JP4487094B2 - 空調施設における電力削減システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調施設における電動機を電圧型ＰＷＭインバータによって回転制御することによる電力削減システムに関し、詳しくは、多数の分割された室内等が独立した複数の空気調和機並びに送・排風機によって空気調和されるホテル、デパートその他のビルディング等における電圧型ＰＷＭインバータによる電力削減システムに関する。更にまた本発明は、倉庫等に配置されている複数の送風機・排風機の電動機を電圧型ＰＷＭインバータにより回転制御することによる電力削減システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータにより空気調和機の電動機の消費電力を削減することは古くから行なわれており、例えば、特開平９−２３３８７９号公報に示されるものの外に多くの特許出願がある。
【０００３】
特開平１０−１５５２９７号公報は、空気調和機に組み込まれているインバータの出力電圧、空気調和機の電源電圧、室外機及び室内機のファンモータの消費電力を算出して、インバータ周波数を制御する技術を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、空調用ファンの風量及び循環ポンプの流量は、ダンパ及びバルブにより制御されるが、電力削減には適していない。
【０００５】
上記したように、単一の空気調和機の消費電力を削減することにおいて、組み込まれたインバータにより循環ポンプの電動機を回転制御することは、周知である。然しながら、多数の客室を備えたホテル等では、個々の客室だけでなく、ロビーや廊下更には厨房等も空気調和する必要があるが、個々に備えられている空気調和機等の電動機の電力削減を行なうだけでは、省エネ対策として不十分である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み、多数の分割された室内等が独立した複数の空気調和機並びに送・排風機によって空気調和されるホテルその他のビルディング等における電力削減システムを明らかにすることを課題とする。
【０００７】
更にまた本発明は、倉庫等に配置されている複数の送風機・排風機の電動機を電圧型ＰＷＭインバータにより回転制御することによる電力削減システムを明らかにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電力削減システムは、下記構成を有する。
１．ホテル、デパート等の冷房、暖房及び換気を行う既設の空調施設における電力削減システムであって、
複数個配置されている空調機のファン・ポンプの電動機、送風機・排風機の電動機、冷温水ポンプの電動機を、それぞれの電動機に配置した電圧型ＰＷＭインバータにより統一的に回転制御する構成であり、
ＣＰＵの中央演算回路により、予め入力されているベース負荷容量データと、前記空調機のファン・ポンプの電動機の負荷状況を検出したフィードバックデータとが演算されて、主周波数指令と従周波数指令とが発せられ、
前記主周波数指令に従って前記空調機のファン・ポンプの電動機に配置されている上位インバータの出力が制御され、
前記従周波数指令と前記送風機・排風機・冷温水ポンプの電動機それぞれの負荷情報とによって演算された情報に従って、前記排風機・送風機・冷温水ポンプの電動機のそれぞれに配置されている下位インバータの出力が制御され、
前記それぞれの電動機は、ソフトスタート機能が付加された構成であることを特徴とする空調施設における電力削減システム。
【００１０】
２．倉庫等の物品管理などに必要な湿・温度や清浄な室内環境を保持する既設の空調施設における電力削減システムであって、
複数個配置されている排風機又は送風機の電動機、送風機又は排風機の電動機を、それぞれの電動機に配置した電圧型ＰＷＭインバータにより統一的に回転制御する構成であり、
ＣＰＵの中央演算回路により、予め入力されているベース負荷容量データと、前記排風機又は送風機の電動機の負荷状況を検出したフィードバックデータとが演算されて、主周波数指令と従周波数指令とが発せられ、
前記主周波数指令に従って排風機又は送風機の電動機に配置されている上位インバータの出力が制御され、
前記従周波数指令と送風機又は排風機の電動機の負荷情報とによって演算された情報に従って、前記送風機又は排風機の電動機に配置されている下位インバータの出力が制御され、
前記それぞれの電動機は、ソフトスタート機能が付加された構成であることを特徴とする電力削減システム。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において制御対象となる機器は次の通りである。
【００１３】
▲１▼ 空気調和機の電動機（外調機、エアハンドリングユニット、ファンコイルユニット等と呼ばれている）
▲２▼ 排風機・送風機の電動機（上記空調機と同エリアを換気する機器のみ）
▲３▼ 冷水・温水・冷温水１次・冷温水２次ポンプの電動機（上記空調機に冷温水を供給する機器のみ）
▲４▼ 排風機・送風機の電動機（倉庫、駐車場、厨房等空調されていないエリアにある機器のみ）
本発明において利用されるインバータとしては、電圧型ＰＷＭインバータ（例えば、安川電機社製）が挙げられる。電圧型ＰＷＭを採用する理由としては、▲１▼出力電圧波形が安定しており、電源側に有害な低次高周波を除去することができる、▲２▼電圧演算制御やベクトル制御等の機能を搭載し易い、等が挙げられる。
【００１４】
尚、電圧型ＰＷＭインバータの詳細に関しては、安川電機社編「インバータドライブ技術第２版」が参照できる。
【００１５】
図１並びに図２に示す実施態様を説明する。この実施態様は、外気非導入型の空調機の電動機、排風機の電動機、送風機の電動機、冷温水ポンプの電動機を統一的に制御するものである。
【００１６】
外気非導入型の空調機の電動機に配置される電圧型ＰＷＭインバータは、上位インバータと位置付けられ、排風機の電動機、送風機の電動機、冷温水ポンプの電動機のそれぞれに配置される電圧型ＰＷＭインバータは、下位インバータと位置付けされる。
【００１７】
制御装置のＣＰＵには、予めベース負荷容量データ（各電動機の負荷容量に基づく情報）が入力されており、空調機の電動機に配置されている上位インバータの負荷を検出した情報がＣＰＵにフィードバックされて前記ベース負荷容量データと共に演算が行なわれ、ＣＰＵから発せられる主周波数指令により、空調機の電動機に配置されている上位インバータの出力周波数が制御される。また、ＣＰＵからはベース負荷容量データとフィードバックされた空調機の電動機に配置されている上位インバータの負荷情報とによって演算されて従周波数指令が発せられ、この従周波数指令と、排風機・送風機・冷温水ポンプのそれぞれの電動機の負荷情報とによって演算された情報に従って、排風機・送風機・冷温水ポンプのそれぞれに配置されている下位インバータの出力周波数が制御される。
【００１８】
図３に示す実施態様を説明する。この実施態様は、外気導入型空調機を利用したもので、送風機を利用しない点を除き、図１に示した実施態様と実質的に同一である。
【００１９】
図４に示す実施態様を説明する。この実施態様は、主周波数指令により制御される機器を排風機（又は送風機）の電動機、従周波数指令により制御される機器を送風機（又は排風機）の電動機とする点、を除き図１に示した実施態様と実質的に同一である。この実施態様は、倉庫・駐車場・厨房等のように冷・暖房されていないエリアに配置される複数の排風機・送風機の電動機を制御するのに適している。
【００２０】
本発明に係る電力削減システムによる電力削減をより効率的に行なうために、各電動機にソフトスタート機能が付加される。インバータはスイッチング回路により出力周波数、電圧を変動させており、これにタイマーを組み込むことにより電源投入より徐々に周波数、電圧を目標まで上げる（下げる）ことができる、つまり加速減速ができることから、負荷起動停止時の電力損失やショック、摩擦等の機械損失を軽減することができる。また、この構成により、モータ本体のみならずベアリング、ベルト等の駆動伝達部の長寿化も実現される。
【００２１】
【実施例】
本発明に係る電力削減システムをホテルに適用することを想定し、表１の制御対象機器を制御する実験を行ない、削減電力を試算した。年間削減金額を試算すると￥４，５０２，９２９となり、月額では￥３７５，２４４となることが判明した。
【００２２】
【表１】
（注１）削減量を電気料金に換算するには、夏季料金（７〜９月）では、電力単価￥１６．１５を乗算し、他季（１０〜６月）では電力単価￥１４．６５を乗算する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、削減率が４０．５〜４６．５％に達し、十分な電力削減を行なうことができ、頭記した課題が解決される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電力削減システムの１実施態様を示す概略図
【図２】本発明に係る電力削減システムの制御系を示すブロック図
【図３】本発明に係る電力削減システムの他の実施態様を示す概略図
【図４】本発明に係る電力削減システムの他の実施態様を示す概略図
Claims (2)
- ホテル、デパート等の冷房、暖房及び換気を行う既設の空調施設における電力削減システムであって、
複数個配置されている空調機のファン・ポンプの電動機、送風機・排風機の電動機、冷温水ポンプの電動機を、それぞれの電動機に配置した電圧型ＰＷＭインバータにより統一的に回転制御する構成であり、
ＣＰＵの中央演算回路により、予め入力されているベース負荷容量データと、前記空調機のファン・ポンプの電動機の負荷状況を検出したフィードバックデータとが演算されて、主周波数指令と従周波数指令とが発せられ、
前記主周波数指令に従って前記空調機のファン・ポンプの電動機に配置されている上位インバータの出力が制御され、
前記従周波数指令と前記送風機・排風機・冷温水ポンプの電動機それぞれの負荷情報とによって演算された情報に従って、前記排風機・送風機・冷温水ポンプの電動機のそれぞれに配置されている下位インバータの出力が制御され、
前記それぞれの電動機は、ソフトスタート機能が付加された構成であることを特徴とする空調施設における電力削減システム。 - 倉庫等の物品管理などに必要な湿・温度や清浄な室内環境を保持する既設の空調施設における電力削減システムであって、
複数個配置されている排風機又は送風機の電動機、送風機又は排風機の電動機を、それぞれの電動機に配置した電圧型ＰＷＭインバータにより統一的に回転制御する構成であり、
ＣＰＵの中央演算回路により、予め入力されているベース負荷容量データと、前記排風機又は送風機の電動機の負荷状況を検出したフィードバックデータとが演算されて、主周波数指令と従周波数指令とが発せられ、
前記主周波数指令に従って排風機又は送風機の電動機に配置されている上位インバータの出力が制御され、
前記従周波数指令と送風機又は排風機の電動機の負荷情報とによって演算された情報に従って、前記送風機又は排風機の電動機に配置されている下位インバータの出力が制御され、
前記それぞれの電動機は、ソフトスタート機能が付加された構成であることを特徴とする電力削減システム。
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