(57)【要約】【課題】暖房モードまたは冷房モードから送風モードに不適切に移行する不都合を抑制する。【解決手段】空調制御装置は、室温設定値ＳＰと室温計測値ＰＶを入力として給気風量制御のための操作量ＭＶを算出する主制御演算部１と、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳと操作量ＭＶを入力として調整操作量ＭＶ＿ＢＳ（給気温度指示値）を算出する副制御演算部２と、室温設定値ＳＰを調整操作量ＭＶ＿ＢＳの下限値ＯＬ＿ＭＶとするか、下限余裕度を加算して下限値ＯＬ＿ＭＶを算出する下限値決定部３と、室温設定値ＳＰを上限値ＯＨ＿ＭＶとするか、上限余裕度を減算して上限値ＯＨ＿ＭＶを算出する上限値決定部４と、暖房モードにおいて調整操作量ＭＶ＿ＢＳを下限値ＯＬ＿ＭＶ以上の値に制限する下限値処理部５と、冷房モードにおいて調整操作量ＭＶ＿ＢＳを上限値ＯＨ＿ＭＶ以下の値に制限する上限値処理部６を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室温設定値と室温計測値とを入力として制御演算を実行して操作量を算出し、空調ゾーンに供給される給気の風量を調節する給気風量アクチュエータに対して前記操作量を出力するように構成された主制御演算部と、
前記主制御演算部と連動して給気温度指示値を算出するように構成された副制御演算部と、
前記室温設定値を前記給気温度指示値の下限値とするか、あるいは前記室温設定値に所定の下限余裕度を加算して前記下限値を算出するように構成された下限値決定部と、
前記室温設定値を前記給気温度指示値の上限値とするか、あるいは前記室温設定値から所定の上限余裕度を減算して前記上限値を算出するように構成された上限値決定部と、
前記主制御演算部が暖房モード時において、前記給気温度指示値を前記下限値以上の値に制限する下限処理を実行するように構成された下限値処理部と、
前記主制御演算部が冷房モード時において、前記給気温度指示値を前記上限値以下の値に制限する上限処理を実行するように構成された上限値処理部と、
前記給気風量アクチュエータに供給される給気の温度を調節する給気温度アクチュエータに対して、前記主制御演算部が暖房モード時において前記下限値処理部によって下限処理された給気温度指示値を出力し、前記主制御演算部が冷房モード時において前記上限値処理部によって上限処理された給気温度指示値を前記給気温度アクチュエータに出力するように構成された指示値出力部とを備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の空調制御装置において、
前記主制御演算部が暖房モード時において、前記下限値処理部によって前記給気温度指示値が制限されたとき、あるいは前記主制御演算部が冷房モード時において、前記上限値処理部によって前記給気温度指示値が制限されたときに、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部をさらに備えることを特徴とする空調制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の空調制御装置において、
前記副制御演算部は、前記空調ゾーンに供給される給気の望ましい風量を示す設定値を入力とすると共に、前記主制御演算部から出力された操作量を制御量入力として制御演算を実行して前記給気温度指示値を算出することを特徴とする空調制御装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の空調制御装置において、
前記副制御演算部は、前記室温設定値の変更幅に応じて前記給気温度指示値を算出することを特徴とする空調制御装置。
【請求項５】
室温設定値と室温計測値とを入力として制御演算を実行して操作量を算出し、空調ゾーンに供給される給気の風量を調節する給気風量アクチュエータに対して前記操作量を出力する第１のステップと、
前記第１のステップと連動して給気温度指示値を算出する第２のステップと、
前記室温設定値を前記給気温度指示値の下限値とするか、あるいは前記室温設定値に所定の下限余裕度を加算して前記下限値を算出する第３のステップと、
前記室温設定値を前記給気温度指示値の上限値とするか、あるいは前記室温設定値から所定の上限余裕度を減算して前記上限値を算出する第４のステップと、
前記第１のステップによって暖房モードで前記操作量を算出したときにおいて、前記給気温度指示値を前記下限値以上の値に制限する下限処理を実行する第５のステップと、
前記第１のステップによって冷房モードで前記操作量を算出したときにおいて、前記給気温度指示値を前記上限値以下の値に制限する上限処理を実行する第６のステップと、
前記給気風量アクチュエータに供給される給気の温度を調節する給気温度アクチュエータに対して、暖房モードで前記操作量を算出したときにおいて前記第５のステップによって下限処理した給気温度指示値を出力し、冷房モードで前記操作量を算出したときにおいて前記第６のステップによって上限処理した給気温度指示値を前記給気温度アクチュエータに出力する第７のステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の空調制御方法において、
暖房モードで前記操作量を算出したときにおいて、前記第５のステップによって前記給気温度指示値を制限したとき、あるいは冷房モードで前記操作量を算出したときにおいて、前記第６のステップによって前記給気温度指示値を制限したときに、アラームを出力する第８のステップをさらに含むことを特徴とする空調制御方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の空調制御方法において、
前記第２のステップは、前記空調ゾーンに供給される給気の望ましい風量を示す設定値を入力とすると共に、前記第１のステップで算出された操作量を制御量入力として制御演算を実行して前記給気温度指示値を算出するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
【請求項８】
請求項５または６記載の空調制御方法において、
前記第２のステップは、前記室温設定値の変更幅に応じて前記給気温度指示値を算出するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セントラル空調システムに適用される空調制御装置および空調制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒータ等の加熱アクチュエータと冷却器等の冷却アクチュエータという２個のアクチュエータを協調動作させて、温度を制御する加熱冷却協調制御装置（温度制御装置）が提案されている（特許文献１参照）。図５は特許文献１に開示された加熱冷却協調制御装置の構成を示すブロック図である。加熱冷却協調制御装置は、コントローラＰＩＤ＿Ｈ，ＰＩＤ＿Ｃ  と、加熱アクチュエータＡｃｔ１と、冷却アクチュエータＡｃｔ２とから構成されている。
【０００３】
加熱制御を行うコントローラＰＩＤ＿Ｈは、制御対象の制御量（温度計測値）ＰＶＴと温度設定値ＳＰＴとに基づいてＰＩＤ制御演算により加熱用の操作量ＭＶＨＯを算出する。コントローラＰＩＤ＿Ｃは、温度設定値ＳＰ１としてコントローラＰＩＤ＿Ｈの操作量ＭＶＨＯの望ましい値を採用し、制御量としてコントローラＰＩＤ＿Ｈの操作量ＭＶＨＯを採用し、ＰＩＤ制御演算により冷却用の操作量ＭＶＣＯを算出する。
【０００４】
特許文献１に開示された加熱冷却協調制御装置の特徴は、エネルギー効率に影響を与える要因である、ヒータ出力と冷却器出力との平衡点に着眼し、ヒータ出力（操作量ＭＶＨＯ）を常時監視しながら調整する制御ループを付加したことである。
このような平衡点調整の構成を、セントラル空調の給気温度と風量の関係において適用することが提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
図６は特許文献２に開示されたセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。セントラル空調システムは、４個の主制御系である給気風量制御系と１個の副制御系である給気温度制御系とから構成される。部屋４００には、温度制御したいゾーン４０５−１〜４０５−４毎に給気ダンパ４０２−１〜４０２−４（給気風量アクチュエータ）が設けられている。空調機４０１は、副制御系の給気温度アクチュエータを構成している。
【０００６】
各ゾーン４０５−１〜４０５−４の温度ＰＶ＿Ａ１〜ＰＶ＿Ａ４は、温度センサ４０３−１〜４０３−４によって個別に計測される。空調機４０１から送り出された給気は、ダクト４０６を通って吹出口４０７−１〜４０７−４から各ゾーン４０５−１〜４０５−４に供給される。給気温度は、給気温度センサ４０４によって計測される。給気ダンパ４０２−１〜４０２−４は、主制御部３０１−１〜３０１−４から出力される操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４に応じて、各ゾーン４０５−１〜４０５−４に供給される給気の風量を調節する。
【０００７】
空調機４０１は、操作量調整制御部３０３から出力される調整操作量ＭＶ＿ＢＳに応じて、空調機内部の熱交換機を流れる熱媒の量を調節することにより、給気温度を調節する。各主制御系での制御可能な最低必要な操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４（給気風量）が、操作量設定値ＳＰ＿ＢＳ、すなわち調整対象の平衡点になる。
【０００８】
各主制御部３０１−ｉ（ｉ＝１〜４）は、建物管理者や室内居住者などによって設定された室温設定値ＳＰ＿Ａｉと温度センサ４０３−ｉによって計測された制御量（室温計測値）ＰＶ＿Ａｉに基づいてＰＩＤ制御演算を行って操作量ＭＶ＿Ａｉを算出し、この操作量ＭＶ＿Ａｉを対応する主制御系のアクチュエータとなる給気ダンパ４０２−ｉに出力する。
４個の主制御系の中で、最も不利な制御状態にあるものは、操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４が最小値を示すものである。よって、セレクタ３０２は、４個の操作量ＭＶ＿Ａ１〜ＭＶ＿Ａ４のうちの最小値を選択して合成操作量ＭＶ＿ＡＳとして出力する。
【０００９】
操作量調整制御部３０３は、調整されるべき平衡点を示す操作量設定値ＳＰ＿ＢＳと合成操作量ＭＶ＿ＡＳに基づいてＰＩＤ制御演算を行って調整操作量ＭＶ＿ＢＳを算出し、この調整操作量ＭＶ＿ＢＳを対応する副制御系のアクチュエータとなる空調機４０１に出力する。空調機４０１は、調整操作量ＭＶ＿ＢＳに応じて、空調機内部の熱交換機を流れる熱媒の量を調節することにより、給気温度を調節する。これにより、特許文献２に開示されたセントラル空調システムでは、平衡点を望ましい値に調整することができる。
【００１０】
一方、積極的にセントラル空調の給気温度を変化させて、変動する室温設定値への追従性を向上させる構成が提案されている（特許文献３参照）。図７は特許文献３に開示されたセントラル空調システム（ＶＡＶ空調システム）の制御系の構成を示すブロック図である。ここでは、空調ゾーン１８−１，１８−２へ供給する給気の風量を制御するアクチュエータとなるＶＡＶユニット１７−１，１７−２がゾーン毎に設けられている。ＶＡＶコントローラ２０−１，２０−２は、それぞれ空調ゾーン１８−１，１８−２の室温計測値ＰＶと室温設定値ＳＰとの偏差に基づいて空調ゾーン１８−１，１８−２の要求風量を算出し、その要求風量を確保するように、ＶＡＶユニット１７−１，１７−２内のダンパの開度を制御する。
【００１１】
給気温度設定値算出部２１１は、室内温度設定値取得部２１０によって取得される室温設定値ＳＰが変更された場合、直前の室温設定値ＳＰに対する変更幅に応じて給気温度設定値ＳＡＳＰを変更する。給気温度計測値取得部２１２は、空調機（不図示）からＶＡＶユニット１７−１，１７−２へ供給される給気の温度ＳＡＰＶを取得する。操作量算出部２１３は、ＰＩＤ制御演算により、給気温度ＳＡＰＶと給気温度設定値ＳＡＳＰとが一致するように操作量ＳＡＭＶを算出する。操作量出力部２１４は、操作量算出部２１３が算出した操作量ＳＡＭＶを空調機の冷水弁１１および温水弁１２に出力する。こうして、冷水弁１１および温水弁１２の開度を制御し、空調機内部の熱交換機を流れる熱媒の量を調節することにより、給気温度ＳＡＰＶが調節される。
【００１２】
このように、特許文献３に開示された空調システムでは、室温設定値ＳＰが変更された際に、この室温設定値ＳＰの変更と連動して給気温度設定値ＳＡＳＰを変更することにより、給気温度ＳＡＰＶを変更し、室内温度制御の応答性を改善する。
【００１３】
ところで、セントラル空調には冷房モードと暖房モードがあり、室温設定値ＳＰ（管理者が適当と判断する室内環境目標値）と室温計測値ＰＶ（室内環境に関する実測値）に応じて、モードが自動的に切り替えられる。単純に説明するならば、室温設定値ＳＰ＞室温計測値ＰＶであれば、室温を上昇させるべき状況なので暖房モードであり、室温設定値ＳＰ＜室温計測値ＰＶであれば、室温を下降させるべき状況なので冷房モードである。ただし、頻繁にモード切替が発生し過ぎないように、切替回数の緩和処理も行なわれる。
【００１４】
暖房を行なう際は、給気温度ＳＡＰＶが室温計測値ＰＶよりも高くなっている必要があり、冷房を行なう際は、給気温度ＳＡＰＶが室温計測値ＰＶよりも低くなっている必要がある。このとき、何らかの事情により暖房モード時に給気温度ＳＡＰＶが下がり過ぎて室温計測値ＰＶよりも低くなると、暖房として機能しなくなるので、空調機で熱交換された給気を送らずに、二酸化炭素濃度制御を維持するなどの目的に応じた送風モードになり、暖房は停止する。同様に、何らかの事情により冷房モード時に給気温度ＳＡＰＶが上がり過ぎて室温計測値ＰＶよりも高くなると、冷房として機能しなくなるので、熱交換された給気を送らずに、二酸化炭素濃度制御を維持するなどの目的に応じた送風モードになり、冷房は停止する。
【００１５】
特許文献２に開示されたように平衡点（最低必要な給気風量）が望ましい値になるように給気温度ＳＡＰＶを調節する場合や、特許文献３に開示されたように室温設定値ＳＰの変更に応じて給気温度設定値ＳＡＳＰを変更する場合、給気温度ＳＡＰＶを積極的に上昇あるいは下降させることになるので、上記のように不適切に送風モードに移行する可能性があり、改善が求められている。
なお、特許文献１〜３に開示された構成に限らず、セントラル空調システムにおいて何らかの目的により給気温度ＳＡＰＶを変更する機能を備えた構成であれば、同様の問題が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第３８０５９５７号明細書
【特許文献２】特開２０１４−２０６８３８号公報
【特許文献３】特開２０１４−２３１９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、セントラル空調システムにおいて暖房モードまたは冷房モードから送風モードに不適切に移行する不都合を抑制することができる空調制御装置および空調制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の空調制御装置は、室温設定値と室温計測値とを入力として制御演算を実行して操作量を算出し、空調ゾーンに供給される給気の風量を調節する給気風量アクチュエータに対して前記操作量を出力するように構成された主制御演算部と、前記主制御演算部と連動して給気温度指示値を算出するように構成された副制御演算部と、前記室温設定値を前記給気温度指示値の下限値とするか、あるいは前記室温設定値に所定の下限余裕度を加算して前記下限値を算出するように構成された下限値決定部と、前記室温設定値を前記給気温度指示値の上限値とするか、あるいは前記室温設定値から所定の上限余裕度を減算して前記上限値を算出するように構成された上限値決定部と、前記主制御演算部が暖房モード時において、前記給気温度指示値を前記下限値以上の値に制限する下限処理を実行するように構成された下限値処理部と、前記主制御演算部が冷房モード時において、前記給気温度指示値を前記上限値以下の値に制限する上限処理を実行するように構成された上限値処理部と、前記給気風量アクチュエータに供給される給気の温度を調節する給気温度アクチュエータに対して、前記主制御演算部が暖房モード時において前記下限値処理部によって下限処理された給気温度指示値を出力し、前記主制御演算部が冷房モード時において前記上限値処理部によって上限処理された給気温度指示値を前記給気温度アクチュエータに出力するように構成された指示値出力部とを備えることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の空調制御装置の１構成例は、前記主制御演算部が暖房モード時において、前記下限値処理部によって前記給気温度指示値が制限されたとき、あるいは前記主制御演算部が冷房モード時において、前記上限値処理部によって前記給気温度指示値が制限されたときに、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例において、前記副制御演算部は、前記空調ゾーンに供給される給気の望ましい風量を示す設定値を入力とすると共に、前記主制御演算部から出力された操作量を制御量入力として制御演算を実行して前記給気温度指示値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の空調制御装置の１構成例において、前記副制御演算部は、前記室温設定値の変更幅に応じて前記給気温度指示値を算出することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の空調制御方法は、室温設定値と室温計測値とを入力として制御演算を実行して操作量を算出し、空調ゾーンに供給される給気の風量を調節する給気風量アクチュエータに対して前記操作量を出力する第１のステップと、前記第１のステップと連動して給気温度指示値を算出する第２のステップと、前記室温設定値を前記給気温度指示値の下限値とするか、あるいは前記室温設定値に所定の下限余裕度を加算して前記下限値を算出する第３のステップと、前記室温設定値を前記給気温度指示値の上限値とするか、あるいは前記室温設定値から所定の上限余裕度を減算して前記上限値を算出する第４のステップと、前記第１のステップによって暖房モードで前記操作量を算出したときにおいて、前記給気温度指示値を前記下限値以上の値に制限する下限処理を実行する第５のステップと、前記第１のステップによって冷房モードで前記操作量を算出したときにおいて、前記給気温度指示値を前記上限値以下の値に制限する上限処理を実行する第６のステップと、前記給気風量アクチュエータに供給される給気の温度を調節する給気温度アクチュエータに対して、暖房モードで前記操作量を算出したときにおいて前記第５のステップによって下限処理した給気温度指示値を出力し、冷房モードで前記操作量を算出したときにおいて前記第６のステップによって上限処理した給気温度指示値を前記給気温度アクチュエータに出力する第７のステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、室温設定値を給気温度指示値の下限値とするか、あるいは室温設定値に下限余裕度を加算して下限値を算出する下限値決定部と、室温設定値を給気温度指示値の上限値とするか、あるいは室温設定値から上限余裕度を減算して上限値を算出する上限値決定部と、主制御演算部が暖房モード時において給気温度指示値を下限値以上の値に制限する下限処理を実行する下限値処理部と、主制御演算部が冷房モード時において給気温度指示値を上限値以下の値に制限する上限処理を実行する上限値処理部とを設けることにより、セントラル空調システムにおいて暖房モードまたは冷房モードから送風モードに不適切に移行する不都合を抑制することができる。すなわち、適宜変更され得る室温設定値に応じて、送風モードになり難いように給気温度指示値を適切に管理することができる。
【００２２】
また、本発明では、アラーム出力部を設けることにより、省エネルギーの効果や制御の応答性を高める効果が抑制された状態になったことをオペレータに通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る空調制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施例に係る空調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施例に係る空調制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、従来の加熱冷却協調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、従来の平衡点調整を適用したセントラル空調システムの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、従来のアクチュエータ制御を適用したセントラル空調システムの制御系の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［発明の原理］
暖房モードまたは冷房モードから送風モードへの不適切な移行は、給気温度ＳＡＰＶと室温（室温計測値ＰＶ）が、冷暖房モードに矛盾してしまう場合に発生することに着眼した。
例えば、室温設定値ＳＰ＞室温計測値ＰＶであれば、通常は暖房モードである。この場合に、給気温度ＳＡＰＶは少なくとも室温設定値ＳＰよりも高くなければならない。特許文献２に開示されたセントラル空調システムでは、温度制御の主制御系は給気風量制御系になる。給気風量を大きくすることによる空気搬送動力がエネルギー消費の課題になる場合、風量平衡点を低く設定することになる。この場合、平衡点を望ましい値に調整するために、給気温度ＳＡＰＶを高くするように動作する。
【００２５】
給気温度ＳＡＰＶを高くした場合、原則的には問題は生じない。しかしながら、副制御系である給気温度制御系におけるＰＩＤパラメータの設定や熱源機器の発停次第では、給気温度ＳＡＰＶを低くするようにも動作し得る。このとき、副制御系のＰＩＤ演算により給気温度指示値（副制御系の調整操作量ＭＶ＿ＢＳ）が算出されるが、給気温度指示値の上下限値を、安全を重視した固定値とすると、特許文献２に開示された技術の省エネルギー効果が過度に抑制される可能性も生じる。
【００２６】
そこで、発明者は、副制御系のＰＩＤ演算部の上下限値（暖房モードでは給気温度指示値に対する下限値）を室温設定値ＳＰに従って自動変更すれば、給気温度指示値の変更が過度に抑制されることを回避できることに想到した。冷房モードでも同様であり、副制御系のＰＩＤ演算部の上下限値（給気温度指示値に対する上限値）を室温設定値ＳＰに従って自動変更すればよい。特許文献３に開示された技術についても同様である。給気温度指示値の上下限値を、室温設定値ＳＰに従って自動変更すればよい。
【００２７】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る空調制御装置の構成を示すブロック図である。本実施例は、特許文献１に開示された平衡点調整の構成をセントラル空調システムに適用した、特許文献２の構成を対象とするものである。ただし、特許文献２に開示された構成では、主制御系である給気風量制御系の数を４個としているが、主制御系の数は４個に限るものではない。主制御系の処理はそれぞれの主制御系毎に個別に実施すればよい。本実施例では、主制御系が１個の例について説明する。なお、セントラル空調システムでは、一箇所に集中配置した空調機から給気を供給するので、副制御系である給気温度制御系は１個である。
【００２８】
本実施例の空調制御装置は、室温設定値ＳＰと室温計測値ＰＶとを入力としてＰＩＤ制御演算を実行して操作量ＭＶを算出し、給気風量アクチュエータに対して操作量ＭＶを出力する主制御演算部１と、空調ゾーンに供給される給気の望ましい風量を示す操作量設定値ＳＰ＿ＢＳを入力とすると共に、主制御演算部１から出力された操作量ＭＶを制御量入力としてＰＩＤ制御演算を実行して副制御系の調整操作量ＭＶ＿ＢＳ（給気温度指示値）を算出する副制御演算部２と、室温設定値ＳＰを調整操作量ＭＶ＿ＢＳの下限値ＯＬ＿ＭＶとするか、あるいは室温設定値ＳＰに所定の下限余裕度を加算して下限値ＯＬ＿ＭＶを算出する下限値決定部３と、室温設定値ＳＰを調整操作量ＭＶ＿ＢＳの上限値ＯＨ＿ＭＶとするか、あるいは室温設定値ＳＰから所定の上限余裕度を減算して上限値ＯＨ＿ＭＶを算出する上限値決定部４と、主制御演算部１が暖房モード時において、調整操作量ＭＶ＿ＢＳを下限値ＯＬ＿ＭＶ以上の値に制限する下限処理を実行する下限値処理部５と、主制御演算部１が冷房モード時において、調整操作量ＭＶ＿ＢＳを上限値ＯＨ＿ＭＶ以下の値に制限する上限処理を実行する上限値処理部６と、主制御演算部１が暖房モード時において下限値処理部５によって下限処理された調整操作量ＭＶ＿ＢＳを給気温度アクチュエータに出力し、主制御演算部１が冷房モード時において上限値処理部６によって上限処理された調整操作量ＭＶ＿ＢＳを給気温度アクチュエータに出力する指示値出力部７と、主制御演算部１が暖房モード時において下限値処理部５によって調整操作量ＭＶ＿ＢＳが制限されたとき、あるいは主制御演算部１が冷房モード時において上限値処理部６によって調整操作量ＭＶ＿ＢＳが制限されたときに、アラームを出力するアラーム出力部８とを備えている。
【００２９】
主制御演算部１は、図６の主制御部３０１−ｉ（図６の例ではｉ＝１〜４）に相当する。副制御演算部２は、図６のセレクタ３０２と操作量調整制御部３０３とに相当する。主制御演算部１と給気風量アクチュエータ（図６の給気ダンパ４０２−ｉ）とが主制御系を構成している。また、副制御演算部２と指示値出力部７と給気温度アクチュエータ（図６の空調機４０１）とが副制御系を構成している。
【００３０】
次に、本実施例の動作を図２を参照して説明する。主制御演算部１は、建物管理者や室内居住者などによって設定された室温設定値ＳＰ（図６のＳＰ＿Ａｉ）と温度センサによって計測された空調ゾーンの室温計測値ＰＶ（図６のＰＶ＿Ａｉ）とを入力としてＰＩＤ制御演算を実行し、給気風量制御のための操作量ＭＶ（図６の操作量ＭＶ＿Ａｉ）を算出する（図２ステップＳ１００）。
【００３１】
主制御演算部１によって算出された操作量ＭＶ（風量指示値）は、主制御系の図示しない給気風量アクチュエータ（図６の給気ダンパ４０２−ｉ）と副制御演算部２とに出力される（図２ステップＳ１０１）。給気風量アクチュエータは、操作量ＭＶに応じて、対応する空調ゾーン（図６のゾーン４０５−ｉ）に供給される給気の風量を調節する。
【００３２】
原則として、ＳＰ＞ＰＶであれば、室温を上昇させるべき状況なので暖房モードであり、ＳＰ＜ＰＶであれば、室温を下降させるべき状況なので冷房モードである。ただし、頻繁にモード切替が発生し過ぎないようにするために予め規定された値γ（γ＞０）を適用する。すなわち、主制御演算部１は、冷房モード時においてＳＰ−γ＞ＰＶとなったときに暖房モードに切り替え、暖房モード時においてＳＰ＋γ＜ＰＶとなったときに冷房モードに切り替えるというような、モード切替回数の緩和処理を行う。
【００３３】
なお、主制御演算部１は、冷房モードから暖房モードへの切り替え、あるいは暖房モードから冷房モードへの切り替えに際して、例えば制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ）の切り替えを行う。また、暖房モードは室温が高いときに風量を減らすような制御動作になるという逆動作であり、冷房モードは室温が高いときに風量を増やすような制御動作になるという正動作であるので、制御演算についても逆動作と正動作の切り替えを行う。
【００３４】
次に、副制御演算部２は、例えばオペレータによって設定された調整されるべき平衡点を示す操作量設定値ＳＰ＿ＢＳを入力とすると共に、主制御演算部１から出力された操作量ＭＶを制御量入力とし、ＰＩＤ制御演算を実行して、給気温度制御のための調整操作量ＭＶ＿ＢＳを算出する（図２ステップＳ１０２）。
【００３５】
操作量設定値ＳＰ＿ＢＳは、室内に給気を供給する上での必要最低限の風量指示値（省エネルギー効果を得る風量指示値）として予め規定される。冷房モード時と暖房モード時で異なる操作量設定値ＳＰ＿ＢＳを与えてもよいが、本実施例では同じ数値を適用するものとする。また、本実施例では、調整操作量ＭＶ＿ＢＳが給気温度指示値となるので、調整操作量ＭＶ＿ＢＳの単位は℃である。
【００３６】
下限値決定部３は、室温設定値ＳＰをそのまま調整操作量ＭＶ＿ＢＳ（給気温度指示値）の下限値ＯＬ＿ＭＶとするか、あるいは室温設定値ＳＰに予め規定された下限余裕度α（α＞０）を加算して下限値ＯＬ＿ＭＶを算出する（図２ステップＳ１０３）。
ＯＬ＿ＭＶ＝ＳＰ＋α                                            ・・・（１）
【００３７】
上限値決定部４は、室温設定値ＳＰをそのまま調整操作量ＭＶ＿ＢＳ（給気温度指示値）の上限値ＯＨ＿ＭＶとするか、あるいは室温設定値ＳＰから予め規定された上限余裕度β（β＞０）を減算して上限値ＯＨ＿ＭＶを算出する（図２ステップＳ１０４）。
ＯＨ＿ＭＶ＝ＳＰ−β                                            ・・・（２）
【００３８】
下限値処理部５は、主制御演算部１が暖房モード時において、調整操作量ＭＶ＿ＢＳを下限値ＯＬ＿ＭＶ以上の値に制限する下限処理を実行する（図２ステップＳ１０５）。
ＩＦ  ＭＶ＿ＢＳ＜ＯＬ＿ＭＶ  ＴＨＥＮ  ＭＶ＿ＢＳ＝ＯＬ＿ＭＶ  ・・・（３）
すなわち、下限値処理部５は、調整操作量ＭＶ＿ＢＳが下限値ＯＬ＿ＭＶより小さい場合、調整操作量ＭＶ＿ＢＳ＝ＯＬ＿ＭＶとする。なお、この下限処理は本発明によって課題解決するために必要な処理であり、その他の下限処理を適宜追加してもかまわない。
【００３９】
一方、上限値処理部６は、主制御演算部１が冷房モード時において、調整操作量ＭＶ＿ＢＳを上限値ＯＨ＿ＭＶ以下の値に制限する上限処理を実行する（図２ステップＳ１０６）。
ＩＦ  ＭＶ＿ＢＳ＞ＯＨ＿ＭＶ  ＴＨＥＮ  ＭＶ＿ＢＳ＝ＯＨ＿ＭＶ  ・・・（４）
すなわち、上限値処理部６は、調整操作量ＭＶ＿ＢＳが上限値ＯＨ＿ＭＶより大きい場合、調整操作量ＭＶ＿ＢＳ＝ＯＨ＿ＭＶとする。なお、この上限処理は本発明によって課題解決するために必要な処理であり、その他の上限処理を適宜追加してもかまわない。
【００４０】
指示値出力部７は、主制御演算部１が暖房モード時において下限値処理部５によって下限処理された調整操作量ＭＶ＿ＢＳを給気温度アクチュエータ（図６の空調機４０１）に出力し、主制御演算部１が冷房モード時において上限値処理部６によって上限処理された調整操作量ＭＶ＿ＢＳを給気温度アクチュエータに出力する（図２ステップＳ１０７）。給気温度アクチュエータは、指示値出力部７から出力される調整操作量ＭＶ＿ＢＳに応じて、熱交換機を流れる熱媒の量を調節することにより、給気温度ＳＡＰＶを調節する。
【００４１】
アラーム出力部８は、主制御演算部１が暖房モード時において、副制御演算部２によって算出された調整操作量ＭＶ＿ＢＳが下限値ＯＬ＿ＭＶより小さく、下限値処理部５によって調整操作量ＭＶ＿ＢＳが制限されたとき、あるいは主制御演算部１が冷房モード時において、副制御演算部２によって算出された調整操作量ＭＶ＿ＢＳが上限値ＯＨ＿ＭＶより大きく、上限値処理部６によって調整操作量ＭＶ＿ＢＳが制限されたとき（図２ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、オペレータに対してアラームを出力する（図２ステップＳ１０９）。
【００４２】
アラームの出力方法としては、例えばアラーム発生を知らせるメッセージの表示、ＬＥＤの点灯、アラーム発生を知らせる音声出力、アラーム信号の外部への出力等がある。調整操作量ＭＶ＿ＢＳが下限値処理部５あるいは上限値処理部６によって制限されるということは、特許文献２の作用（省エネルギー効果）が抑制された状態になったことを意味するので、そのような状態になったことをオペレータに通知することが好ましい。
【００４３】
以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１０９の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで（図２ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。
【００４４】
以上の構成および処理により、本実施例では、セントラル空調システムにおいて暖房モードまたは冷房モードから送風モードに不適切に移行する不都合を抑制することができる。すなわち、適宜変更され得る室温設定値ＳＰに応じて、送風モードになり難いように給気温度指示値（調整操作量ＭＶ＿ＢＳ）を適切に管理することができる。
【００４５】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図３は本発明の第２の実施例に係る空調制御装置の構成を示すブロック図である。本実施例は、特許文献３に開示されたセントラル空調システムを対象とするものである。ただし、特許文献３に開示された構成では、主制御系である給気風量制御系の数を２個としているが、主制御系の数は２個に限るものではない。第１の実施例と同様に、本実施例では、主制御系が１個の例について説明する。
【００４６】
本実施例の空調制御装置は、主制御演算部１ａと、室温設定値ＳＰの変更幅に応じて給気温度設定値ＳＡＳＰを算出する副制御演算部２ａと、室温設定値ＳＰを給気温度設定値ＳＡＳＰの下限値ＯＬ＿ＳＰとするか、あるいは室温設定値ＳＰに所定の下限余裕度を加算して下限値ＯＬ＿ＳＰを算出する下限値決定部３ａと、室温設定値ＳＰを給気温度設定値ＳＡＳＰの上限値ＯＨ＿ＳＰとするか、あるいは室温設定値ＳＰから所定の上限余裕度を減算して上限値ＯＨ＿ＳＰを算出する上限値決定部４ａと、主制御演算部１ａが暖房モード時において、給気温度設定値ＳＡＳＰを下限値ＯＬ＿ＳＰ以上の値に制限する下限処理を実行する下限値処理部５ａと、主制御演算部１ａが冷房モード時において、給気温度設定値ＳＡＳＰを上限値ＯＨ＿ＳＰ以下の値に制限する上限処理を実行する上限値処理部６ａと、主制御演算部１ａが暖房モード時において下限値処理部５ａによって下限処理された給気温度指示値を給気温度アクチュエータに出力し、主制御演算部１ａが冷房モード時において上限値処理部６ａによって上限処理された給気温度指示値を給気温度アクチュエータに出力する指示値出力部７ａと、主制御演算部１ａが暖房モード時において下限値処理部５ａによって給気温度設定値ＳＡＳＰが制限されたとき、あるいは主制御演算部１ａが冷房モード時において上限値処理部６ａによって給気温度設定値ＳＡＳＰが制限されたときに、アラームを出力するアラーム出力部８ａとを備えている。
【００４７】
主制御演算部１ａは、図７のＶＡＶコントローラ２０−ｉ（図７の例ではｉ＝１〜２）に相当する。副制御演算部２ａは、図７の室内温度設定値取得部２１０と給気温度設定値算出部２１１とに相当する。指示値出力部７ａは、図７の給気温度計測値取得部２１２と操作量算出部２１３と操作量出力部２１４とに相当する。主制御演算部１ａと給気風量アクチュエータ（図７のＶＡＶユニット１７−ｉ）とが主制御系を構成している。また、副制御演算部２ａと指示値出力部７ａと給気温度アクチュエータ（図７の冷水弁１１および温水弁１２）とが副制御系を構成している。
【００４８】
次に、本実施例の動作を図４を参照して説明する。主制御演算部１ａは、建物管理者や室内居住者などによって設定された室温設定値ＳＰと温度センサによって計測された空調ゾーンの室温計測値ＰＶとを入力としてＰＩＤ制御演算を実行し、給気風量制御のための操作量ＭＶを算出する（図４ステップＳ２００）。主制御演算部１ａの動作は、第１の実施例の主制御演算部１と同様である。
【００４９】
主制御演算部１ａによって算出された操作量ＭＶ（風量指示値）は、主制御系の図示しない給気風量アクチュエータ（図７のＶＡＶユニット１７−ｉ）と副制御演算部２ａとに出力される（図４ステップＳ２０１）。給気風量アクチュエータは、操作量ＭＶに応じて、対応する空調ゾーン（図７のゾーン１８−ｉ）に供給される給気の風量を調節する。
【００５０】
次に、副制御演算部２ａは、室温設定値ＳＰに応じて給気温度設定値ＳＡＳＰ（給気温度指示値）を算出する（図４ステップＳ２０２）。具体的には、副制御演算部２ａは、室温設定値ＳＰが直前の室温設定値ＳＰに対して変更された場合、直前の室温設定値ＳＰに対する変更幅に応じて給気温度設定値ＳＡＳＰを変更する。
【００５１】
副制御演算部２ａは、例えば変更前の給気温度設定値ＳＡＳＰに変動倍率δ（δ＞０）を乗算して変更後の給気温度設定値ＳＡＳＰを算出する。変動倍率δを室温設定値ＳＰの変更幅に応じて変更することにより、給気温度設定値ＳＡＳＰの変更を実現することができる。このとき、副制御演算部２ａは、室温設定値ＳＰの変更幅が大きいほど給気温度設定値ＳＡＳＰが大きく変化するように変動倍率δを決定する。以上のような給気温度設定値ＳＡＳＰの算出方法は特許文献３に開示されている。
【００５２】
下限値決定部３ａは、室温設定値ＳＰをそのまま給気温度設定値ＳＡＳＰ（給気温度指示値）の下限値ＯＬ＿ＳＰとするか、あるいは室温設定値ＳＰに予め規定された下限余裕度α（α＞０）を加算して下限値ＯＬ＿ＳＰを算出する（図４ステップＳ２０３）。
ＯＬ＿ＳＰ＝ＳＰ＋α                                            ・・・（５）
【００５３】
上限値決定部４ａは、室温設定値ＳＰをそのまま給気温度設定値ＳＡＳＰ（給気温度指示値）の上限値ＯＨ＿ＳＰとするか、あるいは室温設定値ＳＰから予め規定された上限余裕度β（β＞０）を減算して上限値ＯＨ＿ＳＰを算出する（図４ステップＳ２０４）。
ＯＨ＿ＳＰ＝ＳＰ−β                                            ・・・（６）
【００５４】
下限値処理部５ａは、主制御演算部１ａが暖房モード時において、給気温度設定値ＳＡＳＰを下限値ＯＬ＿ＳＰ以上の値に制限する下限処理を実行する（図４ステップＳ２０５）。
ＩＦ  ＳＡＳＰ＜ＯＬ＿ＳＰ  ＴＨＥＮ  ＳＡＳＰ＝ＯＬ＿ＳＰ      ・・・（７）
すなわち、下限値処理部５ａは、給気温度設定値ＳＡＳＰが下限値ＯＬ＿ＳＰより小さい場合、給気温度設定値ＳＡＳＰ＝ＯＬ＿ＳＰとする。
【００５５】
上限値処理部６ａは、主制御演算部１ａが冷房モード時において、給気温度設定値ＳＡＳＰを上限値ＯＨ＿ＳＰ以下の値に制限する上限処理を実行する（図４ステップＳ２０６）。
ＩＦ  ＳＡＳＰ＞ＯＨ＿ＳＰ  ＴＨＥＮ  ＳＡＳＰ＝ＯＨ＿ＳＰ      ・・・（８）
すなわち、上限値処理部６ａは、給気温度設定値ＳＡＳＰが上限値ＯＨ＿ＳＰより大きい場合、給気温度設定値ＳＡＳＰ＝ＯＨ＿ＳＰとする。
【００５６】
指示値出力部７ａは、主制御演算部１ａが暖房モード時において下限値処理部５ａによって下限処理された給気温度指示値を給気温度アクチュエータ（図７の冷水弁１１および温水弁１２）に出力し、主制御演算部１ａが冷房モード時において上限値処理部６ａによって上限処理された給気温度指示値を給気温度アクチュエータに出力する（図４ステップＳ２０７）。
【００５７】
ただし、本実施例では、給気温度設定値ＳＡＳＰが給気温度指示値なので、給気温度アクチュエータに適合するように給気温度設定値ＳＡＳＰを変換して出力する必要がある。上記のとおり、指示値出力部７ａは、図７の給気温度計測値取得部２１２と操作量算出部２１３と操作量出力部２１４とに相当する。指示値出力部７ａは、空調機（不図示）から給気風量アクチュエータ（図７のＶＡＶユニット１７−ｉ）へ供給される給気の温度ＳＡＰＶを取得する。そして、指示値出力部７ａは、給気温度ＳＡＰＶと給気温度設定値ＳＡＳＰとを入力としてＰＩＤ制御演算を実行し、操作量（図７の操作量ＳＡＭＶ）を算出して、この操作量ＳＡＭＶを給気温度アクチュエータ（図７の冷水弁１１および温水弁１２）に出力する。こうして、操作量ＳＡＭＶに応じて冷水弁１１および温水弁１２の開度が制御され、空調機内部の熱交換機を流れる熱媒の量が調節されることにより、給気温度ＳＡＰＶが調節される。
【００５８】
アラーム出力部８ａは、主制御演算部１ａが暖房モード時において、副制御演算部２ａによって算出された給気温度設定値ＳＡＳＰが下限値ＯＬ＿ＳＰより小さく、下限値処理部５ａによって給気温度設定値ＳＡＳＰが制限されたとき、あるいは主制御演算部１ａが冷房モード時において、副制御演算部２ａによって算出された給気温度設定値ＳＡＳＰが上限値ＯＨ＿ＳＰより大きく、上限値処理部６ａによって給気温度設定値ＳＡＳＰが制限されたとき（図４ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、オペレータに対してアラームを出力する（図４ステップＳ２０９）。
【００５９】
給気温度設定値ＳＡＳＰが下限値処理部５ａあるいは上限値処理部６ａによって制限されるということは、特許文献３の作用（制御の応答性を高める効果）が抑制された状態になったことを意味するので、そのような状態になったことをオペレータに通知することが好ましい。アラームの出力方法は第１の実施例で説明したとおりである。
【００６０】
以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２０９の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで（図４ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。
こうして、本実施例においても第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
第１、第２の実施例で説明した空調制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、セントラル空調システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１，１ａ…主制御演算部、２，２ａ…副制御演算部、３，３ａ…下限値決定部、４，４ａ…上限値決定部、５，５ａ…下限値処理部、６，６ａ…上限値処理部、７，７ａ…指示値出力部、８，８ａ…アラーム出力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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