JP5731707B1 - 品質優先施設向けデマンド制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、空調機械用集中リモコンの接点入力型では、単純ON−OFFあるいは時間比例ON-OFF制御方式が採用されているため、精度の高い制御結果は自動制御理論上望めなかった。
本願発明は、冷凍冷蔵庫等の庫内の品質(温度、湿度等)を守りながら消費電力を削減する事が可能となる。
更に、この瞬時電力信号に基づいて調節部から操作部に出力される操作量を、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号とすることにより、制御精度と安定性の向上が図れる。
また、回避手段としては、制御信号出力装置に対して全ての冷凍冷蔵庫を直列に結ぶシリアル信号線を設けると共に各冷凍冷蔵庫を迂回するバイパス信号線を設け、品質管理外にある冷凍冷蔵庫に対しては制御信号をバイパス信号線へ切り替える切替器を設けることにより、施設内の品質を確実に守りながらデマンド制御を行う事が可能となる。
その他の冷凍室としては、実施例2に示すように、制御信号が大きいほど、一定時間のうち電源をONする時間とOFFする時間とのとの比率(ON/OFF時間)を調整する時間比例ON−OFF制御機能を持つものでも良い。
また、本実施例では、冷凍室とは、棟内に設置される比較的大きな冷蔵庫の意味であるが、本発明は、比較的小さな冷凍庫にも適用でき、また、冷蔵庫や冷凍冷蔵庫にも適用できる。
品質センサ12,22,32,42,52及び62としては、以下の実施例では、一例として温度を検出する温度センサを使用する。
各冷凍室11,21,31,41,51及び61の直前のパラレル信号線81には、制御信号出力装置80からの制御信号を通過又は遮断する遮断器13,23,33,43,53及び63が夫々介設されている。
各判定部14,24,34,44,54及び64は、品質センサ12,22,32,42,52及び62により検出された温度を示す信号に基づき、各冷凍室11,21,31,41,51及び61の品質に余裕があるか否かを判定する。
例えば、図1において、1号棟10、3号棟30、4号棟40、5号棟50及び6号棟60の冷凍室11,31,41,51及び61が品質管理内であると判定部14,34,44,54及び64が判定すれば、制御信号出力装置80からの制御信号を遮断器13,33,43,53及び63は通過(出力)させる一方、2号棟20の冷凍室21が品質管理外であると判定部24が判定すれば、制御信号出力装置80からの制御信号を遮断器23は遮断する。
ここで、各冷凍室11,21,31,41,51及び61が品質管理内とは、例えば、品質センサ12,22,32,42,52及び62により検出された温度が−21℃以下であるときを言い、品質管理外とは、検出された温度が−21℃を超えるときを言う。
全体受電設備70は、図3に示すように、受電点72、積算電力計73、瞬時電力検出部74を直列に接続したものであり、電力会社からの電力を各冷凍室11,21,31,41,51及び61に供給する。積算電力計73は、一定時間の電力を積算するために一般的に設置されているが、省略可能である。
制御信号出力装置80は、図3に示すように、目標値設定部82、比較部83、調節部84及び操作部85から構成され、冷凍室11,21,31,41,51及び61の消費電力を目標値に制御するための制御信号を冷凍室11,21,31,41,51及び61に対して出力する。
瞬時電力検出部74から出力される瞬時電力信号は、比較部83において、目標値と比較される。
瞬時電力検出部74で検出される瞬時電力信号として計装用標準信号が用いられることに伴い、目標値設定部82で設定される目標値としても計装用標準信号が用いられる。
そうすると、目標値設定部82で設定される目標値990kwを示す計装用標準信号としては、1000kwに対して99%、従って、(4mA+(20mA−4mA)(990kw/1000kw))=4mA+(16mA)(0.99)=4mA+15.84mA=19.84mAである。
操作部85に出力される操作量を計装用標準信号とすることにより、単純ON−OFFあるいは時間比例ON−OFF制御方式が採用されている場合に比較して、制御精度と安定性の向上が図れる利点がある。
操作部85に出力される計装用標準信号としては、例えば、瞬時電力と目標値とが一致するときを中央値である12mAとし、瞬時電力と目標値の差に応じて直線的に増減することができる。例えば、上記例のように比較信号として出力する0.16mAを増減させることができる。
各冷凍室11,21,31,41,51及び61は、操作部85から出力される制御信号に比例して、消費電力を削減し、室内の温度を調節する比例制御型温度調節機能を持つことは前述した通りである。
なお、操作部85は、各冷凍室11,21,31,41,51及び61に対して夫々対応する個別型としても良いし、全ての冷凍室11,21,31,41,51及び61に対して1台で対応する集中型としても良い。
目標値設定部82から出力される目標値は、比較部83へ出力される一方、デジタル表示器100に分岐して出力される。
デジタル表示器100は、目標値設定部82から出力される目標値に基づき、年間の基本料金を概算表示(スケーリング)する。
そこで、デジタル表示器100では、計装用標準信号である電圧値1〜3〜5Vを年間の電力基本料金に変換して概算表示する。
電力基本料金は、30分毎の最大値に基づき一年間払い続ける規定となっている。仮に、検出された設定電力が最大値だとすると、設定電力0kwのときは設定電力信号1Vで電力量0kwhであり、設定電力500kwのときは設定電力信号3Vで電力量500kwhであり、設定電力1000kwのときは設定電力信号5Vで電力量1000kwhである。電力量の単価は、例えば、2008円/kwhとする。
電力量0kwh×0.85(力率割引)×2008円/kwh×12カ月=0万円/年間
電力量500kwh×0.85(力率割引)×2008円/kwh×12カ月≒1024万円/年間
電力量1000kwh×0.85(力率割引)×2008円/kwh×12カ月≒2048万円/年間
また、電力会社から冷凍室11,21,31,41,51及び61へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力する出力瞬時電力検出部74を設け、この瞬時電力信号に基づくリアルタイム型自動制御を行うので、サンプリング型予測制御動作を行う従来の伝統的なデマンド制御装置に比較し、応答性に優れる利点がある。
即ち、制御信号出力装置80から各冷凍室11,21,31,41,51及び61に対してパラレル信号線81が並列に配線されるのに代えて、制御信号出力装置80と各冷凍室11,21,31,41,51及び61とを直列に結ぶシリアル信号線(図中、二点鎖線で示す)90を配線したものである。
各バイパス信号線16,26,36,46,56及び66とシリアル信号線90との分岐点(上流側)には、切替器15,25,35,45,55及び65が夫々介装されている。
切替器15,25,35,45,55及び65は、品質センサ12,22,32,42,52及び62により検出された温度を示す信号に基づき、判定部により、各冷凍室11,21,31,41,51及び61の品質に余裕があるか否かを判定する点については、前述した実施例と同様である。但し、品質に余裕がある、即ち、品質管理内であると判定すれば、制御信号出力装置80からの制御信号をシリアル信号線90に切り替える(出力する)一方、品質に余裕がない、即ち、品質管理外であると判定すれば、制御信号出力装置80からの制御信号をバイパス信号線16,26,36,46,56及び66に切り替える(迂回させる)。
従って、品質に余裕がない冷凍室21は、制御信号出力装置80からの制御信号がバイパス信号線26に迂回される結果、消費電力が削減されない代わりに低温に維持され品質が確保されることとなると共に、品質に余裕がある冷凍室11,31,41,51及び61は、制御信号出力装置80からの制御信号がシリアル信号線90を介して出力される結果、消費電力が削減されることとなる。つまり、6台の内5台の冷凍室の消費電力が削減されることとなる。
以下に、ステップ制御について説明する。ステップ制御とは、以下に例示するように、消費電力を削減するための制御信号を冷凍室11,21,31,41,51及び61に対して一定時間間隔で順々に、つまり、輪番式に出力する制御のことである。
1号棟10、2号棟20、3号棟30、4号棟40、5号棟50及び6号棟60の冷凍室11,21,31,41,51及び61が全て品質管理内であると判定された場合である。この場合における1段制御時及び2段制御時については以下の通りである。
シリアル信号線90を介して、制御信号出力装置80からの制御信号を一定時間間隔(例えば、約3分間隔)で冷凍室11,21,31,41,51,61…に1台毎に順に出力すると、冷凍室11,21,31,41,51,61…の消費電力が順々に削減されることとなる。そのため、電力状況が比較的逼迫していない場合に、各冷凍室11,21,31,41,51及び61の消費電力の削減が平均化することになる。
シリアル信号線90を介して、制御信号出力装置80からの制御信号を一定時間間隔(例えば、約3分間隔)で冷凍室11及び21、冷凍室21及び31,冷凍室31及び41,冷凍室41及び51,冷凍室51及び61…に2台毎に順に出力すると、2台毎に冷凍室11及び21、冷凍室21及び31,冷凍室31及び41,冷凍室41及び51,冷凍室51及び61…の消費電力が順々に削減されることとなる。そのため、電力状況が相当逼迫してきた場合に、各冷凍室11,21,31,41,51及び61の消費電力の削減が倍増すると共に平均化することになる。
例えば、1号棟10、3号棟30、4号棟40、5号棟50及び6号棟60の冷凍室11,31,41,51及び61が品質管理内であり、2号棟20の冷凍室21が品質管理外にあると判定された場合である。この場合における1段制御時及び2段制御時については以下の通りである。
シリアル信号線90を介して、制御信号出力装置80からの制御信号を一定時間間隔(例えば、約3分間隔)で冷凍室11,31,41,51,61…に1台毎に順に出力する一方、冷凍室21については切替器25によりバイパス信号線26に迂回させる。そのため、品質管理内にある冷凍室11,31,41,51,61…の消費電力が順々に削減され消費電力の削減が平均化する一方、品質管理外にある冷凍室21については消費電力が削減されない代わりに、品質が維持されることになる。
シリアル信号線90を介して、制御信号出力装置80からの制御信号を一定時間間隔(例えば、約3分間隔)で冷凍室11及び31,冷凍室31及び41,冷凍室41及び51,冷凍室51及び61…に2台毎に順に出力する一方、冷凍室21については切替器25によりバイパス信号線26に迂回させる。そのため、2台毎に品質管理内にある冷凍室11及び31,冷凍室31及び41,冷凍室41及び51,冷凍室51及び61…の消費電力が順々に削減され消費電力の削減が倍増する一方、品質管理外にある冷凍室21については消費電力が削減されない代わりに、品質が維持されることになる。
例えば、1号棟10、3号棟30、5号棟50及び6号棟60の冷凍室11,31,51及び61が品質管理内であり、2号棟20の冷凍室21及び4号棟40の冷凍室41が品質管理外にあると判定された場合である。この場合における1段制御時及び2段制御時については以下の通りである。
シリアル信号線90を介して、制御信号出力装置80からの制御信号を一定時間間隔(例えば、約3分間隔)で冷凍室11,31,51,61…に1台毎に順に出力する一方、冷凍室21,41については切替器25,45によりバイパス信号線26,46に迂回させる。そのため、品質管理内にある冷凍室11,31,51,61…の消費電力が順々に削減され消費電力の削減が平均化する一方、品質管理外にある冷凍室21,41については消費電力が削減されない代わりに、品質が維持されることになる。
シリアル信号線90を介して、制御信号出力装置80からの制御信号を一定時間間隔(例えば、約3分間隔)で冷凍室11及び31,冷凍室31及び51,冷凍室51及び61…に2台毎に順に出力する一方、冷凍室21,41については切替器25,45によりバイパス信号線26,46に迂回させる。そのため、2台毎に品質管理内にある冷凍室11及び31,冷凍室31及び51,冷凍室51及び61…の消費電力が順々に削減され消費電力の削減が倍増する一方、品質管理外にある冷凍室21,41については消費電力が削減されない代わりに、品質が維持されることになる。
図3に示すように、瞬時電力検出部74は、受電点72、積算電力計73に対して直列に接続するため、既存設備に適用しようとすると、現実的には全体受電設備70の停電作業が必要となり、多くの時間と費用が必要となる。
なお、この変換器101は、瞬時電力検出部74と機能的に均等なものであり、しかも、積算電力計73が電力パルスを出力する機能を有することは当業者にとって自明であることから、瞬時電力検出部74と容易に置換可能なものである。
11,21,31,41,51,61 冷凍室
12,22,32,42,52,62 品質センサ
13,23,33,43,53,63 遮断器
14,24,34,44,54,64 判定部
15,25,35,45,55,65 切替器
16,26,36,46,56,66 バイパス信号線
20 2号棟
30 3号棟
40 4号棟
50 5号棟
60 6号棟
70 全体受電設備
71 電力線
80 制御信号出力装置
81 パラレル信号線
90 シリアル信号線
Claims (4)
- 制御信号に比例して温度を調節する比例制御型温度調節機能又は制御信号に応じて電源のON/OFF時間を調節する時間比例ON−OFF制御機能を持つ複数の冷凍冷蔵庫に対して各々電力を供給する全体受電設備と、
前記冷凍冷蔵庫内の温度及び/又は湿度の品質を検出する品質センサと、
前記冷凍冷蔵庫の消費電力を目標値に制御するための前記制御信号を前記冷凍冷蔵庫に対して出力する制御信号出力装置とを備え、前記冷凍冷蔵庫の消費電力を削減する品質優先施設向けデマンド制御装置において、
前記全体受電設備は、電力会社から前記冷凍冷蔵庫へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力する瞬時電力検出部を備える一方、
前記制御信号出力装置は、前記冷凍冷蔵庫に対する消費電力の目標値を設定する目標値設定部と、前記目標値設定部で設定された前記目標値と前記瞬時電力検出部で検出された前記瞬時電力信号とを比較して比較信号を出力する比較部と、前記比較部により出力された比較信号を調節して、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号である操作量として出力する調節部と、前記調節部より出力された操作量に基づき前記冷凍冷蔵庫に対して前記制御信号を出力する操作部とを備え、
前記品質センサにより検出された情報に基づき、品質に余裕がないと判定される前記冷凍冷蔵庫に対しては、前記制御信号出力装置から前記制御信号の出力を回避する回避手段を設け、
前記回避手段は、前記制御信号出力装置に対して前記冷凍冷蔵庫を夫々並列に結ぶパラレル信号線に夫々介装された遮断器を含み、
前記遮断器は、前記品質センサにより検出された品質に余裕があるか否かを判定する判定部を備え、前記判定部により品質に余裕がないと判定された当該冷凍冷蔵庫に対しては、前記制御信号を遮断する
ことを特徴とする品質優先施設向けデマンド制御装置。 - 制御信号に比例して温度を調節する比例制御型温度調節機能又は制御信号に応じて電源のON/OFF時間を調節する時間比例ON−OFF制御機能を持つ複数の冷凍冷蔵庫に対して各々電力を供給する全体受電設備と、
前記冷凍冷蔵庫内の温度及び/又は湿度の品質を検出する品質センサと、
前記冷凍冷蔵庫の消費電力を目標値に制御するための前記制御信号を前記冷凍冷蔵庫に対して出力する制御信号出力装置とを備え、前記冷凍冷蔵庫の消費電力を削減する品質優先施設向けデマンド制御装置において、
前記全体受電設備は、電力会社から前記冷凍冷蔵庫へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力する瞬時電力検出部を備える一方、
前記制御信号出力装置は、前記冷凍冷蔵庫に対する消費電力の目標値を設定する目標値設定部と、前記目標値設定部で設定された前記目標値と前記瞬時電力検出部で検出された前記瞬時電力信号とを比較して比較信号を出力する比較部と、前記比較部により出力された比較信号を調節して、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号である操作量として出力する調節部と、前記調節部より出力された操作量に基づき前記冷凍冷蔵庫に対して前記制御信号を出力する操作部とを備え、
前記品質センサにより検出された情報に基づき、品質に余裕がないと判定される前記冷凍冷蔵庫に対しては、前記制御信号出力装置から前記制御信号の出力を回避する回避手段を設け、
前記回避手段は、前記制御信号出力装置と前記冷凍冷蔵庫とを直列に結ぶシリアル信号線に対して各前記冷凍冷蔵庫毎に配線され、当該冷凍冷蔵庫を迂回するバイパス信号線と、
前記シリアル信号線と前記バイパス信号線との分岐点に介設された切替器とを含み、
前記切替器は、前記品質センサにより検出された品質に余裕があるか否かを判定する判定部を備え、前記判定部により品質に余裕がないと判定された当該冷凍冷蔵庫に対しては、前記バイパス信号線に切り替える
ことを特徴とする品質優先施設向けデマンド制御装置。 - 前記制御信号出力装置は、前記判定部により品質に余裕がないと判定された当該冷凍冷蔵庫を除いた前記冷凍冷蔵庫の1又は複数に対して輪番式に前記制御信号を供給する
ことを特徴とする請求項2記載の品質優先施設向けデマンド制御装置。 - 前記目標値設定部で設定された前記目標値に基づき、年間の基本料金を概算表示するデジタル表示器を追加した
ことを特徴とする請求項1又は2記載の品質優先施設向けデマンド制御装置。
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