JP2005147651A - 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】 複数の室内ユニット及び室外ユニットから構成されるマルチエアコンにおいて、各室内ユニット別に消費された電力使用量及びそれによる電力料金を計算し、これをディスプレイすることによって管理の容易性を向上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。
【解決手段】 空気調和のために建物内の各室ごとに設置される複数の室内ユニット、及びこれら複数の室内ユニットと共用されて冷媒を循環させる室外ユニットからなるマルチエアコンと、室外ユニットに接続され、マルチエアコン駆動時に消費される電力使用量を測定する積算電力計と、積算電力計で測定された電力使用量及びマルチエアコンの動作情報に基づいて室内ユニット別電力使用量を算出しこれを表示する中央制御器と、を含めてエアコンの中央制御システムを構成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数のエアコンとネットワークを介してデータを送受信することによって各エアコンの動作を中央で制御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関し、さらに詳細には、前記複数エアコンの稼動状態に基づいた電力使用量を測定する積算電力計が中央制御器と接続されて電力料金の算出及び高効率の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に関する。

建物内の空気調和を行うエアコンの使用は増加の一途をたどっており、このようなエアコンは、大きく、小規模の室内空気調和に好適なシングル型エアコンと、大型建物に共同管理可能に設置されるマルチエアコンシステムとに区分される。
まず、前記シングル型エアコンは、室内に設置される１台の室内ユニットと、該室内ユニットと接続されて冷媒を循環させるよう室外に設置される１台の室外ユニットとから構成される。したがって、シングル型エアコンは、共同管理を必要としない小規模の建物などにおいて各室の使用者により独立的に設置及び運営される。

これに対し、前記マルチエアコンシステムは、各室ごとに設置される複数の室内ユニットと、これら複数の室内ユニットと接続される少数の室外ユニットとから構成され、制御命令に応じて該当室内ユニットに冷媒を分配し、分配された冷媒の循環を制御する。このために前記室外ユニットは、接続された複数の室内ユニットの状態情報をリアルタイムでモニタリングする必要がある。
このようなマルチエアコンシステムは、複数のシングル型エアコンが設置された場合に比べ、前記室外ユニットの設置空間が節約される利点のほかに、少数の室外ユニットが複数の室内ユニットを統合制御するために総電力使用量を節減でき、管理効率性を向上させられるという利点がある。

しかし、冷媒を循環させて室内空気調和を行うエアコンは、その基本的な特性上、初期駆動における電力消費及び駆動保持状態での電力消費が他の家電機器に比べて相当大きいため、電力料金の負担が大きいという問題点がある。特に、複数のシングル型エアコンまたはマルチ型エアコンが建物全体に設置されて利用されると、電力管理は一層難しくなる。
ここで、電力供給業者は、各建物ごとに最大許容電力値を限定するが、特に、最大許容電力値はシーズン、時間や地域別に変えて定められる値であり、最大許容電力値を超えて消費した電力使用量については累進的に電気料金が課されるため、管理コストがかさむ問題があった。
また、瞬間的な電力ピーク値の上昇によりフューズが切れる場合には建物全体に電力供給が中断されるので、使用中の家電機器に物理的な衝撃が与えられ、機器の耐久性を低下させるという問題点があった。

したがって、前記複数のシングル型エアコンまたはマルチエアコンシステムが設置された建物の管理者は、図１に示すような積算電力計３０を用いて一定期間の電力消費量を確認することによって、前記最大許容電力値以内で電力消費がなされるように電力管理を行い、且つ、確認した電力消費量に基づいて管理コストも予測できた。
しかし、従来のエアコンシステムにおける積算電力計３０は、エアコンを含む建物内の全体家電機器により消費された電力使用量または全体エアコンシステムにより消費された電力使用量を測定できるだけで、各室ごとに設置された室内ユニット１０それぞれに対する電力使用量は正確に把握できず、電力料金の正確な算定及び分配が不可能であった。

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、建物内に設置されたエアコンシステムに接続された積算電力計から測定・提供される電力使用量に基づいて中央制御器がそれぞれの室内ユニットで消費された電力使用量を計算し、これをディスプレイすることはもとより、前記電力使用量によるそれぞれの室内ユニットの電力料金を計算することによって高効率の電力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。

上記の目的を達成するべく、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ごとに設置される複数の室内ユニット、及びこれら複数の室内ユニットに共用されて冷媒を循環させる室外ユニットからなるマルチエアコンと、室外ユニットと接続され、マルチエアコンの駆動時に消費される電力使用量を測定する積算電力計と、積算電力計により測定された電力使用量及びマルチエアコンの動作情報に基づいて室内ユニット別電力使用量を算出しこれを表示する中央制御器と、を含めて構成される。

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、中央制御器が、前記マルチエアコンで消費される電力使用量を測定する積算電力計から電力使用量を受信する第１段階と、前記室外ユニットを介して前記マルチエアコンの動作情報を受信する第２段階と、前記マルチエアコンの動作情報及びデータベースに予め格納された機器情報に基づいて各室内ユニット別電力使用量を算出する第３段階と、前記算出された各室内ユニット別電力使用量を表示する第４段階と、を有する。

上記のように構成される本発明のエアコンの中央制御システムは、マルチエアコン全体において消費された電力使用量のほかに、それぞれの室内ユニットにおいて消費された電力使用量及びそれによる電力料金をリアルタイムで把握できるので、正確な電力管理ができ、さらにはそれぞれの室内ユニットについて電力料金を正確に分配できるので建物管理の効率性が向上する。

以下、本発明に係るエアコンの中央制御システムの構成を図２及び図３を参照して説明する。図２では、１台の室外ユニット２００に複数の室内ユニット１００が連結されるマルチエアコンシステムが例示されており、これは小型建物に好適な構成である。一方、図３では、少なくとも２台の室外ユニットに複数の室内ユニットが接続されるマルチエアコンシステムが例示されており、これは大型建物に好適な構成である。ただし、本明細書に例示された図面または説明を適用できるエアコンなら、その機能または種類に限定されることなくいずれも使用可能であることを明らかにしておきたい。

マルチエアコンは、少数の室外ユニットに多数の室内ユニットを接続させて該当建物の冷房または暖房容量を充足させるように工夫された空調設備であって、複数の室内ユニット１００に共有される室外ユニット２００は、制御命令に応じて接続された室内ユニットの膨脹バルブの開閉量を積算して圧縮器の回転数を制御することによって適正量の冷媒が循環されるようにする。

かかるマルチエアコンでは、運転状態に基づいて室外ユニット２００が凝縮器ファンの速度を制御できるので、エネルギー消費が最小限に抑えられる。したがって、前記室外ユニット２００は接続された室内ユニット１００の動作状態をリアルタイムで感知しなければならなく、このため、複数室内ユニット１００とシリアル通信で接続されて信号を送受信する。

本発明において前記複数の室内ユニット１００と室外ユニット２００はＲＳ−４８５通信ラインを介して信号を送受信する。このＲＳ−４８５はシリアル通信のインターフェース規格の一つであり、低いインピーダンスの駆動機と受信機を使用するため、回線当たり最大３２個の駆動機と受信機を接続でき、負荷に耐えられるという長所を持つ規格である。
次に、このようなマルチエアコンシステムの詳細構成を図３を参照して説明する。本発明のマルチエアコンシステムは、各室ごとに配置される複数の室内ユニット１００と、各室内ユニットに共有される少数の室外ユニット２００を基本構成としている。

ここで、各室に配置された室内ユニット１００は、天井型、壁掛け型、床置き型などその種類に特に限定はなく、これら複数の室内ユニット１００と接続されて制御命令に応じて冷媒の循環を制御することによって各室の空気調和が行われるようにする室外ユニット２００各々は、一定期間の間エアコン稼動により消費された電力使用量を測定する積算電力計３００とシリアル通信ラインを介して接続される。本発明では、このシリアル通信ラインもまたＲＳ−４８５通信ラインを利用する場合を例示した。

そして、少数の室外ユニット２００は、ＲＳ−４８５通信ラインと後述のブリッジ５００とイーサネット（登録商標）通信ラインを介して、建物全体のエアコンシステムを中央制御できる中央制御器４００とネットワーク接続されるので、管理者は、前記中央制御器４００を利用してエアコンに制御命令を入力したり、状態モニタリングを行ったりしてもよく、また、各室内ユニット１００を用いた個別的な制御も可能である。
さらに、前記中央制御器４００は外部インターネット網とも接続可能なので、遠隔地にいる制御者が前記インターネット網を介して中央制御器４００に接続し、建物内のエアコンシステムの動作を遠隔制御することもできる。

このように前記中央制御器４００を利用するエアコンの中央制御システムは機械室を設けずに済むので、初期設備費用が３０〜４０％以上節減され、運転及び管理コストも大きく節減できる。さらに、ヒートポンプ式室外ユニットを採用すると、冷房のほかに暖房も兼ねることができるので様々な空気調和機能が行える。

ところで、前記中央制御器４００はイーサネット（登録商標）通信ラインを介して前記マルチエアコンシステムに接続されるに対し、前記マルチエアコンシステム及び積算電力計３００はＲＳ−４８５通信ラインを介して接続されるので、相互間の通信規格変換のためのブリッジ５００が前記中央制御器４００と前記マルチエアコンシステムとの間に設置される。

ここで、前記中央制御器４００の構成を図４に基づいて説明すると、下記のようである。
まず、エアコン通信部４１０は、ＲＳ−４８５通信ラインを介してデータを送受信することによって室外ユニット２００、室内ユニット１００、そして積算電力計３００とインターフェースを行う。
こうすることで、中央制御器４００は各室外ユニット２００と電気的に接続された積算電力計３００から電力使用量を受信でき、この受信した電力使用量と前記室外ユニット２００から提供された各室内ユニット１００の運転状態情報に基づいて各室内ユニット別電力使用量を算出する。

つまり、前記複数の室内ユニット１００は種類、機能、設置年度、モデル、使用頻度などによって稼動時に消費される電力使用量が異なるが、前記中央制御器４００にはこのような室内ユニット１００及び室外ユニット２００の機器情報が予め格納されたデータベース４２０が備えられており、制御部４３０は前記データベースに格納された情報に基づいてエアコンの各室内ユニットごとに異なる運転加重値を付与して室内ユニット別電力使用量を算出することが可能である。
すなわち、前記機器情報には、標準的な室内ユニット１００の標準的な運転状態における電力使用量を基準に定めた各室内ユニット１００の各運転状態における電力使用量重み（運転加重値）に関する情報も含まれる。そして、制御部４３０は、室外ユニット２００から提供された各室内ユニット１００の現在の運転状態に応じて各室内ユニット１００別の運転加重値をデータベース４２０から読み出し、積算電力計３００から受信した現在の電力使用量を、この運転加重値に応じて室内ユニット１００に分配して、室内ユニット別電力使用量を算出することが可能である。

前記エアコン制御部４３０で算出された電力使用量に基づいて電力料金計算部４４０は各室内ユニット別電力料金を計算することが可能である。前記電力料金は地域別、シーズン別、建物の種類別に変えて料金計算法が適用されるところ、建物管理者は電力供給業者が提示する料金計算法を前記中央制御器４００に入力することによって各室内ユニット１００に課される電力料金をあらかじめ算出することが可能である。

したがって、建物内のエアコンシステムにおいて消費された総電力使用量が最大許容電力値または建物管理基準値を超えないように総電力使用量を管理することを可能とするとともに、それぞの室内ユニット１００について電力使用量及びそれによる電力料金を計算できるので、一つの建物内に独立的な事務室が複数ある場合、電力料金をより正確に配分することができる。

また、前記中央制御器４００は、制御関連命令が入力される入力部４０１と、設置されたエアコンについてモニタリングした状態情報または制御結果、そして電力使用量及びそれに基づいて算出された電力料金が表示される画面部４０２とを含めて構成される。これら入力部４０１及び画面部４０２をタッチスクリーン方式で一体形成し、タッチ入力による簡便な操作を可能にしてもいい。

前記入力部４０１または画面部４０２を通じて使用者とのインターフェースを可能にする制御プログラムは、中央制御器の制御プログラム駆動部４５０で駆動されるが、この駆動部は、前記マルチエアコンの動作制御または状態モニタリングを行う制御モジュール４５１と、前記マルチエアコンが運転されるスケジュールを管理するスケジュール管理モジュール４５２と、前記マルチエアコン駆動時に消費される電力ピーク値が一定水準以内に抑えられるように電力ピーク値を管理するピーク電力管理モジュール４５３と、を含めて構成される。
また、制御プログラム駆動部４５０は、前記マルチエアコンにより消費される現在電力使用量、月別電力使用量、累積総合電力使用量及び各室内ユニット別に分配計算された電力料金を表示させる積算電力配分モジュール４５４をさらに含む。

このように制御プログラム駆動部４５０で駆動される制御プログラムのＧＵＩ画面を図５に示す。これによれば、エアコンシステムの管理者が一括的に複数のエアコンの動作状態、電力使用量、そして予想される電力料金を確認できるので便利である。
特に、積算電力配分モジュール４５４により、前記制御プログラムは、電力管理の対象となるエアコンのグループまたは個々のエアコンを表示し、この中であるエアコンを特定すれば該当エアコンの現在電力使用量、当月の電力使用量、累積総合電力使用量が表示される。

例えば、図５に示すように、Ａマンションの１階がグループとして指定された状態なら、そのグループに属する１階の各号室のエアコンが個別的に選択されることができる。現在は、Ａマンションの１０１号が選択された画面であり、現在電力使用量、当月の電力使用量、累積総合電力使用量、そして計算された電気料金が表示されている。
すなわち、各号室別電力使用量による電力料金を計算し表示するので、各号室または事務室ごとにエアコン駆動による電力使用パターンを容易に把握でき、便利である。

以下、本発明のエアコンの中央制御システムの動作方法を図６を参照して説明する。
前記中央制御器が前記マルチエアコンにより消費される電力使用量を測定する積算電力計から電力使用量を受信する(Ｓ１)。
前記室外ユニットを介して前記マルチエアコンの状態情報、すなわち各室内ユニットの動作状態を把握するための状態情報、そしてデータベースに予め格納された機器情報を収集する(Ｓ２)。

前記マルチエアコンの電力使用量及び状態情報に基づいて各室内ユニット別電力使用量を算出する。この時、前記室内ユニットは種類、機能、設置年度、モデル、使用頻度などによって稼動時に消費される電力使用量が異なってくるので、前記中央制御器は各室内ユニット別製品情報に基づいて異なる加重値を付与することによって各室内ユニット別電力使用量を算出する(Ｓ３)。
すなわち、各室内ユニット別製品情報には、標準的な室内ユニットの標準的な運転状態における電力使用量を基準に定めた各室内ユニットの各運転状態における電力使用量重み（運転加重値）に関する情報も含まれている。そして、前記中央制御器は、室外ユニットを介して収集した各室内ユニットの現在の動作状態に応じて各室内ユニット毎の運転加重値をデータベースから読み出し、積算電力計から受信した現在のマルチエアコンの電力使用量を、この運転加重値に応じて室内ユニットに分配して、室内ユニット別電力使用量を算出する。

さらに、前記算出された各室内ユニット別電力使用量に基づいて電力料金を算出する(Ｓ４)。
前記算出された各室内ユニット別電力使用量または前記電力料金を表示する(Ｓ５、Ｓ６)。
以上では、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された図面を参照して具体的に説明したが、これは本明細書に開示された実施例と図面によって限定されず、本発明の技術思想が保護される範囲内で当業者による様々な応用が可能である。

従来の発明に係るエアコンシステムの構成図である。 本発明に係るマルチエアコン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の中央制御システムにおける中央制御器のブロック図である。 本発明に係るエアコンの中央制御システムにおける中央制御器において駆動される制御プログラムのＧＵＩ画面を示す図である。 本発明に係るエアコンの中央制御システムの動作方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…室内ユニット
２００…室外ユニット
３００…積算電力計
４００…中央制御器
４１０…エアコン通信部
４２０…データベース
４３０…エアコン制御部
４４０…電力料金計算部
５００…ブリッジ

Claims (13)

1. 空気調和のために建物内の各室ごとに設置される複数の室内ユニット、及びこれら複数の室内ユニットに共用され、これら複数の室内ユニットに冷媒を循環させる室外ユニットを有するマルチエアコンと、
   前記室外ユニットと接続され、前記マルチエアコンの駆動時に消費される電力使用量を測定する積算電力計と、
   前記積算電力計により測定された電力使用量及び前記マルチエアコンの動作情報に基づいて室内ユニット別電力使用量を算出し、これを表示する中央制御器と、
   を備えることを特徴とするエアコンの中央制御システム。
2. 前記室外ユニット及び室内ユニットは、ＲＳ−４８５規格の通信ラインで接続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。
3. 前記積算電力計は、前記室外ユニットとＲＳ−４８５規格の通信ラインで接続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。
4. さらに、イーサネット（登録商標）通信により信号の送受信を行う前記中央制御器と、ＲＳ−４８５通信により信号の送受信を行う前記室外ユニット及び前記積算電力計との間において送受信される信号の通信規格を相互に変換するブリッジを備え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. 前記中央制御器が、
   通信ラインを介して前記マルチエアコン及び前記積算電力計と信号を送受信するエアコン通信部と、
   前記マルチエアコンを構成する前記室内ユニット及び前記室外ユニットの機器情報が格納されるデータベースと、
   前記マルチエアコンの動作制御を行うとともに、前記データベースに格納された前記機器情報及び現在マルチエアコンの動作情報に基づいて室内ユニット別電力使用量を算出するエアコン制御部と、
   前記エアコン制御部により算出された室内ユニット別電力使用量に応じた電力料金を算出する電力料金計算部と、
   前記エアコン制御部により算出された室内ユニット別電力使用量または前記電力料金計算部から算出された室内ユニット別電力料金を表示する画面部と、
   を備え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。
6. 前記中央制御器は、前記マルチエアコンの動作制御または電力管理のために、使用者とのインターフェースを行う制御プログラムを駆動する制御プログラム駆動部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のエアコンの中央制御システム。
7. 前記制御プログラム駆動部は、前記マルチエアコンで消費される現在電力使用量、月別電力使用量、累積総合電力使用量及び各室内ユニットについてそれぞれ分配計算された電力料金を前記画面部に表示させる積算電力配分モジュールを有することを特徴とする請求項６に記載のエアコンの中央制御システム。
8. 前記制御プログラム駆動部は、
   前記マルチエアコンの動作制御または状態モニタリングを行う制御モジュールと、
   前記マルチエアコンが運転されるスケジュールを管理するスケジュール管理モジュールと、
   前記マルチエアコン駆動時に消費される電力ピーク値が一定水準以内に抑えられるように電力ピーク値を管理するピーク電力管理モジュールと、
   をさらに有す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、前記マルチエアコンの動作を制御するための制御命令が入力され、この入力された制御命令を前記エアコン制御部に伝達する入力部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のエアコンの中央制御システム。
10. 前記入力部は、タッチ入力されるタッチスクリーンで構成され、前記画面部と一体形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. 前記中央制御器は、外部インターネット網との接続を可能にするインターネットモデムを備えることを特徴とする請求項５に記載のエアコンの中央制御システム。
12. ネットワークを介して複数の室内ユニット及び室外ユニットから構成されるマルチエアコンを中央制御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、
    前記中央制御器が、前記マルチエアコンで消費される電力使用量を測定する積算電力計から電力使用量を受信する第１段階と、
    前記室外ユニットを介して前記マルチエアコンの動作情報を受信する第２段階と、
    前記マルチエアコンの動作情報及びデータベースに予め格納された機器情報に基づいて各室内ユニット別電力使用量を算出する第３段階と、
    前記算出された各室内ユニット別電力使用量を表示する第４段階と、を含めてな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。
13. 前記第４段階は、
    前記算出された各室内ユニット別電力使用量に基づいて電力料金を算出する第１過程と、
    前記第１過程で算出された室内ユニット別電力料金を表示する第２過程と、をさらに含めてなることを特徴とする請求項１２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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