JP5933112B2 - 空調制御装置、空調制御システム、および空調制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、空調機器を制御する空調制御装置、空調制御システム、空調制御方法に関するものである。

従来、複数の冷却機器（空調を含む）が同一フロア内に設置されている場合に、それら複数の冷却機器を個別に制御するのではなく、１か所に設置された制御装置によって適切に制御することが提案されている（例えば、特許文献１）。
この従来の制御装置では、各冷却機器周辺の熱負荷にあわせた運転を行うために、予め冷却機器ごとに停止時間を設定していた。この停止時間の値は、冷却機器を設置したときに調整し、その後は固定して使用していた。そして、各冷却機器を制御する制御装置には、接続されている全冷却機器共通の周期時間設定タイマを備えており、使用者が可変に調節することができた。そのため、例えば、季節の変化などで、熱負荷が増加した場合には、全冷却機器共通の周期時間を増加させることで、運転状態の時間を長くして、目標温度になるように制御していた。

特許第１４０１４０９号公報

ところが、従来の空調制御装置は、例えば、日射、在室の人数、または機器の使用状況の影響により、時間帯によって熱負荷が増加する場合に、ある冷却機器周辺の室内の温度（室温）を目標温度にするためには、機器に予め設定された停止時間が不変であるため、熱交換が行われている運転状態の時間を調整するしかなく、必要以上の消費電力が使用されていた。

この発明に係る空調制御装置は、空調機器と同じ領域に設置された温度センサの温度を、設定された時間情報で取得する温度計測部、前記空調機器が制御されて、前記温度計測部で取得された温度が、設定された目標温度と該目標温度からのずれを許容する設定された許容温度との間になるように調整される調整時間を、前記温度を取得した時間情報から算出する調整時間算出部、該調整時間算出部で算出された調整時間に基づいて、前記空調機器を制御するための制御スケジュールを生成するスケジュール生成部を備えたものである。

この発明は、空調機器が制御されて調整される領域の温度が、目標温度と許容温度との間になるように調整する調整時間を算出して、調整時間に基づいて、空調機器を制御する制御スケジュールを生成するので、目標温度になる前に空調機器の熱交換を停止することができるため、消費電力を抑制することができる。

この発明の実施の形態における、空調制御装置１の構成図である。 この発明の実施の形態における、空調制御装置１の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態における、空調制御装置１の調整時間算出部１３の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態における、調整時間算出部１３で調整時間を算出する説明図である。 この発明の実施の形態における、空調制御装置１が制御する制御グループ６の配置関係の例を示す図である。 この発明の実施の形態における、調整時間算出部１３が算出した調整時間の例である。 この発明の実施の形態における、スケジュール生成部１３が生成した制御スケジュールの例を示す図である。 この発明の実施の形態における、生成された制御スケジュールで空調機器４を稼働した場合の温度状態を示す図である。 この発明の実施の形態における、空調制御装置１のスケジュール最適化部１６の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態における、室内全体の室温変化量を算出するための説明図である。 この発明の実施の形態における、パラメータ評価期間Ｅｗを設定する説明図である。 この発明の実施の形態における、制御スケジュールをずらして生成する候補スケジュールの例である。 従来の空調制御装置で、空調機器４を稼働した場合の温度状態を示す図である。

以下に、本発明にかかる空調制御装置、空調制御システム、および空調制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、この発明の実施の形態における、空調制御装置１の構成図である。
空調制御装置１は、例えば、ビル管理システム（ＢＭＳ：Building Management System）や、ビルエネルギー管理システム（ＢＥＭＳ：Building and Energy Management System）の管理サーバまたは管理端末に搭載され、空調集中コントローラー２と、専用線やＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルで接続されている。
そして、空調集中コントローラー２は、室内３に設置され、グループ毎に制御する複数の空調機器４、および温度センサ５と、専用線やＬＡＮケーブルで接続されている。

空調制御装置１は、制御グループ６毎に設置された温度センサ５から、空調集中コントローラー２を介して、制御グループ６毎の空調機器４付近の温度を受信し、空調機器４を制御する制御スケジュールを生成して、生成した制御スケジュールを空調集中コントローラー２に送信する。

空調集中コントローラー２は、制御グループ６毎に設置された温度センサ５の温度を取得して、予め設定された目標温度になるように空調機器４を制御する。また、取得した温度センサ５の温度を空調制御装置１に送信し、空調制御装置１から取得した制御スケジュールに従って、空調機器４を制御する制御指令を空調機器４に出力する。

空調機器４は、制御グループ６単位で、空調集中コントローラー２から操作され、室内３の温度を調整する。
温度センサ５は、制御グループ６単位に設置され、設置された制御グループ６の領域の室内の温度（室内温度）を測定する。そして、空調集中コントローラー２からの指令に従って、測定した温度を、空調集中コントローラー２に送信する。
制御グループ６は、論理的なグループであり、１つの制御グループ６には、１台以上の空調機器４、温度センサ５が所属する。

尚、空調制御装置１は、ここでは、ＢＭＳや、ＢＥＭＳの管理サーバや管理端末に搭載されているとして説明するが、空調集中コントローラー２に組み込まれるソフトウェアモジュールとして、組み込まれていてもよい。

次に、空調制御装置１の構成について説明する。
空調制御装置１は、温度計測部７、温度情報記憶部８、目標温度設定部９、目標温度記憶部１０、許容温度幅設定部１１、許容温度幅記憶部１２、調整時間算出部１３、スケジュール生成部１４、スケジュール記憶部１５、スケジュール最適化部１６から構成されている。

温度計測部７は、制御グループ６毎の領域の室内温度を、予め決められた時間の間隔またはタイミング（予め設定された時間情報）で、空調集中コントローラー２を介して、温度センサ５から取得する。そして、取得した温度を、取得した時刻（時間情報）とともに、温度情報記憶部８に出力する。また、温度計測部７は、温度を取得した温度センサ５が属する制御グループ４の情報も、温度と時刻に対応付けて、温度情報記憶部８に出力する。

温度情報記憶部８は、温度測定部７から入力された温度、時刻、および温度センサ５が属する制御グループ４の情報を、温度履歴情報として記憶する。また、記憶している温度履歴情報は、調整時間算出部１３とスケジュール最適化部１６から参照される。

目標温度設定部９は、制御グループ６毎に、室温の目標温度を、ユーザーが設定するユーザーインタフェースである。目標温度設定部９で設定された目標温度は、目標温度記憶部１０に出力される。

目標温度記憶部１０は、目標温度設定部９から入力された室温の目標温度を、制御グループ６毎に記憶している。また、記憶している目標温度は、調整時間算出部１３から参照される。

許容温度幅設定部１１は、空調機器４によって室温が調整された時に、目標温度からの室温のずれをどの程度まで許容するかという許容温度の幅（許容温度幅）を、制御グループ６毎に、ユーザーが設定するユーザーインタフェースである。許容温度幅設定部１１で設定された許容温度幅は、許容温度幅記憶部１２に出力される。

許容温度幅記憶部１２は、許容温度幅設定部１１から入力された許容温度幅を、制御グループ４毎に記憶している。また、記憶している許容温度幅は、調整時間算出部１３から参照される。

調整時間算出部１３は、温度情報記憶部８から取得した制御グループ６毎の一定期間分の温度履歴情報と、目標温度記憶部１０から取得した制御グループ６毎の目標温度と、許容温度幅記憶部１２から取得した制御グループ６毎の許容温度幅に基づいて、調整時間を算出する。

調整時間とは、制御グループ６毎の空調機器４が制御されて、空調機器４によって調整される領域の温度を目標温度と許容温度との間に調整する時間である。例えば、空調機器４が稼働して、目標温度になる前の許容温度から目標温度になるまでの熱交換が行われている状態（サーモオン）の時間と、目標温度から目標温度になった後の許容温度になるまでの熱交換を停止している状態（サーモオフ）の時間である。

ここでは、目標温度になる前の許容温度から目標温度になるまでのサーモオンの時間を最適サーモオン時間とし、目標温度から目標温度になった後の許容温度になるまでのサーモオフの時間を最適サーモオフ時間とする。
そして、調整時間算出部１３は、算出した制御グループ６毎の、例えば、最適サーモオン時間と最適サーモオフ時間を調整時間として、スケジュール生成部１４に出力する。

スケジュール生成部１４は、調整時間算出部１３から入力された制御グループ６毎の調整時間に基づいて、空調機器４の制御スケジュールを生成する。そして、生成した制御スケジュールをスケジュール記憶部１５に出力する。
制御スケジュールは、最適サーモオン時間ｔ１、空調機器４が熱交換を停止する制御タイミング、最適サーモオフ時間ｔ２、空調機器４が熱交換を行う制御タイミング、の繰り返しの情報によって生成される。

スケジュール記憶部１５は、スケジュール生成部１４から入力された空調機器４の制御スケジュールを、制御グループ６毎に記憶する。また、記憶している制御スケジュールは、空調集中コントローラー２から参照される。

スケジュール最適化部１６は、スケジュール記憶部１５から取得した制御スケジュールと、温度情報記憶部８から取得した温度履歴情報から、スケジュール記憶部１５に記憶されている制御スケジュールを最適な制御スケジュールに更新する。
最適な制御スケジュールとは、例えば、隣接する制御グループ６の空調機器４からの温度の影響や、制御グループ６の領域への日射、在室する人、および機器の熱による温度変化に合わせて、目標温度から許容温度幅の温度に保つように、複数の制御グループ６に対応した制御スケジュールである。

尚、温度センサ５は、空調集中コントローラー２と、専用線やＬＡＮケーブルで接続されている、として説明しているが、無線（Ｂｌｕｅｔｏｏｈ（登録商標）や特定小電力無線局）で接続されてもよい。また、空調集中コントローラー２を介さずに、空調制御装置１の温度計測部７と直接接続されてもよい。

次に、空調制御装置１の動作について説明する。
図２は、この発明の実施の形態における、空調制御装置１の動作を示すフローチャートである。
以下の動作のうち、調整時間算出部１３が調整時間を算出する動作、スケジュール生成部１４が制御スケジュールを生成する動作は、例えば、空調機器４が設置された時には、運転開始時に１回動作する。また、スケジュール最適化部１６が最適化した制御スケジュールに制御スケジュールを更新するのは、空調機器４が稼働して、任意のタイミングで動作する。

まず、温度計測部７が、例えば、予め設定された時間単位で、温度センサ５の値を、温度センサ５から取得する。そして、取得した時刻、温度と共に、温度を取得した温度センサ５の属している制御グループの情報を、温度履歴情報として温度情報記憶部８に出力する（ステップ（以下Ｓ）１）。

この時、目標温度記憶部１０には、目標温度設定部９から、室内の温度の目標温度が設定され、記憶されているとする。また、許容温度幅記憶部１２には、許容温度幅設定部１１から、許容温度幅が設定され、記憶されているとする。

そして、調整時間算出部１３は、温度情報記憶部８から温度履歴情報と、目標温度記憶部１０から目標温度と、許容温度幅記憶部１２から許容温度幅を取得する。そして、取得した室温履歴情報と、目標温度と、許容温度幅に基づいて、制御グループ６毎に、室温を目標温度から許容温度幅に調整するための調整時間を算出する（Ｓ２）。
調整時間算出部１２の動作の詳細な説明は後述する。
そして、調整時間算出部１２は、算出した調整時間を、スケジュール生成部１４に出力する。

そして、スケジュール生成部１４は、調整時間算出部１３から入力された調整時間を用いて、制御グループ６毎に空調機器４を制御する制御スケジュールを生成する（Ｓ３）。
制御スケジュール生成部１４の動作の詳細な説明は後述する。
そして、スケジュール生成部１４は、生成した制御スケジュールを、スケジュール記憶部１５に出力する。

そして、スケジュール最適化部１６は、温度情報記憶部８の温度履歴情報を用いて、スケジュール記憶部１５に記憶された制御スケジュールを、最適化したスケジュールに更新する（Ｓ４）。
スケジュール最適化部１６の動作の詳細な説明は後述する。
以上が空調制御装置１の動作の概要である。

そして、空調制御装置１で生成し、最適化された制御スケジュールが、空調集中コントローラー２から取得される。そして、取得した制御スケジュールに従って、空調集中コントローラー２が、制御グループ６毎に空調機器４を制御する。

次に、調整時間算出部１３の動作について詳細に説明する。
尚、ここでは暖房運転の場合を例に説明する。
図３は、この発明の実施の形態における、空調制御装置１の調整時間算出部１３の動作を示すフローチャートである。
また、図４は、この発明の実施の形態における、調整時間算出部１３で調整時間を算出する説明図である。

調整時間算出部１３は、温度情報記憶部８から温度履歴情報と、目標温度記憶部１０から目標温度と、許容温度幅記憶部１２から許容温度幅を取得し、次の様なパラメータが設定される。
Ｔｄ：目標温度（℃）、ｗ：許容温度幅（℃）、ｔ１：最適サーモオン時間（分）、ｔ２：最適サーモオフ時間（分）。

図４において、Ｔ０は、空調機器４の運転を開始した時の温度_、Ｔｄ−ｗは、目標温度から許容温度幅の許容温度、Ｔｄは、目標温度である。また、ｔ０は、空調機器４の運転を開始した時間、ｔｄは、目標温度に達した時間である。
空調機器４の運転が始まると、空調機器４の設置された領域に空調機器４から熱が供給され、その領域の室内の温度が上昇する。
まず、時間ｔ０で、空調機器４の運転が開始されると、調整時間算出部１３は、この時の室内の温度Ｔ_０を温度情報記憶部８から取得する。更に、調整時間算出部１３は、温度情報記憶部８から、時間ｔ０以降の室内の温度を取得して、室内の温度が（Ｔｄ−ｗ）に達したか否かを判定する（Ｓ１１）。

そして、室内の温度が（Ｔｄ−ｗ）に達したと判定すると、最適サーモオンの時間の計測を開始する（Ｓ１２）。
次に、室内の温度が、Ｔｄに達するまで、室内の温度がＴｄに達したか否かを判定する（Ｓ１３）。
そして、室内の温度がＴｄに達すると、時間の計測を停止し、室内の温度が（Ｔｄ−ｗ）からＴｄに至るまでの、所要時間をｔ１とする（Ｓ１４）。
この時、空調集中コントローラー２は、室内の温度がＴｄに達すると、熱交換を停止する指令を空調機器４に出力する。

そして、調整時間算出部１３は、空調機器４の熱交換が停止されると、最適サーモオフの時間の計測を開始する（Ｓ１５）。
その後、室内の温度は徐々に下がる。
そして、調整時間算出部１３は、室内の温度がＴｄ−ｗに達するまで、室内の温度が（Ｔｄ−ｗ）に達したか否かを判定する（Ｓ１６）。
そして、室内の温度が（Ｔｄ−ｗ）に達すると、時間の計測を停止し、室内の温度がＴｄから（Ｔｄ−ｗ）に至るまでの、所要時間をｔ２とする（Ｓ１７）。

調整時間算出部１３は、この様にして、最適サーモオンの時間ｔ１と、最適サーモオフの時間ｔ２を算出する。
調整時間算出部１３は、制御グループ６の数だけ、それぞれの環境や目標温度（Ｔｄ）、許容温度幅（ｗ）に合わせた最適サーモオン時間ｔ１と、最適サーモオフ時間ｔ２の算出を行う。
以上が、調整時間算出部１３の動作の説明である。

尚、この例では、室内の温度Ｔｄ−ｗからＴｄへ変化する場合を示したが、室内の温度Ｔｄ−ｗからＴｄ＋ｗに変化する時間を最適サーモオン時間ｔ１、Ｔｄ＋ｗからＴｄ−ｗに変化する時間を最適サーモオフ時案ｔ２としてもよい。
また、この例を冷房に適用する場合は、室内の温度Ｔｄ＋ｗからＴｄに変化する所要時間をｔ１、室内の温度ＴｄからＴｄ＋ｗに変化する所要時間をｔ２とする。

また、上記の例では、調整時間算出部１３は、空調機器４の運転開始時に１回行われるとして説明したが、１日の間に周期的に行ってもよい。例えば、時間帯によって、日射または外部の温度による影響を受けやすい、ペリメーターゾーン（フロアの中で外壁および窓に近い領域）は、空調機器３の熱交換が停止してから、温度が低下する時間、または温度が上昇する時間が早いため、頻繁に調整時間ｔ１とｔ２の算出を行ってもよい。

また、季節によって、日照時間が異なるので、算出した調整時間ｔ１とｔ２によって、スケジュールを変更させてもよい。
更に、在室者が少ないフロアや時間帯（休日など）と比べて、平日は頻繁に調整時間を算出してもよい。
頻繁に調整時間を算出する時、空調集中コントローラー２は、生成された制御スケジュールに従って、空調機器４を制御する。

次に、スケジュール生成部１４が制御スケジュールを生成する動作について説明する。
スケジュール生成部１４は、各制御グループ６に共通の時間情報と、調整時間算出部１３で算出された最適サーモオン時間ｔ１と、最適サーモオフ時間ｔ２を用いて、制御スケジュールを生成する。
各制御グループ６の共通の時刻情報は、例えば、空調制御装置１が搭載されている管理サーバや管理端末の時刻情報であり、各制御グループ６の制御スケジュールのタイミングを合わせるために使用する。

スケジュール生成部１４は，調整時間算出部１３から得られた最適サーモオン時間ｔ１と最適サーモオフ時間ｔ２に各制御グループ６共通の時間情報を付与する。そして、制御グループ６毎に、許容温度に達した時から、最適サーモオン時間ｔ１、空調機器４が熱交換を停止する制御タイミング、最適サーモオフ時間ｔ２、空調機器４が熱交換を行う制御タイミング、の繰り返しの情報によって制御スケジュールを生成する。そして、この制御グループ６毎の制御スケジュールをスケジュール記憶部１５に出力して、記憶させておく。

図５は、この発明の実施の形態における、空調制御装置１が制御する制御グループ６の配置関係の例を示す図である。
また、図６は、この発明の実施の形態における、調整時間算出部１３が算出した調整時間の例である。

図５において、図１で示した室内３のフロアに２つの制御グループ６があるとする。このフロアは、四方が窓に囲まれている。そして、制御グループ６ａは、南西方向に位置しており、制御グループ６ａに隣接する制御グループ６ｂは、北東方向に位置している。そのため、制御グループ６ａは、日射がよく入る。また、制御グループ６ａと制御グループ６ｂは、同じ大きさの領域であり、制御グループ６内に属する空調機器４は、同一の性能であるとする。

制御グループ６ａは、制御グループ６ｂよりも日射による影響を受けるため、制御グループ６ｂよりも室温が上がりやすく、冷めにくい。
また、制御グループ６ｂは、制御グループ６ａよりも日射による影響を受けないため、制御グループ６ａよりも温度が上がりにくく、冷めやすい。

この状態で、調整時間算出部１３が調整時間を算出すると、例えば、図６のような結果が得られる。
図６において、制御グループ６ａの最適サーモオン時間ｔ１は５分であり、最適サーモオフ時間ｔ２は、１５分である。また、制御グループ６ｂの最適サーモオン時間ｔ１は、１０分であり、最適サーモオフ時間ｔ２は、５分である。
制御グループ６ａの最適サーモオン時間ｔ１は、制御グループ６ｂの最適サーモオン時間ｔ１よりも短い。また、制御グループ６ｂの最適サーモオフ時間ｔ２は、制御グループ６ｂのサーモオフ時間よりも長い。

この結果を基に、スケジュール生成部１４が、制御グループ６ａと制御グループ６ｂの制御スケジュールを生成すると、図７のようになる。
図７は、この発明の実施の形態における、スケジュール生成部１４が生成した制御スケジュールの例を示す図である。
図７は、制御グループ６に共通の時間情報を用いて、制御グループ６ａと制御グループ６ｂが同時に許容温度に達成したタイミングから示しているものとする。

制御グループ６ａの制御スケジュールは、許容温度に達した時から、空調機器４ａが熱交換を行う状態（サーモ状態ＯＮ）で、ｔ１ａの時間（ここでは５分）をカウントする。すると、制御グループ６ａの温度センサ５ａの温度は、目標温度に近くなるため、今度は、空調機器４ａが熱交換を停止する状態（サーモ状態ＯＦＦ）とし、サーモ状態ＯＦＦのまま、ｔ２ａの時間（ここでは１５分）をカウントする。すると、目標温度近くから許容温度にまで低下するため、今度は、また、空調機器４ａが熱交換を行う状態（サーモ状態ＯＮ）にし、ｔ１ａの時間をカウントする、という繰り返しの情報によって制御スケジュールを生成する。

制御グループ６ｂの制御スケジュールは、制御グループ６ａと共通の時刻情報を利用して、制御グループ６ａが許容温度に達した時と、制御グループ６ｂが許容温度に達した同じタイミングからカウントするとする。

制御グループ６ｂの制御スケジュールは、制御グループ６ａと同時に許容温度に達した時から、空調機器４ｂが熱交換を行う状態（サーモ状態ＯＮ）で、ｔ１ｂの時間（ここでは１０分）をカウントする。すると、制御グループ６ｂの温度センサ５ｂは、目標温度近くに達するため、今度は、空調機器４ｂが熱交換を停止する状態（サーモ状態ＯＦＦ）とし、サーモ状態ＯＦＦのまま、ｔ２ｂの時間（ここでは５分）をカウントする。すると、目標温度から許容温度にまで低下するため、今度は、また、空調機器４ｂが熱交換を行う状態（サーモ状態ＯＮ）にし、ｔ１ｂの時間をカウントする、という繰り返しの情報によって制御スケジュールを生成する。

このように、スケジュール生成部１４は、制御グループ６共通の時刻情報を用いて、許容温度に達した時から、制御グループ６毎に、最適サーモオン時間ｔ１、空調機器４が熱交換を停止する制御タイミング、最適サーモオフ時間ｔ２、空調機器４が熱交換を行う制御タイミング、の繰り返しの情報によって制御スケジュールを生成する。
尚、最適サーモオン時間ｔ１と最適サーモオフ時間ｔ２は、調整時間算出部１３が調整時間を算出する度に変更される。
以上が、スケジュール生成部１４の動作の説明である。

そして、空調集中コントローラー２は、スケジュール記憶部１５に記憶された制御スケジュールを取得して、制御グループ６毎の空調機器４を制御する。

このように生成された制御スケジュールに基づいて、空調集中コントローラー２が各制御グループ６の空調機器４を制御するので、目標温度Ｔｄと許容温度Ｔｄ−ｗの間で、周期的な温度変化になるように制御することができる。
図８は、この発明の実施の形態における、生成された制御スケジュールで空調機器４を制御した場合の温度状態を示す図である。
従来の様に、一般的な目標温度Ｔｄしか持たない場合、図１３の様に、室温が目標温度を超えてしまう状態が起きる。これは、温度センサ５の温度が目標温度に達したことを判断して、サーモ状態を停止させるため、隣接する制御グループ６の空調機器４からの温度の影響や、制御グループ６の領域への日射、在室する人、および機器の熱の影響により、目標温度よりも温度が上昇してしまう。

ところが、本実施の形態では、日射、人、機器の熱による影響、他のグループからの温度の影響も考慮して、許容温度幅ｗで室温を変化させるための調整時間を算出して、調整時間を用いた制御スケジュールで空調機器を制御する。そのため、例えば、温度センサ５の温度が目標温度に達する前に、調整時間でサーモオフに制御し、算出した調整時間の間サーモオフに制御するので、温度センサ５の温度で目標温度に達してからサーモオフに制御するよりも、空調機器４の消費電力を抑制することができる。

次に、スケジュール最適化部１６の動作について説明する。
図９は、この発明の実施の形態における、空調制御装置１のスケジュール最適化部１６の動作を示すフローチャートである。
ここでは、暖房運転の場合を例に説明する。尚、スケジュール最適化部１６は、制御グループ６が複数存在する場合に、空調機器４が稼働している任意のタイミングで動作する。
スケジュール最適化部１６では、次のようなパラメータが設定される。
Ｅｗ：パラメータ評価期間（分）、Ｔｊ：評価開始室温（℃）、Ｌｊ：室内全体の室温の変化量（室温変化量）、Ｌａｖｒ：Ｌｊの平均値。尚、添え字ｊは、パラメータ評価期間の開始タイミングからの時間を表す。

スケジュール生成部１４が、各制御グループ６の制御スケジュールを生成し、制御スケジュール記憶部１５に記憶されているものとする。
また、パラメータ評価期間（Ｅｗ）は６０分であるとする。パラメータ評価期間（Ｅｗ）の設定の仕方については後述する。
パラメータ評価期間（Ｅｗ）の最初は、すべての制御グループ６が最適サーモ状態ＯＮの状態であり、制御グループ６共通の時間情報を用いて、以下の処理が行われる。
まず、スケジュール最適化部１６は、各制御グループ６の現在の室温（温度センサ５で測定した温度）Ｔｊを、温度情報記憶部８から取得して、一時記憶領域に記憶する。（Ｓ２１）。

その後、スケジュール最適化部１６は、制御グループ６に共通の時間情報で単位時間毎に（例えば１分毎に）、いずれかの制御グループ６のサーモ状態が変化（サーモ状態ＯＮからサーモ状態ＯＦＦに変化、またはサーモ状態ＯＦＦからサーモ状態ＯＮに変化）したか否かを判定する（Ｓ２２）。

いずれかの制御グループ６のサーモ状態が変化した時点で、各制御グループ６の室温Ｔｊ＋１を室温情報記憶部８から取得する。そして、室温Ｔｊ＋１と一時記憶領域に記憶した室温Ｔｊとの差分を求める。更に、室内の全ての制御グループ６の室温Ｔｊ＋１とＴｊとの差分を合計して、室内全体の室温変化量Ｌｊを算出する。（Ｓ２３）。

そして、サーモ状態が変化した時点が、パラメータ評価期間（Ｅｗ）内か否かを判定する（Ｓ２４）。
パラメータ評価期間（Ｅｗ）内であれば、Ｓ２１の処理に戻る。
パラメータ評価期間（Ｅｗ）内でなければ、サーモ状態が変化する前のサーモ状態の全てのパターン（組み合わせ）について、室内全体の室温変化量Ｌｊが算出されている（パラメータ評価期間を全てのパターンが抽出できる期間としているため）。そのため、サーモ状態が変化する前のサーモ状態のパターン毎に、算出された室内全体の室温変化量Ｌｊを用いて、そのパターンでの平均値Ｌａｖｒ（単位時間あたりの室温変化量）を求める（Ｓ２５）。

ここで、室内全体の室温変化量Ｌｊの算出と、平均値Ｌａｖｒの算出について詳細に説明する。
例えば、制御グループ６ａと制御グループ６ｂについて、図６で示した最適サーモオン時間と最適サーモオフ時間の調整時間が算出されたとして、図７に示した制御スケジュールが生成されているとする。
図１０は、この発明の実施の形態における、２つの制御グループの室温変化量（室内全体の室温変化量）を算出するための説明図である。

制御グループ６ａの最適サーモオンの時間ｔ１ａは５分、最適サーモオフの時間ｔ２ａは１５分である。また、制御グループ６ｂの最適サーモオンの時間ｔ２ａは１０分、最適サーモオフの時間ｔ２ｂは５分である。
そして、パラメータ評価期間（Ｅｗ）の最初に、温度情報記憶部８から取得した、制御グループ６ａの室温がＴ１ａ、制御グループ６ｂの室温がＴ１ｂであったとする。パラメータ評価期間（Ｅｗ）の最初は、制御グループ６ａ、制御グループ６ｂのどちらもサーモオンの状態であるとする。

そして、パラメータ評価の開始の時点から、制御グループ６ａの最適サーモオンの時間ｔ１ａ（５分）が経過すると、制御グループ６ａはサーモ状態ＯＦＦに変化する。そこで、この制御グループ６ａのサーモ状態が変化した時点で、制御グループ６ａの室温Ｔ２ａと、制御グループ６ｂの室温Ｔ２ｂを取得する。
尚、この時、制御グループ６ｂのサーモ状態ＯＮには変化がない。

そして、取得した制御グルー６ａの室温Ｔ２ａと、サーモ状態が変化する前の室温Ｔ１ａとの差分を算出する。また、制御グループ６ｂの室温Ｔ２ｂと室温Ｔ１ｂの差分を算出する。そして、制御グループ６ａの室温の差分と、制御グループ６ｂの室温の差分の合計値Ｌ１を算出する。
合計値Ｌ１は、制御グループ６ａのサーモ状態が変化する前のサーモ状態のパターン（制御グループ６ａのサーモ状態ＯＮと制御グループ６ｂのサーモ状態ＯＮのサーモ状態のパターン）での、室内全体の室温変化量とする。
Ｌ１＝（Ｔ２ａ−Ｔ１ａ）＋（Ｔ２ｂ−Ｔ１ｂ）と表すことができる。

次に、パラメータ評価の開始の時点から、制御グループ６ｂの最適サーモオンの時間ｔ２ａ（１０分）が経過すると、制御グループ６ｂはサーモ状態ＯＦＦに変化する。そこで、この制御グループ６ｂのサーモ状態が変化した時点で、制御グループ６ａの室温Ｔ３ａ、制御グループ６ｂの室温Ｔ３ｂを取得する。
尚、この時、制御グループ６ａのサーモ状態ＯＦＦには変化がない。

そして、取得した制御グループ６ａの室温Ｔ３ａと、サーモ状態が変化する前の室温Ｔ２ａとの差分を算出する。また、制御グループ６ｂの室温Ｔ３ｂとＴ２ｂとの差分を算出する。そして、制御グループ６ａの室温の差分と、制御グループ６ｂの室温の差分の合計値Ｌ２を算出する。
合計値Ｌ２は、制御グループ６ｂのサーモ状態が変化する前のサーモ状態のパターン（制御グループ６ａのサーモ状態ＯＦＦと制御グループ６ｂのサーモ状態ＯＮのサーモ状態のパターン）での、室内全体の室温変化量とする。
Ｌ２＝（Ｔ３ａ−Ｔ２ａ）＋（Ｔ３ｂ−Ｔ２ｂ）と表すことができる。

同様に、制御グループ６ａと制御グループ６ｂのいずれかのサーモ状態が変化した時に、室内全体の室温変化量Ｌ３〜Ｌ１０が求められる。これをサーモ状態が変化する前のサーモ状態のパターンの室内全体の室温変化量とすると、図１０の表の様になる。
パラメータ評価期間Ｅｗが６０分で、サーモ状態のパターン毎に１０個のＬｊが得られる。

図１０において、Ｌ３は、制御グループ６ａがサーモ状態ＯＦＦの状態で変化がなく、制御グループ６ｂがサーモ状態ＯＦＦからサーモ状態ＯＮにサーモ状態が変化したときの、制御グループ６ａのサーモ状態ＯＦＦと制御グループ６ｂのサーモ状態ＯＦＦのパターンの室内全体の室温変化量である。制御グループ６ａがサーモ状態ＯＦＦの状態のまま、制御グループ６ｂもサーモ状態ＯＦＦであるため、室内全体の温度が最も下がる可能性がある。
また、Ｌ５は、制御グループ６ａと制御グループ６ｂのどちらも、サーモ状態ＯＮの時の室内全体の室温変化量であるため、室内全体の温度が最も上がる可能性がある。

次に、パラメータ評価期間Ｅｗで得られた室内全体の室温変化量Ｌｊに関して、同じサーモ状態のパターン毎に、室温変化量の平均を算出する。例えば、制御グループ６ａと制御グループ６ｂで、サーモ状態が変化する前のサーモ状態の｛ＯＮとＯＮ｝、｛ＯＮとＯＦＦ｝、｛ＯＦＦとＯＮ｝、｛ＯＦＦとＯＦＦ｝の２の二乗通り毎に、室内全体の室温変化量の平均値を算出する。即ち、２の（グループの数）乗通り毎に、単位時間当たりの室温変化量の平均値を算出する。

例えば、図１０では、制御グループａと制御グループｂのサーモ状態の｛ＯＮとＯＮ｝の室温変化量の平均値Ｌａｖｒは、（Ｌ１＋Ｌ５）／（５分＋５分）となる。また、｛ＯＮとＯＦＦ｝のＬａｖｒは、（Ｌ８）／（５分）となる。また。｛ＯＦＦとＯＮ｝のＬａｖｒは、（Ｌ２＋Ｌ４＋Ｌ７＋Ｌ９）／（５分＋５分＋１０分＋１０分）となる。また、｛ＯＦＦとＯＦＦ｝のＬａｖｒは，（Ｌ３＋Ｌ６＋Ｌ１０）／（５分＋５分＋５分）となる。

この様に、いずれかの制御グループ６のサーモ状態が変化した時点で、サーモ状態が変化する前のサーモ状態のパターン毎に、室内全体の室温変化量を求め、更に、サーモ状態のパターン毎に、室内全体の室温変化量の平均値Ｌａｖｒ（単位時間あたり室内全体の室温変化量）を算出する。

次に、いずれかの制御グループ６のサーモ状態の変化と、すべてのサーモ状態のパターン（今回は４種類）の室温変化量を算出するために、パラメータ評価期間Ｅｗをどの様に設定するかについて説明する。
図１１は、この発明の実施の形態における、パラメータ評価期間Ｅｗを設定する説明図である。
パラメータ評価期間Ｅｗの最小値は、各グループの最適サーモオン時間ｔ１と最適サーモオフ時間ｔ２の合計の最小公倍数になる。

例えば、図１０の制御グループ６ａと制御グループ６ｂの場合では、制御グループ６ａの最適サーモオン時間ｔ１ａ（５分）と最適サーモオフ時間ｔ２ａ（１５分）の合計２０分と、制御グループの最適サーモオン時間ｔ１ｂ（１０分）と最適サーモオフ時間ｔ２ｂ（５分）の合計１５分の最小公倍数で６０分となる。６０分以上をパラメータ評価期間とすれば、いずれかの制御グループ６のサーモ状態の変化と、変化する前のサーモ状態のパターンの全てのパターンを抽出することができる。

尚、制御グループが３つの場合は、３つのグループの最適サーモオン時間＋最適サーモオフ時間の最小公倍数をパラメータ評価期間Ｅｗとすると、全てのサーモ状態のパターンを抽出することができる。
以上が、室内全体の室温変化量Ｌｊの算出と平均値Ｌａｖｒの算出の説明である。

次に、図９のフローチャートの説明に戻る。
サーモ状態の変化とサーモ状態のパターン毎に算出した、室内全体の室温変化量の平均値Ｌａｖｒを用いて、制御スケジュールをずらして生成する候補スケジュールにおける室内全体の室温変化量の推定を行う。この推定は、制御スケジュールをずらして生成した候補スケジュールの数だけ行う（Ｓ２６）。
候補スケジュールの生成についての詳細は後述する。
そして、候補スケジュール毎に推定した室内全体の室温変化量の中で、室温変化量が正方向に最も大きな値を示す候補スケジュールを、最適な候補スケジュールとして抽出し、スケジュール記憶部１５に記憶されている制御スケジュールを、抽出した候補スケジュールに更新する（Ｓ２７）。
最適な候補スケジュールの抽出についての詳細は後述する。
以上が、スケジュール最適化部１６の動作の説明である。

次に、制御スケジュールをずらした場合の候補スケジュールを生成し、その中から最適とされる候補スケジュールを抽出する方法について説明する。
図１２は、この発明の実施の形態における、制御スケジュールをずらして生成する候補スケジュールの例である。
まず、スケジュール生成部１４で生成された制御スケジュールを基準スケジュールとする。

次に、基準スケジュールをずらす単位時間をｔとする場合、１つの制御グループ６の制御スケジュールを固定し、それ以外の制御スケジュールを単位時間ｔ分ずつサーモ状態ＯＮの開始時間を遅らせた候補スケジュールを生成する。
図１２では、ｔを１分として、候補スケジュールを作成している。
まず、スケジュール生成部１４で生成された制御グループ６ａと制御グループ６ｂの制御スケジュールの組を基準スケジュールとする。

そして、例えば、制御グループ６ａの制御スケジュールを固定し（基準スケジュールと同じ制御スケジュールとし）、制御グループ６ｂのサーモ状態ＯＮの開始時間を１分ずらして、制御グループ６ｂの制御スケジュールを生成する。そして、１分ずらして生成した制御グループ６ｂの制御スケジュールと、制御グループ６ａの制御スケジュールの組を候補スケジュール１として生成する。

次に、制御グループ６ａの制御スケジュールを固定したまま、制御グループ６ｂのサーモ状態ＯＮの開始時間を２分、３分、・・・１４分まで遅らせた候補スケジュール２、候補スケジュール３・・・候補スケジュール１４を生成する。１５分遅らせると、候補スケジュールは基準スケジュールと同じになり、１５分以降は候補スケジュール１〜候補スケジュール１４と同じになる。そのため、候補スケジュール１５は候補スケジュール１と同じ、候補スケジュール１６は候補スケジュール２と同じ、・・・候補スケジュール６０は候補スケジュール１４と同じになる。

次に候補スケジュール毎に、室内全体の室温変化量を算出して、評価する。
まず候補スケジュール１について、室内全体の室温変化量を算出する。
まず、パラメータ評価期間（Ｅｗ）の最初の時刻をｔ０とし、パラメータ評価期間（Ｅｗ）の最終の時刻をｔｗとする。
そして、時刻ｔ０における制御グループ６ａと制御グループ６ｂのサーモ状態のパターンから、Ｓ２５で算出した同じサーモ状態のパターンのＬａｖｒを割り当てて、時刻ｔ０における室内全体の室温変化量Ｌａｖｒ＿０とする。

次に、時刻ｔ１（１分経過時）における制御グループ６ａと制御グループ６ｂのサーモ状態のパターンから、Ｓ２５で算出した同じサーモ状態のパターンのＬａｖｒを割り当てて、時刻ｔ１における室内全体の室温変化量Ｌａｖｒ＿１とする。

同様に、時刻Ｔｗまでの室内全体の室温変化量を算出する。時刻ｔｗにおける室内全体の室温変化量をＬａｖｒ＿ｗとする。
そして、候補スケジュール１について、時刻ｔ０から時刻ｔｗまでの室内全体の室温変化量を合計し、Ｌｓｕｍ＿１とする。
同様に、基準スケジュールから６０分ずらした候補スケジュール６０まで、同様にＬｓｕｍ＿２，・・・Ｌｓｕｍ＿６０を算出する。
Ｌｓｕｍ＿６０まで算出するのは、サーモ状態の変化する制御グループ６がそれぞれ異なるためである。

また、基準スケジュールの時刻ｔ０から時刻ｔｗまでの室内全体の室温変化量の合計は、Ｌｓｕｍ＿０とする。
そして、ここでは暖房運転を例としているため、Ｌｓｕｍ＿０からＬｓｕｍ＿６０までの室内全体の室温変化量が最も大きい候補スケジュールを、最適な候補スケジュールと評価し、抽出する。
以上が、候補スケジュールの生成と最適な候補スケジュールの抽出の説明である。

尚、ここでは、全てのサーモ状態の組み合せを抽出できるパラメータ評価期間の６０分ずらした候補スケジュールまで生成するとして説明したが、基本スケジュールから１５分ずらすと基本スケジュールと同じになるため、１４分ずらした１周期分の候補スケジュールを生成して、室内全体の室内変化量を算出してもよい。

また、ここでは１分ずつずらして候補スケジュールを生成しているが、数分ずつずらして候補スケジュールを生成してもよい。また、制御スケジュール６のサーモ状態が変わるタイミングから１分、４分、５分とずらしていく等、異なる時間分ずつずらして候補スケジュールを生成してもよい。

また、本実施の形態では、暖房運転を例に説明したため、温度変化の値が正方向に最も大きい候補スケジュールを抽出したが、冷房運転の場合は、温度変化の値が負の方向に最も大きいスケジュールを抽出する。また、温度変化の値が０に近い候補スケジュールを抽出してもよい。

また、この例では、Ｌａｖｒを算出する際に、空調機器４の運転中の値をリアルタイムに利用しているとしたが、温度情報記憶部８に記憶された過去の温度履歴情報を用いてもよい。例えば、午前中の段階で当日午後の制御スケジュールを得るために、前日の午後の蓄積データを用いて制御スケジュールを更新してもよい。

以上のように、スケジュール最適化部１６で単位時間分ずつずらした候補スケジュール毎に、室内全体の温度変化量を算出して、算出した室内全体の温度変化量に基づいて、最適な制御スケジュールとしての候補スケジュールを抽出するので、複数の制御グループ間で、サーモ状態がＯＮのタイミングが長時間重なることや、サーモ状態がＯＦＦのタイミングが長時間重なることなく、室内全体の温度変化が大きくならないようにして、快適性を保つことができる。

また、隣接する制御グループ６の空調機器４からの温度の影響や、制御グループ６の領域への日射、在室する人、および機器の熱の影響による温度の上昇（または、温度の下降）を考慮して、算出した調整時間で空調機器４を制御するので、空調機器４の使用電力を削減するこができる。
また、算出した調整時間で、サーモ状態のＯＮとＯＦＦの時間設定を自動化することができるため、設定作業の負荷を軽減することができる。

以上のように、本発明にかかる空調機器を制御する空調制御装置、空調制御システム、空調制御方法は、空調機器を制御して、空調機器に調整される領域の温度が、目標温度と許容温度との間になるように調整する調整時間を算出して、調整時間に基づいて、空調機器を制御するので、目標温度になる前に空調機器の熱交換を停止することができる。そのため、室内全体の温度変化が大きくならないようにしながら、消費電力を抑制することができる。

１ 空調制御装置、２ 空調集中コントローラー、３ 室内、４ 空調機器、５ 温度センサ、６ 制御グループ、７ 温度計測部、８ 温度情報記憶部、９ 目標温度設定部、１０ 目標温度記憶部、１１ 許容温度幅設定部、１２ 許容温度幅記憶部、１３ 調整時間算出部、１４ スケジュール生成部、１５ スケジュール記憶部、１６ スケジュール最適化部。

Claims (7)

1. 空調機器と同じ領域に設置された温度センサの温度を、設定された時間情報で取得する温度計測部、
   前記空調機器が制御されて、前記温度計測部で取得された温度が、設定された目標温度と該目標温度からのずれを許容する設定された許容温度との間になるように調整される調整時間を、前記目標温度と前記許容温度との間で前記空調機器の熱交換が行われた時間と停止された時間から算出する調整時間算出部、
   該調整時間算出部で算出された調整時間に基づいて、前記空調機器を制御するための制御スケジュールを生成するスケジュール生成部を備えたことを特徴とする空調制御装置。
2. 前記調整時間算出部は、前記空調機器の熱交換が行われて、目標温度になる前の許容温度から目標温度までの第１の調整時間と、前記空調機器の熱交換が停止されて、目標温度から目標温度になった後の許容温度になるまでの第２の調整時間と、を算出することを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
3. 前記調整時間算出部は、前記空調機器の熱交換が行われて、目標温度になる前の許容温度から目標温度を超えた許容温度までの第３の調整時間と、前記空調機器の熱交換が停止されて、目標温度を超えた前記許容温度から目標温度になる前の前記許容温度までの第４の調整時間と、を算出することを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
4. 前記温度計測部で取得した温度と、該温度を取得した時間情報と、前記温度センサが設置された領域の領域情報を記憶する温度情報記憶部を更に備え、
   前記調整時間算出部は、温度情報記憶部に記憶された温度と時間情報と領域情報を用いて、前記領域毎に前記調整時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
5. 前記スケジュール生成部で生成された制御スケジュールを更新するスケジュール最適化部を更に備え、
   前記スケジュール最適化部は、第１の前記制御スケジュールで制御される第１の前記空調機器と、該第１の空調機器の領域と隣接する領域に設置され、第２の前記制御スケジュールで制御される第２の前記空調機器と、の少なくとも１の空調機器の熱交換の状態が変化する間隔で、前記第１の空調機器の領域の温度の変化量と前記第２の空調機器の領域の温度の変化量を算出し、算出した温度の変化量に基づいて、前記制御スケジュールを更新することを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
6. 空調機器と同じ領域に設置された温度センサの温度を、設定された時間情報で取得する温度計測部、
   前記空調機器が制御されて、前記温度計測部で取得された温度が、設定された目標温度と該目標温度からのずれを許容する設定された許容温度との間になるように調整される調整時間を、前記目標温度と前記許容温度との間で前記空調機器の熱交換が行われた時間と停止された時間から算出する調整時間算出部、
   該調整時間算出部で算出された調整時間に基づいて、前記空調機器を制御するための制御スケジュールを生成するスケジュール生成部、を有する空調制御装置と、
   該空調制御装置で生成された制御スケジュールに基づいて、前記空調機器を制御する空調集中コントローラーと、を備えたことを特徴とする空調制御システム。
7. 空調制御装置により、空調機器を制御するための制御スケジュールを生成する空調制御方法において、
   空調機器と同じ領域に設置された温度センサの温度を、設定された時間情報で取得する温度計測ステップ、
   前記空調機器が制御されて、前記温度計測ステップで取得された温度が、設定された目標温度と該目標温度からのずれを許容する設定された許容温度との間になるように調整される調整時間を、前記目標温度と前記許容温度との間で前記空調機器の熱交換が行われた時間と停止された時間から算出する調整時間算出ステップ、
   該調整時間算出ステップで算出された調整時間に基づいて、前記空調機器を制御するための制御スケジュールを生成するスケジュール生成ステップを備えたことを特徴とする空調制御方法。

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