(57)【要約】【課題】空調装置による空調機能、発電機による発電機能の向上に有利な空調発電システムを提供することを課題とする。【解決手段】空調発電システムは、エンジン１と、空調装置８を空調のために駆動させるコンプレッサ等の空調駆動機２と、発電を行う発電機３とを有する。空調駆動機２と発電機３との間に設けられエンジン１の駆動力を空調駆動機２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２とを可変とする駆動力分配手段１０が設けられている。エンジン１の駆動力は空調駆動機及び発電機３に伝達される。空調駆動機２により空調装置８が作動して冷房または暖房を行なうことができる。また発電機３により電気エネルギが生成される。【選択図】  図２
2005337599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、冷房及び暖房のうちの少なくとも一方の空調を行う空調装置を駆動させる空調駆動機と、発電を行う発電機とを有する空調発電システムにおいて、
前記空調駆動機と前記発電機との間に設けられ、前記エンジンの駆動力を前記空調駆動機に分配する第１比率と、前記エンジンの駆動力を前記発電機に分配する第２比率とを可変とする駆動力分配手段が設けられていることを特徴とする空調発電シテスム。
【請求項２】
請求項１において、前記エンジンの駆動力を前記空調駆動機に分配する第１比率が相対的に高いときにおいて前記エンジンの駆動力を前記発電機に分配する第２比率を相対的に低くすると共に、前記エンジンの駆動力を前記空調駆動機に分配する第１比率が相対的に低いときにおいて前記エンジンの駆動力を前記発電機に分配する第２比率を相対的に高くする分配制御手段が設けられていることを特徴とする空調発電システム。
【請求項３】
請求項１において、前記エンジン負荷率を一定範囲内に維持しつつ、前記エンジンの駆動力を前記空調駆動機に分配する第１比率が相対的に高いときにおいて前記エンジンの駆動力を前記発電機に分配する第２比率を相対的に低くすると共に、前記エンジンの駆動力を前記空調駆動機に分配する第１比率が相対的に低いときにおいて前記エンジンの駆動力を前記発電機に分配する第２比率を相対的に高くする分配制御手段が設けられていることを特徴とする空調発電システム。
【請求項４】
請求項２または３において、前記分配制御手段は、貯湯タンクに蓄熱されている蓄熱情報、前記空調装置に要求される空調負荷情報、発電要求量に関する発電要求量情報のうちの少なくとも一つに基づいて、第１比率及び第２比率を可変に制御することを特徴とする空調発電システム。
【請求項５】
請求項４において、前記分配制御手段は、前記空調装置に要求される空調負荷が相対的に低いときにおいて第１比率を減少させると共に第２比率を増加させる第１分配制御を行うと共に、前記空調装置に要求される空調負荷が相対的に高いときにおいて第１比率を増加させると共に第２比率を減少させる第２分配制御を行うことを特徴とする空調発電システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、蓄電池または商業電線に接続可能であり、発電要求量をＤとしたとき、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率を越えるエンジン負荷率でエンジンを駆動させるエンジン制御手段と、前記エンジンで駆動される前記発電機で発電された電力のうち余剰の電力を前記蓄電池に蓄電するかまたは前記商業電線に送電する電力対応手段とを有することを特徴とする空調発電シテスム。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項において、発電要求量をＤとしたとき、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率を越えるエンジン負荷率でエンジンを駆動させるエンジン制御手段と、
前記エンジンで駆動される発電機で発電された電力のうち余剰の電力を蓄電池に蓄電するかまたは商業電線に送電する電力対応手段とを有しており、且つ、
前記エンジン制御手段は発電要求量Ｄが敷居値よりも低いときにおいて前記エンジンを停止させると共に、前記電力対応手段はエンジン停止時において蓄電池または商業電線から電力消費部に給電可能とすることを特徴とする空調発電シテスム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空調装置を空調のために駆動させるコンプレッサ等の空調駆動機と、発電を行う発電機とをエンジンで駆動させる空調発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、エンジンと、空調装置を空調のために駆動させるコンプレッサと、発電を行う発電機と、これらの部品を一体的に設置したケーシングとを有するコジェネレーションシステムを開示する。
【０００３】
特許文献２は、空調装置を空調のために駆動させるコンプレッサと、発電を行なうと共にモータとして機能する発電電動機と、発電電動機に繋がるエンジンと、発電電動機の回転子の位置を検出するロータ位置センサと、ロータ位置センサの信号に基づいて発電電動機のコイルに回転磁界を発生させるように通電するブラシレスモータ回路と、ブラシレスモータ回路に電圧を供給する直流電源と、発電電動機の発電出力を交流出力に変換するインバータ回路とをもつシステムを開示する。このものによれば、発電電動機は、１台でありながらも、発電機としても機能することができ、更に、エンジン起動時にエンジンを起動させるスタータ用のモータとして機能することができる。更に、空調機のコンプレッサの負荷変動に応じてエンジンの負荷が常に一定となるように出力制御されている。
【特許文献１】特開２００２−２５７４３１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３７２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１によれば、エンジンの駆動力を空調装置のコンプレッサ及び発電機に分配させているものの、エンジンの駆動力をコンプレッサに分配する比率、エンジンの駆動力を発電機に分配する比率は、基本的には固定的なものである。このため空調装置による空調機能、発電機による発電機能の更なる向上には限界があった。
【０００５】
また上記した特許文献２によれば、発電電動機は１台でありながらも、発電機として機能できると共に、エンジンを起動させるスタータ用のモータとして機能することができるものである。故に特許文献２によれば、コンプレッサ及び発電器の双方が別個に設けられているものではなく、エンジンによりコンプレッサ及び発電機の双方を同時に駆動させるものではない。つまり空調及び発電の双方を同時に行うものではない。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、コンプレッサ等の空調駆動機及び発電機の双方を個別に駆動させる方式を採用しつつ、空調装置による空調機能、発電機による発電機能の向上に有利な空調発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る空調発電システムは、エンジンと、冷房及び暖房のうちの少なくとも一方の空調を行う空調装置を駆動させる空調駆動機と、発電を行う発電機とを有する空調発電システムにおいて、空調駆動機と発電機との間に設けられ、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率と、エンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率とを可変とする駆動力分配手段が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
エンジンの駆動力は空調駆動機及び発電機に伝達される。空調駆動機により空調装置が作動し、冷房及び暖房のうちの少なくとも一方を行なうことができる。また発電機により発電されて電気エネルギが生成される。駆動力分配手段は、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率と、エンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率とを可変とする。これにより空調の要求度、発電の要求度等に応じて第１比率及び第２比率を可変とする。この結果、本発明に係る空調発電システムについて、空調装置による空調を中心として制御したり、発電機により発電を中心として制御したりできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前述したように、駆動力分配手段は、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率と、エンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率とを可変とする。これにより空調の要求度、発電の要求度等に応じて第１比率及び第２比率を可変とする。この結果、本発明に係る空調発電システムについて、空調装置による空調を中心として制御したり、発電機により発電を中心として制御したりできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る空調発電システムは、エンジンと、空調装置を駆動させる空調駆動機と、発電を行う発電機とを有する。エンジンは液体燃料、ガス燃料等の燃料に基づいて駆動するものであり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、レシプロエンジン、ロータリエンジン等を問わない。エンジンは一台設けられており、空調駆動機及び発電機の双方に共通する共通駆動源であることが好ましい。従って、空調駆動機及び発電機に対する唯一の駆動源であることが好ましい。
【００１１】
空調駆動機は空調装置を空調のために駆動するものであり、例えば、冷媒を圧縮させるコンプレッサを採用できる。発電機はエンジンにより駆動されて電気エネルギを発生させるものである。空調駆動機（一般的にはコンプレッサ）と発電機との間に駆動力分配手段が設けられている。駆動力分配手段は、エンジンの駆動力を空調駆動機及び発電機に伝達するものである。駆動力分配手段は、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率と、エンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率とを可変とする。無段階的に可変としても良いし、段階的に可変としても良い。
【００１２】
本発明の好ましい形態によれば、駆動力分配手段を制御する分配制御手段が設けられている。分配制御手段は、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率が相対的に高いときにおいてエンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率を相対的に低くすると共に、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率が相対的に低いときにおいてエンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率を相対的に高くする。これにより第１比率及び第２比率の総和を一定範囲内に収めることができ、エンジン負荷率を一定範囲内に収めるのに有利となる。つまり、空調負荷が変動するときであっても、第１比率及び第２比率の総和を一定範囲内に収めることができ、エンジン負荷率を一定範囲内に収めるのに有利となる。エンジン負荷率とは、エンジンの定格負荷を１００％としたとき、エンジンに現在作用している負荷の割合を意味する。エンジン負荷率が９０％とは、エンジンの定格負荷に対して９０％の負荷が作用していることを意味する。なお、エンジンの燃費コストを低減させるためには、エンジン負荷率を所定値以上にしつつ一定範囲内に収めることが好ましい。エンジン負荷率が高頻度で変動することは、エンジンの燃費コストを低減させるためには好ましくない。エンジン負荷率の変動は低頻度である方が、エンジンの燃費コストを低減させるためには好ましい。
【００１３】
本発明の好ましい形態によれば、分配制御手段は、エンジン負荷率を一定範囲内に維持しつつ、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率が相対的に高いときにおいてエンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率を相対的に低くする。また、エンジンの駆動力を空調駆動機に分配する第１比率が相対的に低いときにおいてエンジンの駆動力を発電機に分配する第２比率を相対的に高くする。これにより第１比率及び第２比率の総和を一定範囲内に収めることができ、エンジン負荷率を一定範囲内に収めるのに有利となる。第１比率が相対的に高いまたは低いとは、相対的な値を意味する。第１比率が相対的に高いとは、第１比率が低いときよりも相対的に高いという意味である。また第１比率が相対的に低いとは、第１比率が高いときよりも相対的に低いという意味である。この場合、第１比率の大きさの相対性を示すために、第１比率がある敷居値よりも高い形態、または、ある敷居値よりも低い形態とすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい形態によれば、分配制御手段は、貯湯タンクに蓄熱されている蓄熱情報、空調装置に要求される空調負荷情報、発電要求量に関する発電要求量情報のうちの少なくとも一つに基づいて、第１比率及び第２比率を可変に制御する。蓄熱情報は貯湯タンクに蓄熱されている蓄熱エネルギ（例えば湯温及び湯量のうちの少なくとも一つ）に関する情報である。空調負荷情報は空調装置（冷房及び暖房のうちの少なくとも一方）に要求される空調負荷（例えば温度及び湿度のうちの少なくとも一つ）に関する情報である。発電要求量情報は家屋やビル等の電力消費部における発電要求量に関する情報である。
【００１５】
本発明の好ましい形態によれば、分配制御手段は、空調装置に要求される空調負荷が相対的に低いときには、第１比率を減少させると共に第２比率を増加させる第１分配制御を行うと共に、空調装置に要求される空調負荷が相対的に高いときには、第１比率を増加させると共に第２比率を減少させる第２分配制御を行う。これにより第１比率及び第２比率の総和を一定範囲内に収めることができ、エンジン負荷率を所定値以上で一定範囲内に収めるのに有利となる。従ってエンジンの回転数を一定範囲内に収めるのに有利となり、エンジンの振動抑制、エンジンの耐久性の向上に貢献できる。
【００１６】
例えば、表１に示すような駆動力分配形態を例示することができる。Ｒ１はエンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率を示す。Ｒ２はエンジン１の駆動力を発電機３に伝達する第２比率を示す。表１に例示するように、Ｒ１及びＲ２の総和を１００％と相対表示したとき、空調中心領域では総和１００のうちでＲ１を高くしＲ２を低めとすると共に、発電中心領域では総和１００のうちＲ２を高くしＲ１を低めとする。また表２に例示するように、Ｒ１及びＲ２の総和を７０％と相対表示することもでき、空調中心領域ではＲ１を高くしＲ２を低めとすると共に、発電中心領域ではＲ２を高くしＲ１を低めとする。また表３に例示するように、Ｒ１及びＲ２の総和を１２０％と相対表示することもでき、空調中心領域ではＲ１を高くしＲ２を低めとすると共に、発電中心領域ではＲ２を高くしＲ１を低めとする。表１〜表３はあくまでも例示の形態であり、本発明はこれらの駆動力分配形態に限定されるものではない。Ｒ１およびＲ２の総和は一定値に限定されるものではない。Ｒ１およびＲ２の総和が一定値または一定範囲内であれば、エンジン負荷率の変動が抑制され、燃費コストの低減に有利となる。
【００１７】
【表１】
2005337599.tif 000003
【００１８】
【表２】
2005337599.tif 000004
【００１９】
【表３】
2005337599.tif 000005
【００２０】
本発明の好ましい形態によれば、発電要求量をＤとしたとき、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率を越えるエンジン負荷率でエンジンを駆動させるエンジン制御手段と、エンジンで駆動される発電機で発電された電力のうち余剰の電力を蓄電池に蓄電するかまたは商業電線に送電する電力対応手段とを有する。一般的には、エンジン負荷率が低い状態でエンジンを駆動させるよりも、エンジン負荷率がある程度高い状態でエンジンを駆動させた方が、エンジンの燃費コストは低減される。そこで、エンジン制御手段は、発電要求量Ｄが小さいときにおいて、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率を越えるエンジン負荷率でエンジンを駆動させる。この場合、エンジンの燃費コストは低減される。しかしエンジンで駆動される発電機で発電された電力は余剰となり易い。そこで電力対応手段は、余剰の電力を蓄電池に蓄電するかまたは商業電線に送電する。これによりエンジンの燃費コストを低減させつつ、発電コストの低減化に有利である。蓄電池は電気エネルギを蓄積できるものであれば良く、キャパシタを含む。
【００２１】
本発明の好ましい形態によれば、発電要求量をＤとしたとき、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率を越えるエンジン負荷率でエンジンを駆動させるエンジン制御手段と、エンジンで駆動される発電機で発電された電力のうち余剰の電力を蓄電池に蓄電するかまたは商業電線に送電する電力対応手段とを有しており、且つ、エンジン制御手段は発電要求量Ｄが敷居値よりも相対的に低いときにおいてエンジンを停止させると共に、電力対応手段はエンジン停止時において蓄電池または商業電線から電力消費部に給電する。このようにエンジン制御手段は発電要求量Ｄが敷居値よりも相対的に低いときには、エンジン負荷が低い状態のままエンジンを駆動させることを廃止し、エンジンを停止させるので、エンジンの燃費コストを高めるのに有利である。エンジン停止時においては、エンジンで駆動させる発電機も停止するため、発電が事実上行われない。そこで電力対応手段は蓄電池または商業電線から電力消費部に給電する可能とする。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は本実施例に係る空調発電システムのブロック図を示す。空調発電システムは、図１に示すように、エンジン１（例えば可燃性ガスを燃料とするガスエンジン）と、家屋等の構造物１００に設置されている空調装置８により空調のために駆動させる空調駆動機としてのコンプレッサ２と、電気エネルギを発生させる発電を行う発電機３とを有する。エンジン１は一台設けられており、コンプレッサ２及び発電機３の双方に共通する共通駆動源であり、コンプレッサ２及び発電機３に対する唯一の駆動源である。
【００２３】
更に空調発電システムは、発電機３で発生した余剰の電気エネルギを蓄積する蓄電池４（キャパシタも含む）と、直流を交流に変えた後に家屋等の構造物の電力消費部１１０に給電するインバータ５と、エンジン１の排熱で加熱されるエンジン排熱回収器６と、エンジン排熱回収器６に繋がる貯湯タンク７と、コンプレッサ２で圧縮され冷媒に基づいて室内の冷房または暖房を行う空調装置８と、システムの駆動状況を使用者が設定する操作盤９とを有する。空調装置８の冷房および暖房は図略のスイッチにより切り替えられる。エンジン排熱回収器６は、エンジン１を冷却するエンジン冷却水が流れる冷却水通路６０と、冷却水通路６０に繋がる熱交換器６１と、温水を貯留する貯湯タンク７に繋がる循環通路６３と、冷却水通路６０に設けられた水搬送源６４ａと、循環通路６３に設けられた水搬送源６４ｂ（例えばポンプ）とを有する。エンジン１の排熱で加熱されたエンジン冷却水は水搬送源６４ａにより冷却水通路６０を循環するため、熱交換器６１の第１通路６１ｆを流れる。熱交換器６１の第２通路６１ｓの水は第１通路６１ｆと熱交換されて加熱され、循環通路６３を経て貯湯タンク７に温水として貯留される。貯湯タンク７の温水は、給湯路７０を経て、家屋等の構造物１００の給湯器７１（例えば風呂、シャワー、台所の給湯器）、家屋等の構造物１００の給床を加熱する床暖房装置７２に供給され、床暖房に供される。なお貯湯タンク７の湯が不足すると、補給口７ｍから水が補給される。
【００２４】
図１に示すように、コンプレッサ２と発電機３との間に駆動力分配手段１０が設けられている。駆動力分配手段１０は、エンジン１とコンプレッサ２及び発電機３とを繋ぐと共に、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２及び発電機３の双方にそれぞれ伝達させて、コンプレッサ２及び発電機３の双方を駆動させるものである。駆動力分配手段１０は、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２とを無段階的または段階的に可変とすることができる。第１比率Ｒ１は０〜１００％の間で無段階的または段階的に変化させることができるように設定されている。第２比率Ｒ２は０〜１００％の間で無段階的または段階的に変化させることができるように設定されている。
【００２５】
空調発電システムを制御する制御装置９０が設けられている。制御装置９０は、駆動力分配手段１０を制御する分配制御手段と、エンジン１を制御するエンジン制御手段と、エンジン１で駆動される発電機３で発電された電力のうち余剰の電力を蓄電池４に蓄電するかまたは商業電線に送電する電力対応手段として機能することができる。
【００２６】
制御装置９０には、貯湯タンク７に蓄熱されている蓄熱情報Ｓ１、構造物１００の空調装置８に要求される要求温度、要求湿度に基づく空調負荷情報Ｓ２、構造物１００の電力消費部１１０で現在消費されている発電要求量（電力消費量）に関する発電要求量情報Ｓ３が入力される。制御装置９０は蓄熱情報Ｓ１、空調負荷情報Ｓ２、発電要求量情報Ｓ３等に基づいて、エンジン１を制御する信号Ｓｅを出力すると共に、駆動力分配手段１０を制御する信号Ｓｄを出力する。これによりエンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２とを可変に制御する。
【００２７】
貯湯タンク７に蓄熱されている蓄熱情報Ｓ１は、貯湯タンク７に設けられている湯の温度を検出する湯温センサ７３と、貯湯タンク７に設けられている湯の貯湯量を検出する貯湯量センサ７４とに基づいて求められる。空調装置８の負荷を設定する空調負荷情報Ｓ２は、空調装置８の操作盤９に装備されている温度スイッチ８１に設定された温度要求信号、操作盤９に装備されている湿度スイッチ８２に設定された湿度要求信号とに基づいて求められる。発電要求量情報Ｓ３は構造物１００に装備されている電力計１１１に基づいて求められる。
【００２８】
外気温度が高いときまたは外気温度が低いとき等のように、冷房または暖房の要求度が高い場合には、外気温度が適温領域である場合よりも、空調装置８に要求される空調負荷が相対的に高い。このとき制御装置９０はエンジン１の駆動力の大きさを設定する。更に制御装置９０は、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に高くすると共に、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を相対的に低くする。これにより空調の比率を増加させると共に発電の比率を減少させ、冷房または暖房を良好に行うことができる。
【００２９】
これに対して、外気温度が適温であるとき等のように冷房または暖房の要求度が低いときまたは無しのときには、空調装置８に要求される空調負荷が相対的に低いかまたは無しである。この場合、制御装置９０は、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に低くするか０とし、コンプレッサ２の回転を低減させるか０とする。このとき、制御装置９０は、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を高くし、発電機３による発電量を増加させる。この場合、家屋等の構造物１００の電力消費部１１０で消費される電力量よりも大きな電力量が発電されることになりやすい。この場合には、余剰の電気エネルギを蓄電池４に蓄電する。
【００３０】
上記したように本実施例によれば、コンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に高くときには、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を相対的に低くする。逆に、コンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に低くするときには、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を相対的に高くする。これにより第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２との総和（Ｒ１＋Ｒ２）を一定範囲内に収めることができ、エンジン１の駆動力、ひいてはエンジン負荷率を所定値以上で一定範囲内に収めるのに有利となる。従ってエンジン１の回転数を一定範囲内に収めるのに有利となり、エンジン１の振動抑制、エンジン１の耐久性の向上に貢献できる。また、エンジン負荷率を一定範囲内に収め得ることは、エンジン１の燃費コストを良好に維持でき、エンジン１を駆動させる燃料コストを低下させるのに有利である。なお、エンジン１の燃費コストを低減させるためには、エンジン負荷率を所定値以上で一定範囲内に収めることが好ましい。エンジン負荷率が高頻度で変動すること、または、エンジン負荷率が低い状態でエンジン１が駆動することは、エンジン１の燃費コストを悪化させるため、好ましくない。エンジン負荷率の変動は低頻度である方が、エンジン１の燃費コストを高めるためには好ましい。
【００３１】
一般的には、エンジン負荷率が低い状態でエンジン１を駆動させるよりも、エンジン負荷率がある程度高い状態でエンジン１を駆動させた方が、エンジン１の燃費コストは良好である。エンジン１の定格出力を１００％としたとき、一般的にはエンジン負荷率が３０〜５０％と低い範囲でエンジン１を駆動させるよりも、エンジン負荷率を高め、エンジン負荷率７０〜１２０％の範囲内（エンジン燃費良好範囲）でエンジン１を駆動させることが、エンジン１の騒音を低減させて耐久性の確保を図りつつ、エンジン１の燃費コストの低減化に有利であると言われている。エンジン負荷率を過剰に高めると、エンジン１の騒音、耐久性の点で好ましくない。
【００３２】
そこで、家屋等の構造物１００において現在使用されている発電要求量（電力計の目盛）をＤとしたとき、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率がエンジン燃費良好範囲未満であるときには、制御装置９０は、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率を越えるエンジン負荷率で、つまり、エンジン負荷率が高い状態のエンジン燃費良好範囲で、エンジン１を駆動させるように制御する。つまり、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率がエンジン燃費良好範囲未満であるときには、エンジン負荷率が高い状態でエンジン１を駆動させる。これによりエンジン１の燃費コスト、ひいては発電コスト、空調コストを低減させることができる。しかしこの場合、発電要求量Ｄを越える電力量が発電されてしまうおそれがある。そこで制御装置９０は、エンジン１で駆動される発電機３で発電された電力のうち余剰の電力量を蓄電池４に蓄電するように蓄電池４を制御する。これによりエンジン１の燃費コストを良好に維持しつつ、発電コストを低減化させることができる。なお、発電要求量Ｄに対応するエンジン負荷率がエンジン燃費良好範囲であるときには、制御装置９０は、当該エンジン燃費良好範囲内となるようにエンジン１を駆動させる。
【００３３】
以下、冷房時、暖房時、冷房暖房不使用時に分けて説明を更に加える。
【００３４】
（１）冷房時
前述したように、貯湯タンク７の蓄熱情報Ｓ１、空調装置８に要求される空調負荷情報Ｓ２、発電機３に要求される発電要求量情報Ｓ３に基づいて、制御装置９０は、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を設定する。ここで、図２の特性線Ｅはエンジン１のエンジン負荷率を示す。エンジン１は時刻ｔ１で起動されるが、制御装置９０は、エンジン１に負荷されるエンジン負荷率を基本的には図２の特性線Ｅに示すようにほぼ一定値とする。空調負荷情報Ｓ２、発電要求量情報Ｓ３等の変動の影響で、エンジン負荷率が変化するとしても、エンジン負荷率が図２の一定範囲Ｗ内に収まるように、制御装置９０はエンジン１を制御する。一定範囲Ｗは、エンジン１が駆動する際における前記したエンジン燃費良好範囲に相当する。このようにエンジン負荷率が一定範囲Ｗ内に収まるように制御装置９０はエンジン１を制御するため、本システムにおけるエンジン１の燃費コストを良好に低減でき、エンジン１を駆動させる燃料コスト、ひいては発電コスト及び空調コストを低下させるのに有利となる。
【００３５】
外気温度が高いとき等のように、冷房の要求度が高い場合には、外気温度が適温領域であるときよりも、空調負荷情報Ｓ２により空調装置８に要求される冷房負荷（空調負荷）が相対的に高い。また外気温度が高いため、湯の消費量が少なく、外気温度が低いときよりも、貯湯タンク７の蓄熱情報Ｓ１による貯湯要求は少ない。
【００３６】
冷房開始直後の初期時期Ｔａにおいては、制御装置９０は急速冷房すべくエンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に高くし、空調装置８による冷房能力を増加させる。この場合、発電機３に伝達する第２比率Ｒ２を相対的に低くし、発電機３による発電量を抑える。これにより発電中心制御よりも冷房中心制御が行われ、冷房が良好に行われる。
【００３７】
室内の冷房開始直後の初期時期Ｔａからしばらく経過すると、室温の冷房が次第に進行して冷房要求度が低下する。このため制御装置９０は、初期時期Ｔａの場合よりも第１比率Ｒ１を相対的に低くし、空調装置８による冷房能力を減少させる。更にしばらく経過すると、室温が上昇して再び冷房要求度が増加するため、制御装置９０は、第１比率Ｒ１を相対的に高くし、空調装置８による冷房能力を増加させる。このように制御装置９０は、図２に示すように、冷房開始直後の時期Ｔａを除いて、定常時期Ｔｍにおいては、コンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を基本的にはサインカーブ状に相対的に高くしたり低くしたりすることを繰り返す。
【００３８】
ここで、図２に示すように、制御装置９０は、第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２とが互いに逆位相となるように駆動力分配手段１０を制御し、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を繰り返して増減させる。この場合、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を繰り返して増減させる。従って冷房要求量が高いときには、冷房要求量が低いときよりも発電量は相対的に低くなる。また、冷房要求量が低いときには、冷房要求量が高いときよりも発電量は相対的に高くなる。このようにコンプレッサ２及び発電機３は制御される。上記したように第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２とが互いに逆位相となるようにコンプレッサ２及び発電機３が制御されるため、第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２との総和（Ｒ１＋Ｒ２）がほぼ一定範囲内に抑えられる。故に図２に示すようにエンジン負荷率を所定値以上で一定範囲Ｗ内に収めるのに有利となり、エンジン１を駆動させる燃料コストを低下させるのに有利であると共に、エンジン１の騒音の低減、エンジン１の耐久性の向上に貢献できる。
【００３９】
（２）暖房時
前述したように、制御装置９０は貯湯タンク７の蓄熱情報Ｓ１、空調装置８に要求される空調負荷情報Ｓ２、発電機３に要求される発電要求量情報Ｓ３に基づいて、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を設定する。この場合、エンジン１に負荷されるエンジン負荷率を、基本的には、図３の特性線Ｅに示すようにほぼ一定値とする。空調負荷情報Ｓ２、発電要求量情報Ｓ３等の変動の影響で、エンジン負荷率が変化するとしても、エンジン負荷率が図３の一定範囲Ｗ内に収まるように、制御装置９０はエンジン１を制御する。これによりエンジン１の燃費コストを良好に維持でき、エンジン１を駆動させる燃料コストを低減させるのに有利となる。
【００４０】
外気温度が低いとき等のように、暖房の要求度が高い場合には、外気温度が適温領域であるときよりも、空調装置８に要求される暖房負荷（空調負荷）が相対的に高い。このとき制御装置９０は、図３に示すように暖房開始直後の初期時期Ｔｂにおいては、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に高くし、空調装置８による暖房能力を増加させて急速暖房させる。この場合、制御装置９０は、初期時期Ｔｂにおいては、発電機３に伝達する第２比率Ｒ２を第１比率Ｒ１よりも相対的に低くし、発電機３による発電量を抑える。これにより発電中心ではなく、暖房中心とする。そして暖房開始直後の初期時期Ｔａからしばらく経過すると、室温の暖房が次第に進行して暖房要求度が低下する。このため制御装置９０は第１比率Ｒ１を相対的に低くし、空調装置８による暖房能力を次第に減少させる。更にしばらく経過すると、室温が上昇して再び暖房要求度が増加するため、制御装置９０は、第１比率Ｒ１を相対的に高くし、空調装置８による暖房能力を増加させる。このように制御装置９０は、図３に係るＲ１で示すように、暖房開始直後の時期Ｔｂを除いて、定常時期Ｔｍでは、第１比率Ｒ１を基本的にはサインカーブ状に相対的に高くしたり低くしたりすることを繰り返す。
【００４１】
ここで、暖房時においても、図３に示すように、制御装置９０は、第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２とが互いに逆位相となるように、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を相対的に増減させると共に、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を相対的に増減させる。従って暖房要求量が高いときには発電量は低くなる。また暖房要求量が低いときには発電量は高くなるように、コンプレッサ２及び発電機３は制御される。
【００４２】
上記したように第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２とが互いに逆位相となるようにコンプレッサ２及び発電機３が制御されるため、第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２との総和（Ｒ１＋Ｒ２）を一定範囲内に収めるのに有利となる。故に、エンジン負荷率を所定値以上で一定範囲Ｗ内に収めるのに有利となり、エンジン１を駆動させる燃料コストを低下させるのに有利であると共に、エンジン１の騒音の低減、エンジン１の耐久性の向上に有利である。
【００４３】
ところで暖房時には、空調装置８を用いる他に、貯湯タンク７に貯留されている温水を利用して構造物１００の床面を暖める床暖房装置７２を併用できる。前記したように貯湯タンク７の温水はエンジン１の排熱に基づいて生成されているため、暖房コストの低減には有利である。図３に係る特性線Ｆに示すように、床暖房装置７２が暖房開始直後の初期時期Ｔｂから効き始めるため、床暖房装置７２による暖房のぶん、空調装置８に要請される暖房負荷（空調負荷）を相対的に小さくすることができる。従って床暖房装置７２を併用しない場合に比較して、空調装置８を作動させるコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を減少方向（矢印Ｙ１方向）に移行させることができ、その分、発電機３に分配する第２比率Ｒ２を増加方向（矢印Ｙ２方向）に移行させることができ、発電機３による発電量を増加させることができる。この場合、発電量が増加するため、余剰の発電が生じる可能性があるが、この場合には蓄電池４に蓄電させたり、あるいは、家屋等の構造物１００の電力消費部１１０で消費する電力量を増加させることができる。また、床暖房装置７２を併用しない場合に比較して、比率Ｒ１及び比率Ｒ２の割合を維持しつつ、暖房及び発電の双方を良好に行いつつ、エンジン１のエンジン負荷率をΔＥ（床暖房装置７２による暖房量）低下させることができ、エンジン１の燃費コストを低下させるのに有利となる。
【００４４】
（３）冷房暖房不使用時
外気温度が適温領域等のように、冷房及び暖房が行われないときには、空調装置８に空調負荷は基本的には要求されない。このため、コンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を０％とすると共に、発電機３に分配する第２比率Ｒ２を増加させ、エンジン１の駆動力をもっぱら発電機３に伝達させて発電する。
【００４５】
図４及び図５に係る特性線Ｋ１は、家屋等の構造物１００における発電要求量（電力消費量）の変動を示す。例えば、一般的な家庭では、一日のうちで朝及び夜には発電要求量（電気消費量）が大きいが、昼間は発電要求量（電気消費量）が少ない。
【００４６】
上記した冷房暖房不使用時には発電機３は駆動するものの、コンプレッサ２が停止されているため、エンジン１の駆動力をもっぱら発電機３に伝達させて発電する。従って発電量が必要発電量以上となり易く、余剰の発電量が生じるおそれがある。この場合、余剰の発電量を避けるべく、エンジン１のエンジン負荷率を低下させ、エンジン燃費良好範囲よりも低い範囲でエンジン１を駆動させることも考えられる。しかしながらこの場合には、余剰の発電量を避けることができるが、エンジン燃費良好範囲よりも低い範囲のエンジン負荷率でエンジン１は駆動することになり、エンジン１の燃費コストは悪化する傾向がある。
【００４７】
そこで、冷房暖房不使用時(コンプレッサ２が停止されている)においては、次のように制御することができる。即ち、図４及び図５に示すように発電要求量（電気消費量）が大きいときには、エンジン１を駆動させて発電機３を駆動させて発電を行う。エンジン１の駆動時間はΔＴ１として示される。この場合、発電要求量（電気消費量）を超える余剰の発電量ＫＤが生じるが、余剰の発電量ＫＤを蓄電池４に蓄電する指令Ｓｂを制御装置９０は出力する。また、発電要求量（電力消費量）が敷居値Ｄｃ（図４、図５参照）よりも小さいときには、エンジン１を停止させて発電機３を停止させて発電を停止し、燃費コストの節約を図る。エンジン１の停止時間はΔＴ２として示される。
【００４８】
上記したようにエンジン１の停止時には、発電機３は駆動せず発電されないため、制御装置９０は、蓄電池４に蓄電されている電気エネルギを家屋等の構造物１００の電力消費部１１０に給電する。上記したようにコンプレッサ２が停止されているときには、空調負荷が要求されないため、エンジン１の駆動及び停止を間欠的に行うことができる。これによりエンジン１が必要以上に駆動することが抑制されると共に、燃費コストが悪いエンジン負荷率でエンジン１を駆動させることを防止でき、エンジン１の燃費コストを低減させるのに有利となる。なお図５に示すように、エンジン１を駆動させている時期ΔＴ１において、発電要求量（電力使用量）が低下するにつれて、エンジン負荷率をδ相当ぶん低下させるようにエンジン１を駆動させることにしても良い。従って発電要求量が低下する時刻ｔｆからエンジン負荷率を低減させることができる。但し、エンジン負荷率は前記した一定範囲内(エンジン燃費良好範囲内)に収まるように設定されることが好ましい。
【００４９】
（駆動力分配手段１０）
前記した駆動力分配手段１０は、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２及び発電機３の双方に伝達する。駆動力分配手段１０は、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２とを可変とする。代表的な駆動力分配手段について説明を加える。
【００５０】
図６に示す形態によれば、駆動力分配手段１０Ａは、エンジン１の駆動軸１ｘに設けられた第１駆動回転体３０１及び第２駆動回転体３０２と、コンプレッサ２の駆動軸２ｘに設けられた第１回転体４０１と、発電機３の駆動軸３ｘに設けられた第２回転体４０２と、第１回転体４０１と第１駆動回転体３０１とを繋ぐベルトなどの第１エンドレス体４０３と、第２回転体４０２と第２駆動回転体３０２とを繋ぐ第２エンドレス体４０４とを備える。
【００５１】
また図７に示す形態によれば、駆動力分配手段１０Ｂは、エンジン１の駆動軸１ｘに設けられた第１駆動回転体３０１及び第２駆動回転体３０２と、コンプレッサ２の駆動軸２ｘに設けられた第１回転体４０１と、発電機３の駆動軸３ｘに設けられた第２回転体４０２と、第１回転体４０１と第１駆動回転体３０１とを繋ぐ第１エンドレス体４０３と、第２回転体４０２と第２駆動回転体３０２とを繋ぐ第２エンドレス体４０４と、コンプレッサ２の駆動軸２ｘに設けられ動力を接続及び切断可能な第１クラッチ４０７と、発電機３の駆動軸３ｘに設けられ動力を接続及び切断可能な第２クラッチ４０８とを備える。第１クラッチ４０７における動力伝達を切断すれば、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１を０％にできる。この場合、エンジン１の駆動力の全部は基本的には発電機３に分配される。
【００５２】
また、第２クラッチ４０８における動力伝達を切断すれば、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２を０％にできる。この場合、エンジン１の駆動力の全部は摩擦ロス等を無視すれば基本的にはコンプレッサ２に分配される
図８及び図９に示すように、第１駆動回転体３０１のプーリ幅Ｐ１、第２駆動回転体３０２のプーリ幅Ｐ２、第１回転体４０１のプーリ幅Ｌ１、第２回転体４０２のプーリ幅Ｌ２は、図略のアクチェエータ等によりそれぞれ可変とされている。このようにプーリ幅が制御装置９０により変化すれば、エンジン１の駆動力をコンプレッサ２に分配する第１比率Ｒ１と、エンジン１の駆動力を発電機３に分配する第２比率Ｒ２とを連続的（無段階的）に可変とすることができる。
【００５３】
（他の例）上記した実施例によれば、発電機３で発電した電力が余剰のときには、蓄電池４に蓄電しているが、これに限らず、蓄電池４に蓄電すると共に、あるいは、蓄電池４への蓄電に代えて、商業電線に給電することにしても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は家屋、ビル、移動体等の構造物の空調に用いられる空調発電システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】空調発電システムのブロック図である。
【図２】冷房時における特性図である。
【図３】暖房時における特性図である。
【図４】冷房暖房の不要時における特性図である。
【図５】冷房及び暖房不要時における特性図である。
【図６】エンジン、コンプレッサ、発電機との結合関係を示すブロック図である。
【図７】エンジン、コンプレッサ、発電機との他の結合関係を示すブロック図である。
【図８】駆動力分配手段の主要部を示す構成図である。
【図９】駆動力分配手段の主要部を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
図中、１はエンジン、２はコンプレッサ（空調駆動源）、３は発電機、４は蓄電池、７は貯湯タンク、８は空調装置、７０は給湯器、７２は床上暖房装置、１０は駆動力分配手段、９０は制御装置、１００は構造物、１１０は電力消費部を示す。
【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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