JP3037939B1

JP3037939B1 - 電力制御装置及び電力制御方法

Info

Publication number: JP3037939B1
Application number: JP10357564A
Authority: JP
Inventors: 敬三神谷
Original assignee: 株式会社ビィワンファクトリー; 株式会社東洋スタンダード
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP2000179912A

Abstract

【要約】【課題】冷凍機や空調機の温度調節機構にあまり影響
を与えることがなく、所定の省電力化を実現することの
できる装置を提供する。【解決手段】強制遮断の対象となる機器ＭＣの動作状
態を監視する電流検出器Ｓｅと、機器ＭＣの動作状態を
強制的に遮断する遮断部Ｒｅと、遮断部Ｒｅの動作タイ
ミングを制御するタイミング制御部とを備え、タイミン
グ制御部は、所定の制御周期ごとに制御モードに突入さ
せる第１手段と、制御モードにおいて、機器ＭＣが動作
状態に移行してから一定時間経過するまで待機する第２
手段と、その後、機器ＭＣが動作状態にあれば遮断部Ｒ
ｅを動作させ、非動作状態にあれば、機器ＭＣが動作状
態になるのを待った後、更に一定時間経過後に遮断部Ｒ
ｅを動作させる第３手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機や空調機な
どの消費電力を削減するための電力制御装置及び電力制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、冷凍機や空調機などの電気機器
は、内蔵されている圧縮機（コンプレッサー）の電力使
用量が多いので、契約電力量を削減したり省電力化を図
るため、いわゆるデマンド(demand)コントロールが採ら
れることがある。従来のデマンドコントロールでは、一
定時間毎に、予め設定された時間だけコンプレッサーの
運転を強制的に停止しており、空調機などの動作状態や
空調対象である部屋の温度に係わりなく、一定時間だけ
機器を低電力状態に移行するという単純な制御方法を採
っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな制御方法では、デマンドコントロールによってコン
プレッサーを強制的に停止されるタイミングが、たまた
ま、機器自らの温度調節機構によって送風状態になって
いるタイミングに一致することもあり、省電力の効果が
期待できないことがあった。また、冷凍機や空調機は、
機器自らの温度調節機構によって再起動と自己停止とを
繰り返しているが（図４参照）、再起動から時間を経る
ことなくコンプレッサーを強制的に停止したのでは、目
的とする冷凍・冷房・暖房などの環境に円滑に到達させ
ることができない。また、スケジュール制御によって一
方的に発動及び停止をさせたのでは、冷媒配管の距離や
油戻り時間、冷凍機の温度環境や圧力環境などを無視す
ることになり、機器の寿命を著しく縮めることになっ
た。

【０００４】更にまた、再起動となるタイミングの直前
に、コンプレッサーの運転が停止されることもあり、こ
のような場合には、長時間にわたってコンプレッサーの
運転が停止されることになり、冷凍機や空調機に搭載さ
れたマイコンの判断によって機器異常と判定され、機器
自体の運転が停止されてしまう恐れもあった。また、一
つの部屋に複数台の機器が設置されているような場合に
は、コンプレッサーが動作状態であるべき温度であるに
も係わらず、同時に、多くの機器が送風状態になってし
まう恐れもあり、これでは室内の温度が急激に変化して
しまうという問題が生じる。本発明は、上記の問題点に
鑑みてなされたものであって、極力、冷凍機や空調機の
温度調節機構に影響を与えることがなく、それでいて、
所定の省電力化を実現することのできる電力制御装置及
び電力制御方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、冷凍機や空調機などの消費
電力を削減するための電力制御装置であって、強制遮断
の対象となる該当機器の動作状態を監視する動作監視部
と、前記該当機器の動作状態を強制的に遮断する遮断部
と、前記遮断部の動作タイミングを制御するタイミング
制御部とを備え、前記タイミング制御部は、所定の制御
周期ごとに制御モードに突入させる第１手段と、前記制
御モードにおいて、前記該当機器が動作状態に移行して
から一定時間経過するまで待機する第２手段と、その
後、前記該当機器が動作状態にあれば前記遮断部を動作
させ、非動作状態にあれば、前記該当機器が動作状態に
なるのを待った後、更に前記一定時間経過後に前記遮断
部を動作させる第３手段とを備えている。

【０００６】また、請求項２に係る発明は、所定の制御
周期ごとに制御モードに突入させ、該当機器の動作を強
制的に遮断させることによって、冷凍機や空調機などの
消費電力を削減する電力制御方法であって、前記制御モ
ードに突入すると、最初に、前記該当機器が動作状態に
移行してから一定時間経過後まで待機し、その後、前記
該当機器が動作状態にあれば前記遮断部を動作させ、非
動作状態にあれば、前記該当機器が動作状態になるのを
待った後、更に前記一定時間経過後に前記遮断部を動作
させるようにしている。本発明では、該当機器が動作状
態に移行してから一定時間（Ｎ分）経過後まで待機し、
その後、該当機器が動作状態にあれば遮断部を動作させ
る。このとき、遮断部を画一的に動作させても良いし、
該当機器が動作状態に移行してからＮ分経過後でＭ分経
過前であることを条件にして遮断部を動作させるように
しても良い。なお、制御モードに突入した時に該当機器
が動作状態であるか否かに係わらず、該当機器がもう一
度再起動されるのを待ち、その再起動からＮ分経過後に
遮断部を動作させても良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて、この発
明を更に詳細に説明する。図１は、実施例に係る電力制
御装置１と、電力制御装置１によってデマンドコントロ
ールされる電力機器２との接続関係を図示したものであ
る。制御対象となる電力機器２は、特に限定されるもの
ではないが、典型的には、冷凍機や空調機であり、図１
には、２００Ｖの３相交流電圧Ｒ，Ｓ，Ｔを受けて運転
されるコンプレッサーのモーターＭＣと、モーターＭＣ
の運転を強制的に停止させるリレーＲe とが図示されて
いる。

【０００８】電力制御装置１の構成は、図２のブロック
図に示す通りであり、交流１００Ｖ（または２００Ｖ）
を受けて直流電圧に変換する電源部３と、コンプレッサ
ーの運転状態を把握する状態監視部４と、コンプレッサ
ーの運転状態を表示する運転表示部５と、電力制御装置
１を動作させるか否かを設定する設定スイッチ６と、こ
の電力制御装置１が制御モードにあるか非制御モードに
あるかを表示する状態表示部７と、コンプレッサーが再
起動して何分間かは必ず非制御モードにするが、その非
制御モードを維持する持続時間を設定するフィードバッ
ク時間設定部８と、デマンドコントロールの制御率を設
定する制御率設定部９と、制御対象の電力機器２に内蔵
されたリレーＲe を制御することよってコンプレッサー
のモーターＭＣをＯＮ／ＯＦＦ制御するコンプレッサー
制御部１０と、この装置全体の動作を制御する中央演算
部１１とで構成されている。

【０００９】状態監視部４は、具体的には、モーターＭ
Ｃに供給される３相交流の電流値を検出する電流検出器
Ｓｅであり、中央演算部１１は、検出された電流値に基
づいてコンプレッサーが運転状態であるか否かを判定し
ている。運転表示部５は、電力制御装置１の正面図（図
３：ケースを空けた状態）に示すように、具体的にはＬ
ＥＤランプ５であり、制御対象であるコンプレッサーが
動作状態であれば、ＬＥＤランプが緑色に点灯し、停止
状態であればＬＥＤランプが消灯するようになってい
る。設定スイッチ６は、この実施例ではディップスイッ
チ部１２の左端のスイッチ６であり（図３参照）、この
電力制御装置１を使用する場合にはＯＮ側（下側）に、
使用しない場合にはＯＦＦ側（上側）に設定するように
なっている。状態表示部７は、赤色のＬＥＤランプ７で
あり、電力制御装置１のケースを閉じた状態でも目視で
きる位置に設けられている。そして、電力制御装置１の
動作状態が制御モードであれば０．１秒間隔で点滅し、
非制御モードであれば２秒間隔で点滅するようになって
いる。

【００１０】フィードバック時間設定部８は、この実施
例では可変抵抗であり、その抵抗値に基づいて、３分〜
１５分位の範囲内で、コンプレッサー再起動後における
非制御状態の持続時間を設定するようになっている。制
御率設定部９は、例えば、多段階の切替えスイッチで構
成されており、その切り替え位置に応じて、１０％制
御、１５％制御などの制御率を設定するようになってい
る。なお、１０％制御とは、所定の条件（後述する）を
満たせば、３分間だけコンプレッサーを停止させる制御
であり、３０分間に１回の割合で制御モードに突入する
通常の場合には、１０％の期間が省電力モードとなる。
また、１５％制御では、４．５分間だけコンプレッサー
を停止させるので、３０分間に１回の割合で制御モード
に突入する通常の場合には、１５％の期間が省電力モー
ドとなる。

【００１１】また、デップスイッチ部１２の一つは、制
御回数を切り換えるスイッチCUT になっており、通常の
場合には、これを上側に設定して３０分間に１回の割合
で制御モードに突入するようにしている。一方、スイッ
チCUT を下側に設定すると、３０分間に２回の割合で制
御モードに突入するようになり、この状態で制御率設定
部９を１０％の位置に設定すれば、１５分間に１回の割
合で制御モードに突入し、３分間だけコンプレッサーを
停止させることになる。このように、スイッチCUT を下
側に設定すると省電力の効果は大きくなる。ディップ
スイッチ１２の右４つは、機器番号を２進数で設定する
番号スイッチNUM であり、例えば、１つの部屋を複数個
の冷凍機で冷房しているような場合に、各冷凍機が同時
に制御モードに突入しないようにしている。なお、図３
の端子台１３に関して説明を補足すると、交流電圧の入
力端子Ｒ，Ｔと、リレーＲe への出力端子Ｒout と、電
流検出器からの入力端子Ｓinには、それぞれ外部からの
配線が接続されている。

【００１２】続いて、以上の構成の電力制御装置１が空
調機をディマンドコントロールする場合について動作内
容を説明する。なお、電力制御装置１が非動作状態（設
定スイッチ６がＯＦＦ）の場合には、空調機自らの温度
調節機構に基づいて、コンプレッサーの動作が制御され
ており、図４に示すように、コンプレッサーが自己停止
と再起動とを繰り返している。図５を参照して電力制御
装置１の電源投入時から説明すると、電源投入から３０
分間、電力制御装置１は必ず非制御モードなり、リレー
接点はCLOSE の状態となる（ＳＴ１〜ＳＴ２）。つま
り、空調機は、動作開始後の３０分間については、デマ
ンドコントロールを受けることがなく、自らの温度調節
機構に基づいて、コンプレッサーの動作を制御してい
る。なお、ディップスイッチ部１２のスイッチＤＭをＯ
ＦＦ状態にすれば、このＳＴ１〜ＳＴ２の処理が省略さ
れるようになっている。

【００１３】次に、タイマー用の変数Ｔをゼロリセット
した後（ＳＴ３）、電力制御装置１を制御モードに突入
させる（ＳＴ４）。図６に示すように、制御モードで
は、先ず、コンプレッサーの再起動から所定時間だけ経
過しているか否かが判定される（ＳＴ１０）。ここで、
再起動から経過すべき時間は、フィードバック時間設定
部８によって設定された値であり典型的には３分であ
る。したがって、典型的には、ＳＴ１０の処理でコンプ
レッサーの再起動から３分以上経過しているか否かが判
定され、経過していなければ３分間だけ待機することに
なる。このような処理（ＳＴ１０）を設けているので、
再起動の直後であるにも係わらずコンプレッサーが停止
され、そのため、室温が制御温度から大きくズレてしま
うようなことが防止される。なお、コンプレッサーの再
起動のタイミングは、電流検出器Ｓe の出力変化から知
ることができる。

【００１４】コンプレッサーの再起動から３分以上経過
していることが確認されたら、次に、電流検出器Ｓe の
出力に基づいて、コンプレッサーが動作中である否かが
判定される（ＳＴ１１）。そして、コンプレッサーが動
作状態であれば、制御率設定部９によって設定された一
定時間Ｔだけリレー接点をＯＰＥＮにして、コンプレッ
サーを強制的に停止させる（ＳＴ１２）。なお、１０％
制御時には３分間、１０％制御時には４．５分間、コン
プレッサーが停止されて送風状態となり、その後でリレ
ー接点はＯＮ状態に戻される。

【００１５】一方、ステップＳＴ１１の判定の結果、コ
ンプレッサーが非動作状態（自己停止状態）であれば、
コンプレッサーが再起動されるのを待ち、再起動されて
から更に３分経過してから、一定時間Ｔだけリレー接点
をＯＰＥＮにしてコンプレッサーを強制的に停止させる
（ＳＴ１２）。なお、上記したステップＳＴ１１の処理
では、「コンプレッサーの再起動からＮ分以上経過した
か」のみを判定しているが、「Ｎ分経過後であって、か
つＭ分経過前であるか」を判定して、Ｍ分以上経過して
いる場合は、ステップＳＴ１２の処理に移行させても良
い。このような処理とすると、自己停止の直前に、コン
プレッサーが強制停止させることがなく、上記した一定
時間Ｔだけ、確実に省電力状態をすることができる。ま
た、制御モードに突入した時にコンプレッサーが動作状
態であるか否かに係わらず、コンプレッサーがもう一度
再起動されるのを待ち、その再起動からＮ分経過後にリ
レー接点をＯＰＥＮにしても良い。

【００１６】以上のようにして制御モードの動作が終了
すると、リレー接点をＯＮ状態にして非制御モードに移
行させ（ＳＴ５）、タイマー変数Ｔの値に基づいてＳＴ
３の処理から３０分経過しているか否かが判定され、３
０分経過すればＳＴ３の処理に戻る（ＳＴ６）。なお、
ディップスイッチCUT が下側に設定されているときに
は、ＳＴ６の処理において、１５分経過かしたか否かが
判定される。

【００１７】電力制御装置１の動作内容は以上の通りで
あるが、電力制御装置１には、ディップスイッチNUM に
よって、それぞれ異なる機器番号が付されている。そし
て、機器番号０の機器は、電源投入後直ちにＳＴ１の処
理を開始し、機器番号１の機器は、電源投入後待機時間
Ｔ1 の後にＳＴ１の処理を開始し、機器番号ｉの機器
は、電源投入後待機時間Ｔ1 ×ｉの後にＳＴ１の処理を
開始するようになっている（ＳＴ０）。したがって、一
つの部屋をｉ台の機器で冷暖房しているような場合に
も、ｉ台の機器が同時に制御モードに突入して、部屋の
温度が大きく変化するような弊害が生じない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷凍機や空調機の温度調節機構にあまり影響を与えるこ
とがなく、所定の省電力化を実現することのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電力制御装置とデマンドコントロールの対象機
器との接続関係を図示したものである。

【図２】電力制御装置の内部ブロック図である。

【図３】電力制御装置のケースを空けた状態の正面図で
ある。

【図４】冷凍機などの温度制御機構を説明する図面であ
る。

【図５】実施例のデマンドコントロールを説明するフロ
ーチャートである。

【図６】実施例のデマンドコントロールを説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

ＭＣ強制遮断の対象となる該当機器Ｓｅ動作監視部（電流検出器）Ｒｅ遮断部（リレー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 F25B 49/00 G05F 1/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍機や空調機などの消費電力を削減す
るための電力制御装置であって、強制遮断の対象となる該当機器の動作状態を監視する動
作監視部と、前記該当機器の動作状態を強制的に遮断す
る遮断部と、前記遮断部の動作タイミングを制御するタ
イミング制御部とを備え、前記タイミング制御部は、所定の制御周期ごとに制御モ
ードに突入させる第１手段と、前記制御モードにおい
て、前記該当機器が動作状態に移行してから一定時間経
過するまで待機する第２手段と、その後、前記該当機器
が動作状態にあれば前記遮断部を動作させ、非動作状態
にあれば、前記該当機器が動作状態になるのを待った
後、更に前記一定時間経過後に前記遮断部を動作させる
第３手段とを備えていることを特徴とする電力制御装
置。
【請求項２】前記動作監視部は、被制御機器への供給
電流を監視する電流検出器である請求項１に記載の電力
制御装置。
【請求項３】所定の制御周期ごとに制御モードに突入
させ、該当機器の動作を強制的に遮断させることによっ
て、冷凍機や空調機などの消費電力を削減する電力制御
方法であって、前記制御モードに突入すると、最初に、前記該当機器が
動作状態に移行してから一定時間経過後まで待機し、その後、前記該当機器が動作状態にあれば前記遮断部を
動作させ、非動作状態にあれば、前記該当機器が動作状
態になるのを待った後、更に前記一定時間経過後に前記
遮断部を動作させるようにしたことを特徴とする電力制
御方法。