JP3747798B2

JP3747798B2 - 省エネルギ支援サービス及び冷凍空調装置のサービスシステム

Info

Publication number: JP3747798B2
Application number: JP2001130574A
Authority: JP
Inventors: 和彦井上; 健司東條
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002327947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置、空調設備等の保守、管理を行うサービス方法に関し、特に省エネルギを支援する省エネルギ支援サービス及び冷凍装置のサービスシステムに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍空調設備には、圧縮機、ファン、ポンプなどを駆動するために各種モータが使われ、省消費電力（省エネルギ）のためにインバータを導入し、負荷に合わせてその能力を制御することが良く行われている。そして、駆動用の各種インバータを導入する場合に、そのメリットをあらかじめ計算し、インバータを購入するか、またはリースあるいはレンタル方式に依っていた。
【０００３】
また、省エネルギの動機付けをするために、電力の負荷種類別の消費量を分析し、消費性向を診断することが知られ、例えば特開２０００−１６２２５３号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、省エネルギを目的としてインバータを購入する場合にあっては初期投資が大変であったり、省エネルギの効果を事前に確認することなく投資しなければならなかったり、リースあるいはレンタル方式であってもインバータを導入後、省エネルギの効果が十分でなかったような場合でも契約期間中であれば支払いを継続せざるを得ないものであったりして、普及の妨げとなっていた。また、単に、負荷種類別の消費性向だけからでは、省エネルギ機器の導入の動機には不十分であった。
【０００５】
本発明の目的は、省エネルギを希望するユーザの初期投資を少なくし、目的の省エネサービスを受けることができ、かつ省エネルギ効果（省消費電力効果）を確認して、継続して省エネルギ機器の導入を動機付けるような省エネルギ支援サービス及び冷凍空調装置のサービスシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、モータを有する負荷設備に対して監視センタから運転監視及び制御を行う省エネルギ支援サービスシステムにおいて、監視センタは、負荷設備を負荷変動に応じて容量制御して運転する省エネルギ運転モードと、定容量で運転する基本運転モードと、を有し、定められた通知期間のうち所定期間は基本運転モードで、残りの期間は省エネルギ運転モードで負荷設備を運転し、残りの期間及び所定期間の積算電力量より省エネルギ運転モード及び基本運転モードで通知期間を運転したとした積算電力量をそれぞれ算出し、算出された両値の差に関連した値を通知期間における省消費電力効果として演算し、その結果を表示するものである。
【０００７】
また、本発明は、冷凍空調装置に対して監視センタから運転監視及び制御を行う冷凍空調装置のサービスシステムにおいて、監視センタは、冷凍空調装置の消費電力が小さくなるように運転停止、運転モード、温度を制御する省エネルギ運転モードと、消費電力に係わらず運転停止、運転モード、温度を制御する基本運転モードと、を有し、定められた通知期間のうち所定期間は基本運転モードで、残りの期間は省エネルギ運転モードで負荷設備を運転し、残りの期間及び所定期間の積算電力量より省エネルギ運転モード及び基本運転モードで通知期間を運転したとした積算電力量をそれぞれ算出し、算出された両値の差に関連した値を通知期間における省消費電力効果として演算し、その結果を表示するものである。
【０００８】
さらに、上記のものにおいて、負荷設備は圧縮機を有する冷凍空調装置であり、圧縮機はインバータを用いて駆動され、省エネルギ運転モードはインバータで容量制御する手段であることが望ましい。
【０００９】
さらに、上記のものにおいて、負荷設備は複数台の圧縮機を有する冷凍空調装置であり、前記省エネルギ運転モードは前記圧縮機の台数を制御して容量制御する手段であることが望ましい。
【００１０】
さらに、上記のものにおいて、負荷設備は複数台の圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷凍空調装置であり、複数台の圧縮機のうち少なくとも1台は吐出量を可変できるものであり、省エネルギ運転モードは圧縮機の吐出量を可変として容量制御する手段であることが望ましい。
【００１２】
さらに、上記のものにおいて、通知期間内に基本運転モードによる運転を複数回行い、それぞれの積算電力量の平均値を求めて、その値に基づいて前記省消費電力効果を演算することが望ましい。
【００１３】
さらに、上記のものにおいて、負荷設備は圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷凍空調装置であり、少なくとも圧縮機を駆動するモータに対して省エネルギ運転モードを有することが望ましい。
【００１４】
さらに、上記のものにおいて、負荷設備からインターネットを介して送信された運転データより前記省消費電力効果を求め、その値をＷＷＷページとして閲覧可能としたことが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例の全体構成を示し、３００はサービスの対象となる負荷設備である冷凍空調装置であり、負荷設備としては空気調和機のみならず、小規模店舗いわゆるコンビニエンスストアに設置する冷凍用ショーケース、氷温チルドケース、冷蔵用ショーケース、店舗内空気調和機などを有する店舗用冷凍サイクル装置、その他に、工場などで使用されるファンあるいはブロア、ポンプなどを有する設備がある。これらは消費電力が大きいにもかかわらず、省エネ対策が比較的遅れている部分でもあり、各種のモータが駆動源として使用されている。そこで、ユーザはこれらの設備や機器にできるだけ投資をしないで省エネを図りたいという希望を持っていることが多い。
【００１７】
図２は、冷凍空調装置としてのマルチエアコン（空気調和機）の詳細を示し、室外機４Ａ、４Ｂの各々は、モータで駆動される圧縮機１１、冷暖房切替え用の四方弁８、室外熱交換機９、モータ駆動の室外ファン、室外熱交換機９に対する冷媒量を可変するためその開度を調整化とした電子膨張弁１０、レシーバ１２、アキュムレータ７を有している。室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、室内熱交換機１３、モータ駆動の室内ファン１７、開度を可変とした電子膨張弁１４を有している。
【００１８】
冷房時には、室外機４Ａの圧縮機１１から吐出された高温高圧のガスは四方弁８を通り、室外熱交換機９で熱交換され液冷媒となる。ここで、電子膨張弁１０は全開である。液冷媒は、レシーバ１２、共通液管１５を通り、各室内機の液管へ分流し、電子膨張弁１４で減圧され、室内熱交換機１３で室内空気と熱交換され、低圧ガスになる。低圧ガスは、共通ガス管１６に合流し、室外機のガス管を通り、四方弁８、アキュムレータ７を経て圧縮機１１に戻り、圧縮された高温高圧の冷媒ガスとなり再度吐出される。
【００１９】
暖房時には、室外機４Ａの圧縮機１１から吐出された高温高圧のガスは四方弁８を通り、共通ガス管１６に合流し、室内熱交換機１３で室内空気と熱交換され、液冷媒となる。ここで、電子膨張弁１４は全開である。液冷媒は、共通液管１５に合流し、室外機のレシーバ１２を通り、電子膨張弁１０で減圧され、室外熱交換機９で室外空気と熱交換して低圧ガスとなり四方弁８、アキュムレータ７を経て圧縮機１１に戻り、再び吐出される。
【００２０】
以上の冷房または暖房運転いずれかにおいて、室内の要求に応じて運転停止を要する室内機の電子膨張弁１４は、閉とする必要がある。また、複数台の室外機は、その要求される容量に応じて全台数または１部の台数を運転する。さらに、圧縮機１１あるいは室外熱交換機９を1台の室外機４Ａで２個づつとした場合には、その台数を制御することでも運転容量が制御される。
【００２１】
要求される冷房または暖房負荷に応じた上記の選択、組合せ、特に圧縮機の容量制御は、集中制御装置１００で行われる。ここで、集中制御装置１００が圧縮機の容量を制御するとは、室外機の運転台数を決定することでも良いし、各室外機の圧縮機１１を周波数可変型電源（インバータ）で容量を制御すること、あるいは指令することでも良い。
また、集中制御装置１００は、各室内負荷に応じ各室内機へ冷媒が適正に分配されるように各室内機の電子膨張弁１４の開度を制御して冷媒流量を制御することもできる。
【００２２】
集中制御装置１００は監視装置ともなるパソコンであり、監視及び制御対象となる空気調和機３００に接続される。空気調和機３００は、室外機４Ａ、４Ｂ、複数の室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄなどが伝送路で接続され、それぞれデータが送受信されて制御が行なわれる。室外機４Ａ、４Ｂのうち少なくとも一方は、インバータで駆動周波数が可変されてその容量が制御される圧縮機１１、室外熱交換器９、電子膨張弁１０などを備え、圧縮機１１の吐出管には吐出ガス圧力値を検出する圧力センサ１９、温度を検出する温度センサ２０が設けられている。室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、室内熱交換器１３を備えると共に、電子膨張弁１４をそれぞれ有し、室外機４Ａ、４Ｂと冷媒循環路（共通ガス管１６、共通液管１５）で接続され冷凍サイクルを構成している。
【００２３】
空気調和機３００の発停、運転モード、設定風量、設定温度などは空気調和機３００に接続されたリモコン、あるいは集中制御装置１００から指示可能とされる。また、例えば冷房運転が指示された場合、室外機４Ａ、４Ｂにおいて吸入圧力センサ１９からの圧力値より凝縮温度を算出し、温度センサ２０からの値と比較して冷凍サイクル全体としての最適冷媒流量に対応する全体的電子膨張弁開度を算出し、それに基づいて各室内機の電子膨張弁１４の開度を制御する。さらに、高負荷時には圧縮機１１をインバータにより高回転で運転し、負荷が小さくなるにつれて低回転となるように制御する。
【００２４】
集中制御装置１００は、空気調和機３００の運転データ（例えば、冷凍サイクル中の主要部の温度、圧力等である吸入圧力、吐出圧力、圧縮機上温度、室外機膨張弁開度、室内機膨張弁開度、圧縮機電流値、圧縮機周波数、外気温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、要求周波数、ガス管温度、設定温度等のいずれか又はそれらの組み合わせ）を変換してインターネット６００を介してＷｅｂサーバとなる監視センタ７００へ伝送する。監視センタ７００は、運転データをデータベース化し、空気調和機３００の監視をアプリケーションソフトとして監視を行う。
【００２５】
また、監視センタ７００のアプリケーションから空気調和機３００を制御する場合は、例えば、空気調和機３００の任意の系統、号機の室内機へ制御(＝運転/停止、運転モード、風量、温度、ルーバ位置等のリモコンで設定できるような項目)ができる。さらに、監視センタ７００は、アプリケーションにより、入出力、演算結果などが画面表示されるＷＷＷページとして通常の閲覧ソフトで参照が可能とされる。したがって、このインターネットに接続された携帯電話７０１、その他デスクトップＰＣなどの端末装置７０２より閲覧および入力ができる。
図３は、対象負荷設備である空気調和機３００を利用する契約者Ａ（ユーザ）、監視センタ７００でサービスを提供する契約者Ｂとの関係を示し、契約者Ａと契約者Ｂとの間で所定の契約を結び、料金授受がファイナンス会社経由等で行われる。まず、サービス提供者Ｂは、空気調和機３００を納入し、据え付け等を行うが、機器の納入に要した初期費用は請求しない。また、空気調和機３００の故障診断、異常警報などを含めた運転管理、アフターサービスを開始する。
【００２６】
次に、サービス提供者は、ユーザの空気調和機３００、集中制御装置１００に対して負荷変動に応じて容量制御を行う省エネルギ運転モードと、定容量の基本運転モードとのそれぞれの運転モードで空気調和機３００を運転したときの消費電力の差を求め、この差に基づいてメリット料金を求め、導入した空気調和機３００及びその付属設備の料金を使用料とする省消費電力機器導入契約を結ぶ。
【００２７】
空気調和機３００の実際の稼動データは、運転データとしてインターネットを介して監視センタ７００へ伝送される。
【００２８】
空気調和機３００の運転停止、運転モード、温度等も設定可能とされた監視センタ７００は、空気調和機３００の消費電力が小さくなるように運転停止、運転モード、温度を制御する省エネルギ運転モードと、消費電力に係わらず運転停止、運転モード、温度を制御する基本運転モードを指令し、それぞれの運転モードにおける消費電力の差を求め、この差に基づいたメリット料金（省エネルギ効果：省消費電力量）を求め、ユーザへメリット通知を行い、予め定められた率により省消費電力機器としての使用料を演算して請求処理を行う。
【００２９】
ユーザは、メリット通知に基づいて支払を行い、この支払いはファイナンス会社を利用しても良い。この場合は、ユーザとファイナンス会社との間で仲介の契約が行われ、メリット通知はファイナンス会社へ対して行われ、ファイナンス会社は、メリット通知に基づいてユーザから支払を受ける。また、監視センタ７００でメリット料金をＷＷＷページとして閲覧可能とすれば、ユーザとファイナンス会社の双方でメリット料金の確認が可能となり、支払いの根拠となるメリット通知の授受が確実で信頼性の高いものとなる。
図４は、空気調和機３００の実際の運転データを収集する方法を示し、空気調和機３００のうちで消費電力の大きい圧縮機１１を駆動するモータをインバータ３４で回転数制御して運転するものである。図において、圧縮機１１を駆動するモータを接続した線路に設けた電流計３１、電圧計３２から電流、電圧が計測される。これらの計測された信号、検出された信号は運転データと共に、集中制御装置１００、インターネットを介して監視センタ３００へ伝えられる。
【００３０】
空気調和機３００の負荷変動に応じてインバータ３４で圧縮機１１の回転速度を可変制御する省エネルギ運転モードと、インバータを用ず、電源から直接駆動して一定速とする基本運転モードは、集中制御装置１００あるいは監視センタ７００からの指令で切換えられる。図６は、このときの切換えの状態を示し、メリット通知を１ケ月毎とすれば、この通知すべき期間である１ケ月のうち所定の期間、例えば１時間として１日のうち複数回、午前、昼頃、午後で各１時間づつ基本運転モード、残りの期間は容量制御を行う省エネルギ運転モードで運転し、それぞれの積算電力量より省エネルギ運転モード及び基本運転モードで通知すべき期間を運転したとした積算電力量を算出する。基本運転モードによる運転を複数回とした場合は、それぞれの積算電力量の平均値を求めて、その値に基づいて省消費電力効果を算出する。
【００３１】
図５は、省電力効果の計算例を示し、通知すべき期間の大半を省エネルギ運転モードで実際に稼動し、基本運転モードは全期間を稼動したとして仮定するだけなので、省エネルギ効果は、実際に消費された電力の実績に基づいたものにほぼ等しくなり、それに応じた料金を支払うものとなる。
【００３２】
また、省エネルギ運転モードとしてインバータを用いた回転数制御によるものとして説明したが、空気調和機３００が複数台の圧縮機を有するものであれば、省エネルギ運転モードは圧縮機の台数を制御するものでも良い。さらに、複数台の圧縮機のうち少なくとも1台は吐出量を可変できるものとし、省エネルギ運転モードはその吐出量を可変とすることでも良い。さらに、省エネルギ運転モードを行う対象を圧縮機１１はもちろんとして、室内ファン１７、室外ファン１８も含めてそれぞれ独立に行うこととすれば、一層、大きな省エネルギ効果を得ることができる。さらに、省エネルギ運転モードは、インバータによる回転数制御に限らず、消費電力が小さくなるように運転停止、運転モード、温度を制御すれば良い。例えば、常に室内温度の設定値に対してその値になるように温度制御するのではなく、設定を暖房であれば、設定値よりも１〜３℃程度低くし、冷房であれば設定値よりも１〜３℃程度高くすること、あるいは時々、適宜に設定値を暖房で低くしたり、冷房で高くして、消費電力を優先した省エネ運転モードを設けることで良い。また、圧縮機１１の能力を最大限にするのではなく、消費電力を優先、消費電力が所定値になったら、冷凍サイクルを循環する冷媒を増やすように電子膨張弁１０、あるいは電子膨張弁１４の開度を大きくするような省エネ運転モードを設けることでも良い。
【００３３】
以上、消費電力が小さくなるように運転停止、運転モード、温度を制御する省エネルギ運転モードと、消費電力に係わらず運転停止、運転モード、温度を制御する基本運転モードを備えれば、その省エネ運転モードにより実際に得られた省消費電力効果を把握することができる。
【００３４】
さらに、室内機が多数接続されるように比較的大規模な場合は集中制御装置１００で運転データを伝送し、監視センタ７００で積算電力量を算出してメリット料金を求めることが、運転データから故障を予測する故障予測、同じく故障診断、室内機や室外機のプログラムのバージョンアップ、設備の保守、管理などを行うことも伴わせてできる点で望ましい。一方、比較的小規模な場合は、メリット料金を求めることまで、集中制御装置１００で行い、その結果、あるいは故障表示コード、空気調和機３００の製造番号など合わせてインターネット６００を介して許可されたパスワードを有する者ならばノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話などで閲覧可能とすることが、システムの簡素化、融通性の高さなどの点で望ましい。この場合は、集中制御装置１００自体を携帯電話あるいはＰＨＳとしてサービス提供者に電子メールなどで伝えることとすれば、一層、汎用性の高いものとなる。
【００３５】
このようにして、実稼動データに基づいてメリット料金が求められ、それによって料金請求処理がなされると、共に、ユーザにとっては、省エネに対する初期投資が不要になる、電力経費の節約、故障診断などの保守管理も同時に行われる、などのメリットが得られる。一方、サービス提供者側としては、空気調和機等の保守管理、更新サービス、などが容易化されて管理費の低減を図ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、省エネルギを希望するユーザの初期投資を少なくし、目的の省エネサービスを受けることができ、かつ省エネルギ効果を確認できる省エネルギ支援サービス及び冷凍空調装置のサービスシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施の形態のブロック図。
【図２】図１のシステムの空気調和機を示すブロック図。
【図３】本発明による一実施の形態によるサービスシステムの基本構成概念図。
【図４】本発明による一実施の形態によるインバータ駆動の切換えを説明する構成図。
【図５】省消費電力効果を説明するグラフ。
【図６】一実施の形態による基本運転モードと省エネルギ運転モードの切換えを示すグラフ。
【符号の説明】
３００…空気調和装置（負荷設備）、１００…集中制御装置、７００…監視センタ、１１…圧縮機、３４…インバータ。

Claims

モータを有する負荷設備に対して監視センタから運転監視及び制御を行う省エネルギ支援サービスシステムにおいて、
前記監視センタは、前記負荷設備を負荷変動に応じて容量制御して運転する省エネルギ運転モードと、定容量で運転する基本運転モードと、を有し、
定められた通知期間のうち所定期間は前記基本運転モードで、残りの期間は前記省エネルギ運転モードで前記負荷設備を運転し、
前記残りの期間及び所定期間の積算電力量より省エネルギ運転モード及び基本運転モードで前記通知期間を運転したとした積算電力量をそれぞれ算出し、算出された両値の差に関連した値を前記通知期間における省消費電力効果として演算し、その結果を表示することを特徴とする省エネルギ支援サービスシステム。
冷凍空調装置に対して監視センタから運転監視及び制御を行う冷凍空調装置のサービスシステムにおいて、
前記監視センタは、前記冷凍空調装置の消費電力が小さくなるように前記運転停止、運転モード、温度を制御する省エネルギ運転モードと、消費電力に係わらず前記運転停止、運転モード、温度を制御する基本運転モードと、を有し、
定められた通知期間のうち所定期間は前記基本運転モードで、残りの期間は前記省エネルギ運転モードで前記負荷設備を運転し、
前記残りの期間及び所定期間の積算電力量より省エネルギ運転モード及び基本運転モードで前記通知期間を運転したとした積算電力量をそれぞれ算出し、算出された両値の差に関連した値を前記通知期間における省消費電力効果として演算し、その結果を表示することを特徴とする冷凍空調装置のサービスシステム
請求項１に記載のものにおいて、前記負荷設備は圧縮機を有する冷凍空調装置であり、前記圧縮機はインバータを用いて駆動され、前記省エネルギ運転モードはインバータで容量制御する手段であることを特徴とする省エネルギ支援サービスシステム。
請求項１に記載のものにおいて、前記負荷設備は複数台の圧縮機を有する冷凍空調装置であり、前記省エネルギ運転モードは前記圧縮機の台数を制御して容量制御する手段であることを特徴とする省エネルギ支援サービスシステム。
請求項１に記載のものにおいて、前記負荷設備は複数台の圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷凍空調装置であり、前記複数台の圧縮機のうち少なくとも1台は吐出量を可変できるものであり、前記省エネルギ運転モードは前記圧縮機の吐出量を可変として容量制御する手段であることを特徴とする省エネルギ支援サービス。
請求項１に記載のものにおいて、前記通知期間内に前記基本運転モードによる運転を複数回行い、それぞれの積算電力量の平均値を求めて、その値に基づいて前記省消費電力効果を演算することを特徴とする省エネルギ支援サービスシステム。
請求項１に記載のものにおいて、前記負荷設備は圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を有する冷凍空調装置であり、少なくとも前記圧縮機を駆動するモータに対して前記省エネルギ運転モードを有することを特徴とする省エネルギ支援サービスシステム。
請求項１に記載のものにおいて、前記負荷設備からインターネットを介して送信された運転データより前記省消費電力効果を求め、その値をＷＷＷページとして閲覧可能としたことを特徴とする省エネルギ支援サービスシステム。