JP2008175524A - 店舗用エネルギー機器運用システム - Google Patents

Abstract

【課題】 店舗用設備機器を総合的に管理、制御、運用、診断し、省エネルギーでかつ省ランニングコストで快適でしかも食品鮮度維持に優れた店舗用エネルギー機器運用システムを得る。
【解決手段】 店舗用電気機器に設けられた各センサからの検出信号を受けて電気機器運用アルゴリズムに基づき各店舗用電気機器間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を各電気機器へ出力する管理・制御部１と、この管理・制御部１の電気機器運用アルゴリズムを更新する運用アルゴリズム更新手段を備えた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、スーパーマーケットやコンビニエンスストアーなどの店舗用設備機器を総合的に管理、制御、運用、診断し、店舗用エネルギー機器を最適に運用する店舗用エネルギー機器運用システムに関する。

従来、スーパーマーケットやコンビニエンスストアーなどの食品店舗では、空調機、冷凍機、照明、その他の電気機器が個別に各センサからの検出信号を用いて運転制御する運用システムが行われている。または、特開平１１−２０１５２３号公報に示すように、１つの食品店舗内で、オープンシーケースの負荷となる店舗温度を外気温度と空調機／冷蔵冷凍オープンシーケース（または冷凍機）の空冷負荷比率に応じて変化させ、消費電力を少なくする運用システムが行われている。

特開平１１−２０１５２３号公報

上記のような従来の店舗の運用システムでは、設備機器システムを構成する各電気機器の総消費電力が省エネルギーの観点から総合的に管理されず、総ランニングコストが安く運用されていないという問題点があった。例えば、空調機と換気扇が別個に制御されており、冷房運転時に、空調機は店内目標温度に対して運転・停止を繰り返すだけであり、換気扇は換気量を確保するために常に一定の外気を導入するだけであった。

また、顧客の快適性を考慮して店舗内の温湿度分布の管理がされていなかったり、さらに食品店舗の場合などオープンショーケース周りの店内の温湿度のショーケース内への侵入空気による食品鮮度維持について管理されていないという問題点があった。さらに、同一系統のスーパーマーケットやコンビニエンスストアーへの一括省エネ、省コスト、運用アルゴリズムの配信や設備機器制御データの更新や、逆に１店舗から本店あるいはサービス会社への送信が考慮されておらず、情報通信に対応したシステムになっていないという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、店舗用設備機器を総合的に管理、制御、運用、診断し、省エネルギーでかつ省ランニングコストで快適でしかも食品鮮度維持に優れた店舗用エネルギー機器運用システムを得ることを目的とする。

本願発明の店舗用エネルギー機器運用システムは、電力系統からの電力の供給を受け稼動する店舗用の空調機および冷凍機と、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記冷凍機の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記冷凍機へ出力する管理・制御手段と、前記空調機が暖房モードになった状態を検知する暖房モード検知手段と、前記冷凍機の室外熱交換器の凝縮熱を前記空調機の室外熱交換器の蒸発器に熱回収する冷凍空調熱回収機構と、前記暖房モード検知手段からの信号を受け、前記管理・制御手段から前記冷凍空調熱回収機構に熱回収指示を出力する冷凍空調熱回収制御手段とを備えたものである。

また、電力系統からの電力の供給を受けて、店舗用の空調を行う空調機および店舗内上下温度差分布を改善する天井扇と、前記空調機の室内熱交換器の吸込空気温度センサまたは店内上部の温度を検出する店内上部温度センサと、前記空調機用リモコンの温度センサまたは店内下部の温度を検出する店内下部温度センサと、各センサからの検出信号を受けて、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記天井扇の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記天井扇へ出力する管理・制御手段と、前記吸込空気温度センサ及び前記空調機用リモコンの温度センサの両検出信号の差が一定値以上になった場合、または前記店内上部温度センサと前記店内下部温度センサと、両センサの差が一定値以上になった場合に、前記管理・制御手段から前記天井扇に運転指令を出力するサーキュレーション運用制御手段とを備えたものである。

また、電力系統からの電力の供給を受けて稼動する店舗用照明と、電気機器運用アルゴリズムに基づき電気機器の間の状態量に一定の相関をとらせながら前記照明を管理・制御する制御信号を前記照明へ出力する管理・制御手段と、照明制御用タイマーと、この照明制御用タイマーによるあらかじめ設定された所定の時間に照明器具の照度を低下させる照度低下信号を前記管理・制御手段から前記照明へ出力する省エネ調光制御手段とを備えたものである。

本願発明は、電力系統からの電力の供給を受け稼動する店舗用の空調機および冷凍機と、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記冷凍機の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記冷凍機へ出力する管理・制御手段と、前記空調機が暖房モードになった状態を検知する暖房モード検知手段と、前記冷凍機の室外熱交換器の凝縮熱を前記空調機の室外熱交換器の蒸発器に熱回収する冷凍空調熱回収機構と、前記暖房モード検知手段からの信号を受け、前記管理・制御手段から前記冷凍空調熱回収機構に熱回収指示を出力する冷凍空調熱回収制御手段とを備えたので、空調機が暖房モードになった時、冷凍機の室外熱交換器の凝縮排熱を空調機の室外熱交換器の蒸発器へ熱回収させることにより、空調機の省エネルギー運転が行え、しかも、冬季暖房運転時には、空調機特有のフロスト・デフロスト運転が削除され、ノンフロスト化による店内快適性の向上が計れる。

また、電力系統からの電力の供給を受けて、店舗用の空調を行う空調機および店舗内上下温度差分布を改善する天井扇と、前記空調機の室内熱交換器の吸込空気温度センサまたは店内上部の温度を検出する店内上部温度センサと、前記空調機用リモコンの温度センサまたは店内下部の温度を検出する店内下部温度センサと、各センサからの検出信号を受けて、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記天井扇の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記天井扇へ出力する管理・制御手段と、前記吸込空気温度センサ及び前記空調機用リモコンの温度センサの両検出信号の差が一定値以上になった場合、または前記店内上部温度センサと前記店内下部温度センサと、両センサの差が一定値以上になった場合に、前記管理・制御手段から前記天井扇に運転指令を出力するサーキュレーション運用制御手段とを備えたので、天井扇によるサーキュレーション運転を行うので、店内上下温度差分布が改善でき、快適性が確保でき、暖房時は天井近くに、温風が滞留することなく省エネルギーとなり、コールドアイル問題も解消でき、顧客への快適性向上ができる。

また、電力系統からの電力の供給を受けて稼動する店舗用照明と、電気機器運用アルゴリズムに基づき電気機器の間の状態量に一定の相関をとらせながら前記照明を管理・制御する制御信号を前記照明へ出力する管理・制御手段と、照明制御用タイマーと、この照明制御用タイマーによるあらかじめ設定された所定の時間に照明器具の照度を低下させる照度低下信号を前記管理・制御手段から前記照明へ出力する省エネ調光制御手段とを備えたので、初期照度補正と、昼光利用照明の照度低減が可能となり、省エネルギーとなる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。なお、この店舗用エネルギー機器運用システムは、複数の店舗、例えば店舗Ａ〜Ｚが、電話回線を介して本部との間で、制御データと運用アルゴリズムの送受信を行い、設備機器の管理・制御を行うものであるが、図１では店舗Ａにおける設備機器の構成を中心に示している。

図において、管理・制御部１は、通信ポート２を介して空調機３、冷凍機４、ショーケース群５、屋外照明６、店内照明７、換気扇８、天井扇９、その他電気機器１０、電力融通制御盤１１を管理・制御する。なお、通信ポート２は小型設備サーバなどのデジタル通信ポートである。

空調機３およびその分電盤、冷凍機４およびその分電盤、ショーケース群５およびその分電盤、屋外照明６およびその分電盤、店内照明７およびその分電盤、換気扇８およびその分電盤、天井扇９およびその分電盤、その他電気機器１０およびその分電盤には、それぞれに対応する状態量を検出するセンサ３ｂおよびセンサ３ｃ、センサ４ｂおよびセンサ４ｃ、センサ５ｂおよびセンサ５ｃ、センサ６ｂおよびセンサ６ｃ、センサ７ｂおよびセンサ７ｃ、センサ８ｂおよびセンサ８ｃ、センサ９ｂおよびセンサ９ｃ、センサ１０ｂおよびセンサ１０ｃが設けられ、各センサの検出信号がそれぞれインターフェース３ａ、インターフェース４ａ、インターフェース５ａ、インターフェース６ａ、インターフェース７ａ、インターフェース８ａ、インターフェース９ａ、インターフェース１０ａを介して通信ポート２とデータの送受信を行い、管理・制御部１が電気機器運用アルゴリズムに基づいて、各電気機器の状態量に一定の相関をとらせながら各電気機器を制御する。

低圧電力動力盤系統制御盤１２は、電力系統から店舗Ａの低圧電力契約（例えば２０ｋＷ）を超えたか否かを監視する。電灯系統制御盤１３は、店舗Ａの時間帯別電灯契約（例えば２５kＶＡ）を超えたが否かを監視する。低圧電力動力盤系統制御盤１２に設けられたセンサ１１ｂと電灯系統制御盤１３に設けられたセンサ１１ｃにより受電部の各々の電力量を検出して、インターフェース１１ａを介して通信ポート２とデータの送受信を行う。なお、電力融通制御盤１１はインターフェース１１ａを介して通信ポート２とデータの送受信を行う。

店舗Ａでは、管理・制御部１がモデムＡを介して電話回線に接続され、本部では、モデムＭを介して電話回線に接続される。そこで、店舗Ａと本部の間では、電話回線を経由して制御データと電気機器運用アルゴリズムの送受信を行う。同様に店舗Ｚでは、モデムＺを介して電話回線に接続され、本部との間で、制御データと電気機器運用アルゴリズムの送受信を行う。なお、図示していない他の店舗でも同様に本部との間で送受信を行う。

本部と連帯したサービスセンターは、各店舗から受けたデータにより、予防保全、異常診断、故障診断を行い、メンテナンスを行うことができる。また、エンジニアリングセンターは、電気機器運用アルゴリズムと更新された新しい制御データを本部と連帯して各店舗に送り、店舗用エネルギー機器の省エネルギー、省ランニングコストで快適でしかも食品鮮度維持が可能な最適運用システムを提供できる。さらに、電力会社は、電気機器運用アルゴリズムと更新された新しい制御データを本部と連帯して各店舗に送り、店舗用エネルギー機器を制御する。例えば、電力需要が過大となり、ピークカットが必要な場合に、店舗用エネルギー機器のうち、停止可能な機器を停止する。

各電気機器は、管理・制御部１からの指示に応じて運転・制御または停止する。そこで、各電気機器について、以下に説明する。
空調機３は、冷房・暖房などの運転モードや風量を設定可能であり、リモコンにて温度設定と湿度設定を変更可能である。そのリモコンによる各種設定値は、管理・制御部１へも送られる。また、逆に、管理・制御部１内の運用アルゴリズムのうち空調機３に係わる空調目標温湿度制御手段に対する指示が通信ポート２を経由して空調機３へ送られる。

冷凍機４は、通常連続運転を行うが、管理・制御部１が運転・停止指示を行い、かつ冷凍機４内の冷凍空調排熱回収手段に対する指示を行う。冷凍機４の設定温度もしくは庫内温度はセンサ４ｂの検出信号として通信ポート２を経由して管理・制御部１へ送られる。

ショーケース群５は、冷凍ストッカー、リーチインショーケース、多段型冷蔵ショーケース、アイスショーケース、カウンター内冷蔵庫などから構成される。これらの冷蔵用ショーケースはケース内の温度を０〜１０℃に設定され、冷凍用ショーケースは−２０〜−４０℃に設定される。これらのショーケース群の設定温度もしくは庫内温度はセンサ５ｂの検出信号として通信ポート２を経由して管理・制御部１へ送られる。

屋外照明６は、サイン看板・駐車場照明と店頭看板用電源であり、管理・制御部１は室外の照度センサ６ｂからの信号を受けて、屋外照明６のオン・オフおよび照度の調光を制御する。また、管理・制御部１から運用アルゴリズムの中の屋外照明に係わる系統間電力融通手段に対する指示が、通信ポート２を経由して屋外照明６と電力融通制御盤１１へ送られる。

店内照明７は、売り場照明、カウンターバックヤード照明であり、管理・制御部１は店内の照度センサ７ｂからの信号を受けて、店内照明７のオン・オフおよび照度の調光を制御する。また、管理・制御部１から運用アルゴリズムのうち店内照明に係わる照度制御用タイマの設定に基づき省エネ調光制御手段に対する指示が、通信ポート２を経由して店内照明７へ送られる。

換気扇８は、屋外の新鮮な外気を導入する給気用換気扇であり、外気温度、外気湿度、店内目標温湿度に応じて、管理・制御部１が運転・換気風量制御・停止を行う。ここで、外気温度・外気湿度は換気扇８対応のセンサ８ｂにより検出してもよく、また、他の電気機器である空調機３のセンサ３ｂや、冷凍機４のセンサ４ｂを用いてもよい。これらのセンサ３ｂ、４ｂ等はすべて通信ポート２を経由して管理・制御部１のセンサ群管理手段１ａの中に検出信号が登録管理されている。また、店内目標温湿度も前記空調目標温湿度として管理・制御部１内に登録されている。

天井扇９は、店内上下温度分布改善の為に、店内中央部に設置されており、店内上部温度と店内下部温度の温度差が一定以上ついた場合に、管理・制御部１からの指示が通信ポート２を経由して天井扇９へ送られる。店内上部温度は天井扇９に対応した温度センサ９ｂにより検出してもよいし、空調機３のセンサ３ｂでも良い。店内下部温度は空調機３のリモコン内温度センサ３ｂ（図示せず）により検出してもよいし、ショーケース群５の店内温度センサ５ｂでもよい。また、管理・制御部１から運用アルゴリズムのうち、天井扇に係るサーキュレーション運用手段に係る指示が通信ポート２を経由して天井扇９へ送られる。

その他の電気機器１０は、上述の空調機３から天井扇９以外の電気機器であり、管理・制御部１がセンサ１０ｂからの信号を受けて、運転・制御・停止を行う。また、管理・制御部１から運用アルゴリズムのうち、その他の電気機器１０に係る指示が通信ポート２を経由してその他の電気機器１０へ送られる。

次に、店舗用エネルギー機器運用システムの管理・制御部１の構成、動作について説明する。管理・制御部１は、センサ群管理手段１ａ、運用アルゴリズム１ｂ、制御データ１ｃ、通信用データ加工手段１ｄ、性能診断用データ加工手段１ｅ等から構成される。まず、店舗用設備機器の状態量を各電気機器付属のセンサ３ｂ〜１１ｂ、３ｃ〜１１ｃからの検出信号として通信ポート２を経由し管理・制御部１へ送信する。管理・制御部１では、送信されてきた運転モード及び温度、湿度、電流を受信し、制御データ１ｃに格納する。

センサ群管理手段１ａは、制御データ１ｃに格納された各電気機器の状態量を一括管理し、共通物理量と個別機器対応物理量と機器相関物理量とに分類管理し、また、センサ故障対応や他電気機器対応センサの共通利用を行う。ここで、共通物理量とは、空調機３の外気温度センサ検出値（センサ３ｂの検出値のうちの１つ）と冷凍機４の外気温度センサ検出値（センサ４ｂの検出値のうちの１つ）ようなものである。個別機器対応物理量とは、冷凍機４の圧力のように冷凍機４のみの状態量特有のものである。機器相関物理量とは、店内温度のように空調機３のセンサ値と冷凍機４のセンサ値のように、冷凍空調両者に相関があり、最適運用アルゴリズムに関係する物理量のことである。

このセンサ群管理手段１ａにより、個別電気機器の固有のセンサが故障しても他の電気機器対応のセンサで代替することができる。また、各電気機器の空気温度センサにより店舗内空間温度分布を新しく追加することなく検知できる。さらに、低エンタルピー外気導入換気量制御に新しく外気センサを追加することなく、空調機３の外気センサ３ｂで転用できる。また、空調機３の暖房運転への状態の変化に応答して、冷凍機４の熱回収ができ、各電気機器間の状態量に一定の相関をとらせながら、管理・制御できる。

運用アルゴリズム１ｂは、あらかじめ管理・制御部１内に構築しておいて、新規に追加する場合、あるいは削除する場合に、外部、すなわち、本部、サービスセンター、エンジニアリングセンター、電力会社等から電話回線を介して変更が可能となる。さらに、制御データ１ｃの一部も外部から電話回線を経由して電力料金の改定値などが管理・制御部１内へ送られてくる。

通信用データ加工手段１ｄは、制御データ１ｃのうち外部へ送るデータと、逆に外部から受けるデータを加工して制御データ１ｃに渡す。このデータは、電力料金、外気温度、翌日の天気予報、翌日の外気温度予測値、翌日の空調負荷予測値、各電気機器の運用履歴データ等を示す。この通信用データ加工手段１ｄにより、電力会社の電気料金に応じ、最も安い電力系統の選択ができる。また、外気温度と各電気機器の運用履歴データの相関から性能診断と予防保全と故障診断と新しい省エネ運用アルゴリズムの開発ができる。さらに、翌日の天気予報などから前日の夜間蓄熱量予測ができる。

性能診断用データ加工手段１ｅは、通信用データ加工手段１ｄのうち、電気機器単体の状態量から性能診断に必要なデータのみを取り出して外部へ送る。この性能診断用データ加工手段１ｅにより、初期の電気機器の性能と比較して、性能劣化や予防保全や寿命予測が行え、さらに省エネ運用アルゴリズムの構築が可能となり、電話回線を介して各店舗と本部またはサービスセンター（メンテナンス会社）、エンジニアリングセンターと送受信が可能となる。

以上のように、管理・制御部１が構成され、運用アルゴリズム１ｂにより、各電気機器間の状態量に一定の相関を持たせながら管理・制御が行われる。管理・制御部１の運用アルゴリズム１ｂによる管理・制御動作を、以下の各実施の形態により詳細に説明する。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図であり、外気導入運用アルゴリズムに基づくシステム構成を示し、図３はこの店舗用エネルギー機器運用システムの湿り空気線図であり、外気導入運用アルゴリズムの原理を示す。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略し、また、外気導入運用アルゴリズムに直接関係しない構成部分の図示を省略する。

次に動作について説明する。まず、空調機３のセンサ３ｂによる検出信号のうち少なくとも店内温度Ｔｉ、店内湿度φｉ、店内温度目標値Ｔｍ、店内湿度目標値φｍ、空調機の運転モードＭｏｄｅ（冷房か暖房か）が通信ポート２を経由して管理・制御部１に送られてくる。

その他の検出信号の外気温度Ｔｏと外気湿度φｏが、空調機３のセンサ３ｂもしくは冷凍機４のセンサ４ｂもしくは換気扇８のセンサ８ｂから通信ポート２を経由して管理・制御部１に送られてくるか、あるいは本部からモデムＭ、電話回線、モデムＡを経由して管理・制御部１の通信データ用加工手段１ｄに送られてくる。これらのＴｉ、φｉ、Ｔｍ、φｍ、Ｍｏｄｅ、Ｔｏ、φｏの７個のデータは制御データ１ｃ内の機器相関物理量としてセンサ群管理手段１ａによって整理格納される。

運用アルゴリズム１ｂは、制御データ１ｃ内の機器相関物理量のデータに基づき、外気導入運用アルゴリズムの指令値として再び管理・制御部１から通信ポート２を経由して換気扇８の低エンタルビ外気導入手段（図示せず）へ出力され、給気量の適正導入量指示を出力し、その指示に従い換気扇８は、ダンパ開度変更またはファンモータ回転数変更により給気風量を制御する。

図３を用いて、外気導入運用アルゴリズムの原理を説明する。店内目標温湿度（Ｔｍ、φｍ）点をｍ、店内温湿度（Ｔｉ、φｉ）点をｉ、その時の外気温湿度（Ｔｏ、φｏ）点をＯとし、各点の空気エンタルピーをｉｍ、ｉｉ、ｉｏとする。ここで、空調機３の冷房運転時には、空調機３の室内交換器は蒸発器として機能しており、空気を冷却除湿する。その時の蒸発器の蒸発温度をＥＴ（℃）とすると、蒸発器に接触する空気の温度はＥＴ（℃）で飽和線上のｌ上のＥＴに存在する。

従って、蒸発器入口空気がＫ点であれば、出口空気はＫとＥＴを結ぶ線上に来ることになり、目標店内温湿度ｍ点に向かうことになる。このＫ点は店内温湿度ｉ点と外気温湿度ｏ点を結ぶ直線をＶｏ：Ｖｉに内分する点であり、店内空調機３の送風量がＶｉ［ｍ³／ｍｉｎ］の時、新鮮外気取込量がＶｏ［ｍ³／ｍｉｎ］であることを示す。しかも、店内温湿度ｉ点から目標温湿度ｍ点までのエンタルピー差Δｉｉ＝ｉｉ−ｉｍよりもＫ点でのエンタルピーと目標温湿度ｍ点までのエンタルピー差Δｉｋ＝ｉｋ−ｉｍの方が小さいため、冷却除湿すべき負荷が小さくなり、省エネルギーとなる。ここで求まる換気風量Ｖｏ［ｍ³／ｍｉｎ］を管理・制御部１の外気導入運用アルゴリズム１ｂは通信ポート２を経由して換気扇８へ出力し、換気扇８を制御する。以上ように、本店またはサービスセンターまたはエンジニアリングセンターから監視・診断ができる。各店舗は新しいデータに基づいて管理・制御ができる。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図であり、冷凍空調熱回収アルゴリズムに基づくシステム構成を示し、図５はこの店舗用エネルギー機器運用システムの熱回収機構を示す図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略し、また、冷凍空調熱回収アルゴリズムに直接関係しない構成部分の図示を省略する。

次に、動作について説明する。空調機３のセンサ３ｂによる検出信号のうち、運転モードＭｏｄｅが通信ポート２を経由して管理・制御部１に送られてくる。このデータＭｏｄｅは、センサ群管理手段１ａによって制御データ１ｃ内に機器相関物理量として整理格納されている。

運用アルゴリズム１ｂは、制御データ１ｃ内の機器相関物理量Ｍｏｄｅが、暖房運転モードである場合、冷凍空調熱回収アルゴリズムの指定値として、管理・制御部１から通信ポート２を経由して冷凍機４の冷凍空調熱回収機構に熱回収開始の指示の出力を出す。熱回収の開始を指示された冷凍機４では、その指示に従い、冷凍機４の室外熱交換器の凝縮排熱を空調機の室外熱交換器の蒸発器に熱回収する。

次に具体的な熱回収機構について、図５を用いて説明する。図において、２１は冷凍装置の圧縮機、２２は凝縮器、２３は膨張装置、２４は店内に設置されたショーケース内の蒸発器である。２５は空調機の圧縮機、２６は冷房運転と暖房運転の切り替え用四方弁、２７は室外熱交換器、２８は膨張装置、２９は店内にある室内熱交換器、３０は熱回収ダンパである。

冷凍装置では、圧縮機２１で高温高湿に圧縮されたガス冷媒は、室外にある凝縮器２２で凝縮液化し、外気に放熱し、膨張弁２３で低圧ニ相冷媒となり、蒸発器２４で蒸発ガス化し、ショーケース内空気を冷却した後、再び圧縮機２１に戻る。冷凍装置側の冷媒順路は夏期冬期にかかわらず、一年中この冷媒流れであり、室外にある凝縮器２２は常に放熱を続ける。

一方、空調機３では、夏期冷房運転時、図中実線のごとく流れ、空調用圧縮機２５を出た高圧高温のガス冷媒は、四方弁２６を経由して室外熱交換器２７で凝縮液化し、外気に放熱した高圧液冷媒は膨張装置２８で低圧二相となり、室内熱交換器２９で蒸発し店内を冷房して、四方弁２６を経由して圧縮機２５に戻る。この時熱回収ダンパ３０は実線のごとく、冷凍機側凝縮器２の風路と空調機側室外熱交換器２７の風路を遮断する。

空調機３の冬期暖房運転時は、図中破線のごとく流れ、空調用圧縮機２５を出た高圧高温のガス冷媒は四方弁２６を経由して室内熱交換器２９で凝縮液化し、室内に放熱暖房し、高圧液となって膨張装置２８で減圧され、低圧二相冷媒となり、室外熱交換器２７に至る。室外熱交換器２７は蒸発器として機能し、外気より吸熱し、冷媒はガス化して四方弁２６を経由して再び圧縮機２５に戻る。この場合、熱回収ダンパ３０は破線のごとく配置され、冷凍機側凝縮器２２の放熱したエネルギーを空調機側室外熱交換器２７で熱回収する。

風路切り替え手段としてのダンパ３０は、ダクトを配置し、冷凍機側凝縮器２２の吹き出し方向を、空調機側室外熱交換器の吸い込み風路に誘導するかもしくは逆に空調機３から遠ざける構成とし、空調機３の冷房運転と暖房運転に連動して風路切り替えを実施してもよい。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図であり、サーキュレーション運用アルゴリズムに基づくシステム構成を示し、図７はこの店舗用エネルギー機器運用システムのサーキュレーション運転による店内上温度差分布を示す図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略し、また、サーキュレーション運用アルゴリズムに直接関係しない構成部分の図示を省略する。

次に、動作について説明する。まず、空調機３のセンサ３ｂによる検出信号のうち、少なくとも店内上部に設置された室内側熱交換器２９の吸い込み空気温度センサＴｉｕｐによる検出信号が、通信ポート２を経由して管理・制御部１に送られてくる。更に、店内下部の温度を検出するセンサＴｉｄが、空調機３の室内のリモコン（図示せず）の検出信号、またはショーケース群５の中の結露センサ５ｂの検出信号として検出されて、通信ポート２を経由して、管理・制御部１に送られてくる。

これらのデータは、センサ群管理手段１ａによって、制御データ１ｃ内に機器相関物理量として整理格納されている。運用アルゴリズム１ｂは、制御データ１ｃ内の店内上部温度検出値Ｔｉｕｐと店内下部温度検出値Ｔｉｄの差が、一定値以上になった場合、通信ポート２を経由して、天井扇９にサーキュレーション運転開始指示の出力を出す。上下温度差分布解消に為に、その指示を受けて、天井扇９が運転される。

図７はサーキュレーション運転による店内上温度差分布改善のデータを示し、横軸は店内温度、縦軸は床からの高さを示し、冬季暖房運転時の店内上下温度分布の時間変化を示したものである。天井扇運転前は、上下温度差が１０℃以上ついてるが、サーキュレーション運転開始の時間経過と共に、約３分後には上下温度分布差が１〜２℃程度に縮まっており、上部を無駄に暖房することなく、省エネルギーとなり、しかも対人位置レベルでは快適性が保たれている。一方、夏も同様で、特にオープンショース前の通路では、エアーカーテンからの冷気漏れにより、店内通路側温度が１５℃程度に冷やされて、いわゆるコールドアイル問題があったが、これも本天井扇のサーキュレーション効果により、快適な温度が維持される。

以上のように、店舗内上部の温度と店舗内下部の温度の温度差が一定値以上つくと、天井扇９が回る事により、店内上下温度差が縮まり均一な温度分布が実現できる。暖房時は天井近くに、温風が滞留することなく省エネルギーとなり、店舗内オープンショーケース前通路の冷気漏れによる、いわゆるコールドアイル問題も解消でき、顧客への快適性向上ができる。

実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図であり、省エネ調光制御アルゴリズムに基づくシステム構成を示し、図９はこの店舗用エネルギー機器運用システムの初期照度補正の原理を示す図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略し、また、省エネ調光制御アルゴリズムに直接関係しない構成部分の図示を省略する。

次に、動作について説明する。屋外照明６の照度センサ６ｂおよび店内照明７の照度センサ７ｂによる検出信号が、通信ポート２を経由して、管理・制御部１に送くられてくる。または、本部より、各店舗に電話回線を経由して、管理・制御部１の通信用データ加工手段１ｄに従がい、制御データ１ｃ内に、その日の暦と、日の出、日没時刻と、天気予報（晴・曇・雨など）などが送信されて機器相関物理量として格納されている。

運用アルゴリズム１ｂ中の省エネ調光制御アルゴリズムに基づき、屋外照明６と店内照明７の設置の初期には明る過ぎるため、初期照度を低下させる初期照度補正制御、日中に晴れて室外が一定以上に明るい場合は、店内照明の照度を低下させる昼光利用制御、暦と店外の明るさに基づく夜間の屋外照明の点灯・消灯の時刻制御の各制御信号が、照度制御用タイマーの指示に従って、通信ポート２を経由して、それぞれ屋外照明６と店内照明７へ送信される。屋外照明６と店内照明７は、この指示に従い省エネ調光制御を実施する。なお、照度制御用タイマーは、通信ポートに設けられている。

図９に初期照度補正の原理を示し、横軸は照明器具を据え付けて経過した時間、縦軸は照度を示す。照明器具を設置してから、初期のうちは、適正照度より明る過ぎるため、省エネルギーとして、タイマー機能による管理・制御部１からの省エネ調光制御アルゴリズムの指示により、照明入力を低減できる。以上のように、あらかじめ設定された所定の時間は照明への電気入力が低減でき、省エネルギーとなり、視認性を損なわず、最適照明ができる。

実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図であり、ショーケース省エネ運用アルゴリズムに基づくシステム構成を示す。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略し、また、ショーケース省エネ運用アルゴリズムに直接関係しない構成部分の図示を省略する。

次に、動作について説明する。ショーケース省エネ運用アルゴリズムに基づく、店内の空調目標温湿度制御手段の手順についての店舗用エネルギー機器運用システムの流れを説明する。空調機３の分電盤のセンサ３ｃによる空調機消費電力Ｗａと、冷凍機４の分電盤のセンサ４ｃによる冷凍機消費電力Ｗｒとショーケース群５分電盤のセンサ５ｃによる消費電力量Ｗｓを通信ポート２を介して、管理・制御部１に送信する。

運用アルゴリズム１ｂでは、空調機消費電力Ｗａと冷凍機消費電力Ｗｒとショーケース群消費電力Ｗｓの総和が最小となるように、店内目標温湿度の設定値Ｔｓ℃、φｓ％を、空調機３に通信ポート２を介して設定変更指示を出力する。この方法は、店内目標温湿度の設定値Ｔｓ℃、φｓ％を常に変更しフィードバックとして、総消費電力の最小値を試行錯誤して探索する方法である。

次に、ショーケース省エネ運用アルゴリズムの別のアルゴリズムについて説明する。空調機３のセンサ３ｂによる検出値の一部の外気温度Ｔｏ℃と外気湿度φｏ％、または、冷凍機４のセンサ４ｂによる検出値の一部の外気温度Ｔｏ℃と外気湿度φｏ％を通信ポート２を経由して、管理・制御部１に送られてくる、または、本部より電話回線を経由して、管理・制御部１に送信されて来たデータを、管理・制御部１内の制御データ１ｃ内に格納される。その外気空気条件に対し、店内温湿度の設定値Ｔｓ℃、φｓ％を空調機３と冷凍機４とショーケース５の入力を示すパフォーマンスデータに基づき、トータル入力が最小になる設定温湿度を算出し、通信ポート２を経由して、空調機３に店内目標温湿度設定値として出力する。

以上のように、オープンショーケースの庫内温度の検出信号のうち、最高温度の冷蔵用オープンショーケースの露点温度以上に店舗内温湿度を維持しつつ、かつ対人快適性温度ゾーン中で最も低い温度を確保できる。しかも店舗内温湿度は空調機にとっても、冷凍機にとっても負荷の最大要因となり、最適な省エネ、鮮度維持、快適性確保の重要な媒体となり、空調・冷凍の最適な相関関係を維持できる。

実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７による店舗用エネルギー機器運用システムの構成図であり、系統間電力融通運用アルゴリズムに基づくシステム構成を示し、図１２は電灯契約（時間帯別電灯）の値段と消費電力の実態を示す図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略し、また、系統間電力融通運用アルゴリズムに直接関係しない構成部分の図示を省略する。

次に、動作について説明する。電力会社の系統別電力の従量料金の最新データが本部より電話回線を経由して、各店舗の管理制御部１内の制御データ１ｃにｃｏｓｔ１、ｃｏｓｔ２として格納されている。低圧電力動力盤１２の電力量センサ１１ｂの検出値Ｗ１と電灯系統動力盤１３の電力量センサ１１ｃの検出値Ｗ２がそれぞれ契約電力Ｗ１ｍａｘ、Ｗ２ｍａｘ以下であることを確認し、余裕電力量演算を実施し、安いコストに融通できる場合は、電力融通制御盤１１に、系統間電力融通の切り換え指示を出力する。

図１２は電灯契約（時間帯別電灯）の値段と消費電力実態を示し、電灯の従量料金は昼間（７：００〜２３：００）が３２．２５円／ｋＷｈであり、夜間（２３：００〜７：００）が６．１５円／ｋＷｈである。０時〜６時頃までは安い従量料金であり、屋外照明の分電盤２個（店頭看板とサイン看板、駐車場）も安価な電灯料金を使用できている。しかし、夕方１７：００〜２３：００は高い料金３２．２５円／ｋＷｈを使用していることになり、夕方１７時以降での屋外照明は２３：００まで高価になってしまう。

一方、動力系統の夏季従量料金は図１２に示すように２４時間、いつでも１１．５５円／ｋＷｈとなっている。電灯従量料金（昼）３２．２５円／ｋＷｈよりも安いが、電灯従量料金（夜）６．１５／ｋＷｈよりも高い従量料金１１．５５円／ｋＷｈとなっている。

従って、最低電力料金の電力種を判定して異系統電力融通を実施すれば、図１２のＡの時間帯（１９：００〜２３：００）は、屋外照明用分電盤２個に、動力系統電力を投入すれば、従量料金の低減額が、４時間／１日×（３２．２５円／ｋＷｈ−１１．５５円／ｋＷｈ）×３ｋＷ×３０日／月≒７０００円／月となる。

以上のように、複数の電力系統かつ電力の供給を受けて、店舗内設備機器に分電する場合、従量料金の安い系統の電力系統を選択できるようにしたので、ランニングコストの低減ができる。更に、各設備機器の分電盤の電力を検出しているので、系統毎の契約電力以内で、系統間電力融通が可能となり、トータル契約電力の低減ができる。

なお、上記実施の形態１〜７では、電話回線を介して各店舗と本部の間の通信を行うものを示したが、各店舗と本部に電力線用モデムと設け、電力線を介して通信を行ってもよい。

この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。電力系統からの電力の供給を受けて、店舗内の空調、冷凍、照明等を行う複数の電気機器と、この各電気機器に応じた状態量を検出する複数のセンサと、この各センサからの検出信号を受けて電気機器運用アルゴリズムに基づき各電気機器間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を各電気機器へ出力する管理・制御手段と、この管理・制御手段の電気機器運用アルゴリズムを更新する運用アルゴリズム更新手段とを備えたので、各電気機器に対応した状態量を検出して、相関する電気機器の設定状態を電気機器運用アルゴリズムに従ってお互いに連動させながら時々刻々管理・制御することにより、店舗用設備機器を総合的に効率良く最適に、省エネ、省コストで運用制御できる。

また、前記管理・制御手段に、電話回線または電力線を介して管理・制御データまたは電気機器運用アルゴリズムを送受信する通信手段を備えたので、遠隔で、運転状況の診断、最適運用アルゴリズムの構築、最新データの送信ができ、既設アルゴリズムの修正・更新と新アルゴリズムの追加ができる。

さらに、前記管理・制御手段に、各電気機器に応じた状態量を検出する各センサの検出信号を受けて一括して管理するセンサ群管理手段を備えたので、センサ故障対応、センサの共通利用、各電気機器間の状態量の相関把握ができる。

また、前記通信手段による通信用制御データとして、電力料金、外気温度、翌日の天気予報、翌日の外気温度予測値、翌日の空調負荷予測値、各電気機器の運用履歴データのいずれかを加工する通信用データ加工手段を備えたので、遠隔で、機器の管理ができ、最新のデータを送ることができ、常に新データに基づく省エネルギーで省コストとなる運用ができる。

また、前記通信用制御データ内の運用履歴データを、店舗用各設備機器の消費電力量、ランニングコスト、外気温度、店内温度、店内湿度のいずれかで構成する性能診断用データ加工手段を備えたので、予防保全、寿命予測、故障診断、性能診断ができ、メンテナンス費用削減効果がある。

また、電力系統からの電力の供給を受けて、店舗用の空調を行う空調機および店舗内に外気を導入する換気扇と、外気の温度または湿度を検出する外気温湿度センサと、この外気温湿度センサからの検出信号を受けて、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記換気扇の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記換気扇へ出力する管理・制御手段と、前記空調機による冷房運転時に、前記外気温湿度センサからの検出信号を受け、外気空気のエンタルピーと室内設定温度からあらかじめ決められた室内設定エンタルピーとの差、または外気空気のエンタルピーと室内空気エンタルピーの差が、設定ゾーン以下になった場合に、前記管理・制御手段から前記換気扇へ給気風量の低エンタルピー外気導入量指示を出力する低エンタルピー外気導入省エネ運用制御手段とを備えたので、夏季の夜間や中間期に外気導入により、空調冷房負荷低減となり省エネルギーとなり、しかも新鮮外気導入により、快適性が向上でき、かつ、店内が正圧となり、ゴミの侵入や虫などの侵入防止も可能となる。また、電力系統からの電力の供給を受けて稼動する店舗用の空調機および複数のショーケースと、この複数のショーケースの庫内温度を検出する複数の温度センサと、電気機器運用アルゴリズムに基づき電気機器の間の状態量に一定の相関をとらせながら前記冷凍機を管理・制御する制御信号を前記冷凍機へ出力する管理・制御手段と、前記複数の温度センサからの検出信号を受けて、前記空調機の店内温湿度の目標温湿度をあらかじめ設定したショーケース省エネ運用アルゴリズムに基づいて決定した制御信号を管理・制御手段から前記空調機へ出力する空調目標温湿度制御手段とを備えたので、ショーケースの入力と空調機の入力の総和を最小にする店内目標温湿度を設定するので、冷凍空調複合の入力が省エネとなり、快適性を維持しつつ、ショーケース内食品の鮮度維持が可能となる。

また、複数の電力系統からの電力の供給を受けて、店舗用電気機器に各々個別に設けられた分電盤と、複数の電力系統からの前記各分電盤の電力を検出する電力検出手段と、電気機器運用アルゴリズムに基づき電気機器の間の状態量に一定の相関をとらせながら電気機器を管理・制御する制御信号を前記電気機器へ出力する管理・制御手段と、前記電力検出手段からの検出信号を受けてその電力検出値があらかじめ設定された電力値ゾーンにある場合、あらかじめ設定された優先度に従って、他の電力系統の電力を使用する電力系統融通指示を前記管理・制御手段から出力する系統間電力融通手段とを備えたので、ランニングコストの安い電力系統を選択でき、ランニングコストとトータル契約電力の低減ができる。

この発明の実施の形態１を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態２を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態２を示す店舗用エネルギー機器運用システムの湿り空気線図である。 この発明の実施の形態３を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態３を示す店舗用エネルギー機器運用システムの熱回収機構を示す図である。 この発明の実施の形態４を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態４を示す店舗用エネルギー機器運用システムのサーキュレーション運転による店内上温度差分布をを示す図である。 この発明の実施の形態５を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態５を示す店舗用エネルギー機器運用システムの初期照度補正の原理を示す図である。 この発明の実施の形態６を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態７を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。 この発明の実施の形態７を示す店舗用エネルギー機器運用システムの構成図である。

符号の説明

１ 管理・制御部、 ２ 通信ポート、 ３ 空調機、 ４ 冷凍機、 ５ ショーケース群、 ６ 屋外照明、 ７ 店内照明、 ８ 換気扇、 ９ 天井扇、 １０その他電気機器、 １１ 電力融通制御盤、 １２ 低圧電力動力盤系統制御盤、 １３ 電灯系統制御盤、 ２１ 圧縮機、 ２２ 凝縮器、 ２３ 膨張装置、 ２４ 蒸発器、 ２５ 圧縮機、 ２６ 四方弁、 ２７ 室外熱交換器、 ２８ 膨張装置、 ２９ 室内熱交換器、 ３０ 熱回収ダンパ。

Claims (8)

1. 電力系統からの電力の供給を受け稼動する店舗用の空調機および冷凍機と、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記冷凍機の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記冷凍機へ出力する管理・制御手段と、前記空調機が暖房モードになった状態を検知する暖房モード検知手段と、前記冷凍機の室外熱交換器の凝縮熱を前記空調機の室外熱交換器の蒸発器に熱回収する冷凍空調熱回収機構と、前記暖房モード検知手段からの信号を受け、前記管理・制御手段から前記冷凍空調熱回収機構に熱回収指示を出力する冷凍空調熱回収制御手段とを備えたことを特徴とする店舗用エネルギー機器運用システム。
2. 電力系統からの電力の供給を受けて、店舗用の空調を行う空調機および店舗内上下温度差分布を改善する天井扇と、前記空調機の室内熱交換器の吸込空気温度センサまたは店内上部の温度を検出する店内上部温度センサと、前記空調機用リモコンの温度センサまたは店内下部の温度を検出する店内下部温度センサと、各センサからの検出信号を受けて、電気機器運用アルゴリズムに基づき前記空調機および前記天井扇の間の状態量に一定の相関をとらせながら管理・制御する制御信号を前記空調機および前記天井扇へ出力する管理・制御手段と、前記吸込空気温度センサ及び前記空調機用リモコンの温度センサの両検出信号の差が一定値以上になった場合、または前記店内上部温度センサと前記店内下部温度センサと、両センサの差が一定値以上になった場合に、前記管理・制御手段から前記天井扇に運転指令を出力するサーキュレーション運用制御手段とを備えたことを特徴とする店舗用エネルギー機器運用システム。
3. 電力系統からの電力の供給を受けて稼動する店舗用照明と、電気機器運用アルゴリズムに基づき電気機器の間の状態量に一定の相関をとらせながら前記照明を管理・制御する制御信号を前記照明へ出力する管理・制御手段と、照明制御用タイマーと、この照明制御用タイマーによるあらかじめ設定された所定の時間に照明器具の照度を低下させる照度低下信号を前記管理・制御手段から前記照明へ出力する省エネ調光制御手段とを備えたことを特徴とする店舗用エネルギー機器運用システム。
4. 前記管理・制御手段に、電話回線または電力線を介して管理・制御データまたは電気機器運用アルゴリズムを送受信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の店舗用エネルギー機器運用システム。
5. 前記管理・制御手段に、各電気機器に応じた状態量を検出する各センサの検出信号を受けて一括して管理するセンサ群管理手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の店舗用エネルギー機器運用システム。
6. 前記通信手段による通信用制御データとして、電力料金、外気温度、翌日の天気予報、翌日の外気温度予測値、翌日の空調負荷予測値、各電気機器の運用履歴データのいずれかを加工する通信用データ加工手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の店舗用エネルギー機器運用システム。
7. 前記通信用制御データ内の運用履歴データを、店舗用各設備機器の消費電力量、ランニングコスト、外気温度、店内温度、店内湿度のいずれかで構成する性能診断用データ加工手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の店舗用エネルギー機器運用システム。
8. 複数の電力系統からの電力の供給を受けて、店舗用電気機器に各々個別に設けられた分電盤と、
   複数の電力系統からの前記各分電盤の電力を検出する電力検出手段と、
   電気機器運用アルゴリズムに基づき電気機器の間の状態量に一定の相関をとらせながら電気機器を管理・制御する制御信号を前記電気機器へ出力する管理・制御手段と、
   前記電力検出手段からの検出信号を受けてその電力検出値があらかじめ設定された電力値ゾーンにある場合、あらかじめ設定された優先度に従って、他の電力系統の電力を使用する電力系統融通指示を前記管理・制御手段から出力する系統間電力融通手段とを備えたことを特徴とする店舗用エネルギー機器運用システム。

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