JP6210454B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンにより駆動される圧縮機、室外熱交換器、発電機、及び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を有する複数台の室外ユニットを備えた空気調和システムに関し、特に、停電時における室外ユニットの発電機の起動制御技術に関する。

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する。そして、この交流電流を室外ファン、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、室外ユニット内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エンジンを起動し、空調運転を行うようにしている。

特開２００９−２３６４１７号公報

ところで、大型のビルや学校等では、エンジンにより駆動される圧縮機、室外熱交換器、発電機、及び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を有する室外ユニットを複数台備えた空気調和システムが採用されている。このような大規模空調を行う場合、室外ユニットにそれぞれ蓄電手段を設けて、停電時には、各室外ユニットを別個独自に起動させることも可能である。
しかし、上記した構成では、各室外ユニットにそれぞれ蓄電手段を設け、この蓄電手段の電力で自機を起動させる制御とするため、空気調和システムの構成が過剰となり、例えば、該空気調和システムのコストが上昇する問題がある。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、停電時の複数台の室外ユニットを簡単に起動できる空気調和システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、エンジンにより駆動される圧縮機及び室外熱交換器を有する複数台の室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数台の室内ユニットとを備え、前記室外ユニットが、それぞれ前記エンジンにより駆動され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、前記室外ユニットの少なくとも１台を、前記エンジンを起動させるための電力を蓄えるバッテリーを備える親機とし、残りの室外ユニットを子機とし、前記商用系統に供給される商用電力の停電時には、前記バッテリーの電力を利用して前記親機を起動させるとともに、該親機の前記発電機が発電した発電電力を用いて前記子機を起動させる起動制御部を備え、前記起動制御部は、前記親機の前記発電機が発電した発電電力を用いて、複数台の前記子機の一部を起動させた後、前記親機及び起動した前記子機の各発電機が発電した発電電力を用いて、該親機と起動した前記子機の台数と同数の前記子機を起動させることを特徴とする。

この構成において、前記起動制御部は、前記親機の前記発電機が発電した発電電力を用いて複数台の前記子機を順次起動させても良い。

また、前記起動制御部は、前記親機及び前記子機がすべて起動した後に、前記発電電力を前記室内ユニットを含む負荷に供給しても良い。
また、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、この電源切替盤に前記親機及び前記子機をそれぞれ接続しても良い。

本発明によれば、商用電力の停電時には、バッテリーの電力を利用して親機を起動させるとともに、該親機の発電機が発電した発電電力を用いて子機を起動させる起動制御部を備えたため、各室外ユニットにそれぞれバッテリーを設ける必要はなく、簡単な構成で該室外ユニットを起動させることができる。

本実施形態に係る空気調和システムの電力系統を模式的に示す図である。 親機として動作する室外ユニットと室内ユニット群とを示す回路図である。 通常運転時（通常運転モード）の空気調和システムを示す図である。 商用系統の停電時における自立運転の起動制御の手順を示すフローチャートである。 自立運転時に親機と第１子機が起動した状態を示す図である。 自立運転時に親機とすべての子機が起動した状態を示す図である。 自立運転時に発電された発電電力が負荷に供給された状態を示す図である。

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の電力系統を模式的に示す図である。
空気調和システム１は、大型のビルや学校等の施設に設置されるシステムであり、屋外に設置される複数台（本実施形態では４台）の室外ユニット２Ａ〜２Ｄを備える。本構成では、商用系統電力の停電時の起動制御において、空気調和システム１は、予め定められた１台の室外ユニット２Ａが親機として動作し、この室外ユニット２Ａの制御の下、残りの３台の室外ユニット２Ｂ〜２Ｄが子機として動作する。
各室外ユニット２Ａ〜２Ｄには、それぞれ屋内における所定エリアに設置される室内ユニット群３Ａ〜３Ｄが接続されて独立した冷凍サイクル回路を形成し、各冷凍サイクル内でそれぞれ空調運転が行われる。各室内ユニット群３Ａ〜３Ｄは、それぞれ複数台（本実施形態では各４台）の室内ユニット１３ａ〜１３ｄを備える。これら室内ユニットの台数は、空調対象エリアの広さ、及び、室外ユニットの能力によって適宜変更することができる。

また、空気調和システム１は、商用電源と各室外ユニット２Ａ〜２Ｄが備える発電機１１が発電した発電電力の系統とを切り替える単一の電源切替盤５０を備え、この電源切替盤５０に各室外ユニット２Ａ〜２Ｄ及び各室内ユニット群３Ａ〜３Ｄがそれぞれ接続されている。さらに、電源切替盤５０には、各室内ユニット群の室内ユニット１３ａ〜１３ｄが設置されるエリアに設けられた照明装置３８がそれぞれ接続されている。
電源切替盤５０には、商用系統３６と室外ユニット２Ａ〜２Ｄの各発電機１１で発電された発電電力の系統とを切り換える電源切替スイッチ５２、１５２、２５２、３５２と、連結用リレー１５３、２５３と、自立負荷用リレー３５３とが設けられている。これら電源切替切換スイッチ及び各リレーについては後述する。

次に、室外ユニット及び室内ユニット群について説明する。
図２は、親機として動作する室外ユニット２Ａと室内ユニット群３Ａとを示す回路図である。
室外ユニット２Ａと室内ユニット群３Ａ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２Ａ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。

室内ユニット群３Ａは、同じ施設の各箇所に振り分けて設置される複数台（本実施形態では４台）の室内ユニット１３ａ〜１３ｄを備えて構成されている。これら室内ユニット１３ａ〜１３ｄには、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ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１３ａ〜１３ｄ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２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が順に接続される。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１３ａ〜１３ｄの膨張弁１９ａ〜１９ｄ（減圧装置とも言う）および室内熱交換器２１ａ〜２１ｄが接続される。室内熱交換器２１ａ〜２１ｄ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〜２１ｄには、直流モーターによって駆動される送風機６ａ〜６ｄ（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２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〜２１ｄ、膨張弁１９ａ〜１９ｄ、室外熱交換器１７の順に冷媒が循環し、室内熱交換器２１ａ〜２１ｄ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〜１９ｄ、室内熱交換器２１ａ〜２１ｄの順に冷媒が循環し、この室内熱交換器２１ａ〜２１ｄ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１３ａ〜１３ｄは並列接続されるため、各室内ユニット１３ａ〜１３ｄへ個別に冷媒を供給することができ、各室内ユニット１３ａ〜１３ｄ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２Ａ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１に示すように、本実施の形態の空気調和システム１では、各室外ユニット２Ａ〜２Ｄの発電機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）に系統連系している。これにより、各発電機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２Ａ〜２Ｄ、室内ユニット１３ａ〜１３ｄおよび照明機器（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２Ａ〜２Ｄおよび室内ユニット１３ａ〜１３ｄ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、照明装置３８及びコンセント（不図示）への供給電力が空気調和に関係しない他の電力負荷（非空調装置）に相当する。

電源切替盤５０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に並列に設けられた電源切替スイッチ５２、１５２、２５２、３５２を備える。本実施形態では、最上流の電源切替スイッチ５２には、親機である室外ユニット２Ａと第１子機である室外ユニット２Ｂとが接続される。同様に、電源切替スイッチ１５２には、第２子機である室外ユニット２Ｃが接続され、電源切替スイッチ２５２には、第３子機である室外ユニット２Ｄが接続される。そして、最下流の電源切替スイッチ３５２には、下流側給電ライン５１ｂを介して、各室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び各照明装置３８が接続される。

第１電源切替スイッチ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、室外ユニット２Ａの発電機１１の発電電力が供給される電源線３４ｂが接続される第２端子５２ｂ（自立運転用端子）と、系統連系用の電源線３４ａ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。
また、電源線３４ａは、第３端子５２ｃと室外ユニット２Ａの系統連系インバータ３３との間で分岐する電源分岐線３４ａ１を備える。この電源分岐線３４ａ１は、更に２つに分岐され、一方は、室外ユニット２Ｂの系統連系インバータ３３に接続され、他方は、第１、第２連結用リレー１５３、２５３と自立負荷用リレー３５３とを介して、最下流の電源切替スイッチ３５２に接続されている。
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、室外ユニット２Ａ及び室外ユニット２Ｂの各系統連系インバータ３３に供給することができる。さらに、第３端子５２ｃと第２端子５２ｂとを接続することにより、室外ユニット２Ａの発電機１１の発電電力を電源分岐線３４ａ１に供給することができる。

第２電源切替スイッチ１５２は、上流側給電ライン５１ａが接続される第１端子１５２ａ（通常運転用端子）と、室外ユニット２Ａの発電機１１の発電電力が供給される電源分岐線３４ａ１が接続される第２端子１５２ｂ（自立運転用端子）と、系統連系用の電源線１３４が接続される第３端子１５２ｃ（給電用端子）とを備え、第３端子１５２ｃの接続先を、第１端子１５２ａと第２端子１５２ｂ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。また、電源分岐線３４ａ１には、室外ユニット２Ｂへの分岐点３５と第２電源切替スイッチ１５２の第２端子１５２ｂとの間に、第１連結用リレー１５３が設けられている。この第１連結用リレー１５３は、室外ユニット２Ａの発電機１１の発電電力を、第１電源切替スイッチ５２よりも下流側に供給するために開閉するスイッチとして機能する。第１連結用リレー１５３の開閉を制御することにより、室外ユニット２Ａの発電電力が、他の室外ユニット２Ｂ〜２Ｄ、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置３８（負荷）に同時に供給されることを防止する。

第３電源切替スイッチ２５２は、第２電源切替スイッチ１５２と同様な構成を備える。すなわち、第３電源切替スイッチ２５２は、上流側給電ライン５１ａが接続される第１端子２５２ａ（通常運転用端子）と、室外ユニット２Ａの発電機１１の発電電力が供給される電源分岐線３４ａ１が接続される第２端子２５２ｂ（自立運転用端子）と、系統連系用の電源線２３４が接続される第３端子２５２ｃ（給電用端子）とを備え、第３端子１５２ｃの接続先を、第１端子１５２ａと第２端子１５２ｂ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。また、電源分岐線３４ａ１には、第２電源切替スイッチ１５２の第２端子１５２ｂと、第３電源切替スイッチ２５２の第２端子２５２ｂとの間に第２連結用リレー２５３が設けられている。

最下流の第４電源切替スイッチ３５２は、上流側給電ライン５１ａが接続される第１端子３５２ａ（通常運転用端子）と、室外ユニット２Ａの発電機１１の発電電力が供給される電源分岐線３４ａ１が接続される第２端子３５２ｂ（自立運転用端子）と、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置３８（負荷）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３５２ｃ（給電用端子）とを備え、第３端子３５２ｃの接続先を、第１端子３５２ａと第２端子３５２ｂ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。また、電源分岐線３４ａ１には、第３電源切替スイッチ２５２の第２端子２５２ｂと、第４電源切替スイッチ３５２の第２端子３５２ｂとの間に自立負荷用リレー３５３が設けられている。
この自立負荷用リレー３５３は、第１、第２連結用リレー１５３、２５３と同様な構成である。自立負荷用リレー３５３を開閉することにより、室外ユニット２Ａの発電電力を室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置３８（負荷）へ供給するか否かを制御できる。

このように、電源切替盤５０は、各電源切替スイッチ５２〜３５２、連結用リレー１５３、２５３及び自立負荷用リレー３５３を備え、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。
従って、空気調和システム１では、商用系統３６および各室外ユニット２Ａ〜２Ｄの発電機１１から供給される電力を利用し、該室外ユニット２Ａ〜２Ｄ、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置３８を駆動する通常運転と、商用系統３６から切り離して、各室外ユニット２Ａ〜２Ｄの発電機１１の発電電力によって該室外ユニット２Ａ〜２Ｄ、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置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。
親機として機能する室外ユニット２Ａは、図２に示すように、発電機１１の発電電力を変換する系統連系インバータ３３と、発電電力の一部を蓄えるバッテリー４９とを備える。
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、上記した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、これら各電源線３４ａ、３４ｂは、第１電源切替スイッチ５２の第１端子５２ａ、第２端子５２ｂにそれぞれ接続される。また、系統連系用の電源線３４ａは、電源線４１を介して、室外側コントローラ３９に接続され、この室外側コントローラ３９を含む室外ユニット２Ａに電力を供給可能となっている。
なお、発電電力の一部は、図１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、上述した第１電源切替スイッチ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、第１電源切替スイッチ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、第１電源切替スイッチ５２を介して発電電力を電源分岐線３４ａ１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２Ａ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群３Ａ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（起動制御部）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２Ａの発電機１１から供給される電力で室外ユニット２Ａ、室内ユニット群３Ａおよび照明装置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２Ａ、室内ユニット群３Ａおよび照明装置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２）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を起動させることができる。
室外側コントローラ３９は、上述したように、室外ユニット２Ａ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５０等）の動作を中枢的に制御する制御部として機能する。また、室外ユニット２Ａは親機として機能するため、この室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、停電時における各室外ユニット２Ａ〜２Ｄの起動制御の主コントローラとなる。室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、子機となる室外ユニット２Ｂ〜２Ｄの各室外側コントローラ３９とそれぞれ通信線５３で接続されている。

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が接続されている。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。

子機として動作する室外ユニット２Ｂ〜２Ｄは、親機として動作する室外ユニット２Ａと同様な構成を備え、図１に示すように、バッテリー４９、自立運転切り替えスイッチ５６及び、系統連系インバータ３３から出力される自立運転用の電源線３４ｂを備えていない点で相違する。
すなわち、親機としての室外ユニット２Ａは、停電時に自己のバッテリー４９の貯蓄電力によって、自機（室外ユニット２Ａ）を自立運転させることができるのに対し、子機としての室外ユニット２Ｂ〜２Ｄは、単独では停電時に自機を自立運転させることはできない。
このため、停電時に、空気調和システム全体を起動させようとすると、すべての室外ユニットにバッテリー等を備えた自立運転可能な構成とする必要があり、空気調和システムの構成が煩雑となっていた。
このため、本構成では、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９が、自己の室外ユニット２Ａ及び子機としての室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを起動させる制御を行う自立制御部（起動制御部）３９ａを備える点に特徴を有する。

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３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。この図３おいて、電力が流れる線を太線で示している。
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３に示すように、電源切替盤５０は、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９の自立制御部３９ａの制御の下、各電源切替スイッチ５２、１５２、２５２、３５２がいずれも第１端子５２ａ、１５２ａ、２５２ａ、３５２ａ側に切り替えられる。また、連結用リレー１５３、２５３及び自立負荷用リレー３５３は、いずれもオフ（開放）するように制御される。
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及び各電源切替スイッチ５２、１５２、２５２、及び、電源線（系統連系用）３４ａ、３４ａ１、１３４、２３４等を介して、各室外ユニット２Ａ〜２Ｄの各部に供給される。さらに、第４電源切替スイッチ３５２、及び、下流側給電ライン５１ｂを介して、各室内ユニット１３ａ〜１３ｄおよび照明装置３８に供給される。
また、この通常運転時には、各室外ユニット２Ａ〜２Ｄの発電機１１は、該室外ユニット２Ａ〜２Ｄをそれぞれ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する。発電した余剰の電力は、系統連系インバータ３３、電源線（系統連系用）３４ａ、３４ａ１、１３４、２３４、及び、下流側給電ライン５１ｂを介して、各室内ユニット１３ａ〜１３ｄおよび照明装置３８に供給される。

次に、停電時における自立運転の起動制御について説明する。
図４は、商用系統３６の電力供給が停止（停電時）における自立運転の起動制御の手順を示すフローチャートである。この手順では、親機である室外ユニット２Ａが制御主体として動作する。
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２Ａ〜２Ｄ、室内ユニット１３ａ〜１３ｄおよび照明装置３８等は電力が供給されなくなって停止する。
この停電状態で、ユーザーの手動操作によって、室外ユニット２Ａに設けられた自立運転切り替えスイッチ５６が「オン」に操作される（ステップＳ１）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からの電力が室外側コントローラ３９（自立制御部３９ａ（図２参照））に供給され、室外側コントローラ３９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、室外ユニット２Ａの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、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を起動させる（ステップＳ２）。これにより、ガスエンジン１０が起動すると、発電機１１による発電が開始される。また。本実施形態では、ガスエンジン１０が起動しても、室外側コントローラ３９は、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂを切り離したままとし、圧縮機１２の運転開始を先送りしている。停電時には、発電を優先してすべての室外ユニット２Ａ〜２Ｄ（発電機）が起動した後に、空調運転を開始するためである。

続いて、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、自機の発電機１１から自立運転用の電力が出力されたか否かを判別する（ステップＳ３）。発電機１１から出力された電力は、系統連系インバータ３３に入力されるため、この系統連系インバータ３３への電力の入力の有無で判別される。
この判別において、発電機１１から自立運転用の電力が出力されなかった場合（ステップＳ３；Ｎｏ）には、エラー警報を出力（ステップＳ４）して処理を終了する。
また、発電機１１から自立運転用の電力が出力された場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）には、室外側コントローラ３９は、系統連系インバータ３３を通じて、自立運転用の電力を電源切替盤５０に出力する（ステップＳ５）。これにより、図５に示すように、電源切替盤５０の各電源切替スイッチ５２、１５２、２５２、３５２は、それぞれ自立運転用端子である第２端子５２ｂ、１５２ｂ、２５２ｂ、３５２ｂ側に自動的に切り替わる（ステップＳ６）。そして、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２Ａ〜２Ｄが切り離され、室外ユニット２Ａ〜２Ｄと室内ユニット１３ａ〜１３ｄおよび照明装置３８とが接続されて閉じた自立運転回路が形成され、自立運転が開始される。

室外ユニット２Ａのガスエンジン１０が起動して、発電機１１による発電が開始されると、この発電電力は、図５に示しように、電源線３４ｂ（自立運転用）、第１電源切替スイッチ５２、電源線３４ａ、３４ａ１を通じて、室外ユニット２Ｂに供給される。
この場合、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、第１連結用リレー１５３、第２連結用リレー１５３、自立負荷用リレー３５３をそれぞれオフ（開放）された状態に維持している。これらリレーをオン（閉鎖）状態とすると、室外ユニット２Ａの発電電力１１が同時に複数の室外ユニット等に供給されるため、１台あたりの室外ユニットに供給される電力が低減される。このため、本実施形態では、実際に起動した室外ユニット２Ａの台数（１台）と同じ台数の室外ユニット２Ｂにのみ発電電力を供給することで、この室外ユニット２Ｂのガスエンジン１０を確実に起動可能としている。

続いて、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、該室外ユニット２Ａで発電した発電電力を用いて、室外ユニット２Ｂ（第１子機）のガスエンジン１０のセルモーターを駆動し、該ガスエンジン１０を起動させる（ステップＳ７）。ガスエンジン１０が起動すると、室外ユニット２Ｂの発電機１１による発電が開始される。
室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、室外ユニット２Ｂの発電機１１から自立運転用の発電電力が出力されたか否かを判別する（ステップＳ８）。この発電機１１から出力された発電電力は、系統連系インバータ３３に入力されるため、室外ユニット２Ｂの室外側コントローラ３９を介して、該系統連系インバータ３３への電力の入力の有無で判別される。
この判別において、発電機１１から発電電力が出力されなかった場合（ステップＳ８；Ｎｏ）には、エラー警報を出力（ステップＳ４）して処理を終了する。
また、発電機１１から発電電力が出力された場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）には、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、系統連系インバータ３３を通じて、該系統連系インバータ３３を通じて出力される発電電力を、室外ユニット２Ａから出力された発電電力に重畳させるように調整する（ステップＳ９）。これにより、室外ユニット２Ａ（親機）及び室外ユニット２Ｂ（第１子機）から出力される発電電力は波長等を合わせた状態で下流側に供給される。

続いて、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、第１、２連結用リレー１５３、２５３をオン（閉じる）制御を行う（ステップＳ１０）。これにより、図６に示すように、室外ユニット２Ａ及び室外ユニット２Ｂから出力される発電電力は、電源分岐線３４ａ１、第１連結用リレー１５３、第２電源切替スイッチ１５２、及び、電源線１３４を通じて、室外ユニット２Ｃ（第２子機）に供給される。さらに、この発電電力は、電源分岐線３４ａ１、第２連結用リレー２５３、第３電源切替スイッチ２５２、及び、電源線２３４を通じて、室外ユニット２Ｄ（第３子機）に供給される。

本実施形態では、実際に起動した室外ユニット２Ａ（親機）と室外ユニット２Ｂ（第１子機）と台数（２台）と同じ台数の室外ユニット２Ｃ，２Ｄに発電電力が供給されるため、１台の室外ユニットの発電電力により１台の室外ユニット（ガスエンジン）を起動することができ、該室外ユニットの起動を安定して行うことができる。
ここで、室外ユニット２Ａ（親機）の発電電力を用いて、他の室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを起動させる場合には、各室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを順次起動させる構成とすることもできる。しかし、この構成では、例えば４台の室外ユニットを起動させるには、計４回の起動動作を繰り返し行う必要がある。これに対して、本構成では、室外ユニット２Ａ（親機）の発電機１１が発電した発電電力を用いて、室外ユニット２Ｂ（第１子機）の起動させた後、室外ユニット２Ａ及び起動した室外ユニット２Ｂの各発電機１１が発電した発電電力を用いて、室外ユニット２Ａと室外ユニット２Ｂの台数と同数である２台の室外ユニット２Ｃ、２Ｄ（第２子機、第３子機）を起動させる構成とした。このため、各室外ユニットの起動動作は計３回で済み、停電時における起動を短時間で行うことができる。この制御による効果は、室外ユニットの台数が増えればより顕著となる。

続いて、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、室外ユニット２Ａ及び室外ユニット２Ｂから出力される発電電力を用いて、室外ユニット２Ｃ，２Ｄのガスエンジン１０のセルモーターをそれぞれ駆動し、該ガスエンジン１０を起動させる（ステップＳ１１）。この場合、室外ユニット２Ｃ，２Ｄのガスエンジン１０は、同時に起動させるのではなく、わずかな時間（例えば１０秒）差で起動させる構成としている。これにより、起動時に供給される電力が同時に使用されることが防止され、ガスエンジン１０の起動をより確実に実行することができる。
また、ガスエンジン１０が起動により、室外ユニット２Ｃ，２Ｄの各発電機１１による発電が開始される。

続いて、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、室外ユニット２Ｃ、２Ｄの各発電機１１から発電電力が出力されたか否かを判別する（ステップＳ１２）。この判別において、発電機１１から発電電力が出力されなかった場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）には、エラー警報を出力（ステップＳ４）して処理を終了する。
また、発電機１１から発電電力が出力された場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）には、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、系統連系インバータ３３を通じて、該系統連系インバータ３３を通じて出力される発電電力を、室外ユニット２Ａ及び室外ユニット２Ｂから出力された発電電力に重畳させるように調整する（ステップＳ１３）。これにより、室外ユニット２Ａ（親機）及び室外ユニット２Ｂ〜２Ｄ（第１〜第３子機）から出力される発電電力は波長等を合わせた状態で下流側に供給される。

続いて、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９は、自立負荷用リレー３５３をオン（閉じる）制御を行う（ステップＳ１４）。これにより、図７に示すように、室外ユニット２Ａ〜２Ｄからそれぞれ出力される発電電力は、自立負荷用リレー３５３、第４電源切替スイッチ３５２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１３ａ〜１３ｄ、及び、照明装置３８に電力を供給することができ、該室内ユニット１３ａ〜１３ｄによる空調運転、及び、照明装置３８の運転を行うことができる。
本構成では、すべての室外ユニット２Ａ〜２Ｄの各発電機１１が駆動した後に、自立負荷用リレー３５３を閉じて、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置３８に電力を供給するため、起動中に多大な電力が使用されて該室外ユニット２Ａ〜２Ｄの起動が不調となることが防止され、該室外ユニットの起動後に安定した電力を負荷に供給できる。

室内ユニット１３ａ〜１３ｄのいずれかを運転する場合には、リモコン５の運転操作を行う。これにより、相応する室外ユニット内の電磁クラッチ１４ａ，１４ｂが接続されて圧縮機１２ａ，１２ｂが駆動されて、冷媒回路内を冷媒が循環することで空調運転が実現される。
また、自立運転時には、上流側給電ライン５１ａは電源切替盤５０によって室外ユニット２Ａ〜２Ｄから切り離されているため、電源切替盤５０よりも上流側の商用系統３６には各発電機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１３ａ〜１３ｄおよび照明装置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１３ａ〜１３ｄ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、照明装置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。

以上説明したように、この空気調和システム１では、ガスエンジン１０により駆動される圧縮機１２及び室外熱交換器１７を有する複数台の室外ユニット２Ａ〜２Ｄと、室内熱交換器２１ａ〜２１ｄを有する複数台の室内ユニット１３ａ〜１３ｄとを備え、室外ユニット２Ａ〜２Ｄが、それぞれガスエンジン１０により駆動される発電機１１と発電機１１の発電電力を商用系統３６に出力する系統連系インバータ３３とを備え、１台の室外ユニット２Ａを、ガスエンジン１０を起動させるための電力を蓄えるバッテリー４９を備える親機とし、残りの室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを子機とし、商用系統３６に供給される商用電力の停電時には、バッテリー４９の電力を利用して親機としての室外ユニット２Ａを起動させるとともに、該室外ユニット２Ａの発電機１１が発電した発電電力を用いて子機としての室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを起動させる自立制御部３９ａを備えた。このため、各室外ユニット２Ａ〜２Ｄにそれぞれバッテリー４９を設ける必要はなく、簡単な構成で該室外ユニット２Ａ〜２Ｄを起動させることができる。

また、本実施形態によれば、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９（自立制御部３９ａ）は、室外ユニット２Ａ（親機）の発電機１１が発電した発電電力を用いて、室外ユニット２Ｂ（第１子機）の起動させた後、室外ユニット２Ａ及び起動した室外ユニット２Ｂの各発電機１１が発電した発電電力を用いて、室外ユニット２Ａと室外ユニット２Ｂの台数と同数である２台の室外ユニット２Ｃ、２Ｄ（第２子機、第３子機）を起動させるため、各室外ユニットの起動動作は計３回で済み、停電時における起動を短時間で行うことができる。
さらに、本実施形態によれば、室外ユニット２Ａ（親機）の発電機１１が発電した発電電力が、同時に３台の室外ユニット２Ｂ〜２Ｄに供給されることが防止されるため、各室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを安定して起動することができる。

本実施形態によれば、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９（自立制御部３９ａ）は、すべての室外ユニット２Ａ〜２Ｄの各発電機１１が起動した後に、自立負荷用リレー３５３を閉じて、室内ユニット１３ａ〜１３ｄ及び照明装置３８に電力を供給するため、起動中に多大な電力が使用されて該室外ユニット２Ａ〜２Ｄの起動が不調となることが防止され、該室外ユニットの起動後に安定した電力を負荷に供給できる。

本実施形態によれば、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５０を備え、この電源切替盤５０に室外ユニット２Ａ〜２Ｄ及び室内ユニット１３ａ〜１３ｄをそれぞれ接続したため、電源切替盤５０が単一の構成で済み、空気調和システム１における電力系の配置構成を簡素化することができる。

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。
例えば、室外ユニット２Ａの室外側コントローラ３９（自立制御部３９ａ）は、室外ユニット２Ａ（親機）の発電機１１が発電した発電電力を用いて、他の室外ユニット２Ｂ〜２Ｄを順次起動させる構成としても良いことは勿論である。この構成では、子機としての室外ユニットを１台ずつ確実に起動させることができる。

１ 空気調和システム
２Ａ 室外ユニット（親機）
２Ｂ 室外ユニット（第１子機）
２Ｃ 室外ユニット（第２子機）
２Ｄ 室外ユニット（第３子機）
３Ａ〜３Ｄ 室内ユニット群
１０ ガスエンジン（エンジン）
１１ 発電機
１２ 圧縮機
１３ａ〜１３ｄ 室内ユニット（負荷）
１７ 室外熱交換器
２１ａ〜２１ｄ 室内熱交換器
３３ 系統連系インバータ
３６ 商用系統
３８ 照明装置（負荷）
３９ 室外側コントローラ
３９ａ 自立制御部（起動制御部）
５０ 電源切替盤
５１ａ 上流側給電ライン
５１ｂ 下流側給電ライン
５２ 第１電源切替スイッチ
１５２ 第２電源切替スイッチ
１５３ 第１連結用リレー
２５２ 第３電源切替スイッチ
２５３ 第２連結用リレー
３５２ 第４電源切替スイッチ
３５３ 自立負荷用リレー

Claims (4)

1. エンジンにより駆動される圧縮機及び室外熱交換器を有する複数台の室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数台の室内ユニットとを備え、前記室外ユニットが、それぞれ前記エンジンにより駆動され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、
   前記室外ユニットの少なくとも１台を、前記エンジンを起動させるための電力を蓄えるバッテリーを備える親機とし、残りの室外ユニットを子機とし、前記商用系統に供給される商用電力の停電時には、前記バッテリーの電力を利用して前記親機を起動させるとともに、該親機の前記発電機が発電した発電電力を用いて前記子機を起動させる起動制御部を備え、
   前記起動制御部は、前記親機の前記発電機が発電した発電電力を用いて、複数台の前記子機の一部を起動させた後、前記親機及び起動した前記子機の各発電機が発電した発電電力を用いて、該親機と起動した前記子機の台数と同数の前記子機を起動させることを特徴とする空気調和システム。
2. 前記起動制御部は、前記親機の前記発電機が発電した発電電力を用いて複数台の前記子機を順次起動させ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。
3. 前記起動制御部は、前記親機及び前記子機がすべて起動した後に、前記発電電力を前記室内ユニットを含む負荷に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和システム。
4. 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、この電源切替盤に前記親機及び前記子機をそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和システム。

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