(57)【要約】  換気装置及び空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶されたデータに基づいて、換気装置及び空調機の制御指令を生成する演算装置と、を備え、演算装置は、換気装置及び空調機の運転条件と、換気装置及び空調機の過去の運転データとに基づいて設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、二酸化炭素濃度の時間変動データと換気装置及び空調機の現在の運転データとに基づく設定換気量を換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、運転状態決定部で補正した設定換気量に基づいて、換気装置及び空調機を制御する制御指令を生成する制御指令生成部と、を含むものである。
2017002245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素濃度検知センサが付設され、設定換気量に基づいて空調対象空間の空気を換気する換気装置と、
前記空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を前記空調対象空間に供給する空調機と、を備えた空調システムを制御する空調システム制御装置であって、
前記換気装置及び前記空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶されたデータに基づいて、前記換気装置及び前記空調機の制御指令を生成する演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、
前記換気装置及び前記空調機の運転条件と、前記換気装置及び前記空調機の過去の運転データとに基づいて前記設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、
二酸化炭素濃度の時間変動データと前記換気装置及び前記空調機の現在の運転データとに基づく前記設定換気量を前記換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、
前記運転状態決定部で補正した前記設定換気量に基づいて、前記換気装置及び前記空調機を制御する前記制御指令を生成する制御指令生成部と、を含む
空調システム制御装置。
【請求項２】
前記運転状態決定部は、
複数台の前記空調機のうち、一部の前記空調機が停止状態の場合には、前記換気装置の最大風量を超えない範囲で増加させるように前記設定換気量を補正する換気量補正部を含む
請求項１に記載の空調システム制御装置。
【請求項３】
前記換気量補正係数には、
前記空調対象空間の二酸化炭素の混合状態を表す規準化居住域濃度が用いられている
請求項１又は２に記載の空調システム制御装置。
【請求項４】
前記運転状態決定部は、
複数台の前記空調機の定格ファン風量の合計と前記換気装置の定格換気風量の合計に対する、現在の運転中空調機のファン風量の割合に応じて、補正に用いる前記換気量補正係数を選択する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調システム制御装置。
【請求項５】
前記運転状態決定部は、
前記換気量補正係数に基づいて、居住域の平均二酸化炭素濃度である居住域平均濃度を計算する居住域二酸化炭素濃度計算部と、
前記時間変動データ及び前記居住域二酸化炭素濃度に基づいて前記換気装置の停止可能時間を決定する停止可能時間決定部とを含む
請求項１に記載の空調システム制御装置。
【請求項６】
前記運転状態決定部は、
複数台の前記空調機のうち、一部の前記空調機が停止状態の場合には、前記換気装置に設置された二酸化炭素濃度センサ計測値よりも高い値になるように前記居住域平均濃度を補正する換気量補正部をさらに含み、
前記換気量補正部は、
前記換気装置の最大風量を超えない範囲で増加させるように前記設定換気量を補正する  
請求項５に記載の空調システム制御装置。
【請求項７】
前記居住域二酸化炭素濃度計算部は、
前記空調対象空間の二酸化炭素の混合状態を表す規準化居住域濃度と、前記空調対象空間外の二酸化炭素濃度と、前記換気装置から排気される二酸化炭素濃度とに基づいて前記居住域平均濃度を計算する
請求項５又は６に記載の空調システム制御装置。
【請求項８】
前記記憶装置は、
前記換気量補正係数と、前記時間変動データと、前記換気量補正係数により補正した補正後の前記設定換気量とを記憶している
請求項１〜７のいずれか一項に記載の空調システム制御装置。
【請求項９】
前記時間変動データは、
前記空調対象空間の二酸化炭素濃度が前記空調対象空間で一様になっている状態のときにおける、
前記換気装置の運転状態及び前記換気装置の換気量と、前記空調対象空間の二酸化炭素濃度との関係をモデル化した完全混合二酸化炭素濃度モデルである
請求項１〜８のいずれか一項に記載の空調システム制御装置。
【請求項１０】
二酸化炭素濃度検知センサが付設され、設定換気量に基づいて空調対象空間の空気を換気する換気装置と、
前記空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を前記空調対象空間に供給する空調機と、
前記換気装置及び前記空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶されたデータに基づいて、前記換気装置及び前記空調機の制御指令を生成する演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、
前記換気装置及び前記空調機の運転条件と、前記換気装置及び前記空調機の過去の運転データとに基づいて前記設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、
二酸化炭素濃度の時間変動データと前記換気装置及び前記空調機の現在の運転データとに基づく前記設定換気量を前記換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、
前記運転状態決定部で補正した前記設定換気量に基づいて、前記換気装置及び前記空調機を制御する前記制御指令を生成する制御指令生成部と、を含む
空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調対象空間の二酸化炭素濃度に関するデータを用い、空調対象空間の換気を実施する空調システム制御装置及び空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、室内環境を快適に保つために建物外の空気を室内に取り入れて室内の空気を建物外へ排気する換気装置と、室内の温度を所定温度に保つために室内空気を加熱または冷却して再度室内に供給する空調機と、このような換気装置と空調機を制御するための空調システム制御装置が、ビル等の建物に設置されている。
そのような空調システム制御装置では、例えば、換気装置に付設された二酸化炭素濃度検知センサの検知データに応じて換気装置の起動・停止を決定する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５０２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
換気装置は、例えば、室内の天井等といったように室内居住域とは空気の環境が異なる場所に設置されるため、二酸化炭素濃度検知センサの検知データ（二酸化炭素濃度）と、室内居住域の二酸化炭素濃度とが一致しない場合がある。このため、従来の空調システム制御装置のように、換気装置に二酸化炭素濃度検知センサが付設された態様の場合には、室内居住域の二酸化炭素濃度を反映して、室内の換気を実施しにくいという課題がある。【０００５】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、二酸化炭素濃度検知センサを利用して取得した二酸化炭素濃度と、空調対象空間の居住域の二酸化炭素濃度とのずれを小さくし、空調対象空間をより適切に換気することができる空調システム制御装置及び空調システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空調システム制御装置は、二酸化炭素濃度検知センサが付設され、設定換気量に基づいて空調対象空間の空気を換気する換気装置と、空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を空調対象空間に供給する空調機と、を備えた空調システムを制御する空調システム制御装置であって、換気装置及び空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶されたデータに基づいて、換気装置及び空調機の制御指令を生成する演算装置と、を備え、演算装置は、換気装置及び空調機の運転条件と、換気装置及び空調機の過去の運転データとに基づいて設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、二酸化炭素濃度の時間変動データと換気装置及び空調機の現在の運転データとに基づく設定換気量を換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、運転状態決定部で補正した設定換気量に基づいて、換気装置及び空調機を制御する制御指令を生成する制御指令生成部と、を含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る空調システム制御装置では、換気装置と空調機の運転・計測データから換気量補正係数を作成し、この換気量補正係数で設定換気量を補正するように構成されているため、換気装置の二酸化炭素濃度検知センサの検知データを利用して取得した二酸化炭素濃度と、空調対象空間の居住域の二酸化炭素濃度とのずれを小さくすることができる。これにより、空調対象空間をより適切に換気することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１の機能構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１が含まれる空調システム構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１が含まれ、図２とは態様の異なる空調システム構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１、及び空調システム制御装置１によって制御される換気装置２のシステム構成図である。
【図５】図４とは異なるシステム構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１が制御する換気装置２を流れる空気の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１が制御する空調機３の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１が含まれる空調システムが空調する室内の混合状態を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１が計算する換気量補正係数の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る空調システム制御装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る空調システム制御装置１の機能構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る空調システム制御装置１の停止可能時間決定部の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る空調システム制御装置１の二酸化炭素濃度補正部の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る空調システム制御装置１の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の機能構成図である。図１に示すように、空調システム制御装置１は、記憶装置１１、演算装置１２、受信装置１３、送信装置１４を備える。また、空調システム制御装置１が含まれる空調システムは、換気装置２と複数台の空調機３を備えている。なお、図１には、換気装置２は１台しか示していないが、１台に限定されるものではない。例えば、オフィスビルなどでは一般に複数台が設置されるように、この空調システムにおいても、複数台の換気装置２を備えていてよい。また、この空調システムでは、複数台の空調機３を備えているが、それに限定されるものではなく、１台であってもよい。
【００１０】
（空調システムの構成の一例）
図２は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が含まれる空調システム構成図である。図３は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が含まれ、図２とは態様の異なる空調システム構成図である。空調システム制御装置１の機能について説明する前に、空調システム制御装置１が制御する対象である空調システムの構成について、図２及び図３を用いて説明する。
空調システムは、空調システム制御装置１と、換気装置２と、換気装置２から供給される外気と室内循環空気とを混合して室内に供給する空調機３と、から構成される。空調機３は、図２に示すカセット型空調機であってもよいし、図３に示す天井埋込型空調機であってもよい。空調機３は、カセット型空調機及び天井埋込型空調機に限定されるものではない。
【００１１】
なお、以下では、空調システムが空調する空間を空調対象空間とも称する。空調対象空間には、例えば、建物の室内空間、オフィスビル内の部屋の空間、及び倉庫内の空間等がある。また、空調対象空間外は、例えば、建物外、オフィスビル外、及び倉庫外に対応する。なお、上記は、空調対象空間及び空調対象空間外の一例であり、これらの限定されるものではない。本実施の形態１では、空調対象空間が建物の室内空間（以下、室内とも称する）であり、空調対象空間外が建物外である場合を一例として説明する。
【００１２】
空調対象空間には、例えばダクトを介して換気装置２に連通する給気口ＳＡが形成されている。また、空調対象空間には、例えば、ダクトを介して換気装置２に連通する排気口ＥＸが形成されている。
【００１３】
（換気装置２の構成の一例）
図４は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１、及び空調システム制御装置１によって制御される換気装置２のシステム構成図である。図４に示すように、換気装置２は、記憶装置２ａ、演算装置２ｂ、送信装置２ｃ、受信装置２ｄ、ファン２ｅ、弁２ｆ、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇ、熱交換ユニット２ｈを備えている。図４は、換気装置２の構成要素として、一般的、主要な構成要素について列挙しただけであり、これら全ての構成要素を備えている必要はなく、図示していない構成要素を備えていてもよい。
換気装置２は、室内の空気を衛生的に保つため、例えば人間一人当たりの空調対象空間の専有面積と居室の床面積とから定まる必要換気量に基づき動作の制御がなされる。すなわち、換気装置２は、必要換気量に対応する換気量が設定され、ファン等の制御を実行する。なお、以下では、換気装置２に設定され、必要換気量に対応する換気量を設定換気量とも称する。
【００１４】
記憶装置２ａは、換気装置２における計測制御を行うために必要な情報を記憶する装置であり、メモリ等である。なお、メモリは一例であり、その他ハードディスクドライブやＳＤカード等、データを記憶できる装置であれば、特に種類は限定しない。
演算装置２ｂは、記憶装置２ａに記憶されたデータを用いて、ファン２ｅ、弁２ｆ等への制御指令を演算する装置であり、プロセッサ等である。
送信装置２ｃは、ファン２ｅ、弁２ｆ等への制御対象機器への制御指令を送信する装置である。各機器、センサへのデータの計測指令や運転状態の取得指令等を送信してもよい。また、送信装置２ｃは、空調システム制御装置１の受信装置１３へのデータの送信も行う。
受信装置２ｄは、ファン２ｅ、弁２ｆ等の機器、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇ等のセンサから計測データを受信する装置である。この計測データには、機器の動作モード等の運転状態も含んでもよい。また、受信装置２ｄは、空調システム制御装置１の送信装置１４からのデータの受信も行う。
【００１５】
送信装置２ｃ及び受信装置２ｄが、空調システム制御装置１及び各機器・センサと通信する手段は、例えば対象とする空調システムの専用ネットワーク、ＬＡＮ等の汎用ネットワーク、対象の機器・センサの各々で異なる個別専用線等である。
また、送信装置２ｃの通信手段と受信装置２ｄの通信手段は、有線に限定されず、無線であってもよい。
また、送信装置２ｃの通信手段及び受信装置２ｄの通信手段は、ケーブルの種類、プロトコル等は特に限定せず、上記に列挙されていない通信手段を用いてもよい。
さらに、受信装置２ｄで用いる通信手段と送信装置２ｃで用いる通信手段とは同じであってもよいし、異なってもよい。すなわち、複数の種類の通信手段を組み合わせたものであってもよい。
【００１６】
ファン２ｅは、建物外の空気を室内に取り入れ、室内の空気を建物外に排出する、空気の流れを生成するための装置である。通常、建物外の空気を室内に取り入れるためのファンと、室内の空気を建物外に排出するファンが個別に設置される。
弁２ｆは、空気の流れの経路を切り替えるための装置である。弁２ｆは、例えば、建物外の空気を室内に取り入れる場合、熱交換ユニット２ｈを通過する経路と、通過しない経路とを切り替える。
【００１７】
二酸化炭素濃度検知センサ２ｇは、還気または排気の二酸化炭素濃度を計測するセンサである。排気側、還気側どちらに設置されてもよく、両方でもよい。
熱交換ユニット２ｈは、建物外から室内に取り入れる空気と、室内から建物外に排出する空気との間で熱交換を行うための装置である。換気装置２は熱交換ユニット２ｈを備えない構成としてもよく、この場合には、建物外の空気は熱交換されずに、そのまま室内に取り込まれる。
【００１８】
図５は、図４とは異なるシステム構成図である。図５のシステムも、図４と同様に、空調システム制御装置１、換気装置２及び空調機３を含んでいる。図５では、換気装置２が、図４の構成に加え、温度調整部２Ａ、湿度調整部２Ｂを備える。温度調整部２Ａは、熱源機２ｉ、熱交換器２ｊ、ヒータ２ｋから構成され、湿度調整部２Ｂは、加湿器２ｌ、除湿機２ｍから構成される。これらは一般的な構成要素を列挙しただけであり、これらすべてを構成要素としてもつ必要はなく、これら以外の構成要素をもってもよい。
【００１９】
温度調整部２Ａ及び湿度調整部２Ｂは、熱交換ユニット２ｈを通過した後の空気、または通過しなかった空気の温度と湿度を調整する機能を持つ。
熱源機２ｉは、冷媒、水などの熱媒体を冷却または加熱する機器である。
熱交換器２ｊは、熱交換ユニット２ｈを通過した後の空気または通過しなかった空気と熱媒体との間で熱交換する機器である。熱交換器２ｊを通過して温度調整された空気が、室内に供給される。
ヒータ２ｋは、空気を室内に供給する前に、さらに加熱する機器である。
加湿器２ｌは、空気を室内に供給する前に、加湿する機器である。
除湿機２ｍは、空気を室内に供給する前に、除湿する機器である。
【００２０】
（換気装置２を流れる空気の流れの説明）
図６は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が制御する換気装置２を流れる空気の説明図である。説明を簡単にするため、構成要素としては熱交換ユニット２ｈのみを示している。この構成の換気装置２では、建物外の空気は、熱交換ユニット２ｈを通過して、室内に取り込まれる。
なお、以下では、この建物外から換気装置２に入ってくる空気を「外気」、室内に取り込まれる空気を「給気」とも称する。また、以下では、この室内から換気装置２に入ってくる空気を「還気」、建物外に排出される空気を「排気」とも称する。
室内の空気は、熱交換ユニット２ｈを通過して、建物外に排出される。熱交換ユニット２ｈでは、外気と還気の間で熱交換を行い、温度調整された給気が室内に供給される。なお、熱交換ユニット２ｈを通過せずに、外気が直接室内に取り込まれてもよい。図２に記載した弁２ｆが、熱交換ユニット２ｈを通過するかしないかを切り替える。
【００２１】
（空調機３の説明）
図７は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が制御する空調機３の説明図である。説明を簡単にするため、構成要素としては熱交換器３Ａ、ファン３Ｂ及び熱交換器３Ａに接続された冷媒配管Ｐを示している。空調機３は、例えば、空気調和装置の室内機で構成することができる。空調機３は、冷媒配管Ｐを介して室外機（図示省略）に接続されている。空調機３には、換気装置２から流れてくる外気と室内から取り込む還気とが流れる風路Ｒが形成された本体３０を備えている。本体３０の風路Ｒには、熱交換器３Ａ及びファン３Ｂが配置されている。
【００２２】
換気装置２と空調機３とは、例えば、ダクトを介して接続されている。本体３０にはダクトの接続口（図示省略）が形成されている。また、本体３０には、還気を取り込む吸込口（図示省略）が形成されている。さらに、本体３０には、室内に給気を供給する吹出口が形成されている。
空調機３は室内から吸い込んだ空気（還気）と換気装置２からの外気を混合して室内に供給する。このとき、熱交換器３Ａで混合空気と冷媒を熱交換させることにより、混合空気を加熱、または冷却することができる。冷媒が熱交換器３Ａに供給されない状態でファン３Ｂのみ運転している場合は、室内からの吸い込み空気と外気が混合されて室内に供給される。
【００２３】
（換気装置２と空調機３の動作の説明）
空調機３及び換気装置２は、空調システム制御装置１から制御指令を受信し、制御指令に基づき運転する。空調機３と換気装置２は独立で制御可能とし、例えば空調機３が運転中に換気装置２が停止してもよく、逆に換気装置２が運転中に空調機３が停止してもよい。ただし、空調開始時はどちらも運転することが望ましい。特に、空調機３がユーザによって運転開始した場合は、空調システム制御装置１が運転開始の情報を受信し、換気装置２へ運転開始の制御指令を送信する。
【００２４】
（空調システム制御装置１の機能）
以下、図１を用いて、空調システム制御装置１の各部の機能について説明する。
【００２５】
（記憶装置１１）
記憶装置１１は、運転条件、運転・計測データ、完全混合二酸化炭素濃度モデル、室内二酸化炭素発生パターン、換気量補正係数、設定換気量、及び制御指令等のデータを記憶する。
記憶装置１１に記憶される運転条件は、演算装置１２における各部の処理で必要となる各種条件である。例えば、換気装置２の台数及び定格風量、空調機３の台数及び定格能力、定格風量、接続関係等の空調システムの構成に関する情報、及び、運転状態決定部１２ｃで換気装置２の運転状態を決定する周期等である。また、受信装置１３と送信装置１４で送受信するデータの種類及び周期等も含む。また、これら情報には換気装置２と空調機３が設置されたエリアに関する情報、例えば床面積や室容積と、換気装置２と空調機３の対応関係を含む。
【００２６】
記憶装置１１に記憶される運転・計測データは、換気装置２と空調機３の運転・計測データである。換気装置２の運転・計測データは、例えば、強・弱・停止等の運転状態、熱交換ユニット２ｈを通過するかを示す動作モード、各部で計測している温度、風量、湿度、二酸化炭素濃度、電力等である。空調機３の運転・計測データは、例えば、サーモオフ・オン状態、還気ファンの運転状態、各部で計測している温度、風量、湿度、電力等である。
【００２７】
なお、上記した運転条件及び運転・計測データは、一例であってこれらに限定する必要はなく、また、これら全てを含む必要もない。また、上記した運転条件及び運転・計測データは、現在のデータだけでなく、過去データも含む。
【００２８】
記憶装置１１に記憶される完全混合二酸化炭素濃度モデルは、室内が完全混合状態時の換気装置２の運転状態及び換気量と、室内の二酸化炭素濃度との関係をモデル化したものである。完全混合状態とは、室内二酸化炭素濃度がすべての場所において一様であることを意味する。このモデルについては、後段で詳しく説明する。
【００２９】
記憶装置１１に記憶される室内二酸化炭素発生パターンは、完全混合二酸化炭素濃度モデル中の要素である、室内で発生する二酸化炭素濃度の時間変動を表したものである。
【００３０】
記憶装置１１に記憶される換気量補正係数は、完全混合二酸化炭素濃度モデルから決定した設定換気量を補正する係数である。この換気量補正係数については、後段で詳しく説明する。
【００３１】
記憶装置１１に記憶される設定換気量と制御指令は、それぞれ運転状態決定部１２ｃで決定した換気量と、制御指令生成部１２ｅで決定した制御指令である。また、図には示していない各種センサで計測したデータ、例えば外気温データや外気二酸化炭素濃度データ等を記憶する構成としてもよい。
【００３２】
（完全混合二酸化炭素濃度モデル）
完全混合二酸化炭素濃度モデルは、与えられた換気量で換気装置２を運転した場合の室内の二酸化炭素濃度変動を定義する。二酸化炭素濃度は、例えば以下の関係で表わされる。二酸化炭素濃度に影響を与える因子として、換気量、隙間風量、室内二酸化炭素発生量、室容積がある。
【００３３】
【数１】
2017002245.tif 000003
【００３４】
ここで、ρ０  は外気二酸化炭素濃度［ｐｐｍ］に対応し、Ｇｖｅｎｔは換気量［ｍ３  ／ｈ］に対応し、ρｚ  は室内二酸化炭素濃度［ｐｐｍ］に対応している。
また、Ｇｄｒａｆｔ  は隙間風量［ｍ３  ／ｈ］に対応し、Ｖｚ  は室容積［ｍ３  ］に対応し、ＭＯＣＣ  は室内二酸化炭素発生量［ｍ３  ／ｈ］に対応している。
【００３５】
式１を簡単に表現すると、（次タイムステップの二酸化炭素濃度）＝（現タイムステップの二酸化炭素濃度）−（次タイムステップまでの換気による二酸化炭素除去量）−（次タイムステップまでの隙間風による二酸化炭素減少量）＋（次タイムステップまでの室内の二酸化炭素発生量）となる。
【００３６】
現タイムステップの二酸化炭素濃度は、換気装置２より受信装置１３を介して、記憶装置１１に記憶されている。次タイムステップまでの換気による二酸化炭素除去量は、換気量、現在の二酸化炭素濃度、外気の二酸化炭素濃度等から計算できる。外気の二酸化炭素濃度は、例えば一般的な値である３５０ｐｐｍ等を設定すればよいが、この値に限定する必要はない。その他二酸化炭素除去量の計算に必要な情報がある場合には、あらかじめ記憶装置１１に記憶させておくか、換気装置２の運転・計測データから学習等により推定する。あるいはもっと簡単化し、換気量１ｍ３  あたりの二酸化炭素減少量を固定値として記憶装置１１に記憶させておき、この値と換気量を掛け合わせたものを二酸化炭素除去量とするなどとしてもよい。
【００３７】
隙間風等による二酸化炭素減少量は、あらかじめ記憶装置１１に記憶させておいてもよいし、換気装置２の運転・計測データから学習して推定してもよい。また、その値は時間変化しない固定値であってもよいし、時間変化するパターンであってもよい。
室内の二酸化炭素発生量は、オフィスの場合、主に人からの発生であるが、特に発生源は限定しない。
室内の二酸化炭素発生量は、式１の関係を用いると、過去の運転・計測データと隙間風等による二酸化炭素減少量を用いて逆算することができる。人からの二酸化炭素発生量のみを考慮する場合は、一人当たりの二酸化炭素発生量に在室人数をかけることにより計算できる。在室人数は入退管理システムと連携して取得してもよく、また在室スケジュールで代替してもよい。
上記は二酸化炭素濃度モデルの計算方法の一例であって、これに限定する必要はない。例えば、隙間風の影響が小さいことが明らかな場合は、上式から隙間風等による二酸化炭素減少量の項を削除してもよい。あるいは、二酸化炭素濃度の時間変化を求める物理モデルに基づく方程式をもとに、より詳細に計算してもよいし、換気装置２の運転・計測データから学習して推定するようにしてもよい。
【００３８】
（換気量補正係数）
図８は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が含まれる空調システムが空調する室内の混合状態を示す説明図である。図８（ｂ）に室内ＳＰの空気よりも、図８（ａ）に示す室内ＳＰの空気の方が、よく混合されている。つまり、図８（ａ）の室内ＳＰでは、図８（ｂ）の室内ＳＰよりも、二酸化炭素が室内ＳＰの下部から上部にかけて拡散しており、二酸化炭素の濃度のムラが小さい。
換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの値は、室内居住域の二酸化炭素濃度と一致しない場合がある。図８を用いて、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの値と室内居住域の二酸化炭素濃度が一致しない状態について説明する。
【００３９】
天井吹き出し、天井吸込みの空調機３と排気口ＥＸが設置された室内ＳＰにおいて、室内ＳＰの循環空気により室内ＳＰがよく混合されている状態では、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇで計測した値は室内居住域の二酸化炭素濃度Ｘ１と一致する（図８（ａ）参照）。一般的に、二酸化炭素発生源が主に人間であり、１時間当たりの室内ＳＰへの給気量が気積に対して６倍以上、かつ給気量に占める再循環空気の割合が大きい（７０％以上）の場合、室内ＳＰを定常完全混合状態と見なすことができる。
【００４０】
一方、室内ＳＰが完全混合状態ではない状態では、室内居住域の二酸化炭素濃度Ｘ２は換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの検出データに対応する濃度よりも高くなる可能性がある（図８（ｂ）参照）。例えば、天井吹き出し・天井吸い込み方式の空調システムでは、ショートサーキット等の理由により、供給空気が室内ＳＰに拡散される前に吸込口より排気される。したがって、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの検出データから決定した換気装置２の設定換気量では、居住域の二酸化炭素濃度を基準値以下に保つことができず、居住域の二酸化炭素濃度が基準値を超過する可能性がある。そのため、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの検出データから決定した換気装置２の設定換気量を、室内ＳＰの混合状態に応じて補正する必要がある。
例えば、空調機３が全台運転していない場合は、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの検出データから決定した換気装置２の設定換気量を増加させる。また、空調機３の一部が運転していない場合においても、同様に、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの検出データから決定した換気装置２の設定換気量を増加させる。なお、設定換気量は、換気装置２の最大風量を超えない範囲で増加させるとよい。
【００４１】
補正設定換気量 ＝ 完全混合時の設定換気量×換気量補正係数
ここで、換気量補正係数の一例として、規準化居住域濃度について説明する。規準化居住域濃度は室内ＳＰの中で特に居住域の換気効率（＝排気濃度で無次元化された居住域平均濃度）を意味し、以下で表わされる。
【００４２】
【数２】
2017002245.tif 000004
【００４３】
ここで、Ｃｎ は規準化居住域濃度であり、Ｃａ は居住域平均濃度であり、Ｃｏ は外気濃度であり、Ｃｐ は排気濃度である。
【００４４】
規準化居住域濃度は、流体解析に基づく数値シミュレーションや、トレーサガスを用いた実測、類似の実測結果などを参考に決めることができる。あるいは、図８に示すように給気に占める再循環空気割合と規準化居住域濃度の関係から求めることができる。この方法は換気量補正係数作成部１２ｂの説明で述べる。
ここで挙げた規準化居住域濃度は、換気量補正係数の一例であり、これに限定する必要はない。別の換気量補正係数として換気効率や汚染物質除去率などであってもよい。
【００４５】
（演算装置１２）
演算装置１２は、二酸化炭素発生パターン作成部１２ａ、換気量補正係数作成部１２ｂ、運転状態決定部１２ｃ、制御指令生成部１２ｅを備える。
【００４６】
（二酸化炭素発生パターン作成部１２ａ）
二酸化炭素発生パターン作成部１２ａは、記憶装置１１に記憶された換気装置２の運転・計測データと運転条件、完全混合二酸化炭素濃度モデルから、室内二酸化炭素濃度発生パターンを作成する。記憶装置１１に記憶された換気量と、運転条件の室容積とすき間風量を式１に代入することにより、室内で発生する二酸化炭素発生量を時刻別に計算できる。このとき、すき間風量や室容積はあらかじめ記憶装置１１に記憶させた値を用いてもよいし、換気装置２の運転・計側データから学習して推定してもよい。
このように作成した室内二酸化炭素濃度発生パターンは、１パターンに限定せず、曜日毎、季節毎など複数パターン作成してもよい。また、複数の室内二酸化炭素濃度発生パターンの確率分布を計算し、上下限の幅を持たせてもよい。
室内で発生する二酸化炭素濃度が在室人員のみであり、入退管理システムが導入されている場合は、その情報から室内二酸化炭素濃度発生パターンを作成すればよく、１パターンに限定せず、曜日毎、季節毎など複数パターン作成してもよい。
【００４７】
（換気量補正係数作成部１２ｂ）
換気量補正係数作成部は、室内の混合状態に応じて設定換気量を補正する係数を作成する。換気量補正係数で説明したように、換気量補正係数の一例として排気濃度で無次元化した居住域平均濃度を表す規準化居住域濃度がある。
【００４８】
図９は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が計算する換気量補正係数の説明図である。前述した図８及び図９を用いて、規準化居住域濃度の算出方法の一例を説明する。図２及び図３に示す外気と室内循環空気を混合して室内に供給する空調システムにおいて、規準化居住域濃度は図９に示すように、給気に占める循環空気割合と線形の関係がある。理論的には給気に占める循環空気割合が１００％のとき、規準化居住域濃度は１となり、完全混合二酸化炭素濃度モデルから求めた設定換気量と一致する。
しかしながら、給気に占める循環空気割合が１００％のときは、換気装置が停止している状態であるため、換気装置付随の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇは室内居住域の二酸化炭素濃度を計測できない。
したがって、規準化居住域濃度が１となる条件は、居室に設置された換気装置２と空調機３の機器情報から、換気装置２と空調機３が全台稼働している場合の給気に占める循環空気割合を求め、７０％以上であればその状態のときを規準化居住域濃度＝１としてもよい。
【００４９】
一方、給気に占める循環空気割合が０％のとき、つまり給気すべてが外気である状態における、規準化居住域濃度の値は、類似の実験データを参考に決定するか、空調機３が停止している状態で換気装置２のみを運転した場合の運転・計測データから決定してもよい。例えば、換気装置２のみを運転した時間帯の換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇ計測値と、その時間帯の室内二酸化炭素発生パターンと隙間風量から計算した完全混合二酸化炭素濃度モデルの予測値が等しいとき、図９の切片は１とする。換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇで計測した二酸化炭素濃度が小さいとき、式２に完全混合二酸化炭素濃度を居住域濃度として入力すれば、規準化居住域濃度の最小値が求まる。同じ条件で求めた規準化居住域濃度のプロットを基に、回帰的に図９の切片を求めてもよい。また、規準化居住域濃度を確率的に保持してもよい。
【００５０】
（運転状態決定部１２ｃ）
運転状態決定部１２ｃは、換気量補正係数作成部１２ｂで作成した換気量補正係数を用いて設定換気量を補正する換気量補正部１２ｄを備える。
運転状態決定部１２ｃは、まず完全混合二酸化炭素濃度モデルと室内二酸化炭素発生パターンを用いて、現タイムステップから次タイムステップまで完全混合時二酸化炭素濃度の時間変化が基準値以下となる必要換気量（設定換気量）を計算する。なお、この計算する必要換気量は、例えば、最小の値であるとよい。これにより、必要換気量を大きくしすぎて、換気装置２及び空調機３の消費電力が増大してしまうことを回避することができる。
【００５１】
次に、換気量補正部１２ｄは、設定換気量を現在の換気装置２と空調機３の運転状態と換気量補正係数を用いて補正する。具体的には、現在運転中の換気装置２と空調機３の定格ファン風量の合計が室内容積の６倍未満のときにおいて、現在運転中の換気装置２と空調機３の定格ファン風量の合計に対する、現在運転中の空調機３の定格ファン風量の割合に応じて換気量補正係数を選択する。すなわち、換気量補正部１２ｄは、給気に占める循環空気割合に応じて、換気量補正係数を選択する。
このとき、現在の換気装置２と空調機３の運転状態に加えて、過去の運転状態を含めて換気量補正係数を選択してもよい。例えば、現在の換気装置２と空調機３の運転状態から求めた換気量補正係数が１で、１タイムステップ前の換気量補正係数が１以上であった場合、完全混合状態への移行状態と判定し、移行状態が数タイムステップ続いた後に換気量補正係数を１としてもよい。次に、完全混合二酸化炭素濃度モデルを用いて、室内の二酸化炭素濃度が基準値以下となる最少の換気量を求め、選択した換気量補正係数で補正することにより設定換気量を決定する。
【００５２】
（制御指令生成部１２ｅ）
制御指令生成部１２ｅは、運転状態決定部１２ｃで決定し記憶装置１１に記憶した設定換気量を、換気装置２に対して実際に指令を与える制御指令に変換する。
例えば、換気装置２への制御指令の形式が、換気装置２に対する強・中・弱・停止である場合には、記憶した換気量を、対応する指令である強・中・弱・停止のいずれかに変換し、制御指令として記憶装置１１に記憶する。上記の強・中・弱・停止は一例であって、制御指令の形式はこれに限定されない。
換気装置２が受け取れる制御指令は、換気装置２の機種毎及び空調機３の機種毎に異なる。このため、制御指令生成部１２ｅは、各機種に応じて制御指令を生成する。このために必要な情報は、運転条件として記憶装置１１に記憶されている。また、運転状態決定部１２ｃで決定した設定換気量を、そのまま換気装置２に指令できる場合には、変換する必要はなく、記憶装置１１に記憶されている設定換気量と制御指令は同一である。
【００５３】
（受信装置１３と送信装置１４）
受信装置１３は、換気装置２との通信を行い、換気装置２と空調機３からデータを受信し、受信したデータを記憶装置１１に記憶する。
送信装置１４は、換気装置２と空調機３との通信を行い、記憶装置１１に記憶された制御指令を読み出し、換気装置２に送信する。
【００５４】
受信装置１３と送信装置１４が、換気装置２と空調機３と通信する手段は、例えば対象とする空調システムの専用ネットワーク、ＬＡＮ等の汎用ネットワーク、換気装置２で異なる個別専用線等であり、それぞれ異なる通信手段であってもよい。また、無線で通信してもよい。このように通信する手段は、ケーブルの種類、プロトコル等は特に限定せず、上記に列挙されていない通信手段を用いてもよい。また、受信装置１３で用いる通信手段と送信装置１４で用いる通信手段とは異なってもよい。すなわち、複数の種類の通信手段を組み合わせたものであってもよい。
【００５５】
（実施の形態１の制御フローの一例）
図１０は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の処理の流れを示すフローチャートである。図１０の処理のフローでは、換気量補正係数決定部以外の処理の流れを示している。
空調システム制御装置１は、図１０の処理のフローを、例えば１０分周期など、予め設定された時間周期で実行する。なお、時間周期を１０分周期としたのは一例であり、１分周期、３０分周期などを採用してもよい。この時間周期は、運転条件として記憶装置１１に記憶されている。処理のフローは以下の通りである。各ステップでの詳細な実行内容は、演算装置１２の各部で機能説明した通りである。
【００５６】
ステップＳＴ１１において、演算装置１２は、運転条件を記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ１２において、演算装置１２は、換気装置２と空調機３の運転・計測データを記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ１３において、演算装置１２は、完全混合二酸化炭素濃度モデルを記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ１４において、二酸化炭素発生パターン作成部１２ａは、完全混合二酸化炭素濃度モデルから室内二酸化炭素発生パターンを決定する。
【００５７】
ステップＳＴ１５において、換気量補正係数作成部１２ｂは、換気量補正係数を作成する。
ステップＳＴ１６において、運転状態決定部１２ｃは、必要換気量（設定換気量）を決定する。
ステップＳＴ１７において、運転状態決定部１２ｃは、ステップＳＴ１５で作成した換気量補正係数で設定換気量を補正する。
ステップＳＴ１８において、制御指令生成部１２ｅは、設定換気量を制御指令に変換する。なお、変換された制御指令は、記憶装置１１に格納される。
ステップＳＴ１９において、送信装置１４は、記憶装置１１に格納されている制御指令を換気装置２に送信する。
【００５８】
（本実施の形態１の効果）
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１は、換気装置２及び空調機３の制御に用いるデータを記憶する記憶装置１１と、記憶装置１１に記憶されたデータに基づいて、換気装置２及び空調機３の制御指令を生成する演算装置１２と、を備え、演算装置１２は、換気装置２及び空調機３の運転条件と、換気装置２及び空調機３の過去の運転データとに基づいて設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部１２ｂと、二酸化炭素濃度の時間変動データと換気装置２及び空調機３の現在の運転データとに基づく設定換気量を換気量補正係数で補正する運転状態決定部１２ｃと、運転状態決定部１２ｃで補正した設定換気量に基づいて、換気装置２及び空調機３を制御する制御指令を生成する制御指令生成部１２ｅと、を含む。このように、空調システム制御装置１は、補正した設定換気量に基づいて換気装置２及び空調機３に制御指令を生成するため、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇを利用して取得した二酸化炭素濃度と、室内居住域の二酸化炭素濃度とのずれを小さくすることができる。これにより、居住域の二酸化炭素濃度を基準値以下に維持しやすく、室内の換気をより適切に行うことができる。
【００５９】
また、空調システムの換気装置２に、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇが付設されている態様であっても、室内の換気をより適切に行うことができる。すなわち、別途、二酸化炭素濃度センサを居住域に設置する必要がない分、製造コストが増大することを抑制することができる。
【００６０】
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の運転状態決定部１ｃは、複数台の空調機３のうち、一部の空調機３が停止状態の場合には、換気装置２の最大風量を超えない範囲で増加させるように設定換気量を補正する換気量補正部１２ｄを含む。これにより、室内が完全混合状態ではない場合において、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇで取得した二酸化炭素濃度よりも、室内居住域の二酸化炭素濃度が高くなってしまっていても、室内を適切に換気することができる。
【００６１】
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１は、換気量補正係数として、例えば、空調対象空間の二酸化炭素の混合状態を表す規準化居住域濃度を用いる。ここで、規準化居住域濃度は、室内の中で、特に居住域の換気効率を意味している。したがって、居住域の二酸化炭素濃度を基準値以下に維持しやすく、室内の換気をより適切に行うことができる。
【００６２】
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の運転状態決定部１２ｃは、現在運転中の空調機３の定格ファン風量の合計ａ１と現在運転中の換気装置２の定格換気風量の合計ａ２とを合わせた値（ａ１＋ａ２）に対する、現在運転中の空調機３のファン風量（ｂ）の割合（ｂ／ａ１＋ａ２）に応じて、補正に用いる換気量補正係数を選択する。これにより、適切な換気量補正係数を用いて設定換気量を補正することができるため、室内を適切に換気することができる。
【００６３】
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の記憶装置１１は、換気量補正係数と、時間変動データと、換気量補正係数により補正した補正後の設定換気量とを記憶している。これにより、記憶装置１１に格納されたこれらのデータを用い、演算装置１２が各種の演算をすることができる。なお、空調システム制御装置１の態様はこれに限定されるものではない。例えば、空調システム制御装置１は、複数の空調システム間を結ぶネットワーク、及びインターネット等の通信網からこれらのデータを取得する態様であってもよい。
【００６４】
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の時間変動データは、空調対象空間の二酸化炭素濃度が空調対象空間で一様になっている状態のときにおける、換気装置２の運転状態及び換気装置２の換気量と、空調対象空間の二酸化炭素濃度との関係をモデル化した完全混合二酸化炭素濃度モデルである。変時間動データとして、完全混合二酸化炭素濃度モデルを採用することで、二酸化炭素濃度の変動を高精度に再現することができるため、空調システム制御装置１は、より正確な設定換気量を算出することができる。なお、この設定換気量は、運転状態決定部１２ｃにより、居住域の二酸化炭素濃度をより反映した適切な数値に補正される。
【００６５】
本実施の形態１に係る空調システムは、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇが付設され、設定換気量に基づいて空調対象空間の空気を換気する換気装置２と、空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を空調対象空間に供給する空調機３と、換気装置２及び空調機３の制御に用いるデータを記憶する記憶装置１１と、記憶装置１１に記憶されたデータに基づいて、換気装置２及び空調機３の制御指令を生成する演算装置１２と、を備え、演算装置１２は、換気装置２及び空調機３の運転条件と、換気装置２及び空調機３の過去の運転データとに基づいて設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部１２ｂと、二酸化炭素濃度の時間変動データと換気装置２及び空調機３の現在の運転データとに基づく設定換気量を換気量補正係数で補正する運転状態決定部１２ｃと、運転状態決定部１２ｃで補正した設定換気量に基づいて、換気装置２及び空調機３を制御する制御指令を生成する制御指令生成部１２ｅと、を含む。これにより、居住域の二酸化炭素濃度を基準値以下に維持しやすく、室内の換気をより適切に行うことができる。
【００６６】
実施の形態２．
図１１は、本実施の形態２に係る空調システム制御装置１の機能構成図である。図１２は、本実施の形態２に係る空調システム制御装置１の停止可能時間決定部１２ｇの説明図である。図１３は、本実施の形態２に係る空調システム制御装置１の二酸化炭素濃度補正部の説明図である。本実施の形態２と実施の形態１との違いは、演算装置１２の運転状態決定部１２ｃが、居住域二酸化炭素濃度計算部１２ｆ及び停止可能時間決定部１２ｇを備えたことである。なお、本実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１で説明した構成と共通する構成については同一の符号で説明している。
【００６７】
（居住域二酸化炭素濃度計算部１２ｆ）
居住域二酸化炭素濃度計算部１２ｆは、換気量補正係数に基づいて室内居住域二酸化炭素濃度を推定する。また、居住域二酸化炭素濃度計算部１２ｆは、室内に設置されている空調機３のうち、一部の空調機３が停止状態の場合、居住域平均濃度を換気装置２に設置された二酸化炭素濃度センサ計測値よりも高い値へ補正する。
【００６８】
居住域濃度の一例として居住域平均濃度について説明する。居住域平均濃度は規準化居住域濃度の式２を変形して求めることができる（式３参照）。
式３の規準化居住域濃度は現在の換気装置２と空調機３の運転状態に基づき換気量補正係数から選択する。排気二酸化炭素濃度は換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの計測値とする。外気二酸化炭素濃度は記憶装置１１に記憶されているとする。居住域平均濃度は換気量補正係数が１のとき、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの測定値と一致する。
【００６９】
【数３】
2017002245.tif 000005
【００７０】
（停止可能時間決定部１２ｇ）
停止可能時間について、図１２を用いて説明する。停止可能時間とは、室内居住域の二酸化炭素濃度を基準値以下に保つことができる、換気装置２の最短停止時間のことであり、換気装置２を停止させた場合に、現タイムステップ（Ｔ）の二酸化炭素濃度から、基準値に達するまでの時間のことである。
換気装置２を停止している場合、つまり、換気による二酸化炭素除去量が０のとき、室内の二酸化炭素濃度は式１より、現タイムステップ（Ｔ）の二酸化炭素濃度と室内の二酸化炭素発生量とすき間風による二酸化炭素除去量で決まる。
現タイムステップ（Ｔ）の二酸化炭素濃度とすき間風による二酸化炭素除去量は記憶装置１１の運転・計側データに記憶されており、室内の二酸化炭素発生量は室内二酸化炭素濃度発生パターンから入手する。
現タイムステップ（Ｔ）の二酸化炭素濃度と室内二酸化炭素濃度発生パターンと完全混合二酸化炭素濃度モデルから、次タイムステップ（Ｔ＋１）まで換気装置２を停止した場合の室内二酸化炭素濃度変化が計算できる。室内二酸化炭素発生量に幅がある場合は、上限値から室内二酸化炭素濃度変化を決定してもよい。
あるいは、室内二酸化炭素発生量を確率分布で保持している場合は、最も高い確率の室内二酸化炭素発生量から室内二酸化炭素濃度変化を決定してもよい。このとき求めた室内二酸化炭素濃度変化は完全混合状態時の変化であるため、現タイムステップ（Ｔ）の室内混合状態に応じて、居住域濃度に変換する必要がある。
例えば図１３のように、室内混合状態が完全混合でないとき、室内居住域二酸化炭素濃度は完全混合時の値とより高くなる。したがって、現タイムステップ（Ｔ＋１）の二酸化炭素濃度から基準値に達するまでの時間は完全混合時より短くなり、結果として換気装置２の停止可能時間は短くなる。
【００７１】
この停止可能時間が所定の値以上であった場合、次タイムステップ（Ｔ＋１）まで換気装置２を停止する。タイムステップ（Ｔ＋１）以降も停止するかどうかは、タイムステップの周期と、停止可能時間に依るが、タイムステップ（Ｔ＋１）以降も停止すると決定してもよい。また、この停止可能時間が予め定められる値以下であった場合、換気装置２を停止せずに、設定換気量を決定する。
【００７２】
ここで決定する設定換気量とは、次タイムステップ（Ｔ＋１）の室内二酸化炭素濃度を基準値以下に保つことができる最小の換気量が望ましいが、換気装置の風量は例えば強・中・弱といった不連続な風量の指令のみ許容される場合が多いため、室内の二酸化炭素濃度を基準値以下に維持するのに必要な最小の換気量以上で、最小の風量指令値を選択する。ただし、風量が変更できない換気装置の場合は、運転時の定格換気量とする。
【００７３】
仮にタイムステップ（Ｔ＋ｋ）まで、換気装置を停止する運転となった場合、その次のタイムステップ（Ｔ＋ｋ＋１）の運転状態を決定する際に必要な、次タイムステップ（Ｔ＋ｋ）の室内二酸化炭素濃度を取得することができない。したがってタイムステップ(Ｔ＋ｋ＋１)の換気装置の運転状態は必ず運転となる。この時の風量は、室内の二酸化炭素濃度を基準値以下に維持するのに必要な最小の換気量以上で、最小の風量指令値でもよく、または運転時の定格換気量でもよい。
【００７４】
停止可能時間中に空調機３の運転状態が変化した場合、再度、停止可能時間を計算して補正する。例えば、完全混合状態が継続すると仮定して求めた停止可能時間で停止継続中のとき、空調機３がサーモオフで停止した場合、居住域の濃度は予想よりも早く上昇し、基準値を超えてしまう可能性がある。このため、空調機３の運転状態は常に監視しておき、停止した場合は再度混合状態を判定し、停止可能時間を計算する。
【００７５】
（実施の形態２の制御フローの一例）
図１４は、実施の形態２に係る空調システム制御装置１の換気量補正係数決定部以外の処理の流れを示すフローチャートである。この処理のフローは、例えば１０分周期など、所定の時間周期で実行する。上記１０分周期は一例であり、１分周期、３０分周期などとしてもよい。この時間周期は、運転条件として記憶装置１１に記憶されている。処理のフローは以下の通りである。各ステップでの詳細な実行内容は、演算装置１２の各部で機能説明した通りである。
【００７６】
ステップＳＴ２１において、演算装置１２は、運転条件を記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ２２において、演算装置１２は、換気装置２と空調機３の運転・計測データを記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ２３において、演算装置１２は、換気量補正係数を記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ２４において、運転状態決定部１２ｃは、完全混合二酸化炭素濃度モデルから停止可能時間を決定する。
ステップＳＴ２５において、運転状態決定部１２ｃは、ＳＴ２４で決定した停止可能時間が所定の条件を満たさない場合は、必要換気量（設定換気量）を決定する。所定の条件を満たす場合は停止とし、設定換気量は０とする。
【００７７】
ステップＳＴ２６において、運転状態決定部１２ｃは、設定換気量を補正する。
ステップＳＴ２７において、制御指令生成部１２ｅは、設定換気量を制御指令に変換する。
ステップＳＴ２８において、送信装置１４は、制御指令を換気装置２に送信する。
ステップＳＴ２９において、受信装置１３は、空調機３から運転状態を受信する。
ステップＳＴ３０において、演算装置１２は、空調機３の運転状態の変化を判定し、変化した場合はＳＴ２３に戻る。
ステップＳＴ３１において、演算装置１２は、空調機３の運転状態が変化していないと判定した場合は、換気装置２の停止時間が終了したか判定する。終了していない場合はＳＴ２９に戻る。
ステップＳＴ３２において、演算装置１２は、換気装置の停止時間が終了した場合、換気装置２に起動指令を送信する。
【００７８】
（本実施の形態２の効果）
本実施の形態２に係る空調システム制御装置１の運転状態決定部１２ｃは、換気量補正係数に基づいて、居住域の平均二酸化炭素濃度である居住域平均濃度を計算する居住域二酸化炭素濃度計算部１２ｆと、時間変動データ及び居住域二酸化炭素濃度に基づいて換気装置の停止可能時間を決定する停止可能時間決定部１２ｇとを含む。
室内の二酸化炭素濃度が小さい場合には、換気装置２を停止した方が消費電力を抑制することができる。しかし、換気装置２に二酸化炭素濃度検知センサ２ｇが付設されている態様では、換気装置２を停止してしまうと、換気装置２に室内の空気が取り込まれないため、室内の二酸化炭素濃度の検知が難しくなる。このため、換気装置２の運転を再開するタイミングを定めることができなくなる。
【００７９】
なお、換気装置２の運転を停止してから一定時間後に運転を再開することも考えられるが、室内の二酸化炭素濃度が既に基準値を超えてしまっている可能性がある。逆に、室内の二酸化炭素濃度がまだ基準値を超えていないのに運転を再開してしまい、消費電力が無駄に増加してしまう可能性もある。しかし、空調システム制御装置１は、停止可能時間決定部１２ｇを備えているため、室内の二酸化炭素濃度が基準値を超えるタイムステップ（タイミング）を予め算出し、適切なタイミングで換気装置２の運転を再開することができる。このため、居住域の二酸化炭素濃度を基準値以下に維持しやすく、室内の換気をより適切に行いながらも、消費電力が増大することを抑制することができる。
【００８０】
本実施の形態２に係る空調システム制御装置１は、運転状態決定部１２ｃは、複数台の空調機３のうち、一部の空調機３が停止状態の場合には、換気装置２に設置された二酸化炭素濃度検知センサ２ｇの計測値よりも高い値になるように居住域平均濃度を補正する換気量補正部１２ｄをさらに含み、換気量補正部１２ｄは、換気装置の最大風量を超えない範囲で増加させるように設定換気量を補正する。実施の形態１で述べた効果を実施の形態２でも得ることができる。すなわち、室内が完全混合状態ではない場合において、二酸化炭素濃度検知センサ２ｇで取得した二酸化炭素濃度よりも、室内居住域の二酸化炭素濃度が高くなってしまっていても、室内を適切に換気することができる。
【００８１】
本実施の形態２に係る空調システム制御装置１は、居住域二酸化炭素濃度計算部は、空調対象空間の二酸化炭素の混合状態を表す規準化居住域濃度と、空調対象空間外の二酸化炭素濃度と、換気装置から排気される二酸化炭素濃度とに基づいて居住域平均濃度を計算する。これにより、より正確に居住域平均濃度を算出することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  空調システム制御装置、１ｃ  運転状態決定部、２  換気装置、２Ａ  温度調整部、２Ｂ  湿度調整部、２ａ  記憶装置、２ｂ  演算装置、２ｃ  送信装置、２ｄ  受信装置、２ｅ  ファン、２ｆ  弁、２ｇ  二酸化炭素濃度検知センサ、２ｈ  熱交換ユニット、２ｉ  熱源機、２ｊ  熱交換器、２ｋ  ヒータ、２ｌ  加湿器、２ｍ  除湿機、３  空調機、３Ａ  熱交換器、３Ｂ  ファン、１１  記憶装置、１２  演算装置、１２ａ  二酸化炭素発生パターン作成部、１２ｂ  換気量補正係数作成部、１２ｃ  運転状態決定部、１２ｄ  換気量補正部、１２ｅ  制御指令生成部、１２ｆ  居住域二酸化炭素濃度計算部、１２ｇ  停止可能時間決定部、１３  受信装置、１４  送信装置、３０  本体、ＥＸ  排気口、Ｐ  冷媒配管、Ｒ  風路、ＳＡ  給気口、ＳＰ  室内。
【図１】
2017002245.tif 000006
【図２】
2017002245.tif 000007
【図３】
2017002245.tif 000008
【図４】
2017002245.tif 000009
【図５】
2017002245.tif 000010
【図６】
2017002245.tif 000011
【図７】
2017002245.tif 000012
【図８】
2017002245.tif 000013
【図９】
2017002245.tif 000014
【図１０】
2017002245.tif 000015
【図１１】
2017002245.tif 000016
【図１２】
2017002245.tif 000017
【図１３】
2017002245.tif 000018
【図１４】
2017002245.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月20日(2017.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る空調システム制御装置は、二酸化炭素濃度検知センサが付設され、空調対象空間の必要換気量に対応する設定換気量に基づいて空調対象空間の空気を換気する換気装置と、空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を空調対象空間に供給する空調機と、を備えた空調システムを制御する空調システム制御装置であって、換気装置の制御及び空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶されたデータに基づいて、換気装置を制御する制御指令及び空調機を制御する制御指令を生成する演算装置と、を備え、演算装置は、換気装置の運転条件と、空調機の運転条件と、記憶装置に記憶された換気装置の運転データと、記憶装置に記憶された空調機の運転データとに基づいて設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、二酸化炭素濃度の時間変動データに基づいて設定換気量を計算し、計算した設定換気量を換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、運転状態決定部で補正した設定換気量に基づいて、換気装置を制御する制御指令及び空調機を制御する制御指令を生成する制御指令生成部と、を含むものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（換気装置２を流れる空気の流れの説明）
図６は、本実施の形態１に係る空調システム制御装置１が制御する換気装置２を流れる空気の説明図である。説明を簡単にするため、構成要素としては熱交換ユニット２ｈのみを示している。この構成の換気装置２では、建物外の空気は、熱交換ユニット２ｈを通過して、室内に取り込まれる。
なお、以下では、この建物外から換気装置２に入ってくる空気を「外気」、室内に取り込まれる空気を「給気」とも称する。また、以下では、この室内から換気装置２に入ってくる空気を「還気」、建物外に排出される空気を「排気」とも称する。
室内の空気は、熱交換ユニット２ｈを通過して、建物外に排出される。熱交換ユニット２ｈでは、外気と還気の間で熱交換を行い、温度調整された給気が室内に供給される。なお、熱交換ユニット２ｈを通過せずに、外気が直接室内に取り込まれてもよい。図５に記載した弁２ｆが、熱交換ユニット２ｈを通過するかしないかを切り替える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
天井吹き出しであって天井吸込みである空調機３と、排気口ＥＸとが設置された室内ＳＰにおいて、室内ＳＰの循環空気により室内ＳＰがよく混合されている状態では、換気装置２の二酸化炭素濃度検知センサ２ｇで計測した値は室内居住域の二酸化炭素濃度Ｘ１と一致する（図８（ａ）参照）。一般的に、二酸化炭素発生源が主に人間であり、１時間当たりの室内ＳＰへの給気量が気積に対して６倍以上、かつ給気量に占める再循環空気の割合が大きい（７０％以上）の場合、室内ＳＰを定常完全混合状態と見なすことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
規準化居住域濃度は、流体解析に基づく数値シミュレーションや、トレーサガスを用いた実測、類似の実測結果などを参考に決めることができる。あるいは、図９に示すように給気に占める再循環空気割合と規準化居住域濃度の関係から求めることができる。この方法は換気量補正係数作成部１２ｂの説明で述べる。
ここで挙げた規準化居住域濃度は、換気量補正係数の一例であり、これに限定する必要はない。別の換気量補正係数として換気効率や汚染物質除去率などであってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
（換気量補正係数作成部１２ｂ）
換気量補正係数作成部１２ｂは、室内の混合状態に応じて設定換気量を補正する係数を作成する。換気量補正係数で説明したように、換気量補正係数の一例として排気濃度で無次元化した居住域平均濃度を表す規準化居住域濃度がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
本実施の形態１に係る空調システム制御装置１の変動時間データは、空調対象空間の二酸化炭素濃度が空調対象空間で一様になっている状態のときにおける、換気装置２の運転状態及び換気装置２の換気量と、空調対象空間の二酸化炭素濃度との関係をモデル化した完全混合二酸化炭素濃度モデルである。変時間動データとして、完全混合二酸化炭素濃度モデルを採用することで、二酸化炭素濃度の変動を高精度に再現することができるため、空調システム制御装置１は、より正確な設定換気量を算出することができる。なお、この設定換気量は、運転状態決定部１２ｃにより、居住域の二酸化炭素濃度をより反映した適切な数値に補正される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
ステップＳＴ２１において、演算装置１２は、運転条件を記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ２２において、演算装置１２は、換気装置２と空調機３の運転・計測データを記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ２３において、演算装置１２は、換気量補正係数を記憶装置１１から読み込む。
ステップＳＴ２４において、運転状態決定部１２ｃは、完全混合二酸化炭素濃度モデルから停止可能時間を決定する。
ステップＳＴ２５において、運転状態決定部１２ｃは、ＳＴ２４で決定した停止可能時間が所定の条件を満たさない場合は、必要換気量（設定換気量）を決定する。運転状態決定部１２ｃは、所定の条件を満たす場合は換気装置２を停止とし、設定換気量を０とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素濃度検知センサが付設され、空調対象空間の必要換気量に対応する設定換気量に基づいて前記空調対象空間の空気を換気する換気装置と、
前記空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を前記空調対象空間に供給する空調機と、を備えた空調システムを制御する空調システム制御装置であって、
前記換気装置の制御及び前記空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された前記データに基づいて、前記換気装置を制御する制御指令及び前記空調機を制御する制御指令を生成する演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、
前記換気装置の運転条件と、前記空調機の運転条件と、前記記憶装置に記憶された前記換気装置の運転データと、前記記憶装置に記憶された前記空調機の運転データとに基づいて前記設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、
二酸化炭素濃度の時間変動データに基づいて前記設定換気量を計算し、計算した前記設定換気量を前記換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、
前記運転状態決定部で補正した前記設定換気量に基づいて、前記換気装置を制御する前記制御指令及び前記空調機を制御する前記制御指令を生成する制御指令生成部と、を含む
空調システム制御装置。
【請求項２】
前記運転状態決定部は、前記設定換気量を補正する換気量補正部を含み、
前記換気量補正部は、複数台の前記空調機のうち、一部の前記空調機が停止状態の場合には、前記換気装置の最大風量を超えない範囲で前記設定換気量を増加させる
請求項１に記載の空調システム制御装置。
【請求項３】
前記換気量補正係数には、
前記空調対象空間の二酸化炭素の混合状態を表す規準化居住域濃度が用いられている
請求項１又は２に記載の空調システム制御装置。
【請求項４】
前記運転状態決定部は、
複数台の前記空調機の定格ファン風量の合計と前記換気装置の定格換気風量の合計に対する、運転中の前記空調機のファン風量の割合に応じて、補正に用いる前記換気量補正係数を選択する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調システム制御装置。
【請求項５】
前記運転状態決定部は、
前記換気量補正係数に基づいて、前記空調対象空間の居住域の平均二酸化炭素濃度である居住域平均濃度を計算する居住域二酸化炭素濃度計算部と、
前記時間変動データ及び前記居住域平均濃度に基づいて、前記空調対象空間の前記居住域の前記平均二酸化炭素濃度を基準値以下に保つことができる、前記換気装置の停止可能時間を決定する停止可能時間決定部とを含む
請求項１に記載の空調システム制御装置。
【請求項６】
前記運転状態決定部は、
前記居住域平均濃度を補正する換気量補正部を含み、
前記換気量補正部は、
複数台の前記空調機のうち、一部の前記空調機が停止状態の場合には、前記居住域平均濃度を、前記二酸化炭素濃度検知センサの計測値よりも高い値へ補正し、
前記換気装置の最大風量を超えない範囲で前記設定換気量を増加させる
請求項５に記載の空調システム制御装置。
【請求項７】
前記居住域二酸化炭素濃度計算部は、
前記空調対象空間の二酸化炭素の混合状態を表す規準化居住域濃度と、前記空調対象空間外の二酸化炭素濃度と、前記換気装置から排気される二酸化炭素の濃度とに基づいて前記居住域平均濃度を計算する
請求項５又は６に記載の空調システム制御装置。
【請求項８】
前記記憶装置は、
前記換気量補正係数と、前記時間変動データと、前記換気量補正係数により補正した補正後の前記設定換気量とを記憶している
請求項１〜７のいずれか一項に記載の空調システム制御装置。
【請求項９】
前記時間変動データは、
前記空調対象空間の二酸化炭素濃度が前記空調対象空間で一様になっている状態のときにおける、
前記換気装置の運転状態と、前記換気装置の換気量と、前記空調対象空間の二酸化炭素濃度との関係をモデル化した完全混合二酸化炭素濃度モデルに基づいているデータである
請求項１〜８のいずれか一項に記載の空調システム制御装置。
【請求項１０】
二酸化炭素濃度検知センサが付設され、空調対象空間の必要換気量に対応する設定換気量に基づいて前記空調対象空間の空気を換気する換気装置と、
前記空調対象空間の空気を取り込み、取り込んだ空気を前記空調対象空間に供給する空調機と、
前記換気装置の制御及び前記空調機の制御に用いるデータを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された前記データに基づいて、前記換気装置及び前記空調機の制御指令を生成する演算装置と、
を備え、
前記演算装置は、
前記換気装置の運転条件と、前記空調機の運転条件と、前記記憶装置に記憶された前記換気装置の運転データと、前記記憶装置に記憶された前記空調機の運転データとに基づいて前記設定換気量を補正する換気量補正係数を作成する換気量補正係数作成部と、
二酸化炭素濃度の時間変動データに基づいて前記設定換気量を計算し、計算した前記設定換気量を前記換気量補正係数で補正する運転状態決定部と、
前記運転状態決定部で補正した前記設定換気量に基づいて、前記換気装置及び前記空調機を制御する前記制御指令を生成する制御指令生成部と、を含む
空調システム。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2017002245.tif 000020
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2017002245.tif 000021
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2017002245.tif 000022
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2017002245.tif 000023
【国際調査報告】
2017002245.tif 000024
2017002245.tif 000025