JPWO2016092635A1 - 空気制御システム - Google Patents

Abstract

空気調和機１で熱交換された空気を各部屋に送風するダクト２と部屋間の空気量を制御するダンパ３と、各部屋においてユーザー操作により接続するダンパ数の情報の入力を受け付けるコントローラ４と、各部屋において室内温度を計測する温度センサー８と、各部屋において在室人数を計測する人感センサー９と、室内温度および在室人数の情報を用いて、各部屋についてダンパ３の開閉を制御する制御装置１０と、を備える。

Description

本発明は、空気調和機と各部屋とをダクトで接続し、空気調和機が各部屋の空調を制御する空気制御システムに関する。

従来、熱交換器を有する１つの空気調和機を用いて、住宅全体の空調を制御する空気制御システムがある。このような空気制御システムでは、空気調和機と各部屋とをダクトにより接続し、空気調和機で生成された空気をダクト経由で各部屋へ供給し、供給不要な部屋についてはダンパの閉口により遮断する。１つの空気調和機と各部屋とがダクトで繋がっている空気制御システムにおいても、部屋ごとの快適性を向上するための制御は不可欠である。このため、下記特許文献１では、空気制御システムにおいて、部屋ごとに人感センサーを設け、部屋ごとに最適な空調制御を行う技術が開示されている。

特開２０１０−１３９１２９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、各部屋について、人の在、不在により運転モードを切り替えている。そのため、部屋サイズ、在室人数が異なっていても各部屋で同じ運転モードになり、各部屋の状態に適した制御が行われないことが懸念される、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気調和機が各部屋にダクト経由で空気を供給する構成において、各部屋の状態にあわせて空調制御が可能な空気制御システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気制御システムは、空気調和機で熱交換された空気を各部屋に送風するダクトと部屋間の空気量を制御するダンパと、各部屋においてユーザー操作により接続するダンパ数の情報の入力を受け付けるコントローラと、各部屋において室内温度を計測する温度センサーと、各部屋において在室人数を計測する人感センサーと、前記室内温度および前記在室人数の情報を用いて、各部屋について前記ダンパの開閉を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る空気制御システムは、空気調和機が各部屋にダクト経由で空気を供給する構成において、各部屋の状態にあわせて空調制御ができる、という効果を奏する。

空気制御システムを住宅に適用した場合の構成例を示す図 空気制御システムの構成例を示すブロック図 各部屋の状態のパラメータを示す図 制御装置における部屋重み付け動作を示すフローチャート 制御装置における温度重み付け動作を示すフローチャート 温度差と温度重みの関係を表した温度重みテーブルを示す図 制御装置における密度重み付け動作を示すフローチャート 部屋サイズと在室人数と密度重みの関係を表した密度重みテーブル 制御装置のハードウェア構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る空気制御システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る空気制御システムを住宅に適用した場合の構成例を示す図である。また、図２は、空気制御システムの構成例を示すブロック図である。空気制御システムでは、図１に示すように、空気調和機１によって熱交換された空気はダクト２を通り、部屋５および部屋６に供給される。空気制御システムにおいて、各部屋にはダンパ３が設置されており、空気調和機１からの空気の供給が不要な部屋にはダンパ３を閉口することで空気の供給を遮断することができる。ここでは、部屋５には１つのダクト２がダンパ３経由で接続しており、部屋６には２つのダクト２が各々ダンパ３経由で接続している。なお、図１，２に示す空気制御システムにおいて、部屋、ダクト２、ダンパ３の数、部屋の大きさを表す部屋サイズは一例であって、これに限定するものではない。

部屋ごとに設置されたコントローラ４によって、ユーザーは、空気調和機１に対して部屋サイズ、部屋に接続するダクト２の数と同数のダンパ３の数、および設定温度を設定し、また変更することができる。コントローラ４は、温度センサー８および人感センサー９を備えており、部屋サイズ、ダンパ３の数および設定温度の情報に加えて、温度センサー８および人感センサー９の情報を制御装置１０へ送信する。コントローラ４は、各部屋の壁に設置されたタイプであれば制御装置１０と有線または無線で通信を行い、移動可能なリモコンタイプであれば、制御装置１０と無線で通信を行う。

温度センサー８は、コントローラ４のある部屋の室内温度を計測する。人感センサー９は、コントローラ４のある部屋の在室人数を計測する。人感センサー９は、人７の在、不在だけではなく、人数を把握することができる。なお、ここでは、コントローラ４が温度センサー８および人感センサー９を備える構成であるが、一例であり、温度センサー８および人感センサー９は、本来コントローラ４とは独立した機能を有する構成のため、コントローラ４とは独立した構成にしてもよい。独立した構成の場合、温度センサー８は、計測した室内温度の情報を制御装置１０へ有線または無線で送信する。また、人感センサー９は、計測した在室人数の情報を制御装置１０へ有線または無線で送信する。

制御装置１０は、空気調和機１、コントローラ４、ダンパ３と有線または無線で接続して通信を行う送受信部１１と、コントローラ４で設定された情報、温度センサー８および人感センサー９で計測された情報に基づいて、各部屋におけるダンパ３の開閉を制御する制御部１２と、後述する各種テーブルを記憶する記憶部１３と、を備える。

制御装置１０では、制御部１２が、送受信部１１において取得した、コントローラ４で設定された情報、温度センサー８および人感センサー９で計測された情報に基づいて、各部屋におけるダンパ３の開閉を制御する。具体的に、制御装置１０の制御部１２は、各部屋の部屋サイズ、在室人数、設定温度および室内温度に基づいて、各部屋についての重みを算出して重み付けを行って、各部屋についてダンパ３の開口数を決定してダンパ３の開閉を制御する。重みとは、空調制御に対する優先度合いを示し、大きな値ほど優先度が高いこととする。制御装置１０の制御部１２は、各部屋について温度重み付けおよび密度重み付けを行い、温度および密度の重みから部屋重み付けを行って、各部屋の重みによってダンパ３の開口数を決定する。

温度重みとは、設定温度に対する室内温度の状態から求めるものであり、室内温度の変化によって変化する値である。密度重みとは、部屋に在室している人数の密度から求めるものであり、冷房時と暖房時で密度に対する優先度を変える。部屋重みとは、温度重みおよび密度重みから求められる、各部屋の空調制御の優先度を相対的に示すものである。

つづいて、制御装置１０において重み付けを行う動作について説明する。ここでは、一例として、部屋５および部屋６の状態が図３に示す場合を想定して説明する。図３は、各部屋の状態のパラメータを示す図である。部屋５は、接続するダクト数すなわちダンパ数が「１」、部屋サイズが「４０ｍ³」、在室人数が「１人」、設定温度と室内温度との温度差が「５℃」であり、部屋６は、接続するダクト数すなわちダンパ数が「２」、部屋サイズが「８０ｍ³」、在室人数が「２人」、温度差が「１℃」であることを示す。

図４は、制御装置１０における部屋重み付け動作を示すフローチャートである。まず、制御装置１０の制御部１２は、温度重み付けを行う（ステップＳ１１）。図５は、制御部１２における温度重み付け動作を示すフローチャートである。制御部１２は、各部屋のコントローラ４から、コントローラ４で設定された設定温度の情報および温度センサー８で計測された室内温度の情報を送受信部１１経由で取得する（ステップＳ２１）。制御部１２は、各部屋について、設定温度と室内温度との温度差を算出する（ステップＳ２２）。制御部１２は、各部屋について、算出した温度差に基づいて温度重みを決定する（ステップＳ２３）。

図６は、温度差と温度重みの関係を表した温度重みテーブルを示す図である。制御部１２は、図６に示す温度重みテーブルを参照し、算出した温度差から温度重みを決定する。温度重みテーブルについては、制御装置１０の記憶部１３で保持している。なお、図６に示す温度重みテーブルの値は一例であり、これに限定するものではない。温度差が離れていれば離れているほど空調制御の優先度が高くなるため、温度差が離れているほど温度重みが大きな値となるものであれば、図６以外の温度重みテーブルを用いてもよい。

制御部１２では、図３に示すパラメータを用いると、部屋５について、温度差は５℃のため、図６の温度重みテーブルを参照して温度重みを「２０」と決定し、部屋６について、温度差は１℃のため、図６の温度重みテーブルを参照して温度重みを「２」と決定する。

図４に戻って、制御部１２は、密度重み付けを行う（ステップＳ１２）。図７は、制御装置１０における密度重み付け動作を示すフローチャートである。制御部１２は、各部屋のコントローラ４から、コントローラ４で設定された部屋の部屋サイズの情報（ステップＳ３１）、および人感センサー９で計測された部屋の在室人数の情報（ステップＳ３２）を送受信部１１経由で取得する。制御部１２は、各部屋について、部屋サイズおよび在室人数の情報に基づいて密度重みを決定する（ステップＳ３３）。

図８は、部屋サイズと在室人数と密度重みの関係を表した密度重みテーブルを示す図である。制御部１２は、図８に示す密度重みテーブルを参照し、部屋サイズおよび在室人数から密度重みを決定する。密度重みテーブルについては、制御装置１０の記憶部１３で保持している。なお、図８に示す密度重みテーブルの値は一例であり、これに限定するものではない。冷房時は、人口密度が高ければ高いほど冷え辛くなるため、人口密度が高いほど密度重みが大きな値となるものであれば、図８以外の密度重みテーブルを用いてもよい。一方、暖房時は、人口密度が高ければ高いほど温まり易くなるため、図８とは異なり、人口密度が高いほど密度重みが小さな値となる図示しない密度重みテーブルを用いることとする。

制御装置１０では、図３に示すパラメータを用いると、部屋５について、部屋サイズは４０ｍ³で在室人数が１人のため、図８の密度重みテーブルを参照して密度重み「３」と決定し、部屋６について、部屋サイズは８０ｍ³で在室人数が２人のため、図８の密度重みテーブルを参照して密度重み「１０」と決定する。

図４に戻って、制御装置１０は部屋重みを算出する（ステップＳ１３）。制御装置１０は、各部屋について、温度重みと密度重みを乗算して部屋重みを算出する。

制御装置１０では、図３に示すパラメータを用いると、部屋５の温度重みは「２０」で密度重みは「３」のため、部屋５の部屋重みは「２０×３＝６０」と算出し、部屋６の温度重みは「２」で密度重みは「１０」のため、部屋６の部屋重みは「２×１０＝２０」と算出する。この結果、部屋６に比べ、部屋５の空気制御の優先度が高いこととなる。

制御装置１０は、以下に示す式（１）に基づいて、算出した各部屋の部屋重みの比率に従って各部屋で開口するダンパ３の数を算出する。ダンパ総数とは、各部屋に接続されているダンパ３の数の合計である。ここでは、部屋５のダンパ数は「１」、部屋６のダンパ数は「２」のため、ダンパ総数は「３」となる。なお、制御装置１０は、小数点以下は切り上げることとし、算出された開口するダンパ３の数が部屋に備わっているダンパ数よりも大きい場合は部屋に備わっているダンパ数とする。ただし、部屋重みの総数が０の場合は、開口するダンパ数は固定で０とする。

各部屋で開口するダンパ数
＝（各部屋の部屋重み／部屋重みの総数）×ダンパ総数 …（１）

図３に示すパラメータを用いた場合、部屋５の部屋重みは「６０」、部屋６の部屋重みは「２０」のため、部屋重みの総数は「６０＋２０＝８０」となる。これにより、制御装置１０は、部屋５で開口するダンパ数は「（６０／８０）×３＝２．２５」を切り上げるので３だが、部屋５に備わっているダンパ数は１であるので「１」とする。また、制御装置１０は、部屋６で開口するダンパ数は「（２０／８０）×３＝０．７５」を切り上げるので「１」とする。

このように、制御装置１０では、各部屋の部屋サイズ、在室人数、設定温度および室内温度の情報に基づいて、各部屋について開口するダンパ数を決定してダンパの開閉を制御する。

制御装置１０では、上述の制御を一定時間ごと、在室人数の変更時、部屋サイズの変更時、設定温度の変更時、または室内温度の変化時に行うことで、空調制御の効率も向上でき、快適性及び省エネ性を考慮したダンパ制御ができる。

ただし、夜中など、人の在、不在を検知できない時間帯も存在するため、空気制御システムでは、上述の制御を行わない時間帯をコントローラ４から設定できるようにしてもよい。

制御装置１０は、全てのダクト２のダンパ３が閉じた場合、空気調和機１に対して、運転停止の命令を送り、空調運転を止めることで、省エネを図ることができる。

制御装置１０は、在室人数が０になって全てのダクト２のダンパ３が閉じることで空気調和機１が停止した場合、在室人数の変化時に空気調和機１に対して運転再開の命令を送り、空調運転を再開することができる。

ここで、図２に示す制御装置１０のブロック図の各構成を実現するハードウェア構成について説明する。図９は、制御装置１０のハードウェア構成を示す図である。制御部１２は、プロセッサ２２がメモリ２３に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。記憶部１３は、メモリ２３により実現される。送受信部１１は、通信部２１により実現される。通信部２１、プロセッサ２２およびメモリ２３は、システムバス２４により接続されている。制御装置１０では、複数のプロセッサ２２および複数のメモリ２３が連携して図２のブロック図に示す各構成の機能を実行してもよい。制御装置１０については、図９に示すハードウェア構成により実現することができるが、ソフトウェアまたはハードウェアのいずれでも実装可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、空気制御システムでは、制御装置１０において、コントローラ４でユーザー操作により受け付けた設定温度、部屋サイズ、ダンパ数、温度センサー８で計測された室内温度、人感センサー９で計測された室内人数、の情報を用いて部屋の重み付けを行い、部屋重みから各部屋で開口するダンパ数を算出し、ダンパ３の開閉を制御することとした。これにより、空気制御システムでは、各部屋の温度の状況、在室人数など、各部屋の状態にあわせてダンパ３の開口数を求めてダンパ３の開閉を制御することで、より早く部屋の温度を快適にするための空調制御を行うことができ、快適性および省エネ性を考慮した制御が可能となる。

なお、空気制御システムにおいて、コントローラ４に部屋サイズを入力できないシステムの場合、密度重みは在室人数とする。

また、人感センサー９が在室人数ではなく、在、不在のみしか検出できない場合、密度重みは、不在時は「０」、在室時は部屋の大きさのみで決定する。この場合、図８に示す密度重みテーブルのうち、例えば、在室人数が「０」と「１」のときの各部屋サイズによる密度重みの情報を用いることとする。また、人感センサー９が存在しない場合、密度重みは部屋の大きさのみで決定する。この場合、図８に示す密度重みテーブルのうち、例えば、在室人数が「１」のときの各部屋サイズによる密度重みの情報を用いることとする。

また、コントローラ４に部屋サイズを入力できず、かつ、人感センサー９が存在しないシステムの場合、密度重みは「１」とする。

また、温度センサー８が存在しない場合、温度重みは「１」とする。

例えば、図１に示す構成において、コントローラ４で部屋サイズを入力できず、温度センサー８が存在しない場合、制御装置１０では、部屋５の部屋重みは密度重み「１」×温度重み「１」で「１」とし、部屋６の部屋重みは密度重み「２」×温度重み「１」で「２」とする。制御装置１０は、上記式（１）により、部屋５の開口するダンパ数は「（１／３）×３＝１」とする。また、制御装置１０は、部屋６の開口するダンパ数は「（２／３）×３＝２」とする。

このように、制御装置１０は、取得できる情報のみを用いて、すなわち、設定温度、部屋サイズ、室内温度、在室人数の情報のうち少なくとも１つ以上の情報を用いて各部屋の重み付けを行って、各部屋で開口するダンパ数を決定し、ダンパ３の開閉を制御してもよい。

制御装置１０では、温度センサー８で計測された室内温度、人感センサー９で計測された在室人数の情報のみを用いて、ダンパ３の開閉を制御してもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 空気調和機、２ ダクト、３ ダンパ、４ コントローラ、５，６ 部屋、７ 人、８ 温度センサー、９ 人感センサー、１０ 制御装置、１１ 送受信部、１２ 制御部、１３ 記憶部、２１ 通信部、２２ プロセッサ、２３ メモリ、２４ システムバス。

Claims (5)

1. 空気調和機で熱交換された空気を各部屋に送風するダクトと部屋間の空気量を制御するダンパと、
   各部屋においてユーザー操作により接続するダンパ数の情報の入力を受け付けるコントローラと、
   各部屋において室内温度を計測する温度センサーと、
   各部屋において在室人数を計測する人感センサーと、
   前記室内温度および前記在室人数の情報を用いて、各部屋について前記ダンパの開閉を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする空気制御システム。
2. 前記コントローラは、ユーザー操作により設定温度および部屋サイズの情報の入力を受け付け、
   前記制御装置は、各部屋のコントローラで受け付けられた設定温度および部屋サイズ、各部屋の温度センサーで計測された室内温度、各部屋の人感センサーで計測された在室人数の情報に基づいて各部屋の重み付けを行って各部屋で開口するダンパ数を決定し、前記ダンパの開閉を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気制御システム。
3. 前記コントローラは、前記温度センサーおよび前記人感センサーを備え、ユーザー操作により入力を受け付けた情報、前記温度センサーおよび前記人感センサーで計測された情報を前記制御装置へ送信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気制御システム。
4. 空気調和機で熱交換された空気を各部屋に送風するダクトと部屋間の空気量を制御するダンパと、
   各部屋においてユーザー操作により受け付けられた設定温度および部屋サイズの情報、各部屋において計測された室内温度の情報、各部屋において計測された在室人数の情報、のうち１つ以上の情報を用いて、各部屋について前記ダンパの開閉を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする空気制御システム。
5. 前記制御装置は、前記設定温度、前記部屋サイズ、前記室内温度、前記在室人数の情報、のうち１つ以上の情報に基づいて各部屋の重み付けを行って各部屋で開口するダンパ数を決定し、前記ダンパの開閉を制御する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気制御システム。

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