以下、本発明に係る一実施形態を図面に基� ��いて説明する。
 最初に、本発明に係わるESCO事業のビジネス 形態について、図1~図8を参照して説明し、本 発明の特徴的な技術である省エネ量を算出す る方法について、図9~図11を参照して説明す� �。

 図1は、ESCO事業のビジネス形態を示す説� �図である。図1は、契約者Aが後述する対象負 荷設備を備え、契約者Bとの間で所定の契約(� ��リット料金の配分を含めた契約)を結び、料 金授受はファイナンス会社経由で行われるこ とを示す。契約者A(ユーザ)、契約者B(サービ� ��提供者)、およびファイナンス会社で締結さ れた契約を矢印14で示す。対象負荷設備とは� ��前述したように工場などで使用されるファ� ��あるいはブロア1、ポンプ2などを有する設� �で、これらは生産や製造の主要設備ではな� �、消費電力が大きいにもかかわらず、省エ� �対策が比較的遅れている部分でもある。こ� �らの設備には現在各種のモータ3,4が駆動源� �して使用されている。そこで、ユーザはこ� �らの設備や機器にできるだけ投資をしない� �省エネを図りたいという希望を持っている� �とが多い。

 サービス提供者は、省エネを希望するユー� ��の設備の現状の消費電力を測定し、あるい� ��種々の変動要因を考慮してその消費電力を� ��正し、この設備の現状の消費電力を求める� ��このデータおよび計算結果をユーザに示す� ��次に、サービス提供者は、省エネを希望す� ��ユーザの設備インバータ単独で、インバー� ��と新しいモータをセットで設置する。ユー� ��が設備更新を希望すれば、新しいモータと� ��ンバータ、ファン、ブロアなどをセットに� ��て設置する。これらのモータ3,4にインバー� ��5,6を接続し、インバータ5,6によるモータ3,4� ��回転速度制御を行い得るようにする。監視� ��ニット7で収集した契約者Aの既設のモータ� �現状の消費電力データを以って、省消費電� �前の特性を規定する。
この特性が省消費電力前の契約条件となる。 なお、回転速度は、回転数ともいい、単位時 間当たりに物体が回転する速さをいう。

 インバータ5,6によるモータ3,4の回転速度� ��御による新しい設備、機器の消費電力量は� ��契約者Bが設置した監視ユニット7によって� �視され、電力使用量であるインバータ制御� �転データが求められる。この運転データと� �の現状の消費電力に基づいて、メリット料� �(省消費電力量)が求められる。

 インバータ5,6、監視ユニット7などの機器 納入は契約者Bからなされるが、この場合の� �器納入に要した費用はユーザには請求され� �い。以上に基づいて、ユーザとサービス提� �者との間で、メリット料金の配分について� �討される。この際に、サービス提供者がユ� �ザの設備に設置するインバータ、モータ、� �ァン、ブロア、ポンプなどの費用(リースま� ��はレンタルであることが多い)を考慮する。 すなわち、この費用はユーザの負担ではなく 、メリット料金の中でまかなわれるのが合理 的である。

 サービス提供者からは機器納入以外にも� ��ンバータ5,6についての運転管理ならびにア� ��ターサービスがなされる。これらを矢印11� �示す。

 ユーザは、サービス提供者との間で、イ� ��バータの回転速度制御によってもたらされ� ��省消費電力のメリット料金を含めた省消費� ��力モータドライブシステム導入契約を結ぶ� ��

 インバータ制御運転データは、稼働状況� ��ータとして契約者Bの遠隔監視システム20に� ��り込まれる。これを矢印13で示す。

 契約者Bは、遠隔監視システム20にてイン� ��ータの回転速度制御による省消費電力額を� ��算し、あらかじめ定めた率により省消費電� ��モータドライブシステム使用料を演算、確� ��し、請求処理を行う。即ち、契約者AとBと� �予め定めた比率(使用料率)により省エネ分を 分け合う。だだし、本契約においては、その 限定された対象機器(ファン、ブロア、ポン� �)の省エネ量は、当該機器を含む生産ライン� ��稼働状況によって変化するため、保証の対� ��とはなり得ない。このため、本契約では「� ��定量を越える省エネ分について」のみを分� ��合うのではなく、省エネ分の大小に係らず� ��用料率により分け合うものである。なお、� ��発明においては、サービス提供者へのメリ� ��ト料金の配分が契約者Aよりも大きくなるこ とがあり、場合によっては契約者Aへのメリ� �ト料金の配分がゼロであることもありうる� �

 得られたメリット料は契約者Aに契約者B� �らメリット通知がなされる。これを矢印12で 示す。この請求処理は、図に示すように金銭 の支払いに多く利用されるファイナンス会社 などの金融機関を利用して行われてもよい。 この場合、矢印14で示すように契約者Aとファ イナンス会社との間でも仲介のための契約が 締結される。メリット通知は契約者Bからフ� �イナンス会社にもなされる。これを矢印15で 示す。契約者Bは自社で製作したモータ、イ� �バータをファイナンス会社に売却し、それ� �契約者Bにリースし、契約者Bが契約者Aにモ� �タ、インバータを導入してもよい。

 メリット通知に基づいて契約者Aからファ イナンス会社を介してメリット料の支払いが 契約者Bになされる。これを矢印16,17で示す。 なお、料金徴収業務はファイナンス会社に限 らず、銀行などの金融機関、郵便局、コンビ ニエンスストアなどの機関を利用してもよい 。

 本実施形態では、得られたメリット料は� ��契約者B側で計算され契約者Aに通知されて� �るが、これに限るものではない。契約者A側� ��設置した稼働状況データ収集システム22(図3 参照)で計算してもよい。

 図2は、ESCO事業の他のビジネス形態を示� �説明図である。図2は、契約者Aを契約者Bと� �間で直接的に行われる契約の場合について� �しているが、実質的には、図1と同じであり� ��説明を省略する。

 モータ、インバータ、監視ユニットなど� ��サービス機器は、契約者B所有のものあるい は契約者がリース契約したものやレンタルし たものを契約者Aの工場に初期投資なしに設� �する。据付工事費用、契約者Aの設備の改造� ��用などについては、別途定めるようにして� ��よい。

 契約者Aは、対象負荷設備を、操業に適し た回転速度制御で運用することになる。

 図3は、省消費電力前の消費電力を収集す るための方法を示すブロック図である。系統 30上の対象負荷設備31に駆動用のモータ(IM)32� �接続され、モータ32に接続した線路に設けた 変流器(CT)33、変圧器(VT)34に接続される電流計 および電圧計により電流、電圧が計測される 。また、対象負荷設備31から流量、圧力など� ��負荷が検出される。これらの計測された信� ��、検出された信号は稼働状況データ収集シ� ��テム22の監視ユニット25(監視システム24)に� �えられる。このようにして収集され、統計� �れたデータに基づいて現状の稼働データが� �算され、その結果は、演算装置(PC)26に伝え� �れる。

 上記した稼働状況データ収集システム22� �、対象負荷設備31の稼働状況を現状稼働デー タとして収集、統計し、かつインバータによ る回転速度制御運転時のインバータ実際稼働 データを収集、統計する。現状稼働データは 、対象負荷設備31の現状の実際稼働状況もし� ��は現状の想定状況に基づく稼働データであ� ��。

 この稼働状況データ収集システム22は、� �ンバータ実際稼働データを収集する監視シ� �テム24(監視ユニット25を含む)と、それを統� �する演算装置(PC)26と、積算された電力量を� �約者Bに伝える通信システム27とからなる。

 演算された結果は、通信システム27、例え� �、モデム(modem)35あるいは契約者Aのネットワ� ��ク36を介してe-mailによって契約者Bに伝えら� ��る。ネットワーク36は、LAN(Local Area Network)� ��WAN(Wide Area Network)などである。この自動送� ��は1回/日で充分であるが、時々刻々行うよ� �にしてもよい。この情報収集は、図1または� ��2に示すように契約者Bの有する遠隔監視シ� �テム20を利用して
行われる。

 現状稼働データは、遠隔監視システム20� �中にあるデータ処理装置21に伝えられ、記憶 装置23に記憶される。

 図4は、インバータを系統に設けて回転制 御を行った場合の実際の稼働データ(インバ� �タ実際稼働データ)を収集する方法を示すブ� ��ック図である。図3と同じ構成には、同一符 号を付しており、説明を省略する。

 図4に示す例では、系統30上にインバータ( INV)5,6が設けられ、このインバータ5,6の上流� �に計測用変流器33、計測用変圧器34がある。� ��ンバータ5,6の下流側に計測用変流器43、計� �用変圧器44が新たに設けられる。

 計測用変流器33,43および計測用変圧器34,44 によって計測された電流、電圧は、監視シス テム24の監視ユニット25に伝えられる。また� �対象負荷設備31の流量・圧力などの負荷も同 様に監視ユニット25に伝えられる。この場合� ��は、更に、対象負荷設備31の温度や振動も� �出されて監視ユニット25に伝えられるように してもよい。この検出値は後日のメンテナン スのために使用される。

 そして、実際の稼働データの収集、統計� ��るいは計算に基づいて消費電力量が積算さ� ��る。積算された結果は通信システム27によ� �て契約者Bに伝えられる。この自動送信は1回 /日で充分であるが、時々刻々行うようにし� �もよい。

 この情報収集は、図1または図2に示すよ� �に契約者Bの有する遠隔監視システム20を利� �して行われる。収集された実際の稼働デー� �は、遠隔監視システム20の記憶装置23に記憶� ��れる。

 伝送された稼働データ、すなわち電力量� ��基づいて省電力量、更には低減されたメリ� ��ト料を契約者Bの有するデータ処理装置21で� ��ちに計算することができる。尚、記憶装置2 3を稼働状況データ収集システム22内に設置し 、その結果をデータ処理装置21に伝送するよ� ��にしても同じ結果が得られる。演算結果は� ��約者Aに通知される。また、稼働状況データ 収集システム22によってメリット料を計算す� ��ようにしてもよい。メリット料計算結果お� ��び二つの稼働データを契約者Bに転送するた めに、遠隔監視システム20が使用される形態� ��システム構成上望ましい。これによって、� ��隔監視システム20による運転管理がなされ� �ことになる。

 図5は、対象の負荷設備にブロアを採用し た場合の例を示す消費電力特性図である。図 5において、対象負荷設備31にブロアを採用し た場合、特性(1)は、インバータを導入しない 現状の吸込みダンパ制御のときの風量(%)に対 する消費電力(%)の関係を示す。この特性(1)は 、収集した現状の稼働状況データとして規定 され、契約条件に採用される。

 特性(2)は、吸込みダンパ制御に代えてイ� ��バータによる回転速度制御を採用した場合� ��風量(%)に対する消費電力(%)の関係を示す。� ��の特性(2)は、インバータによる回転速度制� ��運転時の実際稼働データとなる。特性(1)か� ��特性(2)を差し引くことによって省電力が計� ��される。

 上記の例ではブロアについて説明したが� ��他のファン、ポンプなどについても同様に� ��て省消費電力量が計算され得る。

 図6は、省消費電力前の契約条件例として 使用される風量と電力との関係を示す図であ る。稼働状況データ収集システム22により設� ��稼働状況を示すパラメータ(例:風量、流量� �ど)と、その時の消費電力とを測定する。測� ��結果から図6に示す省消費電力前の契約条件 カーブを作成し、契約条件とする。図6は、� �量(%)と電力(kW)との関係を示し、省消費電力� ��の契約条件例となる。

 図7は、省消費電力効果の計算例を示す図 である。遠隔監視システム20により設備稼働� ��況を示すパラメータ(例:風量、流量など)と� ��その時の消費電力とを測定する。測定結果� ��よび約時の省消費電力前の契約条件カーブ� ��使用して図7に示すようにして省消費電力効 果を計算する。図は、時刻ごとの積算電力量 KWhを示す。図において、契約時のカーブから 計算した、省消費電力前の積算電力量を統計 し、次いで省消費電力実施中の積算電力量を 時々刻々統計し、両者の差によって一日の終 りに一日分の省消費電力効果を求める。

 省消費電力効果、すなわち、省消費電力� ��からのメリット料金は、省消費電力量に単� ��当りの電力料金を掛けることによって求め� ��契約者A,B、場合によってはファイナンス会� ��の間で取り決めた契約内容にメリット料金� ��反映して料金請求処理を行う。契約者Aから 見れば、料金が請求されるための処理という ことになる。

 新たに導入された設備運用による省消費� ��力メリット分の例えば半額相当が返却メリ� ��トとして契約者Bに支払いがなされる。すな わち、省エネ効果を実現してからのメリット 料後払いとなる。省消費電力メリットは、契 約者間で予め取り決めた内容により、実際の 稼働データから契約者Bが計算し、契約者Aに� ��月通知することになる。尚、稼働データに� ��いては、契約者Bが請求処理する前のデータ を契約者Bが確認するようにしてもよい。こ� �ようにして、メリット料に基づく料金請求� �理がなされる。尚、メンテナンスについて� �、契約者Bが無償で実施し、日常点検は、契� ��者Aが行うようにしてもよい。

 図8は、サービス提供者と契約者との契約 処理を示すフローチャートを示す。該図の如 く、請求処理のためのフローは、マーケティ ングにより事前調査され(ステップS1)、契約� �Aのアプリケーションデータの入手がなされ� ��契約者Aから契約者Bへのサービス提供の提� �がなされる(ステップS2)。契約者Aの設備現地 調査によって採算性が検討される(ステップS3 )。現状の稼働状況データ収集がなされて稼� �状況データが収集される(ステップS4)。この� ��ータ収集は例えば二ケ月なされ、これによ� ��てデータ分析、最終採算検討、契約条件提� ��がなされる(ステップS5)。そして、設備の使 用契約締結がなされ(ステップS6)、モータ・� �ンバータなどの設備のハード投入(ステップS 7)によってハード設置がなされる(ステップS8) 。導入されたハードを運用し、実際稼働デー タ収集によって他の稼働状況データの収集が なされる(ステップS9)。得られた稼働状況デ� �タによってメリットの計算、メリット通知� �料金請求処理がなされる(ステップS10)。その 後にアフターサービスが実施される(ステッ� �S11)。

 このような本実施形態によれば、契約者A(� �ーザ)のメリットは次のとおりである。
(1)モータを有する電力設備の省エネを達成す る事ができる。
(2)初期投資なしに省エネができる。
(3)消費電力効果を確認してから契約すること ができ、無駄な投資がない。
(4)省消費電力運転が可能となり、設備の経費 節約が図られる。

 一方、契約者B(サービス提供者)のメリット� ��、次のとおりである。
(1)メリット料金による収益が確保できる。
(2)モータ、インバータの新たなマーケットを 創造できる。
(3)遠隔システムを採用することによって、契 約者Aの運転管理の容易化および管理費の低� �を図ることができる。

 以上説明した本発明の省エネルギーサー� ��ス提供方法およびその装置によれば、ユー� ��にとっては初期投資が不要で、義務づけら� ��ている省エネを達成することができ、サー� ��ス提供者は省エネによって発生したメリッ� ��料金の配分を受けることができる。

 本実施形態では、図5において、特性(1)から 特性(2)を差し引くことによって省
電力が計算されることを示したが、遠隔監視 システム20のデータ処理装置21が、契約条件� �ーブとして記憶装置23に記憶されたインバー タ導入前の風量のデータあるいは流量のデー タと消費電力のデータとの関係を用いて、イ ンバータ導入後の回転速度制御のときに時々 刻々検出された風量あるいは流量に対するイ ンバータ導入前の消費電力を演算している。 しかしながら、ユーザによっては、風量ある いは流量が測定可能となっていない場合があ る。風量あるいは流量が測定可能となってい ない場合についての省エネモニタリングシス テム(稼動状況データ収集システム)と省電力� ��算の方法について説明する。

 省エネモニタリングシステムは、インバ� ��タ導入によるエネルギー使用量の実測値か� ��、インバータ導入前の運転時での仮想的エ� ��ルギー使用量(ベースライン)が推定できる� �とに特徴がある。

 図9は、本発明の省エネモニタリングシステ ムを示すブロック図である。図9に省エネモ� �タリングシステム22Aは、インバータ5,6の上� �側に計測用変流器33、計測用変圧器34からの� ��流・電圧、およびインバータ(INV)5,6の周波� �を時々刻々とモニターしている。図9に示す� ��エネモニタリングシステム22Aは、図4と比較 して他の測定項目(例えば、温度、流量、圧� �)を時々刻々と監視しなくてもよい簡便なシ� ��テムである。図4に記載の同一構成について は、同一符号を付しており、説明を省略する 。
 なお、本実施形態では、省エネモニタリン� ��システム22Aを、インバータ5,6と別個の装置� ��して説明するが、これに限るものではない� ��インバータ5,6には、マイクロコンピュータ� ��御機能(演算機能を含む。)、通信機能を有� �ているので、省エネモニタリングシステム22 Aを、インバータ5,6に内蔵することはもちろ� �可能である。

 省エネモニタリングシステム22Aの演算装� ��26は、時々刻々の測定値から省エネ量を割� �出すことができる。時々刻々の演算結果は� �記憶部(図示せず)に格納して所定時間後にモ デム35あるいはネットワーク36を介して、遠� �監視システム20に送信してもよい。あるいは 、時々刻々の演算結果は、遠隔監視システム 20に随時送信してもよい。

 通常、インバータ導入後は、ダンパ制御� ��(インバータ導入前=ベースライン)の電力測� ��を行うことができないが、省エネモニタリ� ��グシステム22Aは、インバータ導入後の測定� ��ータから、以下に示すインバータ導入前の� ��力を逆算して省エネ量を割り出すことがで� ��る。

 まず、インバータ導入前入力電力量W1(kWh) を以下のステップS21~ステップS25により求め� �。

 ステップS21:  100%回転速度時のインバータ� ��力電力P(INV)を算出する。
  P(INV)=W2íT1×(F0íF1)^3  ・・・(式1)
   ここで、W2:所定時間(h)の積算電力量(kWh)
       F1:所定時間(h)の平均周波数(Hz)
       T1:運転時間(h)
       ^ :べき乗(例えば、^3は3乗)
       F0:商用周波数(所定周波数)(Hz)
 なお、W2íT1:単位時間あたりの電力(kW)、イ� �バータ導入後の電力P2

 ステップS22: 100%回転速度時の電動機入力電 力P(IM)を算出する。
  P(IM)=P(INV)×η            ・・・(式2)
   ここで、 η :インバータ効率(例えば、0 .94)

 ステップS23: 周波数に対する軸動力低減率� �(%)を算出する。
 機器仕様から、個々の既設ダンパ制御時の� ��周波数(=回転速度)に対する低減率の変化」� ��プロットし、周波数に対する軸動力低減率� �の式を導きだす。ステップS23は、ステップS2 1の前に予め求めておくとよい。周波数に対� �る軸動力低減率αについては、図10にて説明� ��る。

 図10は、周波数に対する軸動力低減率の一� �を示す説明図である。機器スペックから、� �々の既設ダンパ制御時の「周波数(=回転速度 )に対する低減率の変化」をプロットした線� �、近似式で模擬し、周波数100%のときに軸駆� ��力100%で規格化している。近似式は、ここで は、3次式として表しているが、2次式などで� ��ってもよく、近似度が高いものを採用する� ��よい。図10からαの数式は、
  α=a×N^3+b×N^2+c×N+d       ・・・(式3)
   ここで、N :回転速度(%)=F1íF0×100
       a,b,c,d:定数

 ステップS24: 軸動力低減率αをもとに、運� �ポイントでのインバータ導入前電力P1を算出 する。
  P1=P(IM)×αí100            ・・・(式4)

 ステップS25: インバータ導入前電力P1から� �インバータ導入前(ベースライン)入力電力量 W1を算出する。
  W1=P1×T1                  ・・・(� ��5)

 これにより、所定時間の省エネ電力量Ws(kWh) を算出することができる。省エネ電力量Wsは� ��インバータ運転時のみを対象とする。
  Ws=W1-W2                  ・・・(� �6)
 省エネ電力量Wsに対する省エネによるメリ� �ト額Ysは、
  Ys=Ws×Yu                  ・・・(� ��7)
   ここで、Yu:使用料計算時の電力料金単価 ($/kWh)
   なお、電力料金単価は、$(ドル)表示して いるが現地通貨でもよい。

 省エネモニタリングシステム22Aは、例え� ��、10分間隔でモニタリングしているとする� �、(1)式において、所定時間とは、例えば、� �時点の運転状態の省エネ量を知りたい場合� �1/6時間(10分)とするとよい。また、1ヶ月間の 省エネ量を知りたい場合は、1ヶ月とすると� �い。

(計算の優位性)
 図11は、本発明の省電力効果を示す説明図� �ある。図11には、風量・回転速度(=周波数)と 、消費電力との関係を示す。例えば、ファン ・ブロアをモータ駆動する場合、吸込みする 気体の状態(温度、圧力、湿度)により、軸動� ��、すなわち、消費電力が大きく変動する。� ��のため、本発明では、インバータ導入によ� ��エネルギー使用量(消費電力量)の実測値か� �、インバータ導入前の運転時での仮想的エ� �ルギー使用量(ベースライン)が推定できるの で、吸込みする気体の状態が加味されている 。気体の状態を加味したインバータ導入前の 運転での仮想的エネルギー使用量を適切に推 定できる。

 具体的には、インバータによる回転速度� ��御の特性(2)で風量60%の測定ポイントXで、時 々刻々の測定値が測定ポイントYに変化した� �合や実測の消費電力が低下した場合、ステ� �プS21~ステップS25の演算をすることにより、� ��込みダンパ制御の特性(1)の破線のベースラ� ��ンと、風量60%の図面垂直ラインとの交点Z(� �ンバータ導入前の吸込みダンパ制御による� �費電力)を求めていることになる。このため� ��省電力効果として、正しい省電力Pa,Pbを算� �することができる。これに対し、比較例と� �て、一義的に吸込みダンパ特性(1)を実線に� �定されているとき、正しい省電力Pbと比較し て過大な省電力Pcを得ることになる。測定ポ� ��ントXが測定ポイントYというように実測の� �費電力が低下しても、特性(1)の実線のライ� �のままであるので過大になる。本実施形態� �よれば、吸込みする気体の状態が加味され� �演算結果を簡便に算出することができる。

 一般的に、送風機の風量調節は、ファン� ��ブロアの回転速度を一定として、管路抵抗� ��羽根車への流入角度を機械的に変化させて� ��量を調節するダンパ制御(吸込みダンパ制御 、吐出しダンパ制御)や、べーン制御が実施� �れている。図11には、吸込みダンパ制御とイ ンバータによる回転速度制御との例について 説明した。省エネモニタリングシステム22Aは 、同様に、吐出しダンパ制御とインバータに よる回転速度制御とによる省電力あるいは省 電力量を、あるいは、ベーン制御とインバー タによる回転速度制御とによる省電力あるい は省電力量を、簡便に演算することができる 。

 本発明の省エネルギー運転支援方法におけ� ��省消費電力効果の算出方法は、交流電動機� ��運転周波数を変化させるインバータ5を動作 させたときの省エネルギー量を演算する演算 装置26を用いる省エネルギー運転支援方法に� ��ける省消費電力効果の算出方法において、� ��算装置26は、インバータ5の運転時消費電力� ��周波数を基に、商用周波数に換算してイン� ��ータ5のインバータ入力電力を算出し、イン バータ入力電力に、インバータ5の効率を乗� �して交流電動機への電動機入力電力を算出� �、電動機入力電力に、周波数に相当する機� �制御のときの軸動力低減率を乗算してイン� �ータ導入前の基準電力を算出し、基準電力� �ら運転時消費電力を減算することにより省� �費電力を求めることができるので、機器制� �(例えば、吸込みダンパ制御、吐出しダンパ� ��御、ベーン制御)とインバータによる回転速 度制御とによる省電力あるいは省電力量を、 簡便に演算することができる。
 上記記載は実施例についてなされたが、本� ��明はそれに限らず、本発明の精神と添付の� ��求の範囲の範囲内で種々の変更および修正� ��することができることは当業者に明らかで� ��る。