JP2020046115A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の不在時により安価な運転を行うことが可能な空気調和システムを提供する。【解決手段】空気調和システムＡは、不在予定時間が経過するまで室内温度が所定の設定温度に維持されるように空気調和部２７０を継続運転した場合の第１の電気料金と、前記空気調和部２７０を停止した後に前記不在予定時間が経過したときの前記室内温度が前記設定温度となるように前記空気調和部２７０を再度運転した場合の最安電気料金となる第２の電気料金と、を算出する電気料金算出部２５１と、前記第１の電気料金と前記第２の電気料金とを比較する運転判定部２５２と、前記運転判定部２５２の比較結果に応じて、空気調和部２７０を制御する運転制御部２５３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、所定の室内の空気調和を行う空気調和システムに関する。

従来の空気調和システムは、例えば特許文献１に開示されるものがある。かかる空気調和システムは、部屋を離れている時間が入力されると一度圧縮機を停止させ、その間の室温の変化から部屋の負荷を算出することにより、再び部屋に戻って来た時に最適な室温となるように空気調和機を制御するものである。これにより、短時間部屋を離れる場合の省エネ運転ができる。

特開平４−３０６４４２号公報

しかしながら、前述の空気調和システムは不在予定時間の入力があると不在予定時間の長短に関わらず空気調和機の運転を一旦停止するため、不在予定時間がより短時間となり運転を継続した方が一度運転を停止するよりも電気料金が安い場合にかえって電気料金が掛かる点で改善の余地があった。

そこで本発明の目的は、上述課題に着目し、使用者の不在時により安価な運転を行うことが可能な空気調和システムを提供することにある。

本発明の第１の開示に係る空気調和システムは、所定の室内の空気調和を行う空気調和部（２７０）を制御する空気調和システムであって、
前記室内に利用者が不在となる不在予定時間（Ｔ）を入力する不在予定時間入力部（１００）と、
前記不在予定時間（Ｔ）が経過するまで室内温度が所定の設定温度に維持されるように前記空気調和部（２７０）を継続運転した場合の第１の電気料金（Ｃ１）と、前記空気調和部（２７０）を停止した後に前記不在予定時間（Ｔ）が経過したときの前記室内温度が前記設定温度となるように前記空気調和部（２７０）を再度運転した場合の最安電気料金となる第２の電気料金（Ｃ２ｍ）と、を算出する電気料金算出部（２５１）と、
前記第１の電気料金（Ｃ１）と前記第２の電気料金（Ｃ２ｍ）とを比較して、前記第１の電気料金（Ｃ１）が前記第２の電気料金（Ｃ２ｍ）以下である場合は前記空気調和部（２７０）を継続運転すべきと判断し、前記第１の電気料金（Ｃ１）が前記第２の電気料金（Ｃ２ｍ）よりも高い場合は前記空気調和部（２７０）を停止した後に再度運転すべきと判断する運転判定部（２５２）と、
前記運転判定部（２５２）の比較結果に応じて、前記空気調和部（２７０）を継続運転させるあるいは停止させた後に再度運転させる運転制御部（２５３）と、を備える。

本発明の第２の開示に係る空気調和システムは、第１の開示に記載した空気調和システムであって、複数の時間帯毎に電気料金の単価を格納するメモリ（２６０）を備え、
前記電気料金算出部（２５１）は、前記不在予定時間（Ｔ）の時間帯と一致する時間帯の電気料金の単価を用いて、前記第１、第２の電気料金（Ｃ１、Ｃ２ｍ）を算出する。

本発明の第１の開示に係る空気調和システムによれば、不在予定時間の入力があると空気調和部を継続運転した場合の電気料金と空気調和部を停止した後に再度運転した場合の電気料金とを比較して、その比較結果に応じて空気調和部を継続運転するか停止した後に再度運転するかを判断することにより、使用者の不在時により安価な運転を行うことが可能となる。

本発明の第２の開示に係る空気調和システムによれば、時間帯によって電気料金の単価が異なる場合であっても、より精度よく使用者の不在時に安価な運転を行うことができる。

本発明の実施形態である空気調和システムのブロック図である。 図１の空気調和システムの不在予定時間の入力に伴う処理を示すフロー図である。 図２における第２の電気料金を算出する処理を示すフロー図である。 図１の空気調和システムの空気調和機のメモリに格納される、所定の室外温度で室内温度を設定温度に維持するための消費電力に関するデータテーブルを説明する図である。 図１の空気調和システムの空気調和機のメモリに格納される、運転停止後の室内温度の変化に要した時間に関するデータテーブルを説明する図である。 図１の空気調和システムの空気調和機のメモリに格納される、運転開始後の室内温度の変化に要した消費電力と時間に関するデータテーブルを説明する図である。

以下、本発明の空気調和システムの実施形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態である空気調和システムＡを示す図である。図１に示すように、空気調和システムＡは、リモコン１００と空気調和機２００と、を備え、所定の室内の空気調和を行う空気調和部２７０を制御するものである。

リモコン１００は、その機能として、操作部１１０と、制御部１２０と、表示部１３０と、送受信部１４０と、を備える。リモコン１００は、遠隔操作対象となる空気調和機２００と無線通信可能に接続される。

操作部１１０は、例えば押しボタンスイッチを適用でき、この場合、複数設けられる。利用者は、操作部１１０を適宜操作することによって、空気調和機２００（空気調和部２７０）の運転開始及び停止や、冷房、暖房及び送風の運転モードの選択や、設定温度、風量、風向などの運転設定の変更を入力可能である。また、特に、本実施形態においては、利用者は、操作部１１０を適宜操作することで、室内に利用者が不在となる不在予定時間と電気料金の単価［円／ｋＷｈ］を入力可能である。すなわち、リモコン１００は、本開示の不在予定時間入力部として機能する。

制御部１２０は、操作部１１０の入力（操作信号）や空気調和機２００からの応答信号に基づいて表示部１３０及び送受信部１４０を制御し、表示部１３０に所定情報を表示させたり、送受信部１４０に空気調和機２００へ所定動作を促す遠隔操作信号を出力させたりするものである。制御部１２０は、例えばマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、インターフェース等を適宜有し、リモコン１００が実行する各機能がプログラミングされている。

表示部１３０は、例えば液晶などの表示素子を有し、制御部１２０からの制御信号に基づいて所望の表示出力を行うことができる。具体的に、表示部１３０は、空気調和機２００の室内／室外温度や、現在時刻、タイマー時刻、運転モード、各種設定状態や操作ガイドなどを表示できる。また、表示部１３０を透明なタッチパネルで覆うことで、表示部１３０を操作部の一部として兼用することもできる。

送受信部１４０は、遠隔操作信号として空気調和機２００に向けて赤外線を出射する赤外線ＬＥＤからなる送信部（図示しない）と、空気調和機２００から応答信号として赤外線を受光する赤外線センサからなる受信部（図示しない）と、を有する。

空気調和機２００は、その機能として、送受信部２１０と、室内温度センサ２２０と、室外温度センサ２３０と、消費電力検出部２４０と、制御部２５０と、メモリ２６０と、空気調和部２７０と、を備える。

送受信部２１０は、リモコン１００側の送受信部１４０に対応するものであり、応答信号としてリモコン１００に向けて赤外線を出射する赤外線ＬＥＤからなる送信部（図示しない）と、リモコン１００から遠隔操作信号として赤外線を受光する赤外線センサからなる受信部（図示しない）と、を有する。

室内温度センサ２２０は、例えば空気調和機２００の室内機に配置されるサーミスタであり、空気調和機２００（空気調和部２７０）が空気調和を行う室内の温度（以下、室内温度という）を検出し、制御部２５０に出力するものである。

室外温度センサ２３０は、例えば空気調和機２００の室外機に配置されるサーミスタであり、空気調和機２００（空気調和部２７０）が空気調和を行う室外の温度（以下、室外温度という）を検出し、制御部２５０に出力するものである。

消費電力検出部２４０は、例えば空気調和機２００の室内機及び／あるいは室外機に配置される電力計測回路であり、後述する空気調和部２７０の動作によって消費される電力［Ｗ］を検出し、制御部２５０に出力するものである。

制御部２５０は、例えば空気調和機２００の室内機及び／あるいは室外機に配置されるマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ２６０、インターフェース等を適宜有し、空気調和機２００の各機能がプログラミングされている。制御部２５０は、送受信部２１０で受信したリモコン１００からの遠隔操作信号や室内温度センサ２２０からの室内温度などに応じて空気調和部２７０の運転を制御するものである。また、制御部２５０は、本開示の電気料金算出部２５１、運転判定部２５２、運転制御部２５３として機能する。これらの機能については後で詳述する。

メモリ２６０は、制御部２５０の機能を実行するためのプログラムやデータが格納される記憶装置であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）からなる。また、本実施形態においては、特に制御部２５０が電気料金算出部２５１として機能するべく、一日の室外温度の変化（冷房時、暖房時）、運転開始後の経過時間、室内温度、消費電力の関係（冷房時、暖房時）、室内温度を設定温度に維持するための単位時間あたりの消費電力（冷房時、暖房時）、運転停止後の経過時間と室内温度の関係（冷房時、暖房時）、電気料金の単価をデータとして格納する。これらのデータは、空気調和機２００の出荷時に所定の初期値が格納され、空気調和機２００の運転に伴って各部から制御部２５０に入力される情報によってその値が更新されてもよい。

空気調和部２７０は、空気調和機２００の室内機及び室外機に設けられ、室内の空気調和を行う空気調和機能を実行するための各種電気機器であり、具体的には室外機に設けられる圧縮機やファン、室内機に設けられるファンなどが該当する。

次に、制御部２５０の電気料金算出部２５１、運転判定部２５２、運転制御部２５３としての機能について図２及び図３のフロー図を用いて説明する。

制御部２５０は、ユーザー操作によってリモコン１００から不在予定時間Ｔが入力（受信）されると（スタート〜ステップＳ１）、不在予定時間Ｔが後述するステップＳ５の処理における単位時間（図２の例では「１０」）より大きいか（Ｔ＞１０）、否かを判断する（ステップＳ２）。制御部２５０は、ステップＳ２の条件を満たす（ステップＳ２でＹＥＳ）場合は、ステップＳ３に進み、ステップＳ２の条件を満たさない（ステップＳ２でＮＯ）場合は、不在予定時間Ｔの入力に伴う処理を終了する（エンド）。すなわち、ステップＳ２の条件を満たさない場合、不在予定時間Ｔ中も、空気調和機２００（空気調和部２７０）は継続運転されることとなる。

ステップＳ３において、制御部２５０は、不在予定時間Ｔ中の室外温度を推定する。不在予定時間は、「６０分」などの時間の長さで入力されてもよく、「１３時００分から１４時００分まで」などの不在開始時刻と不在終了時刻で入力されてもよい。時間の長さで入力される場合は現在時刻を不在開始時刻としてもよい。メモリ２６０には、一日（２４時間）の室外温度を所定間隔（例えば１分）で格納している。制御部２５０は、実際の現在時刻における室外温度とメモリ２６０に格納される現在時刻における室外温度との差分でメモリ２６０に格納される室外温度を補正して、不在予定時間Ｔ中の室外温度を推定する。なお、メモリ２６０に数日分の室外温度を格納して、この平均値を室外温度の推定に用いてもよい。室外温度は冷房時、暖房時のそれぞれの場合がメモリ２６０に格納されてもよい。このほか、制御部２５０は、外部サーバと通信して、天気予報の気温予測情報から不在予定時間Ｔ中の室外温度を推定してもよい。制御部２５０は、ステップＳ３の実行後、ステップＳ４に進む。

次に、制御部２５０は、不在予定時間Ｔ［分］中に空気調和機２００（空気調和部２７０）を継続運転した場合の電気料金Ｃ１（以下、第１の電気料金Ｃ１ともいう）を算出する（ステップＳ４）。メモリ２６０には、所定の室外温度で室内温度を設定温度に維持するための消費電力が格納されている。具体的には、図４に示すように、室外温度、室内温度、消費電力の組み合わせがデータテーブルに格納される。データテーブルは冷房時、暖房時のそれぞれの場合がメモリ２６０に格納される。これにより、例えば、冷房時に３０．０［℃］の室外温度で室内温度を２６．０［℃］の設定温度に維持するための消費電力［Ｗ］をデータテーブルから参照することができる。制御部２５０は、実際の室外温度と設定温度とに基づいてデータテーブルを参照し、消費電力、不在予定時間Ｔ及び電気料金の単価［円／ｋＷｈ］を乗算して、第１の電気料金Ｃ１を算出する。制御部２５０は、ステップＳ４の実行後、ステップＳ５に進む。

次に、制御部２５０は、不在予定時間Ｔ中に空気調和機２００（空気調和部２７０）を一旦停止した後に不在予定時間Ｔが経過したときの室内温度が設定温度に戻っているように空気調和機２００（空気調和部２７０）を再度運転した場合の最安電気料金Ｃ２ｍ（以下、第２の電気料金Ｃ２ｍともいう）を算出する（ステップＳ５）。

ステップＳ５の処理について、図３を参照してさらに説明する。ステップＳ５の処理が開始される（Ｓ５スタート）と、制御部２５０は、運転停止後から再度運転を開始するまでの時間である運転待機時間Ｘを初期化する（ステップＳ１１；Ｘ＝０）。次に、制御部２５０は、運転待機時間Ｘに単位時間（図３の例では「１０」）を加算する（ステップＳ１２）。次に、制御部２５０は、運転待機時間Ｘ［分］後の室内温度を推定する（ステップＳ１３）。メモリ２６０には、運転停止後の室内温度の変化に要した時間が格納されている。具体的には、図５に示すように、室外温度、室内温度、室内温度から単位温度（例えば０．５［℃］）だけ変化（冷房時は上昇、暖房時は下降）するのに要した時間（所要時間）の組み合わせがデータテーブルに格納される。データテーブルは冷房時、暖房時のそれぞれの場合がメモリ２６０に格納される。これにより、例えば、冷房停止後に３０．０［℃］の室外温度で室内温度が２６．０［℃］から０．５［℃］だけ上昇するのに要した時間［分］をデータテーブルから参照することができる。制御部２５０は、実際の室外温度、室内温度及び運転待機時間Ｘに基づいてデータテーブルを参照し、運転待機時間Ｘ［分］経過後の室内温度を推定する。次に、制御部２５０は、運転待機時間Ｘ［分］経過後の室内温度を設定温度に戻すための消費電力Ｗ１とそのために要する時間（所要時間）Ｙを算出する（ステップＳ１４）。メモリ２６０には、運転開始後の室内温度の変化に要した消費電力と時間が格納されている。具体的には、図６に示すように、室外温度、設定温度、室内温度、室内温度から単位温度だけ変化（冷房時は下降、暖房時は上昇）するのに要した消費電力、時間の組み合わせがデータテーブルに格納される。データテーブルは冷房時、暖房時のそれぞれの場合がメモリ２６０に格納される。これにより、例えば、冷房開始後に３０．０［℃］の室外温度で設定温度を２６．０［℃］としたとき室内温度が３０．０［℃］から０．５［℃］だけ下降するのに要した消費電力［Ｗ］及び時間［分］をデータテーブルから参照することができる。制御部２５０は、推定した運転待機時間Ｘ［分］経過後の室外温度、室内温度、設定温度に基づいてデータテーブルを参照し、運転待機時間Ｘ［分］経過後の室内温度を設定温度に戻すための消費電力Ｗ１とそのために要する時間Ｙを算出する。次に、制御部２５０は、ステップＳ１４で算出した消費電力Ｗ１を電気料金Ｃ２に換算する（ステップＳ１５）。具体的に、制御部２５０は、運転待機時間Ｘ［分］経過後の室内温度を設定温度に戻すための消費電力Ｗ１、所要時間Ｙ及び電気料金の単価を乗算して、運転待機時間Ｘ［分］経過後に不在予定時間Ｔが経過したときに室内温度が設定温度となるように空気調和機２００を再度運転した場合の電気料金Ｃ２［円］を算出する。次に、制御部２５０は、運転待機時間Ｘ［分］の値が初期化後の最初の値（Ｘ＝１０）であるまたは第２の電気料金Ｃ２ｍがステップＳ１５で算出した電気料金Ｃ２よりも高いか（Ｃ２ｍ＞Ｃ２）、否かを判断する（ステップＳ１６）。制御部２５０は、ステップＳ１６の条件を満たす（ステップＳ１６でＹＥＳ）場合は、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１６の条件を満たさない（ステップＳ１６でＮＯ）場合は、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１７において、制御部２５０は、不在予定時間Ｔが運転待機時間Ｘと運転待機時間Ｘ［分］経過後の室内温度を設定温度に戻す所要時間Ｙとの合計時間よりも大きいか（Ｔ＞Ｘ＋Ｙ）を判断する（ステップＳ１７）。制御部２５０は、ステップＳ１７の条件を満たす（ステップＳ１７でＹＥＳ）場合は、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１７の条件を満たさない場合はステップＳ１９に進む。ステップＳ１８において、制御部２５０は、第２の電気料金Ｃ２ｍをステップＳ１５で算出した電気料金Ｃ２に更新し（Ｃ２ｍ＝Ｃ２）、また、最安時運転待機時間ＸｍをステップＳ１２で設定した運転待機時間Ｘに更新する（Ｘｍ＝Ｘ）。ステップＳ１９において、制御部２５０は、運転待機時間Ｘが不在予定時間Ｔに達したか、否かを判断する。制御部２５０は、ステップＳ１９の条件を満たす（ステップＳ１９でＹＥＳ）場合は処理を終了し（Ｓ５エンド）、ステップＳ１９の条件を満たさない（ステップＳ１９でＮＯ）場合はステップＳ１２に戻って運転待機時間Ｘに単位時間を加算し、新たな運転待機時間Ｘに基づいてステップＳ１３以降の処理を繰り返し実行する。これにより、制御部２５０は、単位時間毎に複数の運転待機時間Ｘを用いて空気調和機２００（空気調和部２７０）を停止して運転待機時間が経過した後に室内温度を設定温度に戻すように再度運転した場合の電気料金Ｃ２を算出し、不在予定時間Ｔが経過したときに室内温度を設定温度に戻すことができ、かつ、最も安い電気料金Ｃ２を、第２の電気料金Ｃ２ｍとして算出する。ステップＳ４及びステップＳ５の処理は、制御部２５０が電気料金算出部２５１として機能する部分である。図２に戻って、制御部２５０は、ステップＳ５実行後に、ステップＳ６に進む。

次に、制御部２５０は、ステップＳ４で算出した第１の電気料金Ｃ１がステップＳ５で算出した第２の電気料金Ｃ２ｍよりも高いか（Ｃ１＞Ｃ２ｍ）、否かを判断する（ステップＳ６）。制御部２５０は、ステップＳ６の条件を満たす場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、ステップＳ７に進み、ステップＳ６の条件を満たさない場合（ステップＳ６でＮＯ）は、不在予定時間Ｔの入力に伴う処理を終了する（エンド）。すなわち、ステップＳ６の条件を満たさない場合、不在予定時間Ｔ中も、空気調和機２００（空気調和部２７０）は継続運転されることとなる。ステップＳ６の処理は、制御部２５０が運転判定部２５２として機能する部分である。ステップＳ６でＮＯとなって終了する処理は、制御部２５０が運転制御部２５３として機能する部分である。

ステップＳ７において、制御部２５０は、現在時刻が不在予定時間Ｔの開始時刻になると空気調和部２７０の運転を停止する。制御部２５０は、ステップＳ７の実行後は、ステップＳ８に進む。

次に、制御部２５０は、運転再開条件が成立したか、否かを判断する（ステップＳ８）。運転再開条件は、例えばステップＳ１８で設定した最安時運転待機時間Ｘｍが経過したか否かである。制御部２５０は、ステップＳ８の条件を満たす場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、ステップＳ９に進み、ステップＳ８の条件を満たさない場合（ステップＳ８でＮＯ）は、再度ステップＳ８に戻って条件が成立するまで繰り返し判断を行う。

ステップＳ９において、制御部２５０は、空気調和機２００（空気調和部２７０）の運転を再開し、不在予定時間Ｔの入力に伴う処理を終了する（エンド）。再開後は、制御部２５０は、室内温度が設定温度となるように空気調和部２７０を制御する。すなわち、ステップＳ６の条件を満たす場合、空気調和機２００（空気調和部２７０）の運転が一旦停止され、その後再開されることとなる。ステップＳ７からステップＳ９の処理は、制御部２５０が運転制御部２５３として機能する部分である。

以上のように、本開示の実施形態を説明したが、本開示が上述の実施形態に限定されないのはもちろんである。本開示は、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜要件の追加や変更、一部削除を行うことができる。例えば、上記実施形態においては、制御部２５０が電気料金算出部、運転判定部及び運転制御部として機能するものであったが、リモコン１００の制御部１２０が電気料金算出部及び／あるいは運転判定部として機能してもよい。

また、メモリ２６０に格納される電気料金の単価は複数の時間帯毎（日中及び深夜など）に入力し格納可能であってもよい。この場合、制御部２５０（電気料金算出部２５１）は、不在予定時間Ｔの時間帯に一致する時間帯の電気料金の単価を用いて、第１、第２の電気料金Ｃ１、Ｃ２ｍをそれぞれ算出してもよい。

Ａ 空気調和システム
１００ リモコン
１１０ 操作部
１２０ 制御部
１３０ 表示部
１４０ 送受信部
２００ 空気調和機
２１０ 送受信部
２２０ 室内温度センサ
２３０ 室外温度センサ
２４０ 消費電力検出部
２５０ 制御部
２５１ 電気料金算出部
２５２ 運転判定部
２５３ 運転制御部
２６０ メモリ
２７０ 空気調和部

Claims (2)

1. 所定の室内の空気調和を行う空気調和部（２７０）を制御する空気調和システムであって、
   前記室内に利用者が不在となる不在予定時間（Ｔ）を入力する不在予定時間入力部（１００）と、
   前記不在予定時間（Ｔ）が経過するまで室内温度が所定の設定温度に維持されるように前記空気調和部（２７０）を継続運転した場合の第１の電気料金（Ｃ１）と、前記空気調和部（２７０）を停止した後に前記不在予定時間（Ｔ）が経過したときの前記室内温度が前記設定温度となるように前記空気調和部（２７０）を再度運転した場合の最安電気料金となる第２の電気料金（Ｃ２ｍ）と、を算出する電気料金算出部（２５１）と、
   前記第１の電気料金（Ｃ１）と前記第２の電気料金（Ｃ２ｍ）とを比較して、前記第１の電気料金（Ｃ１）が前記第２の電気料金（Ｃ２ｍ）以下である場合は前記空気調和部（２７０）を継続運転すべきと判断し、前記第１の電気料金（Ｃ１）が前記第２の電気料金（Ｃ２ｍ）よりも高い場合は前記空気調和部（２７０）を停止した後に再度運転すべきと判断する運転判定部（２５２）と、
   前記運転判定部（２５２）の比較結果に応じて、前記空気調和部（２７０）を継続運転させるあるいは停止させた後に再度運転させる運転制御部（２５３）と、を備える、
   空気調和システム。
2. 複数の時間帯毎に電気料金の単価を格納するメモリ（２６０）を備え、
   前記電気料金算出部（２５１）は、前記不在予定時間（Ｔ）の時間帯と一致する時間帯の電気料金の単価を用いて、前記第１、第２の電気料金（Ｃ１、Ｃ２ｍ）を算出する、
   請求項１に記載の空気調和システム。

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