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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-25689(P2021-25689A)
(43)【公開日】2021年2月22日
(54)【発明の名称】空調制御方法および装置
(51)【国際特許分類】
   F24F 11/63 20180101AFI20210125BHJP
   F24F 120/20 20180101ALN20210125BHJP
【FI】
   F24F11/63
   F24F120:20
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2019-143068(P2019-143068)
(22)【出願日】2019年8月2日
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】上田 悠
(72)【発明者】
【氏名】三浦 眞由美
【テーマコード(参考)】
3L260
【Fターム(参考)】
3L260BA01
3L260CA08
3L260EA09
3L260FA01
(57)【要約】
【課題】外気条件や内部負荷条件の変動があった場合でも、居住者の改善要望に沿ったより快適な室内温熱環境を提供することが可能な空調制御方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る空調制御方法は、空調環境の改善要望に応じて、制御機器における制御量の制御設定値を変更する空調制御装置における空調制御方法であって、空調制御装置が、改善要望と制御量の時間変化とに基づいて、制御量の制御設定値の変更幅を決定するステップと、改善要望の発生時における制御設定値または制御量の現在値を基準として、決定された変更幅を加算または減算することにより、新たな制御設定値を決定するステップと、制御機器における制御量の制御設定値を新たな制御設定値に変更するステップとを含む。
【選択図】 図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空調環境の改善要望に応じて、制御機器における制御量の制御設定値を変更する空調制御装置における空調制御方法であって、
前記空調制御装置が、
前記改善要望と前記制御量の時間変化とに基づいて、前記制御量の制御設定値の変更幅を決定するステップと、
前記改善要望の発生時における前記制御設定値または前記制御量の現在値を基準として、前記決定された変更幅を加算または減算することにより、新たな制御設定値を決定するステップと、
前記制御機器における前記制御量の制御設定値を前記新たな制御設定値に変更するステップと
を含む空調制御方法。
【請求項2】
前記制御量の時間変化は、前記改善要望の発生時前の所定の時間間隔における前記制御量の時間変化である
請求項1記載の空調制御方法。
【請求項3】
前記新たな制御設定値を決定するステップでは、
前記改善要望の発生時における前記制御設定値と制御量の現在値と間の偏差が、所定の閾値以下の場合、及び
前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が異なる場合に、前記制御量の制御設定値の第1の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算する
請求項1または2に記載の空調制御方法。
【請求項4】
前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が同じ場合には、前記第1の変更幅よりも小さい第2の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算する
請求項3に記載の空調制御方法。
【請求項5】
前記制御量の制御設定値を、前記新たな制御設定値に変更するステップは、
以前に実行された前記制御設定値の変更から所定の時間を経過している場合に実行される
請求項1〜4のいずれか1項に記載の空調制御方法。
【請求項6】
空調環境の改善要望に応じて、制御機器における制御量の制御設定値を変更する空調制御装置であって、
受信された空調環境の改善要望に応じて、前記制御設定値の変更方向を判定する改善要望方向判定部と、
前記改善要望を受信した際の制御設定値と制御量との偏差と、予め設定された所定の閾値とを比較する偏差比較部と、
前記制御量の時間変化に基づいて制御状態を判定する制御状態判定部と、
改善要望方向判定部、偏差比較部、及び制御状態判定部の結果に基づいて、前記制御量の制御設定値の変更幅と新たな制御設定値を決定する制御設定値決定部、
前記制御機器の前記制御量の制御設定値を前記新たな制御設定値に変更する機器制御部と
を備える空調制御装置。
【請求項7】
前記制御量の時間変化は、前記改善要望の発生時前の所定の時間間隔における前記制御量の時間変化である
請求項6記載の空調制御装置。
【請求項8】
前記制御設定値決定部は、
前記改善要望の発生時における前記制御設定値と制御量の現在値と間の偏差が、所定の閾値以下の場合、及び
前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が異なる場合に、前記制御量の制御設定値の第1の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算する
請求項6または7に記載の空調制御装置。
【請求項9】
前記制御設定値決定部は、
前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が同じ場合には、前記第1の変更幅よりも小さい第2の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算する
請求項8に記載の空調制御装置。
【請求項10】
前記機器制御部は、
以前に実行された前記制御設定値の変更から所定の時間を経過している場合に、
前記制御機器の前記制御量の制御設定値を前記新たな制御設定値に変更する
請求項6〜9のいずれか1項に記載の空調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物の空調システムにおいて、居住者の要望を反映した空調への改善要望に基づいて、空調の制御設定値を変更する空調制御方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
多様な働き方を発揮するオフィスにおいては、居住者の性別・年齢・服装・活動量・業務内容等が多岐にわたり、同一空間における快適性もそれに応じて多様化してきている。ITやスマートフォン等の普及によって、居住者の申告、すなわち空調改善要望によって空調の制御設定値の変更を行う申告型の空調システムを導入するビルが普及し始めている。このような状況において、居住者の快適な室内温熱環境へのニーズは高まっており、更なる空調制御の向上が期待されており、そのための様々な空調制御技術が提案されている(特許文献1、2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−214624号公報
【特許文献2】特開2013−185746号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の空調制御技術では、居住者の改善要望に応じて、改善要望を受けた時点での制御設定値を変更するが、改善要望に応じて決定される新たな制御設定値は、改善要望発生時における設定値を増減されるものであるため、不必要に大きな制御設定値の変更が発生する場合がある。
【0005】
また、特許文献2の空調制御技術では、改善要望を受信した時点における制御量を基準制御量として、新たな制御設定値を設定することにより、不必要に大きな設定値変更が発生するのを防ぐことができるが、外気条件や内部負荷条件の変動により、特に制御の過渡状態等においては、室内温熱環境が必ずしも居住者の改善要望通りにならない場合もある。
【0006】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、外気条件や内部負荷条件の変動があった場合でも、居住者の改善要望に沿ったより快適な室内温熱環境を提供することが可能な空調制御方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
このような目的を達成するために、本発明に係る空調制御方法は、空調環境の改善要望に応じて、制御機器における制御量の制御設定値を変更する空調制御装置における空調制御方法であって、前記空調制御装置が、前記改善要望と前記制御量の時間変化とに基づいて、前記制御量の制御設定値の変更幅を決定するステップと、前記改善要望の発生時における前記制御設定値または前記制御量の現在値を基準として、前記決定された変更幅を加算または減算することにより、新たな制御設定値を決定するステップと、前記制御機器における前記制御量の制御設定値を前記新たな制御設定値に変更するステップとを含む。
【0008】
前記制御量の時間変化は、前記改善要望の発生時前の所定の時間間隔における前記制御量の時間変化であってもよい。
【0009】
記新たな制御設定値を決定するステップでは、前記改善要望の発生時における前記制御設定値と制御量の現在値と間の偏差が、所定の閾値以下の場合、及び前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が異なる場合に、前記制御量の制御設定値の第1の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算してもよい。
【0010】
前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が同じ場合には、前記第1の変更幅よりも小さい第2の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算してもよい
【0011】
前記制御量の制御設定値を、前記新たな制御設定値に変更するステップは、以前に実行された前記制御設定値の変更から所定の時間を経過している場合に実行されてもよい。
【0012】
このような目的を達成するために、本発明に係る空調制御装置は、空調環境の改善要望に応じて、制御機器における制御量の制御設定値を変更する空調制御装置であって、受信された空調環境の改善要望に応じて、前記制御設定値の変更方向を判定する改善要望方向判定部と、前記改善要望を受信した際の制御設定値と制御量との偏差と、予め設定された所定の閾値とを比較する偏差比較部と、前記制御量の時間変化に基づいて制御状態を判定する制御状態判定部と、改善要望方向判定部、偏差比較部、及び制御状態判定部の結果に基づいて、前記制御量の制御設定値の変更幅と新たな制御設定値を決定する制御設定値決定部、前記制御機器の前記制御量の制御設定値を前記新たな制御設定値に変更する機器制御部とを備える。
【0013】
前前記制御量の時間変化は、前記改善要望の発生時前の所定の時間間隔における前記制御量の時間変化であってもよい。
【0014】
前記制御設定値決定部は、前記改善要望の発生時における前記制御設定値と制御量の現在値と間の偏差が、所定の閾値以下の場合、及び前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が異なる場合に、前記制御量の制御設定値の第1の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算してもよい。
【0015】
前記制御設定値決定部は、前記偏差が所定の閾値より大きい場合であって、前記改善要望と前記制御量の時間変化の方向が同じ場合には、前記第1の変更幅よりも小さい第2の変更幅を、前記改善要望に応じて、前記制御設定値または前記制御量の現在値に対して加算または減算してもよい。
【0016】
前記機器制御部は、以前に実行された前記制御設定値の変更から所定の時間を経過している場合に、前記制御機器の前記制御量の制御設定値を前記新たな制御設定値に変更してもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば外気条件や内部負荷条件の変動があった場合でも、居住者の改善要望に沿ったより快適な室内温熱環境を提供することが可能な空調制御方法および装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1図1は、本発明が対象とする空調システムの概要を示す図である。
図2図2は、本発明が対象とする空調システムにおける温度変化のパターンを示す図である。
図3A図3Aは、本発明の実施の形態に係る空調制御装置の構成例を示す図である。
図3B図3Bは、本発明の実施の形態に係る空調制御装置を実装するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
図4図4は、第1の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。
図5図5は、第1の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図6図6は、第1の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図7図7は、第1の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図8図8は、第1の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図9図9は、第2の実施の形態に係る空調制御を説明するための図である。
図10図10は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図11図11は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図12図12は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図13図13は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図14図14は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図15図15は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図16図16は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図17図17は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図18図18は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図19図19は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図20図20は、第2の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図21図21は、第3の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。
図22図22は、第3の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図23図23は、第3の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図24図24は、第3の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図25図25は、第3の実施の形態に係る空調制御例を示す図である。
図26図26は、第4の実施の形態に係る空調制御装置の構成例を示す図である。
図27図27は、第4の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。
図28図28は、第4の実施の形態に係る空調制御動作例を示す図である。
図29図29は、第4の実施の形態に係る空調制御動作例を示す図である。
図30図30は、第5の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
<発明の原理>
前述したように、居住者の快適な室内温熱環境へのニーズは高まっており、空調環境の改善要望により制御設定値を変更する空調システムが普及しはじめている。一方で、外気条件や、建物の蓄熱有無、省エネ対策として、例えば、在・不在検知によるON/OFF制御やエネルギー抑制制御、内部熱負荷の変化、例えば、人の移動、PCのON/OFF等に応じた設定値変更・運転状態の制御、タスクアンビエント制御等が適用される建物が増加している。
【0020】
図1は、本発明が対象とする空調システムの概要を示す図である。空調システム1ではフィードバック制御が適用されているにもかかわらず、従来よりも空間的・時間的に不均一・非定常な環境になりやすい。つまり、空調エリアでは、従来よりも過渡的な環境変化状態にある時間割合が増加し、所望の設定値に制御された定常状態の時間割合は減少する傾向にある。特に、複数の空調エリア含む空調空間では隣接エリアからの影響も受けるため、この傾向は顕著になる。
【0021】
居住者2の改善要望により制御設定値が随時変更される空調システムでは、居住者2の改善要望が発生した時点で、従来のような定常状態を前提とする場合と比較して、過渡的な環境変化状態にある確率が高くなる。ここで、従来の空調制御のように、制御状態によらずに定常状態を前提とし、改善要望が発生した時点で定められた変更幅を設定値または現在値に加算する方法では、無駄な設定変更を招く恐れがある。そこで、本発明の発明者は、改善要望の発生時点における環境変化を判断基準として新たな制御設定値を決定することにより、従来と比較してより環境変化に対応した適切な空調制御が実現できる可能性を高めることができることに想到したものである。
【0022】
本発明は、空調システムにおいて、居住者の要望を反映した空調への改善要望(暑い/寒い、XX℃上げて欲しい/下げて欲しい、+/−YY℃等)によって設定値の変更幅を決定し、これに基づいて制御設定値を変更する空調制御方法および装置を対象とする。また、空調方式(個別方式、中央式等)、採用している空調機器種類、空調制御要素(温度、湿度、放射やその複合制御等)、改善要求が入力される端末の種類等に依らず、当業者の通常の技術水準により適宜設計変更することで適用が可能である。改善要望は、快適性追求から発生する場合だけでなく、省エネ性重視による環境許容余裕から発生する場合も含んでいる。
【0023】
<環境変化のパターン>
図2は、本発明が対象とする空調システムにおける温度変化のパターンを示す図である。本発明の実施の形態では、制御量として温度を、環境変化として温度変化を用いる。温度変化は、上昇中/下降中/定常状態の3つの制御状態で表される。一方、制御量の現在値及び制御設定値は、制御量の現在値が制御設定値より大きいか小さいかで表される。以下の実施の形態では、図2の6つのパターンにおける空調制御例について説明する。
【0024】
<空調制御装置の構成>
図3Aは、本発明の実施の形態に係る空調制御装置の構成例を示す図である。空調制御装置10は、改善要望方向判定部11、偏差比較部12、偏差演算部13、制御状態判定部14、温度変化演算部15、制御設定値決定部16、機器制御部17とから構成されている。空調制御装置10は、改善要望入力端末30からの改善要望に基づいて、制御機器20を制御する。
【0025】
改善要望入力端末30は、ユーザ(テナント管理者、設備管理者、居住者等)が空調への改善要望を入力する端末であり、例えば、BEMS(Building Energy Management System)、PC、携帯電話、スマートフォン、専用リモコン、申告型空調システムの申告端末等である。改善要望は、主には、専用リモコン等を用いて居住者自身が直接入力するが、BEMSの入力画面などから、テナント管理者や設備管理者等が居住者からの要望を反映して入力する場合、例えば、サービスプロバイダが実施する遠隔制御も含まれる。
【0026】
改善要望方向判定部11は、改善要望入力端末から入力された改善要望に応じて制御設定値の変更方向を決定する。偏差演算部13は、制御設定値と制御量の現在値との偏差を演算し、偏差比較部12は、偏差演算部13で演算した偏差と予め設定された閾値とを比較して、それらの大小関係を決定する。温度変化演算部15は、所定の時間間隔における制御量の変化に基づいて環境変化率すなわち温度変化率を演算し、制御状態判定部14は、温度変化演算部15が演算した温度変化率に基づいて制御状態を判定する。
【0027】
制御設定値決定部16は、改善要望方向判定部11、偏差比較部12、制御状態判定部14における判定・比較結果に基づいて制御設定値を決定する。機器制御部17は、制御設定値決定部16が決定した新たな制御設定値を用いて、空調機器(室内機、室外機)等の制御機器20を制御する。
【0028】
本実施の形態で説明した空調制御装置10の各部は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びネットワークインタフェース(以下、NWI/F)を備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータの構成例を図3Bに示す。
【0029】
コンピュータ100は、CPU200と、記憶装置300と、NWI/F400とを備えており、それらがI/Oインタフェース500を介して互いに接続されている。空調制御装置10の動作を実現するための空調制御方法を実行するためのプログラムや制御設定値等のデータは記憶装置300に格納され、NWI/F400には、空調機器等の他のハードウェア600が接続される。CPU200は、記憶装置300に格納された空調制御方法を実行するためのプログラムに従って本実施の形態で説明する処理を実行する。また、このプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録するように構成してもよい。
【0030】
<第1の実施の形態>
第1の実施の形態では、改善要望と改善要望の発生時における制御量の時間変化とに基づいて制御量の制御設定値の変更幅を決定する。
<空調制御方法の動作フロー>
図4は、第1の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。機器制御部17は、空調制御装置10が稼動している間、制御設定値決定部16によって決定された制御設定値に基づいて制御機器20を制御している。居住者が改善要望を入力すると、改善要望入力端末30は、入力された改善要望を空調制御装置10に送信する。
【0031】
空調制御装置10が時刻tiにおいて改善要望を受信すると、改善要望方向判定部11は、受信した改善要望の方向G(ti)を判定する。本実施の形態では、居住者が入力する改善要望を「暑い」「寒い」の2種類とし、これに対応する改善要望方向G(ti) をそれぞれ「−1」(下げる)、「1」(上げる)とする。
【0032】
偏差演算部13は、空調エリアの時刻tiの制御量の設定値SP(ti)および現在値PV(ti)を取得し、偏差γTを決定する。偏差比較部12は、偏差γTと予め定めた所定の閾値εTの大小関係を比較し、偏差γTが閾値εT以下の場合は、新たな設定値SPb_rcが決定され、制御設定値が新たな設定値に変更される。偏差γTが閾値εTより大きい場合には、制御状態F(ti) と改善要望方向G(ti) に基づいて、制御設定値を変更するかを判定する。この閾値εTは、改善要望によって、制御設定値が過剰に下がりすぎたり、上がりすぎたりするのを回避するためのものであり、適宜設定・変更することが可能である。
【0033】
温度変化演算部15では、改善要望の発生時(時刻Ti)における制御量の現在値PV(Ti)と、改善要望の発生時前であって時刻TiからΔTij遡った時刻Tjの制御量の現在値PV(Tj)との差分を用いて、時間間隔ΔTijにおける温度変化率f(ti)を(1)式により求める。
f(ti)=(PV(Ti)−PV(Tj))/(Ti−Tj)…(1)
【0034】
制御状態判定部14では、温度変化演算部で演算した温度変化率f(ti)に基づいて、制御状態F(ti)を決定する。本実施の形態では、温度変化率の値に応じて(2)式により制御状態(温度変化方向)を判定する。制御量である温度が上昇中の場合には、F=1となり、温度が下降中の場合には、F=−1となり、温度が変化しない定常状態においては、F=0となる。
【0035】
【数1】
【0036】
制御設定値決定部16では、偏差γTが閾値εTより大きい場合であって、改善要望の方向G(ti) と制御状態F(ti) の方向が同じ場合、すなわちF×Gが0より大きい場合には、制御設定値は変更されず、改善要望の方向G(ti) と制御状態F(ti) の方向が異なる場合に、新たな設定値SPb_rcが決定され、制御設定値が新たな設定値に変更される。
【0037】
本実施の形態では、新たな設定値を決定する際の基準として、改善要望発生時における変更前の制御設定値SPbと、制御量である温度の現在値PVbを用いる。制御設定値SPbまたは現在値PVbを基準として、所定の制御量の変化幅∂Tを加算または減算して新たな制御設定値を決定する。改善要望Gが「−1」の場合は減算、「1」の場合は加算となる。制御量の変化幅∂Tは、適宜設定・変更することが可能である。
【0038】
制御設定値SPbを用いる設定値(SP)基準制御、現在値PVbを用いる現在値(PV)基準制御では、それぞれ(3)式、(4)式により、新たな設定値SPb_rcを決定する。
SPb_rc = SPb+∂T×G …(3)
SPb_rc = PVb+∂T×G …(4)
【0039】
<各温度パターンにおける空調制御>
図5図8は、制御設定値SPbを用いる設定値(SP)基準制御、現在値PVbを用いる現在値(PV)基準制御の制御例である。いずれも図2に示した温度パターンにおける空調制御例である。図5は、改善要望が「暑い」であり、現在値(PV)と制御設定値(SP)の偏差γTが閾値εTより大きい場合の設定値(SP)基準制御である。比較のため制御状態判定有りの制御設定値と制御状態判定無しの制御設定値を記載している。
【0040】
改善要望「暑い」(G=−1)が発生した時刻tiの制御状態が上昇中(F(ti)=1)及び定常状態(F(ti)=0)の場合には、制御状態と改善要望方向が異なるため、制御状態判定無しの場合と同様に、制御状態判定有りの制御設定値は、変更前の制御設定値SPbと変更幅∂Tを用いてSPb_rc=SPb+∂T×(G=−1)に変更される。一方、改善要望「暑い」が発生した時刻tiの制御状態が下降中(F(ti)=−1)の場合には、制御状態Fと改善要望方向Gが同じであり、改善要望の方向に環境が変化していると考えられるため、制御設定値は変更されない。
【0041】
同様にして、図6は、改善要望「暑い」の場合の現在値(PV)基準制御、図7図8は、改善要望「寒い」の場合の設定値(SP)基準制御、現在値(PV)基準制御の制御例である。
【0042】
図6では、改善要望「暑い」(G=−1)が発生した時刻tiの制御状態が上昇中(F(ti)=1)及び定常状態(F(ti)=0)の場合には、制御状態と改善要望方向が異なるため、制御状態判定無しの場合と同様に、制御状態判定有りの制御設定値は、制御量の現在値PVbと変更幅∂Tを用いてSPb_rc=PVb+∂T×(G=−1)に変更される。一方、改善要望が発生した時刻tiの制御状態が下降中(F(ti)=−1)の場合には、制御状態と改善要望方向が同じであり、改善要望の方向に環境が変化していると考えられるため、制御設定値は変更されない。
【0043】
図7、8では、改善要望が「寒い」(G=1)であるため、改善要望が発生した時刻tiの制御状態が上昇中(F(ti)=1)の場合には、改善要望Gと制御状態Fの方向が同じであるため、制御設定値は変更されない。一方、時刻tiの制御状態が下降中(F(ti)=−1)及び定常状態(F(ti)=0)の場合には、改善要望Gと制御状態Fの方向が異なるため、制御状態判定無しの場合と同様に、制御状態判定有りの制御設定値は、新たな制御設定値SPb_rcに変更される。
【0044】
図5図8は、現在値(PV)と制御設定値(SP)の偏差γTが閾値εTより大きい場合の制御であるが、偏差γTがεT以下の場合でも、制御設定値は、新設定値SPb_rc = SPb+∂T×G、または、SPb_rc = PVb+∂T×Gに変更される。
【0045】
建物空調においては、制御設定値変更後に室温が目標値である設定値に向かって変化を始めるのに図2等に示したように、時間遅れを伴うのが一般的である。また、上述したように空調エリアは不均一・過渡的な状態にある時間割合が増加傾向にある。つまり、居住者の要望は居住者がおかれている周囲環境に依存して発生しているが、改善要望が発生した時点で環境側は居住者の要望通りに制御中である場合がある。この場合に、時間遅れを考慮せずに居住者の要望通りに設定値を変更し続けると、制御設定値が過剰に下がりすぎたり、上がりすぎたりする場合が発生し、居住者にとって不適切な制御設定値となる可能性が高くなる。
【0046】
本実施の形態によれば、居住者の改善要望発生時の制御状態を用いて環境変化を判定し、その判定結果に基づいて制御設定値の変更を判断するようにしたので、環境変化に沿った適切な制御設定値を設定し、居住者にとってより適切な空調環境を提供する可能性を高めることが期待できる。
【0047】
本実施の形態では、改善要望を「暑い/寒い」の2つとしたが、「とても暑い/暑い/やや暑い/やや寒い/寒い/とても寒い」のような場合には、例えば、それぞれに対応する改善要望方向G(ti)値を[2/1/0.5/−0.5/−1/−2]のように設定すればよい。
【0048】
本実施の形態では、制御量として温度を用いた場合を説明したが、空気温度と平均放射温度による作用温度や、温度、湿度、気流、放射温度、着衣量、代謝量の6要素から演算されるPMV(Predicted Mean Vote、予測温冷感申告)やSET(Standard Effective Temperature:標準新有効温度)等を用いてもよい。
【0049】
一台の空調制御装置に対して制御対象となる空調エリアや制御機器が複数ある場合には、例えば、改善要望入力端末が、空調エリアや対象制御機器を特定するIDを改善要望とともに送信することにより、空調制御装置が対象空調エリアや対象制御機器を特定し、特定された対象空調エリア等に対する空調制御を実施することができる。
【0050】
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態では、図9に示すように、制御状態を判定するための温度変化率の算出にあたり、3種類(a、b、c)の時間間隔ΔTijを用意した。図10図15は、改善要望「暑い」(G=−1)が発生した際の設定値(SP)基準の制御例である。図11図13は、時間間隔a、bを用いた場合、図14図15は、時間間隔cを用いた場合の制御例である。図10に示すように、時間間隔(a、b、c)の設定に応じて改善要望発生時における制御状態が異なる状態となることがわかる。
【0051】
図11の時刻t(h2)において、時間間隔a、bを用いた場合には、制御状態Fがそれぞれ1、0となり、制御状態判定有りの場合の制御設定値は、制御状態判定無しの場合と同様に、改善要望G=−1により、新設定値SPb_rc=SPb−∂Tに変更される。
【0052】
その後、図12の時刻t(h3)において、時間間隔aでは制御状態F=−1となり、改善要望G=−1の方向と一致するため、設定値SPbが維持される。一方、図13の時刻t(h3)において、時間間隔bを用いた場合には、F=0となり、制御状態判定有りの場合の制御設定値は、制御状態判定無しの場合と同様に改善要望G=−1により、新設定値SPb_rc=SPb−∂Tに変更される。
【0053】
図14の時間間隔cを用いた場合には、時刻t(h2)において制御状態F=−1であり、改善要望方向G=−1と一致するため、設定値SPbが維持される。その後、図15の時刻t(h3)において、F=0なので、制御状態判定有りの場合の制御設定値は、制御状態判定無しの場合と同様に改善要望G=−1により、新設定値SPb_rc=SPb−∂Tに変更される。
【0054】
図11図13の制御例によれば、図12の時刻t(h3)において、時間間隔aを用いて制御状態の判定を行うことにより、制御状態の判定が無い場合と比較して、改善要望に基づく温度の下がり過ぎを防止できることがわかる。また、図14図15の制御例では、時間間隔cを用いて制御状態の判定を行うことにより、時間間隔aを用いた場合と同様に、温度の下がり過ぎを防止できることがわかる。
【0055】
図10図15は、現在値(PV)と制御設定値(SP)の偏差γTが閾値εTより大きい場合の設定値(SP)基準制御の例であるが、偏差が閾値以下の場合でも、制御設定値は、新設定値SPb_rc=SPb−∂Tに変更される。
【0056】
同様にして、図16図20は、時間間隔(a、b、c)を用いた場合の現在値(SP)基準の制御例である。現在値(SP)基準の制御においても、適切な時間間隔を用いて制御状態を判定することにより、改善要望に基づく制御のし過ぎを防止することが可能な空調制御を実現することができる。
【0057】
本実施の形態によれば、時間遅れを考慮した適切な時間間隔を設定して制御状態を判定し、その判定結果に基づいて制御量の制御設定値を変更することにより、居住者の改善要望発生時の環境変化に沿ったより適切な制御設定値を決定する可能性を高めることが期待できる。
【0058】
<第3の実施の形態>
第1、第2の実施の形態では、改善要望Gと制御状態Fの方向が同じ場合には、制御設定値の変更を行わなかった。第3の実施の形態では、改善要望Gと制御状態Fの方向が同じ場合でも、より小さい変更幅を用いて新たな制御設定値を決定し、制御設定値の変更を行う。
【0059】
例えば、冷房中に暑い側の要求が発生した際に、その環境変化が緩やかであった場合や設定値と現在値の乖離が大きい場合に、より急激な変化を求める居住者にとっては、改善要望が受け付けられず、空調制御に対する不満が募る可能性も考えられる。第3の実施の形態では、改善要望Gと制御状態Fの方向が同じ場合でも、標準値よりも小さい変更幅を用いて新たな設定値を決定して制御設定値の変更を行うことで、そのような不満を解消することが期待できる。
【0060】
第3の実施の形態における空調制御装置の構成は、図3に示した第1、第2の実施の形態における構成と同じである。第1、第2の実施の形態における制御設定値決定部16には、予め定められた所定の変更幅の標準値∂1Tが設定されているのに対して、第3の実施の形態の制御設定値決定部16には、変更幅の標準値∂1T(第1の変更幅)に加えて、∂1Tよりも小さい変更幅∂2T(第2の変更幅)が設定されており、変更幅の標準値∂1Tと∂2Tのいずれかの変更幅を用いて、新たな制御設定値を決定する。
【0061】
図21は、第3の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。改善要望を受信してから、制御状態と改善要望方向が同じかを判定するまでの動作は、第1、第2の実施の形態と同様である。偏差が閾値以下の場合、及び制御状態と改善要望方向が異なる場合には、変更幅の標準値∂1Tを用いて、新たな制御設定値を決定し、偏差が閾値より大きい場合であって、制御状態と改善要望方向が同じ場合には、∂1Tよりも小さい変更幅∂2Tを用いて、新たな制御設定値を決定する。
【0062】
図22図25は、制御設定値SPbを用いる設定値(SP)基準制御、現在値PVbを用いる現在値(PV)基準制御の制御例である。図22において、改善要望「暑い」(G=−1)発生時の時刻tiの環境変化が下降中(F(ti) =−1)の場合には、制御状態と改善要望の方向が同じであるので、制御状態判定有りの新たな設定値SPb_rcは、変更前の制御設定値SPbと、より小さい変更幅∂2Tを用いてSPb_rc = SPb+∂2T×G と決定される。
【0063】
同様に、図23は、改善要望「暑い」の場合の現在値(PV)基準制御、図24図25は、改善要望「寒い」の場合の設定値(SP)基準制御、現在値(PV)基準制御の制御例である。図22と同様に、制御状態と改善要望方向が同じであった場合においても、より小さい変更幅∂2Tを用いて制御設定値の変更が行われる。
【0064】
第3の実施の形態によれば、改善要望と制御状態に基づく制御設定値の制御を行いながら、居住者の要望に沿ったより適切な空調制御を行うことが可能となる。
【0065】
<第4の実施の形態>
第1、第2の実施の形態では、制御設定値の変更をする場合において、制御状態と改善要望方向の判定後、直ちに制御設定値を変更していたが、第4の実施の形態では、新たな制御設定値に変更する場合に、以前の設定値変更から所定の効果待ち時間を経過している場合に、新たな制御設定値に変更する。
【0066】
前回受け付けた改善要望による制御の結果、環境変化の方向すなわち制御状態の値が変わることがあるため、効果待ち時間を設けることで、環境変化方向が変わる見通しとなるタイミングで制御設定値を変更することができ、環境変化に沿った適切なタイミングで制御設定値の設定を行う可能性を高めることが期待できる。
【0067】
図26は、第4の実施の形態に係る空調制御装置の構成例を示す図である。第4の実施の形態における空調制御装置の構成は、第1、第2の実施形態における図3の構成に、設定値変更時刻記憶部19と効果待ち時間判定部18が追加されている。
【0068】
設定値変更時刻記憶部19では、前回(直近)の制御設定値変更時刻を記憶しておき、効果待ち時間判定部18は、設定値変更時刻記憶部19に記憶された時刻と現在時刻との差が、効果待ち時間以下かどうかを判定する。制御設定値決定部16は、効果待ち時間判定部18の判定結果に基づいて、新たな制御設定値への変更を行うかを判定する。
【0069】
図27は、第4の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。改善要望を受信してから、制御状態と改善要望方向が同じかを判定するまでのステップは、第1、2の実施の形態と同じである。空調制御装置10が時刻tiに改善要望を受信し、新たな制御設定値を決定すると、効果待ち時間判定部18は、時刻tiが前回の設定値変更時刻から所定の効果待ち時間を経過しているかどうかを判定する。制御設定値決定部16は、効果待ち時間内であれば、制御設定値の変更は行わない。一方、効果待ち時間を経過している場合には、制御設定値は新たな制御設定値に変更される。
【0070】
第4の実施の形態における設定値(SP)基準の制御例を図28に示す。尚、図28は、改善要望「暑い」(G=−1)であり、偏差γTは、閾値εTよりも大きく、変更幅∂Tは固定の場合の制御例である。時刻t(h1)では、改善要望(G=−1)に対して制御状態が上昇中(F=1)であり、時刻t(h1)より以前に制御設定値の変更が行われていないので、制御設定値は、新設定値SPb_rc_time=SPb+∂T×Gに変更される。
【0071】
次の改善要望(G=−1)が時刻t(h2)で発生すると、制御状態が上昇中(F=1)なので、効果待ち時間無しの場合には、制御設定値は、新設定値SPb_rc = SPb+∂T×G となる。一方、効果待ち時間有りの場合は、時刻t(h2)の時点で、時刻t(h1)での設定値変更の効果待ち時間が経過してないので、制御設定値の変更は行われず、制御設定値SPb_rc_timeは維持される。
【0072】
続いて、時刻t(f3)で改善要望(G=−1)が発生すると、制御状態が下降中(F=−1)であるため、効果待ち時間無しの設定値SPb_rcは維持される。効果待ち時間有の制御設定値は、前回設定値変更の効果待ち時間は経過しているが、制御状態が下降中(F=−1)であるため、制御状態と改善要望の方向が同じなので、制御設定値SPb_rc_timeは維持される。時刻t(h4)においても同様に、改善要望(G=−1)で制御状態が下降中(F=−1)であるため、SPb_rc、SPb_rc_timeともに変更されず値が維持される。
【0073】
第4の実施の形態における現在値(PV)基準の制御例を図29に示す。改善要望と制御状態の組み合わせは、時刻t(h4)を除き、図28と同じである。時刻t(h4)において改善要望(G=−1)を受付けると、制御状態が定常状態(F=0)であるため、効果待ち時間有りの場合の設定値は、新設定値SPb_rc_time = PVb+∂T×Gに変更され、効果待ち時間無しの場合の設定値も同様にSPb_rc = PVb+∂T×Gに変更される。
【0074】
第4の実施の形態によれば、環境変化方向が変わる見通しとなるタイミングで制御設定値を変更することができ、環境変化に沿った適切なタイミングで制御設定値の設定を行う可能性を高めることが期待できる。
【0075】
<第5の実施の形態>
第4の実施の形態では、前回設定値変更から一定時間(効果待ち時間)経過していない場合には、制御設定値を変更しなかったが、第5の実施の形態では、以前の設定値変更から一定時間(効果待ち時間)内である場合には、効果待ち時間が経過するまで制御設定値の変更を保留し、効果待ち時間の経過後に新たな制御設定値に変更する。
【0076】
図30は、第5の実施の形態に係る空調制御方法の動作フローを示す図である。改善要望を受信してから、制御状態と改善要望方向が同じかを判定するまでのステップは、第4の実施の形態と同じである。第5の実施の形態では、新たな制御設定値を決定した場合において、効果待ち時間内であれば新たな制御設定値に変更はされず、効果待ち時間が経過するまで待機し、効果待ち時間を経過した場合に、新たな制御設定値への変更が行われる。
【0077】
第4の実施の形態では、改善要求に対して空調制御が行われず、さらに改善要望を入力する必要があり、空調制御に対する不満が募る可能性も考えられる。第5の実施の形態では、所定の時間が経過することにより、改善要望を入力しなくても改善要望が反映された制御が実施されるので、そのような不満を解消することが期待できる。第5の実施の形態によれば、環境変化方向が変わる見通しとなるタイミングで制御設定値を変更しながら、居住者の要望に沿ったより適切な空調制御を行うことが可能となる。
【0078】
<実施の形態の拡張>
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【0079】
1…空調システム、2…居住者、3…温度センサ、10…空調制御装置、11…改善要望方向判定部、12…偏差比較部、13…偏差演算部、14…制御状態判定部、15…温度変化演算部、16…制御設定値決定部、17…機器制御部、18…効果待ち時間判定部、19…設定値変更時刻記憶部、20…制御機器、21…室内機、22…室外機、30…改善要望入力端末。
図1
図2
図3A
図3B
図4
図5
図6
図7
図8
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図10
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