JP4231716B2

JP4231716B2 - 室内換気システム

Info

Publication number: JP4231716B2
Application number: JP2003071809A
Authority: JP
Inventors: 孝人佐藤; 拓山▲崎▼; 幸雄木村; 保夫国井; 秀彦高木; 加津彦長屋
Original assignee: Rinnai Corp; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Rinnai Corp; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004278937A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋等の室内の建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質を排出するための室内換気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
新築家屋等の建造物では、新品の建材からホルムアルデヒド等の化学物質が発散するため、室内の換気を行う必要がある。このため、集合住宅などでは、近年、換気装置を２４時間作動させることで、室内の換気を常時、行うようにした室内換気システムが備えられるようになっている。
【０００３】
このような室内換気システムでは、換気装置の風量（換気量）を一定に保つものが一般に知られている。しかるに、このような室内換気システムでは、建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散量が経年的に減少していくにもかかわらず、常に同じ風量で室内換気を行うため、化学物質の発散量が十分に小さくなった段階においては、必要以上の換気を行うものとなってしまう。従って、換気装置が必要以上にエネルギーを消費してしまうものとなる。
【０００４】
そこで、例えば特開２００１−２５４９８０号公報に見られるように、換気装置の風量を１年目用と２年目以降用とに切り替える切換スイッチを備え、新築後、１年程度の期間では、１年目用の切換スイッチをＯＮにすることで換気装置の風量を多くし、その後は、２年目以降用の切換スイッチをＯＮにすることで換気装置の風量を少なくするようにしたものが提案されている。
【０００５】
しかるに、前記公報のものでは、換気装置の風量の切換えは、新築後の経過時間に基づいて工事業者等が切換スイッチを操作することで行われるので、その切換操作が行われない限り、換気装置の風量は一定量に維持される。一方、その一定量の風量での換気中に、建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散量は時間の経過に伴い単調に減少していく。従って、新築後、上記切換スイッチが操作される直前の期間では、必要以上の風量で換気が行われることとなる。さらに、切換スイッチの操作後においても、その後、十分に時間が経過して、化学物質の発散がほとんどなくなったような状態では、やはり、必要以上の風量で換気が行われることとなってしまう。このため、前記公報の技術では、換気装置のエネルギー消費を十分に低減することが困難であった。なお、過剰な換気を行わないために、切換スイッチの各操作状態に対応する換気装置の風量を小さめに設定しておいた場合には、逆に、化学物質の排気を十分に行うことができないものとなってしまう。
【０００６】
さらに、前記公報の技術においては、上記のように必要以上の風量で換気が行われる状態では、室内の空調を行ったときに、室内の暖められた空気、もしくは冷やされた空気も過剰に排出されることとなるため、この点でもエネルギーの利用効率が悪いものとなっていた。また、換気装置の風量の切換えは、工事業者等が切換スイッチを操作して行うので、手間を要するという不都合もあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２５４９８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、無駄なエネルギー消費を抑えつつホルムアルデヒド等の化学物質を室内から効率よく排気できる室内換気システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の室内換気システムは、室内の空気を外部に排出する換気手段を作動させることにより、室内の建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質を排出する室内換気システムにおいて、該システムの所定の運転開始操作により前記換気手段の運転を開始した時から前記換気手段の単位時間当たりの換気量を積算してなる積算換気量を求める積算換気量算出手段と、前記室内の温度を検出する室温検出手段と、前記積算換気量算出手段により算出された積算換気量と前記換気手段の運転を開始した時からの前記室温検出手段による検出室温の平均値とに応じて前記換気手段の単位時間当たりの換気量を制御する換気制御手段とを備え、前記換気制御手段は、前記積算換気量の増加に伴い、前記換気手段の単位時間当たりの換気量を減少させると共に、前記検出室温の平均値が高いほど、前記換気手段の単位時間当たりの換気量を減少させるように該換気手段の単位時間当たりの換気量を決定することを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、換気扇等の換気手段を作動させて、建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質を排気するようにしたとき、建材から発散する化学物質の量（単位時間当たりの発散量）は、その発散量の積算値（積算発散量）の増加に伴い減衰していく。また、換気手段による化学物質の排気を必要十分な程度に留める上では、基本的には該化学物質の発散量に応じた換気量（その発散量の化学物質を排気する上で必要十分な換気量）で該換気手段を作動させればよい。そして、このように換気手段を作動させる場合には、化学物質の発散量は、換気手段による換気量（単位時間当たりの換気量）の積算値（積算換気量）の増加に伴って、減少していくこととなる。
【００１１】
そこで、本発明では、前記換気制御手段は、前記積算換気量算出手段により求めた積算換気量の増加に伴い、換気手段の単位時間当たりの換気量を減少させるように該積算換気量に応じて換気手段を制御する。
【００１２】
これにより、換気手段による単位時間当たりの換気量を、建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質を排気する上で必要十分な程度に留めることができ、該換気手段の作動によるエネルギー消費を低減できる。また、換気手段の換気量を必要十分な程度に留めることで、例えば室内の空調時に暖められた空気、あるいは冷やされた空気が室内から過剰に排気されてしまうのを防止できる。従って、本発明によれば、無駄なエネルギー消費を抑えつつ、ホルムアルデヒド等の化学物質を効率よく室内から排気できる。
【００１３】
ところで、建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散量（単位時間当たりの発散量）は室温の影響を受け、該室温が高い程、発散量が多くなる。従って、該発散量が減衰していく早さは室温（詳しくは室温の過去平均値等の履歴）の影響を受ける。
【００１４】
そこで、本発明では、前記室内の温度を検出する室温検出手段を備え、前記換気制御手段は、前記積算換気量と前記換気手段の運転を開始した時からの該室温検出手段による検出室温の平均値とに応じて前記換気手段の単位時間当たりの換気量を決定する。この場合、前記検出室温の平均値が高いほど、前記換気手段の単位時間当たりの換気量を減少させるように該換気手段の単位時間当たりの換気量を決定する。
【００１５】
このようにすることにより、換気手段の単位時間当たりの換気量が前記積算換気量だけでなく、ホルムアルデヒド等の化学物質の発散量の減衰に影響を及ぼす室温の履歴情報としての平均値（時間平均値）も考慮して決定されることとなる。この結果、換気手段の換気量を、ホルムアルデヒド等の化学物質の排気を必要十分な程度に行う上で、より最適なものに制御することができ、換気手段のエネルギー消費をより低減することができる。
【００１６】
また、本発明では、前記室内の暖房を行う暖房手段と、室内に人が居るか否かを検知する人検知手段とを備え、前記換気制御手段は、前記人検知手段により室内に人が居ないことが検知されたときには、前記暖房手段を作動させると共に、前記人検知手段により人が居ることが検知されたときよりも前記換気手段の単位時間当たりの換気量を増量側に調整する手段を具備することが好ましい。
【００１７】
これによれば、室内に人が居ないときには、前記暖房手段が作動して、室内の暖房が行われ、建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散が促進される。そして、このとき、換気手段の単位時間当たりの換気量は、室内に人が居るときよりも増量側に調整され、発散が促進された化学物質が換気手段により確実に排気される。その結果、建材からのホルムアルデヒドの発散を早期に減衰させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１および図２を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の室内換気システムの全体構成を模式的に示すものであり、同図１に示すように、室内Ａには、換気手段としての換気扇装置１と、暖房手段としてのファンヒータ２と、室温を検出する室温検出手段としての温度センサ３と、室内Ａに人が居るか否かを検出する人検知手段としての人検知装置４と、換気扇装置１やファンヒータ２の運転制御を行なうコントローラ５とが備えられている。
【００２０】
人検知装置４は、室内Ａを撮像するＣＣＤカメラ６と、このＣＣＤカメラ６により得られた画像データを解析して、室内Ａに人が居るか否かを判断する画像処理部７とを備えるものである。
【００２１】
コントローラ５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、ファンヒータ２、温度センサ３、および人検知装置４の画像処理部７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。図ではコントローラ５と各機器１〜４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、コントローラ５は、温度センサ３から室温の検出データを取得すると共に、人検知手段４の画像処理部７から、室内Ａに人が居るか否かを示す人検知データを取得する。さらに、コントローラ５は、換気扇装置１およびファンヒータ２にそれらの運転制御指令を送出したり、該換気扇装置１およびファンヒータ２から、それらの動作状態データ等を取得する。なお、詳細は後述するが、コントローラ５は、本発明における換気量積算手段、換気制御手段としての機能を有するものである。
【００２２】
また、コントローラ５には、室内Ａの建材（壁や家具等の建材）から発散するホルムアルデヒド等の化学物質の排気を行うべき旨を該コントローラ５に指示するための運転開始スイッチ５ａが備えられている。
【００２３】
なお、コントローラ５は、必ずしも室内Ａに配置されている必要はなく、家屋内の室内Ａとは別の箇所に配置されていてもよい。また、温度センサ３は、ファンヒータ２にあらかじめ備えられたものを代用してもよい。
【００２４】
次に、本実施形態の室内換気システムの作動（特にコントローラ５の制御処理）を説明する。
【００２５】
家屋の新築後の入居時等において、ホルムアルデヒド等の化学物質の排気を開始するために、コントローラ５に備えた運転開始スイッチ５ａをＯＮ操作すると、以後、コントローラ５は、室温検出データおよび人検知データをそれぞれ温度センサ３および人検知装置４から逐次取得しつつ、換気制御手段としての機能によって、換気扇装置１を制御して（この制御の詳細は後述する）、該換気扇装置１の継続的な運転を開始させる。これにより、室内Ａの新品建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質の排気が開始される。なお、換気扇装置１の運転開始当初において、新品建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質の発散量（単位時間当たりの発散量）は比較的多いので、その運転開始当初における換気扇装置１のファンの回転速度は、比較的高速側の回転速度に制御される。
【００２６】
また、コントローラ５は、人検知装置４の人検知データによって室内Ａに人が居ないことを認識した場合には、ファンヒータ２を制御して、その運転（暖房運転）を開始させる。このファンヒータ２の運転によって室内Ａが暖められることで、室内Ａの建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散が促進される。なお、室内Ａに人が居ることが検知された場合には、ファンヒータ２の運転を停止するか、もしくは、運転停止状態を維持する。
【００２７】
一方、上記のような換気扇装置１およびファンヒータ２の運転制御を行ないつつ、コントローラ５は、その換気量積算手段の機能によって、換気扇装置１による単位時間当たりの換気量を逐次積算（累積加算）することにより積算換気量を算出する。より具体的には、コントローラ５は、前記運転開始スイッチ５ａのＯＮ操作に応じて換気扇装置１の運転を開始した時から、所定の制御周期（演算処理周期）毎に、換気扇装置１への回転数指令値もしくは換気扇装置１に備えた回転速度センサの検出値に基づき、換気扇装置１の単位時間当たりの換気量を求め、その求めた換気量を累積加算していくことにより積算換気量を算出する。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、換言すれば該換気扇装置１の風量である。なお、換気扇装置１の換気量は、その算出精度を高めるために換気扇装置１のファンの回転速度だけでなく室内Ａの気圧や外気圧等も考慮して求めてもよく、あるいは、フローセンサにより検出するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、コントローラ５は、換気扇装置１の運転を開始した時からの温度センサ３による検出室温の平均値（時間平均値）を室内Ａの室温の履歴情報として逐次算出していく。この平均値（以下、室温平均値という）は、具体的には、換気扇装置１の運転を開始した時から、検出室温を逐次積分しつつ、その積分値を現在までの経過時間により除算することで算出される。そして、コントローラ５は、算出した積算換気量と室温平均値とに基づき、以下に説明するように換気扇装置１の換気量を制御する。
【００２９】
まず、コントローラ５は、算出した積算換気量と室温平均値とに基づき室内Ａの建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質の発散量（単位時間当たりの発散量）を推定する。
【００３０】
ここで、本実施形態では、基本的には、ホルムアルデヒド等の化学物質の発散量を室外に排気するのに必要十分な程度の換気量で室内Ａの換気を行うので、換気扇装置１の積算換気量の増加に伴い、建材から発散した化学物質の総量（単位時間当たりの発散量の積算値）も単調に増加する。従って、建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散量（以下、化学物質発散量という）は、図２のグラフで示すように、換気扇装置１の積算換気量の増加に伴い、減衰していく。また、換気扇装置１の運転を開始してからの室温平均値が高いほど、建材からのホルムアルデヒド等の化学物質の発散が促進されるため、化学物質発散量の減衰は、室温平均値が高いほど、早まる。ここで、図２の各実線グラフは、下側のものほど、室温平均値がより高いものとなっている。なお、図２のグラフの縦軸は、より正確には、換気扇装置１の運転開始当初、すなわち、積算換気量が０であるときの化学物質発散量（以下、初期発散量という）に対する相対値である。
【００３１】
そこで、本実施形態では、図２のグラフで示されるような、化学物質発散量（初期発散量に対する相対値）と、積算換気量および室温平均値との相関関係をあらかじめマップデータとしてコントローラ５に記憶保持しておく。さらに、初期発散量（積算換気量が０であるときの化学物質発散量）を、化学物質を発散し得る室内Ａの新品建材の総重量や、種類等に基づいて業者等があらかじめ求めておき、その求めた初期発散量をコントローラ５に記憶保持しておく。そして、コントローラ５の換気制御手段は、前述の如く求めた制御周期毎に求めた積算換気量の現在値と、室温平均値の現在値とから、上記マップデータに基づき化学物質発散量の初期発散量からの減衰割合を求め、この減衰割合を、あらかじめ記憶保持された初期発散量に乗算することで、室内Ａにおける現在の化学物質発散量を求める（推定する）。このようにして求まる化学物質発散量は、図２のグラフに示したような形態で減衰していくこととなる。
【００３２】
次いで、コントローラ５は、上記の如く求めた化学物質発散量に応じて換気扇装置１の換気量を規定する回転速度指令値の基本値を新たに決定する。この場合、回転速度指令値の基本値は、例えば化学物質発散量に比例させた値に決定される。そして、コントローラ５は、室内Ａに人が居て、ファンヒータ２の運転を行わせていない場合には、上記の如く決定した回転速度指令値の基本値を換気扇装置１に出力し、その指令値の回転速度で換気扇装置１のファンを作動させる。また、コントローラ５は、室内Ａに人が居らず、前述したようにファンヒータ２の運転（暖房運転）を行わせている場合には、上記の如く決定した回転速度指令値の基本値をあらかじめ定められた所定の割合だけ増加側に補正してなる回転速度指令値を換気扇装置１に出力し、その指令値の回転速度で換気扇装置１のファンを作動させる。
【００３３】
この場合、回転速度指令値の基本値は、上記の如く化学物質発散量に応じた値に決定されるので、換気扇装置１による換気量は、基本的には図２のグラフと同じような形態で、積算換気量の増加に伴い減少していくこととなる。このため、換気扇装置１は、建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質を室内Ａから排気する上で必要十分な程度の換気量で作動することとなる。この結果、換気扇装置１のエネルギー消費を低減することができる。また、室内Ａの暖房、あるいは冷房を行っているときに、室内Ａの暖められた空気もしくは冷やされた空気が換気扇装置１により過剰に排気されてしまうことも回避できるため、室内Ａの暖房効率あるいは冷房効率を高めることができる。
【００３４】
さらに、室内Ａに人が居ないときには、ファンヒータ２の暖房運転を行わせて、建材からの化学物質の発散を促進しつつ、換気扇装置１にコントロータ５から送出する回転速度指令値を基本値よりも増加側に補正するので、室内Ａに人が居るときよりも換気扇装置１の換気量が増加する。従って、建材からの化学物質の発散を早期に減衰させることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、前記化学物質発散量を求めた上で、換気扇装置１の回転速度指令値の基本値を決定するようにしたが、例えば前記積算換気量と室温平均値から前記マップデータに求まる減衰割合と、前記初期発散量とから、さらにあらかじめ定めたマップデータや演算式等により、直接的に換気扇装置１の回転速度指令値の基本値、もしくは、これに対応する換気量の基本値を決定するようにしてもよい。化学物質発散量の初期発散量からの減衰割合を求めるために、図２のグラフのような特性を近似表現する演算式を用いるようにしてもよい。
【００３６】
また、前記実施形態では、ファンヒータ２を暖房手段として備えたものを示したが、本発明における暖房手段は、例えばＦＦ式の温風暖房機、床暖房機、空調機、電気ストーブ等、ファンヒータ２以外の暖房機器を用いてもよい。
【００３７】
また、人検知装置４としてＣＣＤカメラ６を備えたものを示したが、赤外線センサ用いた簡易な構成で人検知を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の室内換気システムの全体構成を模式的に示す図。
【図２】図１のシステムの要部の作動を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１…換気扇装置（換気手段）、２…ファンヒータ（暖房手段）、３…温度センサ（室温検出手段）、４…人検知装置（人検知手段）、５…コントローラ（換気制御手段、積算換気量算出手段）。

Claims

室内の空気を外部に排出する換気手段を作動させることにより、室内の建材から発散するホルムアルデヒド等の化学物質を排出する室内換気システムにおいて、
該システムの所定の運転開始操作により前記換気手段の運転を開始した時から前記換気手段の単位時間当たりの換気量を積算してなる積算換気量を求める積算換気量算出手段と、前記室内の温度を検出する室温検出手段と、前記積算換気量算出手段により算出された積算換気量と前記換気手段の運転を開始した時からの前記室温検出手段による検出室温の平均値とに応じて前記換気手段の単位時間当たりの換気量を制御する換気制御手段とを備え、
前記換気制御手段は、前記積算換気量の増加に伴い、前記換気手段の単位時間当たりの換気量を減少させると共に、前記検出室温の平均値が高いほど、前記換気手段の単位時間当たりの換気量を減少させるように該換気手段の単位時間当たりの換気量を決定することを特徴とする室内換気システム。
前記室内の暖房を行う暖房手段と、室内に人が居るか否かを検知する人検知手段とを備え、前記換気制御手段は、前記人検知手段により室内に人が居ないことが検知されたときには、前記暖房手段を作動させると共に、前記人検知手段により人が居ることが検知されたときよりも前記換気手段の単位時間当たりの換気量を増量側に調整する手段を具備することを特徴とする請求項１記載の室内換気システム。