JP2001241736A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用電源とエネルギ蓄積手段からエネルギ供
給を受けながら空調運転を行う空気調和機の運転費用低
減を図ること。 【解決手段】 蓄電池２、蓄熱槽４など複数のエネルギ
蓄積手段を設け、状況に応じて選択したエネルギ蓄積手
段からのエネルギ供給を受けて空調運転を行うようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源からの電
力供給を受けて蓄電池など複数のエネルギ蓄積手段を用
いた空気調和機において、空調運転に適したエネルギ蓄
積手段を選択し、エネルギを供給しながら運転する空気
調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、特開平１１−７５３２８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の構
成を示している。蓄電式空気調和装置は、インバータ室
外機５０と、室内機（図示省略）と、蓄電ユニット６０
と、コントローラ部７０とを有している。

【０００３】インバータ室外機５０は、冷凍サイクル装
置のコンプレッサ５１ならびにコンプレッサモータ５２
と、電力制御部５３とを有している。

【０００４】電力制御部５３は、リアクトル５４と、整
流回路５５と平滑回路５６とによるコンバータ部５７
と、スイッチングトランジスタ等によるインバータ回路
５８とにより構成され、ブレーカ１０１、主電磁継電器
１０２を介して商用電源１００より電力の供給を受け、
２次電力用の蓄電ユニット６０の蓄電池６１の充電と、
商用電源１００あるいは蓄電ユニット６０の電力制御を
行って冷凍サイクルのコンプレッサモータ５２の回転数
を制御する。

【０００５】蓄電ユニット６０は、２次電源をなす蓄電
池（２次電池）６１と、充電用電磁継電器６２と定電流
回路６３とによる充電回路６４と、直流スイッチ６６と
電圧変換器６７とによる放電回路６８とにより構成され
ている。

【０００６】コントローラ部７０は、電圧検出部７１と
電圧指令部７２とコンバータ制御部７３とによる電力コ
ントローラ７５と、空調コントローラ７４とにより構成
され、リモートコントローラ８０から指令を受け、コン
バータドライブ回路８１を介して電力制御部５３のコン
バータ部５７の制御を行うと共に、インバータドライブ
回路８２を介してインバータ回路５８の制御を行い、さ
らに、蓄電ユニット６０の充電用電磁継電器６２と直流
スイッチ６６の制御を行う。ている。

【０００７】つぎに、上述の構成によるインバータ室外
機５０の動作について説明する。主電磁継電器１０２が
閉じられると、商用電源１００の交流は、リアクトル５
４を介して整流回路５５に通電されて直流に変換され、
平滑回路５６にて平滑されてインバータ回路５８に入力
される。インバータドライブ回路８２は、空調コントロ
ーラ７４からの回転数指令を受けてコンプレッサモータ
５２の回転数が指令の回転数になるよう、インバータ回
路５８のスイッチング素子をオンオフ制御する。インバ
ータ回路５８からは所定周波数の交流電力である制御電
力が出力される。空調運転は、リモートコントローラ８
０からの運転指令が空調コントローラ７４に入力され、
空気調和機に必要なアクチュエータの動作と共に、コン
プレッサモータ５２の回転数制御の下に行われる。

【０００８】コンバータ部５７は、ＰＷＭ（Pulse Widt
h Modulation）制御方式よる動作にて平滑回路５６の直
流電圧を昇降圧させる。この直流電圧の昇降圧は、電圧
指令部７２からコンバータ制御部７３に指令を出し、電
圧検出部７１にて平滑電圧をモニタし、コンバータドラ
イブ回路８１にてコンバータ部５７のトランジスタを駆
動することで、目標値に制御される。コンバータ部５７
はコンプレッサモータ５２の駆動に必要な直流電圧に昇
圧し、インバータ回路５８はこの直流電圧を任意の周波
数および交流電圧に変換してコンプレッサモータ５２を
駆動する。

【０００９】蓄電池６１への充電は、充電用電磁継電器
６２を閉じ、コンバータ部５７にて商用電源１００の交
流を蓄電池６１の充電に必要な直流電圧に降圧し、定電
流源の動作にて行われる。蓄電池６１からの放電は、空
調運転時に行われる。リモートコントローラ８０からの
運転指令が空調コントローラ７４に入力されると、直流
スイッチ６６を閉じて蓄電池６１の２次電源を電圧変換
器６７にて必要な電圧に昇圧させ、これをインバータ回
路５８に入力する。以降、空調コントローラ７４によっ
て通常の空調運転が行われる。

【００１０】図６は、特開平６−８２１１４号公報に開
示された蓄熱式空気調和システムの冷媒回路を示してい
る。この蓄熱式空気調和システムは、圧縮機２００と、
四方弁２０１と、室内側熱交換器２０２と、室外側熱交
換器２０３と、蓄熱槽２０４と、室内側熱交換器２０２
と室外側熱交換器２０３との間に配設された第１の膨張
機構２０５と、第１の膨張機構２０５と室外側熱交換器
２０３との間に配設されて冷媒の流れを制御する第１の
電磁弁２０６と、第１の電磁弁２０６と室外側熱交換器
２０３の間から分岐し蓄熱槽２０４の入口側に接続する
第１の分岐配管２０７の途中に設けられた第２の膨張機
構２０８と、第１の膨張機構２０５と第１の電磁弁２０
６との間から分岐し蓄熱槽２０４の出口側に接続する第
２の分岐配管２０９の途中に設けられた第２の電磁弁２
１０と、第２の電磁弁２１０と蓄熱槽２０４の出口側の
接続管から分岐し室内側熱交換器２０２と四方弁２０１
との間に接続する第３の分岐配管２１１の途中に設けら
れた第３の電磁弁２１２とを有している。

【００１１】つぎに、上述の構成による蓄熱式空気調和
システムの動作について説明する。通常の冷房時には、
第２の電磁弁２１０と第３の電磁弁２１２が閉じられ、
第１の電磁弁２０６が開弁し、圧縮機２００より吐出さ
れた高温の冷媒ガスは、四方弁２０１を経由して室外側
熱交換器２０３へ流れ、室外側熱交換器２０３で放熱凝
縮し、第１の電磁弁２０６を経て第１の膨張機構２０５
で減圧される。その後、冷媒は、室内側熱交換器２０２
で吸熱蒸発し、四方弁２０１を経由して圧縮機２００へ
戻る。

【００１２】蓄熱（冷房）時には、第２の電磁弁２１０
と第１の電磁弁２０６が閉じられ、第３の電磁弁２１２
が開弁し、圧縮機２００より吐出された高温の冷媒ガス
は、四方弁２０１を経由して室外側熱交換器２０３へ流
れて室外側熱交換器２０３で放熱凝縮し、第１の分岐配
管２０７を経て第２の膨張弁２０８にも流れ、第２の膨
張機構２０８によって減圧され、蓄熱槽２０４で吸熱蒸
発する。これにより、蓄熱槽２０４に熱（冷気）が蓄え
られる。この後、冷媒は、第３の電磁弁２１２、第３の
分岐配管２１１および四方弁２０１を経由して圧縮機２
００へ戻る。

【００１３】夏場の夜間の蓄熱利用（冷房）時には、第
３の電磁弁２１２と第１の電磁弁２０６が閉じられ、第
２の電磁弁２１０が開弁し、圧縮機２００より吐出され
た高温の冷媒ガスは、四方弁２０１を経由して室外側熱
交換器２０３へ流れて室外側熱交換器２０３で放熱凝縮
され、さらに蓄熱槽入口側への第１の分岐配管２０７を
経て全開となった第２の膨張機構２０８を経由して蓄熱
槽２０４へ流入し放熱凝縮する。さらに第２の電磁弁２
１０、液配管側から蓄熱槽出口側への第２の分岐配管２
０９を経由して第１の膨張機構２０５で減圧されて室内
側熱交換器２０２へ流入して吸熱蒸発し、その後、四方
弁２０１を経由して圧縮機２００へ戻る。この時、蓄熱
槽２０４の熱（冷気）を凝縮側として利用するため、圧
縮機２００の吐出圧力が下げられ、非常に効率のよい運
転状態となる。そのため、通常の冷房運転時の約１／２
の消費電力で通常と同じ冷房能力を出力することが可能
になる。

【００１４】通常の暖房時には、圧縮機２００より吐出
された高温の冷媒ガスは四方弁２０１を経由して室内側
熱交換器２０２で放熱凝縮し、第１の膨張機構２０５で
減圧された後、開弁している第１の電磁弁２０６を経て
室外側熱交換器２０３へ流れ、室外側熱交換器２０３で
吸熱蒸発された冷媒ガスは四方弁２０１を経由して圧縮
機２００に戻る。

【００１５】冬場の夜間の蓄熱時（暖房）、圧縮機２０
０より吐出された高温の冷媒ガスは四方弁２０１を経由
してガス配管側から蓄熱槽２０４出口側への第３の分岐
配管２１１および第３の電磁弁２１２を経て蓄熱槽２０
４で放熱凝縮され、蓄熱槽２０４に熱が蓄えられ、第２
の膨張機構２０８で減圧された後、蓄熱槽入口側への第
１の分岐配管２０７を経て、室外側熱交換器２０３で吸
熱蒸発され、四方弁２０１を経由して圧縮機２００へ戻
る。第１の電磁弁２０６および第２の電磁弁２１０は全
閉となっており冷媒は流れない。

【００１６】冬場の昼間の蓄熱利用時（暖房）には、圧
縮機２００より吐出された高温の冷媒ガスは、四方弁２
０１を経由して室内側熱交換器２０２に流れて室内側熱
交換器２０２で放熱凝縮され、第１の膨張機構２０５で
減圧され、液配管側から蓄熱槽出口側への第２の分岐配
管２０９、第２の電磁弁２１０を経て蓄熱槽２０４へ流
れ、蓄熱槽２０４で吸熱蒸発し、全開となった第２の膨
張機構２０８を経由して蓄熱槽入口側への第１の分岐配
管２０７を経て室外側熱交換器２０３へ流入して室外側
熱交換器２０３で吸熱蒸発し、四方弁２０１を経由して
圧縮機２００に戻る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】蓄熱を利用した空気調
和機は、夏場の冷房時には外気温度の低い深夜に深夜電
力を利用して氷を作り、外気温度の高い昼に、このエネ
ルギを放出するので、空気調和機の運転効率が高くなる
といったメリットがある。しかし、従来の蓄熱式空気調
和機では、冬場の暖房時には、地中の温度が低いこと
や、蓄熱温度を高くすると蒸気による放熱量が増加して
蓄熱に多くのエネルギを必要としたり、保温のために断
熱材を厚くする必要から蓄熱槽自体の外形が大きくなる
ことで、設備および運転費用が大幅にアップしてしまう
などの問題点があった。

【００１８】また、蓄熱のみを利用した空気調和機で
は、前日の深夜に十分なエネルギを貯えられなかった場
合や、昼間に予測以上に蓄積エネルギを放出した場合
は、ピークカット、ピークシフト運転が十分できないな
どの問題点があった。

【００１９】また、従来の蓄熱式空気調和機では、ピー
クカット、ピークシフト運転は、あらかじめ設定された
プログラムにて動作しており、運転モード変更には、プ
ログラムの変更が必要となり、煩わしさや手間がかかる
などの問題点があった。さらに、現在のエネルギ供給源
が何であるかや、その残量を示す表示手段がなく、空気
調和機の使用者が運転状態を知る方法がないなどの問題
点があった。

【００２０】また、従来の蓄熱式空気調和機は、エネル
ギ蓄積手段を一つしか有しておらず、季節や使用者の地
域などの使用環境に配慮していなかったため、空気調和
機のピークシフト、ピークカット運転を行っても、十分
な電気料金の低減効果が得られないなどの問題点があっ
た。

【００２１】また、従来の蓄熱式空気調和機では、使用
者の不在時や、春または秋などの季節によっては空気調
和機の使用電力が低くなり、蓄積エネルギに余剰が生じ
てしまうが、空気調和機のみしか使用することができな
いため、翌日あるいはそれ以降の空調運転時まで保持し
続けなければならないなど十分にエネルギ蓄積システム
を活用することができないなどの問題点があった。

【００２２】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、空気調和機の運転の費用（電気
料金）をより安価にするともに、エネルギを蓄積・保持
するための費用もより少なくすることができて効率の良
い空調運転を実現することができ、また使用者の住む地
域や季節などの環境を考慮して空調運転の費用をより安
価とすることができ、また、多くの安価な深夜電力を活
用して空気調和機の運転費用の低減を図ることができる
と共に、突然の空気調和機の運転停止を防止でき、ま
た、夜間の安価な電力を他の電気機器に供給して他の電
気機器の電気料金の低減が可能で、また、停電時など空
気調和機以外の優先度の高い電気機器への電力供給が可
能で、さらには、新たに蓄電池などのエネルギ蓄積手段
を設置する必要がなく、使用者の負担を抑えることがで
き、しかも、使用者にとって使い勝手がよく、他の電気
機器への電力供給時間を長くすることができ、停電時な
ど空気調和機の出力を下げて長時間運転を行うことがで
き、突然の運転停止を防止することができる空気調和機
を得ることを目的としている。

【００２３】

【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機は、商用電源からの電
力供給を受けてエネルギを蓄積する複数のエネルギ蓄積
手段と、前記複数のエネルギ蓄積手段の中から選択する
選択手段とを備え、空調運転時に選択したエネルギ蓄積
手段からエネルギ供給を受けて運転するものである。

【００２４】つぎの発明による空気調和機は、商用電源
の交流を直流に変換する整流回路と、直流を平滑する平
滑回路と、平滑された直流を任意の電圧・周波数の交流
に変換し電動機に電力を供給するインバータ回路と、複
数のエネルギ蓄積手段と、冷媒回路とを備え、前記複数
のエネルギ蓄積手段は、平滑回路に２次電源を供給する
電圧制御手段を有する蓄電手段と、冷媒回路内に熱供給
する蓄熱手段とから構成され、前記選択手段は前記蓄電
手段と前記蓄熱手段のいずれかを選択するものである。

【００２５】つぎの発明による空気調和機は、前記選択
手段が前記複数のエネルギ蓄積手段からのエネルギの供
給を受けながら空調運転に要する使用予測電力量、また
は電気料金の比較結果より選択するエネルギ蓄積手段を
決定するものである。

【００２６】つぎの発明による空気調和機は、前記選択
手段が選択条件を使用環境の変化に応じて決定するもの
である。

【００２７】つぎの発明による空気調和機は、前記選択
手段が、エネルギ蓄積手段の蓄積エネルギの残量に応じ
てエネルギ蓄積手段選択および切換を行うものである。

【００２８】つぎの発明による空気調和機は、前記蓄電
手段の蓄積エネルギを空気調和機以外の電気機器に供給
する切換手段を有しているものである。

【００２９】つぎの発明による空気調和機は、前記切換
手段が空調運転停止時に切換えを行うものである。

【００３０】つぎの発明による空気調和機は、前記蓄電
手段の蓄積エネルギを空気調和機以外の電気機器へ供給
する場合の供給先および電力残量を表示する表示手段を
有するものである。

【００３１】

【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機の実施の形態を詳細に説明す
る。

【００３２】図１は、この発明による空気調和機の実施
の形態を示している。この空気調和機は、電動機駆動回
路１に付属する蓄電池（２次電源）２と、冷媒回路３に
付属する蓄熱槽４による複数のエネルギ蓄積手段を備え
ており、空調制御部１５の指令によってそれらエネルギ
蓄積手段が選択的に使用される。冷媒回路３は図６に示
されている従来のものと同等のもので構成することがで
きる。

【００３３】空調制御部１５は、電動機駆動回路１と冷
媒回路３の制御を行う空調制御回路５と、エネルギ蓄積
手段の選択手段６と、切換スイッチ１２の開閉を行って
蓄電池２より他の電気機器に電力供給を行う切換手段７
と、空気調和機の運転状態、空気調和機以外の電力供給
先と電力残量などを表示する表示部８と、空気調和機の
運転・停止や温度設定などを行う操作部９と、カレン
ダ、時計の他、その日の運転時間など運転に関する時間
情報を記憶している空調用スケジュールタイマ１０と、
空気調和機の設定温度や、昼の空調運転に要した消費電
力およびエネルギ蓄積手段からの供給エネルギ量を記憶
する運転状態記憶部１１とを有している。

【００３４】選択手段６は、切換スイッチ１３、１４の
開閉を行って空調運転に適したエネルギ蓄積手段を選択
するものであり、空調運転に要する消費電力、蓄積エネ
ルギの残量、電気料金などを予測して複数のエネルギ蓄
積手段の中から安価な運転が可能なエネルギ蓄積手段の
選択・切換を行う機能を有している。

【００３５】図２は、電動機駆動回路１の内部構成を示
している。電動機駆動回路１は、１次電源である商用電
源１００より電力供給される整流回路２１と、力率改善
リアクトル２２と、平滑回路２３と、インバータ回路２
４とを有し、圧縮機に搭載されるている電動機５０に供
給する電力を制御する。

【００３６】交流の商用電源１００がダイオードで構成
される整流回路２１に入力され、整流回路２１の出力側
に波形成形を行う力率改善リアクトル２２、直流電圧を
平滑する平滑回路２３が接続されている。インバータ回
路２４は、トランジスタなどのスイッチング素子とダイ
オードより構成され、平滑回路２３に接続されて直流電
力の供給を受ける。スイッチング素子として、ＭＯＳＦ
ＥＴ、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタなどがある。

【００３７】電動機駆動回路１は、電動機制御回路２
５、インバータ制御回路２６を有しており、インバータ
制御回路２６はインバータ回路２４の出力波形生成とス
イッチング素子を駆動するための信号を出力する。ま
た、電動機駆動回路１は、直流スイッチ２７、蓄電池用
のコンバータ回路２８、コンバータ制御回路２９を有し
ている。コンバータ回路２８はトランジスタ、ダイオー
ド、リアクトルより構成され、直流スイッチ２７を介し
て平滑回路２３と蓄電池２とに接続され、コンバータ制
御回路２９が出力する駆動信号を入力する。蓄電池２
は、１個の電池セルを直列接続して構成される。たとえ
ば、１個の電池セルの出力電圧が４（Ｖ）とすると、２
７セルの直列接続で１０８（Ｖ）出力の蓄電池が得られ
る。

【００３８】また、電動機駆動回路１は、平滑回路２３
の両端電圧を検出する母線電圧検出回路３０と、入力電
圧検出回路を備え、入力電流と入力電圧から空気調和機
の入力電力を算出する電力検出回路３１と、蓄電池２の
両端電圧を検出する蓄電池電圧検出回路３２とを有して
いる。蓄電池電圧検出回路３２で、蓄電池２の両端の電
圧を検出する。

【００３９】電動機制御回路２５は、母線電圧検出回路
３０、蓄電池電圧検出回路３２の出力信号を入力し、イ
ンバータ制御回路２６とコンバータ制御回路２９に指令
信号を出力する。電動機駆動回路１は、空気調和機の室
外ユニットに搭載され、その他、アクチュエータ等、空
気調和機に必要な構成要素は備えている（図示せず）。

【００４０】つぎに、上述の構成による空気調和装置の
動作について説明する。空調運転の運転・停止情報や時
間情報がスケジュールタイマ１０から空調制御回路５に
出力される。

【００４１】空調運転の場合、空調制御回路５から、電
動機駆動回路１に運転指令を出力すると共に冷媒回路３
を駆動制御する。選択手段６は、空調運転に要する消費
電力、電気料金などを予測して複数のエネルギ蓄積シス
テムの中から適当な手段の選択・切換を行う。また、空
調運転は、スケジュールタイマ１０の他、使用者が表示
部８を確認しながら操作部９からの設定により運転・停
止を行うこともできる。

【００４２】エネルギ蓄積手段のうち蓄電方式を選択す
る場合には、切換スイッチ１３を閉じて蓄電池２を選択
し、充電・放電制御を行う。これに対し、蓄熱方式を選
択する場合には、切換スイッチ１４を閉じて蓄熱槽４を
選択し、蓄熱槽４の蓄熱・放熱制御を行う。ここでは、
蓄電池２か蓄熱槽４のうちいずれか一方を選択し、切換
スイッチ１３、１４によって切り替えを行っているが、
蓄電池２と蓄熱槽４の両方にエネルギが蓄積されている
場合には、両方を使用して空調運転を行うこともでき
る。

【００４３】切換手段７は、空調運転停止時や、空調負
荷に対して蓄電池２に余剰電力がある場合、空調以外に
優先度の高い他の電気機器がある場合に、使用者が操作
部９にて切換の設定を行うことで、切換スイッチ１２を
動作させて他の電気機器に電力供給を行う。ここでは切
換手段が接点を有するスイッチで実現する例を示した
が、電圧変換を行いながら電力供給を行うＤＣ／ＤＣ変
換回路、ＤＣ／ＡＣ変換回路などでもよい。

【００４４】つぎに、空調制御回路５から電動機駆動回
路１に空調運転指令が入力された場合の動作について説
明する。交流の商用電源１００は、整流回路２１にて直
流に変換され、力率改善リアクトル２２にて波形成形さ
れた後、平滑回路２３にて脈流の少ない直流電圧に平滑
される。インバータ回路２４は、インバータ制御回路２
６からの駆動信号によって前記直流電圧をＰＷＭ制御方
式である基本波電圧を高周波数のキャリア周波数にて変
調し、任意の周波数および交流電圧に変換し、電動機５
０を可変速駆動する。電動機がＤＣ−ブラシレスモータ
の場合には、インバータ制御回路２６が、ＤＣ−ブラシ
レスモータの誘起電圧よりロータの磁極位置の算出、通
電タイミングの設定を行い、インバータ回路２４のスイ
ッチング素子をオンオフ制御して電動機５０の目標回転
数に一致するよう、回転数制御を行う。

【００４５】コンバータ回路２８は、トランジスタ等の
スイッチング素子の動作にて、リアクトルのエネルギ蓄
積および放出動作にて出力の直流電圧を制御する双方向
チョッパ回路であり、平滑回路２３の直流を蓄電池２の
充電に適した電圧に降圧して充電する充電動作と、蓄電
池２の直流をインバータ回路２４にて電動機５０を駆動
するのに必要な電圧に昇圧して平滑回路２３に放電する
放電動作とを行う。

【００４６】電力検出回路３１は、空気調和機の入力電
圧と入力電流の積算することで、入力電力を算出する。
この電力情報は運転状態記憶部１１に出力され、スケジ
ュールタイマ１０からの時間データと共に運転状態記憶
部１１に記憶される。後に、このデータを読み出すこと
で、各時間毎における消費電力を把握することが可能と
なる。

【００４７】つぎに、空調制御回路５から電動機駆動回
路１に蓄電池２への充電指令が入力された場合の動作に
ついて説明する。電動機駆動回路１の電動機制御回路２
５が充電指令を入力すると、直流スイッチ２７をオン
し、電動機制御回路２５より目標電圧値指令をコンバー
タ制御回路２９に出力する。コンバータ制御回路２９
は、コンバータ回路２８のスイッチング素子を駆動する
ことにより、リアクタへのエネルギ蓄積およびリアクタ
からのエネルギ放出動作を行う。コンバータ制御回路２
９は、蓄電池電圧検出回路３２にて蓄電池電圧を検出し
ながら直流母線電圧値を蓄電池２の充電に適した目標電
圧に一致させるよう、コンバータ回路２８のスイッチン
グ素子のオンオフを制御する。蓄電池２は深夜電力など
安価な時間帯を利用して充電する。

【００４８】空気調和機の運転指令が空調制御回路５か
ら電動機制御回路１に入力されると、インバータ制御回
路２６に回転数指令値が出力され、この回転数指令値に
一致するよう電動機５０が制御される。一方、冷媒回路
３は、アクチュエータ（図示せず）と共に動作して冷凍
サイクルによって空調運転を行う。

【００４９】つぎに、商用電源１００と蓄電池２の２次
電源を利用して空調運転を行う動作について説明する。
空調運転の指令を電動機制御回路２５に入力すると、直
流スイッチ２７をオンし、電動機制御回路２５より目標
電圧値指令をコンバータ制御回路２９に出力する。コン
バータ制御回路２９は、母線電圧検出回路３０にて母線
電圧を検出し、リアクタへのエネルギ蓄積およびリアク
タからのエネルギ放出動作にて、蓄電池２の電圧を目標
直流母線電圧値に一致させるようコンバータ回路２８の
スイッチング素子のオンオフを制御する。蓄電池２の電
力は、平滑回路２３に供給され、インバータ回路２４の
ＰＷＭ駆動により電動機５０に電力を供給すると共に、
その他、空気調和機に必要な回路にも供給される。

【００５０】ここで、蓄電池２の２次電源を使用した場
合、夜間電力を蓄電池２に充電し、昼間の所定時間帯に
蓄電池２からの２次電力の供給で、空調運転を行うピー
クカット運転、あるいは、昼間の所定時間帯に商用電源
１００と蓄電池２の２次電力双方からの供給にて空調運
転を行うピークシフト運転のいずれでも選択可能であ
る。蓄熱槽４を使用した場合にも同様に、夜間電力を利
用して蓄熱槽４に熱エネルギを蓄積し、昼間の所定時間
帯に蓄熱槽４からの熱エネルギ放出のみで空調運転を行
うピークカット運転、あるいは、昼間の所定時間帯に商
用電源１００の利用と蓄熱槽４からの熱エネルギ放出に
て空調運転を行うピークシフト運転のいずれでも選択可
能である。

【００５１】図３は、蓄積手段選択処理のフローを示し
ている。まず、最初に、エネルギ蓄積手段である蓄電池
２、蓄熱槽４へのエネルギ蓄積に要す電力量を算出する
（ステップＳ１１）。蓄電池２への充電に必要な電力量
は、電池容量と、回路効率、電池効率などの変換効率か
ら求める。また、蓄熱槽４への蓄熱に必要な電力量は、
蓄熱容量、外気温度に対する機器の変換効率から求め
る。

【００５２】つぎに、翌日など、つぎの空調運転時に必
要とする負荷量を予測する（ステップＳ１２）。この負
荷量予測は、ここ数日間の平均、前日の使用量などを記
憶している運転状態記憶部１１内のデータから予測する
ことができる。つぎに、負荷量予測に対して蓄積エネル
ギからの供給を受けながら空調運転した場合と供給を受
けない場合に要する電力量を算出する（ステップＳ１
３）。その後、各々の運転方法についての電気料金を算
出し（ステップＳ１４）、その比較結果のうち安価な方
式を選択することで（ステップＳ１５）、従来のエネル
ギ蓄積手段が一つの場合に比べて、より一層安価な空調
運転を実現することが可能となる。

【００５３】電気料金は、使用者の使用電力量に応じて
金額が変動するなど電気料金の算出精度が見込めない場
合は、負荷量予測に対して蓄積エネルギからの供給を受
けながら空調運転した場合と供給を受けない場合に要す
る電力量の比較結果から、使用電力量の少ない方式を選
択することにより同様の効果が得られる。蓄電池２の残
量は、充電電力量、充放電時の回路および蓄電池２の損
失と、放電電力量から予測が可能である。この残量を予
測または測定して他のエネルギ蓄積手段に切り換えるこ
とで安価な空調運転が可能となる。

【００５４】蓄積手段の選択は、上述のようなもの以外
に、図４に示されているように、一般的な冷房期間であ
る５月１５日〜１０月１５日内であるか否かを判別し
（ステップＳ２１）、冷房期間の場合には蓄熱手段を選
択し、それ以外の時期には蓄電手段を選択することもで
きる。これは以下の理由による。

【００５５】夏場の冷房期間に蓄熱槽４を利用した場
合、安価な夜間電力を利用して外気温度の低い夜間に氷
を作るため、蓄電池２を利用した場合に比べて使用電力
量が少なくなる。これに対し、冬場の暖房期間に蓄熱槽
４を利用すると、夏場の夜間に氷を作るのに比べて使用
電力量が増大する。たとえば、夏場の外気温度２０℃の
場合、氷との温度差が２０℃となる。一方、冬場の外気
温度が約５℃の場合、４０℃の温水にするには温度差が
３５℃となり、必要電力量が多くなるので温度依存性が
少ない蓄電池２を利用した方が使用電力量は少なく済
む。

【００５６】空調負荷が軽く蓄積エネルギに多くの余剰
が生じてしまうような夏場の冷房と、冬場の暖房の中間
期には、前述の通り蓄電池２を選択することでより少な
い使用電力量にて空調運転が可能となる。これは、エネ
ルギ保持（時間の経過ともに低減するエネルギ量）に関
しては、蓄電池２の場合は自己放電作用があるものの蓄
積エネルギの低減は比較的少ないが、蓄熱槽４の場合
は、蓄熱槽４からの放熱作用による蓄熱エネルギの低減
は比較的大きくなるため、エネルギの供給が必要となる
ためである。

【００５７】実際の運転は、スケジュールタイマ１０に
よって切り換えを行い、地域の温度格差は時期をずらし
て設定することで対応する。また、スケジュールタイマ
１０にて長期間、たとえば２４時間以上空調運転を行わ
ない場合にも蓄電池２を選択し、あらかじめ充電してお
くことで、突然の空調運転指令や他の電気機器への電力
供給などに対して早急に対応可能となる。

【００５８】なお、複数のエネルギ蓄積手段を選択する
際、優先順位付けを行ない、優先順位順に利用するよう
にしてもよい。たとえば蓄電池２、蓄熱槽４の順に優先
順位付けをした場合、最初に蓄電池２からエネルギ供給
を受け、蓄電池２を使い切ったところで、蓄熱槽４に切
り換えてエネルギ供給を受ける。この場合、優先順位の
低いエネルギ蓄積手段程、利用される可能性が低くなる
ので、コストの低いものから優先的に使用できるうえ、
コストの高いエネルギ蓄積手段の影響を低減できる。

【００５９】さらに、この場合、各エネルギ蓄積手段を
平均的な要求エネルギ量が賄える程度の小型なものとし
ても、通常は優先順位の高いエネルギ蓄積手段で足りる
ので、コストの影響がなく、他のエネルギ蓄積手段を予
備手段として利用できるから、特殊な需要が発生すると
きのための余裕を各エネルギ蓄積手段に持たせる必要が
なく、装置を小型化できる上、トータルコストを低減す
ることもできる。また、各エネルギ蓄積手段を小型化で
きるので、リサイクル等の解体処理時の分解がし易く作
業性が向上する。

【００６０】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による空気調和機によれば、安価な深夜電力や、深夜
電力を利用して熱などを貯える複数のエネルギ蓄積手段
を有し、昼間の空調運転に適したエネルギ蓄積手段の選
択を行うので、運転費用がより安価になるとともに、エ
ネルギを蓄積・保持するための費用もより少なくするこ
とが可能となり、効率のよい空調運転を実現することが
できる。

【００６１】つぎの発明による空気調和機によれば、安
価な深夜電力や、深夜電力を利用して熱などを貯える複
数のエネルギ蓄積手段として蓄電手段（蓄電池）と蓄熱
手段（蓄熱槽）を有し、昼間の空調運転に適したエネル
ギ蓄積手段の選択を行うので、運転費用がより安価にな
るとともに、エネルギを蓄積・保持するための費用もよ
り少なくすることが可能となり、効率のよい空調運転を
実現することができる。

【００６２】つぎの発明による空気調和機によれば、蓄
電池、蓄熱槽など複数のエネルギ蓄積手段の中からつぎ
の空調運転に必要なエネルギ量を算出して電気料金に換
算し、より安価となるエネルギ蓄積手段を選択するの
で、空調運転の電気料金を安価とすることが可能とな
る。

【００６３】つぎの発明による空気調和機によれば、蓄
電池、蓄熱槽など複数のエネルギ蓄積手段の中から、使
用者の住む地域や季節などの環境を考慮してエネルギ蓄
積手段を選択するので、使用電力量や電気料金の予測な
どを行わずに簡単な方法にてエネルギ蓄積手段を選択で
き、空調運転の電気料金を安価とすることが可能とな
る。

【００６４】つぎの発明による空気調和機によれば、エ
ネルギ蓄積手段の残量を把握し切換手段による切換を行
うため、より多くの安価な深夜電力を活用でき空気調和
機の運転費用低減が図れるとともに、突然の空気調和機
の運転停止を防止することが可能となる。

【００６５】つぎの発明による空気調和機によれば、蓄
電池の電力を空気調和機以外に供給する切換手段を有し
ていることにより、夜間の安価な電力を他の電気機器に
供給できるため、他の電気機器の電気料金低減が可能と
なる。また、停電時など空気調和機以外の優先度の高い
電気機器への電力供給が可能となる。さらに、空気調和
機の蓄電池を有効利用するため、新たに蓄電池などのエ
ネルギ蓄積手段を設置する必要がなく、使用者の負担を
抑えることが可能となる。

【００６６】つぎの発明による空気調和機によれば、停
電時など優先度の高い他の電気機器に、空気調和機を停
止させた状態で電力供給を行うので、他の電気機器への
供給時間を長くすることが可能となる。

【００６７】つぎの発明による空気調和機によれば、蓄
電池からの電力供給先と電力残量を示す表示手段を有し
ているので、使用者が蓄電池の使用状態を簡単に目視確
認できるとともに、停電時など空気調和機の出力を下げ
て長時間運転を行うことが可能となり、突然の空気調和
機の運転停止を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による空気調和機の一つの実施の形
態を示すブロック図である。

【図２】 この発明による空気調和機の電動機駆動回路
の構成を示すブロック図である。

【図３】 この発明による空気調和機における蓄積手段
選択処理を示すフローチャートである。

【図４】 この発明による空気調和機における蓄積手段
選択処理の他の例を示すフローチャートである。

【図５】 従来における空気調和機の構成を示す図であ
る。

【図６】 従来における空気調和機の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 電動機駆動回路、２ 蓄電池、３ 冷媒回路、４
蓄熱槽、１５ 空調制御部、６ 選択手段、１２ 切換
スイッチ、７ 切換手段、８ 表示部、９ 操作部、１
２、１３、１４ 切換スイッチ、５０ 電動機、１００
商用電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠本 洋介 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西田 信也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 CC08 CC19 DD08 EE01 3L061 BA07 BC07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源からの電力供給を受けてエネル
   ギを蓄積する複数のエネルギ蓄積手段と、 前記複数のエネルギ蓄積手段の中から選択する選択手段
   と、 を備え、 空調運転時に選択したエネルギ蓄積手段からエネルギ供
   給を受けて運転することを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 商用電源の交流を直流に変換する整流回
   路と、 直流を平滑する平滑回路と、 平滑された直流を任意の電圧・周波数の交流に変換し電
   動機に電力を供給するインバータ回路と、 複数のエネルギ蓄積手段と、 冷媒回路と、 を備え、 前記複数のエネルギ蓄積手段は、 平滑回路に２次電源を供給する電圧制御手段を有する蓄
   電手段と、 冷媒回路内に熱供給する蓄熱手段と、 から構成され、 前記選択手段は前記蓄電手段と前記蓄熱手段のいずれか
   を選択することを特徴とする請求項１に記載の空気調和
   機。
3. 【請求項３】 前記選択手段は前記複数のエネルギ蓄積
   手段からのエネルギの供給を受けながら空調運転に要す
   る使用予測電力量、または電気料金の比較結果より選択
   するエネルギ蓄積手段を決定することを特徴とする請求
   項１または２に記載の空気調和機。
4. 【請求項４】 前記選択手段は選択条件を使用環境の変
   化に応じて決定することを特徴とする請求項１または２
   に記載の空気調和機。
5. 【請求項５】 前記選択手段は、エネルギ蓄積手段の蓄
   積エネルギの残量に応じてエネルギ蓄積手段選択および
   切換を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の
   空気調和機。
6. 【請求項６】 前記蓄電手段の蓄積エネルギを空気調和
   機以外の電気機器に供給する切換手段を有していること
   を特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
7. 【請求項７】 前記切換手段は空調運転停止時に切換え
   を行うことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
8. 【請求項８】 前記蓄電手段の蓄積エネルギを空気調和
   機以外の電気機器へ供給する場合の供給先および電力残
   量を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項
   ６に記載の空気調和機。