JP6625240B2 - 空気調和制御装置及び空気調和制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ヒートポンプ式の空気調和機の空気調和制御装置及び空気調和制御方法に関するものである。

従来の電力の計画を考慮した空気調和システムの設定室温変更では、設定室温を変更した結果、電力が計画を上回ると判断部が判断した場合には、設定室温の変更に制限を加えた上で設定を反映し運転を継続するようにしている（例えば、特許文献１）。

また、従来の設定温湿度を満たしながら消費エネルギーを抑制する空気調和システムの制御方法では、外気条件、室内条件を計測し、この空気状態での空気調和機の蒸発温度、凝縮温度、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数）の関係を求め、負荷に応じることができて、かつ最大のＣＯＰを与える蒸発温度、凝縮温度を用いて空気調和機を運転するようにしている（例えば、特許文献２）。

特開２０１５−０１４４０７号公報 特開２００２−０２２２４５号公報

このような空気調和システムにあっては、冷房運転で設定室温を下げた時に、及び暖房運転で設定室温を上げた時に、空気調和機の処理する負荷が増加することから、必ず消費電力が増大する。このため、消費電力の計画に反するような変更であった場合には、設定室温の変更が反映されず、空気調和機の使用者に我慢を強いる、快適性を損ねた運転となるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、空気調和機の消費電力を増大させることなく、使用者の所望した設定室温を空気調和機に反映し運転する空気調和機の空気調和制御装置及び空気調和制御方法を得ることを目的としている。

この発明の空気調和制御装置は、冷凍サイクルを備える空気調和機の第１の設定室温から変更した第２の設定室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、第２の設定室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、外気温度、冷媒温度、室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、第２の設定室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、冷媒温度を変化させて室内湿度推定部及び冷凍サイクル推定部で推定を繰り返すことで、冷凍サイクル推定部が推定する消費電力が第１の設定室温による空気調和機の消費電力に一致する場合には、一致する際の冷媒温度を空気調和機に指令する冷媒温度計算部とを備えたことを特徴とする空気調和制御装置である。

また、この発明の空気調和制御装置は、冷凍サイクルを備える空気調和機の設定候補室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、外気温度、冷媒温度、室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、冷媒温度を変化させて室内湿度推定部及び冷凍サイクル推定部で推定を繰り返すことで、冷凍サイクル推定部が推定する消費電力が空気調和機の現状の設定室温による消費電力に一致する場合には、設定候補室温に一致する際の冷媒温度を求める冷媒温度計算部と、冷媒温度計算部が求めた消費電力が一致する場合の設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、消費電力が一致する場合の設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示部とを備えたことを特徴とする空気調和制御装置である。

さらに、この発明の空気調和制御方法は、冷凍サイクルを備える空気調和機の第１の設定室温から変更した第２の設定室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、第２の設定室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定ステップと、外気温度、冷媒温度、室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、第２の設定室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定ステップと、冷媒温度を変化させて室内湿度推定ステップ及び冷凍サイクル推定ステップで推定を繰り返すことで、冷凍サイクル推定ステップが推定する消費電力が第１の設定室温による空気調和機の消費電力に一致する場合には、一致する際の冷媒温度を空気調和機に指令する冷媒温度計算ステップとを備えたことを特徴とする空気調和制御方法である。

また、この発明の空気調和制御方法は、冷凍サイクルを備える空気調和機の設定候補室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定ステップと、外気温度、冷媒温度、室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定ステップと、冷媒温度を変化させて室内湿度推定ステップ及び冷凍サイクル推定ステップで推定を繰り返すことで、冷凍サイクル推定ステップが推定する消費電力が空気調和機の現状の設定室温による消費電力に一致する場合には、設定候補室温に一致する際の冷媒温度を求める冷媒温度計算ステップと、冷媒温度計算ステップが求めた消費電力が一致する場合の設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、消費電力が一致する場合の設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示ステップとを備えたことを特徴とする空気調和制御方法である。

この発明にかかる空気調和制御装置及び空気調和制御方法によれば、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

図１は本発明の実施の形態１による空気調和システムが導入された空間を示す概略図である。 図２は本発明の実施の形態１による空気調和システムの概略図である。 図３は本発明の実施の形態１による空気調和機の冷媒回路の概略図である。 図４は本発明の実施の形態１による換気装置の概略図である。 図５は本発明の実施の形態１による室内のゾーン分割を示す図である。 図６は本発明の実施の形態１による負荷種類とゾーニングの区分との例を示す図である。 図７は本発明の実施の形態１による空気調和制御装置の構成図である。 図８は本発明の実施の形態１による空気調和制御装置の構成図である。 図９は本発明の実施の形態１による在室人数推定のフロー図である。 図１０は本発明の実施の形態１による人体の負荷を示した図である。 図１１は本発明の実施の形態１による内部発熱推定のフロー図である。 図１２は本発明の実施の形態１による消費電力推定のフロー図である。 図１３は本発明の実施の形態１による表を用いて消費電力を推定する図である。 図１４は本発明の実施の形態１による空気調和制御装置のフロー図である。 図１５は本発明の実施の形態１による室内湿度推定部のフロー図である。 図１６は本発明の実施の形態１による冷凍サイクル推定部のフロー図である。 図１７は本発明の実施の形態２による空気調和制御装置の構成図である。 図１８は本発明の実施の形態２による空気調和制御装置の構成図である。 図１９は本発明の実施の形態２による報知部の構成例を示す図である。 図２０は本発明の実施の形態３による空気調和制御装置の構成図である。 図２１は本発明の実施の形態３による空気調和制御装置の構成図である。 図２２は本発明の実施の形態３による設定候補蓄積表示部の例を示す図である。 図２３は本発明の実施の形態４による空気調和制御装置の例を示す図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による空気調和システムが導入された空間を示す概略図である。空気調和システムとして、室内機１１と室外機１２、換気装置１３、及び空気調和制御装置１０２等の主要な装置を示している。一般的に対人を想定した空気調和システムでは換気装置１３が導入されるが、本発明は換気装置１３が無い場合でも適用は可能である。また、室内機１１は天井埋め込み型、天井吊り型、壁掛け型、床置き型等のいずれのタイプであってもよい。さらに、室外機１２は図１のように屋上に設置しても、垂直な壁１５の屋外側に設置されたバルコニー等に設置してもよい。

また、室内機１１と室外機１２とは別々の筐体として設置され、配管により接続されるタイプでもよいし、同じ筐体のものとして壁１５や窓１４を貫通するように設置されるタイプのものでもよい。さらに、換気装置１３は天井裏又は垂直な壁１５の天井面付近に設置され、導入した外気を空間に供給する。導入した外気は換気装置１３が設置された箇所からただちに空間に供給されてもよいし、ダクトを通じて部屋の各位置の天井面に設けられた吹き出し口を介して部屋に供給されてもよい。また、導入した外気の吹き出し口は、室内機１１の吹き出し口と同じ吹き出し口となるタイプでもよい。

空間には空気調和システムの他に、例えば、空間を事務所として使用するための環境が整備されている。壁１５には窓１４が備えられており、自然光が導入され、閉鎖的な印象となることを防いでいる。床面には机と、机の上に設置されたＯＡ機器１６が備えられ、事務作業を行うための設備が整備されている。天井面には照明１７が設置され、必要に応じて作業者の手元の照度を確保している。空間には人間１８が存在し、事務作業を行っている。また、人間１８が空間に在室しているかを感知する、さらには在室人数をカウントする在室センサ２１がある。実施の形態１の説明では例として事務所を用いるが、本技術が適用される空間は事務所に限定されず、学校、病院、商業施設、などでも同様に適用が可能である。

空気調和システムは空気調和制御装置１０２を用いて制御することができ、人間１８は必要に応じて、空気調和制御装置１０２を介して空気調和システムの起動及び停止以外に設定室温の指令を空気調和システムに反映することができる。この他に、屋外の温湿度及び空間の使用状況を把握するためのセンサが設置されている。屋上には外気の温湿度を計測するための温湿度センサ１９が設置されている。

また、室外機１２、ＯＡ機器１６、照明１７には電力計２０が設置されており、各機器の消費電力を計測することができる。電力計２０は各機器の消費電力を得ることのできるものであれば、なんでもよい。例えば、空気調和機であれば、空気調和機の制御のために予め空気調和機に備えられているセンサの計測値を用いて、電力を推定し出力するようなものでもよい。また、ＯＡ機器１６と照明１７との消費電力は別々に計測する必要はなく、合計値が計測されるような方法でもよい。例えば、分電盤で両方の機器の消費電力の合計値が計測されるようになっていてもよい。

図２は本発明の実施の形態１による空気調和システムの概略図である。空気調和システムは、例えば、空気調和機１０と、換気装置１３と、空気調和制御装置１０２とを備えている。図２の例では、空気調和機１０は３台の室内機１１と、１台の室外機１２とを備えている。室内機１１は室内に設置されており、室外機１２は室外に設置されている。

室外機１２は冷媒配管１０３を介して室内機１１と冷媒をやりとりすることができる。換気装置１３は室外の空気を室内に取り込む一方で、室内の空気を室外に排出することができるが、本発明の実施にあたって必須のものではない。空気調和制御装置１０２は空気調和システムの使用者が設定室温を入力することができる。

室内機１１と、室外機１２と、換気装置１３と、空気調和制御装置１０２とは、点線で表示している伝送線１０４で接続されている。また、空気調和制御装置１０２は伝送線１０４を介して、室内機１１と室外機１２と換気装置１３とにおけるセンサの計測値、起動及び停止といった運転データを記憶媒体である記憶部で収集し、記録することがでる。さらに、伝送線１０４は空気調和制御装置１０２から発した制御の指令を室内機１１及び室外機１２に送信することができる。

空気調和制御装置１０２に使用者が設定室温を入力し、空気調和システムが運転を開始すると、空気調和機１０は室内温度が設定室温に近づくように運転を行う。

図３は本発明の実施の形態１による空気調和機１０の冷媒回路の概略図である。空気調和機１０は、圧縮機２と、膨張弁３と、室内熱交換器４と、室外熱交換器６とを備え、それぞれが冷媒配管１０３により接続されている。また、室内熱交換器４は室内ファン５を備え、室外熱交換器６は室外ファン７を備えている。さらに、空気調和機１０の運転時は空気を熱交換器に送ることで、熱交換の効率を高めている。

空気調和機１０は、ヒートポンプ式である。空気調和機１０は、冷房時には、圧縮機２で冷媒を圧縮し、高温高圧の状態で冷媒が室外熱交換器６に流入し、室外の空気と熱交換することで、冷媒温度が下がる。その後、冷媒は冷媒配管１０３を通って室内機１１に流入する。室内機１１に流入した冷媒は膨張弁３にて減圧され、低温低圧の状態で室内熱交換器４に流入し、室内の空気と熱交換することで、冷媒温度が上がる。この間、室内の空気は冷媒に熱を奪われることで冷却され、室内に戻される。冷媒は再び圧縮機２に戻り、以上のサイクルを繰り返すことで室内を冷房する。

空気調和機１０は、冷房時は、圧縮機２、室外熱交換器６、膨張弁３、室内熱交換器４の順番で流れたが、冷媒回路上に四方弁を備えることで、圧縮機２、室内熱交換器４、膨張弁３、室外熱交換器６の順番で流れ、暖房を行える構成としてもよい。

図４は本発明の実施の形態１による換気装置１３の概略図である。換気装置１３は、一点鎖線の矢印で示すように室外の空気を室内に導入するための給気ファン１３１と、点線の矢印で示すように室内の空気を室外に排気するための排気ファン１３２と、室外の空気と室内の空気とで全熱交換するための全熱交換器１３３とを備えている。全熱交換器１３３以外にも、さらにエアフィルターや加湿ユニットを備える場合もある。エアフィルターや加湿ユニットを含めて、換気装置１３の熱交換効率が求められる。

図５は本発明の実施の形態１による室内のゾーン分割を示す図である。より具体的には、図２の室内を上方から見た俯瞰図である室内１０１は室外の影響を強く受けるペリメータ１０１ａと、比較的室外の影響を受けにくいインテリア１０１ｂとに分けられる。このような室内１０１の場所の区別をゾーニングと呼ぶ。

図６は本発明の実施の形態１による負荷種類とゾーニングの区分との例を示す図である。インテリア１０１ｂは人体負荷と、照明負荷と、機器負荷と、換気の外気導入に伴う外気負荷とが主な熱負荷である。一方、ペリメータ１０１ａは、インテリア１０１ｂが処理する熱負荷に加えて、日射熱負荷と、貫流熱負荷と、隙間風負荷とを処理する熱負荷がある。このことから、ペリメータ１０１ａではインテリア１０１ｂより熱負荷が大きい傾向があることが分かる。

空気調和システムの設計では、ペリメータ１０１ａにはインテリア１０１ｂに比べて大きな容量の空気調和機１０を設置し、ペリメータ１０１ａはインテリア１０１ｂに比べて大きい熱負荷に対応するのが一般的である。室外から侵入した貫流熱負荷、日射熱負荷、隙間風負荷は、ペリメータ１０１ａの空気調和機１０によって処理される。

本発明では、室内１０１のインテリア１０１ｂとペリメータ１０１ａのこのような区別を利用して、インテリア１０１ｂの空気調和機１０の運転データを分析することで、現在、空気調和機１０が処理する熱負荷を潜熱と顕熱とを別に、負荷の種類毎に推定する。また、ペリメータ１０１ａの場合であっても、日射熱負荷、貫流熱負荷、隙間風負荷を推定する技術を適用することで対応が可能である。

図７及び図８は本発明の実施の形態１による空気調和制御装置１０２の構成図である。図７と図８との違いは、記憶媒体である記憶部１１５を空気調和制御装置１０２の外部に備えるのが図７であり、外部に備えるのが図８である。空気調和制御装置１０２は、少なくとも冷媒温度計算部１１１、室内湿度推定部１１２、冷凍サイクル推定部１１３を備える。

図７の空気調和制御装置１０２の構成図では、外部からの得られるデータ或いはシステムの諸元を全て外部に置き、空気調和制御装置１０２としての必要最小限の構成を示している。もっとも、空気調和システムの運転データである外気温度及び変更前の消費電力、並びに変更後の設定室温は、空気調和制御装置１０２に必須の情報である。一方、図８の空気調和制御装置１０２の構成図では、記憶部１１５に外部から得ることができるデータ或いはシステムの諸元を全て記憶部１１５に記憶させている構成を示している。

記憶部１１５には、負荷データとしては変更後の設定室温による人体の潜熱負荷及び顕熱負荷を記憶し、空気調和システムの諸元としては室外機１２の熱交換効率、圧縮機２の効率式、室内機１１の熱交換効率、及び換気装置１３の熱交換効率を記憶し、空気調和システムの運転データとしては変更前の設定室温による消費電力、変更後の設定室温、室内機１１の風量、換気装置１３の風量、外気温度及び外気湿度、凝縮温度及び蒸発温度、サブクール（過冷却度）、スーパーヒート（過熱度）を記憶することができる。

以下では、記憶部１１５を用いた説明を行っているが、例えば、変更前の設定室温による消費電力は記憶部１１５に記憶させなくても、外部から直接入手できるものであり、記憶部１１５に必須のものではない。また、室内機１１の熱交換効率、及び換気装置１３の熱交換効率は、記憶部１１５に記憶させずに、室内湿度推定部１１２で記憶していてもよい。さらに、室外機１２の熱交換効率、及び圧縮機２の効率式は、記憶部１１５に記憶させずに、冷凍サイクル推定部１１３で記憶していてもよい。また、変更後の設定室温、室内機１１の風量、換気装置１３の風量、外気温度及び外気湿度は、記憶部１１５に記憶させなくても、外部から直接入手できるものである。

このように、記憶部１１５を用いて説明をしていても、実際には、外気温度、変更前の設定室温による消費電力、及び変更後の設定室温の情報以外は、図７の空気調和制御装置１０２の構成が必要最小限の構成となっている。また、記憶部１１５を有する構成を想定した場合でも、ここで述べた全てのデータ或いは諸元を記憶部１１５に有しなくても問題はないことは明らかである。

さらに、以下の説明では、実施の形態が実施可能なものであることを明示するために、空気調和システムの諸元、空気調和システムの運転データ、及び負荷データで示した情報を用いている。しかしながら、ここで示す情報とは異なる形で、例えば、表形式のデータベースであったり、換算式を用いたりすることで、空気調和システムの諸元、空気調和システムの運転データ、及び負荷データで示した情報の一部を用いずに、代用することができるものである。

空気調和制御装置１０２は換気装置１３及び空気調和機１０と通信線で接続されており、空気調和システムの運転データを記憶部１１５に記憶させたり、冷媒温度（蒸発温度）や設定室温を空気調和機１０に指令したりすることができる。

空気調和システムの運転データには、例えば、変更前後の設定室温、室内機１１の風量、換気装置１３の風量、外気温度、外気湿度がある。これらの空気調和システムの運転データも記憶部１１５に記憶させることができる。

例えば、空気調和制御装置１０２は屋外に設置された温湿度センサ１９を介して外気の温度と湿度とを記憶部１１５に記憶することができる。温湿度センサ１９は、独立して設置されていてもよいし、換気装置１３又は室外機１２に予め備えられていてもよい。

また、空気調和制御装置１０２は在室センサ２１と接続されており、在室人数を記憶部１１５に記憶することができる。在室人数の時系列のパターンが予めわかっているならば、在室センサ２１を用いずに、時系列のパターンを予め記憶しておくのでもよい。さらに、在室人数は、在室センサ２１を設けずに空気調和システムの諸元と空気調和システムの運転データ及び外気温湿度から推定するようにしてもよい。以下、具体例で説明する。

図９は本発明の実施の形態１による在室人数推定のフロー図である。まず、空気調和機１０の全熱処理量Ｑを空気調和機１０の冷媒側から計算する（ＳＴ１０１）。全熱処理量Ｑは、各室内機１１に流れる冷媒の流量と、各室内機１１の通過前後でのエンタルピの変化から計算することができる。

Ｑ＝Ｇ×ΔＩ
Ｑ：空気調和機１０の全熱処理量［ｋＷ］、Ｇ：室内機１１の冷媒流量［ｋｇ／ｓ］、ΔＩ：室内機１１通過時の冷媒のエンタルピ変化量［ｋＪ／ｋｇ］

室内機１１が複数台ある場合は、個別に算出して合計すればよい。以下、室内機１１が一台ある場合の計算式を示しているので、複数台ある場合は各室内機１１について値を計算し合計すればよい。

次に、空気調和機１０の顕熱処理量Ｑ_ｉｓを空気側から計算する（ＳＴ１０２）。
Ｑ_ｉｓ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ａ×η_ａＴ×φ×（Ｔ_ｉｎ−Ｔ_ｈｅｘ）
Ｑ_ｉｓ：室内機１１の顕熱処理量［ｋＷ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_ｐ：空気比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｖ_ａ：室内機１１の風量［ｍ^３／ｓ］、η_ａＴ：室内機１１の温度交換効率、φ：室内機１１の稼働率、Ｔ_ｉｎ：吸込空気の温度［Ｋ］、Ｔ_ｈｅｘ：熱交換器表面温度の温度［Ｋ］

以上より、空気調和機１０の全熱処理量における顕熱処理量の割合であるＳＨＦ（Ｓｅｎｓｉｂｌｅ Ｈｅａｔ Ｆａｃｔｏｒ）を計算することができる（ＳＴ１０３）。
ＳＨＦ＝Ｑ_ｉｓ／Ｑ
ＳＨＦ：顕熱処理割合、Ｑ：空気調和機１０の全熱処理量［ｋＷ］

また、ＳＨＦは空気側から顕熱処理量を計算する式と潜熱処理量を計算する式とを用いて、以下のように表現することもできる。
ＳＨＦ＝（Ｔ_ｉｎ−Ｔ_ｈｅｘ）／（Ｉ_ｉｎ−Ｉ_ｈｅｘ）
ＳＨＦ：顕熱処理割合、Ｔ_ｉｎ：吸込空気の温度［Ｋ］、Ｔ_ｈｅｘ：熱交換器表面温度の温度［Ｋ］、Ｉ_ｉｎ：室内空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｉ_ｈｅｘ：熱交換器表面温度の飽和空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］

この式をＩ_ｉｎについて解けば、室内１０１のエンタルピを計算することができる（ＳＴ１０４）。以上で室内１０１の温度とエンタルピとが分かったので、換気装置１３の顕熱負荷Ｑ_ｖｓ、潜熱負荷Ｑ_ｖｌを計算することができる（ＳＴ１０５）。

Ｑ_ｖ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ｖ×η_ｖＴ×（Ｉ_ｏｕｔ−Ｉ_ｉｎ）
Ｑ_ｖｓ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ｖ×η_ｖＴ×（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）
Ｑ_ｖｌ＝Ｑ_ｖ−Ｑ_ｖｓ
Ｑ_ｖ：換気装置１３の全熱負荷［ｋＷ］、Ｑ_ｖｓ：換気装置１３の顕熱負荷［ｋＷ］、Ｑ_ｖｌ：換気装置１３の潜熱負荷［ｋＷ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_ｐ：空気比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｖ_ｖ：換気装置１３の換気風量［ｍ^３／ｓ］、η_ｖＴ：全熱交換器１３３の温度交換効率、Ｉ_ｏｕｔ：室外空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｉ_ｉｎ：室内空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｔ_ｏｕｔ：室外の空気の温度［Ｋ］、Ｔ_ｉｎ：室内１０１の空気の温度［Ｋ］

室内機１１の潜熱処理量が、換気装置１３の潜熱負荷と人体の潜熱負荷の和とバランスしていると考えれば、人体の潜熱負荷Ｑ_ｐｌを計算することができる（ＳＴ１０６）。
Ｑ_ｐｌ＝Ｑ_ｌ−Ｑ_ｖｌ
Ｑ_ｐｌ：人体の潜熱負荷［ｋＷ］、Ｑ_ｌ：室内機１１の処理潜熱量［ｋＷ］、Ｑ_ｖｌ：換気装置１３の潜熱負荷［ｋＷ］

図１０は本発明の実施の形態１による人体の負荷を示した図である。より具体的には、人体の発生負荷を温度別、活動別に顕熱と潜熱とを分けて示した例である。例えば、このテーブルを用いて、人体一人あたりの潜熱負荷を求めて、人体一人あたりの潜熱負荷を割れば、在室人数を推定することができる（ＳＴ１０７）。

Ｎ_ｐ＝Ｑ_ｐｌ／Ｑ_ｐｌ＿１
Ｎ_ｐ：在室人数、Ｑ_ｐｓ＿１：人体一人当たりの潜熱負荷［ｋＷ］

以上のように構成することで、在室センサ２１を用いることなく、在室人数は、空気調和システムの諸元と空気調和システムの運転データ及び外気温湿度から推定してもよい。

また、空気調和制御装置１０２は電力計２０と接続されており、照明１７の発熱、ＯＡ機器１６の発熱、空気調和機１０の消費電力を記憶部１１５に記憶させることができる。電力計２０は独立に設置されてもよいし、照明１７、ＯＡ機器１６、空気調和機１０に予め備えられていてもよい。

さらに、室内１０１が使用者によって入力された設定室温になったときに発生する顕熱負荷、及び人間１８による人体の潜熱負荷を負荷データとして計算することができ、記憶部１１５に記憶する。

また、ＯＡ機器１６の発熱と照明１７の発熱との合計値を内部発熱として、空気調和システムの諸元及び運転データ、並びに外気温湿度から内部発熱を推定することもできる。

図１１は本発明の実施の形態１による内部発熱推定のフロー図である。空気調和機１０の全熱処理量Ｑを空気調和機１０の冷媒側から計算する（ＳＴ２０１）。空気調和機１０の顕熱処理量Ｑ_ｉｓを空気側から計算する（ＳＴ２０２）。空気調和機１０の全熱処理量における顕熱処理量の割合であるＳＨＦを計算する（ＳＴ２０３）。室内１０１のエンタルピを計算する（ＳＴ２０４）。換気装置１３の顕熱負荷Ｑ_ｖｓ、潜熱負荷Ｑ_ｖｌを計算する（ＳＴ２０５）。ＳＴ２０１からＳＴ２０５までは、在室人数を推定するフローのＳＴ１０１からＳＴ１０５までと全く同じであるため、ここでは詳細な説明は省略している。

次に、在室人数のデータ（推定した場合も含む。）と図１０の人体一人当たりの顕熱負荷とを用いて、人体の顕熱負荷Ｑ_ｐｓを計算する（ＳＴ２０６）。
Ｑ_ｐｓ＝Ｑ_ｐｓ＿１×Ｎ_ｐ
Ｑ_ｐｓ：人体の顕熱負荷［ｋＷ］、Ｑ_ｐｓ＿１：人一人当たりの顕熱負荷［ｋＷ］、Ｎ_ｐ：在室人数

空気調和機１０の顕熱処理量が、換気装置１３の顕熱負荷、人体の顕熱負荷、照明１７の発熱及びＯＡ機器１６の発熱の和とバランスすると考えれば、照明１７の発熱及びＯＡ機器１６の発熱の和、すなわち内部発熱を計算することができる（ＳＴ２０７）。

Ｑ_ｈｌ＋Ｑ_ｈｅ＝Ｑ_ｓ−Ｑ_ｖｓ−Ｑ_ｐｓ
Ｑ_ｈｌ：照明１７の発熱［ｋＷ］、Ｑ_ｈｅ：ＯＡ機器１６の発熱［ｋＷ］、Ｑ_ｓ：空気調和機１０の処理潜熱量［ｋＷ］、Ｑ_ｖｓ：換気装置１３の顕熱負荷［ｋＷ］、Ｑ_ｐｓ：人体の顕熱負荷［ｋＷ］

図１２は本発明の実施の形態１による消費電力推定のフロー図である。予め、冷凍サイクルの各点の物理量として、凝縮温度、蒸発温度、スーパーヒート、サブクールが計測されている。消費電力の推定フローでは、まず、凝縮温度から凝縮圧力を求め、蒸発温度から蒸発圧力を計算する（ＳＴ３０１）。次に、サブクールと凝縮圧力とから蒸発器入口の比エンタルピを計算する（ＳＴ３０２）。スーパーヒートと蒸発圧力とから蒸発器出口の比エンタルピを計算する（ＳＴ３０３）。蒸発器出入口の比エンタルピ差と処理全熱量とから冷媒の質量流量が計算する（ＳＴ３０４）。蒸発圧力、蒸発温度スーパーヒートから蒸発器出口の冷媒の密度を計算する（ＳＴ３０５）。蒸発器出口の冷媒の密度及び質量流量から体積流量を計算する（ＳＴ３０６）。冷媒の体積流量と圧縮機２のストロークボリュームとから圧縮機２の回転周波数を計算する（ＳＴ３０７）。なお、圧縮機２の周波数が既知である場合は、ＳＴ３０１からＳＴ３０７までを省略できる。

次に、圧縮機２の圧縮効率を計算するため、蒸発温度、凝縮温度、スーパーヒート、サブクール、圧縮機周波数から圧縮効率を計算する（ＳＴ３０８）。最後に、処理全熱量と圧縮効率とから圧縮機２への入力値、すなわち消費電力を計算する（ＳＴ３０９）。以上のように、消費電力の推定は、空気調和機１０の運転データから冷凍サイクルの各点の物理量がわかるので、これを用いて計算することができる。

このような方法とは別に、消費電力の推定はより簡単に、予め用意したテーブルを参照することで求めてもよい。図１３は表を用いて消費電力を推定する図である。このテーブルを用いれば、外気温度と空気調和機１０の処理熱量とが分かれば、消費電力を推定できる。この例では、外気温度が３０℃で空気調和機１０が処理熱量２０ｋＷの時の消費電力を６．７ｋＷと求めている。テーブルに外気温度、処理熱量の組合せがない場合には、例えば、消費電力については、テーブルの中の近い組合せから補間することで求めることができる。このように、消費電力を推定することは教科書レベルのことであり、他の推定方法を用いてもよい。

以上のように、在室人数、内部発熱、及び消費電力などを直接得られなくても、計算により求められることが分かる。在室センサ２１、ＯＡ機器１６及び照明１７に設置する電力計２０、消費電力の計測を省略できるのであれば、当然、記憶部１１５においても記憶する必要はない。このように、空気調和制御装置１０２にとっては、冷媒温度計算部１１１、室内湿度推定部１１２、及び冷凍サイクル推定部１１３で、計算ができるだけの材料があれば、入手経路は問わない。

以下、冷房運転を想定して空気調和制御装置１０２の動作の説明を行う。暖房運転の場合は蒸発温度と凝縮温度とが入れ替わるだけであり、蒸発温度と凝縮温度とを総称したものが冷媒温度である。空気調和制御装置１０２は、記憶部１１５に記憶されている空気調和システムの諸元、空気調和システムの運転データ、及び負荷データが記憶されている記憶部１１５から読み込み、蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度を算出する。

ここで、具体的な空気調和システムの諸元とは、室内機１１の熱交換効率、室外機１２の熱交換効率、圧縮機２の効率式、及び換気装置１３の熱交換効率である。また、具体的な空気調和システムの運転データとしては、変更前の設定室温による消費電力、変更後の設定室温、室内機１１の風量、換気装置１３の風量、外気温度、及び外気湿度である。

図１４は本発明の実施の形態１による空気調和制御装置１０２のフロー図である。まず、冷媒温度計算部１１１は、パラメータとなる蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度を仮決めして、室内湿度推定部１１２へと出力する（ＳＴ４０１）。室内湿度推定部１１２では、冷凍サイクルを備える空気調和機１０の変更後の設定室温、室内湿度推定部１１２から出力された蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度、空気調和機１０の室内機１１の風量及び熱交換効率、換気装置１３の風量及び熱交換効率、外気温度及び外気湿度、変更後の設定室温による顕熱負荷及び人体の潜熱負荷を用いて、空気調和機１０の稼働率（運転している時間の内、空気調和機１０として熱量を処理していた時間の割合）を決めた時の室内湿度及び潜熱負荷を計算して推定する（ＳＴ４０２）。

また、冷凍サイクル推定部１１３では、室内湿度推定部１１２が推定した室内湿度及び潜熱負荷、蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度、外気温度及び外気湿度、空気調和機１０の室外機１２の熱交換効率、圧縮機２の効率式、並びに変更後の設定室温による顕熱負荷を用いて、冷凍サイクルの運転状態から変更後の設定室温による空気調和機１０の消費電力を推定する（ＳＴ４０３）。

冷媒温度計算部１１１では、変更前の設定室温による空気調和機１０の消費電力と、冷凍サイクル推定部１１３が推定した変更後の設定室温による空気調和機１０の消費電力を比較し、両者が一致するかを判断し（ＳＴ４０４）、一致するまで、換言すれば推定された消費電力が変更前の設定室温による空気調和機１０の消費電力に一致するまでパラメータである冷媒温度を段階的に変更することを繰り返す（ＳＴ４０５）。冷媒温度計算部１１１は、設定室温の変更前後の消費電力が一致する（推定された消費電力が変更前の設定室温による空気調和機１０の消費電力に収束する）と、空気調和機１０に一致（収束）した際の冷媒温度を指令して空気調和機１０を制御する（ＳＴ４０６）。

ここで、設定室温の変更前後の消費電力が一致したと云えるか否かの判断基準として、例えば、冷媒温度を段階的に変更する場合、設定室温の変更前後で消費電力が最も近くなるケースの冷媒温度、或いは設定室温を変更する前の消費電力を越えない消費電力の内、最も変更前の消費電力に近い消費電力となるケースの冷媒温度を選定することで判断できる。このように、一致とは完全な一致ではなく、計算上一致したと云えるレベルの実質的な一致も含まれるものである。

また、あらかじめ一致を判定するための誤差の閾値を設け、誤差の絶対値が閾値以下の場合には一致したと判定してもよい。例えば、誤差の閾値を１ｋＷと設定した場合、設定室温を変更する前の消費電力と、設定室温を変更した後の消費電力の差の絶対値が、１ｋＷ以下であれば一致したと判定させることができる。この場合、設定室温を変更する前の消費電力を中心に、−１〜＋１ｋＷの範囲に、設定室温を変更した後の消費電力があれば、一致したと判定される。

以下では、換気装置１３が存在する場合を想定して説明を行うが、換気装置１３が存在しない場合は、換気装置１３の負荷を顕熱、潜熱をともに０として扱えばよい。換気装置１３の熱交換効率が０となり、換言すれば、換気装置１３の風量が０として扱うことになる。

図１０は人体の発生負荷を温度別、活動別に顕熱と潜熱とを分けて示した例である。図によると、活動が決まっていれば、人体の全熱負荷は室温によって変化しないが、顕熱負荷と潜熱負荷の割合は変化する。例えば、事務所業務をしている場合を見ると、室温が２８℃の場合は、顕熱負荷が５５Ｗであるが、２２℃では９２Ｗまで増加する。この間、潜熱負荷は６６Ｗから２９Ｗまで減少しており、顕熱負荷と潜熱負荷との合計値は１２１Ｗに保たれている。この図から一人当たりの顕熱負荷を求め、在室人数を乗じることで顕熱負荷を得ることができる。例えば、２６℃で１００人が在室している場合は、６９（Ｗ／人）×１００（人）＝６９００（Ｗ）が人体の顕熱負荷となる。

このように、変更後の設定室温による人体の一人当たりの顕熱負荷をテーブルから求めた上で、在室人数を乗じることで、人体の顕熱負荷を計算することができる。また、同様に、このテーブルから一人当たりの潜熱負荷を求め、在室人数を乗じることで変更後の設定室温による人体の潜熱負荷を得ることができる。

さらに、変更後の設定室温による換気装置１３の顕熱負荷Ｑ_ｖｓは以下の式で計算することができる。

Ｑ_ｖｓ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ｖ×η_ｖＴ×（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）
Ｑ_ｖｓ：換気装置１３の顕熱負荷［ｋＷ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_ｐ：空気比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｖ_ｖ：換気装置１３の換気風量［ｍ^３／ｓ］、η_ｖＴ：全熱交換器１３３の温度交換効率、Ｔ_ｏｕｔ：室外の空気の温度［Ｋ］、Ｔ_ｉｎ：室内１０１の空気の温度［Ｋ］

空気密度と空気比熱とは所定値をそれぞれ与えておき、換気装置１３の換気風量と室内空気の温度は空気調和システムの運転データに記憶されているものを、全熱交換器１３３の温度交換効率は空気調和システムの諸元に記憶されているものを、室外空気の温度は外気温湿度として記憶されているものを、それぞれ用いて計算すればよい。

最後に、変更後の設定室温による人体と換気との顕熱負荷、照明１７の発熱、ＯＡ機器１６の発熱を合計したものを顕熱負荷とし、変更後の設定室温による人体の潜熱負荷を計算することができる。

まず、冷媒温度計算部１１１では、パラメータとなる蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度を仮決めする（ＳＴ４０１）。

次に、室内湿度推定部１１２では、室内機１１の稼働率を計算する。室内機１１は顕熱負荷を過不足なく処理するという仮定のもとで、以下の式を室内機１１の稼働率φについて解くことで求めることができる。

Ｑ_ｓ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ａ×η_ｉ×φ×（Ｔ_ｉｎ−Ｔ_ｈｅｘ）
Ｑ_ｓ：空気調和機１０の処理潜熱量［ｋＷ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_ｐ：空気比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｖ_ａ：室内機１１の風量、η_ｉ：室内機１１の熱交換効率、φ：室内機１１の稼働率、Ｔ_ｉｎ：吸込空気の温度［Ｋ］、Ｔ_ｈｅｘ：熱交換器表面温度の温度［Ｋ］

室内湿度推定部１１２では、求めた室内機１１の稼働率φをもとに、室内湿度及び潜熱負荷を計算する。換言すれば、室内湿度推定部１１２では、潜熱負荷と空気調和機１０の処理潜熱量とがバランスするように室内湿度を決定する。

図１５は本発明の実施の形態１による室内湿度推定部１１２のフロー図である。まず、先に示したように、室内機１１の稼働率φを算出する（ＳＴ５０１）。人体の潜熱負荷は図１０のテーブルによると、設定室温で決定され、室内湿度には依存しない。このため、変更後の設定室温による人体の潜熱負荷を人数に応じてテーブルから求めることができる（ＳＴ５０２）。次に、仮の室内湿度を決めて（ＳＴ５０３）、換気装置１３の潜熱負荷を計算する（ＳＴ５０４）。換気装置１３の潜熱負荷Ｑ_ｖｌは以下の式で計算することができる。

Ｑ_ｖｌ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ｖ×η_ｖＴ×（Ｉ_ｉｎ−Ｉ_ｏｕｔ）−Ｑ_ｖｓ
Ｑ_ｖｌ：換気装置１３の潜熱負荷［ｋＷ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_ｐ：空気比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｖ_ｖ：換気装置１３の換気風量［ｍ^３／ｓ］、η_ｖＴ：室内機１１のエンタルピ交換効率、Ｉ_ｉｎ：室内空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｉ_ｏｕｔ：室外空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｑ_ｖｓ：換気装置１３の潜熱負荷［ｋＷ］

インテリア１０１ｂの潜熱負荷は人体と換気装置１３のもののみと仮定し、人体と換気装置１３との潜熱負荷の和を取って全体の潜熱負荷とする（ＳＴ５０５）。

次に、空気調和機１０の処理潜熱量を計算する（ＳＴ５０６）。空気調和機１０の処理潜熱量Ｑ_ｌは以下の式で計算することができる。

Ｑ_ｌ＝ρ_ａ×Ｃ_ｐ×Ｖ_ａ×η_ａ×（Ｉ_ｉｎ−Ｉ_ｈｅｘ）−Ｑ_ｓ
Ｑ_ｌ：空気調和機１０の処理潜熱量［ｋＷ］、ρ_ａ：空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Ｃ_ｐ：空気比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｖ_ａ：室内機１１の風量、η_ａ：全熱交換器１３３のエンタルピ交換効率、Ｉ_ｉｎ：室内空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｉ_ｈｅｘ：熱交換器表面温度の飽和空気のエンタルピ［ｋＪ／ｋｇＫ］、Ｑ_ｓ：空気調和機１０の処理潜熱量［ｋＷ］

全体の潜熱負荷と処理潜熱量とが同等かを確認し（ＳＴ５０７）、ずれがある場合は仮の室内湿度を変化させて、再度、換気装置１３の潜熱負荷の計算から繰り返す（ＳＴ５０８）。潜熱負荷と処理潜熱量とが同等となった場合は仮の室内湿度を室内湿度として、潜熱負荷と共に出力する（ＳＴ５０９）。

次に、冷凍サイクル推定部１１３では、室内湿度推定部１１２でも求めた室内湿度及び潜熱負荷（ＳＴ５０９）、冷媒温度計算部１１１で仮決めされた蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度（ＳＴ４０１）、変更後の設定室温による顕熱負荷、並びに空気調和システムの諸元である室外機１２の熱交換効率及び圧縮機２の効率式に基づいて、変更後の設定室温による消費電力を算出する。

図１６は本発明の実施の形態１による冷凍サイクル推定部１１３のフロー図である。冷凍サイクル推定部１１３では、まず、設定室温を変更した後の空気調和機１０の全熱処理量を求めるために、変更後の設定室温と推定した室内湿度とから換気負荷を計算する（ＳＴ６０１）。次に、変更後の設定室温による人体一人当たりの熱負荷をテーブルから求め、人数倍することで人体の熱負荷を計算する（ＳＴ６０２）。換気負荷、人体負荷、先に求めて置いた内部発熱を合計することで、空気調和機１０の全熱処理量を計算する（ＳＴ６０３）。

次に、冷凍サイクルの運転状態を予測する。まず、適当な冷媒温度（冷房の場合は凝縮温度、暖房の場合は蒸発温度、以下の説明では冷房を想定する。）を仮決めする（ＳＴ６０４）。蒸発器入口と出口との蒸発器出入口の比エンタルピを計算する（ＳＴ６０５）。このとき、スーパーヒート、サブクールが不明であるので、それぞれの制御目標値を与える。

蒸発器出入口の比エンタルピ差と全熱交換量とから冷媒の流量が計算でき、また、蒸発圧力、蒸発温度、スーパーヒートから圧縮機入口の冷媒の密度が計算できる（ＳＴ６０６）。以上より、圧縮機入口の冷媒の体積流量が計算でき、圧縮機のストロークボリュームから圧縮機周波数が計算できる。蒸発温度、凝縮温度、スーパーヒート、サブクールから圧縮機の効率を計算でき、全熱処理量と圧縮機入り口の比エンタルピとから圧縮機出口の比エンタルピを計算する（ＳＴ６０７）。

この比エンタルピと蒸発器入口比エンタルピ（＝凝縮器出口比エンタルピ）の差、冷媒流量から凝縮器での熱交換量が計算できる（ＳＴ６０７）。この熱交換量を冷媒側から求めた熱交換量とする。一方、熱交換器の性能と凝縮温度とから空気側のどれくらい熱が伝達されるか計算する（ＳＴ６０７）。この熱交換量を空気側から求めた熱交換量とする。

冷媒側から求めた熱交換量と空気側から求めた熱交換量とが合致しないとき（ＳＴ６０８がＮＯの場合）は、仮決めした冷媒温度を変更し（ＳＴ６０９）、蒸発器入口、出口の比エンタルピを計算する（ＳＴ６０５）。冷媒側から求めた熱交換量と空気側から求めた熱交換量とが合致したとき（ＳＴ６０８がＹＥＳの場合）、圧縮機効率と空気調和機１０の全熱処理量から圧縮機入力（＝消費電力）を計算する（ＳＴ６１０）。

次に、冷凍サイクル推定部１１３で算出された変更後の設定室温による消費電力と、変更前の設定室温による消費電力との比較を冷媒温度計算部１１１で行う。変更前の設定室温による消費電力は、現在の空気調和機１０の消費電力であるため、先に示した消費電力の推定を含め、電力計２０などから得られる値を用いればよい。

設定室温の変更前後で消費電力が一致した場合（推定された消費電力が変更前の設定室温による空気調和機１０の消費電力に収束した場合）には、その時の蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度を出力し、変更した設定室温とともに空気調和機１０に指令することになる（ＳＴ４０６）。また、設定室温の変更前後で消費電力が一致しない場合（推定された消費電力が変更前の設定室温による空気調和機１０の消費電力に収束しない場合）には、仮決めの蒸発温度（又は凝縮温度）である冷媒温度を変えて、再度、室内機１１の稼働率から計算を繰り返すことになる（ＳＴ４０５）。

特に、消費電力が一致する冷媒温度を冷媒温度計算部１１１が求めることができない場合（計算が収束しない場合）には、冷媒温度計算部１１１で冷媒温度が求まるまで変更前の設定室温の方向に変更後の設定室温を段階的にずらして冷媒温度計算部１１１で冷媒温度を求めることで、使用者が所望する設定室温に近い設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

冷凍サイクルを備える空気調和機の少なくとも変更後の設定室温、及び変更パラメータである冷媒温度を入力することで、変更後の設定室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、少なくとも外気温度、室内湿度推定部で入力された冷媒温度、室内湿度推定部で推定された室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、変更後の設定室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、空気調和機の変更前の設定室温による消費電力と冷凍サイクル推定部が推定する消費電力とが一致するまで冷媒温度を変化させて室内湿度推定部及び冷凍サイクル推定部で推定を繰り返して求めた冷媒温度を空気調和機に指令する冷媒温度計算部とを備えた空気調和制御装置なので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

冷媒温度計算部は、冷媒温度を変化させて室内湿度推定部及び冷凍サイクル推定部で推定を繰り返すことで、冷凍サイクル推定部が推定する消費電力が変更前の設定室温による空気調和機の消費電力に一致する場合には、一致する際の冷媒温度を空気調和機に指令し、一致しない場合には、冷媒温度計算部で冷媒温度が求まるまで変更前の設定室温の方向に変更後の設定室温を段階的にずらして冷媒温度計算部で冷媒温度を求め、冷媒温度を空気調和機に指令するので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

また、冷凍サイクルを備える空気調和機の少なくとも変更後の設定室温、及び変更パラメータである冷媒温度を入力することで、変更後の設定室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定ステップと、少なくとも外気温度、室内湿度推定ステップで入力された冷媒温度、室内湿度推定ステップで推定された室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、変更後の設定室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定ステップと、空気調和機の変更前の設定室温による消費電力と冷凍サイクル推定ステップが推定する消費電力とが一致するまで冷媒温度を変化させて室内湿度推定ステップ及び冷凍サイクル推定ステップで推定を繰り返して求めた冷媒温度を空気調和機に指令する冷媒温度計算ステップとを備えた空気調和制御方法なので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

設定室温（特に起動時の設定室温）を含め空気調和システムの起動、停止等の管理は、空気調和制御装置１０２とは別のシステム管理部（図示せず）で行うことができる。このシステム管理部を空気調和制御装置１０２が対象とする室内１０１とは別の管理室に設けることで、室内１０１の在場者が空気調和システムの起動、停止等を勝手に変更することが防止できる。これによって、エネルギー管理者（経費管理者）が管理室で消費電力、すなわち空気調和システムの起動時間を管理することができるからである。

もっとも、空気調和システムの起動中であれば、設定室温を室内１０１の在場者が適宜、変更しても、本願の発明では消費電力が変わらないため、設定室温を変更するための入力部（図示せず）を空気調和制御装置１０２の制御対象である室内１０１に設けることができる。この設定室温を変更する入力部は、空気調和制御装置１０２と一体にしてもよく、空気調和制御装置１０２の近傍に設けてもよい。

また、設定室温の変更前後で空気調和機１０の消費電力を変えることなく、運転することが可能となるので、空気調和機１０の使用者（室内在場者）は、空気調和機１０のエネルギー管理者（経費管理者）の了解を得ることなく設定室温を変更することができ、快適性を追求することができる。

通常、エネルギー管理者は省エネをすることで経費を削減することを考えるが、本願発明の技術思想は省エネを指向するものとは全く異なるものである。何故ならば、エネルギー（電力）の消費量が同等でありながら、使用者がより快適な状態で過ごすことを指向するものであり、省エネにはならないからである。

以上のように、実施の形態１では、事務所を例に説明を行ったが、本技術を住宅向け空調システムに適用することも可能である。一般に住宅向けの空調システムは居住者が自由に設定室温を変更でき、使用の制限を行うエネルギー管理者の存在はない。しかしながら、設定室温の変更にともなって空調機の消費電力が変化する点は、事務所となんら変わらない。本技術を適用することにより、居住者は湿度の変化とのトレードオフで、電力を変化させずに設定室温を変更することができ、電力を気にせずに快適性を追求することができる。

実施の形態２．
図１７及び図１８は、実施の形態２に係る空気調和制御装置１２２の構成図である。実施の形態１に係る空気調和制御装置１０２とは異なり、報知部１１６を備えている。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文、図面の全図において共通することである。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

報知部１１６は、冷媒温度計算部１１１から冷媒温度及び室内湿度の情報を受け取る。また、報知部１１６は、設定室温を変更するための入力部の機能を兼ね備えることもできる。報知部１１６を用いて設定室温の変更をする場合には、報知部１１６から冷媒温度計算部１１１へ変更後の設定室温の情報が送信されることになる。

図１９は、実施の形態２に係る報知部１１６の構成例を示す図である。この構成例では、現状の運用値である変更前の室温が２８℃、湿度が３４％で冷房運転中であり、これに対して使用者（室内在場者）が入力機能で変更後の設定室温を２２℃に設定した状態を示している。「冷房」の表示が濃く、「暖房」の表示が薄くなっているのは、冷房運転中であることを意味している。また、使用者（室内在場者）は、「決定」ボタン、「取消」ボタン等を用いて、必要に応じて「スピーカ」から流れる音声ガイダンスに従うことで、変更後の設定室温を２２℃に設定することができる。

また、この構成例では、「運用」として室温が２４℃、湿度が４４％となっている。これは、使用者は、室温２２℃を所望したが、消費電力が変化しない設定室温で最も使用者が所望した室温に近い温度が２４℃であったことを意味している。消費電力が一致する冷媒温度を冷媒温度計算部１１１が求めることができない場合（計算が収束しない場合）には、冷媒温度計算部１１１で冷媒温度が求まるまで変更前の設定室温の方向に変更後の設定室温を段階的にずらして冷媒温度計算部１１１で冷媒温度を求めることになるからである。

このように、報知部１１６は、変更後の設定室温に対応する室内湿度を表示画面に表示するので、例えば、冷房時の場合、設定室温を上げることで、湿度を下げてカラッとした状態になることを事前に容易に予測することができる。

さらに、画面表示による報知以外に、スピーカ等を用いた音声による報知を報知部１１６がおこなってもよい。例えば、「室温２２℃の設定はできませんので、室温２４℃、湿度４４％で運用します」と音声ガイダンスが流れることになる。これによって、使用者はこれによって、使用者は自分が入力した設定室温が変更された場合でも、設定室温がどの様に変更されたのかを容易に知ることができる。

よって、報知手段である報知部１１６は、冷媒温度計算部１１１で冷媒温度を求める際に用いた設定室温の情報を報知するので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温または設定室温に近い状態で空気調和システムを運転させることができる。

実施の形態３．
図２０及び図２１は、実施の形態３に係る空気調和制御装置１０５の構成図である。実施の形態１に係る空気調和制御装置１０２とは異なり、設定候補蓄積表示部１１４を備えている。設定候補蓄積表示部１１４は、消費電力が一致する、換言すれば推定された消費電力が変更前の設定室温による空気調和機１０の消費電力に一致する冷媒温度を冷媒温度計算部１１１が求めることができなくなる（計算が収束しない）まで、現在の設定室温から段階的にずらして設定候補室温を室内湿度推定部１１２に入力する。段階的にずらす温度は、適宜決めうる値であるが、例えば、０．５℃単位、１．０℃単位が考えられる。当然のことながら、消費電力の一致は完全な一致ではなく、この温度区分の程度に応じた誤差を含む実施的な一致である。設定候補蓄積表示部１１４は、冷媒温度計算部１１１が求めた消費電力が一致する場合の設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、消費電力が一致する場合の設定候補室温を複数表示する。

候補室温を一つ選ぶ毎に、室内湿度推定部１１２、冷凍サイクル推定部１１３、及び冷媒温度計算部１１１による繰り返し計算で、一致すれば冷媒温度及び室内湿度が冷媒温度計算部１１１で求まるので、設定候補蓄積表示部１１４の表示レコードの一つとなる。一方、消費電力がする冷媒温度を冷媒温度計算部１１１が求めることができなかった場合は、その候補室温はＮＧとなる。このようにして、設定候補蓄積表示部１１４は、冷媒温度計算部１１１が求めた設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、設定候補室温及び室内湿度のレコードを表示することができる。

図２２は、実施の形態３による設定候補蓄積表示部１１４の例を示す図である。この例では、現状は冷房運転中であり、室温が２８℃、湿度３４％で運転されており、室温が２４℃から３０℃まで１℃刻みで設定候補となる室温が対となる湿度共に表示されている。「冷房」の表示が濃く、「暖房」の表示が薄くなっているのは、冷房運転中であることを意味している。また、使用者は、「決定」ボタン、「取消」ボタン等を用いて候補室温の中から室温を決定することができる。この例では、室温２５℃、湿度４１％を選択しようとしている状態を示している。設定候補室温及び湿度の表示の中で、現状の室温２８℃及び湿度３４％と、候補の中では室温２５℃及び湿度４１％との表示のみが濃く表示され、その他が薄く表示されていることが分かる。ここでは、スピーカを省略しているが、音声ガイダンスを併用してもよい。

また、選択可能な全ての設定候補室温と室内湿度の組を表にする方法以外に、設定候補蓄積表示部１１４は、一方の軸に設定候補室温、もう一方の軸に室内湿度を割り当てた二次元グラフを用いて表示させるようにしてもよい。このように構成することで、使用者（室内在場者）は設定室温を変更した場合の快適性について、より直感的に判断することができ、好みに応じた室内環境を追求することができる。

さらに、空気調和機１０の消費電力が変わらない冷媒温度を推定したときに、そのような条件を満たす冷媒温度が全く存在しない場合、空気調和機１０の消費電力が変わらない冷媒温度が存在する設定室温の値と、その値に対応する室内湿度の組を使用者に表示して、どの設定室温にするかを使用者に選択させるようにしてもよい。

このように、設定候補蓄積表示部１１４は、設定候補室温と室内湿度との組合せ一覧から使用者が設定室温を選定する選定手段を備えている。また、使用者の好みによっては、室内湿度を省略して、設定候補室温の一覧のみを表示するようにしてもよい。なお、図２０及び図２１の上方向に向かう太い矢印は、使用者による設定室温の選定を意味している。

以上のように、冷凍サイクルを備える空気調和機の少なくとも設定候補室温、及び変更パラメータである冷媒温度を入力することで、設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、少なくとも外気温度、室内湿度推定部で入力された冷媒温度、室内湿度推定部で推定された室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、空気調和機の現状の設定室温による消費電力と冷凍サイクル推定部が推定する消費電力とが一致するまで冷媒温度を変化させて室内湿度推定部及び冷凍サイクル推定部で推定を繰り返して設定候補室温による冷媒温度を求める冷媒温度計算部と、消費電力が一致する冷媒温度を冷媒温度計算部が求めることができなくなるまで、室内湿度推定部に段階的にずらして設定候補室温を入力し、冷媒温度計算部が求めた設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示部とを備えたので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

換言すれば、冷凍サイクルを備える空気調和機の設定候補室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、外気温度、冷媒温度、室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、冷媒温度を変化させて室内湿度推定部及び冷凍サイクル推定部で推定を繰り返すことで、冷凍サイクル推定部が推定する消費電力が空気調和機の現状の設定室温による消費電力に一致する場合には、設定候補室温による一致する際の冷媒温度を求める冷媒温度計算部と、一致しない場合には、室内湿度推定部に段階的にずらした設定候補室温を入力し、冷媒温度計算部が求めた設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示部とを備えたので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

また、冷凍サイクルを備える空気調和機の少なくとも設定候補室温、及び変更パラメータである冷媒温度を入力することで、設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定ステップと、少なくとも外気温度、室内湿度推定ステップで入力された冷媒温度、室内湿度推定ステップで推定された室内湿度及び潜熱負荷を入力することで、設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定ステップと、空気調和機の現状の設定室温による消費電力と冷凍サイクル推定ステップが推定する消費電力とが一致するまで冷媒温度を変化させて室内湿度推定ステップ及び冷凍サイクル推定ステップで推定を繰り返して設定候補室温による冷媒温度を求める冷媒温度計算ステップと、消費電力が一致する冷媒温度を冷媒温度計算ステップが求めることができなくなるまで、室内湿度推定ステップに段階的にずらして設定候補室温を入力し、冷媒温度計算ステップが求めた設定候補室温による冷媒温度を蓄積し、設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示ステップとを備えた空気調和制御方法なので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

また、設定候補蓄積表示部は、設定候補室温と室内湿度との組合せ一覧から設定室温の選定手段を備えたので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

実施の形態４．
図２３は、実施の形態４による空気調和制御装置の例を示す図である。図において、左側のブロックは、実施の形態１から３のいずれかに記載の空気調和制御装置１０２，１０５，１２２である。一方、右側のブロックは、実施の形態１から３のいずれかに記載の空気調和制御装置１０２，１０５，１２２からみて子機１１７となるものである。

子機１１７は、実施の形態１から３のいずれかに記載の空気調和制御装置１０２，１０５，１２２と、例えば、赤外線等の無線で情報のやり取りができるものである。少なくとも子機１１７からは、設定室温の変更を子機１１７に対して親機にあたる空気調和制御装置１０２，１０５，１２２に伝達することができる。

親機にあたる空気調和制御装置１０２，１０５，１２２には、該当する空気調和制御装置１０２，１０５，１２２の機能を全て備えた上で、子機１１７でも空気調和制御装置１０２，１０５，１２２の機能の一部又は全てを備えてもよい。また、子機１１７は専用の携帯端末でもよいが、携帯電話（スマートフォン）上のアプリケーションであってもよい。

以上のように、空気調和制御装置は、親機と子機とに分かれており、子機から設定室温を変更することができるので、空気調和システムの消費電力を変化させずに、使用者が所望する設定室温で空気調和システムを運転させることができる。

２ 圧縮機、３ 膨張弁、４ 室内熱交換器、５ 室内ファン、６ 室外熱交換器、７ 室外ファン、１０ 空気調和機、１１ 室内機、１２ 室外機、１３ 換気装置、１４ 窓、１５ 壁、１６ ＯＡ機器、１７ 照明、１８ 人間、１９ 温湿度センサ、２０ 電力計、２１ 在室センサ、１０１ 室内、１０１ａ ペリメータ、１０１ｂ インテリア、１０２，１０５，１２２ 空気調和制御装置、１０３ 冷媒配管、１０４ 伝送線、１１１ 冷媒温度計算部、１１２ 室内湿度推定部、１１３ 冷凍サイクル推定部、１１４ 設定候補蓄積表示部、１１５ 記憶部、１１６ 報知部、１１７ 子機、１３１ 給気ファン、１３２ 排気ファン、１３３ 全熱交換器。

Claims (10)

1. 冷凍サイクルを備える空気調和機の第１の設定室温から変更した第２の設定室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、前記第２の設定室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、
   外気温度、前記冷媒温度、前記室内湿度及び前記潜熱負荷を入力することで、前記第２の設定室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、
   前記冷媒温度を変化させて前記室内湿度推定部及び前記冷凍サイクル推定部で推定を繰り返すことで、前記冷凍サイクル推定部が推定する前記消費電力が前記第１の設定室温による前記空気調和機の消費電力に一致する場合には、一致する際の前記冷媒温度を前記空気調和機に指令する冷媒温度計算部とを備えたことを特徴とする空気調和制御装置。
2. 請求項１に記載の空気調和制御装置であって、
   一致しない場合には、前記冷媒温度計算部で前記冷媒温度が求まるまで前記第１の設定室温の方向に前記第２の設定室温を段階的にずらした第３の設定室温を用いて前記冷媒温度計算部で前記冷媒温度を求めたことを特徴とする空気調和制御装置。
3. 請求項２に記載の空気調和制御装置であって、
   前記冷媒温度計算部で前記冷媒温度を求める際に用いた前記第３の設定室温の情報を報知する報知手段を備えたことを特徴とする空気調和制御装置。
4. 請求項１または２に記載の空気調和制御装置であって、
   前記第２の設定室温に対応する前記室内湿度を表示することを特徴とする空気調和制御装置。
5. 請求項３に記載の空気調和制御装置であって、
   前記第３の設定室温に対応する前記室内湿度を表示することを特徴とする空気調和制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気調和制御装置であって、
   前記空気調和制御装置は、親機と子機とに分かれており、前記子機から前記第２の設定室温を変更することを特徴とする空気調和制御装置。
7. 冷凍サイクルを備える空気調和機の設定候補室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、前記設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定部と、
   外気温度、前記冷媒温度、前記室内湿度及び前記潜熱負荷を入力することで、前記設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定部と、
   前記冷媒温度を変化させて前記室内湿度推定部及び前記冷凍サイクル推定部で推定を繰り返すことで、前記冷凍サイクル推定部が推定する前記消費電力が前記空気調和機の現状の設定室温による消費電力に一致する場合には、前記設定候補室温に一致する際の前記冷媒温度を求める冷媒温度計算部と、
   前記冷媒温度計算部が求めた消費電力が一致する場合の前記設定候補室温による前記冷媒温度を蓄積し、前記消費電力が一致する場合の前記設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示部とを備えたことを特徴とする空気調和制御装置。
8. 請求項７に記載の空気調和制御装置であって、
   設定候補蓄積表示部は、前記設定候補室温と前記室内湿度との組合せ一覧から前記設定室温を選定する選定手段を備えたことを特徴とする空気調和制御装置。
9. 冷凍サイクルを備える空気調和機の第１の設定室温から変更した第２の設定室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、前記第２の設定室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定ステップと、
   外気温度、前記冷媒温度、前記室内湿度及び前記潜熱負荷を入力することで、前記第２の設定室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定ステップと、
   前記冷媒温度を変化させて前記室内湿度推定ステップ及び前記冷凍サイクル推定ステップで推定を繰り返すことで、前記冷凍サイクル推定ステップが推定する前記消費電力が前記第１の設定室温による前記空気調和機の消費電力に一致する場合には、前記一致する際の前記冷媒温度を前記空気調和機に指令する冷媒温度計算ステップとを備えたことを特徴とする空気調和制御方法。
10. 冷凍サイクルを備える空気調和機の設定候補室温、及びパラメータである冷媒温度を入力することで、前記設定候補室温による室内湿度及び潜熱負荷を推定する室内湿度推定ステップと、
    外気温度、前記冷媒温度、前記室内湿度及び前記潜熱負荷を入力することで、前記設定候補室温による消費電力を推定する冷凍サイクル推定ステップと、
    前記冷媒温度を変化させて前記室内湿度推定ステップ及び前記冷凍サイクル推定ステップで推定を繰り返すことで、前記冷凍サイクル推定ステップが推定する前記消費電力が前記空気調和機の現状の設定室温による消費電力に一致する場合には、前記設定候補室温に一致する際の前記冷媒温度を求める冷媒温度計算ステップと、
    前記冷媒温度計算ステップが求めた消費電力が一致する場合の前記設定候補室温による前記冷媒温度を蓄積し、前記消費電力が一致する場合の前記設定候補室温を表示する設定候補蓄積表示ステップとを備えたことを特徴とする空気調和制御方法。

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