JP2008516179A - 区画暖房冷房システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】家の所有者または一般修繕員によって簡単に取り付けることができる電気的に制御される通風装置(ECRV)を提供すること。
【解決手段】
ECRVは非区画HVACシステムを区画化されたシステムに簡単に転換することができる。ECRVは従来の区画化されたHVACシステムに組み合わせて用いられ、従来の区画化されたHVACシステムにはない追加の制御や追加の区画を提供することができる。実施例では、ECRVは標準の手動制御の通風装置に適合するようなサイズと形状要素を持つように構成される。実施例では、区画サーモスタットがサーモスタット情報をECRVに提供するように構成される。実施例では、区画サーモスタットは暖房と冷房の区画の動作を調整する中央監視システムと通信する。
【選択図】図5
【解決手段】
ECRVは非区画HVACシステムを区画化されたシステムに簡単に転換することができる。ECRVは従来の区画化されたHVACシステムに組み合わせて用いられ、従来の区画化されたHVACシステムにはない追加の制御や追加の区画を提供することができる。実施例では、ECRVは標準の手動制御の通風装置に適合するようなサイズと形状要素を持つように構成される。実施例では、区画サーモスタットがサーモスタット情報をECRVに提供するように構成される。実施例では、区画サーモスタットは暖房と冷房の区画の動作を調整する中央監視システムと通信する。
【選択図】図5
Description
本発明は空調機から家庭や商業建築の各種区画へ向けて暖房用または冷房用の空気を送るシステムおよび方法に関する。
大抵の従来の家庭の暖房および冷房システムは家全体の温度を制御する、中央に設置されたサーモスタット(温度自動調節機)を有している。サーモスタットが暖房、換気および空調(HVAC:Heating、Ventilating、and Air−Conditioner)システムを家全体用にオンまたはオフする。居住者が各部屋へのHVACの空気の量を制御できる唯一の方法は家中の通風装置を手動で開閉することである。
区画されたHVACシステムは、商業建築物では普通に使用されており、区画システムは家庭用市場へ進出しようとしている。区画システムでは各部屋、各部屋グループまたは区画のセンサーが温度を監視する。センサーはどこで何時暖房用、または冷房用の空気が必要かを検出できる。センサーは情報を中央コントローラへ送り、中央コントローラは区画システムを起動して、配管中の電動式の調整弁(ダンパー)を調整し、空調された空気を必要な区画だけに送る。区画システムは他のエリアに影響を与えることなく、エリアの中で条件を変更するように適応する。例えば、多くの二階建ての家はフロアによって区画されている。熱は上昇するので、二階は一階より夏には冷房の要求がより多く、冬には暖房の要求がより少ない。区画されていないシステムはこの季節による変化を完全に調整できない。しかしながら、区画すると、それを必要とする空間だけに暖房または冷房を供給することによって、階の間の広範囲の温度変化を減少できる。
区画システムは居住者がどのエリアをいつ暖房または冷房するかを決定できるので、室内環境をより多く制御することができる。区画システムを使用すると、居住者は必要に応じて各特定の区画で作動するかしないかをプログラムできる。例えば、居住者は日中には寝室は作動させず、台所と居間は作動させるように設定できる。
適切に区画されたシステムは区画されていないシステムに比べて最大30%効率を上げることができる。区画システムは、必要なエリアだけに暖かい、または冷たい空気を供給する。このようにして、使用されていない空間を暖房したり、冷房したりする無駄なエネルギーを少なくできる。
加えて、区画化システムを使用すると、ときには快適さを損なうことなく、より小さな容量の装置を設定できる。これは無駄な容量を減少してエネルギー消費を減少する。
残念ながら、今日区画システムで使用されている装置は比較的高価である。
さらに、区画されたHVACシステムの設置または既存のシステムの改装は大抵の家所有者の能力を超える。家所有者が特別の訓練を受けていない限り、システムを構成し、設置するには特別に訓練された専門のHVAC技術者を雇う必要がある。このことが区画HVACシステムを購入し、設置することを高価にしている。設置コストが高いので区画化システムの方がより効率がよくても、そのようなシステムの投資の回収期間は多くの年数となる。そのような出費が一般的な家庭用市場での区画化システムの成長を厳しく制限してきた。
さらに、区画されたHVACシステムの設置または既存のシステムの改装は大抵の家所有者の能力を超える。家所有者が特別の訓練を受けていない限り、システムを構成し、設置するには特別に訓練された専門のHVAC技術者を雇う必要がある。このことが区画HVACシステムを購入し、設置することを高価にしている。設置コストが高いので区画化システムの方がより効率がよくても、そのようなシステムの投資の回収期間は多くの年数となる。そのような出費が一般的な家庭用市場での区画化システムの成長を厳しく制限してきた。
開示されたシステムと方法は、家所有者または一般の修繕員によって簡単に取り付けられる通風装置(ECRV:Electronically−Controlled Register Vent)を提供することによって、これらの、または他の問題を解決するものである。ECRVは、非区画HVACシステムを区画システムに転換することに使用される。ECRVは、従来の区画されたHVACシステムと組み合わされて用いられ、従来の区画システムによって提供されていなかった追加的な制御および追加的な区画を提供できるようになる。実施例では、ECRVは、標準の手動制御通風装置に適合するサイズと形状要素を有するように構成されている。ECRVは、従来の手動制御の通風装置に、工具を使用することなく取り付けることができる。
実施例では、ECRVは、通風装置、電源、サーモスタット、および通風装置を開閉するモータを含む内蔵型区画システムユニットである。区画HVACシステムを作り出すためには、家所有者は単に1つ以上の部屋の既存の通風装置を取り除き、ECRVを備えた通風装置を取り付けるだけでよい。居住者はEVCRのサーモスタットを、そのECRVが備えられたエリアまたは部屋の温度を制御するように設定することができる。実施例では、ECRVはプログラムされた設定温度を表示する表示装置を含んでいる。実施例では、ECRVは現在の設定温度を表示する表示装置を含んでいる。実施例では、ECRVはリモートコントロールインターフェースを含んでおり、これによって居住者にECRVをリモートコントロール(遠隔制御)によって制御することができるようになっている。実施例では、リモートコントロールは、プログラムされた温度および現在の温度を表示する表示装置を含んでいる。実施例では、リモートコントロールはECRVの電源の状態を示す。
実施例では、EVCRは空気をEVCRに供給する通風配管の空気の圧力を測定する圧力センサーを含む。実施例では、配管の中の空気の圧力が所定の値を超えたき、EVCRは通風装置を開く。実施例では、圧力センサーは、配管中の空気と部屋の空気との圧力差を測定する差圧センサーとして構成される。
実施例では、ECRVは内部電源により駆動される。ECRVの低電源インジケータは、電源が交換を要するとき、家所有者に知らせる。実施例では、1つ以上の太陽電池が備え付けられており、光があるときは電源を充電する。実施例では、通風装置は、追加の暖房用または冷房用の空気を要する通常より小さい通気口または区画に補うために、供給配管から追加の空気を吸引する送風機を含む。
実施例では、ある区画の1つ以上のECRVは区画サーモスタットと通信する。区画サーモスタットは、その区画を制御するすべてのECRVのためにその区画の温度を測定する。実施例では、ECRVと区画サーモスタットとは例えば赤外線通信、無線周波数通信または超音波通信のような無線通信を使用して通信する。実施例では、ECRVと区画サーモスタットとは直接電線通信によって通信する。実施例では、ECRVと区画サーモスタットとは電源線接続を使って通信する。
実施例では、1つ以上のサーモスタットが中央コントローラと通信する。
実施例では、EVCRおよび/または区画サーモスタットは、例えば、赤外線センサー、動作センサー、超音波センサーなどの居住者センサーを含んでいる。居住者は、区画に人が居るとき、および区画が空のとき、EVCRまたは区画サーモスタットに、区画が異なった温度になるようにプログラムすることができる。実施例では、区画に居住者が居るか否か、一日の時間帯、一年の期間、部屋のタイプ(例えば、ベッドルーム、キッチンなど)など基づいて、区画が異なった温度になるように、EVCRまたは区画サーモスタットをプログラムすることができる。実施例では、複合区画(例えば家全体、階全体、全翼棟などのような区画群)の様々なEVCR群および/または区画サーモスタット群は、相互通信し、設定温度を複合区画が空か居住者が居るかに従って変更する。
実施例では、家の居住者は、区画に居住者が居るか否か、一日の時間帯、一年の期間など基づいて、優先順位をつけることができる。例えば、区画が寝室であり、別の区画が居間に対応するときは、区画には日中は比較的低く、夜は比較的高い優先順位を与えることができる。第二の例として、区画が一階で、別の区画が二階に対応するとき、別の区画には夏は比較的高い優先順位を与え(上の階は冷房が困難なので)、冬は低い優先順位(低い階は暖房が困難なので)を与えることができる。実施例では、居住者は各区画に重要性のある優先順位を指定できる。
図1は区画された暖房および冷房の家100を示している。家100の中で、HVACシステムが配管システムへ暖房および冷房用の空気を供給する。センサー101〜105が家の各エリア(区画)の温度を監視する。区画は部屋、フロア、または複数の部屋のグループなどである。センサー101〜105はどこで何時、暖房用、または冷房用の空気が必要かを検出する。センサー101〜105からの情報は各種区画への空気の流れを調整する作動装置を制御するために使用される。区画システムは他のエリアに影響を与えることなく、エリアの中で条件を変更するようになされている。例えば、多くの二階建ての家はフロアによって区画されている。熱は上昇するので、夏には二階は一階よりより多くの冷房を必要とし、冬にはより多くの暖房を必要とする。区画されていないシステムはこの季節による変化を完全に調整できない。しかしながら、区画することは、それを必要とする空間だけに暖房または冷房を供給することによって、階の間の大きな温度変化を減少できる。
図2は従来の手動で制御される通風装置200の1つの例を示す。通風装置200は通風装置を通過して流れる空気の量を調節するために開閉できる1つ以上の羽根201を含む。分流器(ディバーター)202が空気を希望する1つの方向(または複数の方向)に向ける。羽根201は通常機械的機構に備えられ、居住者は羽根201を操作して通風装置200から流れ出る空気の量を制御できる。いくつかの通風装置では分流器202は固定されている。いくつかの通風装置では分流器202は可動式であり、居住者は通気口から流れ出る空気の方向を幾分制御できる。通風装置200のような通風装置は暖房用および冷房用の空気を供給する中央HVACを有する多くの家庭で見られる。一般的に、寝室や浴室のような比較的小さな部屋は異なるサイズの通風装置を1つまたは2つ備えている。居間や家族部屋などのような大きな部屋はそのような通風装置を2つ以上備えていることがある。家庭の居住者は手動で羽根201を調整して各通風装置を通過する空気の流れを制御できる。通風装置が床または壁の比較的低い位置に配置されているときは、そのような調整は通常特に困難はない(羽根201を制御する機構が曲がったり、さび付いたりしていない限り)。しかしながら、通風装置200が壁の、高くて容易に届かない位置に配置されているときは羽根201の調整は非常に困難になることがある。
図3は電気的に制御される通風装置(ECRV:Electronically−Controlled Register Vent)300の1つの実施例を示している。ECRV300は区画化暖房および冷房システムを実行するために使用できる。ECRV300は通気口が壁の高い位置に配置されて容易に届かない場所で遠隔制御する通風装置としても使用できる。ECRV300は通気口200の代用となるよう構成されている。これは1つ以上の通風装置200をECRV300で置き換えることによって家を改装する仕事を非常に簡単にする。図3に示されている1つの実施例で、ECRV300は従来の通風装置200とほぼ同じ大きさの配管開口に適合するように構成されている。
実施例では、ECRV300は従来の通風装置200で使用されている配管開口に適合するように構成されている。1つの実施例ではECRV300は従来の通風装置200で使用されている配管開口に適合するように構成されており、それ故通風装置200はその場所に残されている。制御パネル301は1つ以上の画像表示装置を備え、選択的に複数のユーザ制御部を備える。筐体302は、羽根201を制御するための作動装置を収容するために備えられている。実施例では、筐体302は電子機器、電池などを収容するためにも使用できる。
図4は、図3Aおよび図3Bに示されるECRV300の1つの実施例、および図18に示されるECRVの内蔵型のECRV400のブロック図である。ECRV400において、温度センサー406および温度センサー416がコントローラ401に備えられる。コントローラ401は作動装置システム409を制御する。実施例では、作動装置409はコントローラ401へ位置のフィードバックを提供する。実施例では、コントローラ401は中央制御システムおよび/または区画サーモスタットへ作動装置の位置を報告する。作動装置システム409は機械的動きを提供して通気口を通過する空気の流れを制御する。実施例では、作動装置システム409は通気口201またはその他の空気流通デバイスに備え付けられた作動装置を含み、ECRV400を通過する空気の量を制御する(例えば、配管から部屋へ流れる空気の量)。実施例では、作動装置システムは1つ以上の分流器202に備え付けられた作動装置を含み、空気流の方向を制御する。コントローラ401はまた画像表示装置403および選択的な送風機402を制御する。ユーザ入力デバイス408はユーザが希望する部屋の温度を設定できるように備え付けられている。選択的にセンサー407は、コントローラ401に備え付けられている。実施例では、センサー407は空気圧力および/または空気流センサーを含む。1つの実施例では、センサー407は湿度センサーを含む。
電源404はコントローラ401、送風機402、表示装置403、温度センサー406、416、センサー407およびユーザ入力デバイス408に必要な電力を供給する。実施例では、コントローラ401は送風機402、表示装置403、センサー406、センサー416、センサー407およびユーザ入力デバイス408に提供される電力量を制御する。実施例では、選択的な補助電源405が追加の電力を供給するためにまた備え付けられる。補助電源は電源の補充源であり、例えば、電池、太陽電池、空気流(例えば、風力)発電機、発電機として動作する送風機402、原子力ベースの発電機、燃料電池、熱電対などである。
実施例では、電源404は非充電電池を基本としており、補助電源405は太陽電池および充電電池を含む。コントローラ401は電源404中の電力を温存するために、可能な場合には補助電源から電力を引き出す。補助電源405が十分な電力を供給できない場合には、コントローラ401は電源404からも電力を引き出す。
他の実施例では、電源404は充電式電池として構成されており、補助電源405は電源404を充電する太陽電池として構成される。
実施例では、表示装置403は電源404および/または405からの利用可能な電力が閾値以下に低下したときに点滅するインジケータ(例えば、点滅するLEDまたはLCD)を含む。
家の居住者はユーザ入力デバイス408を使用してECRV400近傍の希望する温度を設定する。表示装置403は設定点温度を表示する。実施例では表示装置403は現在(進行中)の室温も表示する。温度センサー406は室温を測定し、温度センサー416は配管中の温度を測定する。室温が設定点温度以上で、配管中の空気の温度が室温以下のときはコントローラ401が作動装置409を起動して通気口を開く。室温が設定点温度以下で、配管中の空気の温度が室温以上のときはコントローラ401が作動装置409を起動して通気口を開く。その他の場合はコントローラ401が作動装置409を起動して通気口を閉じる。言い換えると、室温が設定点温度以上または以下のときで配管の空気の温度が室温を設定点温度に近づけるときはコントローラ401が通気口を開いて空気を室内へ入れる。反対に、室温が設定点温度以上または以下のときで配管の空気の温度が室温を設定点温度に近づけないときはコントローラ401が通気口を閉じる。
実施例では、コントローラ401は設定点温度の周辺で数度のヒステレシス(履歴現象)(しばしばサーモスタットのデッドバンド(不感帯)と呼ばれる)を提供するように構成され、これによって通気口の過剰な開閉による電力の浪費を防止する。
実施例では、コントローラ401は送風機402を起動して配管から追加の空気を吸引する。実施例では、送風機402は室温が比較的設定点温度から離れているときに使用され、室温を設定点温度に近づける動きを加速する。実施例では、送風機402は開かれた通気口に応答して比較的ゆっくりと室温が変化するときに使用される。実施例では、室温が設定点温度から遠ざかろうとしており、また通気口が開かれているときに、送風機402は使用される。コントローラ401は電源404および405に利用できる十分な電力がない限り、送風機402を起動したり運転しない。実施例では、コントローラ401は送風機402を起動する前および送風機が起動されているときは定期的(連続的)に電源404、405の電力レベルを測定する。
実施例では、コントローラ401はまた配管中の空気の流れを感じる(HVAC空気送風機が配管へ空気を送り込んでいることを示す)ことがない限り、送風機402を起動しない。実施例では、センサー407は空気流センサーを含む。実施例では、配管からの空気流に応答して送風機402が回転し、送風機を発電機として動作させて発生された電圧を測定(または検出)することによって、コントローラ401は送風機402を空気流センサーとして使用する。実施例では、コントローラ401は定期的に送風機を停止させ、配管からの空気流をチェックする。
実施例では、センサー406は配管中の空気圧力を測定するために構成された圧力センサーを含む。実施例では、センサー406は配管中の空気とECRVの外側の空気(例えば、室内の空気)との圧力差を測定するように構成された差圧センサーである。配管中の圧力が高すぎるということは閉じられた通気口の数が多すぎることを示している(それ故、配管中に背圧を生じ過ぎ、HVACシステム中の空気流を減少させている)。実施例では、コントローラ401は過剰な圧力を検出したときは通気口を開く。
コントローラ401は使用されていないECRV400の要素の電源を切断することによって電力を節約する。コントローラ401は電源404、405から利用できる電力を監視する。利用できる電力が低電力閾値以下に低下すると、作動装置409をオープン位置に制御し、表示装置403を使用して可視インジケータを起動し、低電力モードに入る。低電力モードでは、コントローラ401は電源404、405を監視するがコントローラは区画制御機能を提供しない(例えばコントローラは作動装置409を閉じない)。コントローラが十分な電力が再度回復したことを検出したとき(例えば、電源404、405の1つ以上の充電によって)、コントローラ401は通常の動作を再開する。
図5はリモートコントロールインタフェース付の内蔵型ECRV500のブロック図である。ECRV500は電源404、405、コントローラ401、送風機402、表示装置403、温度センサー406、416、センサー407およびユーザ入力デバイス408を含んでいる。リモートコントロールインタフェース501はコントローラ401に備えられ、コントローラ401はリモートコントロール502と通信できるようにされている。コントローラ502は例えば赤外線通信、超音波通信および/または無線周波数通信のような無線通信を使用してリモートコントロールインタフェース501へ無線信号を送る。
実施例では、通信はリモートコントロール502からコントローラ401へ一方通行である。リモートコントロール502はコントローラ401に指示する温度の設定点を設定して通気口を開閉し(部分的または完全に)、および/または送風機を起動するために使用できる。実施例では、リモートコントロール502とコントローラ401の間の通信は双方向通信である。双方向通信を使用するとコントローラ401はリモートコントロール502上の表示装置用の情報、例えば現在の室温、電源404、405の電力状態、診断情報などを送ることができる。
図4との関連で説明されたECRV400および図5との関連で説明されたECRV500は比較的スタンドアロン(独立)モードの内蔵型デバイスとして動作するように構成される。2つのECRV400、500が同一の部屋または区画に配置されたとき、ECRV400、500は必ずしも調和して動作しない。図6は部分的な(ローカル)制御された区画暖房および冷房システム600のブロック図であり、そこでは区画サーモスタット601が区画608の温度を監視している。ECRV602、603は区画サーモスタット601と通信するように構成される。実施例では、ECRV602〜603が例えば図10との関連で示されている。実施例では、区画サーモスタット601がECRV602〜603へ制御命令を送り、ECRV602〜603の開閉を起動する。実施例では、区画サーモスタット601はECRV602〜603へ温度情報を送り、ECRV602〜603は区画サーモスタット601から受け取った温度情報を基に開放または閉鎖を決定する。実施例では区画サーモスタット601は現在の区画の温度および設定点温度に関する情報をECRV602〜603へ送る。
実施例ではECRV602はシステム600の通信の構造安定性を改善するためにECRV603と通信する。これによって例えば、ECRV602が区画サーモスタット601と通信できないけれどもECRV603と通信できるとき、ECRV603はECRV602と区画サーモスタット601の間のルーターの役目をする。実施例では、ECRV602およびECRV603はそれぞれの通気口の開閉を調停するために通信する。
図6に示されたシステム600は区画608の部分的な(ローカル)制御を提供する。システム600を複製することによって任意の数の独立した区画を制御できる。図7Aは中央制御される区画暖房および冷房システムのブロック図であり、そこでは中央制御システム710が1つ以上の区画サーモスタット707、708および1つ以上のECRV702〜705と通信する。システム700において、区画サーモスタット707は区画711の温度を測定し、ECRV702、703が区画711への空気を調整する。区画サーモスタット708は区画712の温度を測定し、ECRV704、705が区画712への空気を調整する。中央サーモスタット720はHVACシステム720を制御する。
図7Bは図7Aに示されたシステム700と類似の中央制御区画暖房および冷房システム750のブロック図である。図7Bにおいて、中央システム710は区画サーモスタット707、708と通信し、区画サーモスタット707はECRV702、703と通信し、区画サーモスタット708はECRV704、705と通信し、中央システム710はECRV706、707と通信する。システム750において、ECRV702〜705はそれぞれ区画サーモスタット707、708と関連する区画内にあり、区画サーモスタット707、708がそれぞれのECRV702〜705を制御する。ECRV706、707は特定の区画サーモスタットのいずれもと関係がなく、中央システム710によって直接制御される。当業者は図7Bに示された通信トポロジーは図8および9に示されたシステムとの関連でも使用できることを理解できるであろう。
中央システム710は区画711および712の動作を制御し、調整するが、システム710はHVACシステム721を制御しない。実施例では、中央システム710はサーモスタット720とは独立して動作する。実施例では、サーモスタット720は中央システム710に備えられており、中央システム710はサーモスタットが暖房、冷房または送風を要求するときを検知する。
中央システム710はECRV702〜705の動作を調整し、優先順位付けをする。実施例では、区画に居住者が居るか否か、一日の時間帯、一年の期間などを基にして、家の居住者が区画711、712用の優先順位をつける。このようにして、例えば、区画711が寝室であり、区画712が居間に対応するときは、区画711には日中は比較的低く、夜は比較的高い優先順位を与えることができる。第二の例として、区画711が一階で区画712が二階に対応するとき、区画712には夏は比較的高い優先順位を与え(上の階は冷房が困難なので)、冬は低い優先順位(低い階は暖房が困難なので)を与えることができる。実施例では、居住者は各区画に重要度のある優先順位を指定できる。
一時に余り多くの通気口を閉じすぎると、しばしば中央HVACシステムに問題が生じる。これはHVACシステムを通過する空気流を減少し、効率を減少するからである。中央システム710はいくつの通気口が閉じられるか(または部分的に閉じられるか)を調整することができ、そしてこれによって十分な通気口が開かれてシステムを通過する適切な空気流を維持できるようにする。中央システム710はこのようにして上の階が比較的多くの冷房された空気を受け、下の階が比較的多くの暖房された空気を受けるようにして、家の中を通過する空気流を管理することもできる。
図8は中央制御された区画化冷房および暖房システム800のブロック図である。システム800はシステム700と類似しており、それぞれ区画711、712を監視する区画サーモスタット707、708およびECRV702〜705を含む。区画サーモスタット708、708および/またはECRV702〜705は、中央コントローラ810と通信する。システム800においては、サーモスタット720が中央システム810に設けられ、中央システム810がHVACシステム721を直接制御する。
コントローラ810はコントローラ710と類似の機能を提供する。しかしながら、コントローラ810はHVACシステム721の動作も制御し、区画711、712の希望する温度を維持するために必要な暖房および冷房を要求できるので、コントローラ810の方がより好ましい。家の中のすべて、またはほとんどすべてに区画サーモスタットおよびECRVが設定されると中央サーモスタット720はなくてもよい。
いくつかの状況では、家の中での戻りの空気流路にしたがって、暖房または冷房を要求しないでコントローラ810は(暖房、冷房なしで)HVAC送風機を起動し、熱すぎる区画から冷たすぎる区画(またはその逆)へ空気を移動させることができる。コントローラ810は、必要に応じて暖房および冷房を要求して、適切な区画に適切な量の暖房および冷房を提供することにより、HVACシステムの効率のよい使用を提供することができる。HVACシステム721が複数の動作モードを提供する場合(例えば、高速、低速など)、コントローラ810は必要な暖房または冷房の量を提供する最も効率のよいモードでHVACシステム721を動作させることができる。
図9は効率監視の中央制御された区画冷房および暖房システム900のブロック図である。システム900はシステム800に類似している。システム900においては、コントローラ810は、HVACシステム721からセンサーのデータ(例えば、システムの動作温度など)を受け取ってHVACシステム721の効率を監視するように構成される効率監視コントローラ910に置き代えられる。
図10は図6〜9に示されたシステムと接続して使用するためのECRV1000のブロック図である。ECRV1000は電源404、405、コントローラ401、送風機402、表示装置403および選択的に温度センサー416、センサー407およびユーザ入力デバイス408を含む。通信システム1081がコントローラ401に設けられる。リモートコントロールインタフェース501はコントローラ401に備えられ、コントローラ401はリモートコントロール502と通信できる。コントローラ502は、例えば赤外線通信、超音波通信および/または無線周波数通信のような無線通信を使用して、リモートコントロールインタフェース501へ無線信号を送る。
通信システム1081は区画サーモスタットおよび選択的に中央コントローラ710、810、910と通信するように構成される。実施例では、通信システム1081は例えば赤外線通信、無線通信または超音波通信のような無線通信を使用して通信するように構成される。
図11は、図6〜9に示されたシステムと接続して使用するための基本的な区画サーモスタット1100のブロック図である。区画サーモスタット1100において、温度センサー1102がコントローラ1101に備えられる。ユーザ入力コントロール1103が、またコントローラ1101に備えられて、ユーザは設定点温度を指定できる。画像表示装置1110がコントローラ1101に備え付けられる。コントローラ1101は、画像表示装置1110を使用して現在の温度、設定点温度、電源の状態などを表示する。通信システム1181がまたコントローラ1101に備え付けられる。電源404および選択的に電源405が備えられており、コントローラ1100、コントロール1101、センサー1103、通信システム1181および画像表示装置1110へ電源を供給する。
中央コントローラ710、810、910が使用されるシステムにおいては、区画サーモスタット1100によってECRV1000との通信に使用される通信方法は、サーモスタット1100が中央コントローラ710、810、910と通信するために使用される方法とは同一方法である必要はない。このように、実施例では通信システム1181は中央コントローラとの1つのタイプの通信を備え(例えば赤外線、無線、超音波)、ECRV1000との別のタイプの通信を備える。
実施例では、区画サーモスタットは電池から電源を供給されている。実施例では、区画サーモスタットは標準的な光スイッチとして構成され、光スイッチ回路から電力を受け取る。
図12は、図6〜9に示されたシステムと接続して使用するためのリモートコントロール付の区画サーモスタット1200のブロック図である。サーモスタット1200はサーモスタット1100と類似しており、温度センサー1102、入力コントロール1103、画像表示装置1110、通信システム1181および電源404、405を含む。区画サーモスタット1200の中で、リモートコントロールインタフェース501がコントローラ1101に備えられている。
実施例では、居住者センサー1201がコントローラ1101に備えられる。例えば、赤外線センサー、動作センサー、超音波センサーなどの居住者センサー1201が区画に居住者がいることを察知する。居住者は区画サーモスタット1201をプログラムして、区画に居住者が居るときと空のときで区画を異なった温度にすることができる。実施例では、居住者は区画サーモスタット1201をプログラムして、1日の時間帯、1年の期間、部屋のタイプ(例えば、寝室、台所など)によって、また部屋に居住者が居るか空かによって、区画を異なった温度にすることができる。実施例では、区画群が結合されて複合区画となり(例えば家全体、階全体、全翼棟などのようなグループ)、複合区画が空か居住者が居るかに従って、中央システム710、810、910が各種区画の温度設定を変更する。
図13はそれぞれ図7、8、9の中のブロック710、810、910によって表された機能にアクセスするための中央監視ステーション操作卓1300の1つの実施例を示している。ステーション1300は表示装置1301およびキーパッド1302を含む。居住者は中央システム1300および/または区画サーモスタットを使用して、区画の温度設定、優先順位およびサーモスタットの不感帯を指定できる。実施例では、操作卓1300はハードウエア装置として実現される。実施例では、操作卓1300は例えば、パーソナルコンピュータ上のような、コンピュータ表示としてソフトウエアで実現される。実施例では、ブロック710、810、910の区画制御機能は制御システムプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムによって提供され、制御システムプロセッサがパーソナルコンピュータと接続してパーソナルコンピュータ上に操作卓1300を提供する。実施例では、ブロック710、810、910の区画制御機能はハードウエア操作卓1300に備えられた制御システムプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムによって提供される。実施例では、居住者はインターネット、電話、携帯電話、ポケットベルなどを使用してリモートで中央システムにアクセスして1つ以上の区画の温度、優先順位などを制御できる。
図14はECRVまたは区画サーモスタット用の命令ループプロセス1400の1つの実施例を示すフローチャートである。プロセス1400は電源投入ブロック1401から始まる。電源投入の後、プロセスは初期化ブロック1402へ進む。初期化の後、プロセスは「聴取」ブロック1403へ進み、そこではECRVまたは区画サーモスタットが1つ以上の命令を聴取する。決定ブロック1404が命令を受け取ったと決定すると、プロセスは「命令実行」ブロック1405へ進む。そうでない場合、プロセスは聴取ブロック1403へ戻る。
ECRV用では、命令群は、通気口を開く、通気口を閉じる、通気口を指定された部分開放位置に開く、センサーのデータ(例えば、空気流、温度など)を報告する、状態(例えば、電池の状態、通気口の位置など)を報告する、などを含ませることができる。区画サーモスタット用では、命令群は温度センサーのデータを報告する、温度変化率を報告する、設定値を報告する、状態を報告する、などを含ませることができる。中央システムが区画サーモスタット経由でECRVと通信するシステムでは、命令群はECRVの報告番号、ECRVデータ(例えば温度、空気流など)の報告、ECRV通気口位置の報告、ECRV通気口位置の変更などを含ませることができる。
実施例では、聴取ブロック1403は比較的わずかな電力しか消費せず、それ故ECRVまたは区画サーモスタットは聴取ブロック1403および条件付分岐1404に対応するループの中に長時間留まることができる。
聴取ブロック1403は比較的わずかな電力を使用して実現できるが、スリープブロックはさらにわずかな電力で実現できる。図15はECRVまたは区画サーモスタット用の命令およびセンサーデータループプロセス1500の1つの実施例を示すフローチャートである。プロセス1500は電源投入ブロック1501から始まる。電源投入の後、プロセスは初期化ブロック1502へ進む。初期化の後、プロセスは「スリープ」ブロック1503へ進み、そこではECRVまたは区画サーモスタットが指定された期間スリープする。スリープ期間が経過した後、プロセスは目覚めブロック1504へ進み、次いで決定1505へ進む。決定ブロック1505で故障が検出されると、故障送信ブロック1506が実行される。プロセスは次いでセンサーブロック1507へ進み、そこでセンサーの読みが取得される。センサーの読みを取得した後、プロセスは命令を聴取するブロック1508へ進む。命令が受け取られるとプロセスは次に「命令実行」ブロック1501へ進み、そうでない場合、プロセスはスリープブロック1503へ戻る。
図16はECRVまたは区画サーモスタット用の命令およびセンサーデータ報告ループプロセス1600の1つの実施例を示すフローチャートである。プロセス1600は電源投入ブロック1601から始まる。電源投入の後、プロセスは初期化ブロック1602へ進む。初期化の後、プロセスは故障チェックブロック1603へ進む。故障が検出されると決定ブロックはプロセスを故障送信ブロック1605へ進め、そうでない場合、プロセスはセンサーブロック1606へ進め、そこでセンサーの読みが取得される。1つ以上のセンサーからのデータの値が評価され、センサーデータが指定された範囲外のとき、または時間切れが発生するとプロセスはデータ送信ブロック1608へ進み,そうでないとき、プロセスはスリープブロック1609へ進む。故障送信ブロック1605またはセンサーデータ送信ブロック1608で送信した後、プロセスは聴取ブロック1610へ進み、そこでECRVまたは区画サーモスタットは命令を聴取する。命令を受け取るとプロセスは次に命令実行ブロック1612へ進み、そうでない場合、プロセスはスリープブロック1609へ進む。命令実行ブロック1612を実行した後、プロセスは「命令完了メッセージ」を送信し、聴取ブロック1610へ戻る。
図14〜16に示されたプロセスの流れはデバイス間の各種レベルの相互作用およびECRVおよび/または区画サーモスタット中の各種レベルの電力保護を示している。当業者であれば、ECRVおよび区画サーモスタットはセンサーデータおよびユーザ入力を受け取り、センサーデータおよびユーザ入力を区画制御システム中の他のデバイスへ報告し、区画制御システム中の他のデバイスからの命令に応答するように構成されていることを理解するであろう。このようにして、図14〜16に示されたプロセスの流れは制限する目的ではなく、例示の目的で提供されている。その他のデータ報告および命令プロセスループはここで開示されたものを使用すれば当業者には明らかであろう。
実施例では、ECRVおよび/または区画サーモスタットはセンサーの読みと読みの間は「スリープ」する。実施例では、中央システム710が「目覚まし」信号を送り出す。ECRVまたは区画サーモスタットが目覚まし信号を受け取ると、1つ以上のセンサーの読みを取得し、それをデジタル信号にエンコードし、センサーデータを識別コードと一緒に送信する。
実施例では、ECRVは双方向で中央システムから命令を受け取るように構成される。このようにして、例えば、中央システムはECRVに命令して、以下のような追加測定する、待機モードへ行く、目を覚ます、電池状態を報告する、目覚まし期間を変更する、自己診断を実行する、および結果を報告するなどを実行させることができる。
実施例では、ECRVは2つの目覚ましモードを備え、第一の目覚ましモードは測定実施のため(そして必要と見なされた場合にはそのような測定を報告する)、第二の目覚ましモードは中央システムからの命令を聴取するためである。2つの目覚ましモードまたはそれらの組合せは異なった間隔で発生できる。
実施例では、ECRVは拡散スペクトル技術を使用して区画サーモスタットおよび/または中央システムと通信する。実施例では、ECRVは周波数ホッピング拡散スペクトルを使用する。実施例では、各ECRVが識別コード(ID)を有し、ECRVは送信する通信パケットにそのIDを添付する。実施例では、無線データを受け取るとき、各ECRVは他のECRVへ宛てられたデータを無視する。
実施例では、ECRVは双方向通信を備えており、中央システムからデータおよび/または命令を受け取るように構成される。このようにして、例えば、中央システムはECRVに命令して、追加測定する、待機モードへ行く、目を覚ます、電池状態を報告する、目覚まし期間を変更する、自己診断を実行する、および結果を報告する、などを実行させることができる。実施例では、ECRVはその一般的な正常性および状態を定期的に報告する(例えば、自己診断結果、バッテリの正常性など)。
実施例では、ECRVは拡散スペクトル技術を使用して中央システムと通信する。実施例では、ECRVは周波数ホッピング拡散スペクトルを使用する。実施例では、ECRVはECRVを他のECRVから区別するための1つのアドレスまたは識別コード(ID)を持っている。ECRVは送信する通信パケットにそのIDを添付し、その結果ECRVからの送信は中央システムによって識別される。中央システムはECRVのIDをECRVへ送信されるデータおよび/または命令に添付する。実施例では、ECRVは他のECRV宛てのデータおよび/または命令を無視する。
実施例では、ECRV、区画サーモスタット、中央システムなどは900MHz周波数帯で通信する。この周波数帯は建築物構造の内部および周辺で通常見られる壁その他の障害物を比較的よく透過する。実施例では、ECRVおよび区画サーモスタットは900MHz周波数帯の上および/または下の周波数帯で中央システムと通信する。実施例では、ECRVおよび区画サーモスタットはそのチャンネル上で送信する前または送信を始める前に無線周波数チャンネルを聴取する。チャンネルが使用されていると(例えば他の中央システム、無線電話などによって)、ECRVおよび/または区画サーモスタットは異なったチャンネルへ変更する。実施例では、センサー、中央システムは干渉を避けるために無線周波数チャンネルを聴取し、アルゴリズムを使用して干渉を避ける送信用の次のチャンネルを選択して周波数ホッピングを調整する。実施例では、ECRVおよび/または区画サーモスタットは中央システムからメッセージを受け取ったという肯定応答を受け取るまでデータを送信する。
周波数ホッピング無線システムは他からの干渉信号を防止し、衝突を防止する利点を提供する。さらに、1つの周波数で連続的に送信しないシステムに、調整力のという利点が与えられる。チャンネルホッピング送信は連続送信期間の後、または干渉に出会った時に周波数を変更する。これらのシステムはより大きな送信電力を持つことができ、帯域内スプリアスの制限が緩和される。
実施例では、コントローラ401は規則正しい時間間隔でセンサー406、407、416を読む。実施例では、コントローラ401はランダムな時間間隔でセンサー406、407、416を読む。実施例では、コントローラ401は中央システムからの目覚まし信号に応答してセンサー406、407、416を読む。実施例では、コントローラ401はセンサーの読みと読みの間はスリープする。
実施例では、ECRVはハンドシェイクタイプの受取通知を受け取るまでセンサーデータの送信を続ける。このようにして、送信(例えば、命令ブロック1510、1405、1612および/または送信ブロック1605、1608)の後命令または受取通知を受け取らないときは、スリープする代わりにECRVはそのデータを再送し、受取通知を待つ。ECRVは受取通知を受け取るまでデータ送信を継続し、受取通知を待つ。実施例では、ECRVが区画サーモスタットから受取通知を受け取ると、それからはデータが中央システムへ転送されることを保証するのは区画サーモスタットの責任となる。ECRVおよび区画サーモスタットの双方向通信能力によって中央システムはECRVおよび/または区画サーモスタットの動作の制御ができ、ECRV、区画サーモスタットおよび中央システム間の堅固なハンドシェイクタイプの通信の可能性が提供される。
図6に示されたシステム600の1つの実施例では、ECRV602、603は配管の温度データを区画サーモスタット601へ送る。区画サーモスタット601は配管温度を室温および設定点温度と比較し、ECRV602、603を開くかどうかを決定する。区画サーモスタット601は次にECRV602、603へ命令を送り、通気口を開閉する。実施例では、区画サーモスタット601は画像表示装置1110上に通気口の位置を表示する。
図6に示されたシステム600の1つの実施例では、区画サーモスタット601は設定点温度情報および現在の室温情報をECRV602、603へ送る。ECRV602、603は配管温度を室温および設定点温度と比較し、通気口を開くかどうかを決定する。実施例では、ECRV602、603は通気口の位置に関する情報(例えば、開いている、閉じている、部分的に開いているなど)を区画サーモスタット601へ送る。
システム700、750、800、900(中央集中化システム)においては、区画サーモスタット707、708は室温および設定点温度情報を中央システムへ送る。実施例では、区画サーモスタット707、708はまた温度勾配(例えば、温度の上昇または下降速度)情報を中央システムへ送る。サーモスタット720が中央システムに備えられたシステム、または中央システムがHVACシステムをコントロールするシステムにおいて、中央システムはHVACシステムが暖房を供給しているか、冷房を供給しているかを知っている。そうでない場合、中央システムはECRV702〜705によって提供される配管温度情報を使用し、HVACシステムが暖房を供給しているか、冷房を供給しているかを決定する。実施例では、ECRVは配管温度情報を中央システムへ送る。実施例では、中央システムは1つ以上のECRV702〜705へ、ECRVにその配管温度を送信するように指示する命令を送ることによってECRVへ問合せをする。
中央システムはHVACシステムの利用可能な暖房および冷房能力、区画の優先順位および各区画の希望温度と現在の温度の差に従ってどれくらいECRV702〜705を開閉するかを決定する。実施例では、居住者は区画サーモスタット707を使用して区画711の設定点温度および優先順位を設定し、区画サーモスタット708を使用して区画712などの設定点温度および優先順位を設定する。実施例では、居住者は中央システム操作卓1300を使用して各区画の設定点温度および優先順位を設定し、区画サーモスタットが(継続的に、または一時的に)中央設定よりも優先するように設定する。実施例では、中央操作卓1300が各区画の現在の温度、設定点温度、温度勾配および優先順位を表示する。
実施例では、中央システムが各区画の優先順位および各区画の設定点温度に対する区画の温度に従って各区画向けにHVACの空気を配分する。このようにして例えば、1つの実施例では、中央システムが設定点温度に到達していなくて比較的高い優先順位をもつ区画に対して、優先順位が低くて設定点温度に比較的近い温度の区画よりもより多くのHVACの空気を供給する。実施例では、中央システムは多すぎる数の配管を閉鎖または部分的に閉鎖することを防止して、配管中の空気流が希望の最低値以下に減少することを防止する。
実施例では、中央システムは各区画の温度上昇(または下降)の速度を監視し、各ECRV702〜705が開かれる量を調整する命令を送り、高い優先順位の区画を希望の温度にし、低い優先順位の区画が設定点温度から離れすぎたところで留まらないようにする。
実施例では、中央システムは各ECRV702〜705用の通気口を開く量を計算するために予測モデルを使用し、通気口の開閉回数を抑制し、作動装置409の電力消費を減少させる。実施例では、中央システムはニューラルネットワークを使用してECRV702〜705の各々の通気口の希望する開口量を計算する。実施例では、中央HVACの容量、家の容積などのような各種動作パラメータは中央システムへプログラムされて、通気口の開閉の計算に使用される。実施例では、中央システムは適応性を備えており、ECRV702〜705が開閉されたときの各種区画の温度を制御するHVACシステムの動作特性およびHVACシステムの能力を学習するように構成される。適応学習システムにおいては、中央システムがECRVを制御して所定の期間に渡って希望温度を達成するとき、中央システムは各区画用の暖房および冷房を希望のレベルに達成するにはどのECRVをどれくらい開く必要があるのかを学習する。そのような適応中央システムを使用することは設置業者が中央システムへHVACの動作パラメータをプログラムしなくてよいので都合がよい。実施例では、中央システムは例えば、(HVACシステムが適切に動作しないとか、窓やドアが開放されているなど)1つ以上の区画の温度が期待したように変化しないで異常動作しているように見えるときに警報を出す。
実施例では、中央システムの適応および学習能力はHVACが暖房しているか、冷房しているか、戸外の温度、区画の設定点温度、または優先順位の変更などを基にした各種の適応結果(例えば異なった係数)を使用する。このようにして実施例では、中央システムはHVACが冷房しているときは第一の適応係数群を使用し、HVACが暖房しているときは第二の適応係数群を使用する。実施例では、適応は予測モデルに基づいている。実施例では、適応はニューラルネットワークを基にしている。
図17は多数の商業建築物で見られる従来のTバー天井システムと接続して使用されるように構成されたECRV1700を示す。ECRV1700において、作動装置1701(作動装置409の1つの実施例として)がダンパー1702に備えられる。調整弁(ダンパー)1702は、従来のTバー天井システムに取り付けられるように構成された拡散機(ディフューザ)1703に備えられる。ECRV1700は区画サーモスタットまたは中央システムに無線または有線通信で接続される。
実施例では、ECRV中のセンサー407は空気流およびまたは空気速度センサーを含む。センサー407からのデータはECRVによって中央システムへ送信される。中央システムは空気流およびまたは空気速度の測定値を使用して各ECRVを通過する空気の相対量を決定する。このようにして、例えば、空気流/空気速度測定値を使用して、中央システムはより小さなECRVおよび送風機の近くに配置されるECRVよりも送風機と離れたところに位置するECRV(より近いECRVはより多くの空気流を受ける傾向がある)の低い空気流に適応できる。
実施例では、センサー407は湿度センサーを含む。実施例では、区画サーモスタット1100はコントローラ1101に備え付けられた区画の湿度センサーを含む。区画制御システム(例えば、中央システム、区画サーモスタット、および/またはECRV)は湿度センサーからの湿度情報を使用して区画の快適値を計算し、快適値に従って温度設定点を調整する。このようにして、例えば、実施例では、夏の冷房シーズン中に区画制御システムは比較的高い湿度の期間中は区画の温度設定点を低くし、比較的低い湿度の期間中は区画の温度設定点を高くする。実施例では、区画サーモスタットを使用して居住者は温度および湿度に基づいて快適設定値を指定できる。実施例では、区画制御システムはHVACシステムを制御して暖房/冷房された空気から湿気を追加または除去する。
図18は図2および3に示された羽根の代替としてスクローリングカーテン1801を使用して空気流を制御するように構成された通風装置1800を示す。作動装置1802(作動装置409の1つの実施例)がカーテン1801に備え付けられて、カーテン1801が通風装置を横切るように移動し、通風装置の空気流開口の大きさを制御する。実施例では、カーテン1801はトラック1803によって案内され、所定の位置に保持される。
実施例では、作動装置1802は回転式の作動装置で、スクロールする(巻く)カーテン1801が作動装置の周囲に巻かれて通風装置1800が開かれる。作動装置1802が回転してカーテン1801を巻き解いたときには、カーテンは十分に固いので、通気口の開口へと作動装置1802によって押される。
図19は通風装置を制御するための制御アルゴリズム1900のブロック図である。説明のために、そして制限の目的ではなく、アルゴリズム1900は中央システムで実行されるとして説明されている。しかしながら、当業者であればアルゴリズム1900は中央システム、区画サーモスタット、ECRVで実行でき、またはアルゴリズム1900は中央システム、区画サーモスタットおよびECRVに分布できることを理解できるであろう。アルゴリズム1900において、アルゴリズム1900のブロック1901で、1つ以上の区画サーモスタットからの設定点温度が、計算ブロック1902へ供給される。計算ブロック1902は、上記で説明したように区画の温度、区画の優先順位、利用できる暖房および冷房の空気、それ以前の通風装置の設定などに従って通風装置の設定(例えば、各通風装置をどの程度開閉するか)を計算する。実施例では、ブロック1902は上記に説明したように予測モデルを使用する。実施例では、ブロック1902は各区画の通風口の設定を(例えば、区画間の相互作用を考慮しないで)独立に計算する。実施例では、ブロック1902は各区画の通風口の設定を区画間の相互作用を含んだ結合区画方式で計算する。実施例では、計算ブロック1902は通気口の現在の開きを考慮に入れ、通風口の開閉による電力消費を最小にするために構成された方法で通気口の新規の開きを計算する。
ブロック1902からの通風口の設定は、ブロック1903の各通風口の作動装置に提供され、そこで通風口は所望の新規の開口位置へ移動される(そして選択的に1つ以上の送風機402が起動されて所望の配管から追加の空気が引かれる)。ブロック1903で通気口の新規開口を設定した後、プロセスはブロック1904へ進み、そこで新規に区画の温度が区画サーモスタットから取得される(新規の区画温度はブロック1903での通風口の新規設定に対応する)。新規の区画温度は、ブロック1902の適応化入力へ提供され、ブロック1902で使用される予測モデルに適応するために使用される。新規の区画温度はまたブロック1902の温度入力へも提供され、新規に通風口の設定の計算に使用される。
上述したように、1つの実施例では、計算ブロック1902で使用されるアルゴリズムは、現在の温度、利用できる暖房および冷房、各ECRVを通じて利用できる空気の量などに基づいて、各区画を希望の温度にするために必要なECRVの開口を予測するように構成される。計算ブロックは予測モデルを使用して通風口を不必要に開閉することによる電力消費を抑制するために、比較的長期間に渡って必要とされるECRVの開口の計算を試みる。実施例では、ECRVは電池から電力を供給され、このようにして通風口の動きの抑制は電池の寿命を延長する。実施例では、ブロック1902はHVACシステムおよび各種区画の特性を学習する予測モデルを使用し、このようにしてモデルの予測は時間と共に改良される傾向がある。
実施例では、区画サーモスタットは区画の温度を中央システムおよび/またはECRVへ規則正しい間隔で報告する。実施例では、区画サーモスタットは閾値で指定された特定の値だけ区画サーモスタットの温度が変更された後で、区画の温度を中央システムおよび/またはECRVへ報告する。1つの実施例では、区画サーモスタットは中央システムまたはECRVからの要求命令に応じて、区画の温度を中央システムおよび/またはECRVへ報告する。
実施例では、区画サーモスタットは居住者がユーザコントロール1102を使用して設定点温度または区画の優先順位を変更したときはいつでも、設定点温度および区画の優先順位値を中央システムまたはECRVへ報告する。実施例では、区画サーモスタットは中央システムまたはECRVからの要求命令に応じて、設定点温度および区画の優先順位値を中央システムまたはECRVへ報告する。
実施例では、居住者は計算ブロック1902で使用されるサーモスタットの不感帯(デッドバンド)値(例えばヒステレシス値)を選択できる。不感帯値が比較的大きいと区画内の温度変化は大きくなるが、通風口の動きを抑制することになる。
実施例では、ECRVはセンサーデータ(例えば配管温度、空気流、空気速度、電源状態、作動装置位置など)を中央システムおよび/または区画サーモスタットへ規則正しい間隔で報告する。実施例では、ECRVはセンサーデータが閾値テストに失敗したときは(例えば、閾値を超えた、閾値以下になった、閾値範囲内にある、閾値範囲外にあるなど)いつでもセンサーデータを中央システムおよび/または区画サーモスタットへ報告する。実施例では、ECRVは中央システムまたは区画サーモスタットからの要求命令に応じて、センサーデータを中央システムおよび/または区画サーモスタットへ報告する。
実施例では、図7〜9に示された中央システムは、区画サーモスタット1100および/またはECRV内に分散された方式で実装されている。分散システムにおいては、中央システムは必ずしも個別デバイスのように存在する必要はなく、むしろ中央システムの機能は区画サーモスタットおよび/またはECRVの中に分布できる。このようにして、分散システムにおいては図7〜9はシステムの概念的な/計算モデルを示している。例えば、分散システムにおいては、各区画サーモスタット100はその区画の優先順位を知っており、分散システム中の区画サーモスタット1100は交渉して区画間で利用できる暖房/冷房の空気を割り当てる。分散システムの1つの実施例では、区画サーモスタットの1つがマスターサーモスタットの役目をして他の区画サーモスタットからのデータを収集し、計算ブロック1902を実行する。分散システムの1つの実施例では区画サーモスタットはピアツーピア式に動作し、計算ブロック1902は複数の区画サーモスタットおよび/またはECRVに渡って分布形式で実行される。
実施例では、送風機402は発電機として使用でき、電力を供給してECRV中の電源404を再充電する。しかしながら、そのような方法で送風機402を使用することはECRV中の空気の流れを制限する。実施例では、コントローラ401はECRV用の通気口の開きを計算し、ECRVを通過する所望の空気量を作成する一方で、送風機を使用して発電し、電源404を再充電し(このようにして、そのような状況下で)、コントローラは発電送風機402の空気抵抗を補償するために必要以上に羽根を開く。実施例では、ECRV中での電力を節約するために、羽根の開きを増加させる代わりにコントローラ401は送風機を発電機として使用できる。コントローラ401は送風機402によって発電された電力を1つ以上の電源404、405へ向けることができ、またはコントローラ401は送風機からの過剰な電力を抵抗負荷へ投棄できる。実施例では、コントローラ401は送風機の使用と通気口の開口の関係に関して決定を下す。実施例では、中央システムはコントローラ401に何時通気口の開口を使用し、何時送風機を使用すべきかを命令する。実施例では、コントローラ401および中央システムは通気口の開口と送風機の使用に関して交渉する。
実施例では、ECRVはその電源状態を中央システムまたは区画サーモスタットへ報告する。実施例では、中央システムまたは区画サーモスタットは新規にECRVの開口を決定するときにそのような電源状態を考慮に入れる。このように、例えば、1つの区画で動作する第一および第二ECRVがある場合、中央システムが第一ECRVの電源が低いことを知っているとき、中央システムはその区画への空気を変更するときは第二のECRVを使用する。第一ECRVが発電のために送風機402またはその他の空気流に基づいた発電機を使用できる場合、その区画へ空気を向けるときに中央システムは第二ECRVに対して比較的閉じた位置にあるように命令し、比較的多くの空気流を第一のECRVに向ける。
当業者にとって、本発明は詳細な上記の例示された実施例に限られるものではなく、本発明は本発明の精神またはそれらに属する本質から外れることなく、他の特定の形で具体化できることは明らかであろう。さらに各種の省略、置換え、および変更は本発明の精神から外れることなく実行できるであろう。例えば、特定の実施例は900MHz帯を使用して説明されたが、当業者は900MHz以上または以下の周波数帯も使用できることは明らかである。無線システムは1つ以上の周波数帯で動作するように構成できる。例えばHF帯、VHF帯UHF帯、マイクロ波帯、ミリ波帯などである。当業者はさらに拡散スペクトラム以外の技術もまた使用でき、および/または拡散スペクトラムの代わりに使用できることは理解するであろう。使用される変調はいかなる特定の変調法にも制限されず、そのような変調法は例えば周波数変調、位相変調、振幅変調、それらの組合せなどである。上述された1つ以上の無線通信システムは有線通信によって置換えできる。上述された1つ以上の無線通信システムは電力線ネットワーキング通信によって置換えできる。上記の実施例は従ってすべての点で、添付の請求項およびそれらのなど価によって説明された本発明の範囲内での例示であり、制限的でないと考えられるべきである。
Claims (125)
- 区画された温度制御のためのシステムであって、
第一区画の温度を測定する第一区画サーモスタットと、
第二区画の温度を測定する第二区画サーモスタットと、
配管から前記第一区画へ空気を流すために構成された第一ECRVと、
前記配管から第二区画へ空気を流すために構成された第二ECRVと、
中央システムと、を備え、
前記中央システムは、第一設定点温度と進行中の第一区画温度とを前記第一区画サーモスタットから入手し、第二設定点温度と進行中の第二区画温度とを前記第二区画サーモスタットから入手し、進行中の前記第一区画温度および前記第二区画温度、前記第一および前記第二設定点温度、前記配管からの利用可能な空気の量、前記配管中の空気の温度、および前記第二区画に対する前記第一区画の優先順位に従って、前記第一ECRV用の第一通気口の開口量を計算し、前記第二ECRV用の第二通気口の開口量を計算するように構成される区画された温度制御のためのシステム。 - 前記第一ECRVは、空気流センサーを備える請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、差圧センサーを備える請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、空気速度センサーを備える請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、補助電源を備える請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、湿度センサーを備える請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、送風機を備える請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、閾値テストに従ってセンサーデータを前記中央システムへ送信するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 前記閾値テストは、高閾値レベルを含む請求項8に記載のシステム。
- 前記閾値テストは、低閾値レベルを含む請求項8に記載のシステム。
- 前記閾値テストは、内部閾値範囲を含む請求項8に記載のシステム。
- 前記閾値テストは、外部閾値範囲を含む請求項8に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、前記中央システムから命令を受信し、ステータスを報告する間隔を変更するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、が前記中央システムから命令を受信し、センサーデータを報告する間隔を変更するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 前記第一区画サーモスタットは、温度勾配を前記中央システムへ報告するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、カーテンの開口を変更するように構成される機械式の作動装置を含む請求項1に記載のシステム。
- 前記作動装置は、1つ以上の羽根の角度を変更するために備えられる請求項16に記載のシステム。
- 前記作動装置は、前記カーテンの開口を変更するために備えられる請求項16に記載のシステム。
- 前記作動装置は、1つ以上の分流器の方向を変更するために備えられる請求項16に記載のシステム。
- 前記中央システムは、無線通信を使用して前記第一および第二区画サーモスタットと通信する請求項1に記載のシステム。
- 前記中央システムは、無線通信を使用して前記第一および第二区画サーモスタットと前記第一および第二ECRVと通信する請求項1に記載のシステム。
- 前記無線通信は、無線周波数通信を含む請求項21に記載のシステム。
- 前記無線通信は、周波数ホッピングを含む請求項21に記載のシステム。
- 前記無線通信は、900MHz帯を含んでいる請求項21に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、低電源状態を示す可視インジケータを含む請求項1に記載のシステム。
- 前記中央システムは、予測モデルを使用して前記第一通気口の開口量および第二通気口の開口量を計算する請求項1に記載のシステム。
- 前記予測モデルは、前記第一ECRVおよび前記第二ECRVによる電力消費を減少させるように構成される請求項26に記載のシステム。
- 前記予測モデルは、第一ECRV中の第一作動装置の動きを減少させるように構成される請求項26に記載のシステム。
- 前記予測モデルは、ニューラルネットワークを備える請求項26に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、送風機を含み、前記第一ECRVは、中央コントローラからの命令に応答して前記送風機に電力を供給する請求項1に記載のシステム。
- 前記第一ECRVは、送風機を含み、前記第一ECRVは、前記送風機を発電機として使用するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 前記第一区画サーモスタットは、前記中央システムからの1つ以上の命令に応答してデータを前記中央システムへ報告するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 前記第一区画サーモスタットは、データを前記中央システムへ定期的な間隔で報告するように構成される請求項1に記載のシステム。
- 区画された暖房と冷房を提供する、電気的に制御される通風装置であって、
コントローラと、
前記コントローラに備えられる機械式の作動装置と、
前記コントローラに備えられる無線通信システムと、
前記温度センサーで配管中の空気の温度を測定するように構成される前記コントローラに備えられる温度センサーと、
前記コントローラに備えられる電源と、を備え、
前記コントローラは区画サーモスタットから受信した無線通信に応答して前記作動装置を制御するように構成され、さらに、前記電源から利用可能な電力が閾値以下に低下すると前記通風装置を開くように構成される電気的に制御される通風装置。 - さらに、空気流センサーを備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、差圧センサーを備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、空気速度センサーを備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、補助電源を備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、湿度センサーを備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、送風機を備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記コントローラは、閾値テストに従ってセンサーデータを送信するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記閾値テストは、高閾値レベルを含む請求項41に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記閾値テストは、低閾値レベルを含む請求項41に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記閾値テストは、内部閾値範囲を含む請求項41に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記閾値テストは、外部閾値範囲を含む請求項41に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記コントローラは、命令を受けてステータスを報告する間隔を変更するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記コントローラは、命令を受けてセンサーデータを報告する間隔を変更するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画サーモスタットは、1つ以上の電気的に制御された通風装置を監視するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される装置。
- 前記作動装置は、1つ以上の羽根の角度を変更するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記作動装置は、カーテンの開口を変更するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記作動装置は、1つ以上の転換器の方向を変更するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記作動装置は、前記コントローラへ位置のフィードバックを提供するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記無線システムは、赤外線放射を使用して通信する請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記無線システムは、超音波放射を使用して通信する請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記無線システムは、無線周波数通信を使用して通信する請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記無線システムは、周波数ホッピングを使用して通信する請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記無線システムは、900MHz帯を使用して通信する請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、前記電源が低いときに、低電源条件を指示する可視インジケータを含む請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記コントローラは、前記作動装置用の制御プログラムを計算するために予測モデルを使用するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記制御プログラムは、前記作動装置による電力消費を減少するように構成される請求項59に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記制御プログラムは、前記作動装置の動きを減少するように構成される請求項59に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画サーモスタットは、前記作動装置用の制御プログラムを計算するために予測モデルを使用するように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記制御プログラムは、前記作動装置による電力消費を減少するように構成される請求項62に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記制御プログラムは、前記作動装置の動きを減少するように構成される請求項62に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記コントローラは、センサーデータを前記区画サーモスタットへ送るように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画サーモスタットは、設定点のデータを前記コントローラへ送るように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画サーモスタットは、進行中の室温データを前記コントローラへ送るように構成され請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画サーモスタットは、室温勾配データを前記コントローラへ送るように構成される請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- さらに、リモートコントロールインタフェースを備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画制御サーモスタットは、さらに、居住者センサーを備える請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 前記区画制御サーモスタットは、前記の電気的に制御される通風装置に組み込まれる請求項34に記載の電気的に制御される通風装置。
- 区画サーモスタットであって、
コントローラと、
前記温度センサーで第一区画中の空気の温度を測定するように構成され、前記コントローラに備えられる温度センサーと、
表示装置と、
少なくとも1つのユーザ入力デバイスと、
前記コントローラに備えられる通信システムと、を備え、
前記コントローラは、中央システムからの第一の問合せに応答して温度の読みを前記中央システムへ通信するように構成され、前記少なくとも1つのユーザ入力デバイスは、ユーザがゾーンの設定点温度および区画の優先順位を指定可能にし、前記中央システムからの第二の問合せに応答して前記コントローラが前記区画の設定点温度および前記区画の優先順位を前記中央システムへ通信するよう構成される区画サーモスタット。 - 前記コントローラは、さらに、前記中央システムと、前記第一区画に空気を供給するように構成される1つ以上の電気的に制御される通風装置と、の間の通信を中継するように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、閾値テストに従ってセンサーデータを送信するように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記閾値テストは、高い閾値レベルを含む請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記閾値テストは、低い閾値レベルを含む請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記閾値テストは、内部閾値範囲を含む請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記閾値テストは、外部閾値範囲を含む請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、命令を受けてステータスを報告する間隔を変更するように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、命令を受けてセンサーデータを報告する間隔を変更するように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、1つ以上の電気的に制御される通風装置のステータスを監視するように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、無線通信システムを備える請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、赤外線通信システムを備える請求項82に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、超音波通信システムを備える請求項82に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、無線周波数通信システムを含む請求項82に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、周波数ホッピングシステムを含む請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、900MHz帯を使用して通信する請求項72に記載のゾーンサーモスタット。
- さらに、低電源条件を示すための可視インジケータを備える請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、電気的に制御される通風装置用の制御プログラムを計算するために予測モデルを使用するように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記制御プログラムは、前記電気的に制御される通風装置による電力消費を減少するように構成される請求項89に記載の区画サーモスタット。
- 前記制御プログラムは、前記電気的に制御される通風装置中の少なくとも1つの作動装置の動きを減少するように構成される請求項89に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記電気的に制御される通風装置用の制御プログラムを計算するために予測モデルを使用するように構成される請求項89に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、センサーデータを電気的に制御される通風装置へ送るように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記コントローラへ設定点データを送るように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記コントローラへ湿度データを送るように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記コントローラへ区画の温度勾配データを送るように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- さらに、リモートコントロールインタフェースを備える請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、さらに、居住者センサーを備える請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、さらに、光スイッチを備え、前記区画サーモスタットおよび前記光スイッチは、標準の電気の壁スイッチ筐体の中に設置されるように構成される請求項72に記載の区画サーモスタット。
- 区画サーモスタットであって、
コントローラと、
第一区画の中の空気の温度を測定するように構成され、前記コントローラに備えられる温度センサーと、
表示装置と、
少なくとも1つのユーザ入力デバイスと、
前記コントローラに備えられる通信システムと、を備え、
前記コントローラは、区画制御システムからの第一の問合せに応答して温度の読みを前記区画制御システムへ通信するように構成され、前記少なくとも1つのユーザ入力デバイスは、ユーザが区画の設定点温度および区画の優先順位を指定可能にし、前記区画制御システムからの第二の問合せに応答して前記コントローラは前記区画の設定点温度および前記区画の優先順位を前記区画制御システムへ通信するよう構成される区画サーモスタット。 - 前記区画制御システムは、中央システムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画制御システムは、分散システムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画制御システムは、前記区画サーモスタットの分散システムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画制御システムは、区画サーモスタットの分散システムおよび電気的に制御される通風装置を備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、命令を受けてステータスを報告する間隔を変更するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、命令を受けてセンサーデータを報告する間隔を変更するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、1つ以上の電気的に制御される通風装置のステータスを監視するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、無線通信システムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、赤外線通信システムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、超音波通信システムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、無線周波数通信システムを含む請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、周波数ホッピングシステムを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記通信システムは、900MHz帯を使用して通信する請求項100に記載の区画サーモスタット。
- さらに、低電源条件を示すための可視インジケータを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、前記電気的に制御される通風装置用の制御プログラムを計算するために予測モデルを使用するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記制御プログラムは、前記電気的に制御される通風装置による電力消費を減少するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記制御プログラムは、前記電気的に制御される通風装置の中の少なくとも1つの作動装置の動きを減少するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記電気的に制御される通風装置用の制御プログラムを計算するために予測モデルを使用するように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記コントローラは、センサーデータを電気的に制御される通風装置へ送るように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記コントローラへ設定点データを送るように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記コントローラへ湿度データを送るように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、前記コントローラへ区画の温度勾配データを送るように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
- さらに、リモートコントロールインタフェースを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、さらに、居住者センサーを備える請求項100に記載の区画サーモスタット。
- 前記区画サーモスタットは、さらに、光スイッチを備え、前記区画サーモスタットおよび前記光スイッチは、標準の電気の壁スイッチ筐体の中に設置されるように構成される請求項100に記載の区画サーモスタット。
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