JP7215069B2

JP7215069B2 - 制御プログラム、制御方法および制御装置

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Publication number: JP7215069B2
Application number: JP2018199238A
Authority: JP
Inventors: 剛史紺野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2038-10-23
Also published as: US11448414B2; JP2020067206A; US20200124309A1

Description

本発明は、トルク制御プログラム、トルク制御方法およびトルク制御装置に関する。

室内を冷暖房する空調機の運転手法として、ユーザの快適さの向上や無駄な運転による電気代などのコストを削減するために、指定時刻までに室内温度が目標温度となるように、予冷運転または予暖運転を行う手法が知られている。近年では、利用者が在室する時刻が必ずしも設定時刻とは限らず、在室時刻がばらつくことを想定して、設定時刻の前に予冷運転または予暖運転を行い、在室検知に応じて目標温度へ冷房運転または暖房運転を行う技術が知られている。

特開２０１３－１９０１６４号公報

しかしながら、上記技術では、対象となる部屋等の温度が運転開始時点で蓄熱状況によって大きく変化することから、指定時刻よりも前に目標温度に到達する事象や指定時刻までに目標温度までに到達しない事象が発生し、適切な空調制御が行えるとは言い難い。

一つの側面では、適切な空調制御を実行することができるトルク制御プログラム、トルク制御方法およびトルク制御装置を提供することを目的とする。

第１の案では、トルク制御プログラムは、コンピュータに、外気温、空調対象の空間の室温、および、前記空間の空調制御を行う空調機の運転に関する履歴情報に基づき、前記空調機による前記空間の冷却能力に関する冷却能力情報、および、前記空間の外部に対する断熱状況に関する断熱情報を算出する処理を実行させる。トルク制御プログラムは、コンピュータに、前記空調機による前記空間の空調の際に、前記冷却能力情報に基づき運転を行う第１の運転モードと、前記冷却能力情報および前記断熱情報に基づき運転を行う第２の運転モードとを、前記外気温および前記空間の室温に基づき切り替える処理を実行させる。

一実施形態によれば、適切な空調制御を実行することができる。

図１は、実施例１にかかるシステムの全体構成例を説明する図である。図２は、蓄熱による影響を説明する図である。図３は、実施例１にかかる制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。図４は、蓄熱因子の算出を説明する図である。図５は、蓄熱因子を説明する図である。図６は、単位時間当たりの冷却性能を説明する図である。図７は、運転モードを説明する図である。図８は、空調制御を説明する図である。図９は、全体的な処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、パラメータ取得処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、選択処理の流れを示すフローチャートである。図１２は、効果を説明する図である。図１３は、クラウド連携を説明する図である。図１４は、ハードウェア構成例を説明する図である。

以下に、本願の開示するトルク制御プログラム、トルク制御方法およびトルク制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、各実施例は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。

［全体構成例］
図１は、実施例１にかかるシステムの全体構成例を説明する図である。図１に示すように、このシステムは、空調制御の対象となる空間の一例である部屋１に設置される各装置と、制御装置１０とを有するシステムである。なお、制御装置１０は、部屋１の内部に設置されてもよく、部屋１の外に設置することもできる。また、制御装置１０は、クラウドシステムなどを利用することもでき、ネットワークＮを介して、制御対象の部屋１の各装置と相互に通信可能に接続されてもよい。なお、ネットワークＮは、有線や無線を問わず、インターネットなどの各種通信網を採用することができる。

部屋１は、室内１ａと外部とを遮断する外壁の一例である平板壁１ｂ、室内１ａに設置される空調機２、部屋１の室外に設置される室外機３、室内１ａに設置されるセンサ４を有する。平板壁１ｂは、外気温の影響を受け、熱を蓄積する。空調機２は、部屋１内の冷却または暖房を実行するエアコンなどであり、制御装置１０からの指示に応じて空調制御を実行する。室外機３は、空調機２の室外機であり、外気温を測定するセンサを有し、外気温の履歴を収集する。センサ４は、室内１ａにおける利用者の有無の検出を行う人物センサであり、検出有無の結果および検出時間などを収集する。

制御装置１０は、部屋１内の各装置を管理および空調機２の空調制御を実行するトルク制御装置の一例である。この制御装置１０は、室外機３から外気温の履歴を取得し、センサ４から利用者の在室情報（在室開始時刻、退室時刻）を取得し、空調機２から室内１ａの空調制御の履歴情報などを取得する。

ここで、一般的な空調制御について説明する。なお、本実施例では、一例として、冷房を例にして説明する。一般的な空調制御は、利用者の在籍情報から特定した一番早い在籍時刻を指定時刻に設定し、指定時刻までに室内温度が目標温度となるように、予冷運転を行う。しかし、室内１ａの温度の変化は、運転開始の時点で対象の部屋の平板壁１ｂの蓄熱状況により大きく変化する。

図２は、蓄熱による影響を説明する図である。図２には、ある室内における室温、外気温、温度設定の履歴を示している。図２に示すように、午前は、前日夜に蓄積された外壁（図１の平板壁１ｂに対応する）の熱が放熱されており、外壁に熱が蓄積可能であるので、外気温が上がっているが室温の上昇は少ない。このため、午前中付近に指定時刻を設定した場合、図２の（ａ）に示すように、室温の上昇が少ないにも関わらず、目標温度まで冷房を行うので、利用者が在室するまでに室温が下がり過ぎることがある。

また、午後は、昼間に蓄積された外壁の熱が室内に放熱されるので、外気温が下がっているが室温は上昇する。このため、夕方以降に指定時刻を設定した場合、図２の（ｂ）に示すように、室温が上昇している状況で目標温度までの冷房を行うことになり、利用者が在室するまでに室温が下がりきらないことがある。

このように、室内温度、外気温、目標温度のみで、指定時刻までの予冷運転を行う場合、指定時刻より前に目標温度に達したり、指定時刻までに目標温度に到達しない等の現象が生じる。したがって、利用者の不快度が却って大きくなったり、無駄な電気代が発生したりする。

そこで、実施例１にかかる制御装置１０は、外気温、部屋１の室温、および、空調機２の運転に関する履歴情報に基づき、空調機２による部屋１の冷却能力に関する冷却能力情報、および、部屋１の外部に対する断熱状況に関する断熱情報を算出する。そして、制御装置１０は、空調機２による空調の際に、冷却能力情報に基づき運転を行う第１の運転モードと、冷却能力情報および断熱情報に基づき運転を行う第２の運転モードとを、外気温および室温に基づき切り替える制御を行う。

つまり、制御装置１０は、室内と外部との間で熱のやり取りがある状況か否かを判断し、状況に応じた運転モードに対応する冷却時間で予冷を実行するので、適切な空調制御を実行することができる。

［機能構成］
図３は、実施例１にかかる制御装置１０の機能構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置１０は、通信部１１、記憶部１２、制御部２０を有する。通信部１１は、他の装置との間の通信を制御する処理部であり、例えば通信インタフェースなどである。例えば、通信部１１は、管理者端末との間のデータ送受信を実行し、部屋１に設置される各装置（デバイス）との間のデータ送受信を実行する。

記憶部１２は、データやプログラムを記憶する記憶装置の一例であり、例えばメモリやハードディスクなどである。この記憶部１２は、過去履歴ＤＢ１３、設定情報ＤＢ１４、パラメータＤＢ１５を記憶する。

過去履歴ＤＢ１３は、空調制御に関する履歴情報を記憶するデータベースである。例えば、過去履歴ＤＢ１３は、空調機２が実行した空調制御の内容、空調機２が測定した室温、室外機３で測定された外気温、センサ４で検出された利用者の在室情報などの各種履歴情報を記憶する。ここで記憶される各情報は、日付および時間と対応付けられて記憶され、各装置の履歴情報を関連付けることができる。

設定情報ＤＢ１４は、目標温度および指定時刻を記憶するデータベースである。例えば、目標温度は、利用者等により任意に設定することができる。また、指定時刻は、室温が目標温度となる時刻を指定した情報であり、利用者が任意に設定することもでき、過去の履歴から最も早い在室開始時刻や在室開始時刻の平均時刻などを設定することもできる。

パラメータＤＢ１５は、制御部２０が算出する各種パラメータや予め設定する各種パラメータなどを記憶するデータベースである。例えば、パラメータＤＢ１５は、部屋１の断熱性能を示すα、部屋１の空気の体積と比熱の関係を示すβ、部屋１に対応する蓄熱因子であるσ（＝αβ）を記憶する。

制御部２０は、制御装置１０全体を司る処理部であり、例えばプロセッサなどである。この制御部２０は、取得部２１、設定部２２、パラメータ算出部２３、パターン処理部２４、空調制御部２５を有する。なお、取得部２１、設定部２２、パラメータ算出部２３、パターン処理部２４、空調制御部２５は、プロセッサが有する電子回路の一例やプロセッサが実行するプロセスの一例である。

取得部２１は、部屋１の各装置から各種データを取得する処理部である。例えば、取得部２１は、空調機２から空調制御の内容や室温を取得し、室外機３から外気温を取得し、センサ４から在室情報（在室の有無、在室時刻）を取得し、過去履歴ＤＢ１３に記憶する。なお、取得部２１は、定期的に取得することもでき、取得対象の情報が変化した場合に取得することもできる。また、各情報は、各装置が主導で送信することもできる。

設定部２２は、目標温度および指定時刻を設定する処理部である。例えば、設定部２２は、利用者から受け付けた温度を目標温度として設定し、設定情報ＤＢ１４に格納する。また、設定部２２は、過去履歴ＤＢ１３を参照し、最も早い在室開始時刻を指定時刻に設定し、設定情報ＤＢ１４に格納する。また、設定部２２は、過去履歴ＤＢ１３を参照し、各日の在室開始時刻を特定して平均時刻を算出し、平均時刻を指定時刻に設定し、設定情報ＤＢ１４に格納する。

パラメータ算出部２３は、外気温、室温、および、空調機２の運転に関する履歴情報に基づき、空調機２による冷却能力に関する冷却能力情報、および、部屋１の外部に対する断熱状況に関する断熱情報を算出する処理部である。例えば、パラメータ算出部２３は、室内と外部との間で熱のやり取りを考慮した、室内１ａの冷却時間に関する物理モデルを定義し、その物理モデルにおける各種パラメータを算出して、パラメータＤＢ１５に格納する。例えば、パラメータ算出部２３は、上記蓄熱因子（σ）を算出する。

図４は、蓄熱因子の算出を説明する図である。図４に示すように、室外の温度（外気温）をθ_１、室内の温度をθ_２、空調機２の冷房温度（設定温度）をθ_３とし、θ_１＞θ_２、θ_２＞θ_３とする。ただし、外気温θ_１は熱の移動によっても変化しない。室内の温度θ_２は、場所に依らず一定とする。エアコン運転によって単位時間辺りに放出される熱量ｑ_２はθ_２に依存せずに一定とする。部屋１から屋外への熱流出は考えないものとする。

このような状態において、外気温が室温に影響する関係式ｑ_１は、式（１）のように定義できる。なお、式（１）におけるαは、断熱性能を示す定数である。また、空調機２の能力ｑ_２は、式（２）のように定義できる。なお、式（２）におけるＷは、空調機２の能力であり、空調機２の設計書や一般的な伝熱工学などから定まる定数である。また、部屋１を冷却する関係式は、式（３）のように定義できる。なお、式（３）におけるβは、部屋１の空気の体積と比熱とから算出される定数である。

ここでは、蓄熱因子σ(＝αβ)を求める。具体的には、式（３）に式（１）と式（２）を代入して式（４）を得る。そして、式（４）に対して、定数係数１階線形微分方程式を用いて解くことで、式（５）を得る。その後、式（５）に対して、一般解の導出を実行して式（６）を得る。ここで、時刻ｔ＝０の場合の室温をθ_０とすると、θ_０＝Ｃとなり、これを式（６）に代入すると、式（７）を得ることができる。

一方、外気温の関数は、式（８）のように定義できる。つまり、外気温の関数は、蓄熱因子（σ）、外気温の初期値（θ_１）、冷却能力情報（βＷ）を用いて定義できる。ここで、Ｗ＝０のときは空調機２の停止時であり、Ｗ´＝σθ_１となる。このＷ´＝σθ_１を式（７）に代入して式（９）のように展開することで、式（９）に示すように、σを定義することができる。

ここで、算出される蓄熱因子σの変化を説明する。図５は、蓄熱因子を説明する図である。図５に示すように、前日の空調機２の影響を受けた時間帯では、蓄熱因子σの係数は変化し、空調機２の影響を受けていな時間帯では、蓄熱因子σの係数の変化は小さい。そこで、空調機２の影響を受けていな時間帯の中央値（例えば１．４７）をσに設定する。このように、空調機２の停止時に蓄熱因子σを算出することができる。

さらに、空調機２の稼働時に、空調機２の単位時間当たりの冷却性能（βＷ）を算出する。具体的には、式（７）を展開して、式（１０）に示す冷却性能（βＷ）の定義を算出する。この式（１０）に蓄熱因子σを代入して、冷却性能（βＷ）を算出する。

図６は、単位時間当たりの冷却性能を説明する図である。図６に示すように、冷却性能（βＷ）は、動作直後がフルパワー運転であり、時間の経過とともに低下する。例えば、冷却性能（βＷ）は、２期分の移動平均等を用いることで、「βＷ＝２５７．６」などと算出することができる。

図３に戻り、パターン処理部２４は、選択部２４ａと算出部２４ｂを有し、空調機２による空調の際に、冷却情報に基づき運転を行う運転モード（第１の運転モード）と、冷却情報および断熱情報に基づき運転を行う運転モード（第２の運転モードおよび第３の運転モード）とを、外気温および空間の室温に基づき切り替える制御を行う処理部である。

選択部２４ａは、現時点での蓄熱状況に対応した運転モードの選択を実行する処理部である。具体的には、選択部２４ａは、室温と外気温とを用いて、第１の運転モード、第２の運転モード、第３の運転モードのいずれかを選択する。例えば、選択部２４ａは、「現室温が過去の平均室温より閾値以上高い」を満たさない場合は、第１の運転モードを選択する。また、選択部２４ａは、「現室温が過去の平均室温より閾値以上高い」を満たす場合かつ外気温＞室温の場合、第２の運転モードを選択し、「現室温が過去の平均室温より閾値以上高い」を満たす場合かつ外気温＜室温の場合、第３の運転モードを選択する。なお、現室温とは、予冷の冷却時間の算出を開始する時刻の室温などである。

すなわち、選択部２４ａは、室内と外部との間で熱のやり取りがない場合は、第１の運転モードを選択し、室内と外部との間で熱のやり取りがある場合は、外気温と室温の関係から第２の運転モードまたは第３の運転モードを選択する。

算出部２４ｂは、選択部２４ａにより選択された運転モードに対応した算出式を用いて、冷却時間を算出する処理部である。例えば、算出部２４ｂは、第１の運転モードが選択された場合、以下の式（１１）を用いる。

冷却時間＝｛（室温－目標温度）×β｝／単位時間当たりの冷却性能・・・式（１１）

なお、式（１１）における「室温」は、空調機２から取得でき、「目標温度」は、設定情報ＤＢ１４から取得でき、「β」は、式（３）で定義される定数である。「単位時間当たりの冷却性能」は、式（１０）で示した「βＷ」に該当し、例えば２５７．６などである。

また、算出部２４ｂは、第２の運転モードが選択された場合、以下の式（１２）を用い、第３の運転モードが選択された場合、以下の式（１３）を用いる。

冷却時間＝式（１１）＋（（壁から室内への放熱＋外気温の影響（σ））／単位時間当たりの冷却性能）・・・式（１２）
冷却時間＝式（１１）＋（壁から室内への放熱／単位時間当たりの冷却性能）・・・式（１３）

なお、式（１２）および式（１３）における「壁から室内への放熱」は、式（１）で定義される「ｑ_１」に該当する。また、「外気温の影響（σ）」は、式（９）で算出される蓄熱因子であり、例えば１．４７などである。

ここで、各運転モードと冷却時間との関係を説明する。図７は、運転モードを説明する図である。図７に示すように、平板壁１ｂに熱が蓄積可能で外気温が室温に影響を与えない時間帯ａにおいては、第１の運転モードが選択される。また、平板壁１ｂに熱が蓄積されておらず、外気温の低下の影響を受けて室温も低下する時間帯ｂにおいては、第２の運転モードが選択される。また、平板壁１ｂから室内への放熱によって外気温が低下しているが室温は上昇する時間帯ｃにおいては、第３の運転モードが選択される。

したがって、外壁（平板壁１ｂ）から室内への放熱の影響が大きいほど、冷却にかかる時間が長くなるので、第１の運転モード、第２の運転モード、第３の運転モードの順で冷却時間が長くなる。つまり、第１の運転モードのときが、目標温度（設定温度）に安定するのに必要な時間が一番短く、第３の運転モードのときが、目標温度（設定温度）に安定するのに必要な時間が一番長い。

図３に戻り、空調制御部２５は、算出部２４ｂによって算出された冷却時間を考慮して、空調機２のトルクなどを制御して、目標温度までの空調制御を実行する処理部である。例えば、空調制御部２５は、指定時刻から冷却時間分前の時刻（予定運転開始時刻）を算出し、当該時刻になると、最大出力で冷房を開始する。

また、空調制御部２５は、２段階で空調制御を実行することもできる。例えば、在室開始時刻（指定時刻）までの予冷期間における第１の目標温度と、在室開始後に設定される第２の目標温度とに基づいて、空調制御を実行することもできる。なお、第２の目標温度は、利用者が設定した室内温度が目標温度（例えば２７℃）として設定される。第１の目標温度では、第１の目標温度よりは空調機２の運転負荷が小さく、快適性が大きく損なわれない室内温度として、例えば室内温度２８．５℃が設定される。なお、上述した設定情報ＤＢ１４に記憶される目標温度は、第１の目標温度に対応する。

図８は、空調制御を説明する図である。図８に示すように、空調制御部２５は、指定時刻から冷却時間分前の時刻（予冷運転開始時刻）から予冷運転を開始し、指定時刻に第１の目標温度（２８．５℃）になるように予冷を行う。指定時刻以降、空調制御部２５は、利用者が設定した第２の目標温度（２７℃）となるように空調制御を実行する。

［処理の流れ］
次に、上述した制御装置１０の処理について説明する。ここでは、全体的な処理、パラメータ取得処理、選択処理について説明する。

（全体的な処理）
図９は、全体的な処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、制御装置１０は、処理開始の指示を受け付けると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、パラメータ取得処理を実行する（Ｓ１０２）。

そして、制御装置１０の設定部２２は、過去履歴や利用者による手動設定により、利用者の在室開始時間（指定時刻）を設定する（Ｓ１０３）。続いて、設定部２２は、過去履歴や利用者による手動設定により、運転目標を設定する（Ｓ１０４）。なお、運転目標とは、例えば第１の目標温度と第２の目標温度などである。

その後、制御装置１０の選択部２４ａが、選択処理を実行した後（Ｓ１０５）、算出部２４ｂが、冷却時間の算出を行った結果を用いて予冷運転開始時刻の設定を行う（Ｓ１０６）。そして、空調制御部２５は、予冷運転開始時刻に到達すると（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、予冷運転を開始する（Ｓ１０８）。

その後、所定時間が経過すると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、制御装置１０の空調制御部２５は、部屋１のセンサ４から取得した情報等を用いて、利用者が部屋１に在室しているか否かを判定する（Ｓ１１０）。

そして、空調制御部２５は、利用者が在室している場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、第２の状態に維持する運転制御を実行する（Ｓ１１１）。例えば、空調制御部２５が、空調機２に対して、第２の目標温度となるように冷房等の実行を指示し、空調機２が、空調制御部２５の指示に応じて冷房等を実行する。

その後、空調制御部２５は、利用者等から停止命令を受け付けると（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、空調機２の運転を停止する（Ｓ１１３）。なお、停止命令は、空調機２が利用者から直接受け付けることもでき、空調制御部２５が、空調機２や通信機などを介して受け付けることもできる。

一方、Ｓ１１０において、利用者が在室していない場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）、空調制御部２５は、予冷運転を継続する（Ｓ１１４）。その後、空調制御部２５は、室内状態が第１の状態となったか否かを判定する（Ｓ１１５）。例えば、空調制御部２５は、空調機２から室温等を取得し、室温が第１の目標温度となったか否かを判定する。

そして、空調制御部２５は、室内状態が第１の状態となった場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、第１の状態に維持する運転制御を実行する（Ｓ１１６）。例えば、空調制御部２５が、空調機２に対して、第１の目標温度を維持するように冷房等の実行を指示し、空調機２が、空調制御部２５の指示に応じて冷房制御等を実行する。

一方、空調制御部２５は、室内状態が第１の状態となっていない場合（Ｓ１１５：Ｎｏ）、在室開始時間帯が経過するまで、空調機２を固定容量で運転させる（Ｓ１１７）。

そして、制御装置１０は、在室開始時間帯が経過するまでに利用者の在室が検知されない場合は（Ｓ１１８：Ｎｏ）、Ｓ１０９以降を繰り返す。そして、制御装置１０は、利用者の在室が検知されずに在室開始時間帯が経過したと判断すると（Ｓ１１８：Ｙｅｓ）、利用者の在室がこれ以降は無いと判断し、空調機２の運転を停止し、予冷運転を終了する（Ｓ１１９）。

（パラメータ取得処理）
図１０は、パラメータ取得処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理は、図９の１０２で実行される処理である。図１０に示すように、制御装置１０のパラメータ算出部２３は、空調機２の運転ログや室温履歴などを含む空調ログを取得し（Ｓ２０１）、空調機２が稼働中か否かを判定する（Ｓ２０２）。

そして、パラメータ算出部２３は、空調機２が停止中であれば（Ｓ２０２：Ｎｏ）、蓄熱因子（σ）の算出を実行し（Ｓ２０３）、空調機２が稼働中であれば（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、空調機２の冷却性能（βＷ）の算出を実行する（Ｓ２０４）。その後、パラメータ算出部２３は、算出した各パラメータをパラメータＤＢ１５に格納する（Ｓ２０５）。

（選択処理）
図１１は、選択処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理は、図９の１０５で実行される処理である。図１１に示すように、制御装置１０の選択部２４ａは、現在の室温が過去の平均室温より閾値以上高いか否かを判定する（Ｓ３０１）。

そして、「現在の室温が過去の平均室温より閾値以上高い」を満たさない場合（Ｓ３０１：Ｎｏ）、選択部２４ａは、第１の運転モードを選択し、算出部２４ｂは、第１の運転モードに対応した算出式を用いて冷却時間を算出する（Ｓ３０２）。

一方、「現在の室温が過去の平均室温より閾値以上高い」を満たす場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、選択部２４ａは、現在の室温が外気温よりも高いか否かを判定する（Ｓ３０３）。

そして、現在の室温が外気温よりも低い場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）、選択部２４ａは、第２の運転モードを選択し、算出部２４ｂは、第２の運転モードに対応した算出式を用いて冷却時間を算出する（Ｓ３０４）。

そして、現在の室温が外気温よりも高い場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、選択部２４ａは、第３の運転モードを選択し、算出部２４ｂは、第３の運転モードに対応した算出式を用いて冷却時間を算出する（Ｓ３０５）。

［効果］
上述したように、制御装置１０は、蓄熱因子σ(＝αβ)と部屋１の特性を加味した空調機２の冷却性能（βＷ）を用いることで、一般手法より精度良く安定するまでの冷却時間を推定することができる。例えば、夜に予定を開始する場合、昼に比べて外壁からの放熱を考慮する必要があるため早めに予冷を開始する。また、昼に予冷をする場合、予冷から室内に放熱を考慮する必要がないため、夜に比べて遅く予冷を開始しても目的の時間までに温度に到達できる。

図１２は、効果を説明する図である。図１２に示すように、一般手法では、外壁の蓄熱容量や外壁から室内への放熱を考慮せずに、冷却時間を設定するので、利用者の在室開始までに室温が目標温度まで下がりきらない事象等が発生し、利用者の快適性が低下する。これに対して、実施例１による手法では、外壁の蓄熱容量や外壁から室内への放熱を考慮した冷却時間を設定できるので、利用者の在室開始までに室温が目標温度まで下げることができる。このように、制御装置１０は、温度安定までの時間を精度良く推定し、目標設定に到達しない状態を回避することができるので、利用者の快適性の向上を実現できる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

［対象空間］
上記実施例では、会社などの部屋を一例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電車や車などの車内、マシンルーム、飛行機の機内など様々な空間を対象とすることができる。

［制御装置］
実施例１では、制御装置１０と空調機２とが別の装置で実現される例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、空調機２が制御装置１０を備える装置であっても同様に処理することができる。また、制御装置１０がセンサ４などの上述した各種センサを有することもできる。なお、空調制御の具体的な手法は、一例であり、公知の様々な手法を採用することができる。

［クラウド］
上記空調制御は、クラウドシステムを用いて実現することもできる。図１３は、クラウド連携を説明する図である。図１３に示すように、空調制御対象の空間等に設置されるエッジサーバと、クラウドサーバとを連携させることができる。エッジサーバは、空調機２や室外機３などのデバイスから各種情報を収集して、上記蓄熱因子を算出してクラウドサーバに送信する。クラウドサーバは、エッジサーバから取得した蓄熱因子や各種収集情報を用いて、室温を予測する学習モデルを生成して、エッジサーバに送信する。その後、エッジサーバは、クラウドサーバから取得した学習モデルを用いて室温の変化等を予測し、予冷等の空調制御を実行する。

このようにすることで、分散処理を実現することができ、クラウドサーバのプロセッサの稼働率やデータ領域の削減を実現できる。また、エッジサーバで蓄熱因子を推定することで、リアルタイムに空調制御を実行できる。また、上記制御装置１０は、空調機２のリモコンが有するマイコンなどに、運転計画のデータをダウンロードさせて、運転計画に沿ったリモコンによる自動制御を実行させることもできる。

［運転モード］
実施例１では、３つの運転モードのうちいずれかの運転モードを選択する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、外部との影響を受ける状態か否かによって２つの運転モード（第１の運転モード、第２の運転モード）から選択することもできる。なお、実施例１では、２段階で空調制御を行う例を説明したが、これに限定されず、在室時刻までに目標温度になるように空調制御を行う１段階制御を採用することができる。また、各モードに対応する算出式を用いずに、第１の運転モード＝冷却時間（１０分）、第２の運転モード＝冷却時間（１５分）、第３の運転モード＝冷却時間（２０分）と静的に設定しておくこともできる。

［暖房への適用］
実施例１では、冷房（予冷）を例にして説明したが、暖房（予暖）についても同様に処理することができる。暖房の場合、熱を蓄積した外壁から室内への放熱によって、冷房とは逆の事象が発生する。例えば、外壁から室内への放熱がある時間帯（図７のｂ）では、空調機による暖房に加えて、放熱によっても暖房が進むので、予冷時間とは異なり予暖時間が短くなる。また、外壁から室内への放熱が少なく外気温が室温より低い時間帯（図７のｃ）では、暖房による影響が小さく、予暖時間が長くなる。このように、暖房についても、実施例１と同様の観点により運転モードの選択を実行して、暖房時間の算出を実行することができる。例えば、暖房時は、θ_２＞θ_１の関係となるように、式１のθ_１が室温、θ_２が外気温となる。

［システム］
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、実施例で説明した具体例、分布、数値などは、あくまで一例であり、任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

［ハードウェア］
図１４は、ハードウェア構成例を説明する図である。図１４に示すように、制御装置１０は、通信装置１０ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０ｂ、メモリ１０ｃ、プロセッサ１０ｄを有する。また、図１４に示した各部は、バス等で相互に接続される。

通信装置１０ａは、ネットワークインタフェースカードなどであり、他のサーバとの通信を行う。ＨＤＤ１０ｂは、図３に示した機能を動作させるプログラムやＤＢを記憶する。

プロセッサ１０ｄは、図３に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ１０ｂ等から読み出してメモリ１０ｃに展開することで、図３等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。すなわち、このプロセスは、制御装置１０が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ１０ｄは、取得部２１、設定部２２、パラメータ算出部２３、パターン処理部２４、空調制御部２５等と同様の機能を有するプログラムをＨＤＤ１０ｂ等から読み出す。そして、プロセッサ１０ｄは、取得部２１、設定部２２、パラメータ算出部２３、パターン処理部２４、空調制御部２５等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。

このように制御装置１０は、プログラムを読み出して実行することで制御方法を実行する情報処理装置として動作する。また、制御装置１０は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、制御装置１０によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。

１０制御装置
１１通信部
１２記憶部
１３過去履歴ＤＢ
１４設定情報ＤＢ
１５パラメータＤＢ
２０制御部
２１取得部
２２設定部
２３パラメータ算出部
２４パターン処理部
２４ａ選択部
２４ｂ算出部
２５空調制御部

Claims

コンピュータに、
外気温、空調対象の空間の室温、および、前記空間の空調制御を行う空調機の運転に関する履歴情報に基づき、前記空調機による前記空間の冷却能力を示す第１の定数と、前記空間の体積と比熱とから算出される第２の定数とを乗算した前記空調機の冷却能力情報を示す冷却性能、および、前記空間の外部に対する断熱性能と前記第２の定数とを乗算した前記空間の蓄熱状況を示す蓄熱因子を算出し、
前記空調機による前記空間の空調の際に、前記冷却性能に基づき前記室温を目標温度まで冷却するのに要する冷却時間を決定する第１の運転モードと、前記冷却性能および前記蓄熱因子に基づき前記冷却時間を決定する第２の運転モードとを、前記外気温および前記空間の室温に基づき切り替える、
処理を実行させる制御プログラム。
請求項１に記載の制御プログラムであって、前記コンピュータに、
前記第１の運転モードに切り替えられた場合に、前記第１の運転モードに対応する算出式を用いて、前記室温を目標温度まで制御するのにかかる制御時間を算出し、前記第２の運転モードに切り替えられた場合に、前記第２の運転モードに対応する算出式を用いて、前記室温を目標温度まで制御するのにかかる制御時間を算出し、
前記目標温度となる指定時刻の前記制御時間分前から、前記空間の室温に関する空調制御を実行する、処理を実行させる制御プログラム。
請求項１に記載の制御プログラムであって、
前記切り替える処理は、前記空間の現在の室温が過去の平均室温より閾値以上高い場合に、前記第２の運転モードに切り替え、前記空間の現在の室温が過去の平均室温より閾値以上高くない場合に、前記第１の運転モードに切り替える、制御プログラム。
請求項１に記載の制御プログラムであって、
前記第２の運転モードは、前記空間の内部と外部を遮断する前記空間の外壁から前記空間の内部への放熱および前記外気温に基づく第１の空調制御モードと、前記空間の外壁から前記空間の内部への放熱に基づく第２の空調制御モードとを含み、
前記切り替える処理は、前記第２の運転モードに切り替える場合に、前記空間の現在の室温が前記外気温より高い場合は、前記第１の空調制御モードに切り替え、前記空間の現在の室温が前記外気温より低い場合は、前記第２の空調制御モードに切り替える、制御プログラム。
コンピュータが、
外気温、空調対象の空間の室温、および、前記空間の空調制御を行う空調機の運転に関する履歴情報に基づき、前記空調機による前記空間の冷却能力を示す第１の定数と、前記空間の体積と比熱とから算出される第２の定数とを乗算した前記空調機の冷却能力情報を示す冷却性能、および、前記空間の外部に対する断熱性能と前記第２の定数とを乗算した前記空間の蓄熱状況を示す蓄熱因子を算出し、
前記空調機による前記空間の空調の際に、前記冷却性能に基づき前記室温を目標温度まで冷却するのに要する冷却時間を決定する第１の運転モードと、前記冷却性能および前記蓄熱因子に基づき前記冷却時間を決定する第２の運転モードとを、前記外気温および前記空間の室温に基づき切り替える、
処理を実行する制御方法。
外気温、空調対象の空間の室温、および、前記空間の空調制御を行う空調機の運転に関する履歴情報に基づき、前記空調機による前記空間の冷却能力を示す第１の定数と、前記空間の体積と比熱とから算出される第２の定数とを乗算した前記空調機の冷却能力情報を示す冷却性能、および、前記空間の外部に対する断熱性能と前記第２の定数とを乗算した前記空間の蓄熱状況を示す蓄熱因子を算出する算出部と、
前記空調機による前記空間の空調の際に、前記冷却性能に基づき前記室温を目標温度まで冷却するのに要する冷却時間を決定する第１の運転モードと、前記冷却性能および前記蓄熱因子に基づき前記冷却時間を決定する第２の運転モードとを、前記外気温および前記空間の室温に基づき切り替える切替制御部と
を有する制御装置。