JP2002349929A - 空調機器の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各々の室内環境の快適性を損なうことなく、
電力使用量を所定値以下に抑制することができる空調機
器の制御装置を提供する。 【解決手段】 制御器１０は各居室に設置された温度・
湿度センサー１、人検知センサー２および手動設定器３
から受信した検知信号および設定信号にそれぞれ重み付
けして各室の優先値を演算し、優先値Ｐに基づいて各室
の電力消費の優先度に応じたグループ分けをして３段階
のレベルに応じた運転比率を割り振り設定し、各グルー
プ毎の全消費電力量が上記レベルに応じて一定となるよ
うに時分割制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は独立して稼働する複
数の空調機器への電力供給を制御して全体の電力消費を
所定量以下に維持するようにした空調機器の制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】オフィスビルや病院のように、一つの建
屋内に複数の居室があって、それぞれに空調設備を設置
する場合に、空調機は室内機と室外機との対でそれぞれ
設置されることが少なくない。空調機が稼働する（即
ち、室外機の気体圧縮機が稼働する）場合には、往々に
して全ての空調機が同時に稼働することが多く、このよ
うな稼働状況が生じることが建屋全体の電力負荷率の低
下を来す原因となっている。

【０００３】図１４は空調機の配置を示すビルの見取り
図、図１５は当該ビルの電力需要の推移を示す電力需要
経過図である。図１４に示すように、この例ではビル内
の３つの居室Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ１台ずつ空調機が独
立して設置されている。空調機は各々室内機１１と室外
機１２とで構成されており、各空調機では、外気温や室
内の状況（在室人数や室内設備の稼働状況等）に応じ
て、室内機１１が据えられた室内の温度を設定値に保つ
ように、断続運転が繰り返されている。実際には、室内
機１１の送風機は継続運転の儘、室外機１２の気体圧縮
機が断続運転を行って温度制御している。

【０００４】図１５では各居室Ａ，Ｂ，Ｃにおける電力
需要の推移をそれぞれ細実線、破線および二点鎖線で、
総電力需要の推移を太実線で示している。同図において
矢印で示したように、総電力量は３つのピークが存在し
ており、それらのピークは各居室Ａ，Ｂ，Ｃでの空調機
の同時運転時に対応している。そして、このピーク時に
おける総電力量が当該ビルでの最大電力消費量に相当す
る。

【０００５】国内の全電力負荷率は現在５０％台にまで
低下しているが、これは夏期昼間に使用する空調機によ
る電力使用量が突出したピークを形成していることが最
大の原因になっている。電力の負荷率が低下すると、発
電所では負荷対応調整を頻繁に行わなければならず、こ
のことが発電効率低下を来す要因となっている。そし
て、上述の夏期のピーク電力に対応するだけのために発
電設備を新設したり、旧式設備を稼働させなければなら
ないため、これが発電コスト上昇の大きな要因となって
いた。そこで、発電効率を高める一つの方策として、夏
期のピーク電力を低減させること、即ち、電力需要の時
間的分散を図るための工夫が講じられた。具体的には、
電力需要者は一般に契約電力量に基づく基本料金と、使
用電力量に対して支払う従量料金との合計金額を支払う
電力契約を結んでいるが、上記契約電力量は最大使用電
力量、即ち、夏期昼間の空調機の使用による最大電力使
用量に相当するため、夏期のピーク電力使用量を低下さ
せることにより年間に支払う電気料金を低減できること
を広く電力需要者に訴えて協力を仰ぐことで、全体の最
大使用電力量を低下させようというものである。

【０００６】図１６は夏期のピーク電力使用量を低下さ
せるようにした従来技術に係る空調機の配置を示すビル
の見取り図、図１７は当該ビルの電力需要の推移を示す
電力需要経過図である。この改良された従来例ではビル
内の３つの居室Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ独立して設置され
た空調機の室外機１２にそれぞれ接続された制御器１０
を設けて、この制御器１０でそれぞれの空調機の通電状
態を制御するようになっている。即ち、この従来例では
総電力量に上限値を設定し、総電力量の測定値が該上限
値に達したら、制御器１０は一部の空調機への通電を遮
断し、温度制御に従って、他の空調機の室外機１２の気
体圧縮機が断状態になったら、通電が断状態にされてい
た先の空調機への通電を再開する総電力制御を行う。

【０００７】このような総電力制御を行うことにより、
各空調機の室外機１２の通電タイミングが分散し、図１
７に示すように、総電力量はその最大値がピーク電力使
用量ＰｐからΔＰだけ少ない制限最大使用量Ｐｒに抑制
される。なお、電力消費場所が工場の場合は、総電力量
の測定値が制限最大使用量Ｐｒに達したら、一部の電力
系統、通常では空調設備の通電を遮断する方法が採られ
ている。上述の総電力制御は需要制御方式（デマンドコ
ントロール）と称されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
最大使用電力量を低下させることだけを優先しているた
め、室内の温度状況については全く考慮されていなかっ
た。従って、総電力量の測定値が制限最大使用量Ｐｒに
達した場合は、通電が断状態にされた空調機が設置され
た居室では、他の空調機の室外機１２の気体圧縮機が断
状態になるまで空調されない状態の儘放置されることに
なるため、当該居室内の在室者は不快な温度環境を堪え
忍ばなければならない。本発明の目的は各々の室内環境
の快適性を損なうことなく、電力使用量を所定値以下に
抑制することができる空調機器の制御装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、空調機器が設置された居室における温度、
湿度、在室者の有無、運転履歴等の空調に関係するデー
タを参照して空調優先度を演算する優先度演算手段と、
該優先度演算手段が演算した空調優先度に応じて空調機
器への電力供給比率を演算する供給比率演算手段と、該
供給比率演算手段が演算した前記電力供給比率に従って
空調機器への電力供給を断続制御すると共に空調機器へ
供給される電力の各時点での総量を所定値以下に抑制す
る供給制御手段とを有したものであり、あるいは、供給
制御手段は優先度演算手段が演算した空調優先度に応じ
て複数の空調機器を複数の機器群に分割して、各空調機
器に代えて前記機器群へ供給される電力の各時点での総
量を所定値以下に抑制するように制御したものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
例を詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係る空調
機制御装置の構成を示す模式図、図２は該空調機制御装
置により事務室、会議室、個室等の各居室内が温度制御
されるオフィスビルにおける空調機制御装置の接続状態
を示す模式図である。図２に示すように、このビルは６
階建てであり、各階毎に５つ、合計３０個の空調機が設
置されており、各階は１階から６階まで順次、５室、４
室、３室、２室および２室にそれぞれ区画されている。
なお、上記空調機は空気熱源式のパッケージ型のもので
あり、ビルは工場敷地内に建てられていて、工場の消費
電力に応じてビル全体の消費電力が制限される場合があ
る。

【００１１】ビルにはこの空調機制御装置の主要部を成
す、各室の運転履歴を記憶する運転履歴記憶装置４、各
室の優先値を演算する優先値演算器５、各室の優先値を
記憶する優先値記憶装置６、ピーク電力設定値と各室の
優先値とから各室の優先度をランク分けおよび各ランク
の許容消費電力量を演算するピーク電力のランク演算器
７、最大ピーク電力を設定するピーク電力設定器８、各
ランク付の許容消費電力に基づいて各ランク内の空調機
器の運転パターンを演算する運転パターン演算器９およ
び各運転パターンに基づいて各空調機器の気体圧縮機の
駆動停止を制御する制御器１０が所定場所に設置されて
いる。

【００１２】運転履歴記憶装置４および優先値記憶装置
６は優先値演算器５に接続され、優先値記憶装置６、ピ
ーク電力設定器８および運転パターン演算器９はランク
演算器７に接続され、運転パターン演算器９は制御器１
０に接続されている。各空調機は従来例と同様に、それ
ぞれ室内機１１と室外機１２とで構成されている。図１
に示すように、各居室には空調機の設置場所毎に温度・
湿度センサー１、人検知センサー２および手動設定器３
がそれぞれ設置されていて、優先値演算器５にそれぞれ
接続されている。また、各空調機の室外機１２はそれぞ
れ制御器１０に接続されている。

【００１３】次に、制御器１０による空調機制御の流れ
を図３を参照して説明する。ピーク電力設定器８には工
場全体の消費電力量に基づいて当該ビルで使用可能な電
力量が予め設定されているから、このピーク電力設定器
８から当該ビルでの使用可能電力量を受信する（Ｓ
１）。一方、優先値演算器５では各居室に設置された温
度・湿度センサー１、人検知センサー２および手動設定
器３から受信した検知信号および設定信号にそれぞれ重
み付けして各室の優先値を演算する（Ｓ２）。そして、
優先値記憶装置６はそれらの演算結果を記憶する。

【００１４】図４は優先値記憶装置６に記憶された各空
調機毎の優先値およびランクの具体例を示す一覧表であ
る。例えば、１階の部屋番号１の空調機については室内
温度は２７℃、湿度は６０％、在室者は有り、手動設定
値は自動（Auto）、優先値は0.70、ランクはＡというよ
うに各データ値が入力されている。優先値演算器５はこ
れらの各種データ値および例えば、図１３に示す運転履
歴のデータ値を基に次式に従って、当該室の優先値Ｐを
演算する。

【００１５】 Ｐ＝α・Ｔ＋β・Ｍ＋γ・ｐ＋ε・ａ＋η・ｒ ……(1) ただし、Ｔ；温度、Ｍ；湿度、ｐ；居住者の有無、ａ；
手動設定、ｒ；運転履歴、α，β，γ，ε，η；各重み
付け係数である。

【００１６】次に、ランク演算器７は優先値演算器５が
演算した優先値Ｐに基づいて各室の電力消費の優先度に
応じたグループ分け（ランク付け）を行う（Ｓ３）。本
実施例では全室をランクＡ〜Ｃの３ランクにグループ分
けすると共に、３段階のレベルに応じた運転比率を割り
振り設定している。図５は本実施例の空調機制御で採用
されたランク−レベル対運転比率対応表である。この空
調機制御では各グループ毎の全消費電力量が一定となる
ように制御する。本実施例では全消費電力量を７５kwと
したので、優先値の高い機器から順に、電力積算値が５
０kwになるまでの空調機を具えた室をランクＡ、２５kw
になるまでの室をランクＢ、それ以下の室をランクＣと
した。

【００１７】因みに、レベル１は空調機への供給が許容
される全電力量が空調機の総消費電力量より多い場合に
相当し、全てのランクの空調機に１００％の電力量が供
給される。レベル２は空調機への供給が許容される全電
力量が空調機の総消費電力量の３／４以上で４／４以下
の場合に相当し、ランクＡは１００％、ランクＢは７５
％、ランクＣは５０％の電力量が供給される。レベル３
は空調機への供給が許容される全電力量が空調機の総消
費電力量の１／２以上で３／４以下の場合に相当し、ラ
ンクＡは７５％、ランクＢは５０％、ランクＣは２５％
の電力量が供給される。

【００１８】以下、空調機への供給が許容される全電力
量が６０kwで抑制レベルがレベル２の場合について具体
的に説明する。制御器１０はランク演算器７からランク
−レベル対運転比率対応データを取得し、各空調機の供
給許容電力量を割り振る（Ｓ４）。即ち、ランクＡに属
する空調機へは通常運転と同じ１００％の電力量供給を
割り振り、ランクＢのグループに属する空調機へはそれ
らの最大消費電力量をビル全体の全消費電力量７５kwの
１／３の７５％に相当する１８．８kwを割り振り、ラン
クＣのグループに属する空調機へはそれらの最大消費電
力量をビル全体の全消費電力量７５kwの１／３の５０％
に相当する１２．５kwを割り振る。

【００１９】そして、各空調機に供給する電力の断続周
期を２．５分とし、ランクＢのグループに属する空調機
に対しては３０分間に３回、ランクＣのグループに属す
る空調機に対しては３０分間に６回、グループ毎の全消
費電力量がそれぞれ１８．８kwおよび１２．５kwを超え
ないように、電力供給休止期間を設けた電力供給計画を
作成する（Ｓ５）。図６および図７はそれぞれこのよう
して作成されたランクＢおよびランクＣのグループに属
する空調機に対する電力供給計画進行図である。こうし
て、電力供給計画が作成されると、制御器１０は図６お
よび図７に示した電力供給計画に基づいて、所定のタイ
ミングで各空調機に対して電力供給断続制御信号を送出
する（Ｓ６）。

【００２０】こうして、電力供給計画に基づいて所定の
期間に亘って空調機制御を行った後、電力供給計画の見
直しを行う。これは設定条件が状況の変化に応じて変化
することがあるからである。図８はビル全体の所定日の
供給許容電力量の変化を示す供給許容電力量推移図であ
る。同図に示すように、供給許容電力量は午前８時に起
ち上がって午前１０時頃レベル２の５６kwの最大消費電
力量まで達した後、工場の消費電力量増加に伴う事務所
の空調機の供給許容電力量低減の要請を受けて、午後１
時から３時までの期間ｉの間はレベル３の３７．５kwの
最大消費電力量まで電力供給を抑制している。この期間
ｉの間はランクＣの空調機制御が行われる空調機がある
ため、電力供給断時間が長くなる居室が生じるが、それ
らの居室には使用されていない会議室や使用頻度が低い
打合せ室を当てることができるから、在室中の居住者に
は実際は空調能力の低下による不快感を与えることは全
く無いか、あっても最低限のものに抑えることができ
る。

【００２１】図９および図１０はそれぞれ本実施例の変
形例に係る空調機制御装置の構成を示す模式図およびラ
ンクＢのグループに属する空調機に対する電力供給計画
進行図である。図９において、１３は運転パターン演算
器９に接続され、時間間隔を適当な間隔で変化させるよ
うに制御するパッシブリズミング演算器である。先の実
施例と同一または同一とみなせる箇所には同一の符号を
附して重複する説明を省略する。人間の感覚は相対的な
ものが多く、例えば、室温が同じ空間に長時間滞在する
と、温度が変わっていないにも拘わらず、暑く感じるこ
とがあるが、パッシブリズミング演算器１３は空調機の
設定温度を適当な間隔で変化させることにより、空調機
に供給する電力の断続タイミングを制御して居室の居住
性を向上させ、快適な居住空間を実現できる。

【００２２】図１１は本実施例の他の変形例に係る空調
機制御装置の構成を示す模式図である。同図において、
１４は制御器１０に接続され、空調機に電力供給する自
家発電設備である。この変形例では制御器１０が全空調
機の負荷が所定値以上、即ち、ビル全体の供給許容電力
量が必要とする空調能力を発揮できないと判定した時、
自家発電設備１４を稼働させて必要とする空調能力を確
保するようにしている。これにより、居住者はより快適
な居住性を享受できる。

【００２３】図１２は本実施例の更に他の変形例に係る
空調機制御装置の構成を示す模式図である。同図におい
て、１５は優先値演算器５に接続され、会議室の予約情
報を登録する会議室予約装置である。この会議室予約装
置１５から会議室の予約情報を取り込むことにより、会
議室を含む事務所居室の空調状態の先行制御を行うこと
ができるから、会議室を使用する数十分前から、あるい
は会議が終了する数十分前から少しずつ室温を調整する
ことにより、室内温度の急激な調整に伴う電力消費の急
増を抑えることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、空調機器が設置された居室における温度、湿
度、在室者の有無、運転履歴等の空調に関係するデータ
を参照して空調優先度を演算し、空調優先度に応じて空
調機器への電力供給比率を演算して、この電力供給比率
に従って空調機器への電力供給を断続制御すると共に空
調機器へ供給される電力の各時点での総量を所定値以下
に抑制するようにしたので、各々の室内環境の快適性を
損なうことなく、電力使用量を所定値以下に抑制するこ
とができる。

【００２５】請求項２記載の発明によれば、空調優先度
に応じて複数の空調機器を複数の機器群に分割して該機
器群へ供給される電力の各時点での総量を所定値以下に
抑制するようにしたので、空調機器へ供給される電力の
各時点での総量の抑制制御を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る空調機制御装置の構成を
示す模式図

【図２】オフィスビルにおける空調機制御装置の接続状
態を示す模式図

【図３】本実施例の空調機制御の流れ図

【図４】本実施例の各空調機毎の優先値およびランクの
具体例を示す一覧表

【図５】本実施例のランク−レベル対運転比率対応表

【図６】ランクＢのグループに属する空調機に対する電
力供給計画進行図

【図７】ランクＣのグループに属する空調機に対する電
力供給計画進行図

【図８】本実施例の供給許容電力量推移図

【図９】本実施例の変形例に係る空調機制御装置の構成
を示す模式図

【図１０】ランクＢのグループに属する空調機に対する
電力供給計画進行図

【図１１】本実施例の他の変形例に係る空調機制御装置
の構成を示す模式図

【図１２】本実施例の更に他の変形例に係る空調機制御
装置の構成を示す模式図

【図１３】本実施例の運転履歴波形図

【図１４】従来例に係る空調機の配置を示すビルの見取
り図

【図１５】同じく、電力需要経過図

【図１６】他の従来技術に係る空調機の配置を示すビル
の見取り図

【図１７】同じく、電力需要経過図

【符号の説明】

１ 温度・湿度センサー ２ 人検知センサー ４ 運転履歴記憶装置 ５ 優先値演算器 ６ 優先値記憶装置 ７ ランク演算器 ８ ピーク電力設定器 ９ 運転パターン演算器 １０ 制御器 １１ 室内機 １２ 室外機 １３ パッシブリズミング演算器 １４ 自家発電設備 １５ 会議室予約装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L060 AA08 CC02 CC07 CC11 CC19 DD01 DD02 DD05 DD08 EE01 EE22 5G066 AA05 KA11 KD01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立して稼働する複数の空調機器への電
   力供給を制御して全体の電力消費を所定量以下に維持す
   るようにした空調機器の制御装置において、前記空調機
   器が設置された居室における温度、湿度、在室者の有
   無、運転履歴等の空調に関係するデータを参照して空調
   優先度を演算する優先度演算手段と、該優先度演算手段
   が演算した前記空調優先度に応じて前記空調機器への電
   力供給比率を演算する供給比率演算手段と、該供給比率
   演算手段が演算した前記電力供給比率に従って前記空調
   機器への電力供給を断続制御すると共に前記空調機器へ
   供給される電力の各時点での総量を所定値以下に抑制す
   る供給制御手段とを有したことを特徴とする空調機器の
   制御装置。
2. 【請求項２】 供給制御手段は優先度演算手段が演算し
   た空調優先度に応じて複数の空調機器を複数の機器群に
   分割して、各空調機器に代えて前記機器群へ供給される
   電力の各時点での総量を所定値以下に抑制するように制
   御することを特徴とする請求項１記載の空調機器の制御
   装置。