特開 2023-42095 空調システムおよび空調制御方法

(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】P2023042095

(43)【公開日】2023-03-27

(54)【発明の名称】空調システムおよび空調制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/56 20180101AFI20230317BHJP

   F24F 11/50 20180101ALI20230317BHJP

   F24F 11/54 20180101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

F24F11/56

F24F11/50

F24F11/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021149199

(22)【出願日】2021-09-14

(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

(72)【発明者】

【氏名】杉山 正洋

【テーマコード（参考）】

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L260BA02

3L260BA64

3L260CA13

3L260JA04

3L260JA15

(57)【要約】

【課題】通信費用を削減する。
【解決手段】空調システムは、制御対象空間８の空調に関するデータを取得して公衆回線２を介して送信するセンサ１と、センサ１からのデータを公衆回線２，３を介して受信し、受信したデータに基づいて制御対象空間８の空調機器５を制御するコントローラ４と、公衆回線３を介して制御対象空間８の空調の状態を監視し、空調が停止しているときに、公衆回線２を介してセンサ１にデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示するクラウドサーバ６とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信するように構成されたセンサと、
前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信し、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御するように構成されたコントローラと、
前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視し、空調が停止しているときに、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示するように構成されたクラウドサーバとを備えることを特徴とする空調システム。

【請求項2】

制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信するように構成されたセンサと、
前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信し、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御するように構成されたコントローラと、
前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視し、空調負荷が予め定められた条件を充足する場合に、空調負荷が小さいと判断し、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示するように構成されたクラウドサーバとを備えることを特徴とする空調システム。

【請求項3】

請求項１または２記載の空調システムにおいて、
前記コントローラは、前記制御対象空間の空調の状態を示す制御ステータスを前記クラウドサーバに送信するように構成された制御ステータス通知部を備え、
前記クラウドサーバは、前記制御ステータスに基づいて前記制御対象空間の空調の状態を判定するように構成された状態監視部を備えることを特徴とする空調システム。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調システムにおいて、
前記センサは、前記センサから送信されたデータを前記クラウドサーバを介して受信し、
前記クラウドサーバは、前記センサから送信されたデータを前記コントローラに転送するように構成された中継処理部を備えることを特徴とする空調システム。

【請求項5】

センサが、制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信する第１のステップと、
コントローラが、前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信する第２のステップと、
前記コントローラが、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御する第３のステップと、
クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視する第４のステップと、
前記制御対象空間の空調が停止しているときに前記クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示する第５のステップと、
前記センサが、前記クラウドサーバからの指示に従ってデータの送信を停止するか、またはデータの送信周期を長期化する第６のステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。

【請求項6】

センサが、制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信する第１のステップと、
コントローラが、前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信する第２のステップと、
前記コントローラが、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御する第３のステップと、
クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視する第４のステップと、
前記制御対象空間の空調負荷が予め定められた条件を充足し、空調負荷が小さいと判断したときに前記クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示する第５のステップと、
前記センサが、前記クラウドサーバからの指示に従ってデータの送信を停止するか、またはデータの送信周期を長期化する第６のステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調用のセンサで計測したデータを公衆回線を使用して送受信する空調システムおよび空調制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

センサのデータ送受信を無線化することで、データ伝送用の配線が不要となり、施工や設置が簡単になる。センサのデータ送受信を無線化した例として、例えば特許文献１に開示された機器連携制御システムがある。特許文献１に開示された技術では、無線通信をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉあるいは公衆回線で実現している。

【0003】

公衆回線を使用する場合、いわゆるキャリアと呼ばれる電話会社や通信会社の通信網を利用してデータを送受信することになる。公衆回線を使用する場合、キャリアの設備を使用するため、費用がかかり、また通信データ量によって費用が加算される従量制料金になっている場合が多い。

【0004】

電力メーターや水道メーターなどで計測されたデータを公衆回線を使用して送信する場合であれば、１日に数回程度のデータ送信であり、データ量が少ないために通信費用がかさむといった問題は起きにくい。

【0005】

一方、空調用のセンサとしては、温度センサや湿度センサなど様々なセンサが使われている。例えば、温度センサは室内温度の制御用に使用される。そのため、計測周期は数秒から１分程度でなければならない。空調用センサで計測したデータを公衆回線で送信すると、有線通信の場合と同様に例えば１秒周期でデータ送信を行うことになり、通信費用が増加し、製品コスト（運転費用）が増加する。
しかし、公衆回線を使った通信は現場での施工が容易であり、通信費用を抑えることができれば、製品コストが削減できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１５／１５５９９１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、空調用センサで計測したデータを公衆回線を使用して送受信する空調システムにおいて通信費用を削減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の空調システムは、制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信するように構成されたセンサと、前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信し、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御するように構成されたコントローラと、前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視し、空調が停止しているときに、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示するように構成されたクラウドサーバとを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の空調システムは、制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信するように構成されたセンサと、前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信し、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御するように構成されたコントローラと、前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視し、空調負荷が予め定められた条件を充足する場合に、空調負荷が小さいと判断し、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示するように構成されたクラウドサーバとを備えることを特徴とするものである。

【0009】

また、本発明の空調システムの１構成例において、前記コントローラは、前記制御対象空間の空調の状態を示す制御ステータスを前記クラウドサーバに送信するように構成された制御ステータス通知部を備え、前記クラウドサーバは、前記制御ステータスに基づいて前記制御対象空間の空調の状態を判定するように構成された状態監視部を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の空調システムの１構成例において、前記センサは、前記センサから送信されたデータを前記クラウドサーバを介して受信し、前記クラウドサーバは、前記センサから送信されたデータを前記コントローラに転送するように構成された中継処理部を備えることを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明の空調制御方法は、センサが、制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信する第１のステップと、コントローラが、前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信する第２のステップと、前記コントローラが、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御する第３のステップと、クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視する第４のステップと、前記制御対象空間の空調が停止しているときに前記クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示する第５のステップと、前記センサが、前記クラウドサーバからの指示に従ってデータの送信を停止するか、またはデータの送信周期を長期化する第６のステップとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御方法は、センサが、制御対象空間の空調に関するデータを取得して公衆回線を介して送信する第１のステップと、コントローラが、前記センサからのデータを前記公衆回線を介して受信する第２のステップと、前記コントローラが、受信したデータに基づいて前記制御対象空間の空調機器を制御する第３のステップと、クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記制御対象空間の空調の状態を監視する第４のステップと、前記制御対象空間の空調負荷が予め定められた条件を充足し、空調負荷が小さいと判断したときに前記クラウドサーバが、前記公衆回線を介して前記センサにデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示する第５のステップと、前記センサが、前記クラウドサーバからの指示に従ってデータの送信を停止するか、またはデータの送信周期を長期化する第６のステップとを含むことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、制御対象空間の空調が停止しているときにセンサからのデータ送信を停止するか、またはデータの送信周期を長期化するので、データ通信量を減らすことができ、公衆回線の通信費用を削減することができる。通常のオフィスビル等では夜間や休日は空調が停止するため、データ通信量を減らすことが可能となる。

【0012】

また、本発明では、空調負荷が予め定められた条件を充足し、空調負荷が小さいと判断したときにセンサからのデータ送信を停止するか、またはデータの送信周期を長期化するので、データ通信量を減らすことができ、公衆回線の通信費用を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の第１の実施例に係る空調システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施例に係る空調システムのセンサの構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施例に係る空調システムのコントローラの構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施例に係る空調システムのクラウドサーバの構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施例に係る空調システムのセンサの動作を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の第１の実施例に係る空調システムのクラウドサーバの動作を説明するフローチャートである。

【図7】図７は、本発明の第１の実施例に係る空調システムのコントローラの動作を説明するフローチャートである。

【図8】図８は、本発明の第２の実施例に係る空調システムのクラウドサーバの動作を説明するフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の第１、第２の実施例に係る空調システムのセンサ、コントローラ、クラウドサーバを実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る空調システムの構成を示すブロック図である。空調システムは、制御対象空間８の空調に関するデータを取得して公衆回線２を介して送信するセンサ１と、センサ１からのデータを公衆回線２，３を介して受信し、受信したデータに基づいて制御対象空間８の空調機器５を制御するコントローラ４と、公衆回線３を介して空調の状態を監視し、空調機器５が停止しているときに、公衆回線２を介してセンサ１にデータの送信停止またはデータの送信周期の長期化を指示するクラウドサーバ６とを備える。

【0015】

センサ１とクラウドサーバ６との間は公衆回線２によって接続される。制御対象空間８にセンサ１を設置する際の施工の容易性を実現するため、公衆回線２のうち少なくともセンサ１と基地局７との間は公衆無線回線であることが望ましい。
コントローラ４とクラウドサーバ６との間は公衆回線３によって接続される。公衆回線３については公衆有線回線としてもよいし、一部に公衆無線回線を使用してもよい。

【0016】

図２はセンサ１の構成を示すブロック図である。センサ１は、クラウドサーバ６と通信を行うための通信部１０と、空調に関するデータ（例えば二酸化炭素濃度、室内温度、外気温度、室内湿度、外気湿度、制御対象空間８内の人数など）を取得するセンサ回路部１１と、センサ全体を制御する制御部１２と、制御部１２のプログラムを記憶する記憶部１３とから構成される。制御部１２は、通信処理部１４を備えている。

【0017】

センサ１の例としては、ＣＯ₂センサ、室内温度センサ、外気温度センサ、室内湿度センサ、外気湿度センサ、人感センサなどがある。ただし、本発明は、これらのセンサに限定されるものではないことは言うまでもない。

【0018】

図３はコントローラ４の構成を示すブロック図である。コントローラ４は、クラウドサーバ６と通信を行うための通信部４０と、空調機器５を制御する制御部４１と、制御部４１のプログラムを記憶する記憶部４２とから構成される。制御部４１は、制御ステータス通知部４３を備えている。

【0019】

図４はクラウドサーバ６の構成を示すブロック図である。クラウドサーバ６は、センサ１と通信を行うための通信部６０と、コントローラ４と通信を行うための通信部６１と、センサ１を制御するための制御部６２と、制御部６２のプログラムを記憶する記憶部６３とから構成される。制御部６２は、中継処理部６４と、状態監視部６５と、センサ制御部６６とを備えている。

【0020】

次に、本実施例の空調システムの動作について説明する。図５はセンサ１の動作を説明するフローチャート、図６はクラウドサーバ６の動作を説明するフローチャート、図７はコントローラ４の動作を説明するフローチャートである。

【0021】

センサ１の通信処理部１４は、データ送信タイミングになると（図５ステップＳ１００においてＹＥＳ）、センサ回路部１１が計測した、空調に関するデータと記憶部１３に予め記憶されているセンサＩＤとを含むセンサデータを通信部１０からクラウドサーバ６宛に送信する（図５ステップＳ１０１）。センサ１の動作モードが通常モードの場合、通信処理部１４は、初期値として設定されたデータ送信周期毎にセンサデータを送信する。

【0022】

クラウドサーバ６の中継処理部６４は、公衆回線２と通信部６０とを介してセンサ１からのセンサデータを受信すると（図６ステップＳ２００においてＹＥＳ）、受信したセンサデータを通信部６１からコントローラ４宛に転送する（図６ステップＳ２０１）。このとき、中継処理部６４は、センサデータに付加されたセンサＩＤに基づいて転送先のコントローラ４を特定する。

【0023】

コントローラ４の制御部４１は、公衆回線３と通信部４０とを介してセンサデータを受信すると（図７ステップＳ３００においてＹＥＳ）、受信したセンサデータに基づいて制御対象空間８の空調機器５を制御する（図７ステップＳ３０１）。制御部４１は、例えばセンサ１によって計測された室内温度が温度設定値と一致するように空調機器５を制御する。あるいは、制御部４１は、例えばセンサ１によって計測された室内湿度が湿度設定値と一致するように空調機器５を制御してもよい。

【0024】

コントローラ４の制御ステータス通知部４３は、制御対象空間８の現在の空調の状態を示す制御ステータスを通信部４０からクラウドサーバ６宛に送信する（図７ステップＳ３０２）。制御ステータス通知部４３は、例えば空調負荷大、空調負荷中、空調負荷小、空調停止、または空調再開といった制御ステータスを一定周期毎に送信する。

【0025】

制御ステータス通知部４３は、例えば冷房時に空調機器５の風量が最大の状態、あるいは空調機器５に供給される熱媒の量を調節する制御弁の開度が最大の状態で、かつセンサ１によって計測された室内温度ＰＶと温度設定値ＳＰとの関係がＰＶ＞ＳＰ＋α（αは所定の偏差）であれば、冷房時の空調負荷大と判定する。また、制御ステータス通知部４３は、例えば暖房時に空調機器５の風量が最大の状態、あるいは空調機器５に供給される熱媒の量を調節する制御弁の開度が最大の状態で、かつセンサ１によって計測された室内温度ＰＶと温度設定値ＳＰとの関係がＰＶ＜ＳＰ－αであれば、暖房時の空調負荷大と判定する。

【0026】

制御ステータス通知部４３は、例えば空調機器５の風量が一定風量以下、あるいは空調機器５に供給される熱媒の量を調節する制御弁の開度が一定開度以下であれば、空調負荷小と判定する。また、制御ステータス通知部４３は、空調負荷が大でも小でもない場合を空調負荷中と判定する。

【0027】

クラウドサーバ６の状態監視部６５は、公衆回線３と通信部６１とを介してコントローラ４からの制御ステータスを受信すると（図６ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、制御ステータスに基づいて制御対象空間８の空調の状態を判定する（図６ステップＳ２０３）。本実施例では、空調が停止したかどうか、空調が再開したかどうかを判定する。

【0028】

クラウドサーバ６のセンサ制御部６６は、状態監視部６５によって制御対象空間８の空調停止が確認された場合（ステップＳ２０３においてＹＥＳ）、通信部６０を介してセンサ１に対して空調停止モード指示信号を送信する（図６ステップＳ２０４）。

【0029】

センサ１の通信処理部１４は、公衆回線２と通信部１０とを介してクラウドサーバ６からの空調停止モード指示信号を受信すると（図５ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、センサ１の動作モードを空調停止モードに変更する（図５ステップＳ１０３）。本実施例では、センサ１が空調停止モードになると、通信処理部１４は、データ送信周期を初期値よりも長い所定値に変更する。変更後は、初期値よりも長いデータ送信周期でセンサデータがクラウドサーバ６に送信される。

【0030】

また、クラウドサーバ６のセンサ制御部６６は、状態監視部６５によって制御対象空間８の空調再開が確認された場合（図６ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、通信部６０を介してセンサ１に対して通常モード指示信号を送信する（図６ステップＳ２０６）。

【0031】

センサ１の通信処理部１４は、公衆回線２と通信部１０とを介してクラウドサーバ６からの通常モード指示信号を受信すると（図５ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、センサ１の動作モードを通常モードに変更する（図５ステップＳ１０５）。通常モードへの変更により、通信処理部１４は、データ送信周期を初期値に戻す。

【0032】

こうして、本実施例では、制御対象空間８の空調が停止すると、データ送信周期を通常モードのときの初期値よりも長い値に変更するので、データ通信量を減らすことができ、公衆回線２の通信費用を削減することができる。

【0033】

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例においても、空調システムの構成は第１の実施例と同様であるので、図１～図４の符号を用いて説明する。

【0034】

図８は本実施例のクラウドサーバ６の動作を説明するフローチャートである。クラウドサーバ６のステップＳ２００，Ｓ２０１の動作は第１の実施例で説明したとおりである。
クラウドサーバ６の状態監視部６５は、公衆回線３と通信部６１とを介してコントローラ４からの制御ステータスを受信すると（図８ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、制御対象空間８の空調が負荷小の状態であるかどうかを判定する（図８ステップＳ２０７）。

【0035】

クラウドサーバ６のセンサ制御部６６は、状態監視部６５によって制御対象空間８の空調が負荷小の状態であることが確認された場合（ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、通信部６０を介してセンサ１に対して空調停止モード指示信号を送信する（図８ステップＳ２０８）。

【0036】

また、クラウドサーバ６のセンサ制御部６６は、状態監視部６５によって制御対象空間８の空調が負荷大または負荷中の状態であることが確認された場合（図８ステップＳ２０７においてＮＯ）、通信部６０を介してセンサ１に対して通常モード指示信号を送信する（図８ステップＳ２０９）。
センサ１の動作（図５）とコントローラ４の動作（図７）は、第１の実施例で説明したとおりである。

【0037】

外気温や室内の人数などによっては、空調負荷が小さい場合がある。空調負荷が小さい場合、室内環境の変動が小さいため、センサ１のデータ送信周期を長くしても空調制御に与える影響が少ない。そこで、本実施例では、空調負荷が小さいときに、データ送信周期を通常モードのときの初期値よりも長い値に変更することにより、データ通信量を減らすことができ、公衆回線２の通信費用を削減することができる。

【0038】

なお、空調負荷の大中小を判定する方法については第１の実施例で説明したが、第１の実施例で説明した方法だけでなく、外気温や室内の人数、空調機器５に戻る空気の温度を計測するリターン温度センサの計測値なども用いて空調負荷を決定するようにしてもよい。

【0039】

また、本実施例において、空調負荷が小さいと判断したときに、空調負荷の度合いによって、送信周期を変更してもよい。例えば、空調負荷が通常よりも２０％小さいと判断した場合に、送信周期を通常よりも２０％長く変更する場合や空調負荷を大・中・小と分類し、測定した空調負荷が「大」、「中」、「小」に該当する場合にそれぞれ予め決められた送信周期を適用する等の制御を行ってもよい。

【0040】

第１、第２の実施例では、センサ１が空調停止モードになったときにデータ送信周期を長期化しているが、センサデータの送信を完全に停止してもよい。この場合、センサ１の通信処理部１４は、センサ１が通常モードに復帰したときにセンサデータの送信を再開することになる。

【0041】

また、第１、第２の実施例において、一部の機能については、クラウドサーバの機能をコントローラが行ったり、コントローラの機能をクラウドサーバが行ったりしてもよい。

【0042】

第１、第２の実施例のセンサ１、コントローラ４、クラウドサーバ６の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および外部とのインタフェース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。このコンピュータの構成例を図９に示す。コンピュータは、ＣＰＵ１００と、記憶装置１０１と、インタフェース装置（Ｉ／Ｆ）１０２とを備えている。

【0043】

センサ１の場合、Ｉ／Ｆ１０２には、通信部１０のハードウェア、センサ回路部１１のハードウェアなどが接続される。コントローラ４の場合、Ｉ／Ｆ１０２には、通信部４０のハードウェア、空調機器５などが接続される。クラウドサーバ６の場合、Ｉ／Ｆ１０２には、通信部６０，６１のハードウェアなどが接続される。本発明の空調制御方法を実現するためのプログラムは、各装置の記憶装置１０１に格納される。各装置のＣＰＵ１００は、記憶装置１０１に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、空調システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１…センサ、２，３…公衆回線、４…コントローラ、５…空調機器、６…クラウドサーバ、１０，４０，６０，６１…通信部、１１…センサ回路部、１２，４１，６２…制御部、１３，４２，６３…記憶部、１４…通信処理部、４３…制御ステータス通知部、６４…中継処理部、６５…状態監視部、６６…センサ制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】