JP6733734B2 - 換気システム - Google Patents

Description

この発明は、換気システムに関するものである。

室内空気を清浄化する空気清浄装置と、室内空気の換気を行う換気装置と、室内空気の汚れの濃度を検知する汚れセンサとを備えた空気清浄換気装置において、汚れセンサにより検知された室内空気の汚れの濃度に応じて、空気清浄装置、換気装置のいずれか又は双方の空気清浄能力を上昇させる制御を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

日本特開平０５−０１５７２８号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような換気システムにおいては、屋内の空気に汚染が発生しても、汚れセンサが屋内空気の汚染を検出するまでは、空気清浄能力を上昇させる制御を行うことができない。したがって、迅速に屋内空気の汚染を排除することが困難である。また、汚染を検出した時点では既に汚染の拡散が始まってしまっており、汚染の浄化に必要な時間が長くなる可能性がある。さらに、屋外の空気の汚染について全く考慮されていないため、換気装置を動作させたために屋外の汚染された空気が屋内に流入し、かえって屋内空気の汚染度を上昇させてしまうおそれがある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、屋内で汚染が発生し得る状況となった場合に、屋外空気の汚染により屋内空気の汚染度が上昇することを抑制しつつ、迅速に屋内空気の汚染を排除することができる換気システムを得ることにある。

この発明に係る換気システムにおいては、屋外から屋内へと給気する給気手段と、前記屋内から前記屋外へと排気する排気手段と、前記屋内の空気の汚染度に影響する屋内汚染影響因子として前記屋内の人の動作、前記屋内の音及び前記屋内の空気圧の変化のうちの１以上を検出する屋内センサと、前記屋外に設けられ、前記屋外の空気の汚染度である屋外汚染度を取得する屋外汚染度取得手段と、前記給気手段の給気量と前記排気手段の排気量を制御する制御手段と、を備え、前記給気手段の給気量と前記排気手段の排気量とは、互いに独立して変化することが可能であり、前記給気手段の給気量及び前記排気手段の排気量は、前記屋外汚染度及び前記給気手段の給気量に応じた前記屋外から前記屋内への汚染流入による前記屋内の空気の汚染度への影響と、前記屋内汚染影響因子による前記屋内の空気の汚染度への影響とに応じて変化される構成とする。

この発明に係る換気システムにおいては、屋内で汚染が発生し得る状況となった場合に、屋外空気の汚染により屋内空気の汚染度が上昇することを抑制しつつ、迅速に屋内空気の汚染を排除することができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る換気システムが適用された屋内の構成を模式的に示す図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムが備える換気制御装置の外観を模式的に示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムの全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムが備える屋外汚染度取得部の機能的な構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムが備える制御部の機能的な構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムが備える制御部による給気量及び排気量の設定例を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムが備える給気ファン及び排気ファンの動作の一例を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムが備える制御部による換気動作と空調機器及び空気清浄機の動作とを連携させた設定例を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る換気システムにおける屋内で汚染が発生していない時の屋外と屋内の汚染度の経時変化の一例を説明する図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図９は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は換気システムが適用された屋内の構成を模式的に示す図、図２は換気システムが備える換気制御装置の外観を模式的に示す斜視図、図３は換気システムの全体構成を示すブロック図、図４は換気システムが備える屋外汚染度取得部の構成を示すブロック図、図５は換気システムが備える制御部の機能的な構成を示すブロック図、図６は換気システムが備える制御部による給気量及び排気量の設定例を説明する図、図７は換気システムが備える給気ファン及び排気ファンの動作の一例を説明する図、図８は換気システムが備える制御部による換気動作と空調機器及び空気清浄機の動作とを連携させた設定例を説明する図、図９は屋内で汚染が発生していない時の屋外と屋内の汚染度の経時変化の一例を説明する図である。

図１は、この発明の実施の形態１に係る換気システム１が適用された屋内の例を模式的に示したものである。同図では、屋内として住居のＬＤＫ（リビング・ダイニング・キッチン）を例として挙げている。換気システム１は、換気制御装置１００、給気ファン１１０、排気ファン１２０、屋外汚染度取得部２１０、空調機器２２０及び空気清浄機２３０を備えている。

給気ファン１１０は、屋外から屋内へと給気する給気手段である。ここでは給気ファン１１０は、例えば、ＬＤ（リビング・ダイニング）部分とＫ（キッチン）部分とに１つずつ設置されている。排気ファン１２０は、屋内から屋外へと排気する排気手段である。ここでは、排気ファン１２０は、例えば、ＬＤ（リビング・ダイニング）部分に２つと、Ｋ（キッチン）部分に１つ設置されている。なお、この例では、Ｋ（キッチン）部分に設置された排気ファン１２０は、キッチン台の上方に設置された換気扇である。

給気手段である給気ファン１１０の給気量は、給気ファン１１０の回転数に応じて決まる。排気手段である排気ファン１２０の排気量は、排気ファン１２０の回転数に応じて決まる。給気ファン１１０の回転数と排気ファン１２０の回転数とは、互いに独立して変化することができる。すなわち、給気ファン１１０の給気量と排気ファン１２０の排気量とは、互いに独立して変化することが可能である。

なお、図１に示す例のように、給気ファン１１０及び排気ファン１２０は、それぞれ複数設けられていてもよいし、それぞれ１つずつ設けられてもよい。また、給気ファン１１０及び排気ファン１２０は、例えば換気装置として一体化されていてもよい。

換気制御装置１００は、換気システム１を構成する他の機器とは別体に設けられている。この図１に示す例では、換気制御装置１００は、ＬＤ（リビング・ダイニング）部分の内壁部に設置されている。換気制御装置１００は、給気ファン１１０及び排気ファン１２０の動作を制御するためのものである。換気制御装置１００と、給気ファン１１０及び排気ファン１２０のそれぞれとは、例えば、壁内に敷設された図示しない配線により接続されている。

換気制御装置１００は、例えば図２に示すような箱状の外観を備えている。同図に示すように、換気制御装置１００の外観には、入力部１４、表示部１５及び屋内センサ１７が備えられている。入力部１４は、換気制御装置１００へのユーザの操作を受け付けるためのものである。入力部１４は、例えば、入力キー、ポインティングデバイス等を備えている。

表示部１５は、ユーザに情報を提供するためのものである。表示部１５は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、スピーカ等を備えている。

屋内センサ１７は、屋内汚染影響因子を検出する。屋内汚染影響因子とは、屋内の空気の汚染度に影響を与える因子である。屋内汚染影響因子として具体的に例えば、屋内の人の動作、屋内の音及び屋内の空気圧の変化が挙げられる。屋内センサ１７は、屋内汚染影響因子として、屋内の人の動作、屋内の音及び屋内の空気圧の変化のうちの１以上を検出する。

屋内の人の動作を検出する場合には、屋内センサ１７は、人の動き及び位置を感知する例えば赤外線センサを用いた人感センサを備える。屋内の音を検出する場合には、屋内センサ１７は、例えば周囲の音の大きさ及び周波数を検出する音センサを備える。屋内の空気圧の変化を検出する場合には、屋内センサ１７は圧力センサを備える。

また、屋内センサ１７は、屋内の空気の汚染度、例えば、屋内の空気中の塵埃の量及び臭気物質濃度等を検出する汚染感知センサを備えていてもよい。さらに、屋内センサ１７は、屋内の空気の風速、温度及び湿度を検出してもよい。

なお、前述したように、図１の例では換気制御装置１００は屋内の内壁面にいわゆる壁掛け式として設置されている。このようにすることで、換気制御装置１００の設置性を向上させることができる。また、換気制御装置１００の設置高さを容易に調整することができるため、ユーザによる操作性を向上することができる。さらに、換気制御装置１００の設置位置を調整し、周囲に遮るもののない位置に換気制御装置１００を設置することで、屋内センサ１７の検出精度の向上を見込むことも可能である。

再び図１に戻って参照しながら、説明を続ける。換気システム１は、同図に示すように、屋外汚染度取得部２１０、空調機器２２０及び空気清浄機２３０をさらに備えている。屋外汚染度取得部２１０は、屋外に設置されている。この例では 屋外汚染度取得部２１０は、家屋の外壁部に設置されている。屋外汚染度取得部２１０は、屋外汚染度を取得する屋外汚染度取得手段である。屋外汚染度とは、屋外の空気の汚染度である。

空調機器２２０及び空気清浄機２３０は、屋内に設置されている。空調機器２２０は、吸入口から屋内の空気を吸い込み、加熱、冷却、除湿等の処理を施した上で吹出口から屋内へと送風することにより、空気調和を行う機器である。空調機器２２０は、例えば、エアコンの室内機、除湿機、加湿機、暖房器具等である。この例では、空調機器２２０は、エアコンの室内機であり、屋内におけるＬＤ（リビング・ダイニング）部分の内壁部に設置されている。

空気清浄機２３０は、屋内の空気を浄化する機能を有する送風機器である。空気清浄機２３０は、一般的な空気清浄機の他、空気清浄機能付扇風機やイオン発生器等の室内空気質の改善効果を得られる機能を有する装置全般を含む。この例では、空気清浄機２３０は、ＬＤ（リビング・ダイニング）部分とＫ（キッチン）部分との間に設置されている。この位置に設置することで、空気清浄機２３０がＬＤ（リビング・ダイニング）部分とＫ（キッチン）部分の両方での汚染発生に対応することができる。なお、空調機器２２０と空気清浄機２３０とは、一体化されていてもよい。

次に、図３を参照しながら、換気システム１の全体構成について説明する。同図に示すように、換気制御装置１００は、前述した入力部１４、表示部１５及び屋内センサ１７の他に、制御部１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、通信部１６及び出力部１８を備えている。換気制御装置１００が備えるこれらの各部は、換気制御装置１００が備えるバス１９により情報のやり取りができるように接続されている。

制御部１１は、換気制御装置１００の全体動作を制御する。制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等から構成される。制御部１１は、主記憶部１２を作業領域として補助記憶部１３に記憶されている設定プログラム及び換気制御プログラムを実行することにより、予め設定された設定処理及び換気制御処理を実行する。これらの処理を実行することにより実現される機能等の具体的な内容については後述する。

主記憶部１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。主記憶部１２は、補助記憶部１３から設定プログラム及び換気制御プログラムをロードし、制御部１１の作業領域として用いられる。

補助記憶部１３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部１３は、設定プログラム及び換気制御プログラムを記憶している。補助記憶部１３は、さらに、制御部１１の処理に用いられる種々のデータも記憶している。例えば、屋内センサ１７が取得したデータも補助記憶部１３に保管される。補助記憶部１３は、制御部１１の指示に従って、制御部１１が利用するデータを制御部１１に供給し、制御部１１から供給されたデータを記憶する。

入力部１４は、ユーザによって入力された情報を取得して、制御部１１に送る。表示部１５は、制御部１１からの指示に従って、ユーザに対して種々の情報を提示する。屋内センサ１７の検出結果は、制御部１１及び補助記憶部１３の一方又は両方へと送られる。

出力部１８は、制御部１１が行った処理の結果に基づいて、給気ファン１１０及び排気ファン１２０のそれぞれに制御信号を出力する。給気ファン１１０及び排気ファン１２０のそれぞれは、出力部１８からの制御信号に応じて動作する。このようにして、制御部１１は、給気ファン１１０の給気量と排気ファン１２０の排気量を制御する制御手段を構成している。

なお、図１に例示したように給気ファン１１０及び排気ファン１２０が複数設けられている場合には、制御部１１は、複数の給気ファン１１０及び排気ファン１２０のそれぞれの動作を個別に制御できるようにしてもよい。具体的に例えば、汚染が発生した位置に近い排気ファン１２０のみを動作する等の制御を行ってもよい。

換気制御装置１００は、通信部１６を介して、設備機器２００と通信可能に接続されている。通信部１６は、設備機器２００と通信するための通信インタフェース回路等から構成される。換気制御装置１００と接続される設備機器２００には、前述した屋外汚染度取得部２１０、空調機器２２０及び空気清浄機２３０の他に、ＨＥＭＳ２４０（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）も含まれている。ＨＥＭＳ２４０は、屋内の電化製品と接続され、消費電力を計測する機能を有する。ＨＥＭＳ２４０は、家庭内の電化製品全般の消費電力量を計算し、個々の動作を制御する機器である。

通信部１６と設備機器２００、各設備機器２００間は、例えば有線又は無線のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等からなる通信ネットワークによって接続されている。空調機器２２０及び空気清浄機２３０は、設置位置等が移動される場合が考えられるため、無線通信方式を用いて接続されるのが望ましい。

屋外汚染度取得部２１０は、前述したように、屋外汚染度を取得する屋外汚染度取得手段である。このため、屋外汚染度取得部２１０は、図４に示すように、屋外センサ２１１及び外部情報取得部２１２を備えている。

屋外センサ２１１は、屋外のガス濃度及び粉塵濃度の一方又は両方を検出する。屋外の粉塵濃度を検出する場合、屋外センサ２１１は、例えばＰＭ２．５センサ等を備える。屋外センサ２１１は、屋外の温度、湿度、気圧等を検出できるようにしてもよい。なお、屋外センサ２１１として、例えば空調機器２２０の室外機等に設置されているセンサを利用してもよい。

外部情報取得部２１２は、屋外の空気の汚染情報を外部から取得する外部情報取得手段である。外部情報取得部２１２は、例えばインターネット等の外部通信ネットワークに接続されている。そして、外部情報取得部２１２は、インターネット等を介して外部の情報源から、屋外の空気の汚染情報を取得する。屋外の空気の汚染情報としては、具体的に例えば、ＰＭ２．５、花粉、光化学スモッグの発生状況の情報が挙げられる。

屋外汚染度取得部２１０は、屋外センサ２１１が検出した屋外のガス濃度及び粉塵濃度の一方又は両方、並びに、外部情報取得部２１２が取得した屋外の空気の汚染情報を、家屋の周囲の環境情報として、リアルタイムで換気制御装置１００に送信する。すなわち、屋外汚染度取得部２１０が送信する環境情報には、屋外汚染度が含まれている。

屋外汚染度取得部２１０は、屋外センサ２１１及び外部情報取得部２１２の両方を備えることが好ましいが、これら両方を備えていなくともよい。すなわち、屋外汚染度取得部２１０は、屋外センサ２１１及び外部情報取得部２１２の少なくとも一方を備えていればよい。

なお、以上においては、換気制御装置１００は他の機器と別体に設けられた場合について説明したが、換気制御装置１００を設備機器２００のいずれかに内蔵してもよい。このようにすることで、省スペース化を図ることができる。また、例えばパソコン、携帯電話等の汎用計算機器等にソフトウエアをインストールして、換気制御装置１００の機能を実現するようにしてもよい。このようにすることで、換気制御装置１００のための専用装置を用意することなく、換気システム１を構築することができ、システム導入が容易になる。

また、換気制御装置１００は、空調機器２２０及び空気清浄機２３０の動作状態、空調機器２２０及び空気清浄機２３０が備えるセンサの検出結果を受信し、これらの情報から屋内汚染影響因子を検出するようにしてもよい。また、換気制御装置１００は、ＨＥＭＳ２４０から得られる個々の電化製品の消費電力量に基づいて電化製品が動作しているか否かを判定し、人の動作を検出してもよい。

次に、図５を参照しながら、換気制御装置１００の制御部１１の機能的な構成について説明する。なお、同図においては、通信部１６及び出力部１８の図示を省略している。同図に示すように、制御部１１は、屋内汚染度予測部２１及び給排気量制御部２２を備える。

屋内汚染度予測部２１は、屋内の空気の汚染度を予測する屋内汚染度予測手段である。具体的にここでは、屋内汚染度予測部２１は、屋内センサ１７が検出した屋内汚染影響因子、屋外汚染度取得部２１０が取得した屋外汚染度及び給気ファン１１０の給気量に基づいて、屋内の空気の汚染度を予測する。

すなわち、第１に、屋内汚染度予測部２１は、屋内センサ１７が検出した屋内汚染影響因子に基づいて、屋内における汚染発生の程度を予測する。具体的に例えば、屋内センサ１７により人の動作が検出された場合、屋内における人の活動による汚染の発生を予測する。例えば、人の動作がキッチンで検出された場合には、調理により煙、臭い等の汚染が発生する可能性がある。また、屋内センサ１７により屋内の音が検出された場合も、当該検出された音が人の活動に起因するものであると考えられるため、人の活動による汚染の発生を予測することができる。屋内センサ１７により屋内の空気圧の変化が検出された場合、屋内の部屋のドアが開閉された可能性が考えられる。そして、ドアの開閉により人が移動し、この人の移動により汚染が発生すると予測できる。

第２に、屋内汚染度予測部２１は、屋外汚染度取得部２１０が取得した屋外汚染度及び給気ファン１１０の給気量に基づいて、屋外から屋内への汚染の流入の程度を予測する。すなわち、屋外汚染度が大きいほど、また、給気量が大きいほど、屋外から屋内への汚染の流入の程度が大きくなると予測することができる。そして、屋内汚染度予測部２１は、予測した屋内における汚染発生の程度と、屋外から屋内への汚染の流入の程度とを総合して、屋内の空気の汚染度を予測する。

なお、屋内汚染度予測部２１は、屋内センサ１７が検出した屋内汚染影響因子と屋内の空気の汚染度の関係について学習機能を備えるようにしてもよい。すなわち、屋内センサ１７に、例えば、屋外センサ２１１と同様な屋内汚染度を検出するセンサを設ける。そして、屋内汚染影響因子から予測した屋内汚染度と実際に検出された屋内汚染度とを比較し、これらの差が小さくなるように予測パラメータの調整等を行って学習していくようにしてもよい。

給排気量制御部２２は、屋内汚染度予測部２１が予測した屋内の空気の汚染度に基づいて、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量のそれぞれを設定する。そして、給排気量制御部２２は、設定した給気量で給気ファン１１０を動作させるための制御信号を生成する。生成された制御信号は、出力部１８から給気ファン１１０へと送信される。また、給排気量制御部２２は、設定した排気量で排気ファン１２０を動作させるための制御信号を生成する。生成された制御信号は、出力部１８から排気ファン１２０へと送信される。このようにして、給排気量制御部２２は、屋内汚染度予測部２１が予測した屋内の空気の汚染度に基づいて、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量を制御する給排気量制御手段を構成している。

この際、給排気量制御部２２は、予め設定された換気量を下回らないように、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量を制御することが望ましい。この際の基準となる換気量は、具体的に例えば、０．５回／ｈに設定される。

なお、給排気量制御部２２による制御の結果として給気量が変化すれば、屋外から屋内への汚染の流入の程度も変化する。このため、屋内汚染度予測部２１は、変化後の給気量を加味して屋外から屋内への汚染の流入の程度を予測することが好ましい。また、このため、屋内汚染度予測部２１は、給気ファン１１０の給気量の情報を給排気量制御部２２から取得するのがよい。

以上のように構成された換気システム１においては、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量が、屋外汚染度及び給気ファン１１０の給気量に応じた屋外から屋内への汚染流入による屋内の空気の汚染度への影響と、屋内汚染影響因子による屋内の空気の汚染度への影響とに応じて変化される。

このため、屋内で汚染が発生し得る状況となった場合に、屋外空気の汚染により屋内空気の汚染度が上昇することを抑制しつつ、迅速に屋内空気の汚染を排除することができる。

なお、これらの屋内汚染度予測部２１及び給排気量制御部２２の機能は、制御部１１が前述した設定プログラム及び換気制御プログラムに従って処理を実行することにより実現される。

また、屋内汚染度予測部２１は、その都度、屋内汚染度の予測演算を行う必要はない。屋内汚染影響因子、屋外汚染度及び給気量の様々な値に対して、屋内汚染度の予測結果を予め演算しておき、この屋内汚染影響因子、屋外汚染度及び給気量と屋内汚染度の予測結果を、例えば補助記憶部１３等に記憶しておいてもよい。そして、この記憶データを参照することで、屋内汚染度予測部２１が、屋内汚染度の予測結果を求めるようにしてもよい。

また、同様に、給排気量制御部２２は、その都度、給気量及び排気量の設定演算を行う必要はない。屋内汚染度の予測結果と給気量及び排気量の設定との関係を例えば補助記憶部１３等に予め記憶しておき、この記憶データを参照することで、給排気量制御部２２が、給気量及び排気量を設定するようにしてもよい。

次に、図６を参照しながら、制御部１１による給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量の設定の一例を説明する。

ここで、以上においては、制御部１１は、屋内汚染影響因子による屋内での汚染発生と屋外から屋内への汚染流入とから、屋内の空気の汚染度を予測する屋内汚染度予測部２１を備え、屋内汚染度予測部２１が予測した屋内の空気の汚染度に応じて、給排気量制御部２２が給気量及び排気量を設定する場合について説明した。

しかし、制御部１１が屋外汚染度及び給気ファン１１０の給気量に応じた屋外から屋内への汚染流入による屋内の空気の汚染度への影響と、屋内汚染影響因子による屋内の空気の汚染度への影響とを加味して、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量を設定できるのであれば、その具体的な形態は前述のものに限られない。例えば、屋内汚染度予測部２１は、屋内汚染影響因子による屋内での汚染発生についてのみ予測し、給排気量制御部２２は、屋内汚染度予測部２１が予測した屋内での汚染発生と、屋外から屋内への汚染流入の程度とから、給気量及び排気量を設定するようにしてもよい。

また、この際、前述したように、屋外から屋内への汚染の流入の程度は、給気量によって変化するため、給排気量制御部２２は、現在の給気量ではなく設定後の給気量における汚染流入の程度を用いた方がよい。したがって、この場合、給排気量制御部２２は、屋内汚染度予測部２１が予測した屋内での汚染発生と屋外汚染度取得部２１０が取得した屋外汚染度とに基づいて、給気量及び排気量を設定することになる。

図６に示すのは、このような考え方に基づいたもので、給排気量制御部２２が、屋内汚染影響因子から予測される屋内汚染度及び屋外汚染度取得部２１０が取得した屋外汚染度のそれぞれと、予め設定された閾値ａとの大小関係に応じて、給気量及び排気量を設定するようにした場合の一例である。なお、同図に示す例では、排気の中風量と給気の中風量とは同程度である。

この例では、まず、排気ファン１２０は停止させることなく、排気量は常に一定風量を確保している。このようにすることで、予め設定された換気量を下回らないようにすることができる。排気ファン１２０が動作していないと、屋内の酸素濃度の低下とともに二酸化炭素濃度の増加を引き起こし、ユーザの生活環境を著しく悪化させる可能性がある。一定の換気量を下回らないようにすることで、このような事態の発生を回避することができる。そして、屋内で発生する汚染度（以下、「屋内発生汚染度」という）が閾値ａを上回る場合には、排気量を増加させて、屋内で発生する汚染を屋外へと排出する。

また、給気量は屋外汚染度と排気量とに応じて調整される。ただし、この際、なるべく排気量が給気量以上となるようにし、屋内が陽圧になるのを防ぐことが好ましい。屋内が陽圧になると、屋内の水分が屋外に向かって流れ、特に冬季において壁体内結露を引き起こす要因となる。したがって、屋内を陽圧にする事が無いように調整するのが望ましい。

屋外汚染度が閾値ａを超えており、屋内発生汚染度が閾値ａを下回る場合は、排気量を「中」とし、給気ファン１１０を停止させる。可能であれば、給気ファン１１０の給気口を閉めて屋外と屋内を遮断することが望ましい。このようにすることで、屋内が負圧になるため、家屋の隙間からも空気が屋内へと入ろうとするようになる。屋外から直接に空気を取り込むのではなく、家屋の隙間を通過させて屋内の別の空間から空気を取り込むようにすることで、屋外から屋内への汚染の流入を抑制することが可能である。屋外から直接に取り込まれた空気についても、狭い隙間を通過させることで、汚染が多少なりとも濾過されることが期待できる。

屋内発生汚染度が閾値ａを上回り屋外汚染度が閾値ａを下回る場合は、排気量及び給気量の両方を「強」にする。給気で屋内より清浄な屋外の空気を積極的に取り入れて、排気で屋外へ積極的に汚染を排出することで、給気から排気へ向かう風の流れを形成することができ、屋内への汚染の拡散を抑制しつつ、より早く汚染を浄化する効果が得られる。

屋内発生汚染度が閾値ａを上回っているが、屋外汚染度が屋内発生汚染度よりもさらに大きい場合、排気量は「中」とし、給気量は排気量未満の「弱」とする。排気を効率的に行う上では給気を行うことが望ましいが、屋外の方が屋内より汚染されている場合は、給気量を減らして、汚染された屋外の空気の屋内への流入を抑制することを優先した方がよいためである。

屋内発生汚染度及び屋外汚染度の両方が閾値ａを下回る場合には、排気量は「中」とし、給気量は排気量以下、すなわち「中」以下で任意のものとしてよい。

なお、屋内センサ１７により屋内の温度及び湿度も検出する場合、これも考慮して給気量及び排気量を設定してもよい。具体的には、屋内の湿度が予め設定した基準値より低い場合は、給気量を排気量よりも大きくして、屋内が陽圧となるようにしてもよい。例えば、屋内発生汚染度が屋外汚染度より大きい場合、給気量を増やし、屋外の清浄な空気を多く取り込むことで、清浄空気で屋内空気を押し出すことができる。そして、このため、屋内汚染の浄化速度を加速できる。また、例えば、庭掃除、焚火、自動車動作等で局所的かつ突発的に屋外で発生した汚染等が給気ファン１１０を介さずに屋内に入り込む事を防ぐ効果も見込むことができる。

なお、以上で用いた閾値ａについては、例えば、屋外汚染度及び屋内発生汚染度の両方について許容できる汚染度をもとにして設定する。この際、特に給気ファン１１０に集塵フィルタ又は脱臭フィルタ等の空気清浄機構が備えられている場合には、屋内発生汚染度についての閾値ａとは別に、屋外汚染度についての閾値ａ’を設定してもよい。この場合、具体的に例えば、標準運転時の空気清浄機構の一過性の汚染浄化率η（％）を加味して、以下の（１）式を用いて屋内閾値ａから屋外閾値ａ’を定めるとよい。

ａ’＝ａ／（１−η／１００） ・・・ （１）

一般的にフィルタの汚染浄化率η（％）はフィルタを通過する風速、すなわち、ここでは給気ファン１１０の風量が小さいほど増加する傾向がある。汚染浄化率ηに応じて屋外閾値ａ’が屋内閾値ａより大きくなるようにすることで、屋外汚染度が大きくなっても給気量が小さい状態を維持することできる。このため、屋外汚染度が大きい場合に、給気ファン１１０のフィルタを通過する風速を小さくして、フィルタによる給気の汚染浄化性能を高めることができる。なお、給気ファン１１０に空気清浄機構が備えられている場合、屋外の空気を浄化して屋内に取り込むことができるため、なるべく積極的に給気を活用することができように閾値ａ及びａ’を設定することが望ましい。

図７に示すのは、図６に示す設定例による給気ファン及び排気ファンの動作の一例を説明する図である。この図７に示すように、通常時においては、給気ファン１１０を停止させて給気量を０にするとともに、排気ファン１２０の排気量を「中」として一定の換気率を維持している。そして、屋内発生汚染度が閾値ａを上回ると、給気ファン１１０の動作が開始される。

この際、屋内発生汚染度が閾値ａを上回っていても、屋外汚染度が屋内発生汚染度より大きい場合には、給気ファン１１０の給気量は「弱」とする。また、屋外汚染度が屋内発生汚染度より小さく、かつ、閾値ａより大きい場合には、給気ファン１１０の給気量を「中」とし、排気ファン１２０の排気量を「強」とする。そして、屋内発生汚染度が閾値ａをまだ上回っているが、屋外汚染度が閾値ａを下回った場合には、給気ファン１１０の給気量を「強」にする。

前述したように、この発明の実施の形態１に係る換気システム１においては、設備機器２００である空調機器２２０及び空気清浄機２３０と換気制御装置１００とは、通信可能に接続されている。そこで、換気制御装置１００は、給気ファン１１０及び排気ファン１２０の動作に連携させて、空調機器２２０及び空気清浄機２３０の動作を制御するようにしてもよい。図８を参照しながら、汚染の状況に応じて、給気ファン１１０及び排気ファン１２０の動作と空調機器２２０及び空気清浄機２３０とを連携させて制御する一例を説明する。

なお、同図は、屋外汚染度については閾値を用いて判定しているが、屋内発生汚染度については、単に屋内で汚染が発生するか否かのみを判定している例を示している。同図に示すように、屋内で汚染発生がある場合、屋外汚染度が高いときには、給気ファン１１０を動作させるのに代えて、空気清浄機２３０を動作させる。このようにすることで、屋外から屋内への汚染の流入を抑制しつつ、屋内で発生した汚染を空気清浄機２３０により浄化することができる。

なお、空気清浄機２３０が動作すると、空気清浄機２３０からの風が当たってユーザが不快に感じやすくなる。また、空気清浄機２３０は動作音も大きい。したがって、空気清浄機２３０は、可能な限り弱運転で動作させておくのが望ましい。また、空気清浄機２３０の強運転時間が長くなるほどメンテナンスまでの期間が短くなり、ユーザに煩わしさを感じさせる要因ともなりうる。このような観点からも、空気清浄機２３０は、可能な限り弱運転とするのがよい。

空調機器２２０の動作は、換気量に応じて設定される。例えば、屋内で汚染発生があり、かつ、屋外汚染度が低い場合、屋内で発生した汚染を屋外へと排出するため、給気ファン１１０及び排気ファン１２０の両方が「強」運転となり、一時的に換気量が増大する。この時、夏季及び冬季では外気が多量に屋内に流入し、一時的に空調機器２２０の動作を強める必要が出る。したがって、空調機器２２０の風量は、冷房時及び暖房時の両方で「強」に設定される。

また、空調機器２２０の動作は、空気清浄機２３０の動作に応じても変更される。例えば、空気清浄機２３０が強運転である場合、屋内の空気撹拌効果が一時的に高まり、天井の温かい風が床面に降りてくる傾向がある。そこで、空気清浄機２３０が強運転である場合、空調機器２２０が冷房時の風量は、暖房時の風量よりも多く設定されている。また逆に、空気清浄機２３０が停止している場合、温かい空気が上方に吹き溜まり、床近傍は温まりづらくなる。そこで、空気清浄機２３０が停止している場合、空調機器２２０が暖房時の風量は、冷房時の風量よりも多く設定されている。

なお、以上のように構成された換気システム１においては、表示部１５に、屋内センサ１７が検出した屋内汚染影響因子、屋外汚染度取得部２１０が取得した屋外汚染度、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量のうちの１以上を表示するようにしてもよい。また、表示部１５に屋内汚染度予測部２１が予測した屋内の空気の汚染度を表示するようにしてもよい。屋内汚染影響因子を表示する場合、特に、人の在室状況として表示部１５に表示するとよい。

さらに、ＨＥＭＳ２４０から得られる情報をこれらの情報と併せて表示部１５に表示するようにしてもよい。ＨＥＭＳ２４０から得られる情報とは、具体的に例えば、ＨＥＭＳ２４０が管理する空調機器２２０及び空気清浄機２３０を含む家電製品の動作状況、消費電力及び電気料金等である。また、屋内センサ１７及び屋外センサ２１１の一方又は両方で空気の温度及び湿度を検出している場合には、これらの温度及び湿度、又は、快適指数等を表示部１５に表示してもよい。

このようにすることで、ユーザは、表示部１５に表示された内容から、換気システム１の動作状況、屋内及び屋外の汚染状況を容易に把握することができる。また、ユーザは、電気料金、汚染状況、温度、湿度等を参考にして、入力部１４を用いて各機器の動作を調整し、より自分に適した環境を形成するように設定をカスタマイズする事ができる。さらに、ユーザが設定を変更した前後での差異を示すことで、ユーザは環境又は電気料金の改善効果を見積もることも可能となる。なお、この際のユーザが入力部１４から入力した設定内容を屋内センサ１７の検出データと合わせて記憶しておくことで、次回以降の類似状況において、前回ユーザが入力した設定内容を自動的に反映することもできる。

前述したように、屋内の空気における汚染の発生要因については、屋外から流入するものと屋内で発生するものがある。このうち、屋外で発生するものについては、屋外での突発的な汚染発生は家屋の近傍ではあまり起こらないと考えられるため、ある程度拡散したものが家屋まで届いた時に、汚染を検出できればよい。このため、屋外汚染度取得部２１０は屋外センサ２１１を備えている。また、インターネット等で配信される外部情報によっても対応可能であるため、屋外汚染度取得部２１０は、外部情報取得部２１２を備えている。

図９は、屋内で汚染が発生していない時の屋外と屋内の汚染度の経時変化の一例を説明する図である。屋外の空気をそのまま屋内に取り入れる場合、外気をそのまま取り込む場合、屋内の汚染度は、屋外の汚染度に対して若干減衰しつつも、一定の遅延をもって同一の変化傾向となる。この汚染の減衰は、損失は、空気が屋内に入り込むときに侵入する経路によって異なるが、汚染の流入風路への沈着等が原因であると考えられる。変化傾向の遅延は、屋外から屋内に空気が入り込むのにかかる時間に起因する。このような特性から、屋外汚染度が増加した後に急激に減少すると、屋内汚染度が一時的に屋外汚染度を上回る現象が起こり得る。

以上のように構成された換気システム１においては、前述したように、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量が、屋外汚染度及び給気ファン１１０の給気量に応じた屋外から屋内への汚染流入による屋内の空気の汚染度への影響に応じて変化される。このため、屋外汚染度が大きい時に屋外から屋内へと空気が取り込まれることを抑制できるため、前述したような現象の発生を抑制することができる。

さらに、屋外の汚染状況の把握は、ユーザが故意に換気を行う事を抑制する事にもつながる。例えば、屋外の汚染濃度が閾値を超えている場合、その事実をユーザに報知する事により、窓の開け閉めや手動での換気風量増加を思い留まらせる効果が見込める。

一方、特に屋内で発生する汚染については、突発的又は急激な発生の可能性がある。発生した汚染を、ガスセンサ又は埃センサ等により検出しようとした場合、まず、汚染空気がセンサに接しない限り検出することができないため、汚染がセンサに到達するまでの間は、給気ファン１１０及び排気ファン１２０を動作させることができない。汚染の発生箇所がセンサから離れている場合、その傾向は顕著である。さらに、汚染を検出した時点では既に汚染の拡散が始まってしまっている状態で、汚染の浄化に必要な時間も長くかかってしまう。また、給気ファン１１０及び排気ファン１２０を動作させたとしても、意図した換気性能が安定的に得られるようになるまでには一定の時間が必要であるという問題もある。

これに対し、以上のように構成された換気システム１においては、屋内汚染度予測部２１が、屋内センサ１７が検出した屋内汚染影響因子に基づいて、屋内における汚染発生の程度を予測し、給気ファン１１０の給気量及び排気ファン１２０の排気量が、屋内汚染影響因子による屋内の空気の汚染度への影響に応じて変化される。

このため、屋内で汚染が発生することを予測し、前もって給気ファン１１０及び排気ファン１２０の動作を開始させることができ、迅速に屋内空気の汚染を排除することができる。すなわち、屋内で汚染が発生し得る行動等を検出し、汚染発生開始の事前又は直後に汚染浄化動作を開始することで、屋内における汚染物質の増加を予防しつつも快適性を維持する事が出来る。

特に、調理、喫煙、掃除、窓の開け閉め等の人の動きは汚染の発生と強く関連しているため、屋内汚染影響因子として人の動作を検出することが重要である。例えば、ＩＨＣＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｃｏｏｋｉｎｇ Ｈｅａｔｅｒ：ＩＨクッキングヒーター）のＯＮ／ＯＦＦに連動してレンジフードの動作が始まる機能等は汚染の予防に繋がる。これは、ＨＥＭＳ２４０で管理する消費電力のデータからも予測ができるものである。また、例えば電子レンジ、炊飯器についても、ＨＥＭＳ２４０等を使ってその動作を予測することができる。

さらに、これらの調理機器に対する人の動きを検出し、検出した人の動きを記憶しておくことで、ＩＨＣＨ、電子レンジ等が動作する際に人がいる位置をキッチンとして換気システム１が把握することができる。そして、人がキッチンに移動した時点で汚染が発生すると予想して予め換気の動作を開始することも可能である。

また、以上のような行動予測について、タイマーにより計測した時間データを追加することで、例えば、単に飲み物を取りに冷蔵庫に近づいたのか、ご飯の用意の為にキッチンに行ったのかを大まかに推測する事も可能となる。人の位置及び動作の検出、ＨＥＭＳ２４０、タイマー並びに行動学習という複数の機能を統合的に用いることで、精度の高い調理行動予測が可能となる。また、調理行動だけに限らず、例えば掃除機を取りに行く動作等についても精度の高い行動予測が可能となる。

なお、この際に用いるタイマー機能については、例えば制御部１１が備えている。また、学習機能については、制御部１１、主記憶部１２及び補助記憶部１３を組み合わせた働きの１つとして実現することができる。学習機能については、例えば人工知能技術を応用してもよい。

他にも、音と人の動きを関連付けて、汚染の発生を予測する事も可能である。例えば、ＨＥＭＳ２４０が管理する消費電力では解らないものの例として、窓の開け閉めが挙げられる。そこで、窓の開閉音から窓が開けられた事を判断するとともに、その時の人の位置と動きを記憶する。これにより、窓に近づく行為と近づく動作によって、窓の開閉予測をすることができる。

例えば、窓が開いており、かつ、屋外汚染度が小さい場合、排気ファン１２０の動作を強め、窓からの空気の流入を促進させることができる。一方で、屋外汚染度が大きい場合には、窓に近づいた時点で警告等を行うことで、汚染流入を抑制する事ができる。また、給気ファン１１０に前述したような空気清浄機構が備えられている場合には、給気ファン１１０の動作を強め、屋内から屋外に向かう気流を意図的に形成する措置をとることもできる。

また、換気システム１は、音を利用することで、屋外での事象についても把握することができる。例えば、廊下を歩いている人の足音を検出し、屋内の特定の部室への人の出入りを予測することで、予め空気清浄動作を開始しておくことができる。また、庭でバーベキュー等をやっている音を検出することで、屋外汚染度取得部２１０よりも早く屋外での汚染発生を予測して対処することができる。

音も届かないと検知ができないものではあるが、汚染よりも早くセンシングすることができる所にメリットが有る。音の発生と汚染の発生の濃度を関連付け、記憶する事で、人の動き等を追わなくとも、音の発生と同時に汚染が発生している事に気が付く事ができ、より高速に汚染の発生を予測する事が可能である。

他にも、扉の開け閉めによる気圧、風速変動等から汚染の流入を予測することも考えられる。また、近年では、日射、低濃度のＶＯＣガス等が化学反応を起こして二次的な粒子（ＳＯＡ）を形成するとの報告もある。そこで、日射量、ＶＯＣガスの濃度から汚染が増加するタイミングを予測することも考えられる。

この発明は、屋外から屋内へと給気する給気手段、及び、屋内から屋外へと排気する排気手段の動作を制御する換気システムに利用できる。

１ 換気システム
１１ 制御部
１２ 主記憶部
１３ 補助記憶部
１４ 入力部
１５ 表示部
１６ 通信部
１７ 屋内センサ
１８ 出力部
１９ バス
２１ 屋内汚染度予測部
２２ 給排気量制御部
１００ 換気制御装置
１１０ 給気ファン
１２０ 排気ファン
２００ 設備機器
２１０ 屋外汚染度取得部
２１１ 屋外センサ
２１２ 外部情報取得部
２２０ 空調機器
２３０ 空気清浄機
２４０ ＨＥＭＳ

Claims (6)

1. 屋外から屋内へと給気する給気手段と、
   前記屋内から前記屋外へと排気する排気手段と、
   前記屋内の空気の汚染度に影響する屋内汚染影響因子として前記屋内の人の動作、前記屋内の音及び前記屋内の空気圧の変化のうちの１以上を検出する屋内センサと、
   前記屋外に設けられ、前記屋外の空気の汚染度である屋外汚染度を取得する屋外汚染度取得手段と、
   前記給気手段の給気量と前記排気手段の排気量を制御する制御手段と、を備え、
   前記給気手段の給気量と前記排気手段の排気量とは、互いに独立して変化することが可能であり、
   前記給気手段の給気量及び前記排気手段の排気量は、前記屋外汚染度及び前記給気手段の給気量に応じた前記屋外から前記屋内への汚染流入による前記屋内の空気の汚染度への影響と、前記屋内汚染影響因子による前記屋内の空気の汚染度への影響とに応じて変化される換気システム。
2. 前記屋外汚染度取得手段は、前記屋外のガス濃度及び粉塵濃度の一方又は両方を検出する屋外センサを備えた請求項１に記載の換気システム。
3. 前記制御手段は、
   前記屋内センサが検出した前記屋内汚染影響因子である前記屋内の人の動作、前記屋外汚染度取得手段が取得した前記屋外汚染度及び前記給気手段の給気量に基づいて、前記屋内の空気の汚染度を予測する屋内汚染度予測手段と、
   前記屋内汚染度予測手段が予測した前記屋内の空気の汚染度に基づいて、前記給気手段の給気量及び前記排気手段の排気量を制御する給排気量制御手段と、備えた請求項１又は請求項２に記載の換気システム。
4. 前記給排気量制御手段は、予め設定された換気量を下回らないように、前記給気手段の給気量及び前記排気手段の排気量を制御する請求項３に記載の換気システム。
5. 前記屋内汚染度予測手段が予測した前記屋内の空気の汚染度を表示する表示手段をさらに備えた請求項３又は請求項４に記載の換気システム。
6. 前記屋内センサが検出した前記屋内汚染影響因子である前記屋内の人の動作、前記屋外汚染度取得手段が取得した前記屋外汚染度、前記給気手段の給気量及び前記排気手段の排気量のうちの１以上を表示する表示手段をさらに備えた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の換気システム。

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