特開 2024-139865 天井扇

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139865

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】天井扇

(51)【国際特許分類】

   F24F 7/007 20060101AFI20241003BHJP

   F24F 11/79 20180101ALI20241003BHJP

   F04D 27/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F24F7/007 101

F24F11/79

F04D27/00 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050795

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100151378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮村 憲浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157484

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 智之

(72)【発明者】

【氏名】重森 正宏

(72)【発明者】

【氏名】平松 友

(72)【発明者】

【氏名】岸本 如水

(72)【発明者】

【氏名】住永 健志

【テーマコード（参考）】

3H021

3L056

3L260

【Ｆターム（参考）】

3H021BA13

3H021CA06

3H021CA09

3H021DA13

3H021EA05

3L056BG03

3L260BA08

3L260CB63

3L260EA07

3L260EA08

3L260FC05

(57)【要約】

【課題】システム全体の消費電力を抑制可能な天井扇を提供することを目的とする。
【解決手段】天井扇１０は、平面視において、被空調空間３を空調する第１空調機１と第２空調機２との間に配置される天井扇であって、被空調空間３は、第１空調機１を挟んで第２空調機２とは反対側に配置された側壁４２に接し、第１空調機１の第１設定温度と、第２空調機２の第２設定温度と、を取得する取得部と、取得部で取得された第１設定温度と第２設定温度との温度差に応じて本天井扇１０の送風方向を下向きと上向きとで切り替える制御部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面視において、被空調空間を空調する第１空調機と第２空調機との間に配置される天井扇であって、
前記被空調空間は、前記第１空調機を挟んで前記第２空調機とは反対側に配置された側壁に接し、
前記第１空調機の第１設定温度と、前記第２空調機の第２設定温度と、を取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記第１設定温度と前記第２設定温度との温度差に応じて本天井扇の送風方向を下向きと上向きとで切り替える制御部と、
を備える天井扇。

【請求項2】

前記制御部は、前記温度差が閾値未満の場合、前記送風方向を下向きにし、前記温度差が前記閾値以上の場合、前記送風方向を上向きにする、請求項１に記載の天井扇。

【請求項3】

前記制御部は、前記温度差が前記閾値以上である場合に、前記温度差の増加に応じて本天井扇の送風量を増加させる、請求項２に記載の天井扇。

【請求項4】

前記制御部は、前記第２空調機が作動し、前記第１空調機が作動していない場合、前記送風方向を上向きにする、請求項２に記載の天井扇。

【請求項5】

前記取得部は、前記第１設定温度及び前記第２設定温度を所定の頻度で取得する、請求項１に記載の天井扇。

【請求項6】

前記制御部は、前記温度差が前記閾値未満と前記閾値以上との間で変化した場合、当該変化後の温度差が所定の期間維持されたときに、前記送風方向を下向きと上向とで切り替える、請求項２に記載の天井扇。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、天井扇に関する。

【背景技術】

【0002】

室内の天井に設けられ、室内空間に送風する天井扇が知られている。例えば、特許文献１には、室内の天井に設けられる天井扇と、当該室内を空調する空調装置と、これらの運転を制御する制御部とを備える空気調和システムが記載されている。このシステムでは、制御部は、天井扇による送風動作を空調装置の空調動作に連動するように制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－１７４０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者らは、天井扇について以下の認識を得た。オフィスなどの広い被空調空間では、複数の空調装置に加えて天井扇を設置する場合がある。複数の空調装置と天井扇とを連動して空調を制御するシステムでは、全体の空調負荷を低減してシステム全体の消費電力を抑制することが重要である。
これらのことから、発明者らは、特許文献１に記載の装置には、システム全体の消費電力を抑制する観点から改善すべき課題があることを認識した。

【0005】

本開示の目的は、システム全体の消費電力を抑制可能な天井扇を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の天井扇は、平面視において、被空調空間を空調する第１空調機と第２空調機との間に配置される天井扇であって、被空調空間は、第１空調機を挟んで第２空調機とは反対側に配置された側壁に接し、第１空調機の第１設定温度と、第２空調機の第２設定温度と、を取得する取得部と、取得部で取得された第１設定温度と第２設定温度との温度差に応じて本天井扇の送風方向を下向きと上向きとで切り替える制御部と、を備える。

【0007】

なお、本開示の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、システム全体の消費電力を抑制可能な天井扇を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施例に係る天井扇を含む空調システムを模式的に示す側面図である。

【図2】図２は、図１の空調システムを模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、図１の天井扇を示すブロック図である。

【図4】図４は、図１の天井扇の第１運転モード時の空気の流れを模式的に示す側面図である。

【図5】図５は、図１の天井扇の第２運転モード時の空気の流れを模式的に示す側面図である。

【図6】図６は、比較例の空調システムの空気の流れを模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。実施例及び変形例では、同一又は同等の構成要素及び部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施例を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

【0011】

また、第１あるいは第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

【0012】

［実施例］
図１～図３を参照して実施例に係る天井扇１０を説明する。図１は、実施例に係る天井扇１０を含む空調システム１００を模式的に示す側面図である。図２は、空調システム１００を模式的に示す平面図である。図３は、天井扇１０を示すブロック図である。

【0013】

図１及び図２に示すように、空調システム１００は、第１空調機１と、第２空調機２と、天井扇１０とを有して構成され、被空調空間３の空調を行うシステムである。実施例の第１空調機１と第２空調機２は、被空調空間３の冷房と暖房とを行うことが可能なエアコン（エアコンディショナ）であり、公知の空気調和技術を用いて構成できる。実施例の天井扇１０は後述する。

【0014】

被空調空間３は、天井４１と床４５との間の空間であって、側壁４２を含む４面の壁４３によって囲まれる直方体空間である。被空調空間３は、主に第１空調機１によって空調される第１領域３１と、主に第２空調機２よって空調される第２領域３２とを含む。図１において、符号Ｌａは、便宜的に設定された第１領域３１と第２領域３２の境界面Ｂにおいて鉛直に延びる鉛直線を示す。第１領域３１は、境界面Ｂと側壁４２との間の空間である。第２領域３２は、境界面Ｂを挟んで第１領域３１とは反対側の空間であり、側壁４２に対向する対向側面（不図示）と境界面Ｂとの間の空間である。したがって、第１空調機１は、第２空調機２よりも側壁４２に近い位置に配置されている。換言すると、被空調空間３は、第１空調機１を挟んで第２空調機２とは反対側に配置された側壁４２に接する。

【0015】

第２領域３２は、例えば、座席ゾーンなどであり、複数のユーザが連続的に使用することが想定された領域である。したがって、第２領域３２では、空調は継続的に使用される。第１領域３１は、例えば、休憩ゾーンあるいは会議ゾーン（非座席ゾーン）であり、比較的少数のユーザが、断続的に使用することが想定された領域である。したがって、第１領域３１では、空調は断続的に使用され、空調が使用されない時間が長くある。なお、座席ゾーンと非座席ゾーンとは、第２領域３２と第１領域３１と多少ずれていてもよい。

【0016】

天井扇１０は、天井４１に取り付けられ、被空調空間３に下向き気流Ｆｄあるいは上向き気流Ｆｕを提供する。天井扇１０は、平面視において、建物４の被空調空間３を空調する第１空調機１と第２空調機２との間に配置される。鉛直線Ｌａは、天井扇１０から鉛直下方に延びる直線である。

【0017】

天井扇１０は、モータ１２と、羽根１４と、情報処理部５とを含む。情報処理部５は、図３に示すように、取得部５２と、制御部５６と、データバス５１とを含む。データバス５１は、取得部５２と、制御部５６との間で情報を伝達する。情報処理部５の各機能ブロックは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウエア及びコンピュータプログラム等のソフトウエアにより実現できる。取得部５２は、第１空調機１の第１設定温度Ｔ１と、第２空調機２の第２設定温度Ｔ２とを取得する。取得部５２は、有線あるいは無線の情報伝達路を通じて、第１空調機１から送信された第１設定温度Ｔ１と、第２空調機２から送信された第２設定温度Ｔ２とを受信する通信手段として機能する。制御部５６は、取得部５２で取得された第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２との温度差Ｔｄに応じて天井扇１０の送風方向を下向きと上向きとで切り替える。

【0018】

天井扇１０は、制御部５６に制御されるモータ１２によって羽根１４を回転させる扇風機として機能する。天井扇１０は、羽根１４を正方向に回転させることにより、天井４１から床４５に向かう下向きの気流Ｆｄを生じさせる。天井扇１０は、羽根１４を逆方向に回転させることにより、床４５から天井４１に向かう上向きの気流Ｆｕを生じさせる。

【0019】

先に、図６を参照して、天井扇を有しない比較例の空調システム５００の空気の流れを説明する。図６は、比較例の空調システム５００の空気の流れを模式的に示す図である。一つの被空調空間３が複数の領域に区分されており、上述のように、それぞれの領域の空調ニーズが異なる場合がある。例えば、第２領域３２には冷房のニーズがあり、第１領域３１には冷房のニーズがない時間帯があるときに、この時間帯には第２空調機２のみを冷房運転する場合がある。

【0020】

この場合、第２空調機２からの冷気により、第２領域３２の気温が下がり、第１領域３１の気温は第２領域３２の気温よりも相対的に高くなる。このとき、両者の温度差により、矢印で示すような対流が生じ、両者の空気が混ざり合うことで、第１領域３１の気温は下がり、第２領域３２の気温は上がり、やがてこれらはほぼ同じになる。第２領域３２の気温が上がるため、第２空調機２は、第２領域３２の冷房ニーズに対応して設定された第２設定温度Ｔ２になるように、冷房力を高めるように動作する。この結果、第２空調機２は、空調ニーズのない第１領域３１の分まで含む大きな空調負荷を負担することとなり、消費電力が増加する。この現象は暖房運転時にも生じ得る。

【0021】

比較例の説明を踏まえて、実施例を説明する。上述したように、天井扇１０の取得部５２は、第１空調機１の第１設定温度Ｔ１と、第２空調機２の第２設定温度Ｔ２とを取得する。第１設定温度Ｔ１及び第２設定温度Ｔ２は、ユーザによるリモコン等（不図示）の操作によって設定される。制御部５６は、取得部５２で取得された第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２との温度差Ｔｄに応じて天井扇１０の送風方向を下向きと上向きとで切り替える。

【0022】

取得部５２が第１設定温度Ｔ１及び第２設定温度Ｔ２を常時監視する構成では、取得部５２の処理負担が大きく、コスト的に不利である。そこで、実施例では、取得部５２は、第１設定温度Ｔ１及び第２設定温度Ｔ２を所定の頻度で取得する。設定温度の取得頻度は、取得部５２の処理負担と、送風方向を切り替えることの効果とのバランスに応じて実験あるいはシミュレーションにより設定できる。一例として、この取得頻度は、１分毎、１０分毎、あるいは１時間毎等であってもよい。

【0023】

図４を参照して、送風方向が下向きの第１運転モードを説明する。図４は、第１運転モード時の空気の流れを模式的に示す図である。天井扇１０は、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ未満の場合、送風方向を下向きにした第１運転モードで動作する。一例として、閾値Ｔｈは「２℃」であってもよい。

【0024】

例えば、温度差Ｔｄが「１℃以下」の場合、閾値Ｔｈ未満であるため、天井扇１０は下向きの気流Ｆｄを生じさせる。気流Ｆｄが勢いよく吹き降ろすと、誘引気流Ｆｈが生じ、気流が攪拌されて渦Ｆｇが発生するため熱交換が促進される。天井４１付近から吹き降ろした気流Ｆｄは床４５に当たり、床４５に沿って気流Ｆｓを発生させる。気流Ｆｓは、まだ温度が高いのでまた上昇し、上昇気流Ｆｊとなる。この結果、第１運転モードでは、これらの気流により空気が攪拌され、第１領域３１は、短時間で第２領域３２と同じ温度水準になり、第１領域３１の快適性が向上する。

【0025】

図５を参照して、送風方向が上向きの第２運転モードを説明する。図５は、第２運転モード時の空気の流れを模式的に示す図である。天井扇１０は、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ以上の場合、送風方向を上向きにした第２運転モードで動作する。

【0026】

例えば、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ以上である場合、天井扇１０は上向きの気流Ｆｕを生じさせる。気流Ｆｕは、天井４１に当たり、天井４１に沿った気流Ｆｋを発生させる。気流Ｆｋは、第１領域３１の側壁４２に衝突し、方向を変えて側壁４２に沿って天井４１から床４５の方向に降下する気流Ｆｍを発生させる。気流Ｆｍは、やがて床４５に衝突し、また方向を変えて床４５に沿った気流Ｆｎを発生させる。床４５を流れる気流Ｆｎは、天井扇１０に吸引され、上昇気流Ｆｐを発生させる。

【0027】

この結果、第２運転モードでは、天井扇１０は、第１領域３１全体を緩やかに循環する域内循環気流を発生させる。この域内循環気流により第１領域３１の空気が第１領域３１に留まる。また、第１領域３１と第２領域３２の境界で上向きの緩やかな気流Ｆｐが形成される。これにより、第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２との差異である温度差Ｔｄが存在する第１領域３１と第２領域３２との間での対流である領域間対流が抑制される。領域間対流が抑制されることにより、第２領域３２の快適性が向上し、第２空調機２の空調負荷が低減され、消費電力も低減される。

【0028】

第２運転モードにおいて、温度差Ｔｄが大きい場合には、温度差Ｔｄが小さい場合よりも、第１領域３１と第２領域３２との間の領域間対流を強く抑制することが望ましい。そこで、実施例では、制御部５６は、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ以上である場合に、温度差Ｔｄの増加に応じて天井扇１０の送風量を増加させる。例えば、制御部５６は、温度差Ｔｄの大きさに応じて、徐々に送風量を増加させてもよいし、段階的（例えば、２段階あるいは３段階等）に送風量を増加させてもよい。この場合、温度差Ｔｄが大きい場合に領域間対流を強く抑制することができる。

【0029】

天井扇１０が第２運転モードで運転される別例を説明する。第１空調機１が作動していない場合、非作動の第１空調機１の設定温度は不明な場合がある。そこで、実施例では、天井扇１０は、第２空調機２が作動し、第１空調機１が作動していない場合には、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ以上であると見なして、送風方向を上向きにする第２運転モードで運転される。具体的には、第２空調機２がオンで作動しており、第１空調機１がオフで作動していない場合には、天井扇１０は、図５に示すように第１領域３１全体を緩やかに循環する域内循環気流を発生させ、２つの領域での領域間対流を抑制し、快適性向上と、空調負荷低減による消費電力低減とを図れる。

【0030】

例えば、ユーザが様々な温度設定を試みるときに、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ未満と閾値Ｔｈ以上との間で頻繁に変化する場合がある。この場合に、運転モードが頻繁に変化し、その度に送風方向が変化すると、他のユーザに大きな違和感を与え、集中力を低下させるおそれがある。そこで、実施例では、制御部５６は、温度差Ｔｄが閾値Ｔｈ未満と閾値Ｔｈ以上との間で変化した場合、当該変化後の温度差Ｔｄが所定の待機期間維持されたときに、送風方向を下向きと上向とで切り替える。この待機期間は、ユーザが様々な温度設定を試みる期間を想定し、その想定結果に応じて設定できる。一例として、この待機期間は、５分あるいは１０分等であってもよい。

【0031】

本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示の天井扇（１０）は、平面視において、被空調空間（３）を空調する第１空調機（１）と第２空調機（２）との間に配置される天井扇であって、被空調空間（３）は、第１空調機（１）を挟んで第２空調機（２）とは反対側に配置された側壁（４２）に接し、第１空調機（１）の第１設定温度（Ｔ１）と、第２空調機（２）の第２設定温度（Ｔ２）と、を取得する取得部（５２）と、取得部（５２）で取得された第１設定温度（Ｔ１）と第２設定温度（Ｔ２）との温度差（Ｔｄ）に応じて本天井扇（１０）の送風方向を下向きと上向きとで切り替える制御部（５６）と、を備える。

【0032】

この構成によれば、下向き送風の場合に、気流により空気が攪拌され、第１領域３１は、短時間で第２領域３２と同じ温度水準になり、快適性が向上する。上向き送風の場合に、第１領域３１と第２領域３２との間の領域間対流が抑制され、空調機の空調負荷が低減され、引いては消費電力を抑制できる。

【0033】

一例として、実施例では、制御部（５６）は、温度差（Ｔｄ）が閾値Ｔｈ未満の場合、送風方向を下向きにし、温度差（Ｔｄ）が閾値Ｔｈ以上の場合、送風方向を上向きにする。この場合、温度差が小さいときは下向き送風になり、空気が攪拌され、両方の領域は同じ温度水準になり、快適性が向上し、温度差が大きいときは上向き送風になり、両方の領域間の領域間対流が抑制され、空調機の空調負荷が低減される。

【0034】

一例として、実施例では、制御部（５６）は、温度差（Ｔｄ）が閾値（Ｔｈ）以上である場合に、温度差（Ｔｄ）の増加に応じて天井扇（１０）の送風量を増加させる。この場合、温度差が大きいほど、送風量が増えて両方の領域間の領域間対流が一層抑制され、空調機の空調負荷が一層低減される。

【0035】

一例として、実施例では、制御部（５６）は、第２空調機（２）が作動し、第１空調機（１）が作動していない場合、送風方向を上向きにする。この場合、第１空調機（１）が作動していない場合に上向き送風になり、両方の領域間の領域間対流が抑制され、作動している第２空調機（２）の空調負荷が低減される。

【0036】

一例として、実施例では、取得部（５２）は、第１設定温度（Ｔ１）及び第２設定温度（Ｔ２）を所定の頻度で取得する。この場合、設定温度を常時監視する構成と比べて、取得部５２の処理負担を軽減でき、コスト的に有利になる。

【0037】

一例として、実施例では、制御部（５６）は、温度差（Ｔｄ）が閾値（Ｔｈ）未満と閾値（Ｔｈ）以上との間で変化した場合、当該変化後の温度差（Ｔｄ）が所定の期間維持されたときに、送風方向を下向きと上向とで切り替える。この場合、送風方向の切り替え頻度を低くできる。

【0038】

本開示の第２の態様は、空調システム（１００）である。本開示の空調システム（１００）は、第１空調機（１）と、第２空調機（２）と、天井扇（１０）とを有して構成され、被空調空間（３）の空調を行うシステムであって、天井扇（１０）は、平面視において、被空調空間（３）を空調する第１空調機（１）と第２空調機（２）との間に配置され、被空調空間（３）は、第１空調機（１）を挟んで第２空調機（２）とは反対側に配置された側壁（４２）に接し、第１空調機（１）の第１設定温度（Ｔ１）と、第２空調機（２）の第２設定温度（Ｔ２）と、を取得する取得部（５２）と、取得部（５２）で取得された第１設定温度（Ｔ１）と第２設定温度（Ｔ２）との温度差（Ｔｄ）に応じて天井扇（１０）の送風方向を下向きと上向きとで切り替える制御部（５６）と、を備える。

【0039】

この構成によれば、下向き送風の場合に、気流により空気が攪拌され、第１領域３１は、短時間で第２領域３２と同じ温度水準になり、快適性が向上する。上向き送風の場合に、第１領域３１と第２領域３２との間の領域間対流が抑制され、空調機の空調負荷が低減され、引いては消費電力を抑制できる。

【0040】

以上、本開示を、実施例をもとに詳細に説明した。上述した実施例は、いずれも本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施例の内容は、請求の範囲に規定された思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。上述の説明では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施例の」「実施例では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容にも設計変更が許容される。

【0041】

実施例では、平面視で、被空調空間３が四角形である例を示したが、これに限られない。例えば、被空調空間は、平面視で円形、楕円形あるいはこれらと四角形とを組み合わせた形状等であってもよい。

【0042】

実施例では、平面視で、天井扇１０が第１空調機１と第２空調機２とを通る直線上に配置される例を示したが、これに限られない。天井扇は、第１空調機と第２空調機とを通る直線外の位置に配置されてもよい。

【0043】

実施例では、第１空調機１と第２空調機２とが、天井４１に設けられる例を示したが、これに限られない。例えば、第１空調機と第２空調機の一方又は双方は、側壁（側壁４２を除く）に設けられてもよい。

【0044】

実施例では、第１空調機１と第２空調機２との間に１基の天井扇１０を配置したが、これに限られない。第１空調機１と第２空調機２との間に、境界面Ｂに沿って複数（例えば２基）の天井扇１０を配置してもよい。

【0045】

実施例では、情報処理部５を天井扇１０に設けたが、これに限られない。空調システム１００において、第１空調機１、第２空調機２、及び天井扇１０の各制御部を統合して制御する統合制御部に情報処理部５の機能を設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本開示の天井扇は、屋内空間を空調するシステムに利用可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 第１空調機、 ２ 第２空調機、 ３ 被空調空間、 ４ 建物、 ５ 情報処理部、 １０ 天井扇、 １２ モータ、 １４ 羽根、 ３１ 第１領域、 ３２ 第２領域、 ４１ 天井、 ４２ 側壁、 ４３ 壁、 ４５ 床、 ５１ データバス、 ５２ 取得部、 ５６ 制御部、 １００ 空調システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】