(57)【要約】  ワンパスクリティカル環境で使用する希釈換気制御システムにおいて、１または複数のワンパスクリティカル環境であって、供給気流量の可変発生源と、クリティカル環境およびクリティカル環境を含むビルから１または複数の排気ダクトを使用して供給気流量を完全に排出する手段と、クリティカル環境からの排出気流量を変化させるために１または複数のダクトに設けられた少なくとも１つの気流制御装置と、を含む１または複数のワンパスクリティカル環境と、クリティカル環境の少なくとも１つの空気汚染物質を検出するための少なくとも１つの空気汚染物質センサを含む設備モニタリングシステムと、少なくとも１つの検出空気汚染物質に少なくとも部分的に基づいて１または複数の気流コマンド信号を発生させる信号処理制御装置と、気流コマンド信号を使用してクリティカル環境の供給気流量および排出気流量を少なくとも部分的に制御するクリティカル環境気流制御装置とを含むことを特徴とする希釈換気制御システム。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワンパスクリティカル環境で使用する希釈換気制御システムにおいて、
１または複数のワンパスクリティカル環境であって、
供給気流量の可変発生源と、
クリティカル環境およびクリティカル環境を含むビルから１または複数の排気ダクトを使用して供給気流量を完全に排出する手段と、
クリティカル環境からの排出気流量を変化させるために１または複数のダクトに設けられた少なくとも１つの気流制御装置と、を含む１または複数のワンパスクリティカル環境と、
クリティカル環境の少なくとも１つの空気汚染物質を検出するための少なくとも１つの空気汚染物質センサを含む設備モニタリングシステムと、
少なくとも１つの検出空気汚染物質に少なくとも部分的に基づいて１または複数の気流コマンド信号を発生させる信号処理制御装置と、
気流コマンド信号を使用してクリティカル環境の供給気流量および排出気流量を少なくとも部分的に制御するクリティカル環境気流制御装置とを含むことを特徴とする希釈換気制御システム。
【請求項２】
１または複数の二酸化炭素センサをさらに含み、
信号処理制御装置は、二酸化炭素センサによって検出されるクリティカル環境内の二酸化炭素のレベルにより部分的に基づいて、１または複数の気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３】
空気汚染物質センサの少なくとも１つは、ＴＶＯＣセンサを含むことを特徴とする請求項１の希釈換気制御システム。
【請求項４】
ＴＶＯＣセンサは、光イオン化検出ＴＶＯＣセンサを含むことを特徴とする請求項３記載の希釈換気制御システム。
【請求項５】
気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の希釈換気量を変化させることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項６】
気流コマンド信号は、クリティカル環境のオフセット気流を変化させることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項７】
人感センサを使用して、クリティカル環境における占有の低下を検出し、信号処理制御装置は、占有の低下に応じて、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の希釈換気量に対する気流コマンド信号を少なくとも部分的に減少させることを特徴とする請求項６記載の希釈換気制御システム。
【請求項８】
設備モニタリングシステムは、少なくともクリティカル環境を含む複数の地点から１または複数の空気汚染物質共用センサへ、１または複数の空気サンプルを輸送することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項９】
多点空気サンプリングシステムは、星型構成多点空気サンプリングシステムであることを特徴とする請求項８記載の希釈換気制御システム。
【請求項１０】
多点空気サンプリングシステムは、ネットワーク空気サンプリングシステムであることを特徴とする請求項８記載の希釈換気制御システム。
【請求項１１】
信号処理制御装置は、少なくとも１つの空気汚染物質共用センサを使用して、少なくとも１つの仮想センサ信号を生成することを特徴とする請求項８記載の希釈換気制御システム。
【請求項１２】
少なくとも１つの仮想センサ信号は、ビル制御システムとの間で送受信されることを特徴とする請求項１１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１３】
少なくとも１つの仮想センサ信号は、データ通信手段を使用して、ビル制御システムとの間で送受信されることを特徴とする請求項１２記載の希釈換気制御システム。
【請求項１４】
複数の地点で採取した空気サンプルは、信号処理制御装置の出力信号に基づくシーケンスで、多点空気サンプリングシステムからサンプリングされることを特徴とする請求項８記載の希釈換気制御システム。
【請求項１５】
多点空気サンプリングシステムのサンプリングシーケンスは、空気汚染物質の振幅のトリガレベルを超えた急速な増加を示す信号処理制御装置の出力信号に基づくことを特徴とする請求項１４記載の希釈換気制御システム。
【請求項１６】
クリティカル環境にある室内スイッチであって、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量を少なくとも部分的に制御する室内スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１７】
室内スイッチは、緊急排気スイッチを含むことを特徴とする請求項１６記載の希釈換気制御システム。
【請求項１８】
設備モニタリングシステムは、モニタリングのために少なくとも２つのセンサを含み、信号処理制御装置は、該少なくとも２つのセンサに少なくとも部分的に基づき、気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１９】
少なくとも２つのセンサは、人感センサであることを特徴とする請求項１８記載の希釈換気制御システム。
【請求項２０】
クリティカル環境を少なくとも含む複数の地点は、１または複数のクリティカル環境に対して空気の流入または排出を行う空気ダクトから空気をサンプリングする少なくとも１つの地点を含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２１】
気流コマンド信号は、非連続気流コマンド信号を含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２２】
非連続気流コマンド信号は、２状態信号を含むことを特徴とする請求項２１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２３】
非連続気流コマンド信号は、３状態信号を含むことを特徴とする請求項２１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２４】
非連続気流コマンド信号は、複数状態信号を含むことを特徴とする請求項２１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２５】
気流コマンド信号は、連続変化コマンド信号を含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２６】
複数の地点は、空気サンプルが１または複数の外気状態を示す少なくとも１つの地点を含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２７】
信号処理制御装置は、クリティカル環境気流制御システムの１または複数の構成部品から成ることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２８】
信号処理制御装置は、ビル制御システムの１または複数の構成部品から成ることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項２９】
クリティカル環境気流制御装置は、クリティカル環境気流制御システムの１または複数の構成部品から成ることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３０】
クリティカル環境気流制御装置は、ビル制御システムの１または複数の構成部品から成ることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３１】
気流コマンド信号は、供給気流量および排出気流量を制御する他のあらゆる気流コマンド信号よりも大きな気流をコマンドするとき、供給気流量および排出気流量の両方を増加させることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３２】
少なくとも１つの空気汚染物質が閾値レベルを上回るか、信号パターンにほぼ整合すると、信号処理制御装置は、気流コマンド信号を生成して、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３３】
少なくとも１つの空気汚染物質が閾値レベルを上回るか、信号パターンにほぼ整合すると、供給気流量および排出気流量の両方が増加することを特徴とする請求項３２記載の希釈換気制御システム。
【請求項３４】
閾値レベルを上回るか、信号パターンにほぼ整合する空気汚染物質の少なくとも１つは、所定の閾値レベルを上回る光イオン化検出ＴＶＯＣセンサの出力によるものであることを特徴とする請求項３２記載の希釈換気制御システム。
【請求項３５】
光イオン化検出ＴＶＯＣセンサは、イソブチレンで較正され、所定の閾値レベルは、約０．３ｐｐｍ〜５．０ｐｐｍであることを特徴とする請求項３４記載の希釈換気制御システム。
【請求項３６】
信号処理制御装置またはクリティカル環境気流制御装置は、ヒステリシス機能を含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３７】
信号処理制御装置またはクリティカル環境気流制御装置は、気流コマンド信号を所定時間固定して、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３８】
信号処理制御装置またはクリティカル環境気流制御装置は、１５秒よりも長い時間をかけて、供給気流量または排出気流量を段階的に調整することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３９】
信号処理制御装置またはクリティカル環境気流制御装置は、一定時間内に供給気流量および排出気流量が変化し得る量の限度を定めることを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項４０】
一定時間内に供給気流量および排出気流量が変化し得る量の限度は、空気汚染物質の少なくとも１つの変化と関連付けられることを特徴とする請求項３９記載の希釈換気制御システム。
【請求項４１】
供給気流量および排出気流量が変化し得る量の限度は、供給気流量および排出気流量の値が増値か減値かに基づくことを特徴とする請求項３９記載の希釈換気制御システム。
【請求項４２】
段階変化の大きさは、いずれの空気汚染物質によってさらに希釈換気が必要になるかによって異なることを特徴とする請求項３９記載の希釈換気制御システム。
【請求項４３】
インターネットシステムとの接続をさらに含み、クリティカル環境についての情報をパスワードで保護されたインターネットシステム上のウェブサイトに送信することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項４４】
クリティカル環境は、特定排出装置を含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項４５】
設備モニタリングシステムは、第１地点および第２地点を含む複数の地点において少なくとも１つの空気汚染物質をモニタし、該第１地点がワンパスクリティカル環境にあり、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値をそれぞれ求め、
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値から第２空気汚染物質測定値を減じるか、第２空気汚染物質測定値から第１空気汚染物質測定値を減じて、空気汚染物質示差測定値を求め、気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項４６】
第２汚染物質測定値は、少なくとも１の外気状態を示すことを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項４７】
第２空気汚染物質測定値は、クリティカル環境の供給気流の状態を示すことを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項４８】
異なる第２地点は、クリティカル環境に接続されて該クリティカル環境内に空気を供給する供給配管の内部の少なくとも一部であることを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項４９】
第２空気汚染物質測定値は、クリティカル環境近辺の状態を示すことを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項５０】
第２地点は、クリティカル環境に通じることを特徴とする請求項４９記載の希釈換気制御システム。
【請求項５１】
第２地点は、廊下であることを特徴とする請求項４９記載の希釈換気制御システム。
【請求項５２】
気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の希釈換気量を変化させることを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項５３】
気流コマンド信号は、クリティカル環境のオフセット気流を変化させることを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項５４】
設備モニタリングシステムは、多点空気サンプリングシステムを含むことを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項５５】
第２空気汚染物質は、１以上の外気状態を示すことを特徴とする請求項５４記載の希釈換気制御システム。
【請求項５６】
第１空気汚染物質測定値が第１閾値レベルを上回り、第２空気汚染物質が第２閾値レベルを上回ると、気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量を減少させることを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項５７】
第２空気汚染物質測定値は、１もしくは複数の外気状態またはクリティカル環境内に気流を供給する供給ダクト内における１もしくは複数の状態を示すことを特徴とする請求項５６記載の希釈換気制御システム。
【請求項５８】
設備モニタリングシステムは、第１地点および第２地点を含む複数の地点において少なくとも２つの異なる空気汚染物質をモニタし、該第１地点がワンパスクリティカル環境にあり、第１地点空気汚染物質測定値および第２地点空気汚染物質測定値の少なくとも２つの値を求め、
信号処理制御装置は、各第２地点空気汚染物質測定値を対応の第１地点空気汚染物質測定値から減じて、少なくとも１組の空気汚染物質示差測定値を求め、気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項４５記載の希釈換気制御システム。
【請求項５９】
設備モニタリングシステムは、クリティカル環境にある複数の様々な空気汚染物質をモニタして、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値を求め、
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値に応じて、気流コマンド信号を少なくとも部分的に生成することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項６０】
第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値は、ＴＶＯＣセンサおよび粒子センサによって測定されることを特徴とする請求項５９記載の希釈換気制御システム。
【請求項６１】
設備モニタリングシステムは、多点空気サンプリングシステムであることを特徴とする請求項５９記載の希釈換気制御システム。
【請求項６２】
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値の少なくとも一方が１または複数の所定の閾値レベルを上回るか、所定の信号パターンにほぼ整合すると、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させるように値が変化する気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項５９記載の希釈換気制御システム。
【請求項６３】
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値の両方が１または複数の所定の閾値レベルを上回るか、所定の信号パターンにほぼ整合すると、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させるように値が変化する気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項５９記載の希釈換気制御システム。
【請求項６４】
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値が第２空気汚染物質測定値の関数である閾値レベルを上回ると、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させるように値が変化する気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項５９記載の希釈換気制御システム。
【請求項６５】
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値の少なくとも一方がクリティカル環境の占有の関数である閾値レベルを上回ると、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させるように値が変化する気流コマンド信号を生成することを特徴とする請求項５９記載の希釈換気制御システム。
【請求項６６】
設備モニタリングシステムは、クリティカル環境の空気汚染物質の少なくとも１つを感知するネットワーク光サンプリングシステムことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項６７】
空気汚染物質の少なくとも１つは、１または複数の揮発性有機化合物を含むことを特徴とする請求項６６記載の希釈換気制御システム。
【請求項６８】
空気汚染物質の少なくとも１つは、粒子を含むことを特徴とする請求項６６記載の希釈換気制御システム。
【請求項６９】
気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の希釈換気量を変化させることを特徴とする請求項６６記載の希釈換気制御システム。
【請求項７０】
設備モニタリングシステムは、クリティカル環境にある少なくとも３つの異なる空気汚染物質をモニタして、第１空気汚染物質測定値、第２空気汚染物質測定値、および第３空気汚染物質測定値を求め、
信号処理制御装置は、第１空気汚染物質測定値、第２空気汚染物質測定値、および第３空気汚染物質測定値に応じて、気流コマンド信号を少なくとも部分的に生成することを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項７１】
少なくとも１つの空気汚染物質センサは、粒子センサを含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項７２】
ワンパスクリティカル環境における希釈換気気流量を変化させる方法であって、該ワンパスクリティカル環境には供給気流量の可変発生源があり、該希釈換気気流量は、クリティカル環境およびクリティカル環境を含むビルから１または複数の排気ダクトを使用して完全に排出され、該排気ダクトの少なくとも１つは、クリティカル環境からの排出気流量を変化させるための気流制御装置を含む、方法において、
少なくとも１つの空気汚染物質センサによって、クリティカル環境の少なくとも１つの空気汚染物質をモニタして、少なくとも１つの空気汚染物質測定値を求める工程と、
少なくとも１つの空気汚染物質測定値を利用して、気流コマンド信号を求める工程と、
気流コマンド信号を少なくとも部分的に利用して、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量を制御する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項７３】
少なくとも１つの二酸化炭素センサによって、クリティカル環境の二酸化炭素レベルをモニタする工程をさらに含み、
気流コマンド信号を求める工程には、二酸化炭素センサによる測定値を利用することがさらに含まれることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
１または複数の空気汚染物質センサは、共用され、ＴＶＯＣセンサまたは粒子センサを含むことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項７５】
ＴＶＯＣセンサは、光イオン化検出ＴＶＯＣセンサであることを特徴とする請求項７４記載の方法。
【請求項７６】
少なくとも１つの空気汚染物質をモニタする工程には、少なくとも１のワンパスクリティカル環境を含む複数の地点から１または複数の空気汚染物質共用センサへ、空気サンプルを輸送することが含まれることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項７７】
複数の地点から空気サンプルを輸送する工程は、星型構成多点空気サンプリングシステムを利用することを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項７８】
複数の地点から空気サンプルを輸送する工程は、ネットワーク空気サンプリングシステムを利用することを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項７９】
少なくとも１つの仮想センサ信号を生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項８０】
少なくとも１つの仮想センサ信号は、ビル制御システムとの間で送受信されることを特徴とする請求項７９記載の方法。
【請求項８１】
少なくとも１つの仮想センサ信号は、データ通信手段を使用して、ビル制御システムとの間で送受信されることを特徴とする請求項８０記載の方法。
【請求項８２】
信号処理制御装置の出力信号に基づくシーケンスで、空気サンプルをサンプリングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項８３】
サンプリングシーケンスは、空気汚染物質の振幅のトリガレベルを超えた急速な増加を示す信号処理制御装置の出力信号に基づくことを特徴とする請求項８２記載の方法。
【請求項８４】
気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の希釈換気量を変化させることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項８５】
気流コマンド信号は、クリティカル環境のオフセット気流を変化させることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項８６】
クリティカル環境の供給気流量および排出気流量を制御する工程において、該クリティカル環境にあるセンサからの出力が少なくとも部分的に使用されることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項８７】
クリティカル環境にあるセンサは、人感センサであることを特徴とする請求項８６記載の方法。
【請求項８８】
１または複数のクリティカル環境に対して空気の流入または排出を行う空気ダクトの地点を含む複数の地点から空気サンプルを輸送する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項８９】
複数の地点のうち少なくとも１つの地点は、少なくとも１つの空気サンプルが外気状態を示すことを特徴とする請求項８８記載の方法。
【請求項９０】
気流コマンド信号は、非連続気流コマンド信号であることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項９１】
非連続気流コマンド信号は、２状態信号であることを特徴とする請求項９０記載の方法。
【請求項９２】
非連続気流コマンド信号は、３状態信号であることを特徴とする請求項９０記載の方法。
【請求項９３】
非連続気流コマンド信号は、複数状態信号であることを特徴とする請求項９０記載の方法。
【請求項９４】
気流コマンド信号は、連続変化コマンド信号であることを特徴とする請求項９０記載の方法。
【請求項９５】
空気汚染物質測定値が閾値レベルを上回るか、信号パターンにほぼ整合すると、気流コマンド信号は、供給気流量または排出気流量を増加させることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項９６】
閾値レベルは、自動的に変化可能であることを特徴とする請求項９５記載の方法。
【請求項９７】
閾値レベルを上回るか、信号パターンにほぼ整合する空気汚染物質の少なくとも１つは、所定の閾値レベルを上回る光イオン化検出ＴＶＯＣセンサの出力によるものであることを特徴とする請求項９５記載の方法。
【請求項９８】
光イオン化検出ＴＶＯＣセンサは、イソブチレンで較正され、所定の閾値レベルは、約０．３〜５．０ｐｐｍであることを特徴とする請求項９５記載の方法。
【請求項９９】
少なくとも１つの空気汚染物質が閾値レベルを上回るか、信号パターンにほぼ整合すると、供給気流量および排出気流量の両方が増加することを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１００】
クリティカル環境の供給気流量および排出気流量を制御する工程では、気流コマンド信号が供給気流量および排出気流量を制御する他のあらゆる気流コマンド信号よりも大きな気流を命令すると、供給気流量および排出気流量の両方を増加させることが含まれることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１０１】
気流コマンド信号は、ヒステリシス機能を含むことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１０２】
気流コマンド信号は、所定時間固定されて、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１０３】
気流コマンド信号は、１５秒よりも長い時間をかけて、供給気流量または排出気流量の値を段階的に変化させることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１０４】
気流コマンド信号値のあらゆる変化は、値の小さな段階変化が続くことによって生じることを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１０５】
値の１または複数の段階変化の大きさは、少なくとも１つの空気汚染物質の値の変化の大きさに関連付けられることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１０６】
段階変化の大きさは、供給気流量または排出気流量の値の変化の増加か減少かによって異なることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１０７】
段階変化の大きさは、いずれの空気汚染物質によってさらに希釈換気が必要になるかによって異なることを特徴とする請求項１０４記載の方法。
【請求項１０８】
インターネットシステムと接続する工程をさらに含み、該インターネットシステムによって、クリティカル環境についての情報をインターネット上のウェブサイトに送信することを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１０９】
少なくとも１つの空気汚染物質をモニタする工程には、ワンパスクリティカル環境にある第１地点と、第２地点とをモニタして、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値をそれぞれ求めることが含まれ、
第１空気汚染物質測定値から第２空気汚染物質測定値を減じるか、第２空気汚染物質測定値から第１空気汚染物質測定値を減じて、空気汚染物質示差測定値を求める工程と、
空気汚染物質示差測定値から気流コマンド信号を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１１０】
第２汚染物質測定値は、少なくとも１の外気状態を示すことを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１１】
第２空気汚染物質測定値は、クリティカル環境の供給気流の状態を示すことを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１２】
第２地点は、クリティカル環境に接続されて該クリティカル環境内に空気を供給する供給配管の内部の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１３】
第２空気汚染物質測定値は、クリティカル環境近辺の状態を示すことを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１４】
第２地点は、クリティカル環境に通じることを特徴とする請求項１１３記載の方法。
【請求項１１５】
第２地点は、廊下であることを特徴とする請求項１１３記載の方法。
【請求項１１６】
気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量および排出気流量の希釈換気量を変化させることを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１７】
気流コマンド信号は、クリティカル環境のオフセット気流を変化させることを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１８】
複数の地点の各地点において少なくとも２つの異なる空気汚染物質をモニタし、第１地点空気汚染物質測定値および第２地点空気汚染物質測定値を１組として求める工程と、
第２地点空気汚染物質測定値を対応の第１地点空気汚染物質測定値から引いて、１組の空気汚染物質示差測定値を求める工程と、
１組の空気汚染物質示差測定値から気流コマンド信号を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１１９】
空気サンプルを複数の地点から少なくとも１の空気汚染物質共用センサへ輸送し、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値を求める工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１２０】
第２空気汚染物質測定値は、１もしくは複数の外気状態またはクリティカル環境内に気流を供給する供給ダクト内における１もしくは複数の状態を示すことを特徴とする請求項１１９記載の方法。
【請求項１２１】
少なくとも第１空気汚染物質測定値が第１閾値レベルを上回り、第２空気汚染物質が第２閾値レベルを上回ると、気流コマンド信号は、クリティカル環境の供給気流量を少なくとも部分的に減少させることを特徴とする請求項１０９記載の方法。
【請求項１２２】
第２空気汚染物質測定値は、１もしくは複数の外気状態またはクリティカル環境内に気流を供給する供給ダクト内における１もしくは複数の状態を示すことを特徴とする請求項１２１記載の方法。
【請求項１２３】
少なくとも１つの空気汚染物質をモニタする工程には、クリティカル環境の第１空気汚染物質をモニタして、第１空気汚染物質測定値求めることが含まれ、
クリティカル環境の異なる第２空気汚染物質を少なくともモニタする工程と、
少なくとも第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値を使用して気流コマンド信号を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【請求項１２４】
第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値は、ＴＶＯＣセンサによって測定されることを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１２５】
少なくとも１のワンパスクリティカル環境を含む複数の地点から複数の空気汚染物質共用センサへ、空気サンプルを輸送する工程と、
空気汚染物質共用センサによって、クリティカル環境にある複数の空気汚染物質をモニタして、複数の異なる空気汚染物質測定値を求める工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１２６】
空気汚染物質測定値が所定の閾値レベルを上回るか、所定の信号パターンにほぼ整合すると、気流コマンド信号を変化させて、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１２７】
第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値の両方が所定の閾値レベルを上回るか、所定の信号パターンにほぼ整合すると、気流コマンド信号を変化させて、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１２８】
第１空気汚染物質測定値が第２空気汚染物質測定値の関数である閾値レベルを上回ると、気流コマンド信号を変化させて、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１２９】
第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値の少なくとも一方がクリティカル環境の占有の関数である閾値レベルを上回ると、気流コマンド信号を変化させて、供給気流量および排出気流量の少なくとも一方を増加させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１３０】
第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値は、粒子センサによって測定されることを特徴とする請求項１２３記載の方法。
【請求項１３１】
クリティカル環境にあり、それぞれ異なる第１空気汚染物質、第２空気汚染物質、および第３空気汚染物質をモニタして、第１空気汚染物質測定値、第２空気汚染物質測定値、および第３空気汚染物質測定値を求める工程と、
少なくとも第１空気汚染物質測定値、第２空気汚染物質測定値、および第３空気汚染物質測定値を使用して、気流コマンド信号を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項７２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
相互参照
これは、２００５年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６０／６６０，２４５号の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、空気成分を循環させることなく気流を各環境から完全に排出させる「ワンパス」換気方法を利用する実験室や飼育設備などのクリティカル環境またはクリティカル空間内で汚染物質を希釈するための換気を制御するシステムに関し、さらに詳細には、設備モニタリングシステムによって検出されたこれらの汚染物質の存在の変化に基づき、空気汚染物質の希釈化を制御する目的でこれらの環境に供給される流量およびこれらの環境から排出される流量を変化させるシステムおよび方法に関する。
【０００３】
発明の背景
本発明は、ワンパスクリティカル環境における希釈換気の動的制御に関する。本発明の記載におけるクリティカル環境は、空気中を浮遊し、その空間内で作業を行う人の健康に何らかの影響を及ぼす可能性のある有害物質が使用される場合のある空間、領域または室内に関する。このような空間の例としてはこれに限定されないが、化学物質または生物学的物質が使用される実験室、および研究目的で動物が飼育される飼育設備または動物研究設備などが挙げられる。他の種類の適用可能領域としてはこれに限定されないが、クリーンルーム、薬剤処理領域、生物学上の安全設備、および医療封じ込めおよび隔離設備などが挙げられる。また、クリティカル環境は厳密にワンパス環境である環境に範囲がさらに限定され、本発明の記載ではワンパス空気を使用する空間に関連する。言い換えればその空間からの空気をビル内で再利用するために空気搬送システムまたはファンシステムに戻したりまたは循環させたりしない。したがって供給システムからあるいは別の空間からの移動空気として空間内に導入されたすべての空気は、室内空気を取込み一般にある種の室内排気または特定排出気流制御装置によって制御されてビルから排出するある種の排気システムを介して一般に排出される。具体的には、これらの部屋には排気グリルまたは排出気流制御装置がない。したがって部屋の気流制御は、その空間用に指定される１または複数の排出気流制御装置によって達成され、さらに一般にその空間用に指定されるがその装置から空気の一部が分離気流制御装置を介して供給気流が供給される別の空間からの移動空気としてその空間に流入する場合にその部屋から幾らか離間することもある１または複数の供給気流制御装置によって達成される。また空間または環境から吸引される空気の気流または空間または環境に供給される空気の気流は、単位時間当たりの空気量として、たとえば立方フィート／分（ｃｆｍ）に換算して表してもよい。
【０００４】
本発明の説明において使用される希釈換気とは、直接部屋に供給される気流の使用、または部屋の空気に存在する可能性のある汚染物質の濃度を希釈または低減する移動空気として部屋に供給される気流の使用をいう。有害蒸気の捕捉および抑制は有害物質の最も安全な処理方法であるけれども、希釈換気は一次制御装置すなわち抑制制御装置が故障した場合のクリティカル環境の重要なバックアップまたは二次防御形態であって、これがなければ事故または流出が発生するか、その空間にいる人が危険な行為を行って汚染物質を部屋の空気に導入してしまう。また希釈換気は、部屋で許容される最小レベルの気流、または一般にその空間の毎時最小換気（ＡＣＨ）として表されるクリティカル環境最小換気要求に相当する気流として参照または定義されることもある。
【０００５】
石油に代わって天然ガスおよび他の燃料源がこの数年増加しており、ビル設備内の良好な室内環境の質を依然として維持しながらビルで使用される外気量を削減してエネルギを節約することに関心が高まっている。本発明の記載では、外気とは、ビルにおそらく吸引されて何らかの外気換気手段を提供する、クリティカル環境を有するビルの外側にある周囲空気として定義される。実験設備および飼育設備は一般に外気を１００％使用するため、これらの設備は排気または循環空気を使用可能なオフィスビルなどの他の種類の設備に比較して非常に大量のエネルギを使用する。本発明の目的は、クリティカル環境の安全性も向上させながら、希釈目的および可能性のある他の目的のためにワンパスすなわち１００％排気を利用するクリティカル環境のエネルギ消費を大幅に削減することである。
【０００６】
上述するように、ワンパス希釈換気システムが使用されるクリティカル環境の１つの例は実験室である。実験室は、一般に研究または他の目的のために様々な薬品、生物製剤、有害化合物および／または他の有害となる可能性のある物質を安全に使用できるように設計された設備である。実験室には、実験室の使用者が有害物質にさらされる危険から守るために実験室から外部環境に空気を排出するように設計された１または複数の「特定排気装置」を設けてもよい。たとえば実験室は、有害な可能性のある物質を定期的に取扱うことができる実験用ドラフト、キャノピーフード、グローブボックスまたは非循環式生物安全キャビネットなどの１または複数の特定排気装置を含んでもよい。またシュノーケル排気装置と呼ばれることがある排気トランクは、作業台上の特定の領域または分析機器から有害な可能性のある物質を含む空気を排出して局所的な抑制および防御を行うために使用可能な特定排気装置である。さらに、実験室は有害な可能性のある物質を収容し収容された物質から漏れる可能性のある有害ガスまたは有害蒸気を抑制するように機能するために使用される特定排気装置として１または複数の排気収容キャビネットを含んでもよい。記載される実験用環境は、研究、教育、製造または生産、品質管理、パイロット生産または増産、または他の機能などの多くの目的に使用してもよい。またすべての空気が空間から設備の外部に排出されるワンパス環境であってもよい実験用ビルに見られる作業室、装置室、廊下、事務所および他の種類の部屋などの研究領域に隣接するかまたはその向こうの多くの種類の領域を含んでもよい。
【０００７】
ワンパス希釈換気システムが使用されるクリティカル環境の別の例は、上述する飼育設備である。飼育設備は一般に研究目的で動物を飼育するために使用される設備である。ラット、マウス、うさぎ、より大型の動物、および魚などの水生生物などが含まれるこれらの動物は多くの環境要求を有する。適切な温度管理および照明に加え、抑制換気および／または希釈換気を使用して臭気、動物の鱗屑、粒子、動物の代謝機能によるガス、この設備の一部である動物を収容する部屋および他の部屋からの有害な可能性のあるガスを削減し排出することが重要である。動物を保護することに加え、空気中のこれらの汚染物質を削減および除去することがこれらの設備を使用する動物の世話および研究を行うスタッフの健康および安全にとって重要である。特に、空気中を微粒子に乗って運ばれることがあるラット尿中タンパク（ＲＵＰ）またはマウス尿中タンパク（ＭＵＰ）などの動物アレルゲンにこれらの人々がさらされることによって、時間とともに動物の世話を行う作業者および研究者が敏感になり、設備内の汚染空気を介してこれらの人々に動物によるアレルギ反応が発生する。また飼育設備は特定排気装置、たとえばラットおよびマウスの飼育によく使用され、たとえばフィルタ膜の上部を有するケージがあって換気もされる動物ケージラックを備える。特にこれらのラックは、一定空気量バルブ、２状態空気量バルブまたは可変空気量バルブ、あるいはダンパベースシステムのような他の気流制御装置を介して一般排気ダクトに直接排出することができる。
【０００８】
また幾つかの飼育設備または動物設備室は、排気可能なバイオセーフティキャビネット、シュノーケル排気装置または実験用ダクトを含んでもよい。また飼育設備は、上述する実験室機能に類似する多くの様々な機能を有してもよく、また上述のように、作業室、手術室、検査室、ケージ洗浄室、廊下、「クリーンな」廊下、「汚れた」廊下、事務所、および動物を飼育していないがワンパス環境である動物設備、または飼育設備の一部である他の部屋などの多くの種類の部屋を有してもよい。
【０００９】
以上を考慮して、希釈換気が使用される実験設備内の従来の換気プロセス、飼育設備または他の類似または関連する可能性のあるクリティカル環境は、ダクトで直接空間に送られる供給空気、または他の隣接空間に供給された後移動空気または一定供給源のオフセット空気としてその環境に流入する供給空気の形態で、１００％外気をその環境に供給することを一般に伴う。このダクトによる供給空気は、通常空気を移動させるファンを含むだけでなく、空気を加熱、冷却およびろ過する方法も含む空気搬送機を介して供給されることは、ビル換気システム技術を経験した者にとっては明白なはずである。オフセット気流は、具体的にはダクトで空間に供給される気流とダクトで空間から排出される気流との間の一般に一定な気流の差として定義される。供給空気が空間からの全排出気流を上回るか下回るかに応じて、その環境が隣接する部屋または廊下に対してそれぞれ正圧か負圧どうかが決定される。実験室の例として、一般に供給空気は排気よりも少なくなるように制御されて実験室が廊下に対して負圧になるようにする。本発明の記載では、廊下は複数の部屋またはクリティカル環境に隣接し連通する通路として定義することができる。
【００１０】
クリティカル環境内に供給気流および排出気流のレベルを決定するために一般に使用することができる３つの要素がある。３つの要素のうち第１の要素は空間熱負荷である。一般に空間内への供給空気は、華氏５５度などの温度を条件にして環境を冷却するために使用される。実験室内にある熱源は、太陽負荷、照明、人間、および実験室内の装置および計測器によって発生する熱からのいわゆるプラグ負荷などがあり得る。これらの負荷が増えるに従って華氏７２度などの任意の温度設定点を維持するために冷たい供給空気を増加させる必要がある。場合によっては、冷却された天井または床から、または部屋から空気を引いて冷却コイル（一般に冷水コイル）に通してから部屋に戻す局所的なファンコイルユニットからなどの供給空気以外の方法を用いて実験室を冷却してもよい。後の２つの場合には、環境の供給気流および排出気流の制御は熱負荷要素によって影響を受けない。本発明の目的として、単一パス環境は、加圧の観点から上述のファンコイルを付加することによって変化を受けない。したがってダクトのないドラフト、グローブボックス、または環境に対するオフセット気流に結果的に影響のない状態で環境からの空気を局所的に再循環させる他の装置などの局所再循環ファンコイルまたは他の装置に接続することが可能な場合であっても、単一パス環境であると見なされる。
【００１１】
環境に要求される供給気流および排出気流を決定可能な第２の要素は、上述するあらゆる特定排出装置からの排出気流と、排出気流とバランスさせる必要がある補給空気である。これらの排気源は、保管キャビネットまたはバイオセーフティキャビネットなどの固定源、２状態（高／低）源または空気、または可変空気量実験用ドラフトなどの完全可変源であってもよい。また空間または環境が特定排気装置を含まなくてもよく、したがって本要素は空間の気流に影響を及ぼさない。
【００１２】
環境に要求される供給気流および排出気流に影響を及ぼす第３の最後の要素は、希釈換気に対する気流要求である。この要求は、一般に全排気（特定排出気流含む）または全供給気流（オフセット気流および移動気流含む）の毎時６換気などの空間の任意の毎時換気数（ＡＣＨ）で表される。次にこの毎時換気数は任意の体積空間に対する固有気流率に変換することができる。たとえば環境が、長さ２０フィート、幅２５フィート、高さ９フィートのとき、空間の全体積は４５００立方フィートである。したがって毎時６換気とは、６０分後に４５００立方フィートの全体積が６回換気されること、または同様に１０分後に１回換気されること（６０分／６ＡＣＨ＝１換気当り１０分）を意味する。１０分後に交換される４５００立方フィートの体積に対し４５０ｃｆｍの全部屋供給流量または排気流量が必要とされる（１換気当り４５００立方フィート／１０分＝４５０ｃｆｍ）。一般的に工業で適用される希釈換気に必要とされる流量は、毎時６から１２換気の範囲である。
【００１３】
またこの気流の毎時換気量は、実験室環境から排出される空気が多くの場合クリーンで安全であっても、一般に部屋の空気の実際の質とは関係なく設定される固定レベルである。また簡便さおよびコストの点から、保管領域、作業領域、またはフードも動物も活発な研究もない事務所でさえ、これらの領域に存在する汚染の可能性が低いようであっても、換気システムが設けられた実験室環境または動物飼育環境の一部についてもこのレベルのワンパス空気で換気される。その結果、従来の実験室、飼育設備、または他の希釈換気システムにおける１００％外気に対する最低固定換気要求は、無駄な資源（すなわち新鮮な外気）、ＨＶＡＣシステムとも呼ばれる充分なサイズのビルの暖房、換気および空調に対する不必要な過剰運用コストおよび高い先行投資資本コストとなることが多い。
【００１４】
上述する３つの要素すなわち要求をすべての排出または供給に対する単一の気流要求に統合するために使用される一般的な方法は、単純にこの３つの要求のうち最高値を採用することである。一定量気流装置を使用する場合、装置には各３つの要素のピーク要求の最高値を設定する必要がある。可変量気流制御装置を使用する場合、環境気流は熱負荷の変動などの実際の要求の最高値に基づいて変化する。従来、多くのワンパスクリティカル環境では、制御要素であった支配的要素は熱負荷か実験用ドラフトなどの特定排気装置の要求かのいずれかであった。
【００１５】
したがって環境の気流を安全に変化させて、実際の熱負荷要求に合わせて気流を変化させるか、特定排気装置によって気流を変化させるかのいずれかまたは両方に基づいてエネルギを節約するように開発された発明および技術が数多くある。後者については、ドラフトが実験室の気流に関与する支配的な駆動装置であることが多いため、米国特許第４７０６５５３号明細書、米国特許第４８９３５５１号明細書および米国特許第５２４０４５５号明細書に記載されるものなどの可変空気量実験用ドラフトの使用によって実施されることが多い。また米国特許第６６０９９６７号明細書、米国特許第６７９０１３６号明細書に記載されているものなど、一般に熱負荷によって支配されるクリティカル環境内の空気汚染の検出を含むさらに複雑な気流制御も開発されており、これは空気搬送機が稼動する複数の実験室において排気気流制御装置を各クリティカル環境に追加してクリーンな空気を戻して再使用することによって、クリティカル環境からの空気を安全に変化および再循環させる。
【００１６】
この５年から１０年の間に、実験室の気流レベルに影響を及ぼす２つの重要な傾向がある。第一に実験用ドラフトおよび関連する特定排気装置の数が増えた。これは化学反応対実験室実験をモデル化するためにコンピュータの利用が増加したこと、および研究で使用する薬品の量が減少したことに一部関連する。また多くのドラフトを備えた従来の化学実験室に対して、ドラフトが少ない傾向にある生命科学実験室が現在さらに増えている。さらに、ドラフトに関する排気および給気の量を削減する可変空気量実験用ドラフト制御システムを備えた実験室が現在多く建てられている。その結果特定排気またはドラフト給気に関する実験室換気要求は大幅に削減され、多くの実験室においてドラフトは実験室内の気流または換気を決定する駆動力ではなくなった。
【００１７】
第二に実験室で使用されている省エネ技術が増えるに伴い、実験室内の熱負荷も低下した。たとえば実験用計測器によって使用される電力と同様に効率および照明からの廃熱が大幅に低下した。９０年代前半に実験用計測器の量が大幅に増加したが、やがてこの装置は小型化しエネルギ効率が良くなった。多くの場合冷蔵庫および冷凍庫がその電力消費量を２／３に落としたのに加え、液晶ディスプレイおよびラップトップコンピュータがディスクトップコンピュータおよび大量にエネルギを消費するＣＲＴモニタに取って代わった。２００５年９月発行の「Right-Sizing Laboratory HVAC systems」と題するＨＰＡＣ技術に述べられるローレンスバークレイ研究所の研究など多くの最近の研究がこの結果を示している。この記事は、実験室が、実験室環境が実際に使用されるものより５から１０倍大きな熱負荷に対して余分に設計されていることが多いことを明らかにしている。
【００１８】
以上の２つの傾向の結果として、最低換気要求または希釈換気要求が実験室気流要求においてしばしば支配的要素として登場する。このレベルが平均として削減できれば、実験室において相当量のエネルギが節約されるとともに、ＨＶＡＣシステムの小型化が可能となり設備建設において初期コストを節約できる。実際は、最低換気要求または希釈換気要求は通常ある程度任意に、たとえば実験室では毎時６〜１２換気、または飼育設備では１０〜２０ＡＣＨのレベルで設定される。
【００１９】
時折エネルギ節約のため、この希釈率は、人の居ない時間帯は４ＡＣＨなどの低い設定レベルに下げられその後人が居る時間帯は８ＡＣＨなどの高いレベルに上げられる２状態気流として設定される。この制御は、設定時間スケジュール制御または一般にシャットオフ照明に使用されるセンサなどの人感センサの使用によって実施することができる。この方法はエネルギの節約ができるけれども、その慎重な使用を打ち消すような安全上の問題が幾つかある。たとえば有害蒸気の漏れまたは放出が人の居ない時間帯に発生し、空気中の汚染物質のレベルが安全レベルを超えて増加する。誰かがこのスケジュールされた人の居ない時間帯にその空間に入ったとすれば、空気中の高レベルの汚染物質によって被害を被るであろう。人感センサまたは人感検出器を使用しても、特定の人がその部屋に入った場合、システムが汚染物質の存在を検出しさらに重要なことは一定の時間をかけて充分に満たされた気流で実験室を適切に洗浄することができるまで汚染物質のレベルは非常に高くその人は汚染物質にさらされる。また人感センサは、センサと人との間にある実験室の棚や装置などの多くの遮蔽物で分割された空間に居る人を検出するという点で問題がある。また人感センサは常に人の動きを確認して作動する必要があり、不充分な動作で静かに読書する人を確認してより安全性の高い気流のトリガとすることがうまくいかない場合がある。動作が充分でないために気流が低下した場合、その人は気流の変化に気付かないかも知れず、さらに悪いことに実験室内のさらに高いレベルの汚染物質にやられる可能性もある。
【００２０】
発明の要約
したがって本発明の主目的は、再循環される空気成分なしで各環境から外部へ気流が完全に排出される「ワンパス」換気方法を利用する実験室および飼育設備などのクリティカル環境またはクリティカル空間内で汚染物質を希釈するように換気を制御するシステムを提供することである。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、設備モニタリングシステムによって検出される空気汚染物質の存在の変化に基づいて空気汚染物質の希釈を制御する目的で、これらの環境内への供給空気およびこれらの環境からの排出空気の気流を変化させるシステムおよび方法を提供することである。
【００２２】
本発明のシステムおよび方法は、タイムクロックまたは人感センサなどの先行技術使用を上回る安全性と省エネの両方の考え方から新しく改良された方法を用い、設備モニタリングシステムによって測定される空間内の空気汚染物質のレベルに基づいて、最低換気レベルを変化させるのではなく、希釈換気気流の量すなわち本発明の記載で同等に定義される空間換気率を変化させるために開発された。本発明の記載では、設備モニタリングシステムは少なくとも１つの部屋、空間、領域、またはクリティカル環境の少なくとも１つの空気汚染物質を測定する少なくとも１つの空気汚染物質センサを含むモニタリングシステムとして定義される。このような設備モニタリングシステムは、測定対象の空間に設置される１または複数の個別の局所的な有線または無線のセンサの使用を含んでもよい。以下でさらに詳細に説明するように、本設備モニタリングシステムは、複数の空間の間で多重化または共有化される遠隔型または集中型の空気汚染物質センサを使用してもよい。最後に、設備モニタリングシステムは、上述する遠隔型および局所型の空気汚染物質センサを組合わせて使用してもよい。したがって、これらの設備モニタリングシステムは、多くの様々な空気汚染物質、および可能性のある他の何らかの空間に関連する温度、湿度、または差圧などのモニタリング空間の他の特性を測定するために使用される。
【００２３】
本発明に記載の空気汚染物質センサは、空気汚染物質の存在のレベルまたはそれに関する情報を、連続的に変化するあるいは不連続な空気圧信号、電子信号、アナログ信号またはデジタル信号か、任意空間の空気汚染物質のレベルまたはそれに関する情報を表すソフトウェア変数またはファームウェア変数のいずれかに変換するセンサに関係する。この空気汚染物質センサは以下のような当業者に周知の様々な検出技術のいずれかに基づいてもよい。たとえば電気化学、光子または光、赤外線吸収、光音響、高分子、可変伝導率、炎イオン化、光イオン化、固体、合金酸化物、イオン移動度、表面弾性波、または光ファイバなどの技術である。空気汚染物質センサは有線または無線センサの種類で、たとえば微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、ナノテクノロジ、マイクロシステム、アナログ、またはデジタルなどに基づいた様々な物理的なハードウェアで実施されてもよい。また、空気汚染物質センサは２つ以上の空気汚染物質を検出してもよく、１つのパッケージされたデバイスに２つ以上の空気汚染物質センサを含んでもよく、あるいはたとえば温度、圧力、または湿度の測定などの汚染物質以外の他の空気パラメータを検出するかまたはそのためのセンサを含んでもよい。本発明の記載では、空気汚染物質は、以下のような化学的、生物学的、または放射性の成分要素または空気特性に関係する。たとえば一酸化炭素（ＣＯ）、様々なサイズの粒子、煙、エアロゾル、全揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）、関心のある特定のＶＯＣ、ホルムアルデヒド、ＮＯ、ＮＯＸ、ＳＯＸ、ＳＯ２、亜酸化窒素、メタン、炭化水素、アンモニア、冷媒ガス、ラドン、オゾン、放射物、生物学的または科学的テロ物質、菌、他の生物学的製剤、および検出対象の空気および汚染物質の他の化学的特性などである。また本発明の記載では、空気汚染物質は、相対湿度、絶対湿度、湿球温度、乾球温度、露点温度または空気１ポンド当りの水蒸気の粒などの温度および水分または水蒸気などにいずれか関連のある測定などの温度、二酸化炭素または湿度のいずれかの測定などの空気特性またはパラメータを特に含まないか関係しない。また本発明の記載では、空気汚染物質は、空気の１分間当りの立方フィートまたは他の単位で表すことができる空気量、速度圧力、空気速度、静圧、差圧または絶対圧などの気流量、速度または圧力のいずれかの測定を特に含まないか関係しない。
【００２４】
最新の実験室の空気は非常にクリーンであることが多いため、たとえば漏れが発生した場合、すなわち不注意な実験行為によってドラフトのような汚染物質用装置の外部の実験室内にガス、水蒸気、または汚染物質が発生した場合、または汚染物質用装置が正常に動作しないことによって空間内に化学物質のガスが流出した場合などを除いて、高い換気率は必要でない。ほとんどの時間実験室はクリーンであるため、希釈換気気流はほとんどの時間６〜１２ＡＣＨに対して２〜４ＡＣＨなどのレベルに下げることができ、大幅な換気の節約ができる。また漏れが発生した場合、システムは希釈換気率を１２〜１５ＡＣＨなどの高いレベルに上げることができ、実験室から漏れた水蒸気を短時間に排出させることによって安全性を向上させることができる。
【００２５】
設備モニタリングシステムを用いて空気の質をモニタすることに基づく希釈換気の動的制御は、幾つかの異なる実施形態で実現することができる。実験室または飼育設備などのワンパスでクリティカルな環境において換気要求を動的に変化させるおそらく最も簡単な方法は、制御対象の各部屋または気流制御領域に設置された全揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）センサなどの単一で使用範囲の広い汚染物質センサを使用することである。この方法によって、汚染物質センサが汚染物質が任意の閾値を上回ったことを検出した場合、たとえば希釈換気気流要求を増加させることができる。汚染物質レベルが任意の閾値を下回るまで回復した場合、希釈換気気流要求は最低設定点レベルまで戻される。すべての条件において、熱負荷または特定排出補給気流要求が要求される希釈換気気流要求を上回った場合、これらの要求が優先し、厳選された形の制御で部屋の気流を制御する。
【００２６】
部屋／気流制御領域当りこの種類のセンサを１つ用いる希釈換気の動的制御方法を実施する場合、考慮すべき重要な問題が幾つかある。まず低コストの一般的な金属酸化膜タイプのＴＶＯＣセンサは、外気を使用して浮遊汚染物質を希釈する実験室、飼育設備、または他の環境に存在する可能性のある特定の浮遊汚染物質と接触した場合、この種類のセンサで発生することの多い相対的に高いドリフトおよび劣化に起因する問題が発生することがある。好ましい選択肢は、たとえば光イオン化検出器（ＰＩＤ）タイプのセンサなどのより高品位のＴＶＯＣセンサを使用することである。これらのセンサは一般に価格がさらに高いが、より安定しており検出したガスによって劣化しにくい。
【００２７】
また、ＴＶＯＣセンサ、たとえＰＩＤタイプのＴＶＯＣセンサを使用しても実験室内で懸念されるすべての汚染物質は検出されない。たとえば、実験室から早急に避難する必要がある制御不能な反応からエアゾール、有害粒子または煙が放出される可能性がある。同様に、たとえば無機酸性ガスは研究者にとって非常に有害であるがＴＶＯＣセンサによって検出されない。またホルムアルデヒドまたはアンモニアなど検出することが有益な懸念される特定の汚染物質がある。最後に、実習実験などにおいて空間が人で充満している場合、１人当たり１５〜２０ｃｆｍの外気という一般に使用される基準を満たすような空間内の人数にのみ関係する外気要求および外気基準を満たすために占有を検出して気流を増加させる手段として、許容される最低換気レベルに応じてＣＯ２のモニタが必要とされることがある。したがってこれらの問題に対応するために使用可能な実施形態では、１または複数の部屋、またはこれらの他の汚染物質の一部を検出してシステムを安全に動作させ可能性として占有に関する追加気流制御のためにＣＯ２を検出することが適切な場所において、１つだけのセンサに対して複数のセンサが使用される。
【００２８】
実験室環境の質およびクリーン度を感知する手段として、この問題に別の解決策を提供し実用的でコスト効率のよい本発明の実施形態は、別名多重または共用センサベース設備モニタリングシステムとして知られる多点空気サンプリングシステムの使用である。多点空気サンプリングシステムは、本発明の目的のため、モニタリング対象のクリティカル環境から少なくとも１つの空気汚染物質センサに空気サンプルまたは空気パケットを運ぶことによってビル内の複数の空間、領域または部屋、またはビルに隣接する外部をモニタするために使用される単一の遠隔センサか一式の遠隔設置されたセンサから成る共用センサまたは多重センサを使用する設備モニタリングシステムとして特に定義される。
【００２９】
本発明の記載では、星型構成多点空気サンプリングシステムまたは単に星型構成システムとして特に定義されるこの多点空気サンプリングシステムの１分類について、複数の管を用いて複数の地点から集中型センサに空気サンプルを運んでもよい。この方法では、中央に位置する空気スイッチおよび／または電磁弁を使用し、異なる管を介してこれらの位置からセンサに空気を順次切換えることによって複数の離れた位置からの空気を測定してもよい。各位置は１０秒から数分の間検出してもよい。検出する位置の数に応じて、各空間は５分から６０分の範囲の周期を基にして検出してもよい。この星型構成システムはたこ足状システムまたはホームランシステムと呼んでもよく、かなり多くの管を使用してもよい。このような星型構成システムの実施例が米国特許第６２４１９５０号明細書に記載されており、本願に参照によって組込む。他の種類の従来の空気モニタリングシステムも星型構成システムである、冷媒および他の有害ガスに対して設計されたシステムを含む。またこの種類の星型構成システムは、単一の粒子カウンタでクリーンルーム領域など複数の領域の微粒子をモニタするために使用される。一般にこれらの種類のシステムは、ＴＶＯＣなどの複数のパラメータを含む一般的な空気質測定アプリケーションには従来適用されなかった。
【００３０】
本発明の記載でネットワーク空気サンプリングシステムとして定義される別の多点空気サンプリングシステムは、データネットワークの構成と同様なバス構成またはツリー状を形成する様々な位置に延びる枝を有する中央「バックボーン」管を使用する。一般に空気電磁弁は複数のサンプリング位置の最も近くに離れて設置される。星型構成システムと同様に各位置のサンプリング時間は約１０秒から数分程度まで変化してもよい。１地点当りの標準サンプリング時間は約３０秒のため、３０地点をサンプリングする場合各地点を１５分毎にサンプリングできる。またネットワーク空気サンプリングシステムは、ビル内のサンプリング位置、外気または周囲空気のサンプリング、および排気筒のために管またはパイプを介した遠隔および／または複数位置の空気サンプリングを含む。ネットワーク空気サンプリングシステムの実施例が米国特許第６１２５７１０号明細書に記載されており、本願に参照によって組込む。
【００３１】
最後に、本発明の実施部分に使用してもよい別の多重型設備モニタリングシステムは、本発明の記載では、光パケット対空気パケットを多重化し、星型構成かネットワーク／バス型の配置を含んでもよいネットワーク光サンプリングシステムとして定義される。基本的な考え方は、光スイッチによって検出される部屋に切換えられるレーザ光パケットを送信および検出する中央レーザ放射体および中央レーザ検出器を使用することである。光ファイバセンサ、赤外線吸収セルまたは赤外線吸収センサ、および他の検出技術が検出領域に設置されて使用され、環境の影響によって光特性を変化させる。その後光パケットは光特性に及ぼす環境の影響が決定される中央検出器に再び切換えられる。システムの主な利点はファイバまたはオープンセルセンサなどのセンサは非常に低コストである可能性があることである。価格が高い部分は集中化されたレーザおよび検出器システムである。上述の多点空気サンプリングシステムにおけるように、粒子、ガス、他の汚染物質、湿度などに対する複数の影響が、中央装置および複数の波長すなわち複数の信号に同一ファイバを共用させる波長分割多重の電気通信の考え方によって同時に作用する。このシステムの明らかな利点は数十ミリ秒以下にすることができるサイクルタイムを有する能力である。このサンプリングシステムについては、「Networked Photonic Distribution System for Sensing Ambient Conditions」と題する米国特許第６２５２６８９号明細書に詳しく述べられ、本願に参照によって組込む。
【００３２】
上述されたサンプリングシステムと総称される多点空気サンプリングシステムおよびネットワーク光サンプリングシステムは、あらゆる種類の部屋、廊下、ロビー、間質空間、ペントハウス、野外、および配管、プレナムおよび空気搬送機内のあらゆる場所を含めたビル全体の広範囲の場所のモニタに適用できる。制御およびこれらの様々な空間をモニタできるように、仮想センサ信号を生成することができ、この信号は、本発明の記載では、ビル制御システムまたは実験室気流制御システムなどの他のシステムに送信でき、任意空間の空気汚染物質値の状態を代表するソフトウェア変数またはファームウェア変数、または連続アナログ信号またはデジタル信号に関する。実際には、総称して別名サンプリングシステムとして知られる多点空気サンプリングシステムまたはネットワーク光サンプリングシステムの代わりに使用される場合、これらの信号は局所センサが読取った内容を反映している。
【００３３】
これらのサンプリングシステムの別の特徴は、特に温度などの空気の特性またはパラメータの一部、および可能性としてオゾンなどの空気汚染物質の一部を共用センサを用いて遠隔位置から常に効果的に測定できるとは限らないことである。また他の汚染物質は共用センサを用いて遠隔位置で正確に測定できるが、より早くサンプリングする必要性など様々な理由から、１または複数の検出位置で局所的に検出される場合がある。これらの状況では、分離型局所センサおよび個別の信号線かケーブル、光ファイバまたは無線を使用したデジタルデータ通信ネットワークを使用して、温度センサなどの局所センサを、ネットワーク空気サンプリングシステム、星型構成多点空気サンプリングシステム、ネットワーク光サンプリングシステムまたは可能性としてビル管理システムのいずれかに接続することができる。本願に参照によって組込まれる「MULTIPOINT AIR SAMPLING HAVING COMMON SENSORS TO PROVIDED BLENDED AIR QUALITY PARAMETER INFORMATION FOR MONITORING AND BUILDING CONTROL」と題する２００６年３月１０日出願の米国特許出願に記載されるように、これらの仮想信号と可能性として局所センサ信号とが合成されモニタリング目的および／または制御目的に有益に使用できる混合信号が生成される。
【００３４】
多点空気サンプリングシステムを使用して、ダクトまたはパイプなどの部分的に包囲された領域の気流が遠隔センサを用いてサンプリングされて測定される配管、プレナム、空気搬送機または他の何らかのアプリケーションをサンプリングする場合、配管プローブまたは中空ダクトプローブをダクトまたは部分的に包囲された空間内に挿入してサンプルを引出すか、あるいはダクトに穴をあけてダクト壁面の開口部に接続された管からサンプルを引出すことができる。しかしながらまた、ダクトまたは部分的に包囲された領域からどんな局所センサ測定が要求さても、分離型の温度、他のパラメータまたは汚染物質を検出するプローブが必要となる。本願に参照によって組込まれる「DUCT PROBE ASSEMBLY SYSTEM FOR MUTIPOINT AIR SAMPLING」と題する米国特許出願番号第１１／３１２１６４号に記載されるように、気流を検出するためと空気サンプルを引出すために複数の分離プローブを使用してもよく、または局所的な空気特性測定のためと空気サンプリングのために１つのプローブを使用する特有の統合サンプリングプローブを使用してもよい。
【００３５】
本発明の別の実施形態は、多点空気サンプリングシステムからの仮想信号および／または部屋またはダクトの空気汚染物質センサからの信号を使用し、信号処理制御装置を用いる複数の方法のうち１または複数によってそれらを合成し、本発明の記載で１または複数の空気汚染物質に基づいてクリティカル環境の希釈換気気流または換気率を少なくとも部分的に変化させるために使用可能な気流コマンド信号である希釈換気コマンド信号を生成する。
【００３６】
本発明の目的として、気流コマンド信号は、空気圧信号、電子信号、アナログ信号またはデジタル信号、またはマイクロプロセッサまたはコンピュータ上で動作するファームウェアプログラムまたはソフトウェアプログラム内で動作するソフトウェア変数またはファームウェア変数であり、これをクリティカル環境気流制御装置、室内排気、特定排気または供給気流制御装置のうちのいずれか１つを使用して、クリティカル環境に侵入する気流またはそこに存在する気流のうちいずれか１つの特徴またはその間の関係のうちの１つを少なくとも部分的に変化または制御する。この気流コマンド信号は継続的に変化する性質があり、本願では別名ＶＡＶすなわち可変空気量コマンド信号と称してもよい。さもなければ、気流コマンド信号は非連続気流コマンド信号であってもよく、本発明の記載では２つだけのレベルまたは状態を有する信号として定義され、本発明の目的として２状態信号と称される。あるいは３つのレベルまたは状態を有してもよく、したがって本発明の記載では３状態信号と称してもよい。あるいは非連続気流コマンド信号は複数の個別レベルまたは状態を有してもよく、したがって本願では複数状態信号と称してもよい。
【００３７】
特に各汚染物質が対象となる異なる閾値を有する複数の空気汚染物質が信号処理制御装置によって使用されて希釈換気気流コマンド信号が生成される場合、各汚染物質はその閾値に関連する標準スケールに調整可能である。たとえば０Ｖ〜１０Ｖスケールにおける２Ｖは、気流が増加を始めて１０Ｖで最大流量となる点における閾値を示す。次にこれらの個別信号は、より高い信号で希釈流を制御するように高く選択することができる。あるいは各検出化合物の健康への影響度に基づいて相対的に重み付けを行った後の信号を合計することができる。
【００３８】
空間の空気汚染物質の測定値に基づいて希釈換気の動的制御に関する別の問題は、汚染物質の外気レベルが「汚れた」排気、高いレベルの外気のダスト、交通などの再取込みによって増加した場合、システムがこれらのレベルをトリガとして部屋の供給気流を増加させることである。この動作によって実際に事態はますます悪化し、最終的にすべての制御空間が高い換気レベルに“ラッチ”される。システム能力は各空間が最大流量で動作するように設計されていないと思われるため、この事象には達成できそうもない程のシステム能力が要求される。これによってビル全体の気流制御が不充分になる可能性があり、気流が低下することによって特定排気装置による捕獲に損失が生じ部屋の加圧レベルが低下する可能がある。またたとえば実験室または飼育設備の廊下をＶＯＣが発生するクリーナを使用してふいた場合、システム能力を超える同様の問題を招く。床クリーナのガスは負に加圧された実験室の多くに短時間に引込まれることによって実験室空間の大部分を高い流量レベル状態にするトリガとなり、同様の能力問題を発生させる。
【００３９】
複数の空間が外気の高い汚染物質レベルによって誤って希釈換気に引上げられることを防止するため、本発明の別の実施形態では、任意の汚染物質の絶対値によるのではなく、外気の値、供給気流の値、または近接または隣接する空間で測定された値のいずれかに対する空気汚染物質の示差値に基づいて、空間の希釈換気を変化させる手段を記載する。このようにして、汚染物質が部屋の内部から検出されない場合でも、その部屋は汚染された供給気流を誤って増加させない。関連する実施形態では、部屋の絶対レベルが動作の閾値を超えさらに汚染物質源が外気の供給にある場合、供給空気は減少する。たとえば希釈換気レベル低下を指示および／または温度設定点の増加を指示することによって供給空気が減少し、供給量に対する熱負荷要求が削減される。
【００４０】
部屋の汚染流出が他の部屋に広がること、または他の理由で汚染物質が増加し防御の強化が必要になることが懸念されるクリティカル環境に対し、本発明の追加の実施形態では、排気を増加させて影響を受けた部屋または領域の供給空気を減少させることによって、汚染された部屋の負の圧力オフセットを増加させ他の空間に対するその空間の汚染物質レベルを増加させる。任意の部屋が汚染物質源である可能性があると思われる場合、周囲の部屋を正圧力まで増加することによって汚染物質からさらに隔離される。
【００４１】
本発明の目的として、上述のような信号処理制御装置は、空気汚染物質および／または温度、湿度、空気量または圧力などの他の空気特性の個別局所センサからの少なくとも情報、信号および／またはソフトウェア変数またはファームウェア変数、それに加えて空気汚染物質の遠隔中央センサからの仮想信号、情報および／またはソフトウェア変数またはファームウェア変数を使用したソフトウェアプログラムまたはファームウェアプログラムが動作するアナログ電子回路またはデジタル電子回路および／またはマイクロプロセッサまたはコンピュータに関し、可能性のある多くの方法でこの情報を合成し処理する。その結果、信号処理制御装置は、クリティカル環境気流制御装置によって使用される希釈換気、オフセット空気量に関する気流コマンド信号または他の気流コマンド信号を生成し、および／または供給気流、室内排気、特定排気気流またはオフセット気流のうち１または複数のクリティカル環境気流を少なくとも部分的に制御するビル制御システムなどの他の制御装置によって使用可能な信号または情報、あるいは上述のクリティカル環境気流のうちの１つの制御に何らかの関係がある他の何らかの制御機能またはモニタリング機能に使用される信号または情報を生成する。
【００４２】
本発明の記載では、上述のようなビル制御システムまたはビル管理システムは、以下のような制御を行うビル内のＨＶＡＣシステムの１または複数の機能を制御するために使用されるビルまたは設備内に設置された制御システムとして定義される。たとえば空間温度、空間相対湿度、空気処理ユニット気流および動作、排気ファン気流、冷却装置動作、ダスト静圧、ビル加圧、クリティカル環境気流の制御などである。これらのシステムは火災および安全システム、カードアクセスシステム、閉回路ＴＶモニタリングシステム、煙制御システム、電力モニタリングシステム、およびクリティカル環境気流制御システムなどの他のビルシステムまたはサブシステムを統合したり、またはこれらを内蔵したりすることが多い。ビル制御システムは、空気圧信号、アナログ信号および／またはデジタル信号の入力および出力を使用した空気圧、電気、電子、マイクロプロセッサ、コンピュータまたはウェブベースに基づく制御であってもよい。これらのシステムは、中央モニタリング機能、中央または局所制御能力を有することが多く、インターネットベースアクセスまたはウェブベースアクセスを有してもよい。またこのシステムはビル管理システム（ＢＭＳ）、設備制御システムまたは設備管理システム（ＦＭＳ）と称してもよい。
【００４３】
最後に、流出事故が発生した実験室で換気を増加させる改良されたまたは少なくとも代替の方法を利用してもよい。たとえば廊下に通ずる空間のドアを開放したままでは、廊下に対する実験室のわずかな負の圧力によって流出蒸気が他の隣接する領域を汚染するのを防止するのに充分ではない。特に何か別の方法でシステムを対応させて流出蒸気が室内に保持されるようにするほうがよい。
好適な実施形態および方法の詳細な説明
他の目的と特徴と諸利益とは以下の好適な実施形態のついての説明と添付図面から当業者に対し明らかになる。
【００４４】
図１、図２および図６はすべて、モニタリング対象の廊下１０に入るドアを有する一般的な一連のモニタリング対象のクリティカル環境または部屋２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを示す。クリティカル環境の正または負の加圧のため、クリティカル環境空間または領域と隣接空間との間にオフセットが存在する。この例は、空間２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと廊下１０との間のオフセット気流２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとして図１、図２および図６に示される。図は２つの部屋と１つの廊下を示すが、本発明は、たとえば２つ以上のクリティカル環境または１つの廊下プラス１または複数の空間など、モニタリング対象の廊下または他の隣接空間を含むどの様な複数の部屋または空間についても使用可能である。なお、図に示されるクリティカル環境は壁で閉鎖されているが、本発明の記載では、その回りに壁または仕切りのない部屋の部分または領域であってもよい。したがって１つの物理的な部屋の内部に複数のクリティカル環境があってもよい。あるいは複数の物理的な部屋が１つのクリティカル環境または空間を構成してもよい。一般にクリティカル環境２０は１つの気流制御領域としてクリティカル環境気流制御装置３０によって制御される１または複数の供給気流制御装置５１と１または複数の室内排出装置４１とによって供給される領域である。本発明の目的として、クリティカル環境気流制御装置は、アナログ電子設計またはデジタル電子設計によってもよく、他の装置、システムまたは制御装置からの情報、信号および気流コマンドを可能性として使用する１または複数の供給気流および／または排気気流制御装置用の気流コマンド信号を生成するソフトウェアプログラムまたはファームウェアプログラムが動作するマイクロプロセッサまたはコンピュータを使用して構成されてもよい気流制御装置である。図５はクリティカル環境気流制御装置の一実施形態を示す。
【００４５】
図１、図２および図６におけるこの様な一連の部屋は、部屋または一般排気ダクト４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから部屋または一般の排気として部屋を出て行く供給空気ダクト５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃからの供給空気の供給源を有するものとしてさらに説明される。図には示されないけれども、廊下１０は供給空気および可能性として室内排気の供給源を有することが多い。また供給ダクト５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、それぞれ供給流グリルまたはディフューザ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを介して空気を室内または空間内に供給する気流制御装置５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを含む。また室内排気ダクト４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、それぞれ室内排気グリルまたは排気口４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを介して室内排気ダクト内に引込まれる室内空気量または空間空気量を制御する室内排出気流制御装置４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを含む。
【００４６】
また図１、図２および図６は、外部空気ダクト６０を介するビル内への外気取込口６２の存在を示す。このダクトはビル内に外気を取込むある種の空気搬送ユニットの一部に接続されるかその一部であり、あるいは図１および図２のそれぞれ空気サンプリングシステム１００，２００または図６の空気汚染物質検出システムに特に使用されるか共用される特定ダクトまたは外気取込み位置であってもよい。
【００４７】
図３に示される供給気流制御装置５１および室内排気気流制御装置４１または特定排気気流制御装置７１などの本発明で使用される気流制御装置は、ダクトを介して気流量および気流速度を制御する気流制御の当業者に周知の任意の装置として定義される。それらの装置は、たとえばTiTus社、Metal Aire社、Enviro-Tec社他によって製造されるような一定量、２状態、多状態、または可変空気量（ＶＡＶ）のボックスまたは端末であってもよい。これらの装置は、単一の円形、正方形または長方形の羽根ダンパ、複数羽根ダンパ、開口部の密封に使用可能な１式の空気袋などのある種のダンパまたは絞り装置、またはダクトの密封に使用可能で、ダクト空気量の閉ループ制御用気流センサからの流量フィードバックにも一般に依存する空気圧、電子、デジタルまたはマイクロプロセッサに基づく装置によって制御される空気圧、電気または電子アクチュエータに接続される他の何らかの種類の絞り装置を使用する。これらの流量センサには単一または複数の速度圧力センサ、熱線、加熱サーミスタ、マイクロ電子流量センサなどに基づくセンサなどの当業者に周知の様々な種類がある。あるいは一般的に使用される流量制御装置の別の種類は、Phoenix Controls社他によって製造されるような、装置のベンチュリ状通路を介して移動するばね仕掛けのコーンを使用するベンチュリ状本体を一般に有する気流制御バルブである。このバルブは一般に空気圧駆動、電気駆動または電子駆動であり、一定量制御、２状態制御、多状態制御または可変空気量制御が可能である。これらの装置は、最適なエネルギ節約および安全を実現する広い流動範囲を有することができる希釈換気の動的制御に非常に適した装置にする大きな下降範囲または流動範囲を有することが多い。最後に、気流制御装置の別の例としては、１または複数の領域または可能性として複数のクリティカル環境に使用される空気搬送ユニットかダクトかに設置されたある形態の単一または複数の羽根ダンパまたは他の種類の絞り装置であってもよく、格子状のセンサまたは検出孔を使用してたとえば広い断面ダクト領域全域の気流を正確に測定するように構成される上述の気流測定装置の１つまたは類似の気流測定装置をさらに含む。
【００４８】
図１、図２および図６には示されないけれども、クリティカル環境２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃはそのクリティカル環境から空気を吸引する上述のような１または複数の特定排出気流装置を含んでもよい。この例は、特定排気装置７２および特定排出気流制御装置７１として図３に示され、共に後で詳細に説明する。
【００４９】
図１を参照して、この図は星型構成多点空気サンプリングシステム１００を使用したワンパスクリティカル環境における希釈換気の動的制御を対象とする本発明の好適な実施形態に関する。多点空気サンプリングシステム１００は星型構成多点空気サンプリングシステムであってもよく、米国特許第６２４１９５０号明細書、米国特許第５２９２２８０号明細書、米国特許第５２６７８９７号明細書、米国特許第５２９３７７１号明細書、米国特許第５２４６６６８号明細書に記載されるような構成を有する。またVulcain社のウェブサイトwww.vulcaninc.comで見られる同社製多点サンプル抽出ガスモニタ型番ＶＡＳＱＮ８Ｘなどの本目的に適合した冷媒ガスおよび有害ガスモニタ、またはLighthouse Worldwide Solutions社のウェブサイトwww.golighthouse.comで見られる同社製汎用マニホルドシステムおよび制御装置などの多重粒子カウンタ、加えて同社製型番Solair 3100ポータブルレーザベース粒子カウンタまたは掩蔽ベース粒子カウンタなどの粒子カウンタの１つであってもよい。またマサチューセッツ州レキシントンのAIRxpert System社のウェブサイトwww.airexpert.comで見られる同社製AIRxpert 7000マルチセンサ多点モニタリングシステムのような星型構成多点空気サンプリングシステムであってもよい。
【００５０】
図１では、一式の電磁弁１６１〜１６７は多点空気サンプリングシステム１００の一部である。同様にこれらの電磁弁１６１〜１６７は他の切換え手段と置換えてもよい。たとえばワシントン州リバティレークのScanivalve社のウェブサイトwww.scanivalve.comに見られる同社製ＳＳＳ−４８ＣシングルＳｃａｎｉｖａｌｖｅシステムなどがあり、このシステムは空気圧選択スイッチおよびステッパモータを使用して多くの入力ポートの１つを圧力センサなどのセンサに接続可能な出口ポートに接続する。電磁バルブ１６１〜１６７は制御ロジック１１０によって制御され順次切換えられる。このシーケンスは電磁弁を順次切換える単純な連続パターンであってもよく、またはたとえばプログラミングによって可能性のある多くの設定パターンの１つになるように変化させてもよい。あるいは手動または遠隔命令または１または複数の検出汚染物質の値または信号パターンに基づいたトリガイベントによって中断させて新しいシーケンスに変更させることが可能なパターンを有してもよい。このトリガイベントは多点空気サンプリングシステム１００の外部から発生させてもよく、あるいは信号処理制御装置ブロック１３０で処理されるセンサ情報から生成してもよい。
【００５１】
電磁弁１６１〜１６７は、配管１４，２４Ａ，４４Ａ，４４Ｂ，５４Ｂ，２４Ｃ，６４を介して空間内のサンプリング位置１３，２３Ａ，２３Ｃおよびダクト検出位置４３Ａ，４３Ｂ，５３Ｂ，６３に接続される。図１では、たとえば廊下１０のサンプリング位置は配管１４を介して電磁弁１６１に接続される。部屋２０Ａ，２０Ｃ内の領域検出位置２３Ａ，２３Ｃはそれぞれ配管２４Ａ，２４Ｃを介して電磁弁１６２，１６６に接続される。室内排気ダクトサンプリング位置４３Ａ，４３Ｂはそれぞれ配管４４Ａ，４４Ｂを介して電磁弁１６３，１６４に接続される。供給ダクトサンプリング位置５３Ｂは配管５４Ｂを介して電磁弁１６５に接続される。最後に、外気ダクトサンプリング位置６３は配管６４を介して電磁弁１６７に接続される。または配管６４はダクト６０以外の他のどこか適切な位置に接続されて外気サンプルを採取してもよい。
【００５２】
上述の配管は空気サンプルを検出位置から多点空気サンプリングシステム１００の電磁弁まで輸送する。配管は一般に１／８インチから１／２インチの内径を有し、好ましくは約１／４インチの内径を有する。この配管はニュージャージ州スターリングのThermoplastic Processes社製Dekoron TM低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）プラスチック、テフロン（登録商標）、ステンレス鋼「Ｂｅｖ−Ａ−Ｌｉｎｅ  ＸＸ」配管などの標準プラスチック空気配管、または当業者に周知の他の適切な配管材料から成ってもよい。しかしながらＴＶＯＣと粒子の両方を輸送する上で優れた性能を発揮するためには、ほとんど吸着および脱離がなくＶＯＣに対して不活性でかつ帯電を防ぐために導電性を有する材料、たとえばフレキシブルステンレス鋼配管などが好ましい。他の好適な材料および構成が、「TUBING FOR TRANSPORTING AIR SAMPLES IN AN AIR MONITORING SYSTEM」と題する２００４年９月２３日出願の米国特許出願番号第１０／９４８７６７号、および「AIR MONITORING SYSTEM HAVING TUBING WITH AN ELECTRIVALLY CONDUCTIVE INNER SURFACE FOR TRANSPORTING AIR SAMPLES」と題する２００５年６月１０日出願の米国特許出願番号第１１／１４９７６７号に記載されている。
【００５３】
また図１では、真空ポンプ１４０は検出位置から空気を吸引し配管を介して電磁弁１６１〜１６７内、電磁弁のすべての出力ポートを一括して接続するマニホルド１９０内および共用センサ１２０の入口へと送り込む。共用センサ１２０の出口は配管１４１によって真空ポンプに接続される。配管１４１の構造は重要ではなく、上述のDekoron TMなどの安価なプラスチック管または他の配管でもよい。この配管の内径は電磁弁の入口に接続する配管の大きさと同一にしてもよく、または圧力低下を防ぐためにそれより大きくすることもできる。共用センサ１２０は１または複数のセンサから成り、湿度、ＣＯ２、露点温度、静的差圧などの空気特性、並びにたとえばＣＯ、粒子、煙、ＴＶＯＣ、対象の特定ＶＯＣ、ホルムアルデヒド、ＮＯ、ＮＯＸ、ＳＯＸ、亜酸化窒素、アンモニア、冷媒ガス、ラドン、オゾン、生物学的および／または化学的テロ物質、菌、他の生物製剤、および検出対象の他の空気汚染物質などの空気汚染物質を測定する。これらのセンサは直列、並列または両方を組合わせて接続してもよい。
【００５４】
共用センサ１２０の信号出力は多点空気サンプリングシステム１００の信号処理制御装置ブロック１３０に伝達される。またこのブロック１３０はセンサ入力ブロック１５０から他のセンサ情報を受取る。この入力ブロック１５０は遠隔センサよりも近くの部屋または必要に応じてダクトセンサからセンサ信号またはセンサ情報を受取る。たとえば空気が配管を通って移動するに伴い空気の温度が変化するため温度を遠い位置から検出することはできない。また短時間で検出する必要のある領域もあり、または入力が室内スイッチセンサまたは人感センサの状態など空気の検出汚染物質でない場合もある。これはたとえば温度センサであってもよい室内センサ２５Ａが電気ケーブル２６Ａを介してセンサ入力ブロック１５０に接続されている部屋２０Ａに示される。また任意の人感センサ２７Ａは空間内の人の存在を示すデジタルのハイ／ロー信号を出力可能であり、ケーブル２８Ａを介してセンサ入力ブロック１５０に接続される。センサおよびセンサ入力ブロックはアナログまたはデジタルなどの多くの信号形態を受取ることができる。またセンサはそれ自体にマイクロプロセッサを搭載し、たとえばＥｃｈｌｏｎ社製のＬｏｎＴａｌｋなどのデータ通信プロトコル、ＡＳＨＲＡＥ社製ＢＡＣｎｅｔ通信標準によって概略が示される適切なプロトコル、またはビル環境内の装置間のデータ通信を実施するために一般に使用される様々な独自のプロトコルおよび他の工業標準プロトコルを含む実質的に何か他の適切なプロトコルを使用してセンサ入力ブロック１５０と通信を行ってもよい。しかしながら、一般にデジタルデータ通信を使用して室内センサ２５Ａおよび人感センサ２７Ａなどの個別装置に接続する場合、ＥＩＡ４８５物理層などの物理層上で作動するプロトコルを使用して実施され、物理層の上層では適切な上位プロトコルが使用される。このような場合、たとえばケーブル２８Ａはツイストペアシールド導体線として規定してもよい。いずれにしてもセンサ２５Ａ，２７Ａと入力ブロック１５０との間の接続は、ビル制御業界で通常使用されるどのようなケーブル種類を使用して実施してもよい。
【００５５】
信号処理制御ブロック１３０を使用して共用センサからのセンサ情報を処理し検出位置における環境条件を反映する仮想センサ信号が生成される。この情報はセンサ２５Ａ，２７Ａなどのすべての局所室内センサからの情報に追加され、その後可能性のある様々な方法で使用される。たとえばこの情報はモニタリング目的および／または制御目的のためにデジタルネットワーク接続１８１を介してビル制御システム１８０に送ってもよい。情報交換はたとえばＢＡＣｎｅｔプロトコル、ロンワークス、ＸＭＬデータ交換または他の適切なインターフェース情報変換を使用して行ってもよい。物理接続１８１はイーサネット（登録商標）接続、ＥＩＡ４８５（ＲＳ４８５としても知られる）接続または他の種類のデジタルデータ通信接続であってもよい。データの別の使用として、内部および／または外部のローカルエリアネットワークまたは遠隔位置でモニタリングする広域ネットワークを介してデータを送信してもよい。またデータは直接またはローカルエリアネットワーク、電話ネットワークまたは他の適切な接続手段を介してインターネットまたは専用ネットワークに送られ、そこからウェブサイトまたは他の適切な手段を使用して遠隔地から多点空気サンプリングシステム１００からのデータにアクセスし、データを表示し、解析することができる。
【００５６】
最も重要なことは、信号処理制御装置ブロック１３０は、図１でブロック３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃおよび希釈換気コマンド信号３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ、さらに室内オフセットコマンド信号３２Ａとして示されるクリティカル環境気流制御装置３０によって使用される制御信号３１，３２も発生させることができる。制御信号３１を使用してクリティカル環境２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの最低換気率または希釈換気レベルを動的に変化させる。制御信号３２を使用してクリティカル環境２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのオフセット気流２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの大きさと極性または方向（廊下に対して正か負か）との両方を個別にまたは組合わせて変化させる。クリティカル環境制御装置３０に関連する電子機器の適応性のある性能を考慮すると、信号処理制御装置１３０によって実施される部分的なまたはすべての機能はプログラマブルな装置であってもよい制御装置３０内で実行されてもよい。この場合、信号３１，３２は少なくとも部分的に制御装置３０内で生成されてもよい。
【００５７】
希釈換気コマンド信号３１を参照して、信号処理制御装置ブロック１３０はこれらの信号を生成でき、またはたとえば図２で示されるように図２の共用センサ２２０および／または局所室内センサ２５Ａおよび人感センサ２７Ａからのセンサ情報を使用して、制御機能の一部または全てをビル制御システム１８０によって生成することができる。図１の信号処理制御装置１３０、図２の信号処理制御装置２１０または図６の信号処理制御装置４２０はそれぞれブロック１００、ブロック２００またはブロック４００内に物理的にまとめる必要はないことは明らかであり、単独のモジュールとして信号処理制御装置１３０，２１０または信号処理制御装置４２０を実施するか、あるいはたとえば室内センサ２５Ａなどの図１、図２または図６の他の何らかの部分とそれらを統合することが可能であることも明らかである。信号３１に関する幾つかの異なる制御方法があり、図１の信号処理制御装置ブロック１３０によって、および図２または図６にそれぞれ示される信号処理制御装置ブロック２１０またはブロック４２０によって、またはビル制御システム１８０によって実施することができる。これらの制御方法は２つの重要な構成部品を有する。一方の構成部品は２状態制御、３状態制御または多状態制御、連続変化制御、または不連続制御機能および連続制御機能の両方の組合わせを含む方法などの制御方法の種類に関する。他方の構成部品は複数のセンサ信号を合成して制御信号を生成する方法に関する。但し複数の信号は希釈換気を動的に変化させるように要求されない。広範囲の化合物を検出する光イオン化検出器（ＰＩＤ）ＴＶＯＣセンサなどの１つの信号が単独で使用されて制御信号を生成してもよい。多くの種類のＰＩＤ−ＴＶＯＣセンサが存在しＴＶＯＣ検出の当業者には周知である。ＰＩＤ−ＴＶＯＣセンサの１つの種類として、たとえばカリフォルニア州サンホセのRae System社製RAEGuard PID、ppbRAE PlusまたはMiniRAE 2000が挙げられる。
【００５８】
希釈換気コマンド信号３１に関する制御方法の一実施形態は、２状態制御方法であり、これによってセンサ信号を下回る閾値またはトリガ値から成るトリガイベントが発生しない限り、換気信号３１は最小レベルたとえば２ＡＣＨまたは４ＡＣＨ（またはモニタされる環境に適切かどうかに依存して他の何らかのさらに低い値）に対応するたとえば希釈換気値に保持される。上述のように、センサ信号が汚染物質を１つでも含む場合、単一の閾値またはトリガ値（何らかの動作が行われる検出汚染物質の値に対応）を規定してもよい。あるいは規定された閾値レベルが達成されないとしても、トリガはレベルの急速な上昇などの規定された信号パターンに何らかの形で整合する信号から成る。またトリガイベントは閾値−信号パターン対の１または複数セットの組合わせから成り、そのいずれか１つがトリガイベントを構成する。
【００５９】
共用センサ１２０および／または局所室内センサ２５Ａなどの複数の汚染物質センサが使用される場合、トリガイベントは、使用センサ信号のいずれか１つが閾値を上回る、信号パターンに整合する、または閾値−信号パターン対の可能性のある複数セットのうちの１つの条件を満たすこととして定義してもよい。各センサ信号は、検出汚染物質に関し重要性のある健康、快適性または他の基準のうちの１つまたはその組合わせに関連する信号の受信レベルに基づいて、検出汚染物質に対して適切な値に対応する異なる閾値レベルおよび／または信号パターンを高い可能性で有する。たとえばＰＩＤ−ＴＶＯＣセンサは約０．５ＰＰＭ〜２ＰＰＭの閾値レベルを有するようである。この範囲のレベルはＯＳＨＡ／ＴＬＶ（閾値限界値）を下回る多くの物質を検出し、その間アルコール蒸気などの有害性の低い物質が通常レベルを超えて留まることによって間違ったアラームを多く発生させるわけではない。０．３ミクロン〜２．５ミクロンの範囲で測定できる粒子カウンタを使用する場合、１立方フィート当り百万粒子〜５百万粒子の範囲のように通常は超えることがなく、その上煙の発生または実験室内に開放された何らかの種類のエアゾールを検出できるレベルに設定してもよい。規定レベルは空間に対するろ過レベルに基づいて設定してもよい。すなわちろ過レベルを上げるほど使用する閾値レベルは下がる。一酸化炭素、アンモニア、亜酸化窒素、オゾン、または他の有害ガスなどに使用する他のセンサは、化合物のＴＬＶまたは一般の作業で通常到達しないような低いレベルに直接設定してもよい。
【００６０】
またトリガ条件は２つ以上の検出空気汚染物質の組合わせから成ってもよく、各検出空気汚染物質は化合物に対する任意レベルに到達するかまたは上回るかあるいはある信号パターン条件を満たす。たとえばそれぞれ１立方フィート当り１５０万粒子などの適度なレベルの微粒子、０．５ＰＰＭなどの適度なレベルのＴＶＯＣ、または華氏８５度を超える適度なレベルの温度逸脱は、それら自体で希釈換気を増加させる必要性を招かない。しかしながら、３つの汚染物質全てが組合わされて上記条件を満たすと、希釈換気のレベルの増加を明らかに必要とする小規模な実験室の火事または爆発を示す場合がある。
【００６１】
複数の検出汚染物質を含むトリガ条件をさらに実現するのが追加トリガ条件である。この良い例が有害物質への暴露に関する。ＯＳＨＡは、ガスの混合物の効果的なＴＬＶが各個別化合物レベルのＴＬＶ値に対する割合を加算して合計ＴＬＶに対する混合物の割合を求めることによって計算できることを示す。たとえば、システムが一酸化炭素が閾値限界値の６５％で二酸化硫黄がそのＴＬＶ値の７０％であると検出すると、どちらの化合物も個別にはシステムにトリガを掛けないけれども２つの組合わせが１３５％の合計ＴＬＶとなり、その結果トリガ条件を構成する。この方法を実施するためには、対象の各検出汚染物質を個別に測定して合計し合計結果に対する閾値トリガを設定する。
【００６２】
トリガ条件の設定方法に関する別の方法は、何か他の汚染物質に基づいてトリガ条件を変化させるか変化するようにすることである。たとえばトリガ条件は人員に基づいて変化するが、その空間に誰も居ない場合、ある汚染物質に関するトリガ条件がわずかに上げられる。その後たとえば部屋２０Ａの人感センサ２７Ａ、カードアクセスシステム、または空間内のＣＯ２の変化の検出などの他の手段によって誰かが検出されるか何らかの方法で空間に居ると判断された場合、トリガレベルは下げられる。またたとえば実験室内の汚染物質について懸念が高まるかなくなるかによってトリガレベルへの局所または遠隔のマニュアルオーバーライド変更もあり得る。あるいは図１、図２、図４または図６にそれぞれ示す信号処理制御装置１３０，２１０，５３０，４２０、ビル自動化システムまたはビル制御システムなどの何か他のシステム、またはクリティカル環境気流制御システムによって自動的にトリガレベルを変更してもよい。
【００６３】
最後に、他の何らかの一連の条件によって影響を受けるか他のシステムによって影響を受けるあらゆる検出汚染物質に作用する検出汚染物質値またはセンサ信号パターン条件のあらゆる論理結合またはブール結合を使用して、希釈換気コマンド３１を増加させることによって希釈換気を増加させるためのトリガとする。
【００６４】
検出汚染物質を充分に希釈して浮遊汚染物質が規定レベルを超えるのを防ぐようにモニタリング対象のクリティカル環境２０内部の換気量を変化させるため、コマンド３１の生成に使用される非常に多くの制御技術がある。制御論理または制御アルゴリズムの観点から、それが連続制御機能または非連続制御機能、ファジー理論、フィードフォーワード機能、適応制御、または制御システム設計者の当業者に周知の他の技術を含む開ループ法であれ閉ループ法であれ、使用されるどの様な方法でも本発明の特徴と考えられる。
【００６５】
クリティカル環境２０からの検出汚染物質が設定トリガ値を超えたときにコマンド３１がＡＣＨ（毎時換気）値の通常レベルから増加された希釈レベルまで増加するような２状態制御機能を信号処理制御装置１３０が果たすように構成される場合、図７Ａはコマンド３１に関連する定常状態レベルについての可能性のある１つのシナリオを示す。反対に、検出汚染物質の値がトリガ値を超えるレベルからそれを下回るレベルに変化した場合、コマンド３１は減少してその通常定常状態ＡＣＨ値まで戻る。コマンド３１が通常ＡＣＨ値から強化希釈モードまでまたその逆に変化するとき、これがシステム内で安定性を確実に保持しながらこのような変化をさせるために使用される特定の制御技術の機能である場合、図７Ａはコマンド３１の時間応答について示していない。この発明の実施形態として図７Ａに示す２状態法は多くのアプリケーションで使用されている。しかしながら図７Ａに示される単純なスイッチング機構を用いて実現されるシステム安定性は、コマンド３１が振動するのを防ぐ規定を含めることで効果があることもある。
【００６６】
本発明の実施形態として、コマンド３１が通常ＡＣＨ値（たとえば３ＡＣＨ〜４ＡＣＨ）から強化希釈モード（たとえば１０ＡＣＨ〜１５ＡＣＨ）に変化する場合、コマンド３１はその高い方のレベルでラッチすなわち固定される。そのため変化後測定される汚染物質がトリガ値よりも低く低下した場合でも換気率は高く保持される。このような方法は、ビル制御システム１８０またはサンプリングシステム１００，３００，４００から、またはインターネット接続１７１を介して、または気流制御装置３０または気流制御装置３０が接続するシステムの他の何らかの構成部品からのある形態の通知機構を伴ってもよい。この通知機構は、信号処理制御装置を手動でリセットできるように保守管理者または他のスタッフに対しトリガ値を超えたことを警告する。
【００６７】
代替の実施形態として、検出汚染物質の値が設定トリガ値を超える場合にコマンド３１をラッチするのではなく、図７Ｂに示すようにヒステリシス機能を適用してもよい。図７Ｂは２つの異なるトリガまたは変化点（入力ロートリガおよび入力ハイトリガ）を設けたコマンド３１に関連する定常状態レベルの別のシナリオを示す。ここで、入力ハイトリガはコマンド３１が通常ＡＣＨ値に対応するレベルにある場合に使用され、入力ロートリガはコマンド３１が強化希釈モードに対応するレベルにある場合に使用される。
【００６８】
希釈換気コマンド信号３１の典型的な形式の制御方法は３状態制御方法である。一般にパージ用のハイレベルおよび通常動作のローレベルのような２つの出力レベルを有する上述の制御方法とは異なり、この方法は３つの出力レベルを有する。この３つのレベルには一般に、上述と同じ２つのレベルに対し、流出（検出汚染物質レベルの大幅な違反）用ではなく低下させる必要がある検出汚染物質のさらに中程度のレベルの制御を行うための中間レベルを加えたものが適用される。たとえばＴＶＯＣ検出器によって１ＰＰＭと１０ＰＰＭとの間のレベルが検出された場合、システムはたとえば３ＡＣＨの最小レベルから６ＡＣＨのレベルまで中程度のレベルを増加させる。しかしながらＴＶＯＣ検出器が１０ＰＰＭより高いレベルを検出すると、システムはおそらく希釈換気が１０ＡＣＨから１５ＡＣＨであるパージモードに入る。この方法によって中程度の汚染物質レベルに対するエネルギ消費量が制限されて複数の部屋がこのような中程度のレベルにある場合、そのビルの全システムの気流能力を超える部屋が多くなり過ぎ最大の換気率（ＡＣＨ）値にするよう指示される可能性が下がる。３レベルまたは他の複数レベル法（またはＶＡＶ法の）の別の利点は、不安定な状態が発生する可能性を下げることである。不安定な状態ではシステムが安定動作状態に必要なレベルを超える量だけ所望の希釈気流コマンドレベルが増加してオーバーシュートしその後減少してアンダーシュートすることを交互に繰返しながら、低い値にパージされた後ゆっくりと元の状態に戻ることを交互に繰返すような汚染物質の定常的な放出によって室内の気流が上下に変動する。
【００６９】
３状態制御法は希釈換気コマンド信号３１を３つの出力状態からあらゆる数の出力状態まで拡張可能であり、空間に対し異なるレベルの希釈換気を提供できる。最後に、共用センサ１２０および／または局所室内センサ２５Ａからなどの複数の検出信号を使用するあらゆる方法は、上述のように２状態法に加え、３状態法、または他の複数状態制御法にも使用可能である。
【００７０】
希釈換気コマンド信号３１の典型的な形式の制御方法は、可変空気量法すなわちＶＡＶ法である。この方法では、検出汚染物質信号があるトリガレベルに達するかまたはある信号パターンと一致した時点で、希釈換気コマンド信号３１が２状態法または複数状態法の最小状態出力と一致する最小レベルから２状態法または複数状態法の最大レベルに対応する最大レベルまで連続的に増加する。このような効果的な「無限状態」法は、上記制御方法で述べたように、いかなる方法によっても合成できる共用センサ１２０および／または局所室内センサ２５Ａからなどの１または複数の検出信号を使用して作動する。しかしながらこの方法に関して１つ異なっている点は、コマンド信号３１に関連する連続出力を行う「トリガ」信号が必要なことである。このトリガ信号は上述のような共用センサ１２０および／または局所室内信号２５Ａからなどの１または複数の検出信号から形成することができる。
【００７１】
線形関係または非線形関係がこのトリガ信号とコマンド信号３１との間に成り立つ。たとえば線形関係では、トリガ信号が最小コマンド信号値を超えて増加するに伴いコマンド信号３１も最大許容コマンド信号値に達するまで増加するように最小クランプおよび最大クランプに加えてオフセットおよび簡単な基準である利得係数が使用される。ＶＡＶ法を使用する理由の１つは、２状態法で場合によっては発生する振動制御パターンを防止するようにモニタリング空間内にＩＥＱの閉ループ制御を作成することである。ＶＡＶ法を用いると増加した換気レベルが振動コマンドレベルなしで最小コマンド信号３１レベルと最大コマンド信号３１レベルの間に保持され、特にその間でほぼ定常レベルの汚染物質放出がある。この方法を用いてＴＶＯＣ、微粒子またはその他などの空気汚染物質を最小レベルにするよりもある設定点で制限することによって、長期間高レベル換気で運転することがエネルギ消費の点で高価であることが明らかとなる。この方法は、汚染物質が特に有害なものではなく健康への影響がないレベルで保持されるように設定される場合に適当である。
【００７２】
またこのＶＡＶ法はＣＯ２レベルを検出する別の目的に使用してもよく、任意の汚染物質レベルに制御するのに対してＡＳＨＲＡＥ基準６２−２００４に記載されるようなある建築基準およびガイドラインに適合するように、任意量の外気すなわち一人当たりの立方フィートなどの空間内の人数に関連する任意の最小換気率を設定するのに使用してもよい。この方法は、空間に導入される外気量で分割された空間内の人数とＣＯ２レベルとの間に一定の関係があるために可能となる。この種類の制御はディマンド制御換気と称されることがあり、オフィス環境で使用され再循環空気または排気を使用する設備の外気率によってたとえば一人当たり１５立方フィートから２０立方フィートなどのレベルまで人員レベルをほぼ追跡できる。この制御方法において、人が吐くＣＯ２が軽い事務作業を行う人で一人当たりほぼ０．０１ＣＦＭと一定であるため、換気レベルを一人当たりの立方フィートで直接測定する代用として用いられその空間内に導入される外気によって分割される空間内の人数を効果的に測定する手段となる。
【００７３】
また汚染物質が設定点値に制御されるＶＡＶ汚染物質制御方法では、ただ１つの信号の代わりに複数の空気汚染物質信号が上述の方法と同様な方法を使用して合成または加算され、単一の混合汚染物質信号を生成した後それ自体制御されて設定値となる。
【００７４】
図８Ａおよび図８Ｂは、たとえばＴＶＯＣなどの検出汚染物質のレベルが規定値を超えるのを防止するため、規定の限度内で連続的にまたはＶＡＶ法で２０などのクリティカル環境内の換気率を変化させることによって希釈換気制御を行うために使用される閉ループシステム９００の一般図である別の実施形態を示す。ここで、（エラーステージ９０２によって）エラー信号９１４を生成するため、センサフィードバック９０８はシステム９００が制御しようとする検出汚染物質のレベルを表す汚染物質設定点９０１から減算される。気流制御装置３０およびそれが制御する排気流４２および供給流５２から成る気流ブロック９０６へのコマンドであるコマンド３１を生成するために最小ＡＣＨクランプ９０４および最大ＡＣＨクランプブロック９０５によって拘束される期間を作るため、エラー信号９１４は制御ブロック９０３によって作用を受ける。また図８Ａに描かれるのはクリティカル環境の希釈特性を表すブロック９０７である。制御システム設計の当業者にとって、ブロック９０７は制御下にある環境の換気率がどのように検出汚染物質９０８の値に関係するかについてこの場合に規定する環境の転移特性を表す。ここで、エラーステージ９０２、逆動作制御ブロック９０３、最小ＡＣＨクランプ９０４および最大ＡＣＨクランプ９０５は、信号処理制御装置１３０内部またはビル制御システム１８０内部で実施してもよい。
【００７５】
制御ブロック９０３は制御システム設計の当業者に周知の数多くの制御方法のいずれかを使用して実施してもよく、例として比例制御、比例積分制御、比例積分微分制御、フィードフォーワード技術、適応予測制御、およびファジー理論のいずれの組合わせを含んでもよい。制御ブロック９０３の主要要素の１つは、少なくともセンサフィードバック９０８が汚染物質設定点９０１を超える条件にするためにクリティカル環境の換気率の増加を生じさせるコマンド３１を生成するため、（エラーステージ９０２用に示される減算ロジックを考慮して）制御ブロック９０３がエラー信号９１４に適切に作用するように必要な逆動作機能およびレベル移動機能を提供することである。（あるいはエラーステージ９０２のロジックは汚染物質設定点９０１がセンサフィードバック９０８のために減算されるように変更してもよい。）例として汚染物質設定点９０１は１．５ｐｐｍに設定してもよく、検出汚染物質はたとえばＴＶＯＣとしてもよい（たとえば光イオン化検出器（ＰＩＤ）センサを使用）。制御ブロック９０３は、センサフィードバック９０８が設定点９０１未満の場合制御ブロック９０３の出力が最小ＡＣＨクランプブロック９０４によって設定された最小クランプ値以下になるように構成される。最小ＡＣＨクランプブロック９０４は制御ブロック９０３の出力値をある最小クランプ値（たとえば４ＡＣＨ）と比較し、２つの値の大きい方を次のブロック９０５に渡す点で「ハイ選択」ブロックである。たとえば制御ブロック９０３の出力が２ＡＣＨで最小ＡＣＨクランプブロック９０４に設定された最小クランプ値が４ＡＣＨの場合、最小ＡＣＨクランプブロック９０４の出力は４ＡＣＨとなる。最小ＡＣＨクランプブロック９０４の出力は、最小ＡＣＨクランプブロック９０４の出力値を規定の「最大クランプ」値（たとえば１２ＡＣＨ）と比較して２つの値の小さい方を気流ブロック９０６に出力する点で「ロー選択」機能を果たす最大ＡＣＨクランプ９０５に渡される。システム９００は次のように作動する。（たとえば実験室内の流出によって）検出汚染物質のレベルが（たとえば１．５ｐｐｍのＴＶＯＣに設定された）汚染物質設定点９０１を超えて急激に増加した場合、制御ブロックは（たとえば１２ＡＣＨに設定された最大クランプ９０５の限度内で）制御対象環境内のＴＶＯＣ濃度を１．５ｐｐｍに制限するのに必要な値までコマンド３１を増加させる。実際には設定点９０１は検出される汚染物質に関するＴＬＶ未満の値に設定され、継続的な濃度を安全な定常値に確実に制限する。あるいは汚染物質設定点９０１はセンサフィードバック９０８によってモニタされる汚染物質の存在に基づいて調整する動的値を有してもよい。
【００７６】
図８Ｂは、何らかの汚染物質の番号をnとするのを除いて図８Ａと同一の制御機能を提供するシステム９００の代替の実施形態を示す。この方法を使用すれば専用のエラーステージ９０２および制御機能ブロック９０３が各汚染物質（１から「n」）に与えられ、ｎ番目の検出汚染物質の設定点を機能ブロック９１２によって処理される出力９１５を有するエラーステージ９１０に向かう信号９０９として示す。制御ブロック９０３から制御ブロック９１２などのような各制御ブロックからの出力は、ハイ選択ブロック９１３に渡され、制御ブロックから気流ブロック９０６まで制御条件の最大値をコマンド信号３１として通過させる。この方法を用いて、汚染物質設定点９０１〜９０９などの個別設定点を有するＴＶＯＣ、粒子および他の多数の汚染物質など多数の汚染物質に基づいてクリティカル環境２０のような環境に希釈換気制御を提供することができる。
【００７７】
図１の信号処理制御ブロック１３０または図２の信号処理制御ブロック２１０の信号処理ロジックの一部の実施は、図４の信号処理制御ブロック５３０内に示される。この図において制御機能はアナログロジックまたはデジタルロジックで実施するかまたはコンピュータソフトウェアプログラムまたはファームウェアプログラムまたはこれらの組合わせで実施することができる。図４で、共有センサ５２０は、たとえば図でそれぞれＣＯ２，ＣＯ，ＴＶＯＣの個別センサの出力をセンサ信号５２５，５２６，５２７として示す１または複数の出力信号または出力変数を生成する。図４はこれら３つのセンサの使用を示し、どの番号または種類のセンサも使用できる。センサは複数の部屋からの空気サンプルでマルチプレクスされているため、上述のようにその部屋または空間内の任意の空気汚染物質用のセンサ信号または説明されたソフトウェア変数に対応する、この例で任意の部屋に対し３つの個別または「仮想」センサ信号は、その汚染物質の信号ストリームからディマルチプレクスする必要がある。これは制御ロジックブロック５１０からの制御信号５１１を使用してＣＯ２，ＣＯ，ＴＶＯＣセンサ信号をそれぞれディマルチプレクスするディマルチプレクサ５３１，５３２，５３３によって信号処理制御装置５３０内部で実施される。ブロック５１０は図１の制御ロジックブロック１１０、および図２の信号処理制御ブロック２１０の一部および制御ロジックブロック３１０Ａ，３１０Ｂ，３１０Ｃに対応する。ディマルチプレクスブロック５３１，５３２，５３３の出力は、部屋２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに関する検出汚染物質または他の空気特性または空気質パラメータを表す個別または「仮想」センサ信号またはソフトウェア変数である。たとえば、信号５２２Ａ，５２２Ｂ，５２２Ｃはそれぞれ部屋２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内の検出ＣＯ２レベルに関する信号または変数を表す。
【００７８】
これらの仮想センサ信号は、一般にその信号に該当する位置の次のサンプリングまでそのレベルを一定に保持する最後のデマルチプレクス値を表す値を有する。この時点で信号は新しいデマルチプレクス値に等しくなるように値を変更する。あるデマルチプレクス値から次のデマルチプレクス値へのこのような状態変化は、仮想信号の所望の特性、その信号によって制御されるもの、その位置でサンプリングされる頻度に従って、信号の急激な変化かほぼ段階的な変化として発生し、あるいは時間が数秒から数分まで続いて次第に増加するように発生する。好ましい方法としては５秒から６０秒に渡って発生する値の段階的な変化を有することである。
【００７９】
部屋２０Ａに関する変数に再度着目した場合、ＣＯ２，ＣＯ，ＴＶＯＣに対する信号はそれぞれ５２２Ａ，５２３Ａ，５２４Ａである。次に上述のようにこれらの個別センサ信号または仮想センサ信号５２２Ａ，５２３Ａ，５２４Ａは必要に応じてそれぞれオフセットおよびスケール係数ブロック５３４Ａ，５３５Ａ，５３６Ａによって修正されるか、他の何らかの制御機能が適用される。次にこれらのブロック５３４Ａ，５３５Ａ，５３６Ａからの修正信号は機能ブロック５３７Ａによって作用される。このブロックは、これらの信号を加算し、信号の大きい方を取出し、閾値または信号パターントリガ機能を個別にまたはグループとして信号に適用したり、あるいは上述のように他の何らかの方法を適用してこれらの信号を合成または使用したりするブロックである。ブロック５３７Ａが適切なトリガ基準、何らかの形態の非線形または線形のスケールまたはオフセット基準、制御ループ利得機能または他の何らかの制御ロジックまたはブールロジックを適用した後の結果として、ブロック５３７Ａは、２状態、３状態または多状態、あるいはＶＡＶ希釈換気コマンド信号を生成する。最後に、このコマンド信号または制御変数は、信号５３８Ａなどのデジタル信号または変数か出力ブロック５４０Ａによって生成される希釈換気気流コマンド信号３１Ａなどの気流コマンド信号またはソフトウェア変数としてビル制御システムまたは別のシステムに出力され、部屋２０Ａのクリティカル環境気流制御ブロック３０Ａへの入力として使用される。
【００８０】
機能ブロック５３７Ａ内部で実施されるもう１つの機能は、時間遅延機能またはランプ機能である。たとえば閾値を超えた場合、換気コマンド信号３１Ａとなる機能ブロック５３７Ａの出力が増加し、たとえば１０ＡＣＨから１６ＡＣＨの間の室内換気レベルに相当するその最大値またはパージ値に達する。このような値の増加は瞬時に発生するか、または機能ブロック５３７Ａによって緩やかな傾斜になるように命令される。このような傾斜を有して増加する信号または緩やかに増加する信号は１分以上の期間に渡り発生する。この動作は部屋の気流レベルが支障があるほど急激に増加しないように、または供給制御装置および排気制御装置が変化する信号に追従できない場合に加圧問題を引起こすほど急激に変化する信号に追従しようとする制御装置に問題が生じないように実施される。同様に、換気コマンド信号が１０ＡＣＨなどの高レベルから４ＡＣＨなどの低レベルまたは最小レベルまで低下するようになっている場合、機能ブロック５３７Ａは１分以上などの特定期間に渡り次第に出力信号３１Ａを減らすような緩やかな傾斜を形成する。
【００８１】
同様にこの様なレベルの増加する傾斜または減少する傾斜または緩やかに変化は、一定の増加率または減少率を有する線形となるか、または傾斜が高速で始まり信号が最終値になるまで次第に緩やかになるか、逆に緩やかに始まり信号が最終値になるまで次第に値の変化率を増加させるかの指数関数的な変化率を有するような非線形となる。またこの傾斜は信号が増加しているか減少しているかどうかに基づいて異なる率を有する。たとえば室内の流出または汚染物質レベルの大幅な増加が検出された場合、希釈換気コマンド３１を急激に増加させることによって部屋の希釈換気を急激に増加させることが有効な場合がある。しかしながら緩やかな下方への傾斜を設け、おそらく５分から１５分かけて希釈換気気流を次第に低下させて検出閾値より低いレベルに至るまで汚染物質を確実に除去するのが有効な場合もある。
【００８２】
広い信号範囲に渡って変化する気流に傾斜をつける代わりに、上述と同じ理由によって、信号処理ブロック５３０およびその内部の機能ブロック５３７Ａによって生成される希釈換気コマンド３１の変化率だけでなく、共有のデマルチプレクスセンサ信号５２２Ａ，５２３Ａおよび／または信号５２４Ａからなどの検出空気汚染物質の変化に基づく段階的変化量も変化させるのが望ましい。言い換えれば、１つの空気サンプル測定から最小希釈率から最大希釈率まで最大限可能にするよりも希釈換気気流の最大段階変化を制限する方が望ましい。たとえば最大段階変化量が最小４ＡＣＨから最大１６ＡＣＨの可能範囲で４ＡＣＨの気流増加に設定することができる。たとえば４ＡＣＨに設定された最大段階量では、希釈コマンド３１を最小値から最大値に押上げるトリガ値を超えた空気汚染物質値を得るように３回連続でサンプルを採取する。同様に、最大減少量も４ＡＣＨとなる気流率に制限された場合、希釈コマンドレベルが１６ＡＣＨに相当するレベルから４ＡＣＨに低下するトリガ値を下回るようにクリティカル環境の空気汚染物質を３回連続で測定する。
【００８３】
上述の傾斜法と同様の方法において、増加および減少する段階の高さは様々な量であってもよい。たとえば流出に早急に対応するため、希釈換気コマンド３１の上昇するまたは増加する変化に対して無制限またはより大きい制限を設けてもよい。しかしながら原因が流出でなく連続的な放出の場合大量の希釈を非常に低いレベルに確保しつつ振動の可能性を下げるには、空気サンプリングを数回行って希釈レベルを最小レベルまで完全に下げるように希釈換気をより長い期間高いレベルに保持するため減少段階変化量をより小さくするのが有効である。
【００８４】
段階の高さまたは可能性として傾斜率を設定する別の手段は、検出汚染物質のレベルまたはその変化率に基づいている。大きな値の汚染物質および／またはそのレベルの急速な増加が最後のサンプルまたは最近のサンプル以降に検出される場合、異なる段階変化の高さまたは傾斜率を使用するのが有効である。たとえば大きな汚染物質値に突然増加するような流出においては希釈コマンド３１を速やかにその最大値とするのが賢明である。より小さなまたは緩やかな値の増加にはより小さい段階が設定される。一方換気を高いレベルに保持してよりクリーンな空気を得るため、急な下方への増加によって下方の段階レベルを変化させない。またエネルギ節約上の理由からおよび／または有害ではない汚染物質レベルの短期間の上昇が数多く発生した場合、汚染物質レベルが換気コマンド３１を最小レベルに急速に下げるトリガレベルより小さいレベルまで急速に下がればさらに有益である。したがって、また各空気汚染物質に関連する異なる段階特性または出力特性を有することがより有益である。その結果、出力制御特性はどの空気汚染物質が希釈換気の増加が必要となるトリガになるかによって異なる。
【００８５】
また信号処理制御ブロック５３０の出力信号は、流出の検出またはより詳細に観察する対象となる汚染物質のレベルに基づきサンプリングシーケンスを変更するために使用してもよい。この代替の方法において、クリティカル環境２０から共用センサ内へと空気サンプルを取込むシーケンスは、制御ロジックブロック５１０によって使用され特定空間２０において対象となる検出イベント期間中可能性として一時的にサンプリングシーケンスを変更する信号処理制御装置ブロック出力信号５１２によって変更されてもよい。制御信号またはソフトウェア変数５１２の値がより高いあるトリガレベルに増加するかまたは振幅の急な増加などの何かの信号パターンを示すのを見て、制御ロジックブロック５１０はイベントが検出された空間の空気サンプリング頻度を増やしてもよい。また影響を受けた領域周辺の領域を次に早急にサンプリングして、またはさらにより高い頻度でサンプリングして他の空間への汚染物質の拡大を調査してもよい。本発明の記載では、振幅の急速な増加は、揮発性有機化合物の流出によって見られるような５分未満で通常トリガレベルの何倍ものレベルまで値が急激に増加することとして定義することができる。
【００８６】
サンプリングシーケンスまたは制御シーケンスのこのような変更は、図１か図２のサンプリングシステムを用いて実施することができる。後のシステムを使用した場合、イベントの検出は信号処理制御装置ブロック２１０によって最も実施されそうであり、シーケンスの変更は制御ロジックブロック３１０Ａ，３１０Ｂ，３１０Ｃ，３１０Ｄによって実施される。
【００８７】
ある種のイベントが空間内または幾つかの空間内で検出される場合に実施される制御シーケンスの別の変更は、幾つかの空間の空気サンプルを一度に加えて幾つかの部屋の混合サンプルを測定することによってサンプリングシーケンスを変更することである。この変更は、たとえば他の領域内への流出の可能性を早急に調査するため、領域を受けた領域または影響を受けた領域に隣接する複数の領域の混合サンプルを集めるように１または複数の電磁弁を一度に開くことによって実施される。これは上述と同様な方法で実施されるが、たとえば図１の電磁弁１６１，１６２，１６３，１６４、または図２の電磁弁３６１Ａ，３６２Ａ，３６３Ａ，３６１Ｂなどの複数の電磁弁の開放を含む。
【００８８】
図２を参照して、この図は、米国特許第６１２５７１０号明細書に記載されるシステムと同様なシステムなどのネットワーク空気サンプリングシステムを使用したワンパスクリティカル環境内の希釈換気の動的制御を対象とする本発明の別の好適な実施形態に関係する。このサンプリングシステムは多くの機能を有し、電磁スイッチおよび一部の制御つまみが１つの中央ユニットに配置されるのに対してビル全体に分散されているという主な違いはあるが、図１に示されるシステムと同様である。その結果、図１に示される中央サンプリングユニット１００は、分散された空気およびデータルータ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄと共にセンサおよび制御ユニット２００に効果的に置換えられる。システムおよび信号処理機能のシーケンスの制御は信号処理制御ブロック２１０によって処理される。このブロック２１０は上記で説明された図４のブロック５１０およびブロック５３０の機能を実施する。共用センサブロック２２０は図４に示すブロック５２０および図１に示すブロック１２０と同一の機能を実施する。
【００８９】
ブロック３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄは、電磁弁３６１Ａ，３６２Ａ，３６３Ａ，３６１Ｂ，３６２Ｂ，３６１Ｃ，３６１Ｄ、および可能性として入力／出力ブロック３２０Ａ，３２０Ｂに含まれる一部のアナログ入力またはデジタル入力および出力機能を内蔵する空気およびデータルータである。例として、空気サンプリング位置２３Ａが配管すなわち空気輸送管２４Ａを介して空気データルータ３００Ａの一部である電磁弁３６２Ａに接続されている。配管４４Ａ，１４，４４Ｂ，５４Ｂ，２４Ｃ，６４と共にこの配管すなわち空気輸送媒体２４Ａは、以下の米国特許出願に記載されるようなネットワークデータ通信、低圧電力、信号線および他の可能性のある機能を追加するために空気輸送管が何らかの追加導電体を伴ってもよいことを除いて以前に説明された。これは「TUBING FOR TRANSPORTING AIR SAMPLES IN AN AIR MONITORING SYSTEM」と題される２００４年９月２３日出願の米国特許出願番号第１０／９４８７６７号、および「AIR MONITORING SYSTEM HAVING TUBING WITH AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE INNER SURFACE FOR TRANSPORTING AIR SAMPLES」と題される２００５年６月１０日出願の米国特許出願番号第１１／１４９９４１号に記載される。この導体を追加することによって局所センサが都合よくコストコスト効率よくシステムに追加可能となる。
【００９０】
たとえばサンプリング位置２３Ａ、および他のサンプリング位置４３Ａ，４３Ｂ，５３Ｂ，２４Ｃ，６３は室内またはダクト温度を検出する局所温度センサも含んでよい。この温度センサからの信号または湿度または他の空気特性などの他のセンサからの信号は、ツイストペア、ツイストシールドペア、光通信ケーブルまたは他のデジタルデータ通信媒体などのデータ通信ケーブルを介してデジタルデータ通信信号として空気データルータ３００に送信できる。あるいはセンサ情報は１または複数の信号導体を通るアナログ信号を介してアナログ電圧信号またはアナログ電流信号としてルータ３００に送信できる。次にこのアナログ信号はそれぞれルータ３００Ａまたは３００ＢのＩ／Ｏブロック３２０Ａまたは３２０Ｂによってデジタル信号に変換することができる。
【００９１】
またこのＩ／Ｏブロック３２０Ａ，３２０Ｂは他の空気汚染物質をモニタすることができ、または空気サンプリング口を伴わない信号入力はデータ通信ケーブル、アナログ通信ケーブルまたはＩ／Ｏブロックへの他の接続を有する。これらのセンサは、たとえば温度センサ、空気汚染物質センサ、または光センサ、差圧センサ、空気速度センサまたは他のビルセンサなどの他の種類のセンサであってもよい室内センサ２５Ａ、および人感センサ２７Ｂ、人感スイッチ２８Ｃまたは緊急排気スイッチ８１である。後のセンサまたは室内スイッチのうち、人感センサは、本発明の記載では、赤外線エネルギ、動作、カードアクセスまたは他の手段を介して空間内の人の存在を検出可能なセンサとして定義され、これに対して人感スイッチは、本発明の記載では、人が空間に出入りする場合その人によって操作される手動操作照明スイッチまたは他の種類の室内スイッチなどの室内スイッチとして定義される。本発明の記載における室内スイッチは、たとえば電気、機械、フォトニックまたは空気圧によって動作可能で、何らかの種類クリティカル環境内またはその近くに配置され、接続されるシステムに状態の変化を示すように手動で操作することができる何らか種類のスイッチとして定義される。緊急排気スイッチは火災、流出または爆発などの緊急事態が発生した場合に人が投入または作動させることができる電気壁スイッチなどの室内スイッチとして定義される。緊急排気スイッチは、空間に最大希釈排気をもたらす、および／または空間の負のオフセットを増加させることによって抑制作用を促す可能性があるなどのようにある結果に影響を及ぼすか、またはモニタリングのためのみであってもよい。この室内スイッチおよび他の何らかのスイッチは便宜上部屋の同じ位置および可能性として空気サンプリング地点と同一の範囲に配置される配線を共用してもよい。
【００９２】
空気データルータ３００内部では複数の電磁弁の出力がマニホルド３９０Ａ，３９０Ｂと共に分岐される。これらマニホルドに加えて空気データルータ３００Ｃ内の電磁弁３６１Ｃまたはルータ３００Ｄ内の電磁弁３６１Ｄなどの個別の電磁弁の出力は配管すなわち空気輸送管２０２と共に接続され、真空源１４０によって移動されるように空気サンプルを多点空気サンプリングユニット２００内の共用センサ２２０に輸送する。空気およびデータルータの制御、並びにルータ内部のＩ／Ｏブロックからまたは空間内の局所センサから多点空気サンプリングユニット２００に戻るデジタルの検出空気特性および汚染物質データの通信は、データ通信ケーブル２０１を介して行われる。空気輸送媒体２０２は配管２４Ａおよび空間２０からルータ３００への他の接続用に上述と同様な材料を用いて構成可能である。データ通信ケーブル２０１は、ツイストペア、シールドツイストペア、光通信ケーブル他などのいかなる汎用データ通信媒体でも製作できる。また好適な実施形態では、部屋２０とルータ３００との間の接続について説明したように空気輸送媒体２０２およびデータ通信媒体２０１は１本で構成されるケーブルに結合される。
【００９３】
図１で示すように、多点空気サンプリングユニット２００はインターネット１７０にも接続され、人または設備要員による再チェックのためクリティカル環境についての情報をパスワードで保護されたウェブサイトに送信する。また図１で示すように、多点サンプリングユニット２００は設備のビル制御または管理システム１８０にも接続されデータ通信媒体１８１を介してデータを送受信する。この通信は直接に、またはＢａｃＮｅｔ、エシュロン社のＬｏｎ、ＸＭＬ、ＯＰＣ他などの多くのインターフェースプロトコルの１つを使用して実施することができる。
【００９４】
空間２０から検出入力信号を受信し部屋２０の制御に役立つ信号出力３１，３２を送信できる空気およびデータルータ３００に加えて、ビル制御システム１８０は人感スイッチ２８Ｃからの信号２９Ｃおよび緊急排気スイッチ８１からの信号８２などの様々なセンサ入力信号を受信するのにも使用できる。この情報はビル制御システムによって直接制御するために使用され、また多点空気サンプリングシステム２００に送り戻される。またビル制御システム１８０は、信号３１Ｃ，３２Ｃで示されるように制御信号をクリティカル環境気流制御ブロック３０Ｃに送信し、マルチプレクス空気サンプリングシステム１００またはシステム２００からのセンサ情報および可能性のある局所検出信号、室内スイッチ情報、および他のビル情報を用いて部屋２０の気流の制御に役立つことができる。
【００９５】
図３は、１つのクリティカル空間およびそこで使用される幾つかの気流制御、フィードバック装置および信号を示すさらに詳細な図である。以前に説明された構成部品に加え、この図は室内排気気流検出および制御装置すなわち装置４１、室内排気気流制御信号４７および室内排気フィードバック信号４８も示す。また供給気流検出および制御装置すなわち装置５１、供給気流制御信号５７および供給気流フィードバック信号５８も含まれる。新たに示された装置はケーブル９２を介して温度制御装置９０と通信する局所温度センサ９１である。この温度制御装置は、クリティカル環境で気流を制御するビル制御システム１８０の一部、スタンドアロン装置、または分離型装置の一部であってもよい。たとえば図３の特定排気装置７１、室内排気装置４１、供給気流制御装置５１、およびクリティカル環境気流制御装置３０を含み、任意の室内圧力オフセットか空気量オフセットを維持することによって少なくとも室内加圧を制御する制御システムは、本発明の記載では、クリティカル環境気流制御システムと称され、また場合によっては実験室気流制御システムと称してもよい。温度制御装置９０の目的は、熱負荷または温度コマンド９３をクリティカル環境気流制御装置３０に送信し、空間２０内への供給気流を増減させることを含む温度制御を提供することである。また温度制御９０は再加熱コイルを制御して空間２０内に供給される供給空気の温度を増加させるかまたは空間２０内の温度制御の追加的手段として周辺加熱コイルを制御してもよい。
【００９６】
図１、図２および図６に示されない別の構成要素として、特定排気気流制御および検出装置７１が追加される。この制御装置は特定排気ダクト７０に接続される。特定排気装置７２は、実験室ドラフト、シュノーケル排気、キャノピーフード、薬品保管キャビネット、生体安全キャビネット、動物ケージ排気、またはクリティカル環境から空気を排気する他の装置などの多くの特定排気装置の１つであってもよい。一般にこれらの装置の気流は装置の何らかの特徴に基づいて固定、２状態または可変である。たとえば実験室ドラフトを通過する気流は可変となりドラフトのサッシ開口サイズに比例し前面風速を一定に保つ。この種類の制御は図３に示され、特定排気装置７２は気流制御信号７７によって特定排気気流制御装置７１を制御する。特定排気フィードバックまたは検出気流信号７８は、たとえばフィードバック信号８８で示される可能性として１または複数の他の特定排気気流フィードバック信号と共に気流制御ブロック３０に送られる。
【００９７】
図５はクリティカル環境気流制御装置３０に関する制御図の実施形態である。ワンパスクリティカル環境空間内の供給気流は、空間の特定排気気流によって要求される補給空気、温度コマンドを満足する部屋の供給気流要求、空間の希釈換気要求のいずれかの高い方によって設定される。これは図５に示されるように加算ブロック３３によって最初に気流信号７８，８８などのすべての特定排気フィードバック信号を加算することによって実施される。次にこの合計特定排気フィードバック信号はハイ選択信号コンパレータ３４内に１つの入力として送信される。ブロック３４はそこに送信される３つの信号のうち最大のものを取出し３つの信号のどれでも最大のものを任意のタイミングで送り出す。ハイ選択ブロック３４内への次の入力は供給気流を変化させる温度コマンド９３であり、供給気流は次にスケーリングブロック３８でスケーリングされ必要に応じてオフセットが加えられ、アナログ電圧信号について１ボルト当り一定数のｃｆｍ、または気流を表すソフトウェア変数またはファームウェア変数について１秒当りのｃｆｍまたはリッター数などのある単位に直接スケーリングされるなど、他の２つの気流コマンド信号入力として温度コマンドを同一スケール係数にする。３番目の信号は希釈換気コマンド信号３１であり、この信号は多点空気サンプリングシステム、図６の分離局所センサシステムまたはビル制御システム１８０を用いて生成され、スケーリングブロック３９によって再度スケーリングされ必要に応じてオフセットが加えられこのコマンドを他の信号と同一のスケール係数にする。
【００９８】
供給気流制御装置５１用のコマンド５７は、ハイ選択コンパレータブロック３４の出力を取出し、減算ブロック３７によって出力からオフセット信号３２を減じることによって生成されることがさらに示される。室内オフセット気流コマンド３２は最大供給ｃｆｍまたは最大排気ｃｆｍの１０％などの固定オフセットであってよく、または２状態、多状態またはＶＡＶ法で変化する信号であってもよい。このオフセット気流の目的は部屋に対して一般に僅かに負の圧力を生成することであるが、アプリケーションによってはオフセット気流極性を反転して廊下および／または他の空間に対してその空間に正味の正圧力を生成することもできる。２状態制御信号である室内オフセット気流コマンド３２が例として適用されるのは通常室内動作の最大供給量の１０％などの値となる信号３２に対してである。しかしながら流出または火災または煙の放出などの他の緊急状況が何らかのセンサ、アラームシステムによってまたは緊急排気スイッチ８１を用いて手動で検出される場合、室内オフセット気流はサンプリングシステム、ビル制御システムまたは図６のシステムによってその通常値から増加する。オフセット気流を可能性のある非常に高い値まで増加させることによって供給気流量が部屋に大きな負のオフセット気流を生成するように減少し、汚染物質の増加を測定することによって流出蒸気または煙の他の空間への拡大を防止する。
【００９９】
最後に図５は、室内排気気流制御装置に対するコマンド４７が最初に供給気流フィードバック信号５８から始まってどのように生成されるかについての実施形態を示す。特定排気フィードバック信号７８，８８の和が供給気流フィードバック信号５８から引かれると共に室内オフセット気流コマンド３２に加えられる。結果の信号は室内排気気流制御装置４１の気流を設定および制御するために使用される室内排気コマンド信号４７となる。
【０１００】
また図６は個別空間のみまたはその空間に配置されたダクトセンサまたは図１または図２の実施形態の中央検出を用いないでモニタされるダクトを使用する本発明の別の設備モニタリングシステムの実施形態を示す。また本実施形態は実験室または飼育設備などのワンパスクリティカル環境２０の希釈換気を動的に変化させるため、部屋２０Ａまたは部屋２０Ｂの室内排気ダクト４０Ｂに配置されたセンサ４２５Ａ，４２７Ａまたは他のセンサなどの複数の室内センサの出力を合成し使用することができる。同一空間からのこの１または複数のセンサ出力または複数空間からのセンサ出力は上述のように合成されまたは他と異なる方法で使用される。
【０１０１】
図６の実施形態をさらに詳細に説明すると、部屋２０Ａは２つの局所センサまたは室内センサ４２５Ａ，４２７Ａを含む。このセンサはそれぞれケーブル４２６Ａ，４２８Ａを介してデータ取得および制御装置ブロック４００ＡのＩ／Ｏブロック４３０Ａに接続される。このケーブルはセンサの出力に依存して多くの様々な媒体であってもよい。たとえば、このまたは他のセンサが電流出力または電圧出力を有する場合、アナログ信号線をケーブルに使用できる。センサ４２５Ａ，４２７Ａの出力または他の何らかのセンサがデジタル信号の場合、一般にツイストペアまたはシールドツイストペアが使用される。その出力がデジタル光信号であった場合、光通信ケーブルが図６のこのおよび他の局所室内センサに使用できる。
【０１０２】
室内センサ４２５Ａ，４２７Ａは多くの様々なセンサの１つであってもよい。たとえば粒子カウンタおよびＴＶＯＣセンサであってもよく、あるいはＣＯ、ＣＯ２、オゾン、ラドン、他の有害ガス、アンモニア、湿度、露点温度、光、差圧などを検出する前述の他の多くの種類のセンサのいずれか２つ以上であってもよい。
【０１０３】
また図６に示す部屋２０Ｂは、室内排気ダクト４０Ｂに取付けられる個別センサ４４３Ｂ，４４５Ｂ、および供給ダクト５０Ｂに取付けられる局所ダクトセンサ５４３Ｂ，５４５Ｂなどの局所ダクトセンサの使用を示す。この４つのセンサは、それぞれケーブル４４４Ｂ，４４６Ｂ，４５４Ｂ，４５６Ｂを介してデータ取得および制御装置ブロック４００ＢのＩ／Ｏブロック４３０Ｂ内に接続されるように示される。同様に部屋２０Ｃはそれぞれケーブル４２６Ｃ，４２８Ｃを介してデータ取得および制御装置ブロック４００ＣのＩ／Ｏブロック４３０Ｃに接続される室内センサ４２５Ｃ，４２７Ｃの使用を示す。またＩ／Ｏブロック４３０Ｃは外部空気ダクトに取付けられたダクトセンサ４６３，４６５をモニタリングして外気状態を測定する。このセンサ４６３，４６５はそれぞれケーブル４６４，４６６を介してＩ／Ｏブロック４３０Ｃに接続される。図６に示されるセンサのいずれも、上述の多くの空気汚染物質のいずれか１または複数または他のどんな種類の空気汚染物質、空気特性または検出可能な対象となるビルのパラメータでも検出するために使用される。また、図６には示されないが、人感スイッチ２８C、緊急排気スイッチ８１、人感センサ２７Ｂなどの図１または図２に示される室内スイッチまたは室内センサのいずれも、これらのスイッチまたはセンサをＩ／Ｏブロック４３０の入力のうち１または複数に接続することによって図６の実施形態で使用できる。
【０１０４】
図６では、データ取得および制御ブロック４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃはそれぞれ制御ロジックブロック４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃも含む。この制御ロジックブロックを使用してデータ取得および制御装置ブロック４００の機能およびロジックを制御すると共に、通信ケーブル媒体４０１を介して他のデータ取得および制御装置ブロックおよび／またはビル制御システム１８０などの別のビルシステムとの通信および接続を支援する。データ通信媒体４０１，２０１，１８１，１７１は、本発明の記載では、たとえばＢＡＣｎｅｔ、Ｌｏｎｗｏｒｋｓなどのプロトコル、またはJohnson Contols社のMetasys N1またはN2バスなどのビル制御または他のビル通信プロトコルで動作するイーサネット（登録商標）ケーブルまたはＲＳ３８５ケーブルを用いて実施されるある形態のデジタルデータ通信ネットワークの一部であるデータネットワークケーブルまたはデータ通信ケーブルとして定義できる。またはＩＰすなわちインターネットプロトコルを使用してもよい。
【０１０５】
また図２のブロック３２０Ａと同様なＩ／Ｏブロック４３０Ａに加えて信号処理ブロック４２０Ａを使用して、部屋２０Ａに対するアナログまたはデジタルの気流制御信号３１Ａ，３２Ａを生成する。部屋２０Ｂにおいて、信号処理制御装置ブロック４２０Ｂはクリティカル環境気流制御装置３０Ｂへの入力として希釈換気気流制御信号３１Ｂも生成するが、この例では制御装置３０Ｂはネットワーク制御装置であり通信ネットワーク４０１を介してその制御およびフィードバック信号をすべて受信する。この実施形態では、気流制御信号３１Ｂはクリティカル環境制御装置３０Ｂに送信され、クリティカル環境制御装置３０Ｂによって受信されるソフトウェア変数の形態またはデジタル情報の他の形態である。この種類のネットワーク制御コマンド３１Ｂは、たとえば図２のデジタル通信媒体２０１または図１か図２のビル制御通信媒体１８１を使用して図１または図２の実施形態で同様に使用してもよい。
【０１０６】
同様にして、図１、図２および図６に記載される気流制御装置、空気汚染物質センサまたは制御装置はいずれもネットワークデジタル装置であってもよく、これによって制御信号、フィードバック信号およびセンサ信号は、イーサネット（登録商標）またはアークネットなどの私的なＬＡＮすなわちローカルエリアネットワークまたはインターネットなどの公共の通信ネットワークを介して装置間で通信されるデジタル情報であってもよい。
【０１０７】
また図６は、３０Ｃなどのクリティカル環境気流制御装置がデータ取得および制御装置４００と通信をしているビル制御システム１８０を介してその制御信号３１Ｃおよび／または制御信号３２Ｃを受信する方法を示す。また図６で示されるデータ取得および制御装置機能は、分離ブロック４００によって示されるような分離データ取得および制御システムの必要なしでビル制御システム１８０によって実施されてもよい。この後者の場合、４００で表される制御装置はたとえばMetasysシステムを有するJohnson Controls社、子会社のAlerton社のNative BACnetシステムBACtalkを有するハネウェル社またはApogeeシステムを有するジーメンス社などのビル制御会社によって一般に製造され使用される種類の制御入力および制御出力を用いるビル制御システム制御装置または他の制御装置またはネットワーク装置によって実施される。
【０１０８】
ビル制御システム１８０で実施される信号処理制御装置ブロック４２０または同様のブロックを使用して図１および図２の実施形態について上述したのと同様な方法で複数の空気汚染物質センサの出力を合成する。同様に希釈換気制御信号３１およびオフセット気流制御信号３２が上述と同様な方法で生成され、図１および図２のシステムについて上述したように２状態または３状態またはＶＡＶなどの出力の種類とすることができる。また図１、図２または図６で記載した制御方法または検出方法、あるいは制御入力または制御出力は他の図面に示すシステムまたは方法に適用することができる。同様にこれらの同様な方法またはシステムは、多点空気サンプリングシステムを用いるのではなく米国特許第６２５２６８９号明細書に記載され本特許ではネットワークフォトニックサンプリングシステムと称されるようなファイバ光パケットサンプリングおよび検出システムを用いて実施される図１か図２のシステムと同様な設備モニタリングシステムの実施形態に適用することができる。
【０１０９】
図１、図２または図６のシステムまたはネットワークフォトニックサンプリングシステムを用いて、ワンパスクリティカル環境内の希釈換気を変化させようとする場合に発生する問題を解決するために実施可能な幾つかの有益な制御の実施および方法がある。たとえばビル内に取込まれる外気が１または複数の空気汚染物質によって僅かにまたは大幅に汚染される場合がある。このような汚染物質は乗用車またはトラックの排気または炉またはボイラの排気の再取込みによる一酸化炭素、高レベルの外気微粒子、ドラフトまたは他の特定排気筒から再度取込まれたＴＶＯＣ、または汚染物質の他の野外汚染源を含む。これらの汚染物質がろ過されず実験室内に供給される供給空気内に混入した場合、希釈換気制御が起動され室内排気および供給気流の両方を増加させる。同様に供給空気の汚染物質の増加が供給気流コマンドが自然に増加するトリガとなるほど高くなくても、部屋に存在する汚染物質レベルに追加されて室内自体から発生した低いまたは中程度の汚染物質レベルに対してもシステムを過敏にさせる。空気汚染物質を含む供給空気の増加を制御する動作は室内の汚染物質レベルを増加させる働きだけをするため、この両方の問題によって暴走する結果となる可能性がある。これによって２状態法、３状態法またはＶＡＶ法のどれを使用しても、外気または供給システムの汚染物質が充分高い場合室内への供給気流が最終的に最大レベルに命令されるまで供給気流レベルはさらに高く駆動される。供給システム気流は多くの部屋に供給される可能性があるため、これらの部屋の全てがその最大気流まで押圧される可能性がある。これによって供給および／または室内排気システムの気流能力を超える結果となり、クリティカル環境空間内へのまたはクリティカル環境空間からの気流が結果として減少し廊下または他の部屋に対してこれらの空間の加圧レベルが低下する可能性がある。また特定排気装置が室内排気ファンによって排出される装置の場合、この装置は有害ガスまたは有害蒸気の捕獲および抑制に失敗する場合がある。
【０１１０】
この問題を解決する一例としての制御方法は示差測定技術を使用することである。この方法では外気または供給空気の測定値を室内空気の測定値から引いて、外気か供給空気かに対して対象となる様々な空気汚染物質の示差測定値を求める。したがって外気または供給空気の粒子、ＣＯ、ＴＶＯＣなどが増加した場合、供給空気源の効果が差引かれるため部屋の空気質は部屋の汚染物質源のみに対して評価される。事実上、希釈空気が汚染物質源である場合は希釈空気の増加で部屋はきれいにならないので、ここで懸念されるのは部屋の空気の絶対的質ではなくて部屋の空気が部屋または空間の汚染源によって悪化するかどうかということである。
【０１１１】
たとえば上述のように、たとえば図１および図２の室内サンプリング位置２３Ａ、室内排気ダクトサンプリング位置４３Ａおよび／または室内センサ２５Ａ、または図６の室内センサ４２５Ａ，４２７Ａおよび／または室内排気ダクトセンサ４４３Ａを使用して空間２０Ａ内の空気の空気汚染物質の測定からまず開始する。この例としての方法では、次に図１または図２の空気サンプリング位置６３または外気取入れダクト６０内の図６の空気汚染物質センサ４６３，４６５を使用して外気の空気汚染物質を測定するか、図１または図２の空気サンプリング位置５３Ｂまたは供給気流ダクト５０Ｂ内の供給気流ダクトセンサ５４３Ｂ，５４５Ｂを使用して供給空気の空気汚染物質を測定する。空間が直接野外から１００％外気を空気の戻りなしで取込む場合、外気ダクト６０内から供給空気搬送機に向かう外気を測定することによって少なくともガスまたはＶＯＣの測定値に関し正確な結果が得られる。しかしながら少なくとも粒子測定については、空気フィルタシステムおよびファンシステムを介して上述の供給ダクト位置などそれらのシステムの下流位置において測定を行う必要がある。他の領域から戻る空気が外気と混合されて供給空気を生成する場合も、少なくとも外気と戻る空気が充分に混合される位置を用いて下流の供給ダクト気流測定の使用が必要となる。同一空気システムからこの空間に流入する全ての供給空気は同様な特性および汚染物質を有するはずであるから、単一の空気搬送機または主供給ダクトから供給される全ての空間に対して１つの供給または外気ダクト測定のみの使用でも充分なはずである。
【０１１２】
次に空間空気汚染物質の測定値から外気または供給空気の汚染物質測定値を減じることによって、１組の空気汚染物質測定値（空間空気および外気または供給空気）が１組の示差測定値に変わる。これを実施するための実施形態の例は図５の減算ブロック３５であり、このブロックでたとえばＴＶＯＣの供給空気または外気の測定値が減算ブロックのマイナス（−）入力に印加され、次にＴＶＯＣの室内または室内排気ダクトの空気汚染物質測定値がそのプラス（＋）入力に印加される。その結果その出力がその空間のＴＶＯＣの示差測定値となる。たとえばコンピュータによる制御システムのソフトウェア変数または他の装置に関するこの空気汚染物質測定値を減算する他の方法が当業者に知られている。
【０１１３】
次に個別の示差空気汚染物質測定値は示差でない室内空気測定値について上述されるのと同じ方法で処理され、したがってたとえばそれぞれ図１、図２、図４または図６の信号処理制御ブロック１３０，２１０，５３０または４２０によって個別に使用されまたは加算された後比較または解析され、空間２０の供給気流および排気気流を変化されるために使用される信号３１，３２を生成する。
【０１１４】
供給空気または外気の測定および空間空気の測定は同一センサを用いて５秒から３０秒などの適度に短い時間内で実施可能なため、図１および図２の空気サンプリングの実施形態はこの示差測定制御の考え方に対して好適な実施形態である。結果として２つの測定値を減算する場合にセンサエラーが相殺されるためセンサエラーの多くが除去される。したがって高い供給源レベルの可能性がある外気汚染物質と比較して相対的に重要性は低いけれども、部屋の汚染物質が増加した場合でも非常に正確な示差測定値が得られる。結果としてこの高い野外のバックグラウンドレベルによって実質的にクリティカル環境空間内のどんな汚汚染物質源の影響に関する測定値の分解能または精度も低下しない。
【０１１５】
図１、図２または図６の装置を使用する場合に用いることができる別の制御方法は、高いレベルの供給空気または外気の汚染物質が存在するがなお上述の示差室内空気信号が空間内に実質的な汚染物質源がないことを示す状況に関する。この状況では空間内の汚染物質の絶対レベルが希釈レベルを増加させるトリガとなるほど充分高いが、示差信号は増加する供給空気が適切でないことを示す。この状況では汚染物質の供給源は供給空気なので外気または供給空気が低レベルの汚染物質を含むまで供給空気を減少させるのが有利である。
【０１１６】
この制御方法の一実施形態は、上述の供給ダクト５０Ｂまたは外気取込みダクト６０において１または複数の空気汚染物質測定値を生成することから成る。次にこの１または複数の汚染物質測定値はそれぞれ図１、図２、図４または図６の信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０または４２０によって加算または個別に使用された後比較または解析されて、これらの信号がクリティカル環境空間２０に使用されるような適切なトリガレベルを超えるかどうかを決定する。これらのトリガレベルまたは適切なトリガ条件を満足する場合、ブロック１３０，２１０または４２０を使用して幾つかの方法のうちの１つによって供給気流を減少させる。たとえば図３において供給気流が特定排気装置の補給要求のみか低いレベルに低減される希釈換気コマンドで命令される気流かのどちらか高い方によって制御されるようになるように、温度制御ブロック９０の温度制御出力９３は完全に切離され信号処理制御装置ブロック１３０，２１０または４２０からのコマンド出力によって効果的に無効にすることができる。
【０１１７】
図１、図２または図６の装置を使用する場合に用いることができる別の制御方法は、特に高レベルの汚染物質が対象となる部屋に対して正圧でその部屋のオフセット気流がそこから引かれる廊下などの空間から入って対象となる空間または空間の周辺に存在する状況に関する。この状況では外気または供給空気ついて上述されたような対象となる各汚染物質に対する示差信号を生成するのが望ましい。この場合、たとえば測定された部屋２０からの空気汚染物質は、部屋２０のオフセット気流２１の少なくとも一部を供給する廊下１０または準備室または他の空間から採取される各空気汚染物質測定値から減算される。この示差信号が高いレベルを示す場合、検出された汚染物質源は部屋２０内にあって廊下１０または他の準備室内にはないことを表す。ＶＯＣを発生させる洗浄剤を使用して廊下を清掃する人がいる場合、このＶＯＣが廊下１０から供給を受ける全ての部屋２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内に引込まれるためにこの事は重要である。したがって外気または供給空気に対して汚染物質の絶対レベルまたは汚染物質の示差レベルが廊下からのＶＯＣによって部屋２０内で高い場合、これらの全ての部屋は高レベルの換気状態になる。これは許容できても全ての部屋が高レベルの希釈換気に向かう可能性があるためまた気流能力の問題を引起こすことがある。この気流不足状態が発生するのを防止するため、廊下に対してこれらの部屋の示差レベルをチェックするか、または同様に廊下の絶対レベルをチェックすることができる。廊下が対象となる空間に対して正圧であると仮定して、廊下のレベルが懸念されるあらゆる空気汚染物質において高いか部屋のレベルが高いかのいずれかであるのに対して廊下に比較して部屋の示差レベルが低い場合、補正制御動作は廊下の換気レベルを増加させることであって部屋の換気レベルを増加させることではなく、または部分的に特定の中間レベルまで増加させるのみとなる。この制御方法を実施する別の手段は、供給空気（または外気）に対して部屋の示差信号が高い場合および廊下１０（または他のオフセット気流源領域）に対して部屋２０の示差信号も高い場合、単に部屋２０の希釈換気コマンドを増加させることである。
【０１１８】
この示差信号および廊下信号が汚染物質源が廊下１０からであることを示す場合に実施可能な他の方法は、廊下に対して部屋が正圧になるように気流方向を変更することである。たとえば次々に抑制を突破して廊下を汚染した煙、ＶＯＣまたは他の汚染物質の汚染源が廊下内か他の部屋にあるかも知れない。この状況において適切な処置は、図１、図２、図４または図６の信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０または４２０を使用して上述のようにこの状態を検出し、次に室内オフセット気流制御信号３２を使用して部屋２０のオフセット気流２１を部屋内に向かう方向から部屋から外へ向かう方向へと変更する。またこれによって部屋２０と廊下１０の組合わせが安定状態を維持するように対応する廊下のオフセット気流を正から負へ変更することが必要になる。場合によっては、部屋２０は既に廊下１０に対して正圧であってもよい。この場合正のオフセット気流２１のレベルをさらに大きい値に増加させて廊下１０内の汚染物質から一層保護するのが有利である。部屋の１つの汚染物質レベルが他のすべての部屋よりも高い場合、その部屋は汚染物質源である可能性が高い。そうである場合、図１、図２、図４または図６の信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０または４２０を使用して部屋２０のオフセット気流制御信号３２を変更し、室内オフセット気流２１を負で適切なレベルの高さにする。また同時に廊下１０のオフセット気流を適切なレベルに変更する。部屋２０内のオフセット気流を変更するため部屋２０の廊下１０からのオフセット気流に対して廊下１０のオフセット気流をバランスさせるこの考え方は、「Air Flow Control For Pressurized Room Facility」と題する米国特許第５５４５０８６号明細書に記載される。
【０１１９】
本発明の特定の特徴が幾つかの図面でのみ示されるが、これは単に便宜上であって幾つかの特徴は本発明に従う他の特徴のいずれかまたは全てと組合わされてもよい。
【０１２０】
他の実施形態は当業者が思い当たるものであって以下の請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】複数のワンパスクリティカル環境が多点星型構成空気サンプリングシステムによってモニタされる本発明のシステムの好適な実施形態を示す模式図である。
【図２】複数のワンパスクリティカル環境が多点ネットワーク空気サンプリングシステムによってモニタされる本発明のシステムの好適な実施形態を示す模式図である。
【図３】ワンパスクリティカル環境における本発明のシステムの好適な実施形態を詳細に示す模式図である。
【図４】希釈換気コマンド信号を生成するために使用できる本発明の信号処理ロジックの好適な実施形態の一部を示す模式図である。
【図５】１または複数の特定排出源を含むワンパスクリティカル環境空間に対する本発明のクリティカル環境気流制御ロジックの実施形態を示す模式図である。
【図６】複数のワンパスクリティカル環境が１または複数の固有の特徴を含む１または複数の個別局所センサによってモニタされる本発明のシステムの実施形態を示す模式図である。
【図７Ａ】換気率制御シーケンスに伴う様々な定常状態レベルを示す模式図である。
【図７Ｂ】換気率制御シーケンスに伴う様々な定常状態レベルを示す模式図である。
【図８Ａ】クリティカル環境内の換気率を変化させることによって希釈換気制御を実施する閉ループシステムを使用してクリティカル環境内の換気率を制御する方法を示す図である。
【図８Ｂ】クリティカル環境内の換気率を変化させることによって希釈換気制御を実施する閉ループシステムを使用してクリティカル環境内の換気率を制御する方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年12月28日(2007.12.28)
【手続補正１】
【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】
ワンパスクリティカル環境（２０）で使用される希釈換気制御システムであって、供給気流量の可変発生源と、該クリティカル環境および該クリティカル環境を含むビルから１またはそれより多くの排気ダクト（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）を使用して前記供給気流量を完全に排出する手段と、前記クリティカル環境（２０）からの排出気流量を変化させるように前記１またはそれより多くのダクト（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）に設けられた少なくとも１つの気流制御装置（４１Ａ，４１Ｃ）を備える希釈換気制御システムにおいて、
前記クリティカル環境（２０）の少なくとも１つの空気汚染物質を検知するための少なくとも１つの空気汚染物質センサ（１２０）を含む設備モニタリングシステムと、
少なくとも１つの検知空気汚染物質に少なくとも部分的に基づいて１またはそれより多くの気流コマンド信号（３１，３２）を発生させる信号処理制御装置（１３０）と、
前記気流コマンド信号（３１，３２）を使用して前記クリティカル環境（２０）の供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）を少なくとも部分的に制御する前記クリティカル環境気流制御装置（３０）とを含むことを特徴とする希釈換気制御システム。
【請求項２】
前記空気汚染物質センサ（１２０）のうちの少なくとも１つが、全揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）センサを含むことを特徴とする請求項１記載の希釈換気制御システム。
【請求項３】
前記気流コマンド信号（３１，３２）が、前記クリティカル環境の供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）の希釈換気部分を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の希釈換気制御システム。
【請求項４】
前記設備モニタリングシステムが、少なくとも幾つかの地点がクリティカル環境（２０）内にある複数の地点から１またはそれより多くの共用空気汚染物質センサ（１２０）に、１またはそれより多くの空気サンプルを搬送する多点空気サンプリングシステム（１００）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項５】
前記設備モニタリングシステムが、少なくとも２つのセンサ（２３Ａ，２７Ａ）を含み、前記信号処理制御装置（１３０）が、前記少なくとも２つのセンサに少なくとも部分的に基づいて前記気流コマンド信号を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項６】
前記設備モニタリングシステムが、少なくとも幾つかの地点が前記クリティカル環境（２０）内にある複数の地点から空気をサンプリングする多点空気サンプリングシステム（１００）を含み、該複数の地点が１またはそれより多くのクリティカル環境（２０）内に気流を供給したりまたはそこから空気を引出したりする空気ダクトから空気をサンプリングすることに関連する少なくとも１つの地点（６３）を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項７】
前記設備モニタリングシステムが、少なくとも幾つかの地点が前記クリティカル環境（２０）内にある複数の地点から空気をサンプリングする多点空気サンプリングシステム（１００）を含み、該複数の地点が、前記空気サンプルが１またはそれより多くの外気状態を示す少なくとも１つの地点（６３）を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項８】
少なくとも１つの空気汚染物質が閾値レベルを超えるかまたは信号パターンにほぼ整合する場合、前記信号処理制御装置（１３０）が、気流コマンド信号（３１，３２）を発生させて前記供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）のうち少なくとも１つを増加させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項９】
信号処理制御装置（１３０）またはクリティカル環境気流制御装置（３０）が、所定時間気流コマンド信号（３１，３２）を固定することによって、前記クリティカル環境（２０）の供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）のうち少なくとも１つを増加させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項１０】
前記クリティカル環境（２０）についての情報がインターネット上のウェブサイトに送信されるインターネットシステムへの接続（１７１）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項１１】
前記設備モニタリングシステムが、前記ワンパスクリティカル環境（２０）内にある第１地点（３２Ａ）と、第２地点（６３）とを含む複数の地点において少なくとも１つの空気汚染物質をモニタして、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値をそれぞれ発生させ、
前記信号処理制御装置（１３０）が、第１空気汚染物質測定値から第２空気汚染物質測定値を引くか第２空気汚染物質測定値から第１空気汚染物質測定値を引くかすることによって、示差空気汚染物質測定値を求めて前記気流コマンド信号（３１，３２）を生成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の希釈換気制御システム。
【請求項１２】
前記第２空気汚染物質測定値が、少なくとも１つの外気状態を示すことを特徴とする請求項１１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１３】
前記第２空気汚染物質測定値が、前記クリティカル環境（２０）の前記供給気流状態を示すことを特徴とする請求項１１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１４】
前記第１空気汚染物質測定値が第１閾値レベルを超えて前記第２空気汚染物質測定値が第２閾値レベルを超えた場合、前記気流コマンド信号（３１，３２）が前記クリティカル環境（２０）の供給気流量を減少させることを特徴とする請求項１１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１５】
前記設備モニタリングシステムが、前記ワンパスクリティカル環境（２０）内にある第１地点（２３Ａ）と、第２地点（６３）とを含む複数の地点において、少なくとも２つの異なる空気汚染物質をモニタして、少なくとも２つの第１地点空気汚染物質測定値および少なくとも２つの第２地点空気汚染物質測定値を発生させ、
前記信号処理制御装置（１３０）が、各第２地点空気汚染物質測定値をそれぞれ対応する第１地点空気汚染物質測定値から引くことによって、少なくとも１組の示差空気汚染物質測定値を求めて前記気流コマンド信号（１３１，１３２）を生成することを特徴とする請求項１１記載の希釈換気制御システム。
【請求項１６】
ワンパスクリティカル環境（２０）で希釈換気気流量を変化させる方法であって、クリティカル環境（２０）からの排出気流量を変化させるために少なくとも１つが気流制御装置（４１Ａ，４１Ｃ）を含む１またはそれより多くの排気ダクト（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）を使用して、前記クリティカル環境（２０）および前記クリティカル環境（２０）を含むビルから完全に排出される供給気流量の可変発生源を備える方法において、
少なくとも１つの空気汚染物質センサ（１２０）によって前記クリティカル環境の少なくとも１つの空気汚染物質をモニタして少なくとも１つの空気汚染物質測定値を求めることと、
該空気汚染物質測定値のうち少なくとも１つを使用して気流コマンド信号（３１，３２）を生成することと、
前記気流コマンド信号（３１，３２）を少なくとも部分的に使用して、前記クリティカル環境（２０）の供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）を制御することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの空気汚染物質をモニタする前記工程が、少なくとも幾つかの地点がワンパスクリティカル環境（２０）内にある複数の地点から、１またはそれより多くの共用空気汚染物質センサ（１２０）に、空気サンプルを輸送することを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
空気汚染物質測定値から少なくとも１つの仮想センサ信号（５２２Ａ）を生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６および１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記気流コマンド信号が、前記クリティカル環境（２０）の供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）の希釈換気部分を変化させることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記気流コマンド信号（３１，３２）が、前記クリティカル環境（２０）のオフセット気流を変化させることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
気流を供給する空気ダクト内にある地点（６３）を含む複数の地点から前記１またはそれより多くのクリティカル環境（２０）に空気サンプルを輸送し、または前記１またはそれより多くのクリティカル環境（２０）から空気サンプルを輸送する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
空気汚染物質測定値が閾値レベルを超えるかまたは信号パターンにほぼ整合する場合、前記気流コマンド信号（３１，３２）が、前記供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）または排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）を増加させることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの空気汚染物質が閾値レベルを超えるかまたは信号パターンにほぼ整合する場合、前記供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）の両方を増加させることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記クリティカル環境の供給気流量（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）および排出気流量（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）のうち少なくとも１つを増加させるように、前記気流コマンド信号（３１，３２）が所定時間固定されることを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
クリティカル環境（２０）についての情報がインターネット上のウェブサイトに送られるインターネットシステムに接続（１７１）を提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１つの空気汚染物質をモニタリングする前記工程が、前記ワンパスクリティカル環境（２０）内にある第１地点（２３Ａ）と、第２地点（６３）とをモニタして、第１空気汚染物質測定値および第２空気汚染物質測定値をそれぞれ求めることを含み、
前記第１空気汚染物質測定値から前記第２空気汚染物質測定値を引くか前記第２空気汚染物質測定値から前記第１空気汚染物質測定値を引くかすることによって、示差空気汚染物質測定値を求めることと、
前記示差空気汚染物質測定値から前記気流コマンド信号（３１，３２）を生成することをさらに含むことを特徴とする請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２空気汚染物質測定値が、１またはそれより多くの外気状態を示すことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記第２空気汚染物質測定値が、前記クリティカル環境（２０）の前記供給気流の状態を示すことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
複数の地点の各地点において少なくとも２つの異なる空気汚染物質をモニタし、第１地点空気汚染物質測定値および第２地点空気汚染物質測定値を１組として求める工程と、
前記第２地点空気汚染物質測定値を対応の第１地点空気汚染物質測定値から引いて、１組の空気汚染物質示差測定値を求める工程と、
前記１組の空気汚染物質示差測定値から前記気流コマンド信号（３１，３２）を生成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１６〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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