JP4406771B2

JP4406771B2 - 空気調和システム

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Publication number: JP4406771B2
Application number: JP2005048807A
Authority: JP
Inventors: 力岩崎; 昌志渡辺; 達也杉山
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP2006234266A

Description

本発明は、空気調和システムに係り、特に、複数台の空気調和機が通信線で接続されている空気調和システム全体のエネルギー使用量を抑制する手段に関する。

従来、エネルギー使用量を抑制する手段としては、エネルギー使用量を抑制する装置(例えばデマンド装置など)を別途設置し、その装置から各空気調和機に対してエネルギー使用量を抑制する指令を出力し、上限エネルギー使用量以下となるよう抑制している。

特定空間利用者を指定する特定空間利用者指定手段と、複数の空間全体のエネルギー使用量が複数の空間全体の目標エネルギー量を超過しそうになった場合に、特定空間利用者が利用している特定空間に対する空気調和機の空調能力を省エネルギー契約に従って制限する省エネルギー制御システムが提案されている(例えば、特許文献１参照)。

一元化された集中計算センターが、コントローラにピークカット指令を送信し、各コントローラに接続された空気調和機を省電力化する電気機器のデマンド制御システムも提案されている(例えば、特許文献２参照)。

空調監視盤が、外部からのデマンド要求に応じて空調機の消費電流を下げる必要が生じた際、例えば空調負荷の小さい室内機から順に空調能力を低下させる指令を送信する空気調和機が提案されている(例えば、特許文献３参照)。

既設の空気調和機システムの操作部と同等の操作入力可能な同等操作部と、デマンド監視ユニットからのデマンド制御信号を受けるとともに、同等操作部への設定入力を受けて既設の空気調和システムを制御する負荷制御部とからなるデマンド監視システムも提案されている(例えば、特許文献４参照)。

設定温度と室温との温度差の変化割合が大きい空気調和機の停止優先を高くし、デマンド制御装置が空気調和機全体のエネルギー使用量を抑制する空気調和機の電力デマンド制御装置が提案されている(例えば、特許文献５参照)。

特開２００４−１１６９７２号公報 (第６〜９頁図１〜図６) 特開２００２−０１０５３２号公報 (第８頁図３，図４) 特開２００１−３１７７９１号公報 (第３〜４頁図１) 特開２０００−１４６２５６号公報 (第３〜５頁図１，図６) 特開平０６−３０３７２２号公報 (第３〜４頁図１，図２)

上記従来技術では、いずれも、エネルギー使用量を抑制するために空気調和機とは別にエネルギー使用量を抑制する新たな装置が必要となり、新たに室内に増設されるこれらいずれかの装置と各室外機との間にそのための専用配線も引き回さなければならないので、機器増設および専用配線引き回しの手間などがコストアップ要因となる。

また、集中計算センターなどで、一元管理すると、例えば空調負荷の小さい室内機から順に空調能力を低下させる指令を送信する方式では、空調機使用者が知らないところで設定内容が勝手に変更されたり、リモコンを操作しても設定温度を調節できないなど、例えばホテルの隣室間で、設備の不備を疑ったり空調の効き目に不公平感を持たれたりするような不具合があった。

本発明の課題は、エネルギー使用量を抑制するデマンド装置などを増設しないで、複数台の空気調和機全体のエネルギー使用量を空気調和機全体で使用可能な上限エネルギー使用量以下に抑制する空気調和システムを提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、室外機制御装置を搭載した室外機と室内機制御装置を搭載した室内機とを冷媒配管で接続した空気調和機を複数含み、すべての室外機制御装置と室内機制御装置とを通信線で接続した空気調和システムにおいて、それぞれの空気調和機の室外機制御装置又は室内機制御装置は、空気調和機全体の上限エネルギー使用量を記憶する手段と、通信線から他の空気調和機の通信データを傍受する手段と、傍受した通信データに基づいて他の空気調和機のエネルギー使用量、連続運転時間、連続停止時間及び運転温度条件と、空気調和機全体の合計エネルギー使用量を把握する手段と、合計エネルギー使用量が上限エネルギー使用量以上となった場合に、連続運転時間が長い空気調和機から順に所定時間停止させ、その後に運転を再開させる手段とを備え、運転を再開させる手段は、運転再開させる空気調和機が他の空気調和機より連続停止時間が長いか否か判断し、該判断が肯定のときに運転再開させ、該判断が否定のときは当該他の空気調和機の運転温度条件が不成立のときに運転再開させ、当該他の空気調和機の運転温度条件が成立のときに運転再開させないことを特徴とする空気調和システムを提案する。

本発明によれば、室外機又は室内機は、他の空気調和機の通信を傍受し空気調和機の総エネルギー使用量を取得し、エネルギー使用量が上限エネルギー使用量となるタイミングを検知した場合に、連続運転時間の長い空気調和機から強制停止させるので、空調の効き目に不公平感を持たせず、エネルギー使用量を抑制できる。

次に、図１〜図６を参照して、本発明による空気調和システムの実施例を説明する。

図１は、本発明による空気調和機の制御装置を搭載した空気調和機３台を通信線で接続した空気調和システムの構成を示すブロック図である。

本実施例の空気調和機０(ａ，ｂ，ｃ)は、冷媒配管７(ａ，ｂ，ｃ)で接続されている室外機１(ａ，ｂ，ｃ)と室内機３(ａ，ｂ，ｃ)とからなる。

室外機１(ａ，ｂ，ｃ)には、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が搭載され、室内機３(ａ，ｂ，ｃ)には、室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)が搭載され、通信線６xで接続されている。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)と室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)との組合せのうちで、基本的通信相手となるのは、例えば室外機１(ａ)の室外機制御装置２(ａ)では、室外機１(ａ)に冷媒配管７で接続されてユニットを形成している室内機３(ａ)の室内機制御装置４(ａ)である。

室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)は、通信線９(ａ，ｂ，ｃ)により、各種運転状態などを設定できるリモコン５(ａ，ｂ，ｃ)と接続されている。

室外機１(ａ，ｂ，ｃ)および室内機３(ａ，ｂ，ｃ)は、主電源スイッチ１１から、電源線１２yと各空気調和機専用の電源スイッチ１０(ａ，ｂ，ｃ)とを介し、電源線１２x(ａ，ｂ，ｃ)により給電される。

上限エネルギー使用量を室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に設定する場合のみ、通信線６yにより、書込み装置８を室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に接続する。書込み装置８は、通信インターフェースを備えた一般的なコンピュータである。

図２は、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)の内部構成の一例を示すブロック図である。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器，入出力ポートなどの各種周辺回路を内蔵しているマイコン２０と、各種データを保存する記録媒体であるＥＥＰＲＯＭ２１と、室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)，他室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)，データ書込み装置８と通信する通信回路２２と、各種入力，各種出力を処理する入出力回路２４とからなり、これらの回路は、互いにシステムデバイス２５で接続されている。

図３は、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)における処理手順を示すフローチャートである。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、通信線６xを介して、他の空気調和機の通信データを傍受する。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、傍受したデータから制御に必要となるエネルギー使用量，連続運転時間，連続停止時間，運転温度条件を取得する。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、データ取得後、主電源スイッチ１１から電源供給されるすべての空気調和機のエネルギー使用量を加算し、加算したエネルギー使用量を主電源スイッチ１１以下の契約電力である上限エネルギー使用量と比較する。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、エネルギー使用量が上限エネルギー使用量以上となったら、自身の空気調和機の連続運転時間と他の空気調和機の連続運転時間とを比較し、自身の連続運転時間が一番長ければ、強制停止するとともに、再運転を所定時間防止するためにタイマカウントを開始する。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、エネルギー使用量が上限エネルギー使用量未満となっても、強制停止後再運転防止タイマが例えば３０分をカウントするまでは、強制停止を継続する。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)は、３０分経過したら、自身の空気調和機の連続停止時間と他の空気調和機の連続停止時間とを比較し、自身の連続停止時間(３０分)が一番長ければ、強制停止を解除し、運転を再開する。

他に連続停止時間の長い空気調和機が存在する場合でも、その空気調和機が運転すべき運転温度条件でなかった場合は、強制停止を解除し、運転を再開する。

図４は、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)毎になされる動作例を並べて示すタイミングチャートである。

空気調和機０(ａ)が運転を開始し、やがて空気調和機０(ｂ)も運転する。空気調和機０(ｃ)は運転温度条件とならないので、停止を継続する。

Ｔ１において、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が、各々上限エネルギー使用量以上となったことを検出する。

空気調和機０(ａ)の連続運転時間が最長なので、室外機制御装置２(ａ)が、自身を強制停止させる。

室外機制御装置２(ａ)は、３０分経過後、他の空気調和機と連続停止時間を比較する。連続停止時間は空気調和機０(ｃ)の方が長いが、空気調和機(ｃ)は運転温度条件でないので、空気調和機０(ａ)の運転を再開させる。

Ｔ２において、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が、各々上限エネルギー使用量以上となったことを検出する。

空気調和機０(ｂ)の連続運転時間が最長なので、室外機制御装置２(ｂ)が、自身を強制停止させる。

室外機制御装置２(ｂ)は、３０分経過後、他の空気調和機と連続停止時間を比較する。連続停止時間は空気調和機０(ｃ)の方が長いが、空気調和機(ｃ)は運転温度条件にないので、空気調和機０(ｂ)の運転を再開させる。

Ｔ３において、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が、各々上限エネルギー使用量以上となったことを検出する。

Ｔ４において、強制停止中に空気調和機０(ｃ)が、運転を開始し、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が、各々上限エネルギー使用量以上となったことを検出する。

室外機制御装置２(ａ)は、Ｔ３において、強制停止３０分後、他の空気調和機と連続停止時間とを比較し、自身が最長であるから、運転を再開させる。

Ｔ５において、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が、各々上限エネルギー使用量以上となったことを検出する。

空気調和機０(ｃ)の連続運転時間が最長なので、室外機制御装置２(ｃ)が、自身を強制停止させる。

室外機制御装置２(ｂ)は、Ｔ４において、強制停止３０分後、他の空気調和機と連続停止時間とを比較し、自身が最長であるから、運転を再開させる。

Ｔ６において、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が、各々上限エネルギー使用量以上となったことを検出する。

室外機制御装置２(ｃ)は、Ｔ５において、強制停止３０分後、他の空気調和機と連続停止時間とを比較し、自身が最長であるから、運転を再開させる。

本実施例では、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)が空気調和機０(ａ，ｂ，ｃ)を制御しているが、室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)でも、空気調和機０(ａ，ｂ，ｃ)を同等に制御できる。

図５は、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に上限エネルギー使用量を設定する処理手順を示す図である。

上限エネルギー使用量を各室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に設定するには、通信線６yにより、書込み装置８を室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)のいずれかの通信回路２２に接続する。

書込み装置８は、通信線６y，６xを介して、室外機制御装置２(ａ)に上限エネルギー使用量書込み指令を送信する。室外機制御装置２(ａ)は、指令を受信したら、受信したことを書込み装置８に送信するとともに、受信した上限エネルギー使用量をＥＥＰＲＯＭ２１に書込む。

書込み装置８は、通信線６y，６xを介して、室外機制御装置２(ｂ)に上限エネルギー使用量書込み指令を送信する。室外機制御装置２(ｂ)は、指令を受信したら、受信したことを書込み装置８に送信するとともに、受信した上限エネルギー使用量をＥＥＰＲＯＭ２１に書込む。

書込み装置８は、通信線６y，６xを介して、室外機制御装置２(ｃ)に上限エネルギー使用量書込み指令を送信する。室外機制御装置２(ｃ)は、指令を受信したら、受信したことを書込み装置８に送信するとともに、受信した上限エネルギー使用量をＥＥＰＲＯＭ２１に書込む。

図６は、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)の入出力回路２４の構成の一例を示すブロック図である。

室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に搭載されている入出力回路２４は、運転データなどを参照するセグメント表示器２４０，押しボタンスイッチ２４１，ディップスイッチやロータリースイッチなどのスイッチ類２４２，温度を抽出するアナログ入力２４３，リレー出力２４４，接点入力２４５を装備している。

上記実施例では、エネルギー使用量を設定する手段として、書込み装置８を使用した。この設定方法に代えて、セグメント２４０および押しボタンスイッチ２４１を利用し、上限エネルギー使用量の設定値を個々の室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に書込む方法や、上限エネルギー使用量の設定値をディップスイッチ，ロータリースイッチなどのスイッチ類２４２に割り付ける方法もある。

室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)も、室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)と同等の回路構成であり、上限エネルギー使用量を室内機制御装置４(ａ，ｂ，ｃ)に設定する方法も実現できる。

本発明による空気調和機の制御装置を搭載した空気調和機３台を通信線で接続した空気調和システムの構成を示すブロック図である。室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)の内部構成の一例を示すブロック図である。室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)における処理手順を示すフローチャートである。室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)毎になされる動作例を並べて示すタイミングチャートである。室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)に上限エネルギー使用量を設定する処理手順を示す図である。室外機制御装置２(ａ，ｂ，ｃ)の入出力回路２４の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

０(ａ，ｂ，ｃ) 空気調和機
１(ａ，ｂ，ｃ) 室外機
２(ａ，ｂ，ｃ) 室外機制御装置
３(ａ，ｂ，ｃ) 室内機
４(ａ，ｂ，ｃ) 室内機制御装置
５(ａ，ｂ，ｃ) リモコン
６x，６y 通信線
７(ａ，ｂ，ｃ) 冷媒配管
８書込み装置
９通信線
１０(ａ，ｂ，ｃ) 電源スイッチ
１１主電源スイッチ
１２x(ａ，ｂ，ｃ)，１２y 電源線
２０マイコン
２１ＥＥＰＲＯＭ
２２通信回路
２４入出力回路
２５システムデバイス
２４０セグメント
２４１押しボタンスイッチ
２４２スイッチ類
２４３アナログ入力
２４４リレー出力
２４５接点入力

Claims

室外機制御装置を搭載した室外機と室内機制御装置を搭載した室内機とを冷媒配管で接続した空気調和機を複数含み、すべての前記室外機制御装置と前記室内機制御装置とを通信線で接続した空気調和システムにおいて、
それぞれの空気調和機の前記室外機制御装置又は前記室内機制御装置は、空気調和機全体の上限エネルギー使用量を記憶する手段と、前記通信線から他の空気調和機の通信データを傍受する手段と、傍受した通信データに基づいて他の空気調和機のエネルギー使用量、連続運転時間、連続停止時間及び運転温度条件と、空気調和機全体の総エネルギー使用量を把握する手段と、前記総エネルギー使用量が前記上限エネルギー使用量以上となった場合に、連続運転時間が長い空気調和機から順に所定時間停止させ、その後に運転を再開させる手段とを備え、
前記運転を再開させる手段は、運転再開させる空気調和機が他の空気調和機より連続停止時間が長いか否か判断し、該判断が肯定のときに運転再開させ、該判断が否定のときは当該他の空気調和機の運転温度条件が不成立のときに運転再開させ、当該他の空気調和機の運転温度条件が成立のときに運転再開させないことを特徴とする空気調和システム。
請求項１に記載の空気調和システムにおいて、
前記上限エネルギー使用量を前記室外機制御装置又は前記室内機制御装置にそれぞれ設定する手段が、前記通信線に接続される書込み装置であることを特徴とする空気調和システム。
請求項１に記載の空気調和システムにおいて、
前記上限エネルギー使用量を前記室外機制御装置又は前記室内機制御装置にそれぞれ設定する手段が、当該室外機制御装置の入出力回路であることを特徴とする空気調和システム。