JP6732126B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。特に、供給される電力の電圧低下によって生じる過電流の防止に係るものである。

従来より、空気調和装置などの冷凍サイクル装置は、商用電源、発電機などの電源から供給される電力により運転を行っている。一般的に、空気調和装置などの冷凍サイクル装置を構成する電気部品は、三相交流ＡＣ２００Ｖ、単相交流ＡＣ２００Ｖ、直流ＤＣ１２Ｖなどを電源として駆動する。たとえば、三相交流ＡＣ２００Ｖを一次電源とし、三相交流ＡＣ２００Ｖが供給する電力を変換して、各電機部品に供給している（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９−０４１８５７号公報

以上のように、従来の冷凍サイクル装置は、三相交流電源を一次電源として想定した機器構成となっている。このため、従来の冷凍サイクル装置は、たとえば、直流ＤＣ３８０Ｖに代表される高電圧直流電源を、一次電源として使用することができなかった。また、たとえば、直流電源を一次電源として冷凍サイクル装置に電力供給（給電）する場合、商用の交流電源から直流電源を生成する直流電源装置に加え、太陽光発電装置などの発電装置、リチウム電池などのバッテリーなどを組み合わせて行われる。このため、発電装置への切替わり時、たとえば、バッテリーから放電して電力供給を行うときには、供給される電力の直流電圧が低下していくことが想定される。

直流電圧が低下すると、インバーター部において電力変換された電力で駆動する機器が同じ出力で駆動しようとすると、電圧低下に反比例して電流が増加することになる。したがって、電圧が一定レベルまで低下すると、インバーター部などの保護を目的とした過電流設定値まで電流が流れてしまい、冷凍サイクル装置が運転停止に至るといった課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、印加される電圧の低下に対応する冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路を有し、給電システムから直流の電力が供給されて運転を行う冷凍サイクル装置であって、直流−交流変換を行って、圧縮機モーターに電力を供給する圧縮機インバーター装置と、直流−交流変換を行って、ファンモーターに電力を供給するファンモーターインバーター装置と、印加される直流電圧を検出する電圧検出装置と、電圧検出装置の検出に係る電圧に基づいて、圧縮機インバーター装置およびファンモーターインバーター装置の少なくとも一方において、出力される駆動周波数の上限値を決定する処理を行う制御装置とを備え、給電システムは、バッテリーを含む複数の電源を有するシステム構成であり、制御装置は、給電システムから供給される電力が、バッテリーによるものであると判断すると、あらかじめ設定された駆動周波数の上限値に決定するものである。

この発明によれば、電圧検出装置の検出に係る電圧に基づいて、圧縮機インバーター装置およびファンモーターインバーター装置の少なくとも一方において、出力される駆動周波数の上限値を決定するようにしたので、たとえば、電圧が低下しても、過電流になることを防止することができる。このため、冷凍サイクル装置の運転を継続して行うことができる。そして、高電圧直流電源がモーターの一次電源となった場合でも対応することができる。

この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成を概略的に示す図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００に電力供給を行うシステムの一例を概略的に示す図である。 この発明の実施の形態１に係るパワー系機器１２への電力供給を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００における電圧Ｖｄｃと駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘとの関係例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００における電圧Ｖｄｃに基づいて行う上限値Ｆｍａｘの決定処理の流れを示す図である。 この発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００における電流Ｉｄｃと駆動周波数の上限値Ｆｍａｘとの関係例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００における電流Ｉｄｃに基づいて行う上限値Ｆｍａｘの決定処理の流れを示す図である。 この発明の実施の形態３に係る空気調和装置１００における上限値Ｆｍａｘの決定処理の流れを示す図である。

以下、発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。

実施の形態１．
＜構成＞
図１は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成を概略的に示す図である。図１に基づいて、冷凍サイクル装置である空気調和装置１００の機器構成について説明する。ここで、実施の形態１などにおいては、冷凍サイクル装置として、空気調和装置１００を一例として説明する。したがって、ここで示す空気調和装置１００の構成だけに発明が適用されるものではない。また、たとえば、室外ユニット（熱源ユニット）５０および室内ユニット（負荷側ユニット）６０の台数を限定するものではない。また、室外ユニット５０および室内ユニット６０に搭載されている構成機器の個数も限定するものではない。さらに、空気調和装置１００の用途に応じて、構成機器の搭載ユニットを決定すればよい。そして、ヒートポンプチラー（熱源ユニット）とエアーハンドリングユニット（負荷側ユニット）とを水配管で接続して構成される装置などに適用されてもよい。

＜機器構成＞
図１に示すように、空気調和装置１００は、室内ユニット６０および室外ユニット５０を備えている。室内ユニット６０と室外ユニット５０とは、冷媒配管１０および冷媒配管１１で接続されている。より具体的には、後述するように、室内ユニット６０および室外ユニット５０内の圧縮機１、室外熱交換器２、膨張弁３および室内熱交換器４が、冷媒配管１０および冷媒配管１１で順次接続され、冷媒回路１０１を構成している。

＜室内ユニット６０＞
室内ユニット６０には、膨張弁３と室内熱交換器４と圧縮機１とが直列に接続されて搭載されている。室内ユニット６０には、室内電磁弁５が圧縮機１と並列に接続されて搭載されている。また、圧縮機１の吐出側には圧力開閉器９が搭載されている。さらに、室内ユニット６０には、たとえば、三相交流モーターであるファンモーター８ａで回転する室内送風機８が搭載されている。そして、室内ユニット６０には、室内制御装置４０が備えられている。

膨張弁３は、冷媒を減圧膨張させる減圧装置および絞り装置として機能する弁である。膨張弁３については、開度を制御することができる電子膨張弁で構成するとよい。室内熱交換器４は、たとえば、空調対象となる室内の空気と冷媒との熱交換を行う。冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。そして、室内熱交換器４の近傍には、室内送風機８が付設されている。室内送風機８は、たとえば、室内熱交換器４を通過させた空気を室内に供給する。ここで、室内送風機８は、遠心ファン、多翼ファンなどの送風機である。室内送風機８は、たとえば、後述する図３に示すように、ファンモーターインバーター装置である室内送風機用インバーター装置８ｂにより、ファンモーター８ａの駆動周波数が制御され、ファンの回転数および風量制御されるタイプのもので構成されている。

圧縮機１は、たとえば、三相交流モーターである圧縮機モーター１ａが回転して、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して、高温および高圧の状態にして吐出する。ここで、圧縮機１は、たとえば、後述する図３に示すように、圧縮機インバーター装置１ｂにより、圧縮機モーター１ａの駆動周波数が制御され、容量制御されるタイプのもので構成されている。また、圧縮機１には、冷媒の寝込みを防止するためのベルトヒーター１ｃが取り付けられている。室内電磁弁５は、開閉により、圧縮機１から吐出された冷媒の一部が、圧縮機１の吸入側に流れるようにする。圧力開閉器９は、保護装置として機能する。冷媒回路１０１内に封入された冷媒の圧力が所定の圧力に達すると、弁を開いて冷媒の圧力が上昇しないようにする。

また、室内制御装置４０は、室内演算装置４１を有している。室内演算装置４１は、汎用のＣＰＵ、データバス、入出力ポート、不揮発メモリ、タイマーなど（図示せず）を有している。室内制御装置４０は、空気調和装置１００の運転に関する情報（室内空気温度、設定温度、冷媒配管温度、冷媒圧力など）に基づき、膨張弁３の開度、室内送風機８のファンの回転数、圧縮機１の回転数、室内電磁弁５の開閉などの制御を行う。ここでは、後述する直流電源システム２００からの電力供給に係る電圧に基づいて、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘに係る制御を行う。また、室内制御装置４０は、後述する室外制御装置２０と伝送線７０にて接続され、各種データを含む信号の送受を行うことができる。

＜室外ユニット５０＞
室外ユニット５０には、室外熱交換器２が搭載されている。図１では、室外熱交換器２が、並列に２台接続されて搭載されている例を示している。室外ユニット５０には、２台の室外熱交換器２のうち、１台の室外熱交換器２には、直列に室外電磁弁６が接続されている。室外電磁弁６は、１台の室外熱交換器２に対して冷媒の一部の通過を許容する。また、室外ユニット５０には、たとえば、三相交流モーターであるファンモーター７ａで回転する室外送風機７が搭載されている。さらに、室外ユニット５０には、室外制御装置２０が備えられている。

室外熱交換器２は、たとえば、室外の空気と冷媒との熱交換を行う。冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。そして、室外熱交換器２の近傍には、室外送風機７が付設されている。室外送風機７は、たとえば、室外熱交換器２に空気を通過させる。ここで、室内送風機８は、遠心ファン、多翼ファンなどの送風機である。室外送風機７は、たとえば、後述する図３に示すように、ファンモーターインバーター装置である室外送風機用インバーター装置７ｂにより、ファンモーター７ａの駆動周波数が制御され、ファンの回転数および風量制御されるタイプのもので構成されている。

また、室外制御装置２０は、室外演算装置２１を有している。室外演算装置２１は、汎用のＣＰＵ、データバス、入出力ポート、不揮発メモリ、タイマーなど（図示せず）を有している。室外制御装置２０は、空気調和装置１００の運転に関する情報（室内空気温度、設定温度、冷媒配管温度、冷媒圧力など）に基づき、室外送風機７のファンの回転数、室外電磁弁６の開閉などの制御を行う。前述したように、室外制御装置２０は、室内制御装置４０と伝送線７０にて接続され、各種データを含む信号の送受を行うことができる。

＜動作＞
次に、空気調和装置１００の動作について説明する。ここでは、空気調和装置１００が実行する冷房運転における冷媒回路１０１内の冷媒の流れを中心に説明する。空気調和装置１００の冷媒回路１０１には冷媒が封入されている。冷媒回路１０１において、圧縮機１は、冷媒を吸入し、高温および高圧にして吐出する。吐出された冷媒は、冷媒配管１１を通過して、室外熱交換器２に流入する。室外熱交換器２に流入した冷媒は、室外送風機７から供給される空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、冷媒配管１０を通過して、膨張弁３に流入する。

膨張弁３に流入した冷媒は、減圧され、膨張して、液とガスの低温および低圧の気液二相状態の冷媒に状態変化する。気液二相冷媒は、室内熱交換器４に流入する。室内熱交換器４に流入した気液二相冷媒は、室内送風機８から供給される空気と熱交換して蒸発ガス化する。蒸発ガス化した冷媒は、室内熱交換器４から流出し、圧縮機１に再度吸入される。

室内熱交換器４に供給される空気は、この室内熱交換器４に流入した冷媒の蒸発熱により冷却され、室内送風機８によって室内ユニット６０が設置されている冷却対象域に供給される。冷却対象域、冷却対象域内に設置されている発熱機器などを冷却することで温度が上昇することになる。そして、温度上昇した空気は、室内送風機８によって室内熱交換器４に再度供給され、冷媒の蒸発熱で冷却される。以上のようにして室内の空気が循環する。

室内制御装置４０は、室内ユニット６０への空気の吸込み温度または室内ユニット６０からの空気の吹出し温度と目標とする設定温度との差に基づいて、能力供給の要否を判断する。能力を供給市内と判断すると、圧縮機１の駆動を停止するサーモオフ制御を行う。サーモオフとなった後、室内ユニット６０への吸込み温度または室内ユニット６０からの吹出し温度と設定温度との差に基づいて、能力供給を行うものと判断すると、圧縮機１の駆動を開始するサーモオン制御を行う。

＜空気調和装置１００の電力供給に関するシステムの一例＞
図２は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００に電力供給を行うシステムの一例を概略的に示す図である。ここでは、図２に基づいて、空気調和装置１００への電力供給について説明する。ここで、図２に示すように、実施の形態１における空気調和装置１００は、直流および交流の両方の電力の供給を受けて運転することができるように構成されている。ただし、これに限定するものではない。たとえば、空気調和装置１００は、直流電源のみで運転可能に構成されていてもよい。

図２に示すように、給電システム４００は、直流電源システム２００および給電用インバーター装置３００を有している。直流電源システム２００は、直流の電力を供給する。ここでは、高電圧の電力を供給するものとして説明する。直流電源システム２００は、空気調和装置１００に対しては、一次電源となる。直流電源システム２００は、複数の電源を有している。ここでは、商用電源２４０、自家発電電源２５０、太陽光発電電源２３０およびバッテリー２２０を電源とする。商用電源２４０および自家発電電源２５０は、交流電源２０４である。また、太陽光発電電源２３０およびバッテリー２２０は、直流電源２０５である。

ここで、バッテリー２２０は、たとえば、直流給電装置２０２から供給される電力を充電することができる。そして、放電することで、空気調和装置１００に電力供給を行うことができる。ここで、バッテリー２２０が供給する電力は、バッテリー充電状態（残量）によって出力電圧が変動する。一般に、最低出力電圧は、最大出力電圧に対して約７０％程度まで低下してしまう。そのため、常時安定した電圧を印加することができない。また、負荷側の使用電力によって給電可能な時間も制限される。また、太陽光発電電源２３０は、所定の日射が得られることで発電する装置である。ここでは、太陽光発電電源２３０を例に挙げたが、これに限定するものではなく、風力発電のような自然エネルギーを利用した発電装置、燃料電池などを、太陽光発電電源２３０の代わりとしてもよい。

直流給電装置２０２は、交流電源２０４の供給に係る交流の電力を直流の電力に変換する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータとなる電圧変換器２０３は、太陽光発電電源２３０の供給に係る直流電圧を、昇圧または減圧して、所定電圧となるように変換する。太陽光発電電源２３０は、発電量により電圧が変動する。このため、電圧変換器２０３が、空気調和装置１００に印加する電圧が所定の電圧になるように調整する。

また、給電用インバーター装置３００は、直流電源システム２００からの電力に対して、直流−交流変換を行って、空気調和装置１００のうち、交流電源による電力供給を必要とする機器に交流の電力を供給する。ここで、図２においては、給電用インバーター装置３００は、給電システム４００が有し、空気調和装置１００の外部に設置された装置としているが、空気調和装置１００が内部に有する装置としてもよい。また、前述したように、空気調和装置１００が交流電源を必要とせず、直流電源システム２００からの電力で運転可能な構成である場合は、給電用インバーター装置３００を有していなくてもよい。

空気調和装置１００に搭載される構成機器のうち、室内電磁弁５、室外電磁弁６、圧力開閉器９およびベルトヒーター１ｃでは、圧縮機１、室外送風機７および室内送風機８と比べて比較的消費電力が少ない。このような電磁弁（室内電磁弁５および室外電磁弁６）、圧力開閉器９、ベルトヒーター１ｃなどの機器を補機系機器１３と称する。

電圧検出装置３０は、給電システム４００（直流電源システム２００）が印加する電圧を検出する。ここで、給電システム４００（直流電源システム２００）が印加する電圧は、空気調和装置１００の直流母線電圧となる。また、電流検出装置３１は、給電システム４００から空気調和装置１００に流れる電流を検出する。検出に係る信号は室内制御装置４０に送られる。ここで、図２では、電圧検出装置３０および電流検出装置３１が、給電システム４００内に設置されているが、空気調和装置１００内に設置されていてもよい。

図３は、この発明の実施の形態１に係るパワー系機器１２への電力供給を説明する図である。空気調和装置１００に搭載される構成機器のうち、圧縮機１、室外送風機７、室内送風機８などの機器をパワー系機器１２と称する。一般的に、圧縮機１（具体的には、圧縮機１内の圧縮機モーター１ａ）および送風機（具体的には、室外送風機７内のファンモーター７ａおよび室内送風機８のファンモーター８ａ）において、空気調和装置１００に供給される電力の大半が消費される。

前述したように、圧縮機１の圧縮機モーター１ａ、室外送風機７のファンモーター７ａおよび室内送風機８の室内送風機８のファンモーター８ａは、三相交流モーターである。圧縮機インバーター装置１ｂ、室外送風機用インバーター装置７ｂおよび室内送風機用インバーター装置８ｂは、直流電源システム２００からの電力に対して、直流−交流変換を行い、各モーターに交流の電力供給を行う。圧縮機インバーター装置１ｂ、室外送風機用インバーター装置７ｂおよび室内送風機用インバーター装置８ｂは、それぞれ、圧縮機１、室外送風機７および室内送風機８に対する二次電源となる。このとき、交流変換に係る駆動周波数を制御することができる。ここで、駆動周波数はたとえば、制御装置が制御する。ここでは、室内制御装置４０が駆動周波数の制御を行うものとする。特に駆動周波数の上限について規定する。室外送風機７のファンモーター７ａの駆動周波数については、室内制御装置４０から伝送線７０を介して室外制御装置２０に指示が送られる。電圧検出装置３０および電流検出装置３１からの信号が、室内制御装置４０に送られる。

実施の形態１における空気調和装置１００は、給電システム４００の直流電源システム２００から直接的に供給される電力を利用して、パワー系機器１２を駆動させるようにしている。また、給電システム４００の直流電源システム２００から給電用インバーター装置３００を介して供給される交流の電力を利用して補機系機器１３を駆動させるようにしている。前述したように、直流電源による消費電力をＷｄｃとし、交流電源による消費電力をＷａｃとすると、パワー系機器１２が電力の大半を消費するので、Ｗｄｃ＞Ｗａｃという関係が成立する。

直流電源システム２００と空気調和装置１００とは、通信線２０１により接続されている。直流電源システム２００が供給する電力において、空気調和装置１００に印加する直流電圧、バッテリー２２０の残量など、電源に係るデータを含む信号が、直流電源システム２００から空気調和装置１００に送られる。そして、空気調和装置１００は、電源に係るデータに基づいて、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの出力制御を行うことができる。ここで、直流電源システム２００から供給される電力に係る直流の印加電圧は、２００Ｖ以上としている。

前述の通り、直流電源システム２００は、複数の電源から電力を供給することができるシステム構成となっている。このため、たとえば、商用電源２４０が停止した場合でも、給電システム４００全体としては、即座に空気調和装置１００（負荷側機器）への電力供給が停止されない。ただし、たとえば、バッテリー２２０からの電力供給となる場合には、バッテリー２２０の充電状態によっては、直流電源システム２００が印加する電圧が低下し、空気調和装置１００の出力によっては、空気調和装置１００が運転継続することができる時間が制限される。

図４は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００における電圧Ｖｄｃと駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘとの関係例を示す図である。次に本実施の形態１に係る直流電源システム２００が印加する直流電圧が低下した場合の処理について説明する。ここでは、室内制御装置４０が処理を行うものとして説明する。

室内制御装置４０は、電圧検出装置３０から送られる信号に基づいて、直流電源システム２００から空気調和装置１００へ供給される電力において印加される直流の電圧Ｖｄｃを監視処理する。そして、電圧Ｖｄｃに基づいて、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａに供給する交流の電力に係る駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを決定する処理を行う。そして、上限値Ｆｍａｘを超えないように、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの駆動を制御する。具体的には、電圧Ｖｄｃの低下度合により、上限値Ｆｍａｘを制限する。上限値Ｆｍａｘを制限することで、電圧Ｖｄｃの低下による電流の上昇を抑制し、過電流を防ぐ。

図５は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００における電圧Ｖｄｃに基づいて行う上限値Ｆｍａｘの決定処理の流れを示す図である。空気調和装置１００に印加される電圧Ｖｄｃの上限値を上限電圧Ｖｍａｘとし、下限値を下限電圧Ｖｍｉｎとする。室内制御装置４０は、たとえば、図４で示されるように、電圧Ｖｄｃが、Ｖｍａｘ≧Ｖｄｃ＞Ｖ１であると判定すると（ステップＳ１）、制限レベル０（通常状態）とする。そして、Ｆｍａｘを、通常状態の最大駆動周波数であるＦｍａｘ０と決定する（ステップＳ２）。ここで、第１所定電圧Ｖ１とは、あらかじめ設定されたしきい値となる電圧値である。Ｖ１＝Ｖｍａｘ×０．９程度の値に設定される。このため、１０％程度以内の電圧低下は、通常状態として動作することになる。

また、電圧Ｖｄｃが、Ｖ１≧Ｖｄｃ＞Ｖ２であると判定すると（ステップＳ３）、制限レベル１とする。そして、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ１とする（ステップＳ４）。ここで、第２所定電圧Ｖ２とは、あらかじめ設定されたしきい値となる電圧値である。第２所定電圧Ｖ２は、第１所定電圧Ｖ１より低い。Ｖ２＝Ｖｍａｘ×０．８程度の値に設定される。そして、Ｆｍａｘ１＝Ｆｍａｘ０×０．８程度に設定される。

電圧Ｖｄｃが、Ｖ２≧Ｖｄｃ＞Ｖｍｉｎであると判定すると（ステップＳ５）、制限レベル２とする。また、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ２とする（ステップＳ６）。下限電圧Ｖｍｉｎは、たとえば、Ｖｍｉｎ＝Ｖｍａｘ×０．７程度の値に設定される。そして、Ｆｍａｘ２＝Ｆｍａｘ０×０．７程度に設定される。

電圧Ｖｄｃが、上述したいずれの電圧値でなく、Ｖｄｃ≦Ｖｍｉｎであるときには、制限レベルｍａｘとする。このとき、Ｆ＝０とし、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａを停止させる（ステップＳ７）。そして、たとえば、他のコントローラ、上位ビル管理システムなど（図示せず）に、空気調和装置１００が異常停止状態である旨の信号を送信し、発報させる。また、空気調和装置１００が、リモートコントローラなどを有している場合には、リモートコントローラが有する表示装置に表示などさせるようにしてもよい。

ここで、実施の形態１の空気調和装置１００では、電圧Ｖｄｃにより、制限レベル０、制限レベル１、制限レベル２、制限レベルｍａｘの４段階の制限レベルを設定し、それぞれのレベルに対応したＦｍａｘを設定している。ただし、段階数を限定するものではなく、たとえば、用途によって段階数を変更するようにしてもよい。その際、各制限レベルに設定される上限値Ｆｍａｘについては、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ０×Ｖｄｃ／Ｖｍａｘ程度に設定するとよい。

また、電圧Ｖｄｃは圧縮機１の駆動系統およびファンモーター駆動系統のそれぞれで検出された電圧に基づいて、それぞれについて前述の出力制限を実行してもよい。そして、空気調和装置１００の内部でそれぞれの系統に分岐される前に検出された電圧で、それぞれの系統について出力制限を実行してもよい。

以上のように、実施の形態１の空気調和装置１００によれば、室内制御装置４０が、直流電源システム２００が印加する電圧Ｖｄｃに基づいて、駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを決定するようにしたので、直流電源システム２００が印加する電圧Ｖｄｃが低下したときには、上限値Ｆｍａｘを抑えることで、流れる電流の上昇を抑制させることができる。したがって、即座に運転停止してしまうことがなく、運転可能な電圧の下限になるまで運転を継続することができる。

実施の形態２．
前述した実施の形態１では、直流電源システム２００からの電力供給に係る電圧Ｖｄｃに基づいて、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａに係る駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘの制限を行った。実施の形態２では、直流電源システム２００からの電力供給に係る電流に基づく、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａに係る上限値Ｆｍａｘ制御について説明する。以下、実施の形態１の空気調和装置１００と異なる点について説明する。機器の構成などについては、実施の形態１と同じ構成を有するものとする。

図６は、この発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００における電流Ｉｄｃと駆動周波数の上限値Ｆｍａｘとの関係例を示す図である。次に、実施の形態２に係る直流電源システム２００が印加する直流電圧が低下した場合の処理について説明する。ここでは、室内制御装置４０が処理を行うものとして説明する。

室内制御装置４０は、電流検出装置３１から送られる信号に基づいて、直流電源システム２００から空気調和装置１００に供給される電流Ｉｄｃを監視処理する。そして、電流Ｉｄｃの上昇の度合に基づき、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａに供給する交流の電力に係る駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを制限する処理を行う。そして、上限値Ｆｍａｘを超えないように、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの駆動を制御する。上限値Ｆｍａｘを制限することで、電圧Ｖｄｃの低下による電流の上昇を抑制し、過電流を防ぐ。

図７は、この発明の実施の形態２に係る空気調和装置１００における電流Ｉｄｃに基づいて行う上限値Ｆｍａｘの決定処理の流れを示す図である。空気調和装置１００の通常運転において流れる電流Ｉｄｃの上限値を上限電流Ｉｍａｘとする。上限電流Ｉｍａｘは、圧縮機インバーター装置１ｂ、室外送風機用インバーター装置７ｂおよび室内送風機用インバーター装置８ｂにおいて、過電流となる電流である。上限電流Ｉｍａｘ以上の電流が流れると、圧縮機１、室外送風機７および室内送風機８は、駆動を停止する。室内制御装置４０は、たとえば、図６で示されるように、電流Ｉｄｃが、Ｉｄｃ＜Ｉ１であると判定すると（ステップＳ１１）、制限レベル０（通常状態）とする。そして、上限値Ｆｍａｘを、通常状態の最大駆動周波数であるＦｍａｘ０と決定する（ステップＳ１２）。ここで、第１所定電流Ｉ１とは、あらかじめ設定されたしきい値となる電流値である。第１所定電流Ｉ１は、直流電源システム２００が印加する電圧Ｖｄｃが１０％程度低下しても、通常状態として動作可能な値に設定しておけばよい。たとえば、Ｉ１＝Ｉｍａｘ×０．７程度の値に設定される。

また、電流Ｉｄｃが、Ｉ１≦Ｉｄｃ＜Ｉ２であると判定すると（ステップＳ１３）、制限レベル１とする。また、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ１とする（ステップＳ１４）。ここで、第２所定電圧Ｉ２とは、あらかじめ設定されたしきい値となる電流値である。Ｉ２＝Ｉｍａｘ×０．８程度の値に設定される。そして、Ｆｍａｘ１＝Ｆｍａｘ０×０．９程度に設定される。

電流Ｉｄｃが、Ｉ２≦Ｉｄｃ＜Ｉｍａｘであると判定すると（ステップＳ１５）、制限レベル２とする。また、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ２とする（ステップＳ１６）。ここで、Ｆｍａｘ２＝Ｆｍａｘ０×０．７程度に設定される。

電流Ｉｄｃが、上述したいずれの電流値でなく、Ｉｄｃ≧Ｉｍａｘであるときには、制限レベルｍａｘとする。このとき、Ｆ＝０とし、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａを停止させる（ステップＳ１７）。そして、たとえば、他のコントローラ、上位ビル管理システムなど（図示せず）に、空気調和装置１００が異常停止状態である旨の信号を送信し、発報させる。また、空気調和装置１００が、リモートコントローラなどを有している場合には、リモートコントローラが有する表示装置に表示などさせるようにしてもよい。

実施の形態２では、電流Ｉｄｃにより、制限レベル０、制限レベル１、制限レベル２、制限レベルｍａｘの４段階の制限レベルを設定し、それぞれのレベルに対応したＦｍａｘを設定している。ただし、段階数を限定するものではなく、たとえば、用途によって段階数を変更するようにしてもよい。

また、電流Ｉｄｃは圧縮機１の駆動系統、ファンモーター駆動系統それぞれで検出された電流に基づいて、それぞれについて前述の出力制限を実行してもよい。そして、空気調和装置１００の内部でそれぞれの系統に分岐される前に検出された電流で、それぞれの系統について出力制限を実行してもよい。

以上のように、実施の形態２の空気調和装置１００によれば、室内制御装置４０が、直流電源システム２００から流れる電流Ｉｄｃに基づいて、上限値Ｆｍａｘの上限値を決定するようにしたので、直流電源システム２００が印加する電圧Ｖｄｃが低下しても、電流の上昇を抑制させることができる。したがって、即座に運転停止してしまうことがなく、運転可能な電圧の下限になるまで運転を継続することができる。

実施の形態３．
前述した実施の形態１では、直流電源システム２００からの電力供給に係る電圧Ｖｄｃに基づいて、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの上限値Ｆｍａｘの制限を行った。ここで、電圧低下があっても、過電流でなければ、上限値Ｆｍａｘを制限しなくてもよい。

そこで、実施の形態３の空気調和装置１００では、直流電源システム２００からの電力供給に係る電圧Ｖｄｃと電流Ｉｄｃとに基づく、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの上限値Ｆｍａｘ制御について説明する。以下、実施の形態１および実施の形態２の空気調和装置１００と異なる点について説明する。

室内制御装置４０は、電圧検出装置３０から送られる信号に基づいて、直流電源システム２００から空気調和装置１００へ供給される電力において印加される直流の電圧Ｖｄｃおよび電流Ｉｄｃを監視する。そして、電圧Ｖｄｃが所定の範囲内に低下し、さらに、電流Ｉｄｃがインバーターの過電流レベルであるＩｍａｘ近くまで上昇した場合に、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａに供給する交流の電力に係る駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを制限する処理を行う。そして、上限値Ｆｍａｘを超えないように、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの駆動を制御する。上限値Ｆｍａｘを制限することで、電圧Ｖｄｃの低下による電流の上昇を抑制する。

図８は、この発明の実施の形態３に係る空気調和装置１００における上限値Ｆｍａｘの決定処理の流れを示す図である。図８において、図５と同じステップ番号を付している工程については、実施の形態１で説明したことと同様の動作を行う。

実施の形態３では、ステップＳ３において、Ｖ１≧Ｖｄｃ＞Ｖ２であると判定すると（ステップＳ３）、電流ＩｄｃがＩｄｃ＜Ｉ２であるかどうかを判定する（ステップＳ２１）。電流Ｉｄｃが、Ｉｄｃ＜Ｉ２であると判定すると、上限値ＦｍａｘをＦｍａｘ０と決定する（ステップＳ２）。電流Ｉｄｃが、Ｉｄｃ＜Ｉ２でないと判定すると、制限レベル１として、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ１とする（ステップＳ４）。

また、ステップＳ５において、Ｖ２≧Ｖｄｃ＞Ｖｍｉｎであると判定すると（ステップＳ５）、電流ＩｄｃがＩｄｃ＜Ｉ２であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。電流Ｉｄｃが、Ｉｄｃ＜Ｉ２であると判定すると、上限値ＦｍａｘをＦｍａｘ０と決定する（ステップＳ２）。電流Ｉｄｃが、Ｉｄｃ＜Ｉ２でないと判定すると、制限レベル２として、Ｆｍａｘ＝Ｆｍａｘ２とする（ステップＳ６）。

以上のように、実施の形態３の空気調和装置１００においては、室内制御装置４０が、直流電源システム２００が印加する電圧Ｖｄｃおよび電流Ｉｄｃに基づいて、上限値Ｆｍａｘの上限値を決定するようにしたので、直流電源システム２００が印加する電圧Ｖｄｃが低下しても、電流の上昇を抑制させることができる。したがって、即座に運転停止してしまうことがなく、運転可能な電圧の下限になるまで運転を継続することができる。このとき、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの負荷率が小さく、電流Ｉｄｃが過電流のレベルを超えない場合には、上限値Ｆｍａｘの制限を行わないことで、効率のよい運転を行うことができる。

実施の形態４．
上述した実施の形態１〜実施の形態３では、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを一律にしたが、これに限定するものではない。圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａのそれぞれについて、室内制御装置４０によって決定される上限値Ｆｍａｘが異なる値であってもよい。

また、たとえば、実施の形態１における第１所定電圧Ｖ１、第２所定電圧Ｖ２、実施の形態２における第１所定電流Ｉ１、第２所定電流Ｉ２など、制限レベルを設定するしきい値を、圧縮機モーター１ａ、ファンモーター７ａおよびファンモーター８ａの、それぞれの上限値Ｆｍａｘを決定するために異なる値に設定してもよい。さらに、たとえば、しきい値などを、リモートコントローラなどから設定できるようにしてもよい。

実施の形態５．
上述した実施の形態１〜実施の形態４では、特に示していないが、たとえば、室内制御装置４０は、上限値Ｆｍａｘを、Ｆｍａｘ１、Ｆｍａｘ２などに制限すると判定したときに、リモートコントローラの表示装置などの報知装置に、制限を行っている旨を報知させるようにしてもよい。

また、前述したように、室内制御装置４０には、通信線２０１を介して、直流電源システム２００から電源に係るデータを含む信号が送られる。たとえば、室内制御装置４０は、直流電源システム２００からの信号に基づき、直流電源システム２００から供給される電力が、バッテリー２２０からの電力であると判断すると、駆動周波数Ｆの上限値Ｆｍａｘを、あらかじめ設定された値にするようにしてもよい。

たとえば、複数の空気調和装置１００が、給電システム４００からの電力供給を受けている場合、空気調和装置１００間で、上限値Ｆｍａｘの決定処理を行う空気調和装置１００の優先順位を定めるようにしてもよい。

前述した実施の形態１〜実施の形態５は、空気調和装置１００について説明したが、たとえば、冷蔵装置、冷凍装置、給湯装置のように、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。また、他のモーター駆動装置の制御を行う場合にも適用することができる。

１ 圧縮機、１ａ 圧縮機モーター、１ｂ 圧縮機インバーター装置、１ｃ ベルトヒーター、２ 室外熱交換器、３ 膨張弁、４ 室内熱交換器、５ 室内電磁弁、６ 室外電磁弁、７ 室外送風機、７ａ ファンモーター、７ｂ 室外送風機用インバーター装置、８ 室内送風機、８ａ ファンモーター、８ｂ 室内送風機用インバーター装置、９ 圧力開閉器、１０，１１ 冷媒配管、１２ パワー系機器、１３ 補機系機器、２０ 室外制御装置、２１ 室外演算装置、３０ 電圧検出装置、３１ 電流検出装置、４０ 室内制御装置、４１ 室内演算装置、５０ 室外ユニット、６０ 室内ユニット、７０ 伝送線、１００ 空気調和装置、１０１ 冷媒回路、２００ 直流電源システム、２０１ 通信線、２０２ 直流給電装置、２０３ 電圧変換器、２０４ 交流電源、２０５ 直流電源、２２０ バッテリー、２３０ 太陽光発電電源、２４０ 商用電源、２５０ 自家発電電源、３００ 給電用インバーター装置、４００ 給電システム。

Claims (6)

1. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路を有し、給電システムから直流の電力が供給されて運転を行う冷凍サイクル装置であって、
   直流−交流変換を行って、圧縮機モーターに電力を供給する圧縮機インバーター装置と、
   直流−交流変換を行って、ファンモーターに電力を供給するファンモーターインバーター装置と、
   印加される直流電圧を検出する電圧検出装置と、
   該電圧検出装置の検出に係る電圧に基づいて、前記圧縮機インバーター装置および前記ファンモーターインバーター装置の少なくとも一方において、出力される駆動周波数の上限値を決定する処理を行う制御装置と
   を備え、
   前記給電システムは、バッテリーを含む複数の電源を有するシステム構成であり、
   前記制御装置は、前記給電システムから供給される電力が、前記バッテリーによるものであると判断すると、あらかじめ設定された前記駆動周波数の上限値に決定する冷凍サイクル装置。
2. 前記直流の電力に係る電流を検出する電流検出装置をさらに備え、
   前記制御装置は、該電圧検出装置の検出に係る電圧が、あらかじめ設定された範囲内にあると判断すると、さらに、前記電流検出装置の検出に係る電流に基づいて、前記駆動周波数の上限値を決定する処理を行う請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路を有し、給電システムから直流の電力が供給されて運転を行う冷凍サイクル装置であって、
   直流−交流変換を行って、圧縮機モーターに電力を供給する圧縮機インバーター装置と、
   直流−交流変換を行って、ファンモーターに電力を供給するファンモーターインバーター装置と、
   前記直流の電力に係る電流を検出する電流検出装置と、
   該電流検出装置の検出に係る電流に基づいて、前記圧縮機インバーター装置および前記ファンモーターインバーター装置の少なくとも一方において出力される駆動周波数の上限値を決定する処理を行う制御装置と
   を備え、
   前記給電システムは、バッテリーを含む複数の電源を有するシステム構成であり、
   前記制御装置は、前記給電システムから供給される電力が、前記バッテリーによるものであると判断すると、あらかじめ設定された前記駆動周波数の上限値に決定する冷凍サイクル装置。
4. 前記制御装置は、前記駆動周波数の上限値を、通常運転における最大駆動周波数以外の値に決定すると、報知装置に報知させる処理を行う請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記給電システムが有する電源は、商用電源または自家発電電源を直流変換した電源並びに直流電源の少なくとも１つと前記バッテリーとである請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記直流電源は、太陽光発電電源である請求項５に記載の冷凍サイクル装置。

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