JP7170592B2

JP7170592B2 - 換気システム

Info

Publication number: JP7170592B2
Application number: JP2019114093A
Authority: JP
Inventors: 一外川; 力夫田口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2022-11-14
Anticipated expiration: 2039-06-19
Also published as: JP2021001699A

Description

本発明は、室内の換気を行う排気グリルおよび換気システムに関する。

機械換気を用いて計画的な換気を行うことによって、室内の空気質を快適な状態に保つ技術が知られている。空気質は空気の性質を示すものであり、例えば、二酸化炭素濃度または人体から発せられる臭気物質などの汚染物質の濃度によって示される。例えば多くの人が働くオフィスのように、室内に汚染源が多量にある場合には、最大在籍人数を考慮して換気設計がなされる。しかし、通常、在籍人数は最大在籍人数の４～６割程度であることが多い。そのため、最大在籍人数が室内に存在するものとして機械換気の出力を１００％の状態で動作させた場合には、換気による外気負荷が生じるため、空調エネルギが余分に使用されてしまう。

特許文献１には、換気装置の排気口にダンパーを設けて、排気量を手動で調整する技術が開示されている。

特公平４－４１２３７号公報

しかしながら、空気質は目に見えず、人の感覚による調整は困難なため、特許文献１に記載の技術では、室内の空気質に応じて排気量の調整を行うことは困難であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、室内の空気質に応じて、排気量を制御することができる換気システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の換気システムは、１つの室内の天井に備えられる複数の排気グリルと、複数の排気グリルを介して室内の空気を排出する換気送風機と、換気送風機の出力を制御する制御装置と、を備える。排気グリルは、排気風路構成部と、空気質センサと、ダンパーと、制御部と、を有する。排気風路構成部は、内部が室内から排気される空気の通路である排気風路となる。空気質センサは、排気風路構成部に設けられ、室内の空気中の汚染物質の濃度を含む空気質を検出する。ダンパーは、排気風路内の空気の排気量を、開度によって調整する。制御部は、空気質センサにより検出された汚染物質の濃度に基づいてダンパーの開度を制御する。制御装置は、複数の排気グリルの制御部からダンパーの開度と汚染物質の濃度とを取得し、ダンパーの開度の和を算出し、天井に備えられる複数の排気グリルの設置位置の間で汚染物質の濃度にばらつきがあるかを判定する。また、制御装置は、汚染物質の濃度にばらつきがある場合に、汚染物質の濃度が複数の排気グリルで均一となるように、複数の排気グリルのダンパーの開度を算出し、複数の排気グリルの制御部に、算出されたダンパーの開度に変更するように指示する処理を行う。複数の排気グリルの制御部は、指示に基づいてダンパーの開度を制御する。

本発明によれば、室内の空気質に応じて、排気量を制御することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る排気グリルを含む換気装置の構成の一例を模式的に示す断面図制御部のハードウェア構成の一例を示す図実施の形態１による排気グリルでのダンパーの開度の制御方法の手順の一例を示すフローチャート実施の形態１に係る排気グリルを有する換気装置の構成の他の例を示す断面図実施の形態２に係る排気グリルを用いた換気システムの構成の一例を示す概略上面図実施の形態２による換気システムでの換気送風機の出力制御方法の手順の一例を示すフローチャート実施の形態３に係る排気グリルを用いた換気システムの構成の一例を示す概略上面図実施の形態３による換気システムでのダンパーの開度を制御する方法の手順の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態に係る排気グリルおよび換気システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る排気グリルを含む換気装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。換気装置１は、室内の空気を室外に排出する装置である。換気装置１は、排気グリル１０と、排気ダクト２０と、換気送風機３０と、を備える。

排気グリル１０は、室内の空気の吸込み口となる、天井板１０１の室内側に設けられるグリル部１１と、グリル部１１および排気ダクト２０に接続される排気風路構成部１２と、排気風路構成部１２の排気ダクト２０との接続部付近に設けられるダンパーユニット１３と、排気風路構成部１２内に配置される空気質センサ１４と、を有する。排気風路構成部１２は、内部が室内から排気される空気の通路である排気風路となる部材である。

一例では、ダンパーユニット１３は、排気ダクト２０の内側に嵌め込まれる筒状の管部１３１と、筒状の管部１３１の中心軸に垂直な方向に設けられる回転軸１３２を有する。また、ダンパーユニット１３は、管部１３１の中心軸に垂直な断面における管部１３１の内壁によって区切られる領域と略同じ大きさを有し、回転軸１３２に固定されるダンパー１３３を有する。さらに、ダンパーユニット１３は、回転軸１３２に設けられる図示しないモータなどの駆動部と、駆動部を制御する制御部１３４と、を有する。ダンパーユニット１３では、回転軸１３２を回転させることで、ダンパー１３３が回転し、開度すなわち管部１３１を通過する空気の排気量を調整することができる。例えば、図１の場合では、水平方向Ｒを基準にして、ダンパー１３３が９０度の位置にある場合には、開度は全閉状態であり、ダンパー１３３が０度の位置にある場合には、開度は全開状態である。

制御部１３４の一例は駆動回路である。制御部１３４には、空気質センサ１４の検出結果である入力信号が入力される。制御部１３４は、空気質センサ１４からの入力信号に基づいて、ダンパー１３３の開度を決定し、決定した開度となるようにダンパー１３３を駆動する信号を駆動部に送信する。

制御部１３４は、処理回路として実現される。処理回路は専用のハードウェアであってもよいし、プロセッサを備える回路であってもよい。図２は、制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部１３４は、プロセッサ２０１と、メモリ２０２と、を有する。プロセッサ２０１とメモリ２０２とは、バスライン２０３を介して接続される。制御部１３４は、メモリ２０２に記憶されたプログラムをプロセッサ２０１が実行することによって実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部１３４の機能のうちの一部を専用のハードウェアである電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ２０１およびメモリ２０２を用いて実現するようにしてもよい。

図１に戻り、空気質センサ１４は、排気風路構成部１２内の排気流Ｅの空気質を検出可能なセンサである。空気質センサ１４は、センサを保持するプローブ部１４１と、プローブ部１４１を支持する支持部１４２と、を有する。空気質センサ１４は、風路を大きく妨げることが無いように、プローブ部１４１のみが排気流Ｅに当たる位置に設けられることが望ましい。空気質は、人体もしくは室内環境から発せられるガスまたは微粒子などの汚染物質の濃度を空気の性質として示す指標である。人体から発せられるガスの一例は、二酸化炭素である。また、人体から発せられる臭気物質の一例は、アンモニアである。室内環境から発せられる汚染物質の一例は、硫化水素またはメチルメルカプタンである。

上記したように、排気流Ｅには、人体または室内環境から発せられるガスまたは微粒子が含まれる。そのため、ガスセンサまたは微粒子センサは、空気質センサ１４の一例である。また、ガスセンサとして、上記した二酸化炭素、アンモニア、硫化水素およびメチルメルカプタンの群から選択される少なくとも一つのガスを検出することができるセンサが用いられる。ガスセンサは、空気中の二酸化炭素、アンモニア、硫化水素およびメチルメルカプタンの群から選択される少なくとも一つのガスの濃度を検出することができるセンサである。なお、アンモニア、硫化水素またはメチルメルカプタンのように、臭気を検出することができるガスセンサは、臭気センサともいう。微粒子センサは、空気中の微粒子の濃度を検出することができるセンサである。空気質センサ１４は、制御部１３４と配線を介して接続され、検出結果を制御部１３４に出力する。

排気ダクト２０は、一方の端部は排気グリル１０と接続され、他方の端部は換気送風機３０と接続される配管である。

換気送風機３０は、排気ダクト２０の後段に設けられ、室内の空気を室外へと排気する機能を有する。換気送風機３０は、ダクトに一方の端部が接続されて、他方の端部が外壁１１１に設けられた開口に接続される。換気送風機３０を動作させることによって、室内の空気は排気流Ｅとなって、グリル部１１、排気風路構成部１２、空気質センサ１４、ダンパーユニット１３、排気ダクト２０および換気送風機３０を通って室外側へと送り出される。

このように、換気装置１では、排気グリル１０はダンパーユニット１３と一体に構成されている。排気グリル１０のグリル部１１は天井板１０１よりも室内側に設けられている。また、天井板１０１を境として天井裏部１０２に、排気グリル１０の排気風路構成部１２、ダンパーユニット１３、空気質センサ１４、および排気ダクト２０と、換気送風機３０と、が設けられている。

ここで、換気装置１の動作について説明する。ダンパー１３３の開度がある値に設定された状態で、ある出力設定で換気送風機３０が運転されると、換気送風機３０の動作によって、上述したように、室内の空気は排気流Ｅとなって、グリル部１１、排気風路構成部１２、空気質センサ１４、ダンパーユニット１３、排気ダクト２０および換気送風機３０を通って室外側へと送り出される。グリル部１１から取り込まれた室内の空気は、排気風路を通る際に、空気質センサ１４と接触する。空気質センサ１４での検出結果が制御部１３４へと入力され、制御部１３４は、空気質センサ１４の検出結果に基づいてダンパー１３３の開度を制御する。

図３は、実施の形態１による排気グリルでのダンパーの開度の制御方法の手順の一例を示すフローチャートである。このダンパー１３３の開度の制御方法は、換気装置１の運転が開始された場合に、開始される。まず、空気質センサ１４による空気質の検出、具体的には汚染物質の濃度の検出が行われ、検出結果が制御部１３４へと入力される（ステップＳ１１）。汚染物質の一例は、二酸化炭素または臭気物質である。

ついで、制御部１３４は、検出結果である汚染物質の濃度が室内に要求される空気環境を示す環境基準値よりも高いかを判定する（ステップＳ１２）。汚染物質の濃度が環境基準値よりも高い場合（ステップＳ１２でＹｅｓの場合）には、制御部１３４は、ダンパー１３３の開度を上げる信号を駆動部に出力する（ステップＳ１３）。これによって、ダンパー１３３の開度が現在の状態よりも増大し、排気流Ｅの量が増大される。そして、処理がステップＳ１１へと戻る。

汚染物質の濃度が環境基準値以下の場合（ステップＳ１２でＮｏの場合）には、制御部１３４は汚染物質の濃度が０であるかを判定する（ステップＳ１４）。汚染物質の濃度が０とは、汚染物質の濃度が完全にない場合に加えて、汚染物質の濃度が０であると許容される範囲に含まれる場合を含むものである。

汚染物質の濃度が０である場合（ステップＳ１４でＹｅｓの場合）には、制御部１３４は、ダンパー１３３の開度が予め設定された値となる信号を駆動部に出力する（ステップＳ１５）。このときのダンパー１３３の開度は、全閉に近いものとなる。ただし、全閉にしてしまうと、換気装置１による排気流Ｅの流れがなくなり、空気質センサ１４で汚染物質の濃度を測定することができなくなってしまう。そのため、空気質センサ１４で室内の汚染物質の濃度を測定することができる最低限の排気流Ｅが得られる開度に設定される。そして、ステップＳ１１に処理が戻る。

汚染物質の濃度が０ではない場合（ステップＳ１４でＮｏの場合）には、制御部１３４は、ダンパー１３３の開度を下げる信号を駆動部に出力する（ステップＳ１６）。ただし、制御部１３４は、ダンパー１３３を全閉とはしない状態に制御する。これによって、ダンパー１３３の開度が現在の状態よりも減少し、排気流Ｅの量が絞られる。そして、処理がステップＳ１１へと戻る。以上の処理が、換気装置１の運転が終了するまで、繰り返し実行される。

なお、ステップＳ１３またはステップＳ１６でのダンパー１３３の開度の変更量は、予め定められた値とすることができる。図３に示されるように、ダンパー１３３の開度の制御は、換気装置１の運転が終了するまで繰り返し実行されることになるので、図３の処理を実行していくうちに、室内の空気質が環境基準値に徐々に近づくような制御を実現することが可能である。

人体から発せられる汚染物質で室内の空気質を検知する場合の具体的な動作を説明する。室内に在室する人が多い場合には、排気流Ｅは二酸化炭素および人体から発せられる臭気物質などを含む汚染物質で汚染された空気となる。そのため、排気流Ｅの空気質は室内の要求空気質よりも悪い状態であることが容易に予測される。この場合、二酸化炭素およびアンモニアの少なくとも一つのガス、または人体から発せられる微粒子を検出する空気質センサ１４を用いることで、人体由来の汚染物質の濃度を的確に検出可能となる。

空気質センサ１４で検出された汚染物質の濃度と要求される室内の空気環境である環境基準値とが比較される。この例のような状況では、汚染物質の濃度は環境基準値よりも高くなり、制御部１３４は、汚染物質の濃度を基に駆動部を動作させ、ダンパー１３３の開度を上げる。これによって、換気送風機３０の出力設定を変更することなく、排気流Ｅの量を増やすことが可能となる。その際、室内側に開けられた給気口または給気用の換気送風機３０によって室内に送り込まれる新鮮な外気の量が結果的に増えるため、排気量を増やすことができる。

また、上述した状況とは逆に、汚染物質の濃度が環境基準値以下となるような数の人が室内に在室する場合には、制御部１３４は、汚染物質の濃度が環境基準値以下であるので、ダンパー１３３の開度を下げる。つまり、室内における汚染物質の濃度が低いので、室内の排気量を減少させることができる。また、排気量を減少させることで、夏場または冬場など室内外の熱環境が著しく異なる場合などに生じる換気による外気負荷を低減することが可能となる。

特に、室内に在室する人がいない場合には、室内からの汚染物質の放散が無いと仮定すると、排気流Ｅは換気送風機３０によって置換された外気とほぼ等しい空気質となり、換気自体の必要性がない。この場合には、制御部１３４は、ダンパー１３３の開度を全閉に近い予め定められた開度とすることで、排気量を絞り、不要な換気による外気負荷を抑制可能である。ただし、空気質センサ１４で空気質を連続で検出するために、制御部１３４は、ダンパー１３３の開度を全閉にはしない制御とする。

なお、人体から発せられる汚染物質だけでなく、室内環境から発せられる汚染物質をさらに検知する場合には、二酸化炭素、アンモニア、硫化水素およびメチルメルカプタンの群から選択される少なくとも一つのガス、または人体または室内環境から発せられる微粒子を検出する空気質センサ１４を用いればよい。

図４は、実施の形態１に係る排気グリルを有する換気装置の構成の他の例を示す断面図である。図４の換気装置１では、空気質センサ１４は、温度センサを含み、さらに、室外の温度を検出する温度センサ１５が室外に設けられる。温度センサ１５は、制御部１３４と配線によって接続され、検出結果を制御部１３４に出力する。制御部１３４には、空気質センサ１４に含まれる温度センサおよび室外に設けられる温度センサ１５の検出結果が入力される。制御部１３４は、空気質センサ１４の温度センサから得られる室内温度と、室外の温度センサ１５から得られる室外温度と、を比較し、室内の温度を低下させる必要がある場合で、室外温度が室内温度よりも低い場合に、ダンパー１３３の開度を全開にするように駆動部を制御する機能をさらに有する。室内の温度を低下させる必要がある場合の一例は、室内温度の設定値が室外温度よりも低く設定されており、室内温度の設定値となるように空調が制御されている場合である。このような制御を行うことで、外気温度の方が建物内よりも気温が下がった場合、あるいは春または秋などの室内外の温度差が非常に小さく、室内で発生する発熱負荷が大きい場合に、換気対象の建物に設けられた給気口から外気を流入させ外気冷房を行うことができる。また、制御部１３４は、室外温度が室内温度以上である場合には、図１および図３で示した制御を行う。なお、図１で説明したものと同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

また、換気装置１の設置場所の温度が、季節によって定まった傾向を有する場合には、図４のように温度センサを用いずに、外部に、時計などの季節判断部を設けてもよい。この場合には、制御部１３４は、季節判断部からの季節信号を入手し、季節信号に基づいてダンパー１３３の開度を制御する。例えば、制御部１３４は、季節信号を入手した時点が室内の温度を低下させる必要があり、かつ室外温度が室内温度よりも低くなる傾向にある時期であるかを判定する。そして、制御部１３４は、季節信号を入手した時点が室内の温度を低下させる必要があり、かつ室外温度が室内温度よりも低くなる傾向にある時期である場合に、ダンパー１３３の開度を全開にするように駆動部を制御するようにしてもよい。地域にもよるが、夏場の夜間、あるいは春または秋は、室内の温度を低下させる必要があり、かつ室外温度が室内温度よりも低くなる傾向にある時期の一例である。

実施の形態１では、換気装置１に設けられる排気グリル１０の排気風路構成部１２に排気流Ｅの空気質を検出する空気質センサ１４を設け、空気質センサ１４での汚染物質の濃度に応じてダンパー１３３の開度を変更する制御部１３４を設けた。制御部１３４は、汚染物質の濃度が環境基準値よりも高い場合には、ダンパー１３３の開度を上げて排気流Ｅの量を増大させ、汚染物質の濃度が環境基準値以下の場合には、ダンパー１３３の開度を下げて排気流Ｅの量を減少させる。これによって、室内の空気質に応じて排気量を制御することができるという効果を有する。また、ダンパー１３３の開度を上げる場合には、換気送風機３０の出力設定を変更することなく、排気流Ｅの量を増やすことができる。さらに、室内に人が存在しない場合には、排気量が絞られるので、不要な換気による外気負荷を抑制することができる。

また、制御部１３４は、室外温度が室内温度よりも低くなった場合に、ダンパー１３３を全開にするようにした。これによって、室内外の温度差が非常に小さく、室内で発生する発熱負荷が大きい場合に、外気冷房を行うことができるという効果も有する。

実施の形態２．
実施の形態１では、１つの部屋に１つの排気グリルと、この排気グリルに接続される１台の換気送風機と、を有する換気装置について説明した。実施の形態２では、複数の部屋に設けられる複数の排気グリルと、これらの排気グリルに接続される１台の換気送風機と、を有する換気システムについて説明する。

図５は、実施の形態２に係る排気グリルを用いた換気システムの構成の一例を示す概略上面図である。この例では、建物の内部が容積の異なる複数の部屋に仕切られている。建物内には、異なる容積の３つの部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃが設けられ、部屋Ｒｂ、部屋Ｒａおよび部屋Ｒｃの順に容積が大きくなる。この建物に、換気システム１Ａが設けられる。換気システム１Ａは、各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの天井にそれぞれ設けられる排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、１台の換気送風機３０と、それぞれの排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと換気送風機３０とを接続する排気ダクト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、換気送風機３０と室外とを結ぶ排気ダクト２１と、を有する。排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの構成は、ダンパー１３３の開度の情報を後述する制御装置４０に出力する出力ポートをさらに備える点を除いて、実施の形態１で説明したものと同様である。また、換気送風機３０の構成も、実施の形態１で説明したものと同様である。このように、図５の換気システム１Ａでは、それぞれの部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを１台の換気送風機３０で排気し、各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの天井に備え付けられ、換気送風機３０と接続される排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを通して各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの風量が自動で調整される。

各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃには各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの容積に対応した給気口１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ１，１０５ｃ２が備えられている。すなわち、部屋Ｒａには、給気口１０５ａが備えられ、部屋Ｒｂには、給気口１０５ｂが備えられ、部屋Ｒｃには、２つの給気口１０５ｃ１，１０５ｃ２が備えられる。そして、各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに対応して設けられる排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから、室内の空気が排気用の換気送風機３０によって吸い込まれ、排気ダクト２１を通して室外へ排気される。

図５の換気システム１Ａでは、換気システム１Ａ全体の制御を行う制御装置４０をさらに有する。制御装置４０は、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの制御部１３４および換気送風機３０と接続されている。制御装置４０は、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの制御部１３４からのダンパー１３３の開度の情報を基に、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの制御部１３４と、換気送風機３０の出力と、を個別に制御する。具体的には、制御装置４０は、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのダンパー１３３の開度からダンパー１３３の開度の合計値を算出し、ダンパー１３３の開度の合計値に対応する理想的な換気送風機３０の出力値と、ダンパー１３３の開度の合計値を算出した時点における換気送風機３０の出力値と、を比較して、換気送風機３０の出力値を制御する。例えば、ダンパー１３３の開度の合計値に対応する理想的な換気送風機３０の出力値に対して、実際の換気送風機３０の出力値が大きい場合には、制御装置４０は、換気送風機３０の出力値を理想的な換気送風機３０の出力値に変更する。逆に、ダンパー１３３の開度の合計値に対する理想的な換気送風機３０の出力値に対して、実際の換気送風機３０の出力値が小さい場合には、制御装置４０は、換気送風機３０の出力値を換気送風機３０の出力値に変更する。なお、一例では、理想的な換気送風機３０の出力値は、ダンパー１３３の開度の合計値ごとに予め実験によって求められるものである。また、理想的な換気送風機３０の出力値は、ダンパー１３３の開度の合計値の予め定められた範囲ごとに、予め実験によって求められてもよい。

制御装置４０は、処理回路として実現される。処理回路は専用のハードウェアであってもよいし、プロセッサを備える回路であってもよい。制御装置４０のハードウェア構成は、図２に示すものと同様であり、プロセッサと、メモリと、を有する。プロセッサとメモリとは、バスラインを介して接続される。制御装置４０は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することによって実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御装置４０の機能のうちの一部を専用のハードウェアである電子回路として実装し、他の部分をプロセッサおよびメモリを用いて実現するようにしてもよい。

つぎに、換気システム１Ａの動作について説明する。排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれの動作については実施の形態１と同様であるため省略する。実施の形態２の換気システム１Ａでは、複数の部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃで必要な排気量が異なる際に効果を発揮する。例えば、排気グリル１０Ａで環境基準値よりも高い濃度の汚染物質が検出され、排気グリル１０Ｂ，１０Ｃでは環境基準値以下の汚染物質が検出された場合には、排気グリル１０Ａのダンパー１３３を全開にし、排気グリル１０Ｂ，１０Ｃのダンパー１３３を全閉に近い状態まで絞ることで、集中的に排気グリル１０Ａからの排気風量を増やすことが可能である。

ただし、このとき、排気グリル１０Ｂ，１０Ｃでもダンパー１３３を全閉とせずに、小風量を流すことで、引き続き部屋Ｒｂ，Ｒｃ内のそれぞれの汚染物質の濃度をモニターすることができる。そして、汚染物質の濃度が基準値以上となる場合にはダンパー１３３の開度を上げて風量を増やすことで室内の空気質を快適に保つことが可能となる。なお、このような制御を可能とするためには、排気用の換気送風機３０として、各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの換気に必要な最大風量の合計値よりも排気量を多く取れる機種が選定される。

排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃでの換気に必要な最大風量の合計値よりも大きい排気量を賄うことができる換気送風機３０が用いられる場合には、常に換気送風機３０を最大出力で運転させて換気すると、換気負荷だけでなく、換気送風機３０の動力についても過剰となる。そのため、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからダンパー１３３の開度の情報を制御装置４０に入力させ、制御装置４０がダンパー１３３の開度の情報に基づいて、換気送風機３０の出力を制御する。

図６は、実施の形態２による換気システムでの換気送風機の出力制御方法の手順の一例を示すフローチャートである。この換気送風機３０の出力制御方法は、換気システム１Ａの運転が開始された場合に、開始される。まず、制御装置４０は、すべての排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのダンパー１３３の開度を取得し（ステップＳ３１）、すべての排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのダンパー１３３の開度の和を算出する（ステップＳ３２）。

ついで、制御装置４０は、ダンパー１３３の開度の和に対して設定される換気送風機３０を運転させることができる出力基準値を取得する（ステップＳ３３）。このダンパー１３３の開度の和に対する出力基準値は、予め計算などの方法によって求められるものである。一例では、あるダンパー１３３の開度の和で各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのダンパー１３３が開かれていた場合に、全部の部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの排気を行うのに最低限必要な風量を得るための換気送風機３０の出力値が出力基準値となる。ついで、制御装置４０は、現在の換気送風機３０の出力値を取得する（ステップＳ３４）。

その後、制御装置４０は、換気送風機３０の現在の出力値が、ダンパー１３３の開度の和に対して設定された出力基準値よりも大きいかを判定する（ステップＳ３５）。現在の出力値が出力基準値よりも大きい場合（ステップＳ３５でＹｅｓの場合）には、制御装置４０は、換気送風機３０の出力値を出力基準値まで下げる（ステップＳ３６）。その後、処理がステップＳ３１へと戻る。

また、現在の出力値が出力基準値以下である場合（ステップＳ３５でＮｏの場合）には、制御装置４０は、換気送風機３０の出力値を出力基準値まで上げる（ステップＳ３７）。その後、処理がステップＳ３１へと戻る。そして、以上の処理が換気システム１Ａの運転が終了するまで、繰り返し実行される。

実施の形態２では、建物内が複数の部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃで仕切られている場合に、各部屋Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを設け、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを１つの換気送風機３０で接続した。各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、実施の形態１と同様の処理を行う。制御装置４０は、各排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからのダンパー１３３の開度を取得し、ダンパー１３３の開度の和を算出する。制御装置４０は、ダンパー１３３の開度の和と、ダンパー１３３の開度の和に対して設定される換気送風機３０を運転させることができる出力基準値と、を比較し、その比較結果に基づいて、換気送風機３０の出力を制御する。これによって、例えば換気送風機３０を最大出力値で運転させているときに、排気グリル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのダンパー１３３の開度の和が全閉に近い値である場合には、換気送風機３０の出力を下げる。これによって、換気送風機３０を最大出力値で運転している場合の換気負荷および過剰な換気送風機３０の動力を削減することができる。つまり、室内の空気質を保ちながら、より省エネルギ性の高い換気システム１Ａを実現することができる。

実施の形態３．
実施の形態２の図５に示されるように、建物内の大空間を換気送風機で排気する際に、室内における在室人数の床面積当たりの分布が偏っている場合、あるいは汚染源が室内空間の隅に偏っている場合など、排気口を複数個所に設けることで、換気効率の空間分布のばらつきを極力低減する方法をとることがある。実施の形態３では、空間における汚染物質の濃度のばらつきがある場合に、空間における汚染物質の濃度のばらつきを抑制することができる換気システムについて説明する。

図７は、実施の形態３に係る排気グリルを用いた換気システムの構成の一例を示す概略上面図である。換気システム１Ａは、建物内の１つの部屋Ｒ１の天井に備えられる４台の排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇと、これらの排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇと排気ダクト２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇを介して接続される１台の換気送風機３０と、換気送風機３０の後段と建物の外壁とを接続する排気ダクト２１と、換気システム１Ａの全体を制御する制御装置４０と、を有する。また、部屋Ｒ１には、給気口１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆ，１０５ｇが設けられている。

実施の形態３では、制御装置４０は、すべての排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇから汚染物質の濃度と、ダンパー１３３の開度と、を取得し、汚染物質の濃度が排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇの設置位置で同じになるように、それぞれの排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇの制御部１３４に対してダンパー１３３の開度を補正する指示を与える。なお、その他の排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇおよび換気送風機３０の構成は、実施の形態１，２で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。

つぎに、換気システム１Ａの動作について説明する。排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇのそれぞれの動作については実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。また、制御装置４０による換気送風機３０の出力制御方法については実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。

図８は、実施の形態３による換気システムでのダンパーの開度を制御する方法の手順の一例を示すフローチャートである。このダンパー１３３の開度を制御する方法は、換気システム１Ａの運転が開始された場合に、開始される。まず、制御装置４０は、すべての排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇから汚染物質の濃度を取得し（ステップＳ５１）、すべての排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇのダンパー１３３の開度を取得する（ステップＳ５２）。

ついで、制御装置４０は、取得した汚染物質の濃度にばらつきがあるかを判定する（ステップＳ５３）。一例では、汚染物質の濃度が誤差の範囲内で一致している場合には、汚染物質の濃度にばらつきがないものとし、汚染物質の濃度が誤差の範囲を超えてばらついている場合には、汚染物質の濃度にばらつきがあるものとする。

汚染物質の濃度にばらつきがある場合（ステップＳ５３でＹｅｓの場合）には、制御装置４０は、すべての排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇでの汚染物質の濃度が均一となるように、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇのダンパー１３３の開度を算出する（ステップＳ５４）。その後、制御装置４０は、各排気グリル１０の制御部１３４に対して、算出したダンパー１３３の開度に変更するように指示する（ステップＳ５５）。各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇの制御部１３４は、ダンパー１３３の開度の変更の指示を受けると、指示に従って、ダンパー１３３の開度を変更する。これによって、室内の空間における汚染物質の濃度のばらつきが抑えられ、室内の空気質が均一に保たれる。その後、ステップＳ５１に処理が戻る。

ステップＳ５３で汚染物質の濃度にばらつきがない場合（ステップＳ５３でＮｏの場合）には、ステップＳ５１に処理が戻る。つまり、室内での汚染物質の濃度にばらつきがないので、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇのダンパー１３３の開度は、現状のままを維持することになる。そして、換気システム１Ａの運転が終了するまで、繰り返し実行される。

実施の形態３では、１つの部屋Ｒ１に複数の排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇを設け、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇを１つの換気送風機３０で接続した。各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇは、実施の形態１と同様の処理を行う。制御装置４０は、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇから汚染物質の濃度とダンパー１３３の開度とを取得し、すべての排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇで汚染物質の濃度が均一となる各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇのダンパー１３３の開度を算出する。そして、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇの制御部１３４に算出したダンパー１３３の開度に変更するように指示する。これによって、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇの制御部１３４は、ダンパー１３３の開度を変更する。その結果、室内における汚染物質の濃度のばらつき、より具体的には、換気効率の空間分布のばらつきを抑えることができ、室内の空気質を均一に保つことができるという効果を有する。

さらに、制御装置４０が、各排気グリル１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇから取得し、算出したダンパー１３３の開度の和と、ダンパー１３３の開度の和に対して設定される換気送風機３０を運転させることができる出力基準値と、を比較し、その比較結果に基づいて、換気送風機３０の出力を制御することで、室内の空気質を均一に保ちながら、より省エネルギ性の高い換気システム１Ａとすることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１換気装置、１Ａ換気システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ排気グリル、１１グリル部、１２排気風路構成部、１３ダンパーユニット、１４空気質センサ、１５温度センサ、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２１排気ダクト、３０換気送風機、４０制御装置、１０１天井板、１０２天井裏部、１１１外壁、１３１管部、１３２回転軸、１３３ダンパー、１３４制御部、Ｅ排気流。

Claims

１つの室内の天井に備えられる複数の排気グリルと、
前記複数の排気グリルを介して前記室内の空気を排出する換気送風機と、
前記換気送風機の出力を制御する制御装置と、
を備え、
前記排気グリルは、
内部が室内から排気される空気の通路である排気風路となる排気風路構成部と、
前記排気風路構成部に設けられ、前記室内の空気中の汚染物質の濃度を含む空気質を検出する空気質センサと、
前記排気風路内の前記空気の排気量を、開度によって調整するダンパーと、
前記空気質センサにより検出された前記汚染物質の濃度に基づいて前記ダンパーの前記開度を制御する制御部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記複数の排気グリルの前記制御部から前記ダンパーの開度と前記汚染物質の濃度とを取得し、
前記ダンパーの開度の和を算出し、
前記天井に備えられる前記複数の排気グリルの設置位置の間で前記汚染物質の濃度にばらつきがあるかを判定し、
前記汚染物質の濃度にばらつきがある場合に、前記汚染物質の濃度が前記複数の排気グリルで均一となるように、前記複数の排気グリルの前記ダンパーの開度を算出し、
前記複数の排気グリルの前記制御部に、前記算出された前記ダンパーの開度に変更するように指示する処理を行い、
前記複数の排気グリルの前記制御部は、前記指示に基づいて前記ダンパーの開度を制御することを特徴とする換気システム。
前記排気グリルの前記制御部は、前記空気質センサで検出された前記汚染物質の濃度が基準値よりも高い場合に、前記ダンパーの開度を上げることを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
前記排気グリルの前記制御部は、前記空気質センサで検出された前記汚染物質の濃度が基準値よりも低い場合に、前記ダンパーの開度を下げることを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
前記排気グリルの前記制御部は、前記空気質センサで検出された汚染物質の濃度が０である場合に、前記ダンパーの開度を予め定められた値とすることを特徴とする請求項３に記載の換気システム。
前記排気グリルは、室外の空気の温度である室外温度を検出する第１温度センサをさらに備え、
前記排気グリルの前記空気質センサは、前記室内の空気の温度である室内温度を検出する第２温度センサを有し、
前記排気グリルの前記制御部は、前記第２温度センサから得られる前記室内温度と、前記第１温度センサから得られる前記室外温度と、を比較し、前記室内温度を低下させる必要がある場合で、前記室外温度が前記室内温度よりも低い場合に、前記ダンパーの開度を全開にすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の換気システム。
前記排気グリルの前記空気質センサは、ガスセンサおよび微粒子センサの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の換気システム。
前記排気グリルの前記ガスセンサは、二酸化炭素、アンモニア、硫化水素およびメチルメルカプタンの群から選択される少なくとも一つのガスを検出することを特徴とする請求項６に記載の換気システム。