JP2019027746A - 店舗向け給気量制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】風等による外乱により制御が不安定になることがなく、しかも装置全体の大型化やコストアップが抑制できること。【解決手段】給気量制御システムは、換気扇１０と、給気ファン２０と、インバータ制御装置３０と、第１計測部４１、第２計測部４２と、第３計測部４３と、入力部５０、を備えている。インバータ制御装置３０は、第１計測部４１、第２計測部４２と、第３計測部４３から取得した店舗内温度Ｃ１、店舗外温度Ｃ２、通風口内温度Ｃ３から基準温度差Ｃａを算出し、この基準温度差Ｃと第１閾値あるいは第２閾値と比較して、給気ファン２０の回転数を増減させ給気量を制御することにより、店舗内を正圧に保つ。【選択図】図１

Description

本発明は、コンビニエンスストア等の店舗向け給気量制御システムに関するものである。

コンビニエンスストア等の店舗では、オープンショーケース、コーヒーマシンなどの設備からの排熱を換気扇などで外部へ排出していることから店舗内は負圧状態になっており、この状態で入口のドアが開放されると外気が侵入し、店舗内温度と店舗外温度の差が大きい季節は店舗内空調機の負荷が増大してしまっていた。

この外気侵入を抑制する手段として、従来、例えば店舗内と店舗外の気圧差を差圧計で測定し店舗内を正圧に保つように制御していた（例えば、特許文献１参照）。しかし、差圧計による正圧制御では風等の外乱により測定値が急激に変動してしまい、制御が不安定になるという課題があった。

この課題を解決する手段として、クリーンルームでの差圧計による正圧制御システムで使用される大がかりな中空管による基準圧伝達装置を用いた技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１５３４４１号公報 特開２０１３−２４４５０号公報

ところで、上述した大がかりな中空管による基準圧伝達装置は、装置全体の大型化・コストアップになるという課題があり店舗向け空調システムでは採用できなかった。

本発明は、上記実情に鑑みて、装置の大型化・コストアップを抑制し店舗内を正圧に制御可能な店舗向け給気量制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る店舗向け給気量制御システムは、店舗内の空気を店舗外に排出する換気手段と、外気を店舗内へ供給する給気手段と、店舗内の温度を検知する店舗内温度検知手段と、店舗外の外気温度を検知する店舗外温度検知手段と、通風口内の温度を検知する通風口内温度検知手段と、前記給気手段により外気を店舗内へ供給する給気量を制御する給気量制御手段を備え、前記給気量制御手段が前記各温度検知手段より収集した温度情報より基準温度差を算出し、該基準温度差により給気量を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る店舗向け給気量制御システムは、前記基準温度差を次式から算出することを特徴とする。基準温度差＝店舗内温度＋店舗外温度−２×通風口内温度
また、本発明に係る店舗向け給気量制御システムは、前記給気量制御手段は、暖房時、前記基準温度差が第１閾値以上であれば給気量を増加させ、第２閾値（＜第１閾値）未満であれば給気量を減少させ、冷房時、前記基準温度差が第１閾値以下であれば給気量を増加させ、第２閾値（＞第１閾値）を超えれば給気量を減少させることを特徴とする。

また、本発明に係る店舗向け給気量制御システムは、前記給気量制御手段が、店舗内温度と店舗外温度の差が第３閾値未満であれば、給気手段を停止させることを特徴とする。

また、本発明に係る店舗向け給気量制御システムは、前記基準温度差の第１閾値、第２閾値および店舗内外温度差の第３閾値が店舗条件に合わせて可変できることを特徴とする。なお、前記基準温度差の第１閾値、第２閾値は、冷房時用と暖房時用をそれぞれ２種類もつものである。

本発明によれば、店舗内の空気を店舗外に排出する換気手段と、外気を店舗内へ供給する給気手段と、店舗内の温度を検知する店舗内温度検知手段と、店舗外の外気温度を検知する店舗外温度検知手段と、通風口内の温度を検知する通風口内温度検知手段と、前記給気手段により外気を店舗内へ供給する給気量を制御する給気量制御手段を備え、前記給気量制御手段は、前記各温度検知手段より収集した温度情報より基準温度差を算出し、該基準温度差により給気量を制御したことにより、風等の外乱により制御が不安定になることがなく店舗内を正圧に保つことができ空調の省エネ化が可能になり、しかも給気量制御システム全体の大型化・コストアップが抑制できるという効果を奏する。

また、前記給気量制御手段が、店舗内温度と店舗外温度の差が所定の値より小さければ、給気手段の運転を停止させることにしているため、更なる省エネ化が可能となる効果も奏する。

図１は、本発明の実施の形態１における店舗向け給気量制御システムの概略構成図である。 図２は、給気ファン風量と店舗内・通風口内・店舗外の温度の関係（暖房時）を示すグラフである。 図３は、給気ファン風量と基準温度差の関係（暖房時）を示すグラフである。 図４は、図１に示したインバータ制御装置の概略構成図である。 図５は、図２に示したインバータ制御装置が実施する給気量制御処理（暖房時）の処理内容を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態２における店舗向け給気量制御システムの概略構成図である。 図７は、図６に示したダンパー制御装置の概略構成図である。 図８は、図７に示したダンパー制御装置が実施する給気量制御処理（暖房時）の処理内容を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る店舗向け給気量制御システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１における店舗向け給気量制御システムの概略構成図である。ここで例示する店舗向け給気量制御システムは、換気扇１０と、給気ファン２０と、インバータ制御装置３０と、第１計測部４１、第２計測部４２と、第３計測部４３と、入力部５０、を備えて構成している。

換気扇１０は、店舗内に溜まっているオープンショーケース（図示せず）などから排出される排熱を、排気ダクト１１を通して店舗外へ排気するものである。給気ファン２０は、給気ダクト２１を通して外気を店舗内へ取り入れるものである。インバータ制御装置３０は、特許請求の範囲で記載している給気量制御手段に相当するもので、給気ファン２０の回転数を任意に変更させることができる。例えば、インバータ制御装置３０により給気ファン２０の回転数を上げると給気ファン風量が増加し、店舗内に取り入れる給気量が増加し店舗内の圧力が高くなる。一方、給気ファン２０の回転数を下げると給気ファン風量が減少し、店舗内に取り入れる給気量が減少し店舗内の圧力が低くなるものである。

第１計測部４１は、コンビニエンスストア１の店舗内に設けられており、店舗内温度（以降、店舗内温度Ｃ１という）を計測する。第２計測部４２は、コンビニエンスストア１の店舗外に設けられており、店舗外温度（以降、店舗外温度Ｃ２という）を計測する。第３計測部４３は、通風口７０の内部に設けられており、通風口内温度（以降、通風口内温度Ｃ３という）を計測する。

入力部５０は、後述する第１閾値（暖房用、冷房用）、第２閾値（暖房用、冷房用）、第３閾値を入力するもので、例えば、キーボードである。

図２は、給気ファン風量と店舗内・通風口内・店舗外の温度の関係（暖房時）を示すグラフである。店舗内温度と店舗外温度が、ほぼ一定である状態で、給気ファン風量を増加させると、通風口内温度は次第に高くなっていくことがわかる。

これは店舗内が負圧つまり店舗外気圧より低いときは、外気が通風口７０を通って店舗内に流入するため通風口内温度Ｃ３は店舗外温度に近くなり、店舗内が正圧つまり店舗外気圧より高いときは、店舗内の空気が通風口７０を通って外部へ流出するため通風口内温度Ｃ３は店舗内温度に近くなる原理があるといえる。そして、店舗内と店舗外気圧が同じであれば、通風口内温度Ｃ３は、店舗内温度と店舗外温度のほぼ中間値になる。

冷房時の給気ファン風量と店舗内・通風口内・店舗外の温度の関係を示すグラフは、図示していないが、冷房時、店舗外温度は店舗内温度より高いので上記原理より、給気ファン風量を増加させると、通風口内温度は次第に低くなっていく、つまり低い店舗内温度に近づいていくものである。本発明は、上記の原理を利用して給気量を制御し、店舗内を正圧に保つものである。

図３は、給気ファン風量と基準温度差の関係（暖房時）を示すグラフである。ここで、基準温度差（以降、基準温度差Ｃａという）とは、次の式で算出した数値のことである。この数値の大きさにより、店舗内が正圧であるか負圧であるかを判断し、給気ファン風量を増減させるものである。

（算出式１）
基準温度差Ｃａ＝店舗内温度Ｃ１＋店舗外温度Ｃ２−２×通風口内温度Ｃ３
図４は、本発明の実施形態１のインバータ制御装置の概略構成図である。インバータ制御装置３０は、温度情報取得部３１と、温度差算出部３２と、温度差比較部３３と、給気ファン回転数調整部３４と、閾値記憶部３５と、入力処理部３６を備えて構成している。

温度情報取得部３１は、例えばサーミスタを用いて温度を計測する温度センサで構成された第１計測部４１、第２計測部４２、および第３計測部４３と通信可能に構成されている。そして、温度情報取得部３１は、第１計測部４１、第２計測部４２、および第３計測部４３それぞれから温度取得結果として、店舗内温度Ｃ１、店舗外温度Ｃ２、通風口内温度Ｃ３を取得するものである。

温度差算出部３２は、温度情報取得部３１が取得した温度測定結果をもとに算出式１により基準温度差Ｃａを算出するものである。また、温度差算出部３２は、温度情報取得部３１が取得した温度測定結果をもとに店舗内外温度差Ｃｂ（＝｜店舗内温度Ｃ１−店舗外温度Ｃ２｜）を算出するものである。

温度差比較部３３は、後述する閾値記憶部３５に記憶されている第１閾値（暖房用、冷房用）あるいは第２閾値（暖房用、冷房用）と温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａとを比較するものである。また、温度差比較部３３は、後述する閾値記憶部３５に記憶されている第３閾値と温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂとを比較するものである。

給気ファン回転数調整部３４は、暖房時、温度差比較部３３の比較結果で基準温度差Ｃａが第１閾値（暖房時）以上である場合は給気ファン回転数を所定数増加させるものである。また、給気ファン回転数調整部３４は、温度差比較部３３の比較結果で基準温度差Ｃａが第２閾値（暖房時）未満である場合は給気ファン回転数を所定数減少させるものである。また、給気ファン回転数調整部３４は、温度差比較部の比較結果で店舗内外温度差Ｃｂが、第３閾値未満であれば、給気ファンを停止させるものである。

給気ファン回転数調整部３４は、冷房時、温度差比較部３３の比較結果で基準温度差Ｃａが第１閾値（冷房時）以下である場合は給気ファン回転数を所定数増加させるものである。また、給気ファン回転数調整部３４は、温度差比較部３３の比較結果で基準温度差Ｃａが第２閾値（冷房時）を超える場合は給気ファン回転数を所定数減少させるものである。また、給気ファン回転数調整部３４は、温度差比較部の比較結果で店舗内外温度差Ｃｂが、第３閾値未満であれば、給気ファンを停止させるものである。

閾値記憶部３５は、第１閾値（暖房用、冷房用）と、第２閾値（暖房用、冷房用）および第３閾値を記憶するものである。初期値としてあらかじめ記憶されているが、入力部５０から変更することも可能である。入力処理部３６は、入力部５０から入力された第１閾値（暖房用、冷房用）と、第２閾値（暖房用、冷房用）および第３閾値を処理して閾値記憶部３５の値を書き換えるものである。

図５は、図２に示したインバータ制御装置が実施する給気量制御処理（暖房時）の処理内容を示すフローチャートである。

この給気量制御処理において、インバータ制御装置３０は、温度情報取得部３１を通じて第１計測部４１、第２計測部４２および第３計測部４３からの温度情報を取得した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、すなわち店舗内温度Ｃ１、店舗外温度Ｃ２および通風口内温度Ｃ３を取得したものとして、温度差算出部３２は基準温度差Ｃａおよび店舗内外温度差Ｃｂを算出する処理を実施する（ステップＳ２）。

次に、温度差比較部３３は、温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂと第３閾値とを比較する（ステップＳ３）。温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂが第３閾値以上である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、温度差比較部３３は、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａと第１閾値（暖房時、例えば、１℃）とを比較する（ステップＳ４）。一方、温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂが第３閾値未満である場合（ステップＳ３：Ｎｏ）である場合は、給気ファンを停止する処理を実施し（ステップＳ９）、その後リターンし処理を終了する。

次に、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第１閾値（暖房時）以上である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、給気ファン回転数調整部３４は、給気ファン回転数を所定数増加させる（ステップＳ５）。その後、一定時間経過後（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、次の温度情報取得処理（ステップＳ１）へ戻る。一方、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第１閾値（暖房時）未満である場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、温度差比較部３３は、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａと第２閾値（暖房時、例えば、−１℃）とを比較する（ステップＳ７）。温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第２閾値（暖房時）未満である場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、給気ファン回転数調整部３４は、給気ファン回転数を所定数減少させた（ステップＳ８）後、ステップＳ６へ進む。一方、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第２閾値（暖房時）以上である場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、給気ファン回転数調整部３４は、増減処理を行わずにリターンさせて給気量制御処理を終了する。つまり、現状の給気ファンの回転数を維持する。

冷房時の給気量制御処理内容を示すフローチャートは図示しないが、図５のステップＳ４とステップＳ７の符号の向きが逆になるのみで、その他は同じである。

このように本発明の実施の形態１であるインバータ制御装置によれば、基準温度差Ｃａにより店舗内が正圧か負圧かを判断して、給気ファンの回転数増減させることにより給気量を調整して店舗内を正圧に保つことができる。
＜実施の形態２＞
図６は、本発明の実施の形態２における店舗向け給気量制御システムの概略構成図である。ここで例示する店舗向け給気量制御システムは、実施形態１の給気量制御システムの構成の中で、インバータ制御装置３０に替えてダンパー制御装置６０を備えて構成している。なお、ダンパー制御装置６０以外の実施形態１と同様である構成には同一符号を付して説明を省略する。

ダンパー制御装置６０は、特許請求の範囲で記載している給気量制御手段に相当するもので、給気ダクト２１内にダンパー６１を設けて、このダンパー６１の角度を任意に変更させることでダクト抵抗を増減させ給気量を制御するものである。たとえば、ダンパー６１の角度がダクト開口面と並行（０度）であれば、ダクト口が閉じられた状態であり、ダクト開口面に直角（９０度）であればダクト抵抗がゼロの開放された状態となる。つまり、ダクト角度を大きくしていくに従いダクト抵抗が小さくなるので店舗内に取り入れる給気量が増加し店舗内の圧力が高くなる。一方、ダクト角度を小さくしていくに従いダクト抵抗が大きくなり店舗内に取り入れる給気量が減少し店舗内の圧量が低くなるものである。

図７は、図６に示したダンパー制御装置の概略構成図である。ここで例示するダンパー制御装置６０の構成は、実施形態１でのインバータ制御装置３０の給気ファン回転数調整部３４に替えてダンパー角度調整部３７を備えて構成している。なお、ダンパー角度調整部３７以外の実施形態１と同様である構成には同一符号を付して説明を省略する。

図８は、図７に示したダンパー制御装置が実施する給気量制御処理（暖房時）の処理内容を示すフローチャートである。

この給気量制御処理において、ダンパー制御装置６０は、温度情報取得部３１を通じて第１計測部４１、第２計測部４２および第３計測部４３からの温度情報を取得した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、すなわち店舗内温度Ｃ１、店舗外温度Ｃ２および通風口内温度Ｃ３を取得したものとして、温度差算出部３２は基準温度差Ｃａおよび店舗内外温度差Ｃｂを算出する処理を実施する（ステップＳ２１）。

次に、温度差比較部３３は、温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂと第３閾値とを比較する（ステップＳ３１）。温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂが第３閾値以上である場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、温度差比較部３３は、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａと第１閾値（暖房時）とを比較する（ステップＳ４１）。一方、温度差算出部３２で算出した店舗内外温度差Ｃｂが第３閾値未満である場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）である場合は、給気ファンを停止する処理を実施する（ステップＳ９１）。

次に、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第１閾値（暖房時）以上である場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、ダンパー角度調整部３７は、ダンパー角度を所定角度大きくさせる（ステップＳ５１）。そして、一定時間経過後した後（ステップＳ６１：Ｙｅｓ），次の温度情報取得処理（ステップＳ１１）へ戻る。一方、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第１閾値（暖房時）未満である場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、温度差比較部３３は、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａと第２閾値（暖房時）とを比較する（ステップＳ７１）。温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第２閾値（暖房時）未満である場合（ステップＳ７１：Ｙｅｓ）、ダンパー角度調整部３４は、ダンパー角度を所定角度小さくさせる（ステップＳ８１）。一方、温度差算出部３２で算出した基準温度差Ｃａが第２閾値（暖房時）以上である場合（ステップＳ７１：Ｎｏ）、ダンパー角度調整部３４は、ダンパー角度の変更を行わずにリターンさせて給気量制御処理を終了する。つまり、現状のダンパー角度を維持する。

冷房時の給気量制御処理内容を示すフローチャートは図示しないが、図８のステップＳ４１とステップＳ７１の符号の向きが逆になるのみで、その他は同じである。

このように本発明の実施の形態２であるダンパー制御装置によれば、基準温度差Ｃａにより店舗内が正圧か負圧かを判断して、ダンパー角度を変えてダクト抵抗を増減させることにより給気量を調整して店舗内を正圧に保つことができる。

以上、本発明の好適な実施の形態１及び２について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができ、給気量を制御できる装置であればどのような制御装置でも良い。

１０ 換気扇
２０ 給気ファン
３０ インバータ制御装置
３１ 温度情報取得部
３２ 温度差算出部
３３ 温度差比較部
３４ 給気ファン回転数調整部
３５ 閾値記憶部
３６ 入力処理部
３７ ダンパー角度調整部
４１ 第１計測部
４２ 第２計測部
４３ 第３計測部
５０ 入力部
６０ ダンパー制御装置

Claims (7)

1. 店舗内の空気を店舗外に排出する換気手段と、
   外気を店舗内へ供給する給気手段と、
   店舗内の温度を検知する店舗内温度検知手段と、
   店舗外の外気温度を検知する店舗外温度検知手段と、
   通風口内の温度を検知する通風口内温度検知手段と、
   前記給気手段により外気を店舗内へ供給する給気量を制御する給気量制御手段と、
   を備えた店舗向け給気量制御システムにおいて、
   前記給気量制御手段は、前記各温度検知手段より収集した温度情報より基準温度差を算出し、該基準温度差により給気量を制御することを特徴とする店舗向け給気量制御システム。
2. 前記基準温度差は、下記式から算出することを特徴とする請求項１に記載の店舗向け給気量制御システム。
   （算出式）：基準温度差＝店舗内温度＋店舗外温度−２×通風口内温度
3. 前記給気量制御手段は、暖房時、前記基準温度差が第１閾値以上であれば給気量を増加させ、第２閾値（＜第１閾値）未満であれば給気量を減少させ、冷房時、前記基準温度差が第１閾値以下であれば給気量を増加させ、第２閾値（＞第１閾値）を超えれば給気量を減少させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の店舗向け給気量制御システム。
4. 前記給気量制御手段は、店舗内温度と店舗外温度の差が第３閾値未満であれば、給気手段を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の店舗向け給気量制御システム。
5. 前記基準温度差の第１閾値（暖房時、冷房時）、第２閾値（暖房時、冷房時）および第３閾値は、店舗条件に合わせて可変できることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の店舗向け給気量制御システム。
6. 前記の給気量制御手段は、インバータ制御装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の店舗向け給気量制御システム。
7. 前記の給気量制御手段は、ダンパー制御装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の店舗向け給気量制御システム。

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