(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の空間を空調対象として設置される複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置であって、
前記空気調和機の空調能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータを前記空気調和機毎に記憶するデータ記憶手段と、
前記複数の空気調和機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を求める全体空調負荷算出手段と、
前記空気調和機毎に、空調能力の配分を調整する重み付けデータを設定する重み付けデータ設定手段と、
前記性能モデルデータ、前記全体空調負荷および前記重み付けデータに基づいて、前記複数の空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、かつ、前記複数の空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記複数の空気調和機の空調能力をそれぞれ求める空調能力配分演算手段と、
前記空調能力に関する制御信号を、前記複数の空気調和機にそれぞれ送出する制御信号送出手段とを備えることを特徴とする空気調和機の制御装置。
【請求項２】
前記重み付けデータ設定手段は、
前記空調対象の空間内の状況を表す物理量を計測する計測手段によって計測された計測データに基づいて、前記複数の空気調和機の重み付けデータをそれぞれ求めることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項３】
前記重み付けデータ設定手段は、
前記空調対象の空間内に存在する人の数を計測する計測手段によって計測された計測データに基づいて、前記複数の空気調和機の重み付けデータをそれぞれ求めることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項４】
前記空調能力配分演算手段は、
前記性能モデルデータと前記重み付けデータとに基づいて、前記複数の空気調和機の消費電力の和を、各空気調和機の空調能力を変数とした多変数関数として求め、
前記複数の空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となる制約条件の下、前記多変数関数が極値となる前記各空気調和機の空調能力を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の空気調和機の制御装置。
【請求項５】
前記空調能力配分演算手段は、
前記多変数関数に前記制約条件を係数とする中間変数を加えた第２の多変数関数において、その第２の多変数関数の各変数が極値となる条件を満たす前記中間変数を求め、
求めた中間変数と、前記性能モデルデータと、前記重み付けデータとに基づいて、前記各空気調和機の空調能力を求めることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項６】
前記複数の空気調和機のうち、運転させる空気調和機である運転空調機と、運転を停止させる空気調和機である停止空調機との組合せパターンを求める運転空気調和機選択手段をさらに備え、
前記空調能力配分演算手段は、
前記組合せパターンについて、それぞれ、前記運転空調機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、かつ、前記運転空調機の消費電力の和が最小となるように、前記運転空調機の空調能力を求め、
前記運転空気調和機選択手段は、
前記組合せパターンのうち、前記空調能力配分演算手段によって求められる前記空調能力における前記運転空調機の消費電力の和が最小となる組合せパターンを選択し、
前記制御信号送出手段は、
前記運転空気調和機選択手段によって選択された前記組合せパターンに応じて、運転状態および前記空調能力に関する制御信号を、前記運転空調機および前記停止空調機にそれぞれ送出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の空気調和機の制御装置。
【請求項７】
前記運転空気調和機選択手段は、
前記組合せパターンのうち、前記空調能力配分演算手段によって求められる前記空調能力における前記運転空調機の消費電力と、前記停止空調機の運転待機時の消費電力との和が最小となる組合せパターンを選択することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項８】
前記運転空気調和機選択手段は、
前記性能モデルデータに基づいて、前記複数の空気調和機の運転効率の最大値をそれぞれ求め、
前記運転効率の最大値の大小の順序に基づいて、前記組合せパターンを求めることを特徴とする請求項６または７に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項９】
前記運転空気調和機選択手段は、
前記運転効率の最大値が最も大きい空気調和機が、前記運転空調機に含まれるように前記組合せパターンを求めることを特徴とする請求項８に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１０】
前記運転空気調和機選択手段は、
前記重み付けデータの値の大小の順序に基づいて、前記組合せパターンを求めることを特徴とする請求項６または７に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１１】
前記運転空気調和機選択手段は、
前記重み付けデータの値が最も大きい、または最も小さい空気調和機が、前記運転空調機に含まれるように前記組合せパターンを求めることを特徴とする請求項１０に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１２】
各前記空気調和機は、前記空調対象の空間内の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記空調対象の空間外の温度を検出する第２の温度検出手段とを備え、
前記空調能力配分演算手段は、
前記第１の温度検出手段によって検出される前記空調対象の空間内の温度、および前記第２の温度検出手段によって検出される前記空調対象の空間外の温度の少なくともいずれか一方に基づいて、前記性能モデルデータを修正することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１３】
各前記空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、絞り装置および室内熱交換器を環状に接続した冷媒回路を有し、
前記第１の温度検出手段は、前記室内熱交換器の冷媒温度を、前記空調対象の空間内の温度として検出し、
前記第２の温度検出手段は、前記室外熱交換器の冷媒温度を、前記空調対象の空間外の温度として検出し、
前記空調能力配分演算手段は、
前記室内熱交換器の冷媒温度および前記室外熱交換器の冷媒温度に応じて予め設定された修正係数を取得し、取得した修正係数に基づいて、前記性能モデルデータを修正することを特徴とする請求項１２に記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１４】
前記空気調和機が制御対象であるか否かを示す情報を前記空気調和機毎に記憶するデータ格納手段をさらに備え、
前記全体空調負荷算出手段は、
前記複数の空気調和機のうち、制御対象である空気調和機の空調負荷の合計値を前記全体空調負荷として求め、
前記空調能力配分演算手段は、
前記複数の空気調和機のうち、制御対象である空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、かつ、制御対象である空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記複数の空気調和機の空調能力をそれぞれ求めることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１５】
前記全体空調負荷算出手段は、
前記複数の空気調和機のうち、空調負荷が所定値よりも小さい空気調和機を、制御対象である空気調和機として選択し、選択した制御対象である空気調和機の空調負荷の合計値を前記全体空調負荷として求め、
前記空調能力配分演算手段は、
前記複数の空気調和機のうち、制御対象である空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、かつ、制御対象である空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記空気調和機の空調能力を求めることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１６】
同一の空間を冷却対象として設置される複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置であって、
前記冷凍装置の冷凍能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータを前記冷凍装置毎に記憶するデータ記憶手段と、
前記複数の冷凍装置の冷凍負荷の合計値である全体冷凍負荷を求める全体冷凍負荷算出手段と、
前記冷凍装置毎に、冷凍能力の配分を調整する重み付けデータを設定する重み付けデータ設定手段と、
前記性能モデルデータ、前記全体冷凍負荷および前記重み付けデータに基づいて、前記複数の冷凍装置の冷凍能力の和が前記全体冷凍負荷となり、かつ、前記複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、前記複数の冷凍装置の冷凍能力をそれぞれ求める冷凍能力配分演算手段と、
前記冷凍能力に関する制御信号を、前記複数の冷凍装置にそれぞれ送出する制御信号送出手段とを備えることを特徴とする冷凍装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置、および複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の冷凍装置（以下「冷凍機」という場合がある）を含むシステム、または冷凍機を応用した複数の空気調和機（以下、単に「空調機」という場合がある）を含むシステムの消費電力を低減するために、経験的なルール、ならびに数理計画およびメタヒューリスティック手法などの計画手法によって協調運転条件を求めて、冷凍機または空調機の制御要素を制御する技術がある（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の冷凍機の運転方法では、複数の冷凍機の冷凍容量と消費電力との関係をモデル化した近似式（以下「近似モデル式」という場合がある）を求める。複数の冷凍機についてそれぞれ、稼働実績データの基準とするデータである重心を単位期間あたりで比較し、その差分である相対値の変化分に基づいて、先に求めた近似式を補正する。そして、補正した近似式に基づいて複数の冷凍機の全体の消費電力を演算し、演算した全体の消費電力を小さくする場合の各冷凍機の冷凍容量を設定する。そして、設定した冷凍容量で各冷凍機の運転状態を制御する。
【０００４】
特許文献２に記載の空調機運転制御装置では、多数の空調機器を組合せた装置における空調機器の最適運転条件を、遺伝的アルゴリズム、相互統合型ニューロによって決定する。
【０００５】
特許文献３に記載の空調システムの運転制御方法では、１つの空調ゾーン、たとえば１つの室内に複数の空調機を有する場合、各空調機の運転効率から、優先的に運転すべき空調機である優先空調機を予め設定しておく。そして、優先空調機以外の空調機が運転開始温度条件に至ったときに、その空調機に対して運転開始を指示せずに、非稼動の優先空調機に対して運転開始を指示するか、または稼動中の優先空調機に対して、出力を上げて運転することを指示するように、制御用コンピュータによって制御する。このようにして、空調ゾーンにおける省エネルギー性の向上と、各空調機の耐久性および信頼性の向上とを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−８５６０１号公報（第３頁第２７行〜第３９行、図４）
【特許文献２】特開平８−５１２６号公報（第３頁左欄第４９行〜右欄第３３行、図１）
【特許文献３】特開２００８−５７８１８号公報（第３頁第４５行〜第４頁第５行、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
同一空間を空調対象として複数の空調機が設置される場合、各空調機がそれぞれ単独で運転制御を行うと、一部の空調機の空調能力が過大となったり、一部の空調機の空調能力が過小となったりするような運転制御が行われ、システム全体としてのエネルギー消費量の削減を図ることができない。
【０００８】
また、空調機による快適性の実現を考えると、従来の単独の運転制御で行われているように、各空調機が空調対象として担当する空間の熱源状況、たとえば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの熱を発するオフィス機器、外部からの日射、および存在する人の数を考慮した各空調機の運転制御も必要である。したがって、各空調機の担当する空間の熱負荷の状況を考慮した複数の空調機の協調制御を行い、エネルギー消費量の削減を図ることが望まれている。
【０００９】
しかし、従来の技術においては、各空調機の担当する空間の熱負荷の状況を考慮して、複数の空調機を含むシステム全体の消費電力を低減するための、適切な空調能力を決定する効率的な制御を行うことができないという問題がある。冷凍機の場合も空調機の場合と同様であり、各冷凍機が冷凍対象として担当する空間の熱負荷の状況を考慮して、複数の冷凍機を含むシステム全体の消費電力を低減するための、適切な冷凍能力を決定する効率的な制御を行うことができないという問題がある。
【００１０】
たとえば、前述の特許文献１に記載の冷凍機の運転方法では、目標冷凍容量を、運転される複数の冷凍機の定格冷凍容量の比に応じて割り当てて、各冷凍機の冷凍容量を決定し、決定した冷凍容量に対する消費電力を、冷凍容量と消費電力との関係を示す近似モデル式から評価する。しかし、定格冷凍容量の比による割り当てでは、冷凍容量の最適な配分は得られず、消費電力をさらに低減可能な冷凍容量の配分が他に存在する、または、必ずしも消費電力を低減可能な冷凍容量の決定ができないという問題がある。本来は、実際の冷凍容量と消費電力との関係から、消費電力を低減することができる冷凍容量の配分を決定する必要がある。
【００１１】
また、運転する空調機の台数によって、空調対象の空間内の全体の空調負荷に見合う空調能力の配分量が変わるので、空調能力の配分による消費電力量の多寡は、運転台数の選択と密接に関わっている。冷凍機の場合も空調機の場合と同様に、運転する冷凍機の台数によって、冷凍対象の空間内の全体の冷凍負荷に見合う冷凍能力の配分量が変わるので、冷凍能力の配分による消費電力量の多寡は、運転台数の選択と密接に関わっている。したがって、空調機または冷凍機を含むシステム全体の消費電力の低減には、運転台数の選択も欠かせない。
【００１２】
しかし、前述の特許文献１〜３に開示される技術では、空調能力または冷凍能力の決定と、運転台数の選択とを統合的に行う効率的な制御は実施されていない。
【００１３】
また、前述の特許文献１〜３に開示される技術で用いられる制御部または制御装置は、演算の計算負荷が高い場合、または演算に必要な参照データが多い場合があり、実用上の制約から、計算能力が低く、メモリの容量に限界のあるマイコンに実装できないという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、各空気調和機の担当する空間の熱負荷などの負荷の状況を考慮して、空調対象の空間内の全体の空調負荷と、各空気調和機の空調能力の総和とのバランスを保ちつつ、消費電力の総和を低減することができる空気調和機の制御装置を提供することである。
【００１５】
また本発明の他の目的は、各冷凍装置の担当する空間の熱負荷などの負荷の状況を考慮して、冷凍対象の空間内の全体の冷凍負荷と、各冷凍装置の冷却能力の総和とのバランスを保ちつつ、消費電力の総和を低減することができる冷凍装置の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の空気調和機の制御装置は、同一の空間を空調対象として設置される複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置であって、前記空気調和機の空調能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータを前記空気調和機毎に記憶するデータ記憶手段と、前記複数の空気調和機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を求める全体空調負荷算出手段と、前記空気調和機毎に、空調能力の配分を調整する重み付けデータを設定する重み付けデータ設定手段と、前記性能モデルデータ、前記全体空調負荷および前記重み付けデータに基づいて、前記複数の空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、かつ、前記複数の空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記複数の空気調和機の空調能力をそれぞれ求める空調能力配分演算手段と、前記空調能力に関する制御信号を、前記複数の空気調和機にそれぞれ送出する制御信号送出手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の冷凍装置の制御装置は、同一の空間を冷却対象として設置される複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置であって、前記冷凍装置の冷凍能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータを前記冷凍装置毎に記憶するデータ記憶手段と、前記複数の冷凍装置の冷凍負荷の合計値である全体冷凍負荷を求める全体冷凍負荷算出手段と、前記冷凍装置毎に、冷凍能力の配分を調整する重み付けデータを設定する重み付けデータ設定手段と、前記性能モデルデータ、前記全体冷凍負荷および前記重み付けデータに基づいて、前記複数の冷凍装置の冷凍能力の和が前記全体冷凍負荷となり、かつ、前記複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、前記複数の冷凍装置の冷凍能力をそれぞれ求める冷凍能力配分演算手段と、前記冷凍能力に関する制御信号を、前記複数の冷凍装置にそれぞれ送出する制御信号送出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の空気調和機の制御装置によれば、データ記憶手段に記憶される性能モデルデータと、全体空調負荷演算手段によって求められる全体空調負荷と、重み付けデータ設定手段によって設定される重み付けデータとに基づいて、同一の空間を空調対象として設置される複数の空気調和機の空調能力の和が、前述の全体空調負荷となり、かつ、複数の空気調和機の消費電力の和が最小となるように、空調能力配分演算手段によって、複数の空気調和機の空調能力がそれぞれ求められる。求められた空調能力に関する制御信号が、制御信号送出手段によって、複数の空気調和機にそれぞれ送出される。これによって、各空気調和機が担当する空間の負荷状況を考慮して、空調対象の空間内の全体空調負荷と、運転中の空気調和機の空調能力の総和とのバランスを保ちつつ、消費電力の総和を低減することができる。
【００１９】
また本発明の冷凍装置の制御装置によれば、データ記憶手段に記憶される性能モデルデータと、全体冷凍負荷演算手段によって求められる全体冷凍負荷と、重み付けデータ設定手段によって設定される重み付けデータとに基づいて、同一の空間を冷凍対象として設置される複数の冷凍装置の冷凍能力の和が、前述の全体冷凍負荷となり、かつ、複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、冷凍能力配分演算手段によって、複数の冷凍装置の冷凍能力がそれぞれ求められる。求められた冷凍能力に関する制御信号が、制御信号送出手段によって、複数の冷凍装置にそれぞれ送出される。これによって、各冷凍装置が担当する空間の負荷状況を考慮して、冷却対象の空間内の全体冷凍負荷と、運転中の冷凍装置の冷凍能力の総和とのバランスを保ちつつ、消費電力の総和を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態である空気調和機の制御装置１０を備える空気調和機システム１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における制御装置１０の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における空気調和機２０の冷媒回路２０Ａを概略的に示す図である。
【図４】空調能力と消費電力との関係の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における運転情報データのデータ形式を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における空調負荷データのデータ形式を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における重み付けデータのデータ形式を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における重み付けデータのユーザ設定値のデータ形式を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における計測された人数データのデータ形式を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における制御装置１０の協調制御処理に関する処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における制御装置１０Ａの構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における制御装置１０Ａの協調制御処理に関する処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における運転可能情報データＤ４のデータ形式を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態における性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
【図１８】空調能力と運転効率との関係を表す効率曲線を空調機毎に示すグラフである。
【図１９】図１８の横軸である空調能力Ｑを、中間変数μを用いて表した場合の効率曲線を示すグラフである。
【図２０】空調能力と運転効率γとの関係の一例を示すグラフである。
【図２１】本発明の第５の実施の形態における拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態における空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態における運転状態データのデータ形式を示す図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態における他の運転状態データのデータ形式を示す図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態における運転可能状態データのデータ形式を示す図である。
【図２６】本発明の第６の実施の形態における他の運転可能状態データのデータ形式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態である空気調和機の制御装置１０を備える空気調和機システム１の構成を示すブロック図である。本実施の形態の空気調和機の制御装置（以下、単に「制御装置」という）１０は、同一の空間５を空調対象として設置される複数の空気調和機（以下、単に「空調機」という場合がある）２０ａ〜２０ｄを制御する。以下では、複数の空調機２０ａ〜２０ｄが空調対象とする空間、すなわち複数の空調機２０ａ〜２０ｄによる空調対象の空間である前記同一の空間５を「空調対象空間」という。本実施の形態では、壁４で区切られた１つの室内の空間を「空調対象空間５」としている。
【００２２】
空気調和機システム（以下「空調機システム」という場合がある）１は、制御装置１０と、複数の空調機２０ａ〜２０ｄとを備える。本実施の形態では、空調機システム１は、４台の空調機２０ａ〜２０ｄ、具体的には第１〜第４空調機２０ａ〜２０ｄを備える。以下の説明において、第１空調機２０ａを「空調機Ｎｏ１」と記載し、第２空調機２０ｂを「空調機Ｎｏ２」と記載し、第３空調機２０ｃを「空調機Ｎｏ３」と記載し、第４空調機２０ｄを「空調機Ｎｏ４」と記載することがある。また不特定の空調機を示す場合には、「空調機２０」のように、参照符号の添え字「ａ」〜「ｄ」を省略して記載することがある。
【００２３】
各空調機２０ａ〜２０ｄは、室内機２ａ〜２ｄと室外機３ａ〜３ｄとを備える。具体的には、第１空調機２０ａは、第１室内機２ａおよび第１室外機３ａを備える。第２空調機２０ｂは、第２室内機２ｂおよび第２室外機３ｂを備える。第３空調機２０ｃは、第３室内機２ｃおよび第３室外機３ｃを備える。第４空調機２０ｄは、第４室内機２ｄおよび第４室外機３ｄを備える。以下の説明において、不特定の室内機を示す場合には、「室内機２」のように、参照符号の添え字「ａ」〜「ｄ」を省略して記載することがある。また、不特定の室外機を示す場合には、「室外機３」のように、参照符号の添え字「ａ」〜「ｄ」を省略して記載することがある。
【００２４】
各室内機２は、空調対象空間５の中に配置される。各室外機３は、空調対象空間５の外に配置される。室内機２ａ〜２ｄと室外機３ａ〜３ｄとは、対応する冷媒配管７ａ〜７ｄによって接続される。具体的には、第１室内機２ａと第１室外機３ａとは、第１冷媒配管７ａによって接続される。第２室内機２ｂと第２室外機３ｂとは、第２冷媒配管７ｂによって接続される。第３室内機２ｃと第３室外機３ｃとは、第３冷媒配管７ｃによって接続される。第４室内機２ｄと第４室外機３ｄとは、第４冷媒配管７ｄによって接続される。以下の説明において、不特定の冷媒配管を示す場合には、「冷媒配管７」のように、参照符号の添え字「ａ」〜「ｄ」を省略して記載することがある。
【００２５】
各空調機２０は、制御装置１０からの制御に従って、冷媒配管７中を流れる冷媒の圧力を変化させ、冷媒の吸熱および放熱によって、空調対象空間５の空気調和を行う。より詳細には、各空調機２０は、空調対象空間５のうち、自機の室内機２が設置される付近の空間（以下「エリア」という場合がある）の空気調和を主に担当する。以下では、各空調機２０の担当するエリアを「担当エリア」または「空調エリア」という場合がある。各空調機２０は、他の空調機２０が運転を停止している場合は、他の空調機２０の担当エリアも含めて、空調対象空間５の空気調和を行う。
【００２６】
本実施の形態では、一例として、４台の空調機２０を含む空調機システム１について説明するが、空調機２０の台数は４台に限定されるものではなく、空調機２０はＮ（Ｎは２以上の自然数）台でもよい。
【００２７】
また本実施の形態では、一例として、１つの空調機２０が、室内機２および室外機３を１台ずつ備える場合を説明するが、これに限らず、１つの空調機２０が、室内機２および室外機３を複数台ずつ備える構成であってもよい。
【００２８】
制御装置１０は、各室内機２と通信可能に接続される。本実施の形態では、制御装置１０と各室内機２との通信は有線通信であり、制御装置１０は、各室内機２と通信線８で接続されている。制御装置１０は、室内機２および室外機３に設置されている不図示のセンサなどの計測手段によって計測された計測データ、および空調機２０の運転状態、具体的には室内機２および室外機３の運転状態に関する情報を、入力情報として室内機２から受け取る。
【００２９】
制御装置１０は、ユーザが設定する空調機２０に関する設定情報、および制御装置１０の内部で演算した結果のデータなどを室内機２および室外機３へ制御信号として送出する。制御装置１０から室外機３へ送出される制御信号は、室内機２を介して室外機３に与えられる。
【００３０】
制御装置１０は、本発明を適用しない場合の通常のコントロール機能を有する通常のリモートコントローラ（以下「リモコン」という）と一体に構成されてもよいし、通常のリモコンとは別に設けられてもよい。また制御装置１０は、計算機によって実現されてもよい。制御装置１０と各室内機２との通信は、無線通信であってもよい。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施の形態における制御装置１０の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置１０は、データ格納部１１、データ記憶部１２、データ設定部１３、全体空調負荷演算部１４、空調能力配分演算部１５、制御信号送出部１６、および重み付けデータ設定部１７を備えて構成される。
【００３２】
データ格納部１１は、データ格納手段に相当する。データ記憶部１２は、データ記憶手段に相当する。全体空調負荷演算部１４は、全体空調負荷算出手段に相当する。空調能力配分演算部１５は、空調能力配分演算手段に相当する。制御信号送出部１６は、制御信号送出手段に相当する。重み付けデータ設定部１７は、重み付けデータ設定手段に相当する。
【００３３】
データ格納部１１は、ユーザから入力された設定データ、通信線８を通じて入力される空調負荷データおよび運転情報データ、演算部で実行する演算途中の中間データ、ならびに演算終了後に得られる制御用の出力データを格納する。各データの内容は後述する。
【００３４】
データ記憶部１２は、全体空調負荷演算部１４および空調能力配分演算部１５が演算に使用する基本的な定義データなどを記憶し、演算で必要なときに参照される。データ記憶部１２に記憶されるデータとしては、たとえば、空調能力と消費電力との関係を定義した性能モデルを表す関数の係数データ、ならびに最大空調能力および最小空調能力などの性能モデルデータが挙げられる。係数データおよび性能モデルデータなどのデータは、空調機２０毎にデータ記憶部１２に記憶される。係数データおよび性能モデルデータの内容は後述する。
【００３５】
データ設定部１３は、演算に関する必要な種々のデータをセット、すなわち設定する。またデータ設定部１３は、初期化処理を実行する。
【００３６】
全体空調負荷演算部１４は、データ格納部１１から、次の制御タイミングにおける各空調機２０の能力値（以下「空調負荷」という場合がある）を表す空調負荷データを読み出して参照する。そして全体空調負荷演算部１４は、次の制御タイミングにおける各空調機２０の空調負荷の合計値である全体空調負荷を演算して求める。全体空調負荷演算部１４は、演算処理の実行後に得られる全体空調負荷を表す全体空調負荷データを、データ格納部１１に書き込む。
【００３７】
重み付けデータ設定部１７は、空調対象空間５内を計測して得られた計測データに基づいて、重み付けデータを設定する。計測データは、室内機２に予め設置されている計測手段、たとえば後述の図３に示す室内温度センサ２３を利用して取得される。計測データは、室内機２に予め設置されている計測手段とは別に、新たに室内機２に設置される計測手段、たとえばセンサを利用して取得されてもよい。また計測データを取得するための計測手段は、室内機２とは別に空調対象空間５内に配置される計測手段、たとえばセンサであってもよい。計測データは、空調対象空間５内の状況を表す物理量、たとえば温度、熱量、湿度、負荷量などである。また、計測データは、空調対象空間５内に存在する人の数であってもよい。計測データは、空調機２０毎に取得され、各空調機２０の担当エリア内の状況を表す物理量、または担当エリア内に存在する人の数を表す。
【００３８】
室内機２に予め設置されている計測手段を利用して計測データを取得する場合には、重み付けデータ設定部１７は、データ格納部１１に格納されている計測データ、たとえば、次の制御タイミングにおける各空調機２０の能力値を表す空調負荷データを参照し、次の制御タイミングにおける各空調機２０に対する重み付けデータを演算して求める。そして、重み付けデータ設定部１７は、演算実行後に得られる重み付けデータを、データ格納部１１に書き込む。
【００３９】
重み付けデータ設定部１７は、計測データではなく、ユーザがデータ設定部１３を通じてデータ格納部１１に設定した数値を参照してもよい。重み付けデータ設定部１７が参照するデータは、データ格納部１１に格納されている他のデータであってもよい。
【００４０】
空調能力配分演算部１５は、データ格納部１１から、全体空調負荷データと重み付けデータとを読み出して参照する。また空調能力配分演算部１５は、データ記憶部１２から、性能モデルデータを読み出して参照する。そして、空調能力配分演算部１５は、重み付けデータと性能モデルデータとを考慮して、全体空調負荷とのバランスを保持して消費電力を低減する空調能力の各室外機３に割り当てる配分量を演算して求める処理を実行する。空調能力配分演算部１５は、演算処理の実行後に得られる空調能力値を、データ格納部１１に書き込む。空調能力配分演算部１５における処理の詳細は後述する。
【００４１】
制御信号送出部１６は、演算結果として得られた各空調機２０の空調能力をデータ格納部１１から読み出し、読み出した空調能力で動作する指示を表す制御信号を、通信線８を通じて各空調機２０に送出する処理を実行する。
【００４２】
全体空調負荷演算部１４、空調能力配分演算部１５、制御信号送出部１６、および重み付けデータ設定部１７は、これらの機能を有する回路デバイスなどのハードウェアによって実現することもできるし、マイクロコンピュータ（略称：マイコン）およびＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置であるコンピュータ上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。
【００４３】
データ格納部１１、データ記憶部１２、およびデータ設定部１３は、たとえばフラッシュメモリなどの記憶装置によって構成することができる。
【００４４】
図３は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機２０の冷媒回路２０Ａを概略的に示す図である。各空調機２０は、図３に示すように、室内機２と室外機３とが、ガス接続配管７１および液接続配管７２を介して接続されている。ガス接続配管７１および液接続配管７２は、冷媒配管７を構成する。
【００４５】
室内機２は、室内熱交換器２１、室内送風機２２、および室内温度センサ２３を備える。室外機３は、圧縮機３１、四方弁３２、室外熱交換器３３、室外送風機３４、絞り装置３５、および室外温度センサ３６を備える。これら圧縮機３１、室外熱交換器３３、絞り装置３５、および室内熱交換器２１は、環状に接続され、冷媒回路２０Ａを構成する。
【００４６】
室内温度センサ２３は、第１の温度検出手段に相当し、室外温度センサ３６は、第２の温度検出手段に相当する。
【００４７】
室内熱交換器２１は、たとえば伝熱管と多数のフィンとによって構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器によって実現される。室内熱交換器２１は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して、室内の空気すなわち空調対象空間５内の空気を冷却する。また、室内熱交換器２１は、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して、室内の空気すなわち空調対象空間５内の空気を加熱する。
【００４８】
室内送風機２２は、室内熱交換器２１に付設され、たとえば、室内熱交換器２１に供給する空気の流量を可変することが可能なファンによって実現される。室内送風機２２は、室内機２内に室内の空気、すなわち空調対象空間５内の空気を吸入し、室内熱交換器２１によって冷媒との間で熱交換した空気を供給空気として空調対象空間５内に供給する。
【００４９】
室内温度センサ２３は、たとえばサーミスタによって実現される。室内温度センサ２３は、室内熱交換器２１内の気液二相状態の冷媒の温度を検出する。すなわち室内温度センサ２３は、暖房運転時における凝縮温度と、冷房運転時における蒸発温度とを検出する。
【００５０】
圧縮機３１は、運転容量を可変することが可能であり、たとえばインバータで制御される不図示のモータによって駆動される容積式圧縮機によって実現される。圧縮機３１は、前述の図１に示す制御装置１０によって制御される。
【００５１】
本実施の形態では、圧縮機３１が１台のみの場合を説明するが、これに限定されず、室内機２の接続台数などに応じて、２台以上の圧縮機３１が並列に接続される構成であってもよい。
【００５２】
四方弁３２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。四方弁３２は、冷房運転時には、圧縮機３１の吐出側と室外熱交換器３３とを接続し、圧縮機３１の吸入側と室内熱交換器２１とを接続するように、冷媒流路を切り換える。また、四方弁３２は、暖房運転時には、圧縮機３１の吐出側と室内熱交換器２１とを接続し、圧縮機３１の吸入側と室外熱交換器３３とを接続するように、冷媒流路を切り換える。
【００５３】
室外熱交換器３３は、たとえば伝熱管と多数のフィンとによって構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器によって実現される。室外熱交換器３３は、そのガス側が四方弁３２に接続され、その液側が絞り装置３５に接続される。室外熱交換器３３は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。
【００５４】
室外送風機３４は、室外熱交換器３３に付設され、たとえば、室外熱交換器３３に供給する空気の流量を可変することが可能なファンによって実現される。室外送風機３４は、室外機３内に室外の空気すなわち空調対象空間５外の空気を吸入し、室外熱交換器３３によって冷媒との間で熱交換した空気を室外すなわち空調対象空間５外に排出する。
【００５５】
絞り装置３５は、液接続配管７２と室外機３との間に接続配置されている。絞り装置３５は、絞り開度が可変であり、冷媒回路２０Ａ内を流れる冷媒の流量の調節などを行う。
【００５６】
室外温度センサ３６は、たとえばサーミスタによって実現される。室外温度センサ３６は、室外熱交換器３３内の気液二相状態の冷媒の温度を検出する。すなわち室外温度センサ３６は、冷房運転時における凝縮温度と、暖房運転時における蒸発温度とを検出する。
【００５７】
次に、データ格納部１１に格納される各種データおよびデータ記憶部１２に記憶される各種データについて説明する。
【００５８】
［性能モデルデータ］
図４は、空調能力と消費電力との関係の一例を示すグラフである。図５は、本発明の第１の実施の形態における性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
【００５９】
空調機２０の消費電力は、主に圧縮機消費電力、電子基盤入力電力、室内／室外ファン入力電力などで構成される。空調機２０における空調能力と消費電力との関係は、たとえば図４に示す曲線４０で表され、たとえば以下の式（１）に示すような二次式で十分に近似することができる。
【００６０】
【数１】
0005404556.tif 000002
【００６１】
式（１）において、Ｗkは、空調機ｋ（ｋ＝１，２，３…）の消費電力（ｋＷ）を示し、Ｑkは、空調機ｋの空調能力（ｋＷ）を示し、ａk，ｂkおよびｃkは、係数データを示す。式（１）の係数データのうち、ａkは二次係数であり、ｂkは一次係数であり、ｃkは定数である。
【００６２】
各空調機２０に対する式（１）の係数データと、各空調機２０の最小能力値Ｑmin（ｋＷ）および最大能力値Ｑmax（ｋＷ）とを併せて、性能モデルデータと定義する。性能モデルデータは、空調機２０毎に、たとえば図５に示すデータ形式でデータ記憶部１２に記憶される。図５において、各空調機２０の性能モデルデータは、その空調機の番号（以下「空調機Ｎｏ」という場合がある）を添え字として付加して示す。
【００６３】
［運転情報データ］
図６は、本発明の第１の実施の形態における運転情報データのデータ形式を示す図である。各空調機２０に対する運転情報データは、次の制御タイミングでの運転状態を表す。次の制御タイミングでの運転状態は、各空調機２０の現在の運転状態と、次の制御タイミングにおける外部からの制御情報、たとえばユーザによる主電源オフ（ＯＦＦ）を表す情報、および空調機２０による制御判断、たとえば空調機２０のサーモＯＦＦ後に機器保護のための強制停止時間があるという判断などとに基づいて設定される。ここで、「サーモＯＦＦ」とは、空調対象空間５内の温度が設定温度に達して、圧縮機３１が停止することをいい、圧縮機３１が運転を開始することを「サーモＯＮ」という。
【００６４】
運転情報データは、たとえば、後述する協調制御によって運転する場合を「１」と定義し、協調制御によって運転を停止する場合を「０」と定義し、空調機２０の電源がＯＦＦの場合を「−１」と定義し、協調制御の対象外とする場合を「−２」と定義して、図６に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納される。
【００６５】
運転情報データは、たとえば、協調制御において、次のように扱われる。ある空調機２０に対する運転情報データが「１」であるとき、その空調機２０は、次の制御タイミングで協調制御によって運転させる状態（以下「バランス運転の状態」という）であり、それ以降に制御機能がサーモＯＮ／ＯＦＦへ必要に応じて状態を遷移させることができる。
【００６６】
また、ある空調機２０に対する運転情報データが「０」であるとき、その空調機２０は、次の制御タイミングで協調制御によって運転を停止させる状態（以下「バランス停止の状態」という）であり、それ以降に制御機能がサーモＯＮ／ＯＦＦへ必要に応じて状態を遷移させることができる。バランス停止の状態においては、圧縮機３１のみを一時停止状態とするようにしてもよい。以上の２つの状態、すなわちバランス運転の状態およびバランス停止の状態が、協調制御の対象となる状態である。
【００６７】
ある空調機２０に対する運転情報データが「−１」であるとき、その空調機２０は、電源がＯＦＦの状態である。電源ＯＦＦは、ユーザによって主電源スイッチを含む回路が開放された状態であり、ユーザによって主電源スイッチ含む回路が閉路状態に切り換えられない限り、サーモＯＮ／ＯＦＦ状態または協調制御対象外の状態への復帰はない。
【００６８】
ある空調機２０に対する運転情報データが「−２」であるとき、その空調機２０は、主電源スイッチを含む回路は閉路状態であり、サーモＯＮ／ＯＦＦの状態であるが、ユーザによる設定または制御機能による判断によって、協調制御対象となる空調機群から離脱し、協調制御の対象外の状態となっている。
【００６９】
［空調負荷データ］
図７は、本発明の第１の実施の形態における空調負荷データのデータ形式を示す図である。各空調機２０に対する空調負荷データは、次の制御タイミングで出力すべき空調能力を表すものであり、各空調機２０に具備されているセンサなどの計測手段によって計測される計測データに基づいて決定される。空調負荷データは、電源ＯＦＦの状態にある空調機２０および協調制御対象外の状態にある空調機２０からは得られないものとする。
【００７０】
本実施の形態では、各空調機２０の空調能力を、次の制御タイミングにおける各空調機２０の空調負荷（ｋＷ）とする。たとえば、空調機２０の調整するべき温度として設定される温度（以下「設定温度」という場合がある）と、室内温度すなわち空調対象空間５内の温度との差ΔＴjに応じて、圧縮機３１の回転数（Ｈｚ）を決定し、この回転数に応じて空調能力（ｋＷ）を求め、求めた空調能力を、その空調機２０の空調負荷（ｋＷ）とする。
【００７１】
空調負荷データは、通信線８を通じて制御装置１０に送信され、図７に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納される。
【００７２】
図７に示す空調負荷データは、たとえば図６に示す運転情報データのもとで得られた空調負荷データであり、電源ＯＦＦの状態である空調機Ｎｏ４以外の空調機、すなわち空調機Ｎｏ１〜３の空調負荷（≧０）を表す。図７では、各空調機２０の空調負荷データを、Ｌk（ｋ＝１，２，３…）で表す。ここで、ｋは自然数であり、空調機Ｎｏを表す。電源ＯＦＦの状態である空調機２０、たとえば空調機Ｎｏ４に対しては、空調負荷データを「−１」と表現すればよい。また、協調制御対象外の状態である空調機２０に対しては、空調負荷データを「−２」と表現すればよい。
【００７３】
［重み付けデータ］
重み付けデータ設定部１７は、次の制御タイミングにおける各空調機２０に対する重み付けデータを決定する。本実施の形態では、重み付けデータ設定部１７は、重み付けデータとして、正の値を決定する。重み付けデータ設定部１７が、データ格納部１１に格納されている各空調機２０の空調負荷データを参照して重み付けデータを決定する場合について説明する。
【００７４】
重み付けデータ設定部１７は、データ格納部１１から、各空調機２０の空調負荷データＬkを読み出して参照し、以下の式（２）によって、各空調機２０の重み付けデータを決定する。
【００７５】
【数２】
0005404556.tif 000003
【００７６】
式（２）において、γkは空調機ｋ（ｋ＝１，２，３…）の重み付けを示す。式（２）の分母の記号Σのインデックスｊは、参照した空調負荷データが「−１」および「−２」以外の値である空調機を表す。
【００７７】
式（２）に示すように空調負荷データＬkの逆数に比例した重み付けデータを設定することによって、後述する協調制御処理において、全体空調負荷と運転中の空調機２０の空調能力の総和とのバランスを保ちつつ、重み付けデータが小さい空調機２０に対して、重み付けデータが大きい空調機２０よりも大きい空調能力を割り当てることができる。換言すれば、全体空調負荷と運転中の空調機２０の空調能力の総和とのバランスを保ちつつ、次の制御タイミングにおける空調負荷が大きい空調機２０に対して、次の制御タイミングにおける空調負荷が小さい空調機２０よりも大きい空調能力を割り当てることができる。
【００７８】
本実施の形態では、式（２）に示すように、空調負荷データＬkの逆数の総和によって正規化する正規化処理を行っているが、正規化処理は、行わなくてもよい。たとえば、空調負荷データＬkが、電源ＯＦＦの状態である空調機２０に対する空調負荷を表す「−１」であるとき、その空調機２０に対する重み付けデータは「０」と表現すればよい。また、空調負荷データＬkが、協調制御対象外の状態である空調機２０に対する空調負荷を表す「−２」であるとき、その空調機２０に対する重み付けデータは「０」と表現すればよい。
【００７９】
以上のように本実施の形態では、重み付けデータを式（２）によって決定しているが、重み付けデータを決定する式は、重み付けデータとして設定することができるものであればよく、式（２）に限るものではない。
【００８０】
図８は、本発明の第１の実施の形態における重み付けデータのデータ形式を示す図である。重み付けデータ設定部１７で決定した重み付けデータは、図８に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納される。
【００８１】
図８に示す重み付けデータは、たとえば図７に示す空調負荷データＬkのもとで得られた重み付けデータであり、電源ＯＦＦの状態である空調機Ｎｏ４以外の空調機、すなわち空調機Ｎｏ１〜Ｎｏ３の重み付け（＞０）を表す。
【００８２】
重み付けデータの決定のときに参照するデータの与えられ方が違う場合について説明する。図９は、本発明の第１の実施の形態における重み付けデータのユーザ設定値のデータ形式を示す図である。たとえば、ユーザがデータ設定部１３によって重み付けデータを設定する場合には、データ設定部１３は、ユーザによって設定された重み付けデータを、ユーザ設定重み付けデータとして、図９に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納する。図９では、各空調機２０のユーザ設定重み付けデータを、αk（ｋ＝１，２，３…）で表す。ここで、ｋは自然数であり、空調機Ｎｏを表す。本実施の形態では、ユーザは、データ設定部１３によって、重み付けデータとして、正の値を設定する。
【００８３】
重み付けデータ設定部１７は、データ格納部１１に格納されるユーザ設定重み付けデータを参照して、以下の式（３）によって、各空調機２０の重み付けデータを決定する。式（３）の分母の記号Σのインデックスｉは、参照する運転情報データが「−１」および「−２」以外の値を有する空調機２０を表す。式（３）では、空調機ｉに対するユーザ設定重み付けデータをαで表す。このとき、重み付けデータ設定部１７によって決定される重み付けデータは、図８に示すデータ形式となり、データ格納部１１に格納される。
【００８４】
【数３】
0005404556.tif 000004
【００８５】
さらに、各空調機２０の室内機２に計測手段として新たにセンサを具備し、そのセンサによって、各空調機２０の担当するエリアに存在する人の数を計測し、計測した人数を計測データとしてデータ格納部１１に格納する場合について説明する。図１０は、本発明の第１の実施の形態における計測された人数データのデータ形式を示す図である。計測データは、図１０に示すようなデータ形式でデータ格納部１１に格納される。図１０に示す人数データは、たとえば図７に示す空調負荷データのもとで得られた重み付けデータであり、電源ＯＦＦの状態である空調機Ｎｏ４に対する人数データは「−１」と表し、それ以外の「０」または正数で各空調機２０の担当するエリアで計測した人数を表す。
【００８６】
重み付けデータ設定部１７は、データ格納部１１から、上記人数を表す計測データを参照し、式（４）によって各空調機２０の重み付けデータを決定する。式（４）の分母の記号Σのインデックスｌは、参照する運転情報データが「−１」および「−２」以外の値を有する空調機を表す。たとえば、運転情報データが「−１」または「−２」であるとき、その空調機に対する重み付けデータは「０」と表現すればよい。式（４）では、空調機ｌで計測した人数をＨで表す。このとき、空調機Ｎｏ２の人数「０」は、計算不定を避けるために、たとえば、０．０１などの小さい値で置換して取り扱う。本実施の形態では、重み付けデータを式（４）によって決定しているが、重み付けデータを決定する式は、重み付けデータとして設定することができるものであればよく、式（４）に限るものではない。
【００８７】
【数４】
0005404556.tif 000005
【００８８】
重み付けデータ設定部１７で決定した重み付けデータは、図８に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納される。
【００８９】
次に、第１の実施の形態の複数台の空調機２０による協調制御処理の内容について説明する。前述の式（１）の二次式で表される空調能力と消費電力との関係および重み付けデータを使用して、次の制御タイミングで運転している空調機２０、ここでは空調機Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３，Ｎｏ４の４台に対して消費電力を低減する空調能力の割り当ては、次のように行われる。
【００９０】
ある全体空調負荷Ｌに対して、全体空調負荷Ｌと運転中の空調能力Ｑk（ｋ＝１，２，３…）の総和とのバランスを保ちつつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの消費電力の総和を評価する評価関数ｆを最小にする問題を考える。
【００９１】
【数５】
0005404556.tif 000006
【００９２】
式（５）において、Ｑminは、空調機の最小能力を表し、Ｑmaxは、空調機の最大能力を表し、γkは、空調機ｋに対する重み付けデータを表す。
【００９３】
式（５）に示すように、各空調機の重み付き消費電力の和を、各空調機の空調能力Ｑを変数とした多変数関数（以下「第１の多変数関数」という）ｆとする。そして、各空調機の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなる制約条件の下で、上記の第１の多変数関数ｆが極値、具体的には極小値となる各空調機の空調能力Ｑをそれぞれ求める。この極小値は、制約条件の下での最小値となる。
【００９４】
式（５）の問題の解は、解析的に求めることができる。本実施の形態では、ラグランジュの未定乗数法を用いて求める場合を説明する。式（５）の問題の解を求める方法は、ラグランジュの未定乗数法に限るものではなく、式（５）の問題の解を求められるものであればよい。
【００９５】
まず、式（５）に、各空調機の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなる制約条件を係数とする中間変数μを加え、以下の式（６）のような第２の多変数関数Ｆを考える。
【００９６】
【数６】
0005404556.tif 000007
【００９７】
次に、式（６）の極値条件から、以下の式（７）を得る。
【００９８】
【数７】
0005404556.tif 000008
【００９９】
式（７）を整理すると、第２の多変数関数Ｆの各変数が極値となる条件を満たす中間変数μは、次の式（８）で与えられる。
【０１００】
【数８】
0005404556.tif 000009
【０１０１】
すなわち、全体空調負荷Ｌと各空調機の空調能力Ｑkの総和とのバランス維持を表す制約式である式（５）の、ラグランジュ乗数である中間変数μを用いると、各空調機の空調能力Ｑkは次の式（９）に示すように代数式で与えられる。
【０１０２】
【数９】
0005404556.tif 000010
【０１０３】
以上のように、中間変数μと、性能モデルデータと、重み付けデータとに基づいて、各空調機２０の空調能力Ｑkをそれぞれ求めることによって、協調制御対象の複数の空調機２０で、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、可及的に小さい消費電力で全体空調負荷Ｌに見合うだけの空調能力を求めることができる。
【０１０４】
次に、第１の実施の形態における協調制御処理の動作を具体的に説明する。図１１は、本発明の第１の実施の形態における制御装置１０の協調制御処理に関する処理手順を示すフローチャートである。本実施の形態では、各空調機２０の空調負荷データを参照して重み付けデータを決定する場合について説明する。図１１に示す協調制御処理は、制御装置１０の各部によって実行される。
【０１０５】
ユーザによって主電源がオン（ＯＮ）されると、制御装置１０は、ステップａ１において処理を開始し、ステップａ２に移行する。
【０１０６】
ステップａ２において、制御装置１０は、初期データを読み込む処理を行う。初期データを読み込む処理について、以下に具体的に説明する。まず、制御装置１０のデータ設定部１３は、データ記憶部１２に予め記憶されている性能モデルデータＤ１を読み出して参照する。また、データ設定部１３は、データ格納部１１に格納されている空調負荷データＤ２を読み出して参照する。ここで読み出される空調負荷データＤ２は、協調制御対象であって、計測可能な状態、すなわちバランス運転およびバランス停止の状態の各空調機が計測した、次の制御タイミングにおける空調負荷データＤ２である。また、データ設定部１３は、次の制御タイミングにおいて、バランス運転およびバランス停止の状態の空調機の運転情報データＤ３を読み出して参照する。
【０１０７】
そして、データ設定部１３は、参照した性能モデルデータＤ１、空調負荷データＤ２および運転情報データＤ３を、初期データとして設定して、演算の初期化を実行する。
【０１０８】
具体的には、データ設定部１３は、運転情報データＤ３に基づいて、制御対象となる空調機の運転台数をメモリ上の変数にセット、すなわち設定し、運転台数分の性能モデルデータを空調機Ｎｏ毎にメモリ上の変数にセット、すなわち設定する。このとき、全体空調負荷Ｌに対するメモリ上の変数、中間変数μおよび各空調機２０の重み付けデータと、空調能力Ｑk（ｋ＝１，２，３…）に対するメモリ上の変数とを「０」に初期化しておく。また、全体空調負荷Ｌ、中間変数μおよび各空調機２０の重み付けデータと、空調能力Ｑk（ｋ＝１，２，３…）を格納するデータ格納部１０１の変数とを「０」に初期化しておく。以上のようにしてステップａ２の初期設定データを読み込む処理を終了すると、ステップａ３に移行する。
【０１０９】
ステップａ３において、全体空調負荷演算部１４は、空調負荷データＤ２から全体空調負荷Ｌを求める。全体空調負荷演算部１４は、具体的には、次のように演算して全体空調負荷Ｌを求める。まず、運転情報データＤ３に基づいて、協調制御対象である空調機２０、すなわちバランス運転およびバランス停止の状態の空調機２０を得る。そして、空調負荷データＤ２から、協調制御対象である空調機２０の空調負荷を得て、その合計値を全体空調負荷Ｌとしてメモリ上の変数に求める。得られた全体空調負荷Ｌをデータ格納部１１の変数に書き込む。
【０１１０】
たとえば、運転情報データＤ３が、前述の図６に示すように、空調機Ｎｏ１〜４の順に１，０，１，−１であり、空調負荷データＤ２が、前述の図７に示すように、空調機Ｎｏ１〜４の順にＬ1，Ｌ2，Ｌ3，−１である場合を考える。この場合、協調制御対象であって、空調負荷の計測可能な状態の空調機２０は空調機Ｎｏ１〜Ｎｏ３であり、これらの空調機Ｎｏ１〜Ｎｏ３から求められる全体空調負荷Ｌは、Ｌ＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3である。このようにして得られた全体空調負荷Ｌがデータ格納部１１の変数に書き込まれる。以上のようにしてステップａ３の処理を終了すると、ステップａ４に移行する。
【０１１１】
ステップａ４において、重み付けデータ設定部１７は、空調負荷データＤ２から重み付けデータγを求める。重み付けデータ設定部１７は、具体的には、次のように演算して重み付けデータγを求める。まず、ステップａ３と同様に、運転情報データＤ３に基づいて、協調制御対象である空調機２０、すなわちバランス運転およびバランス停止の状態の空調機２０を得る。そして、空調負荷データＤ２から、協調制御対象である空調機２０の空調負荷を得て、前述の式（２）に基づいて各空調機２０に対する重み付けデータγをメモリ上の変数に求める。得られた各空調機２０に対する重み付けデータγを、データ格納部１１の変数に書き込む。
【０１１２】
たとえば、運転情報データＤ３が、前述の図６に示すように、空調機Ｎｏ１〜４の順に１，０，１，−１であり、空調負荷データＤ２が、前述の図７に示すように、空調機Ｎｏ１〜４の順にＬ1，Ｌ2，Ｌ3，−１である場合を考える。この場合、協調制御対象であって、空調負荷の計測可能な状態の空調機２０は空調機Ｎｏ１〜Ｎｏ３であり、これらの各空調機Ｎｏ１〜Ｎｏ３に対する重み付けデータγ1，γ2，γ3は、次の式（１０）に示すようになる。
【０１１３】
【数１０】
0005404556.tif 000011
【０１１４】
このようにして得られた各空調機２０に対する重み付けデータγが、データ格納部１１の変数に書き込まれる。以上のようにしてステップａ４の処理を終了すると、ステップａ５に移行する。
【０１１５】
ステップａ５において、空調能力配分演算部１５は、性能モデルデータＤ１と、空調負荷データＤ２と、運転情報データＤ３と、ステップａ４で求めた重み付けデータとから、前述の式（８）に従って中間変数μをメモリ上の変数に求める。そして、その結果をデータ格納部１０１の変数に格納する。以上のようにしてステップａ５の処理を終了すると、ステップａ６に移行する。
【０１１６】
ステップａ６において、空調能力配分演算部１５は、運転している空調機２０の中で最初の空調機２０、たとえば空調機Ｎｏが最も小さい空調機を１つ選択する。このようにしてステップａ６の処理を終了すると、ステップａ７に移行する。
【０１１７】
ステップａ７において、空調能力配分演算部１５は、ステップａ６の処理によって選択した空調機２０に対して、データ格納部１１に格納されている中間変数μと、性能モデルデータＤ１と、ステップａ４で求めた重み付けデータとから、前述の式（９）に従って空調能力Ｑkをメモリ上の変数に求める。そして、その結果をデータ格納部１１の変数に格納する。以上のようにしてステップａ７の処理を終了すると、ステップａ８に移行する。
【０１１８】
ステップａ８において、空調能力配分演算部１５は、運転している全ての空調機２０に対して処理を終了したか否かを判断する。ステップａ８において、全ての空調機２０に対して処理を終了したと判断した場合は、ステップａ１０に移行し、全ての空調機２０に対して処理を終了していない、すなわち処理を終了していない空調機２０が存在すると判断した場合は、ステップａ９に移行する。
【０１１９】
ステップａ９において、空調能力配分演算部１５は、未選択空調機選択処理を行う。具体的には、空調能力配分演算部１５は、未選択の空調機２０の中から次の空調機２０を選択して、ステップａ７に戻り、前述の処理を繰り返す。
【０１２０】
ステップａ１０において、制御信号送出部１６は、制御信号送出処理を行う。具体的には、制御信号送出部１６は、各空調機２０に対してステップａ３〜ａ５およびステップａ７の演算処理の結果として求められた空調能力値を出力データとして、データ格納部１１から読み出す。そして、読み出した空調能力値を実現する制御信号を、次の制御タイミングに合わせて通信線８を通じて、各空調機２０に送出する。以上のようにしてステップａ１０の処理を終了すると、ステップａ１１に移行する。ステップａ１１において、制御装置１０は、全ての処理手順を終了する。
【０１２１】
以上のような協調制御によって、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、必要な全体空調負荷Ｌに見合うだけの空調能力を、運転中の協調制御対象となる各空調機２０に対して、消費電力を低減するように配分して運転することができる。したがって、空調機システム１全体として、消費電力を低減するような運転条件を求めて、空調機２０を制御することができる。
【０１２２】
以上のように本実施の形態においては、性能モデルデータと、全体空調負荷Ｌと、重み付けデータγとに基づいて、複数の空調機２０の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの消費電力の和を評価する評価関数が最小となるように、複数の空調機２０の空調能力Ｑをそれぞれ求める。
【０１２３】
これによって、空調対象空間５内の全体空調負荷Ｌと、運転中の空調機２０の空調能力Ｑkの総和とのバランスを保ちつつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、つまり、空調負荷の大きい空間に大きな空調能力を割り当て、空調負荷の小さい空間に小さな空調能力を割り当てて、消費電力Ｗｋの総和を低減することができる。
【０１２４】
また本実施の形態では、前述の評価関数として、性能モデルデータと重み付けデータとに基づいて、複数の空調機２０の消費電力の和を、各空調機２０の空調能力を変数とした多変数関数である前述の式（５）で示される第１の多変数関数ｆを用いている。そして、複数の空調機２０の空調能力の和が全体空調負荷となる制約条件の下、第１の多変数関数が極値となる各空調機２０の空調能力を求めている。このように最適化問題として定式化した問題を最適な条件の下で解くことによって、消費電力Ｗｋの総和を、より確実に低減することができる。
【０１２５】
また本実施の形態では、全体空調負荷Ｌと、性能モデルデータと、重み付けデータγとを用いて、前述の式（８）に基づいて中間変数μを求め、求めた中間変数μと、性能モデルデータと、重み付けデータγとに基づいて、前述の式（９）によって各空調機２０の空調能力Ｑkをそれぞれ求める。
【０１２６】
これによって、空調機２０の空調能力Ｑkの総和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、複数の空調機２０の空調対象とする空間の熱負荷状況を反映したときの消費電力の和を評価する評価関数が最小となる空調能力を、全体空調負荷Ｌと、性能モデルデータと、重み付けデータγとから算出することができる。
【０１２７】
このように最適化問題として定式化した問題を、中間変数を経て解くことによって、低い演算負荷で、効率的に解くことができる。
【０１２８】
また本実施の形態では、重み付けデータ設定部１７は、図１１のステップａ４において、データ格納部１１に格納される空調負荷データＤ２から重み付けデータγを求める。データ格納部１１に格納される空調負荷データＤ２は、各空調機２０に設けられるセンサなどの計測手段によって計測された計測データに基づいて決定されるものである。計測手段は、空調対象空間５内の状況を表す物理量を計測する。
【０１２９】
すなわち重み付けデータ設定部１７は、空調対象空間５内の状況を表す物理量を計測する計測手段によって計測された計測データに基づいて、複数の空調機２０の重み付けデータをそれぞれ求める。このように計測データに基づいて求められる重み付けデータを用いることによって、予め設定された重み付けデータを用いる場合に比べて、より確実に、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、消費電力の総和を低減することができる。
【０１３０】
この効果は、計測データとして、空調対象空間５内に存在する人の数、具体的には各空調機２０の担当するエリア内に存在する人の数を計測したデータを用いた場合にも同様に得られる。すなわち、重み付けデータ設定部１７が、空調対象空間５内に存在する人の数、具体的には各空調機２０が担当するエリア内に存在する人の数を計測して得た計測データに基づいて重み付けデータを求めて用いることによって、予め設定された重み付けデータを用いる場合に比べて、より確実に、各空調機２０の担当するエリアの負荷状況を考慮して、消費電力の総和を低減することができる。
【０１３１】
以上のように本実施の形態では、図１１に示すフローチャートに基づいて、複数台の空調機２０による協調制御処理の内容を説明したが、このフローチャートは実質的に協調制御処理の内容を実行するプログラムによって実現されてもよい。このプログラムは、たとえば制御装置１０としてリモコンを使用する場合にはリモコンのマイコンに搭載されるが、制御装置１０としてリモコンを使用せずに計算機で制御装置１０を構成する場合には、たとえば、記録媒体であるハードディスクなどに格納されているものが考えられる。
【０１３２】
また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他に、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）およびＭＯ（Magneto-Optical disk）などであってもよい。さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体を、電気通信回線を介して取得するようにすることもできる。
【０１３３】
＜第２の実施の形態＞
図１２は、本発明の第２の実施の形態における制御装置１０Ａの構成を示す機能ブロック図である。本発明の第２の実施の形態の制御装置１０Ａは、前述の第１の実施の形態の制御装置１０の機能に加えて、空調機システム１全体の総消費電力を低減するために、空調機２０の運転状態、具体的にはバランス運転、バランス停止、電源ＯＦＦ、および協調制御対象外を考慮して運転する空調機２０の選択機能を備える。
【０１３４】
具体的には、本実施の形態における制御装置１０は、図１２に示すように、第１の実施の形態の制御装置１０の構成に加え、運転機選択演算部１８を備えて構成される。運転機選択演算部１８は、運転空気調和機選択手段に相当する。
【０１３５】
データ格納部１１、データ記憶部１２、データ設定部１３、全体空調負荷演算部１４、空調能力配分演算部１５、および制御信号送出部１６の機能は、第１の実施の形態と同一であるので、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【０１３６】
運転機選択演算部１８は、複数の空調機２０のうち、運転させる空調機２０と、運転を停止させる空調機２０との組合せパターンを求める。具体的には、運転機選択演算部１８は、データ格納部１１およびデータ記憶部１２から、演算に必要なデータを読み出して参照し、次の制御タイミングで運転可能な空調機（以下「候補空調機」という場合がある）２０の中から、運転させる空調機（以下「運転空調機」という場合がある）と、運転を停止させる空調機（以下「停止空調機」）とを求める処理（以下「運転機選択処理」という場合がある）を実行する。運転機選択演算部１８は、前記運転機選択処理の実行後に得られる運転空調機と停止空調機との選択結果を、データ格納部１１に書き込む。
【０１３７】
図１３は、本発明の第２の実施の形態における制御装置１０Ａの協調制御処理に関する処理手順を示すフローチャートである。以下、図１３に示すフローチャートに従って説明する。図１１に示す協調制御処理は、制御装置１０の各部によって実行される。
【０１３８】
ユーザによって主電源がＯＮされると、制御装置１０Ａは、ステップｂ１において処理を開始し、ステップｂ２に移行する。ステップｂ２において、制御装置１０Ａは、初期データを読み込む処理を行う。初期データを読み込む処理について、以下に具体的に説明する。まず、制御装置１０Ａのデータ設定部１３は、データ記憶部１２に予め記憶されている性能モデルデータＤ１を読み出して参照する。また、データ設定部１３は、データ格納部１１に格納されている空調負荷データＤ２を読み出して参照する。ここで読み出される空調負荷データＤ２は、協調制御対象であって、計測可能な状態、すなわちバランス運転およびバランス停止の状態の各空調機２０が計測した、次の制御タイミングにおける空調負荷データＤ２である。また、データ設定部１３は、次の制御タイミングにおける候補空調機の運転可能情報データＤ４を読み出して参照する。この運転可能情報データＤ４については、後述する。
【０１３９】
そして、データ設定部１３は、参照した性能モデルデータＤ１、空調負荷データＤ２および運転可能情報データＤ４を、初期データとして設定して、演算の初期化を実行する。
【０１４０】
具体的には、データ設定部１３は、運転可能情報データＤ４に基づいて、制御対象となる候補空調機の運転台数をメモリ上の変数にセット、すなわち設定し、運転台数分の性能モデルデータＤ１を空調機Ｎｏ毎にメモリ上の変数にセット、すなわち設定する。このとき、全体空調負荷Ｌに対するメモリ上の変数と、候補空調機の中から作成される組合せデータを格納するメモリ上の変数と、組合せＮｏ毎の中間変数μ、各空調機２０の重み付けデータと空調能力Ｑkとに対するメモリ上の変数、および総消費電力に対するメモリ上の変数と、最終的に選択された組合せＮｏに対するメモリ上の変数とを「０」に初期化しておく。また、全体空調負荷Ｌ、組合せＮｏ毎の中間変数μおよび各空調機２０の重み付けデータと、空調能力Ｑk（ｋ＝１，２，３…）を格納するデータ格納部１１の変数とを「０」に初期化しておく。
【０１４１】
ここで、候補空調機に対する運転可能情報データＤ４について説明する。運転可能情報データＤ４は、次の制御タイミングで運転可能な空調機２０を表す。図１４は、本発明の第２の実施の形態における運転可能情報データＤ４のデータ形式を示す図である。図１４に示すように、運転可能情報データＤ４は、各空調機２０の運転可能状態を表す数値で構成される。各空調機２０の運転可能状態は、たとえば、その空調機２０が運転可能な場合、より詳細には、次の制御タイミングでバランス運転またはバランス停止が可能な空調機２０である場合に「１」と定義する。この運転可能状態が「１」である空調機２０が、候補空調機となる。また、各空調機２０の運転可能状態は、その空調機２０が運転不可能な場合、すなわち次の制御タイミングで運転を行わない空調機２０である場合に「０」と定義する。
【０１４２】
また、電源ＯＦＦの場合に、運転可能状態を「−１」と定義し、協調制御の対象外とする場合に、運転可能状態を「−２」と定義する。
【０１４３】
そして、各空調機２０の運転可能状態は、図１４に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納される。図１４に示す例の場合、空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３が候補空調機である。空調機Ｎｏ４は、運転を行わない空調機である。
【０１４４】
図１３のフローチャートに戻って、ステップｂ２の処理を終了すると、ステップｂ３に移行する。ステップｂ３において、全体空調負荷演算部１４は、空調負荷データＤ２から、候補空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。全体空調負荷Ｌを求めるための具体的な処理内容は、前述の図１１に示すフローチャートのステップａ３の処理内容と同様である。ステップｂ３の処理を終了すると、ステップｂ４に移行する。
【０１４５】
ステップｂ４において、重み付けデータ設定部１７は、空調負荷データＤ２から、候補空調機の重み付けデータγを求める。重み付けデータγを求めるための具体的な処理内容は、前述の図１１に示すフローチャートのステップａ４の処理内容と同様である。ステップｂ４の処理を終了すると、ステップｂ５に移行する。
【０１４６】
ステップｂ５において、運転機選択演算部１８は、候補空調機のうち、運転させる空調機である運転空調機、具体的には次の制御タイミングで運転を想定する空調機と、運転を停止させる空調機である停止空調機、具体的には次の制御タイミングで運転停止を想定する空調機との組合せパターンを求める。本実施の形態では、候補空調機を用いて作成可能な全ての組合せをリストとしてメモリ上の変数に作成する。そして、その結果を、図１５に示すデータ形式でデータ格納部１１に格納する。
【０１４７】
図１５は、本発明の第２の実施の形態における空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。たとえば、図１４で運転可能状態が「１」である候補空調機として与えられた空調機である候補空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３から作成される組合せは、図１５に示すように、全部で７通りとなる。たとえば、図１５に示す組合せＮｏ１は、次の制御タイミングで運転を想定する空調機が候補空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３の中で空調機Ｎｏ１だけであり、空調機Ｎｏ２と空調機Ｎｏ３とは、運転の停止を想定することを表す。また、たとえば、組合せＮｏ７は、候補空調機の全台の運転を想定することを表す。
【０１４８】
図１３のフローチャートに戻って、ステップｂ５の処理を終了すると、ステップｂ６に移行する。ステップｂ６において、運転機選択演算部１８は、ステップｂ５の処理によって作成した組合せパターンの中から、最初の組合せ、たとえば、組合せＮｏが最も小さい組合せを１つ選択する。ステップｂ６の処理を終了すると、ステップｂ７に移行する。
【０１４９】
ステップｂ７において、空調能力配分演算部１５は、ステップｂ６の処理によって選択された組合せにおいて、運転を想定する空調機の空調能力Ｑの和が、候補空調機の全体空調負荷Ｌとなり、かつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの運転を想定する空調機の消費電力Ｗの和を評価する評価関数が最小となるように、運転を想定する空調機の空調能力Ｑkをそれぞれメモリ上の変数に求める。そして、その結果をデータ格納部１１の選択された組合せＮｏに対する各変数に格納する。各空調能力Ｑkを求める処理は、前述の図１１に示すフローチャートのステップａ７の処理と同様である。ステップｂ７の処理を終了すると、ステップｂ８に移行する。
【０１５０】
ステップｂ８において、運転機選択演算部１８は、現在選択されている組合せにおける総消費電力Ｗallを求める。具体的には、運転機選択演算部１８は、データ記憶部１２から、性能モデルデータＤ１を読み出して参照し、データ格納部１１から、ステップｂ６の処理の演算結果が格納されている変数を読み出して参照する。そして、以下の式（１１）に従って、各空調機２０の消費電力Ｗkから、総消費電力Ｗallをメモリ上の変数に求める。そして、データ格納部１１の現在選択されている組合せＮｏに対する消費電力として変数に格納する。
【０１５１】
【数１１】
0005404556.tif 000012
【０１５２】
ここで、図１５に示す空調機２０の運転組合せリストを例に取り、総消費電力Ｗallを求める具体的な方法を説明する。現在選択されている組合せが、図１５の組合せＮｏ５であるとすると、運転を想定する空調機、すなわち運転空調機は、空調機Ｎｏ１および空調機Ｎｏ３であり、運転停止を想定する空調機、すなわち停止空調機は、空調機Ｎｏ２である。この場合、上記ステップｂ７の処理における演算によって、空調機Ｎｏ１と空調機Ｎｏ３とに対して、空調能力Ｑ1と空調能力Ｑ3とが求められる。
【０１５３】
ステップｂ８において運転機選択演算部１８は、前述の式（１１）に従って、空調機Ｎｏ１および空調機Ｎｏ３の消費電力Ｗから、総消費電力Ｗallを求める。総消費電力Ｗallは、具体的には、次の式（１２）のようになる。
【０１５４】
【数１２】
0005404556.tif 000013
【０１５５】
ステップｂ８の処理を終了すると、ステップｂ９に移行する。ステップｂ９において、運転機選択演算部１８は、全ての組合せに対して処理を終了したか否かを判断する。ステップｂ９において、全ての組合せに対して処理を終了したと判断した場合は、ステップｂ１１に移行し、全ての組合せに対して処理を終了していない、すなわち処理を終了していない組合せが存在すると判断した場合は、ステップｂ１０に移行する。
【０１５６】
ステップｂ１０において、運転機選択演算部１８は、未選択組合せ選択処理を行う。具体的には、運転機選択演算部１８は、未選択の組合せの中から次の組合せを選択して、ステップｂ７に戻り、前述の処理を繰り返す。
【０１５７】
ステップｂ１１において、運転機選択演算部１８は、組合せ最終選択処理を行う。具体的には、運転機選択演算部１８は、データ格納部１１から、全ての組合せＮｏに対する総消費電力Ｗallを読み出して参照し、たとえば総消費電力Ｗallが最小となる組合せを選択し、選択した組合せＮｏをメモリ上の変数に書き込む。そして、その結果をデータ格納部１１の変数に格納する。ステップｂ１１の処理を終了すると、ステップｂ１２に移行する。
【０１５８】
ステップｂ１２において、制御信号送出部１６は、ステップｂ１１で選択された組合せＮｏに対応する空調機と空調能力値とを、データ格納部１１から読み出す。そして、バランス運転またはバランス停止などの運転状態と、空調能力値とを実現するように指示する制御信号を、次の制御タイミングに合わせて通信線８を通じて、各空調機２０に送出する。ステップｂ１２の処理を終了すると、ステップｂ１３に移行する。ステップｂ１３において、制御装置１０Ａは、全ての処理手順を終了する。
【０１５９】
以上のような協調制御によって、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、必要な全体空調負荷Ｌに見合うだけの空調能力を、消費電力を低減するように各空調機２０に分配し、分配した空調能力を実現するように各空調機に対して運転状態と運転時の空調能力とを与えて運転することができる。したがって、空調機システム１全体として、消費電力を低減するような運転条件を求めて、空調機２０を制御することができる。
【０１６０】
以上のように本実施の形態においては、組合せパターンについてそれぞれ、運転させる空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの運転させる空調機の消費電力の和を評価する評価関数が最小となるように、運転させる空調機２０の空調能力を求め、運転させる空調機２０の消費電力の和が最小となる組合せパターンを選択する。
【０１６１】
これによって、空調対象空間５内の全体空調負荷Ｌと、運転させる空調機２０の空調能力Ｑkの総和とのバランスを保ちつつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、つまり、空調負荷の大きい空間に大きな空調能力を割り当て、空調負荷の小さい空間に小さな空調能力を割り当てながら、運転または停止させる空調機の組合せのうち、総消費電力Ｗallが最小となる組合せで各空調機２０を制御することができる。
【０１６２】
したがって、第１の実施の形態に比べて、より小さい消費電力を実現するために適切な空調能力と運転台数とを統合的に決定することができる。これによって、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、エネルギー消費量の低減を図ることができる。
【０１６３】
また、各空調機２０の計測した空調負荷データが小さく、その空調負荷データで表される空調負荷が、その空調機２０の最小能力よりも小さい場合に、複数台の空調機２０がそれぞれ独立に運転状態と運転時の空調能力とを制御すると、各空調機２０が個別にサーモＯＮとサーモＯＦＦとを繰り返す動きとなり、空調負荷に対して非効率なエネルギー消費となる。
【０１６４】
これに対し、本実施の形態の複数台の空調機２０による協調制御によれば、各空調機２０の計測した空調負荷データの和から得られる全体空調負荷に従って、運転状態と運転時の空調能力とが求められて制御が実行されるので、各空調機２０が個別にサーモＯＮとサーモＯＦＦとを繰り返すことがなく、必要な全体空調負荷に対して必要最低限のサーモＯＮとサーモＯＦＦとしか行われない。これによって、特に空調負荷が小さい場合に、効率的なエネルギー消費となるように空調機２０を制御することができる。
【０１６５】
本実施の形態では、図１３に示すフローチャートに基づいて、複数台の空調機２０による協調制御処理の内容を説明したが、このフローチャートは実質的に協調制御処理の内容を実行するプログラムによって実現されてもよい。このプログラムは、たとえば制御装置１０Ａとしてリモコンを使用する場合にはリモコンのマイコンに搭載されるが、制御装置１０Ａとしてリモコンを使用せずに計算機で制御装置１０Ａを構成する場合には、たとえば、記録媒体であるハードディスクなどに格納されているものが考えられる。
【０１６６】
また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他に、ＣＤ−ＲＯＭおよびＭＯなどであってもよい。さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体を、電気通信回線を介して取得するようにすることもできる。
【０１６７】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態の制御装置は、前述の第２の実施の形態の制御装置１０Ａの機能に加えて、さらにバランス停止時、たとえば圧縮機の一時停止時の消費電力を考慮して、運転する空調機を選択する機能を備える。
【０１６８】
本実施の形態の制御装置を備える空調機システムの全体構成は、前述の図１に示す第１の実施の形態における空調機システム１と同様であるので、共通する構成には同一の参照符号を付して、図示および共通する説明を省略する。
【０１６９】
本実施の形態による複数台の空調機２０による協調制御処理の内容を示すフローチャートは、前述の第２の実施の形態における協調制御処理の内容を示す図１３のフローチャートと同様である。本実施の形態における協調制御処理は、図１３のステップｂ８の処理を、バランス停止時の消費電力を考慮して行う点が、第２の実施の形態における協調制御処理と異なる。その他の処理は、第２の実施の形態と同様である。
【０１７０】
以下に、本実施の形態における協調制御処理と、前述の図１３に示すフローチャートに基づく第２の実施の形態における協調制御処理との相違点を具体的に説明する。前述の第２の実施の形態では、前述の式（１２）に示すように、運転中の空調機２０の消費電力のみを足し合わせて総消費電力Ｗallを求めて、組合せパターンを選択している。しかし、実際には、協調制御によるバランス停止時の空調機２０では、室内機２の室内送風機２２が稼動していたり、再起動時に備えた制御機能が稼動していたりして、電力を消費している。
【０１７１】
協調制御によるバランス停止時の空調機２０の消費電力をＷOFF［ｋＷ］として、第２の実施の形態と同様に、図１５に示す空調機２０の運転組合せリストを例に取り、総消費電力Ｗallを求める具体的な方法を説明する。
【０１７２】
図１６は、本発明の第３の実施の形態における拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。協調制御によるバランス停止時の空調機２０の消費電力ＷOFFは、各空調機２０に対して設定されるものとし、性能モデルデータを拡張して、図１６に示すデータ形式でデータ記憶部１２に記憶され、演算で必要なときに参照されるものとする。図１６では、図７と同様に、各空調機２０の性能モデルデータを、その空調機の番号を添え字として付して示す。
【０１７３】
現在選択されている組合せが、図１５の組合せＮｏ５であるとすると、運転を想定する空調機は、空調機Ｎｏ１および空調機Ｎｏ３であり、運転停止を想定する空調機は、空調機Ｎｏ２である。運転機選択演算部１８は、前述の式（１１）に従って、各空調機２０の消費電力Ｗから、総消費電力Ｗallを求める。本実施の形態における総消費電力Ｗallは、具体的には、次の式（１３）のようになる。式（１３）において、符号Ｗ2OFFは、協調制御によるバランス停止時の空調機Ｎｏ２の消費電力を表す。
【０１７４】
【数１３】
0005404556.tif 000014
【０１７５】
式（１３）に示すように、本実施の形態では、前述のバランス停止時の消費電力ＷOFFも考慮した総消費電力Ｗallを使用して、前述の第２の実施の形態と同様に各組合せの比較評価を行い、最終的に組合せを選択する。つまり、運転機選択演算部１８は、組合せパターンのうち、運転させる空調機２０の消費電力Ｗと、運転を停止させる空調機２０の運転待機時の消費電力ＷOFFとの和が最小となる組合せパターンを選択する。
【０１７６】
以上のように本実施の形態においては、組合せパターンのうち、運転させる空調機２０である運転空調機の消費電力Ｗと、運転を停止させる空調機２０である停止空調機の運転待機時の消費電力ＷOFFとの和が最小となる組合せパターンが選択される。これによって、停止空調機の待機消費電力も考慮することができるので、効率的なエネルギー消費となるように、空調機２０をより詳細に制御することができる。具体的には、必要な全体空調負荷に見合うだけの空調能力を、バランス停止時、たとえば圧縮機３１の一時停止時の消費電力も考慮して総消費電力を低減するように各空調機２０に分配して、各空調機２０に対して運転状態と運転時の空調能力とを与えて運転することができる。
【０１７７】
したがって、空調機システム全体として、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して消費電力を低減するような、実運用状況に対応した運転条件を求めて、空調機２０を制御することができる。
【０１７８】
本実施の形態では、前述の図１３に示すフローチャートに基づいて、複数台の空調機２０による協調制御処理の内容を説明したが、このフローチャートは実質的に協調制御処理の内容を実行するプログラムによって実現されてもよい。このプログラムは、制御装置としてリモコンを使用する場合にはリモコンのマイコンに搭載されるが、制御装置としてリモコンを使用せずに計算機で制御装置を構成する場合には、たとえば、記録媒体であるハードディスクなどに格納されているものが考えられる。
【０１７９】
また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他に、ＣＤ−ＲＯＭおよびＭＯなどであってもよい。さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体を、電気通信回線を介して取得するようにすることもできる。
【０１８０】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態の制御装置を備える空調機システムの全体構成は、前述の図１に示す第１の実施の形態における空調機システム１と同様であるので、共通する構成には同一の参照符号を付して、図示および共通する説明を省略する。本実施の形態の制御装置は、空調対象空間５内の温度（以下「室内温度」という場合がある）、または空調対象空間５外の温度（以下「室外温度」という場合がある）によって、空調能力と消費電力との関係が変化することを考慮して、消費電力を低減する運転条件を求める機能を備える。
【０１８１】
前述の第１の実施の形態で述べたように、空調機２０における空調能力と消費電力との関係は、式（１）に示すような二次式で近似される。しかし、ある空調能力に対する消費電力は、室内温度および室外温度に依存して変化する。
【０１８２】
ある空調機ｋの基準温度、たとえば２６℃における空調能力Ｑkと消費電力Ｗkとの関係式の係数データをａbase,k，ｂbase,k，ｃbase,kとすると、ある室内温度と室外温度とに対する消費電力Ｗk（ｋＷ）は、以下の式（１４）で表すことができる。
【０１８３】
【数１４】
0005404556.tif 000015
【０１８４】
式（１４）において、ηqは、ある室内温度と室外温度とに対する能力修正係数を表し、ηwは、ある室内温度と室外温度とに対する入力修正係数を表す。また式（１４）において、室内温度および室外温度に対応して修正された係数データを、ａ’k，ｂ’k，ｃ’kとする。
【０１８５】
次に、このような室内温度および室外温度の影響を考慮した本実施の形態における協調制御処理を説明する。
【０１８６】
本実施の形態による複数台の空調機２０による協調制御処理の内容を示すフローチャートは、前述の第１の実施の形態における協調制御処理の内容を示す図１１のフローチャート、および前述の第２または第３の実施の形態における協調制御処理の内容を示す図１３のフローチャートと同様である。本実施の形態における協調制御処理は、各候補空調機に対して室内温度および室外温度を考慮して修正した係数データによって、図１１のステップａ５およびステップａ７の処理、または図１３のステップｂ８の処理を行う点が、第１〜第３の実施の形態における協調制御処理と異なる。その他の処理は、第１〜第３の実施の形態と同様である。
【０１８７】
以下に、本実施の形態における協調制御処理と、前述の図１１のフローチャートに基づく第１の実施の形態における協調制御処理、ならびに前述の図１３のフローチャートに基づく第２および第３の実施の形態における協調制御処理との相違点を具体的に説明する。
【０１８８】
図１７は、本発明の第４の実施の形態における性能モデルデータのデータ形式を示す図である。本実施の形態における性能モデルデータＤ１の係数データは、予め定める基準温度、たとえば２６℃における係数データａbase,k，ｂbase,k，ｃbase,kが、空調機２０毎に設定される。
【０１８９】
本実施の形態における空調能力配分演算部１５は、室内温度および室外温度に基づいて、能力修正係数ηqおよび入力修正係数ηwを取得する。
【０１９０】
ここで、本実施の形態では、室内温度と室外温度とを、凝縮温度と蒸発温度とに対応させるものとする。つまり、冷房運転の場合には、室内温度センサ２３によって検出された室内熱交換器２１の蒸発温度を室内温度として検出し、室外温度センサ３６によって検出された室外熱交換器３３の凝縮温度を室外温度として検出する。
【０１９１】
また、暖房運転の場合には、室内温度センサ２３によって検出された室内熱交換器２１の凝縮温度を室内温度として検出し、室外温度センサ３６によって検出された室外熱交換器３３の蒸発温度を室外温度として検出する。
【０１９２】
そして、空調能力配分演算部１５は、蒸発温度および凝縮温度に応じて、予め設定された能力修正係数ηqおよび入力修正係数ηwを取得する。たとえば、空調能力配分演算部１５は、データ格納部１１に予め、蒸発温度および凝縮温度に対応する各修正係数の値を設定したテーブルなどを記憶させ、これを参照することによって各修正係数を取得する。
【０１９３】
次に、空調能力配分演算部１５は、取得した能力修正係数ηqおよび入力修正係数ηwに基づいて、前述の式（１４）を用いて性能モデルデータＤ１の係数を修正する。そして、空調能力配分演算部１５は、修正した係数データａ’k，ｂ’k，ｃ’kを、新たな性能モデルデータＤ１として、図１７に示すデータ形式でデータ記憶部１２に記憶させ、演算で必要なときに参照する。
【０１９４】
ここでは、蒸発温度および凝縮温度から性能モデルデータの各係数を取得する場合を説明したが、これに限らず、室内温度および室外温度を検出するセンサなどを設けて、このセンサによって検出された室内温度および室外温度から性能モデルデータの各係数を取得するようにしてもよい。また、ここでは、室内温度および室外温度に基づいて修正係数を求める場合を説明したが、これに限らず、室内温度および室外温度のいずれか一方に基づいて修正係数を求めて、性能モデルデータの係数を修正するようにしてもよい。
【０１９５】
空調能力Ｑkと消費電力Ｗkとの関係式が前述の式（１４）のように表される場合、前述の第１の実施の形態で述べたように、ある室内温度および室外温度において、複数の空調機２０によって可及的に小さい消費電力で全体空調負荷に見合うだけの能力を配分する式（８）および式（９）の係数データを、新たにａ’k，ｂ’k，ｃ’kで置き換えればよい。
【０１９６】
また、前述の第２および第３の実施の形態で述べたように、ある室内温度と室外温度とにおいて、運転する空調機の選択時に評価する総消費電力を表す式、たとえば式（１２）および式（１３）において、同様に、係数データを新たにａ’k，ｂ’k，ｃ’kで置き換えればよい。
【０１９７】
以上のように本実施の形態においては、室内温度および室外温度に基づいて、性能モデルデータを修正する。これによって、本実施の形態の複数台の空調機２０による協調制御において、室内温度と室外温度との影響によって変化する空調能力と消費電力との関係を考慮して、必要な全体空調負荷に見合うだけの能力を、消費電力を低減するように各空調機２０に対して運転状態と運転時の空調能力とを与えて運転することができる。
【０１９８】
したがって、空調機システム全体として、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を考慮して、消費電力を低減するような、実際の室内環境および室外機３の設置環境に対応した運転条件を求めて、空調機２０を制御することができる。これによって、エネルギー消費量の低減を図ることができる。
【０１９９】
また本実施の形態では、冷媒の蒸発温度および凝縮温度に応じて修正係数を取得し、この修正係数に基づいて、性能モデルデータＤ１の各係数を修正する。空調サイクルに関連する経年劣化は、蒸発温度または凝縮温度に影響して反映されるので、本実施の形態の複数台の空調機２０による協調制御によれば、空調機２０の経年劣化の影響は、運転状態および運転空調機の空調能力に動的に考慮されることになる。
【０２００】
したがって、使用頻度の違いによる劣化状況、または複数台の空調機２０の構成における使用開始時期の異なる空調機２０の混在状況に対応して、消費電力を低減するように各空調機２０に対して運転状態と運転時の空調能力とを求めて制御することができる。
【０２０１】
＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態の制御装置を備える空調機システムの全体構成は、前述の図１に示す第１の実施の形態における空調機システム１と同様であるので、共通する構成には同一の参照符号を付して、図示および共通する説明を省略する。本実施の形態の制御装置は、候補空調機の数が増大したときに、候補空調機に基づいて作成される運転状態の組合せ数を減らして、実効的な運転条件を低演算負荷で求める。
【０２０２】
前述の第２の実施の形態で述べたように、前述の図１２に示す運転機選択演算部１８は、前述の図１３のステップｂ５において、候補空調機を使って作成可能な全ての組合せをリストとして作成する。たとえば、図１４で与えられた候補空調機が、空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３の場合に作成される組合せは、全部で７通りとなり、図１５に示すようになる。
【０２０３】
候補空調機の数が増えると、組合せ数は増大し、全ての組合せに対して総消費電力の計算を実行すると、演算負荷が高くなる。演算負荷を軽減するためには、組合せ数の削減が必要となる。このとき、実用的に運転効率の高い候補空調機から順に組合せに繰り入れることで、作成される組合せ数を削減することが好ましい。
【０２０４】
図１８は、空調能力と運転効率との関係を表す効率曲線を空調機毎に示すグラフである。図１８において、横軸は空調能力Ｑを示し、縦軸は運転効率γを示す。図１８では、空調機Ｎｏ１（「空調機１」と記載する場合がある）の効率曲線を、記号「○」を結んだ曲線で示し、空調機Ｎｏ２（「空調機２」と記載する場合がある）の効率曲線を、記号「□」を結んだ曲線で示し、空調機Ｎｏ３（「空調機３」と記載する場合がある）の効率曲線を、記号「△」を結んだ曲線で示す。図１８に示すように、空調能力と運転効率との関係は、空調機毎に異なるものである。したがって、設定される各空調機の空調能力Ｑによって、各空調機の運転効率の順序は異なる。しかし、前述の第１〜第４の実施の形態で説明した協調制御においては、中間変数μが等しくなるように各空調機２０の空調能力が配分される。
【０２０５】
図１９は、図１８の横軸である空調能力Ｑを、中間変数μを用いて表した場合の効率曲線を示すグラフである。中間変数μを横軸にして、図１８の効率曲線を描くと、図１９に示すようになる。図１９において、横軸は中間変数μを示し、縦軸は運転効率γを示す。図１９では、図１８と同様に、空調機Ｎｏ１の効率曲線を、記号「○」を結んだ曲線で示し、空調機Ｎｏ２の効率曲線を、記号「□」を結んだ曲線で示し、空調機Ｎｏ３の効率曲線を、記号「△」を結んだ曲線で示す。
【０２０６】
図１９から判るように、協調制御によって中間変数μが一定である場合、各空調機２０の運転効率の順番は、おおよそ最大効率の大きい空調機２０の順番でよいと考えられる。この考え方は、効率曲線がクロス、すなわち交差するときには、必ずしも正確ではない。
【０２０７】
上記の結果から、各空調機２０の運転効率の最大値（以下「最大運転効率γmax」という場合がある）を求めて、この最大運転効率γmaxの順序に基づいて、各空調機２０の組合せパターンを検討すればよいことが判る。
【０２０８】
空調機２０における空調能力と消費電力との関係が、前述の式（１）に示すように、二次式で十分に近似できるとき、ある空調機ｋに対する運転効率γkは、次の式（１５）のように与えられる。
【０２０９】
【数１５】
0005404556.tif 000016
【０２１０】
このとき、最大運転効率γmaxは、式（１６）となる。
【０２１１】
【数１６】
0005404556.tif 000017
【０２１２】
図２０は、空調能力と運転効率γとの関係の一例を示すグラフである。図２０において、記号「×」は、最大運転効率γmaxを表す。
【０２１３】
さらに、前述の第４の実施の形態で説明したように、運転効率は、室内温度および室外温度によって変化するので、その影響を反映した運転効率を適切に求めることが必要となる。
【０２１４】
本実施の形態では、たとえば、次のようにして、室内温度および室外温度を考慮した運転効率を求める。室内温度および室外温度の影響を考慮した場合に、ある空調機ｋのある基準温度、たとえば２６℃の最大運転効率をγmaxbase,kとすると、前述の式（１６）は、次の式（１７）に示すように記述できる。
【０２１５】
【数１７】
0005404556.tif 000018
【０２１６】
次に、前述のような運転効率の順序に基づいて、組合せパターンの削減を行う本実施の形態における協調制御を説明する。本実施の形態による複数台の空調機による協調制御処理の内容を示すフローチャートは、前述の第２の実施の形態における協調制御処理の内容を示す図１３のフローチャートと同様である。本実施の形態における協調制御処理は、図１３のステップｂ５において、各候補空調機に対して室内温度および室外温度を考慮した最大運転効率に基づいて、運転状態の組合せリストを作成する点が、第２〜第４の実施の形態における協調制御処理と異なる。その他の処理は、第２〜第４の実施の形態と同様である。
【０２１７】
以下に、本実施の形態における協調制御処理と、前述の図１３に示すフローチャートに基づく第２〜第４の実施の形態における協調制御処理との相違点を具体的に説明する。図２１は、本発明の第５の実施の形態における拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。図２２は、本発明の第５の実施の形態における空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。
【０２１８】
本実施の形態において、データ記憶部１２には、たとえば前述の図５に示す第１の実施の形態における性能モデルデータを拡張して、各空調機に対して設定される最大運転効率γmaxbaseを含めた性能モデルデータが、図２１に示すデータ形式で記憶される。そして、この拡張された性能モデルデータが、演算で必要なときに読み出されて参照される。前述の第３の実施の形態に適用する場合には、前述の図１６に示す性能モデルデータを同様に拡張してもよい。
【０２１９】
本実施の形態では、運転機選択演算部１８は、前述の図１３に示すステップｂ５において、前述の式（１７）に従って、演算タイミングにおける室内温度および室外温度から求めた係数ηw，ηqと、データ記憶部１２に記憶されている最大運転効率γmaxbaseとに基づいて、全ての候補空調機の最大運転効率を演算する。そして、運転機選択演算部１８は、候補空調機を最大運転効率の降順に並べて、最初の候補空調機から順に組合せに繰り入れて組合せリストを作成する。このとき、候補空調機がＮ個あるときに作成される組合せを、たとえばＮ通りに削減することが好ましい。つまり、最大運転効率が最も大きい空調機が、運転させる空調機に含まれるように組合せパターンを求める。
【０２２０】
たとえば、候補空調機が空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３であり、各候補空調機に対して求められた最大運転効率γmaxbaseが、空調機Ｎｏ１が「２．７」であり、空調機Ｎｏ２が「３．０」であり、空調機Ｎｏ３が「２．３」であるとする。この場合、候補空調機を最大運転効率の降順に並べると、空調機Ｎｏ２、Ｎｏ１、Ｎｏ３の順となる。したがって、組合せリストは、図２２に示すように作成される。
【０２２１】
このように、候補空調機がＮ台の場合は、最大運転効率の高い順に、Ｎ通りの組合せパターンを対象にして、消費電力量を計算する。以降は、前述の第２の実施の形態と同様の動作によって、組合せパターンのうち、総消費電力が最小値となる組合せパターンで、運転状態および空調能力を設定すればよい。
【０２２２】
運転効率の最大値、すなわち最大運転効率を利用しない場合には、各空調機の担当する空間の負荷状況を反映して、次のように重み付けデータを利用してもよい。ここでは、重み付けデータ設定部１７が、データ格納部１１に格納されている各空調機２０の空調負荷データを参照して重み付けデータを決定する場合について説明する。
【０２２３】
たとえば、図１４で与えられるように、候補空調機が空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３であり、図８で与えられるように、各候補空調機に対して求められた重み付けデータの大きさが、γ2（空調機Ｎｏ２）＞γ1（空調機Ｎｏ１）＞γ3（空調機Ｎｏ３）の順であったとする。
【０２２４】
この場合、重み付けデータの大きさが小さい方が負荷は大きいので、たとえば、負荷が大きいエリアを優先して運転することを考えて、候補空調機を重み付けデータの昇順に並べると、空調機Ｎｏ３、空調機Ｎｏ１、空調機Ｎｏ２の順となる。この順に従って、組合せリストを上記のように作成してもよい。
【０２２５】
また、これは重み付けデータが各空調機２０の担当するエリアの人の数に由来して設定されている場合でも同様に考えることができる。このとき、直接に人の存在するエリアに対して運転空調機を割り当てるのではなく、人の存在しない、もしくは人の少ないエリアの空調機２０を優先して運転したい場合には、上記の候補空調機を重み付けデータの降順に並べればよい。
【０２２６】
以上のように本実施の形態では、候補空調機がＮ台の場合は、重み付けデータを基準に、Ｎ通りの組合せパターンを対象にして、消費電力量を計算する。以降は、前述の第２の実施の形態と同様の動作によって、組合せパターンのうち、総消費電力が最小値となる組合せパターンで、運転状態および空調能力を設定すればよい。
【０２２７】
以上のように本実施の形態においては、運転効率の最大値または重み付けデータの大小の順序に基づいて、複数の空調機２０のうち、運転させる空調機２０と、運転を停止させる空調機２０との組合せパターンを求める。これによって、消費電力を低減するような空調機２０の運転状態と運転時の空調能力とを演算によって求めるときに、候補空調機による運転状態の組合せ数を効率的に削減することができる。また、候補空調機による運転状態の組合せ数を削減することによって、演算負荷を低減することができるので、実用上の制約から計算能力が低く、メモリの容量に限界のあるマイコンであっても、協調制御処理を実行する機能を実装することができる。
【０２２８】
特に本実施の形態では、運転効率の最大値が最も大きい空調機２０、または重み付けデータが最も大きい、もしくは最も小さい空調機２０が、運転空調機に含まれるように、前述の組合せパターンを求める。これによって、消費電力を低減するような空調機２０の運転状態と運転時の空調能力とを演算によって求めるときに、候補空調機による運転状態の組合せ数を、より効率的に削減することができる。
【０２２９】
＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の本実施の形態の制御装置は、ユーザが、協調制御に参加することができる空調機、または協調制御から離脱する空調機を予め設定することができる機能を備える。本実施の形態の制御装置を備える空調機システムの全体構成は、前述の図１に示す第１の実施の形態における空調機システム１と同様であるので、共通する構成には同一の参照符号を付して、図示および共通する説明を省略する。
【０２３０】
協調制御からの離脱を表す状態は２種類あり、１つは主電源をＯＦＦにする状態であり、もう１つは協調制御対象外にする状態である。データ格納部１１には、空調機２０毎に、協調制御の対象であるか否かを示す情報が記憶される。前述の第１の実施の形態のように、複数の空調機の協調制御は、次のように行われる。
【０２３１】
ユーザが特定の空調機２０の運転を停止させるとき、ユーザは、該当する空調機２０に対する主電源をＯＦＦとする。このとき、該当する空調機２０から通信線８を介して、主電源ＯＦＦの運転状態を示す信号が制御装置１０へ与えられる。制御装置１０は、運転情報データＤ３において、該当する空調機２０に「−１」を与えて、データ格納部１１に格納する。
【０２３２】
図２３は、本発明の第６の実施の形態における運転状態データのデータ形式を示す図である。たとえば、空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３を運転し、空調機Ｎｏ４を停止させる場合には、図２３に示すようなデータが設定される。
【０２３３】
また、ユーザが特定の空調機２０を協調制御対象外として運転させたいとき、制御装置１０は、ユーザの設定によって、該当する空調機２０に対して協調制御対象外の状態を設定する。つまり、制御装置１０は、ユーザの設定によって、運転情報データＤ３において、該当する空調機２０に「−２」を与えて、データ格納部１１に格納する。
【０２３４】
図２４は、本発明の第６の実施の形態における他の運転状態データのデータ形式を示す図である。たとえば、空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３を運転し、空調機Ｎｏ４を協調制御対象外とする場合には、図２４に示すようなデータが設定される。
【０２３５】
そして、制御装置１０は、前述の図１１に示すフローチャートに従って、協調制御処理を行う。本実施の形態では、全体空調負荷演算部１４は、ステップａ２において、複数の空調機２０のうち、制御対象である空調機２０の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。また、空調能力配分演算部１５は、ステップａ７において、複数の空調機２０のうち、制御対象である空調機２０の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、制御対象である空調機２０の消費電力の和が可及的に小さくなるように、空調機２０の空調能力を求める。その他の動作は、図１１に示すフローチャートに基づく第１の実施の形態における協調制御処理と同様である。
【０２３６】
前述の第２の実施の形態のように、複数の運転している空調機２０に対して、運転する空調機２０の選択および空調機２０の能力配分を行う場合には、協調制御処理は、次のように行われる。
【０２３７】
ユーザが特定の空調機２０の運転を停止させるとき、ユーザは、該当する空調機２０に対する主電源をＯＦＦとする。このとき、該当する空調機２０から通信線８を介して、主電源ＯＦＦの運転状態を示す信号が制御装置１０へ与えられる。そして、制御装置１０は、運転可能情報データＤ４において、該当する空調機２０に「−１」を与えて、データ格納部１１に格納する。
【０２３８】
図２５は、本発明の第６の実施の形態における運転可能状態データのデータ形式を示す図である。たとえば、次の制御タイミングで運転可能な空調機２０が空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２であり、運転不可能な空調機２０が空調機Ｎｏ３であり、電源ＯＦＦの空調機２０が空調機Ｎｏ４である場合には、図２５に示すようなデータが設定される。
【０２３９】
また、ユーザが特定の空調機を協調制御対象外として運転させたいとき、制御装置１０は、ユーザの設定によって、該当する空調機２０に対して、協調制御対象外の状態を設定する。つまり、制御装置１０は、運転可能情報データＤ４において、該当する空調機２０に「−２」を与えて、データ格納部１１に格納する。
【０２４０】
図２６は、本発明の第６の実施の形態における他の運転可能状態データのデータ形式を示す図である。たとえば、空調機Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ４を運転し、空調機Ｎｏ３を協調制御対象外とする場合には、図２６に示すようなデータが設定される。そして、制御装置１０は、図１３に示すフローチャートに従って、協調制御処理を行う。本実施の形態では、全体空調負荷演算部１４は、ステップｂ３において、複数の空調機２０のうち、制御対象である空調機２０の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
【０２４１】
また、空調能力配分演算部１５は、ステップｂ７において、複数の空調機２０のうち、制御対象である空調機２０の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの運転を想定する空調機２０の消費電力Ｗの和を評価する評価関数が最小となるように、空調機２０の空調能力を求めることになる。その他の動作は、前述の図１３のフローチャートに基づく第２の実施の形態における協調制御処理と同様である。
【０２４２】
前述の第３〜第５の実施の形態に適用する場合も同様に、データ格納部１１の情報に基づいて、協調制御に参加する制御対象である空調機２０について、協調制御を行うようにすることができる。
【０２４３】
以上のように本実施の形態においては、データ格納部１１には、空調機２０毎に協調制御の対象であるか否かを示す情報が記憶される。これによって、本実施の形態の複数台の空調機２０による協調制御において、協調制御に参加することができる空調機２０を予め設定することができる。また協調制御から離脱する空調機２０を予め設定することができる。
【０２４４】
具体的には、ユーザによって協調制御の対象とするかどうかを設定することができる。また、ある状況で空調が不必要な箇所に設置されている空調機２０の電源をＯＦＦしても、それ以外の空調機２０で協調制御を継続することができる。また、ある状況で空調が、空調機の性能や環境条件によらずに、必要な箇所に設置されている空調機２０を協調制御対象外として設定しても、それ以外の空調機２０で協調制御を継続することができる。
【０２４５】
したがって、ユーザの判断による省エネルギー設定および快適性の実現に対して、柔軟な制御を実現することができる。
【０２４６】
＜第７の実施の形態＞
本発明の第７の実施の形態の制御装置は、協調制御対象の空調機に対して、設置箇所のセンサ情報と設定情報との乖離が大きいときに、協調制御から離脱させて独立に運転させるように制御する。本実施の形態の制御装置を備える空調機システムの全体構成は、前述の図１に示す第１の実施の形態における空調機システム１と同様であるので、共通する構成には同一の参照符号を付して、図示および共通する説明を省略する。本実施の形態の制御装置は、協調制御処理の具体的な内容が異なること以外は、第１の実施の形態の制御装置１０と同様の構成であるので、第１の実施の形態の制御装置と同一の参照符号「１０」を付して示す場合がある。本実施の形態では、空調負荷を表すセンサ情報が、協調制御対象の空調機２０に対する設置箇所の室内温度である場合を説明する。
【０２４７】
前述の第１の実施の形態のように、複数の運転している空調機２０の空調能力の配分で協調制御処理を実現する場合、協調制御処理は次のように行われる。具体的には、図１１に示すフローチャートに基づいて、ステップａ２の初期データの読み込み処理において、データ設定部１３は、次の制御タイミングにおいて、バランス運転およびバランス停止の状態の空調機２０の運転情報データＤ３を参照する。
【０２４８】
また、データ設定部１３は、ステップａ１において、バランス運転の状態、すなわち運転情報データＤ３が「１」の状態となっている空調機２０、およびバランス停止の状態、すなわち運転情報データＤ３が「０」の状態となっている空調機２０の空調負荷データＤ２を参照する。このとき、現段階で、バランス運転またはバランス停止の状態となっている空調機２０の空調負荷データＤ２の大きさが、所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも大きい場合、運転情報データＤ３において、現段階で「１」または「０」となっている値を、協調制御対象外を意味する「−２」に修正する。
【０２４９】
室内温度と設定温度との乖離は、そのときの空調負荷に反映されるので、本実施の形態では、空調負荷の大きさを判定基準として使用している。判定基準は、これに限定されるものではなく、たとえば計測した室内温度と設定温度との偏差を判定基準としてもよい。
【０２５０】
運転情報データＤ３を修正した後の処理は、修正後の運転情報データＤ３に基づいて処理を行うこと以外は、前述の図１１に示すフローチャートにおけるステップａ３以降の処理と同様である。本実施の形態では、全体空調負荷演算部１４は、ステップａ３において、複数の空調機２０のうち、空調負荷が所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも小さい空調機２０を、制御対象である空調機２０として選択し、制御対象である空調機２０の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
【０２５１】
また、空調能力配分演算部１５は、ステップａ７において、複数の空調機２０のうち、制御対象である空調機２０の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの運転を想定する空調機の消費電力Ｗの和を評価する評価関数が最小となるように、空調機２０の空調能力を求める。
【０２５２】
前述の第２の実施の形態のように、複数の運転している空調機２０に対して、運転する空調機２０の選択および空調機の能力配分を行って協調制御処理を実現する場合には、協調制御処理は次のように行われる。
【０２５３】
図１３に示すフローチャートに基づいて、ステップｂ２の初期データの読み込み処理において、データ設定部１３は、次の制御タイミングにおける候補空調機の運転可能情報データＤ４を参照する。
【０２５４】
また、データ設定部１３は、バランス運転の状態、すなわち運転可能情報データＤ４が「１」の状態およびバランス停止の状態、すなわち運転可能情報データＤ４が「０」の状態となっている空調機２０の空調負荷データＤ２を参照する。
【０２５５】
このとき、現段階で、バランス運転またはバランス停止の状態となっている空調機２０の空調負荷データＤ２の大きさが、所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも大きい場合、運転可能情報データＤ４において、現段階で「１」または「０」となっている値を、協調制御対象外を意味する値「−２」に修正する。
【０２５６】
室内温度と設定温度との乖離は、そのときの空調負荷に反映されるので、本実施の形態では、空調負荷の大きさを判定基準として使用している。判定基準は、これに限定されるものではなく、たとえば計測した室内温度と設定温度との偏差を判定基準としてもよい。
【０２５７】
運転可能情報データＤ４を修正した後の処理は、修正後の運転可能情報データＤ４に基づいて処理を行うこと以外は、図１３に示すフローチャートにおけるステップｂ３以降の処理と同様である。具体的には、全体空調負荷演算部１４は、ステップｂ３において、複数の空調機２０のうち、空調負荷が所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも小さい空調機を、制御対象である空調機２０として選択し、制御対象である空調機２０の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
【０２５８】
また、空調能力配分演算部１５は、ステップｂ７において、複数の空調機２０のうち、制御対象である空調機２０の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、かつ、各空調機２０の担当する空間の負荷状況を反映したときの運転を想定する空調機２０の消費電力Ｗの和を評価する評価関数が最小となるように、空調機２０の空調能力を求める。
【０２５９】
前述の第３〜第６の実施の形態においても、空調機２０の空調負荷が、所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも大きいときに、運転情報データＤ３または運転可能情報データＤ４を、協調制御対象外を意味する値「−２」に修正することによって、同様の動作を行うことができる。
【０２６０】
以上のように本実施の形態においては、空調負荷が所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも大きい空調機２０を協調制御対象外として、空調負荷が所定値、たとえば基準空調負荷ＬTH（ｋＷ）よりも小さい空調機２０を、制御対象である空調機２０として選択する。
【０２６１】
したがって、本実施の形態の制御装置による複数台の空調機２０の協調制御によれば、ある空調機の主に担当する空調エリアで室温と設定温度との差が大きいときに、空調機２０は、協調制御を離脱して専ら空調エリアに対して作用することができる。これによって、快適性がある範囲を逸脱して損なわれている状況に対して、柔軟な制御を実現することができる。
【０２６２】
前述の第１〜第７の実施の形態においては、複数の空調機２０を制御する空調機の制御装置１０，１０Ａについて説明したが、これに限らず、同一空間を冷却対象として設置された複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置であっても、前述の第１〜第７の実施の形態の動作を適用することができる。
【０２６３】
たとえば、冷凍用のショーケースなどの内部を、室内熱交換器２１によって冷却する冷凍装置を複数備えるシステムにおいて、第１〜第７の実施の形態と同様に、冷凍装置の冷凍能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータを冷凍装置毎に記憶させ、複数の冷凍装置の冷凍負荷の合計値である全体冷凍負荷を求める。そして、性能モデルデータと全体冷凍負荷と重み付けデータとに基づいて、複数の冷凍装置の冷凍能力の和が全体冷凍負荷となり、かつ、各冷凍装置の担当する空間の負荷状況を反映したときの運転を想定する冷凍装置の消費電力Ｗの和を評価する評価関数が最小となるように、複数の冷凍装置の冷凍能力をそれぞれ求める。これによって、前述の第１〜第７の実施の形態と同様の協調制御を行うことが可能であるので、各冷凍装置の担当する空間の負荷状況を考慮して、冷却対象の空間内の全体冷凍負荷と、運転中の冷凍装置の冷凍能力の総和とのバランスを保ちつつ、消費電力の総和を低減することができる。
【符号の説明】
【０２６４】
１  空気調和システム、２  室内機、３  室外機、５  空調対象空間、７  冷媒配管、１０，１０Ａ  制御装置、１１  データ格納部、１２  データ記憶部、１３  データ設定部、１４  全体空調負荷演算部、１５  空調能力配分演算部、１６  制御信号送出部、１７  重み付けデータ設定部、１８  運転機選択演算部、２０  空気調和機、２０Ａ  冷媒回路、２１  室内熱交換器、２２  室内送風機、２３  室内温度センサ、３１  圧縮機、３２  四方弁、３３  室外熱交換器、３４  室外送風機、３５  絞り装置、３６  室外温度センサ、７１  ガス接続配管、７２  液接続配管。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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