JP7325546B2

JP7325546B2 - 換気システム

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Publication number: JP7325546B2
Application number: JP2021572182A
Authority: JP
Inventors: 芸青范; 恵美竹田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2023-08-14
Anticipated expiration: 2040-01-22
Also published as: JPWO2021149179A1; WO2021149179A1

Description

この発明は、換気システムに関する。特に、風向に基づく換気に関するものである。

近年、建築物の躯体の高気密化および高断熱化が進んでいる。このため、建築物内の空気を循環させる以外に、建築物外からの空気を取り込むようにすることが望ましい。このような要望に伴い、建築物外の空気の取込および建築物内の空気の排出を行って換気する換気システムの必要性が増している。特に、高層ビルまたはタワーマンションなどの高層建築物においては、窓の開放が制限されているなどの制約もあり、自然換気を行い難い。このため、高層建築物では、換気装置などの装置を利用した機械換気が行われる。

ここで、複数の空間に仕切られた住宅内に設置された複数の換気装置を連動して、住宅内の換気を行う換気システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。そして、この換気システムにおいて、花粉の時期のように、住宅外の空気質が住宅内より悪い状態の場合に、玄関ドアの開閉に応じて、玄関ドアに組み込んだ換気装置の換気量を調整することが記載されている。

特開２００５－００３３２１号公報

上述した特許文献１の換気システムは、住宅内における複数の居室に設置された換気装置の換気量を調整するものである。換気装置は、住宅内の複数の方向にわたって設置されている。ここで、建築物の外における風向が、換気装置の換気量、換気対象の環境およびエネルギなどに影響する。したがって、換気対象となる室内において、複数の方向に複数の換気装置が設置されている場合は、風向に基づいて各換気装置の制御を行い、風を利用した換気管理などを行う方が効率がよい。しかしながら、特許文献１の換気システムでは、風向に基づく換気管理が行われていない。

この発明は、上記の課題を解決するため、風向に基づいた換気管理を行う換気システムを提供することを目的とする。

この発明に係る換気システムは、送風機を有し、室外から換気対象となる室内への給気および室内から室外への排気を行う換気装置と、室外の風向に関する風向データを取得する風向取得装置と、室外の空気質に関する空気質データを取得する環境情報取得装置と、空気清浄装置を有し、複数の室内に給気する集中換気装置と、空気質データに基づいて空気質レベルを判定し、判定した空気質レベルおよび風向データに基づいて、空気質を優先させた換気装置の駆動制御を行い、駆動制御があらかじめ設定した設定時間より長いときには、集中換気装置を駆動させ、換気装置の風量を弱めるまたは駆動を停止させる制御を行う換気管理装置とを備えるものである。

また、この発明に係る換気システムの換気管理装置は、換気対象となる室内の換気装置を制御する換気管理装置であって、室内以外の室外における風向を示す風向データに基づいて、制御対象とする換気装置の風向に対する位置を判定する判定処理部と、換気装置が風向における風上側に位置する場合と、換気装置が風向における風上側以外に位置する場合とで、異なる指示を作成して換気装置の駆動制御を行う指示作成処理部とを備えるものである。

この発明によれば、換気管理装置は、風向データに基づいて、換気装置の駆動制御を行う。風を利用した室内の換気を行うようにすることで、換気対象全体を効率よく換気することができる。

実施の形態１に係る換気システムを適用して換気を行う建築物の一例を示す図である。実施の形態１に係る換気システムの概略構成を示す図である。実施の形態１の換気システムにおける換気管理装置５０の構成を示す図である。実施の形態１に係る高層建築物と風向との関係について説明する図である。実施の形態１に係る換気システムにおける処理の流れを説明する図である。実施の形態１に係る通常換気モードによる換気管理の一例について説明する図である。実施の形態１に係る省エネルギ優先モードを含む換気管理の一例について説明する図である。実施の形態２に係る換気システムにおける処理の流れを説明する図である。実施の形態２に係る空気質レベルの判定処理の流れを示す図である。実施の形態２に係る空気質優先モードによる換気管理の一例について説明する図である。実施の形態５に係る換気システムの構成について説明する図である。実施の形態５に係る換気システムにおける処理の流れを説明する図である。実施の形態６に係る換気システムの構成について説明する図である。

以下、実施の形態に係る換気システムなどについて、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に、構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、温度などの高低および上下の関係については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、換気対象などにおける環境状態、装置の動作などにおいて相対的に定まるものとする。

また、信号の送受信となる通信について、図などでは通信接続関係を表すために線が示されていることがあるが、通信形態は問わない。無線通信、有線通信または無線通信と有線通信とが混在した通信が行われてもよい。たとえば、ある機器間の信号の送受信では無線通信が行われ、他の機器間の信号の送受信では有線通信が行われてもよい。また、ある装置から他の装置への通信が有線通信で行われ、他の装置からある装置への通信が無線通信で行われてもよい。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る換気システムを適用して換気を行う建築物の一例を示す図である。図１において、左側は、換気システムが管理する換気対象の建築物内の階を示す。また、右側は、換気対象の階の平面図を示す。ここで、建築物は、ビル、マンションなど、主として都市に建てられた高層建築物であるものとする。実施の形態１では、特に、高層マンションを例として説明する。そして、マンションの１つの階を換気管理対象とし、その階に設置された複数の換気装置１０を制御して、換気の管理を行う。また、実施の形態１の換気システムでは、後述するように、１つの階の各住戸に、給気装置１１および排気装置１２を有する換気装置１０が設置されている。ここで、図１における数字は住戸番号を示す。また、建築物の中心部分は、エレベータなどの共用部分である。

図２は、実施の形態１に係る換気システムの概略構成を示す図である。図２では、換気装置１０が配置された１つの住戸とともに、換気管理装置５０を中心とする構成を示す。実施の形態１の換気システムは、換気装置１０、風向取得装置２０、換気制御装置３０、環境情報取得装置４０および換気管理装置５０を有する。

換気装置１０は、建築物の外部の空気と建築物内の住戸における空気とを換気する装置である。ここで、建築物外を室外として説明する。また、建築物内の住戸を室内として説明する。実施の形態１の換気装置１０は、給気装置１１および排気装置１２を有する。給気装置１１は、室外と室内とを連通する給気口を有する給気ダクトおよび給気ダクトに設置される給気用の送風機などを有する。そして、給気装置１１は、送風機を駆動して、室外の空気を室内に流入させる。また、排気装置１２は、室外と室内とを連通する排気口を有する排気ダクトおよび排気ダクトに設置される排気用の送風機などを有する。そして、排気装置１２は、送風機を駆動して、室内の空気を室外に排出する。特に限定するものではないが、給気装置１１および排気装置１２は、換気装置１０の駆動を停止しているときに、給気口および排気口を閉じ、空気の流通を遮断するダンパを有していてもよい。給気装置１１および排気装置１２は、それぞれ、後述する換気制御装置３０からの制御信号に基づいて送風機が駆動する。以下では、給気装置１１および排気装置１２の送風機が駆動して、換気装置１０が駆動するものとして説明する。実施の形態１の給気装置１１および排気装置１２は、制御信号によって、それぞれ送風機が有するファンの回転数を変化させることができ、換気量となる給気および排気に係る風量を調整することができる。特に限定するものではないが、ここでは、換気装置１０は、大風量、中風量および小風量の３段階の風量調整を行うことができる。大風量、中風量および小風量は、たとえば、それぞれ１．０［回／ｈ］、０．５［回／ｈ］および０．１［回／ｈ］であるものとする。［回／ｈ］は、１時間あたりにおける換気対象の容積分の空気を換気する換気回数である。したがって、１．０［回／ｈ］は、１時間で換気対象の容積分の空気を換気できる換気量を表す。ここで、風量と換気装置１０の消費電力との間には比例関係がある。このため、ここでは、風量について、換気装置１０の換気量だけでなく、換気装置１０の駆動に係る消費電力を表すこともある。また、図２では、換気装置１０として、給気装置１１および排気装置１２をそれぞれ１台ずつ住戸内に示しているが、住戸内での給気装置１１および排気装置１２の設置数については、特に限定するものではない。

風向取得装置２０は、換気対象となる建築物などにおける風向に関するデータである風向データを取得する装置である。ここで、データの取得、風向に関するデータの内容などについては、特に限定するものではない。たとえば、建築物などに設置した風向センサなどにより、実測して検出したデータを、風向データとして取得してもよい。また、外部のクラウド装置（図示せず）などから送られた信号に含まれて提供される建築物または建築物周囲の風向のデータを、風向データとして取得してもよい。また、取得する風向データは、予測した風向に係るデータなどであってもよい。また、風向だけでなく、風速に関するデータを風向データに含めてもよい。実施の形態１では、建築物に設置された風向センサ２１の検出に係る風向データを取得するものとして説明する。

換気制御装置３０は、換気管理装置５０から送られる信号に含まれる指示に基づいて、制御対象の換気装置１０に制御信号を送り、換気装置１０の駆動を制御するアダプタなどの装置である。ここでは換気制御装置３０を介して換気装置１０の駆動を制御するが、換気管理装置５０が直接換気装置１０の駆動を制御してもよい。

環境情報取得装置４０は、環境情報データを取得する装置である。ここで、環境情報データとは、換気管理装置５０が、室外の空気環境、空気質および衛生状態などを判定処理するために用いるデータである。たとえば、環境情報データは、室外の空気の温度である外気温度データ、室外の空気の湿度である外気湿度データなどのデータである。また、環境情報データは、一酸化炭素濃度、粉塵ＰＭ（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）濃度、汚染物質濃度などの空気質データである。そして、ここでは、環境情報取得装置４０として、外気温度センサ４１、外気湿度センサ４２、一酸化炭素センサ４３、花粉濃度センサ４４、ＰＭセンサ４５および汚染物質センサ４６を有する。汚染物質センサ４６が検出する汚染物質については、特に限定せず、任意に定めることができる。実施の形態１では、特に、換気管理装置５０は、外気温度センサ４１が検出する外気温度データを用いて判定処理を行う。

換気管理装置５０は、前述したように、管理対象となる建築物、施設などの換気に関する管理を行う。このため、実施の形態１の換気管理装置５０は、風向取得装置２０および環境情報取得装置４０からの信号中のデータにより、換気装置１０の駆動に係るモードの決定、換気装置１０の換気量などの判定処理などを行い、換気制御装置３０に指示に係る信号を送る。ここでは、換気管理装置５０の換気管理対象が１つであるものとするが、換気管理装置５０は、複数の換気管理対象の管理を行う装置であってもよい。

図３は、実施の形態１の換気システムにおける換気管理装置５０の構成を示す図である。換気管理装置５０は、風向取得装置２０および環境情報取得装置４０などから送られた各種データを処理し、換気制御装置３０に指示を送って換気対象の換気装置１０を制御し、換気管理を行う装置である。換気管理装置５０は、管理制御処理装置５１、管理記憶装置５２、管理計時装置５３および管理通信装置５４を有する。

管理記憶装置５２は、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性記憶装置（図示せず）およびデータを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置（図示せず）を有する。そして、管理記憶装置５２は、管理制御処理装置５１が処理を行う際に用いるデータおよび管理制御処理装置５１が処理を行ったデータを記憶する。特に限定するものではないが、ここでは、管理記憶装置５２は、風向データおよび環境情報データを長期的に記憶し、記録する。また、管理記憶装置５２は、プログラムを記憶し、管理制御処理装置５１が、プログラムに基づいて処理を実行して、管理制御処理装置５１の各部が行う処理を実現する。

また、管理計時装置５３は、タイマなどを有し、管理制御処理装置５１が、判定などに用いる時間の計時を行う。管理通信装置５４は、管理制御処理装置５１が、風向取得装置２０、換気制御装置３０などの他の装置との間で、信号の通信を行う際、信号の変換などを行う、インターフェースとなる装置である。以下、管理制御処理装置５１と他のユニットの制御装置との通信は、管理通信装置５４を介して行われるものとする。

管理制御処理装置５１は、データ処理部５１Ａ、判定処理部５１Ｂ、モード決定処理部５１Ｃおよび指示作成処理部５１Ｄを有する。データ処理部５１Ａは、換気管理装置５０に送られた各種データを処理する。実施の形態１においては、データ処理部５１Ａは、たとえば、風向データおよび外気温度データを処理する。場合によっては、演算などを行い、換気管理を行うデータを生成する。そして、データ処理部５１Ａは、処理したデータを、管理記憶装置５２に記憶させる。判定処理部５１Ｂは、風向に係る判定および外気温度に係る判定などの処理を行う。モード決定処理部５１Ｃは、換気モードを決定する。実施の形態１では、後述するように、通常換気モードまたは省エネルギ優先モードを決定する。そして、指示作成処理部５１Ｄは、モード決定処理部５１Ｃが決定したモードおよび各換気装置１０における風向に基づいた指示を、各換気制御装置３０に送る処理を行う。ここで、管理制御処理装置５１については、たとえば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの制御演算処理装置を有するマイクロコンピュータなどで構成されているものとする。

図４は、実施の形態１に係る高層建築物と風向との関係について説明する図である。タワーマンションなどの高層建築物において、建築物に向かって風が直接吹き付ける風上側では、建築物に吹き付けられた風は、建築物の壁に沿って沈降する方向に流れる。このため、風に含まれる粉塵、大気汚染物質などの空気質に影響する物質が建築物の壁に付着しやすくなる。一方、風下を含む風上側以外の側（以下、単に風下側という）における建築物の壁面では、風速が遅くなり、流れが穏やかになる。また、風速が遅くなることで、建築物から発生する熱による影響が大きくなる。このため、風下側においては、上昇気流が生じる。このため、空気質に影響する物質などの影響が少ない。

また、高層建築物に風が当たる際、風上側の壁における周辺空気と風下側における壁の周辺空気とにおける圧力などが異なる。圧力については、主として、風上側が相対的に正圧となり、風下側が相対的に負圧となる。このため、たとえば、風上側に面した換気装置１０と風下側に面した換気装置１０とでは、同じ制御を行っても、換気量が異なることになる。

そこで、実施の形態１の換気システムでは、風向に基づき、風上側の換気装置１０における駆動を、風下側の換気装置１０における駆動よりも抑えるようにすることで、換気管理装置５０は、省エネルギおよび換気量の管理を行う。また、たとえば、３０℃以上となる夏期などのような高い室外または５℃以下となる冬期などのような低い室外と、空気調和された室内とでは温度差が大きくなる。このため、実施の形態１の換気システムでは、風向だけでなく、換気管理装置５０が、温度に基づいて、各換気装置１０の制御による換気管理を行うことで、室外からの給気によるエネルギの損失を防止し、さらに、省エネルギをはかる。

図５は、実施の形態１に係る換気システムにおける処理の流れを説明する図である。ここでは、換気管理装置５０の管理制御処理装置５１における各部が行う処理を中心に説明する。まず、管理制御処理装置５１のデータ処理部５１Ａは、環境情報取得装置４０から送られた信号中の環境情報データのデータ処理を行う（ステップＳ１）。実施の形態１では、環境情報取得装置４０から送られた信号に含まれる外気温度センサ４１が検出した外気温度データを処理する。また、管理制御処理装置５１のデータ処理部５１Ａは、風向取得装置２０から送られた信号中の風向データの処理を行う（ステップＳ２）。また、管理制御処理装置５１の判定処理部５１Ｂは、外気温度データに基づき、外気温度＜第１閾値温度であるかまたは第２閾値温度＜外気温度であるかを判定する（ステップＳ３）。ここで、第１閾値温度と第２閾値温度との関係は、第１閾値温度＜第２閾値温度である。

判定処理部５１Ｂが、外気温度＜第１閾値温度、または、第２閾値温度＜外気温度であると判定すると、管理制御処理装置５１のモード決定処理部５１Ｃは、省エネルギを優先した換気を行う省エネルギ優先モードでの換気管理を決定する（ステップＳ４）。そして、管理制御処理装置５１の指示作成処理部５１Ｄは、風向データおよび外気温度データに基づき、各換気装置１０について駆動に係る指示を作成し（ステップＳ６）、対応する換気制御装置３０に送る（ステップＳ７）。

一方、判定処理部５１Ｂが、外気温度＜第１閾値温度、または、第２閾値温度＜外気温度でないと判定すると、管理制御処理装置５１のモード決定処理部５１Ｃは、風向に基づく換気を行う通常換気モードでの換気管理を決定する（ステップＳ５）。そして、管理制御処理装置５１の指示作成処理部５１Ｄは、風向データに基づき、各換気装置１０について駆動に係る指示を作成し（ステップＳ６）、対応する換気制御装置３０に送る（ステップＳ７）。

ここで、実施の形態１では、換気装置１０が風上側に面しているか風上側以外に面しているかで、送風機における回転数など、換気装置１０の駆動制御を異ならせる。ここで、風上側であるかどうかの判定方法については、特に限定するものではない。たとえば、建築物の壁面に垂直な線が示す方向に対して±４５°以内の風向のときには、風上側とするなどしてもよい。

図６は、実施の形態１に係る通常換気モードによる換気管理の一例について説明する図である。図６は、風向および換気回数の時間的経過を表している。図６では、風向について、建築物の東側に対応する風の時間的変化を表しているものとする。ここで、建築物の東側の面において、風上側となる風は、風向としては西向きの風となるが、図６では、建築物の東側に対応する風として東と表示している。同様に、図６において、東向きの風は西としており、南向きの風を北として表示している。そして、建築物の東側が風上側のときは「+」とし、東側以外のときは「－」としている。また、換気回数については、建築物の東側に位置する換気装置１０と北側に位置する換気装置１０の換気回数を例とする。

図６（１）および図６（３）に示すように、建築物の東側が風上側の場合には、建築物の東側に位置する換気装置１０は中風量で駆動し、西側および北側など、東側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。次に、図６（２）に示すように、建築物の西側が風上側の場合には、建築物の西側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。したがって、建築物の東側および北側に位置する換気装置１０は、大風量で駆動する。このとき、西側に位置する換気装置１０は、中風量で駆動する。そして、図６（４）に示すように、建築物の北側が風上側の場合には、建築物の北側に位置する換気装置１０は中風量で駆動し、東側など、北側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。

図７は、実施の形態１に係る省エネルギ優先モードを含む換気管理の一例について説明する図である。図７は、外気温度、風向および換気回数との時間的経過を表している。図７においても、風向について、建築物の東側に対応する風量の時間的変化を表しているものとする。また、換気回数についても、建築物の東側に位置する換気装置１０と北側に位置する換気装置１０の換気回数を例とする。

図７（１）に示すように、建築物の東側が風上側の場合には、建築物の東側に位置する換気装置１０は中風量で駆動し、北側など、東側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。次に、図７（２）に示すように、建築物の西側が風上側の場合には、建築物の西側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。したがって、建築物の東側および北側に位置する換気装置１０は、大風量で駆動する。次に、図７（３）に示すように、第２閾値温度＜外気温度である場合には、風上側となる建築物の東側に位置する換気装置１０は、駆動を停止する。また、東側以外に位置する換気装置１０は、小風量で駆動する。そして、図７（４）に示すように、建築物の北側が風上側の場合には、建築物の北側に位置する換気装置１０は中風量で駆動し、東側など、北側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。

以上のように、実施の形態１の換気システムによれば、換気管理装置５０の管理制御処理装置５１は、風向取得装置２０からの風向データに基づいて、換気装置１０が風上側に面するかどうかで、換気装置１０の駆動が異なるようにする。風上側である場合には、送風機の回転数を少なくするなどして風量を弱める。したがって、全体として省エネルギでの換気を行うことができる。

また、実施の形態１の換気システムでは、換気管理装置５０の管理制御処理装置５１は、環境情報取得装置４０からの外気温度データに基づいて、通常換気モードまたは省エネルギ優先モードでの換気を行うかを決定する。そして、管理制御処理装置５１は、決定したモードで換気装置１０の駆動を行うようにした。このとき、外気温度が第１閾値温度より低いまたは第２閾値温度より高いと判定すると、省エネルギ優先モードでの換気を行い、換気装置１０の風量を弱めるまたは換気装置１０を停止して、温度差のある室外の空気と室内の空気との換気量を少なくする。このため、省エネルギをはかることができる。

ここで、上述の例では、換気管理装置５０は、外気温度データに基づいて、通常換気モードか通常省エネルギ優先モードかを決定したが、たとえば、外気湿度センサ４２の検出に係る外気湿度データを含めて決定してもよい。また、外気温度データの代わりに、外気湿度データに基づいて、モードを決定してもよい。たとえば、判定処理部５１Ｂは、外気湿度が湿度閾値よりも高いと判定すると、モード決定処理部５１Ｃは、省エネルギ優先モードでの換気管理を決定する。

実施の形態２．
実施の形態１の換気システムでは、換気管理装置５０は、風向と外気温度とに基づいて換気装置１０を制御し、換気管理を行った。実施の形態２の換気システムでは、換気管理装置５０は、風向と空気質とに基づいて換気装置１０を制御し、換気管理を行う。これにより、空気質が悪い室外の空気が室内に流入しないように換気装置１０の駆動を制御し、室内の空気質を良好な状態にする。

図８は、実施の形態２に係る換気システムにおける処理の流れを説明する図である。ここでは、換気管理装置５０が行う処理について説明する。図８において、図５と同じステップ番号を付した処理は、基本的には、実施の形態１で説明したことと同様の処理を行う。ただ、実施の形態１の換気システムでは、ステップＳ１において、環境情報取得装置４０から送られる信号に含まれる環境情報データは、外気温度データであった。実施の形態２のステップＳ１では、一酸化炭素センサ４３が検出したＣＯ濃度データ、花粉濃度センサ４４が検出した花粉濃度データ、ＰＭセンサ４５が検出した粉塵ＰＭ濃度データおよび汚染物質センサ４６が検出した汚染物質濃度データが環境情報データとなる。管理制御処理装置５１のデータ処理部５１Ａは、環境情報取得装置４０から送られた信号中の環境情報データのデータ処理を行う。

管理制御処理装置５１の判定処理部５１Ｂは、ＣＯ濃度データ、花粉濃度データ、粉塵ＰＭ濃度データおよび汚染物質濃度データに基づき、空気質レベルを判定する（ステップＳ１１）。そして、管理制御処理装置５１の判定処理部５１Ｂは、空気質レベルが「レベル０」であるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。空気質レベルが「レベル０」であると判定すると、通常換気モードでの換気装置１０の駆動を決定する（ステップＳ５）。ここで、空気質レベルにおいて、レベル０は、空気質の最良の状態であるレベルを示す。また、空気質レベルが「レベル０」でないと判定すると、空気質優先モードでの換気装置１０の駆動を決定する（ステップＳ１３）。ここで、空気質レベルの設定については、特に限定するものではない。実施の形態２では、ＣＯ濃度閾値、花粉濃度閾値、粉塵ＰＭ濃度閾値および汚染物質濃度閾値をあらかじめ設定し、ＣＯ濃度データ、花粉濃度データ、粉塵ＰＭ濃度データおよび汚染物質濃度データが表す値と比較して空気質レベルを決定する。

図９は、実施の形態２に係る空気質レベルの判定処理の流れを示す図である。ここでは、管理制御処理装置５１の判定処理部５１Ｂが処理を行う。判定処理部５１Ｂは、ＣＯ濃度データが表すＣＯ濃度＞ＣＯ濃度閾値かどうかを判定する（ステップＳ２１）。換気管理装置５０は、ＣＯ濃度＞ＣＯ濃度閾値であると判定すると、カウント値ｉに「１」を加算する（ステップＳ２２）。ここで、判定処理開始時のカウント値ｉの初期値は「０」である。次に、判定処理部５１Ｂは、花粉濃度データが表す花粉濃度＞花粉濃度閾値かどうかを判定する（ステップＳ２３）。判定処理部５１Ｂは、花粉濃度＞花粉濃度閾値であると判定すると、カウント値ｉに「１」を加算する（ステップＳ２４）。さらに、判定処理部５１Ｂは、粉塵ＰＭ濃度データが表す粉塵ＰＭ濃度＞粉塵ＰＭ濃度閾値かどうかを判定する（ステップＳ２５）。判定処理部５１Ｂは、粉塵ＰＭ濃度＞粉塵ＰＭ濃度閾値であると判定すると、カウント値ｉに「１」を加算する（ステップＳ２６）。また、判定処理部５１Ｂは、汚染物質濃度データが表す汚染物質濃度＞汚染物質濃度閾値かどうかを判定する（ステップＳ２７）。判定処理部５１Ｂは、汚染物質濃度＞汚染物質濃度閾値であると判定すると、カウント値ｉに「１」を加算する（ステップＳ２８）。

判定処理部５１Ｂは、カウント値ｉが０であるかどうかを判定する（ステップＳ２９）。カウント値ｉが０とは、空気質を判定するすべての濃度が閾値以下であったことを示す。カウント値ｉが０であると判定すると、空気質レベルが「レベル０」であると判定する（ステップＳ３０）。判定処理部５１Ｂは、カウント値ｉが「０」でないと判定すると、カウント値ｉが１であるかどうかを判定する（ステップＳ３１）。判定処理部５１Ｂは、カウント値ｉが１であると判定すると、空気質レベルが「レベル１」であると判定する（ステップＳ３２）。判定処理部５１Ｂは、カウント値ｉが１でないと判定すると、空気質レベルが「レベル２」であると判定する（ステップＳ３４）。したがって、カウント値ｉが、２、３または４である場合には、空気質レベルが「レベル２」となる。

図１０は、実施の形態２に係る空気質優先モードによる換気管理の一例について説明する図である。図１０は、空気質レベル、風向および換気回数との時間的経過を表している。図１０において、風向について、建築物の東側に対応する風量の時間的変化を表しているものとする。また、換気回数について、建築物の東側に位置する換気装置１０と北側に位置する換気装置１０の換気回数を例とする。

図１０（１）および図１０（４）に示すように、建築物の東側が風上側で、空気質レベルが「レベル２」の場合には、建築物の東側に位置する換気装置１０は、駆動を停止する。また、東側以外に位置する換気装置１０は、小風量で駆動する。次に、図１０（２）に示すように、建築物の西側が風上側で、空気質レベルが「レベル０」の場合には、通常換気モードにおいて、建築物の西側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。したがって、建築物の東側および北側に位置する換気装置１０は、大風量で駆動する。次に、図１０（３）に示すように、建築物の東側が風上側で、空気質レベルが「レベル１」の場合には、建築物の東側に位置する換気装置１０は中風量で駆動し、東側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。そして、図１０（５）に示すように、建築物の北側が風上側で、空気質レベルが「レベル１」の場合には、建築物の北側に位置する換気装置１０は中風量で駆動し、東側など、北側以外に位置する換気装置１０は大風量で駆動する。

以上のように、実施の形態２の換気システムによれば、環境情報取得装置４０から空気質に関する環境情報データに基づき、通常換気モードまたは空気質優先モードでの換気を行うかを決定し、決定したモードで換気装置１０の駆動を行うようにした。このため、室外における空気質の状態を判定し、判定に基づいて空気質優先モードでの換気を行い、換気装置１０の風量を弱めるまたは換気装置１０を停止して、温度差のある室外の空気と室内の空気との換気量を少なくする。このため、空気質の状態が悪い室外の空気が室内に給気されることを抑えることができ、室内の空気質を維持しつつ換気を行うことができる。また、ＣＯ濃度データ、花粉濃度データ、粉塵ＰＭ濃度データおよび汚染物質濃度データを空気質の状態を判定する環境情報データとする。このため、空気質の状態を判定するために必要なデータを得ることができる。ここで、実施の形態１では、ＣＯ濃度、花粉濃度、粉塵ＰＭ濃度および汚染物質濃度を用いて室外における空気質の状態を判定したが、これらの濃度のうち、任意に選択した１または複数の濃度のデータを用いて判定を行ってもよい。

実施の形態３．
実施の形態１においては、換気管理装置５０は、通常換気モードと省エネルギ優先モードとにおけるモードの決定を行った。また、実施の形態２においては、換気管理装置５０は、通常換気モードと空気質優先モードとにおけるモードの決定を行った。これらを組み合わせて、換気管理装置５０は、通常換気モード、省エネルギ優先モードおよび空気質優先モードの中からモードを決定するようにしてもよい。

実施の形態４．
ここでは、管理記憶装置５２における各種データの記憶について説明する。換気管理装置５０において、管理制御処理装置５１のデータ処理部５１Ａは、風向データおよび環境情報データを、日時のデータ、位置のデータなどと関連づける処理を行って、管理記憶装置５２に記憶するようにする。このとき、管理記憶装置５２は、風向データおよび環境情報データを記憶し、蓄積するデータベースとなる。

また、データ処理部５１Ａは、管理記憶装置５２に記憶された風向データなどを演算処理するなどして、新たな風向データとすることができる。たとえば、複数の風向データに基づく、時間平均した風向データの算出などを行うことができる。このため、換気管理装置５０は、センサなどの検出装置によって得られた実測のデータだけでなく、予測などをしたデータなどを用いて、判定処理などを行うことができる。また、検出装置の故障などの際に、管理記憶装置５２に記憶されたデータを処理し、推定したデータを用いて判定処理などを行うことができる。

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５に係る換気システムの構成について説明する図である。図１１では、換気対象の階の平面図とともに構成を示している。図１１において、図１などと同じ符号を付している装置などについては、実施の形態１～実施の形態４で説明したことと同様の動作などを行う。図１１に示すように、実施の形態５の換気システムでは、人を検出する人検出装置６０が設置されている。人検出装置６０については、赤外線を利用した人感センサなどがあるが、種類などについては、特に限定するものではない。

図１２は、実施の形態５に係る換気システムにおける処理の流れを説明する図である。図１２において、図５および図８と同じステップ番号を付した処理については、実施の形態１および実施の形態２などで説明したことと同様の処理を行う。

ステップＳ５において、管理制御処理装置５１のモード決定処理部５１Ｃが、通常換気モードでの換気装置１０の駆動を決定すると、判定処理部５１Ｂは、各住戸に設置された人検出装置６０の検出に基づいて、人の在または不在を判定する（ステップＳ４１）。そして、管理制御処理装置５１の指示作成処理部５１Ｄは、判定処理部５１Ｂの判定に基づいて、不在であると判定された住戸に対応する換気装置１０に対し、駆動停止の制御を行う（ステップＳ４２）。通常換気モードでの運転が行われる状況で、室内環境に人がいないような場合には、空気が汚染されることも少ないと考えられる。このため、人が不在の住戸では換気装置１０を停止させることで、省エネルギをはかることができる。ここで、モード決定処理部５１Ｃが空気質優先モードの決定をしたときには、判定処理部５１Ｂは、人の有無に係る判定は行わない。空気質優先モードにおいては、人の有無にかかわらず、室内の空気質を良好にするまたは汚染されないようにする。

実施の形態６．
図１３は、実施の形態６に係る換気システムの構成について説明する図である。図１３において、図１などと同じ符号を付している装置などについては、実施の形態１～実施の形態５で説明したことと同様の動作などを行う。

実施の形態６の換気システムは、複数の換気装置１０に加え、さらに集中換気装置７０を備える。実施の形態６の集中換気装置７０は、給気装置１１の給気口とは別に、たとえば各住戸に設置された集中給気口を介して、一斉に給気を行うことができる。集中換気装置７０は、フィルタなどを有する空気清浄装置７１を有する。このため、集中換気装置７０は、良好な空気質の空気を供給することができる。そして、実施の形態６の換気システムは、複数の換気装置１０による分散換気と集中換気装置７０とによる集中給気とを連動させることができる。ここで、実施の形態６では、集中換気装置７０は、換気管理装置５０からの指示に基づいて駆動する。

実施の形態６の換気システムでは、換気管理装置５０の管理計時装置５３は、換気管理装置５０のモード決定処理部５１Ｃが空気質優先モードでの換気管理を決定すると、計時を行う。そして、管理制御処理装置５１の判定処理部５１Ｂが、空気質優先モードでの換気管理時間が、あらかじめ設定された設定時間を超えたと判定すると、集中換気装置７０の集中換気による給気を開始し、複数の換気装置１０の分散換気による換気量を減らす。

管理制御処理装置５１の指示作成処理部５１Ｄは、集中換気装置７０に対して、たとえば、０．４［回／ｈ］の換気量で駆動するように指示を作成し、信号を送る。一方、指示作成処理部５１Ｄは、風上側に位置する換気装置１０には、空気質レベルに関係なく、駆動を停止する指示を作成し、対応する換気制御装置３０に送る。また、指示作成処理部５１Ｄは、風上側以外の風下側に位置する換気装置１０には、空気質レベルに関係なく、小風量で駆動する指示を作成し、対応する換気制御装置３０に送る。

以上のように、実施の形態６の換気システムにおいては、空気清浄装置７１を有する集中換気装置７０を備える。そして、換気管理装置５０は、空気質優先モードでの換気管理時間が、あらかじめ設定された設定時間を超えたと判定すると、集中換気装置７０を駆動させ、複数の換気装置１０の分散換気による換気量を減らす。このため、通常は、消費電力が少ない換気装置１０による分散換気を行い、室外の空気における空気質の状態が悪いときに集中換気装置７０による集中換気を行うことで、換気対象全体として換気回数を維持したまま、空気質を改善することができる。また、省エネルギをはかることができる。

実施の形態７．
前述した実施の形態２などでは、室外における空気質の状態を判定する環境情報データとして、ＣＯ濃度データ、花粉濃度データ、粉塵ＰＭ濃度データおよび汚染物質濃度データを用いたが、これに限定するものではない。たとえば、空気質の状態を表す指標として、複数の国などにおいて空気質指数（ＡＱＩ：ＡｉｒＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｅｘ）が定められている。そこで、空気質指数が定める汚染物質の濃度を検出などして得られたデータを環境情報データとし、換気管理装置５０は、空気質指数に基づく環境情報データに基づいて、モードの決定などを行うようにしてもよい。

また、前述した実施の形態１～実施の形態５においては、換気管理装置５０が、各種データに基づく判定およびモード決定などを行い、各換気装置１０を制御する指示を作成して換気制御装置３０に送ることで、複数の換気装置１０を集中して管理するものとした。しかしながら、これに限定するものではない。たとえば、換気管理装置５０の代わりに、換気制御装置３０が、風向データなどに基づく判定、モード決定などの処理を行って、対応する換気装置１０を制御するなどして、駆動制御対象の換気装置１０の駆動制御を行うようにしてもよい。

また、前述した実施の形態１～実施の形態６は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

１０換気装置、１１給気装置、１２排気装置、２０風向取得装置、２１風向センサ、３０換気制御装置、４０環境情報取得装置、４１外気温度センサ、４２外気湿度センサ、４３一酸化炭素センサ、４４花粉濃度センサ、４５ＰＭセンサ、４６汚染物質センサ、５０換気管理装置、５１管理制御処理装置、５１Ａデータ処理部、５１Ｂ判定処理部、５１Ｃモード決定処理部、５１Ｄ指示作成処理部、５２管理記憶装置、５３管理計時装置、５４管理通信装置、６０人検出装置、７０集中換気装置、７１空気清浄装置。

Claims

送風機を有し、室外から換気対象となる室内への給気および前記室内から前記室外への排気を行う換気装置と、
前記室外の風向に関する風向データを取得する風向取得装置と、
前記室外の空気質に関する空気質データを取得する環境情報取得装置と、
空気清浄装置を有し、複数の室内に給気する集中換気装置と、
前記空気質データに基づいて空気質レベルを判定し、判定した前記空気質レベルおよび前記風向データに基づいて、空気質を優先させた前記換気装置の駆動制御を行い、前記駆動制御があらかじめ設定した設定時間より長いときには、前記集中換気装置を駆動させ、前記換気装置の風量を弱めるまたは駆動を停止させる制御を行う換気管理装置と
を備える換気システム。
前記換気管理装置は、前記換気装置が前記風向における風上側に位置している場合と、前記換気装置が前記風向における前記風上側以外に位置している場合とで、前記換気装置の駆動制御を異ならせる請求項１に記載の換気システム。
換気管理装置は、風上側に面する前記換気装置に対して、前記換気装置の風量を弱める制御を行う請求項１または請求項２に記載の換気システム。
前記環境情報取得装置は、前記室外の空気の温度に関する外気温度データを取得し、
前記換気管理装置は、前記外気温度データに基づき、外気温度が第１閾値温度より低いまたは前記第１閾値温度よりも高い温度である第２閾値温度よりも高いと判定すると、前記換気装置の風量を弱めるまたは駆動を停止させる請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の換気システム。
前記空気質データは、前記室外における一酸化炭素濃度、前記室外における花粉濃度、前記室外における粉塵ＰＭ濃度および前記室外における汚染物質濃度に関するデータのうち、任意の１または複数の濃度のデータである請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の換気システム。
前記換気管理装置は、前記一酸化炭素濃度、前記花粉濃度、前記粉塵ＰＭ濃度および前記汚染物質濃度が、それぞれに設定された濃度閾値よりも高いと判定した数により、前記空気質レベルの判定を行う請求項５に記載の換気システム。
前記換気管理装置は、前記空気質の状態が悪いと、前記換気装置の風量を弱めるまたは駆動を停止させる制御を行う請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の換気システム。
人の有無を検出する人検出装置をさらに備え、
前記換気管理装置は、前記換気対象に人がいないと判定すると、前記換気装置の駆動を停止する制御を行う請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の換気システム。