(57)【要約】      （修正有）【課題】冷房・暖房能力の低下を伴わずに契約電力を下げることができ、客商売の需要家では、暑いとの苦情が出なくなり、需要家も契約電力の低下と省エネにより電気料金が安くなり、電力会社も設備投資が減り燃料量も減り、社会的にも輸入燃料量が減りＣＯ２削減となるピークカット装置を提供する。【解決手段】ピークカット装置は、３０分需要電力により起動信号及び復帰信号を発信する制御装置４０と、空調用圧縮機１の消費電力を予め定めた値まで強制的に低減させ、空調用冷媒と蓄熱槽８の熱交換物質と熱交換させるヒートポンプ手段と、深夜電力時間帯中に商用深夜電力を電源として、蓄熱槽８内に蓄熱させる蓄熱手段、を備える構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０分需要電力を読み込み、目標値を超えると判断すると起動信号を発信し、
その後３０分需要電力を読み込み、前記目標値を超えることが無いと判断すれば、起動信号を復帰し、
深夜電力時間帯中に商用深夜電力を電源として、
蓄熱槽内に蓄熱させる蓄熱信号を発信し、
蓄熱信号を復帰する、
制御手段と、
前記起動信号を受信して、空調用圧縮機の消費電力を予め定めた値まで強制的に低減させ、
空調用冷媒と蓄熱槽の熱交換物質と熱交換する、
前記復帰すれば、前記空調用圧縮機の消費電力の強制低下を取り消して元にもどり、
前記熱交換も無くなる
ヒートポンプ手段と、
前記起動信号を受信して前記冷媒と前記熱交換物質が熱交換し、前記復帰で前記熱交換を停止する、
また、深夜電力時間帯中に商用深夜電力にて前記蓄熱物質に蓄熱をする
蓄熱手段、
を備えることを特徴とするピークカット装置。
【請求項２】
前記制御手段を、
タイマーにて前記起動信号を発信し、
前記タイマーにて前記復帰をする
を特徴とする請求項１に記載のピークカット装置。
【請求項３】
前記制御手段を、
前記目標値を超えた時、前記起動信号を発信する、
前記復帰は、室内温度が設定値を下回った時に行われること、
を特徴とする請求項１に記載のピークカット装置。
【請求項４】
前記空調用ヒートポンプ手段を、
前記起動信号で、前記空調用圧縮機の消費電力低減用の入力装置と、前記空調用冷媒を、バイパス状に配管されて蓄熱槽の内に設置されている蓄熱槽熱交換器へ送り、弁にて前記冷媒のバイパスへの通過を切り替え、あるいは分流の調整を行う、そして前記蓄熱槽へ送り熱交換する、
を特徴とする請求項１に記載のピークカット装置。
【請求項５】
前記空調用ヒートポンプ手段を、
前記起動信号で、前記空調用圧縮機の消費電力低減用の入力装置と、
または前記蓄熱手段から送られて来る前記熱交換物質を、前記冷媒の配管に密着させた熱交換器内を通過させて熱交換すること、
を特徴とする請求項１に記載のピークカット装置。
【請求項６】
前記蓄熱手段を、
前記バイパス状配管が引き込まれて蓄熱槽熱交換器とし、
蓄熱された前記熱交換物質と熱交換する、
を特徴とする請求項１、４に記載のピークカット装置。
【請求項７】
前記蓄熱手段を、
前記蓄熱槽から吐出装置で送り出され弁にて量を調整した、前記熱交換物質を前記空調用冷媒配管に密着させ熱交換をさせること
を特徴とする請求項１、７に記載のピークカット装置。
【請求項８】
前記蓄熱手段を、
前記蓄熱槽の前記熱交換物質に蓄熱するために、蓄熱用ヒートポンプを設置したこと
を特徴とする請求項１に記載のピークカット装置。
【請求項９】
前記蓄熱手段を、
前記蓄熱用ヒートポンプの電源に、太陽光パネルや風車を備え、深夜電力や太陽光発電や風力発電の電気を用いること
を特徴とする請求項１と８のピークカット装置。
【請求項１０】
前記蓄熱手段を、
前記蓄熱槽内の前記熱交換物質をボイラーにて温めること
を特徴とする請求項１、４，５，６，７、８，９記載のピークカット装置。
【請求項１１】
前記蓄熱手段を、
前記熱交換物質として、廃水・排気・河川水・海水・海洋深層水を利用して、熱交換後は捨て去ること
を特徴とする請求項１、４，５，６，７に記載のピークカット装置。
【請求項１２】
制御手段が３０分需要電力を読み込み、目標値を超えると判断すると起動信号を発信し、ヒートポンプ手段の圧縮機の消費電力を予め定めた値に低減し、及び前記ヒートポンプ手段の冷媒と蓄熱手段の熱交換物質との間で熱交換し、
前記制御手段が３０分需要電力を読み込み目標値を超えないと判断すれば、前記起動信号を復帰して、前記圧縮機の出力低下を解除して操作を元に戻し、
前記熱交換も停止して操作を元に戻し、
深夜電力時間帯に前記制御手段が蓄熱信号を発信して、前記蓄熱槽に商用深夜電力にて蓄熱して、前記深夜電力時間帯に終了する、
ピークカット形成方法。
【請求項１３】
前記制御手段が前記起動信号を発信し、前記ヒートポンプ手段の圧縮機の消費電力を低減させ、
また冷媒配管にバイパス状に配管された管の弁を開きあるいは開度調整して、前記冷媒を前記蓄熱手段へ送り前記熱交換し、
前記起動信号が前記復帰をすれば、前記圧縮機の消費電力の低減操作をやめ、前記熱交換も止め前記弁を閉じ、
深夜電力時間帯に前記制御手段が蓄熱信号を発信して、前記蓄熱槽に蓄熱して、前記深夜電力時間帯に終了する、
請求項１２に記載のピークカット形成方法。
【請求項１４】
前記制御手段が前記起動信号を発信し、前記ヒートポンプ手段の圧縮機の消費電力を低減させ、
前記蓄熱手段の蓄熱槽から伸びる配管の弁を開きあるいは調整して前記熱交換物質を循環させ前記冷媒と熱交換させる、
前記起動信号が前記復帰をすれば、前記圧縮機の消費電力の低減操作をやめ、
前記弁を閉じ前記循環を止め、
深夜電力時間帯に前記制御手段が蓄熱信号を発信して、前記蓄熱槽に蓄熱して、前記深夜電力時間帯に終了する
請求項１２に記載のピークカット形成方法。
【請求項１５】
前記深夜電力時間帯以外は太陽光発電や風力発電にて蓄熱用ヒートポンプにて蓄熱し、
前記蓄熱槽の前記深夜電力時間帯中に商用深夜電力を電源として蓄熱用ヒートポンプを運転して、前記蓄熱物質に蓄熱する
請求項１２に記載のピークカット形成方法。
【請求項１６】
前記蓄熱槽に蓄熱する為の電源を前記太陽光パネルや前記風車による発電とする
請求項１２、１５に記載のピークカット形成方法。
【請求項１７】
前記ヒートポンプ手段で暖房使用時に、前記蓄熱槽手段の熱交換物質を温めるためボイラーを使用する
請求項１０、１２に記載のピークカット形成方法。
【請求項１８】
前記蓄熱槽の随時流れる前記熱交換物質を、廃水・排気・河川水・海水・海洋深層水とする
請求項１１、１２に記載のピークカット形成方法。
【請求項１９】
制御手段が３０分需要電力を読み込み、目標値を超えると判断すると起動信号を発信するステップと、
前記発信を受信してヒートポンプ手段の圧縮機の消費電力を予め定めた値に低減するステップと、
及び前記発信を受信して前記ヒートポンプ手段の冷媒と蓄熱手段の熱交換物質との間で熱交換するステップと、
前記制御手段が３０分需要電力を読み込み目標値を超えないと判断すれば、前記起動信号を復帰するステップと、
前記復帰すれば前記圧縮機の出力低下信号を解除して操作を元に戻すステップと、
及び前記復帰すれば前記熱交換も停止して操作を元に戻すステップと
深夜電力時間帯中以外は太陽光発電や風力発電で蓄熱用ヒートポンプを運転して蓄熱し、
深夜電力時間帯中に、前記蓄熱槽に蓄熱信号を発信して蓄熱を始めるステップと、
前記蓄熱信号を復帰して蓄熱を終了するステップと
をコンピュータに実行させるためのピークカットプログラム。
【請求項２０】
前記起動信号の発信ステップと前記復帰ステップをタイムスケジュールで行うこと
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【請求項２１】
前記復帰ステップを室内温度の設定値以下としたステップ、
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【請求項２２】
前記起動信号を受信して熱交換するステップを、請求項４，１３のバイパス状配管の弁が受信して熱交換するステップとして、
前記復帰ステップを前記弁を閉じ熱交換を止めるステップとしたこと
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【請求項２３】
前記起動信号を受信して熱交換するステップを、請求項７，１４の前記蓄熱槽からの配管の弁と吐出装置が受信して、前記熱交換物質を循環させるステップ
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【請求項２４】
前記深夜電力時間帯中に蓄熱を行うステップを、前記熱交換物質の蓄熱状況に応じた蓄熱時間を計算して、商用深夜電力による蓄熱は前記深夜電力時間帯の後半とする、前半が余れば風力発電により蓄熱を行うステップ
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【請求項２５】
前記空調用ヒートポンプが暖房使用の場合、ボイラーにて熱交換物質の蓄熱をするステップ
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【請求項２６】
前記熱交換物質を随時流れる、廃水・排気・河川水・海水・海洋深層水とするステップ
をコンピュータに実行させるための請求項１９に記載のピークカットプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  電気需要家が電気料金低減の為に行う、ピークカット技術に属する発明です。
【背景技術】
【先行技術分野】
・デマンドコントローラー制御
最大３０分需要電力を下げるため、目標値を上回るとヒートポンプの圧縮機の消費電力を低減するが、それに伴い冷房・暖房能力も低下する。
・氷蓄熱パッケージエアコン
直接に事業所の最大３０分需要電力との関係はない、エアコン単体の省エネを目的に考えられた装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】  ピークカット方法でヒートポンプの圧縮機の消費電力低減を冷房・暖房能力の低下を伴わずに達成して、需要家の室内温度が高くなるのを防ぎ、契約電力の低下、負荷平準化による省エネ、ＣＯ２削減を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００１】  ３０分需要電力とは、１日２４時間を３０分４８区間に分けてその区間の平均電力です。式は、３０分の使用電力量÷（６０秒×３０分）＝３０分需要電力です。電力会社の電力メーターには毎分毎の３０分需要電力量がでるが、それは、その時間Ａ分迄の使用電力量÷（６０秒×３０分）と表示される、つまりＡ分〜３０分までは未来なので使用量は０と計算される。
契約電力とは当月と過去１１ヶ月の最大３０分需要電力を言い、電気料金の基本料金は契約電力×単価で決定される。【０００２】  制御手段で次の動作を行う。３０分需要電力の信号を受けて図９にある低減目標値のＤ２をある時刻に上回ったなら、ヒートポンプの圧縮機の消費電力を予め定めた消費電力に下げる起動信号を送り、ヒートポンプの冷媒と蓄熱槽の氷又は温水との熱交換をさせる起動信号を送る。
冷房で説明すると、
圧縮機の消費電力をＡ％まで下げる。
前記圧縮機の冷媒を氷蓄熱へ通す、ＣＯＰ（成績係数＝冷房能力／消費電力）が冷媒が外気と熱交換した場合をＢで、氷蓄熱の場合をＣとする。
（Ｃ／Ｂ）×（Ａ％／１００％）＝１    の場合の冷房能力は、前記消費電力を下げる前と後では同じとなる。
（Ｃ／Ｂ）×（Ａ％／１００％）＞１    の場合の冷房能力は、前記消費電力を下げる前より後の方が上昇する。。
（Ｃ／Ｂ）×（Ａ％／１００％）＜１    の場合の冷房能力は、前記消費電力を下げる前より後の方が下がる。
（Ｃ／Ｂ）×（Ａ％／１００％）≒１    を実現する。
暖房での説明は上記の冷房を暖房に、氷を温水へ変えれば成立する。
３０分需要電力の信号を受けて、低減目標値のＤ２を上回ら無いと制御手段が判断すれば（図９ではＤ３の値とする）、前記圧縮機の出力低下信号を復帰して、前記熱交換を止める。
深夜電力で氷蓄熱槽に製氷する。
【発明の効果】
【０００３】  冷房・暖房能力の低下を伴わずに契約電力を下げることができる．客商売の需要家では「暑い」との苦情が出なくなる。需要家も契約電力の低下と省エネにより電気料金が安くなる。電力会社も設備投資が減り燃料量も減る、社会的にも輸入燃料量が減りＣＯ２削減となる。【０００４】  夏場、コンビニなど夜間営業で冷房や冷凍ショウケースを使用する需要家は外気と熱交換するより、氷蓄熱で熱交換をする方が効率があがり電気料金も下がる。
元々氷蓄熱は、ヒートポンプに付随する省エネ技術です。【０００５】  本発明は事業所全体の最大３０分需要電力とヒートポンプと氷蓄熱をコンピューターで結び付けています。
その時、経済学の「合成の誤謬」に似た状況が発生します、
氷蓄熱を冷媒を通してヒートポンプを作動させるより、意蓄熱の冷水を直接冷媒とした方が効率は良いと思われる。
しかし、最大３０分需要電力の場合、負荷が重なって起こっていると考えられるので、仮にヒートポンプ１００％出力にエレベーターや揚水ポンプが重なった場合、ヒートポンプの電気エネルギーを下げその分を蓄熱槽の熱エネルギーで補っている、これはエレベーターや揚水ポンプの電気エネルギーが蓄熱槽の熱エネルギーへ変換された状態と同じ事が現象としては起こっている、つまり現象としてはエネルギー効率は上がる。
さらに商用深夜電力による蓄熱は量的の物ですが、ピークカットは最大需要電力の低減という、質的な物であり本発明はその辺の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】空調用ヒートポンプの冷媒の流れ（１→２→３→４→１）、図は冷房、暖房の場合は（１→４→３→２→１）となる、以下の図で同じ。空調用ヒートポンプの冷媒配管にバイパス状に配管を加えて、蓄熱槽槽の中で熱交換している図です。空調用ヒートポンプの室外熱交換器に流れる冷媒が蓄熱槽の熱交換器へ流して熱交換する。（９→１０→１１→１２→９）は蓄熱用ヒートポンプの冷房時の冷媒の流れ、暖房時は（９→１２→１１→１０→９）となる。以下の図で同じ。
【図２】空調用ヒートポンプの室外熱交換器と膨張弁の間で、冷媒を蓄熱槽へ送り熱交換する図
【図３】空調用ヒートポンプの膨張弁と室内熱交換器の間で、冷媒を蓄熱槽へ送り熱交換する図
【図４】空調用ヒートポンプの圧縮機と室外熱交換器の間で、冷媒を蓄熱槽へ送り熱交換する図
【図５】空調用ヒートポンプの室内熱交換器と圧縮機の間で、冷媒を蓄熱槽へ送り熱交換する図
【図６】蓄熱槽から熱交換物質を空調用ヒートポンプへ送り、冷媒配管に密着した熱交換器で熱交換する、密着する場所は図１〜図５にあるバイパスｊ状配管の設置された冷媒配管の区間で、熱交換物質の送られる、ヒートポンプは１台以上。
【図７】蓄熱用ヒートポンプ電源（圧縮機のみの電源ではない）として商用深夜電力と太陽光発電・風力発電の２系統ある
【図８】ヒートポンプが暖房使用時に蓄熱槽内熱交換物質を温めるためのボイラーを設置した図。
【図９】Ｄ０が最大３０分需要電力で契約電力とも言う、Ｄ２が契約電力を下げる目標値です。
【図１０】３０分需要電力に基づく制御のフローチャート
【図１１】タイマー制御に基づく制御のフローチャート
【図１２】起動信号は３０分需要電力に基づき、復帰は室内温度に基づくフローチャート
【図１３】深夜電力時間帯中の蓄熱で、風力発電と商用深夜電力の割合を求めるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００７】  制御手段とは
コンピュータ  プログラマブルコンピュータ  デマンドコントローラー
【０００８】  ヒートポンプ手段とは
ヒートポンプの冷媒配管から図１〜５にあるように、空調用ヒートポンプの冷媒配管にバイパス状に別の配管をして蓄熱槽熱交換器へ冷媒を送り熱交換をして戻って来るようにした構造物で、冷媒配管からの出口と熱交換器からの還り口に冷媒調整用の弁が付いている。
または、蓄熱槽内の熱交換物質を吐出装置で、ヒートポンプの冷媒配管へ密着させた熱交換器へ送る、蓄熱槽からの出口と熱交換器からの還り口にそれぞれ弁を付ける。密着する場所は上記バイパス状配管が立つ上がって戻ってきた図１〜５の場所です。
【０００９】  ヒートポンプの圧縮機出力制御用の入力装置は新しい機器には付いている、付いていなければ別売りアダプターがある。
【００１０】  蓄熱槽に蓄熱用のヒートポンプを取り付けて、太陽光発電や風力発電で蓄熱する、足りない分を商用深夜電力で補う。
氷は潜熱を利用するので蓄熱量は多い、温水は顕熱なので量的に不安なのでボイラーにて補う。
あと蓄熱槽の熱交換物質は工場廃熱の廃水や廃気、河川水や海水や海洋深層水や地熱など流し続けて熱交換する物質でも可能。
【００１１】  電力会社の電気メーターからパルスを拾い、３０分需要電力を読み出すのですが、目標値をそれから読み込みます。
目標値とは契約電力を下回る値で、その需要家の１日の需要曲線と設置できる蓄熱容量で決まります。
電気料金の基本料金を下げる目的です。
３０分需要電力の読み込みで起動信号の発信と起動信号の復帰をコンピュータが決めます。
【００１２】  起動信号で空調用ヒートポンプの圧縮機の出力を低下して、前記目標値の実現に達し、それに伴う熱的能力の低下を空調用ヒートポンプの冷媒を冷やしたり、温めたりして冷媒能力を高めてあげるのです。
そうすれば熱的能力を下げずに契約電力の低下が実現します。
【００１３】  その冷媒の熱交換の方法は、冷媒が蓄熱槽へ移動する方法と。蓄熱槽の熱交換物質が冷媒の方へ移動する方法とがあります。
【００１４】  蓄熱槽の蓄熱は、太陽光発電や風力発電で行い、足らない分を商用深夜電力で補います。
【００１５】  ピークカット装置なので３０分需要電力をもとに起動信号や復帰をすべきであるが、需要家の需要曲線が平均していれば、３０分需要電力の時間内でのタイマー運転も有効であり、需要家が客の事を考えれば起動信号は３０分需要電力にて行い、復帰は室内の設定温度とする方法もある。
【符号の説明】図１      ５，６      弁（三方弁、電磁弁）
４０          制御手段
４１，４２，４３，４４    制御線
図２〜図５    １３〜１９  弁（三方弁、電磁弁）
４５〜５１    制御線
図６    ２８          蓄熱槽内の熱交換物質をヒートポンプへ送り循環させる、吐出装                      置
３１〜３８    弁（三方弁、電磁弁）
５２〜５９    制御線
図７    ２５、２６    別々のヒートポンプの熱交換器
２０          商用電源
２２          太陽光発電や風力発電の電源
６０、６１    電源投入用切替ＳＷ
図８    ２８          熱交換物質をボイラーと蓄熱槽内を循環させる吐出装置
２９          ボイラー
図１０  Ｓ１          蓄熱が成されていないので、装置を起動させることは無駄とのス                      テップ
Ｓ２          等間隔とは１分毎、あるいは３分毎あるいは５分毎と需要家によ                      って決める。
図１１  Ｓ１２        間欠運転です
Ｓ１３        需要家によってどの時間帯が需要が多いのか、それによって間欠                      運転の時間帯を決める
図１３  Ｓ３３、Ｓ３４  なるべくタダの風力発電で蓄熱するため、より多くの時間を風                        力発電に与えるステップです。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015025644.tif 000013
【図１２】
2015025644.tif 000014
【図１３】
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