(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷蓄熱槽と、電動機で駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの第１の屋外機と、ガスエンジンで駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの第２の屋外機を別々に設置し、第１の屋外機の冷媒経路を氷蓄熱槽内の熱交換冷媒経路に開閉弁を介して接続すると共に、第２の屋外機の冷媒経路の一方側を上記熱交換冷媒経路の一端側に開閉弁を介して接続し、その他端側から開閉弁を経た冷媒経路と第２の屋外機の冷媒経路の他方側との間に屋内機への冷媒経路を構成したことを特徴とする氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システム。
【請求項２】
氷蓄熱槽と、電動機で駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの第１の屋外機と、ガスエンジンで駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの第２の屋外機を別々に設置し、第１の屋外機の冷媒経路を氷蓄熱槽内の熱交換冷媒経路に開閉弁を介して接続すると共に、第２の屋外機の冷媒経路の一方側を上記熱交換冷媒経路の一端側に開閉弁を介して接続し、その他端側から開閉弁を経た冷媒経路と第２の屋外機の冷媒経路の他方側との間に屋内機への冷媒経路を構成すると共に、第２の屋外機の冷媒経路には、氷蓄熱槽の熱交換冷媒経路を、その両端側の開閉弁と共にバイパスするバイパス経路を構成し、バイパス経路に開閉弁を設けたことを特徴とする氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システム。
【請求項３】
氷蓄熱槽と、電動機で駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの第１の屋外機と、ガスエンジンで駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの第２の屋外機と、冷媒熱交換器を別々に設置し、第１の屋外機の冷媒経路を氷蓄熱槽内の熱交換冷媒経路を経て冷媒熱交換器の一方側の熱交換冷媒経路に接続すると共に、適所に冷媒循環ポンプを構成し、第２の屋外機の冷媒経路の一方側を冷媒熱交換器の他方側の熱交換冷媒経路の一端側に接続し、その他端側と第２の屋外機の冷媒経路の他方側との間に屋内機への冷媒経路を構成したことを特徴とする氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力平準化は社会的要望であり、エネルギーの安定的供給とエネルギーコストの低減を図るためには、昼夜間の電力負荷格差を縮小させる必要がある。
電力の夜間へのシフトの手法として、現在、蓄熱方式があり、近来、コストの安い氷蓄熱槽を備えた空冷ヒートポンプパッケージとして提供されている。
この氷蓄熱槽を備えた空冷ヒートポンプパッケージは、夜間電力を利用して氷蓄熱を行い、これを昼に利用して冷房能力のアップを図るものである。尚、氷蓄熱槽は、冷房運転においては、文字通り氷の形で熱（冷熱）を蓄えるのであるが、暖房運転においては、温水として熱を蓄えられるものである。
一方、電力のピークカットの手法として、近来、ガスエンジンにより駆動するコンプレッサーによりヒートポンプ系統を構成したガスエンジンヒートポンプパッケージが開発され、提供されている。
【０００３】
本発明は、これらの両者のピークシフト及びピークカット手法の要点を組み合わせることにより、より大きな電力のピークシフト、ピークカットを目指し、ランニングコストの大幅な低減を図ることを目的とするものである。
【０００４】
この点に関し、本発明者は、先に、ガスエンジンと電動機を昼夜で切り換えてヒートポンプ系統を構成するコンプレッサーを駆動することによりランニングコストを低減するヒートポンプ式空調システムを提案した。（特開平１０−７８２４８号公報参照。）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記システムでは、ガスエンジンと電動機及びコンプレッサー等のヒートポンプ系統を構成する要素を屋外機として一体に構成するため、新たな機器設計が必要となり、コスト高になるという課題を有していた。
そこで本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、まず、氷蓄熱槽と、電動機で駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの第１の屋外機と、ガスエンジンで駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの第２の屋外機を別々に設置し、第１の屋外機の冷媒経路を氷蓄熱槽内の熱交換冷媒経路に開閉弁を介して接続すると共に、第２の屋外機の冷媒経路の一方側を上記熱交換冷媒経路の一端側に開閉弁を介して接続し、その他端側から開閉弁を経た冷媒経路と第２の屋外機の冷媒経路の他方側との間に屋内機への冷媒経路を構成した氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムを提案する。
【０００７】
また他の構成として、本発明では、氷蓄熱槽と、電動機で駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの第１の屋外機と、ガスエンジンで駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの第２の屋外機を別々に設置し、第１の屋外機の冷媒経路を氷蓄熱槽内の熱交換冷媒経路に開閉弁を介して接続すると共に、第２の屋外機の冷媒経路の一方側を上記熱交換冷媒経路の一端側に開閉弁を介して接続し、その他端側から開閉弁を経た冷媒経路と第２の屋外機の冷媒経路の他方側との間に屋内機への冷媒経路を構成すると共に、第２の屋外機の冷媒経路には、氷蓄熱槽の熱交換冷媒経路を、その両端側の開閉弁と共にバイパスするバイパス経路を構成し、バイパス経路に開閉弁を設けた氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムを提案する。
【０００８】
また他の構成として、本発明では、氷蓄熱槽と、電動機で駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの第１の屋外機と、ガスエンジンで駆動するコンプレッサーを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの第２の屋外機と、冷媒熱交換器を別々に設置し、第１の屋外機の冷媒経路を氷蓄熱槽内の熱交換冷媒経路を経て冷媒熱交換器の一方側の熱交換冷媒経路に接続すると共に、適所に冷媒循環ポンプを構成し、第２の屋外機の冷媒経路の一方側を冷媒熱交換器の他方側の熱交換冷媒経路の一端側に接続し、その他端側と第２の屋外機の冷媒経路の他方側との間に屋内機への冷媒経路を構成した氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムを提案する。
【００１１】
以上の本発明によれば、氷蓄熱槽を備えた空冷ヒートポンプパッケージによるピークシフトと、ガスエンジンヒートポンプパッケージによるピークカット手法の両方を合理的に組み合わせて、より大きな電力のピークシフトとピークカットを図ることができる。
【００１２】
空冷ヒートポンプパッケージとガスエンジンヒートポンプパッケージを組み合わせる際、それらの屋外機は、別々に設置するので、これらを一体に構成する場合のように新たな設計が不要で、非常にローコストとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
まず図１は本発明の氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムの第１の実施の形態を示す系統説明図である。
符号１は電動機（図示省略）で駆動するコンプレッサー２ａを要素とする空調システムである空冷ヒートポンプパッケージの屋外機であり、以降、これを第１の屋外機と云う。
また符号３はガスエンジン４で駆動するコンプレッサー２ｂを要素とする空調システムであるガスエンジンヒートポンプパッケージの屋外機であり、以降、これを第２の屋外機という。
また符号５は氷蓄熱槽であり、この氷蓄熱槽５には、槽内を通る熱交換冷媒経路６を構成している。
以上の第１、第２の屋外機１、３と氷蓄熱槽５を別々に設置する。
そして、第１の屋外機１の冷媒経路７ｕ，７ｖを氷蓄熱槽５内の熱交換冷媒経路６に開閉弁８ｕ，８ｖを介して接続すると共に、第２の屋外機３の冷媒経路９ｕ，９ｖの一方側９ｕを開閉弁１０ｕを介して氷蓄熱槽５の熱交換冷媒経路６の一端側に接続し、その他端側から開閉弁１０ｖを経た冷媒経路１１ｕと第２の屋外機３の冷媒経路の他方側１１ｖとの間に屋内機（図示省略）への冷媒経路１２を構成している。
また、第２の屋外機３の冷媒経路には、氷蓄熱槽５の熱交換冷媒経路６を、その両端側の開閉弁１０ｕ，１０ｖと共にバイパスするバイパス経路９ｗを構成し、このバイパス経路９ｗに開閉弁１０ｗを設けている。
【００１４】
以上の構成において、夜間においては、開閉弁８ｕ，８ｖを開とすると共に、開閉弁１０ｕ，１０ｖを閉として、第１の屋外機１のみを運転する。
この運転状態では、第１の屋外機１のコンプレッサー２ａを要素とするヒートポンプ系統の動作により、氷蓄熱槽５の熱交換冷媒経路６との間に冷媒経路７ｕ，７ｖを通して冷媒が循環し、冷房期においては熱交換冷媒経路６との熱交換により氷蓄熱槽５内に氷を形成して蓄熱が行われる。（暖房期の運転においては、これとは逆に氷蓄熱槽５内に温水が作られて蓄熱が行われる。）
このように夜間において氷蓄熱槽５に蓄熱を行っている際に室内の空調が必要な場合には、開閉弁１０ｗを開として第２の屋外機３を運転し、コンプレッサー２ｂを要素とするヒートポンプ系統を動作させると、冷媒は、氷蓄熱槽５の熱交換冷媒経路６をバイパスしてバイパス経路９ｗを通過して屋内機への冷媒経路１２に流すことができ、こうして室内の空調を行うことができる。
尚、開閉弁１０ｗは、夜間の蓄熱運転において常時開とするようにする他、夜間の蓄熱運転において必要に応じて開とするようにしても良い。
次に空調を行う昼間は、上述と逆に、開閉弁８ｕ，８ｖ及び１０ｗを閉とすると共に、開閉弁１０ｕ，１０ｖを開として、第２の屋外機３のみを運転する。
この運転状態では、第２の屋外機３のコンプレッサー２ｂを要素とするヒートポンプ系統の動作により、冷媒は冷媒経路９ｕを経て氷蓄熱槽５に至り、その熱交換冷媒経路６において過冷却された後、冷媒経路１１ｕから冷媒経路１２を経て屋内機に供給されて冷房に供される。従って夜間において氷蓄熱槽５に蓄熱された冷熱を、昼間における冷房に有効利用することができる。
屋内機において冷房に供された冷媒は、次いで冷媒経路１２、冷媒経路１１ｖを経て第２の屋外機３に還流して、循環に供される。
以上の説明は、冷房期の運転についてであるが、暖房期においても上述したとおり夜間に氷蓄熱槽５に温水の形で蓄熱した熱を、昼間に有効利用できることは勿論である。
【００１５】
次に図２は本発明の氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムの第２の実施の形態を示す系統説明図であり、図１に示す第１の実施の形態の要素と同様な要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、この実施の形態では、第１、第２の屋外機１、３及び氷蓄熱槽５と共に、冷媒熱交換器１３を別々に設置している。この冷媒熱交換器１３は間接的に熱交換する一対の熱交換冷媒経路１４ａ，１４ｂを備えたものである。
そして、第１の屋外機１の冷媒経路７ｕ，７ｖを氷蓄熱槽５内の熱交換冷媒経路１５を経て冷媒熱交換器１３の一方側の熱交換冷媒経路１４ａに接続すると共に、適所に冷媒循環ポンプ１６を構成し、第２の屋外機３の冷媒経路の一方側９ｕを冷媒熱交換器１３の他方側の熱交換冷媒経路１４ｂの一端側に接続し、その他端側と第２の屋外機３の冷媒経路の他方側９ｖとの間に屋内機への冷媒経路１２を構成している。
尚、図においては、氷蓄熱槽５内の熱交換冷媒経路１５は、冷媒経路７ｕ，７ｖと冷媒熱交換器１３の熱交換冷媒経路１４ａとが直列に接続しているように描いているが、このような構成の他、冷媒熱交換器１３と同様に冷媒同士が間接的に熱交換するような構成でも良い。
【００１６】
以上の構成において、夜間においては、第１の屋外機１のみを運転する。
この運転状態では、第１の屋外機１のコンプレッサー２ａを要素とするヒートポンプ系統の動作により、冷媒が氷蓄熱槽５内の熱交換冷媒経路１５と冷媒熱交換器１３の熱交換冷媒経路１４ａの間を循環して氷蓄熱槽５内に氷を形成して蓄熱が行われる。（上述と同様に暖房期の運転においては、これとは逆に氷蓄熱槽５内に温水が作られて蓄熱が行われる。）
このように夜間において氷蓄熱槽５に蓄熱を行っている際に室内の空調が必要な場合には、第２の屋外機３を運転し、コンプレッサー２ｂを要素とするヒートポンプ系統を動作させれば、第２の屋外機３の冷媒は冷媒熱交換器１３の熱交換冷媒経路１４ｂを経て屋内機に供給されて空調を行うことができる。
次に、空調を行う昼間は、第１の屋外機１の運転は停止し、第２の屋外機３を運転すると共に、冷媒循環ポンプ１６を運転する。
この運転状態では、第２の屋外機３のコンプレッサー２ｂを要素とするヒートポンプ系統の動作により、冷媒は冷媒経路９ｕを経て冷媒熱交換器１３の熱交換冷媒経路１４ｂに至り、ここで冷媒循環ポンプ１６により、氷蓄熱槽５内の熱交換冷媒経路１５と冷媒熱交換器１３の熱交換冷媒経路１４ａの間を循環する冷媒と熱交換して過冷却された後、冷媒経路１２を経て屋内機に供給されて冷房に供される。従って夜間において氷蓄熱槽５に蓄熱された冷熱は、第１の屋外機１側の冷媒と第２の屋外機３側の冷媒との間接熱交換により回収されて、昼間における冷房に有効利用することができる。
屋内機において冷房に供された冷媒は、次いで冷媒経路１２、冷媒経路９ｖを経て第２の屋外機３に還流して、循環に供される。
昼間における冷房負荷が大きくて、氷蓄熱槽５内の氷がなくなった場合には、第１の屋外機１を運転して、そのコンプレッサー２ａを要素とするヒートポンプ系統を動作させれば、この動作により発生した冷熱は冷媒熱交換器１３において熱交換冷媒経路１４ａから熱交換冷媒経路１４ｂに伝達され、こうして第２の屋外機３の能力アップを行うことが可能である。
以上の説明は、冷房期の運転についてであるが、暖房期においても上述したとおり夜間に氷蓄熱槽５に温水の形で蓄熱した熱を、昼間に有効利用できることは勿論である。
【００１７】
次に図３は本発明の氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムの第３の実施の形態を示す系統説明図であり、図１に示す第１の実施の形態の要素と同様な要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
即ち、この実施の形態では、第１の屋外機１は、電動機１７の駆動軸とコンプレッサー２ａをクラッチ１８ａを介して連結する構成とすると共に、第２の屋外機３はコンプレッサーを設けない構成とし、第１と第２の屋外機１、３を近接して設置すると共に、第２の屋外機３のガスエンジン４の駆動軸をクラッチ１８ｂを介して第１の屋外機１のコンプレッサー２ａと連結する構成とし、第１の屋外機１のコンプレッサー２ａを要素とするヒートポンプ系統の冷媒経路７ｕ，７ｖ内に氷蓄熱槽５を配置し、この氷蓄熱槽５を介して屋内機への冷媒経路１２を構成したものである。
図においては図示を省略しているが、氷蓄熱槽５における氷（又は温水）と冷媒経路７ｕ，７ｖ及び冷媒経路１２との熱交換形態は、氷蓄熱槽５内に、冷媒経路７ｕ，７ｖと冷媒経路１２が直接的に接続される熱交換冷媒経路を設けた構成とする他、冷媒経路７ｕ，７ｖと冷媒経路１２が間接的に熱交換される熱交換冷媒経路を設けた構成とする等、適宜である。
【００１８】
以上の構成において、夜間においては、クラッチ１８ａを連結状態として電動機１７によりコンプレッサー２ａを駆動して、ヒートポンプ系統を動作させることにより、上述したと同様に蓄熱槽５内に蓄熱を行う。
また昼間においては、クラッチ１８ｂを連結状態としてガスエンジン４によりコンプレッサー２ａを駆動して、ヒートポンプ系統を動作させることにより、上述したと同様に蓄熱槽５に蓄熱された冷熱（熱）を空調に有効利用することができる。
【００１９】
以上の第３の実施の形態では、共通して使用するコンプレッサー２ａは、第１の屋外機１に設けていて、第２の屋外機３にはコンプレッサーを設けていないが、これとは逆に、共通して使用するコンプレッサーは、第２の屋外機３に設けて、第１の屋外機１にはコンプレッサーを設けないような構成とすることもできる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のとおり、氷蓄熱槽を備えた空冷ヒートポンプパッケージと、ガスエンジンにより駆動するコンプレッサーによりヒートポンプ系統を構成したガスエンジンヒートポンプパッケージを合理的に組合せたので、次のような効果がある。
ａ．夜には、安い夜間電力を利用して氷蓄熱槽に蓄熱（冷熱を含む）を行うと共に、昼には安い冷房用ガス料金を利用して電力のピークカットを行うと同時に夜に氷蓄熱槽に蓄熱した熱を有効に利用して空調能力の増大を図ることができる。
ｂ．屋外機は、空冷ヒートポンプパッケージのものと、ガスエンジンヒートポンプパッケージのものを別々に設置するので、ガスエンジンと電動機及びコンプレッサー等のヒートポンプ系統を構成する要素を屋外機として一体に構成するものとは異なり、新たな機器設計が不要で、コストが安い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムの第１の実施の形態を示す系統説明図である。
【図２】  本発明の氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムの第２の実施の形態を示す系統説明図である。
【図３】  本発明の氷蓄熱・ヒートポンプ式空調システムの第３の実施の形態を示す系統説明図である。
【符号の説明】
１                        第１の屋外機
２ａ，２ｂ                コンプレッサー
３                        第２の屋外機
４                        ガスエンジン
５                        氷蓄熱槽
６                        熱交換冷媒経路
７ｕ，７ｖ                冷媒経路
８ｕ，８ｖ                開閉弁
９ｕ，９ｖ                冷媒経路
１０ｕ，１０ｖ            開閉弁
１１ｕ，１１ｖ            冷媒経路
１２                      冷媒経路
１３                      冷媒熱交換器
１４ａ，１４ｂ            熱交換冷媒経路
１５                      熱交換冷媒経路
１６                      冷媒循環ポンプ
１７                      電動機
１８ａ，１８ｂ            クラッチ
【図１】
0004286401.tif 000002
【図２】
0004286401.tif 000003
【図３】
0004286401.tif 000004