(57)【要約】【課題】浮遊粒子を含んだ空気による光学レンズの汚れを緩和することができる埃センサユニットを提供することを目的とする。【解決手段】吹出口と吸込口を設けた箱型の本体内部に、遠心型の送風機を備えた換気装置において、光学レンズ１７を備えた受光部１６と、光学レンズ１５を備えた発光部１４を有する埃センサ８を備え、埃センサ８には、受光部１６と発光部１４の光軸が交差する位置の下方にヒータ１８を設け、ヒータ１８周期的にＯＮ／ＯＦＦする制御部６を備え、埃センサ８はヒータ１８のＯＮに連動して計測を実施するという構成により、光学レンズ１５、光学レンズ１７周辺での浮遊粒子の対流時間を短くし、光学レンズ１５、光学レンズ１７への汚れの付着を抑制する。【選択図】図２
2016102610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹出口と吸込口を設けた箱型の本体内部に送風機を備えた換気装置において、
光学レンズを備えた受光部と、
光学レンズを備えた発光部を有する埃センサを備え、
前記埃センサには、前記受光部と前記発光部の光軸が交差する位置の下方にヒータを設け、
前記ヒータを周期的にＯＮ／ＯＦＦする制御部を備え、
前記埃センサは前記ヒータのＯＮに連動して計測を実施することを特徴とする換気装置。
【請求項２】
前記埃センサは１時間に１分程度通電し、
通電後所定時間経過後に測定を開始することを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項３】
前記埃センサは、空気の取入口と排出口を設けたセンサ箱体を有し、
前記センサ箱体内に前記受光部、前記発光部、前記ヒータを収め、
前記排出口は、前記取入口よりも上方に設けた請求項１または２記載の換気装置。
【請求項４】
前記埃センサは、空気の流れる方向に沿って前記取入口、前記排出口の開口を設けた請求項３記載の換気装置。
【請求項５】
前記ヒータは、前記取入口の近傍に設けた請求項３または４記載の換気装置。
【請求項６】
前記本体内部に熱交換素子を備え、
前記送風機として、少なくとも１台ずつの給気送風機、排気送風機を備え、
前記給気送風機によって、外気を吸い込んで室内に給気し、
前記排気送風機によって、室内空気を吸い込んで外部に排気し、
前記熱交換素子において外気と室内空気との間で熱交換を行う請求項１〜５いずれかひとつに記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、室内空気を換気する換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の換気装置は、室内空気の汚染度合いに応じ換気冷暖房と空気清浄化冷暖房とを自動的に切り換える空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その換気装置について図５を参照しながら説明する。
【０００４】
１０１は換気装置であり、内部に送風用モータ１０２で駆動される送風用ファン１０３と、送風用ファン１０３より吐出する風を加熱または冷却するための冷温水コイル１０４を有する加熱冷却部と、換気用モータ１０５で駆動される排気用ファン１０６と給気用ファン１０７と、排気用ファン１０６により屋外に排出される空気と給気用ファン１０７により屋外から給気する空気との間で熱交換をおこなうための全熱交換器１０８を有する換気部と、集塵および脱臭機能を有する空気浄化装置１０９を有する空気浄化部を内蔵するとともに、室内からの還気を換気部に導くか空気浄化部に導くかを適時自動的に切り換えるためのダンパー１１０と、室内からの還気の汚染度合を感知するためのセンサ１１１とを内蔵している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１５６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の換気装置においては、天井裏に設置する換気扇や隠蔽型の熱交換型換気装置等では、汚れた埃センサのレンズをメンテナンスにより清掃することが非常に困難であった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、レンズ汚れの付着を緩和できる埃センサユニットを搭載した換気装置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】
そして、この目的を達成するために本発明は、
吹出口と吸込口を設けた箱型の本体内部に送風機を備えた換気装置において、
光学レンズを備えた受光部と、
光学レンズを備えた発光部を有する埃センサを備え、
前記埃センサには、前記受光部と前記発光部の光軸が交差する位置の下方にヒータを設け、
前記ヒータを周期的にＯＮ／ＯＦＦする制御部を備えたものであり、
これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、
埃センサ内の、埃センサを測定する領域に浮遊粒子を送り込むための、空気の対流を起こすためのヒータを周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、発光部と受光部に設けられた光学レンズ周辺での空気の対流時間、言い換えれば、浮遊粒子の対流時間が短くなり、光学レンズへの浮遊粒子の付着を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の熱交換形換気装置を示す上面断面図
【図２】埃センサの構成図
【図３】本発明の実施の形態１の電気回路の構成の概略図
【図４】本発明の実施の形態１の処理を示すフローチャート
【図５】従来の熱交換形換気装置を示す上面構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載の換気装置は、
吹出口と吸込口を設けた箱型の本体内部に送風機を備えた換気装置において、
光学レンズを備えた受光部と、
光学レンズを備えた発光部を有する埃センサを備え、
前記埃センサには、前記受光部と前記発光部の光軸が交差する位置の下方にヒータを設け、
前記ヒータを周期的にＯＮ／ＯＦＦする制御部を備え、
前記埃センサは前記ヒータのＯＮに連動して計測を実施することを特徴としたものである。
この構成により、ほこりの測定領域に、浮遊粒子を含んだ空気を送り込むための気流を作るヒータのＯＮ／ＯＦＦを周期的に行うことができるので、発光部と受光部に設けられた光学レンズ周辺での浮遊粒子対流時間が短くなる。
これにより、光学レンズへの汚れの付着を緩和することができる。
【００１２】
また、ヒータは１時間に１分程度ＯＮするものとしたものである。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態による熱交換機器１は、本体内部に熱交換素子２と給気送風機３と排気送風機４を備えている。給気送風機３、排気送風機４には遠心型の送風機を用いている。
【００１５】
給気送風機３は、その運転により屋外の空気（外気Ａ）を室内に取り入れる。排気送風機４は、その運転により室内の空気（室内空気Ｂ）を屋外に排出する。熱交換素子２は、室内空気Ｂと外気Ａを換気する際に、室内空気Ｂと外気Ａの間で熱や湿度を交換する。
【００１６】
また、熱交換機器１は、外気Ａを吸い込む外気吸込口１０と、吸い込んだ外気Ａを室内へ供給する室内給気口１１を備えている。同様に、室内空気Ｂを吸い込む室内吸込口７と、吸い込んだ室内空気Ｂを屋外へ排出する排気口１２を備えている。
【００１７】
外気Ａは、外気吸込口１０から室内給気口１１へ至る給気風路を通ることになる。また、室内空気Ｂは、室内吸込口７から吸い込まれ、排気口１２へ至る排気風路を通ることになる。
【００１８】
外気吸込口１０と熱交換素子２の間には、外気Ａを清浄する屋外側空気清浄フィルター５が備えられていて、外気Ａの汚れを清浄にして室内に送風している。また、室内吸込口７と熱交換素子２の間には、熱交換素子２を汚れから保護するプレフィルター１３が備えられている。
【００１９】
熱交換機器１には、２つの埃センサ８を用いている。室内吸込口７の下流側には、室内空気Ｂに含まれる浮遊粒子量を検知する埃センサ８−１を設けていて、浮遊粒子を測定するために埃センサ８−１は排気風路に面して配置される。同様に、外気Ａの外気吸込口１０の下流側には、外気Ａに含まれる浮遊粒子量を検知する埃センサ８−２を設けていて、埃センサ８−２は給気風路に面して配置される。
【００２０】
熱交換機器１では、埃センサ８−１、埃センサ８−２を使用して室内環境の改善などを行っている。例えば、室内の浮遊粒子量がある閾値を超えた場合に、排気送風機４の風量を増加させ室内の浮遊粒子を屋外に排出し室内の浮遊粒子の量を低減する、という具合である。つまり、埃センサ８−１、埃センサ８−２で検出された浮遊粒子量に応じて給気送風機３と排気送風機４の回転数、すなわち、それぞれの風量を制御する、ということを行っているのである。
【００２１】
図２は埃センサ８の構造の概略を示した図である。
【００２２】
埃センサ８は、主に光を発する発光部１４と、発光部１４に近接して設けられた光学レンズ１５、また、発光部１４から発せられた光を受ける受光部１６と、受光部１６に近接して設けられ光学レンズ１７、そして、発光部１４と受光部１６の下に配置されたヒータ１８から構成されている。これらの発光部１４、光学レンズ１５、受光部１６、光学レンズ１７、およびヒータ１８は、空気の取入口と排出口を設けたセンサ箱体内に収められている。
【００２３】
発光部１４は赤外線の光を発する半導体であり、受光部１６は赤外線の光を受光すると電圧を発生する半導体素子であり、フォトダイオードなどが一般的に使用されている。
【００２４】
光学レンズ１５と光学レンズ１７は、それぞれ発光部と受光部の光軸を調整するとともに、半導体素子や内蔵回路を汚れなどから保護する役割を果たしている。また、図２に示すように、発光部１４と受光部１６は、それぞれの光軸が交差するように配置する。この光軸の交差する範囲が浮遊粒子を測定する領域となる（以下測定領域）。
【００２５】
測定の原理を説明する。図２で示した測定領域に浮遊粒子が入ると、発光部１４から発せられた光は浮遊粒子にあたって反射する。受光部１６は、その反射光を受光することにより電圧を出力し、この電圧により浮遊粒子の有無を判断する。
【００２６】
浮遊粒子が大きければ大きいほど、浮遊粒子から光が反射する時間が長くなる。すなわち、受光部１６から電圧が出力される時間が長ければ長いほど浮遊粒子の粒子径が大きいと判断することができる。逆に、反射光の時間が短いと粒子径が小さいと判断することができる。このようにして、受光部１６から出力される電圧出力時間の長短により粒子径を判別する。
【００２７】
埃センサ８は、風速の速い場所には配置することができない。その理由は、風速が早いと浮遊粒子の移動も早く、測定領域内の浮遊粒子の移動速度に受光部１６の受光素子側の受光判断が追従できず、正確に浮遊粒子の個数や粒子径を測定できないためである。つまり、埃センサ８は、風路に面しつつ、風速が早い場所からは隔離された場所、あるいは、風の流れを遮断するように配置される。すなわち、上述したように発光部１４、受光部１６は、空気の取入口と排出口を設けたセンサ箱体内に収められ、センサ箱体外の空気の流れが直接測定領域に流れ込まないようにしている。さらに、空気の取入口、排出口は、センサ箱体外の空気の流れが入り込みにくいように、取入口、排出口の開口面は、空気の流れに平行にすると良い。さらに、空気の排出口は、取入口からの上昇気流がスムーズに排出できるように、取入口よりも上方に設けると良い。
【００２８】
このように、風速の小さい埃センサ８のセンサ箱体内では、空気の対流が少なく、測定領域に浮遊粒子が入りにくい。そこで、測定領域の下方にヒータ１８を設け、ヒータ１８をＯＮすることによって、測定領域に上昇気流を発生させる。このようにして、浮遊粒子を含んだ空気が測定領域に流れていくので、浮遊粒子を測定できることができることになる。さらに、空気の取入口は、センサ箱体の下方に、空気の排出口は、センサ箱体の上方に配置し、ヒータ１８は取入口の近傍に設けると良い。
【００２９】
一方、常時、測定領域内に空気を流すと、光学レンズ１５と光学レンズ１７も浮遊粒子を含んだ空気にさらされていることになる。このような状況が継続すれば、光学レンズ１５と光学レンズ１７には浮遊粒子が付着していく。光学レンズ１５または光学レンズ１７の汚れが進むと、光のやりとりが汚れで遮断され正確に行えなくなり、正確な浮遊粒子の測定が行えなくなる。
【００３０】
そこで、周期的に埃センサ８による測定を行うこととし、埃センサ８内には、埃センサ８が測定するタイミングで空気を流すようにする。すなわち、ヒータ１８を周期的にＯＮ、ＯＦＦを繰り返し、ヒータ１８がＯＮして埃センサ８内に上昇気流が発生したときに埃センサ８の測定を行うのである。
【００３１】
ここで、大気中の浮遊粒子量は、時系列的な変動割合は少なく、１時間程度では浮遊粒子量の大きな変動がないことから、換気装置としては１時間に３０秒程度測定すれば、該当の時間帯の浮遊粒子量を把握することができる。
【００３２】
この埃センサ８の周期的な測定を行うための構成について、図３を用いて説明する。
【００３３】
図３は、埃センサ８の周期的な測定を行うための回路構成の概略を示したものである。
【００３４】
埃センサ８には、直流電源２０からリレー２１を介して電圧が供給されている。制御部６は、リレー２１を制御することにより、埃センサ８への通電を制御できるものである。ヒータ１８は埃センサ８の内部にあり、埃センサ８への通電と同時にヒータ１８へも通電される構成とする。
【００３５】
すなわち、埃センサ８への通電とヒータ１８の動作は連動していて、埃センサ８に通電されるとヒータ１８がＯＮし、通電が停止されるとヒータ１８がＯＦＦするものである。
【００３６】
埃センサ８は、通電されると同時に計測を開始することができる。しかし、通電直後には、ヒータ１８は発熱しておらず、さらにセンサ箱体内部に上昇気流が発生するまでには数秒程度時間がかかる。すなわち、測定領域に浮遊粒子が到達し、浮遊粒子量を正しく計測できるまでには、１０秒程度の時間を要する。そのため、上昇気流が確実に発生し浮遊粒子が安定して測定領域に入ってくるまでの時間を３０秒に設け、埃センサ８に通電して（ヒータ１８をＯＮ後）３０秒後に計測を開始し、その後３０秒間を計測時間とする。
【００３７】
次に、周期的な測定を行う際の実際の動作ついて、図４を用いて説明する。
【００３８】
図４は実際の処理を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、制御部６がリレー２１をＯＮすると埃センサ８−１と埃センサ８−２に通電され、測定が開始される、このとき１分のタイマＴ１をセットする（ステップＳ１）。
【００４０】
次に、タイマＴ１がタイマアップするまではその状態を継続し（ステップＳ２）、タイマＴ１がタイムアップした時点でリレー２１をＯＦＦし埃センサ８への通電を停止すると同時に１時間のタイマＴ２をセットする（ステップＳ３）。次に、タイマＴ２がタイムアップするまではその状態を継続し（ステップＳ４）、タイマＴ２がタイムアップした時点でステップＳ１に戻り、以降の動作を繰り返すものである。
【００４１】
この動作により、周期的にヒータ１８をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００４２】
そして、周期的にヒータ１８をＯＮ／ＯＦＦすることにより、光学レンズ１５と光学レンズ１７周辺での浮遊粒子の対流時間を短くすることができ、従い、光学レンズ１５と光学レンズ１７の汚れの付着を緩和できるものである。
【００４３】
なお、本発明では埃センサへの通電とヒータの動作は連動するものとしているが、
個別に制御する構成でも差し支えない。
【００４４】
本発明によれば、埃センサ８は、１０年間で約１４６０時間しか浮遊粒子の対流にさらされないので、光学レンズ１５と光学レンズ１７への汚れの付着を緩和でき、メンテナンスを行なわずにセンサの感度を長期間維持できることになる。
【００４５】
特に、本実施の形態のような熱交換機器１の場合は、天井裏や床下に設置されるためメンテナンスやセンサの交換が非常に困難であり、埃センサ８のメンテナンスの軽減に有効なものとなる。
【００４６】
一般に、光学的な検出方法を用いた埃センサ８のようなセンサでは、メンテナンス無しで使用できる時間は２４時間稼動で２〜３ヶ月と言われている。本発明での１０年間における埃センサの稼働時間は約２ヶ月であり、上記試算では１０年以上メンテナンス無しで運用できることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる換気装置は、外気と室内空気の熱交換を目的とするダクト式の換気装置、ダクト式の空気調和装置などの用途として有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１    熱交換機器
２    熱交換素子
３    給気送風機
４    排気送風機
５    屋外側空気清浄フィルター
６    制御部
７    室内吸込口
８    埃センサ
１０  外気吸込口
１１  室内給気口
１２  排気口
１３  プレフィルター
１４  発光部
１５  光学レンズ
１６  受光部
１７  光学レンズ
１８  ヒータ
１９  ほこり
２０  直流電源
２１  リレー
【図１】
2016102610.tif 000003
【図２】
2016102610.tif 000004
【図３】
2016102610.tif 000005
【図４】
2016102610.tif 000006
【図５】
2016102610.tif 000007