JP2012229899A - 発電・空調装置の起動方法、及び、発電・空調装置の起動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蓄電装置17に蓄電されている電力を始動モータ13に供給し、クラッチ4を切って原動機1から圧縮機5を切り離した状態で始動モータ13にて発電機3が接続された原動機1を始動させる始動ステップと、原動機1にて発電機3を駆動させて発電機3の発電電力を圧縮機ヒータ12に供給して、或いは、蓄電装置17に蓄電されている電力を圧縮機ヒータ12に供給して、ヒートポンプ回路9にて圧縮機5に供給される冷媒を加熱する加熱ステップとを行い、その後、クラッチ4を入れて原動機1に圧縮機5を接続し、原動機1にて圧縮機5を駆動させてヒートポンプ回路9を作動させる作動ステップを行う。
【選択図】図1
Description
つまり、商用系統から電力の供給を受けることができない場合には、圧縮機ヒータへの電力供給が停止されるので、ヒートポンプ回路にて圧縮機に供給される冷媒を圧縮機ヒータにて加熱することができず、圧縮機の内部や圧縮機の周辺に残存している冷媒の温度が低下して、冷媒が液状態となることがある。したがって、冷媒が液状態となったまま、発電・空調装置を起動させると、液状態の冷媒が圧縮機に供給されることになり、液状態の冷媒を圧縮する液圧縮となって、圧縮機の破損を招くことがある。
前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記始動モータに供給し、前記クラッチを切って前記原動機から前記圧縮機を切り離した状態で前記始動モータにて前記発電機が接続された前記原動機を始動させる始動ステップと、
前記原動機にて前記発電機を駆動させて前記発電機の発電電力を前記圧縮機ヒータに供給して、或いは、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記圧縮機ヒータに供給して、前記ヒートポンプ回路にて前記圧縮機に供給される冷媒を加熱する加熱ステップとを行い、
その後、前記クラッチを入れて前記原動機に前記圧縮機を接続し、前記原動機にて前記圧縮機を駆動させて前記ヒートポンプ回路を作動させる作動ステップを行う点にある。
しかしながら、クラッチの接続パターンを変更設定する場合には、原動機の回転速度を低い回転速度に落とした状態でクラッチの接続パターンの変更を行う必要がある。したがって、クラッチの接続パターンの変更設定を行うと、原動機の回転速度の低下に伴い、その原動機に接続されている発電機の発電電力が低下することになる。商用系統から電力の供給を受けることができる場合には、発電機の発電電力が低下しても、商用系統から受ける電力が大きくなるだけであるが、停電等により商用系統から電力の供給を受けることができない場合には、発電機の発電電力が低下することによって、その発電電力にて作動させていた電力消費機器を作動できなくなり、発電・空調装置の運転を継続できなくなる可能性が生じる。
前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記始動モータに供給し、前記クラッチを切って前記原動機から前記圧縮機を切り離した状態で前記始動モータにて前記発電機が接続された前記原動機を始動させる始動ステップと、
前記原動機にて前記発電機を駆動させて前記発電機の発電電力を前記圧縮機ヒータに供給して、或いは、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記圧縮機ヒータに供給して、前記ヒートポンプ回路にて前記圧縮機に供給される冷媒を加熱する加熱ステップとを行い、
その後、前記クラッチを入れて前記原動機に前記圧縮機を接続し、前記原動機にて前記圧縮機を駆動させて前記ヒートポンプ回路を作動させる作動ステップを行う起動制御部を備えている点にある。
図1に示すように、発電・空調装置100は、室外機S1と室内機S2とを備えて構成されている。室外機S1は、エンジン1(原動機に相当する)を備えており、そのエンジン1が、例えば、都市ガス(13A)等の気体燃料を燃料とするガスエンジンにて構成されている。そして、エンジン1の一方側の出力軸には、発電機側クラッチ2を介して発電機3が連動連結されているとともに、エンジン1の他方側の出力軸には、圧縮機側クラッチ4(クラッチに相当する)を介して圧縮機5が連動連結されており、エンジン1によって発電機3と圧縮機5の双方が駆動自在に構成されている。
また、発電・空調装置100は、冷房運転や暖房運転の空調運転を行うために、圧縮機5、冷媒の通流状態を切換自在な四方弁(図示省略)、第1熱交換器6、膨張弁7、及び、第2熱交換器8から構成されるヒートポンプ回路9(図1中実線矢印参照)と、第1熱交換器6に室外空気を通風させる室外ファン10と、第2熱交換器8に室内空気を通風させる室内ファン11と、ヒートポンプ回路9にて圧縮機5に供給される冷媒を加熱させる圧縮機ヒータ12とを備えている。
発電機3と商用系統15との間には、インバータ16が備えられており、このインバータ16には、室外ファン10、室内ファン11、圧縮機ヒータ12、始動モータ13、冷却水ポンプ14等の電力消費機器が接続されている。これにより、インバータ16は、商用系統15からの電力及び発電機3の発電電力を、室外ファン10、室内ファン11、圧縮機ヒータ12、始動モータ13、冷却水ポンプ14等の電力消費機器に供給自在に構成されている。また、インバータ16には、冷房運転や暖房運転等の空調運転の運転開始や運転停止を指令する運転指令スイッチ、空調運転における目標設定温度を設定する温度設定部等を備えたリモコンRも接続されており、商用系統15からの電力及び発電機3の発電電力をリモコンRにも供給自在に構成されている。
まず、通常運転制御部H1による発電・空調装置100の運転制御について説明する。
商用系統15から電力の供給を受けることができる場合には、遮断器18が接続されており、商用系統15からの電力が、運転制御部HやリモコンRに供給されるとともに、始動モータ13、圧縮機ヒータ12、冷却水ポンプ14、室外ファン10、及び、室内ファン11等の電力消費機器にも供給自在となっている。このとき、通常運転制御部H1は、リモコンRにて空調運転の開始が指令されると、発電機側クラッチ2を入れてエンジン1の一方側の出力軸に発電機3を連動連結するとともに、圧縮機側クラッチ4を入れてエンジン1の他方側の出力軸に圧縮機5を連動連結して、始動モータ13にてエンジン1を始動させて発電・空調装置100を起動させている。そして、通常運転制御部H1は、エンジン1にて発電機3を駆動させて発電するとともに、エンジン1にて圧縮機5を駆動させてヒートポンプ回路9を作動させて空調運転を行っている。
次に、停電運転制御部H2による発電・空調装置100の運転制御について、図2〜図4及び図5のフローチャートに基づいて説明する。図2〜図4では、図1において、各機器について、作動させる機器及び通電させる機器に模様及び太線を付けて示している。
上述の如く、圧縮機側クラッチ4は、容量が小さい圧縮機5aのみを接続する第1接続パターン、容量が大きい圧縮機5bのみを接続する第2接続パターン、及び、容量が小さい圧縮機5aと容量が大きい圧縮機5bとの2台の圧縮機5を接続する第3接続パターンの3つの接続パターンに変更設定自在に構成されている。
外気温度の大容量条件について説明すると、冷房運転を行う場合に外気温度が上限温度(例えば、28℃)よりも高い、又は、暖房運転を行う場合に外気温度が下限温度(例えば、2℃)よりも低い場合には、空調負荷が大きくなり、その空調負荷を満たすためには圧縮機5の容量も大きなものが必要となる。そこで、外気温度が上限温度(例えば、28℃)よりも高い、又は、外気温度が下限温度(例えば、2℃)よりも低い場合には、外気温度が大容量条件を満していると判別している。
(1)上記実施形態では、加熱ステップにおいて、発電機3の発電電力を圧縮機ヒータ12に供給して、ヒートポンプ回路9にて圧縮機5に供給される冷媒を加熱しており、始動ステップ、加熱ステップ、作動ステップの順に各ステップを行うようにしている。これに代えて、加熱ステップにおいて、バッテリー17に蓄電されている電力を圧縮機ヒータ12に供給して、ヒートポンプ回路9にて圧縮機5に供給される冷媒を加熱することもできる。この場合には、始動ステップと加熱ステップとを同時に行った後、作動ステップを行うようにすることもできる。
また、圧縮機5を複数台備える場合には、エンジン1に連動連結する圧縮機5の台数のみについて、圧縮機側クラッチ4の接続パターンを変更設定自在とすることもできる。
3 発電機
4 圧縮機側クラッチ(クラッチ)
5 圧縮機
6 第1熱交換器
7 膨張弁
8 第2熱交換器
9 ヒートポンプ回路
12 圧縮機ヒータ
13 始動モータ
15 商用系統
17 バッテリー(蓄電装置)
100 発電・空調装置
H2 停電運転制御部(起動制御部)
Claims (5)
- 原動機に発電機が接続されるとともに、原動機にクラッチを介して圧縮機が接続され、前記圧縮機、第1熱交換器、膨張弁、及び、第2熱交換器から構成されるヒートポンプ回路と、前記原動機を始動させる始動モータと、前記ヒートポンプ回路にて前記圧縮機に供給される冷媒を加熱させる圧縮機ヒータとを備え、商用系統からの電力及び前記発電機の発電電力を前記始動モータ及び前記圧縮機ヒータに供給自在とするとともに、その商用系統からの電力及び前記発電機の発電電力を蓄電装置に蓄電自在に構成されている発電・空調装置の起動方法であって、
前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記始動モータに供給し、前記クラッチを切って前記原動機から前記圧縮機を切り離した状態で前記始動モータにて前記発電機が接続された前記原動機を始動させる始動ステップと、
前記原動機にて前記発電機を駆動させて前記発電機の発電電力を前記圧縮機ヒータに供給して、或いは、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記圧縮機ヒータに供給して、前記ヒートポンプ回路にて前記圧縮機に供給される冷媒を加熱する加熱ステップとを行い、
その後、前記クラッチを入れて前記原動機に前記圧縮機を接続し、前記原動機にて前記圧縮機を駆動させて前記ヒートポンプ回路を作動させる作動ステップを行う発電・空調装置の起動方法。 - 前記クラッチは、前記原動機に接続する前記圧縮機の容量及び台数の一方又は双方について、複数の接続パターンに設定自在であり、前記作動ステップにおいて、選択条件に基づいて前記複数の接続パターンから選択した1つの接続パターンに前記クラッチを設定して前記原動機に前記圧縮機を接続し、前記ヒートポンプ回路の作動中は、前記クラッチの接続パターンを前記選択条件に基づいて選択した接続パターンに維持する請求項1に記載の発電・空調装置の起動方法。
- 前記作動ステップを行うことで前記ヒートポンプ回路を作動させて空調負荷を満たした場合に、前記クラッチを切って前記原動機から前記圧縮機を切り離し、前記発電機が接続された前記原動機の作動を継続させる請求項1又は2に記載の発電・空調装置の起動方法。
- 原動機に発電機が接続されるとともに、原動機にクラッチを介して圧縮機が接続され、前記圧縮機、第1熱交換器、膨張弁、及び、第2熱交換器から構成されるヒートポンプ回路と、前記原動機を始動させる始動モータと、前記ヒートポンプ回路にて前記圧縮機に供給される冷媒を加熱させる圧縮機ヒータとを備え、商用系統からの電力及び前記発電機の発電電力を前記始動モータ及び前記圧縮機ヒータに供給自在とするとともに、その商用系統からの電力及び前記発電機の発電電力を蓄電装置に蓄電自在に構成されている発電・空調装置の起動装置であって、
前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記始動モータに供給し、前記クラッチを切って前記原動機から前記圧縮機を切り離した状態で前記始動モータにて前記発電機が接続された前記原動機を始動させる始動ステップと、
前記原動機にて前記発電機を駆動させて前記発電機の発電電力を前記圧縮機ヒータに供給して、或いは、前記蓄電装置に蓄電されている電力を前記圧縮機ヒータに供給して、前記ヒートポンプ回路にて前記圧縮機に供給される冷媒を加熱する加熱ステップとを行い、
その後、前記クラッチを入れて前記原動機に前記圧縮機を接続し、前記原動機にて前記圧縮機を駆動させて前記ヒートポンプ回路を作動させる作動ステップを行う起動制御部を備えている発電・空調装置の起動装置。 - 前記クラッチは、前記原動機に接続する前記圧縮機の容量及び台数の一方又は双方について、複数の接続パターンに設定自在に構成されており、前記起動制御部は、前記作動ステップにおいて、選択条件に基づいて前記複数の接続パターンから選択した1つの接続パターンに前記クラッチを設定して前記原動機に前記圧縮機を接続し、前記ヒートポンプ回路の作動中は、前記クラッチの接続パターンを前記選択条件に基づいて選択した接続パターンに維持する請求項4に記載の発電・空調装置の起動装置。
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