(57)【要約】【課題】複数の空気調和機の吹出口をネットワークで接続し遠隔にて各空調吹出口の風量と風向を最適に制御するシステムを提供すること。【解決手段】吹出口制御装置２２はネットワーク機能を持ち、複数の吹出口制御装置２２は中央のコンピュータ１０またはリモートのコンピュータ１１と接続されている。中央のコンピュータ１０では、各吹出口制御装置２２に対して運転の開始、停止とスイング開始角度、スイング終了角度、スイング時間が設定できる。これらのデータはネットワークを介して各吹出口制御装置２２に送信される。吹出口制御装置２２では正常な受信がされた場合、ACKを中央パソコン１０に返し、ルーバの位置を絶対位置検出器１７,１８により演算してから自動位置制御動作を行う。【選択図】図１
2007057175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央制御コンピュータと、該中央制御コンピュータが接続されるネットワークと、該ネットワークに接続された複数の吹出口制御装置とを備え、
前記各吹出口制御装置は、X方向に動作する第1のルーバのスイング角度と該ルーバのスイング時間をコントロールするX軸制御機構部と
Y方向に動作する第2のルーバのスイング角度と該ルーバのスイング時間をコントロールするY軸制御機構部と
前記中央制御コンピュータとのネットワーク通信機能と、前記中央制御コンピュータからの制御命令によって前記X軸制御機構部とY軸制御機構部とを独立に制御する吹出口制御ボードとを備え
上記X軸制御機構部は上記第１のルーバの絶対位置を検出する絶対位置検出部と該ルーバのスイング角度とスイング時間を制御するモータと該モータを駆動するドライブ回路とを備え、
上記Y軸制御機構部は上記第２のルーバの絶対位置を検出する絶対位置検出部と該ルーバのスイング角度とスイング時間を制御するモータと該モータを駆動するドライブ回路とを備え、
前記中央制御コンピュータから前記ネットワークを介して複数の吹出口制御装置を集中制御することを特徴とする空調吹出口制御システム。
【請求項２】
上記吹出口制御ボードは演算プロセッサと上記ネットワークとの通信ポートと上記絶対位置検出回路からの位置検出信号を入力するポートと上記モータのドライブ回路への制御信号を出力するポートを備え、
前記演算プロセッサは上記第1および第2のルーバの実サイクル時間を該演算プロセッサの内部から取得する第1の手段と
上記第1および第2のルーバの実移動角度を上記位置検出部から取得する第2の手段と
上記中央制御コンピュータで設定された上記第1および第2のルーバのスイング角度とスイング時間を上記ネットワークから取得する第３の手段と
上記出力ポートから上記モータのドライブ回路へと制御信号を出力させる第４の手段とを備え、
前記第1の手段から取得した上記第1および第2のルーバの動作が半サイクル経過した時点において
前記第2の手段から取得した第1および第2のルーバの実移動角度と前記第3の手段から取得した第1および第2のルーバの設定スイング角度との差がそれぞれある一定角度範囲内にあり、かつ前記第1の手段から取得した上記第1および第2のルーバ動作の半サイクル時間と前記第3の手段から取得した第1および第2のルーバの半サイクルのスイング設定時間との差がそれぞれある一定以上の時間差を持つとき、次の半サイクルにおいてスイング速度を補正した制御信号を前記第４の手段によって出力することにより、上記第1および第2のルーバの位置を自動的に制御することを特徴とする請求項第１項記載の空調吹出口制御システム。
【請求項３】
上記モーターは、ステッピングモータからなることを特徴とする請求項第１項記載の空調吹出口制御システム。
【請求項４】
上記絶対位置検出部は、アブソコーダまたは、原点センサおよびエンコーダからなることを特徴とする請求項第１項記載の空調吹出口制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の吹出口の制御方法に関し、ある空間に複数の空気調和機の吹出口を設置した場合の吹出量と風向を遠隔地から集中的に管理できる空調吹出口制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の空気吹出口には吹出量、風向を変えるためにルーバが設置されている。ルーバの移動角度やスピードは、通常本体または赤外線リモコン部によって変えることができる。このようなルーバの制御は吹出量や風向を変化させ、居住者に不快感を与えることなく室内環境を用途に合わせ快適に制御することが目的である。しかし今までの吹出量は微、弱、強の３段階程度の粗い調整であり、ルーバの移動角度や移動速度を高精度で可変速して風向きや吹出量を制御するものではなかった。しかも広い空間において空気調和機の吹出口を複数設置した場合、それぞれの吹出口のルーバ動作を個別に設定していく必要が生じる。複数の吹出口のルーバはそれぞれが独立に勝手に動作しているので、個別に設定したとしても、環境の変化に追従して効率よく制御することはできない。例えば複数の吹出口のルーバの向きが重なり、ある場所をだけを急激に冷やしたり、ある場所は冷えなかったりする場合が生じる。たとえ最初はルーバの移動方向が各吹出口でそろっていたとしても、各吹出口のスイング時間を特別に管理して動作させているわけではないので、ある時間経過したら移動方向のずれが累積されて最適な風向きが得られないことも生じる。
【０００３】
不必要な電力を消費しないための省エネルギー動作には、人が沢山いる場所に風向きを調整しコンプレッサの出力を上げる一方、人の少ないところではコンプレッサを停止したりして出力を下げるというようなことも必要であるが、これも従来は状況に応じて個別に各空気調和機とその吹出口を調整する必要が生じていた。またどのような方向にも風向きを設定するには直交する２つのルーバを独立に制御する必要があるが、従来のルーバの動作は、単純にスイング速度とスイング角を設定して動作しているだけで、任意の方向に、風向および吹出量を時間経過とともに自由に変えるような制御することはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明は上記に鑑みてなされたものでその目的とするところは、空気調和機の吹出口にルーバをX軸およびY軸の２軸に対して配置し、そのスイング角度とスイング移動速度を時間管理をしながら高精度に制御を行うことで任意の方向へ風量と吹出量を設定できる。さらにこの複数の吹出口をネットワークで接続して遠隔にて中央制御することで各吹出口同士の動作を最適に制御するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の空調吹出口制御システムおいて、中央制御コンピュータと、該中央制御コンピュータが接続されるネットワークと、該ネットワークに接続された複数の吹出口制御装置とを備え、
前記各吹出口制御装置は、X方向に動作する第1のルーバのスイング角度と該ルーバのスイング時間をコントロールするX軸制御機構部と
Y方向に動作する第2のルーバのスイング角度と該ルーバのスイング時間をコントロールするY軸制御機構部と
前記中央制御コンピュータとのネットワーク通信機能と、前記中央制御コンピュータからの制御命令によって前記X軸制御機構部とY軸制御機構部とを独立に制御する吹出口制御ボードとを備え
上記X軸制御機構部は上記第１のルーバの絶対位置を検出する絶対位置検出部と該ルーバのスイング角度とスイング時間を制御するモータと該モータを駆動するドライブ回路とを備え、
上記Y軸制御機構部は上記第２のルーバの絶対位置を検出する絶対位置検出部と該ルーバのスイング角度とスイング時間を制御するモータと該モータを駆動するドライブ回路とを備え、
前記中央制御コンピュータから前記ネットワークを介して複数の吹出口制御装置を集中制御することを特徴とするものである。
【０００６】
また本発明の空調吹出口制御システムおいて、上記吹出口制御ボードは演算プロセッサと上記ネットワークとの通信ポートと上記絶対位置検出回路からの位置検出信号を入力するポートと上記モータのドライブ回路への制御信号を出力するポートを備え、
前記演算プロセッサは上記第1および第2のルーバの実サイクル時間を該演算プロセッサの内部から取得する第1の手段と
上記第1および第2のルーバの実移動角度を上記位置検出部から取得する第2の手段と
上記中央制御コンピュータで設定された上記第1および第2のルーバのスイング角度とスイング時間を上記ネットワークから取得する第３の手段と
上記出力ポートから上記モータのドライブ回路へと制御信号を出力させる第４の手段とを備え、
前記第1の手段から取得した上記第1および第2のルーバの動作が半サイクル経過した時点において
前記第2の手段から取得した第1および第2のルーバの実移動角度と前記第3の手段から取得した第1および第2のルーバの設定スイング角度との差がそれぞれある一定角度範囲内にあり、かつ前記第1の手段から取得した上記第1および第2のルーバ動作の半サイクル時間と前記第3の手段から取得した第1および第2のルーバの半サイクルのスイング設定時間の差がそれぞれある一定以上の時間差を持つとき、次の半サイクルにおいてスイング速度を補正した制御信号を前記第４の手段によって出力することにより、上記第1および第2のルーバの位置を自動的に制御することを特徴とすることを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明の空調吹出口制御システムおいて、上記モータは、ステッピングモータからなることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の空調吹出口制御システムおいて、上記絶対位置検出部は、アブソコーダまたは、原点センサおよびエンコーダからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の空気調和機の吹出口と中央制御コンピュータがネットワークで接続され、中央制御コンピュータから各吹出口に運転停止ならびにX軸方向およびY軸方向のルーバのスイング角度とスイング時間等の設定データをセットすることができるので、広範囲に設置された各空気調和機を個別に設定することなく１つのコンピュータから遠隔によって集中的に任意の方向へ風量や風向を制御でき最適な空調制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の空調吹出口制御システムの構成ブロック構成図を表し、１０は中央制御コンピュータ、１１はリモートコンピュータ、１２は制御ボード、１３、１４はステッピングモータのドライバ、１５，１６はステッピングモータ、１７，１８はルーバの絶対位置検出器、１９はX軸制御機構、２０はY軸制御機構、２１はネットワーク、２２は吹出口制御装置を示している。
【００１１】
図２は、吹出口の構造の模式図を示し、２３はX軸方向の風向きを制御するルーバ、２４はX軸に直交するY軸方向に風向きを制御するルーバを示している。
【００１２】
図１において、中央制御のコンピュータ１０およびリモートコンピュータ１１と複数の吹出口制御装置２２がネットワーク２１により接続されている。
【００１３】
吹出口制御装置２２は、X軸制御機構１９とY軸制御機構２０と、マイクロプロセッサ搭載の制御ボード１２から構成される。
【００１４】
ステッピングモータ１５はステッピングモータ１５を駆動するためのドライバ１３が接続されている。さらにドライバ１３は制御ボード１２に接続されている。また、ステッピングモータ１５に接続されたルーバの絶対位置を検出するために、絶対位置検出器１７が制御ボード１２に接続され、X軸制御機構１９を形成している。
【００１５】
同様にY軸制御機構２０は、ステッピングモータ１６とステッピングモータ１６を駆動するためのドライバ１４が接続されている。さらにドライバ１４は制御ボード１２に接続されている。また、ステッピングモータ１６に接続されたルーバの絶対位置を検出するために、絶対位置検出器１８が制御ボード１２に接続されている。
【００１６】
図２においてステッピングモータ１５はX軸方向へスイングするルーバ２３に接続されている。同様にステッピングモータ１６はX軸方向へスイングするルーバ２４に接続されている。
【００１７】
図３は制御ボード１２のブロック構成図を表している。３１はネットワーク部、３２は演算プロセッサ部、３３はドライバ出力部、３４はエンコーダ入力部、３５は原点センサ入力部、３６アブソコーダ入力部を示している。中央制御コンピュータ１０と複数の制御ボード１２がネットワーク部３１に実装されたシリアル通信規格RS422によってデージーチェーン形式で接続されている。本実施形態においては１５台まで制御ボード１２を接続できる。
【００１８】
演算プロセッサ部３２はネットワーク部３１、ドライバ出力部３３、エンコーダ入力部３４と原点センサ入力部３５、アブソコーダ入力部３６と接続されている。演算プロセッサ部３２として、本実施例ではマイクロプロセッサH８/３６９４Ｆ  ２０MHzを使用し、ルーバ制御に必要なソフトウエアとメモリが実装されている。ネットワーク部３１との通信手段により、中央制御コンピュータ１０から各吹出口のルーバ設定を取得することができる。
【００１９】
絶対位置検出回路の種類としてアブソコーダを用いるもの、またはエンコーダと原点センサを一緒に用いるものが考えられるが、このどちらの方式にも対応できるように切替えることができる。
【００２０】
ドライバ出力部３３ではX軸およびY軸のステッピングモータを駆動するパルス信号とステッピングモータに方向指令やパワーダウン信号を送出するためのパラレル信号をステッピングモータドライバ１３,１４に出力できる。
【００２１】
以上のような構成によって、全体として次のような動作が可能となる。中央制御コンピュータ１０では、各吹出口制御装置２２に対して運転の開始、停止とスイング開始角度、スイング終了角度、スイング時間が設定できる。これらのデータはネットワーク２１を介して各吹出口制御装置２２に送信される。
【００２２】
これにより、中央制御コンピュータ１０から設定された命令を各吹出口制御装置２２が受信し、各吹出口制御装置２２内の制御ボード１２によって、X軸制御機構１９とY軸制御機構２０を独立に制御する。これによりX軸とY軸方向に可動するルーバのスイング角度とスイング時間を可変でき、XY平面上の任意の方向へ風向、吹出量を変えることができる。
【００２３】
吹出口制御装置２２では中央制御コンピュータ１０からの正常な受信がされた場合、ACKを中央制御パソコン１０に返し、ルーバの位置を絶対位置検出器１７,１８のデータによりルーバ２３,２４の現在位置を演算した後、自動位置制御（以下APC）動作を行う。
【００２４】
図４および図５によってAPC動作を説明する。図４は１スイング時間に対して、ステッピングモータに与えるパルス周波数のタイムスケジュールを示している。Taccは０から最高パルス周波数になるまでの加速時間、Tdecは最高パルス周波数から０になるまでの減速時間を示している。Tは１往復のスイング時間を示している。
【００２５】
エンコーダ付のステッピングモータの諸条件として、
ギヤ比１：３６  マイクロステップ１：５  基本ステップ１.８°エンコーダ：２００p/rを仮定すると、ステッピングモータ１５,１６の本体を１回転させた時、実際の移動角度はギア比から３６０/３６＝１０(°)となる。そのときの指令パルス数は、基本ステップとマイクロステップにより、(３６０/１．８)×５＝１０００(ｐ)  となる。またエンコーダからは２００（ｐ）を受信する。このことを踏まえ
例えば、Tacc=Tdec=0.２秒、スイング開始点を−４５°からスイング終了点４５°のスイング角度９０°、スイング時間T=７秒とすると
９０°移動させるための指令パルスは
１０００(p)×９０/１０＝９０００(p)となる。
【００２６】
等速運動領域の指令パルス周波数Vtopは以下の式から求められる。
【００２７】
〔1/２×(Tacc+Tdec)＋{T/２−(Tacc+Tdec)}〕×Vtop＝9000
したがってVtopについて解けば
Vtop=9000/3.3=2727.27(p/s)
となる。
【００２８】
加速減速時間を加味しないで一定の平均速度(平均パルス周波数)で運転すると１サイクルの設定時間に対して時間誤差を生じる。上式に示したような加速減速時間を加味して制御することで高精度な制御ができる。しかしながら、実際にはステッピングモータの脱調その他の誤差要因から、設定データとずれて動作したり、各吹出口に設置されるルーバのモータがステッピングモータでなくサーボモータである場合もある。そのような場合においても高精度な制御をするためには、次に述べるAPCフィードバック制御方式によって、設定したサイクル時間に設定角度を移動できるよう半サイクルごとに補正を行い、ある設定時間範囲内に収束させることができる。このAPCを使用した場合、加速減速時間を加味せず一定の平均速度(平均パルス周波数)で運転しても高精度な制御が得られる。
【００２９】
図５はAPCプログラムのフローチャートを示している。これを用いてAPCの動作を説明する。ステッピングモータは停止点から正または負の回転方向に加速し、加速が終了すると等速回転し、減速点に到達すると減速し、停止点で半サイクル終了となり、その後回転方向を変えて同様の動作を繰り返している。
【００３０】
現在の状態がAPC完了かどうか判断をし(S1)、  APCが完了していなければルーバの目標位置と現在位置との偏差を計算する。現在位置は原点センサとエンコーダのパルス数により求められる。偏差が＋であれば正転、−であれば逆転動作を行う準備をする(S6)。
【００３１】
現在の状態が減速点でもなく(S7)、加速完了でもない(S9)  なら加速処理を行う(S10)。停止点でないので(S11)  もう一度STARTから同様のシーケンス処理を行う。加速が終了して等速移動状態に移ると今度は加速完了？(S9)の判断によって加速完了となり、停止点か？(S11) を経由してSTARTに戻る。減速点に達すれば、減速処理をおこない(S8)、停止点になると停止処理い、APC完了フラグをSETして(S12)、  STARTに戻る。
【００３２】
次の半サイクルでは、APC完了フラグがSETされているので(S1)、スイング開始角度と終了角度を入れ替えて目標位置をSETし、APCフラグをRESETする(S2)。
【００３３】
先の半サイクルでのルーバの移動時間と半サイクルのルーバの移動角度を取得して、その移動角度と設定角度が同じ(±0.2°以内)であるなら、設定時間と移動時間の差を補正することとする(S3)。分かりやすく言えば、設定角度分だけ移動するのにかかった時間とあらかじめ設定した設定時間との差があれば補正するということである。
【００３４】
次の半サイクルを動作させる平均速度を求める(S4)。
【００３５】
次に(S3) で求めた移動角度と設定角度の差が±0.2°以内であり、設定時間と移動時間の差が±0.2ｓ以上あった場合にはこの偏差の設定時間に対する比率を計算して平均速度に補正を行い(S5)、ステッピングモータの動作方向の演算(S６) を行い、この補正速度で次の半サイクルを運転する。
【００３６】
具体的には、平均速度の補正が要らない場合は、上述した動作条件(スイング角度90°スイング時間T=7秒)において平均速度(平均パルス周波数)=9000/3.5＝2571.43(p/s)となる。
【００３７】
設定時間に対して実際の半サイクルのスイング時間が0.1秒遅れていたとすれば、次の半サイクルでは、0.1秒を短縮するように平均速度を速めればよい。すなわち、補正平均速度(平均パルス周波数＝9000/(3.5−0.1)=2647.06(p/s)で運転すればよい。 
現在の状態が減速点でもなく(S7)、加速完了でもない(S9)  なら加速処理を行う(S10)。停止点でなければ(S11)  もう一度STARTから同様のシーケンス処理を行う。加速が終了して等速移動状態に移ると今度は加速完了？(S9)の判断によって加速完了となり、停止点か？(S11) を経由してSTARTに戻る。減速点に達すれば、減速処理をおこない(S8)、停止点になると停止処理し、APC完了フラグをSETして(S12)、  STARTに戻る。
【００３８】
これの繰り返しによりAPC動作が行われる。
【００３９】
以上のべたように、このAPCを用いることで半サイクルごとにスイング移動時間が設定範囲内に収束されるように制御されるので、今までのルーバ動作のように時間誤差が累積されていくということはない。
【００４０】
このように構成された本発明の実施形態に係る空調吹出口制御システムによれば、複数の空気調和機の吹出口と中央制御コンピュータがネットワークで接続され、中央制御コンピュータから各吹出口に運転停止ならびにX軸方向およびY軸方向のルーバのスイング角度とスイング速度等の設定データをセットすることができるので、広範囲に設置された各吹出口を個別に設定することなく１つのコンピュータから遠隔によって集中的に任意の方向へ風向や吹出量を制御でき最適な空調制御を行うことができる。
【００４１】
なお、上記のAPC動作の説明は誤差の数値を例として具体的な数値で示したが、更に精度を上げることも下げることも出来る。
【００４２】
本発明は上記実施形態をそのままに限定されるものではなく、例えば、ネットワーク構成はRS422に限定するものではなく、RS232CでもTCP/IPでも構わない。制御ボードのマイクロプロセッサはH8でなくともよいし、モータについてもステッピングモータでなくても構わない。実施段階でその要旨を逸脱しない範囲で具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例における空調吹出口システムのブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施例におけるルーバとステッピングモータの接続関係を表した吹出口の構造の模式図である。
【図３】本発明の一実施例における制御ボードのブロック構成図である。
【図４】本発明の一実施例におけるステッピングモータの指示パルスの１サイクルのタイムスケジュールを示した図である。
【図５】本発明の一実施例における自動位置制御プログラムのフローチャート示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…中央制御コンピュータ
１１…リモートコンピュータ
１２…制御ボード
１３，１４…ステッピングモータドライバ
１５，１６…ステッピングモータ
１７，１８…絶対位置検出器
１９，２０…軸制御機構
２１…ネットワーク
２２…吹出口制御装置
２３，２４…ルーバ
３１…ネットワーク部
３２…演算プロセッサー部
３３…ドライバ出力部
３４…エンコーダ入力部
３５…原点センサ入力部
３６…アブソコーダ入力部
【図１】
2007057175.tif 000003
【図２】
2007057175.tif 000004
【図３】
2007057175.tif 000005
【図４】
2007057175.tif 000006
【図５】
2007057175.tif 000007