JP4719538B2

JP4719538B2 - 空気調和システム

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Publication number: JP4719538B2
Application number: JP2005260195A
Authority: JP
Inventors: 泰志冨田; 晴美内ヶ崎; 泰志原田; 正嶋　　博; 正裕松原; 章西口; 宏成菊池; 延久小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: JP2006138621A

Description

本発明は、空気調和システムに係り、特に、複数の室内機を含む空気調和システムにおいて所定以上の快適度を保ちながら全体として省エネルギーを達成する省エネルギー制御装置に関する。

空調機(空気調和機)は、室内空気や外気を冷却または加熱して室内に吹き出し、室内の温度や湿度を快適に維持する設備である。

空調機の出力エネルギーを入力エネルギーで割った値、すなわち、冷房能力÷消費電力または暖房能力÷消費電力は、一般に、成績係数 Coefficient of Performance ＣＯＰと呼ばれる。例えば、電気駆動式の空調機の冷房時のＣＯＰは、空調機の冷却出力の熱量換算値を消費電力の熱量換算値で割った値になる。

同じ量の熱負荷を除去する場合、ＣＯＰが大きいほど消費電力量が小さく、省エネルギーの空調機である。ＣＯＰは、出力レベルによっても変わる。空調機のＣＯＰは、一般に、中間的な出力領域で高く、冷却出力が大きい領域や小さい領域では低くなる。

除湿運転時に、外気温度と室内温度と室内湿度とを検出し、検出した室内温度と室内設定温度との差および検出した室内湿度と室内設定湿度との差に応じて、圧縮機および室外ファンの回転数を補正し、効率良くかつ快適に除湿運転する空気調和機が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

また、室内温度にかかわらず、空気調和動作を所定時間だけ強制的に停止させて間欠動作させ、省エネルギーと快適度とを両立させる空気調和機の制御装置も提案されている(例えば、特許文献２参照)。

上記特許文献１および２に記載の技術を含めて、従来の空気調和システムにおいては、ユーザが室温の目標値を設定すると、空調機は室温がその目標値になるように動作する。冷却出力や加熱出力のレベルは、空調機内に組み込まれたロジックに従って制御され、外部からは制御できなかった。

特開平１１−３０４２８５号公報(第２〜３頁図１〜図４) 特開平０９−２９２１４９号公報(第３〜４頁図１〜図４)

一般に、空調機の出力レベルは、室内環境の快適度などを考慮して、内部動作ロジックに従って制御されており、冷却運転時のＣＯＰが常時高い領域で運転されているとは限らない。

一方、快適度は、室温が目標値に正確に一致していなくても、目標値との偏差がそれほど大きくなければ許容され、さらに、目標値との偏差が多少大きくても、少しの時間なら許容できることが実証されている(例えば、特許文献２参照)。

特許文献１は、除湿運転時に、効率と快適さとを両立させる技術を示している。しかし、運転時間の大部分を占める通常の冷房運転および／または暖房運転中に効率と快適さとを更に高める技術については、何も示していない。また、複数の室内機を統合的に制御する方式ではない。

特許文献２は、複数のファンコイルユニットと、複数の吹き出し口とを示している。しかし、基本的に、室内温度にかかわらず、空気調和動作を所定時間だけ強制的に停止させて間欠動作させる技術であるから、室内の平面的温度分布の偏りに対応した制御は不可能である。したがって、部屋の片隅などの室温と目標温度との偏差に応じて室内機毎に細かく制御し、複数の室内機全体としての省エネルギーと個別の快適度とを両立させることはできなかった。

本発明の目的は、人が不快さを強く感じない領域の幅を活用して、それぞれの室内機が設置されている領域で所定以上の快適度を確保しつつ、空調機の出力レベルを高ＣＯＰ点に常時制御して運転効率を高め、空調機全体としての省エネルギーを実現する省エネルギー制御装置を備えた空気調和システムを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、複数の室内機グループと前記室内機グループの要求負荷を供給する少なくとも１台の室外機とからなる空調機と、前記空調機を制御する空調機監視制御装置と、省エネルギー制御装置とを含んでなる空気調和システムにおいて、前記空調機は、空調機出力レベルが中間的な出力領域で効率が高く、前記中間的な出力領域よりも空調機出力レベルが大きい又は小さい出力領域で効率が低い特性を有し、前記省エネルギー制御装置は、少なくとも前記室内機グループおよび前記室外機から得られた室内外の温度および／または湿度に基づいて室内の快適度を判断する快適度監視手段と、入力手段から入力される指令に応じて、室内の快適度が設定された許容範囲を逸脱しないように前記空調機の運転休止を制御する第１の制御と、前記室内機グループが全て同じ仕様でｍ（自然数）グループ有る場合に、冷房時には、ｍグループのうちｎ（自然数）グループの室内機グループを下限値温度設定で運転させ、残り（ｍ−ｎ）グループの室内機グループを上限値温度設定で運転させて空調機全体としての冷却出力を変え、暖房時には、ｍグループのうちｎグループの室内機グループを上限値温度設定で運転させ、残り（ｍ−ｎ）グループの室内機グループを下限値温度設定で運転させて空調機全体としての暖房出力を変え、前記運転する室内機グループのグループ数ｎを調節して前記空調機を制御する第２の制御とを実行する空調機運転休止制御手段と、前記室内機グループの複数の空調機設定値の組合せからなる複数の運転パターンに対応付けて空調機出力が設定されている運転パターン負荷特性データと、空調機出力と消費エネルギーの関係を示す部分負荷特性データとが格納されている空調機特性データベースと、前記空調機運転休止制御手段から前記第１の制御に基づいて運転指示が出されたとき、前記空調機特性データベースの前記運転パターン負荷特性データと前記部分負荷特性データを参照して、前記室内機グループの吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を前記空調機設定値とする組合せの運転パターンに対応する空調機出力のうちで最も効率が高い空調機出力を目標値とし、前記空調機特性データベースの前記運転パターン負荷特性データを参照して空調機出力が前記目標値に最も近い運転パターンを決定する運転点決定手段と、前記空調機運転休止制御手段からの前記第２の制御指令に基づいて前記空調機を制御し、又は前記運転点決定手段が決定した運転パターンに基づいて前記空調機を制御する運転制御手段と、前記空調機運転休止制御手段からの休止指示に従い前記空調機の運転を休止させる休止制御手段とを備えてなる空気調和システムを提案する。

本発明によれば、人が不快さを強く感じない領域の幅を活用して、それぞれの室内機が設置されている領域で所定以上の快適度を確保しつつ、空調機の出力レベルを高ＣＯＰ点に常時制御して運転効率を高め、空調機全体としての省エネルギーを実現する。

本発明は、空調機の出力レベルを高ＣＯＰ点に常時制御して運転効率を高めることを目的としているので、基本的には、空調機の出力レベルを最高ＣＯＰ点周辺になるように制御する。

空調対象領域は、空間的にいくつかの部分領域に分割され、高効率になる空調機出力レベルとそのための空調機設定値とを組合せた空間的パターンが作成され、空調機特性データベースに格納される。

この空間的パターンと時間的運転制御パターンとを組合せて、不快さを強く感じない領域の幅を活用し、所定の快適度を確保し、空調機の出力レベルを高ＣＯＰ点に常時制御して運転効率を高め、空調機全体としての省エネルギーを実現する。

その際に、常に最高ＣＯＰ点で運転し、例えば冷房運転では、設定下限温度に達したら休止し、室温が徐々に上昇し設定上限温度に達したら、最高ＣＯＰ点で運転を再開し、これを繰り返す間欠運転制御方式がある(実施例１)。

外気温，日射，室内人数などが変動すれば、空気調和の負荷が変動するので、常に最高ＣＯＰ点で運転できるとは限らない。そこで、本発明は、それぞれの負荷に基づき空調機の出力レベルを変更し、この出力レベルに対応する部分的最高ＣＯＰ点で運転を継続する連続制御方式も提案する(実施例２)。

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、本発明による省エネルギー制御装置を備えた空気調和システムの一実施例の系統構成を示すブロック図である。

省エネルギー制御装置１は、通信線３を介して、空調機監視制御装置２０１および室内外状態計測装置４と接続されている。

空調機２は、室内機２０２と室外機２０３とからなる。空調機２は、室外機２０３で圧縮した冷媒を室内機２０２で膨張させ、室内機２０２に吸込まれた空気から熱を奪って冷却し、室内機２０２の吹出口から冷風として室内に放出する。

複数台の室内機２０２が含まれている場合もある。温度設定等を一括制御するモードしかない複数の室内機２０２は一括して扱う。本発明では、１台のみからなる室内機２０２も含めて、室内機グループ２０２という。空調機２全体の冷却出力は、各室内機グループ２０２の冷却出力を合計した値になる。

空調機監視制御装置２０１は、室内機２０２および室外機２０３の状態値を監視し、室内機２０２および室外機２０３の運転を制御する。より具体的には、室内機２０２の吸込口空気温度，吹出口空気温度，設定温度，空調機消費電力量などの状態値を監視し、状態値に基づいて室内機２０２および室外機２０３の運転・停止および冷却出力等を制御する。

室内外状態計測装置４は、室内温度，室内湿度，外気温度，外気湿度などの状態値を計測する手段である。室内機２０２が温度センサや湿度センサを内蔵している場合でも、室内機２０２から離れた位置の温度や湿度の状態値を取り込みたいことがある。例えば、いすに座っている人の足下の温度を計測したい場合は、室内機２０２が内蔵している温度センサでは正確な状態値を取得できないので、多点からより正確な状態値を得るには、温度センサや湿度センサを追加設置した方がよい。

省エネルギー制御装置１は、入出力手段１０１と、空調機運転休止制御手段１０２と、運転制御手段１０３と、休止制御手段１０４と、制御信号出力手段１０５と、運転点決定手段１０６と、空調機特性データベース１０７と、空調機状態監視手段１０８と、空調機監視制御装置通信手段１０９と、快適度監視手段１１０と、室内外状態監視手段１１１と、計測装置通信手段１１２とからなる。

図２は、本発明の実施例１における空調機運転休止制御手段１０２の処理手順を示すフローチャートである。
(１) 開始
空調機運転休止制御手段１０２は、入出力手段１０１からのＣＯＰ最適化運転の起動要求に応じて処理を開始する。
(２) 現在の空調機運転休止状態値の取得
空調機運転休止制御手段１０２は、空調機状態監視手段１０８から、空調機運転休止状態値を取得する。空調機運転休止状態値は、室外機２０３の現在の運転休止の状態に応じて、「運転」、「休止」のいずれかの値となる。
(３) 室内の現在の快適度を取得
空調機運転休止制御手段１０２は、快適度監視手段１１０から、室内の現在の快適度の判定結果を取得する。快適度値は、許容範囲内にあるなら０、寒い状態なら負の値、暑い状態なら正の値となる。快適度値は、その絶対値が大きいほど不快度が高い。快適度監視手段１１０の処理については、後述する。
(４) 運転モードの変更
空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＝０である場合は、そのまま(５)の処理に移行する。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、そのまま(５)の処理に移行する。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、運転制御手段１０３に運転処理の停止要求を送り、休止制御手段１０４に休止処理の起動要求を送る。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、運転制御手段１０３に運転処理の起動要求を送る。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」であり、かつ、快適度値が前回値以下であれば、そのまま(５)の処理に移行する。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」であり、かつ、快適度値が前回値よりも大きいならば、「ＣＯＰ最適化運転不適」を入出力手段１０１に出力した後、(７)の処理に移行する。
(５) 運転制御手段１０３による運転停止のチェック
空調機運転休止制御手段１０２は、運転制御手段１０３から休止の要求があれば、運転制御手段１０３に運転処理の停止要求を送り、休止制御手段１０４に休止処理の起動要求を送り、(６)の処理に移行する。
(６) ＣＯＰ最適化運転の停止要求のチェック
空調機運転休止制御手段１０２は、入出力手段１０１からＣＯＰ最適化運転の停止要求がなければ、(２)の処理に戻る。
(７) 終了
空調機運転休止制御手段１０２は、運転制御手段１０３に処理停止の要求を送り、処理を終了する。

図３は、本発明の実施例１における運転制御手段１０３の処理手順を示すフローチャートである。
(１) 開始
運転制御手段１０３は、空調機運転休止制御手段１０２からの運転処理の起動要求に応じて処理を開始する。運転制御手段１０３は、運転点決定手段１０６に処理開始の要求を送る。
(２) ターゲット運転点データの取得
運転制御手段１０３は、運転点決定手段１０６からターゲット運転点データを取得する。
ターゲット運転点データは、空調機２の冷却出力を目標値に制御するためのデータであり、ターゲット冷却出力データと、その実現運転パターンとからなる。

ターゲット冷却出力の実現運転パターンとは、ターゲット冷却出力に近い状態を実現する各室内機グループ２０２の室内機運転停止指令値，室内機運転モード設定値，風量設定値，温度設定値の組合せデータである。室内機運転停止指令値とは、室内機２０２のファンが全台停止しているか否かに応じて、「停止」または「運転」の値である。室内機運転モードとは、室内機グループ２０２毎に設定されまたは動作する運転モードであり、取り得る値は、「冷房」、「暖房」、「除湿」、「送風」などがある。
ターゲット運転点データは、運転点決定手段において決定される。運転点決定手段１０６の処理については、後述する。
(３) 制御内容の決定
運転制御手段１０３は、実現運転パターン無しの場合は、空調機運転休止制御手段１０２に休止の要求を送る。
実現運転パターンが前回値から変更されていれば、変更された実現運転パターンを制御信号出力手段１０５に送り、運転パターン切り替えのための制御信号出力を要求する。
(４) 運転処理の停止要求のチェック
運転制御手段１０３は、空調機運転休止制御手段１０２から運転処理の停止要求がなければ、(２)の処理に戻る。
(５) 終了
運転制御手段１０３は、運転点決定手段１０６に処理停止の要求を送り、処理を終了する。

図４は、本発明の実施例１における運転点決定手段１０６の処理手順を示すフローチャートである。
(１) 開始
運転点決定手段１０６は、運転制御手段１０３からの処理開始の要求に応じて処理を開始する。
(２) ターゲット冷却出力の決定
運転点決定手段１０６は、空調機特性データベース１０７から、空調機２の部分負荷特性データを取得し、ＣＯＰが最大となる冷却出力値を決定する。

部分負荷特性データは、空調機２の冷却出力とそのときの消費電力との関係を示すデータであり、仕様データまたは計測データに基づいて、空調機特性データベース１０７に予め格納されている。

部分負荷特性データは、室内外の温度や湿度にも影響を受けるので室内外の温度や湿度の代表的な複数の値に対する特性データを格納しておき、利用時には室内外の実際の温度および／または湿度に近い特性データで代表させる方法も考えられる。
(３) ターゲット冷却出力実現運転パターンの作成
運転点決定手段１０６は、空調機状態監視手段１０８から、各室内機２０２の吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を取得する。

運転点決定手段１０６は、空調機特性データベース１０７から、室内機運転パターン負荷特性データを取得し、室内機２０２の吸込口空気温度や室内外の温度および／または湿度の現在値において、冷却出力がターゲット値に最も近い室内機運転パターンを抽出し、実現運転パターン候補とする。ただし、実現運転パターンで冷却運転をすることになる室内機グループ２０２周辺の快適度の現在値が負の場合は、この候補を棄却し、次にターゲット値に近い候補を選択する。

運転点決定手段１０６は、以下、候補の選択を繰り返し、全ての室内機運転パターンが棄却された場合は、実現運転パターン無しと決定する。

室内機運転パターン負荷特性データは、各室内機２０２の温度設定値，吸込口空気温度，風量値，室内機運転モード値，室内機運転停止状態値の組合せに対して、冷却出力を対応付けるデータであり、仕様データまたは計測データに基づいて、空調機特性データベース１０７に予め格納しておく。

室内機運転パターン負荷特性データは、室内外の温度や湿度にも影響を受けるので、室内外の温度や湿度の代表的な複数の値に対して特性データを格納しておき、利用時には室内外の温度および／または湿度に近い特性データを用いることも考えられる。

また、各室内機グループ２０２とも同じ仕様の室内機が設置されている場合で、室温が室内機設定温度の下限値からある程度差がある場合は、室内機運転停止指令のみで、空調機２全体の冷却出力を制御することも考えられる。例えば、室内機グループ２０２が全１０グループある場合に、そのうちｎ個の室内機グループ２０２を下限値温度設定で運転させ、残り１０−ｎ台の室内機グループ２０２を上限値温度設定で運転し出力を０とさせると、運転する室内機グループ２０２では１００％の冷却出力となり、空調機２全体として概ね[最大冷却出力×ｎ÷１０]の冷却出力を出すことになる。室内機グループ数ｎを調節すると、冷却出力を１０％刻みで制御できる。

この場合、１００％冷却出力させる室内機グループ２０２としては、設定温度と吸込口温度の乖離が大きいところを優先的に選択してもよい。

室内機グループ２０２周辺の快適度の現在値は、快適度監視手段１１０から取得する。快適度監視手段１１０の処理については、後述する。
(４) 処理停止要求のチェック
運転点決定手段１０６は、運転制御手段１０３から処理停止要求がなければ、(２)(３)の処理を繰り返す。
(５) 終了
運転点決定手段１０６は、運転点決定手段１０６の処理を終了する。

休止制御手段１０４は、空調機運転休止制御手段１０２からの休止処理の起動要求に応じて、空調機２の冷却運転を休止させる。例えば、全ての室内機２０２の運転停止指令値を停止にする制御信号出力を制御信号出力手段１０５に要求する。また、全ての室内機２０２の温度設定値を室温より高く、上限値などに設定する制御信号を制御信号出力手段１０５に要求する方法や、全ての室内機２０２を送風モードに切り替える制御信号出力を制御信号出力手段１０５に要求する方法も考えられる。

制御信号出力手段１０５は、運転制御手段１０３や休止制御手段１０４からの要求に応じて、各室内機グループ２０２に設定するために、空調機監視制御装置通信手段１０９を介して、室内機運転停止指令値，室内機運転モード設定値，風量設定値，温度設定値を空調機監視制御装置２０１に送出する。

室内外状態監視手段１１１は、空調機状態監視手段１０８および空調機監視制御装置通信手段１０９を介して、各室内機２０２の吸込口空気温度や室外機２０３における外気温などの状態値を取得する。また、室内外状態監視手段１１１は、計測装置通信手段１１２を介して、室内外状態計測装置４から室内や外気の温度や湿度などの状態値を取得する。

快適度監視手段１１０は、室内外状態監視手段１１１から得られた各室内機２０２の温度や湿度と、室内外状態計測装置４から得られた室内の温度や湿度とを用いて、各室内機グループ２０２周辺の快適度および室内の快適度を決定する。

例えば、各室内機グループ２０２周辺の快適度は、その室内機２０２の吸込口空気温度が、所定の許容範囲内にある場合は０とし、低温側に外れている場合は[室温−許容範囲下限値]とし、高温側に外れている場合は[室温−許容範囲上限値]と定義する。

また、室内の快適度については、各室内機グループ２０２周辺の快適度値の平均値として定義してもよい。

本実施例１によれば、室内機グループ２０２の温度設定，風量，運転モードなどの通常用意されている制御変数を用いて、運転点を高効率点に制御し、かつ、快適度が許容範囲内を逸脱しないように制御できるので、省エネルギーを効果的に実現できる。

また、従来は設定温度に素早く到達するために最高出力領域で運転していた従来例と比較して、本実施例１の省エネルギー制御装置１を朝方の空気調和システム起動時に適用すれば、高ＣＯＰ領域での一定運転になり、更に省エネルギーを達成できる。

本実施例１は、説明をわかりやすくするため、冷房の場合のみを説明した。暖房の場合も同様に実現できる。

また、空調機２の入力エネルギーは、電気エネルギーに限らない。

さらに、上記実施例では、室内機グループ２０２の温度設定や風量や運転モード等を調整し、空調機冷却出力を制御した。空調機冷却出力が直接制御変数として用意されている空調機２の場合は、制御変数を直接に指定してもよい。

省エネルギー制御装置１は、空調機監視制御装置２０１のケースの中に組み込んでもよい。一方、空調機２に外付けするアダプタ方式を採用すれば、既存の空調機２にも本発明を適用できる利点がある。

本実施例１は、常にＣＯＰ最大点で運転と休止とを繰り返す間欠運転制御方式である。

本実施例２は、外気温，日射，室内人数などが変動し空気調和の負荷が変動する時に、それぞれの負荷に対応した高ＣＯＰ点で運転を継続する連続制御方式である。

本実施２の省エネルギー制御装置の系統構成は、実施例１と同じである。実施例１と異なる点は、空調機運転休止制御手段１０２および運転点決定手段１０６における処理手順である。

図５は、本発明の実施例２における空調機運転休止制御手段１０２の処理手順を示すフローチャートである。
(１) 開始
空調機運転休止制御手段１０２は、入出力手段１０１からのＣＯＰ最適化運転の起動要求に応じて処理を開始する。
(２) 現在の空調機運転休止状態値の取得
空調機運転休止制御手段１０２は、空調機状態監視手段１０８から、空調機運転休止状態値を取得する。空調機運転休止状態値は、室外機２０３の現在の運転休止の状態に応じて、「運転」，「休止」のいずれかの値となる。
(３) 室内の現在の快適度を取得
空調機運転休止制御手段１０２は、快適度監視手段１１０から、室内の現在の快適度の判定結果を取得する。

快適度監視手段１１０が決定する快適度値は、許容範囲内にあるなら０、寒い状態なら負の値、暑い状態なら正の値である。快適度値は、その絶対値が大きいほど不快度が高い。快適度監視手段１１０の処理については、後述する。
(４) 運転モードの変更
空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＝０である場合は、そのまま(５)の処理に移行する。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、運転点決定手段１０６に対して、ターゲット冷却出力値を事前に定めた所定量だけ増すターゲット冷却出力アップ要求を送り、(５)の処理に移行する。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、運転制御手段１０３に運転処理の起動要求を送り、(５)の処理に移行する。

空調機運転休止制御手段１０２は、快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、運転点決定手段１０６に対して、ターゲット冷却出力値を事前に定めた所定量だけ増すターゲット冷却出力アップ要求を送り、(５)の処理に移行する。
(５) 運転制御手段１０３による運転停止のチェック
空調機運転休止制御手段１０２は、運転制御手段１０３から休止の要求があれば、運転制御手段１０３に運転処理の停止要求を送り、休止制御手段１０４に休止処理の起動要求を送る。
(６) ＣＯＰ最適化運転の停止要求のチェック
空調機運転休止制御手段１０２は、入出力手段１０１からＣＯＰ最適化運転の停止要求がなければ、(２)の処理に戻る。
(７) 終了
空調機運転休止制御手段１０２は、入出力手段１０１からＣＯＰ最適化運転の停止要求があれば、運転制御手段１０３に処理停止の要求を送り、処理を終了する。

図６は、運転点決定手段１０６の処理手順を示すフローチャートである。
(１) 開始
運転点決定手段１０６は、運転制御手段１０３からの処理開始の要求に応じて処理を開始する。
(２) ターゲット冷却出力の決定
運転点決定手段１０６は、空調機特性データベース１０７から、空調機２の部分負荷特性データを取得し、ＣＯＰが最大となる冷却出力値を決定する。

部分負荷特性データは、室内外の温度や湿度の影響を受けるので、室内外の温度や湿度の代表的な複数の値に対する特性データを格納しておき、利用時には室内外の実際の温度および／または湿度に近い特性データで代表させる方法も考えられる。
(３) ターゲット冷却出力調整
運転点決定手段１０６は、空調機運転休止制御手段１０２からターゲット冷却出力ダウン要求があれば、ターゲット冷却出力値を所定量だけ減らす。ただし、ターゲット冷却出力値が予め定めた出力下限値を下回る場合は、０を設定する。

運転点決定手段１０６は、空調機運転休止制御手段１０２からターゲット冷却出力アップ要求があれば、ターゲット冷却出力値を所定量だけ増やす。ただし、ターゲット冷却出力値が予め定めた出力上限値を超える場合は、出力上限値を設定する。
(４) ターゲット冷却出力実現運転パターンの作成
運転点決定手段１０６は、空調機状態監視手段１０８から、各室内機２０２の吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を取得する。

運転点決定手段１０６は、空調機特性データベース１０７から、室内機運転パターン負荷特性データを取得し、室内機２０２の吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値において、冷却出力がターゲット値に最も近い室内機運転パターンを抽出し、実現運転パターン候補とする。ただし、実現運転パターンで冷却運転される室内機グループ２０２周辺の快適度の現在値が負の場合は、この候補を棄却し、次にターゲット値に近い候補を選択する。以下、候補の選択を繰り返し、全ての室内機運転パターンが棄却された場合は、実現運転パターン無しと決定する。

室内機運転パターン負荷特性データは、室内外の温度や湿度にも影響を受けるので、室内外の温度や湿度の代表的な複数の値に対する特性データを格納しておき、利用時には室内外の温度および／または湿度に近い特性データで代表させることも考えられる。

この場合、１００％冷却出力させる室内機グループ２０２としては、設定温度と吸込口温度との乖離が大きい場所の室内機グループを優先的に選択してもよい。室内機グループ２０２周辺の快適度の現在値は、快適度監視手段１１０から取得する。快適度監視手段１１０の処理については、後述する。
(５) 処理停止要求のチェック
運転点決定手段１０６は、運転制御手段１０３から処理停止要求がなければ、(２)(３)の処理を繰り返す。
(６) 終了
運転点決定手段１０６は、運転制御手段１０３から処理停止要求があれば、処理を終了する。

上記処理を導入すると、快適度監視手段１１０で決定される快適度値が０の範囲内では、常に高ＣＯＰ領域で運転するので、省エネルギーを効果的に実現できる。

特に、快適度監視手段１１０で決定される快適度値が０となる範囲を広く設定すれば、高ＣＯＰ領域で運転する時間を拡大し、更に省エネルギーを達成できる。

本実施例２は、実施例１と同様に、説明をわかりやすくするため、冷房の場合のみを説明した。暖房の場合も同様に実現できる。

本発明による省エネルギー制御装置を備えた空気調和システムの一実施例の系統構成を示すブロック図である。本発明の実施例１における空調機運転休止制御手段１０２の処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施例１における運転制御手段１０３の処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施例１における運転点決定手段１０６の処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施例２における空調機運転休止制御手段１０２の処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施例２における運転点決定手段１０６の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１省エネルギー制御装置
２空調機
３通信線
４室内外状態計測装置
１０１入出力手段
１０２空調機運転休止制御手段
１０３運転制御手段
１０４休止制御手段
１０５制御信号出力手段
１０６運転点決定手段
１０７空調機特性データベース
１０８空調機状態監視手段
１０９空調機監視制御装置通信手段
１１０快適度監視手段
１１１室内外状態監視手段
１１２計測装置通信手段
２０１空調機監視制御装置
２０２室内機グループ
２０３室外機

Claims

複数の室内機グループと前記室内機グループの要求負荷を供給する少なくとも１台の室外機とからなる空調機と、前記空調機を制御する空調機監視制御装置と、省エネルギー制御装置とを含んでなる空気調和システムにおいて、
前記空調機は、空調機出力レベルが中間的な出力領域で効率が高く、前記中間的な出力領域よりも空調機出力レベルが大きい又は小さい出力領域で効率が低い特性を有し、
前記省エネルギー制御装置は、
少なくとも前記室内機グループおよび前記室外機から得られた室内外の温度および／または湿度に基づいて室内の快適度を判断する快適度監視手段と、
入力手段から入力される指令に応じて、室内の快適度が設定された許容範囲を逸脱しないように前記空調機の運転休止を制御する第１の制御と、前記室内機グループが全て同じ仕様でｍ（自然数）グループ有る場合に、冷房時には、ｍグループのうちｎ（自然数）グループの室内機グループを下限値温度設定で運転させ、残り（ｍ−ｎ）グループの室内機グループを上限値温度設定で運転させて空調機全体としての冷却出力を変え、暖房時には、ｍグループのうちｎグループの室内機グループを上限値温度設定で運転させ、残り（ｍ−ｎ）グループの室内機グループを下限値温度設定で運転させて空調機全体としての暖房出力を変え、前記運転する室内機グループのグループ数ｎを調節して前記空調機を制御する第２の制御とを実行する空調機運転休止制御手段と、
前記室内機グループの複数の空調機設定値の組合せからなる複数の運転パターンに対応付けて空調機出力が設定されている運転パターン負荷特性データと、空調機出力と消費エネルギーの関係を示す部分負荷特性データとが格納されている空調機特性データベースと、
前記空調機運転休止制御手段から前記第１の制御に基づいて運転指示が出されたとき、前記空調機特性データベースの前記運転パターン負荷特性データと前記部分負荷特性データを参照して、前記室内機グループの吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を前記空調機設定値とする組合せの運転パターンに対応する空調機出力のうちで最も効率が高い空調機出力を目標値とし、前記空調機特性データベースの前記運転パターン負荷特性データを参照して空調機出力が前記目標値に最も近い運転パターンを決定する運転点決定手段と、
前記空調機運転休止制御手段からの前記第２の制御指令に基づいて前記空調機を制御し、又は前記運転点決定手段が決定した運転パターンに基づいて前記空調機を制御する運転制御手段と、
前記空調機運転休止制御手段からの休止指示に従い前記空調機の運転を休止させる休止制御手段とを備えてな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、
前記空調機設定値は、前記室内機グループの温度設定値、吸込口空気温度値、風量値、運転モード値及び運転停止指令を含む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、
前記快適度監視手段は、求めた現在の室内の快適度が前記許容範囲内にあるなら０，寒い状態なら負の値（＜０），暑い状態なら正の値（＞０）の判断結果を出力し、
前記空調機運転休止制御手段は、前記室内機グループの運転休止状態値を取得し、
前記快適度監視手段の判断結果が、快適度値＝０である場合は、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、前記運転制御手段に運転処理の停止要求を送り、前記休止制御手段に休止処理の起動要求を送り、
冷房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、前記運転制御手段に運転処理の起動要求を送り、
冷房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」であり、かつ、快適度値が前回値以下であれば、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」であり、かつ、快適度値が前回値よりも大きいならば、前記運転点決定手段に「効率最適化運転不適」を出力し、
効率最適化運転の停止要求がなければ、前記空調機運転休止状態値の取得に戻り、
効率最適化運転の停止要求があれば、前記運転制御手段に処理停止の要求を送り、処理を終了す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、
前記快適度監視手段は、求めた現在の室内の快適度が前記許容範囲内にあるなら０，寒い状態なら負の値（＜０），暑い状態なら正の値（＞０）の判断結果を出力し、
前記空調機運転休止制御手段は、前記室内機グループの運転休止状態値を取得し、
前記快適度監視手段の判断結果が、快適度値＝０である場合は、運転停止要求の有無のチェックに移り、
暖房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、運転停止要求の有無のチェックに移り、
暖房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、前記運転制御手段に運転処理の停止要求を送り、前記休止制御手段に休止処理の起動要求を送り、
暖房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、前記運転制御手段に運転処理の起動要求を送り、
暖房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」であり、かつ、快適度値が前回値以下であれば、運転停止要求の有無のチェックに移り、
暖房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」であり、かつ、快適度値が前回値よりも大きいならば、前記運転点決定手段に「効率最適化運転不適」を出力し、
効率最適化運転の停止要求がなければ、上記空調機運転休止状態値の取得に戻り、
効率最適化運転の停止要求があれば、前記運転制御手段に処理停止の要求を送り、処理を終了することを特徴とする空気調和システム。
複数の室内機グループと前記室内機グループの要求負荷を供給する少なくとも１台の室外機とからなる空調機と、前記室内機を制御する空調機監視制御装置と、省エネルギー制御装置とを含んでなる空気調和システムにおいて、
前記空調機は、空調機出力レベルが中間的な出力領域で効率が高く、前記中間的な出力領域よりも空調機出力レベルが大きい又は小さい出力領域で効率が低い特性を有し、
前記省エネルギー制御装置は、
入力手段から入力される指令に応じて、室内の快適度が設定された許容範囲を逸脱しないように前記空調機の運転休止を制御する第１の制御と、前記室内機グループが全て同じ仕様でｍ（自然数）グループ有る場合に、冷房時には、ｍグループのうちｎ（自然数）グループの室内機グループを下限値温度設定で運転させ、残り（ｍ−ｎ）グループの室内機グループを上限値温度設定で運転させて空調機全体としての冷却出力を変え、暖房時には、ｍグループのうちｎグループの室内機グループを上限値温度設定で運転させ、残り（ｍ−ｎ）グループの室内機グループを下限値温度設定で運転させて空調機全体としての暖房出力を変え、前記運転する室内機グループのグループ数ｎを調節して前記空調機を制御する第２の制御とを実行する空調機運転休止制御手段と、
前記室内機グループの複数の空調機設定値の組合せからなる複数の運転パターンに対応付けて空調機出力が設定されている運転パターン負荷特性データと、空調機出力と消費エネルギーの関係を示す部分負荷特性データとが格納されている空調機特性データベースと、
前記空調機運転休止制御手段から前記第１の制御に基づいて運転指示が出されたとき、前記空調機特性データベースの前記運転パターン負荷特性データと前記部分負荷特性データを参照して、前記室内機グループの吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を前記空調機設定値とする組合せの運転パターンに対応する空調機出力のうちで最も効率が高い空調機出力をターゲット出力レベルとし、前記空調機特性データベースの前記運転パターン負荷特性データを参照して空調機出力が前記ターゲット出力レベルに最も近い運転パターンを決定する運転点決定手段と、
前記空調機運転休止制御手段からの前記第２の制御指令に基づいて前記空調機を制御し、又は前記運転点決定手段が決定した運転パターンに基づいて前記空調機を制御する運転制御手段と、
前記空調機運転休止制御手段からの休止指示に従い前記空調機の運転を休止させる休止制御手段とを備えてなることを特徴とする空気調和システム。
請求項５に記載の空気調和システムにおいて、
前記空調機設定値は、前記室内機グループの温度設定値、吸込口空気温度値、風量値、運転モード値及び運転停止指令を含むことを特徴とする空気調和システム。
請求項５に記載の空気調和システムにおいて、
前記快適度監視手段は、求めた現在の室内の快適度が前記許容範囲内にあるなら０，寒い状態なら負の値（＜０），暑い状態なら正の値（＞０）の判断結果を出力し、
前記空調機運転休止制御手段は、前記室内機グループの運転休止状態値を取得し、
前記快適度監視手段の判断結果が、快適度値＝０である場合は、運転停止要求の有無のチェックに移り、
快適度値＝０である場合は、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、前記運転点決定手段に対して、前記ターゲット出力レベルであるターゲット冷却出力値を事前に定めた所定量だけ増すターゲット冷却出力アップ要求を送り、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、前記運転制御手段に運転処理の起動要求を送り、運転停止要求の有無のチェックに移り、
冷房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、前記運転点決定手段に対して、ターゲット冷却出力値を事前に定めた所定量だけ増すターゲット冷却出力アップ要求を送り、運転停止要求の有無のチェックに移り、
前記運転制御手段から休止の要求があれば、前記運転制御手段に運転処理の停止要求を送り、前記休止制御手段に休止処理の起動要求を送り、
効率最適化運転の停止要求がなければ、上記空調機運転休止状態値の取得に戻り、
効率最適化運転の停止要求があれば、前記運転制御手段に処理停止の要求を送り、処理を終了することを特徴とする空気調和システム。
請求項５に記載の空気調和システムにおいて、
前記運転点決定手段は、冷房時に、前記空調機特性データベースから、室内機グループの部分負荷特性データを取得し、効率が最大となる前記ターゲット出力レベルであるターゲット冷却出力値を決定し、
前記空調機運転休止制御手段からターゲット冷却出力ダウン要求があれば、ターゲット冷却出力値を所定量だけ減らし、
ターゲット冷却出力値が予め定めた出力下限値を下回る場合は、０を設定し、
前記空調機運転休止制御手段からターゲット冷却出力アップ要求があれば、ターゲット冷却出力値を所定量だけ増やし、
ターゲット冷却出力値が予め定めた出力上限値を超える場合は、出力上限値を設定し、
各室内機の吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を取得し、
前記空調機特性データベースから、室内機運転パターン負荷特性データを取得し、室内機の吸込口空気温度や室内外の温度および／または湿度の現在値において、冷却出力がターゲット値に最も近い室内機運転パターンを抽出して実現運転パターン候補とし、
実現運転パターンで冷却運転される室内機グループ周辺の快適度の現在値が負の場合は、この候補を棄却し、次に前記ターゲット冷却出力値に近い候補を選択し、
候補の選択を繰り返し、全ての室内機運転パターンが棄却された場合は、実現運転パターン無しと決定し、
前記運転制御手段から処理停止要求がなければ、上記処理を繰り返すことを特徴とする空気調和システム。
請求項５に記載の空気調和システムにおいて、
前記快適度監視手段は、求めた現在の室内の快適度が前記許容範囲内にあるなら０，寒い状態なら負の値（＜０），暑い状態なら正の値（＞０）の判断結果を出力し、
前記空調機運転休止制御手段は、前記室内機グループの運転休止状態値を取得し、
前記快適度監視手段の判断結果が、快適度値＝０である場合は、運転停止要求の有無のチェックに移り、
暖房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「休止」ならば、前記運転制御手段に運転処理の起動要求を送り、運転停止要求の有無のチェックに移り、
暖房時の快適度値＞０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、前記運転点決定手段に対して、前記ターゲット出力レベルであるターゲット暖房出力値を事前に定めた所定量だけ増すターゲット冷却出力アップ要求を送り、運転停止要求の有無のチェックに移り、
暖房時の快適度値＜０であり、かつ、現在の空調機運転休止状態値が「運転」ならば、前記運転点決定手段に対して、ターゲット暖房出力値を事前に定めた所定量だけ増すターゲット暖房出力アップ要求を送り、運転停止要求の有無のチェックに移り、
前記運転制御手段から休止の要求があれば、前記運転制御手段に運転処理の停止要求を送り、前記休止制御手段に休止処理の起動要求を送り、
効率最適化運転の停止要求がなければ、上記空調機運転休止状態値の取得に戻り、
効率最適化運転の停止要求があれば、前記運転制御手段に処理停止の要求を送り、処理を終了することを特徴とする空気調和システム。
請求項５に記載の空気調和システムにおいて、
前記運転点決定手段が、
前記空調機特性データベースから、空調機の部分負荷特性データを取得し、効率が最大となる暖房出力値を決定し、
前記空調機運転休止制御手段から前記ターゲット出力レベルであるターゲット暖房出力ダウン要求があれば、ターゲット暖房出力値を所定量だけ減らし、
ターゲット暖房出力値が予め定めた出力下限値を下回る場合は、０を設定し、
前記空調機運転休止制御手段からターゲット暖房出力アップ要求があれば、ターゲット暖房出力値を所定量だけ増やし、
ターゲット暖房出力値が予め定めた出力上限値を超える場合は、出力上限値を設定し、
各室内機の吸込口空気温度，室内外の温度および／または湿度の現在値を取得し、
前記空調機特性データベースから、室内機運転パターン負荷特性データを取得し、室内機の吸込口空気温度や室内外の温度および／または湿度の現在値において、暖房出力がターゲット値に最も近い室内機運転パターンを抽出して実現運転パターン候補とし、
実現運転パターンで暖房運転される室内機グループ周辺の快適度の現在値が負の場合は、この候補を棄却し、次にターゲット値に近い候補を選択し、
候補の選択を繰り返し、全ての室内機運転パターンが棄却された場合は、実現運転パターン無しと決定し、
前記運転制御手段から処理停止要求がなければ、上記処理を繰り返すことを特徴とする空気調和システム。