JP2015141014A - 空調システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】システム全体の低価格化を実現するとともに、システムのバージョンアップを容易に行うことを目的とする。
【解決手段】空調システム１は、室内機Ａ１、Ａ２、室外機Ｂ、及び制御装置３を備えている。制御装置３は、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂとは独立した装置である。制御装置３には、室内機Ａ１、Ａ２をそれぞれ制御する室内機制御部４１、４２及び室外機Ｂを制御する室外機制御部４３が、仮想化されたプロセッサとしてそれぞれ搭載される。制御装置３、室内機Ａ１、Ａ２、室外機Ｂ、及びセンサ類２０は、共通バス５を介して情報の授受が可能な構成とされている。制御装置３に仮想ＣＰＵとして搭載された室内機制御部４１、４２、及び室外機制御部４３は、共通バス５を介してセンサ類２０等から情報を取得し、それぞれの制御プログラムを実行することにより、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂを構成する各種機器の制御指令を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空調システム及びその制御方法に関するものである。

従来、空調システムは、室内機及び室外機で構成されている。例えば、特許文献１には、１台の室外機と複数台の室内機とが共通の冷媒配管で接続され、室外機及び各室内機にそれぞれ対応する制御装置が設けられた空調システムが開示されている。

特開２０１２−１９８０２０号公報

しかしながら、上述した空調システムでは、室外機、室内機にそれぞれ制御装置（プロセッサ）が設けられているため、室内機や室外機のコストが高くなる。また、室内機と室外機が通信しながら空調システムの制御を行うことから、制御で用いられる全ての制御プログラムが同一の制御バージョンであることが必要となる。したがって、空調システムを構成する一部の室内機や室外機を新しい制御仕様の機器に変更することは難しかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、室外機単体及び室内機単体の低価格化を実現するとともに、システムのバージョンアップを容易に行うことのできる空調システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、通信手段を備える室外機と、通信手段を備える室内機と、前記室外機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室外機とは独立して存在する室外機制御部と、前記室内機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室内機とは独立して存在する室内機制御部とを備え、前記室外機制御部及び前記室内機制御部は、双方向通信が可能とされ、前記室外機制御部は、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、前記室内機制御部は、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する空調システムである。

上記空調システムによれば、室内機制御部及び室外機制御部を室内機及び室外機とは独立して存在させるので、室内機及び室外機の構成を簡素化することが可能となり、低コスト化を図ることができる。さらに、室内機及び室外機に高度なプログラムを搭載する必要がなく（例えば、通信と部品のアクチュエート機能のみの搭載とされている）、機器の陳腐化がなく、室外機及び室内機の交換も容易に行うことができる。
更に、室内機制御部及び室外機制御部が室内機及び室外機とは独立して設けられているため、例えば、室内機制御部及び室外機制御部を空調システムの製造元の管理下に置くことで、プログラムに関する更新等の作業を容易に行うことが可能となる。

上記空調システムにおいて、前記室外機制御部及び前記室内機制御部は、仮想化された制御部として制御装置に搭載されていてもよい。

このように、仮想化された制御部として存在させることにより、接続機器に応じて柔軟に制御部を生成することが可能となる。また、空調システムの規模に応じて制御装置のハードウェア資源を決定すればよいので、ＣＰＵ資源の無駄を低減させることが可能となる。

上記空調システムにおいて、前記制御装置は、マスター制御部を有し、前記マスター制御部は、起動時において、前記通信媒体に接続されている前記室内機及び前記室外機の属性情報を取得し、前記属性情報に基づいて、仮想化された前記室内機制御部及び仮想化された前記室外機制御部を生成することとしてもよい。
また、上記マスター制御部は、仮想化させた制御部として制御装置に生成されてもよい。

上記空調システムにおいて、前記マスター制御部は、前記属性情報に基づいて、前記室内機及び前記室外機にそれぞれ対応する仮想ＣＰＵ及びメモリ領域を割り当て、各前記メモリ領域には、前記室内機及び前記室外機から取得したそれぞれの属性情報に応じた制御プログラムを格納することにより、仮想化された前記室外機制御部及び仮想化された前記室内機制御部を生成することとしてもよい。より具体的には、上記空調システムは、前記室内機に搭載される複数の機器の各々に対応する制御モジュール及び前記室外機に搭載される複数の機器の各々に対応する制御モジュールが格納された制御モジュール記憶手段を備え、前記マスター制御部は、前記室内機が備える機器に対応する制御モジュールを前記制御モジュール記憶手段から取得してカスタム制御プログラムを生成し、該カスタム制御プログラムを前記室内機に対応するメモリ領域に格納するとともに、前記室外機が備える機器に対応する制御モジュールを前記制御モジュール記憶手段から取得してカスタム制御プログラムを生成し、該カスタム制御プログラムを前記室外機に対応するメモリ領域に格納することとしてもよい。
このように、室外機及び室内機が搭載する機器に応じて制御プログラムをカスタマイズすることで、必要最小限のプログラムでカスタム制御プログラムを構成することができる。これにより、無駄な制御プログラムを排除することができ、制御プログラムの容量を小さくすることが可能となる。

上記空調システムにおいて、前記マスター制御部は、前記室内機制御部及び前記室外機制御部のメモリ領域にそれぞれ格納されているメモリイメージをマスター記憶領域に格納し、２度目以降の起動時においては、前記マスター記憶領域に格納した各前記メモリイメージをそれぞれ対応する各メモリ領域に格納することで、仮想化された前記室内機制御部及び仮想化された前記室外機制御部を生成することとしてもよい。
これにより、２度目以降の起動時における処理を簡素化することが可能となる。

上記空調システムにおいて、前記制御装置は、プログラム更新の情報を受け付けた場合に、前記マスター制御部を起動し、前記マスター制御部は、前記プログラム更新の情報に基づいて、前記制御モジュール記憶手段に格納されている制御モジュールを更新し、更新後の制御モジュールを用いて前記メモリ領域に格納されている各前記カスタム制御プログラムを更新することとしてもよい。このような構成によれば、カスタム制御プログラムの元となる制御モジュールを更新することで、仮想化された制御部のプログラム全てを容易に更新することが可能となる。これにより、システム全体のバージョンアップを容易に行うことが可能となる。

上記空調システムにおいて、前記制御装置は、前記室内機または前記室外機の変更情報を受け付けた場合に、前記マスター制御部を起動し、前記マスター制御部は、変更された前記室内機または前記室外機の属性情報に応じて、前記室内機制御部または前記室外機制御部の追加、あるいは、前記カスタム制御プログラムの更新を行うこととしてもよい。これにより、室内機及び室外機の変更に応じて容易にカスタム制御プログラムを生成することができる。

上記空調システムにおいて、複数の前記制御装置が設けられている場合において、いずれか一の前記制御装置のマスター制御部が上位マスター制御部として動作するとともに、他の前記制御装置のマスター制御部は下位マスター制御部として動作し、前記上位マスター制御部は、自身の前記制御装置の能力及び他の前記制御装置の能力に応じて、前記室内機制御部及び前記室外機制御部を各前記制御装置に割り振り、各前記制御装置は、自身に割り振られた前記室内制御部及び／又は前記室外制御部を生成することとしてもよい。
このような構成によれば、上位マスター制御部は、各制御装置の下位マスター制御部に対して生成させる制御部（室内機制御部や室外機制御部）の情報のみを与え、各制御装置における室内機制御部または室外機制御部の生成処理については、各制御装置におけるマスター制御部により行わせるので、複数の制御装置が存在する場合でも効率的に室外機制御部や室内機制御部を生成することが可能となる。

上記空調システムにおいて、例えば、能力が最も高い前記制御装置のマスター制御部が前記上位マスター制御部に選定されることとしてもよい。これにより、資源に余裕のある制御装置のマスター制御部が上位マスター制御部として選定されることとなる。
上記空調システムにおいて、前記制御装置は、クラウド上に設置されていてもよい。これにより、制御装置の資源圧迫を回避することができる。

上記空調システムにおいて、前記制御装置に設けられた仮想化された前記室内機制御部または前記室外機制御部は、前記室内機または前記室外機に取り付けられたセンサ及び他の前記室外機制御部または他の前記室内機制御部から情報を受信し、該情報を入力として所定のアプリケーションが所定の制御ルールに従い、対応する前記室内機または前記室外機に対して制御指令を与えることとしてもよい。
このような構成によれば、室内機制御部及び室外機制御部による自律分散制御を実現することが可能となる。

上記空調システムは、複数の前記室外機と、各前記室外機に対応する複数の前記室外機制御部とを更に備え、複数の前記室外機制御部は、双方向通信が可能とされ、一の前記室外機制御部は、複数の前記室外機の成績係数特性及び能力可能範囲に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて最大ＣＯＰが高い室外機から順に高い優先度を割り当て、前記優先度の高い前記室外機から順に起動させるとともに、各前記室外機の成績係数が、該室外機よりも優先度の低い他の前記室外機の成績係数よりも高い能力範囲で各前記室外機を運転させることとしてもよい。
これにより、複数の室外機が接続されている場合に、各室外機を効率の高い能力範囲で運転させることが可能となる。

本発明の第２態様は、室外機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室外機とは独立して存在する室外機制御部と、室内機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室内機とは独立して存在する室内機制御部とを備え、前記室外機制御部及び前記室内機制御部は、双方向通信が可能とされ、前記室外機制御部は、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、前記室内機制御部は、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する制御装置である。
前記室内機制御部及び前記室外機制御部は、仮想化された制御部として搭載されていてもよい。

本発明の第３態様は、通信手段を備える熱利用装置と、通信手段を備え、前記熱利用装置で利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に供給する熱源機と、前記熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、前記熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と、前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、前記熱源機制御部に対して制御指令を出力する熱源機上位制御部とを備え、前記熱利用側制御部と前記熱源機上位制御部、前記熱源機上位制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得するとともに、前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する熱源システムである。
上記熱源システムにおいて、前記熱利用側制御部、前記熱源機上位制御部、及び前記熱源機制御部は、仮想化された制御部として制御装置に搭載されていてもよい。

本発明の第４態様は、通信手段を備える熱利用装置と、通信手段を備え、前記熱利用装置で利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に供給する熱源機と、前記熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、前記熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部とを備え、前記熱利用側制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得し、取得した機器の情報及び前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、対応する前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する熱源システムである。
上記熱源システムにおいて、前記熱利用側制御部及び前記熱源機制御部は、仮想化された制御部として制御装置に搭載されていてもよい。

本発明の第５態様は、熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と、前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、前記熱源機制御部に対して制御指令を出力する熱源機上位制御部とを備え、前記熱利用側制御部と前記熱源機上位制御部、前記熱源機上位制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得するとともに、前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する制御装置である。
上記制御装置において、前記熱利用側制御部、前記熱源機制御部、及び前記上位制御部は、仮想化された制御部として搭載されていてもよい。

本発明の第６態様は、熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と、を備え、前記熱利用側制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得し、取得した機器の情報及び前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、対応する前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する制御装置である。
上記制御装置において、前記熱利用側制御部及び前記熱源機制御部は、仮想化された制御部として搭載されていてもよい。

本発明の第７態様は、室内機と室外機とを備える空調システムの制御方法であって、前記室内機を制御する室内機制御部及び前記室外機を制御する室外機制御部のそれぞれを前記室内機及び前記室外機とは独立して存在させ、前記室内機制御部及び前記室外機制御部の双方向通信を可能とするとともに、前記室内機制御部と前記室内機並びに前記室外機制御部と前記室外機との双方向通信を可能とした空調システムの制御方法である。

本発明の第８態様は、熱利用装置と、該熱利用装置において利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に出力する熱源機と、前記熱利用装置からの要求負荷に応じて前記熱源機に制御指令を与える熱源機上位制御部とを備える熱源システムの制御方法であって、前記熱利用装置を制御する熱利用側制御部、前記熱源機に制御指令を与える熱源機制御部のそれぞれを前記熱利用装置及び前記熱源機とは独立して存在させ、前記熱利用側制御部と前記熱源機上位制御部との双方向通信及び前記熱源機上位制御部と前記熱源機制御部との双方向通信を可能とするとともに、前記熱利用側制御部と前記熱利用装置との双方向通信および前記熱源機制御部と前記熱源機との双方向通信を可能とした熱源システムの制御方法である。

本発明の第９態様は、熱利用装置と、該熱利用装置において利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に出力する熱源機とを備える熱源システムの制御方法であって、前記熱利用装置を制御する熱利用側制御部、前記熱源機に制御指令を与える熱源機制御部のそれぞれを前記熱利用装置及び前記熱源機とは独立して存在させ、前記熱利用側制御部と前記熱源機制御部との双方向通信を可能とするとともに、前記熱利用側制御部と前記熱利用装置との双方向通信および前記熱源機制御部と前記熱源機との双方向通信を可能とした熱源システムの制御方法である。

本発明によれば、室外機単体及び室内機単体の低価格化を実現するとともに、システムのバージョンアップを容易に行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る空調システムの冷媒系統を示した図である。 本発明の一実施形態に係る空調システムの電気的構成図である。 本発明の一実施形態に係る空調システムの通信の階層構造の一例を示した図である。 制御装置の起動時における処理手順を示したフローチャートである。 制御装置の再起動時における処理手順を示したフローチャートである。 室内機または室外機の追加、変更、取り外し等により、接続機器が変化した場合の処理手順について示したフローチャートである。 制御モジュール等の更新がされた場合の処理手順について示したフローチャートである。 複数台の制御装置が接続されたときの空調システムの一構成例を示した図である。 複数台の制御装置が共通バスに接続された場合の起動時の処理手順について示したフローチャートである。 既存の制御装置から新規の制御装置に切り替える場合についての処理手順を示したフローチャートである。 複数の室外機が接続機器として接続されたときの空調システムの一構成例について示した図である。 制御ルールテーブルに用いられているパラメータの定義について説明するための図である。 制御ルールテーブルの一例を示した図である。 運転能力分配テーブルの一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る熱源システムの冷媒系統を示した図である。 本発明の一実施形態に係る熱源システムの電気的構成図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る空調システム及びその制御方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る空調システム１の冷媒系統を示した図である。図１に示すように、空調システム１は、１台の室外機Ｂと、該室外機Ｂと共通の冷媒配管により接続される複数の室内機Ａ１、Ａ２とを備える。図１では、便宜上、１台の室外機Ｂに、２台の室内機Ａ１、Ａ２が接続されている構成を例示しているが、室外機の設置台数及び室内機の接続台数については限定されない。

室外機Ｂは、例えば、冷媒を圧縮して送出する圧縮機１１、冷媒の循環方向を切り換える四方弁１２、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器１３、室外ファン１５、冷媒の機液分離等を目的として圧縮機１１の吸入側配管に設けられたアキュムレータ１６等を備えている。また、室外機Ｂには、冷媒圧力を計測する圧力センサ２１、冷媒温度等を計測する温度センサ２４等の各種センサ類２０（図２参照）が設けられている。

室内機Ａ１、Ａ２はそれぞれ、室内熱交換器３１、室内ファン３２、及び電子膨張弁３３等を備えている。２台の室内機Ａ１、Ａ２は、それぞれ室外機Ｂ内のヘッダー２２、ディストリビュータ２３で分岐された各冷媒配管２１Ａ、２１Ｂに接続されている。

図２は、本実施形態に係る空調システム１の電気的構成図である。図２に示すように、室内機Ａ１、Ａ２、室外機Ｂ、制御装置３が共通バス５を介して接続されており、相互の情報の授受が可能な構成とされている。なお、共通バス５は、通信媒体の一例であり、通信は無線、有線を問わない。
制御装置３は、保守点検を行う保守点検装置６に通信媒体７を介して接続され、定期的に運転データを送信したり、異常発生時にはその旨を速やかに通知できるような構成とされている。

ここで、従来の空調システムでは、特許文献１に示されるように、各室内機ユニット及び室外機ユニットの内部に、それぞれ制御装置が設けられている。これに対し、本実施形態では、各室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３が、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂとは独立して設けられている。具体的には、室内機Ａ１を制御する室内機制御部４１、室内機Ａ２を制御する室内機制御部４２、及び室外機Ｂを制御する室外機制御部４３は、仮想化された制御部としてそれぞれ制御装置３に実装されている。

つまり、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３は、１つのハードウェアを有する制御装置３に集約されており、制御装置３が備えるハードウェア上でそれぞれ独立した動作が可能とされる。制御装置３は、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３を制御装置内に仮想的に存在させるためのマスター制御部４０を有している。なお、マスター制御部４０による室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３の生成処理等については後述する。

制御装置３において、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３は、互いに情報の授受が可能な構成とされている。また、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３は、例えば、情報を共有しながら各自が独立した自律分散制御を実現させる自律分散制御を行うこととしてもよい。ここで、自律分散制御とは、センサ類２０や他の制御部（例えば、室内機制御部４１であれば、室内機制御部４２及び室外機制御部４３が他の制御部に相当する。）から情報を受信し、該情報を入力として所定のアプリケーションが制御ルールに従い、対応する室内機または室外機（例えば、室内機制御部４１であれば、室内機Ａ１）に対して制御指令を与えることをいう。

室内機Ａ１において、室内ファン３２、電子膨張弁３３等（図１参照）の各種機器５１に対応してそれぞれ設けられている各種ドライバ５２は、ゲートウェイ（通信手段）５３を介して共通バス５に接続されている。なお、図示が省略されているが、室内機Ａ２も室内機Ａ１と同様の構成とされている。
室外機Ｂにおいて、圧縮機１１、四方弁１２、室外ファン１３等（図１参照）の各種機器６１に対応してそれぞれ設けられている各種ドライバ６２は、ゲートウェイ（通信手段）６３を介して共通バス５に接続されている。

ゲートウェイ５３、６３は、例えば、通信ドライバ、アドレス記憶領域、機器属性記憶領域、ＯＳ、通信フレームワークを含む機能の集まりである。アドレス記憶領域は、制御装置３等と通信を行うために予め割り振られている固有のアドレスを記憶するための記憶領域である。また、機器属性記憶領域は、自身の属性情報及び保有する機器５１、６１の属性情報を記憶するための領域であり、例えば、室内機であるか室外機であるか、能力、搭載センサ類（例えば、温度センサ、圧力センサ等）、機器の情報（例えば、ファンタップ数、弁のフルパルス等）等の情報が格納されている。

さらに、室外機Ｂ及び室内機Ａ１、Ａ２に設けられたセンサ類２０（例えば、冷媒圧力を計測する圧力センサや冷媒温度を計測する温度センサ等）は、それぞれＡＤボード７１を介して共通バス５に接続されている。ここで、センサ類２０の計測精度が低い場合には、ＡＤボード７１とセンサ類２０との間に、計測値を補正するための補正機能を有するノードを設けることとしてもよい。このように、補正機能を持たせることにより、センサ類２０として廉価で計測精度のさほど高くないセンサを利用することが可能となる。

このような空調システムにおいては、例えば、制御装置３の室内機制御部４１、４２は、共通バス５を介してセンサ類２０、各種ドライバ５２、６２から計測データや制御情報を取得し、これらの計測データに基づいて、所定の室内機制御プログラムを実行することにより、室内機Ａ１、Ａ２に設けられた各種機器（例えば、室内ファン３２、電子膨張弁３３等）に対して制御指令を出力する。制御指令は、共通バス５、ゲートウェイ５３を介して各種ドライバ５２へ送られる。各種ドライバ５２は、受信した制御指令に基づいて、それぞれ対応する機器を駆動する。これにより、制御指令に基づく室内機Ａ１、Ａ２の制御が実現される。

同様に、制御装置３の室外機制御部４３は、共通バス５を介してセンサ類２０、各種ドライバ５２、６２から計測データや制御情報を取得し、これらの計測データに基づいて、所定の室外機制御プログラムを実行することにより、室外機Ｂに設けられた各種機器（例えば、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、室外ファン１５等）に対して制御指令を出力する。制御指令は、共通バス５、ゲートウェイ６３を介して各種ドライバ６２へ送られる。各種ドライバ６２は、受信した制御指令に基づいて、それぞれ対応する機器を駆動する。

図３に、空調システム１の通信の階層構造の一例を示す。図３に示すように、空調システム１は、ハードウェア層（以下「ＨＷ層」という。）、ドライバ層、オペーレーションシステム層（以下「ＯＳ層」という。）、フレームワーク層、及びアプリケーション層を有している。

ＨＷ層は、共通バス、ファンモータ、ルーバモータ、センサ類である。ドライバ層は、共通バス５を介した通信のための通信ドライバ、ファンモータ、ルーバモータ等を駆動するための機器ドライバ、センサ類を駆動するためのセンサドライバを有する。特に、ドライバ層（ドライバ層で規定される情報）を用いて、制御装置３、室内機Ａ１、Ａ２、及び室外機Ａ３間の通信が行われるので、アプリケーション層やフレームワーク層を用いて通信を行う場合に比べて、共通バス５を介して通信される各情報の情報量を少なくすることが可能となる。

フレームワーク層は、通信フレームワーク、機器作動制御フレームワーク、設定パラメータを有する。フレームワーク層は、例えば、実際の機器の物理単位と制御単位の変換を行う。例えば、弁開度を１％開くという物理単位がステッピングモータの１２パルス分に相当するとの変換である。

アプリケーション層は、例えば、室内機Ａ１の機器を共通バス５からの指令通りに作動させたり、機器故障情報を送り出す機能を持ち、主に、機器作動制御アプリケーションと設定アプリケーションを有する。例えば、機器作動制御アプリケーションは、室内機Ａ１を構成する各種機器（例えば、室内熱交換器３１、室内ファン３２、電子膨張弁３３等）の制御に関するプログラムであり、例えば、室内機Ａ１の起動及び停止に関する制御、運転モードや設定温度等の状態の変更等を行うプログラムである。

室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂは、それぞれ室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３によって自律分散制御されてもよい。この場合、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂ間には、制御ルールが設定されており、この制御ルールに従ってそれぞれが制御を行う。たとえば、冷媒圧力を例に挙げると、室内機Ａ１、Ａ２は、センサ類２０から取得した冷媒圧力が、所定の第１許容変動範囲内の場合には、ユーザなどに設定された設定温度や設定風量に、実温度や実風量を一致させるための制御指令を決定し、共通バス５を介して室内機Ａ１、Ａ２にそれぞれ出力する。ここで、室内機制御部４１、４２は、互いに情報の授受を行い協調することにより、各々の制御指令を決定することとしてもよい。また、室外機制御部４３は、冷媒圧力を所定の第２許容変動範囲内に維持するための空調システム１の出力指令、例えば、圧縮機１１の回転数や室外ファン１５の回転速度等に関する制御指令を決定し、共通バス５を介して室外機Ｂに送信する。
例えば、第１許容範囲を第２許容範囲よりも広く設定しておくことで、室外機制御部４３は室内機Ａ１、Ａ２の出力変化情報を把握し、室外機Ｂの挙動を決定することが可能となる。

次に、制御装置３において実行される各種処理について図４から図１０を参照して説明する。
図４は、空調システムの起動時に制御装置３によって実行される処理手順を示したフローチャートである。まず、空調システム１の起動時には、制御装置３のマスター制御部４０が最初に起動される。マスター制御部４０の起動は、制御装置３のＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実現される。ここで、マスター制御部４０も仮想的に制御装置３内に生成される制御部である。マスター制御部４０は、接続機器リクエストを送信する（図４のステップＳＡ１）。これにより、接続機器リクエストが共通バス５を介して各接続機器に送信される。この接続機器リクエストを受信した室内機Ａ１、Ａ２のゲートウェイ５３及び室外機Ｂのゲートウェイ６３は、機器属性記憶領域から属性情報を読み出すとともに、アドレス記憶領域からアドレス情報を読み出し、これらを関連付けて制御装置３に返信する（ステップＳＡ２）。

これにより、マスター制御部４０は、接続機器として室内機Ａ１，Ａ２及び室外機Ｂが接続されていること、各室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂのそれぞれの搭載機器並びにアドレス情報を取得する。
マスター制御部４０は、受信した属性情報に基づいて接続機器数を把握し、接続機器数に応じた仮想ＣＰＵ及びメモリ領域の配置を行う（ステップＳＡ３）。これにより、制御装置３内において、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂにそれぞれ対応する仮想ＣＰＵ及びメモリ領域が割り当てられる。次に、マスター制御部４０は、制御モジュール記憶部（図示略）から各属性情報に対応する制御モジュールを取得し、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂにそれぞれ対応するカスタム制御プログラムを生成する（ステップＳＡ４）。

ここで、制御モジュールとは、例えば、室内機Ａ１，Ａ２及び室外機Ｂが備える複数の機器（例えば、ファン、膨張弁、圧縮機等）のそれぞれに対応して設けられた制御プログラムである。このように、制御モジュール単位で制御プログラムを作成することにより、カスタム制御プログラムを各室内機Ａ１、Ａ２、及び室外機Ｂのそれぞれが搭載する機器に応じてカスタマイズすることができる。これにより、カスタム制御プログラムを必要最小限の制御モジュールで作成することができ、メモリ容量を小さくすることが可能となる。
なお、上記のように、制御モジュール単位でカスタム制御プログラムを作成するのに代えて、室内機用汎用制御プログラム及び室外機用汎用制御プログラムを用意しておき、この汎用制御プログラムをそのまま用いることとしてもよい。
上記制御モジュール記憶部は、制御装置３内に設けられていてもよいし、ネットワークを介して接続されるサーバ上に設けられていてもよい。外部サーバからダウンロードする場合には、制御装置３の資源を有効に用いることが可能となる。

マスター制御部４０は、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂに対応するカスタム制御プログラムをそれぞれ生成すると、先ほど配置したメモリ領域にそれぞれ格納する（ステップＳＡ５）。続いて、マスター制御部４０は、各メモリ領域に格納したメモリイメージ及び接続機器情報をマスター記憶領域（図示略）に保存する（ステップＳＡ６）。これは、２回目以降の起動を速やかに行うためである。次に、マスター制御部４０が、各仮想ＣＰＵに対して起動指示を与える（ステップＳＡ７）。これにより、各仮想ＣＰＵが対応するメモリ領域に格納されているカスタム制御プログラムを実行することで、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３が起動し、レディ状態となる（ステップＳＡ８）。つまり、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３は、それぞれの仮想ＣＰＵが対応する記憶領域に格納されたカスタム制御プログラムを実行することにより、制御装置３内に生成される。

これにより、各室内機制御部４１、４２による室内機Ａ１，Ａ２の制御及び室外機制御部４３による室外機Ｂの制御が実現される。また、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３を起動させた後は、マスター制御部４０は休止状態とされるか、削除されることとしてもよい。マスター制御部４０を削除することで、マスター制御部４０のＣＰＵ能力をゼロとすることができ、他の資源の圧迫を回避することが可能となる。

次に、制御装置３の再起動時における処理手順について図５を参照して説明する。この場合、上記と同様に、マスター制御部４０が起動され、マスター記憶領域内におけるメモリイメージの検索が開始される（図５のステップＳＢ１）。この結果、メモリイメージがなかった場合には、上述したステップＳＡ２以降の処理が行われることにより、各室内制御部４１、４２及び室外制御部４３が生成される。一方、メモリイメージがマスター記憶領域に格納されていた場合は、これらのメモリイメージがマスター制御部４０により読み出され、各仮想ＣＰＵのメモリ領域に格納される（ステップＳＢ２）。続いて、各仮想ＣＰＵに起動命令が出力され、各仮想ＣＰＵがメモリ領域に書き込まれているカスタム制御プログラムを実行することにより、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３が起動する（ステップＳＢ３）。

次に、室内機または室外機の追加、変更、取り外し等により、接続機器が変化した場合の処理手順について図６を参照して説明する。
この場合、機器変更信号が制御装置３に入力される。この機器変更信号は、手動により入力されてもよいし、何らかの変更が生じた場合に自動的に共通バス５を介して制御装置３に入力されることとしてもよい。機器変更信号を受信すると（図６のステップＳＣ１）、マスター制御部４０が起動し（ステップＳＣ２）、マスター制御部４０により接続機器リクエストが共通バス５を介して送信される（ステップＳＣ３）。この接続機器リクエストを受信した接続機器のゲートウェイは、属性情報とアドレス情報とを制御装置３に返信する（ステップＳＣ４）。マスター制御部４０は、これらの情報を受信すると、マスター記憶領域に保存されている接続機器情報と新たに受信した接続機器情報とを比較することで、差分情報を抽出する（ステップＳＣ５）。そして、差分情報について、仮想ＣＰＵ等の割り当てを行う（ステップＳＣ６）。これにより、例えば、新たに室内機が増設された場合には、増設された室内機に対する室内機制御部が生成されることとなる。このように、差分情報に対してのみ処理を行うことにより、処理負担の軽減及び処理時間の短縮を図ることが可能となる。

次に、制御モジュール等の更新がされた場合の処理手順について図７を参照して説明する。プログラムの更新を通知するプログラム更新信号が制御装置３に入力されると、マスター制御部４０が起動される（ステップＳＤ１）。続いて、マスター制御部４０によってマスタープログラムの更新、換言すると、各制御モジュールの更新が行われる。例えば、制御モジュール記憶部が制御装置３内に設けられていた場合には、所定のサーバ等から更新後の制御モジュールがロードされ（ステップＳＤ２）、制御モジュール記憶部に書き込まれることで、制御モジュールが更新される（ステップＳＤ３）。続いて、制御モジュール記憶部に格納した更新後の制御モジュールを用いて各室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３に対応するカスタム制御プログラムを再生成する（ステップＳＤ４）。続いて、再生成したカスタム制御プログラムを各メモリ領域に書き込むことにより、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３のプログラムを更新する（ステップＳＤ５）。そして、各メモリ領域のメモリイメージをマスター記憶部に保存し（ステップＳＤ６）、各室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３を起動する（ステップＳＤ７）。
なお、制御モジュール記憶部が所定のサーバ上に設けられている場合には、すでに更新が行われている制御モジュール記憶部から所望の制御モジュールをロードすることにより、各室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３に対応するカスタム制御プログラムを再生成すればよい。

次に、図８に示すように、複数台の制御装置３（３ａ〜３ｃ）が共通バス５に接続されている場合の起動時の処理手順について図９を参照して説明する。なお、以下の処理手順は、起動時だけではなく、例えば、制御装置３が増設された場合にも実行される。
まず、いずれかの制御装置、例えば、制御装置３ａに対して上位設定信号が入力されると（図９のステップＳＥ１）、入力を受けた制御装置３ａのマスター制御部４０ａが起動する（ステップＳＥ２）。ここで、上位設定信号は、例えば、制御装置３に設けられている所定のボタンを操作することにより、手動で入力される。あるいは、上位設定信号は、所定の装置から共通バスを介していずれかの制御装置３に送信される信号であってもよい。

上位設定信号を受信した制御装置３ａのマスター制御部４０ａは、接続制御装置リクエストを共通バス５を介して送信する（ステップＳＥ３）。これにより、接続制御装置リクエストを受信した制御装置３ｂ、３ｃは、ＣＰＵ種類、メモリ量、記憶容量をマスター制御部４０ａに対して返信する（ステップＳＥ４）。マスター制御部４０ａは、受信した情報に基づいて最も能力の高い制御装置、例えば、制御装置３ｃに対して上位制御信号を出力する（ステップＳＥ５）。これにより、最も能力の高い制御装置３ｃのマスター制御部４０ｃが上位マスター制御部として作動することとなる。上位マスター制御部は、各制御装置のマスター制御部４０ａ〜４０ｃに識別番号を設定する（ステップＳＥ６）。

例えば、マスターである自身には「０」、マスター制御部４０ａには「１」、マスター制御部４０ｂには「２」を設定する。続いて、マスター制御部４０ｃは、接続機器リクエストを送信し、接続機器を把握する（ステップＳＥ７）。なお、この処理は、上述した図４のステップＳＡ１、ＳＡ２と同様である。マスター制御部４０ｃは、接続機器数と制御装置３ａ〜３ｃの能力に応じて、各制御装置３ａ〜３ｃに制御部の割り当てを行い、各マスター制御部の識別情報と割り当てた制御部の情報とを関連付けて保存する。この割り当ては、所定のアルゴリズムが用意されており、そのアルゴリズムに従って行われる。

マスター制御部４０ｃは、各制御装置のマスター制御部４０ａ、４０ｂに対して、割り当てた制御部に関する属性情報及びアドレス情報を送信する（ステップＳＥ８）。各マスター制御部４０ａ，４０ｂは、受信した属性情報及びアドレス情報に基づいて、仮想ＣＰＵやメモリ空間の配置を行い、室内機制御部または室外機制御部を生成し、起動させる（ステップＳＥ９）。なお、この処理については、図４に示したステップＳＡ３〜ＳＡ８と同様である。

このように、複数の制御装置３（３ａ〜３ｃ）が接続されていた場合には、最も能力の高い制御装置４０ｃのマスター制御部４０ｃが上位マスター制御部として機能し、下位のマスター制御部４０ａ、４０ｂに対して制御部の割り当てを行い、また、各制御装置３内における仮想制御部の生成については、各マスター制御部４０ａ〜４０ｃによって実施させる。これにより、複数の制御装置３が接続されている場合でも容易にかつ効率的に仮想制御部を生成することが可能となる。

次に、既存の制御装置３から新規の制御装置３に切り替える場合についての処理手順について図１０を参照して説明する。この場合、まず、新規の制御装置３を共通バス５に接続し、図４のステップＳＡ１からＳＡ８の処理を行うことにより、新規の制御装置３内に室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３を生成する（図１０のステップＳＦ１）。次に、新規の制御装置３のマスター制御部は、既存制御装置にマスター制御部の切換信号を送信する（ステップＳＦ２）。次に、新規の制御装置３の室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３は、既存の制御装置３上の室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３にそれぞれアクセスし、これらのメモリ領域に格納されている情報をコピーすることで、情報の引き継ぎを行う（ステップＳＦ３）。引継ぎ後は、新規の制御装置３上の室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３によって制御が継続して行われるとともに、既存の制御装置３は動作を停止する（ステップＳＦ４）。

次に、図１１に示すように、接続機器として複数の室外機Ｂ１〜Ｂ３が接続されており、各室外機Ｂ１〜Ｂ３に対応する室外機制御部４５〜４７が制御装置３´内にそれぞれ設けられた場合における、室外機Ｂ１〜Ｂ３の負荷配分に関する処理手順について図１１〜図１３を参照して説明する。なお、図１１においては、室内機やセンサ類等も図２と同様に接続されているが、これらの装置及び室内機に対応する室内機制御部については図示を省略している。

各室外機制御部４５〜４７は、各室外機Ｂ１〜Ｂ３のＣＯＰ特性及び能力範囲を保有している。これらの情報は、例えば、各室外機Ｂ１〜Ｂ３のゲートウェイの属性情報記憶領域に格納されている情報を受信することで保有することが可能である。
各室外機制御部４５〜４７は、互いにＣＯＰ特性及び出力可能能力の情報を送受信することにより、他の室外機の能力についても情報を共有する。続いて、いずれかの室外機制御部を上位室外機制御部として設定する。例えば、上位室外機制御部は、最初に生成された室外機制御部でもよいし、ＣＯＰ最高値が最も高い室外機に対応する室外機制御部でもよい。ここでは、説明の便宜上、室外機制御部４５が上位室外機制御部として機能する場合について説明する。

次に、上位室外機制御部４５は、各室外機Ｂ１〜Ｂ３のＣＯＰ特性及びＣＯＰ最高値と、予め登録されている制御ルールテーブルに基づいて、運転能力分配テーブルを作成する。

まず、制御ルールテーブルについて図１３を参照して説明する。
制御ルールテーブルは、図１３に示すように、効率の高い運転順であって、起動台数が少ない順に、各室外機Ｂ１〜Ｂ３の運転ルールが規定されたテーブルである。ここでは、３台の室外機を接続した場合について記載されているが、２台、４台など台数に応じて制御ルールテーブルを予め用意し、制御装置３´の所定の記憶領域に記憶して、その時々の接続台数に応じた制御ルールテーブルを参照すればよい。
また、予め制御ルールテーブルを用意しておくのではなく、制御ルールテーブルを作成するためのアルゴリズムを制御装置３´の所定の記憶領域に記憶しておき、通信によって取得した室外機台数から運転ルールテーブルをその都度作成するような態様としてもよい。

例えば、今、室外機α、β、γの３台の室外機があり、室外機αの最大ＣＯＰをＣＯＰ１ｍａｘ、室外機βの最大ＣＯＰをＣＯＰ２ｍａｘ、室外機γの最大ＣＯＰをＣＯＰ３ｍａｘとした場合、以下の不等式が成立すると考える。また、ＣＯＰ４は、目標最低ＣＯＰであり、この値以上のＣＯＰで運転したいという下限値である。

ＣＯＰ１ｍａｘ＞ＣＯＰ２ｍａｘ＞ＣＯＰ３ｍａｘ＞ＣＯＰ４

また、室外機αがＣＯＰ１ｍａｘをとるときの能力（負荷率）をＱ１１、室外機βがＣＯＰ１ｍａｘをとるときの能力（負荷率）をＱ２２、室外機βがＣＯＰ３ｍａｘをとるときの能力（負荷率）をＱ３３と定義する。
次に、図１２に示すように、室外機αのＣＯＰが、室外機βの最大ＣＯＰよりも大きい能力範囲Ｑ_Ｌ１２≦Ｑ≦Ｑ_Ｕ１２を特定する。ここで、Ｑの添え字のうち、Ｌは下限値、Ｕは上限値を示している。また、Ｑ_ｉｊのｉは基準となる室外機の番号、ｊは比較される室外機の番号を示しており、室外機αは「１」、室外機βは「２」、室外機γは「３」の番号で表される。すなわち、Ｑ_Ｌ１２は、図１３に示すように、室外機αのＣＯＰ特性が室外機βの最大ＣＯＰよりも高い値をとる能力範囲の下限値を示している。
そして、同様の方法で、以下の（１）、（２）の行列で示される各パラメータＱ_Ｌ１３、Ｑ_Ｌ１４、Ｑ_Ｌ２３、Ｑ_Ｌ３４等について定義する。

次に、各室外機の最大ＣＯＰ間の能力範囲を以下の通り、定義する。
ΔＱ_Ｕｉｊ＝Ｑ_Ｕｉｊ−Ｑ_ｉｉ （３）
ΔＱ_Ｌｉｊ＝Ｑ_Ｌｉｊ−Ｑ_ｉｉ （４）

ここで、（３）式で表されるΔＱ_Ｕｉｊは正の値、（４）式で表されるΔＱ_Ｌｉｊは負の値である。例えば、ΔＱ_Ｕ１２＝Ｑ_Ｕ１２−Ｑ_１１、ΔＱ_Ｌ１２＝Ｑ_Ｌ１２−Ｑ_１１は、図１２に示す能力範囲となる。
そして、上記のように定義した場合、他の室外機よりも高いＣＯＰで動作可能な範囲を段階的に抽出していくと、図１３のような制御ルールテーブルが得られる。
なお、上述の（４）式で与えられる添え字Ｌの項は、負の値である。したがって、図１３に示される運転ルールは、室外機α、β、γのＣＯＰ特性によっては必ずしも能力が高い順に示されているわけではない。

上位室外機制御部４５は、各室外機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のＣＯＰ特性及び最大ＣＯＰ、能力の情報を取得すると、まず、最大ＣＯＰが高い順に室外機α、β、γと置き、上記の手順で、各パラメータＱ_ｉｉ及びＱ_ｉｉの値、次いで、ΔＱ_Ｕｉｊ及びΔＱ_Ｌｉｊの値を算出する。そして、算出したこれらパラメータの値を図１３に示した制御ルールテーブルの各優先順位の演算式に代入することで、各優先順位の能力を算出する。これにより、室外機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３にカスタマイズされた運転能力分配テーブルが作成される。室外機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３にカスタマイズされた運転能力分配テーブルの一例を図１４に示す。図１４では、室外機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の順に最大ＣＯＰが高かった場合の例、すなわち、室外機Ｂ１が室外機α、室外機Ｂ２が室外機β、室外機Ｂ３が室外機γとして設定された場合を例示している。

上位室外機制御部４５は、この運転能力分配テーブルを用いて、各室外機Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に負荷を分配する。例えば、要求負荷率１００[％]であった場合、この要求負荷率を賄える最も高い優先順位は３番の１１５[％]となる。したがって、上位室外機制御部４５は、室外機Ｂ１に対して最大ＣＯＰに対応するＱ１１（例えば、６０[％]）を割り当て、残りの４０[％]を室外機Ｂ２に割り当てる。そして、自身（室外機制御部４５）は室外機Ｂ１を負荷率６０％で制御するとともに、室外機Ｂ２に対応する室外機制御部４６に対して負荷率４０[％]の情報を、室外機制御部４７に対して作動停止の情報を出力する。これにより、室外機Ｂ２は負荷率４０[％]で運転され、室外機Ｂ３は運転停止状態とされる。

このように、最大ＣＯＰの高い室外機から優先的に起動させることにより、効率的に室外機を運転させることが可能となる。また、各室外機は、ＣＯＰが当該室外機よりも優先度の低い他の室外機の最大ＣＯＰよりも高い能力範囲で運転させられる。これにより、高効率な運転を実現することが可能となる。

なお、上記の運転能力分配テーブルに従った運転では、最大ＣＯＰの高い室外機の稼働時間が他の室外機に比べて長くなる傾向にある。したがって、例えば、各室外機Ｂ１〜Ｂ３の累積稼働時間をモニタしておき、室外機間の累積稼働時間に所定値以上の差が発生した場合には、累積稼働時間の長い室外機を強制的に停止させ、他の室外機にその能力分を按分して負担させることとしてもよい。なお、このように、累積稼働時間の長い室外機を強制的に停止させる場合は、他の室外機の能力によって要求負荷が賄える場合に限られる。

また、上記の例では、下限値と上限値との両方を用いて制御ルールテーブル及び運転能力分配テーブルを作成していたが、いずれか一方を用いることとしてもよい。このように、いずれか一方を用いることで、優先順位と能力の逆転が発生しなくなり、また、演算が減ることから処理負担も軽減される。
また、上記の例では、上位室外機制御部４５が運転能力分配テーブルを作成し、この運転能力分配テーブルに従って各室外機の能力配分を行っていたが、例えば、室外機制御部４６、４７も上述した上位室外機制御部４５と同様の機能を有することにより、それぞれの室外機制御部４５〜４７が運転能力分配テーブルを作成し、作成した運転能力分配テーブルに基づいて自身の負荷配分を決定することとしてもよい。この場合、いずれも同じアルゴリズムに基づいて運転能力分配テーブルが作成されることから、各室外機制御部４５〜３７において作成される運転能力分配テーブルは同一となる。

以上、説明したように、本実施形態に係る空調システム１及びその制御方法によれば、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３が制御装置３に集約されるとともに、仮想化された制御部と生成される。これにより、各室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂにそれぞれ制御部を設ける必要がなくなり（なお、各種機器を駆動するためのドライバとしてのＣＰＵは除く）、室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂの構成を簡略化することができる。この結果、低コスト化を実現することが可能となる。さらに室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂには、高度なプログラムを搭載する必要がないため、機器の陳腐化がない上、部分更新（取り替え）を可能とする。さらに、制御装置３は、搭載されたプログラムの元となるプログラム、すなわち、制御モジュールを更新することで、仮想化して生成される制御部にその更新を反映させることが可能となる。これにより、システム全体のバージョンアップを容易に行うことが可能となる。さらに、空調システム１の規模に応じてハードウェア資源を決定すればよく、ＣＰＵ資源の無駄を低減させることが可能となる。

なお、本実施形態においては、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３が制御装置３に集約され、仮想化された制御部として存在していたが、必ずしもこの態様をとる必要はなく、例えば、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３は、室内機Ａ１，Ａ２や室外機Ｂと独立して存在していればよい。また、室内機制御部４１、４２及び室外機制御部４３をクラウド上に設けることとしてもよい。また、本実施形態では、制御装置３と各室内機Ａ１、Ａ２及び室外機Ｂ２とを共通バス５で接続していたが、この態様に限定されず、例えば、各室内機制御部４１、４２とそれぞれ対応する室内機Ａ１、Ａ２とを１対１対応の通信とすることとしてもよい。このように、制御部（例えば、室内機制御部４１）と対応機器（例えば、室内機Ａ１）とを１対１通信とすることで、通信量の増加に伴う通信遅延を緩和することができる。また、制御装置３内における制御部相互の通信については、高速通信を適用することが可能なので、データ量の増加による通信速度低下の影響を回避することが可能となる。

次に、本発明の一実施形態に係る熱源システム及びその制御方法について説明する。
図１５は、本実施形態に係る熱源システム２の冷媒系統を示した図である。図１５に示されるように、本実施形態に係る熱源システム２は、空調機器（熱利用装置）５０と、複数の熱源機６０ａ、６０ｂとを備えている。なお、空調機器は、熱源機６０ａ、６０ｂから供給される熱を利用する装置としての一例であり、この例に限られない。熱源機６０ａ、６０ｂは、例えば、ターボ冷凍機である。図１５では、２台の熱源機６０ａ、６０ｂが設置されている場合について例示しているが、熱源機の設置台数については限定されない。また、熱源機６０ａ、６０ｂは、熱媒を冷却する冷却装置として機能ものであってもよいし、熱媒を加熱する加熱装置として機能するものであってもよい。また、加熱と冷却の双方の機能を兼ね備えたものであってもよい。なお、ターボ冷凍機の構成については、公知であるため、ここでの説明は省略する。

冷水流れからみた各熱源機６０ａ、６０ｂの上流側には、それぞれ、熱媒（例えば、冷水）を圧送するポンプ６５ａ、６５ｂが設置されている。これらポンプ６５ａ、６５ｂによって、リターンヘッダ６９からの熱媒が各熱源機６０ａ、６０ｂへと送られる。各ポンプ６５ａ、６５ｂは、インバータモータ（図示略）によって駆動されるようになっており、これにより、回転数を可変とすることで可変流量制御される。

サプライヘッダ６８には、各熱源機６０ａ、６０ｂにおいて冷却または加熱された熱媒が集められるようになっている。サプライヘッダ６８に集められた熱媒は、空調機器５０に供給される。空調機器５０にて昇温または降温した熱媒は、リターンヘッダ６９に送られ、ここで分岐されて、再び各熱源機６０ａ、６０ｂに送られる。

空調機器５０とリターンヘッダ６９との間の配管には、流量制御弁８５が設けられている。流量制御弁８５の開度を調整することにより、熱媒の流量を調整することができる。また、サプライヘッダ６８とリターンヘッダ６９との間にはバイパス配管６６が設けられている。バイパス配管６６に設けられたバイパス弁６７の開度を調整することにより、空調機器５０へ供給する熱媒量を調整することができる。

図１６は、本実施形態に係る熱源システム２の電気的構成図である。図１６に示すように、空調機器５０、熱源機６０ａ、６０ｂ、及び制御装置８が共通バス５を介して接続されており、相互の情報の授受が可能な構成とされている。なお、共通バス５は、通信媒体の一例であり、通信は無線、有線を問わない。更に、制御装置８は、保守点検を行う保守点検装置６に通信媒体７を介して接続され、定期的に運転データを送信したり、異常発生時にはその旨を速やかに通知できるような構成とされている。

制御装置８には、空調機器５０及び流量制御弁８５を制御する空調機器制御部８１、各熱源機６０ａ、６０ｂの上位制御部である熱源機上位制御部８２、及び各熱源機６０ａ、６０ｂを制御する熱源機制御部８３、８４が、空調機器５０及び各熱源機６０ａ、６０ｂとは独立して設けられている。ここで、熱源機上位制御部８２は、例えば、空調機器５０の要求負荷に応じた熱源機６０ａ、６０ｂの台数制御や、冷水ポンプ６５ａ、６５ａの回転数制御、バイパス弁６７の開度制御等を行う。

制御装置８において、空調機器制御部８１、熱源機上位制御部８２、及び熱源機制御部８３、８４は、上述した室内機制御部４１，４２や室外機制御部４３と同様に、仮想化された制御部としてそれぞれ制御装置８に生成される。つまり、空調機器制御部８１、熱源機上位制御部８２、及び熱源機制御部８３、８４は、例えば、１つのハードウェアを有する制御装置８に集約されており、制御装置８が備えるハードウェア上でそれぞれ独立した動作が可能とされる。制御装置８は、空調機器制御部８１、熱源機上位制御部８２、及び熱源機制御部８３、８４を制御装置内に仮想的に存在させるためのマスター制御部８０を有している。

制御装置８において、空調機器制御部８１と熱源機上位制御部８２、及び熱源機上位制御部８２と熱源機制御部８３、８４とは、互いに情報の授受が可能な構成とされ、情報を共有しながら各自が独立した自律分散制御を実現させてもよい。なお、仮想化された制御部の生成方法等、マスター制御部４０によって実行される処理については、上述した空調システム１と同様である。

空調機器５０において、室内ファン、電子膨張弁等の各種機器９１に対応してそれぞれ設けられている各種ドライバ９２は、ゲートウェイ９３を介して共通バス５に接続されている。熱源機６０ａにおいて、圧縮機モータ（具体的には、モータに供給する電力を制御するインバータ）、膨張弁等の各種機器１０１に対応してそれぞれ設けられている各種ドライバ９２は、ゲートウェイ１０３を介して共通バス５に接続されている。なお、図示が省略されているが、熱源機６０ｂも熱源機６０ａと同様の構成とされている。また、共通バス５には、不図示の冷水ポンプ６５ａ、６５ｂ、バイパス弁６７、流量制御弁８５等もそれぞれのドライバ、ゲートウェイを介して接続され、熱源機上位制御部８２や空調機器制御部８１との通信が可能な構成とされている。

このような熱源システム２においては、例えば、制御装置８の空調機器制御部８１は、共通バス５を介して空調機器５０の各種ドライバ９２から制御情報を取得し、これらの制御情報に基づいて、所定の空調機器制御プログラムを実行することにより、空調機器５０に設けられた各種機器（例えば、室内ファン、電子膨張弁等）９１に対して制御指令を出力する。制御指令は、共通バス５、ゲートウェイ９３を介して各種ドライバ９２へ送られる。各種ドライバ９２は、受信した制御指令に基づいて、それぞれ対応する機器を駆動する。これにより、制御指令に基づく空調機器５０の制御が実現される。
また、空調機器制御部８１は、流量制御弁８５の開度指令を生成し、生成した開度指令を共通バス５に出力する。これにより、開度指令は、共通バス５を介して流量制御弁８５のゲートウェイを経由してドライバに出力され、流量制御弁８５の開度制御が実現される。

同様に、制御装置８の熱源機上位制御部８２は、空調機器制御部８１から要求負荷情報等の情報を受け取るとともに、熱源機制御部８３、８４から各熱源機に関する情報を取得し、これらの情報に基づいて、所定の熱源機上位制御プログラムを実行することにより、各熱源機制御部８３、８４に対する負荷率等の制御指令を生成し、各熱源機制御部８３、８４に出力する。また、熱源機上位制御部８２は、ポンプ６５ａ、６５ｂの回転数指令や、バイパス弁６７の開度指令等を生成し、これらの制御指令を共通バス５に出力する。これら制御指令は、共通バス５を介してそれぞれのゲートウェイを経由してドライバに出力され、ポンプ６５ａ、６５ｂの回転数制御やバイパス弁の開度制御が実現される。

また、熱源機制御部８３は、共通バス５、ゲートウェイ１０３を介して熱源機６０ａ内に設置されたセンサ（図示略）によって取得された計測データを受信する。そして、受信したこれら計測データ及び熱源機上位制御部８２から受信した制御指令に基づいて、所定の熱源機制御プログラムを実行することにより、熱源機６０ａに設けられた各種機器（例えば、圧縮機モータ、電子膨張弁等）１０１に対する制御指令を生成し、出力する。制御指令は、共通バス５、ゲートウェイ１０３を介して熱源機６０ａ内の各種ドライバ１０２へ送られる。各種ドライバ１０２は、受信した制御指令に基づいて、それぞれ対応する各種機器（例えば、圧縮機やインレッドガイドベーン、膨張弁等）１０１を駆動する。これにより、制御指令に基づく熱源機６０ａの制御が実現される。また、熱源機６０ｂについても同様の制御が行われる。

以上、説明したように、本実施形態に係る熱源システム２及びその制御方法によれば、空調機器制御部８１、熱源機上位制御部８２、熱源機制御部８３、８４が制御装置８に集約され、仮想化された制御部として独立した動作を行うことにより、各制御部の機能が実現される。これにより、空調機器５０、熱源機６０ａ、６０ｂに制御部（各機器を制御するためのドライバを除く）を設ける必要がなくなり、空調機器５０、熱源機６０ａ、６０ｂの構成を簡略化することができ、低コスト化を実現することが可能となる。

また、空調機器５０、熱源機６０ａ、６０ｂには、高度なプログラムを搭載する必要がないため、機器の陳腐化がなく部分更新（取り替え）が可能となる。さらに、制御装置８は、搭載されたプログラムを更新することで、仮想化された制御部を容易に更新することが可能となる。これにより、システム全体のバージョンアップを容易に行うことが可能となる。さらに、熱源システム２の規模に応じてハードウェア資源を決定すればよく、ＣＰＵ資源の無駄を低減させることが可能となる。

また、本実施形態においては、熱源機上位制御部８２を設け、熱源機上位制御部８２が熱源機制御部８３、８４と空調機器制御部８１との情報の中継を行うような構成としたが、これに限られず、例えば、熱源機上位制御部８２が実現する機能を少なくともいずれか一つの熱源機制御部８３（８４）に持たせ、熱源機制御部８３（８４）と空調機器制御部８１とが直接的に情報の授受を行うことにより、要求負荷等に応じた台数制御等の種々の制御を実現する構成としてもよい。この場合、熱源機上位制御部８２を構成として省略することが可能となる。

１、２ 空調システム
３、３´、８ 制御装置
５ 共通バス
２０ センサ類
４０ マスター制御部
４１、４２ 室内機制御部
４３、４５〜４７ 室外機制御部
５０ 空調機器
５３、６３、９３、１０３ ゲートウェイ
６０ａ、６０ｂ 熱源機
７１ ＡＤボード
８１ 空調機器制御部
８２ 熱源機上位制御部
８３、８４ 熱源機制御部
Ａ１、Ａ２ 室内機
Ｂ、Ｂ１〜Ｂ３ 室外機

Claims (26)

1. 通信手段を備える室外機と、
   通信手段を備える室内機と、
   前記室外機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室外機とは独立して存在する室外機制御部と、
   前記室内機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室内機とは独立して存在する室内機制御部と、
   を備え、
   前記室外機制御部及び前記室内機制御部は、双方向通信が可能とされ、
   前記室外機制御部は、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、
   前記室内機制御部は、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する空調システム。
2. 前記室外機制御部及び前記室内機制御部は、仮想化された制御部として制御装置に搭載されている請求項１に記載の空調システム。
3. 前記制御装置は、マスター制御部を有し、
   前記マスター制御部は、起動時において、前記通信媒体に接続されている前記室内機及び前記室外機の属性情報を取得し、
   前記属性情報に基づいて、仮想化された前記室内機制御部及び仮想化された前記室外機制御部を生成する請求項２に記載の空調システム。
4. 前記マスター制御部は、
   前記属性情報に基づいて、前記室内機及び前記室外機にそれぞれ対応する仮想ＣＰＵ及びメモリ領域を割り当て、
   各前記メモリ領域には、前記室内機及び前記室外機から取得したそれぞれの属性情報に応じた制御プログラムを格納することにより、仮想化された前記室外機制御部及び仮想化された前記室内機制御部を生成する請求項３に記載の空調システム。
5. 前記室内機に搭載される複数の機器の各々に対応する制御モジュール及び前記室外機に搭載される複数の機器の各々に対応する制御モジュールが格納された制御モジュール記憶手段を備え、
   前記マスター制御部は、前記室内機が備える機器に対応する制御モジュールを前記制御モジュール記憶手段から取得してカスタム制御プログラムを生成し、該カスタム制御プログラムを前記室内機に対応するメモリ領域に格納するとともに、前記室外機が備える機器に対応する制御モジュールを前記制御モジュール記憶手段から取得してカスタム制御プログラムを生成し、該カスタム制御プログラムを前記室外機に対応するメモリ領域に格納する請求項４に記載の空調システム。
6. 前記マスター制御部は、前記室内機制御部及び前記室外機制御部のメモリ領域にそれぞれ格納されているメモリイメージをマスター記憶領域に格納し、
   ２度目以降の起動時においては、前記マスター記憶領域に格納した各前記メモリイメージをそれぞれ対応する各メモリ領域に格納することで、仮想化された前記室内機制御部及び仮想化された前記室外機制御部を生成する請求項５に記載の空調システム。
7. 前記制御装置は、プログラム更新の情報を受け付けた場合に、前記マスター制御部を起動し、
   前記マスター制御部は、前記プログラム更新の情報に基づいて、前記制御モジュール記憶手段に格納されている制御モジュールを更新し、更新後の制御モジュールを用いて前記メモリ領域に格納されている各前記カスタム制御プログラムを更新する請求項５または請求項６に記載の空調システム。
8. 前記制御装置は、前記室内機または前記室外機の変更情報を受け付けた場合に、前記マスター制御部を起動し、
   前記マスター制御部は、変更された前記室内機または前記室外機の属性情報に応じて、前記室内機制御部または前記室外機制御部の追加、あるいは、前記カスタム制御プログラムの更新を行う請求項５から請求項７のいずれかに記載の空調システム。
9. 複数の前記制御装置が設けられている場合において、
   いずれか一の前記制御装置のマスター制御部が上位マスター制御部として動作するとともに、他の前記制御装置のマスター制御部は下位マスター制御部として動作し、
   前記上位マスター制御部は、自身の前記制御装置の能力及び他の前記制御装置の能力に応じて、前記室内機制御部及び前記室外機制御部を各前記制御装置に割り振り、
   各前記制御装置は、自身に割り振られた前記室内制御部及び／又は前記室外制御部を生成する請求項３から請求項８のいずれかに記載の空調システム。
10. 能力が最も高い前記制御装置のマスター制御部が前記上位マスター制御部に選定される請求項９に記載の空調システム。
11. 前記制御装置は、クラウド上に設置されている請求項２から請求項１０のいずれかに記載の空調システム。
12. 前記制御装置に設けられた仮想化された前記室内機制御部または前記室外機制御部は、前記室内機または前記室外機に取り付けられたセンサ及び他の前記室外機制御部または他の前記室内機制御部から情報を受信し、該情報を入力として所定のアプリケーションが所定の制御ルールに従い、対応する前記室内機または前記室外機に対して制御指令を与える請求項２から請求項１１に記載の空調システム。
13. 複数の前記室外機と、
    各前記室外機に対応する複数の前記室外機制御部と
    を備え、
    複数の前記室外機制御部は、双方向通信が可能とされ、
    一の前記室外機制御部は、
    複数の前記室外機の成績係数特性及び能力可能範囲に関する情報を取得し、
    取得した情報に基づいて最大ＣＯＰが高い室外機から順に高い優先度を割り当て、前記優先度の高い前記室外機から順に起動させるとともに、各前記室外機の成績係数が、該室外機よりも優先度の低い他の前記室外機の成績係数よりも高い能力範囲で各前記室外機を運転させる請求項１から請求項１２のいずれかに記載の空調システム。
14. 室外機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室外機とは独立して存在する室外機制御部と、
    室内機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記室内機とは独立して存在する室内機制御部と
    を備え、
    前記室外機制御部及び前記室内機制御部は、双方向通信が可能とされ、
    前記室外機制御部は、前記通信媒体を介して前記室外機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室外機に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、
    前記室内機制御部は、前記通信媒体を介して前記室内機に搭載される機器の情報を取得するとともに、該室内機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する制御装置。
15. 前記室内機制御部及び前記室外機制御部は、仮想化された制御部として搭載されている請求項１４に記載の制御装置。
16. 通信手段を備える熱利用装置と、
    通信手段を備え、前記熱利用装置で利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に供給する熱源機と、
    前記熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、
    前記熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と、
    前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、前記熱源機制御部に対して制御指令を出力する熱源機上位制御部と
    を備え、
    前記熱利用側制御部と前記熱源機上位制御部、前記熱源機上位制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、
    前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、
    前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得するとともに、前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する熱源システム。
17. 前記熱利用側制御部、前記熱源機上位制御部、及び前記熱源機制御部は、仮想化された制御部として制御装置に搭載されている請求項１６に記載の熱源システム。
18. 通信手段を備える熱利用装置と、
    通信手段を備え、前記熱利用装置で利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に供給する熱源機と、
    前記熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、
    前記熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と
    を備え、
    前記熱利用側制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、
    前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、
    前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得し、取得した機器の情報及び前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、対応する前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する熱源システム。
19. 前記熱利用側制御部及び前記熱源機制御部は、仮想化された制御部として制御装置に搭載されている請求項１８に記載の熱源システム。
20. 熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、
    熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と、
    前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、前記熱源機制御部に対して制御指令を出力する熱源機上位制御部と
    を備え、
    前記熱利用側制御部と前記熱源機上位制御部、前記熱源機上位制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、
    前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、
    前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得するとともに、前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する制御装置。
21. 前記熱利用側制御部、前記熱源機制御部、及び前記上位制御部は、仮想化された制御部として搭載されている請求項２０に記載の制御装置。
22. 熱利用装置と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱利用装置とは独立して存在する熱利用側制御部と、
    熱源機と通信媒体を介して通信可能とされるとともに、前記熱源機とは独立して存在する熱源機制御部と、
    を備え、
    前記熱利用側制御部と前記熱源機制御部とは、それぞれ双方向通信が可能とされ、
    前記熱利用側制御部は、前記通信媒体を介して前記熱利用装置に搭載される機器の情報を取得するとともに、該熱利用装置に搭載される前記機器へ制御指令を出力し、
    前記熱源機制御部は、前記通信媒体を介して対応する前記熱源機に搭載される機器の情報を取得し、取得した機器の情報及び前記熱利用側制御部からの要求負荷に応じて、対応する前記熱源機に搭載される前記機器へ制御指令を出力する制御装置。
23. 前記熱利用側制御部及び前記熱源機制御部は、仮想化された制御部として搭載されている請求項２２に記載の制御装置。
24. 室内機と室外機とを備える空調システムの制御方法であって、
    前記室内機を制御する室内機制御部及び前記室外機を制御する室外機制御部のそれぞれを前記室内機及び前記室外機とは独立して存在させ、
    前記室内機制御部及び前記室外機制御部の双方向通信を可能とするとともに、前記室内機制御部と前記室内機並びに前記室外機制御部と前記室外機との双方向通信を可能とした空調システムの制御方法。
25. 熱利用装置と、該熱利用装置において利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に出力する熱源機と、前記熱利用装置からの要求負荷に応じて前記熱源機に制御指令を与える熱源機上位制御部とを備える熱源システムの制御方法であって、
    前記熱利用装置を制御する熱利用側制御部、前記熱源機に制御指令を与える熱源機制御部のそれぞれを前記熱利用装置及び前記熱源機とは独立して存在させ、
    前記熱利用側制御部と前記熱源機上位制御部との双方向通信及び前記熱源機上位制御部と前記熱源機制御部との双方向通信を可能とするとともに、前記熱利用側制御部と前記熱利用装置との双方向通信および前記熱源機制御部と前記熱源機との双方向通信を可能とした熱源システムの制御方法。
26. 熱利用装置と、該熱利用装置において利用された熱媒を冷却または加熱して前記熱利用装置に出力する熱源機とを備える熱源システムの制御方法であって、
    前記熱利用装置を制御する熱利用側制御部、前記熱源機に制御指令を与える熱源機制御部のそれぞれを前記熱利用装置及び前記熱源機とは独立して存在させ、
    前記熱利用側制御部と前記熱源機制御部との双方向通信を可能とするとともに、前記熱利用側制御部と前記熱利用装置との双方向通信および前記熱源機制御部と前記熱源機との双方向通信を可能とした熱源システムの制御方法。

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