特許 6233283 空気調和システム、空気調和機の制御装置および空気調和機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233283

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】空気調和システム、空気調和機の制御装置および空気調和機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/02 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/02 P

   F24F11/02 103D

   F24F11/02 A

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-238503(P2014-238503)

(22)【出願日】2014年11月26日

(65)【公開番号】特開2016-99092(P2016-99092A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2016年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】塩田 英明

(72)【発明者】

【氏名】特手 義信

【審査官】 河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１７１０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０１５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０２６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８７３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２６２２９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０５３７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１４７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８９４８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つの閉じた空間の温度制御を行う空気調和システムであって、
前記一つの閉じた空間に対して設けられた複数の空気調和機と、
前記複数の空気調和機のそれぞれに対応させて前記一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサと、
前記複数の温度センサによる温度検出結果と、前記一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が前記複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率とを用いて、それぞれの前記空気調和機が対応する前記分割空間の特性に応じて定められる設定温度範囲を含む運転条件をもとに、各運転条件に含まれる設定温度の組み合わせごとに、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求め、求めた各電力量を合計した複数の合計電力量のうち前記複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となる設定温度の組み合わせで前記複数の空気調和機をそれぞれ制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする空気調和システム。

【請求項2】

一つの閉じた空間の温度制御のために前記一つの閉じた空間に対して設けられた複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置であって、
前記複数の空気調和機のそれぞれに対応させて前記一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサによる温度検出結果と、前記一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が前記複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率とを用いて、それぞれの前記空気調和機が対応する前記分割空間の特性に応じて定められる設定温度範囲を含む運転条件をもとに、各運転条件に含まれる設定温度の組み合わせごとに、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求め、求めた各電力量を合計した複数の合計電力量のうち前記複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となる設定温度の組み合わせで前記複数の空気調和機をそれぞれ制御することを特徴とする空気調和機の制御装置。

【請求項3】

当該空気調和機の制御装置は、
各空気調和機の運転条件をそれぞれ記憶する運転条件記憶部と、
前記分配比率を、前記複数の熱的要素ごとにそれぞれ示した熱負荷分配比率情報を記憶する熱負荷情報記憶部と、
前記運転条件記憶部に記憶された各空気調和機の運転条件をもとに、各運転条件に含まれる設定温度の組み合わせごとに、前記複数の温度センサによる温度検出結果と前記熱負荷情報記憶部が記憶する前記熱負荷分配比率情報とを用いて、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求め、該求めた各電力量を合計した合計電力量をそれぞれ演算する合計電力量演算部と、
前記合計電力量演算部が演算した各合計電力量のうち最も小さい合計電力量となる設定温度の組み合わせを抽出し、該抽出した設定温度の組み合わせで前記複数の空気調和機をそれぞれ制御する空気調和機制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の制御装置。

【請求項4】

前記複数の熱的要素は、少なくとも、各空気調和機、前記一つの閉じた空間内にある温冷熱源、日射熱、並びに、前記一つの閉じた空間内に侵入した外気熱であることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機の制御装置。

【請求項5】

前記合計電力量演算部は、各熱的要素の熱負荷を求め、該求めた熱的要素の熱負荷を、前記熱負荷分配比率情報で示された比率で各分割空間にそれぞれ分配し、各分割空間にそれぞれ分配された熱負荷と前記設定温度とをもとに、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求めることを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和機の制御装置。

【請求項6】

一つの閉じた空間の温度制御のために前記一つの閉じた空間に対して設けられた複数の空気調和機を制御する制御装置が行う空気調和機の制御方法であって、
各空気調和機に対応して前記一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサによる温度検出結果を取得する温度検出結果取得処理と、
それぞれの前記空気調和機が対応する前記分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに各運転条件に含まれる設定温度の組み合わせを取得する温度組み合わせ取得処理と、
前記一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が前記複数の分割空間に分配される分配比率を、前記複数の熱的要素ごとにそれぞれ示した熱負荷分配比率情報を取得する熱負荷分配比率情報取得処理と、
前記温度検出結果取得処理において取得した温度検出結果と、前記熱負荷分配比率情報取得処理において取得した前記熱負荷分配比率情報とを用いて、前記温度組み合わせ取得処理において取得した前記設定温度の組み合わせごとに、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求め、該求めた各電力量を合計した合計電力量をそれぞれ演算する合計電力量演算処理と、
前記合計電力量演算処理において演算した各合計電力量のうち最も小さい合計電力量となる設定温度の組み合わせを抽出し、該抽出した温度の組み合わせで前記複数の空気調和機をそれぞれ制御する空気調和機制御処理と、
を含むことを特徴とする空気調和機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和システム、空気調和機の制御装置および空気調和機の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗では、空気調和機を用いた温度制御を行っている。また、店舗には、冷蔵冷凍ショーケース等の温冷熱源、日射による熱、人の出入りによる外気熱などの様々な熱源が存在し、空気調和機に対する負荷となっている。店舗全体の消費電力を効率的に運用するために、たとえば、店舗内に設置された１台の空気調和機と複数の冷蔵冷凍ショーケースとの双方を連携して集中制御する冷蔵冷凍空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷蔵冷凍空調装置は、快適性を確保するとともに、冷蔵冷凍ショーケースの負荷および空気調和機の負荷が、消費電力量を抑制できる理想的な割合になるように、冷蔵冷凍ショーケースおよび空気調和機の運転を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１３０３７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、一般的に、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗では、複数の空気調和機を設置している場合が多い。従来においては、このように複数の空気調和機が設置されている場合でも、全ての空気調和機に対して同じ条件で一律制御していた。しかしながら、冷蔵冷凍ショーケースのような温冷熱源は店舗内で均等に配置されるとは限らず、また、日射による熱や人の出入りによる外気熱の侵入も考慮すると、各空気調和機に係る熱負荷は互いに異なる場合がほとんどである。さらに、店舗内では、場所に応じて快適性が求められるか否かも異なっている。このため、複数の空気調和機に対して同じ条件で一律に制御する従来の方法では、快適性の確保と消費電力量の抑制との双方を満たすことができなかった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、快適性の確保と消費電力量の抑制との双方を満たすことができる空気調和システム、複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置および空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる空気調和システムは、一つの閉じた空間の温度制御を行う空気調和システムであって、前記一つの閉じた空間に対して設けられた複数の空気調和機と、前記複数の空気調和機のそれぞれに対応させて前記一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサと、前記複数の温度センサによる温度検出結果と、前記一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が前記複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率とを用いて、それぞれの前記空気調和機が対応する前記分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求めた結果に応じて、前記複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となるように前記複数の空気調和機をそれぞれ制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

また、本発明にかかる空気調和機の制御装置は、一つの閉じた空間の温度制御のために前記一つの閉じた空間に対して設けられた複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置であって、前記複数の空気調和機のそれぞれに対応させて前記一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサによる温度検出結果と、前記一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が前記複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率とを用いて、それぞれの前記空気調和機が対応する前記分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに演算した結果に応じて、前記複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となるように前記複数の空気調和機をそれぞれ制御することを特徴とする。

【0008】

また、本発明にかかる空気調和機の制御装置は、各空気調和機の運転条件をそれぞれ記憶する運転条件記憶部と、前記分配比率を、前記複数の熱的要素ごとにそれぞれ示した熱負荷分配比率情報を記憶する熱負荷情報記憶部と、前記運転条件記憶部に記憶された各空気調和機の運転条件をもとに、各運転条件に含まれる設定温度の組み合わせごとに、前記複数の温度センサによる温度検出結果と前記熱負荷情報記憶部が記憶する前記熱負荷分配比率情報とを用いて、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求め、該求めた各電力量を合計した合計電力量をそれぞれ演算する合計電力量演算部と、前記合計電力量演算部が演算した各合計電力量のうち最も小さい合計電力量となる設定温度の組み合わせを抽出し、該抽出した設定温度の組み合わせで前記複数の空気調和機をそれぞれ制御する空気調和機制御部と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明にかかる空気調和機の制御装置は、前記複数の熱的要素は、少なくとも、各空気調和機、前記一つの閉じた空間内にある温冷熱源、日射熱、並びに、前記一つの閉じた空間内に侵入した外気熱であることを特徴とする。

【0010】

また、本発明にかかる空気調和機の制御装置は、前記合計電力量演算部は、各熱的要素の熱負荷を求め、該求めた熱的要素の熱負荷を、前記熱負荷分配比率情報で示された比率で各分割空間にそれぞれ分配し、各分割空間にそれぞれ分配された熱負荷と前記設定温度とをもとに、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求めることを特徴とする。

【0011】

また、本発明にかかる空気調和機の制御方法は、一つの閉じた空間の温度制御のために前記一つの閉じた空間に対して設けられた複数の空気調和機を制御する制御装置が行う空気調和機の制御方法であって、各空気調和機に対応して前記一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサによる温度検出結果を取得する温度検出結果取得処理と、それぞれの前記空気調和機が対応する前記分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに各運転条件に含まれる設定温度の組み合わせを取得する温度組み合わせ取得処理と、前記一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が前記複数の分割空間に分配される分配比率を、前記複数の熱的要素ごとにそれぞれ示した熱負荷分配比率情報を取得する熱負荷分配比率情報取得処理と、前記温度検出結果取得処理において取得した温度検出結果と、前記熱負荷分配比率情報取得処理において取得した前記熱負荷分配比率情報とを用いて、前記温度組み合わせ取得処理において取得した前記設定温度の組み合わせごとに、前記空気調和機が消費する電力量を前記空気調和機ごとに求め、該求めた各電力量を合計した合計電力量をそれぞれ演算する合計電力量演算処理と、前記合計電力量演算処理において演算した各合計電力量のうち最も小さい合計電力量となる設定温度の組み合わせを抽出し、該抽出した温度の組み合わせで前記複数の空気調和機をそれぞれ制御する空気調和機制御処理と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数の空気調和機のそれぞれに対応させて一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサによる温度検出結果と、一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率とを用いて、それぞれの空気調和機が対応する分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに空気調和機が消費する電力量を空気調和機ごとに演算した結果に応じて、複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となるように複数の空気調和機をそれぞれ制御するため、快適性の確保と消費電力量の抑制との双方を満たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施の形態にかかる空気調和システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１に示す空気調和システムの空気調和対象である店舗の内部構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、図１に示す制御装置が行う空気調和機の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】図４は、図１に示す第１空気調和機および第２空気調和機の設定温度の組み合わせを例示した表を示す図である。

【図5】図５は、図１に示す熱負荷情報記憶部が記憶する熱負荷分配比率情報の一例を示す図である。

【図6】図６は、図１に示す空気調和機およびショーケースの熱負荷と、空間設定温度との関係の一例を示す図である。

【図7】図７は、図１に示す空気調和機およびショーケースの熱負荷と、空間設定温度との関係の一例を示す図である。

【図8】図８は、図１に示す合計電力量演算部の演算結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明にかかる実施の形態の一例として、一つの閉じた空間に複数の空気調和機が設けられた空気調和システムについて説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

【0015】

（実施の形態）
本実施の形態にかかる空気調和システムにおいては、複数の空気調和機のそれぞれに対応させて一つの閉じた空間を仮想的に分割した複数の分割空間の各々に少なくとも一つずつ設置された複数の温度センサによる温度検出結果と、一つの閉じた空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率とを用いて、それぞれの空気調和機が対応する分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに空気調和機が消費する電力量を空気調和機ごとに演算した結果に応じて、複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となるように複数の空気調和機をそれぞれ制御する。本実施の形態では、一つの閉じた空間として、一つの店舗の内部空間を例として説明する。

【0016】

図１は、本発明の実施の形態にかかる空気調和システムの構成の一例を示すブロック図である。図２は、本実施の形態の空気調和システムが設置される店舗の内部構成の一例を示す図である。

【0017】

図１および図２に示すように、実施の形態にかかる空気調和システム１は、店舗Ｓの内部空間に対して設けられた空気調和機群２と、ショーケース群３と、温度センサ群４と、空気調和機群２およびショーケース群３の運転を制御する制御装置５と、を備える。

【0018】

空気調和機群２は、たとえば、店舗Ｓの天井等に設けられた第１空気調和機２１および第２空気調和機２２を有する。図２に例示するように、第１空気調和機２１は、店舗Ｓの出入り口Ｅとレジカウンタとの間の天井に設けられ、第２空気調和機２２は、店舗Ｓの奥の後述する第４ショーケース３４手前の天井に設けられる。

【0019】

ショーケース群３は、冷蔵冷凍装置であり、図２に例示するように、店舗Ｓ奥の壁面に並んで配置された第１ショーケース３１〜第４ショーケース３４を有する。

【0020】

空気調和システム１では、店舗Ｓの内部空間を複数の空気調和機のそれぞれに対応させて仮想的に分割し、該分割した分割空間の特性に対応させて空気調和機ごとに最適制御を行いながら、最大電力量の低減も行っている。図２の例では、第１空気調和機２１は、店舗Ｓの内部空間を仮想的に分割した分割空間の一方の分割空間Ａ１に配置し、第２空気調和機２２は、他方の分割空間Ａ２に配置される。分割の仕方は、複数の空気調和機、ショーケース、窓、出入り口、レジカウンタ等のレイアウトに応じて決められる。分割空間Ａ１は第１空気調和機２１に対応し、分割空間Ａ２は第２空気調和機２２に対応する。

【0021】

温度センサ群４は、第１温度センサ４１、第２温度センサ４２、および、室外用温度センサ４３を少なくとも含む。第１温度センサ４１、第２温度センサ４２、および、室外用温度センサ４３は、異なる領域に少なくとも一つずつ設置される。第１温度センサ４１は、たとえば、図２に示す分割空間Ａ１の第１空気調和機２１周辺に設けられ、設置された周辺の温度を検出する。第２温度センサ４２は、たとえば、分割空間Ａ２の第２空気調和機２２周辺に設けられ、設置された周辺の温度を検出する。室外用温度センサ４３は、たとえば、店舗Ｓの窓Ｗ２外に設けられ、店舗Ｓの外気温を検出する。各温度センサは、検出した各温度結果を制御装置５に出力する。各温度センサは、定期的に温度検出を行ってもよく、制御装置５から温度検出指示があった時に温度検出を行ってもよい。

【0022】

制御装置５は、空気調和機群２の各空気調和機、ショーケース群３の各ショーケース、温度センサ群４の各温度センサに接続し、空気調和機群２の各空気調和機およびショーケース群３の各ショーケースの運転を制御する。制御装置５は、入力部５１、出力部５２、運転条件記憶部５３、熱負荷情報記憶部５４、合計電力量演算部５５、および、制御部５６を備える。

【0023】

入力部５１は、キーボード、各種ボタン、各種スイッチ等の入力デバイスや、マウスやタッチパネル等のポインティングデバイスを含み、これらのデバイスに対する空気調和システム１の管理者の操作に応じた空気調和制御に関する指示信号を制御部５６に入力する。

【0024】

出力部５２は、ディスプレイやプリンタなどを有し、空気調和システム１の空気調和制御に関する情報を出力する。

【0025】

運転条件記憶部５３は、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の運転条件をそれぞれ記憶する。第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の運転条件は、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２が対応する分割空間Ａ１および分割空間Ａ２の特性に応じて予め決められている。運転条件は、温度や湿度をパラメータとして含んでいる。運転条件は、パラメータの組み合わせに応じて、快適性優先運転条件と、省エネルギー優先条件とが設定されている。

【0026】

快適性優先運転条件は、快適性を優先させるようにパラメータが設定される。快適性優先運転条件は、たとえば、冷房時および暖房時の温度範囲が２２℃以上２６℃以下に設定されている。省エネ優先運転条件は、省エネルギー性を優先させるようにパラメータが設定される。省エネ優先運転条件は、冷房時の温度範囲が２４℃以上２８℃以下に設定されており、暖房時の温度範囲が２０℃以上２４℃以下に設定されている。第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の運転条件は、来客数、外気温、季節、時間帯等に応じて、スケジュール管理されている。第１空気調和機２１に対応する分割空間Ａ１は、レジカウンタを含み、従業員や会計待ちの客が留まることが多いため、快適性優先運転条件が設定される時間帯が多い。これに対し、第２空気調和機２２に対応する分割空間Ａ２は、人が留まることが分割空間Ａ１よりも少ないため、省エネ性優先条件が設定される時間帯が多い。これらの各運転条件および設定温度範囲は、入力部５１などを介して予め入力されることによって運転条件記憶部５３に記憶される。また、図示しない専用ネットワーク回線を介して外部装置から入力されることによって、運転条件記憶部５３に記憶してもよい。なお、設定温度範囲は、運転条件ごとに予め決まっているが、入力部５１などを介して変更が可能である。

【0027】

熱負荷情報記憶部５４は、店舗Ｓの内部空間に関連する複数の熱的要素による熱負荷が複数の分割空間にそれぞれ分配される分配比率を、複数の熱的要素ごとにそれぞれ示した熱負荷分配比率情報を記憶する。図２に示す例では、複数の熱的要素として、少なくとも、店舗Ｓの内部空間にある温冷熱源である第１空気調和機２１、第２空気調和機２２、漏れ冷気（矢印Ｙ３１〜３４参照）を放出する第１〜第４ショーケース３１〜３４に加え、窓Ｗ１，Ｗ２を介した日射熱（矢印Ｙ１１，Ｙ１２参照）、出入り口Ｅを介して店舗Ｓの内部空間内に侵入した外気熱（矢印Ｙ２１参照）、および、人Ｈが含まれる。分割空間Ａ１，Ａ２に対する各熱的要素の熱負荷分配比率は、予め求められて熱負荷情報記憶部５４に記憶される。また、各要素の熱負荷の分配比率は、店舗Ｓの空気調和機、ショーケース等の温冷熱源の配置変更や機種変更、窓や出入口の配置変更などに応じて、適宜変更される。

【0028】

合計電力量演算部５５は、運転条件記憶部５３に記憶された運転条件の中から、制御対象期間における各空気調和機の運転条件を取得する。合計電力量演算部５５は、取得した各空気調和機の運転条件をもとに、各運転条件に含まれる各設定温度の組み合わせを取得する。合計電力量演算部は、取得した設定温度の組み合わせごとに、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２が消費する電力量を空気調和機ごとに求める。そして、合計電力量演算部５５は、該求めた各電力量を合計した合計電力量を、設定温度の組み合わせごとに、それぞれ演算する。合計電力量演算部５５は、温度センサ群４の各温度センサによる温度検出結果と、熱負荷情報記憶部５４が記憶する熱負荷分配比率情報と、を少なくとも用いて、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の各電力量を求める。

【0029】

制御部５６は、図示しないメモリ等に保持された各種プログラムおよびパラメータを実行して制御装置５の各構成部位の各処理および各動作を制御する。制御部５６は、制御装置５の各構成部位に入出力されるデータについて入出力制御を行い、また、各構成部位に対してデータに対する所定の処理を行わせる。制御部５６は、空気調和機制御部５７を備える。空気調和機制御部５７は、合計電力量演算部５５が演算した各合計電力量のうち最も小さい合計電力量となる設定温度の組み合わせを抽出し、該抽出した設定温度の組み合わせで第１空気調和機２１および第２空気調和機２２をそれぞれ制御する。

【0030】

図３は、図１に示す制御装置５が行う空気調和機の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。図３に示すように、制御装置５では、制御部５６が、温度センサ群４の各温度センサによる温度検出結果を取得する温度検出結果取得処理を行う（ステップＳ１）。制御部５６は、第１温度センサ４１による分割空間Ａ１の温度検出結果、第２温度センサ４２による分割空間Ａ２の温度検出結果とともに、室外用温度センサ４３によって店舗Ｓ外の外気温の温度検出結果を取得する。制御部５６が取得した各温度検出結果は、合計電力量演算部５５に出力される。

【0031】

合計電力量演算部５５は、運転条件記憶部５３に記憶された運転条件の中から、制御対象期間における第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の運転条件を取得し、取得した運転条件に含まれる設定温度の全てを組み合わせを取得する温度組み合わせ取得処理を行う（ステップＳ２）。

【0032】

図４は、合計電力量の演算対象となる第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の設定温度の組み合わせを例示した表を示す図である。たとえば、第１空気調和機２１は、快適性優先運転条件に決められており、図４の組み合わせ表Ｔでは、上述したように設定温度が２２℃以上２６℃以下の範囲で決められている。第２空気調和機２２は、省エネ優先運転条件に決められており、上述したように設定温度が２４℃以上２８℃以下の範囲で決められている。したがって、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の設定温度の組み合わせは、セル群Ｒに含まれるセルＣ１〜Ｃ２５に示すように２５通りある。たとえば、セルＣ１は、第１空気調和機２１の設定温度が２２℃であり、第２空気調和機２２の設定温度が２４℃である組み合わせに対応する。セルＣ２は、第１空気調和機２１の設定温度が２３℃であり、第２空気調和機２２の設定温度が２４℃である組み合わせに対応する。合計電力量演算部５５は、このセルＣ１〜Ｃ２５に示す２５通りの設定温度の組み合わせごとに、以降に説明するステップＳ４〜ステップＳ７の処理を行うことによって、空気調和機が消費する電力量を空気調和機ごとに求め、該求めた各電力量を合計した合計電力量を、対応するセルに順次入れていく。

【0033】

合計電力量演算部５５は、ステップＳ２において求めた設定温度の各組み合わせのうち、合計電力量の演算対象となる最初の温度組み合わせを選択する（ステップＳ３）。たとえば、合計電力量演算部５５は、図４の組み合わせ表ＴのセルＣ１に対応する設定温度の組み合わせを最初の演算対象として選択する。

【0034】

合計電力量演算部５５は、運転条件記憶部５３を参照し、店舗Ｓの内部空間に関連する複数の要素による熱負荷が分割空間Ａ１，Ａ２にそれぞれ分配される分配比率を、複数の熱的要素ごとにそれぞれ示した熱負荷分配比率情報を取得する熱負荷分配比率情報取得処理を行う（ステップＳ４）。

【0035】

図５は、熱負荷情報記憶部５４が記憶する熱負荷分配比率情報の一例を示す図である。図５に示す熱負荷分配比率表Ｄは、図２の店舗Ｓに関連する各熱的要素の熱負荷が分割空間Ａ１，Ａ２にそれぞれ分配される比率を示す一覧表である。熱負荷分配比率表Ｄでは、第１空気調和機２１、第２空気調和機２２、第１〜第４ショーケース３１〜３４、窓Ｗ１、Ｗ２から侵入する日射熱量、出入り口Ｅから侵入する外気熱量、人的熱等について、最大負荷と、分割空間Ａ１，Ａ２にそれぞれ分配される熱負荷の分配比率とが、それぞれ対応付けられている。

【0036】

合計電力量演算部５５は、演算対象の設定温度の組み合わせにおける各空気調和機の熱負荷を演算する（ステップＳ５）。合計電力量演算部５５は、少なくとも、温度検出結果取得処理において取得した温度検出結果と、熱負荷分配比率取得処理において取得した熱負荷分配比率情報とを用いて、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２が消費する熱負荷総量をそれぞれ求める。

【0037】

ステップＳ５の処理内容について説明する。実施の形態１では、各外気温、各室温および空間の広さ等に応じて、第１空気調和機２１における熱負荷の初期値と空間設定温度との関係、および、第２空気調和機２２における熱負荷の初期値と空間設定温度との関係が予め求められている。また、第１〜第４ショーケース３１〜３４についても、ショーケースごとに、各外気温、各室温および空間の広さ等に応じて、熱負荷の初期値と庫内設定温度との関係が予め求められている。これらの各関係は、たとえば熱負荷情報記憶部５４に記憶されている。

【0038】

図６は、ステップＳ１において取得した外気温および室温に対応する第１空気調和機２１の熱負荷の初期値と空間設定温度との関係を示す図である。図６は、冷房時のものに対応し、曲線Ｌ１は、第１空気調和機２１の熱負荷の初期値と、空間設定温度との関係を示す。たとえば、セルＣ１（図４参照）の設定温度の組み合わせに対応させて、第１空気調和機２１の熱負荷総量を求める場合を例に説明する。この場合、合計電力量演算部５５は、矢印Ｙ４１に示すように、空間設定温度２２℃に対応する熱負荷ａ１を第１空気調和機２１の熱負荷の初期値として求める。合計電力量演算部５５は、熱負荷分配表Ｄ（図５参照）の冷房時の第１空気調和機２１の分配比率に従い、求めた熱負荷ａ１のうちの７０％を分割空間Ａ１に分配し、熱負荷ａ１のうちの３０％を分割空間Ａ２に分配する。

【0039】

続いて、合計電力量演算部５５は、ステップＳ１において取得した外気温および室温に対応する第２空気調和機２２の熱負荷の初期値と空間設定温度との関係を参照し、セルＣ１の設定温度の組み合わせに対応させて、空間設定温度２４℃の場合の第２空気調和機２２の熱負荷の初期値を求める。合計電力量演算部５５は、熱負荷分配表Ｄの冷房時の第２空気調和機２２の分配比率に従い、求めた第２空気調和機２２の熱負荷の初期値のうちの２０％を分割空間Ａ１に分配し、熱負荷ｃ１のうちの８０％を分割空間Ａ２に分配する。同様に、合計電力量演算部５５は、第１〜第４ショーケース３１〜３４についても、ショーケースごとに、ステップＳ１において取得した外気温および室温に対応するショーケースの熱負荷の初期値と庫内設定温度との関係を参照し、熱負荷の初期値を第１〜第４ショーケース３１〜３４ごとにそれぞれ求め、求めた各熱負荷を、熱負荷分配表Ｄの分配比率に従い、分割空間Ａ１，Ａ２に分配する。なお、参考までに、図７の曲線Ｌ２に、暖房時における第１空気調和機２１の熱負荷の初期値と空間設定温度との関係の一例を示す。

【0040】

合計電力量演算部５５は、店舗Ｓに関連する他の熱的要素の熱負荷もそれぞれ求め、熱負荷分配表Ｄの分配比率に従い分割空間Ａ１，Ａ２に分配する。合計電力量演算部５５は、演算対象である時間帯、室外用温度センサ４３から求めた外気温、第１温度センサ４１による検出温度および窓Ｗ１，Ｗ２の断熱特性等をもとに、窓Ｗ１，Ｗ２から侵入する日射熱の熱負荷を求め、求めた熱負荷のうちの８５％を分割空間Ａ１に分配し、１５％を分割空間Ａ２に分配する。合計電力量演算部５５は、演算対象である時間帯、室外用温度センサ４３から求めた外気温および出入り口Ｅの開閉回数や断熱特性等をもとに、出入り口Ｅから侵入する外気熱の熱負荷を求め、求めた熱負荷のうちの７０％を分割空間Ａ１に分配し、３０％を分割空間Ａ２に分配する。そして、合計電力量演算部５５は、過去の来客数データ等をもとに演算対象である時間帯にレジカウンタ付近に留まる人Ｈの数を推定し、推定した人数に対応する人的熱負荷を求め、求めた熱負荷のうちの９５％を分割空間Ａ１に分配し、５％を分割空間Ａ２に分配する。

【0041】

このように、合計電力量演算部５５は、内部空間の熱量の分布特性をもとに各分割空間Ａ１，Ａ２に関連する各熱的要素の熱負荷を分割空間Ａ１および分割空間Ａ２に分配し、分割空間Ａ１，Ａ２のそれぞれの熱負荷の総量を求める。合計電力量演算部５５は、求めた分割空間Ａ１，Ａ２の熱負荷の各総量と、設定温度とをもとに、第１空気調和機２１、第２空気調和機２２にそれぞれかかる熱負荷の総量を、空気調和機ごとに求める。合計電力量演算部５５は、第１空気調和機２１については、分割空間Ａ１の熱負荷の総量と、セルＣ１に対応する第１空気調和機２１の設定温度２２℃とに基づいて、第１空気調和機２１の熱負荷を求める。合計電力量演算部５５は、第２空気調和機２２については、分割空間Ａ２の熱負荷の総量と、セルＣ１に対応する第２空気調和機２２の設定温度２４℃とに基づいて、第１空気調和機２１の熱負荷の総量を求める。

【0042】

合計電力量演算部５５は、ステップＳ５において求めた第１空気調和機２１の熱負荷の総量と、第２空気調和機２２の熱負荷の総量とをそれぞれ電力量（エネルギー量）に換算する（ステップＳ６）。合計電力量演算部５５は、ステップＳ６において換算した第１空気調和機２１の電力量と第２空気調和機２２の電力量を合計した合計電力量を演算する合計電力量演算処理を行い（ステップＳ７）、この設定温度の組み合わせにおける合計電力量を取得する。

【0043】

合計電力量演算部５５は、全ての温度組み合わせに対して合計電力量を演算したか否かを判断する（ステップＳ８）。合計電力量演算部５５は、全ての温度組み合わせに対して合計電力量を演算していないと判断した場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、演算対象となる次の温度組み合わせを選択して（ステップＳ９）、ステップＳ４以降の処理を行う。合計電力量演算部５５は、たとえばセルＣ１に対応する温度組み合わせに関する合計電力量の演算が終了した場合には、次のセルＣ２に対応する温度組み合わせに対して、ステップＳ４以降の処理を行い、セルＣ２に対応する温度組み合わせにおける空気調和機群２の合計電力量を求める。

【0044】

一方、合計電力量演算部５５が、全ての温度組み合わせに対して合計電力量を演算したと判断した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、空気調和機制御部５７は、合計電力量演算部５５が演算した各合計電力量のうち合計電力量が最少となる温度組み合わせを第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の運転条件として抽出する（ステップＳ１０）。空気調和機制御部５７は、ステップＳ１０において抽出した設定温度の組み合わせで第１空気調和機２１および第２空気調和機２２をそれぞれ制御する空気調和機制御処理を行う（ステップＳ１１）。

【0045】

図８は、合計電力量演算部５５の演算結果の一例を示す図である。たとえば、空気調和機制御部５７には、合計電力量演算部５５の演算結果として、セルＣ１〜Ｃ２５に、それぞれ演算された合計電力量が入れられた合計電力量演算表Ｔ１（図８参照）が出力される。この例では、第１空気調和機２１の電力量および第２空気調和機２２の電力量との合計は、合計電力量演算表Ｔ１のセルＣ１４に対応する組み合わせの設定温度の場合に最小となる。したがって、空気調和機制御部５７は、セルＣ１４に対応する設定温度の組み合わせを第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の運転条件として抽出する。そして、空気調和機制御部５７は、抽出したセルＣ１４に対応する設定温度の組み合わせに従い、第１空気調和機２１の設定温度を２５℃とし、第２空気調和機２２の設定温度を２６℃として、各空気調和機をそれぞれ制御する。この結果、第１空気調和機２１に対応する分割空間Ａ１では、快適性優先運転条件に含まれる２５℃の室温に調整され、第２空気調和機２２に対応する分割空間Ａ２では、省エネ優先運転条件に含まれる２６℃の室温に調整される。

【0046】

このように、実施の形態では、複数の空気調和機が設けられた一つの閉じた空間を各空気調和機に対応させて仮想的に分割し、それぞれの空気調和機が対応する分割空間の特性に応じて定められる設定温度を含む運転条件をもとに空気調和機が消費する電力量を空気調和機ごとに求めた結果に応じて、複数の空気調和機が消費する合計電力量が最小となるように複数の空気調和機をそれぞれ制御する。言い換えると、本実施の形態では、仮想的に分割した分割空間Ａ１，Ａ２の特性に対応させて第１空気調和機２１および第２空気調和機２２をそれぞれ最適な運転条件で制御するとともに電力量の低減も実行しているため、快適性を求められる分割空間では快適性を確保しながら、空間全体の空気調和に要する消費電力の低減を図ることができる。さらに、本実施の形態では、制御対象の空間における熱分布特性をもとに各分割空間Ａ１、Ａ２に各熱的要素の熱負荷を分配し、分配後の各分割空間のそれぞれの熱負荷総量と設定温度とに応じて、実際に各空気調和機にかかる熱負荷総量を求めているため、各分割空間Ａ１、Ａ２の室温を、適切に設定温度に調整することができる。

【0047】

なお、本実施の形態では、制御装置５は、定期的、外気変化に応じたタイミング、或いは、予め設定されたタイミングで、図３に示すステップＳ１〜ステップＳ１１の処理を行うことによって、快適性および省エネ性の双方を満たすように、第１空気調和機２１および第２空気調和機２２の制御を行う。

【0048】

また、本実施の形態で説明したシステム構成は一例であり、用途や目的に応じて様々なシステム構成例があることは言うまでもない。実施の形態では、制御装置５が、運転条件記憶部５３、熱負荷情報記憶部５４および合計電力量演算部５５の全てを備える場合を例に説明したが、もちろんこれに限らず、運転条件記憶部５３、熱負荷情報記憶部５４および合計電力量演算部５５は、ネットワーク回線でそれぞれ接続する複数の装置に分散していてもよい。この場合、空気調和機制御部５７は、合計電力量演算部５５において演算された設定温度の各組み合わせに対応するそれぞれの合計電力量を、ネットワーク回線を介して取得し、該取得した各合計電力量のうち最も小さい合計電力量となる設定温度の組み合わせで第１空気調和機２１および第２空気調和機２２をそれぞれ制御すればよい。もちろん、制御装置５の制御対象である空気調和機も二台に限るものではなく、三台以上であってもよい。図４の例では、二台の空気調和機の設定温度の組み合わせをセルに対応させて電力量を求めているが、三台以上の場合を含め、設定温度の組み合わせを多次元配列に対応させて電力量を求めてもよい。

【0049】

また、本実施の形態の空気調和システム１は、一つの閉じた空間の空気調和制御を行うものであるため、一階と二階が吹き抜けとなって一つの空間を形成する場合にも適用可能である。

【0050】

また、本実施の形態にかかる制御装置５で実行される各処理に対する実行プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ 空気調和システム
２ 空気調和機群
３ ショーケース群
４ 温度センサ群
５ 制御装置
２１ 第１空気調和機
２２ 第２空気調和機
３１〜３４ 第１〜第４ショーケース
４１ 第１温度センサ
４２ 第２温度センサ
４３ 室外用温度センサ
５１ 入力部
５２ 出力部
５３ 運転条件記憶部
５４ 熱負荷情報記憶部
５５ 合計電力量演算部
５６ 制御部
５７ 空気調和機制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】