JP2016075443A - 換気システムおよび換気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染空気が人のいる場所に拡散することを抑制するとともに、快適性を維持することが可能な換気システムを提供すること。
【解決手段】換気システム１００のコントローラ８０は、人位置検出センサ１１の検出結果から人の位置を特定し、汚染度検出センサ１２の検出結果から汚染源の位置を特定する。そして、人の位置から汚染源の位置へ向かう気流を形成するよう、複数の給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに複数の排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の風量を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、室内の換気を行う換気システムおよび換気方法に関するものである。

換気システムでは、居住空間の快適性を維持するために、室内の空気を室外に排気するとともに、室外の空気を給気口から室内へ導入し圧力バランスをとっている。室内で発生する、料理、服またはカーペットなどに由来する臭いおよび埃は、換気システムにより形成される気流（給気口から排気口に至る気流）によって、室内から排出される。この時、臭いおよび埃が室内に滞留すること、および他の部屋に拡散されることなく、排出がスムーズに行われることが望ましい。

室内で発生する臭いなどの汚染空気を適切に室外に排出する方法として、特許文献１には、室内の汚染度を検知するセンサを各部屋に備え、汚染度の増減に応じて各部屋の換気風量を増減させる換気システムが提案されている。また、特許文献２には、汚染を検知した場合に、換気口の開口面積を大きくし、室内の換気回数を増加する換気システムが提案されている。また、特許文献２の換気システムでは、換気口の開口面積を制御することで、汚染空気がトイレなどのダーティゾーン以外に拡散することを抑制するとともに、外気変動に起因する室内の気流変動による不快感を抑制することが可能となっている。さらに、特許文献３には、給排気と空気清浄機とを組み合わせた換気システムが提案されている。特許文献３の換気システムでは、給気口から排気口に至る経路における汚染が検知された場合に、汚染の度合いに応じて空気清浄機の出力を制御する構成となっている。

特開平１１−２２３３７０号公報（段落［００４０］参照） 特開２００２−２５７３９０号公報（段落［００３２］、［００４７］−［００４８］参照） 特開２００７−８５７０１号公報（段落［００５１］参照）

近年、部屋の間取りとして、リビング、ダイニングおよびキッチン（ＬＤＫ）を略同一空間に形成すること、およびアイランドキッチンなどのよりオープンなキッチンが好まれている。これにより、部屋（ＬＤＫ）のサイズが大型化しているとともに、ダイニングまたはキッチンで発生した調理臭または煙が、清浄度を維持したいリビング側に拡散してしまうことがある。これに対し、特許文献１〜３に記載される換気システムでは、同一の室内に汚染源と人とが存在する場合における、室内の気流の制御については想定されていない。

また、キッチンにレンジフードのような局所排気装置を設け、リビングに空気清浄装置を設けることによって、リビングの快適性の維持を図ることが考えられる。しかしながら、汚染が多い場合には、局所排気装置および空気清浄装置の風量を上げる必要があり、ドラフト感または大騒音が発生するといった問題点もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、汚染が人のいる場所に拡散することを抑制するとともに、快適性を維持することが可能な換気システムおよび換気方法を提供することを目的とする。

本発明に係る換気システムは、複数の給気口と、複数の給気口にそれぞれ配置され、給気口からの給気風量を変更する複数の給気風量変更手段と、複数の排気口と、複数の排気口にそれぞれ配置され、排気口への排気風量を変更する複数の排気風量変更手段と、第１の部屋における人の位置を検出する人位置検出手段と、第１の部屋における空気の汚染度を検出する汚染度検出手段と、人位置検出手段および汚染度検出手段の検出結果を受信するとともに、複数の給気風量変更手段および複数の給気風量変更手段の風量を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、人位置検出手段の検出結果から、第１の部屋における人の位置を特定し、汚染度検出手段の検出結果から、第１の部屋における汚染源の位置を特定し、人の位置から汚染源の位置へ向かう気流を形成するよう、複数の給気風量変更手段および複数の給気風量変更手段の風量を制御する。

本発明の換気システムでは、同一の部屋における人の位置および汚染源位置を特定し、人の位置から汚染源の位置へ向かう気流を形成するよう、複数の給気口からの給気および複数の排気口からの排気を制御することで、広いＬＤＫなどの略同一室内に、汚染源と人とが同時に存在している場合でも、汚染空気が人の位置を通過することなく排出され、ユーザーの快適感を維持することが可能となる。

本発明の実施の形態１における換気システムの概略構成図である。 本発明の実施の形態１における換気システムのブロック図である。 本発明の実施の形態１における換気処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１における換気処理による気流制御の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における換気処理による気流制御の別の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における換気処理による気流制御の例を示す図である。 本発明の実施の形態３における換気処理による気流制御の例を示す図である。 本発明の実施の形態４における換気処理による気流制御の例を示す図である。 本発明の実施の形態５における換気処理による気流制御の例を示す図である。 本発明の実施の形態６における換気処理による気流制御の例を示す図である。 本発明の実施の形態７における換気処理による気流制御の例を示す図である。

以下に、本発明における換気システムおよび換気方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における換気システム１００の概略構成図であり、図２は、実施の形態１における換気システム１００のブロック図である。本実施の形態は、家１に換気システム１００を適用した場合の例であり、図１は、家１を俯瞰したものである。図１に示すように、家１は、リビングルーム２、キッチン３、和室４、サニタリールーム５、トイレ６および玄関７からなる。リビングルーム２とキッチン３は、略同一の空間を形成し、空気が連通している。その他の部屋は仕切られているが、完全に密閉されているのではなく、連通口または隙間を通じて空気が流れる構成となっている。各部屋および家１全体の給排気のバランスを意図的に大きく変えない限りは、各部屋の気圧は同一に保たれ、外気圧と同等である。

換気システム１００は、リビングルーム２に配置された給気口２１および給気口２２ならびに排気口２３および排気口２４、キッチン３に配置された排気口３１、和室４に配置された給気口４１、サニタリールーム５に配置された排気口５１、トイレ６に配置された排気口６１を備える。また、給気口２１、給気口２２および給気口４１には給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０がそれぞれ配置され、排気口２３、排気口２４、排気口３１、排気口５１および排気口６１には、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０がそれぞれ配置される。なお、図１では、給気口２１、給気口２２および給気口４１ならびに排気口２３、排気口２４、排気口３１、排気口５１および排気口６１が各部屋の壁に設置され、各部屋から直接外部に連通しているように記載しているが、これらはダクトを通じて、単一の給排気口に接続されていても良い。また、家１における部屋の配置、給気口および排気口の位置、または数等は図１に限定されるものではない。

給気口２１、給気口２２および給気口４１を介して室外の空気が室内に供給される。このときの給気風量は、給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０の回転数（ＲＰＭ）を制御することで変更される。また、排気口２３、排気口２４、排気口３１、排気口５１および排気口６１を介して室内の空気が室外へ排気される。このときの排気風量は、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の回転数（ＲＰＭ）を制御することで変更される。各給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０が本発明の給気風量変更手段に相当し、各排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０が本発明の排気風量変更手段に相当する。

また、換気システム１００は、リビングルーム２およびリビングルーム２と略同一の空間を形成するキッチン３内の人の位置を検出する人位置検出センサ１１、ならびにリビングルーム２およびキッチン３の空気の汚染度を検出する複数の汚染度検出センサ１２を備える。人位置検出センサ１１は、可動式の赤外線センサまたはカメラなどで構成され、リビングルーム２およびキッチン３内の熱源検知または画像の撮影を行う。本実施の形態では、図１に示すように、リビングルーム２およびキッチン３を７つの仮想エリアＰ１〜Ｐ７に分ける。そして、人位置検出センサ１１の検出結果から、人の位置が仮想エリアＰ１〜Ｐ７のどこであるかを特定する。また、汚染度検出センサ１２は、リビングルーム２およびキッチン３の空気中におけるタバコまたは食品による臭いまたは有毒ガスの濃度などを汚染度として検出する。汚染度検出センサ１２は、各仮想エリアＰ１〜Ｐ７に配置され、各仮想エリアＰ１〜Ｐ７における汚染度を比較することで汚染源位置が特定される。人位置検出センサ１１が本発明の人位置検出手段に相当し、汚染度検出センサ１２が本発明の汚染度検出手段に相当する。

また、図２に示すように、換気システム１００は、コントローラ８０を備える。コントローラ８０は、ＨＥＭＳ（ホームエネルギーマネジメントシステム）と共有化され、人位置検出センサ１１、汚染度検出センサ１２、給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０、ルームエアコン１３、空気清浄機１４およびその他の機器１５に接続される。その他の機器１５には、リビングルーム２に配置されるテレビ、キッチン３に配置されるＩＨクッキングヒーターまたは冷蔵庫、もしくは家１の外に配置される給湯器などが含まれる。コントローラ８０は、例えばマイコン等で構成され、接続される各機器からの情報を収集し、収集した情報に基づき、各機器へ制御指示を行う。

コントローラ８０は、記憶部８５を有する。記憶部８５には、家１の間取りに関する情報、コントローラ８０に接続される各機器の位置情報、およびリビングルーム２およびキッチン３の仮想エリアＰ１〜Ｐ７に関する位置情報が予めユーザーまたはサービスマンなどによって入力され、記憶されている。コントローラ８０は、人位置検出センサ１１および汚染度検出センサ１２の検出結果、ならびに記憶部８５に記憶される位置情報などに基づいて、給気ファン２１０、給気ファン２２０、給気ファン４１０、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の風量（回転数）を０（停止）から最大定格の間で制御する。

さらに、コントローラ８０は、家庭内ネットワークなどを介してスマートフォンなどの情報端末９０に接続され、インターネット９２を介してサーバ９５に接続される。ユーザーは、情報端末９０を用いて換気システム１００に対する動作指示の入力、または換気システム１００の情報の確認が可能である。また、コントローラ８０に接続される機器の仕様に応じて可能な動作パターンを、サーバ９５からコントローラ８０にダウンロードすることで、機器の買い替えに対応して、より高精度で省エネかつ快適な環境を形成するための制御が可能となる。コントローラ８０が本発明の制御手段に相当する。なお、図面の複雑化を避けるため、コントローラ８０、ルームエアコン１３、空気清浄機１４、その他の機器１５、情報端末９０およびサーバ９５については、図１では図示を省略している。

次に、換気システム１００における換気処理について、図３および図４を参照して説明する。図３は、本実施の形態における換気処理のフローチャートであり、図４は、換気処理による気流制御の例を示す図である。本実施の形態の換気処理は、コントローラ８０によって実行される。本処理では、まず、接続されている機器から情報が取得される（Ｓ１）。詳しくは、コントローラ８０によって、人位置検出センサ１１の検出結果および複数の汚染度検出センサ１２の検出結果が取得される。そして、取得された情報に基づいて、リビングルーム２およびキッチン３内において汚染が発生しているか否かが判断される（Ｓ２）。ここでは、複数の汚染度検出センサ１２のうち、いずれか一つでも予め設定された目標レベルを超える汚染度を検出した場合に、汚染が発生していると判断される。

汚染が発生していない場合は（Ｓ２：ＮＯ）、通常制御が行われる（Ｓ３）。通常制御では、スタンバイ状態で設定された風量となるよう、給気ファン２１０、給気ファン２２０、給気ファン４１０、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０が制御される。一方、汚染が発生している場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）、汚染源の位置が特定される（Ｓ４）。詳しくは、コントローラ８０によって、記憶部８５に記憶される汚染度検出センサ１２の位置情報が読み出され、複数の汚染度検出センサ１２のうち、最も高い汚染度を検出した汚染度検出センサ１２が配置されるエリアが汚染源位置と特定される。図４に示す例においては、仮想エリアＰ２が汚染源位置と特定される。

次に、Ｓ１で取得した人位置検出センサ１１の検出結果に基づき、リビングルーム２およびキッチン３内における人の位置が特定される（Ｓ５）。図４に示す例においては、仮想エリアＰ５が人の位置と特定される。そして、特定された汚染源位置および人の位置に基づいて、換気システム１００で形成すべき気流が決定される（Ｓ６）。ここでは、人の位置から汚染源の位置へと空気が流れるとともに、汚染源の汚染空気が人の位置に拡散することを抑制する気流を形成すべき気流として決定する。また、決定された気流を形成するよう給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の風量も決定される。

Ｓ６で決定される気流および給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の風量について、図４を参照して説明する。図４に示すように、汚染源位置がＰ２であり、人の位置がＰ５である場合、コントローラ８０は、給気ファン２１０、給気ファン２２０および排気ファン２３０を駆動し、給気口２１および給気口２２から排気口２３に至る気流（図４において破線矢印で示される気流）を形成すべき気流と決定する。給気口２１は汚染源に近い位置にあり、給気口２２は人の位置に近い位置にある。また、排気口２３は汚染源に近い位置にある。また、給気ファン２１０の風量（Ｑ₂₁）および給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）ならびに排気ファン２３０の風量（Ｑ₂₃）を、下記の式（１）および（２）を満たすように決定する。これにより、人の位置から汚染源位置に向かう気流が形成され、人の位置に汚染空気が拡散することが抑制される。
Ｑ₂₁ ＋ Ｑ₂₂ ＝ Ｑ₂₃ ・・・（１）
Ｑ₂₁ ＜ Ｑ₂₂ ・・・（２）

また、人の位置に近い排気口２４の排気ファン２４０を駆動しない、または風量を必要最低限とすることによって、人の位置から汚染源に向かう気流が弱くなることを抑制し、汚染空気が人の位置に拡散することを抑制できる。また、和室４の給気ファン４１０およびサニタリールーム５の排気ファン５１０を駆動しない、または風量を必要最低限とすることによって、リビングルーム２から和室４またはサニタリールーム５へと至る経路に汚染空気が拡散することを抑制し、家１全体に汚染空気が広がることを抑制できる。

なお、給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の風量は、汚染源位置と人位置との組み合わせから、各給排気ファンの風量制御マップを生成して記憶部８５に記憶し、当該制御マップに基づいて決定しても良い。または、汚染源位置と人位置との組み合わせを、所定の数式に代入して給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の風量を算出しても良い。所定の数式は、上記の制御マップ等から求められる。

ここで、コントローラ８０は、ユーザーの意向に応じた省エネまたは低騒音化などの制約条件に従って接続される各機器を制御している。そのため、Ｓ６で決定された気流を形成するための給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０の駆動（以下、「気流制御」という）が、制約条件と矛盾していないかが判断される（Ｓ７）。ここでは、コントローラ８０によって、動作させる機器の電力および換気によるルームエアコン１３などの負荷変化（室外温湿度と室内設定温湿度などから判断）を算出し、制約条件との比較を行う。そして、制約条件と矛盾している場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、気流制御と制約条件のうちどちらを優先するかが判断される（Ｓ８）。ここでは、予め優先順位を決めて記憶部８５に記憶していてもよく、または情報端末９０を介して、ユーザーに矛盾が生じていることを報知して、どちらを優先するかの選択を促してもよい。そして、気流制御の優先度が低い場合（Ｓ８：ＮＯ）、すなわち制約条件を優先する場合は、気流制御を行わずに通常制御が行われる（Ｓ３）。

一方、気流制御と制約条件が矛盾しない場合（Ｓ７：ＮＯ）および気流制御の優先度が高い場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、Ｓ６で決定された気流を形成するよう、給気ファン２１０、給気ファン２２０および給気ファン４１０、ならびに排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０が駆動制御される（Ｓ９）。これにより、人の位置から汚染源位置へと向かう気流を形成し、汚染空気が人の位置を通過することなく排気することができる。その後、Ｓ１の処理に戻り、汚染度検出センサ１２により検出された汚染度が予め設定された目標レベルに低下した場合（Ｓ２：ＮＯ）、通常制御（Ｓ３）に戻る。

図５は、上記換気処理による気流制御の別の例を示す図である。図５では、リビングルーム２の仮想エリアＰ２が人の位置と特定され、仮想エリアＰ５が汚染源位置と特定された場合の例を示している。この場合、コントローラ８０は、給気ファン２１０、給気ファン２２０および排気ファン２４０を駆動し、給気口２１および給気口２２から排気口２４への気流（図５において破線矢印で示される気流）を形成する。給気口２１は人の位置に近い位置にあり、給気口２２は汚染源に近い位置にある。また、排気口２４は汚染源に近い位置にある。また、給気ファン２１０の風量（Ｑ₂₁）および給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）ならびに排気ファン２４０の風量（Ｑ₂₄）が下記の式（３）および式（４）を満たすように制御される。
Ｑ₂₁ ＋ Ｑ₂₂ ＝ Ｑ₂₄ ・・・（３）
Ｑ₂₂ ＜ Ｑ₂₁ ・・・（４）

図５に示す例では、人の位置に近い排気口２３の排気ファン２３０を駆動しない、または風量を必要最低限とする。また図４の例と同じく、和室４の給気ファン４１０およびサニタリールーム５の排気ファン５１０を駆動しない、または風量を必要最低限とする。これにより、図５に示す例においても、人の位置から汚染源位置へと向かう気流を形成し、汚染空気が人の位置を通過することなく排気することができるとともに、汚染空気の拡散を抑制することができる。

上記のように、本実施の形態における換気システム１００によれば、広いＬＤＫなどの略同一室内に、汚染源と人とが同時に存在している場合に、汚染空気が人の位置を通過することなく排気され、快適感を維持することができる。また、人の位置および汚染源の位置に基づいて各給排気ファンの風量を制御し、排気の効率を高めることによって、各給排気ファンの風量を不必要に大きくする必要がなくなる。これにより、不快なドラフト感を抑制するとともに、各給排気ファンにおけるエネルギーロスをより小さくすることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態２における換気処理による気流制御の例を示す図である。本実施の形態では、換気処理における気流の決定および制御（図３のＳ６およびＳ９）が実施の形態１と相違する。その他、換気システム１００の構成などについては、実施の形態１と同様である。また、本実施の形態では、仮想エリアＰ２が人汚染源位置と特定され、仮想エリアＰ５が人の位置と特定された場合について説明する。

図６に示すように、本実施の形態では、給気ファン２２０、排気ファン２３０および排気ファン３１０を駆動し、給気口２２から排気口２３および排気口３１に至る気流（図６において破線矢印で示される気流）を形成する。そして、下記の式（５）および（６）を満たすように、給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）、ならびに排気ファン２３０の風量（Ｑ₂₃）および排気ファン３１０の風量（Ｑ₃₁）を制御する。
Ｑ₂₂ ＝ Ｑ₂₃ ＋ Ｑ₃₁ ・・・（５）
Ｑ₂₃ ＜ Ｑ₃₁ ・・・（６）

上記のように気流制御を行うことで、室内の汚染度が高い場合でも、排気量を大きくするとともに、汚染源位置から人の位置への拡散をより強力に抑えることが可能となる。また、排気ファン３１０は、キッチン３に設けたレンジフードファンである。一般的にレンジフードファンの最大風量と騒音値は排気ファン２３０の最大風量と騒音値よりも大きい。従って、例えば、リビングルーム２の汚染度が急激に高くなった場合に、まず、実施の形態２の気流制御を行い、その後、汚染度の低下にともなって排気ファン３１０の風量を低下させるか、または実施の形態１の気流制御に切り替えても良い。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について、図７を参照して説明する。図７は、実施の形態３における換気処理による気流制御の例を示す図である。本実施の形態では、換気処理における気流の決定および制御（図３のＳ６およびＳ９）が実施の形態１と相違する。その他、換気システム１００の構成などについては、実施の形態１と同様である。また、本実施の形態では、仮想エリアＰ２が汚染源位置と特定され、仮想エリアＰ５が人の位置と特定された場合について説明する。

図７に示すように、本実施の形態では、給気ファン２２０、給気ファン４１０、排気ファン２３０、排気ファン５１０および排気ファン６１０を駆動する。これにより、図７において破線矢印で示すように、給気口２２および給気口４１から排気口２３に至る気流ならびに給気口４１から排気口５１および排気口６１に至る気流を形成する。また、下記の式（７）および（８）を満たすように、給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）、給気ファン４１０の風量（Ｑ₄₁）、排気ファン２３０の風量（Ｑ₂₃）、排気ファン５１０の風量（Ｑ₅₁）および排気ファン６１０の風量（Ｑ₆₁）を制御する。
Ｑ₂₂ ＋ Ｑ₄₁ ＝ Ｑ₂₃ ＋ Ｑ₅₁ ＋ Ｑ₆₁ ・・・（７）
Ｑ₄₁ ＞ Ｑ₅₁ ＋ Ｑ₆₁ ・・・（８）

本実施の形態は、室内の汚染度が低く、例えば給気ファン２２０と排気ファン２３０を駆動するだけで室内の汚染度を低く維持できるような場合に、サニタリールーム５の排気ファン５１０およびトイレ６の排気ファン６１０を駆動させた状態を示している。ここで、給気と排気のバランスをとるためには、給気量を増やす必要があるため、給気ファン２２０の風量を増加すること、または給気ファン２１０を駆動することが考えられる。しかしながら、給気ファン２２０の風量の増加、または給気ファン２１０の駆動を行った場合、人が位置するリビングルーム２における騒音およびドラフト感が増加する恐れがある。そこで、人が位置しない和室４に設置される給気口４１の給気ファン４１０を駆動し、排気口５１および排気口６１からの排気とのバランスをとっている。また、上記の式（８）に示すように、増加した排気口５１および排気口６１からの排気量以上に給気口４１からの給気を行うことで、和室４から排気口２３へと至る気流を形成することができる。これにより、リビングルーム２における騒音およびドラフト感の増加を抑制しつつ、汚染空気が、排気ファン５１０および排気ファン６１０による排気に誘引されて家１全体に拡散することを抑制することができる。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について、図８を参照して説明する。図８は、実施の形態４における換気処理による気流制御の例を示す図である。本実施の形態では、換気処理における気流の決定および制御（図３のＳ６およびＳ９）において、各給排気ファンの制御に加え、ルームエアコン１３の制御を行う点において実施の形態１と相違する。その他、換気システム１００の構成などについては、実施の形態１と同様である。また、本実施の形態では、仮想エリアＰ２が汚染源位置と特定され、仮想エリアＰ５が人の位置と特定された場合について説明する。

図８に示すように、本実施の形態では、給気ファン２２０、給気ファン４１０、排気ファン２３０および排気ファン３１０を駆動する。これにより、図８において破線矢印で示すように、給気口２２および給気口４１から排気口２３および排気口３１に至る気流が形成される。さらに、本実施の形態では、ルームエアコン１３が駆動される。ルームエアコン１３は、室内の空気を吸引して、所定の方向へと送風する機能を有する送風機として用いられる。ルームエアコン１３は、吹出し口を排気口２３に向けて送風するようコントローラ８０によって風向が制御される。これにより、ルームエアコン１３から排気口２３に至る気流が形成される。また、給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）および給気ファン４１０の風量（Ｑ₄₁）、ならびに排気ファン２３０の風量（Ｑ₂₃）および排気ファン３１０の風量（Ｑ₃₁）は、下記の式（９）を満たすように制御される。
Ｑ₂₂ ＋ Ｑ₄₁ ＞ Ｑ₂₃ ＋ Ｑ₃₁ ・・・（９）

本実施の形態では、実施の形態２と比較して、排気口２３からの排気および排気口３１からの排気によって形成される排気気流に対して、給気口２２から流入する空気によって形成される人の位置から汚染源位置へと向かう気流の流量が低下される。その一方、給気口４１から排気口２３および排気口３１への気流が新たに形成される。また、和室４を他の部屋よりも陽圧となるように給気ファン４１０における風量を大きく設定することによって、和室４への汚染の流入を抑制することができる。また、ルームエアコン１３の吹出し口を排気口２３に向けて送風するよう制御することによって、効率のよい排気が可能となる。このように構成することで、汚染空気が他の部屋へと拡散することをさらに抑制するとともに、排気の効率を高めることが可能となる。

実施の形態５．
続いて、本発明の実施の形態５について、図９を参照して説明する。図９は、実施の形態５における換気処理による気流制御の例を示す図である。図９に示すように、本実施の形態では、汚染源が仮想エリアＰ２および仮想エリアＰ７（キッチン３）の２箇所に発生した場合について説明する。また、本実施の形態では、換気処理における気流の決定および制御（図３のＳ６およびＳ９）において、各給排気ファンの制御に加え、空気清浄機１４の制御を行う点において実施の形態１と相違する。その他、換気システム１００の構成などについては、実施の形態１と同様である。また、本実施の形態では、仮想エリアＰ５が人の位置と特定されている。

図９に示すように、本実施の形態では、給気ファン２１０、給気ファン２２０、排気ファン２３０、排気ファン２４０および排気ファン３１０を駆動する。これにより、図９において破線矢印で示すように、給気口２１および給気口２２から、排気口２３、排気口２４および排気口３１へ至る気流が形成される。また、本実施の形態では、空気清浄機１４が駆動される。空気清浄機１４の送風方向が可変な場合は、人の位置に向けて送風するようコントローラ８０によって風向が制御される。これにより、空気清浄機１４から人の位置に向かう気流が形成される。また、給気ファン２１０の風量（Ｑ₂₁）、給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）、排気ファン２３０の風量（Ｑ₂₃）、排気ファン２４０の風量（Ｑ₂₄）、排気ファン３１０の風量（Ｑ₃₁）、および空気清浄機１４の風量（Ｑ₁₄）は、下記の式（１０）〜（１２）を満たすように制御される。
Ｑ₂₁ ＋ Ｑ₂₂ ＝ Ｑ₂₃ ＋ Ｑ₃₁ ＋Ｑ₂₄ ・・・（１０）
Ｑ₁₄ ≧ Ｑ₂₂ ・・・（１１）
Ｑ₁₄ ＞ Ｑ₂₄ ・・・（１２）

給気口２２は、空気清浄機１４に近い位置の給気口である。どの給気口が空気清浄機１４の近くに設置されているかは、記憶部８５に記憶される空気清浄機１４の位置情報に基づいて特定される。また、空気清浄機１４の位置情報は、記憶部８５に記憶されている場合に限定されるものではなく、図示していないカメラまたはマイクをリビングルーム２に設置して検出しても良い。または、空気清浄機１４に搭載したセンサが、部屋の形状および窓の位置を検知し、当該情報をコントローラ８０に送信することによって、位置判定を行っても良い。

本実施の形態によると、給気口２２からの空気が清浄化されて人の位置に送風され、人の位置への汚染空気の拡散が抑制される。また、給気口２１からの給気および排気口２４からの排気は、空気清浄機１４からの気流が過剰な場合に、部屋全体の空気が撹拌されて人の位置から汚染源位置への空気の流れを阻害してしまうことを防ぐためのものである。本実施の形態では、２箇所の汚染源による汚染空気をスムーズに排気するとともに、給気ファン２１０および給気ファン２２０よりも大風量で清浄空気を送風できる空気清浄機１４との連動を行うことで、人の位置の清浄度をより一層高めることができる。

実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６について、図１０を参照して説明する。図１０は、実施の形態６における換気処理による気流制御の例を示す図である。また、図１０は、リビングルーム２およびキッチン３を横方向から見た模式図である。図１０に示すように、本実施の形態では、給気口２１、排気口２３および排気口３１は、略天井近傍の高い位置に配置され、給気口２２および排気口２３は略床近傍の低い位置に配置される。図１０における給気口２１、給気口２２、排気口２３、排気口２４および排気口３１の位置は一例であり、これに限定されるものではない。また、給気口２１には、給気の風向を変更可能なルーバー２１５が設けられる。ルーバー２１５は、コントローラ８０に接続され、コントローラ８０によって角度が制御される。ルーバー２１５が本発明の給気風向変更手段に相当する。

さらに、図１０においては、リビングルーム２に、複数の人と汚染源が存在し、人だけがいるエリアと、人と汚染源とが共存するエリアとが存在する。これらは、人位置検出センサ１１および汚染度検出センサ１２の検出結果に基づいて、コントローラ８０によって特定される。また、本実施の形態では、換気処理における気流の決定および制御（図３のＳ６およびＳ９）も実施の形態１と相違する。その他、換気システム１００の構成などについては、実施の形態１と同様である。

図１０に示すように、本実施の形態では、給気ファン２１０、給気ファン２２０、排気ファン２３０、排気ファン２４０および排気ファン３１０を駆動する。これにより、給気口２１および給気口２２から排気口２３および排気口３１へ至る気流（図１０において破線矢印で示される気流）が形成される。また、下記の式（１３）〜（１７）を満たすように、給気ファン２１０の風量（Ｑ₂₁）、給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）、排気ファン２３０の風量（Ｑ₂₃）、排気ファン２４０の風量（Ｑ₂₄）および排気ファン３１０の風量（Ｑ₃₁）が制御される。
Ｑ₂₁ ＋ Ｑ₂₂ ＝ Ｑ₂₃ ＋Ｑ₂₄ ＋Ｑ₃₁ ・・・（１３）
Ｑ₂₁ ＜ Ｑ₂₂ ・・・（１４）
Ｑ₂₃ ＞ Ｑ₂₄ ・・・（１５）
Ｑ₂₂ ＞ Ｑ₂₃ ・・・（１６）
Ｑ₂₂ ＞ Ｑ₂₄ ・・・（１７）

本実施の形態では、汚染源周辺の空気を上方へと流すために、部屋の下方に配置された給気口２２から給気を行い、部屋の上方に配置された排気口２３から排気を行って、下方から上方への気流を形成する。また、給排気のバランスを整えるために、給気口２１からも給気を行う。このとき、給気口２１からの給気が気流を乱して下方への気流を発生させないように、給気口２１の風向きが天井面に沿ったものとなるようルーバー２１５の角度が制御される。また、排気口２４からの排気は、汚染空気が人のみが位置するエリアに拡散することを抑制するものであり、上昇気流にのらずに淀みがちなテーブル下および椅子の近傍などの空気を排気するためのものである。本実施の形態によると、汚染源からの空気を効率よく排気するとともに、汚染源から離れた人の位置に汚染が拡散することを抑制できる。

実施の形態７．
次に、本発明の実施の形態７について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態７における換気処理による気流制御の例を示す図である。本実施の形態は、リビングルーム２には人のみが存在し、キッチン３には人と汚染源が存在している点、およびこれに伴う換気処理における気流の決定および制御（図３のＳ６およびＳ９）が、実施の形態６と相違する。その他、各給排気ファンの配置および換気システム１００の構成などについては、実施の形態６と同様である。

図１１に示すように、本実施の形態では、給気ファン２２０および排気ファン３１０を駆動し、給気口２２から排気口３１へ至る気流（図１１において破線矢印で示される気流）を形成する。また、ルームエアコン１３を駆動し、風向を制御して人の位置からキッチン３へ至る気流（図１１において破線矢印で示される気流）を形成する。また、給気ファン２２０の風量（Ｑ₂₂）および排気ファン３１０の風量（Ｑ₃₁）は下記式（１８）を満たすよう制御される。
Ｑ₂₂ ≦ Ｑ₃₁ ・・・（１８）

本実施の形態のように、汚染度検出センサ１２の検出結果に基づき、汚染源位置がキッチン３（仮想エリアＰ７）と特定された場合は、人の位置に汚染が拡散するのを防ぐために、排気口２３および排気口２４からの排気を行わないか、または必要最低限の風量とする。これにより、汚染空気が人の位置に拡散することを抑制することができる。

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、給気ファン２１０、給気ファン２２０、給気ファン４１０、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０のいずれかまたは全てをダンパなどの別の風量変更手段に替えても良い。さらに、上記実施の形態６におけるルーバー２１５と同様の風向変更手段を、別の実施の形態における給気口２１、給気口２２、給気口４１、排気口２３、排気口２４、排気口３１、排気口５１および排気口６１のいずれかまたは全てに設ける構成としても良い。この場合、コントローラ８０は、特定した人の位置および汚染源位置に基づいて、風向変更手段を制御する。具体的には、人の位置から汚染源位置に向かう気流を形成するよう、各給気口および排気口における給排気の風向きを変更する。

また、換気システム１００における給気口２１、給気口２２および給気口４１のいずれかまたは全てに空気清浄フィルタなどの空気清浄機構を設けても良い。この空気清浄機構を設けることによって、室内には、清浄空気が供給される。このような構成によれば、人の位置に供給される清浄空気によって、汚染空気を排気口へと押し流す気流が形成され、人の位置の快適性を、さらに向上させることができる。また、室外の空気の汚染度および気流制御による給気ファンの駆動状態に応じて、空気清浄機構を駆動制御しても良い。具体的には、室外の空気の汚染度を検出可能なセンサをさらに備え、当該センサにより検出された室外の空気の汚染度に基づいて、室外汚染度が低い場合または給気ファンが駆動していない場合には、空気清浄機構を停止、またはバイパスしても良い。これにより、空気清浄機構が、電力を消費する機構である場合、または圧力損失が高い機構である場合でも、騒音の悪化を抑制し、省エネを図ることができる。なお、室外の汚染度は、ルームエアコン１３の室外機または給湯機などに搭載した埃センサを用いて計測しても良く、または、花粉またはＰＭ２．５などの環境測定値を、インターネット９２を介して入手してもよい。

また、上記実施の形態では、汚染度検出センサ１２の検出結果に基づき、汚染の発生を判断する構成（図３のＳ２）となっているが、本発明は当該構成に限定されるものではなく、他の方法で汚染の発生を判断しても良い。例えば、ルームエアコン１３または空気清浄機１４に搭載される埃センサまたは臭いセンサの検出結果を取得し、取得した検出結果が、予め設定された目標レベルを超える場合に、汚染が発生していると判断しても良い。または、汚染源となりうる機器（例えばＩＨクッキングヒーターなど）の動作の有無を判定し、動作がある場合に汚染が発生したと判断してもよい。

また、上記実施の形態では、各仮想エリアに配置した複数の汚染度検出センサ１２の検出結果に基づき、汚染源の位置を特定する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、他の方法で汚染源の位置を特定しても良い。例えば、カメラ、赤外線センサまたはマイクなどにより、調理などを行う人の動作または激しい人の動きなどから汚染源の位置を推定してもよい。または、汚染源となりうる機器（例えばＩＨクッキングヒーターなど）の位置を特定し、当該機器が動作していることを検知した場合に、当該機器の位置を汚染源位置と特定しても良い。

さらに、上記実施の形態では、コントローラ８０にて人の位置および汚染源位置の特定、ならびに気流の決定および制御を行う構成としたが、これらの処理を情報端末９０のアプリ、またはサーバ９５で行っても良い。この場合は、人位置検出センサ１１および汚染度検出センサ１２の検出結果ならびに機器の位置情報を、情報端末９０またはサーバ９５に伝達し、高度な判定アルゴリズムに基づいてコントローラ８０に動作を指示するシステムを形成する。これにより、汚染度、人および汚染源の位置、給排気設備の仕様に応じた、快適性と省エネとを両立する最適動作を実現することができる。

また、給気ファン２１０、給気ファン２２０、給気ファン４１０、排気ファン２３０、排気ファン２４０、排気ファン３１０、排気ファン５１０および排気ファン６１０は、コントローラ８０による制御だけでなく、ルームエアコン１３または空気清浄機１４から直接制御されても良い。また、人位置検出センサ１１および汚染度検出センサ１２は、独立した専用センサに限定されるものではなく、ルームエアコン１３または空気清浄機１４に設けられるセンサを用いても良く、またその他の機器に備えられるものまたは人が携帯するものであっても良い。

１ 家、２ リビングルーム、３ キッチン、４ 和室、５ サニタリールーム、６ トイレ、７ 玄関、１１ 人位置検出センサ、１２ 汚染度検出センサ、１３ ルームエアコン、１４ 空気清浄機、１５ その他機器、２１、２２、４１ 給気口、２３、２４、３１、５１、６１ 排気口、８０ コントローラ、８５ 記憶部、９０ 情報端末、９２ インターネット、９５ サーバ、１００ 換気システム、２１０、２２０、４１０ 給気ファン、２１５ ルーバー、２３０、２４０、３１０、５１０、６１０ 排気ファン、Ｐ１〜Ｐ７ 仮想エリア。

Claims (9)

1. 複数の給気口と、
   前記複数の給気口にそれぞれ配置され、前記給気口からの給気風量を変更する複数の給気風量変更手段と、
   複数の排気口と、
   前記複数の排気口にそれぞれ配置され、前記排気口への排気風量を変更する複数の排気風量変更手段と
   第１の部屋における人の位置を検出する人位置検出手段と、
   前記第１の部屋における空気の汚染度を検出する汚染度検出手段と、
   前記人位置検出手段および前記汚染度検出手段の検出結果を受信するとともに、前記複数の給気風量変更手段および前記複数の給気風量変更手段の風量を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記人位置検出手段の検出結果から、前記第１の部屋における人の位置を特定し、
   前記汚染度検出手段の検出結果から、前記第１の部屋における汚染源の位置を特定し、
   前記人の位置から前記汚染源の位置へ向かう気流を形成するよう、前記複数の給気風量変更手段および前記複数の給気風量変更手段の風量を制御することを特徴とする換気システム。
2. 前記複数の給気口の内、少なくとも一つは、前記第１の部屋とは異なる第２の部屋に配置され、
   前記制御手段は、前記第１の部屋における汚染が前記第１の部屋以外の部屋へ拡散することを抑制する気流を形成するよう、前記第２の部屋に配置される給気口からの給気風量を変更する給気風量変更手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
3. 前記第１の部屋内の空気を吸引して送風する送風機をさらに備え、
   前記制御手段は、前記汚染源の位置と前記人の位置とに基づいて、前記送風機の風向を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の換気システム。
4. 前記第１の部屋内の空気を吸引し、清浄化して送風する空気清浄機をさらに備え、
   前記制御手段は、前記汚染源の位置と前記人の位置とに基づいて、前記空気清浄機の風向および風量のうち、少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の換気システム。
5. 前記複数の給気口のうち、少なくともいずれか一つに配置される空気清浄機構であって、前記給気口を通る空気の汚染を除去する空気清浄機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の換気システム。
6. 前記制御手段は、前記複数の給気口、前記複数の排気口および前記汚染度検出手段の位置情報を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の換気システム。
7. 前記複数の給気口の少なくともいずれか一つに配置され、前記給気口からの給気の風向を変更する給気風向変更手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記人の位置から前記汚染源の位置へ向かう気流を形成するよう、前記給気風向変更手段の風向を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の換気システム。
8. 前記複数の給気口のうち、少なくともいずれか一つが、前記第１の部屋の下方に配置され、
   前記複数の排気口のうち、少なくともいずれか一つが、前記第１の部屋の上方に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の換気システム。
9. 第１の部屋における人の位置を検出する工程と、
   前記第１の部屋における空気の汚染度を検出する工程と、
   前記検出された人の位置から、前記第１の部屋における人の位置を特定する工程と、
   前記検出された汚染度から前記第１の部屋における汚染源の位置を特定する工程と、
   前記人の位置から前記汚染源の位置へ向かう気流を形成するよう、複数の給気口からの給気および複数の排気口からの排気を制御する工程と、を含むことを特徴とする換気方法。

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