(57)【要約】【課題】  商用電源からの電力供給が何らかの影響で不可能となった場合に空気調和機の運転継続を可能とし、さらにこの場合においても空気調和の性能低下を抑えつつ高調波を抑制することにより信頼性向上を図る。【解決手段】  室内熱交換器と、該室内熱交換器に送風するための室内ファンと、を備えた室内機と、室外熱交換器と、該室外熱交換器に送風するための室外ファンと、を備えた室外機と、を備え、前記室内機及び前記室外機が冷媒配管により接続されて構成される空気調和機において、前記室内機は、前記室内ファンを駆動する直流ファンモータと、該直流ファンモータを駆動するインバータと、該インバータの電源側に設置されるリアクトルと、電源からの電流を前記リアクトルをバイパスして前記インバータに流すバイパス回路と、該バイパス回路と電源からの電流が前記リアクトルに流れる回路とを切り換える切換手段と、を備える。【選択図】図1（ａ）
2014165963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内熱交換器と、該室内熱交換器に送風するための室内ファンと、を備えた室内機と、
室外熱交換器と、該室外熱交換器に送風するための室外ファンと、を備えた室外機と、を備え、
前記室内機及び前記室外機が冷媒配管により接続されて構成される空気調和機において、
前記室内機は、前記室内ファンを駆動する直流ファンモータと、該直流ファンモータを駆動するインバータと、該インバータの電源側に設置されるリアクトルと、電源からの電流を前記リアクトルをバイパスして前記インバータに流すバイパス回路と、該バイパス回路と電源からの電流が前記リアクトルに流れる回路とを切り換える切換手段と、を備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記切換手段は、前記商用電源からの電流が前記インバータに流れる場合には、前記バイパス回路に電流が流れるように切り換えられることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空気調和機において、
商用電源以外の電源からの電力も供給可能であり、
前記切換手段は、前記商用電源以外の電源から電力が供給される場合には、前記商用電源以外の電源からの電流が前記リアクトルに流れる回路に切り換えることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１に記載の空気調和機において、
前記リアクトルは前記インバータの電源側に複数設置され、
前記切換手段は、前記商用電源以外の電源から電力が供給される場合には、前記商用電源以外の電源からの電流が前記リアクトルに流れる回路に切り換えるとともに前記インバータの高調波が大きいほど、前記複数のリアクトルのうち容量の大きいリアクトルに電流が流れるように切り換えが行われることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の高調波抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータネットワークを構築するにはコミュニケーション用、データベース用、ファイル管理用などのサーバを必要とする。サーバはセキュリティや運用管理の面からサーバ機械室に設置されていて複数台ごとにサーバラックに格納し、そのサーバラックを連続設置し運用されている。このサーバは動作時の発熱が大きく、安定動作させるため空気調和機を設置し運用を行っている。近年のサーバ機械室の運用形態で求められるのは、処理データの増加などによるサーバの高密度化、高効率化や、災害や設備の不具合などによる停電、電子機器から発生する高調波やノイズなどの障害に対しても安定した運用を行うことである。これに伴い、空気調和機に対しても小型化、ＥＭＣ性能などの空気調和以外の性能も求められている。特に、発電機や商用電源設備への影響が大きい高調波抑制において重要視されている。
【０００３】
例えば特許文献、特開２０１１−１８８５９２には高調波対策機器を有する冷凍サイクル機器で電流の状態を検出することにより高調波を検知することが出来る特許が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８８５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高調波抑制レベルを規定された電源から空気調和機が給電を受ける場合には、高調波抑制のため単相、三相直流、交流リアクトルを取り付けることが有効である。
【０００６】
上記特許文献１（特開２０１１−１８８５９２号公報）には、商用電源とインバータ装置間に高調波対策機器が並列に配置され電流のアンバランス検出することにより高調波を検知しており、電動機の周波数低下など能力低下などによりこの高調波を抑制することが開示されている。
【０００７】
この特許文献１で上記したような高調波対策を行っているのは、インバータ駆動の電動圧縮機、ファンモータを有する高調波の抑制が必要とされる環境で使用される空気調和機である。従来技術では、前述のように電動機の周波数低下など空気調和の性能を低下させ抑制している。これにより、空気調和対象へ及ぼす影響が課題となる。
【０００８】
ここで、停電などの影響により商用電源からの電力供給ができなくなると、通常は空気調和機の運転ができなくなるが、多くのサーバを収容するサーバルームを冷却する空気調和機の場合、サーバが熱を持って故障する虞が生じるため、これを回避する必要がある。特にサーバの故障は多くの人に影響を与える可能性が高いため、この回避が望まれるものである。
【０００９】
この場合に商用電源以外のその他の電源、たとえば自家発電機からの電力供給を可能とすることが考えられるが、商用電源よりも高いレベルの高調波抑制対策が必要となることがある。すると高調波抑制のためにさらに空気調和の性能を低下させることを要するが、この性能低下を抑制することが望ましい。
【００１０】
そこで本発明では、商用電源からの電力供給が何らかの影響で不可能となった場合に、その他の電源からの電力供給を可能とし空気調和機の運転継続を可能とし、さらにこの場合においても空気調和の性能低下を抑えつつ高調波を抑制することにより信頼性向上を図る空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決する為、本発明においては、室内熱交換器と、該室内熱交換器に送風するための室内ファンと、を備えた室内機と、室外熱交換器と、該室外熱交換器に送風するための室外ファンと、を備えた室外機と、を備え、前記室内機及び前記室外機が冷媒配管により接続されて構成される空気調和機において、前記室内機は、前記室内ファンを駆動する直流ファンモータと、該直流ファンモータを駆動するインバータと、該インバータの電源側に設置されるリアクトルと、電源からの電流を前記リアクトルをバイパスして前記インバータに流すバイパス回路と、該バイパス回路と電源からの電流が前記リアクトルに流れる回路とを切り換える切換手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記手段によれば、室内機の小型化を図るとともに、その際の高調波対策を行うことで信頼性向上を図る空気調和機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１（ａ）】実施例１の空気調和機の正面側から見た斜視図である。
【図１（ｂ）】実施例１の空気調和機の側面側から見た側面図である。
【図２】実施例１の電気回路図の一例を示すものである。
【図３】実施例１の電気回路図の一例を示すものである。
【図４】実施例１の電気回路図の一例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例について以下、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１（ａ）は、本実施例の空気調和機の室内機を正面側から見た斜視図であり前面トビラを取った状態を示している。また図１（ｂ）は同じく空気調和機を側面側から見た側面図を示している。
【００１６】
本実施例の空気調和機は、室内熱交換器３と、室内熱交換器３に送風するための室内ファン４と、冷媒を圧縮するための圧縮機、電磁弁、冷媒タンクなど、冷凍サイクルを構成する部品を収納した機械室８と、冷媒を膨脹させる室内膨張弁を備えた室内機と、図示していない室外機とが冷媒配管により接続されて構成される。この室外機は室外熱交換器と、室外熱交換器に送風するための室外ファンと、を備え、これらの部品が冷媒配管により順次接続されて冷凍サイクルを構成する。なお、室内ファン４はターボファンまたはシロッコファンを用いた遠心送風機が採用され、ファンケーシング５により覆われるように配置される。なお、室内ファンは単一でも良いし、片面吸込み・両面吸込みどちらかを用いるか、それらを併用しても良い。
【００１７】
空気調和機の室内機において、空気は上面に形成された空気の吸込み口２から吸い込まれた後、室内熱交換器３を通過することで冷媒と熱交換され、冷房運転であれば冷却された空気が下面に形成された吹出し口１０から吹出されるように構成されている。この吸込み口２からの空気が室内熱交換器３に送風するために室内ファン４が２台設置されており、これらの室内ファン４はモータによって駆動される。
【００１８】
筐体１の寸法は、サービススペースを確保しつつ最小限とすることが望ましい。室内熱交換器３の下部には、室内ファン４が配置され、筐体１の下部に接続する二重床に冷風を吹き出す構造とする。サーバラックが連続設置されるサーバルームではこの二重床を採用することが多く、サーバラックはこの二重床上に設置される。そして室内機の下面から送風される冷風は二重床に流れた後、二重床に形成された多数の孔から室内に送られることでサーバラックの冷却が行われる。
【００１９】
なお、本実施例では室内機の形態を上面吸込み・下面吹き出しとしているが他の形態（正面吸込み下面吹き出し、背面吸込み上面吹き出し、側面吸込み上面吹き出し、上面吸込み正面吹き出し、上面吸込み背面吹き出し等）でも適用は可能である。７は図２に示すインバータや制御基板、配線、電磁接触器など、電気部品を収納する電気室である。
【００２０】
ここで本実施例では室内ファン４を駆動するモータとして直流ファンモータ６（ＤＣモータ）を採用している。これにより交流ファンモータと比べてモータを小さくすることが可能となるため、筐体１の小型化を図ることが可能となり、さらにモータ効率を向上することができる。したがって、室内機の消費電力を抑えることが可能である。また、直流ファンモータ６を駆動するためのインバータ装置１２を採用している。
【００２１】
図２はこのインバータ装置１２の回路構成を示す。インバータ装置１２は電源１１からの交流を直流に変換するコンバータ回路（整流回路）と、コンバータ回路により作り出された直流電圧の周波数や電圧を変化させるインバータ回路とから構成される。コンバータ回路は一方向にのみ電流を流す半導体の動作によって直流電圧を作り出すが、この際にこのコンバータ回路において、高調波が発生する。
【００２２】
この高調波電流が流れると電源ラインのインピーダンスにより電圧降下が発生し、電源電圧波形が高調波を含んだ波形となって商用電源に接続して使用される機器に悪影響を及ぼす虞があるため、通常は商用電源側で電源ラインのインピーダンスを低くしたり、余裕を持った電源供給設備としたり高調波電流をキャンセルさせる働きをする力率改善装置を導入したりするなどして高調波対策が行われる。
【００２３】
ここで電源１１を商用電源とすると、上記したように高調波対策がなされているため、インバータ装置１２において高調波の抑制を行う必要はなく、リアクトル９は不要となる。なお、リアクトル９は高調波を空気調和機側で低減するためのものであり、図２では交流リアクトルを採用しているが、直流リアクトルを採用してもよい。
【００２４】
停電などの影響により商用電源からの電力供給ができなくなると、通常は空気調和機の運転ができなくなるが、多くのサーバを収容するサーバルームを冷却する空気調和機の場合、サーバが熱を持って故障する虞が生じるため、これを回避する必要がある。特にサーバの故障は多くの人に影響を与える可能性が高いため、この回避が望まれるものである。
【００２５】
そこで本実施例においては、商用電源からの電力供給が何らかの影響で不可能となった場合に、その他の電源、たとえば自家発電機からの電力供給を可能とするものである。電源１１をこの場合の自家発電機による電源とすると、この場合、上記したような商用電源には施されている高調波抑制対策ができていないと、インバータ装置１２で生じる高調波を装置自体で抑制する必要がある。
【００２６】
この場合に電動機の周波数低下など空気調和の性能を低下させることで高調波を抑えることも考えられるが、商用電源以外の自家発電機などの電源の場合、商用電源よりも高いレベルの高調波抑制対策が必要となることがある。つまり、負荷として接続している空気調和機からの高調波ノイズが大きいと、自家発電機の破損を招く虞があることから、これを回避するためには大幅に空調性能を低下させることが必要となってしまう。
【００２７】
そこで本実施例ではインバータ装置１２の電源１１側に設置されるリアクトル９を備え、電源１１が商用電源以外の電源の場合には、電源１１から流れる電流がリアクトル９を流れた後にインバータ装置１２に流れるようにすることでインバータ装置１２で生じる高調波を抑制することを可能とするものである。
【００２８】
また、図２に示すように本実施例の空気調和機では、電源１１が商用電源であった場合に、電源１１からの電流をリアクトル９をバイパスしてインバータ装置１２に流すバイパス回路を備えている。すなわち、バイパス回路と電源１１からの電流がリアクトル９に流れる回路とを切り換える切換手段１３を備えており、切換手段１３は電源１１が商用電源である場合には、スイッチがオンとなってリアクトル９をバイパスする回路に電源１１からの電流が流れてインバータ装置１２に供給される。
【００２９】
一方で停電などにより電源１１が商用電源以外の自家発電機に切り替わった場合に切換手段１３はスイッチがオフとなってリアクトル９を電流が流れるように切り換えられる。これにより、自家発電機に流れる高調波の抑制をしながら、空気調和機の運転を継続することが可能となる。
【００３０】
図３は図２の一部を変更したものであり、同じ符号を付けた部品は同じものを示しているため説明を省略する。図３では、電源１１とインバータ装置１２との間にリアクトル９を配置した回路とリアクトル９を配置しない回路を並列に配置したものである。ここで電源１１が商用電源以外の自家発電機などの電源だとした場合であっても高調波のレベルが低い場合には、常にリアクトル９を介して電源１１からの電流を流す必要がない場合もある。
【００３１】
逆にこのときにリアクトル９を介して電流を流すと、リアクトル９において電圧降下が生じるためにインバータ装置１２に流す電流が小さくなってしまい、インバータ装置１２の動作不良を起こす虞がある。そこで高調波のレベルが所定値以下の場合には切換手段１３によりリアクトル９をバイパスするように切り換えることで高調波抑制を図りながら、省電力にて運転を行うことが可能となる。
【００３２】
図４は図３に対して双方の回路に異なる容量のリアクトル９を設置したものである。ここで１４は高調波検出装置であり、図４に示すように電源配線に電流センサを設けることで高調波の検出を行う。そしてこの高調波検出装置１４により検出した高調波が所定値以上であれば、容量の大きいリアクトル９に電流が流れるように切換手段１３が切り替わり、一方で高調波が所定値以下であれば容量の小さいリアクトル９に電流が流れるように切り替わる。
【００３３】
つまり、図４ではリアクトル９がインバータ装置１２の電源１１側に複数設置され、切換手段１３は、商用電源以外の電源から電力が供給される場合には、商用電源以外の電源からの電流が前記リアクトルに流れる回路に切り換える。このとき高調波検出装置１４により検出したインバータ装置１２の高調波が大きいほど、複数のリアクトル９のうち容量の大きいリアクトルに電流が流れるように切り換えが行われるものである。これにより、高調波の抑制を抑えながらリアクトルによる電圧降下を小さくできるため性能低下を押え空気調和機の運転が可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１：筐体
２：吸込み口
３：室内熱交換器
４：室内ファン
５：ファンケーシング
６：直流ファンモータ
７：電気室
８：機械室
９：リアクトル
１０：吹出し口
１１：電源
１２：インバータ装置
１３：切替手段
【図１（ａ）】
2014165963.tif 000003
【図１（ｂ）】
2014165963.tif 000004
【図２】
2014165963.tif 000005
【図３】
2014165963.tif 000006
【図４】
2014165963.tif 000007