JP2008267768A

JP2008267768A - コンプレッサの動作制御装置と動作制御方法

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Publication number: JP2008267768A
Application number: JP2007132151A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Ota; 圭一大田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-16
Also published as: JP4399674B2

Abstract

【課題】空調機器の実際の運転状態を把握したうえで適切なタイミングで強制的に制御することで、コンプレッサに対して最適な消費電力の節約を実現する。
【解決手段】空調機器の室外機４の運転状態が停止から運転または低負荷運転状態から高負荷運転状態に移行してから一定時間にどれだけ働きを果たしたかを数値化して把握し、その数値から予測されるコンプレッサ８の需要の大きさにより判断した適切なタイミングで制御を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内空調や冷凍空調、冷蔵空調等のコンプレッサの運転を制御することにより温度を調節する空調機器の消費電力の節約を目的とした動作制御装置と動作制御方法に関するものである。

前記コンプレッサの消費する電力量は多いため、一定時間停止させることで省電力化が図られる。例えば特許文献１では、所定の制御周期ごとに強制制御する方法と停止していた場合は動作状態になるのを待ったあと一定時間後に強制制御をする方法が記載されている。
特許第３０３７９３９号公報

前記空調機器はコンプレッサを高負荷運転と低負荷運転と停止の何れかの動作にすることでが、目標とする温度に近づけているが、この動作と関係ない所定の周期で前記コンプレッサの運転を強制的に停止させると、停止中のタイミングと重なったり、運転を開始した直後に強制的に停止させるなど本来の空調機器の働きを果たせないおそれがある。

このような場合に対応する手段として前記特許文献１では、所定の周期でコンプレッサを強制的に停止するタイミングにコンプレッサが所定の時間動作していたかを条件として強制的に制御する方法が記載されているが、前記の通りコンプレッサは高負荷運転や低負荷運転の繰り返しなどの不特定に変動する場合があるため、所定の時間動作していたという条件だけではその所定の時間にコンプレッサがどれだけの働きをしたかを正確に把握できない。

本発明の目的は、空調機器の働きを数値的に把握したうえで好ましいタイミングでコンプレッサを強制的に停止する技術と動作制御装置を提供すること、外部の装置との間でデータの送受信可能な前記動作制御装置を提供することなどである。

上記の目的を達成するため、本発明の動作制御装置は、コンプレッサの運転を制御することで温度を調節する空調機器に設けられ、前記コンプレッサの運転を所定の１つまたは複数の時間強制的に停止または低負荷運転させることで消費電力を削減するために、前記空調機器の運転状態を数値化して記憶及び監視する運転状態監視部と、前記コンプレッサの運転を停止または低負荷運転にさせる動作制御部とを備え、前記空調機器が停止から運転または低負荷運転状態から高負荷運転状態に移行したタイミングから、前記数値化された運転状態を積算し、所定の時間積算した数値を記憶する運転状態監視手段と、前記運転状態監視手段が記憶する積算値を基準として決定したタイミングで強制的に運転から停止もしく高負荷運転状態から低負荷運転状態への制御を開始する動作制御手段とを備えるものである。

以上の構成によれば、数値化された空調機器の運転状態を所定の時間積算した値を基準として判断したタイミングで強制的に制御をするため、実際に空調機器がどれだけの働きを果たしたかを数値で確認したうえで適切なタイミングで制御を開始することができる。

例えば、空調機器の運転状態を数値化するために、空調機器の給電ラインに電流センサーを取り付けて空調機器の消費電流値を計測し、空調機器の需要が大きい場合に最大で３０アンペアを消費する空調機器において、コンプレッサが停止から運転に移行してから３分間に１．５アンペア時消費したとした場合、空調機器は高需要の運転をしていると予測することができる。またコンプレッサが停止から運転に移行してから３分間に０．７５アンペア時消費したとした場合、空調機器は低需要の運転をしていると予測できる。このように実際に消費している電流をもとに空調機器の運転が高需要の運転状態か低需要の運転状態かが予測できる。

この予測した運転状態が高需要であれば、前記空調機器は目標とする温度に近付けるために大きな働きを要求されていると予測できる。この場合、３分間は運転を続行させてからその後の３分間を強制的に停止させるというような判断ができる。また運転状態が低需要であれば、前記空調機器は目標とする温度に近づいておりそれほど大きな働きは必要ないと予測できる。この場合は、１分間だけ運転を続行させてからその後の５分間を強制的に停止させるというような判断ができる。

もし制御前に運転を続行させている途中に前記空調機によりコンプレッサが停止した場合は、予定していた制御を中止することで停止中に制御が重なることを防ぐことができる。

また本発明によれば、データ送受信手段を備えているため、外部の機器例えばデマンド値に応じて警報を出力するデマンドコントローラからの指示で強制的に停止させるタイミングを得ることができ、指示を受けた時点の運転状態に応じて強制的に停止することができる。また前記運転状態監視部に記憶されている数値化された運転状態を外部の機器例えば汎用のコンピュータへ送信することもできる。

発明を実施するために最良の形態

以下、本発明に係る動作制御装置の実施例ついて図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施例の動作制御装置１は、空調機器の室外機４に供給する電流を電流センサー５により計測することで本発明に記載される「数値化された運転状態」を得ることができる。動作制御装置１は本発明に記載される「動作制御手段」により室外機４の内部にあるモータ７の給電ラインに設けられたリレー６に対してオンオフを指示することでモータ７に供給される電力を遮断することができ、実質的にコンプレッサを停止する。

なお室外機４は、室内機９に設けられた温度センサー１０により得られる室内温度を目標温度に近付けるためにモータ７を運転または停止させている。

動作制御装置１は室外機４がモータ７を運転または停止させているタイミングとは別のタイミングでリレー６をオンオフすることでモータ７を運転または停止させることで室外機４を節電している。

動作制御装置１は図２に示すように、ＣＰＵ１１と時計部１２、記憶部１３、計測部１４、制御部１５、表示部１６、通信部１７からなる。

ＣＰＵ１１は、計測部１４に接続された電流センサー５から得られる電流値を数値化して記憶部１３に記憶させる。

ＣＰＵ１１は記憶部１３に記憶されている通信機能を備えた外部機器例えば汎用コンピュータにより送信されて得た所定の制御条件と前記電流値と時計部１２により管理される時間に基づき制御開始タイミングを決定する。

ＣＰＵ１１は制御開始タイミングになると制御部１５から制御信号を送信し、リレー６のオンオフを操作して強制的にモータ７を停止する。

このとき制御信号を送信しているか否かは表示部１６の表示器により確認できる。

次に動作制御装置１による制御判断の例を図３、図４により説明する。

図３に電流センサー５から得られる電流値を示す。ここではＴ１を３分間とし電流値の積算を制御判断に利用するものとした場合、Ｔ１の３分間の平均電流は約３０アンペアであり消費した電流は約１．５アンペア時となる。記憶部１３に記憶されている制御条件として１アンペア時以上の場合は、待機時間３分と制御時間３分として設定されている場合、Ｔ２の３分間を待機し、Ｔ３の３分間を制御部１５により強制的に停止する。

図４に電流センサー５から得られる電流値を示す。このではＴ１を３分間とし電流値の積算を制御判断に利用するものとした場合、Ｔ１の３分間の平均電流は約１５アンペアであり消費した電流は約０．７５アンペア時となる。記憶部１３に記載されている制御条件として１アンペア時未満の場合は、待機時間１分と制御時間５分として設定されている場合、Ｔ２の１分間を待機し、Ｔ３の５分間を制御部１５により強制的に制御する。

次に動作制御装置１において実行される制御判断の内容を図５のフローチャートにより説明する。

Ｓ１では電流センサー５から得られる電流値を記憶部１３に記憶し、Ｓ２ではＳ１により得られた電流値を基に室外機４が運転及び停止もしくは高負荷運転及び低負荷運転及び停止といった何れかの状態を取得する。

Ｓ３では記憶部１３に記憶されている制御開始条件と時計部１２により得られる時間により現在が制御を実行する必要があるかを判断し、制御を実行する必要がなければＳ１へ戻り計測を繰り返す。

またＳ３で制御を実行する必要があると判断した場合、Ｓ４に進み制御判断用の積算値の取得が完了しているか確認し、積算値が取得中の場合はＳ１に戻り計測を繰り返す。

Ｓ４では制御判断用の積算値の取得が完了している場合、Ｓ５に進み制御開始条件を取得する。図４の例の場合であれば、３分間待機と３分間制御という条件を取得する。

Ｓ６ではＳ５で取得した条件が成立しているかを確認し、成立していなければＳ１へ戻り計測を繰り返す。成立していればＳ７に進み制御部１５による制御開始する。

Ｓ８では制御終了の条件が成立しているかを確認し、成立していなければ制御を継続したままＳ１へ戻り計測を繰り返す。成立していればＳ９へ進み制御を終了する。

このように、本発明によると制御を開始するまでに一定時間計測した数値の大きさによって前記室外機４の動作が需要の高い運転か需要の低い運転かを判断し、需要の高い運転の場合、強制的に制御するタイミングを遅らせることで、遅らせて運転を継続した分だけ需要を満たした後に制御を開始することができる。

また室外機４の動作が需要の高い運転の場合、制御を継続する時間も短縮するなどの調整をすることで空調機器本来の働きを果たしながら最適な条件で消費電力を節約することができる。

本発明の実施の形態に係る空調機器に対する動作制御装置の接続構成図である。本発明の実施の形態に係る動作制御装置の機能ブロック図である。本発明の実施の形態に係るタイムチャートの一例である。本発明の実施の形態に係るタイムチャートの一例である。本発明の実施の形態に係るタイムチャートの一例である。本発明の実施の形態に係る動作制御装置のフローチャートである。

符号の説明

１．動作制御装置
２．デマンドコントローラ
３．汎用コンピュータ
４．室外機
５．電流センサー
６．リレー
７．モータ
８．コンプレッサ
９．室内機
１０．温度センサー
１１．ＣＰＵ
１２．時計部
１３．記憶部
１４．計測部
１５．制御部
１６．表示部
１７．通信部

Claims

コンプレッサの運転を制御することで温度を調節する空調機器に設けられ、前記コンプレッサの運転を所定の１つまたは複数の時間強制的に停止または低負荷運転させることで消費電力を削減する動作制御装置であって、前記空調機器の運転状態を数値化して記憶及び監視する運転状態監視部と、前記コンプレッサの運転を停止または低負荷運転にさせる動作制御部とを備え、前記空調機器が停止から運転または低負荷運転状態から高負荷運転状態に移行したタイミングから、前記数値化された運転状態を積算し、所定の時間積算した数値を記憶する運転状態監視手段と、前記運転状態監視手段が記憶する積算値を基準として決定したタイミングで強制的に運転から停止もしく高負荷運転状態から低負荷運転状態への制御を開始する動作制御手段とを備えることを特徴とする動作制御装置。
前記運転状態監視部において、数値化する運転状態は電流値であることを特徴とする請求項１に記載の動作制御装置。
前記運転状態監視部において、数値化する運転状態は電力値であることを特徴とする請求項１に記載の動作制御装置。
前記動作制御手段において、所定の中止条件に該当する場合は開始した制御および開始する予定の制御を中止することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の動作制御装置。
前記運転状態監視手段が記憶する積算値に応じて、前記動作制御部が前記コンプレッサを停止または低負荷運転にさせる開始タイミング及び継続時間を調整する手段を備えることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の動作制御装置。
前記運転状態監視部において、数値化する運転状態を停止または低負荷運転の運転状態と運転または高負荷運転の運転状態と前記動作制御部が前記コンプレッサの運転に影響を与えている間の運転状態とを分けて記憶及び監視することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の動作制御装置。
前記コンプレッサの運転を強制的に停止または低負荷運転させる１つまたは複数の条件を外部の機器から受信が可能な送受信手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の動作制御装置。
前記運転状態監視部において、記憶した数値を外部の機器へ送信が可能な送信手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の動作制御装置。
コンプレッサの運転を制御することで温度を調節する空調機器の前記コンプレッサの運転を所定の１つまたは複数の時間強制的に停止または低負荷運転させることで消費電力を削減するために前記空調機器の運転状態を数値化して記憶及び監視し、前記空調機器が停止から運転または低負荷運転状態から高負荷運転状態に移行したタイミングから、前記数値化された運転状態を積算し、所定の時間積算した数値を記憶しその積算値を基準として決定したタイミングで強制的に運転から停止もしく高負荷運転状態から低負荷運転状態への制御を開始することを特徴とする動作制御方法。