(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌が入庫する駐車場入口と、
車輌が出庫する駐車場出口と、
該駐車場が設けられた室内を換気するファンを備えた駐車場の換気装置において、
駐車場の床面積から車輌の平均走行時間を求め、
該平均走行時間から駐車場内の平均エンジン稼動率を求め、
該平均エンジン稼動率からＣＯ総排出量を求め、
該ＣＯ総排出量から換気回数を求める演算回路を有し、
前記平均走行時間は、走行距離÷走行速度＋エンジン始動時間で求められ、該走行距離は、1.903×√（床面積）で求められ、
前記エンジン稼動率は、前記平均走行時間と出入り頻度の積で求められ、該出入り頻度は駐車場での車輌の出入り台数を収容台数で割ったものであり、
前記ＣＯ総排出量は、前記エンジン稼動率及び予め定まった車両１台当たりのＣＯ排出量のデータから求められ、
前記換気回数は、前記ＣＯ総排出量のＣＯ濃度が許容濃度以下となるように決定されることを特徴とする駐車場の換気装置。
【請求項２】
前記出入り頻度のデータは前記入口または出口に設けた車輌の入出庫台数を数えるカウンターを用いて実測により求めたデータであることを特徴とする請求項１に記載の駐車場の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駐車場の換気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下駐車場では自動車から一酸化炭素（ＣＯ）等種々の毒性を持った汚染質を含む排ガスが排出されるため換気が必要とされる。このため、汚染質濃度を検出するセンサーを地下駐車場内に設置あるいは排気ダクト内に設置することにより、地下駐車場内の汚染質濃度を基準値以下になるよう地下駐車場内に設置されたファンを回転させ、汚染質濃度を低減する換気装置を使用していた。
【０００３】
駐車場内の汚染質としては一酸化炭素、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等があり、このうち一酸化炭素が人体に対する影響において特に懸念され、許容濃度も他の汚染質に比べて低濃度であるため一酸化炭素を検出するセンサーを設置することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記一酸化炭素のセンサーは高価であり、二酸化炭素のセンサーを代用しているところが多く、有害な一酸化炭素を排気する完全な換気装置を備える駐車場が少ない。また、センサーの設置場所によって、駐車場全体としては汚染質の許容濃度に達してないのにセンサーの付近にたまたま車輌が集中しただけで換気装置が稼動するので無駄な換気が行われることとなる。さらに、たまたま車輌が少ない箇所にセンサーが設置された場合は駐車場内の汚染質濃度が危険値にあるにもかかわらず、換気装置が稼動しないこともある。したがって、駐車場内の車輌の停車位置が偏った場合に完全な換気を行うことができなかった。
【０００５】
一方、法令では１時間に付き１０回の換気を有する設備の設置義務が定められているが、これは近年の自動車排ガス規制強化に伴い汚染質排出量も減少傾向にあるため過度の換気に該当し、無駄な換気を行っていることとなっている。
【０００６】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、高価なセンサーを設置することなく、駐車場内の車輌の停車位置に偏りがあっても駐車場内を完全に無駄なく換気することができる駐車場の換気装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、車輌が入庫する駐車場入口と、車輌が出庫する駐車場出口と、該車輌の入庫台数と出庫台数を数えるカウンターと、該駐車場が設けられた室内を換気するファンを備えた駐車場の換気装置において、前記ファンの制御手段として、前記カウンターで数えた車輌の入出庫台数に応じて室内の換気回数を算出する演算回路を備えたことを特徴とする駐車場の換気装置を提供する。
【０００８】
この構成によれば、駐車場に入出する車輌台数をカウントしてその時点における最適な換気回数を算出し駐車場内の換気を行うことができるので、無駄のない換気を行うことができる。また、車輌の駐車位置の偏りに関係なく完全に駐車場内を換気することができる。さらに、汚染質を検出するセンサーを設置する必要がないので、設備の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
【０００９】
さらに、本発明では、車輌が入庫する駐車場入口と、車輌が出庫する駐車場出口と、駐車場が設けられた室内を換気するファンを備えた駐車場の換気装置において、該駐車場の床面積から算出した車輌の平均走行時間のデータと、駐車場の収容台数に対するエンジン稼動中の台数に対応した車輌の出入り頻度のデータと、駐車場内に発生する汚染質の総排出量のデータと、前記汚染質の許容濃度のデータから室内の換気回数を算出する演算回路を備えたことを特徴とする駐車場の換気装置を提供する。
【００１０】
この構成によれば、駐車場ごとのデータを用いて換気回数を算出するのでその駐車場に最適な換気を行うことができる。また、上記データを用いることにより駐車場全体を対象として換気回数を算出するので車輌の停車位置の偏りに左右されることなく、無駄のない換気を行うことができる。また、センサーを用いることなく個々の駐車場に適した換気量をリアルタイムで算出することが可能になる。
【００１１】
好ましい構成例においては、前記出入り頻度のデータは前記入口または出口に設けた車輌の入出庫台数を数えるカウンターを用いて実測により求めたデータであることを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、駐車場における車輌の入出庫台数をカウンターにより測定することによりリアルタイムで出入り頻度を求めることができるので、常時無駄のない換気を行うことができる。
【００１３】
好ましい構成例においては、複数の前記汚染質の総排出量のデータを有し、駐車場の使用状況に応じて選択可能であることを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、車輌から排出される汚染質量のデータを状況ごとに例えば冬期夏期に応じて使い分けることにより、さらに最適な換気回数を算出することができる。
【００１５】
さらに、本発明では、駐車場の床面積から該駐車場における車輌の平均走行時間を算出し、駐車場の収容台数に対するエンジン稼動中の台数に対応した車輌の出入り頻度を算出し、前記平均走行時間と前記出入り頻度により駐車場内の平均エンジン稼動率を算出し、該平均エンジン稼動率から駐車場内の汚染質の総排出量を算出し、該汚染質の総排出量から駐車場の換気回数を求めることを特徴とする駐車場の換気方法を提供する。
【００１６】
この構成によれば、汚染質を検出するセンサーを設置することなく駐車場内の換気を行うことができ、車輌の停車位置の偏りに関係なく最適な換気を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る換気装置を備えた駐車場の概略図である。
図示したように、駐車場１には車輌が入庫する入口２と車輌が出庫する出口３が設けられ、それぞれゲート２ａ、３ａが備わる。この駐車場１には給気ファン４と排気ファン５が備わり、それぞれファンの回転数を変化させるインバーター６に接続される。インバーター６は演算回路７に接続される。演算回路７はゲート２ａ、３ａの開閉に応じて入口カウンター８及び出口カウンター９を介して入口２及び出口３を通る車輌の台数をカウントする。演算回路７にはさらに温度センサ１０及び演算に必要な各種データを格納したメモリ１１が接続される。
【００１８】
演算回路７はこのカウンター８、９や予め入力された駐車場の床面積等のデータから予め定めたプログラムの算出方法により駐車場内のエンジンの稼動台数や出入り頻度を算出し、その時点で最適な換気回数を算出する。この換気回数の風量となるようにインバーター６を介して給気ファン４及び排気ファン５を駆動し駐車場内を換気する。
【００１９】
この場合、入口及び出口を通る車の台数をカウントして例えば１時間ごとに出入り頻度をリアルタイムデータとして求めこれに基づいて実際に必要な換気回数を算出することができる。これにより車の出入りがほとんどない場合の無駄なファンの運転を防止できる。また、温度検出により冬期夏期を判別し、冬期用演算データ及び夏期用演算データを使い分けて年間を通し最適な換気回数を算出することができる。
【００２０】
なお、換気回数ｎ（回／ｈ）は、
ｎ＝Ｑ（風量）／Ｖ（室容積）
であり、換気ファンの風量に対応する。
【００２１】
以下、換気回数算出の例を示す。
（１）自動車からの汚染質排出量
わが国における、車輌からの一酸化炭素排出量の測定値を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0004064691.tif 000002
【００２３】
表１に示す▲１▼〜▲３▼は、エンジンが温められた状態（入庫時に相当）であるが、表１の▲４▼は、エンジンが低温状態（長時間停止後の出庫時に相当）となっている。両者を比較すると、エンジンが低温状態では発生量はかなり多いことがわかる。また、近年のＣＯ排出量は過去２０年間と比べ、およそ半分に減少していることが確認される。
【００２４】
すなわち、表１の１行目は測定モード（車輌の走行パターン）を示し、▲１▼はアイドリング、▲２▼は２０ｋｍ／ｈでの定速走行、▲３▼は１０モード（エンジンが充分温まった状態から測定を開始）、▲４▼は１１モード（エンジンが充分冷えた状態から測定を開始）を示す。２行目はそのときのエンジンの状態であり、▲１▼〜▲３▼はエンジンが高温状態（入庫時に相当）、▲４▼はエンジンが低温状態（出庫時に相当）であることを示している。３行目は近年（１９９５〜１９９７）、４行目は過去２０年（１９７７〜１９９７）の車輌からの一酸化炭素の排出量の測定値（ｇ／ｍｉｎ・台）を示している。
【００２５】
欧米ではASHRAE(Allrications.Arlanta,American  Society  of  Heating,Refrigerating  and  Air-Conditioning  Engineers,Inc.)  HANDBOOKで採用されている地下駐車場内での車輌からの一酸化炭素排出量の測定値を表２に示す。
【００２６】
【表２】
0004064691.tif 000003
【００２７】
表２に示す欧米での排出量は、エンジンが温められているかどうか、また夏場であるか冬場であるかに基づいて完結に整理されている。エンジンが低温状態においては、我が国と同様、発生量が多い。我が国と欧米ではＣＯガス排出量に関して、測定条件および方法などが異なるが、欧米の発生量は我が国と比較し、多い傾向となっている。
【００２８】
すなわち、表２の１行目はエンジンの状態であり、▲１▼が高温状態、▲２▼が低温状態を示す。２行目は測定年数であり、１９９１年と１９９６年に測定したことを示す。３行目、４行目はそれぞれの測定時期における排出量（ｇ／ｍｉｎ・台）を示し、夏期（外気温度３２．０℃）と冬期（外気温度０．０℃）に測定したものである。
【００２９】
表１、表２からエンジンが低温状態にあるときにわが国においても欧米においても車輌からの一酸化炭素排出量が多いことがわかる。
【００３０】
（２）地下駐車場における必要換気量の推定
駐車場における必要換気量は、以下の項目によって、決定されると考えられる。
▲１▼自動車１台当たりの汚染質排出量
▲２▼汚染質の許容濃度
▲３▼エンジンの稼動時間
▲４▼エンジンの稼動している自動車台数
すなわち、▲１▼×▲３▼×▲４▼＝駐車場全体の総汚染質量となり、この総汚染質量が▲２▼と比較して基準値以下となるように必要換気量を求め、これに基づいて駐車場の換気を行う。
【００３１】
以下、各項目について整理する。
（２．１）自動車１台当たりの汚染質排出量
自動車１台あたりの汚染質排出量は、表１および表２より用いる。
【００３２】
（２．２）汚染質の許容濃度
日本では労働安全衛生法により、地下駐車場内のＣＯ濃度基準値は５０（ｐｐｍ）と定められている。例えば、欧米では８時間平均で２５（ｐｐｍ）、また、英国では５０（ｐｐｍ）となっている。
【００３３】
（２．３）エンジンの稼動時間
汚染質排出量は、場内で走行する時間に依存する。走行時間は駐車場の規模、つまり、走行距離によって定まる。そこで、場内の走行距離をモデル化し、平均走行時間の算定法について検討を行う。
【００３４】
（２．３．１）走行距離
図２は駐車場内の自動車の走行ルートを示す概略図である。
図２に示すようなサイドスロープ型駐車場内の走行ルートについて考える。なお、今回はサイドスロープ型についての算定法を示すが、センタースロープ型においても、スロープに対する対象性を考えれば、サイドスロープ型と考えることができ、同様に算定することができる。
【００３５】
（Ａ）において、考えられる走行ルートはルート１もしくはルート２の矢印のようになる。これを（Ｂ）のように各ルートについて考える。一般に、駐車場内は一方通行として計画されるので、
（各ルートの長さ）＝（入庫時の走行距離）＋（出庫時の走行距離）
となる。ここで、対象空間の縦方向長さをＤ、横方向長さをＷとし、また、走行ルートの図２中の縦方向をα、横方向をβと記す。ここで単純化のため、ある正方形のモジュール（例えば６（ｍ）×６（ｍ）＝３６（ｍ２））を想定し、１モジュールに２台駐車するとして駐車スペースを仮定し、走行スペースの幅員もこのモジュール幅を基準にした。また、一つの車路の両側に駐車スペースを設けている。
【００３６】
今モジュール幅をａとすれば、以下のように走行距離を求めることができる。ここで、自動車は車路の中心を通るものとする。対象空間の横方向長さがＷの時の車路数Ｒは、以下のように表わすことができる。
Ｒ＝ＱＵＯＴＩＥＮＴ（Ｗ−ａ，３ａ）      （１）
ここで、
Ｒ：車路数
Ｗ：対象空間の横方向長さ（ｍ）
ａ：モジュール幅（ｍ）
ＱＵＯＴＩＥＮＴ（Ｘ，Ｙ）：ＸをＹで割った際の商の整数部分
【００３７】
次に、各ルートの横方向長さβについて以下のように考えることができる。
【００３８】
【数１】
0004064691.tif 000004
【００３９】
今、走行ルートが、車路数Ｒと同じ数あるとすれば、延べ走行距離Ｌallは、以下のように示すことができる。
【００４０】
【数２】
0004064691.tif 000005
【００４１】
ここで、
Ｌall：延べ走行距離（ｍ）
α：各ルートの縦方向の走行距離（ｍ）（ここで、α＝Ｄ−ａ）
βrootk：ルートｋのときの横方向走行距離（ｍ）
【００４２】
いま、Σβrootkが初項２ａ、公差３ａの等差数列であるので、Ｌallは、以下のように表わすことができる。
【００４３】
【数３】
0004064691.tif 000006
【００４４】
ここで、各ルートを通過する確率が等しいとすれば、求める平均走行距離Ｌaveは、以下のようになる。
【００４５】
【数４】
0004064691.tif 000007
【００４６】
図３は駐車場の床面積と車輌の平均走行距離の関係を示す上記（８）式に基づく両対数グラフである。
【００４７】
図中実線は近似直線を表わす。これより、走行距離は、およそ面積の平方根に比例して、増加していくことがわかる。すなわち、次式で近似できる。
Ｌave＝１．９０３√Ａ      （９）
ここで、
Ａ：対象空間の床面積（ｍ２）
【００４８】
（２．３．２）走行時間
走行距離がわかれば、場内での自動車の走行速度を推定することにより、場内の走行時間を算定することができる。ここで、駐車場内の走行は、一般に徐行となっていることが多いことより、走行速度は、８（ｋｍ／ｈ）と想定した。また、エンジン始動開始から自動車発車までに要する時間を２０（ｓ）とした。
【００４９】
すなわち、走行時間は次式で表わされる。
走行時間＝（走行距離÷走行速度）＋２０秒
＝（１．９０３√Ａ÷８）／３６００＋２０      （１４）
この式のグラフは後述の図４に示される。
【００５０】
（２．３．３）エンジン稼動台数
出入り台数と平均エンジン稼動台数の関係は、以下のように表わすことができる。
ｒ＝（η×ｔc）／３６００      （１０）
ここで、
ｒ：平均エンジン稼動台数（台）
η：出入り台数（台／ｈ）
ｔc：自動車平均走行時間（ｓ）
すなわち、（１０）式により１時間当たりどれくらいのエンジンが稼動しているかがわかる。
【００５１】
ここで、出入り台数を収容台数で割ったものを出入り頻度η’として定義すれば（１０）式は以下のようになる。
ｒ’＝（η’×ｔc）／３６００      （１０）’
ここで、
ｒ’：無次元化平均エンジン稼動台数（台／収容台数）
η’：出入り頻度（台／収容台数・ｈ）
【００５２】
出入り頻度については、対象とする地下駐車場の立地や用途によって大きく異なる。例えば東京都内にある日比谷駐車場で、ピーク時では５５％という報告例がある。
【００５３】
（１０）’式は収容台数に対して何台のエンジンが稼動しているかを示すものであり、例えば１００台の収容台数の駐車場で１時間に１００台の車輌が入れ替わったらｒ’＝１となる。
【００５４】
（２．４）必要換気量算定
以上の関係より、必要換気回数は、以下の式より求めることができる。
【００５５】
【数５】
0004064691.tif 000008
【００５６】
ここで、
Ｃlim：許容汚染質濃度（ｐｐｍ）
ｑcar：自動車一台あたりの汚染質排出量（ｇ／ｍｉｎ・台）
Ｔp：収容台数（台）
Ａ：床面積（ｍ2）
ｈ：階高（ｍ）
ｎ：換気回数（ＡＣＨ）
Ｖs：標準状態の気体の体積（＝０．０２２４（ｍ3））
Ｍ：汚染質の分子量（一酸化炭素（ＣＯ）の場合、２８（ｇ））
ここで、（１１）式の分子は、分母との単位統一のため、分子の前半（６０×Ｔp×ｒ’×ｑcar）の単位（ｇ）を（ｍ3）に変換している。
【００５７】
また、総収容台数の推定においては、以下の式によって概算できる。
Ｔp＝０．０３×Ａ      （１２）
よって、（９）式、（１０）式、（１１）式、（１２）式より、（１１）式は、以下のように表わすことができる。
【００５８】
【数６】
0004064691.tif 000009
【００５９】
（１３）式から駐車場の規模から、必要換気量を求めることができる。
【００６０】
（２．５）必要換気量算定チャート
図４は床面積と平均走行時間、図５は平均エンジン稼動率と平均走行時間、図６は平均エンジン稼動率とＣＯ総排出量、図７は換気回数とＣＯ総排出量の関係を示すグラフである。
【００６１】
すなわち図４〜図７を用いて、駐車場における必要換気量を求めることができる。本実施例では以下の条件で求めることとする。
（建物条件）
・駐車場床面積：１５０００（ｍ2）
・天井高：３．０（ｍ）
・駐車場内走行速度：８．０（ｋｍ／ｈ）
・出入り頻度：０．６
・ＣＯ排出量：ASHRAE  HANDBOOKによる冬期ＣＯ排出量
・目標場内完全混合ＣＯ濃度：２５（ｐｐｍ）
【００６２】
▲１▼まず図４のグラフにおいて、換気する駐車場の床面積（ｍ2）を決定する。本実施例では図の▲１▼の位置で示すように１５０００（ｍ2）である。なお、この床面積の値は駐車場ごとに一定であるので、定数として扱ってもよい。
【００６３】
▲２▼このグラフで床面積から車輌の平均走行時間（ｓｅｃ）を求める。すなわち、前述の（１４）式で示したように、床面積Ａが分かれば走行時間が分かる。図４はこの（１４）式のグラフであり、横軸の床面積（Ａ）が分かると縦軸の平均走行時間が分かる。本実施例では図の▲２▼の位置で示すように約１２７（ｓｅｃ）である。この値を次の図５のグラフで用いる（矢印Ｅ）。なお、床面積から定まる平均走行距離の値は駐車場ごとに一定であるため、定数として扱ってもよい。すなわち、図１に示すメモリ１１にこの値を入力しておけば、演算回路７は実際には次の段階から演算を開始することになる。
【００６４】
▲３▼次に図５のグラフにおいて、上記図４で求めた平均走行時間から出入り頻度に基づいて平均エンジン稼動率（％）を求める。本実施例では出入り頻度が０．６であるため６０％の直線を用いて平均エンジン稼動率を求める。本実施例では図の▲３▼の位置で示すように平均エンジン稼動率は約２．４％である。この値を次の図６のグラフで用いる（矢印Ｆ）。なお、この出入り頻度は本実施例では予め０．６と定めたが、実測データとすることもできる。すなわち、図１に示すカウンタ８，９を用いてリアルタイムに出入り台数を実測し、これに基づいて例えば１時間ごとに出入り頻度を算出してこの実測出入り頻度データに基づいてグラフ上の出入り頻度直線を選択して実際の使用状態に則した平均エンジン稼動率を求めることもできる。
【００６５】
▲４▼次に図６のグラフにおいて、上記図５で求めた平均エンジン稼動率からＣＯ総排出量（ｇ／ｈ）を求める。本実施例では車輌１台当たりのＣＯ排出量にASHRAE  HANDBOOKの冬期の値を用いるため、該当する直線を用いて駐車場内のＣＯ総排出量を求める。本実施例では図の▲４▼の位置で示すようにＣＯ総排出量は約２８（ｇ／ｈ）である。この値を次の図７のグラフで用いる（矢印Ｇ）。なお、車輌１台当たりのＣＯ排出量のデータとして本実施例ではASHRAE  HANDBOOK冬期データを用いたが、図６のグラフに示されている他のデータを用いることもできる。また、気温を検出して冬期、夏期を判別し、季節に応じて使用するデータを選択してもよい。
【００６６】
▲５▼次に図７のグラフにおいて、上記図６で求めたＣＯ総排出量から換気回数（ＡＣＨ）を求める。本実施例ではＣＯの許容濃度を２５（ｐｐｍ）としている。したがって、この許容濃度２５ｐｐｍの直線データ上の▲５▼で示す位置から必要な換気回数が求まる。
【００６７】
▲６▼以上より、換気回数が求まる。本実施例では図の▲６▼の位置で示すように９回である。したがって、上述した建物条件では、９回の換気回数となる風量が得られるようにインバーターでファンの回転数制御を行うことにより、駐車場内の汚染質濃度を許容濃度内にできる。なお、許容濃度のデータは我が国のように許容濃度が５０（ｐｐｍ）の場合など、法令や設置場所に応じて選択可能として換気回数を求めることもできる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、駐車場ごとのデータを用いて換気回数を算出するのでその駐車場に最適な換気を行うことができる。また、上記データを用いることにより駐車場全体を対象として換気回数を算出するので車輌の停車位置の偏りに左右されることなく、無駄のない換気を行うことができる。また、センサーを用いることなく個々の駐車場に適した換気量をリアルタイムで算出することが可能になる。
【００６９】
また、駐車場における車輌の入出庫台数をカウンターにより測定することによりリアルタイムで出入り頻度を求めることができるので、常時無駄のない換気を行うことができる。
【００７０】
また、車輌から排出される汚染質量のデータを状況ごとに使い分けることにより、さらに最適な換気回数を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る換気装置を備えた駐車場の概略図。
【図２】  駐車場内の自動車の走行ルートを示す概略図。
【図３】  駐車場の床面積と車輌の平均走行距離の関係を示すグラフ。
【図４】  床面積と平均走行時間の関係を示すグラフ。
【図５】  平均エンジン稼動率と平均走行時間の関係を示すグラフ。
【図６】  平均エンジン稼動率とＣＯ総排出量の関係を示すグラフ。
【図７】  換気回数とＣＯ総排出量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：駐車場、２：入口、２ａ：ゲート、３：出口、３ａ：ゲート、
４：給気ファン、５：排気ファン、６：インバーター、
７：演算回路、８：入口カウンター、９：出口カウンター、
１０：温度センサ、１１：メモリ。
【図１】
0004064691.tif 000010
【図２】
0004064691.tif 000011
【図３】
0004064691.tif 000012
【図４】
0004064691.tif 000013
【図５】
0004064691.tif 000014
【図６】
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【図７】
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