JP6223592B2 - 空気調和装置の制御システム、及び空気調和装置の制御方法 - Google Patents
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Description
従来のファンコイル方式の空気調和装置は、利用側ユニット(ファンコイルユニットともいう)の操作信号、電動弁の状態信号、2次側ポンプの状態信号、熱源機の状態信号をコンピュータに集約し、熱源機の台数制御を実現している(例えば、特許文献1参照)。
(構成)
図1は、実施の形態1における空気調和装置の制御システムの構成を示す図である。
図2は、実施の形態1における熱源機の構成を示す図である。
図3は、実施の形態1におけるファンコイルユニットの構成を示す図である。
図1〜図3において、空気調和装置100は、複数の熱源機1と、複数の室内機3とを備えている。
複数の熱源機1のそれぞれは、1次側熱媒体(例えば冷媒)と2次側熱媒体(例えば水)とを熱交換する中間熱交換器11を有する。複数の室内機3のそれぞれは、2次側熱媒体と空気とを熱交換する利用側熱交換器30を有する。複数の熱源機1が、各々2次冷媒循環用のポンプ2を介して、2次冷媒配管5に並列接続されている。複数の室内機3は電動弁4を介して、2次冷媒配管5に並列に接続されている。なお、室内機3は、本発明における「利用側ユニット」に相当する。なお、室内機3は、ファンコイルユニット(FCU)とも称される。
複数の室内機3は、それぞれ、利用側熱交換器30と送風機31とを有している。利用側熱交換器30を流通する2次側熱媒体(例えば水)と、送風機31により送風された室内の空気とが熱交換する。
複数の熱源側制御装置50と、複数の利用側制御装置60とは、通信用の伝送線6で接続されている。
なお、空気調和装置100の全体を制御する集中管理装置である統合コントローラー8を、通信用の伝送線6に接続しても良い。
本実施の形態1における空気調和装置100の制御システムにおいては、利用側制御装置60は、複数の熱源側制御装置50のそれぞれと通信し、熱源側制御装置50は、複数の室内機3のうち連携動作する1つまたは複数の室内機3の動作状態に応じて、熱源機1の動作を制御するように構成されている。以下、このような動作の詳細を説明する。
なお、以下に説明する熱源機1と室内機3との連携関係を特定する動作においては、統合コントローラー8は必須の構成ではなく省略しても良い。
この付与条件は、例えば、利用側制御装置60の通信アドレスとして、予め設定された第1範囲に属するアドレス番号が設定され、熱源側制御装置50の通信アドレスとして、第1範囲とは異なる第2範囲に属するアドレス番号が設定される。そして、熱源機1と室内機3との連携関係は、予め設定された検索条件に基づいて決定される。この検索条件としては、例えば、熱源側制御装置50の通信アドレスに予め設定した値を加算または減算するなどの条件である。
具体的には、室内機3の利用側制御装置60の通信アドレスとして、「1」〜「50」の範囲のアドレスを付与する。また、熱源機1の熱源側制御装置50の通信アドレスとして、「51」〜「100」の範囲のアドレスを付与する。
また、検索条件として、熱源機1に連携する室内機3の最小アドレス=熱源側制御装置50の通信アドレス−50、を設定する。
また、熱源機1に連携する室内機3の最大アドレス+50より大きなアドレスを、別の熱源機1(例えばアドレス範囲が隣接する熱源機1)の熱源側制御装置50の通信アドレスとして付与する。
図4は、実施の形態1における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。以下、図4の各ステップに基づき説明する。
ステップS1で、熱源側制御装置50は、自己に設定された通信アドレス(以下、自己アドレス)を確認し、ステップS2へ進む。
ステップS2で、熱源側制御装置50は、検索アドレスを、自己アドレス+1に設定し、ステップS3へ進む。
ステップS3で、熱源側制御装置50は、伝送線6に接続された機器の通信アドレスを取得し、検索アドレスと一致する通信アドレスが付与された熱源側制御装置50が存在するか否かを判定する。ステップS3の条件を満たす場合はステップS7に進み、満たさない場合にはステップS4に進む。
ステップS6で、熱源側制御装置50は、検索アドレスに「1」を加算して、ステップS7へ進む。
ステップS8で、熱源側制御装置50は、検索アドレスを自己アドレス−50に設定し、ステップS9に進む。例えば、自己アドレスが「51」の場合、検索アドレスは「1」となる。
ステップS12で、熱源側制御装置50は、検索アドレスが、自己アドレス−50+検索数、以下であるか否かを判定する。ステップS12の条件を満たす場合はステップS9へ戻り、満たさない場合は本動作処理を終了する。例えば、自己アドレスが「51」、検索数が「9」の場合、検索アドレスが「10」を超えるまで、連携する室内機3を検索する動作を繰り返す。
この動作は、複数の熱源側制御装置50のそれぞれが実施する。
また、熱源側制御装置50及び利用側制御装置60において、熱源機1と室内機3との連携関係を予め設定する必要が無くなり、空気調和装置100のシステム構成に適合させた制御内容の調整を軽減することができ、安価にシステム構築することができる。例えば、室内機3(ファンコイルユニット)と熱源機1の提供メーカーが異なる場合であっても、制御内容の調整を軽減することができる。
次に、複数の熱源機1のそれぞれについて運転能力を制御する動作を、リモートコントローラー7、室内機3、熱源機1、統合コントローラー8に分けて説明する。
図5は、実施の形態1における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図5の各ステップに基づき、リモートコントローラー7の動作を説明する。
ステップS21で、リモートコントローラー7は、運転モード設定の初期状態として停止状態とし、ステップS22へ進む。
ステップS22では、リモートコントローラー7は、ユーザーからの運転操作がなされたか否かを判定し、運転操作されていればステップS23へ、されていなければステップS21へ戻る。
ステップS24で、ユーザーからの停止操作がなされたか否かを判定し、停止操作されていればステップS25へ、されていなければステップS24へ戻る。
ステップS25で、リモートコントローラー7は、当該リモートコントローラー7が操作対象とする室内機3の利用側制御装置60に対して、停止状態を指示する指示情報を送信し、ステップS21へ戻る。
図6は、実施の形態1における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図6の各ステップに基づき、室内機3の利用側制御装置60の動作を説明する。
ステップS31で、利用側制御装置60は、リモートコントローラー7からの指示情報の受信があったかどうかを確認し、あればステップS32へ進み、なければステップS31へ戻る。
ステップS32で、利用側制御装置60は、当該室内機3と連携する熱源機1の熱源側制御装置50に対して、指示情報に応じた状態情報を送信し、ステップS33に進む。すなわち、利用側制御装置60は、指示情報が運転状態であれば、運転状態の状態情報を送信し、指示情報が停止状態であれば、停止状態の状態情報を送信する。
ステップS33で、利用側制御装置60は、指示情報に応じて、室内機3の送風機31の風量制御、及び当該室内機3に対応する2次冷媒の電動弁4の開閉制御を実施し、ステップS31へ戻る。
図7は、実施の形態1における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図7の各ステップに基づき、熱源機1の熱源側制御装置50の動作を説明する。
ステップS41で、熱源側制御装置50は、連携する室内機3の利用側制御装置60から、状態情報の受信があったかどうかを確認し、あればステップS42へ進み、なければステップS44へ進む。
ステップS43で、熱源側制御装置50は、合計運転能力の情報を、統合コントローラー8に送信し、ステップS44へ進む。
ステップS45で、熱源側制御装置50は、制御用合計運転能力として、ステップS42で計算した合計運転能力を代入して用いることとし、ステップS46へ進む。
すなわち、熱源側制御装置50が、統合コントローラー8から制御用合計運転能力の情報を受信した場合には、この制御用合計運転能力に応じて、当該熱源機1の運転能力を制御する。一方、統合コントローラー8から制御用合計運転能力の情報を受信していない場合には、自身が求めた合計運転能力に応じて、当該熱源機1の運転能力を制御する。
図8は、実施の形態1における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図8の各ステップに基づき、統合コントローラー8の動作を説明する。
ステップS51で、統合コントローラー8は、各熱源機1の熱源側制御装置50からの合計運転能力の情報の受信があったかどうかを確認し、あればステップS53へ進み、なければステップS52へ進む。
ステップS52で、統合コントローラー8は、受信待ち周期として予め設定された所定期間を経過したかどうかを判定し、所定時間を経過していなければステップS51へ戻り、経過していればステップS53へ進む。
この制御用合計運転能力の計算は、例えば、熱源機1が極力効率良い運転ができる能力になるように強制停止する熱源機1を設けることも含めて配分したり、霜取制御による暖房中に冷房状態の運転をする熱源機1の発生に対応して、トータルの暖房能力が充足するように霜取運転の熱源機1が分担している暖房能力+霜取用能力を、他の熱源機1に配分したりする。
なお、制御用合計運転能力の計算方法は、これに限定されない。例えば、合計運転能力の合計を、複数の熱源機1のそれぞれに均等に按分しても良い。また、各熱源機1の熱交換容量などに応じた比率で、合計運転能力の合計を按分しても良い。また、任意に設定した重み付け係数などに応じて、合計運転能力の合計を按分しても良い。
さらに、直膨式対応で開発されたリモートコントローラー7及び統合コントローラー8などの部材の共用化、有効利用が可能になるだけでなく、ファンコイル方式と直膨方式の混在システムの構築も容易になる。
また、室内機3と熱源機1の連携の関係を定めることにより簡便なシステム構築を実現することができる。さらに、統合コントローラー8によって制御用合計運転能力を求め、各熱源機1の運転能力を按分するので、効率の良い熱源機1の運転を実現することができる。
また、利用側制御装置60の活用により室内機3本体の選定の自由度が向上し、物件に合わせた特殊な形状、能力のものを組み合わせることも容易になる。
上記実施の形態1では、連携設定動作によって、室内機3と連携して動作する熱源機1の対応関係を設定した。本実施の形態2では、室内機3と熱源機1との連携関係を特定する動作を実施しない動作について説明する。
本実施の形態2における空気調和装置100の制御システムは、例えば、室内機3及び熱源機1の台数が、通信アドレスの設定範囲を超えるような大規模物件など、アドレス配置による室内機3と熱源機1の連携ルールが設定できようできない場合に有効である。
なお、実施の形態1で説明した通信アドレスの付与条件および連携設定動作は、省略し、任意の通信アドレスを設定するようにしても良い。また、本実施の形態2においては、統合コントローラー8は必須の構成要件である。
以下、複数の熱源機1のそれぞれについて運転能力を制御する動作を、リモートコントローラー7、室内機3、統合コントローラー8、熱源機1に分けて説明する。
図9は、実施の形態2における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図9の各ステップに基づき、リモートコントローラー7の動作を説明する。
ステップS61で、リモートコントローラー7は、運転モード設定の初期状態として停止状態とし、ステップS62へ進む。
ステップS62では、リモートコントローラー7は、ユーザーからの運転操作がなされたか否かを判定し、運転操作されていればステップS63へ、されていなければステップS61へ戻る。
ステップS64で、ユーザーからの停止操作がなされたか否かを判定し、停止操作されていればステップS65へ、されていなければステップS64へ戻る。
ステップS65で、リモートコントローラー7は、当該リモートコントローラー7が操作対象とする室内機3の利用側制御装置60、及び統合コントローラー8に対して、停止状態を指示する指示情報を送信し、ステップS61へ戻る。
図10は、実施の形態2における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図10の各ステップに基づき、室内機3の利用側制御装置60の動作を説明する。
ステップS71で、利用側制御装置60は、リモートコントローラー7からの指示情報の受信があったかどうかを確認し、あればステップS72へ進み、なければステップS71へ戻る。
ステップS72で、利用側制御装置60は、指示情報に応じて、室内機3の送風機31の風量制御、及び当該室内機3に対応する2次冷媒の電動弁4の開閉制御を実施し、ステップS71へ戻る。
図11は、実施の形態2における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図11の各ステップに基づき、統合コントローラー8の動作を説明する。
ステップS81で、統合コントローラー8は、リモートコントローラー7から指示情報の受信があったかどうかを確認し、あればステップS82へ進み、なければステップS81へ戻る。
この制御用合計運転能力の計算は、例えば、熱源機1が極力効率良い運転ができる能力になるように強制停止する熱源機1を設けることも含めて配分したり、霜取制御による暖房中に冷房状態の運転をする熱源機1の発生に対応して、トータルの暖房能力が充足するように霜取運転の熱源機1が分担している暖房能力+霜取用能力を、他の熱源機1に配分したりする。
なお、制御用合計運転能力の計算方法は、これに限定されない。例えば、総合計運転能力を、複数の熱源機1のそれぞれに均等に按分しても良い。また、各熱源機1の熱交換容量などに応じた比率で、総合計運転能力を按分しても良い。また、任意に設定した重み付け係数などに応じて、総合計運転能力を按分しても良い。
図12は、実施の形態2における空気調和装置の制御システムの動作を説明するフローチャートである。図12の各ステップに基づき、熱源機1の熱源側制御装置50の動作を説明する。
ステップS91で、熱源側制御装置50は、統合コントローラー8から制御用合計運転能力の情報の受信があったかどうかを確認し、あればステップS92へ進み、なければステップS91へ戻る。
さらに、直膨式対応で開発されたリモートコントローラー7、及び統合コントローラー8などの部材の共用化、有効利用が可能になるだけでなく、ファンコイル方式と直膨方式の混在システムの構築も容易になる。
また、統合コントローラー8による各熱源機1への能力の最適配分によって、効率の良い熱源機1の運転を実現することができる。
また、利用側制御装置60の活用により室内機3本体の選定の自由度が向上し、物件に合わせた特殊な形状、能力のものを組み合わせることも容易になる。
なお、実施の形態1および2では暖房運転と霜取運転について説明したが、冷房運転でも同様に構成できることは言うまでもない。
Claims (6)
- 1次側熱媒体と2次側熱媒体とを熱交換する中間熱交換器をそれぞれ有する複数の熱源機と、
前記2次側熱媒体と空気とを熱交換する利用側熱交換器をそれぞれ有する複数の利用側ユニットと、を備え、前記複数の熱源機及び前記複数の利用側ユニットが配管によって並列接続された空気調和装置を制御する、空気調和装置の制御システムであって、
前記複数の利用側ユニットのそれぞれに設けられ、前記複数の利用側ユニットをそれぞれ制御する複数の利用側制御装置と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、前記複数の熱源機をそれぞれ制御する複数の熱源側制御装置と、
前記複数の熱源側制御装置のそれぞれと通信する集中管理装置と、を備え、
前記利用側制御装置は、前記複数の熱源側制御装置のそれぞれと通信し、
前記熱源側制御装置は、
前記複数の利用側ユニットのうち当該熱源側制御装置と連携動作する1つまたは複数の前記利用側ユニットの前記利用側制御装置から、前記利用側ユニットの動作状態の情報を取得し、
連携動作する1つまたは複数の前記利用側ユニットのうち、前記動作状態が運転状態である前記利用側ユニットの運転能力の合計値である合計運転能力を求め、
前記集中管理装置は、前記複数の熱源側制御装置のそれぞれから取得した前記合計運転能力の合計を、前記複数の熱源機のそれぞれに按分した制御用合計運転能力を求め、
前記熱源側制御装置は、前記集中管理装置から前記制御用合計運転能力の情報を取得した場合、前記制御用合計運転能力に応じて、前記熱源機の運転能力を制御するように構成された
空気調和装置の制御システム。 - 前記利用側制御装置は、当該利用側制御装置の通信アドレスが予め設定され、
前記熱源側制御装置は、当該熱源側制御装置の通信アドレスが予め設定され、
当該熱源側制御装置の通信アドレスと、予め設定された検索条件とに基づき、前記複数の利用側ユニットのうち、当該熱源機と連動動作する前記利用側ユニットの前記利用側制御装置の通信アドレスを検索し、
当該熱源機と連動動作する前記利用側ユニットを特定する
請求項1に記載の空気調和装置の制御システム。 - 前記複数の熱源機は、それぞれ、
圧縮機、流路切換装置、熱源側熱交換器、減圧装置、前記中間熱交換器を順次配管で接続し、前記1次側熱媒体である冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記熱源側制御装置は、前記流路切換装置を制御して、前記中間熱交換器を凝縮器として作用させると共に、前記熱源側熱交換器を蒸発器として作用させる暖房運転と、前記中間熱交換器を蒸発器として作用させると共に、前記熱源側熱交換器を凝縮器として作用させる霜取運転と、の何れかの運転モードに切り換えるように構成され、
前記集中管理装置は、前記運転モードが前記暖房運転である前記熱源機と、前記運転モードが前記霜取運転である前記熱源機とが混在する場合、
前記合計運転能力の合計を、前記運転モードが前記暖房運転である前記熱源機に按分した前記制御用合計運転能力を求めるように構成された
請求項1または2に記載の空気調和装置の制御システム。 - 1次側熱媒体と2次側熱媒体とを熱交換する中間熱交換器をそれぞれ有する複数の熱源機と、
前記2次側熱媒体と空気とを熱交換する利用側熱交換器をそれぞれ有する複数の利用側ユニットと、を備え、前記複数の熱源機及び前記複数の利用側ユニットが配管によって並列接続された空気調和装置を制御する、空気調和装置の制御システムであって、
前記複数の利用側ユニットのそれぞれに設けられ、前記複数の利用側ユニットをそれぞれ制御する複数の利用側制御装置と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、前記複数の熱源機をそれぞれ制御する複数の熱源側制御装置と、
前記複数の熱源側制御装置のそれぞれと通信する集中管理装置と、
前記複数の利用側ユニットのそれぞれに設けられ、前記利用側制御装置及び前記集中管理装置と通信する複数のリモートコントローラーと、を備え、
前記複数のリモートコントローラーは、前記利用側ユニットの動作状態を指示する指示情報を、前記利用側制御装置及び前記集中管理装置に送信し、
前記利用側制御装置は、前記指示情報に応じて前記利用側ユニットを制御し、
前記集中管理装置は、
前記複数のリモートコントローラーのそれぞれから取得した前記指示情報に基づき、前記複数の利用側ユニットのうち、前記動作状態が運転状態である前記利用側ユニットの運転能力の総合計値である総合計運転能力を求め、
前記総合計運転能力を、前記複数の熱源機のそれぞれに按分した制御用合計運転能力を求め、
前記熱源側制御装置は、前記集中管理装置から前記制御用合計運転能力の情報を取得した場合、前記制御用合計運転能力に応じて、当該熱源機の運転能力を制御するように構成された
空気調和装置の制御システム。 - 1次側熱媒体と2次側熱媒体とを熱交換する中間熱交換器をそれぞれ有する複数の熱源機と、
前記2次側熱媒体と空気とを熱交換する利用側熱交換器をそれぞれ有する複数の利用側ユニットと、
前記複数の利用側ユニットのそれぞれに設けられ、前記複数の利用側ユニットをそれぞれ制御する複数の利用側制御装置と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、前記複数の熱源機をそれぞれ制御する複数の熱源側制御装置と、
前記複数の熱源側制御装置のそれぞれと通信する集中管理装置と、を備え、前記複数の熱源機及び前記複数の利用側ユニットが配管によって並列接続された、空気調和装置の制御方法であって、
前記利用側制御装置が、前記複数の熱源側制御装置のそれぞれと通信して、前記利用側ユニットの動作状態の情報を送信するステップと、
前記熱源側制御装置が、前記複数の利用側ユニットのうち当該熱源側制御装置と連携動作する1つまたは複数の前記利用側ユニットの前記利用側制御装置から、前記利用側ユニットの動作状態の情報を取得するステップと、
前記熱源側制御装置が、連携動作する1つまたは複数の前記利用側ユニットのうち、前記動作状態が運転状態である前記利用側ユニットの運転能力の合計値である合計運転能力を求めるステップと、
前記集中管理装置が、前記複数の熱源側制御装置のそれぞれから取得した前記合計運転能力の合計を、前記複数の熱源機のそれぞれに按分した制御用合計運転能力を求めるステップと、
前記熱源側制御装置が、前記集中管理装置から前記制御用合計運転能力の情報を取得した場合、前記制御用合計運転能力に応じて、前記熱源機の運転能力を制御するステップと、を有する
空気調和装置の制御方法。 - 1次側熱媒体と2次側熱媒体とを熱交換する中間熱交換器をそれぞれ有する複数の熱源機と、
前記2次側熱媒体と空気とを熱交換する利用側熱交換器をそれぞれ有する複数の利用側ユニットと、
前記複数の利用側ユニットのそれぞれに設けられ、前記複数の利用側ユニットをそれぞれ制御する複数の利用側制御装置と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、前記複数の熱源機をそれぞれ制御する複数の熱源側制御装置と、
前記複数の熱源側制御装置のそれぞれと通信する集中管理装置と、
前記複数の利用側ユニットのそれぞれに設けられ、前記利用側制御装置及び前記集中管理装置と通信する複数のリモートコントローラーと、を備え、前記複数の熱源機及び前記複数の利用側ユニットが配管によって並列接続された、空気調和装置の制御方法であって、
前記複数のリモートコントローラーが、前記利用側ユニットの動作状態を指示する指示情報を、前記利用側制御装置及び前記集中管理装置に送信するステップと、
前記利用側制御装置が、前記指示情報に応じて前記利用側ユニットを制御するステップと、
前記集中管理装置が、前記複数のリモートコントローラーのそれぞれから取得した前記指示情報に基づき、前記複数の利用側ユニットのうち、前記動作状態が運転状態である前記利用側ユニットの運転能力の総合計値である総合計運転能力を求めるステップと、
前記集中管理装置が、前記総合計運転能力を、前記複数の熱源機のそれぞれに按分した制御用合計運転能力を求めるステップと、
前記熱源側制御装置が、前記集中管理装置から前記制御用合計運転能力の情報を取得した場合、前記制御用合計運転能力に応じて、当該熱源機の運転能力を制御するステップと、を有する
空気調和装置の制御方法。
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