JP2000088320A

JP2000088320A - 自動換気システム

Info

Publication number: JP2000088320A
Application number: JP10256745A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Watanabe; 広渡辺
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】空調機と換気装置を操作する手間を減らす。【解決手段】室内の二酸化炭素を検出し、二酸化炭素
濃度がしきい濃度未満であれば、温熱処理を優先する温
熱処理モードを設定し、換気装置３を止めて空調機１を
運転する。二酸化炭素濃度がしきい濃度以上であれば、
換気処理を優先する換気処理モードを設定し、空調機１
を止めて換気装置３を運転する。また、二酸化炭素の上
昇速度が大きいときには、強制換気モードを設定し、早
期より換気装置３を運転させる。ユーザーが頻繁な操作
を行わなくとも、空調機１および換気装置３の自動制御
により快適な室内空間を作れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動換気システム
に関し、特に、空調機と換気装置を制御して室内の換気
状態を適切にするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、オフィス等の室内空間の環境を快
適にするために、天井などの適当な場所に空調機及び換
気装置が設置される。図６を参照すると、空調機１８
は、冷房・暖房等の温熱処理によって室内の温度を調整
する装置である。一方、換気装置１９は、外気を室内２
２に取り入れる換気処理を行う。両装置を用いること
で、快適な環境、すなわち、空気がきれいで温度も適当
な環境が得られる。空調機１８は、空調機操作部２０に
対するユーザーの操作に従って運転され、換気装置１９
は、換気装置操作部２１に対するユーザーの操作に従っ
て運転される。通常、空調機１８と換気装置１９は図示
のように別個に設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、室内の環境
によって、空調機と換気装置の好適な使い分け方は異な
る。例えば、会議室等の比較的タバコの煙が充満しやす
い環境では、空調機を使った温熱処理よりも換気装置を
使った換気処理を優先させることが望ましい。また、逆
に一般執務室では、換気処理よりも温熱処理を優先させ
ることが望ましい。

【０００４】しかしながら、このような使い方を実践し
て快適な環境を作る為には、ユーザーが、空調機及び換
気装置のそれぞれに取り付けられた運転操作部を自分で
頻繁に操作する必要があり、さらに、頻繁な操作を行わ
ないと、省エネルギー面での効果的な無駄のない運転が
困難であり、そのような操作は非常に煩わしいものであ
る。

【０００５】参考技術として、空調機の運転に連動して
換気装置を運転する制御方法が知られている。しかし、
温熱処理を優先すべき状況でも、空調機と換気装置が両
方とも作動するので、換気装置により室内空気が室外に
排出されてしまい、熱損出が発生する。エネルギー効率
の面からは、そのような熱損出をできるだけ低減するこ
とが望まれる。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、使用者の操作に頼ることなく、自
動的に適当な室内環境を作り出せる自動換気システムを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の自動換気システ
ムは、二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサと、
検出された二酸化炭素濃度に応じて、空調機による温熱
処理を優先する温熱処理モード、および、換気装置によ
る換気処理を優先する換気処理モードを設定するモード
設定手段と、設定されたモードに応じた運転制御指令を
空調機および換気装置に出力する制御指令出力手段と、
を含む。

【０００８】本発明によれば、二酸化炭素濃度が低い時
には温熱処理モードが設定され、空調機による温熱処理
が優先して行われる。一方、二酸化炭素濃度が高い時に
は換気処理モードが設定され、換気装置による換気処理
が優先して行われる。従って、人間が空調機及び換気装
置を操作しないでも、適当な室内環境が得られるように
空調機及び換気装置を自動的に制御することができる。

【０００９】また、温熱処理モードでは換気装置を停止
して空調機を運転することにより、室内空気の排出が抑
制され、熱損出を抑えることができる。さらに、換気処
理モードでも、空調機を停止して換気装置を運転するこ
とが好適である。両装置の重複運転による無駄を避ける
ことで、エネルギー効率の向上が図れる。

【００１０】好ましくは、温度を検出する温度センサを
含み、温熱処理モードでは、検出温度と空調機の設定温
度を比較して、比較結果に基づいて温熱処理モードの設
定を続行するか否かを決定する。

【００１１】また好ましくは、モード設定手段では、二
酸化炭素濃度を所定のしきい濃度とを比較することによ
りモード設定が行われ、前記しきい濃度は設定変更可能
である。本発明によれば、温熱処理モードと換気処理モ
ードを切り換えるときの室内環境状態を変えることで、
室内空間の快適さのさらなる向上を図ることができる。
しきい濃度は、例えばユーザーの指示に従って変更され
る。

【００１２】また好ましくは、前記モード設定手段は、
二酸化炭素濃度の上昇速度が所定のしきい速さより大き
いときには強制換気処理モードを設定し、強制換気処理
モードが設定されると、換気装置が強制的に運転され
る。

【００１３】ここで、単に一定レベルの二酸化炭素濃度
が検出されてから換気装置を運転したとしても、二酸化
炭素濃度がゆっくりと上昇しているのであれば短時間で
十分な換気効果が得られる。しかし、二酸化炭素濃度が
急激に上昇した場合には、同様の制御を行ったのでは換
気装置の運転開始が遅れ、適当な換気状態が得られるま
でに時間がかかってしまう可能性がある。これに対し、
本発明によれば、二酸化炭素濃度の上昇速度が大きいと
きには換気装置が強制的に運転される。従って、二酸化
炭素濃度が急激に上昇する場合には換気装置を早期より
運転させて、換気装置の効率的な運転制御によって適切
な換気状態を得ることができる。

【００１４】本発明の一態様の自動換気制御方法は、二
酸化炭素濃度の検出値に基づいて、二酸化炭素濃度が所
定しきい濃度より小さい場合には温熱処理を優先し、二
酸化炭素濃度が所定しきい濃度より大きい場合には換気
処理を優先するように空調機および換気装置を制御する
ことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。図１は、本実施の形態の自動
換気システムの構成を示す機能ブロック図である。空調
機１には空調機運転操作部２が接続され、換気装置３に
は換気装置運転操作部４が接続されている。各操作部
は、ユーザーにより操作されるＯＮ／ＯＦＦスイッチお
よび必要に応じて他の操作、調整スイッチ等を有する。
両操作部２、４が一体化されてもよい。また、各操作部
は無線式であってもよい。これらの構成要素１〜４に
は、従来周知のものが適用できる。

【００１６】空調機１及び換気装置３は、コンピュータ
ー装置からなる自動換気制御装置５により制御される。
温度センサ６は室内の温度を検出し、ＣＯ₂センサ７は
室内のＣＯ₂濃度を検出する。両センサは室内の適当な
場所、例えば壁面に設置され、両センサの検出信号は自
動換気制御装置５に取り込まれる。なお、温度センサ６
は、空調機１用の温度センサと兼用されてもよい。

【００１７】温度センサ検出部８及びＣＯ₂センサ検出
部９は、それぞれ、温度センサ６及びＣＯ₂センサ７の
検出信号を取り込み、演算部１０へ送る。演算部１０は
動作ロジック１１を実行することにより、空調機１及び
換気装置３を制御するための演算処理を行う。本発明に
特徴的な制御モードの設定処理も演算部１０により行わ
れる。動作ロジック１１については、該ロジックを実現
する処理を演算部１０に行わせる制御プログラムが図示
しないプログラムメモリに記憶されている。

【００１８】演算部１０は、動作ロジック１１の実行に
より、空調機運転制御指令及び換気装置運転制御指令を
生成する。運転制御指令は、空調機１及び換気装置３に
要求する運転状態（運転、停止等）を示すものであり、
運転制御指令には運転指令および停止指令が含まれる。
運転制御指令は、空調機運転停止出力部１２及び換気装
置運転停止出力部１３を経て空調機１及び換気装置３に
送られ、空調機１及び換気装置３は入力された運転制御
指令に従って動作する。両出力部１２、１３は、本発明
の制御指令出力手段の一態様として機能する。

【００１９】また、空調機１及び換気装置３の運転状態
は自動換気制御装置５へ送られる。空調機運転状態検出
部１４は、空調機１の運転状態を検出し、演算部１０へ
送る。同様に、換気装置運転状態検出部１５は、換気装
置３の運転状態を検出し、演算部１０へ送る。

【００２０】さらに、自動換気制御装置５には、動作ロ
ジック１１で判断基準として使用するＣＯ₂しきい濃度
（後述）を変更するための動作ロジック設定部１６が設
けられている。動作ロジック設定部１６は、図示しない
操作手段に対するユーザー操作に従ってＣＯ₂しきい濃
度を変更する。この操作手段は空調機運転操作部２又は
換気装置運転操作部４に一体化されてもよい。さらに、
自動換気制御装置５には、動作ロジック１１の実行で使
用するタイマー１７が設けられている。

【００２１】次に本実施の形態の自動換気システムの動
作を説明する。

【００２２】図２は、自動換気制御装置５の演算部１０
が実行する動作ロジック１１を示すフローチャートであ
る。空調機運転状態検出部１４、換気装置運転状態検出
部１５により検出された空調機１、換気装置３の運転状
態を基に、室内が使用されているか否かが判断される
（Ｓ１０）。空調機１および換気装置３が共に使用され
ていなければ、室内は使用されていないと考えられる。
Ｓ１０の判断がＮｏであれば、自動換気制御装置５の動
作を停止して待機状態とし（Ｓ１２）、Ｓ３２へ進んで
運転積算タイマーをスタートする。タイマー１７により
時間が計られ、所定時間（本実施の形態では３分）が経
過すると演算部１０の処理はＳ１０に戻る。

【００２３】Ｓ１０がＹｅｓの場合、室内が使用されて
いると判断される（Ｓ１４）。演算部１０は、別途演算
したＣＯ₂濃度上昇値を所定のしきい上昇値と比較する
（Ｓ１６）。ＣＯ₂濃度上昇値は、一分当たりの濃度上
昇値、すなわち濃度上昇速度である。算出された上昇値
が所定のしきい上昇値（しきい速さ、本実施の形態では
１００ｐｐｍ／分）以上であればＳ１８に進んで強制換
気処理モードが設定され、しきい上昇値未満であればＳ
２０へ進む。上記のＳ１６及びＳ１８の処理については
後述にて詳細に説明する。

【００２４】Ｓ２０では、ＣＯ₂濃度の検出値が所定の
しきい濃度と比較される。本実施の形態ではしきい濃度
が１０００ｐｐｍに設定されている。ＣＯ₂濃度が高く
なるのは、例えば、会議室等のタバコの煙が充満した状
態であり、このような状態では温熱処理よりも換気処理
を優先させることが望ましく、その方が空気がきれいに
なって快適な環境が得られる。そこで、ＣＯ₂濃度が１
０００ｐｐｍ以上であれば、演算部１０は換気処理モー
ドを設定する（Ｓ２２）。一方、一般執務室等の比較的
ＣＯ₂濃度が低い状態では、換気処理よりも温熱処理を
優先させることが望ましく、適切な温度の快適な環境が
得られる。そこで、ＣＯ₂濃度が１０００ｐｐｍ未満で
あれば、演算部１０は温熱処理モードを設定する（Ｓ２
４）。

【００２５】「換気処理モード」Ｓ２２で換気処理モー
ドが設定されると、換気装置３による換気処理が優先し
て行われる。本実施の形態では、空調機１が止められ、
換気装置３が運転される。換気装置運転停止出力部１３
が換気装置３に運転指令を出力し、換気装置３は運転指
令に従って運転を開始する。一方、空調機運転停止出力
部１２は空調機１に停止指令を出力し、空調機１は停止
指令に従って停止する。ただし、換気装置運転状態検出
部１５で換気装置３が運転していると検出されている場
合は、換気装置運転停止出力部１３は換気装置３に対し
て運転指令の出力を行わない。同様に、空調機運転状態
検出部１４で空調機１が停止していると検出されている
場合は、空調機運転停止出力部１２は空調機１に対して
停止指令の出力を行わない。

【００２６】このように、換気処理モードでは、換気装
置運転操作部４の操作状態に拘わらず換気装置３が運転
され、空調機運転操作部２の操作状態に拘わらず空調機
１が停止される。

【００２７】なお、換気処理モードでは、空調機運転停
止出力部１２が空調機１に対して停止指令を出力しない
でもよい。この場合は、空調機１は現状の運転状態（停
止を含む）を継続する。

【００２８】「温熱処理モード」一方、Ｓ２４で温熱処
理モードが設定されると、空調機１による温熱処理が優
先して行われる。本実施の形態では、換気装置３が止め
られ、空調機１が運転される。空調機運転停止出力部１
２が空調機１へ運転指令を出力し、これにより空調機１
が運転を開始する。また、換気装置運転停止出力部１３
が停止指令を換気装置３に出力し、換気装置３が停止す
る。これにより、換気処理で室内から室外に排出される
熱損出を基本的に０にすることができる。ただし、空調
機運転状態検出部１４で空調機１が運転中であると検出
されている場合は、空調機運転停止出力部１２は運転指
令の出力を行わない。また、換気装置運転状態検出部１
５で換気装置３が停止していると検出されている場合
は、換気装置運転停止出力部１３は停止指令の出力を行
わない。

【００２９】このように、温熱処理モードでは、空調機
運転操作部２の操作状態に拘わらず空調機１が運転さ
れ、換気装置運転操作部４の操作状態に拘わらず換気装
置３が停止される。

【００３０】ただし、演算部１０は、実際に上記の温熱
処理モードの運転制御指令の出力を行う前に、下記のＳ
２６〜Ｓ２８の処理を行う。Ｓ２６では、温度センサ６
の検出した温度が空調機設定温度と比較される。空調機
設定温度は、ユーザーにより空調機運転操作部２を使っ
てセットされた温度である。室内温度が設定温度の許容
範囲内でなければ、温熱処理モードが続行され、上記の
運転制御指令が出力される（Ｓ２８）。一方、Ｓ２６で
室内温度が許容範囲内であれば、空調機１を停止させる
（Ｓ３０）。Ｓ３０では、空調機運転停止出力部１２が
停止指令を空調機１に出力する。このとき、換気装置３
へは運転制御指令が出力されず、換気装置３は換気装置
運転操作部４の操作状態に従って動作する。Ｓ３０で
は、実質的には空調機１および換気装置３がそれぞれの
操作部の状態に従って動作しており、本実施の形態では
Ｓ３０の運転状態を「通常モード」という。

【００３１】演算部１０は、Ｓ１８、Ｓ２２、Ｓ２８又
はＳ３０の処理を行った後、Ｓ３２へ進む。従って、上
記のいずれの処理を行った場合でも、タイマー１７によ
り時間が計られ、所定時間（３分）が経過すると演算部
１０の処理はＳ１０に戻る。

【００３２】「ＣＯ₂しきい濃度の可変設定」ここで、
前述したように、自動換気制御装置５には動作ロジック
設定部１６が設けられており、ユーザーは、図２のＳ２
０の判断基準であるＣＯ₂しきい濃度の設定を変更する
ことができる。実際には、予め決められたランク（例え
ばＡ，Ｂ，Ｃ）から適当なものがユーザーにより選択さ
れる。室温は多少は犠牲になってもいいから空気をきれ
いに保ちたいというユーザーは、ＣＯ₂しきい濃度を低
く設定する。これにより、ＣＯ₂濃度が低めのときから
早期に換気を開始できる。逆に、室温を重要と考えるユ
ーザーはＣＯ₂しきい濃度を高く設定する。このような
可変設定により、ユーザーの希望に添った環境を作り出
すことができ、快適さのさらなる向上を図ることができ
る。

【００３３】なお、動作ロジック設定部１６は、自動的
にＣＯ₂しきい濃度の設定を変更してもよい。例えば、
室内温度条件に応じてしきい濃度を可変設定する。具体
例としては、室温が所定の適温範囲内のときにはしきい
濃度を低く設定し、室温が適温範囲を上側または下側に
はずれるとしきい濃度を高く設定する。しきい濃度は複
数段階に調整されたり、無段階に調整されてもよい。こ
のような処理により、室温と換気状態のバランスがと
れ、快適さの向上を図ることができる。

【００３４】「強制換気処理モード」次に、本実施の形
態の強制換気処理モードについて説明する。上述のよう
に、本実施形態の制御ロジックは３分に一回実行され
る。この３分が経過する間に自動換気制御装置５の演算
部１０は図３に示すＣＯ₂上昇値を演算する。１分経過
後から２分経過後までのＣＯ₂上昇値△ＣＯ₂が求めら
れ、また、２分経過後から３分経過後までのＣＯ₂上昇
値△ＣＯ₂が求められる。各上昇値△ＣＯ₂が対応期間
（１分）で割られ、さらに、両者の平均が求められる。

【００３５】図４は、ＣＯ₂濃度昇値を求める為の処理
を示すフローチャートである。前回の制御ロジックの終
了（図２のＳ３２のタイマー計測の開始）から１分が経
過したか否かが判定され（Ｓ４０）、１分が経過すると
ＣＯ₂センサ７を利用したＣＯ₂検出が行われ（Ｓ４
２）、検出されたＣＯ₂濃度が記憶される（Ｓ４４）。
次に、記憶したＣＯ₂値が３データ以上であるか否かが
判定される（Ｓ４６）。１分経過後及び２分経過後はＳ
４６の判断がＮｏであり、Ｓ４０へ戻る。３つのデータ
が集まると、Ｓ４６の判断がＹｅｓとなり、ＣＯ₂上昇
値の演算を開始する（Ｓ４８）。３つのＣＯ₂検出値が
読み込まれ、図３を用いて説明したＣＯ₂上昇値が求め
られる（Ｓ５０）。

【００３６】図３から明らかなように、このようにして
求められたＣＯ₂上昇値は、１分あたりのＣＯ₂変化量の
平均、すなわちＣＯ₂濃度の上昇速度である。このＣＯ₂
濃度上昇速度は、図２のＳ１６で演算部１０により参照
される。ＣＯ₂上昇値がしきい値（すなわちしきい速
さ、１００ｐｐｍ／分）未満であれば、Ｓ２０に進んで
前述の処理が行われる。一方、ＣＯ₂上昇値がしきい値
以上の場合、急激なＣＯ₂濃度の上昇が発生しているの
で、Ｓ１８で強制換気処理モードが設定される。

【００３７】強制換気処理モードでは、換気装置３が強
制的に運転される。本実施の形態では、換気装置運転停
止出力部１３が運転指令を換気装置３に出力する。これ
により、換気装置３は強制的に運転させられる。ただ
し、換気装置運転状態検出部１５で換気装置３が運転し
ていると検出されている場合は、換気装置運転停止出力
部１３は運転出力を行わない。

【００３８】一方、空調機運転停止出力部１２は、空調
機１に停止指令を出力し、空調機１は停止指令に従って
停止する。ただし、空調機運転状態検出部１４で空調機
１が停止していると検出されている場合は、空調機運転
停止出力部１２は空調機１に対して停止指令の出力を行
わない。

【００３９】なお、空調機運転停止出力部１２が空調機
１に対して停止指令を出力しないでもよい。この場合
は、空調機１は現状の運転状態（停止を含む）を継続す
る。

【００４０】図５を参照し、本実施の形態の強制換気処
理モードを設けたことによる効果を説明する。図５は、
時間の経過と共にＣＯ₂濃度が変化する様子を示してい
る。図５の上段に示すように、ＣＯ₂濃度が緩やかに上
昇した場合には、ＣＯ₂濃度がしきい濃度（１０００ｐ
ｐｍ）に到達してから換気を開始しても、十分な換気効
果が得られる。従って、本実施の形態では、ＣＯ₂濃度
上昇速度が低いときには、強制換気モードは設定され
ず、ＣＯ₂濃度が大きくなってから換気処理モードが設
定される。

【００４１】一方、図５の下段に示すように、ＣＯ₂濃
度が急激に上昇した場合には、ＣＯ₂濃度がしきい濃度
に到達した時点（ｔ２）で換気を開始したのでは、換気
開始が遅れ、ＣＯ₂濃度は点線で示すように変化する。
これでは、適当な換気状態が得られるまでに時間がかか
ってしまう。

【００４２】そこで、本実施の形態では、大きなＣＯ₂
濃度上昇速度が検出された時点（ｔ１）で、強制換気処
理モードが設定され、換気が開始する。ＣＯ₂濃度上昇
予測演算に基づいた処理を行うことにより、換気を早期
に開始することができる。これにより、換気装置３の効
率的な運転制御が行われて適切な換気状態が得られ、Ｃ
Ｏ₂濃度を適当な値に維持することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、室内使
用者の頻繁な操作調整が行われなくとも、自動的に温熱
処理を優先するべきか換気処理を優先するべきかを適切
に選択し、空調機及び換気装置を制御して快適な室内空
間を作ることができる。

【００４４】また、空調機と換気処理を同時に運転しな
いことで、無駄な運転をなくし、熱損出を低減してエネ
ルギー効率を向上することができる。また、本発明によ
れば、室内の使用の有無が自動的に判断されるので、こ
の点でも使用者の操作が少なくなり、有利である。

【００４５】また、本発明によれば、温熱処理モードと
換気処理モードを切り替える二酸化炭素しきい濃度を可
変設定とすることで、室内空間の快適さのさらなる向上
を図ることができる。

【００４６】さらに、本発明によれば、二酸化炭素濃度
の上昇速度が大きいときには強制換気を行うことによ
り、快適な室内環境の維持を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の自動換気システムの機
能ブロック図である。

【図２】図１のシステムの動作を示すフローチャート
である。

【図３】ＣＯ₂濃度の上昇速度の算出方法を示す図で
ある。

【図４】ＣＯ₂濃度の上昇速度を求める為の処理を示
すフローチャートである。

【図５】強制換気モードによる換気効果を示す図であ
る。

【図６】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

１空調機、２空調機運転操作部、３換気装置、４
換気装置運転操作部、５自動換気制御装置、６温
度センサ、７ＣＯ₂センサ、１０演算部、１２空
調機運転停止出力部、１３換気装置運転停止出力部、
１４空調機運転状態検出部、１５換気装置運転状態
検出部、１６動作ロジック設定部、１７タイマー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素セ
ンサと、検出された二酸化炭素濃度に応じて、空調機による温熱
処理を優先する温熱処理モードおよび換気装置による換
気処理を優先する換気処理モードを設定するモード設定
手段と、設定されたモードに応じた運転制御指令を空調機および
換気装置に出力する制御指令出力手段と、を含むことを特徴とする自動換気システム。
【請求項２】請求項１に記載の自動換気システムにお
いて、前記温熱処理モードでは、空調機を運転するとともに換
気装置を停止させることを特徴とする自動換気システ
ム。
【請求項３】請求項１または２に記載の自動換気シス
テムにおいて、温度を検出する温度センサを含み、温熱処理モードでは、検出温度と空調機の設定温度を比
較して、比較結果に基づいて温熱処理モードの設定を続
行するか否かを決定することを特徴とする自動換気シス
テム。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の自動換
気システムにおいて、モード設定手段では、二酸化炭素濃度を所定のしきい濃
度とを比較することによりモード設定が行われ、前記し
きい濃度は設定変更可能であることを特徴とする自動換
気システム。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の自動換
気システムにおいて、前記モード設定手段は、二酸化炭素濃度の上昇速度が所
定のしきい速さより大きいときには強制換気処理モード
を設定し、強制換気処理モードが設定されると、換気装置が強制的
に運転されることを特徴とする自動換気システム。
【請求項６】二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素セ
ンサを有し、検出された二酸化炭素濃度の上昇速度が所定のしきい速
さより大きいときに、換気装置を運転させることを特徴
とする自動換気システム。