JP2008045855A

JP2008045855A - ファンコイルユニット用コントローラ

Info

Publication number: JP2008045855A
Application number: JP2006223861A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Kazama; 洋一郎風間; Yasuhiro Nomura; 泰広野村
Original assignee: Hitachi Valve Ltd
Current assignee: Hitachi Valve Ltd
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】電力線通信が可能でかつ複数のファンコイルユニットで消費されるエネルギーを簡便に算出することができるファンコイルユニット用コントラーラを提供する。
【解決手段】冷水コイル４ａ又は温水コイル４ｂを流れる流体の流量を調整するための電動弁５ｂの駆動を制御し、かつこれらのコイルにより熱交換された空気を吐出する送風ファン３の駆動を制御するためのコントローラであって、トランシーバを介して電力線（ＬＯＮＷＯＲＫＳ通信ネットワーク）１０１に接続されＮｅｕｒｏｎコア６６１を有するメインマイコン６６と、電力線に設けた電流検出手段で検出された電流値と送風ファンの作動時間に基づいて消費電力を演算するサブマイコン６５を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビルなどの空調設備に使用されるファンコイルユニットの運転動作を制御するためのファンコイルユニット用コントローラに関する。

複数のテナントを備えた都市ビルやホテルなどの空調設備は、冷熱コイルにより熱交換された空気をファンにより吐出するファンコイルユニットを各室（例えば天井裏）に設置し、冷熱コイルを流れる冷水または温水の流量と送風ファンの風量をファンコイルユニットに近接して配置された制御装置で調整することにより、室内に設置され、温度設定の変更、手動運転と自動運転の切換、設定値や風量などの表示といった基本機能をもつ設定器で設定された温度に調整するように構成されている。この空調設備によれば、中央機械室とは無関係に各室を個別に空調することができる。

一方ビル用空調設備の分野では、米国のＥｃｈｅｌｏｎ社が開発したマイクロコンピュータ（ニューロンチップ）を使用して、複数の空気調和機（エアコンあるいはファンコイルユニット等）をディジタル制御し、また独自の通信プロトコル（ＬｏｎＴａｌｋ）によって通信ネットワークを構成したＬｏｎＷｏｒｋｓと称する分散制御型ネットワークシステムが提案され、実用化されている（例えば特許文献１参照）。

複数のファンコイルユニットを備えた空調設備において、省エネルギーの観点から、例えばビルに入居しているテナントごとに消費エネルギーを管理するために、各ファンコイルユニットで消費されるエネルギーを算出することが必要とされる場合がある。ここで複数のテナント間で営業時間が異なることがあるので、各ファンコイルユニットに熱量計を設置することがまず考えられる。しかるに、多数のファンコイルユニットごとに熱量計を設置することは、設置費用が嵩むという重大な問題があり、実用的ではない。

そこで、ファンコイルユニットの消費エネルギー（熱量）を簡便に算出することができるようにするために、ファンコイルユニットに設けられた冷熱コイルにより熱交換された空気を吐出するファンを制御するためのインターフェースと、前記冷熱コイルを流れる流体の流量を制御する電動弁を駆動するためのインターフェースと、前記冷熱コイルの入口と出口における流体の温度差を検出する温度検出手段と、前記温度差を記憶する温度差記憶手段と、前記電動弁の開度によって定まる容量係数を記憶する容量係数記憶手段と、前記電動弁の作動時間を記憶する作動時間記憶手段と、前記温度差と前記容量係数と前記作動時間に基いて前記ファンコイルユニットで消費される熱量を算出する熱量算出手段とを有し、通信手段を介してネットワークに接続するようにしたファンコイルユニット用制御装置が提案され、実用化されている（特許文献２参照）。

一方、各種計測機器とデータ収集装置間にツイストペア線などの専用線を配線した専用線通信方式であると、配線設備費が高くなり、また変更（リニュアル工事）を行う場合に配線の変更や配線の追加も必要となるので、経済的な空調機器の管理システムを構築するために、電力線を情報の伝送路として使用し、例えば室内ユニットと室外ユニット間の電力線を介して通信を行う（商用電源に１３２ｋＨｚの高周波信号を重畳する）空調管理システムが提案され、実用に供されている。ただ、電力線通信方式を採用すると、接続される各種機器から電磁ノイズが発生し、誤動作（通信が妨害されるあるいはインピーダンスの低い伝送路は信号を減衰させる）が生じるので、例えば，室内ユニットとブリッジ装置とを伝送線を介して接続し、電力線からブロッキングフィルタを介して室外ユニットを接続し、ブリッジ装置の反室外ユニット側をブロッキングフィルタと室内ユニットとの間に接続し、ブリッジ装置を室外ユニットからの信号をスペクトラム拡散変調して電力線に重畳して送信し、その信号を室内ユニットで受信、復調するようにした空気調和機が提案されている（特許文献３参照）。

特開平１０−２２９５９０号公報（第４頁、図１−３）特開２００４−１２５１８５号公報（第５〜９頁、図１−５）特開２００５−２０１５０４号公報（第４頁、図１−３）

前述した複数のファンコイルユニットを備えた空調設備において、ファンコイルユニットは送風ファンと冷熱コイルを備えているので、そこで消費されるエネルギーを簡便に算出することは困難であった。また電力線（電灯線）を通信回線として利用する場合、信頼性の高い制御システムを構築するためには、複雑で高コストの制御装置となり、実用化が困難であった。

本発明の目的は上記の問題点を解消して、電力線通信が可能でしかもファンコイルユニットの消費エネルギーを簡便に算出することができるファンコイルユニット用コントローラを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のファンコイルユニット用コントローラは、冷温水が循環する冷熱コイルと冷熱コイルにより熱交換された空気を吐出する送風ファンを有するファンコイルユニットに電気的に接続され、かつ、電力線を介して通信ネットワークに接続されているとともに、送風ファンの駆動を制御するためのインターフェースと、前電動弁の駆動を制御するためのインターフェースと、前記電力線に設けた電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された電流値と前記ファンの作動時間に基づいて演算された消費電力を記憶する電力記憶手段と、前記消費電力を前記通信ネットワークに送信する送信手段を有することを特徴とするものである。

本発明のファンコイルユニット用コントローラは、前記電動弁の開弁時間と前記電動弁の開度によって定まる容量係数と前記冷熱コイルの入口と出口における流体の温度差と前記冷熱コイルの入口と出口における流体の圧力差に基づいて演算された消費熱量を記憶する熱量記憶手段とを有することが好ましい。

本発明のファンコイルユニット用コントローラは、前記通信ネットワークを通じて取得した前記電動弁の差圧に基づいて前記容量係数を補正するための補正手段を有することが好ましい。

本発明によれば、ＬｏｎＷｏｒｋｓに対応した構成を有するので、マルチベンダー化及び空調システムのオープン化を図ることができる。しかもファンコイルユニットに給電するための電力線（電灯線）を通信回線として利用するので、機器を電源に接続するだけで通信ネットワークが構築され、ビルのリニュアル工事を行う場合でも、配線設備費を低減することができる。

さらに消費電力と、電動弁の開弁時間、その開度に対応した流量特性（容量係数）、冷熱コイルの入口と出口における流体の温度差及び冷熱コイルの入口と出口における流体の圧力差を、コントローラ内の記憶手段に格納しておけばよいので、ファンコイルユニットの消費電力及び消費熱量を簡便に算出することが可能となる。したがって複数のファンコイルユニットで消費されるエネルギーを個別にしかも正確に管理することができる。

以下本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係わるファンコイルユニット用コントローラを備えた空調設備を模式的に示すブロック図、図２は本発明のコントローラの回路構成を示すブロック図、図３はメインマイコンの回路構成を示すブロック図、図４はサブマイコンにおける消費電力量の演算処理手順を示すフローチャート、図５はメインマイコンの制御手順を示すフローチャート、図６はバルブ開度と容量係数の関係を示す図、図７は消費熱量の算出手順を示すフロー図である。

［空調設備の全体構成］
図１に示すように本発明が適用される空調設備は、例えば多層階の商業ビルの各フロア１に設置されたファンコイルユニット（以下ＦＣＵという。）２と、ＦＣＵ２の動作を制御するコントローラ６と、ＦＣＵ２の動作を設定するための室内設定器９（図２参照）を備えている。またコントローラ６に給電するための電力線１０１を通信媒体として利用するために、電力線１０１は、ＧＷ（ゲートウエイ）１０２を介して中央監視端末１０３に接続されている。さらに、ＦＣＵ２とＦＣＵ２に接続された送風ファン３などの空調機器の消費電力を算出しかつＦＣＵ２の挙動に影響を与えないようにするために、電力線１０１の途中に電流検出素子（ホールＣＴ）７を設け、入力変換回路８にて電力線に流れる電流によって形成される磁界を電圧信号に変換して取出すことにより、空調機器の消費電流を算出するようにしている。なお、他のフロア１の空調設備はいずれも上記と同一の構成なので、その説明を省略する。

［ＦＣＵの構成］
ＦＣＵ２は、送風ファン３と熱源に接続された冷水コイル４ａと温水コイル４ｂとを備え、冷水コイル４ａ及び温水コイル４ｂは圧送ポンプ（図示を省略）と並列に接続されている。冷水コイル４ａを流れる冷水及び温水コイル４ｂを流れる温水の流量は、各々電動弁５ａ、５ｂの開度を調整することにより制御される。後述する冷水または温水コイルでの消費熱量の演算のため、冷水コイル４ａ及び温水コイル４ｂの入口側には、そこに流入する流体の温度を検出する温度センサが設置され、冷水コイル４ａ及び温水コイル４ｂの出口側には、そこから流出する流体の温度を検出する温度センサが設置されている。なお、理解を容易にするために、図１において温度センサは図示を省略されている。

上記ＦＣＵ２によれば、冷水コイル４ａ又は温水コイル４ｂで熱交換された空気を送風ファン３で吐出する際に、温度設定値と実際の温度との偏差から温水または冷水の流量とファンの回転数を制御することにより、室内を設定温度に保つことができる。ＦＣＵ２の運転モード（冷房運転、暖房運転）の判断は、流入側の温度センサで配管を流れる流体温度を測定し、冷水（例えば５〜１０℃）あるいは温水（例えば４０〜５０℃）かを判別することにより決定される。なお、図１に示すＦＣＵでは温水コイル及び冷水コイルを別々に設け、温水コイル及び冷水コイルに各々電動弁を接続した構成であるが、単一の冷温水コイルを使用してもよく、この場合は冷温水コイルの前後に独立した温度センサを設ければよい。

また、送風ファンの風量制御と電動弁による流量制御は、温度センサで測定した還気温度と設定温度の偏差によって行われる。電動弁の開閉には、例えばオープンループ制御の一種であるフローティング制御または電動弁を全開または全閉の二位置で制御されるＯＮ−ＯＦＦ制御を採用することができる。

［コントローラの構成］
図２に示すように、コンローラ６は、商用電源１００からの交流電圧をＡＣ−ＤＣコンバータ６１により直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ）に変換し、次いでＩＣ（オペアンプ）の入出力にコンデンサを接続した回路構成を有する３端子レギュレータ６４１にて所望の直流電圧（例えば５Ｖ）に安定化した後、サブマイクロコンピュータ（以下サブマイコンという）６５と、メインマイクロコンピュータ（以下メインマイコンという）６０に供給するように構成されている。メインマイコン６６は、中央監視端末１０３との通信を行うために、メインマイコン６６は電力線１０１を介して絶縁トランス６２の２次側に設けられた送受信アンプ６３に接続されている。

なお、図示を省略するが、サブマイコン６５は、４−２０ｍＡ入力変換回路６４４から出力された直流電圧から瞬時電力量を演算する演算回路と、その値を直前の演算値と比較する比較回路と、積算電力量を演算する演算回路と、その値を直前の演算値と比較する比較回路と、比較回路で電力量に変化が生じたと判断されたときに、各電力量をメインマイコン６６に送信する送信回路を備えている。なお、これらの演算回路はソフトウェアで構成してもよい．

またコントローラ６の内部には、白金測温抵抗体で測定された温度を直流電圧に変換するＰｔ１００Ω温度変換回路６４２と、サーミスタで測定された温度を直流電圧に変換するサーミスタ温度変換回路６４３と、消費電流に比例した信号（ＤＣ４Ｖ−２０ｍＡ）を電圧信号に変換する変換回路６４４と、常時オン（オフ）で非常時にオフとするための無電圧接点を構成する無電圧接点入力回路６４５と、室内設定器９との通信を行うためにＬＡＮケーブル１０の一端が接続されるモジュラージャック１０ａが設けられている。室内設定器９は、ＬＡＮケーブル１０の他端が接続されるモジュラージャック１０ｂと直列に接続された、３端子レギュレータ９１とＦＣＵの運転状態の設定、キーＳＷ９５による設定値入力、液晶表示データを液晶コントローラ９３への入力などの働きをするマイコン９２と液晶コントローラ９３とＦＣＵの運転状態を表示する液晶表示部９４とマイコン９２を操作するキーＳＷ９５を有する。上記の各回路６４２〜６４６からの出力信号はサブマイコン６５で処理された後、メインマイコン６６に送信され、次いでリレー又はＴＲＩＡＣなどを有するＦＡＮバルブ出力回路６７から送風ファン３及びバルブ（電動弁５ａ、５ｂ）が駆動される。

なお、コントローラは、制御対象となる機器との接続（インターフェース）のために、複数の接続端子を備えている。これらの接続端子は、接地端子及び交流電源と接続される２つの端子と、２つの電動弁と接続される、共通端子を含む５つの端子と、送風ファン（回転数をオフから低、中、高の３段階に切り替える）と接続される４つの端子と、無電圧接点に接続される３つの端子と、白金測温度体に接続される３つの端子と、サーミスタに接続される２つの端子と、室内設定器に接続される端子を設けることができる。

［ＬｏｎＷｏｒｋｓデバイスの構成］
本実施の形態では、ＬｏｎＷｏｒｋｓを採用することにより、通信プロトコルとノードの開発環境をオープンにし、デバイス自体が入力された条件で中央監視端末と無関係に独自に判断し、またその結果を中央監視端末に送信するようにしている。すなわちメインマイコン６６は、通信手段（ネットワークシステム）をＬｏｎＷｏｒｋｓシステムで構築するために、図３に示すように、３つのＣＰＵ（ＭＡＬ−ＣＰＵ、ＮＥＴ−ＣＰＵ、ＡＰＰ−ＣＰＵ）からなるＮｅｕｒｏｎコア（ネットワーク用ＩＣチップ）６６１であり、その通信ポートは電力線通信が可能な電力線トランシーバコア６６２のＤＳＰ６６２ａに接続されるとともに、Ａ／Ｄ変換器６６２ｂに接続されるＲＸフロントエンド６９１とＤ／Ａ変換器６６２に接続されるＴＸアンプ６９２を有するディスクリートインターフェース回路６９と、カップリング回路７０を備えている。

特に、本発明では、通信媒体（情報の伝送路）として電力線を使用するので、図３に示すようにメインマイコン６６として、トランシーバが一体化されたＰＬ３１５０（Ｅｃｈｅｌｏｎ社製）を使用することが好ましく、このＩＣチップによれば、通信ポートをトランシーバと接続することにより、一対の配線で、電力供給とともにネットワーク通信も行うことができる。Ｎｅｕｒｏｎコア６６１には、ＩＳＯで標準化されたＯＳＩの７階層の総てがパッケージされており（ノードを構成する上で必要となる機能で、電源及びユーザープログラム以外の機能を含む）、通常はＳＮＶＴ（標準ネットワーク変数）という予め定義されたオブジェクト（詳細は後述する）を導入し、異なるベンダー間のノード間の接続を容易に行えるようにしたものである。すなわちこのＮｅｕｒｏｎコアを使用することにより、プログラムを開発する際に、プログラムの冒頭でネットワーク変数を宣言し、その変数に数値を代入することにより、自動的に通信を行うことができる。したがって、コントローラ毎に持つＮｅｕｒｏｎコアのＩＤ番号を通信線ネットワーク上に送出することにより、容易にネットワークを構築することができる。この電力線通信用のＮｅｕｒｏｎコアを使用することにより、一対の配線で電力供給とデータ送信を行うことができ、また外部メモリはプログラムを格納するためのメモリである。

本発明においては、商用交流電源（例えばＡＣ１００Ｖ）に搬送周波数が１３２ｋＨｚ（一次）の高周波信号を重畳することにより、電力線を情報の伝送路として有効に利用することができる。すなわち中央監視端末１０３からコントローラ６に電力線を通じメッセージが送出されると、このメッセージを受信したトランシーバは自己のアドレスとメッセージ送信先のアドレスが一致したときに、コマンドを解読し、中央監視端末１０３にＡＣＫ（返事）メッセージを送出し、ＦＣＵ２に制御信号を発信する。ＦＣＵ２が作動すると、その動作状態は室内設定器９に状態メッセージとして送出され、この信号を受信した室内設定器９の液晶表示部９４に動作表示を行い、一連の動作が完了する。逆に中央監視端末１０３の要求などによってコントローラ６の運転状態を電力線を通じ伝送することもできる。また室内設定器９のキーＳＷ９５を操作することで、コントローラ６を通じ送風ファンの風量などの運転状態を変更することができる。

［ＬｏｎＴａｌｋ］
ＬｏｎＷｏｒｋｓは、上記の如くＮｅｕｒｏｎコア（プロセッサ）を抱いたノードを備えるとともに、国際標準化機構（ＩＳＯ）によるオープンシステム相互接続ＯＳＩ(Open
Standard Interconnection)参照モデルの総てをサポートする）通信プロトコルであるＬｏｎＴａｌｋを採用し、入力された電気信号をプロセッサで処理してデータに変換し、データ通信で送受信を行い、再びプロセッサで処理して電気信号に変換して出力するといった制御が行われる。このデータ通信を行うために、ネットワーク変数と称するインターフェースが使用され、データはネットワーク変数ごとに、サイズ（データ長）が整えられ、ヘッダーが付加されて、所定の形式に納めらえてネットワーク上で（プロセッサ間で）データの送受信が行われる。

詳述すると、ＬｏｎＴａｌｋは、明示的メッセージの送受信を行うための標準ネットワーク変数（ＳＮＶＴ:Standard
Network Variable Type）（目的に合わせてデータの型を標準化したオブジェクト）｛ＯＳＩのアプリケーション層（アプリケーションの互換性）をサポート｝と、データを容易に共有化するためのネットワーク変数（データの送受信の手順を暗黙的に行う変数｛ＯＳＩのプレゼンテーション層（データ解釈）をサポート｝、ユーザープログラムで宣言され、１変数は最大で３１バイト）と、トランシーバ｛ＯＳＩの物理層（電気的相互接続）をサポート｝とを備えている。明示的メッセージの送受信は、ネットワーク変数で暗黙的に行われていた動作を、ユーザーアプリケーションで明示的に制御する通信方法である。一方、ＵＮＶＴ（User Network
Variable Type）は、データサイズが最大２１８バイトで、ネットワーク変数に比べて大きなデータ通信を行うことができる。

［ＬｏｎＴａｌｋのオブジェクト］
本発明のＦＣＵコントローラは、室内温度が設定値になるようにＦＣＵの駆動を制御し、室内を快適な環境に維持するために、室内に設置された温度センサから取り込んだ温度情報（測定値）を含む運転情報をコントローラで目標値を演算し、それを制御情報としてＦＣＵの電動弁と送風ファンの駆動回路に出力するように構成される。それを実現するために、ＬｏｎＴａｌｋでは、次のような構成を有するオブジェクト（Ｏｂｊｅｃｔ）を用いたファンクショナルプロフィル（ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＰｒｏｆｉｌｅ）が採用される。このオブジェクトは、ＭａｎｄａｔｏｒｙＮｅｔｗｏｒｋＶａｒｉａｂｌｅｓ（必須のネットワーク変数で、入力ネットワーク変数と出力ネットワーク変数からなる）と、ＯｐｔｉｏｎａｌＮｅｔｗｏｒｋＶａｒｉａｂｌｅｓ（任意のネットワーク変数）と、ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｎＰｒｏｐｒｔｉｅｓ（一度設定された後は変更できないノードのオパラメータ情報）と、ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＤｅｆｉｎｄＳｅｃｔｉｏｎ（製造者側で設定する条件）から構成される。

必須の入力ネットワーク変数としては、室内温度、設定温度等が、必須の出力ネットワーク変数としては、バルブの開度、ファンスピード等が、任意の入力ネットワーク変数としては、ファンスピード、アプリケーションモード等が、任意の出力ネットワーク変数としては、室内温度（計測値）等が挙げられる。ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｎＰｒｏｐｒｔｉｅｓとしては、温度データ送信幅、設定温度の初期値等が挙げられる。

［消費電力の算出］
本実施の形態では、ＦＣＵで消費されるエネルギーを管理するために、サブマイコンにて図４に示す手順により送風ファンなどで消費される電力を算出するものである。電源を投入して空調機の運転を開始し、次いでＲＡＭチェック、メモリへの格納、変数の書き込み、電動弁の全閉などの初期化処理を行った後、入力変換回路６４４から出力された４−２０ｍＡ入力から瞬時電力量を演算し（Ｓ１）、その電力量を直前の演算値と比較し（Ｓ２）、直前の値と一致しない（変化がある）場合（Ｙ）は、メインマイコンに送信し（Ｓ３）、次いでこの瞬時電力量を前回までの積算電力量に加算し（Ｓ４）、その値を前回の値と比較し、変化がある場合（Ｙ）は、メインマイコンに送信する動作（Ｓ６）を繰り返す。また瞬時電力量が直前の演算値と一致した（変化がない）場合（Ｎ）は、積算電力量の演算（Ｓ４）が行われ、その積算電力量が直前の演算値と一致した（変化がない）場合（Ｎ）は、瞬時電力量の演算動作（Ｓ１）が繰り返される。

［メインマイコンでの制御］
メインマイコンでは、電源を投入し、空調設備の運転が開始されると、図５に示す手順でＦＣＵの制御が行われる。すなわちＲＡＭチェック、メモリへの格納、ソフトの書き込み、電動弁の全閉などの初期化処理（Ｓ１１）を行った後、ＦＣＵが動作中か否かを判断し（Ｓ１２）、ＦＣＵの運転が停止している場合（Ｎ）は、機器の発停、設定温度、ファンの回転速度の指定、冷暖房の切換えなどの制御信号がネットワーク（電力線）を介して受信処理される。次いでサブマイコン６５との通信が行われ、現在の室内温度の取得（Ｓ１４）、瞬時電力量及び積算電力量の取得（Ｓ１５）、無電圧接点状態の取得（Ｓ１６）、室内設定器の現在の状態が取得された後（Ｓ１７）、現在の室内温度、設定温度、瞬時電力量、バルブ開度、送風ファンの回転速度、無電圧接点状態などのデータがネットワークに送信され、最初の動作（Ｓ１２）が繰替えされる。ネットワークへ送出されたデータは中央監視端末で集計されて、各設備について所定期間ごとの消費電力を求めることができる。一方、ＦＣＵが動作している場合（Ｙ）は、送風ファンの回転速度の制御（Ｓ１９）と電動バルブ２０の開度制御が行われた（Ｓ２０）後にネットワークからの受信処理が行われる（Ｓ１３）。

［消費熱量の算出］
本発明においては、次の手順により冷水コイル又は温水コイルで消費される熱量を算出することにより、ＦＣＵで消費される熱エネルギーを管理することができる。冷水コイル又は温水コイルで消費される熱量を算出するためには、各コイルを流れる流体の流量（Ｇ）を求める必要がある。流量（Ｇ）は、数１に示されるようにバルブの容量係数（Ｃｖ値）、差圧（ΔＰ）と定数ｋの積で表される。

上記容量係数（Ｃｖ値）は、清水を一定差圧のもとで電動弁から流出する時の係数で、図６に示すように電動弁の開度によって異なった値を示し、同図の場合では、例えば弁開度が５０％の時のＣｖ値は１．６０となる。なおＣｖ値は電動弁の口径によっても異なるが、口径が１５ｍｍの場合は、表１に示す値に設定される。

冷水コイル又は温水コイルで消費される熱量は（Ｑ）は、流体の流量（Ｇ）、電動弁の作動時間（ｔ）及びコイルの入口と出口の流体の温度差（ΔＴ）の積であり、これに数１のＧを代入すると数２で表される。従って総てのファンコイルユニットで消費される熱量の総和（ΣＱ）は、数３で示されるように差圧（ΔＰ）と各コイルのＣｖ・ｔ・ΔＴ（Ｋで表す）の総和との積で表される。

電動弁前後の差圧（ΔＰ）は電動弁の開度によって変化するが、前述したように通常は多数のコイルが並列に接続されるため、実際には電動弁の開度によらず、電動弁前後の差圧（ΔＰ）は殆ど変化しないので、各コイルの差圧（ΔＰ）は一定として取り扱う。差圧（ΔＰ）が一定の条件のもとでは、各コイルで消費される熱量は、上記Ｋの値に比例する。従ってコイルごとの利用料金（Ｒ_ｎ）は、数４に示すように、全体の利用料金（Ｒ_ｔ）に、Ｋの総和（ΣＫ）に対するそのコイルのＫｎの比率を乗ずることによってＦＣＵごとの利用料金を算出することができる。

上記熱量の計算は、図７に示すような手順で行われる。最初のステップで、温度センサで取得したコイルの入口温度（Ｔ_１）と別の温度センサで取得したコイルの出口温度（Ｔ_２）から温度差ΔＴを算出する（Ｓ３１）。この温度差ΔＴは、Ｔ_１及びＴ_２を各検出回路に入力し、A／D変換器に入力して温度差ΔＴを演算し、ディジタル信号に変換して、Ｎｅｕｒｏｎコア６６１に出力する。次のステップで、Ｃｖ値が取得される（Ｓ３２）。Ｎｅｕｒｏｎコア６６１は絶えずバルブ開度をＲＡＭに記憶しているので、開度情報からその開度に対応したＣｖ値をＥＥＰＲＯＭから読み出す。第３のステップで、タイムベースを基に電動弁の作動時間ｔ１が算出され、Ｎｅｕｒｏｎコア６６１に記憶される（Ｓ３３）。そしてＮｅｕｒｏｎコア６６１において、温度差ΔＴ、Ｃｖ値及び作動時間ｔから消費熱量Ｑに比例した係数が算出され（Ｓ３４）、その係数から費用が算定される（Ｓ３５）。このルーチンを一定時間毎に繰り返すことで、累積の消費熱量ＱがＮｅｕｒｏｎコア６６１に記憶される。また中央監視端末１０３（図１参照）から一定時間毎に通信ネットワークを通じ、累積の消費熱量Ｑの送出の要求を受け、Ｎｅｕｒｏｎコア６６１は通信ネットワークに累積消費熱量Ｑを送出する。中央監視端末１０３は同時にＮｅｕｒｏｎコア６６１に、そこに格納された累積消費熱量Ｑをクリアーする要求を行うことで、Ｎｅｕｒｏｎコア６６１内のメモリを節約することができる。なお、より正確を期するため、電動弁前後に圧力センサを設置し、２つの圧力センサから電動弁前後の差圧（△ｐ）を算出すれば、より正確な消費熱量Qを算出することができる．

本発明の実施の形態に係わるファンコイルユニット用コントローラを有する空調設備を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係わるコントローラの回路構成を示すブロック図である。メインマイコンの回路構成を示すブロック図である。サブマイコンの処理手順を示すフロー図である。メインマイコンの処理手順を示すフロー図である。バルブ開度と容量係数の関係を示す図である。消費熱量の算出手順を示すフロー図である。

符号の説明

1：フロア、２：ファンコイルユニット、３：送風ファン，４ａ：冷水コイル、４ｂ：温水コイル、５ａ、５ｂ：電動弁、
６：コントローラ、６１：ＡＣ−ＤＣコンバータ、６２：絶縁トランス、６３：送受信アンプ、６５：サブマイクロコンピュータ、６６：メインマイクロコンピュータ、６６１：Ｎｅｕｒｏｎコア、６６２：電力線トランシーバコア、６９：ディスクリートインターフェース回路、
７：ホールＣＴ、８：電力変換回路、９：室内設定器、
１００：交流電源、１０１：電力線、１０２：ＧＷ、１０３：中央監視端末

Claims

冷温水が循環する冷熱コイルと冷熱コイルにより熱交換された空気を吐出する送風ファンを有するファンコイルユニットに電気的に接続され、かつ、電力線を介して通信ネットワークに接続されているとともに、送風ファンの駆動を制御するためのインターフェースと、前電動弁の駆動を制御するためのインターフェースと、前記電力線に設けた電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された電流値と前記ファンの作動時間に基づいて演算された消費電力を記憶する電力記憶手段と、前記消費電力を前記通信ネットワークに送信する送信手段を有することを特徴とするファンコイルユニット用コントローラ。
前記電動弁の開弁時間と前記電動弁の開度によって定まる容量係数と前記冷熱コイルの入口と出口における流体の温度差と前記冷熱コイルの入口と出口における流体の圧力差に基づいて演算された消費熱量を記憶する熱量記憶手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のファンコイルユニット用コントローラ。
前記通信ネットワークを通じて取得した前記電動弁の差圧に基いて前記容量係数を補正するための補正手段を有することを特徴とする請求項２に記載のファンコイルユニット用コントローラ。