JP2019045035A - 空気調和システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、中央装置と、複数の空調機器とをネットワークを介して接続し、運転している空調機器の設定温度を取得して統計処理により設定温度分布を算出し、個々の空調機器に対応する温度設定補正情報をもとに算出した設定温度分布における各空調機器の最適設定温度を決定し、ネットワークを通じて各空調機器に設定する空気調和システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、特許文献2に記載されている先行技術では、運転中の空気調和機に対する最適な設定温度を決定することを目的としている。したがって、熱中症の防止などについては考慮されていない。
そこで、本発明は上記先行技術の課題に着目してなされたものであり、室内環境情報を収集してユーザーが必要とする適切な室内環境を整えることができる空気調和システムを提供することを目的としている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
図1に示すように、空気調和システム1は、複数の空気調和機2と、これら各空気調和機2がインターネット等のネットワーク3を介して接続された例えばクラウドサーバで構成される管理装置としての管理サーバ4を備えている。
各空気調和機2は、図2(a)に示す複数の住戸を有する集合住宅MDHや図2(b)に示す戸建て住戸SFH等に設置されるものであり、図1に示すように、室内機10と、室外機20とを備えている。室内機10は室内に配置され、室外機20は外気にさらされるように屋外に配置される。
この室内機10は、室内の人の存在を検知する人検知センサ11と、室内の温度を検出する温度センサ12と、室内の湿度を検出する湿度センサ13と、ネットワーク3を介して通信を行う外部通信部14と、室外機20との間で通信を行う内部通信部15と、これらを制御する室内機制御部16とを備えている。
空気調和制御部16cは、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を含んでいる。この空気調和制御部16cは、室内温度を目標温度に制御する空気調和制御処理を実行するとともに、管理サーバ4との間で通信を行う連携制御処理を実行する。
次いで、ステップS3では、リモートコントロール装置(リモコン)からの指示で空気調和機2が運転停止状態から冷房運転を開始したか否かを判定し、運転を開始した場合(S3−Y)にはステップS4へ移行し、運転停止中である場合(S3−N)にはステップS9に移行する。
このステップS5では、空気調和機2の運転を停止したか否かを判定し、運転を停止した場合(S5−Y)には、ステップS6に移行して、運転停止情報を識別情報とともに管理サーバ4に送信してから前記ステップS3に戻る。
このステップS8では、各センサ11〜13から室内環境情報を収集し、収集した室内環境情報を識別情報とともに管理サーバ4へ送信してから前記ステップS5に戻る。
このステップS10では、センサ制御部16aのみを作動させて、人検知センサ11、温度センサ12及び湿度センサ13から人検知情報、温度情報及び湿度情報を室内環境情報として収集し、収集した室内環境情報を識別情報とともに管理サーバ4へ送信してからステップS11に移行する。
このステップS13では、空気調和機2が運転開始したか否かを判定し、運転開始した場合(S13−Y)には前記ステップS4へ移行し、運転開始していない場合(S13−N)にはステップS14へ移行する。
しかも、空気調和機2が停止中であるときには、空気調和機2を運転状態とすることなく、センサ制御部16aのみを作動させて、室内環境情報を収集することが可能となり、空気調和機2を一旦運転状態としてから室内環境情報の収集を行う場合に比較して省電力化を図ることができる。
例えば、戸建て住戸SFHに空気調和機2を設置した場合には、住所が近く、比較的室内外環境が類似する例えば同一町内を一つの環境類似群とする。また、住戸数の多い低層階または高層階の集合住宅の場合には、室内外環境が類似する1つのフロア単位又は複数のフロア単位で環境類似群を形成する。
このため、管理サーバ4の環境類似群作成部4aは、環境類似群毎に管理を行うための環境類似群情報記憶部4dを有する。この環境類似群情報記憶部4dには、環境類似群毎に、図3に示す空気調和機2の識別情報、運転開始情報及び運転停止情報を含む運転状態情報、運転開始時室内環境情報及び読込時室内環境情報を個別に記憶する個別空気調和機情報記憶テーブルが格納されている。ここで、室内環境情報は、人検知センサ11で検出した人検知情報、温度センサ12で検出した温度情報及び湿度センサ13で検出した湿度情報を含んでいる。
この情報受信処理は、先ず、ステップS21で、空気調和機2から送信されたエリア情報及び識別情報を受信したか否かを判定し、エリア情報及び識別情報を受信したとき(SY21−Y)には、ステップS22に移行して、環境類似群作成部4aによって作成された室内外の環境が類似する環境類似群の何れに属するかを決定してからステップS23へ移行する。
このステップS24では、空気調和機2から運転開始情報を受信したか否かを判定し、運転開始情報を受信したとき(S24−Y)には、ステップS25へ移行して運転開始情報及び室内環境情報を図3に示す個別空気調和機情報記憶テーブルの該当する識別情報記憶領域に上書きして格納してから前記ステップS21に戻り、運転開始情報を受信していないとき(S24−N)にはステップS26に移行する。
したがって、環境類似群作成部4aによって、室内外の環境が類似している環境類似群毎に、空気調和機2の運転状態を把握することができる。
この運転判断処理では、先ず、ステップS31で、環境類似群情報記憶部4dを参照して該当する環境類似群内で停止中の空気調和機2が存在するか否かを判定し、停止中空気調和機2が存在しない場合(S31N)には、停止中空気調和機2が現れるまで待機し、停止中空気調和機2が現れた場合(S31−Y)にはステップS32に移行する。
その判断順位を表す変数Nを“0”に設定してからステップS33に移行する。
このステップS35では、N番目の停止中空気調和機2に対して室内環境情報送信要求を送信し、次いでステップS36に移行して、室内環境情報を受信したか否かを判定し、室内環境情報を受信していないとき(S36−N)には受信するまで待機し、室内環境情報を受信した(S36−Y)ときにはステップS37に移行する。
このステップS38では、温度センサ12で検出した温度情報及び湿度センサ13で検出した湿度情報をもとに予め所定の記憶部に記憶した、例えば図8に示す熱中症判定テーブルを参照して熱中症の恐れが少ない適正範囲を超えている否かを判定する。
そして、ステップS38の判定結果が、適正範囲内であるときには(S38−N)そのままステップS33に戻り、適正範囲を超えて警戒範囲、厳重警戒範囲及び危険範囲となっているとき(S38−Y)にはステップS39に移行する。
この判定結果が、所定時間が経過していないとき(S41−N)にはステップS40に戻り、所定時間が経過したとき(S41−Y)には、熱中症の危険があるものと判断してステップS42に移行し、該当する停止中空気調和機2に対して強制運転指令を送信してからステップS33に戻る。
新たに空気調和機2を設置するか空気調和機2を移転したときに、室内機10の室内機制御部16にエリア情報を登録する。このエリア情報は、戸建て住戸である場合には、住所を登録し、集合住宅であるときには住所、住戸の階数及びフロア上の位置を登録する。このエリア情報に室内機10を設置する部屋の窓が面している方向も入力することが好ましい。
そして、室内機10及び室外機20の設置が完了し、室内機の外部通信部14とネットワーク3との接続が完了して試運転を開始すると、室内機制御部16に登録されたエリア情報及び識別情報がネットワーク3を介して管理サーバ4に送信される。
このようにして、環境類似群作成部4aで、設置環境が類似している空気調和機2を纏めて環境類似群として管理することにより、同一の環境類似群に属する空気調和機2に対して運転中の空気調和機2の室内環境情報をもとに停止中の空気調和機2を運転するべきか否かの判断を正確に行うことが可能となる。
管理サーバ4では、運転開始情報、室内環境情報及び識別情報を受信すると、環境類似群作成部4aによって、環境類似群情報記憶部4dの識別情報が属する環境類似群の該当する個別空気調和機情報記憶領域に、運転開始情報及び室内環境情報を格納する。
したがって、環境類似群の個別空気調和機情報記憶領域には、属する空気調和機2の識別情報,運転開始情報や運転停止情報を含む運転状態情報、室内環境情報が格納される。
停止中空気調和機2が現れると、環境類似群情報記憶部4dの同一環境類似群に記憶されている停止中空気調和機2を抽出し、停止中空気調和機テーブルに第1番目から判断順位順に格納する(ステップS32)。この停止中空気調和機テーブルへの格納が終了すると、テーブルの判断順位を表す変数Nを“0”にセットする。
停止中空気調和機2が1台でも存在する場合には、停止中空気調和機テーブルに格納されるので、ステップS33で算出された第1番目の停止中空気調和機2が存在することになり、ステップS35以降の運転判断処理が継続して行われる。
この室内環境情報送信要求を受信した停止中空気調和機2は、例えば空気調和機2が備えるセンサ制御部16aのみを動作させて人検知センサ11、温度センサ12及び湿度センサ13から人検知情報、温度情報及び湿度情報を含む室内環境情報を収集し、収集した室内環境情報を識別情報とともに管理サーバ4へ送信する。
管理サーバ4では室内環境情報を受信すると(ステップS36)、人検出情報が人の存在を表しているか否かを判定し(ステップS37)、人が存在しない場合(S37−N)には、該当する停止中の空気調和機2を運転開始する必要がないものと判断してステップS33に戻って次の第2番目の停止中空気調和機2について運転開始判断を行う。
この判定結果が、例えば温度30℃であっても湿度が40%以下であるときには、熱中症の可能性が少ない適正範囲内であるものと判断して該当する停止中空気調和機2を運転開始させることなくステップS33へ戻る。
しかしながら、同じ温度30℃であっても、湿度が45%〜60%の範囲内であるときには警戒範囲となり、さらに湿度が高い65%〜80%の範囲内では厳重警戒範囲となり、さらに湿度が高い85%以上では危険範囲となる。
このため、警報指令を受信した停止中空気調和機2では警報報知部16dに対して警報を報知する指令を出力する。この警報報知部16dは、熱中症を発症する可能性がある旨を警戒範囲、厳重警戒範囲及び危険範囲に応じて空気調和機2の運転開始を示唆する警報を音声又は液晶等の表示で報知する。
この警報の報知によって、ユーザーがリモートコントロール装置を操作して停止中空気調和機2を運転開始状態とすると、運転開始情報及び識別情報が管理サーバ4へ送信される。
しかしながら、停止中空気調和機2から警報を報知しても停止中空気調和機2が運転状態とならない場合には、所定時間が経過した時点で、該当する停止中空気調和機2に対してネットワーク3を介して強制運転指令を送信する。このとき、強制運転指令ともに運転中の空気調和機2の室内環境情報における一番低い温度及び湿度、又は平均化した温度及び湿度を目標温度及び目標湿度として送信する。
その後、管理サーバ4は環境類似群毎に抽出された停止中空気調和機2に対する運転判断処理が全て終了すると、再度停止中空気調和機2の抽出を開始し、人が存在し、温度及び湿度が適正範囲を超える状態となったときに、警報の報知又は強制運転を実行する。
このように、上記第1の実施形態によると、設置環境すなわち室内外環境が類似する空気調和機2を同一の環境類似群として纏めて管理するようにしたので、環境類似群に含まれる運転中の空気調和機2の室内環境情報を収集して個別の空気調和機2についてユーザーが必要とする適切な室内環境を整えることが可能となる。
したがって、環境類似群に属する運転中の空気調和機2から収集した室内環境情報から同じ環境類似群に属する停止中の空気調和機2を運転開始状態とするか否かの判断を行う運転判断処理を正確に行うことができる。
また、設置環境が類似する環境類似群で停止中の空気調和機2について運転開始するか否かを判断するようにしたので、停止中の空気調和機2を強制運転する場合に、運転中空気調和機2の室内環境情報を目標値として採用することができ、強制運転させる場合の温度及び湿度管理をその時点の環境に合わせた最適な条件に設定することができる。このため、ユーザーに対し、熱中症を発症しない室内環境を提供することができる。
この第2の実施形態では、管理サーバの運転判断部で実行する運転判断処理を実行するタイミングを環境類似群の稼働率に基づいて決定するようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、管理サーバの運転判断部4cで環境類似群毎に実行する運転判断処理が図9に示すように変更されている。
この運転判断処理では、先ず、ステップS51で、環境類似群の運転中の空気調和機2が存在するか否かを判定し、運転中の空気調和機2が存在しない場合(S51−N)には、運転中の空気調和機2が存在するまで待機し、運転中の空気調和機2が存在した場合(S51−Y)には、ステップS52に移行する。
Ro=運転中空気調和機の数/環境類似群の空気調和機の数×100
次いで、ステップS53に移行して、算出した空気調和機稼働率Roが予め設定された設定値Ros(例えばRos=50%)以上であるか否かを判定し、空気調和機稼働率Roが設定値Ros未満であるとき(S53−N)には、ステップS51に戻り、空気調和機稼働率Roが設定値Ros以上であるとき(S53−Y)にはステップS54に移行する。
このステップS56では、停止中空気調和機2に対して室内環境情報送信要求を送信し、次いでステップS57に移行して、室内環境情報を受信したか否かを判定し、室内環境情報を受信していないとき(S57−N)には受信するまで待機し、室内環境情報を受信したとき(S57−Y)には、ステップS58に移行する。
このステップS58では、受信した室内環境情報をもとに人が存在し且つ温度及び湿度が適正範囲を越えた停止中空気調和機2を抽出し、次いでステップS59に移行して、運転判断優先順位を決定する運転判断優先順位決定処理を実行する。
そして、優先順位順に第1番から前述した図7と同様の運転開始判断順位テーブルに登録し、且つ優先順位を表す変数Mを“0”に設定する。
このステップS62では、優先順位M番目の停止中空気調和機2へ警報指令を送信し、次いでステップS63に移行して、該当する停止中空気調和機2から運転開始情報を受信したか否かを判定する。この判定結果が、停止中空気調和機2から運転開始情報を受信したとき(S63−Y)にはステップS60に戻る。
このステップS65では、該当する停止中空気調和機2に対して強制運転指令を送信してからステップS60に戻る。
しかしながら、運転中空気調和機2の数が増加して空気調和機稼働率Roが設定値以上となったときに、停止中空気調和機2を運転開始するべきか否かの運転判断を実行する。このため、前述した第1の実施形態に比較して熱中症発症の可能性がより高くなってから停止中空気調和機2の運転判断を行うことができ、停止中空気調和機2の室内環境情報の送信要求をより少なくすることができ、より消費電力を抑制することができる。
しかも、運転判断を行う停止中空気調和機2から室内環境情報を事前に収集して、人が存在し、温度及び湿度が適正範囲を超えている停止中空気調和機2を抽出することにより、実際に運転判断が必要な停止中空気調和機2について運転判断を行うことができ、停止中空気調和機2の運転判断が遅れることを確実に防止することができる。
この第3の実施形態では、各空気調和機2から収集した室内環境情報を比較することにより、室内環境情報の異常を検出して室内環境を正常な室内環境に維持するようにしたものである。
この第3の実施形態では、運転判断部4cで、環境類似群毎に図10の運転判断処理を実行する。この運転判断処理は、先ず、ステップS71で、停止中の空気調和機2の識別情報を抽出し、次いでステップS72に移行して、抽出した停止中の空気調和機2に対してネットワーク3を介して室内環境情報送信要求を送信してからステップS73に移行する。
このステップS74では、人が存在する停止中空気調和機2を抽出し、抽出した停止中空気調和機2を図7と同様の運転開始判断順位テーブルに所定の判断順位で登録し、その判断順位を表す変数iを“0”に設定する。
このステップS77では、変数iに“1”を加えて新たな変数iとし、次いでステップS78に移行して、運転開始判断順位テーブルの第i番目の停止中空気調和機2が存在するか否かを判定し、第i番目の停止中空気調和機2が存在しない場合(S78−N)には運転状態判断処理を終了し、第i番目の停止中空気調和機2が存在する場合(S78−Y)にはステップS79に移行する。
このステップS80では、第i番目の停止中空気調和機2の室内環境情報が異常であるか否かを判定する。この室内環境情報の異常判定は、停止中空気調和機2の温度及び湿度が運転中空気調和機2の運転開始時の温度平均値及び湿度平均値に対して乖離しているか否かを判定する。
このステップS81では、該当する停止中空気調和機2に対してネットワーク3を介して警報指令を出力し、次いでステップS82に移行して、該当する停止中空気調和機2から運転開始情報を受信したか否かを判定し、運転開始情報を受信したとき(S82−Y)にはステップS77に戻り、運転開始情報を受信していないとき(S82−N)にはステップS83に移行する。
この第3の実施形態によると、環境類似群の停止中空気調和機2の室内環境情報である温度及び湿度を収集し、収集した温度及び湿度が運転中空気調和機2の室内機10における運転開始時の室内環境情報すなわち温度センサ21で検出した温度の平均値及び湿度センサ22で検出した湿度の平均値と比較することにより、停止中空気調和機2の室内環境情報が正常であるか否かを判断することができる。
なお、上記第3の実施形態では、停止中の空気調和機2について運転開始判断を行う場合について説明したが、運転中の空気調和機2についても室内環境情報である温度及び湿度を温度平均値及び湿度平均値と比較することにより、室内環境情報の異常を検出することができる。室内環境情報の異常を検出したときに、警報指令及び強制修正指令を修正開始指令として送信し、温度目標値及び湿度目標値を運転中空気調和機2の温度平均値及び湿度平均値として室内環境を適正に維持することができる。
また、上記第1〜第3の実施形態では、熱中症の発症を抑制するために冷房動作の運転を判断する場合に本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、運転中空気調和機2の運転情報及び停止情報や室内環境情報等を含む運転情報を利用して停止中空気調和機2を運転するか否かの運転判断を行う場合に本発明を適用することができる。この場合、空気調和機2の運転開始判断としては冷房動作に限らず暖房動作にも適用することができる。また、運転中の空気調和機2を運転し続けるべきか否かの運転判断を行う場合や、不適切な運転状態(設定温度など)で運転している空気調和機2をより適切な運転状態に変更するべきか否かの判断を行う場合にも本発明を適用することができる。
また、上記第1〜第3の実施携帯では、環境類似群作成部が各空気調和機2の設置エリア情報を基に環境類似群を作成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、商業用ビルなどに備え付けられたビル用マルチエアコンの各室内機を環境類似群としてもよい。
Claims (8)
- 複数の空気調和機と管理装置とがネットワークを介して接続された空気調和システムであって、
前記管理装置は、
前記複数の空気調和機のうち周囲環境が類似する空気調和機を纏めて環境類似群を作成する環境類似群作成部と、
前記環境類似群毎に当該環境類似群に含まれる空気調和機の運転情報を取得して各空気調和機の運転状況を監視する監視部と
を備えたことを特徴とする空気調和システム。 - 前記環境類似群作成部は、各空気調和機の設置エリア情報を基に環境類似群を作成することを特徴とする請求項1に記載の空気調和システム。
- 前記監視部は、前記環境類似群に含まれる空気調和機のうち、運転中の空気調和機から室内環境情報を取得し、取得した室内環境情報に基づいて前記環境類似群に含まれる停止中の空気調和機を運転するか否かを判断する運転判断部を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和システム。
- 前記運転判断部は、前記環境類似群に運転中の空気調和機が存在する場合に、停止中の空気調和機の人検知部から人検知情報を取得し、前記人検知部が人を検知し、且つ当該停止中の空気調和機の室内環境情報が設定値を超えているときに当該停止中の空気調和機に対して運転を促す運転開始指令を送信することを特徴とする請求項3に記載の空気調和システム。
- 前記運転判断部は、前記環境類似群に含まれる空気調和機の稼働率が設定値以上である場合に、前記停止中の空気調和機に対して運転を促す稼働開始指令を送信することを特徴とする請求項3に記載の空気調和システム。
- 各空気調和機は、運転開始指令を受信したときに、警告の報知及び強制運転の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項4又は5に記載の空気調和システム。
- 前記運転開始指令は、前記運転中の空気調和機の室内環境情報を含み、前記空気調和機は、前記強制運転する際に、前記運転の空気調和機の室内環境情報を目標値に設定することを特徴とする請求項6に記載の空気調和システム。
- 前記運転判断部は、前記環境類似群に含まれる各空気調和機の室内環境情報を取得し、運転中の空気調和機と停止中の空気調和機との室内環境情報の比較結果に基づいて前記停止中の空気調和機の運転要否を判断することを特徴とする請求項3に記載の空気調和システム。
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