JP4127449B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和装置に関し、特に、蓄電池、燃料電池、蓄熱装置等のエネルギー貯蔵手段を含む空気調和装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は、特開平11−72262号公報に開示されているような従来の蓄電式空気調和装置を示している。この蓄電式空気調和装置は、インバータ室外機10と、室内機20と、蓄電ユニット30とを有している。
【0003】
インバータ室外機10は、整流器11と、インバータ12を有し、商用電源100より電力の供給を受け、2次電力用の蓄電ユニット30の蓄電池31の充電を行い、商用電源100あるいは蓄電ユニット30より電力の供給を受け、電力制御を行って冷凍サイクルのコンプレッサモータ13を駆動する。
【0004】
インバータ室外機10は、制御回路14と、通信回路15を有し、通信回路15によって集中コントローラ40に接続され、集中コントローラ40はビル管理システムあるいは遠隔コントローラ50に通信可能に接続されビル管理システムあるいは遠隔コントローラ(以下、遠隔コントローラと云う)50によってインバータ室外機10を遠隔制御できるようになっている。遠隔コントローラ50は蓄電ユニット30内の蓄電池31の状態を遠隔監視し、蓄電池31の状態に応じて空気調和装置の運転制御を行うと共に、蓄電池31の保守管理を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の蓄電式空気調和装置は、遠隔コントローラによって蓄電池の状態を遠隔監視して蓄電池の保守管理を行うことはできるが、電力会社からの電力節減要求に対して対応していないため、折角、遠隔コントローラを接続しておきながら、蓄電式空気調和装置を有効に利用できないという問題があった。すなわち、従来の蓄電式空気調和装置では、電力会社からの節電要求に対して蓄電ユニットの電力アシスト量を規定できず、このため蓄電池を有効利用できず、空気調和装置の能力を落とさずに電力会社の要求に応えることができない。
【0006】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、蓄電池、その他、燃料電池、蓄熱装置等のエネルギー貯蔵手段を含む空気調和装置において、通信ネットワークシステムを利用して蓄電池の状態を遠隔監視すると共に電力会社からの電力節減要求時にその要求に対応した制御を行い、空気調和装置の能力を落とさずに電力会社の電力節減要求に応えることができる空気調和装置を得ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による空気調和装置は、インバータ室外機を有し、商用電源と補助電源装置より電力をインバータ室外機に供給される空気調和装置において、前記インバータ室外機と前記補助電源装置を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、外部からの電力節減要求信号を入力し、電力節減要求信号が示す電力節減要求量が前記補助電源装置の総電力量を越えているかを判断し、節減要求量が、前記補助電源装置の総電力量内である時は節減要求量に応じて前記補助電源装置から前記インバータ室外機に電力を供給し、節減要求量が前記補助電源装置の総電力量より大きい場合は前記インバータ室外機の能力を下げる制御を行うものである。
【0008】
つぎの発明による空気調和装置は、前記補助電源装置は蓄電池である。
【0009】
つぎの発明による空気調和装置は、前記補助電源装置は燃料電池である。
【0010】
つぎの発明による空気調和装置は、電力節減要求時には前記補助電源装置より余剰電力を商用電源に返すものである。
【0011】
つぎの発明による空気調和装置は、インバータ室外機を有し、商用電源より電力をインバータ室外機に供給され、冷媒回路を流れる冷媒による蓄熱手段を有する空気調和装置において、前記インバータ室外機と前記蓄熱手段を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、外部からの電力節減要求信号を入力し、電力節減要求信号が示す電力節減要求量に相当する熱量が前記蓄熱手段の蓄熱量を越えているかを判断し、電力節減要求量に相当する熱量が前記蓄熱手段の蓄熱量内である時は電力節減要求量に応じて前記蓄熱手段から室内機に熱を供給し、電力節減要求量に相当する熱量が前記蓄熱手段の蓄熱量より大きい場合は前記インバータ室外機の能力を下げる制御を行うものである。
【0012】
つぎの発明による空気調和装置は、前記電力節減要求信号は一台あるいは複数台の空気調和装置を集中コントロールする集中コントローラから入力するものである。
【0013】
つぎの発明による空気調和装置は、前記集中コントローラが電灯線通信インターフェース部を有し、前記インバータ室外機は電灯線通信インターフェース部をなす通信回路を有して通信回路を電灯線に接続され、電力線搬送を利用して前記集中コントローラと前記インバータ室外機との間の通信が行われるものである。
【0014】
つぎの発明による空気調和装置は、前記電力節減要求信号はネットワークシステムより入力するものである。
【0015】
つぎの発明による空気調和装置は、前記電力節減要求信号は集中コントローラを介してネットワークシステムから入力するものである。
【0016】
つぎの発明による空気調和装置は、前記電力節減要求信号はカレンダ機能を有する電力節減要求信号出力手段から月日に応じて入力するものである。
【0017】
つぎの発明による空気調和装置は、前記電力節減要求信号はカレンダ機能とサマータイムシフト機能を有する電力節減要求信号出力手段からサマータイム時間をシフトした月日に応じて入力するものである。
【0018】
つぎの発明による空気調和装置は、前記電力節減要求信号は電力会社からの電力節減要求から作成されるものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、この発明にかかる空気調和装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明するこの発明の実施の形態において上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従来例に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0020】
実施の形態1.
図1は、この発明による空気調和装置の実施の形態1を示している。空気調和装置は、インバータ室外機110と、室内機20と、補助電源装置である蓄電ユニット120とを有している。
【0021】
インバータ室外機110は、商用電源100からの交流電源を直流電源に変換する整流器111と、整流機111からの直流電源を所定の制御電力に変換する電力変換器(インバータ)112と、電力変換器112からの制御電力を受けて空調運転を行うコンプレッサモータ113と、制御回路114と、通信回路115とを有している。
【0022】
蓄電ユニット120は、蓄電池121と、蓄電池121の充放電を制御する双方向コンバータ122とを有しており、室外機ユニット110の整流器111から直流電源を双方向コンバータ122を介して受けて蓄電池121の充電し、また蓄電池121の2次電力を双方向コンバータ122を介して電力変換器112に対して放電する。
【0023】
制御回路114は、電力変換器112に接続されてインバータ室外機110を制御すると共に、蓄電ユニット120の双方向コンバータ122に接続され、蓄電池121の充放電を制御する。制御回路114は通信回路115を介して集中コントローラ130に接続され、集中コントローラ130はビル管理担当者や工場設備動力担当者等により管理されるビル・工場管理システム140とネットワークを介して接続される。
【0024】
制御回路114は、外部信号として電力節減要求信号を受け付け、電力節減要求信号が示す電力節減要求量が蓄電の総電力量を越えているかを判断し、節減要求量が蓄電ユニット120の蓄電量内である時には節減要求量に応じて蓄電ユニット120から2次電力をインバータ室外機110に対して供給し、これに対し節減要求量が蓄電ユニット120の蓄電量より大きい場合には、不足量分、インバータ室外機110の能力を下げて対応する制御を行う。制御回路114は、電力節減要求信号を、外部信号として、通信回路115を介して集中コントローラ130、ビル・工場管理システム140より受け付けることができる。
【0025】
つぎに、電力会社から電力節減要求が出た時の動作を図2を参照して説明する。電力会社からの電力節減要求が出されると、ビル管理担当者あるいは工場設備動力担当者は、電力会社の電力節減要求の応じた電力節減量をビル・工場管理システム140に入力する。ビル・工場管理システム140は入力された電力節減量(ピークカット要求量)に応じた電力節減要求信号を集中コントローラ130に送信し、集中コントローラ130が電力節減要求信号を制御回路114に転送する。
【0026】
制御回路114は、電力会社の1日当たりのピークカット要求量(電力節減要求量)が蓄電ユニット120に蓄えられた総電力量(蓄電量)を越えているか否かを判断する(ステップS10)。ピークカット要求量が蓄電ユニット120に蓄えられた総電力量を越えていなければ(ステップS10否定)、電力会社のピークカット要求に対応し、蓄電ユニット120からインバータ室外機110に対して電力を供給する(ステップS11)。従って、空気調和装置の能力を落とさずに電力削減要求に応えることができる。この2次電力供給モードはピークカット要求が解除されるまで続けられる(ステップS12,ステップS13)。
【0027】
蓄電ユニット120に蓄えられた総電力量が電力会社からの電力会社の1日当たりのピークカット要求量に満たない場合には(ステップS10肯定)、室外機ユニット110のコンプレッサモータ113の運転周波数を下げて電力会社の電力削減要求に対応する(ステップS14)。この運転周波数低減運転はピークカット要求が解除されるまで続けられ、ピークカット要求が解除されれば、通常の能力運転モードに復帰する(ステップS15,ステップS16,ステップS17)。
【0028】
図3は、電力会社のピークカット要求が出た時の制御の様子をタイミングチャート化した図であり、ピークカット要求が蓄電池の総蓄電量を下回った時のチャートである。これにより、空気調和装置の能力を極力落とさずに電力会社の電力節減要求に応えることができる。また、電力会社からの電力節減要求から出た時には、蓄電池ユニット120の余剰電力を商用電源100に返すこともでき、全体として省エネルギ化を図ることができる。
【0029】
インバータ室外機110の制御回路114は、電力節減要求信号を、ビル・工場管理システム140を介して集中コントローラ130より受け取る以外に、図4に示されているように、インターネット150を通じたコンピュータ160からゲートウェイ170を介して入力することもでき、インターネット150等の外部通信系を利用することで、空気調和システムの端末となる空気調和装置の構成を単純化でき、空気調和装置のリサイクル解体処理時の解体性が向上する。また、インバータ室外機110に対する電力節減要求信号は、図5に示されているように、インターネット150を通じたコンピュータ160からゲートウェイ170、集中コントローラ130を介して出力されても同様の効果が得られる。
【0030】
また、図6に示されているように、集中コントローラ130或いは遠隔コントローラであるビル・工場管理システム140等の電力節減要求信号出力手段にカレンダ機能131、141を持たせれば、月日に応じた電力節減要求信号を出力することで、電力会社からの電力節減要求が出る度に新たに、電力節減量を設定することなく同様の効果が得られる。また、図7に示されているように、集中コントローラ130或いはビル・工場管理システム140等の電力節減要求信号出力手段にカレンダ機能131、141を持たせることに加えてサマータイムシフト機能132、142を持たせ、サマータイム実施時にはカレンダ機能をサマータイム時間分だけシフトするように制御することで、サマータイム実施にも対応できる。
【0031】
また、この発明による空気調和装置は、たとえば、エコーネットに代表されるような電力線搬送を利用して外部より制御することもできる。図8は電力線搬送を利用して空気調和装置を外部より制御する場合の通信線接続回路を示している。集中コントローラ130は、内部に、電話の一般公衆通信回線網300と接続されるモデム130aと、モデム130aを介して外部と通信すると共に電灯線通信インターフェース部130cあるいは無線通信インターフェース部130dを介してインハーク室外器110と通信するマイクロコンピュータ(マイコン)103bとを有している。
【0032】
電灯線通信インターフェース部130cは電灯線310に接続されている。電灯線310は、家屋やビル等の建物内に張り巡らされ、各室にコンセント等の状態で端部を関放されている。
【0033】
インバータ室外機110が具備している通信回路115は、内部に、電灯線310とコンセント等を介して接続される結合手段115aと、結合手段115aからの電力線搬送信号を復調したり、信号を電力線搬送信号に変調して結合手段115aへ送る変・復調手段115bと、変・復調手段115bと制御回路114との間で通信する通信手段115cとを有し、電灯線通信インターフェースをなしている。
【0034】
モデム130aを接続された一般公衆通信回線網300には電力会社の制御指令手段301や一般の携帯電話302等が接続される。
【0035】
動作は図4〜図6に示されているものと同様であるが、インハータ室外機110との通信線として電灯線310を利用してインバータ室外機110と電力会社の制御指令手段301との間で双方向通信しているため、通信専用の特別な回線をそれぞれのインバータ室外機110に接続しなくても容易に遠隔制御ができる。たとえば、地域の電力使用量が多く、電力会社がピークカットをしたい場合、上述の通信回線を使って実施の形態1と同様の制御を行わせることができる。また、一般公衆通信回線網300を利用しているので、携帯電話302等を使っても同様の制御を行うことができる。
【0036】
実施の形態2.
図9は、この発明による空気調和装置の実施の形態2を示している。なお、図9において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。この空気調和装置は、補助電源装置として燃料電池ユニット180を有している。燃料電池ユニット180は、燃料電池181と、燃料電池181の電力出力を制御するコンバータ182とを有している。インバータ室外機110の制御回路114は、電力変換器112に接続されてインバータ室外機110を制御すると共に、燃料電池ユニット180のコンバータ182に接続され、燃料電池181の電力出力を制御する。
【0037】
この実施の形態でも、制御回路114は、外部信号として集中コントローラ130、ビル・工場管理システム140よりの電力節減要求信号を受け付け、電力節減要求信号が示す電力節減要求量が燃料電池ユニット180の総電力量を越えているかを判断し、節減要求量が燃料電池ユニット180の総電力量内である時には節減要求量に応じて燃料電池ユニット180から電力をインバータ室外機110に対して供給し、これに対し節減要求量が燃料電池ユニット180の総電力量より大きい場合には、不足量分、インバータ室外機110の能力を下げて対応する制御を行う。
【0038】
これにより、空気調和装置の能力を極力落とさずに電力会社の電力節減要求に応えることができ、また、この場合も、電力会社からの電力節減要求から出た時には、燃料電池ユニット180の余剰電力を商用電源100に返すこともでき、全体として省エネルギ化を図ることができる。
【0039】
実施の形態4.
図10は、この発明による空気調和装置の実施の形態3を示している。なお、図10において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。この空気調和装置は、エネルギー貯蔵手段として製氷器191を有する蓄熱槽ユニット190を有している。
【0040】
蓄熱槽ユニット190は、インバータ室外機110と室内機20との冷凍サイクルの冷媒配管200の途中に設けられ、夜間電力を用いて氷冷媒配管200を流れる冷媒によって製氷器191にて製氷を行い、氷として冷熱を貯え、夜間作成された氷で昼間に冷房運転を行う。
【0041】
この実施の形態でも、制御回路114は、外部信号として集中コントローラ130、ビル・工場管理システム140よりの電力節減要求信号を受け付け、電力節減要求信号が示す電力節減要求量に相当する熱量が蓄熱槽ユニット190の蓄熱量を越えているかを判断し、電力節減要求量に相当する熱量が蓄熱槽ユニット190の蓄熱量内である時には電力節減要求量に応じて蓄熱槽ユニット190の冷熱を室内機20に対して供給し、これに対し電力節減要求量に相当する熱量が蓄熱槽ユニット190の蓄熱量より大きい場合には、不足量分、インバータ室外機110の能力を下げて対応する制御を行う。これにより、この実施の形態でも、空気調和装置の能力を極力落とさずに電力会社の電力節減要求に応えることができる。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による空気調和装置によれば、外部信号からの電力節減要求量が補助電源装置の総電力量を越えているかを判断し、節減要求量が補助電源装置の総電力量内である時は節減要求量に応じて補助電源装置からインバータ室外機に電力を供給し、節減要求量が補助電源装置の総電力量より大きい場合にはインバータ室外機を能力を下げるから、電力会社から電力節減要求が出た時に空気調和装置の能力を極力下げることなく、電力会社の電力節減要求量に応じることができる。
【0043】
つぎの発明による空気調和装置によれば、補助電源装置が蓄電池により構成され、蓄電池よりインバータ室外機に電力を供給することができる。
【0044】
つぎの発明による空気調和装置によれば、補助電源装置が燃料電池により構成され、燃料電池よりインバータ室外機に電力を供給することができる。
【0045】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求時には補助電源装置より余剰電力を商用電源に返すことができ、全体として省エネルギ化を図ることができる。
【0046】
つぎの発明による空気調和装置によれば、外部信号からの電力節減要求量に相当する熱量が蓄熱手段の蓄熱量を越えているかを判断し、電力節減要求量に相当する熱量が、蓄熱手段の蓄熱量内である時は電力節減要求量に応じて蓄熱手段から室内機に熱を供給し、電力節減要求量に相当する熱量が蓄熱手段の蓄熱量より大きい場合はインバータ室外機の能力を下げるから、電力会社から電力節減要求が出た時に空気調和装置の能力を極力下げることなく、電力会社の電力節減要求量に応じることができる。
【0047】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求信号は一台あるいは複数台の空気調和装置を集中コントロールする集中コントローラから入力するから、一台の集中コントローラで複数の空気調和装置を制御することができる。
【0048】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力線搬送を利用して集中コントローラとインバータ室外機との間の通信が行われるから、通信専用の特別な回線をそれぞれのインバータ室外機110に接続しなくても容易に遠隔制御ができる。
【0049】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求信号はネットワークシステムより入力するから、インターネット等を通じて電力節減要求信号を得ることができ、空気調和システムの端末となる空気調和装置の構成を単純化でき、空気調和装置のリサイクル解体処理時の解体性が向上する。
【0050】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求信号は集中コントローラを介してネットワークシステムから入力するから、一台の集中コントローラで複数の空気調和装置を制御することができる共に、インターネット等を通じて電力節減要求信号を得ることができ、空気調和システムの端末となる空気調和装置の構成を単純化でき、空気調和装置のリサイクル解体処理時の解体性が向上する。
【0051】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求信号はカレンダ機能を有する電力節減要求信号出力手段から月日に応じて入力するから、電力会社からの電力節減要求が出る度に、新たに、電力節減量を設定する必要がない。
【0052】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求信号はカレンダ機能とサマータイムシフト機能を有する電力節減要求信号出力手段からサマータイム時間をシフトした月日に応じて入力するから、サマータイムにも対応して電力会社からの電力節減要求が出る度に、新たに、電力節減量を設定する必要がない。
【0053】
つぎの発明による空気調和装置によれば、電力節減要求信号は電力会社からの電力節減要求から作成されるから、空気調和装置の能力を下げることなく、電力会社の電力節減要求量に応じることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による空気調和装置の実施の形態1を示す全体構成図である。
【図2】 この発明による空気調和装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図3】 この発明による空気調和装置の制御タイミングを示すタイミングチャートである。
【図4】 この発明による空気調和装置の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図5】 この発明による空気調和装置の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図6】 この発明による空気調和装置の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図7】 この発明による空気調和装置の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図8】 この発明による空気調和装置の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図9】 この発明による空気調和装置の実施の形態2を示す全体構成図である。
【図10】 この発明による空気調和装置の実施の形態3を示す全体構成図である。
【図11】 従来における空気調和装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
100 商用電源、110 インバータ室外機、111 整流器、112 電力変換器、113 コンプレッサモータ、114 制御回路、115 通信回路、120 蓄電ユニット、121 蓄電池、122 双方向コンバータ、130集中コントローラ、131 カレンダ機能、132 サマータイムシフト機能、140 ビル・工場管理システム、141 カレンダ機能、142 サマータイムシフト機能、150 インターネット、160 コンピュータ、170 ゲートウェイ、180 燃料電池ユニット、181 燃料電池、182 コンバータ、190 蓄熱槽ユニット、191 製氷器、200 冷媒配管、300 一般公衆通信回線、310 電灯線。
Claims (8)
- インバータ室外機を有し、商用電源と燃料電池より電力をインバータ室外機に供給される空気調和装置であり、
前記インバータ室外機と前記燃料電池を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、通信回線を介して電力会社に接続され、該電力会社からの電力節減要求信号を入力し、電力節減要求信号が示す電力節減要求量が前記燃料電池の総電力量を越えているかを判断し、節減要求量が、前記燃料電池の総電力量内である時は節減要求量に応じて前記燃料電池から前記インバータ室外機に電力を供給するとともに余剰電力を前記燃料電池より商用電源に返し、節減要求量が前記燃料電池の総電力量より大きい場合は前記インバータ室外機の能力を下げる制御を行うことを特徴とする空気調和装置。 - インバータ室外機を有し、商用電源より電力をインバータ室外機に供給され、夜間電力を用いて冷媒回路を流れる冷媒により製氷を行い氷として冷熱を貯える蓄熱手段を有し、夜間に蓄えた氷冷熱により昼間に冷房運転を行う空気調和装置であり、
前記インバータ室外機と前記蓄熱手段を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、通信回線を介して電力会社に接続され、該電力会社からの電力節減要求信号を入力し、電力節減要求信号が示す電力節減要求量に相当する熱量が前記蓄熱手段の氷冷熱量を越えているかを判断し、電力節減要求量に相当する熱量が前記蓄熱手段の氷冷熱量内である時は電力節減要求量に応じて前記蓄熱手段から室内機に熱を供給し、電力節減要求量に相当する熱量が前記蓄熱手段の氷冷熱量より大きい場合は前記インバータ室外機の能力を下げる制御を行うことを特徴とする空気調和装置。 - 前記電力節減要求信号は一台あるいは複数台の空気調和装置を集中コントロールする集中コントローラから入力することを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和装置。
- 前記集中コントローラは電灯線通信インターフェース部を有し、前記インバータ室外機は電灯線通信インターフェース部をなす通信回路を有して通信回路を電灯線に接続され、電力線搬送を利用して前記集中コントローラと前記インバータ室外機との間の通信が行われることを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。
- 前記電力節減要求信号はネットワークシステムより入力することを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和装置。
- 前記電力節減要求信号は集中コントローラを介してネットワークシステムから入力することを特徴とする請求項3または4に記載の空気調和装置。
- 前記電力節減要求信号はカレンダ機能を有する電力節減要求信号出力手段から月日に応じて入力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の空気調和装置。
- 前記電力節減要求信号はカレンダ機能とサマータイムシフト機能を有する電力節減要求信号出力手段からサマータイム時間をシフトした月日に応じて入力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の空気調和装置。
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