JP2006105571A - 空調機の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全ての空調機に対し制御対象となる時間帯のなかで１００％運転し、そこから運転時間の調整制御率を任意に設定することにより、ピーク電力の低減を図り、空調機の省電力運転行なう。
【解決手段】
管理用ＰＣ６の内部処理ブロックではグルーピング、運転割合、時間帯などを設定する条件設定部６−１と、その条件から運転スケジュールを作成する空調機運転スケジュール算出部６−２と、空調機のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう空調機制御部６−３と、空調機運転スケジュール算出部６−２による運転履歴、電流測定部６−５が測定する電流履歴及び温度測定部６−６が測定する温度履歴を記録する記録部６−４と、温度測定部６−６が測定する部温度を比較する温度比較部６−７と、ある温度差を検出したら空気循環装置のＯＮ／ＯＦＦを制御する空気循環装置制御部６−８とを有し、ブロックで処理された結果で空調制御を行い、省エネルギー運転を実現させている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調機の省電力運転制御に際し、運転時間を制御することでピーク電力の低減を図り、空調機の省電力運転行なう為の空調機の運転制御装置に関するものである。

技術背景

空調機の省電力運転制御には、デマンドコントロールが主体であり、電力量の監視とその制限値に基づく制御があった。例えば特開平６−３４１６９０号公報に示す如く、空気調和機を信号伝送機能を備えた室外機と、室内機と、リモコンで構成し、室外機にデマンドコントロール装置を接続し、デマンドコントロール装置から信号が発信され、空気調和機がこの信号を検出すると、空気調和機は現在の運転能力を記憶した後、運転能力を落し、デマンドコントロール装置から信号が停止すると、空気調和機は記憶していた運転能力で運転を再開するものとし、デマンドコントロール中でも空気調和の運転能力を下げるのみで運転継続出来、快適性を向上出来るものとし、集中コントローラを用いて複数の空気調和機に対してデマンドコントロールするものがある。

また、空調機の運転／停止制御運転には、空調機の消費電力量を計算し、目的とする省エネルギー効果を達成させようとするものがあった。例えば特開平９−２９２１４９号公報では、室内温度の如何に拘わらず、間欠動作させるもので、周期的な間欠動作、停止時間を１５分以下、３分の一以下の割合、送風ファンの停止等々とバリエーションを持たせてあり、間欠動作例として、３０分間室温２６度Ｃに保つよう冷房運転し、次の１５分だけ強制的に停止させる周期４５分の例を示している。

解決しようとする問題点は、これら従来の方法は、消費電力を押さえることを主体に考えられており、実際に使用される様々な空調空間に合せた運転制御方法を提供することは困難であった。このように、実際に使用される空間に最適な運転方法を見つけ出すことにより、空間の快適性を損なうことなく省エネルギーを実現させることを目的とした運転制御装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、１台の空調機から複数の空調機にて複数のグループを編成し、複数の各グループ毎に当該グループに属する全ての空調機を制御する制御装置を備え、また、これら制御装置を統括する管理用制御手段を設け、この管理用制御手段は制御対象となる空調機のグルーピング、運転割合、時間帯などを設定する条件設定部と、その設定条件から自動的に運転スケジュールを作成する空調機運転スケジュール算出部と、それに基づいて空調機のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう空調機制御部と、電流測定部と、温度測定部と、各履歴を記録する記録部と、室内上部温度と下部温度を比較する温度比較部と、ある温度差を検出したら空気循環装置のＯＮ／ＯＦＦを制御する空気循環装置制御部とを有するものとし、前記空調機運転スケジュール算出部は各グループに属する全ての空調機に対し制御対象となる時間帯のなかで１００％運転することを前提にし、そこから運転時間の調整制御率を任意に設定することで、前記グループ内の個別の空調機が、前記の制御対象となる時間帯のなかで、できる限り均一の運転停止時間かつ均一運転停止間隔を持ち運転停止を繰り返すロータリー運転のスケジュールを作成し、前記空調機制御部は作成したスケジュールに基づいて運転制御を行なうことで、前記空調機グループ内の個々の空調機が前記調整制御率に従い運転し、グループ全体が前記調整制御率で運転時間を制限出来るようにし、また、前記記録部は空間の快適性と省エネルギーの効果を検証するために、空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度や空調機の電流を記録することが出来るものとした。

また、前記空調機運転スケジュール算出部は季節や早朝、午前、午後、夜間、人数など最適な運転制御スケジュールを設定し、前記空調機制御部はそのスケジュールに基づいて運転制御を実行し、空調機グループの空間における条件変移ごとに調整制御率を変えることが出来るものとし、運転スケジュールを制御開始時間、制御終了時間、調整制御率を設定すると、該当する空調機グループに登録された個々の空調機の運転スケジュールを自動的に作成し、そのスケジュールに基づいて運転制御を実行するものとした。

また、前記温度測定部は快適性の検出手段として空間の天井付近、中間付近、床付近の温度データを検知し、前記空調機運転スケジュール算出部はその温度差から空調機運転の効果と快適性と省エネルギー効果を判断し、快適性を損なわずに省エネルギーの効果を最大限にできる調整制御率を導き出すことが出来るものとした。

また、前記空調機制御部は空調機の制御手段として運転開始パルス信号と運転時ＯＮのレベル信号、運転時ＯＦＦのレベル信号の３種類を持ち空調機の種類に応じた制御が可能となるものとした。

また、前記温度測定部にて空調機グループの空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度データを収集し、前記温度比較部と空気循環装置制御部はその温度差を見ながらある数値の範囲内になるように、空気を循環させ、前記３点の温度を均一化させることで、空調機の運転制御による省エネルギーと快適性の効果をさらに高める為の空気循環装置を制御することが出来るものとした。

従って本発明は、運転制御の方法に電力量を入れると省電力が主体となる為、全ての空調機に対し制御対象となる時間帯のなかで１００％運転することを前提にし、そこから運転時間の調整制御率を任意に設定するよう運転時間を制御することによって省電力を実現しながら、様々な条件下における空間の快適性を損なわない運転スケジュールを自動的に作成することが出来、その作成したスケジュールに基づき空調機の運転、停止を電気信号のＯＮ／ＯＦＦを制御することが出来、また、空間の快適性と省エネルギーの効果を検証するために、空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度や空調機の電流を記録することが出来る効果的な空調機の運転制御装置を提供出来るものである。

また、最適な運転制御スケジュールに基づいて運転制御を実行し、空調機グループの空間における条件変移ごとに調整制御率を変えることが出来るものとすると、１日の中で空調機グループ毎に複数の制御方法を時間帯を分けて持つことができ、そのスケジュールに応じて自動的に運転制御を行なうことで、よりきめ細かく快適性を重視した運転を実現することことが出来、また、空調空間の中で天井付近の温度、中間地点の温度、床付近の温度の３点を監視するものは作成した運転スケジュールによる運転がその空間にどの程度の快適性を維持できているかをチェックする機能を有し、快適性の検出手段としていくつかの運転スケジュールを計り最適な運転スケジュールを見つけ出すことが出来る。

また、空調機の制御手段として、空調機をできるだけ限定しないようにした発停制御器を空調機と運転制御装置の間に介し、運転開始パルス信号と運転時ＯＮのレベル信号、運転時ＯＦＦのレベル信号の３種類を持つものとすると、空調機をできるだけ限定しないようにすることができる。

また、空調機グループの空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度データを収集し、その温度差を見ながらある数値の範囲内になるように、空気を循環させ、前記３点の温度を均一化させるものは、空調機の運転制御による省エネルギーと快適性の効果をさらに高める為の空気循環装置を制御することが出来る。

本発明を実施するための最良の形態を以下、図を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の空調機運転制御装置を適用した事務所のレイアウト図であり、部屋１−１、部屋１−２を任意の空調エリアとしてのグループ２毎にグループ化し、各グループ２に空調機の室内機３を設置し、各空調機の室内機３に対応する室外機４を接続し、各グループ２毎にこれら空調機制御用の制御装置５を設け、これら各制御装置５に前記室外機４を接続し、例えばグループ２−１に室内機３−１、３−２とその室外機４−１、４−２と制御装置５−１を、グループ２−２に室内機３−３、３−４とその室外機４−３、４−４と制御装置５−２を、グループ２−３に室内機３−５とその室外機４−５と制御装置５−３を設定し、これら制御装置５を管理する管理用ＰＣ６を設けた構成とした。この管理用ＰＣ６は各制御装置５に対して各空調機の室外機４を時間帯毎に運転の割合を設定し、自動スケジュール機能により、均一に運転時間を割り振り、運転制御を行い、省エネルギー運転を実現させている。

図２は本発明の空調機運転制御装置の機能ブロック図であり、前記管理用ＰＣ６の内部処理ブロックではグルーピング、運転割合、時間帯などを設定する条件設定部６−１と、その設定条件から自動的に運転スケジュールを作成する空調機運転スケジュール算出部６−２と、それに基づいて空調機のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう空調機制御部６−３と、前記空調機運転スケジュール算出部６−２による運転履歴、電流測定部６−５が測定する電流履歴及び温度測定部６−６が測定する温度履歴を記録する記録部６−４と、温度測定部６−６が測定する室内上部温度と下部温度を比較する温度比較部６−７と、ある温度差を検出したら空気循環装置のＯＮ／ＯＦＦを制御する空気循環装置制御部６−８とを有しており、これらのブロックで処理された結果で空調制御を行い、省エネルギー運転を実現させている。

前記制御装置５は管理用ＰＣ６と通信線を介して接続されており、管理用ＰＣ６で作成される運転スケジュールに従って各室内機３及びその室外機４からなる空調機のＯＮ／ＯＦＦ制御をダイレクトに行なう為に設置されている装置であり、また、制御装置５は空調機の１次電源に取り付けたＣＴ（電流検出器）７を接続しており、ＣＴ７より取り込まれた電流値を記録することで、運転状態を時系列に見ることができ、省エネルギーの効果の分析を可能にしている。また、制御装置５はサーミスタ（温度センサー）８を接続でき、運転状態と温度変化を時系列で記録しているので、運転状態と温度変化を把握でき、最適な省エネルギー運転の設定を決定する為のデータとしている。

前記温度比較部６−７では、室内上部温度と下部の温度を常に比較しており、空気循環装置８を有する場合には、比較結果によりある温度差以上を検出すると、制御装置５に接続した空気循環装置９を運転し、温度差がある値以下となった場合は空気循環装置９を停止するように空気循環装置制御部６−８に指令を与える。この空気循環装置制御部６−８は空調機のスケジュールとは関係なく室内の上下限の温度差を見ながらＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、上下の空気を循環させることで空調機の省エネルギー運転をさらに効果的にする為の補助機能となっている。

図３は本発明の空調機運転制御装置の装置構成図であり、前記管理用ＰＣ６と各制御装置３をＲＳ４８５のシリアル通信で接続し、制御装置５に接続されている空調機の室外機４及び空気循環装置９を制御するとともに、制御装置５に接続されたサーミスタ（温度センサー）８、ＣＴ（電流検出器）７から温度、電流を取得出来るようになっている。

図４は本発明の空調機運転制御装置の空気循環装置による空気循環効果を測定するサーミスターの配置図である。サーミスタ８は天井、床及び中間部に設置してあり、室内上部、中部及び下部の温度を測定して制御装置５に送り、制御装置５は、比較結果によりある温度差以上を検出すると空気循環装置９を運転するように設定されている。

以下本発明の作用について説明する。前記空調機運転スケジュール算出部６−２は各グループ２に属する全ての空調機に対し制御対象となる時間帯のなかで１００％運転することを前提にし、そこから運転時間の調整制御率を任意に設定することで、前記グループ２内の個別の空調機が、前記の制御対象となる時間帯のなかで、できる限り均一の運転停止時間かつ均一運転停止間隔を持ち運転停止を繰り返すロータリー運転のスケジュールを作成し、前記空調機制御部６−３は作成したスケジュールに基づいて運転制御を行なうことで、前記空調機グループ２内の個々の空調機が前記調整制御率に従い運転し、グループ２全体が前記調整制御率で運転時間を制限出来るようにし、また、前記記録部６−４は空間の快適性と省エネルギーの効果を検証するために、空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度や空調機の電流を記録することが出来る。

また、前記空調機運転スケジュール算出部６−２は季節や早朝、午前、午後、夜間、人数など最適な運転制御スケジュールを設定し、前記空調機制御部６−３はそのスケジュールに基づいて運転制御を実行し、空調機グループ２の空間における条件変移ごとに調整制御率を変えることが出来、運転スケジュールを制御開始時間、制御終了時間、調整制御率を設定すると、該当する空調機グループ２に登録された個々の空調機の運転スケジュールを自動的に作成し、そのスケジュールに基づいて運転制御を実行する。従って、運転制御の方法に電力量を入れると省電力が主体となる為、運転時間を制御することによって省電力を実現しながら、様々な条件下における空間の快適性を損なわない運転スケジュールを自動的に作成することが出来、その作成したスケジュールに基づき空調機の運転、停止を電気信号のＯＮ／ＯＦＦを制御することが出来、また、空間の快適性と省エネルギーの効果を検証するために、空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度や空調機の電流を記録することが出来る。

１日の中で空調機グループ毎に複数の制御方法を時間帯を分けて持つことができ、そのスケジュールに応じて自動的に運転制御を行なうことで、よりきめ細かく快適性を重視した運転を実現することことが出来、また、請求項３に示すものは空調空間の中で天井付近の温度、中間地点の温度、床付近の温度の３点を監視しており作成した運転スケジュールによる運転がその空間にどの程度の快適性を維持できているかをチェックする機能を有し、快適性の検出手段としていくつかの運転スケジュールを計り最適な運転スケジュールを見つけ出すことが出来る。

また、前記空調機制御部９は空調機の制御手段として運転開始パルス信号と運転時ＯＮのレベル信号、運転時ＯＦＦのレベル信号の３種類を持つものとすると、空調機の種類に応じた制御が可能となる。

なお、上記実施例１では、部屋数２、グループ数３、各グループ２に対応する空調機の室内機及び室外機の数１〜２としたが、その数値に限定するものではなく、必要な所定数の何れでも良く、管理用制御手段としてＰＣとしたが、他の制御手段でも良く、本発明はこれらに限定されない。

本発明の空調機運転制御装置を適用した事務所のレイアウト図である。 同じく空調機運転制御装置の機能ブロック図である。 同じく空調機運転制御装置の装置構成図である。 同じく空調機運転制御装置の空気循環効果を測定するサーミスターの配置図である。

符号の説明

１、１−１、１−２ 部屋
２、２−１、２−２、２−３ グループ
３、３−１、３−２、３−３、３−４、３−５ 室内機
４、４−１、４−２、４−３、４−４、４−５ 室外機
５、５−１、５−２、５−３ 制御装置
６ 管理用ＰＣ
６−１ 条件設定部
６−２ 空調機運転スケジュール算出部
６−３ 空調機制御部
６−４ 記録部
６−５ 電流測定部
６−６ 温度測定部
６−７ 温度比較部
６−８ 空気循環装置制御部
７ ＣＴ
８ サーミスタ
９ 空気循環装置

Claims (5)

1. １台の空調機から複数の空調機にて複数のグループを編成し、各グループ毎に当該グループに属する全ての空調機を制御する制御装置を備え、また、これら制御装置を統括する管理用制御手段を設け、この管理用制御手段は制御対象となる空調機のグルーピング、運転割合、時間帯などを設定する条件設定部と、その設定条件から自動的に運転スケジュールを作成する空調機運転スケジュール算出部と、その作成した運転スケジュールに基づいて空調機のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう空調機制御部と、各空調機や後記各空気循環装置の電流を測定する電流測定部と、室内所定部位の温度を測定する温度測定部と、運転・電流・温度の履歴を記録する記録部と、室内上部温度と下部温度を比較する温度比較部と、比較結果ある温度差を検出したら空気循環装置のＯＮ／ＯＦＦを制御する空気循環装置制御部とを有するものとし、前記空調機運転スケジュール算出部は各グループに属する全ての空調機に対し制御対象となる時間帯のなかで１００％運転することを前提にし、そこから運転時間の調整制御率を任意に設定することで、前記グループ内の個別の空調機が、前記の制御対象となる時間帯のなかで、できる限り均一の運転停止時間、かつ均一運転停止間隔を持ち運転停止を繰り返すロータリー運転のスケジュールを作成し、前記空調機制御部は作成したスケジュールに基づいて運転制御を行なうことで、前記空調機グループ内の個々の空調機が前記調整制御率に従い運転し、グループ全体が前記調整制御率で運転時間を制限できるようにし、前記記録部は空間の快適性と省エネルギーの効果を検証するために、空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度や空調機の電流を記録することが出来るものとしたたことを特徴とする空調機の運転制御装置。
2. 前記空調機運転スケジュール算出部は季節、昼夜、人数など空調機グループの空間における条件変移ごとに調整制御率を変えることが出来るものとした請求項１記載の空調機の運転制御装置。
3. 前記温度測定部は快適性の検出手段として空間の天井付近、中間付近、床付近の温度データを検知し、前記空調機運転スケジュール算出部はその温度差から空調機運転の効果と快適性と省エネルギー効果を判断し、快適性を損なわずに省エネルギーの効果を最大限にできる調整制御率を導き出すことが出来るものとした請求項１または２記載の運転制御装置。
4. 前記空調機制御部は空調機の制御手段として運転開始パルス信号と運転時ＯＮのレベル信号、運転時ＯＦＦのレベル信号の３種類を持ち空調機の種類に応じた制御が可能となるものとした請求項１、２または３記載の空調機の運転制御装置。
5. 前記温度測定部にて空調機グループの空調空間の天井付近、中間付近、床付近の温度データを収集し、前記温度比較部と空気循環装置制御部はその温度差を見ながらある数値の範囲内になるように、空気を循環させ、前記３点の温度を均一化させることで、空調機の運転制御による省エネルギーと快適性の効果をさらに高める為の空気循環装置を制御することが出来るものとした請求項１、２、３または４記載の空調機の運転制御装置。

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