JP6282864B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内を空調する空気調和装置に関する。

従来の空気調和装置は、ガスエンジンを駆動源としたエンジン駆動式圧縮機を含んで構成される室外機ユニットを備えたＧＨＰ（ガスヒートポンプエアコン）と、電動機を駆動源とした電気駆動式圧縮機を含んで構成される室外機ユニットを備えたＥＨＰ（電気式ヒートポンプエアコン）とに大別される。

ＥＨＰは、ガスエンジンを備えないため、ＧＨＰに必要なエンジンオイルの補充や交換、オイルフィルタの交換、点火プラグの点検や交換等のメンテナンスを行う必要がなく、メンテナンスに要するコストがかからない。

一方、ＧＨＰは、ヒートポンプによる暖房（室内空気の加熱）に加えて、ガスエンジンの排熱を回収して空気を加熱することができるため、ＥＨＰと比較して効率的に室内を暖めることが可能となる。また、ＧＨＰは、ほとんど電力を消費しないため、ＥＨＰと比較して、消費電力を大幅に削減することができるという利点がある。

このように、ＧＨＰとＥＨＰとはそれぞれ異なる利点を有している。そこで、それぞれの利点を活かすために、１筐体で構成される室外機ユニットに、エンジン駆動式圧縮機と、電気駆動式圧縮機と、室外熱交換器と、各種センサとを収容し、双方の圧縮機を並行して駆動させる空気調和装置が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２００７−１０２９１号公報

上述したエンジン駆動式圧縮機と電気駆動式圧縮機とが一体的に構成される室外機ユニットでは、エンジン駆動式圧縮機と電気駆動式圧縮機とでセンサや制御機構を共用しているため、センサや制御機構といった共用部が故障した場合、室外機ユニット全体が利用できなくなり、空気調和装置の運転が不可能となる。

本発明は、このような課題に鑑み、エンジン駆動式圧縮機と、電気駆動式圧縮機とを双方とも備えた空気調和装置において、一方の圧縮機や、当該圧縮機用のセンサや制御機構が故障した場合であっても他方の圧縮機を駆動して空気調和装置を運転させることができ、また、容量の増減を低コストで実現することができる空気調和装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、施設に設置される空気調和装置であって、冷媒が循環する連続した循環路と、循環路に設けられ、ガスエンジンを駆動源として冷媒を圧縮するエンジン駆動式圧縮機と、冷媒と室外の空気とで熱交換を行うＧＨＰ室外熱交換器とを有するＧＨＰユニットと、ＧＨＰユニットとは独立して構成され、循環路に設けられ、電動機を駆動源として冷媒を圧縮する電気駆動式圧縮機と、冷媒と室外の空気とで熱交換を行うＥＨＰ室外熱交換器とを有するＥＨＰユニットと、循環路に設けられ、冷媒を減圧する減圧部と、冷媒と室内の空気とで熱交換を行う室内熱交換器と、室内熱交換器に空気を送り熱交換を促進させる室内送風部とを有する１または複数の室内機ユニットと、検知器によって検知された、ＥＨＰユニットの使用電力量と、施設における他の装置の使用電力量との総計と、施設に設定された契約電力との差分が第１値である場合に送信される第１信号、または、差分が第１値より小さい第２値である場合に送信される第２信号を受信した場合に、契約電力未満の所定の制限値に収まる範囲となるようにＥＨＰユニットの運転出力を制御し、第１信号および第２信号を受信しない場合にはＧＨＰユニットおよびＥＨＰユニットを両方とも運転させる運転制御部と、を備え、運転制御部は、第１信号を受信した場合であって、室内機ユニットにおいて要求される所定の空調負荷を実現できない場合には、ＧＨＰユニットが停止しているとＧＨＰユニットの運転を開始し、ＧＨＰユニットが運転中であると、ＧＨＰユニットの運転出力を上昇させ、第２信号を受信した場合、ＥＨＰユニットを駆動させず、ＧＨＰユニットおよびＥＨＰユニットを両方とも立ち上げることが決定された場合に、ＧＨＰユニットおよびＥＨＰユニットのうち一方を先に立ち上げ、次に他方を立ち上げ、両方の立ち上げの度に先に立ち上げるユニットを変更することを特徴とする。

また、ＧＨＰユニットの駆動に要するガスの料金は、当該ガスの使用量に応じて決定され、室内機ユニットにおいて要求される所定の空調負荷を実現するための、エンジン駆動式圧縮機の容量と電気駆動式圧縮機の容量との比は、電力の料金とガスの料金との合計が最も少なくなるように設計されるとしてもよい。

本発明によれば、エンジン駆動式圧縮機および電気駆動式圧縮機のうち一方の圧縮機や、当該圧縮機用のセンサや制御機構が故障した場合であっても他方の圧縮機を駆動して空気調和装置を運転させることができ、また、容量の増減を低コストで実現することができる。

空気調和装置の構成を説明するための図である。 エンジン駆動式圧縮機および電気駆動式圧縮機の容量比と、空気調和装置が配される施設全体のガスの料金および電力の料金、空気調和装置に要するコストの合計と、電力の最大使用量とをシミュレーションした結果を説明する図である。 エンジン駆動式圧縮機および電気駆動式圧縮機の運転比率をシミュレーションした結果を説明する図である。 運転比率テーブルを示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（空気調和装置１００）
図１は、本実施形態にかかる空気調和装置１００の構成を説明するための図である。空気調和装置１００は、ビルや学校等の施設に設置され、室外機ユニットとして機能するＧＨＰユニット１１０と、当該ＧＨＰユニット１１０とは別体であり室外機ユニットとして機能するＥＨＰユニット１５０と、室内機ユニット２００と、ＧＨＰユニット１１０、ＥＨＰユニット１５０、室内機ユニット２００に冷媒を循環させるための冷媒管２３０と、ＧＨＰユニット１１０、ＥＨＰユニット１５０、室内機ユニット２００を制御する運転制御部２５０とを含んで構成される。なお、図１中、冷房時の冷媒の流れを実線の矢印で、信号線を破線で示す。

ＧＨＰユニット１１０は、ガスエンジン１１２と、ガスエンジン１１２を駆動源とするエンジン駆動式圧縮機１１４と、四方弁１２０と、冷媒と室外の空気とで熱交換を行うＧＨＰ室外熱交換器１３０と、ＧＨＰ室外熱交換器１３０に空気を送り熱交換を促進させるＧＨＰ送風部１３２と、ＧＨＰ制御部１４０とを含んで構成される。エンジン駆動式圧縮機１１４の出口は、冷媒管２３０によって四方弁１２０の第１ポートに接続され、エンジン駆動式圧縮機１１４の入口は、冷媒管２３０によって四方弁１２０の第３ポートに接続される。また、ＧＨＰ室外熱交換器１３０の一端側は、冷媒管２３０によって四方弁１２０の第２ポートに接続される。ＧＨＰ室外熱交換器１３０の他端側は、冷媒管２３０によって後述する室内機ユニット２００の減圧部２１０に接続される。四方弁１２０の第４ポートは、冷媒管２３０によって後述する室内機ユニット２００の室内熱交換器２２０の一端側に接続される。ＧＨＰ制御部１４０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、後述する運転制御部２５０からの制御指令に基づいて、ＧＨＰユニット１１０全体（例えば、ガスエンジン１１２、ＧＨＰ送風部１３２、各種センサ等）を制御する。

ＥＨＰユニット１５０は、ＧＨＰユニット１１０とは独立して構成され、電動機１５２と、電動機１５２を駆動源とする電気駆動式圧縮機１５４と、四方弁１６０と、冷媒と室外の空気とで熱交換を行うＥＨＰ室外熱交換器１７０と、ＥＨＰ室外熱交換器１７０に空気を送り熱交換を促進させるＥＨＰ送風部１７２と、ＥＨＰ制御部１８０とを含んで構成される。電気駆動式圧縮機１５４の出口は、冷媒管２３０によって四方弁１６０の第１ポートに接続され、電気駆動式圧縮機１５４の入口は、冷媒管２３０によって四方弁１６０の第３ポートに接続される。また、ＥＨＰ室外熱交換器１７０の一端側は、冷媒管２３０によって四方弁１６０の第２ポートに接続される。ＥＨＰ室外熱交換器１７０の他端側は、冷媒管２３０によって室内機ユニット２００の減圧部２１０に接続される。四方弁１６０の第４ポートは、冷媒管２３０によって室内機ユニット２００の室内熱交換器２２０の一端側に接続される。ＥＨＰ制御部１８０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、運転制御部２５０からの制御指令に基づいて、ＥＨＰユニット１５０全体（例えば、電動機１５２、ＥＨＰ送風部１７２、各種センサ等）を制御する。

本実施形態において、空気調和装置１００は、２つの室内機ユニット２００（図１中、２００ａ、２００ｂで示す）を備えている。室内機ユニット２００は、冷媒を減圧する減圧部２１０（膨張弁）と、冷媒管２３０によって減圧部２１０に接続され冷媒と室内の空気とで熱交換を行う室内熱交換器２２０と、室内熱交換器２２０に空気を送り熱交換を促進させる室内送風部２２２とを含んで構成される。上述したように、減圧部２１０の一端側は、冷媒管２３０によってＧＨＰ室外熱交換器１３０、ＥＨＰ室外熱交換器１７０の他端側に接続され、減圧部２１０の他端側は冷媒管２３０によって室内熱交換器２２０の他端側に接続され、室内熱交換器２２０の一端側は冷媒管２３０によって四方弁１２０、１６０の第４ポートに接続されている。

したがって、エンジン駆動式圧縮機１１４や電気駆動式圧縮機１５４が駆動されると、冷媒は、冷媒管２３０を循環することとなり、冷媒管２３０によって一連の循環路が形成される。また、本実施形態において、冷媒が循環する一連の循環路は、ＧＨＰユニット１１０、ＥＨＰユニット１５０、室内機ユニット２００ａを通る循環路と、ＧＨＰユニット１１０、ＥＨＰユニット１５０、室内機ユニット２００ｂを通る循環路とに分岐されている。

なお、室内機ユニット２００を冷房として機能させる場合、四方弁１２０の第１ポートと第２ポートとを接続し、第４ポートと第３ポートとを接続するとともに、四方弁１６０の第１ポートと第２ポートとを接続し、第４ポートと第３ポートとを接続することで、図１中矢印で示す方向に冷媒を流通させて、圧縮された冷媒をＧＨＰ室外熱交換器１３０、ＥＨＰ室外熱交換器１７０に送出する。一方、室内機ユニット２００を暖房として機能させる場合、四方弁１２０の第１ポートと第４ポートとを接続し、第２ポートと第３ポートとを接続するとともに、四方弁１６０の第１ポートと第４ポートとを接続し、第２ポートと第３ポートとを接続することで、図１中矢印で示す方向とは逆の方向に冷媒を流通させて、圧縮された冷媒を室内熱交換器２２０に送出する。

運転制御部２５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して空気調和装置１００全体を管理および制御する。運転制御部２５０は、ユーザによる操作部（例えば、リモートコントローラ）への操作入力に応じて、冷媒の循環方向を切り換え、室内機ユニット２００の機能を冷房または暖房に切り換える。

また、本実施形態において運転制御部２５０は、不図示の記憶部に予め記憶された運転比率テーブルに基づいて、ＧＨＰユニット１１０とＥＨＰユニット１５０との運転比率を制御する。運転比率テーブルおよびこれを用いた運転制御部２５０による運転比率の制御については後に詳述する。

以上説明したように、本実施形態にかかる空気調和装置１００によれば、ＧＨＰユニット１１０とＥＨＰユニット１５０とを独立して構成することにより、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０のいずれか一方が故障したとしても、室内熱交換器２２０に冷媒を循環させることができ、空気調和装置１００を運転させることが可能となる。

また、ＧＨＰユニット１１０とＥＨＰユニット１５０とは、別体であるため、ＧＨＰユニット１１０の数、および、ＥＨＰユニット１５０の数をそれぞれ増減させて空気調和装置１００を構成することができ、効率的に容量の増減を図ることが可能となる。したがって、１のＧＨＰユニット１１０自体の部品や、１のＥＨＰユニット１５０自体の部品を大型化する必要がなく、部品の大型化に伴うコスト上昇を回避することが可能となる。

続いて、空気調和装置１００における、ＧＨＰユニット１１０のエンジン駆動式圧縮機１１４およびＥＨＰユニット１５０の電気駆動式圧縮機１５４の容量比の設計について説明する。

（エンジン駆動式圧縮機１１４および電気駆動式圧縮機１５４の容量比の設計）
ＧＨＰユニット１１０を構成するガスエンジン１１２はガスで駆動力を発生させ、ＥＨＰユニット１５０を構成する電動機１５２は電力で駆動力を発生させる。したがって、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０を双方とも運転させる場合、ガスおよび電力が必要となるため、ガス供給会社や電力供給会社からガスおよび電力を購入することとなる。

ガスおよび電力の料金は、使用量に依存しない基本料金と、予め設定された単価と使用量とに応じて決定される従量料金との２つの料金体系で構成される。一般的に、基本料金は、電力の方がガスよりも高く、従量料金は、ガスの方が電力よりも高いことが多い。

また、ガスの料金において、基本料金および従量料金は、いずれも使用量に依存しており、使用量が多いほど高くなる。

一方、電力の料金において、基本料金は、契約電力に基づいて決定される。ここで、契約電力は、所定期間（例えば、１年）における電力の最大使用量（ｋＷｈ）（詳細には、例えば、所定時間（例えば、３０分間）の平均電力使用量の最大値）である。なお、契約電力を超えて電力を使用すると、基本料金および従量料金に加えてペナルティ料金が科されることとなる。

したがって、契約電力を超えない範囲であれば、使用量が同一である場合、基本料金が低いほど電力の料金（基本料金と従量料金との合算値）は安くなる。そのため、可能な限り基本料金を低くすることが望ましいが、基本料金を低くしすぎると、使用量が契約電力を超える頻度が高くなり、ペナルティ料金が科されて却って電力の料金が増加してしまうおそれもある。そこで、基本料金を適切に低く設定し、契約電力を超えないように電力の使用量を制御することが望ましい。

そこで、本実施形態では、空気調和装置１００におけるエンジン駆動式圧縮機１１４と電気駆動式圧縮機１５４との容量比を、ガスの料金と電力の料金との合計が最も少なくなるように設計する。

本願発明者らは、エンジン駆動式圧縮機１１４および電気駆動式圧縮機１５４の容量比を変化させることで、空気調和装置１００が配される施設全体のガスの料金および電力の料金の合計と、電力の最大使用量とがどのように変化するかのシミュレーションを行った。

図２は、エンジン駆動式圧縮機１１４および電気駆動式圧縮機１５４の容量比と、空気調和装置１００が配される施設全体のガスの料金および電力の料金、空気調和装置１００に要するコストの合計と、電力の最大使用量とをシミュレーションした結果を説明する図である。

図２において、室内機ユニット２００において要求される最大の空調負荷を実現するための容量を１００％とする。また、空気調和装置１００が配される施設における空気調和装置１００以外の他の機器に要する電力の基本料金および従量料金は、一定であると仮定している。

図２に示すように、空気調和装置１００の導入時に要するＧＨＰユニット１１０の料金（図２中、イニシャル（ＧＨＰ））およびガス工事費用（図２中、イニシャル（ガス工事））は、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比が大きくなるほど（図２中、左になるにつれて）高くなる。空気調和装置１００の導入時に要するＥＨＰユニット１５０の料金（図２中、イニシャル（ＥＨＰ））およびキュービクル式高圧受電設備（図２中、イニシャル（キュービクル））は、電気駆動式圧縮機１５４の容量比が大きくなるほど（図２中、右になるにつれて）高くなる。一方、空気調和装置１００の導入時に要する室内機ユニット２００の料金は、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比、電気駆動式圧縮機１５４の容量比に拘わらず、一定の料金を要する。

また、空気調和装置１００の運転時に要する電力の基本料金および従量料金は、電気駆動式圧縮機１５４の容量比が大きくなるほど高くなり、特に、電力の基本料金は、電気駆動式圧縮機１５４の容量比が５０％の場合、電気駆動式圧縮機１５４の容量比が３３％（エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比が６７％）の場合と比較して、著しく上昇することが確認できる。

また、空気調和装置１００の運転時に要するガスの基本料金および従量料金、空気調和装置１００のメンテナンス費用は、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比が大きくなるほど高くなる。

さらに、図２に示す例では、電力の最大使用量は、エンジン駆動式圧縮機１１４（ＧＨＰユニット１１０）の容量比が８０％であり、電気駆動式圧縮機１５４（ＥＨＰユニット１５０）の容量比が２０％である場合に最小となるものの、空気調和装置１００の導入時に要するコストおよび運転に要するコスト全体（年間コスト）は、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比が６７％であり、電気駆動式圧縮機１５４の容量比が３３％である場合に最も少なくなることが分った。

ガスの料金および電力の料金は、空気調和装置１００が設置される施設が契約するガス供給会社、電力供給会社によって異なる。そこで、上述したように、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量と電気駆動式圧縮機１５４の容量との比を、ガスの料金、電力の料金、空気調和装置１００に要するコストの合計（年間コスト）が最も少なくなるように設計することで、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現しつつ、コストを最小限に抑えることが可能となる。

図２に示す例では、シミュレーションの結果、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比が６７％であり、電気駆動式圧縮機１５４の容量比が３３％である場合に年間コストが最も少なくなることが分った。

そこで、本願発明者らは、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量比を６７％とし、電気駆動式圧縮機１５４の容量比を３３％とした空気調和装置１００（年間コストが最も少なくなるように設計された空気調和装置１００）を用いて、エンジン駆動式圧縮機１１４の運転比率と電気駆動式圧縮機１５４の運転比率を変化させることで、年間コストがどの程度変化するかのシミュレーションを行った。

図３は、エンジン駆動式圧縮機および電気駆動式圧縮機の運転比率をシミュレーションした結果を説明する図である。図３中、Ａは、エンジン駆動式圧縮機１１４を最大の運転出力で駆動させ、室内機ユニット２００において要求される空調負荷の不足分を、電気駆動式圧縮機１５４を駆動させて補った場合を、Ｂは、エンジン駆動式圧縮機１１４の運転比率および電気駆動式圧縮機１５４の運転比率を最適値として、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現する場合を、Ｃは、電気駆動式圧縮機１５４を最大の運転出力で駆動させ、室内機ユニット２００において要求される空調負荷の不足分を、エンジン駆動式圧縮機１１４を駆動させて補った場合を示す。

図３に示すように、上記年間コストが最も少なくなるように設計された空気調和装置１００において、Ｂの場合、年間コストが最も小さくなるものの、Ａ、Ｂ、Ｃいずれの場合であっても、年間コストが著しく変化することはないことが確認された。

したがって、エンジン駆動式圧縮機１１４の容量と電気駆動式圧縮機１５４の容量との比を、年間コストが最も少なくなるように設計することで、どのような運転比率で、ＧＨＰユニット１１０（エンジン駆動式圧縮機１１４）およびＥＨＰユニット１５０（電気駆動式圧縮機１５４）を運転させたとしても、年間コストにほとんど変化させることなく、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現することが可能となることが確認できた。

（運転制御部２５０による運転比率制御）
続いて、運転制御部２５０による制御について説明する。本実施形態において運転制御部２５０は、記憶部に予め記憶された運転比率テーブルに基づいて、ＧＨＰユニット１１０と、ＥＨＰユニット１５０との運転比率を制御する。ここで、運転比率テーブルは、空気調和装置１００が設置される施設における他の機器（例えば、照明、パーソナルコンピュータ、冷蔵庫等）の使用電力量とＥＨＰユニット１５０の使用電力量との総計、ガスの料金、電力の料金、および、契約電力に基づいて決定される運転状況と、室内機ユニット２００において要求される空調負荷とに基づいて、１つの運転比率を一義的に導出するためのものである。

図４は、運転比率テーブルを示す図である。図４では、室内機ユニット２００において要求される最大の空調負荷を２００％とした場合のＧＨＰユニット１１０、ＥＨＰユニット１５０の運転比率が設定された運転比率テーブルを示し、ＧＨＰユニット１１０と、ＥＨＰユニット１５０との容量比が１００％：１００％で設計された空気調和装置１００を例に挙げて説明する。

また、運転状況として、通常運転する際に参照される「通常Ａモード」および「通常Ｂモード」、ＧＨＰユニット１１０を主に運転する際に参照される「ＧＨＰ主体モード」、ＥＨＰユニット１５０を主に運転する際に参照される「ＥＨＰ主体モード」、他の機器の使用電力量が契約電力に逼迫している際に参照される「デマンド１モード」および「デマンド２モード」を例に挙げて説明する。

運転制御部２５０は、空気調和装置１００が設置される施設に設けられた使用電力量を検知する検知器からのデマンド信号に基づいて、運転状況を把握する。検知器は、契約電力と、施設全体の使用電力量（空気調和装置１００が設置される施設における他の機器の使用電力量とＥＨＰユニット１５０の使用電力量との総計）との差分Ｚに応じて、デマンド信号１、デマンド信号２を送信する。ここで、検知機は、例えば、契約電力が１００ｋＷである場合に、差分Ｚが３０ｋＷ（すなわち、施設全体の使用電力量が７０ｋＷ）となった場合にデマンド信号１を運転制御部２５０に送信し、差分Ｚが１０ｋＷ（すなわち、施設全体の使用電力量が９０ｋＷ）となった場合にデマンド信号２を運転制御部２５０に送信する。

運転制御部２５０は、デマンド信号１およびデマンド信号２のいずれも受信していない場合、通常運転を行うべく、運転比率テーブルの「通常Ａモード」または「通常Ｂモード」を参照して、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０の運転比率を設定する。なお、「通常Ａモード」は、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０を並行して駆動する際にＧＨＰユニット１１０を先に立ち上げ、「通常Ｂモード」は、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０を並行して駆動する際にＥＨＰユニット１５０を先に立ち上げるように構成されている。このため、運転制御部２５０は、通常運転を実行する場合、「通常Ａモード」と「通常Ｂモード」とを交互に参照することで、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０の駆動回数を実質的に均一化している。

また、通常運転を行う場合であって、例えば、ガス供給会社や、電力供給会社、時間帯等によって、ＥＨＰユニット１５０を最大の運転出力で駆動させたときに要する電力の料金が、ＧＨＰユニット１１０を最大の運転出力で駆動させたときに要するガスの料金より高い場合、運転制御部２５０は、「ＧＨＰ主体モード」を参照する。これにより、ＥＨＰユニット１５０よりＧＨＰユニット１１０の運転比率を高くすることができ、低コストで、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現することが可能となる。

一方、通常運転を行う場合であって、例えば、地域や時間帯等によって、ＧＨＰユニット１１０を最大の運転出力で駆動させたときに要するガスの料金が、ＥＨＰユニット１５０を最大の運転出力で駆動させたときに要する電力の料金より高い場合、運転制御部２５０は、「ＥＨＰ主体モード」を参照する。これにより、ＧＨＰユニット１１０よりＥＨＰユニット１５０の運転比率を高くすることができ、低コストで、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現することが可能となる。

また、運転制御部２５０は、施設全体の使用電力量が契約電力に逼迫しており、ＥＨＰユニット１５０の運転出力によっては、契約電力を超えてしまう場合、つまり、デマンド信号１を受信した場合、「デマンド１モード」を参照して、ＥＨＰユニット１５０に供給される電力と他の機器の使用電力量との総計が契約電力未満の所定の制限値（例えば、８０ｋＷ）内に収まる範囲で、運転比率を設定する。

具体的に説明すると、「デマンド１モード」においては、ＥＨＰユニット１５０に供給される電力と他の機器の使用電力量との総計が最大でも制限値内となる運転出力（例えば、ＥＨＰユニット１５０の運転出力が６０％）となるように運転比率が割り当てられている。これにより、運転制御部２５０は、ＥＨＰユニット１５０の使用電力量と、施設における他の装置の使用電力量との総計が、契約電力未満となるようにＥＨＰユニット１５０に供給する電力を制限することができる。したがって、空気調和装置１００が設置される施設の総計使用電力量が、契約電力を超え、ペナルティ料金が科されてしまう事態を回避することが可能となる。

また、この際、ＧＨＰユニット１１０が停止している場合、ＧＨＰユニット１１０の運転を開始し、ＧＨＰユニット１１０が運転中である場合、ＧＨＰユニット１１０の運転出力を上昇させる。これにより、ペナルティ料金が科されてしまう事態を回避しつつ、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現することが可能となる。

なお、「デマンド１モード」において、ＧＨＰユニット１１０のみで実現できる室内機ユニット２００の空調負荷（例えば、４０％、１００％）が要求された場合には、ＧＨＰユニット１１０のみが駆動されるように運転比率が割り当てられている。また、ＧＨＰユニット１１０のみでは実現できない室内機ユニット２００の空調負荷（例えば、１６０％、２００％）が要求された場合には、ＧＨＰユニット１１０に加えてＥＨＰユニット１５０を最大でも制限値内となる運転出力の６０％まで駆動させるように運転比率が割り当てられている。

なお、「デマンド１モード」において、室内機ユニット２００において要求される空調負荷が最大の２００％である場合には、ＥＨＰユニット１５０を最大でも制限値内となる運転出力６０％で駆動させるため、ＧＨＰユニット１１０を運転出力１００％で駆動させたとしても、室内機ユニット２００において要求される空調負荷を実現できないものの、ペナルティ料金が科される事態を回避することができる。

また、運転制御部２５０は、施設全体の使用電力量が契約電力に逼迫しており、ＥＨＰユニット１５０を駆動させれば、契約電力を超えてしまう場合、つまり、デマンド信号２を受信した場合、ＥＨＰユニット１５０を駆動させないように設定された「デマンド２モード」を参照する。これにより、運転制御部２５０は、空気調和装置１００によって契約電力を超えてしまう事態を防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態において、エンジン駆動式圧縮機１１４および電気駆動式圧縮機１５４の容量比を設計する際に、ガスの料金と電力の料金との合計が最も少なくなるように設計する構成を例に挙げて説明した。しかし、ガスの料金と電力の料金の合計に加えて、ＧＨＰユニット１１０自体の費用、ＥＨＰユニット１５０自体の費用、これらのメンテナンス費用を加算した値で容量比を設計してもよい。

また、上述した実施形態において、施設全体の使用電力量の逼迫状況を把握するために、デマンド信号を利用した構成を例に挙げて説明した。しかし、施設における他の機器の使用電力量を予め入力しておき、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０で使用している電力量を推定して、入力した他の機器の使用電力量と、ＧＨＰユニット１１０およびＥＨＰユニット１５０の推定使用電力量との和から施設全体の使用電力量の逼迫状況を把握するとしてもよい。

本発明は、室内を空調する空気調和装置に利用することができる。

１００ 空気調和装置
１１０ ＧＨＰユニット
１１２ ガスエンジン
１１４ エンジン駆動式圧縮機
１３０ ＧＨＰ室外熱交換器
１５０ ＥＨＰユニット
１５２ 電動機
１５４ 電気駆動式圧縮機
１７０ ＥＨＰ室外熱交換器
２００ 室内機ユニット
２１０ 減圧部
２２０ 室内熱交換器
２２２ 室内送風部
２５０ 運転制御部

Claims (2)

1. 施設に設置される空気調和装置であって、
   冷媒が循環する連続した循環路と、
   前記循環路に設けられ、ガスエンジンを駆動源として前記冷媒を圧縮するエンジン駆動式圧縮機と、該冷媒と室外の空気とで熱交換を行うＧＨＰ室外熱交換器とを有するＧＨＰユニットと、
   前記ＧＨＰユニットとは独立して構成され、前記循環路に設けられ、電動機を駆動源として前記冷媒を圧縮する電気駆動式圧縮機と、該冷媒と室外の空気とで熱交換を行うＥＨＰ室外熱交換器とを有するＥＨＰユニットと、
   前記循環路に設けられ、前記冷媒を減圧する減圧部と、該冷媒と室内の空気とで熱交換を行う室内熱交換器と、該室内熱交換器に空気を送り熱交換を促進させる室内送風部とを有する１または複数の室内機ユニットと、
   検知器によって検知された、前記ＥＨＰユニットの使用電力量と、前記施設における他の装置の使用電力量との総計と、前記施設に設定された契約電力との差分が第１値である場合に送信される第１信号、または、前記差分が前記第１値より小さい第２値である場合に送信される第２信号を受信した場合に、契約電力未満の所定の制限値に収まる範囲となるように該ＥＨＰユニットの運転出力を制御し、前記第１信号および前記第２信号を受信しない場合には前記ＧＨＰユニットおよび前記ＥＨＰユニットを両方とも運転させる運転制御部と、
   を備え、
   前記運転制御部は、
   前記第１信号を受信した場合であって、前記室内機ユニットにおいて要求される所定の空調負荷を実現できない場合には、前記ＧＨＰユニットが停止していると該ＧＨＰユニットの運転を開始し、該ＧＨＰユニットが運転中であると、該ＧＨＰユニットの運転出力を上昇させ、
   前記第２信号を受信した場合、前記ＥＨＰユニットを駆動させず、
   前記ＧＨＰユニットおよび前記ＥＨＰユニットを両方とも立ち上げることが決定された場合に、前記ＧＨＰユニットおよび前記ＥＨＰユニットのうち一方を先に立ち上げ、次に他方を立ち上げ、前記両方の立ち上げの度に先に立ち上げるユニットを変更することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記ＧＨＰユニットの駆動に要するガスの料金は、当該ガスの使用量に応じて決定され、
   前記室内機ユニットにおいて要求される所定の空調負荷を実現するための、前記エンジン駆動式圧縮機の容量と前記電気駆動式圧縮機の容量との比は、前記電力の料金と前記ガスの料金との合計が最も少なくなるように設計されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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