JP2023002923A - 空調制御装置及び空調制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】間欠運転を行って、ユーザが求める省エネルギ効果を得るために行う操作を簡略化することができる空調制御装置及び空調制御方法を提供する。【解決手段】空調制御装置１００は、室温を取得する室温取得部２３と、室温を調節する空調設備１０の運転状態と停止状態とを切替える切替部３３と、空調設備の運転時間と停止時間との比率に関する比率情報の入力操作を受付ける入力部２１と、室温取得部２３によって取得された室温、及び入力部に入力された比率情報に基づいて、切替部３３の切替えを制御する切替制御部３５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、空調制御装置及び空調制御方法に関する。

従来、還気と外気との混合気を温度調整して建物内に供給する空調機の運転制御装置が知られている（特許文献１参照）。この運転制御装置は、所定周期で空調機の間欠運転を行うことにより、空調空間の温度環境を安定に保ちながら省エネルギ化を図っている。

特開２００４－１２１０８号公報

ところで、所定周期で空調設備を間欠運転する際、ユーザが求める省エネルギ効果を得るためには、例えば、空調設備の運転時間又は停止時間をユーザが調節可能な構成が考えられる。このような構成においてユーザが求める省エネルギ効果を得るためには、例えば、ユーザが、まず空調設備が間欠運転する周期を確認し、その周期とユーザが求める省エネルギ効果に応じた運転時間又は停止時間とを算出して、更にこの算出結果を空調設備に設定するための入力操作等を行う必要があり、操作が煩わしいという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、空調設備の間欠運転を行って、ユーザが求める省エネルギ効果を得るために行う操作を簡略化することができる空調制御装置及び空調制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る空調制御装置は、室温を取得する室温取得部と、室温を調節する空調設備の運転状態と停止状態とを切替える切替部と、空調設備の運転時間と停止時間との比率に関する比率情報の入力操作を受付ける入力部と、室温取得部によって取得された室温、及び入力部に入力された比率情報に基づいて、切替部の切替えを制御する切替制御部と、を備えたことを特徴とするようにしたものである。

本発明によれば、室温取得部によって取得された室温、及び入力部に入力された空調設備の運転時間と停止時間との比率に関する比率情報に基づいて空調設備の運転状態と停止状態とを切替えるので、空調設備の間欠運転を行って、ユーザが求める省エネルギ効果を得るために行う操作を簡略化することができる。

実施の形態１に係る空調システムのハードウェア構成の一部を示すブロック図である。 実施の形態１に係る空調制御装置が行う処理を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る空調機が間欠運転を行う際のタイミングチャート及び室温の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
先ず、実施の形態１に係る空調システム１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る空調システム１のハードウェア構成の一部を示すブロック図である。実施の形態１においては、空調システムの一例として、複数の空調機１０を複数の下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０で制御する空調システムについて説明する。

実施の形態１に係る空調システム１は、複数の空調機１０と、複数の下位コントローラ２０と、複数の空調機１０及び複数の下位コントローラ２０の動作を制御する上位コントローラ３０と、を備えている。複数の空調機１０は、それぞれ対応する下位コントローラ２０と電気的に接続されており、複数の下位コントローラ２０は、上位コントローラ３０と電気的に接続されている。複数の下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０によって、空調制御装置１００が構成されている。なお、実施の形態１において、複数の空調機１０のそれぞれは、空調設備を構成する。

例えば、空調機１０は、互いに壁で仕切られている複数の部屋に１つずつ設けられており、各部屋の内部に配置される室内機１１と、外部に配置される室外機１２と、を備えている。また、例えば、室内機１１は、図示しない熱交換器及びファン等を有し、室外機１２は、図示しない圧縮機を有し、熱交換器と圧縮機との間を冷媒が循環することにより、室内機１１から室内へ冷風又は温風（以下「空調空気」という）を送出して、室温を調節する。なお、空調機は、電気をエネルギとして消費するものに限らず、化石燃料、バイオ燃料等を燃焼させた際のエネルギ等、電気以外のエネルギを消費する空調機であってもよいし、電気と電気以外のエネルギを共に消費する空調機であってもよい。

下位コントローラ２０は、対応する室内機１１が配置されている同じ室内に配置されており、ユーザからの入力操作を受付ける入力部２１と、情報を表示する表示部２２と、室温センサ２３と、を有している。

入力部２１は、ユーザが空調機１０を操作する際、又は空調機１０の設定を変更する際等に、ユーザからの入力操作を受付ける。例えば、入力部２１は、複数の操作ボタン等のユーザインタフェースを有し、ユーザからの入力操作として、空調機１０の電源を投入するオン操作、空調機１０の電源を遮断するオフ操作、空調機１０が冷房運転を行う冷房モード及び空調機１０が暖房運転を行う暖房モードの切替え操作、空調機１０の設定温度の入力操作、省エネ目標値の入力操作等を受付ける。

なお、実施の形態１において、設定温度は、ユーザによって空調機１０毎に任意に選択される温度であり、ユーザが空調機１０を運転させることによって求める室温である。言い換えると、設定温度は、空調機１０を運転させて室温を変化させる際の目標値である。また、実施の形態１において、室温は、室内機１１が配置されている室内の気温をいう。

空調機１０は、室温が設定温度と許容温度との間になるように、下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０によって制御される。言い換えると、空調機１０は、室温が設定温度に対する一方となるように、また、室温が許容温度に対する他方となるように、下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０によって制御される。また、言い換えると、空調機１０は、室温が設定温度に対して高い温度及び低い温度のいずれか一方となるように、また、室温が許容温度に対して高い温度及び低い温度のいずれか他方となるように、下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０によって制御される。実施の形態１では、空調機１０は、室温が設定温度に対して初期温度に近い温度となるように、また、室温が許容温度に対して初期温度から遠い温度となるように、下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０によって制御される。例えば、空調機１０は、室温が設定温度に対して高い温度となるように、また、室温が許容温度に対して低い温度となるように、下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０によって制御される。

なお、実施の形態１において、許容温度は、設定温度よりも、予め設定されている許容温度幅の分、空調機１０のオン操作をする前の室温（初期室温）に近い温度で、かつ室内を快適な状態に維持可能な温度である。言い換えると、許容温度は、設定温度よりも、予め設定されている許容温度幅の分、室外（建物外）の気温に近い温度で、かつ室内にいる者が快適に感じることができる温度である。なお、許容温度は、ユーザによって空調機１０毎に任意に選択可能な温度であってもよい。

また、室温が厳密に設定温度と許容温度との間になるように空調機１０を制御することは困難であり、「室温が設定温度に対して高い温度及び低い温度のいずれか一方となるように」とは、室温がわずかでも設定温度に対して高い温度及び低い温度のいずれか他方になることを許容しない、ということを意味しない。例えば、室温が設定温度に対して高い温度となるように制御される、ということは、室温がわずかでも設定温度に対して低い温度となることを許容しない、ということを意味しない。

同様に、「室温が許容温度に対して高い温度及び低い温度のいずれか他方となるように」とは、室温がわずかでも許容温度に対して高い温度及び低い温度の一方になることを許容しない、ということを意味しない。例えば、室温が許容温度に対して低い温度となるように制御される、ということは、室温がわずかでも許容温度に対して高い温度となることを許容しない、ということを意味しない。
空調機１０は、室温が設定温度に対して高い温度及び低い温度の概ね一方、かつ室温が許容温度に対して高い温度及び低い温度の概ね他方となるように制御されればよい。

省エネ目標値は、ユーザによって空調機１０毎に任意に選択される値であり、空調機１０が間欠運転する際にユーザが空調機１０に対して求める省エネルギ効果を、数値化したものである。例えば、省エネ目標値は、空調機１０が間欠運転する際に空調機１０の運転時間と停止時間との比率に関する比率情報であって、空調機１０のオン操作があってから１回目のオフ操作があるまでの時間（以下「空調時間」という。）において、空調機１０が間欠運転する際の、空調時間に対する停止時間の合計の割合を百分率で表した目標値である。なお、実施の形態１において、省エネ目標値は、運転時間と停止時間との比率に関する比率情報を構成する。

なお、実施の形態１において、空調時間内で空調機１０が連続的に運転している状態（以下「運転状態」という。）の時間を運転時間と、空調時間内で空調機１０が連続的に停止している状態（以下「停止状態」という。）の時間を停止時間という。空調時間は、運転時間の合計と停止時間の合計との和で表される。なお、実施の形態１において、空調機１０の運転状態と停止状態とを合わせて、空調機１０の状態という。また、空調機１０の運転状態とは、空調機１０がエネルギを消費しながら冷気又は暖気を室内へ送出している状態である。また、空調機１０の停止状態とは、室温を変化させるために必要な機能の少なくとも一部が停止して、運転状態よりもエネルギの消費が少ない状態である。例えば、停止状態は、圧縮機と送風機とが共に停止している状態であってもよいし、圧縮機及び送風機の一方が停止している状態であってもよい。

例えば、ユーザが空調時間のうち５０［％］の時間を停止時間とする省エネルギ効果を求める場合、省エネ目標値は、５０［％］となる。また、例えば、ユーザが空調時間のうち４０［％］の時間を停止時間として省エネルギ効果を得ることを求める場合、省エネ目標値は、４０［％］となる。
空調機１０は、空調時間内において、空調時間に対する停止時間の比が省エネ目標値に近づくように、運転状態と停止状態とを交互に繰り返す間欠運転を行うことが可能に構成されている。

表示部２２は、空調機１０の操作に必要な各種情報を表示する。例えば、表示部２２は、ユーザによる入力部２１への入力操作を補助する画像と、空調機１０の状態を示す画像と、空調機１０の設定を示す画像と、室温に関する情報を示す画像と、を表示する。具体的には、表示部２２は、画像情報を表示する液晶表示装置等からなり、ユーザに対して入力部２１へ入力操作をさせるための項目を含むメニュー画像と、ユーザによって行われた入力操作の内容を含む画像と、空調機１０の運転状態又は停止状態を示す画像と、空調機１０の冷房モード又は暖房モードを示す画像と、省エネ目標値、設定温度及び許容温度を示す画像と、室温を示す画像と、を表示する。

室温センサ２３は、室温を取得して、取得した室温に応じた信号を出力する。下位コントローラ２０は、室温センサ２３が出力した信号に基づいて、表示部２２に室温に関する情報を表示させるとともに、室温に関する情報を上位コントローラ３０へ送信する。例えば、下位コントローラ２０は、室温センサ２３が取得した室温に応じて、室温に関する情報を所定時間毎に上位コントローラ３０へ送信する。具体的には、下位コントローラ２０は、室温センサ２３が取得した室温を１分毎に上位コントローラ３０へ送信する。このように、下位コントローラ２０は、所定時間毎に情報を送信することによって、連続して情報を送信する場合と比較して下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０の処理負担を軽減することができる。なお、実施の形態１において、室温センサ２３は、室温取得部を構成する。

上位コントローラ３０は、時間を算出する計時部３１と、情報を記憶する記憶部３２と、各空調機１０の運転と停止とを切替える切替部３３と、室温の変化を予測する室温予測部３４と、空調制御部３５と、を有する。上位コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を有する処理回路を有しており、当該処理回路によって、記憶部３２、切替部３３、室温予測部３４、及び空調制御部３５の機能が実現される。なお、実施の形態１において、空調制御部３５は、切替部による空調設備の運転状態と停止状態との切替えを制御する切替制御部を構成する。

計時部３１は、経過時間をカウントすることにより、現在の日時を算出する。例えば、計時部３１は、制御部１３に設けられたＲＴＣ（ＲＥＡＬ－ＴＩＭＥ ＣＬＯＣＫ）、又はクロック信号によって動作するカウンタ等によって構成される。なお、計時部３１は、時間のみを算出可能で、日付けを算出できないものであってもよい。

記憶部３２は、上位コントローラ３０が各下位コントローラ２０及び各空調機１０を制御するために必要な情報を記憶する。例えば、記憶部３２は、下位コントローラ２０から受信した情報と、上位コントローラ３０の各構成の処理に必要な情報及び処理の結果に関する情報と、を含む空調機１０の制御に必要な情報を記憶する。具体的には、記憶部３２は、空調機１０の状態に関する情報と、室温センサ２３によって取得された室温に関する情報と、入力部２１に対する入力操作に関する情報と、計時部３１の算出結果に関する情報と、を記憶する。

より具体的には、記憶部３２は、空調機１０の過去の運転時間と、空調機１０の過去の停止時間と、室温センサ２３が取得した室温及び室温を取得した日時と、入力部２１に入力操作された省エネ目標値及び設定温度と、許容温度と、測定基準時間と、温度予測モデルと、許容温度到達予測時間と、切替時間と、を記憶する。過去の運転時間とは、例えば、運転時間と停止時間とが交互に発生する間欠運転における直前の運転時間であり、過去の停止時間とは、例えば、運転時間と停止時間とが交互に発生する間欠運転における直前の停止時間である。なお、記憶部３２は、空調機１０が過去に運転を開始した日時及び停止した日時を記憶することで、間接的に空調機１０の過去の運転時間と過去の停止時間とを記憶するように構成されていてもよい。また、実施の形態１において、空調機１０の過去の運転時間及び過去の停止時間は、稼働情報を構成する。
測定基準時間、温度予測モデル、許容温度到達予測時間及び切替時間については、後述する。

切替部３３は、下位コントローラ２０を介して信号を空調機１０へ送信し、空調機１０の運転と停止とを切替える。例えば、切替部３３は、不図示のスイッチング回路等を有して構成され、下位コントローラ２０を介して、空調機１０を運転させる運転信号と、空調機１０を停止させる停止信号と、を空調機１０へ送信し、空調機１０の運転状態と停止状態とを切替える。

室温予測部３４は、下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報に基づいて、室温の時間変化を予測する。言い換えると、室温予測部３４は、室温センサ２３によって取得された室温に基づいて、室温の時間変化を予測する。例えば、室温予測部３４は、所定期間内に下位コントローラ２０から送信された室温と、室温センサ２３が室温を取得した日時と、に基づいて作成した温度予測モデルによって、許容温度到達予測時間を予測する。許容温度到達予測時間は、空調機１０が運転状態から停止状態へ切替えられた時点から、停止状態が継続した場合において室温が許容温度に到達するまでの予測時間である。

例えば、室温予測部３４は、許容温度到達予測時間を算出する際、まず、空調機１０が運転状態から停止状態へ切替えられた時点から、予め設定されている測定基準時間が経過するまでの測定期間内に、下位コントローラ２０から送信された複数の室温と、室温センサ２３がこれら複数の室温を取得した日時と、に基づいて、温度予測モデル作成する。具体的には、室温予測部３４は、室温を目的変数とし、それぞれ異なる時刻に室温を複数回取得した際の時間差を説明変数とする単回帰分析によって、温度予測モデルとして、１次関数である温度推移関数を作成する。なお、測定基準時間は、少なくとも下位コントローラ２０から室温に関する情報が送信される間隔の２倍以上の時間であり、測定基準時間は、下位コントローラ２０から室温に関する情報が送信される間隔の３倍以上の時間であることが望ましい。
このように作成した温度予測モデルを用いて、室温予測部３４は、空調機１０が運転状態から停止状態へ切替えられた時点における室温に基づいて、許容温度到達予測時間を算出する。

空調制御部３５は、下位コントローラ２０から送信された情報と、上位コントローラ３０の各構成によって算出された情報と、を取得し、これらの情報に基づいて、切替部３３による各空調機１０の運転状態と停止状態との切替えを制御する。例えば、空調制御部３５は、下位コントローラ２０から送信された情報と、計時部３１によって算出された時間に関する情報と、記憶部３２に記憶されている情報と、室温予測部３４によって算出された情報と、を取得し、これらの情報に基づいて、切替部３３の切替えを制御する。具体的には、空調制御部３５は、下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報と、省エネ目標値と、設定温度と、許容温度と、空調機１０の過去の停止時間に関する情報、許容温度到達予測時間と、を取得し、これらの情報に基づいて、切替部３３による各空調機１０の運転状態と停止状態との切替えを制御する。

以下、図２及び図３を参照して、空調機１０が冷房モードで間欠運転を行う場合を例に、空調制御部３５が実行する処理について説明する。
図２は、実施の形態１に係る空調制御部３５が行う処理を示すフローチャートである。図３は、実施の形態１に係る空調機１０が間欠運転を行う際のタイミングチャート及び室温の時間変化を示すグラフである。

いずれかの空調機１０のオン操作があった場合、空調制御部３５は、当該空調機１０に対応する室温が設定温度Ｔ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳＴ１）。この処理において、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている情報を参照し、最後に下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報と設定温度Ｔ１とを比較して、ユーザが求めている室温、即ち設定温度Ｔ１が室温Ｔよりも高いか否かを判定することにより、室内を快適な状態に維持するために空調機１０を運転させる必要があるか否かを判定している。

ステップＳＴ１の処理において、室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも低い場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、空調制御部３５は、室温Ｔが低すぎることにより空調機１０を運転させる必要がないと判定して、設定温度Ｔ１よりも高い室温を示す情報が下位コントローラ２０から送信されるまで空調機１０に停止状態を維持させ、以降の処理を待機する。
ステップＳＴ１の処理において、室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも高い場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、空調制御部３５は、室内を快適な状態に維持するために空調機１０を運転させる必要があると判定し、空調機１０の運転を開始する（ステップＳＴ２）。言い換えると、空調制御部３５は、室内を快適な状態に維持するために空調機１０を運転させる必要があると判定し、切替部３３によって下位コントローラ２０を介して運転信号を空調機１０へ送信させ、空調機１０を停止状態から運転状態へ切替える。

なお、空調制御部３５は、ステップＳＴ１の処理において、室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも高い場合、ステップＳＴ２の処理において直ちに空調機１０を停止状態から運転状態へ切替えるものに限定されない。空調制御部は、ステップＳＴ１の処理において室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも高い場合に空調機を停止状態から運転状態へ切替えるように構成されていればよく、例えば、複数の空調機を１つの上位コントローラで制御する場合、他の空調機が運転状態から停止状態に切替えられた際に、当該空調機を停止状態から運転状態へ切替えるように複数の空調機を制御するように構成されていてもよい。このように構成されている場合、空調制御部は、複数の空調機が同時に運転状態になることを抑制し、消費エネルギのピーク値を抑制することが可能となる。

ステップＳＴ２の処理によって空調機１０の運転が開始されると、空調制御部３５は、当該空調機１０に対応する室温が設定温度Ｔ１に達したか否かを判定する（ステップＳＴ３）。この処理において、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている、最後に下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報を参照して、室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したか否かを判定することにより、空調機１０の運転によってユーザが求める温度まで室温Ｔが十分に低下したか否かを判定している。

なお、空調制御部３５は、室温Ｔと設定温度Ｔ１とを比較して、室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも低い場合に室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したと判定してもよいし、室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも高い場合であっても、室温Ｔと設定温度Ｔ１との関係が所定の条件を満たした場合に室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したと判定してもよい。例えば、空調制御部３５は、室温Ｔと設定温度Ｔ１とを比較して、室温Ｔが設定温度Ｔ１よりも所定温度（例えば、０．５℃）高い温度よりも低くい場合に、室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したと判定してもよいし、空調制御部３５は、室温Ｔと設定温度Ｔ１とを比較して、室温Ｔが設定温度Ｔ１に１よりも大きい所定の係数（例えば、１．１）を掛けた温度よりも低い場合に、室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したと判定してもよい。
このように室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したと判定することで、室温に関する情報を所定時間毎に取得する場合であっても、設定温度Ｔ１を超えて室温Ｔが低下し過ぎること（オーバーシュート）を抑制することができる。

ステップＳＴ３の処理において、室温Ｔが設定温度Ｔ１に達していない場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、空調制御部３５は、設定温度Ｔ１に向けて更に室温Ｔを低下させるため、空調機１０の運転状態を維持する。

ステップＳＴ３の処理において、室温Ｔが設定温度Ｔ１に達している場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、空調制御部３５は、時刻ｔ１において空調機１０を停止させると共に、計時部３１に停止時間ｔｒの計時を開始させる（ステップＳＴ４）。言い換えると、空調制御部３５は、切替部３３に、空調機１０を運転状態から停止状態へ切替えさせると共に、計時部３１に、空調機１０が停止してからの時間の計時を開始させる。この処理において、空調制御部３５は、室温Ｔが設定温度Ｔ１に達したことに基づいて、ユーザが求める温度まで室温Ｔが十分に低下したと判定し、空調機１０を停止させることで空調機１０が必要以上にエネルギを消費することを抑制して、省エネルギを図っている。

ステップＳＴ４の処理を行うと、空調制御部３５は、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達したか否かを判定する（ステップＳＴ５）。この処理において、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている、最後に下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報を参照して、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達したか否かを判定することにより、空調機１０を停止させたことで室温Ｔが室内を快適な状態に維持できない温度まで上昇したか否かを判定している。

ステップＳＴ５の処理において、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達していない場合（ステップＳＴ５のＮＯ）、空調制御部３５は、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達したか否かを判定する（ステップＳＴ６）。この処理において、空調制御部３５は、計時部３１によって計時されている停止時間ｔｒと記憶部３２に記憶されている測定基準時間ｔｃとを比較して、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達したか否かを判定している。
ステップＳＴ６の処理において、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達していない場合（ステップＳＴ６のＮＯ）、空調制御部３５は、処理をステップＳＴ５に戻す。

ステップＳＴ６の処理において、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達している場合（ステップＳＴ６のＹＥＳ）、室温予測部３４に、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達するまでの測定期間内に下位コントローラ２０から送信された情報に基づいて、温度予測モデルを作成させ、作成された温度予測モデルを記憶部３２に記憶させる（ステップＳＴ７）。なお、ステップＳＴ７の処理で作成された温度予測モデルを記憶部３２に記憶させる前に、既に記憶部３２に温度予測モデルが記憶されている場合、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている温度予測モデルを新たな温度予測モデルで上書きする。

ステップＳＴ７の処理を行うと、空調制御部３５は、時刻ｔ２において空調機１０の運転を再開させ、計時部３１に停止時間ｔｒの計時を停止させると共に運転時間ｔｗの計時を開始させる（ステップＳＴ８）。言い換えると、空調制御部３５は、切替部３３に、空調機１０を停止状態から運転状態へ切替えさせ、計時部３１に、空調機１０が停止してからの時間の計時を終了させると共に空調機１０の運転が再開されてからの時間の計時を開始させる。この処理において、空調制御部３５は、計時を終了した停止時間ｔｒを記憶部３２に記憶させる。なお、ステップＳＴ８の処理を行う前に、既に記憶部３２に停止時間ｔｒが記憶されている場合、この処理において、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている停止時間ｔｒを新たな停止時間ｔｒで上書きする。
また、ステップＳＴ５の処理において、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達している場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）、空調制御部３５は、室内を快適な状態に維持するために空調機１０の運転が必要であると判定し、処理をステップＳＴ８に戻して空調機１０の運転を再開させる。

ステップＳＴ８の処理を行うと、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている空調機１０の過去の停止時間ｔｒに関する情報を参照し、切替時間ｔｓを算出する（ステップＳＴ９）。切替時間ｔｓは、省エネ目標値に応じた省エネルギ効果を得るために、空調機１０が、運転状態が開始されてから停止状態へ切替えられるまでの時間である。

実施の形態１において、空調制御部３５は、空調機１０が間欠運転する際に、連続する１回の停止時間ｔｒと１回の運転時間ｔｗとを１サイクルとし、１サイクルの中で停止時間ｔｒと運転時間ｔｗとの長さの比が、省エネ目標値に応じた関係となるように、切替部３３を制御する。
具体的には、空調制御部３５は、直前の停止時間ｔｒと省エネ目標値とに基づいて、当該停止時間ｔｒを含む１サイクル内での運転時間ｔｗの最大値である切替時間ｔｓを算出し、停止状態から運転状態に切替わってからの時間が、切替時間ｔｓに達した際に運転状態から停止状態へ切替えさせることで、１サイクル内での停止時間ｔｒと運転時間ｔｗとの長さの関係が、省エネ目標値に応じた関係となるように、切替部３３を制御する。

例えば、省エネ目標値が、ある空調時間において、空調時間に対する停止時間ｔｒの合計の割合を百分率で表した目標値である場合（（省エネ目標値）＝Σｔｓ×１００／Σ（ｔｗ＋ｔｓ））、空調制御部３５は、空調機１０の直前の停止時間ｔｒに省エネ目標値の１００分の１の値を乗じて得られる時間を切替時間ｔｓとして算出する。例えば、省エネ目標値が５０［％］である場合、切替時間ｔｓは、直前の停止時間ｔｒと同じ長さになる（ｔｒ＝ｔｓ）。
実施の形態１では、このように空調制御部３５が切替時間ｔｓを算出して空調時間内で間欠運転させることにより、空調時間内での空調時間に対する停止時間の合計の割合が省エネ目標値に近づくように、空調制御装置１００によって空調機１０の間欠運転が制御される。

ステップＳＴ９の処理を行うと、空調制御部３５は、運転時間ｔｗが切替時間ｔｓに達したか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。この処理において、空調制御部３５は、計時部３１によって計時されている運転時間ｔｗと記憶部３２に記憶されている切替時間ｔｓとを比較して、運転時間ｔｗが切替時間ｔｓに達したか否かを判定している。
ステップＳＴ１１の処理において、運転時間ｔｗが切替時間ｔｓに達していない場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）、空調制御部３５は、運転時間ｔｗが省エネ目標値に応じた時間に達していないと判定して、空調機１０に運転状態を維持させ、運転時間ｔｗが切替時間ｔｓに達するまで以降の処理を待機する。

ステップＳＴ１１の処理において、運転時間ｔｗが切替時間ｔｓに達している場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、空調制御部３５は、時刻ｔ３において空調機１０を停止させると共に、計時部３１に停止時間ｔｒの計時を開始させる（ステップＳＴ１２）。この処理において、空調制御部３５は、室温Ｔが設定温度Ｔ１には達していないが、ユーザが求める省エネルギ効果を得るために空調機１０の停止が必要であると判定し、空調機１０を停止させている。

ステップＳＴ１２の処理を行うと、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている温度予測モデルを用いて、停止状態を維持した場合に室温Ｔが許容温度Ｔ２に達するまでの許容温度到達予測時間ｔｘを算出する（ステップＳＴ１３）。例えば、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている温度予測モデルとしての温度推移関数にステップＳＴ１２において空調機１０が停止した際の室温Ｔを与えて、停止状態を維持した場合に室温Ｔが許容温度Ｔ２に達するまでの許容温度到達予測時間を算出する。

空調機１０が運転状態から停止状態へ切替えられた後、停止状態を維持した際の室温は、様々な条件に影響を受けながら時間の経過と共に変化する。例えば、空調機１０が運転状態から停止状態へ切替えられてから停止状態を維持した際の室温は、室内の広さ及び形状、壁の断熱性、外気と通じている隙間の大きさ、室内の人間を含む空調機１０以外の熱源の有無や配置、室外の気温と室温との差、窓から室内へ入射する日差しの量等に影響を受けながら時間の経過と共に変化する。
ステップＳＴ１３の処理において、空調制御部３５は、直前の周期における停止状態での室温Ｔの時間変化に基づき室温予測部３４に作成させた温度予測モデルを用いて許容温度到達予測時間を算出させることで、精度の高い予測を可能としている。

ステップＳＴ１３の処理を行うと、空調制御部３５は、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達したか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。この処理において、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている、最後に下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報を参照して、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達したか否かを判定することにより、空調機１０を停止させたことで室温Ｔが室内を快適な状態に維持できない温度まで上昇したか否かを判定している。

ステップＳＴ１４の処理において、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達している場合（ステップＳＴ１４のＹＥＳ）、空調制御部３５は、室内を快適な状態に維持するために空調機１０の運転が必要であると判定し、処理をステップＳＴ８に戻して空調機１０の運転を再開させる。
ステップＳＴ１４の処理において、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達していない場合（ステップＳＴ１４のＮＯ）、空調制御部３５は、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達したか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。この処理において、空調制御部３５は、計時部３１によって計時されている停止時間ｔｒと記憶部３２に記憶されている測定基準時間ｔｃとを比較して、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達したか否かを判定している。

ステップＳＴ１６の処理において、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達していない場合（ステップＳＴ１６のＮＯ）、空調制御部３５は、処理をステップＳＴ１４へ戻す。
ステップＳＴ１６の処理において、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達している場合（ステップＳＴ１６のＹＥＳ）、空調制御部３５は、室温予測部３４に、停止時間ｔｒが測定基準時間ｔｃに達するまでの測定期間内に下位コントローラ２０から送信された情報に基づいて、新たな温度予測モデルを作成させ、記憶部３２に記憶されている温度予測モデルを新たな温度予測モデルで上書きする（ステップＳＴ１７）。

ステップＳＴ１７の処理を行うと、空調制御部３５は、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達したか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。この処理において、空調制御部３５は、記憶部３２に記憶されている、最後に下位コントローラ２０から送信された室温に関する情報を参照して、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達したか否かを判定することにより、空調機１０を停止させたことで室温Ｔが室内を快適な状態に維持できない温度まで上昇したか否かを判定している。

ステップＳＴ１８の処理において、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達している場合（ステップＳＴ１８のＹＥＳ）、空調制御部３５は、室内を快適な状態に維持するために空調機１０の運転が必要であると判定し、処理をステップＳＴ８へ戻す。
ステップＳＴ１８の処理において、室温Ｔが許容温度Ｔ２に達していない場合（ステップＳＴ１８のＮＯ）、空調制御部３５は、停止時間ｔｒがステップＳＴ１３で算出された許容温度到達予測時間ｔｘに達したか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。この処理において、空調制御部３５は、計時部３１によって計時されている停止時間ｔｒと記憶部３２に記憶されている許容温度到達予測時間ｔｘとを比較して、停止時間ｔｒが許容温度到達予測時間ｔｘに達したか否かを判定している。

ステップＳＴ１９の処理において、停止時間ｔｒが許容温度到達予測時間ｔｘに達していない場合（ステップＳＴ１９のＮＯ）、空調制御部３５は、処理をステップＳＴ１８に戻す。
ステップＳＴ１９の処理において、停止時間ｔｒが許容温度到達予測時間ｔｘに達している場合（ステップＳＴ１９のＹＥＳ）、空調制御部３５は、室内を快適な状態に維持するために空調機１０の運転が必要であると判定し、処理をステップＳＴ８に戻して、時刻ｔ４において空調機１０の運転を再開する。以上のように処理を行うことにより、空調機１０のオフ操作が行われるまでの空調機関において、空調制御部３５によって空調機１０の間欠運転が制御される。

このように、実施の形態１に係る空調制御部３５は、室温センサ２３によって取得された室温、及び入力部２１に入力された省エネ目標値に基づいて、切替部３３による空調機１０の運転状態から停止状態の切替えを制御する。例えば、空調設備の間欠運転を行う際、ユーザが設定温度に加えて省エネルギ効果を得るための運転時間及び停止時間等を細かく入力する必要がある空調制御装置に比べて、実施の形態１に係る空調制御装置１００では、設定温度と省エネ目標値とを入力すれば済むため、ユーザが求める省エネルギ効果を得るために行う操作を簡略化することができる。

また、実施の形態１に係る空調制御部３５は、室温が設定温度に対して高い温度となるように、切替部３３による空調機１０の運転状態から停止状態への切替えを制御する。これにより、例えば、ユーザにより入力された設定温度に達しているにもかかわらず運転状態を維持することで必要以上にエネルギが消費されることを抑制することができる。

また、実施の形態１に係る空調制御部３５は、記憶部３２に記憶された直前の停止時間、及び入力部に入力された省エネ目標値に基づいて、空調機１０の運転状態から停止状態への切替えを制御するので、運転時間と停止時間との関係を省エネ目標値に応じた関係にすることができ、ユーザが求める省エネルギ効果を得ることができる。

また、実施の形態１に係る空調制御部３５は、入力部２１に入力された省エネ目標値、及び室温予測部による室温の時間変化の予測に基づいて、切替部３３による空調機１０の停止状態から運転状態への切替えを制御するので、停止状態と運転状態とが切替わる時刻を予測することができ、例えば、複数の空調機１０を１つの上位コントローラ３０で制御する場合に、当該空調機１０の停止状態と運転状態とが切替わる時刻の予測に応じて、他の空調機１０の停止状態と運転状態との切替えを行うようにすることが可能となる。このように複数の空調機１０を制御することにより、例えば、複数の空調機が同時に運転状態になることを抑制し、消費エネルギのピーク値を抑制することが可能となる。

なお、実施の形態１において、空調制御装置１００は、複数の下位コントローラ２０によって複数の空調機１０を制御するように構成されているが、これに限定されない。例えば、空調制御装置は、１つの空調機を制御するように構成されていてもよいし、１つの上位コントローラと１つの下位コントローラとによって複数の空調機を制御するように構成されていてもよい。また、空調制御装置は、上位コントローラ及び下位コントローラが有する各構成が実施の形態１に記載されているものに限らず、１つの空調制御装置が上位コントローラ及び下位コントローラが有する各構成を全て備えていてもよいし、下位コントローラの構成の一部を上位コントローラが有していてもよいし、上位コントローラの構成の一部を下位コントローラが有していてもよく、多様な構成が考えられる。例えば、下位コントローラが計時部を有して、下位コントローラが温度センサによって取得した室温と、室温を取得した日時と、を紐付けて上位コントローラへ送信してもよい。

また、実施の形態１において、室温センサ２３は、下位コントローラ２０に設けられているが、これに限定されない。室温センサは、空調制御部が室温及び省エネ目標値に基づいて空調機の運転状態と停止状態とを切替え可能になるように室温を取得可能であればよく、例えば、室温センサは、空調機に設けられて、下位コントローラ又は上位コントローラへ取得した室温に応じた信号を送信するように構成されていてもよい。このように構成された場合、空調制御装置は、下位コントローラと、上位コントローラと、室温センサと、によって構成され、空調設備は、室内機の室温センサを除く部分と室外機とによって構成される。また、室温センサが空調機に設けられている場合、下位コントローラは、室内機と同じ室内に配置されていなくてもよい。

また、複数の空調機１０、複数の下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０間の接続は、有線接続に限定されない。複数の空調機１０、複数の下位コントローラ２０及び上位コントローラ３０間の接続は、少なくとも電気信号の送受信が可能であればよく、例えば、配線等を介した直接的な有線接続であってもよいし、近距離無線通信等による無線接続であってもよいし、インターネット等を介した間接的な接続であってもよい。

また、実施の形態１において、入力部２１と表示部２２とはそれぞれ別の構成として下位コントローラ２０に設けられているが、これに限定されない。例えば、入力部２１と表示部２２とは、入力操作及び情報の表示が可能なタッチパネルとして一体で構成されていてもよい。

また、実施の形態１において、比率情報は、空調時間において空調機１０が間欠運転する際の、空調時間に対する停止時間の合計の割合を百分率で表した省エネ目標値であるとしたが、これに限定されない。比率情報は、空調設備の運転時間と停止時間との比率に関する情報であればよく、例えば、運転時間に対する停止時間の比率であってもよいし、空調時間に対する停止時間の比率を３段階のいずれの段階であるかを示す情報であってもよい。

また、実施の形態１において、空調制御部３５は、室温及び省エネ目標値に基づいて、切替部３３による空調機１０の運転状態から停止状態への切替えを制御するように構成されているが、これに限定されない。空調制御部は、室温及び省エネ目標値に基づいて、切替部の切替えを制御するように構成されていればよい。言い換えると、空調制御部は、室温及び省エネ目標値に基づいて、切替部による空調機の運転状態から停止状態又は停止状態から運転状態への少なくとも一方の切替えを制御するように構成されていればよい。例えば、空調制御部は、室温及び省エネ目標値に基づいて、切替部による空調機の停止状態から運転状態への切替えを制御するように構成されていてもよいし、室温及び省エネ目標値に基づいて、切替部による空調機の運転状態から停止状態及び停止状態から運転状態への切替えを制御するように構成されていてもよい。

また、実施の形態１において、空調制御部３５は、室温が設定温度に対して高い温度となるように、また、室温が許容温度に対して低い温度になるように、切替部３３による空調機１０の運転状態から停止状態及び停止状態から運転状態への切替えを制御するように構成されているが、これに限定されない。空調制御部は、室温が設定温度に対して高い温度及び低い温度の一方となるように、切替部による空調機の運転状態と停止状態との切替えを制御するように構成されていればよく、例えば、空調制御部は、室温が許容温度に達したか否かを判定することなく、直前の運転時間と省エネ目標値とに基づいて、切替部による空調機の停止状態から運転状態への切替えを制御するように構成されていてもよい。また、例えば、空調制御部は、室温が設定温度に対して初期温度とは反対側となるように切替部による空調機の運転状態と停止状態とを切替えるように構成されていてもよいし、設定温度が許容温度に対して初期温度に近い温度として設定されていてもよい。

また、実施の形態１において、空調制御部３５は、空調機１０の過去の停止時間と省エネ目標値とに基づいて、切替部３３による空調機１０の運転状態から停止状態への切替えを制御するように構成されているが、これに限定されない。空調制御部は、空調機の過去の運転時間又は過去の停止時間に関する稼働情報と省エネ目標値とに基づいて、切替部による空調機の運転状態から停止状態又は停止状態から運転状態への少なくとも一方の切替えを制御するように構成されていればよく、例えば、空調制御部は、空調機の過去の運転時間に関する稼働情報と省エネ目標値とに基づいて、切替部による空調機の停止状態から運転状態への切替えを制御するように構成されていてもよい。

また、実施の形態１において、室温予測部３４は、室温を目的変数とし、室温を複数回取得した際の時間差を説明変数とする単回帰分析によって、温度予測モデルとして、１次関数である温度推移関数を作成するように構成されているが、これに限定されない。室温予測部は、異なる時刻に取得された複数の室温と当該複数の室温が取得された時刻に基づいて、室温の時間変化を予測可能であればよく、例えば、室温予測部は、室温と室温を取得した日時とに基づいて、季節や時刻に応じた温度予測モデルを作成してもよいし、温度予測モデルとして次数が２以上の有利関数を作成してもよい。

また、実施の形態１において、室温予測部３４は、空調機１０が運転状態から停止状態へ切替えられた時点から、予め設定されている測定基準時間が経過するまでの測定期間内に、下位コントローラ２０から送信された複数の室温に基づいて室温の時間変化を予測するように構成されているが、これに限定されない。室温予測部は、異なる時刻に取得された複数の室温と当該複数の室温が取得された時刻に基づいて、室温の時間変化を予測可能であればよく、例えば、室温予測部は、空調機が運転状態から停止状態へ切替えられた時点から、予め決められた回数の室温を取得するまでの測定期間内に、下位コントローラから送信された複数の室温に基づいて室温の時間変化を予測するように構成されていてもよい。

また、実施の形態１において、空調制御装置１００は、室温センサ２３が取得した室温を１分毎に下位コントローラ２０から上位コントローラ３０へ送信するように構成されているが、これに限定されない。空調制御装置は、空調制御部が、室温センサによって取得された室温及び省エネ目標値に基づいて、切替部による空調機の運転状態から停止状態又は停止状態から運転状態への少なくとも一方の切替えを制御するように構成されていればよく、例えば、空調制御装置は、上位コントローラからの要求があった場合にのみ下位コントローラが上位コントローラへ送信するように構成されていてもよいし、下位コントローラ２０から上位コントローラ３０へ室温を送信する時間の間隔が変化するものであってもよいし、下位コントローラ２０から上位コントローラ３０へ送信される情報は、室温そのものでなくてもよく、例えば、前回からの室温の変化量を示す情報であってもよいし、室温が複数の段階に分けられた温度のいずれの段階であるかを示す情報であってもよい。

また、実施の形態１において、空調制御部３５は、上位コントローラ３０が備える記憶部３２から各情報を取得しているが、これに限定されない。例えば、空調制御部３５は、空調制御装置の外部に設けられた記憶部から各情報、具体的には、空調機の稼働情報、室温センサが取得した室温、設定温度、許容温度、測定基準時間、温度予測モデル、許容温度到達時間及び切替時間を取得してもよい。

また、空調制御装置は、運転信号又は停止信号を空調機へ送信したことに基づいて、空調機の運転状態と停止状態との切替えが行われたことを判定してもよいし、空調機から運転状態と停止状態との切替えが行われたことを示す信号を送信可能として、空調機から運転状態と停止状態との切替えが行われたことを示す信号を受け取ったことに基づいて空調機の運転状態と停止状態との切替えが行われたことを判定してもよい。

また、実施の形態１においては、空調機１０が冷房モードで間欠運転を行う場合を例に説明したが、これに限定されない。空調制御装置は、空調機１０が暖房モードで間欠運転を行う場合において、空調制御部が、室温及び省エネ目標値に基づいて空調機の運転状態と停止状態とを切替えを制御するように構成されていてもよいし、冷房モード及び暖房モードのいずれにおいても、空調制御部が、室温及び省エネ目標値に基づいて空調機の運転状態と停止状態とを切替えを制御するように構成されていてもよい。

１０ 空調機
２３ 温度センサ
２１ 入力部
３１ 計時部
３２ 記憶部
３３ 切替部
３４ 室温予測部
３５ 空調制御部
１００ 空調制御装置
Ｔ 室温
Ｔ１ 設定温度
ｔｒ 停止時間
ｔｗ 運転時間

Claims (5)

1. 室温を取得する室温取得部と、
   室温を調節する空調設備の運転状態と停止状態とを切替える切替部と、
   前記空調設備の運転時間と停止時間との比率に関する比率情報の入力操作を受付ける入力部と、
   前記室温取得部によって取得された室温、及び前記入力部に入力された前記比率情報に基づいて、前記切替部の切替えを制御する切替制御部と、を備えた
   ことを特徴とする空調制御装置。
2. 前記切替制御部は、設定温度を取得し、室温が前記設定温度に対して高い温度及び低い温度のいずれか一方となるように、前記切替部の切替えを制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
3. 前記切替制御部は、前記空調設備の過去の運転時間又は過去の停止時間に関する稼働情報を取得し、前記稼働情報及び前記入力部に入力された前記比率情報に基づいて、前記切替部の切替えを制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の空調制御装置。
4. 時間を算出する計時部と、
   前記室温取得部によって異なる時刻に取得された複数の室温、及び当該複数の室温が取得された時刻に基づいて、室温の時間変化を予測する室温予測部を備え、
   前記切替制御部は、前記入力部に入力された前記比率情報、及び前記室温予測部による室温の時間変化の予測に基づいて、前記切替部の切替えを制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の空調制御装置。
5. 室温取得部が、室温を取得するステップと、
   切替部が、室温を調節する空調設備の運転状態と停止状態とを切替えるステップと、
   入力部が、前記空調設備の運転時間と停止時間との比率に関する比率情報の入力操作を受付けるステップと、
   切替制御部が、前記室温取得部によって取得された室温、及び前記入力部に入力された前記比率情報に基づいて、前記切替部の切替えを制御するステップと、を備えた
   ことを特徴とする空調制御方法。

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