JP2010054181A - エアコン洗浄の熱効率比較計測装置及び計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一般家庭に設置している状態でエアコン洗浄後の熱効率の改善を計測する装置はなかった。エアコン洗浄に伴い派生する電力量の削減、ＣＯ_２排出量の削減を洗浄前と洗浄後の熱効率を計測、比較することにより計測する装置を考案した。
【解決手段】発明者らが先に発明した洗浄システムの構成一要素である洗浄カバーに工夫を加えた計測装置を作製して上記の課題を解決する。電源投入後の洗浄カバー内の温度変化、立ち上がり特性を洗浄前と洗浄後の２回計測、比較することにより熱効率の改善度を数値で表示することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、壁掛け型エアコン室内機を洗浄することにより派生する熱交換器の熱効率の改善効果を洗浄前と洗浄後との温度特性を比較することにより計測する装置及び計測方法に関する。

近年、家電製品の省エネルギー、すなわちＣＯ_２削減策の一つとしてトップランナー方式（エネルギーの使用の合理化に関する法律、第７７条）が導入されている。そのためにエアコン商品には、熱効率向上の課題を解決することがエアコン製造メーカに求められている。エアコン機器の設計者は、その課題を解決する手段として、熱交換器アルミフィンの面積を大きく設計する方向にあり、アルミフィンの隙間を年々狭く（狭ピッチ）、かつ外観形状のコンパクト化の消費者ニーズに合わせて複雑なアルミフィン形状の設計で対処する状況にある。その結果、エアコンは従来よりも早く汚れる結果となり、エアコンの設置環境、稼動時間等に依存するがエアコンの熱交換器アルミフィン及び送風ファンは、一般に２〜３年使用したら、専用の薬液による洗浄が必要な機器となっている（特許文献１）。さらにエアコン機器の大量生産、それも冷暖房共用タイプのエアコンの普及、普及に伴ってエアコンの商品価格が安くなった。また冷暖房共用タイプのエアコンの急速な普及により通年を通して使用される便利な商品となったので、稼動時間も従来に比して２倍、３倍となった等の要因も加わりエアコンの汚れる速度は早くなっている。また住宅の高気密高断熱化により、エアコン室内機にカビが発生し易くなっており、健康維持の観点からもエアコンの洗浄は必要である。その結果、エアコン洗浄の需要が増え、この１０年間にエアコンの洗浄市場が大きく拡大している。
特許３４０６０３８号

地球温暖化対策の一つとして、ＣＯ_２等温室効果ガス（以下、ＣＯ_２と略す）の排出量を削減するために、ＣＯ_２取引する市場が形成されている。ここで、ＣＯ_２排出権取引とは、国や企業ごとに設定されたＣＯ_２の排出許容枠に対し、排出削減目標を上回る削減量を実現した企業等と、目標を達成できなかった企業等が過不足分を売買できる仕組みをいう。

このような状況の中で、産業界全般に関して、大規模企業を対象にＣＯ_２削減量を計測、この計測値に基づくＣＯ_２出権をインターネットのホームページに公開し、顧客端末から購入可能としたシステム（特許文献２）や、管理サーバーのもとで排出権取引市場を監視して最適な条件で排出権を売買し、清算するシステム（特許文献３）が提案されている。
特開２００４−３６２２１２号 特開２００３−３３１０８８号

日本では大規模施設を有する大手企業は、省エネルギー化やＣＯ_２排出削減技術の高度化はすでに進めてきているので、さらにＣＯ_２排出量を削減することは難しい。一方、一般家庭、自営業者、小規模の設備を有する企業では、大手企業ほどは進んでいない。

エアコンは各家庭、各職場、各工場などあらゆる施設、住宅に普及している。エアコン並びにビルに設置の空調機が消費する電気使用量は、国民が使用する年間電気総使用量（９１９５億ｋｗｈ、２００７年度、国内１０電力会社の合計値）のほぼ３分の１、約３，０００億ｋｗｈ程度と推定されている。一般電気事業者のＣＯ_２排出係数、環境省設定値のデフォルト値０．５５５ｋｇ−ＣＯ_２／ｋｗｈを採用してＣＯ_２排出量に換算すると、年間１．６７億ｔ−ＣＯ_２排出量に相当する。エアコンの洗浄により、汚れ具合にもよるが２０〜４０％の削減量が見込めるので、全国的には、合計０．３３〜０．６７億ｔＣＯ_２削減量が見込め、エアコン洗浄に伴い派生するＣＯ_２の排出削減すなわちＣＯ_２排出権取引の大きな市場形成の創出が期待できる。

前記したエアコン洗浄事業の正常な発展並びにエアコン洗浄に伴い派生するＣＯ_２排出の削減量を取引するＣＯ_２排出権取引市場をホームページ上の取引所を開設するためには、個別エアコンを対象にして、エアコン洗浄前と洗浄後との熱高効率を比較、計測できる計測装置あるいは計測方法の構築が必要である。

また、既設のエアコンについて、洗浄後どの程度の熱効率の改善があったのかを知りたい要望は従前からあった。該改善データを知ることができれば、今後使用する電気量の削減量を試算、予測できるので、洗浄の費用対効果、洗浄の周期の最適値が分かる。従前は、汚れ具合を目視観測による経験的な診断であった。

一般にエアコンの熱効率を計測するにはエアコンの設置環境の温度及び熱量負荷を変動させず、一定条件で計測する必要がある。一日のうちでも朝と夕方では外気温度、湿度などの気象条件は大きく変化するので、この外気温度の変化が計測に大きく影響、計測誤差となり、個別の事務所、店舗あるいは家庭等の現地で信頼できるデータを計測することはできない。確かなデータがなくＣＯ_２排出権取引できない問題があった。

前記環境に鑑み、エアコン製造メーカは、莫大な投資をして恒温恒湿の実験棟を建設、熱効率の実験を行っている。したがって、顧客宅の個別のエアコンを対象にした熱効率のデータは皆無である。エアコン洗浄で電力使用量及びＣＯ_２排出を削減できたとしても、それによって得られたＣＯ_２排出権は、確かなデータがないので取引できない課題がある。

日本では大規模な設備を有する大手企業は、省エネルギー化やＣＯ_２排出削減技術の高度化をすでに進めているため、さらにＣＯ_２排出を削減することは難しい。一方、一般家庭、自営業者、小規模の設備を有する企業では、ＣＯ_２排出削減の取り組みは前記の大手企業程は進んでいない。仮に、小規模企業がＣＯ_２排出権取引に参加したいと考えた場合、排出権取引を行うためには第三者機関による認証を受ける必要がある。しかし、小規模企業におけるＣＯ_２排出削減量は大規模企業の工場等に比して小さく、第三者機関の認証及び排出権取引に要する費用を賄うだけの利点がない。このため、小規模企業へのＣＯ_２排出権取引の導入が促進されない課題がある。

上記特許文献２，３に示すようにＣＯ_２排出量の測定や排出権取引に関しては既にさまざまなアイディアが提案されているが、肝心のＣＯ_２排出量の削減に関しては十分な成果が挙がっていない。特に、一般家庭、事務所、店舗、ビル等の民生施設のエネルギー使用量、電気量、ガス量、自動車ガソリン量等の消費は大規模工場等に比べると毎年増え続けている。これら民生分野のエネルギー消費にストップをかけないと、京都議定書の第一約束期内に１９９０年比マイナス６％の公約の達成は不可能である。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、課題を解決するため以下を提供する。
（１）本発明では、特許第３４０６０３８号に記載のエアコン洗浄装置の一要素である洗浄カバーに工夫を加えて、該洗浄カバー内の温度特性及び消費電力量の変化を時間経過と共に計測する装置を構成することにより、一般家庭にあるエアコンを設置の状態で該エアコンの熱効率の変化、洗浄前と洗浄後の熱効率の差を計測する装置及び計測方法を提供する。

図２（写真）に示す構成で洗浄前と洗浄後の２回の温度特性を計測、データを比較、その差を算出することにより熱効率の改善度を計測することができる。

（２）汚れ具合の違うエアコンについて、前記の計測器でデータを収集、汚れ具合と熱効率の改善の相関関係の表（以下、汚れ度診断表と略す）を作成し、提供する。

（３）前記の汚れ度診断表を基準にして、エアコン１台当たりの電力削減量、ＣＯ_２排出削減はどの程度かをエアコンの能力別に算出し、ＣＯ_２排出権を円滑に進めるための機種別のデフォルト値を能力別に提供する。

（４）本発明では、計測装置の洗浄カバーの容積はエアコン定格値の冷房暖房能力の大きさとしている容積に比べて、１００分の１以下と非常に小さい容積である。したがって、洗浄カバー内の初期温度特性は短時間に飽和領域に達することを特徴にしている。

（５）また、本発明では、小規模企業にとって第三者機関の認定及びＣＯ_２排出権取引に要する費用負担を軽減し、ＣＯ_２排出権取引の市場に参入し易い環境を整え、ＣＯ_２排出権取引市場を円滑に運営するインターネット上の取引所を開設する。

（６）エアコン洗浄サ−ビス作業に派生して削減される電力の削減量のＣＯ_２排出係数は、上記の環境省のデフォルト値を採用する。このデフォルト値は、実情を把握して環境省で毎年発表しているので、修正はこれに合わせて行うこととする。

本発明によれば、計測装置の洗浄カバーの容積はエアコンの冷房暖房能力の１００分の１以下と非常に小さい容積であるので、図２に示す計測装置でエアコンの洗浄前と洗浄後の電源投入後の洗浄カバー内部温度特性を計測することが短時間（実際の計測は数分である）に出来る効果がある。

また、短時間での室内における洗浄カバー内のエアコンからの噴出し温度特性を計測するので、外部環境の変化に伴う計測誤差は小さく、無視できる効果がある。

エアコンの熱効率計測は、大規模な実験棟でしか計測できないのが、本発明により一般家庭に設置されているエアコンを個別に計測できる効果がある。

本発明によれば、一般家庭に設置されているエアコンについて、個別の汚れに対応する熱効率の改善データを数値で計測でき、汚れ度の目視（写真）との相関関係を汚れ度診断表として表すことができる。

一般家庭や小規模企業の事務所，工場等に設置のエアコンを２〜３年のサイクルで洗浄することにより派生して削減されるＣＯ_２排出量をインターネット網に接続している事業者を介して売買できる効果がある。また、小規模企業は、第三者認証及び排出権取引に要する費用を支払う必要はないシステム構成となっている。本発明によるＣＯ_２排出権取引システムを円滑に運営することができれば、増え続けている電力使用量、特に家庭用、業務用部門での省エネルギー意識の高揚が全国規模で図れる効果が期待できるので、電力使用量の抑制となる。個別の施設における電力量を計測する必要がないシステムとなっているので、取引に要する費用が大きく軽減される効果がある。さらに将来、小規模企業が燃料電池等のＣＯ_２排出のない機器を導入した際も、これらのシステムを活用できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１で説明する。
特許文献１に記載のエアコン洗浄システムの構成を図１で説明する。壁掛け型エアコン３０は洗浄カバー１の中にある。図において、３１は熱交換器アルミフィン、３２は送風ファン、洗浄カバー１の下部１ｄに排水ホース５が接続され、ホース５は廃液回収タンク１２に洗浄後の廃液を収納する。

図２（写真）は、本発明請求項１記載の計測装置の構成図である。洗浄カバー１の内部に温度計２１の温度検出部を設置、エアコンの電源コードの差込プラグは電力計２２（商品名、エコワット、株式会社エネゲート製）に接続、電力計を通してエアコン電源コードはコンセントに接続してある。

図３は、図２の装置で計測した温度特性のデータ、洗浄前Ｑ１、洗浄後Ｑ２である。横軸に稼働時間ｔｓ、縦軸に温度を取って描いたものである。２つの特性は、ｔｓ＝６分でほぼ飽和になっている。洗浄後の曲線Ｑ２は洗浄前の曲線Ｑ１よりも立ち上がりが早いことが分かる。熱効率の改善量は、熱効率の比、η＝Ｑ２／Ｑ１×００（％）で計算できる。これは、図３では面積比、η＝（Ａ−Ｂ−ＣとＱ２で囲まれた面積）÷（Ａ−Ｂ−ＣとＱ１で囲まれた面積）となる。図面では、η＝１４０％、すなわち洗浄による熱交換器の改善度は４０％となる。特性曲線Ｑ１は、熱交換器が汚れてくれば、立ち上がりが遅くなる。汚れが少なければ、立ち上がりが早くなり、洗浄後の特性曲線Ｑ２に近づき、改善度は小さい。

図４は、請求項１の第２の実施例で、ワイヤレス方式で計測するシステムである。洗浄カバー１の内部に温度と電力量を検出する検出器を備えてその信号を発信する発信器４０を収納、受信器４６でその信号を受けて表示するように構成している。検出器４１，４２は、温度及び電力量のセンサー、受信器にはこれらの信号を受信、温度表示４３、電力量表示４４、データロガー４５とから構成される。送信器４０は、本データを計測するときに洗浄カバー１に装着、洗浄作業時には外して使うようにしてある。

図５は、本発明の第二の実施例で、本発明の請求項２を説明する構成図である。図５において２１は温度計本体、２２は温度計の検出部である。温度計２１はアダプター２３を介して洗浄カバー１のホース接続部２４に保持される。２３と２４は着脱自在のワンタッチ接続ができる機能を有する。図５において、エアコンの電源コードの差込プラグ２５はエコワット２６に接続、エコワット２６は壁コンセントに接続される。エコワット２６は、０．６分周期で使用電気量（ｋｗｈ）を表示するものである。温度計２１を洗浄カバー１に装着して、エアコン３０のスイッチを入れれば、電気使用量と洗浄カバー内の温度の立ち上がり変化（図３に示す）を計測できる。図３から判断して、η＝１４０％、図１１に照らして見ると、汚れ度５（危険）程度の汚れ具合であった。なお、このときの、電気使用量の変化は同じ値であることを確認している。

図６は、本発明の熱効率比較計測装置の活用例で、エアコン洗浄で得たＣＯ_２排出権を登録、インターネット網で販売する仕組みである。図６において、１１はエアコン洗浄・ＣＯ_２排出削減事業者（以下、単に事業者という）、１２はインターネット網、１３は作業者群、１４はエアコン洗浄を依頼したお客様群、１５はＣＯ_２を購入するお客様で、作業者Ａ，Ｂ．Ｃはお客様ａ，ｂ，ｃの求めに応じて、作業を行う作業者である。１１，１３，１４，１５は何れもインターネット網にパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略す）が接続してあり、インターネット上で取引が出来るようになっている。１６は、ＣＯ_２排出権取引のデータ及びネットワーク網の信憑性を認証する第三者機関である。

図６において、作業者１３（Ａ，Ｂ，Ｃ・・）は各自がエアコン洗浄したお客様（ａ，ｂ，ｃ，・・）の諸データ（氏名、住所、・・）及び作業したエアコン機器の諸データ（定格電力、形式、冷房・暖房能力、・・・）等に加えて、洗浄したエアコンの年間稼働時間、年間電気使用量と年間に排出するＣＯ_２排出量、機器の汚れ度、削減したＣＯ_２排出量・・を事業者が管理するサーバー１１に登録する。

事業者１１は登録された諸データを精査して、ＣＯ_２排出権を購入したいお客様１５用のサーバー上にその累計量をインターネット上で公開する。公開されたＣＯ_２排出削減量をお客様１５は、購入希望の手続きをインターネット網１２上で行い、交渉は成立する。

この取引量は、第三者機関１６の認証を受けることにより、システムの信頼性を担保する。

なお、本発明のＣＯ_２排出権取引システムにおいては、事業者１１と作業者Ａ，Ｂ，Ｃ・・との間では売買契約書の締結により、お互いの手数料と費用負担を明らかにしてある。顧客データを登録する際はパスワードにより専用サイトに入れ、個人情報の登録を行うなどデータの扱いには十分な管理が必要である。

図７、図８は平均的なエアコン、１台の使用する年間電気使用量及び年間のＣＯ_２排出量をエアコンの能力別に調査、分析したものである。図７は統計的に算出した家庭用のデータ、図８は実際の業務用エアコンの計測データを分析したものである。

図７のグラフは、前記した国内１０電力会社の電力需要実績を集計している電気事業連合会発表のデータを分析して作成したもので、家庭用エアコンが年間使用する電気量を算出して、ＣＯ_２排出量を換算して作成したものである。前記したように全国に電気を供給している１０電力会社の２００７年度年間電気総供給量は９１９５億ｋｗｈ、この内家庭用の年間使用量は、３３９５臆ｋｗｈ（３７％）である。その内エアコンの占める割合は２５％、８４９億ｋｗｈ。資源エネルギー庁発表、２００４年度の電力需要の概要では家庭で使用する電力量の２５％がエアコンに使われているとの統計データがある。また（社）日本冷凍空調工業会発表のデータを集計、全国に設置されている家庭用エアコン台数をメーカ出荷統計データ（平成７年〜１９年の生産台数合計）とエアコン平均使用耐用年数１３年を考慮して求めると、約９３０４万台となる。また、出荷されているエアコンの能力の平均値は２．５ｋｗクラスである。これらのデータから年間のエアコン１台当りの電気使用量を計算して図７が求められる。すなわち、標準クラスの２．５ｋｗ能力のエアコンの年間電気使用量は９１３ｋｗｈとなる。ＣＯ_２排出量に換算すると、５０７ｋｇ−ＣＯ_２となる。他の機種のデータは、このデータを基に能力換算で求めた。なお、家庭用のエアコンは、一日、１２時間、３６５日稼動、温度設定は実際のお客様の使用状態である。

図８のグラフは、業務用エアコンの年間電気使用量を下記の［非特許文献１］から導いたグラフで、実測データを分析したものである。非特許文献１のデータは、東京大学、坂本雄三研究室が２００４年度のＮＥＤＯの研究助成金を受けて実際のコンビニエンスストアー４店舗に電力計等を設置、１年間に渡り使用電力の機器別の電気使用量の追記調査を行い、建築学会で２００４年８月に発表したデータである。その概要は、売り場面積、平均１００ｍ^２、エアコン室内機２台、合計冷房能力２８０ｋｗ（定格電力７ｋｗ）、年間総電力使用量、１７００００ｋｗｈ、その内エアコンの割合１１％、１８７００ｋｗｈと報告されている。すなわち、標準的なコンビニンスストアーには、冷房能力２８．０ｋｗ（１０馬力相当）のエアコンが設置、年間３６５日、２４時間稼動でその電気使用量は１８７００ｋｗである。これから換算すると、コンビニエンスストアー１店舗におけるＣＯ_２排出量は年間１０３７９ｋｇ−ＣＯ_２である。図８のグラフは、前記図７を求めたと同じ手法で求めたもので、エアコン能力２８．０ｋｗにおけるデータが実測データ、後の機種は能力割合で換算した値である。
中野隆司、坂本雄三「エネルギー消費特性に関する実測調査 コンビニエンスストア エネルギー消費量実測」日本建築学会大会学術講演梗概集 ２００４年８月

図７、図８を比べてみると、前記のように別々の手法で導き出しているが、同じ能力の両者データはほぼ同じ値である。

図９、図１０のグラフは、図７、図８をベースにして求めたグラフである。すなわち、仮に、洗浄後の熱効率の改善が２０％と４０％が得られたと仮定してＣＯ_２の削減量をエアコン能力別に求めたものである。エアコン１台の平均年間稼働時間が家庭用、１２時間／日、３６５日使用、業務用、２４時間、３６５日使用した条件で削減できるＣＯ_２排出量である。改善量２０％、４０％に対応するエアコンの汚れ度の写真を図１１に示す。

図１１は、弊社が長年の経験から作成した汚れ度を診断する表である。汚れ度程度と電気使用量の増加（電気量のロス）を５段階評価法で表し、お客様にエアコン室内機の汚れ具合の写真を数値化して説明しているもので、アルミフィン、送風ファン、ドレンパンの汚れの写真と電気使用量増加の概略を説明するための図である。

図１１において、一般家庭では、３〜５年、一般事務所では２〜３年、コンビニエンスストーでは、６ヶ月位でレベル、３〜４の状態となっている状態を観測している。コンビニエンストアーでは、１年も使用すると、レベル５になっており、洗浄しないと故障につながる危険な状態である。

本発明は、全産業に対してのＣＯ_２排出権取引を、費用対効果の利点の薄い小規模企業、一般家庭を含めて、容易に参加できるシステムとなっているので、国民的課題である京都議定書を遵守する方向に進むことが期待できる。また、本発明は、壁掛け形エアコンを対象に説明したが、業務用及び大型ビル用空調機にも同様に適用、利用可能である。

特許文献１に示す壁掛け型エアコン室内機を洗浄するための構成図。 請求項１を説明するための構成図（写真）である。 図２に示す計測装置で計測したデータである。 請求項１の第二の実施例である。 請求項２を説明するための構成図である。 本発明の計測装置の活用例である。 家庭用エアコ１台当りの年間ＣＯ_２排出量。 業務用エアコ１台当りの年間ＣＯ_２排出量。 家庭用エアコン洗浄効果で、２０％、４０％の熱効率の改善効果があったと仮定した場合のＣＯ_２排出削減量の試算値である。 業務用エアコン洗浄効果で、２０％、４０％の熱効率の改善効果があったと仮定した場合のＣＯ_２排出削減量の試算値である。 本発明で計測した熱効率の改善量（電気量のロス）と部品の汚れの写真との関係を５段階の表にしたものである。

符号の説明

１ 完全蜜封形の洗浄カバー
１１ 事業者
１２ インターネット網
１３ 作業者群
１４ お客様群
１５ ＣＯ_２排出権を購入するお客様
１６ 第三者機関
２１ 温度計
２２ 温度検出部
２３，２４ 着脱容易のワンタッチ接続部
２５ エアコンの電源プラグ
２６ 電力計
３０ 壁掛け形エアコン（洗浄カバー内）
３１ 熱交換器アルミフィン
３２ 送風ファン
４０ 送信器
４６ 受信器

Claims (2)

1. 室内機と室外機を分離して設置する壁掛け形エアコンの室内機の熱交換器アルミフィン、送風ファンを室内に設置した状態で洗浄する洗浄装置において、該洗浄装置の一要素部材である室内機を包み込む軟質防水性の洗浄カバーの正面あるいはそれ以外の面に洗浄カバー内部の温度を計測できる温度計と、エアコンの消費電力を計測する電力計とを備え、エアコンの洗浄前と洗浄後における電源投入後の洗浄カバー内部の温度変化、立ち上がり特性を計測、該計測データを比較することを特徴とする計測装置及びその計測方法。
2. 洗浄装置の一要素部材である室内機を包み込む軟質防水性の洗浄カバーの下部に設けてある洗浄後の廃液を受けて排水する排水ホース接続部の孔に温度計の検出部を挿入、かつ該検出部及び温度計の着脱が容易な機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の計測装置及び計測方法。

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