JP2001004677A - インバータ装置節電量計測表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】交流電源と負荷との間に設けられたインバータ
装置による節電量を計測し、表示する、インバータ装置
節電量計測表示装置を提供すること。 【解決手段】 交流電源１１と負荷１２との間に設けら
れたインバータ装置１０の出力パーセントと電力との関
係を示す初期データを記憶する記憶部２０Ｄと、交流電
源１１からインバータ装置１０に流入する交流電力を検
出する三相電力演算部２０Ａと、インバータ装置１０か
ら出力パーセントを示すデータを取得し、該データ取得
時のインバータ装置１０の出力パーセント及び電力と、
記憶部２０Ｄに記憶された初期データとに基づきインバ
ータ装置１０による節電量を演算する演算部２０Ｂと、
この演算部２０Ｂに演算された節電量を表示する表示部
２０Ｅとを具備する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源と負荷と
の間に設けられたインバータ装置を設置したことによる
節電量を計測し、表示する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビル等の空調設備においては、電動機に
よりブロアやファンを駆動し、必要とする風量、風圧を
確保するようにしている。かかる設備では、電動機によ
りファンを一定速度で駆動する一方、ダンパの開閉制御
によって必要とする風量、風圧を得るようにしていた。
すなわち、ファンにより発生させる風量、風圧は、必要
とする風量、風圧の最大値である必要があり、また該最
大風量、風圧の下でダンパを開閉制御することにより、
適時又は適所にて所望の値の風量、風圧を得るようにし
ている。これは、発生させた風量、風圧の全てを空調に
使用するのではなく、所望の風量、風圧を超える風量、
風圧を外部に捨て去ることを意味する。

【０００３】一方、近時、インバータ装置による電動機
の可変速ドライブシステムが進展している。インバータ
装置の導入は、電動機の可変速運転の実現と共に節電効
果の点で大きな利点である。

【０００４】インバータ装置の導入を、前述の空調の例
で説明する。すなわち、インバータ装置により周波数を
制御することにより、必要とする風量、風圧を発生し得
る電動機回転数に設定でき、無駄な風量、風圧を無くす
ることができる。

【０００５】一般に、空調設備におけるインバータ装置
の導入は、既存のダンパ制御付きの空調設備に直接組み
込む場合と、インバータ装置付きの空調設備を新設する
場合とがあるが、いずれも節電の観点及び環境保全の点
で、推進すべきことである。

【０００６】ところが、インバータ装置を導入したこと
により、導入前に比べてどの程度電力を節電しているか
は、知ることはできない。通常設置されている電力
（量）計は、インバータ装置に流入する電力を表示する
が、インバータ装置の導入前と導入後とを比較する機能
は無いからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようにインバータ
装置を導入することによる節電量、節電料金の具体的数
字を、ユーザが直接に認識できないことは、特に、既存
のダンパ制御付きの空調設備にインバータ装置を導入す
る動機を弱めている場合があり、節電及び環境保全を推
進する上で、かかるインバータ装置を導入することによ
る節電量、節電料金の具体的数字を表示する装置の出現
が強く望まれている。

【０００８】本発明の目的は、交流電源と負荷との間に
設けられたインバータ装置による節電量を計測し、表示
する、インバータ装置節電量計測表示装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、交流電源と負荷との間に設けられたイン
バータ装置の出力パーセントと電力との関係を示す初期
データを記憶する記憶手段と、前記交流電源から前記イ
ンバータ装置に流入する交流電力を検出する電力検出手
段と、前記インバータ装置から出力パーセントを示すデ
ータを取得し、該データ取得時の前記インバータ装置の
出力パーセント及び電力と、前記記憶手段に記憶された
初期データとに基づき前記インバータ装置による節電量
を演算する演算手段と、この演算手段に演算された節電
量を表示する表示手段とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態に係る
インバータ装置節電量計測表示装置のブロック図であ
る。

【００１１】本実施形態は、空調設備のファン１２Ａを
駆動する、例えば３相かご形誘導電動機１２を、例えば
ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）インバータ装置１０に
より駆動する例であり、３相交流電源１１からの交流電
力をインバータ装置１０により少なくとも可変周波数制
御して３相かご形誘導電動機１２を可変速駆動する。フ
ァン１２Ａは、２乗低減トルク負荷であるため、電動機
１２の回転数を下げると、消費電力の大幅な低減が可能
となるものである。因みに、周波数を８０パーセントに
低減すると、消費電力は５０パーセントになる。

【００１２】図１に示すように、本実施形態のインバー
タ装置節電量計測表示装置は、本体２０と、トランスデ
ューサユニット２１と、インバータ出力データ導入ライ
ン２２と、着脱可能なパーソナルコンピュータ３０とか
らなる。

【００１３】本体２０は、筐体２３内に、３相電力演算
部２０Ａと、演算部２０Ｂと、時刻発生部２０Ｃと、記
憶部２０Ｄと、表示部２０Ｅと、コントローラ２０Ｆ
と、電源部２０Ｇと、コネクタ２０Ｈとが組み込まれて
いる。

【００１４】トランスデューサユニット２１は、３相電
力演算部２０Ａから導出され、３相交流電源１１からイ
ンバータ装置１０への主回路に設けた変成器、変流器等
の電圧、電流トランスデューサを有する。

【００１５】３相電力演算部２０Ａは、トランスデュー
サユニット２１からのトランスデューサ出力に基づき、
各相の電圧、電流、電力、電力量等の電気量を演算す
る。尚、３相電力演算部２０Ａは、時刻発生部２０Ｃか
らの時間データに従い、ある時間間隔又はある時刻毎に
前述した電気量の演算を行うようにしている。従って、
トランスデューサユニット２１及び３相電力演算部２０
Ａにより、交流電源１１からインバータ装置１０に流入
する交流電力（消費電力）を検出することができる。

【００１６】演算部２０Ｂは、インバータ装置１０から
インバータ出力データ導入ライン２２を介して取得され
る出力パーセントを示すデータを取り込み、該データ取
得時のインバータ装置１０の出力パーセントと、３相電
力演算部２０Ａからの電力データと、予め記憶部２０Ｄ
に記憶されている初期データとに基づき、インバータ装
置１０による節電量を演算する。尚、節電量の演算法は
後述する。

【００１７】時刻発生部２０Ｃは、本装置の時計の機能
を有する。コネクタ２０Ｈを介してパーソナルコンピュ
ータ３０を接続したとき、時刻設定、測定時間間隔又は
測定時刻の設定を行うことができ、演算部２０Ｂにおけ
る節電量の演算タイミング信号を生成する。

【００１８】記憶部２０Ｄは、例えば図２示すような初
期データを記憶しており、該初期データは、コネクタ２
０Ｈを介してパーソナルコンピュータ３０を接続して、
該パーソナルコンピュータ３０を操作することにより、
データを生成する。すなわち、インバータ装置１０の出
力パーセント（回転数に相当する）を例えば１０パーセ
ント毎に増加又は減少させつつ消費電力を測定し、これ
を入力し、回転数と消費電力との関係を示す負荷特性で
ある初期データを得る。初期データを取得した後は、パ
ーソナルコンピュータ３０を外すことができる。

【００１９】表示部２０Ｅは、演算部２０Ｂにより求め
た節電量や測定した電気量等を表示する。

【００２０】コントローラ２０Ｆは、上述した各部の制
御等を司るものであり、例えば、図３に示す制御フロー
を実行する。

【００２１】電源部２０Ｇは、本装置の電源供給を担う
ものであり、本実施形態では３相電力演算部２０Ａを介
してインバータ主回路から必要な電源を得ている。

【００２２】コネクタ２０Ｈは、例えばＲＳ‐２３２Ｃ
等のインターフェースに従うコネクタであり、初期デー
タ入力時等にパーソナルコンピュータ３０を接続するも
のである。

【００２３】次に、図３を参照して本実施形態の装置の
動作の一例を説明する。先ず、本実施形態の装置は、ト
ランスデューサユニット２１はインバータ装置１０の主
回路に接続され、インバータ装置１０と本実施形態の装
置とはインバータ出力データ導入ライン２２により接続
される。

【００２４】図３において、ステップＳ１では初期設定
を行う。すなわち、パーソナルコンピュータ３０をコネ
クタ２０Ｈに接続し、例えば図４に示す画面を、パーソ
ナルコンピュータ３０の表示部又は本体２０の表示部２
０Ｅに表示する。この表示では、対話形式にて必要な時
刻設定やサンプリング時間の設定を行い、また図５に示
す画面を出した上で図２に例示する初期データの取り込
みを行うことができる。

【００２５】ここで、初期データの取り込みについて説
明する。すなわち、手動にてインバータ出力を可変しつ
つ消費電力を測定し、図２に示す２次曲線である負荷特
性データを作る。この場合、例えば１０パーセント刻み
でインバータ出力を上昇又は下降させつつ、消費電力を
測定することにより、プロットを描き、直線補間等の手
法により図２に示されるような曲線を得ることができ
る。負荷の特性上、インバータ出力を１００パーセント
まで上げられない場合や０パーセントまで下げられない
場合は、他のパーセントのときのデータから計算により
１００パーセントのときのデータや０パーセントのとき
のデータを手入力することができる。

【００２６】また、初期データを修正する場合は、図６
に示す画面を出し、初期データの修正を行うことができ
る。

【００２７】ステップＳ２で測定を終わらせない場合
は、ステップＳ３で測定データの取得に移行する。ステ
ップＳ３では、消費電力（交流電源１１からインバータ
装置１０に流入する交流電力）の測定を行う。この測定
は常時行われるが、演算部２０Ｂにおける節電量の演算
は、初期設定で設定したサンプリング時間毎に行う。

【００２８】消費電力の測定が行われると、インバータ
出力パーセントの値や測定した消費電力の値により、次
の３つのステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６に移行する。

【００２９】ステップＳ４は、インバータ装置１０の出
力パーセントが０パーセントであり且つ消費電力が所定
値を超えている（例えば、初期測定データにおける０パ
ーセント出力時の消費電力以上の値）とき、バイパス運
転中であるとみなし、ステップＳ１０にて節電電力は０
であると判断する。尚、バイパス運転とは、インバータ
装置１０が故障したとき、主回路にバイパス回路を形成
し、例えば１００パーセント出力であるインバータ装置
１０を主回路から切り離してインバータ装置１０の内部
損失を発生することなく電動機を継続して運転する運転
形態を云う。バイパス運転中は、消費電力が大であり且
つインバータ装置１０の出力パーセントが０パーセント
であるが、この条件で演算部２０Ｂにおいて節電量の演
算を行うと、誤った結果が提示される。このような不具
合は、ステップＳ４により解消される。

【００３０】ステップＳ５は、インバータ装置１０の出
力パーセントが下がった場合に演算した節電量の誤差が
大きくなってしまう不具合を解消するステップである。
すなわち、図７，図８に示すように、インバータ出力パ
ーセントが下がると、測定における分解能の低下等によ
り消費電力の測定データは変化が小さくなる。例えば、
図７における6.0kwの負荷（電動機）では、３０パーセ
ント以下では、消費電力の測定データの変化は小さくな
る。従って、３０パーセント以下の場合の消費電力とイ
ンバータ出力が１００パーセント時の消費電力との差を
もって節電量を算出した場合は、誤差の大きい値とな
る。

【００３１】そこで、ステップＳ５では、幾分かでも誤
差を小さくするために、インバータ装置１０の出力パー
セントが所定値を下回った時には、計算によって１００
パーセント時の消費電力を算出することはしないで、ス
テップＳ９にて所定値以下になる直前の１００パーセン
ト時の消費電力を援用し、ステップＳ８にて消費電力の
測定データとの差をもって節電量とする処置を行うもの
である。

【００３２】ステップＳ６は、通常時における節電量の
算出であり、初期データ上に測定データが乗っている時
と、初期データ上に測定データが乗っていない時との二
つのケースがある。

【００３３】先ず、初期データ上に測定データが乗って
いる時における節電量の算出法を図９を参照して説明す
る。すなわち、消費電力は、３相電力演算部２０Ａによ
り常に測定され、該測定データは演算部２０Ｂに入力さ
れている。一方、記憶部で２０Ｄでは、主回路の電圧、
電流、電流、インバータ出力パーセント、節電電力、１
００パーセント出力時の計算データ等を記憶している。

【００３４】そして、測定データが、インバータ出力が
８０パーセントで、図９の初期データの曲線上であるＡ
点にあったとすると、初期データの１００パーセント出
力時の消費電力からＡ点における消費電力との差が節電
電力となる。

【００３５】例えば、Ａ点における消費電力が11.77kw
であり、１００パーセント出力における消費電力が21.6
1kwであるとすると、節電電力は、21.61-11.77＝9.84kw
となる。

【００３６】以上のように、初期データ上に測定データ
が乗っている時は、ステップＳ８として、初期データの
１００パーセント出力時の消費電力から測定時における
消費電力を引くことにより、節電電力を算出することが
できる。

【００３７】次に、初期データ上に測定データが乗って
いない時における節電量の算出法を図１０を参照して説
明する。すなわち、、測定データが、インバータ出力が
８０パーセントで、図１０の初期データの曲線上でない
Ｂ点にあったとする。これは、負荷が変化して図９のＡ
点がＢ点に移動した場合である。この場合は、データ比
から１００パーセントの電力を計算により求め（Ｃ
点）、この比計算による１００パーセント出力時の消費
電力から測定時における消費電力を引くことにより、節
電電力を算出することができる。

【００３８】例えば、Ａ点における消費電力が11.77kw
であり、１００パーセント出力（Ｘ点）における消費電
力が21.61kwであり、初期データでの０パーセント出力
（Ｙ点）における消費電力が0.05kwであり、Ｂ点におけ
る消費電力が6.05kwであり、比例関係を前提に計算する
と、Ｃ点の電力は、（Ｘ−Ｙ）×（Ｂ−Ｙ）／（Ａ−
Ｙ）＋Ｙとなる。

【００３９】（21.61−0.05）×（6.05−0.05）／（11.
77−0.05）＋0.05＝11.88 従って、節電電力は、11.88−6.05＝5.03kwとなる。

【００４０】ステップＳ１１では、図１１の（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）や図１２に示すような、節電電力、料
金、測定データ等の表示を行う。

【００４１】以上のように、負荷変動が生じたとして
も、変動時点の消費電力及びインバータ出力パーセント
と、初期データとから、変動時点の１００パーセント出
力の電力が計算により求まり、節電電力等を求めること
が可能となる。

【００４２】次に、ダンパー制御を併用した場合の節電
量の算出法を図１３を参照して説明する。図１３におけ
る波線で示すＰ１特性は、１００パーセント出力時にお
ける出口ダンパーによる消費電力を示し、Ｐ２特性は、
１００パーセント出力時における入口ダンパーによる消
費電力を示している。従って、予め、パーソナルコンピ
ュータ３０をコネクタ２０Ｈに接続し、手入力によりＰ
１，Ｐ２を記憶部に０Ｄに記憶しておくことにより、図
１３に示すように、該特性Ｐ１，Ｐ２及び初期データに
より、ダンパー制御を併用した場合、併用しない場合の
いずれについても、上述と同様に節電量の算出が可能と
なる。

【００４３】なお、上述の例は、空調設備における冷暖
房用ファンを回転駆動する電動機に適用されるインバー
タ装置の節電量を計測表示する場合であるが、これに限
らず、２乗低減トルク負荷として、空調設備における吸
排気ファンを回転駆動する電動機に適用されるインバー
タ装置、スプリンクラー用ポンプを回転駆動する電動機
に適用されるインバータ装置、冷凍機用冷却ポンプを回
転駆動する電動機に適用されるインバータ装置等の節電
量を計測表示する場合に適用できる。この他、本発明の
インバータ装置節電量計測表示装置は、電動機負荷に限
らず、インバータ運転により節電が可能な負荷に適用で
きるものである。

【００４４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明では、交流電
源と負荷との間に設けられたインバータ装置の出力パー
セントと電力との関係を示す初期データを記憶する記憶
手段と、前記交流電源から前記インバータ装置に流入す
る交流電力を検出する電力検出手段と、前記インバータ
装置から出力パーセントを示すデータを取得し、該デー
タ取得時の前記インバータ装置の出力パーセント及び電
力と、前記記憶手段に記憶された初期データとに基づき
前記インバータ装置による節電量を演算する演算手段
と、この演算手段に演算された節電量を表示する表示手
段とを具備したことにより、交流電源と負荷との間に設
けられたインバータ装置を設置したことによる節電量を
計測し、表示することが可能なインバータ装置節電量計
測表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインバータ装置節電量計測表示装置の
一実施形態を示すブロック図。

【図２】記憶部に記憶されるべき初期データの一例を示
す図。

【図３】本実施形態の動作フローの一例を示す図。

【図４】初期設定の画面の一例を示す図。

【図５】初期データ測定画面の一例を示す図。

【図６】初期データ修正画面の一例を示す図。

【図７】負荷容量（電動機容量）を変えた場合のインバ
ータ出力パーセントと消費電力との関係を示す図。

【図８】周波数と消費電力との関係を示す図。

【図９】初期データ上に測定データが乗っているときの
節電電力の演算法を示す図。

【図１０】初期データ上に測定データが乗っていないと
きの節電電力の演算法を示す図。

【図１１】本体の表示部における表示の一例を示す図。

【図１２】本体の表示部における表示画面の一例を示す
図。

【図１３】ダンパー制御を併用した場合の節電効果を示
す図。

【符号の説明】

１０…ＶＶＶＦインバータ装置 １１…三相交流電源 １２…三相かご形誘導電動機 １２Ａ…ファン ２０…インバータ装置節電量計測表示装置本体 ２０Ａ…３相電力演算部 ２０Ｂ…演算部 ２０Ｃ…時刻発生部 ２０Ｄ…記憶部 ２０Ｅ…表示部 ２０Ｆ…コントローラ ２０Ｇ…電源部 ２０Ｈ…コネクタ ２１…トランスデューサユニット ２２…インバータ出力データ導入ライン ２３…筐体 ３０…パーソナルコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と負荷との間に設けられたイン
   バータ装置の出力パーセントと電力との関係を示す初期
   データを記憶する記憶手段と、 前記交流電源から前記インバータ装置に流入する交流電
   力を検出する電力検出手段と、 前記インバータ装置から出力パーセントを示すデータを
   取得し、該データ取得時の前記インバータ装置の出力パ
   ーセント及び電力と、前記記憶手段に記憶された初期デ
   ータとに基づき前記インバータ装置による節電量を演算
   する演算手段と、 この演算手段に演算された節電量を表示する表示手段と
   を具備することを特徴とするインバータ装置節電量計測
   表示装置。