(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
換気対象領域の気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する換気装置であって、
前記換気対象領域の前記気体を前記換気対象領域から前記換気対象領域外へ圧送する送風手段と、
前記換気対象領域の前記気体を換気対象領域外へ導く気体通流部で、前記送風手段の上流側で前記気体が通流しない部位において、第１圧力を測定する第１圧力測定手段及び温度を測定する温度測定手段と、
前記換気対象領域の第２圧力を測定する第２圧力測定手段とを備え、
前記温度測定手段にて測定される温度Ｔと、前記第１圧力と前記第２圧力との差の絶対値である差圧ΔＰと、特定の基準温度Ｔ０と、下記式１とに基づいて、排気流量Ｑを算出する制御装置を備える換気装置。
Ｑ＝ａ×（Ｔ０／（Ｔ０＋Ｔ））×（（Ｔ０＋Ｔ）／Ｔ０×ΔＰ）ｂ    （式１）
ただし、ａ、ｂは、予め決定され前記制御装置に記憶される定数。
【請求項２】
前記制御装置は、前記温度測定手段にて測定される温度Ｔに関わらず、前記式１に基づいて、排気流量Ｑを算出する請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記温度測定手段は、前記気体通流部において前記送風手段の上流側に配設される外囲筐体の内部に設けられ、
前記外囲筐体は、その内部を前記気体通流部の前記気体の通流領域へ連通する開口部を備え、当該開口部は、前記気体通流部の前記気体の流れ方向で下流側へ向けて開口している請求項１又は２に記載の換気装置。
【請求項４】
前記第１圧力測定手段は、前記気体通流部において前記送風手段の上流側に配設される外囲筐体の内部に設けられ、
前記外囲筐体は、その内部を前記気体通流部の前記気体の通流領域へ連通する開口部を備え、当該開口部は、前記気体通流部の前記気体の流れ方向で下流側へ向けて開口している請求項１〜３の何れか一項に記載の換気装置。
【請求項５】
前記基準温度Ｔ0は、２７３．１５Ｋである請求項１〜４の何れか一項に記載の換気装置。
【請求項６】
換気対象領域の気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する排気流量の算出方法であって、
前記換気対象領域の前記気体を換気対象領域外へ導く気体通流部において、当該気体通流部に設けられる送風手段の上流側で前記気体を通流しない部位での第１圧力と前記換気対象領域の第２圧力との差の絶対値である差圧ΔＰと、前記部位での温度Ｔと、特定の基準温度Ｔ0と、下記式１とに基づいて、排気流量Ｑを算出する排気流量の算出方法。
Ｑ＝ａ×（Ｔ0／（Ｔ0＋Ｔ））×（（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×ΔＰ）b    （式１）
ただし、ａ、ｂは、予め決定され記憶される定数。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気対象領域の前記気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する換気装置、及び換気対象領域の前記気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する排気流量Ｑの算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、換気対象領域の気体を、換気対象領域から換気対象領域外へ排出する換気装置としては、特許文献１に示されるように、換気対象領域と換気対象領域外とを繋ぐ排気ダクトと、当該排気ダクトを介して換気対象領域から換気対象領域外へ圧送するファンとを備えている。
このような換気装置は、排気流量を所定下限以上としつつ、排気流量が多くなりすぎて騒音が大きくなることを防止するため排気流量を所定上限以下とするべく、排気ダクトにおける気体の流量を測定する流量センサが設けられると共に、当該流量センサの測定値に基づいて、ファンの回転数が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１４６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示の技術にあっては、風量センサが、排気ダクトを通流する気体に晒される状態で設けられているため、例えば、気体に水分や油分等が含まれている場合、当該水分や油分が風量センサに付着して、風量センサが劣化したり、風量センサの測定精度が低下したりするといった問題があった。
また、このような問題を回避するべく、油分や水分が付着し難い排気ダクトの部位に風量センサを設けることが考えられるが、排気ダクトの形状は、換気装置毎及び装置の設置箇所毎に異なるため、換気装置毎及びその設定箇所毎に、風量センサの設置箇所や設置状態を検討する必要があり、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の形状や装置の設置箇所に依存することがないと共に、換気する気体に含まれる水分や油分の影響を受けることなく、良好に排気流量を知ることができる換気装置、及び算出方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための換気装置は、
換気対象領域の気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する換気装置であって、その特徴構成は、
前記換気対象領域の前記気体を前記換気対象領域から前記換気対象領域外へ圧送する送風手段と、
前記換気対象領域の前記気体を換気対象領域外へ導く気体通流部で、前記送風手段の上流側で前記気体が通流しない部位において、第１圧力を測定する第１圧力測定手段及び温度を測定する温度測定手段と、
前記換気対象領域の第２圧力を測定する第２圧力測定手段とを備え、
前記温度測定手段にて測定される温度Ｔと、前記第１圧力と前記第２圧力との差の絶対値である差圧ΔＰと、特定の基準温度Ｔ0と、下記式１とに基づいて、排気流量Ｑを算出する制御装置を備える点にある。
Ｑ＝ａ×（Ｔ0／（Ｔ0＋Ｔ））×（（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×ΔＰ）b    （式１）
ただし、ａ、ｂは、予め決定され前記制御装置に記憶される定数。
【０００７】
また、上記目的を達成するための排気流量の算出方法は、
換気対象領域の気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する排気流量の算出方法であって、その特徴構成としては、
前記換気対象領域の前記気体を換気対象領域外へ導く気体通流部において、当該気体通流部に設けられる送風手段の上流側で前記気体を通流しない部位での第１圧力と前記換気対象領域の第２圧力との差の絶対値である差圧ΔＰと、前記部位での温度Ｔと、特定の基準温度Ｔ0と、下記式１とに基づいて、排気流量Ｑを算出する点にある。
Ｑ＝ａ×（Ｔ0／（Ｔ0＋Ｔ））×（（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×ΔＰ）b    （式１）
ただし、ａ、ｂは、予め決定され記憶される定数。
【０００８】
発明者らは、鋭意検討することにより、換気装置による排気流量Ｑは、気体通流部において送風手段の上流側で気体が通流しない部位にて測定される第１圧力としての静圧と、換気対象領域の第２圧力との差圧ΔＰと、特定の基準温度Ｔ0とから、上記（式１）に基づいて、実測値に相関が高い状態で、算出できることを見出した。
上記特徴構成の如く、排気流量Ｑを算出する構成を採用することにより、換気装置にて換気対象領域外へ排出される排気流量を測定する流量センサを設ける必要がないから、流量センサへの水分や油分の付着の影響を受けずに、排気流量Ｑを適切に算出することができる。
更に、上記特徴構成によれば、例えば、温度測定手段として温度を測定するセンサ、第１圧力測定手段として第１圧力を測定するセンサ、第２圧力測定手段として第２圧力を測定するセンサを備えることとなるが、温度を測定するセンサは気体の温度を測定すれば良く、且つ第１圧力を測定するセンサは気体の静圧を測定すればよいので、両者は、気体の通流しない部位（気体の流れがない部位）に設ければ良い。また、第２圧力を測定するセンサは、換気対象領域の圧力を測定するので、気体の流れに晒されない部位に設ければ良い。即ち、上記構成によれば、センサ類に、気体に含まれる水分や油分が付着して、センサ類が劣化したり、センサの測定精度が低下したりすることを回避できる。
【０００９】
また、例えば家庭に設定される換気装置は、コンロ等の調理器具の上方に設けられることが多いが、このような設定形態においては、換気装置にて排気される気体の温度が、調理器具の使用の有無により変化する。
発明者らは、このように、気体通流部を通流する気体の温度が異なる場合にも、良好に排気流量を導出できる式として、上記式１を導き出した。
【００１０】
発明者らは、まずもって、基準温度Ｔ0（例えば、２７３．１５Ｋ）における排気流量Ｑ0と、差圧ΔＰ0は、下記の式２の関係を有することを見出した。
Ｑ0＝ａ×ΔＰ0b        （式２）
【００１１】
ここで、基準温度Ｔ0における排気流量Ｑ0と、温度Ｔにおける排気流量Ｑとは、以下の式３の関係を有し、基準温度Ｔ0における差圧ΔＰ0と、温度Ｔにおける差圧ΔＰは、以下の式４の関係を有する。
Ｑ0＝（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×Ｑ      （式３）
【００１２】
ΔＰ0＝（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×ΔＰ      （式４）
【００１３】
そして、式２に対し、式３及び式４を代入することにより得られる式１は、温度Ｔが異なる場合にも同一の式で、排気流量Ｑを算出できるものとなるのである。
これにより、例えば、換気装置が、コンロ等からの排気を気体として換気対象領域外へ排出するように構成され、気体としての排気の温度が、コンロの使用の有無により大きく変化するような場合であっても、排気流量を、単一の式１により、実測値と相関の高い状態で、適切に算出できる。
即ち、上記特徴構成によれば、装置の形状や装置の設置箇所に依存することがないと共に、換気する気体に含まれる水分や油分の影響を受けることなく、良好に排気流量を知ることができる換気装置、及び換気方法を実現できる。
因みに、式１において係数ａ、ｂは、例えば、圧送手段の複数の出力毎に取得される排気流量Ｑと差圧ΔＰとに基づいて、予め算出され決定される係数である。
【００１４】
上述の換気装置としては、前記制御装置は、前記温度測定手段にて測定される温度Ｔに関わらず、前記式１に基づいて、排気流量Ｑを算出することが好ましい。
【００１５】
換気装置の更なる特徴構成は、
前記温度測定手段は、前記気体通流部において前記送風手段の上流側に配設される外囲筐体の内部に設けられ、
前記外囲筐体は、その内部を前記気体通流部の前記気体の通流領域へ連通する開口部を備え、当該開口部は、前記気体通流部の前記気体の流れ方向で下流側へ向けて開口している点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、温度測定手段が、気体通流部を通流する気体の温度を、略良好に測定できつつも、気体通流部を通流する気体の流れに接触することを抑制できるから、気体に水分や油分が含まれる場合にも、温度測定手段に当該水分や油分が付着することを抑制できる。
【００１７】
換気装置の更なる特徴構成は、
前記第１圧力測定手段は、前記気体通流部において前記送風手段の上流側に配設される外囲筐体の内部に設けられ、
前記外囲筐体は、その内部を前記気体通流部の前記気体の通流領域へ連通する開口部を備え、当該開口部は、前記気体通流部の前記気体の流れ方向で下流側へ向けて開口している点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、第１圧力測定手段が、気体通流部を通流する気体の圧力を、略良好に測定できつつも、気体通流部を通流する気体の流れに接触することを抑制できるから、気体に水分や油分が含まれる場合にも、第１圧力測定手段に当該水分や油分が付着することを抑制できる。
【００１９】
これまで説明してきた換気装置としては、前記基準温度Ｔ0は、２７３．１５Ｋであると、更に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】換気装置の概略構成図
【図２】基準温度にて補正を行わない関係式と差圧とに基づいて算出される排気流量を示すグラフ図
【図３】各差圧において、図２の算出値と実測値との差を示すグラフ図
【図４】基準温度にて補正を行う関係式と差圧とに基づいて算出される排気流量、及び実測値を示すグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る換気装置１００は、装置の形状や設置箇所に依存することがないと共に、換気する気体に含まれる水分や油分の影響を受けることなく、良好に排気流量を知ることができる換気装置、及び算出方法に関する。
【００２２】
換気装置１００は、換気対象領域の気体を換気対象領域から換気対象領域外へ排出する換気装置であって、例えば、換気対象領域としてのキッチンや厨房等に備えられるものである。当該換気装置１００は、例えば、キッチンや厨房等に備えられるガスコンロ１０に設けられたバーナ部１１の燃焼により発生する燃焼ガスＥ（気体の一例）を、換気対象領域外としての屋外へ排出するものである。当該換気装置１００は、ガスコンロ１０の上方に設けられた排気フード２０と、当該排気フード２０から取り込まれた換気対象領域の気体（バーナ部１１が作動している場合には高温の燃焼ガスＥ、バーナ部１１が非作動の場合は排ガスＥ）を換気対象領域外へ圧送する排気ファンＦ（送風手段の一例）と、図示しない操作部における運転操作部のＯＮ／ＯＦＦ操作に基づいて排気ファンＦの停止と運転とを切り換える切換制御する制御装置Ｃが設けられている。尚、当該制御装置Ｃは、排気ファンＦの運転時における回転数を変更制御する。
【００２３】
更に、当該換気装置１００には、各種センサとして、換気対象領域の気体を換気対象領域外へ導く気体通流部２２で、排気ファンＦの上流側で気体が通流しない部位において、気体通流部２２の静圧としての第１圧力を測定する第１圧力センサＳ１（第１圧力測定手段の一例）を備えると共に気体通流部２２の温度Ｔを測定する温度センサＳ２（温度測定手段の一例）とを備え、換気対象領域の圧力である第２圧力を測定する第２圧力センサＳ３（第２圧力測定手段の一例）とを備えている。
当該実施形態の如く、換気装置１００が、換気対象領域にガスコンロ１０が設けられ、当該ガスコンロ１０のバーナ部１１の燃焼ガスＥを排気する設置形態をとる場合、水分や油分を含む気体を排気することになり、第１圧力センサＳ１及び温度センサＳ２が設けられる気体通流部２２には、当該水分や油分を含む気体を通流することになり、第１圧力センサＳ１及び温度センサＳ２に水分や油分が付着しセンサが劣化したり、測定精度が悪化したりするといった問題が発生する虞がある。
そこで、当該実施形態にあっては、第１圧力センサＳ１及び温度センサＳ２は、気体通流部２２において排気ファンＦの上流側に配設される外囲筐体２３の内部に設けられ、当該外囲筐体２３は、その内部を気体通流部２２の気体の通流領域へ連通する開口部２５が設けられている。当該開口部２５の開口方向は、気体通流部２２の気体の流れ方向に直交する方向から、気体通流部２２の気体の流れ方向下流側の方向である。
当該構成により、外囲筐体２３の内部に気体の流れが大きく入り込むことを防止し、気体に水分や油分が含まれる場合にも、第１圧力センサＳ１及び温度センサＳ２に、水分や油分が付着することを良好に防止することができる。尚、このようにして測定される第１圧力センサＳ１の圧力は、気体通流部２２の気体の静圧となる。
【００２４】
さて、発明者らは、鋭意検討することにより、排気流量Ｑは、第１圧力センサＳ１にて測定される第１圧力と第２圧力センサＳ３にて測定される第２圧力との差の絶対値である差圧ΔＰと、下記式５とに基づいて、算出できることを見出した。
【００２５】
Ｑ＝ｃ×ΔＰd    （式５）
【００２６】
図２において、各差圧ΔＰ毎に、ガスコンロ１０のバーナ部１１が作動状態にあるときの排気流量Ｑ（図２で、『機器稼働有り算出値』）と、ガスコンロ１０のバーナ部１１が非作動状態にあるときの排気流量Ｑ（図２で、『機器稼働なし算出値』）とを示す。
バーナ部１１が作動状態にあるときの排気流量Ｑを算出するための近似式は、以下の〔表１〕に示す異なる排気流量Ｑとその排気流量Ｑでの差圧ΔＰの値を、既知の統計手法に基づいて導出でき、係数ｃは４６．８９６４であり、乗数ｄは０．４７９１である。
同じく、バーナ部１１が非作動状態にあるときの排気流量Ｑを算出するための近似式は、以下の〔表２〕に示す異なる排気流量Ｑとその排気流量Ｑでの差圧ΔＰの値を、既知の統計手法に基づいて導出でき、係数ｃは３６．７６５６であり、乗数ｄは０．５０７４である。
因みに、〔表１〕及び〔表２〕のインバータ値（Ｈｚ）は、排気ファンＦへの駆動電圧の周波数であり、排気ファンＦの出力に略比例する値である。また、各インバータ値（Ｈｚ）における値は、複数回（当該実施形態では、２回）の算出結果の平均値である。また、図３は、排気流量Ｑの測定値（実測値）と算出値との差を示したグラフ図である。
【００２７】
【表１】
0006656054.tif 000002
【００２８】
【表２】
0006656054.tif 000003
【００２９】
図２のグラフ図、及び上述した係数に示されるように、バーナ部１１が作動状態にあるときの排気流量Ｑを算出するための式５と、バーナ部１１が非作動状態にあるときの排気流量Ｑを算出するための式５とは異なる式となっている。つまり、上記式５に基づいて、排気流量Ｑを算出する場合、気体の温度Ｔ毎に、係数、乗数が異なる式５により、導出しなければないという問題が生じる。
【００３０】
発明者らは、この原因は、排気流量Ｑは気体の温度Ｔに依存するものであり、差圧ΔＰも気体の温度Ｔに依存するものであることが原因と考え、基準温度Ｔ0における排気流量Ｑ0と、温度Ｔにおける排気流量Ｑとは、以下の式３の関係を有し、基準温度Ｔ0における差圧ΔＰ0と、温度Ｔにおける差圧ΔＰは、以下の式４の関係を有し、基準温度Ｔ0（例えば、２７３．１５Ｋ）における排気流量Ｑ0と、差圧ΔＰ0は、下記の式２の関係を有することを見出した。
【００３１】
Ｑ0＝ａ×ΔＰ0b        （式２）
【００３２】
Ｑ0＝（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×Ｑ      （式３）
【００３３】
ΔＰ0＝（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×ΔＰ    （式４）
【００３４】
そして、式２に対し、式３及び式４を代入することにより得られる以下の式１は、温度Ｔが異なる場合にも同一の式で、排気流量Ｑを算出できるものとなることを見出した。
【００３５】
Ｑ＝ａ×（Ｔ0／（Ｔ0＋Ｔ））×（（Ｔ0＋Ｔ）／Ｔ0×ΔＰ）b    （式１）
【００３６】
そして、Ｔ0が２７３．１５Ｋとし、ガスコンロ１０のバーナ部１１が作動状態にあるときの〔表１〕の差圧ΔＰ、気体通流部２２の温度Ｔ、排気流量Ｑと、ガスコンロ１０のバーナ部１１が非作動状態にあるときの〔表２〕の差圧ΔＰ、気体通流部２２の温度Ｔ、排気流量Ｑとに基づいて、式１の係数ａ、乗数ｂの値を算出したところ、係数ａは４８．１３３１９であり、乗数ｂは０．４７８８６５となり、バーナ部１１が作動状態である場合も非作動状態である場合も、略同一の値となった。
つまり、気体の温度Ｔが異なる場合であっても、単一の式１にて排気流量Ｑを算出できるという新たな知見を得た。
【００３７】
上述の知見に基づき、本願の換気装置１００にあっては、制御装置Ｃは、温度センサＳ２にて測定される温度Ｔと、第１圧力センサＳ１にて測定される第１圧力と、第２圧力センサＳ３にて測定される第２圧力とを受信し、それらの値と、予め記憶部（図示せず）に記憶された基準温度Ｔ0、係数ａ、乗数ｂと、上述の式１とに基づいて、排気流量Ｑを算出し、当該算出した排気流量Ｑが所望の値となるように、排気ファンＦの回転数を制御するように構成されている。
【００３８】
因みに、上述の式１により、算出した排気流量Ｑと、実測した排気流量Ｑと、それらの差の排気流量Ｑ（実測値）に対する割合を、〔表３〕及び〔表４〕に示す。因みに、〔表３〕はバーナ部１１が作動状態にあるときの値であり、〔表４〕はバーナ部１１が非作動状態にあるときの値である。
〔表３〕及び〔表４〕からわかるように、差の排気流量Ｑ（実測値）に対する割合は、最大でも５．３％となっており、十分な精度があると言える。
【００３９】
【表３】
0006656054.tif 000004
【００４０】
【表４】
0006656054.tif 000005
【００４１】
〔別実施形態〕
（１）上記別実施形態にあっては、換気装置１００は、換気対象領域にガスコンロ１０等の気体の温度Ｔを変化させる設備が設けられている例を示した。
しかしながら、本願に係る換気装置１００は、換気対象領域にガスコンロ等が設けられていない環境であっても、良好にその機能発揮する。
即ち、換気対象領域の気体の温度Ｔが大きく変化しない環境に対して、本願に係る換気装置１００を備えても構わない。
【００４２】
（２）上記実施形態において、排気流量Ｑを算出するための式１の係数ａ及び乗数ｂを導出するときの各排気流量Ｑ毎の取得された差圧ΔＰ等のパラメータは、平均値を採用したが、平均値でなく単独の値を採用しても構わない。
【００４３】
（３）上記実施形態にあっては、基準温度Ｔ0は、２７３．１５Ｋとしたが、この温度以外の温度としても構わない。
【００４４】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の換気装置、及び算出方法は、装置の形状や装置の設置箇所に依存することがないと共に、換気する気体に含まれる水分や油分の影響を受けることなく、良好に排気流量を知ることができる換気装置、及び算出方法として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２２    ：気体通流部
２３    ：外囲筐体
２５    ：開口部
１００  ：換気装置
Ｃ      ：制御装置
Ｅ      ：燃焼ガス（気体）
Ｅ      ：排ガス（気体）
Ｆ      ：排気ファン
Ｑ      ：排気流量
Ｓ１    ：第１圧力センサ
Ｓ２    ：温度センサ
Ｓ３    ：第２圧力センサ
Ｔ      ：温度
Ｔ0    ：基準温度
ａ      ：係数
ｂ      ：乗数
ΔＰ    ：差圧
【図１】
0006656054.tif 000006
【図２】
0006656054.tif 000007
【図３】
0006656054.tif 000008
【図４】
0006656054.tif 000009