JP2003232580A - ガスヒートポンプ式空気調和装置及びその運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量制御にて生じる圧縮機の負荷変動に対応
してガスエンジンの運転の安定を図り、ガスヒートポン
プ式空気調和装置信頼性の向上させるとともに、製造コ
スト、メンテナンス性、耐久性を向上させたガスヒート
ポンプ式空気調和装置及びその運転制御方法を提供する
こと。 【解決手段】 ガスエンジンにより駆動される圧縮機に
おいて、該圧縮機における冷媒の容量制御に先立って出
力される容量制御信号Ｓ１，Ｓ１’により、所定の点火
時期に変更させるエンジン制御手段を備える構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスエンジンを動
力源として冷媒循環用の圧縮機を駆動するガスヒートポ
ンプ式空気調和装置及びその運転制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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「ＧＨ
Ｐ」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
がかさむことがなく、消費者にとってコストダウンが可
能となる。

【０００４】また、ＧＨＰにおいては、例えば暖房運転
時にガスエンジンからの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となるとともに、ＥＨＰに比してエ
ネルギー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のエネルギー利用効率は、Ｅ
ＨＰと比較して１．２から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。

【０００５】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。

【０００６】さらに、このようなガスヒートポンプ式空
調装置に構成されるガスエンジンについて説明する。一
般に、ガスヒートポンプ式空気調和装置に用いられるガ
スエンジンは、複数のシリンダのそれぞれにピストンを
備えた多気筒型とされ、吸入，圧縮，爆発・膨張，排気
の一連の作業を４回のピストンの動作（行程）で行うも
のが多用されている。各ピストンはクランク軸の回転に
よって主として上下方向に動作し、上述した爆発・膨張
行程によってクランク軸に回転力を与えている。

【０００７】ガスエンジンでの爆発・膨張行程は、吸入
ポート内で燃料となるガスと、燃焼用の空気とを混合し
た混合ガスをシリンダ内の圧縮室に導いた後、点火プラ
グを用いて燃焼させている。また、燃焼によって得られ
るエネルギーは、省エネの観点から圧縮機の駆動に必要
とされる最小限の動力で出力されるように制御されてい
る。

【０００８】ガスエンジンを動力源とする圧縮機は、ガ
スエンジンの出力軸であるクランク軸の端側に直接又は
クラッチを介して接続されることにより、ガスエンジン
の出力に応じて空気調和装置の運転に必要とされる冷媒
を圧縮し吐出している。吐出される冷媒の量は、ユーザ
等が要求して設定した空調設定値と、室内の温度や湿度
等を実際に測定した室内測定値との差に応じて決定され
る。例えば、室内測定値が空調設定値に比較して大きく
異なれば、圧縮機は最大能力で運転し、室内測定値と空
調設定値との差が小さければ、能力が抑えられて運転す
る。このように、圧縮機が有する能力を変更して冷媒の
循環量が制御されることは、圧縮機における容量制御を
いうものである。

【０００９】さて、圧縮機にて冷媒の容量制御を行う場
合、ガスエンジンの回転数を変更して圧縮機の回転数を
調整することや、さらに圧縮機自体に容量制御機構を具
備し、該容量制御機構により容量調整することによって
行われている。後者に記載した圧縮機の容量制御につい
て、図４を参照しながら説明する。なお、図４は圧縮機
の回転数と圧縮機の負荷との関係を示したグラフ線図で
ある。

【００１０】本図に示される圧縮機は、複数のピストン
をそれぞれのシリンダ（気筒）内に備えたレシプロ型圧
縮機の場合を示している。このレシプロ型圧縮機（以
下、単に「圧縮機」という）は、実際に冷媒を圧縮する
気筒数を変更することで、圧縮機自体の容量制御を行う
ことが可能とされている。一般的に行われている容量制
御を例に挙げると、圧縮機の最大能力から半分の能力に
抑えた運転、換言すると、仕事をする気筒を半分に制限
することで２段階の運転を実施する容量制御である。

【００１１】図に示すように、圧縮機が最大能力（気筒
すべてを用いること）で運転した場合、圧縮機の運転
は、図の上方に示されるフル容量運転領域内の線図Ｌ１
となり、回転数が増加する毎に圧縮機の負荷が増加して
いることが読み取れる。この際、冷媒はすべての気筒の
容積を合算して、これに圧縮機の回転数をかけ合わせた
量が吐出されていることになる。

【００１２】また、圧縮機が半分の能力で運転した場
合、圧縮機の運転は、図の下方に示されるパーシャル容
量運転領域の線図Ｌ２となり、こちらも回転数が増加す
る毎に圧縮機の負荷が増加していることが読み取れる。
しかし、複数あるうちの半分の気筒では、冷媒を圧縮す
る仕事を行っていないので、圧縮機の負荷はフル容量運
転領域に比較して低く抑えられ、それとともに、同じ回
転数であっても吐出される冷媒の量は半分とされてい
る。

【００１３】そして、容量制御を行う上では、フル容量
運転領域からパーシャル容量運転領域、あるいは、パー
シャル容量運転領域からフル容量運転領域に、破線の矢
印で示されるように即座に移行して容量制御が行われて
いる。なお、ここではレシプロ型圧縮機の運転気筒数変
更による容量制御の例を説明したが、圧縮機の容量制御
方式としては、各種タイプの圧縮機に対して種々の容量
制御機構が提案されており、何れの場合においても同様
の制御が可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガスヒートポンプ式空気調和装置において、圧縮機
における容量制御が実施されることで、圧縮機自体に大
きな負荷変動が発生する。このため、圧縮機に接続され
たガスエンジンでは大きな負荷変動が生じることにな
り、電子制御で運転するようなガスエンジンであっても
エンジン回転が安定せず、回転数の急な落ち込み、さら
にはエンジンストールが引き起こされることが懸念され
ていた。このような要因は、圧縮機の駆動に必要な動力
を最小限に抑えていることや、ガスエンジンの大型化を
回避すること等によってもたらされるからである。もち
ろん、上記のようにガスエンジンの出力、大きさは、ラ
ンニングコストや製品のコストを抑える目的で決定され
ており、変更することは困難である。

【００１５】容量制御を実施した際にエンジン回転の安
定が図れないと、冷媒が冷凍サイクル内を適正に循環し
なくなり、一時的な空調性能の低下が生じて、信頼性を
損なう可能性が多大にあった。さらに、ガスエンジンが
停止してしまうと、ガスヒートポンプ式空気調和装置が
完全に機能を停止することになり、信頼性を大きく欠い
てしまう可能性が多大にあった。

【００１６】このような問題を回避すべく、特開２００
１−４１０９３号公報に開示されているガスヒートポン
プ式空気調和装置においては、クラッチのＯＮまたはＯ
ＦＦ動作に伴う負荷変動に対して予めガスエンジンを制
御する例が記載されている。これによると、負荷変動す
る前にエンジン回転数、空燃比、点火時期の調整を実施
し、負荷変動後においても安定した運転を可能とさせて
いる。しかし、クラッチとベルトを介して駆動する圧縮
機と常時駆動する圧縮機を備える構成とされており、こ
の構造によって、複雑且つ製造コストが高くなり、ま
た、耐久性とメンテナンス性においても、改善する必要
があった。

【００１７】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、容量制御にて生じる圧縮機の負荷変動に対応して
ガスエンジンの運転の安定を図り、ガスヒートポンプ式
空気調和装置信頼性の向上させるとともに、製造コス
ト、メンテナンス性、耐久性を向上させたガスヒートポ
ンプ式空気調和装置及びその運転制御方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用する。請求項１に記載の
発明は、ガスエンジンにより駆動される圧縮機で冷媒を
圧縮しつつ循環させて冷凍サイクルを形成し、前記ガス
エンジンより排出された廃熱をエンジン冷却水に回収す
るとともに、該エンジン冷却水によって冷媒を加熱して
暖房能力を増すように構成されたガスヒートポンプ式空
気調和装置において、前記圧縮機における冷媒の容量制
御に先立って出力される容量制御信号により、前記ガス
エンジンの点火時期を所定の点火時期に変更させるエン
ジン制御手段を備えていることを特徴としている。

【００１９】このような構成とすることで、エンジン制
御手段が容量制御信号を入力することによって、現状で
用いられているガスエンジンの点火時期に比較して異な
る所定の点火時期に変更された後、圧縮機での容量制御
が実施されることになる。つまり、変更された所定の点
火時期が容量制御の開始時に用いられることになり、圧
縮機の負荷変動に対応してガスエンジンの点火動作を担
うことになる。なお、所定の点火時期とは、例えば容量
制御を実施した後の点火時期としてもよいし、変更直後
のみに限定してガスエンジンのトルクを一時的に向上又
は減少させる常時用いることができない点火時期として
もよい。

【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
ガスヒートポンプ式空気調和装置において、前記エンジ
ン制御手段が、前記容量制御の実施後に用いる点火時期
に変更することを特徴とする。

【００２１】このようにエンジン制御手段が容量制御信
号を入力することで、ガスエンジンの点火時期は、容量
制御後に用いられる点火時期に予め変更した後、圧縮機
の容量制御が実施されることになる。これによって圧縮
機による冷媒の容量制御が行われた場合でも、既にガス
エンジンが圧縮機の負荷変動に対応しているので、ガス
エンジンの回転が大きく落ち込むことや、安定せずに変
動すること等の問題が回避される。

【００２２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２記載のガスヒートポンプ式空気調和装置におい
て、前記圧縮機が、容量制御機構を備えた圧縮機とさ
れ、前記容量制御信号を入力することにより、前記容量
制御機構を動作させて容量制御を行わせる圧縮機運転制
御手段を備えていることを特徴としている。

【００２３】このような構成とすることで、容量制御を
実施する場合における、例えば、冷媒の循環量を低減し
た状態から冷媒の循環量を多量にする際に、ガスエンジ
ンの点火時期は、フル容量運転させた時に用いられる点
火時期に予め変更されることになる。そして、点火時期
が変更された後に、フル容量運転されて冷媒を吐出する
ようになる。

【００２４】請求項４に記載の発明は、請求項３記載の
ガスヒートポンプ式空気調和装置において、前記圧縮機
が、前記容量制御機構をフル容量運転とパーシャル容量
運転との切り替えを行う切替手段を備えていることを特
徴としている。

【００２５】切替手段によって、前記容量制御機構をフ
ル容量運転とパーシャル容量運転とに切り替えることが
できるため、簡易に圧縮機の容量をフル容量とパーシャ
ル容量に切り替え制御することができる。

【００２６】請求項５に記載の発明は、ガスエンジンに
より駆動される圧縮機で冷媒を圧縮しつつ循環させて冷
凍サイクルを形成し、前記ガスエンジンより排出された
廃熱をエンジン冷却水に回収するとともに、該エンジン
冷却水によって冷媒を加熱して暖房能力を増すように構
成されたガスヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方
法において、前記圧縮機における冷媒の容量制御に先立
って出力される容量制御信号により、前記ガスエンジン
の点火時期を前記容量制御の実施後に用いる点火時期に
予め変更して、容量制御を実施することを特徴としてい
る。

【００２７】このように、容量制御信号を入力すること
によって、現状で用いられているガスエンジンの点火時
期は、圧縮機の容量制御に先立って容量制御後に用いら
れる点火時期に予め変更され、点火時期が変更された後
に圧縮機の容量制御が実際に実施されることになる。つ
まり、容量制御後の点火時期で既にガスエンジンは駆動
していることになるので、圧縮機の容量制御による負荷
変動に対応してガスエンジンが運転の継続を行うことに
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスヒートポ
ンプ式空気調和装置の一実施形態について図面を参照し
ながら説明する。

【００２９】ガスヒートポンプ式空気調和装置（ＧＨ
Ｐ）は、図１に示すように、大きくは室内機ユニット１
及び室外機ユニット１０から構成される。室内機ユニッ
ト１には、冷房運転時に低温低圧の液冷媒を蒸発気化さ
せて室内の空気から熱を奪い、暖房運転時には高温高圧
のガス冷媒を凝縮液化させて室内の空気を暖める室内熱
交換器が具備されている。この室内熱交換器には、後述
する室外機ユニット１０から低温低圧の液冷媒（冷房運
転時）または高温高圧のガス冷媒（暖房運転時）が冷媒
配管２によって供給される。なお、冷暖房を行う室内の
空気は、室内機ファンの作動により吸引され、室内熱交
換器を通過して冷媒と熱交換した後室内へ吹き出され
る。

【００３０】室外機ユニット１０は、容量制御機構を備
えた圧縮機１５、室外熱交換器２０、膨脹弁及び四方弁
などを備えた冷媒回路部と、圧縮機１５を駆動するガス
エンジン１４及びこれに付随する機器類を備えたガスエ
ンジン部とを具備して構成される。ガスエンジン１４と
圧縮機１５とは、互いの回転軸どうしが直結された状態
で接続されており、ガスエンジン１４の回転数に合わせ
て圧縮機も常に回転する。つまり、クラッチ等の動力を
断絶する手段が用いられていないものとされている。な
お、その他に挙げられるガスエンジン１４と圧縮機１５
との接続には、歯車を組み合わせて減速させる減速機
や、変速機等を介在させた構成としてもよい。

【００３１】この室外機ユニット１０は、下部の機械室
１１と上部の熱交換室１２との間が仕切板（図示せず）
により分割されており、一方の機械室１１にはガスエン
ジン１４、圧縮機１５、コントロールボックス１６など
の主要機器が設置され、他方の熱交換室１２には室外熱
交換器２０、室外機ファン２１などの主要機器が設置さ
れている。なお、仕切板には換気口が設けられ、機械室
１１と熱交換室１２との間が連通状態になっている。

【００３２】コントロールボックス１６内には、ガスエ
ンジン１４の運転を制御する図示しないＥＣＵ（エンジ
ン制御手段）等が備えられており、該ＥＣＵにより、ガ
スエンジンの点火時期、回転数等が決定されている。ま
た、コントロールボックス１６内には、室内機ユニット
に備わる各センサ（図示せず）での測定値に基づく信号
を入力し、圧縮機１５の容量制御の必要性を判断して容
量制御信号を出力する容量制御判断部（図示せず）が備
えられている。

【００３３】さて、容量制御機構を備えた圧縮機１５及
びガスエンジン１４の動作について図２、図３を参照し
ながら説明する。図２は、容量制御機構として動作する
気筒の数を制御できる４つの気筒を備えたレシプロ型の
圧縮機１５を例にその冷媒の流れを示した回路図であっ
て、（ａ）は４つの気筒すべてを負荷動作させたフル容
量運転時の回路図、（ｂ）は２つの気筒を無負荷動作さ
せたパーシャル容量運転時の回路図である。また、図３
は、本実施形態のガスヒートポンプ式空気調和装置にお
ける容量制御を実施する際の制御の流れを説明する流れ
図であって、（ａ）はパーシャル容量運転時の制御の流
れ図、（ｂ）はフル容量運転時の制御の流れ図である。

【００３４】図２において、符号３０は１番気筒３０ａ
と２番気筒３０ｂとを備える左側気筒ブロック、３１は
３番気筒３１ａと４番気筒３１ｂとを備える右側気筒ブ
ロック、３２は冷媒流路、３３は三方弁（圧縮機運転制
御手段）、３４はアンロード弁（圧縮機運転制御手段）
を示している。また、図３において、符号Ｓ１は容量制
御信号を示している。

【００３５】圧縮機１５自体の能力変更における冷媒の
容量制御は、図２に示すような左右の気筒ブロック３
０，３１の一方側に流入する冷媒を制限することで行わ
れる。

【００３６】まず最初に、圧縮機１５における容量制御
の仕組みについて説明する。圧縮機１５の能力を最大能
力として、すべての気筒を負荷動作させた状態では、図
２（ａ）の矢印に示すように冷媒が流動する。より詳し
く説明すると、冷媒は紙面において下方から流入し、冷
媒流路３２を流動して左右の気筒ブロック３０，３１に
それぞれ導かれる。そして、両気筒ブロック３０，３１
に備わる各気筒３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂにて冷
媒が圧縮された後、冷媒は高温高圧なガス冷媒となって
両気筒ブロック３０，３１から吐出される。

【００３７】この際、左側気筒ブロック３０の吐出側か
らアンロード弁３４に通じる冷媒流路３２ａ中に備えら
れた三方弁３３は、該冷媒流路３２ａを開とするように
動作し、左側気筒ブロック３０から吐出された冷媒の圧
力をアンロード弁３４に導いている。これによって、ア
ンロード弁３４は紙面において下方に押し下げられ、右
側気筒ブロック３１からつながる冷媒流路３２ｂを閉と
するように動作する。従って、右側気筒ブロック３１の
各気筒３１ａ，３１ｂには冷媒が流入し、左側気筒ブロ
ック３０から吐出される冷媒と合流して吐出されること
になる。

【００３８】これに対して、図２（ｂ）に示すように、
冷媒循環量の制限を行うように指示する容量制御信号Ｓ
１（図３参照）が三方弁３３に入力されると、三方弁３
３は冷媒流路３２ａを閉止し、冷媒の圧力がアンロード
弁３４に作用しないように働きかける。すると、アンロ
ード弁３４に左側気筒ブロック３０から吐出される冷媒
の圧力が作用しなくなるので、アンロード弁３４は冷媒
流路３２ｂを連通させるように動作する。そして、矢印
に示されるように、冷媒は右側気筒ブロック３１からア
ンロード弁３４を介して再び冷媒の吸入側に戻される。

【００３９】つまり、右側気筒ブロック３１に備わる各
気筒３１ａ，３１ｂには冷媒が流れ込まなくなり、圧縮
機１５から吐出される冷媒は、左側気筒ブロック３０か
ら吐出される冷媒に限定されることになる。なお、右側
気筒ブロック３１に冷媒が流入しない状態であっても、
右側気筒ブロック３１では各気筒３１ａ，３１ｂに備わ
る各ピストン（図示せず）が動作している。この動作
は、冷媒の圧縮及び吐出を行わない無負荷動作である。

【００４０】このような無負荷動作は、圧縮機運転制御
手段として備わる気筒切替手段によって変更可能とされ
ている。つまり、図２（ｂ）に示される無負荷動作を行
う右側気筒ブロック３１の動作を、左側気筒ブロック３
０に移行し、冷媒を圧縮し吐出するような負荷動作を行
う左側気筒ブロック３０の動作を、右側気筒ブロック３
１に移行するものである。このように両気筒ブロック３
０，３１の変更、つまりは気筒の変更を行うことは、気
筒切替手段とされたアンロード弁３４や方向切替弁等を
新たに冷媒流路３２中に設けることで可能とされてい
る。

【００４１】さて、このように圧縮機１５における容量
制御を指示する容量制御信号Ｓ１は、図３の流れ図のよ
うに伝達される。なお、圧縮機１５の運転初期状態とし
て、圧縮機１５内に備わる気筒の半分が無負荷動作とさ
れたパーシャル容量運転時（図３（ａ）参照）から説明
を行う。

【００４２】室内機ユニット１（図１参照）に設けられ
た各測定機器から得られた複数の信号（室温、湿度、吹
出温度等を指し示す信号）を合計した数値Ｆ_Kは、容量
制御判断部にて予め設定した基準となる設定値Ａと比較
される（ｓｔ１）。室内信号合計Ｆ_Kと基準設定値Ａと
の関係が、Ｆ_K＜Ａであると判断されると、空気調和装
置としては大きな負荷運転を必要としないと判断される
ことにより、初期運転時のままのパーシャル容量運転が
継続されて実行される（ｓｔ３ｂ）。

【００４３】しかし、室内信号合計Ｆ_Kと基準設定値Ａ
との関係が、Ｆ_K＞Ａであることが容量制御判断部にて
判断されると、空気調和装置としては大きな負荷運転を
必要とすることが判断され、直ちに容量制御信号Ｓ１が
ＥＣＵに出力される（ｓｔ２）。

【００４４】容量制御信号Ｓ１を入力したＥＣＵでは、
パーシャル容量運転にて用いていた点火時期を、予め備
えていたフル容量運転時におけるガスエンジンの点火時
期に置き換え、ガスエンジンの運転の変更を実施する
（ｓｔ２）。

【００４５】そして、点火時期の変更が実施された後、
圧縮機１５は容量制御を実施し、圧縮機１５に備わるす
べての気筒３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂを負荷動作
させるフル容量運転に移行する（ｓｔ３ａ）これによっ
て、フル容量運転時に必要とされる圧縮機の負荷が、ガ
スエンジンの点火時期変更によって確保されることにな
り、ガスエンジンの回転数が安定した状態で容量制御の
変更が行われることになる。

【００４６】次に、図３（ｂ）に示される圧縮機１５の
運転初期状態が、フル容量運転時について説明する。室
内機ユニット１（図１参照）に設けられた各測定機器か
ら得られた複数の信号（室温、湿度、吹出温度等を指し
示す信号）を合計した数値Ｆ_Kは、容量制御判断部にて
予め設定した基準となる設定値Ａと比較される（ｓｔ
１’）。室内信号合計Ｆ_Kと基準設定値Ａとの関係が、
Ｆ_K＞Ａであると判断されると、空気調和装置としては
大きな負荷運転を継続する必要があると判断されること
により、初期運転時のままのフル容量運転が継続されて
実行される（ｓｔ３ｂ’）。

【００４７】しかし、室内信号合計Ｆ_Kと基準設定値Ａ
との関係が、Ｆ_K＜Ａであることが容量制御判断部にて
判断されると、空気調和装置としては小さな負荷運転で
十分と判断され、直ちに容量制御信号Ｓ１’がＥＣＵに
出力される（ｓｔ２’）。

【００４８】容量制御信号Ｓ１’を入力したＥＣＵで
は、フル容量運転にて用いていた点火時期を、予め備え
ていたパーシャル容量運転時におけるガスエンジンの点
火時期に置き換え、ガスエンジンの運転の変更を実施す
る（ｓｔ２’）。

【００４９】そして、点火時期の変更が実施された後、
圧縮機１５は容量制御を実施し、圧縮機１５に備わるい
くつかの気筒を無負荷動作させたパーシャル容量運転に
移行する（ｓｔ３ａ’）これによって、パーシャル容量
運転時に必要とされる圧縮機の負荷に合わせてガスエン
ジンの点火時期が変更されることになり、ガスエンジン
の回転数が安定した状態で容量制御の変更が行われるこ
とになる。

【００５０】このように、本実施形態のガスヒートポン
プ式空気調和装置においては、冷媒の容量制御時に生じ
る圧縮機１５の負荷が変動することに応じてガスエンジ
ン１４の点火時期が予め変更されるので、ガスエンジン
１４の回転数が落ち込むことや、エンジンストールが発
生することが回避され、安定した回転数が維持される。
従って、圧縮機１５から吐出される冷媒を冷凍サイクル
に安定且つ的確に供給することができ、性能及び信頼性
の向上がなされたガスヒートポンプ式空気調和装置を実
現することができる。

【００５１】また、ガスエンジンに直結された圧縮機と
されているので、製造コストが大幅に抑えられるととも
に、さらにメンテナンス性と耐久性の向上を図ることが
可能なガスヒートポンプ式空気調和装置を実現すること
ができる。なお、この点に拘らなければ、ガスエンジン
によりクラッチを介して圧縮機を駆動するように構成の
ものに適用することができる。

【００５２】また、動作気筒数を制御する容量制御機構
を備えたレシプロ型の圧縮機１５の場合、適宜無負荷動
作する気筒を変更できるようにすることができるので、
この場合すべての気筒３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ
における仕事量が均一となり、摩耗等の影響が減少して
圧縮機１５の長寿命化、つまりは耐久性が向上すること
になる。これによって、ガスヒートポンプ式空気調和装
置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。な
お、上記実施形態では、気筒数制御による容量制御機構
を備えたレシプロ型圧縮機を例に説明したが、これに限
定されるものではなく、例えば圧縮ガスバイパスによっ
て段階的に容量制御できるようにしたスクロール型圧縮
機、ロータリ型圧縮機等、他の型式の圧縮機や容量制御
方式にも適用できることはいうまでもない。

【００５３】

【発明の効果】以上説明した本発明のガスヒートポンプ
式空気調和装置及びその運転制御方法においては以下の
効果を奏する。請求項１記載の発明は、圧縮機における
冷媒の容量制御に先立って出力される容量制御信号によ
り、所定の点火時期に変更させるエンジン制御手段を備
えているので、冷媒の容量制御を行った際に生じる圧縮
機の負荷変動に対応してガスエンジンを的確に運転させ
ることができ、安定且つ信頼性の高いガスヒートポンプ
式空気調和装置を実現することができる。

【００５４】請求項２記載の発明は、エンジン制御手段
が容量制御の実施後に用いる点火時期に変更するので、
容量制御後に必要とされる圧縮機の負荷に対して的確に
対応したガスエンジンの出力を得ることができ、ガスエ
ンジンの回転数を急激に落ち込ませることなく安定した
運転を実現することができる。

【００５５】請求項３記載の発明は、容量制御機構を備
えた圧縮機が、容量制御信号を入力することにより容量
制御機構動作させて容量制御を行わせる圧縮機運転制御
手段を備えているので、圧縮機の運転における能力に応
じてガスエンジンの点火時期を的確に調整することがで
き、ガスエンジンの運転の安定を図って、なお且つ、容
易な構造で容量制御を行えるガスヒートポンプ式空気調
和装置を実現することができる。

【００５６】請求項４記載の発明は、圧縮機が前記容量
制御機構をフル容量運転とパーシャル容量運転との切り
替えを行う切替手段を備えているので、切替手段の切り
替えによって簡易に圧縮機の容量をフル容量とパーシャ
ル容量に切り替え制御することができる。

【００５７】請求項５記載の発明は、圧縮機における冷
媒の容量制御に先立って出力される容量制御信号によ
り、ガスエンジンの点火時期を容量制御の実施後に用い
る点火時期に予め変更して、容量制御を実施する運転制
御方法とされているので、容量制御後に必要とされる圧
縮機の負荷に対応したガスエンジンの出力を得ることが
でき、ガスエンジンの回転数を急激に落ち込ませること
なく安定した運転を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態におけるガスヒートポン
プ式空気調和装置の斜視図である。

【図２】 ４つの気筒を備えたレシプロ型の圧縮機おけ
る冷媒の流れを説明する回路図であって、（ａ）は４つ
の気筒すべてを負荷動作させたフル容量運転時の回路
図、（ｂ）は２つの気筒を無負荷動作させたパーシャル
容量運転時の回路図である。

【図３】 本発明の一実施形態におけるガスヒートポン
プ式空気調和装置の容量制御を行う流れを説明した流れ
図であって、（ａ）はパーシャル容量運転時の制御の流
れ図、（ｂ）はフル容量運転時の制御の流れ図である。

【図４】 圧縮機の回転数と圧縮機の負荷との関係を示
したグラフ線図である。

【符号の説明】

１０ 室外機ユニット １４ ガスエンジン １５ 圧縮機 １６ コントロールボックス ３０ 左側気筒ブロック ３１ 右側気筒ブロック ３２ 冷媒流路 ３３ 三方弁（圧縮機運転制御手段） ３４ アンロード弁（圧縮機運転制御手段） Ｓ１，Ｓ１’ 容量制御信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 彰 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスエンジンにより駆動される圧縮機で
   冷媒を圧縮しつつ循環させて冷凍サイクルを形成し、前
   記ガスエンジンより排出された廃熱をエンジン冷却水に
   回収するとともに、該エンジン冷却水によって冷媒を加
   熱して暖房能力を増すように構成されたガスヒートポン
   プ式空気調和装置において、 前記圧縮機における冷媒の容量制御に先立って出力され
   る容量制御信号により、前記ガスエンジンの点火時期を
   所定の点火時期に変更させるエンジン制御手段を備えて
   いることを特徴とするガスヒートポンプ式空気調和装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガスヒートポンプ式空気
   調和装置において、 前記エンジン制御手段は、前記容量制御の実施後に用い
   る点火時期に変更させることを特徴とするガスヒートポ
   ンプ式空気調和装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のガスヒー
   トポンプ式空気調和装置において、 前記圧縮機は、容量制御機構を備えた圧縮機とされ、 前記容量制御信号を入力することにより、前記容量制御
   機構を動作させて容量制御を行わせる圧縮機運転制御手
   段を備えていることを特徴とするガスヒートポンプ式空
   気調和装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のガスヒートポンプ式空気
   調和装置において、 前記圧縮機は、前記容量制御機構をフル容量運転とパー
   シャル容量運転との切り替えを行う切替手段を備えてい
   ることを特徴とするガスヒートポンプ式空気調和装置。
5. 【請求項５】 ガスエンジンにより駆動される圧縮機で
   冷媒を圧縮しつつ循環させて冷凍サイクルを形成し、前
   記ガスエンジンより排出された廃熱をエンジン冷却水に
   回収するとともに、該エンジン冷却水によって冷媒を加
   熱して暖房能力を増すように構成されたガスヒートポン
   プ式空気調和装置の運転制御方法において、 前記圧縮機における冷媒の容量制御に先立って出力され
   る容量制御信号により、前記ガスエンジンの点火時期を
   前記容量制御の実施後に用いる点火時期に予め変更し
   て、容量制御を実施することを特徴とするガスヒートポ
   ンプ式空気調和装置の運転制御方法。