JP2021060134A - 制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、以下では、被空気調和空間の外を室外ともいう。また、被空気調和空間の中を室内ともいう。
従来の換気装置ではフィルタ汚れによる換気風量低下及び二酸化炭素濃度の増加のため、2年毎など、一定期間でのフィルタ清掃及び交換をしていた。しかしながら汚れの進行は使用環境により変わり、2年経っても汚れていないケースもある。
このようにすることで、特許文献1では、使用条件に対応した的確な時期にメンテナンスサインを表示することができる。
特許文献1では固定された設定目標の二酸化炭素濃度を用いているため、所在人数の変動に対応させて適切に換気装置のメンテナンスの要否を判定することができないという課題がある。
被空気調和空間における所在人数と、前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを取得する取得部と、
前記被空気調和空間の換気を行う換気装置のメンテナンスの要否を、前記被空気調和空間における所在人数と前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを用いて判定する判定部とを有する。
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る制御装置100、換気装置300及び被空気調和空間200の例を示す。
被空気調和空間200には、給気口201、給気口202、排気口203、排気口204及び排気口205が設けられている。給気口201及び給気口202はダクト206を介して換気装置300と接続されている。
図1に示す給気口201、給気口202、排気口203、排気口204及び排気口205は例示である。給気口及び排気口の数は図1に示すものと異なっていてもよい。
また、換気装置300は、送風運転と加湿運転の双方を行うことができる。送風運転では、換気装置300は、外気を室内へ加湿無し(コイルでの加熱をしない)で供給する。加湿運転では、換気装置300は、外気を室内へ加湿有り(コイルでの加熱有り)で供給する。
制御装置100は、被空気調和空間200内に配置されていてもよいし、被空気調和空間200外に配置されていてもよい。図1の例では、制御装置100は被空気調和空間200外に配置されている。
本実施の形態では、制御装置100は、換気装置300のメンテナンスの要否を被空気調和空間200における所在人数と被空気調和空間200における二酸化炭素濃度とを用いて判定する。
制御装置100の動作手順は、制御方法に相当する。
また、被空気調和空間200の天井に給気口201、給気口202、排気口203等が設けられる。図2では、図の簡明化のために排気口は排気口203のみが示されているが、図1に示す排気口204及び排気口205も天井に設けられているものとする。
被空気調和空間200には、ユーザが所在している。
各ユーザからは二酸化炭素が排出される。ここでは、被空気調和空間200に所在する全ユーザから発生する二酸化炭素の合計量が二酸化炭素発生量M[mg/h]であるものとする。また、被空気調和空間200の空間容積はV[cm3]であるものとする。また、被空気調和空間200における所在人数と被空気調和空間200における二酸化炭素濃度から求められる被空気調和空間200の推定換気風量をQ[m3/h]とする。
被空気調和空間200内の二酸化炭素濃度を、室内二酸化炭素濃度Ci[ppm]という。また、被空気調和空間200外の二酸化炭素濃度を、外気二酸化炭素濃度Co[ppm]という。
被空気調和空間200には、二酸化炭素センサ207が設けられている。二酸化炭素センサ207は、室内二酸化炭素濃度Ciを測定する。
OA(Outdoor Air)はダクト206を通して換気装置300に入り、エアフィルタ302→全熱交換器301→SAファン304→コイル305→加湿器306を経由してSA(Supply Air)として給気口201及び給気口202に供給される。
一方で、排気口203から天井裏に進入した空気は換気装置300のRA(Return Air)として還気口を通ってエアフィルタ302→全熱交換器301→EAファン303を経由してEA(Exhaust Air)として建物外へ排気される。
加湿器306は冬場の乾燥空気に加湿をして室内に供給する。加湿器306は、滴下気化式加湿エレメントである。夏期は加湿器306への給水がなく、流通する空気は加湿器306で加湿されない。一方で冬期では加湿器306は給水されており、コイル305で加熱された空気は加湿器306で加湿される。
換気装置300には、換気風量を調整するためEAファン303とSAファン304が設けられている。また、換気装置300には、EAファン303とSAファン304のファン回転数を変更するためのファンノッチ設定がある。ファンノッチ設定には強、中、弱の3パターンがある。なお、EAファン303とSAファン304は、同じ回転数に制御される。
また、換気装置300にDCモーターを使用し、ファン回転数を連続的に変更できるような構成としてもよい。
制御装置100は、ハードウェアとして、プロセッサ901、主記憶装置902、補助記憶装置903、通信装置904及び表示装置905を備える。
補助記憶装置903には、後述する取得部101、判定部103及び表示部104の機能を実現するプログラムが記憶されている。
これらプログラムは、補助記憶装置903から主記憶装置902にロードされる。そして、プロセッサ901がこれらプログラムを実行して、後述する取得部101、判定部103及び表示部104の動作を行う。
図3では、プロセッサ901が取得部101、判定部103及び表示部104の機能を実現するプログラムを実行している状態を模式的に表している。
通信装置904は、二酸化炭素センサ207及び図示していない入退室管理装置等から有線又は無線通信によりデータを受信する。
表示装置905は、後述するメンテナンスサイン及びメッセージを表示する。
制御装置100は、機能構成として、取得部101、記憶部102、判定部103及び表示部104を備える。
より具体的には、取得部101は、図示していない入退室管理装置から被空気調和空間200における所在人数211を取得する。入退室管理装置は、被空気調和空間200に入室する人数及び被空気調和空間200から退室する人数を計数し、入室人数と退室人数との差を所在人数211として取得部101に通知する。
また、取得部101は、二酸化炭素センサ207から被空気調和空間200内の二酸化炭素濃度である室内二酸化炭素濃度212を取得する。
また、取得部101は、図示していない被空気調和空間200外の二酸化炭素センサから被空気調和空間200外の二酸化炭素濃度である外気二酸化炭素濃度213を取得する。また、取得部101は、被空気調和空間200外の二酸化炭素センサから外気二酸化炭素濃度213を取得する代わりに、気象庁が計測している二酸化炭素濃度値(例えば、410ppm)を外気二酸化炭素濃度213として取得してもよい。
取得部101は、取得した所在人数211、室内二酸化炭素濃度212及び外気二酸化炭素濃度213を記憶部102に格納する。
また、記憶部102は、後述する推定換気風量Qの算出に必要なパラメータを記憶している。推定換気風量Qの算出に必要なパラメータは、例えば、一人当たりの二酸化炭素発生量Munit(0.02m3/h 人)及び単位変換係数Aである。また、記憶部102は、後述する閾値Thを記憶している。
記憶部102は、例えば、図3の主記憶装置902又は補助記憶装置903により実現される。
より具体的には、判定部103は、所在人数211と室内二酸化炭素濃度212と外気二酸化炭素濃度213とを用いて被空気調和空間200の現在の換気風量の推定値を推定換気風量Qとして計算する。そして、判定部103は、推定換気風量Qを閾値Thと比較する。推定換気風量Qが閾値Th以下である場合に、判定部103は換気装置300のメンテナンスが必要と判定する。
判定部103は、閾値Thとして、換気装置300の換気風量の仕様値及び仕様値に準じる値を用いることができる。仕様値は換気装置300の仕様書に定義されている換気風量の値である。仕様値に準じる値は、例えば、仕様値の85%に相当する値である。閾値Thとして用いる仕様値に準じる値は、仕様値の70%以上であれば、どのような値を用いてもよい。
図5は、A社からB社にテナントの入れ替えがあった例を示す。
A社では50人前後の在籍人数であった。一方、B社では100人前後の在籍人数である。
特許文献1では、固定化された二酸化炭素濃度の設定目標を用いているため、図5にように被空気調和空間200の所在人数が急増した場合等に、所在人数の変動に柔軟に対応することができず、メンテナンスの要否を正確に判定することができない。図5の例では、B社にテナントが入れ替えられた後、本来よりも早期にメンテナンス時期が通知される可能性が高い。
本実施の形態では、被空気調和空間200の所在人数もメンテナンスの要否の判定のパラメータとして用いるため、被空気調和空間200の所在人数の変動に対応させて正確に適切なメンテナンス時期を判定することができる。
図6は、本実施の形態に係る制御装置100の動作例を示す。なお、図6のフローを実施する際は換気装置300を強ノッチに設定する。このようにすることで、被空気調和空間200内の換気風量が多くなり、推定換気風量Qの計算精度が向上する。
取得部101は、取得した所在人数211、室内二酸化炭素濃度212及び外気二酸化炭素濃度213を記憶部102に格納する。
具体的には、判定部103は、以下の計算式に従って、推定換気風量Qを算出する。
Q=(N×Munit)/{A×(Ci−Co)}・・・(式1)
式1において、「N」は被空気調和空間200の所在人数である。「Munit」は、一人当たりの二酸化炭素発生量である。「(N×Munit)」は、図2に示す二酸化炭素発生量M[mg/h]に相当する。
「Ci」は、被空気調和空間200内の二酸化炭素濃度である。「Co」は、被空気調和空間200外の二酸化炭素濃度である。「A」は、[ppm]から[mg/m3]への単位変換係数である。
「N」は所在人数211から得られる。「Ci」は室内二酸化炭素濃度212から得られる。「Co」は外気二酸化炭素濃度213から得られる。「Munit」及び「A」は記憶部102から得られる。
閾値Thは記憶部102から得られる。
推定換気風量Qが閾値Th以下であれば(ステップS3でYES)、処理がステップS4に進む。一方、推定換気風量Qが閾値Thを超えている場合(ステップS3でNO)は、処理がステップS5に進む。
その後、制御装置100は処理を終了する。
その後、制御装置100は処理を終了する。
このように、本実施の形態では、被空気調和空間200における所在人数も考慮して換気装置300のメンテナンスの要否を判定している。このため、本実施の形態によれば、被空気調和空間200の所在人数の変動に対応させて適切に換気装置300のメンテナンスの要否を判定することができる。
本実施の形態では、被空気調和空間200における所在人数も考慮して換気装置300のメンテナンスの要否を判定している。このため、本実施の形態によれば、所在人数が少ないために二酸化炭素濃度が低い場合でも、適切に換気装置300のメンテナンスの要否を判定することができる。
また、被空気調和空間200の所在人数の情報を数日程度(例えば2週間)、曜日、時間の情報とともに記憶部102に記憶しておき、所在人数が多い曜日又は時間になったら図6のフローを実施するようにしてもよい。このようにすることで、確実に所在人数が多い時間帯で推定換気風量を算出することが可能である。
本実施の形態では、換気装置300のメンテナンス後に閾値Thを更新する例を説明する。
本実施の形態では、主に実施の形態1との差異を説明する。
なお、以下で説明していない事項は、実施の形態1と同様である。
図7のフローは、制御装置100のメンテナンスが完了した後に実施される。
取得部101は、取得した所在人数211、室内二酸化炭素濃度212及び外気二酸化炭素濃度213を記憶部102に格納する。
推定換気風量Qの算出方法は、図6のステップS2の算出方法と同じである。
つまり、判定部103は、ステップS12で算出された推定換気風量Qを閾値Thとして記憶部102に格納する。
本実施の形態でも、換気装置300のメンテナンス後に閾値Thを更新する例を説明する。
なお、実施の形態2では、メンテナンス後に得られる推定換気風量Qを新たな閾値Thとして用いるが、本実施の形態では、メンテナンス後に得られる換気風量の実測値を新たな閾値Thとして用いる。
本実施の形態では、主に実施の形態1との差異を説明する。
なお、以下で説明していない事項は、実施の形態1と同様である。
図8のフローは、制御装置100のメンテナンスが完了した後に実施される。
ステップS21で取得された換気風量の実測値を換気風量実測値という。
例えば、換気装置300の作業者が被空気調和空間200に風量計を持ち込んで換気風量を計測し、取得部101が当該風量計から換気風量実測値を得るようにしてもよい。また、被空気調和空間200に風量計を常時配置しておいて、取得部101が当該風量計から換気風量実測値を得るようにしてもよい。
換気風量実測値は、換気装置300による換気風量と隙間風による換気風量との合計換気風量の値である。実際のオフィスでは換気装置300からの換気のほかに隙間風による室内と室外の空気の入れ替えがあり、隙間風による換気は二酸化炭素濃度の測定値に影響を与える。このため、メンテナンス完了後に風量計により各給気口の風量を測定し、隙間風による換気風量を換気風量実測値に含ませる。
つまり、判定部103は、ステップS21で取得された換気風量実測値を閾値Thとして記憶部102に格納する。
メンテナンス実施は換気装置300に汚れがない状態であるが、換気装置300と給気口とをつなぐダクトの長さ又は換気装置300と外部とをつなぐダクトの長さによって換気装置300が押し出す換気風量は仕様値とは異なる値となる場合がある。ダクト長はオフィス物件ごとに変わってくるため、換気装置300による換気風量と隙間風による換気風量との合計換気風量は厳密にはオフィスによって異なる。
このため、換気装置300のメンテナンス完了後に図8のフローを実施し、換気風量実測値を新たな閾値Thとして用いることで、各オフィスでの換気風量状態に合わせてメンテナンス時期を特定することが可能となる。
換気装置300の風量が低下する要因としては水濡れによる汚れで発生する加湿エレメントの汚れと、空気中の粉塵(ホコリなど)によるエアフィルタの目詰まりがある。換気装置300のメンテナンスに先立ち、加湿エレメント及びエアフィルタのいずれを点検するかを判定することが必要である。
本実施の形態では、判定部103が図6のステップS4において換気装置300のメンテナンスが必要と判定した場合に、加湿エレメント及びエアフィルタのいずれをメンテナンスの対象とすべきかを判定する。
図9は、本実施の形態に係る被空気調和空間200及び換気装置300の詳細を示す。図2と比較して、図9では、OA温湿度センサ307、RA温湿度センサ308及びSA温湿度センサ309が追加されている。OA温湿度センサ307、RA温湿度センサ308及びSA温湿度センサ309以外の要素は図2に示したものと同じである。
OA温湿度センサ307は、OAの温度及び湿度を計測する。RA温湿度センサ308は、RAの温度及び湿度を計測する。SA温湿度センサ309は、SAの温度及び湿度を計測する。
図10は、本実施の形態に係る制御装置100の機能構成例を示す。本実施の形態では、取得部101は、OA温湿度センサ307、RA温湿度センサ308及びSA温湿度センサ309の各々から送風運転時の湿度の値を送風運転湿度221として取得する。また、取得部101は、OA温湿度センサ307、RA温湿度センサ308及びSA温湿度センサ309の各々から加湿運転時の湿度の値を加湿運転湿度222として取得する。
本実施の形態では、主に実施の形態1との差異を説明する。
なお、以下で説明していない事項は、実施の形態1と同様である。
図11のフローは、判定部103が図6のステップS4において換気装置300のメンテナンスが必要と判定した後に行われる。
つまり、判定部103は、OA温湿度センサ307、RA温湿度センサ308及びSA温湿度センサ309の各々から取得した加湿運転時の湿度から加湿運転絶対湿度を算出する。また、判定部103は、OA温湿度センサ307、RA温湿度センサ308及びSA温湿度センサ309の各々から取得した送風運転時の湿度から送風運転絶対湿度を算出する。
そして、判定部103は、算出した加湿運転絶対湿度と送風運転絶対湿度とを比較する。
加湿運転絶対湿度が送風運転絶対湿度よりも大きい場合(ステップS33でYES)は、処理がステップS34に進む。
一方、加湿運転絶対湿度が送風運転絶対湿度以下である場合(ステップS33でNO)は、処理がステップS35に進む。
そして、判定部103は、エアフィルタをメンテナンスの対象として通知するメッセージを表示部104に表示させる。
そして、判定部103は、加湿エレメントをメンテナンスの対象として通知するメッセージを表示部104に表示させる。
図6のステップS4において、判定部103が、再度、換気装置300のメンテナンスが必要と判定した場合は、判定部103は、エアフィルタを更なるメンテナンスの対象として指定する。つまり、この場合は、判定部103は、図11のフローを行うことなく、エアフィルタを次のメンテナンスの対象として指定する。
一方、ステップS35においてエアフィルタがメンテナンスの対象として指定され、エアフィルタのメンテナンスが完了した後に行われた図6のフローにおいて判定部103により再度メンテナンスが必要と判定された場合は、別の不具合があると考えられる。このため、判定部103は、その旨のメッセージを表示部104に表示させる。
あるいは、これらの実施の形態のうち、1つを部分的に実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、2つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
最後に、制御装置100のハードウェア構成の補足説明を行う。
図3に示すプロセッサ901は、プロセッシングを行うIC(Integrated Circuit)である。
プロセッサ901は、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等である。
図3に示す主記憶装置902は、RAM(Random Access Memory)である。
図3に示す補助記憶装置903は、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等である。
図3に示す通信装置904は、データの通信処理を実行する電子回路である。
通信装置904は、例えば、通信チップ又はNIC(Network Interface Card)である。
図3に示す表示装置905は、メンテナンスサイン及びメッセージを表示可能なLCD(Liquid Crystal Display)、パイロットランプ、インジケータ等である。
そして、OSの少なくとも一部がプロセッサ901により実行される。
プロセッサ901はOSの少なくとも一部を実行しながら、取得部101、判定部103及び表示部104の機能を実現するプログラムを実行する。
プロセッサ901がOSを実行することで、タスク管理、メモリ管理、ファイル管理、通信制御等が行われる。
また、取得部101、判定部103及び表示部104の処理の結果を示す情報、データ、信号値及び変数値の少なくともいずれかが、主記憶装置902、補助記憶装置903、プロセッサ901内のレジスタ及びキャッシュメモリの少なくともいずれかに記憶される。
また、取得部101、判定部103及び表示部104の機能を実現するプログラムは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD等の可搬記録媒体に格納されていてもよい。そして、取得部101、判定部103及び表示部104の機能を実現するプログラムが格納された可搬記録媒体を流通させてもよい。
また、制御装置100は、処理回路により実現されてもよい。処理回路は、例えば、ロジックIC(Integrated Circuit)、GA(Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)である。
この場合は、取得部101、判定部103及び表示部104は、それぞれ処理回路の一部として実現される。
なお、本明細書では、プロセッサと処理回路との上位概念を、「プロセッシングサーキットリー」という。
つまり、プロセッサと処理回路とは、それぞれ「プロセッシングサーキットリー」の具体例である。
Claims (14)
- 被空気調和空間における所在人数と、前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを取得する取得部と、
前記被空気調和空間の換気を行う換気装置のメンテナンスの要否を、前記被空気調和空間における所在人数と前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを用いて判定する判定部とを有する制御装置。 - 前記判定部は、
前記被空気調和空間における所在人数と前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを用いて、前記被空気調和空間における現在の換気風量の推定値を推定換気風量として計算し、
前記推定換気風量を閾値と比較し、比較結果に応じて前記換気装置のメンテナンスの要否を判定する請求項1に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記推定換気風量が前記閾値以下である場合に前記換気装置のメンテナンスが必要と判定する請求項2に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記閾値として、前記換気装置の換気風量の仕様値及び前記仕様値に準じる値を用いる請求項2に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記換気装置のメンテナンスが完了した後の前記被空気調和空間における所在人数と前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを用いて、前記換気装置のメンテナンスが完了した後の推定換気風量を計算し、前記換気装置のメンテナンスが完了した後の推定換気風量を用いて前記閾値を更新する請求項2に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記換気装置のメンテナンスが完了した後の前記被空気調和空間の換気風量を用いて、前記閾値を更新する請求項2に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記換気装置による換気風量と隙間風による換気風量とが含まれる、前記換気装置のメンテナンスが完了した後の前記被空気調和空間の換気風量を用いて、前記閾値を更新する請求項6に記載の制御装置。 - 前記換気装置は、エアフィルタと加湿エレメントとが含まれ、加湿運転と送風運転とが可能であり、
前記判定部は、
前記換気装置のメンテナンスが必要と判定した場合に、前記換気装置の前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とに基づき、前記エアフィルタと前記加湿エレメントとのいずれかをメンテナンスの対象に指定する請求項1に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とを比較し、
前記加湿運転時の湿度が前記送風運転時の湿度よりも大きい場合に、前記エアフィルタをメンテナンスの対象に指定し、
前記加湿運転時の湿度が前記送風運転時の湿度以下である場合に、前記加湿エレメントをメンテナンスの対象に指定する請求項8に記載の制御装置。 - エアフィルタと加湿エレメントとが含まれ、送風運転と加湿運転とが可能な換気装置のメンテナンスが必要になった場合に、前記換気装置の前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とを取得する取得部と、
前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とに基づき、前記エアフィルタと前記加湿エレメントとのいずれかをメンテナンスの対象に指定する判定部とを有する制御装置。 - 前記判定部は、
前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とを比較し、
前記加湿運転時の湿度が前記送風運転時の湿度よりも大きい場合に、前記エアフィルタをメンテナンスの対象に指定し、
前記加湿運転時の湿度が前記送風運転時の湿度以下である場合に、前記加湿エレメントをメンテナンスの対象に指定する請求項10に記載の制御装置。 - 前記判定部は、
前記加湿エレメントをメンテナンスの対象として指定し、前記加湿エレメントのメンテナンスが完了した後に、前記換気装置の更なるメンテナンスが必要な場合に、前記エアフィルタを更なるメンテナンスの対象に指定する請求項10に記載の制御装置。 - コンピュータが、被空気調和空間における所在人数と、前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを取得し、
前記コンピュータが、前記被空気調和空間の換気を行う換気装置のメンテナンスの要否を、前記被空気調和空間における所在人数と前記被空気調和空間における二酸化炭酸濃度とを用いて判定する制御方法。 - エアフィルタと加湿エレメントとが含まれ、送風運転と加湿運転とが可能な換気装置のメンテナンスが必要になった場合に、コンピュータが、前記換気装置の前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とを取得し、
前記コンピュータが、前記加湿運転時の湿度と前記送風運転時の湿度とに基づき、前記エアフィルタと前記加湿エレメントとのいずれかをメンテナンスの対象に指定する制御方法。
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