JP2013217620A

JP2013217620A - 集合住宅の空調システム

Info

Publication number: JP2013217620A
Application number: JP2012090691A
Authority: JP
Inventors: Sadatoshi Nochida; 定利後田
Original assignee: Toyota Housing Corp
Current assignee: Toyota Housing Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: JP6265587B2

Abstract

【課題】集合住宅の空調設備を好適に設置することができ、しかも、空調対象とされた住戸の空調効率を高めることが可能となる空調システムを提供する。
【解決手段】集合住宅１０においては、各住戸１１及び共用空間１２の空調を行う空調システムが構築されており、空調システムは、空調空気を生成する共用空調機２５と、各住戸１１及び共用空間１２に設けられた吹出口３１，３２と、共用空調機２５と吹出口３１，３２とを接続する空調ダクト３３と、空調ダクト３３に設けられ吹出口３１，３２からの空調空気の吹き出し量を調整する吹出調整部３４とを含んで構成されている。空調システムは管理サーバを有しており、管理サーバは、各住戸１１及び共用空間１２からの要求に応じて、共用空調機２５に空調空気を生成させるとともに、その空調空気を住戸１１及び共用空間１２に供給させるように吹出調整部３４の動作制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、集合住宅の空調システムに関するものである。

複数の住戸を有している集合住宅においては、各住戸の住人が電気料金などの光熱費を電力会社等に直接支払うのではなく、オーナー等の管理者が、各住戸の光熱費を含んだ集合住宅全体の光熱費をまとめて電力会社等に支払うとともに、各住戸の光熱費を住戸ごとに住人から徴収するということがある。こういった光熱費の支払い方法を実現するシステムとして、例えば、電力会社等が所有する商用電源から集合住宅の共用分電盤に商用電力が供給され、その商用電力が共用分電盤にて各住戸に分配供給される構成において、電力使用料金を住戸ごとに算出する手段と、その電力使用料金を住戸の基礎賃貸料金に加算して請求賃貸料金を算出する手段とを備えている料金設定システムがある（例えば特許文献１）。

この料金設定システムでは、商用電源と集合住宅の共用分電盤とが電力ケーブル等により接続されているため、商用電源と各住戸の戸別分電盤とを電力ケーブル等により個別に接続する必要がない。この場合、商用電源と各住戸の戸別分電盤とがまとめて接続されていることになるため、商用電力を集合住宅に供給するための給電設備が煩雑になることを抑制できる。

特開２００８−３３９００号公報

ここで、上記のように、商用電源と集合住宅の共用分電盤とが電力ケーブル等により接続されている構成において、エアコン等の空調機が住戸ごとに設けられている場合、各住戸の空調機にて消費される商用電力は、集合住宅の共用分電盤にまとめて供給され、その共用分電盤にて各住戸の空調機に分配されることになる。

しかしながら、集合住宅の共用分電盤から各住戸の空調機に電力が分配供給される構成では、各住戸の空調機に商用電力を供給するための電気設備が煩雑になることを抑制できるが、空調機を各住戸に設置するなど空調設備自体が煩雑になることを抑制できるものではない。また、各住戸に空調機が設置されている構成において、空調機の運転を停止させている住戸が存在する時間帯は、集合住宅全体で見た場合に空調機の空調能力が余っていることになり、空調機を効率良く運転させる構成に関して改善の余地がある。

本発明は、集合住宅の空調設備を好適に設置することができ、しかも、空調対象とされた住戸の空調効率を高めることが可能となる空調システムを提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。

第１の発明の集合住宅の空調システムは、複数の住戸を備える集合住宅に適用され、該集合住宅における空調管理を実施する空調システムであって、前記集合住宅で使用される電力を供給する給電部と、前記給電部からの電力供給により運転され、各住戸の空調を行うために共同で使用される共用空調機と、各住戸のそれぞれに設けられた吹出部と前記共用空調機とを接続し、前記共用空調機にて生成した空調空気を前記各住戸の吹出部にそれぞれ分配供給する空調ダクトと、前記空調ダクトに設けられ、前記各住戸に対する空調空気の供給量を調整する調整部と、前記調整部を制御対象とし、前記共用空調機にて生成された空調空気を、前記各住戸からの要求に応じて該住戸に対して供給させる管理制御手段と、を備えていることを特徴とする。

第１の発明によれば、共用空調機により各住戸の空調がまとめて行われるため、住戸ごとにエアコン等の空調機が個別に設置されている場合に比べて、空調設備が煩雑になることを抑制できる。しかも、共用空調機から各住戸への空調空気の供給量を一元管理することが容易になり、オーナー等の管理者は、空調空気の使用料金を空調料金として住人に容易に請求することができる。一方、住人にとっては、入居に際して自住戸に空調機を設置するという手間を省くことや、空調機を設置するための費用負担を削減することが可能となる。

また、共用空調機の定格出力は、住戸ごとに空調機が設置されている場合の各空調機の定格出力よりも大きいと考えられる。この場合、集合住宅において空調が行われていない住戸がある時間帯では、その住戸に供給されるはずの空調空気を他の住戸に供給することが可能となる。つまり、集合住宅の全体において共用空調機の空調能力が余っている場合に、その余剰分を有効に利用することが可能となる。これにより、空調対象とされた住戸の空調に要する所要時間を短縮することができる。

以上により、集合住宅の空調設備を好適に設置することができ、しかも、空調対象とされた住戸の空調効率を高めることが可能となる。

第２の発明では、前記共用空調機により生成された空調空気の前記各住戸に対する供給量に応じて、課金金額を前記住戸ごとに算出する算出手段を備えている。

第２の発明によれば、共用空調機から住戸への空調空気の供給量に応じて課金金額が算出されるため、管理者は住人に対して空調料金を請求することが容易となる。

第３の発明では、前記集合住宅は、前記各住戸の住人のために共同で使用される共用空間を備えており、前記空調ダクトは、前記各住戸の吹出部に加えて、前記共用空間に設けられた吹出部に、前記共用空調機により生成された空調空気を分配供給するものであり、前記調整部は、前記共用空調機により生成された空調空気の前記各住戸に対する供給量に加えて、該空調空気の前記共用空間に対する供給量を調整するものであり、前記管理制御手段は、前記共用空調機により生成された空調空気を、前記各住戸に加えて前記共用空間に対して供給させる。

第３の発明によれば、共用空調機により空調が行われる空間には、各住戸の居住空間だけでなく共用空間も含まれているため、共用空間に供給する分の空調空気を住戸に供給することが可能となる。これにより、共用空間の空調にとって必要でない分の空調空気が余剰空気となることを抑制できるとともに、住戸の空調効率を高めることができる。

第４の発明では、前記共用空間の空調に使用される空調空気の要求量を算出する手段と、前記算出された前記共用空間の要求量に対して、前記共用空調機による空調空気の生成量に余剰が生じるか否かを判定する手段と、を備え、前記管理制御手段は、前記要求量に合わせて前記共用空間に対して前記空調空気を供給させる一方で、前記共用空間の要求量に対して前記生成量に余剰が生じる場合には、その余剰空気を前記各住戸の少なくとも１つに供給させ、前記共用空間の要求量に対して前記生成量に余剰が生じない場合には、前記共用空調機により生成された空調空気を前記各住戸に供給させないものである。

第４の発明によれば、共用空調機の空調空気を住戸よりも共用空間に優先して供給し、空調空気のうち共用空間に供給されなかった余剰分を各住戸に分配することができる。このため、共用空調機により住戸及び共用空間の両方の空調が行われる構成において、共用空間の空調が行われなくなってしまうという不都合を回避できる。

第５の発明では、前記共用空調機による空調空気の生成量は、前記給電部から前記共用空調機への給電量により上限値に制限される。

第５の発明によれば、共用空調機による空調空気の生成量には制限があるため、その空調空気を住戸よりも共用空間に優先して供給することが好ましい。例えば、各住戸及び共用空間における空調空気の要求量が、共用空調機による空調空気の生成量よりも大きい場合に、共用空調機から共用空間に空調空気が供給されないということを回避できる。

第６の発明では、前記集合住宅には、前記給電部として太陽光発電設備が設けられており、前記共用空調機の前記上限値は、前記太陽光発電設備による発電量に応じた値になっている。

第６の発明によれば、太陽光発電設備から給電されることで共用空調機にて空調空気が生成されるため、商用電力を使用しなくても共用空調機による空調を実施できる。この場合、管理者は商用電力の使用料金を電力会社等に支払う必要がないため、空調料金による収入を好適に得ることができる。

また、太陽光発電設備による発電量は、季節や天気、時間帯などによって上限値が増減するため、その上限値によって共用空調機の空調空気の生成量が制限されることを想定しておくことが好ましい。つまり、共用空調機からの空調空気の供給先について、住戸よりも共用空間を優先するという優先順位を定めておくことが好ましい。

第７の発明では、前記集合住宅には、前記給電部として蓄電設備が設けられており、前記共用空調機の前記上限値は、前記蓄電設備による蓄電量に応じた値とされている。

第７の発明によれば、太陽光発電設備から給電されることで共用空調機にて空調空気が生成されるため、商用電力を使用しなくても共用空調機による空調を実施できる。この場合、蓄電設備に蓄えられていた電力が、太陽光など自然エネルギを利用して創り出された電力であれば、管理者は商用電力の使用料金を電力会社等に支払う必要がないため、空調料金により収入を得ることが可能となる。

また、蓄電設備に蓄えられる電力には限りがあるため、その限りある電力によって共用空調機の空調空気の生成量が制限されることを想定しておくことが好ましい。つまり、共用空調機からの空調空気の供給先について、住戸よりも共用空間を優先するという優先順位を定めておくことが好ましい。

第８の発明では、前記住戸ごとに設けられ、前記給電部からの電力供給により運転され、空調空気を生成し且つ自住戸に供給する戸別空調機と、前記各住戸の空調に使用される空調空気の要求量を、前記住戸ごとに算出する手段と、前記算出された前記住戸の要求量が前記共用空調機から該住戸への空調空気の供給量よりも大きいか否かを、前記住戸ごとに判定する手段と、前記要求量が前記供給量よりも大きい住戸については、前記要求量に対する前記供給量の不足量を前記戸別空調機から供給させる手段と、を備えている。

第８の発明によれば、住戸の要求量に対して、その住戸への共用空調機からの空調空気の供給量が不足している場合、その不足分を戸別空調機により賄うことができる。これにより、共用空調機の定格出力が、集合住宅内における各住戸の全ての居住空間の空調が可能なほど大きくなくても、各住戸の空調を共用空調機及び戸別空調機により好適に行うことができる。

第９の発明では、前記調整部は、前記共用空調機にて生成された空調空気について前記空調ダクトを通る通気量を調整する手段と、前記空調空気の温度調整を行うべく該空調空気とは異なる外部空気を前記空調ダクトに取り込む手段とを有している。

第９の発明によれば、各住戸に供給する空調空気が共用空調機によりまとめて生成される構成において、住戸ごとに供給する空調空気の温度を調整することが可能となる。このため、共用空調機から各住戸に供給される空調空気が熱過ぎたり冷た過ぎたりするということを抑制できる。

第１の実施形態における集合住宅の構成を示す概略図空調システムの電気的な構成を示すブロック図管理サーバにより行われる空調制御処理のフローチャート空調制御処理の一例について説明するためのタイミングチャート第２の実施形態における空調システムの電気的な構成を示すブロック図管理サーバにより行われる空調制御処理のフローチャート戸別サーバにより行われる空調制御処理のフローチャート空調制御処理の一例について説明するためのタイミングチャート

［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、本発明の空調システムを集合住宅において具体化している。図１は集合住宅１０の構成を示す概略図である。なお、図１に示す集合住宅１０は概略平面図となっている。

図１に示すように、建物としての集合住宅１０は、複数の住戸１１と、共用空間１２とを有している。各住戸１１は、屋内空間として複数の居住空間１３をそれぞれ有しており、それら居住空間１３によりリビングやキッチン、寝室などが形成されている。共用空間１２は、集合住宅１０のエントランスや共用通路、管理人室などであり、各住戸１１の住人のために、それら住人や管理人などによって共同で使用される共用部である。

集合住宅１０には、商用電源１５から商用電力が供給される共用分電盤１６が設けられており、各住戸１１へは共用分電盤１６から電力がそれぞれ供給される。共用分電盤１６は、商用電源１５と電気的に接続されており、共用空間１２において例えば管理人室に設置されている。なお、各住戸１１においては、共用分電盤１６と電気的に接続された戸別分電盤がそれぞれ設置されており、照明器具やコンセントなどといった電気設備に対して、共用分電盤１６から戸別分電盤を通じて電力が供給される。

集合住宅１０には、太陽光発電を行う太陽光発電装置２１が自家発電装置として設置されている。太陽光発電装置２１は、蓄電装置２２を介して共用分電盤１６と電気的に接続されており、太陽光発電装置２１にて発生した電力は、蓄電装置２２を通じて共用分電盤１６に供給される。この場合、共用分電盤１６には、商用電源１５及び太陽光発電装置２１の両方から電力が供給されることになる。

なお、蓄電装置２２は、太陽光発電装置２１からの電力を蓄えること、蓄えた電力を共用分電盤１６に供給すること、太陽光発電装置２１からの電力を蓄えずにそのまま共用分電盤１６に供給することが可能となっている。また、太陽光発電装置２１が太陽光発電設備を構成しており、蓄電装置２２が蓄電設備を構成している。さらに、太陽光発電装置２１、蓄電装置２２、商用電源１５及び共用分電盤１６が給電部を構成している。

集合住宅１０には、各住戸１１及び共用空間１２の空調を行う共用空調機２５が設けられている。共用空調機２５は、各住戸１１の住人や管理人などによって共同で使用される大型の空調装置であり、各住戸１１及び共用空間１２を対象として全館空調を行うことが可能な定格出力を有している。共用空調機２５は、空調空気を生成する生成部と、生成した空調空気を各住戸１１及び共用空間１２に供給するための給気ファンとを有しており、共用空間１２の例えば機械室に設置されている。共用空調機２５は、共用分電盤１６を介して商用電源１５及び太陽光発電装置２１の両方と電気的に接続されており、商用電源１５及び太陽光発電装置２１の少なくとも一方から電力が供給されることで、運転することが可能になっている。

例えば昼間など、太陽光発電装置２１での発電が行われている時間帯においては、太陽光発電装置２１から共用空調機２５への給電だけでは不足する分の電力が、商用電源１５から共用空調機２５に供給され、それによって、共用空調機２５を定格運転させるための電力が賄われている。また、夜間など、太陽光発電装置２１での発電が行われていない時間帯においては、商用電源１５及び蓄電装置２２の少なくとも一方からの給電によって、共用空調機２５を定格運転させるための電力が賄われている。これらのことにより、共用空調機２５が集合住宅１０の全館空調を行うことができるようになっている。

本実施形態の空調システムは、共用空調機２５に加えて、集合住宅１０内の空気を還気ＥＡとして取り込む還気部としての還気口２８と、各住戸１１及び共用空間１２に空調空気を給気ＳＡとして吹き出す吹出口３１，３２と、吹出口３１，３２を共用空調機２５に接続している空調ダクト３３と、吹出口３１，３２からの空調空気の吹き出し量を調整する吹出調整部３４とを含んで構成されている。共用空調機２５は、還気口２８から取り込んだ還気を生成部にて加熱又は冷却することで空調空気を生成し、その空調空気を給気ファンの駆動により吹出口３１，３２から吹き出させる。なお、吹出調整部３４が、空調空気の供給量を調整する調整部に相当し、吹出口３１，３２が吹出部に相当する。

還気口２８は、共用空調機２５の周辺に設置され、空調ダクトにより共用空調機２５に接続されており、共用空調機２５の周辺の空気を還気として取り込む。この場合、還気口２８からは共用空間１２の空気が還気として取り込まれることになる。なお、還気口２８は、住戸１１の居住空間１３に設置されていてもよい。この場合は、還気口２８から居住空間１３の空気が還気として取り込まれることになる。また、共用空調機２５には、外気を取り込む外気口が接続されていてもよい。この場合は、外気口から外気が共用空調機２５に取り込まれ、共用空調機２５は、取り込んだ外気を加熱又は冷却することで空調空気を生成することになる。

吹出口３１，３２は、居住空間１３又は共用空間１２の天井面に取り付けられた吹出グリルであり、空調空気を吹き出す吹出口を有している。吹出口３１，３２のうち戸別吹出口３１は、各住戸１１においてそれぞれの居住空間１３に配置されており、共用吹出口３２は、共用空間１２に配置されている。

空調ダクト３３は、共用空調機２５から吹出口３１，３２に空気を供給する給気経路を形成しており、吹出口３１，３２ごとに分岐されている。吹出調整部３４は、空調ダクト３３を流れる空調空気の流量を調整するダンパとされており、住戸１１及び共用空間１２ごとに空調ダクト３３の分岐部分に設けられている。この場合、吹出調整部３４は、空調ダクト３３を吹出口３１，３２ごとに分岐するチャンバともなっている。なお、住戸１１や共用空間１２において空調ダクト３３が分岐されていない場合でも、吹出調整部３４は吹出口３１，３２の上流側に配置されている。

吹出調整部３４は、外気や内気などの非空調空気を空調ダクト３３内に取り込むとともに、その取り込み量を増減させることで空調ダクト３３内の空調空気の温度を調整することが可能となっている。この場合、吹出調整部３４には、非空調空気を屋外や屋内から取り込む取込口と、非空調空気の取り込み量を調整する弁と、空調ダクト３３内を流れる空調空気の流量を調整する弁と、それら弁を駆動させる駆動部とが設けられており、駆動部が駆動することで、空調ダクト３３を通じて吹出口３１，３２から吹き出される空調空気の温度及び吹き出し量の調整が行われる。

次に、集合住宅１０における空調システムの電気的な構成について図２を参照しつつ説明する。図２は空調システムの電気的な構成を示すブロック図である。

図２に示すように、空調システムは、共用空調機２５及び各吹出調整部３４の動作制御を行う管理制御手段としての管理サーバ４１を有している。管理サーバ４１は、ＣＰＵや各種メモリからなるマイクロコンピュータを含んで構成されており、共用空間１２において例えば管理人室に設置されている。管理サーバ４１には、共用空調機２５及び各吹出調整部３４が接続されており、管理サーバ４１は、指令信号を出力することにより共用空調機２５及び各吹出調整部３４の動作制御を行う。

管理サーバ４１には、各住戸１１に設置されたホームサーバとしての戸別サーバ４２が接続されている。各戸別サーバ４２は、ＣＰＵや各種メモリからなるマイクロコンピュータを含んで構成されており、各戸別サーバ４２には、住人等により操作される戸別操作盤４３がそれぞれ接続されている。戸別サーバ４２及び戸別操作盤４３は、各住戸１１において例えば１つのケース体に収納された状態で、リビングの内壁面に一体的に取り付けられている。

戸別操作盤４３は、各住戸１１の居住空間１３を対象とした共用空調機２５の空調運転について、目標温度の設定が可能にされており、目標温度を含んだ設定情報を戸別サーバ４２に対して出力する。戸別サーバ４２は、居住空間１３の実温度を目標温度にするために必要な空調空気の量を居住空間１３ごとに算出し、その量を要求量として管理サーバ４１に対して出力する。このようにして、管理サーバ４１は、各住戸１１について居住空間１３ごとに空調空気の要求量を取得する。

また、管理サーバ４１には、管理人等により操作される共用操作盤４４が接続されており、共用操作盤４４は、共用空間１２において例えば管理サーバ４１と同じケース体に収納されている。共用操作盤４４は、共用空間１２を対象とした共用空調機２５の空調運転について、目標温度の設定が可能にされており、目標温度を含んだ設定情報を管理サーバ４１に対して出力する。管理サーバ４１は、共用空間１２の実温度を目標温度にするために必要な空調空気の量を算出し、その量を共用空間１２の要求量として取得する。

なお、各住戸１１の居住空間１３についても、空調空気の要求量が戸別サーバ４２ではなく管理サーバ４１にて算出されてもよい。この場合、各住戸１１において設定情報が戸別操作盤４３から戸別サーバ４２を通じて管理サーバ４１に入力される構成とすることが好ましい。

また、管理サーバ４１にて取得される設定情報には、各住戸１１の居住空間１３や共用空間１２についての目標湿度が含まれていてもよい。この場合、共用空調機２５から空調空気が供給されることにより、居住空間１３や共用空間１２の湿度調整が行われる構成とすることが好ましい。

管理サーバ４１は、共用空調機２５から住戸１１に空調空気が供給された場合に、その供給量に応じて空調空気の使用料金を設定する。つまり、共用空調機２５による住戸１１の空調について、従量制にて課金金額を算出する。なお、管理サーバ４１は、空調料金を定額制や定額従量制で設定してもよい。

ここでは、空調システムにおいて管理サーバ４１により行われる空調制御処理について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、管理サーバ４１は、本空調制御処理を所定周期で繰り返し実行する。

図３においてステップＳ１０１では、各住戸１１について居住空間１３ごとに空調空気の要求量を取得し、ステップＳ１０２では、共用空間１２について空調空気の要求量を取得する。

ステップＳ１０３では、各住戸１１及び共用空間１２についての空調空気の要求量に基づいて、共用空調機２５における空調空気の生成量を算出する。この場合、空調空気の生成量は、各住戸１１及び共用空間１２のそれぞれにおける空調空気の要求量の合計とされる。ステップＳ１０４では、各住戸１１の各居住空間１３及び共用空間１２への空調空気の供給量がそれぞれの要求量となるように、各吹出調整部３４の動作制御を行う。ステップＳ１０５では、空調空気の生成量が各住戸１１及び共用空間１２による空調空気の要求量の合計となるように、共用空調機２５の動作制御を行う。

ステップＳ１０６では、住戸１１ごとに、共用空調機２５から各居住空間１３への空調空気の供給量を算出するとともに、所定期間における積算供給量を使用量として算出する。ステップＳ１０７では、空調空気の積算供給量に基づいて、共用空調機２５から供給された空調空気の積算使用料金を空調料金として住戸ごとに算出する。ここでは、例えば空調空気の使用量を算出する所定期間を一カ月とし、一カ月を経過した場合には、その一カ月における空調使用量及び空調料金に関する情報を、管理サーバ４１に設けられた記憶部に記憶するとともに、空調使用量及び空調料金をリセットする。そして、次の一カ月における空調使用量及び空調料金の積算を開始する。

なお、各住戸１１について居住空間１３ごとに算出された要求量と同じ量の空調空気が、各住戸１１の各吹出調整部３４から吹き出されるようになっている。つまり、各住戸１１については、空調空気の要求量と実際の供給量とが同じ値となっている。ちなみに、戸別吹出口３１から実際に吹き出された空調空気の量を検出するセンサが戸別吹出口３１に設けられ、そのセンサの検出信号に基づいて各住戸１１への空調空気の供給量が算出される構成であってもよい。この場合でも、住戸１１ごとに空調空気の積算供給量及び積算使用料金を所定期間ごとに算出することが可能となる。

ちなみに、空調空気の積算使用量や空調料金は、表示パネル等の表示装置に表示される。この場合、空調料金は、家賃や共益費とは別の項目で表示されてもよく、家賃との合計の値が表示されてもよい。

次に、管理サーバ４１により空調制御処理が行われた場合の一例について、図４を参照しつつ説明する。図４は空調制御処理の一例について説明するためのタイミングチャートである。

ここでは、集合住宅１０において、複数の住戸１１に第１住戸１１Ａ、第２住戸１１Ｂ、第３住戸１１Ｃが含まれており、それら住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２についての空調が共用空調機２５によりまとめて行われる構成としている。なお、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２への空調空気の供給量と、共用空調機２５での空調空気の生成量との関係を分かりやすくするために、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２のそれぞれについて、空調空気の要求がある場合にはその要求量が所定値で一定であるとしている。

図４に示すように、共用空調機２５での空調空気の生成量は、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２への空調空気の供給量の合計とされている。例えば、第１住戸１１Ａだけにて空調が行われている時間帯においては、共用空調機２５での空調空気の生成量が、第１住戸１１Ａへの供給量と同じ値になっている。この時間帯では、第１住戸１１Ａの戸別吹出口３１から空調空気が吹き出されるように、且つ第２住戸１１Ｂ、第３住戸１１Ｃ及び共用空間１２の吹出口３１，３２からは空調空気の吹き出しが停止されるように、管理サーバ４１による吹出調整部３４の動作制御が行われている。

また、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２の全てについて空調が行われている時間帯においては、共用空調機２５での空調空気の生成量が、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２への供給量の合計となっている。この時間帯では、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２の吹出口３１，３２からそれぞれ空調空気が吹き出されるように、管理サーバ４１による各吹出調整部３４の動作制御が行われている。なお、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２の空調空気の要求量は、それらの合計値が共用空調機２５の定格出力よりも小さくなるように定められており、それによって、共用空調機２５による集合住宅１０の全館空調ができるようになっている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

集合住宅１０においては、共用空調機２５により各住戸１１の空調がまとめて行われるため、住戸１１ごとにエアコン等の空調機が設置されている場合に比べて、空調設備が煩雑になることを抑制できる。しかも、共用空調機から各住戸への空調空気の供給量を一元管理することが容易になり、オーナー等の管理者は、空調料金を住人に容易に請求することができる。一方、住人にとっては、入居に際して自住戸に空調機を設置するという手間を省くことや、空調機を設置するための費用負担を削減することが可能となる。

また、共用空調機２５の定格出力が、住戸１１ごとに空調機が設置されている場合の各空調機の定格出力よりも大きい場合、集合住宅１０において空調が行われていない住戸１１がある時間帯では、その住戸に供給されるはずの空調空気を他の住戸１１に供給することが可能となる。つまり、集合住宅の全体において共用空調機２５の空調能力が余っている場合に、その余剰分を有効に利用することができる。これにより、空調対象とされた住戸１１の空調に要する所要時間を短縮することができる。

以上により、集合住宅１０の空調設備を好適に設置することができ、しかも、空調対象とされた住戸１１の空調効率を高めることが可能となる。

各住戸１１には空調機が設置されていないため、各住戸１１に室内機及び室外機が設置されている構成とは異なり、住戸１１ごとに設置された多数の室外機により集合住宅１０の見栄えが悪くなるということを回避できる。また、各住戸１１に空調機が設置されている場合とは異なり、空調機のメンテナンス作業を住戸１１ごとに行う必要がないため、メンテナンス費（ランニングコスト）を低減することができる。さらに、共用空調機２５のメンテナンス作業を行う際に、作業者が住戸１１内に立ち入る必要や作業に住人が立ち会うという必要がないため、メンテナンス作業を行うに際して、管理者や作業者にとっての煩わしさを解消できる。

管理サーバ４１において空調料金が住戸１１ごとに算出されるため、管理者は住人に対して空調料金を請求することが容易となる。

共用空調機２５からの空調空気の供給先として、各住戸１１及び共用空間１２を設定することが可能であるため、共用空間１２に供給する分の空調空気を住戸１１に供給するということが可能となる。これにより、共用空間１２の空調にとって必要でない分の空調空気が余剰空気となることを抑制できるとともに、各住戸１１の空調効率を高めることができる。

共用空調機２５から各住戸１１及び共用空間１２への空調空気の供給量が吹出調整部３４により調整される構成において、吹出調整部３４は、空調ダクト３３内に外部空気を取り込むことにより空調空気の温度調整を行うことが可能となっている。このため、共用空調機２５から各住戸１１及び共用空間１２に供給される空調空気が熱過ぎたり冷た過ぎたりするということを抑制できる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。第１の実施形態では、各住戸１１及び共用空間１２についての空調空気の要求量を基準として、共用空調機２５による空調空気の生成量が定められる構成となっていたが、第２の実施形態では、共用空調機２５による空調空気の生成量を基準として、各住戸１１及び共用空間１２に対する空調空気の供給量が定められる構成となっている。図５は、本実施形態における空調システムの電気的な構成を示すブロック図である。

本実施形態では、図５に示すように、住戸１１ごとに小型エアコン等の戸別空調機５１が設置されている。戸別空調機５１は、屋外に設置された室外機と、空調空気を生成する室内機と、生成した空調空気を吹き出す吹出口とを有しており、吹出口が室内機のケース体に一体的に設けられたものとなっている。戸別空調機５１は、各住戸１１において戸別吹出口３１が設けられた居住空間１３に配置されており、その居住空間１３は、共用空調機２５及び戸別空調機５１の少なくとも一方からの空調空気によっても空調が行われるようになっている。戸別空調機５１は、戸別サーバ４２に電気的に接続されており、戸別サーバ４２は、指令信号を出力することで戸別空調機５１の動作制御を行う。

共用空調機２５による空調空気の生成量が、その都度規定される使用電力の規定量に応じて制限される構成となっている。本実施形態では、太陽光発電装置２１からの電力により共用空調機２５が運転される構成において、共用空調置による空調空気の生成量が、太陽光発電装置２１の発電量に応じて制限される。

具体的には、共用分電盤１６において、商用電源１５から共用空調機２５への給電経路が遮断され、太陽光発電装置２１又は蓄電装置２２から共用空調機２５への給電経路が通電されており、共用空調機２５は太陽光発電装置２１又は蓄電装置２２からの給電だけによって運転されるようになっている。このため、蓄電装置２２に電力が蓄えられていない場合、太陽光発電装置２１から共用空調機２５に供給される電力が共用空調機２５の定格消費電力よりも小さいと、共用空調機２５を定格運転させることができず、共用空調機２５による空調空気の生成量が定格出力よりも小さい値に制限されることになる。

共用空調機２５による空調空気の生成量が制限される構成では、共用空調機２５により生成可能な空調空気の量（生成可能量）が、各住戸１１及び共用空間１２の各要求量の合計よりも小さくなることがあると考えられる。そこで、本空調システムでは、共用空調機２５からの空調空気が各住戸１１よりも共用空間１２に優先して供給され、各住戸１１においては、空調空気の不足分が戸別空調機５１により補われるようになっている。

ここでは、管理サーバ４１及び戸別サーバ４２により行われる各空調制御処理について説明する。まず、管理サーバ４１により行われる空調制御処理について、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、管理サーバ４１は、本空調制御処理を所定周期で繰り返し実行する。

図６においてステップＳ２０１では、共用空調機２５による空調空気の生成可能量を算出する。例えば、太陽光発電装置２１による発電量を取得し、その発電量に応じた共用空調機２５の出力を空調空気の生成量に換算して算出する。なお、太陽光発電装置２１に対して、発電量を検出するセンサが設けられていることが好ましい。また、共用空調機２５において空調空気の生成量を検出するセンサが共用空調機２５に設けられていてもよい。

ステップＳ２０２では、各住戸１１について居住空間１３ごとに空調空気の要求量を取得し、ステップＳ２０３では、共用空間１２について空調空気の要求量を取得する。ステップＳ２０４では、各住戸１１及び共用空間１２の各要求量の合計がゼロであるか否かを判定し、ゼロである場合、共用空調機２５を運転させないとして、本空調制御処理を終了する。ゼロでない場合、ステップＳ２０５に進み、共用空調機２５による空調空気の生成可能量が、共用空間１２による空調空気の要求量以上であるか否かを判定する。

空調空気について、共用空調機２５による生成可能量が共用空間１２の要求量よりも小さい場合、ステップＳ２０６に進み、共用空調機２５にて生成された空調空気の全てが共用空間１２に供給されるように、且つ各住戸１１には供給されないように、各吹出調整部３４の動作制御を行う。ステップＳ２０７では、太陽光発電装置２１から共用空調機２５に供給される電力で生成可能な最大量の空調空気を生成させるように、共用空調機２５の動作制御を行う。ステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理により、共用空間１２の要求量に対して共用空調機２５による空調空気の生成量が不足する場合でも、共用空間１２の要求量に近い量の空調空気が共用空間１２に供給されるため、共用空間１２について実温度を目標温度に近付けることが可能となる。

空調空気について、共用空調機２５による生成可能量が共用空間１２の要求量以上である場合、ステップＳ２０８に進み、生成可能量と共用空間１２の要求量との差異を、空調空気の余剰量として算出する。ステップＳ２０９では、住戸１１ごとに戸別サーバ４２を通じて各戸別空調機５１の運転状態を取得する。この場合、戸別空調機５１について、運転している又は運転準備をしているものを運転するものとし、運転停止している又は運転準備をしていないものを運転しないものとして判別する。

ステップＳ２１０では、運転する戸別空調機５１が設置された居住空間１３を、共用空調機２５からの空調空気の供給先に設定し、供給先に設定された居住空間１３に対して空調空気の余剰分を分配した場合の分配量を算出する。なお、分配量は居住空間１３の要求量よりも大きくならないように設定する。ステップＳ２１１では、分配量に関する情報を戸別サーバ４２に通知する。

ステップＳ２１２では、共用空調機２５から共用空間１２への空調空気の供給量が共用空間１２の要求量となるように、且つ共用空調機２５から各住戸１１の各居住空間１３への空調空気の供給量が各居住空間１３の分配量となるように、各吹出調整部３４の動作制御を行う。ステップＳ２１３では、太陽光発電装置２１から共用空調機２５に供給される電力で生成可能な最大量の空調空気を生成させるように、共用空調機２５の動作制御を行う。ステップＳ２１２，Ｓ２１３の処理により、各住戸１１よりも共用空間１２を優先して空調空気の供給が行われ、空調空気のうち共用空間１２に供給されない余剰空気が各住戸１１に分配される。

ステップＳ２１４では、住戸１１ごとに、共用空調機２５から各居住空間１３への空調空気の供給量を算出するとともに、所定期間における積算供給量を使用量として算出する。ステップＳ２１５では、空調空気の積算供給量に基づいて、共用空調機２５から供給された空調空気の積算使用料金を空調料金として住戸ごとに算出する。

次に、戸別サーバ４２により行われる空調制御処理について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、戸別サーバ４２は、本空調制御処理を所定周期で繰り返し実行する。

図７においてステップＳ３０１では、居住空間１３ごとに空調空気の要求量を取得する。ステップＳ３０２では、管理サーバ４１からの通知が入力されることで、共用空調機２５から分配される空調空気の分配量に関する情報を取得する。ステップＳ３０３では、居住空間１３ごとに、分配量が要求量と同じであるか否かを判定し、同じである居住空間１３がある場合、ステップＳ３０４に進み、その居住空間１３について戸別空調機５１から空調空気を供給しないように、その戸別空調機５１の動作制御を行う。

分配量が要求量と同じでない、つまり、分配量が要求量よりも小さい居住空間１３がある場合、ステップＳ３０５に進み、その居住空間１３について、戸別空調機５１からの空調空気の供給量と共用空調機２５からの分配量との合計が要求量となるように、戸別空調機５１の動作制御を行う。

続いて、管理サーバ４１及び戸別サーバ４２によりそれぞれ空調制御処理が行われた場合の一例について、図８を参照しつつ説明する。図８は空調制御処理の一例について説明するためのタイミングチャートである。

なお、第１の実施形態と同様に、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２への空調空気の供給量と、共用空調機２５での空調空気の生成量との関係を分かりやすくするために、住戸１１Ａ〜１１Ｃ及び共用空間１２のそれぞれについて、空調空気の要求がある場合にはその要求量が所定値で一定であるとしている。

図８において、共用空調機２５での空調空気の生成量については、太陽光発電装置２１での発電量に応じて上限値がある。ここでは、例えば夏期において、共用空調機２５や戸別空調機５１にて冷房運転が行われる場合を想定しており、日射量の多い昼間の時間帯が共用空調機２５での空調空気の生成量が多い時間帯となっている。

共用空調機２５での空調空気の生成量が共用空間１２の要求量（図の一点鎖線Ｎ）以下である時間帯においては、共用空調機２５の空調空気が共用空間１２には供給されるが、各住戸１１には供給されない。この場合、共用空間１２については、共用空調機２５からの空調空気の供給量が要求量よりも小さくなっており、供給量が要求量と同じとされている場合に比べて、共用空間１２の実温度が目標温度に達するまでに要する所要時間が長くはなるが、共用空間１２の実温度は徐々に目標温度に近付いていくことになる。一方、各住戸１１については、要求量と同じ量の空調空気が戸別空調機５１から供給されている。この場合、各住戸１１における全ての空調空気が各戸別空調機５１により賄われていることになる。

共用空調機２５での空調空気の生成量が共用空間１２の要求量よりも大きい時間帯においては、共用空調機２５の空調空気が共用空間１２及び住戸１１の両方に供給される。この場合、共用空間１２については、共用空調機２５からの空調空気の供給量が要求量と同じ大きさになっており、共用空調機２５による空調が適正に行われることになる。一方、各住戸１１については、共用空調機２５から共用空間１２に供給されなかった空調空気の余剰分が分配して供給される。ここで、各住戸１１の要求量よりも分配量が小さい場合は、不足した分の空調空気が戸別空調機５１から供給され、要求量と分配量とが同じ場合は、その住戸１１における全ての空調空気が共用空調機２５により賄われるため、戸別空調機５１の運転が停止される。

共用空調機２５にて生成された空調空気は、各住戸１１よりも共用空間１２に優先して供給されるため、共用空調機２５における空調空気の生成量に上限値がある場合でも、共用空間１２の空調が行われないという不都合を回避できる。ここで、共用空調機２５への給電元が太陽光発電装置２１とされている構成では、太陽光発電装置２１での発電量により共用空調機２５での空調空気の生成量が制限されるため、共用空調機２５からの空調空気の供給先に優先順位が設定されることで、優先度の高い空間の空調を好適に行うことができる。

集合住宅１０においては、各住戸１１に専用の戸別空調機５１が設置されているため、各住戸１１においては、共用空調機２５から空調空気の供給が停止されている場合でも、戸別空調機５１からの空調空気により空調を行うことができる。つまり、共用空調機２５にて生成された空調空気が、各住戸１１よりも共用空間１２に優先して供給されても、各住戸１１の空調を好適に行うことができる。したがって、共用空調機２５の定格出力が、集合住宅１０の各住戸１１及び共用空間１２の空調が可能なほど大きくなくても、各住戸１１及び共用空間１２の空調を共用空調機２５及び戸別空調機５１により好適に行うことができる。

各住戸１１においては、共用空調機２５からの空調空気の供給量が居住空間１３の要求量に達しない場合に、その不足分が戸別空調機５１からの空調空気により補われるため、居住空間１３の要求量の全てが戸別空調機５１からの空調空気により賄われる構成に比べて、戸別空調機５１の稼働率を下げることができる。これは、戸別空調機５１の負担を低減することになるため、戸別空調機５１の寿命を延ばすことができる。

太陽光発電装置２１においては、太陽光という自然エネルギを利用して電力が創り出され、その電力が共用空調機２５に供給されるため、共用空調機２５は、商用電源１５からの商用電力を使用することなく各住戸１１及び共用空間１２の空調を行うことができる。これにより、管理者は商用電力の使用料金を電力会社等に支払う必要がないため、住戸１１ごとに徴収した空調料金により収入を得ることが可能となる。

［他の実施形態］
本発明は上記各実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

（１）上記各実施形態では、吹出調整部３４が、空調ダクト３３において共用空調機２５と吹出口３１，３２との中間位置に設けられていたが、吹出調整部３４は、吹出口３１，３２に対して設けられていてもよく、共用空調機２５に対する空調ダクト３３の接続部分に設けられていてもよい。要は、吹出口３１，３２からの空調空気の吹き出し量が個別に調整可能な構成であればよい。

（２）上記第２の実施形態において、各住戸１１に戸別空調機５１が設置されているのと同様に、共用空間１２の空調を行う専用の空調機が共用空間１２に設置されていてもよい。

（３）上記第２の実施形態では、各住戸１１において、戸別サーバ４２が戸別空調機５１の動作制御を行っていたが、管理サーバ４１が戸別空調機５１の動作制御を行ってもよい。これは、管理サーバ４１からの指令信号が戸別サーバ４２を介して戸別空調機５１に入力される構成で実現されてもよく、戸別サーバ４２が設けられておらずに、管理サーバ４１と戸別空調機５１とが電気的に直接接続されている構成で実現されてもよい。戸別サーバ４２が設けられていない場合、各住戸１１における空調空気の要求量は管理サーバ４１が算出することが好ましい。

（４）上記第２の実施形態では、共用空調機２５の空調空気のうち、共用空間１２に供給されなかった余剰空気が各住戸１１に均一に分配されていたが、各住戸１１に分配される余剰空気の分配量は不均一とされていてもよい。例えば、各住戸１１の中で優先順位を設定しておき、優先順位の高い住戸１１については、余剰空気に対する分配量の割合が他の住戸１１よりも高くされているようにする。この場合でも、余剰空気を各住戸１１に分配することができる。

（５）上記第２の実施形態では、太陽光発電装置２１による発電が停止されている夜間などにおいて、蓄電装置２２から給電が行われることで共用空調機２５による空調が行われてもよい。この場合、昼間などに太陽光発電装置２１にて発電された電力が蓄電装置２２に蓄えられており、管理サーバ４１は、蓄電装置２２の蓄電量に基づいて、共用空調機２５による空調空気の生成量を算出することになる。この場合でも、蓄電装置２２から共用空調機２５に供給される電力は、太陽光という自然エネルギを利用して創り出された電力であるため、管理者は商用電力の使用料金を電力会社等に支払う必要がなく、住戸１１ごとに徴収した空調料金により収入を得ることが可能となる。

（６）集合住宅１０に設置される自家発電装置としては、太陽光発電装置２１の他に、燃料電池や、ガソリン等の化石燃料を使用する発電機などが挙げられる。例えば、燃料を使用する自家発電装置が設置されている場合、その自家発電装置と蓄電装置２２と商用電源１５との３つが給電部として、共用空調機２５の一次側（上流側）に対して並列に接続されている構成とする。この構成では、共用空調機２５への給電元を３つの給電部のいずれかに切り替える切替スイッチが設けられており、管理サーバ４１は、共用空調機２５を運転させた場合にかかる電力や燃料の使用量を、３つの給電部のそれぞれについて算出し、最も費用が安い方法となる給電部から共用空調機２５に給電を行わせるように、切替スイッチの動作制御を行う。この場合、曇りの時間帯や夜間は、蓄電装置２２及び商用電源１５のいずれかが給電部として使用されることになる。

１０…集合住宅、１１…住戸、１２…共用空間、１５…給電部を構成する商用電源、１６…給電部を構成する共用分電盤、２１…給電部及び太陽光発電設備を構成する太陽光発電装置、２２…給電部及び蓄電設備を構成する蓄電装置、２５…共用空調機、３１…吹出部としての戸別吹出口、３２…吹出部としての共用吹出口、３３…空調ダクト、３４…調整部としての吹出調整部、４１…管理制御手段としての管理サーバ、５１…戸別空調機。

Claims

複数の住戸を備える集合住宅に適用され、該集合住宅における空調管理を実施する空調システムであって、
前記集合住宅で使用される電力を供給する給電部と、
前記給電部からの電力供給により運転され、各住戸の空調を行うために共同で使用される共用空調機と、
各住戸のそれぞれに設けられた吹出部と前記共用空調機とを接続し、前記共用空調機にて生成した空調空気を前記各住戸の吹出部にそれぞれ分配供給する空調ダクトと、
前記空調ダクトに設けられ、前記各住戸に対する空調空気の供給量を調整する調整部と、
前記調整部を制御対象とし、前記共用空調機にて生成された空調空気を、前記各住戸からの要求に応じて該住戸に対して供給させる管理制御手段と、
を備えていることを特徴とする集合住宅の空調システム。
前記共用空調機により生成された空調空気の前記各住戸に対する供給量に応じて、課金金額を前記住戸ごとに算出する算出手段を備えている請求項１に記載の集合住宅の空調システム。
前記集合住宅は、前記各住戸の住人のために共同で使用される共用空間を備えており、
前記空調ダクトは、前記各住戸の吹出部に加えて、前記共用空間に設けられた吹出部に、前記共用空調機により生成された空調空気を分配供給するものであり、
前記調整部は、前記共用空調機により生成された空調空気の前記各住戸に対する供給量に加えて、該空調空気の前記共用空間に対する供給量を調整するものであり、
前記管理制御手段は、前記共用空調機により生成された空調空気を、前記各住戸に加えて前記共用空間に対して供給させる請求項１又は２に記載の集合住宅の空調システム。
前記共用空間の空調に使用される空調空気の要求量を算出する手段と、
前記算出された前記共用空間の要求量に対して、前記共用空調機による空調空気の生成量に余剰が生じるか否かを判定する手段と、
を備え、
前記管理制御手段は、前記要求量に合わせて前記共用空間に対して前記空調空気を供給させる一方で、前記共用空間の要求量に対して前記生成量に余剰が生じる場合には、その余剰空気を前記各住戸の少なくとも１つに供給させ、前記共用空間の要求量に対して前記生成量に余剰が生じない場合には、前記共用空調機により生成された空調空気を前記各住戸に供給させないものである請求項３に記載の集合住宅の空調システム。
前記共用空調機による空調空気の生成量は、前記給電部から前記共用空調機への給電量により上限値に制限される請求項４に記載の集合住宅の空調システム。
前記集合住宅には、前記給電部として太陽光発電設備が設けられており、
前記共用空調機の前記上限値は、前記太陽光発電設備による発電量に応じた値になっている請求項５に記載の集合住宅の空調システム。
前記集合住宅には、前記給電部として蓄電設備が設けられており、
前記共用空調機の前記上限値は、前記蓄電設備による蓄電量に応じた値とされている請求項５又は６に記載の集合住宅の空調システム。
前記住戸ごとに設けられ、前記給電部からの電力供給により運転され、空調空気を生成し且つ自住戸に供給する戸別空調機と、
前記各住戸の空調に使用される空調空気の要求量を、前記住戸ごとに算出する手段と、
前記算出された前記住戸の要求量が前記共用空調機から該住戸への空調空気の供給量よりも大きいか否かを、前記住戸ごとに判定する手段と、
前記要求量が前記供給量よりも大きい住戸については、前記要求量に対する前記供給量の不足量を前記戸別空調機から供給させる手段と、
を備えている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の集合住宅の空調システム。
前記調整部は、前記共用空調機にて生成された空調空気について前記空調ダクトを通る通気量を調整する手段と、前記空調空気の温度調整を行うべく該空調空気とは異なる外部空気を前記空調ダクトに取り込む手段とを有している請求項１乃至８のいずれか１項に記載の集合住宅の空調システム。