JP2004301430A - ネットワークエアコンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークエアコンシステムにおいて、通信効率化の向上を図り、システムをフレキシブルに拡大可能とする。
【解決手段】最小単位のフィールドバス１０として、ローカルバス１０ａに複数台の室内機１０ｃ，少なくとも１台の室外機１０ｂおよび制御装置１０ｄを接続して単独動作可能とし、この最小単位のフィールドバス１０をシステム拡張用のコンバータ１２を介して上位バス１１に接続可能としてなる。コンバータ１２は各ローカルバス１０ａ内の制御装置１０ｄからのコマンドを室外機１０ｂまたは室内機１０ｃに送信するとともに、そのコマンドを上位バス１１を介して他のコンバータ１２にも送信するようにして、他の最小単位のシステム相互をリンクさせて当該システムの大規模化を可能とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルディングなどの建物に設置されるネットワークエアコンの制御システムに係り、さらに詳しく言えば、ネットワーク上に接続された複数の室内外機を制御可能として家庭用から商業用まで利用できるようにしたネットワークエアコンシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワークエアコンシステムにおいては、例えば下記の非特許文献１に記載されているように、ネットワーク上に集中制御装置（専用コントローラ、ＰＣコントローラなどの制御装置）を初めとして、室外機および室内機などのノードを並列に接続して、集中制御装置によって室内機および室外機を遠隔制御して空調コントロールを行う。
【０００３】
その遠隔制御は、所定の通信プロトコルに準拠して行われるが、各ノード内のマイクロプロセッサはネットワーク線上からの制御信号（コマンドなど）を解析してこれを取捨選択して各ノードの動作を決定する。
【０００４】
このようなノード（特に室内機）を例えばビル空調などに適用することを勘案してネットワークエアコンシステムを構築するにあたって、従来においては、多くの場合、将来の需要を見込んで例えば室内機を数百台レベルにまで接続可能とし、また、それらの各室内機を集中制御機器で一括制御可能とするような設計が行われている。
【０００５】
【非特許文献１】
「ニューロンチップＴＭＰＮ３１５０／３１２０」，株式会社東芝セミコンダクター社，１９９９年９月，Ｐ．Ｃ−５（付録Ｃ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の使用状況として室内機を数百台とする大規模システムを構築することは希であり、精々数台から数十台のシステムがほとんどであり、大規模システムの小規模システムへの適用は余分なコスト負担を招くことになる。
【０００７】
しかも、大規模システムにおいては、全ての信号が同じバス（ネットワーク線）上で配信されるため、そのトラフィックは膨大なものとなり各ノードの制御に時間がかかってしまう。
【０００８】
また、ノード数を増大すると、信号フレームの欠落などの通信異常が起こる確率が高くなることから、その保障のための通信レートの向上や誤り訂正の強化などが図れるように、システム強化対策が必要となる。その他に、信号の確認などの往復フェーズを導入すれば、さらにフレーム数の増大を招き、各ノードのプロトコルが複雑化、高コスト化する。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、システム通信の効率化を図り、廉価で確実な動作を保障し、しかも小規模システムから大規模システムまでの適用を可能とするようにしたネットワークエアコンシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のネットワークエアコンシステムは、ネットワークに接続された複数台の室内機および少なくとも１台の室外機を含むノードを制御する小規模システムを構築し、該小規模システム内はローカルバスを介して単独動作可能であり、上記ノードの台数を需要の高い台数として上記ローカルバス内の制御装置からのコマンドを上記室外機または上記室内機に回送することにより、上記各室内機の動作状態を一義的に決定できるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
これによれば、ローカルバス内の室内機のノード数が限られた数であるため、通信の高速化（特にユーザ指示に対する応答速度の高速化）、各室内機の動作状態の逐次確認が行え、通信の確実性の向上が図れる。
【００１２】
また、本発明は、ネットワークに接続された複数台の室内機および少なくとも１台の室外機を含むノードを制御する最小単位の小規模システムを備え、該小規模システム内をローカルバスを介して単独動作可能としてなるネットワークエアコンシステムにおいて、上記ローカルバスと上位バスとを結合するためのシステム拡張用のコンバータを備え、上記コンバータにより上記最小単位の小規模システムを上記上位バスに接続可能としてなり、上記コンバータは上記ローカルバス内の制御装置と同レベルの通信により同制御装置からのコマンドを上記室外機または上記室内機に回送するととに、上記コマンドを上記上位バスを介して他のコンバータにも送るようにして上記各最小単位の小規模システム相互をリンクさせ、上記上位バスを介して上記ローカスバスに接続されている上記各室内機を制御することを特徴としている。
【００１３】
上記コンバータは独自のアドレスを有しており、ローカルバス内の制御装置から発行されたコマンドフレームの宛先を参照して自己のローカルバスか、あるいは他のコンバータの管理するローカルバスであるかを判断し、各コンバータを介してシステム全体を制御可能にすることが好ましい。これによれば、当該システムが大規模システムの構成となりローカルバスを超えて全システムの制御が可能となる。
【００１４】
また、上記コンバータはローカルバスの制御フレームと上位バスのフレームとを隔離し、少なくとも内部のインターフェイスおよびプロトコルの変更により既存の上位バスとのリンクを可能とすることにより、コンバータのプロトコル対応により種々のネットワーク（既存の上位バス）とのリンクが実現され、当該システムの利用拡大が図れる。
【００１５】
また、上記コンバータはプロトコル変換機能を有して異なるプロトコル間の上位バスを経由して多くの最小単位システムと接続可能とすることにより、必要に応じて当該システムを大規模システムに拡大することができる。
【００１６】
上記コンバータはプロトコル変換機能を有して上位バスとの相互リンクを可能とし、当該システムを既存のビルメンテナンスと共用し、リモートサービスを可能とすることにより、ＬＡＮなどに懸吊される既存のシステム（ビル総合管理システム）との併用が容易に行え、また、インターネットなどを経由したリモートサービス（例えば、逐次メンテナンス）も容易に行えるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図３を参照して、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】
図１において、本発明のネットワークエアコンシステムは、最小単位として構築されたフィールドバス１０と、このフィールドバス１０を上位バス１１に接続するためのシステム拡張用のコンバータ１２とを備えている。
【００１９】
１つのフィールドバス１０内においては、エアコンの制御システムが閉塞されており、そのローカルバス１０ａには、少なくとも１台の室外機１０ｂと、複数の室内機１０ｃとが接続されている。また、ローカルバス１０ａには、各室内機１０ｃを制御する制御装置１０ｄが１台以上接続されている。
【００２０】
また、この例において、フィールドバス１０内のシステムは、室外機１０ｂをホストとしてこれと室内機１０ｃとの通信を可能としてなり、制御装置１０ｄから発行されたコマンドなどを室外機１０ｂに送って室内機１０ｃに回送する。すなわち、エアコンシステムでは、複数の制御装置１０ｄから発行される運転などの指令を取りまとめ、複数の室内機１０ｃの状態を一義的に定める場合、室外機１０ｂがホストとなることが好ましいからである。
【００２１】
なお、この例ではフィールドバス１０内の室外機１０ｂと室内機１０ｃは、制御装置１０ｄとともにローカルバス１０ａに対して並列的に接続されているが、室内機１０ｃを室外機１０ｂの下側に並列的に接続してもよい。要は、コマンドの回送はブロードキャスト方式でもホスト方式のいずれでもよい。
【００２２】
さらに、フィールドバス１０は、ユーザが任意に操作するに当たって不具合無く反応可能とするために、ビルなどの各階に設置されるノード数（接続台数）を例えば１０台程度とする。このように、接続する室内機１０ｃの数を制限することにより、室外機１０ｂを起点としたポーリングなどが短時間で可能となり、室内機１０ｃが現設定条件で確実に動作しているか否かを逐次監視、確認することができる。
【００２３】
なお、さらなる台数を必要とする大規模システムを構築する場合には、複数のフィールドバス１０を図２に示すコンバータ１２を介して上位バス１１にリンクさせる。これによれば、システムの需要に対してフレキシブルにシステム拡張ができる。
【００２４】
フィールドバス１０内の通信にあっては、物理レイヤ（ローカルバス）に安価な通信方式を適用し、例えばディファレンシャル入出力の半二重バスなどを採用することができる。すなわち、室内機１０ｃの接続上限台数を抑えることにより、通信レートを下げても、室外機１０ｂおよび室内機１０ｃの間でアック応答（特にユーザ指示に対する応答）を行うためにも応答時間的に十分可能だからである。しかも、ローカルバス１０ａ内の信号選択処理が例えば数百台のシステムと比較してえ格段に容易になるため、室内機１０ｃの通信処理装置のコストダウンも可能となる。
【００２５】
また、上記システム拡張用のコンバータ１２は、ＥｔｈｅｒＬＡＮや独自バスなどとしての上位バス１１と、フィールドバス１０内のローカルバス１０ａとの相互データ変換機能を有し、ノード（室外機１０ｂ）との相互通信を行うため、ローカルバス１０ａ上に室外機１０ｂおよび室内機１０ｃと並列に接続されるが、データフレームは室外機１０ｂのみ送受信可能とする。
【００２６】
そのため、コンバータ１２は、ローカルバス１０ａのインターフェイス機能を有するフィールドバスインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１２ａと、上位バス１１のインターフェイス機能を有する上位Ｉ／Ｆ１２ｂおよびプロトコルコンバータ１２ｃと、コマンドの解析および相互変換を行うプロセッサ１２ｄとを備えている。
【００２７】
プロセッサ１２ｄは、例えば図３に示すように、フィールドバス１０との間で信号入出力を行うフィールドバス入出力処理部１２ｄａ，上位バス１１との間で信号入出力を行う上位バス入出力処理部１２ｄｂ，フィールドバスコマンドの解析を行うフィールドバスコマンド解析部１２ｄｃ，上位バス１１のコマンドの解析を行う上位バスコマンド解析部１２ｄｄ，フィールドバスコマンドを上位バスコマンドに変換し、上位バスコマンドをフィールドバスコマンドに変換するコマンド変換部１２ｄｅおよびそれらを制御する制御部１２ｄｆの各機能を有している。
【００２８】
なお、データフレームについては室外機１０ｂのみ送受信可能とし、そのために室外機１０ｂはヘッダなどでデータフレームを識別する機能を備えている。また、コンバータ１２を設置するときには、ローカルバス１０ａ上の制御装置１０ｄと同レベルの通信を行えるようにし、コマンドの優位性などについては室外機１０ｂがその判定を行えるようにするため、例えば室外機１０ｂが最後に受信したコマンドを有効と認めるルールを適用する。
【００２９】
さらに、室外機１０ｂが室内機１０ｃの動作状態を決定するようにする。例えば、ワイヤレスリモコンなどによるリモコン信号（コマンド）が室内機１０ｃで受信される場合でも、一旦ローカスバス１０ａを介して室外機１０ｂに送信し、室外機１０ｂがそのコマンドに基づいて当該システムの状態を一義的に確定してから室内機１０ｃに回送する。
【００３０】
これによれば、当該システムが例えば暖房状態で運転されているとき、複数の室内機１０ｃのうちの１台が冷房モードとするリモコン信号を受信したとしても、その冷房モードコマンドが室外機１０ｂに送られるため、室外機１０ｂはそれを無視して当該システムの運転状態を暖房に維持する。このように、室外機１０ｂはシステムホストとしてシステム全体の同期を採る。
【００３１】
コンバータ１２を介して上位バス１１に複数のフィールドバス１０が接続されている場合、所定のフィールドバス１０内の制御装置１０ｄにより他のフィールドバス１０内の室外機１０ｂおよび室内機１０ｃを制御することもできる。
【００３２】
この場合には、コンバータ１２がコマンドフレームの宛先を参照して自己のフィールドバス１０のアドレスあるいは他のフィールドバス１０のアドレスか否かを判定し、他のフィールドバス１０のアドレスであれば上位バス１１を介して他のフィールドバス１０へアクセスする。
【００３３】
このようにして、システム拡張用のコンバータ１２にて上位バス１１を介して複数のフィールドバス１０を接続することにより、大規模システムを容易に構築することができるが、上記上位バス１１をさらに上位の上位バス２０を接続することにより、さらなるシステムの大規模化が図れる。
【００３４】
この場合には、そのコンバータとして、図２に示すプロトコルコンバータ１２ｃが異なるプロトコル間の上位バスとの接続を可能とし、また、フィールドバスＩ／Ｆ１２ａ側にも異なるプロトコルの上位バスと接続するプロトコル変換機能を有するコンバータ２１を用いる。コンバータ２１のそのほかの構成は、上記コンバータ１２とほぼ同様の構成でよい。
【００３５】
このコンバータ２１により、さらなる上位バスにも結合可能であり、例えば最小単位のフィールドバス１０がコンバータ２１を介して上位バスに接続された場合、そのフィールドバス１０がコンバータ１２を介して上位バス１１にもリンクされた状態と同じとなる。したがって、上位バス２０に接続されているフィールドバス１０は上位バス１１に接続されているフィールドバス１０と同等に制御可能となる。
【００３６】
このようなコンバータ１２，２１を採用することにより、室内機１０ｃを数台から数十台とした小規模システムから数百台とする大規模システムまで、実際の使用状況に応じたシステムが容易に実現でき、また、最小単位のシステムをもって需要に応じたシステムが安価で容易な物理レイヤ（ローカルバス）の通信で構築することができ、コストダウンにも寄与する。
【００３７】
また、上位バスにリンク可能な最小単位システムについて、そのフィールドバス１０内のノード（特に、室内機１０ｃ）数を実使用上、特に需要の高い接続台数に制限することにより、フィールドバス１０内の各ノード通信に要する時間を短縮し、ひいてはそれらの動作確認処理などを当該プロトコルに包含する余裕が生じて当該制御の確実性、信頼性が向上する。
【００３８】
また、通信レートを下げることも可能となり、通信にかかる処理が軽減され、したがって各ノード（特に、室内機１０ｃ）の処理装置の小型化、廉価化が図れ、しかも単独のフィールドバス１０で動作可能となるため、家庭用のマルチエアコンとの共通化が図れる。
【００３９】
上述したように、コンバータ１２，２１を介して最小単位のシステム（特に、フィールドバス１０）を相互接続してシステム拡張を図ることにより、アドレスが許す限り、特にハードウェアの変更を行うことなく、大規模システムが構築できる。
【００４０】
また、コンバータ１２，２１を介してローカルバス１０ａと上位バスとが隔離されるため、コンバータ１２，２１のプロトコル対応により種々なネットワークを用いてフィールドバス１０をリンクすることができる。
【００４１】
さらには、ＬＡＮなどに懸吊されるビルメンテナンスシステム、例えばＰＣなどを用いたビル総合管理システムと併用すること（接続すること）が容易であり、しかもインターネットなどを経由してリモートサービス（例えば、逐次メンテナンス）が可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のネットワークエアコンシステムによれば、ネットワーク上に複数台の室内機および少なくとも１台の室外機を含むノードを接続した小規模システムで、その小規模システムのローカルバスを介して単独動作可能としてなり、そのノード台数を需要の高い台数（例えば数台〜十数台）としていることから、システム通信の効率化が図れ、各ノードの動作確認処理などをプロトコルに包含する余裕が生じるために、当該システム制御の確実性が向上するという効果がある。
【００４３】
また、本発明のネットワークエアコンシステムは、上記ローカスバスと上位バスとを結合するためのシステム拡張用のコンバータを備え、上記最小単位システムをそのコンバータを介して上位バスでリンクすることができるため、当該システムをフレキシブルに拡張することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるネットワークエアコンシステムを示す概略的ブロック線図。
【図２】上記システムに適用されるシステム拡張用のコンバータを示す概略的ブロック線図。
【図３】上記コンバータに含まれるプロセッサの構成を示す概略的ブロック線図。
【符号の説明】
１０ フィールドバス（最小単位システム）
１０ａ ローカルバス
１０ｂ 室外機
１０ｃ 室内機
１０ｄ，１３ 制御装置
１１，２０ 上位バス
１２，２１ コンバータ
１２ａ フィールドバスＩ／Ｆ
１２ｂ 上位バスＩ／Ｆ
１２ｃ プロトコルコンバータ
１２ｄ プロセッサ
１２ｄａ フィールドバス入出力処理部
１２ｄｂ 上位バス入出力処理部
１２ｄｃ フィールドバスコマンド解析部
１２ｄｄ 上位バスコマンド解析部
１２ｄｅ コマンド変換部
１２ｄｆ 制御部

Claims (6)

1. ネットワークに接続された複数台の室内機および少なくとも１台の室外機を含むノードを制御する小規模システムを構築し、該小規模システム内はローカルバスを介して単独動作可能であり、上記ノードの台数を需要の高い台数として上記ローカルバス内の制御装置からのコマンドを上記室外機または上記室内機に回送することにより、上記各室内機の動作状態を一義的に決定できるようにしたことを特徴とするネットワークエアコンシステム。
2. ネットワークに接続された複数台の室内機および少なくとも１台の室外機を含むノードを制御する最小単位の小規模システムを備え、該小規模システム内をローカルバスを介して単独動作可能としてなるネットワークエアコンシステムにおいて、
   上記ローカルバスと上位バスとを結合するためのシステム拡張用のコンバータを備え、上記コンバータにより上記最小単位の小規模システムを上記上位バスに接続可能としてなり、上記コンバータは上記ローカルバス内の制御装置と同レベルの通信により同制御装置からのコマンドを上記室外機または上記室内機に回送するととに、上記コマンドを上記上位バスを介して他のコンバータにも送るようにして上記各最小単位の小規模システム相互をリンクさせ、上記上位バスを介して上記ローカスバスに接続されている上記各室内機を制御することを特徴とするネットワークエアコンシステム。
3. 上記コンバータは独自のアドレスを有しており、上記ローカルバス内の制御装置から発行されたコマンドフレームの宛先を参照して自己のローカルバスか、あるいは他のコンバータの管理するローカルバスであるかを判断し、上記各コンバータを介してシステム全体を制御可能とした請求項２に記載のネットワークエアコンシステム。
4. 上記コンバータは上記ローカルバスの制御フレームと上記上位バスのフレームとを隔離し、少なくとも内部のインターフェイスおよびプロトコルの変更により既存の上位バスとのリンクを可能してなる請求項２または３に記載のネットワークエアコンシステム。
5. 上記コンバータはプロトコル変換機能を有して異なるプロトコル間の上位バスを経由して多くの上記最小単位の小規模システムと接続して大規模システムを構築可能としてなる請求項２ないし３に記載のネットワークエアコンシステム。
6. 上記コンバータはプロトコル変換機能を有して上記上位バスとの相互リンクを可能とし、当該システムを既存のビルメンテナンスと共用し、リモートサービスを可能としてなる請求項２または３に記載のネットワークエアコンシステム。

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