(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022075814
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】空調管理システム
(51)【国際特許分類】
F24F 11/56 20180101AFI20220511BHJP
F24F 11/46 20180101ALI20220511BHJP
F24F 11/58 20180101ALI20220511BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20220511BHJP
F24F 130/10 20180101ALN20220511BHJP
F24F 140/00 20180101ALN20220511BHJP
【FI】
F24F11/56
F24F11/46
F24F11/58
H02J3/38 170
F24F130:10
F24F140:00
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022039407
(22)【出願日】2022-03-14
(62)【分割の表示】P 2019136579の分割
【原出願日】2017-05-29
(71)【出願人】
【識別番号】512109714
【氏名又は名称】株式会社環境エネルギー総合研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100125265
【弁理士】
【氏名又は名称】貝塚 亮平
(72)【発明者】
【氏名】大庭 みゆき
(72)【発明者】
【氏名】片山 秀史
(57)【要約】
【課題】空調の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システムを提供すること。
【解決手段】空調設備ACの運転を管理する空調管理システム1であって、データの送受信を行う送受信部11と、送受信部11から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部12と、を具備する空調管理装置10と、空調設備ACの運転操作を行う空調操作装置20と、を有し、空調設備ACは、燃料電池61から電力が供給され、演算制御部12は、送受信部11により空調設備ACの消費電力量の消費電力データ及び空調設備ACが存する地域の気象データを取得し、前記消費電力データ及び前記気象データを解析し、且つ前記最大出力値Wfmaxを超えないように運転条件Dgを算出し、空調操作装置20は、前記運転条件Dgに基づいて空調設備ACを操作する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空調設備の運転を管理する空調管理システムであって、
データの送受信を行う送受信部と、前記送受信部から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部と、を具備する空調管理装置と、
前記空調設備の運転操作を行う空調操作装置と、
前記空調設備を含む電気設備の消費電力量を計量し前記電気設備における消費電力量を前記空調操作装置へ送信する計量通信部と、
を有し、
前記電気設備には、燃料電池から電力が供給され、
前記送受信部は、前記計量通信部で得られる消費電力データ、前記空調設備が存する地域の気象データ、及び前記燃料電池の最大出力値のデータを取得し、
前記演算制御部は、前記消費電力データ及び前記気象データを解析し、且つ前記最大出力値を超えないように運転条件を作成し、
前記空調操作装置は、前記運転条件に基づいて前記空調設備を操作する
ことを特徴とする空調管理システム。
【請求項2】
前記演算制御部は、
前記消費電力データ及び前記気象データを解析することで第一運転条件を作成し、
前記第一運転条件に前記最大出力値を超える超過部分がない場合には、前記第一運転条件を前記運転条件とし、
前記第一運転条件に前記超過部分がある場合には、前記超過部分がない第二運転条件を作成し、前記第二運転条件を前記運転条件とする
ことを特徴とする請求項1に記載の空調管理システム。
【請求項3】
前記電気設備は、前記燃料電池及び商用電源から電力が供給され、
前記計量通信部の計測値に基づいて前記商用電源から前記電気設備へ通電の制御をする通電制御部を有し、
前記通電制御部は、前記計量通信部における計測値が前記最大出力値を超える場合に、前記商用電源からの電力を前記電気設備に供給するように操作する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空調管理システム。
【請求項4】
前記演算制御部は、
前記消費電力データを解析することで前記空調設備の機器使用傾向を算出し、前記消費電力データ及び前記気象データを解析することで気温-消費電力量関係図を作成し、前記機器使用傾向と前記気温-消費電力量関係図を基に前記運転条件を作成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の空調管理システム。
【請求項5】
前記演算制御部は、
前記気象データを解析することで予測気温データを作成し、且つ前記予測気温データに基づいて、前記空調操作装置が前記運転条件にて前記空調設備を操作するタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の空調管理システム。
【請求項6】
前記空調操作装置は、データの送受信を行う通信部と、前記通信部から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部と、前記空調設備に対して運転指示を行う送信部と、を有し、
前記運転制御部は、前記通信部によって得られた前記運転条件を、前記送信部に送信することによって前記空調設備を操作する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の空調管理システム。
【請求項7】
前記送信部は、赤外線によりデータ送信を行う
ことを特徴とする請求項6に記載の空調管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池あるいは電気設備等との連携を図りながら効率よく空調設備を運転操作するための空調管理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、個別の空調の好適な制御を図るため、空調制御装置を有する空調管理システムがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、室内温度に対するユーザの意思情報を数値化したデータに基づいて空調機を制御している。ここで、空調機のユーザの意思は、ユーザの好みによるものの、おおむね快適性や経済性もしくはその両方を求めて決断されるものである。
【0003】
しかしながら、ユーザの意思情報に基づく運転制御が、必ずしも快適性又は経済性を得られる制御となるとは限らない。すなわち、ユーザによる運転制御が、ユーザの意思に整合しているものの、ユーザが、経済性を得ようとして快適性を断念する運転制御を行う場合、ユーザが断念した快適性のみならず、ユーザが獲得しようとした経済性をも得られないという結果となる場合がある。
【0004】
例えば、ユーザが経済性を得ようとして、高気温時において暑さを我慢して快適性を断念し、空調を作動させるタイミングを遅らせる意思を持っているとする。この場合でも、実際の統計上、ユーザの意思よりも早いタイミングで空調を作動させた方が経済性が得られるという場合がある。特に、厳しい気温の場合には、ユーザが経済性を求めて暑さを我慢するあまり熱中症等の体調不良になるおそれもあるため、ユーザの意思の尊重が必ずしも適切な制御になるとは限らない。このため、より効率的な制御のできる空調管理システムが必要となっていた。
【0005】
また、一般に空調設備の消費電力は、建物内の電気設備全体の消費電力に占める割合が大きいため、空調設備の運転を効率よく行うことで、建物内の電気設備全体の消費電力の管理を効率よく行うことが必要となる。さらに、近年では、建物内のエネルギー効率を良くすることのみならず、当該建物がある地域においても、エネルギー効率を良くすることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、空調の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため本発明は、空調設備(AC)の運転を管理する空調管理システム(1)であって、データの送受信を行う送受信部(11)と、送受信部(11)から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部(12)と、を具備する空調管理装置(10)と、空調設備(AC)の運転操作を行う空調操作装置(20)と、空調設備(AC)を含む電気設備(51)の消費電力量を計量し電気設備(51)における消費電力量を空調操作装置(20)へ送信する計量通信部(31)と、を有し、電気設備(51)には、燃料電池(61)から電力が供給され、送受信部(11)は、計量通信部(31)で得られる消費電力データ(D1)、空調設備(AC)が存する地域の気象データ(D2)、及び燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)のデータを取得し、演算制御部(12)は、消費電力データ(D1)及び気象データ(D2)を解析し、且つ最大出力値(Wfmax)を超えないように運転条件(Dg)を作成し、空調操作装置(20)は、運転条件(Dg)に基づいて空調設備(AC)を操作することを特徴とする。
【0009】
上記構成のように、空調管理装置(10)の演算制御部(12)が、電気設備(51)の消費電力データ(D1)を解析するのみならず、空調設備(AC)が存する地域の気象データ(D2)を解析することで、空調設備(AC)の具体的且つ効率的な運転条件(Dg)を得ることができる。また、得られた運転条件(Dg)は、空調操作装置(20)を通じて空調設備(AC)を操作することとなる。すると、空調管理装置(10)が算出した好適な運転条件(Dg)を個別の空調設備(AC)にフィードバックすることが可能となり、ユーザが意識することなしに、空調設備(AC)の操作を適切なタイミングで行うことができる。よって、空調設備(AC)の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システム(1)を提供することができる。
【0010】
また、上記構成においては、演算制御部(12)が運転条件(Dg)を作成する場合に、送受信部(11)が消費電力データ(D1)及び気象データ(D2)に加えて、燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)のデータを取得する。そして、演算制御部(12)は、燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)を超えないように運転条件(Dg)を作成するため、燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)の範囲内で空調設備(AC)を運転することが可能となる。そして、燃料電池(61)により電力が供給される電気設備(51)の消費電力のうち空調設備(AC)の消費電力が支配的であることを考慮すると、空調設備(AC)の消費電力を燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)の範囲内に抑えることで、燃料電池(61)が供給する電力のみで電気設備(51)の消費電力をまかなうことができる。これにより、燃料電池(61)以外の発電設備に頼らない空調管理システム(1)を構築することができ、いわゆるゼロ・エネルギー・ハウス(Zero Energy House)を実現することができる。
【0011】
また、上記構成においては、演算制御部(12)が、燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)を超えないように、空調設備(AC)の運転条件(Dg)を作成する。すると、上記構成の空調管理システム(1)を導入する建物(5)においては、一般的に電力消費の多い時間帯であっても、使用者の意思にかかわらず、所定の消費電力以下に抑えることができる。このため、当該建物(5)がある地域において、いわゆるディマンドレスポンス(Demand Response)等の方策、すなわち、電力の使用抑制を促しピーク時の電力消費を抑え電力の安定供給を図るための方策がなされた場合であっても、使用者は、消費電力について特に意識をすることなく、効率のよい電力使用を行うことができる。
【0012】
また、上記構成の空調管理システム(1)を導入する建物(5)では、時間帯にかかわらず消費電力が燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)以下に抑えられるため、上記構成の空調管理システム(1)を導入する建物(5)が多い地域においては、一般に電力消費の多い時間帯であっても、消費電力の最大値が所定の範囲に収まりやすくなる。すると、地域に電力を供給する変電所等の負荷を軽減することができる。
【0013】
また、上記空調管理システム(1)において、演算制御部(12)は、消費電力データ(D1)及び気象データ(D2)を解析することで第一運転条件(Dg1)を作成し、第一運転条件(Dg1)に最大出力値(Wfmax)を超える超過部分(De)がない場合には、第一運転条件(Dg1)を運転条件(Dg)とし、第一運転条件(Dg1)に超過部分(De)がある場合には、超過部分(De)がない第二運転条件(Dg2)を作成し、第二運転条件(Dg2)を運転条件(Dg)とすることを特徴とする。
【0014】
上記構成のように、演算制御部(12)が、まず、消費電力データ(D1)及び気象データ(D2)のみの解析により、第一運転条件(Dg1)を作成する。そして、第一運転条件(Dg1)に超過部分(De)がなければ、第一運転条件(Dg1)をそのまま運転条件(Dg)とする。このように、第一運転条件(Dg1)の作成に最大出力値(Wfmax)を用いないことで、迅速に好適な運転条件(Dg)を得ることができる。また、第一運転条件(Dg1)に超過部分(De)がある場合に、改めて超過部分(De)が無い第二運転条件(Dg2)を作成することで、確実に超過部分(De)のない運転条件(Dg)が作成できる。すると、燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)を超えない運転条件(Dg)を得ることができ、燃料電池(61)の実効効率を上げることができる。
【0015】
また、上記空調管理システム(1)において、電気設備(51)は、燃料電池(61)及び商用電源(62)から電力が供給され、計量通信部(31)の計測値に基づいて商用電源(62)から電気設備(51)へ通電の制御をする通電制御部(33)を有し、通電制御部(33)は、計量通信部(31)における計測値が最大出力値(Wfmax)を超える場合に、商用電源(62)からの電力を電気設備(51)に供給するように操作することを特徴とする。
【0016】
上記構成のように、電気設備(51)に対して燃料電池(61)のみならず商用電源(62)からも電力を供給する構成とすれば、電気設備(51)に必要な電力が、燃料電池(61)の最大出力値(Wfmax)を超える場合であっても、電気設備(51)の消費電力をまかなうことができる。
【0017】
また、上記空調管理システム(1)において、演算制御部(12)は、消費電力データ(D1)を解析することで空調設備(AC)の機器使用傾向(D3)を算出し、消費電力データ(D1)及び気象データ(D2)を解析することで気温-消費電力量関係図(D4)を作成し、機器使用傾向(D3)と気温-消費電力量関係図(D4)を基により効率的な運転条件(Dg)を作成することを特徴とする。
【0018】
このように、消費電力データ(D1)を解析することで空調設備(AC)の機器使用傾向(D3)を算出することで、個別のユーザの操作における改善点を発見することが可能となり、消費電力データ(D1)及び気象データ(D2)を解析することで気温-消費電力量関係図(D4)を作成することで、外気温に対する個別の空調設備(AC)の操作における改善点を発見することが可能となる。ここで、機器使用傾向(D3)と気温-消費電力量関係図(D4)を基により効率的な運転条件(Dg)を作成することで、適切な空調設備(AC)の操作が可能となる。
【0019】
また、上記空調管理システム(1)において、演算制御部(12)は、気象データ(D2)を解析することで予測気温データ(D5)を作成し、予測気温データ(D5)に基づいて、空調操作装置(20)が運転条件(Dg)にて空調設備(AC)を操作するタイミング(Tg)を決定することを特徴とする。これにより、空調操作装置(20)から適切なタイミング(Tg)で空調設備(AC)の操作を行うことができるので、さらに適切なタイミングで空調設備(AC)の操作が可能となる。
【0020】
また、上記空調管理システム(1)において、空調操作装置(20)は、データの送受信を行う通信部(21)と、通信部(21)から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部(22)と、空調設備(AC)に対して運転指示を行う送信部(24)と、を有し、運転制御部(22)は、通信部(21)によって得られた運転条件(Dg)を、送信部(24)に送信することによって空調設備(AC)を操作することを特徴とする。
【0021】
このように、運転制御部(22)が、通信部(21)によって得られた運転条件(Dg)を、送信部(24)に送信することによって空調設備(AC)を操作することとすれば、好適な運転条件(Dg)を外部から得た場合に、運転制御部(22)が当該運転条件(Dg)を送信部(24)を用いて既存の空調設備(AC)に送信することが可能となるため、好適な運転条件(Dg)を個別の空調設備(AC)にフィードバックすることが可能となる。これにより、HEMS(Home Energy Management System)等の効率的な運転情報のデータを既存の空調設備(AC)に対して導入することが容易に可能となる。
【0022】
また、上記空調管理システム(1)において、送信部(24)は、赤外線によりデータ送信を行うこととしてもよい。このように、一般的に使用される赤外線通信により空調設備(AC)を操作することとすれば、既存の空調設備(AC)に対しても容易に導入することが可能となる。
【0023】
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【発明の効果】
【0024】
本発明にかかる空調管理システムによれば、空調の管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【
図2】空調管理システムの制御手順を示すフローチャートである。
【
図3】演算制御部による制御手順を詳細に示すフローチャートである。
【
図4】演算制御部による制御手順を詳細に示すフローチャートである。
【
図5】消費電力データから機器使用傾向を把握する様子の一例を示すグラフである。
【
図6】気温-消費電力量関係から運転条件を求める手順の一例を示すグラフである。
【
図7】気温-消費電力量関係から運転条件を求める手順の一例を示すグラフの一部拡大図である。
【
図8】空調設備を操作するタイミングを決定する手順の一例を示すグラフである。
【
図9】本実施形態の変形例の空調操作装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、空調管理システム1の全体説明図である。
図1に示すように、空調管理システム1は、演算制御部12を具備する空調管理装置10と、空調設備ACの運転制御部22を具備する空調操作装置20を有する。空調管理装置10と空調操作装置20とは外部の通信網IT(インターネット)を介して通信可能であり、通信網ITの中には、気象情報提供部40がある。次に、各部を詳細に説明する。
【0027】
図1に示す建物5には、空調設備ACを含む電気設備51がある。空調設備ACを含む電気設備51の消費電力量は、計量通信部31によって計測される。このため、計量通信部31からの信号を得ることで、電気設備51の消費電力量を把握することができる。なお、計量通信部31により消費電力量が計測される電気設備51は、建物5内に存在する電気機器のみならず、建物5のために利用される全ての電気機器類である。
【0028】
計量通信部31は、電力をデジタルで計測し、メータ内に通信機能を持たせた電力量計であり、スマートメータ(smart meter)とも呼ばれるものである。計量通信部31は、電気設備51の消費電力量を計量し、空調操作装置20等に、消費電力量のデータを送信する。なお、一般に、消費電力量が通常の使用時の消費電力量を大きく超える場合には漏電の可能性がある。このため、計量通信部31からの情報を定期的に得ることで、漏電を早期に発見することができ、防災にも役立つことになる。
【0029】
本実施形態の電気設備51には、空調設備ACの他、テレビや冷蔵庫等の家電のみならず、電気エネルギーで作動する機器全般を含む。本実施形態において、電気設備51を作動させる電源としては燃料電池61が用いられるが、必要に応じて商用電源62を用いてもよい。燃料電池61や商用電源62から供給された電力は、分電盤53を経由して、空調設備AC等の電気設備51に供給される。
【0030】
商用電源62は、必要な場合に電気設備51に対して電力を供給する。商用電源62からの電力が必要か否かの判断は、計量通信部31の検知結果に応じて、通電制御部33によってなされる。商用電源62からの電力供給が必要な場合には、通電制御部33が切替手段52をOFFからONに切替える。これにより、商用電源62からの電力が分電盤53に送られる。
【0031】
空調設備ACには、操作信号受信部32があり、不図示の一般的な運転操作装置(リモコン)の赤外線等の信号を受信することにより操作される。空調設備ACは、例えば、インバータ制御によりヒートポンプ式のエアコン等が挙げられる。ヒートポンプ式のエアコンは、外気温と室温の温度差が小さいほどエネルギー消費が少ないという特徴がある。
【0032】
空調管理装置10は、データの送受信を行う送受信部11と、送受信部11から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部12と、取得したデータの格納や演算の結果得られたデータの格納を行う記憶部13と、を有する。空調管理装置10は通信網ITと接続されたサーバ等のコンピュータである。
【0033】
送受信部11は、有線または無線の通信手段を用いてデータの送受信を行う。具体的には、通信網ITを通じて空調操作装置20や気象情報提供部40からのデータを受信したり、通信網ITを通じて空調管理装置10に対してデータを送信したりする。
【0034】
演算制御部12は、CPU等を実装し、送受信部11を用いて通信網ITを介して得るデータを選択し、送受信部11から得られたデータに基づいて演算し、好適な空調設備ACの運転条件を算出し、送受信部11を用いて空調操作装置20に対して送信する。具体的に得るデータ及び具体的な算出方法については、後述する。
【0035】
記憶部13は、送受信部11で取得したデータや演算制御部12で演算して算出したデータを格納(記憶)するものである。例えば、データの読み書きが可能なハードディスク、メモリ、DVDディスク、ブルーレイディスク等の各種の記憶媒体であり、将来的に開発される記憶媒体を含む。
【0036】
空調操作装置20は、データの送受信を行う通信部21と、通信部21から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部22と、取得したデータの格納や演算の結果得られたデータの格納を行う記憶部23と、空調設備ACに対して運転指示を行う送信部24とを有する。空調操作装置20は、空調設備ACと同じ室内に配置される小型の端末であり、不図示の家庭用電源(コンセント)から電力を供給することとしても、電池により電力を供給することとしてもよい。このように、空調操作装置20を家庭内のコンセントに差し込む構成としたり、電池により電力を供給する構成としたりすることで、空調操作装置20を建物5内の任意の位置に配置することができる。
【0037】
通信部21は、有線または無線の通信手段を用いてデータの送受信を行う。具体的には、計量通信部31により計測された消費電力量のデータを受信し、当該消費電力量のデータを空調管理装置10へ送信したり、通信網ITを通じて空調管理装置10からのデータを受信したりする。ここで、空調操作装置20から空調管理装置10へのデータ通信は、通信網ITを介して通信を行っても、直接通信することとしてもよい。
【0038】
運転制御部22は、CPU等を実装し、通信部21から得られたデータを処理する。例えば、計量通信部31から通信部21が得たデータを空調管理装置10に送信する指示を出したり、空調管理装置10から得たデータを記憶部23に格納したり、記憶部23に格納したデータを送信部24によって空調設備ACの操作信号受信部32に送信する指示を出したりする。
【0039】
記憶部23は、通信部21で取得したデータを格納(記憶)するものである。例えば、データの読み書きが可能なハードディスク、メモリ、DVDディスク、ブルーレイディスク等の各種の記憶媒体であり、将来的に開発される記憶媒体を含む。
【0040】
送信部24は、空調設備ACの操作信号受信部32に対して運転指示を行う信号を発する。送信部24は、赤外線によりデータ送信を行うこととすると好ましい。一般的な空調設備ACの運転操作装置が赤外線により操作する仕様となっているため、汎用性に優れるものとなるからである。なお、操作信号は、必ずしも赤外線に限られない。
【0041】
気象情報提供部40は、通信網ITに接続される気象情報提供サービスである。気象情報提供部40からの情報としては、温度、湿度、気圧、天候等の気象情報に加え、標高、緯度、経度等の位置情報が含まれる。気象情報提供部40は必ずしも1箇所の機関が提供する情報に限らず、複数の機関が提供する情報を総合的に判断することとしてもよい。
【0042】
次に、以上の構成の空調管理システム1を用いて好適な運転条件Dgを得るまでの手順の一例を説明する。
図2は、空調管理システム1の制御手順を示すフローチャートである。
【0043】
まず、空調管理システム1では、
図2に示すように、空調操作装置20は、計量通信部31から送信される電気設備51の消費電力量のデータである消費電力データD1を、通信部21により取得する(ステップS1)。ステップS1において、データを取得する頻度は、常時取得することとしてもよいし、時間を指定して断続的に取得することとしてもよい。
【0044】
空調操作装置20により得られた消費電力データD1は、通信部21から送受信部11へ送信され、空調管理装置10により取得される(ステップS2)。ステップS2において、データの送信は、通信網ITを経由しても、通信部21から送受信部11へ直接送信されることとしてもよい。
【0045】
また、空調管理装置10は、気象情報提供部40から通信網ITを経由した気象データD2を取得する(ステップS3)。気象情報提供部40により得られる気象データには、上述のように気象情報と位置情報が含まれるため、空調設備ACが存する地域の気象データD2である必要がある。
【0046】
なお、説明の都合上、ステップS1及びステップS2の後に、ステップS3を説明したが、必ずしもこの順に限るものではない。消費電力データD1と気象データD2とはそれぞれ独立して得られるデータであるので、ステップS1及びステップS2とステップS3とは順不同である。また、送受信部11により得られたデータは、適宜、演算制御部12により記憶部13に記憶され、必要に応じて蓄積される。
【0047】
そして、空調管理装置10の演算制御部12が、消費電力データD1及び気象データD2を解析する(ステップS4)。これにより、気象予測に基づき好適な運転条件Dgのデータを作成する(ステップS5)。好適な運転条件Dgを得る手順については後に詳述する。
【0048】
空調管理装置10で得られた運転条件Dgは、送受信部11から通信部21に送信され、空調操作装置20が好適な運転条件Dgを取得する(ステップS6)。通信部21により得られた運転条件Dgは、運転制御部22が、適宜、記憶部23に格納する。その後、空調操作装置20は、適切なタイミングTgで運転条件Dgを空調設備ACに対して送信することで(ステップS7)、空調設備ACを適切に操作する。
【0049】
次に、演算制御部12が、消費電力データD1及び気象データD2を解析して、気象予測に基づき好適な運転条件Dgのデータを作成するまでの手順を詳しく説明する。
図3は、演算制御部12による制御手順を詳細に示すフローチャートである。
図3では、
図2におけるステップS4とステップS5を詳しく記載している。
【0050】
演算制御部12は、送受信部11から得られた消費電力データD1を記憶部13に蓄積し、この蓄積された消費電力データD1を解析する(ステップS4a)。これにより、ユーザごとの機器使用傾向D3を算出する(ステップS4b)。機器使用傾向D3とは、例えば、いかなる時刻において消費電力量がいかに変動したかを表すグラフなどである。
【0051】
一方、演算制御部12は、消費電力データD1及び気象データD2を記憶部13に蓄積しつつ解析する(ステップS4c)。これにより、気温-消費電力量関係
図D4を作成する(ステップS4d)。
【0052】
次に、演算制御部12は、機器使用傾向D3と気温-消費電力量関係
図D4から、データを比較検討し、ユーザの機器使用傾向D3より効率的な運転条件Dgを算出する(ステップS5a)。その後、演算制御部12は、気象データD2を解析することで予測気温データD5を作成する(ステップS5b)。そして、予測気温データD5に基づいて、空調操作装置20が運転条件Dgにて空調設備ACを操作する好適なタイミングTgを決定する(ステップS5c)。
【0053】
ここで、演算制御部12が、好適な運転条件Dgを決定する際に、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを考慮する手順についてより詳しく説明する。
図4は、演算制御部12による制御手順を詳細に示すフローチャートである。
図4では、
図3におけるステップS5aを詳しく記載している。
【0054】
図4に示すように、ステップS4の後、ユーザの機器使用傾向D3よりも効率的な第一運転条件Dg1を算出する(ステップS5a1)。ここで、第一運転条件Dg1に、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超える超過部分Deがあるかどうかを確認する(ステップS5a2)。そして、第一運転条件Dg1に燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超える超過部分Deがない場合には、第一運転条件Dg1を、そのまま好適な運転条件Dgとして設定する(ステップS5a3)。
【0055】
一方、第一運転条件Dg1に超過部分Deがある場合には、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超えて空調設備ACを運転することになってしまう。この場合には、演算制御部12は、改めて運転条件を再作成し、超過部分Deがない第二運転条件Dg2を得る(ステップS5a4)。そして、第二運転条件Dg2を運転条件Dgとして設定する(ステップS5a5)。
【0056】
その後、演算制御部12は、気象データD2を解析することで予測気温データD5を作成し(ステップS5b)、予測気温データD5に基づいて、空調操作装置20が運転条件Dgにて空調設備ACを操作する好適なタイミングTgを決定する(ステップS5c)。なお、本実施形態では、ステップS5aの後にステップS5bとして説明したが、ステップS5bの後にステップS5aとしてもよい。
【0057】
上述の
図2乃至
図4にて手順を説明した演算制御部12による好適な運転条件Dg及び空調操作装置20が空調設備ACに運転条件Dgを送信する好適なタイミングTgについて
図5乃至
図8を用いて具体的に説明する。
図5は、消費電力データD1から機器使用傾向D3を把握する様子の一例を示すグラフである。
【0058】
図5に示すように、演算制御部12は、送受信部11から得られた消費電力データD1を時刻ごとに記憶部13に蓄積し、この蓄積された消費電力データD1を時刻ごとに並べる。これにより、機器使用傾向D3をグラフ化し、ユーザの使用傾向を把握することできる。例えば、
図5の例によれば、空調設備ACのユーザが、時刻Ta1において空調設備ACの電源をONにし、時刻Ta2において空調設備ACの電源をOFFにし、再び時刻Ta3で空調設備ACの電源をONにしていることがわかる。
【0059】
また、演算制御部12は、気象データD2を記憶部13に蓄積し、解析する。
図5においては、気象データD2のうちの気温(外気温)を、時刻に応じてグラフで表している。そして、上述の機器使用傾向D3と外気温を重ねることにより、気温-消費電力量関係
図D4を作成する。すると、各時刻に応じた外気温と消費電力量の関係を把握することができる。
【0060】
図5の気温-消費電力量関係
図D4から解析することで、例えば、本件の空調設備ACのユーザは、外気温がCa以上になった時刻Ta1の時点で電源をONにし、たとえ空調設備ACが定常状態になって、空調設備ACの電源をOFFにした(時刻Ta2の時点)としても、外気温がCa以上であるときは、電源をOFFにしてから比較的短い時間しか経っていない時刻Ta3の時点で再び電源をONにする傾向にあることがわかる。この場合、このユーザは外気温がCa以上になっているときに電源をONにする傾向があることがわかる。
【0061】
図6は、気温-消費電力量関係
図D4から運転条件Dgを求める手順の一例を示すグラフである。(a)が機器使用傾向D3を表したグラフ、(b)が運転条件Dgを表したグラフ、(c)が機器使用傾向D3と運転条件Dgとを重ねたグラフ、である。
【0062】
演算制御部12は、
図6(a)に示すような機器使用傾向D3と気温-消費電力量関係
図D4から、データを比較検討する。そして、ユーザの機器使用傾向D3より効率的な運転条件Dgを算出する。例えば、
図6(b)に示すように、ユーザが電源をONにする外気温Caよりも低い外気温Cgで、ユーザが電源をONにする傾向にある時刻Ta1よりも早いタイミングTgで電源をONにするような運転条件Dgを算出する。ここで、運転条件Dgでは、ユーザと異なり、電源をOFFにしない制御を算出している。
【0063】
この場合、運転条件Dgのグラフを、
図6(c)のように、機器使用傾向D3のグラフに重ねて、所定時間内の電力消費量の総量の差を測ると、運転条件Dgによる電力消費量Sg1と電力消費量Sg2との和の方が、ユーザの機器使用傾向D3による電力消費量Sa1と電力消費量Sa2との和よりも小さいのがわかる。すなわち、電源のONとOFFを短時間で切り替えない運転条件Dgの方が、電源のONとOFFを短時間で切り替えたユーザの機器使用傾向D3よりも効率がいいことになる。演算制御部12は、このような演算結果となるように演算することで、ユーザよりも好適な運転条件Dgを求めている。
【0064】
次に、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超えないように運転条件Dgを設定する手順について説明する。
図7は、気温-消費電力量関係から運転条件を求める手順の一例を示すグラフの一部拡大図である。ここでは、運転条件のピーク値が現れる時間を拡大している。(a)が第一運転条件Dg1に超過部分Deがある場合を示すグラフ、(b)が第一運転条件Dg1と第二運転条件Dg2とを重ねたグラフ、である。
【0065】
演算制御部12は、上記手順により、ユーザによる機器使用傾向D3よりも効率のいい第一運転条件Dg1を作成する。ここで、
図7(a)に示すように、第一運転条件Dg1のピーク値Wp1が燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超え、第一運転条件Dg1に超過部分Deが生じる場合がある。この場合、第一運転条件Dg1に従って空調設備ACを運転すると、ピーク値Wp1前後の超過部分Deにあたる時間帯Teでは、電力不足が生じることになる。
【0066】
ここで、本実施形態においては、上記ステップS5a4において、
図7(b)に示すように、ピーク値が出現する時間を変更することで、超過部分Deがない第二運転条件Dg2を作成し、当該第二運転条件Dg2を運転条件Dgとして設定する。図においては、最大出力値Wfmaxを超える第一運転条件Dg1のピーク値Wp1から、最大出力値Wfmaxより小さいピーク値Wp2へと変更することで、最大出力値Wfmaxを超える超過部分Deのない第二運転条件Dg2を作成している。
【0067】
図8は、空調設備ACを操作するタイミングTgを決定する手順の一例を示すグラフである。
図8の例では、説明を簡略化するため、運転条件Dgを求める際の温度変化傾向と予測気温データD5の温度変化傾向が類似になった例を挙げている。
【0068】
図8のように、演算制御部12は、気象データD2を解析することで、空調設備ACの存する地域の予測気温データD5を作成する。そして、前述の運転条件Dgから、外気温がCgになるときのタイミングTgにおいて、空調設備ACの電源をONにすることを決定する。そして、上述の時刻Ta2においては電源をOFFにせず、ONのままで維持することを決定する。
【0069】
なお、運転条件Dgとして、第一運転条件Dg1から第二運転条件Dg2に変更する場合には、空調設備ACの電源をONする外気温Cgが、気温Cg1から気温Cg2に変更される。これに伴い、空調設備ACの電源をONするタイミングTgも、時刻Tg1から時刻Tg2のように変更される(
図7(b)参照)。
【0070】
以上のような構成により、本実施形態の空調管理システム1では、空調管理装置10の演算制御部12が、電気設備51の消費電力データD1を解析するのみならず、空調設備ACが存する地域の気象データD2を解析することで、空調設備ACの具体的且つ効率的な運転条件Dgを得ることができる。また、得られた運転条件Dgは、空調操作装置20を通じて空調設備ACを操作することとなる。すると、空調管理装置10が算出した好適な運転条件Dgを個別の空調設備ACにフィードバックすることが可能となり、ユーザが意識することなしに、空調設備ACの操作を適切なタイミングで行うことができる。よって、空調設備ACの管理を適切に行うことで効率的にエネルギーを利用しうる空調管理システム1を提供することができる。
【0071】
また、演算制御部12が運転条件Dgを作成する場合に、送受信部11が消費電力データD1及び気象データD2に加えて、燃料電池61の最大出力値Wfmaxのデータを取得する。そして、演算制御部12は、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超えないように運転条件Dgを作成するため、燃料電池61の最大出力値Wfmaxの範囲内で空調設備ACを運転することが可能となる。そして、燃料電池61により電力が供給される電気設備51の消費電力のうち空調設備ACの消費電力が支配的であることを考慮すると、空調設備ACの消費電力を燃料電池61の最大出力値Wfmaxの範囲内に抑えることで、燃料電池61が供給する電力のみで電気設備51の消費電力をまかなうことができる。これにより、燃料電池61以外の発電設備に頼らない空調管理システム1を構築することができ、いわゆるゼロ・エネルギー・ハウス(Zero Energy House)を実現することができる。
【0072】
また、演算制御部12が、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超えないように、空調設備ACの運転条件Dgを作成する。すると、上記構成の空調管理システム1を導入する建物5においては、一般的に電力消費の多い時間帯であっても、使用者の意思にかかわらず、所定の消費電力以下に抑えることができる。このため、当該建物5がある地域において、いわゆるディマンドレスポンス(Demand Response)等の方策、すなわち、電力の使用抑制を促しピーク時の電力消費を抑え電力の安定供給を図るための方策がなされた場合であっても、使用者は、消費電力について特に意識をすることなく、効率のよい電力使用を行うことができる。
【0073】
また、上記構成の空調管理システム1を導入する建物5では、時間帯にかかわらず消費電力が燃料電池61の最大出力値Wfmax以下に抑えられるため、上記構成の空調管理システム1を導入する建物5が多い地域においては、一般に電力消費の多い時間帯であっても、消費電力の最大値が所定の範囲に収まりやすくなる。すると、地域に電力を供給する変電所等の負荷を軽減することができる。
【0074】
また、上記空調管理システム1においては、演算制御部12が、まず、消費電力データD1及び気象データD2のみの解析により、第一運転条件Dg1を作成する。そして、第一運転条件Dg1に超過部分Deがなければ、第一運転条件Dg1をそのまま運転条件Dgとする。このように、第一運転条件Dg1の作成に最大出力値Wfmaxを用いないことで、迅速に好適な運転条件Dgを得ることができる。また、第一運転条件Dg1に超過部分Deがある場合に、改めて超過部分Deが無い第二運転条件Dg2を作成することで、確実に超過部分Deのない運転条件Dgが作成できる。すると、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超えない運転条件Dgを得ることができ、燃料電池61の実効効率を上げることができる。
【0075】
また、上記空調管理システム1においては、電気設備51に対して燃料電池61のみならず商用電源62からも電力を供給する構成とする。このように構成すれば、電気設備51に必要な電力が、燃料電池61の最大出力値Wfmaxを超える場合であっても、電気設備51の消費電力をまかなうことができる。なお、電気設備51に必要な電力が最大出力値Wfmaxを超える場合とは、予測気温データD5よりも実際の外気温が高くなった場合のほか、ユーザが空調設備ACの消費電力を手動で操作した場合などがある。
【0076】
また、上記空調管理システム1においては、消費電力データD1を解析することで空調設備ACの機器使用傾向D3を算出することで、個別のユーザの操作における改善点を発見することが可能となる。そして、消費電力データD1及び気象データD2を解析することで気温-消費電力量関係
図D4を作成することで、外気温に対する個別の空調設備ACの操作における改善点を発見することが可能となる。ここで、機器使用傾向D3と気温-消費電力量関係
図D4を基により効率的な運転条件Dgを作成することで、適切な空調設備ACの操作が可能となる。
【0077】
また、上記空調管理システム1においては、空調操作装置20から適切なタイミングTgで空調設備ACの操作を行うことができるので、ユーザが操作するよりもさらに適切なタイミングで、空調設備ACの操作をすることが可能となる。
【0078】
また、上記空調管理システム1においては、運転制御部22が、通信部21によって得られた運転条件Dgを、送信部24に送信することによって空調設備ACを操作することとすれば、好適な運転条件Dgを外部から得た場合に、運転制御部22が当該運転条件Dgを送信部24を用いて既存の空調設備ACに送信することが可能となるため、好適な運転条件Dgを個別の空調設備ACにフィードバックすることが可能となる。これにより、HEMS等の効率的な運転情報のデータを既存の空調設備ACに対して導入することが容易に可能となる。
【0079】
また、上記空調管理システム1において、一般的に使用される赤外線通信により空調設備ACを操作することとすれば、既存の空調設備ACに対しても容易に導入することが可能となる。
【0080】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【0081】
上述の実施形態では、演算制御部12で作成した運転条件Dgを空調設備ACの運転制御に利用したが、これに限るものではない。例えば、空調設備ACのある部屋のリフォームをする際に、空調設備ACが効率良く運転されるために、演算制御部12で得られた空調設備ACの運転条件Dgを参考にしてもよい。
【0082】
上述の実施形態では、電気設備51への電力の供給手段として、燃料電池61及び商用電源62がある場合を説明したが、これに限るものではない。すなわち、少なくとも燃料電池61のみがあればよく、さらに蓄電池を用いてもよい。蓄電池は、EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)のバッテリーを使用してもよい。
【0083】
上述の実施形態においては、建物5として住宅を例示し且つ電気設備51が家庭用電器の場合を例示して説明したが、建物5を個別の家庭のみに限るものではない。例えば、上記空調管理システム1を導入する対象施設として、集合住宅、オフィスビル、工場、など、より大きい施設としても、また、住宅以外に用いる施設としてもよい。
【0084】
上述の実施形態においては、空調操作装置20が通信部21を具備し、通信部21が、計量通信部31により計測された消費電力量のデータを受信する構成であった。しかしながら、空調操作装置20は、必ずしも通信を通じて空調設備ACの消費電力量の情報を得る必要はない。
【0085】
例えば、空調設備ACの消費電力量の情報を直接得る構成の空調操作装置20Aとしてもよい。
図9は、本実施形態の変形例の空調操作装置20Aの説明図である。(a)が空調操作装置20Aの斜視図、(b)が空調操作装置20Aの使用状態を説明する斜視図、である。空調操作装置20Aは、基本構成は上述の空調操作装置20の構成と同様である。
図9の説明において、空調操作装置20と同様の構成については、同符号を付すことで説明を省略する。
【0086】
図9(a)に示すように、空調操作装置20Aは、空調設備ACの電源取得用プラグ等の接続端子35が差し込まれる接続部25と、家庭用電源C(コンセント)に接続するための接続端子26と、を有する。接続端子26から得た電力によって、空調操作装置20A及び空調設備ACが作動する。
【0087】
図9(b)に示すように、空調操作装置20Aを使用する際には、接続部25に、空調設備ACの接続端子35が接続される。また、接続端子26が、家庭用電源Cに接続される。また、空調操作装置20Aは、接続部25へ流れた電流を計測する不図示の電流計等を有する。この構成により、空調操作装置20Aは、空調設備ACの消費電力量を直接得ることができる。
【0088】
空調操作装置20Aの送信部24は、空調設備ACの操作信号受信部32に対して、赤外線等の信号を発信する。このため、空調操作装置20Aを設置する際には、送信部24と操作信号受信部32との間に遮蔽物がないように、空調操作装置20Aを設置することが好ましい。なお、本変形例においては、空調操作装置20Aは、空調設備ACと同じ壁面WSに設置される。しかしながら、必ずしもこれに限るものではない。
【符号の説明】
【0089】
1…空調管理システム
10…空調管理装置
11…送受信部
12…演算制御部
13…記憶部
20,20A…空調操作装置
21…通信部
22…運転制御部
23…記憶部
24…送信部
25…接続部
26…接続端子
31…計量通信部
32…操作信号受信部
33…通電制御部
35…接続端子
40…気象情報提供部
51…電気設備
52…切替手段
53…分電盤
61…燃料電池
62…商用電源
AC…空調設備
D1…消費電力データ
D2…気象データ
D3…機器使用傾向
D4…気温-消費電力量関係図
D5…予測気温データ
De…超過部分
Dg…運転条件
IT…通信網
Tg…タイミング
Wfmax…最大出力値
【手続補正書】
【提出日】2022-04-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空調設備の運転を管理する空調管理システムであって、
データの送受信を行う送受信部と、前記送受信部から得られたデータに基づいて制御を行う演算制御部と、を具備する空調管理装置と、
前記空調設備の運転操作を行う空調操作装置と、
前記空調設備を含む電気設備の消費電力量を計量し前記電気設備における消費電力量を前記空調操作装置へ送信する計量通信部と、
を有し、
前記電気設備には、商用電源、燃料電池、蓄電池、EV(Electric Vehicle)又はPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)のバッテリーの少なくともいずれかから電力が供給され、
前記送受信部は、前記計量通信部で得られる消費電力データ、前記空調設備が存する地域の気象データ、及び前記燃料電池の最大出力値のデータを取得し、
前記演算制御部は、前記消費電力データ及び前記気象データを解析し、且つ前記最大出力値を超えないように運転条件を作成し、
前記空調操作装置は、前記運転条件に基づいて前記空調設備を操作する
ことを特徴とする空調管理システム。
【請求項2】
前記演算制御部は、
前記消費電力データ及び前記気象データを解析することで第一運転条件を作成し、
前記第一運転条件に前記最大出力値を超える超過部分がない場合には、前記第一運転条件を前記運転条件とし、
前記第一運転条件に前記超過部分がある場合には、前記超過部分がない第二運転条件を作成し、前記第二運転条件を前記運転条件とする
ことを特徴とする請求項1に記載の空調管理システム。
【請求項3】
前記計量通信部は、前記空調操作装置への前記消費電力量の送信を定期的に行い、
前記演算制御部は、前記計量通信部から前記空調操作装置へ送信される前記消費電力量が通常の使用時の消費電力量を大きく超える場合には、漏電の可能性が有ると判断する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空調管理システム。
【請求項4】
前記演算制御部は、
前記消費電力データを解析することで前記空調設備の機器使用傾向を算出し、前記消費電力データ及び前記気象データを解析することで気温-消費電力量関係図を作成し、前記機器使用傾向と前記気温-消費電力量関係図を基に前記運転条件を作成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の空調管理システム。
【請求項5】
前記演算制御部は、
前記気象データを解析することで予測気温データを作成し、且つ前記予測気温データに基づいて、前記空調操作装置が前記運転条件にて前記空調設備を操作するタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の空調管理システム。
【請求項6】
前記空調操作装置は、データの送受信を行う通信部と、前記通信部から得られたデータに基づいて制御を行う運転制御部と、前記空調設備に対して運転指示を行う送信部と、を有し、
前記運転制御部は、前記通信部によって得られた前記運転条件を、前記送信部に送信することによって前記空調設備を操作する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の空調管理システム。
【請求項7】
前記送信部は、赤外線によりデータ送信を行う
ことを特徴とする請求項6に記載の空調管理システム。