JP7465725B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、建物の床上空間と床下空間を蓄電池の電力を利用して空調可能な空調システムに関するものである。

従来、住宅を空調する空調システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、通常時には常用電源から電力供給を受けて稼動し、常用電源の停電時には非常用電源により電力供給を受けて稼動する一または複数の空気調和機を備えた空気調和システムが開示されている。この空気調和システムは、一または複数の空気調和機の運転を制御する運転制御部と、常用電源の停電を検知する停電判定部と、停電判定部により停電が検知された場合に、一または複数の空気調和機が使用する電力を予め設定された上限電力に基づいて制限する電力制限運転を実施する運転指令部と、を備え、運転制御部は、運転指令部により電力制限運転が実施されているときには、一または複数の空気調和機の全体の使用電力が上限電力以下となる範囲で、一または複数の空気調和機の運転を制御する。

これにより、常用電源が停電し、非常用電源から電力が供給される場合に、供給電力が抑制された状態でも最大限の空調運転を実施する。

国際公開第２０１８／１５４８５３号

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、常用電源の停電時に、空気調和機の全体の使用電力が上限電力以下となる範囲で空気調和機の運転を制御するものであり、停電の状況に合わせた運転をすることができない、というも問題がある。

そこで、本発明は、常用電源の停電時に、停電の状況に合わせた運転をすることができる空調システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の空調システムは、
人間が居住可能な建物に形成された床上空間と床下空間とを蓄電池の電力を利用して別々に空調可能な空調システムであって、
通常運転モードと省エネ運転モードとの切り替えの設定が可能な切替部と、
前記切替部による設定に応じて前記通常運転モードと前記省エネ運転モードとを切り替える制御部とを備え、
前記制御部は、常用電源の停電の際に、
前記切替部による設定が前記通常運転モードである場合、空調の設定温度を維持し、
前記切替部による設定が前記省エネ運転モードである場合、前記蓄電池からの電力供給を所定の電力を超えないように制御する電力制御部を備えることを特徴とする。

また、前記建物は、前記床下空間を空調する床下吹出口と、前記床上空間を空調する床上吹出口と、を備えると共に、
前記制御部は、前記切替部による設定が前記省エネ運転モードである場合、前記常用電源の停電の際に、前記床下吹出口からの前記床下空間への送風を停止させて、前記床上吹出口による前記床上空間だけの空調とすることを特徴とする。

さらに、前記制御部は、前記切替部による設定が前記省エネ運転モードである場合、前記常用電源の停電の際に、前記設定温度を、生命に影響を及ぼさない許容温度に自動的に変更する温度変更部を有することを特徴とする。

さらに、本発明の空調システムでは、前記蓄電池は、商用電力や太陽光発電によって発電した電力を蓄電可能としてもよい。

このように構成された本発明の空調システムでは、通常運転モードと省エネ運転モードとの切り替えの設定が可能な切替部と、切替部による設定に応じて通常運転モードと省エネ運転モードとを切り替える制御部とを備え、制御部は、常用電源の停電の際に、切替部による設定が通常運転モードである場合、空調の設定温度を維持し、切替部による設定が省エネ運転モードである場合、蓄電池からの電力供給を所定の電力を超えないように制御する電力制御部を備える。そのため、長期の停電時においては、省エネ運転モードに切り替えて、蓄電池からの電力供給を所定の電力を超えないようにして、蓄電池を過放電させないで、空調システムを長時間運転することができる。一方、短期の停電時においては、通常運転モードに切り替えて、室内を快適な温度に空調することができる。その結果、停電の状況に合わせて、快適な室内空間とすることができる。もちろん、短期の停電時でも蓄電池残量が少ない場合や過負荷停止の恐れがある場合は、省エネモードに切り替えることができる。

また、建物は、床下空間を空調する床下吹出口と、床上空間を空調する床上吹出口と、を備えると共に、制御部は、切替部による設定が省エネ運転モードである場合、常用電源の停電の際に、床下吹出口からの送風を停止させて、前記床上吹出口による前記床上空間だけの空調とする。そのため、省エネ運転モードでは、床上吹出口によって床上空間だけを空調することができる。その結果、最低限空調の必要なエリアのみ空調しつつ、蓄電池に蓄電された電力を節約し、空調システムを長時間運転することができる。

さらに、制御部は、切替部による設定が省エネ運転モードである場合、常用電源の停電の際に、設定温度を、生命に影響を及ぼさない許容温度に自動的に変更する温度変更部を有する。そのため、常用電源の停電の際に、省エネ運転モードに設定した場合に、夏場は熱中症にならない程度の許容温度に設定温度を変更することができる。また、冬場は風邪を引かない程度の許容温度に設定温度を変更することができる。その結果、必要最低限の電力を消費するようにして、蓄電池に蓄電された電力を節約し、空調システムを長時間運転することができる。

さらに、蓄電池は、商用電力や太陽光発電によって発電した電力を蓄電可能であることで、昼間に太陽光発電によって発電した電力を蓄電池で蓄電し、夜間に蓄電池に蓄電した電力を使用することができる。そのため、常用電源の停電の際に、空調システムを長時間運転することができる。

実施例１の建物の構成を示す平面図である。 実施例１の家庭用電気機器システムの機能構成を示すブロック図である。 実施例１の空調システムの機能構成を示すブロック図である。 実施例１のリモートコントローラを説明する図である。 実施例１の電力制御部を説明する図である。 実施例１の制御部による処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の空調システムの作用を説明する図である。 実施例１の空調システムの作用を説明する図である。

以下、本発明による空調システムを実現する実施形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

実施例１における空調システムは、太陽光発電と蓄電池を備える建物（一戸建て住宅）に適用される。実施例１における空調システムは、常用電源の停電時に、太陽光発電によって発電した電力、又は蓄電池に蓄電された電力によって運転される。

［建物の構成］
図１に、実施例１の建物の構成を示す平面図である。以下、実施例１の建物の構成を説明する。

図１に示すように、建物１は、基礎２と、基礎２の上に設置された建物部分１Ａと、で構成されている。

基礎２は、基礎底部２ａと、基礎底部２ａの側縁に設けられた基礎壁部２ｂと、で構成されている。

建物部分１Ａは、床部３と、壁部４と、天井部５と、で構成されている。

床部３と、壁部４と、天井部５とで囲われた空間は、床上空間Ｓ１として構成されている。基礎底部２ａと、基礎壁部２ｂと、床部３とで囲われた空間は、床下空間Ｓ２として構成されている。

床下空間Ｓ２には、空調装置５０としてのエアコンディショナーの屋内機５１が設置されている。

屋内機５１は、例えばヒートポンプ式であり、熱媒循環管路５６により、建物１の屋外に設置された屋外機５５と接続されている。

屋内機５１は、床上吹出部５２と、床下吹出部５３と、吸込部５４と、を有している。

床上吹出部５２は、ダクト５２ｂを介して、床部３に設けられている床上吹出口５２ｃに接続されている。床上吹出部５２は、電動ダンパー等からなるバルブ５２ａに接続されている。

空調装置５０の稼働中において、バルブ５２ａが開いている場合は、床上吹出部５２からの送風は、ダクト５２ｂを介して、床上吹出口５２ｃから床上空間Ｓ１に放出される。すなわち、空調装置５０が稼働中であって、バルブ５２ａが開いている場合は、床上吹出口５２ｃによって、床上空間Ｓ１が空調される。

空調装置５０の稼働中において、バルブ５２ａが閉じている際には、床上吹出部５２から送風されず、床上吹出口５２ｃから床上空間Ｓ１に空気が放出されない。すなわち、空調装置５０が稼働中であって、バルブ５２ａが閉じている場合は、床上吹出口５２ｃによって、床上空間Ｓ１が空調されない。

床下吹出部５３は、ダクト５３ｂを介して、床下吹出口５３ｃに接続されている。床下吹出部５３は、電動ダンパー等からなるバルブ５３ａに接続されている。

空調装置５０が稼働中において、バルブ５３ａが開いている場合は、床下吹出部５３からの送風は、ダクト５３ｂを介して、床下吹出口５３ｃから床下空間Ｓ２に放出される。すなわち、空調装置５０が稼働中であって、バルブ５３ａが開いている場合は、床下吹出口５３ｃによって、床下空間Ｓ２が空調される。空調された床下空間Ｓ２の空気は、床部３に設けられた吹出口５３ｄから、床上空間Ｓ１に送られる。

空調装置５０が稼働中において、バルブ５３ａが閉じている場合は、床下吹出部５３から送風されず、床下吹出口５３ｃから床下空間Ｓ２に空気が放出されない。すなわち、空調装置５０が稼働中であって、バルブ５３ａが閉じている場合は、床下吹出口５３ｃによって、床下空間Ｓ２が空調されない。

吸込部５４は、ダクト５４ａを介して、床上吸気口５４ｂに接続されている。吸込部５４は、床上吸気口５４ｂから床上空間Ｓ１の空気を吸い込む。

床上空間Ｓ１の壁部４には、リモートコントローラ（リモコン）３０と内気温度センサ４１が設置されている。屋外機５５には、外気温度センサ４２が設けられている。天井部５の上（屋根）には、太陽光発電１１が設置されている。屋外には、蓄電池１２が設置されている。なお、蓄電池１２は、屋内に設置されてもよい。

［家庭用電気機器システムの機能構成］
図２は、実施例１の家庭用電気機器システムの機能構成を示すブロック図である。以下、実施例１の家庭用電気機器システムの機能構成を説明する。

図２に示すように、家庭用電気機器システム１０は、太陽光発電１１と、蓄電池１２と、分電盤１３と、空調装置５０と、家庭用電気機器１４と、から構成される。

太陽光発電１１は、ソーラーパネルを用いて発電する。太陽光発電１１によって発電された電力は、建物１内の空調装置５０や、家庭用電気機器１４に供給されたり、電力会社等に売電されたりする。蓄電池１２は、商用電量や太陽光発電１１で発電した電力を蓄電する。

空調装置５０は、電力により、建物１の床上空間Ｓ１や床下空間Ｓ２の冷房、暖房、除湿等が可能なエアコンコンディショナー（air conditioner）である。

家庭用電気機器１４は、例えば、照明や、テレビや、冷蔵庫等である。

分電盤１３は、常用電源（商用電源）、太陽光発電１１又は蓄電池１２から供給される電力を空調装置５０や家庭用電気機器１４に分配する。

［空調システムの機能構成］
図３は、実施例１の空調システムの機能構成を示すブロック図である。図４は、実施例１のリモートコントローラを説明する図である。図５は、実施例１の電力制御部を説明する図である。以下、実施例１の空調システムの機能構成を説明する。

図３に示すように、空調システム１００は、切替部３１の情報と、内気温度センサ４１の情報と、外気温度センサ４２の情報とが、制御部２０に入力され、処理された情報が空調装置５０を駆動する空調駆動源５７に出力される。

切替部３１は、図４に示すように、リモートコントローラ３０にスイッチとして設けられている。切替部３１を押すことで、通常運転モードと、省エネ運転モードとの切り替えを可能とする。

リモートコントローラ３０には、主電源ボタン３２と表示画面３３と温度設定ボタン３４も設けられている。

主電源ボタン３２によって、空調装置５０の主電源をＯＮにしたり、ＯＦＦにしたりすることができる。主電源ボタン３２には、ランプ３２ａが設けられている。主電源がＯＮであって、通常運転モードである場合、ランプ３２ａは、例えば、緑色に点灯する。主電源がＯＮであって、省エネ運転モードである場合、ランプ３２ａは、例えば、橙色に点灯する。主電源がＯＦＦである場合、ランプ３２ａは、例えば、消灯する。

表示画面３３には、切替部３１で設定された運転モードを表示するようにしてもよい。温度設定ボタン３４によって、空調装置５０が空調する目標温度を設定可能とする。

図３に示すように、切替部３１で設定された運転モード（通常運転モード又は省エネ運転モード）は、制御部２０に入力される。

内気温度センサ４１は、床上空間Ｓ１の温度を計測する。計測された床上空間Ｓ１の温度情報は、制御部２０に入力される。

外気温度センサ４２は、外気の温度を計測する。計測された外気の温度情報は、制御部２０に入力される。

制御部２０は、例えば、空調装置５０に設けられ、運転モード判断部２１と、電力測定部２２と、電力制御部２３と、バルブ制御部２４と、温度変更部２５と、を備える。

運転モード判断部２１は、切替部３１からの入力された情報に基づいて、運転モードが通常運転モードであるか、又は省エネ運転モードであるかを判断する。

電力測定部２２は、空調装置５０が使用した電力を測定する。

電力制御部２３は、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、図５に示すように、空調装置５０が使用する電力が、所定の電力である上限設定値Ｍを超えないように制御する。上限設定値Ｍは、例えば、７００～８００Ｗとすることができる。なお、電力制御部２３は、電力測定部２２の測定値に基づいて、空調装置５０が使用する電力が、上限設定値Ｍを超えないように制御してもよいし、電力測定部２２の測定値に基づかないで、空調装置５０が使用する電力が、上限設定値Ｍを超えないように制御してもよい。

図３に示すように、バルブ制御部２４は、バルブ５２ａ，５３ａの開閉を制御する。バルブ制御部２４は、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、バルブ５２ａを開いて、バルブ５３ａを閉じる。すなわち、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、床下吹出口５３ｃからの送風を停止させる。

温度変更部２５は、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、リモートコントローラ３０で設定された設定温度を、生命に影響を及ぼさない許容温度に自動的に変更する。

夏場における許容温度は、例えば、２９℃とすることができる。冬場における許容温度は、例えば、１７℃とすることができる。

制御部２０で処理された情報は、空調駆動源５７に出力される。空調駆動源５７は、空調装置５０に内蔵され、空調装置５０を駆動する。空調駆動源５７は、制御部２０で処理された情報に基づいて、空調装置５０を駆動する。

［制御部による処理］
図６は、実施例１の制御部２０による処理の流れを示すフローチャートである。以下、実施例１の制御部２０による処理の流れを説明する。なお、実施例１では、常用電源の停電時において、蓄電池１２から電力が供給されて、空調装置５０の運転が行われる場合について説明する。

図６に示すように、常用電源が停電となった場合、運転モード判断部２１は、切替部３１からの入力された情報に基づいて、運転モードが省エネ運転モードであるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。

運転モードが通常運転モードであると判断した場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、制御部２０は、リモートコントローラ３０で設定された設定温度を維持する（ステップＳ１０２）。

次いで、バルブ制御部２４は、バルブ５２ａとバルブ５３ａを開けて、床上吹出口５２ｃと、床下吹出口５３ｃから送風し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。

一方、運転モードが省エネ運転モードであると判断した場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、温度変更部２５は、リモートコントローラ３０で設定された設定温度を、生命に影響を及ぼさない許容温度に変更する（ステップＳ１０４）。

次いで、バルブ制御部２４は、バルブ５３ａを閉じて床下吹出口５３ｃからの送風を停止し、バルブ５２ａを開けて、床上吹出口５２ｃから送風する（ステップＳ１０５）。

次いで、電力制御部２３は、空調装置５０が使用する電力が、上限設定値Ｍを超えないように制御し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

［空調システムの作用］
以下、実施例１の空調システム１００の作用を説明する。実施例１の空調システム１００は、建物１の床上空間Ｓ１と床下空間Ｓ２を蓄電池１２の電力を利用して空調可能である。この空調システム１００は、常用電源の停電の際に、通常運転モードと省エネ運転モードとを切り替え可能な切替部３１と、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、蓄電池１２からの電力供給を所定の電力を超えないように制御する電力制御部２３と、を備える（図３）。

これにより、常用電源の長期の停電時においては、省エネ運転モードに切り替えて、図７に示すように、蓄電池１２からの電力供給を所定の電力（例えば、７００Ｗ）を超えないようにして、蓄電池１２を過放電させないで、空調システム１００を長時間運転することができる。一方、常用電源の短期の停電時においては、通常運転モードに切り替えて、室内を快適な温度に空調することができる。そのため、停電の状況に合わせて、快適な室内空間とすることができる。もちろん、短期の停電時でも蓄電池残量が少ない場合や過負荷停止の恐れがある場合は、省エネモードに切り替えることができる。

実施例１の空調システム１００において、床下空間Ｓ２を空調する床下吹出口５３ｃと、床上空間Ｓ１を空調する床上吹出口５２ｃと、を備え、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、床下吹出口５３ｃからの送風を停止させる（図１）。

これにより、省エネ運転モードでは、床上吹出口５２ｃによって床上空間Ｓ１だけを空調することができる。そのため、最低限空調の必要なエリアのみ空調しつつ、蓄電池１２に蓄電された電力を節約し、空調システム１００を長時間運転することができる。

実施例１の空調システム１００において、切替部３１による設定が省エネ運転モードである場合、設定温度を、生命に影響を及ぼさない許容温度に自動的に変更する温度変更部２５を有する（図３）。

これにより、常用電源の停電の際に、省エネ運転モードに設定した場合に、夏場は熱中症にならない程度の許容温度（例えば、２９℃）に設定温度を変更することができる。また、冬場は風邪を引かない程度の許容温度（例えば、１７℃）に設定温度を変更することができる。そのため、必要最低限の電力を消費するようにして、蓄電池１２に蓄電された電力を節約し、空調システム１００を長時間運転することができる。

実施例１の空調システム１００において、蓄電池１２は、商用電力や太陽光発電１１によって発電した電力を蓄電可能である（図２）。

これにより、図８に示すように、昼間Ｔ１に太陽光発電１１によって発電した電力を蓄電池１２で蓄電し、夜間Ｔ２に蓄電池１２に蓄電した電力を使用することができる。そのため、停電の際に、空調システム１００を長時間運転することができる。

以上、本発明の空調システムを実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、運転モードが省エネ運転モードである場合に、設定温度を許容温度に変更して、床下吹出口５３ｃからの送風を停止し、上限設定値Ｍを超えないように電力を制御する例を示した。しかし、運転モードが省エネ運転モードである場合に、上限設定値Ｍを超えないように電力を制御するだけでも良いし、床下吹出口５３ｃからの送風を停止して、上限設定値Ｍを超えないように電力を制御してもよいし、設定温度を許容温度に変更して、上限設定値Ｍを超えないように電力を制御してもよい。また、運転モードが省エネ運転モードである場合に、ユーザの選択により、床下吹出口５３ｃからの送風を開始したり、設定温度を変更したりできるようにしてもよい。

実施例１では、バルブ制御部２４がバルブ５３ａを閉めることで、床下吹出口５３ｃからの送風を停止させる例を示した。しかし、床下吹出口５３ｃからの送風を停止させる手段は、この態様に限定されない。

実施例１では、制御部２０は、空調装置５０に内蔵される例を示した。しかし、制御部２０は、この態様に限定されず、例えば、分電盤に内蔵されていてもよい。

実施例１では、蓄電池１２は、商用電力や太陽光発電１１によって発電された電力を蓄電する例を示した。しかし、蓄電池は、電気自動車に搭載された蓄電池とすることもできる。この場合、電気自動車から建物に電力を供給するＶ ｔｏ Ｃシステム（Vehicle to Home システム）とすることができる。

実施例１では、本発明の空調システムを、常用電源の停電時に運転する例を示した。しかし、本発明の空調システムを、通常時（非停電時）に運転してもよい。

実施例１では、本発明の空調システムを、一戸建て住宅に適用する例を示した。しかし、本発明の空調システムは、集合住宅に適用することもできる。

１ 建物
１２ 蓄電池
２３ 電力制御部
２５ 温度変更部
３１ 切替部
５２ｃ 床上吹出口
５３ｃ 床下吹出口
１００ 空調システム
Ｓ１ 床上空間
Ｓ２ 床下空間

Claims (2)

1. 人間が居住可能な建物に形成された床上空間と床下空間とを蓄電池の電力を利用して別々に空調可能な空調システムであって、
   通常運転モードと省エネ運転モードとの切り替えの設定が可能な切替部と、
   前記切替部による設定に応じて前記通常運転モードと前記省エネ運転モードとを切り替える制御部とを備え、
   前記制御部は、常用電源の停電の際に、
   前記切替部による設定が前記通常運転モードである場合、空調の設定温度を維持し、
   前記切替部による設定が前記省エネ運転モードである場合、前記蓄電池からの電力供給を所定の電力を超えないように制御する電力制御部を備え、
   また、前記建物は、前記床下空間を空調する床下吹出口と、前記床上空間を空調する床上吹出口と、を備えると共に、
   前記制御部は、前記切替部による設定が前記省エネ運転モードである場合、前記常用電源の停電の際に、前記床下吹出口からの前記床下空間への送風を停止させて、前記床上吹出口による前記床上空間だけの空調とし、
   さらに、前記制御部は、前記切替部による設定が前記省エネ運転モードである場合、前記常用電源の停電の際に、前記設定温度を、生命に影響を及ぼさない許容温度に自動的に変更する温度変更部を有する
   ことを特徴とする空調システム。
2. 前記蓄電池は、商用電力や太陽光発電によって発電した電力を蓄電可能である
   ことを特徴とする、請求項１に記載の空調システム。