JP2009250553A - 空調制御の仲介装置、空調制御システムおよび空調制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、空調インターフェース機器からの制御信号を直接解釈しない空調機であっても、同空調インターフェース機器をそのまま使用して空調機を運転することを可能とすることにある。
【解決手段】空調インターフェース機器２０から出力される風量信号を含む信号を利用して空調機３０，５０の制御を行う仲介装置１０であって、信号取得部１１と、風量判定部１３と、風量遷移判定部１４と、制御指令部１２と、を備える。信号取得部１１は、空調インターフェース機器２０から風量信号を取得する。風量判定部１３は、風量信号から風量を判定する。風量遷移判定部１４は、風量の遷移を判定する。制御指令部１２は、風量の遷移に応じて空調機の設定温度を変更する制御指令を発信する。
【選択図】図３
【解決手段】空調インターフェース機器２０から出力される風量信号を含む信号を利用して空調機３０，５０の制御を行う仲介装置１０であって、信号取得部１１と、風量判定部１３と、風量遷移判定部１４と、制御指令部１２と、を備える。信号取得部１１は、空調インターフェース機器２０から風量信号を取得する。風量判定部１３は、風量信号から風量を判定する。風量遷移判定部１４は、風量の遷移を判定する。制御指令部１２は、風量の遷移に応じて空調機の設定温度を変更する制御指令を発信する。
【選択図】図３
Description
本発明は、空調制御の仲介装置、空調制御システムおよび空調制御方法に関する。
従来、特に欧米の宿泊施設等の公共施設では、空調機のユーザインターフェース(user interface)機器（以下、空調インターフェース機器と呼ぶ。）としてサーモスタット(thermostat)を用いたファンコイルユニット(fan-coil unit)による空調制御が行われている。サーモスタットは、特に欧米の住宅等の空調インターフェース機器として広く用いられており、安価に購入できる。サーモスタットは、温度センサを有し、このセンサで計測された室温と予め設定された設定温度とに基づき温熱源（ボイラー(boiler)、ヒータ(heater)等）、冷熱源等に対しＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、ファンに対し風量信号（強、中、弱）を出力することで空調制御を行う。ファンコイルユニットでは、熱源により生成される温冷水が配管を通してユニットのコイルに供給され、ファンにより各室内に温冷風を送り出す（特許文献１参照）。
特開平９−８９３１４号
ところで、公共施設においても、快適性や省エネルギーの観点から、ヒートポンプ制御による個別空調方式が採用されつつある。しかし、欧米のように、サーモスタットの利用が、空調機のユーザインターフェース機器としてデファクトスタンダード（de facto standard）になっている地域においては、サーモスタットを用いない空調システムは、受け入れられにくい。特に、サーモスタットは安価で手軽に購入できることから、空調機のユーザにとって身近な機器であり、空調方式にかかわらず利用したいという要望が大きい。しかし、導入された空調機は、少なくとも専用でないサーモスタットからの信号を解釈できないため、設定温度を把握することができず、適切な空調制御を行えない。
本発明の課題は、空調インターフェース機器からの制御信号を直接解釈しない空調機であっても、同空調インターフェース機器をそのまま使用して空調機の運転が可能とすることである。
上記課題を解決するため、本発明の第１発明に係る仲介装置は、空調インターフェース機器から出力される風量信号を含む信号を利用して空調機の制御を行う仲介装置であって、信号取得部と、風量判定部と、風量遷移判定部と、制御指令部とを備える。信号取得部は、空調インターフェース機器から、風量信号を取得する。風量判定部は、風量信号から風量を判定する。風量遷移判定部は、風量の遷移を判定する。制御指令部は、風量の遷移に応じて空調機の設定温度を変更する制御指令を発信する。ここで、風量の遷移とは、風量の増減とその度合いを含む。
この仲介装置では、空調インターフェース機器からの制御信号を直接解釈しない空調機であっても、同空調インターフェース機器をそのまま使用して空調機の運転が可能となる。
第２発明に係る仲介装置は、第１発明に係る仲介装置であって、風量判定部は、風量が、０を含む複数のレベルのうちいずれであるかを判定する。
第３発明に係る仲介装置は、第１発明に係る仲介装置であって、空調機の空調対象空間の室温を取得する室温取得部と、設定温度の下限値を記憶する限界値記憶部と、を更に備える。同仲介装置は、空調機が冷房運転を行っている場合、次の構成を有する。風量遷移判定部が風量の遷移を風量の増加と判定した場合、制御指令部は、設定温度を予め決められた下限値に変更する制御指令を発信する。風量遷移判定部は、風量の遷移を風量の減少と判定した場合は、風量の減少の度合いを判定し、制御指令部は、室温に対し風量の減少の度合いに応じて決定する値を加える又は減じることにより温度値を算出し、設定温度を温度値に変更する制御指令を発信する。
第４発明に係る仲介装置は、第１発明に係る仲介装置であって、空調機の空調対象空間の室温を取得する室温取得部と、設定温度の上限値を記憶する限界値記憶部と、を更に備える。同仲介装置は、空調機が暖房運転を行っている場合、次の構成を有する。風量遷移判定部が風量の遷移を風量の増加と判定した場合、制御指令部は、設定温度を予め決められた上限値に変更する制御指令を発信する。風量遷移判定部は、風量の遷移を風量の減少と判定した場合は、風量の減少の度合いを判定し、制御指令部は、室温に対し風量の減少の度合いに応じて決定する値を加える又は減じることにより温度値を算出し、設定温度を温度値に変更する制御指令を発信する。
第５発明に係る仲介装置は、第３または第４発明に係る仲介装置であって、風量遷移判定部が風量が０へ遷移したと判定した場合、制御指令部は、冷房又は暖房を停止させる制御指令を発信する。
第６発明に係る空調制御システムは、第１発明の仲介装置と、風量信号を仲介装置に対し発信する空調インターフェース機器と、仲介装置から制御指令を受信する空調機と、を備える。
第７発明に係る方法は、空調インターフェース機器から出力される風量信号を含む信号を利用して空調機の制御を行う方法であって、信号取得ステップと、風量判定ステップと、風量遷移判定ステップと、発信ステップと、を備える。信号取得ステップにおいては、空調インターフェース機器から風量信号を取得する。風量判定ステップにおいては、風量信号から風量を判定する。風量遷移判定ステップにおいては、風量の遷移を判定する。発信ステップにおいては、風量の遷移に応じて空調機の設定温度を変更する制御指令を発信する。
空調インターフェース機器からの制御信号を直接解釈しない空調機であっても、同空調インターフェース機器をそのまま使用して空調機の運転が可能となる。
１．第一実施形態
１．１．空調制御システム
図１は、本発明の一実施形態に係る空調制御システム１を示す。この空調制御システム１は、主として、仲介装置１０と、空調インターフェース機器であるサーモスタット２０と、空調機の室外機５０及び室内機３０からなる空調機とから構成されている。室外機５０と室内機３０とは冷媒路（図示省略）を介して接続されている。また、空調機３０，５０、仲介装置１０及びサーモスタット２０は、通信線７０、７１および７２を介して通信可能に接続されている。通信線７１および７２はそれぞれ７０および７１と共通の通信線でもよい。なお、本実施形態においては、空調インターフェース機器としてサーモスタットを利用したファンコイルユニット方式の空調機を、個別空調機（冷媒方式の空調機）に入れ替えた後、その個別空調機に対しそのままサーモスタットを利用して運転する例を挙げている。以下、各部の構成について説明する。
１．１．空調制御システム
図１は、本発明の一実施形態に係る空調制御システム１を示す。この空調制御システム１は、主として、仲介装置１０と、空調インターフェース機器であるサーモスタット２０と、空調機の室外機５０及び室内機３０からなる空調機とから構成されている。室外機５０と室内機３０とは冷媒路（図示省略）を介して接続されている。また、空調機３０，５０、仲介装置１０及びサーモスタット２０は、通信線７０、７１および７２を介して通信可能に接続されている。通信線７１および７２はそれぞれ７０および７１と共通の通信線でもよい。なお、本実施形態においては、空調インターフェース機器としてサーモスタットを利用したファンコイルユニット方式の空調機を、個別空調機（冷媒方式の空調機）に入れ替えた後、その個別空調機に対しそのままサーモスタットを利用して運転する例を挙げている。以下、各部の構成について説明する。
本実施形態においては、温度調整や風量調整のためにサーモスタット２０から送信される信号（以下、風量信号と呼ぶ。）を、仲介装置１０に送信し、仲介装置１０が風量信号から、空調機３０，５０のための制御信号を生成する。
１．２．サーモスタット
ここで、サーモスタット２０について説明する。
ここで、サーモスタット２０について説明する。
図２に示すように、サーモスタット２０は、少なくとも、冷暖房の設定（冷水バルブと温水バルブのＯＮ／ＯＦＦ）指令機能及び風量設定指令機能を有する。
本実施形態に係るサーモスタット２０は、室温計測部２１と、設定温度保持部２２と、制御判断部２３と、バルブ設定部２４と、風量調整部２５とを有する。室温計測部２１は、例えば温度センサであり、室内の温度を計測する。設定温度保持部２２は、サーモスタット２０で設定された設定温度を保持する。制御判断部２３は、設定温度と室温との差に基づき、空調制御の判断を行う。バルブ設定部２４は、制御判断部２３の判断に応じて、冷水バルブや温水バルブのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。
風量調整部２５は、制御判断部２３の判断に応じて、風量を「強」（"HIGH"）、「中」（"MIDDLE"）、「弱」（"LOW"）、０のレベル（以下、風量レベルと呼ぶ。）に切り替える指令信号を出力する。この風量調節部２５からの指令信号は、例えば、ファンコイルユニットの送風機のモータやその他動力源に対する制御信号であって、各風量レベルに対応させた制御信号である。
なお、風量レベルは上記に限られず、「強」、「弱」、０のレベルのみ含んでいてもよい。また、サーモスタット２０は、暖房の場合（温水バルブがＯＮ）の場合には、「強」、「弱」、０のレベルの風量信号のみを出力する機能を有していてもよい。
サーモスタット２０は、タッチスクリーン（touch screen）やボタン、スイッチ等のユーザインターフェースを備える。これらのユーザインターフェースを操作することにより、自動運転モードのＯＮ／ＯＦＦ切替え、風量調整、設定温度の調整、温度表示等が可能である。通常、サーモスタット２０は自動運転モードにより、上記のように自動的に制御信号を出力する。
なお、サーモスタット２０の構造及び機能は上記に限定されず、バリエーションがあることはいうまでもない。
１．３．空調機
空調機は、冷媒回路で接続された圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を備え（図示省略）、室内機３０及び室外機５０として設置されている。室内機３０は各部屋に配され、部屋毎に冷暖房の切り替えや温度調整、風量調整等を行う。室外機５０は、一対一若しくは一対複数の割合で室内機３０と接続されている。
空調機は、冷媒回路で接続された圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器を備え（図示省略）、室内機３０及び室外機５０として設置されている。室内機３０は各部屋に配され、部屋毎に冷暖房の切り替えや温度調整、風量調整等を行う。室外機５０は、一対一若しくは一対複数の割合で室内機３０と接続されている。
部屋毎の空調は、室外機５０から冷媒回路を介して送られてくる冷媒を流量調整する等して行われる。また、各室内機３０は吸込温度センサ３１が設けられている。吸込温度センサ３１は、各室内機３０が室内の空気を室内機３０のケーシング内へと吸い込む際の温度を測定する。更に、室内機３０は、自己に接続される仲介装置１０から送信される制御信号に応じて、制御弁の開度を調節し冷媒の流量を調節する。なお、設定温度とは、室内機３０が動作する際に用いるパラメータである。室内機３０は、室内環境が当該設定温度になるように制御される。仲介装置１０については、次に説明する。
１．４．仲介装置
図３は、本実施形態に係る仲介装置１０を示す。この仲介装置１０は、サーモスタットが有する、少なくとも冷水バルブや温水バルブのＯＮ／ＯＦＦ信号及び風量調節信号を利用して、個別方式の空調機３０，５０の設定温度の制御を行う装置である。
図３は、本実施形態に係る仲介装置１０を示す。この仲介装置１０は、サーモスタットが有する、少なくとも冷水バルブや温水バルブのＯＮ／ＯＦＦ信号及び風量調節信号を利用して、個別方式の空調機３０，５０の設定温度の制御を行う装置である。
仲介装置１０は、少なくとも、信号取得部として機能する受信部１１と、制御指令部１２と、風量判定部１３と、風量遷移判定部１４と、冷暖房判定部１５と、吸込温度取得部１６と、限界値記憶部１７と、風量記憶部１８と、送信部１９とを備える。
受信部１１は、サーモスタット２０から、風量信号を含む制御信号の入力を受け付ける。制御指令部１２は、空調機３０，５０に送信する制御指令を生成する。風量判定部１３は、受信部１１より受信した風量信号より、風量レベルを判定する。風量遷移判定部１４は、風量レベルが変化したかどうか、またその変化がどの程度かを判定する。冷暖房判定部１５は、受信部より受信した冷暖房設定（冷水バルブと温水バルブのＯＮ／ＯＦＦ）の制御信号から、冷房か暖房かを判定する。吸込温度取得部１６は、室内機３０の吸込温度センサ３１から吸込温度を取得する。送信部１９は、制御指令部１２から受信する制御指令を空調機３０，５０に送信する。
限界値記憶部１７は、少なくとも予め決められた設定温度の下限値を記憶する。風量記憶部１８は、サーモスタット２０からの先の風量信号による風量レベルを記憶する。以下、この記憶された風量を記憶風量と呼ぶ。
なお、本実施形態に係る仲介装置１０においては、室温として吸込温度を取得しているが、本発明の主旨からこれに限定されるものではなく、室内の温度を示す限りその他の計測温度を取得してもよい。また、本実施形態においては、温度の単位に華氏温度を用いているが摂氏温度を用いてもよい。
なお、仲介装置１０は、例えば次のような構成を有するコンピュータである。メモリＭは、内部メモリやコンピュータに接続される外部記憶装置により実現される。限界値記憶部１７及び風量記憶部１８は、このメモリＭに配される。受信部１１、制御指令部１２、風量判定部１３、風量遷移判定部１４、冷暖房判定部１５、吸込温度取得部１６、及び送信部１９は、メモリＭに格納された所定のプログラムとその処理を実行する、ＣＰＵやＩ／Ｏ等からなる制御部Ｃにより実現される。
１．４．１．仲介装置による制御の基準
仲介装置１０による制御は、冷房（冷水バルブがＯＮ）の場合、次のような判断基準に基づき、行われる。
仲介装置１０による制御は、冷房（冷水バルブがＯＮ）の場合、次のような判断基準に基づき、行われる。
（１）風量レベルが０から「強」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が５°Ｆ以上である
（２）風量レベルが０から「中」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が３°Ｆ以上５°Ｆ未満である
（３）風量レベルが０から「弱」になった場合：
（３）−１ 吸込温度が設定温度より高く、且つその差が１°Ｆ以上である 又は
（３）−２ 設定温度が１°Ｆ以上３°Ｆ未満低くなった
（４）風量レベルが「弱」から「強」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が５°Ｆ以上である
（５）風量レベルが「弱」から「中」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が３°Ｆである
（６）風量レベルが「弱」から０になった場合：吸込温度が設定温度より高く、且つその差が１°Ｆ未満である
（７）風量レベルが「中」から「強」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が５°Ｆ以上である
（８）風量レベルが「中」から「弱」になった場合：吸込温度が設定温度より高く、且つその差が３°Ｆ未満である
（９）風量レベルが「中」から０になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度と同じ、或いは吸込温度が設定温度より低く且つその差が２°Ｆ未満である
上記判断基準に基づいて、空調機３０，５０に対し、以下に述べる制御がなされる。
（２）風量レベルが０から「中」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が３°Ｆ以上５°Ｆ未満である
（３）風量レベルが０から「弱」になった場合：
（３）−１ 吸込温度が設定温度より高く、且つその差が１°Ｆ以上である 又は
（３）−２ 設定温度が１°Ｆ以上３°Ｆ未満低くなった
（４）風量レベルが「弱」から「強」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が５°Ｆ以上である
（５）風量レベルが「弱」から「中」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が３°Ｆである
（６）風量レベルが「弱」から０になった場合：吸込温度が設定温度より高く、且つその差が１°Ｆ未満である
（７）風量レベルが「中」から「強」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が５°Ｆ以上である
（８）風量レベルが「中」から「弱」になった場合：吸込温度が設定温度より高く、且つその差が３°Ｆ未満である
（９）風量レベルが「中」から０になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度と同じ、或いは吸込温度が設定温度より低く且つその差が２°Ｆ未満である
上記判断基準に基づいて、空調機３０，５０に対し、以下に述べる制御がなされる。
（１０）風量レベルが「強」から「中」になった場合：吸込温度が設定温度より高く、且つその差が５°Ｆ未満である
（１１）風量レベルが「強」から「弱」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が１°Ｆ以上である
（１２）風量レベルが「強」から０になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度と同じ、或いは吸込温度が設定温度より低く且つその差が２°Ｆ未満である
上記判断基準に基づいて、空調機３０，５０に対し、以下に述べる制御がなされる。
（１１）風量レベルが「強」から「弱」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より高く、且つその差が１°Ｆ以上である
（１２）風量レベルが「強」から０になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度と同じ、或いは吸込温度が設定温度より低く且つその差が２°Ｆ未満である
上記判断基準に基づいて、空調機３０，５０に対し、以下に述べる制御がなされる。
１．４．２．仲介装置による制御の流れ
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態によるサーモスタット２０を用いた空調機３０，５０の冷房動作の流れを示す。なお、ここでは、サーモスタット２０と仲介装置１０とを用い、空調機３０、５０を動作させる際の、仲介装置１０における処理の流れを説明する。図中における「要求風量」とは、サーモスタット２０から受信した風量信号による風量である。
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態によるサーモスタット２０を用いた空調機３０，５０の冷房動作の流れを示す。なお、ここでは、サーモスタット２０と仲介装置１０とを用い、空調機３０、５０を動作させる際の、仲介装置１０における処理の流れを説明する。図中における「要求風量」とは、サーモスタット２０から受信した風量信号による風量である。
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、まず、Ｓ０００ステップにおいて、仲介装置１０は受信部１１を介して風量信号を受信する。Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００ステップにおいては、風量判定部１３は、風量記憶部１８を参照し、記憶風量のレベルを判定する。また、Ｓ１１０，Ｓ２１０，Ｓ３１０，Ｓ４１０ステップにおいては、風量判定部１３は、要求風量のレベルを判定する。以下、記憶風量のレベル毎に処理の流れを説明する。
１．４．２．１．記憶風量レベルが０である場合
Ｓ１００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを０であると判定した場合について説明する。
Ｓ１００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを０であると判定した場合について説明する。
Ｓ１１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「強」又は「中」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ１１１ステップにおいて、制御指令部１２は、冷房をＯＮにし、かつ空調機の設定温度を下限値とする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ１１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「弱」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ１１２ステップにおいて、制御指令部１２は、冷房をＯＮにする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
１．４．２．２．記憶風量レベルが「弱」である場合
Ｓ２００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「弱」であると判定した場合について説明する。
Ｓ２００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「弱」であると判定した場合について説明する。
Ｓ２１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「強」又は「中」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ２１１ステップにおいて、制御指令部１２は、空調機３０，５０の設定温度を下限値とする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ２１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを０と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ２１２ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度に２°Ｆを加えた温度値を求め、空調機３０，５０の現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。ここで、好ましくは、新たに求められた設定温度と、現設定温度との差が１°Ｆ以内である場合は、設定温度の変更は行わない。更に、好ましくは、設定温度を吸込温度＋２°Ｆに設定後、空調機が一定時間サーモＯＦＦしなければ冷房運転を停止する。
１．４．２．３．記憶風量レベルが「中」である場合
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「中」であると判定された場合について説明する。
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「中」であると判定された場合について説明する。
Ｓ３１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを０と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ３１１ステップにおいて、制御指令部１２は、冷房をＯＦＦにする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ３１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「弱」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ３１２ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度に１°Ｆを加えた温度値を求め、現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
また、Ｓ３１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「強」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ３１３ステップにおいて、制御指令部１２は、設定温度を下限値とする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
１．４．２．４．記憶風量レベルが「強」である場合
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「強」であると判定された場合について説明する。
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「強」であると判定された場合について説明する。
Ｓ４１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを０と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ４１１ステップにおいて、制御指令部１２は、冷房をＯＦＦにする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ４１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「弱」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ４１２ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度に１°Ｆを加えた温度値を求め、現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
また、Ｓ４１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「中」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ４１３ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度より１°Ｆを減じた温度値を求め、現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
なお、上記実施形態の制御の流れは一例に過ぎず、上記手順に限定されない。
１．５．空調制御システムの制御の結果
図５は、上記制御の結果をタイムチャートで示す。
図５は、上記制御の結果をタイムチャートで示す。
同図において、iはサーモスタットの設定温度、iiはサーモスタットの冷水バルブの開閉信号、iiiはサーモスタットの風量レベル「強」のＯＮ／ＯＦＦ信号、ivはサーモスタットの風量レベル「中」のＯＮ／ＯＦＦ信号、vはサーモスタットの風量レベル「弱」のＯＮ／ＯＦＦ信号、viは室内機３０による吸込温度、viiは空調機の設定温度、viiiは空調機のサーモＯＮ／ＯＦＦ信号を示す。
iのサーモスタットの設定温度は、例えば、部屋が無人のときには所定の高めの設定温度が設定されており、有人になったときユーザの操作により冷房がＯＮとなり風量レベルが「強」とされる（図中の“Ａ”のタイミング）。このとき、サーモスタットは、iiの冷水バルブの開信号、及びiiiの風量レベル「強」の制御信号を出力し、仲介装置１０に送信する。仲介装置１０は、上述したように、風量レベルが０から「強」になったことを判定し、空調機の冷房をＯＮにするとともにviiの設定温度を下限値にする制御指令を空調機に出す、これを受けてviiiのサーモ信号はＯＮとなり、空調機の設定温度は下限値に設定される。
空調機の設定温度が下限値になったことによりviの吸込温度は下降する。サーモスタット２０は、吸込温度とサーモスタットの設定温度との差が小さくなったことにより、ivの風量レベル「中」の制御信号を出力する（図中の“Ｂ”のタイミング）。仲介装置１０は、上述したように、風量レベルが「強」から「中」になったことを判定し、空調機の設定温度を吸込温度−１°Ｆの温度値に設定する。
次いで、viの吸込温度が更に下降する。サーモスタット２０は、吸込温度とサーモスタットの設定温度との差が更に小さくなったことにより、vの風量レベル「弱」の制御信号を出力する（図中の“Ｃ”のタイミング）。仲介装置１０は、上述したように、風量レベルが「中」から「弱」になったことを判定し、空調機の設定温度を、吸込温度＋１°Ｆの温度値に設定する。
viの吸込温度とviiの設定温度との差が更に小さくなったことにより、サーモスタットは風量レベルを０にする（図中の“Ｄ”のタイミング）。仲介装置１０は、上述したように、風量レベルが「弱」から０になったことを判定し、空調機の設定温度を吸込温度＋２°Ｆの温度値に設定する。また、viiiの空調機のサーモはＯＦＦとなる。サーモスタット２０の風量レベルは「弱」と０とを交互に繰り返し、この信号に合わせてviiiの空調機のサーモがＯＮとＯＦＦとを繰り返す。これにより、空調機は設定温度付近においてスイング制御をする。
なお、本発明の本旨から、設定温度の決定は、上述した具体的な温度値に限定されないことは言うまでもない。
１．６．実施形態に係る空調システムの特徴
本実施形態に係る空調制御システム１では、サーモスタット２０から入力される制御信号、特に風量信号に基づいて、仲介装置１０が空調機３０，５０の個別空調制御に必要なパラメータである設定温度値を算出するため、既存の空調インターフェース機器をそのまま利用して、新たに導入した空調機を運転することができる。
本実施形態に係る空調制御システム１では、サーモスタット２０から入力される制御信号、特に風量信号に基づいて、仲介装置１０が空調機３０，５０の個別空調制御に必要なパラメータである設定温度値を算出するため、既存の空調インターフェース機器をそのまま利用して、新たに導入した空調機を運転することができる。
２．第二実施形態
２．１．空調制御システム
本実施形態においては、暖房運転の場合の制御について説明する。なお、空調制御システム１の構成は、上記第一実施形態と同一である。また、サーモスタットと空調機３０，５０の構成も上記第１実施形態と同一である。仲介装置１０は、メモリＭの限界値記憶部１７が空調機の設定温度の上限値を記憶している点を除いては、上記第一実施形態と同一である。したがって、これらの説明はここでは省略する。また、同一の構成要素については同一の符号を用いて参照する。なお、上述の第一実施形態及び第二実施形態において、限界値記憶部１７は下限値及び上限値の双方を記憶し、制御指令部１２は冷房時には下限値を、暖房時には上限値を取得するようにしてもよい。
２．１．空調制御システム
本実施形態においては、暖房運転の場合の制御について説明する。なお、空調制御システム１の構成は、上記第一実施形態と同一である。また、サーモスタットと空調機３０，５０の構成も上記第１実施形態と同一である。仲介装置１０は、メモリＭの限界値記憶部１７が空調機の設定温度の上限値を記憶している点を除いては、上記第一実施形態と同一である。したがって、これらの説明はここでは省略する。また、同一の構成要素については同一の符号を用いて参照する。なお、上述の第一実施形態及び第二実施形態において、限界値記憶部１７は下限値及び上限値の双方を記憶し、制御指令部１２は冷房時には下限値を、暖房時には上限値を取得するようにしてもよい。
２．２．仲介装置
２．２．１．仲介装置による制御の基準
仲介装置１０による制御は、暖房（温水バルブがＯＮ）の場合、次のような判断基準に基づき、行われる。
２．２．１．仲介装置による制御の基準
仲介装置１０による制御は、暖房（温水バルブがＯＮ）の場合、次のような判断基準に基づき、行われる。
（１）風量レベルが０から「強」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ以上である
（２）風量レベルが０から「中」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が３°Ｆ以上５°Ｆ未満である
（３）風量レベルが０から「弱」になった場合：
（３）−１ 吸込温度が設定温度より低く、且つその差が１°Ｆ以上である 又は
（３）−２ 設定温度が１°Ｆ以上３°Ｆ未満高くなった
（４）風量レベルが「弱」から「強」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ以上である
（５）風量レベルが「弱」から「中」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が３°Ｆである
（６）風量レベルが「弱」から０になった場合：吸込温度が設定温度より低く、且つその差が１°Ｆ未満である
（７）風量レベルが「中」から「強」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ以上である
（８）風量レベルが「中」から「弱」になった場合：吸込温度が設定温度より低く、且つその差が３°Ｆ未満である
（９）風量レベルが「中」から０になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度と同じか、或いは吸込温度が設定温度より高く且つその差が２°Ｆ未満である
（１０）風量レベルが「強」から「中」になった場合：吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ未満である
（１１）風量レベルが「強」から「弱」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が１°Ｆ以上である
（１２）風量レベルが「強」から０になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度と同じ、或いは吸込温度が設定温度より高く且つその差が２°Ｆ未満である
上記判断基準に基づいて、空調機３０，５０に対し、以下に述べる制御がなされる。
（２）風量レベルが０から「中」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が３°Ｆ以上５°Ｆ未満である
（３）風量レベルが０から「弱」になった場合：
（３）−１ 吸込温度が設定温度より低く、且つその差が１°Ｆ以上である 又は
（３）−２ 設定温度が１°Ｆ以上３°Ｆ未満高くなった
（４）風量レベルが「弱」から「強」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ以上である
（５）風量レベルが「弱」から「中」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が３°Ｆである
（６）風量レベルが「弱」から０になった場合：吸込温度が設定温度より低く、且つその差が１°Ｆ未満である
（７）風量レベルが「中」から「強」になった場合：設定温度が上げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ以上である
（８）風量レベルが「中」から「弱」になった場合：吸込温度が設定温度より低く、且つその差が３°Ｆ未満である
（９）風量レベルが「中」から０になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度と同じか、或いは吸込温度が設定温度より高く且つその差が２°Ｆ未満である
（１０）風量レベルが「強」から「中」になった場合：吸込温度が設定温度より低く、且つその差が５°Ｆ未満である
（１１）風量レベルが「強」から「弱」になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度より低く、且つその差が１°Ｆ以上である
（１２）風量レベルが「強」から０になった場合：設定温度が下げられ、吸込温度が設定温度と同じ、或いは吸込温度が設定温度より高く且つその差が２°Ｆ未満である
上記判断基準に基づいて、空調機３０，５０に対し、以下に述べる制御がなされる。
２．２．２．仲介装置による制御の流れ
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態によるサーモスタット２０を用いた空調機の暖房動作の流れを示す。なお、ここでは、サーモスタット２０と仲介装置１０とを用い、室内機３０を動作させる際の、仲介装置１０における処理の流れを説明する。
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態によるサーモスタット２０を用いた空調機の暖房動作の流れを示す。なお、ここでは、サーモスタット２０と仲介装置１０とを用い、室内機３０を動作させる際の、仲介装置１０における処理の流れを説明する。
図６Ａ及び図６Ｂにおいて、まず、Ｓ０００ステップにおいて、仲介装置１０は受信部１１を介して風量信号を受信する。Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００ステップにおいては、風量判定部１３は、風量記憶部１８を参照し、記憶風量のレベルを判定する。また、Ｓ１１０，Ｓ２１０，Ｓ３１０，Ｓ４１０ステップにおいては、風量判定部１３は、要求風量のレベルを判定する。以下、記憶風量のレベル毎に処理の流れを説明する。
２．２．２．１．記憶風量レベルが０である場合
Ｓ１００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを０であると判定した場合について説明する。
Ｓ１００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを０であると判定した場合について説明する。
Ｓ１１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「強」又は「中」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ１１１ステップにおいて、制御指令部１２は、暖房をＯＮにし、且つ設定温度を上限値とする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ１１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「弱」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ１１２ステップにおいて、制御指令部１２は、暖房をＯＮにする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
２．２．２．２．記憶風量レベルが「弱」である場合
Ｓ２００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「弱」であると判定した場合について説明する。
Ｓ２００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「弱」であると判定した場合について説明する。
Ｓ２１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「強」又は「中」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ２１１ステップにおいて、制御指令部１２は、空調機３０，５０の設定温度を上限値とする制御指令を生成する。制御指令部１２、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ２１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを０と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ２１２ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度から２°Ｆ減じた温度値を求め、空調機３０，５０の現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。次いで、制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。ここで、好ましくは、新たに求められた設定温度と、現設定温度との差が１°Ｆ以内である場合、設定温度の変更は行わない。更に好ましくは、設定温度を吸込温度−２°Ｆに設定後、空調機が一定時間サーモＯＦＦしなければ暖房運転を停止する。
２．２．２．３．記憶風量レベルが「中」である場合
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「中」であると判定された場合について説明する。
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「中」であると判定された場合について説明する。
Ｓ３１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを０と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ３１１ステップにおいて、制御指令部１２は、暖房をＯＦＦにする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ３１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「弱」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ３１２ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度より１°Ｆ減じた温度値を求め、現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
また、Ｓ３１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「強」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ３１３ステップにおいて、制御指令部１２は、設定温度を上限値とする制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
２．２．２．４．記憶風量レベルが「強」である場合
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「強」であると判定された場合について説明する。
Ｓ３００ステップにおいて、風量判定部１３が、記憶風量レベルを「強」であると判定された場合について説明する。
Ｓ４１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを０と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ４１１ステップにおいて、制御指令部１２は、暖房をＯＦＦにする制御指令を生成する、制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
一方、Ｓ４１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「弱」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いでＳ４１２ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度より１°Ｆ減じた温度値を求め、現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
また、Ｓ４１０ステップにおいて、風量判定部１３が要求風量レベルを「中」と判定した場合は、その判定結果を制御指令部１２に送る。次いで、Ｓ４１３ステップにおいて、制御指令部１２は、吸込温度取得部１６より取得した室内機３０の吸込温度に１°Ｆを加えた温度値を求め、現設定温度を同温度値に変更する制御指令を生成する。制御指令部１２は、送信部１９を介して同制御指令を空調機３０，５０に送信する。
なお、上記実施形態の制御の流れは一例に過ぎず、上記手順に限定されない。
２．３．実施形態に係る空調システムの特徴
本実施形態に係る空調制御システム１では、上記第一実施形態と同様に、サーモスタット２０から入力される制御信号、特に風量信号に基づいて、仲介装置１０が空調機３０，５０の個別空調制御に必要なパラメータである設定温度値を算出するため、既存の空調インターフェース機器をそのまま利用して、新たに導入した空調機を運転することができる。
本実施形態に係る空調制御システム１では、上記第一実施形態と同様に、サーモスタット２０から入力される制御信号、特に風量信号に基づいて、仲介装置１０が空調機３０，５０の個別空調制御に必要なパラメータである設定温度値を算出するため、既存の空調インターフェース機器をそのまま利用して、新たに導入した空調機を運転することができる。
空調インターフェース機器からの制御信号を直接解釈しない空調機であっても、同空調インターフェース機器をそのまま使用して空調機を運転することを可能とし、空調制御の仲介装置、空調制御システム及び空調制御方法として有用である。
１ 空調制御システム
１０ 仲介装置
１１ 受信部
１２ 制御指令部
１３ 風量判定部
１４ 風量遷移判定部
１５ 冷暖房判定部
１６ 吸込温度取得部
１７ 限界値記憶部
１８ 風量記憶部
１９ 送信部
２０ サーモスタット
２１ 室温計測部
２２ 設定温度保持部
２３ 制御判断部
２４ バルブ設定部
２５ 風量調整部
３０ 室内機（空調機）
３１ 吸込温度センサ
５０ 室外機（空調機）
７０ 通信線
７１ 通信線
７２ 通信線
１０ 仲介装置
１１ 受信部
１２ 制御指令部
１３ 風量判定部
１４ 風量遷移判定部
１５ 冷暖房判定部
１６ 吸込温度取得部
１７ 限界値記憶部
１８ 風量記憶部
１９ 送信部
２０ サーモスタット
２１ 室温計測部
２２ 設定温度保持部
２３ 制御判断部
２４ バルブ設定部
２５ 風量調整部
３０ 室内機（空調機）
３１ 吸込温度センサ
５０ 室外機（空調機）
７０ 通信線
７１ 通信線
７２ 通信線
Claims (7)
- 空調インターフェース機器（２０）から出力される風量信号を含む信号を利用して空調機（３０，５０）の制御を行う仲介装置（１０）であって、
前記空調インターフェース機器（２０）から、前記風量信号を取得する信号取得部（１１）と、
前記風量信号から風量を判定する風量判定部（１３）と、
前記風量の遷移を判定する風量遷移判定部（１４）と、
前記風量の遷移に応じて前記空調機（３０，５０）の設定温度を変更する制御指令を発信する制御指令部（１２）と、
を備える、仲介装置。 - 前記風量判定部（１３）は、前記風量が、０を含む複数のレベルのうちいずれであるかを判定する、
請求項１に記載の仲介装置。 - 前記空調機（３０，５０）の空調対象空間の室温を取得する室温取得部（１６）と、
前記設定温度の下限値を記憶する限界値記憶部（１７）と、
を更に備え、
前記空調機（３０，５０）が冷房運転を行っている場合であって、
前記風量遷移判定部（１４）が前記風量の遷移を風量の増加と判定した場合、前記制御指令部（１２）は、前記設定温度を予め決められた下限値に変更する制御指令を発信し、
前記風量遷移判定部（１４）は、前記風量の遷移を風量の減少と判定した場合は、前記風量の減少の度合いを判定し、
前記制御指令部（１２）は、前記室温に対し前記風量の減少の度合いに応じて決定する値を加える又は減じることにより温度値を算出し、前記設定温度を前記温度値に変更する制御指令を発信する、
請求項１に記載の仲介装置。 - 前記空調機（３０，５０）の空調対象空間の室温を取得する室温取得部（１６）と、
前記設定温度の上限値を記憶する限界値記憶部（１７）と、
を更に備え、
前記空調機（３０，５０）が暖房運転を行っている場合であって、
前記風量遷移判定部（１４）が前記風量の遷移を風量の増加と判定した場合、前記制御指令部（１２）は、前記設定温度を予め決められた上限値に変更する制御指令を発信し、
前記風量遷移判定部（１４）は、前記風量の遷移を風量の減少と判定した場合は、前記風量の減少の度合いを判定し、
前記制御指令部（１２）は、前記室温に対し前記風量の減少の度合いに応じて決定する値を加える又は減じることにより温度値を算出し、前記設定温度を前記温度値に変更する制御指令を発信する、
請求項１に記載の仲介装置。 - 前記風量遷移判定部（１４）が前記風量が０へ遷移したと判定した場合、前記制御指令部（１２）は、前記冷房運転又は前記暖房運転を停止させる制御指令を発信する、
請求項３又は４に記載の仲介装置。 - 請求項１に記載の仲介装置（１０）と、
前記風量信号を前記仲介装置に対し発信する前記空調インターフェース機器（２０）と、
前記仲介装置から前記制御指令を受信する前記空調機（３０，５０）と、
を備える、空調制御システム。 - 空調インターフェース機器（２０）から出力される風量信号を含む信号を利用して空調機（３０，５０）の制御を行う方法であって、
前記空調インターフェース機器（２０）から、前記風量信号を取得する信号取得ステップと、
前記風量信号から風量を判定する風量判定ステップと、
前記風量の遷移を判定する風量遷移判定ステップと、
前記風量の遷移に応じて前記空調機（３０，５０）の設定温度を変更する制御指令を発信する発信ステップと、
を備える、方法。
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|---|---|---|---|
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- 2008-04-08 JP JP2008100725A patent/JP2009250553A/ja active Pending
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Legal Events
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