JP5494749B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
この発明は、冷媒を圧縮機で圧縮し循環させ、低温熱源から吸熱し、高温熱源に排熱する冷凍サイクルを用いた空気調和機や冷蔵庫、給湯機等の冷凍サイクル装置に関し、特に、電力系統から供給される電力の品質安定化を目的に、電力の需給バランスを整える運転を可能とする冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a refrigerator, or a water heater that uses a refrigeration cycle that compresses and circulates a refrigerant in a compressor, absorbs heat from a low-temperature heat source, and exhausts heat to the high-temperature heat source. The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus that enables an operation for adjusting the supply and demand balance of electric power for the purpose of stabilizing the quality of electric power supplied from the factory.
近年の電力消費において、圧縮式冷凍サイクル（圧縮式ヒートポンプサイクル）を用いた空気調和機がそのエネルギー効率の高さから広く普及したことにより、空気調和機の消費電力量が占める割合が増加してきている。例えば一般家庭において、家庭用の空気調和機（一般にはルームエアコンと呼ばれている）の消費電力量が、家庭内の全電力消費の約２５％を占めるまでにいたっており、空気調和機は、ヒートポンプ作用によりエネルギー効率は高いものの、消費電力量の高い電化機器と言われている。 In recent power consumption, air conditioners using a compression refrigeration cycle (compression heat pump cycle) have become widespread due to their high energy efficiency, and the proportion of power consumed by air conditioners has increased. Yes. For example, in general households, the amount of power consumed by home air conditioners (generally called room air conditioners) has accounted for about 25% of the total power consumption in homes. Although it has high energy efficiency due to the heat pump action, it is said to be an electric appliance with high power consumption.
また、家庭用の冷蔵庫も、ヒートポンプサイクルを用いた高効率な家庭用電化機器であるが、その消費電力量は、一般家庭において上記のルームエアコン（空気調和機）に次いで高く、約１６％を占めていると言われている。 The household refrigerator is also a highly efficient household electrical appliance using a heat pump cycle, but its power consumption is the second highest after the room air conditioner (air conditioner) in general households, about 16%. It is said to occupy.
また、深夜電力を活用して圧縮式冷凍サイクルを運転し、冷媒と水を熱交換させて湯を作り、その湯をタンクに供給するヒートポンプ式の給湯機が、そのランニングコストの安さや給湯に使用するエネルギーの省力化による地球温暖化抑制効果を背景に普及していることにより、深夜における消費電力量として、このような給湯機の消費電力量が占める割合が高まってきている。 In addition, a heat pump water heater that operates a compression refrigeration cycle using midnight power, heat-exchanges the refrigerant and water to make hot water, and supplies the hot water to the tank, reduces the running cost and hot water supply. Due to the widespread use of energy savings in the background of the effect of suppressing global warming, the proportion of power consumption of such hot water heaters is increasing as the amount of power consumption at midnight.
このため、空気調和機や冷蔵庫、深夜では給湯機が運転されることによる消費電力量が、電力系統といった電力を供給する側（供給側）と一般家庭を含めて電化機器により電力を消費する側（需要側）との間の電力需給バランスを変動させる要因の一つとして考えられている。 For this reason, the amount of power consumed by operating air conditioners, refrigerators, and hot water heaters in the middle of the night is the power supply side (supply side), such as the power system, and the side that consumes power from electrical appliances including general households. It is considered as one of the factors that fluctuate the power supply / demand balance with (demand side).
電力を供給する側である電力系統では、多くが石油や石炭等の化石燃料を燃焼して水を蒸気に変え、その蒸気によって回転するタービンにより回転して発電する回転型発電機を使用している。このような回転型発電機は、電力の需要と供給のバランス（需給バランス）が維持されていれば、一定の周波数で発電する。例えば関東地区では５０Ｈｚ、関西地区では６０Ｈｚの周波数で安定的に発電している。 Many power systems that supply electricity use rotary generators that burn fossil fuels such as oil and coal, turn water into steam, and rotate and generate electricity using a turbine that rotates with the steam. Yes. Such a rotary generator generates power at a certain frequency as long as the balance between supply and demand of power (supply-demand balance) is maintained. For example, power is stably generated at a frequency of 50 Hz in the Kanto region and 60 Hz in the Kansai region.
しかし、もし電力の需給バランスが崩れて電力供給不足になれば、回転型発電機の特性上、周波数が自然と低下し、逆に供給過剰になれば、周波数が自然と上昇する。電力品質は一般的には供給電力の周波数と電圧のそれぞれを指すが、本明細書においては、特に断りがない限り、電力品質は供給電力の周波数のみを対象とする。回転型発電機を主体とする発電では、電力の需給バランスが崩れることにより、供給電力の周波数が増減し、電力品質の安定が保てなくなる。 However, if the supply and demand balance of electric power is disrupted and power supply becomes insufficient, the frequency naturally decreases due to the characteristics of the rotary generator, and conversely, if the supply becomes excessive, the frequency naturally increases. The power quality generally refers to each of the frequency and voltage of the supplied power, but in this specification, the power quality covers only the frequency of the supplied power unless otherwise specified. In power generation mainly using a rotary generator, the supply and demand balance of power is disrupted, so the frequency of supplied power increases and decreases, and the stability of power quality cannot be maintained.
また、電力を供給する電力系統において、近年は回転型発電機による発電と並行しながら地球温暖化の抑制を観点に、風力や太陽光といった自然エネルギーを使って発電する発電設備の導入を拡大しつつある。自然エネルギー発電設備は、回転型発電機が発電する電力の周波数に同調して発電している。しかし、風力や太陽光のような自然エネルギーは天候に左右されるため、これらが発電する電力の安定供給は難しい。 In addition, in the power system that supplies power, in recent years, the introduction of power generation facilities that use natural energy such as wind power and solar power has been expanded from the viewpoint of suppressing global warming in parallel with power generation by rotary generators. It's getting on. The natural energy power generation facility generates power in synchronization with the frequency of the power generated by the rotary generator. However, since natural energy such as wind power and sunlight depends on the weather, it is difficult to stably supply the power generated by these.
このような自然エネルギーによる発電を主体として電力供給していると、突然の天候変更により急に供給電力が不足する事態が起こる可能性があり、電力品質の安定維持が困難となる。そのため、電力系統は回転型発電機による発電を主体にせざるを得ず、自然エネルギー発電設備による発電は、回転型発電機の発電の補助レベルであって、さらなる導入拡大がなかなか進展できない。 If power is supplied mainly by such power generation by natural energy, there is a possibility that the supply power is suddenly insufficient due to a sudden weather change, and it is difficult to maintain stable power quality. For this reason, the power system must be mainly generated by the rotary generator, and the power generation by the natural energy power generation facility is an auxiliary level of the power generation of the rotary generator, and further introduction and expansion cannot be made easily.
また、電力の供給側においては、電力の供給不足を避けるために、需要予測に対して余裕をもち、需要予測よりも少し多めの電力を発電している。しかしこれらの多めの発電が需要側で消費されない場合には、電力は貯められないので余剰電力として捨てなければならなくなる。地球温暖化抑制のために、電力の供給側では、このような余剰電力の発生を極力回避したい。しかし、需要予測に対する余裕をもたずに発電すれば、需要が予測より少しでも多くなった場合に電力供給不足となり、電力品質の安定を維持することができなくなるため、余剰電力となるかもしれないが、需要予測よりも少し多めの電力を発電せざるを得ない。 On the power supply side, in order to avoid a shortage of power supply, the power supply side has a margin for the demand prediction and generates a little more power than the demand prediction. However, if these extra power generations are not consumed on the demand side, the power cannot be stored and must be discarded as surplus power. In order to suppress global warming, the power supply side wants to avoid the generation of such surplus power as much as possible. However, if power is generated without a margin for demand forecasting, it will become surplus power because the power supply will be insufficient if the demand is slightly higher than forecasted, and it will not be possible to maintain stable power quality. There is no power, but we have to generate a little more power than demand forecast.
電力の需給バランスが崩れて、供給電力の周波数の変動が生じた場合には、空気調和機や給湯機においては、家庭のコンセントに電源プラグを挿して得られる電力の周波数、すなわち電源の周波数の異常により、各種電気回路に損失が生じて運転効率が悪化したり、圧縮機への電流が遮断されて運転停止となったりすることが起こり得る。ここで、電源の周波数とは、需要側、すなわち電力を消費する電化機器から見た場合の供給電力の周波数である。電源の周波数と供給電力の周波数は同じ周波数であり、供給側から見た場合が供給電力の周波数となり、需要側から見た場合が電源の周波数となる。 When the supply and demand balance of power is lost and the frequency of supplied power fluctuates, the frequency of power obtained by inserting a power plug into a household outlet in an air conditioner or water heater, that is, the frequency of the power supply Due to the abnormality, loss may occur in various electric circuits and the operation efficiency may deteriorate, or the current to the compressor may be cut off and the operation may be stopped. Here, the frequency of the power supply is the frequency of the supplied power when viewed from the demand side, that is, the electric appliance that consumes power. The frequency of the power source and the frequency of the supplied power are the same frequency, and when viewed from the supply side, the frequency of the supplied power is obtained, and when viewed from the demand side, the frequency of the power source is obtained.
また、電力の需給バランスが大きく崩れれば最悪の場合、数％の電力の周波数変動が生じて回転型発電機が異常停止してしまい、大規模停電が発生する危険性もある。 In the worst case, if the power supply-demand balance is greatly disrupted, there is a risk that a frequency fluctuation of several percent of power will occur and the rotary generator will stop abnormally, resulting in a large-scale power outage.
電力を供給する電力系統においては、風力や太陽光のような自然エネルギーを用いた発電の導入をより拡大することや、余剰電力となって捨ててしまう無駄な発電をできる限り抑制することが、地球温暖化防止を図るために有効であるのだが、電力の需給バランスを保って、電力品質の安定化を確保するうえでは、これらの積極的な展開は、電力を供給する側だけでの対応では実現が難しい状況にある。 In the power system that supplies power, to further expand the introduction of power generation using natural energy such as wind power and sunlight, or to suppress as much as possible wasteful power generation that would be discarded as surplus power, This is effective for preventing global warming, but in order to maintain the balance between power supply and demand and to stabilize power quality, these aggressive developments are handled only by the power supplier. Then it is difficult to realize.
一方で、需要側である電化機器においては、電力の需給バランスを保つように運転する手段を保有してはいない。電化機器の使用者が、電力の需給バランスを意識して意図的に、例えば空気調和機であれば需給バランスが崩れたら直ちに設定温度を変更するなどの運転操作を行えばよいが、使用者が電力の需給バランス状況を常時認識することはできない。よって現在では、発電量を調整することにより、電力を供給する側のみで電力の需給バランスを保つようにしている。このため電力を供給する側は、積極的な自然エネルギーの利用拡大や、余剰電力となる無駄な発電の積極的な抑制ができない状況である。 On the other hand, electrical appliances that are on the demand side do not have means to operate so as to maintain a balance between power supply and demand. If the user of the electrical appliance is intentionally aware of the supply and demand balance of power, for example, if it is an air conditioner, the operation may be performed such as changing the set temperature as soon as the supply and demand balance is lost. The power supply / demand balance cannot be recognized at all times. Therefore, at present, by adjusting the amount of power generation, the power supply / demand balance is maintained only on the power supply side. For this reason, the power supply side cannot actively expand the use of natural energy or actively suppress wasteful power generation that becomes surplus power.
このような背景にあって、電力の需給バランスが崩れないように電力系統の需給バランスを保って、電力品質を安定化する技術として、供給電力の周波数を測定し、この周波数に基づいて電力の需給バランス状態を判定し、供給不足状態であれば給湯機の消費電力が減るように、逆に供給過剰状態であれば給湯機の消費電力が増すように給湯機を運転制御することで電力の需給バランスを整える電力系統安定化システムが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。 Against this backdrop, as a technology to stabilize the power quality by maintaining the power supply-demand balance so that the power supply-demand balance does not collapse, the frequency of the supplied power is measured, and the power supply based on this frequency is measured. By determining the supply and demand balance state, the power consumption of the water heater is controlled by controlling the water heater so that the power consumption of the water heater decreases when the supply is insufficient, and conversely the power consumption of the water heater increases when the supply is excessive. A power system stabilization system that balances the supply and demand has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
なお、上記の特許文献１においては、供給電力の周波数を、電力系統の周波数もしくは系統周波数と呼んでいる。
In
電力を供給する電力系統における自然エネルギーの利用拡大や余剰電力となる無駄な発電の抑制の積極的な展開は、電力の需給バランスを保って電力品質の安定化を確保するうえでは、電力を供給する側だけでの対応では実現が難しい状況にあるので、需要側である電力を消費する電化機器において、電力の需給バランスを整えるような運転を行う必要性がある。特に、消費電力量が高く、電力の需給バランスを変動させる要因の一つとして考えられている、空気調和機や冷蔵庫、給湯機といった冷凍サイクル装置に、電力の需給バランスを整える運転を可能とする手段が必要である。 Active expansion of the use of natural energy in the power system that supplies power and the suppression of wasteful power generation that becomes surplus power supply power in order to maintain power supply and demand balance and to stabilize power quality. Since it is difficult to realize by the response on the part of the power source alone, there is a need to operate the electric appliance that consumes power on the demand side so as to adjust the power supply / demand balance. In particular, refrigeration cycle devices such as air conditioners, refrigerators, and water heaters, which are considered to be one of the factors that have a high power consumption and fluctuate the power supply-demand balance, can be operated to balance the power supply-demand balance. Means are needed.
上記の特許文献１には、電力を消費する需要側において、電力の需給バランスを整える方法が示されている。しかしながら、電力の需給バランス状態を判定するために供給電力の周波数（系統周波数）を測定する系統周波数測定器が、どのように構成され、それらがどのように動作して供給電力の周波数の測定を行っているのかの記載は一切なく、供給電力の周波数の具体的な測定方法が不明である。また、その系統周波数測定器が、給湯機に内蔵されたものであるのか、給湯機とは別体で外部から給湯機に測定結果を送信しているものであるのかも定かではない。
電力の需給アンバランスを供給電力の周波数（機器側から見れば電源の周波数）の測定により判定しようとした場合には、１％レベル（０．５Ｈｚ程度）の周波数変動を検出できなければならない。そのような高精度な周波数測定手段を需要側の電気機器である冷凍サイクル装置、特に家庭用の冷凍サイクル装置に内蔵することは、製品コストの増加や、機器内部の収納スペース不足により実現性は低く、電力の需給バランス状態を電源の周波数から判定できる冷凍サイクル装置を広く普及させることが困難であるという課題があった。 When trying to determine the power supply / demand imbalance by measuring the frequency of the supplied power (the frequency of the power supply when viewed from the device side), it is necessary to be able to detect a 1% level (about 0.5 Hz) frequency fluctuation. Incorporating such high-accuracy frequency measurement means in the refrigeration cycle apparatus that is a demand-side electrical device, particularly a household refrigeration cycle apparatus, is feasible due to an increase in product cost and a shortage of storage space inside the device. There is a problem that it is difficult to widely disseminate a refrigeration cycle apparatus that is low and can determine the power supply / demand balance state from the frequency of the power source.
この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、装置内蔵の制御装置にて安価な構成で電源の周波数変動を精度よく検出して電力の需給バランス状態を判定でき、電力の需給バランスが崩れた場合には、需給バランスが安定するように当該冷凍サイクル装置の消費電力を増減して、電力の需給バランスを整える運転が可能とな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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to accurately determine the power supply / demand balance state by accurately detecting the frequency fluctuation of the power source with an inexpensive configuration with a built-in control device. An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus that can be operated to adjust the power supply / demand balance by increasing / decreasing the power consumption of the refrigeration cycle apparatus so that the supply / demand balance is stable when the supply / demand balance is lost. Is.
この発明に係る空気調和機は、回転数可変な圧縮機により冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いた空気調和機であって、マイクロコンピュータを装備して、当該空気調和機の運転を制御する制御装置と、この制御装置に設けられ、当該空気調和機に入力された電源の交流電圧の電圧ゼロ点を検出する電源ゼロクロス回路と、この電源ゼロクロス回路とマイクロコンピュータで構成され、電源ゼロクロス回路が検出した電圧ゼロ点の間隔からマイクロコンピュータが電源の交流電圧の周期を捉えることで、電源の周波数を測定する電源の周波数測定回路と、内部に室内熱交換器と室内ファンを有し、室内ファンの回転により室内空気を吸い込む吸込口、室内熱交換器を通過して室内熱交換器内を流れる冷媒と熱交換した後の室内空気である調和空気を室内に吹き出す吹出口、が形成された室内機と、吹出口から吹き出される調和空気の方向を調整する風向調整板と、を備え、制御装置が、電源の周波数測定回路が測定した所定時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値を基準周波数としてこの基準周波数を更新していくとともに、この基準周波数に対する電源の周波数測定回路が測定した電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値の変動量を求め、当該空気調和機が冷房運転時に、前記電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値が前記基準周波数より小さくなる方向に変動して前記変動量が所定範囲を逸脱した場合には、圧縮機の回転数を低下させるとともに、風向調整板をスイングさせるものである。
An air conditioner according to the present invention is an air conditioner using a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated by a compressor having a variable number of revolutions, and is equipped with a microcomputer to control the operation of the air conditioner. And a power supply zero-cross circuit that is provided in this control device and detects a voltage zero point of the AC voltage of the power supply input to the air conditioner, and this power-supply zero-cross circuit and a microcomputer are detected by the power-supply zero-cross circuit. The microcomputer has a power supply frequency measurement circuit that measures the frequency of the power supply by capturing the period of the alternating voltage of the power supply from the interval of the voltage zero point, and has an indoor heat exchanger and an indoor fan inside, and the rotation of the indoor fan Harmony that is the indoor air after exchanging heat with the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger through the indoor heat exchanger, the suction port for sucking indoor air by Comprising outlet for blowing out the air in the room, and are formed indoor unit, and wind direction adjusting plate for adjusting the direction of the conditioned air blown out from the air outlet, the predetermined control device, the frequency measurement circuit of the power supply is measured The reference frequency is updated with the average value of the power supply frequency from before the current to the present as the reference frequency, and the latest value of the power supply frequency measured by the power supply frequency measurement circuit with respect to the reference frequency or the predetermined time The amount of fluctuation in the average value of the frequency of the power supply from a shorter time before to the present is obtained, and the current condition of the air conditioner during the cooling operation is from the latest value of the frequency of the power supply or a time shorter than the predetermined time to the present when the fluctuation amount is varied in the direction in which the average value of the frequency of the power supply up is less than the reference frequency reaches the deviates a predetermined range, of reducing the rotational speed of the compressor Rutotomoni is intended to swing the wind direction adjusting plate.
この発明に係る空気調和機は、装置内蔵の制御装置にて安価な構成で電源の周波数変動を精度よく検出して電力の需給バランス状態を判定でき、冷房運転時に電力の供給不足状態である場合には、需給バランスが安定するように当該空気調和機の消費電力を減少させて、電力の需給バランスを整える運転が可能となるとともに、その電力の需給バランスを整える運転において使用者の不快感を軽減させることができる空気調和機を提供することができる。 The air conditioner according to the present invention is capable of determining the power supply / demand balance state by accurately detecting the frequency fluctuation of the power source with an inexpensive configuration with a built-in control device, and is in an insufficient power supply state during cooling operation Can reduce the power consumption of the air conditioner so that the supply and demand balance is stable, and the operation to adjust the supply and demand balance of the electric power becomes possible. An air conditioner that can be reduced can be provided.
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１乃至図６を参照しながら説明する。この実施の形態１においては、冷凍サイクル装置として、家庭用の空気調和機（ルームエアコン）を例に説明する。
図１は、この発明における電力系統５０と需要側との構成の一例を示す構成図である。図２は、実施の形態１における空気調和機１００の冷媒回路等を示す構成図である。そして、図３は、空気調和機１００の室内機１０１の縦断面図であり、図４は、空気調和機１００の制御装置の構成を示す構成図である。図５は、電源の電圧波形と室外側制御装置１４が備える電源ゼロクロス回路２０７の出力信号との関係を示す説明図であり、図６は、空気調和機１００の室内機１０１本体の斜視図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the
図１において、破線で囲まれた領域が電力を供給する側である電力系統５０であり、おおよそ１つの発電所を表象している。電力系統５０には、図１に示すように発電装置として、石油や石炭等の化石燃料の燃焼により発電する複数の回転型発電機１０４（図示は３基で、それぞれ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの符号を付すが、３基に限るものではなくもっと多くてもよい。）と、自然エネルギーである太陽光を用いて発電する太陽光発電設備１０５および風力を用いて発電する風力発電設備１０６と、が接続されている。
In FIG. 1, a region surrounded by a broken line is a
回転型発電機１０４は、石油や石炭等の化石燃料を燃焼して水を蒸気に変え、その蒸気によって回転するタービンにより回転して発電する。この電力系統５０が供給する電力の周波数は、回転型発電機１０４の発電により決定され、太陽光発電設備１０５や風力発電設備１０６は、その周波数に同調して発電する。
The
電力系統５０からの電力送電線１０７に、電力を消費する需要側となる電化機器を有する複数の住宅１０３（需要家）が接続されている。そして各需要家が、電力送電線１０７を介して住宅１０３のコンセントから電力系統５０が供給する電力を得て、それぞれ保有する電化機器を運転することにより電力系統５０が供給する電力を消費している。そのような電化機器の一つが、図１に示される空気調和機１００であり、図示されるように、この空気調和機１００は、室内に設置される室内機１０１と屋外に設置される室外機１０２から構成されている。室内機１０１から室外機１０２に電力を伝達する室内外連絡ケーブル１３が両者間に接続されている。
A plurality of houses 103 (customers) having electrical appliances on the demand side that consumes power are connected to the
電力系統５０の回転型発電機１０４は、電力系統５０すなわち電力の供給側が供給する電力と、需要側が消費する電力とのバランス（電力の需給バランス）が安定に維持されていれば、一定の周波数で発電する。この電力系統５０では５０Ｈｚで発電している。すなわち、電力系統５０が供給する電力の標準周波数が５０Ｈｚということである。もし、電力の需給バランスが崩れて、電力が供給過剰となれば、回転型発電機１０４の特性上、供給電力の周波数は自然と上昇し、逆に電力が供給不足となれば自然と周波数は低下する。そのため、電力の需給バランスの状態は、一般的には供給電力の周波数を把握することで判定できる。
The
需要側から見れば、供給電力の周波数は、住宅内のコンセントに電源プラグを挿して得られる電力の周波数であり、これを本明細書では電源の周波数と呼ぶことにする。この電源の周波数を電化機器が把握できれば、需要側においても電力の需給バランスの状態を判別することが可能となる。この実施の形態１の空気調和機１００は、電源の周波数を把握できる手段を備えるものであるが、それについての詳細な説明は後述する。
When viewed from the demand side, the frequency of the supplied power is the frequency of the power obtained by inserting the power plug into the outlet in the house, and this will be called the frequency of the power supply in this specification. If the electric appliance can grasp the frequency of the power supply, it is possible to determine the power supply / demand balance state even on the demand side. The
上記のとおり、電源の周波数とは、需要側、すなわち電力を消費する需要家、電化機器から見た場合の供給電力の周波数であり、電源の周波数と供給電力の周波数は同じ周波数である。供給側（電力系統５０）から見た場合が、供給電力の周波数となり、需要側（住宅１０３）から見た場合が電源の周波数となる。それぞれの立場に応じて使い分けて説明した方がわかりやすいため、以降も両方を用いるが、同じ周波数のことである。 As described above, the frequency of the power source is the frequency of the supplied power when viewed from the demand side, that is, the consumer who consumes the power, and the electric appliance, and the frequency of the power source and the frequency of the supplied power are the same frequency. The frequency viewed from the supply side (power system 50) is the frequency of the supplied power, and the frequency viewed from the demand side (house 103) is the frequency of the power source. Since it is easier to understand by using different explanations according to each position, both are used in the following, but they are the same frequency.
電力系統５０には、地球温暖化抑制のために、燃料を燃焼せず二酸化炭素を排出しない風力や太陽光といった自然エネルギーを活用した発電の導入をより積極的に拡大することが望まれている。太陽光発電設備１０５や風力発電設備１０６は、発電量が天候に左右されるため電力の安定供給が難しいが、需要側である電化機器において電力の需給バランスを整える運転が行われれば、仮に天候が急変して太陽光発電設備１０５や風力発電設備１０６の発電による電力の供給量が変動しても、それに合わせて需要側で電力消費量が調整されて電力品質の安定は保たれるので、電力系統５０において天候急変後に直ちに電力の供給量を回復する措置を取ればよく、風力や太陽光といった自然エネルギーを活用した発電の導入がより拡大できるようになる。
In order to suppress global warming, the
住宅１０３には、説明は後述するが、電源の周波数を把握して電力の需給バランス状態を判定し、これが崩れたと判断すると直ちに電力の需給バランスを整える運転が可能である本実施の形態１の空気調和機１００が設置されている。そして電力系統５０においては、風力発電設備１０６と太陽光発電設備１０５を最大限に活用し、回転型発電機１０４は１基のみの運転として、電力を供給している。
As will be described later, in the
ここで、天候が変化して風力発電設備１０６と太陽光発電設備１０５の発電量が例えば急に減少して電力が供給不足になる、もしくは需要側において電力の消費量が急増して電力が供給不足になると、電力系統５０は、電力の供給量を回復する措置として、直ちに回転型発電機１０４を２基、もしくは３基と運転台数を増加させて供給電力の増加を図る。電力の供給量を回復する措置をとる期間は一時的に電力の供給不足状態となるが、その間は、需要側である本実施の形態１の空気調和機１００が、消費電力を減少させて電力の需給バランスを整える運転を行うことにより、電力の需給バランスの安定は確保され、電力品質の安定は保たれる。
Here, the amount of power generated by the wind
今までの電力系統では、需要側である電化機器にそのような電力の需給バランスを整える運転を望めなかったので、電力品質の安定を保つためには、天候に発電量が左右される自然エネルギーを用いた発電の導入拡大を進展させることができずにいたが、本実施の形態１の空気調和機１００を需要側の住宅１０３が備えることで、この電力系統５０のように風力発電設備１０６と太陽光発電設備１０５を最大限に活用して、回転型発電機１０４の運転を電力需要に応じた最小限にとどめ、燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑えることが可能となる電力系統（発電所）が実現できる。
In the conventional power system, the electric appliances on the demand side could not expect such operation to balance the supply and demand of such power, so in order to maintain stable power quality, natural energy whose power generation depends on the weather However, since the demand-
これより、電源の周波数を把握して電力の需給バランス状態を判定し、これが崩れれば直ちに電力の需給バランスを整える運転が可能となる、実施の形態１の空気調和機１００について、詳細に説明する。まず、この空気調和機１００の全体構成と基本的な作用を説明し、その後でこの空気調和機１００の電源の周波数の測定手段、把握した電源の周波数に基づいた運転制御等について詳細に説明する。
Thus, the
図１および図２に示すように、この空気調和機１００は、室内に設置される室内機１０１と屋外に設置される室外機１０２とから構成されるセパレート形であり、室内機１０１と室外機１０２の間は、接続配管１１ａ、１１ｂで冷媒回路が接続されている。接続配管１１ａは凝縮工程を通過後の冷媒が流れる液側の接続配管で、接続配管１１ｂは蒸発工程を通過後の冷媒が流れるガス側の接続配管である。
As shown in FIGS. 1 and 2, this
この空気調和機１００の運転を制御する制御装置が、室内機１０１と室外機１０２にそれぞれ設置され、室内機１０１には室内側制御装置１２、室外機１０２には室外側制御装置１４が配置される。それぞれが制御基板を保有し、その基板上に空気調和機１００を運転制御するための各種回路が構成されている。室内側制御装置１２と室外側制御装置１４は室内外連絡ケーブル１３により接続されている。この室内外連絡ケーブル１３は接続配管１１ａ、１１ｂとともに束ねられている。
A control device for controlling the operation of the
室外機１０２には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１、冷媒の流れ方向を切り換える冷媒流路切換弁５（以降、四方弁５と呼ぶ）、外気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器８、開度が変更可能で、高圧の冷媒を低圧に減圧する電子制御式膨張弁などの減圧装置７（以降、膨張弁７と呼ぶ）が配置され、室内機１０１には室内空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器６が配置される。これらを接続配管１１ａ、１１ｂを含む配管で順次接続して冷媒回路、すなわち圧縮機１により冷媒を循環する圧縮式冷凍サイクル（圧縮式ヒートポンプサイクル）を構成している。この冷凍サイクルを循環する作動流体である冷媒には、ここではＨＦＣ混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられている。
The
なお、冷凍サイクルを循環する冷媒として、空気調和機１００では、現在の家庭用空気調和機（ルームエアコン）で最も多く使用されているＨＦＣ混合冷媒のＲ４１０Ａを用いているが、本発明は、冷媒がこれに限定されるものではない。他の冷媒、例えば、可燃性や毒性がなく安全性の高い二酸化炭素を用いた空気調和機であっても適用可能であり、また、例えば、ＨＦＣ冷媒のＲ３２や炭化水素系の自然冷媒（プロパン、イソブタン等）の冷媒を用いても適用可能である。
As the refrigerant circulating in the refrigeration cycle, the
圧縮機１は、密閉容器内にロータリ式やスクロール式などの圧縮機構部と、その圧縮機機構部を駆動する電動機が収納されており、密閉容器に設置されたガラスターミナルを介して電力がその電動機に伝えられ、この電力によって電動機が回転することで、圧縮機構部に低圧の冷媒を吸入してこれを圧縮し、密閉容器外の吐出配管２へと吐出する。圧縮機１の電動機は供給される電力の電圧、周波数に応じて回転数を変化させるもので、この圧縮機１の電動機は、回転子の鉄心内に希土類やフェライトの永久磁石が埋め込まれたＤＣブラシレスモータが用いられている。
The
圧縮機１の回転数を変更するために、圧縮機１に供給される電力の電圧や周波数を変更するのが、室外側制御装置１４の制御基板上に構成される圧縮機駆動回路１５である。圧縮機１の運転開始や停止も圧縮機駆動回路１５により制御される。この圧縮機１の電動機の回転数を、圧縮機１の回転数と呼ぶ。圧縮機１は、圧縮機駆動回路１５によりインバータ制御され、回転数を変更可能、すなわち回転数可変となっている。このように、圧縮機駆動回路１５が、圧縮機１の運転を制御している。
In order to change the rotational speed of the
圧縮機１は圧縮機機構部の上流側で密閉容器の外部に、蒸発しきれずに液のまま圧縮機１に到着した冷媒を一時的に貯留して圧縮機構部での液圧縮を回避させるアキュームレータ４を接続保持しており、このアキュームレータ４に冷凍サイクルの吸入配管３が接続されている。
The
室内機１０１内部の室内熱交換器６の近傍には、送風機である室内ファン９が設置されており、室内側制御装置１２の制御基板上に組み込まれた室内ファン駆動回路により制御され、室内ファン９の運転開始や停止、回転数の変更がなされる。同様に室外機１０２には、室外熱交換器８の近くに送風機である室外ファン１０が設置され、室外側制御装置１４の制御基板上に組み込まれた室外ファン駆動回路により、室外ファン１０が制御され、室外ファン１０の運転開始や停止、回転数の変更が行われる。
An
室内ファン９は室内熱交換器６における、そして室外ファン１０は室外熱交換器８における空気と冷媒の熱交換を促進させる。基本的には室内ファン９、室外ファン１０ともに、その回転数は、圧縮機１の回転数に連動しており、圧縮機１が高回転で運転され、冷媒回路を流れる冷媒循環量が多いときには、室内ファン９、室外ファン１０の回転数も高くなって、室内熱交換器６、室外熱交換器８での冷媒と空気との熱交換量を大きくする。
The
室温サーミスタ１８により実際の現状の室温（空気調和される部屋の温度）が検出され、この検出信号は室内側制御装置１２に伝えられる。そしてワイヤレスリモコンなどの外部操作装置２５（以降、リモコン２５と呼ぶ）により、使用者が要求する温度、すなわち設定温度の情報も室内側制御装置１２に伝えられる。室内側制御装置１２は、室温サーミスタ１８により検出した温度（室温）と設定温度の差により建物負荷を算出し、算出した建物負荷に応じて圧縮機１の回転数を変更するための信号を室内外連絡ケーブル１３を介して室外側制御装置１４に送る。室外側制御装置１４は、室内側制御装置１２からの信号に基づき、圧縮機駆動回路１５により圧縮機１を建物負荷に応じた回転数に制御する。
The
圧縮機１の回転数の可変幅は有限であり、この空気調和機１００では、圧縮機１の通常の運転最大回転数（最大許容回転数）を１２０ｒｐｓとしている。そのため、圧縮機駆動回路１５は、１２０ｒｐｓより高い回転数となるような周波数およびそれに対応する電圧を圧縮機１へは供給しない。
The variable range of the rotational speed of the
室内外連絡ケーブル１３には、室内側制御装置１２と室外側制御装置１４間の制御信号のやりとりをする通信線１３ｃだけでなく、電源プラグ２２を室内のコンセントに挿して得られる電力を、室内機１０１から室外機１０２へ伝達する電源線１３ａ、１３ｂも含まれている。この電源線１３ａ、１３ｂから伝えられる電力により、圧縮機１や室外ファン１０等が運転される。
The indoor /
室外側制御装置１４では、室外機１０２に室内外連絡ケーブル１３を通って伝達されてきた電力の電流（運転電流）を検出している。ここで検出する電流は１次側電流である。そして運転時は常時、この検出した運転電流が所定のしきい値を越えないように制御している。このしきい値が運転最大電流（最大許容電流）で、この空気調和機１００では１８Ａ（アンペア）としている。室外側制御装置１４は、検出しているこの運転電流が運転最大電流、すなわち１８Ａを超えないように制御し、空気調和機１００の運転電流が１８Ａを超えそうになると、圧縮機駆動回路１５により圧縮機１の運転回転数を低下させ、運転電流を下げるように制御する。運転最大電流は、電源プラグ２２の容量に見合った値が設定されており、これを超えさせないことで電源プラグ２２の安全性を維持している。なお運転電流は、図４に示すカレントトランス（電流センサ）２０８にて測定される。
The
また、圧縮機１や室内ファン９、室外ファン１０の回転数、膨張弁７の開度などを細やかに制御して、この空気調和機の運転状況をより使用者の要求に近づけるために、並びに圧縮機１や室内ファン９、室外ファン１０などの保護のために、フィンアンドチューブ型である室内熱交換器６の冷媒が流れる配管には、その配管の表面温度を検出する室内管温サーミスタ２０が取り付けられている。同様に、フィンアンドチューブ型である室外熱交換器８の冷媒が流れる配管には、その配管の表面温度を検出する室外管温サーミスタ２１が取り付けられている。
Further, in order to finely control the rotation speed of the
これらの管温サーミスタ２０、２１から冷媒の凝縮温度、蒸発温度が得られ、その温度から凝縮圧力（吐出圧、高圧）、蒸発圧力（吸入圧、低圧）を室外側制御装置１４もしくは室内側制御装置１２が把握する。圧縮機１やその他冷媒回路の種々の部品を高い圧力から保護するために、室内管温サーミスタ２０もしくは室外管温サーミスタ２１によって把握した凝縮圧力が、所定のしきい値を超えると、圧縮機１の運転を停止する措置を、室外側制御装置１４が行う。このしきい値が停止措置圧力である。
These
管温サーミスタ２０、２１と同様に運転制御や保護に用いるために、吐出配管２の表面温度を検出する吐出温度サーミスタ１７が吐出配管２に取り付けられる。吐出温度サーミスタ１７は圧縮機１の吐出する吐出冷媒ガス温度を把握したいものであるので、吐出配管２の圧縮機１寄りの位置に設置されている。圧縮機１が、密閉容器内に圧縮機構部から一旦吐出ガスが吐き出され、密閉容器内部が吐出圧（高圧）雰囲気となる高圧シェルタイプであれば、吐出温度サーミスタ１７を圧縮機１の密閉容器の外表面に取り付けてもよい。
A
圧縮機１の運転時は常時、この吐出温度サーミスタ１７が検出した温度（以降は吐出温度と呼ぶ）が所定のしきい値を超えないように、室外側制御装置１４が制御している。このしきい値が運転最大吐出温度で、この空気調和機１００では１１５℃としている。室外側制御装置１４は、検出しているこの吐出温度が、運転最大吐出温度、すなわち１１５℃を超えないように、吐出温度が１１５℃を超えそうになると、圧縮機１の運転回転数を低下させ、吐出温度を下げるように制御する。
During the operation of the
また、室内機１０１は、室内側制御装置１２の指令に基づいて、室内機１０１本体前面側に、この空気調和機１００の運転状況や、室内の温度状況、設定温度などを表示して使用者に伝える表示手段２３を備えている。
Also, the
室内側制御装置１２から、使用者の要求に基づいた空気調和装置機１００の運転モードの指令が室外側制御装置１４に伝えられる。運転モードは、冷房運転もしくは除湿運転または暖房運転などである。運転モードの指令信号を室外側制御装置１４が受けると、その運転モード信号が冷房運転時もしくは除湿運転を指令するものである時には、室外熱交換器８が凝縮器に、室内熱交換器６が蒸発器となるように、室外側制御装置１４が四方弁５を動かして冷媒の流れ方向を制御する。暖房運転を指令された場合には、逆に室内熱交換器６を凝縮器として、室外熱交換器８を蒸発器として用いるような冷媒の流れにすべく、四方弁５を切り換え制御する。
A command for the operation mode of the
ここで室内機１０１の構成と動作について、図３を参照して説明する。この室内機１０１は、壁掛けタイプであり、空調される部屋の壁面上方に設置される。筐体３０の内部に上記した室内熱交換器６や室内ファン９などが収納されている。室内機１０１では、室内ファン９として長手方向に長いクロスフローファンが使用され、室内熱交換器６の下流側でその長手方向を水平にして設置されている。筐体３０の前面には、室内機１０１本体の意匠面となる前面パネル３１が設置される。この前面パネル３１は、上方を支点として上下方向に開閉可能である。
Here, the configuration and operation of the
筐体３０の上方には、室内機１０１本体内部に室内空気を吸い込む吸込口３２が形成されている。一方、筐体３０の下部で前面パネル３１より下方には、室内機１０１本体内部で室内熱交換器６を通過して冷媒と熱交換した後の室内空気（調和空気）を室内に吹き出す吹出口３３が設けられている。吹出口３３には、吹き出す調和空気の上下方向を調整する上下風向調整板３４が設置され、また、その上下風向調整板３４の上流側の吹出風路内には、吹き出す調和空気の左右方向を調整する左右風向調整板３５が設置されている。
A
左右風向調整板３５は、室内機１０１本体の上下方向に直立状に設置され、左右に長い吹出口３３の長手方向に沿って複数枚が並列されて構成される。そして室内側制御装置１２の指令に基づき左右方向に回動する。また、上下風向調整板３４は吹出口３３に沿って左右方向に長く構成され、吹出口３３の上下に２枚がともに水平に設置される。そして室内側制御装置１２の指令に基づき上下方向に回動する。空気調和機１００の運転停止時には吹出口３３は２枚の上下風向調整板３４によってその開口が塞がれる。
The left and right airflow
空気調和機１００の運転中は、室内ファン９が回転することで、吸込口３２から筐体３０の内部に室内空気が吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器６へと導かれ、室内熱交換器６内部を流れる冷凍サイクルの冷媒と熱交換し、調和空気となる。調和空気は、室内ファン９の回転により、室内ファン９の下流にある吹出風路を通って吹出口３３から室内へと送風される。送風される調和空気の風向は、左右風向調整板３５、上下風向調整板３４にて調整される。
During the operation of the
次に室外側制御装置１４および室内側制御装置１２の構成について図４を参照しながら説明する。室外側制御装置１４および室内側制御装置１２はそれぞれ１枚の制御基板を有し、その基板上に各種回路が実装されている。この空気調和機１００では、室外側制御装置１４および室内側制御装置１２のそれぞれの制御基板が１枚で構成されているが、２枚以上に分けて構成してもよい。
Next, the structure of the outdoor
そして室外側制御装置１４には、制御基板上にマイクロコンピュータ２０９（以降、室外制御マイコン２０９と呼ぶ）を装備している。室外制御マイコン２０９は、各種の情報信号を入力する入力部と、演算処理や判断処理が行われるＣＰＵと、制御設定値や制御プログラム、ＣＰＵでの演算結果等を記憶してＣＰＵに提供するメモリと、制御信号を出力する出力部とから構成されている。室内側制御装置１２にも、同様な構成のマイクロコンピュータ２０１（以降、室内制御マイコン２０１と呼ぶ）を装備している。
The
図４に示される室外側制御装置１４の構成図には、回路として圧縮機駆動回路１５が図示されている。室外側制御装置１４は、基板上に実際には、この圧縮機駆動回路１５以外にも、室外ファン１０の駆動回路、膨張弁７の開度調整回路、四方弁５の切換回路を実装しているが、図４においてはこれらの回路の図示を省略している。圧縮機駆動回路１５を含めたこれらの回路のいずれもが、室外制御マイコン２０９の出力する制御信号に基づいて動作することで、圧縮機１、室外ファン１０、膨張弁７、四方弁５が制御される。
In the configuration diagram of the
また、図４に示される室内側制御装置１２の構成図には、各種回路の図示を省略しているが、実際には室内ファン９の駆動回路、上下風向調整板３４や左右方向調整板３５の駆動回路、表示手段２３の運転回路などが基板上に実装されている。これらの回路のいずれもが、室内制御マイコン２０１の出力する制御信号に基づいて動作することで、室内ファン９、上下風向調整板３４、左右風向調整板３５、表示手段３２が制御される。これら室外側制御装置１４と室内側制御装置１２により、本冷凍サイクル、そしてこの空気調和機１００の運転が制御される。
Further, in the configuration diagram of the indoor
ここで圧縮機駆動回路１５について説明する。室内機１０１の電源プラグ２２がコンセントから得た電力が、商用電源周波数（ここでは基本的に５０Ｈｚ）の交流電源電圧にて、室外側制御装置１４に供給されると、ダイオードブリッジ２０４で全波整流されて、交流電源電圧が直流電圧に変換される。
Here, the
次に、平滑コンデンサ２０５にて、ダイオードブリッジ２０４で変換された直流電圧が平滑化され、脈動分の少ない直流電圧となる。その後、インバータ部であるＩＰＭ（ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）２０６にて、直流電圧が三相交流電圧に変換され、ガラスターミナルを介して圧縮機１の電動機に供給されて圧縮機１が駆動する。
Next, the DC voltage converted by the
ＩＰＭ２０６は、直列に接続された２つのスイッチング素子と、それぞれのスイッチング素子に並列に接続されたダイオードとを有し、圧縮機１の電動機が三相モータであるので、これらのスイッチング素子とダイオードの組み合わせを３組備えている。ただし、図４のＩＰＭ２０６には、省略して１組だけ図示している。ＩＰＭ２０６のスイッチング素子のスイッチングは室外制御マイコン２０９の出力する制御信号に基づいて行われる。
The
このとき、室外制御マイコン２０９は、建物負荷に応じた圧縮機１の回転数となるように、ＩＰＭ２０６のスイッチング素子をスイッチングして、三相交流の周波数と電圧を作り出し、圧縮機１に供給する。これにより、圧縮機１が建物負荷に応じた回転数に制御される。このように、電力送電線１０７を介して室内のコンセントに供給されている商用交流電源（交流電力）から、圧縮機１の回転数が任意の回転数となるような三相の交流電圧や周波数を作り出す駆動回路が、圧縮機駆動回路１５である。
At this time, the
近年は、電化機器に対して省エネルギー化の要求が増し、空気調和機においても高効率化の観点から、圧縮機１の電動機として、従来の交流（ＡＣ）モータから直流（ＤＣ）ブラシレスモータを採用することが主流となってきている。この直流ブラシレスモータを高効率に運転するためには、回転子の回転位置を検出し、回転位置に応じてインバータ部であるＩＰＭ２０６のスイッチング素子のスイッチングを行う必要がある。
In recent years, demand for energy saving has increased for electric appliances, and from the viewpoint of higher efficiency in air conditioners, a direct current (DC) brushless motor has been adopted as an electric motor for the
そして、この圧縮機駆動回路１５は、さらにＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）手段２０３を備えており、ＰＡＭ手段２０３により電源電圧波形と電流波形の位相を合わせることで、力率を改善し、空気調和機１００の高効率化を図っている。ＰＡＭ手段２０３を用いてＰＡＭ制御することにより、リアクタ２０２のみによって力率改善を図る場合に比べて、力率を大幅に改善する事ができ、空気調和機１００のより高効率化が図れる。
The
ＰＡＭ手段２０３は、ダイオードブリッジとその出力側に接続されるスイッチング素子を有する。ここでは電源（室内のコンセント）が単相であるため、これらが１組だけであるが、電源が三相電源であれば、ダイオードブリッジとスイッチング素子の組み合わせを３組備えることになる。 The PAM means 203 has a diode bridge and a switching element connected to the output side thereof. Here, since the power source (indoor outlet) is a single phase, there is only one set, but if the power source is a three-phase power source, three sets of diode bridges and switching elements are provided.
このＰＡＭ手段２０３によるＰＡＭ制御では、電流波形の一定のタイミングで、ＰＡＭ手段２０３の有するスイッチング素子をスイッチングすることで、電流波形を正弦波に近づけることができるのである。このスイッチング素子のスイッチングは制御マイコン２０９の出力する制御信号に基づいて行われる。
In the PAM control by the PAM means 203, the current waveform can be approximated to a sine wave by switching the switching element of the PAM means 203 at a constant timing of the current waveform. Switching of the switching element is performed based on a control signal output from the
そして、制御マイコン２０９が、このスイッチングを行うためのタイミングを算出するために、室外側制御装置１４の制御基板上には、圧縮機駆動回路１５の一部として、電源ゼロクロス回路２０７を備えている。この電源ゼロクロス回路２０７は、室内機１０１から供給されてきた電源交流電圧、すなわち、室内のコンセントから電源プラグを介して空気調和機１００に入力（印加）された電源の交流電圧に対して、この交流電圧のゼロ点（電圧ゼロ点）の通過を検出する回路である。この電源ゼロクロス回路２０７の検出信号を室外制御マイコン２０９が取り込み、この検出信号を利用してＰＡＭ手段２０３のスイッチング素子をスイッチングするタイミングを計っている。この電源ゼロクロス回路２０７は、圧縮機駆動回路１５の構成要素の一つとなっている。
The
図５は、この電源ゼロクロス回路２０７の動作を説明するための説明図で、電源電圧波形５１と電源ゼロクロス回路２０７の出力信号５３の関係を示している。図５に示すように、室内機１０１より室外機１０２に供給されてきた電源交流電圧の電圧波形５１が、電圧ゼロ点５２ａを通過する時に、電源ゼロクロス回路２０７は信号（電圧）を制御マイコン２０９に出力し、次の電圧ゼロ点５２ｂを通過する時には信号の出力を停止する。そして次の電圧ゼロ点５２ｃを通過する時に再び信号を出力する、というように、交流電圧の電圧ゼロ点を通過するタイミングで、室外制御マイコン２０９に送る信号の出力を繰り返しＯＮ／ＯＦＦするものである。電源ゼロクロス回路２０７の出力信号は図５において符号５３を付して示されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the power supply zero
この電源ゼロクロス回路２０７では、信号を５Ｖ（ボルト）の電圧としており、電源ゼロクロス回路２０７から室外制御マイコン２０９に５Ｖの電圧の出力有無が、電源電圧のゼロ点通過のタイミングで繰り返される。図５では、交流電源電圧が正の電圧である区間に信号を出力し（出力信号５Ｖ）、負の電圧となる区間では信号を出力しない（出力信号０Ｖ）としているが、これが逆であってもよい。また、交流電圧のゼロ地点通過の度にパルス状に出力信号を出力するようなゼロクロス回路を用いてもよい。なお、出力信号の電圧値は５Ｖに限定されるものではない。
In the power supply zero-
なお、この圧縮機駆動回路１５のようなＰＡＭ手段２０３を有さずＰＡＭ制御を行わない圧縮機駆動回路であっても、電源ゼロクロス回路２０７を圧縮機駆動回路の構成要素として基板上に保有して、室外制御マイコン２０９が、インバータ部であるＩＰＭ２０６のスイッチング制御のタイミングを計るために、電源ゼロクス回路２０７の出力信号を利用することもある。
Even in the case of a compressor drive circuit that does not have PAM means 203 and does not perform PAM control, such as the
これより、この空気調和機１００における電源の周波数の測定手段、そして測定した電源の周波数に基づく空気調和機１００の運転制御等について詳細に説明する。
Hereafter, the means for measuring the frequency of the power supply in the
室内機１０１から室外機１０２に供給された交流電源、すなわち室内のコンセントから得た商用電源の周波数（これは、電力供給側である電力系統５０から見れば、供給電力の周波数である）を測定するために、室外側制御装置１４では、ＰＡＭ手段２０３によるＰＡＭ制御のために使用している電源ゼロクロス回路２０７を活用する。上記のとおり、電源ゼロクロス回路２０７は、室外機１０２に供給された交流電圧のゼロ点を検出できる。
Measure the frequency of AC power supplied from the
また、マイクロコンピュータは通常、自身が動作するタイミングを取るために、水晶発振子やセラミック発振子を利用したクロック発振回路を備え、このクロック発振回路から発生される周期的な方形波（矩形波）の信号であるクロック信号を使用している。一般的には発振子と発振回路を１つにパッケージングしたモジュール（電子部品）としてマイクロコンピュータとは別体で基板に装備される。この室外制御マイコン２０９もマイコン２０９とは別体のセラミック発振子を利用した発振回路２１０を室外側制御装置１４の制御基板上に有しており、このクロック発振回路２１０から発生されるクロック信号を利用している。
In addition, a microcomputer usually has a clock oscillation circuit using a crystal oscillator or a ceramic oscillator in order to take a timing at which the microcomputer operates, and a periodic square wave (rectangular wave) generated from the clock oscillation circuit. The clock signal that is the signal of is used. Generally, a module (electronic component) in which an oscillator and an oscillation circuit are packaged together is mounted on a substrate separately from a microcomputer. This
同様に室内制御マイコン２０１も、セラミック発振子を利用したクロック発振回路２１１を室内側制御装置１２の基板上に有し、このクロック発振回路２１１から発生されるクロック信号を利用して、自身が動作するタイミングを取っている。最近では、マイクロコンピュータそのものにクロック信号の発振回路が内蔵されているものもある。
Similarly, the
そこで、電源ゼロクロス回路２０７による電源電圧波形のある電圧ゼロ点の通過検出から、その次の次の、すなわちその電圧ゼロ点から２回後の電圧ゼロ点の通過検出までの時間、図５によれば、電圧ゼロ点５２ａの通過から電圧ゼロ点５２ｃの通過までの時間を、室外制御マイコン２０９が、発振回路２１０のクロック信号を使用して算出することで、室外側制御装置１４は、電源の交流電圧波形５１の１周期を捉えることができるのである。
Therefore, the time from the detection of the passage of the voltage zero point having the power supply voltage waveform by the power supply zero
クロック発振回路２１０のクロック信号は、セラミック発振子により周波数が決定されている、すなわち１秒間あたりの発振子の振動数（クロック信号の方形波の数量）が決定されているので、例えば、室外制御マイコン２０９が、電源ゼロクロス回路２０７の出力信号立ち上がり（０→５Ｖ）を捉えると、次に電源ゼロクロス回路２０７の出力信号立ち上がりを捉えるまでの間（図５では、電圧ゼロ点５２ａから電圧ゼロ点５２ｃの区間）の、セラミック発振子振動数をカウントすれば、その間の時間、すなわち電源電圧波形の１周期が算出できる。電源ゼロクロス回路２０７の出力信号の立ち下がり（５Ｖ→０Ｖ）から次の出力信号立ち下がりまでの間のセラミック発振子振動数をカウントしてもよい。
Since the frequency of the clock signal of the
周期（秒）は、周波数（１／秒）の逆数であるので、室外制御マイコン２０９が電源電圧波形の１周期を捉えることで、電源電圧波形の周波数、すなわち電源の周波数、電力系統５０から見れば供給電力の周波数を室外制御マイコン２０９が把握（測定）することできる。例えば、電源ゼロクロス回路２０７の出力信号立ち上がりから次の出力信号立ち上がりまでの間、図５によれば、電圧ゼロ点５２ａから電圧ゼロ点５２ｃまでの時間が０．０２０１秒と算出されれば、電源の交流電圧の１周期が０．０２０１秒となるので、逆数１／０．０２０１＝４９．７５Ｈｚが、電源の周波数であることを室外制御マイコン２０９が把握できる。
Since the period (seconds) is the reciprocal of the frequency (1 / second), the
なお、電源ゼロクロス回路２０７の出力信号の立ち上がりから、その後の最初の出力信号立ち下がりまでの間（図５によれば、電圧ゼロ点５２ａから電圧ゼロ点５２ｂの区間）と、その出力信号の立ち下がりからその後の最初の出力信号立ち上がりまでの間（図５によれば、電圧ゼロ点５２ｂから電圧ゼロ点５２ｃの区間）の両方について、セラミック発振子振動数をそれぞれカウントして、電源電圧波形の半周期をそれぞれ算出し、それらを加算して１周期を求めることで、電源の周波数を測定（把握）するようにしてもよい。または、どちらか一方だけのセラミック発振子振動数をカウントして半周期を求め、それを２倍することで１周期とみなしてもよい。電源ゼロクロス回路２０７によって検出された電源交流電圧の電圧ゼロ点の間隔から、室外側制御装置１４（室外制御マイコン２０９）が電源電圧波形の周期を捉えることができるのである。
It should be noted that during the period from the rise of the output signal of the power supply zero
このように、この空気調和機１００における電源の周波数を把握する（測定する）手段は、既存の室外制御マイコン２０９に交流電圧波形の周期とその逆数を算出するプログラムを追加するだけで、電源ゼロクロス回路２０７と、クロック発振回路２１０を含めた室外制御マイコン２０９という、元より室外側制御装置１４が保有していた要素にて構成されるものである。図４において、電源ゼロクロス回路２０７と、クロック発振回路２１０を含めた室外制御マイコン２０９から構成される回路１６が、電源の周波数測定回路１６となる。
As described above, the means for grasping (measuring) the frequency of the power supply in the
この空気調和機１００においては、この電源の周波数測定回路１６の構成要素の一つである電源ゼロクロス回路２０７と、ＰＡＭ手段２０３もしくはインバータ部であるＩＰＭ２０６のスイッチング制御のタイミングを計るために元より室外側制御装置１４の圧縮機駆動回路１５が保有していたゼロクロス回路（電源ゼロクロス回路２０７）と、が併用されているのである。このように、何ら特別な構成部品を設ける必要がなく、既存の電子部品や回路を利用しているだけであるので、電源の周波数を測定できる電源の周波数測定回路１６を極めて安価に構成することができる。そして、室外側制御装置１４の拡大も要らずに、既存の室外側制御装置１４内に電源の周波数測定回路１６を構成することができる。
In this
なお、ＰＡＭ手段２０３を保有せず、インバータ部（ＩＰＭ）２０６のスイッチングについても電源ゼロクロス回路２０７を利用しないために、電源ゼロクロス回路２０７を室外側制御装置の制御基板上に装備していない空気調和機であれば、電源ゼロクロス回路２０７をその室外側制御装置の基板上に新設して、既存の室外制御マイコン２０９（クロック発振回路２１０含む）と合わせて電源の周波数測定回路１６を構成すればよい。ゼロクロス回路は、単純な回路で基板上の占有面積も小さく、安価に構成できるので、電源の周波数測定回路１６を構成するために、新たに電源ゼロクロス回路２０７を設けても、空気調和機のコスト増は極めて小さく抑えられ、室外側制御装置１４を拡大する必要もなく、既存の室外側制御装置１４内に電源の周波数測定回路１６を構成することができる。
Since the PAM means 203 is not provided and the power supply zero-
ここで、クロック発振回路の発振子としては、水晶発振子（水晶振動子）が、その発振するクロック信号の周波数の精度が高いことで知られているが、一般の家庭用電化機器に用いられるマイクロコンピュータの多くは、クロック発振回路の発振子として、水晶発振子に比べて大幅に安価なセラミック発振子を使用している。この室外制御マイコン２０９においても、クロック発振回路２１０の発振子としてセラミック発振子を用いている。しかしセラミック発振子は、水晶発振子よりもクロック信号の周波数精度の観点で劣る。
Here, as an oscillator of a clock oscillation circuit, a crystal oscillator (crystal oscillator) is known to have high accuracy of the frequency of a clock signal to be oscillated, but is used for general household appliances. Many microcomputers use ceramic oscillators that are significantly less expensive than crystal oscillators as oscillators for clock oscillation circuits. The
水晶発振子のクロック信号周波数は、誤差±０．００１％程度と極めて精度が高いが、セラミック発振子のクロック周波数精度は、誤差が±１％程度とかなり劣る。そのため、この電源の周波数測定回路１６が把握する電源の周波数は、約±１％の誤差を含んでいることになる。例えば、実際に電源の周波数の絶対値がちょうど５０．０Ｈｚであったとしても、電源の周波数測定回路１６は、４９．５Ｈｚ〜５０．５Ｈｚのいずれかの値で認識してしまう可能性があり、把握した電源の周波数の絶対値は信用度が低く、絶対値をそのまま使用して制御することは困難となる。
The clock signal frequency of the crystal oscillator is extremely high with an error of about ± 0.001%, but the clock frequency precision of the ceramic oscillator is considerably inferior with an error of about ± 1%. For this reason, the frequency of the power supply grasped by the
電力系統５０が供給する電力の周波数に対しては、多少の変動が許容されており、その許容範囲は±０．３Ｈｚである。標準周波数が５０Ｈｚの場合、供給電力の周波数は４９．７Ｈｚ〜５０．３Ｈｚの間にあれば許容される。すなわち、この空気調和機１００を商用電源周波数５０Ｈｚのコンセントに電源プラグ２２を挿して使用する場合には、電源の周波数が４９．７Ｈｚ〜５０．３Ｈｚの間で変動することに対しては、空気調和機１００は、電力の需給バランスを整えるために特別な動作を起こす必要はない。
Some variation is allowed for the frequency of the power supplied by the
言い換えれば、±０．３Ｈｚを超える電源の周波数の変動に対して、電力の需給バランスを整えるための動作が必要となってくることになるが、上記のとおり、セラミック発振子のクロック信号を用いて電源の周波数を算出するこの電源の周波数測定回路１６が把握した電源の周波数は、約±１％の誤差を含んでいるため、実際の電源の周波数が５０．０Ｈｚであっても、４９．５Ｈｚや５０．５Ｈｚと認識してしまう可能性があり、実際には許容範囲内にあって電力の需給バランスを整えるために特別な動作を起こす必要のない電源の周波数であるのにも関わらず、許容範囲を超えた変動が起きたと認識してしまって特別な動作を起こしてしまう不具合が生じることになる。
In other words, an operation to adjust the power supply / demand balance is required for fluctuations in the power supply frequency exceeding ± 0.3 Hz. As described above, the ceramic oscillator clock signal is used. The frequency of the power source ascertained by the power source
その逆の不具合も生じ得て、すなわち、例えば実際の電源の周波数が４９．６Ｈｚと許容範囲外で電力の需給バランスを整えるための動作を必要としているのにも関わらず、５０．１Ｈｚと認識して、許容範囲内である判断してしまう事態も起こり得る。このように、電源の周波数測定回路１６が測定した電源の周波数の絶対値そのものが、許容範囲４９．７Ｈｚ〜５０．３Ｈｚ内にあるか否かを判定して、空気調和機１００の動作を制御することは適切ではない。
The reverse problem can also occur, that is, the frequency of the actual power supply is 49.6 Hz, for example, it is recognized as 50.1 Hz even though the operation for adjusting the power supply / demand balance is necessary outside the allowable range. Thus, a situation where it is determined that the value is within the allowable range may occur. In this way, it is determined whether or not the absolute value of the power supply frequency measured by the power supply
そこで、この空気調和機１００では、このような±１％程度の誤差を含んで電源の周波数測定回路１６にて測定される電源の周波数を使用しても、室外側制御装置１４が電源の周波数の変動量を精度よく検出でき、検出した変動量より電力の需給バランス状態を判定して、その変動量に基づいた空気調和機１００の制御が可能となる電源の周波数の変動量検出方法について、これより説明する。
Therefore, in this
なお、ここで述べているセラミック発振子のクロック周波数の誤差とは、クロック信号の周波数が運転の度にばらついて値が変化してしまうという意味の誤差ではない。セラミック発振子の個体差等により、クロック周波数が基準値（カタログ表示値、設計値）からある特定の方向に偏った周波数となっていることを言っているものである。例えばここで、クロック周波数の基準値が８ＭＨｚのセラミック発振子を設計上使用することとしているが、実際に搭載したセラミック発振子のクロック周波数が、８．０５ＭＨｚであったりとか、もしくは７．９３５ＭＨｚであったりとか、８ＭＨｚという基準値（設計値）から特定の方向に所定量だけずれているということを意味しているのである。運転中には常にその基準値からずれた周波数のクロック信号を発振しているということである。 The error in the clock frequency of the ceramic oscillator described here is not an error that means that the value varies depending on the frequency of the clock signal. This means that the clock frequency is deviated in a specific direction from the reference value (catalog display value, design value) due to individual differences of ceramic resonators. For example, here, a ceramic oscillator having a clock frequency reference value of 8 MHz is used in design, but the clock frequency of the actually mounted ceramic oscillator is 8.05 MHz or 7.935 MHz. It means that it is deviated by a predetermined amount in a specific direction from a reference value (design value) of 8 MHz. This means that a clock signal whose frequency deviates from the reference value is always oscillated during operation.
そのため、電源の周波数の誤差も、測定する度にばらつきが生じるということではなく、セラミック発振子の上記した特定方向への所定量の偏り（ここで言う誤差）によって、電源の周波数測定回路１６の測定する電源の周波数が、特定の方向（高めの方向もしくは低めの方向）に所定量だけずれて（偏って）測定される傾向を示すことを意味しているのである。供給電力の周波数が標準周波数の５０Ｈｚで安定して推移しているときには、電源の周波数測定回路１６がセラミック発振子の上記の誤差（偏り）により、例えば低めに偏って測定する傾向（ここで言う誤差）があって、測定値は４９．７Ｈｚとなるが、その４９．７Ｈｚで安定して推移するということである。
Therefore, the frequency error of the power supply does not vary every time it is measured, but the deviation of the ceramic oscillator in a specific direction as described above (the error referred to here) causes the
この電源の周波数測定回路１６では、電源ゼロクロス回路２０７の出力信号立ち上がりを捉えて室外制御マイコン２０９が、クロック発振回路２１０のクロック信号を使用して電源の交流電圧波形（図５の電圧波形５１）の１周期を算出し、その逆数である電源の周波数を把握しているが、電源の周波数測定回路１６（室外制御マイコン２０９と言ってもよい）は、空気調和機１００の運転中には、常時電源の周波数を算出しており、常に最新の電源の周波数を把握できている。５０．０Ｈｚであれば１秒間に５０回、電源の周波数の絶対値を把握しているのである。
In this power supply
そして、室外側制御装置１４が電源の周波数の変動量を検出するためには、把握した最新の電源の周波数を、何か基準となる周波数と比較して判定する必要がある。そこで、この空気調和機１００においては、電源の周波数測定回路１６が測定した最新の電源の周波数と比較する基準周波数として、この電源の周波数測定回路１６自身が測定した直近の所定時間分の電源の周波数を平均化処理した値（平均値）を使用する。
And in order for the outdoor
変動の判定の基となる基準周波数を、予め絶対値として室外側制御装置１４の室外制御マイコン２０９に記憶させておくのではなく、電源の周波数回路１６が測定した所定時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値を基準周波数とするのである。そのため、基準周波数は、常時直近の所定時間分の平均値に更新されることになり、この常に更新される基準周波数と電源の周波数のその時点での最新値（瞬時値）とを常時比較する。基準周波数を設定する所定時間分の平均化処理の際には、ここでは最新値は含めず、最新値の１つ前のデータまでを使用して平均化している。その理由は後述する。
The reference frequency that is the basis for determining the fluctuation is not stored in advance in the
例えば、この所定時間をこの空気調和機１００では１５分と定める。そのため、電源の周波数測定回路１６が現時点に至るまでの直近の１５分間に測定した１５分間分の電源の周波数を、室外制御マイコン２０９が平均化処理し、その平均周波数を、電源の周波数の最新瞬時値と比較する基準周波数と定める。そして電源の周波数測定回路１６が新たに電源の周波数を把握する毎に基準周波数を更新し、基準周波数は、常時、直近１５分間の電源の周波数の平均値となっている。
For example, the predetermined time is set to 15 minutes in the
そして室外側制御装置１４（室外制御マイコン２０９）が電源の周波数の最新瞬時値と、常に直近１５分間の電源の周波数の平均値に書き換えられる基準周波数と、を比較することで、電源の周波数の変動量を検出するようにしている。このように、把握した電源の周波数の絶対値を、予め固定値として設定した周波数もしくは周波数範囲と比較することにより電源の周波数の変動を検出するのではなく、最新値に至るまでに把握した直近１５分間の電源の周波数を平均化処理した基準周波数と相対的な比較をすることにより電源の周波数の変動量を検出することで、セラミック発振子のクロック周波数の誤差は排除することができるようになる。 Then, the outdoor control device 14 (outdoor control microcomputer 209) compares the latest instantaneous value of the frequency of the power supply with the reference frequency that is always rewritten to the average value of the power supply frequency for the latest 15 minutes. The amount of change is detected. Thus, instead of detecting fluctuations in the frequency of the power supply by comparing the absolute value of the detected power supply frequency with the frequency or frequency range set as a fixed value in advance, the latest value obtained until reaching the latest value is detected. By detecting the fluctuation amount of the power supply frequency by comparing the frequency of the power supply for 15 minutes with the averaged reference frequency, an error in the clock frequency of the ceramic oscillator can be eliminated. Become.
クロック発振回路２１０のセラミック発振子のクロック信号が誤差を含んでいるとしても、最新の電源の周波数も、それと比較される基準周波数も、同じセラミック発振子のクロック信号を用いて算出したもののであり、これらを相対的に比較するものであるので、その差（変動量）には、セラミック発振子の誤差は含まれなくなるのである。よって、本方法で電源の周波数の変動量を検出することで、セラミック発振子のクロック周波数の誤差が排除でき、電源の周波数の変動量検出精度を高めることができる。
Even if the clock signal of the ceramic oscillator of the
また、この検出方法は、電源の周波数測定回路１６以外に変動量検出のために新たな特別な電気回路を設ける必要がなく、室外制御マイコン２０９のプログラム処理の追加だけで対応することができ安価である。そして、高精度であるが高価な水晶発振子を使用しないで安価なセラミック発振子を使用しても、電源の周波数の変動量の高精度な検出を実現することができるようになる。
Further, this detection method does not require a new special electric circuit for detecting the fluctuation amount other than the
例えば、電源の周波数測定回路１６にて、電源の周波数の最新の瞬時値が４９．５Ｈｚと測定されたとする。これを電力系統５０の供給電力の標準周波数５０．０Ｈｚと絶対比較してしまえば、許容範囲の±０．３Ｈｚを超えた−０．５Ｈｚの変動となるが、測定した直近１５分間の電源の周波数の平均値である基準周波数が、４９．６Ｈｚであれば、それとの相対比較で−０．１Ｈｚの変動と認識し、電力の需給バランスは、問題ないレベルであると判断可能となる。この場合では、セラミック発振子のクロック信号周波数誤差が−０．８％あり、このため電源の周波数測定回路１６は、実際の周波数よりも０．８％低く測定する傾向にあるというわけである。このような傾向があったとしても、直近の所定時間分の平均値との相対比較であれば、電源の周波数の変動量を精度よく検出できるのである。
For example, it is assumed that the latest instantaneous value of the power supply frequency is measured at 49.5 Hz by the power supply
なお、クロック発振回路２１０にセラミック発振子ではなくクロック信号の周波数精度が高い水晶発振子を用いるのであれば、発振子のクロック周波数誤差を最初から考慮する必要がなく、電源の周波数測定回路１６が測定した電源の周波数そのもの（絶対値）が正確であるので、平均化処理による基準周波数の設定は不要であり、把握した電源の周波数絶対値そのものを標準周波数（ここでは５０．０Ｈｚ）と比較して、その差により、周波数の変動量を求めればよい。
If a crystal oscillator with high frequency accuracy of the clock signal is used instead of the ceramic oscillator for the
なお、基準周波数を設定するための平均化処理に用いる電源の周波数測定回路１６による測定値（データ）は、上記では直近の１５分間のデータを用いていたが、これに限るものではなく、もっと時間的に短くても長くてもよい。常に１５分間のデータで毎回基準周波数を更新するとなると、例えば５０．０Ｈｚであれば、この室外制御マイコン２０９は、１秒間に５０回データを取り込むので、１５分間の平均値を求めるとなると、４.５万個のデータを平均化処理することになる。そしてこれらのデータを保管するメモリ容量が室外制御マイコン２０９には必要となるため、室外制御マイコン２０９の容量に応じて平均化処理に対応するデータ量（直近の所定時間）を適宜設定すればよい。
Note that the measurement value (data) by the
基準周波数設定のための直近データ（電源の周波数）の平均化処理では、常に新しい電源の周波数が加わるが、１５分（所定時間）前のデータは破棄されていく、すなわち常に直近の１５分間分のデータに更新されていくので、メモリとして決まった容量を確保しておけばよく、常に直近の所定時間分の全データ（上記の場合では４.５万個のデータ）を保管してそれらの合計を母数で割って平均値（基準周波数）を算出すればよい。 In the averaging process of the latest data (power supply frequency) for setting the reference frequency, the frequency of the new power supply is always added, but the data of 15 minutes (predetermined time) is discarded, that is, the data for the latest 15 minutes. It is only necessary to secure a fixed capacity as memory, and always store all data for the most recent predetermined time (45,000 pieces of data in the above case). The average value (reference frequency) may be calculated by dividing the total by the parameter.
また、個々のデータは保管せずに最新の平均値（基準周波数）だけを記憶するようにして、これに新たな電源の周波数の偏差だけを加減して、基準周波数を更新するようにしてもよい。このような平均化処理をすれば、室外制御マイコン２０９のメモリ容量を減らせる効果がある。新たな電源の周波数の偏差は、最新の平均値と電源の周波数の最新瞬時値（今回測定した値）の差を所定時間分（１５分間）のデータ数（４.５万）で割った値である。このときの分母となるデータ数（４．５万）は、固定値としてよい。
In addition, each data is not stored, but only the latest average value (reference frequency) is stored, and only the deviation of the frequency of the new power supply is adjusted to update the reference frequency. Good. By performing such an averaging process, the memory capacity of the
なお、運転開始時から所定時間に到るまで、すなわち運転時間がまだ所定時間に満たない場合には、その時点までに得られたデータにて平均化処理して、それを暫定的に基準周波数とすればよい。 It should be noted that when a predetermined time is reached from the start of operation, that is, when the operation time is still less than the predetermined time, an averaging process is performed on the data obtained up to that point, and this is provisionally set as a reference frequency. And it is sufficient.
上記のとおり、電源の周波数の変動は、電力の需給バランスが崩れることによって生じるもので、アンバランスの度合いが大きいほど電源の標準周波数に対する変動量が大きくなる。この空気調和機１００では、直近の所定時間分の平均値である基準周波数と電源の周波数の最新瞬時値とを比較することで、電源の周波数の変動量を検出し、この検出結果に応じて、電力の需給バランスの状態を判定している。
As described above, the fluctuation in the frequency of the power supply is caused by the balance between the power supply and demand, and the amount of fluctuation with respect to the standard frequency of the power supply increases as the degree of unbalance increases. In this
なお、直近の所定時間分の平均値である基準周波数と比較する電源の周波数は、最新瞬時値に限るものではない。例えば、基準周波数の設定よりも時間的な範囲が短い直近の所定時間分の平均値を用いてもよい。上記した例では、直近１５分間の電源の周波数の平均値を基準周波数としているが、その基準周波数と、例えば直近１秒間の電源の周波数の平均値を比較して、電源の周波数の変動量を検出するようにしてもよい。このようにすることで、制御上のエラーによって突発的に生じた瞬間的な電源の周波数の変動による誤判定は回避できる。 Note that the frequency of the power source to be compared with the reference frequency that is the average value for the most recent predetermined time is not limited to the latest instantaneous value. For example, you may use the average value for the latest predetermined time whose temporal range is shorter than the setting of the reference frequency. In the above example, the average value of the frequency of the power supply for the latest 15 minutes is used as the reference frequency. However, by comparing the reference frequency with the average value of the frequency of the power supply for the last one second, for example, You may make it detect. By doing so, it is possible to avoid erroneous determination due to instantaneous fluctuations in the frequency of the power supply that occur suddenly due to a control error.
次に、この空気調和機１００が、電源の周波数測定回路１６により測定した電源の周波数が設定された所定範囲から逸脱する変動を検出した時に開始する、電力の需給バランスを整えるための運転動作について説明する。この空気調和機１００は、電力の需給がアンバランス状態であると判断した場合には、電源の周波数の変動量に応じて、電力の需給バランスを整えるための運転を行うのであるが、その主たる目的は、アンバランス状態にある電力の需給バランスを整えて、電力の需給バランスの安定を確保して、すなわち電源の周波数の変動幅を所定範囲内に収めて、電力品質の安定化を図ることである。これにより空気調和機１００の効率悪化や停止を回避するとともに、電力系統５０の停電の発生を阻止することである。
Next, the operation of the
まず、この空気調和機１００では、室外側制御装置１４において、上記した方法によって電源の周波数の変動を常時検出し、その変動量が、所定範囲を逸脱すれば、電力の需給バランスを整える運転動作を開始する。
First, in the
なお、電源の周波数の変動が供給電力の周波数変動の許容範囲である±０．３Ｈｚを少しでも超えたら電力の需給バランスを整える運転を開始するようにしてもよい、すなわち設定する所定範囲を供給電力の周波数変動の許容範囲と等しく、±０．３Ｈｚ以内（−０．３Ｈｚ≦変動量≦＋０．３Ｈｚ）として、この所定範囲（許容範囲）を逸脱したら電力の需給バランスを整える運転を開始するとしてもよいが、この許容範囲からのわずかな逸脱、すなわち±０．３Ｈｚの超える変動分が小さいのであれば、空気調和機１００の運転効率への影響は小さく、空気調和機１００の運転停止や電力系統５０での停電発生の可能性は極めて低いので、電力の需給バランスを整える運転を開始する電源の周波数変動量は、±０．３Ｈｚより大きい側へ多少のゆとりがあってもよい。
In addition, when the fluctuation of the power supply frequency exceeds ± 0.3 Hz, which is the allowable fluctuation range of the supplied power, the operation for adjusting the power supply / demand balance may be started, that is, the predetermined range to be set is supplied. It is equal to the permissible range of power frequency fluctuation, and within ± 0.3 Hz (−0.3 Hz ≦ variation amount ≦ + 0.3 Hz), start operation to adjust the power supply / demand balance when it deviates from this predetermined range (permissible range). However, if the deviation from the allowable range is small, that is, if the fluctuation exceeding ± 0.3 Hz is small, the influence on the operation efficiency of the
この空気調和機１００では、電源の周波数が基準周波数に対して±０．４Ｈｚ以上変動した場合（所定範囲を±０．４Ｈｚ未満として、この所定範囲を逸脱した場合）に、電力の需給バランスを整える運転を開始する。すなわち、電力の需給がアンバランスであると判定して、電力の需給バランスが安定するような運転へと移行する。なお、電力の需給バランスを整える運転を開始する電源の周波数変動量（この空気調和機１００では±０．４Ｈｚとしている）については、電源の周波数変動量と空気調和機１００の効率悪化の関係を踏まえ、空気調和機１００が設置される地域を担当する電力系統５０側との協議により決定すればよい。
In the
電源の周波数が基準周波数よりも小さくなる変動、すなわち変動量がマイナスとなる変動をした場合には、電力の需給バランスは、電力供給不足状態であり、需要側における電力使用量が、電力系統５０からの電力供給量より大きい場合である。逆に電源の周波数が基準周波数よりも大きくなる変動、すなわち変動量がプラスとなる変動をした場合には、電力供給過剰状態であり、需要側における電力使用量が、電力系統５０からの電力供給量より小さい場合である。この空気調和機１００の電力の需給バランスを整える運転は、電力の供給不足状態と供給過剰状態とで異なる動作となる。
When the fluctuation of the power supply frequency becomes smaller than the reference frequency, that is, the fluctuation is negative, the power supply / demand balance is in a power supply shortage state, and the power usage on the demand side is the
まずは、室外側制御装置１４が、電力の需給バランスを整える運転が必要となるレベルの電力の供給不足状態と判定した場合の、すなわち電源の周波数測定回路１６が測定した電源の周波数の最新瞬時値が、電源の周波数測定回路１６が測定した直近１５分間の電源の周波数の平均値である基準周波数より０．４Ｈｚ以上小さくなる変動を検出した場合の、この空気調和機１００の電力の需給バランスを整える運転について説明する。
First, when the
電力の供給不足状態と判断してから電力の需給バランスを安定化させるために、この空気調和機１００では、室外側制御装置１４が、当該空気調和機１００の消費電力を低下させるように圧縮機１の回転数を低下させる制御を行う。これが電力系統５０の電力供給不足状態を検出した場合の電力の需給バランスを整える運転である。この需要側である空気調和機１００の消費電力を減少させることで、電力の供給不足状態を解消して、電力の需給バランスを保たせ、電力品質を安定化させる。
In order to stabilize the power supply-demand balance after determining that the power supply is insufficient, in the
そして、室外側制御装置１４は、その圧縮機１の回転数の低下度合いを、電源の周波数の変動量（対基準周波数）の大きさに応じて変化させるのである。具体的には、電源の周波数の基準周波数よりも小さくなる変動量が０．４Ｈｚ以上で０．７Ｈｚ未満（変動量が−０．４Ｈｚ〜−０．７Ｈｚ、ただし０．７Ｈｚは含まず）となる変動を室外側制御装置１４（室外制御マイコン２０９）が検出した場合は、室外側制御装置１４は、カレントトランス２０８が検出するこの空気調和機１００の運転電流（１次側電流）が０．４Ｈｚ以上で０．７Ｈｚ未満の変動を検出する直前の運転電流の７５％となるように、圧縮機駆動回路１５を介して、圧縮機１の回転数を低下させる制御を行う。
And the outdoor
なお、カレントトランス（電流センサ）２０８は、空気調和機１００の運転中は、常時検出した運転電流を室外制御マイコン２０９に入力しており、空気調和機１００の運転電流を室外制御マイコン２０９が常時監視している。
The current transformer (current sensor) 208 inputs the operation current detected at all times during the operation of the
そして、電源の周波数の基準周波数よりも小さくなる変動量が０．７Ｈｚ以上で１．５Ｈｚ未満（変動量が−０．７Ｈｚ〜−１．５Ｈｚ、ただし１．５Ｈｚは含まず）である場合は、室外制御装置１４は、空気調和機１００の運転電流がその変動を検出する直前の運転電流の６０％となるように、圧縮機駆動回路１５を介して、圧縮機１の回転数を低下させる制御を行う。
When the fluctuation amount smaller than the reference frequency of the power supply frequency is 0.7 Hz or more and less than 1.5 Hz (the fluctuation amount is −0.7 Hz to −1.5 Hz, but does not include 1.5 Hz) The
但し、圧縮機駆動回路１５が圧縮機１の回転数を運転最小回転数まで低下させても、カレントトランス２０８の検出する運転電流が、目標とする電流（電源の周波数が基準周波数より０．４Ｈｚ以上小さくなる変動が検出される直前の運転電流の７５％もしくは６０％となる電流）に到達しない（低減しない）場合では、室外側制御装置１４は、その運転最小回転数で圧縮機１を運転するように制御する。また、運転電流が、変動を検出する直前の運転電流ではなく、変動を検出した時点の運転電流の７５％もしくは６０％となるように、圧縮機１の回転数を低下させてもよい。
However, even if the
そして、電源の周波数の基準周波数よりも小さくなる変動量が、１．５Ｈｚ以上である場合は、室外側制御装置１４は、電力系統５０の電力供給状態が危機的に不足状態であると判断して、圧縮機１を停止する措置をとる。なお、電力系統５０の危機的な電力供給不足状態が続くと、発電設備に不具合が生じて大規模な停電が発生する危険性が高まるので、この状態をできるだけ早く回避しなければならない。
When the fluctuation amount smaller than the reference frequency of the power supply frequency is 1.5 Hz or more, the
このように、室外側制御装置１４が、電源の周波数の瞬時値が基準周波数よりも０．４Ｈｚ以上小さくなる変動を検出して電力が供給不足状態であると判断すると、空気調和機１００の運転電流が下がるように圧縮機１の回転数を低下もしくは圧縮機１を停止させて消費電力を減少させ、電力系統５０の電力供給不足を補うようにするので、電力の需給バランスを安定化させ、電力品質の安定を確保することに貢献できる。以上が、電力の供給不足状態におけるこの空気調和機１００の電力の需給バランスを整える運転である。室外側制御装置１４は、空気調和機１００の運転電流の低下を監視しながら圧縮機１の回転数を低下させる制御を行うので、確実に消費電力が減少し、電力系統５０の電力供給不足を補うことになる。
As described above, when the
なお、この空気調和機１００では、電源の周波数が一瞬でも０．４Ｈｚ以上基準周波数より下がる変動を室外側制御装置１４が検出したのであれば、直ちに上記した電力の供給不足状態における電力の需給バランスを整える運転を行うものである。そのような変動が所定時間続いたことを確認して、電力系統５０の電力供給不足状態が確実であると判断してから、電力の需給バランスを整える運転を行うように制御してもよいが、一刻も早い電力の需給バランスの安定回復を達するために、０．４Ｈｚ以上電源の周波数が下がる変動を検出した瞬間に、直ちに電力の需給バランスを整える運転を行うこととする。
In the
次に、室外側制御装置１４が、電力の需給バランスを整える運転が必要となるレベルの電力の供給過剰状態と判断した場合の、すなわち電源の周波数測定回路１６が測定した電源の周波数の最新瞬時値が、電源の周波数測定回路１６が測定した直近１５分間の電源の周波数の平均値である基準周波数より０．４Ｈｚ以上大きくなる変動を検出した場合の、この空気調和機１００の電力の需給バランスを整える運転について説明する。
Next, when the
電力の供給過剰状態と判定してから電力の需給バランスを安定化させるために、この空気調和機１００では、室外側制御装置１４が、当該空気調和機１００の消費電力を高めるように圧縮機１の回転数を上昇させる制御を行う。これが電力系統５０の電力供給過剰状態を検出した場合の電力の需給バランスを整える運転である。需要側である空気調和機１００の消費電力を増大させることで、電力の供給過剰状態を解消して、電力の需給バランスを保たせ、電力品質を安定化させる。
In order to stabilize the power supply / demand balance after determining that the power supply is excessive, in the
そして、室外側制御装置１４は、その圧縮機１の回転数の上昇度合いを、電源の周波数の変動量（対基準周波数）の大きさに応じて変化させるのである。具体的には、電源の周波数の基準周波数よりも大きくなる変動量が０．４Ｈｚで０．７Ｈｚ未満（変動量が＋０．４Ｈｚ〜＋０．７Ｈｚ、ただし０．７Ｈｚは含まず）となる変動を室外側制御装置１４（室外制御マイコン２０９）が検出した場合は、室外側制御装置１４は、カレントトランス２０８が検出する空気調和機１００の運転電流が０．４Ｈｚ以上で０．７Ｈｚ未満の変動を検出する直前の運転電流の１５０％となるように、圧縮機駆動回路１５を介して、圧縮機１の回転数を上昇させる制御を行う。なお、運転電流が、変動を検出する直前の運転電流ではなく、変動を検出した時点の運転電流の１５０％となるように、圧縮機１の回転数を上昇させてもよい。
And the outdoor
但し、目標とする運転電流（電源の周波数が基準周波数より０．４Ｈｚ以上大きくなる変動が検出される直前の運転電流の１５０％となる電流）が、運転最大電流（最大許容電流）を超えるような場合では、運転最大電流を上限として、運転電流がこれを超えない範囲で運転最大電流に近い電流となるように圧縮機１の回転数を制御する。また、圧縮機駆動回路１５が圧縮機１の回転数を運転最大回転数（この圧縮機１では１２０ｒｐｓ）まで回転数を上昇させても、カレントトランス２０８の検出する運転電流が、目標の電流値に到達しない（増加しない）場合では、室外側制御装置１４は、その運転最大回転数（最大許容回転数）で圧縮機１を運転するように制御する。
However, the target operating current (the current that is 150% of the operating current immediately before a change in which the power supply frequency is 0.4 Hz or more higher than the reference frequency is detected) exceeds the maximum operating current (maximum allowable current). In such a case, the rotational speed of the
そして、電源の周波数の基準周波数よりも大きくなる変動量が、０．７Ｈｚ以上である場合は、電力系統５０の電力供給過剰の状態が非常に大きな状態になっていると判断して、圧縮機１を運転最大回転数（最大許容回転数）で、その際に運転最大電流を超えるようであれば超えない範囲で最も大きい回転数で運転するよう制御し、電力の需給バランスの安定化を図ることを優先させる。なお、電力系統５０の電力供給過剰が非常に大きな状態が続くと、発電設備に不具合が生じて大規模な停電が発生する危険性が高まるので、この状態をできるだけ早く回避しなければならない。
And when the fluctuation amount which becomes larger than the reference frequency of the frequency of the power supply is 0.7 Hz or more, it is determined that the excessive power supply state of the
このように、室外側制御装置１４が、電源の周波数の瞬時値が基準周波数よりも０．４Ｈｚ以上大きくなる変動を検出して電力が供給過剰状態であると判断すると、空気調和機１００の運転電流が大きくなるように圧縮機１の回転数を上昇もしくは圧縮機１を最大運転回転数で運転させて消費電力を増加させ、電力系統５０の電力供給過剰を和らげるようにするので、電力の需給バランスを安定化させ、電力品質の安定を確保することに貢献できる。以上が、電力の供給過剰状態におけるこの空気調和機１００の電力の需給バランスを整える運転である。室外側制御装置１４は、空気調和機１００の運転電流の上昇を監視しながら圧縮機１の回転数を上昇させる制御を行うので、確実に消費電力が増加し、電力系統５０の電力供給過剰を緩和することになる。
As described above, when the
そして、この空気調和機１００では、電源の周波数が一瞬でも０．４Ｈｚ以上基準周波数より高まる変動を室外側制御装置１４が検出したのであれば、直ちに上記した電力の供給過剰状態における電力の需給バランスを整える運転を行うものである。そのような変動が所定時間続いたことを確認して、電力系統５０の電力供給過剰状態が確実であると判断してから、電力の需給バランスを整える運転を行うように制御してもよいが、一刻も早い電力の需給バランス安定回復を達するために、０．４Ｈｚ以上電源の周波数が高まる変動を検出した瞬間に、直ちに電力の需給バランスを整える運転を行うこととする。
And in this
以上のように、この空気調和機１００は、電源の周波数測定回路１６が測定した電源の周波数の変動に応じて、圧縮機１の回転数を変化させたり、圧縮機１を停止させたりするもののである。そして、それにより、空気調和機１００の消費電力を増減させて、電力の需給バランスを整えようとするものである。なお、電力の供給不足、供給過剰のいずれの状態における電力の需給バランスを整える運転においても、上記の段階分けした電源の周波数の変動量や、圧縮機１の回転数変更の指標となる目標運転電流の比率（７５％や１５０％）は、一つの例であり、上記の値に限定されるものではない。
As described above, the
この空気調和機１００は、電源の周波数の瞬時値の基準周波数に対する変動量が所定範囲（ここでは−０．４Ｈｚ＜変動量＜＋０．４Ｈｚの範囲）を逸脱した場合に直ちに電力の需給バランスを整える運転を行うものである。そして、需給バランスを整える運転として、室外側制御装置１４は、電源の周波数がこの所定範囲を逸脱する直前もしくは逸脱時の運転電流に、電源の周波数の基準周波数に対する変動量に応じた所定の比率（上記の例では０．７５や１．５）を乗じて目標運転電流を設定し、運転電流がこの目標運転電流となるように、カレントトランス２０８にて運転電流を監視しながら、圧縮機１の回転数を変化させている。
The
また、上記した電力の供給不足、供給過剰のいずれの状態における電力の需給バランスを整える運転中においても、電源の周波数測定回路１６にて電源の周波数の測定は継続して行われる。ただし、電力の需給バランスを整える運転中は、基準周波数の更新を行わず、基準周波数は、電力の需給バランスを整える運転を開始した時点もしくは直前の基準周波数を継続する。
In addition, even during the operation of adjusting the power supply / demand balance in the above-described power supply shortage or excessive supply, the power supply
すなわち、電力の需給バランスを整える運転中は、室外制御マイコン２０９が、基準周波数を書き換えず、電力の需給バランスを整える運転を開始した時点もしくは直前の基準周波数を記憶して、これと電源の周波数測定回路１６にて測定された電源の周波数の最新瞬時値とを比較する。圧縮機１を停止する措置をとっている間も同様である。圧縮機１の停止措置もこの空気調和機１００の電力の需給バランスを整える運転に含まれている。
That is, during the operation for adjusting the power supply-demand balance, the
電力の需給バランスを整える運転中では基準周波数の更新を行わない、すなわち平均化処理を停止するのは、直近の所定時間分の電源の周波数を平均化処理して得られる基準周波数に、電力の需給バランスが崩れて変動した電源の周波数を取り入れてしまっては、基準周波数そのものが変動した後の電源の周波数に徐々に近づいてしまうことになるからである。基準周波数は、あくまで電力の需給バランスが安定しているときの電源の周波数を示していなければならないのである。 The reference frequency is not updated during the operation to balance the power supply and demand, i.e., the averaging process is stopped because the frequency of the power supply for the most recent predetermined time is averaged to the reference frequency obtained by the averaging process. This is because if the frequency of the power supply that fluctuates due to an imbalance in supply and demand is taken in, the reference frequency itself gradually approaches the frequency of the power supply after the fluctuation. The reference frequency must indicate the frequency of the power supply when the power supply / demand balance is stable.
そのために、通常の運転中における所定時間分の平均化処理の際にも、電源の周波数の最新値は含めず、最新値の１つ前のデータまでを使用して平均化しているのである。これにより、最新瞬時値が±０．４Ｈｚ以上の変動をした（所定範囲を逸脱した）周波数であって直ちに電力の需給バランスを整える運転に移行しても、その最新値の周波数は、基準周波数に取り入れられず、基準周波数の信頼度を高く維持できるのである。 For this reason, even in the averaging process for a predetermined time during normal operation, the latest value of the frequency of the power source is not included and the data up to the previous value is averaged. As a result, even if the latest instantaneous value fluctuates by more than ± 0.4 Hz (departs from the predetermined range) and the operation immediately adjusts the power supply / demand balance, the frequency of the latest value is the reference frequency. Therefore, the reliability of the reference frequency can be kept high.
このように、電力の需給バランスを整える運転中であっても、室外側制御装置１４が、電源の周波数測定回路１６により電源の周波数を常に把握し、電力の需給バランスを整える運転前の基準周波数と比較して電力の需給バランス状態を常に判定しているのである。そのため、この空気調和機１００では、電力の需給バランスを整える運転中に電力の需給バランスが回復して電力の周波数の変動が所定範囲内に収まったことを室外側制御装置１４が認識することができるので、室外側制御装置１４が、自ら電力の需給バランスを整える運転を終了させ、電力の需給バランスを整える運転を開始する前の通常運転（建物負荷に応じた運転）に戻す制御をすることが可能となるのである。
Thus, even during operation for adjusting the power supply / demand balance, the
すなわち、電力の需給バランスを整える運転中に、室外側制御装置１４が、電源の周波数と基準周波数（電力の需給バランスを整える運転を開始した時点もしくは直前の基準周波数）との差が±０．４Ｈｚ未満になった（所定範囲内に戻った）ことを認識すれば、電力の需給バランスが回復したと判断して電力の需給バランスを整える運転を終了し、直ちに空気調和機１００を電力の需給バランスを整える運転を開始する直前の運転状態に戻す制御を始める。
That is, during the operation for adjusting the power supply / demand balance, the difference between the frequency of the power supply and the reference frequency (the reference frequency immediately before or when the
このように、この空気調和機１００では、自ら電力の需給バランスが回復したことも判断でき、電力の需給バランスを整える運転を終了させるので、電力の需給バランスを整える運転の時間を最小限に抑えることができる。この電力の需給バランスを整える運転は、電力が供給不足状態の場合では、圧縮機１の回転数を低下させるため、建物負荷に比べ空調能力は低下してしまうこととなり、使用者が不快に感じることも考えられる。また、電力が供給過剰状態の場合は、圧縮機１の回転数を上昇させるため、建物負荷に比べて空調能力が高まってしまうこととなり、暖め過ぎもしくは冷やし過ぎを招いて、こちらも使用者が不快に感じることも起こり得る。
Thus, in this
しかし、この空気調和機１００は、上記のとおり、電力の需給バランスを整える運転を最小限の時間に抑えることができるので、使用者が感じる不快感も最小限とすることができ、使用者に大きな不快感を与えないで電力の需給バランスを整える運転が行える。
However, as described above, the
なお、需要側である空気調和機１００が電力の需給バランスを整える運転をしている間は、供給側である電力系統５０においても、発電設備の稼動量を増減する等の対応をとり、電力の需給バランスをできるだけ早く安定化させる取り組みを行うのである。
In addition, while the
室外側制御装置１４が、電源の周波数の基準周波数に対する変動量が±０．４Ｈｚ未満となって（所定範囲内に戻って）電力の需給バランスが回復したと判断して、電力の需給バランスを整える運転を終えると、室外側制御装置１４は、基準周波数の更新を再開する。電力の需給バランスを整える運転中には、基準周波数は、電力の需給バランスを整える運転を開始した時点もしくは直前の基準周波数に固定されているが、これを書き換えていく。すなわち、再開後の基準周波数は、電力の需給バランスを整える運転時間を除いた直近の所定時間分の平均化処理となる。
The
例えば、電力の需給バランスを整える運転が１１分間行われ、その後通常運転に戻って３分間が経過した時点の基準周波数は、その電力の需給バランスを整える運転が始まるまでの１２分間のデータと電力の需給バランスを整える運転が終了後の３分間のデータを合わせた１５分間分のデータを平均化処理したものとなる。電力の需給バランスを整える運転を挟むときには、正確には直近の所定時間分の平均値とはならないが、ここでの直近の所定時間分には、電力の需給バランスを整える運転の時間は除くものとする。 For example, the operation for adjusting the power supply / demand balance is performed for 11 minutes, and then the reference frequency when 3 minutes have elapsed after returning to the normal operation is the data and power for 12 minutes until the operation for adjusting the power supply / demand balance starts. The data for 15 minutes, which is the sum of the data for 3 minutes after the end of the operation for adjusting the supply and demand balance, is averaged. When the operation for adjusting the power supply / demand balance is sandwiched, the average value for the most recent predetermined time is not accurate, but the operation time for adjusting the power supply / demand balance is excluded for the most recent predetermined time here. And
また、この空気調和機１００では、電力の需給バランスを整える運転中であっても、室外側制御装置１４が、電源の周波数を常に把握し、電力の需給バランスを整える運転前の基準周波数と比較して電力の需給バランス状態を常に判定しているため、電源の周波数が段階的に変動しても、それに合わせた段階的な対応（電力の需給バランスを整える運転）が可能となる。
In the
例えば、室外側制御装置１４が、基準周波数に対して−０．５Ｈｚとなる電源の周波数の変動（電力の供給不足状態）を検出して、運転電流がその検出直前の運転電流の７５％となるように圧縮機１の回転数を低下させて、電力の需給バランスを整える運転をしているときに、さらに電源の周波数が変動して、基準周波数（電力の需給バランスを整える運転開始前の基準周波数である）よりも−０．９Ｈｚとなったとしたら、直ちに運転電流がその−０．５Ｈｚの変動を検出する直前の運転電流の６０％となるように圧縮機１の回転数を低下させる対応をとる。
For example, the
そして、さらに電源の周波数が変動して基準周波数よりも−１．５Ｈｚとなったら、直ちに圧縮機１を停止する措置をとるのである。このように、電源の周波数が、所定範囲内（±０．４Ｈｚ未満）に戻らないで、その所定範囲外で段階的に変化しても、電力の需給バランスを整える運転中でも、電源の周波数を常に把握して電力の需給バランス状態を常に判定しているため、電源の周波数が段階的に変動しても、それに合わせた電力の需給バランスを整える運転を直ちに行うことができ、電力の需給バランスの早期回復に貢献できる。電源の周波数が、マイナスの変動（電力供給不足）からプラスの変動（電力供給過剰）に急変した場合、もしくはその逆の場合でも対応可能である。
Further, when the frequency of the power supply further fluctuates and becomes −1.5 Hz from the reference frequency, the
なお、電力の需給バランスを整える運転の運転時間を予め設定し、電力の需給バランスを整える運転を開始したら、その設定運転時間はその運転を続けるように構成してもよい。この場合では、電力の需給バランスを整える運転中は、電源の周波数と基準周波数との差が±０．４Ｈｚ未満になったかどうか（電源の周波数が所定範囲内に戻ったかどうか）を確認する必要がないので、電源の周波数測定回路１６による電源の周波数の測定も停止してもよい。そしてその運転設定時間は、供給側である電力系統５０における発電設備の稼動量増減等の対応に必要となる時間とすればよく、空気調和機１００が設置される地域を担当する電力系統５０側との協議により決定されることが望ましい。
In addition, when the driving | running time of the driving | operation which arranges the electric power supply-and-demand balance is preset and the driving | running which adjusts the electric power supply-and-demand balance is started, you may comprise so that the setting driving | operation time may continue the driving | operation. In this case, it is necessary to check whether the difference between the frequency of the power source and the reference frequency is less than ± 0.4 Hz (whether the frequency of the power source has returned to the predetermined range) during operation for adjusting the power supply / demand balance. Therefore, the measurement of the power supply frequency by the power supply
上記の電力の需給バランスを整える運転では、空気調和機１００の消費電力を増減させる方法として、空気調和機１００の運転電流を変更するようにしている。室外側制御装置１４が、空気調和機１００の運転電流をカレントトランス２０８で監視しながら、目標の運転電流となるように圧縮機１の回転数を制御している。しかし、電力の需給バランスを整える運転はこれに限るものではない。
In the operation for adjusting the power supply / demand balance described above, the operating current of the
他にも例えば室外側制御装置１４が、圧縮機１の回転数を、電力の需給バランスを整える運転直前の圧縮機１の回転数に対して、電力が供給不足状態では、７５％や５０％とする指示を、また、電力が供給過剰の状態では、１２５％や１５０％とする指示を直接的に圧縮機駆動回路１５に行って圧縮機１の回転数を変化させ、消費電力を増減させてもよい。すなわち、室外制御装置１４が、電力の需給バランスを整える運転直前の圧縮機１の回転数に所定の比率を乗じて目標となる運転回転数を設定し、圧縮機駆動回路１５を介して圧縮機１の回転数をこの目標運転回転数に変化させるのである。
In addition, for example, the
または、室外側制御装置１４が、電力の供給不足状態（電源の周波数が基準周波数より小さくなる方向に変動して所定範囲を逸脱したこと）を検出した場合には、例えば、空気調和機１００の運転最大電流（最大許容電流）や圧縮機１の運転最大回転数（最大許容回転数）を、電源の周波数の基準周波数に対する変動量に応じて低減させる措置をとって空気調和機１００の消費電力を抑制させたり、電力の供給過剰状態（電源の周波数が基準周波数より大きくなる方向に変動して所定範囲を逸脱したこと）を検出した場合には、圧縮機１を強制的に最大運転回転数（最大許容回転数）で運転して、空気調和機１００の消費電力を増加させたりしてもよい。
Alternatively, when the
または、室外側制御装置１４が、電力の需給アンバランス状態を検出した場合には、室内側制御装置１２から室外側制御装置１４に送信される建物負荷（室温と設定温度の差のデータ）を、室内側制御装置１２もしくは室外側制御装置１４が強制的に変更して、空気調和機１００の消費電力を増減させてもよい。
Alternatively, when the
冷房運転を例に説明すると、室温が３０℃で、設定温度が２７℃の場合では、室外側制御装置１４には建物負荷として温度差３ｄｅｇのデータが送信され、圧縮機１は、この温度差に応じた回転数に制御されるが、電力が供給不足の状態である場合には、例えば、この温度差３ｄｅｇを１ｄｅｇに強制的に変更し、２ｄｅｇ相当の負荷を見かけ上縮小させることで、圧縮機１の回転数を低下させ、空気調和機１００の消費電力を減少させる。逆に電力が供給過剰の状態である場合には、温度差３ｄｅｇを５ｄｅｇに強制的に変更し、２ｄｅｇ相当の負荷を見かけ上増加させて圧縮機１の回転数を上昇させ、空気調和機１００の消費電力を増加させるようにしてもよい。
When the cooling operation is described as an example, when the room temperature is 30 ° C. and the set temperature is 27 ° C., data of a temperature difference of 3 deg is transmitted to the
上記したが、電力の需給バランスを整える運転においては、建物負荷に比べて空調能力が電力の供給不足状態では低下したり、電力の供給過剰状態では上昇したりしてしまうことから、使用者が不快に感じることも起こり得る。そこでこれより、電力の需給バランスを整える運転中に使用者が感じる不快感をできる限り軽減するようなこの空気調和機１００の室内機１０１の運転制御について説明する。
As described above, in the operation to balance the power supply and demand, the air conditioning capacity decreases in the insufficient power supply state compared to the building load, or increases in the excessive power supply state. It can also be uncomfortable. Therefore, the operation control of the
室外側制御装置１４が、電力の需給バランスを整える運転を開始すると同時に、その判断情報を、室内側制御装置１２に、室内外連絡ケーブル１３の通信線（信号ケーブル）１３ｃを介して送信する。これにより、電力の需給バランスが崩れた場合には、室内側制御装置１２は、室外側制御装置１４と連動しながら、電力の需給バランスを整える運転が行われている間の使用者が感じる不快感を軽減するように、室内ファン９の回転数や上下風向調整板３４の回動角度を制御する。
At the same time that the
具体的には、電力の需給バランスを整える運転中に室内側制御装置１２は、以下のような室内機１０１の気流制御を行う。空気調和機１００の冷房運転と暖房運転でこの気流制御は異なり、また電力の需給アンバランスの状態によっても異なるので、場合分けして説明する。なお、以下に示す室内機１０１の電力の需給バランスを整える運転中の気流制御は、一つの例であり、これに限定されるものではなく、使用者が感じる不快感を減らせるものであればよい。なお、ここでは室内ファン９の風速（風量）を、強、中、弱の３段階に分けて説明する。室内ファン９の回転数は、強、中、弱の順番で小さくなる。
Specifically, the indoor
まず暖房運転時に、室外側制御装置１４が、電源の周波数が基準周波数より−０．４Ｈｚ〜−１．５Ｈｚ（ただし−１．５Ｈｚは含まず）となる変動（電力の供給不足状態）を検出して電力の需給バランスを整える運転を行う場合について説明する。この場合、圧縮機１の回転数低下により暖房能力が低減し、室内機１００の吹出口３３から吹き出し温度が低くなった気流（調和空気）が室内に吹き出されることになるので、室内側制御装置１２は、室内ファン９の風速を弱とし、また、温度の低くなった吹き出し気流が使用者に直接あたらないように、上下風向調整板３４を上吹きとなる角度に回動させる制御を行う。ここで上吹きとは、気流を水平方向もしくは水平より天井側に向けて吹き出すことである。
First, during the heating operation, the
続いて暖房運転時に、室外側制御装置１４が、電源の周波数が基準周波数より０．４Ｈｚ以上大きくなる変動（電力の供給過剰状態）を検出して電力の需給バランスを整える運転を行う場合について説明する。この場合では、極力、高暖房能力運転を得て消費電力が増加するように、室内側制御装置１２は、室内ファン９の風速を、強もしくは中と高めに設定する。しかし、使用者が暖め過ぎと感じたり、高めの風速に不快感を感じたりしないように、室内側制御装置１２は、室内への吹き出し気流が使用者に直接あたらないよう上下風向調整板３４を上吹きとなる角度に回動させる制御を行う。
Subsequently, a description will be given of a case where the
このように暖房運転時の電力の需給バランスを整える運転においては、いずれの場合にも室内側制御装置１２が、吹き出し気流が使用者に直接あたらないように上下風向調整板３４を制御するので、電力供給不足の状態では、使用者に温度の低い気流があたることが避けられ、また電力供給過剰の状態では、使用者に高暖房能力運転された気流があたることが避けられるので、使用者の不快感が軽減される。
In this way, in the operation for adjusting the supply and demand balance of the power during the heating operation, the indoor
次に冷房運転時に、室外側制御装置１４が、電源の周波数が基準周波数より−０．４Ｈｚ〜−１．５Ｈｚ（ただし−１．５Ｈｚは含まず）となる変動（電力の供給不足状態）を検出して電力の需給バランスを整える運転を行う場合について説明する。この場合、圧縮機１の回転数低下により冷房能力が低減し、室内機１００の吹出口３３から吹き出し温度が高くなった気流が吹き出されることになるので、室内側制御装置１２は、使用者が冷涼感を感じられるように、室内ファン９の風速を強とし、また、上下風向調整板３４を上下にスイングさせて、使用者に気流感を与える制御を行う。
Next, during the cooling operation, the
続いて冷房運転時に、室外側制御装置１４が、電源の周波数が基準周波数より０．４Ｈｚ以上大きくなる変動（電力の供給過剰状態）を検出して電力の需給バランスを整える運転を行う場合について説明する。この場合は、暖房運転時と同様で、極力、高冷房能力運転を得て消費電力が増加するように、室内側制御装置１２は、室内ファン９の風速を、強もしくは中と高めに設定する。しかし、使用者が冷やし過ぎと感じたり、高めの風速に不快感を感じたりしないように、室内側制御装置１２は、室内への吹き出し気流が使用者に直接あたらないよう上下風向調整板３４を上吹きとなる角度に回動させる制御を行う。
Subsequently, a description will be given of a case in which the
このように冷房運転時の電力の需給バランスを整える運転においても、室内側制御装置１２が、電力供給不足の状態では、使用者に気流感を与え、電力供給過剰の状態では、使用者に高冷房能力運転された気流があたることが避けられるので、使用者の不快感を軽減させることができる。
As described above, even in the operation for adjusting the supply and demand balance of the power during the cooling operation, the
また、室内機１００本体に人体検知センサ（図示せず）を備え、この人体検知センサにて室内の居住者（使用者）を検知して、暖房運転時の電力の需給バランスを整える運転と、冷房運転時で電力の供給過剰状態による電力の需給バランスを整える運転においては、検知した人を避けて気流を吹き出すようように、室内側制御装置１２が、上下風向調整板３４および左右風向調整板３５の向き（角度）を制御してもよい。
In addition, the
そして、冷房運転時で電力の供給不足状態による電力の需給バランスを整える運転においては、人体検知センサが検知した人に向かって直接的に気流を送るように、室内側制御装置１２が、上下風向調整板３４および左右風向調整板３５の向きを制御してもよいし、また、上下風向調整板３４を上下にスイングさせるとともに、左右風向調整板３５も左右にスイングさせ、使用者に気流感を与えるようにしてもよい。
In the operation for adjusting the power supply / demand balance due to the insufficient supply of power during the cooling operation, the indoor
なお、１．５Ｈｚ以上基準周波数よりも小さくなる変動（電力の供給不足が深刻な状態）を検出し、電力の需給バランスを整える運転として、圧縮機１を停止させる措置をとる場合でも、上記と同様に、暖房運転時は、室内ファン９の風速を弱にして、吹き出し気流が使用者にあたらないようにし、冷房運転時は、室内ファン９の風速を強にして、吹き出し気流を上下や左右にスイングさせてもよいし、圧縮機１と同様に室内ファン９を停止してもよい。その場合では、上下風向調整板３４を回動させ、吹出口３３を閉塞するようにしてもよい。
In addition, even when taking measures to stop the
図６は室内機１０１本体の斜視図であるが、この図においては、吹出口３３が２枚の上下風向調整板３４によって塞がれた状態（空気調和機１００の運転停止状態）として示されている。この空気調和機１００では、さらに、室内機１０１本体に、電力の需給バランスを整える運転中であることを示す表示ランプ２３ｂを設置する。この表示ランプ２３ｂは、表示手段２３のひとつである。図６においては、空気調和機１００が運転中であることを示す運転ランプ２３ａ（表示手段のひとつ）とは別個に設けられている。電力の需給バランスを整える運転が開始されると、室内側制御装置１２が、表示ランプ２３ｂを点灯し、使用者に電力の需給バランスを整える運転中であることを知らせる。電力の需給バランスを整える運転中は、運転ランプ２３ａ、表示ランプ２３ｂがともに点灯している。
FIG. 6 is a perspective view of the main body of the
そして、電力の需給バランスの安定が回復され、電力の需給バランスを整える運転を室外側制御装置１４が終了させると、室内側制御装置１２は、表示ランプ２３ｂを消灯させる。電力の需給バランスを整える運転において、電力の供給不足が深刻な状態にある場合には、圧縮機１を停止する措置をとるが、この場合も電力の需給バランスを整える運転中であり、室内側制御装置１２は、表示ランプ２３ｂを点灯し、運転ランプ２３ａ、表示ランプ２３ｂがともに点灯される。なおランプにはいずれもＬＥＤ（発光ダイオード）を用いている。
When the stability of the power supply / demand balance is restored and the
このように、表示ランプ２３ｂが点灯することにより、電力の需給バランスを整える運転が行われていることを使用者が認識することが可能となるので、使用者が、電力の需給バランスを整える運転に多少の不快感を招いたとしても、この空気調和機１００が故障しているわけではないことが判り、使用者に余計な不安を抱かせたり、心配させたりすることが回避できる。
In this way, since the display lamp 23b is turned on, the user can recognize that the operation for adjusting the power supply / demand balance is being performed, so that the user can adjust the power supply / demand balance. Even if some discomfort is caused, it can be understood that the
さらに、表示ランプ２３ｂの点灯が何を意味しているのかを、使用者に説明する表記部３６を、室内機１０１本体の表示ランプ２３ｂの近傍に設けている。この表記部３６には、表示ランプ２３ｂが点灯しているときには、電力の需給バランスを整える運転中であり、故障ではないことが明記されている。また、電力の需給バランスを整える運転がどのような運転なのか、その運転を行う目的は何か、なども表示するとよいが、スペース的な問題もあって困難である場合には、詳細は取扱い説明書を参照して欲しい旨を表示し、それらの点は取扱い説明書で解説するようにしてもよい。
Further, a
表記部３６を設けることにより、使用者が、表示ランプ２３ｂの点灯が意味すること（電力の需給バランスを整える運転中であること）をいつでもすぐに理解できるようになり、この空気調和機１００が故障しているわけではないことが判って、使用者に余計な不安を抱かせたり、心配させたりすることがより回避できるようになる。
By providing the
この表記部３６は、ステッカー（シール）を貼り付けることで構成しているが、筐体３０の外表面に直接印刷して構成してもよいし、筐体３０の樹脂成形時に型によって外表面に刻印するように構成してもよい。
The
また、表示ランプ２３ｂは設けずに、運転ランプ２３ａの点灯状態を変更することで、電力の需給バランスを整える運転中であることを表示するように構成してもよい。例えば、通常の運転中では、運転ランプ２３ａが点灯しているが、電力の需給バランスを整える運転中には、室内側制御装置１２によって運転ランプ２３ａは点滅に変更されるようにして、電力の需給バランスを整える運転中であることを使用者に知らせる。この場合には、運転ランプ２３ａの点滅が何を意味しているのかを、表記部３６にて説明する。表示ランプ２３ｂ設置のコスト増が省ける効果がある。
Moreover, you may comprise so that it may be displayed during the operation which adjusts the supply-and-demand balance of electric power by changing the lighting state of the driving lamp 23a, without providing the display lamp 23b. For example, the operation lamp 23a is lit during normal operation, but the operation lamp 23a is changed to blinking by the indoor
なお、電力の需給バランスを整える運転中であることを、リモコン２５の表示画面に表示して、使用者に知らせるようにしてもよく、室内機１０１本体とリモコン２５の両方で表示するようにしてもよい。
In addition, it may be displayed on the display screen of the
また、電力の需給バランスを整える運転中に、使用者がリモコン２５を操作した場合、この空気調和機１００は、圧縮機１の回転数変化に直接的に関係しない、例えば室内機１０１の風向（上下風向調整板３４や左右風向調整板３５の角度やスイング）や風量（室内ファン９の回転数）の変更の指示については直ちに実行するが、圧縮機１の回転数変化が伴われる設定温度の変更や運転モードの変更指示は、リモコン受信部２４にて受理はするがその時点では実行せず、電力の需給バランスを整える運転が終了し、建物負荷に応じた通常運転に戻ってから実行する。
In addition, when the user operates the
なお、電力の需給バランスを整える運転中には、一切のリモコン２５からの指示を、受理はするが実行しないで、通常運転に戻ってから実行するように構成してもよいし、電力の需給バランスを整える運転中には、一切のリモコン２５からの指示を受け付けない（受信しない）ように構成してもよい。
It should be noted that during operation to balance the power supply and demand, it may be configured so that all instructions from the
実際のところ電力系統５０において、電力の需給バランスが崩れるレベルである供給電力の周波数が許容範囲外に変動するような事態は、頻繁に起こるものではない。そのため、室外側制御装置１４が、例えば１日に１０回とか頻繁に電源の周波数の所定範囲からの逸脱を検出することは現実的でなく、制御上のトラブルが発生している可能性がある。そのため、この空気調和機１００では、電力の需給バランスを整える運転を実施した回数を室外制御マイコン２０９が記憶している。そして、所定期間内にその記憶した回数が所定回数を超えた場合には、室外側制御装置１４が制御上のトラブルが発生していると判断する。
In fact, in the
そして、そのような判断を下したときには、例えば表示ランプ２３ｂを点滅させるとか、リモコン２５の表示画面にトラブル発生を表示するなどして、使用者に制御上のトラブルが発生したことを知らせる。使用者は説明書等によってその警告が意味することを理解するとともに、製造業者のサービス部門等にトラブル解決（修理）の要求を行うものとする。そのとき修理までの期間に使用者が頻発してしまう電力の需給バランスを整える運転によって不快感を感じないように、特定のリモコン操作により、たとえ室外側制御装置１４が電源の周波数の所定範囲からの逸脱を検出したとしても電力の需給バランスを整える運転へは移行しないように設定できるようになっている。
When such a determination is made, for example, the display lamp 23b is blinked or a trouble occurrence is displayed on the display screen of the
また、所定期間内に電力の需給バランスを整える運転を実施した回数が所定回数を超え、室外側制御装置１４が制御上のトラブルが発生していると判断した場合には、それ以降は、電力の需給バランスを整える運転を行う制御を無効にするようにしてもよい。そして電源の周波数測定回路１６による電源の周波数の測定、室外制御マイコン２０９による基準周波数の更新の制御も無効にするようにしてもよい。
In addition, when the number of times of performing the operation for adjusting the power supply / demand balance within the predetermined period exceeds the predetermined number and the
このように、室外側制御装置１４の誤検出によって、電力の需給バランスを整える運転が行われてしまうという事態の発生は回避することができる。それにより必要もないのに電力の需給バランスを整える運転が行われ、使用者が不快感を感じてしまうという不具合の発生が回避される。室外側制御装置１４が、制御上のトラブルが発生したと判断する指標となる所定時間と所定回数については、空気調和機１００が設置される地域を担当する電力系統５０側との協議により決定されることが望ましい。
In this way, it is possible to avoid a situation in which an operation for adjusting the supply and demand balance of power is performed due to erroneous detection of the
なおここまでに説明した空気調和機１００では、室外側制御装置１４に電源の周波数測定回路１６を設けていたが、これは、室外側制御装置１４が、その制御基板上にＰＡＭ手段２０３のスイッチング素子のスイッチング制御に使用する電源ゼロクロス回路２０７を予め備えていたから、すなわち既存の電源ゼロクロス回路２０７を利用したからでもある。既存の電源ゼロクロス回路のない空気調和機であれば、電源の周波数測定回路１６を設けるために、電源ゼロクロス回路２０７を新設するが、その場合では、室内側制御装置１２の制御基板上に電源ゼロクロス回路２０７を設け、この電源ゼロクロス回路２０７と室内制御マイコン２０１（クロック発振回路２１１を含む）にて、室内側制御装置１２に電源の周波数測定回路１６を構成してもよい。
In the
この場合では、室内側制御装置１２（室内制御マイコン２０１）が、基準周波数の更新や、電源の周波数の瞬時値と基準周波数（平均周波数）との比較による電力の需給バランス状態の判定、その判定結果に基づく電力の需給バランスを整える運転の開始および終了の判断を行うことになる。そして、電力の需給バランスを整える運転の開始および終了の判断がなされた場合には、これを室外側制御装置１４に通信線１３ｃを介して送信し、受信した室外側制御装置１４は、圧縮機駆動回路１５により圧縮機１の回転数を制御し、空気調和機１００の消費電力を増減させる。
In this case, the indoor side control device 12 (the indoor control microcomputer 201) determines the power supply / demand balance state by updating the reference frequency or comparing the instantaneous value of the power supply frequency with the reference frequency (average frequency). Based on the result, it is determined whether to start and end the operation to balance the power supply and demand. When the start and end of the operation for adjusting the supply and demand balance of power is determined, this is transmitted to the
以上のように、電力消費量の割合が高い空気調和機に、ここまでに説明した電源の周波数測定回路１６を搭載し、これを広く普及させ、多くの空気調和機が、測定した電源の周波数（瞬時値）と直近の所定時間分の電源の周波数の測定値を平均化処理した基準周波数との変化量で、電源の需給バランス状態を判定し、電力の需給バランスが崩れた場合には直ちに電力の需給バランスを整える運転を行ってその消費電力を増減することは、電力の需給バランスの安定化に非常に有効であり、電力品質の安定化に大きく貢献できる。
As described above, the
また、そのためには、電源の周波数測定回路１６を省スペースで構成し、それを搭載するコストを抑制する必要があるが、電源ゼロクロス回路２０７を活用すること、さらに、基準周波数との変化量で電力の需給バランス状態を判定するのでセラミック発振子のクロック信号が活用できることにより、極めて安価にしかも省スペースにより既存の制御装置に内蔵して実現することが可能となる。
For this purpose, it is necessary to configure the
なお、上記した実施の形態１においては、空気調和機１００をルームエアコン（家庭用）として説明したが、当然ではあるが、業務（店舗）用やビル用の大形の空気調和機に適用してもよく、消費電力量が大きいこれら大形の空気調和機にも適用することで、電力の需給バランスの安定化に大きく貢献できる。特に、電力の供給不足が問題となる夏季の昼間には有効である。これにより電力品質が安定するとともに、電力系統５０においては、風力発電設備１０６と太陽光発電設備１０５を最大限に活用して、回転型発電機１０４の運転を最小限にとどめ、燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑えることができるようになる。
In
また、空気調和機だけではなく、圧縮式冷凍サイクル（圧縮式ヒートポンプサイクル）を利用した他の冷凍サイクル装置への適用も有効である。例えば、最近急速に普及が拡大している、深夜電力を活用して圧縮式冷凍サイクルを運転し、冷媒と水を熱交換させて湯を作り（水を加熱し）、その湯を貯湯タンクに溜めて供給するヒートポンプ式給湯機への適用がある。この給湯機は、基本的に屋外に設置される熱源機内に冷凍サイクル全体が装備されていて、冷凍サイクルの水加熱用熱交換器（空気調和機の暖房運転では、凝縮器となる室内熱交換器に相当）で、熱源機とは別に設置されているタンクの水に冷媒の熱を伝えて、湯を作りタンクに供給している。タンクの水はタンクと熱源機の水加熱用熱交換器とをポンプにより循環している。なお、給湯機の冷凍サイクルには、一般的に冷媒として二酸化炭素が使用されている。 In addition to the air conditioner, application to other refrigeration cycle apparatuses using a compression refrigeration cycle (compression heat pump cycle) is also effective. For example, recently, the use of compression-type refrigeration cycles using midnight power, heat exchange between refrigerant and water to make hot water (heat water), and the hot water in a hot water storage tank There is an application to a heat pump type hot water heater that stores and supplies. This hot water heater is basically equipped with an entire refrigeration cycle in a heat source machine installed outdoors, and a heat exchanger for water heating of the refrigeration cycle (in the heating operation of the air conditioner, indoor heat exchange that becomes a condenser) The heat of the refrigerant is transmitted to the water in a tank that is installed separately from the heat source machine, and hot water is made and supplied to the tank. Water in the tank is circulated by a pump between the tank and a heat exchanger for water heating of the heat source unit. Carbon dioxide is generally used as a refrigerant in the refrigeration cycle of a water heater.
この熱源機の制御装置（制御基板）に、上記と同様な電源の周波数測定回路１６を設置し、空気調和機１００と同様に、制御装置が電力の需給バランス状態を判定し、電力の需給バランスが崩れたと判定したならば、直ちに電力の需給バランスを整える運転を行うものとする。ただし、電力の需給バランスを整える運転動作は、上記した空気調和機１００とは異ならせてもよい。
A power source
ヒートポンプ給湯機では、所定時間に所定温度のお湯を所定量タンク内に作るために、前日の残湯が含まれるタンク内の水の温度（水温）や外気温といった毎晩異なる負荷条件に対して、効率よく、すなわち消費電力をより小さくした運転ができるよう圧縮機の回転数が変更可能であるが、１回の湯沸し運転では、圧縮機の運転開始直後や停止直前、または冬場における空気用熱交換器（空気調和機の暖房運転では、蒸発器となる室外熱交換器に相当）の除霜運転を除き、通常は、湯沸しが完了するまで、負荷条件に基づき効率を優先して決定された回転数にて連続的に運転される。 In a heat pump water heater, in order to make a predetermined amount of hot water in a predetermined amount of time in a predetermined amount of time, for the load conditions that differ from night to night, such as the temperature of the water in the tank (water temperature) and the outside temperature including the remaining hot water the previous day, The compressor rotation speed can be changed efficiently, that is, the operation can be performed with lower power consumption. However, in a single water heater operation, heat exchange for air immediately after the compressor starts or immediately before it stops or in winter Except for the defrosting operation of the air conditioner (equivalent to the outdoor heat exchanger that serves as the evaporator in the heating operation of the air conditioner), the rotation is usually determined with priority given to the efficiency until the boiling is completed. Operates continuously with numbers.
そこで、上記の空気調和機１００と同様に、圧縮機の回転数を変更して、消費電力を増減させ、電力の需給バランスを整えるようにしてもよいが、電力が供給不足の状態では、圧縮機の回転数を低下させる制御は行わずに、電源の周波数が基準周波数よりも小さくなる方向に所定範囲を逸脱する変動を制御装置が検出したら、制御装置は、直ちに圧縮機を停止して、湯沸し運転を一旦停止する。そして、電力の需給バランスの安定が回復した（電源の周波数の対基準周波数の変動量が所定範囲内に戻った）ら、制御装置が、その時点における負荷条件に対して、最も効率よく湯沸し運転が可能となる圧縮機の回転数を決定し、その回転数にて湯沸し完了まで連続的に運転するようにしてもよい。
Therefore, as with the
このようにヒートポンプ給湯機に適用させて、これを広く普及させることで、深夜電力の需給バランスの安定化に大きく貢献できる。これにより深夜電力の品質が安定するとともに、電力系統５０においては、風力発電設備１０６を最大限に活用して回転型発電機１０４の運転を深夜電力需要に応じて最小限にとどめ、燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑えることができるようになる。
In this way, by applying it to a heat pump water heater and spreading it widely, it can greatly contribute to the stabilization of the supply and demand balance of midnight power. This stabilizes the quality of the late-night power, and in the
また、圧縮式冷凍サイクルを利用した他の冷凍サイクル装置として、冷凍冷蔵庫への適用も有効である。近年では、省エネルギー化を背景に、回転数が変更可能な圧縮機を搭載する冷蔵庫の普及が拡大してきている。このため、圧縮機の回転数を変更して冷蔵庫の消費電力を増減させることも可能である。そこで、冷蔵庫の制御装置（制御基板）に、空気調和機１００と同様な電源の周波数測定回路１６を設置し、その制御装置が電力の需給バランス状態を判定し、電力の需給バランスが崩れたと判定したならば、直ちに電力の需給バランスを整える運転を行うものとする。
Moreover, application to a refrigerator-freezer is also effective as another refrigeration cycle apparatus using a compression refrigeration cycle. In recent years, with the background of energy saving, the spread of refrigerators equipped with a compressor whose rotation speed can be changed has been increasing. For this reason, it is also possible to increase / decrease the power consumption of a refrigerator by changing the rotation speed of a compressor. Therefore, the
ただし、冷蔵庫においては、圧縮機の回転数を変化させ消費電力を増減させることにより、庫内の温度管理が不安定となって、貯蔵する食品に悪影響を及ぼしてはならないので、圧縮機の回転数変更の指標とする目標運転電流設定に用いる、電力の需給バランスを整える運転を開始する直前もしくは開始時点の運転電流に乗ずる比率を、空気調和機１００の場合よりも緩和して、圧縮機の回転数の大幅な変更は避けるようにする。特に、電力が供給不足の状態で、圧縮機の回転数を低下させる場合では、空気調和機１００では、運転電流の低減割合を７５％や６０％としたが、冷蔵庫においては、これを最も低減する場合でも８０％とする。そして、運転中の圧縮機の停止措置はとらないものとする。このようにして、電力の需給バランスを整える運転中に、貯蔵する食品に悪影響が及ぶことを避ける。
However, in a refrigerator, changing the number of revolutions of the compressor to increase or decrease the power consumption makes the temperature control in the cabinet unstable and should not adversely affect the food to be stored. The ratio of multiplying the operating current immediately before or at the start of the operation for adjusting the power supply / demand balance, which is used for setting the target operating current as an index for changing the number, is less than in the case of the
また、冷蔵庫が連続的ではなく段階的に圧縮機の回転数を変更するものであれば、電力供給不足の場合であれば一段階低い回転数に、電力供給過剰の場合であれば、一段落高い回転数にするというように、大幅な圧縮機の回転数の変更は行わないようにする。冷蔵庫の場合では、庫内の食品の保護を優先する必要があるため、極端な消費電力の増減は困難であるが、これを普及率の高い冷蔵庫に広く普及させることで、台数効果により、電力の需給バランスの安定化に大きく貢献できる。特に、電力の供給不足が問題となる夏季の昼間には有効である。これにより電力品質が安定するとともに、電力系統５０においては、風力発電設備１０６と太陽光発電設備１０５を最大限に活用して、回転型発電機１０４の運転を最小限にとどめ、燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑えることができるようになる。
Also, if the refrigerator changes the rotation speed of the compressor in stages rather than continuously, the rotation speed will be one step lower if power supply is insufficient, and one paragraph higher if power supply is excessive. Do not change the number of revolutions of the compressor significantly, such as the number of revolutions. In the case of refrigerators, it is necessary to prioritize the protection of food in the cabinet, so it is difficult to increase or decrease the power consumption.However, by spreading this widely in refrigerators with a high penetration rate, Can greatly contribute to the stabilization of the supply and demand balance. This is particularly effective during the daytime in summer, when power supply is insufficient. As a result, the power quality is stabilized, and the
また、冷凍冷蔵庫は家庭用に限らず、業務用冷凍冷蔵庫にも適用し、さらに圧縮式冷凍サイクルを用いた業務用のショーケースや自動販売機にも適用して、これを広く普及させることで、電力の需給バランスの安定化に大きく貢献できる。これにより電力品質が安定するとともに、電力系統５０においては、風力発電設備１０６と太陽光発電設備１０５を最大限に活用して、回転型発電機１０４の運転を最小限にとどめ、燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑えることができるようになる。
In addition, the refrigerator / refrigerator is not limited to home use, but can be applied to commercial refrigerators / refrigerators and also to commercial showcases and vending machines using a compression refrigeration cycle. , Can greatly contribute to the stabilization of the electricity supply-demand balance. As a result, the power quality is stabilized, and the
さらには、このように需要側の電化機器（冷凍サイクル装置）が、消費電力を電力の需給バランス状態に応じて増減させる電力の需給バランスを整える運転を行うことにより、電力の供給側である電力系統５０においては、電力の供給不足を避けるための余剰電力となるかもしれない電力を発電する必要がなくなる。これにより、回転型発電機１０４が燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑えることができるようになる。
Furthermore, the electric appliance (refrigeration cycle device) on the demand side performs the operation to adjust the supply / demand balance of the power to increase / decrease the power consumption according to the supply / demand balance state of the power in this way. In the
以上のように、電力の需給バランスを整える運転を可能とする上記した冷凍サイクル装置を広く普及させることで、風力発電設備１０６や太陽光発電設備１０５といった自然エネルギーを使って発電する発電設備を最大限に活用して、回転型発電機１０４の運転を最小限にとどめられ、また、余剰電力となるかもしれない電力の発電を必要としない電力系統５０が実現でき、回転型発電機１０４が燃料を燃焼するときに生じる二酸化炭素の排出を極力抑え、地球温暖化防止に大きく貢献できる。
As described above, the above-described refrigeration cycle apparatus capable of operating to balance the supply and demand of electric power is widely used, so that power generation facilities that generate power using natural energy, such as wind
１ 圧縮機、２ 吐出配管、３ 吸入配管、４ アキュームレータ、５ 冷媒流路切換弁（四方弁）、６ 室内熱交換器、７ 減圧装置（膨張弁）、８ 室外熱交換器、９ 室内ファン、１０ 室外ファン、１１ａ 室内外接続配管（液側）、１１ｂ 室内外接続配管（ガス側）、１２ 室内側制御装置、１３ 室内外連絡ケーブル、１４ 室外側制御装置、１５ 圧縮機駆動回路、１６ 電源の周波数測定回路、１７ 吐出温度サーミスタ、１８ 室温サーミスタ、２０ 室内管温サーミスタ、２１ 室外管温サーミスタ、２２ 電源プラグ、２３ 表示手段、２３ａ 運転ランプ、２３ｂ 表示ランプ、２４ リモコン受信部、２５ 外部操作装置（リモコン）、３０ 筐体、３１ 前面パネル、３２ 吸込口、３３吹出口、３４ 上下風向調整板、３５ 左右風向調整板、３６ 表記部、５０ 電力系統、５１ 電源の交流電圧波形、５２ａ〜５２ｃ 電圧ゼロ点、５３ 出力信号、１００ 空気調和機、１０１ 室内機、１０２ 室外機、１０３ 住宅（電力需要側）、１０４、１０４ａ〜１０４ｃ 回転型発電機、１０５ 太陽光発電設備、１０６ 風力発電設備、１０７ 電力送電線、２０１ 室内制御マイコン、２０２ リアクタ、２０３ ＰＡＭ手段、２０４ ダイオードブリッジ、２０５ 平滑コンデンサ、２０６ ＩＰＭ（インバータ部）、２０７ 電源ゼロクロス回路、２０８ トランスカレント（電流センサ）、２０９ 室外制御マイコン、２１０、２１１ クロック信号発振回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor, 2 discharge piping, 3 suction piping, 4 accumulator, 5 refrigerant | coolant flow path switching valve (four-way valve), 6 indoor heat exchanger, 7 decompression device (expansion valve), 8 outdoor heat exchanger, 9 indoor fan, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Outdoor fan, 11a Indoor / outdoor connection piping (liquid side), 11b Indoor / outdoor connection piping (gas side), 12 Indoor control device, 13 Indoor / outdoor communication cable, 14 Outdoor control device, 15 Compressor drive circuit, 16 Power supply Frequency measurement circuit, 17 discharge temperature thermistor, 18 room temperature thermistor, 20 indoor tube temperature thermistor, 21 outdoor tube temperature thermistor, 22 power plug, 23 display means, 23a operation lamp, 23b display lamp, 24 remote control receiver, 25 external operation Device (remote control), 30 Case, 31 Front panel, 32 Suction port, 33 Air outlet, 34 Vertical air direction adjustment plate, 35 Left and right Wind direction adjusting plate, 36 Notation part, 50 Power system, 51 AC voltage waveform of power source, 52a-52c Zero voltage point, 53 Output signal, 100 Air conditioner, 101 Indoor unit, 102 Outdoor unit, 103 Housing (Power demand side) 104, 104a to 104c Rotary generator, 105 Solar power generation facility, 106 Wind power generation facility, 107 Power transmission line, 201 Indoor control microcomputer, 202 Reactor, 203 PAM means, 204 Diode bridge, 205 Smoothing capacitor, 206 IPM ( Inverter section), 207 power zero cross circuit, 208 transcurrent (current sensor), 209 outdoor control microcomputer, 210, 211 clock signal oscillation circuit.
Claims (5)
マイクロコンピュータを装備して、当該空気調和機の運転を制御する制御装置と、
この制御装置に設けられ、当該空気調和機に入力された電源の交流電圧の電圧ゼロ点を検出する電源ゼロクロス回路と、
この電源ゼロクロス回路と前記マイクロコンピュータで構成され、前記電源ゼロクロス回路が検出した電圧ゼロ点の間隔から前記マイクロコンピュータが前記電源の交流電圧の周期を捉えることで、電源の周波数を測定する電源の周波数測定回路と、
内部に室内熱交換器と室内ファンを有し、前記室内ファンの回転により室内空気を吸い込む吸込口、前記室内熱交換器を通過して前記室内熱交換器内を流れる冷媒と熱交換した後の前記室内空気である調和空気を室内に吹き出す吹出口、が形成された室内機と、
前記吹出口から吹き出される調和空気の方向を調整する風向調整板と、を備え、
前記制御装置が、
前記電源の周波数測定回路が測定した所定時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値を基準周波数としてこの基準周波数を更新していくとともに、この基準周波数に対する前記電源の周波数測定回路が測定した電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値の変動量を求め、当該空気調和機が冷房運転時に、前記電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値が前記基準周波数より小さくなる方向に変動して前記変動量が所定範囲を逸脱した場合には、前記圧縮機の回転数を低下させるとともに、前記風向調整板をスイングさせることを特徴とする空気調和機。 An air conditioner using a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated by a compressor having a variable rotation speed,
A control device equipped with a microcomputer to control the operation of the air conditioner;
A power supply zero cross circuit that is provided in the control device and detects a voltage zero point of the AC voltage of the power supply input to the air conditioner,
The frequency of the power supply, which is composed of this power supply zero-cross circuit and the microcomputer, and that measures the frequency of the power supply by the microcomputer capturing the period of the AC voltage of the power supply from the interval of the voltage zero point detected by the power supply zero-cross circuit A measurement circuit;
After having an indoor heat exchanger and an indoor fan inside, a suction port for sucking indoor air by rotation of the indoor fan, and after exchanging heat with the refrigerant passing through the indoor heat exchanger and flowing in the indoor heat exchanger An indoor unit formed with a blowout port for blowing out conditioned air, which is the room air, into the room;
A wind direction adjusting plate for adjusting the direction of conditioned air blown out from the outlet,
The control device is
The reference frequency is updated with the average value of the frequency of the power supply from the predetermined time before the present time measured by the frequency measurement circuit of the power supply as a reference frequency, and the frequency measurement circuit of the power supply for this reference frequency measures Obtain the latest value of the frequency of the power source or the average amount of fluctuation of the frequency of the power source from a time shorter than the predetermined time to the present, and when the air conditioner is in cooling operation, the latest value of the frequency of the power source Alternatively, when the average value of the frequency of the power supply from before a time shorter than the predetermined time to the present time fluctuates in a direction that becomes smaller than the reference frequency and the fluctuation amount deviates from the predetermined range, An air conditioner characterized by lowering the rotational speed and swinging the wind direction adjusting plate.
マイクロコンピュータを装備して、当該空気調和機の運転を制御する制御装置と、
この制御装置に設けられ、当該空気調和機に入力された電源の交流電圧の電圧ゼロ点を検出する電源ゼロクロス回路と、
この電源ゼロクロス回路と前記マイクロコンピュータで構成され、前記電源ゼロクロス回路が検出した電圧ゼロ点の間隔から前記マイクロコンピュータが前記電源の交流電圧の周期を捉えることで、電源の周波数を測定する電源の周波数測定回路と、
内部に室内熱交換器と室内ファンを有し、前記室内ファンの回転により室内空気を吸い込む吸込口、前記室内熱交換器を通過して前記室内熱交換器内を流れる冷媒と熱交換した後の前記室内空気である調和空気を室内に吹き出す吹出口、が形成された室内機と、
前記吹出口から吹き出される調和空気の方向を調整する風向調整板と、を備え、
前記制御装置が、
前記電源の周波数測定回路が測定した所定時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値を基準周波数としてこの基準周波数を更新していくとともに、この基準周波数に対する前記電源の周波数測定回路が測定した電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値の変動量を求め、
当該空気調和機が冷房運転時に、前記電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値が前記基準周波数より小さくなる方向に変動して前記変動量が所定範囲を逸脱した場合には、前記圧縮機の回転数を低下させるとともに、前記室内ファンの風量を高める制御を行うことを特徴とする空気調和機。 An air conditioner using a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated by a compressor having a variable rotation speed,
A control device equipped with a microcomputer to control the operation of the air conditioner;
A power supply zero cross circuit that is provided in the control device and detects a voltage zero point of the AC voltage of the power supply input to the air conditioner,
The frequency of the power supply, which is composed of this power supply zero-cross circuit and the microcomputer, and that measures the frequency of the power supply by the microcomputer capturing the period of the AC voltage of the power supply from the interval of the voltage zero point detected by the power supply zero-cross circuit A measurement circuit;
After having an indoor heat exchanger and an indoor fan inside, a suction port for sucking indoor air by rotation of the indoor fan, and after exchanging heat with the refrigerant passing through the indoor heat exchanger and flowing in the indoor heat exchanger An indoor unit formed with a blowout port for blowing out conditioned air, which is the room air, into the room;
A wind direction adjusting plate for adjusting the direction of conditioned air blown out from the outlet,
The control device is
The reference frequency is updated with the average value of the frequency of the power supply from the predetermined time before the present time measured by the frequency measurement circuit of the power supply as a reference frequency, and the frequency measurement circuit of the power supply for this reference frequency measures Determine the amount of fluctuation in the average value of the frequency of the power source from the latest value of the frequency of the power source or the time before the predetermined time to the present,
When the air conditioner is cooling operation, vary in the direction in which the average value of the frequency of the power supply up to the present is less than the reference frequency from the previous time shorter than the latest value or the predetermined time frequency of the power supply the If the variation amount deviates from the predetermined range, the rotational speed causes the low Do compressors, air conditioner you and performs control to increase the air volume of the indoor fan.
マイクロコンピュータを装備して、当該空気調和機の運転を制御する制御装置と、
この制御装置に設けられ、当該空気調和機に入力された電源の交流電圧の電圧ゼロ点を検出する電源ゼロクロス回路と、
この電源ゼロクロス回路と前記マイクロコンピュータで構成され、前記電源ゼロクロス回路が検出した電圧ゼロ点の間隔から前記マイクロコンピュータが前記電源の交流電圧の周期を捉えることで、電源の周波数を測定する電源の周波数測定回路と、
内部に室内熱交換器と室内ファンを有し、前記室内ファンの回転により室内空気を吸い込む吸込口、前記室内熱交換器を通過して前記室内熱交換器内を流れる冷媒と熱交換した後の前記室内空気である調和空気を室内に吹き出す吹出口、が形成された室内機と、
前記吹出口から吹き出される調和空気の方向を調整する風向調整板と、
室内に居る人を検知する人体検知センサと、を備え、
前記制御装置が、
前記電源の周波数測定回路が測定した所定時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値を基準周波数としてこの基準周波数を更新していくとともに、この基準周波数に対する前記電源の周波数測定回路が測定した電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値の変動量を求め、
当該空気調和機が冷房運転時に、前記電源の周波数の最新値もしくは前記所定時間よりも短い時間前から現在に至るまでの電源の周波数の平均値が前記基準周波数より小さくなる方向に変動して前記変動量が所定範囲を逸脱した場合には、前記圧縮機の回転数を低下させるとともに、前記人体検知センサが検知した人に向かって前記調和空気を送るように前記風向調整板の向きを制御することを特徴とする空気調和機。 An air conditioner using a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated by a compressor having a variable rotation speed,
A control device equipped with a microcomputer to control the operation of the air conditioner;
A power supply zero cross circuit that is provided in the control device and detects a voltage zero point of the AC voltage of the power supply input to the air conditioner,
The frequency of the power supply, which is composed of this power supply zero-cross circuit and the microcomputer, and that measures the frequency of the power supply by the microcomputer capturing the period of the AC voltage of the power supply from the interval of the voltage zero point detected by the power supply zero-cross circuit A measurement circuit;
After having an indoor heat exchanger and an indoor fan inside, a suction port for sucking indoor air by rotation of the indoor fan, and after exchanging heat with the refrigerant passing through the indoor heat exchanger and flowing in the indoor heat exchanger An indoor unit formed with a blowout port for blowing out conditioned air, which is the room air, into the room;
A wind direction adjusting plate for adjusting the direction of the conditioned air blown out from the air outlet;
A human body detection sensor for detecting a person in the room,
The control device is
The reference frequency is updated with the average value of the frequency of the power supply from the predetermined time before the present time measured by the frequency measurement circuit of the power supply as a reference frequency, and the frequency measurement circuit of the power supply for this reference frequency measures Determine the amount of fluctuation in the average value of the frequency of the power source from the latest value of the frequency of the power source or the time before the predetermined time to the present ,
When the air conditioner is cooling operation, vary in the direction in which the average value of the frequency of the power supply up to the present is less than the reference frequency from the previous time shorter than the latest value or the predetermined time frequency of the power supply the When the fluctuation amount deviates from a predetermined range, the rotational speed of the compressor is decreased, and the direction of the wind direction adjusting plate is controlled so as to send the conditioned air toward the person detected by the human body detection sensor. An air conditioner characterized by that.
前記マイクロコンピュータが、前記電源ゼロクロス回路が検出した電圧ゼロ点の間隔における前記クロック発振回路から発生されるクロック信号の数量をカウントすることで、前記電源の交流電圧の周期を捉えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気調和機。 The microcomputer has a clock oscillation circuit for generating a clock signal,
The microcomputer captures the period of the AC voltage of the power supply by counting the number of clock signals generated from the clock oscillation circuit in the interval of the voltage zero point detected by the power supply zero-cross circuit. The air conditioner according to any one of claims 1 to 3 .
この圧縮機駆動回路が、前記ＰＡＭ手段もしくはインバータ部のスイッチング素子のスイッチング制御に使用するゼロクロス回路を装備するものであって、
前記電源の周波数測定回路の電源ゼロクロス回路として、前記圧縮機駆動回路のゼロクロス回路を利用していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気調和機。 The control device includes a compressor drive circuit that has PAM means or an inverter unit to control the operation of the compressor,
This compressor drive circuit is equipped with a zero cross circuit used for switching control of the switching element of the PAM means or the inverter unit,
The air conditioner according to any one of claims 1 to 4 , wherein a zero-cross circuit of the compressor driving circuit is used as a power-supply zero-cross circuit of the frequency measurement circuit of the power source.
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