JP2005055150A - Operating method and control device for air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気調和装置の運転方法および制御装置に関し、空気調和装置としては特に、圧縮機および発電機をガスエンジン(内燃機関)によって駆動するとともに、暖房運転時には、当該ガスエンジンのエンジン冷却水を液冷媒の加熱源として利用するガスヒート式の空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an operation method and a control device for an air conditioner, and particularly as an air conditioner, a compressor and a generator are driven by a gas engine (internal combustion engine), and engine cooling water of the gas engine is supplied during heating operation. The present invention relates to a gas heat type air conditioner used as a heating source for a liquid refrigerant.
ヒートポンプを利用して冷暖房等の空調運転を行う空気調和装置は、室内熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構等の要素を含む冷媒回路を備えている。室内の冷暖房は、冷媒がこの回路を巡る途中で、室内熱交換器及び室外熱交換器において室内の空気(以下「室内気」と呼ぶ)及び外気とそれぞれ熱の交換を行うことによって実現される。また、この冷媒回路には、室外熱交換器による冷媒の熱の受取り(暖房運転時)のみに頼るのではなく、冷媒そのものを直接的に加熱するための冷媒加熱器が設置されることもある。 An air conditioner that performs an air conditioning operation such as air conditioning using a heat pump includes a refrigerant circuit including elements such as an indoor heat exchanger, a compressor, an outdoor heat exchanger, and a throttle mechanism. Air conditioning in the room is realized by exchanging heat with indoor air (hereinafter referred to as “indoor air”) and outdoor air in the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger while the refrigerant goes around the circuit. . In addition, the refrigerant circuit may be provided with a refrigerant heater for directly heating the refrigerant itself, rather than relying solely on receiving the heat of the refrigerant by the outdoor heat exchanger (during heating operation). .
ところで、近年、上述した冷媒回路中に設けられる圧縮機の動力源として、通常使用されている電動機に代わり、ガスエンジンを利用するものが開発されている。このガスエンジンを利用した空気調和装置は、一般にガスヒートポンプ式空気調和装置(以下「GHP」と略す)と呼ばれている。このGHPによれば、比較的安価である都市ガス等を燃料として利用できるため、電動機を利用した圧縮機を備えている空気調和装置(以下「EHP」と略す)のように、ランニングコストがかさむということがなく、消費者にとってコストダウンが可能となる。 Incidentally, in recent years, a power source for a compressor provided in the above-described refrigerant circuit has been developed that uses a gas engine instead of a normally used electric motor. An air conditioner using this gas engine is generally called a gas heat pump type air conditioner (hereinafter abbreviated as “GHP”). According to this GHP, since relatively inexpensive city gas or the like can be used as fuel, running cost is increased like an air conditioner (hereinafter abbreviated as “EHP”) equipped with a compressor using an electric motor. There is no such thing, and the cost can be reduced for consumers.
また、GHPにおいては、たとえば暖房運転時に、ガスエンジンから排出される高温の排気ガスやエンジン冷却水の熱(いわゆる廃熱)を冷媒の加熱源として利用すれば、優れた暖房効果を得ることが可能になるとともに、EHPに比してエネルギの利用効率を高めることができる。ちなみに、この場合において、GHPのエネルギ利用効率は、EHPと比較して1.2〜1.5倍ほど高くなる。また、このような仕組みを導入すれば、冷媒回路中において、上述したような冷媒加熱器等の機器を特別に設置する必要がなくなる。 In addition, in GHP, for example, when heating operation is performed, if high-temperature exhaust gas discharged from a gas engine or heat of engine cooling water (so-called waste heat) is used as a refrigerant heating source, an excellent heating effect can be obtained. It becomes possible, and energy use efficiency can be increased as compared with EHP. Incidentally, in this case, the energy utilization efficiency of GHP is about 1.2 to 1.5 times higher than that of EHP. Moreover, if such a mechanism is introduced, it is not necessary to specially install a device such as the above-described refrigerant heater in the refrigerant circuit.
その他、GHPでは、暖房運転時に必要な室外熱交換器の霜除去動作、いわゆるデフロスト動作についてもガスエンジンの廃熱を利用して実施することができる。一般に、EHPにおけるデフロスト動作は、暖房運転を停止して一時的に冷房運転を行って室外熱交換器の霜除去を行うようになされている。この場合、室内に対しては冷風が吹き出すことになるから、室内環境の快適性を損なうこととなる。GHPでは、上記したような事情から連続暖房運転が可能となり、EHPで懸念されるような問題の発生がない。 In addition, in GHP, the defrosting operation of the outdoor heat exchanger necessary for heating operation, so-called defrosting operation, can also be performed using waste heat of the gas engine. Generally, the defrosting operation in EHP is such that the heating operation is stopped and the cooling operation is temporarily performed to defrost the outdoor heat exchanger. In this case, since cold air blows out into the room, the comfort of the indoor environment is impaired. In GHP, continuous heating operation is possible due to the above-described circumstances, and there is no problem that is of concern in EHP.
また、最近では前述したガスエンジンで圧縮機とともに発電機を駆動するとともに、ガスエンジンの負荷が一定となるように制御されるものが提案されている(たとえば、特許文献1)。
前述した特許文献1の発明では、エンジンによって駆動されるコンプレッサの負荷変動に応じてエンジンの負荷が常に一定になるように、インバータ手段の出力が制御されている。すなわち、空調負荷が変化してコンプレッサに負荷変動が生じた後にインバータ手段の出力が制御されるため、時間遅れが生じ、快適な空調を早期に実現できない可能性があった。 In the invention of Patent Document 1 described above, the output of the inverter means is controlled so that the engine load is always constant according to the load fluctuation of the compressor driven by the engine. That is, since the output of the inverter means is controlled after the air-conditioning load changes and the load fluctuates in the compressor, there is a possibility that a time delay occurs and comfortable air-conditioning cannot be realized early.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、空調負荷によらず常にエンジン効率のよいところでガスエンジン(内燃機関)を運転することができるとともに、空調負荷の変化を早期に予測して、快適な空調を早期に実現することのできる空気調和装置の運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can always operate a gas engine (internal combustion engine) where the engine efficiency is good regardless of the air conditioning load, and predict changes in the air conditioning load at an early stage. An object of the present invention is to provide an operation method of an air conditioner capable of realizing comfortable air conditioning at an early stage.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による空気調和装置の運転方法においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、商用電源と同じ電圧・周波数を発生する発電機と、前記圧縮機および前記発電機を駆動する内燃機関とを備え、前記冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の運転方法において、前記内燃機関の現在の運転点を算出する段階と、前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する段階と、前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階と、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する段階と、前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する段階と、前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する段階と、を具備していることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The operation method of the air conditioner according to the present invention includes a compressor that compresses refrigerant, a generator that generates the same voltage and frequency as a commercial power source, and an internal combustion engine that drives the compressor and the generator. In a method of operating an air conditioner that cools or heats a room indoors by circulating the refrigerant between the outside and the room, calculating the current operating point of the internal combustion engine; and Determining whether the engine is operating at a good operating point; determining whether a command to change the load of the compressor is issued; and suction side pressure and discharge side pressure of the compressor, or the internal combustion engine Calculating the current compressor load from the engine speed, the compressor suction side pressure and the discharge side pressure; and operating the internal combustion engine at the most efficient operating point. Calculating the load of the generator; and adjusting the load of the generator so that the calculated load of the generator is applied to the generator. It is characterized by.
このような空気調和装置の運転方法によれば、圧縮機の負荷を変化させる指令(たとえば、室内機の運転台数が増やされたりあるいは減らされたといった信号や、現在稼働中の室内機が設置されている室内の室温と当該室内機の設定温度との差が大きくなったとか小さくなったといった信号)が発せられたかどうかを判断する段階が設けられており、目標となる空調負荷が予め予測可能となる。 According to such an operation method of the air conditioner, a command for changing the load of the compressor (for example, a signal indicating that the number of operating indoor units has been increased or decreased, or an indoor unit currently in operation is installed). The target air conditioning load can be predicted in advance by determining whether or not a signal indicating that the difference between the room temperature of the indoor room and the set temperature of the indoor unit has increased or decreased has been issued. It becomes.
本発明による空気調和装置の運転方法においては、前記内燃機関の回転数および/または前記内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、前記内燃機関を一旦予測運転点で運転し、その後前記圧縮機の負荷が略安定したら、前記内燃機関を再び前記最も効率のよい運転点で運転させることを特徴とする。 In the operation method of the air conditioner according to the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine and / or the intake pipe pressure or the throttle opening of the internal combustion engine changes rapidly, the internal combustion engine is temporarily operated at the predicted operating point. Then, when the load of the compressor is substantially stabilized, the internal combustion engine is operated again at the most efficient operating point.
このような空気調和装置の運転方法によれば、内燃機関の回転数および/または内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、この内燃機関を一旦予測運転点で運転して、その後圧縮機の負荷が略安定したら、内燃機関を再び最も効率のよい運転点で運転させる。 According to such an operation method of the air conditioner, when the rotational speed of the internal combustion engine and / or the intake pipe pressure or the throttle opening of the internal combustion engine changes suddenly, the internal combustion engine is temporarily operated at the predicted operating point. After that, when the load on the compressor is substantially stabilized, the internal combustion engine is operated again at the most efficient operating point.
本発明による空気調和装置の運転方法においては、前記内燃機関はガスエンジンであることを特徴とする。 In the operating method of the air conditioner according to the present invention, the internal combustion engine is a gas engine.
このような空気調和装置の運転方法によれば、圧縮機と発電機とを駆動する駆動源として、比較的安価である都市ガスなどを燃料として利用することのできるガスエンジンが利用される。 According to such an operation method of an air conditioner, a gas engine that can use a relatively inexpensive city gas or the like as a fuel is used as a drive source for driving the compressor and the generator.
本発明による空気調和装置の運転方法においては、室内機の運転台数および/または当該室内機が設置されている室温と設定温度の差を検知するシステムコントローラと、前記システムコントローラからの信号により前記内燃機関の運転状態を制御するエンジンコントローラと、前記発電機の発電量を調節する発電コントローラと、これらシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラからの信号を受信したり、あるいはこれらコントローラに信号を送信して各コントローラの設定条件を変更する遠隔監視装置とを具備し、前記遠隔監視装置からシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラに信号を送って、運転条件を変更することを特徴とする。 In the method of operating an air conditioner according to the present invention, the internal combustion engine is operated by a system controller that detects the number of indoor units operated and / or a difference between a room temperature at which the indoor unit is installed and a set temperature, and a signal from the system controller An engine controller that controls the operating state of the engine, a power generation controller that adjusts the power generation amount of the generator, and receives signals from these system controllers, engine controllers, and power generation controllers, or sends signals to these controllers And a remote monitoring device that changes the setting conditions of each controller, and the operation conditions are changed by sending signals from the remote monitoring device to the system controller, the engine controller, and the power generation controller.
このような空気調和装置の運転方法によれば、システムコントローラと遠隔監視装置との間、エンジンコントローラと遠隔監視装置との間、および発電コントローラと遠隔監視装置との間で信号(あるいはデータ)のやりとりが行われる。 According to such a method of operating the air conditioner, signals (or data) are transmitted between the system controller and the remote monitoring device, between the engine controller and the remote monitoring device, and between the power generation controller and the remote monitoring device. Exchange takes place.
本発明による空気調和装置の制御装置においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、商用電源と同じ電圧・周波数を発生する発電機と、前記圧縮機および前記発電機を駆動する内燃機関とを備え、前記冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の制御装置において、前記内燃機関の現在の運転点を算出する手段と、前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する手段と、前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する手段と、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する手段と、前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する手段と、前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する手段と、を具備していることを特徴とする。 An air conditioner control device according to the present invention includes a compressor that compresses refrigerant, a generator that generates the same voltage and frequency as a commercial power source, and an internal combustion engine that drives the compressor and the generator. In a control device for an air conditioner that cools or heats a room indoors by circulating the refrigerant between the outside and the room, means for calculating a current operating point of the internal combustion engine, and the internal combustion engine is the most efficient Means for determining whether or not the engine is operating at a good operating point; means for determining whether or not a command to change the load of the compressor is issued; and suction side pressure and discharge side pressure of the compressor, or the internal combustion engine Means for calculating the current compressor load from the engine speed, the suction side pressure and the discharge side pressure of the compressor, and operating the internal combustion engine at the most efficient operating point. Means for calculating how much the load on the generator is to be adjusted; and means for adjusting the load on the generator so that the calculated load on the generator is applied to the generator. It is characterized by.
このような空気調和装置の制御装置によれば、圧縮機の負荷を変化させる指令(たとえば、室内機の運転台数が増やされたりあるいは減らされたといった信号や、現在稼働中の室内機が設置されている室内の室温と当該室内機の設定温度との差が大きくなったとか小さくなったといった信号)が発せられたかどうかを判断する段階が設けられており、目標となる空調負荷が予め予測可能となる。 According to such a control device for an air conditioner, a command for changing the load of the compressor (for example, a signal indicating that the number of operating indoor units has been increased or decreased, or an indoor unit currently in operation is installed). The target air conditioning load can be predicted in advance by determining whether or not a signal indicating that the difference between the room temperature of the indoor room and the set temperature of the indoor unit has increased or decreased has been issued. It becomes.
本発明の空気調和装置の運転方法および制御装置によれば、以下の効果を奏する。
圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階が設けられており、目標となる空調負荷が予め予測可能となるので、快適な空調を早期に実現することができる。
According to the operation method and the control device of the air conditioner of the present invention, the following effects can be obtained.
A stage for determining whether or not a command for changing the load on the compressor is issued is provided, and the target air conditioning load can be predicted in advance, so that comfortable air conditioning can be realized at an early stage.
内燃機関の回転数および/または内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、この内燃機関を一旦予測運転点で運転して、その後圧縮機の負荷が略安定したら、内燃機関を再び最も効率のよい運転点で運転させるようにしているので、内燃機関の回転数および吸気管圧力のハンチング(脈動)を避けることができるとともに、内燃機関の異常振動・異常音を抑制することができて、内燃機関の回転数および吸気管圧力の早期安定化を図ることができる。 When the rotational speed of the internal combustion engine and / or the intake pipe pressure or the throttle opening of the internal combustion engine change abruptly, once the internal combustion engine is operated at the predicted operating point and then the load on the compressor is substantially stabilized, the internal combustion engine Since the engine is operated again at the most efficient operating point, hunting (pulsation) of the engine speed and intake pipe pressure can be avoided, and abnormal vibration and noise of the internal combustion engine can be suppressed. Thus, it is possible to achieve early stabilization of the rotational speed of the internal combustion engine and the intake pipe pressure.
圧縮機と発電機を駆動する駆動源として、比較的安価である都市ガスなどを燃料として利用することのできるガスエンジンが利用されるので、運転費(ランニングコスト)を低減させることができるとともに、大気を汚染することのないクリーンな排気ガスを大気中に放出することが可能となる。 As a driving source for driving the compressor and the generator, a gas engine that can use a relatively inexpensive city gas or the like as a fuel is used, so that the operating cost can be reduced. Clean exhaust gas that does not pollute the atmosphere can be released into the atmosphere.
システムコントローラ、エンジンコントローラ、あるいは発電コントローラからの信号(あるいはデータ)を遠隔監視装置で受信することにより、空調、内燃機関、あるいは発電機の異常などを遠隔地で検知することができる。
また、遠隔監視装置からシステムコントローラ、エンジンコントローラ、あるいは発電コントローラに適宜指令を送ることにより、内燃機関や発電機の運転状態を適宜変更したり、各コントローラに設けられたメモリスティックなどのデータを書き換えることができて、常時、空調システムを現在の使用実態にあった状態に維持する(あるいは実情にあったものに更新していく)ことができる。
By receiving a signal (or data) from the system controller, engine controller, or power generation controller with a remote monitoring device, it is possible to detect abnormalities in the air conditioning, the internal combustion engine, or the generator at a remote location.
Also, by appropriately sending commands from the remote monitoring device to the system controller, engine controller, or power generation controller, the operating state of the internal combustion engine or generator can be changed as appropriate, or data such as memory sticks provided in each controller can be rewritten. It is possible to always maintain the air conditioning system in a state suitable for the current use state (or to update to the one that is in reality).
以下、本発明による空気調和装置の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は本実施形態に係る空気調和装置10の全体構成例(暖房運転時)を示す系統図であり、大きくは室内機ユニット20と、室外機ユニット(室外機)30とを具備して構成されたものである。
なお、1台または複数台(本実施形態では3台)の室内機21からなる室内機ユニット20と室外機ユニット30との間はそれぞれ、冷媒配管2によって冷媒の循環が可能に接続されている。
Hereinafter, a first embodiment of an air-conditioning apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration example (at the time of heating operation) of an
In addition, between the
室内機ユニット20を構成する室内機21はそれぞれ、冷房運転時に低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて室内の空気(室内気)から熱を奪うエバポレータとして機能し、暖房運転時に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室内の空気を暖めるコンデンサとして機能する図示しない室内熱交換器を備えている。なお、室内熱交換器の出口側に位置する冷媒配管2にはそれぞれ、図示しない絞り機構が設けられている。
Each of the
室外機ユニット30は、その内部において、二つの大きな構成部分に分割される。
第1の構成部分は、圧縮機や水熱交換器(あるいは室外熱交換器)などの機器を中心として室内機ユニット20と共に冷媒回路を形成する部分であり、以後「冷媒回路部」と呼ぶことにする。
第2の構成部分は、圧縮機駆動用のガスエンジンを中心として、これに付随する機器を備えた部分であり、以後「ガスエンジン部」と呼ぶことにする。
The
The first component part is a part that forms a refrigerant circuit together with the
The second component part is a part including a gas engine for driving the compressor and a device attached thereto, and is hereinafter referred to as a “gas engine part”.
冷媒回路部内には、圧縮機11、水熱交換器(水熱交)12などが具備されている。
圧縮機11は、後述するガスエンジン(内燃機関)GEを駆動源として運転され、室内機21内に設けられた室内熱交換器または水熱交換器12のいずれかより吸入される低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。これにより冷房運転時には、外気温が高い場合でも、冷媒は水熱交換器12を通して外気に放熱することが可能となる。また、暖房運転時には、室内熱交換器を通して室内気に熱を与えることが可能となる。
In the refrigerant circuit section, a
The
水熱交換器12は、冷房運転時に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて外気に放熱するコンデンサとして機能し、逆に暖房運転時には低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて外気から熱を奪うエバポレータとして機能する。つまり、冷暖房それぞれの運転時において、水熱交換器12は、先の室内熱交換器とは逆の働きを行うことになる。
The
また、水熱交換器12は、後述するガスエンジンGEのエンジン冷却水から冷媒が熱を回収するために設けられている。すなわち、暖房運転時において、冷媒はガスエンジンGEのエンジン冷却水から廃熱を回収することができるようになるため、暖房運転の効果をより高めることが可能となる。
Moreover, the
一方、ガスエンジン部には、ガスエンジンGEを中心として、冷却水系40、および指令系50の他、図示省略の排気ガス系、燃料吸入系、およびエンジンオイル系が具備されている。
ガスエンジンGEは、冷媒回路部内に設置されている圧縮機11とシャフトまたはベルト等により接続されており、ガスエンジンGEから圧縮機11に駆動力が伝達されるようになっている。
On the other hand, the gas engine section is provided with an exhaust gas system, a fuel intake system, and an engine oil system (not shown) in addition to the
The gas engine GE is connected to the
冷却水系40は、水量弁(あるいは流量制御弁)41、ラジエタ42、水ポンプ(冷却水ポンプ)43などを備え、これらを配管により接続して構成される回路を巡るエンジン冷却水によって、ガスエンジンGEを冷却するための系である。このエンジン冷却水は、ガスエンジンGEのウォータジャケット内を流れて冷却する過程において吸熱するとともに、ガスエンジンGEを出た排気ガスが後述する排気ガス熱交換器(排ガス熱交)44を通過する過程で廃熱によって加熱される。
The cooling
水量弁41は、水熱交換器12および/またはラジエタ42に流す水量を制御するための弁である。ラジエタ42は、エンジン冷却水がガスエンジンGEから奪った熱を外気に放出するためのものである。水ポンプ43は、ガスエンジンGEの冷却水を回路に循環させるために設けられたものである。この他冷却水系40には、この回路を流れる冷却水において、その余剰分を一時貯蔵しておく、あるいは冷却水が回路に不足した場合にそれを供給するためのリザーバタンク(図示せず)が設けられている。
The
冷却水系40には、上記した構成の他に排気ガス熱交換器44が設けられている。これは、ガスエンジンGEより排出される排気ガスの熱を、エンジン冷却水に回収するために設けられているものである。また、冷却水系40には先に説明した水熱交換器12が備えられ、冷媒回路部及び冷却水系40の両系に跨るように配置されている。これらのことから、暖房運転時には、エンジン冷却水はガスエンジンGEから熱を奪うだけでなく排気ガスからも熱を回収し、かつその回収された熱が、エンジン冷却水より水熱交換器12を通して冷媒に与えられる仕組みになっている。
The cooling
指令系50は、エンジンコントローラ51を備え、各室内機21からの信号に応じてガスエンジンGEおよび水量弁41を制御するための系である。
各室内機21から送られてくる信号としては、たとえば現在その室外機21が運転中であるか否か、また運転中である場合には現在の室温と設定された温度との差などである。
エンジンコントローラ51は、各室内機21から送られてきた信号に基づいてガスエンジンGEのスロットル開度を制御するとともに、ガスエンジンGEの運転状態を制御するものである。
また同時に、エンジンコントローラ51は各室内機21から送られてきた信号に基づいて水量弁41の弁開度、すなわち水熱交換器12およびラジエタ42への分配量を制御するものである。
The
The signal sent from each
The
At the same time, the
室外機ユニット30には、発電機60と発電コントローラ61とが設けられている。発電機60はガスエンジンGEを駆動源とするとともに、商用電源と同じ電圧・周波数を発生するものである。発電コントローラ61は発電機の発電量を調節するとともに、発電機60で作り出された電気エネルギーを商用電源に重畳するものである。発電コントローラ61を通過した電気エネルギーは、たとえば電灯やコンセントなどの負荷として消費される。
このように、室外機ユニット30では、1台のガスエンジンGEが圧縮機11および発電機60の駆動源として使用されるため、ガスエンジンGEの負荷(空調負荷+発電負荷)が高くなる。このため、排気ガス温度が上昇するとともにエンジン自体の温度が上昇して、エンジン冷却水の温度が高くなる。
The
Thus, in the
以下に、上記構成からなる空気調和装置10について、室内を冷暖房するそれぞれの運転時について、冷媒やエンジン冷却水等の流れとともにその作用を説明する。
暖房運転時、冷媒は図1に示す矢印の方向、すなわち圧縮機11→室内機21→水熱交換器12→圧縮機11の順に流れる。
すなわち、圧縮機11で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室内機21で室内気と熱交換して凝縮液化される。この過程において、ガス冷媒は放熱して室内気を暖めたのち、高温高圧の液冷媒となる。
Hereinafter, the operation of the
During the heating operation, the refrigerant flows in the direction of the arrow shown in FIG. 1, that is, in the order of the
That is, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
水熱交換器12へ送られる液冷媒は、室内機21とこの水熱交換器12とを連通する冷媒配管2中に設けられた図示しない絞り機構を通ることで減圧され、低温低圧の液冷媒となる。水熱交換器12では、低温低圧の液冷媒がエンジン冷却水から吸熱して蒸発気化し、低温低圧のガス冷媒となる。
The liquid refrigerant sent to the
こうして低温低圧のガスとなった冷媒は、図示していないアキュムレータなどを経て液状成分が分離されたのち圧縮機11に吸入される。圧縮機11に吸入されたガス冷媒は、圧縮機11の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び室内機21に送られるので、冷媒が状態変化を繰り返す冷凍サイクルを形成することができる。
The refrigerant thus converted into a low-temperature and low-pressure gas is sucked into the
一方、エンジン冷却水はつぎのように流れる。はじめに、水量弁41がラジエタ42のみへの流れを許容している場合、エンジン冷却水は水ポンプ43→排気ガス熱交換器44(および/またはウォータジャケット)→水量弁41→ラジエタ42→水ポンプ43の順に流れる。また、水量弁41が水熱交換器12のみへの流れを許容している場合、エンジン冷却水は水ポンプ43→排気ガス熱交換器44(および/またはウォータジャケット)→水量弁41→水熱交換器12→水ポンプ43の順に流れる。
このように水量弁41は、水熱交換器12あるいはラジエタ42のいずれか一方にのみエンジン冷却水を流すようにすることもできるし、エンジン冷却水の温度や室内機21の運転条件に応じてこれら両方を適宜選択することが可能である。水量弁41の弁開度は、前述したようにエンジンコントローラ51からの信号により調整されるようになっている。すなわち、室内空間の要求(室内機運転台数や室温と設定温度との差)に応じて、水熱交換器12、ラジエタ42それぞれへのエンジン冷却水の流量が調整されるようになっている。
On the other hand, the engine coolant flows as follows. First, when the
As described above, the
続いて、冷房運転時における冷媒及びエンジン冷却水の流れを簡単に説明する。
この場合、冷媒の流れは前述した暖房運転時とは逆方向となる。すなわち、圧縮機11→水熱交換器12→室内機21→圧縮機11の順に流れる。
すなわち、高温高圧のガス冷媒は水熱交換器12で凝縮液化され、外気に放熱して高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、前述した図示しない絞り機構を通過する過程で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、エバポレータとして機能する室内機21に送られる。
Next, the flow of the refrigerant and engine cooling water during the cooling operation will be briefly described.
In this case, the refrigerant flow is in the opposite direction to that in the heating operation described above. That is, it flows in the order of the
That is, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant is condensed and liquefied by the
室内機21に送られた低温低圧の液冷媒は、室内気から熱を奪って蒸発気化する。この過程で室内気を冷却して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機11へ導かれる。圧縮機11に吸入されたガス冷媒は、圧縮機11の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び水熱交換器12に送られるので、冷媒が状態変化を繰り返す冷凍サイクルを形成することができる。
なお、冷房運転時において、水量弁41はラジエタ42への流路のみを開放した状態とされ、水熱交換器12への流路は閉鎖された状態になっている。
The low-temperature and low-pressure liquid refrigerant sent to the
During the cooling operation, the
一方、エンジン冷却水は、水ポンプ43→ガスエンジンGEのウォータジャケット→水量弁41→ラジエタ42→水ポンプ43の順に流れ、ラジエタ42で目一杯放熱されることとなる。
On the other hand, the engine coolant flows in the order of the
さて、本発明による空気調和装置10では、図2に示すフローチャートにしたがって運転制御される。
まずはじめに、ガスエンジンGEの現在の運転点を算出する(S10)。すなわち、ガスエンジンGEの回転数および/または吸気管圧力またはスロットル開度から、ガスエンジンGEのそのときの回転数における運転トルクを算出し、ガスエンジンGEのそのときの運転点を求める。
Now, in the
First, the current operating point of the gas engine GE is calculated (S10). That is, the operating torque at the current rotational speed of the gas engine GE is calculated from the rotational speed of the gas engine GE and / or the intake pipe pressure or the throttle opening, and the current operating point of the gas engine GE is obtained.
つぎにガスエンジンGEが定格点(最も効率のよい運転点)で運転されているか否かを判断し(S20)、ガスエンジンGEが定格点で運転されている場合にはステップ30(S30)に進み、定格点で運転されていない場合にはステップ70(S70)に進む。なお、定格点とはエンジン寿命と効率より設定した運転点のことである。
ステップ70に進むと、ガスエンジンGEが定格点で運転されるように発電機60の発電量が調節される。発電量の調整は、後述するステップ60(S60)と同様、発電機60が誘導式発電機の場合は発電機60の回転数を変更することにより行われ、同期式発電機の場合は発電機60に流す励磁電流の大きさを変化させることにより行われる。
Next, it is determined whether or not the gas engine GE is operating at the rated point (the most efficient operating point) (S20). If the gas engine GE is operating at the rated point, the process proceeds to step 30 (S30). If the operation is not performed at the rated point, the process proceeds to step 70 (S70). The rated point is an operating point set based on the engine life and efficiency.
When the routine proceeds to step 70, the power generation amount of the
ステップ30に進むと、そのステップでは空調負荷(すなわち、圧縮機11の負荷)を変化させる指令が発せられたか否かが判断される。空調負荷を変化させる指令とは、たとえば室内機21の運転台数が増やされたりあるいは減らされたといった信号や、現在稼働中の室内機21が設置されている室内の室温と当該室内機21の設定温度との差が大きくなったとか小さくなったといった信号などである。
空調負荷を変化させる指令が発せられていないと判断された場合には、前述したステップ10(S10)に戻る。
In
If it is determined that a command to change the air conditioning load has not been issued, the process returns to step 10 (S10) described above.
空調負荷を変化させる指令が発せられた場合、ステップ40(S40)に進んで、現在の空調負荷が算出される。
このステップ40では、ガスエンジンGEおよび圧縮機11が可変速式であれば、圧縮機11あるいはガスエンジンGEの回転数、圧縮機11の吐出側圧力(高圧)、および圧縮機11の吸入側圧力(低圧)から空調負荷が算出される。
また、ガスエンジンGEおよび圧縮機11が一定速式であれば、圧縮機11の吐出側圧力(高圧)、および圧縮機11の吸入側圧力(低圧)から空調負荷が算出される。
When a command to change the air conditioning load is issued, the process proceeds to step 40 (S40), and the current air conditioning load is calculated.
In this
Further, if the gas engine GE and the
ステップ40で空調負荷が算出された後、ステップ50(S50)に進んで(望ましい)発電量が算出される。すなわち、エンジン定格出力(定格点で運転したときの出力)からステップ40で算出された空調負荷が減じられることにより(望ましい)発電量(発電負荷)が算出される。すなわち、ガスエンジンGEを定格点で運転するための発電分のトルクが算出される。
After the air conditioning load is calculated in
ステップ50で(望ましい)発電量が算出された後、ステップ60(S60)に進んで(望ましい)発電量への修正(調整)が行われる。
発電量の修正は、発電機60が誘導式発電機の場合は発電機60の回転数を変更することにより行われ、同期式発電機の場合は発電機60に流す励磁電流の大きさを変化させることにより行われる。
After the (desirable) power generation amount is calculated in
The amount of power generation is corrected by changing the number of revolutions of the
発電量の修正が終了したら、前述したステップ10に戻り以下のステップを繰り返す。 When the correction of the power generation amount is completed, the process returns to step 10 described above and the following steps are repeated.
図2に示すフローチャートにしたがって空気調和装置10が運転されることにより、ガスエンジンGEを常にエンジン効率のよいところ、すなわち定格点(最も効率のよい運転点)で運転させることができ、エネルギーの変換効率を向上させることができる。
また同時に、空調負荷の変動(あるいは変化)を室内機21から送られてくる信号により早い段階で把握することができるので、応答性のよい空調を提供することができる。
そして、空調負荷の算出が、圧縮機11あるいはガスエンジンGEの回転数、圧縮機11の吐出側圧力(高圧)、および圧縮機11の吸入側圧力(低圧)から時々刻々行われるようになっているため、快適な空調をいち早く実現させることができる。
By operating the
At the same time, the fluctuation (or change) of the air conditioning load can be grasped at an early stage from the signal sent from the
The calculation of the air conditioning load is performed from time to time based on the rotation speed of the
一方、本発明では空調負荷が急激に変化した場合、たとえば室内機の運転台数が急に増やされたり減らされた場合(具体的には室内機の運転台数が1台から3台に増やされたり、3台から1台に減らされたりした場合)、ガスエンジンGEを一旦予測運転点(たとえば、最も効率のよい運転点よりも10%程度高い運転点)で運転させ、その後空調負荷、言い換えれば圧縮機の負荷が略安定したところでガスエンジンGEを元の運転点(すなわち、最も効率のよい運転点)で運転するように制御される。
すなわち、空調負荷(圧縮機の負荷)が急激に変化するとともに発電負荷(発電機の負荷)が急激に変化して、ガスエンジンGEの回転数および/または吸気管圧力またはスロットル開度に大きな変化(たとえば、定格点における回転数および吸気管圧力に対する変化率が±10%を超えるような場合)が生じたのを検知すると同時に、ガスエンジンGEを一旦予測運転点で運転させる。そして、ガスエンジンGEおよび/または圧縮機の回転が略安定、すなわち空調負荷が略安定したらガスエンジンGEの運転点を元の運転点(最も効率のよい運転点)に復帰させる。
On the other hand, in the present invention, when the air conditioning load changes suddenly, for example, when the number of indoor units operated is suddenly increased or decreased (specifically, the number of indoor units operated is increased from 1 to 3). The gas engine GE is once operated at the predicted operating point (for example, an operating point that is about 10% higher than the most efficient operating point) and then the air conditioning load, in other words When the load of the compressor is substantially stabilized, the gas engine GE is controlled to operate at the original operating point (that is, the most efficient operating point).
That is, the air conditioning load (compressor load) changes suddenly and the power generation load (generator load) changes suddenly, resulting in a large change in the rotational speed of the gas engine GE and / or the intake pipe pressure or the throttle opening. At the same time that the occurrence of (for example, the rate of change with respect to the rotational speed and intake pipe pressure at the rated point exceeds ± 10%) is detected, the gas engine GE is once operated at the predicted operating point. When the rotation of the gas engine GE and / or the compressor is substantially stable, that is, when the air conditioning load is substantially stabilized, the operating point of the gas engine GE is returned to the original operating point (the most efficient operating point).
空調負荷が急激に変化した場合に、ガスエンジンGEを一旦予測運転点で運転し、その後元の運転点で運転するようにしたことで、エンジン回転数および吸気管圧力のハンチング(脈動)を避けることができるとともに、ガスエンジンGEの異常振動・異常音を抑制することができて、エンジン回転数および吸気管圧力の早期安定化を図ることができる。 When the air-conditioning load changes suddenly, the gas engine GE is once operated at the predicted operating point and then operated at the original operating point, thereby avoiding hunting (pulsation) of the engine speed and intake pipe pressure. In addition, abnormal vibration and abnormal noise of the gas engine GE can be suppressed, and early stabilization of the engine speed and intake pipe pressure can be achieved.
図3を用いて本発明による空気調和機の第2実施形態について説明する。本実施形態の空気調和装置110は、図1に示す第1実施形態のものに遠隔監視・設定変更システム120を組み入れたものである。この遠隔監視・設定変更システム120以外の点については第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。なお、本実施形態において第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
A second embodiment of the air conditioner according to the present invention will be described with reference to FIG. The air conditioner 110 according to the present embodiment incorporates a remote monitoring /
遠隔監視・設定変更システム120は、遠隔監視装置121とシステムコントローラ122とを主たる要素として構成されたものである。
システムコントローラ122は、各室内機21から送られてくる信号、たとえば現在その室外機21が運転中であるか否か、また運転中である場合には現在の室温と設定された温度との差などの信号を受信し、その信号に基づく信号をエンジンコントローラ51に送信するものである。
遠隔監視装置121は各コントローラ、すなわちエンジンコントローラ51、発電コントローラ61、およびシステムコントローラ122のそれぞれと信号のやりとりが相互に可能となるように構成されている。
言い換えれば、各コントローラ51,61,122で受信された信号(あるいはデータ)は、リアルタイムで遠隔監視装置121に送られてくるとともに、遠隔監視装置121に設けられた、たとえばディスプレイ(表示器)などに表示されるようになっている。また、遠隔監視装置121から手動あるいは自動で指令を送ることができ、ガスエンジンGEや発電機61の運転状態を適宜変更したり、各コントローラに設けられたメモリスティックなどのデータを書き換えることもできる。
The remote monitoring /
The
The
In other words, signals (or data) received by the
遠隔監視・設定変更システム120を組み入れることにより、ガスエンジンGE、発電機61、あるいは空調の異常などを遠隔地で検知することができる。
ガスエンジンGEの異常は、発電負荷・空調負荷より算出したエンジン負荷に対する、ガスエンジンGEの回転数と吸気管圧力・ガス消費量(スロットル開度)で検知することができる。
発電機61の異常は、予測発電量に対する、実際の発電機の回転数・電流・電圧で検知することができる。
空調の異常、すなわち圧縮機11の異常は、室内機の要求負荷に対する、圧縮機11の回転数・高圧・低圧・吐出温度・吸入温度で検知することができる。
By incorporating the remote monitoring /
Abnormality of the gas engine GE can be detected by the rotational speed of the gas engine GE and the intake pipe pressure / gas consumption (throttle opening) with respect to the engine load calculated from the power generation load / air conditioning load.
Abnormality of the
An abnormality in air conditioning, that is, an abnormality in the
遠隔監視装置121に送られてきたデータから、ガスエンジンGE、発電機61、あるいは空調に異常の兆候があれば、各地区のサービス部門に連絡を取り、ユーザへの出張サービスを行うようにする。
これにより、空気調和装置110の機能が完全に停止してしまう前に保守・整備を行うことができて、空気調和装置110の早期復帰を図ることができるとともに、修理費用および修理に要する作業時間を最小限にとどめることができる。
If there is any sign of abnormality in the gas engine GE,
Accordingly, maintenance and maintenance can be performed before the function of the air conditioner 110 is completely stopped, and the air conditioner 110 can be quickly restored, and repair costs and work time required for repair can be achieved. Can be kept to a minimum.
一方、遠隔監視装置121から適宜指令を送ることにより、ガスエンジンGEや発電機61の運転状態を適宜変更したり、各コントローラに設けられたメモリスティックなどのデータを書き換えることができるので、常時、空調システム110を現在の使用実態にあった状態に維持する(あるいは実情にあったものに更新していく)ことができる。
On the other hand, by appropriately sending commands from the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、いかようにも変形・変更実施可能なものである。
また、発電機の容量としては10kW未満のものを想定している。これは、容量が10kW未満であれば、その取り扱いに際して「電気主任技術者」の資格が不要となるからである。すなわち、このような資格を有していないコンビニ店経営のオーナーやファミリーレストランなどの店主の方々も自由に取り扱うことができるものとなる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified and changed in any way.
The capacity of the generator is assumed to be less than 10 kW. This is because if the capacity is less than 10 kW, the qualification of “electrical chief engineer” is not required for handling. That is, the owner of a convenience store that does not have such qualifications and store owners such as family restaurants can also handle them freely.
10 空気調和装置
11 圧縮機
51 エンジンコントローラ
60 発電機
61 発電コントローラ
110 空気調和装置
121 遠隔監視装置
122 システムコントローラ
GE ガスエンジン(内燃機関)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記内燃機関の現在の運転点を算出する段階と、
前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する段階と、
前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階と、
前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する段階と、
前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する段階と、
前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する段階と、を具備していることを特徴とする空気調和装置の運転方法。 A compressor that compresses the refrigerant; a generator that generates the same voltage and frequency as a commercial power supply; and an internal combustion engine that drives the compressor and the generator, and circulates the refrigerant between the outdoors and the room. In the operation method of the air conditioner that performs indoor cooling or heating by
Calculating a current operating point of the internal combustion engine;
Determining whether the internal combustion engine is operating at the most efficient operating point;
Determining whether a command to change the load on the compressor has been issued;
Calculating the current compressor load from the compressor suction side pressure and discharge side pressure, or the rotational speed of the internal combustion engine, the compressor suction side pressure and discharge side pressure;
Calculating how much load on the generator to run the internal combustion engine at the most efficient operating point;
Adjusting the load of the generator so that the calculated load of the generator is applied to the generator.
前記システムコントローラからの信号により前記内燃機関の運転状態を制御するエンジンコントローラと、
前記発電機の発電量を調節する発電コントローラと、
これらシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラからの信号を受信したり、あるいはこれらコントローラに信号を送信して各コントローラの設定条件を変更する遠隔監視装置とを具備し、
前記遠隔監視装置からシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラに信号を送って、運転条件を変更することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和装置の運転方法。 A system controller that detects the number of indoor units operated and / or the difference between the room temperature at which the indoor unit is installed and the set temperature;
An engine controller for controlling an operating state of the internal combustion engine according to a signal from the system controller;
A power generation controller for adjusting the power generation amount of the generator;
A remote monitoring device that receives signals from these system controllers, engine controllers, and power generation controllers, or transmits signals to these controllers to change the setting conditions of each controller;
The operation method of the air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the operation condition is changed by sending a signal from the remote monitoring device to a system controller, an engine controller, and a power generation controller.
前記内燃機関の現在の運転点を算出する手段と、
前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する手段と、
前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する手段と、
前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する手段と、
前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する手段と、
前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する手段と、を具備していることを特徴とする空気調和装置の制御装置。
A compressor that compresses the refrigerant; a generator that generates the same voltage and frequency as a commercial power supply; and an internal combustion engine that drives the compressor and the generator, and circulates the refrigerant between the outdoors and the room. In the control device of the air conditioner that performs indoor cooling or heating by
Means for calculating a current operating point of the internal combustion engine;
Means for determining whether the internal combustion engine is operating at the most efficient operating point;
Means for determining whether a command to change the load of the compressor has been issued;
Means for calculating the current compressor load from the suction side pressure and the discharge side pressure of the compressor, or the rotational speed of the internal combustion engine, the suction side pressure and the discharge side pressure of the compressor;
Means for calculating how much to load the generator in order to operate the internal combustion engine at the most efficient operating point;
A control device for an air conditioner, comprising: means for adjusting the load of the generator so that the calculated load of the generator is applied to the generator.
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JP2003289119A JP2005055150A (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Operating method and control device for air conditioner |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2003-08-07 JP JP2003289119A patent/JP2005055150A/en not_active Withdrawn
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