傍に配置される。第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、本発明の風路切替用ダンパーを構成している。なお、夏季シーズンと冬季シーズンの風向の切り替えは、図１２の操作パネル１７の操作により行われ、操作パネル１７からの信号により、第一のダンパー７と第二のダンパー８の送風方向を切替える。
【００１７】
次に、本実施の形態１に係るサーキュレータの動作を説明する。
（夏季シーズン）
夏季シーズンにおいては、図３に示されるように、第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、送風機４の吸気が第一のチャンバー５側から行われ、排気が第二のチャンバー６側になるように切り替えられる。ダクト１の下部に配置された下部給排気口部３から給気された空気が、送風機ユニット外郭９内に構成された第一のチャンバー５から送風機４により第二のチャンバー６に送風され、上部給排気口部２から排出される。このときの空気の流れは、図３の矢印に示されるとおりで、このときの風路が本発明の第一の風路３１を形成している。
【００１８】
（冬季シーズン）
冬季シーズンにおいては、図４に示されるように、第一のダンパー７及び第二のダンパー８は、送風機４の吸気が第二のチャンバー６側から行われ、排気が第一のチャンバー５側になるように切り替えられる。第二のチャンバー６に接続された上部給排気口部２より給気され、第二のチャンバー６を介して送風機４により第一のチャンバー５に送風され、ダクト１を介して下部給排気口部３から排出される。このときの空気の流れは、図４の矢印に示されるとおりで、このときの風路が本発明の第二の風路３２を形成している。
【００１９】
図５は、夏季シーズンに冷房運転を実施した際の居室内の上部及び下部の温度推移を示したタイミングチャートである。冷房により下部は空気が冷やされるが、上部は温度が高く温度差が大きい。
【００２０】
図６は、本実施の形態１のサーキュレータを運転した場合の温度の推移を示したタイミングチャートである。上部温度検出器１５と下部温度検出器１６の温度差が減少している。
【００２１】
図７は、冬季シーズンに暖房運転を実施した際の居室内の上部及び下部の温度推移を示したタイミングチャートである。暖房により上部は空気が暖められるが下部は、温度が低く温度差が大きい。
【００２２】
図８は、本実施の形態１のサーキュレータを運転した場合の温度の推移を示したタイミングチャートである。上部温度検出器１５と下部温度検出器１６の温度差が減少している。
【００２３】
図９は、本実施の形態１のサーキュレータの制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は制御装置によって行われる。
（Ｓ１）
電源がオンになると、上部温度検出器１５及び下部温度検出器１６より検出出力である温度を取り込む。
（Ｓ２）
送風機４の停止状態において、上部温度検出器１５の温度Ｔ１と下部温度検出器１６の温度Ｔ２との差（絶対値）が基準値Ｔｄ１より大きいか否かを判定する。Ｔｄ１は、例えば４（Ｋ）である。        （｜Ｔ１−Ｔ２｜）＞Ｔｄ１      ……（１）
【００２４】
（Ｓ３）
上部温度検出器１５の温度Ｔ１と下部温度検出器１６の温度Ｔ２との差が上記の（１）式の条件を満たさなかった場合には、送風機４の送風状態において、上部温度検出器１５の温度Ｔ１と下部温度検出器１６の温度Ｔ２との差（絶対値）が基準値Ｔｄ２より小さいか否かを判定する。 Ｔｄ２は、例えば２（Ｋ）である。なお、この処理（Ｓ３）においては、後述の処理（Ｓ９）において送風を一旦開始した後は、例えば送風フラグ（図示せず）をセットして、一時的に停止しても、この処理（Ｓ３）をするようにするものとする。
（｜Ｔ１−Ｔ２｜）＜Ｔｄ２      ……（２）
【００２５】
（Ｓ４）
次に、スイッチの切り替えが行われたかどうかを判定する。具体的には、図１２の操作パネルの１７の「夏」又は「冬」のボタン（スイッチ）が押されたかどうかを判定する。操作パネルの夏又は冬のボタンが押された場合には、次の処理（Ｓ５）に移行する。
（Ｓ５）
送風機４を停止している場合には停止状態を維持し、送風機４を駆動している場合には停止する。
（Ｓ６）
操作パネル１７の「夏」のボタンが操作されたかどうかを判定する。
【００２６】
（Ｓ７）
操作パネル１７のボタンが「夏」ではない場合には、「冬」のボタンが操作されたものとして「ダンパーモードＡ」に設定する。このダンパーモードＡは、冬季運転時のモードであり、第一のダンパー７が第一のチャンバー５側を閉じ、第二のダンパー８が第二のチャンバー６側を閉じる（図４の状態参照）。
（Ｓ８）
操作パネル１７のボタンとして「夏」のボタンが操作された場合には「ダンパーモードＢ」に設定する。このダンパーモードＢは、夏季運転時のモードであり、第一のダンパー７が第二のチャンバー６側を閉じ、第二のダンパー８が第一のチャンバー５側を閉じる（図３の状態参照）。
【００２７】
（Ｓ９）
上記のように「ダンパーモードＡ」又は「ダンパーモードＢ」が設定されると、送風機４を駆動して送風を開始する。このとき、この処理（Ｓ９）を電源投入後に最初に行う際には、送風フラグ（図示せず）をセットするものとする。
（Ｓ１０）
上記の処理（Ｓ３）において、上記の（２）式の条件が満たされると、下部温度検出器１６の温度Ｔ１と上部温度検出器１５の温度Ｔ２との差が小さく、サーキュレーションが不要であるとして送風機４の駆動を停止し、送風を停止する。
【００２８】
ここで、操作パネル１７の電源ボタンを押してから「夏」のボタンを押した場合には、上記の（Ｓ１）〜（Ｓ６）、（Ｓ８）、（Ｓ９）の処理を経由した後に、（Ｓ１）〜（Ｓ３）、（Ｓ９）の処理を繰り返し、処理（Ｓ３）で上記の（２）式の条件が成立した場合には、送風機４の駆動を停止して送風を停止する（Ｓ１０）。そして、（Ｓ１）〜（Ｓ３）、（Ｓ１０）のループを繰り返し、処理（Ｓ３）で上記の（２）式の条件が成立しなくなった場合には、処理（Ｓ４）及び（Ｓ９）に移行して送風を再び開始する。
【００２９】
また、操作パネル１７の電源ボタンを押してから「冬」のボタンを押した場合には、上記の（Ｓ１）〜（Ｓ６）、（Ｓ７）、（Ｓ９）の処理を経由した後に、（Ｓ１）〜（Ｓ４）、（Ｓ９）の処理を繰り返し、処理（Ｓ３）において上記の（２）式の条件が成立した場合には、送風機４の駆動を停止して送風を停止する（Ｓ１０）。そして、（Ｓ１）〜（Ｓ３）、（Ｓ１０）のループを繰り返し、処理（Ｓ３）で上記の（２）式の条件が成立しなくなった場には、処理（Ｓ４）及び（Ｓ９）に移行して送風を再び開始する。
【００３０】
図１０は、冬季シーズン及び夏季シーズンでの送風機４の運転指令信号の関連を示したものである。上部温度検出器１５と下部温度検出器１６との温度差が所定の値（Ｔｄ２）よりも小さくなった際には送風運転を停止し、温度差が所定の温度（Ｔｄ１）より高くなった際には送風運転を再開する。Ｔｄ１とＴｄ２は、本実施の形態では、Ｔｄ１を４（Ｋ）、Ｔｄ２を２（Ｋ）としたが、快適性を損なわない値と制御の動作頻度を考慮して設定する。これにより、温度差が生じたときのみサーキュレーションを行うことで送風機４を効率的に動作することができる。なお、図１０の停止時間ｔａ及びｔｂは、図９の処理（Ｓ５）における停止時間に相当する。
なお、本実施の形態では、送風機４の駆動としてオン・オフの例を示したが、送風機４の出力をオン・オフではなく、温度差に応じて出力を段階的又はリニアに変化させることでさらに安定した制御を実現できる。
【００３１】
実施の形態２．
上記の実施の形態１においては、操作パネル１７の「冬」又は「夏」ボタンの操作により「ダンパーモードＡ」又は「ダンパーモードＢ」を設定する例について説明した。実施の形態２においては、温度を検出して冬季シーズンか夏季シーズンかを判別し、「ダンパーモードＡ」又は「ダンパーモードＢ」を設定する例について説明する。
【００３２】
図１１は、本実施の形態２のサーキュレータの制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は制御装置によって行われる。ここでは、図９のフローチャートとの相違点を中心に説明する。なお、本実施の形態２においては、図１３に示されるような操作パネル１８が用いられるものとし、その「切換」ボタンの操作により「自動」が選択されることで、図１１の処理がなされる。
【００３３】
電源投入後に、下部温度検出器１６の出力を取り込んで（Ｓ１ａ）、その温度に基づいて冬季シーズンか夏季シーズンかを判定する（Ｓ１ｂ）。具体的には、下部温度検出器１６の温度Ｔ２と基準値Ｔｗとが
Ｔ２＞Ｔｗ             ……（３）
という条件が成立しない場合には、冬季シーズンであるとしてダンパーモードＡを設定する（Ｓ７）。上記の（３）式の条件が成立する場合には、夏季シーズンであるとしてダンパーモードＢを設定する（Ｓ８）。このようにしてダンパーモードが設定された後は、処理（Ｓ１）〜（Ｓ３）及び（Ｓ９）が繰り返される。そして、上記の（２）式の条件が成立したときに送風を停止する（Ｓ１０）。これらの処理は図９の処理と同じである。
【００３４】
以上のように本実施の形態２においては、サーキュレータの電源の投入直後における下部温度検出器１６の温度によって、夏季シーズンか冬季シーズンかを判別し、その結果に基づいて第一のダンパー７及び第二のダンパー８を切り替え、その後は、実施の形態１と同様に、上部温度検出器１５と下部温度検出器１６の温度差によって送風機４の動作を制御するようにしたので、特に意識せずに最適なサーキュレーションの効果が得られる。
【００３５】
なお、電源の投入直後の温度検出は、下部温度検出器１６に代えて上部温度検出器１５を用いても良く、或いはその両者を演算して判別にするようにしても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１  ダクト、２  上部給排気口部、３  下部給排気口部、４  送風機、５  第一のチャンバー、６  第二のチャンバー、７  第一のダンパー、８  第二のダンパー、９  送風機ユニット外郭、１０  下部給排気ユニット、１２  床、１３  床、１４  天井、１５  上部温度検出器、１６  下部温度検出器、１７  操作パネル、１８  操作パネル、３０  送風機ユニット、３１  第一の風路、３２  第二の風路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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