JP7085069B1 - デマンド制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
特に、空調機は室外機が建物の屋外に設置されていることから、操作装置を室外機の近くに設置するための電気配線工事費及び通信用配線工事費が高くついていた。この配線工事にコストがかかることが、電力需要家がデマンド制御システムの導入をためらう要因の一つとなっていた。
上記構成により、例えば雨天が続き太陽電池から給電できず且つ二次電池も電池切れになった場合でも、一次電池に切り替えて制御回路に電力を供給することができ、より長期間操作装置を稼働させることができる。
上記構成により、例えば操作装置を負荷機器にねじ止めする場合よりも、操作装置を負荷機器に対して容易に取り付けることが可能になる。また、操作装置の太陽電池パネルが受光するのに適切な位置に、操作装置を配置させることができる。
上記構成により、環境情報の測定結果に基づいて負荷機器を制御することが可能になる。
上記構成により、デマンド制御システムは、室内の温度及び湿度に基づいて負荷機器を制御することが可能になる。
上記構成により、人と存在しているか否かの判断に基づいて、監視装置は制御指令を出すことができる。例えば室内の照度が所定値以下(消灯状態)であった場合、又は、二酸化炭素の濃度が所定値以下であった場合、部屋に人がいない(不在)と判断して、負荷機器の動作を停止する。室内に人がいると判断した場合は、負荷機器を調整(例えば空調機の場合、室外機の駆動能力を下げる)して消費電力の低減を図る。
上記構成により、ビーコン信号を受信することで、室内に人がいることを検知できるため、ビーコン信号を受信しない場合、部屋に人が不在であると判断して、負荷機器の動作を停止させることができる。また、ビーコン信号を受信した場合、人がいると判断して、負荷機器を調整して、消費電力の低減を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図1は、建物B内に設けられたデマンド制御システム1の全体を示す構成図である。
デマンド制御システム1は、温度や湿度を調整する空調機3(負荷機器)と、空調機3等を含むの建物B全体の電力量を測定する電力測定装置5と、電力量を監視する監視装置10と、監視装置10からの制御指令により空調機3を操作する操作装置20とから構成される。また、各階の部屋Rには温度及び湿度等を測定する環境情報測定装置30が設けられている。
電力測定装置5、操作装置20、環境情報測定装置30、及び監視装置10は有線又は無線のネットワークで接続されており情報の送受信が可能になっている。監視装置10は、インターネット等の外部のネットワークNと接続されており、遠隔地の管理者用端末50と情報を送受信することができる。
本実施形態における負荷機器としての空調機3は、室内機3aと室外機3bとから構成される。室内機3aは、各部屋Rの内部に設置され室内の温度や湿度を調整する。室外機3bは、室内機3aと冷媒配管及び電線を通じて接続されており、屋外に設置されている。空調機3は、室内機3aを直接操作することにより電源のON/OFF、設定温度又は湿度等を変更することが可能である。また、空調機3は、室外機3bにより、電源のON/OFFして、使用電力を調整することができる。また、室外機3bの駆動能力を制御することによっても使用電力量を調整することができる。例えば、室外機3bのコンプレッサ等の出力を絞ることにより、設定温度にまで室内の温度が達する到達時間を遅らせて、それにより使用電力を減らすことができる。その結果として室内の温度が上下する場合がある。なお、本実形態では負荷機器として空調機3を用いているが、これは一例であり、負荷機器は照明器具、冷凍装置又は冷蔵装置であってもよい。
上述したように電力測定装置5は建物B全体の電力量を測定することが可能となっている。電力測定装置5は、電力量をデジタルで測定可能な電力メータで、スマートメータと呼ばれるものであり、受電装置40内に設置される。電力測定装置5は、監視装置10とネットワークで接続されており、測定した電力の消費量(電力量)の測定値をデジタルデータとして監視装置10に送信する。測定値の送信に用いられるネットワークは有線でも無線であってもよい。
監視装置10は、空調機3等の建物B全体の電力量を監視する装置である。監視装置10は、電力測定装置5から受信した電力量から算出した需要電力の予測値が目標値を越えそうな場合に、操作装置20に制御指令を出して、空調機3の稼働を下げることを行う。
電力会社との契約電力の基本料金は、過去一年間で発生した最大需要電力で最も大きい値によって定められている。
より詳しく説明すると、需要電力は、30分間に消費された電力の平均値である(図3Aの左のグラフ参照)。この需要電力は月毎にまとめられ、ひと月の需要電力の最大値がその月の最大需要電力(デマンド)となる(図3Aの中央のグラフ参照)。契約電力は、過去一年間で発生した最大需要電力のうち最も大きい値を基準として定められる(図3の右のグラフ参照)。そのため、ひと月でも突出して高い最大需要電力を記録した場合(例えば1000kw)、その最大需要電力で契約することとなる。そのため、電力をそれほど使用しない他の月では割高な基本料金を支払うこととなる。
例えば、監視装置10は、15分経った時点で、同じように空調機を使用した場合の平均消費電力(予測値)を算出する。既に使用している積算電力が1000kW(目標値)の半分を超えている場合、予測値が目標値を超える可能性がある。監視装置10は、予測値と目標値とを比較して、予測値が目標値を越えるか否かを判定する。目標値を越えると判定した場合、監視装置10は、操作装置20に、使用電力量を下げる制御指令を送信する。
このように、制御指令は、季節、外気温、部屋Rの温度又は湿度、室内の人の有無によって設定される。
操作装置20は、室外機3bの駆動能力を制御する装置である。操作装置20は、空調機3の室外機3bと有線により接続され、監視装置10と無線により接続される。操作装置20は、監視装置10から受信した制御指令に応答して、空調機3を操作する。例えば、監視装置10から、空調機3を停止する制御指令を受信した場合、操作装置20は室外機3bの電源をOFFにすることで、空調機3を停止させる。空調機3の駆動能力を下げる制御指令を受信した場合、操作装置20は、例えば室外機3b内のコンプレッサの出力を下げるよう室外機3bを操作する。
操作装置20の記憶装置には、コンピュータとして必要な機能を果たすメインプログラムに加えて、監視装置10から受信した制御指令を処理するプログラムが記憶されている。記憶されたプログラムがCPU211によって実行されることにより、操作装置20の機能が発揮される。
リチウム一次電池224は、直流電力の放電のみができる化学電池であり、交換することが可能になっている。一次電池は、マンガン乾電池・アルカリマンガン乾電池等の乾電池であってもよい。
リチウムイオン二次電池223からの電力が不足する場合であっても、リチウム一次電池224から電力を制御回路21に供給することができ、より長い期間連続して操作装置20を稼働させることができる。
操作装置20を室外機3bにねじ止めする場合よりも容易に取り付けることができる。また、容易に取り外しすることができるため、操作装置20の交換やリチウム一次電池224の交換も容易である。
日中において、太陽電池パネル221により発電する(S101)。このとき、制御回路21が動作するのに充分な電力を供給可能か否か判断する(S102)。充分な電力を供給可能である場合(S102でYes)、電源回路22は、制御回路21に太陽電池パネル221による発電電力を制御回路21に供給する(S103)。このとき、余剰電力が有るか否かを判断する(S104)。余剰電力がある場合、電源回路22は充電回路222により、リチウムイオン二次電池223に余剰電力を充電する(S105)。
太陽電池パネル221から発電電力を供給できず且つリチウムイオン二次電池からも充分な電力を供給することができない場合(S106でNo)、リチウム一次電池224から電力を制御回路21に供給する(S108)。
デマンド制御システム1は、環境情報測定装置30を備えている。環境情報測定装置30は、空調機3が設置された部屋Rの環境情報を測定し、測定した環境情報のデータを監視装置10にネットワーク経由で送信する装置である。
環境情報測定装置30はコンピュータであり、記憶装置であるROM・RAM32には、コンピュータとして必要な機能を果たすメインプログラムの他、センサ34により取得した環境情報の測定値を、監視装置10に送信するためのプログラム等が記憶されている。記憶されているプログラムがCPU31によって実行されることにより、環境情報測定装置30の機能が発揮される。
また、スマートフォン等の携帯端末とBlueTooth(登録商標)の近距離無線通信の規格により接続することで、システムの管理者は環境情報測定装置30の設定情報等を見ることができる。
また、このUSB端子を電源装置35として利用してもよい。すなわち、環境情報測定装置30を稼働させる電力をUSB端子経由で取得する。例えば、USBポートを有する充電器を利用することでコンセントから電力を取得する。環境情報測定装置30の電源装置35は、アルカリ電池やリチウム電池などの一次電池、NiCd電池やNiMH電池、Li電池などの二次電池、ACアダプタ等であってもよい。
なお、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
N ネットワーク
3 空調機(負荷機器)
3a 室内機
3b 室外機
5 電力測定装置
10 監視装置
11 CPU
12 ROM・RAM
12A HDD
13 通信装置
13a 無線通信装置
14 入出力装置
20 操作装置
20a 筐体
20b 上面
20c 底面
21 制御回路
211 CPU(制御部)
212 ROM・RAM(データ記憶部)
213 無線通信装置(無線通信部)
214 接点回路(接点部)
22 電源回路
221 太陽電池パネル
222 充電回路(充電部)
223 リチウムイオン二次電池(二次電池)
224 リチウム一次電池(一次電池)
24 磁石
25 ケーブル
30 環境情報測定装置
31 CPU
32 ROM・RAM
33 通信装置
33a 無線通信装置
34 センサ
34a 温度センサ
34b 湿度センサ
34c 照度センサ
34d 二酸化炭素センサ
35 電源装置
36 ビーコン受信機
37 ビーコン発振器
40 受電装置
50 管理者用端末
Claims (7)
- 負荷機器の電力量を測定し、前記電力量の測定値を送信する電力測定装置と、
該電力測定装置から受信した前記測定値から需要電力の予測値を算出し、前記予測値が目標値を越えるか否かを判定すると共に、目標値を越えると判定した場合に制御指令を送信する監視装置と、
前記負荷機器に接続され、前記監視装置から前記制御指令を受信し、前記制御指令に応答して前記負荷機器を操作する操作装置と、を備えるデマンド制御システムであって、
前記制御指令は無線通信により送受信されており、
前記操作装置は、
制御回路と、該制御回路に電力を供給する電源回路と、を有し、
前記制御回路は、
前記監視装置から前記制御指令を無線通信により受信する無線通信部と、
受信した前記制御指令を記憶するデータ記憶部と、
前記制御指令を処理する制御部と、
該制御部の指示により前記負荷機器を操作する接点部と、を有し、
前記電源回路は、
太陽電池パネルと、二次電池と、前記太陽電池パネルの発電電力の一部を前記二次電池に充電する充電部と、を有し、
前記電源回路は、前記太陽電池パネルの前記発電電力を前記制御回路に供給し、余剰電力を前記二次電池に充電し、
前記太陽電池パネルから前記発電電力を供給できない場合、前記二次電池から前記制御回路に電力を供給し、
前記操作装置の前記無線通信部は、前記監視装置から前記制御指令を送受信する第1の無線通信ユニットと、検査員の携帯端末と無線通信するための第2の無線通信ユニットと、を備えることを特徴とするデマンド制御システム。 - 前記操作装置は一次電池を備え、前記電源回路は、前記太陽電池パネルから発電電力を供給できず且つ前記二次電池が電池切れした場合に、前記一次電池から前記制御回路に電力を供給することを特徴とする請求項1に記載のデマンド制御システム。
- 前記操作装置は、前記制御回路と前記充電部と前記二次電池とを収容する筐体を有し、
前記太陽電池パネルは、前記筐体の一面に配置されており、
前記操作装置は、前記太陽電池パネルが配置される前記一面の反対側の面に磁石を有し、前記負荷機器に対して前記磁石により取り付けられることを特徴とする請求項1又は2に記載のデマンド制御システム。 - 前記負荷機器が設けられた部屋の環境情報を測定し、測定した前記環境情報を前記監視装置に送信する環境情報測定装置を備え、
前記監視装置は、前記予測値が前記目標値を越えると判定した場合、前記環境情報測定装置から受信した前記環境情報に基づいた制御指令を送信することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のデマンド制御システム。 - 前記環境情報測定装置は温度を測定する温度センサ及び湿度を測定する湿度センサを有し、前記環境情報は、前記温度センサ及び前記湿度センサにより取得した温度及び湿度の情報を含むことを特徴とする請求項4に記載のデマンド制御システム。
- 前記環境情報測定装置は照度を測定する照度センサ又は二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素センサを有し、前記環境情報は前記照度センサが測定した照度又は前記二酸化炭素センサが測定した二酸化炭素の濃度の情報を含むことを特徴とする請求項4又は5に記載のデマンド制御システム。
- 前記環境情報測定装置はビーコン信号を受信するビーコン受信機を有し、前記環境情報は前記ビーコン受信機が受信した前記ビーコン信号の情報を含むことを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載のデマンド制御システム。
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