JP6566491B2 - 空調管理システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池あるいは電気設備等との連携を図りながら効率よく空調設備を運転操作するための空調管理システムに関する。

従来、個別の空調の好適な制御を図るため、空調制御装置を有する空調管理システムがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、室内温度に対するユーザの意思情報を数値化したデータに基づいて空調機を制御している。ここで、空調機のユーザの意思は、ユーザの好みによるものの、おおむね快適性や経済性もしくはその両方を求めて決断されるものである。

しかしながら、ユーザの意思情報に基づく運転制御が、必ずしも快適性又は経済性を得られる制御となるとは限らない。すなわち、ユーザによる運転制御が、ユーザの意思に整合しているものの、ユーザが、経済性を得ようとして快適性を断念する運転制御を行う場合、ユーザが断念した快適性のみならず、ユーザが獲得しようとした経済性をも得られないという結果となる場合がある。

例えば、ユーザが経済性を得ようとして、高気温時において暑さを我慢して快適性を断念し、空調を作動させるタイミングを遅らせる意思を持っているとする。この場合でも、実際の統計上、ユーザの意思よりも早いタイミングで空調を作動させた方が経済性が得られるという場合がある。特に、厳しい気温の場合には、ユーザが経済性を求めて暑さを我慢するあまり熱中症等の体調不良になるおそれもあるため、ユーザの意思の尊重が必ずしも適切な制御になるとは限らない。このため、より効率的な制御のできる空調管理システムが必要となっていた。

また、一般に空調設備の消費電力は、建物内の電気設備全体の消費電力に占める割合が大きいため、空調設備の運転を効率よく行うことで、建物内の電気設備全体の消費電力の管理を効率よく行うことが必要となる。さらに、近年では、建物内のエネルギー効率を良くすることのみならず、当該建物がある地域においても、エネルギー効率を良くすることが求められている。

特開２０１５−１６９４１８号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、空調の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システムを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、空調設備（ＡＣ）の運転を管理する空調管理システム（１）であって、データの送受信を行う送受信部（１１）と、送受信部（１１）から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部（１２）と、を具備する空調管理装置（１０）と、空調設備（ＡＣ）の運転操作を行う空調操作装置（２０）と、空調設備（ＡＣ）を含む電気設備（５１）の消費電力量を計量し電気設備（５１）における消費電力量を空調操作装置（２０）へ送信する計量通信部（３１）と、を有し、電気設備（５１）には、燃料電池（６１）から電力が供給され、送受信部（１１）は、計量通信部（３１）で得られる消費電力データ（Ｄ１）、空調設備（ＡＣ）が存する地域の気象データ（Ｄ２）、及び燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）のデータを取得し、演算制御部（１２）は、消費電力データ（Ｄ１）及び気象データ（Ｄ２）を解析し、且つ最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超えないように運転条件（Ｄｇ）を作成し、空調操作装置（２０）は、運転条件（Ｄｇ）に基づいて空調設備（ＡＣ）を操作することを特徴とする。

上記構成のように、空調管理装置（１０）の演算制御部（１２）が、電気設備（５１）の消費電力データ（Ｄ１）を解析するのみならず、空調設備（ＡＣ）が存する地域の気象データ（Ｄ２）を解析することで、空調設備（ＡＣ）の具体的且つ効率的な運転条件（Ｄｇ）を得ることができる。また、得られた運転条件（Ｄｇ）は、空調操作装置（２０）を通じて空調設備（ＡＣ）を操作することとなる。すると、空調管理装置（１０）が算出した好適な運転条件（Ｄｇ）を個別の空調設備（ＡＣ）にフィードバックすることが可能となり、ユーザが意識することなしに、空調設備（ＡＣ）の操作を適切なタイミングで行うことができる。よって、空調設備（ＡＣ）の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システム（１）を提供することができる。

また、上記構成においては、演算制御部（１２）が運転条件（Ｄｇ）を作成する場合に、送受信部（１１）が消費電力データ（Ｄ１）及び気象データ（Ｄ２）に加えて、燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）のデータを取得する。そして、演算制御部（１２）は、燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超えないように運転条件（Ｄｇ）を作成するため、燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）の範囲内で空調設備（ＡＣ）を運転することが可能となる。そして、燃料電池（６１）により電力が供給される電気設備（５１）の消費電力のうち空調設備（ＡＣ）の消費電力が支配的であることを考慮すると、空調設備（ＡＣ）の消費電力を燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）の範囲内に抑えることで、燃料電池（６１）が供給する電力のみで電気設備（５１）の消費電力をまかなうことができる。これにより、燃料電池（６１）以外の発電設備に頼らない空調管理システム（１）を構築することができ、いわゆるゼロ・エネルギー・ハウス（Zero Energy House）を実現することができる。

また、上記構成においては、演算制御部（１２）が、燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超えないように、空調設備（ＡＣ）の運転条件（Ｄｇ）を作成する。すると、上記構成の空調管理システム（１）を導入する建物（５）においては、一般的に電力消費の多い時間帯であっても、使用者の意思にかかわらず、所定の消費電力以下に抑えることができる。このため、当該建物（５）がある地域において、いわゆるディマンドレスポンス（Demand Response）等の方策、すなわち、電力の使用抑制を促しピーク時の電力消費を抑え電力の安定供給を図るための方策がなされた場合であっても、使用者は、消費電力について特に意識をすることなく、効率のよい電力使用を行うことができる。

また、上記構成の空調管理システム（１）を導入する建物（５）では、時間帯にかかわらず消費電力が燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）以下に抑えられるため、上記構成の空調管理システム（１）を導入する建物（５）が多い地域においては、一般に電力消費の多い時間帯であっても、消費電力の最大値が所定の範囲に収まりやすくなる。すると、地域に電力を供給する変電所等の負荷を軽減することができる。

また、上記空調管理システム（１）において、演算制御部（１２）は、消費電力データ（Ｄ１）及び気象データ（Ｄ２）を解析することで第一運転条件（Ｄｇ１）を作成し、第一運転条件（Ｄｇ１）に最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超える超過部分（Ｄｅ）がない場合には、第一運転条件（Ｄｇ１）を運転条件（Ｄｇ）とし、第一運転条件（Ｄｇ１）に超過部分（Ｄｅ）がある場合には、超過部分（Ｄｅ）がない第二運転条件（Ｄｇ２）を作成し、第二運転条件（Ｄｇ２）を運転条件（Ｄｇ）とすることを特徴とする。

上記構成のように、演算制御部（１２）が、まず、消費電力データ（Ｄ１）及び気象データ（Ｄ２）のみの解析により、第一運転条件（Ｄｇ１）を作成する。そして、第一運転条件（Ｄｇ１）に超過部分（Ｄｅ）がなければ、第一運転条件（Ｄｇ１）をそのまま運転条件（Ｄｇ）とする。このように、第一運転条件（Ｄｇ１）の作成に最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を用いないことで、迅速に好適な運転条件（Ｄｇ）を得ることができる。また、第一運転条件（Ｄｇ１）に超過部分（Ｄｅ）がある場合に、改めて超過部分（Ｄｅ）が無い第二運転条件（Ｄｇ２）を作成することで、確実に超過部分（Ｄｅ）のない運転条件（Ｄｇ）が作成できる。すると、燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超えない運転条件（Ｄｇ）を得ることができ、燃料電池（６１）の実効効率を上げることができる。

また、上記空調管理システム（１）において、電気設備（５１）は、燃料電池（６１）及び商用電源（６２）から電力が供給され、計量通信部（３１）の計測値に基づいて商用電源（６２）から電気設備（５１）へ通電の制御をする通電制御部（３３）を有し、通電制御部（３３）は、計量通信部（３１）における計測値が最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超える場合に、商用電源（６２）からの電力を電気設備（５１）に供給するように操作することを特徴とする。

上記構成のように、電気設備（５１）に対して燃料電池（６１）のみならず商用電源（６２）からも電力を供給する構成とすれば、電気設備（５１）に必要な電力が、燃料電池（６１）の最大出力値（Ｗｆｍａｘ）を超える場合であっても、電気設備（５１）の消費電力をまかなうことができる。

また、上記空調管理システム（１）において、演算制御部（１２）は、消費電力データ（Ｄ１）を解析することで空調設備（ＡＣ）の機器使用傾向（Ｄ３）を算出し、消費電力データ（Ｄ１）及び気象データ（Ｄ２）を解析することで気温−消費電力量関係図（Ｄ４）を作成し、機器使用傾向（Ｄ３）と気温−消費電力量関係図（Ｄ４）を基により効率的な運転条件（Ｄｇ）を作成することを特徴とする。

このように、消費電力データ（Ｄ１）を解析することで空調設備（ＡＣ）の機器使用傾向（Ｄ３）を算出することで、個別のユーザの操作における改善点を発見することが可能となり、消費電力データ（Ｄ１）及び気象データ（Ｄ２）を解析することで気温−消費電力量関係図（Ｄ４）を作成することで、外気温に対する個別の空調設備（ＡＣ）の操作における改善点を発見することが可能となる。ここで、機器使用傾向（Ｄ３）と気温−消費電力量関係図（Ｄ４）を基により効率的な運転条件（Ｄｇ）を作成することで、適切な空調設備（ＡＣ）の操作が可能となる。

また、上記空調管理システム（１）において、演算制御部（１２）は、気象データ（Ｄ２）を解析することで予測気温データ（Ｄ５）を作成し、予測気温データ（Ｄ５）に基づいて、空調操作装置（２０）が運転条件（Ｄｇ）にて空調設備（ＡＣ）を操作するタイミング（Ｔｇ）を決定することを特徴とする。これにより、空調操作装置（２０）から適切なタイミング（Ｔｇ）で空調設備（ＡＣ）の操作を行うことができるので、さらに適切なタイミングで空調設備（ＡＣ）の操作が可能となる。

また、上記空調管理システム（１）において、空調操作装置（２０）は、データの送受信を行う通信部（２１）と、通信部（２１）から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部（２２）と、空調設備（ＡＣ）に対して運転指示を行う送信部（２４）と、を有し、運転制御部（２２）は、通信部（２１）によって得られた運転条件（Ｄｇ）を、送信部（２４）に送信することによって空調設備（ＡＣ）を操作することを特徴とする。

このように、運転制御部（２２）が、通信部（２１）によって得られた運転条件（Ｄｇ）を、送信部（２４）に送信することによって空調設備（ＡＣ）を操作することとすれば、好適な運転条件（Ｄｇ）を外部から得た場合に、運転制御部（２２）が当該運転条件（Ｄｇ）を送信部（２４）を用いて既存の空調設備（ＡＣ）に送信することが可能となるため、好適な運転条件（Ｄｇ）を個別の空調設備（ＡＣ）にフィードバックすることが可能となる。これにより、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）等の効率的な運転情報のデータを既存の空調設備（ＡＣ）に対して導入することが容易に可能となる。

また、上記空調管理システム（１）において、送信部（２４）は、赤外線によりデータ送信を行うこととしてもよい。このように、一般的に使用される赤外線通信により空調設備（ＡＣ）を操作することとすれば、既存の空調設備（ＡＣ）に対しても容易に導入することが可能となる。

なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる空調管理システムによれば、空調の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる。

空調管理システムの全体説明図である。 空調管理システムの制御手順を示すフローチャートである。 演算制御部による制御手順を詳細に示すフローチャートである。 演算制御部による制御手順を詳細に示すフローチャートである。 消費電力データから機器使用傾向を把握する様子の一例を示すグラフである。 気温−消費電力量関係から運転条件を求める手順の一例を示すグラフである。 気温−消費電力量関係から運転条件を求める手順の一例を示すグラフの一部拡大図である。 空調設備を操作するタイミングを決定する手順の一例を示すグラフである。 本実施形態の変形例の空調操作装置の説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、空調管理システム１の全体説明図である。図１に示すように、空調管理システム１は、演算制御部１２を具備する空調管理装置１０と、空調設備ＡＣの運転制御部２２を具備する空調操作装置２０を有する。空調管理装置１０と空調操作装置２０とは外部の通信網ＩＴ（インターネット）を介して通信可能であり、通信網ＩＴの中には、気象情報提供部４０がある。次に、各部を詳細に説明する。

図１に示す建物５には、空調設備ＡＣを含む電気設備５１がある。空調設備ＡＣを含む電気設備５１の消費電力量は、計量通信部３１によって計測される。このため、計量通信部３１からの信号を得ることで、電気設備５１の消費電力量を把握することができる。なお、計量通信部３１により消費電力量が計測される電気設備５１は、建物５内に存在する電気機器のみならず、建物５のために利用される全ての電気機器類である。

計量通信部３１は、電力をデジタルで計測し、メータ内に通信機能を持たせた電力量計であり、スマートメータ（smart meter）とも呼ばれるものである。計量通信部３１は、電気設備５１の消費電力量を計量し、空調操作装置２０等に、消費電力量のデータを送信する。なお、一般に、消費電力量が通常の使用時の消費電力量を大きく超える場合には漏電の可能性がある。このため、計量通信部３１からの情報を定期的に得ることで、漏電を早期に発見することができ、防災にも役立つことになる。

本実施形態の電気設備５１には、空調設備ＡＣの他、テレビや冷蔵庫等の家電のみならず、電気エネルギーで作動する機器全般を含む。本実施形態において、電気設備５１を作動させる電源としては燃料電池６１が用いられるが、必要に応じて商用電源６２を用いてもよい。燃料電池６１や商用電源６２から供給された電力は、分電盤５３を経由して、空調設備ＡＣ等の電気設備５１に供給される。

商用電源６２は、必要な場合に電気設備５１に対して電力を供給する。商用電源６２からの電力が必要か否かの判断は、計量通信部３１の検知結果に応じて、通電制御部３３によってなされる。商用電源６２からの電力供給が必要な場合には、通電制御部３３が切替手段５２をＯＦＦからＯＮに切替える。これにより、商用電源６２からの電力が分電盤５３に送られる。

空調設備ＡＣには、操作信号受信部３２があり、不図示の一般的な運転操作装置（リモコン）の赤外線等の信号を受信することにより操作される。空調設備ＡＣは、例えば、インバータ制御によりヒートポンプ式のエアコン等が挙げられる。ヒートポンプ式のエアコンは、外気温と室温の温度差が小さいほどエネルギー消費が少ないという特徴がある。

空調管理装置１０は、データの送受信を行う送受信部１１と、送受信部１１から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部１２と、取得したデータの格納や演算の結果得られたデータの格納を行う記憶部１３と、を有する。空調管理装置１０は通信網ＩＴと接続されたサーバ等のコンピュータである。

送受信部１１は、有線または無線の通信手段を用いてデータの送受信を行う。具体的には、通信網ＩＴを通じて空調操作装置２０や気象情報提供部４０からのデータを受信したり、通信網ＩＴを通じて空調管理装置１０に対してデータを送信したりする。

演算制御部１２は、ＣＰＵ等を実装し、送受信部１１を用いて通信網ＩＴを介して得るデータを選択し、送受信部１１から得られたデータに基づいて演算し、好適な空調設備ＡＣの運転条件を算出し、送受信部１１を用いて空調操作装置２０に対して送信する。具体的に得るデータ及び具体的な算出方法については、後述する。

記憶部１３は、送受信部１１で取得したデータや演算制御部１２で演算して算出したデータを格納（記憶）するものである。例えば、データの読み書きが可能なハードディスク、メモリ、ＤＶＤディスク、ブルーレイディスク等の各種の記憶媒体であり、将来的に開発される記憶媒体を含む。

空調操作装置２０は、データの送受信を行う通信部２１と、通信部２１から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部２２と、取得したデータの格納や演算の結果得られたデータの格納を行う記憶部２３と、空調設備ＡＣに対して運転指示を行う送信部２４とを有する。空調操作装置２０は、空調設備ＡＣと同じ室内に配置される小型の端末であり、不図示の家庭用電源（コンセント）から電力を供給することとしても、電池により電力を供給することとしてもよい。このように、空調操作装置２０を家庭内のコンセントに差し込む構成としたり、電池により電力を供給する構成としたりすることで、空調操作装置２０を建物５内の任意の位置に配置することができる。

通信部２１は、有線または無線の通信手段を用いてデータの送受信を行う。具体的には、計量通信部３１により計測された消費電力量のデータを受信し、当該消費電力量のデータを空調管理装置１０へ送信したり、通信網ＩＴを通じて空調管理装置１０からのデータを受信したりする。ここで、空調操作装置２０から空調管理装置１０へのデータ通信は、通信網ＩＴを介して通信を行っても、直接通信することとしてもよい。

運転制御部２２は、ＣＰＵ等を実装し、通信部２１から得られたデータを処理する。例えば、計量通信部３１から通信部２１が得たデータを空調管理装置１０に送信する指示を出したり、空調管理装置１０から得たデータを記憶部２３に格納したり、記憶部２３に格納したデータを送信部２４によって空調設備ＡＣの操作信号受信部３２に送信する指示を出したりする。

記憶部２３は、通信部２１で取得したデータを格納（記憶）するものである。例えば、データの読み書きが可能なハードディスク、メモリ、ＤＶＤディスク、ブルーレイディスク等の各種の記憶媒体であり、将来的に開発される記憶媒体を含む。

送信部２４は、空調設備ＡＣの操作信号受信部３２に対して運転指示を行う信号を発する。送信部２４は、赤外線によりデータ送信を行うこととすると好ましい。一般的な空調設備ＡＣの運転操作装置が赤外線により操作する仕様となっているため、汎用性に優れるものとなるからである。なお、操作信号は、必ずしも赤外線に限られない。

気象情報提供部４０は、通信網ＩＴに接続される気象情報提供サービスである。気象情報提供部４０からの情報としては、温度、湿度、気圧、天候等の気象情報に加え、標高、緯度、経度等の位置情報が含まれる。気象情報提供部４０は必ずしも１箇所の機関が提供する情報に限らず、複数の機関が提供する情報を総合的に判断することとしてもよい。

次に、以上の構成の空調管理システム１を用いて好適な運転条件Ｄｇを得るまでの手順の一例を説明する。図２は、空調管理システム１の制御手順を示すフローチャートである。

まず、空調管理システム１では、図２に示すように、空調操作装置２０は、計量通信部３１から送信される電気設備５１の消費電力量のデータである消費電力データＤ１を、通信部２１により取得する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、データを取得する頻度は、常時取得することとしてもよいし、時間を指定して断続的に取得することとしてもよい。

空調操作装置２０により得られた消費電力データＤ１は、通信部２１から送受信部１１へ送信され、空調管理装置１０により取得される（ステップＳ２）。ステップＳ２において、データの送信は、通信網ＩＴを経由しても、通信部２１から送受信部１１へ直接送信されることとしてもよい。

また、空調管理装置１０は、気象情報提供部４０から通信網ＩＴを経由した気象データＤ２を取得する（ステップＳ３）。気象情報提供部４０により得られる気象データには、上述のように気象情報と位置情報が含まれるため、空調設備ＡＣが存する地域の気象データＤ２である必要がある。

なお、説明の都合上、ステップＳ１及びステップＳ２の後に、ステップＳ３を説明したが、必ずしもこの順に限るものではない。消費電力データＤ１と気象データＤ２とはそれぞれ独立して得られるデータであるので、ステップＳ１及びステップＳ２とステップＳ３とは順不同である。また、送受信部１１により得られたデータは、適宜、演算制御部１２により記憶部１３に記憶され、必要に応じて蓄積される。

そして、空調管理装置１０の演算制御部１２が、消費電力データＤ１及び気象データＤ２を解析する（ステップＳ４）。これにより、気象予測に基づき好適な運転条件Ｄｇのデータを作成する（ステップＳ５）。好適な運転条件Ｄｇを得る手順については後に詳述する。

空調管理装置１０で得られた運転条件Ｄｇは、送受信部１１から通信部２１に送信され、空調操作装置２０が好適な運転条件Ｄｇを取得する（ステップＳ６）。通信部２１により得られた運転条件Ｄｇは、運転制御部２２が、適宜、記憶部２３に格納する。その後、空調操作装置２０は、適切なタイミングＴｇで運転条件Ｄｇを空調設備ＡＣに対して送信することで（ステップＳ７）、空調設備ＡＣを適切に操作する。

次に、演算制御部１２が、消費電力データＤ１及び気象データＤ２を解析して、気象予測に基づき好適な運転条件Ｄｇのデータを作成するまでの手順を詳しく説明する。図３は、演算制御部１２による制御手順を詳細に示すフローチャートである。図３では、図２におけるステップＳ４とステップＳ５を詳しく記載している。

演算制御部１２は、送受信部１１から得られた消費電力データＤ１を記憶部１３に蓄積し、この蓄積された消費電力データＤ１を解析する（ステップＳ４ａ）。これにより、ユーザごとの機器使用傾向Ｄ３を算出する（ステップＳ４ｂ）。機器使用傾向Ｄ３とは、例えば、いかなる時刻において消費電力量がいかに変動したかを表すグラフなどである。

一方、演算制御部１２は、消費電力データＤ１及び気象データＤ２を記憶部１３に蓄積しつつ解析する（ステップＳ４ｃ）。これにより、気温−消費電力量関係図Ｄ４を作成する（ステップＳ４ｄ）。

次に、演算制御部１２は、機器使用傾向Ｄ３と気温−消費電力量関係図Ｄ４から、データを比較検討し、ユーザの機器使用傾向Ｄ３より効率的な運転条件Ｄｇを算出する（ステップＳ５ａ）。その後、演算制御部１２は、気象データＤ２を解析することで予測気温データＤ５を作成する（ステップＳ５ｂ）。そして、予測気温データＤ５に基づいて、空調操作装置２０が運転条件Ｄｇにて空調設備ＡＣを操作する好適なタイミングＴｇを決定する（ステップＳ５ｃ）。

ここで、演算制御部１２が、好適な運転条件Ｄｇを決定する際に、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを考慮する手順についてより詳しく説明する。図４は、演算制御部１２による制御手順を詳細に示すフローチャートである。図４では、図３におけるステップＳ５ａを詳しく記載している。

図４に示すように、ステップＳ４の後、ユーザの機器使用傾向Ｄ３よりも効率的な第一運転条件Ｄｇ１を算出する（ステップＳ５ａ１）。ここで、第一運転条件Ｄｇ１に、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超える超過部分Ｄｅがあるかどうかを確認する（ステップＳ５ａ２）。そして、第一運転条件Ｄｇ１に燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超える超過部分Ｄｅがない場合には、第一運転条件Ｄｇ１を、そのまま好適な運転条件Ｄｇとして設定する（ステップＳ５ａ３）。

一方、第一運転条件Ｄｇ１に超過部分Ｄｅがある場合には、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超えて空調設備ＡＣを運転することになってしまう。この場合には、演算制御部１２は、改めて運転条件を再作成し、超過部分Ｄｅがない第二運転条件Ｄｇ２を得る（ステップＳ５ａ４）。そして、第二運転条件Ｄｇ２を運転条件Ｄｇとして設定する（ステップＳ５ａ５）。

その後、演算制御部１２は、気象データＤ２を解析することで予測気温データＤ５を作成し（ステップＳ５ｂ）、予測気温データＤ５に基づいて、空調操作装置２０が運転条件Ｄｇにて空調設備ＡＣを操作する好適なタイミングＴｇを決定する（ステップＳ５ｃ）。なお、本実施形態では、ステップＳ５ａの後にステップＳ５ｂとして説明したが、ステップＳ５ｂの後にステップＳ５ａとしてもよい。

上述の図２乃至図４にて手順を説明した演算制御部１２による好適な運転条件Ｄｇ及び空調操作装置２０が空調設備ＡＣに運転条件Ｄｇを送信する好適なタイミングＴｇについて図５乃至図８を用いて具体的に説明する。図５は、消費電力データＤ１から機器使用傾向Ｄ３を把握する様子の一例を示すグラフである。

図５に示すように、演算制御部１２は、送受信部１１から得られた消費電力データＤ１を時刻ごとに記憶部１３に蓄積し、この蓄積された消費電力データＤ１を時刻ごとに並べる。これにより、機器使用傾向Ｄ３をグラフ化し、ユーザの使用傾向を把握することできる。例えば、図５の例によれば、空調設備ＡＣのユーザが、時刻Ｔａ１において空調設備ＡＣの電源をＯＮにし、時刻Ｔａ２において空調設備ＡＣの電源をＯＦＦにし、再び時刻Ｔａ３で空調設備ＡＣの電源をＯＮにしていることがわかる。

また、演算制御部１２は、気象データＤ２を記憶部１３に蓄積し、解析する。図５においては、気象データＤ２のうちの気温（外気温）を、時刻に応じてグラフで表している。そして、上述の機器使用傾向Ｄ３と外気温を重ねることにより、気温−消費電力量関係図Ｄ４を作成する。すると、各時刻に応じた外気温と消費電力量の関係を把握することができる。

図５の気温−消費電力量関係図Ｄ４から解析することで、例えば、本件の空調設備ＡＣのユーザは、外気温がＣａ以上になった時刻Ｔａ１の時点で電源をＯＮにし、たとえ空調設備ＡＣが定常状態になって、空調設備ＡＣの電源をＯＦＦにした（時刻Ｔａ２の時点）としても、外気温がＣａ以上であるときは、電源をＯＦＦにしてから比較的短い時間しか経っていない時刻Ｔａ３の時点で再び電源をＯＮにする傾向にあることがわかる。この場合、このユーザは外気温がＣａ以上になっているときに電源をＯＮにする傾向があることがわかる。

図６は、気温−消費電力量関係図Ｄ４から運転条件Ｄｇを求める手順の一例を示すグラフである。（ａ）が機器使用傾向Ｄ３を表したグラフ、（ｂ）が運転条件Ｄｇを表したグラフ、（ｃ）が機器使用傾向Ｄ３と運転条件Ｄｇとを重ねたグラフ、である。

演算制御部１２は、図６（ａ）に示すような機器使用傾向Ｄ３と気温−消費電力量関係図Ｄ４から、データを比較検討する。そして、ユーザの機器使用傾向Ｄ３より効率的な運転条件Ｄｇを算出する。例えば、図６（ｂ）に示すように、ユーザが電源をＯＮにする外気温Ｃａよりも低い外気温Ｃｇで、ユーザが電源をＯＮにする傾向にある時刻Ｔａ１よりも早いタイミングＴｇで電源をＯＮにするような運転条件Ｄｇを算出する。ここで、運転条件Ｄｇでは、ユーザと異なり、電源をＯＦＦにしない制御を算出している。

この場合、運転条件Ｄｇのグラフを、図６（ｃ）のように、機器使用傾向Ｄ３のグラフに重ねて、所定時間内の電力消費量の総量の差を測ると、運転条件Ｄｇによる電力消費量Ｓｇ１と電力消費量Ｓｇ２との和の方が、ユーザの機器使用傾向Ｄ３による電力消費量Ｓａ１と電力消費量Ｓａ２との和よりも小さいのがわかる。すなわち、電源のＯＮとＯＦＦを短時間で切り替えない運転条件Ｄｇの方が、電源のＯＮとＯＦＦを短時間で切り替えたユーザの機器使用傾向Ｄ３よりも効率がいいことになる。演算制御部１２は、このような演算結果となるように演算することで、ユーザよりも好適な運転条件Ｄｇを求めている。

次に、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超えないように運転条件Ｄｇを設定する手順について説明する。図７は、気温−消費電力量関係から運転条件を求める手順の一例を示すグラフの一部拡大図である。ここでは、運転条件のピーク値が現れる時間を拡大している。（ａ）が第一運転条件Ｄｇ１に超過部分Ｄｅがある場合を示すグラフ、（ｂ）が第一運転条件Ｄｇ１と第二運転条件Ｄｇ２とを重ねたグラフ、である。

演算制御部１２は、上記手順により、ユーザによる機器使用傾向Ｄ３よりも効率のいい第一運転条件Ｄｇ１を作成する。ここで、図７（ａ）に示すように、第一運転条件Ｄｇ１のピーク値Ｗｐ１が燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超え、第一運転条件Ｄｇ１に超過部分Ｄｅが生じる場合がある。この場合、第一運転条件Ｄｇ１に従って空調設備ＡＣを運転すると、ピーク値Ｗｐ１前後の超過部分Ｄｅにあたる時間帯Ｔｅでは、電力不足が生じることになる。

ここで、本実施形態においては、上記ステップＳ５ａ４において、図７（ｂ）に示すように、ピーク値が出現する時間を変更することで、超過部分Ｄｅがない第二運転条件Ｄｇ２を作成し、当該第二運転条件Ｄｇ２を運転条件Ｄｇとして設定する。図においては、最大出力値Ｗｆｍａｘを超える第一運転条件Ｄｇ１のピーク値Ｗｐ１から、最大出力値Ｗｆｍａｘより小さいピーク値Ｗｐ２へと変更することで、最大出力値Ｗｆｍａｘを超える超過部分Ｄｅのない第二運転条件Ｄｇ２を作成している。

図８は、空調設備ＡＣを操作するタイミングＴｇを決定する手順の一例を示すグラフである。図８の例では、説明を簡略化するため、運転条件Ｄｇを求める際の温度変化傾向と予測気温データＤ５の温度変化傾向が類似になった例を挙げている。

図８のように、演算制御部１２は、気象データＤ２を解析することで、空調設備ＡＣの存する地域の予測気温データＤ５を作成する。そして、前述の運転条件Ｄｇから、外気温がＣｇになるときのタイミングＴｇにおいて、空調設備ＡＣの電源をＯＮにすることを決定する。そして、上述の時刻Ｔａ２においては電源をＯＦＦにせず、ＯＮのままで維持することを決定する。

なお、運転条件Ｄｇとして、第一運転条件Ｄｇ１から第二運転条件Ｄｇ２に変更する場合には、空調設備ＡＣの電源をＯＮする外気温Ｃｇが、気温Ｃｇ１から気温Ｃｇ２に変更される。これに伴い、空調設備ＡＣの電源をＯＮするタイミングＴｇも、時刻Ｔｇ１から時刻Ｔｇ２のように変更される（図７（ｂ）参照）。

以上のような構成により、本実施形態の空調管理システム１では、空調管理装置１０の演算制御部１２が、電気設備５１の消費電力データＤ１を解析するのみならず、空調設備ＡＣが存する地域の気象データＤ２を解析することで、空調設備ＡＣの具体的且つ効率的な運転条件Ｄｇを得ることができる。また、得られた運転条件Ｄｇは、空調操作装置２０を通じて空調設備ＡＣを操作することとなる。すると、空調管理装置１０が算出した好適な運転条件Ｄｇを個別の空調設備ＡＣにフィードバックすることが可能となり、ユーザが意識することなしに、空調設備ＡＣの操作を適切なタイミングで行うことができる。よって、空調設備ＡＣの管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システム１を提供することができる。

また、演算制御部１２が運転条件Ｄｇを作成する場合に、送受信部１１が消費電力データＤ１及び気象データＤ２に加えて、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘのデータを取得する。そして、演算制御部１２は、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超えないように運転条件Ｄｇを作成するため、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘの範囲内で空調設備ＡＣを運転することが可能となる。そして、燃料電池６１により電力が供給される電気設備５１の消費電力のうち空調設備ＡＣの消費電力が支配的であることを考慮すると、空調設備ＡＣの消費電力を燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘの範囲内に抑えることで、燃料電池６１が供給する電力のみで電気設備５１の消費電力をまかなうことができる。これにより、燃料電池６１以外の発電設備に頼らない空調管理システム１を構築することができ、いわゆるゼロ・エネルギー・ハウス（Zero Energy House）を実現することができる。

また、演算制御部１２が、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超えないように、空調設備ＡＣの運転条件Ｄｇを作成する。すると、上記構成の空調管理システム１を導入する建物５においては、一般的に電力消費の多い時間帯であっても、使用者の意思にかかわらず、所定の消費電力以下に抑えることができる。このため、当該建物５がある地域において、いわゆるディマンドレスポンスDemand Response等の方策、すなわち、電力の使用抑制を促しピーク時の電力消費を抑え電力の安定供給を図るための方策がなされた場合であっても、使用者は、消費電力について特に意識をすることなく、効率のよい電力使用を行うことができる。

また、上記構成の空調管理システム１を導入する建物５では、時間帯にかかわらず消費電力が燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘ以下に抑えられるため、上記構成の空調管理システム１を導入する建物５が多い地域においては、一般に電力消費の多い時間帯であっても、消費電力の最大値が所定の範囲に収まりやすくなる。すると、地域に電力を供給する変電所等の負荷を軽減することができる。

また、上記空調管理システム１においては、演算制御部１２が、まず、消費電力データＤ１及び気象データＤ２のみの解析により、第一運転条件Ｄｇ１を作成する。そして、第一運転条件Ｄｇ１に超過部分Ｄｅがなければ、第一運転条件Ｄｇ１をそのまま運転条件Ｄｇとする。このように、第一運転条件Ｄｇ１の作成に最大出力値Ｗｆｍａｘを用いないことで、迅速に好適な運転条件Ｄｇを得ることができる。また、第一運転条件Ｄｇ１に超過部分Ｄｅがある場合に、改めて超過部分Ｄｅが無い第二運転条件Ｄｇ２を作成することで、確実に超過部分Ｄｅのない運転条件Ｄｇが作成できる。すると、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超えない運転条件Ｄｇを得ることができ、燃料電池６１の実効効率を上げることができる。

また、上記空調管理システム１においては、電気設備５１に対して燃料電池６１のみならず商用電源６２からも電力を供給する構成とする。このように構成すれば、電気設備５１に必要な電力が、燃料電池６１の最大出力値Ｗｆｍａｘを超える場合であっても、電気設備５１の消費電力をまかなうことができる。なお、電気設備５１に必要な電力が最大出力値Ｗｆｍａｘを超える場合とは、予測気温データＤ５よりも実際の外気温が高くなった場合のほか、ユーザが空調設備ＡＣの消費電力を手動で操作した場合などがある。

また、上記空調管理システム１においては、消費電力データＤ１を解析することで空調設備ＡＣの機器使用傾向Ｄ３を算出することで、個別のユーザの操作における改善点を発見することが可能となる。そして、消費電力データＤ１及び気象データＤ２を解析することで気温−消費電力量関係図Ｄ４を作成することで、外気温に対する個別の空調設備ＡＣの操作における改善点を発見することが可能となる。ここで、機器使用傾向Ｄ３と気温−消費電力量関係図Ｄ４を基により効率的な運転条件Ｄｇを作成することで、適切な空調設備ＡＣの操作が可能となる。

また、上記空調管理システム１においては、空調操作装置２０から適切なタイミングＴｇで空調設備ＡＣの操作を行うことができるので、ユーザが操作するよりもさらに適切なタイミングで、空調設備ＡＣの操作をすることが可能となる。

また、上記空調管理システム１においては、運転制御部２２が、通信部２１によって得られた運転条件Ｄｇを、送信部２４に送信することによって空調設備ＡＣを操作することとすれば、好適な運転条件Ｄｇを外部から得た場合に、運転制御部２２が当該運転条件Ｄｇを送信部２４を用いて既存の空調設備ＡＣに送信することが可能となるため、好適な運転条件Ｄｇを個別の空調設備ＡＣにフィードバックすることが可能となる。これにより、ＨＥＭＳ等の効率的な運転情報のデータを既存の空調設備ＡＣに対して導入することが容易に可能となる。

また、上記空調管理システム１において、一般的に使用される赤外線通信により空調設備ＡＣを操作することとすれば、既存の空調設備ＡＣに対しても容易に導入することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

上述の実施形態では、演算制御部１２で作成した運転条件Ｄｇを空調設備ＡＣの運転制御に利用したが、これに限るものではない。例えば、空調設備ＡＣのある部屋のリフォームをする際に、空調設備ＡＣが効率良く運転されるために、演算制御部１２で得られた空調設備ＡＣの運転条件Ｄｇを参考にしてもよい。

上述の実施形態では、電気設備５１への電力の供給手段として、燃料電池６１及び商用電源６２がある場合を説明したが、これに限るものではない。すなわち、少なくとも燃料電池６１のみがあればよく、さらに蓄電池を用いてもよい。蓄電池は、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）のバッテリーを使用してもよい。

上述の実施形態においては、建物５として住宅を例示し且つ電気設備５１が家庭用電器の場合を例示して説明したが、建物５を個別の家庭のみに限るものではない。例えば、上記空調管理システム１を導入する対象施設として、集合住宅、オフィスビル、工場、など、より大きい施設としても、また、住宅以外に用いる施設としてもよい。

上述の実施形態においては、空調操作装置２０が通信部２１を具備し、通信部２１が、計量通信部３１により計測された消費電力量のデータを受信する構成であった。しかしながら、空調操作装置２０は、必ずしも通信を通じて空調設備ＡＣの消費電力量の情報を得る必要はない。

例えば、空調設備ＡＣの消費電力量の情報を直接得る構成の空調操作装置２０Ａとしてもよい。図９は、本実施形態の変形例の空調操作装置２０Ａの説明図である。（ａ）が空調操作装置２０Ａの斜視図、（ｂ）が空調操作装置２０Ａの使用状態を説明する斜視図、である。空調操作装置２０Ａは、基本構成は上述の空調操作装置２０の構成と同様である。図９の説明において、空調操作装置２０と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、空調操作装置２０Ａは、空調設備ＡＣの電源取得用プラグ等の接続端子３５が差し込まれる接続部２５と、家庭用電源Ｃ（コンセント）に接続するための接続端子２６と、を有する。接続端子２６から得た電力によって、空調操作装置２０Ａ及び空調設備ＡＣが作動する。

図９（ｂ）に示すように、空調操作装置２０Ａを使用する際には、接続部２５に、空調設備ＡＣの接続端子３５が接続される。また、接続端子２６が、家庭用電源Ｃに接続される。また、空調操作装置２０Ａは、接続部２５へ流れた電流を計測する不図示の電流計等を有する。この構成により、空調操作装置２０Ａは、空調設備ＡＣの消費電力量を直接得ることができる。

空調操作装置２０Ａの送信部２４は、空調設備ＡＣの操作信号受信部３２に対して、赤外線等の信号を発信する。このため、空調操作装置２０Ａを設置する際には、送信部２４と操作信号受信部３２との間に遮蔽物がないように、空調操作装置２０Ａを設置することが好ましい。なお、本変形例においては、空調操作装置２０Ａは、空調設備ＡＣと同じ壁面ＷＳに設置される。しかしながら、必ずしもこれに限るものではない。

１…空調管理システム
１０…空調管理装置
１１…送受信部
１２…演算制御部
１３…記憶部
２０，２０Ａ…空調操作装置
２１…通信部
２２…運転制御部
２３…記憶部
２４…送信部
２５…接続部
２６…接続端子
３１…計量通信部
３２…操作信号受信部
３３…通電制御部
３５…接続端子
４０…気象情報提供部
５１…電気設備
５２…切替手段
５３…分電盤
６１…燃料電池
６２…商用電源
ＡＣ…空調設備
Ｄ１…消費電力データ
Ｄ２…気象データ
Ｄ３…機器使用傾向
Ｄ４…気温−消費電力量関係図
Ｄ５…予測気温データ
Ｄｅ…超過部分
Ｄｇ…運転条件
ＩＴ…通信網
Ｔｇ…タイミング
Ｗｆｍａｘ…最大出力値

Claims (7)

1. 空調設備の運転を管理する空調管理システムであって、
   データの送受信を行う送受信部と、前記送受信部から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部と、を具備する空調管理装置と、
   前記空調設備の運転操作を行う空調操作装置と、
   前記空調設備を含む電気設備の消費電力量を計量し前記電気設備における消費電力量を前記空調操作装置へ送信する計量通信部と、
   を有し、
   前記電気設備には、燃料電池から電力が供給され、
   前記送受信部は、前記計量通信部で得られる消費電力データ、前記空調設備が存する地域の気象データ、及び前記燃料電池の最大出力値のデータを取得し、
   前記演算制御部は、前記消費電力データ及び前記気象データを解析し、且つ前記最大出力値を超えないように運転条件を作成し、
   前記空調操作装置は、前記運転条件に基づいて前記空調設備を操作する
   ことを特徴とする空調管理システム。
2. 前記演算制御部は、
   前記消費電力データ及び前記気象データを解析することで第一運転条件を作成し、
   前記第一運転条件に前記最大出力値を超える超過部分がない場合には、前記第一運転条件を前記運転条件とし、
   前記第一運転条件に前記超過部分がある場合には、前記超過部分がない第二運転条件を作成し、前記第二運転条件を前記運転条件とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調管理システム。
3. 前記電気設備は、前記燃料電池及び商用電源から電力が供給され、
   前記計量通信部の計測値に基づいて前記商用電源から前記電気設備へ通電の制御をする通電制御部を有し、
   前記通電制御部は、前記計量通信部における計測値が前記最大出力値を超える場合に、前記商用電源からの電力を前記電気設備に供給するように操作する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調管理システム。
4. 前記演算制御部は、
   前記消費電力データを解析することで前記空調設備の機器使用傾向を算出し、前記消費電力データ及び前記気象データを解析することで気温−消費電力量関係図を作成し、前記機器使用傾向と前記気温−消費電力量関係図を基に前記運転条件を作成する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空調管理システム。
5. 前記演算制御部は、
   前記気象データを解析することで予測気温データを作成し、且つ前記予測気温データに基づいて、前記空調操作装置が前記運転条件にて前記空調設備を操作するタイミングを決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空調管理システム。
6. 前記空調操作装置は、データの送受信を行う通信部と、前記通信部から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部と、前記空調設備に対して運転指示を行う送信部と、を有し、
   前記運転制御部は、前記通信部によって得られた前記運転条件を、前記送信部に送信することによって前記空調設備を操作する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の空調管理システム。
7. 前記送信部は、赤外線によりデータ送信を行う
   ことを特徴とする請求項６に記載の空調管理システム。
   
   
   

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