JP2009264681A - 空調装置及び発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停電時において、確実に発電可能な発電機付空調装置を提供する。
【解決手段】空調装置は、コンプレッサ（１１）を備え、そのコンプレッサ（１１）により循環される冷媒を用いて熱交換された空調空気を供給するヒートポンプ回路（２）と、コンプレッサ（１１）を駆動する発動機（４）と、発動機（４）から供給される動力により発電する発電機（３１）と、停電時において発電機（３１）が発電電力を出力するよう発動機（４）を制御する制御部（２４）と、停電時において発動機（４）及び制御部（２４）に電圧を印加するバッテリ（３５）と、バッテリ（３５）から制御部（２４）へ電圧を供給する電源線（６１）に接続され、バッテリ（３５）から供給された電圧を昇圧して制御部（２４）へ印加する昇圧回路（５１）とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空調装置及び発電装置に関するものであり、より詳しくは、空調装置のヒートポンプ回路を駆動する動力を利用して発電する発電機を備えた空調装置及びその発電機を駆動する発電装置に関する。

従来より、冷媒を用いて熱交換を行うヒートポンプ回路を備えた空調装置が広く使用されている。このような空調装置において、冷媒を圧縮し、ヒートポンプ回路内を循環させるコンプレッサの動力源として、発動機が用いられる。そこで、この発動機の動力を利用して発電する発電回路を有するヒートポンプシステムが開発されている（特許文献１を参照）。

特開２００７−２４００４５号公報

上記のヒートポンプシステムにおいて、ヒートポンプシステムが有する発電回路を、停電などの非常事態が発生した時に発電する非常用電源として使用する場合、発電回路から電力供給されるまでの間、空調装置の各部を動作させるための一時的な電源として、バッテリが使用される。しかし、バッテリから供給される電圧を、発動機のスタータに印加すると、発動機を始動させるとき（すなわち、スタータクランキング時）に、スタータに掛かる負荷により、瞬間的にバッテリからの供給電圧が低下する。そのため、発動機の制御基板にも同じバッテリから電圧供給する場合、スタータクランキング時の電圧低下により、バッテリからの供給電圧が制御基板のリセット電圧を下回るおそれがあった。

図１に、スタータクランキング時における、バッテリ（１２Ｖ出力用）からの供給電圧の低下の様子の一例を示す。図１において、横軸は経過時間であり、縦軸は電圧である。図１に示すように、バッテリからの供給電圧１０１は、バッテリがほぼ一杯に充電されている場合、約１２Ｖとなる。しかし、スタータが始動すると、その供給電圧１０１は、瞬間的に約６Ｖにまで低下し、その後徐々に回復し、約１秒後に１２Ｖに戻る。一方、制御基板のリセット電圧１０２は、その制御基板が１２Ｖの直流電圧を入力として駆動するように構成されている場合、約１０Ｖに設定されることが多い。そのため、図１に示すように、バッテリからの供給電圧１０１は、スタータの始動直後に制御基板のリセット電圧を下回ることになる。そしてバッテリからの供給電圧１０１が制御基板のリセット電圧１０２を下回ると、制御基板がリセットされて、スタータへの始動信号が停止されてしまうため、発動機が始動できなくなる。その結果、発電機が動作せず、発電回路からの電力供給が不可能となる。

上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、停電時において、確実に発電可能な発電機付空調装置及び発電装置を提供することにある。

本願の請求項１に記載によれば、本発明に係る空調装置が提供される。係る空調装置は、コンプレッサ（１１）を備え、そのコンプレッサ（１１）により循環される冷媒を用いて熱交換された空調空気を供給するヒートポンプ回路（２）と、コンプレッサ（１１）を駆動する発動機（４）と、発動機（４）から供給される動力により発電する発電機（３１）と、停電時において発電機（３１）が発電電力を出力するよう発動機（４）を制御する制御部（２４）と、停電時において発動機（４）及び制御部（２４）に電圧を印加するバッテリ（３５）と、バッテリ（３５）から制御部（２４）へ電圧を供給する電源線（６１）に接続され、バッテリ（３５）から供給された電圧を昇圧して制御部（２４）へ印加する昇圧回路（５１）とを有する。
係る空調装置は、バッテリから制御部へ供給される電圧を、昇圧回路を通して印加するので、スタータクランキングによる一時的な電圧低下を防止することができる。したがって、その供給電圧が制御部のリセット電圧を下回ることを防止できるので、確実に発動機を始動させ、発電機による発電を開始することができる。

また請求項２に記載のように、制御部（２４）は、外部電源（４１）から電圧印加されている場合、その外部電源（４１）からの電圧に昇圧回路（５１）を経由させてバッテリ（３５）に印加することにより、バッテリ（３５）を充電することが好ましい。係る構成により、本発明に係る空調装置は、外部電源から電圧供給されている、通常運転時に、バッテリを充電しておくことができる。また係る空調装置は、制御部等に電圧供給するための昇圧回路を、バッテリを充電するためにも利用するので、複数の昇圧回路を設ける必要がなく、回路素子の数を減らすことができる。

さらに請求項３に記載のように、本発明に係る空調装置は、バッテリ（３５）と昇圧回路（５１）の入力側端子との間に設けられる第１のスイッチ素子（ＳＷ１）と、昇圧回路（５１）の出力側端子とバッテリを接続する充電線（６０）と、昇圧回路（５１）の出力側端子の接続を充電線（６０）と電源線（６１）の間で切り替える第２のスイッチ素子（ＳＷ２）を有することが好ましい。この場合において、外部電源（４１）から電圧供給されている場合、第１のスイッチ素子（ＳＷ１）は解放されてバッテリ（３５）と昇圧回路（５１）の入力側端子を遮断し、かつ、第２のスイッチ素子（ＳＷ２）は、昇圧回路（５１）の出力側端子が充電線（６０）に接続されるよう切り替えられる。各スイッチ素子がこのように制御されることにより、外部電源から電圧供給される場合は、その供給電圧が昇圧回路を経由してバッテリに印加され、バッテリを充電することが可能となる。
一方、停電時には、第１のスイッチ素子（ＳＷ１）は閉じてバッテリ（３５）と昇圧回路（５１）の入力側端子を接続し、かつ、第２のスイッチ素子（ＳＷ２）は、昇圧回路（５１）の出力側端子が電源線（６１）に接続されるよう切り替えられる。各スイッチ素子がこのように制御されることにより、停電時には、バッテリからの供給電圧が昇圧回路を経由して制御部に印加されることが可能となる。

また、請求項４の記載によれば、発電装置が提供される。係る発電装置は、発動機（４）と、発動機（４）から供給される動力により発電する発電機（３１）と、停電時において発電機（３１）が発電電力を出力するよう発動機（４）を制御する制御部（２４）と、停電時において発動機（４）及び制御部（２４）に電圧を印加するバッテリ（３５）と、バッテリ（３５）から制御部（２４）へ電圧を供給する電源線（６１）に接続され、バッテリ（３５）から供給された電圧を昇圧して制御部（２４）へ印加する昇圧回路（５１）と有する。
係る発電装置は、バッテリから制御部への電圧を、昇圧回路を通して印加するので、スタータクランキングによる一時的な電圧低下を防止することができる。したがって、その供給電圧が制御部のリセット電圧を下回ることを防止できるので、確実に発動機を始動させ、発電機による発電を開始することができる。

さらに、請求項５の記載によれば、発動機（４）と、発動機（４）から供給される動力により発電する発電機（３１）とを有する発電装置の駆動装置が提供される。係る駆動装置は、停電時において発電機（３１）が発電電力を出力するよう発動機（４）を制御する制御部（２４）と、停電時において発動機（４）及び制御部（２４）に電圧を印加するバッテリ（３５）と、バッテリ（３５）から制御部（２４）へ電圧を供給する電源線（６１）に接続され、バッテリ（３５）から供給された電圧を昇圧して制御部（２４）へ印加する昇圧回路（５１）と有する。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態に係る空調装置について詳細に説明する。本発明の一実施形態による空調装置は、ヒートポンプ回路のコンプレッサを駆動する動力源としてのエンジンと、停電時にそのエンジンの動力を利用して発電し、非常用電源として機能する発電機を有する。さらに係る空調装置は、停電時において一時的に空調装置の各部へ電力供給するバッテリを備え、通常運転時においてそのバッテリを充電するために使用される昇圧回路を、停電時においてバッテリからエンジンの制御基板への電力供給にも利用する。係る構成により、スタータクランキング時における制御基板へ供給される電圧の低下を防止して、制御基板がリセットされることを防ぎ、確実にエンジンを始動させて発電する。

図２に、本発明の一実施形態に係る空調装置の概略構成図を示す。空調装置１は、屋内に送出する空調空気を暖め又は冷却するヒートポンプ回路２と、ヒートポンプ回路２を制御し、かつ発電機を含み、その発電機を制御する制御部３とを有する。

ヒートポンプ回路２は、屋外機に設置されたコンプレッサ１１、凝縮器（室外熱交換器）１２、膨張弁１３、アキュムレータ１６及び四方弁１７と、屋内機に設置された膨張弁１４及び蒸発器（室内熱交換器）１５を有する。そしてヒートポンプ回路２は、コンプレッサ１１により、これらの構成要素で形成された密閉された回路内に冷媒を循環させている。

コンプレッサ１１は、冷媒を圧縮して高圧ガスにする。そして冷媒を圧縮するために、コンプレッサ１１は、ケロシン、ガソリンなどの燃料を燃焼させて回転動力を得る発動機であるエンジン４により駆動される。そのために、コンプレッサ１１のシャフトには、エンジン４の回転動力をコンプレッサ１１に伝達したり、遮断する電磁クラッチ１１ａが接続されている。そして電磁クラッチ１１ａのプーリとエンジン４のクランクプーリとはベルトで連結されており、それによってエンジン４は、その回転動力をコンプレッサ１１に伝達できるようになっている。なお、電磁クラッチ１１ａを使用せず、エンジン４の回転動力をベルト等を用いて直接コンプレッサ１１に伝達するようにしてもよい。この場合、コンプレッサ１１は、可変容量バルブを有し、この可変容量バルブを制御することによって所望の圧縮率を得るようにしてもよい。

冷媒は、冷房時において以下に説明するようにヒートポンプ回路２内を流れる。ガス状冷媒がコンプレッサ１１により圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となる。その高温・高圧のガス状冷媒は、四方弁１７を通って凝縮器（室外熱交換器）１２に流入する。高温・高圧のガス状冷媒は、凝縮器１２において、屋外の冷気によって冷却されて液化し、高圧の液冷媒となる。その高圧の液冷媒は、膨張弁１３を経由して、膨張弁１４へと流れる。高圧の液冷媒は、膨張弁１３及び１４によって急激に膨張させられ、低温・低圧の霧状の冷媒となる。低温・低圧の霧状の冷媒は、蒸発器（室内熱交換器）１５に流入する。その低温・低圧の霧状の冷媒は、蒸発器１５において、室内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒は、アキュムレータ（気液分離器）１６へと流入する。その蒸発した冷媒は、アキュムレータ１６において、ガス状冷媒と液冷媒とに分離され、ガス状冷媒がコンプレッサ１１に送られる。以上のサイクルを繰り返し、蒸発器１５の表面から熱を奪い、凝縮器１２表面の空気に熱を放出して、室内の冷房を行っている。

なお、暖房時においては、四方弁１７を切り替えて、コンプレッサ１１から吐出されたガス状冷媒は、四方弁１７を介して蒸発器１５に導かれ、凝縮器１２からの冷媒は四方弁１７を介してアキュムレータ１６に導かれる。そして、高温・高圧の冷媒が、蒸発器１５において屋内の空気を暖める。
さらに、凝縮器１２及び蒸発器１５の近傍には、ブロアファン１８、１９がそれぞれ配置される。ブロアファン１８、１９は、それぞれ、凝縮器１２または蒸発器１５へ向けて空気を送出し、その空気と冷媒との間で効率良く熱交換されることを可能としている。

図３に、制御部３の概略構成図を示す。制御部３は、ヒートポンプ回路２を制御する空調制御部２０と、発電機回路である発電制御部３０を有する。

図３に示すように、空調制御部２０は、エンジン４と、電源基板２１と、コンバータ２２と、スタータ２３と、空調制御基板２４を有する。なお、エンジン４は、図２に示したエンジンと同じものである。一方、発電制御部３０は、発電機３１、発電電圧調整器（以下ＡＶＲという）３２、カレントセンサ３３、発電制御基板３４、バッテリ３５、三相出力用漏電ブレーカ３６、トランス３７、単相出力用漏電ブレーカ３８を有する。

まず、空調制御部２０の各部について説明する。
電源基板２１は、商用の外部電源４１から供給される交流電力（例えば、三相の交流２００Ｖ）を、所定電圧（例えば、１２Ｖ）の直流電力に変換する。そして電源基板２１は、その直流電力を、空調制御基板２４の駆動用電力として、その空調制御基板２４に供給する。
コンバータ２２は、通常運転時において商用の外部電源４１から、スイッチ２５を介して供給される交流電力を、スタータ２３を駆動するための所定電圧（例えば、１２Ｖ）の直流電力に変換する。またコンバータ２２は、停電時において発電機３１から電力供給される場合には、発電機３１から供給される電力をその所定電圧の直流電力に変換する。さらにコンバータ２２は、発電制御部３０の発電制御基板３４と接続され、通常運転時において、発電制御基板３４へ所定電圧の直流電力を供給する。交流電磁接触器などで構成されるスイッチ２５は、電源供給線４５を介して各部へ電力供給されているときには閉じられ、バッテリ３５から電力供給されているときは開放される。
なお、電源基板２１及びコンバータ２２は、例えば、公知の様々な交流／直流変換回路とすることができるので、ここでは電源基板２１及びコンバータ２２の詳細な説明を省略する。

スタータ２３は、空調制御基板２４からエンジン始動信号を受信すると、コンバータ２２あるいはバッテリ３５から供給される電力によりセルモータを回転させてエンジン４を始動する。なお、スタータ２３は、例えば、公知の様々なスタータからエンジン４に適したものとすることができるので、ここではスタータ２３の詳細な説明を省略する。

空調制御基板２４は、組み込み型のマイクロプロセッサなどの制御回路、ＲＡＭなどのメモリ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、通信インターフェース回路及びその周辺回路を有する。そして、空調制御基板２４は、空調運転を行うためにヒートポンプ回路２を制御する。また空調制御基板２４は、停電時において発電機３１を動作させるための制御を実行する。

空調制御基板２４は、空調運転を行うために、以下のような制御を実行する。
空調制御基板２４は、リモートコントローラなどの操作部（図示せず）から、設定温度、風量、冷暖房のＯＮ／ＯＦＦなどを指定した操作信号を受信する。そして空調制御基板２４は、屋内及び屋外に設置された温度センサ（図示せず）などから受信したセンサ信号と、その操作信号に応じて、冷房するか暖房するかを判断する。そして空調制御基板２４は、その判断結果に応じてヒートポンプ回路２の各部を制御する。例えば、空調制御基板２４は、屋内を冷房する場合、上記のように、四方弁１７を、コンプレッサ１１から吐出された冷媒が凝縮器１２に流入するように設定する。そして空調制御基板２４は、屋内の現在気温と設定温度に基づいて、コンプレッサ１１を駆動するエンジン４の回転数を決定し、その回転数に応じた制御信号をエンジン４へ出力する。さらに空調制御基板２４は、膨張弁１３及び１４の開度を決定し、その開度となるように膨張弁１３及び１４へ制御信号を出力する。さらに空調制御基板２４は、凝縮器１２または蒸発器１５へ向けて、熱交換される空気を送風するブロアファン１８、１９の回転数を決定しブロアファン１８、１９を駆動するモータ（図示せず）へ、その回転数となるよう制御信号を出力する。
また空調制御基板２４は、屋内を暖房する場合、上記のように、四方弁１７を、コンプレッサ１１から吐出された冷媒が蒸発器１５に流入するように設定する。そして空調制御基板２４は、冷房時と同様に、エンジン４の回転数、膨張弁１３及び１４の開度などを決定し、その結果に応じた制御信号を各部へ出力する。
さらに、空調制御基板２４は、屋内の気温と設定温度が等しく、冷暖房を行う必要がないと判断した場合には、エンジン４を停止し、ヒートポンプ回路２を停止する。

空調制御基板２４は、例えば、設定温度と、屋外の気温と、屋内の気温を入力とし、空調空気の温度を出力とする温調制御式を用いて空調空気の温度を決定する。そして空調制御基板２４は、その空調空気の温度とエンジン４の回転数、膨張弁１３及び１４の開度、ブロアファンの回転数などの関係を予め定めたルックアップテーブルまたは関係式を参照して、そのエンジン４の回転数などを決定することができる。
また空調制御基板２４は、公知の様々な手法の何れかを用いて上記の制御を実行してもよい。

また、空調制御基板２４は、発電機３１により発電を行う際、以下のような制御を行う。
空調制御基板２４は、発電制御基板３４を介して発電を開始する旨の制御信号（発電開始信号）を受信すると、エンジン４が動作していなければ、スタータ２３にエンジン４を始動させる。その際、スイッチ２５が開放され、商用電源４１からの電源供給線４５とコンバータ２２が切断される。さらに空調制御基板２４は、発電制御部３０のスイッチ３９を閉じて、バッテリ３５からスタータ２３への電力供給を可能にする。

その後、発電機３１が発電を開始して、電源供給線４５に電力供給されると、通常運転時と同様に、スイッチ２５が閉じて電源供給線４５からコンバータ２２への電力供給が再開される。そしてコンバータ２２から、スタータ２３への電力供給が再開される。そして空調制御基板２４は、スイッチ３９を開放して、バッテリ３５からスタータ２３への電力供給を停止する。なお、空調制御基板２４は、電源供給線４５に電力供給されたことを確認するために、例えば、電源基板２１から供給される電圧を電圧計により測定し、その測定値が所定の閾値を超えた場合に、電力供給線に電力供給されたと判断する。
空調制御基板２４は、発電制御基板３４から、発電を停止する旨の制御信号を受信すると、空調制御においてエンジン４を動作させる必要がない場合には、エンジン４を停止させるよう、エンジン４を制御する。

次に、発電制御部３０の各部について説明する。
発電機３１は、エンジン４の回転動力を利用して発電する。本実施形態では、発電機３１は、三相４線式の交流発電機であり、三相電圧として２００Ｖの交流電圧を出力する。発電機３１のシャフトは、エンジン４と直結され、エンジン４の回転動力が直接発電機３１に伝達されるように構成されている。

カレントセンサ３３は、発電機３１の中性点から接地端子へ接続される出力線に接続され、その出力線を流れる零相電流を測定する。またカレントセンサ３３の測定出力は、発電制御基板３４と接続される。そしてカレントセンサ３３は、零相電流の測定値を発電制御基板３４へ通知する。

発電制御基板３４は、組み込み型のマイクロプロセッサなどの制御回路、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ、通信インターフェース回路及びその周辺回路を有する。
発電制御基板３４は、停電時において、屋内操作盤４４から発電開始信号を受信すると、ＡＶＲ３２のスイッチをＯＮにして、発電機３１に上記の発電出力を生じさせる。また発電制御基板３４は、空調制御部２０の空調制御基板２４と互いに通信可能となっている。そして、発電制御基板３４は、空調制御基板２４へ発電開始信号を伝達して、発電のためにエンジン４を始動させる。

発電制御基板３４は、発電機３１からの発電出力を安定させるために、発電機３１から出力された三相交流電圧を取得し、ＡＶＲ３２へ渡す。ＡＶＲ３２は、発電機３１から出力された三相交流電圧を、一定の電圧（本実施形態では、２００Ｖ）に保ち、発電制御基板３４を介して発電機３１へ戻す。その際、発電制御基板３４は、内蔵する電圧計により、ＡＶＲ３２から出力された電圧を測定する。なお、ＡＶＲ３２として、例えば、公知の様々な発電電圧調整器を用いることができる。
そして発電制御基板３４は、空調制御基板２４が発電制御部３０の動作を確認する場合には、その測定電圧及びカレントセンサ３３による電流の測定値を、空調制御部２０の空調制御基板２４へ通知する。

なお、発電制御基板３４は、通常運転時（すなわち、商用電源４１から電力供給されているとき）または発電機３１から空調制御部２０のコンバータ２２へ電力供給されているときは、コンバータ２２から電力を供給されて動作する。また発電制御基板３４は、バッテリ３５と接続され、通常運転時または発電機３１からコンバータ２２へ電力供給されているときは、その電力を、充電回路５０を介してバッテリ３５へ供給し、バッテリ３５を充電する。
逆に、停電時において発電機３１がコンバータ２２へ電力供給していない場合には、発電制御基板３４は、バッテリ３５から電力を供給されて動作する。さらにこの場合には、発電制御基板３４は、バッテリ３５から供給された電力を、空調制御基板２４にも供給する。さらにバッテリ３５は、スタータ２３ともスイッチ３９を介して接続される。このスイッチ３９は、例えば、直流接触器により構成される。そしてスイッチ３９は、通常運転時には開放されている。そして停電時において発電機３１がコンバータ２２へ電力供給していない場合、空調制御基板２４はスイッチ３９を閉じて、バッテリ３５からスタータ２３への電力供給を可能とする。これにより、外部から制御部３への電力供給がなくなったときでも、空調制御基板２４が発電機３１を動作させるためにエンジン４を始動させることを可能としている。

ここでもし、バッテリ３５から直接スタータ２３へ電力を供給して、エンジン４を始動させる場合、上記のようにスタータクランキング時にバッテリ３５から空調制御基板２４へ供給される電圧が低下して、空調制御基板２４がリセットされるおそれがある。そこで、本実施形態では、発電制御基板３４は、バッテリ３５から空調制御基板２４へ電力供給する場合、バッテリ３５からの電力を充電回路５０を介して空調制御基板２４へ供給することにより、その供給電力の電圧低下を防止することとした。

図４及び図５を用いて、バッテリ３５の充電時（すなわち、通常運転時）及びバッテリ３５から電力供給される時（すなわち、停電時）における、スタータ２３及び空調制御基板２４への電力供給経路について説明する。なお、図４及び図５では、簡単化のために、電力供給経路のみを図示し、その他の構成部品、例えば、発電制御基板３４が有する発電機３１を制御するための構成部品及び回路は省略した。

まず、通常運転時における電力供給経路について説明する。
図４は、通常運転時におけるスタータ２３及び空調制御基板２４への電力供給経路を示す図である。図４に示すように、発電制御基板３４は、充電回路５０を有する。充電回路５０は、昇圧回路５１、定電圧回路５２及び保護回路５３を有する。昇圧回路５１は、コンバータ２２から供給された電圧を、バッテリ３５を充電するのに適した電圧に昇圧する。定電圧回路５２は、昇圧回路５１により昇圧された電圧を一定に保つ。保護回路５３は、充電回路５０を流れる電流が所定量（例えば、１Ａ）以上になると、電圧を低下させ、充電回路５０が故障することを防止する。本実施形態では、充電回路５０は、コンバータ２２から供給された１２Ｖの電圧を、バッテリ３５を充電するのに適した１３．２Ｖに昇圧して出力する。なお、昇圧回路５１を、例えば、公知の様々な昇圧回路を用いて容易に構成することができる。同様に、定電圧回路５２及び保護回路５３も、それぞれ、公知の様々な定電圧回路及び保護回路を用いて容易に構成することができる。さらに、充電回路５０自体も、それら公知の昇圧回路、定電圧回路及び保護回路を組み合わせて容易に構成することができる。そのため、これらの回路の詳細な説明は省略する。

コンバータ２２の制御出力端子は、ダイオードＤ１を介して充電回路５０の入力端子、すなわち、昇圧回路５１の入力側端子に接続されている。ダイオードＤ１は、コンバータ２２の制御出力端子から充電回路５０へ向けて電流が流れるように整流する。さらに、発電制御基板３４において、バッテリ３５の正端子と充電回路５０の入力端子が、スイッチＳＷ１及びダイオードＤ４を介して接続されている。ダイオードＤ４は、バッテリ３５の正端子から充電回路５０へ向けて電流が流れるように整流する。また、バッテリ３５の正端子と、充電回路５０の出力端子、すなわち昇圧回路５１の出力側端子とが、スイッチＳＷ２及び充電線６０を介して接続されている。その充電線６０には、ダイオードＤ２が設けられ、スイッチＳＷ２からバッテリ３５へ向けて電流が流れるように整流する。またスイッチＳＷ２は、充電回路５０の出力端子を、充電線６０と電源線６１の何れかと切り替えて接続する。電源線６１は、スイッチＳＷ２からスイッチＳＷ３を経て、空調制御基板２４に接続される。電源線６１には、ダイオードＤ３が設けられ、スイッチＳＷ２からスイッチＳＷ３へ向けて電流が流れるように整流する。スイッチＳＷ３は、電源線６１と、電源基板２１から電力供給される電源線の何れかを切り替えて、空調制御基板２４に接続する。
さらに、スイッチＳＷ１と電源線６１はダイオードＤ５を介して接続される。そのダイオードＤ５は、スイッチＳＷ１から電源線６１へ向けて電流が流れるように整流する。

商用電源４１から電力供給されている場合、スイッチＳＷ１は開放される。またスイッチＳＷ２は、充電回路５０の出力端子と充電線６０を接続するように設定される。さらにスイッチＳＷ３は、電源基板２１と空調制御基板２４を接続するように設定される。これら各スイッチは、空調制御基板２４により制御される。そして例えば、電源基板２１に所定以上の電圧が印加されたことを検知すると、空調制御基板２４は、各スイッチを上記のように設定する。あるいは、各スイッチは、発電制御基板３４自身により制御されるようにしてもよい。
この場合において、スタータ２３に対しては、商用電源４１からスイッチ２５を経て供給された電力は、コンバータ２２により直流電力に変換された後、コンバータ２２のスタータ出力端子から直接供給される。一方、空調制御基板２４に対しては、商用電源４１から、電源基板２１に電力供給され、電源基板２１により、その供給電力が直流電力に変換された後、スイッチＳＷ３を介して電力供給される。

さらに、コンバータ２２の制御出力端子から出力された直流電力は、ダイオードＤ１により整流された後、充電回路５０へ流入する。そしてその直流電力の電圧は、充電回路５０により昇圧される。充電回路５０を出力した電力は、スイッチＳＷ２を介して、バッテリ３５の正端子へと接続される充電線６０に流れる。そしてその電力は、ダイオードＤ２により整流された後、バッテリ３５へ流入し、バッテリ３５を充電する。なお、コンバータ２２の制御出力端子から出力された直流電力は、制御部３のその他の制御機能部品（図示せず）へも供給される。
なお、商用電源４１が停電した後、発電機３１から電源供給線４５を介して電力供給が開始されたときも、スタータ２３及び空調制御基板２４への電力供給経路、及びバッテリ３５への充電経路は、上記と同様となる。

次に、停電時における電力供給経路について説明する。
図５は、停電時におけるスタータ２３及び空調制御基板２４への電力供給経路を示す図である。図５に示すように、停電により、商用電源４１からの電力供給が途絶えると、スイッチＳＷ１は閉じられる。また、スイッチＳＷ２は、充電回路５０の出力端子と電源線６１を接続するように設定される。さらにスイッチＳＷ３は、電源線６１と空調制御基板２４を接続するように設定される。例えば、空調制御基板２４は、発電開始信号を屋内操作盤４４から発電制御基板３４を介して受信すると、各スイッチを上記のように設定する。あるいは、発電制御基板３４自身が、屋内操作盤４４から発電開始信号を受信すると、各スイッチを上記のように設定するように制御してもよい。

この場合において、バッテリ３５の正端子を出力した電力は、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ５及びスイッチＳＷ３を経て、空調制御基板２４へ供給される。さらに、バッテリ３５の正端子を出力した電力は、ダイオードＤ４を経て、充電回路５０の入力端子へ供給される。そしてその供給電力の電圧は、充電回路５０により昇圧される。充電回路５０を出力した電力は、スイッチＳＷ２及びダイオードＤ３を介して、電源線６１に流れる。なお、バッテリ３５の正端子を出力した電力は、リレースイッチ６２を介して、制御部３のその他の制御機能部品（図示せず）へも供給される。
このように、バッテリ３５から空調制御基板２４へ供給される電力は、充電回路５０を経由することにより、昇圧回路５１で昇圧され、定電圧回路５２によりその昇圧された電圧に保たれる。そのため、スタータクランキング時における、スタータ２３の始動によるバッテリ２３からの出力電圧の低下が生じても、空調制御基板２４へ印加される電圧は、空調制御基板２４のリセット電圧より高い値に維持される。

発電機３１で発電された電力は、三相出力用漏電ブレーカ３６に入力され、その三相出力用漏電ブレーカ３６により、二つの出力に分岐される。三相出力用漏電ブレーカ３６の一方の出力は、電源切替盤４３へ接続される。そして電源切替盤４３において、その出力は、三相の交流２００Ｖの商用電源４１が接続される電源供給線４５とスイッチ４３ａを介して接続される。スイッチ４３ａは、商用電源４１から電力供給されているときは、商用電源４１と電源供給線４５を接続し、停電時において屋内操作盤４４から発電開始信号を受信すると三相出力用漏電ブレーカ３６の出力と電源供給線４５を接続する。

また、三相出力用漏電ブレーカ３６の他方の出力は、トランス３７により単相の交流１００Ｖの電力に変換される。そしてその単相１００Ｖの交流電力は、単相出力用漏電ブレーカ３８を介して、電源切替盤４３へ接続される。そして電源切替盤４３において、その出力は、単相の交流１００Ｖの商用電源４２が接続される電源供給線４６とスイッチ４３ｂを介して接続される。スイッチ４３ｂは、商用電源４２から電力供給されているときは、商用電源４２と電源供給線４６を接続し、停電時において屋内操作盤４４から発電開始信号を受信すると単相出力用漏電ブレーカ３８の出力と電源供給線４６を接続する。
ここで、三相出力用漏電ブレーカ３６及び単相出力用漏電ブレーカ３８は、それぞれ、漏電を検知すると、発電機３１から電源切替盤４３への接続を遮断する。

以上説明してきたように、本発明の一実施形態に係る空調装置は、ヒートポンプ回路のコンプレッサを駆動するエンジンの回転動力を利用して、停電時に発電する非常用電源として機能することができる。また係る空調装置は、通常運転時においてバッテリを充電するための昇圧回路を利用して、停電時にバッテリから供給される電力を昇圧して空調制御基板に供給することにより、スタータクランキング時における、空調制御基板への供給電圧の低下を防止することができる。そのため、係る空調装置は、供給電圧の低下による空調制御基板の予期しないリセット動作を防止できるので、確実に発動機を始動することができるとともに、その発動機に接続された発電機を確実に動作させることができる。

なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の他の実施形態によれば、停電時に発電電力を供給する非常用電源専用の発電装置とすることができる。本発明を非常用電源専用の発電装置として実現する場合、上記のエンジン４は、停電時において発電機３１を駆動するための専用動力源としてよい。

また、上記の実施形態では、バッテリ３５を充電するための充電回路５０を、停電時において空調制御基板２４へ電圧供給するためにも利用した。しかし、バッテリ３５から空調制御基板２４へ電圧供給する電源線に、充電回路５０とは別個に昇圧回路（あるいは、昇圧回路とともに定電圧回路）を設けてもよい。そしてその別個に設けられた昇圧回路により、バッテリ３５からの供給電圧を昇圧し、スタータクランキング時にも空調制御基板のリセット電圧以上の電圧が維持されるようにしてもよい。
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

スタータクランキング時のバッテリからの供給電圧の低下を示す図である。 本発明の一実施形態に係る空調装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る空調装置の制御部の概略構成図である。 通常運転時におけるスタータ及び空調制御基板への電力供給経路を示す図である。 停電時におけるスタータ及び空調制御基板への電力供給経路を示す図である。

符号の説明

１ 空調装置
２ ヒートポンプ回路
３ 制御部
４ エンジン
１１ コンプレッサ
２１ 電源基板
２２ コンバータ
２３ スタータ
２４ 空調制御基板
３１ 発電機
３４ 発電制御基板
３５ バッテリ
５０ 充電回路
５１ 昇圧回路
５２ 定電圧回路
５３ 保護回路
６０ 充電線
６１ 電源線

Claims (5)

1. コンプレッサを備え、該コンプレッサにより循環される冷媒を用いて熱交換された空調空気を供給するヒートポンプ回路と、
   前記コンプレッサを駆動する発動機と、
   前記発動機から供給される動力により発電する発電機と、
   停電時において前記発電機が発電電力を出力するよう前記発動機を制御する制御部と、
   停電時において前記発動機及び前記制御部に電圧を印加するバッテリと、
   前記バッテリから前記制御部へ電圧を供給する電源線に接続され、前記バッテリから供給された電圧を昇圧して前記制御部へ印加する昇圧回路と、
   を有することを特徴とする空調装置。
2. 前記制御部は、外部電源から電圧印加されている場合、当該外部電源からの電圧に前記昇圧回路を経由させて前記バッテリに印加することにより、前記バッテリを充電する、請求項１に記載の空調装置。
3. 前記バッテリと前記昇圧回路の入力側端子との間に設けられる第１のスイッチ素子と、
   前記昇圧回路の出力側端子と前記バッテリを接続する充電線と、
   前記昇圧回路の出力側端子の接続を前記充電線と前記電源線の間で切り替える第２のスイッチ素子をさらに有し、
   前記外部電源から電圧印加されている場合、前記第１のスイッチ素子は解放されて前記バッテリと前記昇圧回路の入力側端子を遮断し、かつ、前記第２のスイッチ素子は、前記昇圧回路の出力側端子が前記充電線に接続されるよう切り替えられ、停電時には前記第１のスイッチ素子は閉じて前記バッテリと前記昇圧回路の入力側端子を接続し、かつ、前記第２のスイッチ素子は、前記昇圧回路の出力側端子が前記電源線に接続されるよう切り替えられる、請求項２に記載の空調装置。
4. 発動機と、
   前記発動機から供給される動力により発電する発電機と、
   停電時において前記発電機が発電電力を出力するよう前記発動機を制御する制御部と、
   停電時において前記発動機及び前記制御部に電圧を印加するバッテリと、
   前記バッテリから前記制御部へ電圧を供給する電源線に接続され、前記バッテリから供給された電圧を昇圧して前記制御部へ印加する昇圧回路と、
   有することを特徴とする発電装置。
5. 発動機と、前記発動機から供給される動力により発電する発電機とを有する発電装置の駆動装置であって、
   停電時において前記発電機が発電電力を出力するよう前記発動機を制御する制御部と、
   停電時において前記発動機及び前記制御部に電圧を印加するバッテリと、
   前記バッテリから前記制御部へ電圧を供給する電源線に接続され、前記バッテリから供給された電圧を昇圧して前記制御部へ印加する昇圧回路と、
   有することを特徴とする駆動装置。

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