空気調和装置
【課題】電力遮断時の様々な対策を講じるために使用する電力を供給する補助電源を簡便な構成で実現し、大型化やコストアップを抑制した空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１は、室外機２ａに圧縮機２４ａと室外膨張弁２７ａとこれらを駆動制御する室外機制御部２０ａと熱電素子２５ａとを備えている。熱電素子２５ａは、例えば、圧縮機２４ａの近傍のような高温となる場所に設置されており、室外機２ａへの電力遮断が発生した場合には、熱電素子２５ａで発電した電圧で室外機制御部２０ａが駆動する。そして、室外機制御部２０ａは、電力遮断が発生した時の圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度等といった運転状態の記憶や、室外膨張弁２７ａの閉止等といった室外機２ａの運転停止処理を行う。
【解決手段】空気調和装置１は、室外機２ａに圧縮機２４ａと室外膨張弁２７ａとこれらを駆動制御する室外機制御部２０ａと熱電素子２５ａとを備えている。熱電素子２５ａは、例えば、圧縮機２４ａの近傍のような高温となる場所に設置されており、室外機２ａへの電力遮断が発生した場合には、熱電素子２５ａで発電した電圧で室外機制御部２０ａが駆動する。そして、室外機制御部２０ａは、電力遮断が発生した時の圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度等といった運転状態の記憶や、室外膨張弁２７ａの閉止等といった室外機２ａの運転停止処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1台の室外機および室内機とからなる空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室外機に室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置においては、落雷や電力供給量不足等に起因する瞬時停電や空気調和装置の設置場所のブレーカ作動等によって、空気調和装置への電力供給が遮断された場合を想定して様々な対策が講じられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の空気調和装置は、空気調和装置に備えられた圧縮機の回転数や電動膨張弁の開度、送風／排気ファンの回転数等といった運転状態を記憶する。この空気調和装置で電力供給が遮断された際に、電力供給が遮断された時間が短時間である場合（例えば、瞬時停電が発生した場合）は、電力供給復旧後に、電力供給が遮断される直前に記憶した運転状態を読み込み、読み込んだ運転状態を制御目標値に設定して圧縮機や電動膨張弁、送風／排気ファンを制御している。これにより、電力供給復旧後の空気調和装置の運転再開時に、迅速に電力供給が遮断される前の空調状態に回復できる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の空気調和装置は、空気調和装置に一次電池や二次電池、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ，無停電電源装置）、ファンモータの回生電流を利用する電源装置等といった補助電源を搭載し、電力供給が遮断された際はこの補助電源を使用して電動膨張弁の閉止を行なう。これにより、空気調和装置の停止時に冷媒回路内に滞留している液冷媒が圧縮機に流入することによって発生する冷媒寝込みや、電力供給復旧後に冷媒回路内に滞留している液冷媒が圧縮機に流入することによって発生する液圧縮を防止でき、これらに起因する圧縮機の破損を防ぐことができる。
【０００５】
また、特許文献３に記載の空気調和装置は、空気調和装置に補助電源を搭載し、複数台の室内機のうち一の室内機で電力供給が遮断されれば、この補助電源を使用して電力供給が遮断されたことを、空気調和装置全体を管理する室外機に送信する。通常、空気調和装置を構成する機器のうちいずれか（特許文献３では一の室内機）との通信が途絶えると、空気調和装置の管理装置（特許文献３では室外機）は、通信異常が発生したと認識して、全ての機器との通信を停止し空気調和装置の運転を停止する。しかし、いずれかの機器で電力供給が遮断されたことによる通信異常が発生している場合では、その他の機器とは通信が行え、ひいては空調運転も行えるにも関わらず、空気調和装置全体が運転を停止してしまうといった不具合があった。特許文献３の空気調和装置では、電力供給が遮断されたことを室外機に通知できるので、室外機が電力供給が遮断されたことによる通信異常と判断できるため、上述したような不具合の発生を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５５７５９号公報（第４〜６頁、第２図、第３図）
【特許文献２】特開２００５−１２１３３３号公報（第５〜８頁、第１図）
【特許文献３】特開２００８−５７８６８号公報（第４〜６頁、第２図、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の空気調和装置は、特許文献２や３に記載の空気調和装置のように補助電源を搭載しておらず、また、運転状態を記憶するタイミングについても言及されていない。電力供給の遮断はいつ発生するかわからないため、特許文献１に記載の空気調和装置では電力供給が遮断される直前の運転状態を記憶できない虞があり、電力供給の復旧後に迅速に電力供給が遮断される前の空調状態に回復できない虞があった。
【０００８】
一方、特許文献２や３に記載の空気調和装置は補助電源を搭載しているため、上記のような問題は発生しないが、補助電源に関する次のような問題があった。補助電源として一次電池を搭載する場合、一次電池は使い切りであるため定期的に交換する必要があるため交換作業が発生するという問題があり、また、交換を忘れた場合は、電力供給が遮断された時に補助電源からの電力供給が行えず、意図する機能が発揮できないという問題があった。
【０００９】
また、補助電源として二次電池やＵＰＳ，ファンモータの回生電流を利用する電源装置等を搭載する場合は、これらのいずれもが装置が大型かつ複雑な構成となるため、空気調和装置の大型化を招くとともに、空気調和装置の大幅なコストアップ要因となるという問題があった。
【００１０】
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、電力供給が遮断された時の様々な対策を講じるために使用する電力を供給する補助電源を簡便な構成で実現することで、大型化やコストアップを抑制した空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、室外機に圧縮機と圧縮機を制御する制御手段と熱電素子とを備えている。熱電素子は、圧縮機の近傍に設置されており、圧縮機の発熱により発電する。そして、室外機への電力供給が遮断された場合には、熱電素子で発電した電力で制御手段が駆動し、駆動した制御手段は、室外機の運転停止処理を行う。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、室外機への電力供給が遮断された場合に、熱電素子で発電した電力で制御手段を駆動して室外機の運転停止処理を行う。電力供給が遮断された時の補助電源として熱電素子を用いることによって、補助電源のメンテナンスに要する手間が削減でき、かつ、空気調和装置の大型化やコストアップを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例である空気調和装置の構成説明図である。
【図２】本発明の実施例である空気調和装置の室外機と室内機の電気的な接続を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施例である空気調和装置において、室外機で電力供給が遮断された場合の動作説明図である。
【図４】本発明の実施例である空気調和装置の室外機制御手段における処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、５階建てのビルに設置される空気調和装置であって、各フロアには１４台の室内機が設置され、これら１４台の室内機が２台の室外機に冷媒配管で接続されているものを例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。また、実施例で記載している「電力供給の遮断」とは、交流電源から室外機への入力が遮断された場合、および、交流電源の電圧が低下しこれに伴って空気調和装置内部の直流電源の出力電圧が定格電圧以下になった場合、を示している。
【実施例】
【００１５】
図１に示すように、本実施例の空気調和装置１は、複数の室外機２と、複数の室内機３と、これら複数の室外機２および室内機３と通信線７で通信可能に接続され、室外機２や室内機３の集中管理を行う中央管理装置１０とを備えている。尚、中央管理装置１０は、ビル全体の管理を行うビル管理システムと通信線で通信可能に接続されている。
【００１６】
室内機３はビルの１階から５階の各フロアに分散して配置されており、本実施例では図１に示すように、各フロアには同じ台数（各フロアに１４台ずつ）の室内機３が設置されている。また、室外機２は、例えば、ビルの屋上といった屋外に設置されており、フロア毎に２台の室外機２が分流器５を介して冷媒配管６で１４台の室内機３に接続されている。以上のように、２台の室外機２と１４台の室内機３とが冷媒配管６で接続されることで、フロア毎に冷凍サイクルが形成されている。
【００１７】
中央管理装置１０は、管理者が図示しない操作部から空気調和装置１に対する指示を入力し、この指示データを図示しない表示部に表示するとともに、通信線７を介して室外機２や室内機３に送信する。
【００１８】
中央管理装置１０から送信された指示データを受信した室外機２や室内機３は、指示内容に従って運転開始／停止、冷房／暖房等の運転モードの切り換え、設定温度の変更等といった運転条件に関する指示を実行する。尚、指示データ通りに実行された場合は、室外機２や室内機３の最新の運転設定情報は、運転設定データとして中央管理装置１０に送信され、中央管理装置１０は記憶している図示しない管理データを受信した運転設定データに基づいて更新する。
【００１９】
次に、室外機２と室内機３の電気的な構成について図２を用いて説明する。尚、上述したように、各フロアに設置されている冷凍サイクルの構成は全て同じであるため、以下の説明では、１階に設置された１４台の室内機３とこれらが冷媒配管６で接続されている２台の室外機２とを例に挙げて説明する。
【００２０】
図２に示すように、１階の冷凍サイクルを構成する２台の室外機２は室外機２ａ、２ｂである。これら２台の室外機２ａ、２ｂは構成が同一であるため、室外機２ａについて以下に説明する。
【００２１】
室外機２ａは、電源部２１ａと、記憶部２２ａと、通信部２３ａと、圧縮機２４ａと、熱電素子２５ａと、接続手段２６ａと、室外膨張弁２７ａと、整流回路２８ａと、インバータ２９ａと、四方弁５０ａと、室外膨張弁２７ａやインバータ２９ａや四方弁５０ａの制御を行う制御手段である室外機制御部２０ａとを備えている。
【００２２】
電源部２１ａは、一端が交流電源４０に、他端が室外機制御部２０ａの図示しない電源端子にそれぞれ接続されており、交流電源４０から供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換して室外機制御部２０ａに供給する。
【００２３】
記憶部２２ａは、室外機２ａの制御プログラムや、室外機２ａに備えられた図示しない各種センサでの検出値や、現在の室外機２ａの運転状態等を記憶する。ここで、室外機２ａの運転状態とは、圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度、四方弁５０ａの弁位置、図示しない室外ファンの回転数等といった室外機２ａの各種設定情報を指す。
通信部２３ａは、後述する各室内機３ａ、３ｂ、３ｃや中央管理装置１０との通信を行うためのインターフェイスである。尚、図２では、中央管理装置１０と室外機２および室内機３とを接続する通信線７の記載は省略している。
【００２４】
圧縮機２４ａは、後述するインバータ２９ａによって回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転容量を可変できる能力可変型圧縮機であり、吸入口に接続された冷媒配管６から吸入した冷媒を圧縮し、吐出口に接続された冷媒配管６へ圧縮した冷媒を吐出する。また、圧縮機２４ａの密閉容器や圧縮機２４ａの吐出口付近の冷媒配管６は、圧縮機２４ａの運転中は高温（８０℃〜１００℃）となる。
【００２５】
熱電素子２５ａは、例えばペルチェ素子からなり、圧縮機２４ａの密閉容器や圧縮機２４ａの吐出口付近の冷媒配管６に片面が接するように配置される。このように熱電素子２５ａの一方の面を高温、他方の面を低温（外気温度）として熱電素子２５ａの両面で温度差を設けることによって、熱電素子２５ａのゼーベック効果による発電が行われる。熱電素子２５ａは、次に説明する接続手段２６ａを介して、電源部２１ａと室外機制御部２０ａとの接続ラインに接続されている。
【００２６】
接続手段２６ａは、ダイオードやリレー等で構成されており、熱電素子２５ａで発電した電力を室外機制御部２０ａに供給する、あるいは、供給を遮断する。接続手段２６ａがダイオードである場合は、ダイオードのアノード側に熱電素子２５ａに接続し、カソード側に電源部２１ａと室外機制御部２０ａとの接続ラインを接続する。接続手段２６ａがリレーである場合は、リレーの駆動コイルに電力が供給されている場合は開となり電力供給が遮断された場合に閉となるものを使用する。そして、リレーの一方の端子を熱電素子２５ａに接続し、他方の端子を電源部２１ａと室外機制御部２０ａとの接続ラインに接続する。
【００２７】
室外膨張弁２７ａは、パルス信号を入力してその開度が調整される電動膨張弁であり、室外機２ａに備えられた図示しない室外熱交換器の室内機３側（圧縮機２４ａが接続されている室外熱交換器の一端と反対側）に備えられている。室外膨張弁２７ａはその開度を調整することによって、冷凍サイクルを流れる冷媒の流量調整や、冷媒の圧力を下げる役割を果たしている。
【００２８】
整流回路２８ａは、一端が交流電源４０に、他端がインバータ２９ａにそれぞれ接続されている。整流回路２８ａは、交流電源４０から供給される交流電圧を整流して脈流電圧を得る回路であり、ブリッジダイオード等で構成されている。
【００２９】
インバータ２９ａは、図示しない平滑コンデンサで平滑された直流電圧を入力して圧縮機２４ａの図示しないモータ（例えば、３相ブラシレスモータ）をインバータ制御にて駆動する回路であり、複数のパワートランジスタ等のスイッチング素子や、スイッチング素子を保護するための複数のフリーホイールダイオード等で構成されている。
【００３０】
四方弁５０ａは、冷凍サイクルでの冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、圧縮機２４ａの吐出側と室外熱交換器との間に設けられている。四方弁５０ａは、室内機３での使用者からの運転モード指示（暖房運転／冷房運転）を室内機３経由で受信した室外機２ａの室外機制御部２０ａによって弁位置が切り換えられることによって、冷媒の流れ方向を切り換える。
【００３１】
室外機制御部２０ａは、室外機２ａに備えられた図示しない各種センサでの検出値が入力されるとともに、室内機３から送信される運転モードや設定温度等の運転条件を含んだ制御データが通信部２３ａを介して入力される。室外機制御部２０ａは、これら入力された各種情報に基づいて、上述した四方弁５０ａの切り換えの他、インバータ２９ａの制御や図示しない室外ファンの回転制御を行うとともに、室外膨張弁２７ａにパルス信号を出力することでその開度の調整を行う。また、室外機制御部２０ａは、電源部２１ａを介して交流電源４０から供給される電圧を常にモニタしており、例えば、モニタした電圧が通常の電圧（１００Ｖ）の９０％未満（９０Ｖ未満）となれば、電力供給が遮断されたであろうと認識する。
【００３２】
次に、室内機３について説明する。１階の冷凍サイクルを構成する室内機３は１４台であるが、これらは全て構成が同じであり、図２にはこのうち３台の室内機３ａ、３ｂ、３ｃが記載されている。以下の説明では、代表として室内機３ａについて説明する。
【００３３】
室内機３ａは、室外機２との通信を行うためのインターフェイスである通信部３１ａと、通信部３１ａを介して室外機２と通信を行う室内機制御部３０ａが備えられている。また、室内機３ａには、室内機３ａの操作を行うためのリモコン４ａが備えられており、赤外線や電波等の無線方式、あるいは、通信線による有線通信によって、使用者の運転指示に対応した通信データを室内機制御部３０ａに送信する。
【００３４】
リモコン４ａは、室内機３ａの運転開始／停止、冷房／暖房運転といった運転モードの決定、設定温度や風量、風向板動作の設定等を行う図示しない操作ボタンが備えられており、対応する室内機３ａに対して、これら操作ボタンを操作することにより空調制御のための様々な指示内容に対応した運転指示データを送信する。
【００３５】
室内機制御部３０ａは、室内機３ａに備えられた図示しない各種センサでの検出値やリモコン４ａから送信された運転指示データが入力されるとともに、室外機２から送信される制御内容を含んだ通信データが入力される。室内機制御部３０ａは、これら入力された各種情報に基づいて、図示しない室内ファンの回転や風向板の動作を制御する。
【００３６】
以上説明した構成を有する空気調和装置１において、使用者がリモコン４を操作することによって室内機３の運転開始を指示すると、室内機３の室内機制御部（室内機制御部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・）は、運転開始信号を室外機２ａに送信する。通信部２３ａを介して運転開始信号を受信した室外機制御部２０ａは、室内機３で要求される運転負荷の大きさに応じて、インバータ２９ａを制御して圧縮機２４ａを所定の回転数で運転するとともに、指示された運転モードに応じて四方弁５０ａを操作し、また、室外膨張弁２７ａを所定の開度として室外機２ａの運転を開始する。これにより、冷凍サイクルに冷媒が循環し、室外機２の室外熱交換器や室内機３の室内熱交換器において、冷媒と空気との熱交換が行われることによって、部屋の冷房や暖房が行われる。
【００３７】
尚、空気調和装置１では、室内機３側での運転負荷の増減に応じて、室外機２の運転台数を決定する。例えば、２台の室外機２ａ、２ｂのうち、室外機２ａを親機、室外機２ｂを子機と定め、室内機３側での運転負荷が低く１台の室外機２のみの運転で要求される運転負荷に対応できる場合は室外機２ａのみ運転する。また、室内機３側での運転負荷が高く２台の室外機２を運転させないと要求される運転負荷に対応できない場合は、室外機２ａの室外機制御部２０ａは通信部２３ａを介して室外機２ｂに運転を開始するよう指示する運転指示信号を送信する。通信部２３ｂを介して運転指示信号を受信した室外機制御部２０ｂは、室内機３で要求される運転負荷の大きさに応じて、インバータ２９ｂを制御して圧縮機２４ｂを所定の回転数で運転するとともに、指示された運転モードに応じて四方弁５０ｂを操作し、また、室外膨張弁２７ｂを所定の開度とし、室外機２ｂの運転を開始する。
【００３８】
次に、図１乃至図３を用いて、本実施例の空気調和装置１において、室外機２で電力供給が遮断された場合の、運転停止処理を行う原理や具体的な動作について説明する。例えば、２台の室外機２ａ、２ｂが設置されている場所に対応するブレーカが作動することによって、あるいは、他の電気機器の起動により供給電圧が瞬間的に低下することによって、室外機２ａ、２ｂで電力供給が遮断された場合としては、室外機２ａ、２ｂともに電力供給が遮断された場合と、室外機２ａ、２ｂのうち、どちらか一方が電力供給が遮断された場合とが考えられる。以下ではこれらの場合別に発生する問題点について説明する。
【００３９】
〔室外機２ａ、２ｂともに電力供給が遮断された場合〕
室外機２ａ、２ｂともに電力供給が遮断された場合は、両室外機の室外膨張弁２７ａ、２７ｂがともに所定の開度で開いた状態のままとなる。この時、空気調和装置１では冷房運転／暖房運転のいずれの場合でも、冷媒配管６には液冷媒が滞留する。冷媒配管６に滞留した液冷媒は、空気調和装置１の運転停止時は低圧側に移動しようとするが、通常の停止処理が行える場合（電力供給の遮断ではなく、例えばリモコン操作による運転停止等）は、室外機制御部２０ａ、２０ｂは運転停止後も動作しており、運転停止後に室外膨張弁２７ａ、２７ｂを全閉とするため、移動しようとする液冷媒は室外膨張弁２７ａ、２７ｂで堰き止められることとなる。
【００４０】
しかし、電力供給が遮断された場合、室外機制御部２０ａ、２０ｂへの電力供給も遮断されて室外機制御部２０ａ、２０ｂが停止するため、室外膨張弁２７ａ、２７ｂの全閉が行えない。この状態では、冷媒配管６中の液冷媒が低圧側に流れることを止めることができないため、運転停止後は液冷媒が圧縮機２４ａ、２４ｂに流入する。圧縮機２４ａ、２４ｂに液冷媒が流入すると、冷凍機油に液冷媒が溶け込んだ状態、所謂冷媒寝込みが生じ、電力が復旧して圧縮機２４ａ、２４ｂが再起動した際に、冷凍機油の粘度低下に起因する圧縮機２４ａ、２４ｂの破損が発生する虞がある。また、圧縮機２４ａ、２４ｂが再起動した際に、冷媒配管６に滞留する液冷媒が圧縮機２４ａ、２４ｂに吸入されて圧縮される、所謂液圧縮が生じる虞があり、これによっても圧縮機２４ａ、２４ｂの破損が発生する虞がある。
【００４１】
〔室外機２ａ、２ｂのうち、どちらか一方の電力供給が遮断された場合〕
例えば、室外機２ｂで電力供給が遮断されると、室外機２ｂの室外機制御部２０ｂが停止することによって、親機である室外機２ａとの通信や中央管理装置１０との通信ができなくなる。このように、空気調和装置１の一部で発生した電力供給の遮断に起因する通信異常であれば、空気調和装置１全体の通信を停止する必要はないが、通常、空気調和装置１の通信網の一部で通信ができなくなった場合は、例えば中央管理装置１０が、冷媒系統において通信障害が発生したと判断し、全ての通信を停止するよう室外機２に指示する。これにより、空気調和装置１の運転が全て停止するという問題がある。
【００４２】
また、室外機２は通常、運転を停止し、その後再起動する際には、予め定められた初期設定値（記憶部２２ａ、２２ｂに予め記憶されている、四方弁５０ａ，５０ｂの弁位置や室外膨張弁２７ａ，２７ｂの開度等）を制御目標値として運転を開始する。しかし、室外機２ｂで電力供給が遮断され、その後電力供給が復旧した際に室外機２ｂが再起動して初期設定値を制御目標値として運転を開始すると、室外機２ａの冷凍サイクルと異なる冷凍サイクルで運転する虞がある。
【００４３】
例えば、運転開始時には室外機２ａ，２ｂはともに暖房運転時の初期設定値となるように制御を行うよう規定されており、室外機２ａ，２ｂを含む冷凍サイクルが使用者の指示によって冷房運転を行っている際に、室外機２ｂで電力供給が遮断されたとする。この場合、電力が復旧して室外機２ｂが再起動した際に室外機２ｂが初期設定値となるよう制御されれば、同じ冷媒配管６で接続されている室外機２ａと室外機２ｂとで異なる冷凍サイクル、つまり、電力供給が遮断されていない室外機２ｂは冷房運転時の設定のままで、電力供給が遮断された室外機２ｂは暖房運転時の設定となるよう制御されることとなり（運転モードの不一致）、圧縮機２４ａ、２４ｂが破損する虞がある。
【００４４】
以上のような問題を防ぐため、本実施例の空気調和装置１では、室外機２ａ、２ｂに熱電素子２５ａ、２５ｂを備え、室外機２ａ、２ｂへの電力供給が遮断された際には、熱電素子２５ａ、２５ｂで発電した電力を使用して、室外機制御部２０ａ，２０ｂが室外膨張弁２７ａ，２７ｂを全閉とする、電力供給が遮断された時の圧縮機２４ａ、２４ｂの回転数や四方弁５０ａ、５０ｂの弁位置、室外膨張弁２７ａ，２７ｂの開度等といった室外機２ａ，２ｂの運転状態を記憶部２２ａ，２２ｂに記憶する、中央管理装置１０に対し電力供給が遮断されたことを通知するための電力供給遮断信号を送信する、といった運転停止処理を行う。
【００４５】
上記の電力供給が遮断された時における運転停止処理について、図３を用いて説明する。尚、以下の説明では、室外機２ａで電力供給が遮断されたとして説明する。室外機２ａで電力供給が遮断されると、接続手段２６ａの働きによって熱電素子２５ａで発電した電力が室外機制御部２０ａに供給される。ここで、接続手段２６ａがダイオードである場合は、電力供給が遮断されたことによってカソード側の電圧がアノード側の電圧に比べて低くなるために作動するものである。また、接続手段２６ａがリレーである場合は、リレーの駆動コイルへの電圧の印加が電力供給が遮断されたことによって途絶えることにより、リレーが閉となって作動するものである。
【００４６】
上述したように、熱電素子２５ａは、圧縮機２４ａの密閉容器や吐出口付近の冷媒配管６といった高温となる箇所に設置されているので、外気との温度差によって、図３（ｃ）に示すように常に電圧Ｖｇとなる電力が発電されている。尚、室外機２ａで電力供給が遮断された状態が長時間継続する場合は、圧縮機２４ａ近傍の温度も徐々に低下するため、熱電素子２５ａでの発電（電圧Ｖｇ）も図３（ｃ）に破線で示すように徐々に低下する。
【００４７】
一方、室外機制御部２０ａは、電源部２１ｂを介してモニタしている交流電源４０（例えば、１００Ｖ）に対応する電圧が９０Ｖ未満となれば、電力供給が遮断されたであろうと認識する。尚、図３（ａ）において、実線は電力供給が遮断された後に比較的短時間で電力供給が復旧する場合を示しており、室外機制御部２０ａは、電源部２１ｂを介してモニタしている電圧が９０Ｖ以上となれば、電力供給が復旧したと認識する。また、図３（ａ）において、破線は電力供給が遮断された状態が長時間継続する場合を示しており、室外機制御部２０ａが電源部２１ｂを介してモニタしている電圧は一定時間後には０Ｖとなる。
【００４８】
交流電源４０からの電力供給が遮断されて電圧が９０Ｖ未満となれば、図３（ｂ）に示すように、電源部２１ａから供給される室外機制御部２０ａの駆動電圧Ｖｃｃは低下し、交流電源４０からから供給される電圧が０Ｖとなれば駆動電圧Ｖｃｃも０Ｖとなるが、この場合は接続手段２６ａが作動して熱電素子２５ａから室外機制御部２０ａに駆動電圧Ｖｃｃが供給されるようになる。尚、上述した電力供給が比較的短時間で復旧する場合は、接続手段２６ａが作動して、図３（ｂ）に示すように電源部２１ａから室外機制御部２０ａへの駆動電圧Ｖｃｃの供給も復旧する。また、図示は省略するが、電力供給が遮断された状態が長時間継続する場合は、圧縮機２４ａ近傍の温度の低下に伴って、熱電素子２５ａで発電する電圧も減少し、やがて０Ｖとなる。そして、熱電素子２５ａで発電する電圧が０Ｖとなれば、室外機制御部２０ａも停止する。
【００４９】
交流電源４０からの電力供給が遮断されたことを認識した室外機制御部２０ａは、図３（ｄ）に示すように、中央管理装置１０に室外機２ａへの電力供給が遮断されたことを通知する電力供給遮断信号を送信する。これにより、中央管理装置１０は、電力供給が遮断された状態が長時間となり室外機２ａとの通信が行えなくなっても、その原因が通信異常ではなく電力供給が遮断されたことによるものであると認識するので、他の室外機２との通信を停止することがなく、空気調和装置１全体の制御が滞りなく行われる。
【００５０】
室外機制御部２０ａは、中央管理装置１０へ電力供給遮断信号を送信した後、図３（ｅ）に示すように、電力供給が遮断された時の圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度、四方弁５０ａの弁位置等の運転状態を記憶部２２ａに記憶する。これにより、短時間で電力供給の遮断が復旧した時に室外機制御部２０ａは、記憶部２２ａに記憶している電力供給が遮断された時の運転状態を読み込んで、圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度、四方弁５０ａの弁位置等を電力供給が遮断される前の状態に戻すことができるので、電力供給の遮断が復旧した時に、室外機２ａと室外機２ｂとが異なる冷凍サイクルで運転を行うことを防ぐことができる。
【００５１】
また、室外機制御部２０ａは、図３（ｆ）に示すように、運転状態の記憶と並行して室外膨張弁２７ａに所定のパルス信号を送信して室外膨張弁２７ａを全閉する。これにより、室外機２ａで電力供給が遮断されたことにより停止している時に発生する冷媒寝込みや、電力供給が復旧して圧縮機２４ａが再起動した際に液圧縮が起こることを防ぐことができる。
尚、図３（ｄ）〜（ｆ）に示す中央管理装置１０への電力供給遮断信号の送信、運転状態の記憶、室外膨張弁２７ａの全閉、は、図３（ｃ）に示すように、熱電素子２５ａで発電した電圧Ｖｇが駆動電圧Ｖｃｃ以下に低下するまでに全て行われる。
【００５２】
以上説明したように、本実施例の空気調和装置１では、室外機２で電力供給が遮断されても、室外機２に備えられた熱電素子によって室外機制御部に駆動電圧が供給されるので、室外機制御部が運転停止処理を行うことができる。これにより、空気調和装置１全体の運転を停止させることがなく、また、室外機２の圧縮機の破損を防止することができる。
【００５３】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、本発明の空気調和装置１における室外機２での処理の流れについて説明する。図４のフローチャートは、電力供給が遮断された室外機２の室外機制御部での運転停止処理に関する処理の流れを説明するものであり、以下の説明では、室外機２ａで電力供給が遮断されたとして説明する。
【００５４】
尚、図４において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。また、図４のフローチャート以外の処理、例えば、使用者がリモコン４ａで指示した運転情報に基づく制御や、室外機２ａにおける圧縮機２４ａや四方弁５０ａの切り換え制御等といった、その他の一般的な空気調和装置１での処理については説明を省略している。
【００５５】
室外機制御部２０ａは、電源部２１ａを介して交流電源４０から供給される電圧が低下したか否かを判断する（ＳＴ１）。電圧が低下していれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ），室外機制御部２０ａは、室外機２ａで電力供給が遮断されたであろうと判断し、中央管理装置１０に電力供給遮断信号を送信する（ＳＴ２）。尚、電力供給が遮断された際は接続手段２６ａが閉となり、室外機制御部２０ａに熱電素子２５ａから駆動電圧が供給される。
【００５６】
次に、室外機制御部２０ａは、電力供給が遮断された時の運転状態を記憶部２２ａに記憶する（ＳＴ３）。次に、室外機制御部２０ａは、室外膨張弁２７ａを全閉とする（ＳＴ４）。
【００５７】
次に、室外機制御部２０ａは、交流電源４０から供給される電圧が復旧したか（電圧が９０Ｖ以上となったか）否かを判断する（ＳＴ５）。電圧が復旧していなければ（ＳＴ５−Ｎｏ）、室外機制御部２０ａは処理をＳＴ５に戻す。電圧が復旧していれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、室外機制御部２０ａは、電力供給の遮断が復旧したと判断する。そして、記憶部２２ａに記憶している電力供給が遮断された時の運転状態を読み込み（ＳＴ６）、室外機２ａの運転を再開し（ＳＴ７）、読み込んだ運転状態を制御目標値として制御を行う。そして、室外機制御部２０ａはＳＴ１に処理を戻す。
【００５８】
尚、ＳＴ１において、電圧低下が発生していなければ（ＳＴ１−Ｎｏ），室外機制御部２０ａは、リモコン４ａから運転開始信号を入力したか否かを判断する（ＳＴ８）。運転開始信号を入力していなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、室外機制御部２０ａはＳＴ１０に処理を進める。
【００５９】
運転開始信号を入力していれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、室外機制御部２０ａは、リモコン４ａからの入力信号に基づいて室外機２ａの運転を開始する（ＳＴ９）。
【００６０】
次に、室外機制御部２０ａは、リモコン４ａから運転停止信号を入力したか否かを判断する（ＳＴ１０）。運転停止信号を入力していなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、室外機制御部２０ａは、室外機２ａの現在の状態を継続、つまり、運転中であれば運転状態を継続し、停止中であれば停止状態を継続する（ＳＴ１２）。そして、室外機制御部２０ａは、ＳＴ１に処理を戻す。運転停止信号を入力していれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、室外機制御部２０ａは、圧縮機２４ａを停止する、室外膨張弁２７ａを全閉する、等を行って室外機２ａの運転を停止する（ＳＴ１1）。そして、室外機制御部２０ａはＳＴ１に処理を戻す。
【００６１】
以上説明したように、本発明の空気調和装置によれば、室外機への電力供給が遮断された場合に、熱電素子で発電した電力で制御手段を駆動して室外機の運転停止処理を行う。電力供給が遮断された時の補助電源として熱電素子を用いることによって、補助電源のメンテナンスに要する手間が削減でき、かつ、空気調和装置の大型化やコストアップを防ぐことができる。
【００６２】
尚、本実施例では、室外機で電力供給が遮断された場合に、室外機制御部が中央管理装置に電力供給遮断信号を送信して電力供給が遮断されたことを通知しているが、これに限るものではなく、同じ冷凍サイクルに属する他の室外機へ電力供給が遮断されたことを通知することで、電力供給の瞬間的な遮断が発生した場合における複数の室外機の運転モードの不一致による不具合を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 空気調和装置
２、２ａ、２ｂ 室外機
３、３ａ、３ｂ、３ｃ 室内機
４、４ａ、４ｂ、４ｃ リモコン
５ 分流器
６ 冷媒配管
７ 通信線
１０ 中央管理装置
２０ａ、２０ｂ 室外機制御部
２１ａ、２１ｂ 電源部
２２ａ、２２ｂ 記憶部
２３ａ、２３ｂ 通信部
２４ａ、２４ｂ 圧縮機
２５ａ、２５ｂ 熱電素子
２６ａ、２６ｂ 接続手段
２７ａ、２７ｂ 室外膨張弁
２８ａ、２８ｂ 整流回路
２９ａ、２９ｂ インバータ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 室内機制御部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 通信部
４０ 交流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1台の室外機および室内機とからなる空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室外機に室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置においては、落雷や電力供給量不足等に起因する瞬時停電や空気調和装置の設置場所のブレーカ作動等によって、空気調和装置への電力供給が遮断された場合を想定して様々な対策が講じられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の空気調和装置は、空気調和装置に備えられた圧縮機の回転数や電動膨張弁の開度、送風／排気ファンの回転数等といった運転状態を記憶する。この空気調和装置で電力供給が遮断された際に、電力供給が遮断された時間が短時間である場合（例えば、瞬時停電が発生した場合）は、電力供給復旧後に、電力供給が遮断される直前に記憶した運転状態を読み込み、読み込んだ運転状態を制御目標値に設定して圧縮機や電動膨張弁、送風／排気ファンを制御している。これにより、電力供給復旧後の空気調和装置の運転再開時に、迅速に電力供給が遮断される前の空調状態に回復できる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の空気調和装置は、空気調和装置に一次電池や二次電池、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ，無停電電源装置）、ファンモータの回生電流を利用する電源装置等といった補助電源を搭載し、電力供給が遮断された際はこの補助電源を使用して電動膨張弁の閉止を行なう。これにより、空気調和装置の停止時に冷媒回路内に滞留している液冷媒が圧縮機に流入することによって発生する冷媒寝込みや、電力供給復旧後に冷媒回路内に滞留している液冷媒が圧縮機に流入することによって発生する液圧縮を防止でき、これらに起因する圧縮機の破損を防ぐことができる。
【０００５】
また、特許文献３に記載の空気調和装置は、空気調和装置に補助電源を搭載し、複数台の室内機のうち一の室内機で電力供給が遮断されれば、この補助電源を使用して電力供給が遮断されたことを、空気調和装置全体を管理する室外機に送信する。通常、空気調和装置を構成する機器のうちいずれか（特許文献３では一の室内機）との通信が途絶えると、空気調和装置の管理装置（特許文献３では室外機）は、通信異常が発生したと認識して、全ての機器との通信を停止し空気調和装置の運転を停止する。しかし、いずれかの機器で電力供給が遮断されたことによる通信異常が発生している場合では、その他の機器とは通信が行え、ひいては空調運転も行えるにも関わらず、空気調和装置全体が運転を停止してしまうといった不具合があった。特許文献３の空気調和装置では、電力供給が遮断されたことを室外機に通知できるので、室外機が電力供給が遮断されたことによる通信異常と判断できるため、上述したような不具合の発生を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５５７５９号公報（第４〜６頁、第２図、第３図）
【特許文献２】特開２００５−１２１３３３号公報（第５〜８頁、第１図）
【特許文献３】特開２００８−５７８６８号公報（第４〜６頁、第２図、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の空気調和装置は、特許文献２や３に記載の空気調和装置のように補助電源を搭載しておらず、また、運転状態を記憶するタイミングについても言及されていない。電力供給の遮断はいつ発生するかわからないため、特許文献１に記載の空気調和装置では電力供給が遮断される直前の運転状態を記憶できない虞があり、電力供給の復旧後に迅速に電力供給が遮断される前の空調状態に回復できない虞があった。
【０００８】
一方、特許文献２や３に記載の空気調和装置は補助電源を搭載しているため、上記のような問題は発生しないが、補助電源に関する次のような問題があった。補助電源として一次電池を搭載する場合、一次電池は使い切りであるため定期的に交換する必要があるため交換作業が発生するという問題があり、また、交換を忘れた場合は、電力供給が遮断された時に補助電源からの電力供給が行えず、意図する機能が発揮できないという問題があった。
【０００９】
また、補助電源として二次電池やＵＰＳ，ファンモータの回生電流を利用する電源装置等を搭載する場合は、これらのいずれもが装置が大型かつ複雑な構成となるため、空気調和装置の大型化を招くとともに、空気調和装置の大幅なコストアップ要因となるという問題があった。
【００１０】
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、電力供給が遮断された時の様々な対策を講じるために使用する電力を供給する補助電源を簡便な構成で実現することで、大型化やコストアップを抑制した空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、室外機に圧縮機と圧縮機を制御する制御手段と熱電素子とを備えている。熱電素子は、圧縮機の近傍に設置されており、圧縮機の発熱により発電する。そして、室外機への電力供給が遮断された場合には、熱電素子で発電した電力で制御手段が駆動し、駆動した制御手段は、室外機の運転停止処理を行う。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、室外機への電力供給が遮断された場合に、熱電素子で発電した電力で制御手段を駆動して室外機の運転停止処理を行う。電力供給が遮断された時の補助電源として熱電素子を用いることによって、補助電源のメンテナンスに要する手間が削減でき、かつ、空気調和装置の大型化やコストアップを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例である空気調和装置の構成説明図である。
【図２】本発明の実施例である空気調和装置の室外機と室内機の電気的な接続を説明するブロック図である。
【図３】本発明の実施例である空気調和装置において、室外機で電力供給が遮断された場合の動作説明図である。
【図４】本発明の実施例である空気調和装置の室外機制御手段における処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、５階建てのビルに設置される空気調和装置であって、各フロアには１４台の室内機が設置され、これら１４台の室内機が２台の室外機に冷媒配管で接続されているものを例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。また、実施例で記載している「電力供給の遮断」とは、交流電源から室外機への入力が遮断された場合、および、交流電源の電圧が低下しこれに伴って空気調和装置内部の直流電源の出力電圧が定格電圧以下になった場合、を示している。
【実施例】
【００１５】
図１に示すように、本実施例の空気調和装置１は、複数の室外機２と、複数の室内機３と、これら複数の室外機２および室内機３と通信線７で通信可能に接続され、室外機２や室内機３の集中管理を行う中央管理装置１０とを備えている。尚、中央管理装置１０は、ビル全体の管理を行うビル管理システムと通信線で通信可能に接続されている。
【００１６】
室内機３はビルの１階から５階の各フロアに分散して配置されており、本実施例では図１に示すように、各フロアには同じ台数（各フロアに１４台ずつ）の室内機３が設置されている。また、室外機２は、例えば、ビルの屋上といった屋外に設置されており、フロア毎に２台の室外機２が分流器５を介して冷媒配管６で１４台の室内機３に接続されている。以上のように、２台の室外機２と１４台の室内機３とが冷媒配管６で接続されることで、フロア毎に冷凍サイクルが形成されている。
【００１７】
中央管理装置１０は、管理者が図示しない操作部から空気調和装置１に対する指示を入力し、この指示データを図示しない表示部に表示するとともに、通信線７を介して室外機２や室内機３に送信する。
【００１８】
中央管理装置１０から送信された指示データを受信した室外機２や室内機３は、指示内容に従って運転開始／停止、冷房／暖房等の運転モードの切り換え、設定温度の変更等といった運転条件に関する指示を実行する。尚、指示データ通りに実行された場合は、室外機２や室内機３の最新の運転設定情報は、運転設定データとして中央管理装置１０に送信され、中央管理装置１０は記憶している図示しない管理データを受信した運転設定データに基づいて更新する。
【００１９】
次に、室外機２と室内機３の電気的な構成について図２を用いて説明する。尚、上述したように、各フロアに設置されている冷凍サイクルの構成は全て同じであるため、以下の説明では、１階に設置された１４台の室内機３とこれらが冷媒配管６で接続されている２台の室外機２とを例に挙げて説明する。
【００２０】
図２に示すように、１階の冷凍サイクルを構成する２台の室外機２は室外機２ａ、２ｂである。これら２台の室外機２ａ、２ｂは構成が同一であるため、室外機２ａについて以下に説明する。
【００２１】
室外機２ａは、電源部２１ａと、記憶部２２ａと、通信部２３ａと、圧縮機２４ａと、熱電素子２５ａと、接続手段２６ａと、室外膨張弁２７ａと、整流回路２８ａと、インバータ２９ａと、四方弁５０ａと、室外膨張弁２７ａやインバータ２９ａや四方弁５０ａの制御を行う制御手段である室外機制御部２０ａとを備えている。
【００２２】
電源部２１ａは、一端が交流電源４０に、他端が室外機制御部２０ａの図示しない電源端子にそれぞれ接続されており、交流電源４０から供給される交流電圧を所定の直流電圧に変換して室外機制御部２０ａに供給する。
【００２３】
記憶部２２ａは、室外機２ａの制御プログラムや、室外機２ａに備えられた図示しない各種センサでの検出値や、現在の室外機２ａの運転状態等を記憶する。ここで、室外機２ａの運転状態とは、圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度、四方弁５０ａの弁位置、図示しない室外ファンの回転数等といった室外機２ａの各種設定情報を指す。
通信部２３ａは、後述する各室内機３ａ、３ｂ、３ｃや中央管理装置１０との通信を行うためのインターフェイスである。尚、図２では、中央管理装置１０と室外機２および室内機３とを接続する通信線７の記載は省略している。
【００２４】
圧縮機２４ａは、後述するインバータ２９ａによって回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転容量を可変できる能力可変型圧縮機であり、吸入口に接続された冷媒配管６から吸入した冷媒を圧縮し、吐出口に接続された冷媒配管６へ圧縮した冷媒を吐出する。また、圧縮機２４ａの密閉容器や圧縮機２４ａの吐出口付近の冷媒配管６は、圧縮機２４ａの運転中は高温（８０℃〜１００℃）となる。
【００２５】
熱電素子２５ａは、例えばペルチェ素子からなり、圧縮機２４ａの密閉容器や圧縮機２４ａの吐出口付近の冷媒配管６に片面が接するように配置される。このように熱電素子２５ａの一方の面を高温、他方の面を低温（外気温度）として熱電素子２５ａの両面で温度差を設けることによって、熱電素子２５ａのゼーベック効果による発電が行われる。熱電素子２５ａは、次に説明する接続手段２６ａを介して、電源部２１ａと室外機制御部２０ａとの接続ラインに接続されている。
【００２６】
接続手段２６ａは、ダイオードやリレー等で構成されており、熱電素子２５ａで発電した電力を室外機制御部２０ａに供給する、あるいは、供給を遮断する。接続手段２６ａがダイオードである場合は、ダイオードのアノード側に熱電素子２５ａに接続し、カソード側に電源部２１ａと室外機制御部２０ａとの接続ラインを接続する。接続手段２６ａがリレーである場合は、リレーの駆動コイルに電力が供給されている場合は開となり電力供給が遮断された場合に閉となるものを使用する。そして、リレーの一方の端子を熱電素子２５ａに接続し、他方の端子を電源部２１ａと室外機制御部２０ａとの接続ラインに接続する。
【００２７】
室外膨張弁２７ａは、パルス信号を入力してその開度が調整される電動膨張弁であり、室外機２ａに備えられた図示しない室外熱交換器の室内機３側（圧縮機２４ａが接続されている室外熱交換器の一端と反対側）に備えられている。室外膨張弁２７ａはその開度を調整することによって、冷凍サイクルを流れる冷媒の流量調整や、冷媒の圧力を下げる役割を果たしている。
【００２８】
整流回路２８ａは、一端が交流電源４０に、他端がインバータ２９ａにそれぞれ接続されている。整流回路２８ａは、交流電源４０から供給される交流電圧を整流して脈流電圧を得る回路であり、ブリッジダイオード等で構成されている。
【００２９】
インバータ２９ａは、図示しない平滑コンデンサで平滑された直流電圧を入力して圧縮機２４ａの図示しないモータ（例えば、３相ブラシレスモータ）をインバータ制御にて駆動する回路であり、複数のパワートランジスタ等のスイッチング素子や、スイッチング素子を保護するための複数のフリーホイールダイオード等で構成されている。
【００３０】
四方弁５０ａは、冷凍サイクルでの冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、圧縮機２４ａの吐出側と室外熱交換器との間に設けられている。四方弁５０ａは、室内機３での使用者からの運転モード指示（暖房運転／冷房運転）を室内機３経由で受信した室外機２ａの室外機制御部２０ａによって弁位置が切り換えられることによって、冷媒の流れ方向を切り換える。
【００３１】
室外機制御部２０ａは、室外機２ａに備えられた図示しない各種センサでの検出値が入力されるとともに、室内機３から送信される運転モードや設定温度等の運転条件を含んだ制御データが通信部２３ａを介して入力される。室外機制御部２０ａは、これら入力された各種情報に基づいて、上述した四方弁５０ａの切り換えの他、インバータ２９ａの制御や図示しない室外ファンの回転制御を行うとともに、室外膨張弁２７ａにパルス信号を出力することでその開度の調整を行う。また、室外機制御部２０ａは、電源部２１ａを介して交流電源４０から供給される電圧を常にモニタしており、例えば、モニタした電圧が通常の電圧（１００Ｖ）の９０％未満（９０Ｖ未満）となれば、電力供給が遮断されたであろうと認識する。
【００３２】
次に、室内機３について説明する。１階の冷凍サイクルを構成する室内機３は１４台であるが、これらは全て構成が同じであり、図２にはこのうち３台の室内機３ａ、３ｂ、３ｃが記載されている。以下の説明では、代表として室内機３ａについて説明する。
【００３３】
室内機３ａは、室外機２との通信を行うためのインターフェイスである通信部３１ａと、通信部３１ａを介して室外機２と通信を行う室内機制御部３０ａが備えられている。また、室内機３ａには、室内機３ａの操作を行うためのリモコン４ａが備えられており、赤外線や電波等の無線方式、あるいは、通信線による有線通信によって、使用者の運転指示に対応した通信データを室内機制御部３０ａに送信する。
【００３４】
リモコン４ａは、室内機３ａの運転開始／停止、冷房／暖房運転といった運転モードの決定、設定温度や風量、風向板動作の設定等を行う図示しない操作ボタンが備えられており、対応する室内機３ａに対して、これら操作ボタンを操作することにより空調制御のための様々な指示内容に対応した運転指示データを送信する。
【００３５】
室内機制御部３０ａは、室内機３ａに備えられた図示しない各種センサでの検出値やリモコン４ａから送信された運転指示データが入力されるとともに、室外機２から送信される制御内容を含んだ通信データが入力される。室内機制御部３０ａは、これら入力された各種情報に基づいて、図示しない室内ファンの回転や風向板の動作を制御する。
【００３６】
以上説明した構成を有する空気調和装置１において、使用者がリモコン４を操作することによって室内機３の運転開始を指示すると、室内機３の室内機制御部（室内機制御部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・）は、運転開始信号を室外機２ａに送信する。通信部２３ａを介して運転開始信号を受信した室外機制御部２０ａは、室内機３で要求される運転負荷の大きさに応じて、インバータ２９ａを制御して圧縮機２４ａを所定の回転数で運転するとともに、指示された運転モードに応じて四方弁５０ａを操作し、また、室外膨張弁２７ａを所定の開度として室外機２ａの運転を開始する。これにより、冷凍サイクルに冷媒が循環し、室外機２の室外熱交換器や室内機３の室内熱交換器において、冷媒と空気との熱交換が行われることによって、部屋の冷房や暖房が行われる。
【００３７】
尚、空気調和装置１では、室内機３側での運転負荷の増減に応じて、室外機２の運転台数を決定する。例えば、２台の室外機２ａ、２ｂのうち、室外機２ａを親機、室外機２ｂを子機と定め、室内機３側での運転負荷が低く１台の室外機２のみの運転で要求される運転負荷に対応できる場合は室外機２ａのみ運転する。また、室内機３側での運転負荷が高く２台の室外機２を運転させないと要求される運転負荷に対応できない場合は、室外機２ａの室外機制御部２０ａは通信部２３ａを介して室外機２ｂに運転を開始するよう指示する運転指示信号を送信する。通信部２３ｂを介して運転指示信号を受信した室外機制御部２０ｂは、室内機３で要求される運転負荷の大きさに応じて、インバータ２９ｂを制御して圧縮機２４ｂを所定の回転数で運転するとともに、指示された運転モードに応じて四方弁５０ｂを操作し、また、室外膨張弁２７ｂを所定の開度とし、室外機２ｂの運転を開始する。
【００３８】
次に、図１乃至図３を用いて、本実施例の空気調和装置１において、室外機２で電力供給が遮断された場合の、運転停止処理を行う原理や具体的な動作について説明する。例えば、２台の室外機２ａ、２ｂが設置されている場所に対応するブレーカが作動することによって、あるいは、他の電気機器の起動により供給電圧が瞬間的に低下することによって、室外機２ａ、２ｂで電力供給が遮断された場合としては、室外機２ａ、２ｂともに電力供給が遮断された場合と、室外機２ａ、２ｂのうち、どちらか一方が電力供給が遮断された場合とが考えられる。以下ではこれらの場合別に発生する問題点について説明する。
【００３９】
〔室外機２ａ、２ｂともに電力供給が遮断された場合〕
室外機２ａ、２ｂともに電力供給が遮断された場合は、両室外機の室外膨張弁２７ａ、２７ｂがともに所定の開度で開いた状態のままとなる。この時、空気調和装置１では冷房運転／暖房運転のいずれの場合でも、冷媒配管６には液冷媒が滞留する。冷媒配管６に滞留した液冷媒は、空気調和装置１の運転停止時は低圧側に移動しようとするが、通常の停止処理が行える場合（電力供給の遮断ではなく、例えばリモコン操作による運転停止等）は、室外機制御部２０ａ、２０ｂは運転停止後も動作しており、運転停止後に室外膨張弁２７ａ、２７ｂを全閉とするため、移動しようとする液冷媒は室外膨張弁２７ａ、２７ｂで堰き止められることとなる。
【００４０】
しかし、電力供給が遮断された場合、室外機制御部２０ａ、２０ｂへの電力供給も遮断されて室外機制御部２０ａ、２０ｂが停止するため、室外膨張弁２７ａ、２７ｂの全閉が行えない。この状態では、冷媒配管６中の液冷媒が低圧側に流れることを止めることができないため、運転停止後は液冷媒が圧縮機２４ａ、２４ｂに流入する。圧縮機２４ａ、２４ｂに液冷媒が流入すると、冷凍機油に液冷媒が溶け込んだ状態、所謂冷媒寝込みが生じ、電力が復旧して圧縮機２４ａ、２４ｂが再起動した際に、冷凍機油の粘度低下に起因する圧縮機２４ａ、２４ｂの破損が発生する虞がある。また、圧縮機２４ａ、２４ｂが再起動した際に、冷媒配管６に滞留する液冷媒が圧縮機２４ａ、２４ｂに吸入されて圧縮される、所謂液圧縮が生じる虞があり、これによっても圧縮機２４ａ、２４ｂの破損が発生する虞がある。
【００４１】
〔室外機２ａ、２ｂのうち、どちらか一方の電力供給が遮断された場合〕
例えば、室外機２ｂで電力供給が遮断されると、室外機２ｂの室外機制御部２０ｂが停止することによって、親機である室外機２ａとの通信や中央管理装置１０との通信ができなくなる。このように、空気調和装置１の一部で発生した電力供給の遮断に起因する通信異常であれば、空気調和装置１全体の通信を停止する必要はないが、通常、空気調和装置１の通信網の一部で通信ができなくなった場合は、例えば中央管理装置１０が、冷媒系統において通信障害が発生したと判断し、全ての通信を停止するよう室外機２に指示する。これにより、空気調和装置１の運転が全て停止するという問題がある。
【００４２】
また、室外機２は通常、運転を停止し、その後再起動する際には、予め定められた初期設定値（記憶部２２ａ、２２ｂに予め記憶されている、四方弁５０ａ，５０ｂの弁位置や室外膨張弁２７ａ，２７ｂの開度等）を制御目標値として運転を開始する。しかし、室外機２ｂで電力供給が遮断され、その後電力供給が復旧した際に室外機２ｂが再起動して初期設定値を制御目標値として運転を開始すると、室外機２ａの冷凍サイクルと異なる冷凍サイクルで運転する虞がある。
【００４３】
例えば、運転開始時には室外機２ａ，２ｂはともに暖房運転時の初期設定値となるように制御を行うよう規定されており、室外機２ａ，２ｂを含む冷凍サイクルが使用者の指示によって冷房運転を行っている際に、室外機２ｂで電力供給が遮断されたとする。この場合、電力が復旧して室外機２ｂが再起動した際に室外機２ｂが初期設定値となるよう制御されれば、同じ冷媒配管６で接続されている室外機２ａと室外機２ｂとで異なる冷凍サイクル、つまり、電力供給が遮断されていない室外機２ｂは冷房運転時の設定のままで、電力供給が遮断された室外機２ｂは暖房運転時の設定となるよう制御されることとなり（運転モードの不一致）、圧縮機２４ａ、２４ｂが破損する虞がある。
【００４４】
以上のような問題を防ぐため、本実施例の空気調和装置１では、室外機２ａ、２ｂに熱電素子２５ａ、２５ｂを備え、室外機２ａ、２ｂへの電力供給が遮断された際には、熱電素子２５ａ、２５ｂで発電した電力を使用して、室外機制御部２０ａ，２０ｂが室外膨張弁２７ａ，２７ｂを全閉とする、電力供給が遮断された時の圧縮機２４ａ、２４ｂの回転数や四方弁５０ａ、５０ｂの弁位置、室外膨張弁２７ａ，２７ｂの開度等といった室外機２ａ，２ｂの運転状態を記憶部２２ａ，２２ｂに記憶する、中央管理装置１０に対し電力供給が遮断されたことを通知するための電力供給遮断信号を送信する、といった運転停止処理を行う。
【００４５】
上記の電力供給が遮断された時における運転停止処理について、図３を用いて説明する。尚、以下の説明では、室外機２ａで電力供給が遮断されたとして説明する。室外機２ａで電力供給が遮断されると、接続手段２６ａの働きによって熱電素子２５ａで発電した電力が室外機制御部２０ａに供給される。ここで、接続手段２６ａがダイオードである場合は、電力供給が遮断されたことによってカソード側の電圧がアノード側の電圧に比べて低くなるために作動するものである。また、接続手段２６ａがリレーである場合は、リレーの駆動コイルへの電圧の印加が電力供給が遮断されたことによって途絶えることにより、リレーが閉となって作動するものである。
【００４６】
上述したように、熱電素子２５ａは、圧縮機２４ａの密閉容器や吐出口付近の冷媒配管６といった高温となる箇所に設置されているので、外気との温度差によって、図３（ｃ）に示すように常に電圧Ｖｇとなる電力が発電されている。尚、室外機２ａで電力供給が遮断された状態が長時間継続する場合は、圧縮機２４ａ近傍の温度も徐々に低下するため、熱電素子２５ａでの発電（電圧Ｖｇ）も図３（ｃ）に破線で示すように徐々に低下する。
【００４７】
一方、室外機制御部２０ａは、電源部２１ｂを介してモニタしている交流電源４０（例えば、１００Ｖ）に対応する電圧が９０Ｖ未満となれば、電力供給が遮断されたであろうと認識する。尚、図３（ａ）において、実線は電力供給が遮断された後に比較的短時間で電力供給が復旧する場合を示しており、室外機制御部２０ａは、電源部２１ｂを介してモニタしている電圧が９０Ｖ以上となれば、電力供給が復旧したと認識する。また、図３（ａ）において、破線は電力供給が遮断された状態が長時間継続する場合を示しており、室外機制御部２０ａが電源部２１ｂを介してモニタしている電圧は一定時間後には０Ｖとなる。
【００４８】
交流電源４０からの電力供給が遮断されて電圧が９０Ｖ未満となれば、図３（ｂ）に示すように、電源部２１ａから供給される室外機制御部２０ａの駆動電圧Ｖｃｃは低下し、交流電源４０からから供給される電圧が０Ｖとなれば駆動電圧Ｖｃｃも０Ｖとなるが、この場合は接続手段２６ａが作動して熱電素子２５ａから室外機制御部２０ａに駆動電圧Ｖｃｃが供給されるようになる。尚、上述した電力供給が比較的短時間で復旧する場合は、接続手段２６ａが作動して、図３（ｂ）に示すように電源部２１ａから室外機制御部２０ａへの駆動電圧Ｖｃｃの供給も復旧する。また、図示は省略するが、電力供給が遮断された状態が長時間継続する場合は、圧縮機２４ａ近傍の温度の低下に伴って、熱電素子２５ａで発電する電圧も減少し、やがて０Ｖとなる。そして、熱電素子２５ａで発電する電圧が０Ｖとなれば、室外機制御部２０ａも停止する。
【００４９】
交流電源４０からの電力供給が遮断されたことを認識した室外機制御部２０ａは、図３（ｄ）に示すように、中央管理装置１０に室外機２ａへの電力供給が遮断されたことを通知する電力供給遮断信号を送信する。これにより、中央管理装置１０は、電力供給が遮断された状態が長時間となり室外機２ａとの通信が行えなくなっても、その原因が通信異常ではなく電力供給が遮断されたことによるものであると認識するので、他の室外機２との通信を停止することがなく、空気調和装置１全体の制御が滞りなく行われる。
【００５０】
室外機制御部２０ａは、中央管理装置１０へ電力供給遮断信号を送信した後、図３（ｅ）に示すように、電力供給が遮断された時の圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度、四方弁５０ａの弁位置等の運転状態を記憶部２２ａに記憶する。これにより、短時間で電力供給の遮断が復旧した時に室外機制御部２０ａは、記憶部２２ａに記憶している電力供給が遮断された時の運転状態を読み込んで、圧縮機２４ａの回転数や室外膨張弁２７ａの開度、四方弁５０ａの弁位置等を電力供給が遮断される前の状態に戻すことができるので、電力供給の遮断が復旧した時に、室外機２ａと室外機２ｂとが異なる冷凍サイクルで運転を行うことを防ぐことができる。
【００５１】
また、室外機制御部２０ａは、図３（ｆ）に示すように、運転状態の記憶と並行して室外膨張弁２７ａに所定のパルス信号を送信して室外膨張弁２７ａを全閉する。これにより、室外機２ａで電力供給が遮断されたことにより停止している時に発生する冷媒寝込みや、電力供給が復旧して圧縮機２４ａが再起動した際に液圧縮が起こることを防ぐことができる。
尚、図３（ｄ）〜（ｆ）に示す中央管理装置１０への電力供給遮断信号の送信、運転状態の記憶、室外膨張弁２７ａの全閉、は、図３（ｃ）に示すように、熱電素子２５ａで発電した電圧Ｖｇが駆動電圧Ｖｃｃ以下に低下するまでに全て行われる。
【００５２】
以上説明したように、本実施例の空気調和装置１では、室外機２で電力供給が遮断されても、室外機２に備えられた熱電素子によって室外機制御部に駆動電圧が供給されるので、室外機制御部が運転停止処理を行うことができる。これにより、空気調和装置１全体の運転を停止させることがなく、また、室外機２の圧縮機の破損を防止することができる。
【００５３】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、本発明の空気調和装置１における室外機２での処理の流れについて説明する。図４のフローチャートは、電力供給が遮断された室外機２の室外機制御部での運転停止処理に関する処理の流れを説明するものであり、以下の説明では、室外機２ａで電力供給が遮断されたとして説明する。
【００５４】
尚、図４において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。また、図４のフローチャート以外の処理、例えば、使用者がリモコン４ａで指示した運転情報に基づく制御や、室外機２ａにおける圧縮機２４ａや四方弁５０ａの切り換え制御等といった、その他の一般的な空気調和装置１での処理については説明を省略している。
【００５５】
室外機制御部２０ａは、電源部２１ａを介して交流電源４０から供給される電圧が低下したか否かを判断する（ＳＴ１）。電圧が低下していれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ），室外機制御部２０ａは、室外機２ａで電力供給が遮断されたであろうと判断し、中央管理装置１０に電力供給遮断信号を送信する（ＳＴ２）。尚、電力供給が遮断された際は接続手段２６ａが閉となり、室外機制御部２０ａに熱電素子２５ａから駆動電圧が供給される。
【００５６】
次に、室外機制御部２０ａは、電力供給が遮断された時の運転状態を記憶部２２ａに記憶する（ＳＴ３）。次に、室外機制御部２０ａは、室外膨張弁２７ａを全閉とする（ＳＴ４）。
【００５７】
次に、室外機制御部２０ａは、交流電源４０から供給される電圧が復旧したか（電圧が９０Ｖ以上となったか）否かを判断する（ＳＴ５）。電圧が復旧していなければ（ＳＴ５−Ｎｏ）、室外機制御部２０ａは処理をＳＴ５に戻す。電圧が復旧していれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、室外機制御部２０ａは、電力供給の遮断が復旧したと判断する。そして、記憶部２２ａに記憶している電力供給が遮断された時の運転状態を読み込み（ＳＴ６）、室外機２ａの運転を再開し（ＳＴ７）、読み込んだ運転状態を制御目標値として制御を行う。そして、室外機制御部２０ａはＳＴ１に処理を戻す。
【００５８】
尚、ＳＴ１において、電圧低下が発生していなければ（ＳＴ１−Ｎｏ），室外機制御部２０ａは、リモコン４ａから運転開始信号を入力したか否かを判断する（ＳＴ８）。運転開始信号を入力していなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、室外機制御部２０ａはＳＴ１０に処理を進める。
【００５９】
運転開始信号を入力していれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、室外機制御部２０ａは、リモコン４ａからの入力信号に基づいて室外機２ａの運転を開始する（ＳＴ９）。
【００６０】
次に、室外機制御部２０ａは、リモコン４ａから運転停止信号を入力したか否かを判断する（ＳＴ１０）。運転停止信号を入力していなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、室外機制御部２０ａは、室外機２ａの現在の状態を継続、つまり、運転中であれば運転状態を継続し、停止中であれば停止状態を継続する（ＳＴ１２）。そして、室外機制御部２０ａは、ＳＴ１に処理を戻す。運転停止信号を入力していれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、室外機制御部２０ａは、圧縮機２４ａを停止する、室外膨張弁２７ａを全閉する、等を行って室外機２ａの運転を停止する（ＳＴ１1）。そして、室外機制御部２０ａはＳＴ１に処理を戻す。
【００６１】
以上説明したように、本発明の空気調和装置によれば、室外機への電力供給が遮断された場合に、熱電素子で発電した電力で制御手段を駆動して室外機の運転停止処理を行う。電力供給が遮断された時の補助電源として熱電素子を用いることによって、補助電源のメンテナンスに要する手間が削減でき、かつ、空気調和装置の大型化やコストアップを防ぐことができる。
【００６２】
尚、本実施例では、室外機で電力供給が遮断された場合に、室外機制御部が中央管理装置に電力供給遮断信号を送信して電力供給が遮断されたことを通知しているが、これに限るものではなく、同じ冷凍サイクルに属する他の室外機へ電力供給が遮断されたことを通知することで、電力供給の瞬間的な遮断が発生した場合における複数の室外機の運転モードの不一致による不具合を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 空気調和装置
２、２ａ、２ｂ 室外機
３、３ａ、３ｂ、３ｃ 室内機
４、４ａ、４ｂ、４ｃ リモコン
５ 分流器
６ 冷媒配管
７ 通信線
１０ 中央管理装置
２０ａ、２０ｂ 室外機制御部
２１ａ、２１ｂ 電源部
２２ａ、２２ｂ 記憶部
２３ａ、２３ｂ 通信部
２４ａ、２４ｂ 圧縮機
２５ａ、２５ｂ 熱電素子
２６ａ、２６ｂ 接続手段
２７ａ、２７ｂ 室外膨張弁
２８ａ、２８ｂ 整流回路
２９ａ、２９ｂ インバータ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 室内機制御部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 通信部
４０ 交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と同圧縮機を制御する制御手段とを備えた少なくとも1台の室外機と、少なくとも1台の室内機とが冷媒配管で接続されてなる空気調和装置であって、
前記室外機の前記圧縮機近傍に熱電素子が備えられ、同熱電素子は前記圧縮機の発熱により発電し、
前記室外機への電力供給が遮断された時、前記熱電素子で発電した電力が前記制御手段に供給され、同制御手段は当該室外機における運転停止処理を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記室外機には、一端が前記熱電素子に接続され他端が前記制御手段に接続される接続手段が備えられ、
前記室外機への電力供給が遮断された時、前記接続手段が前記熱電素子と前記制御手段とを接続するよう動作することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項１】
圧縮機と同圧縮機を制御する制御手段とを備えた少なくとも1台の室外機と、少なくとも1台の室内機とが冷媒配管で接続されてなる空気調和装置であって、
前記室外機の前記圧縮機近傍に熱電素子が備えられ、同熱電素子は前記圧縮機の発熱により発電し、
前記室外機への電力供給が遮断された時、前記熱電素子で発電した電力が前記制御手段に供給され、同制御手段は当該室外機における運転停止処理を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記室外機には、一端が前記熱電素子に接続され他端が前記制御手段に接続される接続手段が備えられ、
前記室外機への電力供給が遮断された時、前記接続手段が前記熱電素子と前記制御手段とを接続するよう動作することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２３３６００（Ｐ２０１２−２３３６００Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００４１５（Ｐ２０１１−１００４１５）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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