JP2008533419A - 監視およびビル制御のための混合空気質パラメータ情報をもたらす共通センサを有する多点空気サンプリングシステム - Google Patents

Abstract

少なくとも部分的に閉鎖された複数の領域から空気質データを収集する複数のセンサ、収集された空気質データに基づく１または複数の空気質パラメータを処理する１または複数のデータ処理ユニット、およびセンサから処理ユニットへデータを通信する１または複数の連絡手段、を含む、多点空気監視システム、ならびに複数のセンサからのデータを代表する処理された空気質パラメータの１または複数に少なくとも部分的に基づく、多点空気監視システムを介して、１または複数の混合空気質パラメータ信号を発生させる信号処理制御装置、を含む、空気質状態監視システム。

Description

発明の詳細な説明

これは、２００５年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６０６６０２４５号の一部継続出願である。

技術分野
本発明は、多点空気サンプリングシステムの使用と、場合によっては、特に、湿度および／または二酸化炭素の検出を伴う、空気質情報および／または制御信号を付与するために、複数の空気質パラメータを検出するための離散局所空気質パラメータセンサの使用とを伴う、空気監視システムおよび方法に関する。かかる装置および方法は、ビルの監視と、ビルの換気システムの稼働の環境パラメータまたはある局面の調整に一般的に関連ビルの各機能の制御とのために適用することができる。具体的な好ましい制御の実施形態は、空間または部屋レベルでは、空間または部屋の希釈換気制御のための室内への供給または戻り空気の制御と、空間の相対湿度の監視および制御とに関する。ビルまたは空気取扱装置空気取扱装置レベルでは、好ましい実施形態は、汚染物質レベルを低下させ、居住に基づく屋外空気流の要件をみたすための、ビル内への屋外空気流の制御と、エンタルピおよび空気汚染測定結果を用いて、外気による自由冷却を可能とするために空気取扱装置を運転するためのエコノマイザ方式のアプローチを用いる、屋外空気の制御とに関する。

当該技術において知られるように、屋内環境または空気質パラメータを監視する種々の手段がある。１つの考え方は、多点空気監視システムとも称される、設備監視システムの使用を含む。本発明との関連で、多点空気監視システムは、ビル内の複数の部屋、空間、領域、空気ダクトもしくは環境、またはビルもしくは設備の周囲か近傍の大気状態に関して、少なくとも１つの空気質パラメータを測定する、少なくとも１つの環境または空気質パラメータセンサを含む監視システムとして定義される。かかる多点空気監視システムとして、測定される空間または領域に設置される、１つまたはそれより多くの個々の、局所的な、有線または無線のセンサの使用を伴ってもよい。また、後に詳細に記載するように、複数の空間の間でマルチプレクス化されるかまたは分けられる遠隔または中央集中型の空気質パラメータセンサを使用してもよい。最後に、多点空気監視システムは、前述の遠隔および局所空気質パラメータセンサの組合せを使用してもよい。

通常、多点空気監視システムが使用される設備の多くは、空気取扱装置の使用を伴い、かかる空気取扱装置は戻り空気を必要とし、ビル内の種々の部屋または空間に空気を供給するために、空気取扱装置に戻ってきた空気のある割合を、ある割合の外気と混合する。また、場合によっては、ビルは、戻り空気を使用せず、代わりに重要な環境の部屋に供給される空気をすべて排気するワンパス環境である、実験室または生態動物園などの重要な環境を含んでもよい。本特許の多くの図が戻り空気を使うビルを対象にするが、本発明は、ワンパスの重要な環境にも同様に使用することができる。多点空気監視システムの使用とワンパスの重要な環境内での希釈換気制御用途のための空気質パラメータセンサ信号の混合とに関連する米国特許出願は、発明の名称を「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」とするSharpおよびDesrochersによるものであり、本願と同時の２００６年３月１０日に出願されており、参照としてここに組込まれている。

リモートセンサが使用される、それらの多点空気監視システムに関して、空気は、サンプリングまたは測定目的のために配管またはパイプを通って搬送される。たとえば、多点空気監視システムは、検出される環境に局所的に分布するセンサの代わりに、１または複数の中央に設置される空気質パラメータセンサを有してもよい。そのようなものとして、この中央集中型の空気質パラメータセンサは、いくつかの、または多数の場所を検出するために、これらのシステムにおいて使用してもよい。これらの中央集中型の空気監視システムは、本発明との関連で、多点空気サンプリングシステム、またはマルチプレクス化もしくは共有センサベースの設備監視システムとも称される。

本発明の目的のために、多点空気サンプリングシステムは、監視されるべき空間から、少なくとも１つの空気質パラメータセンサへ、空気のサンプルまたはパケットを搬送することによって、ビル内、または設備近傍外側の、複数の空間、領域もしくは部屋を監視するのに使用されるセンサであって、単一のリモートセンサまたは離れて設置されるセンサの１組のいずれかから成る、共有またはマルチプレクス化センサを使用する設備監視システムとして具体的に定義される。

本発明との関連で、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具体的に定義されるそれらの多点空気サンプリングシステムの１つのクラスに関して、複数の配管は、複数の場所から中央集中型センサに空気サンプルを運搬するために使用してもよい。中央に設置されたエアースイッチおよび／またはソレノイド弁は、このアプローチにおいて、異なる配管を通ってそれらの場所からセンサに空気を連続的に切り替えるために使用することができ、複数の離れた場所からの空気を測定する。各場所は１０秒間または数分間で検出することができる。
検出される場所の数に応じて、各空間を、５〜６０分にわたって、定期的に検出してもよい。これらの星型構成システムは、時折たこ様システムすなわちホームランシステムと呼ばれ、かなりの量の配管を使用することができる。

このようなシステムは、たとえば、冷媒漏出の検出および他の有害ガス監視用途のために、監視機能を提供するように使用されてきた。参照によってここに組込まれる、米国特許第６２４１９５０号明細書（Veelenturfら）に記載されるような、これに類似した他のシステムは、入力部、共通パージおよびサンプリング経路を有するマニホルドと、サンプル位置に亘って差圧を測定するための第１および第２セットの入力部を連結／分離する弁とを含む、流体サンプリングシステムを開示している。

さらに、これらの星型構成システムのタイプは、単一の粒子計数器で無塵室領域などの複数の領域において粒子を監視するために使用されてきた。本願の先行技術例は、型番Ｓｏｌａｉｒ ３１００ポータブルレーザベースの粒子計数器または掩蔽ベースの粒子センサなどの粒子計数器の１つと併用される、Lighthouse Worldwide Solutions社製のユニバーサルマニホルドシステムおよび制御装置などのマルチプレクス化粒子計数器である。

絶対水分または露点温度測定に関して、露点温度を測定するために使用することが可能な先行技術の星型構成多点空気サンプリングシステムの例は、AIRxpert Systems社（マサチューセッツ州レキシントン、www.airexpert.com.）製の、ＡＩＲｘｐｅｒｔ ７０００マルチセンサ、多点監視システムである。

本発明との関連で、ネットワーク化された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類似した、バス構成の、すなわち木様のアプローチを形成する、種々の場所に延伸する枝を有する中央「バックボーン」管を使用する。エアーソレノイドは、複数のサンプリング場所に最も近い場所に、通常離れて設置される。星型構成システムによる各場所のサンプリング時間は、約１０秒から数分ほどに異なってもよい。場所当たりの典型的なサンプリング時間は約３０秒であるので、３０のサンプル場所があれば、各場所は１５分毎にサンプリングされる。ネットワーク化された空気サンプリングシステムは、ビル、ビルの空気取扱装置配管、排気筒内、またはビルの外側の場所をサンプリングするために使用することが可能である。典型的なネットワーク化された空気サンプリングシステムは、参照によってここに組込まれる、米国特許第６１２５７１０号明細書（Sharp）に記載される。米国特許出願 第０９７７９３７９号明細書（Sharpら）「空気質監視システムおよび方法」は、エキスパートシステム解析機能とともに使用される多点空気サンプリングシステムを含む、異なる多点空気監視システムについて言及しており、これも参照によってここに組込む。

最後に、本発明の一部を実行するのに使用することができる、設備監視システムの別のマルチプレクス化型は、本発明との関連で、空気のパケットに対して、光のパケットをマルチプレクス化し、レイアウトの星型構成またはネットワーク／バス型のいずれかを組込むことができる、ネットワーク化された光通信サンプリングシステムとして定義される。基本概念は、光スイッチによって、検出されるべき部屋に切り替えられるレーザ光パケットを送信および検出する、中央レーザエミッタおよび中央レーザ検出器を使用する。光ファイバセンサ、赤外線吸収セルまたはセンサ、および他の検出技術は、検出される領域において、環境の影響によって光の特性を変更するように設置され、使用される。その後、光パケットは中央検出器に切り替えられ、環境の光特性への影響が決定される。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が、潜在的に非常に低コストである、ということである。高価な部品は、中央集中化されるレーザおよび検出器システムである。先の多点空気サンプリングシステムと類似しているが、粒子、ガスおよび他の汚染物質、湿度などに由来する、光への複数の影響は、複数の波長、従って複数の信号が同じファイバを共有することを可能とする、波長分割マルチプレクス方式の中央装置および電気通信概念によって、同時に処理され得る。このシステムの明確な利点は、１００分の１秒以下でなされ得る、非常に迅速なサイクル時間を有する能力である。このサンプリングシステムは、米国特許第６２５２６８９号明細書「大気状態検出用のネットワーク化された光通信分配システム」において詳述されており、これも参照によってここに組込まれる。

前述の、集合的にサンプリングシステムと称される、多点空気サンプリングシステムおよびネットワーク化された光通信サンプリングシステムは、広範囲の、あらゆる種類の部屋、廊下、ロビー、隙間の空間、およびペントハウスを含むビル中の場所、屋外の場所、ならびに、配管、プレナムおよびエアーハンドラ内のかなり多数の場所、を監視するのに適用することができる。これらの異なる空間を制御および監視するために、本発明との関連で、ビル制御または実験室の気流制御システムなどの他のシステムに搬送することができる、ソフトウェアもしくはファームウェア変数、または、連続アナログもしくはデジタル信号を示し、かつ、空間の空気質パラメータ値の状態を表す、仮想センサ信号を発生させることが可能である。実際には、ここでも別名サンプリングシステムとして集合的に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化された光通信サンプリングシステムの代わりに、他のシステムが使用される場合、それらの信号は、局所センサが読むものの反射による。

多点空気サンプリングシステムは、ビルまたは設備の種々の空気質特性または空気特性を監視するために、種々の空気質パラメータセンサを使用してきた。本発明との関連で、空気質パラメータセンサは、空気質パラメータのレベルもしくは空気質パラメータの存在についての情報を、連続的に変化するか、不連続である、空気圧、電気、アナログもしくはデジタル信号、のいずれかに変換し、または、空間の空気質パラメータのレベルもしくは空気質パラメータの存在についての情報を示すソフトウェアもしくはファームウェア変数に変換する、１または複数の空気質特性またはパラメータを検出することができるセンサである。空気質パラメータセンサは、たとえば、電気化学、光子もしくは光、赤外線吸収、光音響、ポリマ、可変伝導度、炎イオン化、光イオン化、半導体、混合金属酸化物、イオン移動度、弾性表面波、または光ファイバなどの技術の当業者に知られる、あらゆる種々の検出技術に基づくだろう。空気質パラメータセンサは、有線か無線のセンサ型であり、たとえば微小電気機械システム（MEMS）ベース、ナノテクノロジベース、マイクロシステムベース、アナログベース、またはデジタルベースなどの種々のタイプの物理的ハードウェアによって実行され得る。さらに、空気質パラメータセンサは、２つ以上の空気質パラメータについて検出することができ、かつ、単一の一括装置に２つ以上の空気質パラメータセンサを含むことができる。

さらに、本特許の目的のために、空気質パラメータは、空気汚染物質、空気快感パラメータ、または二酸化炭素（ＣＯ_２）から成り得る空気特性として定義される。本特許との関連で、空気汚染物質は、たとえば、ＣＯ、種々の大きさの粒子、煙、エアロゾル、ＴＶＯＣ（全揮発性有機化合物）、注目する特定のＶＯＣ、ホルムアルデヒド、ＮＯ、ＮＯＸ、ＳＯＸ、ＳＯ_２、硫化水素、塩素、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、放射線、生物学的および／または化学的テロ物質、他の有毒ガス、カビ、他の生物製剤、および他の検出されるべき注目する汚染物質などの、空気の、ある潜在的に有害な、または刺激性の、化学的、生物学的もしくは放射線学的組成成分または特性、を示す。空気汚染物質は、温度、二酸化炭素、または、たとえば相対湿度、露点温度、絶対湿度、湿球温度、エンタルピなどの、空気中の水分すなわち湿度の多くの測定型のいずれか１つ、などの、他の空気質パラメータを具体的に示さない。

さらに、空気汚染物質は、さらに２つのカテゴリである、ガスベースの汚染物質と粒子ベースの汚染物質とに分割することができる。本発明との関連で、ガスベースの汚染物質は、ＣＯ、ＴＶＯＣ、オゾンなどのガスまたは気相ベースである空気汚染物質として定義される。他方、粒子ベース汚染物質は、可変および不可変の、通常、直径０．０１ミクロンから最大１００ミクロンまでの粒径であるが、あらゆる大きさの、空気浮遊微粒子状物質から成る。このカテゴリの汚染物質は、それ自体は、カビ胞子、細菌、ウイルスなどの、すべての生物学的微粒子状物質も含む。

二酸化炭素は、酸素および窒素に加えて、構成要素として大気中に自然にみられる、ガスの二酸化炭素を特に示す。二酸化炭素は通常、外気においては３００〜５００ＰＰＭの濃度でみられ、典型的なオフィスワークをしている人について、ヒト当たりおよそ０．０１ＣＦＭの割合で人によって吐き出される。ビルにもたらされる外気量と比較して、オフィス内の人数の変動は、容易に屋内のＣＯ_２レベルを５００〜２５００ＰＰＭに変えることが可能である。ＣＯ_２は、それ自体は、時折、人当たりの外気のＣＦＭとみなされて、一人当たりの、適切な換気の優れた指標として使用され得る。なぜなら、空間のＣＯ_２レベルは、空間の人数割る屋外由来のＣＯ_２レベルの増加、に直接関連するからである。高いＣＯ_２レベルは、しばしば屋内の乏しい空気質レベルと関連するが、ＣＯ_２それ自身のレベルが、屋内の乏しい空気質に関連する不快感および症状を引き起こすのではなく、適切に希薄化されていない空気汚染物質の増加、に関連する。人は、通常構造のあらゆるビルにおいてめったにみることのない、５０００ＰＰＭに至るまでの比較的高いＣＯ_２レベルによっても影響されない。

本特許の目的のために、空気快感パラメータは、温度測定結果、または、ここでも、比較湿度、露点温度、絶対湿度、湿球温度、およびエンタルピなどの、空気中の水分すなわち湿度の、多くの関連する湿度測定結果の１つ、のいずれかを具体的に示す。空気快感パラメータはまた、二酸化炭素およびあらゆる空気汚染物質のどちらも示さない。さらに、本発明との関連で、空気質パラメータ、空気汚染物質、または空気快感パラメータは、たとえば、空気の分当たりの立方フィート、もしくは他の単位を単位にして示され得る気積の測定などの、気流量、速度もしくは圧力、速度圧、気流速度、静圧、差圧、または絶対圧力、のあらゆる測定を、具体的に含まない。

これまで、従来技術の多点空気サンプリングシステムは、混合すなわち複合空気質パラメータ信号ではなく、１または複数の個々に検出された空気質パラメータに関する、監視、データロギング、アラーミング、制御または制限機能を提供するために時々使用されてきた。

本発明との関連で、複合空気質パラメータ信号とも称される、混合空気質パラメータ信号は、アナログ信号、デジタル信号、光信号、ソフトウェアもしくはファームウェア変数、もしくはアドレスロケーションとして、または、ビル内の部屋、空間、領域、空気ダクト、もしくは重要な環境、またはビルもしくは設備の周囲か近傍の大気状態などの１または複数の場所に関連する、複数の空気質パラメータによって影響されるか、それに関連するか、ある意味でその関数である、情報の時間ベースの他の表現として、定義される。このような混合すなわち複合空気質パラメータ信号を、先行技術の考え方と比較して、簡素さ、正確さ、コスト有効度、および信頼度などの利点を実現するのに使用することができる。混合信号はまた、後述の、新しい気流制御用途を一意的に許可することができ、通常のＩＥＱ監視命令気流制御装置のために使用され得、または、ビルのＨＶＡＣおよびビル制御システムと連動して関連する、ビル稼働のあらゆる側面の制御において使用され得る。

先行技術の他の側面に関して、多点空気サンプリングシステム由来の個々の空気質パラメータに関するアラームまたは制限機能出力信号は、これらの機能の状態に基づいて、たとえば、多点空気サンプリングシステムによって監視されるゾーン内の場所への気流速度などの、ビルの稼働の側面に影響を及ぼし得る、ビル管理システム（ＢＭＳ）などの他のシステムに、これまで、時折、連絡されてきており、そこにおいて、監視システムは、個々に検出された空気質パラメータが予め定めた限界を超えていることを検出してきた。たとえば、サンプリングベースの冷媒監視システムは、このようなアラーム／制限機能を個々のパラメータに提供する多点空気サンプリングシステムの例であり、そこにおいて、１または複数のリレー接点またはアナログ出力信号（０〜１０ボルトまたは４〜２０ミリアンペア信号など）は、共有センサが備わっている場所に局所的に、または、デジタルネットワークを介してセンサハードウェアに連絡しているリモートモジュールを介して、提供されている。BW Technologies社のVulcain部門による、ＶＡＳＱＮ８Ｘ多点冷媒モニタは、そのような能力を備える監視システムの例である。このようにして、多点空気サンプリングシステムは、通常、リレー接触を介して、不連続信号を提供するのに使用されてきており、言い換えると、単一の空気質パラメータに基づいた不連続制御機能を提供する。本発明との関連で、ここで留意すべきは、不連続信号は、２または３状態などの値すなわち状態の限られた１組を有するもの、および中間値すなわち中間状態にない値間の段階として定義されることである。本発明との関連で、不連続制御機能は、中間値すなわち中間状態にないそれらの値間の、２または３および類似の段階などの出力値すなわち出力状態の限られた１組を有するものとして同様に定義される。

米国特許第５２９２２８０号明細書および米国特許第５２６７８９７号明細書は、複数の場所にて、エアーハンドラに関連する、戻り空気、外気、および供給排気空気を含む、通常は二酸化炭素（ＣＯ_２）である単一の微量ガスを監視して、エアーハンドラを制御する目的で外気流要素を直接計算する、別の多点空気サンプリングシステムを記載している。この方法は、サンプリングされる場所のそれぞれに割り当てられた、共通のＣＯ_２または微量ガスセンサおよび弁を使用して、サンプリングされる現在の場所に基づいて、時間が経って変化する、ＣＯ_２センサからのマルチプレクス化された信号を提供する。共有ＣＯ_２センサからの時間変化信号は、外気、戻り空気、および供給排気ＣＯ_２の濃度を表す配列状態の連続した知識に基づいて、３つの別々のＣＯ_２または微量ガス信号に分解されており、別々の制御モジュールによって読まれる。

題目「マルチプレクス空間システム用の、最小外気の供給空気ＣＯ_２制御」の論文（David Warden著、２００４年１０月刊行、ASHRAE Journal）にWa rdenによって記載される、類似の多点空気サンプリングシステムの先行技術の方法は、エアーハンドラの供給排気空気および屋外から採られた空気サンプルを交互に切り替えるために、三方弁または２つの別々の二方弁を用いる、共通の単一パラメータＣＯ_２センサを適用する。これは、言い換えると、エアーハンドラへの外気取り入れ量を制御するために使用され得る、外気ＣＯ_２濃度に対する供給空気ＣＯ_２濃度を読むために、潜在的な直接デジタル制御モジュール（またはＤＤＣ制御装置）の形状のコンピュータによって分解され得るマルチプレクス化信号を発生させる。

米国特許第６６０９９６７号明細書および米国特許第６７９０１３６号明細書（SharpおよびDesrochers）は、各部屋の換気および熱負荷要求を最小化するために、制御換気環境において、安全に空気を再循環させる方法および装置を開示しており、これによって、必要とされる外気量を削減する。特に、１または複数の個々の空気汚染物質が換気環境の部屋の１つにおいて検出されれば、その部屋由来の再循環された空気量は、換気環境内の他の部屋を汚染することを妨げるために削減されるか、潜在的に隔離される。

前述のＡＩＲｘｐｅｒｔ ７０００マルチセンサ、多点監視システムなどの、他の先行技術のシステム、または、米国特許第６１２５７１０号明細書（Sharp）に以前記載されたネットワーク化された空気サンプリングシステムは、複数の個々の空気質パラメータを測定することを考慮するが、ここでも、これらのシステムからの混合空気質パラメータ信号を発生させ、または利用する方法を考慮しない。

さらに、従来、複数の場所からの複合信号を発生させるための、複数の個々の局所センサの使用は、関連する多大な最初のコストおよび多大な継続キャリブレーションコストを伴う、ビル管理システム（BMS）またはデータ収集システムで使用される多数の個々のセンサを含んできた。前述のように、手段は、従来、非連続または連続的な基準に基づいてこの情報を適切に結合して混合することを欠いてきたので、手段は適切な監視または制御用途に有利に適用され得るが、他方、多点空気サンプリングシステムは、離散的にサンプリングされた個々の基準に基づいてコスト効率良くマルチプレクスパラメータを検出することができる。

混合空気質パラメータ情報が重要な利点になり得る、１つの適切な用途は、たとえばオフィス、教室、集会所、講堂もしくは可変の占有空間に適用されるような、部屋もしくは領域ベースの需要制御換気（ＤＣＶ）、またはビルのエアーハンドラに適用されるような、空気取扱装置ベースの需要制御換気を含む。「マルチプレクス空間システム用の、最小外気の供給空気ＣＯ_２制御」と題したWardenによる前述の論文に記載されるように、設備に入り込む外気および部屋または領域への供給空気量は、ＣＯ_２である、占有および換気に関するプロキシ測定を測定することによって、設備または領域もしくは部屋の人数に基づいて、変化し得る。前述のように、空間またはビルに人が多いほどＣＯ_２は増加するので、人数が増加すると、ＣＯ_２の測定結果が外気をビル内に追い込んで増加させ、また、反対に、空間に人数が少ないと、外気量を低下させることが可能である。同様に、部屋または領域ベースの需要制御換気に関して、領域のＣＯ_２レベルが上昇すると、空間への供給空気を、その空間への希釈換気量が増加するように増加させることができ、反対に、会議室などの空間における人の減少によってＣＯ_２レベルが降下すると、空間への供給空気を、エネルギ消費を抑えるために部屋の熱負荷を操作するのに要求される最小供給空気にまで低下させることができる。

これら２つの、部屋ベースの希釈換気制御およびエアーハンドラベースの外気制御の需要制御換気アプローチが何年間か使用されてきたが、これらの概念に関連する問題は、粒子、一酸化炭素、ＴＶＯＣ（全揮発性有機化合物）または他の空気汚染物質などの、蓄積し、値を増加させることが可能な、ヒト以外の汚染物質の源が存在し、かつ、換気レベルが低いときの、それらの汚染物質の潜在的な存在、である。たとえば、空間に人がまばらに存在し、かつ、いくつかの強力で潜在的に刺激性の清掃化合物が空間において使用される場合、実際には清掃化合物の存在によってかなり高い換気速度が必要とされるべきときに、低いレベルの占有者によって換気速度は低いレベルにまで下げられてしまうので、存在する占有者のために問題が生じ得た。題目「需要制御換気」のASHRAE Journalの記事（Kurt W. Roth、John DieckmannおよびJames Brodrick、２００３年７月）に記載されるように、「実際、ＤＣＶは平方フィート当たり＄０．０５〜＄１、年間エネルギコストを削減した」が、「現在、前述のヒト以外の屋内汚染物質に関する問題のため、ほとんどのビルはＤＣＶを使用しない」。

これらのヒト以外の屋内汚染物質または空気質パラメータを検出する、以前の高いコストに加えて、ＣＯ_２を使用する需要制御換気および１または複数の空気汚染物質に基づく希釈換気制御の双方の要素を混合することで、ビルへ入る外気を適切に制御するために、ＴＶＯＣ、粒子、一酸化炭素他などの空気汚染物質が、それ自身は汚染物質ではない、二酸化炭素の情報と併せて使用されるのにどれだけ劇的に異なるかということは、換気制御技術の当業者にも知られていない。

別の産業問題に関して、前述の多点空気サンプリングシステムを、複合すなわち混合空気質パラメータ信号を発生させるために単に使用することの利点は多くあるが、これらの多点空気サンプリングシステムの全部ではないが少なくともいくつかの使用によって適切に検出することができない、ある空気質属性がある。とりわけ、空気サンプリングパイプまたは配管を通って引き込まれた空気サンプルの温度は、サンプリングパイプまたは配管の温度に匹敵する温度に急速に変化するだろうから、温度を中央集中型センサで離れて検出することはできない。多くの場合、空気は、その温度がサンプリング配管の温度によって実質的に影響されてしまう前に、１０〜２０フィートより長く移動する必要はない。さらに、オゾン、または使用される配管のタイプまたは移動速度に応じて、配管を介した移動によって影響され得る粒子などの、他の空気質属性もある。たとえば、温度に関して、リモートセンサベースの多点空気サンプリングシステムが空気サンプリング場所での部屋またはダクトの温度を測定することができないことは、多点空気サンプリングシステムを使用した、相対湿度およびエンタルピなどの水分関連特性の測定において問題を引き起こす。これは、絶対湿度、１０００分の１単位の空気中の水蒸気量または露点温度を、多点空気サンプリングシステムによってのみ直接測定することができるからである。ゆえに、空気サンプリング配管によって影響される前に、空気サンプルの温度の測定結果を得て、その後、その温度測定結果を絶対湿度と結合させるか混合することの困難が、従来、相対湿度およびエンタルピの混合空気質パラメータの部屋または空気ダクトにおける監視または制御に関して、それらの多点空気サンプリングシステムの使用を妨げてきた。

これは潜在的に有意義である。なぜなら、空気取扱装置の、エコノマイザにおいて潜在的に使用される、局所的な相対湿度およびエンタルピのセンサは、外気の広い範囲にわたる温度ならびに微粒子および塵の典型的な過剰濃度のために、特に外気の測定を含む、ある用途のための局所センサとして使用されるとき、正確に維持するのが困難であるためである。たとえば、エコノマイザのNew Buildings Instituteによる最近の研究、およびPacific Northwestの空気取扱装置は、評価されたエコノマイザのおよそ３分の２が、センサの不具合によって適切に稼働していないか、多くの場合完全に機能していなかったことを主張した。

この用途をより詳細に説明するために、本特許との関連で定義されたエコノマイザは、機械的装置ベースの空気調節などの機械的冷却の代わりに、またはそれを支援するために、外気を導入することによって冷却コストを削減するためのビルエアーハンドリングシステムの一部として存在するシステムである。エコノマイザの有効性は、大部分は、コンプレッサの使用を少なくする、いわゆる「自由冷却」のために外気を使用することができるほど、外気条件が適しているのがいつかを検出する能力に基づいている。参照によってここに組込まれる、米国特許第４１８２１８０号明細書および米国特許第４５７０４４８号明細書は、冷却のために外気を用いる典型的な技術を開示している。これは、乾球温度、単一のエンタルピ、および示差エンタルピベースのエコノマイザを含む。これらのエコノマイザタイプのうち、エンタルピベースのタイプ（特に示差エンタルピベースのエコノマイザ）は、冷却外気と関連する潜熱負荷が有意義な因子であり得る、特により暑く、より多湿の気候において、より優れた性能を実証してきた。この用途に関して、エンタルピセンサは、Honeywell Part No. Ｃ７６５０ 半導体エコノマイザ制御などのエコノマイザと併せて使用可能である。

エンタルピベースのエコノマイザに備わる節約能力は有意義であるが、前述のこれらのシステムは、当該技術において良く知られるように、実際、一部の信頼できないセンサ技術の問題による限られた節約をしばしば実現している。ASHRAE（米国暖房冷凍空調学会）は、ASHRAE基準９０．１ユーザマニュアルなどにおいて、これらのセンサの限られた信頼性についてコメントしてきた。知られているエンタルピセンサは、悪化して、やがて不具合または目に余るキャリブレーションエラーを導く、プラスチックフィラメントに基づいていた。最新のセンサは、半導体の設計に基づいているが、ドリフトおよび再現性問題に今なおさらされている。

中央集中化されたリモート絶対湿度および冷却ミラー湿度計は、かなり正確で、信頼性があり、多点空気サンプリングシステムの一部としてコスト効率良く使用される。局所温度測定の側面がコスト効率良く解決されれば、これらのセンサは、より一般に使用される相対湿度およびエンタルピの測定に、有利に使用される。

エコノマイザに関連する別の問題は、ラッシュアワー中の主要高速道付近に位置するビルなど、屋外状態が屋内状態より悪いときがあることである。これらの期間中、エコノマイザが自由冷却を必要としている場合、潜在的に１００％の外気が、エネルギを節約することができるビル内に吸い込まれるが、ビルの外側の交通量が多いために、設備屋内の空気質は実際悪くなるだろう。結果として、外気が「汚い」とき、エコノマイザの外気の制御を無効にするために、エアーハンドラによって使用される、ＴＶＯＣ、ＣＯおよび潜在的な粒子などの複数の空気汚染物質を組込む、混合屋外空気汚染物質信号を発生させることができるのがよい。

たとえば、粒子、ＣＯ、ＴＶＯＣまたは他の空気汚染物質用センサなどの空気汚染物質センサを使用する、ビル内の希釈換気に関連する、１つの知られている問題は、外気の濃度が充分高くなれば、制御領域または部屋への、外気または供給空気の気流量の増加が、空間、ダクトまたはエアーハンドラの第２の空気汚染物質レベルを実際増加させるだろう、ということである。これは、外気流レベルおよび／または部屋供給空気流レベルを、それらの最大レベルに強要して、内部希釈換気閾値レベルが超えられたときに、負のフィードバック状況を潜在的に発生させ得る。ＨＶＡＣシステムの設計容量レベルに応じて、エアーハンドリングシステムの容量は、このラッチアップ状況において超えられて、ＨＶＡＣシステム制御の低下をもたらす。
発明の効果
したがって、本発明の主な目的は、少なくとも一部において、多点空気サンプリングシステムを、場合によっては、局所離散空気質パラメータセンサを使用する、個々の空気質パラメータ測定に由来する混合空気質パラメータ測定結果を提供するためのシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、離散局所センサのみの使用または多点空気サンプリングシステムのみの使用のいずれかだけでは達成し得ない、向上した精度およびコスト有効度の空気質パラメータ測定結果を提供するためのシステムを提供することである。

本発明の目的はまた、ビルＨＶＡＣ（冷暖房空調設備）稼働を制御する目的のために、過去に一般に利用されていないタイプの、コスト効率のよい、正確な混合空気質パラメータセンサ測定結果を提供するためのシステムおよび方法、ならびに装置の制御を含む装置、を提供することである。本発明の別の目的は、本発明の使用によって、よりコスト効率良く、正確になされ得る、相対湿度および／またはエンタルピの混合空気質パラメータ測定結果の作出を含む、特定の制御および監視用途を可能にすることである。

本発明の目的はまた、向上外気制御信号および／または供給気流制御信号の発生および使用を含む需要制御換気型を、向上した、より健康的なものにすることを可能にすることである。これらの制御信号はまた、外気コマンド信号および／または希釈換気コマンド信号としても知られ、たとえば、通常、需要制御換気の側面を実行するための二酸化炭素レベル情報、および、ＴＶＯＣ、粒子、一酸化炭素または湿度などの、少なくとも１つの他の空気質パラメータ測定からの情報、の側面を組込む、混合空気質パラメータ信号を使用して発生し、あらゆる検出空気汚染物質を安全または推奨レベルに希釈するための、充分なレベルの空間への供給気流および／またはビル内への外気流を提供することによって、空間またはビル内の良好な空気質を維持する手助けをすることができる。

本発明の後者の実施形態は、多点空気サンプリングシステムからの仮想信号および／または局所部屋もしくはダクト空気質パラメータセンサからの信号を使用して実行され、それらを、ビル制御システムなどの信号処理制御装置または他の手段を使用するマルチプレクスアプローチの１つ以上を介して組合せて、希釈換気コマンド信号および／または外気流コマンド信号を発生させる。本発明との関連で、希釈換気コマンド信号は、検出空気質パラメータ情報に基づいて、監視部屋または空間への供給気流速度を少なくとも部分的に変化させるために使用することができる、気流コマンド信号として定義される。この制御信号の目的は、空間またはビル内の空気汚染物質レベルが高すぎるときに、換気を適切に増加させること、空間内の占有人数が低下して、かつ空気が比較的汚染物質のない状態であるときに、一般に屋内空気質を向上させ、気流レベルを低下させ、一般にエネルギ消費を抑えること、である。

本発明との関連で、外気流コマンド信号は、潜在的に多因子に基づいて、ビルまたは空気取扱装置に入る外気流を少なくとも部分的に変化させるために使用することができる、気流コマンド信号として定義される。これらの因子は、たとえば、ビル内部の検出空気質パラメータ情報、ビル外部の検出空気質パラメータ情報、内外検出空気質パラメータの比較レベル、エネルギ効率および快適さを最適化するための自由冷却量、ならびに、たとえば、特定の空気取扱装置によって支配されるビルの全領域、空気取扱装置によって支配される特定の重要な領域、もしくは占有が変化する、空気取扱装置によって支配される領域の、リアルタイムの、または計画占有に基づく、推奨の指針を満たすために必要とされる外気流量、を含む。この制御信号の目的は、内部汚染物質の希釈の増加によって屋内空気質を改善させ、かつ、「汚い」すなわち過剰レベルの空気汚染物質を有する外気の過剰の使用を妨げて、自由冷却および需要制御換気からのエネルギ節約のバランスを保つことである。

本特許の目的のために、気流コマンド信号は、マイクロプロセッサまたはコンピュータ上で実行されるファームウェアまたはソフトウェアプログラムにおいて稼動し、かつ、部屋気流制御装置、外気流制御装置、ビル制御システム、ビル内の部屋もしくは空間内に設置される、戻り気流、排気流もしくは供給気流制御装置の１つ、または、しばしばビルの空気取扱装置もしくはＨＶＡＣシステムと関連する、外気流、再循環気流、もしくはビル排気流制御装置もしくはダンパ、によって使用される、あらゆる空気、電気、アナログもしくはデジタル信号、またはソフトウェアもしくはファームウェア変数である。これらのコマンド信号は、ビル、エアーハンドラ、またはビル内の領域、空間、部屋もしくは環境内に移動するかそこから出て行く気流のいずれか１つの側面、または関係の１つ以上を、少なくとも部分的に変化させるか制御するのに役立つ。気流コマンド信号が連続して変化する性質であれば、ここでそれはＶＡＶすなわち可変空気量コマンド信号として示すことができる。そうでなければ、気流コマンド信号は、本発明との関連で、ほんの２レベルすなわち状態を有し、かつ、本特許の目的で、２状態信号として示される信号として、または、３レベルすなわち状態を有し、したがって、本発明との関連で、３状態信号として示される信号として、定義される、不連続気流コマンド信号であることができる。代わりに、不連続気流コマンド信号は、マルチプレクス離散レベルすなわち状態を有し、したがってここではマルチプレクス状態信号として示される。

本発明の目的のために、前述の信号処理制御装置は、少なくとも、空気質パラメータの個々の局所センサからの情報、信号および／またはソフトウェアもしくはファームウェア変数を、ならびに、空気質パラメータの遠隔または中央集中型センサからの仮想センサ信号、情報および／またはソフトウェアもしくはファームウェア変数を使用し、この情報を多数の可能な方法で混合、組合せまたは処理する、アナログもしくはデジタル電子回路および／またはソフトウェアもしくはファームウェアプログラムを実行するマイクロプロセッサもしくはコンピュータを示す。結果として、信号処理制御装置は、ビル外気流制御のための、部屋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、もしくは他の気流コマンドのための、ならびに／または、ビルに入る外気流および供給気流、戻り気流、排気流もしくはオフセット気流の１または複数の部屋気流を含むビルレベル気流を少なくとも部分的に制御するためのビル制御システムなどの、他の制御装置によって使用することができ、および／もしくは、前述の部屋もしくはビル気流の１つの制御に何らかの方法で関連する、他のいくつかの制御もしくは監視機能のために使用される、信号もしくは情報を発生させるための、気流コマンド信号を発生させる。

本発明との関連で、前述のビル制御システムまたはビル管理システムは、たとえば、空間温度、空間相対湿度、空気取扱装置気流および稼働、排気ファン流、冷却機稼働、エコノマイザ稼働、ダクト静圧、ビル加圧ならびに重要な環境気流、の制御などの、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る制御システムとして定義される。これらのシステムは、しばしば、火事およびセキュリティ、カードアクセス、閉回路ＴＶ監視、煙制御システム、電力監視、トラッキング気流制御システム、および重要な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、統合するか組込む。ビル制御システムは、空気、アナログおよび／またはデジタル信号入力ならびに出力を用いて、空気、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制御を有することができる。これらのシステムは、しばしば、中央集中型監視機能、中央集中型または局所制御機能を有し、インターネットまたはウェブベースアクセスを有することができる。それらはまた、ビル管理システム（ＢＭＳ）、設備制御システム（ＦＣＳ）または設備管理システム（ＦＭＳ）としても示される。

本発明の別の目的は、希釈換気および外気流制御が、高い屋外レベルの空気汚染物質による、高い流速度にてラッチアップされるのを防止するためのシステムおよび方法を提供することである。外気制御に関するこの問題を解決するための好ましい実施形態は、絶対屋内レベルに対して、屋外汚染物質レベルとの屋内の差異を取ることから発生する、制御用の混合空気汚染物質信号を使用することを含む。多点空気サンプリングシステムの使用は、このアプリケーションを可能にするために、比類なく高い精度を提供する。なぜなら、屋内および屋外測定は双方とも同じセンサによってなされて、２つの異なるセンサ間の差を取るときに一般に悪化する標準のセンサエラーを実質的に削減するからである。同様に、部屋ベース希釈換気制御に関するこの問題を解決するための好ましい実施形態は、監視領域または空間に送り込まれる供給空気内の汚染物質レベルと比較した、領域または空間汚染物質レベルの測定結果間の差異を用いる、示差空気汚染物質信号を発生させる共有センサ空気サンプリングシステムを使用して発生する、制御用の混合空気汚染物質信号を使用することを含む。

最後に、特に各空気質パラメータが懸念する異なる閾値を有する場合に、マルチプレクス空気質パラメータが、希釈換気または外気流コマンド信号を発生させるのを助けるために、信号処理制御装置によって使用されるとき、各空気質パラメータは、その閾値と比較して標準のスケールにスケール化され得る。たとえば、０〜１０ボルトスケールにおける２ボルトは、閾値に相当し得、その点にて、気流は最大流を表す１０ボルトで増加され始めるべきである。その後、個々の信号が高選択されるので、これらのより高い信号が希釈流を制御することができる。代わりに、信号は、各検出化合物の健康効果の重大度または以前の閾値ベースの重み付けに基づく相対的な方法で重み付けられた後に、一緒に総和され得る。非線形重み付けはまた、たとえば閾値を超える危険な汚染物質の増加レベルが、粒子などの、より良性だがやはり重大な汚染物質に対して、一酸化炭素などのためにかなり高い気流を求める場合に、使用され得る。

他の目的、特徴および利点は、以下の好ましい実施形態の記載および添付図面から、当該技術の当業者に理解されるであろう。

発明を実施するための最良の形態
図１および図２は、監視されている廊下１０に入るドアを有する、こちらも監視されている環境すなわち部屋２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃの典型的な１組を示している。図は、３つの部屋および１つの廊下を示すが、本発明は、たった１つの、部屋、空間もしくは監視されている領域、または、こちらも監視されている、たとえば２つ以上の部屋、もしくは１つの廊下および１または複数の空間、などの、廊下もしくは他の隣接した空間を含む、複数の部屋もしくは空間に使用することができる。図に示される環境は壁内に閉じ込められているが、監視される環境、空間または領域は、本発明との関連で、その周りに壁または仕切りがない部屋の区分または領域でもあってもよいことも留意すべきである。ゆえに、１つの物理的な部屋内に複数の監視される環境があってもよい。代わりに、複数の物理的な部屋は、１つの環境または空間を構成することもできる。通常、環境２０は、１または複数の供給気流制御装置５１によって送られる領域でもある。潜在的に、部屋気流制御装置３０によって制御される、戻り気流装置４１Ａが使用されるか、または、部屋２０Ｂおよび２０Ｃのように、制御される戻り空気流装置がなくてもよい。後者の２つの場合、供給空気は、供給空気の進路を元のエアーハンドラに戻し、搬送ダクト４０Ｂまたは天井内張グリル４２Ｃを通って、供給空気を空間内または空間付近に提供している、図６のエアーハンドラユニット１０００などの空気取扱装置の戻り気流吸気口に最終的に接続する、天井内張空間に通常存在するプレナム空間内に侵入させる。本発明の目的のために、部屋気流制御装置３０などの部屋気流制御装置は、アナログまたはデジタル電子設計であるか、できる限り他の装置、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使用して、１または複数の供給および／または戻り気流制御装置用の気流コマンド信号を発生させる、ソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行する、マイクロプロセッサまたはコンピュータを使用して構築される、気流制御装置である。

図１および図２のこれらのセットの部屋は、図６のエアーハンドラユニット１０００に由来する、供給空気ダクト５０Ａ、５０Ｂおよび５０Ｃからの供給空気源を有するようにさらに記載されており、供給空気は、プレナム空間を通って、または、制御された戻りダクト４０Ａ、制御されない戻りダクト４０Ｂもしくはプレナム空間４０Ｃから、戻り空気として部屋から抜け出ることができる。図には示されないが、廊下１０はしばしば、同様に、供給空気源を有する。供給ダクト５０Ａ、５０Ｂおよび５０Ｃはまた、供給流グリルまたはディフューザ５２Ａ、５２Ｂおよび５２Ｃをそれぞれ通して、部屋または空間に空気を供給する、気流制御装置５１Ａ、５１Ｂおよび５１Ｃをそれぞれ含む。さらに、部屋戻りダクト４０Ａは、戻りダクトに引き込まれる部屋または空間空気量を制御する、戻り気流制御装置４１Ａを含む。戻りダクト４０Ａ、戻り搬送ダクト４０Ｂおよびプレナム空間４０Ｃは、部屋戻りグリルまたは通気口４２Ａ、４２Ｂおよび４２Ｃをそれぞれ通って、部屋２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃにそれぞれ接続する。

図１および図２はまた、外気ダクト６０を通ってビルに入る、外気取り入れ口６２の存在を示す。このダクトは、外気をビル内に引き込むために、図６の空気取扱装置１０００などの、空気取扱装置のいくつかのタイプに接続されるか、その一部である。このダクトは、エアーハンドラユニット１０００と関連しないで、専用の外気源として存在するか、ビル内に空気を用意する。このダクトは、具体的に、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および２００のために使用される、またはそれらによって共有される、外気ピックアップ場所がある。外気流制御装置６７はまた、ビルに入る外気量を変更および制御する手段として示される。

本発明との関連で使用される、供給、戻り、および外気流制御装置（それぞれ５１Ａ、４１Ａおよび６７）などの気流制御装置は、ダクトまたは通気口を通る空気流量および速度を制御するための気流制御の技術における当業者に知られている、あらゆる装置として定義される。たとえば、それらはTitus社、Metal Aire社、Enviro-Tec社または他社製の、一定容積、２状態、マルチプレクス状態、または可変風量（ＶＡＶ）の、箱または端末機である。これらの装置は、単一の円形、正方形、もしくは長方形のブレードダンパ、マルチプレクスブレードダンパ、通気口を封鎖するのに使用することができる空気圧ブラダの１組、または、ダクトを封鎖するのに使用することができるあらゆる他のタイプの絞り装置などの、通常は、ダクトの気積の閉ループ制御用の流センサからの流のフィードバックにも頼る、空気圧、電子、デジタルもしくはマイクロプロセッサベースの制御装置によって制御される、空気圧、電気もしくは電子アクチュエータに接続される、いくつかのタイプのダンパもしくは絞り装置を使用する。これらの流センサは、単一または複数の速度圧センサ、熱線、熱サーミスタ、マイクロエレクトロニクス流センサなどに基づくものなどの、当該技術の当業者に知られる種々のタイプのものであることが可能である。

代わりに、共通して使用される流制御装置の別のタイプは、Phoenix Controls社または他社製の、固有の、圧独立体積制御を提供するための、装置のベンチュリ形スロートを通って移動するばね荷重錐を備えるベンチュリ形の本体を一般に有する、気流制御弁である。これらの弁は一般に、空気圧、電気または電子作動を有し、一定容積、２状態、マルチプレクス状態、または可変風量制御を提供する。これらの装置はしばしば、広い流範囲を有することができる、希釈換気の制御に非常に適している、大きな折り返しまたは流範囲を有しており、最適なエネルギ節約および安全を達成する。

最後に、気流制御装置の別の例は、単に、図６の空気取扱装置１０００におけるダンパ１００３，１００６および１０６７などの空気取扱装置、外気ダクト、または１または複数の領域に供給するダクト、に設置される、単一もしくは複数のブレードダンパまたは他のタイプの絞り装置の、いくつかの構造である。これらの絞り装置またはダンパ装置は、前述の気流測定装置、または、たとえば大きな断面のダクト領域を正確に横断する気流を測定するためのセンサまたは検出孔の格子を使用するように適合した、類似の気流測定装置、の１つとともに、さらに使用されても使用されなくてもよい。例として、気流を空気取扱装置に提供する外気流ダンパは、しばしば、気流測定装置と併せて使用されない。代わりに、外気流を検出する他の間接手段は、外気流制御装置のよりよい制御を提供するのに使用され得る。

図１に関して、図は、星型構成多点空気サンプリングシステム１００由来の混合空気質パラメータ信号を使用する、部屋または領域の制御に向けられた、本発明の好ましい実施形態を示す。多点空気サンプリングシステム１００は、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５２９３７７１号明細書または米国特許第５２４６６６８号明細書に記載されるような構造の星型構成多点空気サンプリングシステムである。多点空気サンプリングシステムはまた、本目的に適している、型番Ｓｏｌａｉｒ ３１００ポータブルレーザベースの粒子計数器または掩蔽ベースの粒子センサなどの粒子計数器の１つと併用される、ウェブサイトwww.vulcaininc.comにて見ることができる、Vulcain社の多点サンプルくみ上げガスモニタ型番ＶＡＳＱＮ８Ｘなどの、冷媒および有害ガスモニタ、または、ウェブサイトwww.golighthouse.comにて見ることができる、Lighthouse Worldwide Solutions社製のユニバーサルマニホルドシステムおよび制御装置などのマルチプレクス化粒子計数器である。多点空気サンプリングシステムはまた、ウェブサイトwww.airexpert.comにて見ることができる、AIRxpert Systems社（マサチューセッツ州レキシントン）製のＡＩＲｘｐｅｒｔ ７０００マルチセンサ、多点監視システムなどの星型構成多点空気サンプリングシステムである。

図１において、ソレノイド弁１６１〜１６７の１組は、多点空気サンプリングシステム１００の一部である。同等に、これらのソレノイド１６１〜１６７は、ウェブサイトwww.scanivalve.comにて見ることができる、Scanivalve社（ワシントン州リバティレイク）製のＳＳＳ-４８Ｃ シングル Ｓｃａｎｉｖａｌｖｅ システムなどの、多くの入力ポートの１つを、圧センサなどのセンサに接続され得るアウトレットポートに接続するために、空気圧セレクタスイッチおよびステッピングモータを使用する、他の切り替え手段に置き換えることができる。ソレノイド弁１６１〜１６７は、制御ロジック１１０によって順に切り替わるように制御される。この順番は、１つのソレノイドの後に別のソレノイドが来る単純な連続パターンであることができ、もしくは、たとえば潜在的に多くのプリセットパターンの１つであるプログラミングを介して変更させることもでき、または、マニュアルまたはリモートコマンドによって、もしくは１つまたは複数の検出空気質パラメータの値もしくは信号パターンに基づくトリガ事象によって、中断され得、新しい順番に変化され得るパターンを有することができる。このトリガ事象は、多点空気サンプリングシステム１００の外側から発生するか、信号処理制御装置ブロック１３０によって処理されるセンサ情報から発生する。

ソレノイド弁１６１〜１６７は、配管１４、２４Ａ、４４Ａ、４４Ｂ、５４Ｂ、２４Ｃおよび６４を介して、空間のサンプリング場所１３、２３Ａおよび２３Ｃ、ならびにダクトの検出場所４３Ａ、４３Ｂ、５３Ｂおよび６３に接続される。図１において、たとえば、廊下１０のサンプリング場所１３は、配管１４を介してソレノイド１６１に接続される。部屋２０Ａおよび２０Ｃの領域検出場所２３Ａおよび２３Ｃは、それぞれ配管２４Ａおよび２４Ｃを介してソレノイド１６２および１６６に接続される。戻りダクトサンプリング場所４３Ａおよび戻り搬送ダクトサンプリング場所４３Ｂは、それぞれ配管４４Ａおよび配管４４Ｂを介してソレノイド１６３および１６４に接続される。供給ダクトサンプリング場所５３Ｂは、配管５４Ｂを介してソレノイド１６５に接続される。最後に、外気ダクトサンプリング場所６３は、配管６４を介してソレノイド１６７に接続される。代わりに、配管６４は、ダクト６０以外のいくつかの他の適した場所に接続されて、外気サンプルを取得することも可能である。

前述の配管は、検出場所から、多点空気サンプリングシステム１００のソレノイドにまで、空気サンプルを搬送する。配管は通常、直径で８分の１〜２分の１インチの、好ましくは約４分の１インチの内径を有する。この配管は、Thermoplastic Processes社（ニュージャージー州スターリング）製の、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）、ステンレス鋼の「Ｂｅｖ-Ａ- Ｌｉｎｅ ＸＸ」配管、または、当業者に知られている他の適した配管材料などの、標準のプラスチック空気圧配管で製造することができる。しかし、ＴＶＯＣおよび粒子の双方を搬送するのに優れた性能のために、ごく僅かに吸着および脱着するＶＯＣに対して不活性で、帯電を防ぐための導電性である材料が、可撓性のステンレス鋼の配管として好ましい。他の好ましい材料および構造は、２００４年９月２３日付の、題目「空気監視システムの空気サンプル搬送用配管」の米国特許第１０９４８７６７号明細書、および、２００５年６月１０日付の、題目「空気サンプル搬送用導電性内面の配管を有する空気監視システム」の米国特許第１１１４９９４１号明細書に記載される。

さらに、図１において、真空ポンプ１４０は、検出場所から配管を通して、ソレノイド１６１〜１６７内へ、および、一緒にソレノイドのすべての出力ポートに接続しているマニホルド１９０内へ、ならびに、共有センサ１２０の吸気口へ、空気を引き込む。共有センサ１２０の排気口は、配管１４１によって真空ポンプに接続されており、その構造は決定的ではなく、前述のDekoron TMまたは他の、安価なプラスチック配管でよい。この配管の内径を、ソレノイド弁の吸気口に接続する配管の大きさに似せて、または、より少ない圧力低下のために、できる限りより大きく、作ることができる。共有センサ１２０は、絶対湿度もしくは露点温度などの空気快感パラメータ、二酸化炭素、静差圧などの空気以外の品質パラメータ、または、たとえばＣＯ、粒子、煙、ＴＶＯＣ、注目する特定の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／もしくは化学的テロ物質、カビ、他の生物製剤、ならびに、他の検出されるべき注目する空気汚染物質などの空気汚染物質、を測定する１または複数のセンサから成り得る。これらのセンサは、順番に、並列に、または双方を組合せて接続することができる。

共有センサ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に通される。このブロック１３０はまた、センサ入力ブロック１５０からの、他のセンサ情報を取り込む。この入力ブロック１５０は、リモートセンサよりはむしろ、必要に応じて、局所部屋またはダクトセンサからのセンサ信号または情報を受け入れる。たとえば、空気の温度は、空気が配管を通って移動するので、配管の温度に急速に変化するだろうから、温度を離れて検出することはできない。さらに、いくつかの領域は、空気質パラメータの瞬間的検出を必要とするだろう。これは、たとえば温度センサである部屋センサ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において示される。温度センサが符号２５Ａのために使用され、サンプリング吸気口２３Ａ付近に設置される場合、その場所の共有センサの絶対湿度または露点温度測定結果は、センサ２５Ａからの温度測定結果と組合されるか混合されて、相対湿度、エンタルピ、または湿度測定に関連する他の１つの、非常に正確でコスト効率のよい測定結果を発生させることができる。同様に、外気ダクトセンサ６５が温度を測定するために使用される場合、検出場所６５に近接して設置することができるサンプリング場所６３からの、共有センサの絶対湿度測定結果または露点温度測定結果の組合せは、相対湿度またはエンタルピの外気測定の計算を可能とするだろう。

センサおよびセンサ入力ブロックは、アナログ電圧、アナログ電流、またはデジタルなどの、多くの信号形態によって稼働することができる。代わりに、センサは独自の搭載マイクロプロセッサを有し、たとえば、Echelon社によるＬｏｎＴａｌｋ、もしくはASHRAEのＢＡＣｎｅｔ通信標準によって示される適切なプロトコル、または、ビル環境内の装置間でデータ通信するのに共通して使用される、種々の工業所有権を有するプロトコル、および他の工業規格プロトコルを含む、実質的に他のあらゆる適切なプロトコル、などの、データ通信プロトコルを介して、センサ入力ブロック１５０と連絡することができる。しかし、通常、デジタルデータ通信が２５Ａなどの離散装置と接続するのに使用されるとき、デジタルデータ通信は、ＥＩＡ４８５物理層などの物理層で、プロトコル操作を用いて、それに加えて、適した上位プロトコルを使用して、達成される。そのような場合、たとえば、ケーブル２６Ａは、ツイストシールドされた導体対として特定されるだろう。それにもかかわらず、センサ２５Ａと入力ブロック１５０との間の接続は、ビル制御産業に共通しているケーブル型をいくらでも使用して達成することができる。さらに、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、網形回線網、または、ビルおよびＩＴ（情報技術）産業において使用される他のワイヤレス方法などのプロトコルまたはアプローチを用いて、ケーブル２６Ａを省略し、センサ２５Ａをワイヤレスで入力ブロック１５０と連絡させることもできる。

信号処理制御装置ブロック１３０は、共有センサからのセンサ情報を処理するために使用され、検出場所内の環境状態の反射である、仮想のセンサ信号を発生させる。この情報は、符号２５Ａまたはダクトセンサ６５などのあらゆる局所部屋センサからの情報に付加され、さらに処理されて、混合すなわち複合空気質パラメータ信号を発生させ、その後、種々の可能な方法において使用される。たとえば、この情報を、デジタルネットワーク接続１８１を介した、監視および／または制御目的のための、ビル制御システム１８０に送信することができる。情報交換は、たとえばＢＡＣｎｅｔプロトコル、Ｌｏｎｗｏｒｋｓ、ＯＰＣ、ＸＭＬデータ交換または他の適したインターフェース情報変換を用いてなされる。物理的接続１８１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、ＥＩＡ４８５（ＲＳ４８５としても知られる）接続または他のデジタルデータ通信接続である。データの別の使用は、離れた場所での監視のために、内部および／もしくは外部のローカルエリアまたは広域ネットワークを介して、データを送信することである。さらに、データは、直接的に、またはローカルエリアネットワーク、電話ネットワークもしくは他の適した接続手段１７１を介して通って、多点空気サンプリングシステム１００由来のデータを、離れてアクセス、表示および分析するために、ウェブサイトまたは他の適した手段を使用することができる、インターネットまたは専用のネットワークに接続することが可能である。

最も重要なことには、信号処理制御装置ブロック１３０はまた、図１においてブロック３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃ、ならびに希釈換気コマンド信号３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃとして示される、部屋気流制御装置３０によって使用される、制御信号３１を提供することができる。制御信号３１は、部屋２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃに対する希釈換気量をも同等に制御する、空間の最小供給気流速度を動的に変化させるために使用される。共有センサによって検出できる空気質パラメータの１つが二酸化炭素であるので、変化する占有空間に対応する、局所部屋レベル需要制御換気アプローチを実行するために、混合希釈換気コマンド信号はまた、空間の二酸化炭素レベルに関する情報を含むことができる。部屋気流制御装置３０に関連する、エレクトロニクスの可撓性も考えると、信号処理制御装置１３０によって実行される機能の一部またはすべてを、プログラマブル装置であり得る、部屋気流制御装置３０内で実行することができる。この場合、信号３１を、制御装置３０内で少なくとも一部発生させることができる。

希釈換気コマンド信号３１Ａ、３１Ｂおよび３１Ｃに関して、信号処理制御装置ブロック１３０は、これらの信号、または信号の一部を発生させることができ、制御機能のすべてもしくは一部は、ビル制御システム１８０によって生成され得る。たとえば、これは、図２の共有センサ２２０、および／または符号２８Ｃなどの局所部屋センサに由来する、センサ情報、特に空気質パラメータセンサ情報を使用する、希釈換気コマンド信号３１Ｃによって、図２において図示される。さらに、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１１３０は、それぞれブロック１００，２００または１１００内に物理的にまとめられる必要はないこと、および、信号処理制御装置１３０，２１０もしくは１１３０を、スタンドアロンのモジュールとして実行すること、または、それらを、たとえば図１，２もしくは６内に示される、他のいくつかの部分もしくはシステムに統合することが可能であることは、明らかである。

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のと類似したものなど、ネットワーク化された空気サンプリングシステムを使用する、混合すなわち合成空気質パラメータ測定および希釈換気気流コマンド信号を発生させることに向けられた、本発明の別の好ましい実施形態を示す。このサンプリングシステムは多くの機能を有し、図１に示されるシステムと類似しており、大きな差異は、１つの中央ユニットに設置されているのに対して、ソレノイドスイッチおよび制御のいくつかがビルの至るところに分配されることである。結果として、図１に示される中央サンプリングユニット１００は、分配された空気およびデータルータ３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃおよび３００Ｄとともに、センサおよび制御ユニット２００によって効率的に置き換えられる。システムの順番の制御および信号処理機能は、信号処理制御装置ブロック２１０によって処理される。このブロック２１０は、後述の、図４におけるブロック５１０および５３０の機能を実行する。共有センサブロック２２０は、図４のブロック５２０または図１のブロック１２０と同じ機能を実行する。

ブロック３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃおよび３００Ｄは、ソレノイド弁３６１Ａ、３６２Ａ、３６３Ａ、３６１Ｂ、３６２Ｂ、３６１Ｃおよび３６１Ｄ、ならびに、潜在的に、入力／出力ブロック３２０Ａおよび３２０Ｂに含まれる、いくつかのアナログまたはデジタル入力および出力機能、を含む、空気およびデータルータである。例として、空気サンプリング場所２３Ａは、配管または空気搬送パイプ２４Ａを介して、空気およびデータルータ３００Ａの一部であるソレノイド３６２Ａに接続される。いずれも参照によってここに組み込まれる、２００４年９月２３日出願の米国特許出願 第１０９４８７６７号「空気サンプル搬送用の導電性内面の配管を有する空気監視システム」と、２００５年６月１０日出願の米国特許シュツガン第１１１４９９４１号明細書に題目「空気監視システムにおける空気サンプル搬送用配管」の２００４年９月２３日付の米国特許第１０９４８７６７号明細書、および、題目「空気サンプル搬送用の導電性内面の配管を有する空気監視システム」の２００５年６月１０日付の米国特許第１１１４９９４１号明細書に記載されるように、ネットワークデータ通信、低電圧電力、信号線および他の可能性のある機能、空気搬送パイプが、いくつかの追加の導電体に関連しているということ以外は、配管または空気搬送媒体２４Ａ、４４Ａ、１４、４４Ｂ、５４Ｂ、２４Ｃおよび６４は、以前に記載されていた。双方とも引例として本文に組込まれている、題目「空気監視システムにおける空気サンプル搬送用配管」の２００４年９月２３日付の米国特許第１０９４８７６７号明細書、および、題目「空気サンプル搬送用の導電性内面の配管を有する空気監視システム」の２００５年６月１０日付の米国特許第１１１４９９４１号明細書に記載されるように、ネットワーク化されたデータ通信、低電圧、信号線および他の潜在機能を付加する目的のために、空気搬送パイプが、いくつかの追加の導電体に関連しているということ以外は、配管または空気搬送媒体２４Ａ、４４Ａ、１４、４４Ｂ、５４Ｂ、２４Ｃおよび６４は、以前に記載されていた。これらの導体の付加は、局所センサをシステムにより都合良く、コスト効率良く付加することができる。

たとえば、サンプリング場所２３Ａと同様に、他のサンプリング場所４３Ａ、４３Ｂ、５３Ｂ、２４Ｃおよび６３は、サンプリング場所に組込まれた局所センサ２５Ａの局所温度センサと類似したものを含み、部屋またはダクト温度を検出する。この温度センサ由来、または、湿度、オゾン、もしくは他の局所空気質パラメータ特性などの、他の局所センサ由来、の信号を、ツイストペア線、ツイストペアシールド線、光ファイバ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通して、デジタルデータ通信信号として、空気データルータ３００に送信することができる。代わりに、センサ情報を、アナログ信号を介して、１または複数の信号線を通して、アナログ電圧または電流信号として、ルータ３００に送信することができる。その後、このアナログ信号を、ルータ３００Ａまたは３００Ｂのそれぞれ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。

これらのＩ／Ｏブロック３２０Ａおよび３２０Ｂは、空気サンプリング吸気口に直接関連してもしなくてもよいが、データ通信ケーブル、アナログ信号ケーブル、またはＩ／Ｏブロックへの他の接続を有する、他の空気質パラメータまたは信号入力を監視することもできる。これらセンサの１つの例は、温度センサ、空気質パラメータセンサ、光、差圧、気流速度などの他のタイプのセンサ、占有センサもしくは占有スイッチなどの他のビルセンサ、または、局所部屋スイッチ８１などのいくつかのタイプの別のタイプのスイッチ、である、部屋センサ２７Ａである。後者のセンサ、すなわち部屋スイッチのうち、占有センサは、本発明との関連で、空間における人の存在を、赤外線エネルギ、動き、カードアクセス、または他の手段を通じて検出することができるセンサとして定義され、占有スイッチは、本発明との関連で、マニュアル操作の光スイッチ、または、人が空間に入るか空間を退去するときの占有者によって操作される他のタイプの部屋スイッチなどの、部屋スイッチとして定義される。本発明との関連で、部屋スイッチは、たとえば電気に、機械に、光通信に、または空気圧に関連するいくつかのタイプのスイッチとして定義され、環境の中またはその付近に設置され、スイッチに接続されたシステムへ、状態の変化の信号を送信するようにマニュアル操作され得る。部屋スイッチは、共有配線の便宜のため、部屋の同じ場所に、かつ、できる限り、空気サンプリング収集と同じ囲いに、設置されるのがよい。他のタイプの部屋スイッチまたはセンサを、空気およびデータルータ３００のＩ／Ｏブロック３２０に接続することができる。

空気データルータ３００内に、マルチプレクスソレノイド弁の出力を、マニホルド３９０Ａおよび３９０Ｂとともにまとめることができる。これらのマニホルド、ならびに、空気およびデータルータ３００Ｃ内の符号３６１Ｃまたはルータ３００Ｄ内のソレノイド３６１Ｄなどの個々のソレノイド弁の出力は、空気サンプルを搬送するための配管または空気搬送パイプ２０２とともに、真空ポンプ１４０によって移動させられるように、多点空気サンプリングユニット２００における共有センサ２２０に接続される。空気およびデータルータの制御、ならびに、ルータ内のＩ／Ｏブロックからの、または空間の局所センサからの、多点空気サンプリングユニット２００への、デジタル検出情報および空気質パラメータの通信は、データ通信ケーブル２０１を通っている。前述したのと同じ、空間２０からルータ３００への配管２４Ａおよび他の接続のための材料を用いて、空気搬送媒体２０２を作ることができる。データ通信ケーブル２０１を、ツイストペア線、ツイストペアシールド線、光ファイバケーブルなどの、一般に使用されるあらゆるデータ通信媒体で作ることができる。さらに、好ましい実施形態において、部屋２０とルータ３００との間の接続について記載したように、空気搬送媒体２０２およびデータ通信媒体２０１を、１つの構造化ケーブルに組合すことができる。

図１のように、多点空気サンプリングユニット２００は、インターネット１７０に接続し、占有者または設備の職員による調査のために、環境に関する情報を、パスワードで保護されたウェブサイトに送信する。ここでも、図１のように、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を備えるデータ通信媒体１８１を介して、インターフェースで接続し、データを行きつ戻りつ送信することができる。これは、直接的に、すなわち、BacNet、OPC、Echelon社によるＬｏｎ、ＸＭＬなどの、多くのインターフェースプロトコルの１つを介して、なされ得る。

空間２０由来の検出入力信号を受け入れ、信号出力３１を提供して部屋２０の制御を助けることができる、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が、局所部屋センサ２８Ｃからの符号２９および部屋スイッチ８１由来の信号８２などの種々のセンサ入力信号を受け入れるために使用され得る。この情報を、制御のためにビル制御システムによって直接的に使用し、および／または、もとの多点空気サンプリングシステム２００に連絡することができる。たとえば、部屋センサ２８Ｃが温度信号である場合、この情報はビル制御システム１８０によって検出され、多点空気サンプリングシステムの共有センサ２２０から導き出される、部屋２０Ｃに関する絶対湿度または露点温度情報と組合されて、ビル制御システムまたは多点空気サンプリングシステムのいずれかによって、相対湿度もしくはエンタルピ測定または部屋２０Ｃに関する信号を発生させる。ビル制御システム１８０は、信号３１Ｃによって示されるような、部屋２０における気流の制御を助けるための制御信号を、多点空気サンプリングシステム１００または２００由来の共有センサ情報、ならびに、潜在的に局所的な検出信号、部屋スイッチ情報および他のビル情報を用いて、部屋気流制御装置ブロック３０Ｃに提供することもできる。

図３は、部屋気流制御装置、いくつかの気流制御およびフィードバック装置、ならびにそこで使用される信号、によって制御される、監視領域の１つのより詳細な図を図解している。さらに、この図はまた、部屋戻り気流検出および制御装置４１、ならびに戻り気流制御信号４７および部屋戻りフィードバック信号４８を含む。供給気流検出および制御装置５１、ならびに供給気流制御信号５７および供給気流フィードバック信号５８もまた示される。

戻り気流制御装置が示されているが、ほとんどのビルは、部屋気流制御装置によって制御される供給気流制御装置を有するだけであろう。これらの場合、戻り空気は制御されず、通常、天井内張のエッグクレートもしくは他のグリルを介した、天井内張もしくは他のプレナム空間を介して、部屋もしくは領域から、空気取扱装置に、または、部屋からプレナム空間もしくは戻り空気ダクトへの空気搬送ダクトに、戻り空気を戻してしまう。戻り気流制御装置は、しばしば、それらの部屋にて使用され、ある差圧または気流量オフセットが、その部屋と、病院または無塵室の隔離室または手術室などの、周囲の部屋との間に所望される。言い換えれば、オフセット気流は戻り流と供給流との間で設定されるので、用途に基づき、周囲領域に対して、気流において、部屋は常に、僅かにネガティブ、中立またはポジティブである。さらに、場合によっては、部屋が有害汚染物質を含む場合、またはその他の理由のために、部屋から外側に気流を完全に排気することが所望される。この場合、少なくともこの単純な状況に関して、部屋戻り気流制御装置用の、図５に示される部屋気流制御装置３０、と類似したものによって、装置を制御するために、部屋戻りは、部屋空気を完全に排気し、部屋戻り気流制御装置として示されるものを、効率良く、制御アルゴリズムを備えた部屋排気気流制御装置にする、排気ファンに通される。

部屋気流制御装置３０によって制御される、部屋または領域内に、戻り気流制御装置が存在しない場合、部屋戻り気流制御装置４１およびその信号４７と４８、ならびに部屋オフセットコマンド３２および供給流フィードバック信号５８は、それらが示される図から省略すべきであるということ以外、図３および関連する制御図５は、今後も適用可能である。

図３において、局所温度センサ９１は、ケーブル９２を介して温度制御装置９０に連絡する。この温度制御装置は、スタンドアロンシステムのビル制御システム１８０の一部、部屋気流制御装置３０の一部、または、戻りまたは排気気流制御装置を有する空間または部屋の気流を制御する、別々のシステムの一部、である。図３の、部屋戻り、または、部屋排気および供給気流制御装置装置４１および５１、ならびに部屋気流制御装置３０を含み、部屋と、隣接した空間との間の部屋圧力または体積オフセットを維持することによって、少なくとも部屋の加圧を制御する、そのような制御システムは、本発明との関連で、たとえば重要な環境、実験室、病院、生体動物園、および種々のタイプの無塵室のためにも使用され得る、トラッキング気流制御システムとして示される。この場合、部屋気流制御装置３０はまた、本発明との関連で、トラッキング気流制御装置として示され得る。

温度制御ブロック９０の目的は、部屋温度の調整を提供することであり、空間２０への条件付きの供給気流量を増加または低下させるために、熱負荷または温度コマンド９３を、部屋気流制御装置３０に送ることを含み得る。温度制御９０はまた、空間２０に送られる供給空気の温度を上昇させるための再加熱コイルを、または、温度制御のさらなる手段のための空間２０における周辺加熱コイルを、制御することができる。

図５は、部屋気流制御装置３０に関する、典型的な実施形態の制御図である。供給気流は、１）適切な部屋温度を維持するための、部屋の供給気流要求を表す部屋の温度制御信号の、または、２）空間における汚染物質レベルに基づく、希釈換気のための供給気流要求を、場合によっては、空間二酸化炭素レベルの測定結果に基づく、占有空間を満たすために要求される、供給空気量を、表す希釈換気コマンド信号の、より高い方のいずれかによって設定される。これら２つの信号に関する、最小量のオーバライドまたは高選択機能は、図５に示されるように、ブロック３４に供給された２つの信号のより高い方を取得し、常により高い方をパスするように作用する、高選択コンパレータブロック３４によって実行される。高選択ブロック３４への第１の入力は、供給流を変化させるための、スケール化された温度コマンド９３である。この信号は、スケーリングブロック３８において必要とされるように、高選択コンピュータ３４に入力される他の気流コマンド信号と同じスケール因子に信号を置くために、アナログ電圧信号について、電圧当たりのあるｃｆｍ数へ、スケール化され、潜在的にオフセットされるか、ソフトウェアまたはファームウェア可変の代表的な気流について、ｃｆｍまたは秒当たりのリッターなどの、示される１組の単位へ直接的にスケール化される。ブロック３４への第２の信号は、多点空気サンプリングシステムまたはビル制御システム１８０の助力によって発生する、希釈換気コマンド信号３１であり、ここでも、このコマンドを他の信号と同じスケール因子に置くために、スケーリングブロック３９によって必要とされるように、スケール化され、オフセットされる。

さらに、供給気流制御装置５１用のコマンド５７は、高選択コンパレータブロック３４の出力を取得し、オフセット信号３２をサブトラクションブロック３７によって引き取ることによって発生することが示されている。部屋オフセット気流コマンド３２は、最大供給または排気ｃｆｍのたとえば１０％の固定オフセット設定値であるか、２状態、マルチプレクス状態、またはＶＡＶ様式の点で異なる、ビル制御システム、多点空気サンプリングシステムまたはトラッキング気流制御システム由来の信号である。このオフセット気流信号または変数３２の目的は、それが使用される場合、部屋戻りまたは部屋排気気流制御装置を使用する部屋に対して、通常は僅かにネガティブ、ポジティブまたは中立な圧力を発生させることである。２状態の制御信号である部屋オフセット気流コマンド３２の典型的な用途は、標準の部屋稼働用の最大供給量のたとえば１０％の値である、信号３２のためである。しかし、清掃化合物もしくは他の流出、または、火もしくは煙の放出などの他の緊急状態が、いくつかのセンサ、アラームシステムを介して、または部屋スイッチ８１を手動操作して検出されると、部屋オフセット気流を、多点空気サンプリングシステム１００もしくは２００、またはビル制御システム１８０の制御装置の１つによって、その標準値から増加させることができる。たとえば、オフセット気流を潜在的にかなり高い値に増加させることは、部屋に対して大きなネガティブオフセット気流を発生させるために供給気流量を削減することになり、他の空間への、潜在的な流出蒸気または煙の拡散を防ぐための、増加した封じ込めの対策を提供する。

最後に、図５は、部屋戻りまたは部屋排気気流制御装置用のコマンド４７が、最初に、供給流フィードバック信号５８から始めることによって、どのように発生するかの実施形態を示す。次に、信号５８は、総和ブロック３６によって、部屋オフセット気流コマンド３２に付加される。得られる信号は、部屋戻りまたは排気気流制御装置４１の流を設定し、制御するために使用される、部屋戻りまたは排気コマンド信号４７である。

部屋気流制御装置３０によって制御される空間または部屋が戻りまたは排気制御装置４１を持たない場合、部屋オフセットコマンド３２または部屋戻りコマンド４７はない。さらに、供給流コマンド５７は、単純に、サブトラクションブロック３７を必要としない、高選択コンパレータ３４の出力に等しい。

図６は、監視および／または制御目的のために、空気取扱装置に適用されるような、多点空気サンプリングシステムの好ましい実施形態を示す。図６に示すように、空気取扱装置１０００に対する戻り空気１００１は、たとえば部屋２０または他の領域に由来する。図示されるように、戻り空気１００１は部屋２０Ａからの戻りダクト４０Ａに、同様に、部屋２０Ｂからの搬送ダクト４０Ｂおよび部屋２０Ｃからの天井内張グリル４２Ｃによって戻り空気が提供される、プレナム空間４０Ｃに、由来する。戻り空気は、戻りダクトまたはプレナム空間４０Ｄによって示されるように、ビルの他の場所または領域からも由来し得る。空気取扱装置１０００によって提供される供給空気１０１４は、供給ダクト５０Ａ、５０Ｂおよび５０Ｃをそれぞれ通って、部屋２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃなどの、ビル内の空間にそれぞれ提供される。図示されないが、たとえば廊下１０などの、ビルの他の領域または部屋もまた、エアーハンドラユニット１０００によって供給され得る。戻り空気ファン１００２および供給空気ファン１０１１は、空気をビルの至る所に移動させるために使用される。前置フィルタ１０１６は通常、図示される場所において使用され、しばしば外気流に使用される粗フィルタである。この後に、フィルタ１００８として図示される、通常はより効率的でより高いグレードのフィルタが続く。供給空気の温度および湿度内容の制御は、たとえば冷却コイル１０１２および加熱コイル１０１３を介して制御することができる。種々の用途を満足するための、空気取扱装置または類似のルーフトップユニットに関して使用される、フィルタと、加熱および冷却コイルとの他の組合せは、空気ハンドリングユニットの設計技術の当業者に良く知られている。

さらに、再循環戻り空気１００５、排気戻り空気１００４、および外気１００７の量の制御は、排気空気ダンパ１００３、再循環空気ダンパ１００６、および外気ダンパ１０６７の制御を経る。図６のダンパまたは気流制御装置は通常、含まれる空気量が大きいためにより大きな装置になるだろうけれども、それらのダンパは、図１または図２の符号４１Ａなどの、先に定義された気流制御装置でもあり得る。これらのダンパを制御する制御信号は、外気ダンパ制御信号１０６８、排気ダンパ制御信号１０７０、および再循環空気ダンパ制御信号１０７２として、図６において示される。これらのダンパの相対位置を調整するための、多くの方法およびアルゴリズムが、当該技術の当業者に知られている。通常、ビル制御システム１８０またはエアーハンドラ制御ユニット１０１５は、たとえば要求される外気量、ビルの加熱および冷却に関するエネルギ効率の問題、ならびにビル加圧に関するような、ビルの種々の要求を満たすために、これらのダンパを制御するだろう。

空気取扱装置１０００の稼働を監視すること、ならびに／または、より正確に、確実に、およびよりコスト効率良く、その制御を助力することは、特に、要求される外気量の制御に関する、先行技術のシステムによって可能であり、様々なエアーハンドラ場所は、図６にブロック１０００として示されるような多点空気サンプリングシステムの使用によって監視することができる。多点空気サンプリングシステム１０００は、図１の多点空気サンプリングシステム１００の星型構成多点空気サンプリングシステムと類似したものとして、図６に、図解の目的で示される。しかし、本発明は、たとえば図２のブロック２００および３００などに示されるような、ネットワーク化された空気サンプリングシステムに、同等に適用可能である。同様に、本発明はネットワーク化された光通信サンプリングシステムとともに使用され得る。

エアーハンドラの稼働のほとんどの側面を監視するために、および、より良くその稼働を制御するために、図６に示される好ましい検出場所の１つは、エアーサンプリング場所１０３１、および、通常、ほとんどの用途について温度センサである局所ダクトセンサ１０２１、によって、戻りファン前または後いずれかの戻り空気１００２を検出することを含む。別の好ましい検出場所は、供給ダクト内の温度および空気汚染物質のより均一な分布をより確実にするために、通常、ファンならびに種々の加熱および冷却コイルの後の、供給空気を検出することを含む。これは、サンプリング場所１０３７、および、通常、温度センサでもある局所ダクトセンサ１０２７によって、図６に示される。前述の検出場所は、外気を検出することを含む。図１および図２において、これは、サンプリング場所６３および局所ダクトセンサ６５で実行される。図６において、外気１００７は、たとえば、空気サンプリング場所１０２３および通常は温度センサである局所ダクトセンサ１０３３によって、外気ダンパ１０６７および前置フィルタ１０１６前の外気ダクトにおいて検出される。最後に、検出するのに役立つ場所はまた、エアーハンドラの混合空気１００９が存在する、エアーハンドラの混合空気プレナムにある。この空気は、供給空気と類似するが、エアーハンドラによってろ過、加熱または冷却されていないので、戻り空気１００５および外気１００７の混合空気質パラメータ特性をより詳しく反映する。混合空気１００９は、空気サンプリング場所１０３５、および、通常ほとんどの用途について温度センサである局所ダクトセンサ１０２５、によって検出される。混合空気プレナムの空気サンプリングおよびダクトセンサ場所の選択には注意が必要であることに注目するのは有益である。多くのエアーハンドラにおいて、戻り空気および外気はフィルタ１００８前の混合空気プレナムにおいてあまり混合されておらず、戻り空気および外気に存在する異価によって、不均一な空気汚染物質および温度分布をもたらす。

検出されるダクト場所に関して、ダクトまたはパイプなどの部分的に含まれる領域において流れる空気が、リモートセンサによってサンプリングおよび測定されるべきところで、多点空気サンプリングシステムが、サンプル配管、プレナム、エアーハンドラまたは他のあらゆる用途に使用されるとき、配管または空洞のダクトプローブは、さもないと穴がダクト内に形成され得るので、サンプルを回収するために、ダクトに、または部分的に含まれる空間に挿入されて、ダクト壁の開口部に接続される配管からのダクトからサンプルを引き出す。しかし、さらに、前述したように、別々の温度もしくは他のパラメータまたは汚染物質センシングプローブはまた、局所センサ測定結果がそれらのダクトまたは部分的に閉鎖された領域から所望されるものを何でも作る必要がある。流れる空気流を検出し、かつ、空気サンプルを引き出すための、複数の別々のプローブは、それらの場所にて使用され得、または、局所空気特性測定用および空気サンプリング用の１つのプローブを使用する固有の統合サンプリングプローブは、参照としてここに組込まれる、米国特許出願第１１３１２１６４号「多点空気サンプリング用ダクトプローブアセンブリシステム」において記載されるように使用され得る。このタイプの統合ダクトプローブまたは他の非統合ダクトプローブは、図１，２または３に示される、あらゆるダクト場所を検出するのに使用され得る。さらに、本特許出願は、よりよいダクト状態の平均値を得るために、ダクトの断面にそって広がる複数のセンシング穴を使用する、空気サンプリングダクトプローブの使用にも触れている。このタイプの複数のピックアップサンプリングプローブ、および、本願の後願においても記載される、平均化ダクト温度センサは、たとえばエアーハンドラの混合空気１００９を測定するために使用されるのが有利である。

図６に示されるように、多点空気サンプリングシステム１１００は、それぞれ、サンプリング場所１０３１，１０３３，１０３５および１０３７からの、空気サンプリング配管１０３２，１０３４，１０３６および１０３８によって、ソレノイド弁１１６３，１１６４，１１６２および１１６１に接続される、４つの前述の空気サンプリング場所を受け入れる。この配管は、図１および図２を参照した、前述の配管２４Ａと類似している。これらのエアーハンドラ場所での空気質パラメータは、共有センサ１１２０によって検出され、信号処理制御装置５３０について示した図４のすべての機能を実行することができる、信号処理制御装置１１３０によって処理される。ソレノイド１６１〜１６４は、制御ロジックブロック１１１０によっても制御される。最後に、多点空気サンプリングシステム１１００は、センサ入力ブロック１１５０を介して、局所部屋もしくはダクトセンサ信号すなわち情報を受け入れることができる。このブロックは、ケーブル１０３２，１０３４，１０３６および１０３８を介して、それぞれ局所ダクトセンサ１０３１，１０３３，１０３５および１０３７を検出する。これらのケーブルは、図１および図２に関して前述したケーブル２６Ａと類似する。代わりに、局所ダクトセンサ１０３１，１０３３，１０３５または１０３７は、それらの空気質パラメータ情報を、ワイヤレスまたはワイヤレス網形回線網などのワイヤレスネットワーク手段を介して、センサ入力ブロック１１５０に連絡させることができる。

信号処理制御装置１１３０の制御または監視信号出力は、たとえば、外気ダンパ１０６７の制御のために、図示されるビル制御システム１８０に、もしくは、エアーハンドラ制御ブロック１０１５などの、他のビルシステムまたは制御装置に、または、より具体的に、外気流コマンド信号１０７５を発生させるために使用することができ、図９によってより詳細に記載される、外気流制御装置ブロック１２００に、提供され得る。図６には示されないが、ビル制御システム１８０、エアーハンドラ制御ブロック１０１５、または別の制御装置は、外気流制御装置１２００からの外気流コマンド信号１０７５の助力を受けて、外気ダンパ１０６７、さらに、他のエアーハンドラダンパ１００３および１００５、を使用して、ビル内への外気流を制御するために使用することができる。

さらに、図１，２および６に記載される、あらゆる制御もしくは検出アプローチ、または制御入力もしくは出力を、他図のシステムまたはアプローチに適用することができる。同様に、これらの同じアプローチまたはシステムを、多点空気サンプリングシステムによってではないが、代わりに、米国特許第６２５２６８９号明細書に記載され、本特許においてネットワーク化された光通信サンプリングシステムとして示されるような、光ファイバパケットサンプリングおよびセンシングシステムを用いて実行される、図１，２または６のいずれかの設備監視システム実施形態と類似するものに適用することができる。

多点空気または光通信サンプリングシステムの使用を含む、混合空気質パラメータ信号の作出は、それぞれ図１，２，４または６の信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０または１１００によって実行される、図１，２，４または６の共有センサブロック１２０，２２０，５２０または１１２０のセンサ流信号を逆マルチプレクス化することによって作出される、仮想の空気質パラメータ信号の作出から始まる。この逆マルチプレクス化を行う、信号処理制御装置ブロックの信号処理ロジックの一部、および他の機能の実行は、図４の信号処理制御装置ブロック５３０に示される。この図において、制御機能を、アナログまたはデジタルロジックにおいて実行することができるか、コンピュータソフトウェアもしくはファームウェアプログラムまたはこれらのあらゆる組合せによって実行することができる。図４において、共有センサ５２０は、たとえば、ＣＯ_２、（たとえば露点温度、絶対湿度または水蒸気密度として測定されるような）湿度およびＴＶＯＣの、個々のセンサの出力を表す、それぞれセンサ信号５２５，５２６および５２７として図に示される、１つまたは複数の出力信号または変数を発生させる。図４はこれら３つのセンサの使用を図解しているが、あらゆる数のタイプのセンサを使用することができる。センサは、複数の（この例では３つの）部屋からの空気サンプルによってマルチプレクス化されているので、前述のように、センサ信号に対応する、部屋についての個々の、すなわち「仮想」センサ信号、または、その部屋もしくは領域に与えられた空気質パラメータについての、代表されるソフトウェア変数は、空気質パラメータの信号流から逆マルチプレクス化されなければならない。これは、制御ロジックブロック５１０由来の制御信号５１１を用いて、ＣＯ_２、湿度およびＴＶＯＣセンサ信号をそれぞれ逆マルチプレクス化する、デマルチプレクサ５３１，５３２および５３３によって、信号処理制御装置５３０内でなされる。ブロック５１０は、図１および図６の制御ロジックブロック１１０および１１００に、同様に、図２の、信号処理制御装置ブロック２１０の一部ならびに制御ロジックブロック３１０Ａ、３１０Ｂおよび３１０Ｃの一部に、それぞれ対応する。逆マルチプレクス化ブロック５３１，５３２および５３３の出力は、部屋２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃについて検出された空気質パラメータを表す、個々の、すなわち「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および５２２Ｃは、それぞれ部屋２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃにおいて検出されたＣＯ_２レベルに関する信号または変数を表す。

これらの仮想センサ信号は、一般に、用途の必要性に基づき、数分毎に、またはどちらかといえば１０〜３０分毎に生じ得る信号に関して、対応する場所の次のサンプリングまで、そのレベルにて一定であるであろう、最終の逆マルチプレクス化値を表す値を有するだろう。この点にて、信号は新しい逆マルチプレクス化値に等しい値に変化するだろう。１つの逆マルチプレクス化値から次の逆マルチプレクス化値への状態のこの移行は、信号の急激な、もしくはおおよその階段状変化として起こり得るか、または、仮想信号の所望の特性、その信号によって制御されているもの、および、その場所がどのくらいの頻度でサンプリングされるか、に応じて、数秒から数分間まで、徐々に、連続的に続いて起こり得る。制御用途のために使用される信号についての好ましいアプローチは、５〜６０秒の間で生じる値の段階的変化を有するものである。

再度、部屋２０Ａに関する変数に焦点を当てる場合、ＣＯ_２、湿度およびＴＶＯＣに関する信号は、それぞれ５２２Ａ、５２３Ａおよび５２４Ａである。前述のように、これらの個々の、すなわち仮想センサ信号５２２Ａ、５２３Ａおよび５２４Ａは、その後必要に応じて、オフセットおよびスケール因子ブロック５３４Ａ、５３５Ａおよび５３６Ａによってそれぞれ変形され得るか、他のいくつかの制御機能が、その後適用され得る。さらに、センサ入力ブロック５５０は、その入力部として、たとえば図１および図２において符号２５Ａ、２７Ａおよび２７Ｂとして示される、局所部屋またはダクトセンサを有する。これらのセンサ２６Ａ、２８Ａおよび２８Ｂからの信号は、それらをバッファリングすることができるセンサ入力ブロック５５０に適用され、その後、これらの信号を信号処理制御装置５３０に提供する。特に、部屋２０Ａについて、信号５５１Ａは、局所温度センサ２５Ａ由来の信号を表し、信号５５２Ａは、局所部屋センサ２７Ａ由来の信号を表す。仮想信号と同様に、局所センサ信号５５１Ａおよび５５２Ａは、その後必要に応じてそれぞれオフセットおよびスケール因子ブロック５６１Ａおよび５６２Ａによって、すなわち、一般にＹ＝ＡＸ＋Ｂ（Ｙは出力であり、Ｘは入力である）の関数を提供する、オフセットおよびスケーリング関数以外の、もしくはそれに加えた、他のいくつかの関数によって、変形され得る。ブロック５３４Ａ、５３５Ａ、５３６Ａ、５６１Ａおよび５６２Ａ由来の変形信号は、その後、この例においては通常、部屋２０Ａに関連する信号を含む、マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａによって、作用される。代わりに、空気質パラメータ信号のいくつかの差分信号バージョンを発生させるような、マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａによって、同様に、他の領域またはダクト場所由来の空気質パラメータ信号を使用することができる。さらに、図４には示されないが、信号処理制御装置は、他の空間または部屋のための種々の混合空気質パラメータ信号を発生させるために、ハードウェアもしくはファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せによって実行される、多くのマルチプレクス入力機能ブロックを含むことができる。希釈換気フィードバック信号５３８Ａなどのマルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａ由来の出力信号は、たとえば、希釈換気コマンド信号３１などの出力コマンド信号を発生させるために、出力制御ブロック５４０Ａによってさらに処理され得るか変形され得る。たとえば、図８に示されるような制御ループ機能性、または、図７に示されるようなヒステリシスを備える、もしくは備えない閾値レベルコンパレータは、関数ブロック５３７Ａに対して、出力制御ブロック５４０Ａにおいて使用されて、マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａによって生成される、混合空気質パラメータフィードバック信号を、希釈換気または他の目的のための最小供給気流レベルを制御するのに使用され得る、コマンド信号出力に変換することができる。

マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａはまた、図４に示されるようなマルチプレクス出力を有することができ、そこでは、相対湿度用の混合監視またはフィードバック制御信号である、第２出力５７１Ａが示されている。絶対湿度または露点出力５２３Ａは、一般に知られる湿度方程式を用いて、局所温度センサ出力５５１Ａと組合されて、相対湿度信号５７１Ａを、または、必要に応じて、湿球温度もしくはエンタルピなどの、他の水分関連信号を、発生させることができる。この混合相対湿度信号５７１Ａを、監視のために、または、空間２０Ａの相対湿度レベルを制御するために、別の制御装置によって、もしくは、信号処理制御装置５３０内部からのすべての相対湿度コマンド信号を発生させるために、符号５４０Ａと類似する、別の出力制御ブロックによって、使用することができるフィードバック信号として、使用することができる。

マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａをより詳細に記載するために、このブロックは、たとえば、信号入力をまとめる、異なる信号間の差を取得して、差分信号を発生させるなどする、種々の信号のより高い方を、高選択もしくは取得する、種々の信号を低選択するもしくは無効にする、閾値もしくは信号パターントリガ機能を、個々に、集団的に、もしくは亜集団的に、信号に適用して、変形させる、もしくは新しい信号を発生させる、図８に示されるように、出力制御ブロック５４０Ａと類似する制御ループ機能性を適用する、図７に示されるように、ヒステリシス関数を適用する、あらゆるブールロジック、一次関数もしくは非線形関数を適用する、または、これらの信号を混合もしくは使用して、混合監視もしくは制御信号を発生させる役に立つ、他のあらゆる機能もしくはアプローチを適用する。ブロック５３７Ａの結果は、希釈換気フィードバック、希釈換気コマンド、外気コマンド、および他の監視または制御フィードバック信号の基礎として使用され得る、２状態、３もしくはマルチプレクス状態、または連続可変混合空気質パラメータ信号の１つ以上を発生させることである。最後に、このコマンド、フィードバック信号または制御変数は、その後、希釈換気フィードバック信号５３８Ａなどのデジタル信号もしくは変数として、または、出力制御ブロック５４０Ａによって作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もしく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してもよく、かつ、部屋２０Ａの環境気流制御ブロック３０Ａへの入力として使用してもよい。

マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａ内部、または、潜在的に出力制御ブロック５４０Ａ、において実行してもよい、他の１つの関数は、制御システムにおいて使用されるべき、２状態、３状態またはマルチプレクス状態信号などの、不連続な出力信号を発生させるときに最も適切である、時間遅延またはランプ関数である。多くの制御システムは、急激に変化する信号に安定して対応できないので、場合によっては、マルチプレクス状態信号から、連続可変信号を効率良く発生させることは有益であろう。たとえば、空気質パラメータ信号または混合空気質パラメータについて閾値を超えるときには、関数ブロック５３７Ａまたは５４０Ａの出力を、たとえば５〜１５ＡＣＨの部屋空気変化レベルに対応する、その最大値すなわちパージ値にまで増加させてもよい。この値の増加は、即座に行われてもよく、または関数ブロック５３７Ａまたは５４０Ａによって段階的ランプとなるように命令されてもよい。そのようなランプすなわちゆっくり増加する信号は、１分以上にわたって発生し得る。この作用は、供給および戻り気流制御装置が、変化する気流コマンド信号を適切に追跡しないならば、部屋２０Ａなどに戻りまたは排気気流制御装置を有する空間の場合に加圧問題を生じ得る、急激に変化する信号に、制御システムまたは気流制御装置が、ついていこうとしてうまくいかないという問題を防ぐのにも役立ち得る。同様に、希釈換気コマンド信号が、１０ＡＣＨなどのより高いレベルから、２ＡＣＨなどのより低い、すなわち最小レベルにまで低下することになっている場合、関数ブロック５３７Ａは、たとえば１分以上の時間にわたって、出力信号３１Ａを徐々に低下させる、緩やかなランプを発生させることができる。

同様に、レベルにおけるこれらの増加または低下するランプまたは段階的変化は、一定の加速もしくは減速度の一次的な、または指数関数的な変化速度などの非線形の関数になり得るので、値において、信号がその最終値に至るまで、ランプは加速的に開始して徐々に減速するか、反対に、ゆっくり開始して徐々にその変化速度を増加させる。これらのランプはまた、信号が増加するか低下するかに基づいて、異なる速度にあることができる。たとえば、部屋における空気質パラメータレベルの急激な増加が検出される場合、希釈換気コマンド３１を迅速に増加させることによって、部屋の換気を迅速に増加させることは有利であるだろう。たとえば、流出が、清掃化合物とともに起こってしまうかもしれない。しかし、緩やかなランプ下方を有することもまた役立つだろう。空気質パラメータが検出閾未満のレベルに移動されることまでを確認するために、希釈換気において流を徐々に下げるために、おそらく５〜１５分かかるだろう。

広い信号範囲にわたって変化する流に傾斜をつけることとは別に、前述したのと同じ理由で、共有逆マルチプレクス化センサ信号５２２Ａ、５２３Ａおよび／または５２４Ａなどに由来する検出空気質パラメータの変化に基づいて、希釈換気コマンド信号３１などについて、ブロック５３７Ａまたは５４０Ａの出力変化速度だけでなく、できるだけ段階状変化量をも変化させることが所望されるだろう。言い換えれば、１つの空気サンプル測定結果によって、最小希釈速度から最大希釈速度までフル回転を許容するよりむしろ、ブロック５３７Ａまたは５４０Ａの信号出力が変化し得る速度がどれくらい速いかに基づいて、希釈換気気流の最大段階状変化を制限する、すなわち回転速度制限を効率良く課すことが所望されるだろう。出力信号の段階サイズすなわち回転速度を制限する利点は、信号振幅における標準の変動について、より安定した制御を導くこのアプローチによって、遅延がほとんど生じないということである。このアプローチの例として、最大段階階的変化の大きさは、２つのＡＣＨの最小値から８つのＡＣＨの最大値までの可能性のある範囲における、２つのＡＣＨを表す気流の増加について設定してもよい。たとえば最大段階状サイズが２つのＡＣＨについて設定されていれば、希釈換気コマンド信号３１を、最小値からその最大値にまで引き上げるには、トリガ値を上回る空気質パラメータ値を有するために、３つの連続する空気サンプルを必要とするだろう。同様に、最大の低下が２ＡＣと等しい流速度に制限される場合、８つのＡＣＨから２つのＡＣＨにまで、対応するレベルを低下させるには、希釈コマンドレベルに関するトリガ値を下回る、環境の空気質パラメータの、３つの連続測定を必要とするだろう。

前述のランプアプローチと類似した形で、増加および低下する段階状高は、異なるサイズのものであってもよい。たとえば、清掃化学物質の流出に迅速に対応するために、希釈換気コマンド信号３１の上向きの、すなわち増加する変化に関して、制限はないか、より大きな制限がある。しかし、ソースが流出ではなく、連続的な放出である場合、非常に低いレベルへの大量の希釈を確実にし、かつ、振動の可能性を削減するために、長期間、より高いレベルにて希釈換気を持続するために、より小さな減少段階状変化サイズを有することが有利であるので、換気レベルをその最小レベルにまで完全に低下させるのに、様々な空気サンプルサイクルを必要とする。

段階状高または可能なランプ速度を設定する別の手段は、検出空気質パラメータまたはそれらの変化速度のレベルに基づく。空気質パラメータの大きな値および／またはそのレベルの急騰が、最後のサンプルすなわち最近のサンプルから検出される場合、異なる段階状変化高すなわちランプ速度を使用することが有利であろう。たとえば流出においては、大きな空気質パラメータ値へと突然増加するので、希釈換気コマンド信号３１をその最大値へ、直ちに指数化することが賢明であろう。検出空気質パラメータが、より小さな段階状、またはより大きな段階的変化をともなって動くと、より小さな、またはより大きな、値の漸増を使用することができる。他方、検出空気質パラメータまたは混合信号の急な下方変化は、下方段階状レベルを変化させないで、より良く空気を洗浄するために、長時間、換気をより高く維持する。代わりに、エネルギ節約という理由のために、および／または、有害ではない空気質パラメータレベルの、多々ある短い上方偏移がたまたまある場合に、空気質パラメータレベルがトリガレベル未満に急激に低下してしまえば、希釈換気コマンド信号３１をその最小レベルにまで迅速に低下させることは、より有益であろう。そのようなものとして、各空気質パラメータに関連する、異なる段階状または出力特性を有することも、有利であろう。結果として、出力制御特性は、より多くの希釈換気の必要性を誘引する空気質パラメータに基づいて異なるだろう。

信号処理制御装置ブロック５３０の出力信号はまた、流出、空気汚染物質の１つの急増、または、より詳しく観察するのに注目する空気質パラメータレベルの検出に基づいて、サンプリングの順番を変化させるのに用いられ得る。この代わりのアプローチにおいて、環境２０から共有センサに入る空気サンプルの順番は、制御ロジックブロック５１０によって使用される信号処理制御装置ブロック出力信号５１２を介して変更されて、特定の空間２０の注目する検出事象の間、潜在的に期限付きで、サンプリングの順番を変更することができる。制御信号またはソフトウェア変数５１２の、より高いトリガレベルへの値の増加、または振幅の急騰などの信号パターンの提示を見ることに基づいて、制御ロジックブロック５１０は、事象が検出された、空間の空気サンプリングの頻度を増加させることができる。代わりに、またはさらに、影響を受けた空間周囲の領域は、同様に、次に迅速にサンプリングされるか、より高い頻度でサンプリングされて、空気汚染物質の他の空間への広がりを招くことができる。本発明との関連で、振幅の急騰は、清掃化合物などの揮発性有機化合物の流出によって見られるような、５分未満で標準トリガレベルよりも何度も大きくなるようなレベルへの、値の急増として定義することができる。

サンプリングまたは制御の順番におけるこの変更は、図１、図２または図６のいずれかのサンプリングシステムによって実行することができる。たとえば図２のシステムが使用される場合、事象の検出は、信号処理制御装置ブロック２１０によって大概実行され、順番の変更は制御ロジックブロック３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃおよび３１０Ｄによって実行される。

事象のいくつかのタイプが１つまたはいくつかの空間において検出される場合に実行される制御の順番の別の変更は、いくつかの部屋の混合サンプルを測定するために、同時にいくつかの空間の空気サンプリングを付加することによって、サンプリングの順番を変更することができる。これはたとえば、影響を受けた領域の、または影響を受けた領域の近隣の複数の領域の、混合サンプルを集めるために、同時に１または複数のソレノイドをオンにすることによって実行されて、他の領域への可能性のある流出を迅速に期待する。これは、前述したのと同じように実行されるが、たとえば、図１のソレノイド１６１，１６２，１６３および１６４、または図２のソレノイド３６１Ａ、３６２Ａ、３６３Ａおよび３６１Ｂなどのマルチプレクスソレノイド弁をオンにすることを含む。

たとえば、希釈換気コマンド信号３１または外気コマンド信号１０７５などの、監視のためだけに、または制御目的のために使用することができる、混合すなわち合成空気質パラメータ信号を発生させるために使用することができる、いくつかの異なるアプローチがある。これらの混合信号は、少なくとも部分的には、図１，２，４もしくは６のそれぞれ信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０もしくは１１３０、ビル制御システム１８０、または図４の出力制御ブロック５４０Ａ、ならびに図６および９の外気流制御装置１２００によって、実行してもよい。これらの混合信号、特に制御に使用される信号は、２つの重要な側面を有する。１つの要素は、制御アプローチにも影響を及ぼす、２状態、３もしくはマルチプレクス状態、連続的変数もしくは信号、などの信号タイプ、または、不連続および連続機能の組合せを含む制御アプローチを示す。他の側面は、信号の構成を、すなわち、マルチプレクスセンサ信号が、空気質パラメータフィードバックまたは監視信号、ならびに換気、外気または他の制御およびコマンド信号を発生させるために、どのように組合されるか、すなわち混合されるかを、示す。

たとえば希釈換気コマンド信号３１について使用することができる混合空気質パラメータ信号の１つの実施形態は、２状態制御信号であり、センサ信号によって超えられる閾値またはトリガ値から成り、特に、たとえばＴＶＯＣ、ＣＯまたは粒子などの空気汚染物質センサから成るトリガ事象が発生しなければ、希釈換気コマンド信号３１は、たとえば２もしくは４ＡＣＨ（または、監視される環境に適したものに応じた、他のいくつかの適切なより低い値）に対応する、たとえば希釈換気値にて、その最小レベルに保たれる。センサ信号がたった１つの空気質パラメータから成る場合、簡単な閾値またはトリガ値（いくつかの作用が取られる、検出空気質パラメータの値に対応する）を定義することができる。代わりに、特定の閾値レベルは達成されないけれども、トリガは、レベルの急増などの特定の信号パターンを何らかの方法で適合させる信号から成る。トリガ事象は、閾値と信号パターンペアとの１または複数のセットの組合わせからなるものであってもよく、そのうちのいずれか１つはトリガ事象を構成してもよい。

より典型的には、共有センサ１２０および／または局所部屋センサ２５Ａなどのマルチプレクスセンサ空気質パラメータが利用されている場合には、トリガ事象は、閾値を超える利用されているセンサの信号、信号パターンに適合している利用されているセンサの信号、または、閾値レベルと信号パターンペアと可能性のあるマルチプレクスセットの内の１つのセットの条件を満たしている利用されているセンサの信号の内のいずれか１つとして定義される。各センサ信号は、健康、快感、もしくは検出空気質パラメータにとっての重要性の他の基準の、１つまたは組合せに関連する信号の許容レベルに基づく、検出空気質パラメータの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、大概有する。たとえば、ＰＩＤ ＴＶＯＣセンサは、約０．５〜２ＰＰＭの閾値レベルをおそらく有する。この範囲のレベルは、ＯＳＨＡ ＴＬＶ（限界閾値）を下回る多くの物質を検出すると同時に、アルコール蒸気などのより危険度の低い物質の標準レベルを上回る状態にあることによって、多くの誤ったアラームを依然として発生させない。０．３〜２．５ミクロンの範囲内の粒子カウンタ測定が使用される場合、通常は超えられることのない、立方フィート当たりの粒子が１００００００〜５００００００の範囲内にあるようなレベルが設定されても、監視空間におけるいくつかの事象によって発生する煙またはいくつかのタイプのエアロゾルの発生を依然として取り上げることができる。空間へのろ過レベルに基づいて、特定のレベルを設定することができる。すなわち、よりろ過されれば、より低いレベルを使用することができる。一酸化炭素、アンモニア、亜酸化窒素、オゾンなどの他のセンサまたは他の有害ガスセンサは、直接的に、化合物のＴＬＶ用に、または通常の稼働において一般に達せられない、より低いレベル用に、設定してもよい。

部屋のＣＯ_２レベルが、１０００ＰＰＭなどのいくつかの閾値レベル、ＣＯ_２の８００ＰＰＭ〜１５００ＰＰＭの範囲の値、または、ＣＯ_２の環境外気濃度を超える４００〜１０００ＰＰＭの値、を超えるとき、ＣＯ_２ベースの需要制御換気は通常、連続的な作用または可変信号によってなされるが、より簡単な制御型もまた、換気を増加させることによって達成することができる。ＣＯ_２は、ほとんどすべての状況下で、有害な空気汚染物質とは考えられないので、それらのＣＯ_２の閾値は、ＣＯ_２の健康限界に決して言及しないが、その代わりに、屋外レベルに対して、空間のＣＯ_２の微分値はまた、時折、ヒト当たりの外気ｃｆｍとして示される、空間の外気換気量割る人数を示すので、ＣＯ_２の閾値は、ヒト当たりの外気の適度な速度の代用となる。技術組織ＡＳＨＲＡＥ（米国暖房冷凍空調学会）は、異なるタイプの設備によって変化するが、一般に３００〜５００ＰＰＭである、ビルの外側の環境レベルを超える、約４２５ＰＰＭ〜約８７５ＰＰＭに相当する、ヒト当たり１２〜２５ｃｆｍの範囲にあるのが一般に所望される、外気換気値に関して、種々の指針を設定してきた。

代わりに、トリガ条件は、それぞれが、その化合物について示されるレベルに達するかそれを超え、または、いくつかの信号パターン条件を満たす、２つ以上の検出空気質パラメータの組合せから成る。たとえば、立方フィート当たり１５０００００粒子などの、適度な微粒子レベル、０．５ＰＰＭなどの適度なＴＶＯＣのレベル、または８５度を超える適度な温度偏位のレベルは、個々に、希釈換気の増加の必要性を、本来誘引しないだろう。しかし、前条件を満たす３つの空気質パラメータのすべての組合せは、換気レベルの増加を間違いなく要求する、火事または爆発を示す。

複数の検出空気質パラメータを含むトリガ条件のさらなる実施は、代わりに、付加的トリガ条件から成る。これのよい例は、有害物質への暴露に関する。ＯＳＨＡは、組合されたＴＬＶに対して組合された混合物の割合を得るために、そのＴＬＶに対して、それぞれの個々の化合物のレベルの割合を付加することによって、ガスの混合物の効率的なＴＬＶを計算することができることを示している。たとえば、一酸化炭素が限界閾値の６５％であって、二酸化硫黄がそのＴＬＶ値の７０％であるとシステムが検出する場合、化合物は個々にシステムを誘引しないが、その２つの組合せは、組合せたＴＬＶの１３５％であり、それ自体はトリガ条件を構成する。このアプローチを実行するために、それぞれの注目する検出空気質パラメータは、その閾値に基づいて個々にスケール化され、その後、要約された結果について設定された閾値トリガとともに付加される。

たとえば、これは、第１に、たとえばＣＯ_２の換気制御オフを実行するための先導パラメータを選択し、その後、合成フィードバック信号に含まれる、他のパラメータ（粒子、ＴＶＯＣなど）を計測することによって、先導パラメータのトリガレベルの、付加パラメータのトリガレベルに対する比に基づいて、実行される。たとえば、ＣＯ_２が、１０００ＰＰＭのトリガレベル（設定値）の先導パラメータであり、ＴＶＯＣが３０ＰＰＭのトリガレベルの２次パラメータであるならば、ＴＶＯＣからＣＯ_２までを「標準化」、すなわち計測するマルチプライアは、この場合、以下のようになる。

これらの条件で、ＴＶＯＣ読取り値には３３．３３を乗じ、その後ＣＯ_２信号に付加されるので、ＣＯ_２について１０００ｐｐｍの設定値すなわちトリガ点を有する制御装置を、ＴＶＯＣを３０ｐｐｍに制限するのに使用してもよい。代わりに、２つの信号は互いに高選択されて、より簡単な稼働に関して信号閾値レベルすなわち制御設定値と比較することができる、混合空気質パラメータ信号を発生させることができる。

トリガ条件をどのように設定することができるかについての別の変形は、他のいくつかの空気質パラメータ、すなわち他のいくつかの空間の状態に基づいて、１または複数の検出空気質パラメータに関するトリガ条件を変形すなわち変化させることである。たとえば、トリガ条件は占有に基づいて変化させることができ、誰も空間にいなければ、いくつかの空気質パラメータに関するトリガ条件をわずかに上昇させて、占有されていない期間についてより低い換気速度およびより高い汚染物質レベルを認めることによって、よりエネルギを節約することができる。その後、たとえば、占有センサもしくはライトスイッチ、カードアクセスシステム、または、空間のＣＯ_２変化検出などの他の手段を通じて、誰かが空間にいることを何らかの方法で検出または決定すると、トリガレベルは下げられる。部屋または空間の空気質パラメータに関する、たとえば増加または低下する関心に基づく、トリガレベルへの手動局所的またはリモート無効変化もあり得る。代わりに、図１，２，４または６のそれぞれ信号処理制御装置１３０，２１０，５３０もしくは１１３０、ビルオートメーションもしくはビル制御システム１８０またはトラッキング気流制御システムなどの他のいくつかのシステムによって、レベルを自動的に変化させることができる。

最後に、他の組の条件によって影響される任意の数のセット検出された空気質パラメータ値またはセンサ信号パターン条件についての、任意の数の、ロジックまたはブールの異なった組合せ希釈換気コマンド３１を増加させることによって増加される希釈換気を要求することができる２状態混合フィードバック信号を発生させるために、適切なトリガ条件とともに使用することができる、混合空気質パラメータ信号を発生させるために、他のあらゆる条件のセットによって影響される、または、他のシステムによって作用される、かなり多数の検出空気質パラメータに作用する、検出空気質パラメータ値またはセンサ信号パターン条件の、かなり多数の異なるロジックまたはブール組合せを使用することができる。

たとえば出力制御ブロック５４０Ａを用いて、空中の空気質パラメータ濃度が特定のレベルを超えるのを充分に防止するために、監視環境２０内の換気量を変化させ、検出空気質パラメータを希釈するための、コマンド３１を発生させるために使用することができる、膨大な数の制御技術がある。制御ロジックまたはアルゴリズムの見地から、連続もしくは不連続制御機能、ファジーロジック、比例・積分・微分機能、フィードフォワード機能、適応制御、または制御システム設計技術の当業者に知られている他の技術を含む、開または閉ループ戦略を使用するあらゆる方法は、本発明の側面であると考えられる。

図７Ａは、関数ブロック５３７Ａによって発生する混合すなわち合成空気質パラメータ信号が、たとえば確立したトリガ値を超えた環境２０の移行に関連するときの、標準のレベルすなわちＡＣＨ（１時間あたりの空気交換）値から、希釈換気コマンド信号３１が、強化希釈モードレベルに増加するように、信号処理制御装置１３０が、２状態制御機能を提供するように構成されるときの、コマンド３１に関連する定常状態レベルの１つの見込みのあるシナリオを図解する。反対に、適切なトリガ値を上回るレベルからトリガ値を下回るレベルへ、混合空気質パラメータ信号の値が移行すると、コマンド３１は、その標準の定常状態気流すなわちＡＣＨ値に減少するだろう。図７Ａは、通常のＡＣＨ値から強化希釈モードへ、およびその逆へ移行する、コマンド３１の時間応答に何も触れていない。なぜなら、これは、安定性がシステム内で維持されることを保証する間、そのような移行をさせるために使用される、特定の制御技術の機能だからである。本発明の実施形態のように、図７Ａの２状態アプローチは、多くの用途における使用について容認することができる。しかし、場合によっては、図７Ａによって描写される、簡単なスイッチ機構によって実現されるシステム安定性は、コマンド３１または外気コマンド信号１０７５などの他のコマンドが振動するのを防ぐための対策を含むことによって、有利であるだろう。

本発明の実施形態のように、コマンド３１が通常のＡＣＨ値（たとえば１〜４ＡＣＨ）から強化希釈モード（たとえば１０〜１５ＡＣＨ）へ移行されると、コマンド３１は、たとえば出力制御ブロック５４０Ａによって、より高い値にてラッチすなわち固定されるだろうから、測定空気質パラメータがトリガ値未満に低下する場合、移行の後、空気換気速度は高いままであろう。ビル制御システム１８０、もしくはサンプリングシステム１００，３００，４００，１１００に由来する、インターネット接続１７１を介した、または、気流制御装置３０もしくは気流制御装置３０が接続するシステムの他のいくつかの要素に由来する、いくつかの通知機構型によって、そのようなアプローチを達成することができ、トリガ値を超えたことを保安要員または他のスタッフに警告し、信号処理制御装置を手動でリセットすることができる。

別の実施形態として、検出または混合空気質パラメータの値が確立したトリガ値を超えて、コマンド３１をラッチする代わりに、２つの異なるトリガすなわち移行点（入力ロートリガおよび入力ハイトリガ）が設けられる、たとえばコマンド３１に関連する定常状態レベルの別のシナリオを描写する、図７Ｂに示されるようなヒステリシス関数を適用することができる。ここで、コマンド３１が通常のＡＣＨ値に対応するレベルであれば、入力ハイトリガが使用され、コマンド３１が強化希釈モードに対応するレベルであれば、入力ロートリガが使用される。

希釈換気コマンド信号３１のための、好ましい信号タイプおよび得られた信号アプローチ、または空気質パラメータ信号由来の他の混合監視もしくは制御信号は、３状態制御アプローチを実行するために、３状態信号を使用することを含む。一般にパージ用の高いレベル、および低い標準の稼働レベルなどの、２つの出力レベルを有する、前述の信号タイプおよび制御アプローチとは異なり、そのアプローチは３つの出力レベルを有する。これらの３つのレベルの通常の用途は、前述の同じ２つのレベルに、流出（検出空気質パラメータのレベルにおける極端な逸脱）用だけでなく、低下されることが所望される検出空気質パラメータのより適度なレベルを制御するための、付加された中間レベルを備えることである。たとえば、ＴＶＯＣ検出器から１ＰＰＭ〜１０ＰＰＭのレベルが検出されれば、システムは、およそ３ＡＣＨの最小レベルから６ＡＣＨのレベルの、適度なレベルにまで値を増加させる。しかし、ＴＶＯＣ検出器が１０ＰＰＭを上回るレベルを検出すれば、システムは希釈換気のおよそ１０〜１５ＡＣＨのパージモードに入る。このアプローチは、適度な空気質パラメータレベルについてエネルギ消費を制限し、複数の部屋がこの適度なレベルにある場合、最大換気速度（ＡＣＨ）値になるよう命令される、多すぎる部屋によって、ビルの総システム気流容量が超えられる、という可能性を削減する。３もしくは他のマルチプレクスレベルアプローチの（または、同様にＶＡＶアプローチの）別の利点は、交互に、低い値にパージされて、その後ゆっくりと、システムとして徐々に高まらせ、交互に、安定した稼働状態に必要とされるものを超える量によって、所望の希釈気流コマンドレベルを増加およびオーバーシュートさせ、その後低下およびアンダーシュートさせる、空気質パラメータの安定した放出によって、部屋気流が上がったり下がったりと変化してしまう不安定な条件を実現する可能性を減少させることができる、ということである。

３状態制御アプローチは、希釈換気コマンド信号３１に関して、３出力状態を超えて、かなり多数の出力状態にまで拡大されて、空間のための、異なるレベルの希釈換気を提供することができる。最後に、共有センサ１２０および／または局所部屋センサ２５Ａなどからのマルチプレクス検出信号を使用するためのあらゆるアプローチは、前述のように、２状態アプローチについて、また、トリガレベルの別のセットまたはさらなるセット、および中間または他の出力信号状態用のコンパレータを付加した、３または他のマルチプレクス状態制御アプローチについても、使用することができる。さらに、マルチプレクスパラメータからのコンパレータの出力を一緒に付加することができるので、たとえば、２つの空気質パラメータに関する第１または中間の閾値が交差されれば、出力信号は、３状態信号に関する最大流もしくは信号状態に、または、第２もしくは中間レベルだけに対して、マルチプレクス流もしくはマルチプレクス状態空気質パラメータ信号における、第３の流レベルもしくは信号状態に、指数化される。さらに、「第１の」閾値レベルを交差させることでさえ、他の中間閾値またはトリガレベルを必要としないかほとんど必要とせずに、かなり高いすなわち潜在的に最大の流または信号状態の使用を要求する、危険レベルによって、いくつかの空気質パラメータが存在し得る。代わりに、好ましい実施形態において、空気質パラメータは、前述のように、互いにスケール化され、その後一緒に付加されて、２以上の閾値レベルの単に１セットと比較することができる、混合空気質パラメータ信号を発生させることができる。この後者のアプローチは、マルチプレクス出力状態にとって都合が良く、すなわち、閾値レベルを変化させることが所望されるとき、変形されるべき閾値を１セットだけ要求する。

希釈換気コマンド信号３１などの混合空気質パラメータ信号を発生させて使用するための、別の好ましいタイプの信号および関連する制御アプローチは、可変空気量すなわちＶＡＶ制御アプローチを実行するために使用することができる、連続可変信号を使用することである。この信号タイプおよび制御アプローチによって、一度検出空気質パラメータ信号がいくつかのトリガレベルに達するか、いくつかの信号パターンに適合すれば、希釈換気コマンド信号３１または対応する希釈換気フィードバック信号５３８Ａは、２またはマルチプレクス状態アプローチの最小状態出力に匹敵する最小レベルから、２状態またはマルチプレクス状態アプローチの最大レベルに対応する最大レベルにまで、連続して増加することができる。この効率的な「無限状態」アプローチは、前述のように、共有部屋センサ１２０および／または如何なる方法によっても、混合すなわち結合することができる、符号２５Ａなどの局所部屋センサなどからの、複数の検出空気質信号由来の混合空気質パラメータ信号を発生させることによって、先の制御アプローチで実行することができる。前述同様に、個々の空気質パラメータ信号は、個々に作用し、その後、付加されるか高選択されて混合信号を形成することができる。しかし、連続可変信号とともに、図４のスケールおよびオフセットブロック５６１Ａ、５６２Ａ、５３４Ａ、５３５Ａまたは５３６Ａからの出力などに由来する、スケール化された、オフセットされた、または他の変形した、空気質パラメータ信号を、たとえばマルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａによって、第１に付加するか、高選択した後に、図４の出力制御ブロック５４０Ａとともに、制御ループ、ヒステリシスまたは他の関数を、たとえば混合フィードバック信号５３８Ａに適用することが、通常好ましい。さらに、マルチプレクス入力関数ブロック５３７Ａはまた、入力空気質パラメータ信号間のオーバライドもしくは低選択関数を、または他の一次関数、非線形関数もしくはブールロジック関数を、それらの信号を組合せる前後に、個々にスケール化信号に適用することができる。

出力制御ブロック５４０Ａはまた、一次関数または非線形関数を、符号５３８Ａのような混合空気質パラメータ信号に適用することができる。たとえば、線形関係については、オフセットおよび単純スケールまたはゲイン係数は、最小および最大クランプとして使用してもよく、希釈換気フィードバック信号５３８Ａが最小コマンド信号値を超えて増加するにつれて、希釈換気コマンド信号３１も、同様に、最大許容コマンド信号値に至るまで、増加するだろう。連続可変信号状態を使用する別の理由は、場合によっては、２状態またはマルチプレクス状態アプローチでさえも発生するかもしれない、振動制御パターンを防止するために、監視空間またはビル内の屋内環境品質の閉ループ制御を発生させることである。連続可変信号状態によって、可変空気量（ＶＡＶ）制御アプローチを実行することができるので、増加換気レベルを、特に、おおまかな一定レベルの空気質パラメータ放出が存在する、最小コマンド信号レベルと最大コマンド信号レベルとの間にて、安定して維持することができる。このアプローチは、長期間の高い換気でのエネルギ稼働費に関して、ある設定値でのＴＶＯＣ、微粒子などの空気質パラメータレベルを、費用のかかるものであると判明する最小レベルに至らせるよりもむしろ、その空気質パラメータレベルを調整するために使用され得る。このアプローチはまた、空気質パラメータが、特定の危険なものではなく、粒子などによって健康への影響を生じさせないレベルにて維持されるように設定され得るときにも、適切である。特に、複数の空気質パラメータからなる混合空気質パラメータ信号を使用することによって、空間の品質は、１つのシステムまたはたとえ１つの制御ループ内に、多数の空気質パラメータの制御を組込む「清浄度レベル」に維持され得る。このアプローチにおいて、混合空気質フィードバック信号は、空間の空気の結合状態または清浄度の測定を表す設定値に制御され得る。

図８Ａおよび８Ｂは、閉鎖ループシステム９００を組込む出力制御ブロック５４０Ａの制御ロジックおよび機能性の潜在的な実施形態を示し、たとえばＴＶＯＣなどの検出空気質パラメータのレベルまたは前述の混合空気質パラメータ信号が規定値を超えるのを防止するために、規定制限内で連続（またはＶＡＶ）的に、空気換気速度、すなわち、符号２０などの環境内の効率的な供給気流速度を変化させることによって、希釈換気制御できる。ここで、図４の希釈換気フィードバック信号５３８Ａとなり得るセンサフィードバック９０８は、空気質パラメータ設定値９０１から引き取られ、システム９００が制御する、検出空気質パラメータレベルまたはパラメータの混合セットを表し、（エラーステージ９０２によって）エラー信号９１４を発生させる。エラー信号９１４は制御ブロック９０３によって作用され、Ｍｉｎ ＡＣＨクランプブロック９０４およびＭａｘ ＡＣＨクランプ９０５によって隣接されるタームを発生させ、コマンド信号９２０をもたらす。コマンド信号９２０は、検出空気質パラメータ信号９０８および設定値９０１の性質およびソースに応じて、図４の希釈換気コマンド信号３１、または外気流コマンド信号１０７５などの、関連のあるあらゆる気流コマンドまたは制御信号を表すことができる。図８のコマンド信号９２０はまた、図１，２および３の空気流制御装置３０ならびにそれが制御する戻り流および供給流（４２および５２）から成る、空気流ブロック９０６へのコマンドである。代わりに、気流ブロック９０６は、図９のエアーハンドラダンパ制御装置１２１３ならびに図６の関連するダンパまたは空気流制御装置１０６８，１０７０および１０７２などの別の制御ブロックであり、エアーハンドラ１０００が関連する、外気１００７、排気１００４および再循環空気１００５の気流のための制御装置を表す。図８Ａに描写されるのはまた、環境の希釈特性を表す、ブロック９０７である。制御システム設計技術に精通する当業者にとって、符号９０７は、この場合、制御下の環境の空気流速度が検出空気質パラメータ９０８の値にどのように関連するのかを決定する、環境の移行特性を表す。ここで、エラーステージ９０２、逆作用制御ブロック９０３、Ｍｉｎ ＡＣＨクランプ９０４、およびＭａｘ ＡＣＨクランプ９０５は、図６および図９の出力制御ブロック５４０Ａもしくは外気流制御装置ブロック１２００内部、潜在的にか部分的に、図１，２，４もしくは６のそれぞれ信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０もしくは１１３０内部、またはビル制御システム１８０内部、にて実行され得る。

制御ブロック９０３は、制御システム設計技術の当業者に知られている、多数の制御戦略をどれでも用いて実行することができ、例として、比例制御、比例積分制御、比例積分微分制御、前送り技術、適応予測制御、およびファジーロジック戦略の、如何なる組合せをも含むことができる。制御ブロック９０３の必須要素の１つは、必須の逆作用およびレベル転移機能を提供することであるため、（エラーステージ９０２について示されるサブトラクトロジックが与えられる）エラー信号９１４に適切に従って作用して、少なくとも、センサフィードバック９０８が空気質パラメータ設定値９０１を超える状況について、環境の空気流速度における増加をもたらすことができるコマンド信号９２０を発生させることができる。（代わりに、符号９０２のロジックを変更することができるので、符号９０１が符号９０８の代わりに引き取られる。）例として、品質パラメータ設定値９０１は１．５ｐｐｍに設定され、検出空気質パラメータは、（たとえば光イオン化検出器、すなわちＰＩＤセンサを用いて）ＴＶＯＣ、および二酸化炭素を検出して発生する、たとえば混合信号である。制御ブロック９０３が構成されるので、センサフィードバック９０８が設定値９０１より低いとき、符号９０３の出力は、最小ＡＣＨクランプブロック９０４によって設定される最小クランプ値より低いかそれに等しい。符号９０４は、符号９０３の出力値をいくつかの最小クランプ値（たとえば４ＡＣＨ）と比較し、２つのうちより大きい値を次のブロック９０５に送るという点で、「高選択」ブロックである。たとえば、符号９０３の出力が２ＡＣＨであって、符号９０４の最小クランプ値が４ＡＣＨであれば、符号９０４の出力は４ＡＣＨである。符号９０５は、符号９０４の出力値を規定「最大クランプ」値（たとえば１２ＡＣＨ）と比較し、２つのうちより小さい方を気流ブロック９０６に出力するという点で、「低選択」機能を提供する最大ＡＣＨクランプ９０５に、符号９０４の出力は送られる。システム９００が稼働する様式は、（たとえば、清掃化合物の流出によって）検出空気質パラメータレベルが、（たとえば１．５ｐｐｍＴＶＯＣに設定された）空気質パラメータ設定値９０１を上回るほど突然増加すれば、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の制限内で）コマンド信号９２０を、制御環境内のＴＶＯＣ濃度が１．５ｐｐｍに制限される必要のある値にまで増加させる、というものである。実際、設定値９０１は、持続濃度が、安全である定常状態値に制限されることを保証するために、検出される空気質パラメータまたは混合パラメータについて、ＴＬＶより小さい値に設定することができる。代わりに、空気質パラメータ設定値９０１は、符号９０８によって監視される空気質パラメータの持続性に基づいて適応するダイナミック値を有することができる。

図８Ｂは、図８Ａと同じ制御機能を提供する、システム９００の別の実施形態を図解しているが、空気質パラメータのすべての番号「ｎ」について、図４の符号５３８Ａなどの混合空気質パラメータフィードバック信号を使用する図８Ａのアプローチに対して、図４の符号５６１Ａ、５６２Ａ、５３４Ａ、５３５Ａまたは５３６Ａの出力などの個々の空気質パラメータフィードバック信号を使用する。このアプローチによって、専用のエラーステージ９０２および制御機能ブロック９０３は、各検出空気質パラメータ（１〜「ｎ」）に提供され、ｎ番目の検出空気質パラメータの設定値は、信号９０９として示され、信号９０９はエラーステージ９１０に進み、エラーステージ９１０は出力９１５を有し、出力９１５は機能ブロック９１２によって処理される。制御ブロック９０３〜９１２などの各制御ブロックからの出力は、高選択ブロック９１３に送られ、制御ブロックから気流ブロック９０６までコマンド信号９２０として最大の制御タームを通過させる。このアプローチを用いて、各監視空気質パラメータおよび個々の検出空気質パラメータフィードバック信号９０８または９１１に、符号９０１〜９０９などの個々の設定値を使用して、ＴＶＯＣ、粒子、および他の空気質パラメータのホストなどの、複数の空気質パラメータから発生する混合コマンド信号９２０に基づいて、当業者は、希釈換気制御を符号２０などの環境に提供することができる。効果的なことに、図８は、各空気質パラメータについて、個々の制御機能ブロック９１２が区別されることを可能とし、これは、個々の制御ループに基づいて最も適切に扱われる異なる制御ゲインと安定性を必要とするか、１つの制御ループと、ゲイン設定値と混合フィードバック信号とを用いるか対照的であるある空気質フィードバック信号のために、場合によっては有利であり得る。図８Ｂの実行によって、高選択ブロック９１３での制御ループの統合は、混合コマンド信号９２０を発生させる。さらに、場合によっては、ブロック９１３は、高選択ブロックに対して、総和として実行され得、ブロック９１３への各入力は、信号がそれぞれに対して適切に重み付けされ、総和されることを可能とするための必要性として、スケール化される。

図１，２，６のシステムすなわちネットワーク化された光通信サンプリングシステムを使用して、ＨＶＡＣシステムなどのビルシステムの監視および制御における使用のための、混合すなわち合成空気質パラメータベース信号を発生させて使用することを試みるときに生じる問題を解決するために実行することができる、いくつもの有利な制御実行および方法がある。これらの信号の１つの用途は、ビルに入る外気の制御にあるか、同様に、空間にもたらされる希釈換気または外気量を制御すること、である。たとえば、ビルにもたらされる外気は、１または複数の空気汚染物質によって、僅かに、または著しく、汚染されているだろう。このような空気汚染物質は、自動車かトラックの排気から、もしくは火炉かボイラの排気の再飛散からの一酸化炭素、高レベルの屋外微粒子、排気筒付近から再飛散したＴＶＯＣ、または他の空気汚染物質の屋外ソース、を含み得る。これらの空気汚染物質が除去されず、部屋内に送られる供給空気に入る場合、供給気流および／または外気取り入れ口からの外気流を不適切に増加させるための、希釈換気制御を誘引し得る。同様に、供給空気汚染物質の増加は、それ自身によって増加される供給空気または外気流コマンドを充分に誘引するほどは大きくないが、部屋またはビル内からの、低い、または中程度の空気汚染物質レベルにシステムを過度に敏感にさせ得る、部屋またはビル内に存在する空気汚染物質レベルに付加され得る。これらの問題は双方とも、潜在的に上昇の一途を辿る結果をもたらし得る。なぜなら、空気汚染物質を含む、増加供給空気または外気の制御作用は、部屋またはビル内の特定の空気汚染物質レベルを増加させるのに役立つだけであるからである。これは、２状態、３状態、またはＶＡＶアプローチが使用されようとも、外気または供給システム汚染が充分に高い場合、部屋への供給気流またはビルへの外気流は最終的にその最大レベルに命令されるまで、供給または外気流レベルをかなり高い状態にすることができる。供給システム気流は潜在的に多くの部屋に送り込むので、潜在的にこれらの部屋のすべては、それらの最大流に追い詰められ得る。そうなると、ビル内に吸い込まれる外気量は潜在的に１００％外気と同じ高さに達し得る。これは、部屋空間に入る流の結果として生じる潜在的減少と、条件付きの供給空気の温度が、ビル内に吸い込まれる過剰量の外気によって適切に制御することができない場合の空間の温度制御の潜在的損失と、によって、供給システムの気流容量および／または加熱冷却容量を超えてしまう結果をもたらし得る。

代わりに、図６の空気取扱装置１０００によって示され、実行されるような戻り空気を使用するビルにおいて、１つの空間の高い汚染物質レベルは、戻り空気およびその後の供給空気を通じて、他の空間へと再循環され得る。この場合の正確な作用は、個々の部屋の部屋供給空気を増加させることではなく、代わりに、汚染物質源である空間を含むビル全体を希釈するために、適切に外気を増加させることである。

これらの問題を解決するための１つの典型的な制御アプローチは、示差測定技術を使用することである。このアプローチにおいて、外気または供給空気測定が、部屋空気測定から引き取られて、外気または供給空気のいずれかに対して、注目する種々の空気汚染物質の示差測定結果を発生させる。ゆえに、外気または供給空気が、粒子、ＣＯ、ＴＶＯＣなどの増加を有する場合、部屋空気の空気質は、部屋の空気汚染物質源に対してだけ評価される。その後、供給空気源の効果は取り去られる。事実上、本発明者らは、ここでは、部屋空気の完全な空気質ではなく、それが、部屋または空間のソースによってのみ悪化させられるかどうかについて関心を持っている。なぜなら、供給空気または外気が空気汚染物質源である場合、供給空気または外気の増加は部屋をより澄明にさせないからである。

たとえば、前述のように、本発明者らは第１に、たとえば、図１および図２の、部屋サンプリング場所２３Ａ、戻り空気ダクトサンプリング場所４３Ａ、および／または部屋センサ２７Ａを使用して、たとえば空間２０Ａの空気の空気汚染物質測定から始める。代わりに、図６に示されるように、空気取扱装置１０００の戻りダクト空気サンプリング場所１０３１、および／または、温度に対して、空気汚染物質を検出するために選択された戻りダクトセンサ１０２１などからの、ビルレベル測定も使用することができる。この典型的なアプローチにおいて、次に、空気汚染物質の基準測定が、以下の状況に基づいてなされる。１）たとえば、図１もしくは図２の空気サンプリング場所６３、または図６の空気サンプリング場所１０３３、を使用する外気、２）たとえば、図１もしくは図２の供給ダクト空気サンプリング場所５３Ｂ、または図６のエアーハンドラ１０００の供給ダクト空気サンプリング場所１０３７を使用する供給空気、のいずれかである。検出される特定の場所は、外気を測定する場所か、供給空気を測定する場所かのどちらかであり、エアーハンドリングシステムのタイプおよび注目するパラメータに基づいて変化する。たとえば、空間が、戻り空気を含まないで屋外から直接、１００％外気を受け取る場合、図１の外気ダクト６０内または図６の外気ダクトサンプリング場所１０３３由来の、供給空気または外気のいずれかの測定は、少なくともガスまたはＶＯＣ測定に関して正確な結果を提供するだろう。しかし、少なくとも粒子測定結果が注目する検出空気汚染物質であるとき、空気汚染物質の基準測定は、前述の供給空気ダクトサンプリング場所１０３７または５３Ｂなどの、すべての空気取扱装置のエアーフィルターおよびファンシステムから下流の場所にて測定されることが重要である。この要求は、直接的外気測定とろ取後の供給空気の測定との間の、粒子読み込みを変化させる、図６の前置フィルタ１０１６およびフィルタ１００８などの供給空気ハンドリングユニットフィルタの影響による。結果として、後者の状況およびこれらの理由のために、基準測定は外気測定から直接測定されるべきではない。

さらに、他領域からの戻り空気が外気と混合されて、図６の空気取扱装置１０００とともに示されるような供給空気を生産する場合、空間または領域汚染物質測定の基準のような、直接的外気基準測定の代わりに、下流供給ダクト気流基準測定の使用は、少なくとも外気と戻り空気とが良く混合された後の場所でも必要である。これは、たとえガスであっても、あらゆる空気汚染物質の測定に関する、戻り空気システムを含む場合である。なぜなら、外気と戻り空気との混合は、外側で直接見られるものに対して、供給ダクト内に異なるレベルの汚染物質を潜在的に生産するだろうからである。たった１つの供給または外気ダクト測定結果の使用が、単一のエアーハンドラまたはメインの供給ダクトから送られるすべての空間について充分であるべきである。なぜなら、同じ空気システムからこれらの空間に流れ込む供給空気すべては、類似の特性および空気汚染物質値を有するべきであるからである。

他方、ビル供給空気またはビル戻り空気の空気汚染物質測定結果が、ビルにもたらされる外気量を制御するのを助けるのに使用される場合、適切な基準測定は、供給空気測定からではなく、外気測定から測定されるべきである。

この典型的なアプローチにおける次の工程は、空気汚染物質測定結果の各ペア（空間またはビルの空気および外気または供給空気）を取ることと、それらを、空間空気汚染物質測定結果由来の基準外気または供給空気汚染物質測定結果を引き取ることによって、示差測定結果の１セットに変換すること、またはより利便性を増すならば、その逆、とを含む。これを実行するための実施形態の例は、図５のサブトラクションブロック３７であり、たとえばＴＶＯＣの供給または外気測定結果が、サブトラクションブロックのマイナス（−）入力に適用され、その後、ＴＶＯＣの空間または戻りダクト空気汚染物質測定結果が、ポジティブ（＋）入力に適用される。その後、出力はその空間のためのＴＶＯＣの示差測定結果となる。たとえばコンピュータ制御システムにおけるソフトウェア変数、または他の実行のための、それらの空気汚染物質測定結果を引き取る他の方法は、当該技術の当業者に知られている。

その後、個々の示差空気汚染物質測定結果は、非示差部屋空気測定結果について前述したのと同じように処理され、ゆえに、たとえば個々にまたは組合せて使用され、その後、図１，２，４または６のそれぞれ信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０または１１３０によって比較または分析されて、たとえば出力コマンドブロック５４０Ａまたは外気流制御装置１２００によってそれぞれさらに稼働することができる、空気質パラメータフィードバック信号５３８または１０７５を発生させて、空間２０への供給気流を変化させるためのコマンド信号３１およびビルに入る外気流のために使用されるコマンド信号１０７５を発生させる。

図１，２または６の共有センサ多点空気サンプリングシステムの実施形態は、この示差測定制御概念について好ましい実施形態である。なぜなら、供給空気または外気の測定および空間空気測定は、５〜３０分などのかなり短い時間内に同じセンサによって実行することができるからである。結果として、多くのセンサエラーが除去される。なぜなら、２つの測定結果を引き取るときに取り消すからである。結果として、外気または供給空気汚染物質の潜在的に高いソースレベルと比較して、重大さは比較的小さいけれども、部屋における空気汚染物質が増加するときでさえ、非常に正確な示差測定がなされ得る。結果として、これらの高い外側または供給バックグラウンドレベルは、環境空間内のあらゆる空気汚染物質源の測定結果の解決能または正確さを実質的に低下させない。

図１，２または６の実行によって使用することができる、別の好ましい制御アプローチは、供給空気または外気汚染物質の高いレベルが存在するが、前述の示差部屋空気信号が、空間内に空気汚染物質の実質的なソースがないことを指示する状況に関連する。この状況において、空間内の空気汚染物資の絶対レベルは、増加希釈レベルを誘引するほど充分に高いが、示差信号は、供給空気の増加が適切でないということを正確に指示する。この状況において、空気汚染物質源は供給空気であるため、外気またはソース空気がより低いレベルの空気汚染物質を含むまで、供給空気制御装置５１を介した供給空気および／または外気制御ダンパ１０６７を通じた外気を削減することが有利である。

この制御アプローチの１つの実施形態は、前述のように、供給ダクト５０Ｂ、外気取り入れダクト６０、またはエアーハンドラ外気ダクトサンプリング場所１０３３において、１または複数の空気汚染物質測定をすることから成る。その後、これらの１または複数の空気汚染物質測定結果は結合されるか、個々に使用されて、その後、図１，２，４または６のそれぞれ信号処理制御装置ブロック１３０，２１０，５３０または１１３０によって比較または分析されて、これらの信号が、環境空間２０について使用されたような適切なトリガレベルを超えるか否かを決定することができる。これらのトリガレベルまたは適切なトリガ条件が満たされれば、ブロック１３０，２１０または１ｌ３０は、様々なアプローチの１つによって供給空気流および／または外気流を削減するのに使用することができる。たとえば部屋供給流を削減するために、温度制御ブロック９０の図３における温度制御出力９３は、信号処理制御装置ブロック１３０または２１０からのコマンド出力によって、完全に覆されて効率的に無効にされ得るので、供給流は、低いレベルに削減される希釈換気コマンド３１によって命令される流によってだけ制御されるだろう。たとえばビル外気流を削減するために、エアーハンドラユニット１０００の外気ダンパ１０６７は、信号処理制御装置１１３０によって、エコノマイザでの自由冷却のための潜在的により速い速度に対して、占有に必要とされる最小流速度を表す、より遅い流速度になるように命令される。

本発明によって実行することができる、１つの特に有用な混合空気質パラメータ測定は、エンタルピ測定に関する。これに関して、湿度計は水分を測定するのに使用される装置であり、サンプリングされる空気または他のガスの水分含量を代表する、電圧、電流またはデジタル出力を一般に提供する。湿度計によってなされる基礎測定は、一般に露点（すなわち凝結）温度であるか、百万分の一-ｐｐｍ-もしくは千分の一-ｐｐｔ-または他のいくつかの適した単位系などの濃度において表わされ得る。市販の湿度計にとって、エンタルピ、相対湿度および他の特性などの、所望の特性を導き出すための、温度などの検出ガスの第２特性の同時測定を必要とする、他の湿度特性を計算することは、完全に共通する。絶対圧がわかっている場合、市販のいくつかの湿度計によっても提供される、湿度計の水分測定結果は、絶対湿度を導き出すために使用することができる。本発明の目的のために、湿度計は、水分測定技術に精通した当業者に知られる、種々のあらゆる技術に基づくのがよい。これらの技術は以下を含むがそれらに限定されない。冷却ミラー湿度計、赤外線ベース水分分析器、弾性表面波（ＳＡＷ）技術、酸化アルミニウムセンサ、および、検出空気または他の検出されたガスから、露点温度、水分濃度、または他の水分含量の適した測定結果を導き出すために、ＲＨ検出装置を温度センサに組合せるセンサ、である。たとえば、これらのタイプの機器のいくつかのソースは、たとえば、マサチューセッツ州モールバラのEdgetech Moisture and Humidity Systemsによってもたらされ得る冷却ミラー湿度計、またはLICOR Biosciences社から購入できるＬＩＣＯＲ ８４０ユニットなどの赤外線ベース水分分析器、を含む。

エンタルピ、ＲＨ、および他の温度または圧力依存特性などの、導き出された湿度特性がそのような湿度装置によって測定されるとき、導き出されたパラメータ（ＲＨ、エンタルピなど）の精度は、装置によって同時になされる、局所温度または圧力測定の精度に強く依存する。したがって、そのような湿度計装置を多点サンプリングシステムに適用するとき、（たとえば）サンプル場所と共有センサ場所２２０との間の温度差によって、空気サンプルがサンプル場所から多点サンプリングシステムの共有センサ場所２２０（図２）に搬送されるにつれて、導き出されたほとんどの湿度特性（ＲＨおよびエンタルピなど）が実際に変換されるので、装置が提供する基本露点温度または水分濃度測定結果だけが有用である。

エンタルピまたは他の湿度特性信号の公式化は、当該技術において良く知られる湿度図表からも導き出すことができる。たとえば、米国特許第４６７２５６０号明細書は、ここに参照として組込まれており、典型的なエンタルピカルキュレイタを開示している。

露点温度および大気温度からＲＨを計算する１つの共通した方法は、たとえば、以下の等式（１）に記される、蒸気圧に関する、クラウジウス-クラペイロンの式の解釈を含む。
ここで、Ｅ＝蒸気圧、ＥＳ＝飽和蒸気圧、ＴＡ＝大気温度（ケルビン温度）、およびＴＤ＝飽和すなわち露点温度（ケルビン温度）である。さらに、湿度の技術に精通した当業者に知られるように、温度および露点温度がわかっているときに蒸気圧および飽和蒸気圧を計算するために使用することができる、他の多数の近似式が存在し、それらから、エンタルピなどのＲＨおよび他の湿度特性を計算することができる。

等式（１）の検討によって、相対湿度は露点温度ＴＤだけではなく、大気温度ＴＡにも依存していることが当業者に理解される。たとえば、この等式を用いて、（たとえば）示される露点温度５１度Ｆについて、空気サンプルが空気サンプリングシステムによって７０度Ｆにて場所から取られ、湿度計を含む共有センサ２２０（図２）への搬送過程において、サンプルの温度が７５度Ｆに上昇した場合、サンプルのＲＨは約５１％ＲＨから約４３％ＲＨにまで変化し、そのような測定をするときにはこれは重要である。他の湿度特性のリモート測定を行うとき、類似した問題が存在する。

本発明の１つの側面において、多点空気サンプリングシステムは、共通のセンサ一式における共有センサ２２０（図２）の１つとして含まれる、湿度計を含み、各サンプル場所（たとえば、符号２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃ）についてのセンサの水分測定結果は、（ＢＡＳに接続される符号１８１、または信号５７１Ａなどの）信号を発生させるために、各サンプリング空間からなされた（符号２５Ａなどの）局所温度測定結果と組合され、これは、たとえば各サンプル空間２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃについてのエンタルピまたは相対湿度などの、温度依存湿度特性を表す。

多点空気サンプリングシステムは、検出場所について絶対湿度および温度の双方を決定するために、検出場所にて局所離散温度および圧力センサを組合せて使用することができる、センサ一式に湿度計を含み、相対湿度、エンタルピ、絶対湿度、および他の湿度特性を表す混合空気質パラメータを計算することができる。ＲＨ検出に適用されるときの、本配置の１つの重要な利点は、時間をかけてかなり漂流する傾向にある、分散ＲＨセンサを用いる従来のシステムに、顕著な改良を提供することである。これは特に、ビルの換気システムにおいて使用されるプレナムまたは配管内部においてＲＨ測定する場合である。たとえば、湿度計が共有センサ２２０（図２）とともに組込まれれば、ダクト５０Ｂに設置される出力温度センサ２７Ｂ（図２）は、検出場所５３Ｂから得られる水分測定結果と組合せられて、かなり正確で漂流安定的なＲＨ測定結果およびダクト５０Ｂの他の温度依存湿度特性を提供することができる。これは、気流内に配置されたときのこれらのセンサの微粒子状物質露出に関連する、とりわけフォウリング（fow ling）によって、信頼できない傾向にある、市販のダクト搭載ＲＨセンサと比べて多くの利点がある。これらの離散センサはまた、必要とされる、センサ素子、電源および機械のハウジングのコストによって、高価になりがちである。

同様に、かなり正確で安定したエンタルピ測定が、従来のそのような測定手段に対して実質的な改良を提供する、本発明の教示に従ってなされ得る。これは特に、外気制御（エコノマイザ用途など）および他のエアーハンドラ制御用途に関連する用途にとって重要である。

外気制御目的のための、これらの混合エンタルピ測定結果および他の混合空気質パラメータ測定結果の作出および使用の例は、図６由来の外気流制御装置ブロック１２００のロジックおよび機能についての潜在的な実行を示している、図９に示されている。この図において、戻り空気１００１についてのエンタルピ計算は、先で考察したいくつかの湿度関係ならびに戻り空気露点または絶対湿度１２０１および戻り空気温度１２０２の空気質パラメータ測定結果を用いる、戻りエンタルピブロック１２０５によって実行される。これらの測定結果は、サンプリング場所１０３１およびダクトセンサ１０２１からそれぞれ取られ、図６の信号処理制御装置ブロック１１３０によって処理される。同様に、外気エンタルピ測定は、外気露点または絶対湿度信号１２０３および外気温度信号１２０４を用いる、外気エンタルピブロック１０２６によってなされる。これらの測定結果は、空気サンプリング場所１０３３およびダクトセンサ１０２３からそれぞれ取られる。ブロック１０２５および１０２６から出力された２つのエンタルピ信号は、示されたように、または、外気エンタルピ信号から引き取られた戻り空気エンタルピをともなって、サブトラクションブロック１２０７によって、互いから引き取られる。得られた示差エンタルピ信号は、市販され、当該技術の当業者に知られており、冷却戻り空気に対して、実行するのに低コストであるとき、より多くの外気をもたらすための外気流コマンドを発生させることができる、エコノマイザ制御装置１２０８において使用される。市販のエコノマイザ制御装置の製造はHoneywellである。

その後、エコノマイザ制御装置１２０８からの自由冷却外気流コマンドは、機能ブロック１２０９によってさらにスケール化およびオフセットされて、その後、低選択コンパレータすなわちオーバライドブロック１２１０によって作用され得る。このブロックの目的は、外気が汚染されているとき、できれば外気を増加させないのがよいレベルに、エコノマイザ１２０８からの自由冷却外気コマンドを無効にし、低下させることである。この機能を実行するために、外気汚染物質測定がなされて組合され、測定結果を低選択コンパレータによって使用することができる。これは、たとえば、粒子、一酸化炭素およびＴＶＯＣの屋外レベルを表す、それぞれ屋外空気質パラメータ信号１２２１，１２２３および１２２５とともに示される。その後、これらの信号は、それぞれの閾値信号すなわち設定値１２２０，１２２２および１２２４と比較される。コンパレータ１２３１，１２３３および１２３５は個々に、それらの屋外空気汚染物質信号を比較し、空気質パラメータ信号の閾値の差に基づいて、２状態、マルチプレクス状態または連続可変のいずれかの形で、高くなる出力信号を発生させる。その後、これらの比較信号は、スケール化およびオフセットするか、これらの信号の他のあらゆる適切な処理を適用することができる、機能ブロック１２３２，１２３４および１２３６に提供されて、低選択コンパレータ１２１０によって使用することができるようにされ、エコノマイザのスケール化された出力を、完全に、または部分的に、無効にする。同等に、屋外空気質パラメータ信号は、組合されて、混合屋外空気質パラメータ信号に混合され、１つのコンパレータはオーバライド信号を発生させるために使用される。そうでなければ、低選択コンパレータ１２１０は、個々の信号を組合せて使用する。その後、コンパレータブロック１２１０の出力は、別の機能ブロックによってスケール化または変形されるので、ＣＯ_２測定結果に基づいてビル内の占有量を提供するのに必要な外気量、およびビル内に偶然生じたあらゆる空気汚染物質を適切に希釈するのに充分な外気を表す信号によって、同じ規模で、または適切に、高選択され得る。

この組合された希釈および占有ベース外気コマンド信号の発生は、逆マルチプレクス化共有センサ測定結果または局所センサリーディングに基づく信号処理制御装置１１３０からの空気質パラメータ測定から始まる。たとえば、図は、２つの部屋２０Ａおよび２０Ｂからの測定結果、ならびに、各部屋について２つの空気質パラメータ測定結果、すなわち、占有についての外気量要求を決定するために使用されているＣＯ_２、および空気汚染物質を希釈するのに必要とされる外気量を決定するための空気汚染物質測定結果を代表するＴＶＯＣ、を用いて潜在的セットアップを示す。代わりに、他の空気汚染物質は、混合空気汚染物質信号を発生させるために使用される、複数の空気汚染物質としても使用され得る。さらに、前述のように、適切な基準に対して、空気汚染物質の示差測定結果を使用することが好ましい。ビルに入る外気を制御するために部屋空気測定結果を使用する場合、適切な基準は外気測定結果である。したがって、屋外ＴＶＯＣ信号１２２５は、サブトラクションブロック１２３７によって部屋２０Ａ ＴＶＯＣ信号１２２７から引き取られる。同様に、外側ＴＶＯＣ基準１２２５は、サブトラクションブロック１２３９によって部屋２０Ｂ ＴＶＯＣ信号１２２９から引き取られる。前述のように、これらのあらゆるサブトラクションまたはＣＯ_２に関するサブトラクションは、他方から引き取られた１つの信号によって、逆に実行すること、またはその逆、ができる。これらの示差測定結果は、部屋２０Ａについて示差空気汚染物質信号１２４１および部屋２０Ｂから信号１２４３を発生させ、これらはスケーリングおよびオフセットブロック１２４５および１２４７によってそれぞれさらに処理される。空気汚染物質測定もしくはＣＯ_２占有測定のために選ばれるこれらの部屋または他の部屋が、通常選択される。なぜなら、それらは、高い占有すなわち高レベルの空気汚染物質のいずれかについての見込みを有する、見なされる「臨界域」であるからである。

外気についての占有要求の情報に関して、ＣＯ_２は、前述のように、占有および空間に運ばれる外気量の測定手段として使用される。適切な測定を実行するために、ＣＯ_２の示差測定もまた望ましい。なぜなら、空間におけるＣＯ_２の絶対レベルに対して、その差異は、占有が直接基づくものだからである。したがって、屋外空気ＣＯ_２信号１２２６は、サブトラクションブロック１２３８内の部屋２０Ａ ＣＯ_２信号１２２８から引き取られて、スケーリングブロック１２４６によってスケール化およびオフセットされる示差ＣＯ_２信号１２４２を発生させる。同様に、屋外空気ＣＯ_２信号１２２６は、サブトラクションブロック１２４０内の部屋２０Ｂ ＣＯ_２信号１２３０から引き取られて、スケーリングブロック１２４８によってスケール化およびオフセットされる示差ＣＯ_２信号１２４４を発生させる。直ちに、各スケール化示差空気汚染物質信号を、所望の制御要求に基づいて、多くの方法で組合すなわち混合することができる。たとえば、これらの信号を、高選択することができるのが好ましく、あるいは、それらを一緒に付加することができる。１つの例は部屋２０Ｂとともに示されており、その部屋について１つの混合空気質パラメータ信号を発生させるために、示差ＣＯ_２およびＴＶＯＣ信号が混合機能ブロック１２４９によって組合され、部屋２０Ａの信号は、個々に使用されて示されるが、部屋２０Ｂからの混合信号とともに、特殊機能制御１２５０において高選択または組合される。特殊機能制御１２５０の出力は、変形自由冷却信号に対して高選択される流コマンド信号であり、外気１０７５のための最終コマンド信号を発生させる。さらに、エアーハンドラダンパ制御装置ブロック１２１３は、外気流測定信号１０８０からの外気流量のフィードバックを潜在的に使用するエアーハンドラ１０００のために、外気、排気、および再循環空気にそれぞれ対応する、実際のダンバ制御信号１０６８，１０７０および１０７２を発生させるために使用することができる。

本発明の具体的特徴がいくつかの図において示されているが、これは便宜上のためだけであって、いくつかの特徴は、本発明に従った他の特徴のすべてと組合せることができる。他の実施形態は、当該技術の当業者によって思い付き、特許請求の範囲内である。

複数の空間および空気ダクトが、多点星型構成空気サンプリングシステムによって監視されている、本発明のシステムの好ましい実施形態の略図である。 複数の空間および空気ダクトが、多点ネットワーク化空気サンプリングシステムによって監視されている、本発明のシステムの好ましい実施形態の略図である。 部屋における、本発明のシステムの好ましい実施形態の詳細な略図である。 希釈換気コマンド信号を発生させるために使用することができる、本発明の信号処理ロジックの好ましい実施形態の一部の略図である。 制御された部屋戻り気流制御装置を含む空間に関する、本発明の部屋気流制御ロジックの実施形態の略図である。 戻り空気を組込むビル空気取扱装置が、多点空気サンプリングシステムによって監視されている、本発明のシステムの好ましい実施形態の略図である。 空気換気速度制御配列と関連する、種々の定常状態レベルの略図である。 空気換気速度制御配列と関連する、種々の定常状態レベルの略図である。 環境内への供給空気流速度またはビル内に入る外気を変化させることによって、希釈換気または外気制御を提供するために、閉ループシステムを使用して、空間またはビル環境内の空気換気速度を制御するための戦略の、線図である。 環境内への供給空気流速度またはビル内に入る外気を変化させることによって、希釈換気または外気制御を提供するために、閉ループシステムを使用して、空間またはビル環境内の空気換気速度を制御するための戦略の、線図である。 外気流コマンド信号を発生させるために使用することができる、本発明の外気流制御装置ロジックの好ましい実施形態の一部の略図である。

Claims (25)

1. 空気質状態監視システムであって、
   少なくとも部分的に閉鎖された複数の領域から空気質データを収集するための複数のセンサと、
   収集された空気質データに基づき、１または複数の空気質パラメータを処理するための１または複数のデータ処理ユニット、および
   センサから処理ユニットへデータを通信する１または複数の手段、を含む、多点空気監視システム、ならびに
   複数のセンサからのデータを代表する処理された空気質パラメータの１つ以上に少なくとも部分的に基づく、多点空気監視システムを介して、１または複数の混合空気質パラメータ信号を発生させる信号処理制御装置、を含む、空気質状態監視システム。
2. 領域がセンサから離れていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 多点空気監視システムがさらに、多点空気サンプリングシステムを含み、多点空気サンプリングシステムは、
   領域からの空気サンプルを収集するための、領域に隣接する１または複数のエアーソレノイドと、
   領域からセンサへ空気サンプルを搬送するための１または複数の配管を含むことを特徴とする請求項２記載のシステム。
4. 多点空気監視システムが、星型構成システムおよびネットワーク化された空気サンプリングシステムから成るシステム群から選ばれることを特徴とする請求項３記載のシステム。
5. 多点空気監視システムがさらに、光通信サンプリングシステムを含み、
   光通信サンプリングシステムは、
   光検出器、
   光パケットを放出する光エミッタ、
   領域に近接して設置される光センサ、
   エミッタから光センサへ光パケットを送信する手段、
   光センサから光パケットを検出し、検出光パケットに基づくデータを発生させる光検出器、
   光センサから検出器へ光パケットを送信する手段、および
   検出器から処理ユニットへデータを連絡する手段、を含むことを特徴とする請求項２記載のシステム。
6. 光通信サンプリングシステムが、星型構成システムおよびバックボーンシステムから成るシステム群から選ばれることを特徴とする請求項５記載のシステム。
7. １または複数のセンサが、電気化学、光、赤外線吸収、光音響、ポリマ、可変伝導度、炎イオン化、光イオン化、半導体、混合金属酸化物、イオン移動度、弾性表面波、および光ファイバから成るセンサ群から選ばれることを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. センサが有線および無線から成るセンサ群から選ばれることを特徴とする請求項１記載のシステム。
9. 空気質パラメータの１つ以上が、空気汚染物質、空気快感パラメータ、および二酸化炭素から成る群から選ばれることを特徴とする請求項１記載のシステム。
10. 空気汚染物質が、化学的、生物学的および放射線組成物要素と、約０．０１ミクロンから約１００ミクロンまでの直径を有する粒子と、一酸化炭素と、煙と、エアロゾルと、ホルムアルデヒド、ＮＯ、ＮＯＸ、ＳＯＸ、ＳＯ_２、硫化水素、塩素、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、放射線、生物学的テロ物質および化学的テロ物質からなるＴＶＯＣと、有毒ガスと、カビと、細菌と、から成る群から選ばれる１または複数の汚染物質を含むことを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. 空気快感パラメータが、温度、ならびに、湿度、相対湿度、露点温度、絶対湿度、湿球温度、およびエンタルピから成る湿度パラメータ、から成る群から選ばれる１または複数のパラメータを含むことを特徴とする請求項９記載のシステム。
12. 混合空気質パラメータ信号の１つ以上が、アナログ、デジタルおよび光から成る群から選ばれることを特徴とする請求項１記載のシステム。
13. 領域の内の１または複数の領域への気流量、および領域の内の１または複数の領域からの気流量への、少なくとも１つの気流制御装置と、
    領域の内の１または複数の領域への気流量、および領域の内の１または複数の領域からの気流量を、少なくとも部分的に制御するために混合空気質パラメータ信号を使用する気流制御装置、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
14. 少なくとも２つの領域が２つの別々のビルに位置することを特徴とする請求項１記載のシステム。
15. センサの１つが共有センサであり、かつ局所部屋センサであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
16. 多点空気監視システムを提供する工程と、
    複数のセンサを介して、少なくとも部分的に閉鎖された複数の領域から空気質データを収集する工程と、
    センサから処理ユニットへデータを連絡する工程と、
    収集された空気質データに基づき、１または複数の空気質パラメータを処理するための１または複数のデータ処理ユニットを使用して、収集された空気質データを処理する工程と、
    複数のセンサからのデータを代表する処理された空気質パラメータの１つ以上に少なくとも部分的に基づく混合空気質パラメータ信号を発生させる信号処理制御装置を使用して、多点空気監視システムを介して、混合空気質パラメータ信号を発生させる工程、とを含むことを特徴とする、空気質状態監視方法。
17. １または複数のセンサが、電気化学、光、赤外線吸収、光音響、ポリマ、可変伝導度、炎イオン化、光イオン化、半導体、混合金属酸化物、イオン移動度、弾性表面波、および光ファイバから成るセンサ群から選ばれることを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. センサが有線および無線から成るセンサ群から選ばれることを特徴とする請求項１６記載の方法。
19. 空気質パラメータの１つ以上が、空気汚染物質、空気快感パラメータ、および二酸化炭素から成る群から選ばれることを特徴とする請求項１６記載の方法。
20. 空気汚染物質が、化学的、生物学的および放射線学的組成成分と、約０．０１ミクロンから約１００ミクロンまでの直径を有する粒子と、一酸化炭素と、煙と、エアロゾルと、ホルムアルデヒド、ＮＯ、ＮＯＸ、ＳＯＸ、ＳＯ_２、硫化水素、塩素、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、放射線、生物学的テロ物質および化学的テロ物質からなるＴＶＯＣと、有毒ガスと、カビと、細菌とから成る群から選ばれる１または複数の汚染物質を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 空気快適パラメータが、温度と、湿度、相対湿度、露点温度、絶対湿度、湿球温度、およびエンタルピから成る湿度パラメータとから成る群から選ばれる１または複数のパラメータを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
22. 混合空気質パラメータ信号の１つ以上が、アナログ、デジタルおよび光から成る群から選ばれることを特徴とする請求項１６記載の方法。
23. 領域の内の１または複数の領域への気流量、および領域の内の１または複数の領域からの気流量への、少なくとも１つの気流制御装置を提供する工程、ならびに
    領域の内の１または複数の領域への気流量、および領域の１または複数の領域からの気流量を、少なくとも部分的に制御するために混合空気質パラメータ信号を使用する気流制御装置を提供する工程、および
    混合空気質パラメータ信号に基づいて、領域の内の１または複数の領域における気流量を調整する工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
24. 領域の内の少なくとも２つが２つの別々のビルに位置することを特徴とする請求項１６記載の方法。
25. センサの１つが共有センサであり、かつ局所部屋センサであることを特徴とする請求項１６記載の方法。

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