JP6855152B1 - 空気調和機及び管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の消費電力の上限値だけでなく、下限値も制限することを目的とする。【解決手段】空気調和機であって、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張機構と、室内熱交換器と、空気調和機又は圧縮機の消費電力が下限設定値よりも上の値になるように圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部とを備える。

Description

本発明は、空気調和機及び管理装置に関する。

従来から、空気調和機は、建屋内の消費電力のかなりの部分を占めることから、電力需要が逼迫した場合に消費電力削減を行う、所謂デマンドレスポンスコントロールの対象機器となっている。そのため、空気調和機には、空調消費電力状態に応じた電力ピークカットや、圧縮機の能力抑制運転などを行う機能が搭載されているものもある。特許文献１には、電力使用量の調整要求を受信した場合に、調整要求に対する応答性とユーザの快適性とに係る空調機の制御モードをユーザからの選択に応じて設定することのできる制御装置が開示されている。

一方で近年、電力消費機器の節約した電力も発電量として扱うネガワットの概念が現れ、太陽光発電や家庭用燃料電池などのコージェネレーション、蓄電池、電気自動車など、需要家側に導入される分散型のエネルギーリソースを電力システムに活用するバーチャルパワープラント構想と、新しい電力の需給調整サービス市場の整備が進んでいる。この中で、電力の周波数調整に係る電力需給調整サービスに参加する際、電力消費機器は自身の消費電力を出来るだけフラットな（上下動の無い）状態で目標の瞬時消費電力に保つ運転を行うことが求められる。

特開２０１４−１１９２１８号公報

空気調和機の圧縮機の運転周波数は、ユーザ操作や室温、気温、保護制御運転（除霜運転など）に応じて、時々刻々と大きく変化する。また、空気調和機の消費電力の大部分を占める圧縮機の消費電力は、圧縮機の運転周波数に左右されるため、消費電力も時々刻々と大きく変化する。

上記特許文献１に記載の装置のように、従来のデマンドレスポンスサービスに対応した空気調和機は、空調消費電力がある上限以上にならないよう設定温度を変更したり、圧縮の機能力抑制を行なったりしてピークカット制御するモードを備えている。しかし、従来は、消費電力は少ないほどよいという考え方に従うため、電力値の下限の管理が行われていなかった。従来のデマンドレスポンスサービスにおいても、目標値通りの消費電力で、瞬時消費電力の上げ過ぎも下げ過ぎも避けるよう運転しなくてはならない周波数調整用の電力需給調整サービスには対応できていなかった。

本発明は、上記課題に鑑み、空気調和機の消費電力の上限値だけでなく、下限値も制限する技術を提供することを目的とする。

本発明は、空気調和機であって、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張機構と、室内熱交換器と、電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力が、前記空気調和機又は前記圧縮機の実消費電力よりも高い場合及び低い場合の両方に対し、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部とを備える。
本発明の他の形態は、空気調和機であって、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張機構と、室内熱交換器と、電力調整デマンドレスポンスサービスからの要求に対し、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値かつ上限設定値よりも下の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部とを備える。

本発明の他の形態は、管理装置であって、電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力が、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構及び室内熱交換器を備える空気調和機又は前記圧縮機の実消費電力よりも高い場合及び低い場合の両方に対し、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部を備える。
本発明の他の形態は、管理装置であって、電力調整デマンドレスポンスサービスからの要求に対し、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構及び室内熱交換器を備える空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が前記電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている、下限設定値よりも上の値かつ上限設定値よりも下の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部を備える。

本発明によれば、空気調和機の消費電力の上限値だけでなく、下限値も制限することができる。

第１実施形態に係る空気調和システムの全体構成図である。 室外制御装置の構成図である。 通常モードパラメータのデータ構成例を示す図である。 電力調整モードパラメータのデータ構成例を示す図である。 ＤＲ管理処理を示すフローチャートである。 運転制御処理を示すフローチャートである。 運転制御処理を示すフローチャートである。 電力調整処理における詳細な処理を示すフローチャートである。 通常運転時の消費電力の時間変化を示すグラフを示す図である。 電力調整運転時の消費電力の時間変化を示すグラフを示す図である。 第２の実施形態に係る空気調和システムの全体図である。 第２の実施形態に係る運転制御処理を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る空気調和システム１０の全体構成図である。空気調和システム１０は、空気調和機１００と、ビル管理装置１４０と、を有している。空気調和機１００は、室外機１１０と室内機１２０とを有している。図１においては、１つの室内機１２０のみを示しているが、空気調和機１００は、複数の室内機１２０を有するものとする。なお、他の例としては、空気調和機１００は、１つの室内機１２０のみを有することとしてもよい。

室内機１２０は、被空調空間である室内の天井等に設置され、室内の空調を行う。室外機１１０と室内機１２０とは、冷媒配管１５０及び通信網１６０を介して接続されている。また、各室内機１２０には、例えば赤外線などでリモコン１３０が接続される。また、空気調和機１００はさらに通信網１６０を介してビル管理装置１４０と接続される。室外機１１０と室内機１２０の間の通信及び空気調和機１００とビル管理装置１４０の間の通信は、有線でも無線でもよく、例えばインターネット等のネットワークを介して行われる。

室外機１１０は、室外制御装置１１１と、運転周波数を変更可能な圧縮機１１２と、室外熱交換器１１３と、室外ファン１１４と、膨張機構としての室外膨張弁１１５と、四路切換弁１１６と、センサ群１１７と、を備えている。センサ群１１７には、圧縮機１１２の消費電力を計測する電力センサや圧力を計測する圧力センサ、外気温度や冷媒配管温度を測定する温度センサが含まれる。なお、センサ群１１７は、これ以外のセンサを含んでもよい。室外制御装置１１１は、室外機１１０が備える機器を制御し、室内制御装置１２１と通信網１６０を介して通信しながら、室外機１１０の運転制御を行う。

室内機１２０は、室内制御装置１２１と、室内ファン１２２と、室内熱交換器１２３と、膨張機構としての室内膨張弁１２４と、風向きを調整する可動式のルーバー１２５と、室温や吹出し温度等を測定する温度センサ等を含むセンサ群１２６と、を備えている。室内制御装置１２１は、室内機１２０が備える機器を制御し、室外機１１０及びリモコン１３０と通信しながら、室内機１２０の運転制御を行う。なお、図１には所謂天井埋込型と呼ばれる本体を天井材に嵌め込んで設置するタイプの室内機１２０の断面図を示している。このため、室内熱交換器１２３が左右に記載されているが、これらは一体に形成されている。

冷媒配管１５０は、圧縮機１１２、四路切換弁１１６、室外熱交換器１１３、室外膨張弁１１５、室内膨張弁１２４、及び室内熱交換器１２３を環状に接続し、空気調和機１００の冷凍サイクルを構成している。四路切換弁１１６が冷媒を可逆的に循環させることにより、冷房運転のサイクルと暖房運転のサイクルが切り替わる。

リモコン１３０は、室内機１２０と赤外線等の専用線で接続する。リモコン１３０には、ユーザが空気調和機１００の運転設定指示を入力するためのボタンスイッチやタッチパネル等が設けられている。ここで、運転設定指示には、設定温度、冷房又は暖房の運転の開始又は停止等の指示がある。リモコン１３０にはさらに、室外機１１０及び室内機１２０の機器からのエラー情報や実際の運転状態などをユーザに提示するための液晶画面等が設けられている。

通常、室外機１１０の室外制御装置１１１は、通信網１６０を介して室内機１２０から得たユーザの運転指示や、各種センサの測定値に基づいて、各機器の運転を制御する。具体的には、室外制御装置１１１は、圧縮機１１２の運転周波数、四路切換弁１１６の冷房モード接続状態と暖房モード接続状態との切り換え、室外膨張弁１１５の開度、及び室外ファン１１４の回転速度を制御する。室内機１２０の室内制御装置１２１は、リモコン１３０からのユーザ運転指示と各種センサの測定値に基づいて、室内ファン１２２の回転速度を制御する。これにより、ユーザの設定した室内温度になるよう空調運転が行われる。

ビル管理装置１４０は、情報処理装置であり、空気調和機１００が設置されたビルに設置された空気調和機１００その他の機器を管理する装置である。

本実施形態の空気調和機１００は、電力調整デマンドレスポンスサービス（以下、「ＤＲサービス」と称する）に対応した運転を行うことができる。本実施形態においては、ビル管理装置１４０は、ＤＲサービス事業者の運営するサービスサーバと空気調和機１００の中継を行う。そして、ビル管理装置１４０は、サービスサーバからの指示に応じて、空気調和機１００に対し、ＤＲサービスへの参入の指令（ＤＲ参入指令）やＤＲサービスからの離脱の指令（ＤＲ離脱指令）等のＤＲ指令を送信する。ここで、ＤＲ指令は電力調整指令の一例である。本実施形態のビル管理装置１４０は、通信網１６０に接続する各空気調和機１００の消費電力を定期的に取得している。そして、ビル管理装置１４０は、ＤＲ参入指令又はＤＲ離脱指令を空気調和機１００に対して送信する。ビル管理装置１４０は、ＤＲ参入指令と共に、目標消費電力を送信する。なお、目標消費電力は、空気調和機１００全体の消費電力の目標値である。

本実施形態の空気調和機１００は、ＤＲ参入指令を受信した場合には、電力モードを通常モードから電力調整モードに切り替える。ここで、通常モードとは、ユーザの設定に応じた温度になるよう空調運転（冷暖房運転）を行う制御モードである。通常モードにおける空調運転を通常運転と称する。電力調整モードとは、ＤＲ参入指令に係る目標消費電力に応じた空調運転を行う制御モードである。電力調整モードは、通常モードに比べて、圧縮機１１２の瞬間消費電力がより平滑に推移するように消費電力量の最大値及び最小値を制限するような処理が行われるモードである。このような電力調整モードにおける空調運転を電力調整運転と称する。空気調和機１００は、ＤＲサービス終了指示を受信すると、電力モードを電力調整モードから通常モードに切り替え、通常運転を行う。

図２は、室外制御装置１１１の構成図である。室外機１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える制御部２００と、記憶部２１０と、通信部２２０と、を有している。制御部２００は、記憶部２１０やＲＯＭに記憶された種々のプログラムを実行することにより、室外制御装置１１１の全体を制御する。記憶部２１０は、各種データやプログラムを記憶している。通信部２２０は、外部装置と通信網１６０を介して通信を行う。

記憶部２１０には、通常モードパラメータ２１１と、電力調整モードパラメータ２１２と、センサデータ２１３と、ユーザ設定データ２１４と、が記憶されている。通常モードパラメータ２１１は、電力モードが通常モードに設定されている場合に参照される、冷暖房運転のパラメータである。電力調整モードパラメータ２１２は、電力モードが電力調整モードに設定されている場合に参照される、冷暖房運転のパラメータである。センサデータ２１３は、センサ群１１７，１２６により検出された測定値である。ユーザ設定データ２１４は、主にリモコン１３０におけるユーザ操作により入力された運転設定情報である。

図３は、通常モードパラメータ２１１のデータ構成例を示す図である。通常モードパラメータ２１１は、通常モードにおける運転パラメータ３０１を含む。運転パラメータ３０１は、圧縮機周波数変化率、油戻しインターバル及び除霜インターバルを含む。なお、運転パラメータ３０１には、さらに通常モードにおける空調容量や圧縮機１１２の構成、搭載される運転モードや保護処理に必要なパラメータが含まれるが、ここでは、通常モードと電力調整モードにおいて変更されるパラメータについて説明する。

圧縮機周波数変化率は、設定温度等に応じて圧縮機１１２の運転周波数を変更する必要がある場合に、目標となる運転周波数に到達するまでの変化率である。また、油戻しインターバル及び除霜インターバルは、それぞれ油戻し処理及び除霜処理を実行する間の期間、すなわち実行間隔である。すなわち、インターバルが経過する度に、各処理が実行される。ここで、油戻し処理とは、冷媒配管１５０に流出した油を圧縮機１１２に戻す処理である。除霜処理とは、暖房運転時に室外熱交換器１１３に付着した霜を溶かすことにより除去する処理である。油戻し処理及び除霜処理は、いずれも空気調和機１００を保護する保護処理の一例である。

図４は、電力調整モードパラメータ２１２のデータ構成例を示す図である。電力調整モードパラメータ２１２は、電力モードにおける運転パラメータ３１１と、ＤＲパラメータ３１２と、ＤＲ指令３１３と、を含む。運転パラメータ３１１は、通常モードパラメータ２１１の運転パラメータ３０１と同様に、圧縮機周波数変化率と、油戻しインターバルと、除霜インターバルとを含む。ただし、各項目の値は、運転パラメータ３１１と運転パラメータ３０１とで異なっている。

圧縮機周波数変化率は、運転パラメータ３０１において１Ｈｚ／ｓに設定されているのに対し、運転パラメータ３１１においては０．５Ｈｚ／ｓに設定されている。なお、電力調整モードの圧縮機周波数変化率は、通常モードの圧縮機周波数変化率よりも大きい値であればよく、具体的な値は実施形態に限定されるものではない。

通常モードにおいては、圧縮機１１２の制御反応がよくなることを優先する一方で、電力調整モードにおいては、消費電力の変化が滑らかに（小さく）なることを優先するのが望ましい。そこで、本実施形態においては、電力調整モードの圧縮機周波数変化率には、通常モードの圧縮機周波数変化率よりも大きい値が設定されている。

また、油戻しインターバルは、運転パラメータ３０１において６０分に設定されているのに対し、運転パラメータ３１１においては１５０分に設定されている。除霜インターバルは、運転パラメータ３０１において６０分に設定されているのに対し、運転パラメータ３１１においては１２０分に設定されている。なお、電力調整モードにおける保護処理のインターバル（実行間隔）は、通常モードにおける保護処理のインターバルよりも長い期間であればよく、具体的な値は実施形態に限定されるものではない。

油戻し処理や暖房時の除霜処理においては、特殊な高周波数で圧縮機１１２を運転する必要があり、これらの処理中には、インパルス状の高消費電力が発生する。このため、電力調整モードにおいては、これら保護処理はできるだけ実行されないことが望ましい。そこで、本実施形態においては、電力調整モードにおける保護処理の実行間隔には、通常モードにおける保護処理の実行間隔よりも長い期間が設定されている。

なお、電力調整モードにおける油戻し処理の実行間隔は、例えば冷媒配管１５０の配管長から算出されてもよい。また、電力調整モードにおける除霜処理の実行間隔は、処理時点における外気温に基づいて算出されてもよい。なお、この場合も、電力調整モードにおける油戻し処理の実行間隔は、通常モードにおける油戻し処理の実行間隔よりも長いものとする。また、容量によっては逆に小まめに除霜運転を実行するよう設定して除霜運転中の消費電力を下げるように設定してもよい。

ＤＲパラメータ３１２は、ＤＲサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータである。ＤＲパラメータ３１２は、消費電力下限と、消費電力上限と、快適下限温度と、快適上限温度と、を含む。消費電力下限及び消費電力上限は、それぞれ電力調整モードにおいて許容される消費電力範囲の下限値及び上限値である。消費電力範囲は、ＤＲサービスにおいて目標消費電力に対して許される誤差範囲である。本実施形態においては、目標消費電力を基準とした範囲が消費電力範囲として設定されている。図４に示す例においては、目標消費電力±１０％の範囲が消費電力範囲として設定されている。すなわち、消費電力下限は、下限の設定値（下限設定値）であり、消費電力上限は、上限の設定値（上限設定値）である。

快適下限温度及び快適上限温度は、それぞれ電力調整モードにおいて参照される快適温度範囲の下限値及び上限値である。快適下限温度及び快適上限温度は、予め設定された値である。リバウンド防止期間は、電力調整モードから通常モードに移行する際に、圧縮機１１２の運転周波数を、通常モードにおける設定値まで変化させる際に要する期間であり、予め設定された期間である。電力調整モードから通常モードに移行することに対応し、圧縮機１１２の運転周波数が短期間でより大きい値に変更されると、圧縮機１１２の消費電力の変動が大きくなる。そこで、室外制御装置１１１は、リバウンド防止期間において、移行が指示された時点において設定されている運転周波数から通常モードにおいて設定される運転周波数まで、圧縮機１１２の運転周波数を段階的に変化させるよう制御する。

なお、ＤＲパラメータ３１２は、予め記憶部２１０に設定されているものとする。ただし、他の例としては、ＤＲサービス参入のタイミングにおいて、室外制御装置１１１の制御部２００が、ＤＲ参入指令と同様に通信部２２０を介して受信し、記憶部２１０に書き込むこととしてもよい。

ＤＲ指令３１３は、ＤＲサービスに係る指示に係るパラメータである。ＤＲ指令３１３は、フェーズと、目標消費電力と、継続時間と、を含む。フェーズは、ＤＲ開始、ＤＲ終了のうちいずれの状態かを示す情報である。フェーズには、ＤＲ参入指令を受信した場合に、「１」が設定され、ＤＲ離脱指令を受信した場合に、「２」が設定される。目標消費電力には、ＤＲ参入指令と共にビル管理装置１４０から送信された値が格納される。

本実施形態においては、室外制御装置１１１は、ＤＲ指令として、ＤＲ参入指令及びＤＲ離脱指令及び目標消費電力を受信することとする。ただし、他の例としては、ビル管理装置１４０は、目標消費電力だけでなく、目標消費電力の持続時間を送信することとしてもよい。この場合には、ＤＲ指令３１３には、持続時間も含まれる。また、他の例としては、ビル管理装置１４０は、ＤＲ参入指令の送信前にＤＲ準備指令を送信してもよい。この場合、室外制御装置１１１は、電力調整モードに移行する前に、電力調整モードにおいて実行するのを避けたい保護処理を実行しておいてもよい。また、この場合には、ＤＲ指令３１３のフェーズには、ＤＲ準備の状態が追加される。

また、他の例としては、ビル管理装置１４０は、目標消費電力だけでなく、消費電力範囲を目標電力指令として送信することとしてもよい。この場合には、ＤＲパラメータ３１２の消費電力下限及び消費電力上限には、ビル管理装置１４０から受信した消費電力範囲の下限値及び上限値が記憶される。

図２に戻り、制御部２００は、センサデータ取得部２０１と、通信処理部２０２と、モード設定部２０３と、運転制御部２０４と、圧縮機制御部２０５と、膨張弁制御部２０６と、室外ファン制御部２０７と、四路切換制御部２０８と、を有している。なお、これらの機能は、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部２１０に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。また、他の例としては、これらの機能の少なくとも一部は、ハードウェア回路を用いて実現されてもよい。

センサデータ取得部２０１は、センサ群１１７，１２６の測定値を定期的に取得し、センサデータ２１３として記憶部２１０に格納する。なお、センサデータ取得部２０１は、センサ群１２６の測定値は通信処理部２０２及び通信部２２０を介して取得する。

通信処理部２０２は、通信網１６０を介して他の機器とデータの送受信を行う。通信処理部２０２は、例えば、室内制御装置１２１から送信される室内機１２０の運転情報や設定指示を受信し、記憶部２１０に格納する。また、通信処理部２０２は、運転制御部２０４の処理からの指示により運転情報や設定指示を室内制御装置１２１に送信する。通信処理部２０２はまた、ビル管理装置１４０からＤＲサービスに係る指令を受信し、記憶部２１０のＤＲ指令３１３のうち、指令に応じた値を設定する。また、通信処理部２０２は、現在（処理時点）の消費電力等の運転情報をビル管理装置１４０に送信する。モード設定部２０３は、ビル管理装置１４０から受信する指令に従い、電力モードを通常モード又は電力調整モードに設定する。

圧縮機制御部２０５、膨張弁制御部２０６、室外ファン制御部２０７、四路切換制御部２０８は、運転制御部２０４の制御により、それぞれ圧縮機１１２、室外膨張弁１１５、室外ファン１１４、四路切換弁１１６の運転を制御する。

運転制御部２０４は、圧縮機１１２の運転周波数や室外膨張弁１１５の開度、室外ファン１１４のモータの回転数などを算出し、各機器に動作を指示する。これにより、ユーザ操作に応じた設定に従った空調運転が実現される。さらに、運転制御部２０４は、ＤＲサービス参入後は、ＤＲサービスの要件に応じて消費電力を制御しつつ、空調運転を制御する。

具体的には、運転制御部２０４は、電力モードが通常モードに設定されている場合には、通常モードパラメータ２１１を参照し、ユーザ操作に応じた設定に従った空調運転（通常運転）を行うよう制御する。また、運転制御部２０４は、電力モードが電力調整モードに設定されている場合には、電力調整モードパラメータ２１２を参照し、ＤＲサービスの要件に応じた空調運転（電力調整運転）を行うよう制御する。

図５は、室外制御装置１１１によるＤＲ管理処理を示すフローチャートである。ＤＲ管理処理は、ビル管理装置１４０からのＤＲサービスに係る指令に応じた管理を行う処理である。ＤＲ管理処理は、空気調和機１００が起動し、通信部２２０がビル管理装置１４０との通信を開始した場合に開始される処理である。

通信処理部２０２は、ビル管理装置１４０からＤＲ指令を受信するまで待機する（ステップＳ１００でＮ）。モード設定部２０３は、指令を受信すると（ステップＳ１００でＹ）、指令内容を確認する（ステップＳ１０２）。指令内容が情報収集指令の場合には（ステップＳ１０２で情報収集指令）、モード設定部２０３は、空気調和機情報を記憶部２１０から読み出す（ステップＳ１０４）。ここで、空気調和機情報は、現在（処理時点）における空気調和機１００の運転状態や消費電力を示す情報である。次に、通信処理部２０２は、空気調和機情報を指令に対する応答としてビル管理装置１４０に送信する（ステップＳ１１２）。通信処理部２０２は、その後、処理をステップＳ１００へ進め、再び指令を取得するまで待機する。

ステップＳ１０２において、指令内容がＤＲ参入指令の場合には（ステップＳ１０２でＤＲ参入指令）、モード設定部２０３は、電力モードを電力調整モードに設定する（ステップＳ１０６）。電力調整モードに設定されると、運転制御部２０４は、電力調整運転を開始する。なお、運転制御部２０４による処理については後に詳述する。次に、モード設定部２０３は、目標消費電力を設定する（ステップＳ１０８）。具体的には、モード設定部２０３は、電力調整モードパラメータ２１２のＤＲ指令３１３における目標消費電力の値に、ビル管理装置１４０からＤＲ参入指令と共に通知された目標消費電力を書き込む。次に、通信処理部２０２は、処理結果を指令に対する応答としてビル管理装置１４０に送信する（ステップＳ１１２）。

なお、通信処理部２０２は、電力モードが電力調整モードに設定されているときにＤＲ参入指令を受信する場合もある。この場合には、モード設定部２０３は、目標消費電力の変更指令と解釈し、ステップＳ１０６の処理を省略し、ステップＳ１０８において、ＤＲ指令３１３の目標消費電力の値を、ビル管理装置１４０から通知された目標消費電力の値に更新する。

また、ステップＳ１０２において、指令内容がＤＲ離脱指令の場合には（ステップＳ１０２でＤＲ離脱指令）、モード設定部２０３は、電力モードを通常モードに設定する（ステップＳ１１０）。次に、通信処理部２０２は、処理結果を指令に対する応答としてビル管理装置１４０に送信する（ステップＳ１１２）。

図６及び図７は、室外制御装置１１１による運転制御処理を示すフローチャートである。運転制御処理は、空調運転を制御する処理である。運転制御処理は、空気調和機１００が起動した場合に開始される処理である。

制御部２００は、まず起動処理を行う（ステップＳ２００）。ここで、起動処理は、各処理部の初期化及び起動を行う処理である。具体的には、センサデータ取得部２０１は、センサ群１１７，１２６の測定値を１０秒ごとに読み出し、センサデータ２１３として記憶部２１０に書き込む処理を開始する。通信処理部２０２は、室内制御装置１２１との通信を開始し、室内制御装置１２１からセンサ群１２６の測定値を定期的に受信し、これをセンサデータ２１３として書き込む。センサデータ２１３には、少なくとも圧縮機１１２の消費電力、室内の温度が含まれるものとする。さらに、通信処理部２０２は、リモコン１３０においてユーザ操作に応じた設定が行われる度に、室内機１２０から設定値を受信し、これをユーザ設定データ２１４として記憶部２１０に書き込む。これにより、制御部２００は、記憶部２１０のセンサデータ２１３やユーザ設定データ２１４を定期的に読み出すことで、空気調和システム１０の全体のセンサの測定値及び設定値を常時取得できるようになる。

次に、運転制御部２０４は、運転モードを設定する（ステップＳ２０２）。具体的には、運転制御部２０４は、ユーザ設定データ２１４に応じて、運転モードを冷房モード又は暖房モードに設定し、設定された運転モードに応じて四路切換弁１１６を切り換えることで熱交換サイクルの向きを切り換える。次に、モード設定部２０３は、電力モードを通常モードに設定する。そして、運転制御部２０４は、記憶部２１０から通常モードパラメータ２１１を読み出し、運転において参照すべきパラメータとして設定する（ステップＳ２０４）。以上の処理によりユーザ設定に応じた通常モードにおける冷暖房運転（空調運転）の準備が完了し、ユーザからの運転開始指示を待つ状態となる（ステップＳ２０６）。

ユーザ操作に応じて通信処理部２０２が運転開始指示を室内機１２０から受信した場合には（ステップＳ２０６で運転開始）、運転制御部２０４は、空調運転を開始し、熱交換サイクルを起動する（ステップＳ２１２）。すなわち、運転制御部２０４は、通常運転を開始し、圧縮機制御部２０５を介して、圧縮機１１２を起動周波数で運転開始させる。運転制御部２０４はさらに、膨張弁制御部２０６及び室外ファン制御部２０７を介してそれぞれ室外膨張弁１１５及び室外ファン１１４の制御を開始する。基本的には、運転制御部２０４は、設定温度と室内温度の差分を元に適切な冷暖房能力を生成する運転周波数を算出し、該算出した運転周波数で圧縮機１１２を運転することで空調制御を実現する。

次に、運転制御部２０４は、周波数設定タイミングか否かを判定する（ステップＳ２１４）。ここで、周波数設定タイミングは、前回の周波数設定タイミングから所定の待ち時間が経過したタイミングである。ここで、待ち時間は例えば１分とする。なお、運転開始後一度も周波数設定タイミングになっていない場合には、運転開始から待ち時間が経過したタイミングが周波数設定タイミングとなる。周波数設定タイミングでない場合には（ステップＳ２１４でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ２１８へ進める。

周波数設定タイミングの場合には（ステップＳ２１４でＹ）、運転制御部２０４は、センサデータ２１３及びユーザ設定データ２１４を読み出す。そして、運転制御部２０４は、これらの情報に基づいて、圧縮機１１２の運転周波数を再度算出し、これを新たな設定値として設定する（ステップＳ２１６）。空調運転中は、室内温度は刻々と変化し、また設定温度もユーザが適宜変更する。そこで、運転制御部２０４は、このように周波数設定タイミングになる度に定期的に運転周波数を設定し直す。なお、運転周波数が変更された場合には、運転制御部２０４は、ステップＳ２０４において読み出した、通常モードにおける圧縮機周運転周波数変化率に従い、圧縮機１１２の運転周波数を変更するよう制御する。

ステップＳ２１６の処理の後、運転制御部２０４は、保護処理タイミングか否かを判定する（ステップＳ２１８）。ここで、保護処理タイミングは、油戻し処理の実施タイミング及び除霜処理の実施タイミングである。油戻し処理の実施タイミングは、前回の油戻し処理の開始タイミングから通常モードパラメータ２１１の運転パラメータ３０１における油戻しインターバルの値が経過したタイミングである。なお、空気調和機１００の空調運転開始後、油戻し処理が行われていない場合には、油戻しインターバルの起算点は、空調運転開始のタイミングとする。同様に、除霜処理の実施タイミングは、前回の除霜処理の開始タイミングから運転パラメータ３０１の除霜インターバルの値が経過したタイミングである。空調運転開始後、除霜処理が行われていない場合には、除霜インターバルの起算点は、空調運転開始のタイミングとする。

保護処理タイミングでない場合には（ステップＳ２１８でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ２２２へ進める。保護処理タイミングの場合には（ステップＳ２１８でＹ）、運転制御部２０４は、保護処理を実施する（ステップＳ２２０）。具体的には、油戻し処理の実施タイミングの場合には、運転制御部２０４は、油戻し処理を実施する。除霜処理の実施タイミングの場合には、運転制御部２０４は、除霜処理を実施する。これらの保護処理においては、圧縮機１１２は、一時的に特殊な周波数（保護処理が行われていない場合よりも高い周波数）で運転することになる。

次に、運転制御部２０４は、モード設定部２０３により電力モードが変更されたか否かを判定する（ステップＳ２２２）。電力モードが変更されていない場合には（ステップＳ２２２でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ２０６へ進める。電力モードが通常モードから電力調整モードに変更された場合には（ステップＳ２２２でＹ）、処理を図７に示すステップＳ３００へ進める。なお、前述の通り、電力モードは、ＤＲ参入指令を受信した場合に電力調整モードに変更される。

また、ステップＳ２０６において、通信処理部２０２が運転終了指示を室内機１２０から受信した場合には（ステップＳ２０６で運転終了）、運転制御部２０４は、運転停止処理を行い（ステップＳ２０８）、その後処理をステップＳ２０６へ進める。ステップＳ２０６において、通信処理部２０２が指示を受信しない場合には（ステップＳ２０６でなし）、運転制御部２０４は、運転中か否かを判定する（ステップＳ２１０）。そして、運転制御部２０４は、運転中の場合には（ステップＳ２１０でＹ）、処理をステップＳ２１４へ進め、運転中でない場合には（ステップＳ２１０でＮ）、処理をステップＳ２０６へ進める。

図７に示すステップＳ３００においては、運転制御部２０４は、記憶部２１０から電力調整モードパラメータ２１２の運転パラメータ３１１を読み出し、運転パラメータ３１１を空調運転において参照すべきパラメータとして設定する。これにより、圧縮機周波数変化率は、通常モードにおける圧縮機周波数変化率よりも小さい値に変更される。また、油戻しインターバル及び除霜インターバルは、通常モードにおけるインターバルよりも長い期間に変更される。さらに、運転制御部２０４は、運転中の室内機１２０に対し、電力調整運転（自動運転）における温度を設定する。具体的には、運転制御部２０４は、冷房運転に設定されている場合には、空気調和機１００の設定可能温度範囲の上限値の温度を設定する。暖房運転に設定されている場合には、運転制御部２０４は、設定可能温度範囲の下限値の温度を設定する。そして、運転制御部２０４は、電力調整運転を開始し、圧縮機１１２の運転周波数に合わせ、均一に冷媒を分配するよう制御する。

運転制御部２０４はまた、電力調整モードに設定されている間に、ユーザ操作に応じた指示を受け付けた場合に、指示に応じた処理を行わないよう制御する。具体的には、運転制御部２０４は例えば、ユーザ操作に応じた設定温度の変更、室内機１２０のオンオフ等の指示に応じた処理が指示された場合であっても、これらの処理を行わないよう制御する。

なお、他の例としては、運転制御部２０４は、電力調整モードに設定されている間に受け付けた指示に応じた処理については保留とし、通常モードに設定された後で実行することとしてもよい。

次に、運転制御部２０４は、通知情報を、通信部２２０を介して室内機１２０に送信する（ステップＳ３０２）。通知情報は、室内機１２０の室内制御装置１２１によりリモコン１３０に送信され、リモコン１３０の液晶画面に表示される。この場合、制御部２００は、通知情報を表示部としてのリモコン１３０の液晶画面に表示させる表示処理部として機能する。ここで、通知情報は、電力調整中であることと、目標消費電力と、を示す情報である。なお、通知情報は、電力調整中であること及び目標消費電力のうち少なくとも１つを示す情報であればよい。

次に、運転制御部２０４は、記憶部２１０から電力調整モードパラメータ２１２のＤＲ指令３１３の目標消費電力を読み込む（ステップＳ３０４）。次に、運転制御部２０４は、読み込んだ目標消費電力が前回ステップＳ３０４において読み込んだ目標消費電力から変更されているか否かを判定する（ステップＳ３０６）。なお、運転制御部２０４は、電力調整モードに設定された後初めてステップＳ３０４が実行された場合には、目標消費電力が変更されていないと判定するものとする。

運転制御部２０４は、目標消費電力が変更されていない場合には（ステップＳ３０６でＮ）、処理をステップＳ３１２へ進める。運転制御部２０４は、目標消費電力が変更されている場合には（ステップＳ３０６でＹ）、変更後の目標消費電力に基づいて、圧縮機１１２の運転周波数を設定する（ステップＳ３０８）。具体的には、運転制御部２０４は、（式１）により圧縮機１１２の運転周波数を算出し、算出した周波数を圧縮機１１２の運転周波数として設定し、設定した運転周波数で圧縮機１１２が運転するよう制御する。

運転周波数＝（目標消費電力×ａ）−（運転室内機数×ｂ） …(式１)

ここで、ａ、ｂは、空気調和機１００に固有の定数であり、室外制御装置１１１に予め設定されているものとする。なお、ａ、ｂは、通常運転の際の運転周波数（設定値）と、実周波数、実空調消費電力の関係から学習することができる。

なお、運転制御部２０４は、ステップＳ３００において設定された、電力調整モードにおける圧縮機周波数変化率に従い、圧縮機１１２の運転周波数を変更するよう制御する。電力調整モードにおける圧縮機周波数変化率は通常モードにおける圧縮機周波数変化率よりも小さい。したがって、電力調整モードにおいては、運転周波数が変更された場合であっても、通常モードに比べて消費電力の変動を小さく抑えることができる。

次に、運転制御部２０４は、変更後の目標消費電力を示す通知情報を、通信部２２０を介して室内機１２０に送信する（ステップＳ３１０）。室内制御装置１２１は、通知情報を受信すると、リモコン１３０の液晶画面に表示された目標消費電力を変更後の目標消費電力に更新する。

次に、運転制御部２０４は、電力調整タイミングか否かを判定する（ステップＳ３１２）。ここで、電力調整タイミングは、前回の電力調整タイミングから所定の待ち時間が経過したタイミングである。ここで、待ち時間は例えば３０秒とする。なお、電力調整モードに設定された後一度も電力調整タイミングになっていない場合には、電力調整モードに設定されたタイミングから待ち時間が経過したタイミングが電力調整タイミングとなる。

電力調整タイミングでない場合には（ステップＳ３１２でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ３０４へ進める。一方、電力調整タイミングである場合には（ステップＳ３１２でＹ）、運転制御部２０４は、ステップＳ３１４以降の処理を行うことで実際の消費電力が目標消費電力になっているか等のチェックを行う。ステップＳ３０８において圧縮機１１２の運転周波数を設定しているが、さらに、空気調和機１００の実際の消費電力が目標消費電力になっているかどうかを確認する必要がある。さらに、目標消費電力を達成するために、空気調和機１００の運転能力が制限されることになるため、ユーザの快適性を損なう可能性もある。そこで、定期的に圧縮機１１２の運転周波数や被空調空間である室内の温度を調整する必要がある。

すなわち、運転制御部２０４はまず、記憶部２１０においてセンサデータ２１３として格納されている、圧縮機１１２の実消費電力及び室温を読み出す（ステップＳ３１４）。次に、運転制御部２０４は、実消費電力が消費電力範囲内か否かを判定する（ステップＳ３１６）。ここで、消費電力範囲の下限（消費電力下限）及び上限（消費電力上限）は、ＤＲパラメータ３１２として記憶部２１０に格納されている。

実消費電力が消費電力範囲内でない場合には（ステップＳ３１６でＮ）、運転制御部２０４は、圧縮機１１２の運転周波数を調整する（ステップＳ３１８）。具体的には、運転制御部２０４は、（式２）により調整分の周波数（調整周波数）を求める。

調整周波数＝はみ出し消費電力×ｃ …（式２）

ここで、ｃは、空気調和機１００に固有の定数であり予め設定された値である。はみ出し消費電力は、実消費電力と消費電力範囲の差分である。実消費電力が消費電力範囲の上限よりも大きい値である場合には、はみ出し消費電力は、実消費電力と上限の差分である。また、実消費電力が消費電力範囲の下限よりも小さい値である場合には、はみだし消費電力は、消費電力範囲の下限と実消費電力の差分である。

そして、運転制御部２０４は、実消費電力が消費電力範囲の上限よりも大きい値の場合には、処理時点における運転周波数から調整周波数を減算した値を、圧縮機１１２の新たな運転周波数として設定する。また、運転制御部２０４は、実消費電力が消費電力範囲の下限よりも小さい値の場合には、処理時点における運転周波数に調整周波数を加算した値を、圧縮機１１２の新たな運転周波数として設定する。これにより、運転制御部２０４は、実消費電力が消費電力範囲（目標消費電力の誤差範囲）に収まるよう調整する。このように、本実施形態の運転制御部２０４は、実消費電力の上限値だけでなく下限値についても制御することができる。運転制御部２０４は、その後処理をステップＳ３２４へ進める。

また、ステップＳ３１６において、実消費電力が消費電力範囲内の場合には（ステップＳ３１６でＹ）、運転制御部２０４は、室温が快適温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ３２０）。ここで、快適温度範囲の下限（快適下限温度）及び上限（快適上限温度）は、ＤＲパラメータ３１２として記憶部２１０に格納されている。室温が快適温度範囲内の場合には（ステップＳ３２０でＹ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ３２４へ進める。室温が快適温度範囲内でない場合には（ステップＳ３２０でＮ）、運転制御部２０４は、電力調整処理を行う（ステップＳ３２２）。電力調整処理は、消費電力範囲を超えない範囲で空調運転を行うよう制御する処理である。

図８は、電力調整処理における詳細な処理を示すフローチャートである。運転制御部２０４は、圧縮機１１２に設定された運転周波数の調整が可能か否かを判定する（ステップＳ４００）。調整可能でない場合には（ステップＳ４００でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ４０４へ進める。調整可能な場合には（ステップＳ４００でＹ）、運転制御部２０４は、圧縮機１１２の運転周波数を調整する（ステップＳ４０２）。

具体的には、冷房運転時において、室温が快適温度範囲よりも高いとする。この場合には、圧縮機１１２の運転周波数が消費電力上限に対応した周波数よりも低い値である場合に、運転周波数をより高い値に調整することができる。したがって、運転制御部２０４は、冷房運転時において、室温が快適温度範囲よりも高く、且つ運転周波数が消費電力上限に対応した運転周波数よりも低い値である場合に、調整可能と判定する。そして、この場合、運転制御部２０４は、運転周波数を消費電力上限に対応した周波数まで上げるよう調整する。

また、冷房運転時において室温が快適温度範囲よりも低いとする。この場合には、圧縮機１１２の運転周波数が消費電力下限に対応した周波数よりも高い値である場合に、運転周波数をより低い値に調整することができる。したがって、運転制御部２０４は、冷房運転時において、室温が快適温度範囲よりも低く、且つ運転周波数が消費電力下限に対応した周波数よりも高い値である場合に、調整可能と判定する。そして、運転制御部２０４は、運転周波数を消費電力下限に対応した周波数まで下げるよう調整する。

一方で、暖房運転時には以下の処理が行われる。すなわち、運転制御部２０４は、暖房運転時において、室温が快適温度範囲よりも高く、且つ運転周波数が消費電力下限に対応した周波数よりも高い値である場合に、調整可能と判定する。そして、運転制御部２０４は、運転周波数を消費電力下限に対応した周波数まで下げるよう調整する。また、運転制御部２０４は、暖房運転時において、室温が快適温度範囲よりも低く、且つ運転周波数が消費電力上限に対応した周波数よりも低い値である場合に、調整可能と判定する。そして、運転制御部２０４は、運転周波数を消費電力上限に対応した周波数まで上げるよう調整する。

次に、運転制御部２０４は、電力調整モードに設定された後で、保留になっている指示に応じた設定で、変更可能な設定が存在するか否かを判定する（ステップＳ４０４）。変更可能な設定が存在しない場合には（ステップＳ４０４でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ４０８へ進める。変更可能な設定が存在する場合には（ステップＳ４０４でＹ）、運転制御部２０４は、当該設定を保留になっている指示に従い設定を変更する（ステップＳ４０６）。

例えば、空気調和機１００が備える室内機Ａ（室内機１２０）の冷房運転が過剰な場合において、停止状態の室内機Ｂ（室内機１２０）に対し運転開始の指示を保留している場合、運転制御部２０４は、運転開始の指示に応じて室内機Ｂの運転を開始する。また、室内機Ａの冷房能力不足の場合において、運転中の室内機Ｂに対し運転停止の指示や送風運転への切り替えの指示を保留している場合に、運転制御部２０４は、運転停止の指示や送風運転への切り替え指示に応じた設定を反映する。このように、運転制御部２０４は、快適温度範囲外となる室温に対応した室内機以外の室内機の運転状態を変更することにより、快適温度範囲外の室温が快適温度範囲内の値に変化するよう制御してもよい。

さらに、運転制御部２０４は、冷暖房が過剰な場合には、室内機１２０のルーバー１２５の向きを、処理時点における向きに比べてより上方向に変更するよう制御する。すなわち、運転制御部２０４は、ルーバー１２５の向きを被空調空間の中心から遠ざかる方向に変更するよう制御する。具体的には、運転制御部２０４は、通信処理部２０２を介して、ルーバー１２５の制御指示を室内制御装置１２１に送信する。そして、室内制御装置１２１により、ルーバー１２５の向きが変更される。これにより、風が人に当たるのを防ぐことができるため、体感温度を快適温度に近付けることができる。なお、この場合のルーバー１２５の向き（角度）は予め設定されているものとする。

なお、運転制御部２０４は、冷房運転時において、室温が設定温度よりも所定の温度だけ低い場合に、冷房運転が過剰と判定する。運転制御部２０４はまた、暖房運転において、室温が設定温度よりも所定の温度だけ低い場合に、暖房運転が過剰と判定する。

次に、運転制御部２０４は、ステップＳ４００〜ステップＳ４０６の処理を行った後で、再度過剰運転であるか否かを判定する（ステップＳ４０８）。過剰運転でない場合には（ステップＳ４０８でＮ）、運転制御部２０４は、電力調整処理を終了する。過剰運転の場合には（ステップＳ４０８でＹ）、運転制御部２０４は、非効率運転を行うよう制御する（ステップＳ４１０）。運転制御部２０４は、非効率運転の制御として、室内ファン１２２の回転数を下げ、室内膨張弁１２４を絞り、圧縮機１１２の吸い込み圧力を下げるよう制御する。すなわち、運転制御部２０４は、熱交換量を抑えるように機器を制御することで室温と設定温度の差が大きくなるのを抑制する。運転制御部２０４はさらに、非効率運転の制御として、室外膨張弁１１５を絞り、室外ファン１１４の回転数を下げ、圧縮機１１２の吐出圧力を上げるよう制御する。すなわち、運転制御部２０４は、圧力差を必要以上につけるように機器を制御する。これにより、凝縮量及び蒸発量を確保してサイクルバランスを保ちつつ、冷媒循環量を抑えることができ、熱交換量も抑制できる。

なお、他の例としては、運転制御部２０４は、室内ファン１２２の回転数を下げる処理、室内膨張弁１２４を絞る処理、室外ファン１１４の回転数を下げる処理、室外膨張弁１１５を絞る処理のうち少なくとも１つの処理を行えばよい。

図７に戻り、運転調整処理（ステップＳ３２２）の後、運転制御部２０４は、保護処理タイミングか否かを判定する（ステップＳ３２４）。保護処理タイミングでない場合には（ステップＳ３２４でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ３０４へ進める。保護処理タイミングの場合には（ステップＳ３２４でＹ）、運転制御部２０４は、保護処理を行う（ステップＳ３２６）。ステップＳ３２４及びステップＳ３２６の処理は、それぞれ図６を参照しつつ説明したステップＳ２１８及びステップＳ２２０の処理と同様である。ただし、電力調整モードにおいては、保護処理タイミングを判定するための油戻しインターバル及び除霜インターバルの値には、電力調整モードパラメータ２１２の運転パラメータ３１１の値が用いられる。

ステップＳ３２６の処理の後、運転制御部２０４は、モード設定部２０３により電力モードが変更されたか否かを判定する（ステップＳ３２８）。電力モードが変更されていない場合には（ステップＳ３２８でＮ）、運転制御部２０４は、処理をステップＳ３０４へ進める。電力モードが電力調整モードから通常モードに変更された場合には（ステップＳ３２８でＹ）、運転制御部２０４は、通常モードへの移行に係るパラメータを設定する（ステップＳ３３０）。具体的には、運転制御部２０４は、通常モードパラメータ２１１を読み込む。さらに、運転制御部２０４は、電力調整モードパラメータ２１２のＤＲパラメータ３１２に示されるリバウンド防止期間と、ユーザ設定データ２１４に含まれる、リモコン１３０におけるユーザ操作に応じた設定情報を読み込む。そして、運転制御部２０４は、これらの情報を移行時に参照すべきパラメータとして設定する。

次に、運転制御部２０４は、リバウンド防止期間における圧縮機１１２の周波数変化率を設定する（ステップＳ３３２）。具体的には、運転制御部２０４はまず、ユーザ設定データ２１４に含まれる設定温度に基づいて、通常モードにおける圧縮機１１２の運転周波数を算出する。そして、運転制御部２０４は、算出した運転周波数と処理時点における運転周波数との差分が、リバウンド防止期間において徐々に変化するような周波数変化率を算出する。運転制御部２０４は、例えば、差分がｘ、時間がｔである場合、ｘ／ｔを周波数変化率として得る。

次に、運転制御部２０４は、切替処理を行う（ステップＳ３３４）。具体的には、運転制御部２０４は、通常運転を開始する。このとき、運転制御部２０４は、リバウンド防止期間のカウントを開始し、リバウンド防止期間が経過するまで、ステップＳ３３２において算出した周波数変化率に従い圧縮機１１２の運転周波数を徐々に変化させる。さらに、運転制御部２０４は、リモコン表示を通常の表示に切り替える。運転制御部２０４は、その後処理を図６に示すステップＳ２０６へ進める。

図９は、通常運転時の消費電力の時間変化を示すグラフを示す図である。グラフの横軸は時刻、縦軸は消費電力を示している。時刻ｔ１は、空気調和機１００の起動のタイミングであり、時刻ｔ２〜ｔ４は、いずれも保護処理の実行タイミングである。グラフからわかるように、起動時や保護処理のタイミングにおいて消費電力が大きくなっている。さらに、通常運転時は、空気調和機１００の瞬時電力の上下動について特に考慮されていないため、室温変化やユーザ操作に応じて圧縮機１１２の運転量が変化し、消費電力はそれにつれて不規則に上下動する。

特に、圧縮機１１２の起動時や設定温度が大きく変更された時には、リバウンド的に大きな電力が発生する。また、保護処理の実行時には、圧縮機１１２を一時的に高周波数で運転させるため、インパルス状の突発的な瞬時電力が発生する。このような上下動や突発大電力が、周波数調整ＤＲサービスに参加した際に発生すると、要求された目標消費電力を守れず、ペナルティを受けることに繋がりかねない。これに対し、本実施形態の空気調和機１００においては、室外制御装置１１１は、ＤＲサービス参入時は、消費電力の上下動が小さくなるよう制御する電力調整運転を行うことができる。

図１０は、電力調整運転時の消費電力の時間変化を示すグラフを示す図である。グラフの横軸は時刻、縦軸は消費電力を示している。ＤＲサービス参入中、電力調整運転を行うことにより、目標消費電力を基準として定まる、消費電力下限から消費電力上限の間の消費電力範囲（目標消費電力の誤差範囲）を超えないような平滑な消費電力が維持される。さらに、ＤＲサービス離脱時においては、リバウンド防止期間４００において圧縮機１１２の運転周波数は徐々に変化する。このため、急激な消費電力の変化（リバウンド）を防止することができる。このように、室外制御装置１１１は、電力調整運転においては、消費電力の上限値だけでなく下限値についても制御することで、周波数調整デマンドレスポンスサービスに適した運転制御を行うことができる。

以上のように、本実施形態の空気調和機１００は、電力調整サービスプログラムに参加する際に、圧縮機１１２の消費電力が目標消費電力を基準とした誤差範囲（消費電力範囲）で推移するようなデマンドレスポンス用の運転制御を行うことができる。これにより、空気調和機１００は、消費電力を下げる方向の要求への対応だけでなく、消費電力を上げる方向の対応も行うことができる。すなわち、空気調和機１００は、消費電力の上限値だけでなく、下限値も制限することができる。さらに、本実施形態の空気調和機１００においては、電力調整モードにおいて、油戻し処理及び除霜処理の繰り返しの間隔を、通常モードにおける各処理の間隔に比べて長くする。したがって、これらの保護処理に起因した消費電力の変動が起きる機会を少なくすることができる。

第１の実施形態の第１の変形例について説明する。本実施形態の運転制御部２０４は、圧縮機１１２の消費電力が消費電力範囲になるよう圧縮機１１２の運転周波数を制御することとした。これは、空気調和機１００の消費電力の大半が圧縮機１１２によることに対応したものである。ただし、運転制御部２０４は、センサ群１１７，１２６の測定値から空気調和機１００の全体の消費電力を算出可能であってもよく、この場合には、空気調和機１００の全体の消費電力が消費電力範囲になるように圧縮機１１２の運転周波数を制御してもよい。このように、運転制御部２０４は、空気調和機１００の圧縮機１１２を含む１以上の機器の消費電力と目標消費電力とに基づいて、圧縮機１１２の運転周波数を制御すればよく、監視対象の機器は実施形態に限定されるものではない。

第２の変形例について説明する。運転制御部２０４は、リバウンド防止期間において徐々に運転周波数を変更して算出された運転周波数まで変化させればよく、そのための変化の程度は実施形態に限定されるものではない。他の例としては、運転制御部２０４は、リバウンド防止期間において、運転周波数を２段階以上で段階的に変更してもよい。例えば、運転制御部２０４は、差分の１／３をリバウンド防止期間の１／３の期間が経過する度に差分の１／３の周波数だけ変化させることで、リバウンド防止期間が経過した時点で差分の周波数だけ変化するよう制御してもよい。

第３の変形例について説明する。運転制御部２０４は、圧縮機１１２の実際の消費電力を定期的に室内制御装置１２１に送信し、リモコン１３０の液晶画面に表示させるよう制御してもよい。

第４の変形例について説明する。室外制御装置１１１は、電力モードとして、通常モードと電力調整モードとを設定可能であればよく、電力調整モードに切り替えるための条件は実施形態に限定されるものではない。すなわち、室外制御装置１１１は、ＤＲ参入サービスを受信したこと以外を条件として電力調整モードに設定してもよい。室外制御装置１１１は、例えば、ユーザ操作に応じて電力調整モードに設定してもよい。さらに、この場合においては、消費電力範囲は、予め設定された範囲であればよい。すなわち、消費電力範囲の下限設定値も予め設定された値であればよく、ＤＲサービスに係る目標消費電力に応じた値に限定されるものではない。

第５の変形例としては、空気調和機１００を管理し、ＤＲ参入指令等の指示を送信する装置は、ビル管理装置１４０に限定されるものではない。他の例としては、複数の空気調和機１００を集中管理するような空気調和機の集中管理装置がＤＲ指令を送信することとしてもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る空気調和システムについて、第１の実施形態に係る空気調和システム１０と異なる点を主に説明する。図１１は、第２の実施形態に係る空気調和システム１１の全体図である。空気調和システム１１は、空気調和機１０１に加えて、空調管理装置１７０を備えている。本実施形態においては、空調管理装置１７０がビル管理装置１４０からＤＲ指令を受信し、ＤＲ指令に従い、室外機１１０がＤＲサービスに応じた電力制御を行うよう制御する。

本実施形態の室外機の室外制御装置１１８の記憶部２１０には、センサデータ２１３及びユーザ設定データ２１４が記憶されるが、通常モードパラメータ２１１及び電力調整モードパラメータ２１２は記憶されない。また、室外制御装置１１８の制御部２３０には、モード設定部は含まれない。

一方、空調管理装置１７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える制御部５００と、記憶部５１０と、通信部５２０と、を有している。制御部５００は、記憶部５１０やＲＯＭに記憶された種々のプログラムを実行することにより、空調管理装置１７０の全体を制御する。記憶部５１０は、各種データやプログラムを記憶している。通信部５２０は、外部装置と通信網１６０を介して通信を行う。記憶部５１０には、通常モードパラメータ２１１と、電力調整モードパラメータ２１２と、が記憶されている。

制御部５００は、通信処理部５０１と、モード設定部５０２と、運転制御部５０３と、を有している。通信処理部５０１は、通信網１６０を介して他の機器とデータの送受信を行う。通信処理部５０１は、例えばビル管理装置１４０からＤＲ指令を受信する。通信処理部５０１はまた、室外制御装置１１８に空調運転を制御するための指示を送信する。モード設定部５０２及び運転制御部５０３は、それぞれ第１の実施形態に係る室外制御装置１１１のモード設定部２０３及び運転制御部２０４と同様の処理を行う。ただし、空調運転に係る、圧縮機１１２等の室外機が備える各機器の制御については、制御部２３０が当該制御の指示を室外制御装置１１８に送信し、制御部２３０が指示に従い運転制御を行うことにより実現される。

第２の実施形態に係るＤＲ管理処理は、空調管理装置１７０の運転制御部５０３により実行される。第２の実施形態に係るＤＲ管理処理は、図５を参照しつつ説明したＤＲ管理処理と同様である。ただし、ステップＳ１０４においては、運転制御部５０３は、室外制御装置１１８に空気調和機情報の送信要求を送り、当該要求に係る応答として室外制御装置１１８から空気調和機情報を取得する。

次に、第２の実施形態に係る運転制御処理について、図１２、図７及び図８を参照しつつ説明する。運転制御処理は、空調管理装置１７０の運転制御部５０３により実行される処理である。運転制御部５０３は、空気調和機１０１から運転開始通知を受信した場合に運転制御処理を開始し、運転終了通知を受信した場合に、運転制御処理を終了する。

図１２に示すように、空気調和機１０１が起動すると、運転制御部５０３は、空気調和機１０１のセンサデータ２１３及びユーザ設定データ２１４を定期的に受信する処理を開始する。そして、運転制御部２０４は、記憶部２１０から通常モードパラメータ２１１を読み出し、運転において参照すべきパラメータとして、室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ５００）。これにより、室外制御装置１１８においては、通常モードにおけるパラメータが設定され、通常運転が開始される。

次に、運転制御部５０３は、周波数設定タイミングか否かを判定する（ステップＳ５０２）。本処理は、図６を参照しつつ説明したステップＳ２１４の処理と同様である。周波数設定タイミングでない場合には（ステップＳ５０２でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ５０６へ進める。周波数設定タイミングの場合には（ステップＳ５０２でＹ）、運転制御部５０３は、室外制御装置１１８から受信したセンサデータ２１３及びユーザ設定データ２１４を参照し、圧縮機１１２の運転周波数を再度算出する。そして、運転制御部５０３は、これを新たな運転周波数として設定することを指示する運転周波数設定指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ５０４）。室外制御装置１１８においては、運転制御部２０４は、受信した設定値に従い圧縮機１１２の運転周波数を変更する。

ステップＳ５０４の処理の後、運転制御部５０３は、保護処理タイミングか否かを判定する（ステップＳ５０６）。本処理は、ステップＳ２１８の処理と同様である。保護処理タイミングでない場合には（ステップＳ５０６でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ５１０へ進める。保護処理タイミングの場合には（ステップＳ５０６でＹ）、運転制御部２０４は、保護処理の実施を指示する保護処理指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ５０８）。室外制御装置１１８は、保護処理指示を受信すると、指示に従い保護処理を実施する。なお、保護処理における運転周波数などのパラメータは、空調管理装置１７０の記憶部５１０に記憶され、空調管理装置１７０から室外制御装置１１８へ送信されてもよく、室外制御装置１１８の記憶部２１０に記憶されてもよい。

次に、運転制御部５０３は、モード設定部５０２により電力モードが変更されたか否かを判定する（ステップＳ５１０）。電力モードが変更されていない場合には（ステップＳ５１０でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ５０２へ進める。電力モードが通常モードから電力調整モードに変更された場合には（ステップＳ５１０でＹ）、処理を図７に示すステップＳ３００へ進める。

ステップＳ３００以降の運転制御部５０３の処理は、第１実施形態に係る運転制御部２０４によるステップＳ３００以降の処理と同様であるため、図７及び図８を参照しつつ運転制御部５０３の処理について説明する。運転制御部５０３は、記憶部５１０から電力調整モードパラメータ２１２の運転パラメータ３１１を読み出し、運転パラメータ３１１を空調運転において参照すべきパラメータとして、室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３００）。これにより、室外制御装置１１８においては、電力調整モードにおけるパラメータが設定され、電力調整運転が開始される。

次に、運転制御部５０３は、通知情報をリモコン１３０に表示する指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３０２）。次に、運転制御部５０３は、記憶部５１０から電力調整モードパラメータ２１２のＤＲ指令３１３の目標消費電力を読み込む（ステップＳ３０４）。次に、運転制御部５０３は、読み込んだ目標消費電力が前回ステップＳ３０４において読み込んだ目標消費電力から変更されているか否かを判定する（ステップＳ３０６）。運転制御部５０３は、目標消費電力が変更されていない場合には（ステップＳ３０６でＮ）、処理をステップＳ３１２へ進める。運転制御部５０３は、目標消費電力が変更されている場合には（ステップＳ３０６でＹ）、変更後の目標消費電力に基づいて、圧縮機１１２の運転周波数を算出し、運転周波数の変更指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３０８）。室外制御装置１１８は、変更指示に従い、ステップＳ３０８において算出された運転周波数で圧縮機１１２が運転するよう制御する。なお、運転制御部５０３は、ステップＳ３００において設定された、電力調整モードにおける圧縮機周波数変化率に従い、圧縮機１１２の運転周波数を変更するよう室外制御装置１１８に指示する。室外制御装置１１８は、当該指示に従い運転周波数の変化率を制御する。

次に、運転制御部５０３は、変更後の目標消費電力を示す通知情報を、室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３１０）。次に、運転制御部５０３は、電力調整タイミングか否かを判定する（ステップＳ３１２）。電力調整タイミングでない場合には（ステップＳ３１２でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ３０４へ進める。一方、電力調整タイミングである場合には（ステップＳ３１２でＹ）、運転制御部５０３は、運転制御部５０３は、記憶部５１０においてセンサデータ２１３として格納されている、圧縮機１１２の実消費電力及び室温を読み出す（ステップＳ３１４）。次に、運転制御部５０３は、消費電力が消費電力範囲内か否かを判定する（ステップＳ３１６）。

実消費電力が消費電力範囲内でない場合には（ステップＳ３１６でＮ）、運転制御部５０３は、圧縮機１１２の運転周波数の調整値を求め、調整指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３１８）。運転制御部５０３は、その後処理をステップＳ３２４へ進める。室外制御装置１１８は、調整指示を受信した場合には、指示に従い運転周波数を調整する。

また、ステップＳ３１６において、実消費電力が消費電力範囲内の場合には（ステップＳ３１６でＹ）、運転制御部５０３は、室温が快適温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ３２０）。室温が快適温度範囲内の場合には（ステップＳ３２０でＹ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ３２４へ進める。室温が快適温度範囲内でない場合には（ステップＳ３２０でＮ）、運転制御部５０３は、電力調整処理を行う（ステップＳ３２２）。

次に、図８を参照しつつ電力調整処理に説明する。運転制御部５０３は、圧縮機１１２に設定された運転周波数の調整が可能か否かを判定する（ステップＳ４００）。調整可能でない場合には（ステップＳ４００でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ４０４へ進める。調整可能な場合には（ステップＳ４００でＹ）、運転制御部５０３は、圧縮機１１２の運転周波数の調整値を求め、調整指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ４０２）。室外制御装置１１８は、調整指示に応じて、運転周波数を調整する。

次に、運転制御部５０３は、保留になっている指示に応じた設定で、変更可能な設定が存在するか否かを判定する（ステップＳ４０４）。変更可能な設定が存在しない場合には（ステップＳ４０４でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ４０８へ進める。変更可能な設定が存在する場合には（ステップＳ４０４でＹ）、運転制御部５０３は、保留になっている指示に従った設定変更指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ４０６）。室外制御装置１１８は、設定変更指示を受信すると、当該指示に従い設定を変更する。

次に、運転制御部５０３は、ステップＳ４００〜ステップＳ４０６の処理を行った後で、再度過剰運転であるか否かを判定する（ステップＳ４０８）。過剰運転でない場合には（ステップＳ４０８でＮ）、運転制御部５０３は、電力調整処理を終了する。過剰運転の場合には（ステップＳ４０８でＹ）、運転制御部５０３は、非効率運転を行う指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ４１０）。室外制御装置１１８は、非効率運転を行う指示を受信すると、当該指示に従い非効率運転を開始する。

図７に戻り、運転調整処理（ステップＳ３２２）の後、運転制御部５０３は、保護処理タイミングか否かを判定する（ステップＳ３２４）。保護処理タイミングでない場合には（ステップＳ３２４でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ３０４へ進める。保護処理タイミングの場合には（ステップＳ３２４でＹ）、運転制御部５０３は、保護処理を行う指示を室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３２６）。室外制御装置１１８は、保護処理の指示を受信すると、保護処理を実施する。ステップＳ３２６の処理の後、運転制御部５０３は、モード設定部５０２により電力モードが変更されたか否かを判定する（ステップＳ３２８）。電力モードが変更されていない場合には（ステップＳ３２８でＮ）、運転制御部５０３は、処理をステップＳ３０４へ進める。

電力モードが電力調整モードから通常モードに変更された場合には（ステップＳ３２８でＹ）、運転制御部５０３は、通常モードへの移行に係るパラメータを読み込む（ステップＳ３３０）。次に、運転制御部５０３は、リバウンド防止期間における圧縮機１１２の周波数変化率を算出する（ステップＳ３３２）。次に、運転制御部５０３は、リバウンド防止期間等の通常モードへの移行に係るパラメータと、周波数変化率とを室外制御装置１１８へ送信する（ステップＳ３３４）。室外制御装置１１８は、通常モードへの移行に係るパラメータと周波数変化率とを受信すると、切替処理を行う。すなわち、室外制御装置１１８は、リバウンド防止期間の間周波数変化率に従い圧縮機１１２の運転周波数を徐々に変更する。

なお、第２の実施形態に係る空気調和システム１１のこれ以外の構成及び処理は、第１の実施形態に係る空気調和システム１０の構成及び処理と同様である。

第２の実施形態の第１の変形例について説明する。空調管理装置１７０は、消費電力の制御に係る処理のうち、第２の実施形態において説明した処理の少なくとも一部を行えばよく、この場合、残りの処理については、室外制御装置１１８が行えばよい。例えば、第２の実施形態の運転制御処理のうち、周波数設定に係る処理（ステップＳ２１４、ステップＳ２１６）、保護処理に係る処理（ステップＳ２１８、ステップＳ２２０）及び電力調整タイミングに係る処理（ステップＳ３１２、ステップＳ３１４）のうち少なくとも１つの処理を室外制御装置１１８が実行することしてもよい。

また、通常モードパラメータ２１１及び電力調整モードパラメータ２１２のうち運転パラメータ３１１は、空調管理装置１７０に替えて、室外制御装置１１８に記憶されることとしてもよい。この場合、電力モードが切り替えられた場合に、運転制御部２０４は、室外制御装置１１８の記憶部２１０に格納されたパラメータを参照すればよい。

第２の変形例としては、空調管理装置１７０が複数の空調機、すなわち、複数の圧縮機を管理している場合には、空調管理装置１７０は、目標消費電力から各圧縮機の目標消費電力を決定し、各圧縮機の運転周波数をそれぞれの目標消費電力に応じて制御してもよい。

第３の変形例としては、空調管理装置１７０に替えて、ビル管理装置１４０が第２の実施形態において説明した空調管理装置１７０が実行する処理を行うこととしてもよい。

なお、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、例えばある実施形態の変形例を他の実施形態に適用するなど、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

これまで本発明の空気調和機の制御装置について上述した実施形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。したがって、上記のプログラムが記録された記録媒体等のプログラム製品も、本発明の範囲に含まれるものである。

１０、１１ 空気調和システム
１００，１０１ 空気調和機
１１０ 室外機
１１１，１１８室外制御装置
１２０ 室内機
１６０ ビル管理装置
１７０ 空調管理装置
２００，２３０ 制御部
２０３ モード設定部
２０４ 運転制御部
２１０ 記憶部
２２０ 通信部
３０２ モード設定部
３０３ 運転制御部

Claims (15)

1. 空気調和機であって、
   圧縮機と、
   室外熱交換器と、
   膨張機構と、
   室内熱交換器と、
   電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力が、前記空気調和機又は前記圧縮機の実消費電力よりも高い場合及び低い場合の両方に対し、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部と
   を備える空気調和機。
2. 空気調和機であって、
   圧縮機と、
   室外熱交換器と、
   膨張機構と、
   室内熱交換器と、
   電力調整デマンドレスポンスサービスからの要求に対し、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値かつ上限設定値よりも下の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部と
   を備える空気調和機。
3. 前記空気調和機の電力モードを、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が前記下限設定値よりも上の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する電力調整モード又はユーザ操作に応じた空調運転の設定値に応じて、前記圧縮機の運転周波数を制御する通常モードに設定するモード設定部をさらに備える、請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 外部装置から、電力調整指令を受信する通信処理部をさらに備え、
   前記モード設定部は、前記通常モードにおいて前記電力調整指令を受信した場合に、前記電力調整モードに設定する、請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記運転制御部は、前記電力調整モードから前記通常モードに変更された場合に、前記電力調整モードにおいて設定された前記運転周波数から、前記通常モードにおいて設定された前記運転周波数まで、予め定められた期間において徐々に変化するよう制御する、請求項３又は４に記載の空気調和機。
6. 前記電力調整モードに設定されている場合に、電力調整中であること通知する通知情報を表示部に表示させる表示処理部をさらに備える、請求項３乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。
7. 前記電力調整指令には、前記目標消費電力が含まれ、
   前記電力調整モードに設定されている場合に、前記目標消費電力を表示部に表示させる表示処理部をさらに備える、請求項４に記載の空気調和機。
8. 前記運転制御部は、前記電力調整モードに設定されている場合に、前記通常モードに設定されている場合よりも長い期間をあけて油戻し処理を行う、請求項３乃至７の何れか１項に記載の空気調和機。
9. 前記運転制御部は、前記電力調整モードに設定されている場合に、前記通常モードに設定されている場合よりも長い期間をあけて除霜処理を行う、請求項３乃至８の何れか１項に記載の空気調和機。
10. 前記運転制御部は、前記電力調整モードにおいてユーザ操作により前記圧縮機の運転に係る指示を受け付けた場合には、前記指示に応じた処理を行わないよう制御する、請求項３乃至９の何れか１項に記載の空気調和機。
11. 前記運転制御部は、前記指示に応じた処理が行われていない状態で、前記電力調整モードから前記通常モードに変更された場合に、前記指示に応じた処理を行う、請求項１０に記載の空気調和機。
12. 前記運転制御部は、前記電力調整モードに設定された場合に、室内ファンの向きをより上方向に変更する、請求項３乃至１１の何れか１項に記載の空気調和機。
13. 前記運転制御部は、前記電力調整モードにおいて、被空調空間の温度が快適温度範囲を超えた場合に、前記膨張機構を絞る処理、室外ファンの回転数を下げる処理、及び室内ファンの回転数を下げる処理のうち少なくとも１つの処理を行うよう制御する、請求項３乃至１２の何れか１項に記載の空気調和機。
14. 電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力が、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構及び室内熱交換器を備える空気調和機又は前記圧縮機の実消費電力よりも高い場合及び低い場合の両方に対し、前記空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部を備える管理装置。
15. 電力調整デマンドレスポンスサービスからの要求に対し、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構及び室内熱交換器を備える空気調和機又は前記圧縮機の消費電力が、前記電力調整デマンドレスポンスサービスから要求された目標消費電力を基準として定まる、又は、前記電力調整デマンドレスポンスサービスにおいて要求される条件を満たすためのパラメータとして前記空気調和機に記憶されている下限設定値よりも上の値かつ上限設定値よりも下の値になるように前記圧縮機の運転周波数を制御する運転制御部を備える空気調和機。

Images