JP2004301505A - 空調制御装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 年間の消費電力を現在の空調機の運転条件から推定し、その推定値を使用者に告知し、またその推定値が所定値以下になるように空調機の設定温度を適切に修正する。
【構成】（１）外気温度と、空調機の圧縮機周波数と、空調機の設定温度とから、年間消費電力を推定する。
（２）その電力量を空調機使用者に明示する。
（３）推定された消費電力量が、ある定められた量を越えないように設定温度を自動的に修正する。
（４）修正の際、在室者の状態等を考慮する。また、ゆらぎ等を採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に年間電力量を推定して省エネを図る空気調和装置に関する。

従来、空気調和装置の消費電力を演算する装置としては、マルチエアコンの各室内機の稼働率をもとに、設置されている各室内機にて使用されたエネルギー量を推定し、この上で課金する装置用のものとして、いくつかのものが提案されている。
例えば、特許文献１に記載されたようなマルチエアコンのシステムでは、室内機毎にそれぞれ運転指令周波数と空調能力に比例した係数とを掛け算し、得られた値にて各室内機の消費電力量を求めるものが提案されている。また、特開平３−２１１３４８号公報に記載された空気調和装置では、特定の式を用いて消費電力量を補正することにより、マルチエアコンの総電力量を各室に適切に分配するものが提案されている。

また、特許文献２記載の空気調和機の電力量料金計算装置では、電力を運転時間比、運転電流値比、サーモオン時間比等の方法にて配分して料金計算を行うものが提案されている。そして、これらの装置では、一般にマルチエアコンの各室内機にて消費された電力量を、運転指令周波数や運転時間比等から求め、そのデータを課金処理に用いている。
また、特許文献３に記載されたような空調システムでは、定められた電力料金予算内で複数の空気調和機を一定期間運転するシステムとするために、各空気調和機に消費電力量を計測する電力量パルス計を備え、各空気調和機に割り当てられた予算を各日、さらには単位時間毎の重みを乗じて単位時間当たりの予算を求め、その単位時間当たりの予算の電力で運転するようにしている。

さて、上記いずれの種類の提案も、空調機の現在の消費電力量を何らかの形で計測し、その値を用いて課金処理するか、または空調機の消費電力量を制限することを目的としている。
一方、別の考えとして、年間消費電力量を計算するものがあり、これは、ルームエアコンに関するＪＩＳ規格（Ｃ９６１２）の附属書３において、期間エネルギー効率算定のための試験および算出方法が定義されている。また、この算出方法の簡易型期間エネルギー効率算定方法も定義されている。さて、この考え、方法は、予め定格の室内外の温度、湿度の条件のもとで運転し、計測した空調機の運転能力と実消費電力のデータから、年間の外気温度発生時間などの情報を用いて、年間の消費電力量を推算するものである。
特開平５−３１９４５号公報 特開平６−１１７６７６号公報 特開平６−１９３９３８号公報

しかしながら、以上の技術、方法においては、単に、実際に測定された電力を用いた電力量実績データを用いるだけである。このため、現在の空調機の運転状態を、年間、季間を通じて行った場合には、一体いくらの消費電力になるのか等は全く考慮されていない。
一方、年間の消費電力を推定するＪＩＳの方法は、定格条件での空調機の実験データを用いるものである。しかし、これは、前提としている空調負荷量は、定格運転能力から定まる固定量である。このため、例えば、実際に空調機が設置された場所における実際の運転条件は、この値とは差がある場合が多い。

従って、空調機の使用電力が予算や割り当て量をオーバーしてしまうことが少なからずあった。特に、近年のごとく猛暑や冷夏が続いた場合には、例えば冷房期間の途中で予算枠を使用してしまい、以降電力料金の遣り繰りに担当者が四苦八苦することが少なからずあった。
更に、夏季の電力消費ピーク時における電力会社から企業に対してなされることの多い消費電力削減要請に対しても、協力し難くなることもあった。

次に、空調機の実際の使用電力が予算をオーバーしそうな場合等に、単に一律に空調温度の設定値を環境温度、外界温度に近い値とするのは、効率的でない。
といって、例えば冷房機ならば、いちいち担当者が外界の温度、休息時間か否か等を考慮して発停、設定温度の変更を行うのは、煩わしいだけでなく、機械、装置に対してもよいことではない。が、適切な対応手段、措置がなされているとは言い難い。

本発明は、以上の課題に鑑みなされたものであり、年間の消費電力量等が一定値以下になるようになる空気調和装置を提供することを目的とする。また、効率的な消費電力の削減が図る空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明においては、暖房機では吸熱源、冷房機では排熱源となる冷却水、外気温等の外部の温度を測定する外部温度センサと、使用者により入力された設定温度（特願平７−２９８６４号に示されているがごとく勤務終了直前、昼休みの停止等のゆらぎ形式での設定を含む。このため、単一温度とは限らない）及び内蔵する室温センサで検出した実際の室温についての情報をもとに冷房若しくは暖房の少なくも一の機能を有する空調機の運転出力を制御する空調機出力制御手段と、夏季、冬季、一年等空調機を運転するに際して、その消費電力量の多少を検討する際の基準となる一定の時間たる期間、例えば６〜９月等について、その期間中の外気温度等の空調機にとっての負荷熱源についての情報を直接若しくは間接に記憶している期間負荷熱源記憶手段と、前記期間負荷熱源記憶手段の記憶する情報と、前記外部温度センサにより検出された外部温度現在の月日や時分についての情報の少くも一と、前記空調機出力制御手段にて制御されている現時点、過去の積算の少なくも一の運転出力についての情報を利用して空調機が上記期間中に消費する電力を推定する期間消費電力推定手段と、前記期間消費電力推定手段により推定された期間消費電力に関連した情報（含む、当該期間消費電力そのもの）を空調機の使用者（含む、在室者のみならず、管理者）に表示する消費電力関連情報表示手段とを有していることを特徴としている。

管理者により入力された予算等から定まる期間許容消費電力を記憶する期間許容消費電力記憶手段と、前記期間消費電力推定手段により推定された期間消費電力と前記期間許容消費電力記憶手段の記憶する許容消費電力量とを比較し、前者が後者よりも大となるならば、期間消費電力推定手段により新しく推定しなおされた期間消費電力が後者から定まる量、例えばその量やその５％増以内（他の予算の流用等で多少オーバーが許容される場合）等になるように空調機の設定温度を外気温度寄りに所定の手順で自動修正したり、新鮮空気取入れ量を削減したりする消費電力削減手段を有していることを特徴としている。

前記空調機出力制御手段からの運転出力についての情報をもとに、若し必要ならば、これに合わせて積算電力計からも情報を得て期間中に既に消費した電力を認識して記憶する消費済電力記憶手段を有し、前記消費電力削減手段は、前記消費済電力記憶手段の記憶する消費済電力を反映して、空調機の設定温度や空調能力を自動修正する。従って、余裕がないならばより外気温に近づけ、あるいは終業直前の停止時間を長くする、等する、残電力考慮消費電力削減部を有していることを特徴としている。

前記期間消費電力推定手段は、推定された期間消費電力、その他単位当りの電力料金とから期間中の電気料金を計算する電気料金計算部を有し、前記消費電力関連情報表示手段は、前記電気料金計算部の計算結果をもとに計算された電気料金についての情報（含む、「設定温度をより外気に近づけよう。」等の間接的な表示）を表示する電気料金表示部を有していることを特徴としている。

前記消費電力削減手段は、空調対象の空間に人が入室する午前８時等の時間若しくは午後１時等の作業を開始する時間の少なくも一を入力されて記憶する第１特定時間記憶部と、前記第１特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる一定の時間帯については、設定温度の自動修正等を行わない若しくは緩やかなものとする自動修正緩和部とを有していることを特徴としている。

前記消費電力削減手段は、空調対象の空間から人が退室する時間若しくは昼休み等の作業を中止する時間の少なくも一を入力されて記憶する第２特定時間記憶部と、前記第２特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まるその前後等の時間帯については、設定温度の自動修正等を強化する若しくは少なくも他の時間帯に比較して緩やかなものとしない自動修正調整部とを有していることを特徴としている。

前記残電力考慮消費電力削減部は、空調対象の空間に人が入室する時間若しくは作業を開始する時間の少なくも一を入力されて記憶する第１特定時間記憶部と、前記第１特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる時間帯については、設定温度の自動修正等を行わない若しくは緩やかなものとする自動修正緩和部とを有していることを特徴としている。

前記残電力考慮消費電力削減部は、空調対象の空間から人が退室する時間若しくは作業を中止する時間の少なくも一を入力されて記憶する第２特定時間記憶部と、前記第２特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる時間帯については、設定温度の自動修正等を強化する若しくは少なくも他の時間帯に比較して緩やかなものとしない自動修正調整部とを有していることを特徴としている。

前記空調機は冷房部、除湿部の少なくも一を有し、上記期間として、冷房の必要となる夏季等を記憶している冷房期間記憶部を有していることを特徴としている。
請求項１０の発明においては、前記空調機は、暖房部を有し、上記期間として、暖房の必要となる冬季を記憶している暖房期間記憶部を有していることを特徴としている。
使用者による設定温度についての情報の入力される設定温度入力部と、現実の室温についての情報の入力される室温入力部と、外部温度センサからの情報の入力される外温入力部と、上記入力された情報から空調機出力制御手段の制御能力、負荷熱源についての情報の少なくも一を検証する検証部とを有している空調制御装置用の検証手段としている。

上記構成により、請求項１の発明においては、外部温度センサは、暖房機では吸熱源、冷房機では排熱源となる外部の温度を測定する。空調機出力制御手段は、在室者等空調機の使用者により入力された室内の設定温度及び室温センサで検出した実際の室温についての情報をもとに冷房若しくは暖房の少なくも一の機能を有する空調機の運転出力、例えばモータの駆動用電源周波数、その他弁の絞りの調整等も行うことにより、を制御する。期間負荷熱源記憶手段は、夏季、冬季、一年等空調機を運転するに際して、その消費電力量の多少を検討する一定の時間たる期間について、その期間中の外気温度（その他平均在室者、照明等の室内発熱源）等の負荷熱源についての情報を記憶している。期間消費電力推定手段は、前記期間負荷熱源記憶手段の記憶する情報と、前記外部温度センサにより検出された外部温度、現時点が何月何日何時か等の月日や時分等の時期についての情報の少なくも一と前記空調機出力制御手段にて制御されている現時点、過去の積算の少なくも一の運転出力についての情報を利用して、従って必要に応じて外気温等をも考慮して、空調機の効率等をも反映しつつ空調機が上記期間中に消費する電力を推定する。消費電力関連情報表示手段は、前記期間消費電力推定手段により推定された期間消費電力についての関連した情報（含む、該情報そのものたる期間消費電力や料金）を空調機の使用者に表示する。

本発明による空調制御装置では、年間の消費電力量を現在の空調機の運転条件から推定し、その値を使用者に告知し、またその推定される年間消費電力量がある一定値以下になるように空調機の設定温度を決定し、ひいては長期的な省エネ性を考慮した空気調和が可能となる。
期間消費電力記憶手段は、管理者等によりあらかじめ入力された予算等から定まる期間許容消費電力を記憶する。消費電力削減手段は、前記期間消費電力推定手段により推定された期間消費電力と前記期間許容消費電力記憶手段の記憶する許容消費電力量とを比較し、前者が後者よりも大となるならば、期間消費電力推定手段により新しく推定しなおされた期間消費電力が後者から定まる量になるように空調機の設定温度や空調能力を省エネの方に自動修正する（含む、併せて、他の措置をもとる）。

消費済電力記憶手段は、前記空調機出力制御手段からの運転出力についての例えば積算消費量等の情報をもとに、期間中に既に消費した電力を認識して記憶する。前記消費電力削減手段の残電力考慮消費電力削減部は、前記消費済電力記憶手段の記憶する消費済電力を反映して、空調機の設定温度等をより的確に自動修正する。
前記期間消費電力推定手段内の電気料金計算部が、推定された期間消費電力から期間中の電気料金を予測して計算する。前記消費電力関連情報表示手段内の電気料金表示部が、前記電気料金計算手段の計算結果をもとに電気料金についての情報を表示することにより、在室者に強く省エネを訴える。

前記消費電力削減手段内の第１特定時間帯記憶部は、空調対象の空間に人が入室する時間（含む、複数）若しくは作業を開始する時間（含む、複数）の少なくも一をあらかじめ管理者等から入力されて記憶する。同じく、自動修正緩和部は、前記第１特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる時間帯については、設定温度等の自動修正を行わない若しくは緩やかなものとする。

前記消費電力削減手段内の第２特定時間帯記憶部は、午前０時や午後５時等の空調対象の空間から人が退室する時間若しくは昼休みや御茶の時間等の作業を中止する時間の少なくも一を直接若しくは室内照明の消灯で検知する等間接的に入力されて記憶する。同じく、自動修正調整部は、前記第２特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる時間帯、例えば退室時の３０分前から退室時まで、あるいは室内消灯時等、については、設定温度等の自動修正を強化する若しくは少なくも他の時間帯に比較して緩やかなものとしない。

前記残電力考慮消費電力削減部内の第１特定時間記憶部は、空調対象の空間に人が入室する時間若しくは作業を開始する時間の少なくも一を入力されて記憶する。同じく、自動修正緩和部は、前記第１特定時間記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる時間帯、例えば、午前８時から午前８時３０分まで、については、設定温度等の自動修正を行わない若しくは緩やかなものとする。

前記残電力考慮消費電力削減部内の第２特定時間帯記憶部は、空調対象の空間から人が退室する時間若しくは午前０時から午後１時まで等の作業を中止する時間帯の少なくも一を入力されて記憶する。同じく、自動修正調整部は、前記第２特定時間帯記憶部の記憶する時間若しくは該時間から定まる時間帯については、設定温度等の自動修正を強化する若しくは少なくも他の時間帯に比較して緩やかなものとしない。

前記空調機は冷房部、除湿部の少なくも一を有し、冷房期間記憶部は、上記期間として、冷房の必要となる時期たる夏季等（勿論、設置される場所により異なる。オーストラリアならば、月の面からは日本と逆。）記憶している。
請求項１０の発明においては、前記空調機は、暖房部を有し、暖房期間記憶部は、上記期間として、暖房の必要となる時期、例えば冬季を記憶している。

検証手段により、使用者による設定温度について入力された情報と、現実の室温について入力された情報と、外部温度センサから入力された情報とから空調機出力制御手段の制御能力、負荷熱源についての情報の少なくも一を得られ、ひいては空調機の性能保証、将来の空調についてのデータが得られる。

以下、本発明に係る空調制御装置を実施の形態に基づいて説明する。
（第１実施の形態）
図１は、本発明に係る空調制御装置１３の第１実施の形態の構成図である。本実施の形態の空調制御装置１３は、圧縮機１、膨張弁２、室内外送風機３、風向板４等からなる空調機本体を構成する機器と、それら機器を制御する空調機制御手段５と、圧縮機１の運転周波数ｆから空調能力を推定する空調能力推定手段６と、室外の外気温度を検出する外気温度センサ７と、外気温度及び空調能力の推定値を記憶する空調実績記憶手段８と、現在の外気温度と空調能力と設定温度ｔｓ及び空調実績記憶手段８に記憶された過去の履歴情報から年間消費電力量を推定する年間消費電力量推定手段９と、推定された年間消費電力量から電気料金を計算する電気料金計算手段１０と、推定された電気料金などの情報を空調機使用者に明示したり、空調機使用者により入力された設定温度ｔｓを空調機制御手段５に出力する消費電力量表示入力手段１１と、推定された年間消費電力があらかじめ定められたある値になるように設定温度ｔｓを自動調整する消費電力量制御手段１２とから構成されている。

次に、空調制御装置１３の作用を説明する。
空調機制御手段５は、室内温度が設定温度ｔｓとなるように空調機各部を制御する。具体的には、設定温度と実際の室内温度との差に基づいて両者の差が縮少するように圧縮機用周波数を変化させる。ただし、このことは細部には種々発明が成立するものの、原理そのものはいわゆる周知技術かつ本願発明の趣旨に直接の関係はないので、これ以上の説明は省略する。

空調能力推定手段６は、運転中の圧縮機１の運転周波数ｆより現在の空調能力Ｑ'を推定する。なお、これは、原理的には運転周波数が圧縮機の回転数、ひいては、空調能力にほぼ比例することを利用する。
さて、熱力学の第二法則等から自明なごとく、空調能力は、外気温度ｔｇが変わると変動する。例えば、冷房運転の場合、図２に示すように排熱源たる外気温度ｔｇが低下するに従って能力は上昇する。図２は、本実施の形態の空調能力推定手段６の推定方法の基本となる特性図である。本図は、圧縮機の運転周波数ｆが、定格の１００％、５０％、２０％のときのそれぞれについて、外気温度ｔｇに対してその能力が直線的に変動することを示している。この直線の傾きは、ルームエアコンに関してのＪＩＳ規格（ルームエアコンディショナ、Ｃ９６１２）に示されるように、外気温度２９℃においては、定格条件外気温度３５℃の場合の能力の１．０７７倍分の能力が得られると仮定することによって推定が可能である。従って、運転中の外気温度ｔｇとそのときの圧縮機１の運転周波数ｆがわかれば、次のようにして現在の空調能力Ｑ（ｔｇ）を推定することが可能となる。つまり、周波数１００％の空調能力直線を、外気温度ｔｇに関する一次式（係数をＡａ、Ｂａとする）
Ｑa(ｔg)＝Ａa＊ｔg＋Ｂa
とおき、
また周波数５０％、２０％の空調能力直線を
Ｑb(ｔg)＝Ａb＊ｔg＋Ｂb
Ｑc(ｔg)＝Ａc＊ｔg＋Ｂc
とおくと、
以上の３式により、現在の外気温度ｔg'に対する各空調能力Ｑa(ｔg')、Ｑb(ｔg')、Ｑc(ｔg')が求まり、また現在の運転周波数ｆ'と定格運転周波数との比ｆｒ'［％］より、以下の式により空調能力Ｑ'が推定される。

Ｑ'＝Ｑb(ｔg')＋（ｆｒ'−５０）＊（Ｑa(ｔg')−Ｑb(ｔg')）／５０５０≦ｆｒ'≦１００のとき
Ｑ'＝Ｑb(ｔg')＋（ｆｒ'−５０）＊（Ｑb(ｔg')−Ｑc(ｔg')）／３０ｆｒ'≦５０のとき
次に、外気温度センサ７により検出された外気温度と、空調能力推定手段６により推定された運転中の空調機の空調能力の情報と、それらの過去の実績データを記憶する空調実績記憶手段８の実績情報と、空調機制御手段５において設定されている設定温度とから、年間消費電力量推定手段９においてこの空調機により消費される年間の消費電力量が推定される。

かかる構成における年間消費電力量推定手段９での推定方法を以下に説明する。
図３は、年間消費電力量の一般的な計算方法の原理となっている特性図である。
本図に示されるように、空調負荷は、冷暖房時それぞれについて外気温度により直線的に変動すると仮定（ルームエアコンに関してのＪＩＳ規格Ｃ９６１２による）される。一方、空調機の空調能力も、空調能力推定手段６の機能の説明において述べたように外気温度により直線的に変動する。また、空調機の消費電力も外気温度により直線的に変動すると仮定（ルームエアコンに関してのＪＩＳ規格Ｃ９６１２による）される。また、空調機を運転する時間は、外気温度によりある時間頻度分布を持つ。その空調機が設置されている地域の気候特性によっても差があるが、日本全国の平均では、図４に示すような頻度分布となることが分かっている（ルームエアコンに関してのＪＩＳ規格Ｃ９６１２による）。これらの情報により、空調負荷に相応した消費電力は、以下のようにして計算される。

まず、運転周波数定格比１００％、５０％、２０％の空調能力直線それぞれが、空調負荷直線と交わる点（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６）を求める。その交点の時の消費電力量（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）を直線で接続した折れ線は、空調負荷を実現するために必要となる消費電力を表していると考えられる。従って、そのようにして求められた消費電力量Ｐ（ｔｇ）とその外気温度ｔgの発生時間Ｔ（ｔｇ）により、以下の式によって期間消費電力量ＫＰが求められる。

ＫＰ＝ Σ Ｐ（ｔｇ）＊Ｔ（ｔｇ）（Σは、ｔｇについて行う）
図５は、本実施の形態の年間消費電力量推定手段９における年間消費電力量の計算方法の基本となっている特性図である。図３に示すように空調負荷は、あらかじめ仮定された直線Ｗにて近似されるが、実際に運転中の空調機の外気温度ｔｇⁿと、そのときの圧縮機１の運転周波数により推定される空調能力Ｑⁿとから、空調負荷に平行な直線Ｖを引くことができる。この直線Ｖを、空調負荷の現在の近似直線として仮定し、新たに図３にて説明した方法により年間消費電力を求めることにより、現在の空調機の設置条件、運転方法に沿った年間消費電力量を推定することができる。

また、さらに空調実績記憶手段８において記憶された過去の外気温度及び空調能力の実績データを用いることにより、さらに年間消費電力量の精度を高めることも可能である。図６は、本実施の形態の年間消費電力量推定手段９による年間消費電力量を高精度で計算する方法の基本となっている特性図である。例えば、過去の外気温度（ｔｇ１〜ｔｇ４）と空調負荷（Ｑ１〜Ｑ４）のデータが４点あったとすると、それらを結ぶ空調負荷近似直線Ｕを新たに引くことが可能となる。その直線を新たな空調負荷直線として考え、図３にて説明した方法により年間消費電力量を推定する。これにより、過去の空調実績情報が集まれば集まるほど、より空調機の設置条件に即した精度の高い年間消費電力量を推定することが可能となる。

さらに、年間消費電力量推定手段９により推定された年間消費電力量を用いて、電気料金計算手段１０では、電気料金計算係数をかけることにより電気料金を算出する。さらに、その電気料金の情報は、消費電力量表示入力手段１１にて表示され、空調機使用者に明示される。空調機使用者は、この情報をもとに設定温度を上下することが可能となる。図７は、本実施の形態の消費電力量表示入力手段１１の外見図である。本図においては、（１）は、現在の設定温度から推定される月間の電気代と年間電気代を示し、（２）は同じく今季の推定電気代と予算のみならず、予算面からみた望ましい設定温度をも表示している。これらの表示により、空調機使用者は、表示された電気代を考慮に入れて、設定温度ｔｓを決定し、入力することができる。

また、消費電力量制御手段１２は、年間消費電力量推定手段９により推定された年間消費電力量があらかじめ定められたある目標値をオーバーするときは、設定温度ｔｓを冷房ならば上昇させる等の修正機能を有する。つまり、年間消費電力の目標値をＫＰref、推定される年間消費電力をＫＰとしたとき、ＫＰ＞ＫＰrefのときは、設定温度ｔｓを冷房の際はある定められたステップ幅ΔＳだけ上げ、暖房の際は下げる。このように設定温度を調整することにより、年間消費電力量を考えた省エネルギー空調が可能となる。

（第２実施の形態）
本実施の形態は、設定温度の効率的な修正に関する。
さて、省エネのために空調機器の負荷削減を図る場合に、例えば一律に設定温度を外気温に近い方に修正するのは、以下の点で効率が悪い。
（１）冷房を例にとるならば、企業、事務所においては、始業時等は通勤のため歩いてきたこと、昼休み終了直後の作業開始時は暑い戸外に居ることが少なからずあること等より、室内温度が本来の冷房運転時と同じなのが、体調をとりもどすのに好ましい。

（２）昼休み時は作業を行っていないこと、退社時に近い時刻では冷房を打ち切っても少しの間は室温が冷えていることより、少なくとも本来の冷房運転とするのは不経済である。
（３）人の健康の面からは、退室するときに室温と外界の温度の差が大きいのは好ましくない。

（４）人の神経に緊張感を持たすためには、室内温度に多少の上下、変動たるゆらぎが存在するのが好ましい。
（５）外気温が比較的低い朝方や夕方は、冷房が少なくても、あるいはなくても支障が少ない。
（６）在室者のいない部屋を空調するのは不経済である。

このため、本実施の形態では、これらの事項を反映させて設定温度の自動修正を行うものである。図８にその内容を示す。本図において、（１）は時刻と就業時間と昼休み時間の関係を示す。本図に示すように、始業は午前８時、終業は午後５時、昼休みは午後０時から午後１時までである。（２）は、省エネのための運転の第１例を、（３）は第２例を、（４）は第３例を示す。（１）、（２）、（３）において、横軸は、（１）に対応した時刻を示す。また縦軸は、本来の空調の負荷を１００％としたときの負荷を示す。これらの図の水平の黒線が本来の空調の負荷である。（従って、これは、空調機そのものの負荷とは異なる。また、本来の空調の負荷は、夏季では多分午後２時頃がピークとなるため、空調機の負荷を基準とした場合には、本来の空調の負荷は、午後２時頃を頂点とする凸型の曲線となる。）次に、破線が修正後の負荷である。

さて、第１例では、人が通勤等で運動をした直後の入室時刻及び作業開始時刻は本来の空調負荷とし、これにより速やかに作業にかかれるようになっている。一方、作業に入った段階では、空調能力の削減を図っている。また作業をしない昼休みは、食事等のため在室者も少ないことを考慮の上、負荷０としている。
第２例では、昼休み及び退社時刻では空調機の負荷を徐々に下げ、室内空気、室内機器の余冷を利用しての冷房の維持を図りつつ、在室者の体を外気温にならすべく、室温が徐々に上昇するようにしている。

第３例では、在室者の緊張を持続させることを目的として、室内空気温度にゆらぎを採り入れ、併せて昼休みと退社時には戸外との温度差により体調が狂わせられないよう室温の緩やかな上昇を図り、もって緊張の持続を図りつつ、在室者の健康維持をも図っている。
以上の他、上記３例とも、室内照明を検知して、消灯されているときには、冷媒の弁を閉める、あるいは送風ファンを停止する等して、当該室内の空調を停止等若しくは最小限となるようしている。ただし、室内照明の検知等はいわゆる公知技術であるため、これについての図示や説明は省略する。

（第３実施の形態）
図９は、本発明に係る空調制御装置の第３実施の形態の構成図である。
本図において、２１は外気温を測定する外気温度センサである。２２は、室内温度を測定する室内温度センサである。２３は、冷房機の排熱源、例えば冷却水や外気の温度を測定する排熱源温度センサである。２４は、冷房機の圧縮機の現時点及び一定時間積算した消費電力を測定し、また記憶する圧縮機用積算電力計である。２５は、外気温度、室内温度をもとに室内への浸入熱を計算する浸入熱計算部であり、またこのため建物等の外表面積、コンクリート厚さ等の断熱条件を記憶している断熱条件記憶部２５１、コンクリートの熱電導率等の熱物性値を記憶している熱電導式記憶部２５２を内蔵している。２６は、室内温度、排熱源温度、圧縮機の消費電力から空調機による除去熱量を計算する除去熱計算部である。またこのため、冷房機の採用した熱サイクル等を記憶する冷房サイクル記憶部２６１、冷媒の物性等を記憶する冷媒物性記憶部２６２、冷房機のクラーの面積、圧縮機容量等の機械的条件を記憶する冷房機条件記憶部２６３を内蔵している。２７は、浸入熱と除去熱とから室内熱源量、ひいては除湿量をも考慮して在室者数を計算する室内熱源計算部である。またこのため、採り入れた新鮮空気の量や温度、別途のファンや照明からの熱量も入力される（ただし、これらの機器等は煩雑となるため図示していない）。２８は、カレンダー付時計である。２９は、超過電力計算手段であり、このため期間消費電力推定手段２９１、期間消費電力記憶手段２９２を内蔵している。３０は、消費電力削減内容判断部であり、各種条件によってどのような消費電力の削減を図るかを判断するものである。またこのため、条件部３０１と削減内容部３０２とを内蔵している。条件部は、消費電力の予定電力に対する超過率、在室者数、部屋面積、残日数や消費量に関係する月日、時刻等の各条件項目毎に、そして各桁毎に、いずれの数値となるかの判断表を有している。削減内容部３０２は、判断表の各桁毎の数値に対応する数も、すなわち各条件毎にどのような方法で消費電力の削減を図るかの内容が記載されている。そして、この記載内容に応じた削減がなされる。具体的には、
（１）部屋が広く、一方で在室者が少ない場合には、外気と室内空気との換気率を削減する。特に、８月の午後１時半より３時半までは３％とする。これに併せて、昼休み冷房停止や２０％運転時等には、換気量を３０％として、可能な限り新鮮空気の採り入れに努める。

（２）部屋面積の割に在室者が多い場合であっても、超過率が高い場合には、夏季の１４：００〜１５：００までは新鮮空気と室内空気系の交換は５％まで下げる。
（３）８月の午後１時半より３時半までは、室内温度を高めに設定する。これは、本来外気温が高いため、室内温度が多少上昇しても、在室者には冷房能力の不足とは感じられず、自然な省エネが達せられることを考慮したものである。

（４）以上の他、別途の焦電型赤外線センサあるいは煙探知器等（図示せず）により、喫煙者が少ないという情報を入手したならば、新鮮空気の取り入れ量（率）を更に下げる。
（５）別途、若い女性の在室者が多いという入力がなされたならば、女性は冷え性の人が多いため、室内温度を少し高めにする。

これらにより、情況に応じた電力消費の削減が図られる。また、併せて、空調機出力制御手段の制御能力ひいては空調能力、負荷熱源についての情報もえられる。そして、これらの情報は空調機の能力保証や将来のデータとして利用可能となる。以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は何も以上の実施の形態に限定されないのは勿論である。すなわち、
（１）本実施の形態の消費電力量制御手段等の各手段は、専用のハード、回路、コンピュータを利用したソフトウェアを問わない。

（２）空調能力推定手段は、実施の形態では圧縮機の運転周波数から空調能力を推定するものとしているが、空調能力を計測するセンサなどの情報を用いて算出するようにしてもよい。また、空調能力の推定には、膨張弁の開度等をも考慮するようにしてもよい。
（３）年間消費電力量推定手段は、実施の形態では年間の消費電力を推定し、その量に基づいて制御等を行ったりしているが、これは月間、週間、あるいは一日の消費電力量を推定し、これをもとに制御に用いたり、年間の制御と併用したりしてもよい。

（４）製造等の都合で、本発明の必要不可欠の一の事項（構成要件あるいは部、手段、部）を複数に分割したり、逆に複数の事項を一体としたり、あるいはこれらを適宜組み合わせていてもよい。
（５）期間消費電力の予算枠、あるいは予算の余裕等によるが、実際の消費電力が計画消費電力をある閾値以上上回る若しくはある閾値以上の比率となるまでは、設定温度の自動修正を行わない機能が付加されていてもよい。

（６）圧縮機の出力負荷調整は、周波数の変化でなく、モータを駆動する電圧、電流そのものの変化とし、負荷の制御、空調能力の推定等は電圧、電流等をもとに行うようにしてもよい。
更に、排熱源は外気温度でなく、冷却水であってもよい。
（７）冷暖房兼用のヒートポンプにあっては、暖房時の吸熱源、冷房時の排熱源の測定のため少なくも２種の温度計を設け、更にカルノーサイクル等ヒートポンプの採用するサイクル及び冷媒（分解性フロンガス等）の特性をも考慮して、正確な負荷の制御、推測等を行うようにしてもよい。大規模なビル群等の冷房機の集中制御では、より好ましいであろう。

（８）第３実施の形態で多少言及したが、単なる冷暖房のみならず、その他除湿、送風等に対しても本格的に自動修正を行うようにしてもよい。
更に、設定温度の自動修正にあわせて、除湿、送風等をも併せて制御するようにしてもよい。例えば、冷房時に熱負荷の大きい室温は高めに自動修正し、比較的負荷の少ない除湿と負荷の少ない送風はその補償を兼ねてあまり能力をおとさないようにする等である。

特に、在室者が多い場合には除湿はおとさないようにする。このため、室内空気からの除去熱量は同一であるが、冷房空気量は少なくこの一方冷却温度は低くするようにしてもよい（ただし、室内温度と室内湿度にもよる）。
（９）冷房では、熱負荷が大となる午後２時頃は、負荷が大きくなる（温度が高い）外気の採り入れは他の時間帯に比較して極力少なくする等、他の手段を併用してもよい。

（１０）電力は年間を通じてであり、冷房、暖房の両方を通じて設定温度の自動修正を行うようにしてもよい。
（１１）多室型空調の場合には、各部屋毎にその種類に応じた電力節約を図る。
（１２）以上の他、排熱源の温度は、地下水ならば年間ほぼ一定である。外気温度も熱帯ならばほぼ一定である。このため、期間に消費される電力の推定には種々の手法が考えられる。一番、単純なものは、残日数の消費量が現在までの経過日数に比例するとするものである。この他、冷房機の効率の推算、冷房能力の推定も同様である。すなわち、室内設定温度と排熱源温度が一定ならば、冷房能力はほぼ消費電力に比例する。また、浸入熱はほぼ外気温度と室内温度の差に比例する。このため、期間許容消費電力との比較の対象となる期間中の消費電力の推測は、空調機の設定されている緯度、冷房機の排熱源等の冷房サイクルの条件、その他建屋の断熱条件等を考慮しつつ最適な手法が採用され、本発明の効果を発揮しつつ、計算プログラム作成の省力化を図る種々の工夫が採用されている。

以上のように、在室者に不快感を生じさせず、心理面、健康面からも快適、適切な電力削減を図る。また、空調機の性能保証、将来の空調設計のデータも得られる。

本発明に係る空調制御装置の第１実施の形態の構成図である。 上記実施の形態における空調能力推定手段の推定方法の基本となる特性図である。 上記実施の形態の使用する年間消費電力量の計算方法の基本となる特性図である。 上記実施の形態の使用する外気温度発生頻度を表す特性図である。 上記実施の形態における年間消費電力量推定手段の年間消費電力量の推定の際使用する基本となる特性図である。 上記実施の形態における年間消費電力量推定手段の年間消費電力量の高精度計算の際使用する基本となる特性図である。 上記実施の形態における消費電力量表示入力手段の表示の具体例の図である。 本発明に係る空調制御装置の第２実施の形態における消費電力削減の具体例である。 本発明に係る空調制御装置の第３実施の形態の構成図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 膨張弁
３ 室内外送風機
４ 風向板
５ 空調機制御手段
６ 空調能力推定手段
７ 外気温度センサ
８ 空調実績記憶手段
９ 年間消費電力量推定手段
１０ 電気料金計算手段
１１ 消費電力量表示入力手段
１２ 消費電力量制御手段
１３ 空調制御装置
２５ 浸入熱計算部
２６ 除去熱計算部
２７ 室内熱源計算部
２８ カレンダー付時計
２９ 超過消費電力計算手段
３０ 消費電力削減内容判断部
３０１ 条件部
３０２ 削減内容部

Claims (1)

1. 暖房機では吸熱源、冷房機では排熱源となる外部の温度を測定する外部温度センサと、
   使用者により入力された設定温度及び室温センサで検出した実際の室温についての情報をもとに冷房若しくは暖房の少なくも一の機能を有する空調機の運転出力を制御する空調機出力制御手段と、
   空調機の消費する電力量の多少を検討する一定の時間たる期間について、その期間中の外気温度等の負荷熱源についての情報を記憶している期間負荷熱源記憶手段と、
   前記期間負荷熱源記憶手段の記憶する情報と、前記外部温度センサにより検出された外部温度、月日や時分等の時期についての情報の少くも一と前記空調機出力制御手段にて制御されている現時点、過去の積算の少なくも一の運転出力についての情報を利用して空調機が上記期間中に消費する電力を推定する期間消費電力推定手段と、
   前記期間消費電力推定手段により推定された期間消費電力に関連した情報を空調機の使用者に表示する消費電力関連情報表示手段とを有していることを特徴とする空調制御装置。

Images