(57)【要約】【課題】変更された設定温度によってどの程度の消費エネルギーが削減されることになるのかについてユーザに対して容易に「見える化」することができる空気調和装置を提供する。【解決手段】設定温度設定部１において算出された設定温度と、少なくとも外気温度に基づいて算出される負荷相当温度との温度差である設定温度差を算出する設定温度差算出部４と、予め定められる基準温度と、前記負荷相当温度との温度差である基準温度差を算出する基準温度差算出部５と、前記設定温度差と前記基準温度差の比に基づいて、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出する省エネ効果算出部６とを備えた。【選択図】図２
2014092301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定算出式に基づいて設定温度を算出する設定温度設定部と、前記設定温度設定部において算出された設定温度と室内機が設けられている室内の室内温度との偏差が小さくなるように室内機又は室外機を制御する空調制御部とを備えた空気調和装置であって、
前記設定温度設定部において算出された設定温度と、少なくとも外気温度に基づいて算出される負荷相当温度との温度差である設定温度差を算出する設定温度差算出部と、
予め定められる基準温度と、前記負荷相当温度との温度差である基準温度差を算出する基準温度差算出部と、
前記設定温度差と前記基準温度差の比に基づいて、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出する省エネ効果算出部とを備えた事を特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記省エネ効果算出部で算出された省エネ効果を表示する省エネ効果表示部をさらに備えた請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記負荷相当温度が、外気温度及び前記室内機が設けられている室内の内部発熱に相当する内部発熱相当温度の和である請求項１又は２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記内部発熱相当温度が、内部発熱が実質的に存在しない状態における外気温度と設定温度との差、内部発熱が実質的に存在しない状態におけるサーモオフ時間と、内部発熱が存在する状態における外気温度と設定温度の差、及び、内部発熱が存在する状態におけるサーモオフ時間に基づいて算出される温度である請求項３記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記内部発熱相当温度が、下式により算出される温度である請求項３又は４記載の空気調和装置。
【数７】
2014092301.tif 000010
ここで、Ｔｉ：内部発熱相当温度、ΔＴ：内部発熱が実質的に存在しない状態における外気温度と設定温度との差、ｔｏｆｆ：内部発熱が実質的に存在しない状態におけるサーモオフ時間、ΔＴ１：内部発熱が存在する状態における外気温度と設定温度との差、ｔｏｆｆ１：内部発熱が存在する状態におけるサーモオフ時間である。
【請求項６】
内部発熱が実質的に存在しない状態における初期サーモオン時間、現時点での外気温度と設定温度との差、及び、前記内部発熱相当温度から算出される予測サーモオン時間とに基づいて、機器の故障予知を行う故障予知部をさらに備えた請求項３乃至５いずれかに記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記故障予知部が、下式により予測サーモオン時間を算出して、現時点でのサーモオン時間と前記予測サーモオン時間の差が所定値以上の場合に機器の故障が発生する可能性があることを示す故障予知警報を出力するように構成されている請求項６記載の空気調和装置。
【数８】
2014092301.tif 000011
ここで、ｔ’ｏｎ１：予測サーモオン時間、ｔｏｎ：初期サーモオン時間、Ｔｉ：内部発熱相当温度、ΔＴ１：現時点での外気温度と設定温度との差、ΔＴ：内部発熱が存在しない状態での外気温度と設定温度との差である。
【請求項８】
前記設定温度設定部が第１所定周期ごとに設定温度を算出するように構成されており、
前記省エネ効果算出部が、前記第１所定周期よりも長い第２所定周期ごとに省エネ効果を算出するとともに、第２所定周期内において前記設定温度設定部で算出された設定温度ごとに前記空調制御部で各設定温度による運転が継続された時間である動作時間を記憶するように構成されており、
前記省エネ効果算出部が、各設定温度による省エネ効果を各設定温度での動作時間により加重平均することで、第２所定周期全体における省エネ効果を算出するように構成されている請求項１乃至７いずれかに記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記設定温度設定部が、室内機ごとに設定温度をそれぞれ算出するように構成されており、
前記省エネ効果算出部が、各室内機に設定されている設定温度での省エネ効果を各室内機の室内機容量により加重平均することで、空気調和装置全体の省エネ効果を算出するように構成されている請求項１乃至８いずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記室外機において測定される電流及び電圧と、推定される力率とに基づいて消費電力を推定する消費電力推定部と、
前記消費電力推定部において推定された消費電力と、前記省エネ効果算出部において算出された省エネ効果とに基づいて、前記空調制御部が前記基準温度で運転した場合の消費電力に対する消費電力の削減量を算出する削減消費電力算出部とをさらに備えた請求項１乃至９いずれかに記載の空気調和装置。
【請求項１１】
所定算出式に基づいて設定温度を算出する設定温度設定部と、前記設定温度設定部において算出された設定温度と室内機が設けられている室内の室内温度との偏差が小さくなるように室内機又は室外機を制御する空調制御部とを備えた空気調和装置に用いられる空気調和装置用プログラムであって、
前記設定温度設定部において算出された設定温度と、少なくとも外気温度に基づいて算出される負荷相当温度との温度差である設定温度差を算出する設定温度差算出部と、
予め定められる基準温度と、前記負荷相当温度との温度差である基準温度差を算出する基準温度差算出部と、
前記設定温度差と前記基準温度差の比に基づいて、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出する省エネ効果算出部とを備えた事を特徴とする空気調和装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定温度に応じて変化する消費エネルギーや消費電力量を算出又は表示する機能を有した空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばビルマルチタイプの空気調和装置等においてはユーザが設定温度を設定するのではなく、インターネット等により接続された遠隔監視センターによってＰＭＶ等の快適性指標に基づいて算出される設定温度が各室内機に対して自動的に設定されるように構成されているものがある。
【０００３】
例えば、ユーザが自身の感覚だけに基づいて設定温度を変更すると、快適性は保たれているものの過剰な冷暖房となっているために消費エネルギーが大きくなったり、逆に省エネルギー性を優先しすぎるためにユーザの快適性が犠牲になったりすることがある。このような問題に対して各種空調パラメータから算出されるＰＭＶに基づいて各室内機の設定温度を更新する空気調和装置であれば、ユーザの快適性と省エネルギー性とを両立することが可能となる。
【０００４】
ところで、上述したような自動的に設定温度が更新される空気調和装置の場合、ユーザからすると確かに快適性が保たれているのは実感できるが、従来の空調と比べてどの程度消費エネルギーを減らすことができているかを実感するのは難しい。なぜなら、ユーザとしては設定温度を変更するといった能動的な操作を行うことがなく、空気調和装置が自身で自動的に設定温度を変更してしまうので、従来と比べて現在の設定温度がどのように変更されているかが分からず、ひいては従来とは異なる設定温度に設定されることによる消費エネルギーの削減量もユーザが予想することができないからである。
【０００５】
このため、ＰＭＶにより設定温度が自動更新される空調制御は従来と比べて優れていたとしても、特に省エネルギー性についてユーザが空調使用中にメリットを実感することは困難なので、ユーザからすると既存の空調設備をランニングコストが発生する遠隔省エネサービスに変更し、より省エネルギー性を高めようという動機付けが生まれにくくなっている。従って、ＰＭＶ等が用いられた高度な空調制御が行われる遠隔省エネサービスの導入が進みにくいという問題がある。
【０００６】
上述したような問題を解決するには、例えば従来設定されている設定温度からＰＭＶ等に基づいて算出された設定温度に変更することによる省エネルギー効果をリモコン等の表示部に表示して「見える化」することが考えられる。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載の暖房装置では、ユーザが現在の設定温度から別の設定温度に下げる場合に予想される消費エネルギーの削減量自体を算出し、その算出された削減量を事前に表示部に対して表示して、省エネルギーや節電に関する効果をユーザが確認できるように構成されている。
【０００８】
より具体的には、この暖房装置では、各設定温度に設定した場合の消費エネルギーを算出するために、設定温度と外気温度との温度差を変数とする一次式である消費エネルギー算出式について、その傾きと切片が予め同定されて記憶されている。そして、この消費エネルギー算出式に基づいて、現在の設定温度における消費エネルギー量と、変更後の設定温度における消費エネルギー量とをそれぞれ算出し、現在の設定温度における消費エネルギー量から変更後の設定温度における消費エネルギー量を引くことで、削減される消費エネルギー量自体を直接算出して、その結果をリモコンの表示部に表示するように構成されている。
【０００９】
しかしながら、このような構成では設定温度と外気温度との温度差と、消費エネルギー量との関係を示す消費エネルギー算出式を予め同定しておく必要があり、正確な消費エネルギー量を算出できるようにするにはその暖房装置が導入される環境ごとにそれぞれ同定を行う必要があり、このような見える化のための仕組みを実際に空気調和装置に組み入れるのは非常に手間がかかってしまう。
【００１０】
また、特許文献１の暖房装置では外気温度による暖房負荷の大小は考慮しているものの、暖房装置が設置されている室内における内部発熱については考慮されておらず、導入される環境によっては表示される削減消費エネルギー量の精度があまり良くないものになってしまうこともある。
【００１１】
加えて、この暖房装置では算出した電力消費量を積算するとともに、その積算値に電力料金単価を乗じることで電気料金の予測値を算出するようにも構成されているが、積算した電力消費量がどのような設定温度で運転していたかについては算出の過程で欠落し、わからなくなってしまうため算出される電気料金の予測値も妥当な値であるとは限らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−１２７８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、削減される消費エネルギー量や電力量等を算出するために、導入される場所ごとに設定温度と外気温度との温度差と、消費エネルギー量との関係を事前に設定する必要がなく、変更された設定温度によってどの程度の消費エネルギーが削減されることになるのかについてユーザに対して容易に「見える化」することができる空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち、本発明の空気調和装置は、所定算出式に基づいて設定温度を算出する設定温度設定部と、前記設定温度設定部において算出された設定温度と室内機が設けられている室内の室内温度との偏差が小さくなるように室内機又は室外機を制御する空調制御部とを備えた空気調和装置である。そして、この空気調和装置は、前記設定温度設定部において算出された設定温度と、少なくとも外気温度に基づいて算出される負荷相当温度との温度差である設定温度差を算出する設定温度差算出部と、予め定められる基準温度と、前記負荷相当温度との温度差である基準温度差を算出する基準温度差算出部と、前記設定温度差と前記基準温度差の比に基づいて、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出する省エネ効果算出部とを備えた事を特徴とする。
【００１５】
ここで、「基準温度」とは、前記設定温度設定部において算出される設定温度との比較対象となる基準の温度のことであり、例えば、一般的なオフィス等において設定される一定温度や、設定温度設定部において用いられる所定算出式とは異なる理論に基づいて算出されて空気調和装置に設定される温度である。
【００１６】
このようなものであれば、本発明の前記省エネ効果算出部は、削減される消費エネルギー量の値そのものではなく、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出するように構成されているので、各設定温度における消費エネルギーの値そのものを算出する必要が無い。従って、様々な設定温度差での消費エネルギーの値を算出するための消費エネルギー算出式を空気調和装置が導入される環境ごとに同定する必要が無い。
【００１７】
したがって、前記設定温度設定部において算出される設定温度を使用していることによる現在の省エネ効果についてそれほど手間をかけずに「見える化」することができ、ユーザに対して新方式の空調制御方式による省エネ性を実感させることができる。このため、前記設定温度設定部により自動的に設定される設定温度の有用性をユーザが理解しやすくなり、この種の空気調和装置の導入が促進される。
【００１８】
言い換えると、本発明は省エネルギー性をユーザに「見える化」するためには、各設定温度と外気温度との温度差である各設定温度差における消費エネルギー量そのものの値をユーザに示す必要はなく、消費エネルギーの削減割合を示す省エネ効果であればという新規な発想に基づいたものである。このような新規な発想に基づいて初めて、消費エネルギーの値そのものを算出するための消費エネルギー算出式を直接同定せずに設定温度差と消費エネルギーとの比例関係のみを利用することができたのである。
【００１９】
ユーザに対して前記設定温度設定部により算出される設定温度で空調制御を行うことによる省エネ効果をユーザがより理解しやすくするには、前記省エネ効果算出部で算出された省エネ効果を表示する省エネ効果表示部をさらに備えたものであればよい。
【００２０】
空気調和装置が導入される環境の違いに応じて省エネ効果を精度よく算出できるようにし、ユーザに対して正しい値の省エネ効果を提示できるようにするには、前記負荷相当温度が、外気温度及び前記室内機が設けられている室内の内部発熱に相当する内部発熱相当温度の和であればよい。このようなものであれば、外気温だけでなく、内部発熱として室内機が設けられている室内の発熱機器の設置状況や、その室内での人の活動量等も加味されることになるので、真の空調負荷に近い値を評価することができ、ひいては前記省エネ効果算出部において算出される省エネ効果の算出精度を高めることができる。
【００２１】
室内機が設けられている室内の内部発熱を特別なセンサ等を用いることなく、空気調和装置から取得可能な値から精度よく算出できるようにするには、前記内部発熱相当温度が、内部発熱が実質的に存在しない状態における外気温度と設定温度との差、内部発熱が実質的に存在しない状態におけるサーモオフ時間と、内部発熱が存在する状態における外気温度と設定温度の差、及び、内部発熱が存在する状態におけるサーモオフ時間に基づいて算出される温度であればよい。
【００２２】
内部発熱を代表する前記内部発熱相当温度を精度よく算出するには、前記内部発熱相当温度が、下式１により算出される温度であればよい。
【００２３】
【数１】
2014092301.tif 000003
ここで、Ｔｉ：内部発熱相当温度、ΔＴ：内部発熱が実質的に存在しない状態における外気温度と設定温度との差、Ｔｏｆｆ：内部発熱が実質的に存在しない状態におけるサーモオフ時間、ΔＴ１：内部発熱が存在する状態における外気温度と設定温度との差、Ｔｏｆｆ１：内部発熱が存在する状態におけるサーモオフ時間である。
【００２４】
本発明で初めて導入される内部発熱相当温度を利用して、空気調和装置の故障を精度よく予知できるようにするには内部発熱が実質的に存在しない状態における初期サーモオン時間、現時点での外気温度と設定温度との差、及び、前記内部発熱相当温度から算出される予測サーモオン時間とに基づいて、機器の故障予知を行う故障予知部をさらに備えたものであればよい。
【００２５】
前記予測サーモオン時間を外気温度や内部発熱の違いによらず精度よく算出できるようにし、ユーザに対して故障が起こりそうであることを事前に伝達できるようにするには、前記故障予知部が、下式２により予測サーモオン時間を算出して、現時点でのサーモオン時間と前記予測サーモオン時間の差が所定値以上の場合に機器の故障が発生する可能性があることを示す故障予知警報を出力するように構成されていればよい。
【００２６】
【数２】
2014092301.tif 000004
ここで、ｔ’ｏｎ１：予測サーモオン時間、ｔｏｎ：初期サーモオン時間、Ｔｉ：内部発熱相当温度、ΔＴ１：現時点での設定温度差、ΔＴ：内部発熱が存在しない状態での設定温度差である。
【００２７】
前記省エネ効果算出部において算出される省エネ効果が、短時間で大きく変動せずに安定的に出力されるようにし、ユーザに対する省エネ効果の算出結果への信頼性を高められるようにするには、前記設定温度設定部が第１所定周期ごとに設定温度を算出するように構成されており、前記省エネ効果算出部が、前記第１所定周期よりも長い第２所定周期ごとに省エネ効果を算出するとともに、第２所定周期内において前記設定温度設定部で算出された設定温度ごとに前記空調制御部で各設定温度による運転が継続された時間である動作時間を記憶するように構成されており、前記省エネ効果算出部が、各設定温度による省エネ効果を各設定温度での動作時間により加重平均することで、第２所定周期全体における省エネ効果を算出するように構成されていればよい。
【００２８】
室内機が複数ある場合でも空気調和装置全体での省エネ効果をユーザに提示できるようにし、空調システムとしての導入効果をユーザに対して実感させることができるようにするには、前記設定温度設定部が、室内機ごとに設定温度をそれぞれ算出するように構成されており、前記省エネ効果算出部が、各室内機に設定されている設定温度での省エネ効果を各室内機の室内機容量により加重平均することで、空気調和装置全体の省エネ効果を算出するように構成されていればよい。
【００２９】
各設定温度における消費電力について予めデータベースを作成する必要が無く、前記省エネ効果算出部において算出される消費エネルギーの削減割合である省エネ効果と、空気調和装置において直接測定することができる電流、電圧とに基づいて削減された消費電力の値を算出できるようにするには、前記室外機において測定される電流及び電圧と、推定される力率とに基づいて消費電力を推定する消費電力推定部と、前記消費電力推定部において推定された消費電力と、前記省エネ効果算出部において算出された省エネ効果とに基づいて、前記空調制御部が前記基準温度で運転した場合の消費電力に対する消費電力の削減量を算出する削減消費電力算出部とをさらに備えたものであればよい。
【００３０】
また、推定される力率については、定格運転時における各電流値に対応する力率の算出するための力率算出式を予め１つだけ作成しておき、定格運転時以外では測定された電流値を定格運転時相当の電流値に補正して算出式に代入することで現在の力率を算出すればよい。このようなものであれば、運転条件ごとの力率算出式を作成することなく、定格運転以外の条件においても精度よく現在の力率を算出する事が可能となる。
【００３１】
既存の空気調和システムで、自動的に設定温度が変更されるものにおいて設定されている設定温度によって達成される消費エネルギーの削減割合を表示できるようにし、ユーザが省エネルギー性について実感できるようにするには、所定算出式に基づいて設定温度を算出する設定温度設定部と、前記設定温度設定部において算出された設定温度と室内機が設けられている室内の室内温度との偏差が小さくなるように室内機又は室外機を制御する空調制御部とを備えた空気調和装置に用いられる空気調和装置用プログラムであって、前記設定温度設定部において算出された設定温度と、少なくとも外気温度に基づいて算出される負荷相当温度との温度差である設定温度差を算出する設定温度差算出部と、予め定められる基準温度と、前記負荷相当温度との温度差である基準温度差を算出する基準温度差算出部と、前記設定温度差と前記基準温度差の比に基づいて、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出する省エネ効果算出部とを備えた事を特徴とする空気調和装置用プログラム又はこの空気調和装置用プログラムが記録された記録媒体を用いればよい。
【発明の効果】
【００３２】
このように本発明の空気調和装置によれば、設定温度や外気温度が異なる各運転条件における消費エネルギーの値を直接測定してデータベース化したり、設定温度から消費エネルギーの値そのものを算出するための消費エネルギー算出式を同定したりせずに、ユーザに対して現在の設定温度により達成されている省エネ効果を「見える化」することができる。このように異なる設定温度ごとに対応する消費エネルギーのデータベースを予め作成することなく、容易に省エネ効果を示すことができるのは、本発明においては外気温度と基準温度との温度差である基準温度差と、外気温度と設定温度との温度差である設定温度差の比に基づいて削減される消費エネルギーの割合を算出しており、設定温度差と消費エネルギーとが比例関係にあることのみを利用して、具体的な消費エネルギーの量を直接測定する必要が無いことに起因する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和装置のシステム全体を示す模式図。
【図２】第１実施形態の空気調和装置の機能ブロック図。
【図３】オフィスにおける内部発熱について説明する模式図。
【図４】第１実施形態の消費電力推定部において用いられる電流−力率曲線の補正について示す模式図。
【図５】第１実施形態における内部発熱相当温度を算出する際の試運転時の動作を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態における内部発熱相当温度を算出する際の通常運転時の動作を示すフローチャート。
【図７】第１実施形態における故障予知に関する動作を示すフローチャート。
【図８】各室内機に対して設定される設定温度の時間変化を示す模式的グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
＜第１実施形態の構成＞
本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
第1実施形態の空気調和装置１００は、図１に示すように遠隔省エネサービスが提供されるビルマルチタイプのものであって、ビル側に設けられた1又は複数の室外機ＥＸと、1又は複数の室内機ＩＮと、前記室外機ＥＸ及び室内機ＩＮの各種制御や演算が行われるコントローラＣと、前記コントローラＣとインターネット等を介して接続され、気象会社から提供される外気温度等の気象情報と、前記コントローラＣから提供される各室内機ＩＮが設けられている室内の各種空調パラメータに基づいて最適な設定温度を前記コントローラＣに対して提供する遠隔監視センターとから構成されている。すなわち、この空気調和装置１００はユーザが設定温度を設定することなく、状況に応じて設定温度が自動的に更新されるように構成してある。さらに、この空気調和装置１００では、従来の省エネ運転の目安とされる設定温度である２６℃を基準温度として、この基準温度で空調運転された場合と比較して、自動的に更新される設定温度によりどの程度の省エネ効果が発揮されているかについてユーザに対して「見える化」してある。
【００３５】
次に前述した機能を実現するための具体的な構成について説明する。前記コントローラＣはＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ、入出力機器を備えたいわゆるコンピュータであって、前記遠隔監視センター、前記室内機ＩＮ及び室外機ＥＸと協業することによって空調制御機能を実現するものである。
【００３６】
すなわち、前記遠隔監視センターと協業するとともに前記コントローラＣはメモリに格納されているプログラムを実行することにより、図２の機能ブロック図に示すような設定温度設定部１、空調制御部２、内部発熱相当温度算出部３、設定温度差算出部４、基準温度差算出部５、省エネ効果算出部６、消費電力推定部７、削減消費電力算出部８、省エネ効果表示部９、故障予知部１０としての機能を少なくとも発揮するものである。
【００３７】
各部について説明する。
【００３８】
前記設定温度設定部１は、主に遠隔監視センターにおいて実現される機能であって、快適性指標の一種であるＰＭＶに基づいて最適な設定温度を各室内機ＩＮに対して設定するものである。より具体的には、この設定温度設定部１は、第1所定周期ごとに前記コントローラＣから各室内の室温、湿度等の空調パラメータを取得するとともに、これらの空調パラメータに対して目標ＰＭＶを達成するのに必要な設定温度を各室内機ＩＮについて逆算するように構成してある。そして、前記設定温度設定部１は、前記コントローラＣ内に構成されている前記空調制御部２に対して算出された設定温度を送信する。
【００３９】
前記空調制御部２は、各室内機ＩＮについて設定される設定温度と、各室内機ＩＮが設けられている各室内の現在の室温との偏差が小さくなるように各室内機ＩＮ、室外機ＥＸを制御するものである。具体的には、前記空調制御部２は、各室内の室温が設定温度で保たれるように例えばサーモオン時間とサーモオフ時間を変更する。
【００４０】
前記内部発熱相当温度算出部３、前記設定温度設定部４、前記基準温度差算出部５、前記省エネ効果算出部６は、それぞれが協業することにより、現在の設定温度により基準温度で空調制御を行った場合に比べて初比エネルギーがどの程度の割合で削減されているかを算出するものである。ここで、特に前記省エネ効果算出部６は、削減される消費エネルギーの量そのものではなく、削減される割合である省エネ効果を算出している点が従来と異なっている。すなわち、前記省エネ効果算出部６は、外気温度と設定温度との差により外気温度と室内温度との差により流出入する熱量を考慮するとともに、後述する内部発熱相当温度によって各室内における内部発熱量とを考慮して、削減される消費エネルギーの割合を算出するように構成してある。
【００４１】
この省エネ効果の算出に関連する各部の構成について詳述する。
前記内部発熱相当温度算出部３は、各室内機ＩＮが設けられている室内の内部発熱量に相当する内部発熱相当温度を算出するものである。例えば、図3に示すように実際のオフィス等では外気温度による熱の流出入だけでなく、照明、パソコン、人体等からの内部発熱が存在し、その内部発熱の状態は個々に異なっているため、外気温度と設定温度との差が同じであったとしても省エネ効果が異なることがある。
【００４２】
したがって、このような内部発熱の違いによる省エネ効果の違いも正確に算出できるようにするために、当該内部発熱相当温度算出部３は、各室内の内部発熱の違いを温度に変換して表せるようにするものである。より具体的には、前記内部発熱相当温度算出部３は、図３（ａ）に示すような内部発熱が実質的に存在しない状態における外気温度と設定温度との差、内部発熱が実質的に存在しない状態におけるサーモオフ時間と、図３（ｂ）に示すような内部発熱が存在する状態における外気温度と設定温度の差、及び、内部発熱が存在する状態におけるサーモオフ時間に基づいて内部発熱相当温度を算出するように構成してある。
【００４３】
すなわち、内部発熱相当温度算出部３は、下式３により各室内の内部発熱相当温度を算出するように構成してある。
【００４４】
【数３】
2014092301.tif 000005
ここで、Ｔｉ：内部発熱相当温度、ΔＴ：内部発熱が実質的に存在しない状態における外気温度と設定温度との差、ｔｏｆｆ：内部発熱が実質的に存在しない状態におけるサーモオフ時間、ΔＴ１：内部発熱が存在する状態における外気温度と設定温度との差、ｔｏｆｆ１：内部発熱が存在する状態におけるサーモオフ時間である。
【００４５】
上式３について定性的に説明する。内部発熱が増加すると室内の温度上昇は加速するため室温が設定温度で保たれている時間が短くなり、室内機ＩＮのサーモオフ時間は短くなることになる。また、このような現象は外気温度が測定されている値よりも高い温度になっていると疑似的に考えても等価である。そこで第1実施形態では内部発熱相当温度算出部３は、内部発熱の量とサーモオフ時間との間にある上述した反比例の関係を利用するとともに、内部発熱が無い状態のサーモオフ時間と、内部発熱がある状態のサーモオフ時間から内部発熱量を外気温度の上昇分の温度として疑似的に換算し、その値を内部発熱相当温度としている。例えば内部発熱がある場合のサーモオフ時間ｔｏｆｆ１が、内部発熱が無い場合のサーモオフ時間ｔｏｆｆよりも短くなっている場合、全てが外気温度と設定温度との差によって運転負荷が生じていると考えると、上式３の第1項に相当する温度として算出することができる。第1実施形態では、その値から実際の外気温度と設定温度との差を引くことにより内部発熱の寄与によって表れている温度差を算出し、その値を内部発熱相当温度としている。
【００４６】
なお、算出された内部発熱相当温度が０℃未満の場合は、内部発熱が無い状態と考えている状態よりも、内部発熱が存在すると考えている状態の方が内部発熱量の小さい場合に算出を行っていることが考えられ、前提に誤りがあることになるので各パラメータを測定し直して再度内部発熱相当温度を算出するように前記内部発熱相当温度算出部３は構成してある。
【００４７】
図２に示す前記設定温度差算出部４は、外気温度と内部発熱相当温度の和である負荷相当温度から現在の設定温度を引くことによりその温度差である設定温度差を算出するものである。
【００４８】
一方、前記基準温度差算出部５は、前記負荷相当温度から前述した基準温度である２６℃を引くことにより基準温度差を算出するものである。なお、この基準温度は必ずしも２６℃である必要はなく、適宜定められる温度であってもよい。また、ＰＭＶ以外の空調制御ロジックにより算出される設定温度を基準温度として比較対象としてもよい。
【００４９】
前記省エネ効果算出部６は、前記設定温度差と前記基準温度差の比に基づいて、前記基準温度から前記設定温度に変更された場合に削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果を算出するように構成してある。具体的には下式数４により省エネ効果は算出される。
【００５０】
【数４】
2014092301.tif 000006
ここで、ΔＥ：削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果、ΔＴｓｅｔ：設定温度差、ΔＴｂａｓｅ：基準温度差、Ｔｓ：設定温度、Ｔｂ：基準温度、Ｔｌｏａｄ：負荷相当温度、Ｔａ：外気温度、Ｔｉ：内部発熱相当温度である。
【００５１】
式４について定性的に説明すると、式４は外気温度と設定温度の温度差が大きいほど室内に流入する熱量が比例して大きくなることに基づいて、削減される消費エネルギーの割合を算出している。また、式４では外気温度Ｔａと内部負荷相当温度Ｔｉの和である負荷相当温度Ｔｌｏａｄを用いることにより、全ての運転負荷の原因となる要素を外気温度に換算して消費エネルギーの削減割合を評価するようにしてある。
【００５２】
また、式４から明らかなように前記省エネ効果算出部６は、各設定温度における消費エネルギーの値そのものについては直接算出せずに比例関係に基づいて消費エネルギーの削減割合のみを算出するようにしてある。従って、従来のように外気温度と設定温度の温度差と消費エネルギーとの関係を示す式を同定したり、それらの関係を示すデータベースを作成したりする必要が無い。つまり、各空気調和装置１００が導入される際に算出式の同定やデータベースの作成といった手間のかかる作業を行わずに、省エネ効果のユーザに対する「見える化」を実現することができる。
【００５３】
次に省エネ効果算出部６において算出された消費エネルギーの削減割合から、削減されている消費電力の値を算出するための構成について説明する。
【００５４】
前記消費電力推定部７は、前記室外機ＥＸにおいて測定される電流及び電圧と、推定される力率とに基づいて消費電力を推定するものである。ここで消費電力推定部７が推定する消費電力は設定温度等の変数に基づいておらず、あくまでも実測される電流及び電圧の現在の値から算出されるものである。
【００５５】
この消費電力推定部７は、電力計を用いずに電流、電圧、力率、及び、相数により決まる定数を乗じることで消費電力を算出するように構成してある。電流は電源プラグから室外ファンモータや圧縮機に至る電源電圧の供給ラインに接続されるカレントトランスで測定される電流値を使用している。また、電圧については、圧縮機を制御するインバータの交流から直流への変換部における直流電圧が保護制御等のために取得されているので、この直流電圧を交流変換して電源電圧としている。力率については図４のグラフに示すように運転負荷に応じて変動するため、運転負荷を表す電流値と力率の関係から近似式を予め作成してある。ただし、電源電圧が定格よりも上下にぶれている場合、図４の上のグラフに示すように電流値と力率の関係を示すグラフもそれぞれ異なる式で表されることになる。このそれぞれの曲線について同定する手間を省くため、定格運転時における電流値と力率との関係のみを同定しておき、前記消費電力推定部７は定格運転以外の状態で運転している場合には電流値を補正することで同じ電流−力率曲線を用いて力率を算出するようにしてある。
【００５６】
すなわち電源電圧が定格時に比べて低下している場合には、電流値にその低下割合と同じだけ上乗せすることで、図４における下のグラフのような定格時における電流値−力率曲線の近似式により力率が算出される。具体的には、定格電圧が３８０Ｖの時に電源電圧が３４２Ｖに１０％低下している場合には、測定されている電流値に１０％上乗せして定格時の電流−力率曲線の近似式から対応する力率を算出するように前記消費電力推定部７は構成してある。
【００５７】
前記削減消費電力算出部８は、前記消費電力推定部７において推定された消費電力と、前記省エネ効果算出部６において算出された省エネ効果とに基づいて、前記空調制御部２が前記基準温度で運転した場合の消費電力に対する消費電力の削減量を算出する。具体的には前記削減消費電力算出部８は、式５により削減消費電力を算出する。
【００５８】
【数５】
2014092301.tif 000007
ここで、ΔＰ：削減される消費電力、Ｐ：現在の消費電力、ΔＥ：削減される消費エネルギーの割合である省エネ効果である。
【００５９】
そして、前記省エネ効果表示部９は、前記省エネ効果算出部６において算出された省エネ効果と、前記削減消費電力算出部８において算出された消費電力の削減量を各室内に設けられた操作用のリモコンの表示部等に表示させるものである。なお、この省エネ効果表示部９は、リモコンだけでなく、ユーザの使用している携帯端末やＰＣ等の前記省エネ効果算出部６において算出された省エネ効果を逐次送信して表示させるものであっても構わない。
【００６０】
次に、第1実施形態において用いられる内部発熱相当温度等を利用して、空調機の故障について予知するための構成である故障予知部１０について説明する。
前記故障予知部１０は試運転時、すなわち、内部発熱が実質的に存在しない状態における初期サーモオン時間、現時点での外気温度と設定温度との差、及び、前記内部発熱相当温度から算出される予測サーモオン時間に基づいて、機器の故障予知を行うように構成されている。
【００６１】
すなわち、前記故障予知部１０は、各機器に故障が生じつつあり、例えばフィルターの詰まりや熱交換器の詰まり等で性能が低下しつつある場合には、基準となるサーモオン時間よりも長時間運転するようになることを検出して故障予知を行うものである。
より具体的には、前記故障予知部１０は、式６により予測サーモオン時間を算出して、現時点でのサーモオン時間ｔｏｎ１と前記予測サーモオン時間ｔ’ｏｎ１の差が所定値以上の場合に機器の故障が発生する可能性があることを示す故障予知警報を出力するように構成してある。
【００６２】
【数６】
2014092301.tif 000008
ここで、ｔ’ｏｎ１：予測サーモオン時間、ｔｏｎ：初期サーモオン時間、Ｔｉ：内部発熱相当温度、ΔＴ１：現時点での外気温度と設定温度との差、ΔＴ：内部発熱が存在しない状態での外気温度と設定温度との差である。
【００６３】
＜第１実施形態の動作＞
このように構成された空気調和装置１００について、内部発熱相当温度を算出するための動作、省エネ効果を算出する動作、及び、故障検知に関する動作について図５乃至７のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の説明では冷房運転時を基本として説明するが暖房運転時においても略同様に対応した動作を行われることになる。また、具体的な値の算出については、表１に示すような値が測定されている場合を想定して説明する。
【００６４】
【表１】
2014092301.tif 000009
【００６５】
まず、前記内部発熱相当温度算出部３は、この空気調和装置１００が導入された時の試運転時において、図５に示すように外気温度Ｔａを取得するとともに（ステップＳ１）、その時に設定温度設定部１が設定している設定温度Ｔｓを取得する（ステップＳ２）。次に前記内部発熱相当温度算出部３は、外気温度Ｔａから設定温度ＴＳを引いた温度差ΔＴを内部発熱が存在しない状態での温度差として算出する（ステップＳ３）。
【００６６】
また、この試運転時の初回サーモオフ時間ｔｏｆｆと、その直後のサーモオン時間ｔｏｎを取得する（ステップＳ４）。
【００６７】
最後に内部発熱相当温度算出部３は、ΔＴ、ｔｏｆｆ、ｔｏｎをそれぞれ記憶し試運転時の動作を終了する（ステップＳ５）。
【００６８】
また、内部発熱相当温度算出部３は、図６のフローチャートに示すように通常運転時の処理として、ステップＳ６〜ステップＳ１２の動作を行うように構成してある。
【００６９】
具体的には、記憶されている内部発熱が無い状態の外気温度と設定温度との温度差であるΔＴと、サーモオフ時間であるｔｏｆｆを取得するとともに（ステップＳ６）、現在の外気温度Ｔａ１と、設定温度設定部１により設定されている設定温度Ｔｓ１を取得する（ステップＳ７、ステップＳ８）。そして、取得された各温度から前記内部発熱相当温度算出部３は、現在の外気温度と設定温度との温度差であるΔＴ１を算出する（ステップＳ９）。
【００７０】
次に前記内部発熱相当温度算出部３は、現在のサーモオフ時間ｔｏｆｆ１を取得し、式３により内部発熱相当温度Ｔｉを算出する（ステップＳ１０）。すなわち、表1に示す各測定値に基づくと、内部発熱相当温度Ｔｉは（１８／９）×９−９＝９℃として算出されることになる。
【００７１】
以降においては、前記設定温度差算出部４、基準温度差算出部５では、負荷相当温度Ｔｔｏｔａｌとして、外気温度Ｔａに内部発熱相当温度Ｔｉを加算した値を用いて、それぞれ設定温度差及び基準温度差を算出することになる（ステップＳ１１）。具体的には、設定温度差は（３５＋９）−２７＝１７℃、基準温度差は（３５＋９）―２６＝１８℃として算出される。そして、前記省エネ効果算出部６において算出される省エネ効果は、１００×（１−１７／１８）≒５．６％となる。すなわち、基準温度で運転している場合に比べて消費エネルギーが５．６％削減できていることが分かる。
【００７２】
このように省エネ効果算出部６において、外気温度Ｔａだけでなく、内部発熱についても考慮された省エネ効果が算出され、前記削減消費電力算出部８においてもこの省エネ効果の値に基づいて正確な削減消費電力が算出されることになる。
【００７３】
次に故障予知に関する動作について図７を参照しながら説明する。
【００７４】
まず、前記故障予知部１０は、試運転時における外気温度と設定温度の温度差ΔＴと、サーモオン時間ｔｏｎを取得するとともに（ステップＳＴ１）、現在の外気温度Ｔａ１と設定温度Ｔｓ１を取得する（ステップＳＴ２、ステップＳＴ３）。
【００７５】
そして、前記故障予知部１０は、現在の外気温度Ｔａ１と設定温度Ｔｓ１との温度差ΔＴ１を算出し（ステップＳＴ４）、前記内部発熱相当温度算出部３から内部発熱相当温度Ｔｉを取得する（ステップＳＴ５）。
【００７６】
次に故障予知部１０は、現在のサーモオン時間ｔｏｎ１を取得し（ステップＳＴ６）、式６に基づいて予測サーモオン時間ｔ’ｏｎ１を算出する（ステップＳＴ７）。
【００７７】
そして、故障予知部１０は、現在のサーモオン時間ｔｏｎ１と予測サーモオン時間ｔ’ｏｎ１の差を算出し、この値が閾値以下の場合には故障が無いと判断し（ステップＳＴ８）、閾値以上の場合には故障が起こりつつあるとして故障予知警報を出力する（ステップＳＴ９）。上記測定例の場合には、予測サーモオン時間は、（（８＋９）／９）×１０≒１８．８分であり、現在の実際のサーモオン時間が３０分であることから予測値に対して１０分以上サーモオン時間が長いことが判断できるので、例えば閾値が５分に設定されている場合には前記故障予知部１０は故障予知警報を出力し、リモコンの表示部等において故障が生じつつあることを表示してユーザに伝達したり、遠隔監視センターに対して故障予知警報を通知したりする。
【００７８】
＜第１実施形態の効果＞
このように第１実施形態の空気調和装置１００によれば、従来のように設定温度ごとの消費電力の値そのものを算出するのではなく前記省エネ効果算出部６において削減される消費エネルギーの割合を算出するように構成してあるので、事前に算出式の同定を行ったり、設定温度と消費電力の関係を示すデータベースを作成したりする必要が無い。したがって、大きな労力をかけずに、自動的に設定温度が変更されることによる省エネ効果をユーザに対して「見える化」することができ、この種の遠隔監視システムを導入したことによる省エネ性に関するメリットを実感させることができる。
【００７９】
また、省エネ効果の算出の際には、単純に外気温度と設定温度との温度差により省エネ効果を算出するのではなく、内部発熱を代表する内部発熱相当温度を外気温度に足した負荷相当温度と、設定温度との差により省エネ効果を算出するように構成してあるので、従来よりも正確な値を算出してユーザに提示することができる。
【００８０】
さらに、この内部発熱相当温度を利用することにより、故障予知を行うこともできる。
【００８１】
次に本発明の第２実施形態の構成について説明する。以下の説明においては第１実施形態と共通する部分については説明を省略し、異なっている部分についてのみ説明する。
【００８２】
第２実施形態では、前記省エネ効果算出部６が、設定温度設定部１が設定温度を算出する周期である第１所定周期よりも長い第２所定周期で省エネ効果を算出するように構成してある。
【００８３】
この第２実施形態では、前記省エネ効果算出部６は第２所定期間全体において変更された全ての設定温度を加味して、その平均の効果を出力するように構成してある。
【００８４】
より具体的には、前記省エネ効果算出部６は、第２所定周期内において前記設定温度設定部１で算出された設定温度ごとに前記空調制御部２で各設定温度による運転が継続された時間である動作時間を記憶するように構成してある。そして、前記省エネ効果算出部６が、各設定温度による省エネ効果を各設定温度での動作時間により加重平均することで、第２所定周期全体における省エネ効果を算出するように構成されている。
【００８５】
例えば、図８の第１室内機ＩＮのように第２所定周期内において設定温度が変更されている場合を考える。このとき、外気温度が３５℃、内部発熱相当温度が９℃、すなわち、負荷相当温度が４４℃であり、基準温度が２６℃であるとする。この場合、設定温度差については４４℃―２６℃＝１８℃、４４℃―２７℃＝１７℃、４４℃―２８℃＝１６℃の３つの状態があることが分かる。さらに、この場合の省エネ効果はそれぞれ、（１−１８／１８）×１００＝０％、（１−１７／１８）≒６％、（１−１６／１８）×１００≒１２％である。また図８のグラフから各設定温度差における動作時間は、１０分、３０分、２０分であることが分かり、この動作時間を前記省エネ効果算出部６は記憶している。
【００８６】
そして、前記省エネ効果算出部６は、０×１０／６０＋６×３０／６０＋１２×２０／６０として第２所定周期中における全体の省エネ効果を約７％として算出することになる。
【００８７】
このようにすれば、設定温度が短い周期で変更される場合でも表示される省エネ効果を安定した値として表示することができるとともに、その期間中の省エネ効果を正確に反映したものにすることができる。
【００８８】
次に第３実施形態の空気調和装置１００について説明する。
【００８９】
第３実施形態の空気調和装置１００は、室内機ＩＮごとの省エネ効果だけでなく、システム全体の省エネ効果を算出するように構成してある。
【００９０】
すなわち、前記設定温度設定部１が、室内機ＩＮごとに設定温度をそれぞれ算出するように構成してあり、前記省エネ効果算出部６が、各室内機ＩＮに設定されている設定温度での省エネ効果を各室内機ＩＮの室内機ＩＮ容量により加重平均することで、空気調和装置１００全体の省エネ効果を算出するように構成してある。
【００９１】
具体的には、図８に示すように第１室内機ＩＮと第２室内機ＩＮにおいてそれぞれ別々に設定温度が変更されて運転されている場合には、第１室内機ＩＮの省エネ効果は第２実施形態において算出したように約７％であったが、同様の手法で第２室内機ＩＮの省エネ効果は約９％であることがわかる。
【００９２】
そして、第１室内機ＩＮの室内機ＩＮ容量が２ＨＰ、第２室内機ＩＮの室内機ＩＮ容量が４ＨＰの場合には、前記省エネ効果算出部６は、それぞれの省エネ効果を室内機ＩＮ容量により加重平均して全体のシステム全体の省エネ効果を７×２／６＋９×４／６≒８．３％であるとして算出することになる。
【００９３】
このように、複数の室内機ＩＮがある場合にはそれぞれの省エネ効果を算出し、その算出結果について室内機ＩＮ容量により加重平均することによりシステム全体の省エネ効果についても正確にユーザに対して提示する事が可能となる。
【００９４】
その他の実施形態について説明する。
【００９５】
前記各実施形態においては、負荷相当温度は外気温度と内部発熱相当温度との和であったが、内部発熱が無視できる場合等においては負荷相当温度が外気温度と同じ値であってもよい。逆に言うと内部発熱相当温度を０℃として扱うようにして、省エネ効果が算出されるようにしてもよい。
【００９６】
前記各実施形態においては所定算出式としてＰＭＶを用いて設定温度が算出されていたが、その他のＳＥＴ＊等の快適性指標に基づいて設定温度を算出するように設定温度設定部を構成しても構わない。また、本発明の省エネ効果を算出するための構成は、快適性指標を用いて設定温度を算出して自動的に更新するものだけに限られるものではなく、その他アルゴリズムに基づいて設定温度を算出し、設定温度を自動更新するものであっても適用可能である。
【００９７】
また、例えば、故障予知部、消費電力推定部、削減消費電力算出部の全て又は一部について省略し、省エネ効果のみを算出するように本発明を構成しても構わない。
【００９８】
加えて、既存の空気調和装置に対して省エネ効果を算出するための構成を追加する場合、本発明の空気調和装置用プログラムが記載された記録媒体を用いて、コントローラ内のプログラムを更新することで実現することができる。
【００９９】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【０１００】
１００・・・空気調和装置
１    ・・・設定温度設定部
２    ・・・空調制御部
３    ・・・内部発熱相当温度算出部
４    ・・・設定温度差算出部
５    ・・・基準温度差算出部
６    ・・・省エネ効果算出部
７    ・・・消費電力推定部
８    ・・・削減消費電力算出部
９    ・・・省エネ効果表示部
１０  ・・・故障予知部
【図１】
2014092301.tif 000012
【図２】
2014092301.tif 000013
【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】
2014092301.tif 000018
【図８】
2014092301.tif 000019