JP6401392B2 - 空調装置を管理するシステムおよび空調装置を制御するコントローラ - Google Patents

空調装置を管理するシステムおよび空調装置を制御するコントローラ Download PDF

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Description

本願発明は概して電気家電を管理するためのシステムに関し、特に、装置のユニバーサルコントロールによって、制御および監視を行うコントローラを有する空調装置の管理用システムに関する。
空調装置または分割系統空調装置は、しばしば、装置の異なる機能を制御しかつ管理するためのひとつ以上のコントローラまたはコンポーネントによって制御される。
よりしばしば、これらの電気家電は、家庭用オートメーションおよびビルディングオートメーションシステム内で、一方向通信または単方向制御方法によって制御される。したがって、これらの電気家電の制御およびステータスは通常は知ることができない。例えば、分割系統空調装置用の遠隔制御の赤外線送信機は、装置へ信号を送信することはできるが、遠隔制御が、装置はスイッチオフされていると指示したとしても、装置がメインスイッチで完全にオフされているかどうかに関する分割系統空調装置の電源状態はユーザーには不明なままである。このような状況において、電力は装置のスタンバイモードで無駄になる。
また、主電力スイッチ単独の制御は、空調装置をオンまたはオフさせるのみではなく、ユーザーがメインスイッチによって、温度、ファン速度、湿度レベル、スケジューリングおよび他の関連機能のような動作モードをコントロールすることができない。さらに、たとえ電源がスイッチオンであっても、すべての空調装置が自動的にスイッチオンではなく、赤外線電源オンコマンドが空調装置へ送信されるまでは装置はオフのままである。
分割系統空調装置の異なる機能を制御および管理する従来技術は存在しないが、電気家電、特に、HVAC装置を制御するための公開されたシステムに関する従来技術が存在する。米国特許第8,478,447号は、無線接続された検知マイクロシステムの分配配置を使って、ひとつ以上のHVAC装置を制御するためのシステム、方法およびコンピュータプログラム媒体を開示する。複数の無線通信検知マイクロシステムが与えられ、各々の検知マイクロシステムは、温度センサおよびプロセッサを含み、少なくともひとつの検知マイクロシステムが、それを制御するHVACユニットに接続され、複数の検知マイクロシステムは、HVACユニットの制御に関連する少なくともひとつの共有コンピュータタスクを一緒に実行するように構成されている。
米国特許出願公開第2014/0149270号には、マルチユニットビルディング内のプライベートユニット用のコントローラが与えられ、当該コントローラは、プライベートユニットのHVACイクイップメントを作動させ、プロセッサ、出力ディスプレイ、メモリ、および通信用のRFモジュールを含むことが開示されている。コントローラは、HVACイクイップメントを通過する流体の温度および流量を受信するように動作可能である。HVACイクイップメントを通過する流体の受信した温度値を使って、コントローラはHVACイクイップメントのHVAC利用測定値を計算し、測定値はエネルギー単位またはドルで示される。
米国特許第8,644,166号は、接続されたデバイスの動作制御とともに、電力使用を監視しかつ制御するためにZigBee(商標)技術を電力スイッチ装置へ統合するセンサデバイスを開示する。それは、集めたデータを転送し、かつ、接続された装置に遠隔制御能力を与えるべく電力ライン通信(PLC)ネットワークを使用する。マスタースイッチ、通信可能化スイッチ、および、電力スイッチデバイスとともに、センサデバイスは、家庭内で接続された家電の動作を遠隔的に監視しかつ制御するとともに、電力使用を通信し、メディアをストリーミングし、監視し、遠隔制御するための統合ホーム環境を与える。
しかし、従来技術は、接続された関連電気家電の状態、動作状態およびモードに関する情報を与えることも可能であるような、分割系統空調装置に対するユニバーサルコントロールの必要性を認識していない。
本願発明は、空調装置を監視しかつ制御するコントローラを有する、空調装置の電気家電の管理用システムであって、当該システムは、空調装置のユニバーサルコントロールによって構成されるシステムを与えることを追求するものである。
本願発明の目的は、主電源、および、空調装置を制御するためのコントローラを有する空調装置の電気家電の管理用システムを与えることであり、当該コントローラは、動作状態、動作モード、および電力状態を制御し、空調装置によって引かれる電力を検知する。
本願発明の他の目的は、主電源および空調装置を制御するためのコントローラを有する空調装置の電気家電の管理用システムを与えることであり、当該コントローラは、コントローラと家電との間の2方向通信を容易にするべく相互通信能力を有するように構成されている。
本願発明のさらに他の目的は、主電源および空調装置を制御するためのコントローラを有する空調装置の電気家電の管理用システムを与えることであり、当該コントローラは、電力測定機能、電力検出機能、遠隔制御機能、およびメインスイッチ機能を有する。
本願発明のさらに他の目的は、主電源および空調装置を制御するためのコントローラを有する空調装置の電気家電の管理用システムを与えることであり、当該コントロールは、エネルギー消費量を学習するように構成されている。
本願発明のさらに他の目的は、主電源および空調装置を制御するためのコントローラを有する空調装置の電気家電の管理用システムを与えることであり、当該コントローラは、赤外線作動センサを通じて、引かれる電力を検知することにより、動作状態および動作モードを決定する。
本願発明は、単一のコントローラ以外の補助デバイスを必要としない、空調装置の電気家電の管理用システムを与える。本願発明のコントローラは、空調装置に対してユニバーサルコントロールを与える。
図1は、本願発明に従うシステムの好適実施形態の略示図である。 図2は、本願発明に従うシステムの他の実施形態の略示図である。 図3は、本願発明に従うコントローラの実施形態の略示図である。
以下で、本願発明の好適実施形態が、添付した図面を参照して説明される。好適実施形態の各々は、例示に過ぎず本願発明を限定するものではない。
図1を参照して、本願発明に従う好適システムのシステムアーキテクチャーの概略が示されている。システムが空調装置のユニバーサルコントロールを具備するように、当該システムは空調装置を監視しかつ制御するように管理するためのものである。同じ文脈において、システムは、単一のコントローラによって、空調装置の動作状態、動作モード、電力状態を制御するように構成されている。
図1に示す本願発明に従う空調装置の管理用システムは、主電源11、および、空調装置を制御するためのコントローラ12を備える。コントローラ12は、空調装置の動作状態、動作モード、および電力状態を制御するユニバーサルコントロールを具備する。
本願発明の文脈において、ユニバーサルコントロールとは、接続された空調装置の全体の制御を指し、空調装置を制御するための補助デバイスはもはや必要ではない。本願発明の好適なコントローラ12は、制御機能を電力管理および電力状態制御と結びつけることができる。
ここで空調装置の動作状態とは、空調装置の電力状態がスイッチオンであるときの空調装置の状態を指す。空調装置の動作状態は、好適には、スタンバイ状態、使用中状態、スリープ状態、または、監視状態であるが、これらに限定されない。
ここで空調装置の動作モードとは、空調装置の電力状態がスイッチオンであるときの空調装置のモードを指す。空調装置の動作モードは、好適には、空調装置の温度または湿度モード、または、関連するアプリケーションでの天井ファンのファン速度であるが、これらに限定されない。
空調装置の電力状態は、特徴的にスイッチオンまたはオフである。
本願発明の好適実施形態において、コントローラ12は、相互通信能力を備え、その結果、コントローラ12はコントローラ12と空調装置との間で2方向通信システムを与える。
従来のシステムにおいて、空調装置の制御はしばしば、単方向の制御方法によって実行されてきた。空調装置の明確な状態は従来の制御方法では知ることができず、好ましくない場合、マスターおよびスラバコンセプトに従う。技術、および、時間およびコストが気になるシームレスなレスポンスを達成するための遠隔制御デバイスのロバストな使用が出現している。
遠隔制御装置の有する問題は、これらのデバイスが、しばしば赤外線送信機および空調装置を介して、その状態に依存して、制御信号に応答して、空調装置へ制御信号を送信することしかできないことである。空調装置は、その状態のあらゆる情報を戻すことはない。このような制御方法において相互通信は重要である、空調装置の明確な状態が改良された制御のためには知る必要があるからである。
例えば、電力スイッチが単独で空調装置の電力状態のオンおよびオフのみを切り替えるとする。その切り替えによって、ユーザーは、空調装置の動作状態および動作モードを制御することができない。空調装置の電力スイッチがオンであっても、すべての空調装置が自動的にオンにはならず、その本来の構成に依存して、電源オン切り替え用のコマンドが空調装置に送信されるまでいくつかの空調装置はスイッチオフの状態のままである。
本願発明のコントローラ12の好適実施形態は、空調装置によって引かれる電力を検知するユニバーサルコントロールを具備する。空調装置は、空調装置によって引かれる電力を検知することにより電力状態を制御することができ、その結果、空調装置の動作状態がオフであれば、空調装置の電力状態はオフにされる。
本願発明の好適なコントローラ12は、エネルギー消費量を知るように構成されており、当該コントローラ12は、空調装置からの信号を検知するための、図3に示すような少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)、電力測定機能、電力検出機能、遠隔制御機能および電力スイッチ機能を備える。これらの機能は、空調装置のユニバーサルコントロールの能力をコントローラ12に与えるような方法で統合される。この統合により、電力スイッチを制御するための別個のデバイスが不要となり、空調装置の動作モードの動作状態を制御するための別個の制御が不要になる。
電力測定機能は、空調装置によって引かれる電力を測定することができ、空調装置の動作状態および動作モードを決定する。電力検出機能は、空調装置によって引かれる電力を検知することができ、空調装置の電力状態を決定する。
例えば、電力が使用されていなければ、空調装置はスイッチオフである。電力が使用中であれば、空調装置はスイッチオンである。コントローラ12は、空調装置によって引かれる電力量を検知する。好適には、引かれる電力は、期待電力レベルを解読可能な受信した制御コマンドの処理を介して、赤外線作動センサを通じて検知される。これを拡張して、コントローラは、赤外線コードが十分に受信されたかどうかを決定することも可能である。赤外線コードが送信されたとき、コントローラ12は、空調装置の電力消費量の変化を探し、その変化は、赤外線コードが確実に受信されたことを示す。
本願発明の好適なコントローラ12の少なくともひとつのセンサ(51)は、温度、湿度、電磁気放射または動作のいずれかまたはそれらの組みあわせを検知するためのものである。コントローラ12は、空調装置へ信号を送信するための少なくとも信号送信機を有し、また、コントローラ12の学習能力により空調装置が最適レベルで動作可能であるように、空調装置の動作状態を知るための電力測定用モジュールまたは非常に正確な電力測定チップセットを含む。
また、電力測定機能は、空調装置の異なる動作モードのエネルギー消費量を知るために、コントローラ12に学習能力を与える。電気配線がめぐらされる場合、コントローラ12は、空調装置全体の電力消費量を測定することも可能である。学習した赤外線ライブラリーは、アプリケーションまたはブラウザーを通じてインポートされまたは選択可能であり、これらのコードはその制御用の空調装置へ送信するために使用される。
他の実施形態において、本願発明のシステムは、ネットワークサポートを具備し、それは好適には、これに限定されないが、ワイヤレスネットワークである。プラットフォームネットワークプリント回路基板(PCB)は、WiFi(商標)、ZigBee(商標)、Z−Wave(商標)、Bluethooth(商標)等をサポートするようにコントローラ12に追加可能であり、それらは、スマートフォン、タブレット、または、パーソナルコンピュータ等の遠隔デバイスから空調装置へのフルアクセスを与える。その結果、コントローラ12が、遠隔システムからのアクセスを許可するように構成される。
図2を参照して、本願発明に従うシステムの好適実施形態が略示されている。図2に示される空調装置は、好適には、分割系統空調装置31であるが、これに限定されない。
本願発明の好適実施形態に従い、空調装置31はコントローラ12に接続され、コントローラは、220V電源入力の主電源11に接続されている。普及型の分割系統空調装置31は、しばしば、壁中にオンオフ主電力スイッチ、および、壁面に設置された赤外線遠隔制御を具備する。本願発明のコントローラは、赤外線制御を必要としない。
また、従来の分割系統空調装置に関して、分割系統空調装置システムの制限されたインテリジェンス、遠隔接続の実行不能、進化した方法での温度制御の実行不能、居住検出の制限または実行不能、遠隔修理の実行不能、性能測定の実行不能、サービスタイムラインの決定の実行不能などの問題が存在する。
本願発明は、分割系統空調装置31の既存のコントローラを、任意の家庭用オートメーションおよびビルディングオートメーションの技術分野でユニバーサルコントロール能力を与えるコントローラ12と置き換える。上記したように、本願発明のコントローラ12は、動作状態および動作モードを制御するユニバーサルコントロールを具備し、空調装置の電力状態を制御し、空調装置によって引かれる電力を検知する。この場合、コントローラ12は、分割系統空調装置31の動作状態、動作モード、および、電力状態を制御することができ、赤外線作動センサを介して、分割系統空調装置31によって引かれる電力を検知することができる。
ユニバーサルコントロールは、分割系統空調装置31の全体の制御を与え、その結果、空調装置31の動作状態および動作モードを制御するための遠隔制御はもはや必要ない。コントローラ12は、電力管理および電力状態コントロールと、制御機能を結びつけることができる。
ここで、空調装置31の動作状態は、空調装置31の電力状態がスイッチオンの時の空調装置31の状態を指す。空調装置の動作状態は、好適には、これに限定されないが、スタンバイ状態、使用中状態、スリープ状態、または、監視状態である。
ここで、空調装置31の動作状態は、空調装置31の電力状態がスイッチオンの時の空調装置31のモードを指す。空調装置31の動作モードは、好適には、これに限定されないが、温度モード、湿度オード、または環境モードである。
空調ユニット31の電力状態は、特徴的に、スイッチオンまたはオフである。
本願発明の好適実施形態において、コントローラ12は、相互通信能力を具備し、その結果、コントローラ12は、コントローラ12と空調装置31との間で、2方向通信を与える。
さらに、本願発明の好適なコントローラ12は、エネルギー消費量を知るように構成されている。さらにコントローラ12は、電力測定機能、電力検知機能、遠隔制御機能、および電力スイッチ機能を備える。これらの機能は、コントローラ12に、空調装置31のユニバーサルコントロールの能力を与えるような方法で統合される。この統合により、電力スイッチを制御するデバイスが不要となり、空調装置31の動作モードの動作状態を制御する別個の制御が不要となる。
電力測定機能は、空調装置31によって引かれる電力量を測定することができ、空調装置31の動作状態および動作モードを決定する。電力検出機能は、空調装置31によって引かれる電力量を検知することができ、空調装置31の電力状態を決定する。
例えば、電力が使用されていなければ、空調装置31はスイッチオフである。電力が使用されていれば、空調装置31はスイッチオンである。コントローラ12は、空調装置31によって引かれる電力量を検知する。好適には、引かれる電力は、赤外線作動センサを通じて検知される。
これを拡張して、コントローラは、赤外線コードが確実に受信されたか否かを判定することも可能である。赤外線コードが送信されたとき、コントローラ12は、空調装置31の電力消費量の変化を探す。この変化は、赤外線コードが確実に受信されたことを示す。また、コントローラ12は、コントローラ12の学習能力により空調装置が最適レベルで動作可能となるように、空調装置31の動作状態を知る非常に正確な電力測定チップセットを含む。
分割系統空調装置31とともに使用する本願発明のコントローラ12は、好適には、温度を検知しかつ温度を制御し、湿度を検知し、電磁気放射を検知し、動作を検知するように構成される。電磁気放射は、可視光線または赤外線のような不可視光線であってよい。
温度を検知し、湿度を検知する構成は、環境内で正しい温度を維持してユーザーに効果的な冷却効果を与えることにより、ユーザーに均衡がとれた快適な環境を与えるのに効果的である。可視光を検知する構成は、環境内に光が存在するか否か、または、日光が存在するか否かを検知するのに効果的である。その結果、空調装置31はエネルギーを節約するべく所定の要求に従ってスイッチオンまたはオフ可能となる。動きを検知する構成は、室内環境内でのユーザーの所在を検知するのに効果的であり、その結果、室内に誰もいなければ空調装置31はスイッチオフされる。
また、分割系統空調装置31とともに使用する本願発明のコントローラ12は、好適には、所定のスケジュールを具備し、スリープおよび動作時間などの分割系統空調装置31の動作状態を予め決定するフレキシビリティを具備する。重要なことに、コントローラ12は、ユーザーからの入力を受信するための、および、空調装置31の複数の情報を表示するためのユーザーインターフェースを有することができる。ユーザーインターフェースは、好適にはこれに限定されないが、カラー液晶ディスプレイ(LCD)タッチスクリーンディスプレイである。
これらの特徴は、分割系統空調装置31に限定されず、本願発明のコントローラ12のような任意の空調装置31は、天井ファン装置、壁面ファン装置、タワーファン装置用に作成または使用可能であり、または、既存の装置に容易にインストール可能なヒータ、換気、空調(HVAC)システム用に作成および使用可能である。本願発明のコントローラ12は、2線式または3線式回路のいずれかによって付勢可能である。コントローラ12は、ブリティッシュ標準およびオーストラリア製電気コンセントの内部または上に設置可能である。
コントローラ12は遠隔システムからアクセス可能であるように構成されるのが好ましい。その結果、本願発明のシステムは、好適にはワイヤレスネットワークに限定されないネットワークサポートを具備する。プラットフォームネットワークプリント回路基板(PBC)が、WiFi(商標)、ZigBee(商標)、Z−Wave(商標)、Bluetooth(商標)等をサポートするためにコントローラ12に追加可能であり、それらは、スマートフォン、タブレット、または、パーソナルコンピュータなどの遠隔デバイスから空調装置31へのフルアクセスを与える。
図3を参照して、本願発明に従うコントローラ12の実施形態の略示図が示されている。
コントローラ12は、スクリーン、ボタンおよびセンサを有するボックス状のデバイスとして示されている。本願発明の好適実施形態のコントローラ12は、空調装置からの信号を検知するための少なくともひとつのセンサ51、空調装置へ信号を送信するための少なくともひとつの信号送信機53、および、ユーザーからの入力を受信し、情報を表示するためのユーザーインターフェース54を備え、コントローラ12は遠隔制御機能およびメインスイッチ機能を具備する。
コントローラ12は、少なくともひとつの赤外線送信機、LCDカラーディスプレイ、機能ボタン、および、機械的基板を有して構成され、さらに、動き、温度、光および湿度を検知するように構成されている。
上記したように、赤外線送信機は、信号を送信し、かつ、空調装置からの信号を受信する。LCDカラーディスプレイは、ユーザーからの入力を受信し、かつ、空調装置の複数の情報を表示するためのユーザーインターフェースである。センサは、温度を検知し、湿度を検知し、光を検知し、動きを検知するよう構成可能である。
本願発明は、多くのバリエーション、修正および変更が可能であり、上述しまたは図面に記載されたすべての事項は、例示に過ぎず、限定することを意図したものではないことは当業者の知るところである。
米国特許第8,478,447号明細書 米国特許出願公開第2014/0149270号明細書 米国特許第8,644,166号明細書

Claims (23)

  1. 空調装置を管理するシステムであって、
    前記空調装置から送られる前記空調装置の引く電力を表す信号を遠隔的に検知する、少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)を有し、前記空調装置の動作状態および動作モード、並びに、前記空調装置への電力供給を制御するための電力スイッチのオン・オフ状態を制御する、単一のコントローラを備え、
    前記コントローラは、前記空調装置との間で2方向通信を通じて、前記少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)が検知した前記空調装置の引く電力の情報に基づいて、前記電力スイッチのオン・オフ状態を自動的に制御することを特徴とするシステム。
  2. 前記コントローラに接続された主電源(11)をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)は、少なくともひとつの周囲環境パラメータを遠隔的に検知し、
    前記コントローラは、前記空調装置との間で2方向通信を通じて、前記周囲環境パラメータの情報にさらに基づいて、前記動作状態および動作モードを自動的に制御する、ことを特徴とする請求項1または2に記載のシステム。
  4. 前記少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)は、赤外線作動センサである、ことを特徴とする請求項に記載のシステム。
  5. 前記少なくともひとつの周囲環境パラメータは、温度、湿度、電磁気放射、または動きのいずれかまたは組みあわせである、ことを特徴とする請求項に記載のシステム。
  6. 前記コントローラ(12)は、前記空調装置へ信号を送信するための少なくともひとつの信号送信機を有する、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  7. 前記コントローラ(12)は、前記空調装置の電力を測定するモジュールを有する、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  8. 前記コントローラ(12)は、前記空調装置が最適なレベルで動作できるように、前記空調装置のエネルギー消費量を学習するように構成される、ことを特徴とする請求項2または3に記載のシステム。
  9. 前記コントローラ(12)は、ネットワークサポートを具備する、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  10. 前記ネットワークサポートは、ワイヤレスネットワークを含む、ことを特徴とする請求項に記載のシステム。
  11. 前記コントローラ(12)は、遠隔システムからのアクセスを許可するように構成される、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  12. 前記コントローラ(12)は、温度を制御するように構成される、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  13. 前記コントローラ(12)は、予め定められたスケジュールを具備する、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  14. 前記コントローラ(12)は、動作状態を予め定めるためのフレキシビリティを具備する、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  15. 前記コントローラ(12)は、ユーザーからの入力を受信し、情報を表示するためのユーザーインターフェースを有する、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  16. 前記空調装置は、空調電化製品、分割系統空調電化製品、天井ファン装置、壁面ファン装置、または、タワーファン装置である、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
  17. 空調装置を制御するコントローラであって、
    前記空調装置の引く電力を遠隔的に検知する少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)と、
    前記空調装置へ信号を送信する少なくともひとつの信号送信機(53)と、
    ユーザーからの入力を受信し、情報を表示するユーザーインターフェース(54)と、
    を備え、
    前記コントローラは、前記空調装置と前記コントローラとの間の2方向通信を介して、前記空調装置の動作状態および動作モードを制御するための遠隔制御機能および前記空調装置への電力供給を制御する電力スイッチのオン状態またはオフ状態の電力状態を制御するための電力スイッチ機能を有し、
    前記少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)が検知した、前記空調装置の引く電力の情報に基づいて、前記電力スイッチのオン・オフ状態を自動的に制御する、
    ことを特徴とするコントローラ。
  18. 前記少なくともひとつのワイヤレスセンサ(51)は、少なくともひとつの周囲環境パラメータを遠隔的に検知し、
    前記コントローラは、前記空調装置との間で2方向通信を通じて、前記周囲環境パラメータの情報にさらに基づいて、前記動作状態および動作モードを自動的に制御する、ことを特徴とする請求項に17に記載のコントローラ。
  19. 前記コントローラは、前記空調装置によって引かれる電力量を測定する電力測定機能を具備する、ことを特徴とする請求項17に記載のコントローラ。
  20. 前記コントローラ(12)は、前記空調装置によって引かれる電力量を検知する電力検知機能を有する、ことを特徴とする請求項17に記載のコントローラ。
  21. 前記少なくともひとつの周囲環境パラメータは、動き、温度、光および湿度のいずれかまたは組みあわせを検知することができる、ことを特徴とする請求項18に記載のコントローラ。
  22. 前記少なくともひとつの信号送信機(53)は赤外線信号を送信する、ことを特徴とする請求項17に記載のコントローラ。
  23. 前記コントローラ(12)は、前記空調装置が最適なレベルで動作することを可能にするべく、前記空調装置のエネルギー消費量を学習するように構成されている、ことを特徴とする請求項17または18に記載のコントローラ。
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