JP3792667B2 - 空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法 - Google Patents
空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機械室、電算機室、情報処理室など、発熱密度が高い装置が設置され、年間を通じて冷房空調を必要とする室内に設置される空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピユータや通信装置、情報処理装置の適正な動作環境を維持するために設置される空気調和装置には、その運転信頼性を確保するために、空気調和装置の動力源である電力の安定供給を目的として、電源の二重化や、非常用エンジンが配置される事例がある。
【０００３】
このような場合、商用電源の障害により空気調和装置に供給されるべき電源が一旦遮断されても、バックアップ電源による給電が開始されることにより、空気調和装置が再起動するような制御機構が、空気調和装置本体内あるいは、外部に設置される空気調和装置の制御装置に組み込まれ、空気調和装置は再起動するように設計されている。
また、この空気調和装置の電源としてのバックアップ装置に蓄電設備が用いられる事例もある（例えば、特許文献１参照。）.
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−７２２６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
商用電源の障害により、空気調和装置への給電が停止した場合のバックアップ電源装置を検討する際に、そのバックアップ時間の設定が問題となる。特に、蓄電装置によるバックアップを行う場合には、その蓄電容量を必要最小限に抑制することが経済的にも求められる。
【０００６】
一方、コンピュータや通信装置、情報処理装置の適正な動作環境については、装置の運用限界温度と通常の運用温度とには幅があり、緊急時にはこの運用限界温度を超えない範囲で室温を維持することが望まれる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたたものであり、空気調和装置の電源の状態を検出することにより、バックアップ電源からの供給であると判断した場合には、室内熱交換器用送風機のみの運転とすることで、建物躯体および室内に配置される機器等の冷蓄熱効果を活かしながら消費電力を抑制した運転を行うことができる空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源装置と、前記主電源が遮断された状態、もしくは前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態を検出する状態検出手段と、室内の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段により検知された温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度を超える場合は、前記室内許容温度を空気調和機の制御用設定温度とし、前記室内送風機とともに、前記圧縮機及び凝縮器用送風機とを運転することにより、冷房能力を発揮するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源装置と、前記主電源が遮断された状態、もしくは前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態を検出する状態検出手段と、室内の温度を検知する温度検知手段と、この温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度から一定の余裕温度を差し引いた、しきい温度を超えるまでは、上記しきい温度を空気調和機の制御用設定温度として、前記室内送風機、圧縮機及び凝縮器用送風機とを運転することにより、冷房能力を発揮する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源とを有する空気調和装置の運転制御方法において、前記主電源が遮断された状態か、または前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態かに応じて、前記圧縮機及び凝縮器用送風機の運転を停止し、前記室内送風機のみを運転するように制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源とを有する空気調和装置の運転制御方法において、室内の温度を検出し、該検出された温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度から一定の余裕温度を差し引いた、しきい温度を超えるまでは、上記しきい温度を空気調和装置の制御用設定温度とし、前記室内送風機、圧縮機及び凝縮器用送風機を運転することにより、冷房能力を発揮するように制御することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成を図１に示す第１実施形態に係る空気調和装置は、通常は主電源としての商用電源１により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機１００、冷媒凝縮用凝縮器２００、膨張弁１０２及び蒸発器１０１を配管７０で接続した冷凍サイクルと、蒸発器１０１により冷却された空気を空気調和装置が設置された室内に送風する室内送風機１０３と、凝縮器２００より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機２０１と、主電源である商用電源１の電源系統に接続されたバックアップ電源２と、商用電源１が遮断された状態を検出する状態検出手段としての停電検出手段３と、コントローラ１０４とを有している。
【００１５】
商用電源１は、給電線５０により停電検出手段、切替スイッチ４を介してコントローラ１０４に接続されている。
また、バックアップ電源２は給電線５０により切替スイッチ４を介してコントローラ１０４に接続されている。
切替スイッチ４は、通常は商用電源１側にコントローラ１０４が接続されるように切り替わっており、商用電源１の電源電圧が所定電圧以下まで低下した際にバックアップ電源２側に切り替わるように動作する。
【００１６】
コントローラ１０４は、停電検出手段３により検出された商用電源１の状態、すなわち商用電源１が遮断された状態に応じて、圧縮機１００及び凝縮器用送風機２０１の運転を停止し、室内送風機１０３のみを運転するように制御する。
コントローラ１０４は本発明の制御手段に相当する。
【００１７】
また、８０は温度センサであり、空気調和装置により空調制御される室内の温度を検知する。コントローラ１０４は、温度センサ８０により検知される温度に応じて、後述するように運転制御を行う。圧縮機１００、蒸発器１０１、膨張弁１０２、室内送風機１０３及びコントローラ１０４はユニット１０として一つの筐体内に収容されている。また、凝縮器２００及び凝縮器用送風機２０１で一つのユニット２０として一つの筐体内に収容されている。
【００１８】
次に、第１実施形態に係る空気調和装置の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。同図において、コントローラ１０４は、停電検出手段３の検出出力に基づいて空気調和装置の電源は商用電源１より供給されているか否かを判定する（ステップ３００）。ステップ３００の判定を肯定した場合には、運転モード１による運転を行う（ステップ３０１）。ここで「運転モード１」とは、冷凍サイクルの運転（室内送風機１０３及び凝縮機用送風機２０１の運転を含む。）により空調対象である室内を設定温度近傍に制御する通常の運転を意味するものとする。
【００１９】
また、ステップ３００の判定を否定した場合には、運転モードを運転モード２に変更して運転を行う（ステップ３０２）。ここで、「運転モード２」とは、圧縮機１００及び凝縮器用送風機２０１の運転を停止し、室内送風機１０３のみを運転する運転モードである。次いで、ステップ３０３では、空気調和装置への給電が有るか否かを判定する。空気調和装置への給電が有る場合にはさらに、ステップ３０４では、その給電は、商用電源１によるものか否かを判定する。
【００２０】
ステップ３０４で上記給電が、商用電源１によるものであると判定した場合には、運転モード２で運転し（ステップ３０５）、処理はステップ３０４に戻る。
また、ステップ３０４で上記給電が、商用電源１によるものでないと判定した場合には、運転モードを運転モード１に変更して空気調和装置の運転を行う。
【００２１】
以上のコントローラ１０４の動作により、空調制御対象となっている室内の温度は図６（Ａ）において実線で示すように制御される。すなわち、時刻ｔｉ以前までは、空気調和装置への電源供給は商用電源１により給電された状態にあり、空気調和装置は運転モード１により運転され、室内温度は室温設定値近傍の温度に制御された状態にある。
【００２２】
時刻ｔｉにおいて、商用電源１が遮断状態になり、バックアップ電源２のみによる運転になると、室内送風機１０３のみが運転される状態（運転モード２による運転）となる。この結果、室内温度は徐々に上昇し、商用電源１が復帰しない限りにおいて、時刻ｔｉ＋１において室内許容温度である、最悪室温許容値を超えてしまうこととなる。
【００２３】
これに対して従来の空気調和装置では、図６（Ｂ）に示すように、商用電源が遮断状態となる時刻ｔｎまでは、室内温度は、冷凍サイクルの運転により室温設定値近傍に制御される。商用電源が遮断状態となる時刻ｔｎで空気調和装置の電源は、バックアップ電源に切り替えられ、継続してバックアップ電源により制御用設定値を室温設定として通常運転と同様に空気調和装置を運転するので、バックアップ電源の容量がオーバーする時刻ｔｎ＋１まで室内温度は、室温設定値近傍に制御される。時刻ｔｎ＋１でバックアップ電源の容量がオーバーすると、室温は上昇し、時刻ｔｎ＋２で室内許容温度である、最悪室温許容値を超えることとなる。
【００２４】
ここで、従来の空気調和装置では、バックアップ電源による運転に切り替えた後も制御用設定温度を室温設定値にしたままで、冷凍サイクル及び各種送風機を駆動する通常運転を行うのに対し、本発明では、バックアップ電源に切り替えた後は、室内送風機のみを運転し、室内に蓄積されている冷蓄熱効果を利用して、空調制御を行うので、商用電源が遮断状態となった時点から最悪室温許容値を超えるまでの時間は、従来の空気調和装置より本発明に係る空気調和装置の方が長くすることができる。すなわち、室内温度が予め設定された最悪許容温度を超えない範囲でバックアップ時間を長くすることができる。
また、本発明による空気調和装置では、図６（Ａ）において点線で示すように、時刻ｔｉ＋１以前の時点、例えば、時刻ｔ0において、バックアップ電源の容量がオーバーとなり、その直後から急激に温度が上昇する場合がある。
しかしながら、この場合でも、図６（Ｂ）に示す従来装置の場合に比して室内許容温度を逸脱するまでの時間を延長することが可能となる場合がある。
【００２５】
本発明の第１実施形態に係る空気調和装置及びその運転制御方法によれば、建物本体及び室内に配置される機器等の冷蓄熱効果を活かしながら消費電力を抑制した運転を行うことができる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の構成を図２に示す。第２実施形態に係る空気調和装置が図１に示した空気調和装置と構成上、異なるのは、商用電源１が停遮断された状態を検出する停電検出手段３の代わりに、主電源である商用電源１が遮断され、バックアップ電源２により運転されている状態を検出する状態検出手段としての停電検出手段１３を設けた点と、制御手段としてのコントローラ１０４の機能が停電検出手段１３の出力に基づいて行う点であり、他の構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
また、コントローラ１０４が、温度センサ８０により検知される温度に応じて、後述するように運転制御を行う点についても第１実施の形態と同様である。
【００２７】
第２実施形態に係る空気調和装置の動作は図４に示すフローチャートのようである。この動作は、基本的には、第１実施形態に係る空気調和装置と同様であり、基本的に図３に示すフローチャートのとおりであるが、図４に示す動作は、ステップ３００、３０３、３０４Ａの判定には停電検出手段１３の出力に基づいて判定される点と、ステップ３０４の代わりにステップ３０４Ａとして「空気調和装置用電源がバックアップ電源より供給されているか否か」について判定する点が第１実施形態に係る空気調和装置の動作（図３）と異なる。
【００２８】
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置及びその運転制御方法によれば、第１実施形態により得られる効果に加えて、停電検出手段１３は、商用電源１が遮断され、かつバックアップ電源により空気調和装置に電源供給がされていることを検出することができるので、電源の切替状態を確実に把握でき、空調制御を適切に行うことができる。
【００２９】
次に、図１または図２に示す空気調和装置における他の動作例を図５のフローチャートを参照して説明する。同図において、コントローラ１０４は、停電検出手段３（または、停電検出手段１３）の検出出力に基づいて空気調和装置の電源は商用電源１より供給されているか否かを判定する（ステップ４００）。ステップ４００の判定を肯定した場合には、運転モード１による運転を行う（ステップ４０１）。
【００３０】
また、ステップ４００の判定を否定した場合には、運転モードを運転モード２に変更して運転を行う（ステップ４０２）。次いで、ステップ４０３では、空気調和装置への給電が有るか否かを判定する。空気調和装置への給電が有る場合にはさらに、ステップ４０４では、その給電は、バックアップ電源２によるものか否かを判定する。
【００３１】
ステップ４０４で上記給電が、バックアップ電源２によるものであると判定した場合には、運転モード２で運転し（ステップ４０５）、処理はステップ４０６に移行する。ステップ４０６では、温度センサ８０の検知出力を取り込み、空調制御対象となっている室内の温度が最悪許容温度以下であるか否かを判定する。ここで、「最悪許容温度」とは、空気調和装置を運転する際において、空調対象である室内の許容限界温度（本発明の室内許容温度に相当する。）をいうものとする。ステップ４０６の判定が肯定された場合には、処理はステップ４０４に戻る。
【００３２】
一方、ステップ４０４で空気調和装置に対する給電が、バックアップ電源２によるものでないと判定した場合には、運転モードを運転モード１に変更して空気調和装置の運転を行い（ステップ４０８）、処理はステップ４００に移行し、記述した処理を繰り返す。
また、ステップ４０６の判定が否定された場合には、コントローラ１０４の制御用設定温度を最悪許容温度に変更し（ステップ４０７）、次いで、運転モード１により運転を行い（ステップ４０８）、処理はステップ４００に戻る。
【００３３】
以上のコントローラ１０４の動作により、空調制御対象となっている室内の温度は図８に示すように制御される。すなわち、時刻ｔｊ以前までは、空気調和装置への電源供給は商用電源１により給電された状態にあり、空気調和装置は運転モード１により運転され、室内温度はコントローラ１０４により室温設定値（制御用設定温度）に制御された状態にある。
【００３４】
時刻ｔｊにおいて、商用電源１が遮断状態になり、バックアップ電源２のみによる運転になると、室内送風機１０３のみが運転される状態となる。この結果、室内温度は徐々に上昇し、時刻ｔｊ＋１において、室内温度が室内許容温度である最悪室温許容値を超えると、コントローラ１０４の目標設定温度は最悪許容温度に変更され、空気調和装置は運転モード１により運転され、室温は最悪許容温度近傍に制御される。ｔｊ＋１≦Ｔ≦ｔｊ＋２の時間Ｔが、商用電源１が遮断されてバックアップ電源２に空気調和装置の電源が切り替えられてからバックアップ電源２の容量がオーバーするまでの時間である。
【００３５】
次に、図１または図２に示す空気調和装置における他の動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。同図において、コントローラ１０４は、停電検出手段３（または、停電検出手段１３）の検出出力に基づいて空気調和装置の電源は商用電源１より供給されているか否かを判定する（ステップ５００）。ステップ５００の判定を肯定した場合には、運転モード１による運転を行う（ステップ５０１）。
【００３６】
また、ステップ５００の判定を否定した場合、すなわち商用電源１が遮断状態に有る場合には、コントローラ１０４の制御用設定温度を、標準設定温度から最悪許容温度から余裕幅となる温度ΔＴ（例えば、３℃）だけ減じた温度に変更する（ステップ５０２）。次いで、ステップ５０３では、空気調和装置への給電は、バックアップ電源２によるものか否かを判定する。
【００３７】
ステップ５０３で上記給電が、バックアップ電源２によるものであると判定した場合には、ステップ５０２で設定した制御用設定温度で運転モード１による運転、すなわち通常運転を行う。
また、ステップ５０３の判定を否定した場合、すなわち、商用電源１により運転されていると判定した場合には、コントローラ１０４は制御用設定温度を標準設定温度に変更し、運転モード１による運転を行い（ステップ５０４）、処理はステップ５００に戻る。
【００３８】
以上のコントローラ１０４の動作により、空調制御対象となっている室内の温度は図９に示すように制御される。すなわち、商用電源１が遮断状態となる時刻ｔｋ以前までは、空気調和装置への電源供給は商用電源１により給電された状態にあり、空気調和装置は運転モード１により運転され、室内温度はコントローラ１０４により室温設定値（制御用設定温度）に制御された状態にある。
【００３９】
時刻ｔｋにおいて、商用電源１が遮断状態になり、バックアップ電源２のみによる運転になると同時にコントローラ１０４の制御用設定温度は、最悪室温許容値より余裕幅ΔＴ（例えば、３℃）だけ減じたＴＸに変更され、室内はバックアップ電源２により運転モード１による運転が行われる。この結果、時刻ｔｋからバックアップ電源２の容量がオーバーする時刻Ｔｋ＋１までの期間では室温は設定温度ＴＸ近傍に制御される。
【００４０】
商用電源１が復帰した場合にはコントローラ１０４の制御用設定温度を標準設定温度に変更して運転モード１による運転を行うが、そうでない場合には時刻Ｔｋ＋１以降において、室温は設定値ＴＸ近傍から徐々に上昇することとなる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態によれば、空気調和機の駆動源である商用電力からの給電が断たれた場合においても、あらかじめ設定された室内の最悪許容温度を逸脱しない範囲では、空気調和機で消費される電力エネルギーを大幅に低減し、バックアップ電源の電源容量を低く設定することが可能になり、その結果として、省コスト、省スペースなバックアップ電源の構築が可能になるとともに、バックアップ電源の電源容量を消費しきるまでの時間を延長することが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、空気調和機の駆動源である商用電力からの給電が断たれた場合においても、あらかじめ設定された室内の最悪許容温度を逸脱しない範囲では、空気調和機で消費される電力エネルギーを大幅に低減し、バックアップ電源の電源容量を低く設定することが可能になり、その結果として、省コスト、省スペースなバックアップ電源の構築が可能になるとともに、バックアップ電源の電源容量を消費しきるまでの時間を延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す図。
【図２】 本発明の第２実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す図。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図４】 本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図５】 本発明の第１、第２の実施形態に係る空気調和装置の動作の他の例を示すフローチャート。
【図６】 本発明の第１、第２の実施形態に係る空気調和装置の動作のさらに他の例を示すフローチャート。
【図７】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の制御特性の一例を従来例と比較して示す特性図。
【図８】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の制御特性の他の例を示す特性図。
【図９】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の制御特性の更に他の例を示す特性図。
【符号の説明】
１…商用電源
２…バックアップ電源
３、１３…停電検出手段
１０、２０…ユニット
５０…給電線
６０…電力線
７０…配管
１００…圧縮機
１０１…蒸発器
１０２…膨張弁
１０３…室内送風機
１０４…コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機械室、電算機室、情報処理室など、発熱密度が高い装置が設置され、年間を通じて冷房空調を必要とする室内に設置される空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピユータや通信装置、情報処理装置の適正な動作環境を維持するために設置される空気調和装置には、その運転信頼性を確保するために、空気調和装置の動力源である電力の安定供給を目的として、電源の二重化や、非常用エンジンが配置される事例がある。
【０００３】
このような場合、商用電源の障害により空気調和装置に供給されるべき電源が一旦遮断されても、バックアップ電源による給電が開始されることにより、空気調和装置が再起動するような制御機構が、空気調和装置本体内あるいは、外部に設置される空気調和装置の制御装置に組み込まれ、空気調和装置は再起動するように設計されている。
また、この空気調和装置の電源としてのバックアップ装置に蓄電設備が用いられる事例もある（例えば、特許文献１参照。）.
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−７２２６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
商用電源の障害により、空気調和装置への給電が停止した場合のバックアップ電源装置を検討する際に、そのバックアップ時間の設定が問題となる。特に、蓄電装置によるバックアップを行う場合には、その蓄電容量を必要最小限に抑制することが経済的にも求められる。
【０００６】
一方、コンピュータや通信装置、情報処理装置の適正な動作環境については、装置の運用限界温度と通常の運用温度とには幅があり、緊急時にはこの運用限界温度を超えない範囲で室温を維持することが望まれる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたたものであり、空気調和装置の電源の状態を検出することにより、バックアップ電源からの供給であると判断した場合には、室内熱交換器用送風機のみの運転とすることで、建物躯体および室内に配置される機器等の冷蓄熱効果を活かしながら消費電力を抑制した運転を行うことができる空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源装置と、前記主電源が遮断された状態、もしくは前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態を検出する状態検出手段と、室内の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段により検知された温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度を超える場合は、前記室内許容温度を空気調和機の制御用設定温度とし、前記室内送風機とともに、前記圧縮機及び凝縮器用送風機とを運転することにより、冷房能力を発揮するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源装置と、前記主電源が遮断された状態、もしくは前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態を検出する状態検出手段と、室内の温度を検知する温度検知手段と、この温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度から一定の余裕温度を差し引いた、しきい温度を超えるまでは、上記しきい温度を空気調和機の制御用設定温度として、前記室内送風機、圧縮機及び凝縮器用送風機とを運転することにより、冷房能力を発揮する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源とを有する空気調和装置の運転制御方法において、前記主電源が遮断された状態か、または前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態かに応じて、前記圧縮機及び凝縮器用送風機の運転を停止し、前記室内送風機のみを運転するように制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源とを有する空気調和装置の運転制御方法において、室内の温度を検出し、該検出された温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度から一定の余裕温度を差し引いた、しきい温度を超えるまでは、上記しきい温度を空気調和装置の制御用設定温度とし、前記室内送風機、圧縮機及び凝縮器用送風機を運転することにより、冷房能力を発揮するように制御することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成を図１に示す第１実施形態に係る空気調和装置は、通常は主電源としての商用電源１により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機１００、冷媒凝縮用凝縮器２００、膨張弁１０２及び蒸発器１０１を配管７０で接続した冷凍サイクルと、蒸発器１０１により冷却された空気を空気調和装置が設置された室内に送風する室内送風機１０３と、凝縮器２００より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機２０１と、主電源である商用電源１の電源系統に接続されたバックアップ電源２と、商用電源１が遮断された状態を検出する状態検出手段としての停電検出手段３と、コントローラ１０４とを有している。
【００１５】
商用電源１は、給電線５０により停電検出手段、切替スイッチ４を介してコントローラ１０４に接続されている。
また、バックアップ電源２は給電線５０により切替スイッチ４を介してコントローラ１０４に接続されている。
切替スイッチ４は、通常は商用電源１側にコントローラ１０４が接続されるように切り替わっており、商用電源１の電源電圧が所定電圧以下まで低下した際にバックアップ電源２側に切り替わるように動作する。
【００１６】
コントローラ１０４は、停電検出手段３により検出された商用電源１の状態、すなわち商用電源１が遮断された状態に応じて、圧縮機１００及び凝縮器用送風機２０１の運転を停止し、室内送風機１０３のみを運転するように制御する。
コントローラ１０４は本発明の制御手段に相当する。
【００１７】
また、８０は温度センサであり、空気調和装置により空調制御される室内の温度を検知する。コントローラ１０４は、温度センサ８０により検知される温度に応じて、後述するように運転制御を行う。圧縮機１００、蒸発器１０１、膨張弁１０２、室内送風機１０３及びコントローラ１０４はユニット１０として一つの筐体内に収容されている。また、凝縮器２００及び凝縮器用送風機２０１で一つのユニット２０として一つの筐体内に収容されている。
【００１８】
次に、第１実施形態に係る空気調和装置の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。同図において、コントローラ１０４は、停電検出手段３の検出出力に基づいて空気調和装置の電源は商用電源１より供給されているか否かを判定する（ステップ３００）。ステップ３００の判定を肯定した場合には、運転モード１による運転を行う（ステップ３０１）。ここで「運転モード１」とは、冷凍サイクルの運転（室内送風機１０３及び凝縮機用送風機２０１の運転を含む。）により空調対象である室内を設定温度近傍に制御する通常の運転を意味するものとする。
【００１９】
また、ステップ３００の判定を否定した場合には、運転モードを運転モード２に変更して運転を行う（ステップ３０２）。ここで、「運転モード２」とは、圧縮機１００及び凝縮器用送風機２０１の運転を停止し、室内送風機１０３のみを運転する運転モードである。次いで、ステップ３０３では、空気調和装置への給電が有るか否かを判定する。空気調和装置への給電が有る場合にはさらに、ステップ３０４では、その給電は、商用電源１によるものか否かを判定する。
【００２０】
ステップ３０４で上記給電が、商用電源１によるものであると判定した場合には、運転モード２で運転し（ステップ３０５）、処理はステップ３０４に戻る。
また、ステップ３０４で上記給電が、商用電源１によるものでないと判定した場合には、運転モードを運転モード１に変更して空気調和装置の運転を行う。
【００２１】
以上のコントローラ１０４の動作により、空調制御対象となっている室内の温度は図６（Ａ）において実線で示すように制御される。すなわち、時刻ｔｉ以前までは、空気調和装置への電源供給は商用電源１により給電された状態にあり、空気調和装置は運転モード１により運転され、室内温度は室温設定値近傍の温度に制御された状態にある。
【００２２】
時刻ｔｉにおいて、商用電源１が遮断状態になり、バックアップ電源２のみによる運転になると、室内送風機１０３のみが運転される状態（運転モード２による運転）となる。この結果、室内温度は徐々に上昇し、商用電源１が復帰しない限りにおいて、時刻ｔｉ＋１において室内許容温度である、最悪室温許容値を超えてしまうこととなる。
【００２３】
これに対して従来の空気調和装置では、図６（Ｂ）に示すように、商用電源が遮断状態となる時刻ｔｎまでは、室内温度は、冷凍サイクルの運転により室温設定値近傍に制御される。商用電源が遮断状態となる時刻ｔｎで空気調和装置の電源は、バックアップ電源に切り替えられ、継続してバックアップ電源により制御用設定値を室温設定として通常運転と同様に空気調和装置を運転するので、バックアップ電源の容量がオーバーする時刻ｔｎ＋１まで室内温度は、室温設定値近傍に制御される。時刻ｔｎ＋１でバックアップ電源の容量がオーバーすると、室温は上昇し、時刻ｔｎ＋２で室内許容温度である、最悪室温許容値を超えることとなる。
【００２４】
ここで、従来の空気調和装置では、バックアップ電源による運転に切り替えた後も制御用設定温度を室温設定値にしたままで、冷凍サイクル及び各種送風機を駆動する通常運転を行うのに対し、本発明では、バックアップ電源に切り替えた後は、室内送風機のみを運転し、室内に蓄積されている冷蓄熱効果を利用して、空調制御を行うので、商用電源が遮断状態となった時点から最悪室温許容値を超えるまでの時間は、従来の空気調和装置より本発明に係る空気調和装置の方が長くすることができる。すなわち、室内温度が予め設定された最悪許容温度を超えない範囲でバックアップ時間を長くすることができる。
また、本発明による空気調和装置では、図６（Ａ）において点線で示すように、時刻ｔｉ＋１以前の時点、例えば、時刻ｔ0において、バックアップ電源の容量がオーバーとなり、その直後から急激に温度が上昇する場合がある。
しかしながら、この場合でも、図６（Ｂ）に示す従来装置の場合に比して室内許容温度を逸脱するまでの時間を延長することが可能となる場合がある。
【００２５】
本発明の第１実施形態に係る空気調和装置及びその運転制御方法によれば、建物本体及び室内に配置される機器等の冷蓄熱効果を活かしながら消費電力を抑制した運転を行うことができる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の構成を図２に示す。第２実施形態に係る空気調和装置が図１に示した空気調和装置と構成上、異なるのは、商用電源１が停遮断された状態を検出する停電検出手段３の代わりに、主電源である商用電源１が遮断され、バックアップ電源２により運転されている状態を検出する状態検出手段としての停電検出手段１３を設けた点と、制御手段としてのコントローラ１０４の機能が停電検出手段１３の出力に基づいて行う点であり、他の構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
また、コントローラ１０４が、温度センサ８０により検知される温度に応じて、後述するように運転制御を行う点についても第１実施の形態と同様である。
【００２７】
第２実施形態に係る空気調和装置の動作は図４に示すフローチャートのようである。この動作は、基本的には、第１実施形態に係る空気調和装置と同様であり、基本的に図３に示すフローチャートのとおりであるが、図４に示す動作は、ステップ３００、３０３、３０４Ａの判定には停電検出手段１３の出力に基づいて判定される点と、ステップ３０４の代わりにステップ３０４Ａとして「空気調和装置用電源がバックアップ電源より供給されているか否か」について判定する点が第１実施形態に係る空気調和装置の動作（図３）と異なる。
【００２８】
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置及びその運転制御方法によれば、第１実施形態により得られる効果に加えて、停電検出手段１３は、商用電源１が遮断され、かつバックアップ電源により空気調和装置に電源供給がされていることを検出することができるので、電源の切替状態を確実に把握でき、空調制御を適切に行うことができる。
【００２９】
次に、図１または図２に示す空気調和装置における他の動作例を図５のフローチャートを参照して説明する。同図において、コントローラ１０４は、停電検出手段３（または、停電検出手段１３）の検出出力に基づいて空気調和装置の電源は商用電源１より供給されているか否かを判定する（ステップ４００）。ステップ４００の判定を肯定した場合には、運転モード１による運転を行う（ステップ４０１）。
【００３０】
また、ステップ４００の判定を否定した場合には、運転モードを運転モード２に変更して運転を行う（ステップ４０２）。次いで、ステップ４０３では、空気調和装置への給電が有るか否かを判定する。空気調和装置への給電が有る場合にはさらに、ステップ４０４では、その給電は、バックアップ電源２によるものか否かを判定する。
【００３１】
ステップ４０４で上記給電が、バックアップ電源２によるものであると判定した場合には、運転モード２で運転し（ステップ４０５）、処理はステップ４０６に移行する。ステップ４０６では、温度センサ８０の検知出力を取り込み、空調制御対象となっている室内の温度が最悪許容温度以下であるか否かを判定する。ここで、「最悪許容温度」とは、空気調和装置を運転する際において、空調対象である室内の許容限界温度（本発明の室内許容温度に相当する。）をいうものとする。ステップ４０６の判定が肯定された場合には、処理はステップ４０４に戻る。
【００３２】
一方、ステップ４０４で空気調和装置に対する給電が、バックアップ電源２によるものでないと判定した場合には、運転モードを運転モード１に変更して空気調和装置の運転を行い（ステップ４０８）、処理はステップ４００に移行し、記述した処理を繰り返す。
また、ステップ４０６の判定が否定された場合には、コントローラ１０４の制御用設定温度を最悪許容温度に変更し（ステップ４０７）、次いで、運転モード１により運転を行い（ステップ４０８）、処理はステップ４００に戻る。
【００３３】
以上のコントローラ１０４の動作により、空調制御対象となっている室内の温度は図８に示すように制御される。すなわち、時刻ｔｊ以前までは、空気調和装置への電源供給は商用電源１により給電された状態にあり、空気調和装置は運転モード１により運転され、室内温度はコントローラ１０４により室温設定値（制御用設定温度）に制御された状態にある。
【００３４】
時刻ｔｊにおいて、商用電源１が遮断状態になり、バックアップ電源２のみによる運転になると、室内送風機１０３のみが運転される状態となる。この結果、室内温度は徐々に上昇し、時刻ｔｊ＋１において、室内温度が室内許容温度である最悪室温許容値を超えると、コントローラ１０４の目標設定温度は最悪許容温度に変更され、空気調和装置は運転モード１により運転され、室温は最悪許容温度近傍に制御される。ｔｊ＋１≦Ｔ≦ｔｊ＋２の時間Ｔが、商用電源１が遮断されてバックアップ電源２に空気調和装置の電源が切り替えられてからバックアップ電源２の容量がオーバーするまでの時間である。
【００３５】
次に、図１または図２に示す空気調和装置における他の動作例を図６のフローチャートを参照して説明する。同図において、コントローラ１０４は、停電検出手段３（または、停電検出手段１３）の検出出力に基づいて空気調和装置の電源は商用電源１より供給されているか否かを判定する（ステップ５００）。ステップ５００の判定を肯定した場合には、運転モード１による運転を行う（ステップ５０１）。
【００３６】
また、ステップ５００の判定を否定した場合、すなわち商用電源１が遮断状態に有る場合には、コントローラ１０４の制御用設定温度を、標準設定温度から最悪許容温度から余裕幅となる温度ΔＴ（例えば、３℃）だけ減じた温度に変更する（ステップ５０２）。次いで、ステップ５０３では、空気調和装置への給電は、バックアップ電源２によるものか否かを判定する。
【００３７】
ステップ５０３で上記給電が、バックアップ電源２によるものであると判定した場合には、ステップ５０２で設定した制御用設定温度で運転モード１による運転、すなわち通常運転を行う。
また、ステップ５０３の判定を否定した場合、すなわち、商用電源１により運転されていると判定した場合には、コントローラ１０４は制御用設定温度を標準設定温度に変更し、運転モード１による運転を行い（ステップ５０４）、処理はステップ５００に戻る。
【００３８】
以上のコントローラ１０４の動作により、空調制御対象となっている室内の温度は図９に示すように制御される。すなわち、商用電源１が遮断状態となる時刻ｔｋ以前までは、空気調和装置への電源供給は商用電源１により給電された状態にあり、空気調和装置は運転モード１により運転され、室内温度はコントローラ１０４により室温設定値（制御用設定温度）に制御された状態にある。
【００３９】
時刻ｔｋにおいて、商用電源１が遮断状態になり、バックアップ電源２のみによる運転になると同時にコントローラ１０４の制御用設定温度は、最悪室温許容値より余裕幅ΔＴ（例えば、３℃）だけ減じたＴＸに変更され、室内はバックアップ電源２により運転モード１による運転が行われる。この結果、時刻ｔｋからバックアップ電源２の容量がオーバーする時刻Ｔｋ＋１までの期間では室温は設定温度ＴＸ近傍に制御される。
【００４０】
商用電源１が復帰した場合にはコントローラ１０４の制御用設定温度を標準設定温度に変更して運転モード１による運転を行うが、そうでない場合には時刻Ｔｋ＋１以降において、室温は設定値ＴＸ近傍から徐々に上昇することとなる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態によれば、空気調和機の駆動源である商用電力からの給電が断たれた場合においても、あらかじめ設定された室内の最悪許容温度を逸脱しない範囲では、空気調和機で消費される電力エネルギーを大幅に低減し、バックアップ電源の電源容量を低く設定することが可能になり、その結果として、省コスト、省スペースなバックアップ電源の構築が可能になるとともに、バックアップ電源の電源容量を消費しきるまでの時間を延長することが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、空気調和機の駆動源である商用電力からの給電が断たれた場合においても、あらかじめ設定された室内の最悪許容温度を逸脱しない範囲では、空気調和機で消費される電力エネルギーを大幅に低減し、バックアップ電源の電源容量を低く設定することが可能になり、その結果として、省コスト、省スペースなバックアップ電源の構築が可能になるとともに、バックアップ電源の電源容量を消費しきるまでの時間を延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す図。
【図２】 本発明の第２実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す図。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図４】 本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図５】 本発明の第１、第２の実施形態に係る空気調和装置の動作の他の例を示すフローチャート。
【図６】 本発明の第１、第２の実施形態に係る空気調和装置の動作のさらに他の例を示すフローチャート。
【図７】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の制御特性の一例を従来例と比較して示す特性図。
【図８】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の制御特性の他の例を示す特性図。
【図９】 本発明の実施形態に係る空気調和装置の制御特性の更に他の例を示す特性図。
【符号の説明】
１…商用電源
２…バックアップ電源
３、１３…停電検出手段
１０、２０…ユニット
５０…給電線
６０…電力線
７０…配管
１００…圧縮機
１０１…蒸発器
１０２…膨張弁
１０３…室内送風機
１０４…コントローラ
Claims (4)
- 通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、
前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、
前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、
前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源装置と、
前記主電源が遮断された状態、もしくは前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態を検出する状態検出手段と、
室内の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段により検知された温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度を超える場合は、前記室内許容温度を空気調和機の制御用設定温度とし、前記室内送風機とともに、前記圧縮機及び凝縮器用送風機とを運転することにより、冷房能力を発揮するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする空気調和装置。 - 通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、
前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、
前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、
前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源装置と、
前記主電源が遮断された状態、もしくは前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態を検出する状態検出手段と、
室内の温度を検知する温度検知手段と、
この温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、
前記室内許容温度から一定の余裕温度を差し引いた、しきい温度を超えるまでは、上記しきい温度を空気調和機の制御用設定温度として、前記室内送風機、圧縮機及び凝縮器用送風機とを運転することにより、冷房能力を発揮する制御手段と、
を有することを特徴とする空気調和装置。 - 通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源とを有する空気調和装置の運転制御方法において、
前記主電源が遮断された状態か、または前記主電源が遮断され、前記バックアップ電源により運転されている状態かに応じて、前記圧縮機及び凝縮器用送風機の運転を停止し、前記室内送風機のみを運転するように制御することを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。 - 通常は主電源により電源供給される空気調和装置であって、圧縮機、冷媒凝縮用凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管で接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器により冷却された空気を室内に送風する室内送風機と、前記凝縮器より発生する熱を外部に放出する凝縮器用送風機と、前記主電源の電源系統に接続されたバックアップ電源とを有する空気調和装置の運転制御方法において、
室内の温度を検出し、該検出された温度計測値と、予め設定された室内許容温度とを比較し、前記室内許容温度から一定の余裕温度を差し引いた、しきい温度を超えるまでは、上記しきい温度を空気調和装置の制御用設定温度とし、前記室内送風機、圧縮機及び凝縮器用送風機を運転することにより、冷房能力を発揮するように制御することを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
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