JP7031013B2

JP7031013B2 - 制御装置、制御プログラム及び制御方法

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Publication number: JP7031013B2
Application number: JP2020557496A
Authority: JP
Inventors: 貴大橋川; 守濱田
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Filing date: 2018-11-29
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Description

本発明は、空気調和システムに関する。目標時刻に室内の温度が目標温度となるように、目標時刻よりも前から暖房運転又は冷房運転を開始する空気調和システムの、制御装置、制御プログラム及び制御方法に関する。

従来、ピーク電力の抑制及び消費電力量の削減を目的とし、空気調和システムが在室開始時刻以前から空気調和能力を抑制して空気調和機を運転し、予め設定した時刻に室内の温度が予め設定した温度となるよう予冷運転又は予暖運転する技術がある。

在室開始時刻以前に空気調和システムの起動時刻が設定される。設定された起動時刻が、最適な起動時刻よりも早ければ、空気調和システムの運転時間が必要以上に長くなる。その場合、累積の侵入熱負荷量が増大するため、余分に熱処理を行うことにより消費電力量が増大する。一方、設定された起動時刻が最適な起動時刻よりも遅ければ、在室開始時刻に室温が目標温度に到達せず、快適性が低下する。

予冷又は予暖運転時の消費電力量を抑制し、快適性を維持する技術として、空気調和の負荷に応じて、空気調和機の起動時刻を決定する技術がある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、予冷又は予暖運転時の起動時刻を空気調和の負荷に応じて設定することで、消費電力量を抑えることについては言及されている。しかし、空気調和の負荷自体を削減することにより消費電力量を抑えることは考慮されていない。

特開２０１６－６１４８７号公報

本発明は、空気調和の負荷を削減することにより、空気調和システムの消費電力量を抑制することを目的とする。

この発明の制御装置は、
空気調和の対象の室内空間が分割された複数の空間であり、それぞれの前記空間に少なくとも一つの室内機が対応付いた複数の空間である複数の分割空間について、それぞれの前記分割空間の空気調和を開始する優先順位を決定する順位決定部と、
前記室内空間の温度が目標温度になるべき時刻を示す目標時刻において前記目標温度となるように、それぞれの前記分割空間に対応付いた室内機の制御を、前記目標時刻よりも前にそれぞれの前記分割空間の前記優先順位に従って開始する制御開始部と
を備える。

本発明の制御装置は、空気調和の負荷を削減することにより空気調和システムの消費電力量を抑制することができる。

実施の形態１の図で、空気調和システム１０００の構成図。実施の形態１の図で、室外機１０及び室内機２０の構成を示す図。実施の形態１の図で、制御装置１００のハードウェア構成を示す図。実施の形態１の図で、制御装置１００の動作を示すフローチャート。実施の形態１の図で、室内空間３００が複数の分割空間３０１に分割された状態を示す図。実施の形態１の図で、図５の分割空間３０１ＡのＸ－Ｘ断面を示す図。実施の形態１の図で、制御のフロー図。実施の形態１の図で、図４のフローチャートを補足する図。実施の形態１の図で、変形例１の制御装置１００の動作を示すフローチャート。実施の形態１の図で、変形例２の室内機２０の構成を示す図。実施の形態１の図で、変形例２の制御装置１００のハードウェア構成を示す図。実施の形態１の図で、変形例２の室内空間３００を示す図。実施の形態１の図で、変形例３を説明する図。実施の形態１の図で、制御装置１００による効果を示す図。実施の形態１の図で、制御装置１００の変形例の構成を示す図。

実施の形態１
図１から図１５を参照して実施の形態１の空気調和システム１０００を説明する。空気調和システム１０００は、侵入熱負荷量を削減するために、室内空間のうち、外壁又は窓から遠いエリアから、順次、空気温度を変化させる。これにより、室内全体を均一に温度調節する場合よりも外壁又は窓から侵入する熱負荷を抑えることができるため、空気調和システム１０００は省エネルギー性を高めることができる。
在室開始時刻前の空気調和負荷を想定すると、人及びオフィス機器の内部発熱は小さく、また、換気による熱負荷の影響も小さいと予想されるので、外壁又は窓からの侵入熱負荷の影響が大きい。ここで在室開始時刻としては、例として、始業開始時刻である。侵入熱負荷は、室外と室内の温度差に依存し、温度差が小さければ、侵入熱負荷も小さくなる。空気調和システム１０００は、外壁又は窓から遠いエリアから順に室内を空気調和することで、空気調和の際の負荷を抑え、省エネルギー性を高めることができる。

空気調和システム１０００は、在室開始時刻前に、予冷または予暖の運転を開始する。空気調和システム１０００は、室内空間が、目標時刻に目標温度になるように制御を実施する。暖房運転または冷房運転することを、以下では空気調和と呼んでいる。また目標時刻を目標時刻５０１と記載し、目標温度を目標温度５０２と記載する。

図１は、実施の形態１における空気調和システム１０００の構成の概略図である。空気調和システム１０００は、室外機１０、複数の室内機２０、室外機１０と室内機２０とを接続する冷媒配管３０、及び制御装置１００を備える。複数の室内機２０は、室内空間３００に配置される。室内空間３００は、外郭部材２００によって形成されている。図１では３台の室内機２０を示している。室内機２０は１台でも良いし、２台以上でも良い。室内機２０は、室内の空気温度を検出する温度センサ２４を有する。温度センサ２４は室内機２０に組み込まれて良いし、室内機２０の外側に配置されても良い。図１では、１台の室外機１０に複数台の室内機２０が接続されている。しかし、１台の室外機１０に１台の室内機２０が接続される構成でも良い。あるいは、複数の室外機１０のそれぞれに、１台以上の室内機２０が接続される構成でも良い。

複数の室内機２０は区別する必要がある場合は、室内機２０ａ，室内機２０ｂのように区別する。室内機２０ａ，室内機２０ｂの構成要素についても、後述する膨張弁２１ａ，膨張弁２１ｂのように区別する。

図２は、室外機１０及び室内機２０の構成を示す。図２では便宜的に２台の室内機２０を記載している。図２に示すように、室外機１０は、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、室外機ファン１４及び制御装置１００を備えている。なお、制御装置１００は、室外機１０に配置されることは必須ではない。制御装置１００はどこに設置されても良く、室内空間３００に設置されても良い。室内機２０は、膨張弁２１、室内熱交換器２２、室内機ファン２３及び温度センサ２４を備えている。

圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、膨張弁２１及び室内熱交換器２２が冷媒配管３０によって環状に接続されることで、冷凍サイクル３１が構成される。
（１）圧縮機１１は、低温、低圧の冷媒を圧縮して、高温、高圧にする。
圧縮機１１はインバータで駆動され、容量が制御される。容量とは単位時間当たりに圧縮機１１が吐出する冷媒の量である。後述する制御開始部１１３が圧縮機１１を制御する。
（２）四方弁１２は、空気調和システム１０００の冷房運転又は暖房運転の運転モードに応じて、冷媒の流れを切り替える。制御開始部１１３が四方弁１２を切り替える。
（３）室外熱交換器１３は、冷凍サイクル３１を流れる冷媒と、室外空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３には、室外機ファン１４が配置されている。室外機ファン１４は、室外熱交換器１３へ送風を行う。室外機ファン１４の回転数を制御することにより、送風量を調整できる。制御開始部１１３が室外機ファン１４の回転数を制御する。
（４）膨張弁２１は、開度の大きさが制御可能な電子弁である。膨張弁２１は、開度が制御されることで、冷媒の減圧量を制御する。制御開始部１１３が膨張弁２１の開度を制御する。
（５）室内熱交換器２２は、冷凍サイクル３１を流れる冷媒と、室内空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器２２には、室内機ファン２３が配置されている。室内機ファン２３は、室内熱交換器２２へ送風を行う。室内機ファン２３の回転数を制御することにより、送風量を調整できる。制御開始部１１３が室内機ファン２３の回転数を制御する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図３は、制御装置１００のハードウェア構成を示す。制御装置１００はコンピュータである。制御装置１００は、プロセッサ１１０を備えるとともに、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入力インタフェース１４０、出力インタフェース１５０及び通信インタフェース１６０といった他のハードウェアを備える。図３ではインタフェースはＩＦと表記している。プロセッサ１１０は、信号線１７０を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

制御装置１００は、機能要素として、分割部１１１、順位決定部１１２及び制御開始部１１３を備える。分割部１１１、順位決定部１１２及び制御開始部１１３の機能は、制御プログラム１０１により実現される。制御プログラム１０１は補助記憶装置１３０に格納されている。

プロセッサ１１０は、制御プログラム１０１を実行する装置である。制御プログラム１０１は、分割部１１１、順位決定部１１２及び制御開始部１１３の機能を実現するプログラムである。プロセッサ１１０は、演算処理を行うＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１０の具体例は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。

主記憶装置１２０は、データを一時的に記憶する記憶装置である。主記憶装置１２０の具体例は、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。主記憶装置１２０は、プロセッサ１１０の演算結果を保持する。
補助記憶装置１３０は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置１３０の具体例は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）である。また、補助記憶装置１３０は、ＳＤ（登録商標）（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）といった可搬記録媒体であっても良い。

入力インタフェース１４０は、各種機器が接続され、各種機器のデータが入力されるポートである。入力インタフェース１４０には、それぞれの室内機２０の温度センサ２４の計測データが入力され、プロセッサ１１０は計測データを取得する。
出力インタフェース１５０は、各種機器が接続され、各種機器にプロセッサ１１０により制御信号が出力されるポートである。出力インタフェース１５０からは、室外機１０の圧縮機１１、四方弁１２及び室外機ファン１４のそれぞれに、制御信号が出力される。また、出力インタフェース１５０からは、室内機２０の膨張弁２１及び室内機ファン２３のそれぞれに、制御信号が出力される。
通信インタフェース１６０は、各種機器とプロセッサ１１０とが通信する通信ポートである。

プロセッサ１１０は補助記憶装置１３０から制御プログラム１０１を主記憶装置１２０にロードし、主記憶装置１２０から制御プログラム１０１を読み込み実行する。主記憶装置１２０には、制御プログラム１０１だけでなく、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ１１０は、ＯＳを実行しながら、制御プログラム１０１を実行する。

制御装置１００は、プロセッサ１１０を代替する複数のプロセッサを備えていても良い。
複数のプロセッサは、制御プログラム１０１の実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１１０と同じように、制御プログラム１０１を実行する装置である。

制御プログラム１０１により利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値及び変数値は、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、または、プロセッサ１１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。制御プログラム１０１は、分割部１１１、順位決定部１１２及び制御開始部１１３の各部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程をコンピュータに実行させるプログラムである。

制御方法は、コンピュータである制御装置１００が制御プログラム１０１を実行することにより行われる方法である。制御プログラム１０１は、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されても良いし、プログラムプロダクトとして提供されても良い。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４から図１４を参照して、制御装置１００の動作を説明する。
図４は、制御装置１００の動作を示すフローチャートである。制御装置１００の動作は、制御方法に相当する。また、制御装置１００の動作は、制御プログラム１０１の処理に相当する。

＜分割処理＞
ステップＳ１１の前段階として、室内空間３００が、複数のエリアに分割される。以下、室内空間３００を分割して得られる個々のエリアを分割空間３０１と記す。区別が必要な場合、個々の分割空間３０１は、分割空間３０１Ａ，３０１Ｂ，．．．のように記す。
室内空間３００の分割は、人が行っても良いし、制御装置１００が行っても良い。室内空間３００は、室内機２０の設置位置に応じて分割される。それぞれの分割空間３０１と、分割空間３０１の空気調和を担う室内機２０とが対応付けられる。
制御装置１００が分割を行う場合、制御装置１００の分割部１１１が、室内空間３００を複数の分割空間３０１に分割する。分割部１１１は、室内空間３００に配置された複数の室内機２０の配置に基づいて、室内空間３００を複数の分割空間３０１に分割する。例えば、分割部１１１は、室内機２０に取り付けられた赤外線センサにより、周辺の室内機２０の高温あるいは低温の吹出空気を検出し、周辺の室内機の位置関係を認識する。分割部１１１は、周辺の室内機の位置関係に基づき、室内空間３００を分割する。あるいは、補助記憶装置１３０が、室内空間３００のＣＡＤデータ及び室内機２０の配置情報を記憶しており、分割部１１１は補助記憶装置１３０に記憶された情報を用いて室内空間３００を複数の分割空間３０１に分割することができる。

図５は、室内空間３００が複数の分割空間３０１に分割された状態を示す。
図６は、図５の分割空間３０１ＡのＸ－Ｘ断面を示す。図５は、天井から床へ向かう方向を透過した室内空間３００の状態を模式的に示す。図５では、１台の室内機２０が一つの分割空間３０１を担当している。つまり、一つの分割空間３０１に１台の室内機２０が対応付いている。具体的には室内空間３００は、以下のようである。室内空間３００は、外郭部材２００によって形成されている。外郭部材２００は、外壁２１０、窓２２０、内壁２３０、天井材２４０及び床材２５０で構成される。内壁２３０とは、他の部屋または廊下と面する壁面である。室内空間３００は分割空間３０１Ａから分割空間３０１Ｉに分割されている。分割空間３０１Ａから分割空間３０１Ｉには、室内機２０ａから室内機２０ｉが対応付いている。破線４０１は、分割空間３０１を形成する仮想線である。
室内機２０ａから室内機２０ｉは、温度センサ２４ａから温度センサ２４ｉを備えている。

＜ステップＳ１１＞
ステップＳ１１では、順位決定部１１２は、それぞれの分割空間３０１へ室内空間３００の外から侵入する侵入熱負荷の大きさに基づいて、優先順位を決定する。
ステップＳ１１において、順位決定部１１２は、それぞれの分割空間３０１の侵入熱負荷を計算する。ステップＳ１２において、順位決定部１１２は、分割空間３０１Ａから分割空間３０１Ｉの侵入熱負荷の大きさに応じて、複数の分割空間３０１の優先順位を決定する。順位決定部１１２は、侵入熱負荷が小さいほど、分割空間３０１の優先順位を高くする。以下に、ステップＳ１１で順位決定部１１２が行う、侵入熱負荷の計算方法を説明する。

順位決定部１１２は、分割空間３０１ごとの侵入熱負荷として、外壁２１０、窓２２０、内壁２３０、天井材２４０及び床材２５０から侵入が想定される侵入熱負荷を計算する。
外皮からの侵入熱負荷Ｌｗは、以下の式１で計算できる。
式１で＊は乗算を示す。
Ｌｗ＝Ａ＊Ｋ＊△Ｔ（式１）
式１の意味は以下のようである。
Ａ：外皮の面積、
Ｋ：外皮の熱貫流率、
△Ｔ：室内と室外との空気温度差。
外皮とは、外壁２１０、窓２２０、内壁２３０、天井材２４０又は床材２５０が該当する。

分割空間３０１の外皮からの侵入熱負荷Ｌｗは、分割空間３０１の面する、外壁２１０、窓２２０、内壁２３０、天井材２４０及び床材２５０から計算できる。具体的には順位決定部１１２は、外壁２１０からの侵入熱負荷Ｌｗ１、窓２２０からの侵入熱負荷Ｌｗ２、内壁２３０からの侵入熱負荷Ｌｗ３、天井材２４０からの侵入熱負荷Ｌｗ４、床からの侵入熱負荷Ｌｗ５を計算し、これらを合計する。

＜空気温度差△Ｔ＞
室内温度Ｔ_ｉｎと室外温度Ｔ_ＯＵＴの温度差△Ｔは、以下のように計算する。室内温度Ｔ_ｉｎは、目標温度５０２である。室外温度Ｔ_ＯＵＴは、隣接する空間の空気温度である。外壁２１０からの侵入熱負荷Ｌｗ１又は窓２２０からの侵入熱負荷Ｌｗ２を計算する場合は、隣接する空間の空気温度は、外気温度である。内壁２３０からの侵入熱負荷Ｌｗ３を計算する場合は、隣接する空間の空気温度は、内壁２３０を隔てた他の部屋または廊下の空気温度である。天井材２４０からの侵入熱負荷Ｌｗ４を計算する場合は、隣接する空間の空気温度は、天井材２４０を隔てた、天井裏の空気温度である。床材２５０からの侵入熱負荷Ｌｗ５を計算する場合は、隣接する空間の空気温度は、床材２５０を隔てた、床裏の空気温度である。
隣接する空間の空気温度は、以下の（１）から（４）のいずれかの値を使用できる。
（１）隣接する空間の空気温度は、隣接する空間に設置した温度センサが取得した値を用いる。
（２）隣接する空間の空気温度は、外皮の温度を温度センサで計測した値を用いる。
（３）隣接する空間の空気温度は、一般的な推定手法で推定した値を用いる。
（４）隣接する空間の空気温度は、一般的な値として予め用意された値を用いる。

以上のように順位決定部１１２は、分割空間３０１ごとの侵入熱負荷の大きさを、分割空間を形成する形成部材の断熱性能と、形成部材の面積と、形成部材の外側の領域の温度とに基づいて、計算する。分割空間を形成する形成部材の断熱性能とは、上記で述べた外皮の熱貫流率Ｋである。形成部材の面積は、上記で述べた外皮の面積Ａである。形成部材の外側の領域の温度は、上記で述べた室外温度Ｔ_ＯＵＴである。

侵入熱負荷Ｌｗの計算の具体例を示す。図５の分割空間３０１Ａを例に説明する。分割空間３０１Ａでは外皮は、外壁２１０、窓２２０、天井材２４０、及び床材２５０である。分割空間３０１Ａでは、外皮として内壁２３０は、存在しない。よって、順位決定部１１２は、分割空間３０１Ａの侵入熱負荷Ｌｗとして、侵入熱負荷Ｌｗ１、侵入熱負荷Ｌｗ２、侵入熱負荷Ｌｗ４、侵入熱負荷Ｌｗ５の合計を計算する。
次に、図５の分割空間３０１Ｅを例に説明する。分割空間３０１Ｅは外壁２１０、窓２２０及び内壁２３０を持たない。分割空間３０１Ｅでは，外皮は、天井材２４０及び床材２５０である。よって、順位決定部１１２は、分割空間３０１Ｅの侵入熱負荷Ｌｗとして、侵入熱負荷Ｌｗ４、侵入熱負荷Ｌｗ５の合計を計算する。

なお、順位決定部１１２は、分割空間３０１に面する全ての外皮に関する侵入熱負荷を算出する必要は、必ずしも無い。順位決定部１１２は侵入熱負荷への影響の度合いに応じて、
少なくともいずれかの外皮の侵入熱負荷を計算しても良い。分割空間３０１Ａを例にとれば、以下のようである。上記の説明では、分割空間３０１Ａの侵入熱負荷Ｌｗとして、侵入熱負荷Ｌｗ１、侵入熱負荷Ｌｗ２、侵入熱負荷Ｌｗ４、侵入熱負荷Ｌｗ５の合計を用いた。しかし、外壁２１０及び窓２２０の侵入熱負荷の影響が大きい場合、順位決定部１１２は、外壁２１０及び窓２２０の侵入熱負荷のみを計算しても良い。

＜ステップＳ１２＞
順位決定部１１２は、空気調和の対象の室内空間３００が分割された複数の空間であり、それぞれの空間に少なくとも一つの室内機２０が対応付いた複数の空間である複数の分割空間３０１について、それぞれの分割空間３０１の空気調和を開始する優先順位を決定する。
順位決定部１１２は、分割空間３０１への侵入熱負荷の小さい順に、分割空間３０１に空気調和の優先順位をつける。優先順位は、侵入熱負荷が小さいほど高い。

＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１３以降は制御開始部１１３による動作である。ステップＳ１３において、制御開始部１１３は、室外機１０の起動時刻を決定する。制御開始部１１３は、目標時刻５０１に、すべての分割空間３０１の温度が目標温度５０２に到達するように、起動時刻を決定する。

制御開始部１１３による室外機１０の起動時刻の決定方法としては、以下の（１）又は（２）の方法を採用できる。
（１）制御開始部１１３は、目標時刻５０１に予測される外気温、起動時刻として決定しようとする候補時刻に予測される外気温のようなデータを用いて、目標時刻５０１に目標温度５０２となるのに必要となる空気調和の負荷を計算する。制御開始部１１３は、計算した空気調和の負荷と、すべての室内機２０の空気調和の能力とに基づき、計算した空気調和の負荷を処理するために必要とする時間を計算する。制御開始部１１３は、目標時刻５０１から必要とする時間だけ遡った時刻を、室外機１０の起動時刻として採用する。
（２）制御開始部１１３は、機械学習を用いて、目標時刻５０１における室内空間３００の空気温度と、目標温度５０２との差が小さくなるように、室外機１０の起動時刻を学習する。
制御開始部１１３は、室外機１０の起動時刻を、室外機１０の起動前日の深夜、あるいは、目標時刻５０１を有する当日の早朝のような時期に、先行して決定する。

＜ステップＳ１４及びステップＳ１５＞
決定した起動時刻になった場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御開始部１１３は、室外機１０の運転を開始する（ステップＳ１５）。なお、室外機１０の運転開始とは、制御開始部１１３が圧縮機１１及び室外機ファン１４の運転を開始することを意味する。

＜ステップＳ１６からステップＳ２０＞
制御開始部１１３は、ステップＳ１２で順位決定部１１２によって決定された優先順位に基づいて、室内機２０の運転開始時刻をずらした運転を行う。
制御開始部１１３は、室内空間３００の温度が目標温度５０２になるべき時刻を示す目標時刻５０１において目標温度５０２となるように、それぞれの分割空間３０１に対応付いた室内機２０の制御を、目標時刻５０１よりも前にそれぞれの分割空間３０１の優先順位に従って開始する。制御開始部１１３は、それぞれの分割空間３０１に対応付いた室内機２０の制御として、室内機２０の稼働を、優先順位に従って開始する。

図５を参照して具体的に説明する。図５では、優先順位を＜１＞から＜９＞で示している。優先順位＜１＞が最も優先度が高く、優先順位＜９＞が最も優先度が低い。
（１）ステップＳ１６において、制御開始部１１３は、優先順位＜１＞の分割空間３０１Ｆに対応付いた、室内機２０ｆの運転を開始する。室内機２０ｆの運転開始とは、制御開始部１１３が、室内機２０ｆの膨張弁２１ｆの開度の制御と、室内機ファン２３ｆの回転数の制御とを開始することである。
（２）ステップＳ１７において、制御開始部１１３は、分割空間３０１Ｆの温度が、目標温度５０２に到達したかどうかを判定する。制御開始部１１３は、分割空間３０１Ｆの温度を温度センサ２４ｆから取得することで、判定可能である。分割空間３０１Ｆの温度が目標温度５０２に到達した場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、
（ａ）制御開始部１１３は、現在の時刻が目標時刻５０１かどうか、
又は、
（ｂ）すべての分割空間３０１の温度が目標温度５０２に到達したかどうか、
を判定する（ステップＳ１８）。
（３）（ａ）又は（ｂ）の少なくともいずれかに該当する場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御開始部１１３は、すべての室内機２０の運転を開始する（ステップＳ）。
（４）（ａ）と（ｂ）のいずれにも該当しない場合（ステップＳ１８でＮＯ）、制御開始部１１３は、制御開始部１１３は、優先順位＜２＞の分割空間３０１Ｈに対応付いた、室内機２０ｈの運転開始を準備する（ステップＳ１９）。以降、同様の処理が繰り返される。

図７は、図４のフローチャートを補足する図である。図７において横軸は時間を示し、縦軸は分割空間３０１の優先順位を示す。図７において斜線部分は室内機２０が運転中であることを示す。
（１）制御開始部１１３は空気調和の優先順位の最も高い分割空間に対応付いた室内機２０から運転を開始する（ステップＳ１６）。
（２）制御開始部１１３は、優先順位１の分割空間３０１に対応付いた室内機２０に設置されている温度センサ２４から、入力インタフェース１４０を介して室内温度を取得する。
（３）制御開始部１１３は、優先順位１の分割空間３０１の室内温度が目標温度５０２に達したとき、優先順位２の分割空間３０１に対応付いた室内機２０の運転を開始する（ステップＳ１７でＹＥＳ、ステップＳ１８でＮＯ）。
（４）（１）から（３）の処理を、全ての分割空間３０１の空気温度が分割空間３０１の目標温度５０２に達するか、時刻が目標時刻５０１に達するまで繰り返す。

なお、分割空間３０１の目標温度は、分割空間３０１ごとに設定しても良い。つまり、図５の例では、分割空間３０１Ａから分割空間３０１Ｉの目標温度は、同一の目標温度５０２を使用しているが、分割空間３０１Ａから分割空間３０１Ｉの目標温度は、異なる温度を使用しても良い。

図７では、制御開始部１１３は、室外機１０の起動時刻に、優先順位１の分割空間３０１に対応付いた室内機２０のみを運転させ他の室内機２０は停止させておく。
（１）優先順位１の分割空間３０１の室温が目標温度に達した場合、制御開始部１１３は、優先順位２の分割空間３０１に対応付いた室内機２０の運転を開始する。
（２）このとき、優先順位１の分割空間３０１に対応した室内機２０については、制御開始部１１３は、優先順位１の分割空間３０１の室温を保つよう、間欠的に運転する。
（３）優先順位２の分割空間３０１の室温が目標温度に達した場合、制御開始部１１３は、優先順位３の分割空間３０１に対応付いた室内機２０の運転を開始する。
（４）このとき、優先順位２の分割空間３０１に対応付いた室内機２０については、制御開始部１１３は、優先順位２の分割空間３０１の室温を保つよう、間欠的に運転する。
（５）制御開始部１１３は（１）から（４）を繰り返して、最終的には全ての室内機２０を運転し、全ての分割空間３０１で目標温度５０２に到達するようにする。

図８は、図７の制御によるそれぞれの分割空間３０１の温度変化を示す。横軸は時間を示し、縦軸は室内空間３００の室温を示す。優先順位が付与されたそれぞれの分割空間３０１の室温は図８のように変化する。目標時刻５０１には、全ての分割空間３０１の室温が、目標温度５０２に到達する。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
制御装置１００は、侵入熱負荷が大きい外壁及び窓のような部材から遠い分割空間から順に室内を温度調節する。よって、制御装置１００は侵入熱負荷を抑え、省エネルギー性を高めることができる。

＜変形例１＞
図９を参照して実施の形態１の変形例１を説明する。変形例１では、順位決定部１１２は、それぞれの分割空間３０１の侵入熱負荷Ｌｗを、室内機２０を運転することにより求める。
変形例１では順位決定部１１２は、分割空間３０１ごとの侵入熱負荷の大きさを、分割空間３０１に対応付いている室内機２０を運転させた際の分割空間３０１の温度変化に基づいて計算する。具体的には以下のようである。
図４のステップＳ１１では、順位決定部１１２は、分割空間３０１ごとの侵入熱負荷の大きさを、外壁２１０、窓２２０、内壁２３０のような外皮について侵入熱負荷量Ｌｗを計算する。変形例１では、順位決定部１１２は、すべての室内機２０を運転した際の、それぞれの分割空間３０１の空気温度の変化傾向から侵入熱負荷Ｌｗを判定する。

図９は、変形例１における制御装置１００の動作を示すフローチャートである。図９は図４のフローチャートとステップＳ１１ａのみ異なる。ステップＳ１２以降は図４と同一であるのでステップＳ１２以降の説明は省略する。
以下にステップＳ１１ａを説明する。順位決定部１１２は、室内機２０の起動時刻をずらす予冷又は予暖の空気調和制御を実施する前に、すべての室内機２０を同時刻に同一運転条件で運転する。このとき、順位決定部１１２は、それぞれの分割空間３０１に設置された室内機２０の温度センサ２４から室温の変化速度を検出する。変化速度が速いほど、侵入熱負荷Ｌｗの小さい分割空間３０１と考えることができる。順位決定部１１２は、室温が目標温度５０２に到達するのが速い分割空間３０１ほど、高い優先順位を決定する。これにより、順位決定部１１２は、外皮の侵入熱負荷Ｌｗの小さい順に、優先順位を決定できる。その他の動作については、図４と同じである。

＊＊＊変形例１の効果＊＊＊
変形例１では、図４のステップＳ１１に対して、順位決定部１１２は侵入熱負荷Ｌｗを求めるために複雑な計算が不要となる。また、順位決定部１１２は、外皮性能及び壁面積のようなデータを用いることなく、分割空間３０１の優先順位を決定できる。また、順位決定部１１２は現実の温度変化から侵入熱負荷を求めるので、精度の高い優先順位を求めることができる。

＜変形例２＞
図１０から図１２を参照して実施の形態１の変形例２を説明する。変形例２では、制御開始部１１３が、順位決定部１１２により決定された優先順位に従って、室内機２０の吹き出し空気の風向を変えることによって、それぞれの分割空間３０１の空気調和開始時刻をずらす。図４のステップＳ１６では、それぞれの分割空間３０１の空気調和の開始時刻をずらすために、それぞれの室内機２０の運転開始の時刻をずらした。これに対して変形例２では、室内機２０の吹き出し空気の風向を変えることによって、分割空間３０１の空気調和の開始時刻をずらす。

図１０は、変形例２の室内機２０の構成を示す図であり、図２に対応する。室内機２０は、制御によって風向きを変えることができるルーバー２５を有する。制御開始部１１３はルーバー２５を制御する。
図１１は、変形例２における制御装置１００のハードウェア構成を示し、図３に対応する。図１１は、制御開始部１１３が制御信号によってルーバー２５を制御できることを示す。
図１２は、変形例２の室内空間３００を示す。図１２では分割空間３０１Ｊ、３０１Ｋ、３０ｌＬ、３０１Ｍ、３０１Ｎ、３０１Ｏの、６つを示している。分割空間３０１Ｊと分割空間３０１Ｍには、室内機２０ｊが対応付いている。分割空間３０１Ｋと分割空間３０１Ｎには、室内機２０ｋが対応付いている。分割空間３０１Ｌと分割空間３０１Ｏには、室内機２０ｌが対応付いている。それぞれの分割空間３０１の優先順位は、優先順位＜１＞から優先順位＜６＞である。分割空間３０１Ｊから分割空間３０１Ｏには、それぞれ温度センサ２４ｊから温度センサ２４ｏが配置されている。室内機２０ｊは温度センサ２４ｊ、２４ｍと接続している。室内機２０ｋは温度センサ２４ｋ、２４ｎと接続している。室内機２０ｌは温度センサ２４ｌ、２４ｏと接続している。

変形例２の制御装置１００の動作は、図４のフローチャートと同様であるが、図４のステップＳ１６が以下に示すステップＳ１６ａとなる。なおステップＳ１６ａは図示していない。ステップＳ１６ａでは、制御開始部１１３は、それぞれの分割空間３０１に対応付いた室内機２０の制御として、室内機２０の吹き出す風の風向を、対応付いた分割空間に向けることを、優先順位に従って開始する。

＜ステップＳ１６ａ：１回目＞
１回目のステップＳ１６ａにおいて、制御開始部１１３は、図１２の優先順位＜１＞の分割空間３０１Ｎに対応付いた、室内機２０ｋの吹き出し空気の風向を変えることによって、分割空間３０１Ｎの空気調和を開始する。なお、運転停止中のように空気を吹き出していない状態から、室内機２０ｋが空気を吹き出した場合も、吹き出し空気の風向を変えることに該当する。この場合は、風向の無い状態から風向の有る状態になるからである。図１２では、室内機２０ｋは、空気を吹き出していない状態から、空気の吹き出しを開始する。制御開始部１１３が室内機２０ｋのルーバー２５を制御することで、室内機２０ｋは、吹き出し空気の風向を変えることができる。他の室内機２０も同様である。

＜ステップＳ１６ａ：２回目＞
２回目のステップＳ１６ａにおいて、制御開始部１１３は、図１２の優先順位＜２＞の分割空間３０１Ｋに対応付いた、室内機２０ｋの吹き出し空気の風向を変えることによって、分割空間３０１Ｋの空気調和を開始する。以下、図４のフローチャートと同様に処理が進む。

＊＊＊変形例２の効果＊＊＊
変形例２では１台の室内機２０に複数の分割空間３０１を対応付けることが容易であるので、実施の形態１に比べ、室内機２０に対して分割空間３０１を柔軟に設定できる。

＜変形例３＞
図１３を参照して実施の形態１の変形例３を説明する。図４のステップＳ１６では、それぞれの分割空間３０１の空気調和の開始時刻を異なる時刻とするために、室内機２０の運転開始時刻をずらした。これに対して、変形例３は、室内機２０の吹出し空気の風速を変えることで、それぞれの分割空間３０１の空気調和の開始時刻をずらす。

図１３は、変形例３を説明する図である。図１３では分割空間３０１Ｐ、３０１Ｑ、３０ｌＲの３つを示している。分割空間３０１Ｐ、分割空間３０１Ｑ及び分割空間３０ｌＲには、室内機２０ｐが対応付いている。それぞれの分割空間３０１の優先順位は、優先順位＜１＞から優先順位＜３＞である。分割空間３０１Ｐから分割空間３０１Ｒには、それぞれ温度センサ２４ｐから温度センサ２４ｒが配置されている。室内機２０ｊｐは、温度センサ２４ｐ、２４ｑ、２４ｒと接続している。

変形例３の制御装置１００の動作は、図４のフローチャートと同様であるが、図４のステップＳ１６が以下に示すステップＳ１６ｂとなる。なおステップＳ１６ｂは図示していない。ステップＳ１６ｂでは、制御開始部１１３は、それぞれの分割空間３０１に対応付いた室内機２０の制御として、対応付いた分割空間３０１を空気調和するように室内機２０の吹き出す風の風速を変化させることを、優先順位に従って開始する。

＜ステップＳ１６ｂ：１回目＞
１回目のステップＳ１６ｂにおいて、制御開始部１１３は、図１３の優先順位＜１＞の分割空間３０１Ｒに対応付いた、室内機２０ｐの吹き出し空気の風速を変えることによって、分割空間３０１Ｒの空気調和を開始する。なお、運転停止中のように空気を吹き出していない状態から、室内機２０ｐが空気を吹き出した場合も、吹き出し空気の風速を変えることに該当する。この場合は、風速の無い状態から風速の有る状態になるからである。図１３では、室内機２０ｐは、空気を吹き出していない状態から、空気の吹き出しを開始する。室内機２０ｐは、最も大きな風速によって、分割空間３０１Ｒを空気調和する。制御開始部１１３が室内機２０ｐの室内機ファン２３ｐを制御することで、室内機２０ｐは、吹き出し空気の風速を変えることができる。

＜ステップＳ１６ｂ：２回目＞
２回目のステップＳ１６ｂにおいて、制御開始部１１３は、優先順位＜２＞の分割空間３０１Ｑの空気調和を開始する。制御開始部１１３は、室内機ファン２３ｐの風速を中の大きさとすることで、優先順位＜２＞の分割空間３０１Ｑの空気調和を開始する。以下、図４のフローチャートと同様に処理が進む。

なお、図１３では１台の室内機２０ｐで分割空間３０１Ｐ、３０１Ｑ、３０１Ｒの空気調和を担っているが、複数の室内機２０で１つの分割空間３０１の空気調和を行っても良い。

＊＊＊変形例３の効果＊＊＊
変形例３では１台の室内機２０に複数の分割空間３０１を対応付けることが容易であるので、実施の形態１に比べ、室内機２０に対して複数の分割空間３０１を柔軟に設定できる。

＊＊＊実施の形態１の効果のまとめ＊＊＊
変形例１から変形例３を含む実施の形態１の効果をまとめておく。
図１４は、制御装置１００による効果を示す。一点鎖線は、空気調和システム１０００の比較例１を示す。破線は、空気調和システム１０００の比較例２を示す。実線は、空気調和システム１０００を示す。

比較例１は、目標時刻５０１に目標温度５０２となるように、目標時刻５０１よりも前の時刻に、室内空間の空気調和を開始する空気調和システである。比較例１の空気調和システムは、省エネルギーのための空気調和能力のセーブ機能を持たないシステムである。比較例２は、比較例１と同様に、目標時刻５０１に目標温度５０２となるように、目標時刻５０１よりも前の時刻に、室内空間の空気調和を開始する。比較例２の空気調和システムは、省エネルギーのための空気調和能力のセーブ機能を有する。但し、比較例２では空気調和能力をセーブするため、目標時刻５０１に対して、比較例１よりも早めに空気調和を開始する。

上側のグラフは、横軸が時間を示し、縦軸が室内空間３００の室温を示す。下側のグラフは、横軸が時間を示し、縦軸が空気調和システムの消費する積算電力量を示す。上側のグラフは、以下を示す。比較例１の空気調和システムは、目標時刻５０１より早い時刻ｔ３に、室内空間３００に対する空気調和の制御を開始する。比較例２の空気調和システムは、目標時刻５０１よりも早く、かつ、時刻ｔ３よりも早い時刻ｔ１に、室内空間３００に対する空気調和の制御を開始する。空気調和システム１０００は、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の時刻ｔ２に、室内空間３００に対する空気調和の制御を開始する。

下側のグラフは、以下を示す。比較例１の空気調和システムは、目標時刻５０１の前の運転時間は最も短いが、空気調和能力のセーブ機能を持たないため、積算電力が最も大きい。比較例２の空気調和システムは、空気調和能力のセーブ機能を持つため比較例１よりも積算電力が小さい。しかし、目標時刻５０１の前の運転時間が、比較例１よりも長い。空気調和システム１０００は、積算電力が最も小さい。また、空気調和システム１０００は、目標時刻５０１の前の運転時間が、比較例２よりも短い。

制御装置１００を備える空気調和システム１０００は、優先順位に従って、それぞれの分割空間の空気調和を開始する。優先順位に従って分割空間の空気調和を開始することは、侵入熱負荷の小さな分割空間から侵入熱負荷の大きな分割空間の順に、空気調和を開始することを意味する。その結果、分割空間に侵入する侵入熱負荷を抑制することができる。このため、空気調和能力のセーブ機能を有する比較例２に対して、空気調和システム１０００は目標時刻５０１の前の時刻ｔ２から目標時刻５０１までの空気調和システム１０００の運転時間の延びを抑止できると共に、積算電力量を低減できる。

＜ハードウェア構成の補足＞
以下に、制御装置１００のハードウェア構成の補足をしておく。図３の制御装置１００では、制御装置１００の機能がソフトウェアで実現されるが、制御装置１００の機能がハードウェアで実現されても良い。
図１５は、制御装置１００の変形例に係る制御装置１００の構成を示す。図１５の電子回路６００は、分割部１１１、順位決定部１１２、制御開始部１１３、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入力インタフェース１４０、出力インタフェース１５０及び通信インタフェース１６０の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路６００は、信号線６０１に接続している。電子回路６００は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、ＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。制御装置１００の構成要素の機能は、１つの電子回路で実現されても良いし、複数の電子回路に分散して実現されても良い。別の変形例として、制御装置１００の構成要素の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されても良い。

プロセッサ１１０と電子回路６００の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。制御装置１００において、分割部１１１、順位決定部１１２及び制御開始部１１３の機能がプロセッシングサーキットリにより実現されても良い。あるいは、分割部１１１、順位決定部１１２、制御開始部１１３、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入力インタフェース１４０、出力インタフェース１５０及び通信インタフェース１６０の機能が、プロセッシングサーキットリにより実現されても良い。

以上、本発明の実施の形態１を説明したが、実施の形態１のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、実施の形態１のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、実施の形態１に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０室外機、１１圧縮機、１２四方弁、１３室外熱交換器、１４室外機ファン、２０室内機、２１膨張弁、２２室内熱交換器、２３室内機ファン、２４温度センサ、２５ルーバー、３０冷媒配管、３１冷凍サイクル、１００制御装置、１０１制御プログラム、１１０プロセッサ、１１１分割部、１１２順位決定部、１１３制御開始部、１２０主記憶装置、１３０補助記憶装置、１４０入力インタフェース、１５０出力インタフェース、１６０通信インタフェース、１７０信号線、２００外郭部材、２１０外壁、２２０窓、２３０内壁、２４０天井材、２５０床材、３００室内空間、３０１分割空間、４０１破線、５０１目標時刻、５０２目標温度、６００電子回路、６０１信号線、１０００空気調和システム。

Claims

空気調和の対象の室内空間が分割された複数の空間であり、それぞれの前記空間に少なくとも一つの室内機が対応付いた複数の空間である複数の分割空間について、それぞれの前記分割空間の空気調和を開始する優先順位を決定する順位決定部と、
前記室内空間の温度が目標温度になるべき時刻を示す目標時刻において前記目標温度となるように、それぞれの前記分割空間に対応付いた室内機の制御を、前記目標時刻よりも前にそれぞれの前記分割空間の前記優先順位に従って開始する制御開始部と
を備え、
前記順位決定部は、
それぞれの前記分割空間へ前記室内空間の外から侵入する侵入熱負荷の大きさが小さいほど、前記優先順位を高く決定し、
前記制御開始部は、
前記室内機の制御を、前記優先順位の高い順に開始する制御装置。
前記順位決定部は、
前記分割空間ごとの前記侵入熱負荷の大きさを、前記分割空間を形成する形成部材の断熱性能と、前記形成部材の面積と、前記形成部材の外側の領域の温度とに基づいて計算する請求項１に記載の制御装置。
前記順位決定部は、
前記分割空間ごとの前記侵入熱負荷の大きさを、前記分割空間に対応付いている前記室内機を運転させた際の前記分割空間の温度変化に基づいて計算する請求項１または請求項２に記載の制御装置。
前記制御開始部は、
それぞれの前記分割空間に対応付いた前記室内機の制御として、前記室内機の稼働を、前記優先順位の高い順に開始する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
前記制御開始部は、
それぞれの前記分割空間に対応付いた前記室内機の制御として、前記室内機の吹き出す風の風向を対応付いた前記分割空間に向けることを、前記優先順位の高い順に開始する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
前記制御開始部は、
それぞれの前記分割空間に対応付いた前記室内機の制御として、対応付いた前記分割空間を空気調和するように前記室内機の吹き出す風の風速を変化させることを、前記優先順位の高い順に開始する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
前記制御装置は、さらに、
前記室内空間に配置された複数の前記室内機の配置に基づいて、前記室内空間を前記複数の分割空間に分割する分割部を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置。
コンピュータに、
空気調和の対象の室内空間が分割された複数の空間であり、それぞれの前記空間に少なくとも一つの室内機が対応付いた複数の空間である複数の分割空間について、それぞれの前記分割空間の空気調和を開始する優先順位を決定する処理、
前記室内空間の温度が目標温度になるべき時刻を示す目標時刻において前記目標温度となるように、それぞれの前記分割空間に対応付いた室内機の制御を、前記目標時刻よりも前にそれぞれの前記分割空間の前記優先順位に従って開始する処理、
を実行させ、
前記優先順位を決定する前記処理では、
それぞれの前記分割空間へ前記室内空間の外から侵入する侵入熱負荷の大きさが小さいほど、前記優先順位を高く決定し、
前記室内機の制御を前記優先順位に従って開始する前記処理では、
前記室内機の制御を、前記優先順位の高い順に開始する、
制御プログラム。
コンピュータが、
空気調和の対象の室内空間が分割された複数の空間であり、それぞれの前記空間に少なくとも一つの室内機が対応付いた複数の空間である複数の分割空間について、それぞれの前記分割空間の空気調和を開始する優先順位を決定し、
前記室内空間の温度が目標温度になるべき時刻を示す目標時刻において前記目標温度となるように、それぞれの前記分割空間に対応付いた室内機の制御を、前記目標時刻よりも前にそれぞれの前記分割空間の前記優先順位に従って開始し、
前記優先順位を決定する際には、
それぞれの前記分割空間へ前記室内空間の外から侵入する侵入熱負荷の大きさが小さいほど、前記優先順位を高く決定し、
前記室内機の制御を前記優先順位に従って開始する際には、
前記室内機の制御を、前記優先順位の高い順に開始する、
制御方法。