JP4183423B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機がエンジンにより駆動されると共に、このエンジンへ燃料を供給する燃料調整弁を備えた空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気調和装置には、圧縮機がガスエンジンにより駆動されるガスヒートポンプ式空気調和装置が知られており、ガスエンジン燃料供給装置から上記ガスエンジンへ、燃料ガスと空気とが混合された混合気が供給される。上記エンジン燃料供給装置は燃料調整弁を備え、この燃料調整弁が燃料の供給量を変更することにより、上記混合気の空燃比を最適に調整する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記燃料調整弁は、燃料ガスの種類(例えばプロパン、13A)に対応した複数の機種が空気調和装置の出荷時までに用意され、空気調和装置は、当該空気調和装置が据付られる地域の燃料ガスの種類に対応した機種が出荷される。
【0004】
このように燃料調整弁は、燃料ガスの種類に対応した機種が、燃料ガスの種類ごとに複数機種用意されることから、コストが上昇してしまう。
【0005】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、燃料調整弁の出荷機種を燃料の種類に拘わらず統一して、コストダウンを図ることができる空気調和装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、室外機に装備される圧縮機がエンジンにより駆動され、このエンジンへ燃料調整弁を介して燃料を供給するよう構成された空気調和装置において、上記燃料調整弁には、その取付け状態によって、燃料の種類に対応した流路に切換え可能な切換え部材と、この切換え部材の取付け状態に対応して自動的にON/OFFが切り替わるスイッチとが設置され、上記室外機に設置される制御装置には、上記燃料調整弁の弁開度を燃料の種類に応じて制御するための複数種類の制御データが格納されるとともに、これらの制御データの種類が燃料の種類に応じて選択して設定され得るメモリが設置され、上記制御装置は、上記スイッチのON/OFF状態により得られる切換え部材の取付け状態と上記メモリにて設定された制御データの種類とに基づき、上記燃料調整弁が燃料の種類に適合しているか否かを判定するよう構成されたことを特徴とするものである。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項に記載の発明において、上記スイッチのON/OFF状態により得られる燃料調整弁における上記切換え部材の取付け状態が燃料の種類に適合していないと判定した場合に、警報を出力するよう構成されたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記燃料調整弁は、燃料が流れる複数の流路が形成された弁本体部と、この弁本体部に形成された開口部に蓋として取り付けられる上記切換え部材としての弁蓋と、を備え、上記弁蓋は表面及び裏面のいずれかを上記開口部に向けた状態で上記弁本体部に取付け可能であり、上記弁蓋の裏面には凹部が形成され、この裏面を上記開口部に向けて取付けた場合にのみ、上記凹部と一方の上記流路とが連通して燃料が流通可能となるよう構成され、上記弁蓋に、上記弁蓋が裏面または表面のうち特定の面を上記開口部に向けている場合にのみ上記スイッチに当接し、上記スイッチをONに切換えさせる突起を備えたことを特徴とするものである。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、上記制御装置は、燃料調整弁の切換え部材の取付け状態とメモリにて設定された制御データの種類とが適合している場合にも、エンジン運転時の運転データから、上記燃料調整弁と燃料の種類との適合を判定するよう構成されたことを特徴とするものである。
【0010】
請求項1乃至3に記載の発明には、次の作用がある。
【0011】
エンジンへ燃料を供給する燃料調整弁には、その取付け状態によって、燃料の種類に対応した流路に切換え可能な切換え部材が設置され、室外機に設置される制御装置には、燃料調整弁の弁開度を燃料の種類に応じて制御するための複数種類の制御データが格納されるとともに、これらの制御データの種類が燃料の種類に応じて選択して設定され得るメモリが設置され、制御装置は、切換え部材の取付け状態とメモリにて設定された制御データの種類とに基づき、燃料調整弁が燃料の種類に適合しているか否かを判定するよう構成されたことから、燃料調整弁の出荷機種を燃料の種類に応じて個別に設ける必要がなく、統一できるので、コストダウンを図ることができる。
【0012】
請求項4に記載の発明には、次の作用がある。
【0013】
燃料調整弁の切換え部材の取付け状態とメモリにて設定された制御データの種類とが適合している場合にも、制御装置が、エンジン運転時の運転データから、燃料調整弁と燃料の種類との適合を判定することから、燃料調整弁が空気調和装置の搬入された地域の燃料の種類に適合しているか否かを確実に判定できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【0015】
図1は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態が適用された標準仕様の空気調和装置における冷媒回路を示す回路図である。
【0016】
この図1に示すように、冷凍装置としてのヒートポンプ式空気調和装置10は、室外機11、複数台(例えば2台)の室内機12A、12B及び制御装置13を有してなり、室外機11の室外冷媒配管14と室内機12A、12Bの各室内冷媒配管15A、15Bとが連結されている。
【0017】
室外機11は室外に設置され、室外冷媒配管14には圧縮機16が配設されるとともに、この圧縮機16の吸込側にアキュムレータ17が、吐出側に四方弁18がそれぞれ配設され、この四方弁18側に室外熱交換器19、室外膨張弁24、ドライコア25が順次配設されて構成される。室外熱交換器19には、この室外熱交換器19へ向かって送風する室外ファン20が隣接して配置されている。また、圧縮機16は、フレキシブルカップリング27等を介してガスエンジン30に連結され、このガスエンジン30により駆動される。更に、室外膨張弁24をバイパスしてバイパス管26が配設されている。
【0018】
一方、室内機12A、12Bはそれぞれ室内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管15A、15Bに室内熱交換器21A、21Bが配設されるとともに、室内冷媒配管15A、15Bのそれぞれにおいて室内熱交換器21A、21Bの近傍に室内膨張弁22A、22Bが配設されて構成される。上記室内熱交換器21A、21Bには、これらの室内熱交換器21A、21Bへ送風する室内ファン23A、23Bが隣接して配置されている。
【0019】
尚、図1中の符号28はストレーナを示す。また、符号29は、圧縮機16の吐出側の冷媒圧力を圧縮機16の吸込側へ逃す安全弁である。
【0020】
また、上記制御装置13は室外機11に設置され、室外機11及び室内機12A、12Bの運転を制御する。具体的には、制御装置13は、室外機11におけるガスエンジン30(即ち圧縮機16)、四方弁18、室外ファン20及び室外膨張弁24、並びに室内機12A、12Bにおける室内膨張弁22A、22B、及び室内ファン23A、23Bをそれぞれ制御する。更に、制御装置13は、後述するエンジン冷却装置41の循環ポンプ47を制御する。
【0021】
制御装置13により四方弁18が切り替えられることにより、ヒートポンプ式空気調和装置10が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置13が四方弁18を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器19が凝縮器に、室内熱交換器21A、21Bが蒸発器になって冷房運転状態となり、各室内熱交換器21A、21Bが室内を冷房する。また、制御装置13が四方弁18を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器21A、21Bが凝縮器に、室外熱交換器19が蒸発器になって暖房運転状態となり、各室内熱交換器21A、21Bが室内を暖房する。
【0022】
また、制御装置13は、冷房運転時には、室内膨張弁22A、22Bのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。暖房運転時には、制御装置13は、室外膨張弁24及び室内膨張弁22A、22Bのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。
【0023】
一方、圧縮機16を駆動するガスエンジン30の燃焼室(不図示)には、エンジン燃料供給装置31から混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置31は、燃料供給配管32に、2個の燃料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びアクチュエータ36が順次配設され、この燃料供給配管32のアクチュエータ36側端部がガスエンジン30の上記燃焼室に接続されて構成される。
【0024】
燃料遮断弁33は、直列に2個配設されて2閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、2個の燃料遮断弁33が連動して全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
【0025】
ゼロガバナ34は、燃料供給配管32内における当該ゼロガバナ34の前後の1次側燃料ガス圧力(一次圧a)と2次側燃料ガス圧力(二次圧b)とのうち、一次圧aの変動によっても二次圧bを一定の所定圧に調整して、ガスエンジン30の運転を安定化させる。
【0026】
燃料調整弁35は、アクチュエータ36の上流側から空気が導入されることで生成される混合気の空燃比を最適に調整するものである。また、アクチュエータ36は、ガスエンジン30の燃焼室へ供給される混合気の供給量を調整して、ガスエンジン30の回転数を制御する。
【0027】
ガスエンジン30には、エンジンオイル供給装置37が接続されている。このエンジンオイル供給装置37は、オイル供給配管38にオイル遮断弁39及びオイル供給ポンプ40等が配設されたものであり、ガスエンジン30へエンジンオイルを適宜供給する。
【0028】
前記制御装置13によるガスエンジン30の制御は、具体的には、エンジン燃料供給装置31の燃料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びアクチュエータ36、並びにエンジンオイル供給装置37のオイル遮断弁39及びオイル供給ポンプ40を制御装置13が制御することによってなされる。
【0029】
さて、上記ガスエンジン30は、エンジン冷却装置41内を循環するエンジン冷却水により冷却される。このエンジン冷却装置41は、一端がガスエンジン30に付設された図示しない排ガス熱交換器を介してガスエンジン30に接続されると共に、他端がガスエンジン30に直接接続された略閉ループ形状の冷却水配管42にワックス三方弁43、ラジエータ46及び循環ポンプ47が順次配設されて構成される。
【0030】
上記循環ポンプ47は、稼働時にエンジン冷却水を昇圧して、このエンジン冷却水を冷却水配管42内で循環させる。
【0031】
上記ワックス三方弁43は、ガスエンジン30を速やかに暖機させるためのものである。このワックス三方弁43は、入口43Aが、冷却水配管42におけるガスエンジン30に、低温側出口43Bが冷却水配管42における循環ポンプ47の吸込側に、高温側出口43Cが冷却水配管42におけるラジエータ46側にそれぞれ接続される。
【0032】
エンジン冷却水は、循環ポンプ47の吐出側から約40℃でガスエンジン30の排ガス熱交換器へ流入し、ガスエンジン30の排熱(排気ガスの熱)を回収した後にガスエンジン30内を流れてこのガスエンジン30を冷却し、約80℃に加熱される。ガスエンジン30からワックス三方弁43に流入したエンジン冷却水は、低温(例えば80℃以下)のときには低温側出口43Bから循環ポンプ47に戻されてガスエンジン30を速やかに暖機し、高温(例えば80℃以上)のときには高温側出口43Cからラジエータ46へ流れる。
【0033】
このラジエータ46は、エンジン冷却水を放熱して、このエンジン冷却水を約40℃に冷却するものである。このラジエータ46にて冷却されたエンジン冷却水は、循環ポンプ47の吸込側を経てガスエンジン30の排ガス熱交換器へ戻され、ガスエンジン30を冷却する。また、このラジエータ46は、空気調和装置10の室外熱交換器19に隣接配置される。
【0034】
空気調和装置10の冷房または暖房運転時に、エンジン冷却装置41の循環ポンプ47が稼働されてエンジン冷却水が循環し、このエンジン冷却水がガスエンジン30を冷却する。ガスエンジン30を冷却したエンジン冷却水は、ラジエータ46にて放熱されて冷却される。特に、空気調和装置10の暖房運転時には、ラジエータ46にて放熱された熱は、蒸発器として機能する室外熱交換器19に取り込まれ、蒸発器の熱源として利用される。
【0035】
ところで、前記エンジン燃料供給装置31の燃料調整弁35は、図2及び図3に示すように、弁本体部51に、弁開度調整可能な弁機構、例えば電動弁53が設置され、更に切換え部材としての弁蓋50が取り付けられて構成される。この弁蓋50は、その表面50Aを外側にして取り付ける場合(図3(B))と、その裏面50Bを外側にして取り付ける場合(図3(A))とで、燃料調整弁35内を流れる燃料ガスの流路が切り換えられて、流路面積が変更可能に構成される。
【0036】
つまり、弁蓋50は、その表面50Aが平坦面に形成され、その裏面50Bに凹部52が形成されている。従って、図3(A)に示すように、裏面50Bを外側に向け、表面50Aを内側に向けて弁蓋50を弁本体部51に取り付けた場合には、ゼロガバナ34からの燃料ガスは、電動弁53のみを通ってアクチュエータ36へ流れ、電動弁53の弁開度により流量調整される。このように、燃料ガスが電動弁53のみを通るような燃料調整弁35内の流路の選択は、発熱量が大きく(約24000kcal/m3)、燃料ガスを多量に必要としない燃料ガス種、例えばプロパンの場合である。
【0037】
また、図3(B)に示すように、表面50Aを外側に向け、裏面50Bを内側に向けて弁蓋50を弁本体部51に取り付ける場合には、ゼロガバナ34からの燃料ガスは、電動弁53を通るばかりか、弁本体部51の中央部及び弁蓋50の凹部52により形成される流路を通ってアクチュエータ36へ流れ、電動弁53を流れる一部がこの電動弁53の弁開度により流量調整される。このように、燃料ガスが電動弁53と、凹部52等により形成された流路とをともに通る燃料調整弁35内の流路の選択は、発熱量が少なく(11000kcal/m3)、燃料ガスを多く必要とする燃料ガス種、例えば13Aの場合である。
【0038】
また、弁蓋50の側面には、図2(B)に示すように、スイッチ動作部材としての突起54が設けられている。この突起54は、燃料調整弁35の弁本体部51に設置された図4に示す弁蓋スイッチ55を押圧し、この弁蓋スイッチ55をONまたはOFF動作する。図3(A)に示すように、弁蓋50が裏面50Bを外側に向けて弁本体部51に取り付けられている場合には(プロパン仕様)、突起54が弁蓋スイッチ55を押圧することなく、この弁蓋スイッチ55はOFF動作される。また、図3(B)に示すように、弁蓋50が表面50Aを外側に向けて弁本体部51に取り付けられいる場合には(13A仕様)、突起54が弁蓋50を押圧して、この弁蓋スイッチ55をON動作させる。
【0039】
この弁蓋スイッチ55のON、OFF動作により、弁蓋50の取付状態が、図4に示す制御装置13のCPU56に告知される。つまり、弁蓋スイッチ55からCPU56へOFF信号が送信されたときには、弁蓋50がプロパン仕様で取り付けられた旨が告知され、また、弁蓋スイッチ55からCPU56へON信号が送信されたときには、弁蓋50が13A仕様で取り付けられた旨が告知される。
【0040】
一方、この制御装置13には、燃料調整弁35における電動弁53の弁開度などを燃料ガスの種類に応じて異なって制御するための複数種類の制御データ、例えばプロパン仕様と13A仕様の2種類の制御データを格納するメモリ57(EEEPROMなど)を備える。このメモリ57内の複数種類(2種類)の制御データは、制御装置13に装備されたディップスイッチ58等の操作により、燃料ガスの種類に対応して選択されて設定される。
【0041】
制御装置13のCPU56は、弁蓋50の取付状態(つまり弁蓋スイッチ55のONまたはOFF信号の受信)と、ディップスイッチ58等により選択して設定されたメモリ57内の制御データの種類とに基づき、燃料調整弁35が燃料ガスの種類に適合しているか否かの第一段階の判定を実施し、適合していない場合には、制御装置13の警報出力部59へ警報信号を送信して、この警報出力部59により警報を出力させる。
【0042】
つまり、CPU56は、この第一段階の判定においては、図5に示すように、まずメモリ57内で設定された制御データの種類がプロパン仕様であるのか、13A仕様であるのかを確認する。つぎに、CPU56は、弁蓋スイッチ55がON動作されて、弁蓋50の表面50Aが外側に向けて取り付けられて13A仕様になっているか(図3(B))、弁蓋スイッチ55がOFF操作されて、弁蓋50の裏面50Bが外側に向けて取り付けられてプロパン仕様になっているか(図3(A))を確認する。CPU56は、これらメモリ57内で設定された制御データの種類と弁蓋50の取付状態とが、同一の燃料ガスの種類に対応していない仕様のときにはエラーと判断して(図5のエラー▲1▼〜▲4▼)、警報出力部59に警報を出力させる。
【0043】
引き続きCPU56は、メモリ57内で設定された制御データの種類と弁蓋50の取付状態等が、同一の燃料ガスの種類に対応していると判断した場合に、ガスエンジン30を運転させ、第二段階の判定を実行し、燃料調整弁35と燃料ガスの種類の適合状況を判定する。
【0044】
つまり、CPU56は、このときのガスエンジン30の運転データから、ガスエンジン30がノッキングなどを伴って異常燃焼していると判定した場合には、ガスエンジン30へ供給される混合気中の燃料ガスが濃いものと判断し、これは、弁蓋50の取付状態とメモリ57にて設定された制御データの種類とが13A仕様になっている燃料調整弁35を、プロパン地域で使用したためであると判断して、空気調和装置10が据え付けられた地域の燃料ガスの種類と燃料調整弁35の仕様とが適合せずエラーであると判断し(図5のエラー▲5▼)、警報出力部59に警報を出力させる。
【0045】
また、CPU56は、ガスエンジン30の運転データから、ガスエンジン30が回転しない、またはガスエンジン30の回転数が不十分であると判定した場合には、ガスエンジン30へ供給される混合気中の燃料ガスが薄いものと判断し、これは、弁蓋50の取付状態とメモリ57にて設定された制御データの種類とがプロパン仕様になっている燃料調整弁35を、13A地域で使用したためであると判断して、空気調和装置10が据え付けられた地域の燃料ガスの種類と燃料調整弁35の仕様とが適合せずエラーであると判断し(図5のエラー▲6▼)、警報出力部59に警報を出力させる。
【0046】
また、CPU56は、ガスエンジン30の運転データから、このガスエンジン30が正常に回転していると判定した場合には、燃料調整弁35の仕様が、空気調和装置10の据付られた地域の燃料ガスの種類に適合していると判定し、警報出力部59に警報を出力させない。
【0047】
具体的には、空気調和装置10において、燃料調整弁35をすべて13A仕様として工場出荷し、空気調和装置10が据付られた地域の燃料ガスの種類がプロパンの場合に、空気調和装置10の施工作業者が、燃料調整弁35の弁蓋50を、裏面50Bが外側に向くように取り付け直してプロパン仕様に変更し、且つ、ディップスイッチ58を操作してメモリ57の制御データをプロパン仕様に変更する。その後、空気調和装置10に電源が投入された段階で、制御装置13のCPU56が上述の第1及び第二段階の判定を順次実行して、燃料調整弁35と燃料ガスの種類との適合を判定する。
【0048】
上述のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果▲1▼及び▲2▼を奏する。
【0049】
▲1▼ガスエンジン30へ燃料ガスを供給する燃料調整弁35には、その取付状態によって、燃料ガスの種類に対応した流路に切り換え可能な弁蓋50が設置され、室外機11に設置される制御装置13には、燃料調整弁35の弁開度を燃料ガスの種類に応じて制御するための複数種類の制御データが格納されると共に、これらの制御データの種類が燃料の種類に応じて選択して設定される得るメモリ57が設置され、制御装置13のCPU56は、弁蓋50の取付状態とメモリ57にて設定された制御データの種類とに基づき、燃料調整弁35が燃料ガスの種類に適合しているか否かを判定するよう構成されたことから、燃料調整弁35の出荷機種を燃料ガスの種類に応じて個別に設ける必要がなく、統一できるので、コストダウンを図ることができる。
【0050】
▲2▼燃料調整弁35の弁蓋50の取付状態と制御装置13のメモリ57にて設定された制御データの種類とが適合している場合にも、制御装置13のCPU56が、エンジン運転時の運転データから、燃料調整弁35と燃料ガスの種類との適合を判定することから、燃料調整弁35が空気調和装置10の搬入された地域の燃料ガスの種類に適合しているか否かを確実に判定できる。
【0051】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0052】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和装置によれば、燃料調整弁の出荷機種を燃料の種類に拘わらず統一して、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す系統図である。
【図2】図1の燃料調整弁等を示す斜視図である。
【図3】図2の燃料調整弁を模擬的に示す正面図である。
【図4】図1の制御装置を、燃料調整弁の弁蓋ともに示すブロック図である。
【図5】燃料ガスの種類と制御装置のメモリーにおける設定、燃料調整弁の弁蓋の取付状態との適合関係を示す図表である。
【符号の説明】
10 空気調和装置
11 室外機
13 制御装置
35 燃料調整弁
50 弁蓋(切り替え部材)
50A 表面
50B 裏面
52 凹部
54 突起(スイッチ動作部材)
55 弁蓋スイッチ
56 CPU
57 メモリ
58 ディップスイッチ
59 警報出力部

Claims (4)

  1. 室外機に装備される圧縮機がエンジンにより駆動され、このエンジンへ燃料調整弁を介して燃料を供給するよう構成された空気調和装置において、
    上記燃料調整弁には、その取付け状態によって、燃料の種類に対応した流路に切換え可能な切換え部材と、この切換え部材の取付け状態に対応して自動的にON/OFFが切り替わるスイッチとが設置され、
    上記室外機に設置される制御装置には、上記燃料調整弁の弁開度を燃料の種類に応じて制御するための複数種類の制御データが格納されるとともに、これらの制御データの種類が燃料の種類に応じて選択して設定され得るメモリが設置され、
    上記制御装置は、上記スイッチのON/OFF状態により得られる切換え部材の取付け状態と上記メモリにて設定された制御データの種類とに基づき、上記燃料調整弁が燃料の種類に適合しているか否かを判定するよう構成されたことを特徴とする空気調和装置。
  2. 上記制御装置は、上記スイッチのON/OFF状態により得られる燃料調整弁における上記切換え部材の取付け状態が燃料の種類に適合していないと判定した場合に、警報を出力するよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 上記燃料調整弁は、燃料が流れる複数の流路が形成された弁本体部と、この弁本体部に形成された開口部に蓋として取り付けられる上記切換え部材としての弁蓋と、を備え、
    上記弁蓋は表面及び裏面のいずれかを上記開口部に向けた状態で上記弁本体部に取付け可能であり、上記弁蓋の裏面には凹部が形成され、この裏面を上記開口部に向けて取付けた場合にのみ、上記凹部と一方の上記流路とが連通して燃料が流通可能となるよう構成され、
    上記弁蓋に、上記弁蓋が裏面または表面のうち特定の面を上記開口部に向けている場合にのみ上記スイッチに当接し、上記スイッチをONに切換えさせる突起を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和装置。
  4. 上記制御装置は、燃料調整弁の切換え部材の取付け状態とメモリにて設定された制御データの種類とが適合している場合にも、エンジン運転時の運転データから、上記燃料調整弁と燃料の種類との適合を判定するよう構成されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の空気調和装置。
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