WO2021009802A1

WO2021009802A1 - 空調システム

Info

Publication number: WO2021009802A1
Application number: PCT/JP2019/027704
Authority: WO
Inventors: 圭吾井口
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-01-21
Also published as: JP7101894B2; JPWO2021009802A1

Abstract

第１通風路（３１０）は、第１空調機（１００）から出力された空気を個別送風部（４００）に導く。第２通風路（３２０）は、第２空調機（１１０）から出力された空気を個別送風部（４００）に導く。第３通風路（３１２）は、第１通風路（３１０）からの空気および第２通風路（３２０）からの空気を個別送風部（４００）に導く。第３流量調整弁（４２１）は、第１通風路（３１０）と第１送風口（４０２）との間を流れる空気量を調整する。第４流量調整弁（４２２）は、第２通風路（３２０）と第１送風口（４０２）との間を流れる空気量を調整する。第５流量調整弁（４２３）は、第３通風路（３１２）と第１送風口（４０２）との間を流れる空気量を調整する。

Description

空調システム

　本発明は、複数の送風口が形成された空調システムに関する。

　従来、複数の送風口が形成された空調システムが知られている。たとえば、特開平５－１４９６０１号公報（特許文献１）には、複数の送風口を備え、室内に設けられた温度センサからの温度情報および室内にいる各ユーザから入力された温熱感に関する申告値を用いたファジィ推論によって室内に対する空調を制御するファジィ空調システムが開示されている。当該空調システムによれば、室内にいる各ユーザの好みに合わせた温熱環境を得るようにして快適性および省エネ性を向上させることができる。

特開平５－１４９６０１号公報

　特許文献１に開示されている空調システムにおいては、各送風口から室内に送風される空気は、同じ空調機から出力された空気である。そのため、室内にいる複数のユーザの申告値の間にばらつきがある場合、各ユーザの申告値に対応する空気の状態と室内に送風される空気の状態との乖離が大きくなり得る。

　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空調対象の空間内の各ユーザの快適性を向上させることである。

　本発明に係る空調システムは、特定空間の空調を行う。空調システムは、第１空調機と、第２空調機と、個別送風部と、第１通風路と、第２通風路と、第３通風路とを備える。個別送風部は、特定空間に配置されている。第１通風路は、第１空調機から出力された空気を個別送風部に導く。第２通風路は、第２空調機から出力された空気を個別送風部に導く。第３通風路は、第１通風路からの空気および第２通風路からの空気を個別送風部に導く。第１流量調整弁は、第１通風路と第３通風路との間を流れる空気量を調整する。第２流量調整弁は、第２通風路と第３通風路との間を流れる空気量を調整する。個別送風部は、第１送風口と、第２通風口と、第３流量調整弁と、第４流量調整弁と、第５流量調整弁と、第６流量調整弁と、第７流量調整弁と、第８流量調整弁とを含む。第３流量調整弁は、第１通風路と第１送風口との間を流れる空気量を調整する。第４流量調整弁は、第２通風路と第１送風口との間を流れる空気量を調整する。第５流量調整弁は、第３通風路と第１送風口との間を流れる空気量を調整する。第６流量調整弁は、第１通風路と第２送風口との間を流れる空気量を調整する。第７流量調整弁は、第２通風路と第２送風口との間を流れる空気量を調整する。第８流量調整弁は、第３通風路と第２送風口との間を流れる空気量を調整する。

　本発明に係る空調システムによれば、第１通風路、第２通風路、および第３通風路によって第１空調機および第２空調機の空気が導かれる個別送風部により、空調対象の空間内の各ユーザの快適性を向上させることができる。

実施の形態１に係る空調システムの構成を示す機能ブロック図である。図１の制御部の構成を示す機能ブロック図である。図１の制御部によって行われる処理の流れを説明するためのフローチャートである。実施の形態２に係る空調システムの構成を示す機能ブロック図である。実施の形態３に係る空調システムの構成を示す機能ブロック図である。実施の形態４に係る空調システムの構成を示す機能ブロック図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空調システム１の構成を示す機能ブロック図である。図１に示されるように、空調システム１は、空調機１００（第１空調機）と、空調機１１０（第２空調機）と、テーブル４００（個別送風部）と、ダクト３１０（第１通風路）と、ダクト３２０（第２通風路）と、ダクト３１２（第３通風路）と、流量調整弁１２１（第１流量調整弁）と、流量調整弁１２２（第２流量調整弁）と、温度センサＴＳ１～ＴＳ３とを備える。

　空調システム１は、室内空間９００の空調を行う。テーブル４００は、室内空間９００（特定空間）に配置されている。ダクト３１０は、空調機１００から出力された空気をテーブル４００に導く。ダクト３２０は、空調機１１０から出力された空気をテーブル４００に導く。ダクト３１２は、ダクト３１０からの空気およびダクト３２０からの空気をテーブル４００に導く。流量調整弁１２１は、ダクト３１０と３１２との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁１２２は、ダクト３２０と３１２との間を流れる空気量を調整する。

　テーブル４００は、送風口４０２（第１送風口）と、送風口４０４（第２送風口）と、送風口４０６と、送風口４０８と、流量調整弁４２１（第３流量調整弁）と、流量調整弁４２２（第４流量調整弁）と、流量調整弁４２３（第５流量調整弁）と、流量調整弁４４１（第６流量調整弁）と、流量調整弁４４２（第７流量調整弁）と、流量調整弁４４３（第８流量調整弁）と、流量調整弁４６１～４６３と、流量調整弁４８１～４８３と、ファン４０２Ａと、ファン４０４Ａと、ファン４０６Ａと、ファン４０８Ａと、操作部４０２Ｂと、操作部４０４Ｂと、操作部４０６Ｂと、操作部４０８Ｂとを含む。

　流量調整弁４２１は、送風口４０２とダクト３１０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４２２は、送風口４０２とダクト３２０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４２３は、送風口４０２とダクト３１２との間を流れる空気量を調整する。

　流量調整弁４４１は、送風口４０４とダクト３１０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４４２は、送風口４０４とダクト３２０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４４３は、送風口４０４とダクト３１２との間を流れる空気量を調整する。

　流量調整弁４６１は、送風口４０６とダクト３１０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４６２は、送風口４０６とダクト３２０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４６３は、送風口４０６とダクト３１２との間を流れる空気量を調整する。

　流量調整弁４８１は、送風口４０８とダクト３１０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４８２は、送風口４０８とダクト３２０との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁４８３は、送風口４０８とダクト３１２との間を流れる空気量を調整する。

　ファン４０２Ａは、送風口４０２へ空気を送風する。ファン４０２Ａから送風される空気により、ダクト３１０、３２０、あるいは３１２からの空気が送風口４０２から出力されることが促進される。

　ファン４０４Ａは、送風口４０４へ空気を送風する。ファン４０４Ａから送風される空気により、ダクト３１０、３２０、あるいは３１２からの空気が送風口４０４から出力されることが促進される。

　ファン４０６Ａは、送風口４０６へ空気を送風する。ファン４０６Ａから送風される空気により、ダクト３１０、３２０、あるいは３１２からの空気が送風口４０６から出力されることが促進される。

　ファン４０８Ａは、送風口４０８へ空気を送風する。ファン４０８Ａから送風される空気により、ダクト３１０、３２０、あるいは３１２からの空気が送風口４０８から出力されることが促進される。

　操作部４０２Ｂには、送風口４０２から出力される空気の空調設定が入力される。操作部４０４Ｂには、送風口４０４から出力される空気の空調設定が入力される。操作部４０６Ｂには、送風口４０６から出力される空気の空調設定が入力される。操作部４０８Ｂには、送風口４０８から出力される空気の空調設定が入力される。空調設定は、温度および湿度を含む。空調システム１においては、たとえば４人のユーザが、操作部４０２Ｂ，４０４Ｂ，４０６Ｂ，４０８Ｂに互いに異なる要求温度および要求湿度をそれぞれ入力することが可能である。

　空調機１００は、制御部５０を含む。制御部５０は、空調システム１を統合的に制御する。すなわち、制御部５０は、空調機１００，１１０、流量調整弁１２１，１２２、およびテーブル４００を制御する。

　制御部５０は、温度センサＴＳ１からダクト３１０を通過する空気の温度を取得する。制御部５０は、温度センサＴＳ２からダクト３２０を通過する空気の温度を取得する。制御部５０は、温度センサＴＳ３からダクト３１２を通過する空気の温度を取得する。制御部５０は、操作部４０２Ｂ，４０４Ｂ，４０６Ｂ，４０８Ｂから送風口４０２，４０４，４０６，４０８のそれぞれから出力される空気の空調設定を取得する。

　空調システム１においてテーブル４００に導かれる空気は、空調機１００から出力された空気、空調機１１０から出力された空気、ならびに空調機１００から出力された空気および空調機１１０から出力された空気が混合された空気の３種類である。空調システム１においてテーブル４００に導かれる空気の種類は、テーブル４００に接続されるダクト数に一致する。実施の形態に係る空調システムにおいては、ダクト数をｄ、空調機の台数をｎ、およびテーブルの台数をｍとすると、以下の式（１）が成立する。

　空調システム１においては、空調機の台数ｎが２であり、テーブルの台数ｍが１である場合が示されている。

　図２は、図１の制御部５０の構成を示す機能ブロック図である。図２に示されるように、制御部５０は、処理回路５１と、メモリ５２と、入出力部５３とを含む。処理回路５１は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリ５２に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）であってもよい。処理回路５１が専用のハードウェアである場合、処理回路５１は、たとえば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ(Field　Programmable　Gate　Array)、あるいはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路５１がＣＰＵの場合、制御部５０の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアあるいはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。処理回路５１は、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行する。メモリ５２には、不揮発性または揮発性の半導体メモリ（たとえばＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、あるいはＥＥＰＲＯＭ（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory））、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）が含まれる。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）とも呼ばれる。

　図３は、図１の制御部５０によって行われる処理の流れを説明するためのフローチャートである。図３に示される処理は、空調システム１を統合的に制御する不図示のメインルーチンによって実行される。以下では、ステップを単にＳと記載する。

　図３に示されるように、制御部５０は、Ｓ１０１において、温度センサＴＳ１～ＴＳ３から取得した温度をもとに、要求温度の空気を送風している空調機があるか否かを判定する。要求温度の空気を送風している空調機がある場合（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、制御部５０は、Ｓ１０５において要求温度が入力された操作部に対応する流量調整弁を調整して処理をメインルーチンに返す。たとえば、要求温度が操作部４０２Ｂから入力された空調設定に含まれている場合、制御部５０は、流量調整弁４２１～４２３を調整する。

　要求温度の空気を送風している空調機がない場合（Ｓ１０１においてＮＯ）、制御部５０は、Ｓ１０２において要求温度の空気を複数の空調機によって生成可能か否かを判定する。具体的には、要求温度の種類の数がダクト数以下である場合、生成可能と判断する。要求温度の種類の数がダクト数よりも大きい場合、要求温度の空気を生成不可能と判断する。たとえば、操作部４０２Ｂ，４０４Ｂ，４０６Ｂ，４０８Ｂに要求温度としてそれぞれ２０℃、２２℃、２２℃、および２４℃が入力された場合、要求温度の個数は４であるが、２２℃が重複しているため、要求温度の種類は３と算出される。

　要求温度の空気を複数の空調機によって生成可能である場合（Ｓ１０２においてＹＥＳ）、制御部５０は、Ｓ１０３において複数の空調機の運転設定を要求温度に合わせて変更し処理をＳ１０５に進める。要求温度の空気を複数の空調機によって生成不可能である場合（Ｓ１０２においてＮＯ）、制御部５０は、Ｓ１０４において要求温度を再設定する。具体的には、各要求温度の公差および要求温度の中央値を用いて、要求温度をグルーピングする。たとえば、要求温度が１８℃、２０℃、２２℃、および２４℃である場合、公差は２であり、中央値は２１である。中央値に相対的に近い２０℃および２２℃をグルーピングして、１つの要求温度とみなす。当該要求温度は、グルーピングされた温度の平均値２１℃である。その結果、要求温度は、１８℃、２１℃、および２４℃に再設定される。

　要求温度がたとえば１８℃、１９℃、２０℃、および２４℃である場合、１８℃、１９℃、および２０℃の公差が１と比較的小さい。また、要求温度の中央値は２０．２５である。そのため、１９℃および２０℃をグルーピングして、１つの要求温度とみなす。当該要求温度は、グルーピングされた温度の平均値１９．５℃である。なお、中央値に替えて、最大値以外および最小値以外の要求温度をグルーピングして平均値を算出してもよい。

　なお、操作部に入力される空調設定は、たとえば、「現在よりも涼しく」、あるいは「現在よりも暖かく」のように、ユーザが希望する体感を含んでいてもよい。たとえば、「現在よりも涼しく」は現在よりも温度を１℃だけ低くすることを意味し、「現在よりも暖かく」を現在よりも温度を１℃だけ高くすることを意味する。

　以上、実施の形態１に係る空調システムによれば、空調対象の空間内の各ユーザの快適性を向上させることができる。

　実施の形態２．
　実施の形態２においては、室内空間の空気および室内空間の外部の空気を吸入し、室内空間の空気と熱交換した外部の空気を出力する熱交換器が、実施の形態１に係る空調システムに追加された構成について説明する。当該空調システムによれば、温度に加えて湿度に関しても各ユーザの要求に合わせた空調を実現することができる。

　図４は、実施の形態２に係る空調システム２の構成を示す機能ブロック図である。空調システム２の構成は、図１の空調システム１の構成に、全熱交換器２００と、流量調整弁２０１（第９流量調整弁）と、流量調整弁２０２（第１０流量調整弁）と、湿度センサＨＳ１，ＨＳ２とが追加された構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。

　図４に示されるように、流量調整弁２０１は、ダクト３１０と全熱交換器２００との間を流れる空気量を調整する。流量調整弁２０２は、ダクト３２０と全熱交換器２００との間を流れる空気量を調整する。全熱交換器２００は、室内空間９００の空気および室内空間９００の外部の空気（室外空気）を吸入し、室内空間９００の空気と熱交換した室外空気を出力する。全熱交換器２００は、空気の除湿および加湿を行う。

　制御部５０は、全熱交換器２００を制御する。制御部５０は、湿度センサＨＳ１からダクト３１０を通過する空気の湿度を取得する。制御部５０は、湿度センサＨＳ２からダクト３２０を通過する空気の湿度を取得する。制御部５０は、温度と同様に、ユーザからの要求湿度に応じて空調機１００、空調機１１０、全熱交換器２００、およびテーブル４００を制御する。

　制御部５０は、ユーザからの要求湿度が入力されていない場合（たとえば空調システム２の運転開始直後）、湿度センサＨＳ１およびＨＳ２の各々が目標値（たとえば湿度５０％）になるように、全熱交換器２００、および流量調整弁２０１，２０２を制御する。ユーザから加湿あるいは除湿の湿度体感の入力があった場合、制御部５０は、当該入力に合わせて全熱交換器２００を制御する。たとえば、加湿の入力に対しては湿度を３％だけ上昇させ、除湿の入力に対しては湿度を３％だけ低下させる。制御部５０は、実施の形態１と同様に、要求湿度の種類数と、ダクト数とに基づき、適宜グルーピング等を行ってユーザの要求湿度に合わせた空調を行う。

　以上、実施の形態２に係る空調システムによれば、空調対象の空間内の各ユーザの快適性を向上させることができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３においては、室内空間全体の空調のための全体送風口が実施の形態１に係る空調システムに追加された構成について説明する。

　図５は、実施の形態３に係る空調システム３の構成を示す機能ブロック図である。空調システム３の構成は、図１の空調システム１の構成に全体送風口４３０、切替弁３００、および温度センサＴＳ４が追加された構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。

　全体送風口４３０は、ダクト３１２に連通し、室内空間においてテーブル４００の外部に配置されている。切替弁３００は、ダクト３１２と全体送風口４３０との連通および非連通を切り替える。制御部５０は、切替弁３００を制御する。制御部５０は、温度センサＴＳ４から室内空間の温度（室内温度）を取得する。

　制御部５０は、室内温度と各要求温度との差が小さくなるように、全体送風口４３０から出力される空気の状態を調整する。たとえば、室内温度が２５℃であり、かつ、要求温度が２０℃、２１℃、２１℃、２２℃である場合、室内温度が各要求温度よりも高いため、制御部５０は、全体送風口４３０が出力される空気の温度を低下させる。

　以上、実施の形態３に係る空調システムによれば、空調対象の空間内の各ユーザの快適性を向上させることができる。

　実施の形態４．
　実施の形態４においては、空調機とは別個の制御装置が設けられる構成について説明する。

　図６は、実施の形態４に係る空調システム４の構成を示す機能ブロック図である。空調システム４の構成は、図１の空調機１００が１００Ａに置き換えられているとともに、制御装置５００が追加された構成である。これら以外は同様であるため、説明を繰り返さない。

　図６に示されるように、制御装置５００は、空調システム４を統合的に制御する。すなわち、制御装置５００は、空調機１００Ａ，１１０、流量調整弁１２１，１２２、およびテーブル４００を制御する。

　制御装置５００は、温度センサＴＳ１からダクト３１０を通過する空気の温度を取得する。制御装置５００は、温度センサＴＳ２からダクト３２０を通過する空気の温度を取得する。制御装置５００は、温度センサＴＳ３からダクト３１２を通過する空気の温度を取得する。制御装置５００は、操作部４０２Ｂ，４０４Ｂ，４０６Ｂ，４０８Ｂから送風口４０２，４０４，４０６，４０８のそれぞれから出力される空気の空調設定を取得する。

　制御装置５００は、図３に示された処理を行う。制御装置５００は、クラウド上に設けられてもよい。制御装置５００は、学習済みモデルを用いたＡＩ制御によって室内空間の空調を行ってもよい。

　以上、実施の形態４に係る空調システムによれば、空調対象の空間内の各ユーザの快適性を向上させることができる。

　今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１～４　空調システム、５０　制御部、５１　処理回路、５２　メモリ、５３　入出力部、１００，１００Ａ，１１０　空調機、１２１，１２２，２０１，２０２，４２１～４２３，４４１～４４３，４６１～４６３，４８１～４８３　流量調整弁、２００　全熱交換器、３００　切替弁、３１０，３１２，３２０　ダクト、４００　テーブル、４０２，４０４，４０６，４０８　送風口、４０２Ａ，４０４Ａ，４０６Ａ，４０８Ａ　ファン、４０２Ｂ，４０４Ｂ，４０６Ｂ，４０８Ｂ　操作部、４３０　全体送風口、５００　制御装置、９００　室内空間、ＨＳ１，ＨＳ２　湿度センサ、ＴＳ１～ＴＳ４　温度センサ。

Claims

　特定空間の空調を行う空調システムであって、
　第１空調機と、
　第２空調機と、
　前記特定空間に配置された個別送風部と、
　前記第１空調機から出力された空気を前記個別送風部に導く第１通風路と、
　前記第２空調機から出力された空気を前記個別送風部に導く第２通風路と、
　前記第１通風路からの空気および前記第２通風路からの空気を前記個別送風部に導く第３通風路とを備え、
　前記第１通風路と前記第３通風路との間を流れる空気量を調整する第１流量調整弁と、
　前記第２通風路と前記第３通風路との間を流れる空気量を調整する第２流量調整弁とを備え、
　前記個別送風部は、
　　第１送風口と、
　　第２送風口と、
　　前記第１通風路と前記第１送風口との間を流れる空気量を調整する第３流量調整弁と、
　　前記第２通風路と前記第１送風口との間を流れる空気量を調整する第４流量調整弁と、
　　前記第３通風路と前記第１送風口との間を流れる空気量を調整する第５流量調整弁と、
　　前記第１通風路と前記第２送風口との間を流れる空気量を調整する第６流量調整弁と、
　　前記第２通風路と前記第２送風口との間を流れる空気量を調整する第７流量調整弁と、
　　前記第３通風路と前記第２送風口との間を流れる空気量を調整する第８流量調整弁とを含む、空調システム。
　前記特定空間の空気および前記特定空間の外部の空気を吸入し、前記特定空間の空気と熱交換した前記外部の空気を出力する熱交換器と、
　前記第１通風路と前記熱交換器との間を流れる空気量を調整する第９流量調整弁と、
　前記第２通風路と前記熱交換器との間を流れる空気量を調整する第１０流量調整弁とをさらに備える、請求項１に記載の空調システム。
　前記第３通風路に連通し、前記特定空間において前記個別送風部の外部に配置された全体送風口と、
　前記第３通風路と前記全体送風口との連通および非連通を切り替える切替弁とをさらに備える、請求項１または２に記載の空調システム。
　前記第１空調機、前記第２空調機、前記第１流量調整弁、前記第２流量調整弁、および前記個別送風部を制御する制御装置をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の空調システム。