JP6498538B2

JP6498538B2 - 空調制御装置及び空調制御方法

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Publication number: JP6498538B2
Application number: JP2015118251A
Authority: JP
Inventors: 義勝土田; 数正斉藤
Original assignee: Kajima Corp
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Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2019-04-10
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Description

本発明は、空調装置における熱媒体の流量を制御する制御弁の動作を制御する空調制御装置及び空調制御方法に関する。

従来から、ファンコイルを通した空気を送風する空調装置において、ファンコイル内を流れる熱媒体の流量を制御弁によって制御することで、空調の制御を行うことが知られている（特許文献１参照）。

特許第３８３４０４２号公報

電源がオフとなっている状態等の空調装置の空調が停止している状態から、空調装置を起動させる際、一般的に強制立ち上げ運転として、制御弁を一定時間全開にすることが行われる。強制立ち上げ運転では、制御弁が全開にされることで強力な空調機能が発揮される。例えば、冷房を行う場合には、強制立ち上げ運転によって室内の空気を強力に冷やすことができる。しかしながら、空調装置を起動させる時点の室内の状況によっては、必ずしも上記のような高負荷対応での空調機能が発揮される必要がない場合がある。例えば、空調装置が停止してからの時間がそれほど経過していない場合には、室内温度が空調装置の目標温度から大きく外れていないことがあり、このような場合には高負荷対応での空調機能は不要である。

このような場合に強制立ち上げ運転を行うと、室内温度の変動が大きくなり、その結果、制御弁の開閉が繰り返されることがあった。これにより、ファンコイル内を流れる熱媒体のハンチングの発生や室内温度が乱れることがある。例えば、病院のＩＣＵ（集中治療室）、使用頻度が少ない会議室等の空調負荷変動の少ない空間において、上記の問題が生じるおそれがある。そのため、空調装置が停止している停止状態から起動状態等に遷移する場合等に、より適切に空調装置を動作させる制御が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、空調装置が停止状態から起動状態に遷移する、又は低負荷状態から高負荷状態に遷移する際等の遷移運転を適切に行うことができる空調制御装置及び空調制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る空調制御装置は、熱媒体を流通させると共に空気との間で熱交換する熱交換器を含む空調装置における当該熱媒体の流量を制御する制御弁の動作を制御する空調制御装置であって、空調装置が停止している停止状態から動作を開始する起動状態となるまでの経過時間、当該空調装置が予め設定された低負荷で動作する低負荷状態から予め設定された高負荷で動作する高負荷状態となるまでの経過時間、又は当該空調装置が当該停止状態から当該高負荷状態となるまでの経過時間を計測する経過時間計測手段と、経過時間計測手段によって計測された経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁の動作を制御する制御手段と、を備える。

本発明に係る空調制御装置によれば、停止状態から起動状態になるまで、低負荷状態から高負荷状態となるまで、又は停止状態から高負荷状態になるまでの経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁の動作が制御される。従って、例えば、当該経過時間が長く、室内温度が目標温度から大きく外れている場合には、変動の大きい空調機能を発揮させる制御を行うことができる。一方、当該経過時間が短く、室内温度が目標温度から大きく外れていない場合には、変動の少ない空調機能を発揮させる制御を行うことができる。これにより、熱交換器内を流れる熱媒体のハンチングの発生や室内温度の乱れを防止することができる。即ち、本発明に係る空調制御装置によれば、空調装置の遷移運転を適切に行うことができる。

制御手段は、経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁の動作速度、最大開度及び動作時間の少なくとも何れかを設定することとしてもよい。この構成によれば、確実に遷移運転を適切に行うことができる。

経過時間計測手段は、空調装置から吹き出される空気の風量を示す風量情報を取得し、取得した風量情報に基づき空調装置の低負荷状態及び高負荷状態を判断して、経過時間を計測する。この構成によれば、空調装置の風量に基づいて、容易かつ適切に経過時間を計測することができ、その結果、遷移運転を適切に行うことができる。

空調制御装置は、熱交換器から出力される熱媒体の温度を示す出力温度情報を取得する熱媒体温度情報取得手段を更に備え、制御手段は、熱媒体温度情報取得手段によって取得された出力温度情報にも基づいて、制御弁の動作を制御する、ことも可能とする。この構成によれば、熱交換器から出力される熱媒体の温度にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。

熱媒体温度情報取得手段は、熱交換器に入力される熱媒体の温度を示す入力温度情報を取得し、制御手段は、熱媒体温度情報取得手段によって取得された入力温度情報にも基づいて、制御弁の動作を制御する、ことも可能とする。この構成によれば、熱交換器に入力される熱媒体の温度にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。これにより、例えば、熱交換器に入出力される熱媒体の温度差にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。

空調制御装置は、空調装置からの吹き出される空気の吹出温度を示す吹出温度情報を取得する吹出温度情報取得手段を更に備え、制御手段は、吹出温度情報取得手段によって取得された吹出温度情報にも基づいて、制御弁の動作を制御する、ことも可能とする。この構成によれば、吹出温度にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。

ところで、本発明は、上記のように空調制御装置の発明として記述できる他に、以下のように空調制御方法の発明としても記述することができる。これはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。

即ち、本発明に係る空調制御方法は、熱媒体を流通させると共に空気との間で熱交換する熱交換器を含む空調装置における当該熱媒体の流量を制御する制御弁の動作を制御する空調制御装置の動作方法である空調制御方法であって、空調装置が停止している停止状態から動作を開始する起動状態となるまでの経過時間、当該空調装置が予め設定された低負荷で動作する低負荷状態から予め設定された高負荷で動作する高負荷状態となるまでの経過時間、又は当該空調装置が当該停止状態から当該高負荷状態となるまでの経過時間を計測する経過時間計測ステップと、経過時間計測ステップにおいて計測された経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁の動作を制御する制御ステップと、を含み、経過時間計測ステップにおいて、空調装置から吹き出される空気の風量を示す風量情報を取得し、取得した風量情報に基づき空調装置の低負荷状態及び高負荷状態を判断して、経過時間を計測する。

本発明によれば、熱交換器内を流れる熱媒体のハンチングの発生や室内温度の乱れを防止することができる。即ち、本発明によれば、空調装置の遷移運転を適切に行うことができる。

本発明の実施形態に係る空調制御装置の構成を示す図である。空調装置が遷移運転を行うまでの経過時間に応じた制御による制御弁の動作の例を示すグラフである。空調装置が遷移運転を行うまでの経過時間に応じた制御による制御弁の動作の別の例を示すグラフである。熱媒体の温度に応じた制御による制御弁の動作の例を示すグラフである。吹出温度に応じた制御による制御弁の動作の例を示すグラフである。本発明の実施形態に係る空調制御装置の動作（空調制御方法）を示すフローチャートである。

以下、図面と共に本発明に係る空調制御装置及び空調制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に本実施形態に係る空調制御装置１０を示す。空調制御装置１０は、図１に示す空調装置２０に係る制御を行う装置である。空調装置２０は、冷房又は暖房等の空調を行う装置であり、空調対象の室内に固定して設けられる。空調装置２０は、熱交換器２１と、送風ファン２２と、コントローラ２３と、温度センサ２４とを備えて構成される。熱交換器２１と、送風ファン２２とは、室内ユニット２５内に設けられる。空調装置２０は、図示しない電源に接続されており、従来のものと同様に電源オンされると、当該電源からの電力の供給を受けて動作（起動）し、電源オフされると当該当該電源からの電力の供給が遮断されて停止する。

熱交換器２１は、熱媒体Ｍを流通させると共に、当該熱媒体Ｍと室内ユニット２５に吸い込まれた空気Ａ１（例えば、ＲＡ／レタン又は外気）との間で熱交換する装置である。例えば、熱交換器２１は、ファンコイルを備えており、ファンコイル内に熱媒体を循環させて流通させる。熱媒体は、例えば、冷房を行う場合には冷水であり、暖房を行う場合には温水である。

熱交換器２１によって熱交換が行われた空気は、送風ファン２２によって室内に吹き出される。送風ファン２２は、コントローラ２３からの制御信号を受信できるようになっている。コントローラ２３からの制御信号（運転信号）に基づき送風ファン２２の送風の強度である風量が制御される。例えば、大きい方から順にＨｉ（強）、Ｍｉ（中）、Ｌｏ（弱）、０（無風）の４段階の風量の何れかに制御される。風量が大きくなるにつれて空調機能も強くなる。

コントローラ２３は、例えば、ユーザの操作を受け付け、当該操作に基づき風量の制御を行う。また、室内の温度に基づいて、コントローラ２３による制御（自動制御）が行われる。この場合、温度センサ２４が室内の温度を検知して、検知した温度をコントローラ２３に通知する。コントローラ２３は、通知された温度に基づき風量の制御を行う。具体的には、コントローラ２３は、通知された温度と予め設定された設定室内温度とを比較する。コントローラ２３は、それらの温度差の大きさに応じて風量を決定する。例えば、コントローラ２３は、温度差と風量との対応関係を予め記憶しておき、その対応関係に基づいて温度差が大きいほど、風量を大きくする（空調の強度を大きくする）。

また、コントローラ２３は、上記の温度差に基づいて、サーモオフ（制御）及びサーモオン（制御）を行う。コントローラ２３は、上記の温度差と予め設定された閾値とを比較して、閾値よりも温度差が小さければ（室内の温度が設定室内温度から閾値の範囲にあれば）サーモオフを行い、閾値よりも温度差が大きければ（室内の温度が設定室内温度から閾値の範囲になければ）サーモオンを行う。サーモオフは、空調装置２０の電源がオンではあるが、空調装置２０による空調に係る機能の少なくとも一部を動いていない状態にする制御である。サーモオンは、サーモオフにより動いていない状態とされた機能を動き出す状態にする制御である。サーモオフでは、例えば、コントローラ２３は、送風ファン２２からの送風を停止させる制御、及び空調制御装置１０に対して制御弁３３の動作の制御を中止する制御の少なくとも何れかを行う。サーモオンでは、例えば、コントローラ２３は、送風ファン２２からの送風を開始させる制御、及び空調制御装置１０に対して制御弁３３の動作の制御を実行（起動）する制御の少なくとも何れかを行う。

また、コントローラ２３は、温度センサ２４によって検知された温度以外をトリガとして、空調装置２０の電源がオンではあるが、空調装置２０による空調に係る機能の少なくとも一部を動いていない状態にする制御（制御オフ）、及び当該制御（制御オフ）により動いていない状態とされた機能を動き出す状態にする制御（制御オン）を行うこととしてもよい。例えば、コントローラ２３は、室内に設けられた人感センサによる検出に基づいて、上記の制御オン及び制御オフを行うこととしてもよい。なお、上記の空調装置２０は、従来のものと同様のものでよい。

熱交換器２１には、熱媒体Ｍを入力する配管である往管３１及び熱媒体Ｍを出力する配管である還管３２が接続されている。還管３２には、熱交換器２１を流通する熱媒体Ｍの流量を制御する制御弁３３が設けられている。制御弁３３が閉じている状態では、熱交換器２１内に往管３１から熱媒体Ｍが新たに流入しない。そのため、熱交換器２１に熱媒体Ｍが留まり、熱媒体Ｍの熱交換の能力が低下する。一方で、制御弁３３が開いている状態では、熱交換器２１内に往管３１から熱媒体Ｍが新たに流入する。従って、通常、制御弁３３が開いていた方が、空調装置２０の空調機能は強くなる。また、制御弁３３は、任意の開度で開けることができる。開度が大きいほど、空調装置２０の空調機能が強くなる。制御弁３３自体は、従来のもの、例えば、上記の特許文献１に記載の比例制御弁を用いることができる。

空調制御装置１０は、制御弁３３の動作を制御する。空調制御装置１０は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）及びメモリを備えるコンピュータを含んで構成されている。空調制御装置１０は、制御弁３３と接続されており、制御弁３３に対して制御信号を送信できるようになっており、当該制御信号により制御弁３３の動作（開け閉め）を制御することができる。また、空調制御装置１０は、入口用温度センサ４１と、出口用温度センサ４２と、吹出温度センサ４３とにそれぞれ接続されており、それらのセンサ４１〜４３から情報を受信できるようになっている。

入口用温度センサ４１は、往管３１に設けられており、往管３１内部の熱媒体Ｍの温度を検出する。入口用温度センサ４１は、検出した温度を空調制御装置１０に通知する。出口用温度センサ４２は、還管３２の熱交換器２１出口側に設けられており、還管３２内部の熱媒体Ｍの温度を検出する。出口用温度センサ４２は、検出した温度を空調制御装置１０に通知する。吹出温度センサ４３は、送風ファン２２から空気Ａ２が吹き出される位置に設けられており、送風ファン２２から吹き出される空気Ａ２の吹出温度を検出する。吹出温度センサ４３は、検出した吹出温度を空調制御装置１０に通知する。これらのセンサ４１〜４３は、常時あるいは予め設定された一定時間毎に、温度の検出を行う。なお、これらのセンサ４１〜４３は、本実施形態に係る空調制御装置１０の構成要素であってもよい。

引き続いて、本実施形態に係る空調制御装置１０の機能について説明する。図１に示すように機能的には、空調制御装置１０は、経過時間計測部１１と、熱媒体温度情報取得部１２と、吹出温度情報取得部１３と、制御部１４とを備えて構成される。

経過時間計測部１１は、空調装置２０が停止している停止状態から動作を開始する起動状態となるまでの経過時間を計測する経過時間計測手段である。停止状態は、例えば、空調装置２０の電源がオフされて停止している状態である。あるいは、停止状態は、例えば、サーモオフ又は上記の制御オフによって空調装置２０による空調に係る機能の少なくとも一部が動いていない状態である。起動状態は、例えば、空調装置２０の電源がオフからオンにされて、空調装置２０が稼働される状態である。あるいは、起動状態は、例えば、サーモオン又は上記の制御オンによって空調装置２０による空調に係る機能の少なくとも一部が動き出す状態である。

また、経過時間計測部１１は、停止状態から起動状態となるまでの経過時間に代えて、あるいはそれに加えて、空調装置２０が低負荷状態から高負荷状態となるまでの経過時間を計測してもよい。低負荷状態とは、空調装置２０が予め設定された低負荷で動作する状態である。高負荷状態とは、空調装置２０が予め設定された高負荷で動作する状態である。例えば、低負荷状態は、温度センサ２４に基づくコントローラ２３による制御又はユーザの空調装置２０に対する操作等により、空調装置２０からの風量がＬｏ以下となっている状態であり、高負荷状態は、温度センサ２４に基づくコントローラ２３による制御又はユーザの空調装置２０に対する操作等により、により空調装置２０からの風量がＭｉ以上となっている状態である。なお、低負荷状態及び高負荷状態は、上記以外であってもよく、閾値によって定義されていてもよい。例えば、空調装置２０からの風量が、最大の風量の４０％（閾値）未満である場合に低負荷状態であると定義されていてもよい。

空調装置２０が停止状態から起動状態に遷移した場合（例えば、電源がオフからオンにされた場合）、及び低負荷状態から高負荷状態に遷移した場合（例えば、空調装置２０からの風量がＬｏ以下からＭｉ以上となった場合）、空調装置２０は遷移運転を行う。即ち、経過時間計測部１１は、空調装置２０が停止状態又は低負荷状態となってから、遷移運転を行うまでの経過時間を計測する。遷移運転のうち、空調装置２０が停止状態から起動状態に遷移した場合（例えば、空調装置２０の電源がオフされた状態から、空調装置２０の電源がオンされてから稼働される状態に遷移する場合）のものは、立ち上げ運転である。遷移運転のうち、空調装置２０が低負荷状態から高負荷状態に遷移する場合のものは、高負荷遷移運転である。遷移運転を上記のように定義することで、空調装置２０の電源がオンされた際、及び負荷状態の変化に応じて、あるいはそれらの何れかで適時、遷移運転を行うことができる。

具体的には、経過時間計測部１１は、コントローラ２３から送風ファン２２への制御信号を検出することで経過時間を計測する。この場合、例えば、空調装置２０内のコントローラ２３からの制御信号が空調制御装置１０にも入力されるようにしておく。あるいは、経過時間計測部１１は、コントローラ２３から自装置１０への制御弁３３制御の制御信号を検出することで経過時間を計測することとしてもよい。

経過時間計測部１１は、入力したコントローラ２３からの制御信号が空調装置２０を電源オフするもの、サーモオフするもの（例えば、制御弁３３制御を停止させるもの）又は上記の制御オフするものであった場合、空調装置２０が停止状態となったと検知し、経過時間のカウントを開始する。あるいは、経過時間計測部１１は、入力したコントローラ２３からの制御信号が風量をＭｉ以上からＬｏ以下とするものであった場合、空調装置２０が低負荷状態となったと検知し、経過時間のカウントを開始する。また、経過時間計測部１１は、空調装置２０が停止状態又は低負荷状態となったと検知するとその旨を制御部１４に通知する。経過時間計測部１１は、入力したコントローラ２３からの制御信号が空調装置２０を電源オンするもの、サーモオンするもの（例えば、制御弁３３制御を起動させるもの）又は上記の制御オンするものであった場合、空調装置２０が起動状態となったと検知し、経過時間のカウントを終了する。あるいは、経過時間計測部１１は、入力したコントローラ２３からの制御信号が風量をＬｏ以下からＭｉ以上とするものであった場合、空調装置２０が高負荷状態となったと検知し、経過時間のカウントを終了する。経過時間計測部１１は、カウントした経過時間を制御部１４に通知する。上記のサーモオン及びサーモオフの制御に基づいて経過時間が計測される場合には、当該経過時間はサーモオフの間隔となる。

上記のように経過時間計測部１１は、空調装置２０から吹き出される空気の風量を示す風量情報を取得し、取得した風量情報に基づき空調装置２０の低負荷状態及び高負荷状態を判断して、経過時間を計測してもよい。

熱媒体温度情報取得部１２は、熱交換器２１から出力される熱媒体の出口温度を示す出力温度情報を取得する熱媒体温度情報取得手段である。また、熱媒体温度情報取得部１２は、熱交換器２１に入力される熱媒体の入口温度（送水温度）を示す入力温度情報も取得する。熱媒体温度情報取得部１２は、入口用温度センサ４１及び出口用温度センサ４２からの通知を受け付けることで入力温度情報及び出力温度情報を取得する。熱媒体温度情報取得部１２は、取得した入力温度情報及び出力温度情報を制御部１４に出力する。

吹出温度情報取得部１３は、空調装置２０からの吹き出される空気の吹出温度を示す吹出温度情報を取得する吹出温度情報取得手段である。吹出温度情報取得部１３は、吹出温度センサ４３からの通知を受け付けることで吹出温度情報を取得する。吹出温度情報取得部１３は、取得した吹出温度情報を制御部１４に出力する。

制御部１４は、制御弁３３の動作を制御する制御手段である。制御部１４は、経過時間計測部１１から、上記の経過時間の通知を受けると、即ち、空調装置２０が起動状態又は高負荷状態になると、当該経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁３３の動作を制御する。例えば、制御部１４は、当該経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁３３の動作速度（応答速度）Ｖ、最大開度（目標開度）Ｘ及び動作時間（維持時間）ＴＸを設定し、当該設定に基づいた制御弁３３の制御を行う。制御部１４は、当該経過時間が大きいほど、空調装置２０による空調の機能が強くなるように上記の各パラメータを設定する。上記の動作速度Ｖは、制御弁３３を開閉する速度であり、動作速度Ｖが大きいほど空調装置２０による空調の機能が強くなる。上記の最大開度Ｘは、制御弁３３の開度の上限であり、最大開度Ｘが大きいほど空調装置２０による空調の機能が強くなる。最大開度Ｘは、制御弁３３が全開のときを基準として、どの程度開けられているかの度合い（％）で示される。上記の動作時間ＴＸは、遷移運転の時間であり、動作時間ＴＸが大きいほど空調装置２０による空調の機能が強くなる。

具体的には、例えば、経過時間の閾値Ｔ１、Ｔ２（分）（Ｔ１＜Ｔ２）を予め設定しておき、制御部１４に記憶させておく。制御部１４は、経過時間ＴＴ１（分）が、ＴＴ１≦Ｔ１、Ｔ１＜ＴＴ１≦Ｔ２、Ｔ２＜ＴＴ１の何れに該当するかを判断する。制御部１４は、上記の判断に基づき、遷移運転としての制御弁３３の動作速度、最大開度及び動作時間を以下のように設定する。
ＴＴ１≦Ｔ１の場合、動作速度Ｖ１（ｍｍ／分）、最大開度Ｘ１（％）、動作時間Ｔ１１（分）
Ｔ１＜ＴＴ１≦Ｔ２の場合、動作速度Ｖ２（ｍｍ／分）、最大開度Ｘ２（％）、動作時間Ｔ２１（分）
Ｔ２＜ＴＴ１の場合、動作速度Ｖ３（ｍｍ／分）、最大開度Ｘ３（％）、動作時間Ｔ３１（分）
ここで、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３、Ｔ１１＜Ｔ２１＜Ｔ３１であり、それらの値は予め制御部１４に記憶されている。

上記の設定を行った後、図２のグラフに示すように制御弁３３の制御を行う。図２のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を制御弁３３の開度としたグラフである。図２のグラフに示すように当該制御では、上記の経過時間ＴＴ１の経過後、設定された最大開度になるまで、設定された速度動作で制御弁３３が開けられる。当該制御が、設定された動作時間が経過するまで続けられる。また、動作時間ＴＸの終了する予め設定された時間の前から、設定された速度動作で制御弁３３が閉められてもよい。

図３に、風量に基づいて低負荷状態及び高負荷状態が判断される場合の例を示す。図３の上のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を空調装置２０の風量としたグラフであり、図３の下のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を制御弁３３の開度としたグラフである。図３に示すグラフの例では、風量がＬｏとなっている状態が低負荷状態であり、風量がＬｏからＨｉになると高負荷状態となる。この場合、風量がＨｉとなった時点で、風量がＬｏとなっている時間（低負荷状態から高負荷状態となるまでの経過時間）に基づいて、最大開度Ｘ４（％）、動作時間Ｔ４１（分）に設定され、当該設定に基づいて制御が行われる。

なお、上記では、遷移運転としての制御弁３３の動作速度、最大開度及び動作時間の全てが設定されることとしたが、それらの何れかが設定されるものであってもよい。設定されないパラメータについては、例えば、予め設定されている。

制御部１４は、熱媒体温度情報取得部１２から入力された出力温度情報にも基づいて、制御弁３３の動作を制御することとしてもよい。例えば、制御部１４は、出口温度の設定値（設定還り温度）を予め記憶しておく。制御部１４は、出力温度情報によって示される出口温度と、設定値とを比較して、比較結果に基づいて制御弁３３の動作を制御する。空調が暖房である場合には、設定値より出口温度が低ければ、制御弁３３の開度を大きくし（制御弁３３を開ける）、設定値より出口温度が高ければ、制御弁３３の開度を小さくする（制御弁３３を閉める）。これは、出口温度を一定（設定値）にするための制御である。

また、制御部１４は、出力温度情報に加えて、熱媒体温度情報取得部１２から入力された入力温度情報にも基づいて、制御弁３３の動作を制御することとしてもよい。例えば、制御部１４は、入口温度と出口温度との温度差の設定値Δｔ（設定温度差）を予め記憶しておく。制御部１４は、入力温度情報によって示される入口温度と出力温度情報によって示される出口温度との差分を算出する。例えば、出口温度と入口温度との差分の絶対値を算出する。制御部１４は、算出した差分の絶対値と、温度差の設定値Δｔとを比較して、比較結果に基づいて制御弁３３の動作を制御する。設定値より算出した差分の絶対値が小さければ、制御弁３３の開度を小さくし（制御弁３３を閉め）、設定値より算出した差分が大きければ、制御弁３３の開度を大きくする（制御弁３３を開ける）。これは、入口温度と出口温度との温度差を一定にするための制御である。温度差を一定にすることで、空調装置２０の空調機能を一定に保つことができる。

図４に、空調が暖房である場合において、入口温度と出口温度に応じて、制御弁３３の動作を制御する場合の例を示す。図４の上のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を入口温度及び出口温度（℃）としたグラフであり、図４の下のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を制御弁３３の開度としたグラフである。図４に示すグラフの例では、入口温度が下がった場合に、制御弁３３の開度が大きくされ、入口温度が上がった場合に、制御弁３３の開度が小さくされる。

また、制御部１４は、出口温度、又は入口温度と出口温度との温度差の時間での変化率（温度幅／運転時間）等に応じて、制御弁３３の動作を制御することとしてもよい。

また、制御部１４は、吹出温度情報取得部１３から入力された吹出温度情報にも基づいて、制御弁３３の動作を制御することとしてもよい。例えば、制御部１４は、吹出温度の設定値（設定温度）を予め記憶しておく。制御部１４は、吹出温度情報によって示される吹出温度と、設定値とを比較して、比較結果に基づいて制御弁３３の動作を制御する。空調が暖房である場合には、設定値より吹出温度が低ければ、制御弁３３の開度を大きくし（制御弁３３を開ける）、設定値より吹出温度が高ければ、制御弁３３の開度を小さくする（制御弁３３を閉める）。これは、吹出温度を一定（設定値）にするための制御である。

図５に、空調が暖房である場合において、吹出温度に応じて、制御弁３３の動作を制御する場合の例を示す。図５の上のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を吹出温度（℃）としたグラフであり、図５の下のグラフは、横軸を時間（分）、縦軸を制御弁３３の開度としたグラフである。図５に示すグラフの例では、吹出温度が下がった場合に、制御弁３３の開度が大きくされ、吹出温度が上がった場合に、制御弁３３の開度が小さくされる。

上記のように熱媒体温度又は吹出温度に基づいて、制御弁３３の制御を行う場合には、制御弁３３の開度を大きくする場合もあるため、図３及び図４で説明したように遷移運転の際の制御弁３３の開度を一律に最大開度にするのではなく、最大開度から少し小さい開度にするようにしておいてもよい。どの程度小さくするかは予め設定しておく。また、熱媒体温度又は吹出温度に基づいて、制御弁３３の開度を制御する場合、どの程度開度を動かすかについて予め設定しておく。また、熱媒体温度又は吹出温度に基づいて、制御弁３３の開度を制御する場合、制御部１４は、経過時間に基づいて設定した動作速度で制御弁３３を動作させるようにし、また、経過時間に基づいて設定した最大開度を超えないように制御する。

制御部１４は、遷移運転を開始してからの時間をカウントし、カウントした時間が、経過時間に基づいて設定した動作時間に達したら遷移運転を終了する。即ち、設定した動作速度及び最大開度に基づく制御を終了する。制御部１４は、遷移運転を終了すると、起動状態又は高負荷状態時の通常の制御弁３３の動作制御を行う。起動状態又は高負荷状態時の通常の制御弁３３の動作制御は、従来と同様に、例えば、特許文献１に記載された制御である。

また、制御部１４は、経過時間計測部１１から、空調装置２０が停止状態又は低負荷状態となった旨が通知されると停止状態又は低負荷状態時の通常の制御弁３３の動作制御を行う。低負荷状態時の制御弁３３の動作制御も、従来と同様に行われる。例えば、制御部１４は、制御弁３３を全閉（開度０％）にしたり、制御弁３３の開度を起動状態又は高負荷状態のときと比べて小さくしたりする制御を行う。

空調制御装置１０は、通信ユニット４４を備えており、通信ユニット４４によって外部機器からの信号を受け付けて、当該信号によって動作してもよい。例えば、制御弁３３の動作（動作速度、最大開度及び動作時間）の制御、及びパラメータ設定が、外部機器から行われてもよい。また、制御弁３３の制御状況及び運転記録を示す情報が、外部機器によって取得されてもよい。通信ユニット４４は、有線による通信を行うものでも、無線による通信を行うものでもよい。

また、空調制御装置１０には、空調装置２０が起動状態又は高負荷状態である場合のみ外部から電源が供給される構成となっていてもよい。空調装置２０が停止状態又は低負荷状態である場合には、空調制御装置１０に内蔵された充電池により、経過時間計測部１１の機能のみが動作する構成となっていてもよい。以上が、本実施形態に係る空調制御装置１０の機能である。

引き続いて、図６のフローチャートを用いて、本実施形態に係る空調制御装置１０の動作（空調制御装置１０の動作方法）である空調制御方法を説明する。本処理の開始には、空調装置２０は停止状態又は低負荷状態となっており、経過時間計測部１１によって停止状態又は低負荷状態となってからの経過時間がカウントされている。

本処理では、空調装置２０が起動状態又は高負荷状態になると、経過時間計測部１１によって、空調装置２０が起動状態又は高負荷状態に遷移したことが検知される（Ｓ０１、経過時間計測ステップ）。当該検知がなされると、経過時間計測部１１によって、経過時間のカウントが終了される（Ｓ０２、経過時間計測ステップ）。経過時間は、経過時間計測部１１から制御部１４に通知される。

続いて、制御部１４によって、通知された経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁３３の動作速度、最大開度及び動作時間が設定される（Ｓ０３、制御ステップ）。続いて、熱媒体温度情報取得部１２によって、入力温度情報及び出力温度情報が、それぞれ入口用温度センサ４１及び出口用温度センサ４２から取得される（Ｓ０４、熱媒体温度情報取得ステップ）。取得された入力温度情報及び出力温度情報は、熱媒体温度情報取得部１２から制御部１４に出力される。また、吹出温度情報取得部１３によって、吹出温度情報が、吹出温度センサ４３から取得される（Ｓ０５、吹出温度情報取得ステップ）。取得された吹出温度情報は、吹出温度情報取得部１３から制御部１４に出力される。

続いて、制御部１４によって、Ｓ０３において設定されたパラメータ及びＳ０４及びＳ０５において入力された各情報に基づいて、遷移運転としての制御弁３３の動作制御が行われる（Ｓ０６、制御ステップ）。なお、Ｓ０４〜Ｓ０６の処理は、必ずしもこの順番に行われる必要はない。続いて、制御部１４によって、遷移運転を開始してからの時間が、経過時間に基づいて設定された動作時間に達したか否かが判断される（Ｓ０７、制御ステップ）。動作時間に達していないと判断された場合（Ｓ０７のＮＯ）には、Ｓ０４〜Ｓ０７の処理が繰り返し行われる。

動作時間に達していると判断された場合（Ｓ０７のＹＥＳ）には遷移運転の制御は終了し、続いて、制御部１４によって、起動状態又は高負荷状態時の通常の制御弁３３の動作制御が行われる（Ｓ０８）。この制御は、空調装置２０が起動状態又は高負荷状態である間、継続して行われる。続いて、空調装置２０が停止状態又は低負荷状態になると、経過時間計測部１１によって、空調装置２０が停止状態又は低負荷状態に遷移したことが検知される（Ｓ０９、経過情報計測ステップ）。当該検知がなされると、経過時間計測部１１によって経過時間のカウントが開始される（Ｓ１０、経過時間計測ステップ）。空調装置２０が停止状態又は低負荷状態となった旨は、経過時間計測部１１から制御部１４に通知される。当該通知を受けた制御部１４では、起動状態又は高負荷状態時の通常の制御弁３３の動作制御が終了し、停止状態又は低負荷状態時の制御弁３３の動作制御が行われる（Ｓ１１）。続いて、本処理の開始時の状態に戻り、上記の処理が繰り返される。以上が、本実施形態に係る空調制御装置１０の動作である。

上述したように本実施形態によれば、空調装置２０が停止状態から起動状態となるまでの経過時間、又は空調装置２０が低負荷状態から高負荷状態となるまでの経過時間に応じて、遷移運転としての制御弁３３の動作が制御される。従って、例えば、当該経過時間が長く、室内温度が目標温度から大きく外れている場合には、強力な空調機能を発揮させる制御を行うことができる。一方、当該経過時間が短く、室内温度が目標温度から大きく外れていない場合には、程々の空調機能を発揮させる制御を行うことができる。これにより、熱交換器２１内を流れる熱媒体のハンチングの発生や室内温度の乱れを防止することができる。

また、熱交換器２１及び配管３１，３２内の熱媒体の温度は、空調装置２０が停止状態から起動状態となるまでの経過時間、又は空調装置２０が低負荷状態から高負荷状態となるまでの経過時間（空調装置２０の停止時間）に応じて変化する。通常、停止状態又は低負荷状態では、制御弁３３の開度は小さくされるため、当該経過時間が長いほど設定温度から乖離する傾向がある。従って、単に室内温度だけを考慮した場合と異なり、経過時間に応じた制御を行うことで必要な熱量に応じた制御弁３３の制御を行うことができる。即ち、本実施形態によれば、空調装置２０の遷移運転を適切に行うことができる。

また、本実施形態のように、経過時間に応じて制御弁３３の動作速度、最大開度及び動作時間を設定することとしてもよい。この構成によれば、確実に遷移運転を適切に行うことができる。但し、経過時間に応じた制御弁３３の動作制御は、必ずしも上記のパラメータの設定に限られず、本発明の目的に合致するものであればよい。

また、本実施形態のように風量情報に基づき空調装置２０の状態を把握し、経過時間を計測することとしてもよい。この構成によれば、空調装置２０の風量に基づいて、容易かつ適切に経過時間を計測することができ、その結果、遷移運転を適切に行うことができる。但し、経過時間の計測は、必ずしも風量情報に基づいて行われる必要はなく、低負荷状態及び高負荷状態の設定等に応じた任意の方法で行うこととしてもよい。

また、本実施形態のように熱交換器２１に入出力される熱媒体の温度にも基づいて、制御弁３３の動作を制御することとしてもよい。この構成によれば、熱交換器２１に入出力される熱媒体の温度にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。これにより、上述したように、例えば、熱交換器２１に入出力される熱媒体の温度差にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。但し、熱媒体の温度による制御は、必ずしも行う必要はない。この場合、入口用温度センサ４１及び出口用温度センサ４２を設ける必要はない。

また、本実施形態のように吹出温度情報にも基づいて、制御弁３３の動作を制御することとしてもよい。この構成によれば、吹出温度にも応じて、遷移運転を適切に行うことができる。例えば、この制御により、安定した吹出温度とすることができ、吹出空気のドラフト感等の不快感の緩和を図ることができる。但し、吹出温度による制御は、必ずしも行う必要はない。この場合、吹出温度センサ４３を設ける必要はない。

また、計測する経過時間を、上述した実施形態のものから変えて、空調装置２０が停止状態から高負荷状態となるまでの経過時間とすることとしてもよい。これにより、室内の負荷状態を反映した制御を行うことができる。

また、本実施形態のように空調制御装置１０を、空調装置２０から独立した構成とすれば、既存の空調装置２０に対しても空調制御装置１０を容易に設置することができる。

１０…空調制御装置、１１…経過時間計測部、１２…熱媒体温度情報取得部、１３…吹出温度情報取得部、１４…制御部、２０…空調装置、２１…熱交換器、２２…送風ファン、２３…コントローラ、２４…温度センサ、２５…室内ユニット、３１…往管、３２…還管、３３…制御弁、４１…入口用温度センサ、４２…出口用温度センサ、４３…吹出温度センサ、４４…通信ユニット。

Claims

熱媒体を流通させると共に空気との間で熱交換する熱交換器を含む空調装置における当該熱媒体の流量を制御する制御弁の動作を制御する空調制御装置であって、
前記空調装置が停止している停止状態から動作を開始する起動状態となるまでの経過時間、当該空調装置が予め設定された低負荷で動作する低負荷状態から予め設定された高負荷で動作する高負荷状態となるまでの経過時間、又は当該空調装置が当該停止状態から当該高負荷状態となるまでの経過時間を計測する経過時間計測手段と、
経過時間計測手段によって計測された経過時間に応じて、遷移運転としての前記制御弁の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記経過時間計測手段は、前記空調装置から吹き出される空気の風量を示す風量情報を取得し、取得した風量情報に基づき前記空調装置の低負荷状態及び高負荷状態を判断して、前記経過時間を計測する空調制御装置。
前記制御手段は、前記経過時間に応じて、遷移運転としての前記制御弁の動作速度、最大開度及び動作時間の少なくとも何れかを設定する請求項１に記載の空調制御装置。
前記熱交換器から出力される前記熱媒体の温度を示す出力温度情報を取得する熱媒体温度情報取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記熱媒体温度情報取得手段によって取得された出力温度情報にも基づいて、前記制御弁の動作を制御する、請求項１又は２に記載の空調制御装置。
前記熱媒体温度情報取得手段は、前記熱交換器に入力される前記熱媒体の温度を示す入力温度情報を取得し、
前記制御手段は、前記熱媒体温度情報取得手段によって取得された入力温度情報にも基づいて、前記制御弁の動作を制御する、請求項３に記載の空調制御装置。
前記空調装置からの吹き出される空気の吹出温度を示す吹出温度情報を取得する吹出温度情報取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記吹出温度情報取得手段によって取得された吹出温度情報にも基づいて、前記制御弁の動作を制御する、請求項１〜４の何れか一項に記載の空調制御装置。
熱媒体を流通させると共に空気との間で熱交換する熱交換器を含む空調装置における当該熱媒体の流量を制御する制御弁の動作を制御する空調制御装置の動作方法である空調制御方法であって、
前記空調装置が停止している停止状態から動作を開始する起動状態となるまでの経過時間、当該空調装置が予め設定された低負荷で動作する低負荷状態から予め設定された高負荷で動作する高負荷状態となるまでの経過時間、又は当該空調装置が当該停止状態から当該高負荷状態となるまでの経過時間を計測する経過時間計測ステップと、
経過時間計測ステップにおいて計測された経過時間に応じて、遷移運転としての前記制御弁の動作を制御する制御ステップと、
を含み、
前記経過時間計測ステップにおいて、前記空調装置から吹き出される空気の風量を示す風量情報を取得し、取得した風量情報に基づき前記空調装置の低負荷状態及び高負荷状態を判断して、前記経過時間を計測する空調制御方法。