JP2018524550A - エネルギー配分のためのシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム・プロダクト - Google Patents

Abstract

エネルギー配分システムは、ＶＤＣコンプレッサおよび可変速出力用に構成されたファンを備えた、空気調節ユニットを含む。空気調節ユニットはさらに、組込みの発電機を含む。混合モジュールが、発電機により生成された電力をＡＣ配分量およびＤＣ配分量に分割し、ＤＣ電力配分量をＤＣエネルギー・デバイスから受領したＤＣ電力と組み合わせるように、構成される。

Description

エネルギー価格が上昇し続けるにつれて、エネルギー資源の節約がますます重要になっている。例えば、食品加工施設によって生成される廃植物油などの資源がリサイクルされて、さらなる目的に利用され得る。さらに、太陽または風力ベースのエネルギー源などの再生不可能エネルギー源への依存度を下げるために、再生可能エネルギー源の使用が望まれることがある。しかし、多くの可能なエネルギー源は、利用されないままであるかまたは利用が不十分なままである。

システムおよびプロセスが、空気調節の生成と電力の発生とを一緒にも別々にも行うというベースの機能を伴って、構成される。発電機が、停電中のバックアップ電力、ならびに終日にわたる補助電力を提供する。混合モジュールが、発電機ヘッド・ロードをＡＣ電力配分量およびＤＣ電力配分量に同時に分割し、急速なＤＣ電流変動を監視し、かつ太陽光電力と発電機電力との混合を補償することができる。システムは、オン・グリッド消費とオフ・グリッド消費の両方についてＡＣ電力の連続運転を持続させるために、発電機電力を光起電性ＤＣ電力または風力ＤＣ電力と組み合わせたものを生成する。公益事業のリアル・タイム市場価格のＫＷ価格設定に備えて待機するために、予測アルゴリズムが使用される。システムは、局所停電中の家庭／企業の電気ニーズ、重負荷、または時間価格設定に合わせて、発電機および混合電力を生成する。システムは、家庭／企業のリアル・タイム・ニーズに合わせて発電機および光起電性電力を生成するとともに、余剰の発電機／光起電性電力を、電力グリッドに供給する。

有限のＢＴＵ（英国熱量単位）減衰をもたらすために、空気調節システムが、予めプログラムされたソフトウェアによって制御される凝縮器およびファンの多速度設定を備える。この機能性が、システムの全体的な電力消費を、凝縮器およびファンの速度および周波数を変更することによって減らす。

混合機能性空気調節システムが、混合モジュールを通じて接続され、混合モジュールは、電力グリッドにつながっている。この構成により、発電機および光起電性ストリングに、電力グリッドに電力を売却することのできる能力が与えられる。

プログラミング・コードが、入力センサ・データに基づく命令、出力コマンド、それらに限定されないがセンサ、環境変数に応答して、リアル・タイムおよび／もしくはヒステリシス・ベースのアルゴリズムを通じた出力プロセスの変動を可能にするアルゴリズム、論理、バイナリ、コンパイルされた言語、またはプリコンパイルされた言語を備える。混合機能性空気調節システム用の通信プロトコルが、有線またはワイヤレス（ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ）プロトコルを通じた通信を可能にする。これにより、家庭のオーナー／居住者と電力会社の両方に、システムの構成要素を遠隔で動作させ、かつ制御することのできる能力が与えられる。

本出願、その目的および利点のより完全な理解が得られるように、ここで、以下の説明を添付の図面と併せて参照されたい。

本開示によるエネルギー配分システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムのろ過システムおよび加熱システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムのエネルギー出力の一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システム用の燃料強化システムの一実施形態の一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムの排気浄化システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムの廃熱回収システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムの補助燃料システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による、図１のエネルギー配分システムの、低温流体流またはチルド流体流を発生させるための一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による、図１のエネルギー配分システムの、さらに低温の低温流体流またはサブ・チルド流体流を発生させるための一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムの廃熱回収システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１０の廃熱回収システムのヒート・パイプ組立体の一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１０の廃熱回収システムの収集組立体の一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１０の廃熱回収システムの収集アレイの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムの熱回収システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１のエネルギー配分システムの排気浄化システムの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示によるエネルギー配分システムの別の実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１６のシステムの混合モジュールの一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１６および図１７のエネルギー配分システムの通信の一実施形態を示すダイアグラムである。 本開示による図１６〜図１８のエネルギー配分システム用のプログラミング機能を示すダイアグラムである。 本開示による図１６〜図１９のエネルギー配分システムを用いた機能ユニットの一実施形態を示すダイアグラムである。

本開示の実施形態は、廃エネルギー資源を利用したエネルギー配分のための方法、システム、およびコンピュータ・プログラム・プロダクトを提供する。例えば、いくつかの実施形態では、食品加工施設の場合、オン・サイト・エネルギー配分方法は、オン・サイト食品加工施設から発生した廃植物油をろ過すること、ろ過後の植物油でオン・サイト・エンジンを動作させて、交流電流（ＡＣ）電力供給をもたらす発電機を駆動すること、ならびにエンジンによって発生した排気熱を使用して、食品加工施設によって使用可能な高温流体流および低温流体流を生じさせること、を含む。本開示の実施形態は、特定の施設によって発生した廃エネルギー資源を利用し、そのような資源を、その特定の施設によって使用可能なエネルギー源として処理および／または再配分する。

当業者には理解されるように、本開示の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム・プロダクトとして具現化され得る。したがって、本開示の態様は、全体がハードウェアの実施形態、（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロ・コードなどを含む）全体がソフトウェアの実施形態、またはソフトウェアの態様とハードウェアの態様とを組み合わせた実施形態の形態をとることができ、それらはいずれも一般に、本明細書では「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ばれることがある。さらに、本開示の態様は、コンピュータ可読プログラム・コードがその上に具現化された１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の形で具現化される、コンピュータ・プログラム・プロダクトの形態をとることもできる。

１つまたは複数のコンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体の任意の組合せが、利用されてよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体であってもよく、コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、それらに限定されないが、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、または前述のものの任意の適切な組合せであってよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または前述のものの任意の適切な組合せがあり得る。本書の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用するための、またはそれに関連して使用するためのプログラムを、収容または記憶することのできる、任意の有形の媒体であってよい。

コンピュータ可読信号媒体は、例えばベースバンドの形の、または搬送波の一部としての、コンピュータ可読プログラム・コードがその中に具現化された伝搬データ信号を含むことができる。そのような伝搬信号は、電磁気、光、またはそれらの任意の適切な組合せを含むがそれらに限定されない、多様な形態のいずれかをとってよい。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではないとともに、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用するための、またはそれに関連して使用するためのプログラムを、通信、伝搬、または搬送することのできる、任意のコンピュータ可読媒体であってよい。

コンピュータ可読媒体上に具現化されたプログラム・コードは、ワイヤレス、ワイヤライン、光ファイバ・ケーブル、ＲＦなど、または前述のものの任意の適切な組合せを含むがそれらに限定されない、任意の適切な媒体を使用して、伝送されてよい。

本開示の態様に関する動作を遂行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで記述されてよい。プログラム・コードは、全体がユーザのコンピュータ上で実行されてもよく、一部がスタンド・アロン・ソフトウェア・パッケージとしてユーザのコンピュータ上で実行されてもよく、一部がユーザのコンピュータ上でかつ一部がリモート・コンピュータ上で実行されてもよく、全体がリモート・コンピュータまたはサーバ上で実行されてもよい。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータがユーザのコンピュータに、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを通じて接続されてよく、または外部のコンピュータに対して（例えばインターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを通じて）接続が行われてよい。

本開示の態様について、本開示の実施形態による方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム・プロダクトのフローチャート図および／またはブロック・ダイアグラムを参照して、下に説明する。フローチャート図および／またはブロック・ダイアグラムの各ブロック、ならびにフローチャート図および／またはブロック・ダイアグラム内のブロックの組合せを、コンピュータ・プログラム命令によって実装できることが、理解されよう。これらのコンピュータ・プログラム命令を汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに与えて、マシンを生成することができ、したがって、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサによって実行される命令は、フローチャートおよび／またはブロック・ダイアグラムの１つまたは複数のブロック内に指定された機能／動作を実装するための手段を作り出す。

これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ可読媒体内に記憶されてもよく、それがコンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置に、特定の様式で機能するように指示することができ、したがって、コンピュータ可読媒体内に記憶された命令は、フローチャートおよび／またはブロック・ダイアグラムの１つまたは複数のブロック内に指定された機能／動作を実装する命令手段を含む製品を生み出す。

コンピュータ・プログラム命令を、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置上にロードして、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で一連の動作ステップを実施させ、それにより、コンピュータにより実装されるプロセスを生成することもでき、したがって、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行される命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロック内に指定された機能／動作を実装するためのプロセスをもたらす。

ここで図を参照し、特に図１を参照すると、エネルギー配分のためのシステム１００の例示的な実施形態が提示されている。図１に示す実施形態では、システム１００は、廃資源および／または廃エネルギーをエネルギー源に変換し、生成されたエネルギーを所望の用途に配分するための、エネルギー・アロケータ１０２を含む。例えば、図１に示す実施形態では、アロケータ１０２は、食品加工施設１０４用のオン・サイト・アロケータ１０２として使用される。しかし、アロケータ１０２は、他のタイプの施設または資源とともに使用されてよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、アロケータ１０２のさまざまな構成要素がモジュラ・ユニットとして提供され、それにより、モジュラ・アロケータ１０２ユニットを、施設１０４の構内上および／またはその実質的に近くにオン・サイト配置することが容易になる。下にさらに詳細に説明するように、アロケータ１０２は、全体に参照番号１０６で参照される、施設１０２によって発生する廃資源および／または廃エネルギーを利用して、電力供給を発生させ、かつ／またはエネルギー源として使用可能な資源すなわちエネルギー出力１１８を提供し、このエネルギー出力１１８は、施設１０２および／またはシステム１００のさまざまな構成要素によって使用することができる。

図１に示す実施形態では、アロケータ１０２は、エンジン１１０、発電機１１２、ろ過システム１１３、制御システム１１４、および電力システム１１６を含む。エンジン１１０は、多様なタイプの燃料で動作するように構成される。いくつかの実施形態では、エンジン１１０は、ディーゼル・エンジンを備え、施設１０４によって発生した、かつ／または生成された廃植物油１２０を使用して動作する。例えば、施設１０４は、さまざまな食品を、植物油を利用して加工することがあり、その結果、さまざまな量の廃植物油１２０が生成される。本開示の実施形態は、施設１０４によって生成された廃植物油１２０を、エンジン１１０に燃料供給するために、かつ／またはその他の方法でエンジン１１０を動作させるために、利用する。いくつかの実施形態では、ろ過システム１１３が、施設１０４によって生成された廃植物油１２０をろ過するための、かつ／またはその他の方法で浄化するための、オン・サイトろ過器として使用される。エンジン１１０は、発電機１１２に結合されて発電機１１２を駆動し、それにより、交流電流（ＡＣ）出力電力供給がもたらされる。発電機１１２によってもたらされたＡＣ電力供給は、システム１００のさまざまな構成要素によって、かつ／または施設１０４によって、利用することができる。

図１では、制御システム１１４は、プロセッサ・ユニット１３０およびメモリ１３２を含む。制御システム１１４は、プロセッサ・ユニット１３０と、メモリ１３２ならびに／またはそれらに限定されないが永続性記憶装置、通信ユニット、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ユニット、およびディスプレイなど、他のデバイスとの間の通信を可能にする、バスまたは通信ファブリックを含んでもよい。プロセッサ・ユニット１３０は、メモリ１３２内にロードされてよいソフトウェアの命令を実行する働きをする。プロセッサ・ユニット１３０は、特定の実装形態に応じて、１つまたは複数のプロセッサの組であってもよく、マルチ・プロセッサ・コアであってもよい。さらに、プロセッサ・ユニット１３０は、メイン・プロセッサが二次プロセッサとともに単一チップ上に存在する１つまたは複数のヘテロジニアス・プロセッサ・システムを使用して、実装されてよい。別の例示的な例として、プロセッサ・ユニット１３０は、同じタイプの複数のプロセッサを収容した対称マルチ・プロセッサ・システムであってよい。

いくつかの実施形態では、メモリ１３２は、ランダム・アクセス・メモリであってもよく、他の任意の適切な揮発性または不揮発性記憶デバイスであってもよい。永続性記憶デバイスが含まれてもよく、永続性記憶デバイスは、特定の実装形態に応じて、さまざまな形態をとることができる。例えば、永続性記憶装置は、ハード・ドライブ、フラッシュ・メモリ、書換え型光ディスク、書換え型磁気テープ、または上記のものの何らかの組合せであってよい。永続性記憶装置によって使用される媒体は、それに限定されないが、リムーバブル・ハード・ドライブなどの取り外し可能なものであってもよい。制御システム１１４は、それに限定されないが、ネットワーク・インターフェース・カードなど、他のデータ処理システムまたはデバイスと通信するための通信ユニットを含むこともできる。モデム、ケーブル・モデム、およびイーサネット（登録商標）・カードが、現在利用可能なタイプのネットワーク・インターフェース・アダプタのうちのほんのいくつかである。物理通信リンクおよびワイヤレス通信リンクのどちらか一方または両方を使用して、通信が可能にされてよい。入力／出力ユニットは、それらに限定されないが、キーボードおよびマウスを通じたユーザ入力のための接続、プリンタへの出力、またはユーザに情報を表示する機構を提供するためのディスプレイなど、制御システム１１４に接続されてよい他のデバイスとのデータの入力および出力を可能にする。

オペレーティング・システムおよびアプリケーションまたはプログラム用の命令は、永続性記憶装置内に位置してよく、プロセッサ・ユニット１３０によって実行できるように、メモリ１３２内にロードされてよい。異なる実施形態のプロセスをプロセッサ・ユニット１３０によって、メモリ１３２などのメモリ内に位置してよい、コンピュータにより実装される命令を使用して、実施することができる。これらの命令は、プログラム・コード、コンピュータ使用可能プログラム・コード、またはコンピュータ可読プログラム・コードと呼ばれ、このコードは、プロセッサ・ユニット１３０内のプロセッサによって読み出し、実行することができる。異なる実施形態におけるプログラム・コードは、メモリ１３２や永続性記憶装置など、異なる物理的なまたは有形のコンピュータ可読媒体上に具現化されてよい。

プログラム・コードは、選択的に取り外し可能であるコンピュータ可読媒体上に機能的形態で位置しており、プロセッサ・ユニット１３０によって実行できるように、制御システム１１４上にロードされるかまたは制御システム１１４に転送されてよい。これらの例では、プログラム・コードおよびコンピュータ可読媒体は、コンピュータ・プログラム・プロダクトを成す。一例では、コンピュータ可読媒体は、例えば、永続性記憶装置の一部であるハード・ドライブなどの記憶デバイス上にデータを移すために永続性記憶装置の一部であるドライブまたは他のデバイス内に挿入または配置される光または磁気ディスクなど、有形の形態をとってよい。有形の形態において、コンピュータ可読媒体は、制御システム１１４に接続される、ハード・ドライブ、サム・ドライブ、またはフラッシュ・メモリなどの永続性記憶装置の形態をとることもできる。有形の形態のコンピュータ可読媒体は、コンピュータ記録可能記憶媒体とも呼ばれる。場合によっては、コンピュータ可読媒体は、取り外し可能ではないことがある。あるいは、プログラム・コードが制御システム１１４に、コンピュータ可読媒体から通信リンクを通じて、かつ／または入力／出力ユニットへの接続を通じて、転送されてもよい。通信リンクおよび／または接続は、例示的な例では、物理的なものであってもよく、ワイヤレスであってもよい。

制御システム１１４について図示および／または説明された異なる構成要素は、異なる実施形態が実装され得る様式に対してアーキテクチャ上の制限をすることを意図するものではない。制御システム１１４について図示した構成要素に追加の、またはその代わりの構成要素を含むデータ処理システムにおいて、異なる例示的な実施形態が実装され得る。

図１に示す実施形態では、メモリ１３２は、配分モジュール１３４およびエネルギー・データ１３６を含む。図１では、配分モジュール１３４は、プロセッサ・ユニット１３０によってアクセス可能かつ実行可能であるコンピュータ・ソフトウェアとして示されている。しかし、配分モジュール１３４は、（例えば、プロセッサ・ユニット上でランするソフトウェアおよび／またはアルゴリズムとして存在する、プロセッサまたは他のタイプの論理回路チップ内に存在するハードウェア論理回路として存在する、データ処理システム内の単一集積回路内に集約されているかまたは異なるチップに分散された）本明細書に説明するさまざまな機能を実施するためのソフトウェア、論理回路、および／または実行可能コードを備えてよい。配分モジュール１３４は、システム１００のさまざまな動作パラメータを監視および／または制御するために使用される。例えば、いくつかの実施形態では、配分モジュール１３４は、エネルギー生成値、温度値（例えば廃植物油１２０の温度）を監視および記録し、エンジン１１０の動作速度を制御し、エネルギー出力１１８のレベルを監視および制御し、かつ／またはシステム１００の動作パラメータを監視し、それをアロケータ１０２へのさまざまな電力入力に基づいて調整することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ＤＣ電圧供給をもたらすために、１つまたは複数の直流電流（ＤＣ）入力デバイス１３８がアロケータ１０２に結合されてよい。下にさらに詳細に説明するように、配分モジュール１３４は、ＤＣ電力入力のレベルを監視し、システム１００の資源を効率よく利用するようにシステム１００のさまざまな動作パラメータを制御および／または調整する。さまざまなタイプの動作パラメータ情報および／またはエネルギー入力／出力が、エネルギー・データ１３６としてメモリ１３２内に記憶されてよい。

電力システム１１６は、システム１００によるエネルギー出力のレベルを、システム１００のさまざまな動作パラメータおよび／またはシステム１００へのエネルギー入力のレベルに基づいて制御するために使用される。例えば、いくつかの実施形態では、電力システム１１６は、整流器１４０、ＤＣ入力コンバイナ１４２、およびインバータ１４４を含む。整流器１４０は、発電機１１２によるＡＣ出力を受領して発電機１１２からのＡＣ出力をＤＣ出力に変換するために、発電機１１２に結合され得る。ＤＣ入力コンバイナ１４２は、整流器１４０からのＤＣ出力を１つまたは複数のＤＣ入力デバイス１３８からのＤＣ入力と結合する。例えば、ＤＣ入力デバイス１３８としては、太陽エネルギー・デバイス、風力タービン・デバイス、または他の任意のタイプのＤＣ入力電源があり得る。結合されたＤＣ入力は、ＤＣ入力コンバイナ１４２によってインバータ１４４に出力され、そこでＤＣ入力がＡＣ出力に変換される。いくつかの実施形態では、配分モジュール１３４は、デバイス１３８からのＤＣ入力のレベルおよび／またはインバータ１４４によるＡＣレベル出力を監視し、それらに限定されないが、エンジン１１０の動作速度やエンジン１１０に送達される燃料混合物など、システム１００の動作パラメータを変調させる。

図１に示す実施形態では、施設１０４は、空気調節ユニット１５０、冷却ユニット１５２、および加熱ユニット１５４を含む。空気調節ユニット１５０は、施設１０４に環境の加熱および／または冷却をもたらすための、任意のタイプのデバイスであってよい。冷却ユニット１５２は、それらに限定されないが、（例えば腐敗しやすい食品アイテムを維持するための）冷蔵ユニット１６０および冷凍ユニット１６２や、温度低下水を提供するための、水飲み器などのデバイスなど、温度低下環境または資源を提供するための、任意のタイプのデバイスを備えてよい。加熱ユニット１５４は、それらに限定されないが、調理した食品を所望の温度に維持するための加温ユニット１６４、食品アイテムを調理するための、かつ／もしくはその他の方法で食品アイテムの準備をするための、調理ユニット１６６、または温水ヒータなど、高温をもたらし、かつ／または高温で動作する、任意のタイプのデバイスを備えてよい。特定のタイプの施設によって用いられるユニットおよび／またはデバイスのタイプは、異なる場合があることを理解されたい。下にさらに詳細に説明するように、システム１００からのエネルギー出力１１８が、施設１０４のさまざまなデバイスを動作させるための資源として使用されてよく、かつ／または廃エネルギーが、システム１００によって施設１０４の１つまたは複数のデバイスから捕捉され、システム１００によって所望のとおり配分されてよい。

図２は、システム１００のろ過システム１１３および加熱システム２００の一実施形態を示すダイアグラムである。図２に示す実施形態では、ろ過システム１１３は、エンジン１１０用の燃料として使用するための準備として廃植物油１２０からある特定の不純物をろ過するための、かつ／またはその他の方法で除去するための、ろ過ユニット２０２を含む。いくつかの実施形態では、加熱システム２００は、エンジン１１０によって使用するための準備として廃植物油１２０を予備加熱するために、かつ／またはエンジン１１０を予備加熱するために、使用される。例えば、いくつかの実施形態では、システム２００は、廃植物油リザーバ２０５内に収容された廃植物油１２０を加熱するための加熱ユニット２０４、およびエンジン１１０を予備加熱するための加熱ユニット２０６を含む。加熱ユニット２０４および／または２０６はそれぞれ、廃植物油１２０およびエンジン１１０を予備加熱するための、電気加熱ループ、保温ジャケット、または他のタイプのデバイスを備えることができる。本実施形態では、加熱ユニット２０４および２０６は、廃植物油１２０およびエンジン１１０を、エンジン１１０の始動前に所望の温度に加熱するために使用される。いくつかの実施形態では、加熱ユニット２０４および／または２０６は、ＡＣ電源などの外部電源によって給電される。いくつかの実施形態では、ＡＣエネルギー出力１１８を利用して加熱ユニット２０４および／または２０６に給電するように、システム１００が構成されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、加熱ユニット２０４および２０６が、最初は外部ＡＣ電力供給を使用して動作し、次いで、システム１００によって出力１１８として提供されるＡＣ電力供給に移行されてよい。加えて、いくつかの実施形態では、エンジン１１０を始動させ、所望の温度またはそれより上でエンジン１１０が動作しているような時間期間にわたってエンジン１１０を動作させた後で、加熱ユニット２０６の動作が中断されてよい。

いくつかの実施形態では、加熱システム２００は、エンジン１１０からの廃熱エネルギーを廃植物油１２０を予備加熱するための加熱資源として提供するための、エンジン油ループ２１０を含む。例えば、ループ２１０は、エンジン１１０の動作の結果として生じる加熱された油をリザーバ２０５に誘導する熱油供給ライン２１２、およびその油をエンジン１１０に戻すための戻りライン２１４を含むことができる。エンジン油から捕捉された廃熱エネルギーが、廃植物油１２０を予備加熱するために使用される。さらに、エンジン１１０を始動させ、別の熱源に依存せずにエンジン油ループ２１０が廃植物油１２０を予備加熱することのできるような時間期間にわたってエンジン１１０を動作させた後で、加熱ユニット２０４の動作が中断されてよい。上で説明したように、加熱ユニット２０４および２０６の動作を制御するために、配分モジュール１３４によって、それらに限定されないが、エンジン１１０の温度、エンジン油ループ２１０の温度、およびリザーバ２０５内に収容された廃植物油１２０の温度など、さまざまな動作温度パラメータを測定および監視することができる。

図３は、施設１０４に提供されて施設１０４によって利用されてよい、システム１００からのあるタイプのエネルギー出力１１８を示すダイアグラムである。本実施形態では、システム１００は、施設１０４によって使用可能なエネルギー出力１１８としての異なる温度の３つの流体流を提供するための、熱交換器３０２、３０４、および３０６を含む。図示の実施形態では、３つの熱交換器３０２、３０４、および３０６が利用され、互いに直列に接続されているが、熱交換器の数量および配置はさまざまであってよいことを理解されたい。本実施形態では、参照番号３１０で表された、エンジン１１０からの排気熱エネルギーが、熱交換器３０２、３０４、および３０６に誘導される。それぞれの熱交換器３０２、３０４、および３０６を通って循環している流体３１２１、３１２２、および３１２３が、エンジン１１０からの廃熱エネルギーを捕捉して、それぞれの高流体温度流（ｅｌｅｖａｔｅｄ ｆｌｕｉｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅａｍ）３１４１、３１４２、および３１４３を発生させる。例えば、流体温度流３１４１は、（例えば食品アイテムを揚げるまたは焼くための熱エネルギー源として）施設１０４の調理ユニット１６６に提供される、高温流体流であってよく、流体温度流３１４２は、（例えば調理した食品アイテムを所望の温度に維持するための）施設１０４の加温ユニット１６４に提供される、中位のまたは中程度に高温の流体流であってよく、流体温度流３１４３は、生活用温水を提供するために施設１０４によって使用可能な、より低温の高温流であってよい。目的が異なれば、異なる高温流体流が使用されてよいことを理解されたい。

いくつかの実施形態では、システム１００はさらに、施設１０４によって使用可能なチルド流体流または低温流体流３３０の形態をとるエネルギー出力１１８を提供するために、チラー３２０および冷却塔３２２を含むことができる。例えば、図示の実施形態では、流体温度流３１４２が、熱交換器３０４からチラー３２０に誘導される。高温流３１６が、空気調節ユニット１５０からチラー３２０に誘導される。流３１４２および３１６からチラー３２０によって受領されたサーマル・エネルギーが、空気調整ユニット１５０（または施設１０４の別のデバイス）に誘導されるチルド流体流または低温流体流３３０を出力するための使用エネルギー（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ）として使用される。冷却塔３２２は、チラー３２０からのサーマル・エネルギーを流体循環流３２６によって環境に排出するために使用される。施設１０４によって使用可能なエネルギー出力１１８としての高流体温度流および／または冷却流体温度流を提供する際に、それらに限定されないが、そのような流体流の温度やそのような流体流の流量など、さまざまな温度および／または他の動作パラメータもしくは状態を、配分モジュール１３４によって測定および監視できることを理解されたい。

図４は、システム１００用の燃料強化システム４００の一実施形態を示すダイアグラムである。燃料強化システム４００は、エンジン１１０の動作性能を高め、または上げるために使用されてよい。いくつかの実施形態では、システム４００は、燃料ミキサ４０２およびバイオガス源４０４（例えば天然ガスまたは別の燃料の補充）を含む。動作の際には、配分モジュール１３４が、バイオガス源４０４および吸気４０６のガス・ミキサ４０２への入力を、エンジン１１０用の燃料源としての廃植物油１２０と併せて制御する。配分モジュール１３４は、エンジン１１０および／または発電機１１２の出力を監視し、それを（例えばエンジン１１０の動作速度を制御することによって）所望の出力を提供するように調節することもできる。

図５は、エンジン１１０の排気からの空中浮遊放出物（ａｉｒｂｏｒｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を浄化および／または低減するためにシステム１００内に含められてよい、排気浄化システム５００の一実施形態を示すダイアグラムである。図５に示す実施形態では、システム５００は、塔５０２の下端５０６に位置する、エンジン１１０からの廃排気エネルギー５０８を受領するための入力部５０４を有する、浄化塔５０２を含む。いくつかの実施形態では、入力部５０４は、塔５０２内で上方に延在しており、雑音を低減するために下方に面した出口５１０を含む。塔５０２の下端５０６は、排気５０８からの放出粒子を捕捉するための流体５１２を収容している。塔５０２の上端５１４は、排気を環境に放出するための出口５１６を含む。出口５１０を通って放出された排気の温度を低下させるための、かつ／または出口５１６からの粒子の放出をさらに低減すべく塔５０２内での流体蒸気の凝縮（例えば流体５１２）を可能にするためのチルド流体ループ５２０が、塔５０２内の上端５１４の近くにある。チルド流体ループ５２０は、システム１００によって生成される、図３に示すチルド温度流体流（例えば流体流３３０）を備えることができる。システム５００は、流体粒子の微細な霧を噴霧し、かつ／またはその他の方法でそれを作り出して、排気流中の汚染物質を除去するために、塔５０２の中間領域内に位置する流体ミスタ（ｍｉｓｔｅｒ）／噴霧器（ａｔｏｍｉｚｅｒ）５３０のアレイも含む。塔５０２の下端５０６に位置する流体５１２は、そこから粒子状物質を除去するために浄化ユニット５３４（例えば遠心分離機）を通って循環され、その後、ミスタ５３０に提供されてよい。必要に応じて流体の損失に対応するために、追加の流体がミスタ５３０に（および塔５０２の下端５０６に）提供されてよい。したがって、動作の際には、エンジン１１０からの排気５０８が、入力部５０４に入り、出口５１０を通って排出される。排気が塔５０２を通って上方に移動するとき、ミスタ５３０が霧状の流体ミストを放出し、それにより、粒子状物質がその中に捕らえられ、下方に落下して、塔５０２の下端５０６に位置する流体５１２中に収集される。排気が塔５０２内で上方に移動し続けると、チルド流体ループ５２０が、排気の温度を低下させ、かつ／または流体蒸気をさらに凝縮させ、その後、排気が出口５１６を通って排出される。

図６は、システム１００の実施形態に含められてよい、廃熱回収システム６００の一実施形態を示すダイアグラムである。図６に示す実施形態では、システム６００は、施設１０４の加熱ユニット１５４に結合された、かつ／またはそれにごく近接した、廃熱回収システム６０２を含む。熱回収システム６０２は、それらに限定されないが、調理ユニット１６６や加温ユニット１６４など、施設１０４の１つまたは複数の熱発生デバイスによって発生した廃熱エネルギーを捕捉するための、熱交換器または他のタイプのデバイスを含むことができる。図６に示す実施形態では、流体は、加熱ユニット１５４を通って、かつ／またはその近くに循環されて、熱回収システム６０２によって廃熱エネルギーが捕捉され、次いで、チラー３２０に移される。熱エネルギーを大気に排出するために、チラー３２０は（例えば冷却塔３２２などの）冷却塔に結合されてよい。さらに、チラー３２０は、ユニット６０２から受領した熱エネルギーを使用して、（例えばチルド流体ループ３３０などの）チルド流体ループを発生させる。いくつかの実施形態では、チラー３２０に提供される流体の温度レベルが、所望の低温流３３０を生成するのに十分ではない場合、チラー３２０に提供される流体の温度を、加熱ユニットまたは他のタイプのデバイスによって上げることができる。

図７は、システム１００の実施形態に含められてよい、補助燃料システム７００の一実施形態を示すダイアグラムである。図７に示す実施形態では、システム７００は、エンジン１１０に結合可能な補助燃料リザーバ７０２を含む。いくつかの実施形態では、制御システム１１４が、廃植物油１２０とリザーバ７０２内に収容された補助燃料のどちらか一方のエンジンへの送達を制御するために弁７０４および７０６の作動を制御するように構成される。例えば、廃植物油１２０を燃焼させることから蓄積することのある堆積物を除去するためのエンジン１１０の浄化の実施に、補助燃料が使用されてよい。

図８は、システム１００の、施設１０４によって使用可能な低温流体流またはチルド流体流を発生させるための一実施形態を示すダイアグラムである。図８に示す実施形態では、システム１００は、エンジン１１０によって駆動されるコンプレッサ８０２を含む。システム１００は、コンプレッサ８０２に結合された熱交換器８０４および８０６も含む。熱交換器８０４は、冷却塔３２２に結合され、熱交換器８０６は、それに限定されないが冷却ユニット１５２など、低温流体を利用することのできる施設１０４のデバイスに結合される。システム１００は、低温流体循環ループ８１０、および排熱流体循環ループ８１２を含む。動作の際には、流体がコンプレッサ８０２から熱交換器８０４に循環され、そこで、冷却塔３２２を利用する流体ループ８１４によって循環流体から熱が放散される。流体は、熱交換器８０４から受領され、コンプレッサ８０２を経由して熱交換器８０６に誘導され、そこで、熱交換器８０６が、流体循環ループ８１０から受領した熱エネルギーを吸収する。流体循環ループ８１０は、熱交換器８０６を通って流体を循環させて、低温流体流８２０を生成し、低温流体流８２０が施設１０４の冷却ユニット１５２に誘導される。したがって、動作の際には、熱交換器８０６は、熱エネルギーを収集して低温流体流８２０を生成するための蒸発器として機能し、熱交換器８０４は、施設１０４の冷却ユニット１５２から取得された熱エネルギーを放散するための凝縮器として機能する。

図９は、システム１００の、施設１０４によって使用可能な流体の温度をさらに低下させるための一実施形態を示すダイアグラムである。図９に示す実施形態では、システム１００は、エンジン１１０によって駆動されるコンプレッサ８０２、熱交換器８０４および８０６、冷却塔３２２、ならびにチラー９０２を含む。チラー９０２は、熱交換器８０６が、冷凍ユニット１６２によってなど、施設１０４によって使用可能なサブ・チルド流体温度流９０４を出力するように、施設１０４の冷却ユニット１５２を通って、かつ／または冷却ユニット１５２まで循環している流体が熱交換器８０６に送達される前にその温度を低下させるために使用される。

図１０は、廃熱回収システム６０２の一実施形態を示すダイアグラムである。図１０に示す実施形態では、システム６０２は、加熱ユニット１５４など、施設１０４の熱発生デバイスの上に、全体的にそれにごく近接して位置する。本実施形態では、システム６０２は、加熱ユニット１５４から上方に移動する廃熱エネルギーを捕捉するための廃熱収集アレイ１００４を含む。図示の実施形態では、熱収集アレイ１００４は、フード１００６に対するアレイ１００４の上方／下方移動を容易にするために、取付け組立体１００８によってベント・フード１００６に移動可能に結合され、それにより、アレイ１００４がクリーニングまたは他の目的のために容易に取り外せるようになっている。しかし、アレイ１００４は、その他の方法で、加熱ユニット１５４に対して位置し、かつ／または固定されてよいことを理解されたい。取付け組立体１００８は、アレイ１００４の上方／下方移動を可能にするための、スライド・ブラケット組立体、シザー・ヒンジ付きアーム組立体、または他のタイプのデバイスを備えることができる。アレイ１００４は、上方／下方移動能力なしで（例えば固定位置に取り付けられて）、加熱ユニット１５４の上に位置してよいことをさらに理解されたい。

図１０に示す実施形態では、加熱ユニット１５４によって発生した廃熱エネルギーを収集するために、流体がアレイ１００４を通って循環される。図１０では、アレイ１００４は、流体搬送チューブ１０１４および１０１６のアレイ１００４への接続に対応するための入口１０１０および出口１０１２を含む。

図１１は、アレイ１００４のヒート・パイプ組立体１１００の一実施形態を示すダイアグラムである。図１１に示す実施形態では、組立体１１００は、ベース部材１１０２、ベース部材１１０２に結合されたハンドル１１０４、およびベース部材１１０２に結合されたヒート・パイプ１１１０を含む。本実施形態では、３つのヒート・パイプ１１１０が図示されているが、より多くの数量のまたはより少ない数量のヒート・パイプ１１１０が使用されてよいことを理解されたい。各ヒート・パイプは、細長い部分１１２０、および広がった球形のリザーバ１１２２を含む。各ヒート・パイプ１１１０は、熱エネルギーを収集するための流体媒体を収容している。図１１では、間隔要素１１２６を使用してヒート・パイプ１１１０間に均一な間隔が維持されている。

図１２は、アレイ１００４の収集組立体１２００の一実施形態を示すダイアグラムである。本実施形態では、組立体１２００は、熱収集流体をその中に収容するための１つまたは複数の受側要素１２０４を備え、かつリザーバ１１２２（図１１）の配置をその中に受けるための１つまたは複数の外部表面キャビティ１２０６がその上に形成された、受側組立体１２０２を含む。例えば、いくつかの実施形態では、キャビティ１２０６は、ヒート・パイプ１１０のリザーバ１１２２のその中への挿入を受けるように形成され、かつ／またはその他の方法でその挿入を受けるように形状設定され、それにより、ヒート・パイプ組立体１１０の挿入および抜去が可能になっている。キャビティ１２０６は、好ましくは、リザーバ１１２２の外側表面領域とキャビティ１２０６の内側表面領域との間の表面領域接触を最大にし、それにより、リザーバ１１２２から要素１２０４内に収容されている流体への熱エネルギー伝達を容易にするように、形成される。要素１２０４は、組立体１２００の方向変更に対応するために、かつ／または長さもしくは位置の変更を容易にするために、細長い要素１２１０および方向要素１２１２を含むことができる。例えば、図１２に示す実施形態では、組立体１２００は、それぞれが３つのヒート・パイプ１１１０を有する６つのヒート・パイプ組立体１１００を受けるように構成され、この場合、ヒート・パイプ組立体１１００は、各ロウが３つのヒート・パイプ組立体１１００を有する２つの縦ロウを成して位置付けられる。図１２では、要素１２０４は、対応するヒート・パイプ組立体１１００間の縦に離隔された関係を成すように配置され、かつ／または位置付けられている。しかし、受側組立体１２０２は、その他の方法で形成および／または構成されてよいことを理解されたい。

図１３は、システム６０２の収集アレイ１００４の、２つの受側組立体１２０２を使用する一実施形態を示すダイアグラムである。図示の実施形態では、受側組立体１２００は、互いに対して離隔した関係で位置し、加熱ユニット１５４の両側に位置する。ヒート・パイプ組立体１１００は、上方にリザーバ１１２２に向かう熱エネルギー伝達を容易にするために、リザーバ１１２２がそれぞれのベース部材１１０２に比べて高い位置に位置するように位置付けられる。好ましくは、ヒート・パイプ組立体１１００は、加熱ユニット１５４から上方に放射する熱エネルギーへのヒート・パイプ組立体１１００の露出を最大にするために、互いに横方向にオフセットされて位置付けられる。したがって、動作の際には、加熱ユニット１５４から上方に放射する廃熱エネルギーが、ヒート・パイプ組立体１１００によって捕捉されて、収集組立体１２００に伝達され、そこで、収集組立体１２００内で循環している流体が、廃熱エネルギーを取り去り、それらに限定されないが、高温流体流をチラーや加温ユニットなど、施設１０４の別のデバイスに提供することなどの別の用途にその廃熱エネルギーを伝達する。

複数の熱収集アレイ１００４が直列および／または並列に互いに結合されてよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、複数の熱収集アレイ１００４が、施設１０４のある加熱ユニット１５４から施設１０４の別の加熱ユニット１５４にわたって直列に接続されてよい。いくつかの実施形態では、熱収集アレイ１００４を通って循環している廃熱エネルギー収集流体が、より低温の熱源からより高温の熱源に至る方向に流れる。いくつかの実施形態では、循環流体の所望の温度レベルを得るために必要に応じて流体の温度をさらに高めるべく、昇温デバイスが循環流体の経路内に配置されてよい。上で説明したように、制御システム１１４が、それらに限定されないが、さまざまな場所での温度レベルや流体流量など、熱回収ユニット６０２に関連するさまざまな動作パラメータを監視および／または記録することができる。

図１４は、システム１００内に含められてよい、熱回収システム１４００の一実施形態を示すダイアグラムである。図１４に示す実施形態では、システム１４００は、廃熱回収システム１４０２および１４０４、熱源１４０６、エンジン１１０、および稼働ユニット１４１０を含む。廃熱回収システム１４０２および１４０４は、施設１０４の１つまたは複数の熱発生デバイスから廃熱エネルギーを捕捉するための任意のデバイスを備えてよい。例えば、廃熱回収システム１４０２および１４０４は、廃熱回収システム６０２（図１０）などのデバイスまたはシステムを含むことができる。図１４では、２つの廃熱回収システム１４０２および１４０４が示されているが、より多くの数量のまたはより少ない数量の廃熱回収システムが使用されてよいことを理解されたい。

熱源１４０６は、システム１４００を通って循環している流体ループ１４２０の温度を上げるための任意のタイプのデバイスを含んでよい。例えば、いくつかの実施形態では、熱源１４０６は、太陽エネルギーを捕捉し、結果として得られるサーマル・エネルギーを流体ループ１４２０に伝達するための太陽デバイスを含むことができるが、流体ループ１４２０の温度を上げるために他のタイプのデバイスが使用されてよいことを理解されたい。稼働ユニット１４１０は、施設１０４の空気調節ユニットによって利用することのできる低温流体流を生成するためのチラー３２０（図３）など、流体ループ１４２０によって供給された熱エネルギーを奪い、その熱エネルギーを利用して所望の結果を生み出すための、任意のデバイスを備えてよい。図示の実施形態では、流体ループ１４２０はまた、（例えば、他のタイプのデバイスの熱交換器３０２（図３）などの熱交換器を介して）エンジン１１０によって発生するサーマル・エネルギーに接続され、かつ／またはその他の方法でそれを捕捉する。

動作の際には、流体ループ１４２０によって収容されている流体収集媒体が、流体ループ１４２０の収集媒体が稼働ユニット１４１０に到達するときに温度が上がっているように、構成される。例えば、いくつかの実施形態では、廃熱回収システム１４０２が、施設１０４の最低温度熱源（例えば加温ユニット１６４）に関連付けられてよく、一方、廃熱回収システム１４０４が、施設１０４のより高温の熱源（例えば調理ユニット１６６）に関連付けられてよい。したがって、流体ループ１４２０の収集媒体が施設１０４のより低温の熱源から施設１０４のより高温の熱源に流れるにつれて、流体ループ１４２０の収集媒体の温度が上がる。

施設１０４から受領した流体ループ１４２０の収集媒体の温度が、所望の仕事を実施するのに十分（例えば十分大きな温度差）ではない場合、稼働ユニット１４１０に関連する所望の温度差を得るために流体ループ１４２０の収集媒体の温度をさらに上げるべく、熱源１４０６および／またはエンジン１１０が使用されてよい。したがって、いくつかの実施形態では、制御システム１１４（例えば配分モジュール１３４）が、流体ループ１４２０に沿ったさまざまな段階または地点での温度を監視し、必要に応じて熱源１４０６の利用を制御することができ、かつ／または必要に応じて（例えばバイパス弁を制御することによって）流体ループ１４２０の収集媒体にエンジン１１０からのサーマル・エネルギーを捕捉させることができる。さらに、制御システム１１４（例えば配分モジュール１３４）は、流体ループ１４２０の収集媒体の流量を監視し、それを熱収集の効率を上げるように制御する（例えばさまざまな熱供給資源の温度に基づいて熱収集の効率を上げるように流量を増加または減少させる）ことができる。したがって、システム１４００は、所望のエネルギー出力１１８を生成すべく施設１０４の熱発生デバイスからの熱の回収および利用を強化するように、構成され得る。

図１５は、本開示によるシステム１００に含められてよい排気浄化システム１５００の一実施形態を示すダイアグラムである。図１５に示す実施形態では、システム１５００は、外壁１５１２を有するハウジング１５１０、エンジン１１０から排気を受領するための入口１５１４、および浄化後の排気を、熱交換器３０２（図３）など、別のユニットに排出するための出口１５１６を備える、浄化組立体１５０２を含む。いくつかの実施形態では、外壁１５１２は、音の放出を低減させるために、二重壁構造を有して構成されるが、ハウジング１５１０は、多様な異なる技法を使用して構築されてよいことを理解されたい。図示の実施形態では、組立体１５０２は、ハウジング１５１０の内側領域１５２２内に位置する、網目状またはガス透過性のいくつかのコンテナ１５２０を含む。コンテナ１５２０の数量は、ハウジング１５１０のサイズおよび／または形状に応じて変わることがある。コンテナ１５２０は、その中に配設された、エンジン１１０の排気からの放出粒子を排気が入口１５１４から出口１５１６にハウジング１５１０を通って移動するときに吸着するための、かつ／またはその他の方法で捕捉するための、浄化媒体１５３０を含む。いくつかの実施形態では、溶岩石または別のタイプの多孔質材料が浄化媒体１５３０として使用され得るが、他のタイプの浄化媒体タイプがコンテナ１５２０内で使用されてよいことを理解されたい。

コンテナ１５２０は、内向きに内側領域１５２２内に、エンジン１１０の性能を妨げることなくエンジン１１０からの排気のかなりの部分を浄化媒体１５３０の中に通過させるのに十分な距離だけ突き出すように、構成される。図１５に示す実施形態では、コンテナ１５２０は、互いに離隔され、エンジン１１０からの排気のかなりの部分を各コンテナ１５２０内に収容されている浄化媒体１５３０の中に通過させるように互いに対して交互にオフセットされた位置に配置される。いくつかの実施形態では、ハウジング１５１０は、浄化媒体１５３０の交換を可能にするために、ハウジング１５１０に対するコンテナ１５２０の挿入および抜去を容易にする、壁１５１２に開いた開口を有して、構成される。

図１６は、本開示によるエネルギー配分システム２０００の別の実施形態を示すダイアグラムである。図１７は、本開示による図１６のシステム２０００の混合モジュール２１２０の一実施形態を示すダイアグラムである。図１８は、本開示による図１６および図１７のエネルギー配分システム２０００の通信の一実施形態を示すダイアグラムである。図１９は、本開示による図１６〜図１８のエネルギー配分システム２０００用のプログラミング機能を示すダイアグラムである。図２０は、本開示による図１６〜図１９のエネルギー配分システム２０００を用いた機能ユニット２５００の一実施形態を示すダイアグラムである。

図１６では、システム２０００は、（例えばシステム１１６などの）電源電力システム２１１６、ＤＣエネルギー・デバイス２１１０（例えば一連の太陽電池および／または光電池）、発電機２１１２、空気調節ユニット２１１４、および混合モジュール２１２０を含む。図１６では、システム２１１６は、ＤＣエネルギー・デバイス２１１０、発電機２１１２、空気調節ユニット２１１４、および混合モジュール２１２０に、電気的に結合される。混合モジュール２１２０のほうは、局所電気エネルギー・グリッド２１１８、および局所電気システム２１２２（例えば家庭または企業の局所電気システム）に電気的に結合される。混合モジュール２１２はまた、ＤＣエネルギー・デバイス２１１０、発電機２１１２、および空気調節ユニット２１１４に、通信可能に結合される。したがって、図１６は、混合機能性空気調節システムの電気接続およびネットワーク通信の相互接続性を示す。説明した実施形態では、太陽ＤＣエネルギー源（例えばＤＣエネルギー・デバイス２１１０としての太陽電池）が使用されているが、他のタイプの代替ＤＣエネルギー源（例えば風力ベース・デバイス）が使用されてよいことを理解されたい。

図示の実施形態では、発電機２１１２は、プロパン、天然ガス、ガソリン、または他のタイプの燃料を使用して動作することができる。発電機２１１２は、予備／バックアップ発電機として動作してもよく、所望されるときに（例えば、効率、電気料金率、または他の要因が、他の電源の代わりに、かつ／またはそれに加えて、発電機２１１２の使用が好まれることを示すときなどの非予備／バックアップ用途において）動作してもよい。空気調節ユニット２１１４は、ＤＣ電圧ベースのコンプレッサおよびファン（例えばＡＣ−ＤＣ高トルク可変速コンプレッサ・ドライブ）を備える。電力システム２１１６は、システム２０００によるエネルギー出力のタイプおよびレベルを、システム２０００のさまざまな動作パラメータおよび／またはシステム２０００へのエネルギー入力のレベルに基づいて制御するために使用される。例えば、いくつかの実施形態では、電力システム２１１６は、（例えば先に説明したシステム１１６に類似の）ＤＣ入力コンバイナおよび１つまたは複数のインバータを含むことができる。インバータは、（例えば局所電力グリッド２１１８から）ＡＣ入力を受領し、そのＡＣ入力をＤＣ出力に変換するために、かつ／またはＤＣ入力をＡＣ出力に変換するために、使用されてよい。ＤＣ入力コンバイナは、複数の供給源（例えば発電機２２１２、太陽エネルギー・デバイス２１１０、および／またはＡＣ入力がＤＣ出力に変換されたもの）からのＤＣ入力を、結合することができる。

図１７は、混合モジュール２１２０の一実施形態を示し、図１８は、混合モジュール２１２０のデバイスと、世帯電気パネル２１４０（例えば局所電気システム２１２２の一部）と、局所電力グリッド２１１８との間の通信接続性を示す。配分モジュール１３４と同様に、混合モジュール２１２０は、（例えばプロセッサ・ユニット２１３０などの）プロセッサ・ユニットによってアクセス可能かつ実行可能であるコンピュータ・ソフトウェアを備えることができる。しかし、混合モジュール２１２０は、（例えば、プロセッサ・ユニット上で動作するソフトウェアおよび／またはアルゴリズムとして存在する、プロセッサまたは他のタイプの論理回路チップ内に存在するハードウェア論理回路として存在する、データ処理システム内の単一集積回路内に集約されているかまたは異なるチップに分散された）本明細書に説明するさまざまな機能を実施するためのソフトウェア、論理回路、および／または実行可能コードを備えてよい。混合モジュール２１２０は、システム２１１６のさまざまな動作パラメータを監視および／または制御するために使用される。例えば、混合モジュール２１２０は、空気調節ユニット２１１４のコンプレッサの効率パラメータを監視し、コンプレッサの動作速度をその効率パラメータに基づいて調整することができる。図１７では、混合モジュール２１２０は、電気切換えスイッチ２２００を備えることができ、かつ／またはそれに結合されてよく、さまざまな通信切換えデバイス２２０２、および電圧出力切換えデバイス２２０４を含むことができる。混合モジュール２１２０はまた、電力の発生、使用、および分配を制御および／または調節するために、さまざまなセンサ入力２２０６を送信および／または受信する。例えば、図１６に示すように、混合モジュールは、ＤＣエネルギー・デバイス２１１０、発電機２１１２、および／または空気調節システム／コンプレッサ２２１４と通信して、電圧、電流、およびワット数の値を送信し／読み出すことができる。

システム２０００の、ＶＤＣコンプレッサおよびファンを備えた混合機能性空気調節システムは、熱交換性閉ループ・システムにおける可変速出力を可能にする。この可変速機能性が、有限のＢＴＵ減衰を可能にし、全体的なエネルギーの消費を減らし、したがって、効率を上げる。組込みの発電機と（例えばＤＣエネルギー・デバイス２１１０による）太陽エネルギーとを併せもつシステム２０００は、局所電力グリッド２１１８と協力して稼働する混合モジュール２１２０に接続する。システム２０００およびそのプロセスは、以下のものなど、消費電力と発生電力の両方の、電力グリッドの接続性および通信を用いた負荷負担（ｌｏａｄ−ｃａｒｒｙ）、負荷分散、および負荷制限（ｌｏａｄ−ｓｈｅｄ）という機能性を伴って構成される。
・需要応答：市場の需要と供給によってもたらされる時間ベースの料金率に応答して、ピーク期間中の電気グリッド２１１８電力の使用を低減することのできる能力、
・グリッドへの売戻し：発生した電力を局所電力グリッド２１１８に即座に供給するという機能および目的をもって電力を発生させることのできる能力、
・負荷制限：空気調節および／または世帯の電気ニーズを満たすという機能および目的をもって電力を発生させ、したがって、局所電力グリッド２１１８からの電力の需要を低減させることのできる能力、
・行使価格：発生した電力を電力グリッド２１１８に売り戻すための設定金融パラメータを可能にしている電力グリッド２１１８が使用するための電力を、発生させることを意図して、混合モジュール２１２０が設定パラメータを分析、処理、および実行することのできる能力、
・システム２０００から、また混合モジュール２１２０につながれている他の電力貯蔵実体または電力生成実体から生成された電力の一部または全部を、電力グリッド２１１８にオフロードするための、プログラミング・コード機能性、
・電力グリッド２１１８と世帯電気使用との間で分割される、システム発電機ヘッド、
・センサの温度および連続性に従ってＡＣおよびＤＣ電圧変動を決定して、ＶＡＣおよびＶＤＣを増加または減少させる、プログラミング機能。

図１８は、本開示によるエネルギー配分システム２０００の通信の一実施形態を示すダイアグラムである。需要応答、グリッドへの売戻し、負荷制限、および行使価格での売却を目的として、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて、有線またはワイヤレス（ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ）を通じて電力会社（例えば局所電力グリッド２１１８）と通信することが可能であり、それにより、家庭／企業のオーナー／居住者と電力会社の両方に、システム２０００の構成要素を遠隔で動作させ、かつ制御することのできる能力が与えられる。センサ入力データ２２０６が、局所電気会社またはグリッド２１１８およびプロセッサ２１３０に提供されてよい。プロセッサ２１３０が、（例えば切換えスイッチ２２００の作動を制御するための）局所電気会社またはグリッド２１１８ならびに局所電気パネル２１４０に対する（例えばセンサ入力データ２２０６または他の情報に基づく）デジタル出力２１４２を提供することができる。プロセッサ２１３０は、動作シーケンスの実行を可能にする、埋込み型またはスタンド・アロンのマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはＰＬＣベースのユニットであってよい。プログラミング・コードは、リアル・タイム入力センサに基づく実行可能論理命令、出力コマンド、ならびにそれらに限定されないがセンサ、環境変数に応答して、リアル・タイムおよび／またはヒステリシス・ベースのアルゴリズムを通じた出力プロセスの変動を可能にするアルゴリズムを備えることができる。混合モジュール２１２０は、（例えば、プロセッサ・ユニット上でランするソフトウェアおよび／またはアルゴリズムとして存在する、プロセッサまたは他のタイプの論理回路チップ内に存在するハードウェア論理回路として存在する、データ処理システム内の単一集積回路内に集約されているかまたは異なるチップに分散された）本明細書に説明するさまざまな機能を実施するためのソフトウェア、論理回路、および／または実行可能コードを備えてよい。

図１９は、エネルギー配分システム２１１６用のプログラミング機能を示すダイアグラムである。機能は、パワー・オン動作２３００とそれに続くブート・シーケンス２３０２、およびＩ／Ｏシステム・チェック２３０４を含むことができる。プロセッサ２１３０が次いで、ネイティブ動作モード２３１０に入り（例えば局所電力グリッド２１１８から得た電力を使用して初期化を始め）、さまざまなプログラミング・コード２３１２をロードし、さまざまなセンサ２３１４から入力変数を受領し、通信出力２３１６を、システム２０００の他のデバイスに関連付けられた出力物理端末に提供することができる。

したがって、システム２０００およびそのプロセスが、空気調節の生成と電力の発生とを一緒にも別々にも行うというベースの機能を伴って、構成される。発電機２１１２が、停電中のバックアップ電力、ならびに終日にわたる補助電力を提供する。混合モジュール２１２０が、発電機ヘッド・ロードをＡＣ電力配分量およびＤＣ電力配分量に同時に分割し、急速なＤＣ電流変動を監視し、かつ太陽光電力と発電機ヘッド電力との混合を補償することができる。システム２０００は、オン・グリッド消費とオフ・グリッド消費の両方についてＡＣ電力の連続運転を持続させるために、発電機２１１２の電力を光起電性ＤＣ電力または風力ＤＣ電力と組み合わせたものを生成する。公益事業のリアル・タイム市場価格のＫＷ価格設定に備えて待機するために、予測アルゴリズムが使用される。システム２０００は、局所停電中の家庭／企業の電気ニーズ、重負荷、または時間価格設定に合わせて、発電機および混合電力を生成する。システム２０００は、家庭／企業のリアル・タイム・ニーズに合わせて発電機および光起電性電力を生成するとともに、余剰の発電機／光起電性電力を、電力グリッド２１１８に供給する。

有限のＢＴＵ（英国熱量単位）減衰をもたらすために、空気調節ユニット２１１４が、予めプログラムされたソフトウェアによって制御される凝縮器およびファンの多速度設定を備える。この機能性が、システム２０００の全体的な電力消費を、凝縮器およびファンの速度および周波数を変更することによって減らす。混合機能性空気調節システムが、混合モジュール２１２０を通じて接続され、混合モジュール２１２０は、局所電力グリッド２１１８につながっている。この構成により、発電機２１１２および太陽またはＤＣエネルギー源デバイス２１１０に、局所電力グリッド２１１８に電力を売却することのできる能力が与えられる。

プログラミング・コードが、入力センサ・データに基づく命令、出力コマンド、それらに限定されないがセンサ、環境変数に応答して、リアル・タイムおよび／もしくはヒステリシス・ベースのアルゴリズムを通じた出力プロセスの変動を可能にするアルゴリズム、論理、バイナリ、コンパイルされた言語、またはプリコンパイルされた言語を備える。混合機能性空気調節システム用の通信プロトコルが、有線またはワイヤレス（ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ）プロトコルを通じた通信を可能にする。

一例として、動作の際には、システム２０００は初めに、空気調節ユニット２１１４および／または他の家庭／企業の電気デバイスを、局所電力グリッド２１１８から得たＡＣ電力によって動作させることができる。ＤＣ電力源が増加する（例えば太陽光電力がその日が進むにつれて増加する）と、混合モジュール２１２０が、太陽エネルギー・デバイス２１１０からその電力能力についての通信を受領し、そのようなデバイスの、グリッド２１１８のＡＣ電力からの動作を低減するとともに（例えば太陽エネルギー・デバイス２１１０からの）ＤＣベースの電力を使用した動作を増加させ始めることができる。混合モジュール２１２０は、空気調節ユニット２１１４に対するＤＣ電圧を生じさせ、太陽エネルギー・デバイス２２１０からのＤＣ入力を、さまざまな家庭／企業の電気デバイス２１２２に給電するために、ＡＣ出力に変換することができる。したがって、ＤＣ電力の利用可能性が増加するにつれて、混合モジュール２１２０は、グリッド２１１８からの電力消費を低減することができる。万一、局所電力グリッド２１１８の停電または途絶が起きた場合には、切換えスイッチ２２００が作動され得、発電機２１１２が起動され得、空気調節ユニット２１１４および／または局所電気システム２１２２が発電機２１１２によって給電され得る（例えば２４０ＶＡＣが直接、切換えスイッチ２２００に送り込まれ得、ＶＤＣ電力が空気調節機ユニット２１１４に送り込まれ得る）。さらに、発電機２１１２および／または局所電力グリッド２１１８からの電力の依存度を下げるために、太陽エネルギー・デバイス２１１０によって提供されるＤＣ電力が、空気調節ユニット２２１４に送り込まれ得、それにより、結果として（例えばエンジン速度を電流引き込みとマッチングさせることによって）発電機２１１２による燃料消費が低減する。例えば、ＤＣエネルギー・デバイス２１１０からのＤＣ電力が、電力システム２１１６に送り込まれ得、次いで電力システム２１１６が、ＤＣエネルギー・デバイス２１１０のＤＣ電圧および電流に基づいて、発電機２１１２の速度を下げ、または上げる。グリッド２１１８の電力が復旧すると、発電機２１１２は停止されてよく、電力使用／調節が通常に戻されてよい。

図２０は、本開示によるエネルギー配分システム２０００を用いた機能空気調節ユニット２５００の一実施形態を示すダイアグラムである。機能ユニット２５００は、一体式、自己完結型の空気調節デバイスであるように構成され、これは、いくつかの実施形態では、（例えば家庭の外に配置されるＡ／Ｃユニットなど）標準的な家庭／企業用空気調節ユニットとして機能するように、かつ／またはそれを置き換えるように、構成される。例えば、図示の実施形態では、２５００は、空気調節ファン２５０４、発電機２１１２、ＡＣ／ＤＣインタラクティブ・グリッド・インバータ２５０８、ＤＣ／ＡＣインタラクティブ・グリッド・インバータ２５０８、ＤＣコンプレッサ２５１０、天然ガス入口２５１２、冷媒入口２５１４、冷媒出口（パージ）２５１６、および冷媒コイル・ラジエータ２５１８を収容する、筐体２５０２を含む。空気調節ユニット２５００はまた、本明細書に説明した電力の使用／送達、監視および調整のプロセスを容易にするために、電力システム２１１６および／または混合モジュール２１２０に関連付けられたさまざまな構成要素／回路を含むことができる。

図示の実施形態では、ユニット２５００は、家庭／企業の既存のユーティリティ・ラインを通じて電力を消費および提供する。発電機２１１２が筐体２５０２またはユニット２５００の内部に位置するので、ユニット２５００にＡＣ電力を供給するために、既存のＡＣ電力ライン・インフラストラクチャが使用され得る。図示の実施形態では、ユニット２５００は、天然ガス、プロパン、または別のタイプの燃料を使用して（例えば天然ガス入口２５１２を経由して）給電され得る、搭載されたバックアップ発電機２１１２を含む。（例えば万一、局所電力グリッド２１１８またはその他のところからのＡＣ電力の途絶が起きた場合の）局所電気システム２１２２へのＡＣ電力の供給を容易にするために、電力システム２１１６が切換えスイッチ２２００に接続される。

したがって、本開示の実施形態は、空気調節の生成と電力の発生とを一緒にも別々にも行うための、空気調節ユニットを提供する。発電機２１１２が、停電中のバックアップ電力、ならびに終日にわたる補助電力を提供する。混合モジュール２１２０が、発電機ヘッド・ロードをＡＣ電力配分量およびＤＣ電力配分量に同時に分割し、急速なＤＣ電流変動を監視し、かつＤＣ電力と発電機電力との混合を補償することができる。システムは、オン・グリッド消費とオフ・グリッド消費の両方についてＡＣ電力の連続運転を持続させるために、発電機電力を光起電性ＤＣ電力、風力ＤＣ電力、または別のＤＣ電力と組み合わせたものを生成することができる。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態について説明するためのものにすぎず、本開示を限定することは意図されていない。本明細書では、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上明らかに示す場合を除き、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を妨げないことが、さらに理解されよう。

添付の特許請求の範囲におけるすべてのミーンズまたはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造体、材料、動作、および等価物は、個別に特許請求された他の特許請求要素と組み合わせて機能を実施するための、任意の構造体、材料、または動作を含むことが意図される。本開示の説明は、例示および説明を目的として提示されてきたが、網羅的であること、または開示された形態をとる本開示に限定されることは、意図されていない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、多くの修正形態および変形形態が明らかとなるであろう。実施形態は、本開示の原理および実際的用途について最もよく解説するために、また当業者が、企図される特定の使用に適するようにさまざまな修正形態を伴うさまざまな実施形態についての開示を理解できるようにするために、選択され、説明されたものである。

図中のブロック・ダイアグラムは、本発明のさまざまな実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム・プロダクトの、可能な実装形態のアーキテクチャ、機能性、および動作を示す。この点に関して、ブロック・ダイアグラム中の各ブロックは、指定された論理機能を実装するための１つまたは複数の実行可能命令を備える、コードのモジュール、セグメント、または部分を表すことができる。いくつかの代替実装形態では、ブロック内に記された機能が、図または対応する説明中に記された順序から外れて行われることがあることにも留意されたい。例えば、連続して図示もしくは説明された２つのブロックが、実際には実質的に同時に実行されることがあり、または、必要とされる機能性に応じて、ブロック／機能が時には逆順で実行されることがある。ブロック・ダイアグラム図の各ブロック、およびブロック・ダイアグラム図中のブロックの組合せを、指定された機能もしくは動作を実施する専用ハードウェア・ベースのシステムによって、または専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって、実装できることにも留意されよう。

Claims (20)

1. ＤＣ電圧コンプレッサ、
   発電機、および
   電圧インバータ
   を有する、空気調節ユニットと、
   前記発電機によって生成されたＡＣ電力を、前記インバータを使用してＡＣ電力配分量およびＤＣ電力配分量に分割し、
   前記ＤＣ電力の少なくとも一部分を前記コンプレッサに誘導する
   ようにプロセッサによって実行可能な、混合モジュールと
   を備える、エネルギー配分システム。
2. 前記混合モジュールが、外部ＤＣエネルギー・デバイスから生成された電力を、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力と組み合わせるように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記空気調節ユニットがさらに、可変速出力用に構成されたファンを含み、前記混合モジュールが、前記ファンの出力速度を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記混合モジュールが、
   局所電力グリッドから受領したＡＣ電力のＤＣ電力への転化を生じさせ、
   前記局所電力グリッドから受領した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力を、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力と組み合わせる
   ように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記混合モジュールが、
   局所電力グリッドから受領したＡＣ電力のＤＣ電力への転化を生じさせ、
   前記局所電力グリッドから受領した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力を、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力、および前記外部ＤＣエネルギー・デバイスから生成された前記ＤＣ電力と組み合わせる
   ように構成される、請求項２に記載のシステム。
6. 前記混合モジュールが、
   局所電力グリッドからのＡＣ電力供給の途絶に応答して、
   前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の第１の部分を局所電気システムに誘導し、
   前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の第２の部分を転化させて、ＤＣ電力からなる第３の部分を生成し、
   ＤＣ電力からなる前記第３の部分を前記コンプレッサに誘導する
   ように構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 前記混合モジュールが、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の少なくとも一部分を局所電力グリッドに誘導するように構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記混合モジュールが、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の少なくとも一部分を局所電気システムに誘導するように構成される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記混合モジュールが、
   局所電力グリッドから受領したＡＣ電力のＤＣ電力への転化を生じさせ、
   前記局所電力グリッドＡＣ電力から作り出された前記ＤＣ電力を前記コンプレッサに誘導する
   ように構成される、請求項１に記載のシステム。
10. ＤＣ電圧コンプレッサ、
    発電機、および
    電圧インバータ
    を有する、空気調節ユニットを提供すること、ならびに
    前記発電機によって生成されたＡＣ電力を、前記インバータを使用してＡＣ電力配分量およびＤＣ電力配分量に分割し、
    前記ＤＣ電力の少なくとも一部分を前記コンプレッサに誘導する
    ようにプロセッサによって実行可能な、混合モジュールを提供すること
    を含む、エネルギー配分方法。
11. 外部ＤＣエネルギー・デバイスから生成された電力を、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力と組み合わせるように構成された、前記混合モジュールを提供することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 局所電力グリッドからのＡＣ電力供給の途絶に応答して、
    前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の第１の部分を、局所電気システムに誘導し、
    前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の第２の部分を転化させて、ＤＣ電力からなる第３の部分を生成し、
    ＤＣ電力からなる前記第３の部分を前記コンプレッサに誘導する
    ように構成された、前記混合モジュールを提供することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記インバータによる、局所電力グリッドから受領したＡＣ電力のＤＣ電力への転化を生じさせ、
    前記局所電力グリッドから受領した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力を、前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力によって生成された前記ＤＣ電力、および前記外部ＤＣエネルギー・デバイスから生成された前記ＤＣ電力と組み合わせる
    ように構成された、前記混合モジュールを提供することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. ＤＣ電圧コンプレッサ、
    発電機、および
    電圧インバータ
    を収容する筐体を有する、空気調節ユニットであって、
    ＤＣエネルギー・デバイスからＤＣ電力を受領するように構成される、
    空気調節ユニットと、
    前記発電機によって生成されたＡＣ電力を、前記インバータを使用してＡＣ電力配分量およびＤＣ電力配分量に分割させ、
    局所電力グリッドから受領したＡＣ電力を、ＤＣ電力に転化させる
    ようにプロセッサによって実行可能な、混合モジュールと
    を備える、エネルギー配分システム。
15. 前記混合モジュールが、前記コンプレッサの効率パラメータを監視し、前記コンプレッサの動作速度を前記効率パラメータに基づいて調整するように、構成される、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記混合モジュールが、前記局所電力グリッドからのＡＣ電力供給の途絶に応答して、
    前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の第１の部分を局所電気システムに誘導し、
    前記発電機によって発生した前記ＡＣ電力の第２の部分を転化させて、ＤＣ電力からなる第３の部分を生成し、
    ＤＣ電力からなる前記第３の部分を前記コンプレッサに誘導する
    ように構成される、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記空気調節ユニットが、太陽エネルギー・デバイスからＤＣ電力を受領するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
18. 前記空気調節ユニットが、可変速出力用に構成されたファンをさらに含み、前記混合モジュールが、前記ファンの出力速度を制御するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
19. 前記混合モジュールが、前記発電機によって発生した、または前記ＤＣエネルギー・デバイスから受領した電力の少なくとも一部分を、局所電力グリッドに誘導するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
20. 前記混合モジュールが、時間ベースの電気料金率の変化に応答して、前記局所電力グリッドから受領した電力の局所電気システムによる使用を調整するように構成される、請求項１４に記載のシステム。

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