JPWO2019146067A1 - 制御システム、空気調和機およびサーバ - Google Patents

Abstract

制御システム（２０）において、熱負荷推定部（３１）は、住宅Ｈ１の立地環境を示す立地情報（４１）と、ある時間帯Ｔ１の天気予報を示す天気情報（４２）とを参照して、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を推定する。具体的には、熱負荷推定部（３１）は、天気情報（４２）に示されている天気予報が晴れの場合、立地情報（４１）から、時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮る建物の有無を判定する。そして、熱負荷推定部（３１）は、判定の結果に応じて、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を推定する。運転制御部（３２）は、熱負荷推定部（３１）により推定された熱負荷に応じて、住宅Ｈ１に設置された空気調和機の運転を、時間帯Ｔ１の前から先回りして制御する。

Description

本発明は、制御システム、空気調和機およびサーバに関するものである。

空気調和機の運転に要する電力は、一般的に圧縮機での消費割合が最も高い。よって、圧縮機の効率が空気調和機の省エネルギー性を大きく左右する。近年では、住宅の高気密高断熱化が進んだことにより、低負荷領域での運転頻度が高まっている。特に、圧縮機の低速運転時における圧縮機の運転効率の重要性が増している。しかし、猛暑時の冷房急速立上、または、極低外気時の暖房急速立上等、圧縮機の回転速度を限界まで高めることによる高能力要求がなくなっているわけではない。すなわち、近年の空気調和機には、低負荷領域における省エネルギー性と、高負荷領域における高能力との両極が求められている。

特許文献１には、圧縮機の運転の高効率化と可動範囲の拡大との両立を図るため、電動機の巻線の結線方式を、低速運転時はスター結線に切り替え、高速運転時はデルタ結線に切り替える技術が記載されている。

特開２００６−２４６６７４号公報

空気調和機には、住宅内の熱負荷変動による快適性の悪化を低減することも求められている。住宅は、大きな建物が隣接しているか等、立地環境によって日当たりが左右される。住宅の高気密高断熱化が進んだとはいえ、日射による熱負荷の変動を無視することはできない。

従来技術では、日射による熱負荷の変動に起因する快適性の悪化を低減することが難しい。

本発明は、日射による熱負荷の変動に起因する快適性の悪化を低減することを目的とする。

本発明の一態様に係る制御システムは、
住宅の立地環境を示す立地情報と、ある時間帯の天気予報を示す天気情報とを参照して、前記時間帯における前記住宅への日射による熱負荷を推定する熱負荷推定部と、
前記熱負荷推定部により推定された熱負荷に応じて、前記住宅に設置された空気調和機の運転を、前記時間帯の前から先回りして制御する運転制御部と
を備える。

本発明では、日射による熱負荷を推定した結果に応じて空気調和機の運転が制御される。そのため、日射による熱負荷の変動に起因する快適性の悪化を低減することができる。

実施の形態１に係る空気調和機の構成を示す回路図。 実施の形態１に係る空気調和機の構成を示す回路図。 実施の形態１に係る制御システムの構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る制御システムの動作を示すフローチャート。 日射負荷に応じた先読み制御運転の例を示すグラフ。 実施の形態１の変形例に係る制御システムの構成を示すブロック図。 実施の形態２に係る制御システムの構成を示すブロック図。 実施の形態２に係る制御システムの動作を示すフローチャート。 断熱性能の違いによるαの違いの例を示すグラフ。 実施の形態３に係る制御システムの構成を示すブロック図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、以下に説明する実施の形態のうち、２つ以上の実施の形態が組み合わせられて実施されても構わない。あるいは、以下に説明する実施の形態のうち、１つの実施の形態または２つ以上の実施の形態の組み合わせが部分的に実施されても構わない。

実施の形態１．
本実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１および図２を参照して、本実施の形態に係る空気調和機１０の構成を説明する。

図１は、冷房運転時の冷媒回路１１を示している。図２は、暖房運転時の冷媒回路１１を示している。

空気調和機１０は、冷媒が循環する冷媒回路１１を備える。空気調和機１０は、圧縮機１２と、四方弁１３と、室外熱交換器である第１熱交換器１４と、膨張弁である膨張機構１５と、室内熱交換器である第２熱交換器１６とをさらに備える。圧縮機１２、四方弁１３、第１熱交換器１４、膨張機構１５および第２熱交換器１６は、冷媒回路１１に接続されている。

圧縮機１２は、冷媒を圧縮する。四方弁１３は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れる方向を切り換える。第１熱交換器１４は、冷房運転時には凝縮器として動作し、圧縮機１２により圧縮された冷媒を放熱させる。すなわち、第１熱交換器１４は、圧縮機１２により圧縮された冷媒を用いて熱交換を行う。第１熱交換器１４は、暖房運転時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張機構１５で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。膨張機構１５は、凝縮器で放熱した冷媒を膨張させる。第２熱交換器１６は、暖房運転時には凝縮器として動作し、圧縮機１２により圧縮された冷媒を放熱させる。すなわち、第２熱交換器１６は、圧縮機１２により圧縮された冷媒を用いて熱交換を行う。第２熱交換器１６は、冷房運転時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張機構１５で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。

空気調和機１０は、制御システム２０をさらに備える。

図１および図２では、制御システム２０と圧縮機１２との接続しか示していないが、制御システム２０は、圧縮機１２だけでなく、冷媒回路１１に接続された圧縮機１２以外の構成要素に接続されてもよい。制御システム２０は、制御システム２０に接続されている各構成要素の状態を監視したり、制御したりする。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御システム２０の構成を説明する。

制御システム２０は、コンピュータである。制御システム２０は、具体的には、マイクロコンピュータである。制御システム２０は、プロセッサ２１を備えるとともに、メモリ２２および通信デバイス２３といった他のハードウェアを備える。プロセッサ２１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

制御システム２０は、機能要素として、熱負荷推定部３１と、運転制御部３２とを備える。熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能は、ソフトウェアにより実現される。

プロセッサ２１は、制御プログラムを実行する装置である。制御プログラムは、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能を実現するプログラムである。プロセッサ２１は、例えば、ＣＰＵである。「ＣＰＵ」は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略語である。

メモリ２２は、制御プログラムを記憶する装置である。メモリ２２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。「ＲＡＭ」は、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。

メモリ２２には、後述する立地情報４１、天気情報４２、住宅情報４３および太陽情報４４が記憶される。

通信デバイス２３は、制御プログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、制御プログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを含む。通信デバイス２３は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。「ＮＩＣ」は、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄの略語である。

制御プログラムは、メモリ２２からプロセッサ２１に読み込まれ、プロセッサ２１によって実行される。メモリ２２には、制御プログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。「ＯＳ」は、Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略語である。プロセッサ２１は、ＯＳを実行しながら、制御プログラムを実行する。なお、制御プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

制御システム２０は、プロセッサ２１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、制御プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。

制御プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ２２、または、プロセッサ２１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。

制御プログラムは、熱負荷推定部３１および運転制御部３２により行われる処理をそれぞれ熱負荷推定処理および運転制御処理としてコンピュータに実行させるプログラムである。制御プログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記録されて提供されてもよいし、記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

制御システム２０は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。制御システム２０が複数台のコンピュータで構成されている場合は、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４を参照して、本実施の形態に係る制御システム２０の動作を説明する。制御システム２０の動作は、本実施の形態に係る制御方法に相当する。

ステップＳ１０１において、熱負荷推定部３１は、住宅Ｈ１の立地環境を示す立地情報４１と、ある時間帯Ｔ１の天気予報を示す天気情報４２とを参照して、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を推定する。時間帯Ｔ１は、本実施の形態では、１２：００から１３：００といった特定の時間であるが、１２：００から１２：３０といった、１時間よりも短い特定の期間でもよいし、１２：００から１５：００といった、１時間よりも長い特定の期間でもよい。

具体的には、熱負荷推定部３１は、天気情報４２に示されている天気予報が晴れの場合、立地情報４１から、時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮る建物の有無を判定する。そして、熱負荷推定部３１は、判定の結果に応じて、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を推定する。

より具体的には、熱負荷推定部３１は、天気情報４２をメモリ２２から読み取る。天気情報４２は、通信デバイス２３によりインターネット経由で外部のサーバから適宜取得され、メモリ２２に記憶される。熱負荷推定部３１は、読み取った天気情報４２から、当日の時間帯Ｔ１の天気予報を特定する。当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れの場合、熱負荷推定部３１は、立地情報４１をメモリ２２から読み取る。立地情報４１は、あらかじめメモリ２２に記憶され、適宜更新される。熱負荷推定部３１は、読み取った立地情報４１から、住宅Ｈ１の周辺に建物が存在するかどうか、および、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮るかどうかを判定する。住宅Ｈ１の周辺に建物が存在し、かつ、その建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮るのであれば、熱負荷推定部３１は、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を低めに推定する。当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れ以外の場合も、熱負荷推定部３１は、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を低めに推定する。一方、当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れであり、住宅Ｈ１の周辺に建物が存在しない場合、熱負荷推定部３１は、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を高めに推定する。当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れであり、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮らない場合も、熱負荷推定部３１は、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を高めに推定する。熱負荷の推定方法としては、任意の方法を用いることができるが、本実施の形態では、晴れの日の時間帯Ｔ１における熱負荷の基準値と、晴れ以外の日の時間帯Ｔ１における熱負荷の基準値とをそれぞれ第１基準値および第２基準値としてあらかじめ設定し、いずれかの基準値を選択するという方法が用いられる。すなわち、熱負荷推定部３１は、熱負荷を高めに推定する場合は、第１基準値を選択する。熱負荷推定部３１は、熱負荷を低めに推定する場合は、第２基準値を選択する。

本実施の形態では、立地情報４１には、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物の位置Ｐｂを示す情報が含まれている。熱負荷推定部３１は、天気情報４２に示されている天気予報が晴れの場合、立地情報４１のほかに、住宅Ｈ１の位置Ｐｈを示す住宅情報４３と、時間帯Ｔ１における太陽の方角を示す太陽情報４４とを参照して、時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮る建物の有無を判定する。

具体的には、当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れの場合、熱負荷推定部３１は、立地情報４１をメモリ２２から読み取る。熱負荷推定部３１は、読み取った立地情報４１から、住宅Ｈ１の周辺に建物が存在するかどうかを判定する。住宅Ｈ１の周辺に建物が存在していれば、熱負荷推定部３１は、住宅情報４３および太陽情報４４をメモリ２２から読み取る。住宅情報４３は、あらかじめメモリ２２に記憶される。太陽情報４４は、本実施の形態では、あらかじめメモリ２２に記憶されるが、他の情報から太陽の方角を計算することで都度生成されてメモリ２２に記憶されてもよい。熱負荷推定部３１は、読み取った太陽情報４４から、当日の時間帯Ｔ１における太陽の方角を特定する。熱負荷推定部３１は、読み取った立地情報４１に示されている位置Ｐｂが、住宅情報４３に示されている位置Ｐｈに対して、当日の時間帯Ｔ１における太陽の方角に当たるかどうかを判定する。位置Ｐｂが位置Ｐｈに対して、当日の時間帯Ｔ１における太陽の方角に当たるのであれば、熱負荷推定部３１は、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮るとみなし、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を低めに推定する。位置Ｐｂが位置Ｐｈに対して、当日の時間帯Ｔ１における太陽の方角に当たらないのであれば、熱負荷推定部３１は、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮らないとみなし、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を高めに推定する。熱負荷の推定方法については、前述したとおりである。

熱負荷推定部３１は、住宅Ｈ１の中で空気調和機１０の室内機が設置されている個別の部屋について、日射による熱負荷を推定してもよい。そのような例において、住宅情報４３には、住宅Ｈ１の中で空気調和機１０の室内機が設置されている部屋Ｒ１の向きを示す情報が含まれる。当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れの場合、熱負荷推定部３１は、立地情報４１と、住宅情報４３と、太陽情報４４とから、当日の時間帯Ｔ１における部屋Ｒ１への日射の有無を予測する。そして、熱負荷推定部３１は、予測の結果に応じて、当日の時間帯Ｔ１における部屋Ｒ１への日射による熱負荷を推定する。なお、熱負荷推定部３１は、部屋Ｒ１に窓があるかどうか、窓があればカーテンが開いているかどうかによって、熱負荷の推定値を補正してもよい。そのような例において、熱負荷推定部３１は、空気調和機１０の室内機に備えられている赤外線センサまたはカメラにより得られる室内の画像から、部屋Ｒ１に窓があるかどうか、窓があればカーテンが開いているかどうかを認識する。そして、熱負荷推定部３１は、窓がない場合、窓がある場合に比べて、熱負荷の推定値を低く推定する。熱負荷推定部３１は、窓があってもカーテンが閉まっている場合、カーテンが開いている場合に比べて、熱負荷の推定値を低く推定する。熱負荷推定部３１は、窓の数または窓の向きによって、熱負荷の推定値を調整してもよい。

当日の時間帯Ｔ１の天気予報が晴れであり、住宅Ｈ１の周辺に建物が存在する場合、熱負荷推定部３１は、その建物の位置Ｐｂだけでなく、その建物の高さＨｂも考慮して、その建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮るかどうかを判定してもよい。そのような例において、立地情報４１には、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物の高さを示す情報が含まれる。太陽情報４４には、太陽の高さを示す情報が含まれる。位置Ｐｂが位置Ｐｈに対して太陽の方角に当たる場合でも、高さＨｂが位置Ｐｈから太陽が臨めなくなるほど高くなければ、熱負荷推定部３１は、住宅Ｈ１の周辺に存在する建物が当日の時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮らないとみなし、当日の時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を高めに推定する。「太陽の高さ」は、例えば、日射角で表すことができる。日射角は、夏至には７８度、春分および秋分には５５度、冬至には３２度といった具合に季節によって変化する。よって、日射角の情報を考慮することで、より精度良く日当たりを推定することができる。

なお、本実施の形態では、熱負荷推定部３１は、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射の有無を予測するだけであるが、変形例として、熱負荷推定部３１は、立地情報４１と、天気情報４２とを参照して、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射量を予測してもよい。この変形例において、熱負荷推定部３１は、予測の結果に応じて、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を推定する。すなわち、熱負荷推定部３１は、予測した日射量に応じた熱負荷の推定値を算出する。

ステップＳ１０２において、運転制御部３２は、熱負荷推定部３１により推定された熱負荷に応じて、住宅Ｈ１に設置された空気調和機１０の運転を、時間帯Ｔ１の前から先回りして制御する。

具体的には、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷が熱負荷推定部３１により高めに推定されていれば、運転制御部３２は、空気調和機１０の運転を、時間帯Ｔ１の前に早めに開始する。あるいは、運転制御部３２は、空気調和機１０の運転を、時間帯Ｔ１の前に低速運転から高速運転に切り替える。一方、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷が熱負荷推定部３１により低めに推定されていれば、運転制御部３２は、空気調和機１０の運転を、時間帯Ｔ１の前に遅めに開始するか、または、少なくとも時間帯Ｔ１の前には開始しない。あるいは、運転制御部３２は、空気調和機１０の運転を、時間帯Ｔ１の前に高速運転から低速運転に切り替えるか、または、時間帯Ｔ１の前に停止する。日射による熱負荷に応じた先読み制御運転の例を図５に示す。空気調和機１０の発揮能力をＱｒａｃ、熱貫流負荷をＱα、日射による熱負荷をＱβ、内部発熱をＱｎとすると、Ｑｒａｃ＝Ｑα＋Ｑβ＋Ｑｎとなる。熱貫流負荷は、室内温度および室外温度の差である内外温度差に比例する。日射による熱負荷がない場合、すなわち、｜Ｑβ｜＝０の場合、熱貫流負荷の傾きをαとすると、発揮能力は、傾きがα、切片がＱｎの一次関数で表せる。この関数は、発揮能力を縦軸、内外温度差を横軸とするグラフをプロットし、プロットデータを蓄積および分析することで求められる。図５に示すように、運転制御部３２は、日射による熱負荷がある場合、すなわち、｜Ｑβ｜＞０の場合、発揮能力を、日射による熱負荷分オフセットすることで、センサまたはユーザによるフィードバックを待たずに省エネルギーかつ快適な運転を実現できる。

従来技術と同様に、空気調和機１０の圧縮機１２において、電動機の巻線の結線方式を、低速運転時はスター結線に切り替え、高速運転時はデルタ結線に切り替えることが望ましい。結線方式を、圧縮機１２の低速運転時はスター結線に切り替え、圧縮機１２の高速運転時はデルタ結線に切り替えることで、積算消費電力を最も小さくすることができる。ただし、圧縮機１２の回転数またはインバータ出力電圧のみで閾値を定め、閾値を跨ぐ度にスター結線とデルタ結線とを相互に切り替える場合、閾値を跨いだときに、ユーザの意図にそぐわない運転停止を毎回発生させなければならない。運転時間をトリガーとして使用した場合においても、結線切替のための圧縮機１２の停止が発生し、期間全体で見たときの圧縮機１２の停止回数が増えることになり、快適性が悪化するおそれがある。よって、通常の圧縮機１２の停止タイミングと結線の切替タイミングとを同期させることで、圧縮機１２の停止回数を増やさないことが快適性を維持する上で望ましい。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、日射による熱負荷を推定した結果に応じて空気調和機１０の運転が制御される。そのため、日射による熱負荷の変動に起因する快適性の悪化を低減することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能がハードウェアにより実現されてもよい。この変形例について、主に本実施の形態との差異を説明する。

図６を参照して、本実施の形態の変形例に係る制御システム２０の構成を説明する。

制御システム２０は、電子回路２４および通信デバイス２３といったハードウェアを備える。

電子回路２４は、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能を実現する専用のハードウェアである。電子回路２４は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。「ＩＣ」は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。「ＧＡ」は、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。「ＦＰＧＡ」は、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。「ＡＳＩＣ」は、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。

制御システム２０は、電子回路２４を代替する複数の電子回路を備えていてもよい。これら複数の電子回路は、全体として熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能を実現する。それぞれの電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。

別の変形例として、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。

プロセッサ２１および電子回路２４は、いずれも処理回路である。すなわち、制御システム２０の構成が図３および図６のいずれに示した構成であっても、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の動作は、処理回路により行われる。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を、図７および図８を用いて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態に係る空気調和機１０の構成については、図１および図２に示した実施の形態１のものと同じであるため、説明を省略する。

図７を参照して、本実施の形態に係る制御システム２０の構成を説明する。

本実施の形態では、制御システム２０は、機能要素として、熱負荷推定部３１と、運転制御部３２と、断熱性能評価部３３とを備える。熱負荷推定部３１、運転制御部３２および断熱性能評価部３３の機能は、ソフトウェアにより実現される。すなわち、本実施の形態では、制御プログラムは、熱負荷推定部３１、運転制御部３２および断熱性能評価部３３の機能を実現するプログラムである。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図８を参照して、本実施の形態に係る制御システム２０の動作を説明する。制御システム２０の動作は、本実施の形態に係る制御方法に相当する。

ステップＳ２０１において、断熱性能評価部３３は、空気調和機１０の運転時に、空気調和機１０の能力と、住宅Ｈ１の室内温度および室外温度の差である内外温度差とを記録する。断熱性能評価部３３は、記録した能力と内外温度差との関係を分析することで、住宅Ｈ１の断熱性能を評価する。

具体的には、断熱性能評価部３３は、住宅Ｈ１で実際に運転された際の空気調和機１０の能力を縦軸、その際にサーミスタ等のセンサにより測定された住宅Ｈ１の内外温度差を横軸とするグラフをプロットしたときに得られる近似直線を表す一次関数の傾きαを熱損失係数または熱貫流係数、すなわち、Ｑ値として出力する。このＱ値は、住宅Ｈ１の断熱性能の評価値に相当する。冷房運転時における断熱性能の違いによるαの違いの例を図９に示す。図９からわかるように、断熱性能によってαは変化する。

ステップＳ２０２において、熱負荷推定部３１は、実施の形態１のステップＳ１０１と同様に、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を推定するが、その際に、断熱性能評価部３３による評価の結果に応じて、熱負荷の推定値を補正する。

具体的には、時間帯Ｔ１の天気予報が晴れであり、熱負荷推定部３１が、時間帯Ｔ１に住宅Ｈ１への日射を遮る建物がないと判定したことで、時間帯Ｔ１における住宅Ｈ１への日射による熱負荷を高めに推定する場合に、熱負荷推定部３１は、住宅Ｈ１の断熱性能の評価値が低いほど、熱負荷を高めに推定する。

ステップＳ２０３において、運転制御部３２は、実施の形態１のステップＳ１０２と同様に、住宅Ｈ１に設置された空気調和機１０の運転を、時間帯Ｔ１の前から先回りして制御する。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態によれば、日射による熱負荷をより高精度に推定することができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、実施の形態１と同じように、熱負荷推定部３１、運転制御部３２および断熱性能評価部３３の機能がソフトウェアにより実現されるが、実施の形態１の変形例と同じように、熱負荷推定部３１、運転制御部３２および断熱性能評価部３３の機能がハードウェアにより実現されてもよい。あるいは、熱負荷推定部３１、運転制御部３２および断熱性能評価部３３の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。

実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を、図１０を用いて説明する。

実施の形態１では、住宅Ｈ１に設置された空気調和機１０が制御システム２０を備えるが、本実施の形態では、制御システムとして機能するサーバ５０が空気調和機１０とは別に設置される。サーバ５０は、インターネット等のネットワーク６０を介して空気調和機１０の運転を制御する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１０を参照して、本実施の形態に係るサーバ５０の構成を説明する。

サーバ５０は、コンピュータである。サーバ５０は、具体的には、クラウドサーバである。サーバ５０は、プロセッサ５１を備えるとともに、メモリ５２および通信デバイス５３といった他のハードウェアを備える。プロセッサ５１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

サーバ５０は、機能要素として、熱負荷推定部３１と、運転制御部３５とを備える。熱負荷推定部３１および運転制御部３５の機能は、ソフトウェアにより実現される。

プロセッサ５１は、制御プログラムを実行する装置である。制御プログラムは、実施の形態１のものと同様に、熱負荷推定部３１および運転制御部３５の機能を実現するプログラムである。

メモリ５２は、制御プログラムを記憶する装置である。メモリ５２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。

メモリ５２には、立地情報４１、天気情報４５、住宅情報４３および太陽情報４４が記憶される。

通信デバイス５３は、制御プログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、制御プログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを含む。通信デバイス５３は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。

制御プログラムは、メモリ５２からプロセッサ５１に読み込まれ、プロセッサ５１によって実行される。メモリ５２には、制御プログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。プロセッサ５１は、ＯＳを実行しながら、制御プログラムを実行する。なお、制御プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

制御プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されていてもよい。補助記憶装置は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。「ＨＤＤ」は、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。制御プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されている場合、メモリ５２にロードされ、プロセッサ５１によって実行される。

サーバ５０は、プロセッサ５１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、制御プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。

制御プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ５２、補助記憶装置、または、プロセッサ５１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。

サーバ５０は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。サーバ５０が複数台のコンピュータで構成されている場合は、熱負荷推定部３１および運転制御部３５の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。

なお、サーバ５０は、実施の形態２に係る制御システム２０と同様に、機能要素として、断熱性能評価部３３をさらに備えていてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
本実施の形態に係るサーバ５０の動作については、サーバ５０が空気調和機１０と通信を行って空気調和機１０の運転を制御するという点を除き、実施の形態１に係る制御システム２０の動作と同様であるため、説明を省略する。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、熱負荷推定部３１および運転制御部３２の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。

本実施の形態では、熱負荷推定部３１および運転制御部３２がサーバ５０に備えられるが、変形例として、熱負荷推定部３１および運転制御部３２がサーバ５０と空気調和機１０とに分散されてもよい。すなわち、サーバ５０が制御システムとして機能する代わりに、サーバ５０と空気調和機１０とが全体で制御システムとして機能してもよい。

１０ 空気調和機、１１ 冷媒回路、１２ 圧縮機、１３ 四方弁、１４ 第１熱交換器、１５ 膨張機構、１６ 第２熱交換器、２０ 制御システム、２１ プロセッサ、２２ メモリ、２３ 通信デバイス、２４ 電子回路、３１ 熱負荷推定部、３２ 運転制御部、３３ 断熱性能評価部、４１ 立地情報、４２ 天気情報、４３ 住宅情報、４４ 太陽情報、５０ サーバ、５１ プロセッサ、５２ メモリ、５３ 通信デバイス、６０ ネットワーク。

Claims (9)

1. 住宅の立地環境を示す立地情報と、ある時間帯の天気予報を示す天気情報とを参照して、前記時間帯における前記住宅への日射による熱負荷を推定する熱負荷推定部と、
   前記熱負荷推定部により推定された熱負荷に応じて、前記住宅に設置された空気調和機の運転を、前記時間帯の前から先回りして制御する運転制御部と
   を備える制御システム。
2. 前記熱負荷推定部は、前記天気情報に示されている天気予報が晴れの場合、前記立地情報から、前記時間帯に前記住宅への日射を遮る建物の有無を判定し、判定の結果に応じて、前記時間帯における前記住宅への日射による熱負荷を推定する請求項１に記載の制御システム。
3. 前記立地情報には、前記住宅の周辺に存在する建物の位置を示す情報が含まれ、
   前記熱負荷推定部は、前記天気情報に示されている天気予報が晴れの場合、前記立地情報のほかに、前記住宅の位置を示す住宅情報と、前記時間帯における太陽の方角を示す太陽情報とを参照して、前記時間帯に前記住宅への日射を遮る建物の有無を判定する請求項２に記載の制御システム。
4. 前記住宅情報には、前記住宅の中で前記空気調和機の室内機が設置されている部屋の向きを示す情報が含まれ、
   前記熱負荷推定部は、前記天気情報に示されている天気予報が晴れの場合、前記立地情報と、前記住宅情報と、前記太陽情報とから、前記時間帯における前記部屋への日射の有無を予測し、予測の結果に応じて、前記時間帯における前記部屋への日射による熱負荷を推定する請求項３に記載の制御システム。
5. 前記立地情報には、前記住宅の周辺に存在する建物の高さを示す情報が含まれ、
   前記太陽情報には、太陽の高さを示す情報が含まれている請求項３または４に記載の制御システム。
6. 前記熱負荷推定部は、前記立地情報と、前記天気情報とを参照して、前記時間帯における前記住宅への日射量を予測し、予測の結果に応じて、前記時間帯における前記住宅への日射による熱負荷を推定する請求項１から５のいずれか１項に記載の制御システム。
7. 前記空気調和機の運転時に、前記空気調和機の能力と、前記住宅の室内温度および室外温度の差である内外温度差とを記録し、記録した能力と内外温度差との関係を分析することで、前記住宅の断熱性能を評価する断熱性能評価部をさらに備え、
   前記熱負荷推定部は、前記断熱性能評価部による評価の結果に応じて、前記時間帯における前記住宅への日射による熱負荷の推定値を補正する請求項１から６のいずれか１項に記載の制御システム。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の制御システムを備える空気調和機。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の制御システムであり、ネットワークを介して前記空気調和機の運転を制御するサーバ。

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