JP6754956B2 - 空調システム、空調システムコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、空調システム及び空調システムコントローラに関するものである。

従来、住居に対して全館空調機での空調が行なわれている。また、省エネルギー住宅需要の高まりや規制強化に伴い、高断熱・高気密住宅が増加していくことが予想されており、その特徴に適した空調システムが要望されている。

例えば特許文献１に示されるように、複数個の居室を備えた高断熱・高気密家屋において、空調機を独立して設けるとともに、空調室と各居室を連結する給気ダクトを備え、各居室に配置されたコントローラにより空調室内空気を個別的に分配給気する方法が知られている。

特開２０１１−１２７８４５号公報

このような従来の空調システムは、例えば冷房時に各部屋の設定温度が異なる場合、部屋別に自由な温度設定が難しいという課題がある。例えば、全館空調機での空調では、機械室に設置された全館空調機にて室内の戻り空気を冷却または加熱し、ダクトにて各部屋に搬送する。室内の温度は例えば温度調節器（以下サーモスタット）にて計測される。サーモスタットを室内に設置し、設定温度と室内温度が乖離すると空調機を運転し、室内温度が設定温度に到達すると空調機を停止する。この場合、部屋毎に空調を制御できず同一サーモスタットを設置した場所での測定温度により運転／停止制御を行うため、サーモスタットを設置していない部屋の温度調整は成行きになってしまう。また、空調室内空気を個別的に分配給気した場合では、各居室個別の温度設定に対してどのように対応するかが不明であり、こちらも分配給気のみでは温度にむらが生じ、細かい温度制御が不能であるいう課題がある。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、複数の居室（部屋）にて異なる温度設定を可能とした空調システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る空調システムは、空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、前記空調機と前記搬送ファンを制御するシステムコントローラと、前記空調室の温度を取得して前記システムコントローラに送信する空調室温度センサーと、を備え、前記システムコントローラは、前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の居室目標温度のうち最も低い温度以下の温度に制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に制御する空調室温度制御部と、前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、を備え、前記送風量決定部は、前記居室目標温度取得部が取得した前記居室目標温度と前記空調室温度センサーが取得した空調室の温度とを比較して温度差を算出する第一温度比較部を備え、前記第一温度比較部が算出した温度差に基づいて前記第一温度比較部が算出した温度差が小さい居室に対し、前記温度差が大きい居室に対するよりも前記搬送ファンの送風量を大きくする空調システム等である。

また、本発明の他の態様に係る空調システムコントローラは、空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、を制御する空調システムコントローラであって、前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も低い温度以下の温度に前記空調機を制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に前記空調機を制御する空調室温度制御部と、前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、前記居室目標温度取得部が取得した前記居室目標温度と前記空調室の温度とを比較して温度差を算出する第一温度比較部と、を備え、前記送風量決定部は、前記第一温度比較部が算出した温度差に基づいて、前記第一温度比較部が算出した温度差が小さい居室に対し、前記温度差が大きい居室に対するよりも前記搬送ファンの送風量を大きくするよう、前記搬送ファンの送風量を決定する空調システムコントローラ等である。

本発明によれば、複数の居室にて異なる温度設定を可能とした空調システム、空調システムコントローラを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る空調システムの接続概略図である。 図２は、空調システムのシステムコントローラの概略機能ブロック図である。 図３は、空調処理を示すフローチャートである。 図４は、空調室の温度と居室の室内温度と居室目標温度との関係の一例を示す図である。 図５は、空調室温度制御処理を示すフローチャートである。 図６は、ファン風量設定処理を示すフローチャートである。 図７は、ファン風量調整処理を示すフローチャートである。 図８は、空調室負荷低減処理を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。よって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。従って、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る空調システム２０について説明する。図１は、本第１実施形態に係る空調システム２０の接続概略図である。

空調システム２０は、外気導入ファン４と、複数の排気ファン５（排気ファン５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）と、複数の搬送ファン３（搬送ファン３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）と、複数の循環ファン６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）と、居室温度センサー１１（居室温度センサー１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と、居室湿度センサー１２（居室湿度センサー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）と、空調室温度センサー１４と、空調室湿度センサー１５と、エアコンディショナー９と、加湿器１６と、除湿器１７と、入出力端末１９と、システムコントローラ１０（空調システムコントローラに該当）と、を備えて構成される。

空調システム２０は、建物の一例である一般住宅１内に設置される。一般住宅１は、複数（本実施形態では４つ）の居室２（居室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）に加え、居室２と独立した少なくとも１つの空調室１８を有している。ここで一般住宅１（住宅）とは、居住者がプライベートな生活を営む場として提供された住居であり、一般的な構成として居室２にはリビング、ダイニング、寝室、個室、子供部屋等が含まれる。また空調システム２０が提供する居室にトイレ、浴室、洗面所、脱衣所等を含んでもよい。

空調室１８では、各居室２より搬送された空気同士が混合される。また、外気導入ファン４により外気が空調室１８内に取り込まれ、循環ファン６によって各居室２より搬送された空気と混合される。空調室１８の空気は、空調室１８内に設けられたエアコンディショナー９、加湿器１６及び除湿器１７によって温度及び湿度が制御され、すなわち空調されて、居室２に搬送すべき空気が生成される。空調室１８にて空調された空気は、搬送ファン３により、各居室２に搬送される。

各居室２の空気は、循環ファン６により空調室１８へ搬送される他、排気ファン５によって居室２内から一般住宅１外へ外気として排出される。空調システム２０は、排気ファン５の排気風量を制御して室内から外気を排出しつつ、その排気ファン５の排気風量と連動させながら外気導入ファン４の給気風量を制御して室内に外気を取り込むことで、第１種換気方式の換気が行われる。

外気導入ファン４は、一般住宅１の室内に外気を取り込むファンであり、給気ファンや熱交換気扇の給気機能等が該当する。上述した通り、外気導入ファン４により取り込まれた外気は、空調室１８内に導入される。外気導入ファン４の給気風量は、複数段階で設定可能に構成されており、その排気風量は、後述するように、排気ファン５の排気風量に応じて設定される。

排気ファン５は、対応する居室２の空気の一部を例えば排気ダクトを介して外気として排出するファンであり、天埋換気扇、壁掛換気扇、レンジフード、熱交換気扇の排気機能等が該当する。なお、図１においては排気ファン５に接続された排気ダクトは直接一般住宅１外へ接続されているが、熱交換気扇の排気機能を利用する場合には、排気ダクトはいったん熱交換気扇に接続されてから一般住宅１外へ接続される。つまり排気ダクトを通る空気が熱交換気扇の給気風路を通る空気との間で熱交換されたのち、一般住宅１外へ排出される。排気ファン５ａは居室２ａに、排気ファン５ｂは居室２ｂに、排気ファン５ｃは居室２ｃに、排気ファン５ｄは居室２ｄに設けられている。

各排気ファン５は、それぞれ、その排気風量が複数段階で設定可能に構成されている。通常時は、予め設定された排気風量となるように各排気ファン５は制御される。そして、ユーザによる設定や、各種センサーにより取得された値に応じて、排気ファン５ａ〜５ｄ毎に排気風量が制御される。

搬送ファン３ａ〜３ｄは、各居室２ａ〜２ｄに対応して空調室１８の例えば壁面に設けられている。空調室１８の空気は、搬送ファン３ａによって搬送ダクトを介して居室２ａに搬送され、搬送ファン３ｂによって搬送ダクトを介して居室２ｂに搬送され、搬送ファン３ｃによって搬送ダクトを介して居室２ｃに搬送され、搬送ファン３ｄによって搬送ダクトを介して居室２ｄに搬送される。なお、各居室と接続される搬送ダクトはそれぞれ独立して設けられる。

循環ファン６ａは居室２ａに、循環ファン６ｂは居室２ｂに、循環ファン６ｃは居室２ｃに、循環ファン６ｄは居室２ｄに設けられている。各居室２ａ〜２ｄの空気の一部は、対応する循環ファン６ａ〜６ｄによって、循環ダクトを介して空調室１８に搬送される。なお、空調室１８と各居室とを接続する循環ダクトはそれぞれ独立して設けられてもよいが、循環ダクトの一部である複数の支流ダクトを途中より合流させて１つの循環ダクトに統合した後、空調室１８に接続されてもよい。

エアコンディショナー９は、空調機に該当するものであり、空調室１８の空調を制御する。エアコンディショナー９は、空調室１８の空気の温度が設定された目標温度（空調室目標温度）となるように、空調室１８の空気を冷却又は加熱する。

加湿器１６は、空調室１８の空気の湿度が設定された目標湿度（空調室目標湿度）よりも低い場合にその湿度が空調室目標湿度となるように、空調室１８の空気を加湿する。なお、加湿器１６がエアコンディショナー９に内蔵されている場合もあるが、複数の居室２に対応するだけの加湿能力を得るために、エアコンディショナー９とは独立した加湿器１６を備えるのが望ましい。

除湿器１７は、空調室１８の空気の湿度が設定された目標湿度（空調室目標湿度）よりも高い場合にその湿度が空調室目標湿度となるように、空調室１８の空気を除湿する。なお、除湿器１７がエアコンディショナー９に内蔵されている場合もあるが、複数の居室２に対応するだけの除湿能力を得るために、エアコンディショナー９とは独立した除湿器１７を備えるのが望ましい。

居室温度センサー１１ａは、居室２ａに設けられ、居室温度センサー１１ｂは、居室２ｂに設けられ、居室温度センサー１１ｃは、居室２ｃに設けられ、居室温度センサー１１ｄは、居室２ｄに設けられている。居室温度センサー１１ａ〜１１ｄは、対応する居室２ａ〜２ｄそれぞれの室内温度を取得して、システムコントローラ１０に送信するセンサーである。

居室湿度センサー１２ａは、居室２ａに設けられ、居室湿度センサー１２ｂは、居室２ｂに設けられ、居室湿度センサー１２ｃは、居室２ｃに設けられ、居室湿度センサー１２ｄは、居室２ｄに設けられている。居室湿度センサー１２は、対応する居室２ａ〜２ｄそれぞれの室内湿度を取得して、システムコントローラ１０に送信するセンサーである。

空調室温度センサー１４は、空調室１８の空気の温度を取得して、システムコントローラ１０に送信するセンサーである。なお、空調室温度センサー１４は、エアコンディショナー９に内蔵されている場合もあるが、エアコンディショナー９に内蔵されている場合にはエアコンディショナー９周囲（例えば給気口付近）の情報しか得られない。空調室１８は、上述のように外気と各居室２から搬送された空気とが混合されるため、空調室１８全体としての情報が得られるように、エアコンディショナー９とは独立して備えるのが望ましい。

空調室湿度センサー１５は、空調室１８の空気の湿度を取得して、システムコントローラ１０に送信するセンサーである。なお、空調室湿度センサー１５も空調室温度センサー１４と同様の理由で、空調室１８全体としての情報が得られるように、エアコンディショナー９とは独立して備えるのが望ましい。

システムコントローラ１０は、空調システム２０全体を制御するコントローラである。システムコントローラ１０は、外気導入ファン４、排気ファン５、搬送ファン３、循環ファン６、居室温度センサー１１、居室湿度センサー１２、空調室温度センサー１４、空調室湿度センサー１５、エアコンディショナー９、加湿器１６及び除湿器１７と、無線通信により通信可能に接続されている。

システムコントローラ１０は、排気ファン５の排気風量に応じた風量となるように、外気導入ファン４の給気風量を設定する等、外気導入ファン４と排気ファン５とを連動させて制御する。これにより、一般住宅１に対して第１種換気方式による換気が行われる。

また、システムコントローラ１０は、空調室温度センサー１４及び空調室湿度センサー１５により取得される空調室１８の空気の温度及び湿度に基づいて、空調室１８の温度及び／又は湿度が、空調室１８に設定された空調室目標温度及び／又は空調室目標湿度となるように、空調機としてのエアコンディショナー９、加湿器１６、除湿器１７を制御する。

また、システムコントローラ１０は、居室温度センサー１１及び居室湿度センサー１２により取得された各居室２それぞれの室内温度及び／又は室内湿度と、居室２ａ〜２ｄ毎に設定された目標温度（居室目標温度）及び／又は目標湿度（居室目標湿度）等に応じて、搬送ファン３の風量や循環ファン６の風量を設定する。

これにより、空調室１８にて空調された空気が、各搬送ファン３に設定された風量で各居室２に搬送され、また、各居室２の空気が、各循環ファン６に設定された風量で空調室１８に搬送される。よって、各居室２の室内温度及び／又は室内湿度が、居室目標温度及び／又は居室目標湿度となるように制御される。

ここで、システムコントローラ１０と、外気導入ファン４、排気ファン５、搬送ファン３、循環ファン６、居室温度センサー１１、居室湿度センサー１２、空調室温度センサー１４、空調室湿度センサー１５、エアコンディショナー９、加湿器１６及び除湿器１７とが、無線通信で接続されることにより、複雑な配線工事を不要とすることができる。ただし、これら全体を、又は、システムコントローラ１０とこれらの一部を、有線通信により通信可能に構成してもよい。

入出力端末１９は、システムコントローラ１０と無線通信により通信可能に接続され、空調システム２０を構築するうえで必要な情報の入力を受け付けてシステムコントローラ１０に記憶させたり、空調システム２０の状態をシステムコントローラ１０から取得して表示したりするものである。入出力端末１９は、携帯電話、スマートフォン、タブレットといった携帯情報端末が例として挙げられる。

なお、入出力端末１９は、必ずしも無線通信によりシステムコントローラ１０と接続される必要はなく、有線通信により通信可能にシステムコントローラ１０と接続されてもよい。この場合、入出力端末１９は、例えば、壁掛のリモートコントローラにより実現されるものであってもよい。

次いで、図２を参照して、システムコントローラ１０の各機能について説明する。図２は、システムコントローラ１０の概略機能ブロック図である。

システムコントローラ１０は、居室目標温度取得部３４、空調室温度制御部３５、送風量決定部４０、ファン風量制御部３１、送風総量算出部４１、送風量比較部４２、記憶部４６を備える。

居室目標温度取得部３４は、入出力端末１９により居室２毎に設定された複数の居室目標温度を取得する。

空調室温度制御部３５は、冷房期、つまり居室２の室内温度（居室内温度）が高く、エアコンディショナー９が冷房運転する場合であれば、空調室１８の温度（空調室温度）が、居室目標温度取得部３４が取得した複数の居室目標温度のうち最も低い温度以下となるように、空調機としてのエアコンディショナー９を制御する。空調室温度制御部３５は、暖房期、つまり居室２の室内温度が低く、エアコンディショナー９が暖房運転する場合であれば、空調室１８の温度が、居室目標温度取得部３４が取得した複数の居室目標温度のうち最も高い温度以上となるように、エアコンディショナー９を制御する。

送風量決定部４０は、第一温度比較部４３と、第二温度比較部４４と、温度差比較部４５とを備える。そして送風量決定部４０は、居室目標温度取得部３４が取得した居室目標温度と、空調室温度制御部３５にて制御された空調室１８の温度と、居室温度センサー１１が取得した居室それぞれの室内温度に基づいて各搬送ファン３の送風量を決定する。なお、送風量の決定、変更手順については後述する。

第一温度比較部４３は、居室目標温度取得部３４が取得した居室目標温度と、空調室温度センサー１４が検出した空調室の温度との温度差を、居室毎に算出する。

第二温度比較部４４は、居室目標温度取得部３４が取得した居室目標温度と、居室温度センサー１１が検出した居室の室内温度との温度差を、居室毎に算出する。

温度差比較部４５は、第二温度比較部４４が所定のタイミングＡにて算出した温度差Ａと、第二温度比較部４４が所定のタイミングＡから一定時間経過後のタイミングＢにて算出した温度差Ｂとを比較する。なお、タイミングＡは所定の時刻、タイミングＢは所定の時刻から一定時間経過後の時刻と言い換えることができる。

ファン風量制御部３１は、複数の居室２ａ〜２ｄ毎に対応して設けられた複数の搬送ファン３ａ〜３ｄ個々の風量を、送風量決定部４０にて決定された各搬送ファン３ａ〜３ｄの送風量に制御する。また、ファン風量制御部３１は、循環ファン６ａ〜６ｄについても制御してよいが、ここでは詳細説明を省略する。

送風総量算出部４１は、複数の搬送ファン３ａ〜３ｄによる送風量の総和である送風総量を算出する。ここで送風量の総和とは、各搬送ファン３ａ〜３ｄの単位時間当たりの送風量の和で示される。

送風量比較部４２は、送風総量算出部４１が算出した送風総量と所定の送風量閾値とを比較する。ここで所定の送風量閾値とは、例えば複数の搬送ファン３ａ〜３ｄの最大送風量の総和や、あるいは当該最大送風量の総和の７０％〜９５％の値とすることができる。

記憶部４６は、あらかじめ設定された所定の送風量閾値を記憶する、いわゆるメモリである。また、その他システムコントローラ１０による制御に数値などの情報の記憶が必要な場合にも記憶部４６が利用される。

次いで、図３〜図７を参照して、システムコントローラ１０により実行される空調処理について説明する。図３は、空調処理を示すフローチャートである。図４は、空調室の温度と居室の室内温度と居室目標温度との関係の一例を示す図である。図５は、空調室温度制御処理を示すフローチャートである。図６は、ファン風量設定処理を示すフローチャートである。図７は、ファン風量調整処理を示すフローチャートである。

システムコントローラ１０が実行する空調処理は、図３に示すように、主に空調室温度制御処理Ｓ１００、ファン風量設定処理Ｓ２００、ファン風量調整処理Ｓ３００により構成され、この順で実行される。

ユーザが空調処理を実行すると、まず、システムコントローラ１０は、図５に示す空調室温度制御処理Ｓ１００を実行する。空調室温度制御処理Ｓ１００では、システムコントローラ１０は、入出力端末１９にて設定された冷暖房期設定を取得する（Ｓ１０１）。ここで冷暖房期設定とは、例えば気温が高くなりエアコンディショナー９を冷房機として運転（稼働）させる夏季を冷房期と設定し、気温が低くなりエアコンディショナー９を暖房機として運転させる冬季を暖房期と設定する。ユーザは、入出力端末１９のカレンダー機能に対して、例えば六月から九月を冷房期と設定し、一二月から三月を暖房期と設定することで、システムコントローラ１０は当該設定を取得することができる。

次にシステムコントローラ１０は、居室目標温度取得部３４を介して入出力端末１９により居室２ａ〜２ｄ毎に設定された複数の居室目標温度を取得する（Ｓ１０２）。

居室目標温度を取得すると、空調室温度制御部３５は、エアコンディショナー９に空調室１８の目標温度（空調室目標温度）を設定する（Ｓ１０３）。具体的に空調室目標温度は、以下のように決定される。

図４は、空調室及び居室２ａ、居室２ｂ、居室２ｃにおける温度環境を例示している。居室２ａは、室内温度が２８℃、居室目標温度が２５℃である。居室２ｂは、室内温度が２７℃、居室目標温度が２２℃である。居室２ｃは、室内温度が２７℃、居室目標温度が２０℃である。ここで空調室温度制御部３５は、Ｓ１０１で取得した冷暖房期設定が冷房期、つまり冷房運転であるため、空調室目標温度を複数の居室目標温度のうち最も低い温度以下の温度に制御する。つまり、図４に示された例では、複数の居室目標温度を比較し、最も低い２０℃以下に設定する。ここでは、空調室目標温度を２０℃であるものとする。

なお、暖房期、つまり暖房運転である場合には、空調室温度制御部３５は、空調室目標温度を複数の居室目標温度のうち最も高い温度以上の温度に制御する。図４のような例示はしないが、暖房期の場合例えば設定温度は２３℃である。

上記設定により、空調室１８は設定温度である２０℃に冷却され、この空調室目標温度であればすべての居室２の居室目標温度（ここでは２０℃〜２５℃）に対応可能となる。

次に、システムコントローラ１０は、図６に示すファン風量設定処理Ｓ２００を実行する。ファン風量設定処理Ｓ２００では、システムコントローラ１０は、空調室温度センサー１４を介して空調室温度を取得する（Ｓ２０１）。続いて、システムコントローラ１０は、居室温度センサー１１を介して各居室の室内温度を取得する（Ｓ２０２）。さらに、システムコントローラ１０は、居室目標温度取得部３４を介して入出力端末１９により居室２ａ〜２ｄ毎に設定された複数の居室目標温度を取得する（Ｓ２０３）。

上記取得が完了すると、第一温度比較部４３は、居室目標温度と空調室温度とを比較して温度差を算出する（Ｓ２０４）。

第一温度比較部４３が温度差を算出すると、送風量決定部４０は、算出した温度差に基づいて各搬送ファン３ａ〜３ｄの送風量を決定する（Ｓ２０５）。

送風量の決定は、具体的に以下のように行われる。すなわち、居室２ｃの居室目標温度が２０℃、空調制御された空調室１８の温度が２０℃であるため、居室２ｃと空調室１８とを結ぶ搬送ダクトに対応する搬送ファン３ｃの送風量を最大値とする。ここで送風量とは、搬送ファンの送風能力、あるいは動作ノッチとすることができる。例えば搬送ファン３の送風量を送風量の小さいものから順に送風量１〜送風量１０の１０段階の設定が可能とすると、ここでは送風量１０に決定する。つまり送風量決定部４０は、居室２ｃの室内温度を２７℃から下げ、さらに居室目標温度の２０℃を維持するために、空調室１８の同温（２０℃）の空気を最大量送風するよう、決定する。

また例えば居室２ｂの居室目標温度が２２℃、空調制御された空調室１８の温度が２０℃であるため、搬送ファン３ｂの送風能力を最大値である送風量１０とすると、居室２ｂの居室目標温度が２２℃を下回る可能性がある。よって送風量決定部４０は、搬送ファン３ｂの送風量を最大値よりは低い値とする。低い値とは、例えば送風量８である。

同様に居室２ａの居室目標温度が２５℃、空調制御された空調室１８の温度が２０℃であるため、搬送ファン３ａの送風能力を最大値である送風量１０とすると、居室２ａの居室目標温度が２５℃を下回る可能性がある。よって送風量決定部４０は、搬送ファン３ａの送風量を最大値より低い例えば送風量５とする。

つまり、送風量決定部４０は、居室目標温度と空調室の温度の差に応じて、例えば第一温度比較部４３が算出した温度差が小さい居室（居室２ｃ：温度差０℃）に対しては、温度差が大きい居室（例えば居室２ａ：温度差５℃、居室２ｂ：温度差２℃）に対するよりも搬送ファン３ｃの送風量を大きくする。

上記処理は、居室２ｄを含むすべての居室に対して行われる（Ｓ２０６Ｎｏ→Ｓ２０２・・・→Ｓ２０６Ｙｅｓ）。

送風量決定部４０が各搬送ファン３の風量を決定すると、当該決定に従って、ファン風量制御部３１が各搬送ファン３を制御する。

これにより、空調室温度制御部３５が制御した空調室１８の温度と、独立した複数の搬送ファン３ａ〜３ｄの制御によって、各居室を居室目標温度に制御することが可能となる。

なお、居室の室内温度と居室目標温度との差にかかわらず、居室目標温度に到達していない居室に対しては、まず最大風量で送風することで、素早く居室目標温度に到達させることも可能である。この場合であっても、後述のファン風量調整処理Ｓ３００によって、各居室を居室目標温度に維持することが可能である。しかしながら、空調室１８は、複数の居室２に空気を搬送しているため、一度に大量の空気の搬送が発生すると、空調室１８の冷暖房処理が追い付かず、つまり冷暖房効果が低下してしまう。例えば空調システムの処理の開始や、不在の住宅に対して家族が帰宅し、各居室の目標設定温度を一斉に低く設定した場合などがこれに該当する。これらに対応するためには、空調室の体積を大きくしてもよいが、これでは空間コストが上がり、さらに空調機も大容量化が要求される。これに対して送風量決定部４０は、温度差が小さい居室に対し、温度差が大きい居室に対するよりも搬送ファンの送風量を大きくしている。言い換えると、送風量決定部４０は、温度差が大きい居室に対しては、温度差が小さい居室に対するよりも搬送ファンの送風量を小さくしている。これにより、各居室の室内温度を居室目標温度に徐々に下げることで、冷暖房効果の低下を抑制し、結果的に空調室の小型化を実現している。

ところで、上記設定では、例えば居室２ｃの居室目標温度は空調室１８の温度と同一の２０℃であるため、搬送ファン３ｃを最大風量で制御することで、居室２ｃを居室目標温度に制御可能である。しかしながら、例えば居室２ａに対しては、居室目標温度が２５℃であるため、上記例の送風量５では、居室目標温度に到達するのか、または到達して維持できるのか、あるいは過冷却となるのかが不明である。居室２ｂに対しても同様である。このような状況に対応するために、システムコントローラ１０は、図７に示すファン風量調整処理Ｓ３００を実行する。ファン風量調整処理Ｓ３００では、システムコントローラ１０は、ファン風量設定処理Ｓ２００が終了してから一定時間経過したか否かを判定する（Ｓ３０１）。一定時間経過していない場合には、一定時間経過するまで待機する（Ｓ３０１Ｎｏ）。これは、ファン風量設定処理Ｓ２００が設定した環境にて空調システムを稼働させ、各居室の室内温度を居室目標温度に近づけるための時間を確保するためである。

一定時間が経過すると、システムコントローラ１０は、居室温度センサー１１を介して各居室の室内温度を取得する（Ｓ３０２）。さらに、システムコントローラ１０は、居室目標温度取得部３４を介して入出力端末１９により居室２ａ〜２ｄ毎に設定された複数の居室目標温度を取得する（Ｓ３０３）。

上記取得が完了すると、第二温度比較部４４は、居室目標温度と居室の室内温度とを比較して温度差（温度の乖離）を算出する（Ｓ３０４）。

第二温度比較部４４が温度差を算出すると、温度差比較部４５は、前回のファン風量調整処理Ｓ３００にて記憶した、前回のタイミング（タイミングＡに該当）にて第二温度比較部が算出した温度差Ａと比較する。今回は一回目の処理なので前回算出した温度差Ａが存在しないため、比較は行わずに算出した温度差を温度差Ａとして記憶部４６に記憶してＳ３０１の処理に戻る。

なお、前回のタイミング（タイミングＡ）にて算出した温度差Ａがある場合、温度差比較部４５は、今回のタイミング（タイミングＢに該当）で第二温度比較部４４が算出した温度差Ｂと、記憶部４６に記憶しているタイミングＡにおける温度差Ａとを比較する。

ここで、タイミングＡからタイミングＢへの時間の遷移によって、居室の室内温度の居室目標温度からの乖離が小さくなっている場合、つまり温度差Ｂが温度差Ａより小さい場合、搬送ファン３の動作によって、居室の室温が居室目標温度に近づいていることを意味する。このため、送風量決定部４０は、搬送ファン３の送風量を減少させる（Ｓ３０５Ｙｅｓ→Ｓ３０６）。

また、タイミングＡからタイミングＢへの時間の遷移によって、居室の室内温度の居室目標温度からの乖離が無いか又は大きくなっている場合、つまり温度差Ｂが温度差Ａより大きい場合、さらに過冷却（冷房期の場合）、過加熱（暖房期の場合）を判定する（Ｓ３０７）。つまり、乖離が大きくなっている場合には、搬送ファン３の送風量が大きすぎて居室目標温度を超えた冷却（加熱）を行っている場合（過処理）と、搬送ファン３の送風量が小さすぎて居室目標温度に近づかず、さらに外気の影響で居室の室内温度が居室目標温度から離れている場合と、が考えられる。このため、Ｓ３０７にてこれらを判定する。

ここで、過冷却や過加熱、つまり過処理であると判定された場合、送風量決定部４０は、搬送ファンの送風量を減少させる（Ｓ３０７Ｙｅｓ→Ｓ３０６）。

また、過冷却や過加熱、つまり過処理ではないと判定された場合、送風量決定部４０は、搬送ファンの送風量を増加させる（Ｓ３０７Ｎｏ→Ｓ３０８）。

上述の過冷却（過加熱）か否か（過処理か否か）は、冷暖房期設定と、居室目標温度と、居室の室内温度とから判定可能である。

なお、図７には示していないが、タイミングＡからタイミングＢへの時間の遷移によって乖離が無く、さらに居室の室内温度が居室目標温度に近い（例えばプラスマイナス０．３℃）範囲の場合には、搬送ファンの送風量を変更せず、維持してもよい。

上記ファン風量調整処理Ｓ３００は、一定時間ごとに実行される。

以上に示したファン風量調整処理Ｓ３００により、空調室温度制御部３５による空調室の温度制御と搬送ファン３の送風量制御によって、各居室を居室目標温度に到達させ、居室目標温度を維持することが可能となる。

特に空調室１８は、循環ファン６等により複数の居室からの様々な温度の空気が流入するため、温度変化が激しい。よって、気圧差とダンパーを利用したシステムなどでは制御が困難であるため、搬送ファン３を利用して送風することが重要である。なお、上述の処理であれば、一般的なファンを搬送ファンに利用しても温度制御が可能であるが、細かい温度制御を可能とするためにも、ダクト長や圧の影響を受けずに設定された一定量の送風量を維持できる風量一定制御機能部を備えたファンを搬送ファンに利用するのが好ましい。

なお、上記空調処理は、各居室目標温度の設定の変更や冷暖房期の切替処理を割り込み処理として、当該割り込み処理が行われた場合には、空調温度制御処理Ｓ１００から開始されることで、設定変更に対応可能となる。

ところで、空調室１８は限られた体積を備えた空間であり、例えばすべての居室２ａ〜２ｄに対して最大の送風量１０で冷房又は暖房する必要が生じた場合、空調室１８の温度維持が困難になる。これは、空調室１８は、温度調節された空気の流出が多く、逆に空調室１８の設定温度に比較して温度差の大きい空気の流入が多くなることに起因する。

従って、このような状況に対応するために、システムコントローラ１０は、空調室負荷低減処理Ｓ４００を実行してもよい（図８参照）。空調室負荷低減処理Ｓ４００は、例えば空調室温度設定Ｓ１０３に対する割り込み処理として実行される。空調室負荷低減処理Ｓ４００では、送風総量算出部４１は、複数の搬送ファン３ａ〜３ｄによる送風量の総和である送風総量を算出する（Ｓ４０１）。次に、送風量比較部４２は、送風総量算出部４１が算出した送風総量と、記憶部４６にあらかじめ記憶されている所定の送風量閾値とを比較する（Ｓ４０２）。ここでは、所定の送風量閾値は、複数の搬送ファン３ａ〜３ｄの最大送風量の総和の８０％の値とする。

ここで、送風総和が所定の送風量閾値を超えている場合、送風量比較部４２は、さらに入出力端末１９にて設定された冷暖房期設定を取得し、この情報を基に冷暖房期を判定する（Ｓ４０３Ｙｅｓ→Ｓ４０４）。送風量比較部４２は、送風総和が所定の送風量閾値を超えている旨及び冷房期又は暖房期である旨を空調室温度制御部３５に送信する。

空調室温度制御部３５は、送風総和が所定の送風量閾値を超えている旨と冷房期又は暖房期である旨を受信すると、冷房期の場合には、空調室温度を現状の設定からさらに低く変更する（Ｓ４０４冷房期→Ｓ４０６）。また、空調室温度制御部３５は、暖房期の場合には、空調室温度の現状の設定からさらに高く変更する（Ｓ４０４暖房期→Ｓ４０５）。

空調室温度制御部３５は、空調室温度の設定を変更した旨を送風量決定部４０に送信し、送風量決定部４０はこれに基づいて搬送ファン３の送風量を減少させる（Ｓ４０７）。

これにより、空調室１８の温度の設定をより低く（冷房期）あるいは高く（暖房期）変更することで、空調室１８の限られた体積を増加させることなく居室目標温度の幅広い温度領域に対応可能となる。

ところで、空調室温度の下げ幅（冷房期）や上げ幅（暖房期）は、固定値とするのではなく、送風総和が所定の送風量閾値を超えている量に比例して大きくすると空調室１８の利用効率とエネルギー消費量の面で有利である。具体的には、所定の送風量閾値が７０であって送風総和が８０の場合には、２℃、温度を変更する。同じく送風総和が９０の場合には４℃、送風総和が１００の場合には６℃といった変更がこれに該当する。

なお、送風総和が所定の送風量閾値を超えていない場合、空調室温度を変更することなく、また送風量を減少させることなく空調室負荷低減処理を終了する（Ｓ４０３Ｙｅｓ→終了）。

以上、本発明に係る空調システム及びシステムコントローラについて説明を行ったが、上記実施の形態は、一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、循環ファン６ａ〜６ｄ、及び搬送ファン３ａ〜３ｄは、居室と空調室とを接続するダクトによって連通されている。しかしながら循環ファン６ａ〜６ｄについては必ずしもダクトで接続する必要はなく、居室間を結ぶ廊下等の空間をダクトとみなすことも可能である。この場合、居室内の空気は居室から循環ファン６ａ〜６ｄによって廊下に搬送される。廊下に搬送された居室内の空気は、廊下と連通する空調室１８に取り込まれる。空調室１８への取り込みは、空調室１８の廊下に面した壁面に新たに循環ファンを備えることで行われ、あるいは循環ファンを利用することなく空調室の負圧化により取り込んでもよい。このような構成によっても、ダクトで接続するのに対して循環効率は下がることが予想されるが、空調システムに寄与することができる。

また、上記実施の形態では、居室として示しているが、居室は必ずしも人が居る必要は無く、一つの空間として捉えることができる。つまり、廊下やキッチンもある程度区切られているのであれば１つの空間として捉えることができ、１つの居室に該当する。

また、本発明に係る空調システムは、戸建て住宅やマンション等の複合住宅に適用可能である。ただし、空調システムを複合住宅に適用する場合には、１つのシステムが世帯単位に対応するものであり、各世帯を１つの居室とするものではない。

本発明にかかる空調システムは、全館空調を効率的に実施できる空調システム、空調システムコントローラとして有用である。

１ 一般住宅
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 居室
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 搬送ファン
４ 外気導入ファン
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 排気ファン
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 循環ファン
９ エアコンディショナー
１０ システムコントローラ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 居室温度センサー
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 居室湿度センサー
１４ 空調室温度センサー
１５ 空調室湿度センサー
１６ 加湿器
１７ 除湿器
１８ 空調室
１９ 入出力端末
２０ 空調システム
３１ ファン風量制御部
３４ 居室目標温度取得部
３５ 空調室温度制御部
４０ 送風量決定部
４１ 送風総量算出部
４２ 送風量比較部
４３ 第一温度比較部
４４ 第二温度比較部
４５ 温度差比較部
４６ 記憶部

Claims (11)

1. 空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、
   前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、
   前記空調機と前記搬送ファンを制御するシステムコントローラと、
   前記空調室の温度を取得して前記システムコントローラに送信する空調室温度センサーと、を備え、
   前記システムコントローラは、
   前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、
   前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の居室目標温度のうち最も低い温度以下の温度に制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に制御する空調室温度制御部と、
   前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、
   前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、を備え、
   前記送風量決定部は、
   前記居室目標温度取得部が取得した前記居室目標温度と前記空調室温度センサーが取得した空調室の温度とを比較して温度差を算出する第一温度比較部を備え、
   前記第一温度比較部が算出した温度差に基づいて、前記第一温度比較部が算出した温度差が小さい居室に対し、前記温度差が大きい居室に対するよりも前記搬送ファンの送風量を大きくする空調システム。
2. 空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、
   前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、
   前記空調機と前記搬送ファンを制御するシステムコントローラと、
   前記複数の居室それぞれの室内温度を取得して前記システムコントローラに送信する居室温度センサーと、
   前記空調室の温度を取得して前記システムコントローラに送信する空調室温度センサーと、を備え、
   前記システムコントローラは、
   前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、
   前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の居室目標温度のうち最も低い温度以下の温度に制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に制御する空調室温度制御部と、
   前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記居室温度センサーが取得した各居室の室内温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、
   前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、を備え、
   前記送風量決定部は、
   前記居室目標温度取得部が取得した前記居室目標温度と前記居室温度センサーが取得した室内温度とを比較して温度差を算出する第二温度比較部と、
   前記第二温度比較部が所定のタイミングＡにて算出した温度差Ａと、前記第二温度比較部が前記所定のタイミングＡから一定時間経過後のタイミングＢにて算出した温度差Ｂとを比較する温度差比較部と、を備え
   前記温度差比較部による比較の結果、前記居室の室内温度の前記居室目標温度からの乖離が小さくなるように前記搬送ファンの送風量を変更する空調システム。
3. 空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、
   前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、
   前記空調機と前記搬送ファンを制御するシステムコントローラと、
   前記空調室の温度を取得して前記システムコントローラに送信する空調室温度センサーと、を備え、
   前記システムコントローラは、
   前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、
   前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の居室目標温度のうち最も低い温度以下の温度に制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に制御する空調室温度制御部と、
   前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、
   前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、
   前記複数の搬送ファンによる送風量の総和である送風総量を算出する送風総量算出部と、
   前記送風総量算出部が算出した送風総量と所定の送風量閾値とを比較する送風量比較部と、を備え、
   前記空調室温度制御部は、
   前記送風量比較部の比較結果において集計した送風総量が所定の送風量閾値を超えている場合であって、前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度をさらに低く変更し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度をさらに高く変更する空調システム。
4. 前記送風量決定部は、
   前記温度差比較部による比較の結果、前記温度差Ｂが前記温度差Ａより小さい場合には前記搬送ファンの送風量を減少させる請求項２に記載の空調システム。
5. 前記送風量決定部は、
   前記温度差比較部による比較の結果、前記温度差Ｂが前記温度差Ａより大きい場合にはさらに搬送ファンによる送風量が大きすぎる過処理であるか否かを判定し、
   判定結果が過処理である場合には、前記搬送ファンの送風量を減少させ、
   判定結果が過処理でない場合には、前記搬送ファンの送風量を増加させる請求項２または４に記載の空調システム。
6. 前記空調室温度制御部により前記空調室の温度に対して前記変更がされた場合には、前記搬送ファンの送風量を減少させる請求項３に記載の空調システム。
7. 前記搬送ファンは、
   設定された送風量を一定に維持する風量一定制御機能部を備え、
   前記ファン風量制御部は、
   前記搬送ファンの送風量を設定する請求項１から３のいずれかに記載の空調システム。
8. 前記居室から吸気して室外に排気する排気ファンと、
   前記室外から吸気して前記空調室に給気する給気ファンと、を備えた請求項１から７のいずれかに記載の空調システム。
9. 空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、を制御する空調システムコントローラであって、
   前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、
   前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も低い温度以下の温度に前記空調機を制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に前記空調機を制御する空調室温度制御部と、
   前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、
   前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、
   前記居室目標温度取得部が取得した前記居室目標温度と前記空調室の温度とを比較して温度差を算出する第一温度比較部と、を備え、
   前記送風量決定部は、
   前記第一温度比較部が算出した温度差に基づいて、前記第一温度比較部が算出した温度差が小さい居室に対し、前記温度差が大きい居室に対するよりも前記搬送ファンの送風量を大きくするよう、前記搬送ファンの送風量を決定する空調システムコントローラ。
10. 空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、を制御する空調システムコントローラであって、
    前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、
    前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も低い温度以下の温度に前記空調機を制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に前記空調機を制御する空調室温度制御部と、
    前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、居室温度センサーが取得した各居室の室内温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、
    前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、
    前記居室目標温度取得部が取得した前記居室目標温度と前記居室の室内温度とを比較して温度差を算出する第二温度比較部と、
    前記第二温度比較部が所定のタイミングＡにて算出した温度差Ａと、前記第二温度比較部が前記所定のタイミングＡから一定時間経過後のタイミングＢにて算出した温度差Ｂとを比較する温度差比較部と、を備え
    前記送風量決定部は、
    前記温度差比較部による比較の結果、前記居室の室内温度の前記居室目標温度からの乖離が小さくなるように前記搬送ファンの送風量を変更する空調システムコントローラ。
11. 空調室に設けられ前記空調室の空気を空調する空調機と、前記空調室の空気を前記空調室とは独立した複数の居室に搬送する、前記複数の居室毎に対応して設けられた複数の搬送ファンと、を制御する空調システムコントローラであって、
    前記複数の居室毎に設定された複数の居室目標温度を取得する居室目標温度取得部と、
    前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も低い温度以下の温度に前記空調機を制御し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度を前記複数の目標温度のうち最も高い温度以上の温度に前記空調機を制御する空調室温度制御部と、
    前記居室目標温度取得部が取得した居室目標温度と、前記空調室温度制御部にて制御された前記空調室の温度とに基づいて前記搬送ファンの送風量を決定する送風量決定部と、
    前記送風量決定部が決定した送風量で前記搬送ファンそれぞれの送風量を制御するファン風量制御部と、
    前記複数の搬送ファンによる送風量の総和である送風総量を算出する送風総量算出部と、
    前記送風総量算出部が算出した送風総量と所定の送風量閾値とを比較する送風量比較部と、を備え、
    前記空調室温度制御部は、
    前記送風量比較部の比較結果において集計した送風総量が所定の送風量閾値を超えている場合であって、前記空調機が冷房運転の場合には前記空調室の温度をさらに低く変更し、前記空調機が暖房運転の場合には前記空調室の温度をさらに高く変更する空調システムコントローラ。
    

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