JPH11337148A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は空調運転の始動時において、急速空調
をするために一時的に空調能力を高めることを目的と
し、電池から大電流を出力することによる電池寿命の短
縮を抑制することを課題とする。 【解決手段】電池から出力する電流を２５Ａ以上とする
方式と商用電源と電池の両方から同時に電流を供給する
方式を活用し、出力電流に応じて大電流を出力する時間
を制限する制御方式を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蓄電式空気調和機の
制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来蓄電を活用して空調能力を高める空
気調和機としては、特開平3−122439号公報に示される
ものがあった。しかし、この従来例は具体的な制御方式
および蓄電式空気調和機の問題点を解決する技術手段に
関しては何も考慮されてはいない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蓄電
式空気調和機で急速空調をする場合の制御方式に関し
て、消費者が満足する空調能力を発揮させることと、問
題点として考えられるパワーモジュールの損傷と電池寿
命の短縮を抑制する空気調和機を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では次に示す方式を採用する。急速空調をす
るための空調能力を高める手段として、電池から出力す
る電流を２５Ａ以上とする方式と商用電源と電池の両方
から同時に電流を供給する方式を活用する。また、大電
流を電池から出力すると電池寿命を短縮する危険性が出
るため、本発明においては、出力電流に応じて大電流を
出力する時間を制限する制御方式を採用する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
１０により説明する。図１は本発明の制御回路である。
図１においては通常の空気調和機と同様に、空気調和機
の圧縮機を駆動する圧縮機用モータ１０に電流を入力す
るために商用電源から入力した交流電流をコンバータ１
２で直流変換し、インバータ１１で圧縮機用モータ１０
への入力電流を制御する構成を設置している。蓄電する
ための電池１５は蓄電ユニット１６内に設置されてお
り、充電回路１７および放電回路１８で蓄電のための充
電と放電の制御を行うものとなっている。この充電回路
１７および放電回路１８の基本構成を図２に示す。

【０００６】図２に示す如く充電回路１７は昇圧回路を
構成し、充電回路１８は降圧回路を構成している。その
ため図１における電池１５は電圧が変動した場合でも商
用電源電圧の上限値１１５Ｖ以上の電圧値を保つものと
する。図２において充電電流および放電電流は電流制御
用デバイス２５および２６により制御している。

【０００７】また、図３は本システムの外観図であり、
蓄電ユニット１６は室外機２の横に設置しており、その
中に電池１５を設置している。蓄電ユニット１６以外の
図１に示す制御回路は室外機２の中に収納しているが、
図１の制御回路全体を制御するマイクロコンピュータ３
０とその結線は図１においては省略しており、図６のブ
ロック構成図でマイクロコンピュータ３０の機能を説明
する。

【０００８】そこで、まず実施例１の説明であるが、図
１の制御回路において、図４に示す如くスィッチ２１を
閉、スイッチ２２およびスイッチ２３を開にして通常の
空気調和機と同様の運転をする場合、商用電源から入力
する電流は１００Ｖ電源では２０Ａ以下に限定されてい
るため、インバータ１１から圧縮機用モータ１０へ入力
する電流も制限され、圧縮機用モータ１０の回転数に限
界が出て空調能力が制限されてしまう。

【０００９】しかし、蓄電式空気調和機は電池を活用し
て空調する時に、電池１５から出力する電流に制限はな
いため、商用電源より大きな電流を圧縮機用モータ１０
へ入力することができる。

【００１０】そこで、図５に示す如くスイッチ２３を閉
にし、スイッチ２１およびスイッチ２２を開にして、放
電回路１８の作動により電池１５から２５Ａ以上の電流
を圧縮機用モータ１０へ入力すると、通常の空気調和機
では得られない高い空調能力を発揮できるようになり、
始動時にこの制御方式を採用すれば、部屋の室内温度を
目標温度に到達させる時間を大幅に短縮させることが可
能になる。

【００１１】この場合電池１５から出力する電流は理論
的には２０Ａ以上であれば商用電源から入力する電流で
運転するよりも高い空調能力を得られるようになるが、
空気調和機の使用者が明確に快適性を感知できるように
するには２５Ａ以上の電流を電池１５から出力する必要
がある。

【００１２】また、通常の空気調和機ではインバータ１
１には２０Ａ以上の電流を入力しないため、インバータ
１１内のパワーモジュール２４は２０Ａ程度の電流に耐
えるものしか使用していないが、この急速空調を行う蓄
電式空気調和機では前記に示す制御方式を採用するた
め、２５Ａ以上の電流に耐えるパワーモジュールを設置
するものとする。

【００１３】この制御方式を図６のブロック構成図およ
び図７のフローチャート図で説明すると、リモコン３６
で運転指令が出た場合、電池側電圧センサー３９により
電池電圧を検出し、マイクロコンピュータ３０内のＣＰ
Ｕ３１で急速空調が可能な蓄電量があるかないかを判定
する。この時急速空調をする蓄電量がある場合には、出
力回路３４を介して各スイッチを作動し、図５に示す回
路構成として急速空調をするが、蓄電量が無い場合には
図４に示す回路構成として通常運転を行う。但し、急速
空調を開始した後でも逐次蓄電量を検知し、ＣＰＵ３１
で急速空調ができる蓄電量が無いと判断した時には、図
４に示す通常運転に切換えるものとする。

【００１４】次に、商用電源から電流を入力する通常の
空気調和機より早く部屋の室内温度を目標温度に到達さ
せる急速空調のもう一つの制御方式である実施例２の説
明をする。この制御方式は商用電源から入力する電流に
電池１５から出力する電流を追加して圧縮機用モータ１
０へ電流を入力する制御方式である。この場合図５に示
す如く、スイッチ２１とスイッチ２３を閉にし、スイッ
チ２２を開にしてコンバータ１２で商用電源の交流電流
を直流変換した電流と放電回路１８により電池１５から
出力する電流を合流させて圧縮機用モータ１０へ電流を
入力させる。

【００１５】この制御によっても商用電源から単独で電
流を入力するよりも大きな電流を圧縮機用モータ１０へ
入力できるようになり、空気調和機の始動時に、部屋の
室内温度を目標温度に到達させる時間を大幅に短縮させ
ることが可能になる。この制御の基本的な運転のフロー
チャートは図７に示すものと同様である。但し、蓄電を
活用する制御回路は上述の如く図８に示すものとなる。

【００１６】図８を活用する場合、目的とする急速空調
をするために必要なインバータ１１への入力電流はメモ
リ３２に記憶された実験データに基づく設定値によりＣ
ＰＵ３１から指定されるが、インバータ１１への入力電
流を合成する電池１５からの出力電流と電源側からの入
力電流に関しては次のような制御構成とする。

【００１７】まず、インバータ１１への入力電流に対応
する電池１５からの出力電流をメモリ３２に記憶させて
おく。この電流値は空気調和機の各運転状況に対応し
て、電池１５からの出力電流と電源からの入力電流の最
適な関係を設定して、それをインバータ１１への入力電
流と電池１５からの出力電流の関係に変換したものであ
る。この関係値をもとにして、各運転状況に対応してＣ
ＰＵ３１からの指令でインバータ１１と図２に示す電流
制御用デバイス２６の作動により、電池１５からの出力
電流とインバータ１１への入力電流の設定による電源か
らの入力電流を制御する。

【００１８】ここで、各電流値の検知は図８に示す商用
電流検知用センサー２７と電池出力電流検知用センサー
２８で行うものとし、また上記に示す電流の合成の制御
をする場合には、常時電池側電圧センサー３９と電源側
電圧センサー４０により電池出力と電源入力の電圧を検
知し、合成される電流の電圧が一致するように、図２に
示した降圧トランス４５により電圧調整をするものとす
る。

【００１９】以上本発明の急速空調に関する制御方式を
述べたが、電池１５から大電流を出力すると電池１５の
寿命が短縮される危険性が出る。図９には電池１５から
出力される電流によって電池容量の劣化が違ってくる状
態を示している。図９において、１５Ａ，２０Ａ、およ
び２５Ａは電池の出力電流を示している。電池は図９に
示す如く電池容量を長く保つためには出力する電流を小
さく抑えたほうがよい。

【００２０】そこで、前記の急速空調の制御方式を実行
する場合には、電池１５から大電流を出力する時間を制
限させる方式を採用する。

【００２１】この制御方式は第３の発明に対応するもの
であるが、これを詳細に説明すると、図９に示されるデ
ータをもとにして、メモリ３２には図１０に示すような
電池から出力する電流と大電流の時間制限の関係を記憶
させておく。

【００２２】ここで、実施例１および実施例２に示した
ような制御方式で電池１５から出力する電流が設定され
たならば、ＣＰＵ３１の指令により図２に示す電流制御
用デバイス２６の作動により、時間制限で電池１５の出
力電流を抑制する。この場合電流を抑制する機会は各運
転状態によるものとする。

【００２３】図９および図１０に示したデータは使用す
る電池の種類により違うものになり、図９および図１０
に示したものはその一例であって多種多様のものがあ
る。以上が請求項３に対応する本発明の実施例である。

【００２４】また本発明においては、急速空調を行うた
めに蓄電を必要とするが、蓄電に関しては空調をしてい
ない時に随時行えばよいが、特に深夜時間帯に優先して
蓄電するものとする。この理由は契約する電気料金制度
によっては深夜電力を活用すると電気代が安くなるとい
うことと、深夜時間帯は空調する機会が極めて少なく蓄
電と急速空調の運転切換えの回数が大幅に減り、運転効
率の向上と機器の損失の抑制を見込めるからである。

【００２５】さらに、本発明に使用する電池１５はリチ
ウムイオン２次電池が望ましい。それは本発明に関して
は、電池の蓄電量を多く設けることが、急速空調の機会
を増加することと一回当たりの急速空調の時間を長く設
けることで、本発明の特徴を生かすことにつながるから
である。この点でリチウムイオン２次電池は高密度およ
び長寿命という特性をもっており、本発明にしようする
電池としては最適といえる。以上が本発明の実施例であ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、蓄電式空気調和機を活
用して急速空調を行い、消費者が満足する空調能力を発
揮させ、空調始動時において部屋の室内温度を目標温度
に到達させる温度を大幅に短縮させることが可能にな
る。また、電子部品の損傷を抑制し、電池寿命の短縮も
抑制させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本回路を示す構成図である。

【図２】充電回路と放電回路の基本構成図である。

【図３】本発明の蓄電式空気調和機の外観斜視図であ
る。

【図４】通常運転時の電流の流れを示した回路図であ
る。

【図５】蓄電利用運転時の電流の流れを示した回路図で
ある。

【図６】本発明のブロック構成図である。

【図７】本発明の基本フローチャート図である。

【図８】商用電源と蓄電の両方を活用した時の電流の流
れを示した回路図である。

【図９】電池出力電流と電池寿命の関係を示した特性図
である。

【図１０】電池から出力する電流と時間の関係を示した
特性図である。

【符号の説明】

１…室内機、２…室外機、１０…圧縮機用モータ、１１
…インバータ、１２…コンバータ、１５…電池、１６…
蓄電装置、１７…充電回路、１８…放電回路、２０…電
解キャパシタ、２１，２２，２３…スイッチ、２４…パ
ワーモジュール、２５，２６…電流制御用デバイス、２
７…商用電流検知用センサー、２８…電池出力検知用セ
ンサー、３０…マイクロコンピュータ、３１…ＣＰＵ、
３２…メモリ、３３…入力回路、３４…出力回路、３５
…信号受信部、３６…リモコン、３９…電池側電圧セン
サー、４０…電源側電圧センサー、４４…昇圧チョッ
パ、４５…降圧トランス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空調能力を可変するインバータおよび商用
   電力を蓄電する電池を設置し、空調始動時に、商用電源
   から供給される規定の電流上限値より高い２５Ａ以上の
   電流を電池から供給して空調し、２５Ａ以上の電流に耐
   えるパワーモジュールを設置することを特徴とした空気
   調和機。