JP2010156494A - 負荷処理バランス設定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができる負荷処理バランス設定装置の提供。
【解決手段】負荷処理バランス設定装置２０は、タスク域Ｓ１を対象として空調を行うタスク空調機１０と、タスク域Ｓ１をエリア内に含むアンビエント域Ｓ２を対象として空調を行うアンビエント空調機１１と、タスク空調機１０およびアンビエント空調機１１の空調負荷の合計値を算出する算出部６４と、算出された空調負荷の合計値におけるＣＯＰが最大、または、所定レベル以上となるようにタスク空調機１０およびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量を決定する決定部６５と、決定された最適負荷処理量に基づいてタスク空調機１０およびアンビエント空調機１１を制御する調整部６６と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の空調機を備える空調システムにおいて、各空調機の空調負荷を調整する負荷処理バランス設定装置に関する。

従来より、所定領域のみを対象に空調するタスク空調機の運転状態に基づいて、その領域内に所定領域を含む領域を対象に空調するアンビエント空調機の運転条件が制御される空調システムがある（特許文献１参照）。
特開平６−１８５７８３号公報

しかしながら、このような空調システムでは、タスク空調機の運転状態に基づいてアンビエント空調機の運転条件が制御されることで、アンビエント空調機が無駄に運転されるおそれがある。このため、空調機全体としての成績係数ＣＯＰが向上しない場合がある。したがって、実際に省エネルギーを実現できないおそれがある。

そこで、本発明の課題は、各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができる負荷処理バランス設定装置を提供することにある。

第１発明に係る負荷処理バランス設定装置は、第１空調機と、第２空調機と、算出部と、決定部と、調整部とを備えている。第１空調機は、第１エリアを対象として空調を行う。第２空調機は、第１エリアをエリア内に含む第２エリアを対象として空調を行う。算出部は、第１空調機および第２空調機の空調負荷の合計値を算出する。決定部は、算出部によって算出された空調負荷の合計値におけるＣＯＰが最大、または、所定レベル以上となるように、第１空調機の負荷処理量である第１負荷処理量および第２空調機の負荷処理量である第２負荷処理量を決定する。調整部は、決定部によって決定された第１負荷処理量に基づいて、第１空調機を制御する。また、調整部は、決定部によって決定された第２負荷処理量に基づいて、第２空調機を制御する。

第１発明に係る負荷処理バランス設定装置では、第１空調機の空調負荷と第２空調機の空調負荷との合計値におけるＣＯＰが最大、または、所定レベル以上となるように、第１負荷処理量および第２負荷処理量が決定されている。また、決定された第１負荷処理量および第２負荷処理量に基づいて、第１空調機および第２空調機が制御されている。このため、空調機全体における空調負荷を変えずに、空調機全体におけるＣＯＰを向上させることができる。

これによって、各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができる。

第２発明に係る負荷処理バランス設定装置は、第１発明の負荷処理バランス設定装置であって、決定部は、制約条件に従って、ＣＯＰに関する目的関数を最大にする演算を行うことで、第１負荷処理量および第２負荷処理量を決定する。このため、この負荷処理バランス設定装置では、第１負荷処理量および第２負荷処理量を決定することができる。

第３発明に係る負荷処理バランス設定装置は、第１発明の負荷処理バランス設定装置であって、決定部は、空調負荷の合計値に対して予め設定されている設定値に基づいて、第１負荷処理量および第２負荷処理量を決定する。このため、この負荷処理バランス設定装置では、第１負荷処理量および第２負荷処理量を決定することができる。

第４発明に係る負荷処理バランス設定装置は、第１空調機と、第２空調機と、算出部と、決定部と、調整部とを備えている。第１空調機は、第１エリアを対象として空調を行う。第２空調機は、第１エリアをエリア内に含む第２エリアを対象として空調を行う。算出部は、第１空調機および第２空調機の空調負荷の合計値を算出する。決定部は、算出部によって算出された空調負荷の合計値における消費電力量が最小、または、所定レベル以下となるように、第１空調機の負荷処理量である第１負荷処理量および第２空調機の負荷処理量である第２負荷処理量を決定する。調整部は、決定部によって決定された第１負荷処理量に基づいて、第１空調機を制御する。また、調整部は、決定部によって決定された第２負荷処理量に基づいて、第２空調機を制御する。

第１発明に係る負荷処理バランス設定装置では、第１空調機の空調負荷と第２空調機の空調負荷との合計値における消費電力量が最小、または、所定レベル以下となるように、第１負荷処理量および第２負荷処理量が決定されている。また、決定された第１負荷処理量および第２負荷処理量に基づいて、第１空調機および第２空調機が制御されている。このため、空調機全体における空調負荷を変えずに、空調機全体における消費電力量を小さくすることができる。

これによって、各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができる。

第１発明に係る負荷処理バランス設定装置では、各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができる。

第２発明に係る負荷処理バランス設定装置では、第１負荷処理量および第２負荷処理量を決定することができる。

第３発明に係る負荷処理バランス設定装置では、第１負荷処理量および第２負荷処理量を決定することができる。

第４発明に係る負荷処理バランス設定装置では、各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができる。

以下、本発明に係る負荷処理バランス設定装置２０について、図面を参照しつつ説明する。

（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る負荷処理バランス設定装置２０を備える空調システム１の構成図である。この空調システム１は、オフィスビルやテナントビル等の建物に用いられるシステムである。また、この空調システム１は、主として、負荷処理バランス設定装置２０と、タスク空調機１０と、アンビエント空調機１１とから構成されている。

タスク空調機１０およびアンビエント空調機１１は、図１に示すように、１つの部屋Ｒ内に１台ずつ設置されている。

タスク空調機１０は、タスク域（第１エリアに相当）Ｓ１を対象とした空気調和を行う。なお、タスク域Ｓ１とは、人付近の領域、言い換えると、個人群の作業領域のことである。また、タスク空調機１０は、１つの室外機１０ａと、１つの室内機１０ｂとを備えている。

アンビエント空調機１１は、アンビエント域（第２エリアに相当）Ｓ２を対象とした空気調和を行う。また、アンビエント域Ｓ２とは、その領域内にタスク域Ｓ１を含む領域であって、本実施形態では領域部屋Ｒ内全体の空間のことである。このため、アンビエント空調機１１において空気調和が実行されることで、アンビエント域Ｓ２内に存在するタスク域Ｓ１も併せて空気調和が行われることになる。また、アンビエント空調機１１は、１つの室外機１１ａと、１つの室内機１１ｂとを備えている。

また、タスク空調機１０とアンビエント空調機１１とは、各々異なる空気調和を実行することができるため、各々異なる空調環境を提供することが可能となっている。

なお、本実施形態では、１つの部屋Ｒ内にタスク空調機１０とアンビエント空調機１１とが１台ずつ設けられている例を説明するが、１つの部屋内に複数台のタスク空調機とアンビエント空調機とが設けられていてもよく、１つの建物に複数の部屋が設けられていてもよい。

負荷処理バランス設定装置２０は、タスク空調機１０およびアンビエント空調機１１のトータルの成績係数（Coefficient Of Performance；以下、ＣＯＰという）が大きくなるように、各空調機１０，１１の空調負荷を調整するための装置である。負荷処理バランス設定装置２０は、空調通信線９０を介して各室外機１０ａ，１１ａと接続されており、各室外機１０ａ，１１ａに対して制御指令を送信したり、各空調機１０，１１の運転データを受信したりする。なお、ここでいう運転データとは、各空調機１０，１１の運転履歴に関するデータ及び運転状態に関するデータ等である。運転履歴に関するデータとは、具体的には、各室内機１０ｂ，１１ｂの電源５１のオン及びオフ、サーモオン及びオフ、各種運転モード（具体的には、冷房モードや暖房モード、送風モード等）、設定温度等のことである。また、運転状態に関するデータとは、各空調機１０，１１に取り付けられている各種センサ及び各種計測器で検知された値（例えば、室内温度、即ち、吸い込み温度）等のことである。

また、負荷処理バランス設定装置２０は、電力用配線９１を介して電力量計５０と接続されており、電力量計５０から送られてくる各空調機１０，１１の消費電力を受信することができる。

ここで、電力量計５０は、電源５１の出力から各室外機１０ａ，１１ａに延びる電力用配線９３の途中に接続されており、電源５１が各室外機１０ａ，１１ａや各室内機１０ｂ，１１ｂに供給する電力を計測することができる。このため、電力量計５０は、各空調機１０，１１における消費電力を計測することができる。

（２）負荷処理バランス設定装置の構成
次に、本発明の実施形態に係る負荷処理バランス設定装置２０の構成について説明する。本実施形態に係る負荷処理バランス設定装置２０は、図２に示すように、空調用通信部７０、電力量計用通信部７１、操作パネル７２、記憶部７３および制御部６０を有する。

空調用通信部７０は、各空調機１０，１１と通信を行うためのものである。例えば、空調用通信部７０は、空調通信線９０を介して各室外機１０ａ，１１ａに対して各室内機１０ｂ，１１ｂの制御指令を送信したり、各室外機１０ａ，１１ａから空調機１０，１１それぞれについての運転データを受信したりする。この運転データにより、負荷処理バランス設定装置２０は、各室内機１０ｂ，１１ｂの運転時間や室内膨張弁の開度、蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ等を把握することができる。

電力量計用通信部７１は、電力量計５０と通信を行うためのものである。電力量計用通信部７１は、各空調機１０，１１の消費電力量ｋＷｈを、電力量計５０から受信することができる。ここで、電力量計用通信部７１が受信する消費電力量ｋＷｈは、その時々において各空調機１０，１１が消費したトータルの消費電力量に相当する。つまり、電力量計用通信部７１が受信する消費電力量ｋＷｈは、１台の室外機１０ａ，１１ａが消費した現在の電力量とこの室外機１０ａ，１１ａに接続されている室内機１０ｂ，１１ｂが消費した現在の電力量との合計値のことである。なお、本実施形態では、電力量計用通信部７１が受信する消費電力量ｋＷｈは、その時々において各空調機１０，１１が消費したトータルの消費電力量のことであるが、これに限定されず、１台の室外機が消費した現在の電力量、または、この室外機に接続されている室内機が消費した現在の電力量としてもよい。

なお、電力量計用通信部７１は、このような消費電力量ｋＷｈを所定時間（例えば、１分）毎に取得することができる。

操作パネル７２は、例えば液晶ディスプレイ及びマトリクススイッチ等で構成されるタッチパネルであって、各種画面を表示することができる。操作パネル７２が表示する画面としては、制御部６０が行う各室内機１０ｂ，１１ｂの気流制御に関する設定画面や、各室内機１０ｂ，１１ｂをオン及びオフさせるための画面等が挙げられる。この操作パネル７２によると、空調システム１のユーザは、操作パネル７２の画面上に表示された画面に直接触れることで、各室内機１０ｂ，１１ｂのオン及びオフ、気流制御に関する設定を行うことができる。さらに、操作パネル７２は、各室内機１０ｂ，１１ｂの各種運転モード、設定温度、室内温度等といった各空調機１０，１１の運転データを表示することができる。

記憶部７３は、ＨＤＤやフラッシュメモリ等で構成され、各空調機１０，１１についての運転データを記憶することができる。また、記憶部７３は、後述する総電力量算出部６３によって算出された総消費電力量Ｅｔｌを記憶することができる。さらに、記憶部７３は、後述する空調能力算出部６１によって算出された空調能力を記憶することができる。

制御部６０は、ＣＰＵ及びＲＡＭで構成されるマイクロコンピュータであって、接続された各種機器の制御を行う。具体的には、制御部６０は、空調用通信部７０および電力量計用通信部７１と接続されており、各通信部７０，７１の通信制御を行う。また、制御部６０は、各室内機１０ｂ，１１ｂのオン及びオフの制御、気流制御に基づく制御指令の生成を行う。

また、制御部６０は、各空調機１０，１１における総消費電力量Ｅｔｌの算出を行う総電力量算出部６３、および、空調能力Ｑの算出を行う空調能力算出部６１を有している。

総電力量算出部６３は、各空調機１０，１１の消費電力量ｋＷｈに基づいて、各空調機１０，１１の総消費電力量Ｅｔｌを算出する。具体的には、総電力量算出部６３は、タスク空調機１０またはアンビエント空調機１１の所定期間内における消費電力量ｋＷｈの積算値をそれぞれの総消費電力量Ｅｔｌとして算出する。したがって、総消費電力量Ｅｔｌには、各室外機１０ａ，１１ａが消費した電力量の所定期間内における積算値である総消費電力量Ｅｏと、各室内機１０ｂ，１１ｂが消費した電力量の所定期間内における積算値である総消費電力量Ｅｌｋとが含まれる。また、総電力量算出部６３は、所定期間（例えば、１時間）毎に電力量を積算する。このため、総電力量算出部６３は、１時間の間に取得した電力量を積算し、１時間が過ぎれば積算結果をリセットして、再度、電力量の積算を行う。

空調能力算出部６１は、各空調機１０，１１の運転データに基づいて、各空調機１０，１１の空調能力Ｑを推定する。具体的には、空調能力算出部６１は、各室内機１０ｂ，１１ｂにおける蒸発器または凝縮器のエンタルピ差に冷媒循環量Ｇを乗じることによって空調能力を算出する。ここで、冷房時の空調能力Ｑｃは、蒸発器のエンタルピ差Δｉｃに冷媒循環量Ｇを乗じることによって算出され（Ｑｃ＝Δｉｃ×Ｇ）、暖房時の空調能力Ｑｈは、凝縮器のエンタルピ差Δｉｈに冷媒循環量Ｇを乗じることによって算出される（Ｑｈ＝Δｉｈ×Ｇ）。

なお、空調能力算出部６１は、上記演算において用いるエンタルピ差Δｉｃ、Δｉｈ、及び冷媒循環量Ｇを、空調用通信部７０が取得した運転データに基づいて推定する。具体的に、エンタルピ差Δｉｃ、Δｉｈは、空調用通信部７０が取得した運転データ、即ち各空調機１０，１１の運転履歴に関するデータ及び運転状態に関するデータにより把握される蒸発圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃ、及び制御目標値（過熱度ＳＨ、過冷却度ＳＣ）によって求められる。図３は、横軸をエンタルピ、縦軸を圧力として冷暖房のエンタルピ差を示したモリエル線図である。図３には、蒸発圧力Ｐｅや凝縮圧力Ｐｃ、過熱度ＳＨ、過冷却度ＳＣと、エンタルピ差Δｉｃ、Δｉｈとの関係が図示されている。

さらに、空調能力算出部６１は、上記空調能力Ｑｃ，Ｑｈの演算において、蒸発圧力相当飽和温度Ｔｅ、凝縮圧力相当飽和温度Ｔｃを用いて算出した冷媒循環量Ｇを用いる（Ｇ＝ｆ（Ｔｅ，Ｔｃ）。尚、冷媒循環量Ｇの算出方法については、ＡＲＩ：：STANDARD for PERFORMANCE RATION OF POSITIVE DISPLACEMANT REFRIGERANT COMPRESSORS AND COMPRESSOR UNITS, Standard 540(2004)、Carl C. Hiller：DETAILED MODELING AND COMPUTER SIMULATION OF RECIPROCATING REFRIGERATION COMPRESSORS, Proc. of International Compressor Engineering Conference at Purdue (1976), pp12-16を参照のこと。ここで、蒸発圧力相当飽和温度Ｔｅ、凝縮圧力相当飽和温度Ｔｃは、それぞれ凝縮圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃによって決定される変数である。

なお、上述した空調能力の推定動作は、電力量の積算と同様、所定期間（例えば、１時間）毎に行われる。

また、制御部６０は、空調負荷調整部６２を備えている。空調負荷調整部６２は、算出部６４と、決定部６５と、調整部６６とを有している。

算出部６４は、空調能力算出部６１によって推定されたタスク空調機１０の空調能力、すなわち、熱量をタスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとし、空調能力算出部６１によって推定されたアンビエント空調機１１の空調能力、すなわち、熱量をアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとして、タスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとの合計値Ｑｎを算出する（Ｑｎ＝Ｑｎ＿ｔ＋Ｑｎ＿ａ）。

決定部６５は、以下の目的関数および制約条件に従って、算出部６４によって算出された各空調機１０，１１の空調負荷の合計値Ｑｎの時にＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の空調能力（負荷処理量に相当）である最適負荷処理量（第１負荷処理量に相当）Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の空調能力（負荷処理量に相当）である最適負荷処理量（第２負荷処理量に相当）Ｑｏ＿ａを演算し、各空調機１０，１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａを決定する。

目的関数：ＣＯＰ＝ｆ（Ｑｔ）＋ｇ（Ｑａ）
制約条件１：Ｑｎ＝Ｑｔ＋Ｑａ
制約条件２：０≦Ｑｔ≦タスク空調機１０の定格能力
制約条件３：０≦Ｑａ≦アンビエント空調機１１の定格能力

なお、ｆ（Ｑｔ）は、タスク空調機１０のＣＯＰと空調負荷との関係式であり、ｇ（Ｑａ）は、アンビエント空調機１１のＣＯＰと空調負荷との関係式である。また、これらの関係式は、各空調機１０，１１の特性として、記憶部７３に記憶されている。さらに、各空調機１０，１１のＣＯＰとしては、機器ＣＯＰとシステムＣＯＰとが挙げられるが、本実施形態では、システムＣＯＰの場合を例に採る。システムＣＯＰは、各空調能力Ｑを、各空調機１０，１１における総消費電力量Ｅｔｌで除算することで求められる（システムＣＯＰ＝Ｑ／Ｅｔｌ）。なお、本実施形態では、各空調機１０，１１のＣＯＰとして、システムＣＯＰが用いられているが、これに限定されず、機器ＣＯＰが用いられてもよい。

調整部６６は、各空調機１０，１１の空調負荷が決定部６５において決定された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとなるように、各空調機１０，１１の空調能力を制御する。なお、決定部６５において決定された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが「０」であった場合には、調整部６６は、各空調機１０，１１の空調能力を抑制する強制サーモオフを実行する。

また、空調負荷調整部６２は、調整部６６によって各空調機１０，１１が制御された場合には、制御後に空調能力算出部６１によって推定されたタスク空調機１０の空調能力をタスク空調機１０の空調負荷Ｑｍ＿ｔとし、空調能力算出部６１によって推定されたアンビエント空調機１１の空調能力をアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｍ＿ａとして、タスク空調機１０の空調負荷Ｑｍ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｍ＿ａとの合計値Ｑｍを算出する（Ｑｍ＝Ｑｍ＿ｔ＋Ｑｍ＿ａ）。さらに、空調負荷調整部６２は、調整部６６によって空調能力が制御される前に算出部６４によって算出されたタスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとの合計値Ｑｎと、調整部６６によって空調能力が制御された後のタスク空調機１０の空調負荷Ｑｍ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｍ＿ａとの合計値Ｑｍとを比較する。

そして、合計値Ｑｎと合計値Ｑｍとが所定値（例えば、５）以上乖離している場合には、決定部６５、合計値Ｑｍを合計値Ｑｎとして、各空調負荷の合計値Ｑｎの時にＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを演算し、決定する。

（３）負荷処理バランス設定装置の動作
次に、負荷処理バランス設定装置２０が行う動作について、図４を用いて説明する。

負荷処理バランス設定装置２０の有する算出部６４は、空調能力算出部６１によって推定されたタスク空調機１０の空調能力をタスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとし、空調能力算出部６１によって推定されたアンビエント空調機１１の空調能力をアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとして、タスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとの合計値Ｑｎを、所定時間（例えば、１時間）毎に算出する（ステップＳ１）。算出部６４によって合計値Ｑｎが算出されると、決定部６５は、目的関数および制約条件に従って、各空調機１０，１１の各空調負荷の合計値ＱｎにおいてＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを演算し、決定する（ステップＳ２）。決定部６５によって各空調機１０，１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが決定されると、調整部６６は、各空調機１０，１１の空調負荷が決定部６５において決定された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとなるように、各空調機１０，１１を制御する（ステップＳ３）。その後、空調負荷調整部６２は、調整部６６によって制御された後のタスク空調機１０の空調負荷Ｑｍ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｍ＿ａとの合計値Ｑｍを算出する。そして、空調負荷調整部６２は、調整部６６によって空調能力が制御される前のタスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとの合計値Ｑｎと、調整部６６によって空調能力が制御された後のタスク空調機１０の空調負荷Ｑｍ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｍ＿ａとの合計値Ｑｍとを比較する（ステップＳ４）。空調負荷調整部６２によって比較された結果、合計値Ｑｎと合計値Ｑｍとが所定値以上乖離している場合には、ステップＳ２に戻り、合計値Ｑｍを合計値Ｑｎとして、決定部６５によって、各空調機１０，１１の各空調負荷の合計値ＱｎにおいてＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが演算され、決定される。また、空調負荷調整部６２によって比較された結果、合計値Ｑｎと合計値Ｑｍとが所定値以上乖離していない場合には、制御後の各空調機の空調負荷を維持させる。そして、算出部６４によって合計値Ｑｎが算出されてから所定時間（例えば、１時間）が経過すると、ステップＳ１に戻り、再び、算出部６４によってタスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとの合計値Ｑｎが算出される。

なお、負荷処理バランス設定装置２０の動作は、各空調機１０，１１の稼働が停止されるまで行われる。

＜特徴＞
（１）
従来より、タスク空調機とアンビエント空調機とを備える空調システムでは、タスク空調機によって個人群の作業領域に空気調和（例えば、冷房運転、または、暖房運転）が行われることで、空調負荷を低減できると考えられている。

そこで、上記実施形態では、タスク空調機１０とアンビエント空調機１１とを備える空調システム１において、各空調機１０，１１の空調負荷の合計値ＱｎにおけるＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが決定され、各空調機１０，１１の空調負荷が決定された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとなるように各空調機１０，１１の空調能力が制御されている。このため、空調機１０，１１全体における空調負荷を変化させずに、空調機１０，１１全体におけるＣＯＰを向上させることができる。

これによって、各空調機１０，１１の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができている。

（２）
上記実施形態では、目的関数および制約条件に従って、算出部６４によって算出された各空調機１０，１１の空調負荷の合計値Ｑｎの時にＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを演算し、各空調機１０，１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが決定されている。このため、この負荷処理バランス設定装置２０では、各空調機１０，１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａを決定することができる。

＜変形例＞
（Ａ）
上記実施形態では、算出部６４によって、空調能力算出部６１によって推定されたタスク空調機１０の空調能力をタスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとし、空調能力算出部６１によって推定されたアンビエント空調機１１の空調能力をアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとして、タスク空調機１０の空調負荷Ｑｎ＿ｔとアンビエント空調機１１の空調負荷Ｑｎ＿ａとの合計値Ｑｎが算出されている。

これに代えて、算出部によって算出される各空調機の空調負荷の合計値が、各空調機の空調負荷率の合計値であってもよい。この場合、算出部は、各空調機の運転データに基づいて、所定期間における各空調機の空調負荷率を算出する。具体的には、空調負荷率は、式：空調負荷率［％］＝（ΣＱｃ／ΣＨ）／Ｑｒにより求められる。なお、Ｑｒは、定格能力［ｋＷ］を表す。

また、算出部は、算出した各空調機の空調負荷率の合計値を更に算出する。そして、算出部によって算出された空調負荷率の合計値に基づいて、決定部によって、最適負荷処理量が演算され、決定される。そして、決定された最適負荷処理量に基づいて、調整部によって、各空調機の空調能力が制御される。

例えば、図５に示すように、アンビエント空調機の空調負荷率を１０％下げてタスク空調機の空調負荷率を１０％上げることで、アンビエント空調機のＣＯＰが５％下がるけれどもタスク空調機のＣＯＰが３０％上がるような場合には、タスク空調機およびアンビエント空調機の全体の空調負荷率を変えずに、全体のＣＯＰを向上させることができる。

（Ｂ）
上記実施形態では、各空調機１０，１１の空調負荷が決定部６５において決定された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとなるように、調整部６６によって、各空調機１０，１１の空調能力が制御されている。

これに代えて、各空調機において、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔ，Ｑｎ＿ａと算出された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとを比較して、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔ，Ｑｎ＿ａの方が最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａよりも大きい場合に、各空調機の負荷処理量が最適負荷処理量となるように、空調能力が制御されてもよい。

例えば、調整部は、タスク空調機およびアンビエント空調機において、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔ，Ｑｎ＿ａと、算出された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとを比較する。そして、調整部は、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔ，Ｑｎ＿ａと算出された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａとを比較した結果、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔ，Ｑｎ＿ａの方が最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａよりも大きい場合には、各空調機の空調負荷が最適負荷処理量となるように、空調能力を抑制する。

具体的には、調整部は、タスク空調機において、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔと算出された最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔとを比較し、現在の空調負荷Ｑｎ＿ｔの方が最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔよりも大きい場合には、タスク空調機の負荷処理量が最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔとなるように、空調能力を抑制する。また、調整部は、アンビエント空調機において、現在の空調負荷Ｑｎ＿ａと算出された最適負荷処理量Ｑｏ＿ａとを比較し、現在の空調負荷Ｑｎ＿ａの方が最適負荷処理量Ｑｏ＿ａよりも大きい場合には、アンビエント空調機の負荷処理量が最適負荷処理量Ｑｏ＿ａとなるように、空調能力を抑制する。

なお、空調能力を抑制する方法としては、圧縮機のＩＮＶ周波数の上限値を下げる方法、空調システムの電流の上限値を下げる方法、冷房時では蒸発温度を上げ暖房時では凝縮温度を下げる方法、または、冷房時では設定温度を上げ暖房時では設定温度を下げる方法等がある。

（Ｃ）
上記実施形態では、決定部６５によって、目的関数および制約条件に従って、算出部６４によって算出された各空調機１０，１１の空調負荷の合計値Ｑｎの時にＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを演算し、各空調機１０，１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが決定されている。

これに代えて、合計値Ｑｎおよび現在のタスク空調機の空調負荷Ｑｎ＿ｔ、または、合計値Ｑｎおよびアンビエント空調機の空調負荷Ｑｎ＿ａに対して予め記憶部に記憶されている設定値に基づいて、最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが決定されてもよい（図６参照）。なお、図６中の「抑制なし」とは、アンビエント空調機の場合には、合計値Ｑｎからタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを差し引いた値（Ｑｏ＿ａ＝Ｑｎ−Ｑｏ＿ｔ）のことであり、タスク空調機の場合には、合計値Ｑｎからアンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを差し引いた値（Ｑｏ＿ｔ＝Ｑｎ−Ｑｏ＿ａ）のことである。

例えば、合計値（図６中の現在の合計空調負荷ｋＷｈに相当）Ｑｎが「０〜５」であり、かつ、タスク空調機の空調負荷（図６中の現在のタスク空調機の空調負荷ｋＷｈに相当）Ｑｎ＿ｔが「０〜５」の場合には、決定部は、タスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを「０」に決定する。また、決定部は、合計値Ｑｎが「０〜５」の場合であってタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを「０」に決定した場合、アンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを、合計値Ｑｎからタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを差し引いた値、すなわち、Ｑｎに決定する（Ｑｏ＿ａ＝Ｑｎ−０；図６参照）。

また、例えば、合計値Ｑｎが「１０〜１５」であり、かつ、タスク空調機の空調負荷Ｑｎ＿ｔが「０〜５」の場合には、決定部は、現在のアンビエント空調機の空調負荷Ｑｎ＿ａからアンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを決定する。ここで、決定部は、アンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを「０」に決定した場合、タスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを、合計値Ｑｎからアンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを差し引いた値、すなわち、Ｑｎに決定する（Ｑｏ＿ｔ＝Ｑｎ−０）。

さらに、例えば、合計値Ｑｎが「１０〜１５」であり、かつ、タスク空調機の空調負荷Ｑｎ＿ｔが「１０〜１５」の場合には、タスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを「１２」に決定する。また、決定部は、合計値Ｑｎが「１０〜１５」の場合であってタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを「１２」に決定した場合、アンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａを、合計値Ｑｎからタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔを差し引いた値、すなわち、「Ｑｎ−１２」に決定する。

なお、ここでいう空調負荷、および、負荷処理量とは、必要な空調能力、すなわち、熱量ｋＷｈのことである。また、図６中の設定値は、一例であって、ユーザ等によって、設定値が変更できるようにしてもよい。

このように、予め記憶部に記憶されている設定値に基づいて最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが決定されることで、決定部によって目的関数等を用いて最適負荷処理量が決定される場合と比較して、最適負荷処理量の決定に必要な演算を省くことができる。

（Ｄ）
上記実施形態では、決定部６５によって、各空調負荷の合計値ＱｎにおけるＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが決定されている。

これに代えて、決定部によって、各空調負荷の合計値Ｑｎにおける消費電力量が最小となるようなタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが決定されてもよい。

例えば、図７に示すように、空調負荷と消費電力量との関係は、空調機毎に異なる。このため、空調機が複数ある場合、各空調機の空調負荷（図８中の負荷バランスに相当）によって、全体の消費電力量、すなわち、総電力量が異なることになる（図８参照）。このため、各空調機の空調負荷の合計値Ｑｎにおいて消費電力量が最小となるように、各空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａを決定し、各空調機を制御することで、省エネルギーを実現することができる。

なお、この場合、目的関数のｆ（Ｑｔ）はタスク空調機の消費電力量と空調負荷との関係式とし、ｇ（Ｑａ）はアンビエント空調機の消費電力量と空調負荷との関係式とする。

また、決定部によって、各空調負荷の合計値Ｑｎにおける消費電力量が所定レベル以下となるようなタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが決定されてもよい。なお、ここでいう所定レベルとは、各空調機の空調負荷の合計値Ｑｎにおける消費電力量の最小量から所定量までの範囲に相当する。また、所定量は、現在の各空調機の消費電力量の合計よりも小さく、かつ、最小量よりも大きい。

（Ｅ）
上記実施形態では、決定部６５によって各空調機１０，１１の空調負荷の合計値ＱｎにおいてＣＯＰが最大となるようなタスク空調機１０の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが演算され、各空調機１０，１１の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔ，Ｑｏ＿ａが決定されている。

これに代えて、決定部によって各空調機の空調負荷の合計値ＱｎにおいてＣＯＰが所定レベル以上となるようなタスク空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ｔおよびアンビエント空調機の最適負荷処理量Ｑｏ＿ａが演算され、決定されてもよい。

なお、ここでいう所定レベルとは、各空調機の空調負荷の合計値ＱｎにおけるＣＯＰの最大値から所定値までの範囲に相当する。また、所定値は、現在の各空調機の空調負荷における各空調機のＣＯＰの合計値よりも大きい値であり、かつ、合計値ＱｎにおけるＣＯＰの最大値よりも小さい値である。

本発明は、各空調機の空調負荷を調整することで、省エネルギーを実現することができるため、複数の空調機、特に、タスク空調機とアンビエント空調機とを備える空調システムへの適用が有効である。

本発明の実施形態に係る負荷処理バランス設定装置を備える空調システムの構成図。 本発明の実施形態に係る負荷処理バランス設定装置の内部構成を概略的に示す図。 冷暖房のエンタルピ差を示すモリエル線図。 負荷処理バランス設定装置における一連の動作を示すフローチャート。 各空調機における空調負荷率とＣＯＰとの関係を示す図。 変形例（Ｃ）における各空調機の最適負荷処理量を示す図。 変形例（Ｄ）における各空調機の空調負荷と消費電力量との関係の一例を示す図。 変形例（Ｄ）における全体の消費電力量と各空調機の空調負荷との関係を示す図。

符号の説明

１０ タスク空調機（第１空調機）
１１ アンビエント空調機（第２空調機）
２０ 負荷処理バランス設定装置
６４ 算出部
６５ 決定部
６６ 調整部
Ｓ１ タスク域（第１エリア）
Ｓ２ アンビエント域（第２エリア）

Claims (4)

1. 第１エリア（Ｓ１）を対象として空調を行う第１空調機（１０）と、
   前記第１エリアをエリア内に含む第２エリア（Ｓ２）を対象として空調を行う第２空調機（１１）と、
   前記第１空調機および前記第２空調機の空調負荷（Ｑｎ＿ｔ，Ｑｎ＿ａ）の合計値（Ｑｎ）を算出する算出部（６４）と、
   前記算出部によって算出された前記空調負荷の合計値におけるＣＯＰが最大、または、所定レベル以上となるように、前記第１空調機の負荷処理量である第１負荷処理量（Ｑｏ＿ｔ）および前記第２空調機の負荷処理量である第２負荷処理量（Ｑｏ＿ａ）を決定する決定部（６５）と、
   前記決定部によって決定された前記第１負荷処理量に基づいて前記第１空調機を制御し、前記第２負荷処理量に基づいて前記第２空調機を制御する調整部（６６）と、
   を備える負荷処理バランス設定装置（２０）。
2. 前記決定部は、制約条件に従って前記ＣＯＰに関する目的関数を最大にする演算を行うことで、前記第１負荷処理量および前記第２負荷処理量を決定する、
   請求項１に記載の負荷処理バランス設定装置。
3. 前記決定部は、前記空調負荷の合計値に対して予め設定されている設定値に基づいて、前記第１負荷処理量および前記第２負荷処理量を決定する、
   請求項１に記載の負荷処理バランス設定装置。
4. 第１エリアを対象として空調を行う第１空調機と、
   前記第１エリアをエリア内に含む第２エリアを対象として空調を行う第２空調機と、
   前記第１空調機および前記第２空調機の空調負荷の合計値を算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記空調負荷の合計値における消費電力量が最小、または、所定レベル以下となるように、前記第１空調機の負荷処理量である第１負荷処理量および前記第２空調機の負荷処理量である第２負荷処理量を決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された前記第１負荷処理量に基づいて前記第１空調機を制御し、前記第２負荷処理量に基づいて前記第２空調機を制御する調整部と、
   を備える負荷処理バランス設定装置。

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