JP7308969B2 - 換気装置 - Google Patents
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Description
この発明の換気装置は、
前記給気流路の前記外気と、前記排気流路の前記排気とが通過する全熱交換器と、
前記給気流路による前記外気の供給を遮断し、前記排気流路による前記排気の排出を遮断し、かつ、前記給気流路と前記排気流路とを連通する循環モードと、前記循環モードが解除されたモードであって、前記給気流路から前記部屋へ前記外気を供給し、前記排気流路から前記排気を排出し、かつ、前記給気流路と前記排気流路との連通を遮断するモードである解除モードとに切り換わるダンパー機構と、
を備え、
前記部屋の空気が循環する循環運転は、
前記循環モードで実行される共に、前記全熱交換器を通過することなく前記部屋の前記空気が前記排気流路、前記給気流路及び前記部屋を循環し、
前記部屋を換気する換気運転は、
前記解除モードで実行される。
図1から図11を参照して実施の形態1の空気調和システム1を説明する。
図1は、実施の形態1の空気調和システム1を示す。図1は、部屋710の平面図である。空気調和システム1は、複数の換気装置100、第1空気調和機601、第2空気調和機602及び複数の換気装置630を備えている。図1では、部屋710には、2台の換気装置100と、2台の換気装置630が配置されている。空気調和システム1は、換気装置630と換気装置100とによって、WELL基準を満足する換気量を有している。
図2は、換気装置100が換気運転を行っているときの部屋710を示す。上方向がZ方向、左方向をX方向とする。
図3は、図2における換気装置100を抜き出して換気運転の状態を示している。
図4は、換気運転をしている換気装置100の基本的な構成を透過的に示す斜視図である。図4において、後述する第1ダンパー21は、M、N、O及びPで示され、第2ダンパー22はI、J、K及びLで示され、排気流路42につながる開口はQ、R、S及びTで示される。図2から図4に示す座標は同じである。図2から図4を参照して、換気装置100の構成を説明する。図2に示すように、換気装置100は天井裏712に配置されている。天井711には、内側給気口81及び内側排気口82が設置されている。制御装置200は、部屋710に供給される外気の給気流路41と、部屋710から排出される排気の排気流路42とを備えている。
換気装置100では、循環運転の際に、第1ダンパー21によって、給気流路41と排気流路42とが連通される。また、ダンパー機構20は、循環運転の際には、給気流路41へ外気が流れ込まないように第1ダンパー21で給気流路41を塞ぎ、排気流路42から排気が流れ出ないように第2ダンパー22で排気流路42を塞ぐ。
ダンパー機構20について説明する。ダンパー機構20は、ダンパー制御部213から制御されることで、循環モードと、解除モードとに切り換わる。循環モードは、給気流路41による外気の供給を遮断し、排気流路42による排気の排出を遮断し、かつ、給気流路41と排気流路42とを連通するモードである。解除モードは、循環モードが解除されたモードであって、給気流路41から部屋710へ外気を供給し、排気流路42から排気を排出し、かつ、給気流路41と排気流路42との連通を遮断するモードである。
循環モードでは、給気ファン31は稼働状態、排気ファン32は停止状態、第1ダンパー21は後述の第2状態ST12、及び第2ダンパー22は後述の第2状態ST22である。解除モードでは、給気ファン31は稼働状態、排気ファン32は稼働状態、第1ダンパー21は後述の第1状態ST11、及び第2ダンパー22は後述の第1状態ST21である。
部屋710の空気が循環する循環運転は、ダンパー機構20の循環モードで実行される共に、全熱交換器10を通過することなく部屋710の空気が排気流路42、給気流路41及び部屋710を循環する。部屋710を換気する換気運転は、ダンパー機構20の解除モードで実行される。
図2から図4を参照して、換気装置100による換気運転を説明する。図3のように、全熱交換器10は、換気運転において、給気流路41の外気と、排気流路42の排気とが通過する。給気流路41の外気と、排気流路42の排気とは、全熱交換器10を通過する際に、顕熱と潜熱とを交換する。換気運転では給気ファン31及び排気ファン32は動作している。換気運転では、第1ダンパー21は第1仕切り板61に嵌っている第1状態ST11である。換気運転の状態では、第1ダンパー21は、第1仕切り板61に形成されている開口63に嵌って、この開口63を塞いている第1状態ST11である。開口63は図5から図7に示す。図4では、第1仕切り板61は、E,K,L及びHで示される。第1仕切り板61の開口63は、M,N,O及びPで示される。
図5から図9を参照して、換気装置100による循環運転を説明する。図5から図7は、換気運転における図2から図4に対応する。
図5は、換気装置100が循環運転を行っているときの部屋710を示す。
上方向がZ方向、左方向がX方向である。
図6は、図5における換気装置100を抜き出して循環運転の状態を示している。
図7は、循環運転をしている換気装置100の基本的な構成を透過的に示す斜視図である。
図8は、系統集約運転を説明する図である。
図9は、系統集約運転の効果を示す。
系統集約運転とは、部屋710に設置された複数の室内機610と、複数の室内機610を空気調和させる室外機とを備える単位系統が複数含まれる複数系統のうち、少なくとも一つの単位系統を停止させて残りの単位系統を稼働する運転をいう。
図8を参照すれば、部屋710に設けられた8台の室内機610が分けられた2つの単位系統として、第1系統701と第2系統702が存在する。第1系統701は第1空気調和機601が対応し、第2系統702は第2空気調和機602が対応する。第1系統701に属する4台の室内機610に空気調和させる室外機621が第1系統701に設けられ、第2系統702に属する4台の室内機610に空気調和させる室外機622が第2系統702に設けられている。複数系統は、第1系統701と第2系統702とからなる。系統集約運転とは、図8の例では、第1系統701と第2系統702とのうち、どちらかの単位系統を停止させて残りの単位系統を稼働する運転である。
図5から図7を参照して、換気装置100による換気運転を説明する。循環運転では給気ファン31は動作しており、排気ファン32は停止している。循環運転では、第1ダンパー21は、図5に示すように、第2状態ST12である。第2状態ST12とは、第1ダンパー21が第1状態ST11から90度回転して、M、N、O及びPで示される開口63が現れる状態である。第1ダンパー21が開口63を出現させることで、給気流路41と排気流路42とが連通する。循環運転の状態では、第2ダンパー22は第1状態ST21から90度回転して、第1仕切り板61に直角な第2状態ST22となり、排気流路42を塞ぐ。排気ファン32は停止している。一方、給気ファン31は動作している。給気ファン31によって、部屋710の空気は、内側排気口82から排気流路42へ吸い込まれ、開口63、給気流路41、内側給気口81及び部屋710を循環する。なお、循環運転の状態では、系統集約運転によって第1空気調和機601は停止しており、第2空気調和機602のみが動作している。図5では、室内機610aは送風動作であり、室内機610bのみが空気調和を行っている。
図10は、制御装置200のハードウェア構成を示す。制御装置200はコンピュータである。制御装置200は、プロセッサ210を備えるとともに、主記憶装置220、補助記憶装置230、入力インタフェース240、出力インタフェース250及び通信インタフェース260といった他のハードウェアを備える。以下ではインタフェースはIFと表記する。プロセッサ210は、信号線270を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
補助記憶装置230は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置230の具体例は、HDD(Hard Disk Drive)である。また、補助記憶装置230は、SD(登録商標)(Secure Digital)メモリカード、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD(Digital Versatile Disk)といった可搬記録媒体であっても良い。
図11は、空気調和システム1における、換気装置100及び制御装置200の動作を説明するフローチャートである。図11を参照して換気装置100及び制御装置200の動作を説明する。
ステップS11において、図2のように、第1系統701と第2系統702との両方の系統が運転中である。
ステップS12において、制御装置200の集約判定部211は、系統集約運転を行うかどうかを判定するために使用する判定情報を、室外機621及び室外機622から取得する。集約判定部211は、通信IF260を介して室外機621及び室外機622に接続しており、室外機621及び室外機622から、室外機621及び室外機622の運転状態を、判定情報として取得する。運転状態とは、例えば室外機621及び室外機622の圧縮機の運転周波数である。
ステップS13において、集約判定部211は、判定情報に基づいて、系統集約運転を実行するかどうかを判定する。すなわち、集約判定部211は、運転中の第1系統701と第2系統702とのうち、一方を停止して、一方に運転を集約するかどうかを、判定情報を参照して判定する。具体的には、集約判定部211は室外機621及び室外機622の圧縮機の運転周波数を用いて、図9に示す、負荷率とCOPとの関係において、系統集約運転を実行した方がCOPが高くなるかどうかを判定する。COPが高くなる場合、集約判定部211は系統集約運転を実行すると判定する。ステップS13でYESの場合、処理はステップS14に進む。COPが高くならない場合(ステップS13でNO)、集約判定部211は系統集約運転を実行しないと判定し、処理はステップS16に進む。
ステップS14において、集約判定部211は、2系統のうち一方の系統を停止し、系統集約運転を実行する。系統集約運転を実行する場合、どの系統を停止するかは、集約判定部211を実現するプログラムに設定されている。集約判定部211は、例えば、2系統のうちCOPの低い系統を停止する。この例では集約判定部211は第1系統701を停止するとする。
ステップS15において、集約判定部211は、開始情報を生成する。開始情報とは、系統運転の開始を通知する情報である。
ステップS16において、集約判定部211は、2系統の運転を継続する。
ステップS17において、集約判定部211は、継続情報を生成する。継続情報とは、系統集約運転を実行せず、2系統での運転を継続することを通知する情報である。
ステップS18において、集約判定部211は、継続情報と開始情報とのいずれかを、出力する。
決定部212は、部屋710の空気状態に関係する関係情報を取得し、関係情報に基づいて、循環運転と換気運転とのどちらを実行するかを決定する。この例では、関係情報は開始情報と継続情報である。2系統の運転か、系統集約運転かは、部屋710の空気状態に関係する。ダンパー制御部213は、循環運転と換気運転との一方の運転の実行が決定した場合に、ダンパー機構20を、決定した一方の運転に対応する循環モードと解除モードとのいずれかのモードに制御する。
具体的には以下のようである。
ステップS19では、決定部212は、継続情報と開始情報とのいずれかを受信し、受信した情報が開始情報かどうかを判定する。決定部212が開始情報を受信したと判定すると、処理はステップS20に進む。決定部212が開始情報を受信しない判定すると、すなわち、決定部212が継続情報を受信したと判定すると、処理はステップS21に進む。
ステップS20において、ダンパー制御部213は、ダンパー機構20を制御することにより、ダンパー機構20を循環モードにする。循環モードにおけるダンパー機構20の動作は、以下のとおりである。ダンパー制御部213は、第1ダンパー21を給気の遮断状態にし、及び第2ダンパー22を排気の遮断状態にする。すなわち、図6に示すように、ダンパー制御部213は、第1ダンパー21を第1状態ST11から第2状態ST12にして、給気流路41による外気の部屋710への供給を遮断する。第2状態ST12では、開口63が出現し、給気流路41と排気流路42とが連通する。ダンパー制御部213は、第2ダンパー22を第1状態ST21から第2状態ST22にして、排気流路42による排気の部屋外部への排出を遮断する。給気流路41及び排気流路42の遮断に伴い、ダンパー制御部213は、稼働している排気ファン32を停止する。稼働している給気ファン31については、ダンパー制御部213は稼働を維持する。ダンパー制御部213による、第1ダンパー21、第2ダンパー22及び排気ファン32の制御により、部屋710の空気が循環する。
つまり図6に示すように、部屋710の空気は、給気流路41、排気流路42及び部屋を、循環流路43として循環する。
ステップS21において、ダンパー制御部213は、継続情報に従って、換気運転を維持する。すなわち、ダンパー制御部213は、ダンパー機構20について、解除モードを維持する。
系統集約運転に伴う第1系統701の停止に伴い、換気装置100が部屋710の室内を循環させる循環運転をするので、系統集約運転によって生じる温度ムラを低減することができる。また温度ムラの低減によって、系統集約運転を積極的に活用できる。よって、頻発する低負荷運転時に高効率で空気調和システム1を運転できることに加えて、既設の空調機及び既設の換気装置に、換気装置100を組み合わせることで、WELL基準を満足する換気量を有する空気調和システムを提供できる。
実施の形態2は、部屋710の内部状態によって、換気運転と循環運転とを切り換える。実施の形態2では、系統集約運転の実行は判定されないので集約判定部211は必須ではない。実施の形態2の制御装置200のハードウェア構成は実施の形態1の制御装置200と同じであるとする。
ステップS31において、図2のように、第1系統701と第2系統702との両方の系統が運転中である。
決定部212は、関係情報として、部屋710に存在する人の数と、部屋710の二酸化炭素の濃度との少なくともいずれかを示す内部情報を取得する。決定部212は、内部情報を参照して、循環運転と換気運転とのどちらを実行するかを決定する。具体的には以下のようである。
ステップS32において、決定部212が内部情報を他の装置から取得する。在室人数については、部屋710に設けられた、入退室管理装置あるいは人感センサのような装置から取得できる。部屋710の二酸化炭素の濃度は二酸化炭素の濃度を検出するセンサのような装置から取得できる。在室人数については、パーソナルコンピュータの動作状態の情報、スマートフォンの位置情報またはウェアラブルデバイスの位置情報のような情報よって求められる。この例では人感センサを例に説明する。決定部212は、部屋710に在室する人数の閾値THとしてTH=50を有している。決定部212は、図10に示す人感センサ641から、部屋710に在室する人数の情報を取得する。なお、図10に示すように、人感センサ641は通信IF260を介して決定部212に接続している。
決定部212は、人感センサ641から取得した人数の情報である内部情報を閾値THと比較する。決定部212が在室人数は閾値TH以下と判定すると、処理はステップS34に進む。決定部212が在室人数は閾値THより大きいと判定すると、処理はステップS35に進む。
ステップS34において、ダンパー制御部213は、ダンパー機構20を循環モードにする。ステップS34の循環運転はステップS20と同様なので説明は省略する。
ステップS35において、ダンパー制御部213は、換気運転を維持する。ステップS35の循環運転はステップS20と同様なので説明は省略する。
在室人数または二酸化炭素の濃度に応じて換気風量を調整することで、空気調和システム1の負荷と換気装置のファン動力とを減らせるので、省エネルギーになる。
図13を参照して実施の形態3を説明する。実施の形態3の制御装置200のハードウェア構成は実施の形態1の制御装置200と同じであるので図面は省略する。
図13は、実施の形態3の空気調和システム1における、換気装置100及び制御装置200の動作を説明するフローチャートである。図13を参照して換気装置100及び制御装置200の動作を説明する。
以下に具体的に説明する。
図13は、図11のフローチャートのステップS19とステップS20との間に、図12のフローチャートのステップS32、S33を組み込んだフローチャートである。図13では、ステップS32、S33をステップS32a、S33aと表記し、図12のステップS20をステップS34aと表記している。実施の形態3では、決定部212が開始情報を受信しても直ぐには循環運転を実行しない。決定部212は、内部情報の取得を待ち、取得した内部情報と閾値THとの比較結果に応じて、換気運転と循環運転とのいずれかを実行する。図11のフローチャートに組み入れた部分であるステップS32a,S33a,S34aは図12と同じであるので説明は省略する。
実施の形態3では、系統集約運転する際に、直ちに循環運転するのでなく、換気運転と循環運転とのどちらを実行するかを判定する。よって、系統集約運転する際に、部屋710の空気の状態に応じて換気することができる。
この構成の場合、図3の第1ダンパー21の位置に第2ダンパー22が配置され、第1ダンパー21が第2ダンパー22の位置に配置される。第1ダンパー21は第1仕切り板61の上に配置される。
以下に、制御装置200のハードウェア構成の補足をしておく。図10の制御装置200では、制御装置200の機能がソフトウェアで実現されるが、制御装置200の機能がハードウェアで実現されても良い。
図14は、制御装置200の変形例のハードウェア構成を示す。図14の電子回路800は、集約判定部211、決定部212及びダンパー制御部213、主記憶装置220、補助記憶装置230、入力IF240、出力IF250及び通信IF260の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路800は、信号線801に接続している。電子回路800は、具体的には、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、ロジックIC、GA、ASIC、または、FPGAである。GAは、Gate Arrayの略語である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略語である。FPGAは、Field-Programmable Gate Arrayの略語である。制御装置200の構成要素の機能は、1つの電子回路で実現されても良いし、複数の電子回路に分散して実現されても良い。別の変形例として、制御装置200の構成要素の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されても良い。
Claims (3)
- 部屋に供給される外気の給気流路と、前記部屋から排出される排気の排気流路とを備える換気装置において、
前記給気流路の前記外気と、前記排気流路の前記排気とが通過する全熱交換器と、
前記給気流路による前記外気の供給を遮断し、前記排気流路による前記排気の排出を遮断し、かつ、前記給気流路と前記排気流路とを連通する循環モードと、前記循環モードが解除されたモードであって、前記給気流路から前記部屋へ前記外気を供給し、前記排気流路から前記排気を排出し、かつ、前記給気流路と前記排気流路との連通を遮断するモードである解除モードとに切り換わるダンパー機構と、
を備え、
前記部屋の空気が循環する循環運転は、
前記循環モードで実行される共に、前記全熱交換器を通過することなく前記部屋の前記空気が前記排気流路、前記給気流路及び前記部屋を循環し、
前記部屋を換気する換気運転は、
前記解除モードで実行され、
前記換気装置は、さらに、
前記部屋の空気状態に関係する関係情報を取得し、前記関係情報に基づいて、前記循環運転と前記換気運転とのどちらを実行するかを決定する決定部と、
前記循環運転と前記換気運転との一方の運転の実行が決定した場合に、前記ダンパー機構を、決定した前記一方の運転に対応する前記循環モードと前記解除モードとのいずれかのモードに制御するダンパー制御部と、
を有する制御装置を備え、
前記決定部は、前記関係情報として、
前記部屋に設置された複数の室内機と、前記複数の室内機を空気調和させる室外機とを備える単位系統を複数含む複数系統のうち、少なくとも一つの単位系統を停止させて残りの単位系統を稼働する系統集約運転の開始を通知する開始情報を取得し、前記開始情報を取得した場合は、前記循環運転の実行を決定する換気装置。 - 部屋に供給される外気の給気流路と、前記部屋から排出される排気の排気流路とを備える換気装置において、
前記給気流路の前記外気と、前記排気流路の前記排気とが通過する全熱交換器と、
前記給気流路による前記外気の供給を遮断し、前記排気流路による前記排気の排出を遮断し、かつ、前記給気流路と前記排気流路とを連通する循環モードと、前記循環モードが解除されたモードであって、前記給気流路から前記部屋へ前記外気を供給し、前記排気流路から前記排気を排出し、かつ、前記給気流路と前記排気流路との連通を遮断するモードである解除モードとに切り換わるダンパー機構と、
を備え、
前記部屋の空気が循環する循環運転は、
前記循環モードで実行される共に、前記全熱交換器を通過することなく前記部屋の前記空気が前記排気流路、前記給気流路及び前記部屋を循環し、
前記部屋を換気する換気運転は、
前記解除モードで実行され、
前記換気装置は、さらに、
前記部屋の空気状態に関係する関係情報を取得し、前記関係情報に基づいて、前記循環運転と前記換気運転とのどちらを実行するかを決定する決定部と、
前記循環運転と前記換気運転との一方の運転の実行が決定した場合に、前記ダンパー機構を、決定した前記一方の運転に対応する前記循環モードと前記解除モードとのいずれかのモードに制御するダンパー制御部と、
を有する制御装置を備え、
前記決定部は、前記関係情報として、
前記部屋に設置された複数の室内機と、前記複数の室内機を空気調和させる室外機とを備える単位系統を複数含む複数系統のうち、少なくとも一つの単位系統を停止させて残りの単位系統を稼働する系統集約運転の開始を通知する開始情報と、前記部屋に存在する人の数と、前記部屋の二酸化炭素の濃度との少なくともいずれかを示す内部情報とを取得し、前記開始情報と前記内部情報とに基づいて、前記循環運転と前記換気運転とのどちらを実行するかを決定する換気装置。 - 前記決定部は、
前記内部情報に含まれる人の数と、二酸化炭素の濃度とのいずれかが閾値を超える場合に、前記換気運転の実行を決定する請求項2に記載の換気装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/045146 WO2021100098A1 (ja) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 換気装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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