JP6374942B2 - 空調コントローラおよび空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、空調コントローラおよび空気調和システムに関する。

複数の空気調和機を制御監視可能な空調コントローラ（集中コントローラ、集中制御装置）は、最大管理数の違いおよび求められる機能の違いにより複数の製品が存在する。これらの製品は、最大管理数などが異なっても空気調和機に対する制御・監視の内容は大部分が共通化されるものである。近年、集中コントローラの機能はタッチパネル液晶やインターネット接続など高機能化が進んでおり、従来と比較すると開発期間や開発費が多くかかる傾向にある。

特許文献１には、「ビルディング等に設置される複数台の空気調和機を集中制御、一斉制御可能とする空気調和機の集中制御方法に係り、更に詳しくは複数台の空気調和機をゾーン制御可能とした空気調和機の集中制御方法」が記載されている。

特開平４−２４４６０号公報

特許文献１の集中リモコンは、中規模向け（例えば、２５６台まで制御可能）の例であり、大規模向けに展開する場合（管理する空気調和機の台数が増えた場合）に再設計の必要がある。

一般的に、複数の空気調和機を管理可能な集中コントローラは、最大管理数により大規模向け、中規模向け、小規模向けなど複数の製品種類をラインナップする。制御する空気調和機の台数が異なることから空気調和機と通信するアダプタを別々に設計する必要があり、コストおよび開発時間が増大する傾向にある。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、管理する空気調和機の台数に応じて複数の製品に適用することができる空調コントローラおよび空気調和システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の空調コントローラは、室外ユニットと複数の室内ユニットとがデータ伝送可能に接続されてなる空気調和機を複数有する空気調和ユニットを複数接続可能なシステムにおいて、複数の空気調和ユニットを集中制御する空調コントローラであって、複数の空気調和機に関する設定情報を表示し、該設定情報を入力させる表示入力部と、表示入力部と通信可能であり、表示入力部に表示する情報を入出力するＧＵＩ部と、ＧＵＩ部とＬＡＮ通信可能であり、設定情報に基づき空気調和機を制御する制御基板を有する制御部と、を有し、ＧＵＩ部は、制御部と共通の制御基板を有するＬＡＮ通信可能である拡張アダプタを接続可能なように構成されており、拡張アダプタを介して空気調和機の台数の拡張が可能であり、制御基板は、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスで識別されており、制御基板は、空気調和ユニットと制御配線を介して接続されており、空気調和ユニットとは異なる他の空気調和ユニットをシステムに増設する場合は、空調コントローラと他の空気調和ユニットとは、拡張アダプタが有する制御基板を介して制御配線で接続されることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、管理する空気調和機に台数にかかわらず複数の製品に適用することができる。

本実施形態に係る集中コントローラの構成を示す図であり、（ａ）は製品Ａである大規模集中コントローラの構成を示し、（ｂ）は製品Ｂである小規模集中コントローラの構成を示す。 大規模集中コントローラを用いる空気調和システムの例を示す図である。 外付け表示入力部を用いる場合の大規模集中コントローラの構成を示す図である。 ＧＵＩ基板および制御基板の構成例を示す図である。

本発明を実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
<<実施形態１>>
図１は、本実施形態に係る集中コントローラ１０（空調コントローラ）の構成を示す図であり、（ａ）は製品Ａである大規模集中コントローラの構成を示し、（ｂ）は製品Ｂである小規模集中コントローラ１０Ｂの構成を示す。空調用コントローラである集中コントローラ１０は、基本構成として、複数の空気調和機２０（空調機）に関する設定情報を表示し、該設定情報を入力させる表示入力部１１と、表示入力部１１と通信可能であり、表示入力部１１に表示する情報を入出力するＧＵＩ部１２と、ＧＵＩ部１２と通信可能であり、設定情報に基づき空気調和機２０を制御する制御基板１３Ｐを有する制御部１３と、を有している。なお、ＧＵＩはGraphical User Interfaceの略称である。

図１（ａ）に示す大規模集中コントローラ１０Ａは、表示入力部１１として表示入力部であるタッチパネル式モニタ１１Ａ、ＧＵＩ部１２としてＧＵＩ基板１２Ｐ、制御部１３として制御基板１３Ｐを有している。また、接続される空気調和機２０の台数を拡張する際に、ＧＵＩ部１２（ＧＵＩ基板１２Ｐ）は、ＬＡＮハブ１５を介して、制御部１３と共通の制御基板１３Ｐを有する拡張アダプタ１６と接続可能である。なお、ＬＡＮはLocal Area Networkの略称である。

これにより、集中コントローラ１０内蔵の制御部１３の他に、外付けの制御部１３である制御基板１３Ｐを有する拡張アダプタ１６を追加することで、空気調和機２０の接続台数を増加させており、制御部１３は内蔵、外付けいずれも専用の通信により空気調和機２０とそれぞれ通信を行っている。ＧＵＩ部１２と内蔵および外付けの制御部１３は、共にＬＡＮ通信を行っている。

比較例として、従来の集中コントローラは、空気調和機２０の最大管理数に基づいて個別に設計されており、同一の基板上に制御部、ＧＵＩ部を有していた。この場合、空気調和機の最大管理数が増加した際には、再設計の必要性があり、多大な費用および時間を要していた。

これに対し、本実施形態では、ＧＵＩ部１２と制御部１３とを別基板とした。また、需要動向を考慮して、基準となる最大管理数（例えば、１６０台の空気調和機）に基づく制御基板１３Ｐを設計し、その制御基板１３Ｐと別基板としたＧＵＩ基板１２Ｐとは、ＬＡＮ通信により接続した。また、基準となる最大管理数を超える空気調和機２０を管理する必要性がある場合は、制御基板１３Ｐを有する拡張アダプタ１６を、ＬＡＮハブ１５を介してＧＵＩ基板１２Ｐと通信することにより、拡張性を持たせた。

例えば、拡張アダプタ１６を１５台接続時には、２５６０台（＝１６０台×（１＋１５））の空気調和機２０を、ひとつの表示入力部１１であるタッチパネル式モニタ１１Ａで管理することができる。大規模集中コントローラ１０Ａを用いる空気調和システムＡＣＳの例について、図２を参照して説明する。

図２は、大規模集中コントローラ１０Ａを用いる空気調和システムＡＣＳの例を示す図である。空気調和システムＡＣＳは、大規模集中コントローラ１０Ａ、ＬＡＮハブ１５、拡張アダプタ１６、空気調和機２０として室外ユニット２０Ｘ、室内ユニット２０Ｙ、リモコン２０Ｚ（空調制御端末）を有している。

大規模集中コントローラ１０Ａの制御部１３、室外ユニット２０Ｘ、および室内ユニット２０Ｙは、通信路７Ａ（制御配線）の空気調和機専用の通信路で接続されている。室内ユニット２０Ｙ、リモコン２０Ｚは、通信路７Ｂ（制御配線）の通信路７Ａとは別の専用の通信路で接続されている。大規模集中コントローラ１０Ａの制御部１３は、室外ユニット２０Ｘ、室内ユニット２０Ｙから送信される情報の取得およびそれらへの運転、停止、および設定温度の変更などの制御が可能である。それらの制御結果は、室内ユニット２０Ｙから通信路７Ｂを経てリモコン２０Ｚの表示内容にも反映される。リモコン２０Ｚから制御を実施した場合は、室内ユニット２０Ｙから通信路７Ａを介して、室外ユニット２０Ｘ、大規模集中コントローラ１０Ａにも制御内容が反映される。なお、通信路７Ａ，７Ｂは、共に極性のない２本の通信線で通信されている。

大規模集中コントローラ１０ＡのＧＵＩ部１２は、ＬＡＮハブ１５を介して、複数の拡張アダプタ１６とＬＡＮ通信を行っている。拡張アダプタ１６の制御部１３（制御基板１３Ｐ）は、室外ユニット２０Ｘ、室内ユニット２０Ｙから送信される情報の取得およびそれらへの運転、停止、および設定温度の変更などの制御が可能である。それらの制御結果は、室内ユニット２０Ｙから通信路７Ｂを経てリモコン２０Ｚの表示内容にも反映される。リモコン２０Ｚから制御を実施した場合は、室内ユニット２０Ｙから通信路７Ａを介して、室外ユニット２０Ｘ、拡張アダプタ１６の制御部１３にも制御内容が反映される。

このような構成により、大規模集中コントローラ１０Ａは、例えば２５６０台の室内ユニット２０Ｙを管理することができる。

各部の詳細を、図１（ａ）に戻り説明する。
表示入力部１１は、タッチパネル式モニタ１１Ａであり、ユーザによる操作信号の入力機能と、画面表示機能を有する。表示入力部１１は、ユーザ操作により空気調和機２０の運転、停止、運転状態の変更などを設定できる。また、ユーザ操作により空気調和機２０の運転、停止、運転状態の確認ができる。

ＧＵＩ部１２は、表示入力部１１の入力機能により受けた空気調和機２０の運転、停止、運転状態の変更などの指令をＬＡＮ通信により制御部１３に送信する。また、制御部１３から受信したデータを用いて表示入力部１１に空気調和機の運転、停止、運転状態の監視データを出力することができる。

制御部１３は、ＧＵＩ部１２から受信した指令を専用の通信方式により空気調和機２０に指令する。また、制御部１３は、空気調和機２０と定期的に通信を行うことで空気調和機２０の運転、停止、運転状態などを把握し、ＧＵＩ部１２からの要請によりＧＵＩ部１２に空気調和機２０の現在状態を送信することができる。

制御基板１３Ｐは、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスで識別されており、表示入力部１１からＧＵＩ部１２を介して、または、制御基板１３Ｐ上のスイッチにより、制御基板１３ＰのＩＰアドレスを設定することができる。

制御基板１３Ｐは、複数の空気調和機２０（例えば、１６０台の室内ユニット２０Ｙ）を管理することができ、複数の空気調和機２０をグループ別（例えば、１２８グループ）、ブロック別（例えば、６４ブロック）にも管理することができる。

制御基板１３Ｐは、タッチパネル式モニタ１１Ａの入力（設定）により各種の制御ができる。設定機能としては、運転／停止、運転モード、設定温度、風量、風向、リモコン操作許可／禁止、フィルタサインリセット、室内ユニット機能選択、室外ユニット機能選択、室外ユニット能力制御、室外ユニット運転音低減制御などがある。

監視機能としては、運転／停止、運転モード、設定温度、吸込温度、周囲温度、風量、風向、リモコン操作許可／停止、アラームコード、フィルターサイン、サーモＯＮ（暖房を開始する設定温度）制御、ＧＨＰ（ガスヒートポンプエアコン）点検サインなどがある。

スケジュール機能として、通常期、夏期、冬期別に設定することができ、また、１日の運転／停止を複数回数（例えば、１６回）設定することができる。

拡張アダプタ１６は、外付けの制御部１３（図２参照）の機能を有し、制御基板１３Ｐ上のスイッチまたは表示入力部１１からＧＵＩ部１２を介してＩＰアドレスを変更することができる。表示入力部１１からユーザである管理者が、外付けの制御部１３のＩＰアドレスを設定することによりＧＵＩ部１２に外付けの制御部１３の有無および接続対象が登録される。表示入力部１１では外付けの制御部１３の最大接続数を超えてＧＵＩ部１２に接続できないように制限を設ける。

拡張アダプタ１６は、製品Ａの制御基板１３Ｐと同一の制御基板１３Ｐを有しているので、複数の空気調和機２０（例えば、１６０台の室内ユニット）を管理することができ、複数の空気調和機２０をグループ別（例えば、１２８グループ）、ブロック別（例えば、６４ブロック）にも管理することができる。

図１（ａ）においては、拡張アダプタ１６をＬＡＮハブ１５にひとつ接続した形態を示しているが、図２に示すように、ＬＡＮハブ１５に複数の拡張アダプタ１６を接続することにより、大規模の空気調和システムＡＣＳにも対応可能である。

空気調和機２０には、図２に示したように、リモコン２０Ｚ（空調制御端末）が接続されている。リモコン操作許可があれば、リモコン２０Ｚから運転／停止、運転モード、設定温度、風量、風向などの設定を行うことができる。

図１（ｂ）に示す小規模集中コントローラ１０Ｂは、表示入力部１１として表示入力部であるタッチパネル式モニタ１１Ｂ、ＧＵＩ部１２としてＧＵＩ基板１２Ｐ、制御部１３として制御基板１３Ｐを有している。ＧＵＩ部１２と制御部１３はＬＡＮ通信を行っている。図１（ａ）、（ｂ）における制御基板１３Ｐは同じものを使用している。

図１に示すように、大規模集中コントローラ１０Ａの制御基板１３Ｐ、拡張アダプタ１６の制御基板１３Ｐ、小規模集中コントローラ１０Ｂの制御基板１３Ｐは、同じものを使用している。これにより、集中コントローラ１０における制御部１３のソフトウェアまたはハードウェア回路を共通化し各製品に共通で使用でき、集中コントローラ１０全体の開発費、開発時間を低減することができる。

<<実施形態２>>
図３は、外付け表示入力部を用いる場合の大規模集中コントローラ１０Ａの構成を示す図である。実施形態２は、実施形態１で示したタッチパネル式モニタ１１Ａ（図１（ａ）参照）の代わりに、外部のタッチパネル式モニタ１１Ｃを用いる場合について説明する。適宜図１を参照する。

図３に示す製品Ａは、図１に示す大規模集中コントローラ１０Ａにおいて、タッチパネル式モニタ１１Ａを使用せずに、外部のモニタであるタッチパネル式モニタ１１Ｃに入出力することを可能とする。ＧＵＩ部１２は、集中コントローラ１０に内蔵の映像出力端子に接続された外付けモニタの入力機能またはＵＳＢ接続したマウスの入力機能により、入力された空気調和機２０の運転、停止、運転状態の変更などの指令をＬＡＮ通信により制御部１３に送信する。また、制御部１３から受信したデータを用いて外付けモニタであるタッチパネル式モニタ１１Ｃに空気調和機の運転、停止、運転状態の監視データを出力することができる。なお、制御部１３は、図１に記載の集中コントローラ１０と同様である。また、外付けの制御部１３も追加可能である。

本実施形態によれば、空気調和機２０と通信する集中コントローラ１０の制御部１３のソフトウェアまたはハードウェア回路を共通化し、各製品に共通で使用することで、集中コントローラ全体の開発費、開発時間を低減するができる。制御部１３は複数の種類の集中コントローラ１０において共通で使用することができる。制御部１３の構成例および制御部１３と通信を行うＧＵＩ部１２の構成例を、図４を参照して説明する。

図４は、ＧＵＩ基板１２Ｐおよび制御基板１３Ｐの構成例を示す図である。前記したように、本実施形態では、ＧＵＩ部１２と制御部１３とを別基板としており、ＧＵＩ基板１２Ｐおよび制御基板１３Ｐで構成される。

ＧＵＩ基板１２Ｐは、プロセッサであるＣＰＵ１２０、ＣＰＵ１２０および各ＩＣに電源を供給する電源回路１２１、正常電圧以下の場合にＣＰＵ１２０をリセットする際に用いるリセットＩＣ１２２、リアルタイムクロック（Real-Time Clock）であるＲＴＣ１２３、各種のスイッチ部１２４、外部と通信を行う外部入出力回路１２５、タッチパネル式モニタ１１Ａと通信を行うモニタ通信回路１２６、各種のメモリ１２７、ＬＡＮハブ１５とＬＡＮ通信を行うＬＡＮアダプタ１２８、制御基板１３ＰとＬＡＮ通信を行うＬＡＮアダプタ１２９などから構成される。なお、ＣＰＵは、Central Processing Unitの略、ＩＣはIntegrated circuitの略である。

各種のスイッチ部１２４には、ロータリースイッチ、ディップスイッチ、プッシュスイッチなどがある。メモリには、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＳＤメモリーカードなどがある。

制御基板１３Ｐは、プロセッサであるＣＰＵ１３０、ＣＰＵ１３０および各ＩＣに電源を供給する電源回路１３１、リアルタイムクロックであるＲＴＣ１３３、外部入出力回路１３５、空気調和機２０との通信を行うリンク回路１３２、シリアル通信回路１３６、ＧＵＩ基板１２ＰとＬＡＮ通信を行うＬＡＮアダプタ１３９、各種のメモリ１３７、スイッチ部１３Ｓ、発光ダイオード（light emitting diode）であるＬＥＤ１３Ｌ１，１３Ｌ２、プログラマブルロジックデバイス（programmable logic device）であるＰＬＤ１３４，１３８などで構成される。なお、リンク回路１３２は、例えば、Ｈ−ＬＩＮＫ（登録商標）回路である。Ｈ−ＬＩＮＫは、高機能伝送方式で、室外ユニットと室内ユニット間、および集中制御機器と室内ユニットまたは室外ユニット間を無極性２芯の渡り配線で接続する方式である。

図４に示した構成は一例であり、前記した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることはもちろんである。

１０ 集中コントローラ（空調コントローラ）
１０Ａ 大規模集中コントローラ
１０Ｂ 小規模集中コントローラ
１１ 表示入力部
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ タッチパネル式モニタ
１２ ＧＵＩ部
１２Ｐ ＧＵＩ基板
１３ 制御部
１３Ｐ 制御基板
１５ ＬＡＮハブ
１６ 拡張アダプタ
２０ 空気調和機
２０Ｘ 室外ユニット
２０Ｙ 室内ユニット
２０Ｚ リモコン（空調制御端末）
ＡＣＳ 空気調和システム

Claims (6)

1. 室外ユニットと複数の室内ユニットとがデータ伝送可能に接続されてなる空気調和機を複数有する空気調和ユニットを複数接続可能なシステムにおいて、複数の前記空気調和ユニットを集中制御する空調コントローラであって、
   複数の前記空気調和機に関する設定情報を表示し、該設定情報を入力させる表示入力部と、
   前記表示入力部と通信可能であり、前記表示入力部に表示する情報を入出力するＧＵＩ部と、
   前記ＧＵＩ部とＬＡＮ通信可能であり、前記設定情報に基づき前記空気調和機を制御する制御基板を有する制御部と、を有し、
   前記ＧＵＩ部は、前記制御部と共通の制御基板を有する前記ＬＡＮ通信可能である拡張アダプタを接続可能なように構成されており、前記拡張アダプタを介して前記空気調和機の台数の拡張が可能であり、
   前記制御基板は、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスで識別されており、
   前記制御基板は、前記空気調和ユニットと制御配線を介して接続されており、
   前記空気調和ユニットとは異なる他の空気調和ユニットを前記システムに増設する場合は、
   前記空調コントローラと前記他の空気調和ユニットとは、前記拡張アダプタが有する制御基板を介して制御配線で接続される
   ことを特徴とする空調コントローラ。
2. 前記ＧＵＩ部は、外付けの表示入力部が接続可能なように構成されており、前記外付けの表示入力部に、前記設定情報を入出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調コントローラ。
3. 前記表示入力部から、前記制御基板のＩＰアドレスを設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調コントローラ。
4. 室外ユニットと複数の室内ユニットとがデータ伝送可能に接続されてなる空気調和機を複数有する空気調和ユニットを複数接続可能なシステムにおいて、
   複数の前記空気調和機に関する設定情報を表示し、該設定情報を入力させる表示入力部と、前記表示入力部と通信可能であり、前記表示入力部に表示する情報を入出力するＧＵＩ部と、前記ＧＵＩ部とＬＡＮ通信可能であり、前記設定情報に基づき前記空気調和機を制御する制御基板を有する制御部と、を有する複数の前記空気調和ユニットを集中制御する空調コントローラと、
   前記制御部と共通の制御基板を有する拡張アダプタと、を備え、
   前記ＧＵＩ部と前記拡張アダプタとは前記ＬＡＮ通信可能であり、
   前記制御基板は、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスで識別されており、
   前記制御基板は、前記空気調和ユニットと制御配線を介して接続されており、
   前記空気調和ユニットとは異なる他の空気調和ユニットを前記システムに増設する場合は、
   前記空調コントローラと前記他の空気調和ユニットとは、前記拡張アダプタが有する制御基板を介して制御配線で接続される
   ことを特徴とする空気調和システム。
5. 前記空調コントローラは、前記表示入力部に代えて、外付けの表示入力部と通信可能である
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和システム。
6. 前記表示入力部から、前記制御基板のＩＰアドレスを設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和システム。

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