JPWO2008088020A1 - 空調吹出パネル、同空調吹出パネルを備えた空調制御システム及び空調制御方法 - Google Patents
空調吹出パネル、同空調吹出パネルを備えた空調制御システム及び空調制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
かかる場合において快適性を得るには、空調対象空間における気流制御が効果的である。気流制御技術としては、例えば、赤外線センサ等を用いて人体位置に対応する高輻射温度部位を検知し、同情報に基づいて気流制御を行うことにより均一空調から局所空調へ切り替えて空調制御を行うこと等が知られている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の課題は、空間全体のセンサ情報に基づいて効果的な気流制御を行い、快適性と省エネ性の両立を実現することにある。
ここで、空調吹出パネルは、空調室内機本体に直接、または、ダクト等を介して脱着可能なように構成されている。吹出気流調整機構とは、フラップ、空調吹出パネルの吹出口を開閉するシャッター、その他風量や風向を調整する機構を含む。また、センサは、例えば、携帯電話やICカードを通じて在室者の人数、位置、IDを検知し出力するセンサ、赤外線センサ、温度センサ、湿度センサ、CO2センサ、風向・風量センサ、光度センサ等である。
ここでは、一以上のセンサ情報を含むセンサ情報を、ネットワークを介して取得し、吹出気流調整機構を駆動することにより吹出気流の最適制御を行うことができる。これにより、空調吹出パネルのみの制御によって快適性が実現でき、省エネ性も向上させた空調制御を実現できる。また、空調吹出パネルが脱着可能であり、センサ情報を、ネットワークを通じて受信できることから、室内のPCや照明等の周辺機器の配置替えやその他の使用環境の変化に応じて空調吹出パネルを設置し或いは他の空調機に取り付けることが容易に行える。
ここでは、自己のセンサ情報をネットワークに送信することができる。
ここでは、オープンネットワーク上に複数の空調吹出パネルがセンサ情報を共有でき、センサ情報を効率的且つ正確に取得することができる。
ここでは、利用者が状態情報を通じて自ら制御指令を直接入力できることにより、利用者の要求に応じた気流制御を行うことができる。
ここでは、多様なセンサ情報を利用できることから、より快適な気流制御を実現することができる。
ここでは、運転効率の良い状態で気流制御を行い、省エネ性を向上させることができる。
ここでは、特に風量調節時に外気を取り入れる処理を行う空調機について、省エネ性を向上させることができる。
ここでは、複数の空調吹出パネルが属するグループから一のセンサ情報を取得し蓄積することにより、全ての吹出パネルからのセンサ情報を取得する必要がなく、重複する情報の蓄積を回避すると共に、環境や状況に合わせて適切なセンサ情報を選択し取得することができる。
ここでは、少なくとも他の空調吹出パネルのセンサ情報を含むセンサ情報をネットワークを介して取得し、空調吹出パネルのみの制御によって快適性が実現でき、省エネ性を向上させた空調制御を実現できる。
第2発明に係る空調吹出パネルでは、自己のセンサ情報をネットワークに送信することができる。
第3発明に係る空調制御システムでは、オープンネットワーク上に複数の空調吹出パネルがセンサ情報を共有でき、センサ情報を効率的且つ正確に取得することができる。
第5発明に係る空調制御システムでは、多様なセンサ情報を利用できることから、より快適な気流制御を実現することができる。
第6発明に係る空調制御システムでは、外気温度情報に応じて空調室内機の吹出温度を調整することにより、運転効率の良い状態で気流制御を行い、省エネ性を向上させることができる。
第7及び第8発明に係る空調制御システムでは、特に風量調節時に外気を取り入れる処理を行う空調機について、外気温度情報に応じて空調室内機の風量を調整することにより、省エネ性を向上させることができる。
第10発明に係る空調制御方法では、他の空調吹出パネルのセンサ情報を含むセンサ情報をネットワークを介して取得し、空調吹出パネルのみの制御によって快適性を実現でき、省エネ性を向上させた空調制御を実現できる。
2 ネットワーク
10 空調吹出パネル
11 センサ
12 ネットワーク接続部
13 制御部
14 駆動部
15 吹出気流調整機構
16 吹出口
20 気流制御装置
21 センサ情報蓄積部(蓄積部)
23 状態情報生成部
24 コントローラ
24a 入力部
24b 表示部
50 空調室内機
55 吹出温度調整部
図1は、本発明の実施形態に係る気流制御システム1の全体的な構成図を示す。空調制御システムである気流制御システム1は、空調吹出パネル10の吹出気流を制御することにより室内における空調制御を行う。
<気流制御システムの全体構成>
図1に示すように、気流制御システム1は、主に、空調吹出パネル10(以下、吹出パネル10と称する)と、同吹出パネル10と通信可能に設置された気流制御装置20とからなる。
吹出パネル10は、空調室内機50の本体に脱着可能に取り付けられる。空調室内機50は、その本体に吹出パネル10が取り付けられることにより、空調室内機を構成する。なお、空調吹出パネル10は、空調室内機の本体に直接的に脱着可能な構成(通称:天井カセット方式)であってもよいし、空気搬送用ダクト等を介して脱着可能な構成(通称:ダクト方式)であってもよい。
更に吹出パネル10は、4方に吹出口16を有し、後述するように、その内側に設けられたフラップ、吹出口を開閉するシャッター、その他公知の風量調整機構等を制御することにより吹出気流を制御する。
センサ情報蓄積部21は、各吹出パネル10から送信されたセンサ情報やその他のセンサから送信されたセンサ情報を集中的に取得し、センサ情報を取得した各エリアを特定するID情報(例えば、そのエリアに配置される吹出パネル10のID情報)と共に蓄積する。
なお、本気流制御システム1において形成されるネットワークはローカルエリアネットワークを前提としているが、公衆回線網や専用線を介した遠隔ネットワーク等であってもよい。
<空調吹出パネルの概略構成>
図2は、吹出パネル10の内部の構成を概略的に示したものである。吹出パネル10は、センサ11と、ネットワーク接続部12と、制御部13と、駆動部14と、吹出気流調整機構15とを備える。ネットワーク接続部12は、センサ11からのセンサ情報を気流制御装置20に送信するとともに、制御指令生成部22からの制御指令を受信して制御部13に送信する。制御部13は、同制御指令に応じて駆動部14の制御を行う。駆動部14は、吹出気流調整機構15を駆動させる。
例えば、吹出気流の方向は、吹出口16の内側に設けられたフラップの角度を変更することで決定できる。この吹出気流の方向は、各吹出パネル10の吹出口16毎に設定できる。吹出気流の風量は、吹出流路の開口面積を拡大・縮小させることにより調節することができる。
<気流制御システムの処理動作>
図3は、本実施形態による気流制御システム1の処理の流れをフローチャートにより示したものである。
なお、制御指令生成部22による制御指令の生成・送信は、一定時間毎、或いは利用者から入力された所定の要求信号に応じて行われてもよい。一定時間毎に行われる場合は、上記S103ステップとS104ステップの処理の間に、センサ情報が所定の閾値や数値範囲等を越えたどうかの判定処理を行った上で、超えた場合に制御指令を生成するとしてもよい。
図4A及びBは、本実施形態による気流制御の例を示している。この例に沿って、制御指令の生成について説明する。
図4Aは、空調対象空間の在室者が不在のエリアがある場合に気流を調整することで不在エリアへの空調空気の流出を防ぐ制御である。これは、例えば次のように実施する。
上述のように、気流制御装置20のセンサ情報蓄積部22は空調対象空間に設置された複数の吹出パネル10のセンサから送信されたセンサ情報を蓄積する。制御指令生成部22は、そのセンサ情報蓄積部21で蓄積されたセンサ情報のうち、在室者の位置情報に基づいて、空調エリアを「不在エリア」、「在席エリア」、「隣接エリア」の3つに分類する。ここでは人が居ないエリアを「不在エリア」、また、人の居るエリアの内、不在エリアと隣接するエリアを「隣接エリア」、それ以外のエリアを「在席エリア」と定義する。制御指令生成部22は、不在エリアにある吹出パネル10に対しては停止(風量をゼロにする)の制御指令を出す。また、制御指令生成部22は、隣接エリアにある吹出パネル10に対しては風向を在席エリア側に向ける制御指令を出す。これにより、不在エリアへの空調空気の流出を防ぐことができ、無駄な空調による消費エネルギーを減らすことができる。
図4Bは、同じ室内で高温部と低温部がある場合に気流を起こすことにより温度ムラを解消する制御である。例えば、気流制御装置20の制御指令生成部22は、空調対象空間に設置された各吹出パネル10の温度センサからの数値情報に所定値以上の差がある場合、各吹出パネル10に制御指令を出し、全体の空気を混合させるような気流を起こす。具体的には、図4Bに示すように、室全体の気流が壁面に沿って旋回するように、各吹出口16の風向を所定の旋回方向に向ける。これにより、温度ムラが解消される。
<実施形態に係る気流制御システムの特徴>
(1)
本実施形態に係る気流制御システム1では、少なくとも他の吹出パネル10のセンサ情報を含むセンサ情報を、ネットワークを介して取得して、吹出気流調整機構15を駆動することにより空調対象空間を対象とした吹出気流の最適制御を行う。これにより、吹出パネル10のみの制御によって効率的に快適性が実現でき、省エネ性も向上させた空調制御を実現できる。
本実施形態に係る気流制御システム1では、吹出パネル10が脱着可能であり、センサ情報を、オープンネットワークを通じて受信できる。したがって、室内のPCや照明等の周辺機器の配置替えや使用環境の変化に応じて吹出パネル10を設置し或いは他の室内機に取り付けることが容易に行える。
≪第1変形例≫
<第1変形例の全体構成>
上記実施形態においては、気流制御システム1の気流制御装置20は、センサ情報蓄積部21から制御指令生成部22にセンサ情報を送信していたが、これに加え更にコントローラ24を介在させてもよい。
状態情報生成部23は、蓄積されたセンサ情報に基づき室内の状態を情報として生成する。状態情報とは、例えば、センサ情報(在室者の数、温熱環境等)から導き出された状態(湿度の高低、温度の高低等)を表す情報である。
コントローラ24は、液晶画面等の表示部24bと、アイコン等を表示したタッチパネル式の入力部24aと、を有する。表示部24bは、状態情報生成部23で生成された状態情報を表示する。例えば、室温、湿度をそのまま表示してもよいし、所定の計算式によって算出された不快度を表示してもよい。或いはこれらの状態を利用者が直感的に分かるよう絵や記号で表示してもよい。利用者はこれらの表示された情報を介してか或いは何らかの制御を必要と感じたときは、暑い、寒い、風が欲しい等の情報を入力する。このとき、いずれの吹出パネル10を制御するかは、利用者がその位置を直接入力してもよいし、或いは利用者のID情報等を入力して利用者の位置を把握するよう設定してもよい。なお、表示部24bの画面や力部24aの形態は他の形態であってもよい。制御指令生成部22は、コントローラ24を介して利用者が入力した情報に基づき制御指令を生成する。
図6は、本変形例の処理は以下のように行われる。S111ステップにおいて、各センサ11がセンサ情報を取得する。S112ステップにおいて、センサ情報はその情報を取得したエリアを特定するID情報と共にネットワークに送信する。S113ステップにおいて、センサ情報蓄積部21は、各センサ情報を記憶する。
次に、S114ステップにおいて、状態情報生成部23は、上述のように蓄積されたセンサ情報から状態情報を生成し、コントローラ24に送る。S115ステップにおいて、コントローラ24は、状態情報を表示する。S116ステップにおいて、利用者は表示された状態情報から制御指令を生成するための情報を入力し、S117ステップにおいて、各吹出パネル10の風向及び風量を制御する指令を生成する。S118ステップにおいて、該当する吹出パネル10に対し制御指令を送信する。
図7は、本変形例による気流制御の一例を示している。図示例では、暑いと感じている在室者がコントローラ24に「暑い」等と入力した場合に、同在室者に気流感を与える局所気流を生成するような制御指令を生成し、対応する吹出パネル10に送信する。制御指令は、例えば、吹出パネルと前記在室者との距離・角度、同在室者の人体蓄熱量、隣席者の有無、室温、吹出風量・風向の現在値等の情報に基づいて同在室者と隣席者の快適性を推定し、その推定値が所定の範囲になる吹出風量、吹出風向とする。なお、制御指令は、同在室者に気流を当てていた時間や、前記快適性の変化に基づいて時々刻々変化させる。ここで在室者の人体蓄熱量は、例えば、GPS等を利用して取得した同在室者の位置情報の時系列変化から導出する。
なお、在室者の位置情報については、在室者の利用するPCやICカード、携帯電話等から送信される情報により把握されてもよい。また、気流制御装置20において在室者のID情報と共に在室者の好みの風量等を予め情報として蓄積し、そのID情報を受信することにより在室者の好みに沿った風量等を設定するようにしてもよい。
本変形例に係る気流制御システム1では、コントローラ24が、センサ情報に基づき生成された状態情報を表示する表示部24bと、制御指令を直接入力するための入力部24aとを有し、利用者は表示された状態情報を通じて自ら制御指令を直接入力できることにより、利用者の要求に応じた気流制御を容易且つ迅速に行うことができる。
≪第2変形例≫
上記実施形態に係る気流制御システム1の第2変形例について説明する。
本変形例に係る気流制御装置20のセンサ情報蓄積部21に蓄積されるセンサ情報は、外気温度情報を含む。なお、この外気温度情報は、所定の外気温度情報取得手段(例えば、屋外に設置された温度センサや気象庁の気象情報の取得)により取得される。気流制御装置20の制御指令生成部22は、センサ情報蓄積部21から外気温度情報を取得し、その外気温度情報に応じて制御指令を生成する。以下、その制御指令の例について説明する。
<第1例>
本変形例の第1例に係る気流制御システム1においては、図8に示すように、上記外気温度情報に応じて室内空調機50の吹出温度調整部55が制御される。この吹出温度調整部55は、圧縮機の周波数や制御弁の開閉等の指令を生成・送信して、空調室内機50の吹出温度の調整を行う。
よって、本変形例では、空調機の冷房運転時、制御指令生成部22は、外気温度が高くなれば吹出温度を高くする制御指令を生成する。具体的には次の通りである。
制御指令作成部22は、外気温度に応じて、記憶された吹出温度と空調機の負荷率との関係を参照し、空調機の負荷率が約50%となる吹出温度を決定し、その制御指令を作成する。
なお、図9A〜Cに示す関係や数値そのものは例に過ぎず、空調環境や空調機等によって異なることは言うまでもない。また、空調機の負荷率についても、空調機の特性等によって、50〜70%の範囲外であってもCOPが高くなる場合もある。
上記構成及び制御により、運転効率の良い状態で気流制御を行うことができるため、省エネ性を向上させることができる。
<第2例>
本変形例の第2例に係る気流制御システム1においては、上記外気温度情報に応じて吹出パネル10の吹出風量を制御する。
例えば、外気を取り入れる処理を行う空調機の冷房運転時には、制御指令生成部22は、外気温度が高いほど吹出風量を少なくする制御指令を生成する。逆に、外気温度が低いほど吹出風量を多くする制御指令を生成する。例えば、外気温度が室温よりも高い場合は、吹出風量を所定量少なくする制御指令を生成する。一方、外気温度が室温以下の場合は、吹出風量を所定量多くする制御指令を生成する。なお、この場合、吹出風量の増減は、所定量に限定されない。外気温度と室温との温度差に応じて風量を増減させてもよい。これにより、高温の外気を取り入れることによる空調負荷の増大を防ぎ、低温の外気を取り入れることにより空調負荷が低減され、省エネ性を向上させることができる。また、暖房運転時には、逆の制御を行うことにより、同様の効果を得ることができる。
上記構成及び制御により、空調負荷が低減され、省エネ性を向上させることができる。
≪その他変形例≫
(A)
図1においては全ての吹出パネル10にセンサ11が取り付けられているが、一部の吹出パネル10のセンサ情報のみ取得するようにしてもよい。また、センサ自体を取り外して、他の吹出パネル10に取り付けるようにしてもよい。
これにより、センサ情報を効率的に収集することができるととともに、室内のPCや照明等の周辺機器の配置替えや使用環境の変化に応じてセンサを取り付けることができる。例えば、給湯器の上方や照明の近辺等にセンサ11aが位置した場合、検知した湿度や温度が高くなりすぎ正確な情報を得られない可能性があるため、そのような不都合を防止できる。
また、複数の吹出パネル10をグループに分類し、センサ情報蓄積部21には各グループのうち一の吹出パネル10からのセンサ情報を取得し蓄積するようにしてもよい。グループに分類するとは、例えば、広い空調対象空間を熱分布に応じてエリアに分けた場合の各エリアに属する空調吹出パネル群、或いは部屋毎の空調吹出パネル群等にデータ上分類することをいう。
これにより、全ての吹出パネルからのセンサ情報を取得する必要がなく、重複する情報の蓄積を回避すると共に、環境や状況に合わせて適切なセンサ情報を選択し取得することができる。
(C)
気流制御装置20は、各空調吹出パネル10の内部に備えてもよい。または、各空調吹出パネル10の制御部13がセンサ情報の収集、及び制御指令の生成を行って制御してもよい。
(D)
第1変形例において、コントローラ24をPCと接続可能にし、制御指令を生成するための情報を利用者の個人PCを介して入力してもよい。
これにより、利用者がコントローラ24の位置まで移動する、複数あるコントローラ24のうち対応するものを探す等の煩雑な作業をなくすことができる。
(E)
空調室内機の操作を、ネットワーク接続部12を介して接続されるネットワークから行えるようにしてもよい。つまり、通常、空調室内機の操作(設定温度等の変更)は専用線を介して接続されたリモコン等により行われるが、空調室内機との通信手段を空調吹出パネル10の内部に備え、空調室内機の操作を、ネットワーク接続部12を介して接続されるネットワークから行えるようにしてもよい。
(F)
空調室内機の運転状態を、ネットワーク接続部12を介して接続されるネットワークへ出力できるようにしてもよい。例えば、空調室内機の内部に搭載されたセンサの情報(吸込温度、冷媒配管の温度、運転状態、電子膨張弁の開度、電力消費量など)を、ネットワーク接続部12を介して接続されるネットワークへ出力できるようにしてもよい。
これにより建物全体における空調機の運転状態の把握が容易になり、精度の高い制御が可能になる。その結果、快適性と省エネ性の両立をより高いレベルで実現することができる。
Claims (10)
- 空調室内機の本体に脱着可能な空調吹出パネル(10)であって、
風量及び風向の少なくとも一つを調整する吹出気流調整機構(15)と、
前記吹出気流調整機構を駆動する駆動部(14)と、
前記駆動部を駆動させる制御部(13)と、
一以上のセンサ情報を取得可能なネットワーク(2)に接続し、前記センサ情報に基づき生成された制御指令を受信し前記制御部に送信するネットワーク接続部(12)と、
を備え、
前記制御部(13)は、前記ネットワーク(2)から取得した前記センサ情報に基づいて生成された前記制御指令に応じて前記駆動部(14)を駆動する空調吹出パネル。 - 更に前記センサ情報を出力するための一以上のセンサ(11)を有し、
前記制御部(13)は、前記一以上のセンサが出力したセンサ情報(11)を前記ネットワーク接続部(12)を介して前記ネットワーク(2)に送信する、
請求項1に記載の空調吹出パネル。 - 複数の空調室内機(50)と、
前記空調室内機(50)の本体に脱着可能な、複数の請求項1又は2に記載の前記空調吹出パネル(10)と、
前記複数の空調吹出パネルの前記センサ情報を収集・送信するオープンネットワークである前記ネットワーク(2)と、
前記ネットワーク上に配され、前記センサ情報を蓄積する蓄積部(21)と、
前記ネットワーク上に配され、前記蓄積部のセンサ情報に基づいて各前記空調吹出パネルの前記制御指令を生成する制御指令生成部(22)と、
を備える空調制御システム。 - 更にコントローラ(24)を備え、
前記コントローラは、前記センサ情報に基づき生成された状態情報を表示する表示部(24b)と、前記状態情報から前記制御指令を生成するための情報の入力を受け付ける入力部(24a)とを有する、
請求項3に記載の空調制御システム。 - 前記センサ情報は、在室者の人数、前記在室者の位置、前記在室者のID情報、室内の温度、前記室内の湿度、前記室内の空気質、気象条件、前記空調吹出パネルの吹出風向、前記空調吹出パネルの吹出風量、前記空調吹出パネルの吹出温度、周辺機器のON/OFF、及び外気温度情報のうち少なくとも一つを含む、
請求項3に記載の空調制御システム。 - 前記空調室内機(50)は、吹出温度調整部(55)を更に備え、
前記制御指令生成部(22)は、前記外気温度情報に応じて、前記空調室内機の吹出温度を調整する吹出温度制御指令を生成し、
前記吹出温度調整部(55)は、前記吹出温度制御指令に応じて前記空調室内機(50)の吹出温度を調整する、
請求項5に記載の空調制御システム。 - 前記制御指令生成部(22)は、前記外気温度情報に応じて、前記空調室内機の前記風量を調整する風量制御指令を生成し、
前記制御部(13)は、前記風量制御指令に応じて前記駆動部(14)を駆動する、
請求項5に記載の空調制御システム。 - 前記制御指令生成部(22)は、前記外気温度が室温より高い場合は、前記風量を少なくする風量制御指令を生成し、前記外気温度が室温以下である場合は、前記風量を多くする風量制御指令を生成する、
請求項7に記載の空調制御システム。 - 前記複数の空調吹出パネル(10)はグループに分類し、
前記蓄積部(21)は各前記グループに属する一の前記空調吹出パネルのセンサ情報を取得し蓄積する、
請求項3に記載の空調制御システム。 - ネットワークに接続され、空調室内機の本体に脱着可能な複数の空調吹出パネルを制御する空調制御方法であって、
複数の空調吹出パネルのセンサ情報を取得するセンサ情報取得ステップと、
前記センサ情報をオープンネットワーク上に出力するセンサ情報出力ステップと、
前記センサ情報に基づき各前記空調吹出パネルに対する制御指令を生成する制御指令生成ステップと、
前記制御指令を前記ネットワークを介して前記空調吹出パネルに送信する制御指令送信ステップと、
を備える空調制御方法。
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