JP5980425B2 - 空気調和装置の制御装置、及び空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、１つ又は複数の空気調和装置を制御する、空気調和装置の制御装置および制御方法に関する。

従来の空気調和装置の省エネルギー制御では、消費電力量が、電力会社との契約電力量値を超えないようにするため、空気調和装置のピーク電力を監視し、デマンド制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。

また、使用電力量の目標値を例えば１ヶ月単位で入力し、空気調和装置の設定温度を許容範囲内で変更することにより、期間内の消費電力量を目標消費電力量以下に抑える制御を行っている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−２０４１８８号公報（段落［０００５］） 特開２０１０−６５９６０号公報（段落［００５４］）

特許文献１に記載の技術では、空気調和装置の空調負荷の大きい時期にピークカットがかかり、空調負荷の小さい中間期にはデマンド制御がかからない。このため、空調の最も必要な時期にデマンド制御が行われ、快適性が阻害される、という課題があった。
また、特許文献１に記載の技術では、通年の消費電力量を目標値まで削減するためには、空調負荷の大きい時期により厳しいデマンド制御を行わなければならない。

また、特許文献２に記載の技術では、使用電力量の目標電力量を一ヶ月単位で入力し、空気調和装置の設定温度を許容範囲内で変更している。しかし、空気調和装置を管理する使用者は、例えば過去の実績データ等から、一ヶ月毎の目標電力量の値を検討する必要があり利便性が損なわれる、という課題があった。また、空気調和装置の運転を開始した初年度では、消費電力量の実績値が無いため、一ヶ月毎の目標値をどのような値に設定すればよいか検討することができない、という問題点があった。

また、特許文献２に記載の技術では、設定温度を変更することにより消費電力を目標まで削減するためには、設定温度を変更した際の消費電力予測のアルゴリズムが必要となる。消費電力の予測には、当日の外気温度、湿度、気象情報、建物内の人の存在又は不在情報等から詳細に演算する手法があるが、複数のセンサと高度な情報処理能力が必要となる。また、これらの情報処理を外部サーバで実現する場合には空気調和装置との間の高速な通信システムが必要となり、システム全体のコストが増加する。
また、上記のような設定温度を変更する方法の他に、室内機を停止させる方法、室内機を送風モードに変更する方法等が考えられるが、いずれも空気調和装置の設定又は運転状態が変更される事で、使用者が不快に感じる、という課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、１つ又は複数の空気調和装置が空調する空間の快適性を維持しつつ、１つ又は複数の空気調和装置が第１期間の間に消費する電力量が、目標値を超えないように、省エネルギー制御を行うことができる、空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法を得るものである。
また、第２の目的は、空気調和装置の制御装置の製造コストの増加を抑えることができる、空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法を得るものである。
また、第３の目的は、使用者による設定操作を、簡易な設定操作とすることができる、空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法を得るものである。

本発明に係る空気調和装置の制御装置は、１つ又は複数の空気調和装置を制御する空気調和装置の制御装置であって、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費した電力量の実績値の情報を記憶する記憶装置と、前記１つ又は複数の空気調和装置が、第１期間の間に消費する電力量の目標値である第１目標値（Ｄ）の情報が入力される入力装置と、前記第１期間の開始時に、前記第１目標値（Ｄ）に基づき、前記第１期間を複数に分割した第２期間ごとの電力量の目標値である第２目標値（Ｅ）を求める第２目標値演算手段と、前記第２期間の開始時に、前記第２目標値（Ｅ）に基づき、前記第２期間を複数に分割した第３期間ごとの電力量の目標値である第３目標値（Ｆ）を求める第３目標値演算手段と、前記第３期間の開始時に、前記第３目標値（Ｆ）に基づき、当該第３期間において、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費する電力量を抑制する割合である省エネルギー率を求める省エネルギー率演算手段と、前記省エネルギー率に基づき、前記１つ又は複数の空気調和装置を制御する省エネルギー制御手段と、を備え、前記第３目標値演算手段は、前記第２期間の開始時に、前記第１期間の開始から現在までにおける各第２期間の前記電力量の実績値の積算値と、前記第１期間の開始から現在までにおける各第２期間の前記第２目標値（Ｅ）の積算値との差分値を求め、当該第２期間における前記第２目標値（Ｅ）から前記差分値を減算して、当該第２期間における前記第２目標値（Ｅ）を更新することを特徴とする。

本発明は、１つ又は複数の空気調和装置が空調する空間の快適性を維持しつつ、１つ又は複数の空気調和装置が第１期間の間に消費する電力量が、目標値を超えないように、省エネルギー制御を行うことができる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置のシステム構成図である。 本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０のブロック構成図である。 本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の年の初めの処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の月の初めの処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の日の初めの処理を示すフローチャートである。 圧縮機の周波数と消費電力量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の日中の補正処理を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置のシステム構成図である。
図１に示す空気調和装置は、熱源ユニット１と、複数の室内ユニット６〜８を備えている。熱源ユニット１は、熱源ユニットコントローラ２を備えている。熱源ユニットコントローラ２は、室内ユニット６〜８と伝送線５によって接続されている。また、熱源ユニット１と室内ユニット６〜８は冷媒配管によって接続されている。
また、熱源ユニットコントローラ２には、電力量計４が接続されている。電力量計４は、熱源ユニット１及び複数の室内ユニット６〜８が消費した電力量を計測する。

この空気調和装置は、冷媒配管中を流れる冷媒の圧力を変化させて冷媒の吸熱、放熱により、空気調和を行うものである。
熱源ユニット１は、例えば、圧縮機３、熱源側熱交換器、熱源側送風機等を備えている。室内ユニット６〜８は、それぞれ、膨張弁、利用側熱交換器、及び利用側送風機等を備えている。圧縮機３、熱源側熱交換器、膨張弁、及び利用側熱交換器は冷媒配管によって環状に接続され冷媒回路を構成する。なお、四方弁等を設けて冷房運転と暖房運転とを切り換え可能にしても良い。
熱源ユニットコントローラ２は、圧縮機３の運転周波数、膨張弁の開度、熱源側送風機の風量、利用側送風機の風量などを制御する。

熱源ユニットコントローラ２は、省エネルギー制御を実行する省エネルギー制御装置１０の機能を備えている。

なお、図１の例では、空気調和装置が、１台の熱源ユニット１と、複数の室内ユニット６〜８を備えている場合を示すが、本発明はこれに限らず任意の数とすることができる。 また、複数の空気調和装置を備えてもよい。複数の空気調和装置を備える場合、電力量計４は、各空気調和装置が消費した電力量をそれぞれ計測する。

図２は、本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０のブロック構成図である。
図２に示すように、省エネルギー制御装置１０は、記憶装置１２、入力装置１１、年次演算手段１３、月次演算手段１４、省エネルギー率演算手段１５、省エネルギー制御手段１６、及び、省エネルギー率補正手段１７を備えている。この省エネルギー制御装置１０は、空気調和装置が、一年間に消費する電力量が目標値となるように、省エネルギー制御を行うものである。

入力装置１１は、複数の空気調和装置が、一年間の間に消費する電力量の目標値である年間の目標消費電力量Ｄの情報が入力される。また、入力装置１１は、空気調和装置が消費する電力量が少ないと予測される、日曜又は休業日等の例外日（例外期）の情報が入力される。また、入力装置１１は、例外日（例外期）における電力量の低減比率の情報（例えば、例外日は通常日の３０％など）が入力される。入力装置１１は、例えば基板上の２つのＰＵＳＨスイッチ操作にて値を増減させ、基板上のＬＥＤにて値を確認しながら設定する方法等がある。

記憶装置１２は、電力量計４によって計測された、空気調和装置が消費した電力量の実績値の情報（以下、実績データと称する）を記憶する。記憶装置１２は、例えば、不揮発性メモリ等によって構成される。記憶装置１２は、過去の消費電力量データ及び省エネルギー制御率などの実績データを記憶する。

年次演算手段１３は、一年間の開始時に、年間の目標消費電力量Ｄに基づき、一ヶ月ごとの電力量の目標値である月毎の消費電力量の目標値Ｅを求める。
月次演算手段１４は、一ヶ月の開始時に、月毎の消費電力量の目標値Ｅに基づき、一日ごとの電力量の目標値である日毎の消費電力量の目標値Ｆを求める。
省エネルギー率演算手段１５は、一日の開始時に、日毎の消費電力量の目標値Ｆに基づき、当該一日間において、空気調和装置が消費する電力量を抑制する割合である省エネルギー率Ｈを求める。
省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー率Ｈに基づき、空気調和装置を制御する。
省エネルギー率補正手段１７は、一日間の開始から現在までの電力量の実績値と日毎の消費電力量の目標値Ｆとに基づき、省エネルギー率Ｈを補正する。

なお、年次演算手段１３、月次演算手段１４、省エネルギー率演算手段１５、省エネルギー制御手段１６、省エネルギー率補正手段１７は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、マイコン又はＣＰＵなどの演算装置上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。

なお、年次演算手段１３は、本発明の「第２目標値演算手段」に相当する。
また、月次演算手段１４は、本発明の「第３目標値演算手段」に相当する。

なお、一年間の期間は、本発明の「第１期間」に相当する。
また、一ヶ月間の期間は、本発明の「第２期間」に相当する。
また、一日間の期間は、本発明の「第３期間」に相当する。
また、年間の目標消費電力量Ｄは、本発明の「第１目標値」に相当する。
また、月毎の消費電力量の目標値Ｅは、本発明の「第２目標値」に相当する。
また、日毎の消費電力量の目標値Ｆは、本発明の「第３目標値」に相当する。

なお、本実施の形態１では、一例として、本発明の第１期間を一年間とし、本発明の第２期間を一ヶ月間とし、本発明の第３期間を一日間とした場合を説明するが、本発明はこれに限定されない。各期間は任意の期間とすることができる。

次に動作について説明する。
設備管理者などの使用者は、省エネルギー目標値として、年間の目標消費電力量Ｄの情報を入力装置１１によって入力する。
省エネルギー制御装置１０は、空気調和装置が一年間の間に消費する電力量が、入力された年間の目標消費電力量Ｄを超えないように、省エネルギー制御を行う。
省エネルギー制御装置１０の制御動作は、「年の初めの処理」、「月の初めの処理」、「日の初めの処理」、及び「日中の補正処理」がある。
以下、図３〜図７に基づき、動作の詳細を説明する。

［年の初めの処理］
図３は、本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の年の初めの処理を示すフローチャートである。
年次演算手段１３は、一年間の開始時に、以下の動作を行う。
ここで、一年間の開始時は、例えば、１月１日、４月１日等、任意に設定可能とする。

ステップ１０１からステップ１０６は、月毎の消費電力量の予測値Ａ１〜Ａ１２を求める処理である。

ステップ１０１では、昨年の実績データの有無を確認する。昨年の実績データが有る場合にはステップ１０２に進み、無い場合にはステップ１０４に進む。

ステップ１０２では、年次演算手段１３は、昨年の一年間における実績データに基づき、月毎の消費電力量の仮想値を計算し、この仮想値を、今年の月毎の消費電力量の予測値Ａ１〜Ａ１２とする。ここで、仮想値とは、昨年も省エネルギー制御を実施していた場合に、省エネルギー制御を実施していなかったと仮定した場合の消費電力量を計算した値である。
例えば、昨年の一年間における各月の消費電力量の実績値をＲｙ１〜Ｒｙ１２とし、昨年の各月の省エネルギー率をＨ１〜Ｈ１２［％］とすると、昨年の一年間に省エネルギー制御を行わなかった場合に消費される月毎の消費電力量の仮想値Ｘ１〜Ｘ１２は、Ｘ１＝（Ｒｙ１／Ｈ１）×１００、Ｘ２＝（Ｒｙ２／Ｈ２）×１００、・・・、Ｘ１２＝（Ｒｙ１２／Ｈ１２）×１００、となる。
年次演算手段１３は、ステップ１０２の処理の後、ステップ１０３に進む。

ステップ１０３では、年次演算手段１３は、昨年の実績データより、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２を求める。比率Ｂ１〜Ｂ１２は、月毎の消費電力量の予測値Ａ１〜Ａ１２の合計値（一年間の消費電力量の予測値）に対する、月毎の消費電力量の予測値Ａ１〜Ａ１２のそれぞれ値の比率である。この比率Ｂ１〜Ｂ１２は、例えば８月及び１月といった高負荷の時期は高く、４月及び１１月といった中間期には低い値となる。
年次演算手段１３は、ステップ１０３の処理の後、ステップ１０７に進む。

ステップ１０４にて昨年の実績データが無い場合、年次演算手段１３は、予め設定された空気調和装置の電力量に関する情報に基づき、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２を求める。
空気調和装置の電力量に関する情報として、例えば月毎の消費電力比率データが、製品出荷時に設定されている。年次演算手段１３は、月毎の消費電力比率データを、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２とする。製品出荷時に設定されている月毎の消費電力比率データは、真夏及び真冬等の高負荷の時期には消費電力量は大きく、中間期には消費電力量は小さくなる事を考慮した標準的な運転パターンに基づいたデータである。
年次演算手段１３は、ステップ１０４の処理の後、ステップ１０５に進む。

ステップ１０５では、年次演算手段１３は、予め設定された空気調和装置の電力量に関する情報に基づき、年間の消費電力量の予測値Ｃを求める。
空気調和装置の電力量に関する情報として、例えば、空気調和装置における製品の定格性能データと、標準的な年間の運転パターン等が予め設定されている。
年次演算手段１３は、年間の消費電力量の予測値Ｃを、例えば、熱源ユニット１の能力及び室内ユニット６〜７の能力等のパラメータによって計算する。計算方法は、製品の定格性能データと、標準的な年間の運転パターンによる計算とする。
年次演算手段１３は、ステップ１０５の処理の後、ステップ１０６に進む。

ステップ１０６では、年次演算手段１３は、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２と、年間の消費電力量の予測値Ｃとに基づき、月毎の消費電力量の予測値Ａ１〜Ａ１２を計算する。月毎の消費電力量の予測値Ａ１〜Ａ１２は、年間の消費電力量の予測値Ｃに、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２をそれぞれ乗算した値である。
年次演算手段１３は、ステップ１０６の処理の後、ステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、入力装置１１から入力された年間の目標消費電力量Ｄと、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２とに基づき、月毎の消費電力量の目標値Ｅ１〜Ｅ１２を求める。月毎の消費電力量の目標値Ｅ１〜Ｅ１２は、年間の目標消費電力量Ｄに、月毎の消費電力量の比率Ｂ１〜Ｂ１２をそれぞれ乗算した値である。
年次演算手段１３は、ステップ１０７の処理の後、「年の初めの処理」を終了する。

［月の初めの処理］
図４は、本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の月の初めの処理を示すフローチャートである。
月次演算手段１４は、一ヶ月の開始時に、以下の動作を行う。

ステップ２０１からステップ２０３は、当月の消費電力量の予測値Ａを補正する処理となる。

ステップ２０１では、月次演算手段１４は、昨年の実績データの有無を確認する。昨年の実績データが有る場合にはステップ２０２に進み、無い場合には補正処理を行わずステップ２０４に進む。

ステップ２０２では、月次演算手段１４は、先月の実績データの有無を確認する、先月の実績データが有る場合にはステップ２０３に進み、無い場合には補正処理を行わずステップ２０４に進む。

ステップ２０３では、月次演算手段１４は、先月の実績データによって当月の消費電力量の予測値Ａを補正する。この補正は、先月の消費電力量の予測値Ａと、先月の一ヶ月間に省エネルギー制御を行わなかったと仮定した場合の電力量の仮想値Ｙとの比率αを、当月の消費電力量の予測値Ａに乗算する方法とする。
具体的には、月次演算手段１４は、以下のような方法で、当月の消費電力量の予測値Ａを補正する。
月次演算手段１４は、先月の一ヶ月間における実績データと省エネルギー率とに基づき、先月の一ヶ月間に省エネルギー制御を行わなかったと仮定した場合の電力量の仮想値Ｙを求める。例えば、先月の一ヶ月間の消費電力量の実績値をＲｍとし、先月の一ヶ月間の省エネルギー率をＨ［％］とすると、先月の一ヶ月間に省エネルギー制御を行わなかった場合に消費される電力量の仮想値Ｙは、Ｙ＝（Ｒｍ／Ｈ）×１００、となる。
月次演算手段１４は、先月の消費電力量の予測値Ａに対する、先月の電力量の仮想値Ｙの比率αを求める。そして、当月の消費電力量の予測値Ａに比率α（Ｙ／Ａ）を乗算する。例えば、先月の消費電力量の予測値をＡ１とし、先月の電力量の仮想値Ｙ１とし、当月の消費電力量の予測値をＡ２とすると、補正した当月の消費電力量の予測値Ａ２’は、Ａ２’＝Ａ２×（Ｙ１／Ａ１）、となる。
この補正は、空気調和装置が設定された現地の、建物の断熱性等の特性による予測値データとの差異を、当月以降の予測に反映させることにより、自動的により精度の高い制御を実現するための処理である。

なお、先月の一ヶ月間において省エネルギー率が変化した場合、仮想値Ｙは、各省エネルギー率毎に求めた仮想値の合計値となる。例えば、省エネルギー率がＨ１である期間の消費電力量がＲｍ１であり、省エネルギー率がＨ２である期間の消費電力量がＲｍ２であり、省エネルギー率がＨ３である期間の消費電力量がＲｍ３である場合、Ｙ＝（Ｒｍ１／Ｈ１）×１００＋（Ｒｍ２／Ｈ２）×１００＋（Ｒｍ３／Ｈ３）×１００、となる。
なお、先月の一ヶ月間において省エネルギー率が変化した場合、一ヶ月間の平均値を用いて仮想値Ｙを求めても良い。
月次演算手段１４は、ステップ２０３の処理の後、ステップ２０４に進む。

ステップ２０４では、月次演算手段１４は、当月の消費電力量の目標値Ｅを再計算する。
月次演算手段１４は、一年間の開始から現在までの消費電力量の実績値と、月毎の消費電力量の目標値Ｅとの差分値を、当月の消費電力量の目標値Ｅから減算して、当月の消費電力量の目標値Ｅを更新する。例えば、先月までの各月の消費電力量の実績値の積算値が、先月までの各月の消費電力量の目標値Ｅの積算値より、１００ｋＷｈ多かった場合には、当月の消費電力量の目標値Ｅから１００ｋＷｈを減算する。これにより、当月の期間の終了時に、消費電力量と目標消費電力量の積算値を一致させることができる。
月次演算手段１４は、ステップ２０４の処理の後、ステップ２０５に進む。

ステップ２０５では、月次演算手段１４は、当月の消費電力量の目標値Ｅに基づき、日毎の消費電力量の目標値Ｆ１〜Ｆ３１を求める。
日毎の消費電力量の目標値Ｆは、当月の消費電力量の目標値Ｅを、当月の日数で割った値となる。
なお、日曜などの休業日は、空気調和装置が消費する電力量が少ないと予測される。このため、月次演算手段１４は、入力装置１１から入力された、例外日の情報（日曜日などの休業日の日数）、及び例外日における電力量の低減比率の情報（例えば、通常日の３０％など）に基づき、日毎の消費電力量の目標値Ｆ１〜Ｆ３１を求めるようにしても良い。例えば、当月の日数が３１、例外日の数が８、例外日の低減比率が３０％の場合、通常日の消費電力量の目標値は、Ｆ＝Ｅ／（（３１−８）＋８×０．３）、となる。このように、例外日と、例外日における電力量の低減比率を考慮して演算することで、より精度の良い制御が可能となる。
月次演算手段１４は、ステップ２０５の処理の後、「月の初めの処理」を終了する。

［日の初めの処理］
図５は、本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の日の初めの処理を示すフローチャートである。
省エネルギー率演算手段１５及び省エネルギー制御手段１６は、一日の開始時に、以下の動作を行う。

ステップ３０１からステップ３０３は、当日の消費電力量の予測値Ｇを計算する処理となる。

ステップ３０１では、省エネルギー率演算手段１５は、前日の実績データの有無を確認する。前日の実績データが有る場合にはステップ３０２に進み、無い場合にはステップ３０３に進む。

ステップ３０２では、省エネルギー率演算手段１５は、前日の実績データに基づき前日の消費電力量の仮想値Ｚを計算し、この仮想値Ｚを、当日の消費電力量の予測値Ｇとする。この仮想値Ｚは、前日に省エネルギー制御を実施していなかったと仮定した場合の消費電力量である。例えば、前日の消費電力量の実績値をＲｄとし、前日の省エネルギー率をＨ［％］とすると、前日の一日間に小エネルギー制御を行わなかった場合に消費される電力量の仮想値Ｚは、Ｚ（＝Ｇ）＝（Ｒｄ／Ｈ）×１００、となる。
ただし、前日が例外日の場合は、消費電力量が通常日と大きく異なるため、上記演算には用いない。つまり、省エネルギー率演算手段１５は、例外日以外で最新の一日間における電力量の実績値と省エネルギー率とに基づき、当日の消費電力量の予測値Ｇを求める。
例えば、例外日として、土曜日及び日曜日が入力され、当日が月曜日である場合、前日の実績データとして、金曜日の実績データを用いて、上記の演算を行う。
省エネルギー率演算手段１５は、ステップ３０２の処理の後、ステップ３０４に進む。

ステップ３０３では、省エネルギー率演算手段１５は、当月の消費電力量の予測値Ａに基づき、当日の消費電力量の予測値Ｇを求める。
当日の消費電力量の予測値Ｇは、当月の消費電力量の予測値Ａを、当月の日数で割った値となる。
なお、日曜などの休業日は、空気調和装置が消費する電力量が少ないと予測される。このため、省エネルギー率演算手段１５は、入力装置１１から入力された、例外日の情報（日曜日などの休業日の日数）、及び例外日における電力量の低減比率の情報（例えば、通常日の３０％など）に基づき、当日の消費電力量の予測値Ｇを求めるようにしても良い。例えば、当月の日数が３１、例外日の数が８、例外日の低減比率が３０％の場合、当日の消費電力量の予測値Ｇは、Ｇ＝Ａ／（（３１−８）＋８×０．３）、となる。このように、例外日と、例外日における電力量の低減比率を考慮して演算することで、より精度の良い制御が可能となる。
省エネルギー率演算手段１５は、ステップ３０３の処理の後、ステップ３０４に進む。

ステップ３０４では、省エネルギー率演算手段１５は、当日の消費電力量の予測値Ｇと、当日の消費電力量の目標値Ｆとに基づき、当日の省エネルギー率Ｈを求める。
当日の省エネルギー率Ｈは、ステップ２０５で求めた当日の消費電力量の目標値Ｆに対する、ステップ３０２又はステップ３０３で求めた当日の消費電力量の予測値Ｇとの比率（Ｈ＝Ｇ／Ｆ）である。
省エネルギー率演算手段１５は、ステップ３０４の処理の後、ステップ３０５に進む。

ステップ３０５では、省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー率Ｈに基づき、空気調和装置に対する制御量を低下率である省エネルギー制御率Ｉを求める。そして、省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー制御率Ｉに応じて、空気調和装置に対する制御量を制限する。
この省エネルギー制御率Ｉは、例えば圧縮機３の周波数（制御量）を制限する割合である。省エネルギー制御率Ｉは、省エネルギー率Ｈを省エネルギー制御率Ｉに変換する計算式又はテーブル情報などによって求めことができる。

ここで、省エネルギー制御率Ｉの算出例を図６に示す。
図６は、圧縮機の周波数と消費電力量との関係を示す図である。
図６に示すように、圧縮機３の周波数（制御量）と消費電力量とは比例しない場合がある。このため、例えば、省エネルギー率Ｈが９０％である場合には、圧縮機３の周波数を８０％に制限する、といった変換を行う。
この変換方法に関しては、冷房時と暖房時で異なる変換テーブルを持つ方法、又は、真夏及び真冬等の高負荷の時期と中間期とで異なる変換テーブルを持つ事等によって、精度の良い制御が可能となる。
また、製品出荷時には基準データによる変換テーブルを保有するが、空気調和装置が設置された現地にて省エネルギー制御が有り時のデータと、省エネルギー制御が無い時のデータとを計測し、変換テーブルを補正する手段を持つことによって、さらに精度の良い制御が可能となる。

省エネルギー制御手段１６は、ステップ３０５の処理の後、「日の初めの処理」を終了する。
以降、省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー制御率Ｉを、常に、本来の圧縮機３の周波数（制御量）の値に乗算し、空気調和装置の運転を行う。
それによって、空気調和装置の設定及び運転状態を変更させずに、平均的に消費電力量を削減することができる。

［日中の補正処理］
次に、日中の補正処理に関して説明する。
上記日の初めの処理では、前日のデータを基に制御を決定した。この日中の補正処理では、当日の外気温、天気等が前日とは大きく異なる場合など、当日の消費電力量の予測値Ｇと実績値とに差が生じた場合に、一日の期間の途中で省エネルギー率を補正して、当日の消費電力量の予測値Ｇと実績値との差を抑制する処理を行う。

図７は、本発明の実施の形態１における省エネルギー制御装置１０の日中の補正処理を示すフローチャートである。
省エネルギー率補正手段１７は、一日の期間のうち、予め設定した時刻に以下の動作を行う。例えば朝１１時と午後２時などのタイミングで行う。
なお、日中の補正処理を実施するタイミングは、特に限定されない。一日のうち任意の時刻に任意の回数行うことができる。また、日中の補正処理を常時行うようにしても良い。

ステップ４０１では、省エネルギー率補正手段１７は、当日の消費電力量の予測値Ｇと、当日の期間の開始から現在までの電力量の実績値とに基づき、当日の残時間の消費電力量の予測値Ｊを求める。
当日の残時間の消費電力量の予測値Ｊは、現在までの消費電力量の予測値と、消費電力量の実績値の差異の比率βを、当日の残時間の消費電力量の予測値に乗算した値とする。
例えば、開始から現在までで、予測値より実績値が５％多かった場合には、これからの時間も同様に予測値より５％多くなると推測する簡易的な計算である。
例えば、一日の期間が８時〜１７時（９時間）であり、現在の時刻が１１時である場合、一日の期間に対する現在の経過時間の割合は、１／３となる。このとき、一日の期間の開始から現在までの消費電力量の予測値Ｊ１１は、例えば、Ｊ１１＝Ｇ／３、となる。また、一日の期間の開始から現在までの消費電力量の実測値をＲ１１とすると、比率βは、β＝Ｒ１１／Ｊ１１、となる。よって、当日の残時間（１１時〜１７時）の消費電力量の予測値Ｊは、例えば、Ｊ＝（２／３）×Ｇ×β、となる。なお、上記の計算例は、あくまで本発明の技術思想を説明するための一例であって、本発明は上記計算例に限定されない。例えば、夏期においては、朝、夕方の時間帯は消費電力量が少なく、昼の時間帯は多くなる傾向がある。一例として、８時〜１１時及び１４時〜１７時の時間帯にける消費電力量の予測値には比率γを乗算し、１１時〜１４時の時間帯における消費電力量の予測値にはε（＞γ）を乗算するようにしても良い。
省エネルギー率補正手段１７は、ステップ４０１の処理の後、ステップ４０２に進む。

ステップ４０２では、省エネルギー率補正手段１７は、当日の消費電力量の目標値Ｆと、当日の期間の開始から現在までの電力量の実績値とに基づき、当日の残時間の消費電力量の目標値Ｋを求める。
当日の残時間の消費電力量の目標値Ｋは、ステップ２０５で求めた当日の消費電力量の目標値Ｆから、当日の現時点までの消費電力量の実績値を減算した値となる。
省エネルギー率補正手段１７は、ステップ４０２の処理の後、ステップ４０３に進む。

ステップ４０３では、省エネルギー率補正手段１７は、当日の残時間の消費電力量の予測値Ｊと、当日の残時間の消費電力量の目標値Ｋとに基づき、当日の残時間における省エネルギー率Ｌ（Ｌ＝Ｊ／Ｋ）を求める。
省エネルギー率補正手段１７は、ステップ４０３の処理の後、ステップ４０４に進む。

ステップ４０４では、省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー率補正手段１７が求めた省エネルギー率Ｌに基づき、空気調和装置に対する制御量を低下率である省エネルギー制御率Ｍを求める。そして、省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー制御率Ｍに応じて、空気調和装置に対する制御量を制限する。省エネルギー制御率Ｉの算出処理は、ステップＳ３０５と同様である。

省エネルギー制御手段１６は、ステップ４０５の処理の後、「日の初めの処理」を終了する。
以降、省エネルギー制御手段１６は、省エネルギー制御率Ｍを、本来の圧縮機３の周波数（制御量）の値に乗算し、空気調和装置の運転を行う。
このように、省エネルギー率補正手段１７は、省エネルギー率を補正する「日中の補正処理」を、当日中に数回の所定のタイミングにて行うことにより、快適性を維持しつつ、年間の省エネルギー目標値を達成する運転を行う。

以上のように本実施の形態１においては、年間の目標消費電力量Ｄに基づき月毎の消費電力量の目標値Ｅを求め、この月毎の消費電力量の目標値Ｅに基づき日毎の消費電力量の目標値Ｆを求め、この日毎の消費電力量の目標値Ｆに基づき、当日の省エネルギー率を求める。そして、省エネルギー率に基づき空気調和装置の制御量を抑制する省エネルギー制御を行う。
このため、空調負荷の大きい時期に限らず、全時間帯に渡って平均的に空気調和装置の消費電力量を制限することができる。よって、空気調和装置が空調する空間の快適性を維持しつつ、空気調和装置が一年間に消費する電力量が、年間の目標消費電力量Ｄを超えないように、省エネルギー制御を行うことができる。
また、過去の実績データによって制御値を自律的に補正するように構成したので、新たな外部センサ、外部サーバ、高速通信システム等の構成要素の追加を必要とせず、製造コスト増加を抑えつつ省エネルギー制御が実現できる。
また、使用者は、一ヶ月毎の目標電力量の値を検討する必要がなく、使用者による設定操作を、簡易な設定操作とすることができる。

ところで上記説明では、電力量計４は熱源ユニット１の外部に存在しているが、熱源ユニット１に内蔵する事も可能であることは言うまでもない。また、熱源ユニットコントローラ２がセンサ情報等を基に電力量を求める方法でも実現可能である。

また、上記説明では、熱源ユニットコントローラ２に入力装置１１によって、年間の目標消費電力量Ｄの情報を入力する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱源ユニット１と接続され、複数の空気調和装置を集中制御する集中管理コントローラに、年間の目標消費電力量Ｄを入力する手段を持たせる方法でも実現可能であることは言うまでもない。

また、上記説明では、空気調和装置の制御パラメータとして圧縮機３の周波数を変化させているが、その他にファンの風量、膨張弁の開度、蒸発温度、もしくはそれらを組み合わせて変化させる方法でも実現可能であることは言うまでもない。

また、上記説明では、省エネルギー目標値として年間の目標消費電力量Ｄの情報を入力する方法としたが、その他にも年間の省エネルギー率を入力する方法もある。例えば、年間の目標消費電力量Ｄの情報に代えて、一年間における省エネルギー率の情報が入力される場合、年次演算手段１３は、この省エネルギー率に基づき、年間の目標消費電力量Ｄを求めることができる。
また例えば、省エネルギー目標値として、弱／中／強などの設定値を入力することにより、空気調和装置が予め保有する変換テーブルにより設定値を省エネルギー率に変換して制御する方法もある。

１ 熱源ユニット、２ 熱源ユニットコントローラ、３ 圧縮機、４ 電力量計、５ 伝送線、６〜８ 室内ユニット、１０ 省エネルギー制御装置、１１ 入力装置、１２ 記憶装置、１３ 年次演算手段、１４ 月次演算手段、１５ 省エネルギー率演算手段、１６ 省エネルギー制御手段、１７ 省エネルギー率補正手段。

Claims (17)

1. １つ又は複数の空気調和装置を制御する空気調和装置の制御装置であって、
   前記１つ又は複数の空気調和装置が消費した電力量の実績値の情報を記憶する記憶装置と、
   前記１つ又は複数の空気調和装置が、第１期間の間に消費する電力量の目標値である第１目標値（Ｄ）の情報が入力される入力装置と、
   前記第１期間の開始時に、前記第１目標値（Ｄ）に基づき、前記第１期間を複数に分割した第２期間ごとの電力量の目標値である第２目標値（Ｅ）を求める第２目標値演算手段と、
   前記第２期間の開始時に、前記第２目標値（Ｅ）に基づき、前記第２期間を複数に分割した第３期間ごとの電力量の目標値である第３目標値（Ｆ）を求める第３目標値演算手段と、
   前記第３期間の開始時に、前記第３目標値（Ｆ）に基づき、当該第３期間において、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費する電力量を抑制する割合である省エネルギー率を求める省エネルギー率演算手段と、
   前記省エネルギー率に基づき、前記１つ又は複数の空気調和装置を制御する省エネルギー制御手段と、
   を備え、
   前記第３目標値演算手段は、
   前記第２期間の開始時に、
   前記第１期間の開始から現在までにおける各第２期間の前記電力量の実績値の積算値と、前記第１期間の開始から現在までにおける各第２期間の前記第２目標値（Ｅ）の積算値との差分値を求め、
   当該第２期間における前記第２目標値（Ｅ）から前記差分値を減算して、当該第２期間における前記第２目標値（Ｅ）を更新する
   ことを特徴とする空気調和装置の制御装置。
2. 前記第３期間の開始から現在までの前記電力量の実績値と前記第３目標値（Ｆ）とに基づき、前記省エネルギー率を補正する省エネルギー率補正手段を、更に備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の制御装置。
3. 前記第２目標値演算手段は、
   前記第１期間の間に消費される電力量に対する、前記第２期間の間に消費される電力量の比率（Ｂ）をそれぞれ求め、
   前記第１目標値（Ｄ）と前記第２期間ごとの前記電力量の比率（Ｂ）とに基づき、前記第２期間ごとの前記第２目標値（Ｅ）を求める
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置の制御装置。
4. 前記第２目標値演算手段は、
   過去の前記第１期間における前記電力量の実績値に基づき、前記第２期間ごとの電力量の予測値（Ａ）を求め、
   前記電力量の実績値と前記第２期間ごとの電力量の予測値（Ａ）とに基づき、前記第２期間ごとの前記電力量の比率（Ｂ）を求める
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
5. 前記第２目標値演算手段は、
   予め設定された、前記１つ又は複数の空気調和装置の電力量に関する情報に基づき、前記第２期間ごとの前記電力量の比率（Ｂ）、及び前記第１期間の間に消費される電力量の予測値（Ｃ）を求め、
   前記第１期間の間に消費される電力量の予測値（Ｃ）と前記第２期間ごとの前記電力量の比率（Ｂ）とに基づき、前記第２期間ごとの電力量の予測値（Ａ）を求める
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
6. 前記第３目標値演算手段は、
   前記第２期間の開始時に、前回の前記第２期間における前記電力量の実績値と前記省エネルギー率とに基づき、前回の前記第２期間に省エネルギー制御を行わなかったと仮定した場合の電力量の仮想値（Ｙ）を求め、
   前記電力量の仮想値（Ｙ）に基づき、当該第２期間における電力量の予測値（Ａ）を補正する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の空気調和装置の制御装置。
7. 前記入力装置は、
   前記第３期間のうち、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費する電力量が少ないと予測される前記第３期間である例外期の情報と、前記例外期における電力量の低減比率の情報が入力され、
   前記第３目標値演算手段は、
   前記第２目標値（Ｅ）と、前記例外期の数と、前記例外期における電力量の低減比率とに基づき、前記第３期間ごとの前記第３目標値（Ｆ）を求める
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
8. 前記省エネルギー率演算手段は、
   前記第３期間の開始時に、過去の前記第３期間における電力量の実績値と前記省エネルギー率とに基づき、当該第３期間における電力量の予測値（Ｇ）を求め、
   当該第３期間における電力量の予測値（Ｇ）と前記第３目標値（Ｆ）とに基づき、当該第３期間の前記省エネルギー率を求める
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
9. 前記省エネルギー率演算手段は、
   過去の前記第３期間における前記電力量の実績値と前記省エネルギー率とに基づき、過去の前記第３期間に省エネルギー制御を行わなかったと仮定した場合の電力量の仮想値（Ｚ）を求め、該仮想値（Ｚ）を当該第３期間における電力量の予測値（Ｇ）とする
   ことを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置の制御装置。
10. 前記入力装置は、
    前記第３期間のうち、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費する電力量が少ないと予測される前記第３期間である例外期の情報が入力され、
    前記省エネルギー率演算手段は、
    前記第３期間の開始時に、前記例外期以外で最新の前記第３期間における電力量の実績値と前記省エネルギー率とに基づき、当該第３期間における電力量の予測値（Ｇ）を求める
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の空気調和装置の制御装置。
11. 前記省エネルギー率演算手段は、
    前記第３期間の開始時に、前記第２期間ごとの電力量の予測値（Ａ）に基づき、当該第３期間における電力量の予測値（Ｇ）を求め、
    当該第３期間における電力量の予測値（Ｇ）と前記第３目標値（Ｆ）とに基づき、当該第３期間の前記省エネルギー率を求める
    ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
12. 前記入力装置は、
    前記第３期間のうち、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費する電力量が少ないと予測される前記第３期間である例外期の情報と、前記例外期における電力量の低減比率の情報が入力され、
    前記省エネルギー率演算手段は、
    前記第２期間ごとの電力量の予測値（Ａ）と、前記例外期の数と、前記例外期における電力量の低減比率とに基づき、前記第３期間における電力量の予測値（Ｇ）を求める
    ことを特徴とする請求項１１に記載の空気調和装置の制御装置。
13. 前記省エネルギー制御手段は、
    前記省エネルギー率に基づき、前記１つ又は複数の空気調和装置に対する制御量を低下率である省エネルギー制限率を求め、
    前記省エネルギー制限率に応じて、前記１つ又は複数の空気調和装置に対する制御量を制限する
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
14. 前記省エネルギー率補正手段は、
    前記第３期間における電力量の予測値（Ｇ）と当該第３期間の開始から現在までの前記電力量の実績値とに基づき、当該第３期間の残りの期間における電力量の予測値（Ｊ）を求め、
    前記第３目標値（Ｆ）と当該第３期間の開始から現在までの前記電力量の実績値とに基づき、当該第３期間の残りの期間に消費する電力量の目標値（Ｋ）を求め、
    前記第３期間の残りの期間における電力量の予測値（Ｊ）と、前記第３期間の残りの期間に消費する電力量の目標値（Ｋ）とに基づき、当該第３期間の残りの期間における前記省エネルギー率を求める
    ことを特徴とする請求項２〜１３の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
15. 前記入力装置は、
    前記第１目標値（Ｄ）の情報に代えて、前記第１期間における省エネルギー率の情報が入力され、
    前記第２目標値演算手段は、
    前記省エネルギー率に基づき、前記第１目標値（Ｄ）を求める
    ことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
16. 前記第１期間は、一年間であり、
    前記第２期間は、一ヶ月間であり、
    前記第３期間は、一日間である
    ことを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
17. １つ又は複数の空気調和装置を制御する空気調和装置の制御方法であって、
    前記１つ又は複数の空気調和装置が消費した電力量の実績値の情報を記憶する記憶ステップと、
    前記１つ又は複数の空気調和装置が、第１期間の間に消費する電力量の目標値である第１目標値（Ｄ）の情報を取得する入力ステップと、
    前記第１期間の開始時に、前記第１期間を複数に分割した第２期間ごとの電力量の目標値である第２目標値（Ｅ）を求める第２目標値演算ステップと、
    前記第２期間の開始時に、前記第２目標値（Ｅ）に基づき、前記第２期間を複数に分割した第３期間ごとの電力量の目標値である第３目標値（Ｆ）を求める第３目標値演算ステップと、
    前記第３期間の開始時に、前記第３目標値（Ｆ）に基づき、当該第３期間において、前記１つ又は複数の空気調和装置が消費する電力量を抑制する割合である省エネルギー率を求める省エネルギー率演算ステップと、
    前記省エネルギー率に基づき、前記１つ又は複数の空気調和装置を制御する省エネルギー制御ステップと、
    を有し、
    前記第３目標値演算ステップは、
    前記第２期間の開始時に、
    前記第１期間の開始から現在までにおける各第２期間の前記電力量の実績値の積算値と、前記第１期間の開始から現在までにおける各第２期間の前記第２目標値（Ｅ）の積算値との差分値を求め、
    当該第２期間における前記第２目標値（Ｅ）から前記差分値を減算して、当該第２期間における前記第２目標値（Ｅ）を更新することを特徴とする空気調和装置の制御方法。

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