JP2017172969A - 換気制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
加熱調理機器が備える熱源の加熱により発生する排気対象を、前記加熱調理機器が設けられた換気対象空間の内部から外部に排出する調理時用換気扇と、
前記調理時用換気扇による前記排気対象の排出を補助する排気補助機構と、
送風機能を備える設備機器と、
前記調理時用換気扇と前記排気補助機構と前記設備機器とに電気的に接続され、前記調理時用換気扇と前記排気補助機構と前記設備機器とを制御する換気制御装置と、を備え、
前記換気制御装置は、前記加熱調理機器が動作する場合、前記設備機器による送風を弱め又は停止する。
以下、本発明の実施の形態1に係る換気制御装置と換気制御方法について、図面を参照して詳細に説明する。
実施の形態1では換気制御装置100は個別の装置を想定しているが、これに限らない。例えば、パソコンや携帯電話等の同機能を保有する汎用計算機器等にソフトウエアをインストールし、同機能を持たせても良い。これにより、ユーザは換気システム1に対応する機器を揃えるのみで、専用端末を用意せずにシステムを実現する事が出来、導入が容易になるメリットが有る。
また、設備機器200の何れかに換気制御装置100の機能を内蔵しても良い。これにより、機器を設置するスペースを無くし、省スペース化を実現する事が出来る。
換気制御装置100は、ユーザからの指示を受け付けたりユーザに情報を提示したりするユーザインタフェース110と、設備機器200と通信する通信インタフェース120と、ユーザインタフェース110が受け付けた指示に応じて設備機器200の換気動作を設定する設定処理部130と、設定処理部130が設定した換気動作に従って設備機器200を制御する換気制御処理部140と、を有している。
また、通信インタフェース120は、制御対象のレンジフード230、給排気ファン240、空調機器250に対する指示データを換気制御処理部140から取得し、取得した指示データを制御対象の機器に送信する。
配置情報取得部131は、取得した配置情報を設備情報取得部132に出力する。
図3の例では、加熱調理機器220は、その火力を強、中、弱の3段階に変更でき、「強」、「中」、「弱」の時の消費エネルギーは、例えば、それぞれ3kW、2kW、1kWである。また、レンジフード230は、その排気能力を強、中、弱の3段階に変更でき、「強」、「中」、「弱」の時の排気能力は、例えば、それぞれ600m3/h、370m3/h、170m3/h、である。換気口210は能動的な換気動作を行わず、受動的な換気動作を行うため、換気口の実効開口サイズで表している。
設備情報取得部132は、各設備機器200の機能情報を、配置情報が示す設備機器200にマッピングし、マッピングした情報を決定部133に出力する。
決定部133は、予め設定したシーンの中から、設備情報取得部132から得た情報が示すシーンに類似したシーンを選択し、選択したシーンに対応する動作アルゴリズムにより、加熱調理機器220の火力に応じた制御対象の設備機器200の総合的な換気動作を決定する。
なお、決定部133が、予め設定したシーンの中から、設備情報取得部132から得た情報が示すシーンに類似したシーンを選択する方法としては、例えば、設備情報取得部132から得た情報が示すシーンの評価値と、決定部133に予め記憶されているシーンの基準値と、の差分の平方和が最も小さいものを選択する方法がある。
また、決定部133の動作について、パラメータの組み合わせを変更しつつ、室内の空気の流れをシミュレートし、好成績の組合せを選定する機能を設けても良い。シミュレートをする事で、よりシーンに合わせた不快感の改善効果を引き出す最適な動作を見つけ出す事が出来る。但し、バックデータ無しにシミュレートを行うと、実際に動作を開始するまでに時間がかかり過ぎる課題が有る。従って、前述する保存された動作アルゴリズムで先に動作しながらシミュレーションを進め、最適化を行い、動作の微修正を行いながら動作するのが最も効率が良く、効果が高い。
制御情報取得部142は、換気指標取得部141が取得した火力データに対応する制御情報を制御テーブルから取得する。
換気制御部143は、換気動作設定部134が取得した制御情報に基づいて、制御対象の設備機器200を制御する。つまり、換気制御部143は、換気指標取得部141が取得した換気指標(火力データ)に対応する、調理時用換気扇(レンジフード230)と設備機器200との動作が実行されるように、調理時用換気扇と設備機器200とを制御して換気させる。
(設定処理)
設備の設置時等に、ユーザは、換気制御装置100の入力部14を操作して、図5に示す設定処理を起動し、換気対象の個々の部屋を定義する情報(例えば、換気対象となる部屋の形状とサイズ等を示す情報)、部屋内の設備機器200の配置を示す情報等を含む配置情報を入力部14から入力する。配置情報取得部131は、ユーザインタフェース110を介して、ユーザによって入力された配置情報を取得する(ステップS101)。
設備情報取得部132は、入力された機能情報と優先位置情報とを、ユーザインタフェース110を介して取得する(ステップS102)。
特に、機器情報については住宅メーカーやリフォームメーカ等を含む、住宅を施工する業者の方が知識を有しており、ユーザが詳細を設定出来る事によって誤作動を起こしたりするリスクが有る。即ち、機器の設置状況は家の形態等に依存し、容易には変更が困難である事から、手間の面でも、動作効率化の面でも、ユーザが設定出来る項目は、風量の強、中、弱、電源のON、OFF、空気清浄機や扇風機等の可搬型送風機器を設置した際に入力する簡単なセッティングのみとし、詳細設定は、自動で行うか予め設定された物を用いるのが良い。
加熱については、機器への入力量やタイミング、温度センサ、臭気センサ、煙センサにて検知を行う。食材に含まれる水分等によって誤差は生じるが、加熱温度が高くなるにつれて排ガス量は増加する傾向に有り、「排気」や「給気」を加熱温度に合わせ増加させる。「排気」や「給気」を加熱温度に合わせて増加させることは、より多くの排ガスを処理するのに必要であり、一般的にはレンジフード230の風量を増加して「排気」する。しかし、レンジフード230にて処理しきれず漏れたり、換気率が高まるため冷暖房効果が薄れたり、ファン回転数を増加するため騒音が大きくなったりする等の不具合が生じる為、レンジフード230による排気を設備機器200によりサポートし、拡散を抑え、レンジフード230の風量を極力増加させないようにするのが良い。
排気は基本的にはレンジフード230のみにて実施するのが良い。排気が増加するとその分給気が増加するため、外気を必要以上に取り込んでしまう上、室内の空気を乱す結果になる。
レンジフード230以外の排気はあくまでも、物が焦げたりして、想定以上に排ガスが増加した場合のサポートを行うのが主目的である。また、焼き肉等の調理の場合、リビングで調理を行うケースも有り得る。例えば、図6A−6Cに示すように、設備機器200が設置されている部屋においては、給排気ファン240を排気ファンとして機能させ、リビングLで調理を行う際に、レンジフード230と同様に機能出来るよう、動作アルゴリズムを持たせても良い。
リビングL側からの給気が主となるように、給排気ファン240の風量をレンジフード230に近い風量まで引き上げても良い。リビングLからの給気量を増加させる事で、リビングLからキッチンKの方向へ向かう気流を形成し、リビングL側に排ガスが向かわないようにするディフェンシブな気流を形成する事が目的である。但し、キッチンKからリビングLに向かう気流も必要である。リビングLからの給気が強すぎると、レンジフード230の排気の力を超えて、キッチンKに向かって排ガスを押し出してしまい、キッチンK側の壁を伝って排ガスがリビングLに流れ出る可能性が有るためである。従って、キッチンK側への排気ガスの押し出しを防ぐために十分な給気を換気口210から得る必要がある。給排気ファン240と換気口210の給気風量のバランシングは換気システム1の役割の一つとなる。換気制御装置100は、給排気ファン240の給排気量を制御することで、レンジフード230の吸引口付近について、リビングL側からの風量とキッチンK側からの風量とを均衡させ、レンジフード230の排気量と略同量にする。これにより、排ガスの漏れを極微小に抑える事が出来、リビングLへの排ガスの拡散を防ぐ事が出来る。
基本的には空気の循環は無い方が良い。空調機器250が本実施の形態において空気の循環を行うが、空調機器250はリビングLに設置される場合が多い。空調機器250は空気の吸引と排出とを同時に行うため、動作風量を大きくすると、排ガスをリビングL側に強力に引き込んでしまう場合が有る。このため、風量は極力小さくし、状況によっては停止するのが良い。
一方で、レンジフード230が大風量で動作する場合、外気と内気の空気の入れ替わりによる温度変化が顕著となるため、室内の温度状態を快適にするには空調機器250を動作させる事が望まれる。従って、空調機器250は、給排気ファン240と換気口210の給気動作を損なわない程度の風量で動作する必要がある。
ところで、空調機器250の吸引による風を、給排気ファン240の給気風速を下回る風速にまで分散させなければ、給排気ファン240の給気風を乱し、排ガスを拡散させてしまうことが有る。空調機器250による風量が大きくても気流を乱さないようにするためには、排気を分散させる事で風速を下げると良い。風速が高いとコアンダ効果等の誘引が発生し、気流を乱しやすくなるが、風速量が下がれば気流の乱れを極小で抑える事が出来る。空調機器250の風向幅を変化させる事が出来るのであれば、排出口から出る風をブロードにしても(排出口から排出される風の風向幅を広くしても)良い。空調機器250の吸引口においても、空気の吸引幅を変化させることが出来るのであれば、吸引面積を広くし、吸引による風を分散させても良い。
なお、給排気ファン240の給気風量が大きい場合、リビングLの空気風を巻き込み、排ガスを拡散する場合がある。ここで、空調機器250からの風向幅の広い風で、給排気ファン240の給気風を包み込むようにキッチンK側へ送ると、給排気ファン240の給気による巻き込み風を抑制し、拡散を抑える事が出来る。特に、給排気ファン240の大きさは限られており、レンジフード230で吸引する範囲の全てをサポートするような気流は起こせないため、空調機器250の風向をレンジフード230ないし、その下の調理器具Cに向ける事によって、より広範囲からの漏れをサポートする事が出来る。
この例の室内のように、換気口210がキッチンKに設けられている場合、レンジフード230を作動させると、換気口210からキッチンKに向けて空気の流れができる。
この場合、例えば、図6Aに示すように、加熱調理機器220に設置された調理器具Cから発生した煙や熱気は、優先位置Aを通らないように、室内の辺縁部を巡回し、レンジフード230の吸気口に誘導される。なお、加熱調理機器220の火力が「強」である場合、空調機器250の風量は「弱」でなく「中」でもよい。
この場合、例えば、図6Bに示すように、加熱調理機器220に設置された調理器具Cから発生した排ガスは、給排気ファン240からの給気により、直接レンジフード230の吸気口に誘導される。
この場合、例えば、図6Cに示すように、加熱調理機器220に設置された調理器具Cから発生した排ガスは、直接レンジフード230に吸引される。
制御テーブルの設定後、ユーザによって加熱調理機器220がオンされると、制御部11は、図7に示す換気制御処理をスタートする。ここでは、図7を参照して、制御テーブル設定後の換気動作を説明する。
換気指標取得部141が火力データを取得すると(ステップS201)、制御情報取得部142は、制御テーブルを参照して、取得した火力データに紐付けて設定されている制御情報を取得する(ステップS202)。例えば、図4の例であれば、加熱調理装置220から送信された火力データが、火力が「中」であることを示す場合には、制御情報取得部142が取得する制御情報が示す動作は、レンジフード230の換気風量が「中」、給排気ファン240の給気風量が「強」となる。
なお、ステップS201で換気指標取得部141が新たな火力データを取得したと判断するまでは、換気指標取得部141は待機状態となる。
レンジフード230、給排気ファン240、空調機器250は、換気制御装置100からの指示データに従って、換気動作を実行する。
なお、加熱調理機器220がオフされた場合には、任意の時間、例えば、3分間、レンジフード230のみを運転する。或いは、加熱調理機器220をオフした後の気流の流れをシミュレートしておき、シミュレート結果に応じて、設備機器を動作させてもよい。
実施の形態1に係る換気システム1では、決定部133は、優先位置(例えば、リビングの中空部)への煙や熱気の侵入量が最も小さかった設備機器200の風量・風向の組み合わせを、換気時に使用する動作の組み合わせとして決定した。従って、換気システム1では、優先位置に人がいる場合もいない場合も同様に制御をしている。
実施の形態2では、図8に示すように、システムに人センサ300を設け、リビングに人がいる場合といない場合とで、換気制御の内容が異なるようにする。以下、実施の形態2に係る換気システム2と方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態1と同一または同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略または簡略化する。
なお、人センサ300は設備機器200として換気システム2内に組み込まれる機器に搭載される物で代用する事も可能である。特に空調機器250には予め実装されているものも多い。空調機器250は室内上方に設置される事が多いため、この場合、上方から人を検知する事になる。なお、机の上等、室内の中間程度の高さに人センサ300を搭載したモジュールを設置した場合は、リビングLの固定された空間を検知しやすくなるメリットや、持ち運びが容易であるメリットが有る一方で、そのモジュールを置きっぱなしにした際に家具等が障害物となり、誤検知が発生する場合が有る。例えば、リビングL以外での人の動作に対する検知が困難となる。従って、汎用性という観点では人センサ300は室内上方に設置されている方がより効果的である。
また、空調機器250等に搭載されている人センサ300を用いる事で、別途準備した人センサ300が占有するスペースを省略できる上、別途人センサ300を搭載したモジュールを用意する必要が無いため、ユーザの手間が省ける。
決定部133は、予め設定したシーンの中から、設備情報取得部132から得た情報が示すシーンに類似したシーンを選択し、選択したシーンに対応する動作アルゴリズムにより、制御対象の設備機器200の総合的な換気動作を決定する。
この場合、図10Aに示すように、加熱調理機器220に設置された調理器具Cから発生した煙や熱気は、優先位置Aを通らないように、室内の辺縁部を巡回し、レンジフード230の吸気口に誘導される。なお、加熱調理機器220の火力が「強」であり、人の存在が検知された場合、空調機器250の風量が「強」であってもよい。
この場合、図10Bに示すように、加熱調理機器220に設置された調理器具Cから発生した煙や熱気は、給排気ファン240および空調機器250から送られた空気により、直接レンジフード230の吸気口に誘導される。なお、加熱調理機器220の火力が「強」であり、人の存在が検知されなかった場合、空調機器250の風量が「強」であってもよい。
実施の形態1では、換気制御装置100により制御される設備機器200に、排気補助ファン263が含まれない例について説明した。実施の形態3では、設備機器200に排気補助ファン263が含まれ、換気制御装置100が更に排気補助ファン263を制御する例について説明する。なお、実施の形態1と同一または同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略または簡略化する。なお、本実施の形態では、調理者からみて加熱調理機器220の遠い方の壁面に、部屋を仕切る壁がないオープンキッチンを想定している。
実施の形態2では、換気制御装置100により制御される設備機器200に、排気補助ファン273が含まれない例について説明した。実施の形態4では、設備機器200に排気補助ファン273が含まれ、換気制御装置100が更に排気補助ファン273を制御する例について説明する。なお、実施の形態2と同一または同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略または簡略化する。また、本実施の形態に係る換気システムの構成は、設備機器200として排気補助ファン273を備える点を除き、実施の形態2に係る換気システム2の構成と同様である。
以上の実施の形態では、換気が必要となった原因を示す指標として、加熱調理機器220の火力を示す指標を使用した。加熱調理機器220の火力とレンジフード230の動作が連動しているような場合には、図17の例に示すように、火力データの代わりにレンジフード230の稼働状態を示す情報を、換気の原因を示す指標として採用してもよい。
(変形例2)
以上の実施の形態では、換気が必要となった原因を示す指標として、加熱調理機器220の火力を示す指標を使用した。加熱調理機器220の火力により発生する臭気を指標とすることも可能である。
設備機器200として、キッチンKとリビングLのそれぞれに臭気の強度を測定することができる臭気センサを設置し、臭気センサの出力を、換気を必要とした原因を示す指標としてもよい。この場合、例えば、図18の例に示すように、換気動作設定部134において、火力データとしてキッチンKおよびリビングLの臭気の強度の組み合わせを設定し、制御情報としてレンジフード230の換気風量と、給排気ファン240の給気風量と、を設定してもよい。
制御の対象とする設備機器200は、レンジフード230、給排気ファン240、空調機器250に限定されない。これより多くても少なくてもかまわない。
例えば、空調機器250が配置されておらず、レンジフード230と給排気ファン240のみが設置されている場合には、制御情報は、例えば、図19に示すようにすればよい。
また、加熱調理機器220は、IHヒータに限定されない。ガスコンロ、電子レンジ等、他の熱源や調理器具でもかまわない。
実施の形態3では、I字型である排気補助機構260が加熱調理機器220に組み込まれる例について説明した。本発明において、種々の形状の排気補助機構を加熱調理機器220に組み込むことが可能である。例えば、図20Aに示すように、U字型である排気補助機構280を加熱調理機器220に組み込むことが可能である。
変形例4では、U字型である排気補助機構280を加熱調理機器220に組み込む際に、吸込口281が排出口282よりも熱源に近い位置に配置される例について説明した。変形例5では、図20Bを参照して、U字型である排気補助機構280を加熱調理機器220に組み込む際に、吸込口281が排出口282よりも熱源から遠い位置に配置される例について説明する。
実施の形態4では、排気補助ファン273が排気補助通風路内において吸込口271と排出口272との間に配置される例について説明した。変形例6では、図21を参照して、排気補助ファン293が排気補助通風路内において吸込口291と排出口272との間に配置されない例について説明する。
各設備機器200のそれぞれに供給される電力量を測定し、その測定結果を参照していわゆる省エネを図ってもよい。更に、供給される電力量の測定を設備機器200ごとに行う事で、電力量の変化から各設備機器200のON/OFFを判別することができ、各機器の使用状況に応じた最適動作を選定する事が可能であるため、臭気拡散を抑制するためにより効果的である。また、加熱調理機器220の消費電力量はそのまま加熱状態とも結び付けられ、特別なセンサを用いずに加熱調理機器220の状態を取得する事が出来るメリットが有る。また、換気制御装置100が、時間帯に応じた各設備機器200の電力消費量を学習し、記憶しておくことで、使用中の設備機器200を推定することが可能となる。
換気制御装置100が上述した外乱を把握しておく事で、上述する床置き機器の動作の停止を、ユーザインタフェース110を介してユーザに指示する事が可能であるし、設備機器200として組み込まれていれば、停止指示を出し、外乱要因を減らして、安定的に排ガス拡散を抑制する事が出来る。特に調理時の排ガスは臭気が強く、空気清浄機の脱臭性能を劣化させる場合があるため、臭気の原因となる物質が機器の中に付着し、調理時以外での動作時に排出口から臭気を放出するような不具合の要因を生じさせることを回避することに効果がある。
同様に、窓や扉の開けっ放しについても検知したり、入力したりする機能が有っても良い。これについても上述する床置き機器同様に外乱要因を抑制する効果がある。
一方で、上述する床置きの機器を、設備機器200として動作アルゴリズムに組み込めば、更に効率的に排ガスの拡散を抑制する事が可能となる。例えば空気清浄機はそれそのものに脱臭性能を有している場合が有り、空気清浄機の吸引口の位置まで、リビングを介さずに壁や床に沿って排ガスを送る事が出来れば、より排ガスの拡散を抑制する事が出来る。また、このように構成することで、不必要に排ガスを床置き機器に取り込んで、調理時以外に床置き機器を動作させた際に臭気が再放出される事を抑制する効果にも繋がる。
例えば実施の形態2にて開示される人センサ300で人がキッチンKに居る事を検知し、調理動作を予測した場合、人センサ300が導入されている箇所、例えば空調機器250等を主体として動作を行っても良い。即ち、設備機器200内に風の流れをコントロールする機能を有する機器と調理の有無を判別する手段を有する機器とが有れば、設備機器200の種類や数に限定される事無く換気システム1を構成することが可能となり、換気システム1の汎用性が高まる。また、このような構成をとることで、一部の情報を、換気制御装置100を介さずにやり取り出来る事から、動作高速化の効果も見込める。
また、特に入力部14を介さずとも、ユーザが設備機器200を個別に操作し、動作設定をしても良い。即ち、換気システム1を導入する事で設備機器200の単体制御は損なわないように、ユーザが適宜選択出来る仕様とすることが望ましい。このような本機能により、ユーザがリビングLへの排ガスの拡散よりも、温湿度による快適性等を優先したい場合にユーザが選択的に選ぶ事が出来、汎用性を確保する事が出来る。
Claims (4)
- 加熱調理機器が備える熱源の加熱により発生する排気対象を、前記加熱調理機器が設けられた換気対象空間の内部から外部に排出する調理時用換気扇と、
前記調理時用換気扇による前記排気対象の排出を補助する排気補助機構と、
送風機能を備える設備機器と、
前記調理時用換気扇と前記排気補助機構と前記設備機器とに電気的に接続され、前記調理時用換気扇と前記排気補助機構と前記設備機器とを制御する換気制御装置と、を備え、
前記換気制御装置は、前記加熱調理機器が動作する場合、前記設備機器による送風を弱め又は停止する、
換気制御システム。 - 前記加熱調理機器の加熱方法を検出する検出機器を更に備え、
前記換気制御装置は、前記検出機器により検出された加熱方法に応じて、前記排気補助機構による放出空気量又は放出方向を調整する、
請求項1に記載の換気制御システム。 - 前記設備機器は、前記換気対象空間内に設けられ、
前記換気対象空間内に人が存在するか否かを検出する人感センサを更に備え、
前記設備機器は、前記換気制御装置として機能し、前記人感センサにより前記換気対象空間内に人が存在することが検出された場合、風量又は風向を調整する、
請求項1又は2に記載の換気制御システム。 - 複数の前記設備機器を備え、
前記換気制御装置は、
前記複数の設備機器の運転状況を表示する表示手段と、
前記複数の設備機器から少なくとも1つの設備機器を選択する操作をユーザから受け付ける操作受付手段と、を備え、
前記換気制御装置は、前記操作受付手段を介して前記ユーザにより選択された前記少なくとも1つの設備機器を制御する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の換気制御システム。
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