JPH11118225A - 空気調和機のデマンド制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設のワイヤレスリモコン方式の空気調和機
において、快適性を損なうことなく効率的な夏季のデマ
ンド制御を行うものである。 【解決手段】 夏季の電力ピーク時に通信ネットワーク
を通して得られる電力会社からのデマンド制御情報をも
とにデマンド制御開始時には、デマンド制御装置１のワ
イヤレスリモコン送信部から空気調和機３の設定温度を
１℃だけシフトアップする信号を送信するとともに、デ
マンド制御終了はデマンド制御開始から１５分間以内と
して、デマンド制御解除情報を電力会社から発信して空
気調和機の設定温度をデマンド制御装置を用いて元の設
定温度にもどすものである。したがって、快適性を損な
うことがないため、利用者のデマンド制御キャンセル率
を低減できるとともに効率的な電力ピークカットが可能
となり、地域停電事故を未然に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤレスリモコ
ン方式の既設のインバータタイプの空気調和機におい
て、夏季の電力ピーク時に快適性を損なわずに、空気調
和機により電力会社管轄地域の安定した電力調整を行う
デマンド制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、住宅に設置されたブレーカ容量範
囲内で複数台の空気調和機を住宅は緯線に流れる総合負
荷電流値（図６（ａ））に基づいて、優先順位の低いも
のから強制サーモオフ（圧縮機停止）あるいは圧縮機の
最低運転周波数駆動を行うこと（図６（ｂ））により快
適性を損なわないデマンド（電力負荷）制御を行う方式
が特開平２−１１５６４４号公報に開示されている。

【０００３】また、特開平１−１１４６５４号公報で
は、複数台の空気調和機に対するデマンド制御装置にお
いて、契約電力超過時に空気調和機の設定温度を電力が
低下する方向に１℃ずつシフトする方式が開示されてい
る。

【０００４】次にインバータエアコンといわれる一般家
庭用空気調和機について、簡単に説明する。空気調和機
の消費電力の大部分は、圧縮機で費やされており、圧縮
機の消費電力は、電源のインバータ周波数に比例する。

【０００５】空気調和機の製造メーカにもよるが、リモ
コンなどによる空気調和機の設定温度と吸い込み温度
（≒室温）の差によってインバータ周波数は図８のよう
に割り付けられており、前記設定温度と吸い込み温度差
の上限は１．５℃〜２℃であり、下限は−１℃程度であ
る。

【０００６】したがって、冷房時に空気調和機の設定温
度を１℃シフトアップすることで、インバータ周波数が
低い方へ移行し、空気調和機の消費電力を抑制すること
が可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、空気調和機により負荷電力の低減を主目
的としたものであり、著しく設定温度が変更されると空
気調和機の利用者の快適性が損なわれるとともに、利用
者がデマンド制御をキャンセルする確率が上昇して、有
効な電力ピークカットが困難になる。

【０００８】図７は室外３５℃の環境において、空気調
和機の設定温度を２６℃から３０℃に変更する従来のデ
マンド制御による空気調和機の消費電力の変化（ａ）と
ＰＭＶの変化（ｂ）を示したものである。図８の吸い込
み温度−設定温度差によるインバータ周波数の割付から
わかるように設定温度の４℃の変更では、インバータ周
波数は０となり、空気調和機は停止し、消費電力も０と
なる。

【０００９】しかし、室内の温度は著しく上昇し、ＰＭ
Ｖが著しく悪化するという課題を有していた。図７
（ｂ）の８は、簡易アメニティメータを用いて測定した
ＰＭＶ値であり、８’は被験者の申告結果を数値化した
ものである。

【００１０】ここでＰＭＶを簡単に説明する。ＰＭＶ
は、人間の温冷感を数値化したものであり、具体的に
は、「暑い…３ 暖かい…２ やや暖かい…１ ちょう
どよい…０ やや涼しい…−１ 涼しい…−２ 寒い…
−３」のような表現となる。また、人間の感覚として、
ちょうどよい状態からＰＭＶが０．５くらい変化すると
不快を感じ始めるため、図７のような場合には、空気調
和機の利用者は著しく不快感を感じていることになる。
その結果、空気調和機の利用者は、デマンド制御をキャ
ンセルしたり、設定温度を下げようとする行動をとるこ
とになる。

【００１１】また、設定温度と吸い込み温度が均衡して
いるときに、設定温度を１℃あげると、吸い込み温度−
設定温度差によるインバータ周波数の割付からもわかる
ように吸い込み温度−設定温度差は−１℃となり、イン
バータ周波数はｆ−２あるいは０に割り付けられる。イ
ンバータ周波数が０に割り付けられた場合、空気調和機
は一旦停止して消費電力はほぼ０となる。しかし、空気
調和機が一旦停止した場合、次の運転開始時の周波数は
ｆｍａｘ（立ち上がり）となるため、消費電力が急に増
加する。設定温度と−吸い込み温度が均衡しているた
め、空気調和機が立ち上がる（サーモオン）とまた、す
ぐに停止状態（サーモオフ）となり、このサーモオン／
サーモオフを繰り返すことになる。

【００１２】この現象により、１℃設定温度を下げて、
空気調和機の消費電力の抑制を図ったにも関わらず、デ
マンド制御時間内の空気調和機の消費電力量の低減効果
が得られないとか、急激な消費電力変動により、電力会
社の負荷電力の挙動予測が不可能となることで、不慮の
電力ピークを招く恐れがあるとかという課題を有してい
た。

【００１３】さらに、図７からもわかるように設定温度
を３０℃からもとの２６℃に戻した後、著しく空気調和
機の消費電力が増大している。このような制御方法で
は、空気調和機のデマンド制御終了時に再度、デマンド
制御を繰り返さなければならない状況になったり、デマ
ンド制御開始時の約２倍の消費電力となるため、地域的
な停電に陥る可能性が高くなるという課題を有してい
た。

【００１４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、空気調和機のデマンド制御方法を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電力会社からのデマンド制御開始情報によ
りデマンド制御装置のワイヤレスリモコン送信部から空
気調和機の設定温度を１℃だけシフトアップする信号を
送信するとともに、デマンド制御終了はデマンド制御開
始から１５分以内として、デマンド制御解除情報を電力
会社から発信して、空気調和機の設定温度をデマンド制
御装置を用いて元の設定温度に戻すものである。

【００１６】この構成により、快適性を損なうことな
く、空気調和機のデマンド制御が可能となり、空気調和
機の利用者のデマンド制御キャンセル率も低減すること
が可能であり、電力会社にとっては、効率的な電力のピ
ークカットを実現することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、既設の
ワイヤレスリモコン方式の空気調和機と電力会社との通
信ネットワークの端末の間に、前記端末と情報のやりと
りを行う通信部と空気調和機に対応したワイヤレスリモ
コンの送受信部により構成されるデマンド制御装置を設
け、夏季の電力ピーク時に前記通信ネットワークを通し
て得られる電力会社からのデマンド制御情報により空気
調和機の消費電力の調整を行う空気調和機のデマンド制
御方法において、デマンド制御開始時には、電力会社か
らのデマンド制御開始情報によりデマンド制御装置のワ
イヤレスリモコン送信部から空気調和機の設定温度を１
℃だけシフトアップする信号を送信するとともに、デマ
ンド制御終了はデマンド制御開始から１５分間以内とし
て、デマンド制御解除情報を電力会社から発信して空気
調和機の設定温度をデマンド制御装置を用いて元の設定
温度にもどすものである。そしてこの構成によれば、空
気調和機の利用者の快適性が損なうことなく、有効な電
力ピークカットが図れる。

【００１８】請求項２に記載の発明は、空気調和機の吸
い込み温度と設定温度の差により圧縮機のインバータ周
波数が決定される既設の空気調和機に対して、前記デマ
ンド制御装置に室内温度測定手段を設けて、夏季の電力
ピーク時に前記通信ネットワークを通して得られる電力
会社からのデマンド制御情報によりデマンド制御開始を
行う際に、前記デマンド制御装置に設けられた室内温度
測定手段により測定された室内温度と空気調和機の設定
温度の差が圧縮機の停止領域に割付けられると判断され
る場合には、空気調和機の設定温度の変更を行わないこ
とにより、デマンド制御中のサーモオフ／オンによる空
気調和機の消費電力の急激な変動を抑制し、不慮の電力
ピークの可能性を低減することができる。

【００１９】請求項３に記載の発明は、前記空気調和機
のデマンド制御方法において、電力会社の管轄地域を複
数の群に分割し、１５分間を群で除した時間間隔により
各群に対して、電力会社からデマンド制御開始情報を発
信するとともに、各群のデマンド制御開始から１５分経
過後にはデマンド制御解除情報を発信することにより地
域的な消費電力量を調整するものであり、デマンド制御
終了時の地域の相当台数の空気調和機の消費電力の増大
による再デマンド制御を繰り返しや地域的な停電に陥る
可能性を抑制することができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００２１】（実施例１）図１において、１は空気調和
機のデマンド制御装置、３は既設のワイヤレスリモコン
方式の空気調和機である。通常、空気調和機の運転／停
止や温度，風量，風向などの設定変更は、利用者により
ワイヤレスリモコン２の操作により行われる。１のデマ
ンド制御装置は、ワイヤレスリモコン２から送信された
運転／停止信号や設定変更の信号を信号受信部４で受け
取り、空気調和機の設定情報として演算記憶部６に格納
している。

【００２２】暑い夏の昼間、電力会社は、電力の過負荷
による地域的な停電を防ぐために、負荷電力ピークの予
測や負荷対応型水力発電所などの稼動を行う。しかし、
遊休発電所が発電するまでには時間がかかるため、地域
の負荷電力を抑制し、この時間を稼ぐ必要がある。この
ような時に、電力会社とのネットワークを通じて、デマ
ンド制御情報が空気調和機のデマンド制御装置１の通信
部５に送られてくる。

【００２３】デマンド制御情報がデマンド制御開始の際
には、デマンド制御装置は記憶している設定温度を１℃
だけシフトアップして、信号送信部４から空気調和機３
に対して送信する。図８に示すように、空気調和機のイ
ンバータ周波数は吸い込み温度と設定温度差から決定さ
れる。

【００２４】例えば、現在のインバータ周波数がｆ₁ で
あるとする。この時に、デマンド制御開始情報によりデ
マンド制御装置により設定温度が１℃シフトアップされ
て、変更されて、インバータ周波数ｆ_-1となったとす
る。空気調和機の消費電力はインバータ周波数にほぼ比
例するため、デマンド制御中は、デマンド制御開始前と
比較して、（１−ｆ_-1／ｆ₁ ）に低減できる。

【００２５】図２（ａ）は本実施例の効果を示したグラ
フで、室外環境は３５℃で、電力ピークが発生しそうな
状況において実験を行った結果である。実線は空気調和
機の消費電力を示している。Ａの時点で電力会社からの
デマンド制御開始情報がデマンド制御装置１の通信部に
送信され、空気調和機の設定温度が１℃シフトアップさ
れることによりインバータ周波数の変更が行われ、デマ
ンド制御中は、空気調和機の消費電力が低減される。

【００２６】図２（ｂ）は、（ａ）平行して、簡易アメ
ニティメータによるＰＭＶ８の測定と空気調和機の利用
者の温冷感の申告を数値化８’して示したものである。
デマンド制御中のＰＭＶの変化は０．５以内に抑えら
れ、被験者の不満もなく、快適性は維持されていたもの
と考えられる。

【００２７】一方、図７（ａ）は従来の方法により、設
定温度を２６℃から３０℃にシフトアップするデマンド
制御により空気調和機の停止あるいはサーモオフを行っ
た場合の消費電力の変化を示しており、（ｂ）はそれと
同時に簡易アメニティメータによるＰＭＶ８の測定と空
気調和機の利用者の温冷感の申告を数値化８’を示した
ものである。

【００２８】図２と比較して、電力の低減効果は著しい
が、デマンド制御中のＰＭＶの変化は１を大きく上回
り、快適性を著しく損なっていることが申告結果と併せ
ても分かる。被験者は不快感から、空気調和機の設定温
度の引き下げあるいは、デマンド制御の解除などのキャ
ンセルを希望していたことから、このような状況ではデ
マンド制御がキャンセル行われる可能性が高くなる。加
えて、ＤＳＭ終了時にはＤＳＭ開始以前の約２倍の消費
電力を必要とする。したがって、キャンセルまたはデマ
ンド制御終了時には、負荷電力急増により再度、深刻な
デマンド制御や遊休発電設備の急速な立ち上げが必要と
なり、これに失敗すると地域的な停電に陥ってしまう。

【００２９】また、設定温度１℃のシフトアップでもＤ
ＳＭ制御開始から１５分以上時間が経過するとＰＭＶの
変化は０．５を上回ってくる可能性が高く、デマンド制
御終了時の電力増加も大きくなることが考えられ、利用
者のデマンド制御のキャンセルやデマンド制御終了時に
は、負荷電力急増など負荷電力の推測が困難となる。

【００３０】上記電力会社からのデマンド制御開始信号
によりデマンド制御装置から空気調和機の設定温度を１
℃シフトアップし、さらにＤＳＭ制御開始から１５分以
内にＤＳＭ制御終了信号により元の設定温度にもどす空
気調和機のデマンド制御方法において、ＰＭＶの変化を
０．５以内に抑制することにより利用者のデマンド制御
のキャンセルを抑制し、快適性の維持と消費電力低減効
果を両立する効果的なデマンド制御を行う方法を提供す
ることができる。

【００３１】（実施例２）図４は、設定温度と吸い込み
温度が均衡しているときに、デマンド制御開始情報によ
りデマンド制御装置を用いてに、空気調和機の設定温度
を１℃あげた時の空気調和機の消費電力７の時間変化を
示したものである。

【００３２】図８において、現在、設定温度と吸い込み
温度差がＢの付近にあるとすると、デマンド制御開始に
より設定温度が１℃上げられると、インバータ周波数は
０となる（サーモオフ状態）。しばらくすると、吸い込
み温度が上昇し、設定温度と吸い込み温度差が−１℃に
近づいてきて空気調和機は運転を再開することになる
が、通常の空気調和機では、圧縮機停止からの立ち上げ
制御となり、ｆｍａｘという高い周波数になる（サーモ
オン）。このため、空気調和機の消費電力が急増すると
ともに、結果的にデマンド制御中の消費電力量はデマン
ド制御開始前とほぼ同等の消費電力量かやや低い値とな
る。図４は、デマンド制御によりこのようなサーモオフ
／オンを繰り返したものである。電力会社は、一家庭の
空気調和機を対象としてデマンド制御を行っているわけ
ではなく、相当台数の空気調和機によりデマンド制御中
の安定した電力低減効果と電力変動の抑制が必要な要素
となる。この点から図４のような状況は出来るだけ避け
なければならない。

【００３３】一般的に、吸い込み温度−設定温度差は、
−１℃辺りまでインバータ周波数が割り当てられてい
て、設定温度と吸い込み温度が均衡している場合には、
デマンド制御開始情報により設定温度と吸い込み温度の
差が−１℃以下になり、上記のような避けるべき状況が
発生する。

【００３４】デマンド制御開始時に、空気調和機の設定
温度を１℃シフトアップしなければ、負荷電力の削減は
できないものの、この状況を回避出来る。図２は本発明
の実施例であり、デマンド制御装置１に室温測定手段７
を設けて、空気調和機の吸い込み温度とほぼ等しい室内
温度を測定し、設定温度との差を演算記憶部で算出し、
デマンド制御中のインバータ周波数が０になる時には、
設定温度の変更は行わないとしたものである。

【００３５】そして、この実施例によれば、実施例１と
比較するとデマンド制御開始時の電力低減効果が小さく
なるが、デマンド制御中は、負荷電力の急変が回避でき
るため、電力会社管轄地域全体を対象にすると、安定し
た負荷電力供給が可能となる。

【００３６】（実施例３）図５は、同じ構造の住居３件
において、室外３５℃，空気調和機の設定２６℃におい
て、冷房運転時の各空気調和機の消費電力を単純に足し
あわせたもの（一斉制御９，９’）とデマンド制御開始
時間住居３戸に対して５分間ずらして、足しあわせたも
の（群制御１０，１０’）である。（ａ）はデマンド制
御開始前５分間の消費電力の平均値を基準として、５分
間毎の各住居の空気調和機の消費電力平均値の比をとっ
たものである。

【００３７】群制御の場合、デマンド制御開始時の電力
低減効果が一斉制御に比べて、小さくなるが、デマンド
制御終了後の電力ピークを抑えることができる。

【００３８】（ｂ）は上記住居３件の空気調和機の消費
電力の一斉制御と群制御の瞬時値を示したものである。
群制御の場合、一斉制御と比較して、瞬間的な電力ピー
クをも抑えることができる。

【００３９】なお、上記デマンド制御装置の代わりに、
電力会社との通信ネットワーク機能を有する空気調和機
を用いても同様の効果を得ることができる。

【００４０】さらに、空気調和機のワイヤレスリモコン
の設定温度が０．５℃刻みの場合には、０．５℃の設定
温度のシフトアップにより同様の効果を得られるととも
にデマンド制御時間の延長を図ることができる。

【００４１】また、デマンド制御時間１５分について
は、中断熱仕様の住宅に対して適用されるものである
が、高断熱仕様の住宅になるとさらにデマンド制御時間
を延長できる可能性がある。

【００４２】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
１に記載の発明は、電力会社からのデマンド制御開始信
号によりデマンド制御装置から空気調和機の設定温度を
１℃シフトアップし、さらにＤＳＭ制御開始から１５分
以内にＤＳＭ制御終了信号により元の設定温度にもどす
もので、この構成によればデマンド制御中のＰＭＶの変
化を０．５以内に抑制することにより利用者のデマンド
制御のキャンセルを抑制し、デマンド制御中の快適性の
維持と消費電力低減効果を両立する効果を奏する。

【００４３】請求項２に記載の発明は、電力会社からの
デマンド制御情報により空気調和機の消費電力の調整を
行う際に、室内温度と空気調和機の設定温度の差が圧縮
機の停止領域に割付けられると判断される場合には、空
気調和機の設定温度の変更を行わないこととするもの
で、デマンド制御中は、消費電力の急変を避けられるた
め、電力会社管轄地域全体を対象にすると、安定した電
力供給が可能となるという効果を奏する。

【００４４】請求項３に記載の発明は、電力会社の管轄
地域を複数の群に分割し、１５分間を群で除した時間間
隔により各群に対して、電力会社からデマンド制御開始
情報を発信するとともに、各群のデマンド制御開始から
１５分経過後にはデマンド制御解除情報を発信する構成
としたもので、デマンド制御終了後の電力ピークを抑え
ることができることによりデマンド制御終了時の地域の
相当台数の空気調和機の消費電力の増大による再デマン
ド制御を繰り返しや地域的な停電に陥る可能性を抑制す
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す空気調和機のデマンド
制御装置の概略構成図

【図２】本発明の他の実施例を示す空気調和機のデマン
ド制御装置の概略構成図

【図３】（ａ）本発明の実施例である空気調和機のデマ
ンド制御方法による消費電力の変化を示す説明図 （ｂ）本発明の実施例である空気調和機のデマンド制御
方法によるＰＭＶの変化を示す説明図

【図４】本発明の実施例である空気調和機のデマンド制
御方法を用いなかったことによるデマンド制御中の空気
調和機の消費電力時間変化を示す説明図

【図５】（ａ）本発明の一実施例である群制御の空気調
和機の５分間毎の平均消費電力の比の時間変化を示す説
明図 （ｂ）本発明の一実施例である群制御の空気調和機の消
費電力の時間変化を示す説明図

【図６】（ａ）従来の一般家庭用空調機のデマンド制御
内容を説明する時間−電流特性図 （ｂ）（ａ）のデマンド制御内容に基づく空気調和機の
動作説明図

【図７】（ａ）従来のデマンド制御による空気調和機の
消費電力の変化を示す説明図 （ｂ）従来のデマンド制御による空気調和機のＰＭＶ変
化を示す説明図

【図８】従来の家庭用空気調和機の吸い込み温度と設定
温度の差−インバータ周波数の関係を示す説明図

【符号の説明】 １ デマンド制御装置 ２ ワイヤレスリモコン ３ 空気調和機 ４ 送受信部 ５ 通信部 ６ 演算・処理部 ７ 空気調和機の消費電力 ８ ＰＭＶ ８’ 被験者の申告によるＰＭＶ ９ 一斉制御時の空気調和機の５分間の平均消費電力総
和の比 ９’ 一斉制御時の空気調和機の消費電力総和 １０ 群制御時の空気調和機の５分間の平均消費電力総
和の比 １０’ 群制御時の空気調和機の消費電力総和

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既設のワイヤレスリモコン方式の空気調和
   機と電力会社との通信ネットワークの端末の間に、前記
   端末と情報のやりとりを行う通信部と空気調和機に対応
   したワイヤレスリモコンの送受信部により構成されるデ
   マンド制御装置を設け、夏季の電力ピーク時に前記通信
   ネットワークを通して得られる電力会社からのデマンド
   制御情報により空気調和機の消費電力の調整を行う空気
   調和機のデマンド制御方法において、デマンド制御開始
   時には、電力会社からのデマンド制御開始情報によりデ
   マンド制御装置のワイヤレスリモコン送信部から空気調
   和機の設定温度を１℃だけシフトアップする信号を送信
   するとともに、デマンド制御終了はデマンド制御開始か
   ら１５分間以内として、デマンド制御解除情報を電力会
   社から発信して空気調和機の設定温度をデマンド制御装
   置を用いて元の設定温度にもどす空気調和機のデマンド
   制御方法。
2. 【請求項２】空気調和機の吸い込み温度と設定温度の差
   により圧縮機のインバータ周波数が決定される既設の空
   気調和機に対して、前記デマンド制御装置に室内温度測
   定手段を設けて、夏季の電力ピーク時に前記通信ネット
   ワークを通して得られる電力会社からのデマンド制御情
   報によりデマンド制御開始を行う際に、前記デマンド制
   御装置に設けられた室内温度測定手段により測定された
   室内温度と空気調和機の設定温度の差が圧縮機の停止領
   域に割付けられると判断される場合には、空気調和機の
   設定温度の変更を行わないことを特徴とする請求項１記
   載の空気調和機のデマンド制御方法。
3. 【請求項３】夏季の電力ピーク時に前記通信ネットワー
   クを通して得られる電力会社からの空気調和機のデマン
   ド制御情報により、デマンド制御開始時には、空気調和
   機の設定温度を１℃だけシフトアップするとともに、デ
   マンド制御開始から１５分間以内にデマンド制御解除情
   報を電力会社から発信し、空気調和機の設定温度を元に
   もどす空気調和機のデマンド制御方法において、電力会
   社の管轄地域を複数の群に分割し、１５分間を群で除し
   た時間間隔により各群に対して、電力会社からデマンド
   制御開始情報を発信するとともに、各群のデマンド制御
   開始から１５分経過後にはデマンド制御解除情報を発信
   することにより地域の相当台数の空気調和機の消費電力
   量を調整する請求項１記載の空気調和機のデマンド制御
   方法。