JP2005003357A - エアコンの中央制御システム及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワークを介して連結された複数のエアコンの機能を制御する他、稼動中の複数のエアコンの総ピーク電力値を基準電力値以内に抑えるように各エアコンの運転モードを切り換えるエアコンの中央制御システムを提供する。
【解決手段】 複数のエアコン１００と、この複数のエアコンとネットワークを介して連結されて各エアコンのモニタリング及び制御命令の入力を行い、複数のエアコンが稼動される際に消費される総ピーク電力が基準電力値以内に抑えられるように各エアコンの運転日程を調整して各エアコンの稼動を制御する中央制御器２００と、を含んで構成することによって、総ピーク電力値が基準電力値を超える場合、全体空気調和システムがダウンしないようにし、空気調和システムの安全性を向上させ、電力使用費を節減させるものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数のエアコンディショナ（以後エアコンと言う）とネットワークを介して連結されて、各エアコンの動作を中央から制御する中央制御器において具現された自動運転アルゴリズムに基づいて、稼動中のエアコンが消費する総ピーク電力が基準電力値を超えないように、各エアコンの運転モードを切り換え制御することによって、建物内の総ピーク電力値及びそれによる電気料金を節減できるだけでなく、急激な消費電力の上昇による強制電源遮断を防止できるエアコンの中央制御システム及びその動作方法に関する。

近来、エアコンの使用は増加の一途をたどっており、家庭内の各部屋毎に、または建物内の各事務室毎にエアコンが据え付けられ、各エアコンが相互にネットワーキング（ネットワーク接続）される空気調和システムが構築されるに到った。

最近では、図１に示すように、各部屋毎に室外ユニット１２及び室内ユニット１１が１対１に連結されるシングル型エアコン１０のほか、図２に示すように各層単位または建物単位に少数の室外ユニット１２と該室外ユニット１２を共有する複数の室内ユニット１１とから構成されるマルチ型エアコン１０が据え付けられ、資源の節減及び省エネルギーを図っている。

一般のエアコンでは、室外ユニット及び室内ユニットを循環する冷媒が圧縮、凝縮、膨脹、蒸発する熱サイクルを形成しながら冷房動作を行い、冷媒の循環方向を切り換えるヒートポンプ式エアコンでは冷房の他に暖房作動も兼ねて行う。

従来の空気調和システムでは、室内ユニットに取り付けられたボタンまたはリモコンにより電源オン/オフ、冷/暖房選択、送風、方向、強度などの使用者からの制御命令が入力され、入力された制御命令に応じて室内ユニットに組み込まれたマイコンは冷媒量及び冷媒流れを制御することによって室内の空気調和を行ってきた。

したがって、所定のエアコンの動作に誤動作がある場合、建物管理者は該当エアコンの室内ユニット１１または室外ユニット１２にそれぞれ接近して誤動作の状態を把握し、メンテナンスのための制御命令を入力しなければならなかった。

例えば、学校または大型建物のように複数のエアコンを特定管理人が総括管理する場合は、その管理人は各室を訪れて制御命令を入力し、手動でメンテナンス作業を行っていた。

もちろん、従来の空気調和システムにおいても、図２に示すように、電力線などを使って各エアコン１０とネットワーキングにより連結された中央制御器２０を介して中央制御を行うこともあったが、既存の中央制御器２０には各エアコン１０の電源制御のための電源ボタン、及び電源状態を確認するための電源ランプしか備えられておらず、エアコン１０の細部動作制御のための制御命令入力は不可能であったため、エアコン１０に誤動作が生じた際、メンテナンスのために前述の中央制御器２０を利用できず、効率がよくなかった。

特に、エアコン１０は初期駆動のための消費電力が大きく、大型建物のように多数のエアコン１０が据え付けられた場合には、正常運転時にも合算された総ピーク電力値が相当大きくなり、建物内に据え付けられた電源遮断機(図示せず)の許容範囲を超える虞があった。

この場合、前述の電源遮断機により建物内の全体電源が強制的に遮断され、稼動中のエアコンのほか、その他の電気機器に物理的衝撃が与えられると、製品の耐久性が劣化するのにつながる問題点があった。

また、電力供給業者はシーズン別/建物別/事業者別に異なる電力上限値を提供するが、その電力上限値を超えてしまうと累進的に電気料金が課されるため、電気代の負担が相当大きかった。

本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、建物内に据え付けられた複数の室内ユニット及び室外ユニットの消費電力値を格納したデータベースを備えた中央制御器が、現在稼動中のエアコンの総ピーク電力値が基準電力値以内に抑えられるように運転モードを切り換えることによって、複数のエアコン動作を中央制御する他、消費電力の安定的な中央管理を可能にするエアコンの中央制御システム及びその動作方法を提供することにある。

上記の課題を解決するべく、本発明に係るエアコンの中央制御システムは、 空気調和のために建物内の各室毎に据え付けられる複数のエアコンと、前記複数のエアコンとネットワークを介して連結されて各エアコンのモニタリング及び制御命令の入力を行い、前記複数のエアコンが稼動される際に消費される総ピーク電力が、基準電力値以内に抑えられるように各エアコンの運転日程を調整して各エアコンの稼動を制御する中央制御器と、を含めて構成されることを第１の特徴とする。

また、本発明に係るエアコンの中央制御システムの動作方法は、複数のエアコンとネットワークを介して連結され、各エアコンの動作制御または状態モニタリングができる中央制御器を含むエアコンの中央制御システムにおいて、現在稼動中の複数のエアコンの総ピーク電力値と既に入力された基準電力値とを比較する第１段階と、前記第１段階の比較結果、前記総ピーク電力値が前記基準電力値を超えると稼動中のエアコンのうち選択されたエアコンを正常モードに保持し、選択されなかったエアコンを送風モードに切り換える第２段階と、前記第２段階で切り換えられた運転モードで運転された時間が既に入力されたモード切り換え周期を超えると、各エアコンの運転日程を更新する第３段階と、前記更新された運転日程にしたがってエアコンの運転が制御される第４段階と、を含んで構成されることを第２の特徴とする 。

上記の如く、本発明のエアコンの中央制御システム及びその動作方法によれば、建物内に据え付けられた複数のエアコンの消費電力値が格納されたデータベースを備えた中央制御器が、現在稼動中のエアコンの総ピーク電力が基準電力値以内に抑えられるように自動運転アルゴリズムを実行し、各エアコンの運転制御及びメンテナンスが中央制御器により行われるため、制御が容易になると共に、多数のエアコンの電力管理が可能になり、経済性が向上するという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図３は、本発明に係るエアコンの中央制御システムの構成を示す図である。図３に示すように、建物内の各室には複数のエアコン１００が据え付けられるが、本明細書では、そのエアコンが単一の室内ユニット１１０と単一の室外ユニット１２０とから構成されているシングル型エアコンとして例示される。しかし、これは一例に過ぎず、エアコンの種類によって本発明の技術思想が限定されるものではないことに留意されたい。もちろん、前述のエアコン１００には冷房専用のものを使ってもよく、冷暖房兼用のヒートポンプ式エアコンを使っても良い。

中央制御器２００は、図３に示すように、各エアコン１００とネットワークを介して連結されているので、各エアコン１００の状態情報をモニタリングし、制御命令に応じた制御信号を該当エアコン１００に転送することによって各エアコン１００の動作を中央制御する。

本発明の中央制御器２００は、制御命令が入力される入力部２０１と、この入力部２０１から入力された制御命令に応じて動作されるエアコンの状態情報がディスプレイされる画面部２０２とを基本構成としているが、生産にあたり入力部２０１及び画面部２０２が単一機器、例えばタッチスクリーンで具現され、タッチ入力により制御命令が入力されるようにしても良い。

中央制御器２００は、建物内に構築されたネットワークを介して複数のエアコン１００と信号を送受信できるエアコン通信部２１０を含み、該エアコン通信部２１０により制御命令に応じた制御信号を転送し、それによるエアコン１００の状態情報を受信することができる。

また、中央制御器２００は、総ピーク電力値が建物全体において許される上限電力値以内に抑えられるように各エアコン１００の運転モードを制御するが、このためにエアコン１００のそれぞれに対する最大消費電力値が格納されたデータベース２２０を持つ。各室に据え付けられたエアコン１００は、製造メーカ、種類、モデルによって異なる消費電力値を持つが、これは、通常、生産者により提供された数値であって、エアコンの一方の側面に表記されている。

中央制御器２００のピーク運転処理部２３０は、前述のエアコン通信部２１０からの信号により、現在稼動中のエアコン１００を把握し、そのエアコン１００のデータベース２２０に格納された最大消費電力値に基づいて現在稼動中のエアコン１００が消費する総ピーク電力値を算出する。

この時、ピーク運転処理部２３０は、中央制御器２００の管理者が入力部２０１により既に入力した上限電力値以内の所定の基準電力値と、エアコン稼動による総ピーク電力値とを比較し、総ピーク電力値が基準電力値以内に抑えられる条件の下でエアコンが稼働されるように各エアコン１００の運転日程及び運転モードを決定する。

ここで、基準電力値とは、電力供給業者から提示したシーズン別/建物別/事業者別電力上限値を考慮して管理者が入力する数値であって、基準電力値を超えたらピーク制御モードに入って中央制御器２００による自動運転が行われ、基準電力値以内なら各エアコン１００において個別的に入力された制御命令に応じた運転モードが保持される。

エアコン制御部２４０は、各エアコン１００の状態モニタリングまたは制御に関する信号の流れを制御するとともに、ピーク運転処理部２３０で決定された運転モードにしたがってエアコン１００が動作されるように該当エアコン１００に制御信号を送る。

すなわち、稼動中のエアコン１００の総ピーク電力値が基準電力値以内であるとピーク運転処理部２３０によるエアコン１００の中央制御は行われず、基準電力値を超える場合にはピーク運転処理部２３０の自動運転アルゴリズムに基づいて該当エアコン１００の運転モード(正常モードまたは送風モード)が決定され、これに応じてエアコン制御部２４０は運転モード切り換えのための制御信号を送る。

ここで、管理者は入力部２０１を用いて総ピーク電力を限定する基準電力値を入力できることはもとより、ピーク運転処理部２３０により各エアコンの運転モードが切り換えられるモード切り換え周期を入力できる。

このモード切り換え周期とは、ピーク運転処理部２３０により各エアコン１００の運転モードが切り換えられる時間間隔のことであり、ピーク運転処理部２３０は、総ピーク電力値が基準電力値を超える場合、稼動中のエアコン１００のうち選択されたエアコン１００だけを正常モードで運転させ、その他の選択されなかったエアコン１００は送風モードで運転させる。これは、その他の選択されなかったエアコン１００の運転を完全にオフ(off)せず、電力消費が少ない送風モードで運転させることによって室内温度の激しい変化を減らしつつ、ピーク電力を下げるためである。

このピーク運転処理部２３０はモード切り換え周期毎に更新される運転日程（スケジュール）にしたがって該当エアコンの運転モードを切り換え、その運転日程は運転日程更新部２５０により調整される。

運転日程更新部２５０は、送風モードに先に入ったエアコン１００が正常モードにも先に入る「先入れ先出し」〔ＦＩＦＯ(First In First Out)〕方式にてエアコンの運転日程を更新し、更新された運転日程データをピーク運転処理部２３０に転送する。

また、運転日程更新部２５０は、エアコン１００の据え付けられた各室内の温度変化量を感知し、その温度変化量が大きい順にしたがって正常モードに先に入る方式にてエアコン１００の運転日程を更新してもよいが、これらの方式は、生産者によって選択的に使用されたり併用されたりすることができる。

図４は、運転日程更新部により定められる運転スケジュールテーブルの一例を示す図である。

運転スケジュールが更新される過程を説明するために本実施例の条件を下記のように限定するものとする。

１) 同じ最大消費電力(Ｐ)を持つエアコンｎ台がｎ個の室にそれぞれ据え付けられており、この時最大ピーク電力値は[ｎ×Ｐ]Ｗとなる。

２) 管理者は基準電力値を[０．４×ｎ×Ｐ]Ｗと設定して稼働されるエアコンの総ピーク電力値が基準電力値以内に抑えられるようにする。

３) 管理者は運転モードが切り換えられる周期を１５分に設定する。

４) １０台のエアコンは据え付けられており、ｎ＝１０となる。

上記の条件による図４のテーブルを参照すれば、１０時〜１０時１５分までは稼動中のエアコンがＡＣ＃１〜＃３であり、総ピーク電力値は[３×Ｐ]Ｗと、基準電力値[４×Ｐ]以内になる。したがって、ピーク運転処理部２３０による運転モード切り換えが行われることなく、各室での個別制御による運転モードを保持する。

１０時１５分以降は１０台のエアコン１００が全部稼働される。したがって、ピーク運転処理部２３０により各エアコン１００の運転モードが切り換えられるが、この時、運転日程更新部２５０は、ＦＩＦＯ方式によりＡＣ＃４〜ＡＣ＃７のエアコン１００について冷房または暖房を行う正常モードを決定し、それ以外のＡＣ＃８、９、１０、１、２、３については送風モードを決定する。図４において実線は正常モード、点線は送風モードで運転される状態を示している。

モード切り換え周期(１５分)が経過して１０時３０分になると、運転日程更新部２５０は再度各エアコンの運転日程を調整して、同様にＡＣ＃８、９、１０、１のエアコン１００は正常モードに、それ以外のエアコン１００は送風モードに切り換える。

続いてモード切り換え周期が経過して１０時４５分になると、ＡＣ＃２、３、４、５のエアコンは正常モードに切り換え、それ以外のエアコンは送風モードを保持する。また、１１時になるとＡＣ＃６、７、８、９のエアコン１００が正常モードで運転され、それ以外のエアコン１００は送風モードに切り換えられる。

このように、運転日程更新部２５０はモード切り換え周期毎に運転日程を更新し、これに基づいてピーク運転処理部２３０は運転モードを切り換え、室温をある程度保持できる範囲内で稼動中のエアコンの総ピーク電力値を基準電力値[４×Ｐ]Ｗ以下に抑える。

次に、上記のように構成されるエアコンの中央制御システムの動作方法を図５に示した順序図に基いて説明する。

まず、エアコン通信部は、ネットワークに連結されたエアコンの状態をモニタリングして現在稼動中のエアコンを選別する。(Ｓ１)

そして、現在稼動中の複数のエアコンが消費する総ピーク電力値を算出し、これを、管理者により既に入力された基準電力値と比較する。(Ｓ２)

比較の結果、総ピーク電力値が基準電力値を超えた場合は、稼動中のエアコンのうち選択されたエアコンを正常モードに保持し、それ以外の選択されなかったエアコンを送風モードに切り換えてピーク電力制御を行い、総ピーク電力値が基準電力値以下なら以前の稼動状態を保持させる。ここで、中央制御器によりピーク電力制御が行われている間は以前の稼動状態を保持するだけで、各室のエアコンを通じた個別的な動作制御は遮断される。(Ｓ３)

切り換えられた運転モードで運転される時間が既に設定されたモード切り換え周期を超えたか比較する。(Ｓ４)

この比較の結果、運転時間がモード切り換え周期を超えたら運転日程を更新し、モード切り換え周期に達しなかった場合は稼動状態をモニタリングし続ける。(Ｓ５)

この時、運転日程の更新には２種類の方式が選択的に、或いは組み合わせられて適用される。この２種類の方式には、送風モードに先に入ったエアコンが正常モードに先に入る「先入れ先出し」〔ＦＩＦＯ(First In First Out)〕方式と、各エアコンの据え付けられた室内の温度変化量が大きい順にしたがって冷房または暖房を行う正常モードに入る方式がある。

次いで、更新された運転日程にしたがってエアコンの運転が制御され、再び稼動中のエアコンが消費する総ピーク電力値をモニタリングする初期段階に戻る。(Ｓ６)

以上、本発明に係るエアコンの中央制御システム及びその動作方法を、例示した図面を参照しつつ説明してきたが、本明細書に開示された実施例と図面によって本発明は限定されず、本発明の属する分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想が保護される範囲内で様々な応用が可能である。

従来の発明に係るシングル型エアコンの制御システムの構成図である。 従来の発明に係るマルチ型エアコンの制御システムの構成図である。 本発明に係るエアコンの中央制御システムの構成図である。 本発明に係るエアコンにおける運転スケジュールを例示する図である。 本発明のエアコンの中央制御システムの動作方法を示す順序図である。

符号の説明

１００ 複数のエアコン
１１０ 室内ユニット
１２０ 室外ユニット
２００ 中央制御器
２１０ エアコン通信部
２２０ データベース
２３０ ピーク運転処理部
２４０ エアコン制御部
２５０ スケジュール更新部

Claims (15)

1. 空気調和のために建物内の各室毎に据え付けられる複数のエアコンと、
   前記複数のエアコンとネットワークを介して連結されて、各エアコンのモニタリング及び制御命令の入力を行い、前記複数のエアコンが稼動される際に消費される総ピーク電力が、基準電力値以内に限定されるように各エアコンの運転日程を調整して、各エアコンの稼動を制御する中央制御器と、を含んで構成されることを特徴とするエアコンの中央制御システム。
2. 前記エアコンは、単一の室外ユニット及び室内ユニットから構成されるシングル型エアコン、または、単一の室外ユニット及びこの室外ユニットを共有する複数の室内ユニットから構成されるマルチ型エアコンであることを特徴とする請求項１に記載のエアコンの中央制御システム。
3. 前記エアコンは、冷媒が一方向に循環する冷房専用エアコン、または、冷媒が両方向に循環する冷暖房兼用エアコンであることを特徴とする請求項１に記載のエアコンの中央制御システム。
4. 前記中央制御器は、
   前記ネットワークを介して前記複数のエアコンと信号を送受信するエアコン通信部と、
   各エアコンにおいて消費される最大消費電力値が予め格納されたデータベースと、
   前記データベースに格納された各エアコンの最大消費電力値に基づいて総ピーク電力値を算出し、エアコン稼動による前記総ピーク電力値が前記基準電力値を超えると各エアコンの運転日程及び運転モードを決定するピーク運転処理部と、
   前記ピーク運転処理部で決定された運転日程にしたがって、該当エアコンが前記運転モードで動作されるように制御信号を送るエアコン制御部と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のエアコンの中央制御システム。
5. 前記中央制御器は、
   複数のエアコン制御のための制御命令が入力される入力部と、
   前記エアコン制御部により動作制御される各エアコンの状態情報が表示される表示部と、を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のエアコンの中央制御システム。
6. 前記ピーク運転処理部には、前記総ピーク電力値が前記基準電力値を超える場合、選択されたエアコンについて正常運転モードを決定し、選択されなかったエアコンについては送風モードを決定する自動運転アルゴリズムが具現されることを特徴とする請求項４に記載のエアコンの中央制御システム。
7. 前記中央制御器は、
   送風モードに先に入ったエアコンが正常モードに先に入る「先入れ先出し」方式で前記エアコンの運転日程を更新し、更新された運転日程データを前記ピーク運転処理部に転送する運転日程更新部を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のエアコンの中央制御システム。
8. 前記運転日程更新部は、前記入力部から入力されたモード切り換え周期毎に各エアコンの運転日程を更新するように構成されることを特徴とする請求項７に記載のエアコンの中央制御システム。
9. 前記中央制御器は、各エアコンの据え付けられた室内の温度変化量が大きい順にしたがって優先的に正常モードに入る方式で前記エアコンの運転日程を更新し、更新された運転日程データを前記ピーク運転処理部に転送する運転日程更新部を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のエアコンの中央制御システム。
10. 前記運転日程更新部は、前記入力部から入力されたモード切り換え周期毎に各エアコンの運転日程を更新するように構成されることを特徴とする請求項９に記載のエアコンの中央制御システム。
11. 複数のエアコンとネットワークを介して連結され、各エアコンの動作制御または状態モニタリングができる中央制御器を含むエアコンの中央制御システムにおいて、
    現在稼動中の複数のエアコンの総ピーク電力値と既に入力された基準電力値とを比較する第１段階と、
    前記第１段階の比較結果、前記総ピーク電力値が前記基準電力値を超えると、稼動中のエアコンのうち選択されたエアコンを正常モードに保持し、選択されなかったエアコンを送風モードに切り換える第２段階と、
    前記第２段階で切り換えられた運転モードで運転された時間が既に入力されたモード切り換え周期を超えると、各エアコンの運転日程を更新する第３段階と、
    前記更新された運転日程にしたがってエアコンの運転が制御される第４段階と、を含んで構成されることを特徴とするエアコンの中央制御システムの動作方法。
12. 前記第１段階は、複数のエアコンで消費される総ピーク電力値と比較される基準電力値が入力される過程を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のエアコンの中央制御システムの動作方法。
13. 前記第１段階は、各エアコンの運転モードが切り換えられるモード切り換え周期が入力される過程を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のエアコンの中央制御システムの動作方法。
14. 前記第３段階では、送風モードに先に入ったエアコンが正常モードに先に入る「先入れ先出し」方式で各エアコンの運転日程が更新されることを特徴とする請求項１１に記載のエアコンの中央制御システムの動作方法。
15. 前記第３段階では、各エアコンの据え付けられた室内の温度変化量が大きい順にしたがって正常モードに優先的に入る方式で各エアコンの運転日程が更新されることを特徴とする請求項１１に記載のエアコンの中央制御システムの動作方法。

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