JP2006052933A - 換気システムの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 低価格のセンサーを使用しても室内空気の汚染を正確に感知することができ、その結果、経済的負担を減らしながらも製品の信頼性をより高めることが可能となる室内汚染感知センサーの基準値を再設定する換気システム及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 室内空間を換気するための換気システムと、前記室内空間の汚染を感知するための室内汚染感知センサーと、前記室内汚染感知センサーの基準値と最高出力とを比較し、その差が設定値よりも大きければ前記基準値を再設定する制御部とを含む。室内汚染を感知する室内汚染感知センサーの基準値を再設定することによって、センサー誤差による悪影響を排除することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、換気システム及びその制御方法に関し、より詳細には、室内汚染感知センサーの基準値を再設定する換気システム及びその制御方法に関する。
室内空間に居る人々の呼吸などによってその室内空間の汚染が進むことになるが、この汚染を解消すべく、室内空気を排出するとともに室外空気を供給することによって室内空間を清浄状態にする換気システムが導入されてきている。
かかる換気システムは、通常、室内汚染感知センサーにより感知した室内汚染度が設定値に達すると、換気運転を自動遂行する。
室内空気中の二酸化炭素の濃度は、図１に示すように、待機中の二酸化炭素の濃度(標準濃度)を最低値として周期的に増減する。つまり、室内空間に居る人員数と人々の活動量などに影響をするが、およそ２４時間を周期に一定パターンを示す。
二酸化炭素感知センサーでは、図２に示すように、二酸化炭素の濃度に対してセンサー出力電圧がログ(log)関数的に低くなる関係がある。例えば、図３に示すように、室内空間の二酸化炭素の濃度が３５０ｐｐｍの場合に比べて１０００ｐｐｍの場合においてセンサーの出力電圧が低く現れていることがわかる。
二酸化炭素感知センサーは、室内空気中の二酸化炭素の濃度に対応する出力電圧を制御部に印加して換気運転の制御に適用するが、二酸化炭素感知センサーの基準値が経時的に変化する不具合がある。つまり、二酸化炭素の濃度が同一な場合にも時間の経過につれて二酸化炭素感知センサーの性能劣化、室内環境などから、図４に示すように、センサーの最高出力が減少する現象(Drift)が起こってしまう。このため、初期には二酸化炭素感知センサーの基準値が最高出力と設定されるが、Ｑ１のように二酸化炭素感知センサーの出力電圧と基準値の差は経時的に大きくなり、１日単位で基準値を微小補正しても二酸化炭素感知センサーの出力電圧と基準値との差は一層大きくなってしまうため、室内空気中の二酸化炭素濃度を正確に感知するのが不可能になる。特に、この種の問題は、家庭用の換気システムに主として採択されている、半導体式や固体電解質式を適用する低価格の二酸化炭素感知センサーにおいて一層著しくなる。
そこで、二酸化炭素の出力電圧が変化してもその変化に応じて二酸化炭素感知センサーの基準値を再設定する処理、図４のＱ２のようにセンサー最高出力に対応するように基準値を再設定して換気運転を効率よく遂行することが望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みて、低価格のセンサーを使用しても室内空気汚染状態を正確に感知して換気運転に適用し得る換気システム及び制御方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の換気システムの制御装置は、室内空間を換気するための換気システムと；前記室内空間の汚染を感知するための室内汚染感知センサーと；前記室内汚染感知センサーの基準値と最高出力とを比較し、その差が設定値よりも大きければ前記基準値を再設定する制御部とを含むことを特徴とする。
前記室内汚染感知センサーは、一定周期ごとに少なくとも１回の最高出力及び最低出力を持つ。前記室内汚染感知センサーは、二酸化炭素の濃度を感知する二酸化炭素感知センサーである。
前記制御部は、前記換気システムを制御して強制的に換気してから前記基準値を再設定する。
本発明の換気システムの制御装置は、前記室内汚染感知センサーの基準値を格納するメモリをさらに含む。
前記メモリは、前記基準値を再設定するにあたり、再設定された基準値を格納する。前記メモリは、瞬時停電に備えて、格納した基準値を保持するための電気的消去可能ロム(ＥＥＰＲＯＭ)である。
前記制御部は、瞬時停電の後に復帰する場合、前記メモリに格納された基準値を適用する。
前記制御部は、システムの初期化運転の後に換気システムにより強制換気してから前記基準値を初期設定する。
前記基準値は、前記室内汚染感知センサーの出力が飽和する状態の電圧である。
また、上記の目的を達成するために、本発明に従う換気システムの制御方法は、室内空間を換気運転するための換気システムと、前記室内空間の汚染を感知するための室内汚染感知センサーとを備えた換気システムの制御方法であって、システムの初期化運転を遂行し、該初期化運転を終了すると、前記換気システムを用いて強制換気した後に、前記室内汚染感知センサーの出力を感知し、前記室内汚染感知センサーの最高出力と基準値とを比較し、前記室内汚染感知センサーの最高出力と基準値との差が設定値よりも大きければ、前記室内汚染感知センサーの基準値を再設定することを特徴とする。
前記室内汚染感知センサーにより二酸化炭素濃度を感知し、この感知された二酸化炭素濃度は一定時間ごとに格納される。
前記二酸化炭素濃度が、換気運転を開始するために設定した換気開始設定値よりも大きければ、換気運転を開始し、前記二酸化炭素濃度が、換気運転を終了するために設定した換気終了設定値よりも小さければ、換気運転を終了する。
本発明によれば、室内汚染を感知する室内汚染感知センサーの基準値を再設定することによって、センサー誤差による悪影響を排除することができるので、低価格のセンサーを使用しても室内空気の汚染を正確に感知することができ、その結果、経済的負担を減らしながらも製品の信頼性をより高めることが可能となる。
以下、本発明に従う好ましい実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図５は、本発明に従う換気システムの制御装置を示すブロック構成図である。図５に示すように、本発明に従う換気システムの制御装置は、室内空間の二酸化炭素濃度を感知する二酸化炭素感知センサー３０と、二酸化炭素感知センサー３０の出力に応じて換気システム２０を制御して換気運転を遂行する制御部１０とを備える。
また、本発明に従う換気システムの制御装置は、二酸化炭素感知センサーの基準値を格納するメモリ１１をさらに含む。ここで、メモリ１１は、瞬時停電が発生しても格納データを保持する電気的消去可能ロム（ＥＥＰＲＯＭ)で実現する。
換気システム２０は、室内空気を外部に排出し室外空気を供給するための給気ファン、室内ファン、電熱交換器などの構成品を含む。
制御部１０は、二酸化炭素感知センサー３０の出力電圧にしたがって二酸化炭素感知センサー３０の基準値を再設定する。このように二酸化炭素感知センサー３０の基準値を設定する際に、制御部１０は換気運転を強制実施した後にセンサーの最高出力を基準値と決定する。
図６に示すように、二酸化炭素感知センサーの最高出力Ｋ１は、初期の基準値と一致し、時間の経過につれて前記基準値と二酸化炭素感知センサー３０の最高出力Ｋ２との間に差が出てくるが、この差は無視してもいい程度である。しかしながら、時点Ｔａにおける二酸化炭素感知センサーの最高出力Ｋ３と基準値との差は、設定値より遥かに大きくなり、したがって、制御部１０は換気システム２０を制御して強制換気運転を遂行した後にセンサーの最高出力Ｋ４に一致するように基準値を再設定する。
システムに電源が供給されると初期化運転が遂行されるが、初期化運転に際し、強制換気運転に先立ってセンサーが正常能力を発揮するように設定時間、例えば、２０分間電源を受け、待機状態を保持する。ただし、瞬時停電の後に復帰する場合にはメモリ１１に格納された基準値を適用すればいいので、強制換気運転だけを遂行する。
次に、上記の構成を持つ本発明に従う換気システムの制御方法について説明する。
まず、システムに電源が供給されると、設定時間だけ初期化運転を遂行する(ステップ１０１)。初期化運転において二酸化炭素感知センサー３０は、正常感知能力を発揮するための待機状態(aging)となり、この状態を通常２０分間持続する。初期化運転を終了し、制御部１０は、換気システム２０を制御して、図示せぬ給気ファンと排気ファンを駆動して室内空気を排出するとともに室外空気を室内へ給気する、室内空間への強制換気を遂行する(ステップ１０３)。
強制換気の後に、制御部１０は、二酸化炭素感知センサー３０の出力が飽和されて最高出力に到達した状態か判断する(ステップ１０５)。この判断結果、センサー出力が飽和された状態なら、基準値を二酸化炭素感知センサー３０の最高出力に初期設定し(ステップ１０７)、初期設定した基準値Ｃｂをメモリ１１に格納する(ステップ１０９)。
基準値を初期設定した後に、制御部１０は、二酸化炭素感知センサー３０で感知した二酸化炭素濃度が、換気運転を開始するために予め設定した換気開始設定値よりも大きいか判断する(ステップ１１１)。
一方、制御部１０は、瞬時停電の後に復帰する場合には、別途の初期化運転を遂行することなく直接換気システム２０を制御して室内空間を強制換気し(ステップ１０２)、ステップ１１１に進行する。
ステップ１１１において、二酸化炭素濃度が換気開始設定値よりも大きい場合には、制御部１０は、換気システム２０を制御して室内空間に対する換気運転を開始し(ステップ１１３)、二酸化炭素濃度が、換気運転を終了するために予め設定した換気終了設定値よりも小さいか判断する(ステップ１１５)。二酸化炭素濃度が換気終了設定値よりも小さければ、制御部１０は換気システム２０を制御して換気運転を停止する(ステップ１１７)。
ステップ１１７で換気運転を停止したり、ステップ１１１で二酸化炭素濃度が換気開始設定値よりも大きくない場合、設定された基準時間ごとに二酸化炭素感知センサー３で感知した二酸化炭素濃度、すなわち、センサーの出力をメモリ１１に格納する(ステップ１１９)。
続いて、制御部１０は、最近まで感知した時間、例えば、最近の２４時間の間に感知した二酸化炭素濃度の中で最低値、すなわちセンサーの出力の中で最高出力Ｃａをチェックし(ステップ１２１)、その最高出力Ｃａがメモリ１１に格納された基準値Ｃｂよりも大きいか判断する(ステップ１２３)。最高出力Ｃａが基準値Ｃｂよりも大きければ、基準値を最高出力Ｃａに更新し(ステップ１２５)、更新した基準値Ｃａをメモリ１１に格納した後に(ステップ１２７)、ステップ１１１に戻る。
一方、ステップ１２３の判断結果、最高出力Ｃａが、メモリ１１に格納された基準値Ｃｂよりも大きくなければ、格納された基準値と最高出力との差(Ｃｂ−Ｃａ)が、設定値Ｃｇよりも大きいか判断する(ステップ１２９)。その判断結果、差が設定値より大きければ、動作１０３ないし動作１０９にしたがって強制運転し基準値を再設定する。
動作１２９の判断結果、差が設定値より大きくなければ、ステップ１１１に戻る。
１日ごとに二酸化炭素感知センサーの出力が変化する様子を示すグラフである。 二酸化炭素の濃度に対する二酸化炭素感知センサーの出力特性を示すグラフである。 二酸化炭素の濃度に対する二酸化炭素感知センサーの出力電圧を示すグラフである。 二酸化炭素感知センサーの出力電圧と基準値との関係を示すグラフである。 本発明に従う換気システムの制御装置を示すブロック構成図である。 本発明に従って二酸化炭素感知センサーの基準値を再設定する過程を説明するためのグラフである。 本発明に従う換気システムの制御方法を示すフローチャートである。
符号の説明
１０ 制御部
１１ メモリ
２０ 換気システム
３０ 二酸化炭素感知センサー

Claims (13)

  1. 室内空間を換気するための換気システムと；
    前記室内空間の汚染を感知するための室内汚染感知センサーと；
    前記室内汚染感知センサーの基準値と最高出力とを比較し、その差が設定値よりも大きければ前記基準値を再設定する制御部とを含む換気システムの制御装置。
  2. 前記室内汚染感知センサーは、一定周期ごとに少なくとも１回の最高出力及び最低出力を持つことを特徴とする請求項１に記載の換気システムの制御装置。
  3. 前記室内汚染感知センサーは、二酸化炭素の濃度を感知する二酸化炭素感知センサーであることを特徴とする請求項２に記載の換気システムの制御装置。
  4. 前記制御部は、前記換気システムを制御して強制的に換気してから前記基準値を再設定することを特徴とする請求項１に記載の換気システムの制御装置。
  5. 前記室内汚染感知センサーの基準値を格納するメモリをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の換気システムの制御装置。
  6. 前記メモリは、前記基準値を再設定するにあたり、再設定された基準値を格納することを特徴とする請求項５に記載の換気システムの制御装置。
  7. 前記メモリは、瞬時停電に備えて、格納した基準値を保持するための電気的消去可能ロム(ＥＥＰＲＯＭ)であることを特徴とする請求項６に記載の換気システムの制御装置。
  8. 前記制御部は、瞬時停電の後に復帰する場合、前記メモリに格納された基準値を適用することを特徴とする請求項６に記載の換気システムの制御装置。
  9. 前記制御部は、システムの初期化運転の後に換気システムにより強制換気してから前記基準値を初期設定することを特徴とする請求項１に記載の換気システムの制御装置。
  10. 前記基準値は、前記室内汚染感知センサーの出力が飽和する状態の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の換気システムの制御装置。
  11. 室内空間を換気運転するための換気システムと、前記室内空間の汚染を感知するための室内汚染感知センサーとを備えた換気システムの制御方法であって、
    システムの初期化運転を遂行し、
    該初期化運転を終了すると、前記換気システムを用いて強制換気した後に、前記室内汚染感知センサーの出力を感知し、
    前記室内汚染感知センサーの最高出力と基準値とを比較し、
    前記室内汚染感知センサーの最高出力と基準値との差が設定値よりも大きければ、前記室内汚染感知センサーの基準値を再設定することを特徴とする換気システムの制御方法。
  12. 前記室内汚染感知センサーにより二酸化炭素濃度を感知し、この感知された二酸化炭素濃度は一定時間ごとに格納されることを特徴とする請求項１１に記載の換気システムの制御方法。
  13. 前記二酸化炭素濃度が、換気運転を開始するために設定した換気開始設定値よりも大きければ、換気運転を開始し、前記二酸化炭素濃度が、換気運転を終了するために設定した換気終了設定値よりも小さければ、換気運転を終了することを特徴とする請求項１２に記載の換気システムの制御方法。
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