(57)【要約】【課題】１台の室外機で複数台の室内機を制御する省エネ空調制御システムにおいて、室外機の電力負荷を執務環境を確保しつつ効率良く減少し、消費電力を低減する省エネ空調制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】室外機１台に複数台の室内機を接続し、前記室外機と前記複数台の室内機の運転を制御するビル用マルチエアコンであって、前記複数台の室内機の夫々の運転モードによる運転による前記室外機の電力負荷率のデータを複数回のサンプリングにより取得し、直近Ｎ分間で取得したデータと設定値の対比に基づき、前記室外機の省エネ度が向上するように前記室外機に接続された前記複数台の室内機の運転を制御することを特徴する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機１台に複数台の室内機を接続し、前記室外機と前記複数台の室内機の運転を制御するビル用マルチエアコンであって、前記複数台の室内機の夫々の運転モードによる運転による前記室外機の電力負荷率のデータを複数回のサンプリングにより取得し、直近Ｎ分間で取得したデータと設定値の対比に基づき、前記室外機の省エネ度が向上するように前記室外機に接続された前記複数台の室内機の運転を制御することを特徴する省エネ空調制御システム。
【請求項２】
前記室外機の電力負荷率のデータを汎用の電流計による簡易計測方式で計測することを特徴とする請求項１に記載の省エネ空調制御システム。
【請求項３】
前記室外機と前記複数台の室内機とをネットワークを介して制御装置に連結し、前記制御装置は前記複数台の室内機のリモコンにより設定された運転モードにおける省エネ運転パターンを記憶する記憶手段を備え、前記記憶された省エネ運転パターンで前記複数台の室内機の運転を制御すると共に、前記室外機の電力負荷率のデータと設定値の対比により前記複数台の室内機の省エネ運転パターンの省エネ度が向上するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の省エネ空調制御システム。
【請求項４】
システムのデータ構造をデータ入出力インターフェース部、制御ロジック部、サーバ機能部の３つのブロックで構成し、前記１台の室外機と前記複数台の室内機を１つのテンプレートで関係づけ、建物形状、規模に応じて前記データ構造の内容を変更可能とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の省エネ空調制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１台の室外機で複数台の室内機を制御する省エネ空調制御システムに関し、室外機の電力負荷を執務環境を確保しつつ効率良く減少し、消費電力を低減する省エネ空調制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の事務所ビルにおいては、電力使用量の約４０％が空調設備で消費されている。空調設備における消費電力量は、外部気象条件（外部気温、日射等）、建物の蓄熱状況（夜間、休日等）によって大きく変動し、特に夏季・冬季のピーク負荷時や休日開けの空調運転時に空調負荷が増大するので、これに伴い消費電力量も増大する。
【０００３】
電力料金は、基本料金と従量料金からなっている。基本料金は、最大使用電力量（デマンド電力量）といった電力の使われ方によって決定される。このため、できるだけ平準的な電力消費を実現することが電力料金の低減につながる。
【０００４】
従来の空調制御システムにおいて、最大負荷時のデマンド電力を低減するものとして、特開２００４−１０８６５８号公報には、最大負荷時のデマンド電力を低減させるものとして、空調設備を通常の運転時間より早めに運転する予冷・予熱制御、さらに冷房または暖房の停止中に冷水または温水を冷温水循環用配管と空調機の熱交換器に循環させ、冷房または暖房の開始直前の冷温水循環用配管内の冷水または温水の温度と空調機の熱交換器の温度とを冷房中の冷水温度または暖房中の温水温度に近い温度に保持する運転方法などが開示されている（以下、「公知例１」という。）。
【０００５】
また、特開２００６−３８３３４号公報には、マルチエアコンを複数のグループに分割した複数の系統により空調負荷に応じた省エネ分散制御を行うマルチエアコンの省エネ制御システムであって、空調負荷を演算するための情報を計測する計測手段と、前記計測手段により計測される計測情報に基づき予め設定された時刻での空調負荷を求め、該空調負荷レベルに対応したサーモオフ制御時間により前記複数の系統に対して所定の時間毎に所定の優先順に従ってサーモオフ制御を行う運転制御装置とを備え、前記運転制御装置は、前記空調負荷レベルが軽負荷になるほど前記サーモオフ制御時間を長くする省エネ空調制御システムが開示されている（以下、「公知例２」という。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０８６５８号公報
【特許文献１】特開２００６−３８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記公知例１の予冷・予熱制御では、室内環境を営業開始時間に適正値収束させることに主眼がおかれ、外気条件、室内温度、空調機能力など多くのパラメータを計算して運転時間を計算し、また、冷房または暖房の停止中に冷水または温水を循環させる方法では、空調機への熱媒体の出側または入側に設置された二方弁とその前後に連通するバイパス管に設置された開閉弁のいずれか一方または双方を冷房または暖房の停止中に開いて循環ポンプの運転を続けなければならない。近年の空調機器は、軽負荷時にインバータ制御を行う機能を有するものがあるが、軽負荷時の成績効率が上がらないという問題がある。
【０００８】
また、前記公知例２においては、執務環境を確保しつつ簡単な制御により空調設備の系統別運転制御を行って特に軽負荷時の成績効率を向上させ消費電力量を低減できるものであるが、しかし、複数の空調装置は、その配置位置の各種条件により空調負荷が大きく相違することが実際の空調運転の結果判明し、配置された複数の空調装置を全てがサーモオフ制御（間歇制御）すると、空調設備の成績係数を高める点での限界が存在することが判明した。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の持つ課題を解決するものであって、１台の室外機で複数台の室内機を制御する省エネ空調制御システムにおいて、室外機の電力負荷を執務環境を確保しつつ効率良く減少し、消費電力を低減する省エネ空調制御システム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】
【００１０】
本発明の省エネ空調制御システムは、前記課題を解決するために、室外機１台に複数台の室内機を接続し、前記室外機と前記複数台の室内機の運転を制御するビル用マルチエアコンであって、前記複数台の室内機の夫々の運転モードによる運転による前記室外機の電力負荷率のデータを複数回のサンプリングにより取得し、直近Ｎ分間で取得したデータと設定値の対比に基づき、前記室外機の省エネ度が向上するように前記室外機に接続された前記複数台の室内機の運転を制御することを特徴する。
【００１１】
また、本発明の省エネ空調制御システムは、前記室外機の電力負荷率のデータを汎用の電流計による簡易計測方式で計測することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の省エネ空調制御システムは、前記室外機と前記複数台の室内機とをネットワークを介して制御装置に連結し、前記制御装置は前記複数台の室内機のリモコンにより設定された運転モードにおける省エネ運転パターンを記憶する記憶手段を備え、前記省エネ運転パターンで前記複数台の室内機の運転を制御すると共に、前記室外機の電力負荷率のデータと設定値の対比により前記複数台の室内機の省エネ運転パターンの省エネ度が向上するように制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の省エネ空調制御システムは、システムのデータ構造をデータ入出力インターフェース部、制御ロジック部、サーバ機能部の３つのブロックで構成し、前記１台の室外機と前記複数台の室内機を１つのテンプレートで関係づけ、建物形状、規模に応じて前記データ構造の内容を変更可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
室外機１台に複数台の室内機を接続し、前記室外機と前記複数台の室内機の運転を制御するビル用マルチエアコンであって、前記複数台の室内機の夫々の運転モードによる運転による前記室外機の電力負荷率のデータを複数回のサンプリングにより取得し、直近Ｎ分間で取得したデータと設定値の対比に基づき、前記室外機の省エネ度が向上するように前記室外機に接続された前記複数台の室内機の運転を制御する構成により、室外機の空調負荷に応じて室内機の運転を省エネ度が向上するようにきめ細かく制御することができ、電力消費量を低減することが可能となる。
前記室外機の電力負荷率のデータを汎用電流計による簡易計測方式で計測する構成により、汎用電流計を用いることでコストが抑えられ、簡易計測方式でも精度の高い制御データを得ることができ、既存ネットワークを利用して通信することができるので配線工事を少なくすることが可能となる。
前記室外機と前記複数台の室内機とをネットワークを介して制御装置に連結し、前記制御装置は前記複数の室内機のリモコンにより設定された運転モードにおける省エネ運転パターンを記憶する記憶手段を備え、前記省エネ運転パターンで前記複数台の室内機の運転を制御すると共に、前記室外機の電力負荷率のデータと設定値の対比により前記複数台の室内機の省エネ運転パターンの省エネ度を向上するように制御する構成により、執務環境を保持しつつ空調負荷を効率よく減少し、電力消費量を低減することが可能となる。
システムのデータ構造をデータ入出力インターフェース部、制御ロジック部、サーバ機能部の３つのブロックで構成し、前記１台の室外機と前記複数台の室内機を１つのテンプレートで関係づけを行い、建物形状、規模に応じて前記データ構造の内容を変更可能とする構成により、フレキシブルに計画される空調システム構成に柔軟に対応でき、データ構造、制御ロジックの変更やメーカの異なる空調機にも柔軟に対応が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の省エネ空調制御システムの制御パターンを示す図である。
【００１７】
本発明の省エネ空調制御システム４は、１台の室外機１に複数の室内機２が接続される。図１に示される実施形態では、室外機１Ａに室内機２Ａ、２Ｂが接続され、室外機１Ｂに室内機２Ｃ、２Ｄ、２Ｅが接続される。各室内機２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅは、夫々リモコン６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｄを備え、暖房、冷房、除湿の運転モードが選択可能になっている。また、室内機２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅを配置した区画には温度センサ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが配置される。また、室外機１Ａ、１Ｂには、室内機２Ａ、２Ｂ，２Ｃ、２Ｄ、２Ｅの運転により消費される電力を計測する電流計７Ａ、７Ｂが配置される。室外機１Ａ、１Ｂと室内機２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅは、集中コントローラ３を介して省エネ空調制御システム４に連結される。
【００１８】
図２は、本発明の省エネ空調制御システムの制御階層を示す図である。省エネ空調制御システムは、サーバ機能とマネージャ機能を備えている。省エネ空調制御システムは、集中コントローラにイーサネット（商標登録）を介して連結される。集中コントローラは、室外機に内蔵されたコンピュータ及び室内機に内蔵されたコンピュータとメーカー既存ネットワークで連結される。省エネ空調制御システムは、複数台の室外機とそれに接続される複数台の室内機を夫々関連付けて制御可能に連結される。
【００１９】
図３は、本発明の制御パターンを示す図である。室内機は、リモコンにより冷房、暖房、除湿の運転モードが設定可能であり、この実施形態では冷房運転が設定されている。この室内機の固有の情報である建物内の配置位置、接続される室外機、設定された運転モードの季節、時間に応じた過去の空調実績データに基づく省エネ運転パターンのデータが省エネ空調制御システムの記憶手段にこの室内機固有の情報として記憶されている。各室内機の固有の省エネ運転パターンは、運転開始から高負荷運転、中負荷運転をする期間（セットバック時間）、セットバック時間経過後、低負荷運転、オンオフ運転（間歇運転）する期間（制御対象期間）、オフ運転する期間、オフ運転期間中、セットバック温度に達し最初に設定された運転モードでリスタートする期間が設定される。
【００２０】
図４は、高負荷運転及び中負荷運転する期間、低負荷運転及びオンオフ運転する期間、オフ期間、リスタート期間のこの室内機が接続される室外機の定格電力比率の変化を示すものである。定格電力比率は、室外機に設置された電流計による平均電流値等から算出される消費電力と定格消費電力の比である。省エネ運転パターンの内、低負荷運転及びオンオフ運転する期間、定格電力比率の変化とオンオフ運転のオフ運転の回数からなる判断閾値と実際のデータの対比によりより省エネ度が向上するように制御する。
【００２１】
定格電力比率を算出するための消費電力は次の（１）式により得られる。
消費電力＝√３×電圧×１分間平均電流値（計測）×力率・・・・・・・・（１）
【００２２】
省エネ空調制御システムにおいて重要なデータである室外機の消費電力を算出するため、ビル用マルチエアコンの室外機毎に特殊なセンサノードを配し、室外機の１分間実効電力値を計測し、消費電力を算出する必要がある。実施場所が東京であるならば、電気周波数は５０ｋＨｚであるから、１秒間に５０波、１分間平均値は３０００波の平均値となり、１波当たり２０ｍｓｅｃとなる。そのため、波の形を捉えようとすれば数μｓｅｃオーダの精度の計測が必要であり、精密電力計クラスのセンサノードとなり、ノードコストが増大する。さらに、室内外のイーサネットの配線工事が必要となる。
【００２３】
本発明の省エネ空調制御システムを低コスト化して実現するためには、室外機の消費電力を計測するのに汎用の電流計による簡易計測をする必要がある。図５は、この目的を達成するための簡易電流計測方法を示す。室外機の２００Ｖ３相３線式のＲ相に１分間平均電流を測るデータロガーと、１分間に１回０．５秒間の平均電流を測るデータロガーを併設し、６日間平均電流値を計測した。１分間に１回０．５秒間平均値は２５波の平均値となり、１分間平均値の３０００波の平均値に比較し、簡易な計測が可能となる。
【００２４】
図６は、１分間に１回０．５秒間の平均電流のデータロガーによる６日間の計測の平均電流値の計測結果であり、図７は、１分間平均電流のデータロガーによる６日間の計測の平均電流値の計測結果である。図６、図７において、横軸は計測日時であり、縦軸は電流値Ａ（アンペア）である。図６、図７に示される計測の結果、１分間に１回０．５秒間の平均電流を測る簡易計測方法で十分制御に利用できるデータを得ることができることが判明した。
【００２５】
図８は、汎用の電流計と精密電力計により室外機の消費電力を計測し、両者の計測精度を比較するための実験の状態を示す図である。図９は、ローコストの汎用の電流計による１分間に１回５秒間の９日間の計測の平均電流値の計測データを前記（１）式に入れて算出した電力値である。図１０は、精密電流計による１分間に１回５秒間の９日間の計測データである。図９，図１０において、横軸は計測日時であり、縦軸は消費電力ｋｗ（キロワット）である。図９、図１０に示されるように、ローコストの汎用の電流計で計測した場合も精密電力計で計測した場合も結果に差がなく、汎用の電流計を用いて室外機の消費電力を計測しても十分制御に利用できるデータを得ることができることが判明した。
【００２６】
図１１は、既存の空調機にローコストの汎用の電流計と簡易計測方式を用いた省エネ空調制御システムを適用する実施形態を示す。ローコストの汎用の電流計を用いることでコストが抑えられ、制御装置とメーカー既存ネットワークを利用して通信することができるので配線工事を少なくすることができる。
【００２７】
図１２は、新築又は、リニューアル工事で空調機を更新する場合の省エネ空調制御システムを適用する実施形態を示す。この実施形態では、室外機に内蔵された電流値、周波数など室外機の電力負荷率情報を用いて簡易計測を行う。室外機に内蔵の電力負荷情報を用いることでコストが抑えられ、制御装置とメーカー既存ネットワークを利用して通信することができことで配線工事を少なくすることができる。
【００２８】
図１３は、本発明の省エネ空調制御システムの概略のフローを示す図である。省エネ空調制御システムが複数のビルの空調制御をする場合、最初に空調制御の対象ビルを判定し、判断閾値判定をして省エネ空調制御を実施する。
【００２９】
図１４は、判断閾値判定のフローを示す図である。このフローにおいて、最初に室外機を特定し、次にその室外機の定格電力算出判定を実施し、この室外機に接続された室内機を特定し、特定された室内機の運転モードを取得し、その室内機の運転モードにおける判断閾値を設定する。
【００３０】
図１５は、省エネ制御のフローを示す図である。室外機、室外機に接続される室内機を特定し、特定された室内機の運転モードを判定し、特定された室内機の運転モードが冷房の場合の省エネ制御フローを示す図である。
【００３１】
図１６は、特定された室内機の運転モードが除湿の場合の省エネ制御フローを示す図である。
【００３２】
図１７は、特定された室内機の運転モードが暖房の場合の省エネ制御フローを示す図である。
【００３３】
図１８は、本発明の省エネ空調制御システムのデータ構造を示す模式図である。データ構造は、データ入出力インターフェース部、制御ロジック部、サーバ機能部の３つのブロックで構成される。１つのテンプレートに１台の室外機とそれに接続される複数台の室内機の関係付けがなされ、建物形状、規模に応じて前記データ構造の内容を変更可能とする構成により、フレキシブルに計画される空調システム構成に柔軟に対応でき、データ構造、制御ロジックの変更やメーカーの異なる空調機にも柔軟に対応が可能になっている。
【符号の説明】
【００３４】
１：室外機、２：室内機、３：集中コントローラ、４：省エネ空調制御システム、５：温度センサ、６：リモコン、７：電流計
【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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