JP2004003842A

JP2004003842A - 空気調和機の管理システム及びそれに用いられる変換装置

Info

Publication number: JP2004003842A
Application number: JP2003151772A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Takai; 高井　直士; ▲高▼木　雅典; Masanori Takagi; Yukio Ito; 伊藤　幸男; Makoto Ito; 伊藤　誠
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP3864285B2

Abstract

【課題】空気調和機のオープン化、マルチベンダ化を行ない、管理の高効率化と、サービス等の飛躍的向上を図る。
【解決手段】室外機３０１と室内機３０２が伝送路４０１で接続され制御電文が送受信される空気調和機に対する監視装置１００を備えた空気調和機の管理システムにおいて、伝送路４０１へ設定データを送信し、伝送路４０１から冷凍サイクルの主要部の温度、圧力を運転データとして受信するＰＡＣ用伝送ソフト２０３と、運転データと設定データとを変換するコンバータ２０２と、を備え、運転データは所定周期で制御電文から抽出されて監視装置１００へ送信され、設定データはそのデータが変化した場合に制御電文として伝送路４０１へ送信される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビル、店舗等の複合施設に用いられる空気調和機の保守、管理、制御、サービス等を行なう管理システム及びそれに用いられる変換アダプタに関し、特にＢＡＣｎｅｔ（Ａ　Ｄａｔａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　１３５−１９９５、標準化が進められているビル用管理システムの通信プロトコル）仕様のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標、ＩＥＥＥで規格が決められたネットワーク媒体）に対応するものに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビル用マルチ空気調和機等において、システムの大型化、省エネルギ、省管理コスト、新サービス、新ニーズ等の意識が高まり、より空気調和機の制御情報等をオープンネットワーク化することが行なわれている。例えば、特開平９−７９６５４号公報には、空気調和機の室外機及び室内機の運転データをゲートウエイを介してネットワークに伝送し、集中制御装置で運転状態の診断、制御等を行なうことが知られている。また、空気調和機の運転状態を示す情報を収集し、インターネットを介して閲覧可能にすることが知られ、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３０６０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のものでは、空気調和機の制御情報等がオープンネットワーク化されることにより、標準化、ビル設備との親和性は高められているが、今後の小規模から大規模なシステムへの投資効果を考慮した適用、システム構築、多用なユーザニーズに対する対応、共用化、拡張性などについては充分とは言い難い。
【０００５】
本発明の目的は、空気調和機と他のシステムとの接続をより一層容易として、オープン化、マルチベンダ化を行ない、管理の高効率化と、サービス等の飛躍的向上を図る。また、システム規模に係わらず、システムの拡張性、保守性、信頼性に優れた空気調和機の管理システム及びそれに用いられる変換アダプタを提供し、ユーザがそれぞれの用途別にアプリケーションを開発することが容易となるような自由度の高いものにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、室外機と室内機が冷媒循環路で接続されて冷凍サイクルを構成すると共に、室外機と室内機が伝送路で接続され制御電文が送受信されて運転制御が行なわれる空気調和機と、該空気調和機に対して監視及び制御を行なう監視装置と、を備えた空気調和機の管理システムにおいて、伝送路へ空気調和機の運転停止、運転モード、風量、温度を設定データとして送信し、伝送路から冷凍サイクルの主要部の温度、圧力を運転データとして受信するＰＡＣ用伝送ソフトと、監視装置から設定データを受信し、監視装置へ運転データを送信する伝送ソフトと、運転データはＰＡＣ用伝送ソフトから伝送ソフトへ、設定データは伝送ソフトからＰＡＣ用伝送ソフトへそれぞれ変換するコンバータと、を備え、運転データは所定周期で制御電文から抽出されて監視装置へ送信され、設定データはそのデータが変化した場合に制御電文として伝送路へ送信されるものである。
【０００７】
また、上記のものにおいて、インターネットを介して端末装置からＷｅｂブラウザを使用して冷凍サイクルの主要部の温度、圧力の読込み及び設定データの書換えが行なわれることが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、伝送ソフトはＵＳＢインターフェイスであることが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、監視装置は運転データ及び設定データに基づいてハイパーテキスト形式で記述されるＷｅｂサーバであることが望ましい。
【０００８】
さらに、本発明は、室外機と室内機が冷媒循環路で接続されて冷凍サイクルを構成すると共に、室外機と室内機が伝送路で接続され制御電文が送受信されて運転制御が行なわれる空気調和機に対して監視及び制御を行なう監視装置に接続される変換装置おいて、空気調和機の運転データとして冷凍サイクルの主要部の温度、圧力を所定周期で制御電文から抽出して監視装置へ送信し、監視装置から空気調和機の運転停止、運転モード、風量、温度を設定データとして受信し、設定データをそのデータが変化した場合に制御電文として伝送路へ送信するものである。
【０００９】
また、上記のものにおいて、ＵＳＢインターフェイスを備え、該ＵＳＢインターフェイスを介して空気調和機の運転データを監視装置へ送信することが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、室外機に備えられた圧縮機の駆動周波数、室外機あるいは室内機に備えられた膨張弁の開度は制御されないように保護することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態は図１〜８を参照して詳細に説明する。
図１は、空気調和機の管理システムの構成を示すブロック図であり、１００は監視装置となるパソコンであり、変換装置２００を介して監視及び制御対象となる空気調和機３００に接続される。
【００１１】
空気調和機３００は、複数の室外機３０１、冷凍機又はチラーユニット３０２、複数の室内機などが伝送路で接続され、それぞれデータが送受信されて制御が行なわれる。室外機３０１は、インバータで駆動周波数が可変されてその容量が制御される圧縮機、室外熱交換器、電子膨張弁などを備え、圧縮機の吐出管には吐出ガス圧力値を検出する圧力センサ、温度を検出する温度センサが設けられている。室内機は、室内熱交換器を備えると共に、電子膨張弁をそれぞれ有し、室外機と冷媒循環路で接続され冷凍サイクルを構成している。
【００１２】
空気調和機の発停、運転モード、設定風量、設定温度などは空気調和機に接続されたリモコン、あるいは集中制御装置から指示可能とされる。また、例えばリモコンから冷房運転が指示された場合、室外機において圧力センサからの圧力値より凝縮温度を算出し、温度センサからの値と比較して冷凍サイクル全体としての最適冷媒流量に対応する全体的電子膨張弁開度を算出し、それに基づいて各室内機の電子膨張弁の開度を制御する。さらに、高負荷時には圧縮機をインバータにより高回転で運転し、負荷が小さくなるにつれて低回転となるように制御している。
【００１３】
パソコン１００と変換装置２００は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）４００で接続され、変換装置２００と空気調和機３００は、伝送路４０１を介して接続されている。変換装置２００は、パソコン１００とＵＳＢで送受信するための伝送ソフト２０１、空気調和機３００へ送受信するためのＰＡＣ用伝送ソフト２０３、これら２つのデータ相互に変換を行なうコンバータ２０２を備えている。
【００１４】
変換装置２００はＵＳＢインターフェイスとなっているので、図４に示すようにパソコン１００にキーボード７０５、マウス７０４、プリンタ７０６などの周辺機器はＵＳＢハブ７０３を使うことによってパソコン１００の電源を切ることなく、簡単に増設、取り外し等が可能となり、増設された周辺機器は、自動検出される。（ホットプラギングとＰｌｕｇ＆Ｐｌａｙ）また、変換装置２００そのものもＵＳＢインターフェイスであるので、ＵＳＢバスから電源供給が行なわれる。
【００１５】
パソコン１００は、空気調和機の運転データ（例えば、冷凍サイクル中の主要部の温度、圧力等である吸入圧力、吐出圧力、圧縮機上温度、室外機膨張弁開度、室内機膨張弁開度、圧縮機電流値、圧縮機周波数、外気温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、要求周波数、ガス管温度、設定温度等）を記録しているデータベース１１０、変換装置２００とＵＳＢで送受信するためのデバイスドライバ１３０、デバイスドライバ１３０を経由して各機器の運転データ、制御データを採取し、データベース１１０とデータをやり取りするエンジン１２０、データベース１１０を利用して動作するアプリケーション（１４０〜１４３）を有している。
【００１６】
各アプリケーションは、データベース１１０にアクセスすることで、空気調和機の監視、制御を具体的に実現する。アプリケーションで空気調和機３００のデータが必要な場合は、データべース１１０の状態データベース１１１の領域を読むことにより入手し、そのデータによって空気調和機の監視をおこなう。また、アプリケーションから空気調和機３００を制御する場合は、データべース１１０の設定データベース１１２の領域へ制御内容を書換える。これにより、アプリケーションは例えば、任意の系統、号機の室内機へ制御（＝運転／停止、運転モード、設定風量、設定温度、ルーバ位置等のリモコンで設定できるような項目）ができる。また、データベースへのアクセス条件を制限することで、あるアプリケーションＡは監視のみ許可、他のアプリケーションＢは監視と制御の様に使い分けることが可能となる。
【００１７】
エンジン１２０は、所定時間毎に、例えば定期的（１分周期）に伝送路４０１上に接続している各機器に対してデバイスドライバ１３０、変換装置２００を経由して、基本フォーマット要求電文を送信し、各機器の運転データ、制御情報を採取し、設定データベース１１２のデータが変化した場合、そのデータを制御電文に変換して、デバイスドライバ１３０、変換装置２００を経由して、伝送路４０１へ送信する。
【００１８】
また、エンジン１２０は、伝送路４０１から採取した電文のデータ部を抽出し、図８のような構造の状態データベースに格納する。図８において、室内機のデータベースは、図中の上段のように室内機がどの室外機に接続されているかの系統とその系統における号機番号とで整理され、それぞれの領域において機種情報と、基本フォーマットのデータが格納される。同様に、室外機、蓄熱ユニットなどが図中で中段、下段のようにその系統ごとに号機番号で整理されている。
【００１９】
伝送路４０１上の電文は図５のようなフォーマットで送信し、ヘッダ部と誤りチェック用データは必ず付加し、残り４０バイト分のデータは各機種毎に任意の仕様でセットしている。各機器は、ユニークな系統と号機を持っているので、ヘッダ部の送信先にその情報（識別コード、種別コード、送信元系統、送信元号機、送信先系統、送信先号機をセットすることで、特定の機器へ電文（個別電文という）を送信することができる。また、送信先号機にＦＦｈをセットすることで送信相手を特定せずに全ての機器へ通知する（同報電文という）という意味にすることができる。
【００２０】
伝送路４０１上に接続されている各機器は、要求に対する応答電文、変更データ、一定の周期のような条件で送信している。要求に対する応答電文（他機器から現在の制御情報の要求（基本フォーマット要求）の電文を受信した場合）は、例えば、室内機から室外機への基本フォーマットの場合、図６のようになる。
【００２１】
自己の管理する制御情報が変化した場合（例えば、室内機において吹出温度が変化した場合、アラームを検出した場合など）変更データを送信し、図７のように、基本フォーマットのデータに対して、９バイトを０とした時のデータの位置と変更データ内容をセットにしたデータで、複数同時に変更があった場合は最大、２０項目まで送信できる。
【００２２】
また、室外機が室内機に対して基本フォーマットを要求する場合などは、一定の周期で送信する。室内機−室外機間は、基本フォーマットと変更データによってお互いの制御情報（吸入圧力、吐出圧力、圧縮機上温度、室外機膨張弁開度、室内機膨張弁開度、圧縮機電流値、圧縮機、周波数、外気温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、要求周波数、ガス管温度、設定温度等）を交換することでその制御情報をもとに、各機器の制御基板に搭載のマイコンが制御内容を決定し、各機器を制御する。
【００２３】
室内機−集中制御機器間は、基本フォーマットと変更データによってお互いの制御情報（運転／停止、運転モード、設定風量、設定温度、ルーバ位置、吸込温度、吹出温度、アラーム等）を交換する。集中制御機器は、各室内機から採取した制御情報をユーザに表示し、ユーザからの設定値の入力結果を各室内機へ送信する。
【００２４】
各室内機は、その設定情報をもとに、制御基板に搭載のマイコンが制御内容を決定し、各室内機を制御する。
さらに、エンジン１２０は、採取したデータが基本フォーマットの場合、そのデータをそのまま当該機器の格納領域へ上書き更新し、変更データの場合、基本フォーマットの格納領域に変更部分のデータのみを上書き更新する。
【００２５】
図２はアプリケーション（１４０〜１４３）の例であり、その操作画面を示している。ユーザはあらかじめ複数台の空気調和機を一つのグループという概念でＮＯ．を登録しておき、これらのグループ単位の発停ボタン５０４がその名称と共に画面に表示してある。このボタンを例えばマウスでクリック（あるいは押す）することにより、そのグループに対して運転または停止の指令を設定データベース１１２へ書込むことで制御が実現される。つまり、指令が書き込まれるとエンジン１２０へ設定データベース１１２のデータが変化したことが伝えられ、エンジン１２０は伝えられたデータを制御電文に変換して、デバイスドライバ−１３０、変換装置２００を経由して、伝送路４０１へ送信し、指令されたグループに属する各機器となる室外機、室内機は、送信された情報をもとに搭載されているマイコンにより制御される。
【００２６】
ただし、伝送されるデータは、例えば、空気調和機の発停、運転モード、風量、温度を設定するデータであり、室外機に備えられた圧縮機の駆動周波数、室外機及び室内機にそれぞれ備えられた膨張弁の開度は制御されないように保護される。この保護により、空気調和機としての制御、例えば、圧縮機の駆動周波数が直接制御され、必要能力との関係が初期設定と異なるものになるなどの混乱を来すことを防ぐことができる。
【００２７】
また、全系統一括運転ボタン５０１または、全系統一括停止ボタン５０２により、全空調機に対して運転又は停止の制御が行なわれる。
【００２８】
図３は各空気調和機での制御用のアプリケーション１４０〜１４３の例を示す操作画面であり、ユーザは、系統選択６０１と号機選択６０２により制御を実施したい任意の空調機を選択する。選択された空気調和機の温度設定６０３、設定風量６０４、ルーバの位置設定６０５、運転モード６０６、発停６０７、リモコンの許可あるいは禁止設定６０８等を任意の状態に設定する。
【００２９】
運転条件設定は、設定温度、運転モード、風量、ルーバ設定などのように表示する。設定温度は数値表示し、上昇、下降ボタンをクリックすることで数値を可変できる。運転モードは、送風、冷房、暖房、ドライ、自動などをボタン表示し、それぞれ指定する。風量は、自動、弱風、強風、急風のようにボタン表示し、クリックすることで指定がされる。ルーバ設定は、オート、セット、ルーバの位置を段階的に変化させて表示する模擬表示部分などを設ける。風向を設定するときは、室内機のルーバの動きに合わせて表示が変化しているときにセットのボタンをクリックし、その表示の変化を停止して停止した表示位置に関連して室内機のルーバの位置を決定する。リモコンの許可あるいは禁止設定６０８等は、図のように各項目、全機能、運転停止、運転切換、風量、温度、ルーバを表示し、それぞれ許可、停止のボタンを設ける。
【００３０】
アプリケーションで、現在の各設定項目の表示が必要な場合は、状態データベース１１１のデータを読込んで、その結果を画面に表示する。また、空気調和機のデータベースをＢＡＣｎｅｔ等の標準化プロトコルに適合したデータに変換する処理を追加すれば、オープン化へ容易に移行することが可能となる。
【００３１】
さらに、データベースから特定の計測値、制御量を抽出し、これらを表、グラフ等で編集表示し、データを元に空気調和機のサイクル状態を自動的に解析し、ユーザに解析結果結果と対処方法を表示する。
【００３２】
さらに、図４に示すように監視装置となるパソコン１００にインターネットを介して端末装置７００、メール受信やホームページの閲覧できる携帯電話７０１（又はＰＤＡ：個人情報機器）、あるいは運転データを分析、監視して異常を判断したり、保守点検を行なったりする監視センタ７００を接続し、それらから運転データの読込み及び設定データの書換えを行なう。あるいは、パソコン１００そのものを状態データベース１１１及び設定データベース１１２に基づいてハイパーテキスト形式で記述されたＷｅｂサーバとすれば、ブラウザ搭載の他のＰＣ７０２、携帯電話７０１等から空気調和機のデータ閲覧、制御する。これにより、空気調和機を利用する顧客はもちろんのこと、ビルオーナやビル管理者、管理会社、保守管理部門、設計、開発部門に至るまで、情報伝達のスピードアップ、情報の共有化等が可能となり、より高度で的確なサービスを迅速に提供できる。
【００３３】
また、状態データベース１１１及び設定データベース１１２は、パソコン１００ではなく、監視センタ７００に設けてもよく、この場合、パソコン１００をクライアントとし、監視センタ７００をＷｅｂサーバ及びデータベースサーバとする３階層システムＷｅｂシステムの形態とすることも良い。単純３階層システムとすることで、開発ツールが豊富に提供が可能となりアプリケーションのユーザ開発の効率が高くなり、画像やグラフ、音声、動画などのマルチメディアも簡単に扱えるようになる。そして、クライアントとなるパソコン１００にはＷｅｂブラウザを備え、Ｗｅｂサーバとなる監視センタ７００とＨＴＭＬ又はＸＭＬ形式で送受信を行ない、監視センタ７００上にはＪａｖａアプレットを格納すれば、パソコン１００にＨＴＴＰ経由でダウンロードして実行が可能となり、より高度な処理、表示がパソコン１００で可能となる。さらに、監視センタ７００がＣＧＩを利用して状態データベース１１１あるいは設定データベース１１２に問い合わせを可能にすれば、Ｗｅｂブラウザとなるパソコン１００でより対話型のＷｅｂページを作成することができる。
【００３４】
以上において、アプリケーションは、データベースに対してのみ参照、制御のための書換えしているので、同一のハードウェア及びソフトウェア構成で、アプリケーションのみを変更、バージョンアップするだけで監視専用のシステム、制御専用のシステム、保守専用のシステムといったように用途別の運用が容易に可能となる。また、データベースとその仕様を公開（販売）することで、ユーザが独自に希望通りのアプリケーションを開発することもできる。
【００３５】
さらに、空気調和機の新機種を追加するときの変更部分を少なくできるので、それによる対応時間の短縮、機種固有の情報の管理も容易に対応可能とり管理装置自身のメンテナンス性が向上する。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、マルチエアコンシステムのような空気調和機のオープン化、マルチベンダ化が行なわれ、管理の高効率化と、サービス等の飛躍的向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施の形態のシステムを示すブロック図。
【図２】本発明による一実施の形態の一括発停画面を示す正面図。
【図３】本発明による一実施の形態の個別制御画面を示す正面図。
【図４】本発明による一実施の形態の全体システムを示す構成図。
【図５】一実施の形態において伝送路上の電文フォーマットを示す一覧図。
【図６】一実施の形態において、室内機から室外機へ送信されるデータの基本フォーマットを示す一覧図。
【図７】一実施の形態において、室内機の吹出し温度が変化した場合の変更データを示す一覧図。
【図８】一実施の形態においてデータベース化されるデータを示す一覧図。
【符号の説明】
１００…監視装置（パソコン）、１１０…データベース、１１１…状態データベース、１１２…設定データベース、１２０…エンジン、１３０…デバイスドライバ、１４０，１４１，１４２，１４３…アプリケーション、２００…変換装置、２０１…伝送ソフト、２０２…コンバータ、２０３…ＰＡＣ用伝送ソフト、３００…空気調和機、３０１…室外機、３０２…室内機、５００…一括発停画面（アナンシエータ）、５０１…全空調機一括運転指示ボタン、５０２…全空調機一括停止指示ボタン、５０３…表示方法変更ボタン、５０４…個別グループ発停ボタン、６００…個別運転制御画面、６０１…空調機選択入力部（系統）、６０２…空気調和機選択入力部（号機）、６０３…温度設定入力部、６０４…風量選択部、６０５…ルーバ設定部、６０６…運転モード選択、６０７…発停設定部、６０８…リモコン許可禁止設定部。

Claims

室外機と室内機が冷媒循環路で接続されて冷凍サイクルを構成すると共に、前記室外機と室内機が伝送路で接続され制御電文が送受信されて運転制御が行なわれる空気調和機と、該空気調和機に対して監視及び制御を行なう監視装置と、を備えた空気調和機の管理システムにおいて、
前記伝送路へ前記空気調和機の運転停止、運転モード、風量、温度を設定データとして送信し、前記伝送路から前記冷凍サイクルの主要部の温度、圧力を運転データとして受信するＰＡＣ用伝送ソフトと、
前記監視装置から前記設定データを受信し、前記監視装置へ前記運転データを送信する伝送ソフトと、
前記運転データは前記ＰＡＣ用伝送ソフトから前記伝送ソフトへ、前記設定データは前記伝送ソフトから前記ＰＡＣ用伝送ソフトへそれぞれ変換するコンバータと、を備え、
前記運転データは所定周期で前記制御電文から抽出されて前記監視装置へ送信され、前記設定データはそのデータが変化した場合に前記制御電文として前記伝送路へ送信されることを特徴とする空気調和機の管理システム。
請求項１に記載のものにおいて、インターネットを介して端末装置からＷｅｂブラウザを使用して冷凍サイクルの主要部の温度、圧力の読込み及び前記設定データの書換えが行なわれることを特徴とする空気調和機の管理システム。
請求項１に記載のものにおいて、前記伝送ソフトはＵＳＢインターフェイスであることを特徴とする空気調和機の管理システム。
請求項１に記載のものにおいて、前記監視装置は前記運転データ及び前記設定データに基づいてハイパーテキスト形式で記述されるＷｅｂサーバであることを特徴とする空気調和機の管理システム。
室外機と室内機が冷媒循環路で接続されて冷凍サイクルを構成すると共に、前記室外機と室内機が伝送路で接続され制御電文が送受信されて運転制御が行なわれる空気調和機に対して監視及び制御を行なう監視装置に接続される変換装置おいて、
前記空気調和機の運転データとして前記冷凍サイクルの主要部の温度、圧力を所定周期で前記制御電文から抽出して前記監視装置へ送信し、
前記監視装置から前記空気調和機の運転停止、運転モード、風量、温度を設定データとして受信し、前記設定データをそのデータが変化した場合に前記制御電文として前記伝送路へ送信することを特徴とする変換装置。
請求項５に記載のものにおいて、ＵＳＢインターフェイスを備え、該ＵＳＢインターフェイスを介して前記空気調和機の運転データを前記監視装置へ送信することを特徴とする変換装置。
請求項５に記載のものにおいて、前記室外機に備えられた圧縮機の駆動周波数、前記室外機あるいは室内機に備えられた膨張弁の開度は制御されないように保護することを特徴とする変換装置。