JP2019027681A - 空気調和設備のフィルタ監視装置およびそれを用いた遠隔監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】既存の空調設備において、使用環境に応じた適切なフィルタ清掃時期を判定することのできるフィルタ監視装置およびそれを用いた遠隔監視システムを提供する。【解決手段】フィルタ監視装置１０は、既存の空調装置に対して後付可能な風速センサ１２および電流センサ１５と、記憶部１１２と、判定部１１３とを備えている。風速センサ１２は、フィルタを通過した後の空気の風速を検出する。電流センサ１５は、空調装置の電源線を流れる電流を計測する。記憶部１１２は、空調装置の各風速モードにおける風速の判定用閾値と、各風速モードに対応して変化する電流値とを対応付けて記憶する。判定部１１３は、電流センサ１５にて検出された電流値に対応する判定用閾値と風速センサ１２によって検出される風速とを比較し、風速センサ１２によって検出された風速が判定用閾値を下回った場合に、空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和設備で使用されるフィルタの詰まり具合を監視するフィルタ監視装置と、それを用いた遠隔監視システムに関する。

近年では、多くのオフィスや店舗等で空気調和設備（空調設備）が備えられている。このような空調設備は、室内の空気を取り込んでその温度等を調整したのち、その空気を再度室内に放出するものとなっている。この時、取り込まれた空気は、空調設備が有するフィルタを通過して空気中の塵や埃が除去されたのちに室内に放出される。

空調設備が有するフィルタには、空調設備の使用に伴って空気中から除去した塵や埃が堆積して目詰まりが生じる。フィルタにおいて目詰まりが進行すると、空調設備における冷暖房効率が低下したり、消費電力が増加したりするため、フィルタには定期的な清掃が必要とされる。一般的な空調設備（エアコン等の空調機を含む）では、フィルタが最後に清掃されてからの累積使用時間を計測し、この累積使用時間が所定時間に達するとフィルタの清掃時期としてユーザやサービスマンに報知する。

しかしながら、実際の空調設備における適切なフィルタ清掃時期は、使用環境の違いで大きく異なる。すなわち、塵や埃の少ない環境では、フィルタに汚れが堆積しにくく、フィルタの清掃頻度は少なくて良い。一方、塵や埃の多い環境では、フィルタに汚れが堆積しやすく、フィルタの清掃頻度も多くする必要がある。

累積使用時間に基づいてフィルタ清掃時期を判定する方法では、このような使用環境の違いを反映することができず、使用環境に応じた適切なフィルタ清掃時期を判定することができない。これに対し、例えば、特許文献１，２には、フィルタを通過する風量を風量センサにて検出し、検出された風量が予め設定された閾値以下となったときにフィルタ清掃時期として報知するようにした空気清浄機が開示されている。

特開２０１６−８７５１０号公報 特開２０１６−９５１０６号公報

特許文献１，２の技術では、フィルタの目詰まり程度に応じて変化する風量に基づいてフィルタ清掃時期を判断するため、使用環境の違いが反映されたフィルタ清掃時期の判定が可能になる。

しかしながら、特許文献１，２では、風量センサは空気清浄機の内部に予め備えられるものであり、フィルタ清掃時期の判定に用いる閾値も制御装置において予め設定されている必要がある。このため、既存の空調設備において該技術を用いることができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、既存の空調設備において、使用環境に応じた適切なフィルタ清掃時期を判定することのできるフィルタ監視装置およびそれを用いた遠隔監視システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のフィルタ監視装置は、既存の空調装置に対して後付可能であり、該空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じた時に変化する第１パラメータを測定する第１測定手段と、既存の空調装置に対して後付可能であり、該空調装置の風速モードに応じて変化する第２パラメータを測定する第２測定手段と、前記空調装置の各風速モードにおける前記第１パラメータの判定用閾値と、各風速モードに対応して変化する前記第２パラメータとを対応付けて記憶する記憶部と、前記第２測定手段にて検出された前記第２パラメータに対応する判定用閾値と前記第１測定手段によって検出される前記第１パラメータとを比較し、その比較結果に基づいて空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定する判定部と、を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明のフィルタ監視装置は、空調装置に対して第１測定手段及び第２測定手段を後付けし、その測定結果に基づいて空調装置の監視を行うことで、既存の空調設備においても適用可能となる。また、第１測定手段によって検出された第１パラメータと判定用閾値との比較結果に基づいてフィルタ目詰まりが判定されるが、該判定用閾値は風速モードに対応して変化する第２パラメータと対応付けて記憶されている。このため、フィルタ目詰まりの判定に使用される判定用閾値として、その時に検出された第２パラメータに対応する判定用閾値を用いることで、その時の風速モードに応じた適切な判定が可能となる。

また、上記フィルタ監視装置では、前記第１パラメータは前記フィルタを通過した後の空気の風速であり、前記第１測定手段は前記風速を検出する風速センサであり、前記判定部は、前記風速センサによって検出された風速が前記判定用閾値を下回った場合に、空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定する構成とすることができる。

また、上記フィルタ監視装置では、前記第２パラメータは前記空調装置に備えられるファンモータの電源線を流れる電流であり、前記第２測定手段は前記電源線を流れる電流を検出する電流センサである構成とすることができる。

また、上記フィルタ監視装置は、前記記憶部に記憶される判定用閾値と電流値とを設定するための設定入力モードを有しており、前記設定入力モードでは、空調装置を作動させた状態で、前記風速センサによって検出される風速から所定の値を減じた風速値が判定用閾値として前記記憶部に記憶され、同時に電流センサにて検出された電流値が上記判定用閾値と対応付けられて前記記憶部に記憶される構成とすることができる。

上記の構成によれば、判定用閾値と電流値とを後から設定することで、空調設備のメーカや機種（天井カセット型エアコン、床置き型エアコン、全熱交換器、ファンコイルユニット等）を問わずフィルタ監視装置の取り付けが可能となる。

上記の課題を解決するために、本発明の遠隔監視システムは、前記フィルタ監視装置と、前記フィルタ監視装置とネットワークを介して通信可能に接続された監視制御装置とを備えており、前記フィルタ監視装置によって監視されている空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定された場合、フィルタ目詰まりの判定結果が前記ネットワークを介して前記監視制御装置に送信されることを特徴としている。

本発明のフィルタ監視装置および遠隔監視システムは、既存の空調設備において適用可能であり、使用環境に応じた適切なフィルタ清掃時期を判定することが可能となるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態を示すものであり、本発明が適用される遠隔監視システムの概略構成を示す図である。 図１の遠隔監視システムにおけるフィルタ監視装置の取付け状態を示す図であり、室内の天井に取り付けられた空調装置を下方から見た平面図である。 フィルタ監視装置の機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る遠隔監視システム（以下、本システムと略称する）の概略構成を示す図である。図２は、本システムにおけるフィルタ監視装置の取付け状態を示す図であり、室内の天井に取り付けられた空調装置５０を下方から見た平面図である。尚、本システムは、ビル等で用いられるセントラル空調設備に本発明を適用する場合を例示している。

本システムは、図１に示すように、フィルタ監視装置１０と監視制御装置２０とから構成され、これらはインターネット等のネットワーク３０によって通信可能に接続されている。フィルタ監視装置１０は、室内の天井に取り付けられた空調装置５０の近傍に取り付けられ、空調装置５０の稼働状況等を監視する。

より具体的には、フィルタ監視装置１０は、図２に示すように、装置本体１１、風速センサ１２、吸込温度センサ１３、吹出温度センサ１４、および電流センサ１５を備えている。風速センサ１２は、空調装置５０が備えるフィルタよりも下流側に配置され、フィルタを通過した後の空気の風速を検出する。吸込温度センサ１３は、空調装置５０の空気吸込口５２の近傍に配置され、空気吸込口５２から吸い込まれる空気の温度を検出する。吹出温度センサ１４は、空調装置５０の空気吹出口５１の近傍に配置され、空気吹出口５１から吹き出される空気の温度を検出する。電流センサ１５は、空調装置５０の電源線、具体的には室内ファンモータの運転電流を供給する電源線に取り付けられ、該電源線を流れる電流を計測することで空調装置５０の風速モードの運転状況の確認に使用される。尚、風速センサ１２については、センサ周囲に例えばシリコンカバーを取り付け、センサ周囲での空気の乱流を防ぐようにすることが好ましい。これにより、風速センサ１２は、安定した風速データを取得できるようになる。

また、図２では、説明の便宜上、装置本体１１や各種センサ（風速センサ１２、吸込温度センサ１３、吹出温度センサ１４および電流センサ１５）を外部から視認可能であるように図示しているが、実際には、これらは外部から視認されにくいように取り付けることが好ましい。例えば、装置本体１１は、天井裏に配置することが可能である。また、各種センサは、空調装置５０の外装パネルの内側に取り付けることが可能である。

装置本体１１は、空調装置５０近傍の天井に取り付けられ、風速センサ１２、吸込温度センサ１３、吹出温度センサ１４および電流センサ１５は装置本体１１に対してケーブルを介して接続されている。これらのセンサを接続するケーブルは特に限定されるものではなく、汎用ＩＶ線であってもよいが、操作性を向上させるためにロボットケーブルを使用してもよい。また、これらのセンサは、装置本体１１に対してコネクタ接続等によって容易に着脱可能とされていてもよい。また、これらのセンサは、空調装置５０に対しては、接着剤や両面テープ等を用いて取り付けることができるが、その取付け方法は特に限定されるものではなく、例えば特別な取付け治具を用いてセンサを空調装置５０に取り付けるものであってもよい。

図３は、フィルタ監視装置１０の機能ブロック図である。フィルタ監視装置１０の装置本体１１は、図３に示すように、制御部１１１、記憶部１１２、判定部１１３および通信部１１４を備えている。

記憶部１１２は、空調装置５０に用いられているフィルタの清掃時期を判定するための閾値（判定用閾値）等を記憶する手段である。判定部１１３は、風速センサ１２によって検出される風速を記憶部１１２に記憶されている判定用閾値と比較し、フィルタの清掃時期であるか否か（すなわち、フィルタに目詰まりが生じているか否か）を判定する手段である。通信部１１４は、ネットワーク３０を介して監視制御装置２０と通信を行うための通信インターフェースである。制御部１１１は、各種センサからの検出値の入力処理や、フィルタ監視装置１０の全体の制御を行うための手段である。

本システムのフィルタ監視装置１０は、特に、風速センサ１２による風速検出に基づいて、空調装置５０で用いられるフィルタの清掃時期を判定する。具体的には、空調装置５０の空気吹出口５１から吹き出される空気の風速が風速センサ１２によって検出される。検出された風速が判定部１１３において記憶部１１２に記憶されている判定用閾値と比較される。検出された風速が判定用閾値を下回っている場合には、フィルタにおける目詰まりが生じているとしてフィルタの清掃時期であると判定される。

但し、この時の空気の風速は、空調装置５０において選択されている風速モード（「急」、「強」、「中」、「弱」、「微」など）によっても変化するため、フィルタ監視装置１０は風速モードについても認識する必要がある。空調装置５０において選択されている風速モードは、電流センサ１５の検出値から認識することができる。空調装置５０において選択中の風速モードが認識されると、その風速モードに対応した判定用閾値が選択されて、判定部１１３での判定が行われる。これにより、空調装置５０において選択中の風速モードがどのモードであっても、フィルタ監視装置１０はフィルタの清掃時期を適切に判定することができる。

尚、フィルタにおける目詰まり判定は、風速センサを用いる方法以外に、温度センサや電流センサを用いる方法も考えられる。例えば、吸込温度センサ１３によって検出される吸込温度と吹出温度センサ１４によって検出される吹出温度との温度差が通常より大きくなればフィルタが目詰まりしていると判定できる。これは、例えば冷房時においてフィルタが目詰まりすると、空調装置５０内部で空気が滞留し、吹出温度センサ１４によって検出される吹出温度が通常時よりも低下するためである。逆に、暖房時には、吹出温度センサ１４によって検出される吹出温度が通常時よりも上昇し、この場合も吸込温度と吹出温度との温度差が大きくなる。また、一定の風速モードでの運転中に、電流センサ１５において検出される電流の低下があれば、フィルタが詰まり気味であると推測できる。

また、風速モードの判定についても、電流センサを用いる方法以外に、風速センサを用いる方法も考えられる。例えば、風速センサ１２の風速分布をデータ収集することで、風速モードを推定することができる。これは、風速センサ１２で検出される風速の風速分布には、風速モードの数に応じたピークが発生すると思われるためである。

フィルタ監視装置１０によって、空調装置５０のフィルタが清掃時期であることが判定されると、その判定結果は通信部１１４から出力され、ネットワーク３０を介して監視制御装置２０に送信される。これにより、フィルタ清掃時期であることが検出された空調装置５０のあるオフィスや店舗等にサービスマンが派遣され、サービスマンによってフィルタの清掃（または交換）が速やかに行われる。

本システムのフィルタ監視装置１０は、空調装置５０の本体に直接機能として設けられるものではなく、空調装置５０に対して各種センサを取り付け、そのセンサ出力に基づいて空調装置５０の監視を行うものである。これにより、本システムは、既存のどのような空調設備においても適用可能であるといった利点を有する。

但し、本システムは、既存の空調設備において適用されることが前提であるが故、記憶部１１２に記憶される判定用閾値を予め設定しておくことはできない。これは、空調装置５０の製造メーカや機種等が異なると、空調装置５０における初期の風速（フィルタ清掃直後の目詰まりが生じていない状態での風速）も異なるためである。このため、本システムの使用に当たっては、最初に判定用閾値の設定入力作業が必要となる。

本システムを使用するためには、先ずは、フィルタ監視装置１０の装置本体１１を、空調装置５０近傍の適切な位置に取り付け、各種センサ（風速センサ１２、吸込温度センサ１３、吹出温度センサ１４および電流センサ１５）を空調装置５０に対して所定の位置に取り付ける。このような取付け作業が終わると、判定用閾値の設定入力作業が行われる。

フィルタ監視装置１０は、通常の監視モード以外に閾値設定モードを有する。このようなモードの切り替えは、装置本体１１に設けられた操作入力部（図示せず）によって行うことができる。判定用閾値の設定入力作業は、空調装置５０におけるフィルタを清掃直後の目詰まりが無い状態とし、フィルタ監視装置１０を閾値設定モードに切り替え、この状態で空調装置５０を作動させることによって行う。

この時、風速センサ１２によって検出される風速から所定の値（例えば、検出された風速の１０％）を減じた風速値が判定用閾値とされ、記憶部１１２に記憶される。また、この時に同時に電流センサ１５にて検出された電流値が、上記判定用閾値と対応付けられて記憶部１１２に記憶される。上記作業を空調装置５０が有する全ての風速モードに対して行うことで、全ての風速モードにおいて判定用閾値と対応する電流値との組み合わせが記憶される。判定用閾値の設定入力作業が終了すると、フィルタ監視装置１０は、通常の監視モードに切り替えられる。

以上のように、本システムでは、フィルタ監視装置１０を空調装置５０の本体に直接機能として設けるものではなく、間接的な取付け形態とすることで、空調設備のメーカや機種（天井カセット型エアコン、床置き型エアコン、全熱交換器、ファンコイルユニット等）を問わず取り付けが可能となり、風速センサ、電流センサ、温度センサによる数値化によって、フィルタの汚れが判断できる。

また、本システムにおけるフィルタ監視装置１０は、上述したフィルタの清掃時期の監視だけでなく、他に以下のような監視制御にも使用することができる。
・電流センサ１５により空調装置５０の稼働状況（運転オン／オフ、サーモ停止中かどうかなど）が分かるため、空調装置５０を常時監視することにより、空調装置５０の運転停止をチェックし「消し忘れ」を連絡できる。
・フィルタ清掃直後の風速センサ１２による検出風速により、空調装置５０の経年劣化による能力低下を判断することができる。すなわち、フィルタ清掃直後であるにもかかわらず、風速センサ１２による検出風速が初期風速（設定入力作業時に記憶部１１２に格納可能）よりも低下していれば、空調装置５０の能力低下を判定し、経年劣化として判定する基準の一つとすることができる。
・吸込温度センサ１３による吸込空気温度の監視により、設定温度を予測して省エネ運転への啓蒙を図ることができる。
・吹出温度と吸込温度との温度差を過去のデータと比較することで、空調装置５０の能力が正常であるか否かの判断材料として活用できる（空調能力が低下すると温度差が小さくなる）。
・フィルタ清掃直後の風速値を過去のフィルタ清掃直後の風速値と比較し、風速値が低下していれば空調設備における熱交換器の目詰まり状態であることが判断できる。

また、本システムにおけるフィルタ監視装置１０は、各種センサの故障を自己判定できるものであることが好ましい。例えば、制御部１１１が風速センサ１２、吸込温度センサ１３、吹出温度センサ１４および電流センサ１５からの信号入力の有無を監視し、何れかのセンサからの信号入力がなくなれば、該センサが故障であると判定することができる。センサの故障が判定された場合は、フィルタ監視装置１０から監視制御装置２０への通信によって、故障したセンサの交換が促されるようにすることができる。

また、本システムにおけるフィルタ監視装置１０は、風速センサ１２、吸込温度センサ１３、吹出温度センサ１４および電流センサ１５による検出結果を、履歴データとして記憶部１１２に記憶する構成であってもよい。このようなデータの積み重ねによる個体差の特徴を分析することで、次回のフィルタの交換時期（清掃時期）の予測に利用できる。

また、本システムにおけるフィルタ監視装置１０は、監視制御装置２０との通信以外に、フィルタ監視装置１０の近くでWi-Fi通信やBluetooth（登録商標）通信による携帯端末等との通信を可能な構成としてもよい。これにより、サービスマン等が手持ちの携帯端末を用いてフィルタ監視装置１０と通信を行い、フィルタ監視装置１０に保存されているデータを閲覧することが可能となる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ フィルタ監視装置
１１ 装置本体
１１１ 制御部
１１２ 記憶部
１１３ 判定部
１１４ 通信部
１２ 風速センサ
１３ 吸込温度センサ
１４ 吹出温度センサ
１５ 電流センサ
２０ 監視制御装置
３０ ネットワーク
５０ 空調装置
５１ 空気吹出口
５２ 空気吸込口

Claims (6)

1. 既存の空調装置に対して後付可能であり、該空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じた時に変化する第１パラメータを測定する第１測定手段と、
   既存の空調装置に対して後付可能であり、該空調装置の風速モードに応じて変化する第２パラメータを測定する第２測定手段と、
   前記空調装置の各風速モードにおける前記第１パラメータの判定用閾値と、各風速モードに対応して変化する前記第２パラメータとを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記第２測定手段にて検出された前記第２パラメータに対応する判定用閾値と前記第１測定手段によって検出される前記第１パラメータとを比較し、その比較結果に基づいて空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定する判定部と、を備えていることを特徴とするフィルタ監視装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ監視装置であって、
   前記第１パラメータは前記フィルタを通過した後の空気の風速であり、前記第１測定手段は前記風速を検出する風速センサであり、
   前記判定部は、前記風速センサによって検出された風速が前記判定用閾値を下回った場合に、空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定することを特徴とするフィルタ監視装置。
3. 請求項１に記載のフィルタ監視装置であって、
   前記第２パラメータは前記空調装置に備えられるファンモータの電源線を流れる電流であり、前記第２測定手段は前記電源線を流れる電流を検出する電流センサであることを特徴とするフィルタ監視装置。
4. 請求項１に記載のフィルタ監視装置であって、
   前記第１パラメータは前記フィルタを通過した後の空気の風速であり、前記第１測定手段はこの風速を検出する風速センサであり、
   前記第２パラメータは前記空調装置に備えられるファンモータの電源線を流れる電流値であり、前記第２測定手段は前記電流値を検出する電流センサであり、
   前記判定部は、前記風速センサによって検出された風速が前記判定用閾値を下回った場合に、空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定することを特徴とするフィルタ監視装置。
5. 請求項４に記載のフィルタ監視装置であって、
   前記記憶部に記憶される前記判定用閾値と前記電流値とを設定するための設定入力モードを有しており、
   前記設定入力モードでは、空調装置を作動させた状態で、前記風速センサによって検出される風速から所定の値を減じた風速値が判定用閾値として前記記憶部に記憶され、同時に前記電流センサにて検出された電流値が上記判定用閾値と対応付けられて前記記憶部に記憶されることを特徴とするフィルタ監視装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のフィルタ監視装置と、前記フィルタ監視装置とネットワークを介して通信可能に接続された監視制御装置とを備えており、
   前記フィルタ監視装置によって監視されている空調装置が備えるフィルタに目詰まりが生じていると判定された場合、フィルタ目詰まりの判定結果が前記ネットワークを介して前記監視制御装置に送信されることを特徴とする遠隔監視システム

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