JP2008039231A

JP2008039231A - 冷凍サイクル装置の室外機

Info

Publication number: JP2008039231A
Application number: JP2006211802A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Toshi; 年百明利
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】洪水時室外機に浸水しても、感電事故がない、バッテリをコンプレッサの電源とすることが可能な冷凍サイクル装置の室外機を提供する。
【解決手段】本冷凍サイクル装置の室外機は、室外側熱交換器、室外送風機、コンプレッサ、このコンプレッサの電源とすることが可能なバッテリ、水位検知手段等を備えて、水位検知手段が室外機の浸水を検知したときに、バッテリを放電させる。
【選択図】図１

Description

本発明は冷凍サイクル装置の室外機に係り、特に浸水時の安全を改善したバッテリ（蓄電池）をコンプレッサの電源とする冷凍サイクル装置の室外機に関する。

従来、内部に熱交換器、コンプレッサ等が配置され、コンプレッサは、通常の電力の外に、深夜電力で充電された蓄電池からの電力で駆動される空気調和機の室外機がある（特許文献１）。

しかし、この従来の室外機は、空気調和機の浸水時、室内機側の電源を遮断しても、蓄電池に充電されている電気はそのまま保持されてしまうため、蓄電池まで浸水した場合には、蓄電池からの感電事故が発生する問題がある。

なお、電源ブレーカを介して供給される外部電力によりコンプレッサを駆動する空気調和機において、洪水による浸水時、室外機に設けた浸水検知手段によって水位を検知して、電源ブレーカを開放し、商用電源からの感電事故を防止する空気調和機が提案されている (特許文献２)。
特開平１０−７８２４６号公報特開平８−１２１８４１号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、洪水時室外機に浸水しても、感電事故がない、バッテリをコンプレッサの電源とすることが可能な冷凍サイクル装置の室外機を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る冷凍サイクル装置の室外機は、室外側熱交換器、室外送風機、コンプレッサ、このコンプレッサの電源となる充放電可能なバッテリを収納してなる冷凍サイクル装置の室外機において、この室外機の浸水を検出する浸水検知手段を設け前記浸水検知手段が浸水を検知したときに、前記バッテリを放電させることを特徴とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置の室外機によれば、洪水時室外機に浸水しても、感電事故がない、バッテリをコンプレッサの電源とすることが可能な冷凍サイクル装置の室外機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外機について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態の冷凍サイクル装置の室外機の斜視図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態の冷凍サイクル装置、例えば分離型空気調和機の室外機１は、空気吸込口（図中背面側に位置し、図示せず）、空気吹出口２ａを設けた室外機本体２を備え、この室外機本体２内部には、冷凍サイクルの構成要素である室外側熱交換器３、室外送風機４、コンプレッサ５等が収納される。

図２に示すように、空気調和機は、室外機及び室内機のそれぞれに電気回路１１を備える。

この電気回路１１は室内機用回路１２と室外機用回路１３に分かれ、室内機では商用電源１４に接続される室内制御器１５とこの室内制御器１５と並列に電源１４に接続され、室内ファンモータ１６に給電する室内ファン駆動回路１７を備える。

一方、室外機用回路１３は、室内側の電源リレー２１を介して電源１４に接続される整流回路２２を備え、この整流回路２２には充放電回路２３を介してバッテリ２４が接続され、さらに、充放電回路２３とバッテリ２４間にはバッテリ２４に並列にバッテリ電圧検出回路２５及び制御電源回路２６が接続される。

さらに、整流回路２２には充放電回路２３、バッテリ２４と並列にモータ駆動用インバータ回路３１が接続され、このインバータ回路３１にはコンプレッサモータ３２が接続される。なお、インバータ回路３１は整流回路２２のＤＣ電圧をＰＷＭ制御して、ＤＣをＡＣに変換してコンプレッサ５に内蔵されたコンプレッサモータ３２を可変速駆動する。

また、制御電源回路２６を電源とする室外制御回路３３が設けられ、この室外制御回路３３はバッテリ電圧検出回路２５が接続されて、バッテリ電圧情報信号が入力されるとともに、室内制御器１５と通信線にて接続されている。さらに、室外制御回路３３は室外機本体２の底部近傍に設ける水位検知手段としてのフロートスイッチ３４または室外機本体２の下部近傍に設け他の水位検知手段としての下部温度センサ３５及び室外機本体２の上部近傍に設ける外気温センサ３６が接続されて、フロートスイッチ３４または温度センサ３５が検知した水位情報信号、温度情報信号が入力される。なお、フロートスイッチ３４は、一般的なもので、通常はスイッチがＯＦＦ状態にあり、水位が上がり、フロート(浮き)が所定位置まで上昇するとスイッチがＯＮとなるものである。

室外機本体２の下部近傍に設けるフロートスイッチ３４及び下部温度センサ３５は、バッテリ端子２４ａ及びコンプレッサモータ３２の入力端子３２ａの位置よりも低い位置に配され、また、外気温センサ３６は温度センサ３５よりも高い位置に配され、両センサ３５、３６が同時に洪水に浸ることがない。

さらに、室外制御回路３３はインバータドライブ出力部３７、インバータドライブ回路３８を介してインバータ回路３１に接続され、このインバータ回路３１を制御する。なお、インバータドライブ出力部３７は室外制御回路３３からの指令信号に基づき、コンプレッサ５の駆動制御を行う。

図１に示すように室外機本体２の内部は仕切板２ｃによって機械室２ｂと熱交換器室２ｄに左右に区画されている。機械室２ｂ側にはコンプレッサ５、バッテリ２４、フロートスイッチ３４及び室外制御回路３３やインバータ回路３１を含む電気部品、を収容する電装品部品箱４１が設置され、雨水が入らない構造となっている。このため、機械室２ｂに配したフロートスイッチ３４が動作するような浸水は、洪水の場合しかあり得ず、フロートスイッチ３４により浸水を確実に検出できる。また、フロースイッチ３４は、コンプレッサモータが運転中でも浸水が検出できる。なお、電装品部品箱４１は、機械室２ｂの上部に収容され、バッテリ２４は電装品部品箱４１の下方に収容される。一方、熱交換器室２ｄには、室外側熱交換器３、室外送風機４が収納されている。

バッテリ２４はコンプレッサモータ３２の起動時など、大電流を必要とし、電源１４からの給電では不十分なとき、バッテリ２４から放電を行い、電力容量不足を補うもので、逆に空気調和機の停止時などの商用電源１４からの電力に余裕のあるときに充電される。

外気温センサ３６は室外熱交換器３の上部の吸込み側に設けられ、除霜検知などの各種制御に用いられる。

次に本発明に係る冷凍サイクル装置の室外機の動作について、浸水検知手段としてのフロートスイッチを用いる例をとり、図２を参照し、図３に示す制御フローチャートに沿って説明する。

例えば、冷房運転時、電源１４から整流回路２２を介してインバータ回路３１に電力が供給され、インバータ回路３１からコンプレッサモータ３２に所定の電流が供給されることでコンプレッサ５が起動し、冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は室外側熱交換器３で放熱され、減圧されて、室内側熱交換器で蒸発して、室内を冷房する。また、起動から所定時間の間、大電流を必要とし、電源１４からの給電では不十分なとき、バッテリ２４から放電を行い、電力容量不足を補って、コンプレッサモータ３２を高速駆動させ、室内を急速冷房する。

このような冷凍サイクル装置の運転時あるいは停止時において、室外制御回路３３によりフロートスイッチ３４がＯＮか否かを判断する（Ｓ１）。
フロートスイッチ３４がＯＮの場合（Ｙ）は、洪水により室外機本体２に浸水があると判断され、室外制御回路３３、室内制御器１５を介して、電源リレー２１を開放し（Ｓ２）、まず、空気調和機の運転を停止する。
さらに、充放電回路２３を介してバッテリ２４の強制放電を行い（Ｓ３）、室外制御回路３３により、インバータ回路３１にコンプレッサ５の巻線に加熱通電指令を発する（Ｓ４）。

インバータ回路３１は、例えば特開平５−４１８３６号公報に示すような方法により、コンプレッサモータ３２が回転しない通電パターンを出力する。この通電は巻線を発熱させるだけであり、バッテリ２４の放電により、バッテリ２４の電圧は低下する。巻線温度は上昇するが、浸水時にはすでにコンプレッサ５が水に浸かっているため、コンプレッサ５は水冷され、異常な温度まで上昇しない。このように蓄電池の放電を放電抵抗などを使用することなく、コンプレッサ５の巻線を負荷として使用することで、新たな放電のための部品や装置が不要となる。

その後、バッテリ電圧検出回路２５の出力に基づき、室外制御回路３３がバッテリ２４が所定の電圧まで低下したか否かを判断する（Ｓ５）。
所定電圧以下に低下している場合（Ｙ）は、室外制御回路３３、充放電回路２３を介して、バッテリ２４の放電を停止し、インバータ回路３１の出力を停止する（Ｓ６）。

以後、フロートスイッチ３４のＯＦＦを判断する（Ｓ７）。フロートスイッチ３４がＯＦＦ（Ｙ）なら、浸水状態は解除されたものとして通常の状態に復帰する。フロートスイッチ３４がＯＦＦでない（Ｎ）場合、ＯＦＦするまで待機する。

また、浸水中のバッテリ放電状態にあるＳ５において、バッテリ２４が所定の電圧まで低下していない場合（Ｎ）は、フロートスイッチ３４がＯＦＦか否かを判断する（Ｓ８）。ここで、フロートスイッチ３４がＯＦＦの場合（Ｙ）は、浸水状態は解除されたものとしてバッテリ２４の放電を停止し、インバータ回路３１の出力を停止する（Ｓ９）。一方、Ｓ８で、フロートスイッチ３４がＯＦＦでない場合（Ｎ）は、バッテリ２４の放電を継続する（Ｓ３）。

なお、Ｓ１において、フロートスイッチ３４がＯＮでない場合（Ｎ）は、浸水していないので、通常運転制御を行う（Ｓ１０）。

上記のように、浸水検知手段としてフロートスイッチを用いた場合、フロートスイッチ３４により浸水を検知し、浸水があった場合には、外部電源１４からの給電を断ち、かつバッテリ２４が所定電圧以下になるまで放電するので、洪水時室外機に浸水し、バッテリの端子部分まで水位が上昇しても、感電事故がない。

続いて浸水検知手段として２個の温度センサを用いる例について、図４に示す制御フローチャートに沿って説明する。

冷凍サイクル装置が運転中か否かを判断する（Ｓ２１）。

運転中でない場合（Ｎ）は、下部温度センサ３５の検知温度Ｔ_１≧５℃か否か判断する（Ｓ２２）。

Ｔ_１≧５℃の場合（Ｙ）は、外気温センサ３６の検知温度Ｔ_０とＴ_１の差すなわちＴ_０−Ｔ_１≧７℃か否か判断する（Ｓ２３）。

浸水検出は、コンプレッサ５が停止中に、下部温度センサ３５が５℃以上でかつ外気温センサ３６の検出温度が下部温度センサ３５の値よりも７℃以上高い場合である。すなわち、水没すると水温を検出することになり、低温となる。なお、浸水するのは台風などの季節であり、冬季で積雪が機械室まで入りこんだ場合の誤検出を防止するため、下部温度センサが５℃以下の場合、浸水の検出は行なわない。Ｔ_０−Ｔ_１≧７℃の場合は、下部温度センサ３５は洪水に浸り、外気温センサ３６は洪水に浸らず、大気中にあると判定され、洪水による室外機本体２への浸水が検知される。

Ｔ_０−Ｔ_１≧７℃の場合（Ｙ）は、バッテリ２４が所定電圧以下であるか否か判断する（Ｓ２４）。

バッテリ２４が所定電圧以下まで低下していない場合（Ｎ）は、充放電回路２３を介してバッテリ２４の放電を行う（Ｓ２５）と同時に室外制御回路３３により、インバータ回路３１にコンプレッサ５の巻線に加熱通電指令を発する（Ｓ２６）。

このバッテリ２４の放電により、バッテリ２４の電圧は低下する。そこで、バッテリ２４が所定の電圧まで低下したか否かを判断し（Ｓ２７）、所定電圧以下に低下している場合（Ｙ）は、室外制御回路３３、充放電回路２３を介して、バッテリ２４の放電を停止し、インバータ回路３１の出力を停止する（Ｓ２８）。Ｓ２７にて電圧が低下していない場合（Ｎ）は、放電動作を継続する（Ｓ２５，２６）。

Ｓ２１において、冷凍サイクル装置が運転中の場合（Ｙ）、Ｓ２２で下部温度センサ３５の検知温度Ｔ_１≧５℃でない場合（Ｎ）またＳ２３でＴ_１≧５℃でない場合（Ｎ）は、室外機本体２への洪水による浸水がないと判断され、通常運転制御を継続する（Ｓ２９）。なお、本実施形態においては、運転中は浸水検出ができないが、一般に空気調和機の運転中は、洪水のおそれがない状況であると考えられるため問題は少ない。もし、運転中も浸水を検出する必要があれば、２つの温度センサを冷凍サイクルの運転による温度の影響を受けない位置に設置すれば良い。

上記のように、浸水検知手段として２個の温度センサを用いた室外機によれば、２個の温度センサ３５、３６により洪水による浸水を検知、浸水があった場合には、外部電源１４からの給電を断ち、かつバッテリ２４が所定電圧以下になるまで放電するので、洪水時室外機に浸水しても、感電事故がない。

なお、上記実施形態では、バッテリを電力容量不足を補うために用いた例で説明したが、タイマを組み込み、バッテリを深夜電力利用に用いてもよく、また、浸水検知手段はフロートスイッチ、温度センサに限定されるものではない。さらに、浸水検知手段として、フロートスイッチ及び温度センサを同時に使用して、制御を行うようにしてもよい。

上述のように、本実施形態の冷凍サイクル装置の室外機によれば、洪水時室外機に浸水しても、感電事故がない、バッテリをコンプレッサの電源とすることが可能な冷凍サイクル装置の室外機が実現する。

上記実施形態においては、コンプレッサモータの巻線に対し、コンプレッサが回転しない通電パターンを用いて放電させたが、洪水時には急速に水位が上昇するケースも考えられる。そこで、バッテリをより急速に放電させるために、バッテリの放電電力を用いてインバータ回路によりコンプレッサを最高回転数で回転させもよい。この場合、コンプレッサの吐出冷媒がそのまま室外熱交換器に流れるように、すなわち空気調和機では冷房運転となるように冷媒流路を設定しておけば、室外送風機を動作させなくとも室外熱交換器は浸水した水によって冷却されるため、冷凍サイクル内の高圧圧力が上がりすぎることはなく、冷凍サイクル装置が故障することはない。ここで、コンプレッサの最高回転数の運転では大電力を要するため、バッテリの電力は急速に消費され、電圧が低下することになる。

なお、上記においては冷凍サイクル装置の室外機として空気調和機の室外機に適用した例を説明したが、ヒートポンプ式給湯装置の室外機等の他の冷凍サイクルを備える室外機に対して本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外機の斜視図。本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外機に用いる電気回路図。本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外機の制御フローチャート図。本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の制御フローチャート図。

符号の説明

１…空気調和機の室外機、２…室外機本体、２ｂ…機械室、３…室外側熱交換器、４…室外送風機、５…コンプレッサ、１１…電気回路、１２…室内機用電気回路、１３…室外機用電気回路、１４…外部電源、１５…室内制御器、２１…電源リレー、２２…整流回路、２３…充放電回路、２４…バッテリ、２５…バッテリ電圧検出回路、２６…制御電源回路、３１…モータ駆動用インバータ回路、３２…コンプレッサモータ、３３…室外制御回路、３４…フロートスイッチ、３５…下部温度センサ、３６…外気温センサ、３７…インバータドライブ出力部、３８…インバータドライブ回路。

Claims

室外側熱交換器、室外送風機、コンプレッサ、このコンプレッサの電源となる充放電可能なバッテリを収納してなる冷凍サイクル装置の室外機において、この室外機の浸水を検出する浸水検知手段を設け前記浸水検知手段が浸水を検知したときに、前記バッテリを放電させることを特徴とする冷凍サイクル装置の室外機。
前記バッテリの放電は、コンプレッサを駆動するコンプレッサモータの巻線を負荷とし、前記コンプレッサモータが回転しないように前記巻線に通電して行うことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
前記浸水検地手段は、前記コンプレッサの入力端子よりも低い位置で水位を検出するフロートスイッチを有することを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置の室外機。