JP7046107B2

JP7046107B2 - 空調システム、空調制御装置、空調制御方法及びプログラム

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Publication number: JP7046107B2
Application number: JP2019571846A
Authority: JP
Inventors: 守濱田; 勇人堀江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: WO2019159241A1; JPWO2019159241A1

Description

本発明は、建物内の空調を行う技術に関する。

同じ居室空間の空調を外調機と内調機の双方により行うシステムが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１６－９５１０１号公報

上記のように外調機と内調機の両方を運転して空調を行う場合、空調負荷が小さいと、内調機の運転率、詳細には、内調機の室外機が備える圧縮機の運転率が低下することで、内調機の運転効率が低下し、結果として、無駄な電力消費を招いてしまうという問題が知られている。特に、近年、住宅の高断熱化、高気密化が進展し、空調負荷が低減する傾向にあることから、かかる問題を解決するための有意な技術の提案が望まれているのが実情である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、空調負荷が小さい場合であっても、無駄な電力の消費を抑制できる空調システム等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る空調システムは、
外気を取り込み、取り込んだ外気を温度調整して空調エリアに供給する第１空調機と、
前記空調エリアの空気である屋内空気を取り込み、取り込んだ屋内空気を温度調整して前記空調エリアに供給する第２空調機と、
前記第１空調機と前記第２空調機を制御する空調制御手段と、を備え、
前記空調制御手段は、前記第２空調機の定格能力に対する前記空調エリアの空調負荷の割合を示す負荷率が予め定めた下限値より低い場合、予め定めた停止条件が成立すると、前記第２空調機の運転を停止させ、
前記第１空調機と前記第２空調機が冷房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以下になった場合、又は、前記第１空調機と前記第２空調機が暖房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以上になった場合、前記第２空調機の運転を停止させることなく前記第１空調機が備える室外機の運転を停止させる。

本発明によれば、第２空調機（即ち、内調機）の負荷率が予め定めた下限値より低い場合、予め定めた停止条件が成立すると、第２空調機の運転を停止させるため、無駄な電力の消費を抑制できる。

本発明の実施の形態に係る空調システムの全体構成を示す図本実施の形態の空調制御装置の構成を示すブロック図本実施の形態の第１室内機の構成を示すブロック図本実施の形態の第１室外機の構成を示すブロック図本実施の形態の第２室内機の構成を示すブロック図本実施の形態の第２室外機の構成を示すブロック図本実施の形態の空調制御装置の機能構成を示す図本実施の形態において、内調機の負荷率と運転効率との関係を示す図本実施の形態において、内調機の圧縮機の駆動周波数と運転効率との関係を示す図本実施の形態において、内調機の運転の停止要否を判定するための停止条件について説明するための図本実施の形態の冷房時の空調制御処理の手順を示すフローチャート本実施の形態において、外気による冷房効果又は暖房効果が得られる場合の外調機の停止について説明するための図本実施の形態の暖房時の空調制御処理の手順を示すフローチャート本発明の他の実施の形態に係る空調システムの全体構成を示す図本発明の他の実施の形態に係る外調機の室内機の構成を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る空調システム１の全体構成を示す図である。空調システム１は、オフィスビル等の建物の空調を行うシステムであり、空調制御装置２と、第１室内機３ａ～３ｃと、第１室外機４と、第２室内機５ａ～５ｃと、第２室外機６と、温度センサ７ａ～７ｃと、空調リモコン８とを備える。本実施の形態では、空調システム１は、空調エリアａ～ｃを有する部屋Ｒの空調を行う。

空調制御装置２は、本発明に係る空調制御手段の一例である。空調制御装置２は、当該建物の各種設備を管理する部屋に設置され、空調システム１の運転を統括して制御する装置である。空調制御装置２は、図２に示すように、通信インタフェース２０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、二次記憶装置２４とを備える。これらの構成部は、バス２５を介して相互に接続される

通信インタフェース２０は、第１室内機３ａ～３ｃ、第１室外機４、第２室内機５ａ～５ｃ及び第２室外機６と無線通信又は有線通信するための１又は複数のＮＩＣ（Network Interface Card controller）を備える。

ＣＰＵ２１は、空調制御装置２を統括的に制御する。ＲＯＭ２２は、複数のファームウェアとこれらのファームウェアの実行時に使用されるデータを記憶する。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１の作業領域として使用される。

二次記憶装置２４は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）若しくはフラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ又はＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を含んで構成される。二次記憶装置２４には、空調制御用のプログラム（以下、空調制御プログラムという。）を含む様々なプログラムと、それらのプログラムの実行時に使用されるデータが記憶される。空調制御装置２の機能の詳細については後述する。

図１に戻り、第１室内機３ａ～３ｃと第１室外機４とは、外調機（外気処理空調機）を構成し、本発明に係る第１空調機の一例である。第１室内機３ａ～３ｃと第１室外機４とは、冷媒を循環させるための冷媒配管９に接続される。また、第１室内機３ａ～３ｃと第１室外機４とは、図示しない通信線にバス接続される。以下、第１室内機３ａ～３ｃにて共通する説明については、特に個々を指定せずに第１室内機３と表記する。

第１室内機３ａ～３ｃは、それぞれ、空調エリアａ～ｃの天井裏に設置され、外気を取り込み、取り込んだ外気を温度調整して空調エリアａ～ｃに供給する。第１室内機３ａ～３ｃは、同一のハードウェア構成を備える。詳細には、第１室内機３は、図３に示すように、ファン３０と、熱交換器３１と、温度センサ３２ａと、温度センサ３２ｂと、制御基板３３とを備える。ファン３０は、例えば、シロッコファンであり、外気を取り込むと共に、対応する空調エリアに温度調整された外気を供給する。ファン３０は、制御基板３３と通信線３４を介して通信可能に接続する。ファン３０の回転数、即ち、ファン３０による送風量は、制御基板３３からの指令に従って調整される。

熱交換器３１は、ファン３０により取り込まれた外気と第１室外機４からの冷媒との熱交換を行う。熱交換器３１は、冷房運転時においては、蒸発器として機能し、暖房運転時においては、凝縮器として機能する。取り込まれた外気は、熱交換器３１によって、対応する空調エリアの目標温度となるように温度調整される。

温度センサ３２ａは、ファン３０により取り込まれた外気の温度を計測する。温度センサ３２ａは、通信線３５ａを介して制御基板３３と通信可能に接続する。温度センサ３２ａは、計測した温度を示すデータを予め定めたタイミング（例えば、一定時間間隔）で制御基板３３に送信する。

温度センサ３２ｂは、熱交換後の外気、即ち、温度調整後の外気の温度を計測する。温度センサ３２ｂは、通信線３５ｂを介して制御基板３３と通信可能に接続する。温度センサ３２ｂは、計測した温度を示すデータを予め定めたタイミング（例えば、一定時間間隔）で制御基板３３に送信する。

制御基板３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリなど（何れも図示せず）を含んで構成される。制御基板３３は、上記したように通信線３４を介してファン３０と通信可能に接続し、また、通信線３５ａ，３５ｂを介して温度センサ３２ａ，３２ｂと通信可能に接続する。また、制御基板３３は、図１に示す空調リモコン８と有線又は無線にて通信可能に接続する。

空調リモコン８は、部屋Ｒの入口付近の壁に、埋め込まれた態様で設置され、ユーザから、空調エリアａ～ｃの空調に関する操作を受け付けるリモートコントローラである。ユーザは、空調リモコン８を操作することで、空調エリアａ～ｃについて、空調の開始又は停止を個別に指示することができる。また、ユーザは、空調リモコン８を操作することで、空調エリアａ～ｃについて、所望の空気温度を個別に設定することができる。

以下、ユーザにより設定された空気温度を目標温度と称する。空調リモコン８は、ユーザにより空調エリアａ～ｃの何れかの空調の開始又は停止を指示する操作が行われると、当該空調エリアに対応する第１室内機３に対して、空調の開始又は停止を通知する。また、空調リモコン８は、ユーザにより空調エリアａ～ｃの何れかの目標温度が設定されると、当該空調エリアに対応する第１室内機３に対して、設定された目標温度を通知する。

第１室内機３の制御基板３３は、空調リモコン８から空調の開始の通知を受けると、ファン３０の駆動を開始させ、一方、空調リモコン８から空調の停止の通知を受けると、ファン３０の駆動を停止させる。

また、制御基板３３は、第１室外機４と図示しない通信線を介して通信可能に接続する。制御基板３３は、当該第１室内機３の現在の運転状態を示すデータ（以下、第１運転状態データという。）を一定時間間隔（例えば、１分間隔）で第１室外機４に送信する。この運転状態には、目標温度と、送風量と、外気の温度とが含まれる。

さらに、制御基板３３は、空調制御装置２と有線又は無線にて通信可能に接続する。制御基板３３は、詳細は後述するが、空調制御装置２から単独運転を指示するデータ（以下、単独運転指示データという。）を受信すると、対応する空調エリアの空気の温度と目標温度の温度差に応じてファン３０の送風量を調整する制御を行う。

第１室外機４は、図４に示すように、冷媒回路４０と制御基板４１を備える。冷媒回路４０と制御基板４１は、通信線４２を介して通信可能に接続される。冷媒回路４０は、何れも図示しないが、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器などを備える。制御基板４１は、第１室内機３ａ～３ｃと図示しない通信線を介して通信可能に接続する。制御基板４１は、第１室内機３ａ～３ｃから上記の第１運転状態データを受信する。制御基板４１は、第１室内機３ａ～３ｃが、各々の目標温度に調整した外気を空調エリアａ～ｃに供給できるようにするために、冷媒回路４０の運転、より詳細には、圧縮機の駆動を制御する。

また、制御基板４１は、空調制御装置２と有線又は無線にて通信可能に接続する。制御基板４１は、現在の外気の温度と、現在の運転モード（冷房モード又は暖房モード）と、現在の圧縮機の駆動周波数とが格納されたデータを一定時間間隔（例えば、１分間隔）で空調制御装置２に送信する。

また、制御基板４１は、空調制御装置２から運転開始又は運転停止を指示するデータを受信すると、冷媒回路４０の運転を開始又は停止する。

図１に戻り、第２室内機５ａ～５ｃと第２室外機６とは、内調機を構成し、本発明に係る第２空調機の一例である。第２室内機５ａ～５ｃと第２室外機６とは、冷媒を循環させるための冷媒配管１０に接続される。また、第２室内機５ａ～５ｃと第２室外機６とは、図示しない通信線にバス接続される。以下、第２室内機５ａ～５ｃにて共通する説明については、特に個々を指定せずに第２室内機５と表記する。

第２室内機５ａ～５ｃは、それぞれ、空調エリアａ～ｃの天上面に設置され、空調エリアａ～ｃの空気（即ち、屋内空気）を取り込み、取り込んだ屋内空気を温度調整して空調エリアａ～ｃに供給する。第２室内機５ａ～５ｃは、同一のハードウェア構成を備える。詳細には、第２室内機５は、図５に示すように、ファン５０と、熱交換器５１と、温度センサ５２ａと、温度センサ５２ｂと、制御基板５３とを備える。ファン５０は、例えば、シロッコファンであり、屋内空気を取り込むと共に、対応する空調エリアに温度調整された屋内空気を供給する。ファン５０は、制御基板５３と通信線５４を介して通信可能に接続する。ファン５０の回転数、即ち、ファン５０による送風量は、制御基板５３からの指令に従って調整される。

熱交換器５１は、ファン５０により取り込まれた屋内空気と第２室外機６からの冷媒との熱交換を行う。熱交換器５１は、冷房運転時においては、蒸発器として機能し、暖房運転時においては、凝縮器として機能する。取り込まれた屋内空気は、熱交換器５１によって、対応する空調エリアの目標温度となるように温度調整される。

温度センサ５２ａは、ファン５０により取り込まれた屋内空気の温度を計測する。温度センサ５２ａは、通信線５５ａを介して制御基板５３と通信可能に接続する。温度センサ５２ａは、計測した温度を示すデータを予め定めたタイミング（例えば、一定時間間隔）で制御基板５３に送信する。

温度センサ５２ｂは、熱交換後の屋内空気、即ち、温度調整後の屋内空気の温度を計測する。温度センサ５２ｂは、通信線５５ｂを介して制御基板５３と通信可能に接続する。温度センサ５２ｂは、計測した温度を示すデータを予め定めたタイミング（例えば、一定時間間隔）で制御基板５３に送信する。

制御基板５３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリなど（何れも図示せず）を含んで構成される。制御基板５３は、上記したように通信線５４を介してファン５０と通信可能に接続し、また、通信線５５ａ，５５ｂを介して温度センサ５２ａ，５２ｂと通信可能に接続する。

また、制御基板５３は、温度センサ７ａ～７ｃの内、対応する空調エリアに設置された何れか１つと有線又は無線にて通信可能に接続する。温度センサ７ａ～７ｃは、それぞれ、空調エリアａ～ｃの空気の温度（以下、屋内温度という。）を計測する。温度センサ７ａ～７ｃは、それぞれ、計測した屋内温度を示すデータを一定時間間隔（例えば、１分間隔）で第２室内機５ａ～５ｃに送信する。

また、制御基板５３は、空調リモコン８と有線又は無線にて通信可能に接続する。空調リモコン８は、ユーザにより空調エリアａ～ｃの何れかの空調の開始又は停止を指示する操作が行われると、当該空調エリアに対応する第２室内機５に対して、空調の開始又は停止を通知する。また、空調リモコン８は、ユーザにより空調エリアａ～ｃの何れかの目標温度が設定されると、当該空調エリアに対応する第２室内機５に対して、設定された目標温度を通知する。

制御基板５３は、空調リモコン８から空調の開始の通知を受けると、ファン５０の駆動を開始させる。以後、制御基板５３は、ファン５０の送風量を、対応する空調エリアの屋内温度と目標温度の温度差に応じて調整する制御を行う。一方、空調リモコン８から空調の停止の通知を受けると、制御基板５３は、ファン５０の駆動を停止させる。

また、制御基板５３は、第２室外機６と図示しない通信線を介して通信可能に接続する。制御基板５３は、当該第２室内機５の現在の運転状態を示すデータ（以下、第２運転状態データという。）を一定時間間隔（例えば、１分間隔）で第２室外機６に送信する。この運転状態には、目標温度と、送風量と、屋内温度とが含まれる。

さらに、制御基板５３は、空調制御装置２と有線又は無線にて通信可能に接続する。制御基板５３は、空調制御装置２から運転開始を指示するデータを受信すると、ファン５０の駆動を開始させる。以後、制御基板５３は、ファン５０の送風量を、対応する空調エリアの屋内温度と目標温度の温度差に応じて調整する制御を行う。一方、空調制御装置２から運転の停止を指示するデータを受信すると、制御基板５３は、ファン５０の駆動を停止させる。

第２室外機６は、図６に示すように、冷媒回路６０と制御基板６１を備える。冷媒回路６０と制御基板６１は、通信線６２を介して通信可能に接続される。冷媒回路６０は、何れも図示しないが、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器などを備える。制御基板６１は、第２室内機５ａ～５ｃと図示しない通信線を介して通信可能に接続する。制御基板６１は、第２室内機５ａ～５ｃから上記の第２運転状態データを受信する。制御基板６１は、第２室内機５ａ～５ｃが、各々の目標温度に調整した屋内空気を空調エリアａ～ｃに供給できるようにするために、冷媒回路６０の運転、より詳細には、圧縮機の駆動を制御する。

また、制御基板６１は、空調制御装置２と有線又は無線にて通信可能に接続する。制御基板６１は、現在の空調エリアａ～ｃの屋内温度と、現在の運転モード（冷房モード又は暖房モード）と、現在の圧縮機の駆動周波数とが格納されたデータを一定時間間隔（例えば、１分間隔）で空調制御装置２に送信する。

また、制御基板６１は、空調制御装置２から運転開始又は運転停止を指示するデータを受信すると、冷媒回路６０の運転を開始又は停止する。

続いて、空調制御装置２の機能について説明する。空調制御装置２は、機能的には、図７に示すように、低負荷判定部２００と、停止要否判定部２０１と、開始要否判定部２０２と、機器制御部２０３とを備える。これらの機能部は、ＣＰＵ２１によって、二次記憶装置２４に記憶される前述した空調制御プログラムが実行されることで実現される。

低負荷判定部２００は、外調機と内調機の両方が運転中の場合、内調機の負荷率が低いか否か、詳細には、内調機の負荷率が予め定めた下限値より低いか否かを判定する。内調機の負荷率とは、内調機の定格能力、詳細には、第２室外機６の定格能力に対する空調エリアの空調負荷の割合を意味する。空調負荷とは、空調エリアの空気温度が目標温度となるように冷却又は加熱しなければならない熱量である。本実施の形態では、低負荷判定部２００は、内調機（詳細には、第２室外機６）の圧縮機の駆動周波数に基づいて、上記の判定を行う。具体的には、内調機の圧縮機の駆動周波数が、予め定めた閾値ｘより小さい場合、低負荷判定部２００は、内調機の負荷率が上記の下限値より低いと判定する。

本実施の形態において、内調機の負荷率と運転効率との関係は、図８に示すようになり、負荷率が低いと運転効率が低下する関係にあることが判る。また、本実施の形態において、内調機の圧縮機の駆動周波数と運転効率との関係は、図９に示すようになる。図８、図９で示される関係は、一般的な内調機についても該当する。閾値ｘは、図８、図９に示される関係から導出される負荷率と駆動周波数との関係に基づいて定められる。

低負荷判定部２００は、内調機の負荷率が上記の下限値より低い、即ち、内調機の圧縮機の駆動周波数が閾値ｘより小さいと判定すると、その旨を停止要否判定部２０１に通知する。

停止要否判定部２０１は、本発明に係る判定手段の一例である。停止要否判定部２０１は、内調機の運転を停止する必要があるか否かを判定する。詳細には、停止要否判定部２０１は、予め定めた停止条件が成立するか否かにより、内調機の運転を停止する必要があるか否かを判定する。本実施の形態では、停止要否判定部２０１は、内調機を停止した場合の外調機（詳細には、第１室外機４）の圧縮機の駆動周波数Ｆｐを推定し、推定した駆動周波数Ｆｐに対応する外調機の運転効率ηｐが、現在の外調機の圧縮機の駆動周波数Ｆｎに対応する運転効率ηｎより高い場合（図１０参照）、停止条件が成立すると判定する。外調機の圧縮機の駆動周波数と外調機の運転効率との関係を示すデータは、二次記憶装置２４に保存されている。

停止要否判定部２０１は、例えば、現在の内調機（詳細には、第２室外機６）の圧縮機の駆動周波数Ｆｉを、外調機の圧縮機の駆動周波数Ｆｉ_ｖに換算し、換算した駆動周波数Ｆｉ_ｖを、上記の駆動周波数Ｆｎに加算することで駆動周波数Ｆｐを推定する。この換算は、外調機の圧縮機の性能仕様と、内調機の圧縮機の性能仕様とから導出された換算式を使用して行われる。停止要否判定部２０１は、内調機の運転を停止する必要があると判定すると、内調機の運転停止を機器制御部２０３に指示する。

開始要否判定部２０２は、外調機又は内調機の何れか一方の運転が停止中に、当該停止中の外調機又は内調機の運転を開始する必要があるか否かを判定する。なお、本実施の形態において、外調機の運転が停止中とは、外調機の第１室外機４の運転が停止中であることを意味する。これは、換気のため、外調機の第１室内機３ａ～３ｃは、常時の運転が必要とされるからである。一方、内調機の運転が停止中とは、内調機を構成する全ての機器、即ち、第２室内機５ａ～５ｃ及び第２室外機６の運転が停止中であることを意味する。

開始要否判定部２０２は、詳細には、外調機の運転が停止中の場合、内調機の負荷が大きいか否かを判定する。内調機の負荷とは、空調エリアの空気温度が目標温度となるように内調機が冷却又は加熱しなければならない熱量である。本実施の形態では、開始要否判定部２０２は、現在の内調機の圧縮機の駆動周波数Ｆｎｉが、予め定めた値ｙ_ｉよりも大きい場合、内調機の負荷が大きいと判定する。内調機の負荷が大きいと判定すると、開始要否判定部２０２は、外調機（詳細には、第１室外機４）の運転を開始する必要があると判定する。

また、開始要否判定部２０２は、内調機の運転が停止中の場合、外調機の負荷が大きいか否かを判定する。外調機の負荷とは、空調エリアの空気温度が目標温度となるように外調機が冷却又は加熱しなければならない熱量である。本実施の形態では、開始要否判定部２０２は、現在の外調機の圧縮機の駆動周波数Ｆｎが、予め定めた値ｙ_ｖよりも大きい場合、外調機の負荷が大きいと判定する。外調機の負荷が大きいと判定すると、開始要否判定部２０２は、内調機の運転を開始する必要があると判定する。

開始要否判定部２０２は、外調機の運転を開始する必要があると判定すると、外調機の運転開始を機器制御部２０３に指示する。また、開始要否判定部２０２は、内調機の運転を開始する必要があると判定すると、内調機の運転開始を機器制御部２０３に指示する。

機器制御部２０３は、本発明に係る機器制御手段の一例である。機器制御部２０３は、停止要否判定部２０１から内調機の運転停止の指示を受けると、内調機の運転を停止させる。具体的には、機器制御部２０３は、第２室内機５ａ～５ｃ及び第２室外機６に対して、運転停止を指示するデータを送信する。これにより、内調機、即ち、第２室内機５ａ～５ｃ及び第２室外機６は、運転を停止する。また、機器制御部２０３は、外調機の第１室内機３ａ～３ｃに対して、前述した単独運転指示データを送信する。この単独運転指示データには、当該第１室内機３に対応する空調エリアの屋内温度が格納されている。つまり、第１室内機３ａに対する単独運転指示データには、空調エリアａの温度センサ７ａにより計測された屋内温度が格納され、第１室内機３ｂに対する単独運転指示データには、空調エリアｂの温度センサ７ｂにより計測された屋内温度が格納され、第１室内機３ｃに対する単独運転指示データには、空調エリアｃの温度センサ７ｃにより計測された屋内温度が格納されている。

以後、機器制御部２０３は、外調機の単独運転を解除するまで、一定時間間隔（例えば、１分間隔）で第１室内機３ａ～３ｃに対して単独運転指示データを送信する。これにより、第１室内機３ａ～３ｃは、空調エリアａ～ｃの屋内温度に応じた空調を行う。詳細には、第１室内機３ａ～３ｃは、空調エリアａ～ｃの屋内温度と各々の目標温度の温度差に応じて送風量を調整する。

また、機器制御部２０３は、開始要否判定部２０２から外調機の運転開始の指示を受けると、外調機の運転を開始させる。具体的には、機器制御部２０３は、外調機の第１室外機４に対して、運転開始を指示するデータを送信する。これにより、第１室外機４は運転を開始する。また、機器制御部２０３は、開始要否判定部２０２から内調機の運転開始の指示を受けると、内調機の運転を開始させる。具体的には、機器制御部２０３は、第２室内機５ａ～５ｃ及び第２室外機６に対して、運転開始を指示するデータを送信する。これにより、第２室内機５ａ～５ｃ及び第２室外機６は、運転を開始する。また、開始要否判定部２０２から内調機の運転開始の指示を受けると、機器制御部２０３は、外調機の単独運転を解除し、単独運転指示データの送信を停止する。

図１１は、空調制御装置２により実行される冷房時の空調制御処理の手順を示すフローチャートである。空調制御装置２は、空調システム１の運転モードが冷房モードの場合、以下の空調制御処理を一定時間間隔（例えば、１分間隔）で繰り返し実行する。

外調機と内調機の両方が運転中の場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、空調制御装置２は、外気の温度が屋内温度より高いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここでの屋内温度とは、温度センサ７ａ～７ｃにより計測された空調エリアａ～ｃの屋内温度の平均である。

外気の温度が屋内温度より高い場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、低負荷判定部２００は、前述したようにして内調機の負荷率が低いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。一方、外気の温度が屋内温度より高くない場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、機器制御部２０３は、外調機の運転、即ち、第１室外機４の運転を停止させる（ステップＳ１０４）。かかる状況では、外気を温度調整することなく、そのまま屋内に取り込んでも冷房効果が得られることから、外調機の運転、即ち、第１室外機４の運転を停止することで、省エネルギー効果を得ることができる。加えて、空調を内調機に集約することで、内調機の負荷率が上昇し、内調機の運転効率が向上するため（図１２参照）、結果として、内調機の省エネルギー化も図れる。ステップＳ１０４の後、本周期での空調制御処理は終了する。

低負荷判定部２００が、内調機の負荷率が低いと判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、停止要否判定部２０１は、内調機の運転を停止する必要があるか否か、即ち、前述した停止条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。停止条件が成立する場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、機器制御部２０３は、内調機の運転を停止させる（ステップＳ１０６）。その後、本周期での空調制御処理は終了する。一方、停止条件が成立しない場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、本周期での空調制御処理は終了する。

外調機又は内調機の何れか一方が停止中の場合であって（ステップＳ１０１；ＮＯ）、内調機が運転中の場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、開始要否判定部２０２は、外調機の運転を開始する必要があるか否か、即ち、前述したようにして内調機の負荷が大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。内調機の負荷が大きい場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、機器制御部２０３は、外調機、即ち、第１室外機４の運転を開始させる（ステップＳ１０９）。その後、本周期での空調制御処理は終了する。一方、内調機の負荷が大きくない場合（ステップＳ１０８；ＮＯ）、本周期での空調制御処理は終了する。

外調機又は内調機の何れか一方が停止中の場合であって（ステップＳ１０１；ＮＯ）、外調機が運転中の場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、開始要否判定部２０２は、内調機の運転を開始する必要があるか否か、即ち、前述したようにして外調機の負荷が大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。外調機の負荷が大きい場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、機器制御部２０３は、内調機の運転を開始させる（ステップＳ１１１）。その後、本周期での空調制御処理は終了する。一方、外調機の負荷が大きくない場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、本周期での空調制御処理は終了する。

図１３は、空調制御装置２により実行される暖房時の空調制御処理の手順を示すフローチャートである。空調制御装置２は、空調システム１の運転モードが暖房モードの場合、以下の空調制御処理を一定時間間隔（例えば、１分間隔）で繰り返し実行する。

外調機と内調機の両方が運転中の場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、空調制御装置２は、外気の温度が屋内温度より低いか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここでの屋内温度とは、冷房時の空調制御処理と同様、温度センサ７ａ～７ｃにより計測された空調エリアａ～ｃの屋内温度の平均である。

外気の温度が屋内温度より低い場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、低負荷判定部２００は、前述したようにして内調機の負荷率が低いか否かを判定する（ステップＳ２０３）。一方、外気の温度が屋内温度より低くない場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、機器制御部２０３は、外調機の運転、即ち、第１室外機４の運転を停止させる（ステップＳ２０４）。かかる状況では、外気を温度調整することなく、そのまま屋内に取り込んでも暖房効果が得られることから、外調機の運転、即ち、第１室外機４の運転を停止することで、省エネルギー効果を得ることができる。加えて、空調を内調機に集約することで、内調機の負荷率が上昇し、内調機の運転効率が向上するため（図１２参照）、結果として、内調機の省エネルギー化も図れる。ステップＳ２０４の後、本周期での空調制御処理は終了する。

低負荷判定部２００が、内調機の負荷率が低いと判定した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、停止要否判定部２０１は、内調機の運転を停止する必要があるか否か、即ち、前述した停止条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。停止条件が成立する場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、機器制御部２０３は、内調機の運転を停止させる（ステップＳ２０６）。その後、本周期での空調制御処理は終了する。一方、停止条件が成立しない場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、本周期での空調制御処理は終了する。

外調機又は内調機の何れか一方が停止中の場合であって（ステップＳ２０１；ＮＯ）、内調機が運転中の場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、開始要否判定部２０２は、外調機の運転を開始する必要があるか否か、即ち、前述したようにして内調機の負荷が大きいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。内調機の負荷が大きい場合（ステップＳ２０８；ＹＥＳ）、機器制御部２０３は、外調機、即ち、第１室外機４の運転を開始させる（ステップＳ２０９）。その後、本周期での空調制御処理は終了する。一方、内調機の負荷が大きくない場合（ステップＳ２０８；ＮＯ）、本周期での空調制御処理は終了する。

外調機又は内調機の何れか一方が停止中の場合であって（ステップＳ２０１；ＮＯ）、外調機が運転中の場合（ステップＳ２０７；ＮＯ）、開始要否判定部２０２は、内調機の運転を開始する必要があるか否か、即ち、前述したようにして外調機の負荷が大きいか否かを判定する（ステップＳ２１０）。外調機の負荷が大きい場合（ステップＳ２１０；ＹＥＳ）、機器制御部２０３は、内調機の運転を開始させる（ステップＳ２１１）。その後、本周期での空調制御処理は終了する。一方、外調機の負荷が大きくない場合（ステップＳ２１０；ＮＯ）、本周期での空調制御処理は終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る空調システム１によれば、外調機と内調機が共に運転中の際、内調機の負荷率が低い場合には、内調機の運転を停止し、外調機単独での空調を実行する。これにより、内調機の低負荷率での運転、即ち、低運転効率での運転を回避できるため、無駄な電力の消費を抑制できる。また、内調機の運転を停止させることで、外調機の負荷が上昇し、外調機を効率良く運転させることができる。このため、省エネルギー化も図れる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。

例えば、第２室外機６が、冷媒回路６０を循環する冷媒の流量を計測する冷媒流量センサを備える場合、低負荷判定部２００は、内調機の負荷率が低いか否かを、上記の冷媒の流量が、予め定めた閾値より小さいが否かで判定してもよい。

また、第２室外機６が、冷媒回路６０を循環する冷媒の流量を計測する冷媒流量センサを備える場合、停止要否判定部２０１は、上記の冷媒の流量を使用して、内調機を停止した場合における第１室外機４の圧縮機の駆動周波数Ｆｐを推定してもよい。詳細には、停止要否判定部２０１は、上記の冷媒の流量を第１室外機４の圧縮機の駆動周波数の増加分ΔＦに換算し、換算したΔＦを現在の第１室外機４の圧縮機の駆動周波数Ｆｎに加算することで駆動周波数Ｆｐを推定する。

また、上記の実施の形態の空調システム１では、外調機を構成する室内機（第１室内機３ａ～３ｃ）を各空調エリアに対応して１台ずつ設置した。しかし、図１４に示す本発明の他の実施の形態に係る空調システム１Ａのように、外調機を構成する１台の室内機（第１室内機１１）によって温度調整された外気をダクト１２を介して各空調エリアに供給する構成を採用してもよい。空調システム１Ａでは、第１室内機１１と第１室外機４により外調機が構成される。第１室内機１１と第１室外機４とは、冷媒を循環させるための冷媒配管１３に接続される。また、第１室内機１１と第１室外機４とは、図示しない通信線にバス接続される。

第１室内機１１の図示しない空気の吹出口には、ダクト１２が連結されている。ダクト１２は、天井裏に配設され、第１室内機１１から供給される空気（詳細には、温度調整された外気）を空調エリアａ～ｃへ導くために複数の分岐路に枝分かれしている。各分岐路の末端は、各空調エリアの天井に設けられた空気吹出口に連結されている。また、ダクト１２には、各分岐路に対応してＶＡＶ（Variable Air Volume）１４ａ～１４ｃが設けられている。ＶＡＶ１４ａ～１４ｃは、第１室内機１１の図示しない制御基板と有線又は無線にて通信可能に接続される。第１室内機１１の制御基板は、空調制御装置２から前述した単独運転指示データを受信すると、各空調エリアの屋内温度と目標温度の温度差に応じてＶＡＶ１４ａ～１４ｃを調整する。

また、外調機を構成する室内機に、図１５に示すように全熱交換器又は顕熱交換器を搭載してもよい。図１５に示す室内機１５では、熱交換器１５０は、ファン１５１により吸い込まれた空調エリアの空気（即ち、屋内空気）と、ファン１５２により吸い込まれた外気との熱交換を行う。熱交換器１５０は、全熱交換器又は顕熱交換器である。熱交換器１５０によって熱交換された外気は、熱交換器１５３によって温度調整され、ファン１５２によって給気として空調エリアへ供給される。熱交換器１５３は、外気と第１室外機４からの冷媒との熱交換を行う。熱交換器１５３は、冷房運転時においては、蒸発器として機能し、暖房運転時においては、凝縮器として機能する。また、熱交換器１５０によって熱交換された屋内空気は、ファン１５１によって排気として屋外に排出される。

外調機の室内機を図１５に示すような構成とすることで、換気負荷を低減でき、省エネルギー化が図れる。

また、空調制御装置２の少なくとも一部の機能が、第１室内機３の制御基板３３、第１室外機４の制御基板４１、第２室内機５の制御基板５３、第２室外機６の制御基板６１、又は、空調リモコン８で実現されるようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、空調制御装置２のＣＰＵ２１によって二次記憶装置２４に記憶されている空調制御プログラムが実行されることで、空調制御装置２の各機能部（図７参照）が実現された。

しかし、空調制御装置２の機能部の全部又は一部が、専用のハードウェアで実現されるようにしてもよい。専用のハードウェアとは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又は、これらの組み合わせ等である。

また、上記の空調制御プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、光磁気ディスク（Magneto-Optical Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカード、ＨＤＤ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。そして、かかるプログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを上記実施の形態における空調制御装置２として機能させることも可能である。

また、空調制御プログラムをインターネット上の他のサーバが有するディスク装置等に格納しておき、当該サーバから空調制御装置２に空調制御プログラムがダウンロードされるようにしてもよい。

本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能である。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、建物内の空調を行う技術に好適に採用され得る。

１，１Ａ空調システム、２空調制御装置、３ａ～３ｃ，１１第１室内機、４第１室外機、５ａ～５ｃ第２室内機、６第２室外機、７ａ～７ｃ，３２ａ，３２ｂ，５２ａ，５２ｂ温度センサ、８空調リモコン、９，１０，１３冷媒配管、１２ダクト、１４ａ～１４ｃＶＡＶ、１５室内機、２０通信インタフェース、２１ＣＰＵ、２２ＲＯＭ、２３ＲＡＭ、２４二次記憶装置、２５バス、３０，５０，１５１，１５２ファン、３１，５１，１５０，１５３熱交換器、３３，４１，５３，６１制御基板、３４，３５ａ，３５ｂ，４２，５４，５５ａ，５５ｂ，６２信号線、４０，６０冷媒回路、２００低負荷判定部、２０１停止要否判定部、２０２開始要否判定部、２０３機器制御部

Claims

外気を取り込み、取り込んだ外気を温度調整して空調エリアに供給する第１空調機と、
前記空調エリアの空気である屋内空気を取り込み、取り込んだ屋内空気を温度調整して前記空調エリアに供給する第２空調機と、
前記第１空調機と前記第２空調機を制御する空調制御手段と、を備え、
前記空調制御手段は、前記第２空調機の定格能力に対する前記空調エリアの空調負荷の割合を示す負荷率が予め定めた下限値より低い場合、予め定めた停止条件が成立すると、前記第２空調機の運転を停止させ、
前記第１空調機と前記第２空調機が冷房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以下になった場合、又は、前記第１空調機と前記第２空調機が暖房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以上になった場合、前記第２空調機の運転を停止させることなく前記第１空調機が備える室外機の運転を停止させる、空調システム。
前記空調制御手段は、前記第２空調機が備える圧縮機の駆動周波数が予め定めた閾値より小さい場合に、前記負荷率が前記下限値より低いと判定する、請求項１に記載の空調システム。
前記停止条件の成立有無を判定する判定手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記第２空調機を停止した場合の前記第１空調機の運転効率を推定し、推定した前記第１空調機の運転効率が、現在の前記第１空調機の運転効率より高い場合、前記停止条件が成立すると判定する、請求項１又は２に記載の空調システム。
外気を取り込み、取り込んだ外気を温度調整して空調エリアに供給する第１空調機と、
前記空調エリアの空気である屋内空気を取り込み、取り込んだ屋内空気を温度調整して前記空調エリアに供給する第２空調機と、を制御する空調制御装置であって、
前記第２空調機の定格能力に対する前記空調エリアの空調負荷の割合を示す負荷率が予め定めた下限値より低い場合、予め定めた停止条件が成立すると、前記第２空調機の運転を停止させる機器制御手段を備え、
前記機器制御手段は、前記第１空調機と前記第２空調機が冷房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以下になった場合、又は、前記第１空調機と前記第２空調機が暖房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以上になった場合、前記第２空調機の運転を停止させることなく前記第１空調機が備える室外機の運転を停止させる、空調制御装置。
外気を取り込み、取り込んだ外気を温度調整して空調エリアに供給する第１空調機と、
前記空調エリアの空気である屋内空気を取り込み、取り込んだ屋内空気を温度調整して前記空調エリアに供給する第２空調機と、を制御する空調制御手段によって実行される空調制御方法であって、
前記第２空調機の定格能力に対する前記空調エリアの空調負荷の割合を示す負荷率が予め定めた下限値より低い場合、予め定めた停止条件が成立すると、前記第２空調機の運転を停止させ、
前記第１空調機と前記第２空調機が冷房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以下になった場合、又は、前記第１空調機と前記第２空調機が暖房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以上になった場合、前記第２空調機の運転を停止させることなく前記第１空調機が備える室外機の運転を停止させる、空調制御方法。
外気を取り込み、取り込んだ外気を温度調整して空調エリアに供給する第１空調機と、
前記空調エリアの空気である屋内空気を取り込み、取り込んだ屋内空気を温度調整して前記空調エリアに供給する第２空調機と、を制御するコンピュータを、
前記第２空調機の定格能力に対する前記空調エリアの空調負荷の割合を示す負荷率が予め定めた下限値より低い場合、予め定めた停止条件が成立すると、前記第２空調機の運転を停止させる機器制御手段、として機能させ、
前記機器制御手段は、前記第１空調機と前記第２空調機が冷房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以下になった場合、又は、前記第１空調機と前記第２空調機が暖房運転中に前記外気の温度が前記屋内空気の温度以上になった場合、前記第２空調機の運転を停止させることなく前記第１空調機が備える室外機の運転を停止させる、プログラム。