(57)【要約】【課題】環境性、利便性、及び経済性を向上させることができるヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】熱媒体が循環する循環配管１０と、熱媒体と第１熱交換対象流体とを熱交換させる第１の熱交換器１１と、熱媒体と第２熱交換対象流体とを熱交換させる第２の熱交換器１３と、熱媒体を圧縮する圧縮機ユニット１２と、熱媒体を膨張させる膨張弁１４と、を備え、循環配管１０の経路に、第１の熱交換器１１、圧縮機ユニット１２、第２の熱交換器１３、膨張弁１４の順に、これらが配置されてヒートポンプサイクルが形成され、圧縮機ユニット１２が、内燃機関２０と、電動機２１と、を備え、これら内燃機関２０及び電動機２１のいずれか一方を駆動することで、熱媒体を圧縮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が循環する循環配管と、
前記熱媒体と第１熱交換対象流体とを熱交換させる第１の熱交換器と、
前記熱媒体と第２熱交換対象流体とを熱交換させる第２の熱交換器と、
前記熱媒体を圧縮する圧縮機ユニットと、
前記熱媒体を膨張させる膨張弁と、を備え、
前記循環配管の経路に、前記第１の熱交換器、前記圧縮機ユニット、前記第２の熱交換器、前記膨張弁の順に、これらが配置されてヒートポンプサイクルが形成され、
前記圧縮機ユニットが、内燃機関と、電動機と、を備え、これら内燃機関及び電動機のいずれか一方を駆動することで、前記熱媒体を圧縮することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記圧縮機ユニットは、前記内燃機関及び前記電動機の双方から駆動力を伝達されることが可能な圧縮機を備え、前記内燃機関及び前記電動機のうちの一方を選択して駆動し、前記圧縮機を駆動することで、前記熱媒体を圧縮することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記内燃機関と前記圧縮機との間に、前記内燃機関から前記圧縮機に伝達される駆動力を断接するクラッチ装置が設けられ、
前記電動機によって前記圧縮機を駆動する際に、前記クラッチ装置が切断状態とされることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記内燃機関によって前記圧縮機を駆動する際に、前記内燃機関の駆動力を前記電動機に伝達し、前記電動機から電力を取り出すことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記内燃機関を駆動させるための電力を蓄電する予備電源装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記循環配管の経路中に、その駆動力によって前記循環配管において前記熱媒体を循環させることが可能なポンプ装置をさらに備え、
前記ポンプ装置の駆動によって、前記熱媒体を、前記圧縮機ユニットを通過させずに前記循環配管中に循環させることが可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記内燃機関及び前記電動機の駆動の切替えを制御する切替制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記切替制御装置は、前記電動機に供給される電力の停電が検知された際に、前記内燃機関を駆動することを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記切替制御装置は、第１の電力単価が設定される第１の時間帯では、前記内燃機関を駆動し、前記第１の電力単価より低額な第２の電力単価が設定される第２の時間帯では、前記電動機を駆動するように、前記内燃機関及び前記電動機を切替えて駆動することを特徴とする請求項７又は８に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１０】
前記内燃機関及び前記電動機の駆動及び前記ポンプ装置の切替えを制御する切替制御装置と、
外気温度を検出する温度検出部と、をさらに備え、
前記切替制御装置は、前記温度検出部によって検出された温度が所定の閾値以下である場合に、前記内燃機関及び前記電動機の駆動を停止するとともに、前記ポンプ装置を駆動させ、前記熱媒体を、前記圧縮機ユニットに通過させずに前記循環配管中に循環させることを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１１】
前記電動機を少なくとも含む複数の負荷に供給される電力の所定期間中における積算電力量を計測する電力計測部をさらに備え、
前記切替制御装置は、前記電力計測部によって計測された積算電力量が、所定値を超えないように、前記電動機及び前記内燃機関を切替えて駆動することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置等に用いて好適なヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置等において多く用いられるヒートポンプシステムは、熱媒体を圧縮して熱交換器に供給する圧縮器を備えている（例えば特許文献１参照）。従来、このような圧縮機は、単一の駆動源によって駆動されるのが通常であり、電動機で駆動されるものや、内燃機関で駆動されるもの等があった。なお、電動機で圧縮機が駆動される場合はエネルギーとして電力が用いられ、内燃機関で駆動される場合は、エネルギーとしてガス（都市ガス、ＬＰガス、バイオガス）等が用いられる。また、内燃機関である場合は、ガソリン等の液体燃料が用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８５２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電力によって圧縮器を駆動するヒートポンプシステム（以下、ＥＨＰと呼ぶ）では、駆動音が内燃機関よりも静かである等の環境性におけるメリットがある反面、停電時に圧縮機を駆動することができない等の利便性でのデメリットがあり、一方で、ガスによって圧縮器を駆動するヒートポンプシステム（以下、ＧＨＰと呼ぶ）では、駆動音は比較的大きいものの、停電時においても圧縮器を安定して駆動させることできる等の利便性の点でメリットがある。
【０００５】
しかしながら、従来のような単一の駆動源によって圧縮機を駆動させるヒートポンプユニットでは、ＥＨＰ及びＧＨＰの双方のメリットを享受することは困難であった。
【０００６】
また、近時、電力及びガスともに単価が不安定であって、ユーザからすると、ＥＨＰとＧＨＰのどちらが、経済性の面でメリットがあるか等の判断をし難い状況である。かかる点を考慮すると、時局に左右されずに、ユーザの要望を満足させるヒートポンプシステムを提供することが望ましいといえる。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、環境性、利便性、及び経済性を向上させることができるハイブリッド式のヒートポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載の発明のヒートポンプシステムは、熱媒体が循環する循環配管と、前記熱媒体と第１熱交換対象流体とを熱交換させる第１の熱交換器と、前記熱媒体と第２熱交換対象流体とを熱交換させる第２の熱交換器と、前記熱媒体を圧縮する圧縮機ユニットと、前記熱媒体を膨張させる膨張弁と、を備え、前記循環配管の経路に、前記第１の熱交換器、前記圧縮機ユニット、前記第２の熱交換器、前記膨張弁の順に、これらが配置されてヒートポンプサイクルが形成され、前記圧縮機ユニットが、内燃機関と、電動機と、を備え、これら内燃機関及び電動機のいずれか一方を駆動することで、前記熱媒体を圧縮するようにした点に特徴を有する。
この発明では、内燃機関及び電動機のいずれか一方を切替えて駆動させ、熱媒体を圧縮することできるため、例えば、電動機に対する電力供給が停止された場合であっても、内燃機関を駆動することで、システムを継続的に運転できたり、時間帯等に応じて、内燃機関及び電動機を切替えて静粛性が要求される状況に好適に対応できたりする。また、時局に応じて、内燃機関及び電動機を切替えることで、コスト面での優位性を得ることもできる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記圧縮機ユニットは、前記内燃機関及び前記電動機の双方から駆動力を伝達されることが可能な圧縮機を備え、前記内燃機関及び前記電動機のうちの一方を選択して駆動し、前記圧縮機を駆動することで、前記熱媒体を圧縮することを特徴とする。
この場合、内燃機関及び電動機の双方から駆動力を伝達されることが可能な圧縮機を、内燃機関及び電動機のうちの一方を選択して駆動する構成とすることで、圧縮機ユニットの簡素化を図ることができ、設備等に好適に用いることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記内燃機関と前記圧縮機との間に、前記内燃機関から前記圧縮機に伝達される駆動力を断接するクラッチ装置が設けられ、前記電動機によって前記圧縮機を駆動する際に、前記クラッチ装置が切断状態とされることを特徴とする。
この場合、電動機の駆動力が内燃機関に伝達されないようにして、電動機の駆動時における負荷を抑え、効率的な運転が可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記内燃機関によって前記圧縮機を駆動する際に、前記内燃機関の駆動力を前記圧縮機の駆動軸を介して前記電動機に伝達し、前記電動機から電力を取り出すことを特徴とする。
この場合、内燃機関の駆動力を有効に活用することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記内燃機関を駆動させるための電力を蓄電する予備電源装置をさらに備えることを特徴とする。
この場合、内燃機関を起動させるために電力が必要な場合に、停電時等に内燃機関を確実に駆動させることができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記循環配管の経路中に、その駆動力によって前記循環配管において前記熱媒体を循環させることが可能なポンプ装置をさらに備え、前記ポンプ装置の駆動によって、前記熱媒体を、前記圧縮機ユニットを通過させずに前記循環配管中に循環させることが可能であることを特徴とする。
この場合、外気温度に応じて圧縮機を用いずに、システムを運転することができ、経済性に優れた運転ができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記内燃機関及び前記電動機の駆動の切替えを制御する切替制御装置をさらに備えることを特徴とする。
この場合、所望の運転パターンを状況に応じて確実に実施することができる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記切替制御装置は、前記電動機に供給される電力の停電が検知された際に、前記内燃機関を駆動することを特徴とする。
この場合、停電時に速やかに内燃機関の駆動を切替えることができる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記切替制御装置は、第１の電力単価が設定される第１の時間帯では、前記内燃機関を駆動し、前記第１の電力単価より低額な第２の電力単価が設定される第２の時間帯では、前記電動機を駆動するように、前記内燃機関及び前記電動機を切替えて駆動することを特徴とする。
この場合、経済性に優れた運転を実施することができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記内燃機関及び前記電動機の駆動及び前記ポンプ装置の切替えを制御する切替制御装置と、外気温度を検出する温度検出部と、をさらに備え、前記切替制御装置は、前記温度検出部によって検出された温度が所定の閾値以下である場合に、前記内燃機関及び前記電動機の駆動を停止するとともに、前記ポンプ装置を駆動させ、前記熱媒体を、前記圧縮機ユニットに通過させずに前記循環配管中に循環させることを特徴とする。
この場合、経済性に優れた運転を容易に実施することができる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のヒートポンプシステムにおいて、前記電動機を少なくとも含む複数の負荷に供給される電力の所定期間中における積算電力量を計測する電力計測部をさらに備え、前記切替制御装置は、前記電力計測部によって計測された積算電力量が、所定値を超えないように、前記電動機及び前記内燃機関を切替えて駆動することを特徴とする。
この場合、経済性に優れた運転を容易に実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、環境性、利便性、及び経済性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプシステムの構成図である。
【図２】第１の実施形態に係るヒートポンプシステムの冷却モードにおける熱媒体の流れを説明する図である。
【図３】第１の実施形態に係るヒートポンプシステムの暖房モードにおける熱媒体の流れを説明する図である。
【図４】第１の実施形態に係るヒートポンプシステムの間接外気冷却モードにおける熱媒体の流れを説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るヒートポンプシステムの構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るヒートポンプシステムの構成図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るヒートポンプシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１には、本発明の第１の実施形態に係るヒートポンプシステムＳ（以下、システムＳと略す。）が示されている。このシステムＳでは、熱媒体が循環する循環配管１０の経路に、第１の熱交換器１１、圧縮機ユニット１２、第２の熱交換器１３、及び膨張弁１４が、この順に配置されて、ヒートポンプサイクルが形成されている。
【００２３】
システムＳは空気調和装置１に適用され、上記第１の熱交換器１１は、空調される室内に設置される室内機２に設けられ、上記圧縮機ユニット１２、第２の熱交換器１３、膨張弁１４等は、室外に設置される室外機３に設けられている。室内機２と室外機３との間には循環配管１０が跨るよう配置され、これにより室内機２と室外機３とが接続されている。
【００２４】
第１の熱交換器１１は、循環配管１０を循環する熱媒体と室内機２が設置される室内における内気（第１熱交換対象流体に対応）とを熱交換させ、第２の熱交換器１３は、熱媒体と室外機３が設置される室外における外気（第２熱交換対象流体）とを熱交換させる。また、圧縮機ユニット１２は、熱媒体を圧縮して加熱するとともに吐出し、この熱媒体を第１の熱交換器１１又は第２の熱交換器１３に供給する。また、膨張弁１４は、熱媒体を膨張させて冷却するものである。なお、この膨張弁１４は、圧力調整をすることなく、熱媒体の流量を調整するものとして機能することも可能である。
さらに、室内機２においては、第１の熱交換器１１を送風するファン等を制御したり、内気の温度を検知したりする室内制御部５が設けられている。また、図示省略するが、室外機３には、第２の熱交換器１３で生じた熱を冷却及び排出するためのファンが設けられる。
【００２５】
本実施形態では、循環配管１０上において圧縮機ユニット１２が、循環切替用四方弁１５を介して第１の熱交換器１１及び第２の熱交換器１３と接続し、この循環切替用四方弁１５の切替によって、圧縮機ユニット１２から吐出される熱媒体の循環方向が切替えられ、圧縮機ユニット１２から第１の熱交換器１１に熱媒体が供給されるパターンと、圧縮機ユニット１２から第２の熱交換器１３に熱媒体が供給されるパターンと、を切替えることが可能になっている。
【００２６】
具体的には、循環切替用四方弁１５は、図２に示す矢印に参照されるように、圧縮機ユニット１２からの熱媒体が第２の熱交換器１３側に流れるようにする「冷房モード」と、図３に示す矢印に参照されるように、圧縮機ユニット１２からの熱媒体が第１の熱交換器１１側に流れるようにする「暖房モード」と、に循環配管１０の経路を切替えることが可能となっている。
【００２７】
さらに、循環切替用四方弁１５は、図４に示す矢印に参照されるように、圧縮機ユニット１２に熱媒体が通過しないようにして、熱媒体を循環配管１０中に循環させる「間接外気冷房モード」にも切替えることができる。
ここで、この間接外気冷房モードでは、循環配管１０の経路中に配置されたポンプ装置１６を駆動させることで、熱媒体を循環配管１０中に循環させるようにする。ここで、ポンプ装置１６は、循環配管１０において第２の熱交換器１３と膨張弁１４とを直接的に結ぶ経路部分に配置されており、自身の駆動力によって循環配管１０において熱媒体を循環させる。具体的には、ポンプ装置１６は、第２の熱交換器１３を通過する熱媒体が膨張弁１４に供給される流れを形成する。
【００２８】
なお、ポンプ装置１６は、循環配管１０上において、運転切替用四方弁１７を介して、第１の熱交換器１１及び第２の熱交換器１３と接続しており、ポンプ装置１６を駆動する際に、運転切替用四方弁１７は、熱媒体がポンプ装置１６を通過するように循環配管１０中の経路を切替える。一方で、運転切替用四方弁１７は、循環切替用四方弁１５が上記冷房モード又は暖房モードの切替パターンになっている際には、熱媒体がポンプ装置１６を通過しないように循環配管１０中の経路を切替える。
【００２９】
なお、上記冷房モードでは、膨張弁１４で膨張させて冷却した熱媒体を、第１の熱交換器１１に供給し、ここで熱媒体に内気の熱を吸熱させて、この後、圧縮機ユニット１２が熱媒体を圧縮して加熱し、第２の熱交換器１３で熱媒体を放熱させるサイクルが行われる。
また、上記暖房モードでは、圧縮機ユニット１２で圧縮して加熱した熱媒体を、第１の熱交換器１１に供給し、ここで熱媒体を放熱させ、この後、膨張弁１４で熱媒体を膨張させて冷却し、第２の熱交換器１３で熱媒体に外気の熱を吸熱させるサイクルが行われる。
また、間接外気冷房モードでは、膨張弁１４を流量調整弁として機能させ、熱媒体を、第１の熱交換器１１に供給し、ここで熱媒体に内気の熱を吸熱させて、この後、第２の熱交換器１３で熱媒体を放熱させるサイクルが行われる。
【００３０】
ここで、本実施形態では、圧縮機ユニット１２が、内燃機関２０と、電動機２１と、これら内燃機関２０及び電動機２１の双方から駆動力を伝達されることが可能な圧縮機２２と、を備え、内燃機関２０及び電動機２１のうちの一方を選択して駆動し、圧縮機２２を駆動することで、熱媒体を圧縮する構成になっている。
そして、この圧縮機ユニット１２は、例えば建造物の管理室等の室外機３の外に配置される切替制御装置４とネットワークを介して接続され、内燃機関２０及び電動機２１の切替を、切替制御装置４によって行うことが可能となっている。なお、内燃機関２０及び電動機２１の切替は、別途手動で行うことができる構成としておいてもよい。
【００３１】
本実施形態において上記内燃機関２０は、燃料をガスとして駆動するガスエンジンで構成され、図示省略する配管からガスを供給される構成になっている。また、電動機２１は、電力をエネルギーとして駆動し、図示省略する配線から電力を供給されるようになっている。なお、電動機２１としては、所謂ＰＭモータ等を用いるのが好ましい。
【００３２】
圧縮機２２は、例えば容積型の圧縮機であり、本実施形態では、その駆動軸を、内燃機関２０及び電動機２１の駆動軸にそれぞれ直接的に連結させ、これらから駆動力を伝達されることで駆動する構成になっている。
【００３３】
ここで、本実施形態では、内燃機関２０と圧縮機２２との間に、内燃機関２０から圧縮機２２に伝達される駆動力を断接するクラッチ装置２３が設けられ、電動機２１によって圧縮機２２が駆動される際には、クラッチ装置２３を切断状態とすることが可能となっている。なお、内燃機関２０の駆動軸と圧縮機２２の駆動軸との間には、減速機等を設けてもよい。
【００３４】
また、電動機２１の駆動軸と圧縮機２２の駆動軸は、クラッチ等を介さずに連結しており、内燃機関２０によって圧縮機２２が駆動される際には、内燃機関２０の駆動力が圧縮機２２の駆動軸を介して電動機２１に伝達されるようになっている。これにより、本実施形態では、電動機２１を発電機として機能させ、内燃機関２０の駆動力により生じる電力を取り出すことが可能となっている。このようにして電動機２１によって生じた電力は、室内側で用いたり、電気事業者の系統側に供給したりしてもよい。
【００３５】
一方、切替制御装置４は、圧縮機ユニット１２に加え、循環切替用四方弁１５、ポンプ装置１６及び運転切替用四方弁１７ともネットワークを介して接続されており、これらの切替制御を行うことも可能とされている。また、切替制御装置４は、室内機２に設けられる室内制御部５にも接続しており、室内制御部５を制御してファンの駆動を調整したり、室内制御部５から内気の温度を検出したりすることも可能となっている。
【００３６】
本実施形態において、この切替制御装置４は、電動機２１に供給中の電力の停電を検知する停電検知部３１、外気温度を検出する温度検出部３２、電動機２１を少なくとも含む複数の負荷（例えば、建造物であれば、照明等の各種負荷）に供給される電力の所定期間中における積算電力量を計測する電力計測部３３、及び、現在の時刻を確認する計時部３４等と接続している。そして、切替制御装置４は、冷房モードと暖房モードの切替えの制御に加え、上記停電検知部３１等の検知に基づき、ヒートポンプシステムＳにおける各種制御を実行することが可能となっている。
なお、電力計測部３３が計測する所定期間中における積算電力量とは、例えば１ヶ月単位における積算電力量等である。
【００３７】
以下では、切替制御装置４で実行される各種制御について説明する。
先ず、切替制御装置４は、電動機２１によって圧縮機２２を駆動させていた状態で停電検知部３１によって停電が検知された際に、内燃機関２０を駆動させる制御を行うことが可能となっている。
なお、この際、本実施形態において切替制御装置４は、建造物等に設置される非常用電源から電力を供給されるようになっているが、このような非常用電源の電力を用いずに、図中３５に示す予備電源装置から電力を得てもよい。
このような制御では、電動機２１に対する電力供給が停止された場合であっても、内燃機関２０を駆動することで、システムＳを継続的に運転できるので、例えば設備内において所定の温度で保持することが必要な機器を保護したりすることができる。
【００３８】
次に、切替制御装置４は、温度検出部３２によって検出された温度が所定の閾値以下である場合に、内燃機関２０及び電動機２１の駆動を停止するとともに、ポンプ装置１６を駆動させ、熱媒体を、圧縮機ユニット１２に通過させずに循環配管１０中に循環させる制御を行うことが可能となっている。すなわち、これは、間接外気冷房モードである。
なお、この間接外気冷房モードを実行する場合には、切替制御装置４によって、循環切替用四方弁１５及び運転切替用四方弁１７の切替制御も行われる。
また、本実施形態において、上記所定の閾値は、内気の温度とするが、予め定めた外気の温度としてもよい。
このような制御では、例えば、室内が過剰に暖められたとき等に電力コストを抑制しながら、適正な温度にすることができ、経済性に優れたシステムＳの運転が可能となる。
【００３９】
また、切替制御装置４では、計時部３４の計測に応じて、第１の電力単価が設定される第１の時間帯では、内燃機関２０を駆動し、第１の電力単価より低額な第２の電力単価が設定される第２の時間帯では、電動機２１を駆動させるように、内燃機関２０及び電動機２１を切替えて駆動する制御を行うことも可能となっている。
近時では、発電所における発電コストの事情等から、電力会社が電力単価を高く設定せざるを得ない状況があり、極力需要者の負担を解消させるために、昼間の特定の時間帯の電力単価よりも、夜間の特定の時間帯の電力単価を低くするサービスを試みる等の可能性がある。
この制御では、このような時間帯に応じて、例えば電力単価の高い時間帯では、内燃機関２０を駆動し、夜間の電力単価の低い時間帯では、電動機２１を駆動することで、経済性の面で有利なシステムＳの運転を行い得る。
【００４０】
また、切替制御装置４では、電力計測部３３によって計測された積算電力量が、所定値に接近した際に、電動機２１の駆動を停止し、上記所定値を超えないように、内燃機関２０を駆動させる制御を行うことも可能となっている。
ここで、電力会社と需要者との間の契約においては、例えば１ヶ月の最大電力使用量を基準に基本料金を定め、この基本料金を基準として１年間の基本料金が決定され、この基本料金に、月々の個別の電力量に応じた電力量料金を加算して、請求する契約がある。
このような契約においては、１ヶ月の最大電力使用量を基本料金が高く切り上がらないように抑えるのが好ましい。
このような状況である場合に、電力計測部３３によって計測された積算電力量を基準とする切替制御は、有効に機能する。
【００４１】
以上に記載したように、この実施形態におけるシステムＳでは、内燃機関２０及び電動機２１のいずれか一方を切替えて駆動させ、熱媒体を圧縮することできるため、例えば、電動機２１に対する電力供給が停止された場合であっても、内燃機関２０を駆動することで、システムを継続的に運転できたり、時間帯等に応じて、内燃機関２０及び電動機２１を切替えて静粛性が要求される状況に好適に対応できたりする。また、時局に応じて、内燃機関２０及び電動機２１を切替えることで、コスト面での優位性を得ることもできる。
したがって、本実施形態のシステムＳによれば、環境性、利便性、及び経済性を向上させることができる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について図５を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一符号で示し説明は省略する。
【００４３】
図５に示すように、この実施形態では、第１の実施形態のヒートポンプシステムＳにおけるヒートポンプサイクルが形成された空気調和装置１が建造物に複数設置され、各空気調和装置１内のヒートポンプサイクルが単一の切替制御装置４で制御されるようになっている。
【００４４】
この例では、切替制御装置４は、建造物における各種負荷に電力を供給する変圧器Ａに接続し、空気調和装置１に電力を供給する構成になっている。また、この例では、変圧器Ａの上流側に、電力計測部３３が接続され、切替制御装置４は、電力計測部３３からの情報を受信可能となっている。なお、変圧器Ａは、発電所からの電力を変圧して設備の各種負荷に供給する、所謂、受変電設備に含まれるものである。
【００４５】
このような第２の実施形態のシステムでは、大型の設備内において、統合的にヒートポンプサイクルを制御することで、効果的に、環境性、利便性、及び経済性を向上させることができる。
【００４６】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。この実施形態は、第２の実施形態をより具体的にしたものである。詳しくは、本発明のヒートポンプシステムを４階建ての建造物に適用させた例である。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の構成要素については、同一符号で示し説明は省略する。
【００４７】
図６に示すように、建造物の１〜４階（１Ｆ〜４Ｆで示す）にはそれぞれ、室内機２が設置され、これら室内機２に対応する室外機３は、建造物の屋上（Ｒで示す）に設置されている。切替制御装置４は建造物の１階に設置され、複数の室内機２及び室外機３に電気的に接続され、これらに含まれる各装置を制御可能になっている。なお、室内機２には、ユーザが室内において操作して風量や温度等を制御するためのコントローラ２Ａが接続されており、切替制御装置４は、コントローラ２Ａを介して室内機２に接続し、室内機２の風量や温度等を制御できるようになっている。
【００４８】
この例では、建造物の４階にコンピュータのサーバ装置５０が複数保管されており、４階に設置された室内機２は、サーバ冷却用とされている。なお、この例では、サーバ冷却用の室内機２が、床下からサーバ装置５０に冷気を供給するものになっている。
また、１〜３階に設置された室内機２は、室内の冷暖房用とされている。なお、この例では、１〜３階の天上に室内機２がそれぞれ設置されている。
ここで、この例において切替制御装置４は、複数の室内機２及び室外機３を個別に制御することで、４階では冷房、１〜３階では暖房を実施する等の制御を行うことも可能となっている。
【００４９】
建造物の１階においては変圧器Ａが設置され、変圧器Ａは、発電所Ｐからの電力を変圧して、各室外機３に供給しており、具体的には電動機２１に電力を供給する。なお、詳しい説明は省略するが、変圧器Ａは、建造物内の各負荷に電力を供給している。また、この例では、変圧器Ａを含む受変電設備内に、ガスエンジン５１と発電機５２とを備える非常用電源が設置されている。この非常用電源は、発電所Ｐからの電力供給が停止された場合に、建造物内の各負荷に電力を供給するものである。
【００５０】
一方で、各室外機３に供給されるガスは、例えばガス会社のガス配管を通して供給され、建造物内に設置される低圧ガバナ５３を介して各室外機３に供給される。低圧ガバナ５３は、室外機３に適した圧力でガスが供給されるように、ガス会社から供給されるガスを整圧するものである。なお、この例では、上記ガスエンジン５１にも低圧ガバナ５３からのガスが供給される。ここで、この例では、ガス会社から供給されるガスを室外機３（内燃機関２０）に供給するものであるが、ガス会社の配管設備等は、災害時等でも有効に機能することが多いため、有益といえる。
【００５１】
この実施形態では、本発明を建造物内に具体的に適用する例を説明したが、このように本発明を活用し、停電時の内燃機関２０と電動機２１との切替制御、電力計測部３３に基づく時間帯別の制御等の制御を行うことで、ユーザにとって極めて有効な空気調和の運転が可能となる。また、この例では、建造物に非常用電源が設けられるが、ガスを用いて内燃機関２０を駆動させる場合には、非常用電源から供給電力の節約も可能である。
【００５２】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について図７を用いて意説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一符号で示す説明は省略する。
【００５３】
図７に示すように、この実施形態では、圧縮機ユニット１２において、内燃機関２０に連結する第１の圧縮機４０と、電動機２１に連結する第２の圧縮機４１と、が設けられ、内燃機関２０及び電動機２１は、これらのいずれか一方が駆動するように、切替制御装置４によって切り替えて駆動され、対応する圧縮機が駆動するようになっている。
【００５４】
循環配管１０においては、第１の圧縮機４０を通過する経路と、第２の圧縮機４１を通過する経路とが分岐して形成され、これらの切替は、切替弁４３，４３によってなされる。
また、第１の圧縮機４０には、第１の圧縮機４０の駆動軸を介して内燃機関２０の駆動力を伝達されて、発電する発電機４４が接続されている。
このような第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５５】
以上で、本発明の各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ず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第１の実施形態では、圧縮機２２の駆動軸を、内燃機関２０及び電動機２１の駆動軸にそれぞれに直接的に連結させる構成を説明したが、内燃機関２０の駆動軸を電動機２１の駆動軸に直接的に連結し、電動機２１の駆動軸を圧縮機２２の駆動軸に直接的に連結させてもよく、この場合に、内燃機関２０の駆動軸と電動機２１の駆動軸との間にクラッチを設けてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
４  切替制御装置
１０  循環配管
１１  第１の熱交換器
１２  圧縮機ユニット
１３  第２の熱交換器
１４  膨張弁
１６  ポンプ装置
２０  内燃機関
２１  電動機
２２  圧縮機
２３  クラッチ装置
３１  停電検知部
３２  温度検出部
３３  電力計測部
３４  計時部
Ｓ  ヒートポンプシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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