JP2013127323A

JP2013127323A - エアコンシステム及び制御システム

Info

Publication number: JP2013127323A
Application number: JP2011276177A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kubo; 喜義久保; Satoshi Komatsu; 智小松; Taiji Nagahori; 泰司永堀; Takahiro Kobayashi; 崇裕小林; Maki Nishio; 真貴西尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-27

Abstract

【課題】ピークカット／ピークシフトを実現するエアコンシステム及びこれを制御する制御システムを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、エアコンシステムは、コンプレッサと、タンクと、バルブと、制御部を有する。前記コンプレッサは、媒体を生成する。前記タンクは、前記媒体を貯蔵する。前記バルブは、開閉可能であり、前記タンクに貯蔵された前記媒体の解放を制御する。前記制御部は、前記媒体による冷気を用いた冷房運転を制御する。
【選択図】図１

Description

本実施形態は、ピークカット／ピークシフトを制御するエアコンシステム及びこれを制御する制御システムに関する。

震災後の電力不足をきっかけに、電力利用の効率化やピークカット／ピークシフトの重要性がよりクローズアップされている。従来、個人宅単位での電力利用のピークカット／ピークシフトを実現するには、鉛蓄電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの蓄電手段の利用が考えられていた。このような従来の蓄電池は、長期の使用に耐えうる耐久性（寿命面）に難があり、コスト面でも個人が所有するには、課題を抱えていた。

また、電力の蓄電方式は、揚水発電に代表される大型集中型から、ＡＭＩ（Advanced Metering Infrastructure）を用いた小型分散化の方向に向かっている。日本では、高気密で大型の圧縮空気の蓄積場所を確保することが難しいという理由から、大型集中型の蓄電方式では、ＣＡＥＳ(Compressed air energy storage（圧縮空気蓄電））の実用化は難しかった。

特開２００９−２１５９８２号公報

しかしながら、ＣＡＥＳは、ＡＭＩ、最新の水素用の高圧タンク（例えば、７００気圧のタンク）や圧縮空気エンジン、圧縮空気発電機を用いて小型分散化することで、実用性が飛躍的に高まっている。ＣＡＥＳは、媒体が圧縮空気であり、蓄電池よりも寿命面、コスト面で優れている。さらに、圧縮空気は、動力や熱の蓄積の意味を兼ね備えている。そのため、圧縮空気は、夏季の電力需要（電力需給）のピーク時における冷房運転用の動力として利用することにより、ピークカット／シフトの効果をより大きくできる可能性がある。

一方、個人宅には、電力利用の効率化の観点から、スマートメータが導入されようとしている。スマートメータの導入は、消費電力の見える化による省エネ推進、一般家庭用の太陽光パネルや燃料電池によって発電された電力の売買、電力需要のピーク時の制御による発電コストの抑制などを目的とした大きな新社会インフラになろうとしている。スマートメータと圧縮空気を利用した蓄電方手段を組み合わせることにより、個人宅単位での電力需要のピークカット／ピークシフトの進展が期待される。

本発明は、電力需要のピークカット／ピークシフトを実現するエアコンシステム及び制御システムを提供することを目的とする。

実施形態によれば、エアコンシステムは、コンプレッサと、タンクと、バルブと、制御部を有する。前記コンプレッサは、媒体を生成する。前記タンクは、前記媒体を貯蔵する。前記バルブは、開閉可能であり、前記タンクに貯蔵された前記媒体の解放を制御する。前記制御部は、前記媒体による冷気を用いた冷房運転を制御する。

第１の実施形態に係るエアコンシステムの構成の一例を示すブロック図。第２の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図。第３の実施形態に係るエアコンシステムの構成の一例を示すブロック図。第４の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図。第５の実施形態に係るエアコンシステムの構成の一例を示すブロック図。第６の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図。第７の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図。

以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。なお、ここで記載する実施形態は、限定するものではなく、一態様を例示するものにすぎない。本実施形態は、典型的には、コンピュータをソフトウェアで制御することにより実現される。この場合のソフトウェアは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで本実施形態の各計算機の機能および作用効果を実現するものであり、また、従来技術を適用可能な部分には好適な従来技術が適用される。さらに、本実施形態を実現するハードウェアやソフトウェアの具体的な種類や構成、ソフトウェアで処理する範囲などは自由に変更可能であり、例えば、本実施形態を実現するプログラムは本実施形態の一態様である。本実施形態は、ＣＡＥＳのような構成を夏季の個人宅の電力消費の大部分を占めるエアコンシステムに使用し、スマートメータを用いて多くの個人宅を連携することで、大きな電力ピークシフトを実現する構成である。なお、本実施形態は、エアコンシステムを例にして説明するが、これに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
（構成）
図１は、第１の実施形態に係るエアコンシステムの構成の一例を示すブロック図である。エアコンシステムは、室外機１、室内機２、電力メータ３を有する。室外機１は、高圧タンク１０１、空気残量センサ１０２、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４、可変バルブ１０５、ピークカット制御部１０６を有する。室内機２は、室温センサ２０１、噴出し口２０２を有する。電力メータ３は、電力量センサ３０１を有する。

高圧タンク１０１は、圧縮した媒体である圧縮空気を貯蔵（蓄積）する。高圧タンク１０１は、個人宅で所有することを念頭においた小型、安価、長寿命な電力蓄電機能、蓄熱機能を有するタンクである。例えば、高圧タンク１０１は、グラスファイバ等で構成され、７００気圧程度の圧縮空気を１００リットル程度保持する高圧に対して耐久性を有する大容量のタンクである。この場合、高圧タンク１０１は、１気圧の空気を７０，０００リットル（７０ｍ³）保持することになる。したがって、高圧タンク１０１は、後述する圧縮空気のみによる冷房運転であっても、数十分〜数時間冷房運転可能な量の圧縮空気を貯蔵できる。空気残量センサ１０２は、高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気の残量を計測する。空気残量センサ１０２は、計測値である圧縮空気残量をピークカット制御部１０６に伝達する。コンプレッサ１０３は、ピークカット制御部１０６の制御により、駆動（起動）／停止する。コンプレッサ１０３は、高圧タンク１０１に貯蔵する圧縮空気を生成する。コンプレッサ１０３は、コンプレッサ１０３と高圧タンク１０１とをつなぐ配管を介して圧縮空気を高圧タンク１０１へ送る。

空冷ファン１０４は、ピークカット制御部１０６の制御により駆動／停止する。空冷ファン１０４は、コンプレッサ１０３が圧縮空気を生成する際に発生した断熱圧縮熱を冷却する。なお、放熱性を高めるために、高圧タンク１０１、コンプレッサ１０３と高圧タンク１０１とをつなぐ配管に放熱用のフィンを取り付けてもよい。可変バルブ１０５は、高圧タンク１０１と噴出し口２０２をつなぐ配管の所定箇所に設けられている。可変バルブ１０５は、ピークカット制御部１０６の制御により開閉可能である。可変バルブ１０５は、ピークカット制御部１０６の制御により圧縮空気の解放量を制御する。可変バルブ１０５は、開いている状態で、高圧タンク１０１の出口部から圧縮空気を徐々に解放する。ピークカット制御部１０６は、エアコンシステムの各部の動作を電気信号による命令を出すことで制御する。例えば、ピークカット制御部１０６は、電力需要のピークカット／ピークシフトを制御する。なお、以降、ピークカットの用語は、ピークシフトの意味も含むようにしても、または、ピークシフトと置き換えるようにしてもよいものとする。

室温センサ２０１は、室内機２に設けられ、室内の温度を計測する。室温センサ２０１は、計測値である室温をピークカット制御部１０６に送信する。噴出し口２０２は、可変バルブ１０５が解放した冷風を噴出す。電力量センサ３０１は、電力メータ３の分電盤に設けられ、当該宅で消費中の電力量を計測する。電力量センサ３０１は、計測値である消費電力量をピークカット制御部１０６に送信する。なお、エアコンシステムを構成する各部は、各種命令、情報を送受信可能な通信手段（通信機能）を有する。他の実施形態についても同様である。

（作用）
次に第１の実施形態の作用を説明する。ピークカット制御部１０６は、圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量を受信する。ピークカット制御部１０６は、圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を元にピークカット時の冷房運転（以降、ピークカット運転ともいう）の可否を判断する。なお、ピークカット制御部１０６がピークカット運転の可否を判断する基準は、特に限定されない。例えば、ピークカット制御部１０６は、電力量センサ３０１が計測する消費電力量と予め設定された所定電力量（以降、ピーク指定値ともいう）とを比較する。ピークカット制御部１０６は、消費電力量がピーク指定値以上と判断した場合、ピークカット運転を実行すると判断する。ピークカット制御部１０６は、消費電力量がピーク指定値未満と判断した場合、ピークカット運転以外の運転（通常運転など）を実行すると判断する。なお、ピークカット制御部１０６は、現在時刻が予め設定された時間帯（夜間など電力系統の電力需要のピーク時間帯）に属すれば、ピークカット運転を実行すると判断してもよい。

はじめに、電力需要ピーク時以外におけるピークカット制御部１０６によるピークカット運転以外の運転の実行について説明する。ユーザが冷房運転を設定していない場合、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５を閉じるように制御する。ピークカット制御部１０６は、空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量を参照し、許容量まで高圧タンク１０１に圧縮空気が貯蔵されていなければ、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４を駆動するように制御する。コンプレッサ１０３は、圧縮空気を生成し、高圧タンク１０１に貯蔵する。ピークカット制御部１０６は、空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量を参照し、許容量まで高圧タンク１０１に圧縮空気を貯蔵するように、コンプレッサ１０３の運転を制御する。高圧タンク１０１は、可変バルブ１０５が閉じているので、漏れ出ることなく圧縮空気を貯蔵できる。

一方、ユーザが冷房運転を設定している場合、ピークカット制御部１０６は、通常運転を制御する。ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５を開くように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４を駆動するように制御する。可変バルブ１０５により解放された圧縮空気は、１気圧となり、配管を介して噴出し口２０２へと導かれる。圧縮空気は、解放時に断熱膨張が起こり、圧縮空気自体の温度が低下する。そのため、圧縮空気は、室内機２からの冷気として利用される。なお、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５を開いていたとしても、高圧タンク１０１に貯蔵する圧縮空気の量を許容量に維持するようにコンプレッサ１０３の運転を制御できる。なお、ピークカット制御部１０６は、室温センサ２０１が計測する室温がユーザの設定温度よりも高いと判断した場合、圧縮空気の解放量を多くするように可変バルブ１０５を制御し、室温が設定温度まで下がるように制御する。

次に、電力需要ピーク時におけるピークカット制御部１０６によるピークカット運転の実行について説明する。ユーザが冷房運転を設定していない場合、ピークカット制御部１０６は、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４を停止するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５を閉じるように制御する。一方、ユーザが冷房運転の設定している場合、ピークカット制御部１０６は、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４を停止するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５を開くように制御する。したがって、ピークカット制御部１０６は、高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気のみによる冷気を用いた冷房運転を制御可能である。なお、ピークカット制御部１０６は、上記説明したように、可変バルブ１０５を制御することで、室温を調整可能である。

（効果）
第１の実施形態によれば、エアコンシステムの電力消費（例えばコンプレッサ１０３の動力）の時刻と、室内を冷却する時刻に時間差を設けることできる。そのため、エアコンシステムは、電力需要のピーク時に消費電力量をピークカットできる。さらに、第１の実施形態によれば、エアコンシステムの各部は、太陽電池や風力発電等の出力が変動する発電電力であっても動作可能である。そのため、エアコンシステムは、室内冷却能力に大きな変動が発生しない。さらに、第１の実施形態によれば、エアコンシステムは、通常と異なり冷媒を必要としない。そのため、冷媒の補充や交換といったメンテナンスは不要である。さらに、第１の実施形態によれば、温暖化ガス漏洩の心配がない。さらに、第１の実施形態によれば、エアコンシステムは、配管がシンプルであり、通常のエアコンシステムと比較して部品点数が少なくなる。

（第２の実施形態）
（構成）
図２は、第２の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図である。なお、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＡＭＩシステム４は、ネットワーク５を介して、第１の実施形態で説明したピークカット制御部１０６と接続する。ＡＭＩシステム４は、電力需要ピーク時におけるピークカット運転の制御の指示（以降、ピークカット命令ともいう）をピークカット制御部１０６に送信するエネルギー管理システム（または制御システム、通信システム、伝送システム）である。ＡＭＩシステム４は、ネットワーク５を介して、ピークカット制御部１０６から各種センサが計測する情報を受信する。そして、ＡＭＩシステム４は、ＡＭＩシステム４が管理する地域の総消費電力量を監視する。また、ＡＭＩシステム４は、ネットワーク５を介して電力会社からの全電力需要値を取得する。なお、全電力需要値は、ＡＭＩシステム４が管理する地域の電力需要値であっても、より広範囲の地域のものであってもよく、限定されない。つまり、ＡＭＩシステム４は、制御部（制御機能）、通信部（通信機能）を有する。なお、ネットワーク５は、例えば、公衆のインターネット上にＶＰＮを確立して使用する等が考えられるが、種類や形態は限定されない。

（作用）
次に第２の実施形態の作用を説明する。なお、他の実施形態と同様の作用については、説明を省略する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６から圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を受信する。なお、ＡＭＩシステム４は、ＡＭＩシステム４が管理する地域の複数のエアコンシステムから情報を受信する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６からの各種情報及び全電力需要値を元にして、電力需要の逼迫度を算出する。なお、逼迫度の閾値は、状況に応じて任意に可変である。ＡＭＩシステム４は、電力需要が逼迫していない（電力系統の電力需要のピーク時間帯でない）と判断した場合、ピークカット命令をピークカット制御部１０６に送信しない。一方、ＡＭＩシステム４は、電力需要が逼迫していている（電力系統の電力需要のピーク時間帯である）と判断した場合、ピークカット命令をピークカット制御部１０６に対して送信する。なお、ピークカット命令は、例えば、ピークカット運転時における消費電力量のピークカット目標量を設定した命令を含んでいてもよい。

ピークカット制御部１０６は、ＡＭＩシステム４からピークカット命令を受信しない場合、第１の実施形態で説明したようにピークカット運転以外の運転を制御する。ピークカット制御部１０６は、ＡＭＩシステム４からピークカット命令を受信した場合、命令受信時における圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つを元にピークカット運転の可否を判断する。ピークカット制御部１０６は、可能な範囲で第１の実施形態で説明したようにピークカット運転を実行する。

ピークカット制御部１０６がピークカット運転を実行することにより、電力量センサ３０１が計測する消費電力量は減少する。ピークカット制御部１０６は、ピークカット運転の実施中も電力量センサ３０１が計測する消費電力量をＡＭＩシステム４にフィードバックする。ＡＭＩシステム４は、ピークカット運転の実施中も電力量センサ３０１が計測する消費電力を受信することで、ピークカット目標量を達成できたか否かを判定する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット目標量の達成の有無に応じて、ピークカット制御部１０６に対する次の制御内容を判断する。

なお、ＡＭＩシステム４は、例えば夜間など全電力需要値が所定値を下回った場合（電力系統の電力需要に余裕がある時間帯）にその情報をピークカット制御部１０６に送信するようにしてもよい。ピークカット制御部１０６は、この情報を受信することで、ユーザが冷房運転を設定していない場合であっても、電力需要のピーク時間帯以外の時間帯に確実に高圧タンク１０１に圧縮空気を貯蔵するように制御できる。

（効果）
第２の実施形態によれば、ＡＭＩシステム４は、電力系統全体の電力需要の逼迫状態に応じてピークカット命令を各エアコンシステムに送信できる。そのため、各エアコンシステムのピークカット制御部１０６は、電力需要が逼迫していないときに可能な限り高圧タンク１０１に圧縮空気を貯蔵するように制御することで、電力需要が逼迫したときのために効率的に備蓄できる。さらに、第２の実施形態によれば、ＡＭＩシステム４は、電力需要が逼迫している場合、消費電力量がピーク指定値以上でないエアコンシステムのピークカット制御部１０６に対してもピークカット命令を送信することにより、電力系統全体としてのピークカット量を大きくできる。さらに、第２の実施形態によれば、個々のエアコンシステムによるピークカットの貢献量が明らかになる。そのため、ピークカットに伴う電力料金算定を公平にできる。さらに、ピークカット量に応じて電力料金にインセンティブを設けることにより、社会全体としてピークカット機能を有する機器の購入・設置を加速させることができる。

（第３の実施形態）
（構成）
図３は、第３の実施形態に係るエアコンシステムの構成の一例を示すブロック図である。なお、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第３の実施形態に係るエアコンシステムは、第１の実施形態に係るエアコンシステムの構成に加えて、室外機１に圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７、空冷ファン１０８、冷媒タンク１０９、液化冷媒残量センサ１１０、可変バルブ１１１を有し、室内機２に送風ファン２０３を有する。

圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７は、高圧タンク１０１と可変バルブ１０５をつなぐ配管の所定箇所に設けられている。圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７は、冷媒（例えばフロン）を生成し、圧縮する。圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７は、モータによる駆動ではなく、高圧タンク１０１からの圧縮空気を駆動源として駆動する。圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７は、ピークカット制御部１０６の制御により、駆動（起動）／停止する。空冷ファン１０８は、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７と冷媒タンク１０９とをつなぐ配管の所定箇所に設けられている。空冷ファン１０８は、ピークカット制御部１０６の制御により、動作（起動）／停止する。空冷ファン１０８は、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７が圧縮した冷媒を冷却する。冷媒タンク１０９は、圧縮後の冷却により液化した媒体（冷媒）を液体状態で一時的に蓄えるタンクである。液化冷媒残量センサ１１０は、冷媒タンク１０９に設けられている。液化冷媒残量センサ１１０は、冷媒タンク１０９が貯蔵する液化冷媒の残量を計測する。液化冷媒残量センサ１１０は、計測値である液化冷媒残量をピークカット制御部１０６に送信する。

可変バルブ１１１は、冷媒タンク１０９と噴出し口２０２をつなぐ配管の所定箇所に設けられている。可変バルブ１１１は、ピークカット制御部１０６の制御により開閉可能である。可変バルブ１１１は、ピークカット制御部１０６の制御により液化冷媒の解放量を制御する。可変バルブ１１１は、開いている状態で、冷媒タンク１０９の出口部から液化冷媒を徐々に解放する。送風ファン２０３は、噴出し口２０２の所定箇所に設けられている。送風ファン２０３は、ピークカット制御部１０６の制御により駆動（起動）／停止する。送風ファン２０３は、液化冷媒が解放されることによって生じる気化熱（冷気）を室内に送風する。

（作用）
次に第３の実施形態の作用を説明する。なお、他の実施形態と同様の作用については、説明を省略する。ピークカット制御部１０６は、圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量を受信する。ピークカット制御部１０６は、圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を元にピークカット運転の可否を判断する。なお、なお、ピークカット制御部１０６がピークカット運転の可否を判断する基準は、特に限定されない。

はじめに、ピークカット制御部１０６によるピークカット運転以外の運転の実行について説明する。ユーザが冷房運転を設定していない場合、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５、可変バルブ１１１を閉じるように制御する。ピークカット制御部１０６は、空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量を参照し、許容量まで高圧タンク１０１に圧縮空気が貯蔵されていなければ、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４を駆動するように制御する。ピークカット制御部１０６は、第１の実施形態で説明したように高圧タンク１０１へ圧縮空気を貯蔵する。また、ピークカット制御部１０６は、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量を参照し、許容量まで冷媒タンク１０９に液化冷媒が貯蔵されていなければ、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７、空冷ファン１０８を駆動するように制御する。圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７は、冷媒を生成し、圧縮する。圧縮冷媒は、空冷ファン１０８による冷却により、気体状態から液体状態に変化する。冷媒タンク１０９は、液化冷媒を貯蔵する。ピークカット制御部１０６は、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量を参照し、許容量まで冷媒タンク１０９に液化冷媒を貯蔵するように制御する。冷媒タンク１０９は、可変バルブ１１１が閉じているので、漏れ出ることなく液化冷媒を貯蔵できる。なお、ピークカット制御部１０６は、液化冷媒の生成には電力を要するため、昼間よりも、夜間など電力系統の電力需要のピーク時間帯に、液化冷媒を生成して冷媒タンク１０９に貯蔵するように制御してもよい。

一方、ユーザが冷房運転を設定している場合、ピークカット制御部１０６は、通常運転を制御する。ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５、可変バルブ１１１を開くように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７、空冷ファン１０８、送風ファン２０３を駆動するように制御する。圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７は、可変バルブ１０５により解放された圧縮空気で駆動する。冷媒タンク１０９に貯蔵されている液化冷媒は、可変バルブ１１１が開いているので、圧力解放により気化する。その際、冷媒は、気化熱を奪うことにより自身の温度が低下する。送風ファン２０３は、温度低下した冷媒を冷媒タンク１０９から噴出し口２０２の方向に配管を介して導く。噴出し口２０２は、送風ファン２０３により、冷媒による冷気を噴出す。

圧縮空気駆動エアコンコンプレッサ１０７を駆動した後の圧縮空気は、可変バルブ１０５が開いているので、第１の実施形態で説明したように、配管を介して噴出し口２０２に導かれる。したがって、圧縮空気は、圧縮空気駆動エアコンコンプレッサ１０７の駆動源として利用されるだけでなく、室内機２からの冷気としても利用される。そのため、エアコンシステムは、圧縮空気、液化冷媒により冷房運転を実行できる。なお、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５、可変バルブ１１１の少なくとも１つを開き、圧縮空気または液化冷媒の少なくとも１つによる冷気を用いた冷房運転を実行してもよい。なお、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５、可変バルブ１１１を開いていたとしても、高圧タンク１０１に貯蔵する圧縮空気の量を許容量に維持するように、冷媒タンク１０９に貯蔵する液化冷媒の量を許容量に維持するように各部の運転を制御できる。

次に、ピークカット制御部１０６によるピークカット運転の実行について説明する。ユーザが冷房運転を設定していない場合、ピークカット制御部１０６は、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７、空冷ファン１０８、送風ファン２０３を停止するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５、可変バルブ１１１を閉じるように制御する。

一方、ユーザが冷房運転の設定している場合、ピークカット制御部１０６は、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７、空冷ファン１０８を停止するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、送風ファン２０３を駆動するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５を閉じるように制御し、可変バルブ１１１を開くように制御する。したがって、ピークカット制御部１０６は、冷媒タンク１０９が貯蔵する液化冷媒のみによる冷気を用いた冷房運転を制御可能である。

なお、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５も開くように制御し、可変バルブ１１１を閉じるように制御することで、高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気のみによる冷気を用いた冷房運転を制御するようにしてもよい。なお、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１１１に加えて可変バルブ１０５も開くように制御することで、冷媒タンク１０９が貯蔵する液化冷媒と高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気による冷気を用いた冷房運転を制御するようにしてもよい。つまり、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１０５、可変バルブ１１１の少なくとも１つを開き、圧縮空気または液化冷媒の少なくとも１つによる冷気を用いた冷房運転を実行できる。なお、ピークカット制御部１０６は、媒体の貯蔵に要する電力量の観点から、冷媒タンク１０９が貯蔵する液化冷媒よりも高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気を優先的に使用して冷房運転を制御するようにしてもよい。

なお、ピークカット制御部１０６は、ピークカット運転時または通常運転時に高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気の残量が十分に多い場合、冷媒タンク１０９が貯蔵する液化冷媒と高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気による冷気を用いた冷房運転を実行するようにしてもよい。また、ピークカット制御部１０６は、ピークカット運転時または通常運転時に高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気の残量が少ない場合、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７の運転を停止し、高圧タンク１０１が貯蔵する圧縮空気のみによる冷気を用いた冷房運転を実行するようにしてもよい。

（効果）
第３の実施形態によれば、エアコンシステムは、液化冷媒を用いることにより、第１の実施形態よりも低温の冷気を生成することができる。さらに、第３の実施形態によれば、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７を駆動する圧縮空気も無駄なく冷房運転に用いられるため、第１の実施形態よりも省エネ効果が増大する。

（第４の実施形態）
（構成）
図４は、第４の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図である。なお、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＡＭＩシステム４は、ネットワーク５を介して、第３の実施形態で説明したエアコンシステムのピークカット制御部１０６と接続されている。

（作用）
次に第４の実施形態の作用を説明する。なお、他の実施形態と同様の作用については、説明を省略する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６から圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を受信する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６からの各種情報及び全電力需要値を元にして、電力需要の逼迫度を算出する。ＡＭＩシステム４は、第２の実施形態で説明したように、電力需要が逼迫しているか否かに応じて、ピークカット制御部１０６へのピークカット命令の送信の有無を制御する。

ピークカット制御部１０６は、ＡＭＩシステム４からピークカット命令を受信しない場合、第３の実施形態で説明したようにピークカット運転以外の運転を制御する。ピークカット制御部１０６は、ＡＭＩシステム４からピークカット命令を受信した場合、命令受信時における圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つを元にピークカット運転の可否を判断する。ピークカット制御部１０６は、可能な範囲で第３の実施形態で説明したようにピークカット運転を実行する。ピークカット制御部１０６は、第２の実施形態で説明したようにピークカット運転の実施中も電力量センサ３０１が計測する消費電力量をＡＭＩシステム４にフィードバックする。

なお、ＡＭＩシステム４は、第２の実施形態で説明したように、電力需要に余裕がある場合にその情報をピークカット制御部１０６に送信するようにしてもよい。ピークカット制御部１０６は、この情報を受信することで、ユーザが冷房運転を設定していない場合であっても、電力需要のピーク時間帯以外の時間帯に確実に高圧タンク１０１に圧縮空気を貯蔵し、冷媒タンク１０９に液化冷媒を貯蔵するように制御できる。

（効果）
第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第４の実施形態によれば、エアコンシステムは、高圧タンク１０１の他に冷媒タンク１０９を有するため、第２の実施形態よりもピークカット量を大きくできる。

（第５の実施形態）
（構成）
図５は、第５の実施形態に係るエアコンシステムの構成の一例を示すブロック図である。なお、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第５の実施形態に係るエアコンシステムは、第３の実施形態に係るエアコンシステムの構成から高圧タンク１０１、圧縮空気残量センサ１０２、コンプレッサ１０３、空冷ファン１０４、可変バルブ１０５を取り除き、圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ１０７の代わりにエアコン用コンプレッサ１１２を有し、冷媒タンク１０９の代わりに大容量冷媒タンク１１３を有する。

エアコン用コンプレッサ１１２は、ピークカット制御部１０６の制御により、駆動（起動）／停止し、モータで駆動する。エアコン用コンプレッサ１１２は、エアコン用コンプレッサ１１２と噴出し口２０２とをつなぐ配管を介して冷風を噴出し口２０２へ送る。さらに、エアコン用コンプレッサ１１２は、冷媒を圧縮し、冷媒を大容量冷媒タンク１１３へ送る。大容量冷媒タンク１１３は、冷媒を液体状態で一時的に蓄える大容量タンクである。大容量冷媒タンク１１３は、個人宅で所有することを念頭においた小型、安価、長寿命な電力蓄電機能、蓄熱機能を有するタンクである。大容量冷媒タンク１１３は、液化冷媒残量センサ１１０が設けられ、断熱材１１４で熱遮断されている。大容量冷媒タンク１１３は、可変バルブ１１１が設けられた配管によって噴出し口２０２とつながれている。

（作用）
次に第５の実施形態の作用を説明する。なお、他の実施形態と同様の作用については、説明を省略する。ピークカット制御部１０６は、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量を受信する。ピークカット制御部１０６は、圧液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を元にピークカット運転の可否を判断する。なお、なお、ピークカット制御部１０６がピークカット運転の可否を判断する基準は、特に限定されない。

はじめに、ピークカット制御部１０６によるピークカット運転以外の運転の実行について説明する。ユーザが冷房運転を設定していない場合、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１１１を閉じるように制御する。ピークカット制御部１０６は、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量を参照し、許容量まで大容量冷媒タンク１１３に液化冷媒が貯蔵されていなければ、空冷ファン１０８、エアコン用コンプレッサ１１２を駆動するように制御する。エアコン用コンプレッサ１１２は、冷媒を生成し、圧縮する。圧縮冷媒は、空冷ファン１０８による冷却により、気体状態から液体状態に変化する。大容量冷媒タンク１１３は、液化冷媒を貯蔵する。ピークカット制御部１０６は、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量を参照し、許容量まで大容量冷媒タンク１１３に液化冷媒を貯蔵するように制御する。大容量冷媒タンク１１３は、可変バルブ１１１が閉じているので、漏れ出ることなく液化冷媒を貯蔵できる。

一方、ユーザが冷房運転を設定している場合、ピークカット制御部１０６は、通常運転を制御する。ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１１１を開くように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、空冷ファン１０８、エアコン用コンプレッサ１１２、送風ファン２０３を駆動するように制御する。

エアコン用コンプレッサ１１２は、冷媒を圧縮する。圧縮冷媒は、空冷ファン１０８による冷却により、気体状態から液体状態に変化する。大容量冷媒タンク１１３は、液化冷媒を貯蔵する。液化冷媒は、可変バルブ１１１が開いているので、圧力解放により気化する。その際、冷媒は、気化熱を奪うことにより自身の温度が低下する。送風ファン２０３は、温度低下した冷媒を大容量冷媒タンク１１３から噴出し口２０２の方向に配管を介して導く。噴出し口２０２は、送風ファン２０３により、冷媒による冷気を噴出す。なお、エアコン用コンプレッサ１１２は、冷風を噴出し口２０２へ直接送ることもできる。なお、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１１１を開いていたとしても、大容量冷媒タンク１１３に貯蔵する液化冷媒の量を許容量に維持するように各部の運転を制御できる。

次に、ピークカット制御部１０６によるピークカット運転の実行について説明する。ユーザが冷房運転を設定していない場合、ピークカット制御部１０６は、空冷ファン１０８、エアコン用コンプレッサ１１２、送風ファン２０３を停止するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１１１を閉じるように制御する。

一方、ユーザが冷房運転の設定している場合、ピークカット制御部１０６は、エアコン用コンプレッサ１１２、空冷ファン１０８を停止するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、送風ファン２０３を駆動するように制御する。また、ピークカット制御部１０６は、可変バルブ１１１を開くように制御する。したがって、ピークカット制御部１０６は、大容量冷媒タンク１１３が貯蔵する液化冷媒のみによる冷気を用いて一定時間の冷房運転を継続可能である。

（効果）
第５の実施形態によれば、エアコンシステムは、液化冷媒を用いることにより、第１の実施形態よりも低温の冷気を生成することができる。さらに、第５の実施形態によれば、大容量冷媒タンク１１３が液化冷媒を大容量で貯蔵できるので、ピークカット制御部１０６は、液化冷媒が大容量冷媒タンク１１３に残存する範囲で一定時間継続したピークカット運転を制御できる。さらに、第５の実施形態によれば、通常のエアコンシステムと同等の部品数でシンプルにピークカット機能を実現できる。

（第６の実施形態）
（構成）
図６は、第６の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図である。なお、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＡＭＩシステム４は、ネットワーク５を介して、第５の実施形態で説明したエアコンシステムのピークカット制御部１０６と接続されている。

（作用）
次に第６の実施形態の作用を説明する。なお、他の実施形態と同様の作用については、説明を省略する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６から液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を受信する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６からの各種情報及び全電力需要値を元にして、電力需要の逼迫度を算出する。ＡＭＩシステム４は、第２の実施形態で説明したように、電力需要が逼迫しているか否かに応じて、ピークカット制御部１０６へのピークカット命令の送信の有無を制御する。

ピークカット制御部１０６は、ＡＭＩシステム４からピークカット命令を受信しない場合、第５の実施形態で説明したようにピークカット運転以外の運転を制御する。ピークカット制御部１０６は、ＡＭＩシステム４からピークカット命令を受信した場合、命令受信時における液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、室温センサ２０１が計測する室温、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つを元にピークカット運転の可否を判断する。ピークカット制御部１０６は、可能な範囲で第５の実施形態で説明したようにピークカット運転を実行する。ピークカット制御部１０６は、第２の実施形態で説明したようにピークカット運転の実施中も電力量センサ３０１が計測する消費電力量をＡＭＩシステム４にフィードバックする。

なお、ＡＭＩシステム４は、第２の実施形態で説明したように、電力需要に余裕がある場合にその情報をピークカット制御部１０６に送信するようにしてもよい。ピークカット制御部１０６は、この情報を受信することで、ユーザが冷房運転を設定していない場合であっても、電力需要のピーク時間帯以外の時間帯に確実に大容量冷媒タンク１１３に液化冷媒を貯蔵するように制御できる。

（効果）
第６の実施形態によれば、第２の実施形態または第４の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第７の実施形態）
（構成）
図７は、第７の実施形態に係るエアコンシステムとこれを制御するＡＭＩシステムの構成の一例を示すブロック図である。なお、他の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第７の実施形態は、第４の実施形態の冷媒タンク１０９の代わりに大容量冷媒タンク１１３を有する。なお、大容量冷媒タンク１１３は、第５の実施形態のように、液化冷媒残量センサ１１０が設けられ、断熱材１１４で熱遮断されている。

（作用）
次に第７の実施形態の作用を説明する。なお、他の実施形態と同様の作用については、説明を省略する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６から圧縮空気残量センサ１０２が計測する圧縮空気残量、液化冷媒残量センサ１１０が計測する液化冷媒残量、電力量センサ３０１が計測する消費電力量の少なくとも１つの情報を受信する。ＡＭＩシステム４は、ピークカット制御部１０６からの各種情報及び全電力需要値を元にして、電力需要の逼迫度を算出する。ＡＭＩシステム４は、第２の実施形態で説明したように、電力需要が逼迫しているか否かに応じて、ピークカット制御部１０６へのピークカット命令の送信の有無を制御する。

なお、ＡＭＩシステム４は、第２の実施形態で説明したように、電力需要に余裕がある場合にその情報をピークカット制御部１０６に送信するようにしてもよい。ピークカット制御部１０６は、この情報を受信することで、ユーザが冷房運転を設定していない場合であっても、電力需要のピーク時間帯以外の時間帯に確実に高圧タンク１０１に圧縮空気を貯蔵し、大容量冷媒タンク１１３に液化冷媒を貯蔵するように制御できる。

（効果）
第７の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第７の実施形態によれば、エアコンシステムは、高圧タンク１０１の他に大容量冷媒タンク１１３を有するため、第４の実施形態よりも長時間のピークカット運転を実施可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…室外機、２…室内機、３…電力メータ、４…ＡＭＩシステム、５…ネットワーク、１０１…高圧タンク、１０２…空気残量センサ、１０３…コンプレッサ、１０４…空冷ファン、１０５…可変バルブ、１０６…ピークカット制御部、１０７…圧縮空気駆動エアコン用コンプレッサ、１０８…空冷ファン、１０９…冷媒タンク、１１０…液化冷媒残量センサ、１１１…可変バルブ、１１２…エアコン用コンプレッサ、１１３…大容量冷媒タンク、１１４…断熱材、２０１…室温センサ、２０２…噴出し口、２０３…送風ファン、３０１…電力量センサ。

Claims

媒体を生成するコンプレッサと、
前記媒体を貯蔵するタンクと、
前記タンクに貯蔵された前記媒体の解放を制御する開閉可能なバルブと、
前記媒体による冷気を用いた冷房運転を制御する制御部と、
を有するエアコンシステム。
前記タンクは、圧縮空気を貯蔵する、請求項１記載のエアコンシステム。
前記タンクは、冷媒を貯蔵する、請求項１記載のエアコンシステム。
前記制御部は、電力需要ピーク時に前記コンプレッサを停止し、前記バルブを開き、電力需要ピーク時以外に前記コンプレッサを駆動し、前記バルブを閉じる、請求項１〜３のいずれか１項記載のエアコンシステム。
電力需要が逼迫していると判断した場合、前記電力需要ピーク時の制御の指示を前記制御部に対して送信する通信部を有する、請求項４記載のエアコンシステムを制御する制御システム。
圧縮空気を生成する第１のコンプレッサと、
前記圧縮空気を貯蔵する第１のタンクと、
前記第１のタンクに貯蔵された前記圧縮空気の解放を制御する開閉可能な第１のバルブと、
前記第１のタンクから解放される前記圧縮空気を駆動源とし、冷媒を生成する第２のコンプレッサと、
前記冷媒を貯蔵する第２のタンクと、
前記第２のタンクに貯蔵された前記冷媒の解放を制御する開閉可能な第２のバルブと、
前記圧縮空気及び前記冷媒の少なくとも１つによる冷気を用いた冷房運転を制御する制御部と、
を有するエアコンシステム。
前記制御部は、電力需要ピーク時に前記第１のコンプレッサ及び前記第２のコンプレッサを停止し、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブの少なくとも１つを開き、電力需要ピーク時以外に前記第１のコンプレッサ及び前記第２のコンプレッサを駆動し、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを閉じる、請求項６項記載のエアコンシステム。
電力需要量が逼迫していると判断した場合、前記電力需要ピーク時の制御の指示を前記制御部に対して送信する通信部を有する、請求項７記載のエアコンシステムを制御する制御システム。