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技術 空調吹き出し温度推定装置及びプログラム

出願人 三菱電機ビルテクノサービス株式会社三菱電機株式会社
発明者 富田智子小松一宏南田宗佑佐藤冬樹浮穴朋興
出願日 2016年4月8日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-077754
公開日 2017年10月12日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-187247
状態 特許登録済
技術分野 空調制御装置
主要キーワード 温度設定情報 温度推定モデル 温度推定装置 空調コントローラ 推定モデル 温度取得 グラフ形式 運転開始直後
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

空調機の状態を考慮して室内機からの吹き出し温度を推定する。

解決手段

液管4、ガス管5及び吸い込み口の各測定温度空調コントローラ20から定周期的に取得するデータ取得部11と、取得された各測定温度に基づき室内機2の運転状態を判定する運転状態判定部12と、取得された各測定温度及び判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき室内機2からの吹き出し温度を推定する吹き出し温度推定部13と、吹き出し温度の推定値を表示する吹き出し温度表示部14と、を有する。

概要

背景

冷媒を用いた空調機暖房運転では、運転中に室外機除霜を行う必要があり、その際に室内機から冷風が吹き出していた。これを解消するために、吹き出し温度を監視し、冷風が吹き出したことが検出されると、総風量を弱めるなどの対策が講じられていた。従来では、吹き出し温度を測定する温度センサを用いずに、熱交換器配管温度によって吹き出し温度を推定する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。

概要

空調機の状態を考慮して室内機からの吹き出し温度を推定する。液管4、ガス管5及び吸い込み口の各測定温度空調コントローラ20から定周期的に取得するデータ取得部11と、取得された各測定温度に基づき室内機2の運転状態を判定する運転状態判定部12と、取得された各測定温度及び判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき室内機2からの吹き出し温度を推定する吹き出し温度推定部13と、吹き出し温度の推定値を表示する吹き出し温度表示部14と、を有する。

目的

本発明は、空調機の状態を考慮して室内機からの吹き出し温度を推定することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

室内機熱交換器に接続された冷媒管測定温度を取得する冷媒管温度取得手段と、前記室内機の吸込口の測定温度を取得する吸い込み温度取得手段と、前記各取得手段により取得された各測定温度に基づき室内機の運転状態を判定する判定手段と、前記各取得手段により取得された各測定温度及び前記室内機からの吹き出し温度の推定モデルであって前記判定手段により判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき前記室内機からの吹き出し温度を推定する推定手段と、を有することを特徴とする空調吹き出し温度推定装置

請求項2

前記推定手段は、現在の前記室内機の運転状態から他の運転状態に遷移することに伴い推定モデルを切り替える際、吹き出し温度の推定値が連続的に変化するよう調整することを特徴とする請求項1に記載の空調吹き出し温度推定装置。

請求項3

前記推定手段による推定温度時系列的変化を解析することで前記室内機からの吹き出し温度の異常を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された異常を通知する通知手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の空調吹き出し温度推定装置。

請求項4

前記推定手段による推定温度が予め設定された吹き出し温度の目標値から所定以上乖離した場合、前記推定手段による推定温度が目標値に近付くよう室内機の動作制御手段に指示する指示手段を有することを特徴とする請求項1に記載の空調吹き出し温度推定装置。

請求項5

コンピュータを、室内機の熱交換器に接続された冷媒管の測定温度を取得する冷媒管温度取得手段、前記室内機の吸込口の測定温度を取得する吸い込み温度取得手段、前記各取得手段により取得された各測定温度に基づき室内機の運転状態を判定する判定手段、前記各取得手段により取得された各測定温度及び前記室内機からの吹き出し温度の推定モデルであって前記判定手段により判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき前記室内機からの吹き出し温度を推定する推定手段、として機能させるためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、空調吹き出し温度推定装置及びプログラム、特に冷媒を用いた空調機からの吹き出し温度の推定に関する。

背景技術

0002

冷媒を用いた空調機の暖房運転では、運転中に室外機除霜を行う必要があり、その際に室内機から冷風が吹き出していた。これを解消するために、吹き出し温度を監視し、冷風が吹き出したことが検出されると、総風量を弱めるなどの対策が講じられていた。従来では、吹き出し温度を測定する温度センサを用いずに、熱交換器配管温度によって吹き出し温度を推定する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。

先行技術

0003

特開2009−97755号公報
特開2011−43300号公報
特開2008−116061号公報
特開2003−161495号公報
特開平8−178400号公報
特開2012−225590号公報
特開2008−138953号公報
特開2008−232588号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、空調機の室外機は、室外機から室内機に延設された冷媒管を通じて冷媒を室内機に供給するが、例えば冷房運転の場合、吹き出し温度は、冷媒管(ガス管液管)の温度より暖かいときにはその冷媒管温度の影響を強く受けることがわかっている。また、冷媒管が十分に冷え切っていないときには吸い込み温度の影響も受ける。

0005

しかしながら、従来においては、このような空調機における冷媒管の温度の状態の違いを考慮して室内機からの吹き出し温度を推定していなかった。

0006

本発明は、空調機の状態を考慮して室内機からの吹き出し温度を推定することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る空調吹き出し温度推定装置は、室内機の熱交換器に接続された冷媒管の測定温度を取得する冷媒管温度取得手段と、前記室内機の吸込口の測定温度を取得する吸い込み温度取得手段と、前記各取得手段により取得された各測定温度に基づき室内機の運転状態を判定する判定手段と、前記各取得手段により取得された各測定温度及び前記室内機からの吹き出し温度の推定モデルであって前記判定手段により判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき前記室内機からの吹き出し温度を推定する推定手段と、を有するものである。

0008

また、前記推定手段は、現在の前記室内機の運転状態から他の運転状態に遷移することに伴い推定モデルを切り替える際、吹き出し温度の推定値が連続的に変化するよう調整するものである。

0009

また、前記推定手段による推定温度時系列的変化を解析することで前記室内機からの吹き出し温度の異常を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された異常を通知する通知手段と、を有するものである。

0010

また、前記推定手段による推定温度が予め設定された吹き出し温度の目標値から所定以上乖離した場合、前記推定手段による推定温度が目標値に近付くよう室内機の動作制御手段に指示する指示手段を有するものである。

0011

本発明に係るプログラムは、コンピュータを、室内機の熱交換器に接続された冷媒管の測定温度を取得する冷媒管温度取得手段、前記室内機の吸込口の測定温度を取得する吸い込み温度取得手段、前記各取得手段により取得された各測定温度に基づき室内機の運転状態を判定する判定手段、前記各取得手段により取得された各測定温度及び前記室内機からの吹き出し温度の推定モデルであって前記判定手段により判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき前記室内機からの吹き出し温度を推定する推定手段、として機能させるためのものである。

発明の効果

0012

本発明によれば、空調機の状態を考慮して室内機からの吹き出し温度を推定するようにしたので、吹き出し温度の推定値の精度を向上させることができる。

0013

また、空調機の状態の変化に応じて推定モデルを切り替える場合でも吹き出し温度の推定値が極端に変化することを防ぐことができる。

0014

また、推定した吹き出し温度を解析することで、吹き出し温度の異常を検出することができる。

0015

また、推定した吹き出し温度が目標値から所定以上乖離した場合に、目標値に近付くよう空調機の動作を制御させることができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明に係る空調吹き出し温度推定装置の一実施の形態を示したブロック構成図である。
実施の形態1における空調吹き出し温度推定装置のハードウェア構成図である。
実施の形態1における室内機からの吹き出し温度の推定処理を示したフローチャートである。
実施の形態1において運転状態毎に設定した推定モデルをグラフ形式にて示した図である。
実施の形態2における空調吹き出し温度推定装置のブロック構成図である。
実施の形態3における空調吹き出し温度推定装置のブロック構成図である。

実施例

0017

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
実施の形態1.

0018

図1は、本発明に係る空調吹き出し温度推定装置の一実施の形態を示したブロック構成図である。図1には、室外機1と、室内機2と、室内機2に内蔵された熱交換器3と、室外機1から熱交換器3に延設された冷媒管としての液管4及びガス管5と、液管4、ガス管5及び室内機2の吸い込み口(図示せず)の各温度を測定する各センサ6,7,8と、空調コントローラ20が空調機の室外機1及び室内機2からセンサデータを受信するための信号線9と、が示されている。これらの構成は、既存の設備をそのまま利用してもよい。本実施の形態は、以上の構成に空調吹き出し温度推定装置10を追加して構成される。

0019

図2は、本実施の形態における空調吹き出し温度推定装置10を形成するコンピュータのハードウェア構成図である。本実施の形態において空調吹き出し温度推定装置10を形成するコンピュータは、従前から存在するパーソナルコンピュータ(PC)等の汎用的なハードウェア構成で実現できる。すなわち、コンピュータは、図2に示したようにCPU31、ROM32、RAM33、ハードディスクドライブ(HDD)34、入力手段として設けられたマウス35とキーボード36、及び表示装置として設けられたディスプレイ37をそれぞれ接続する入出力コントローラ38、通信手段として設けられたネットワークコントローラ39を内部バス40に接続して構成される。

0020

図1戻り、本実施の形態における空調吹き出し温度推定装置10は、データ取得部11、運転状態判定部12、吹き出し温度推定部13、吹き出し温度表示部14及び吹き出し温度推定モデル記憶部21を有している。空調コントローラ20は、各センサ6,7,8による液管4、ガス管5及び吸い込み口の各測定温度を空調機から定期的に収集するが、データ取得部11は、冷媒管温度取得手段及び吸い込み温度取得手段として設けられ、その各測定温度を空調コントローラ20から定期的、例えば1分毎に最新の測定温度を取得する。運転状態判定部12は、判定手段として設けられ、データ取得部11により取得された各測定温度に基づき室内機2の運転状態を判定する。吹き出し温度推定部13は、推定手段として設けられ、データ取得部11により取得された各測定温度及び室内機2からの吹き出し温度の推定モデルであって運転状態判定部12により判定された運転状態に対応して設定された推定モデルに基づき室内機2からの吹き出し温度を推定する。吹き出し温度表示部14は、推定により得られた室内機2からの吹き出し温度の推定値をディスプレイ37に表示する。吹き出し温度推定モデル記憶部21には、室内機2の運転状態に対応して設定された推定モデルが記憶されている。

0021

空調吹き出し温度推定装置10における各構成要素11〜14は、空調吹き出し温度推定装置10を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたCPU31で動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、吹き出し温度推定モデル記憶部21は、空調吹き出し温度推定装置10に搭載されたHDD34にて実現される。あるいは、RAM33又は外部にある記憶手段をネットワーク経由で利用してもよい。

0022

また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、CD−ROMUSBメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのCPU31がプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。

0023

ところで、空調機及び冷媒は複数の状態を持つ。具体的には、暖房運転の際にスイッチをオフからオンに切り替えて運転している状態(以下、「暖房サーモオン」とも称する)、その逆にスイッチをオンからオフに切り替えられた状態(以下、「暖房サーモオフ」とも称する)、また冷房運転の際にスイッチをオフからオンに切り替えて運転している状態(以下、「冷房サーモオン」とも称する)、その逆にスイッチをオンからオフに切り替えられた状態(以下、「冷房サーモオフ」とも称する)である。室内機2からの吹き出し温度の遷移は、このような空調機の状態によって異なってくると考えられる。また、暖房サーモオンの状態のときでも、空調機の運転開始直後のときのように冷媒管(液管4、ガス管5)が十分に暖まっていない状態(以下、「過渡状態」)のときと、過渡状態が過ぎた状態(以下、「定常状態」)のときとでは、室内機2からの吹き出し温度は異なってくる。冷房サーモオンの状態のときでも過渡状態と定常状態では吹き出し温度は異なってくる。本実施の形態では、このような空調機の状態を考慮して室内機2からの吹き出し温度を推定することを特徴とする。

0024

暖房運転の場合、吹き出し温度は、暖房サーモオンの過渡状態及び暖房サーモオフでは吹き出し温度からの風量が弱まるので吸い込み口温度の影響を受けにくい。このため、本実施の形態では吸い込み口温度を考慮せずに、冷媒管温度を吹き出し温度として用いる推定モデルを設定する。なお、本実施の形態では、液管4及びガス管5の2種類の冷媒管温度を測定しているので、測定温度の平均値を冷媒管温度とする。暖房サーモオンの定常状態のときは、冷媒管温度と吸い込み口温度の平均値を吹き出し温度として用いる推定モデルを設定する。本実施の形態では、このように、運転状態に対応させて推定モデルを設定する。

0025

冷房運転の場合、吹き出し温度は、冷房サーモオンの過渡状態及び冷房サーモオフでは吸い込み口温度の影響を受けやすい。暖かい空気は上昇して吸い込み口周辺に貯まりやすいからだと考えられる。従って、冷媒管温度と吸い込み口温度の平均値を吹き出し温度として用いる推定モデルを設定する。冷房サーモオンの定常状態のときは、冷媒管温度にオフセット値(例えば、3℃)を加算する推定モデルを設定する。

0026

次に、本実施の形態における室内機2からの吹き出し温度の推定処理について図3に示したフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは暖房運転の場合を例にして説明する。

0027

前述したように、データ取得部11は、空調コントローラ20から定周期的に送られてくる液管4、ガス管5及び吸い込み口の各測定温度を取得する(ステップ110)。取得する間隔は、特に限定する必要はないが、5分など長い周期で取得するようにすると特に過渡状態では誤差が生じやすくなるので、本実施の形態では1分とした。運転状態判定部12は、データ取得部11により各測定温度が取得されると、その測定温度に基づき室内機2の運転状態を判定する(ステップ120)。本実施の形態では、冷媒管温度から吸い込み口温度を減算した値によって運転状態を判定するようにした。そして、運転状態を表す数値閾値との大小関係により運転状態を判定する。

0028

続いて、吹き出し温度推定部13は、判定された運転状態に対応して設定された推定モデルを特定し(ステップ130)、その推定モデルに各測定温度を代入することで室内機2からの吹き出し温度の推定値を算出する(ステップ140)。このようにして、吹き出し温度の推定値が求められると、吹き出し温度表示部14は、その推定値をディスプレイ37に表示する(ステップ150)。なお、本実施の形態では、推定値を表示するようにしたが、ネットワーク経由でいずれかのコンピュータに送信してもよいし、所定の記憶手段に記録するようにしてもよい。

0029

図4は、運転状態毎に設定した推定モデルをグラフ形式にて示した図である。図4に示した例によると、運転状態を表す値Sが閾値s1未満の場合に推定モデル1が、閾値s2以上の場合に推定モデル2が、それぞれ選択される。なお、暖房運転の場合、推定モデル1が暖房サーモオンの過渡状態に対応した推定モデル、推定モデル2が暖房サーモオンの定常状態に対応した推定モデルと対応付けることになる。s1とs2とが同値でもよいが、ここでは、図4に例示したようにs1<s2とする。図4に示したように推定モデル1、2がs1とs2との間で交わらない場合、推定モデルの切替時に推定値が大きく変化してしまう可能性が生じてくる。そこで、本実施の形態では、s1とs2とに間において推定値が不連続とならず連続的かつ滑らかに変化するように調整する。そのために、各推定モデル1,2に重み付けをして推定値を算出する。

0030

例えば、重み付けtをt=(s2−S)/2とし、s1とs2とに間における推定値を、
推定値=推定モデル1に基づく推定値×t+推定モデル2に基づく推定値×(1−t)
という式にて求めるようにすると、図4において線41で示したように推定値は連続的かつ滑らかに変化する。

0031

本実施の形態によれば、以上説明したように、室内機2の運転状態に対応させて推定モデルを設定し、液管4、ガス管5及び吸い込み口の各測定温度に基づき判定した空調機の状態に対応した推定モデルを選択する。そして、選択した推定モデルを用いて室内機2からの吹き出し温度を推定するようにしたので、吹き出し温度の推定値の精度を向上することができる。

0032

なお、本実施の形態では、冷媒管温度として液管4及びガス管5の各測定温度の平均値を用いることで吹き出し温度を精度よく推定するようにしたが、いずれか一方のみを用いるようにしてもよい。

0033

実施の形態2.
図5は、本実施の形態における空調吹き出し温度推定装置のブロック構成図である。なお、実施の形態1に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を適宜省略する。また、ハードウェア構成は、実施の形態1と同じでよい。

0034

本実施の形態における空調吹き出し温度推定装置10は、実施の形態1に示した構成に、異常検出部15及び吹き出し温度トレンドログ記憶部22を有している。異常検出部15は、コンピュータとコンピュータに搭載されたCPU31で動作するプログラムとの協調動作により実現され、吹き出し温度トレンドログ記憶部22はHDD34にて実現される。実施の形態1では、吹き出し温度の推定値を単に表示するようにしたが、本実施の形態では、吹き出し温度の推定値の遷移がわかるように吹き出し温度トレンドログ、すなわち時系列データとして蓄積するようにした。

0035

そして、異常検出部15は、吹き出し温度トレンドログ記憶部22に蓄積された吹き出し温度の推定値を時系列的に解析することによって室内機2からの吹き出し温度の異常を検出する。例えば、直前に取得した測定温度に基づき得られた吹き出し温度の推定値と、今回取得した測定温度に基づき得られた吹き出し温度の推定値とから得られる変化量が閾値を超えた場合に異常と判定する。

0036

このようにして、異常検出部15が異常を検出すると、吹き出し温度表示部14は、吹き出し温度の推定値と共に異常が検出された旨を表示することによって異常の発生を保守員に通知する。

0037

実施の形態3.
図6は、本実施の形態における空調吹き出し温度推定装置のブロック構成図である。なお、実施の形態1に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を適宜省略する。また、ハードウェア構成は、実施の形態1と同じでよい。

0038

本実施の形態における空調吹き出し温度推定装置10は、実施の形態1に示した構成に、制御指令部16及び吹き出し温度設定情報記憶部23を有している。制御指令部16は、コンピュータとコンピュータに搭載されたCPU31で動作するプログラムとの協調動作により実現され、吹き出し温度設定情報記憶部23はHDD34にて実現される。実施の形態1では、吹き出し温度の推定値を単に表示させることに留まるが、本実施の形態では、室内機2の動作制御まで踏み込んだ処理を行う。

0039

吹き出し温度設定情報記憶部23には、室内機2からの吹き出し温度の目標値が吹き出し温度情報として予め設定されている。なお、吹き出し温度設定情報記憶部23に設定する目標値は、単一の目標値でもよいし、運転状態毎に設定してもよい。制御指令部16は、吹き出し温度推定部13による吹き出し温度の推定値がその吹き出し温度の目標値から所定以上乖離した場合、吹き出し温度推定部13による吹き出し温度の推定値がその目標値に近付くよう室内機2の動作制御手段としての空調コントローラ20に指示する。本実施の形態によれば、以上のようにして室内機2の動作制御を支援することができる。

0040

なお、前述した各実施の形態1〜3において説明した構成は、適宜組み合わせて利用してもよい。また、本実施の形態では、空調吹き出し温度推定装置10をPCにて実現する場合を例にして説明したが、この例に限らず、例えば前述した空調吹き出し温度推定装置10が持つ処理機能を空調コントローラ20に組み込むよう構成してもよい。

0041

1室外機、2室内機、3熱交換器、4液管、5ガス管、6,7,8センサ、9信号線、10温度推定装置、11データ取得部、12運転状態判定部、13温度推定部、14温度表示部、15異常検出部、16制御指令部、20空調コントローラ、21温度推定モデル記憶部、22 温度トレンドログ記憶部、23温度設定情報記憶部、31 CPU、32 ROM、33 RAM、34ハードディスクドライブ(HDD)、35マウス、36キーボード、37ディスプレイ、38入出力コントローラ、39ネットワークコントローラ、40内部バス。

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