JPWO2016135926A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、交流給電だけでなく、直流給電にも対応した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。本発明に係る冷凍サイクル装置（１００）は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、及び、蒸発器が冷媒配管で接続された冷媒回路と、少なくとも１つの補機系機器と、前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも１つに付設されている送風機と、を有し、直流電源及び交流電源の双方からの給電によって動作可能に構成されたものである。本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、一次電源として直流電源を使用することができるので、大幅なシステムの効率向上を図ることが可能になる。

Description

本発明は、直流給電を受けて動作する冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、空気調和装置等の冷凍サイクル装置は、商用電源や発電機などから三相交流電源が供給されて動作するようになっている（例えば、特許文献１参照）。また、一般的に、冷凍サイクル装置を構成する電気部品（例えば、圧縮機のモーター、送風機のモーター、あるいは電磁弁等）は、三相ＡＣ２００Ｖ、単相ＡＣ２００Ｖ、ＤＣ１２Ｖなどを一次電源として動作する。そのため、このような冷凍サイクル装置においては、一次電源としての三相ＡＣ２００Ｖから、その他の電圧を生成している。

また、特許文献１に記載されている冷凍サイクル装置等では、圧縮機及び送風機等のモーターを駆動するために、大容量のインバータ装置が一般的に用いられている（例えば、特許文献２参照）。このようなインバータ装置では、三相又は二相の交流を整流してインバータ駆動用の直流母線電圧を生成する方式が一般に用いられている。

また一方で、大容量のＩＣＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）装置を備えるデータセンターなどでは、給電系を交流から高電圧の直流に置き換えることで大幅なシステムの効率ＵＰを図る動きがある（例えば、非特許文献１参照）。このような構成の場合、冷凍サイクル装置に用いられるインバータ装置の駆動用の直流としては、供給される高電圧の直流電圧をそのまま利用することができる。これにより、冷凍サイクル装置の構成の簡略化および冷凍サイクル装置の高効率化が狙える。

ＡＣ入力式の冷凍サイクル装置（以下、交流冷凍サイクル装置１０００と称する）の電気回路の代表的なものについて説明する。図７は、交流冷凍サイクル装置１０００の電気回路の概略を示す回路構成である。交流冷凍サイクル装置１０００は、圧縮機モーター１００２、ＤＣ／ＡＣ変換機１００３、平滑コンデンサ１００４、リレー１００５、突入防止抵抗回路１００６、三相全波整流回路１００７、ゼロクロスセンサー１０１４を備えている。

圧縮機モーター１００２は、図示省略の圧縮機を駆動するものである。
ＤＣ／ＡＣ変換機１００３は、圧縮機モーター１００２を駆動するものである。
平滑コンデンサ１００４は、ＤＣ／ＡＣ変換機１００３に供給される電流を平滑化するものである。
リレー１００５及び突入防止抵抗回路１００６は、平滑コンデンサ１００４に流れ込む突入電流を抑制するためのものである。
三相全波整流回路１００７は、交流電流を直流電流に整流するものである。
ゼロクロスセンサー１０１４は、交流電圧の存在を検知するものである。

交流冷凍サイクル装置１０００の動作について説明する。
交流冷凍サイクル装置１０００には、交流系統１００９から供給される電圧が、系統インピーダンス１０１１及びＡＣ遮断器１００８を通して取り込まれる。交流冷凍サイクル装置１０００に取り込まれた系統電圧は、三相全波整流回路１００７にて交流から直流に変換される。

三相全波整流回路１００７で直流化された電圧は、リレー１００５および突入防止抵抗回路１００６を通して平滑コンデンサ１００４に供給される。そして、平滑コンデンサ１００４で平滑化された直流母線電圧が、ＤＣ／ＡＣ変換機１００３に入力される。こうして、圧縮機モーター１００２を駆動する。ここで、リレー１００５および突入防止抵抗回路１００６は、ＡＣ遮断器１００８から電源が投入された際に、ＡＣ系統から平滑コンデンサ１００４に流れ込む突入電流を抑制するために設けられている。

交流冷凍サイクル装置１０００は、ＡＣ遮断器１００８から電源が投入されるときには、リレー１００４を開状態とし、系統から突入防止抵抗を通して低電流で平滑コンデンサ１００４をゆっくりと充電する。その後、交流冷凍サイクル装置１０００は、平滑コンデンサ１００４に直流電圧が十分に充電された後に、リレー１００５を閉とし、ＤＣ／ＡＣ変換機１００３による圧縮機モーター１００２の駆動が開始される。

一般的な交流冷凍サイクル装置１０００では、運転中何らかの原因でＡＣ遮断器１００８が開状態となり、再突入時に過大な突入電流が流れるのを防止するために、ＡＣ遮断器１００８の開状態を判定するいくつかの機能を設け、そして突入防止リレー１００５を開とするようにしている。

そのうちの１つとしては、平滑コンデンサ１００４の電圧が所定の値以下となった場合にＡＣ遮断器１００８が開になったと判定するという機能がある。所定の値は、許容系統電圧の下限値より小さい値に設定される。例えば、運転継続が必要なＡＣ４００Ｖ系統の−１０％ダウンの直流電圧は５０９Ｖ程度となるが、それよりも低い値に開状態判定レベルを設定しておくことにより、ＡＣ遮断器１００８が開になった後に平滑コンデンサ１００４の電圧が低下した際、ＡＣ遮断器１００８の開状態を判定できる。

そのうちの１つとしては、交流冷凍サイクル装置１０００に入力される交流電圧の存在をゼロクロスセンサー１０１４で把握し、交流電圧にゼロを横切るポイントがない場合には交流が存在しない、すなわちＡＣ遮断機１００８が開状態であると判定するという機能がある。

これらの遮断機開状態判定機能を用いることにより、ＡＣ遮断機１００８が一度開となり、その後閉となった場合でも遮断機１００８が開となった直後にリレー１００５を開とできるため、その後の再投入時に突入電流を防止することができる。

また、交流冷凍サイクル装置１０００では、交流系統１００９にて瞬時電圧低下が起き、その後電圧が復帰した場合にも平滑コンデンサ１００４への大きな充電電流が流れるが、系統インピーダンス１１により電流が幾分か抑制されるようになっている。そのため、平滑コンデンサ１００４などの設計を工夫することにより、大きな充電電流による交流冷凍サイクル装置１０００への影響を回避することが可能である。

次に、ＤＣ入力式の冷凍サイクル装置（以下、直流冷凍サイクル装置２０００と称する）の電気回路の代表的なものについて説明する。図８は、直流冷凍サイクル装置２０００の電機回路の概略を示す回路構成である。直流冷凍サイクル装置２０００は、圧縮機モーター２００２、ＤＣ／ＡＣ変換機２００３、平滑コンデンサ２００４、リレー２００５、突入防止抵抗回路２００６を備えている。これらは、交流冷凍サイクル装置１０００に備えた圧縮機モーター１００２、ＤＣ／ＡＣ変換機１００３、平滑コンデンサ１００４、リレー１００５、突入防止抵抗回路１００６と同様に機能する。

直流冷凍サイクル装置２０００には、交流系統２００９の電圧を直流に変換するＡＣ／ＤＣ用変換器２０１３、直流を開閉する遮断機２０１１を介して、直流電圧が供給される。なお、ＡＣ／ＤＣ用変換器２０１３の出力側には、バッテリー２０１２が設置されている。このバッテリー２０１２は、高圧の直流を安定化するために設置されている。

直流冷凍サイクル装置２０００の動作について説明する。
直流冷凍サイクル装置２０００には、交流系統２００９から供給される電圧が、ＡＣ／ＤＣ変換器２０１３で高圧の直流（ＡＣ４００Ｖ系統の場合は、約３８０ＶＤＣ）に変換され、その後ＤＣ遮断機２０１１を通して取り込まれる。直流冷凍サイクル装置２０００に取り込まれた直流電圧は、リレー２００５および突入防止抵抗回路２００６を通し、さらに平滑コンデンサ２００４に供給される。そして平滑コンデンサ２００４で平滑化された直流電圧が、ＤＣ／ＡＣ変換機２００３に入力される。こうして、圧縮機モーター２００２を駆動する。

また、このような構成とすることで、データセンター向けの空調システムに適用した場合においても、非特許文献１に示されているように無停電電源装置側のＤＣ／ＡＣ変換機１台分と負荷側のＡＣ／ＤＣ変換機１台分が不要となり、電力損失の低減ができる。

なお、バッテリー２０１２は、直流電圧の安定化を図るだけでなく、交流系統２００９が停電等で供給されなくなった場合のバックアップとして機能する。しかしながら、バッテリー２０１２の出力電圧は、充電状態（残量）によって変化し、一般に最大出力電圧に対して最低出力電圧が約７０％程度まで低下してしまう。具体的には、交流系統２００９がＡＣ４００Ｖ系統の場合には、高圧直流電圧は３８０Ｖ程度に設定されるが、その際のバッテリー２０１２の最低出力電圧は２７０Ｖ程度となってしまう。

特開２０１１−８９７３７号公報 特開２００９−２３２５９１号公報

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｔｔ−ｆ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｈｅｉｓｅｉ２３／ｈ２３−１１１０．ｈｔｍｌ

しかしながら、特許文献１に開示されているような冷凍サイクル装置においては、一次電源が三相交流電源を想定した機器構成であり、ＤＣ３８０Ｖで代表される高電圧直流電源を一次電源として使用することができないといった問題点があった。

また、一次電源を、接触器を介し電動機（例えば、圧縮機のモーター、送風機のモーター）に給電して使用する回路構成を採用した場合、高電圧直流により動作する電動機が汎用的に使われていないなどの問題点があった。つまり、交流電源からの給電で動作する冷凍サイクル装置が普及しているため、高電圧直流で動作する部品の市場入手性が難しい。高電圧直流で動作する部品が入手できたとしても、ＤＣ電源駆動とすることにより冷凍サイクル装置の大型化が必要になり、冷凍サイクル装置への実装に制約が発生してしまうという問題点もある。また、既存の冷凍サイクル装置と比較してコストアップしてしまうという問題点もある。

本発明は、上記の問題点のうち少なくとも１つを解決するためになされたもので、交流給電だけでなく、直流給電にも対応した冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、及び、蒸発器が冷媒配管で接続された冷媒回路と、少なくとも１つの補機系機器と、前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも１つに付設されている送風機と、を有し、直流電源及び交流電源の双方からの給電によって動作可能に構成されたものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、一次電源として直流電源を使用することができるので、大幅なシステムの効率向上を図ることが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す概略回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の給電構成の一例を概略的に示すシステム構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の給電構成の他の一例を概略的に示すシステム構成図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の給電構成の更に他の一例を概略的に示すシステム構成図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の給電構成の更に他の一例を概略的に示すシステム構成図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の給電構成の更に他の一例を概略的に示すシステム構成図である。 ＡＣ入力式の冷凍サイクル装置の電気回路の概略を示す回路構成である。 ＤＣ入力式の冷凍サイクル装置の電機回路の概略を示す回路構成である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成を概略的に示す概略回路図である。図１に基づいて、冷凍サイクル装置１００の機器構成について説明する。なお、ここで説明する冷凍サイクル装置１００は、あくまでも冷凍サイクルを備えた装置の一例であり、ここで示す冷凍サイクル装置１００だけに本発明が適用されるものではない。例えば、室外ユニット（熱源ユニット）及び室内ユニット（負荷側ユニット）の台数を限定するものではないし、それらに搭載されている構成機器の個数も限定するものではない。また、冷凍サイクル装置１００の用途に応じて、構成機器の搭載ユニットを決定すればよい。

［機器構成］
図１で示されるように、冷凍サイクル装置１００は、室内ユニット６０と、室外ユニット５０と、を備えている。室内ユニット６０と室外ユニット５０とは、冷媒配管１０，１１で接続されている。

＜室内ユニット６０＞
室内ユニット６０には、膨張弁３と利用側熱交換器４と圧縮機１とが直列に接続されて搭載されている。室内ユニット６０には、室内電磁弁５が圧縮機１と並列に接続されて搭載され、圧縮機１の吐出側には圧力開閉器９が搭載されている。また、室内ユニット６０には、ファンモーター８ａで回転する室内送風機８が搭載されている。さらに、室内ユニット６０には、室内制御装置４０が備えられている。

膨張弁３は、冷媒を減圧膨張させる減圧装置として機能するものであり、開度が可変に制御可能な電子膨張弁で構成するとよい。
利用側熱交換器４は冷房運転時には蒸発器、暖房時には凝縮器として機能するものである。利用側熱交換器４の近傍には、空気を供給するための遠心ファンや多翼ファン等で構成される室内送風機８が付設されている。室内送風機８は、例えばインバータにより回転数が制御され風量制御されるタイプのもので構成されている。つまり、利用側熱交換器４は、室内送風機８から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえばインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプのもので構成されている。
また、圧縮機１には、冷媒の寝込みを防止するためのベルトヒーター１ａが取り付けられている。
室内電磁弁５は、開閉が制御されることで、圧縮機１から吐出された冷媒の一部の導通を許容するものである。
圧力開閉器９は、保護装置として機能し、冷媒回路１０１内に封入されて冷媒の圧力が所定の圧力に達したことを検出するものである。

室内制御装置４０は、汎用のＣＰＵ、データバス、入出力ポート、不揮発メモリ、タイマーなどを備えた演算装置４１を有している。この室内制御装置４０は、運転情報（室内空気温度、設定温度、冷媒配管温度、冷媒圧力など）によって、膨張弁３の開度、室内送風機８の回転数、圧縮機１の駆動周波数、室内電磁弁５の開閉などに対し所定の制御を行う。また、室内制御装置４０は、後述の室外制御装置２０と伝送線（図示せず）にて接続され、情報の送受信を行うことを可能にしている。

＜室外ユニット５０＞
室外ユニット５０には、熱源側熱交換器２が搭載されている。ここでは、熱源側熱交換器２が並列に２台接続されて搭載されている状態を例に示している。室外ユニット５０には、１台の熱源側熱交換器２と直列に室外電磁弁６が搭載されている。また、室外ユニット５０には、ファンモーター７ａで回転する室外送風機７が搭載されている。さらに、室外ユニット５０には、室外制御装置２０が備えられている。

熱源側熱交換器２は、冷房運転時には凝縮器、暖房運転時には蒸発器として機能するものである。熱源側熱交換器２の近傍には、空気を供給するための遠心ファンや多翼ファン等で構成される室外送風機７が付設されている。室外送風機７は、例えばインバータにより回転数が制御され風量制御されるタイプのもので構成されている。つまり、熱源側熱交換器２は、室外送風機７から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。
室外電磁弁６は、開閉が制御されることで、１台の熱源側熱交換器２に対して冷媒の一部の導通を許容するものである。

室外制御装置２０は、汎用のＣＰＵ、データバス、入出力ポート、不揮発メモリ、タイマーなどを備えた演算装置２１を有している。この室外制御装置２０は、室内ユニット６０からの運転情報（室内空気温度、設定温度、冷媒配管温度、冷媒圧力など）によって、室外送風機７の回転数、室外電磁弁６の開閉などに対し所定の制御を行う。また、室外制御装置２０は、室内制御装置４０と伝送線（図示せず）にて接続され、情報の送受信を行うことを可能にしている。

そして、圧縮機１、熱源側熱交換器２、膨張弁３、利用側熱交換器４が、冷媒配管１０，１１で順次接続されて冷凍サイクルを構成している。
すなわち、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、熱源側熱交換器２、膨張弁３、利用側熱交換器４による冷凍サイクルにより構成された冷媒回路１０１を有している。

［動作］
次に、冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。
ここでは、冷凍サイクル装置１００が実行する冷房運転を中心に説明する。冷凍サイクル装置１００の冷媒回路１０１には冷媒が封入されている。冷媒回路１０１において、この冷媒は、圧縮機１で高温・高圧にされ、圧縮機１から吐出して、熱源側熱交換器２に流入する。熱源側熱交換器２に流入した冷媒は、室外送風機７から供給される空気と熱交換して凝縮液化する。すなわち、冷媒は放熱して液体に状態変化するのである。凝縮液化した冷媒は、冷媒配管１０を導通し、膨張弁３に流入する。

膨張弁３に流入した冷媒は、減圧され膨張して、液とガスの低温・低圧の気液二相状態の冷媒に状態変化する。この気液二相冷媒は、利用側熱交換器４に流入する。利用側熱交換器４に流入した気液二相冷媒は、室内送風機８から供給される空気と熱交換して蒸発ガス化する。すなわち、空気から吸熱して（空気を冷却して）、気体に状態変化するのである。蒸発ガス化した冷媒は、利用側熱交換器４から流出し、冷媒配管１１を導通し、圧縮機１に再度吸入される。

利用側熱交換器４に供給される空気は、この利用側熱交換器４に流入した冷媒の蒸発熱により冷却され、室内送風機８によって室内ユニット６０が設置されている冷却対象域に供給され、その冷却対象域や設置されている発熱機器等を冷却することで温度が上昇することになる。そして、温度上昇した空気は、室内送風機８によって利用側熱交換器４に再度供給され、冷媒の蒸発熱で冷却される。このように、空気（例えば、室内空気）が循環しているのである。

室内制御装置４０では、室内ユニット６０への吸込み温度または室内ユニット６０からの吹出し温度とその目標値である設定温度との差によって、能力の要否を判断し、圧縮機１の運転を停止するサーモオフ制御がなされる。
一旦、サーモオフとなった後、室内ユニットへの吸込み温度または室内ユニットからの吹出し温度とその目標値である設定温度との差によって、能力の要否を判断し、圧縮機１の運転を開始するサーモオン制御がなされる。

［冷凍サイクル装置１００の給電構成の一例］
図２は、冷凍サイクル装置１００の給電構成の一例を概略的に示すシステム構成図である。図２に基づいて、冷凍サイクル装置１００の給電構成の一例について説明する。
冷凍サイクル装置１００は、直流電源及び交流電源の両方からの給電を受けて動作することが可能に構成されている。
なお、直流電源からの給電を受けて動作する機器（圧縮機１及びファンモーター（ファンモーター７ａ及びファンモーター８ａ））の電気的な接続状態は、図８に示した通りである。

図２に示すように、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれに、外部に設けられている直流電源装置２００及び交流電源装置３００が接続されている。つまり、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれに、直流電源装置２００からの直流電源及び交流電源装置３００からの交流電源が給電されるようになっている。

一般的に、冷凍サイクル装置の消費電力は、冷凍サイクル装置に搭載される構成機器のうち、圧縮機（具体的には圧縮機モーター）及び送風機（具体的には送風機のファンモーター）で、その大半が消費される。圧縮機及び送風機等をパワー系機器と称する。
一方、冷凍サイクル装置に搭載される構成機器のうち、電磁弁、圧力開閉器及びベルトヒーターでは、圧縮機及び送風機と比べて比較的消費電力が少ない。なお、電磁弁（室内電磁弁５、室外電磁弁６）、圧力開閉器９及びベルトヒーター１ａ等を補機系機器と総称する。

そこで、冷凍サイクル装置１００では、パワー系機器は、直流電源装置２００からの直流電源を直接的に給電して駆動するようにしている。
また、冷凍サイクル装置１００では、補機系機器は、交流電源装置３００から給電される交流電源を利用して駆動するようにしている。
つまり、直流電源による消費電力をＷｄｃ、交流電源による消費電力をＷａｃとすると、Ｗｄｃ＞Ｗａｃという関係が成立する。

直流電源装置２００と冷凍サイクル装置１００は、通信線２０１により接続されている。これにより、冷凍サイクル装置１００は、直流電源装置２００から給電される直流電圧やバッテリー残量等の電源情報を入手することができる。そして、冷凍サイクル装置１００は、入手した電源情報をもとに、圧縮機１やファンモーター（ファンモーター７ａ及びファンモーター８ａ）の出力制御に利用する。直流電源装置２００から給電される直流電源の電圧は、２００Ｖ以上としている。
なお、交流電源装置３００と冷凍サイクル装置１００も、通信線３０１により接続されている。

図３は、冷凍サイクル装置１００の給電構成の他の一例を概略的に示すシステム構成図である。図３に基づいて、冷凍サイクル装置１００の給電構成の他の一例について説明する。

図２では、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれに直流電源装置２００及び交流電源装置３００が接続されている例を示したが、図３では、室外ユニット５０に直流電源装置２００及び交流電源装置３００が接続されている例を示している。そして、室内ユニット６０には、室外ユニット５０を介して直流電源装置２００からの直流電源及び交流電源装置３００からの交流電源が給電されるようになっている。

なお、ここでは、室外ユニット５０に直流電源装置２００及び交流電源装置３００が接続されている例を示しているが、室内ユニット６０に直流電源装置２００及び交流電源装置３００を接続する構成としてもよい。この場合、室外ユニット５０には、室内ユニット６０を介して直流電源装置２００からの直流電源及び交流電源装置３００からの交流電源が給電されるようになる。
また、ここでは、室外ユニット５０に直流電源装置２００及び交流電源装置３００の双方が接続されている例を示しているが、いずれかの電源装置を一方のユニットに接続し、他方のユニットに中継するような構成としてもよい。

また、ここでは、ファンモーター７ａ及びファンモーター８ａに対して直流電源装置２００からの直流電源を給電するようにした場合を例に説明したが、熱源側熱交換器２及び利用側熱交換器４の構成によっては、送風機が付設されていない場合も想定できる。そのため、ファンモーター７ａ及びファンモーター８ａの少なくとも１つに対して直流電源装置２００からの直流電源を給電できればよい。

以上のように、冷凍サイクル装置１００によれば、一次電源として高電圧直流電源（直流電源装置２００）を使用することができる。つまり、冷凍サイクル装置１００に用いられるインバータ装置の駆動用の直流としては、供給される高電圧の直流電圧をそのまま利用することができる。そのため、冷凍サイクル装置１００では、大幅なシステムの効率ＵＰを図ることが可能になる。これにより、冷凍サイクル装置１００の構成の簡略化および冷凍サイクル装置１００の高効率化が図れる。

なお、室外制御装置２０及び室内制御装置４０には、いずれの電源装置から給電を行ってもよいが、実施の形態２で説明する無停電電源装置（ＵＰＳ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）が接続されている電源装置から給電を行うようにしておくとよい。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００Ａの給電構成の更に他の一例を概略的に示すシステム構成図である。図４に基づいて、冷凍サイクル装置１００Ａの給電構成の更に他の一例について説明する。
なお、冷凍サイクル装置１００Ａの給電構成以外の構成については、実施の形態１で説明した通りである。

実施の形態１では、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれに直流電源装置２００及び交流電源装置３００が接続されている例を示したが、実施の形態２では、電源装置として直流電源装置２００のみを利用できる例について示している。

図４に示すように、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれには、直流電源装置２００が接続されている。ただし、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれには、交流電源で駆動する機器（電磁弁（室内電磁弁５、室外電磁弁６）、圧力開閉器９及びベルトヒーター１ａ等）が存在している。そこで、直流電源装置２００から給電される直流電源を交流電源に変換できるＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００を、直流電源装置２００と室外ユニット５０及び室内ユニット６０との間に接続している。

これにより、実施の形態１と同様に、冷凍サイクル装置１００Ａでは、電磁弁（室内電磁弁５、室外電磁弁６）、圧力開閉器９及びベルトヒーター１ａへは、交流電源を給電でき、駆動可能としている。

なお、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００の下流側にＵＰＳ５００を接続しておくとよい。ＵＰＳとは、電源が給電されなくなった場合も、一定時間、接続されている機器に対して、停電することなく給電を継続できるものである。
特に、室外制御装置２０及び室内制御装置４０は、汎用のＣＰＵ、データバス、入出力ポート、不揮発メモリ、タイマーなどを有し、構成機器を制御する機能を有しているため、電源が給電されなくなるといった事態を少しでも回避したい。そこで、ＵＰＳ５００を、室外制御装置２０及び室内制御装置４０が接続されている通信線であって、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００の下流側かつ室外制御装置２０及び室内制御装置４０の上流側に接続し、給電を継続可能にしておくとよい。
室外制御装置２０及び室内制御装置４０が、本発明の「制御装置」に相当する。

図５は、冷凍サイクル装置１００Ａの給電構成の更に他の一例を概略的に示すシステム構成図である。図５に基づいて、冷凍サイクル装置１００Ａの給電構成の更に他の一例について説明する。

図４では、直流電源装置２００からＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００に直接給電される構成を例に示したが、図５では、直流電源装置２００において直流電圧を所定の値に降圧させてからＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００に供給する例を示している。つまり、直流電源装置２００に降圧回路２０２を備え、室外ユニット５０及び室内ユニット６０に供給される直流電源の電圧（例えば、ＤＣ３８０Ｖ）と、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００に供給される直流電源の電圧（例えば、ＤＣ４８Ｖ）とは、異なった電圧値となっている。

以上のように、冷凍サイクル装置１００Ａによれば、一次電源として高電圧直流電源（直流電源装置２００）を使用することができる。つまり、冷凍サイクル装置１００Ａに用いられるインバータ装置の駆動用の直流としては、供給される高電圧の直流電圧をそのまま利用することができる。そのため、冷凍サイクル装置１００Ａでは、大幅なシステムの効率ＵＰを図ることが可能になる。これにより、冷凍サイクル装置１００Ａの構成の簡略化および冷凍サイクル装置１００Ａの高効率化が図れる。また、冷凍サイクル装置１００Ａの構成によれば、室外ユニット５０、室内ユニット６０を迅速かつ簡便に増設することができ、拡張性が向上する。

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００Ｂの給電構成の更に他の一例を概略的に示すシステム構成図である。図６に基づいて、冷凍サイクル装置１００Ｂの給電構成の更に他の一例について説明する。
なお、冷凍サイクル装置１００Ｂの給電構成以外の構成については、実施の形態１で説明した通りである。

実施の形態２では、電源装置として直流電源装置２００のみを利用し、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００を直流電源装置２００と室外ユニット５０及び室内ユニット６０との間に接続した例について示したが、実施の形態３では、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００を室外ユニット５０に搭載した例を示している。

図６に示すように、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれには、直流電源装置２００が接続されている。ただし、室外ユニット５０及び室内ユニット６０のそれぞれには、交流電源で駆動する機器（電磁弁（室内電磁弁５、室外電磁弁６）、圧力開閉器９及びベルトヒーター１ａ等）が存在している。これらは、直流電源装置２００から給電される直流電源では動作しない。そこで、直流電源装置２００から給電される直流電源を交流電源に変換できるＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００を、室外ユニット５０に搭載している。そして、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００で変換した交流電源を、室外ユニット５０の機器に給電して駆動可能とするとともに、室内ユニット６０にも送り、室内ユニット６０の機器に給電して駆動可能としている。

これにより、実施の形態１と同様に、冷凍サイクル装置１００Ｂでは、電磁弁（室内電磁弁５、室外電磁弁６）、圧力開閉器９及びベルトヒーター１ａへは、交流電源を給電でき、駆動可能としている。

なお、ここでは、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００を室外ユニット５０に搭載した場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００を室内ユニット６０に搭載し、室内ユニット６０から室外ユニット５０に交流電源を送るようにしてもよい。また、図５に示したように直流電源装置２００において直流電圧を所定の値に降圧させてからＤＣ／ＡＣコンバータ装置４００に供給する構成としてもよい。

以上のように、冷凍サイクル装置１００Ｂによれば、一次電源として高電圧直流電源（直流電源装置２００）を使用することができる。つまり、冷凍サイクル装置１００Ｂに用いられるインバータ装置の駆動用の直流としては、供給される高電圧の直流電圧をそのまま利用することができる。そのため、冷凍サイクル装置１００Ｂでは、大幅なシステムの効率ＵＰを図ることが可能になる。これにより、冷凍サイクル装置１００Ｂの構成の簡略化および冷凍サイクル装置１００Ｂの高効率化が図れる。

以上、本発明に係る冷凍サイクル装置を実施の形態１〜３に分けて説明したが、例えば、直流電源装置２００が既設なデータセンターなどの施設に据え付けられる空気調和装置として適用する等、幅広く応用することができる。

１ 圧縮機、１ａ ベルトヒーター、２ 熱源側熱交換器、３ 膨張弁、４ 利用側熱交換器、５ 室内電磁弁、６ 室外電磁弁、７ 室外送風機、７ａ ファンモーター、８
室内送風機、８ａ ファンモーター、９ 圧力開閉器、１０ 冷媒配管、１１ 冷媒配管、２０ 室外制御装置、２１ 演算装置、４０ 室内制御装置、４１ 演算装置、５０
室外ユニット、６０ 室内ユニット、１００ 冷凍サイクル装置、１００Ａ 冷凍サイクル装置、１００Ｂ 冷凍サイクル装置、１０１ 冷媒回路、２００ 直流電源装置、２０１ 通信線、２０２ 降圧回路、３００ 交流電源装置、３０１ 通信線、４００ ＤＣ／ＡＣコンバータ装置。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、及び、蒸発器が冷媒配管で接続された冷媒回路と、少なくとも１つの補機系機器と、前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも１つに付設されている送風機と、を有し、直流電源及び交流電源の双方からの給電によって動作可能に構成されており、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、及び、前記蒸発器のいずれかが搭載される室内ユニットと、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、及び、前記蒸発器のうち前記室内ユニットに搭載されない機器が搭載される室外ユニットと、を有し、前記交流電源は、前記直流電源と前記室外ユニット及び前記室内ユニットとの間に接続され、前記直流電源から給電される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ装置であり、前記ＤＣ／ＡＣコンバータ装置は、前記室内ユニットまたは前記室外ユニットに設けられた電磁弁、圧力開閉器、及び、ベルトヒータの少なくとも１つである前記補機系機器に給電し、前記直流電源は、前記室内ユニット又は前記室外ユニットに設けられた前記圧縮機又は前記送風機の少なくとも１つであるパワー系機器に給電するものである。

Claims (10)

1. 圧縮機、凝縮器、減圧装置、及び、蒸発器が冷媒配管で接続された冷媒回路と、
   少なくとも１つの補機系機器と、
   前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも１つに付設されている送風機と、を有し、
   直流電源及び交流電源の双方からの給電によって動作可能に構成された
   冷凍サイクル装置。
2. 前記直流電源は、
   外部に設けられている直流電源装置から給電されるものである
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記交流電源は、
   外部に設けられている交流電源装置から給電されるもの、
   又は、
   前記直流電源からコンバートさせたものである
   請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記圧縮機及び前記送風機の少なくとも一つは、
   前記直流電源で駆動させ、
   前記補機系機器の少なくとも一つは、
   前記交流電源を利用して駆動させる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記直流電源装置から給電される直流電源の電圧を２００Ｖ以上としている
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記圧縮機、前記減圧装置、前記送風機の動作を制御する制御装置を有し、
   前記制御装置に前記直流電源からコンバートさせた前記交流電源を給電するものにおいて、
   前記制御装置の上流側に無停電電源装置を接続している
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、及び、前記蒸発器のいずれかが搭載される室内ユニットと、
   前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、及び、前記蒸発器のうち前記室内ユニットに搭載されない機器が搭載される室外ユニットと、を有し、
   前記直流電源及び前記交流電源の双方を前記室内ユニット及び前記室外ユニットのそれぞれに給電する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、及び、前記蒸発器のいずれかが搭載される室内ユニットと、
   前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、及び、前記蒸発器のうち前記室内ユニットに搭載されない機器が搭載される室外ユニットと、を有し、
   前記直流電源及び前記交流電源の双方を前記室内ユニット及び前記室外ユニットの少なくとも一方に給電し、給電したユニットを介して他方のユニットに給電する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記直流電源装置が既設されている施設に据え付けられる
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記施設がデータセンターである
    請求項９に記載の冷凍サイクル装置。

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