JP4079809B2 - 換気制御システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの室内に、換気装置と、複数の燃焼機器とを備えるシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ガスコンロの点火と同時に、換気装置の運転を開始し、ガスコンロの運転を停止すると、換気装置の運転も停止するシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。さらに、このシステムでは、ガスコンロの燃焼量が弱火か強火かで換気装置の換気量を増減させるようにしている。
【0003】
一方、ガスコンロのある室内では、ガスコンロ以外にも、ガス湯沸器、ガス炊飯器、ファンヒータなどの、他の複数の燃焼機器が配置されている場合が多々ある。
【0004】
しかしながら、このシステムは、単一の燃焼機器の運転時の換気を行うものであり、他の燃焼機器を考慮していない。このため、複数の燃焼機器が同時に運転されていると換気不足となる虞がある。特に、ガスコンロが弱火で運転されている場合、換気装置の換気量が減るため、他の燃焼機器が運転されていると、換気不足になりやすい。換気が必要以上不足すると、燃焼機器の燃焼量に見合う空気量が減り、燃焼状態が悪くなると共に、熱効率が低下する虞がある。
【0005】
また、ガスコンロが止まると、換気装置も止まるため、他の燃焼機器が運転されているときは、使用者が手動で換気装置を運転させて換気を行う必要があった。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−141935号公報(第4頁、第2図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、室内に複数の燃焼機器が配置された環境であって、複数の燃焼機器が燃焼しているときであっても、適正な換気量で換気を行うことができる換気制御システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の換気制御システムは、室内に配置された、室内の空気を換気する換気装置と、複数の燃焼機器とを備えるシステムにおいて、前記換気装置を制御する制御手段が、前記複数の燃焼機器との間で通信可能に設けられ、各燃焼機器は、燃焼量を示すデータを、前記制御手段へ出力する手段をそれぞれ備え、前記制御手段は、各燃焼機器から出力されたデータを基に、各燃焼機器の燃焼量の総和である総燃焼量を求めて、総燃焼量が大きいほど、換気装置の換気量を大きくするように、総燃焼量に応じて換気装置の換気量を制御する手段を備え、前記制御手段は、前記換気装置の換気量を把握する手段と、前記総燃焼量に対する必要換気量を求める手段とを備え、該必要換気量と把握した換気量との大小関係に応じて、換気量を増減させ、前記制御手段は、前記必要換気量が前記把握した換気量を上回るとき、把握した換気量が換気装置の最大換気量であるか否かを判断し、最大換気量でなければ、換気装置の換気量を増加させ、把握した換気量が、換気装置の最大換気量である場合は、少なくとも、いずれか一つの燃焼機器を対象として決定し、その決定した対象燃焼機器の燃焼量を下げるように、対象燃焼機器の燃焼量を制御する手段を備え、前記制御手段は、燃焼量を下げる対象燃焼機器の優先順位を記憶しており、優先順位の高いものから優先的に、対象燃焼機器として決定する手段を備えることを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、室内の複数の燃焼機器の総燃焼量を求めた上で、その総燃焼量に応じて、総燃焼量が大きいほど換気量を多くするように、換気装置の換気量を制御する。このため、室内に複数の燃焼機器が配置された環境であって、複数の燃焼機器が燃焼しているときであっても、適正な換気量で換気を行うことができ、これにより確実に、各燃焼機器の燃焼状態を維持し、熱効率の低下を抑制することができる。
【0010】
また、前記制御手段は、前記換気装置の換気量を把握する手段と、前記総燃焼量に対する必要換気量を求める手段とを備え、該必要換気量と把握した換気量との大小関係に応じて、換気量を増減させる。これによれば、総燃焼量に対する必要換気量を求めているため、必要以上に室内が換気されることを抑制することができ、必要以上の換気による室内の温度低下、及び換気装置の消費電力を抑えることができる。なお、この場合、必要換気量が、把握した換気量より大きい場合は、換気装置の換気量を増加させる。一方、必要換気量が把握した換気量より低い場合には、単に換気量を下げてもよいが、あらかじめ定めた所定量以上、必要換気量が把握した換気量より低下した場合に、換気装置の換気量を下げるようにしてもよい。
【0011】
また、前記制御手段は、前記必要換気量が前記把握した換気量を上回るとき、把握した換気量が換気装置の最大換気量であるか否かを判断し、最大換気量でなければ、換気装置の換気量を増加させ、把握した換気量が、換気装置の最大換気量である場合は、少なくとも、いずれか一つの燃焼機器を対象として決定し、その決定した対象燃焼機器の燃焼量を下げるように、対象燃焼機器の燃焼量を制御する手段を備える。これにより、必要換気量が換気装置の換気能力の上限である最大換気量を超える場合であっても、少なくとも1つの燃焼機器の燃焼量を下げることにより、総燃焼量を下げ、最大換気量まで必要換気量を下げることができるので、適正な換気量で換気を行うことができる。
【0012】
また、前記制御手段は、燃焼量を下げる対象燃焼機器の優先順位を記憶しており、優先順位の高いものから優先的に、対象燃焼機器として決定する手段を備える。すなわち、燃焼機器の中には、燃焼量を強制的に下げても、それほど支障のないものもあれば、例えば、調理用の燃焼機器などのように、燃焼量を強制的に下げると、調理物に不都合が生じる等の支障をきたすものもある。そのため、優先順位をあらかじめ決めておくことで、燃焼量を強制的に下げることが好ましくない燃焼機器の燃焼量を維持しつつ、燃焼量を下げても支障のない燃焼機器の燃焼量を強制的に下げて、総燃焼量を減らすことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1から図3を参照して説明する。図1は本実施形態の制御システムを模式的に示したブロック図、図2は本実施形態の制御手段の機能説明図、図3は本実施形態の制御システムの作動の一例を示すグラフである。
【0014】
図1に示すように、室内Aには、換気装置としての換気扇装置1と、換気扇装置1を運転したときに、室内Aへの外気を導入する吸気口2と、燃焼機器3としてのガスコンロ3a、ガス炊飯器3b、ガス湯沸器3c、及び、ファンヒータ3dと、制御手段としての制御装置4とが備えられている。
【0015】
換気扇装置1は、後述する制御装置4から与えられる指令信号(換気量の指令信号)に基づいて、換気量を、「小」、「中」、「大」の3段階に調整する機能を有している。また、換気扇装置1は、換気量(実換気量)を検出するセンサ(図示しない)を備えている。そして、換気扇装置1は、該センサで検出した換気量のデータを出力する機能を持っている。ここで、換気扇装置1の換気量は、より詳しくは、換気扇装置1の単位時間当たりの吸気量もしくは排気量であり、換言すれば換気扇装置1の風量である。なお、換気扇装置1は、風量を検出するセンサの検出データの代わりに、換気扇装置1を構成するファン1aの回転速度データを出力するようにしてもよい。また、本実施形態では、換気扇装置1は、建築材から発生するホルムアルデヒドなどの化学物質を換気するために、いずれの燃焼機器3が運転されていないときであっても、換気量「小」で運転するようにし、24時間換気を行っている。
【0016】
各燃焼機器3は、使用者による操作や、あらかじめ決められたシーケンスプログラム、あるいは後述する制御装置4から与えられる指令信号(燃焼量の指令信号)に応じて必要燃焼量を決定し、その必要燃焼量で、燃焼運転を行う機能を持っている。そして、各燃焼機器3は、その必要燃焼量を、各燃焼機器の燃焼量(実燃焼量)を示す燃焼量データとして、出力する機能を持っている。
【0017】
制御装置4は、マイクロコンピュータ等から構成された電子回路ユニットであり、換気扇装置1、各燃焼機器3との間で、有線もしくは無線により構成された通信手段(ホームネットワーク等。図では制御装置4と、換気扇装置1及び各燃焼機器3との間の矢印で表している。)により通信(各種のデータ授受。)を行うことが可能となっている。その通信内容をより具体的に言えば、制御装置4は、換気扇装置1から換気量の検出データを取得して、その換気量を把握すると共に、各燃焼機器3からそれぞれの燃焼量データを取得して、各燃焼機器の燃焼量を把握する。さらに、制御装置4は、換気扇装置1の換気量を制御するための換気量の指示信号や、各燃焼機器3の燃焼量の指示信号を、後述するように換気扇装置1および各燃焼機器3に送出する。この場合、換気量の指示信号に関しては、換気装置の換気量を「小」、「中」、「大」の3段階に制御できるため、その「小」、「中」、「大」3段階の内のいずれかの換気量の指示信号を送出する。なお、制御装置4は、自身が換気扇装置1に送出する指令信号に基づいて、換気扇装置1の換気量を把握してもよい。
【0018】
次に、本実施形態の制御システムの作動(特に制御装置4の制御処理)を、図2を参照して説明する。制御装置4は、この図2に示すフローの処理を、所定のサイクルタイムで実行する。
【0019】
制御装置4は、STEP1において、換気扇装置1の換気量の検出データを取得して換気装置1の実換気量を把握する。次いで、STEP2において、各燃焼機器3の燃焼量データを取得して、各燃焼機器3の実燃焼量を把握する。さらにSTEP3において、制御装置4は、把握した各燃焼機器3の実燃焼量により、各燃焼量(実燃焼量)の総和である総燃焼量を求める。次いで、STEP4において、総燃焼量に対する必要換気量を、あらかじめ記憶されたデータ(燃焼量と換気量との相関関係を表すデータ)を基に求める(推定する。)。ここで、本実施形態においては、必要換気量は、総燃焼量に対応して必要とされる空気量を得るように、適正に換気する上で、必要な最低限度の換気量をいう。
【0020】
制御装置4は、STEP5において、必要換気量と、把握した換気扇装置1の換気量(実換気量)とを比較する。必要換気量が、把握した換気量(実換気量)を上回る場合は、STEP6に進み、把握した換気量(実換気量)が、換気扇装置1の最大換気量、即ち換気量「大」であるか否かを判断する。把握した換気量(実換気量)が、最大換気量でない場合は、STEP7に進み、制御装置4は、換気扇装置1に、換気量を1段階上げる指令信号を送出する。これに応じて、換気扇装置1は、換気量を1段階増加させる。把握した換気量(実換気量)が最大換気量である場合は、換気扇装置1は、これ以上、換気量を上げることができない。このため、制御装置4の処理は、STEP8に進み、燃焼量を低下させる対象燃焼機器3を決定すると共に、低下させる燃焼量を決定する。
【0021】
ここで、本実施形態では、対象燃焼機器3の燃焼量を低下させる際の優先順位のデータが、あらかじめ制御装置4に記憶されている。なお、本実施形態における優先順位は、ファンヒータ3d、ガス湯沸器3c、温調機能(調理物の温度を目標温度に保つ機能)を使用していない場合のガスコンロ3aの順として記憶されている。ガス炊飯器3bの燃焼量を低下させると、御飯が炊けなくなり、温調機能を使用している場合のガスコンロ3aの燃焼量を低下させると、調理物に不都合が生じるため、これらの燃焼機器3の燃焼量は低下させない。
【0022】
さらに、制御装置4は、その優先順位と共に、燃焼量を下げる最低ラインである下限値を、各燃焼機器3ごとに記憶している。そして、本実施形態では、必要換気量から実換気量を差し引いた換気量分に対する燃焼量(以下、低下燃焼量という。)の分だけ、総燃焼量を下げるように、前記優先順位や、各燃焼機器3の燃焼量の下限値に基づいて、各燃焼機器3の燃焼量を制御する。
【0023】
そこで、前記STEP8の処理は次のように行われる。すなわち、優先順位の最も高い燃焼機器3の実燃焼量から、低下燃焼量を差し引いた燃焼量が、第1優先順位の燃焼機器3の燃焼量の下限値に達しているか否かを判断する。下限値に達していなければ、制御装置4は、第1優先順位の燃焼機器3を対象燃焼機器3として決定し、低下燃焼量を低下させる燃焼量として決定する。
【0024】
逆に、下限値に達している場合は、第1優先順位の燃焼機器3の実燃焼量から下限値までの差分を低下燃焼量から引いた余剰燃焼量分を、第2優先順位の燃焼機器3の実燃焼量から差し引き、それが第2優先順位の燃焼機器3の燃焼量の下限値に達しているか否かを判断する。下限値に達していなければ、第1優先順位の燃焼機器3を対象燃焼機器3として決定し、第1優先順位の燃焼機器3の低下させる燃焼量を、低下燃焼量から余剰燃焼量を引いた差分の燃焼量として決定する。そして、これとと共に、該第2優先順位の燃焼機器3も対象燃焼機器3として決定し、余剰燃焼量を第2優先順位の燃焼機器3の低下させる燃焼量として決定する。このような制御を、以下同様にして繰り返される。このように、STEP8では、対象燃焼機器3と、その対象燃焼機器3に対して下げるべき燃焼量とが決定される。
【0025】
そして、STEP9において、制御装置4は、対象燃焼機器3に対して、燃焼量の低下の指令信号を送出する。これによって、燃焼量を下げる指令信号を受けた対象燃焼機器3は、その指令信号に含まれる燃焼量の低下分の指令値に従って、燃焼量を低下させる。なお、換気扇装置1の実換気量が最大換気量に達し、いずれの燃焼機器3の実燃焼量も既に下限値に達して、これ以上、総燃焼量を下げられない状況となった場合に備え、使用者に充分な室内の換気が行われていないことを知らせるべく、警報装置を設けてもよい。また、各燃焼機器3の燃焼量の下限値は、0、すなわち燃焼機器3の運転停止を意味するものがあってもよい。
【0026】
STEP5において、必要換気量が実換気量を上回らない場合には、STEP10に進み、制御装置4は、必要換気量が、実換気量から一定の値を引いた換気量(規定換気量)以下になるか否かを判断する。ここで、本実施形態においては、規定換気量とは、実換気量が「大」の場合は「中」であり、実換気量が「中」の場合は「小」であり、実換気量が「小」の場合は、必要換気量未満の値に設定されている。STEP10において、規定換気量が必要換気量以上になる場合は、STEP11に進み、換気扇装置1に対し、換気量を一段階下げる指令信号を送出する。必要換気量が規定換気量を上回る場合は、そのまま今回のサイクルタイムの処理を終了する。なお、STEP10において、規定換気量は、実換気量が「小」の場合には、必要換気量未満の値となっているため、実換気量が「小」である場合は、必要換気量の値にかかわらず、常に、今回のサイクルタイムの処理を終了することとなる。したがって、換気量「小」での換気扇装置1の運転が継続され、24時間換気が行われる。
【0027】
ここで、図3を参照して、本実施形態の制御システムの作動の一例を示す。図3は、横軸を時間、縦軸を換気量としたグラフである。また、破線は、換気扇装置1の換気量を示し、イはファンヒータ3dの燃焼量に対する必要換気量、ロはガス湯沸器3cの燃焼量に対する必要換気量、ハはガス炊飯器3bの燃焼量に対する必要換気量、ニはガスコンロ3aの燃焼量に対する必要換気量である。
【0028】
時間帯Iでは、いずれの燃焼機器3も運転しておらず、換気扇装置1は、換気量「小」の微風で運転されている。時間帯IIになると、ファンヒータ3dが運転される。ファンヒータ3dの燃焼量に対する必要換気量イは、換気量「小」以上「中」未満であるため、制御装置4は、換気扇装置1に、「中」の換気量の指令信号を送出し、換気量「中」で運転させる。時間帯IIIでは、ファンヒータ3dの他に、ガス湯沸器3cも運転され、ファンヒータ3dとガス湯沸器3cとの各燃焼量の総和である総燃焼量に対する必要換気量(イ、ロの和)は、換気量「中」以上「大」未満となる。従って、制御装置4は、換気扇装置1に「大」の換気量の指令信号を送出し、換気量「大」で運転させる。
【0029】
そして、時間帯IIIの状態から、ガス炊飯器3bをさらに作動させると、必要換気量は、点「P」であらわすような、換気量「大」以上のものになる(ただし、ここでは、ファンヒータ3d、ガス湯沸器3cの燃焼量は、時間帯IIIと同じとする。)。しかしながら、換気扇装置1は現在、最大換気量の「大」であり、これ以上換気量を上げることはできない。このため、把握した換気扇装置1の実換気量が、必要換気量である「P」に満たなく、換気扇装置1の実換気量が最大換気量「大」であることを把握した制御装置4は、まず、必要換気量「P」から換気量「大」を引いた分の換気量に対する燃焼量(低下燃焼量)を、あらかじめ記憶された換気量と燃焼量との相関関係を表すデータを基に求める。
【0030】
次いで、制御装置4は、あらかじめ記憶された優先順位のデータに従って、第1優先順位のファンヒータ3dに対し、低下燃焼量をファンヒータ3dの実燃焼量から引いた燃焼量が、ファンヒータ3dの燃焼量の下限値に達しているか否かを判断する。この例では、低下燃焼量をファンヒータ3dの実燃焼量から引いた燃焼量は、ファンヒータ3dの燃焼量の下限値に達しておらず、このことを確認した制御装置4は、ファンヒータ3dを対象燃焼機器3として決定すると共に、ファンヒータ3dに対して、低下燃焼量分の燃焼量を下げるように、指令信号を送出する。指令信号を受けたファンヒータ3dは、低下燃焼量分の燃焼量を低下させる。これにより、時間帯IVでは、総燃焼量に対する必要換気量(イ、ロ、ハの総和)が、換気量「大」と等しくなり、適正な換気量で、室内の換気が行われる。
【0031】
次に、時間帯IVの状態から、さらに、温調機能が使用されているガスコンロ3aが運転されるとする。このとき、必要換気量は、点Qで表すような、換気量「大」以上のものになる(ただし、ここでは、ファンヒータ3d、ガス湯沸器3c、ガス炊飯器3bの燃焼量は、時間帯IVと同じとする。)。このとき、換気扇装置1の実換気量が、必要換気量「Q」に満たなく、実換気量が最大換気量「大」であることを把握した制御装置4は、まず、必要換気量「Q」から換気量「大」を引いた分の換気量に対応する低下燃焼量を、あらかじめ記憶された換気量と燃焼量との相関関係を表すデータを基に求める。そして、制御装置4は、あらかじめ記憶された優先順位のデータに従って、第1優先順位のファンヒータ3dに対し、低下燃焼量を第1優先順位のファンヒータ3dの実燃焼量から引いた値が、ファンヒータ3dの燃焼量の下限値に達しているか否かを判断する。
【0032】
この例では、低下燃焼量をファンヒータ3dの実燃焼量から引いた値が、ファンヒータ3dの燃焼量の下限値に達しており、このことを把握した制御装置4は、つぎに、ファンヒータ3dの実燃焼量から下限値の燃焼量を引いた分の燃焼量を、低下燃焼量から引いて求められた余剰燃焼量を、第2優先順位のガス湯沸器3cの実燃焼量から引く。
【0033】
このとき、この例では、余剰燃焼量をガス湯沸器3cの実燃焼量から引いた値は、ガス湯沸器3cの燃焼量の下限値に達しておらず、このことを確認した制御装置4は、燃焼量を下げる対象燃焼機器3として、ファンヒータ3dとガス湯沸器3cとを決定し、ファンヒータ3dについては下限値まで、ガス湯沸器3cについては余剰燃焼量分の燃焼量を下げるよう指令信号を送出する。指令信号を受けたファンヒータ3dは、下限値まで燃焼量を低下させる。また、指令信号を受けたガス湯沸器3cは、実燃焼量から余剰燃焼量を引いた値まで、燃焼量を低下させる。これにより、時間帯Vでは、総燃焼量に対する必要換気量(イ、ロ、ハ、ニの総和)が、換気量「大」と等しくなり、適正な換気量で、室内の換気が行われる。
【0034】
本実施形態の制御システムは、換気扇装置1の実換気量が必要換気量に満たない場合は、換気扇装置1の換気量を増加させる。換気扇装置1の実換気量が最大換気量となった場合は、制御装置4にあらかじめ記憶された燃焼量を下げる燃焼機器3の優先順位のデータを基に、少なくともいずれか1つの燃焼機器3の燃焼量を低下させる。このため、かかる制御システムによれば、室内に複数の燃焼機器3が配置された環境であって、複数の燃焼機器3が燃焼しているときであっても、適正な換気量で換気を行うことができ、これにより確実に、各燃焼機器の燃焼状態を維持し、熱効率の低下を抑制することができる。
【0035】
また、該制御システムは、総燃焼量に対する必要換気量を求めて換気扇装置1の換気量を制御しているため、必要以上の室内の換気を抑制し、換気による室内の温度低下、及び換気装置の消費電力を抑えることができる。また、制御装置4は、燃焼量を低下させる燃焼機器3の優先順位データを記憶しているため、燃焼量を強制的に下げることが好ましくない燃焼機器3(本実施形態においては、温調機能を使用している場合のガスコンロ3a、ガス炊飯器3b)の燃焼量を維持しつつ、燃焼量を下げても支障のない燃焼機器3(本実施形態においては、ファンヒータ3d、ガス湯沸器3c、温調機能を使用していない場合のガスコンロ3a)の燃焼量を強制的に下げて、総燃焼量を減らし、必要換気量を減らすことができる。
【0036】
なお、本実施形態では、優先順位を、ファンヒータ3d、ガス湯沸器3c、温調機能を使用していないガスコンロ3aの順としているが、本発明はこれに縛られるものではない。室内に配置された燃焼機器3の種類、室内の環境、使用者の都合などによって、様々な組み合わせが考えられる。また、本実施形態では、換気扇装置1の換気量を、段階的に増減するようにしているが、連続的に増減させるようにしてもよい。また、本実施形態においては、最大換気量を換気量「大」としているが、夜間等に最大換気量を例えば換気量「中」として制御するようにしてもよい。この場合、夜間等か否かは、例えば、タイマ設定や光センサ等を用いて判断される。また、本実施形態においては、24時間換気を行っているが、本発明は、これに限定されず、例えば、いずれの燃焼機器3も運転されていない場合は、換気扇装置1の運転を停止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の制御システムを模式的に示したブロック図。
【図2】本実施形態の制御手段の機能説明図。
【図3】本実施形態の制御システムの作動の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
1…換気扇装置、 2…吸気口、 3…燃焼機器、 4…制御装置。
Claims (1)
- 室内に配置された、室内の空気を換気する換気装置と、複数の燃焼機器とを備えるシステムにおいて、
前記換気装置を制御する制御手段が、前記複数の燃焼機器との間で通信可能に設けられ、
各燃焼機器は、燃焼量を示すデータを、前記制御手段へ出力する手段をそれぞれ備え、
前記制御手段は、各燃焼機器から出力されたデータを基に、各燃焼機器の燃焼量の総和である総燃焼量を求めて、総燃焼量が大きいほど、換気装置の換気量を大きくするように、総燃焼量に応じて換気装置の換気量を制御する手段を備え、
前記制御手段は、前記換気装置の換気量を把握する手段と、前記総燃焼量に対する必要換気量を求める手段とを備え、該必要換気量と把握した換気量との大小関係に応じて、換気量を増減させ、
前記制御手段は、前記必要換気量が前記把握した換気量を上回るとき、把握した換気量が換気装置の最大換気量であるか否かを判断し、最大換気量でなければ、換気装置の換気量を増加させ、把握した換気量が、換気装置の最大換気量である場合は、少なくとも、いずれか一つの燃焼機器を対象として決定し、その決定した対象燃焼機器の燃焼量を下げるように、対象燃焼機器の燃焼量を制御する手段を備え、
前記制御手段は、燃焼量を下げる対象燃焼機器の優先順位を記憶しており、優先順位の高いものから優先的に、対象燃焼機器として決定する手段を備えることを特徴とする換気制御システム。
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