JPWO2008035402A1 - 空気調和システム - Google Patents

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Abstract

信号の通信量を減少させ、混雑させることなく、制御、管理を有効に行うことができるような空調調和システムを得る。1又は複数の室内機200、1又は複数の室外機100及び集中管理装置300とを備え、信号の通信を行う空気調和システムにおいて、1又は複数の室外機100と集中管理装置300とが接続される第1の伝送線500と、グループ構成された1又は複数の室内機200が接続される第2の伝送線510との間に伝送中継器400を設け、伝送中継器400は、第1の伝送線500と、接続された第2の伝送線510との間の信号中継を行い、さらに、接続された第2の伝送線510を介して送信される信号に含まれるデータの処理を行う演算処理手段430と、演算処理手段430の処理に係るデータを記憶するデータ記憶手段440とを有する。

Description

本発明は、室内機及び室外機とを集中管理装置で管理する空気調和システムに関するものである。特に室内機、室外機、集中管理装置間のデータ等を含む信号の通信に関するものである。
例えば、ビル等の建築物において、室内に設けられ、室内を指示された温度に調整するための複数の室内機と、室外に設けられ排熱等を行う1又は複数の室外機とを、集中管理装置で管理するように構成した空気調和システムがある。このとき、室外機、室内機、集中管理装置等の間を伝送線等で接続してネットワークを構成し、例えば、(運転オン/オフ信号、設定温度差、運転モード)等の制御用データを含む各種信号を各装置が伝送し、通信が行われている。
従来、空気調和システムでは、例えば集中管理装置と各室外機とを伝送線で接続し、各室外機が有するリピータにより、さらに各室外機に配管接続された室内機とを接続していくことで、バス接続による1つの大きなネットワークで構成することが多かった。そのため、ネットワークに接続された1台の装置が他の装置に信号を送信しようとすると、その信号は全ての装置に送信されてしまうことになり、1つの信号が空気調和システムのネットワーク全体を占有することになる(各装置は自分に送信された信号であるかどうかを判断し、送信されたと判断した装置が信号に基づく処理を行う)。したがって、装置の接続台数を多くしたり、さらに高度なシステム管理により頻繁に信号のやりとりを行おうとしたりすると、ネットワーク上を伝送する信号の通信量が多くなる。そして、通信量が飽和して占有状態が続くと、例えば信号を送信できない装置が発生する可能性があり。これにより、例えば集中管理装置は、その装置、室温調整等に対して有効な管理を行うことができなくなってしまう。
そこで、例えば1又は複数の室内機を伝送線で接続した1又は複数のネットワークを、ブリッジを介して、集中管理装置と各室外機とを伝送線で接続したネットワークと接続するネットワーク構成の空気調和システムもある(例えば、特許文献1参照)。この空気調和システムにおけるネットワーク構成は、不要な信号が他のネットワークに送信されないようにしてシステムのネットワークの混雑を解消しようとするものである。また、このような構成にすることで、例えば集中管理装置と各室外機とを接続する伝送線の通信速度を高速にする等、小さなネットワーク環境に応じた通信速度での通信を行うこともできる。
特開2004−316995号公報
上記の空気調和システムのようにブリッジを設けることで、全く信号を送信する必要のない機器に不要な信号が送られることを防ぎ、1つの信号によりシステムのネットワーク全体が占有されることを防ぐことはできる。
しかしながら、上記のような空気調和システムでは、システムにおける通信には、集中管理装置とのやりとりに関するものも多いため、集中管理装置、室外機及びブリッジ間の信号の伝送線における通信量はあまり減少せず、混雑の解消にはつながらない。そのため、結果として、システム全体の通信が有効に行われず、管理にも影響する。
そこで、本発明は、ネットワーク上(特に集中管理装置、室外機及びブリッジ間)に伝送される信号の通信量を減少させ、混雑させることなく、制御、管理を有効に行うことができるような空調調和システムを提供することを目的とする。
本発明に係る空気調和システムは、1又は複数の室内機、1又は複数の室外機及び集中管理装置とを備え、各装置はそれぞれ信号を送受信するための通信手段を有して信号の通信を行う空気調和システムにおいて、1又は複数の室外機と集中管理装置とが接続される第1の伝送線と、グループ構成された1又は複数の室内機が接続される第2の伝送線との間に伝送中継器を設け、伝送中継器は、第1の伝送線と、接続された第2の伝送線との間の信号中継を行い、さらに、接続された第2の伝送線を介して送信される信号に含まれるデータの処理を行う演算処理手段と、演算処理手段の処理に係るデータを記憶するデータ記憶手段とを有する。
本発明によれば、伝送中継器にデータ処理を行う演算処理手段を設け、接続された前記第2の伝送手段から送信される信号に含まれるデータの処理を行うようにしたので、例えば集中管理装置が行う各種データの処理の全部又は一部を、伝送中継器が行うようにすることで、各室内機と集中管理装置との間で行われる通信量を少なくすることができる。そのため、第1の伝送線における通信量を従来に比べて減少させ、混雑が生じないようにすることができる。また、複数の伝送中継器がそれぞれデータの処理を行うことで処理の負荷を分散することができ、集中管理装置が行う処理の負荷軽減等をはかることもできる。
図1は本発明の実施の形態1に係る空気調和システムの構成を表す図である。まず、図1のシステムの冷媒系統について、室外機100aと室内機200a、200b、200e及び200fとが冷媒配管600aを介して接続され、冷凍サイクルを構成している。また、室外機100bと室内機200c、200d、200g及び200hとが冷媒配管600bを介して接続され、冷凍サイクルを構成している。ここで、図1では冷媒配管600a、600bを1つの線で示しているが、冷媒を循環させるために、実際には少なくとも2本の管で構成されている。
また、システムの電源系統について、室外機100a及び100bは電源線700を介して電源と接続され、電力供給を受けている。そして、室内機200a、200b、200c及び200dは電源線710aを介して電源と接続され、さらに、室内機200e、200f、200g、200hは電源線710bを介して電源と接続されて電力供給を受けている(以下、特に区別する必要がない場合は、室外機100、室内機200、冷媒配管600、電源線710として代表して記載する)。
次に、本実施の形態におけるシステムの通信系統について説明する。まず、集中管理装置300と室外機100a及び200bとが第1の伝送線500を介して接続されている。また、第1の伝送線500には、室内機200a〜200hとの間で信号を中継する処理を行う伝送中継器400a及び400bも接続されている。ここで、第1の伝送線500で接続された集中管理装置300、室外機100a及び100b並びに伝送中継器400a及び400bの間の通信は、高速(時間当たりのデータ通信量が多い)で行うことができるものとする。高速なデータ通信の実現については、例えば伝送線の材料、データの多重化等、様々な方法が考えられるがここでは特に限定しない。
さらに本実施の形態では、室内機200a、200b、200c及び200dが、第2の伝送線301aを介して伝送中継器400aと接続され、また、室内機200e、200f、200g及び200hが、第2の伝送線510bを介して伝送中継器400bと接続されている(特に区別する必要がない場合は、それぞれ伝送中継器400、第2の伝送線510として記載する)。ここで、本実施の形態では、例えば、ビルの各階(フロア)の室内機200(室内機200が1台であってもよい)をグループとして構成し、各グループが第2の伝送線510を介して、それぞれ各伝送中継器400と接続されているものとする。ただし、これに限定されるものではなく、例えば通信接続数が多くなると、第2の伝送線510における通信量も多くなるので、混雑解消を図るために同一フロアの室内機200であっても複数のグループに分けるようにしてもよい。また、通信系統のグループ構成は、図1のように冷媒系統のグループ構成とは必ずしも同じである必要はなく、構成が異なってもよい。また、図1では電源系統のグループ構成と同じ構成となっているが、これも同じである必要はなく、異なってもよい。
ここで、第2の伝送線510を介した通信についても、第1の伝送線500を介した通信と同様に高速の通信を行ってもよいが、第1の伝送線500における通信量と比較等して考えると、室内機200間における通信は、特に高速である必要はないと考えられる。そのため、本実施の形態では第2の伝送線510を介した通信は第1の伝送線500を介した通信よりも低速度の通信であるものとする。このため、各室内機200における室内機通信手段500及び第2の伝送線510を、第1の伝送線500で行われる通信速度に合わせて高コストの手段で構成する必要がなく、システム全体のコストを抑えることができる。また、本実施の形態では、信号のプロトコルが、第1の伝送線500と第2の伝送線510a、301bとでは異なっているものとする。そのため、伝送中継器400a及び400bは、一方の伝送線から受信した信号のプロトコル変換処理を行って、変換処理した信号を他方の伝送線に送信する。システム内の各装置において用いられるプロトコルの種類については特に限定しない。
図2は室外機100の構成例を表す図である。室外機制御手段110は、例えば、室内機通信手段120が受信した集中管理装置300等からの信号等に基づいて、室外機100を構成する各手段の動作制御を行う。室外機通信手段120は、第1の伝送線500と接続され、第1の伝送線500と室外機制御手段110との間における信号通信のインターフェースとなる。室外機記憶手段130は、室外機制御手段110が処理を行うために必要となるデータを記憶する。ここで、室外機記憶手段130は、システム内における固有のアドレス(以下、アドレスという)もデータとして記憶している。このアドレスは、例えば通信を行う際の信号送信先、送信元を示すアドレスとなるものとする。また、室外機記憶手段130は、後述する冷媒系統の関係を表すデータについても記憶している。
圧縮機140は、吸入した冷媒(気体)を圧縮し、運転周波数に基づく任意の圧力を加えて送り出す(吐出する)。特に限定するものではないが、例えば運転周波数を任意に変化させることにより容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を変化させることができる、インバータ回路を備えた容量可変のインバータ圧縮機としてもよい。室外機側熱交換器150は、熱交換器を通過する冷媒と空気との熱交換を行う。室外機側ファン160は、例えば室外機側熱交換器150に熱交換のための空気を送るものである。四方切換弁170は、例えば冷房運転、暖房運転に応じて、配管経路の切り替えを行うための弁である。アキュムレータ(液分離器)180は、気体の冷媒を圧縮機160に吸入させるための装置である。また、室外機側膨張弁190は、室外機制御手段110の指示に基づいて、弁の開度を調整し、冷媒の流量を制御する。
図3は室内機200の構成例を表す図である。室内機制御手段210は、例えば、操作入力手段240からの指示の信号、室内機通信手段220が受信した信号等に基づいて、室内機200を構成する各手段の動作制御を行う。ここで、室内機制御手段210は、動作の基準となるクロックを発生させる水晶発振器211を有している。室内機通信手段220は、第1の伝送線500と接続され、第2の伝送線510と室内機制御手段210との間における信号通信のインターフェースとなる。室内機記憶手段230は、室内機制御手段210が処理を行うために必要となるデータを記憶する。室外機記憶手段130と同様に、システム内におけるアドレス、冷媒系統の関係を表すデータも記憶している。操作入力手段240は、例えば操作者がリモートコントローラ等を介して入力した設定温度、運転モード等の指示を信号として室内機制御手段210に送信する。
室内機側熱交換器250は、熱交換器内を通過する冷媒と空気との熱交換を行う。室内機側ファン260は、室内機側熱交換器250に空気を送り熱交換させ、さらに熱交換された空気を室内に送り込む。室内機側膨張弁270は、室内機制御手段210の指示に基づいて、弁の開度を調整し、冷媒の流量を制御する。これにより、室内機側熱交換器250を通過する冷媒量を制御し、室内機側熱交換器250における冷媒の蒸発等を調整する。補助ヒータ280は、例えば暖房運転において暖かい空気を室内に送り込む際、室内機側熱交換器250における熱交換だけでは所定の温度の空気を送り込めないときに補助的に空気を加熱する。
図4は伝送中継器400の構成を表す図である。第1伝送手段410は第1の伝送線500と接続され、第1の伝送線500と演算処理手段430との間における信号通信のインターフェースとなる。また、第2伝送手段420についても、第2の伝送線510と接続され、第2の伝送線510と演算処理手段430との間での信号通信のインターフェースとなる。
演算処理手段430は、さらに中継処理部430A、データ処理部430Bで構成され、第1伝送手段410、第2伝送手段420が受信した信号に基づいて処理を行う。中継処理部430は、例えば第1伝送手段410が受信した第1の伝送線500側からの信号を第2伝送手段420を介して第2の伝送線510側に送信するかどうかを判断する。逆に第2伝送手段420が受信した第2の伝送線510側からの信号を第1伝送手段410を介して第1の伝送線500側に送信するかどうかを判断する。送信すると判断した場合には、信号のプロトコル変換を行い、変換した信号を第1伝送手段410又は第2伝送手段420に送信させる。ここで、場合によっては、信号のプロトコル変換だけでなく、信号に含まれるデータについてもプロトコル変換を行う。
データ処理部430Bは、例えば第2の伝送線510を介して、通信接続された各室内機200にポーリングを行う信号を送信するための処理を行い、第2伝送手段420に送信させる。そして、返信として、各室内機200から送信された信号に含まれるデータを処理し、例えばデータ記憶手段440に記憶させる。本実施の形態では、各室内機200における使用電力(エネルギ)量に関するデータが送信された信号に含まれているものとする。さらに、例えば、定期的、集中管理装置300から信号送信の指示を受けたものと判断したとき等に、データ記憶手段440に記憶したデータを含む信号を、第1の伝送線500を介して集中管理装置300に送信するための処理を行い、第1伝送手段410に送信させる。
ここで、演算処理手段430の各処理部を、異なるハードウェアで構成することもできるが、例えば、CPU(Central Prosessing Unit )のような演算制御手段(コンピュータ)で構成する一方、その処理手順をあらかじめプログラム化し、ソフトウェア、ファームウェア等で構成することもできる。演算制御手段がそのプログラムを実行し、そのプログラムに基づく処理を行い、上記の各処理部が行う処理を実現する。これらのプログラムのデータは例えば次のデータ記憶手段440に記憶するようにしてもよい。
図5は冷媒系統の関係を表す図である。データ記憶手段440は、演算処理手段430が処理を行うために必要となるデータを記憶する。また、演算処理手段430の各制御部が行った処理結果等のデータを記憶する。例えば、中継処理部430Aがプロトコル変換処理を行うための変換用のデータを記憶する。
また、本実施の形態では、上述した冷媒系統の関係を、例えばテーブル形式のデータとして系統記憶部441に記憶する。各伝送中継器400は、第2の伝送線510を介して接続している室内機200について、各室内機200と冷媒配管接続された室外機100との関係を冷媒系統記憶部441に記憶する。したがって、伝送中継器400aは、図5(a)で表されるデータを系統記憶部441に記憶し、伝送中継器400bは図5(b)で表されるデータを系統記憶部441に記憶することになる。また、系統記憶部441には、通信系統のアドレスのデータ(自分自身(伝送中継器400)のデータも含む)についても記憶されており、室外機100及び室内機200においては、冷媒系統のデータと関連づけられている。系統記憶部441に記憶されたデータは、中継処理部430Aが信号の中継処理を行うかどうかを判断するためのデータとなる。
冷媒系統のデータは、例えば、集中管理装置300において設定され、記憶されている。集中管理装置300は、第1の伝送線500を介して冷媒系統のデータを含む信号を各伝送中継器400に送信する。第1伝送手段410が受信した信号に基づいてデータ処理部430Bが冷媒系統のデータを処理し、系統記憶部441に記憶させる。
さらに、本実施の形態では、各室内機200から第2の伝送線510を介して送信される信号に含まれる使用電力に関するデータが、データ記憶手段440に記憶される。ここで、使用電力に関するデータについては、例えば室内機側膨張弁270の開度(冷媒使用量)のデータ、室内機側ファン260の運転時間のデータ、補助ヒータ280の運転時間のデータ、サーモオン時間のデータ等がある。例えば複数の室内機200をグループとして、データ処理部430Bが例えばグループにおける使用電力に関するデータの和を算出したデータを記憶させる等もできるが、本実施の形態では、室内機200毎に使用電力に関するデータが記憶されるものとする。
ビル内の空気調和システムでは、集中管理装置300が各室内機200から送られた信号内のデータを処理し、例えば、その結果を記憶手段405に記憶したり、表示手段406に表示したりする。ここで、全ての室内機200から送信される信号は、第1の伝送線500により集中管理装置300に伝送される。そのため、システム内の室内機200の数が多くなるほど、第1の伝送線500における通信量が多くなり、混雑する。そこで、本実施の形態の空気調和システムでは、伝送中継器400にデータ処理を行うデータ処理部430Bを設け、集中管理装置300が行う各種データの処理の全部又は一部(本実施の形態ではポーリング方式を用いたデータ収集等のモニタ(監視)処理)を、伝送中継器400が行うようにする。ここでは、伝送中継器400は各室内機200における使用電力に関するデータの収集処理を行う。ただ、伝送中継器が行うデータ処理はポーリング方式を用いたデータ収集等に限定するものではなく、他のデータ処理も行ってもよい。
複数の使用者(テナント)が混在するテナントビル等の空気調和システムでは、使用した電力量に応じて、空気調和システムにおける電力使用料金を複数の使用者で按分する必要がある。そのためのデータ収集及び記憶(蓄積)処理を、集中処理装置300によりポーリング方式で行うこととすると、信号送信を要求する信号(要求信号)及び返信の信号(使用電力に関するデータを含む信号)が第1の伝送線500上で通信されることとなる。例えば1分単位で各室内機200のデータを収集しようとすると、数十台の室内機では平均約1秒間隔で行い続けなければならないことになる。さらに室内機の数が多くなるほど、第1の伝送線500上における通信量が多くなり、本来の空気調和制御のための信号送信にも影響を与える。そこで本実施の形態では各伝送中継器400が行うこととし、例えば定期的、集中管理装置300から信号の送信を要求されたとき等に、集中処理装置300に使用電力に関するデータを含む信号を送信するものとする。
次に本実施の形態の空気調和システムにおける通信について、特に伝送中継器400を介した通信における処理を中心に説明する。まず、伝送中継器400が行う中継処理について、室外機100aと室内機200aとの間の信号の送受信を例にして説明する。例えば室外機100aから室内機200aに、データを含む信号を送信する場合、室外機100aが有する室外機通信手段120から信号が送信される。ここで、各伝送線を介して通信される信号に含まれるデータには、各装置に対する指示、制御、管理等に関するデータ(処理データ)だけでなく、送信元、送信先のデータ等も含まれるものとする(以下同じ)。
信号は、第1の伝送線500を介して、室外機100b、集中管理装置300並びに伝送中継器400a及び400bに送信される。伝送中継器400aの第1伝送手段410が受信した信号に含まれる送信先のデータに基づいて、伝送中継器400aの中継処理部430Aは、冷媒系統記憶部441を検索し、第2の伝送線510aを介して接続されている室内機200であるかどうか(中継処理を行う必要があるかどうか)を判断する。伝送中継器400aの冷媒系統記憶部441には、前述したように室内機200aに関するデータが冷媒系統のデータとして記憶されているため、第2の伝送線510aを介して接続されているものと判断し、プロトコル変換処理を行って第2伝送手段420に信号を送信させる。一方、室外機100b、集中管理装置300並びに伝送中継器400bも、信号に含まれる送信先のデータに基づいて処理を行う必要があるかどうかを判断するが、その必要がないため、その後の処理を行わない。
第2伝送手段420から第2の伝送線510aを介して送信された信号を、室内機200a、200b、200c及び200dの室内機通信手段500がそれぞれ受信する。各室内機200の室内機制御手段210では、信号に含まれる送信先のデータに基づいて、処理する必要があるかどうかを判断する。室内機200aでは、送信されたものと判断して信号に含まれる処理データに基づく処理を行う。一方、他の室内機200については、処理を行う必要がないと判断し、処理を行わない。
逆に、例えば室内機200aから室外機100aに信号を送信する場合、室内機200aの室内機通信手段500から信号が送信される。第2の伝送線510aを介して送信された信号は、室内機200b、200c及び200dの室内機通信手段並びに伝送中継器400aの第2伝送手段420がそれぞれ受信し、信号に含まれる送信先のデータに基づいて処理を行う必要があるかどうかを判断する。室内機200b、200c及び200dでは処理を行う必要がないと判断し、処理を行わない。一方、伝送中継器400aの中継処理部430Aは、冷媒系統記憶部441を検索し、送信先が室外機200aであると判断すると、プロトコル変換処理を行った信号を第1伝送手段410に送信させる。
第1伝送手段410から第1の伝送線500を介して送信された信号を、室外機100a及び200bの室外機通信手段120、集中管理装置300(の通信手段)並びに伝送中継器400bの第1伝送手段410が受信し、信号に含まれる送信先のデータに基づいて処理する必要があるかどうかを判断する。室外機100aでは、送信されたものと判断して信号に含まれる処理データに基づく処理を行う。他の装置は処理を行う必要がないと判断し、処理を行わない。他の室外機100、集中管理装置300と室内機200との間の通信についても同様に行われる。
図6は伝送中継器400のデータ処理部430Bを中心とするデータ処理の例を表す図である。次に、伝送中継器400による使用電力に関するデータを収集し、記憶する処理例について説明する。まず、演算処理手段430のデータ処理部430Bは、ある室内機200(例えば室内機200a)に対して、使用電力に関するデータの要求指示を含む信号(以下、要求信号という)を第2伝送手段420に送信させる(要求信号送信処理:S11)。
室内機200側においては、室内機通信手段220により受信した要求信号に基づいて、室内機制御手段210は、使用電力に関するデータとして定められたデータの検出処理を行う(S21)。そして、使用電力に関するデータを含む信号を室内機通信手段220に送信させる(データ信号送信処理:S22)。
第2伝送手段420が受信した信号に基づいて、データ処理部430Bは、使用電力に関するデータをデータ記憶手段440に記憶する(データ収集、記憶処理:S12)。そして、さらに他の室内機200(例えば室内機200b)に対しても要求信号送信処理を行っていき(S11)、使用電力に関するデータの収集、記憶を行う。そして、以上の動作を、例えば、各室内機200における使用電力に関するデータがそれぞれ1分間隔で記憶されるように繰り返し行う。
そして、集中管理装置300においては、例えば定期的に各伝送中継器400に対して、送信指示の旨の信号を送信する(データ信号送信指示処理:S31)。伝送中継器400においては、集中管理装置300からの信号を受信すると、データ処理部430Bは、データ記憶手段440に記憶された使用電力に関するデータを含む信号を第1伝送手段410に送信させる(データ信号送信処理:S13)。ここで、例えば圧縮処理を行ったデータを含む信号を送信する等を行えば、第1の伝送線500における通信量をさらに減少させることができる。集中管理装置300は、各伝送中継器400による使用電力に関するデータに基づいて、例えばテナント使用者別に、空気調和システムに係る電力料金の按分処理を行う(按分処理S32)。
なお、上述の説明では第2の伝送線510に接続された各室内機200に対して、それぞれ要求信号を送信するようにしているが、これに限定するものではない。例えば、各室内機200に対して、あらかじめ信号の送信タイミングを設定しておく。要求信号を受信した各室内機200は、それぞれの送信タイミングで信号送信を行うようにすれば、使用電力に関するデータを含む信号送信に関して信号衝突することなく、1度の要求信号で、各室内機200が使用電力に関するデータを含む信号を伝送中継器400に送信することができる。また、収集するデータ、収集手順についても上記のものに限定するものではない。
以上のように、実施の形態1の空気調和システムによれば、伝送中継器400にデータ処理を行うデータ処理部430Bを設け、集中管理装置300が行う各種データの処理の全部又は一部を、伝送中継器400が行うようにしたので、各室内機200と集中管理装置300との間で行われる通信量を少なくすることができる。そのため、第1の伝送線500における通信量を従来に比べて減少させ、混雑が生じないようにすることができる。本実施のシステムでは、ポーリング方式を用いたデータ収集等のモニタ(監視)処理を伝送中継器400が行うようにしたので、各室内機200と集中管理装置300との間の通信回数も減少させることができる。特に、使用電力に関するデータは、集中管理装置300が電力按分処理等を行うときに限られ、リアルタイムの信号送信を要求するものではないので、集中管理装置300の代わりに伝送中継器400において行う処理として最も適したものである。また、各伝送中継器400は、第2の伝送線510により接続された室内機200について、データ収集、記憶処理を行えばよいので、複数の伝送中継器400による処理の負荷、記憶するデータ量の分散をはかることができる。そして、集中管理装置300が行う処理の負荷軽減等をはかることもできる。
実施の形態2.
上述した実施の形態1では、伝送中継器400が行う使用電力に関するデータを収集する処理について説明した。集中管理装置300が行うポーリング方式を用いたモニタ処理は、使用電力に関するデータに限られるものではなく、例えば室内機200の異常発生のモニタ処理についても、ポーリング方式が用いられている。本実施の形態では異常発生のモニタ処理の例について説明する。システム構成等は、実施の形態1で説明したことと同じであるため説明を省略する。
データ処理部430Bは、異常判断に係る要求信号を第2伝送手段420に送信させる。室内機通信手段220により要求信号を受信した室内機200では、室内機制御手段210が検出処理を行う。そして、検出した異常判断に関するデータ(例えば、室内機側熱交換器250の入口、出口等における温度、室内機側ファン260の回転速度等)を含む信号を室内機通信手段220に送信させる。ここでは、異常判断に関するデータを含む信号を送信するが、例えば、室内機200が検出したデータに基づいて異常な状態であるかどうかを自己診断処理し、その結果のデータを含む信号を送信するようにしてもよい。
第2の伝送線300で通信接続された各室内機200から送信された信号を第2伝送手段420が受信する。信号に含まれるデータに基づいて、データ処理部430Bは、異常判断に関するデータをデータ記憶手段440に記憶するとともに、室内機200に異常状態が発生したかどうかを判断する。異常状態が発生していないと判断すると、他の室内機200に対しても同様に上記の処理を行い、各室内機200に対してモニタ処理を続ける。
一方、異常状態が発生したものと判断すると、所定の過去分の異常判断に関するデータと共に、異常状態を表す旨の信号を第1伝送部300に送信させる。集中管理装置300は、送信された信号に含まれるデータに基づいて処理を行い、例えば表示装置に表示等させて、異常報知等を行う。
以上のように、実施の形態2の空気調和システムによれば、各伝送中継器400が、第2の伝送線510を介して通信接続された室内機200の異常状態監視のモニタ処理を行い、異常状態であると判断したときに、集中管理装置300にその旨の信号を送信するようにしたので、第1の伝送線500の通信量を少なくすることができる。また、集中管理装置300が行う処理負荷の軽減をはかることもできる。ここでは、異常発生のモニタ処理について説明したが、他のモニタ処理についても適用することができる。
実施の形態3.
図7は本発明の実施の形態3の空気調和システムの構成図を表す図である。本実施の形態は、上述の実施の形態において、各室内機200に電力を供給していた電力線710の代わりに、第2の伝送線510のように信号を重畳して送信することができる電力線720(720a、720b)を用いている点で異なっている。
上述の実施の形態の空気調和システムにおいては、第2の伝送線510と電力線710とを異なる線で構成していた。本実施の形態は、第2の伝送線510の代わりに電力線720に信号を重畳させるようにすることで、通信専用線を配線する必要がなく、配線費用の低減等を図ることができる。
電力線に信号を重畳させて通信する方式については、特に限定しない。例えば、ノイズ耐性を高めるために、スペクトラム拡散方式を用いた通信を行ってもよいし、フォトダイオード等を利用したカップリング方式による通信を行ってもよい。
実施の形態4.
図8は本発明の実施の形態4に係る空気調和システムの構成を表す図である。本実施の形態では、上述の実施の形態において用いられていた第2の伝送線510の代わりに、電波(無線)による通信を行うものとする。通信の方式は特に限定するものではないが、本実施の形態では、無線による通信の方式として、ZigBee(ZigBeeはKoninklijke Philips Electronics NVの登録商標。以下、同じ)を用いて行うものとする。
本実施の形態においては、室内機200、伝送中継器400において、室内機通信手段220の代わりに電波通信手段290(290a〜290h)、第2伝送手段420の代わりに電波通信手段450(450a、450b)が設けられ、また、有線である第2の伝送線510が配線されていない点で上述の実施の形態とは異なっている。
ZigBeeは家庭電化製品向けの短距離無線通信規格の1つであり、比較的低速であるが、同種の方式より通信距離を長く(電波の送信出力にもよるが数十m)することが可能である。そして、例えば赤外線等では、例えば送信手段と受信手段とを見通しのきく範囲に設けないと通信が困難であるが、赤外線より波長が長い電波を用いるため、少なくともビルの各階における通信を行う場合においては、このような通信上の制約も少ない。また、安価で消費電力が少ないという特徴を一般的に有する。また、ZigBeeの端末を無線接続してネットワークを構成することができる。本実施の形態においては、基本的に伝送中継器400の電波通信手段450は直接電波が到達する範囲の室内機200との間で無線接続を行うことができるものとするが、ZigBeeの端末(フル機能デバイス)によっては中継機能を有することもでき、例えば、直接電波が到達しない端末間で通信を行おうとする場合には、他の端末が信号の中継を行っていくことで通信することができる。
ここで、本実施の形態では、電波通信手段450の指向性をもたせない(無指向性)で電波による信号の送受信を行うものとするが、場合によっては、指向性をもたせて行うようにしてもよい。また、ここではシステム内の全ての室内機200を無線接続により通信できるようにしたが、例えば、電波の届かない部分には、例えば第2の伝送線510を設けて通信を行うようにし、有線と無線による通信を混在させて行うようにしてもよい。
以上のように実施の形態4のシステムによれば、各室内機200と伝送中継器400との通信を無線通信により行うようにしたので、通信系統の伝送線の配線工事を行わない又は一部の省略等をすることができ、例えば、冷媒配管、電源系統の配線状況に関係なく、また、伝送線の太さをほぼ考慮することなく通信接続を行うことができる。また、室内機200が追加されたような場合でも、通信における接続について柔軟に対応することができる。そして、例えば室内において、室内機200と離れたところに、温度センサ等の室内機200との間で通信等を行う各種機器を設置した場合に、それらの機器についても、ZigBee等、通信の方式を同じにすることで、連携した通信を行うことができ、より高度な制御、管理を行うことができる。
実施の形態5.
図9は本発明の実施の形態5に係る伝送中継器400の構成を表す図である。実施の形態1における伝送中継器400と本実施の形態の伝送中継器400とは、第2伝送手段420の代わりに電波通信手段450を設け、さらに、アドレス設定処理部430Cを備えている点で伝送中継器400と異なっている。アドレス設定処理部430Cは、無線通信接続された室内機200に対してアドレス設定処理を行う。ここで、アドレス設定処理部430Cはアドレス設定のためのカウンタを有し、各室内機200のアドレスを番号で設定するものとする。
例えば空気調和システム内の室内機200の管理を行うために各室内機200にアドレスを設定する。従来、この設定は、室内機200に設けられたアドレススイッチ等により作業者が手動で行っていた。本実施の形態では、例えば、各階(フロア)に設けられた伝送中継器400が無線通信に基づいて設定を行う。ここでは、同じ階の室内機200間については電波が届くようにしてグループを構成できるものとして説明する(直接電波が届かなければ中継アンテナ等を設けるものとする)。一方、壁等に電波が遮られる等により、異なる階の室内機200間では電波が届かずグループを構成できないものとする。
図10は伝送中継器400が各室内機200に対して行うアドレス設定処理に係るフローチャートを表す図である。図10に基づいて、本実施の形態における室内機200のアドレス設定について説明する。システム構成については実施の形態4で説明した図9と同様である。また、伝送中継器400の系統記憶部441には前述した冷媒系統のデータが記憶されているものとする。
伝送中継器400のアドレス設定処理部430Cは、カウンタ431を初期値にする(S41)。ここではカウンタの初期値を0とするが、例えば、各伝送中継器400に設定された通信系統のアドレスを初期値とする等、任意の値を初期値としてもよい。そして、アドレス設定処理部430Cは、アドレス設定を受けていない室内機200に対するアドレス設定指令に関する信号を電波通信手段290に送信させる(S42)。
各室内機200では、電波通信手段290がアドレス設定指令に関する信号を受信すると、制御処理手段210はアドレス設定されているかどうかを判断し(S51)、設定されていなければ電波通信手段290を介して応答信号を送信する(S52)。ここで、各室内機200から一斉に設定応答の信号が送信されると、アドレス設定処理部430Cにおいて処理ができなくなるため、各室内機200の信号送信に時間差が設けられるようにする。ここでは、例えば制御処理手段210に設けられた水晶発振器211を用いる。例えば、精度等の面から考えて、水晶発振器211の発振周波数には誤差があり、完全に一致する室内機200はないものと考えられる。そこで、ここでは、例えば各室内機200の制御処理手段210は、誤差に基づく時間差が十分生じるように、水晶発振器211の発振回数が例えば1万回になったと判断したら応答信号を送信するようにする。
ある室内機200から送信された応答信号を受信すると(S43)、アドレス設定処理部430Cは、カウンタ431の値を1増やして新たな番号をアドレスデータとし、そのアドレスデータを含む信号を送信する(S44)。そして、例えばそのアドレスデータを冷媒系統のデータと関連づけて記憶させる(S45)。一方、室内機200においても、アドレスデータを含む信号が送信されると(S53)、制御処理手段700がアドレスデータを記憶手段800に記憶する(S54)。
冷媒系統記憶部441に記憶されている、無線接続された室内機200の全てにアドレス設定を行ったかどうかを判断し(S46)、行っていないと判断すれば、S12に戻ってアドレス設定指令に関する信号を送信し、アドレス設定が行われていない室内機200に対してアドレス設定処理を行う。以上の処理により、発信周波数が高い水晶発振器211を有する室内機200から順にアドレス設定がなされる。
ここでは、アドレスを番号で設定したが、これに限定するものではなく、グループ内(他のグループ間の室内機200との間で通信を行う場合にはシステム内)の各室内機200において、それぞれ固有にアドレスを設定できれば、文字、数字その他の記号を用いて設定してもよい。
以上のように、実施の形態5のシステムによれば、各伝送中継器400のアドレス設定処理部430Cが、無線によって通信接続されている各室内機200のアドレス設定処理を行うようにしたので、室内機200にアドレススイッチを設けなくてもアドレス設定処理を行うことができる。また、自動的に行うことができるので、作業者がアドレス設定処理を手動で行わなくてもよい。
実施の形態6.
図11は本発明の実施の形態6に係る空気調和システムの構成を表す図である。例えば、ビル等の空気調和システムにおいては、グループ構成された室内機200毎又は室内機200毎に1台、運転モード指示、室内温度の設定指示等の操作指示の信号を室内機200に送信するためのリモートコントローラが設けられていることが多い。本実施の形態は、上述の実施の形態で説明した伝送中継器400の機能をリモートコントローラ800に備えたものである。
図12はリモートコントローラ800の構成を表す図である。第1伝送部810は、上述した伝送中継器400の第1伝送手段410と同様の役割を果たす。電波通信手段820も同様に、上述した電波通信手段450と同様の役割を果たす。
制御処理手段830は、中継処理部830A、データ処理部830B及びアドレス設定処理部830Cを有している。したがって、伝送中継器400と同様に、上述した中継処理、モニタ処理(データ収集、記憶処理等)、アドレス設定処理を行うことができる。また、制御処理手段830は、操作指示入力手段840からの信号に基づく処理を行う操作処理部830D及び表示手段850に表示を行わせるための表示信号を生成する表示処理部830Eを有している。
操作指示入力手段840は、例えば操作者から入力された設定温度指示、運転モード(冷房、暖房、送風等)等の指示に基づく信号を制御処理手段830に送信する。表示手段850は、制御処理手段830の表示処理部830Eの処理による表示信号に基づいて、例えば、設定温度、運転モード等の表示を行う。データ記憶手段860は、データ記憶手段440と同様に制御処理手段830が処理を行うために必要となるデータ、処理結果等のデータを記憶する。リモートコントローラ800が行うモニタ処理、アドレス設定処理等については、上述の実施の形態で説明したことと同様の処理を行うため、説明を省略する。
以上のように、上述の実施の形態1等で説明した伝送中継器400の中継処理、データ収集処理をリモートコントローラ800が行うようにしたので、伝送中継器400とリモートコントローラ800の2つの装置を設ける必要がなく、コスト低減を図ることができる。なお、図10の空気調和システムでは伝送中継器400の機能を備えたリモートコントローラ800を用いてシステムを構成したが、これに限定するものではない。例えば、本実施の形態のリモートコントローラ800と伝送中継器400とを混在させたシステムとすることもできる。
実施の形態8.
図13は本発明の実施の形態8に係るワイヤレスリモートコントローラ900(以下、ワイヤレスリモコン900という)の構成を表す図である。図13において、リモート演算処理手段910は、ワイヤレスリモコン900の他の手段の制御を行い、入力された信号に基づくデータを処理する。表示手段920は、リモート演算処理手段910から送信される表示信号に基づく表示を行う。入力手段930は、例えば、数字、指示ボタン等を有し、操作者から指示、入力アドレスとなる番号等が入力されると、そのデータを含む信号をリモート演算処理手段910に送信する。電波通信手段940は、リモート演算処理手段910が処理したデータを含む信号を無線で送信し、また、無線送信された信号を受信してリモート演算処理手段910に送信する。ここでは各室内機200の電波通信手段290との間で通信を行うことができるものとする。また、電波通信手段940は指向性を有するものとする。したがって、基本的には、ある室内機200との間で1対1の通信を行うものである。また、リモコンデータ記憶手段950は、リモート演算処理手段910が処理を行うために必要となるデータを記憶する。
上述した実施の形態5においては、伝送中継器400のアドレス設定処理によりシステム内の各室内機200のアドレスを設定することができる空気調和システムについて説明した。ここで、また、例えば、実施の形態5におけるアドレス設定は、水晶発振器211の発信周波数が高い順から設定されていくため、作業者(管理者)にはどのような設定がなされたかわからない場合がある。また、設定されたアドレスはビル(フロア)内における室内機200の配置の面等からみて不規則となる可能性がある。そのため、例えば管理画面に表示させて管理者が確認する等の場合に、設定されたアドレスの番号等が不規則に並んでいると管理上、不便である。
そこで、本実施の形態では、各室内機200との間で、電波によるアドレスデータを含む信号の通信を行うことができるワイヤレスリモコン900により、設定されたアドレスの確認及びアドレスの変更修正を行えるものとする。
例えば、ワイヤレスリモコン900の操作者は、電波通信手段940を、ある室内機200に向け、入力手段930に設けられた確認指示ボタンを押下する。入力手段930を介して確認指示の旨の信号が送信されると、リモート演算処理手段910は、電波通信手段940に確認指示のデータを含む信号を送信させる。
室内機202においては、電波通信手段290が受信した信号に基づいて、室内機制御手段210は、室内機記憶手段230からアドレスデータを読み込み、アドレスデータを含む信号を電波通信手段290に送信させる。
電波通信手段940が受信した信号に基づいて、リモート演算処理手段910はアドレスデータを処理し、表示手段920に表示信号を送信し、その室内機200のアドレスを表示手段920に表示させる。
次に、ある室内機200に設定されたアドレスの修正を行う場合について説明する。例えば、操作者は、入力手段930に設けられた数字ボタンを押下し、室内機200に対して設定したいアドレスの番号を入力する。指示された番号のデータを含む信号がリモート演算処理手段910に送信され、例えば、処理手段99は表示信号を送信してその番号を表示手段920に表示させる。そして、操作者は、ワイヤレスリモコン900の電波通信手段940を、ある室内機200に向け、入力手段930に設けられた修正指示ボタンを押下する。リモート演算処理手段910は、電波通信手段940に、指示された番号のデータとともに、修正指示のデータを含む信号を送信させる。
室内機202においては、電波通信手段290が受信した信号に基づいて、室内機制御手段210は、指示された番号のデータを処理し、室内機記憶手段230にアドレスデータとして記憶させる。
以上のように、実施の形態7によれば、ワイヤレスリモコン900を用いて室内機200のアドレスの確認及び修正を行えるようにしたので、例えば、各室内機200に自動的にアドレス設定がなされた場合でも、その確認を行うことができ、また、場合によっては、アドレスを任意に変更することができるため便利である。特に無線通信に用いる電波を赤外線等ではなく、上述のZigBeeで用いられているような周波数の電波での通信を行うようにすれば、例えば、天井埋め込み型の室内機200等のように、見通しの範囲に無線の通信手段を設けることができなくても、ワイヤレスリモコン900によりアドレスの確認及び修正を行うことができる。なお、ここではアドレスの確認及び修正を行うワイヤレスリモコン900について説明したが、例えば、上述したリモートコントローラ800のように、設定温度、運転モードの指示等の信号を室内機200に送信できるようにしてもよい。
実施の形態9.
上述の実施の形態においては、空気調和システムによる説明を行ったが、例えば冷凍システム、照明システム等にも適用することができる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和システムの構成を表す図である。 室外機100の構成例を表す図である。 室内機200の構成例を表す図である。 伝送中継器400の構成を表す図である。 冷媒系統の関係を表す図である。 データ処理部430Bを中心とするデータ処理の例を表す図である。 本発明の実施の形態3の空気調和システムの構成図を表す図である。 本発明の実施の形態4の空気調和システムの構成図を表す図である。 本発明の実施の形態5に係る伝送中継器400の構成を表す図である。 アドレス設定処理に係るフローチャートを表す図である。 本発明の実施の形態6の空気調和システムの構成図を表す図である。 実施の形態7に係るリモートコントローラ800の構成を表す図である。 実施の形態8に係るワイヤレスリモコン900の構成を表す図である。
符号の説明
100,100a,100b 室外機、110 室外機制御手段、120 室外機通信手段、130 室外機記憶手段、140 圧縮機、150 室外機側熱交換器、160 室外機側ファン、170 四方切換弁、180 アキュムレータ、190 室外機側膨張弁、200,200a〜200h 室内機、210 室内機制御手段、211 水晶発振器、220 室内機通信手段、230 室内機記憶手段、240 操作入力手段、250 室内機側熱交換器、260 室内機側ファン、270 室内機側膨張弁、280 補助ヒータ、290,290a〜290h 電波通信手段、300 集中管理装置、400,400a,400b 伝送中継器、410 第1伝送手段、420 第2伝送手段、430 演算処理手段、430A 中継処理部、430B データ処理部、430C アドレス設定部、431 カウンタ、440 データ記憶手段、441 系統記憶部、450,450a,450b 電波通信手段、500 第1の伝送線、510,510a,510b 第2の伝送線、600,600a,600b 冷媒配管、700,710a,710b,720,720a,720b 電源線、800,800a,800b リモートコントローラ、810 第1伝送手段、820 電波通信手段、830 演算処理手段、830A 中継処理部、830B データ処理部、830C アドレス設定部、830D 操作処理部、830E 表示処理部、840 操作指示入力手段、850 表示手段、860 データ記憶手段、900 ワイヤレスリモートコントローラ、910 リモコン演算処理手段、920 表示手段、930 入力手段、940 電波通信手段、950 リモコンデータ記憶手段。

Claims (9)

  1. 1又は複数の室内機、1又は複数の室外機及び集中管理装置とを備え、各装置はそれぞれ信号を送受信するための通信手段を有して信号の通信を行う空気調和システムにおいて、
    前記1又は複数の室外機と前記集中管理装置とが接続される第1の伝送線と、グループ構成された1又は複数の室内機が接続される第2の伝送線との間に伝送中継器を設け、
    該伝送中継器は、前記第1の伝送線と、接続された前記第2の伝送線との間の信号中継を行い、さらに、接続された前記第2の伝送線を介して送信される信号に含まれるデータの処理を行う演算処理手段と、
    該演算処理手段の処理に係るデータを記憶するデータ記憶手段と
    を有することを特徴とする空気調和システム。
  2. 前記演算処理手段は、前記第2の伝送線に接続された室内機に対して、ポーリング方式により所定のデータを含む信号の送信を要求し、該要求に基づいて各室内機から送信された信号に含まれるデータを処理することを特徴とする請求項1記載の空気調和システム。
  3. 前記演算処理手段は、前記室内機において使用した電力量に関するデータを前記所定のデータとして前記信号の送信を要求し、送信された信号に基づく前記電力量に関するデータを処理して前記データ記憶手段に記憶させ、定期的又は前記集中管理装置からの要求に基づいて、前記集中管理装置に前記データ記憶手段に記憶したデータを含む信号を送信させる処理を行うことを特徴とする請求項2記載の空気調和システム。
  4. 前記演算処理手段は、前記室内機が異常状態であるかどうかを判断するためのデータを前記所定のデータとして前記信号の送信を要求し、送信された信号に基づいて各室内機が異常状態であるかどうかを判断し、少なくとも1の室内機が異常状態であると判断すると、前記集中管理装置に前記異常状態発生の旨の信号を送信する処理を行うことを特徴とする請求項2記載の空気調和システム。
  5. 前記グループ構成した室内機に電力供給を行う電源線を、前記第2の伝送線とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和システム。
  6. 前記室内機及び前記伝送中継器はそれぞれ電波通信手段を有し、前記第2の伝送線による通信の代わりに、電波による無線通信を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和システム。
  7. 前記演算処理手段は、電波による無線通信を行うことができる前記室内機に対し、アドレスを設定するアドレス設定処理をさらに行うことを特徴とする請求項6記載の空気調和システム。
  8. 前記室内機との間で電波による無線通信を行い、前記室内機に設定されたアドレスを表示手段に表示し、さらに、入力手段に入力された指示に基づいて前記アドレスを修正するワイヤレスリモートコントローラを有することを特徴とする請求項7記載の空気調和システム。
  9. 前記伝送中継器は、前記室内機の操作を行うために、前記グループ毎又は各室内機に設けられるリモートコントローラに設けられることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の空気調和システム。
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