JP6166572B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、ガスエンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換機を有する室外ユニットと、室外ユニットと配管接続されて冷凍サイクル回路を構成する室内ユニットと、ガスエンジンの駆動力で発電する発電機と、発電機の発電電力を商用系統に出力する系統連系インバータとを備える空気調和システムに関する。

空気調和システムには、商用電源からの電力供給が停止されている停電時であっても駆動できるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載される発電機能付きエンジン駆動式ヒートポンプ装置では、発電機の発電電力と商用電源からの電力をそれぞれ直流電力に変換し、合流させた状態でインバータにより交流電流に変換し、室外ファン、室内ファンおよびその他の電力負荷に供給可能に構成するとともに、発電電力を蓄電する蓄電手段を備え、停電時でも蓄電手段からの電力によって始動し、空調運転を行うようにしている。

特開２００９−２３６４１７号公報

しかし、従来の構成では、室内ユニットやその他の電力負荷等の接続負荷が多くなるほど、接続負荷の分だけ発電する必要があるため、発電機に過大な負荷がかかってしまうことがある。
例えば、ユーザーの要望等によって、予め定めた仕様の範囲を超える電力消費量となる電力負荷を接続していた場合や、停電時に多数の室内ユニットを運転しようとした場合に、発電機に過大な負荷がかかってしまうおそれが生じる。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、停電時に発電機に過大な負荷がかかることを抑制することができる空気調和システムを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、ガスエンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換機を有する室外ユニットと、前記室外ユニットと配管接続されて冷凍サイクル回路を構成する室内ユニットと、前記ガスエンジンの駆動力で発電する発電機と、前記発電機の発電電力を商用系統に出力する系統連系インバータとを備える空気調和システムにおいて、前記商用系統と前記発電電力の系統とを切り替える電源切替盤を備え、この電源切替盤に、当該空気調和システムの自己消費の電力負荷である前記室内ユニットと、空気調和に関係せず、停電時に稼働させたい設備である他の電力負荷とからなる負荷を接続し、前記商用系統に供給される商用電力の停電時には、前記発電電力により前記室外ユニットおよび前記電源切替盤に接続された前記負荷の運転を可能にするとともに、前記停電時に、前記発電機の発電量が、前記他の電力負荷を含む負荷の接続許容量に基づいて設定された許容量を所定時間継続して超えたか否かを監視し、前記許容量を所定時間継続して超えた場合に、発電停止処理を行うとともに、前記負荷の接続許容量を超えていることを示す旨の警報を出力する監視部を備えることを特徴とする。

上記構成において、前記室外ユニットは、停電時に前記ガスエンジンを始動させるための電力を蓄えるバッテリーを備え、停電時に手動スイッチが操作された場合に前記バッテリーの電力を利用して前記ガスエンジンが始動し、前記発電機が発電することを特徴とする。

本発明によれば、停電時に発電機に過大な負荷がかかることを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和システムを示す回路図である。 通常運転時の空気調和システムの電力系統を模式的に示す図である。 商用系統の電力供給が断たれた直後における電力の供給を示す模式図である。 自立運転時の電力の供給を示す模式図である。 監視処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和システムを示す回路図である。
空気調和システム１は、ビルや学校等の施設に設置されるシステムであり、屋外に設置される室外ユニット２（室外機とも言う）と、屋内に設置される室内ユニット３（室内機とも言う）とを備えている。室外ユニット２と室内ユニット３とは、液管４ａおよびガス管４ｂからなるユニット間配管４で接続され、これによって空調運転を行うための冷凍サイクル回路が構成される。
室外ユニット２には、駆動源として機能するガスエンジン１０（エンジン）と、このガスエンジン１０の駆動力により発電を行う発電機１１と、ガスエンジン１０の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機１２とが収容される。ガスエンジン１０は、燃料調整弁７を経て供給されるガス等の燃料と、スロットル弁８を経て供給される空気との混合気を燃焼させて駆動力を発生する。

室内ユニット３は、同じ施設の各箇所に振り分けて設置される複数台（本例では７台）の室内ユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇで構成されている。なお、本実施形態では、７台の室内ユニット３ａ〜３ｇが接続された場合を例に説明するが、室内ユニット３の台数は設置場所に応じて適宜に増減される。これら室内ユニット３ａ〜３ｇには、室内ユニット３ａ〜３ｇを操作するためのリモコン５がそれぞれ設けられており、各室内ユニット３ａ〜３ｇに電力が供給されている場合、ユーザーによるリモコン操作に応じて個別に運転／運転停止等の操作が可能である。なお、図１では、電力が供給される線を太線で示している。

圧縮機１２は、容量が異なる大および小の圧縮機１２ａ，１２ｂで構成され、２台が並列に、ガスエンジン１０に対し、それぞれ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂを介して接続されている。電磁クラッチ１４ａ，１４ｂによって圧縮機１２ａ，１２ｂとガスエンジン１０との接続が切り替えられることで、空調の負荷に応じて圧縮機１２ａ，１２ｂの駆動が制御される。これら圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃには、プレート式熱交換器３１、四方弁１５、室外熱交換器１７が順に接続され、この室外熱交換器１７には、液管４ａを介して、各室内ユニット３の膨張弁１９ａ〜１９ｇ（減圧装置とも言う）および室内熱交換器２１ａ〜２１ｇが接続され、室内熱交換器２１ａ〜２１ｇには、ガス管４ｂを介して、四方弁１５が接続され、この四方弁１５には、圧縮機１２ａ，１２ｂが接続されている。室内熱交換器２１ａ〜２１ｇには、直流モーターによって駆動される送風機６ａ〜６ｇ（室内送風機とも言う）がそれぞれ設けられている。
また、圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃおよび吸込管１２ｄが、バイパス管１８で接続され、このバイパス管１８に、アンロード用のバイパス弁２０が接続されている。本構成では、上記した各機器を備えて冷媒回路が形成されている。

圧縮機１２ａ，１２ｂが駆動されると、四方弁１５の切り替え状態が暖房切り替えであれば、図１に実線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ（いずれか一方の圧縮機１２ａ，１２ｂの場合も含む）、四方弁１５、室内熱交換器２１ａ〜２１ｇ、膨張弁１９ａ〜１９ｇ、室外熱交換器１７の順に冷媒が循環し、室内熱交換器２１ａ〜２１ｇでの冷媒凝縮熱により室内が暖房される。これとは反対に、四方弁１５が冷房切り替えであれば、図１に破線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室外熱交換器１７、膨張弁１９ａ〜１９ｇ、室内熱交換器２１ａ〜２１ｇの順に冷媒が循環し、この室内熱交換器２１ａ〜２１ｇでの冷媒蒸発熱により室内が冷房される。
なお、室内ユニット３ａ〜３ｇは並列接続されるため、各室内ユニット３ａ〜３ｇへ個別に冷媒を供給することができ、各室内ユニット３ａ〜３ｇを各々独立して運転することが可能である。

次に、ガスエンジン１０の冷却装置について説明する。
このガスエンジン１０は水冷式であり、このガスエンジン１０のウォータージャケットを循環した冷却水は、第１の三方弁２２、逆潮流ヒータ２３および第２の三方弁２４を経て、ラジエータ２５に供給される。このラジエータ２５は、室外熱交換器１７と併設されており、これらは同一の送風機２６により送られる空気によって空冷され、このラジエータ２５を経た冷却水は、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れて、ガスエンジン１０のウォータージャケットに戻される。
排ガス熱交換器２９には、ガスエンジン１０の排気ガスが通され、この排気ガスは、排気トップ３０を経て、室外ユニット２の外に排出される。

上述した第１の三方弁２２は冷却水温度で自動的に切り替えられる。すなわち、冷却水温度が所定温度よりも低い場合、ガスエンジン１０のウォータージャケットからの冷却水を、ラジエータ２５をバイパスさせ、直接、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９に導いて、上記ウォータージャケットに戻す。
第２の三方弁２４は、例えば暖房運転時に切り替えられ、冷却水を、ラジエータ２５をバイパスさせ、プレート式熱交換器３１を経て、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流し、ウォータージャケットに戻す。

次に、電力系統について説明する。図２は、空気調和システム１の電力系統を模式的に示している。なお、図２では電力が流れる線を実線で示し、電力が流れない線を破線で示している。
図１および図２に示すように、本実施の形態の空気調和システム１では、発電機１１を、電力会社の電力系統である商用系統３６（商用電源とも称する）に系統連系することにより、発電機１１の発電電力を、商用系統３６の電力とともに、室外ユニット２、室内ユニット３および他の電力負荷３８に供給することができる。
この場合、室外ユニット２および室内ユニット３は、空気調和システム１の自己消費（自己電力消費）の電力負荷に相当しており、他の電力負荷３８は、空気調和に関係しない電力負荷（非空調装置）に相当しており、これらの電力負荷が需要家負荷を構成している。他の電力負荷３８は、設置場所やユーザーの希望に応じて適宜に接続される需要家負荷であり、以下、「他の需要家負荷３８」と表記する。本実施形態の他の需要家負荷３８は、室内を照らす照明装置となっている。
なお、需要家負荷は上記のものに限定されるものではなく、例えば、更に別の電力負荷を接続するように構成しても良い。

商用系統３６は、商用電源線（電灯線とも言う）である上流側給電ライン５１ａを介して室外ユニット２内の電源切替盤５２に接続されており、この商用系統３６と電源切替盤５２との間には、商用系統３６側から順に電力検出器４３とブレーカ３７が設けられている。
電源切替盤５２は、上流側給電ライン５１ａが接続される第１端子５２ａ（通常運転用端子）と、発電機１１の発電電力が供給される後述する電源線３４ｂが接続される第２端子５２ｂ（自立運転用端子）と、室内ユニット３および他の需要家負荷３８等が接続される下流側給電ライン５１ｂが接続される第３端子５２ｃ（給電用端子）とを備え、第３端子５２ｃの接続先を、第１端子５２ａと第２端子５２ｂとのいずれか一方に切り替えるスイッチ回路として機能する。
このため、第３端子５２ｃと第１端子５２ａとを接続することにより、商用系統３６から商用電力（本実施形態では２００Ｖの交流電力）を下流側給電ライン５１ｂに供給することができ、第３端子５２ｃと第２端子５２ｂとを接続することにより、発電機１１の発電電力を下流側給電ライン５１ｂに供給することができる。
つまり、電源切替盤５２は、下流側給電ライン５１ｂへの電力源を、商用系統３６と発電電力の系統（発電系統とも言う）との間で切り替える切替手段として機能する。この下流側給電ライン５１ｂに供給された電力は、電源線４１を介して室外側コントローラ３９にも供給され、この電力により圧縮機１２や送風機２６等を駆動可能に構成されている。

このように、この空気調和システム１では、商用系統３６と発電電力の系統とを切り替える電源切替盤５２を備え、この電源切替盤５２に、室外ユニット２、室内ユニット３および他の需要家負荷３８を接続することによって、商用系統３６および室外ユニット２の発電機１１から供給される電力を利用し、室外ユニット２、室内ユニット３および他の需要家負荷３８を駆動する通常運転と、商用系統３６から切り離して発電機１１の発電電力によって室外ユニット２、室内ユニット３および他の需要家負荷３８を駆動する自立運転と、を選択的に行うことができる。

次いで、発電電力の系統について説明する。
発電機１１の発電電力は、電力線３２を介して系統連系インバータ３３に出力される。系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電電力である三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して、直流電力に変換した後、２００Ｖの交流の電力に再度変換して電源線３４（発電電力出力線）に出力する。
この電源線３４は、系統連系用の電源線３４ａと、自立運転用の電源線３４ｂとに分岐し、系統連系用の電源線３４ａは、室外側コントローラ３９を含む室外ユニット２に電力を供給する電源線４１を介して下流側給電ライン５１ｂに接続される。また、図１に示すように、系統連系用の電源線３４ａと下流側給電ライン５１ｂとの間には、漏電時に遮断する漏電ブレーカ３４Ｘが配設されている。
なお、発電電力の一部は、図２に示す電源線４７ｂを介してバッテリー４９に供給され、バッテリー４９に発電電力が蓄電されるように構成されている。

自立運転用の電源線３４ｂは、上述した電源切替盤５２の第２端子５２ｂに接続されている。このため、上述したように、電源切替盤５２の第２端子５２ｂと第３端子５２ｃとを接続することによって、電源切替盤５２を介して発電電力を下流側給電ライン５１ｂに直接供給することができる。
ここで、自立運転用の電源線３４ｂには、当該電源線３４ｂに発電電力を流す際にオンにされる自立用リレー３４ｃが設けられており、系統連系用の電源線３４ａにも、当該電源線３４ａに発電電力を流す際にオンにされる連系用リレー３４ｄが設けられている。

系統連系インバータ３３は、室外ユニット２の室外側コントローラ３９に、通信線４０を介して通信可能に接続されるとともに、電力が逆潮流しないように、上述した逆潮流ヒータ２３に適宜に電力を供給する。
室外側コントローラ３９は、系統連系用の電源線３４ａを介して発電電力が供給可能な構成に加え、商用系統３６から電源線４１を介して動作電源を得ることができ、通信線４２を介して各室内ユニット３の室内側コントローラに通信可能に接続されている。
この室外側コントローラ３９は、電源線５４を介してバッテリー４９の電力が直接供給される自立制御部３９ａと、制御プログラム等の各種データを記憶する記憶部３９ｂと、各種の警報を表示処理や報音処理等により出力可能な警報出力部３９ｃとを備えている。

また、室外側コントローラ３９は、商用系統３６および室外ユニット２の発電機１１から供給される電力で室外ユニット２、室内ユニット３および他の需要家負荷３８を駆動する通常運転を行う通常運転モードと、停電時等に商用系統３６から切り離されて発電機１１の発電電力によって室外ユニット２、室内ユニット３および他の需要家負荷３８を駆動する自立運転を行う自立運転モードとのいずれかに動作モードを切り替える制御を行う。
自立制御部３９ａには、ユーザー等が手動で操作する手動スイッチである自立運転切り替えスイッチ５６（自立運転スイッチ）が接続され、自立運転切り替えスイッチ５６が操作されることで自立制御部３９ａが、自立運転モードへの切り替え動作を開始する。

バッテリー４９の電力が供給される電源線５４には、電源線４８（図１）を介してガスエンジン１０のセルモーター（不図示）がつながっており、室外側コントローラ３９の制御の下、バッテリー４９の電力でセルモーターを駆動し、ガスエンジン１０を始動させることができる。
また、上述した警報出力部３９ｃは、エラーコード等の警報情報を表示する表示部や、エラー音等の警報音声を出力する音声出力部を有し、室外側コントローラ３９の制御の下、ユーザーやサービスマン等に対して各種の警報を報知する装置である。なお、本実施形態では、警報出力部３９ｃが、室外ユニット２に設けられている場合を例示しているが、室内ユニット３側に設けても良く、設置箇所は適宜に変更可能である。
室外側コントローラ３９は、上述したように、室外ユニット２の各機器（例えば、ガスエンジン１０、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂ、送風機２６、バッテリー４９および電源切替盤５２等）の動作を中枢的に制御する制御部として機能する。

系統連系インバータ３３には、通信線４４を介して系統連系盤４５が接続され、この系統連系盤４５には、通信線４６を介して、商用系統３６とブレーカ３７との間に設置された電力検出器４３（以下、第１電力検出器４３と言う）が接続されている。第１電力検出器４３は、商用系統３６に供給される電力値をリアルタイムに取得し、この取得した電力値データは、系統連系盤４５を介して、系統連系インバータ３３に入力され、通信線４０を通じて室外側コントローラ３９に送られる。系統連系盤４５は、図示は省略するが、ＯＶＧＲ／ＲＰＲ（地絡過電圧継電器／逆電力継電器）、ＵＰＲ（不足電力継電器）、Ｗ／ＴＤ（ワット・トランスデューサ）等を備え、受信した第１電力検出器４３からの信号とともに、ＯＶＧＲ／ＲＰＲ、ＵＰＲ、Ｗ／ＴＤからの信号を系統連系インバータ３３に送信するようになっている。このため、系統連系インバータ３３は、商用系統３６の情報を得ることができる。

系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電量を制御する機能を有し、必要に応じ、発電量を減少または増大させる。例えば、室内ユニット３の空調要求に応じた圧縮機１２ａ，１２ｂの負荷の増大、および、他の需要家負荷３８の増大に応じて発電要求が増大した場合に、発電機１１の発電量を増大させる。この場合、他の需要家負荷３８は、第１電力検出器４３、系統連系盤４５、系統連系インバータ３３および室外側コントローラ３９により常時監視されている。
また、系統連系インバータ３３は、自身の出力電力、つまり、電源線５４に供給される電力を検出する電力検出器３３ａ（以下、第２電力検出器３３ａと言う）を有している。

続いて、この空気調和システム１の基本動作を説明する。
図２は通常運転時（通常運転モード）の空気調和システム１を示している。
通常運転モードは、商用系統３６から電力が供給されている場合の動作モードであり、このモードでは、図２に示すように、電源切替盤５２は第１端子５２ａ側に切り替えられる。このため、商用系統３６から供給される電力は、上流側給電ライン５１ａ、下流側給電ライン５１ｂおよび電源線４１（図１）等を介して、室外ユニット２の各部、室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８に供給される。また、発電機１１が発電した電力は、系統連系インバータ３３の出力線である電源線３４、系統連系用の電源線３４ａおよび電源線４１からなる電源線６１（図２）を介して下流側給電ライン５１ｂに流れ、室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８に供給される。
ここで、室内ユニット３ａ〜３ｇに供給される電力の大部分は、送風機６ａ〜６ｇ（図１参照）で消費される。送風機６ａ〜６ｇの手前には、系統連系インバータ３３からの交流電力を直流に変換するコンバータが設けられている。
また、この通常運転時には、発電機１１は、室外ユニット２を駆動するための駆動電力を全てまかなう発電電力を出力し、発電した余剰の電力を室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８に供給する。

図３は、商用系統３６の電力供給が停止した直後を示す模式図であり、図４は、自立運転時（自立運転モード）の電力供給を示す模式図である。この図３および図４においても、電力が流れる線を実線で示し、電力が流れない線を破線で示している。
図３に示すように、停電等によって商用系統３６からの電力供給が断たれると、室外ユニット２、室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８は電力が供給されなくなって停止する。停電後にユーザーの手動操作によって自立運転切り替えスイッチ５６が「オン」に操作されると、このスイッチ５６をオンしたタイミングでバッテリー４９からの電力が自立制御部３９ａ（図１参照）に供給され、自立制御部３９ａの制御の下、バッテリー４９の電力が不図示のＤＣ／ＤＣコンバータを通してＤＣ２００Ｖとされ、室外側コントローラ３９の電源として供給される。

続いて、室外側コントローラ３９は、通常運転モードから自立運転モードに切り替える動作を開始する。この場合、まず、室外側コントローラ３９は、バッテリー４９の電力によってセルモーターを駆動し、ガスエンジン１０を始動させる。ガスエンジン１０が始動すると、発電機１１により発電が開始され、系統連系インバータ３３を通して自立電源として出力される。自立電源が出力されると、図４に示すように、電源切替盤５２は、自立運転用端子である第２端子５２ｂ側に自動的に切り替わる。これにより、商用系統３６から系統連系インバータ３３を含む室外ユニット２が切り離され、室外ユニット２と室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８とが接続されて閉じた自立運転回路５７が形成され、自立運転が開始される。
この自立運転時には、少なくともガスエンジン１０を駆動して発電機１１で発電する運転（発電運転）を継続し、発電機１１が発電した電力は、系統連系インバータ３３の出力線である電源線３４および自立運転用の電源線３４ｂからなる電源線５５（図２）を介して下流側給電ライン５１ｂに流れる。このため、室内ユニット３ａ〜３ｇのいずれかを運転する場合には、室外ユニット２内の電磁クラッチ１４ａ，１４ｂのいずれかをつないだ状態にして圧縮機１２ａ，１２ｂのいずれかを駆動して空調運転を行う。また、この自立運転時には、発電しているため、発電電力によって他の需要家負荷３８を運転すること、つまり、照明装置を作動させることもできる。

また、この自立運転時には、上流側給電ライン５１ａは電源切替盤５２によって室外ユニット２から切り離されているため、電源切替盤５２よりも上流側の商用系統３６には発電機１１の電力は供給されない。このため、自立運転の際に商用系統３６側へ逆潮流が生じることを簡単な構成で防止できるとともに、所望の室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８を運転することができる。
したがって、発電能力が限られている発電機１１で電力を供給する場合であっても、停電時に運転したい設備を稼働させることができる。
また、停電時の混乱状態にあっても、運転したい設備をその場で選定することなく、予め選定されて自立運転回路５７に配置されている設備を速やかに稼働させることができる。

停電時に室内ユニット３ａ〜３ｇを稼働させる必要が無い場合には、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂの接続が解除され、圧縮機１２ａ，１２ｂの運転が停止される。このため、他の需要家負荷３８だけに電力を供給したい場合に圧縮機１２ａ，１２ｂを運転する必要がなく、効率良く電力を供給できる。
また、自立運転時には、電源線６１は、発電機１１で発電されて電源切替盤５２の二次側に供給された電力を室外ユニット２側に戻す電力戻し回路として機能する。すなわち、発電機１１から下流側給電ライン５１ｂに流れた電力の一部は、電源線６１の一部を構成する電源線４１（図１参照）を通って室外ユニット２に戻り、電源線４７ａ（図１）等を介して送風機２６等の室外ユニット２の各部に供給される。この場合、バッテリー４９にも電力が供給され、自立運転中もバッテリー４９は充電される。

また、図４の状態から商用系統３６が復電すると、系統側の電力を検出する第１電力検出器４３（図１）によって復電が検出され、この検出結果が系統連系盤４５および系統連系インバータ３３を介して室外側コントローラ３９に送られ、室外側コントローラ３９は自立運転を自動停止させる。自立運転が停止されると、室外ユニット２、室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８は電力の供給が一度断たれて稼働が停止される。
商用系統３６が復電すると、電源切替盤５２は、通常運転用端子である第１端子５２ａ側に自動的に切り替わり、これにより、商用系統３６の電力が室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８に供給されるようになる。
その後、自立運転切り替えスイッチ５６がユーザー等の意思によって手動で「オフ」に切り替えられると、室外側コントローラ３９は室外ユニット２の稼働を許可し、次いで室外ユニット２の主電源スイッチ等によってユーザーによる室外ユニット２の再稼働の意思が入力されると、ガスエンジン１０および発電機１１を含む室外ユニット２が再稼働され、通常運転が開始される。これにより、通常運転時には、自立運転切り替えスイッチ５６は必ず「オフ」に切り替えられていることになるため、停電時にユーザーの意思による自立運転切り替えスイッチ５６の手動操作なしに自立運転に切り替えられてしまうことがない。

ところで、自立運転の場合、通常運転の場合と違って商用系統３６の電力がないため、室内ユニット３ａ〜３ｇや他の需要家負荷３８等の接続負荷が多くなるほど、接続負荷の分だけ発電する必要が生じ、発電機１１の負荷が大きくなる。このため、この空気調和システム１では、自立運転時の接続負荷が発電機１１の発電量以下の仕様とされるのが通常である。
しかしながら、ユーザー側の希望や設置場所の条件等によっては、他の需要家負荷３８に割り当て可能な電力消費量が値Ｘに制限されている場合であっても、値Ｘを超える電力消費量の他の需要家負荷３８が接続される場合が考えられる。この場合、自立運転時に他の需要家負荷３８等を運転すると、発電機１１に過大な負荷がかかってしまうおそれが生じる。
そこで、本実施形態では、発電機１１への過大な負荷を防止するために、自立運転時に、発電機１１の発電量が予め設定された発電許容量を超えたか否かを監視する監視処理を行うようにしている。

この空気調和システム１では、上記監視処理を行うための制御プログラムが、室外側コントローラ３９の記憶部３９ｂに記憶されており、室外側コントローラ３９の自立制御部３９ａが、上記制御プログラムを読み出して実行することによって、監視処理が実施されるようになっている。
図５は、監視処理を示すフローチャートである。なお、この監視処理は、空気調和システム１が運転される間、所定の割り込み周期で繰り返し実行される処理である。
室外側コントローラ３９は、自立運転中か否かを判定し（ステップ１１）、自立運転中であれば続くステップＳ１２へ移行する一方、自立運転中でない場合は、当該処理を一旦終了する。

ステップＳ１２において、室外側コントローラ３９は、系統連系インバータ３３の発電量として、発電電力Ｗ１を取得し、この発電電力Ｗ１が、予め設定された発電許容量ＷＵを超えたか否かを判定する。この発電電力Ｗ１については、系統連系インバータ３３が有する第２電力検出器３３ａが検出し、この検出結果を室外側コントローラ３９が取得することによって、室外側コントローラ３９で正確な発電電力Ｗ１を特定できるように構成されている。
また、上記の発電許容量ＷＵは、空気調和システム１の仕様で定められた自立運転時の負荷の接続容量に基づいて設定され、発電機１１の最大発電量と同じ値、或いは、最大発電量から若干低くした値が設定される。
なお、本実施形態では、発電機１１の発電量として、発電電力Ｗ１を取得するため、この発電電力Ｗ１の比較対象となる発電許容量ＷＵも電力値で規定されている。しかし、発電電力を比較する場合に限らず、発電機１１の発電量および発電許容量ＷＵを電流値で取得し、電流値同士を比較するように構成しても良い。

発電電力Ｗ１が発電許容量ＷＵを超えた場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、室外側コントローラ３９は、予め定めた設定時間Ｔ１を計測するタイマー処理を開始し、タイマーオーバーフロー（以下、タイマーＯＶＦと言う。）に至ったか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、タイマーＯＶＦは、タイマーのカウント値が零になった状態、つまり、設定時間Ｔ１が経過した状態である。
一方、発電電力Ｗ１が発電許容量ＷＵ未満であれば（ステップＳ１２；ＮＯ）、室外側コントローラ３９は、上記の設定時間Ｔ１を計測するタイマー処理をリセットするタイマーリセット処理を行う（ステップＳ１４）。
上記設定時間Ｔ１は、発電電力Ｗ１が所定時間継続して発電許容量ＷＵを超えたと判断できる時間に設定されており、本実施形態では１０秒に設定されている。

このＳ１２〜Ｓ１４の処理によれば、発電電力Ｗ１が短時間（設定時間Ｔ１より短い時間）だけ発電許容量ＷＵを超えた場合には、タイマーＯＶＦが発生せず、自立運転を継続し、つまり、発電機１１の発電運転を継続する。
これに対し、発電電力Ｗ１が設定時間Ｔ１以上継続して発電許容量ＷＵを超えた場合には、タイマーＯＶＦとなり、室外側コントローラ３９は、発電機１１の発電を停止させる発電停止処理を実行するとともに（ステップＳ１５）、負荷の接続許容量を超えていることを示す旨の警報を出力する警報処理を実行する（ステップＳ１６）。
より具体的には、室外側コントローラ３９は、発電停止処理として、系統連系インバータ３３により発電機１１の発電を停止させる処理を行うとともに、ガスエンジン１０を停止させる処理を行い、空気調和システム１の運転を強制的に停止させる。また、室外側コントローラ３９は、警報処理として、警報出力部３９ｃにより、負荷の接続許容量を超えていることを示す所定のエラー情報を表示するとともに、所定のエラー音を報音する。なお、警報処理として、通信回線を介して接続された外部の装置に、警報情報を送信するようにしても良い。

このようにして、発電電力Ｗ１が発電許容量ＷＵを所定時間超えている場合には、接続負荷が空気調和システム１の仕様の範囲を超えると判断し、運転停止により発電機１１への過大な負荷を直ちに回避するとともに、接続負荷が空気調和システム１の仕様の範囲を超える旨の報知を行う。
この報知により、ユーザー或いはサービスマンは、自立運転が停止した原因を容易に把握することができ、以降の対処を適切に図ることができる。例えば、ユーザー或いはサービスマンは、運転対象の接続負荷（室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８）を減らすようにして、室外ユニット２を再稼働させることにより、自立運転を再開させることができる。
なお、上記監視処理は、室外側コントローラ３９の自立制御部３９ａが行っており、つまり、自立制御部３９ａは、停電時に自立運転を行う制御部として機能するとともに、停電時に監視処理を行う監視部としても機能している。

以上説明したように、この空気調和システム１では、商用系統３６と発電電力の系統とを切り替える電源切替盤５２を備え、この電源切替盤５２に室内ユニット３ａ〜３ｇおよび他の需要家負荷３８を含む負荷を接続し、商用系統３６に供給される商用電力の停電時には、発電電力により室内ユニット３ａ〜３ｇおよび電源切替盤５２に接続された上記負荷の運転を可能にするとともに、停電時に、発電量が予め定めた発電許容量ＷＵを所定時間継続して超えたか否かを監視し、発電量が発電許容量ＷＵを所定時間継続して超えた場合に、負荷の接続許容量を超えている旨の警報を出力するようにしたので、停電時に発電電力で負荷の運転を可能にしながら、発電量が発電許容量ＷＵを所定時間継続して超えた場合に警報を出力することができる。
この警報は、発電量が発電許容量ＷＵを所定時間継続して超えない場合は出力されないので、負荷の運転始動時等に生じやすい瞬間的な消費電力の上昇（例えば、突入電流）程度では警報を出力しないようにすることができ、負荷の接続許容量を超えている場合に限って警報を出力することができる。
これにより、適切な警報が出力でき、この警報によって、停電時に発電機１１に過大な負荷がかかることを抑制することができる。

さらに、本構成では、発電量が発電許容量ＷＵを所定時間継続して超えた場合に、発電停止処理を更に行うため、停電時に発電機１１に過大な負荷がかかることをより適切に抑制することができる。
また、発電許容量は、空気調和システム１で定められた負荷の接続容量に基づいて設定されるので、室内ユニット３ａ〜３ｇ以外に割り当て可能な電力消費量を超える他の需要家負荷３８を接続し、停電時にこの需要家負荷３８を運転した場合に警報を出力することができる。この警報により、負荷の接続許容量を超える原因を容易に特定することができる。

また、室外ユニット２は、停電時にガスエンジン１０を始動させるための電力を蓄えるバッテリー４９を備え、停電時に手動スイッチである自立運転切り替えスイッチ５６が操作された場合にバッテリー４９の電力を利用してガスエンジン１０が始動し、発電機１１が発電するので、ユーザーの意思に応じて確実に且つ簡単に自立運転を開始でき、負荷の接続許容量の範囲内であればユーザーは所望の負荷を運転させることができる。従って、停電時にユーザーにとって利便性の高い空気調和システム１を提供することができる。また、自立運転を停止してもバッテリー４９の電力を利用して、自立運転を再開させることも可能である。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

１ 空気調和システム
２ 室外ユニット
３ａ〜３ｇ 室内ユニット（負荷）
１０ ガスエンジン（駆動源）
１１ 発電機
１２ａ，１２ｂ 圧縮機
１７ 室外熱交換器
２１ａ〜２１ｇ 室内熱交換器
３３ 系統連系インバータ
３６ 商用系統
３８ 他の需要家負荷（負荷）
３９ 室外側コントローラ
３９ａ 自立制御部（監視部、制御部）
３９ｃ 警報出力部
４９ バッテリー
５２ 電源切替盤
５６ 自立運転切り替えスイッチ（手動スイッチ）

Claims (2)

1. ガスエンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換機を有する室外ユニットと、前記室外ユニットと配管接続されて冷凍サイクル回路を構成する室内ユニットと、前記ガスエンジンの駆動力で発電する発電機と、前記発電機の発電電力を商用系統に出力する系統連系インバータとを備える空気調和システムにおいて、
   前記商用系統と前記発電電力の系統とを切り替える電源切替盤を備え、この電源切替盤に、当該空気調和システムの自己消費の電力負荷である前記室内ユニットと、空気調和に関係せず、停電時に稼働させたい設備である他の電力負荷とからなる負荷を接続し、前記商用系統に供給される商用電力の停電時には、前記発電電力により前記室外ユニットおよび前記電源切替盤に接続された前記負荷の運転を可能にするとともに、
   前記停電時に、前記発電機の発電量が、前記他の電力負荷を含む負荷の接続許容量に基づいて設定された許容量を所定時間継続して超えたか否かを監視し、前記許容量を所定時間継続して超えた場合に、発電停止処理を行うとともに、前記負荷の接続許容量を超えていることを示す旨の警報を出力する監視部を備えることを特徴とする空気調和システム。
2. 前記室外ユニットは、停電時に前記ガスエンジンを始動させるための電力を蓄えるバッテリーを備え、停電時に手動スイッチが操作された場合に前記バッテリーの電力を利用して前記ガスエンジンが始動し、前記発電機が発電することを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。

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