JP6087698B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、室外ユニットが備える発電機の発電電力を、室内ユニットを含む負荷に供給する自立運転が可能な空気調和システムに関する。

従来、発電・空調システムにおいて、発電機能付きエンジン駆動式ヒートポンプ装置と、エンジンを始動するためのバッテリーとを備え、停電時等の非常時に、バッテリーの電力によってエンジンを始動して、発電機の発電電力を供給可能にしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２３６４１７号公報

ところで、バッテリーの寿命は、バッテリーが使用される際の周囲の温度によって大きく影響されることが知られている。上記従来の発電・空調システムのように、停電時等のみに使用されるバッテリーは、バッテリーが設置された場所の温度環境によっては、通常よりも速く寿命に達してしまうことがあり、普段は使用されることもないため、停電時等にバッテリーを使用して発電機を運転しようとしても、エンジンを始動できず、発電を行えないことが考えられる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、空気調和システムにおいて、バッテリーの寿命を正確に推定し、寿命に達したことを知らせることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、室外熱交換器を有する室外ユニット、及び、室内熱交換器を有する室内ユニットを有し、前記室外ユニットが、前記圧縮機を駆動するエンジン、前記エンジンで駆動される発電機、及び、前記発電機の発電電力を商用系統に出力する系統連系インバータを備え、前記発電機の発電電力を商用系統に系統連系させて前記室内ユニットを含む負荷に電力を供給する通常運転と、停電時に前記商用系統から切り離された状態で前記発電機の発電電力を前記室内ユニットを含む負荷に供給する自立運転とが可能な空気調和システムにおいて、前記室外ユニットは、前記自立運転を開始する際に前記エンジンの始動に用いられるバッテリーと、前記バッテリーの周囲の温度を計測するセンサとを有し、前記室外ユニットの筺体は、前記圧縮機、前記エンジン及び前記発電機が配置される機械室を下段に有するとともに、前記室外熱交換器が配置されて外気との熱交換が行われる熱交換室を上段に有し、前記バッテリー及び前記センサは、前記熱交換室に配置され、前記センサで検出された温度に基づく温度−時間積算値が所定の値に達すると、前記バッテリーが寿命に達したことを報知することを特徴とする。

また、本発明は、前記バッテリー及び前記センサは、前記熱交換室に配置される電装箱の内部に設けられることを特徴とする。
また、本発明は、前記電装箱は、前記熱交換室の一側面の近傍に配置されることを特徴とする。
さらに、本発明は、前記センサによる温度の検出は所定時間毎に行われ、前記温度の検出の度に、当該温度は、前記バッテリーに対する温度の影響を示す劣化度に換算され、当該劣化度が積算された値に基づいて前記バッテリーの寿命が判別されることを特徴とする。

本発明によれば、空気調和システムにおいて、バッテリーの寿命を正確に推定し、寿命に達したことを知らせることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和システムを示す回路図である。 通常運転時の空気調和システムの電力系統を模式的に示す図である。 商用系統の電力供給が断たれた直後における電力の供給を示す模式図である。 自立運転時の電力の供給を示す模式図である。 室外ユニットの斜視図である。 室外ユニットを右側から見た側面図である。 バッテリーの温度とバッテリーの寿命との関係を示す図である。 温度と劣化度とを対応づけるテーブルの構成例を示す図である。 バッテリーの寿命を推定して警告する処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和システムを示す回路図である。
空気調和システム１は、ビルや学校等の施設に設置されるシステムであり、室外ユニット２と室内ユニット３とを有している。室外ユニット２と室内ユニット３とは、液管４ａおよびガス管４ｂからなるユニット間配管４で接続され、これによって空調運転を行うための冷凍サイクル回路が構成される。室外ユニット２には、ガスエンジン１０（エンジン）と、このガスエンジン１０の駆動力により発電を行う発電機１１と、ガスエンジン１０の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機１２とが収容されている。このガスエンジン１０は、燃料調整弁７を経て供給されるガスなどの燃料と、スロットル弁８を経て供給される空気との混合気を燃焼させて駆動力を発生する。

室内ユニット３は、複数の室内ユニット３ａ，３ｂ，３ｃ（室内機）を備えて構成される。本実施の形態では、室内ユニット３ａ，３ｂ（他の室内機）は、室内ユニット３ｃ（一の室内機）よりも優先度が高い空調設備であり、停電時には優先して運転される。室内ユニット３ａ，３ｂ，３ｃには、室内ユニット３ａ，３ｂ，３ｃを操作するためのリモコン５がそれぞれ設けられている。なお、図１では、電力が供給される線を太線で示している。

圧縮機１２は、容量が異なる大及び小の圧縮機１２ａ，１２ｂで構成され、２台が並列に、ガスエンジン１０に対し、それぞれ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂを介して接続されている。電磁クラッチ１４ａ，１４ｂによって圧縮機１２ａ，１２ｂとガスエンジン１０との接続が切り替えられることで、空調の負荷に応じて圧縮機１２ａ，１２ｂの駆動が制御される。これら圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃは、プレート式熱交換器３１、四方弁１５、室外熱交換器１７の順に接続され、この室外熱交換器１７には、液管４ａを介して、各室内ユニット３の膨張弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、及び、室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃが接続され、室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃには、ガス管４ｂを介して、四方弁１５が接続され、この四方弁１５には、圧縮機１２ａ，１２ｂが接続されている。室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃには、直流モーターによって駆動される送風機６ａ，６ｂ，６ｃ（室内送風機）がそれぞれ設けられている。
また、圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃおよび吸込管１２ｄが、バイパス管１８で接続され、このバイパス管１８に、アンロード用のバイパス弁２０が接続されている。本構成では、上記した各機器を備えて冷媒回路が形成されている。

圧縮機１２ａ，１２ｂが駆動されると、四方弁１５の切り替え状態が暖房切り替えであれば、図１に実線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ（いずれか一方の圧縮機１２ａ，１２ｂの場合も含む）、四方弁１５、室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、膨張弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、室外熱交換器１７の順に冷媒が循環し、室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃでの冷媒凝縮熱により室内が暖房される。これとは反対に、四方弁１５が冷房切り替えであれば、図１に破線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室外熱交換器１７、膨張弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃの順に冷媒が循環し、この室内熱交換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃでの冷媒蒸発熱により室内が冷房される。
なお、室内ユニット３ａ〜３ｃは並列接続されるため、各室内ユニット３ａ〜３ｃへ個別に冷媒を供給することができ、各室内ユニット３ａ〜３ｃを各々独立して運転することが可能である。

次に、ガスエンジン１０の冷却装置について説明する。
このガスエンジン１０は水冷式であり、このガスエンジン１０のウォータージャケットを循環した冷却水は、第１の三方弁２２、逆潮流ヒータ２３および第２の三方弁２４を経て、ラジエータ２５に供給される。このラジエータ２５は、室外熱交換器１７と併設されており、これらは同一の送風機２６により送られる空気によって空冷され、このラジエータ２５を経た冷却水は、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れて、ガスエンジン１０のウォータージャケットに戻される。
排ガス熱交換器２９には、ガスエンジン１０の排気ガスが通され、この排気ガスは、排気トップ３０を経て、室外ユニット２の外に排出される。

上述した第１の三方弁２２は冷却水温度で自動的に切り替えられる。すなわち、冷却水温度が所定温度よりも低い場合、ガスエンジン１０のウォータージャケットからの冷却水を、ラジエータ２５をバイパスさせ、直接、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９に導いて、上記ウォータージャケットに戻す。
第２の三方弁２４は、例えば暖房運転時に切り替えられ、冷却水を、ラジエータ２５をバイパスし、プレート式熱交換器３１を経て、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れ、ウォータージャケットに戻される。

次に、電力系統について説明する。ここで、図２は、空気調和システム１の電力系統を模式的に示している。なお、図２は、電力が流れる線を実線で示し、電力が流れない線を破線で示している。
図１及び図２に示すように、本実施の形態の空気調和システム１では、発電機１１を、電力会社の電力系統である商用系統３６（商用電源とも称する）に系統連系することにより、発電機１１の発電電力を、商用系統３６の電力とともに、室外ユニット２、室内ユニット３および他の電力負荷３８に供給することができる。
この場合、室外ユニット２および室内ユニット３は、空気調和システム１の自己消費（自己電力消費）の電力負荷に相当しており、他の電力負荷３８は、空気調和に関係しない電力負荷（非空調装置）に相当しており、これらの電力負荷が需要家負荷を構成している。他の電力負荷３８は、設置場所やユーザーの希望に応じて適宜に接続される需要家負荷であり、以下、「他の需要家負荷」３８と表記する。本実施形態の他の需要家負荷３８は、室内を照らす照明装置となっている。
なお、需要家負荷は上記のものに限定されるものではなく、例えば、更に別の電力負荷を接続するように構成しても良い。

商用系統３６は、商用電源線（いわゆる電灯線）である上流側給電ライン５１ａを介して室外ユニット２内の電源切替盤５２に接続されており、この商用系統３６と電源切替盤５２との間には、商用系統３６側から順に電力検出器４３とブレーカ３７が設けられている。室内ユニット３ｃは、上流側給電ライン５１ａから分岐した電源線５３に接続されている。
電源切替盤５２は、上流側給電ライン５１ａが接続される第１端子５２ａ（通常運転用端子）と、発電機１１の発電電力が供給される後述する電源線３４ｂが接続される第２端子５２ｂ（自立運転用端子）と、室内ユニット３ａ，３ｂおよび他の需要家負荷３８などが接続される下流側給電ライン５１ｂが接続される第３端子５２ｃ（給電用端子）とを備え、第３端子５２ｃの接続先を、第１端子５２ａと第２端子５２ｂとのいずれか一方に切り替えるスイッチ回路として機能する。
このため、第３端子５２ｃと第１端子５２ａとを接続することにより、商用系統３６から商用電力（本実施形態では２００Ｖの交流電力）を下流側給電ライン５１ｂに供給することができ、第３端子５２ｃと第２端子５２ｂとを接続することにより、発電機１１の発電電力を下流側給電ライン５１ｂに供給することができる。

つまり、電源切替盤５２は、下流側給電ライン５１ｂへの電力源を、商用系統３６と発電電力の系統との間で切り替える切替手段として機能する。この下流側給電ライン５１ｂに供給された電力は、電源線４１を介して室外側コントローラ３９にも供給され、この電力により圧縮機１２や送風機２６等を駆動可能に構成されている。
商用系統３６及び系統連系インバータ３３は、電源切替盤５２の一次側に接続され、室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の電力負荷３８は電源切替盤５２の二次側に接続されている。

このように、この空気調和システム１では、商用系統３６と発電電力の系統とを切り替える電源切替盤５２を備え、この電源切替盤５２に、室外ユニット２、室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の需要家負荷３８を接続することによって、商用系統３６及び室外ユニット２の発電機１１から供給される電力を利用して、室外ユニット２、室内ユニット３及び他の需要家負荷３８を駆動する通常運転と、商用系統３６から切り離して発電機１１の発電電力によって室外ユニット２、室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の需要家負荷３８を駆動する自立運転と、を選択的に行うことが可能に構成されている。

次いで、発電電力の系統について説明する。
発電機１１の発電電力は、電力線３２を介して系統連系インバータ３３に出力される。系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電電力である三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して、直流電力に変換した後、２００Ｖの交流の電力に再度変換して電源線３４（発電電力出力線）に出力する。
この電源線３４は、系統連系用の電源線３４ａと、自立運転用の電源線３４ｂとに分岐し、系統連系用の電源線３４ａは、室外側コントローラ３９を含む室外ユニット２に電力を供給する電源線４１を介して下流側給電ライン５１ｂに接続される。また、図１に示すように、系統連系用の電源線３４ａと下流側給電ライン５１ｂとの間には、漏電時に遮断される漏電ブレーカ３４Ｘが配設されている。
なお、発電電力の一部は、図２に示す電源線４７ｂを介してバッテリー４９に供給され、バッテリー４９に発電電力が蓄電されるように構成されている。

自立運転用の電源線３４ｂは、上述した電源切替盤５２の第２端子５２ｂに接続されている。このため、上述したように、電源切替盤５２の第２端子５２ｂと第３端子５２ｃとが接続されることによって、電源切替盤５２を介して発電電力を下流側給電ライン５１ｂに直接供給させることができる。
ここで、自立運転用の電源線３４ｂには、当該電源線３４ｂに発電電力を流す際にオンにされる自立用リレー３４ｃが設けられており、系統連系用の電源線３４ａにも、当該電源線３４ａに発電電力を流す際にオンにされる連系用リレー３４ｄが設けられている。

系統連系インバータ３３は、室外ユニット２の室外側コントローラ３９（制御部）に、通信線４０を介して通信可能に接続されるとともに、電力が逆潮流しないように、上述した逆潮流ヒータ２３に適宜に電力を供給する。室外側コントローラ３９は、系統連系用の電源線３４ａを介して発電電力を受け取ることが可能な構成に加え、商用系統３６から電源線４１を介して動作電源を得ることができ、通信線４２を介して各室内ユニット３の室内側コントローラに通信可能に接続されている。
この室外側コントローラ３９は、電源線５４を介してバッテリー４９の電力が直接供給される自立制御部３９ａを備えている。

また、室外側コントローラ３９は、商用系統３６及び室外ユニット２の発電機１１から供給される電力で室外ユニット２、室内ユニット３及び他の需要家負荷３８を駆動する通常運転を行う通常運転モードと、停電時等に商用系統３６から切り離されて発電機１１の発電電力によって室外ユニット２、室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の需要家負荷３８を駆動する自立運転を行う自立運転モードとのいずれかに動作モードを切り替える制御を行う。
自立制御部３９ａには、ユーザー等が手動で操作する手動スイッチである自立運転切り替えスイッチ５６（自立運転スイッチ）が接続され、自立運転切り替えスイッチ５６が操作されることで、自立制御部３９ａが自立運転モードへの切り替え動作を開始する。

バッテリー４９の電力が供給される電源線５４には、電源線４８（図１）を介してガスエンジン１０のセルモーター（不図示）がつながっており、室外側コントローラ３９の制御の下、バッテリー４９の電力でセルモーターを駆動し、ガスエンジン１０を始動させることができる。
室外側コントローラ３９は、上述したように、室外ユニット２の各機器（例えば、ガスエンジン１０、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂ、送風機２６、バッテリー４９、及び、電源切替盤５２等）の動作を中枢的に制御する制御部として機能する。

系統連系インバータ３３には、通信線４４を介して系統連系盤４５が接続され、この系統連系盤４５には、通信線４６を介して、商用系統３６とブレーカ３７との間に設置された電力検出器４３（以下、第１電力検出器４３と言う）が接続されている。第１電力検出器４３は、商用系統３６に供給される電力値をリアルタイムに取得し、この取得した電力値データは、系統連系盤４５を介して、系統連系インバータ３３に入力され、通信線４０を通じて室外側コントローラ３９に送られる。系統連系盤４５は、図示は省略するが、ＯＶＧＲ／ＲＰＲ（地絡過電圧継電器／逆電力継電器）、ＵＰＲ（不足電力継電器）、Ｗ／ＴＤ（ワット・トランスデューサ）等を備え、受信した第１電力検出器４３からの信号とともに、ＯＶＧＲ／ＲＰＲ、ＵＰＲ、Ｗ／ＴＤからの信号を系統連系インバータ３３に送信するようになっている。このため、系統連系インバータ３３は、商用系統３６の情報を得ることができる。

系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電量を制御する機能を有し、必要に応じ、発電量を減少または増大させる。例えば、室内ユニット３の空調要求に応じた圧縮機１２ａ，１２ｂの負荷の増大、及び、他の需要家負荷３８の増大に応じて発電要求が増大した場合に、発電機１１の発電量を増大させる。この場合、需要家負荷は、第１電力検出器４３、系統連系盤４５、系統連系インバータ３３および室外側コントローラ３９により常時監視されている。
また、系統連系インバータ３３は、自身の出力電力、つまり、電源線５４に供給される電力を検出する電力検出器３３ａ（以下、第２電力検出器３３ａと言う）を有している。

続いて、この空気調和システム１の基本動作を説明する。
図２は通常運転時（通常運転モード）の空気調和システム１を示している。
通常運転モードは、商用系統３６から電力が供給されている場合の動作モードであり、このモードでは、図２に示すように、電源切替盤５２は第１端子５２ａ側に切り替えられる。このため、商用系統３６から供給される電力は、上流側給電ライン５１ａ、下流側給電ライン５１ｂ及び電源線４１（図１参照）などを介して、室外ユニット２の各部、室内ユニット３ａ〜３ｃ及び他の需要家負荷３８に供給される。また、発電機１１が発電した電力は、系統連系インバータ３３の出力線である電源線３４、系統連系用の電源線３４ａ及び電源線４１からなる電源線６１（図２参照）を介して下流側給電ライン５１ｂに流れ、室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の需要家負荷３８に供給される。
ここで、室内ユニット３ａ，３ｂに供給される電力の大部分は、送風機６ａ，６ｂ（図１参照）で消費される。送風機６ａ，６ｂの手前には、系統連系インバータ３３からの交流電力を直流に変換するコンバータが設けられている。
また、この通常運転時には、発電機１１は、室外ユニット２を駆動するための駆動電力を全てまかなう発電電力を出力し、発電した余剰の電力を室内ユニット３及び他の需要家負荷３８に供給する。

図３は、商用系統３６の電力供給が停止した直後を示す模式図であり、図４は、自立運転時（自立運転モード）の電力供給を示す模式図である。この図３及び図４においても、電力が流れる線を実線で示し、電力が流れない線を破線で示している。
図３に示すように、停電等によって商用系統３６からの電力供給が断たれると、室外ユニット２、室内ユニット３ａ〜３ｃ、及び、他の需要家負荷３８は電力が供給されなくなって停止する。停電後にユーザーの手動操作によって自立運転切り替えスイッチ５６が「オン」に操作されると、このスイッチ５６をオンしたタイミングでバッテリー４９からの電力が自立制御部３９ａ（図１参照）に供給され、自立制御部３９ａの制御の下、バッテリー４９の電力が不図示のＤＣ／ＤＣコンバータを通してＤＣ２００Ｖとされ、室外側コントローラ３９の電源として供給される。

続いて、室外側コントローラ３９は、通常運転モードから自立運転モードに切り替える動作を開始する。この場合、まず、室外側コントローラ３９は、バッテリー４９の電力によってセルモーターを駆動し、ガスエンジン１０を始動させる。ガスエンジン１０が始動すると、発電機１１により発電が開始され、系統連系インバータ３３を通して自立電源として出力される。自立電源が出力されると、図４に示すように、電源切替盤５２は、自立運転用端子である第２端子５２ｂ側に自動的に切り替わる。これにより、商用系統３６から系統連系インバータ３３を含む室外ユニット２が切り離され、室外ユニット２と室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の需要家負荷３８とが接続されて閉じた自立運転回路５７が形成され、自立運転が開始される。
この自立運転時には、少なくともガスエンジン１０を駆動して発電機１１で発電する運転（発電運転）を継続し、室内ユニット３ａ，３ｂのいずれかを運転する場合には、室外ユニット２内の電磁クラッチ１４ａ，１４ｂのいずれかをつないだ状態にして圧縮機１２ａ，１２ｂのいずれかを駆動して空調運転を行う。また、この自立運転時には、発電しているため、発電電力によって他の需要家負荷３８を運転すること、つまり、照明装置を作動させることもできる。

また、この自立運転時には、上流側給電ライン５１ａは電源切替盤５２によって室外ユニット２から切り離されているため、電源切替盤５２よりも上流側の商用系統３６には発電機１１の電力は供給されない。このため、自立運転の際に商用系統３６側へ逆潮流が生じることを簡単な構成で防止できるとともに、所望の室内ユニット３ａ，３ｂ及び他の需要家負荷３８を運転することができる。
したがって、発電能力が限られている発電機１１で電力を供給する場合であっても、停電時に運転したい設備を稼働させることができる。
また、停電時の混乱状態にあっても、運転したい設備をその場で選定することなく、予め選定されて自立運転回路５７に配置されている設備を速やかに稼働させることができる。

停電時に室内ユニット３ａ，３ｂを稼働させる必要が無い場合には、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂの接続が解除され、圧縮機１２ａ，１２ｂの運転が停止される。このため、需要家負荷３８だけに電力を供給したい場合に圧縮機１２ａ，１２ｂを運転する必要がなく、効率良く電力を供給できる。
また、自立運転時には、電源線６１は、発電機１１で発電されて電源切替盤５２の二次側に供給された電力を室外ユニット２側に戻す電力戻し回路として機能する。すなわち、発電機１１から下流側給電ライン５１ｂに流れた電力の一部は、電源線６１の一部を構成する電源線４１（図１参照）を通って室外ユニット２に戻り、電源線４７ａ（図１）などを介して送風機２６などの室外ユニット２の各部に供給される。この場合、バッテリー４９にも電力が供給され、自立運転中もバッテリー４９は充電される。

また、図４の状態から商用系統３６が復電すると、系統側の電力を検出する第１電力検出器４３（図１）によって復電が検出され、この検出結果が系統連系盤４５及び系統連系インバータ３３を介して室外側コントローラ３９に送られ、室外側コントローラ３９は自立運転を自動停止させる。自立運転が停止されると、室外ユニット２、室内ユニット３ａ，３ｂ、及び、他の需要家負荷３８は電力の供給が一度断たれて稼働が停止される。
商用系統３６が復電すると、電源切替盤５２は、通常運転用端子である第１端子５２ａ側に自動的に切り替わり、これにより、商用系統３６の電力が室内ユニット３ａ〜３ｃ及び他の需要家負荷３８に供給されるようになる。
その後、自立運転切り替えスイッチ５６がユーザーなどの意思によって手動で「オフ」に切り替えられると、室外側コントローラ３９は室外ユニット２の稼働を許可し、次いで室外ユニット２の主電源スイッチ等によってユーザーによる室外ユニット２の再稼働の意思が入力されると、ガスエンジン１０及び発電機１１を含む室外ユニット２が再稼働され、通常運転が開始される。これにより、通常運転時には、自立運転切り替えスイッチ５６は必ず「オフ」に切り替えられていることになるため、停電時にユーザーの意思による自立運転切り替えスイッチ５６の手動操作なしに自立運転に切り替えられてしまうことがない。

ところで、空気調和システム１は、バッテリー４９の周囲の温度に基づいてバッテリー４９の寿命を推定し、寿命に達したことを報知することが可能な構成を備えている。以下、この構成について説明する。

図５は、室外ユニット２の斜視図である。
図５に示すように、室外ユニット２は、上下に長い略箱型の筺体６０を備えている。筺体６０は、上下２段の室に区画されており、下段の室は、圧縮機１２、ガスエンジン１０、発電機１１及び冷媒配管等がまとめて配置される機械室６２ａであり、上段の室は、室外熱交換器１７（図１）が配置され、吸い込んだ外気との間で熱交換を行う熱交換室６２ｂである。
筺体６０は、機械室６２ａの底部を構成する略矩形の底板６３と、底板６３の４箇所の角部にそれぞれ立設される支柱６４と、支柱６４の上端に設けられる天板６５と、天板６５と底板６３との間の中間部に設けられ、熱交換室６２ｂの底部を構成する熱交換室底板６６とを有している。筺体６０は、機械室６２ａの前後左右の側壁を構成する４枚の機械室側板（不図示）を有している。

熱交換室６２ｂの前面及び後面には、室外熱交換器１７（図１）がそれぞれ配置されており、室外熱交換器１７は、熱交換室６２ｂの前面及び後面を塞ぐ側壁を構成している。また、熱交換室６２ｂの左右の側面は、支柱６４，６４間を塞ぐ熱交換室側板（不図示）によって塞がれる。ここで、熱交換室６２ｂの前面及び後面は、左右の上記側面よりも面積が大きい側の面である。
天板６５には、送風機２６が設けられており、送風機２６が駆動されると、外気は前面及び後面の室外熱交換器１７を通って側方から熱交換室６２ｂ内に吸い込まれ、室外熱交換器１７を通る際に熱交換され、送風機２６を通って上方へ吹き出される。

機械室６２ａの前面側において左右の中央部には、種々の電装品（不図示）が収納される一対の電装ボックス６７が配置されている。ガスエンジン１０は、電装ボックス６７の後側で機械室６２ａの後面側に配置されている。また、ガスエンジン１０のオイルを貯留するオイルタンク６８は、機械室６２ａの右側（一側）の上記機械室側板側に配置されている。ガスエンジン１０の排気が通る排気マフラ６９ａは、オイルタンク６８の後側の機械室６２ａの角部に配置され、上下に延びる排気パイプ６９ｂによって排気トップ３０に接続される。

図６は、室外ユニット２を右側から見た側面図である。図６では、図５と同様に、機械室側板側及び熱交換室側板の図示が省略されている。
図５及び図６に示すように、熱交換室６２ｂ内の右側部には、箱型のバッテリー４９が収納される電装箱７０が、熱交換室６２ｂの右側の上記熱交換室側板に沿うように配置されている。電装箱７０は、上下に長い箱型に形成されており、一面が全体的に開口７０ａとなっている。電装箱７０は、開口７０ａが外側を向く向きで熱交換室底板６６に載置され、開口７０ａは右側の上記熱交換室側板（一側面）によって塞がれる。電装箱７０の上面７０ｂは、熱交換室６２ｂ内の上部に位置し、支柱６４，６４間に掛け渡された支持部材７１に固定されている。

バッテリー４９は、電装箱７０の下部に収納されている。電装箱７０の上部には、自立制御部３９ａの基板が収納されている。室外側コントローラ３９は、マイコンにより構成されており、図示は省略したが制御手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭやＲＡＭ３９ｂ（図１）、及び、タイマカウンタ等を備えている。ＲＯＭには、ＣＰＵに実行される基本制御プログラムがコンピューターに読み取り可能な形態で不揮発的に記憶されている。ＲＡＭ３９ｂには、ＣＰＵに実行されるプログラムやこのプログラムに係るデータ等が一時的に記憶される。また、室外側コントローラ３９は、バッテリー４９の劣化度に関する情報を記憶する劣化度記憶部３９ｃ（図１）を備えている。この劣化度記憶部３９ｃは、ＥＥＰＲＯＭであり、不揮発性の半導体メモリーである。
また、電装箱７０内には、バッテリー４９の周囲の温度を測定する温度センサ７２が配置されている。温度センサ７２の検出結果は、室外側コントローラ３９に出力される。温度センサ７２は、検出した温度がバッテリー４９の温度と見なせる程度に近い、バッテリー４９の近傍に配置されている。

図７は、バッテリー４９の温度とバッテリー４９の寿命との関係を示す図である。
バッテリーの寿命は、化学反応における温度と反応速度との関係を表すアレニウス則に適合し、バッテリーが曝されてきた温度の平均値（以下、平均環境温度と呼ぶ）が１０℃上がると、寿命が半分になるという関係が知られている。ここで、寿命とは、経年していない新品のバッテリー４９の定格の放電容量に対し、所定の放電容量（一例として、７０％）まで放電容量が低下した状態を指す。
図７に示すように、平均環境温度が２５℃である場合、バッテリー４９の仕様によると、バッテリー４９の寿命は６年である。アレニウス則によれば、平均環境温度が３５℃である場合、バッテリー４９の寿命は３年であることが推定され、平均環境温度が４５℃である場合、バッテリー４９の寿命は１．５年であることが推定される。

図７を見ると、バッテリー４９は、各時点での温度と、その温度が持続した時間との積によって求められる積分値、すなわち、温度−時間積算値が、所定の値に達した際に寿命に達することが分かる。温度−時間積算値は、「バッテリー４９が何度の温度でどれくらいの期間設置されていたか」ということを示す尺度である。このため、温度−時間積算値を算出し、寿命の基準となる温度−時間積算値と比較することで、バッテリー４９が寿命に達したか否かを判定することができる。
バッテリー４９は、停電時のガスエンジン１０の始動に用いられる非常用の蓄電手段であり、通常運転時は使用されないため、寿命の推定には経年による劣化のみを考慮すればよく、アレニウス則によって高い精度で寿命を推定できる。ここで、バッテリー４９は、季節や昼夜による温度変化、及び、室外ユニット２の運転の熱による影響を受けるため、温度−時間積算値によってバッテリー４９の寿命を正確に推定するためには、バッテリー４９の温度履歴を正確に知る必要がある。

本実施の形態では、室外側コントローラ３９は、バッテリー４９の近傍に配置した温度センサ７２によって、バッテリー４９の周囲の温度の時間に対する変化を所定の時間間隔で常時計測し、温度−時間積算値を求めている。具体的には、一例として、室外側コントローラ３９は、１分毎に温度センサ７２でバッテリー４９の周囲温度を検出する。
ここで、アレニウス則によれば、温度が高くなるほど、温度のバッテリー４９の寿命に対する影響度が高くなるため、温度センサ７２で検出された温度は、アレニウス則に基づいて算出される上記影響度を反映させた劣化度に換算される。すなわち、本実施の形態の温度−時間積算値は、温度センサ７２の検出温度に基づいて算出された劣化度を時間単位で積算して求められる値である。

図８は、温度と劣化度とを対応づけるテーブルの構成例を示す図である。
室外側コントローラ３９は、温度センサ７２で検出した温度とバッテリー４９の劣化度とを対応づけるテーブルを有しており、このテーブルに基づいて得られた劣化度を時間単位で積算していく。なお、図８では、９℃以下及び４０℃以上の劣化度の図示を省略している。
このテーブルは、２５℃の劣化度を基準値である「１００」として、アレニウス則に基づき、他の温度の劣化度を上記基準値に対して相対的に表したものである。例えば、３５℃の劣化度は「２００」であり、２５℃から１０℃上昇した条件では、劣化が２倍の速さで進むことが分かる。また、２５℃未満では劣化度は小さくなっていくが、１５℃よりも低温になると寿命に対する温度の影響は変化しないため、１５℃以下では、劣化度は「９０」に設定されている。

そして、室外側コントローラ３９は、温度−時間積算値が、基準となる所定の値であるバッテリー寿命値Ｌ（図９）に達すると、バッテリー４９が寿命に達したと判断し、警告を発する。温度−時間積算値は、劣化度の積算値として劣化度記憶部３９ｃに記憶される。
本実施の形態では、バッテリー寿命値Ｌは、２５℃で一定に保たれた温度を６年間継続した場合の温度−時間積算値であり、具体的には、１００（２５℃の劣化度）×６０（分）×２４（時間）×６（年）であり、その値は、「３１５３６００００」である。すなわち、室外側コントローラ３９は、１分毎に温度を検出し、この検出値に基づいて劣化度を求めて劣化度を１分毎に積算し、劣化度の積算値が「３１５３６００００」以上になると、警告を発する。

図９は、バッテリー４９の寿命を推定して警告する処理のフローチャートである。
ユーザー等により空気調和システム１の電源がオンにされると（ステップＳ１）、室外側コントローラ３９は、室外側コントローラ３９のＲＡＭ３９ｂの劣化度積算メモリに、劣化度記憶部３９ｃに記憶されている劣化度の積算値を読み込む処理を行う（ステップＳ２）。ここで、上記電源は、空気調和システム１の主電源であり、空気調和システム１を運転していない待機状態においてもオンの状態にされている。
次いで、室外側コントローラ３９は、１分をカウントする第１タイマー及び１時間をカウントする第２タイマーのカウントを開始させる（ステップＳ３）。

室外側コントローラ３９は、上記第１タイマーのカウントに基づき、１分が経過したか否かを判別し（ステップＳ４）、１分が経過していない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、１分が経過するまで待機する。１分が経過した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、室外側コントローラ３９は、温度センサ７２から温度データを取得し（ステップＳ５）、上記テーブルに基づいて劣化度を判定し、この劣化度を、ＲＡＭ３９ｂの劣化度積算メモリに記憶されている劣化度に足し合わせる（ステップＳ６）。例えば、検出した温度が２６℃であった場合、「１０８」を劣化度積算メモリの劣化度に足し合わせる。

続いて、室外側コントローラ３９は、ステップＳ６の劣化度積算メモリの値が、上記バッテリー寿命値Ｌ（本実施の形態では、３１５３６００００）以上に達したか否かを判別する（ステップＳ７）。劣化度積算メモリの値がバッテリー寿命値Ｌに達していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、上記第２タイマーのカウントに基づき、１時間が経過したか否かを判別し（ステップＳ８）、１時間が経過していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ４に戻る。すなわち、室外側コントローラ３９は、ステップＳ４〜Ｓ８において、１分毎に温度センサ７２の検出値から劣化度を求めてこの劣化度を積算していく処理を６０回繰り返す。
１時間が経過していた場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、室外側コントローラ３９は、１時間分の劣化度積算メモリの劣化度の値を劣化度記憶部３９ｃに記憶させる（ステップＳ９）。続いて、室外側コントローラ３９は、空気調和システム１の電源がオフにされたか否か判別し（ステップＳ１０）、空気調和システム１の電源がオンの状態であれば（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ４の処理に戻る。ステップＳ４〜Ｓ１０の処理が繰り返されることで、１時間分の劣化度が１時間毎に劣化度記憶部３９ｃに積算されていく。

劣化度積算メモリの値が、バッテリー寿命値Ｌ以上に達した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、室外側コントローラ３９は、バッテリー４９が寿命に達したと判断し、リモコン５の表示部、及び、室外側コントローラ３９の表示部に、バッテリー４９の交換が必要である旨を表示する（ステップＳ１１）。これにより、ユーザーは、バッテリー４９が寿命に達したことを認識してバッテリー４９を交換することができるため、非常時にバッテリー４９が使用できずに発電機１１による発電が不能になってしまうことを未然に防止できる。
次に、室外側コントローラ３９は、バッテリー４９から出力される電圧等に基づいてバッテリー４９の交換が行われたか否かを判別し（ステップＳ１２）、バッテリー４９の交換が行われていない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ８に移行する。室外側コントローラ３９は、バッテリー４９の交換が必要である旨の表示を、バッテリー４９の交換が検出されるまで表示し続ける。

バッテリー４９の交換が行われた場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、室外側コントローラ３９は、ＲＡＭ３９ｂの劣化度積算メモリ及び劣化度記憶部３９ｃの値をクリアして０とし（ステップＳ１３）、ステップＳ８に移行する。これにより、交換された新しいバッテリー４９についての劣化度の積算が開始される。
空気調和システム１の電源がオフにされた場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、室外側コントローラ３９の処理は終了される。本実施の形態では、不揮発性メモリである劣化度記憶部３９ｃに劣化度が記憶されるため、空気調和システム１の電源がオフにされたとしても、次回にオンにされた際にステップＳ２で劣化度記憶部３９ｃから劣化度を読み込んで、寿命を推定する処理を継続することができる。

また、バッテリー４９は、ガスエンジン１０等の発熱により熱くなる機械室６２ａよりも温度が低い熱交換室６２ｂに配置されるため、バッテリー４９に対する熱影響を低減でき、バッテリー４９の寿命を長くすることができる。さらに、バッテリー４９は、電装箱７０に収納されるため、熱交換室６２ｂ内を流れる気流の熱がバッテリー４９に影響することを抑制でき、バッテリー４９の寿命を長くできる。また、温度センサ７２を、バッテリー４９と共に電装箱７０内に配置したため、電装箱７０の外側の空気の熱が温度センサ７２に及ぼす影響を抑制でき、バッテリー４９の周囲の温度を正確に測定して、バッテリー４９の寿命を正確に推定できる。また、熱交換室６２ｂの上記右側の側壁を外すことで、電装箱７０の開口７０ａからバッテリー４９にアクセスでき、メンテナンス性が良い。

以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、室外ユニット２は、自立運転を開始する際にガスエンジン１０の始動に用いられるバッテリー４９と、バッテリー４９の周囲の温度を計測する温度センサ７２とを有し、室外ユニット２の筺体６０は、圧縮機１２ａ，１２ｂ、ガスエンジン１０及び発電機１１が配置される機械室６２ａを下段に有するとともに、室外熱交換器１７が配置されて外気との熱交換が行われる熱交換室６２ｂを上段に有し、バッテリー４９及び温度センサ７２は、熱交換室６２ｂに配置され、温度センサ７２で検出された温度に基づく温度−時間積算値がバッテリー寿命値Ｌに達すると、室外側コントローラ３９はバッテリー４９が寿命に達したことを報知するため、機械室６２ａよりも温度が上昇し難い熱交換室６２ｂにバッテリー４９を設けてバッテリー４９の寿命を長くできるとともに、温度センサ７２の検出値から求めた温度−時間積算値によってバッテリー４９が寿命に達したことを推定してユーザーに報知することができる。

また、バッテリー４９及び温度センサ７２は、熱交換室６２ｂに配置される電装箱７０の内部に設けられるため、電装箱７０の外側の空気がバッテリー４９及び温度センサ７２に及ぼす影響を抑制でき、バッテリー４９の周囲の温度を正確に測定して、バッテリー４９の寿命を正確に推定できる。
また、電装箱７０は、熱交換室６２ｂの右側の熱交換室側板の近傍に配置されるため、熱交換室板側を外して簡単にバッテリー４９にアクセスでき、メンテナンス性が良い。さらに、電装箱７０を熱交換室側板の近傍に寄せて設けることで、熱交換室６２ｂ内の気流の流れにほとんど影響を与えることなく、電装箱７０を配置できる。
さらに、温度センサ７２による温度の検出は所定時間毎（１分毎）に行われ、温度の検出の度に、温度は、バッテリー４９に対する温度の影響を示す劣化度に換算され、この劣化度が積算された値に基づいてバッテリー４９の寿命が判別されるため、例えば、所定時間毎の温度を平均した平均温度について劣化度を換算する場合に比して、より正確な劣化度を得ることができる。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されない。
上記実施の形態では、温度センサ７２は電装箱７０内に設けるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、温度センサ７２をバッテリー４９に直接取り付けても良い。

１ 空気調和システム
２ 室外ユニット
３ａ，３ｂ 室内ユニット（負荷）
１０ ガスエンジン
１１ 発電機
１２ａ，１２ｂ 圧縮機
１７ 室外熱交換器
２１ａ，２１ｂ 室内熱交換器
３３ 系統連系インバータ
３６ 商用系統
３８ 他の需要家負荷（負荷）
４９ バッテリー
６０ 筺体
６２ａ 機械室
６２ｂ 熱交換室
７０ 電装箱
７２ 温度センサ（センサ）

Claims (4)

1. 圧縮機、室外熱交換器を有する室外ユニット、及び、室内熱交換器を有する室内ユニットを有し、前記室外ユニットが、前記圧縮機を駆動するガスエンジン、前記ガスエンジンで駆動される発電機、及び、前記発電機の発電電力を商用系統に出力する系統連系インバータを備え、前記発電機の発電電力を商用系統に系統連系させて前記室内ユニットを含む負荷に電力を供給する通常運転と、停電時に前記商用系統から切り離された状態で前記発電機の発電電力を前記室内ユニットを含む負荷に供給する自立運転とが可能な空気調和システムにおいて、
   前記室外ユニットは、前記自立運転を開始する際に前記ガスエンジンの始動に用いられるバッテリーと、前記バッテリーの周囲の温度を計測するセンサとを有し、
   前記室外ユニットの筺体は、前記圧縮機、前記ガスエンジン及び前記発電機が配置される機械室を下段に有するとともに、前記室外熱交換器が配置されて外気との熱交換が行われる熱交換室を上段に有し、前記バッテリー及び前記センサは、前記熱交換室に配置され、
   前記センサで検出された温度に基づく温度−時間積算値が所定の値に達すると、前記バッテリーが寿命に達したことを報知することを特徴とする空気調和システム。
2. 前記バッテリー及び前記センサは、前記熱交換室に配置される電装箱の内部に設けられることを特徴とする請求項１記載の空気調和システム。
3. 前記電装箱は、前記熱交換室の一側面の近傍に配置されることを特徴とする請求項２記載の空気調和システム。
4. 前記センサによる温度の検出は所定時間毎に行われ、前記温度の検出の度に、当該温度は、前記バッテリーに対する温度の影響を示す劣化度に換算され、当該劣化度が積算された値に基づいて前記バッテリーの寿命が判別されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和システム。

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