JP2004003852A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ネットワーク1に接続された集中制御装置5により制御される空気調和装置において、空気調和装置3A、3B、4A、4Bの設けられた部屋に設置され、ネットワーク1に接続されたOA機器6A、6Bを備え、OA機器6A、6Bから部屋の室温に対する応答情報が入力され、該応答情報と空気調和装置3A、3B、4A、4Bに設けられた温度センサによる値とに基づいて空気調和装置3A、3B、4A、4Bの制御が行われる。
【選択図】図13
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチエアコンシステムに関し、特にネットワークを利用して合理的に構成され、低価格化、保守管理などのメインテナンス、操作性の向上に適した空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、空気調和機は、製造時に制御プログラムをプリント板に搭載しており、マルチエアコンシステムでは室外機に複数の室内機を連絡配線を介して結線している。また、ビル内にローカルエリアネットワーク(LAN)を構築し、それを利用して中央管理し、その端末でビル内の空気調和機器の操作部をディジタル制御するシステムが特許文献1、特許文献2に記載されている。
さらに、LANを介してプログラムをダウンロードする例が特許文献1に記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平4−340150号公報
【特許文献2】
特開昭61−212941号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術(特許文献2)では、マルチエアコンシステムにおいて、室内機、室外機などの配線を合理的に行い、かつきめ細かい室温などの制御を行うこと、室内機、室外機の機種数を削減することなどは充分考慮されていなかった。また、上記従来技術(特許文献1)では、空気調和機の使用者より仕様の変更(たとえば、設定温度範囲を17℃〜30℃から20℃〜26℃に変更)を依頼された等の場合、制御プログラムを変更する具体的な構成については詳細に示されていなかった。
【0005】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、マルチエアコンシステムの配線を少なくし、その工事を簡単にして低価格化するとともに、他のOA機器として例えばパーソナルコンピュータからなるネットワークに必要な配線とも共用化を図り、空気調和機のネットワークを有効利用できる空気調和装置を提供することにある。
【0006】
さらに、本発明の他の目的は空気調和機としての制御性及び操作性を向上し、かつ保守管理などのメインテナンスに適した空気調和装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ネットワークに接続された集中制御装置により制御される空気調和装置において、前記空気調和装置の設けられた部屋に設置され、前記ネットワークに接続されたOA機器を備え、前記OA機器から前記部屋の室温に対する応答情報が入力され、該応答情報と前記空気調和装置に設けられた温度センサによる値とに基づいて前記空気調和装置の制御が行われるものである。
【0008】
また、上記のものにおいて、OA機器は複数設けられ、複数の応答情報と空気調和装置に設けられた温度センサによる値が総合的に判断されて空気調和装置の制御が行われることが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、空気調和装置の運転データがネットワークを介して伝送されて記憶され、基準値と比較されて故障診断されることが望ましい。
【0009】
さらに、上記のものにおいて、集中制御装置に前記空気調和装置の制御プログラムが複数設けられ、該制御プログラムの一つが選択されて前記空気調和装置の制御が行われることが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、ネットワークを介して空気調和装置の制御プログラムが変更されることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図1及び5を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施例の空気調和機システムのローカルエリアネットワーク(LAN)への構成機器の接続を示している。図5は、空気調和機システムの構成機器である冷凍サイクルの基本構成である。
【0011】
制御信号などをやり取りする図1において、LAN1はネットワーク用のオペレーティングシステム(OS)が設けられた集中制御装置5で管理される。集中制御装置5にはLAN1を介して室内機3A、3Bというように2〜128台、室外機が4Aというように1〜16台接続されている。この接続には、例えば10BASE−T(ツイストペア線のイーサネット(登録商標)が用いられる。集中制御装置5のOSは、マルチタスク機能を有し、各端末である室内機3A、3B、室外機4AなどをIDで認識して、端末の利用権利を設定できるようになっている。
【0012】
図5の冷凍サイクルに示す如く、室外機4A、4Bの各々は、圧縮機7、冷暖房切替え用の四方弁8、室外熱交換機9、室外熱交換機9に対する冷媒量を可変するためその開度を調整化とした、レシーバ12、アキュムレータ11を有している。室内機3A、3B、3C、3Dは、室内熱交換機13、開度を可変とした電子膨張弁14を有している。次に運転時の動作についてその一例を説明する。
【0013】
冷房時には、室外機4Aの圧縮機7から吐出された高温高圧のガスは四方弁8を通り、室外熱交換機9で熱交換され液冷媒となる。ここで、電子膨張弁10は全開である。液冷媒は、レシーバ12、共通液管15を通り、各室内機の液管へ分流し、電子膨張弁14で減圧され、室内熱交換機13で室内空気と熱交換され、低圧ガスになる。低圧ガスは、共通ガス管16に合流し、室外機のガス管を通り、四方弁8、アキュムレータ11を経て圧縮機7に戻り、圧縮された高温高圧の冷媒ガスとなり再度吐出される。
【0014】
暖房時には、室外機4Aの圧縮機7から吐出された高温高圧のガスは四方弁8を通り、共通ガス管16に合流し、室内熱交換機13で室内空気と熱交換され、液冷媒となる。ここで、電子膨張弁14は全開である。液冷媒は、共通液管15に合流し、室外機のレシーバ12を通り、電子膨張弁10で減圧され、室外熱交換機9で室外空気と熱交換して低圧ガスとなり四方弁8、アキュムレータ11を経て圧縮機7に戻り、再び吐出される。
【0015】
以上の冷房または暖房運転いずれかにおいて、室内の要求に応じて運転停止を要する室内機の電子膨張弁14は、閉とする必要がある。また、複数台の室外機は、その要求される容量に応じて全台数または1部の台数を運転することが要求される。さらに、圧縮機の運転容量、あるいは室外熱交換機9を2個で構成した場合には、その切替えが必要になる。
【0016】
要求される冷房または暖房負荷に応じた上記の選択、組み合わせ、特に圧縮機の容量制御は、集中制御装置5で行われる。ここで、集中制御装置5が圧縮機の容量を制御するとは、室外機の運転台数を決定することでも良いし、各室外機の圧縮機7を周波数可変型電源(インバータ)を用いて制御する際の容量を指令すること、及び直接制御することでも良い。
また、集中制御装置5が冷媒流量を制御するとは、各室内負荷に応じ各室内機へ冷媒が適正に分配されるように各室内機の電子膨張弁14の開度を少なくとも決定することを意味する。
【0017】
以上によって、集中制御装置5はLANを管理するネットワークオペレーティングシステム(OS)を備えているのでその保守管理が容易となる。また、少なくとも各々の室内機への冷媒流量の分配を決定し、必要な室外機の圧縮機の運転容量を決定するので、室内機、室外機の機種、容量などの管理が容易となり、共通化が図れる。
【0018】
次に、本発明の他の実施例について図2を参照して説明する。
図2は、本発明の空気調和機システムのLANへの構成機器の接続を示している。1は、図1の例と同様なLANであり、OA機器として複数台のパーソナルコンピュータ6A、6Bなどを接続している。接続されるOA機器は、通常ビル内の事務室で使用されるプリンタなどであり、その他防災、防犯システムなどの設備機器などでも良い。
【0019】
マルチエアコンとしての冷凍サイクルは、図1で説明したと同様であり、集中制御装置5は、各々の室内機3A、3Bへの冷媒流量の分配を決定し、必要な室外機4Aの圧縮機7の運転容量を決定する。また、その他の構成機器としては、氷蓄熱ユニットなどが接続される。本実施例は、OA機器のビル内配線と空気調和機に必要な室内外機間の配線との共用化ができ、省工事化が促進される。
【0020】
さらに、他の実施例を図3及び図4、そして図6ないし図12を参照して説明する。
図3は、マルチエアコンシステムの構成機器の一つである室内機3Aの構成を示すブロック図である。図4は、同様に室外機4Aの構成を示すブロック図である。図6は、各構成機器に記憶させたユニークな番号の例を示す一覧図であり、図7は、システム設計時に決めた室内機、室外機の冷媒系統番号とグループ番号の一覧図、図8は、集中制御装置、あるいはローダがLANに送信するメッセージフォーマット、図9ないし図12は、メッセージ例をそれぞれ示している。
【0021】
空気調和機システムのLANへの構成機器の接続は、既に述べた図1、あるいは図2の構成と同様である。また、冷凍サイクルは図5で説明したものと同様である。
【0022】
室内機3Aには、室内機の基本的な部分で比較的に高速を要する、図示はしていないが例えば、室内温度の検出、ファンモータの駆動などを主に行う制御部3−3と、記憶装置3−2と、LAN1を介して他の構成機器と通信を行う伝送手段3−1を備えている。記憶装置3−2には、制御プログラムが伝送されたことの確認などを行うためのイニシャルプログラムローダ(IPL)を有している。
【0023】
室外機4Aも同様に比較的に高速あるいは常時監視を要する、図示はしていないが例えば、吐出及び吸入圧力の検出、圧縮機の駆動などを主に行う制御部4−3と、記憶装置4−2と、LAN1を介して他の構成機器と通信を行う伝送手段4−1を備えている。
【0024】
他の室内機、室外機も同様の構成であり、集中制御装置5も同様に記憶装置、伝送手段を有し、さらに制御プログラムをLAN5上に送信するローダを備えている。ここで、ローダは集中制御装置5と別に専用にして設けても良い。
室内機3A、3B、室外機4A、及び集中制御装置5は、機器製造時にユニークな番号である製造番号を記憶している。すなわち図6に示すように10桁の製造番号を記憶しており、この番号は他の装置からの要求信号によりLAN1上に送信することができる。
【0025】
また、システム設計時に図7のように冷媒系統番号とグループ番号が決まっており、施工時に集中制御装置5は、室内機3A、3Bなど及び室外機4Aなどの製造番号を読み取り、それぞれに対応した冷媒系統番号、グループ番号を送信し、室内機3A、3B、室外機4Aなどの記憶装置3−2、4−2に記憶させる。
【0026】
送信されるメッセージフォーマットは図8に示すようにヘッダ部を有しており、ヘッダ部の情報を指定する事により室内機、室外機毎の制御プログラムをLAN1上に送信でき、製造番号を指定すれば特定の室内機、室外機だけの制御プログラムを送信する事もできる。
それぞれの室内機3A、3B、室外機AなどはLAN1上のメッセージを伝送手段3−1、4−1を介して受信し、制御部3−3、4−3で自己向けのメッセージを判別して自己向けのメッセージのみを記憶装置、4−2に読み込む。
【0027】
その一例を示すと集中制御装置5あるいはそのローダは室内制御プログラムが搭載された図9のメッセージを送信する。室内機3A、3Bは図9のメッセージを伝送手段3−1を介して受信し、制御部3−3でヘッダ部の識別番号=1を認識し、自己向けのメッセージと判別する。そして、室内制御プログラムを記憶装置3−2にローディングする。
【0028】
一方室外機4Aは同様に、図9のメッセージを伝送手段4−1を介して受信し、制御部4−3でヘッダ部の識別コード=1を認識し、自己向けのメッセージではないと判別し、このメッセージを捨てる。
【0029】
以上のように、室内制御プログラムは室内機3A、3Bなどに同時にローディングできることとなる。他のメッセージ例として、グループ番号1は冷房専用機として使用し、他のグループ2〜5はヒートポンプ機として使用したい場合を説明する。
【0030】
まず集中制御装置5あるいはそのローダに冷房専用室外制御プログラムをセットし、図10のメッセージをLAN1を介して送信する。そして前述と同様に室外機4Aのみが自己向けメッセージと認識し冷房専用室外制御プログラムを記憶装置4−1にローディングする。
【0031】
次にヒートポンプ室外制御プログラムを集中制御装置5あるいはそのローダににセットし、図11のメッセージを送信し、同様にしてヒートポンプ室外制御プログラムを図示はしていないが室外機4Bの記憶装置4−1にローディングする。
【0032】
次に室内制御プログラムを集中制御装置5あるいはそのローダにセットし図12のメッセージを送信し、同様にして室内制御プログラムを室内ユニット3A、3Bなどの記憶装置3−1にローディングする。
【0033】
以上の説明では集中制御装置5あるいはそのローダに制御プログラムをセットしたが、LAN1上の空気調和機または空気調和機を構成する機器の内の1つの機器、例えば室内機3Aにロード用スイッチを設け、このスイッチが押されると室内機3Aは記憶装置3−2に記憶している制御プログラムを前述と同様のメッセージフォーマットにより上に送信することもできる。
【0034】
以上のように各構成機器に必要な制御プログラムをシステム仕様の変更に応じて変更することが簡単に、確実に行える。特に、室内機の容量の組み合わせを入り混ぜて設けた場合、圧縮機の運転容量の制御を変更することが可能となる。また、特定のグループを選択して一括して制御プログラムをローディングできるので効率良くプログラム変更が行える。
【0035】
図14は空気調和機のグループをゲートウェイ20、21を介してに接続した例を示し、これによって、片側のグループに故障を生じた場合の危険分散を図ることができる。また、LAN1上に公衆回線網と接続できる装置を接続し、この装置を介して遠隔よりLAN1上の空気調和機または空気調和機を構成する機器の制御プログラムをローディングしても良い。
さらに、上記実施例では、集中制御装置5をサーバ用パソコンとして説明したが、単にローダを別途設けても良い。
【0036】
図13は、さらに他の実施例を示し、図2のものに対してファイルサーバ17を別に設けたものである。
【0037】
ファイルサーバ17には、用途別の制御プログラムを複数設けたり、各種センサによる検出に必要なプログラムを複数用意したりしておく。また、室内機3A、3B、室外機Aなどより、運転データとして圧縮機の運転周波数、吸入圧力、及び吐出圧力、各膨張弁の開閉状態、吸入温度、吐出温度、外気温度など各部の温度などがLAN1を介してファイルサーバ17に伝送され、記憶される。一方、運転データの基準値が別途ファイルサーバ17に記憶され、集中制御装置5に備えられた解析ソフトで両者を比較することで、故障診断が行われる。
【0038】
さらに、OA機器としてクライアント用のパーソナルコンピュータが複数台、例えば6A、6Bのように接続され、少なくとも一つの室内機3Aの設けられた部屋と同じ部屋に設置される。
【0039】
このパーソナルコンピュータ6A、6Bより、例えば室温が高いなどの応答を入力可として、その情報が集中制御装置であるサーバ用のパーソナルコンピュータ5へ伝送される。サーバ用のパーソナルコンピュータ5では、上記のようなマルチエアコンシステムの運転状態に対する応答と、室内機3A、3Bに設けられた温度センサによる値などを総合的に判断して運転状態の制御を行う。 これによって、特に、例えば室温が高いという反応があった所だけ集中して、室温を上げるように圧縮機容量、冷媒の量などを最適に制御することが可能となる。
【0040】
上記の実施例において、LANに接続される室内機を2〜128台とし、室外機を1〜16台とすると、1系統の冷媒配管で集約して84KW(30馬力)程度からのシステム容量に対応した展開が可能となる。また、パーソナルコンピュータ程度で安価に可能な小規模のLANで空気調和機システムを構築するのに好都合な規模である。
【0041】
さらに、上記において、小規模のLANを通じて少なくとも室外機の制御プログラム、例えば室内機に設けられた膨張弁の開度指令を与える制御プログラムを変更することができる。よって、室内機には膨張弁の開度を制御する手段が不要となり少なくとも駆動部があれば良く、室内機の共通化が図れる。
【0042】
また、集中制御装置は少なくとも各々の室内機への冷媒流量の分配を決定し、室外機の圧縮機の運転容量を決定すべく制御するので、室内機、室外機の機種、容量などの管理が容易となり、室内機、室外機などの共通化及び標準化が図れ、それらの機種数を削減できる。
【0043】
以上によって、マルチエアコンシステムを低価格にできるとともに、空気調和機としての制御性及び操作性が向上され、かつ保守管理なども容易となる。
【0044】
また、上記LANにOA機器を接続するので、通常ビル内に設置されるOA機器、防災、防犯システムなどの設備機器との配線の共用化ができ、その有効利用が図られる。
【0045】
さらに、マルチエアコンシステムの構成機器に必要な制御プログラムをLAN及び伝送手段を介してローダから記憶装置へローディングするので、各構成機器に必要な制御プログラムを仕様の変更などに応じて変更することが容易となる。
【0046】
さらに、マルチエアコンシステムの室外機に必要な室外制御プログラムをLAN及び室外側伝送手段を介してローダから室外側記憶装置へするので、室外機に必要な制御プログラムを仕様の変更などに応じて変更することが容易となる。特に、室外機の制御プログラムが変更できることは、室内機の組み合わせを大小の容量を入り混ぜて変更した場合などに対応して、きめ細かく圧縮機の運転容量の制御を変更することが可能となる。
【0047】
さらに、上記において、複数台の構成機器のうち特定のグループを選択して、グループに必要な制御プログラムを一括して構成機器の記憶装置へローディングしているので、例えば、あるグループは冷房専用に、他をヒートポンプ機としてだけ使用するなどのように区分けして効率良く、短時間に制御プログラムを伝送することができる。
【0048】
さらに、上記集中制御装置に用途別の制御プログラムを複数設け、一つを選択できることとしているので、空気調和機を例えば、病院用に比較的温度変化を少なく穏やかな制御にしたり、学校用に学習効率を高めるために温度を下げ気味にして活動的な制御を目的としたりと変更することができる。
【0049】
さらに、上記ローダに用途別の制御プログラムを複数設け、一つを選択できることとすると、空気調和機を例えば、病院用とか学校用とかの用途別に変更できる。そして、本例は特に、複数の構成機器を集中して制御するよりも、各構成機器に分散して制御したり、吐出圧力、吸入圧力、外気温度などを個別の構成機器で常時検出したりする場合、それに必要なプログラムを変更するのに好適である。
【0050】
さらに、上記において、室内機及び室外機にユニークな番号として例えば、製造番号を記憶しておき、それをLANに送出できるようにしているので、集中制御装置、あるいはローダはその製造番号を判別し、それに対応した制御プログラムだけを送信することができる。よって、製造番号ごとに異なった改良バージョンのプログラムとすることができるなど、マルチエアコンシステムとしての制御性の向上ができ、保守管理が容易となる。
【0051】
さらに、LANにマルチエアコンシステムの記憶装置と伝送手段の設けられた構成機器及びOA機器を接続し、集中制御装置にLANを管理するオペレーティングシステム(OS)と記憶装置へ構成装置の制御プログラムをローディングできるようにするので、各構成機器に必要な制御プログラムを仕様の変更などに応じて変更することが容易となるとともに、通常ビル内に設置されるパーソナルコンピュータ、プリンタなどのOA機器などの配線の共用化ができ、その有効利用が図られる。
【0052】
さらに、上記において集中制御装置へ室内機及び外機の運転データが伝送されるようにしているので、運転データとして例えば圧縮機の吸入圧力、吐出圧力、各部の温度などとすれば、その記録された運転データを分析すれば装置の故障などの原因が分かる。また、運転データを基準値と比較すれば運転状態の診断が可能となる。
【0053】
これにより、各空気調和機及びマルチエアコンシステムの保守管理、メインテナンスを容易にできることとなる。
【0054】
さらに、LANを管理するOSを備えた集中制御装置と、LANに室内機、室外機及びOA機器を接続し、そのOA機器よりマルチエアコンシステムの運転状態として、例えば室温が高いなどの応答を入力可能としているので、単に温度センサによって運転状態を制御するのみならず、室内機の設置された場所での運転状態に対する反応を加味して運転状態の制御が可能となる。
これにより、空気調和機としての制御性及び操作性が向上する。
【0055】
さらに、LANに2〜128台の室内機と、1〜16台の室外機と、クライアント用のパーソナルコンピュータとを接続し、を管理するOSが設けられたサーバ用のパーソナルコンピュータを備えているので、1系統の冷媒配管で集約して84KW程度までのシステム容量に対応した据付などの工事が行え、かつパーソナルコンピュータ程度で安価に可能な小規模のLANでシステムが構築できる。
【0056】
したがって、ビルなどにおいて各室内に応じて小刻みに容量設定が可能で、各室内ユニットの展開に合わせて適正規模の室外機を選ぶなどのシステム設計ができる。
【0057】
さらに、LANに接続された室外機と、LANに接続された複数台のクライアント用のパーソナルコンピュータと、LANを管理するサーバ用OSが設けられたサーバ用のパーソナルコンピュータとを備えているので、安価に可能な小規模のLANを通じて少なくとも室外機の制御プログラム、例えば室内機に設けられた膨張弁の開度指令を与える制御プログラムを変更することができる。よって、室内機には膨張弁の開度を制御する手段が不要となり、室内機の共通化が図れ、その機種数を削減できる。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば、空気調和機としての制御性及び操作性が向上され、かつ保守管理などのメインテナンス、多様なシステム展開に適した空気調和装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の空気調和機システムのローカルエリアネットワーク(LAN)への構成機器の接続を示すブロック図である。
【図2】他の実施例による空気調和機システムのLANへの構成機器の接続を示すブロック図である。
【図3】マルチエアコンシステムの構成機器の一つである室内機の構成を示すブロック図である。
【図4】室外機の構成を示すブロック図である。
【図5】空気調和機システムの構成機器である冷凍サイクルの基本構成を示すブロック図である。
【図6】各構成機器に記憶させたユニークな番号の例を示す一覧図である。
【図7】システム設計時に決めた室内機、室外機の冷媒系統番号とグループ番号の一覧図である。
【図8】集中制御装置、あるいはローダがLANに送信するメッセージフォーマットの一覧図である。
【図9】メッセージ例を示す一覧図である。
【図10】メッセージ例を示す一覧図である。
【図11】メッセージ例を示す一覧図である。
【図12】メッセージ例を示す一覧図である。
【図13】さらに他の実施例を示し、図2のものに対してファイルサーバを別に設けた空気調和機システムのLANへの構成機器の接続を示すブロック図である。
【図14】さらに他の実施例を示し、図2のものに対して、空気調和機のグループをゲートウェイを介して接続した例を示す
【符号の説明】
1…ローカルエリアネットワーク(LAN)、3A〜3Z…室内機、4A〜4F…室外機、5…集中制御装置又はサーバ用パーソナルコンピュータ、6A〜6B…OA機器又はクライアント用パーソナルコンピュータ、3−1、4−1…伝送手段、3−2、4−2…記憶装置、3−3、4−3…制御部、7…圧縮機、10、14…電子膨張弁。
Claims (5)
- ネットワークに接続された集中制御装置により制御される空気調和装置において、
前記空気調和装置の設けられた部屋に設置され、前記ネットワークに接続されたOA機器を備え、
前記OA機器から前記部屋の室温に対する応答情報が入力され、該応答情報と前記空気調和装置に設けられた温度センサによる値とに基づいて前記空気調和装置の制御が行われることを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1に記載のものにおいて、前記OA機器は複数設けられ、複数の前記応答情報と前記空気調和装置に設けられた温度センサによる値が総合的に判断されて前記空気調和装置の制御が行われることを特徴とする空気調和装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記空気調和装置の運転データが前記ネットワークを介して伝送されて記憶され、基準値と比較されて故障診断されることを特徴とした空気調和装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記集中制御装置に前記空気調和装置の制御プログラムが複数設けられ、該制御プログラムの一つが選択されて前記空気調和装置の制御が行われることを特徴とする空気調和装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記ネットワークを介して前記空気調和装置の制御プログラムが変更されることを特徴とする空気調和装置。
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