JP2011089683A - 空気調和機の制御装置、冷凍装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調対象空間内の全体空調負荷と、空調機の空調能力の総和とのバランスを保ちながら消費電力の総和を低減することができる空気調和機の制御装置を得る。
【解決手段】空調対象空間１を空調対象として設置された複数の空調機を制御する制御装置１０であって、複数の空調機毎に、空調能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータＤ１０１が記憶されるデータ記憶部１０２と、複数の空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める全体空調負荷演算部１０４と、性能モデルデータＤ１０１と全体空調負荷Ｌとに基づいて、複数の空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、複数の空調機の消費電力の和が最小となるように、複数の空調機のそれぞれの空調能力Ｑを求める空調能力配分演算部１０５と、空調能力Ｑに関する制御信号を、複数の空調機にそれぞれ送出する制御信号送出部１０６とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の空気調和機を制御する空気調和機の制御装置、及び複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置に関するものである。

複数の空気調和機（以下「空調機」ともいう。）、または冷凍装置（以下「冷凍機」ともいう。）からなるシステムの消費電力を低減するために、経験的なルールや計画手法（数理計画やメタヒューリスティック手法など）により協調運転条件を求めて、空調機または冷凍機の制御要素を制御するものがある。

例えば、特許文献１に記載の複数冷凍機の運転技術では、複数冷凍機の冷凍容量と消費電力との関係をモデル化した近似式を求め、稼働実績データの重心を比較し相対値の変化分に基づき近似式を補正し、補正近似式に基づき複数冷凍機の全体消費電力を演算し、消費電力を小さくする場合の各冷凍機の冷凍容量を設定し運転状態を制御する。

例えば、特許文献２に記載の空調機運転制御装置では、多数の空調機器を組合せた装置における空調機器の最適運転条件を遺伝的アルゴリズム、相互統合型ニューロにより決定する。

例えば、特許文献３に記載の運転制御方法では、１つの室内（空調ゾーン）に複数の空調機を有する場合に、各空調機の運転効率から優先的に運転すべき空調機を設定して、運転開始指示または出力増大指示を与えて、省エネルギー性と耐久性・信頼性向上を図る制御用コンピュータによる中央制御を行う。

特開２００７−８５６０１号公報（３頁２７〜３９行、図４） 特開平８−５１２６号公報（３頁左４９〜右３３行、図１） 特開２００８−５７８１８号公報（３頁４５〜４頁５行、図１０）

同一空間を空調対象として複数の空調機（または冷凍機）が設置される場合、各空調機がそれぞれ単独で運転制御を行うと、一部の空調機の空調能力が過大となったり、一部の空調機の空調能力が過小となるなどの運転制御が行われ、システム全体としてのエネルギー消費量の削減を図ることができない。このため、複数の空調機の協調制御を行いエネルギー消費量の削減を図ることが望まれている。

従来の技術においては、複数の空調機または冷凍機からなるシステムの全体消費電力を低減するための、適切な空調能力または冷凍能力を決定する効率的な制御を行うことができない、という問題点があった。

例えば、前記特許文献１では、全体空調負荷を運転している空調機の容量比に応じて割り当てて空調能力を決定し、割り当てた空調能力に対する消費電力を、空調能力と消費電力の関係を示す近似モデル式から評価している。
しかし、容量比による割り当てでは、消費電力をさらに低減する空調能力の配分が存在する、もしくは、必ずしも消費電力を低減する空調能力の決定ができない。
本来は空調能力と消費電力の関係から、消費電力を低減することができる空調能力を決定する必要がある。

また、運転する空調機の台数により全体空調負荷に見合う空調能力の配分量が変わるため、この空調能力の配分による消費電力量の多寡は、運転台数の選択と密接に関わっている。システム全体の消費電力の低減には、運転台数の選択も欠かせない。
このような観点から先行技術を見ると、前記の空調能力の決定と運転台数の選択を統合的に決定する効率的な制御を行うことができない、という問題点があった。

また、先行技術例では演算方法の計算負荷が高い場合や、演算に必要な参照データが多い場合があり、実用上の制約から計算能力が低くメモリ量に限界のあるマイコンに実装できない、という問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空調対象空間内の全体空調負荷と、空調機の空調能力の総和とのバランスを保ちながら消費電力の総和を低減することができる空気調和機の制御装置を得ることを目的とする。

また、冷凍対象空間内の全体冷凍負荷と、冷凍機の冷却能力の総和とのバランスを保ちながら消費電力の総和を低減することができる冷凍装置の制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る空気調和機の制御装置は、
同一空間を空調対象として設置さ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毎に、空調能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータが記憶されるデータ記憶手段と、
前記複数の空気調和機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を求める全体空調負荷算出手段と、
前記性能モデルデータと前記全体空調負荷とに基づいて、前記複数の空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、且つ、前記複数の空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記複数の空気調和機のそれぞれの空調能力を求める空調能力配分演算手段と、
前記空調能力に関する制御信号を、前記複数の空気調和機にそれぞれ送出する制御信号送出手段と
を備えたものである。

この発明に係る冷凍装置の制御装置は、
同一空間を冷却対象として設置された複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置であって、
前記複数の冷凍装置毎に、冷凍能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータが記憶されるデータ記憶手段と、
前記複数の冷凍装置の冷凍負荷の合計値である全体冷凍負荷を求める全体冷凍負荷算出手段と、
前記性能モデルデータと前記全体冷凍負荷とに基づいて、前記複数の冷凍装置の冷凍能力の和が前記全体冷凍負荷となり、且つ、前記複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、前記複数の冷凍装置のそれぞれの冷凍能力を求める冷凍能力配分演算手段と、
前記冷凍能力に関する制御信号を、前記複数の冷凍装置にそれぞれ送出する制御信号送出手段と
を備えたものである。

この発明は、性能モデルデータと全体空調負荷とに基づいて、複数の空気調和機の空調能力の和が全体空調負荷となり、且つ、複数の空気調和機の消費電力の和が最小となるように、複数の空気調和機のそれぞれの空調能力を求める。
このため、全体空調負荷と空気調和機の空調能力の総和とのバランスを保ちながら消費電力の総和を低減することができる。

また、性能モデルデータと全体冷凍負荷とに基づいて、複数の冷凍装置の冷凍能力の和が全体冷凍負荷となり、且つ、複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、複数の冷凍装置のそれぞれの冷凍能力を求める。
このため、全体冷凍負荷と冷凍装置の冷凍能力の総和とのバランスを保ちながら消費電力の総和を低減することができる。

実施の形態１に係る空気調和機の全体構成図である。 実施の形態１に係る制御装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路を概略的に示す図である。 空調能力と消費電力の関係を表す代表的なグラフである。 実施の形態１に係る性能モデルデータのデータ形式を示す図である。 実施の形態１に係る運転情報データのデータ形式を示す図である。 実施の形態１に係る空調負荷データのデータ形式を示す図である。 実施の形態１に係る協調制御処理の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る制御装置の機能ブロック図である。 実施の形態２に係る協調制御処理の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る運転可能情報データのデータ形式を示す図である。 実施の形態２に係る空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。 実施の形態３に係る拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。 実施の形態４に係る性能モデルデータのデータ形式を示す図である。 空調能力と運転効率との関係を空調機ごとに示したグラフである。 図１５の横軸を中間変数μを用いて示した運転効率のグラフである。 空調能力と運転効率との関係を表す代表的なグラフである。 実施の形態５に係る拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。 実施の形態５に係る空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。 実施の形態６に係る運転情報データのデータ形式を示す図である。 実施の形態６に係る運転情報データのデータ形式を示す図である。 実施の形態６に係る運転可能情報データのデータ形式を示す図である。 実施の形態６に係る運転可能情報データのデータ形式を示す図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る空気調和機の全体構成図である。
図１において、本実施の形態における空気調和機の制御装置（以下「制御装置１０」という。）は、同一空間（以下「空調対象空間１」という。）を空調対象として設置された複数の空気調和機を制御するものである。
複数の空気調和機（以下「空調機」ともいう。）は、それぞれ、室内機２と室外機３とを備えている。各室内機２は、空調対象空間１の中に配置される。各室外機３は、空調対象空間１の外に配置される。室内機２と室外機３は冷媒配管により接続される。
この空調機は、制御装置１０からの制御により、冷媒配管中を流れる冷媒の圧力を変化させて冷媒の吸熱、放熱により、空調対象空間１の空気調和を行うものである。
なお、ここでは例として、４台の空調機からなる空調機システムの全体構成を示しているが、一般的に、空調機はＮ（≧２）台でも良い。
なお、以下の説明において、４台の空調機を区別するときは、空調機Ｎｏ１〜Ｎｏ４で示す。

制御装置１０は、各室内機２と通信線で接続されている。制御装置１０は、室内機２及び室外機３に設置されているセンサ等によりセンシングされた計測データや運転状態に関する情報を入力情報として受け取る。
また、制御装置１０は、ユーザが設定する空調機に関する設定情報や、当該制御装置１０内部で演算した結果データ等を室内機２及び室外機３へ制御信号として送出する。
この制御装置１０は、本発明を適用しない場合の通常のコントロール機能も併せ持ったリモコン等により構成しても良いし、通常のリモコンとは別に設けても良い。
なお、制御装置１０は、計算機等であっても良い。また、制御装置１０と各室内機２との通信は無線通信であっても良い。

図２は実施の形態１に係る制御装置の機能ブロック図である。
図２に示すように、制御装置１０は、データ格納部１０１、データ記憶部１０２、データ設定部１０３、全体空調負荷演算部１０４、空調能力配分演算部１０５、及び制御信号送出部１０６を備えている。

なお、「データ格納部１０１」は、本発明における「データ格納手段」に相当する。
なお、「データ記憶部１０２」は、本発明における「データ記憶手段」に相当する。
また、「全体空調負荷演算部１０４」は、本発明における「全体空調負荷算出手段」に相当する。
また、「空調能力配分演算部１０５」は、本発明における「空調能力配分演算手段」に相当する。
また、「制御信号送出部１０６」は、本発明における「制御信号送出手段」に相当する。

データ格納部１０１は、ユーザから入力された設定データ、通信線を通じて入力される空調負荷データや運転情報データ、演算部で実行する演算途中の中間データ、演算終了後に得られる制御用の出力データを格納する。各データの内容は後述する。

データ記憶部１０２は、全体空調負荷演算部１０４及び空調能力配分演算部１０５が演算に使用する基本的な定義データなどを記憶し、演算で必要なときに参照される。
データ記憶部１０２に記憶されるデータとしては、例えば、空調能力と消費電力との関係を定義した性能モデルを表す関数の係数データ、及び最大空調能力・最小空調能力（以下「性能モデルデータ」という。）などが、各空調機毎に記憶される。データの内容は後述する。

データ設定部１０３は、演算に関する必要な種々のデータをセットしたり、初期化処理を実行する。

全体空調負荷演算部１０４は、データ格納部１０１から次の制御タイミングにおける各空調機の能力値（空調負荷）を参照する。そして、次の制御タイミングにおける各空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を演算して求める。そして、実行後に得られる全体空調負荷データをデータ格納部１０１に書き込む。

空調能力配分演算部１０５は、データ格納部１０１から全体空調負荷データを参照する。また、データ記憶部１０２から性能モデルデータを参照する。そして、全体空調負荷とのバランスを保持し消費電力を低減する空調能力を、性能モデルを考慮して各室外機に割り当てる配分量を演算して求める処理を実行する。そして、実行後に得られる空調能力値をデータ格納部１０１に書き込む。詳細は後述する。

制御信号送出部１０６は、演算結果として得られた各空調機の空調能力をデータ格納部１０１より読み出し、当該空調能力を指示する制御信号を、通信線を通じて各空調機に送出する処理を実行する。

なお、全体空調負荷演算部１０４、空調能力配分演算部１０５、制御信号送出部１０６は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、マイコンやＣＰＵなどの演算装置（コンピュータ）上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。

なお、データ格納部１０１、データ記憶部１０２、データ設定部１０３は、例えばフラッシュメモリなどの記憶装置で構成することができる。

図３は実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路を概略的に示す図である。
図３に示すように、各空調機は、室内機２と室外機３とが、液接続配管及びガス接続配管を介して接続されている。
なお、ここでは、１つの空調機の室内機２及び室外機３が１台である場合を説明するが、本発明はこれに限らず、複数備える構成であっても良い。

室内機２は、室内熱交換器２１、室内送風機２２、温度センサ２３を備えている。
室外機３は、圧縮機３１、四方弁３２、室外熱交換器３３、室外送風機３４、絞り装置３５を備えている。これら圧縮機３１、室外熱交換器３３、絞り装置３５、室内熱交換器２１は環状に接続され、冷媒回路を構成する。

なお、「温度センサ２３」は、本発明における「第１の温度検出手段」に相当する。
また、「温度センサ３６」は、本発明における「第２の温度検出手段」に相当する。

室内熱交換器２１は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。この室内熱交換器２１は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内の空気を冷却する。また、室内熱交換器２１は、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内の空気を加熱する。

室内送風機２２は、室内熱交換器２１に付設され、室内熱交換器２１に供給する空気の流量を可変することが可能なファン等からなる。この室内送風機２２は、室内機２内に室内空気を吸入し、室内熱交換器２１により冷媒との間で熱交換した空気を供給空気として空調対象空間１内に供給する。

温度センサ２３は、例えばサーミスタにより構成される。この温度センサ２３は、室内熱交換器２１内の気液二相状態の冷媒の温度を検出する。すなわち、暖房運転時における凝縮温度、冷房運転時における蒸発温度を検出する。

圧縮機３１は、運転容量を可変することが可能であり、例えばインバータにより制御されるモータ（図示せず）によって駆動される容積式圧縮機を用いる。この圧縮機３１は、制御装置１０により制御される。
なお、本実施の形態では、圧縮機３１が１台のみの場合を説明するが、これに限定されず、室内機２の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機３１が並列に接続されたものであっても良い。

四方弁３２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。この四方弁３２は、冷房運転時には、圧縮機３１の吐出側と室外熱交換器３３とを接続し、圧縮機３１の吸入側と室内熱交換器２１とを接続するように、冷媒流路を切り換える。また、四方弁３２は、暖房運転時には、圧縮機３１の吐出側と室内熱交換器２１とを接続し、圧縮機３１の吸入側と室外熱交換器３３とを接続するように、冷媒流路を切り換える。

室外熱交換器３３は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。この室外熱交換器３３は、そのガス側が四方弁３２に接続され、その液側が絞り装置３５に接続される。室外熱交換器３３は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。

室外送風機３４は、室外熱交換器３３に付設され、室外熱交換器３３に供給する空気の流量を可変することが可能なファン等からなる。この室外送風機３４は、室外機３内に室外空気を吸入し、室外熱交換器３３により冷媒との間で熱交換した空気を室外に排出する。

絞り装置３５は、室外機３の液側配管に接続配置されている。この絞り装置３５は、絞り開度が可変であり、冷媒回路内を流れる冷媒の流量の調節等を行う。

温度センサ３６は、例えばサーミスタにより構成される。この温度センサ３６は、室外熱交換器３３内の気液二相状態の冷媒の温度を検出する。すなわち、冷房運転時における凝縮温度、暖房運転時における蒸発温度を検出する。

以上、本実施の形態における空気調和機の制御装置１０の構成を説明した。
次に、データ格納部１０１、データ記憶部１０２に格納される各種データについて説明する。

［性能モデルデータ］
図４は空調能力と消費電力の関係を表す代表的なグラフである。
図５は実施の形態１に係る性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
空調機の消費電力は、主に圧縮機消費電力、電子基盤入力電力、室内／室外ファン入力電力などからなる。空調機における空調能力と消費電力の関係は、例えば図４に示すようになり、例えば以下の（数式１）のような二次式で十分に近似できる。

ここで、Ｗｋ（ｋＷ）は空調機ｋ（ｋ＝１，２，３…）の消費電力を示す。Ｑ_k（ｋＷ）は空調機ｋの空調能力を示す。ａ_k，ｂ_k，ｃ_kは係数データを示す。

各空調機に対する（数式１）の係数データは、空調機の最小能力値Ｑ^min（ｋＷ）と最大能力値Ｑ^max（ｋＷ）と併せて、性能モデルデータと定義する。
この性能モデルデータは、各空調機毎に、例えば図５に示すデータ形式でデータ記憶部１０２に記憶される。

［運転情報データ］
図６は実施の形態１に係る運転情報データのデータ形式を示す図である。
各空調機に対する運転情報データは、現在の運転状態と次の制御タイミングにおける外部からの制御情報（ユーザによる主電源ＯＦＦ等）や空調機による制御判断（空調機のサーモＯＦＦ後に機器保護のための強制停止時間がある等）に基づいて設定される次の制御タイミングでの運転状態を表す。
例えば、後述する協調制御により運転する場合に「１」、協調制御により運転を停止する場合に「０」、空調機の電源がＯＦＦの場合に「−１」、協調制御の対象外とする場合に「−２」、と定義して、図６に示すデータ形式でデータ格納部１０１に格納する。

この運転情報データは、例えば、協調制御上、次のように扱う。
ある空調機に対する運転情報データが「１」のとき、当該空調機は次の制御タイミングで協調制御により運転させる状態（以下「バランス運転」という。）であり、それ以降に制御機能がサーモＯＮ／ＯＦＦへ必要に応じて状態を遷移させることができる。
ある空調機に対する運転情報データが「０」のとき、当該空調機は次の制御タイミングで協調制御により運転を停止させる状態（以下「バランス停止」という。）であり、それ以降に制御機能がサーモＯＮ／ＯＦＦへ必要に応じて状態を遷移させることができる。
なお、バランス停止の状態においては、圧縮機３１のみを一時停止状態とするようにしても良い。
以上の２状態が協調制御の対象となる状態である。

ある空調機に対する運転情報データが「−１」のとき、当該空調機の電源がＯＦＦの状態である。電源ＯＦＦはユーザによる主電源スイッチの開放状態であり、ユーザにより主電源スイッチの閉路状態に切り換えられない限りサーモＯＮ／ＯＦＦ状態または協調制御対象外の状態への復帰はない。
ある空調機に対する運転情報データが「−２」のとき、当該空調機は、主電源スイッチは閉路状態でありサーモＯＮ／ＯＦＦの状態であるが、ユーザによる設定または制御機能による判断により、協調制御対象となる空調機群から離脱し、協調制御の対象外の状態となる。

［空調負荷データ］
各空調機に対する空調負荷データは、各空調機に具備されているセンサによる計測情報に基づいて次の制御タイミングで出力すべき空調能力を決定する。
ただし、空調負荷データは、電源ＯＦＦの状態にある空調機及び協調制御対象外の状態にある空調機からは得られないものとする。

本実施の形態では、当該空調能力を次の制御タイミングにおける各空調機の空調負荷（ｋＷ）とする。例えば、空調機の設定温度と室内温度との差（ΔＴ_j）に応じて圧縮機３１の回転数（Ｈｚ）を決定し、この回転数に応じて空調能力（ｋＷ）を求め、これを当該空調機の空調負荷（ｋＷ）とする。

空調負荷データは通信線を通じて制御装置１０に送信され、図７に示すデータ形式でデータ格納部１０１に格納する。

図７は実施の形態１に係る空調負荷データのデータ形式を示す図である。
図７においては、例えば図６に示す運転情報データのもとで得られた空調負荷データであり、電源ＯＦＦの状態である空調機Ｎｏ４以外の空調負荷（≧０）を表す。
例えば、ここでは電源ＯＦＦの状態である空調機に対しては空調負荷を「−１」と表現する。また、協調制御対象外の状態である空調機に対しては空調負荷を「−２」と表現すれば良い。

次に、実施の形態１の複数台の空調機による協調制御処理内容について説明する。
上記（数式１）の二次式で表される空調能力と消費電力との関係を使用して、次の制御タイミングで運転している空調機（ここでは空調機Ｎｏ１，２，３，４の４台とする）に対して消費電力を低減する空調能力の割り当ては次のように行う。

ある全体空調負荷Ｌに対して、全体空調負荷Ｌと運転中の空調能力Ｑ_k（ｋ＝１，２，３…）の総和のバランスを保ちながら消費電力Ｗ_k（ｋ＝１，２，３…）の総和を最小にする問題を考える。
ここで、Ｑ^min、Ｑ^maxは空調機の最小能力と最大能力である。

すなわち、各空調機の消費電力の和を、各空調機の空調能力Ｑを変数とした多変数関数とする。そして、各空調機の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなる制約条件のもと、上記の多変数関数が極値となる各空調機の空調能力Ｑをそれぞれ求める。

上記（数式２）の問題の解は解析的に求めることができる。
ここでは、例えばラグランジュの未定乗数法を用いる場合を説明する。なお、上記の問題の解を求めるものであればこれに限るものではない。

まず、上記（数式２）に、各空調機の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなる制約条件を係数とする中間変数μを加え、以下の（数式３）のような第２の多変数関数Ｆを考える。

次に、上記（数式３）の極値条件から以下の（数式４）を得る。

上記（数式４）を整理すると、第２の多変数関数Ｆの各変数が極値となる条件を満たす中間変数μは、次の（数式５）で与えられる。

すなわち、全体空調負荷Ｌと空調能力Ｑ_kの総和とのバランス維持を表す制約式である（数式２）の、ラグランジュ乗数である中間変数μを用いると、各空調機の空調能力Ｑは次のように代数式で与えられる。

このように、中間変数μと、性能モデルデータとに基づき、各空調機の空調能力Ｑをそれぞれ求めることで、協調制御対象の複数の空調機により、最小の消費電力で全体空調負荷Ｌに見合うだけの空調能力を求めることができる。

次に、実施の形態１における協調制御処理の動作を具体的に説明する。

図８は実施の形態１に係る協調制御処理の動作を示すフローチャートである。
以下、図８のフローチャートに沿って説明する。

（Ｓ１０１）
開始処理Ｓ１０１により、制御装置１０は、一連の演算処理をフローにしたがって開始する。

（Ｓ１０２）
まず、初期データ読み込み処理Ｓ１０２において、データ設定部１０３は、データ記憶部１０２に予め記憶されている性能モデルデータＤ１０１を参照する。
また、データ設定部１０３は、データ格納部１０１に格納されている、協調制御対象であり計測可能な状態（バランス運転及びバランス停止の状態）の各空調機が計測した、次の制御タイミングにおける空調負荷データＤ１０２を参照する。
また、データ設定部１０３は、次の制御タイミングにおいて、バランス運転及びバランス停止の状態の空調機の運転情報データＤ１０３を参照する。
そして、データ設定部１０３は、参照した性能モデルデータＤ１０１、空調負荷データＤ１０２、運転情報データＤ１０３を、初期データとして設定して演算の初期化を実行する。

具体的には、データ設定部１０３は、運転情報データＤ１０３より制御対象となる運転台数をメモリ上の変数にセットし、運転台数分の性能モデルデータを空調機Ｎｏごとにメモリ上の変数にセットする。
このとき、全体空調負荷Ｌに対する変数、中間変数μ及び各空調機の空調能力Ｑ_k（ｋ＝１，２，３…）に対する変数を「０」に初期化しておく。

（Ｓ１０３）
次に、全体空調負荷演算部１０４は、空調負荷データＤ１０２から全体空調負荷Ｌを求める。
具体的には次のように演算して求める。
まず、運転情報データＤ１０３に基づいて協調制御対象である空調機（バランス運転及びバランス停止の状態の空調機）を得る。そして、空調負荷データＤ１０２から、協調制御対象である空調機の空調負荷を得て、その合計値を全体空調負荷Ｌとして求める。

例えば、運転情報データＤ１０３が、例えば図６であったとし、空調負荷データＤ１０２が、例えば図７のようにＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，−１であるとすると、協調制御対象であり、空調負荷の計測可能な状態の空調機Ｎｏ１〜３から求められる全体空調負荷は、Ｌ＝Ｌ₁＋Ｌ₂＋Ｌ₃である。

（Ｓ１０４）
続いて、空調能力配分演算部１０５は、性能モデルデータＤ１０１と、空調負荷データＤ１０２、及び運転情報データＤ１０３から、上記（数式５）にしたがって中間変数μを求める。
そして、その結果をデータ格納部１０１の変数に格納する。

（Ｓ１０５）
次に、空調能力配分演算部１０５は、運転している空調機の中で最初の空調機（例えば、空調機Ｎｏが最も小さいもの）を一つ選択する。

（Ｓ１０６）
空調能力配分演算部１０５は、上記処理Ｓ１０５により選択した空調機に対して、データ格納部１０１に格納されている中間変数μと性能モデルデータＤ１０１とから、上記（数式６）にしたがって空調能力Ｑ_kを求める。
そして、その結果をデータ格納部１０１の変数に格納する。

（Ｓ１０７）
空調機選択終了判定処理Ｓ１０７において、空調能力配分演算部１０５は、すべての運転している空調機に対して処理を終了したかどうかを判断する。

（Ｓ１０８）
終了していない場合には、未選択空調機選択処理Ｓ１０８に進み、空調能力配分演算部１０５は、未選択の空調機の中から次の空調機を選択して、処理Ｓ１０６に戻り処理を繰り返す。
空調機をすべて選択し空調能力の演算を完了した場合には、制御信号送出処理Ｓ１０９に進む。

（Ｓ１０９）
制御信号送出処理Ｓ１０９において、制御信号送出部１０６は、各空調機に対して一連の演算の結果求められた空調能力値を出力データとしてデータ格納部１０１より読み出す。
そして、当該空調能力値を実現する制御信号を、次の制御タイミングに合わせて通信線を通じて、各空調機に送出する。

（Ｓ１１０）
終了処理Ｓ１１０により、一連の演算処理を終了する。

このような協調制御により、必要な全体空調負荷Ｌに見合うだけの能力を、運転中の協調制御対象となる各空調機に消費電力を低減するように配分して運転することができるため、全体空調システムとして消費電力を低減するような運転条件を求めて空調機を制御することができる。

以上のように本実施の形態においては、性能モデルデータと全体空調負荷Ｌとに基づいて、複数の空調機の空調能力Ｑの和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、複数の空調機の消費電力Ｗの和が最小となるように、複数の空調機のそれぞれの空調能力Ｑを求める。
このため、空調対象空間１内の全体空調負荷Ｌと、運転中の空調機の空調能力Ｑ_kの総和とのバランスを保ちながら消費電力Ｗ_kの総和を低減することができる。

また、全体空調負荷Ｌと性能モデルデータとを用いて（数式５）に基づき中間変数μを求め、この中間変数μと、性能モデルデータとに基づき、（数式６）により各空調機の空調能力Ｑ_kをそれぞれ求める。
このため、空調機の空調能力の総和が全体空調負荷となり、消費電力の総和が最小となる空調能力を、全体空調負荷Ｌと性能モデルデータとから算出することができる。

なお、実施の形態１では、図８で示すフローチャートを用いて複数台の空調機による協調制御処理内容を説明したが、このフローチャートは実質的に協調制御処理内容を実行するプログラムにより実現しても良い。このプログラムは、制御装置１０としてのリモコンのマイコンに搭載されるが、制御装置１０としてリモコンを使用せずに計算機で構成する場合には、例えば、記録媒体であるハードディスク等に格納されているものが考えられる。

また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＭＯ等であっても良い。
さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体を、電気通信回線を介して取得するようにすることもできる。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１の制御装置１０の機能に加えて、空調機システム全体の総消費電力を低減するため、空調機の運転状態（バランス運転、バランス停止、電源ＯＦＦ、協調制御対象外）を考慮して運転する空調機の選択機能を具備したことを特徴とする。

なお、実施の形態２による制御装置１０に必要な空調システムの全体構成は図１に示す構成図と同じである。

図９は実施の形態２に係る制御装置の機能ブロック図である。
図９に示すように、本実施の形態における制御装置１０は、上記実施の形態１の構成に加え、運転機選択演算部１１０を備えている。
なお、データ格納部１０１、データ記憶部１０２、データ設定部１０３、全体空調負荷演算部１０４、空調能力配分演算部１０５、及び制御信号送出部１０６は、実施の形態１の機能ブロックと同じである。

なお、「運転機選択演算部１１０」は、本発明における「運転空気調和機選択手段」に相当する。

運転機選択演算部１１０は、複数の空調機のうち、運転させる空調機と運転を停止させる空調機との組合せパターンを求めるものである。
具体的には、データ格納部１０１及びデータ記憶部１０２から演算に必要なデータを参照して、次の制御タイミングで運転可能な空調機（これを候補空調機と定義する）の中から運転させる空調機と運転を停止させる空調機とを求める処理を実行する。
実行後に得られる運転させる空調機と運転を停止させる空調機との選択結果はデータ格納部１０１に書き込む。

図１０は実施の形態２に係る協調制御処理の動作を示すフローチャートである。
以下、フローチャートにしたがって説明をする。

（Ｓ２０１）
開始処理Ｓ２０１により、制御装置１０は、一連の演算処理をフローにしたがって開始する。

（Ｓ２０２）
まず、初期データ読み込み処理Ｓ２０２において、データ設定部１０３は、データ記憶部１０２に予め記憶されている性能モデルデータＤ１０１を参照する。
また、データ設定部１０３は、データ格納部１０１に格納されている、協調制御対象であり計測可能な状態（バランス運転及びバランス停止の状態）の各空調機が計測した、次の制御タイミングにおける空調負荷データＤ１０２を参照する。
また、データ設定部１０３は、次の制御タイミングにおける候補空調機の運転可能情報データＤ２０１を参照する。この運転可能情報データＤ２０１については後述する。
そして、データ設定部１０３は、参照した性能モデルデータＤ１０１、空調負荷データＤ１０２、運転可能情報データＤ２０１を、初期データとして設定して演算の初期化を実行する。

具体的には、データ設定部１０３は、運転可能情報データＤ２０１より制御対象となる候補空調機の運転台数をメモリ上の変数にセットし、運転台数分の性能モデルデータを空調機Ｎｏごとにメモリ上の変数にセットする。
このとき、全体空調負荷Ｌに対する変数と、候補空調機の中から作成する組合せデータを格納する変数と、組合せＮｏごとに中間変数μ、各空調機の空調能力Ｑ_kに対する変数、及び総消費電力に対する変数と、最終的に選択された組合せＮｏに対する変数を、「０」に初期化しておく。

ここで候補空調機に対する運転可能情報データＤ２０１について説明する。
運転可能情報データＤ２０１は、次の制御タイミングでの運転可能な空調機を表す。

図１１は実施の形態２に係る運転可能情報データのデータ形式を示す図である。
例えば、運転可能な場合に「１」（次の制御タイミングでバランス運転またはバランス停止が可能な空調機であり、これが候補空調機となる。）と定義する。
また、運転不可能な場合に「０」（次の制御タイミングで運転を行わない空調機）と定義する。
また、電源ＯＦＦの場合に「−１」、協調制御の対象外とする場合に「−２」と定義する。
そして、図１１に示すデータ形式でデータ格納部１０１に格納する。
この場合、空調機Ｎｏ１、２、３が候補空調機である。空調機Ｎｏ４が運転を行わない空調機である。

（Ｓ２０３）
次に、全体空調負荷演算部１０４は、空調負荷データＤ１０２から、候補空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
処理内容は実施の形態１で説明した処理Ｓ１０３と同じである。

（Ｓ２１２）
次に、運転機選択演算部１１０は、候補空調機のうち、運転させる空調機（次の制御タイミングで運転を想定する空調機）と、運転を停止させる空調機（次の制御タイミングで運転停止を想定する空調機）との組合せパターンを求める。ここでは、候補空調機を使って作成可能なすべての組合せをリストとして作成し、図１２に示すデータ形式でデータ格納部１０１に格納する。

図１２は実施の形態２に係る空調機の運転組合せリストのデータ形式を示す図である。
例えば、図１１で与えられた候補空調機Ｎｏ１、２、３から作成される組合せは、図１２のように、全部で７通りとなる。
例えば、図１２の組合せＮｏ１は、次の制御タイミングで運転を想定する空調機が候補空調機Ｎｏ１、２、３の中で空調機Ｎｏ１だけであり、空調機Ｎｏ２と３は運転の停止を想定することを表す。
また例えば、組合せＮｏ７は、候補空調機の全台の運転を想定することを表す。

（Ｓ２０４）
運転機選択演算部１１０は、上記処理Ｓ２１２により作成した組合せパターンの中から最初の組合せ（例えば、組合せＮｏが最も小さいもの）を一つ選択する。

（Ｓ２０５）
次に、空調能力配分演算部１０５は、上記処理Ｓ２０４により選択された組合せにおいて、運転を想定する空調機の空調能力Ｑの和が、候補空調機の全体空調負荷Ｌとなり、且つ、運転を想定する空調機の消費電力Ｗの和が最小となるように、運転を想定する空調機のそれぞれの空調能力Ｑ_kを求める。
そして、その結果をデータ格納部１０１の当該組合せＮｏに対する各変数に格納する。
なお、各空調能力Ｑ_kを求める処理は、実施の形態１で説明した処理Ｓ１０６と同じである。

（Ｓ２０６）
次に、運転機選択演算部１１０は、現在選択されている組合せにおける総消費電力Ｗ_allを求める。
具体的には、運転機選択演算部１１０は、データ記憶部１０２から性能モデルデータＤ１０１を参照し、データ格納部１０１から処理Ｓ２０５の演算結果が格納されている変数を参照する。そして、以下の（数式７）にしたがって各空調機の消費電力Ｗ_kから総消費電力Ｗ_allを求める。そして、データ格納部１０１の当該組合せＮｏに対する消費電力として変数に格納する。

図１２を例に取る。現在選択されている組合せが組合せＮｏ５とする。このとき、運転を想定する空調機は、空調機Ｎｏ１と空調機Ｎｏ３である。また、運転停止を想定する空調機は空調機Ｎｏ２である。
この場合、上記処理Ｓ２０５の演算により、空調機Ｎｏ１と空調機Ｎｏ３に対して空調能力Ｑ₁とＱ₃が求められる。
運転機選択演算部１１０は、（数式７）にしたがって空調機Ｎｏ１と空調機Ｎｏ３の消費電力Ｗから総消費電力Ｗ_allを求める。このとき総消費電力Ｗ_allは、具体的に次の（数式８）のようになる。

（Ｓ２０７）
組合せ選択終了判定処理Ｓ２０７において、運転機選択演算部１１０は、すべての組合せに対して処理を終了したかどうかを判断する。

（Ｓ２０８）
終了していない場合には、未選択組合せ選択処理Ｓ２０８に進み、未選択の組合せの中から次の組合せを選択して、処理Ｓ２０５に戻り処理を繰り返す。
組合せをすべて選択して組合せの演算を完了した場合には、組合せ最終選択処理Ｓ２０９に進む。

（Ｓ２０９）
組合せ最終選択処理Ｓ２０９において、データ格納部１０１からすべての組合せＮｏに対する総消費電力Ｗ_allを参照し、例えば総消費電力Ｗ_allが最小となる組合せを選択する。そして、選択した組合せＮｏをデータ格納部１０１の変数に格納する。

（Ｓ２１０）
制御信号送出処理Ｓ２１０において、制御信号送出部１０６は、上記処理２０９で選択された組合せＮｏに対応する空調機と空調能力値とを、データ格納部１０１より読み出す。
そして、バランス運転またはバランス停止などの運転状態と、当該空調能力値とを実現する制御信号を次の制御タイミングに合わせて通信線を通じて送出する。

（Ｓ２１１）
終了処理Ｓ２１１により、一連の演算処理を終了する。

このような協調制御により、必要な全体空調負荷Ｌに見合うだけの能力を、消費電力を低減するように各空調機に対して運転状態と運転時の空調能力を与えて運転することができるため、全体空調システムとして消費電力を低減するような運転条件を求めて空調機を制御することができる。

以上のように本実施の形態においては、組合せパターンのそれぞれについて、運転させる空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、運転させる空調機の消費電力の和が最小となるように、運転させる空調機の空調能力を求め、運転させる空調機の消費電力の和が最小となる組合せパターンを選択する。
このため、空調対象空間１内の全体空調負荷Ｌと、運転させる空調機の空調能力Ｑ_kの総和とのバランスを保ちながら、運転または停止させる空調機の組合せのうち、総消費電力Ｗ_allが最小となる組合せにより各空調機を制御することができる。
したがって、より小さい消費電力を実現するために適切な空調能力と運転台数を統合的に決定することができる。よって、エネルギー消費量の低減を図ることができる。

また、各空調機の計測した空調負荷データが小さく、該空調負荷が該空調機の最小能力より小さい場合、複数台の空調機がそれぞれ独立に運転状態と運転時の空調能力を制御すると、空調機のサーモＯＮとサーモＯＦＦを繰り返す動きとなり、空調負荷に対して非効率なエネルギー消費となる。
本実施の形態２の複数台の空調機による協調制御によれば、各空調機の計測した空調負荷データの和から得られる全体空調負荷にしたがって運転状態と運転時の空調能力が求められて制御を実行するので、各空調機が個別にサーモＯＮとサーモＯＦＦを繰り返すことなく、必要な全体空調負荷に対して必要最低限のサーモＯＮとサーモＯＦＦしか行わないので、特に空調負荷の小さい場合には、効率的なエネルギー消費となるように空調機を制御することができる。

なお、実施の形態２では、図１０で示すフローチャートを用いて複数台の空調機による協調制御処理内容を説明したが、このフローチャートは実質的に協調制御処理内容を実行するプログラムにより実現しても良い。このプログラムは、制御装置１０としてのリモコンのマイコンに搭載されるが、制御装置１０としてリモコンを使用せずに計算機で構成する場合には、例えば、記録媒体であるハードディスク等に格納されているものが考えられる。

また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＭＯ等であっても良い。
さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体を、電気通信回線を介して取得するようにすることもできる。

実施の形態３．
実施の形態３では、上記実施の形態２の制御装置１０の機能に加えて、さらにバランス停止時（圧縮機の一時停止）の消費電力を考慮して、運転する空調機の選択機能を具備したことを特徴とする。

なお、実施の形態３による制御装置１０に必要な空調システムの全体構成は図１に示す構成図と同じである。

本発明の実施の形態３による複数台の空調機による協調制御処理内容を示すフローチャートは、図１０と同じである。ただし、バランス停止時の消費電力を考慮して処理Ｓ２０６を実施するところが異なる。
以下、上記実施の形態２（図１０）との相違点を説明する。

上記実施の形態２では、（数式８）で示したように、運転中の空調機のみの総消費電力Ｗ_allを求めて、組合せパターンを選択している。
しかし、実際には協調制御によるバランス停止時の空調機では、室内機２の室内送風機２２が稼動していたり、再起動時に備えた制御機能が稼動しており電力を消費している。
協調制御によるバランス停止時の空調機の消費電力ＷをＷ^OFF［ｋＷ］として、実施の形態２と同様に、図１２を例に取り具体的に説明する。

Ｗ^OFFは各空調機に対して設定されるものとし、性能モデルデータを拡張して図１３に示すデータ形式でデータ記憶部１０２に記憶され、演算で必要なときに参照される。

現在選択されている組合せが組合せＮｏ５とする。このとき、運転を想定する空調機は、空調機Ｎｏ１と空調機Ｎｏ３である。また、運転停止を想定する空調機は空調機Ｎｏ２である。
運転機選択演算部１１０は、（数式７）にしたがって各空調機の消費電力Ｗから総消費電力Ｗ_allを求める。
このとき本実施の形態３における総消費電力Ｗ_allは、具体的に次のようになる。

上記のバランス停止時の消費電力も考慮した総消費電力Ｗ_allを使用して、上記実施の形態２と同様に、各組合せの比較評価を行い、最終的に組合せを選択する。

つまり、運転機選択演算部１１０は、組合せパターンのうち、運転させる空調機の消費電力Ｗと、運転を停止させる空調機の運転待機時の消費電力Ｗ^OFFとの和が最小となる組合せパターンを選択する。

以上のように本実施の形態においては、必要な全体空調負荷に見合うだけの能力を、バランス停止時（圧縮機の一時停止）の消費電力も考慮して総消費電力を低減するように各空調機に対して運転状態と運転時の空調能力を与えて運転することができる。
これにより、全体空調システムとして消費電力を低減するような、実運用状況に対応した運転条件を求めて空調機を制御することができるという効果がある。

なお、実施の形態２では、図１０で示すフローチャートを用いて複数台の空調機による協調制御処理内容を説明したが、このフローチャートは実質的に協調制御処理内容を実行するプログラムにより実現しても良い。このプログラムは、制御装置１０としてのリモコンのマイコンに搭載されるが、制御装置１０としてリモコンを使用せずに計算機で構成する場合には、例えば、記録媒体であるハードディスク等に格納されているものが考えられる。

また、このプログラムを記録したコンピュータ読取可能な媒体は、ハードディスクの他にＣＤ−ＲＯＭやＭＯ等であっても良い。
さらには、記録媒体を介することなくプログラム自体を、電気通信回線を介して取得するようにすることもできる。

実施の形態４．
実施の形態４では、空調対象空間１内の温度（以下「室内温度」ともいう。）や、空調対象空間１外の温度（以下「室外温度」ともいう。）により、空調能力と消費電力の関係が変化することを考慮して、消費電力を低減する運転条件を求めることを特徴とする。

なお、実施の形態４による制御装置１０に必要な空調システムの全体構成は図１に示す構成図と同じである。

上記実施の形態１で述べたように、空調機における空調能力と消費電力との関係は、上記（数式１）のような二次式で近似される。
しかし、ある空調能力に対する消費電力は室内温度及び室外温度に依存して変化する。

ある空調機ｋの基準温度（例えば２６℃）における空調能力Ｑ_kと消費電力Ｗ_kとの関係式の係数データをａ_base,k，ｂ_base,k，ｃ_base,kとすると、ある室内温度と室外温度に対する消費電力Ｗ_k（ｋＷ）は、次の（数式１０）で表すことができる。
このとき、室内温度及び室外温度に対応して修正された係数データを、ａ’_k，ｂ’_k，ｃ’_kとする。

ここで、η^qはある室内温度と室外温度に対する能力修正係数を示す。η^wはある室内温度と室外温度に対する入力修正係数を示す。

次に、このような室内温度及び室外温度の影響を考慮した本実施の形態４における協調制御を説明する。

本発明の実施の形態４による複数台の空調機による協調制御処理内容を示すフローチャートは、上記実施の形態１（図８）または実施の形態２（図１０）と同じである。
ただし、各候補空調機に対して室内温度及び室外温度を考慮して修正した係数データにより処理Ｓ１０４とＳ１０７を、または処理Ｓ２０６を実施するところが異なる。
以下、上記実施の形態１（図８）、実施の形態２、３（図１０）との相違点を説明する。

本実施の形態４における性能モデルデータＤ１０１の係数データは、ある基準温度（例えば２６℃）における係数データａ_base,k，ｂ_base,k，ｃ_base,kが、各空調機ごとに設定される。

本実施の形態４における空調能力配分演算部１０５は、室内温度及び室外温度に基づいて、能力修正係数η^q及び入力修正係数η^wを取得する。
ここで、本実施の形態４では、室内温度と室外温度とを、凝縮温度と蒸発温度とに対応させるものとする。
つまり、冷房運転の場合には、温度センサ２３により検出された室内熱交換器２１の蒸発温度を室内温度として検出し、温度センサ３６により検出された室外熱交換器３３の凝縮温度を室外温度として検出する。
また、暖房運転の場合には、温度センサ２３により検出された室内熱交換器２１の凝縮温度を室内温度として検出し、温度センサ３６により検出された室外熱交換器３３の蒸発温度を室外温度として検出する。

そして、空調能力配分演算部１０５は、蒸発温度及び凝縮温度に応じて予め設定された能力修正係数η^q及び入力修正係数η^wを取得する。
例えば、データ格納部１０１に予め、蒸発温度及び凝縮温度に対応する各修正係数の値を設定したテーブル等を記憶させ、これを参照することにより各修正係数を取得する。

次に、空調能力配分演算部１０５は、取得した能力修正係数η^q及び入力修正係数η^wに基づいて、上記（数式１０）を用いて性能モデルデータＤ１０１の係数を修正する。
そして、空調能力配分演算部１０５は、修正した係数データａ’_k，ｂ’_k，ｃ’_kを、新たな性能モデルデータＤ１０１として、図１４に示すデータ形式でデータ記憶部１０２に記憶させ、演算で必要なときに参照する。

なお、ここでは、蒸発温度と凝縮温度とにより各係数を取得したが、これに限らず、室内温度及び室外温度を検出するセンサ等を設けても良い。
また、ここでは、室内温度及び室外温度とから修正係数を求める場合を説明したが、これに限らず、室内温度及び室外温度の少なくとも一方に基づいて、修正係数を求めて性能モデルデータの係数を修正するようにしても良い。

上記（数式１０）のように空調能力と消費電力の関係式が表されると、実施の形態１にあるように、ある室内温度と室外温度において複数空調機により最小の消費電力で全体空調負荷に見合うだけの能力を配分する式、（数式５）、（数式６）において、係数データを新たにａ’_k，ｂ’_k，ｃ’_kで置き換えれば良い。

また、実施の形態２及び３にあるように、ある室内温度と室外温度において運転する空調機の選択時に評価する総消費電力を表す式、例えば（数式８）、（数式９）において、同様に、係数データを新たにａ’_k，ｂ’_k，ｃ’_kで置き換えれば良い。

以上のように本実施の形態においては、室内温度及び室外温度に基づいて、性能モデルデータを修正する。このため、実施の形態４の複数台の空調機による協調制御によれば、室内温度と室外温度の影響により変化する空調能力と消費電力の関係を考慮して、必要な全体空調負荷に見合うだけの能力を、消費電力を低減するように各空調機に対して運転状態と運転時の空調能力を与えて運転することができる。
したがって、全体空調システムとして消費電力を低減するような、実際の室内環境や室外機の設置環境に対応した運転条件を求めて空調機を制御することができるという効果がある。よって、エネルギー消費量の低減を図ることができる。

また、冷媒の蒸発温度及び凝縮温度に応じて修正係数を取得し、この修正係数に基づいて、性能モデルデータＤ１０１の各係数を修正する。
空調サイクルに関連する経年劣化は蒸発温度や凝縮温度に影響し反映されるため、実施の形態４の複数台の空調機による協調制御によれば、空調機の経年劣化の影響は運転状態及び運転空調機の空調能力に動的に考慮されることになる。
よって、使用頻度の違いによる劣化状況や、複数台の空調機構成における使用開始時期の異なる空調機の混在状況に対応して、消費電力を低減するように各空調機に対して運転状態と運転時の空調能力を求めて制御することができるという効果がある。

実施の形態５．
実施の形態５では、候補空調機の数が増大したときに候補空調機を基に作成される運転状態の組合せ数を減らして、実効的な運転条件を低演算負荷で求めることを特徴とする。

なお、実施の形態５による制御装置１０に必要な空調システムの全体構成は図１に示す構成図と同じである。

実施の形態２で説明したように、運転機選択演算部１１０の処理Ｓ２１２においては、候補空調機を使って作成可能なすべての組合せをリストとして作成する。
例えば、図１１で与えられた候補空調機が空調機Ｎｏ１、２、３の場合に作成される組合せは全部で７通りとなり、図１２のようになる。
候補空調機の数が増えると組合せ数は増大し、全組合せに対して総消費電力の計算を実行すると演算負荷が高くなる。演算負荷軽減のためには組合せ数の削減が必要となる。
このとき実用的には運転効率の高い候補空調機から順に組合せに繰り入れることで、作成される組合せを削減するのが良い。

図１５は空調能力と運転効率との関係を空調機ごとに示したグラフである。
図１５に示すように、空調能力と運転効率との関係は、各空調機ごとに異なるものである。このため、設定される各空調機の空調能力Ｑによって、各空調機の運転効率の順序は異なるものである。

しかし、上記実施の形態１〜４で説明した協調制御においては、中間変数μが等しくなるように各空調機の空調能力が配分される。
ここで、中間変数μを横軸にして図１５の効率曲線を描くと図１６のようになる。
図１６に示すように、協調制御により中間変数μが一定である場合、各空調機の運転効率の順位は、おおよそ最大効率の大きい空調機の順番で良いと考えられる。
ただし、効率曲線がクロスするときには必ずしも正確ではない。

上記の結果から、各空調機の運転効率の最大値（以下「最大運転効率γ^max」ともいう。）を求めて、この最大運転効率γ^maxの順序に基づいて、各空調機の組合せパターンを検討すれば良いことがわかる。

空調機における空調能力と消費電力の関係が、（数式１）のように二次式で十分に近似できるとき、ある空調機ｋに対する運転効率γ_kは次の（数式１１）のように与えられる。

このとき最大運転効率γ^maxは（数式１２）となる。
運転効率γの代表的なグラフを図１７に示す。図１７の中で×印は最大運転効率γ^maxを表す。

さらに、上記実施の形態４で説明したように、運転効率は室内温度や室外温度により変化するために、その影響を反映した運転効率を適切に求めることが必要となる。
本実施の形態では、例えば、次のように室内温度や室外温度を考慮した運転効率を求める。

室内温度と室外温度の影響を考慮した場合に、ある空調機ｋのある基準温度（例えば２６℃）の最大運転効率をγ^max _base,kとすると、（数式１２）は次のように書ける。

次に、上記のような運転効率の順序に基づいて、組合せパターンの削減を行う本実施の形態４における協調制御を説明する。

本発明の実施の形態５による複数台の空調機による協調制御処理内容を示すフローチャートは、上記実施の形態２（図１０）と同じである。
ただし、処理Ｓ２１２において、各候補空調機に対して室内温度及び室外温度を考慮した最大運転効率に基づいて、運転状態の組合せリストを作成するところが異なる。
以下、上記実施の形態２〜４（図１０）との相違点を説明する。

図１８は実施の形態５に係る拡張した性能モデルデータのデータ形式を示す図である。
本実施の形態におけるデータ記憶部１０２には、性能モデルデータを拡張して、各空調機に対して設定されるγ^max _baseを含め、図１８に示すデータ形式で記憶される。そして、演算で必要なときに参照される。
なお、上記実施の形態３に適用する場合には、図１３に示した性能モデルデータを同様に拡張しても良い。

本実施の形態における運転機選択演算部１１０は、処理Ｓ２１２において、（数式１３）にしたがって、演算タイミングにおける室内温度と室外温度から求めた係数η^wとη^q
、データ記憶部１０２に記憶されたγ^max _baseとにより、すべての候補空調機の最大運転効率を演算する。

そして、候補空調機を最大運転効率の降順に並べて、最初の候補空調機から順に組合せに繰り入れて組合せリストを作成する。
このとき、候補空調機がＮ個あるときに作成される組合せを、例えばＮ通りに削減するのが良い。
つまり、最大運転効率が最も大きい空調機が、運転させる空調機に含まれるように組合せパターンを求める。

具体的には、候補空調機が空調機Ｎｏ１、２、３であるとする。
また、各候補空調機に対して求められた最大運転効率が、空調機Ｎｏ１が「２．７」であり、空調機Ｎｏ２が「３．０」であり、空調機Ｎｏ３が「２．３」であるとする。
この場合、候補空調機を最大運転効率の降順に並べると、空調機Ｎｏ２、１、３の順となる。
したがって、組合せリストは図１９のように作成される。

このように、候補空調機がＮ台の場合は、最大運転効率の高い順に、Ｎ通りの組合せパターンを対象に消費電力量を計算する。
以降、上記実施の形態２と同様の動作により、組合せパターンのうち総消費電力が最小値となる組合せパターンにより運転状態及び空調能力を設定すれば良い。

以上のように本実施の形態においては、運転効率の最大値の順序に基づき、複数の空調機のうち、運転させる空調機と運転を停止させる空調機との組合せパターンを求める。
このため、消費電力を低減するような空調機の運転状態と運転時の空調能力を演算により求めるときに、候補空調機による運転状態の組合せ数を効率的に削減することができる。

また、候補空調機による運転状態の組合せ数を削減することにより、演算負荷を低減することができるため、実用上の制約から計算能力が低くメモリ量に限界のあるマイコンであっても、協調制御処理を実装することができる。

実施の形態６．
実施の形態６では、ユーザが協調制御に参加することができる空調機を予め設定することができる、もしくは協調制御から離脱する空調機を予め設定することができることを特徴とする。

なお、実施の形態６による制御装置１０に必要な空調システムの全体構成は図１に示す構成図と同じである。

協調制御からの離脱を表す状態は２種類あり、１つは主電源ＯＦＦにする状態であり、もう１つは協調制御対象外にする状態である。
データ格納部１０１には、複数の空調機毎に、協調制御の対象であるか否かを示す情報が記憶される。

上述した実施の形態１のように、複数の空調機の協調制御を行う場合には、次のようになる。
ユーザが特定の空調機の運転を停止させるとき、当該空調機に対する主電源をＯＦＦとする。このとき、当該空調機から通信線を介して、主電源ＯＦＦの運転状態が制御装置１０へ与えられる。そして、運転情報データＤ１０３において、当該空調機に「−１」を与えてデータ格納部１０１に格納する。
例えば、空調機Ｎｏ１、２、３を運転し、空調機Ｎｏ４を停止させる場合には、図２０のようなデータが設定される。

また、ユーザが特定の空調機を協調制御対象外として運転させたいとき、当該空調機に対して協調制御対象外の状態を設定する。
つまり、ユーザの設定により、運転情報データＤ１０３において当該空調機に「−２」を与えてデータ格納部１０１に格納する。
例えば、空調機Ｎｏ１、２、３を運転し、空調機Ｎｏ４を協調制御対象外とする場合には、図２１のようなデータを設定する。

そして、図８に示すフローチャートに沿って協調制御処理を実施する。
すなわち、全体空調負荷演算部１０４は、複数の空調機のうち、制御対象である空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
また、空調能力配分演算部１０５は、複数の空調機のうち、制御対象である空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、制御対象である空調機の消費電力の和が最小となるように、空調機の空調能力を求めることになる。
その他の動作は、上記実施の形態１（図８）と同様である。

実施の形態２のように複数の運転している空調機に対して運転する空調機の選択及び空調機の能力配分で実現する場合には、次のようになる。
ユーザが特定の空調機の運転を停止させるとき、当該空調機に対する主電源をＯＦＦとする。このとき、当該空調機から通信線を介して、主電源ＯＦＦの運転状態が制御装置１０へ与えられる。そして、運転可能情報データＤ２０１において、当該空調機に「−１」を与えてデータ格納部１０１に格納する。
例えば、次の制御タイミングで運転可能な空調機が空調機Ｎｏ１、２で、運転不可能な空調機が空調機Ｎｏ３で、電源ＯＦＦの空調機が空調機Ｎｏ４の場合には、図２２のようなデータが設定される。

また、ユーザが特定の空調機を協調制御対象外として運転させたいとき、当該空調機に対して協調制御対象外の状態を設定する。
つまり、運転可能情報データＤ２０１において当該空調機に「−２」を与えてデータ格納部１０１に格納する。
例えば、空調機Ｎｏ１、２、４を運転し、空調機Ｎｏ３を協調制御対象外とする場合には、図２３のようなデータを設定する。

そして、図１０に示すフローチャートに沿って協調制御処理を実施する。
すなわち、全体空調負荷演算部１０４は、複数の空調機のうち、制御対象である空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
また、空調能力配分演算部１０５は、複数の空調機のうち、制御対象である空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、制御対象である空調機の消費電力の和が最小となるように、空調機の空調能力を求めることになる。
その他の動作は、上記実施の形態２（図１０）と同様である。

なお、実施の形態３〜５においても、同様に、データ格納部１０１の情報に基づいて、協調制御に参加する制御対象である空調機について、協調制御を行うようにすることができる。

以上のように本実施の形態においては、データ格納部１０１には複数の空調機毎に協調制御の対象であるか否かを示す情報が記憶される。
このため、実施の形態６の複数台の空調機による協調制御によれば、ユーザにより協調制御の対象とするかどうかを設定することができる。
また、ある状況で空調が不必要な箇所に設置されている空調機を電源ＯＦＦしてもそれ以外の空調機で協調制御が継続できる。
また、ある状況で空調が、空調機の性能や環境条件によらずに、必要な箇所に設置されている空調機を協調制御対象外として設定してもそれ以外の空調機で協調制御が継続できる。
このように、ユーザ判断による省エネルギー設定や快適性の実現に対して柔軟な制御を実現することができるという効果がある。

実施の形態７．
実施の形態７では、協調制御対象の空調機に対して設置箇所のセンサ情報が設定情報との乖離が大きいときに、協調制御から離脱して当該空調機を独立に運転させることを特徴とする。

なお、実施の形態７による制御装置１０に必要な空調システムの全体構成は図１に示す構成図と同じである。

本実施の形態では、センサ情報として、協調制御対象の空調機に対する設置箇所の室内温度（空調負荷）の場合を述べる。

上記実施の形態１のように、複数の運転している空調機の空調能力の配分で実現する場合には、次のようになる。

図８のフローチャートに基づき、初期データ読み込み処理Ｓ１０２において、データ設定部１０３は、次の制御タイミングにおいて、バランス運転及びバランス停止の状態の空調機の運転情報データＤ１０３を参照する。
また、データ設定部１０３は、バランス運転（運転情報データＤ１０３が「１」）及びバランス停止（運転情報データＤ１０３が「０」）の状態となっている空調機の空調負荷データＤ１０２を参照する。
このとき、現在、バランス運転またはバランス停止の状態となっている空調機の空調負荷データＤ１０２の大きさが、所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））より大きいときに、運転情報データＤ１０３で現在「１」または「０」となっている値を、「−２」（協調制御対象外）と修正する。

なお、室内温度と設定温度との乖離は、そのときの空調負荷に反映されるため、ここでは空調負荷の大きさを判定基準として使用した。なお、計測した室内温度と設定温度の偏差を判定基準としても良い。

運転情報データＤ１０３を修正した後の一連の処理は、修正後の運転情報データＤ１０３に基づいて図８のフローチャートにおける処理Ｓ１０３以降と同じである。
すなわち、全体空調負荷演算部１０４は、複数の空調機のうち空調負荷が所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））よりも小さい空調機を、制御対象である空調機として選択し、該制御対象である空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
また、空調能力配分演算部１０５は、複数の空調機のうち、制御対象である空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、制御対象である空調機の消費電力の和が最小となるように、空調機の空調能力を求めることになる。

実施の形態２のように複数の運転している空調機に対して運転する空調機の選択及び空調機の能力配分で実現する場合には、次のようになる。

図１０のフローチャートに基づき、初期データ読み込み処理Ｓ２０２において、データ設定部１０３は、次の制御タイミングにおける候補空調機の運転可能情報データＤ２０１を参照する。
また、データ設定部１０３は、バランス運転（運転可能情報データＤ２０１が「１」）及びバランス停止（運転可能情報データＤ２０１が「０」）の状態となっている空調機の空調負荷データＤ１０２を参照する。
このとき、現在、バランス運転またはバランス停止の状態となっている空調機の空調負荷データＤ１０２の大きさが、所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））より大きいときに、運転可能情報データＤ２０１で現在「１」または「０」となっている値を、「−２」（協調制御対象外）と修正する。

なお、室内温度と設定温度との乖離は、そのときの空調負荷に反映されるため、ここでは空調負荷の大きさを判定基準として使用した。なお、計測した室内温度と設定温度の偏差を判定基準としても良い。

運転可能情報データＤ２０１を修正した後の一連の処理は、修正後の運転可能情報データＤ２０１に基づいて図１０のフローチャートにおける処理Ｓ２０３以降と同じである。
すなわち、全体空調負荷演算部１０４は、複数の空調機のうち空調負荷が所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））よりも小さい空調機を、制御対象である空調機として選択し、該制御対象である空調機の空調負荷の合計値である全体空調負荷Ｌを求める。
また、空調能力配分演算部１０５は、複数の空調機のうち、制御対象である空調機の空調能力の和が全体空調負荷Ｌとなり、且つ、制御対象である空調機の消費電力の和が最小となるように、空調機の空調能力を求めることになる。

なお、実施の形態３〜６においても、空調機の空調負荷が、所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））より大きいときに、運転情報データＤ１０３または運転可能情報データＤ２０１を「−２」（協調制御対象外）と修正することで、同様の動作を行うことができる。

以上のように本実施の形態においては、空調負荷が所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））より大きい空調機を協調制御対象外として、空調負荷が所定値（例えばＬ^TH（ｋＷ））よりも小さい空調機を、制御対象である空調機として選択する。
このため、実施の形態７の複数台の空調機による協調制御装置によれば、ある空調機の主に担当する空調エリアで室温と設定温度の差が大きいときに、当該空調機は協調制御を離脱して専ら該空調エリアに対して作用することができる。
これにより、快適性がある範囲を逸脱して損なわれている状況に柔軟な制御を実現することができるという効果がある。

なお、上記実施の形態１〜７においては、複数の空調機を制御する空調機の制御装置１０について説明したが、これに限らず、同一空間を冷却対象として設置された複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置であっても、上記実施の形態１〜７の動作を適用することができる。
例えば、冷凍用のショーケース等の内部を、室内熱交換器２１により冷却する冷凍装置を複数備えるシステムにおいて、同様に、複数の冷凍装置毎に冷凍能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータを記憶させ、複数の冷凍装置の冷凍負荷の合計値である全体冷凍負荷を求める。
そして、性能モデルデータと全体冷凍負荷とに基づいて、複数の冷凍装置の冷凍能力の和が全体冷凍負荷となり、且つ、複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、複数の冷凍装置のそれぞれの冷凍能力を求めることで、上記実施の形態１〜７と同様の協調制御を行うことが可能である。これにより、全体冷凍負荷と冷凍装置の冷凍能力の総和とのバランスを保ちながら消費電力の総和を低減することができる。

１ 空調対象空間、２ 室内機、３ 室外機、１０ 制御装置、２１ 室内熱交換器、２２ 室内送風機、２３ 温度センサ、３１ 圧縮機、３２ 四方弁、３３ 室外熱交換器、３４ 室外送風機、３５ 絞り装置、３６ 温度センサ、１００ 運転制御手段、１０１ データ格納部、１０２ データ記憶部、１０３ データ設定部、１０４ 全体空調負荷演算部、１０５ 空調能力配分演算部、１０６ 制御信号送出部、１１０ 運転機選択演算部。

Claims (12)

1. 同一空間を空調対象として設置さ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毎に、空調能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータが記憶されるデータ記憶手段と、
   前記複数の空気調和機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を求める全体空調負荷算出手段と、
   前記性能モデルデータと前記全体空調負荷とに基づいて、前記複数の空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、且つ、前記複数の空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記複数の空気調和機のそれぞれの空調能力を求める空調能力配分演算手段と、
   前記空調能力に関する制御信号を、前記複数の空気調和機にそれぞれ送出する制御信号送出手段と
   を備えたことを特徴とする空気調和機の制御装置。
2. 前記空調能力配分演算手段は、
   前記性能モデルデータに基づき、前記複数の空気調和機の消費電力の和を、各空気調和機の空調能力を変数とした多変数関数として求め、
   前記複数の空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となる制約条件のもと、前記多変数関数が極値となる前記各空気調和機の空調能力をそれぞれ求める
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置。
3. 前記空調能力配分演算手段は、
   前記多変数関数に前記制約条件を係数とする中間変数を加えた第２の多変数関数において、該第２の多変数関数の各変数が極値となる条件を満たす前記中間変数を求め、
   該中間変数と、前記性能モデルデータとに基づき、前記各空気調和機の空調能力をそれぞれ求める
   ことを特徴とする請求項２記載の空気調和機の制御装置。
4. 前記複数の空気調和機のうち、運転させる空気調和機と運転を停止させる空気調和機との組合せパターンを求める運転空気調和機選択手段を備え、
   前記空調能力配分演算手段は、
   前記組合せパターンのそれぞれについて、前記運転させる空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、且つ、前記運転させる空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記運転させる空気調和機の空調能力を求め、
   前記運転空気調和機選択手段は、
   前記組合せパターンのうち、前記空調能力配分演算手段が求めた前記空調能力における、前記運転させる空気調和機の消費電力の和が最小となる組合せパターンを選択し、
   前記制御信号送出手段は、
   選択された前記組合せパターンに応じて、運転状態及び前記空調能力に関する制御信号を、前記複数の空気調和機に送出する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機の制御装置。
5. 前記運転空気調和機選択手段は、
   前記組合せパターンのうち、前記空調能力配分演算手段が求めた前記空調能力における、前記運転させる空気調和機の消費電力と、前記運転を停止させる空気調和機の運転待機時の消費電力との和が最小となる組合せパターンを選択する
   ことを特徴とする請求項４記載の空気調和機の制御装置。
6. 前記空気調和機は、前記空調対象の空間内の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記空調対象の空間外の温度を検出する第２の温度検出手段とを備え、
   前記空調能力配分演算手段は、
   前記空調対象の空間内の温度及び前記空調対象の空間外の温度の少なくとも一方に基づいて、前記性能モデルデータを修正する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の空気調和機の制御装置。
7. 前記複数の空気調和機は、それぞれ、圧縮機、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器を環状に接続した冷媒回路を有し、
   前記第１の温度検出手段は、前記室内熱交換器の冷媒温度を、前記空調対象の空間内の温度として検出し、
   前記第２の温度検出手段は、前記室外熱交換器の冷媒温度を、前記空調対象の空間外の温度として検出し、
   前記空調能力配分演算手段は、
   前記室内熱交換器の冷媒温度及び前記室外熱交換器の冷媒温度に応じて予め設定された修正係数を取得し、
   該修正係数に基づいて、前記性能モデルデータを修正する
   ことを特徴とする請求項６記載の空気調和機の制御装置。
8. 前記運転空気調和機選択手段は、
   前記性能モデルデータに基づき、前記複数の空気調和機の運転効率の最大値をそれぞれ求め、
   前記運転効率の最大値の順序に基づき、前記複数の空気調和機のうち、運転させる空気調和機と運転を停止させる空気調和機との組合せパターンを求める
   ことを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の空気調和機の制御装置。
9. 前記運転空気調和機選択手段は、
   前記運転効率の最大値が最も大きい空気調和機が、前記運転させる空気調和機に含まれるように前記組合せパターンを求める
   ことを特徴とする請求項８記載の空気調和機の制御装置。
10. 前記複数の空気調和機毎に、制御対象であるか否かを示す情報が記憶されるデータ格納手段を備え、
    前記全体空調負荷算出手段は、
    前記複数の空気調和機のうち、制御対象である前記空気調和機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を求め、
    前記空調能力配分演算手段は、
    前記複数の空気調和機のうち、制御対象である前記空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、且つ、制御対象である前記空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記空気調和機の空調能力を求める
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の空気調和機の制御装置。
11. 前記全体空調負荷算出手段は、
    前記複数の空気調和機のうち空調負荷が所定値よりも小さい空気調和機を、制御対象である空気調和機として選択し、該制御対象である空気調和機の空調負荷の合計値である全体空調負荷を求め、
    前記空調能力配分演算手段は、
    前記複数の空気調和機のうち、制御対象である前記空気調和機の空調能力の和が前記全体空調負荷となり、且つ、制御対象である前記空気調和機の消費電力の和が最小となるように、前記空気調和機の空調能力を求める
    ことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の空気調和機の制御装置。
12. 同一空間を冷却対象として設置された複数の冷凍装置を制御する冷凍装置の制御装置であって、
    前記複数の冷凍装置毎に、冷凍能力と消費電力との関係を表す性能モデルデータが記憶されるデータ記憶手段と、
    前記複数の冷凍装置の冷凍負荷の合計値である全体冷凍負荷を求める全体冷凍負荷算出手段と、
    前記性能モデルデータと前記全体冷凍負荷とに基づいて、前記複数の冷凍装置の冷凍能力の和が前記全体冷凍負荷となり、且つ、前記複数の冷凍装置の消費電力の和が最小となるように、前記複数の冷凍装置のそれぞれの冷凍能力を求める冷凍能力配分演算手段と、
    前記冷凍能力に関する制御信号を、前記複数の冷凍装置にそれぞれ送出する制御信号送出手段と
    を備えたことを特徴とする冷凍装置の制御装置。

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