JP7044298B2

JP7044298B2 - 厨房換気ユニットおよび厨房換気方法

Info

Publication number: JP7044298B2
Application number: JP2018044586A
Authority: JP
Inventors: 真示山下; 大輔藤本
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2038-03-12
Also published as: JP2019158216A

Description

本発明は、厨房を換気する厨房換気ユニットおよび厨房換気方法に関する。

従来、排気フードおよび排気ファンが設けられた厨房換気装置が普及している（例えば、特許文献１参照。）。また、排気フードに排気ダンパおよび流速センサが設けられ、流速センサの出力に応じ、排気フードの流量が目標値となるように、排気ダンパが制御されるものもある。

特開２０１５－２０６５０８号公報

特許文献１に記載のような厨房排気装置において、排気ダンパの開度は、アクチュエータによって調整される。排気ダンパの開度によっては、アクチュエータの作動量に対して、排気ダンパの開度の変化が小さくなる。そのため、排気ダンパの開度変化に時間がかかり、応答性が低くなってしまう場合がある。

本発明は、このような課題に鑑み、排気ダンパの応答性を向上することが可能な厨房換気ユニットおよび厨房換気方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の厨房換気ユニットは、１または複数の排気フードを含む排気通路と、排気通路に設けられた排気ファンと、排気通路のうち、排気ファンより上流側に設けられた排気ダンパと、排気フードそれぞれの流量の目標値を決定する目標決定部と、調理機器が稼働中の排気ダンパの開度が、予め設定された所定開度のときに、目標値の合計値の流量を排出するように、排気ファンを制御するファン制御部と、排気フードそれぞれの流量が目標値となるように、排気ダンパを制御するダンパ制御部と、を備え、ファン制御部は、ダンパ制御部との通信が不可となると、通信が不可となる直前の排気ファンの制御状態を維持する。

上記課題を解決するために、本発明の厨房換気方法は、排気通路に含まれる１または複数の排気フードそれぞれの流量の目標値を決定するステップと、排気通路に設けられ、調理機器が稼働中の排気ダンパの開度が、予め設定された所定開度のときに、目標値の合計値の流量を排出するように、排気通路のうち、排気ダンパより下流側に配された排気ファンを制御するステップと、排気フードそれぞれの流量が目標値となるように、排気ダンパを制御するステップと、を有し、排気ファンを制御するステップでは、排気ファンを制御するファン制御部と、排気ダンパを制御するダンパ制御部と、の間の通信が不可となると、通信が不可となる直前の排気ファンの制御状態を維持する。

本発明によれば、排気ダンパの応答性を向上することが可能となる。

厨房換気ユニットの概略的な構成を示した説明図である。ダンパ制御装置の概略的な構成を示した機能ブロック図である。センター装置の概略的な構成を示した機能ブロック図である。排気ダンパの弁体の回転量と開度の関係を示す図である。厨房換気処理の流れを示すシーケンス図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、厨房換気ユニット１００の概略的な構成を示した説明図である。厨房換気ユニット１００は、厨房１に設けられる。厨房１には、２つの調理機器２、３が設けられる。調理機器２、３の上方には、それぞれ、排気フード１１０ａ、１１０ｂが配置される。排気フード１１０ａ、１１０ｂの内部には、排気ダクト１１２が連通している。排気ダクト１１２は、分岐部１１２ａで分岐路１１２ｂ、１１２ｃに分岐する。分岐路１１２ｂは、排気フード１１０ａに向って延在する。分岐路１１２ｃは、排気フード１１０ｂに向って延在する。

調理機器２、３で生じた排気は、排気フード１１０ａ、１１０ｂを通って排気ダクト１１２に流入する。排気フード１１０ａ、１１０ｂ、排気ダクト１１２は、排気が流通する排気通路１１４を構成する。排気通路１１４の下流側には、排気ファン１１６が設けられる。排気ファン１１６は、例えば、電動モータによって駆動し、排気通路１１４の排気を屋外に送出する。

厨房１には、吸気ダクト１１８が連通している。吸気ダクト１１８の上流側（屋外側）には、吸気ファン１２０が設けられる。吸気ファン１２０は、例えば、電動モータによって駆動し、屋外の空気を吸気として吸気ダクト１１８に吸い込む。吸気は、吸気ダクト１１８を介して厨房１に流入する。

また、排気通路１１４には、排気フード１１０ａ、１１０ｂごとに排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂが設けられる。排気ダンパ１２２ａは、排気ダクト１１２の分岐路１１２ｂに設けられる。排気ダンパ１２２ｂは、排気ダクト１１２の分岐路１１２ｃに設けられる。排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂは、例えば、バタフライ弁で構成される。排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂは、弁体が電動モータによって回転することで、排気ダクト１１２（分岐路１１２ｂ、１１２ｃ）を開閉する。排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの開度は、弁体の回転位置によってリニア（線形的、連続的）に調整可能である。

流速センサ１２４ａ、１２４ｂは、分岐路１１２ｂ、１１２ｃにそれぞれ配される。流速センサ１２４ａ、１２４ｂは、例えば、オリフィス式、ピトー管式などの差圧センサである。流速センサ１２４ａ、１２４ｂは、差圧を換算することで、分岐路１１２ｂ、１１２ｃを流れる排気の流速を検出する。また、排気フード１１０ａ、１１０ｂには、それぞれ温度センサ１２６ａ、１２６ｂが設けられる。

ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂは、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂごとに設けられる。ダンパ制御装置１３０ａは、排気ダンパ１２２ａの開度を制御する。ダンパ制御装置１３０ｂは、排気ダンパ１２２ｂの開度を制御する。ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂは、温度センサ１２６ａ、１２６ｂの出力値に基づいて、調理機器２、３の稼働状態を判定する。

図２は、ダンパ制御装置１３０ａの概略的な構成を示した機能ブロック図である。ダンパ制御装置１３０ａとダンパ制御装置１３０ｂは、実質的に同等の機能を有する。ここでは、説明の重複を避けるため、ダンパ制御装置１３０ａについて詳述し、ダンパ制御装置１３０ｂについての説明は割愛する。

図２に示すように、ダンパ制御装置１３０ａは、通信部１３２と、制御部１４０とを含んで構成される。通信部１３２は、後述するセンター装置１５０との通信を確立する。この通信は、有線、無線を問わない。

制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、ダンパ制御装置１３０ａ全体を制御する。また、制御部１４０は、目標決定部１４２、ダンパ制御部１４４、通信制御部１４６としても機能する。

目標決定部１４２は、温度センサ１２６ａの出力に基づいて、調理機器２の稼働状態を特定する。そして、目標決定部１４２は、調理機器２の稼働状態に応じて排気流量の目標値を特定する。目標値は、例えば、調理機器２が稼働している場合には所定値、調理機器２が停止していれば０に設定される。目標値は、例えば、調理機器２、３の種類などに応じて設定されている。

ダンパ制御部１４４は、流速センサ１２４ａの出力値が示す流速に、分岐路１１２ｂの流路断面積を乗算する。こうして、ダンパ制御部１４４は、分岐路１１２ｂの排気流量を導出する。そして、ダンパ制御部１４４は、導出された排気流量が目標値となるように、排気ダンパ１２２ａの開度を制御（例えば、フィードバック制御）する。調理機器２が停止していて目標値が０の場合、ダンパ制御部１４４は、排気ダンパ１２２ａを開度０（全閉）とする。

このように、ダンパ制御装置１３０ａは、流速センサ１２４ａ、温度センサ１２６ａの出力値に応じ、排気ダンパ１２２ａの開度を制御する。同様に、ダンパ制御装置１３０ｂは、流速センサ１２４ｂ、温度センサ１２６ｂの出力値に応じ、排気ダンパ１２２ｂの開度を制御する。

通信制御部１４６は、通信部１３２を介して、センター装置１５０に、調理機器２、３の稼働状態、および、排気流量の目標値を送信する。

図３は、センター装置１５０の概略的な構成を示した機能ブロック図である。センター装置１５０は、通信部１５２と、記憶部１５４と、表示部１５６と、操作部１５８と、制御部１６０とを含んで構成される。通信部１５２は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂとの通信を確立する。この通信は、有線、無線を問わない。

記憶部１５４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、センター装置１５０に用いられるプログラムや各種データ（例えば、後述するアンケートに関するアンケート情報）を記憶する。表示部１５６は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイで構成される。操作部１５８は、ユーザの操作入力を受け付ける。ここでは、表示部１５６と操作部１５８がセンター装置１５０の一部である場合について説明した。ただし、表示部１５６と操作部１５８は、センター装置１５０から離隔して設けられたセンター端末であってもよい。

制御部１６０は、ＣＰＵやＤＳＰで構成され、センター装置１５０全体を制御する。また、制御部１６０は、通信制御部１６２、記憶制御部１６４、表示制御部１６６、操作受付部１６８、ファン制御部１７０としても機能する。

通信制御部１６２は、通信部１５２を制御し、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂそれぞれから、調理機器２、３の稼働状態、および、排気流量の目標値を取得する。記憶制御部１６４は、取得された目標値を記憶部１５４に記憶させる。表示制御部１６６は、表示部１５６に調理機器２、３の稼働状態などを表示させる。操作受付部１６８は、例えば、操作部１５８を介して、ユーザの操作入力を受け付ける。

ファン制御部１７０は、排気ファン１１６の流量を制御する。具体的に、ファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂそれぞれの排気流量の目標値を加算し、目標値の合計値を導出する。そして、ファン制御部１７０は、不図示のインバータによって交流電力の周波数を可変させることで、排気ファン１１６の流量を制御する。このとき、ファン制御部１７０は、目標値の合計値に基づいて、排気ファン１１６の流量を決定する。

詳細には、ファン制御部１７０は、調理機器２、３が稼働中の排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの開度が、所定開度（例えば、開度７０％）のときに、目標値の合計値の流量を排出するように、排気ファン１１６を制御する。所定開度は、予め設定される。例えば、開度７０％は、流路断面積が３０％減って７０％に絞られた状態である。

図４は、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの弁体の回転量と開度の関係を示す図である。図４に示すように、開度１００％に近づくほど、弁体の回転量に対して開度の変化が小さい。すなわち、電動モータが同じ速さで弁体を回転させる場合、開度１００％に近づくほど応答速度が低下する。一方、開度０％に近づくほど、流路抵抗が大きくなる。排気ファン１１６の出力に対する排気流量が小さくなる。すなわち、消費電力が増加してしまう。

例えば、調理機器２が稼働しており、調理機器３が停止しているとする。この場合、排気ファン１１６は、調理機器２が稼働中の排気ダンパ１２２ａの開度が７０％のときに排気流量の目標値の合計値となる流量を排出する。ダンパ制御装置１３０ａは、分岐路１１２ｂの排気流量が目標値となるように、排気ダンパ１２２ａを自立制御する。結果的に、排気ダンパ１２２ａの開度は大凡７０％に制御される。

その結果、排気ダンパ１２２ａは、開度１００％の場合に比べて応答速度が高く、開度０％に近い場合に比べて流路抵抗が小さく消費電力が抑えられる。

また、調理機器２、３の双方が稼働中の場合もある。このとき、ファン制御部１７０は、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの開度が７０％のときに、排気流量の目標値の合計値となる流量を排出するように、排気ファン１１６を制御する。排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの双方の開度が大凡７０％に制御される。

上記のように、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂは、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂを自立制御する。例えば、調理機器２で要求される排気流量の目標値が、調理機器３で要求される排気流量の目標値よりも大きいとする。このとき、自立制御の結果、排気ダンパ１２２ａの開度は７０％以上となる。排気ダンパ１２２ｂの開度は７０％より小さくなる。

このように、複数の排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの排気流量の目標値が異なる場合、その開度は、所定開度以上および所定開度未満にそれぞれ調整される。この場合も、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂは、開度１００％の場合に比べて応答速度が高く、開度０％に近い場合に比べて流路抵抗が小さく消費電力が抑えられる。

ここでは、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂ、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂ、排気フード１１０ａ、１１０ｂが２組設けられる場合について説明した。しかし、３組以上設けられる場合であっても、同様に、ファン制御部１７０が、排気ダンパが所定開度のときに、すべての排気ダンパの排気流量の目標値の合計値となる流量を排出するように、排気ファン１１６を制御する。自立制御の結果、複数の排気ダンパの開度は、所定開度以上および所定開度未満にそれぞれ調整される。

また、ファン制御部１７０は、吸気ファン１２０の吸気流量を制御する。具体的には、ファン制御部１７０は、上記のように、排気流量が定まると、吸気流量が排気流量に対して所定流量少なくなるように、吸気流量を決定する。例えば、ファン制御部１７０は、排気流量に８５％を乗算して吸気流量とする。

そのため、厨房１では吸気流量よりも排気流量の方が多い状態が維持される。厨房１の内部の空気は、厨房１から廊下や隣室などに漏れ難くなり、厨房１内の調理で生じる匂いや煙の屋内への拡散が抑制される。

また、ファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂから通信により取得した排気流量の合計値に基づいて、排気ファン１１６の出力を最大値の５０％で制御していたとする。このとき、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂとの通信が断絶したとする。この場合、ファン制御部１７０は、排気ファン１１６の出力を最大値の５０％のまま維持する。

このように、ファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂとの通信が断絶するなどして通信不可となると、通信不可となる直前の排気ファン１１６の制御状態を維持する。そのため、通信状態が悪い場合であっても、排気流量や排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの開度が頻繁に変化してしまうといった事態が回避される。

図５は、厨房換気処理の流れを示すシーケンス図である。図５に示すダンパ制御装置１３０ａの処理、および、センター装置１５０の処理は、それぞれ並列して、所定周期で繰り返し実行される。ここでは、説明の重複を避けるため、ダンパ制御装置１３０ａについて詳述し、ダンパ制御装置１３０ｂについての説明は割愛する。

（Ｓ２００）
ダンパ制御装置１３０ａの目標決定部１４２は、温度センサ１２６ａの出力値を取得する。

（Ｓ２０２）
目標決定部１４２は、温度センサ１２６ａの出力に基づいて、調理機器２の稼働状態を特定する。そして、目標決定部１４２は、調理機器２の稼働状態に応じて排気流量の目標値を特定する。

（Ｓ２０４）
通信制御部１４６は、通信部１３２を介して、センター装置１５０に、調理機器２の稼働状態、および、排気流量の目標値を送信する。

（Ｓ２０６）
ダンパ制御部１４４は、流速センサ１２４ａの出力値を取得する。

（Ｓ２０８）
ダンパ制御部１４４は、流速センサ１２４ａの出力値が示す流速に、分岐路１１２ｂの流路断面積を乗算した排気流量が目標値となるように、排気ダンパ１２２ａの開度を制御する。

（Ｓ３００）
センター装置１５０のファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂそれぞれから送信された排気流量の目標値を加算し、目標値の合計値を導出する。

ただし、排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの排気流量の目標値が予め設定された固定値であった場合、ファン制御部１７０は、その固定値を記憶部１５４に記憶しておく。そして、ファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂから、調理機器２、３の稼働状態のみを取得する。そして、ファン制御部１７０は、調理機器２、３が稼働中の排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの排気流量の目標値を、記憶部１５４から読み出して、合計値を導出する。

（Ｓ３０２）
ファン制御部１７０は、調理機器２、３が稼働中の排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂの開度が、所定開度（例えば、開度７０％）のときに、目標値の合計値の流量を排出するように、排気ファン１１６を制御する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、コンピュータを、センター装置１５０やダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂとして機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。

また、上述した実施形態では、排気フード１１０ａ、１１０ｂや排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂが複数設けられる場合について説明した。ただし、排気フード１１０ａ、１１０ｂおよび排気ダンパ１２２ａ、１２２ｂは、少なくとも１つ設けられればよい。

また、上述した実施形態では、ファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂとの通信が不可となると、通信が不可となる直前の排気ファン１１６の制御状態を維持する場合について説明した。ただし、ファン制御部１７０は、ダンパ制御装置１３０ａ、１３０ｂとの通信が不可となると、排気ファン１１６の出力を最大として安全性を向上してもよい。

なお、本明細書の厨房換気方法の各工程は、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、厨房を換気する厨房換気ユニットおよび厨房換気方法に利用することができる。

２、３調理機器
１００厨房換気ユニット
１１０ａ、１１０ｂ排気フード
１１４排気通路
１１６排気ファン
１２２ａ、１２２ｂ排気ダンパ
１４２目標決定部
１４４ダンパ制御部
１７０ファン制御部

Claims

１または複数の排気フードを含む排気通路と、
前記排気通路に設けられた排気ファンと、
前記排気通路のうち、前記排気ファンより上流側に設けられた排気ダンパと、
前記排気フードそれぞれの流量の目標値を決定する目標決定部と、
調理機器が稼働中の前記排気ダンパの開度が、予め設定された所定開度のときに、前記目標値の合計値の流量を排出するように、前記排気ファンを制御するファン制御部と、
前記排気フードそれぞれの流量が前記目標値となるように、前記排気ダンパを制御するダンパ制御部と、
を備え、
前記ファン制御部は、前記ダンパ制御部との通信が不可となると、通信が不可となる直前の前記排気ファンの制御状態を維持する、
厨房換気ユニット。
排気通路に含まれる１または複数の排気フードそれぞれの流量の目標値を決定するステップと、
前記排気通路に設けられ、調理機器が稼働中の排気ダンパの開度が、予め設定された所定開度のときに、前記目標値の合計値の流量を排出するように、前記排気通路のうち、前記排気ダンパより下流側に配された排気ファンを制御するステップと、
前記排気フードそれぞれの流量が前記目標値となるように、前記排気ダンパを制御するステップと、
を有し、
前記排気ファンを制御するステップでは、前記排気ファンを制御するファン制御部と、前記排気ダンパを制御するダンパ制御部と、の間の通信が不可となると、通信が不可となる直前の前記排気ファンの制御状態を維持する、
厨房換気方法。