JP4321683B2 - 空調機制御装置及び空調機制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の空調機の総使用電力量を制御する空調機制御装置及び空調機制御方法に関するものである。

近年、電気エネルギーの使用が大幅に増えている。電気エネルギーは蓄えることが難しい備蓄するのが困難であり、そのため夏・冬場に起きる最大使用時の電力総量に合わせて発電所等の設備を作る必要があり、その設備投資費用等が反映されて電気料金も高くなっている。

このようなことを鑑み、又昨今の国際環境の変化に対応して、電力業界では様々な対策、例えば、電気を無駄に使わないよう奨める広告や賢い省エネ方法の告知を行っている。電力会社は、このような省エネ、省電力告知といったものに加えて、実際に電気使用量の多い電気需要家（例えば、工場やオフィスビル）に対しては、使用電力の削減や電気使用に関する意識の改変を目的として、実量制と呼ばれるデマンド数値によって電気料金の契約をする制度（以下、デマンド契約制度という）を導入している。

このデマンド契約制度は、需要場所における３０分単位での総使用電力量を１ヶ月間測定し（１日を４８に細分化して毎月約１，４４０回測定する）、そのうちの最大値がその月の最大電力として記録され、この月を含めた過去１年間での任意の３０分間に使用した電力の最大値を今後１年間の契約電力として基本料金を設定するシステムである。

すなわち、３０分の単位において一度でも最大電力値を記録した場合、これをもとに電気基本料金を算出し、向こう１年間の電気代の請求をするものである。実際には、どうしても夏・冬に空調機（エアコン）をフル稼動させることが多く、その結果この時期に最大電力値を記録することが多い。

これに対し、電力業界は、この最大電力値発生時の電力量（最大電力量）を賄えるだけの発電設備を建設する必要があるので、この最大電力量を低減したいので、この時期に電気を大量に消費する需要家から相応する料金を徴収するべく、上述のデマンド契約制度が導入された。

図１は或る電力需要家の使用電力最大値の月毎の推移を表すグラフである。図１において、空調機をあまり稼働させない３月から６月、１１月及び１２月の使用電力最大値が３００ｋｗ以下であるのに対して、空調機を使用する時間の多い１月、２月及び７月から１０月の使用電力最大値は３００ｋｗ以上であり、空調機（冷房）をフル稼動させた８月に４５０ｋｗの使用電力最大値を記録している。図１に示すような場合、基本料金はデマンド契約制度によりこの最大値である４５０ｋｗを基準として算出される。

このようなデマンド契約制度は、一度大きな使用電力最大値を記録すると、これに基づいてその後一年間の基本料金が更新される。そのため、電気需要家が基本料金を少なくするためには、料金算出の基となる使用電力最大値（デマンド値）のピークを低下させる必要がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−０２６６９３号公報

工場やオフィス等において、夏場・冬場に使用電力最大値がピークを記録する要因として空調機の使用が挙げられる。そのため、この空調機を適切に管理することにより、効果的に最大需要電力を低減することができる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、工場やオフィス等に設備された複数の空調機に対して、圧縮器の稼動を適切に制御することにより、空調機の空調能力を落とさず且つ使用者に意識させることなく最大需要電力の増大を抑制する空調機制御装置及び空調機制御方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数の空調機の総使用電力量を制御する空調機制御装置であり、前記複数の空調機を含む事業所の総使用電力量を測定する測定部と、前記測定部の出力する測定値から所定時間内における予想総電力消費量を求め、予想総電力消費量の増減に応じて、該各空調機の圧縮器の稼動可能時間を求めるとともに、時間帯に応じて前記稼動可能時間の長さを変える稼動時間演算部と、前記稼動可能時間に基づいて空調機の圧縮器の５％刻みで変化する複数の運転パターンの中から一つの運転パターンを選択して各圧縮器の動作を制御し、前記運転パターンは、複数のメーカーの空調機に対応した制御指令に基づいて設定され、前記運転パターンの設定値が空調機のレイアウトに応じて変更可能とされ、空調機の圧縮器の停止時間が所定の期間内に複数回発生するときには、複数の停止時間を連続させて１つの停止時間として制御し、稼動可能時間の変化の幅が所定量以上の大きさとなることが無いように制御し、稼動可能率が７０％を下回る場合は、１回あたりの停止時間を増やすように制御し、空調機の圧縮器の連続運転時間が所定の長さ以下になることが無いように制御し、周期的に発生する圧縮器の強制停止と温度センサによる停止とが重なることがないように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

又、請求項２の発明は、請求項１の空調機制御装置において、前記制御部は、隣接して配置されていない空調機の圧縮器を特定の順番を決めずに無作為に選択して停止させ、且つ隣接あるいは対面している空調機を同時に強制停止させないように制御することを特徴とする。

又、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の空調機制御装置において、前記制御部は、前記稼動可能時間に基づいて各空調機の圧縮器を停止したときにおいても、前記空調機からの送風は行うことを特徴とする。

又、請求項４の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の空調機制御装置において、使用電力量及び省エネ電力量を表示するモニタをさらに備えたことを特徴とする。

又、請求項５の発明は、複数の空調機の総使用電力量を制御する空調機制御方法であり、前記複数の空調機を含む事業所の総使用電力量を測定し、その測定値から所定時間内における予想総電力消費量を求め、該予想総電力消費量の増減に応じて、各空調機の圧縮器の稼動可能時間を求め、時間帯に応じて前記稼動可能時間の長さを変え、前記稼動可能時間に基づいて空調機の圧縮器の５％刻みで変化する複数の運転パターンの中から一つの運転パターンを選択して各圧縮器の動作を制御し、前記運転パターンは、複数のメーカーの空調機に対応した制御指令に基づいて設定され、前記運転パターンの設定値が空調機のレイアウトに応じて変更可能とし、空調機の圧縮器の連続運転時間が所定の長さの時間以下になることが無いように制御し、空調機の圧縮器の停止時間が所定の期間内に複数回発生するときには、複数の停止時間を連続させて１つの停止時間として制御し、稼動可能時間の変化の幅が所定量以上の大きさとなることが無いように制御し、稼動可能率が７０％を下回る際、１回あたりの停止時間を増やすように制御し、周期的に発生する圧縮器の強制停止と温度センサによる停止とが重なることがないように制御することを特徴とする。

又、請求項６の発明は、請求項５に記載の空調機制御方法において、隣接して配置されていない空調機の圧縮器を特定の順番を決めずに無作為に選択して停止させ、且つ隣接あるいは対面している空調機を同時に強制停止させないように制御することを特徴とする。

又、請求項７の発明は、請求項５又は６に記載の空調機制御方法において、稼動可能時間に基づいて各空調機の圧縮器を停止したときにおいても、空調機からの送風は行うことを特徴とする。

又、請求項８の発明は、請求項５から７の何れか１項に記載の空調機制御方法において、使用電力量及び省エネ電力量を積算して求め、これをモニタに表示することを特徴とする。

本発明によれば、予想総電力消費量を求め、この予想総電力消費量の増減に応じて、各空調機の圧縮器の稼動可能時間を求め、各空調機の圧縮器をこの稼動可能時間を超えることがないように制御するので、工場やオフィス等に設備された複数の空調機に対して、圧縮器の稼動を適切に制御され、空調機の空調能力を落とさず且つ使用者に意識させることなく最大需要電力の増大を抑制することができる。

以下に、本発明にかかる空調機制御装置及び空調機制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図２は本発明にかかる空調機制御装置の実施の形態のブロック図である。本実施の形態の空調機制御装置５０は、インターフェース部５１を介して制御対象の複数の空調機１と接続されている。空調機制御装置５０は、複数の空調機を含む事業所の総使用電力量（照明、各種電機設備、電気機器等を含む）を測定する測定部５２と、測定部５２の出力する測定値から所定時間内における予想総電力消費量を求め、この予想総電力消費量の増減に応じて、各空調機１の圧縮器１ａの稼動可能時間を求める稼動時間演算部５３と、各空調機１の圧縮器１ａを稼動可能時間を超えることがないように制御する制御部５４とを有している。空調機制御装置５０は、さらに各種設定値を入力する入力部５５と、制御状態を表示するモニタ５６と、各種設定事項および動作プログラムを記憶する記憶部５７とを有している。具体的には、空調機制御装置５０は、パソコンやワークステーションなどのＣＰＵ装置（入出力Ｉ／Ｏ付き）と、このＣＰＵ装置上で動作するプログラムによって実現することができるが、これに限定されるものではなく、プログラム動作を含んで専用のハードウェアによって実現されてもよい。

はじめに、空調機制御装置５０の管理する通常使用状態における稼働可能率について説明する。稼働可能率は、各空調機メーカーの圧縮器１ａの推奨停止時間を基準単位として、稼動時間演算部５３により演算される。そして、稼働可能率に基づいて各空調機１の稼動可能時間が算出される。算出された稼動可能時間は、入力部５５から変更可能とされている。

一般的な空調機１の圧縮器１ａの推奨停止時間は３分、４分及び５分の何れかである。本実施の形態では、空調機１の推奨停止時間が３分であるとする。稼働可能率は、３０分を基準単位とし、使用者の入力する１００％から５０％の稼動率パーセンテージにより決まる。各稼動可能率に対する空調機１の運転状態は以下の通り。

１００％・・・省力運転なし（空調機の圧縮器は今までどおりの省力制御なしの運転） ９５％・・・稼動可能率９５％（空調機の圧縮器は３分停止⇔５７分運転）
９０％・・・稼動可能率９０％（空調機の圧縮器は３分停止⇔２７分運転）
８５％・・・稼動可能率８５％（空調機の圧縮器は３分停止⇔１７分運転）
８０％・・・稼動可能率８０％（空調機の圧縮器は３分停止⇔１２分運転）
７５％・・・稼動可能率７５％（空調機の圧縮器は３分停止⇔９分運転）
７０％・・・稼動可能率７０％（空調機の圧縮器は３分停止⇔７分運転）
６５％・・・稼動可能率６５％（空調機の圧縮器は３．５分停止⇔６．５分運転）
６０％・・・稼動可能率６０％（空調機の圧縮器は４分停止⇔６分運転）
５５％・・・稼動可能率５５％（空調機の圧縮器は４．５分停止⇔５．５分運転）
５０％・・・稼動可能率５０％（空調機の圧縮器は５分停止⇔５分運転）

稼動可能率が７０％を下回る場合は、圧縮器１ａの運転⇔停止の切り替え回数を各空調機メーカーの推奨値以内にとどめるために１回あたりの停止時間を増やすようにしている。制御部５４により、この１０通りの稼働可能率の運転パターンから所定の一つの運転パターンが選択される。そして、この運転パターンは、記憶部５７に記憶されており、使用形態に応じて入力部５５から空調機毎に設定変更が行えるようにされている。

運転パターンの選択は具体的には、図３のフローチャートに示されているように行われる。図３において、最初に使用者が稼動率（α）を入力する（Ｓ１）。そして、入力された稼動率が１００％（Ｓ２）であった場合は、制御部５４は、空調機１の圧縮器１ａを従来どおりの運転（＝非制御運転）にて運転する（Ｓ３）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が９５％の場合には（Ｓ４）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔５７分の繰り返し運転とする（Ｓ５）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が９０％の場合には（Ｓ６）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔２７分の繰り返し運転とする（Ｓ７）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が８５％の場合には（Ｓ８）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔１７分の繰り返し運転とする（Ｓ９）。そうでない場合には、次のステップに移行する。

そして、入力された稼動率が８０％の場合には（Ｓ１０）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔１２分の繰り返し運転とする（Ｓ１１）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が７５％の場合には（Ｓ１２）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔９分の繰り返し運転とする（Ｓ１３）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が７０％の場合には（Ｓ１４）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔７分の繰り返し運転とする（Ｓ１５）。そうでない場合には、次のステップに移行する。

そしてさらに、入力された稼動率が６５％の場合には（Ｓ１６）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３．５分停止⇔６．５分の繰り返し運転とする（Ｓ１７）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が６０％の場合には（Ｓ１８）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を４分停止⇔６分の繰り返し運転とする（Ｓ１９）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が５５％の場合には（Ｓ２０）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を４．５分停止⇔５．５分の繰り返し運転とする（Ｓ２１）。そうでない場合には、次のステップに移行して、入力された稼動率が５０％の場合には（Ｓ２２）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を５分停止⇔５分の繰り返し運転とする（Ｓ２３）。

図４及び図５はそれぞれ稼動可能率９０％の場合と７０％の場合の空調機の室内機及び圧縮器の制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。又、図６及び図７はそれぞれ稼動可能率９０％の場合と７０％の場合の室内機及び圧縮器の制御動作において、温度センサの検出値により空調機１の圧縮器１ａが停止した場合を含む制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。以下、各図を参照して、稼動可能率９０％の場合と７０％の場合の運転パターンを詳述する。

図４に示された稼動可能率９０％の運転パターンの場合、空調機１が運転状態にされると、まず室内機が送風・温調の動作を開始し、室外機においては圧縮器１ａが稼動する。そして、３０分のうち３分間だけ強制的に圧縮器１ａを停止させ、この時間帯においては、室内機は擬似的な送風運転状態とし、残る２７分間は通常の運転を行う制御を行う。この３分間の強制停止と２７分間の通常運転とを繰り返すことにより、この空調機１の圧縮器１ａにおける使用電力量を３０分中３分、つまり１０％分削減することができる。

図５に示された稼動可能率７０％の場合、空調機１が運転状態にされると、まず室内機が送風・温調の動作を開始し、室外機においては圧縮器１ａが稼動する。そして、１０分のうち３分間だけ強制的に圧縮器１ａを停止させ、この時間帯においては、室内機は擬似的な送風運転状態になるようにし、残る７分は通常の運転を行う制御を行う。この運転パターンを繰り返すことにより、この空調機１の圧縮器１ａにおける使用電力量を１０分中３分、つまり３０％分削減することができる。

一般に、夏場、冬場等のように室内と室外の温度差がある場合、温度センサによって停まることは殆どなく、圧縮器１ａは常に稼動している。しかしながら、春秋等の季節には、室内と室外の温度差があまりなく、温度センサの温度検出動作により、室内空気が所定の温度に達すると圧縮器１ａは停止する。そのため、圧縮器１ａの稼動は断続的となる（例えば、図６のＡの温度センサによる停止）。このような運転状態において、上記図４や図５に示す制御が行われると、省電力のために周期的に発生する圧縮器１ａの強制停止と温度センサによる停止とが重なってしまうことがある。このように周期的な強制停止と温度センサによる停止とが重なる状態が発生すると意図した通りの電力削減をすることができない。

そのため、本実施の形態の空調機制御装置５０においては、圧縮器１ａが停止しているかを測定部５２が常に監視するとともに、制御部５４は所定の周期で圧縮器１ａを強制停止させようとしたとき、すでに圧縮器１ａが温度センサにより停止していた場合には、停止の重なりを回避すべく、図７のＢ１に示すように所定の時間経過した後、再び周期的な強制停止を試みる。このような制御をすることにより、周期的な停止と温度センサによる停止が重なる状態が発生することがなく、計画通りの電力削減をすることができる。

一方、周期的な強制停止と温度センサによる停止とが重ならないながらも、短い時間の間隔をおいて連側して発生してしまうことがある。このようなオン・オフが頻繁に入れ替わる運転は圧縮器１ａにとって好ましい状態ではなく、このような状態が続くと圧縮器１ａの寿命を低下させる原因にもなる。そのため、本実施の形態の空調機制御装置５０においては、停止させずに連続して運転する連続運転時間が予め設定できるようにされており、測定部５２が圧縮器１ａの運転状態になってからの時間の経過を監視するとともに、制御部５４は、この時間経過が連続運転時間以下のときに周期的な強制停止を発生させない。このような制御をすることにより、圧縮器１ａを傷めることを回避することができ、さらには圧縮器１ａ及び空調機の寿命を延ばすことができる。なお、上記では、稼動可能率９０％及び７０％の運転パターンを説明したが、他の稼動可能率の運転パターンにおいても、同じ技術思想にて制御が行われる。

図８は空調機制御装置５０の行う稼動時間のカウントと強制停止時間のカウントの動作を示すフローチャートである。稼動時間演算部５３は、稼動時間のカウントと強制停止時間のカウントも行う。図８において、稼動時間演算部５３は、まず圧縮器１ａが運転状態であるか否かを判断し（Ｓ１０１）、運転状態であればその時間をメモリＣＯＮに積算する（Ｓ１０２）。運転状態でなければ、次のステップに移行し、制御時間に達しているか否かを判断し（Ｓ１０３）、達していれば、圧縮器１ａの強制停止時間をメモリＣＯＦに積算する（Ｓ１０４）。

ＣＯＮ及びＣＯＦに積算された積算値は、それぞれ圧縮器容量が乗算されて圧縮器使用電力量及び圧縮器省エネ電力量として算出される、そして、これら算出された圧縮器使用電力量と圧縮器省エネ電力量とがモニタ５６に表示される。

図９は相互に隣接あるいは対面している複数の空調機１の圧縮器１ａの制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。同一空間内で隣接あるいは対面している空調機１の圧縮器１ａを同時に停止させると、その領域の空気を適切なものにコントロールすることができない場合がある。そのため、隣接あるいは対面している空調機に対しては、その情報を予め記憶部５７に記憶しておき、制御部５４は、この情報にしたがって両者に対して同時に強制停止を行わないように制御する。具体的には、図９に示すように、例えば隣接している空調機Ｃと空調機Ｄの強制停止のタイミングが一致してしまうこととなった場合、制御部５４は何れか一方の空調機１の圧縮器１ａに対して所定のタイムラグ分だけタイミングをずらして強制停止させる。具体的には、一方の空調機１の圧縮器１ａが強制停止を終えて運転復帰後に一定時間を経過したときに、他方の空調機１の圧縮器１ａを強制停止させる。このような制御をすることにより、隣接あるいは対面している空調機ＣとＤとが同時に強制停止をされることがないので、室内環境に大きな影響を及すことがない。

図１０は空調機制御装置５０の行う基本的な空調機制御の動作を示すフローチャートである。図１０において、まず、測定部５２は、電力会社からインターフェース部５１を介してパルス入力される現在の使用電力最大値を得る（Ｓ２０１）。具体的には、測定部５２は、電力会社が対象となる事業所に設置しているデマンドメーターより現在の使用電力最大値（デマンド値）を確認する。さらに、測定部５２は、インターフェース部５１を介して制御対象の複数の空調機１の総使用電力量を測定する。そして、稼動時間演算部５３は、現在の使用電力最大値と測定部５２の出力する測定値とから所定時間内における予想総電力消費量を求める（Ｓ２０２）。具体的には、各電力会社指定の３０分或いは６０分のデマンド時限内において、サンプリング時間を５秒とし、時限終了時における予想総電力消費量を算出する。そして、この予想総電力消費量が、目標とする使用電力最大値より大きい場合は、この予想総電力消費量に応じて、各空調機１の圧縮器１ａの稼動可能時間を求める（Ｓ２０３）。一方、予想総電力消費量が、目標とする使用電力最大値より小さい場合は制御しない。

予想総電力消費量が、目標とする使用電力最大値より大きい場合は、制御部５５は、各空調機１の圧縮器１ａを稼動可能時間を超えることがないように制御する。稼動可能率を−１０％削減することにより、目標が達成できる場合には（Ｓ２０４）、現在の運転パターンより−１０％削減した稼動可能率を新たな稼動可能率とし、この稼動可能率を実現する運転パターンを選択してこれに基づき空調機１に指令を発信する（Ｓ２０５）。又、稼動可能率を−２０％削減することにより、目標が達成できる場合には（Ｓ２０６）、現在の運転パターンより−２０％削減した稼動可能率を新たな稼動可能率として、これを実現する運転パターンを選択して制御すべく空調機に指令を発信する（Ｓ２０７）。さらには、稼動可能率を−３０％削減することにより、目標が達成できる場合には（Ｓ２０８）、現在の運転パターンより−１０％削減した稼動可能率を新たな稼動可能率として、これを実現する運転パターンを選択して制御すべく空調機に指令を発信する（Ｓ２０９）。上記によっても目標を達成することができず、時限終了まで５分以内となった場合には（Ｓ２１０）は、制御不能として、空調機１の圧縮器１ａをその時限が終了するまで停止させる（Ｓ２１１）。

図１１は上記図１０のフローチャートの制御動作に続く空調機制御装置５０の行う基本的な空調機制御の動作を示すフローチャートである。図１１において、まず使用者により稼動率（α）が入力される（Ｓ３０１）。続いて、図１０の制御動作にて決定された稼動可能率（γ）が自動的に入力される（Ｓ３０２）。そしてさらに、予想電力消費量が目標電力最大値を超過した場合における空調機１の圧縮器１ａの稼動時間許容最大率（β）が入力される（Ｓ３０３）。その後、稼動時間演算部５３により、稼動率（α）と稼動可能率（γ）の積が、稼動時間許容最大率（β）と比較され、稼動率（α）と稼動可能率（γ）の積が、稼動時間許容最大率（β）未満の場合には、稼動率（α）と稼動可能率（γ）の積が新たな稼動可能率（θ）とされ、一方、そうでない場合、つまり、稼動率（α）と稼動可能率（γ）の積が、稼動時間許容最大率（β）以上の場合には、この稼動時間許容最大率（β）が、新たな稼動可能率（θ）とされる。このような制御をすることにより、制御部５４は、稼動可能時間の変化の幅が所定量以上の大きさとなることが無い。

この新たな稼動可能率（θ）に基づいて、稼動可能率（θ）が１００％（Ｓ３０７）である場合は、制御部５４は空調機１の圧縮器１ａは従来どおりの運転（＝非制御運転）を行う（Ｓ３０８）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が９５％の場合には（Ｓ３０９）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔５７分の繰り返し運転とする（Ｓ３１０）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が９０％の場合には（Ｓ３１１）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔２７分の繰り返し運転とする（Ｓ３１２）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が８５％の場合には（Ｓ３１３）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔１７分の繰り返し運転とする（Ｓ３１４）。そうでない場合には、次のステップに移行する。

そして、稼動可能率（θ）が８０％の場合には（Ｓ３１５）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔１２分の繰り返し運転とする（Ｓ３１６）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が７５％の場合には（Ｓ３１７）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔９分の繰り返し運転とする（Ｓ３１８）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が７０％の場合には（Ｓ３１９）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３分停止⇔７分の繰り返し運転とする（Ｓ３２０）。そうでない場合には、次のステップに移行する。

そしてさらに、稼動可能率（θ）が６５％の場合には（Ｓ３２１）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を３．５分停止⇔６．５分の繰り返し運転とする（Ｓ３２２）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が６０％の場合には（Ｓ３２３）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を４分停止⇔６分の繰り返し運転とする（Ｓ３２４）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が５５％の場合には（Ｓ３２５）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を４．５分停止⇔５．５分の繰り返し運転とする（Ｓ３２６）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が５０％の場合には（Ｓ３２７）、空調機１の圧縮器１ａの運転状態を５分停止⇔５分の繰り返し運転とする（Ｓ３２８）。そうでない場合には、次のステップに移行して、稼動可能率（θ）が５０％以上の場合には（Ｓ３２９）、この時限の終了まで空調機１の圧縮器１ａの運転を停止する（Ｓ３３０）。

このような制御をすることにより、稼動可能率（θ）が所定以上に大きくなったり、その増減が激しく変化することを抑制したりすることができる。なお、図１１では省略しているが、特定時間帯の開始時刻、終了時刻、およびこの特定時間帯における稼動率を入力できるようにしておき、この特定時間帯における稼働可能率とそれ以外の時間帯における稼働可能率を自動変更するようにしてもよい。

以下、本実施の形態の空調機制御装置５０の適用例を示す。図１２は間仕切りにより区画された事業所の室内を上方から見た図である。図１２中の黒く塗った部分が空調機である。図１２のレイアウトにおいて、空調機導入時、以下の図１３による設定により稼動を開始した。

各空調機は、使用者が入力した稼動率に応じて空調機制御装置５０により、独立して制御される。隣接する空調機１，２と空調機６，７および空調機３，４，５と空調機１０，１１，１２および空調機８，９と空調機１３，１４は、上記図９にて説明したタイムラグによる制御により、強制停止のタイミングが一致してしまう場合、所定のタイミングずらして強制停止される。

空調機１，２，６，７及び空調機８，９，１３，１４は、製品保管庫として使用される部屋に設置されており、そのため温度変化を極力抑制する必要があり、予想電力消費量が目標電力最大値を超過した場合における稼動時間許容最大率は、比較的大きなものに設定されている。又、空調機１，２，６，７には、特定時間帯が設定され、この時間帯における稼動率が９５％にされている。空調機８，９，１３，１４にも特定時間帯が設定され、その時間帯における稼動率が９５％になる設定になっている。

通常時、空調機２，７，１３，１４の圧縮器はそれぞれ独立して稼動率９５％での省力運転を行い、空調機１，５，６，８，１０の圧縮器はそれぞれ独立して稼動率９０％での省力運転を行い、空調機３の圧縮器は独立して稼動率８５％での省力運転を行い、空調機９の圧縮器は独立して稼動率８０％での省力運転を行い、空調機１１の圧縮器は独立して稼動率７５％での省力運転を行い、空調機４，１２の圧縮器はそれぞれ独立して稼動率７０％での省力運転を行う。

特定時間帯においては、空調機１，２，６，７は９５％で、空調機８，９，１３，１４も９５％での省力運転をする。又、空調機１３，１４は隣接しており、同一稼動率であるので、制御に対しタイムラグが設けられる。特定時間帯においては、空調機１，２と空調機６，７および空調機８，９にもタイムラグが設けられる。

このように各空調機の圧縮器毎に制御を行うことにより、空調機の能力による室内の温度ムラをなくし、最も効率のよい方法で事業所内の空調機をコントロールすることができた。

以下に示す図１４はこの事業所に空調機制御装置５０を導入した結果の概略である。この事業所では、夏場に空調機をフル稼働させるために使用電力最大値は４５０ｋＷを記録しており、電力会社との契約は、４５０ｋＷであった。又、空調機を使用しない時期の最大は２５０ｋＷ程度であった。

この事業所に本実施の形態の空調機制御装置を導入し、常時稼動率平均（図１３の平均）約１３％、予想電力消費量が目標電力最大値を超過した場合の最大稼動率平均（図１３の平均）約５０％として運転を行った結果、使用電力最大値を空調機の圧縮器の総容量である２００ｋＷの８０％にあたる４０ｋＷを削減でき、契約電力を４１０ｋＷに抑えることができた。又、空調機の圧縮器の使用電力量の１３％にあたる電力量を削減することができた。夏場や冬場では、予想電力消費量が目標電力最大値を超過するが、その場合でも図１３の許容最大率に達するまでは、各空調機は自動的に稼動率アップ分に応じて稼動率を増加して制御され、許容最大率以上になった場合は、許容最大率を上限として省力運転を行うことによって目標電力最大値を超えないように制御することができた。

図１５は図１２のものよりレイアウトを変更した事業所の室内を上方から見た図である。レイアウトの変更により図１５のように区画が変わった場合でも、本実施の形態の空調機制御装置５０は使用者により各空調機毎の設定を変更できるので、以下の図１６のように新しく間仕切りがされた部分の稼動率の変更，許容最大率の変更を行うだけで、今までと同様なきめ細かい省力運転及び使用電力最大値発生時の許容最大率運転を、プログラムの入れ替えなく行うことができる。

図１５のレイアウトにおいても、使用者が入力した稼動率に応じて各空調機毎に独立して制御され、隣接している空調機１，２と３，４，５，と６，７と８，９と１０，１１，１２，１３，１４は、同一稼動率の場合には、それぞれタイムラグが設けられる。

空調機１，２，６，７及び空調機３，４，５，８，９が設置された部屋は、新たに間仕切りにより製品保管庫として使用されるようになり、温度変化をなるべく抑える必要があり、常時の稼動率及び許容最大率が変更された。又、これに伴い空調機１，２，６，７のみ特定時間帯と９５％の特定時間帯稼動率が設けられた。

通常時、空調機２，７の圧縮器はそれぞれ独立して稼動率９５％での省力運転を行い、空調機１，３，５，６，８，９，１０の圧縮器はそれぞれ独立して稼動率９０％での省力運転を行い、空調機４，１４の圧縮器は独立して稼動率８５％での省力運転を行い、空調機１３の圧縮器は独立して稼動率８０％での省力運転を行い、空調機１１の圧縮器は独立して稼動率７５％での省力運転を行い、空調機１２の圧縮器はそれぞれ独立して稼動率７０％での省力運転を行う。

特定時間帯においては、空調機１，２，６，７は９５％での省力運転をする。又、空調機８，９は隣接しており、同一稼動率の場合タイムラグが設けられる。特定時間帯においては、空調機１，２および空調機６，７にもタイムラグが設けられる。

このように本実施の形態の空調機制御装置においては、レイアウトが変更されても、使用者が各空調機毎に、稼動率及び許容最大率の設定の変更が行えるので、各レイアウトにおいて最も効率のよい運転パターンにより空調機をコントロールすることが可能になる。なお、本実施の形態においては、空調機のみを制御しているが、他の電力機器も同様にして空調機とともに制御してよい。

以上のように本実施の形態の目的は、複数の空調機がある事業所の総使用電力量の制御であり、この事業所における総使用電力量を測定し、この総使用電力量より電力会社指定の時間（３０分ないし６０分）が経過した時の予想総電力消費量を求め、この予想総電力消費量に応じて各空調機の圧縮器のみを停止させる時間を算出し、事業所内にある空調機の圧縮器を特定の順序を付与せずに無作為に選択して所定の停止時間だけ停止させる。これにより、複数の空調機に対して、圧縮器の稼動を適切に制御して、空調機の空調能力を落とさず且つ使用者に意識させることなく最大需要電力の増大を抑制することができる。

空調機が冷房・暖房をする為には圧縮器を稼動させることが不可欠であり、この圧縮器が空調機全体における総使用量の約８割の電力を消費する。従来主により行われている空調機の制御方法は、一般に空調機の電源を切る方法であるが、本実施の形態では、空調機の圧縮器のみを停止させることにより総使用電力量を制御する。そのため、効率的に総使用電力量を抑制することができる。

一般に、空調機は室内の空気の温度を計測する温度センサを装備しており、この温度センサの検出値により、必要時のみ圧縮器の運転を行う。空調機は、元来このように圧縮器の運転を断続的に行うものなので、使用電力最大値を低下させるために圧縮器の運転を任意に停止させても、快適さを損なうような不都合を発生させることはない。つまり、使用電力最大値を低下させる目的で圧縮器が停止していることを、空調機の使用者は感じることがない。そのため、職場で働いている人々にも空調機が制御されていることを悟られることなく従来と変わらぬ環境で快適に仕事を行うことが可能になる。

又、各空調機は個別の運転パターンにて稼動することができ、空調機のメーカー及び制御方法によらず選択した適切な制御方法にて圧縮器を制御できるので、将来的に事業所内のレイアウト変更等が行われた場合でもシステム自体を変更することなくそのまま流用することができる。

以上のように本発明の空調機制御装置は、複数の空調機が設置された事業所等の総使用電力量の制御に用いられて好適なものであり、特に工場やオフィスビルなどの電気使用量の多い電気需要家の総使用電力量の制御に用いられて最適なものである。

或る電力需要家の使用電力最大値の月毎の推移を表すグラフである。 本発明にかかる空調機制御装置の実施の形態のブロック図である。 使用者の入力する稼動率により１つの運転パターンが選択される様子を示すフローチャートである。 稼動可能率９０％の場合の空調機の室内機及び圧縮器の制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。 稼動可能率７０％の場合の空調機の室内機及び圧縮器の制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。 稼動可能率９０％の場合の室内機及び圧縮器の制御動作において、温度センサの検出値により空調機の圧縮器が停止した場合を含む制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。 稼動可能率７０％の場合の室内機及び圧縮器の制御動作において、温度センサの検出値により空調機の圧縮器が停止した場合を含む制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。 空調機制御装置の行う稼動時間のカウントと強制停止時間のカウントの動作を示すフローチャートである。 相互に隣接あるいは対面している空調機の圧縮器の制御方法（運転パターン）を示すタイムチャートである。 空調機制御装置の行う基本的な空調機制御の動作を示すフローチャートである。 図１０の制御動作に続く空調機制御装置の行う基本的な空調機制御の動作を示すフローチャートである。 間仕切りにより区画された事業所の室内を上方から見た図である。 図１２のレイアウトに対応する設定値を示す表図である。 本実施の形態の空調機制御装置導入に伴う電力削減を示す表図である レイアウトを変更した事業所の室内を上方から見た図である。 図１５のレイアウトに対応する設定値を示す表図である。

符号の説明

１ 空調機
１ａ 空調機の圧縮器
５０ 空調機制御装置
５１ インターフェース部
５２ 測定部
５３ 稼動時間演算部
５４ 制御部
５５ 入力部
５６ モニタ
５７ 記憶部

Claims (8)

1. 複数の空調機の総使用電力量を制御する空調機制御装置であり、
   前記複数の空調機を含む事業所の総使用電力量を測定する測定部と、
   前記測定部の出力する測定値から所定時間内における予想総電力消費量を求め、予想総電力消費量の増減に応じて、該各空調機の圧縮器の稼動可能時間を求めるとともに、時間帯に応じて前記稼動可能時間の長さを変える稼動時間演算部と、
   前記稼動可能時間に基づいて空調機の圧縮器の５％刻みで変化する複数の運転パターンの中から一つの運転パターンを選択して各圧縮器の動作を制御し、前記運転パターンは、複数のメーカーの空調機に対応した制御指令に基づいて設定され、前記運転パターンの設定値が空調機のレイアウトに応じて変更可能とされ、空調機の圧縮器の停止時間が所定の期間内に複数回発生するときには、複数の停止時間を連続させて１つの停止時間として制御し、稼動可能時間の変化の幅が所定量以上の大きさとなることが無いように制御し、稼動可能率が７０％を下回る場合は、１回あたりの停止時間を増やすように制御し、空調機の圧縮器の連続運転時間が所定の長さ以下になることが無いように制御し、周期的に発生する圧縮器の強制停止と温度センサによる停止とが重なることがないように制御する制御部と、を備えた
   ことを特徴とする空調機制御装置。
2. 前記制御部は、隣接して配置されていない空調機の圧縮器を特定の順番を決めずに無作為に選択して停止させ、且つ 隣接あるいは対面している空調機を同時に強制停止させないように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調機制御装置。
3. 前記制御部は、前記稼動可能時間に基づいて各空調機の圧縮器を停止したときにおいても、前記空調機からの送風は行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空調機制御装置。
4. 使用電力量及び省エネ電力量を表示するモニタをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の空調機制御装置。
5. 複数の空調機の総使用電力量を制御する空調機制御方法であり、
   前記複数の空調機を含む事業所の総使用電力量を測定し、その測定値から所定時間内における予想総電力消費量を求め、該予想総電力消費量の増減に応じて、各空調機の圧縮器の稼動可能時間を求め、時間帯に応じて前記稼動可能時間の長さを変え、前記稼動可能時間に基づいて空調機の圧縮器の５％刻みで変化する複数の運転パターンの中から一つの運転パターンを選択して各圧縮器の動作を制御し、前記運転パターンは、複数のメーカーの空調機に対応した制御指令に基づいて設定され、前記運転パターンの設定値が空調機のレイアウトに応じて変更可能とし、空調機の圧縮器の連続運転時間が所定の長さの時間以下になることが無いように制御し、空調機の圧縮器の停止時間が所定の期間内に複数回発生するときには、複数の停止時間を連続させて１つの停止時間として制御し、稼動可能時間の変化の幅が所定量以上の大きさとなることが無いように制御し、稼動可能率が７０％を下回る際、１回あたりの停止時間を増やすように制御し、周期的に発生する圧縮器の強制停止と温度センサによる停止とが重なることがないように制御する
   ことを特徴とする空調機制御方法。
6. 隣接して配置されていない空調機の圧縮器を特定の順番を決めずに無作為に選択して停止させ、且つ隣接あるいは対面している空調機を同時に強制停止させないように制御する ことを特徴とする請求項５に記載の空調機制御方法。
7. 前記稼動可能時間に基づいて各空調機の圧縮器を停止したときにおいても、空調機からの送風は行う
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の空調機制御方法。
8. 使用電力量及び省エネ電力量を積算して求め、これをモニタに表示する
   ことを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の空調機制御方法。

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