(57)【要約】【課題】換気設備を効率的に制御する換気制御装置、換気制御方法および換気制御システムを提供する。【解決手段】実施形態によれば、換気制御装置は、入力手段と、第１の制御手段と、第２の制御手段と、を有する。入力手段は、トンネル内における環境の計測値を入力する。第１の制御手段は、入力手段により入力した環境の計測値が所定の許容範囲を超えた場合、環境の計測値に応じて換気設備による換気風量を制御する。第２の制御手段は、環境の計測値が所定の許容範囲内である場合、トンネル内に噴霧されたミストの量に応じて換気設備による換気風量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内を換気する換気設備を制御する換気制御装置において、
前記トンネル内における環境の計測値を入力する入力手段と、
前記入力手段により入力した環境の計測値が所定の許容範囲を超えた場合、前記環境の計測値に応じて前記換気設備による換気風量を制御する第１の制御手段と、
前記環境の計測値が所定の許容範囲内である場合、前記トンネル内に噴霧されたミストの量に応じて前記換気設備による換気風量を制御する第２の制御手段と、
を有する換気制御装置。
【請求項２】
さらに、前記トンネル内における風速を入力する風速入力手段を有し、
前記第２の制御手段は、前記風速入力手段により入力したトンネル内の風速に基づいて前記換気設備による換気風量を補正する、
前記請求項１に記載の換気制御装置。
【請求項３】
さらに、前記トンネル内における湿度を入力する湿度入力手段を有し、
前記第２の制御手段は、前記湿度入力手段により入力したトンネル内の湿度に基づいて前記換気設備による換気風量を補正する、
前記請求項１又は２の何れか１項に記載の換気制御装置。
【請求項４】
さらに、前記トンネル内における湿度を入力する湿度入力手段と、
前記トンネル内における風速を入力する風速入力手段と、を有し、
前記第２の制御手段は、前記湿度入力手段により入力した湿度と前記風速入力手段により入力した風速との組合せに基づいて前記換気設備による換気風量を補正する、
前記請求項１に記載の換気制御装置。
【請求項５】
トンネル内を換気する換気設備を制御する換気制御方法であって、
前記トンネル内における環境の計測値を入力し、
前記入力した環境の計測値が所定の許容範囲を超えた場合、前記環境の計測値に応じて前記換気設備による換気風量を制御し、
前記環境の計測値が所定の許容範囲内である場合、前記トンネル内に噴霧されたミストの量に応じて前記換気設備による換気風量を制御する、
換気制御方法。
【請求項６】
さらに、前記トンネル内における風速を入力し、
前記入力したトンネル内の風速に基づいて前記換気設備による換気風量を補正する、
前記請求項５に記載の換気制御方法。
【請求項７】
さらに、前記トンネル内における湿度を入力し、
前記入力したトンネル内の湿度に基づいて前記換気設備による換気風量を補正する、
前記請求項５又は６の何れか１項に記載の換気制御方法。
【請求項８】
さらに、前記トンネル内における湿度を入力し、
前記トンネル内における風速を入力し、
前記入力した湿度と前記入力した風速との組合せに基づいて前記換気設備による換気風量を補正する、
前記請求項５に記載の換気制御方法。
【請求項９】
トンネル内を換気する換気設備と、
前記トンネル内における環境を計測する計測器と、
前記計測器による環境の計測値が所定の許容範囲を超えた場合、前記環境の計測値に応じて前記換気設備による換気風量を制御する第１の制御手段と、
前記環境の計測値が所定の許容範囲内である場合、前記トンネル内に噴霧されたミストの量に応じて前記換気設備による換気風量を制御する第２の制御手段と、
を有する換気制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、トンネル内を換気する換気設備を制御する換気制御装置、換気制御方法、および、換気制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などが通行するトンネルには、トンネル内を換気する換気設備が設けられている。換気設備は、煤煙や一酸化炭素などの汚染物質をトンネルの外へ排気することによりトンネル内の環境を維持する。しかしながら、従来の換気設備は、トンネル内の温度や湿度を考慮した効率的な駆動制御が行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、換気設備を効率的に制御する換気制御装置、換気制御方法および換気制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、換気制御装置は、入力手段と、第１の制御手段と、第２の制御手段と、を有する。入力手段は、トンネル内における環境の計測値を入力する。第１の制御手段は、入力手段により入力した環境の計測値が所定の許容範囲を超えた場合、環境の計測値に応じて換気設備による換気風量を制御する。第２の制御手段は、環境の計測値が所定の許容範囲内である場合、トンネル内に噴霧されたミストの量に応じて換気設備による換気風量を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係る換気制御装置を含む換気システムの構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る換気制御装置による換気設備の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
【０００８】
本実施形態に係る換気制御装置を含む換気システム１について説明する。  
図１は、本実施形態に係る換気システム１の構成例を概略的に示す図である。  
換気システム１は、トンネル内を換気するシステムである。図１に示す換気システム１は、例えば、自動車が走行する道路用のトンネルに設置される。図１に示す構成例において、換気システム１は、換気設備１１、換気制御装置１２、各種の環境計測器１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）、および、温湿度計１４を有する。
【０００９】
また、図１に示す構成例において、換気システム１が設置されるトンネル内にはミスト噴霧設備（ミスト噴霧装置）２０が設けられている。ミスト噴霧設備２０は、トンネル内の温度をミストの噴霧によって低下させるための設備である。ミスト噴霧設備２０は、例えば、微細な水の粒（霧）を発生させて、空気中で水が液体から気体に変わる時に周りから熱を奪う気化熱の現象を利用して周囲の気温を下げる。なお、ミスト噴霧設備２０が噴霧するミストは、通常の環境においてはすばやく蒸発するため、肌や服などが濡れることはほとんどない。
【００１０】
ミスト噴霧設備２０は、たとえば、ミスト生成機２１、ノズル２２、噴霧制御装置２３などを有する。ミスト生成機２１は、ミストを生成する。ノズル２２は、ミスト生成機２１が生成したミストを噴霧する。ノズル２２は、ミストを噴霧する箇所に設けられる。例えば、トンネル内において、ノズル２２は、複数個が並べて設置される。ノズル２２は、トンネル内の広範囲に並べて設置しても良いし、気温が上昇しやすい場所（例えば、自動車の渋滞が発生しやすい場所）などの特定の範囲に集中的に設置しても良い。
【００１１】
噴霧制御装置２３は、ノズル２２からのミストの噴霧量を制御する。噴霧制御装置２３は、たとえば、プロセッサ、各種メモリ及び各種インターフェースを有する電子計算機で構成する。噴霧制御装置２３は、ミストの噴霧量などの情報を出力する機能を有する。たとえば、換気システム１における換気制御装置１２は、噴霧制御装置２３からミストの噴霧量を含む情報を入力する。
【００１２】
換気設備１１は、トンネル内の空気を換気する設備である。図１に示す構成例では、換気設備１１は、送風機１１ａと排風機１１ｂとを有する。送風機１１ａは、トンネル内に空気を送り込む。排風機１１ｂは、トンネル内の空気を外へ排出する。換気の方式には換気風を縦方向に流す縦流換気方式や、換気風を車道の横断方向に入れ替える横流換気方式などがあるが、その方式は限定しない。縦流換気方式の場合、換気設備１１としては、送風機１１ａ及び排風機１１ｂ以外に、トンネル内の空気を一定方向に送るファン（ジェットファン）を設けても良い。
【００１３】
換気制御装置１２は、各部の制御およびデータ処理などを行う。換気制御装置１２は、たとえば、プロセッサ、各種メモリ及び各種インターフェースを有する電子計算機で構成する。プロセッサは、メモリに記憶したプログラムを実行することにより、各種の処理機能を実現する。また、換気制御装置１２は、インターフェースを介して、各環境計測器１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）、温湿度計１４、および、ミスト噴霧設備２０の噴霧制御装置２３に接続する。換気制御装置１２は、各環境計測器１３、温湿度計１４および噴霧制御装置２３から入力する情報を解析する。換気制御装置１２は、入力した情報の解析結果に基づいて換気設備１１を駆動制御する。
【００１４】
換気制御装置１２は、換気設備１１の駆動を制御する機能を有する。換気制御装置１２は、換気設備１１の駆動を制御することによりトンネル内における空気の流れ（風速、風量）を制御する。換気制御装置１２は、トンネル内の環境を許容範囲に維持するため、トンネル内における各種の環境計測値に応じて換気設備１１を駆動制御する。たとえば、換気制御装置１２は、トンネル内の環境として、煤煙及び一酸化炭素などのトンネル内の汚染物質が許容範囲内となるように換気設備１１を駆動制御する。
【００１５】
また、換気制御装置１２は、トンネル内の汚染物質を許容範囲内にした状態において、さらにトンネル内の環境を改善するため、湿度および風向を制御する機能を有する。本実施形態に係る換気制御装置１２は、トンネル内の汚染物質を許容範囲内にした状態において、さらにトンネル内の気温を効率的に低下させるため、換気設備１１を駆動制御する。たとえば、図１に示す構成例では、トンネル内の気温を低下させるためのミスト噴霧設備２０がある。このような構成において、換気制御装置１２は、ミスト噴霧設備２０が噴霧するミストによる気温低下の効果を高めるため（つまり、トンネル内の気温を効率良く低下させるため）、換気設備１１を駆動制御してトンネル内の湿度および風速を調整する。
【００１６】
換気システム１は、環境計測器１３として、煙霧透過率計１３ａ、一酸化炭素濃度計１３ｂ、風向風速計１３ｃなどを有する。煙霧透過率計１３ａ、一酸化炭素濃度計１３ｂ、風向風速計１３ｃなどの環境計測器１３は、トンネル内に各所に設置される。煙霧透過率計１３ａ、一酸化炭素濃度計１３ｂ、風向風速計１３ｃなどの環境計測器１３は、煙霧透過率、一酸化炭素濃度、風向及び風速などを計測し、計測した値（環境計測値）を示す情報を換気制御装置１２へ出力する。
【００１７】
たとえば、換気制御装置１２は、煙霧透過率計１３ａが計測する煙霧透過率の計測値を入力し、環境計測値の１つとしてのトンネル内の煤煙状況（煙霧透過率の値）を検出する。換気制御装置１２は、検出したトンネル内の煤煙状況が許容範囲内であるか否かを判断する。煤煙は、トンネル内の環境を悪化させる汚染物質であり、例えば、トンネル内の自動車を運転する運転者の視界を悪化させる。このため、トンネル内の煤煙状況が許容範囲内でないと判断した場合、換気制御装置１２は、トンネル内の煤煙を速やかに排出するように換気設備１１を駆動制御する。
【００１８】
また、換気制御装置１２は、一酸化炭素濃度計１３ｂが計測する一酸化炭素濃度の計測値を入力し、環境計測値の１つとしてのトンネル内の一酸化炭素濃度値を検出する。換気制御装置１２は、検出したトンネル内の一酸化炭素濃度が所定の許容範囲内であるか否かを判断する。一酸化炭素は、トンネル内の環境を悪化させる汚染物質の１つであり、例えば、トンネル内における一酸化炭素濃度を所定の許容範囲内に留める必要がある。このため、トンネル内の一酸化炭素濃度が許容範囲内でないと判断した場合、換気制御装置１２は、トンネル内の一酸化炭素を速やかに排出するように換気設備１１を駆動制御する。
【００１９】
また、換気制御装置１２は、風向風速計１３ｃが計測する風向および風速の計測値を入力し、トンネル内における風向及び風速を検出する。たとえば、換気制御装置１２は、ミスト噴霧設備２０が噴霧するミストの噴霧量に応じて決定された換気風量を、検出したトンネル内の風向および風速に基づいて補正する機能を有する。換気風量を補正すると、換気制御装置１２は、補正した換気風量を制御目標として換気設備１１を駆動制御する。
【００２０】
さらに、図１に示す構成の換気システムは、温湿度計１４を有する。温湿度計１４は、トンネル内の温度及び湿度を計測する。温湿度計１４は、トンネル内の各所に設置される。温湿度計１４は、計測した値（温度および湿度）を示す情報（信号）を換気制御装置１２へ出力する。換気制御装置１２は、温湿度計１４が計測する温度および湿度の計測値を入力し、トンネル内における温度及び湿度を検出する。たとえば、換気制御装置１２は、ミスト噴霧設備が噴霧するミスト量に応じて決定された換気風量を、検出したトンネル内の湿度に基づいて補正する機能を有する。換気風量を補正すると、換気制御装置１２は、補正した換気風量を制御目標として換気設備１１を駆動制御する。
【００２１】
次に、上記のように構成した換気システム１の動作例について説明する。  
図２は、本実施形態に係る換気システム１の換気制御装置１２による換気設備１１の駆動制御の例を説明するためのフローチャートである。  
たとえば、上記換気システムにおいて、換気制御装置１２は、所定の制御周期で図２に示すような換気設備１１に対する駆動制御を行う。換気設備に対する駆動制御のタイミングになると、換気制御装置１２は、環境計測器１３が計測する環境の計測値を環境計測器１３から入力する（ステップＳ１１）。
【００２２】
たとえば、図１に示す構成例において、環境計測器１３は、煙霧透過率計１３ａ、一酸化炭素濃度計１３ｂ、および、風向風速計１３ｃである。このような構成であれば、換気制御装置１２は、環境計測値として、煙霧透過率計１３ａから煙霧透過率の計測値を入力し、一酸化炭素濃度計１３ｂから一酸化炭素濃度の計測値を入力し、風向風速計１３ｃから風向及び風速の計測値を入力する。
【００２３】
環境計測器１３から環境計測値を入力すると、換気制御装置１２は、環境計測値がトンネル内の環境として維持すべき許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。換気システムでは、トンネル内の環境として優先的に維持すべき環境計測値に対する許容範囲が予め設定されている。たとえば、本実施形態においては、トンネル内の環境として維持すべき煙霧透過率および一酸化炭素濃度に対する許容範囲が予め設定されているものとする。これは、トンネル内の安全性を確保するために、トンネル内における汚染物質の状態を示す煙霧透過率および一酸化炭素濃度（汚染物質）に対して、最優先で維持すべき許容範囲が設定されるものである。
【００２４】
環境計測器１３が計測した環境計測値が維持すべき許容範囲を超えている場合（ステップＳ１２、ＮＯ）、換気制御装置１２は、環境計測値を許容範囲にするための換気設備１１に対する制御目標としての換気風量を決定する（ステップＳ１３）。環境計測値は、トンネル内の環境として優先的に許容範囲内に維持すべきものであるから、換気制御装置１２は、許容範囲を超えた環境計測値が速やかに許容範囲内となるように換気風量を決定する。環境計測値を許容範囲内にするための換気風量を決定すると、換気制御装置１２は、決定した換気風量に基づいて換気設備１１を駆動制御する（ステップＳ２０）。
【００２５】
環境計測器１３が計測した環境計測値が維持すべき許容範囲内である場合（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、換気制御装置１２は、さらに、トンネル内の温湿度を計測する温湿度計１４から温度および湿度を示す情報を入力し（ステップＳ１４）、ミスト噴霧設備２０がトンネル内に噴霧したミストの噴霧量をミスト噴霧設備２０の噴霧制御装置２３から入力する（ステップＳ１５）。
【００２６】
ミスト噴霧設備２０の噴霧制御装置２３からミストの噴霧量を入力すると、換気制御装置１２は、入力したミストの噴霧量に応じて換気設備１１に対する制御目標となる換気風量を決定する（ステップＳ１６）。この場合、換気制御装置１２は、トンネル内に噴霧されたミストの噴霧量だけでなく、トンネル内の温度を考慮して換気風量を決定しても良い。
【００２７】
ミストの噴霧量に応じた換気風量を決定すると、換気制御装置１２は、トンネル内の湿度、風速が所定の目標範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、換気制御装置１２は、湿度或いは風速の何れか一方が目標範囲内であるか否かを判定するようにしても良いし、温度および風速のそれぞれが目標範囲内であるか否かを判定するようにしても良いし、湿度と風速との組合せが目標範囲内であるか否かを判定するようにしても良い。たとえば、湿度と風速との組合せが目標範囲内であるか否かを判定する方法としては、湿度および風速を２次元のマトリクス状態に並べて目標範囲であるか否かを判定する方法がある。また、湿度と風速との組合せによる換気設備１１に対する駆動制御としては、２次元のファジー制御などが応用できる。
【００２８】
トンネル内の湿度、風速が所定の目標範囲内であると判断した場合（ステップＳ１７、ＹＥＳ）、換気制御装置１２は、換気設備１１に対する制御目標としての換気風量を、ミストの噴霧量に応じて決定した換気風量のままとする（ステップＳ１８）。湿度、風速が所定の目標範囲内である場合、換気制御装置１２は、ミストの噴霧量に応じて決定した換気風量となるように、換気設備１１を駆動制御する（ステップＳ２０）。
【００２９】
トンネル内の湿度、風速が所定の目標範囲内でないと判断した場合（ステップＳ１７、ＮＯ）、換気制御装置１２は、換気設備１１に対する制御目標としての換気風量を、湿度、風速が目標範囲内になるように換気風量を補正する（ステップＳ１９）。トンネル内の湿度、風速に基づいて換気風量を補正すると、換気制御装置１２は、ミストの噴霧量に応じて決定した換気風量を、トンネル内の湿度、温度に基づいて補正し、補正した換気風量となるように、換気設備１１を駆動制御する（ステップＳ２０）。
【００３０】
たとえば、湿度が目標範囲外である場合、換気制御装置１２は、湿度が目標範囲内となるようにミストの噴霧量に応じた換気風量に対する補正量を決定し、決定した補正量でミストの噴霧量に応じた換気風量を補正する。また、風速が目標範囲外である場合、換気制御装置１２は、風速が目標範囲内となるようにミストの噴霧量に応じた換気風量に対する補正量を決定し、決定した補正量でミストの噴霧量に応じた換気風量を補正する。換気制御装置１２は、ミストの噴霧量に応じて決定した換気風量を、トンネル内の湿度または風速に基づいて補正した換気風量で換気設備１１を駆動制御することにより、ミストによる温度低減の効果を増大させつつトンネル内の湿度又は風速を目標範囲に制御できる。
【００３１】
また、湿度及び風速が目標範囲外である場合、換気制御装置１２は、湿度及び風速が目標範囲内となるようにミストの噴霧量に応じた換気風量に対する補正量を決定し、決定した補正量でミストの噴霧量に応じた換気風量を補正する。さらに、湿度と風速との組合せが目標範囲外である場合、換気制御装置１２は、湿度と風速との組合せが目標範囲内となるようにミストの噴霧量に応じた換気風量に対する補正量を決定し、決定した補正量でミストの噴霧量に応じた換気風量を補正する。換気制御装置１２は、ミストの噴霧量に応じて決定した換気風量を、トンネル内の湿度及び風速に基づいて補正した換気風量で換気設備１１を駆動制御することにより、ミストによる温度低減の効果を増大させつつトンネル内の湿度及び風速を目標範囲に制御できる。
【００３２】
上述したように、本実施形態に係る換気システムは、トンネル内の環境計測値が許容範囲内であれば、トンネル内に設置した換気設備による換気風量がトンネル内にミスト噴霧装置が噴霧したミストの噴霧量に応じた換気風量となるように駆動制御する。これにより、本実施形態に係る換気システムは、ランニングコストが低いミスト噴霧設備が噴霧するミストによる温度低減効果を増大させるような換気設備の制御が実現できる。
【００３３】
また、本実施形態に係る換気システムは、トンネル内の湿度、風速、或いは、湿度と風速との両方に基づいて換気風量で補正し、換気設備を駆動制御する。これにより、本実施形態に係る換気システムは、トンネル内の湿度、風速、或いは、湿度と風速との両方を考慮してミスト噴霧設備が噴霧するミストによる温度低減効果を増大させるような換気設備の制御が実現できる。
【００３４】
なお、トンネル内外の温度信号の差に基づいて換気設備による換気風量或いは換気設備の運転台数などを制御しても、トンネル内を外気温以下には下げることは困難である。また、換気設備の運転に伴う消費電力は、ミスト噴霧設備によるミストの噴霧に伴う消費電力よりも大きい。このため、換気設備による換気のみでトンネル内の温度を低下させる制御を行うと、ランニングコストが非常に大きなものになってしまう可能性がある。これに対して、本実施形態に係る換気システムは、ランニングコストが低いミスト噴霧設備が噴霧するミストによる温度低減効果を増大させるように換気設備を駆動制御するため、消費電力を抑えつつ、トンネル内の温度低減を実現できる。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１１…換気設備、１２…換気制御装置、１３…環境計測器、１３ａ…煙霧透過率計、１３ｂ…一酸化炭素濃度計、１３ｃ…風向風速計、１４…温湿度計、２０…ミスト噴霧設備、２３…噴霧制御装置。
【図１】
2014136929.tif 000003
【図２】
2014136929.tif 000004