JP4905293B2

JP4905293B2 - Engine-driven air conditioner

Info

Publication number: JP4905293B2
Application number: JP2007213872A
Authority: JP
Inventors: 智彦加藤; 克典矢井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2007-08-20
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-08-20
Also published as: JP2009047353A

Description

本発明は、エンジンにより圧縮機を駆動して空調作用を発生させるエンジン駆動式空気調和装置に関する。 The present invention relates to an engine-driven air conditioner that generates air conditioning by driving a compressor with an engine.

従来、エンジンにより圧縮機を駆動して空調作用を発生させるエンジン駆動式空気調和装置が知られている（特許文献１，２）。このようなエンジン駆動式空気調和装置は、エンジンと、エンジンにより駆動されるコンプレッサを備え、コンプレッサの駆動により冷媒を循環させることにより空調作用を発生させる空調回路と、エンジンにより駆動される発電機と、発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換する第１電力変換器と、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換すると共に第１電力変換器に電気的に繋がる第２電力変換器と、第１電力変換器の出力電力または第２電力変換器の出力電力により駆動される補機とを備えている。 Conventionally, an engine-driven air conditioner that generates an air-conditioning action by driving a compressor by an engine is known (Patent Documents 1 and 2). Such an engine-driven air conditioner includes an engine, a compressor driven by the engine, an air-conditioning circuit that generates an air-conditioning action by circulating a refrigerant by driving the compressor, and a generator driven by the engine A first power converter that converts an AC voltage generated by the generator into a DC voltage; a second power converter that converts the AC voltage of the commercial power source into a DC voltage and is electrically connected to the first power converter; And an auxiliary machine driven by the output power of the first power converter or the output power of the second power converter.

このものによれば、エンジンは、必要な空調能力に対して余分な能力を有している。そして空調時においてエンジンの余分な能力によって発電機を駆動させて発電させて補機を駆動させている。発電機で発電された交流の出力電圧は、第１電力変換器によって直流電圧に変換され、補機側の電源として供給される。発電機側の第１電力変換器からの発電電力が補機の駆動電力として不足するときには、商用電源側の第２電力変換器の出力電力によって不足電力分を補っている。ここで、発電機の出力電圧はエンジンの回転数に依存する。よって、エンジン回転数が増加すると、発電機の回転数が増加し、発電機の出力電圧が増加する。これに対して、エンジン回転数が減少すると、発電機の回転数が減少し、発電機の出力電圧が減少する。
２０００−１４６６４５号公報２０００−９０５３８号公報 According to this, the engine has extra capacity for the required air conditioning capacity. During the air conditioning, the generator is driven by the extra capacity of the engine to generate electric power, thereby driving the auxiliary equipment. The AC output voltage generated by the generator is converted to a DC voltage by the first power converter, and supplied as a power source on the auxiliary machine side. When the generated power from the first power converter on the generator side is insufficient as the driving power for the auxiliary machine, the shortage is supplemented by the output power of the second power converter on the commercial power supply side. Here, the output voltage of the generator depends on the engine speed. Therefore, when the engine speed increases, the generator speed increases and the output voltage of the generator increases. On the other hand, when the engine speed decreases, the generator speed decreases and the output voltage of the generator decreases.
No. 2000-146645 No. 2000-90538

上記した空気調和装置においては、必要空調負荷に応じて、エンジンの回転数を変化させることで空調能力を調整している。 In the air conditioning apparatus described above, the air conditioning capability is adjusted by changing the engine speed in accordance with the required air conditioning load.

エンジンの回転数が高い場合においては、発電機の回転数が増加し、発電機の出力電圧が高くなる。ここで、エンジンのトルク限界等で第１電力変換器を停止させたいときでも、エンジンの回転数が高いと、エンジンで駆動される発電機の出力電圧が高くなり、商用電源の電源電圧よりも高くなると、発電機側の電流が補機側に流入する。またエンジン回転数が増加して発電機の出力電圧が高くなれば、最悪の場合には、補機側に供給される電圧が補機側の最大定格電圧を越え、補機側の絶縁破壊に至るおそれがある。かかる事情を考慮し、エンジンの回転数の上限値としては、エンジン本来の回転数の上限値に設定されておらず、商用電源電圧の下限値よりも低く抑えられていた。 When the engine speed is high, the generator speed increases and the output voltage of the generator increases. Here, even when it is desired to stop the first power converter due to the engine torque limit, etc., if the engine speed is high, the output voltage of the generator driven by the engine becomes higher than the power supply voltage of the commercial power supply. When it becomes higher, the current on the generator side flows into the auxiliary machine side. If the engine speed increases and the output voltage of the generator increases, in the worst case, the voltage supplied to the auxiliary machine exceeds the maximum rated voltage on the auxiliary machine, resulting in dielectric breakdown on the auxiliary machine. There is a risk. In consideration of such circumstances, the upper limit value of the engine speed is not set to the upper limit value of the original engine speed, and is kept lower than the lower limit value of the commercial power supply voltage.

ところで空気調和装置においては、例えば、気温が低温のときに空気調和機が低温暖房する場合等のように、エンジン排熱の利用性を高めることで空調能力を高めたい場合がある。この場合、エンジン回転数を増加させることにより、低温時における暖房能力等の空調能力を向上させることができるが、上記したように、エンジン回転数の上限値を所定値よりも高くできないため、低温暖房時等のように空調能力を向上させるには限界があった。 By the way, in an air conditioner, there are cases where it is desired to increase the air conditioning capability by increasing the availability of engine exhaust heat, such as when the air conditioner performs low temperature heating when the temperature is low. In this case, it is possible to improve the air conditioning capability such as the heating capability at a low temperature by increasing the engine rotational speed. However, as described above, the upper limit value of the engine rotational speed cannot be made higher than a predetermined value. There was a limit to improving the air conditioning capacity as in heating.

またエンジン回転数の増加に対して、発電機の回転数を低減させる手段として減速機等がある。減速機により発電機の回転数は低減されるため、エンジン回転数を高めにしつつ発電機の回転数を低減できれば、発電機の出力電圧を抑えることができ、エンジン回転数の上限値を高めることができる。しかし減速機等により発電機の回転数を低減させた場合、エンジン回転数が低い場合において、発電機の出力電圧が更に低くなるため、発電能力が低下するという問題があった。 In addition, there is a speed reducer or the like as means for reducing the rotational speed of the generator with respect to the increase in the engine rotational speed. Since the speed of the generator is reduced by the speed reducer, if the speed of the generator can be reduced while increasing the engine speed, the output voltage of the generator can be suppressed and the upper limit of the engine speed can be increased. Can do. However, when the rotational speed of the generator is reduced by a speed reducer or the like, the output voltage of the generator is further lowered when the engine rotational speed is low.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、エンジン回転数を高回転領域に増加させるのに有利であり、低温暖房時の暖房能力等の空調能力の向上に有利なエンジン駆動式空気調和装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is advantageous for increasing the engine speed to a high speed region, and is advantageous for improving air conditioning capability such as heating capability during low-temperature heating. It is an object to provide a harmony device.

様相１に係るエンジン駆動式空気調和装置は、エンジンと、エンジンにより駆動されるコンプレッサの駆動に伴い循環する冷媒により空調作用を発生させる空調回路と、エンジンにより駆動される発電機と、発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換する第１電力変換器と、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換すると共に第１電力変換器に電気的に繋がる第２電力変換器と、第１電力変換器の出力電力または第２電力変換器の出力電力に基づいて駆動される補機と、発電機の出力電力が補機側に供給されることを遮断可能な遮断要素と、エンジンのエンジン回転数が所定値よりも増加するとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、遮断要素を遮断させ、発電機の出力電力が補機側に供給されることを遮断すると共に、第２電力変換器の出力電力が補機に供給されることを許容する制御手段とを具備することを特徴とする。 An engine-driven air conditioner according to aspect 1 includes an engine, an air-conditioning circuit that generates an air-conditioning action by a refrigerant that circulates as a compressor driven by the engine, a generator driven by the engine, and a generator A first power converter that converts the generated AC voltage into a DC voltage; a second power converter that converts the AC voltage of the commercial power supply into a DC voltage and that is electrically connected to the first power converter; and a first power converter An auxiliary machine driven based on the output power of the generator or the output power of the second power converter, a shut-off element capable of shutting off the supply of the output power of the generator to the auxiliary machine, and the engine speed of the engine When the value increases beyond the specified value, or when the output voltage of the generator becomes higher than the voltage of the commercial power supply, the shutoff element is shut off and the output power of the generator is cut off from being supplied to the auxiliary equipment side. Rutotomoni, the output power of the second power converter characterized by comprising a control means for allowing the supplied to the auxiliary machine.

エンジンは、ガス燃料を用いるタイプでも、液体燃料を用いるタイプでも良い。空調回路は、コンプレッサの作動により冷媒を圧縮および吸入することにより、冷媒を循環させて空調作用を発生させるものであり、公知の構造が採用される。発電機は、エンジンにより駆動して電気エネルギを生成させるものである。第１電力変換器は、発電機で発生する交流電圧を直流電圧に変換するものである。第２電力変換器は、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換すると共に、第１電力変換器に電気的に繋がる。補機は、第１電力変換器の出力電力または第２電力変換器の出力電力に基づいて駆動されるものであり、ポンプのモータ、ファンのモータが例示される。 The engine may be a type using gas fuel or a type using liquid fuel. The air-conditioning circuit compresses and sucks the refrigerant by the operation of the compressor to circulate the refrigerant to generate an air-conditioning action, and employs a known structure. The generator is driven by an engine to generate electric energy. The first power converter converts an AC voltage generated by the generator into a DC voltage. The second power converter converts the AC voltage of the commercial power source into a DC voltage and is electrically connected to the first power converter. The auxiliary machine is driven based on the output power of the first power converter or the output power of the second power converter, and examples thereof include a pump motor and a fan motor.

遮断要素は、発電機側の出力電力が補機に供給されることを遮断可能なものであり、発電機と補機との間に設けられていれば良い。遮断要素としては、半導体スイッチ（サイリスタ、ＩＧＢＴ等）、リレースイッチ、開閉器等のスイッチング要素が例示される。遮断要素は、第１電力変換器と補機との間に設けられている形態が例示される。また遮断要素は、発電機と第１電力変換器との間に設けられている形態が例示される。 The shut-off element is capable of shutting off the output power on the generator side from being supplied to the auxiliary machine, and may be provided between the generator and the auxiliary machine. Examples of the blocking element include switching elements such as semiconductor switches (thyristors, IGBTs, etc.), relay switches, and switches. The interruption | blocking element is illustrated with the form provided between the 1st power converter and auxiliary machines. Moreover, the form with which the interruption | blocking element was provided between the generator and the 1st power converter is illustrated.

発電機側の第１電力変換器の出力側と商用電源側の第２電力変換器の出力側とは、直流電圧によって繋がっている。ここで、エンジン回転数の増加に伴い発電機の回転数が増加し、発電機の出力電圧が上昇する。発電機側の第１電力変換器の出力電圧が商用電源側の第２電力変換器の出力電圧よりも高いとき、発電機側の第１電力変換器の出力電力が補機側に供給され、補機が駆動される。これに対して商用電源側の第２電力変換器の出力電圧が発電機側の第１電力変換器の出力電圧よりも高いとき、第２電力変換器の出力電力が補機に供給され、補機が駆動される。 The output side of the first power converter on the generator side and the output side of the second power converter on the commercial power supply side are connected by a DC voltage. Here, as the engine speed increases, the generator speed increases, and the output voltage of the generator increases. When the output voltage of the first power converter on the generator side is higher than the output voltage of the second power converter on the commercial power supply side, the output power of the first power converter on the generator side is supplied to the auxiliary machine side, The auxiliary machine is driven. On the other hand, when the output voltage of the second power converter on the commercial power supply side is higher than the output voltage of the first power converter on the generator side, the output power of the second power converter is supplied to the auxiliary machine. The machine is driven.

ここで、エンジン回転数が所定値よりも増加するとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、制御手段は遮断要素を遮断作動させる。この結果、発電機と補機との間が遮断される。従って、発電機側の第１電力変換器の出力電圧が商用電源側の第２電力変換器の出力電圧よりも高いときであっても、発電機側の出力電力が補機側に供給されることが遮断される。そして商用電源側の第２電力変換器の出力電力が補機側に供給される。従って、商用電源側の第２電力変換器の出力電力により補機が駆動される。 Here, when the engine speed increases above a predetermined value, or when the output voltage of the generator becomes higher than the voltage of the commercial power source, the control means operates to shut off the shut-off element. As a result, the generator and the auxiliary machine are disconnected from each other. Therefore, even when the output voltage of the first power converter on the generator side is higher than the output voltage of the second power converter on the commercial power supply side, the output power on the generator side is supplied to the auxiliary machine side. Is cut off. Then, the output power of the second power converter on the commercial power supply side is supplied to the auxiliary machine side. Accordingly, the auxiliary machine is driven by the output power of the second power converter on the commercial power supply side.

即ち、上記したようにエンジン回転数の増加に伴い発電機の回転数が増加して高くなるとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、遮断要素の遮断作用により、発電機側から補機側への電力供給を遮断し、商用電源側の第２電力変換器の出力電力を補機側に供給し、商用電源側の第２電力変換器の出力電力で補機を駆動させる。 That is, as described above, when the number of revolutions of the generator increases as the engine speed increases, or when the output voltage of the generator becomes higher than the voltage of the commercial power source, The power supply from the generator side to the auxiliary machine side is cut off, the output power of the second power converter on the commercial power supply side is supplied to the auxiliary machine side, and the output power of the second power converter on the commercial power supply side is supplemented Drive the machine.

このため、エンジン回転数が所定値よりも増加し、発電機側の第１電力変換器の出力電圧が商用電源側の第２電力変換器の出力電圧よりも高いとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、発電機の出力電力が補機側に供給されることが抑えられる。従って、補機の絶縁破壊が抑えられ、補機の保護性が高められる。この結果、エンジン回転数を所定値よりも高くしても補機の保護性が確保されるため、空調運転においてエンジン回転数の上限値を高めることができ、ひいては空調能力（暖房能力または冷房能力）を高めることができる。 For this reason, when the engine speed increases from a predetermined value and the output voltage of the first power converter on the generator side is higher than the output voltage of the second power converter on the commercial power source side, or the output of the generator When the voltage becomes higher than the voltage of the commercial power supply, the output power of the generator is prevented from being supplied to the auxiliary machine side. Therefore, the insulation breakdown of the auxiliary machine is suppressed and the protection of the auxiliary machine is enhanced. As a result, even if the engine speed is made higher than a predetermined value, the protection of the auxiliary equipment is ensured. Therefore, the upper limit value of the engine speed can be increased in the air conditioning operation, and consequently the air conditioning capacity (heating capacity or cooling capacity). ) Can be increased.

遮断要素の遮断作用の基準となるエンジン回転数の所定値としては、エンジン駆動式空気調和装置の種類、エンジン、発電機、補機側の回路等に応じて適宜設定される。例えば２０００〜４０００ｒｐｍの範囲から適宜設定される。２０００ｒｐｍ、２２００ｒｐｍ、２４００ｒｐｍ、２６００ｒｐｍ、２８００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、３５００ｒｐｍ等が例示される。 The predetermined value of the engine speed serving as a reference for the blocking action of the blocking element is appropriately set according to the type of the engine-driven air conditioner, the engine, the generator, the auxiliary circuit, and the like. For example, it is appropriately set from the range of 2000 to 4000 rpm. Examples include 2000 rpm, 2200 rpm, 2400 rpm, 2600 rpm, 2800 rpm, 3000 rpm, 3500 rpm, and the like.

様相２に係るエンジン駆動式空気調和装置は、上記した様相において、前記遮断要素を第１電力変換器と補機との間に設けたことを特徴とする。エンジン回転数が所定値よりも増加して、発電機側の第１電力変換器の出力電圧が商用電源側の第２電力変換器よりも高いとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、第１電力変換器の出力側と補機との間に設けられた遮断要素により、第１電力変換器の出力側と補機との間の導通が遮断され、第１電力変換器の出力電力が補機側に供給されることが抑えられる。従って商用電源側の第２電力変換器の出力電力で補機を駆動させることができる。 The engine-driven air conditioner according to aspect 2 is characterized in that, in the above aspect, the blocking element is provided between the first power converter and the auxiliary machine. When the engine speed increases above a predetermined value and the output voltage of the first power converter on the generator side is higher than the second power converter on the commercial power source side, or the output voltage of the generator is When the voltage becomes higher than the voltage, the interruption element provided between the output side of the first power converter and the auxiliary machine cuts off the conduction between the output side of the first power converter and the auxiliary machine, It is suppressed that the output electric power of 1 power converter is supplied to the auxiliary machine side. Therefore, the auxiliary machine can be driven by the output power of the second power converter on the commercial power source side.

様相３に係るエンジン駆動式空気調和装置は、上記した様相において、前記遮断要素を発電機と第１電力変換器との間に設けたことを特徴とする。エンジン回転数が所定値よりも増加して、発電機側の第１電力変換器の出力電圧が商用電源側の第２電力変換器よりも高いとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、発電機と第１電力変換器との間に設けられた遮断要素により、発電機と第１電力変換器の出力側との間の導通が遮断され、発電機の出力電力が補機側に供給されることが抑えられる。従って商用電源側の第２電力変換器の出力電力で補機を駆動させることができる。 The engine-driven air conditioner according to aspect 3 is characterized in that, in the above aspect, the shut-off element is provided between the generator and the first power converter. When the engine speed increases above a predetermined value and the output voltage of the first power converter on the generator side is higher than the second power converter on the commercial power source side, or the output voltage of the generator is When the voltage is higher than the voltage, the interruption element provided between the generator and the first power converter cuts off the conduction between the generator and the output side of the first power converter, and the output of the generator Supply of electric power to the auxiliary machine side is suppressed. Therefore, the auxiliary machine can be driven by the output power of the second power converter on the commercial power source side.

エンジン回転数が所定値よりも増加するとき、あるいは、発電機の出力電圧が商用電源の電圧よりも高くなるとき、遮断要素を遮断作動させ、発電機の出力電力が補機側に供給されることを遮断して補機側を保護できると共に、第２電力変換器の出力電力が補機に供給されることを許容する。このようにエンジン回転数の上限値を増加させたとしても補機側を保護できるため、エンジン回転数の上限値を増加させることができる。このため、低温時における暖房能力等のように空調能力を増加させることができる。 When the engine speed increases above a predetermined value, or when the output voltage of the generator becomes higher than the voltage of the commercial power supply, the shut-off element is cut off and the output power of the generator is supplied to the auxiliary machine side. The auxiliary machine side can be protected by blocking this, and the output power of the second power converter is allowed to be supplied to the auxiliary machine. Thus, even if the upper limit value of the engine speed is increased, the auxiliary machine side can be protected, so that the upper limit value of the engine speed can be increased. For this reason, it is possible to increase the air conditioning capacity such as the heating capacity at a low temperature.

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図６を参照して説明する。図１は、本実施形態の空気調和装置の構成図を示す。図１に示すように、空気調和装置は、室外機１０、室内機３０、及び室外機１０と室内機３０とを循環する冷媒循環通路１より構成される。室外機１０は、圧縮機１３（１３Ａ，１３Ｂ）を駆動するためのガスエンジンで形成したスタータ機能付きのエンジン１１と、ガス状の冷媒と液状の冷媒とを完全に分離するアキュムレータ１２と、空調のために冷媒の熱交換を行う室外熱交換器１４とを有する。エンジン１１の駆動シャフトには発電機５２の駆動シャフトが接続されている。室内機３０は、室内空気と冷媒とで熱交換を行う室内熱交換器３１と、冷媒を膨張させる膨張弁３２とを有する。圧縮機１３は、ガス状の冷媒を吸い込み、圧縮し、高圧のガス状の冷媒として吐出する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration diagram of the air-conditioning apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the air conditioner includes an outdoor unit 10, an indoor unit 30, and a refrigerant circulation passage 1 that circulates between the outdoor unit 10 and the indoor unit 30. The outdoor unit 10 includes an engine 11 having a starter function formed by a gas engine for driving the compressor 13 (13A, 13B), an accumulator 12 that completely separates a gaseous refrigerant and a liquid refrigerant, and an air conditioner. And an outdoor heat exchanger 14 that performs heat exchange of the refrigerant. The drive shaft of the generator 52 is connected to the drive shaft of the engine 11. The indoor unit 30 includes an indoor heat exchanger 31 that performs heat exchange between indoor air and a refrigerant, and an expansion valve 32 that expands the refrigerant. The compressor 13 sucks and compresses the gaseous refrigerant and discharges it as a high-pressure gaseous refrigerant.

ここで、空気調和装置で室内を冷房するときの作用を説明する。ガス状の燃料によりエンジン１１は駆動し、圧縮機１３Ａ、１３Ｂを駆動させる。圧縮機１３Ａ、１３Ｂは、アキュムレータ１２のガス状の冷媒を吸引ポート１２ａから流路１ｘに吸引して圧縮室で圧縮し、高温高圧状態の冷媒ガスとして流路１ａ側に吐出する。吐出された冷媒は、オイルセパレータ１９において、冷媒からオイルが分離される。オイルが分離された冷媒は、四方弁１７に至り、四方弁１７のポート１７ａから流路１ｂを介して室外熱交換器１４に流入する。高温高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器１４で冷却されて凝縮し、液化される。液化された冷媒は、流路１ｃ、フィルタドライヤ２２、ボールバルブ２３Ａ、流路１ｄ、ストレーナ３１ｎを経由して膨張弁３２に至り、膨張弁３２において膨張されて低温となる。低温となった冷媒は、ストレーナ３１ｍを経て室内熱交換器３１に至り、室内熱交換器３１で蒸発され、室内空気を冷却する。次に冷媒は、流路１ｅ、バルブ２３Ｂ、流路１ｆ、四方弁１７のポート１７ｃ、ポート１７ｂ、二重管熱交換器１８、流路１ｈを経て、アキュムレータ１２の帰還ポート１２ｃに戻される。このように帰還された冷媒は、アキュムレータ１２において、液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収納される。 Here, an operation when the room is cooled by the air conditioner will be described. The engine 11 is driven by the gaseous fuel, and the compressors 13A and 13B are driven. The compressors 13A and 13B suck the gaseous refrigerant of the accumulator 12 from the suction port 12a into the flow path 1x, compress the compressed refrigerant in the compression chamber, and discharge it as a high-temperature and high-pressure refrigerant gas to the flow path 1a side. The discharged refrigerant is separated from the refrigerant in the oil separator 19. The refrigerant from which the oil has been separated reaches the four-way valve 17 and flows into the outdoor heat exchanger 14 from the port 17a of the four-way valve 17 through the flow path 1b. The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant is cooled and condensed by the outdoor heat exchanger 14 and liquefied. The liquefied refrigerant reaches the expansion valve 32 via the flow path 1c, the filter dryer 22, the ball valve 23A, the flow path 1d, and the strainer 31n, and is expanded in the expansion valve 32 to become a low temperature. The low-temperature refrigerant reaches the indoor heat exchanger 31 through the strainer 31m, is evaporated in the indoor heat exchanger 31, and cools the indoor air. Next, the refrigerant is returned to the return port 12c of the accumulator 12 through the flow path 1e, the valve 23B, the flow path 1f, the port 17c of the four-way valve 17, the port 17b, the double pipe heat exchanger 18, and the flow path 1h. The refrigerant returned in this way is stored in the accumulator 12 in a state of being separated into a liquid refrigerant and a gaseous refrigerant.

次に、室内を暖房するときの作用を説明する。ガス状の燃料によりエンジン１１が駆動し、圧縮機１３Ａ、１３Ｂを駆動する。圧縮機１３Ａ、１３Ｂは、アキュムレータ１２のガス状の冷媒を吸引ポート１２ａから吸引して圧縮室において圧縮し、高温高圧状態のガスとして流路１ａ側に吐出する。吐出されたガス状の冷媒は、オイルセパレータ１９において、冷媒からオイルが分離される。オイルが分離された冷媒は、四方弁１７のポート１７ｃ、流路１ｆ、バルブ２３Ｂ、流路１ｅを介して室内熱交換器３１に流入する。高温高圧の冷媒は、室内熱交換器３１で凝縮して液化し、凝縮熱を室内に放出して室内空気を加熱する。これにより室内が暖房される。次に冷媒は、ストレーナ３１ｍを経て膨張弁３２で膨張され、ストレーナ３１ｎ、流路１ｄ、バルブ２３Ａ，フィルタドライヤ２２、流路１ｃを経て、室外熱交換器１４に至る。そして、流路１ｂ、四方弁１７のポート１７ａ，１７ｂ、二重熱交換器１８、流路１ｈを経てアキュムレータ１２の帰還ポート１２ｃに戻る。 Next, the operation when the room is heated will be described. The engine 11 is driven by the gaseous fuel, and the compressors 13A and 13B are driven. The compressors 13A and 13B suck the gaseous refrigerant of the accumulator 12 from the suction port 12a, compress it in the compression chamber, and discharge it as a high-temperature and high-pressure gas to the flow path 1a side. The discharged gaseous refrigerant is separated from the refrigerant in the oil separator 19. The refrigerant from which the oil has been separated flows into the indoor heat exchanger 31 through the port 17c of the four-way valve 17, the flow path 1f, the valve 23B, and the flow path 1e. The high-temperature and high-pressure refrigerant is condensed and liquefied in the indoor heat exchanger 31, and the condensed heat is discharged into the room to heat the room air. Thereby, the room is heated. Next, the refrigerant is expanded by the expansion valve 32 through the strainer 31m, and reaches the outdoor heat exchanger 14 through the strainer 31n, the flow path 1d, the valve 23A, the filter dryer 22, and the flow path 1c. And it returns to the return port 12c of the accumulator 12 through the flow path 1b, the ports 17a and 17b of the four-way valve 17, the double heat exchanger 18, and the flow path 1h.

上記した空調運転において、エンジン１１の駆動力に余力があるとき、エンジン１１に接続された発電機５２は発電を行う。室外機１０用の補機として、室外熱交換機１４に送風する第１送風機１６、エンジン１１を冷却するための冷却水ポンプ２１が設けられている。また、室内機用の補機として、室内熱交換器３１に送風する第２送風機３３，３４が設けられている。エンジン１１が駆動している限り、コンプレッサ１３（１３Ａ，１３Ｂ）が駆動するため、空調作用が発揮される。 In the air conditioning operation described above, when the driving force of the engine 11 has a surplus, the generator 52 connected to the engine 11 generates power. As an auxiliary machine for the outdoor unit 10, a first blower 16 that blows air to the outdoor heat exchanger 14 and a cooling water pump 21 for cooling the engine 11 are provided. Moreover, the 2nd air blowers 33 and 34 which ventilate to the indoor heat exchanger 31 are provided as an auxiliary machine for indoor units. As long as the engine 11 is driven, the compressor 13 (13A, 13B) is driven, so that the air-conditioning action is exhibited.

図２はエンジン駆動式空気調和装置の電気系統を示す。エンジン駆動式空気調和装置は、ガス燃料で駆動されるガスエンジンで形成されたエンジン１１と、空調作用を発生させる空調回路（図１参照）と、エンジン１１により駆動される発電機５２と、発電機５２で発生する三相の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ５０（第１電力変換器）と、商用電源４１で発生する三相の交流電圧（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）を直流電圧に変換すると共にコンバータ５０の出力側に電気的に繋がる第２電力変換器４０と、コンバータ５０の出力電力または第２電力変換器４０の出力電力に基づいて駆動される補機９０と、補機９０を駆動させるためのインバータ６０とを備えている。商用電源４１と第２電力変換器４０との間に、遮断器（ＥＬＢ回路）４０ａおよびノイズフィルタ回路４０ｂが設けられている。 FIG. 2 shows an electric system of the engine-driven air conditioner. The engine-driven air conditioner includes an engine 11 formed by a gas engine driven by gas fuel, an air conditioning circuit (see FIG. 1) that generates an air conditioning action, a generator 52 driven by the engine 11, and power generation The converter 50 (first power converter) that converts the three-phase AC voltage generated by the machine 52 into a DC voltage and the three-phase AC voltage (R-phase, S-phase, and T-phase) generated by the commercial power supply 41 are converted to DC. A second power converter 40 that is converted into a voltage and electrically connected to the output side of the converter 50; an auxiliary device 90 that is driven based on the output power of the converter 50 or the output power of the second power converter 40; And an inverter 60 for driving the machine 90. Between the commercial power supply 41 and the second power converter 40, a circuit breaker (ELB circuit) 40a and a noise filter circuit 40b are provided.

前記したように空調回路は、エンジン１１の駆動シャフトにより駆動されるコンプレッサ１３（１３Ａ，１３Ｂ）をもち、コンプレッサ１３（１３Ａ，１３Ｂ）の駆動により冷媒を循環させることにより空調作用を発生させる。発電機５２は、巻線を有するステータと、巻線と鎖交すると共にステータに対して回転する永久磁石を有するロータとを備えている。ロータはエンジン１１により回転駆動され、ステータの巻線の内部を回転し、発電を行う。 As described above, the air conditioning circuit has the compressor 13 (13A, 13B) driven by the drive shaft of the engine 11, and generates air conditioning action by circulating the refrigerant by driving the compressor 13 (13A, 13B). The generator 52 includes a stator having a winding, and a rotor having a permanent magnet that is linked to the winding and rotates with respect to the stator. The rotor is driven to rotate by the engine 11 and rotates inside the winding of the stator to generate power.

補機９０としては、上記した空調回路で使用されている第１送風機１６または冷却水ポンプ２１等が相当する。図２に示すように、エンジン１１と発電機５２との間には、エンジン１１の回転速度を増速（変速）して発電機５２に伝達する増速機（変速機）５９が設けられている。 The auxiliary machine 90 corresponds to the first blower 16 or the cooling water pump 21 used in the air conditioning circuit described above. As shown in FIG. 2, a speed increaser (transmission) 59 that increases (changes) the rotational speed of the engine 11 and transmits it to the generator 52 is provided between the engine 11 and the generator 52. Yes.

図２において、コンバータ５０は、発電機５２で発生する三相の交流電圧を直流電圧に変換するため半導体スイッチ５０ａ（例えばＩＧＢＴ）と、環流用のダイオード５０ｃとの組を複数（６組）を備えている。コンバータ５０の出力側には、平滑用のコンデンサ５０ｄが接続されている。 In FIG. 2, a converter 50 converts a three-phase AC voltage generated by the generator 52 into a DC voltage, and a plurality of (six) sets of semiconductor switches 50a (for example, IGBT) and recirculation diodes 50c are provided. I have. A smoothing capacitor 50 d is connected to the output side of the converter 50.

図２に示すように、商用電源４１側の第２電力変換器４０は、商用電源４１で発生する交流電圧（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）を全波整流して直流電圧に変換するため、順変換用の複数個（６個）のダイオード４２を備えている。第２電力変換器４０の出力側には、平滑用のコンデンサ４４ａが接続されている。 As shown in FIG. 2, the second power converter 40 on the commercial power supply 41 side performs full-wave rectification and converts the AC voltage (R phase, S phase, T phase) generated by the commercial power supply 41 into a DC voltage. A plurality (six) of diodes 42 for forward conversion are provided. A smoothing capacitor 44 a is connected to the output side of the second power converter 40.

インバータ６０（ＰＷＭインバータ）は、直流電圧を交流電圧に変換して補機９０を駆動させるものである。インバータ６０は、第２電力変換器４０からの直流電圧またはコンバータ５０からの直流電圧を交流電圧に変換するため半導体スイッチ６０ａ（例えばＩＧＢＴ）と、環流用のダイオード６０ｃとを備えている組を６組有する。インバータ６０には補機９０が接続されている。モータコントローラ８０がインバータ６０に接続されており、インバータ６０における半導体スイッチ６０ａのスイッチングを制御し、補機９０に供給される電圧をＰＷＭ制御する。 The inverter 60 (PWM inverter) converts the DC voltage into an AC voltage and drives the auxiliary machine 90. The inverter 60 is a group including a semiconductor switch 60a (for example, IGBT) and a recirculation diode 60c for converting the DC voltage from the second power converter 40 or the DC voltage from the converter 50 into an AC voltage. Have a pair. An auxiliary machine 90 is connected to the inverter 60. A motor controller 80 is connected to the inverter 60, controls switching of the semiconductor switch 60 a in the inverter 60, and performs PWM control of the voltage supplied to the auxiliary machine 90.

図２に示すように、エンジン１１の出力シャフトには発電機５２が増速機５９を介して接続されている。発電機５２から導出された３本の交流電線５３には、コンバータ５０が接続されている。交流電線５３の３本のうち２本には、電流値を検出するためのカレントトランス５１が取り付けられている。コンバータ５０の出力側には直流電線５４が２本導出されている。 As shown in FIG. 2, a generator 52 is connected to the output shaft of the engine 11 via a speed increaser 59. A converter 50 is connected to the three AC electric wires 53 led out from the generator 52. A current transformer 51 for detecting a current value is attached to two of the three AC wires 53. Two DC electric wires 54 are led out to the output side of the converter 50.

交流電圧を発生させる商用電源４１の電圧が第２電力変換器４０に入力される。コンバータ５０から導出されている直流電線５４は、第２電力変換器４０から出力している直流電線２本と、直流中間５４ｘを介して接続されている。従って発電機５２側のコンバータ５０の出力側と商用電源４１側の第２電力変換器４０の出力側とは、直流中間５４ｘを介して直流電圧によって繋がっている。直流電線５４はインバータ６０に接続されている。この直流電線５４には、電流センサ５５が接続されている。 The voltage of the commercial power supply 41 that generates an AC voltage is input to the second power converter 40. The DC wire 54 led out from the converter 50 is connected to the two DC wires output from the second power converter 40 via the DC intermediate 54x. Accordingly, the output side of the converter 50 on the generator 52 side and the output side of the second power converter 40 on the commercial power supply 41 side are connected by a DC voltage via the DC intermediate 54x. The DC electric wire 54 is connected to the inverter 60. A current sensor 55 is connected to the DC electric wire 54.

コンバータ５０を制御するためのマイコンで構成されているＰＷＭコンバータ制御手段７０が設けられている。ＰＷＭコンバータ制御手段７０には、前記したカレントトランス５１、負荷電流センサ５５等の各種センサが接続されている。これらの各センサ信号はＰＷＭコンバータ制御手段７０に入力される。ＰＷＭコンバータ制御手段７０は、コンバータ５０における各半導体スイッチ５０ａのスイッチング時間を制御し、コンバータ５０の出力電圧を制御する。 A PWM converter control means 70 configured by a microcomputer for controlling the converter 50 is provided. Various sensors such as the current transformer 51 and the load current sensor 55 described above are connected to the PWM converter control means 70. Each of these sensor signals is input to the PWM converter control means 70. The PWM converter control means 70 controls the switching time of each semiconductor switch 50 a in the converter 50 and controls the output voltage of the converter 50.

ここで、図２において、ＰＷＭコンバータ制御手段７０はカレントトランス５１より発電機回転数を推定する。ＰＷＭコンバータ制御手段７０は信号Ｓ１によりスイッチ９１のオンおよびオフを制御する。またＰＷＭコンバータ制御手段７０は、スイッチ９１のスイッチ状態信号Ｓ２をマイコン１Ａに出力する。また、マイコン１Ａは、運転／停止信号Ｓ３をＰＷＭコンバータ制御手段７０に出力することにより、コンバータ５０の運転および停止を制御する。また、マイコン１Ａは、スイッチ９１のスイッチ状態信号Ｓ２をＰＷＭコンバータ制御手段７０から入力することで、コンバータ５０の運転および停止を制御する。ここで、ＰＷＭコンバータ制御手段７０、マイコン１Ａおよびモータコントローラ８０は制御手段を構成する。 Here, in FIG. 2, the PWM converter control means 70 estimates the generator rotational speed from the current transformer 51. The PWM converter control means 70 controls on and off of the switch 91 by the signal S1. The PWM converter control means 70 outputs a switch state signal S2 of the switch 91 to the microcomputer 1A. Microcomputer 1A controls operation and stop of converter 50 by outputting operation / stop signal S3 to PWM converter control means 70. Further, the microcomputer 1A controls the operation and stop of the converter 50 by inputting the switch state signal S2 of the switch 91 from the PWM converter control means 70. Here, the PWM converter control means 70, the microcomputer 1A, and the motor controller 80 constitute a control means.

図２に示すように、遮断要素としてはスイッチ９１（半導体スイッチ，サイリスタ）は、コンバータ５０の出力側と第２電力変換器４０の出力側との間に接続されている。従ってスイッチ９１はコンバータ５０と補機９０との間に配置されている。ＰＷＭコンバータ制御手段７０により、スイッチ９１は、これのゲートＧに入力された制御信号によりターンオン・ターンオフ制御される。 As shown in FIG. 2, a switch 91 (semiconductor switch, thyristor) is connected between the output side of the converter 50 and the output side of the second power converter 40 as a blocking element. Accordingly, the switch 91 is disposed between the converter 50 and the auxiliary device 90. The switch 91 is turned on and off by the PWM converter control means 70 in accordance with the control signal input to the gate G thereof.

スイッチ９１は、スイッチング機能と一方向給電性を備えている。即ち、スイッチ９１は、ターンオン時には導通するため、発電機５２側のコンバータ５０の出力電圧が第２電力変換器４０側に供給されることを許容するが、第２電力変換器４０の出力電圧がコンバータ５０側に供給されることを許容しない。 The switch 91 has a switching function and a one-way power supply. That is, since the switch 91 is turned on when it is turned on, the output voltage of the converter 50 on the generator 52 side is allowed to be supplied to the second power converter 40 side, but the output voltage of the second power converter 40 is It is not allowed to be supplied to the converter 50 side.

しかしながら、スイッチ９１のターンオフ時には、第２電力変換器４０とコンバータ５０との間が非導通となるため、第２電力変換器４０の出力電力がコンバータ５０に供給されることが抑止され、同様に、コンバータ５０の出力電力が第２電力変換器４０側に供給されることも抑止される。 However, when the switch 91 is turned off, the second power converter 40 and the converter 50 become non-conductive, so that the output power of the second power converter 40 is prevented from being supplied to the converter 50. Similarly, The output power of the converter 50 is also suppressed from being supplied to the second power converter 40 side.

図３は発電機５２の発電特性を示す。図３では、縦軸の左軸は発電機５２の出力電圧［Ｖ］を示す。縦軸の右軸は発電機５２の発電機電流［Ａ］を示す。横軸の下軸はエンジン１１および発電機５２の回転数［ｒｐｍ］を示す。特性線Ｗ１は商用電源４１の最低電圧に相当する電圧を示す。特性線Ｗ２は発電機５２の出力電圧を示す。特性線Ｗ３は発電機５２の出力電流を示す。図３において、特性線Ｗ２に示すように、エンジン回転数が増加して発電機５２の回転数が増加して発電機５２の出力電圧が増加すれば、特性線Ｗ３に示すように、発電機５２の出力電流は次第に減少する。ここで、発電機５２のコイルをリアクトルとし、コンバータ５０の半導体スイッチ５０ａのスイッチング量により、発電機５２の出力電圧は適宜昇圧される。従ってコンバータ５０は昇圧回路として働き、コンバータ５０の出力電圧は特性線Ｗ１を越えることができる。 FIG. 3 shows the power generation characteristics of the generator 52. In FIG. 3, the left axis of the vertical axis represents the output voltage [V] of the generator 52. The right axis of the vertical axis represents the generator current [A] of the generator 52. The lower axis of the horizontal axis indicates the rotational speed [rpm] of the engine 11 and the generator 52. A characteristic line W1 indicates a voltage corresponding to the minimum voltage of the commercial power supply 41. A characteristic line W2 indicates the output voltage of the generator 52. A characteristic line W3 indicates an output current of the generator 52. In FIG. 3, as indicated by a characteristic line W2, if the engine speed increases and the rotational speed of the generator 52 increases and the output voltage of the generator 52 increases, as shown by the characteristic line W3, the generator The output current of 52 gradually decreases. Here, the coil of the generator 52 is a reactor, and the output voltage of the generator 52 is appropriately boosted by the switching amount of the semiconductor switch 50a of the converter 50. Therefore, the converter 50 functions as a booster circuit, and the output voltage of the converter 50 can exceed the characteristic line W1.

本実施形態によれば、前述したようにエンジン１１のエンジン回転数が増加すると、発電機５２の回転数が増加し、発電機５２の出力電圧が上昇する。ここで、スイッチ９１がオン状態のとき、コンバータ５０の出力電圧（直流電圧）が第２電力変換器４０の出力電圧（直流電圧）よりも高い場合、発電機５２側のコンバータ５０の出力電力（直流電力）がインバータ６０に供給され、インバータ６０により三相の交流電圧に変換され、補機９０に供給され、補機９０が駆動される。これに対して、スイッチ９１がオン状態のとき、商用電源４１側の第２電力変換器４０の出力電圧（直流電圧）がコンバータ５０の出力電圧（直流電圧）よりも高い場合、第２電力変換器４０の出力電力（直流電力）がインバータ６０に供給され、インバータ６０により三相の交流電圧に変換され、補機９０に供給され、補機９０が駆動される。 According to the present embodiment, as described above, when the engine speed of the engine 11 increases, the speed of the generator 52 increases and the output voltage of the generator 52 increases. Here, when the switch 91 is in the ON state, when the output voltage (DC voltage) of the converter 50 is higher than the output voltage (DC voltage) of the second power converter 40, the output power of the converter 50 on the generator 52 side ( DC power) is supplied to the inverter 60, converted into a three-phase AC voltage by the inverter 60, supplied to the auxiliary machine 90, and the auxiliary machine 90 is driven. On the other hand, when the switch 91 is in the ON state, the second power conversion is performed when the output voltage (DC voltage) of the second power converter 40 on the commercial power supply 41 side is higher than the output voltage (DC voltage) of the converter 50. The output power (DC power) of the device 40 is supplied to the inverter 60, converted into a three-phase AC voltage by the inverter 60, supplied to the auxiliary machine 90, and the auxiliary machine 90 is driven.

ところでエンジン１１の回転数を増加させる必要がある場合がある。例えば、低温暖房時等のように暖房能力を高めるとき等のように空調能力を高めたいときである。この場合、エンジン１１の回転数を増加させて高回転数領域（例えば２２００ｒｐｍ以上）とさせるため、それに応じてコンプレッサ１３（１３Ａ，１３Ｂ）が駆動し、高い空調能力が発揮される。この場合、エンジン１１の回転数が所定値よりも増加し、発電機５２の回転数が増加し、発電機５２の出力電圧が上昇して高くなる。この場合、コンバータ５０の出力電圧が第２電力変換器４０の出力電圧よりも高くなるため、コンバータ５０の出力電力がインバータ６０を介して交流電圧に変換され、補機９０が駆動される。 Incidentally, it may be necessary to increase the rotational speed of the engine 11. For example, when it is desired to increase the air conditioning capability, such as when increasing the heating capability, such as during low temperature heating. In this case, since the rotation speed of the engine 11 is increased to a high rotation speed region (for example, 2200 rpm or more), the compressor 13 (13A, 13B) is driven accordingly, and high air conditioning capability is exhibited. In this case, the rotational speed of the engine 11 increases from a predetermined value, the rotational speed of the generator 52 increases, and the output voltage of the generator 52 increases and becomes higher. In this case, since the output voltage of converter 50 becomes higher than the output voltage of second power converter 40, the output power of converter 50 is converted into an AC voltage via inverter 60, and auxiliary device 90 is driven.

この点について本実施形態によれば、通常運転時には、ＰＷＭコンバータ制御手段７０は、遮断要素としてのスイッチ９１をオンとする信号をスイッチ９１のゲートＧに出力し、スイッチ９１のアノードＡとカソードＫ間を導通させている。しかしながら、エンジン１１の回転数が所定値よりも増加するとき、あるいは、発電機５２の出力電圧が商用電源４１の電源電圧（下限値）よりも高くなるとき（なったとき）、制御手段としてのＰＷＭコンバータ制御手段７０は、遮断要素としてのスイッチ９１をターンオフとする信号をスイッチ９１のゲートＧに出力する。 In this regard, according to the present embodiment, during normal operation, the PWM converter control means 70 outputs a signal for turning on the switch 91 as a blocking element to the gate G of the switch 91, and the anode A and cathode K of the switch 91. There is conduction between them. However, when the number of revolutions of the engine 11 increases beyond a predetermined value, or when the output voltage of the generator 52 becomes higher (becomes) than the power supply voltage (lower limit value) of the commercial power supply 41, the control means The PWM converter control means 70 outputs to the gate G of the switch 91 a signal for turning off the switch 91 as a blocking element.

これによりスイッチ９１のアノードＡとカソードＫ間を非導通とする。この結果、発電機５２側のコンバータ５０の出力電圧が商用電源側の第２電力変換器４０の出力電圧よりも高いときであっても、スイッチ９１がオフとされるため、コンバータ５０の高い出力電圧が補機９０側に供給されることが遮断される。そして、商用電源側の第２電力変換器４０の出力電力がインバータ６０を介して補機９０に供給され、補機９０は商用電源側の第２電力変換器４０の出力電力で駆動される。 Thereby, the anode A and the cathode K of the switch 91 are made non-conductive. As a result, since the switch 91 is turned off even when the output voltage of the converter 50 on the generator 52 side is higher than the output voltage of the second power converter 40 on the commercial power supply side, the high output of the converter 50 Supply of voltage to the auxiliary machine 90 side is blocked. Then, the output power of the second power converter 40 on the commercial power supply side is supplied to the auxiliary machine 90 via the inverter 60, and the auxiliary machine 90 is driven by the output power of the second power converter 40 on the commercial power supply side.

本実施形態によれば、上記したようにエンジン回転数が所定値よりも増加するとき、あるいは、発電機５２の出力電圧が商用電源４１の電源電圧（下限値）よりも高くなるとき（なったとき）には、スイッチ９１をターンオフさせる。そして発電機５２側のコンバータ５０の出力電力で補機９０を駆動させるのではなく、商用電源４１側の第２電力変換器４０の出力電力により補機９０を駆動させる。このため、コンバータ５０の半導体スイッチ５０ａ等が動作していないときであっても、発電機５２で発電された高い発電電圧がインバータ６０側および補機９０側に供給されることが抑制される。このためインバータ６０の半導体スイッチ６０ａ、補機９０等の絶縁破壊が抑えられ、インバータ６０および補機９０の保護性が高められる。このためエンジン回転数の上限値を従来よりも増加させて高くすることができ、従って、低温暖房等に適するように空調能力を高めることができる利点が得られる。本実施形態によれば、上記したようにインバータ６０の半導体スイッチ６０ａ、補機９０等の絶縁破壊が抑えられるため、発電機５２の回転数の上限値を高くすることができ、エンジン回転数の上限値も同様に高くすることができる。 According to the present embodiment, as described above, when the engine speed increases from a predetermined value, or when the output voltage of the generator 52 becomes higher than the power supply voltage (lower limit value) of the commercial power supply 41 ), The switch 91 is turned off. Then, the auxiliary device 90 is not driven by the output power of the converter 50 on the generator 52 side, but is driven by the output power of the second power converter 40 on the commercial power supply 41 side. For this reason, even when the semiconductor switch 50a and the like of the converter 50 are not operating, it is possible to suppress the high generated voltage generated by the generator 52 from being supplied to the inverter 60 side and the auxiliary device 90 side. For this reason, dielectric breakdown of the semiconductor switch 60a, the auxiliary machine 90, etc. of the inverter 60 is suppressed, and the protection of the inverter 60 and the auxiliary machine 90 is improved. For this reason, the upper limit value of the engine speed can be increased and increased as compared with the conventional one. Therefore, there is an advantage that the air conditioning capacity can be increased so as to be suitable for low temperature heating or the like. According to the present embodiment, as described above, since the dielectric breakdown of the semiconductor switch 60a, the auxiliary machine 90, etc. of the inverter 60 can be suppressed, the upper limit value of the rotational speed of the generator 52 can be increased, and the engine rotational speed can be increased. The upper limit can be increased as well.

ところで、エンジン駆動式空調装置においては、部分負荷効率の向上のため、コンプレッサ１３の回転数を段階的に変化させることにしている。この必要性から、エンジン回転数の下限値を低くしてエンジン回転数範囲を低回転方向へも拡大させることが要請されている。 By the way, in the engine drive type air conditioner, the rotational speed of the compressor 13 is changed stepwise in order to improve the partial load efficiency. In view of this necessity, it is required to lower the lower limit value of the engine speed and expand the engine speed range in the low speed direction.

しかしながら空調運転時においてエンジン回転数を低くすると、必然的に発電機５２の回転数が低くなり、発電機５２からの出力電圧が低くなる。この場合、図３の特性によれば、同一電力を得るためには、発電機５２から出力電流が増加するため、発熱ロスが増加したり、エンジン１１のトルクが増加し、最悪の場合、エンジン１１の停止を誘発させるおそれがある。このため従来では、空調運転時においてエンジン回転数の下限値を低くするには、限界がある。 However, if the engine speed is lowered during the air conditioning operation, the speed of the generator 52 is inevitably lowered, and the output voltage from the generator 52 is lowered. In this case, according to the characteristics of FIG. 3, in order to obtain the same power, the output current increases from the generator 52, so the heat loss increases or the torque of the engine 11 increases. 11 may be triggered. For this reason, conventionally, there is a limit to lowering the lower limit value of the engine speed during the air conditioning operation.

この点について本実施形態によれば、前述したようにエンジン回転数の上限値を増加させるときであっても、スイッチ９１をターンオフさせれば、発電機５２側のコンバータ５０の出力電力が補機９０側に供給されなくなり、インバータ６０の半導体スイッチ６０ａ、補機９０を絶縁破壊させるおそれが抑えられるため、エンジン回転数の上限値、発電機５２の回転数の上限値を高くすることができる利点が得られる。従って、発電機５２の回転数を高めるべく、エンジン１１と発電機５２との間に設けられた増速機５９の増速比を高く設定することができる。 In this regard, according to the present embodiment, as described above, even when the upper limit value of the engine speed is increased, if the switch 91 is turned off, the output power of the converter 50 on the generator 52 side is changed to the auxiliary machine. Since it is not supplied to the 90 side and the possibility of causing dielectric breakdown of the semiconductor switch 60a of the inverter 60 and the auxiliary device 90 is suppressed, the upper limit value of the engine speed and the upper limit value of the generator 52 can be increased. Is obtained. Therefore, in order to increase the rotation speed of the generator 52, the speed increasing ratio of the speed increasing device 59 provided between the engine 11 and the power generator 52 can be set high.

このように増速機５９の増速比を高く設定すれば、エンジン１１のエンジン回転数が低いときであっても、発電機５２の回転数が高くなり、発電機５２から必要な出力電圧が得られる。従って本実施形態によれば、エンジン回転数の下限値を従来よりも低下させることができる。結果としてエンジン回転数範囲を高回転領域および低回転領域の双方に拡大することができ、空気調和制御の範囲を広げることができる利点が得られる。 If the speed increasing ratio of the speed increaser 59 is set to be high in this way, even when the engine speed of the engine 11 is low, the speed of the generator 52 becomes high, and a necessary output voltage is generated from the power generator 52. can get. Therefore, according to the present embodiment, the lower limit value of the engine speed can be reduced as compared with the prior art. As a result, the engine speed range can be expanded to both the high speed range and the low speed range, and an advantage that the range of the air conditioning control can be expanded is obtained.

図４は、空気調和装置のエンジン１１が回転しているときにおいて、コンバータ５０を通常起動させるときにおけるタイミングチャートを示す。図４〜図６において、『運転指令』は、コンバータ５０の運転指令信号を示す。『スイッチ９１』は、スイッチ９１を構成するサイリスタのゲート信号を示す。『スイッチon-off信号（コンバータ側出力）』は、スイッチ９１がオンしたことをＰＷＭコンバータ制御手段７０がマイコン１Ａに知らせる信号であり、基本的にはサイリスタで形成されたスイッチ９１のオンオフと同じである。『ゲート信号』は、コンバータ５０の半導体スイッチ５０ａのゲート信号を示す。『エンジン回転数』はエンジンの回転数（ｒｐｍ）を示す。『負荷電力』は、負荷としての補機９０に供給される電力を示す。『発電量』は、発電機５２で発生される発電電力を示す。 FIG. 4 shows a timing chart when the converter 50 is normally started when the engine 11 of the air conditioner is rotating. 4 to 6, “Operation command” indicates an operation command signal of the converter 50. “Switch 91” indicates a gate signal of a thyristor constituting the switch 91. The “switch on-off signal (converter side output)” is a signal that the PWM converter control means 70 informs the microcomputer 1A that the switch 91 is turned on, and is basically the same as the on / off of the switch 91 formed of a thyristor. It is. “Gate signal” indicates a gate signal of the semiconductor switch 50 a of the converter 50. “Engine speed” indicates the engine speed (rpm). “Load power” indicates the power supplied to the auxiliary machine 90 as a load. The “power generation amount” indicates the generated power generated by the generator 52.

図４において、時刻はｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６の順に進行する。時刻ｔ２において、コンバータ５０を起動させる運転指令（コンバータの運転指令）が出力される。時刻ｔ２の前の時刻ｔ１において、即ち、コンバータ５０を起動させて発電電力を発生させるに先だって、エンジン回転数を低下させる指令が出力される。その理由としては、コンバータ５０を起動させる前にエンジン回転数を低下させることにより、発電機５２側の出力電圧を商用電源４１側の出力電圧よりも低く設定し、商用電源４１側の出力電力で補機９０を駆動させるためである。このようにエンジン回転数が低下したら、時刻ｔ２においてコンバータ５０を起動運転させる運転指令がオフからオンとされる。その後、時刻ｔ３においてスイッチ９１をオフからオンとさせるオン指令が出力される。従って、スイッチ９１のアノードＡおよびカソードＫが導通する。更に、時刻ｔ３においてスイッチ９１がオン状態となったことを示す信号がＰＷＭコンバータ制御手段７０からマイコン１Ａに出力される。その後、時刻ｔ４から、コンバータ５０の半導体スイッチ５０ａのゲート信号のオン状態が開始される。これにより発電機５２側の発電電力が補機９０側に出力可能となる。このようにコンバータ５０がオンとされるため、時刻ｔ５から発電量が次第に増加する。時刻ｔ６において空調能力を増加調整するため、エンジン回転数を増加させる。なお時刻ｔ６においてエンジン回転数を減少させることもある。 In FIG. 4, time advances in order of t1, t2, t3, t4, t5, and t6. At time t2, an operation command for starting converter 50 (converter operation command) is output. At time t1 before time t2, that is, prior to starting the converter 50 and generating generated power, a command to decrease the engine speed is output. The reason is that the output voltage on the generator 52 side is set lower than the output voltage on the commercial power source 41 side by reducing the engine speed before starting the converter 50, and the output power on the commercial power source 41 side is This is because the auxiliary machine 90 is driven. When the engine speed decreases in this way, at time t2, the operation command for starting the converter 50 is turned on from off. Thereafter, an ON command for turning on the switch 91 from OFF is output at time t3. Therefore, the anode A and the cathode K of the switch 91 are conducted. Further, a signal indicating that the switch 91 is turned on at time t3 is output from the PWM converter control means 70 to the microcomputer 1A. Thereafter, the on state of the gate signal of the semiconductor switch 50a of the converter 50 is started from time t4. As a result, the generated power on the generator 52 side can be output to the auxiliary machine 90 side. Since converter 50 is turned on in this way, the amount of power generation gradually increases from time t5. In order to increase the air conditioning capacity at time t6, the engine speed is increased. The engine speed may be decreased at time t6.

図５は、空気調和装置の運転を通常に停止するときにおけるタイミングチャートを示す。時刻はｔ１１，ｔ１２，ｔ１３の順に進行する。この場合、図５に示すように、時刻ｔ１１においてコンバータ５０の運転を停止させる指令が出力されると共に、エンジン回転数が次第に低下し、最終的にはエンジン１１は停止する（時刻ｔ１３）。時刻ｔ１２においてコンバータ５０の半導体スイッチ５０ａのゲート信号状態がオンからオフとなり、コンバータ５０側の出力電力がオフとされる。次に、時刻ｔ１３においてスイッチ９１がオフとされ、スイッチ９１のアノードＡとカソードＫとが非導通とされ、コンバータ５０と補機９０との導通が遮断される。更に、時刻ｔ１３付近においてエンジン回転数が０となり、エンジン１１が停止し、同様に、発電機５２の回転も停止して発電量がゼロとなる。 FIG. 5 shows a timing chart when the operation of the air conditioner is normally stopped. Time advances in the order of t11, t12, and t13. In this case, as shown in FIG. 5, a command to stop the operation of converter 50 is output at time t11, the engine speed gradually decreases, and finally engine 11 stops (time t13). At time t12, the gate signal state of the semiconductor switch 50a of the converter 50 changes from on to off, and the output power on the converter 50 side is turned off. Next, at time t13, the switch 91 is turned off, the anode A and the cathode K of the switch 91 are turned off, and the conduction between the converter 50 and the auxiliary machine 90 is cut off. Further, near the time t13, the engine speed is 0, the engine 11 is stopped, and similarly, the rotation of the generator 52 is also stopped and the power generation amount becomes zero.

（実施形態２）
図６は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図６に示すように、コンバータ５０のコンバータ出力側には、遮断要素として機能するリレースイッチ９５が設けられている。リレースイッチ９５は、コンバータ５０の出力側と第２電力変換器４０の出力側との間に設けられており、発電機５２と補機９０との間に設けられている。リレースイッチ９５はスイッチング機能をもつ。更に、コンバータ５０のコンバータ出力と直流中間５４ｘとの間には、逆流防止要素として機能する逆流防止ダイオード９７が設けられている。逆流防止ダイオード９７は、コンバータ５０の出力電圧が第２電力変換器４０側に供給されることを許容する。しかしながら逆流防止ダイオード９７は、第２電力変換器４０の出力電圧がコンバータ５０側に供給されることを抑止する。 (Embodiment 2)
FIG. 6 shows a second embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 6, a relay switch 95 that functions as a blocking element is provided on the converter output side of the converter 50. Relay switch 95 is provided between the output side of converter 50 and the output side of second power converter 40, and is provided between generator 52 and auxiliary device 90. The relay switch 95 has a switching function. Further, a backflow prevention diode 97 that functions as a backflow prevention element is provided between the converter output of the converter 50 and the DC intermediate 54x. The backflow prevention diode 97 allows the output voltage of the converter 50 to be supplied to the second power converter 40 side. However, the backflow prevention diode 97 prevents the output voltage of the second power converter 40 from being supplied to the converter 50 side.

（実施形態３）
図７および図８は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７に示すように、エンジン１１と発電機５２との間には増速機５９が設けられていない。更に、発電機５２とコンバータ５０との間には、遮断要素として機能するリレースイッチで形成された交流スイッチ９１Ｅが設けられている。交流スイッチ９１がオンされると、発電機５２の出力電圧が発生し、コンバータ５０に給電される。交流スイッチ９１がオフされると、発電機５２は回転するものの、発電機５２の発電電力は発生されない。マイコン２Ａは、エンジン１１の回転数信号に基づいてエンジン回転数を検出する。マイコン１Ａは、スイッチ信号Ｓ１により交流スイッチ９１Ｅのオンおよびオフを制御する。また、マイコン１Ａは、スイッチ状態信号Ｓ２をＰＷＭコンバータ制御手段７０に出力することにより、コンバータ５０を制御する。また、マイコン１Ａは、運転／停止信号Ｓ３をＰＷＭコンバータ制御手段７０に出力することにより、コンバータ５０の運転および停止を制御する。ここで、ＰＷＭコンバータ制御手段７０、マイコン１Ａ，マイコン２Ａ、モータコントローラ８０は制御手段を構成する。 (Embodiment 3)
7 and 8 show the third embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 7, the speed increaser 59 is not provided between the engine 11 and the generator 52. Furthermore, an AC switch 91E formed of a relay switch that functions as a shut-off element is provided between the generator 52 and the converter 50. When the AC switch 91 is turned on, an output voltage of the generator 52 is generated and supplied to the converter 50. When the AC switch 91 is turned off, the generator 52 rotates, but the generated power of the generator 52 is not generated. The microcomputer 2A detects the engine speed based on the engine speed signal. The microcomputer 1A controls on / off of the AC switch 91E by the switch signal S1. Further, the microcomputer 1A controls the converter 50 by outputting the switch state signal S2 to the PWM converter control means 70. Microcomputer 1A controls operation and stop of converter 50 by outputting operation / stop signal S3 to PWM converter control means 70. Here, the PWM converter control means 70, the microcomputer 1A, the microcomputer 2A, and the motor controller 80 constitute a control means.

エンジン１１の回転数が所定値よりも増加するとき、補機９０を絶縁破壊を抑える等のため、マイコン１Ａは、コンバータ５０の運転を停止させる運転／停止信号Ｓ３をＰＷＭコンバータ制御手段７０に出力し、コンバータ５０の運転を停止させ、且つ、スイッチ信号Ｓ１を交流スイッチ９１Ｅに出力し、交流スイッチ９１Ｅをオンからオフに切り替える。即ち、エンジン１１のエンジン回転数が所定値よりも増加し、発電機５２側の出力電圧が商用電源側の出力電圧よりも高くなる場合であっても、補機９０を絶縁破壊を抑える等のため、コンバータ５０が停止されると共に、交流スイッチ９１Ｅがオフに切り替えられるため、発電機５２側の出力電力が補機９０側に供給されることが遮断される。 When the rotational speed of the engine 11 increases beyond a predetermined value, the microcomputer 1A outputs an operation / stop signal S3 for stopping the operation of the converter 50 to the PWM converter control means 70 in order to suppress the breakdown of the auxiliary device 90. Then, the operation of the converter 50 is stopped, the switch signal S1 is output to the AC switch 91E, and the AC switch 91E is switched from on to off. That is, even when the engine speed of the engine 11 increases from a predetermined value and the output voltage on the generator 52 side becomes higher than the output voltage on the commercial power supply side, the auxiliary machine 90 is prevented from breaking down. Therefore, converter 50 is stopped and AC switch 91E is turned off, so that output power on the generator 52 side is blocked from being supplied to auxiliary device 90 side.

図８は、エンジン１１のエンジン回転数が増加するとき、交流スイッチ９１Ｅを制御する形態を表すタイミングチャートを示す。図８において、『交流スイッチ』は、交流スイッチ９１Ｅのオンオフ指令をマイコン１Ａが交流スイッチ９１Ｅに出力するスイッチ信号Ｓ１の状態を示す。図８において、『交流スイッチ状態信号』は、交流スイッチ９１Ｅのオンまたはオフの状態をマイコン１ＡがＰＷＭコンバータ制御手段７０に出力するスイッチ状態信号Ｓ２の状態を示す。図８において、『運転指令』は、コンバータ５０の運転および停止指令をマイコン１ＡがＰＷＭコンバータ制御手段７０に出力する運転／停止信号Ｓ３の状態を示す。時刻はｔ４２，ｔ４３，ｔ４４…として順に進行する。 FIG. 8 is a timing chart showing a form in which the AC switch 91E is controlled when the engine speed of the engine 11 increases. In FIG. 8, “AC switch” indicates a state of a switch signal S1 in which the microcomputer 1A outputs an ON / OFF command of the AC switch 91E to the AC switch 91E. In FIG. 8, “AC switch status signal” indicates the status of the switch status signal S 2 that the microcomputer 1 A outputs to the PWM converter control means 70 when the AC switch 91 E is on or off. In FIG. 8, “operation command” indicates the state of the operation / stop signal S 3 in which the microcomputer 1 A outputs the operation and stop commands for the converter 50 to the PWM converter control means 70. Time advances in order as t42, t43, t44.

図８に示すように、エンジン回転数が時刻ｔ４２において増加し始める。エンジン回転数が増加し始める時刻ｔ４２よりも前の時刻ｔ４１において、マイコン１Ａは、運転／停止信号Ｓ３によりコンバータ５０をオンからオフに切り替える信号を出力する。これによりコンバータ５０はオンからオフに切り替えられ、停止される。このため発電量は時刻ｔ４１付近から次第に減少してゼロとなる。この場合、負荷電力は発電電力ではなく、商用電源の出力電力となり、補機９０は商用電源の出力電力で駆動される。そして、エンジン回転数が増加して回転数Ｎｅに到達すると（時刻ｔ４３）、マイコン１Ａは、スイッチ信号Ｓ１により交流スイッチ９１Ｅをオンからオフに切り替える信号を交流スイッチ９１Ｅに出力する。これにより交流スイッチ９１Ｅはオンからオフに切り替えられ、コンバータ５０と発電機５２との間の導通は遮断される。 As shown in FIG. 8, the engine speed starts increasing at time t42. At time t41 before time t42 at which the engine speed starts to increase, microcomputer 1A outputs a signal for switching converter 50 from on to off by operation / stop signal S3. Thereby, the converter 50 is switched from on to off and stopped. For this reason, the power generation amount gradually decreases from around time t41 to zero. In this case, the load power is not the generated power but the output power of the commercial power supply, and the auxiliary device 90 is driven by the output power of the commercial power supply. When the engine speed increases and reaches the rotational speed Ne (time t43), the microcomputer 1A outputs a signal for switching the AC switch 91E from ON to OFF by the switch signal S1 to the AC switch 91E. As a result, AC switch 91E is switched from on to off, and conduction between converter 50 and generator 52 is interrupted.

また図８に示すように、エンジン回転数が回転数Ｎｅから回転数Ｎｏに減少する場合には、回転数Ｎｏに到達した時刻ｔ４６において、マイコン１Ａは、スイッチ信号Ｓ１により交流スイッチ９１Ｅをオフからオンに切り替え、発電機５２とコンバータ５０との間を導通させる。更に、マイコン１Ａは、運転／停止信号Ｓ３によりコンバータ５０をオフからオンに切り替える（時刻ｔ４７）。このため発電量が次第に増加し始める（時刻ｔ４７〜）。 Further, as shown in FIG. 8, when the engine speed decreases from the rotational speed Ne to the rotational speed No, at the time t46 when the rotational speed No is reached, the microcomputer 1A turns off the AC switch 91E by the switch signal S1. The power is switched on and electrical connection is established between the generator 52 and the converter 50. Furthermore, the microcomputer 1A switches the converter 50 from off to on by the operation / stop signal S3 (time t47). For this reason, the power generation amount starts to increase gradually (from time t47).

（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。上記した実施形態１によれば、エンジン１１と発電機５２との間には増速機５９が設けられているが、増速機５９が設けられていない場合でも良い。 (Other)
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not departing from the gist. According to the first embodiment described above, the speed increaser 59 is provided between the engine 11 and the generator 52, but the speed increaser 59 may not be provided.

本発明は家庭用、業務用、産業用等の空気調和装置に利用できる。 The present invention can be used for air conditioners for home use, business use, industrial use and the like.

実施形態１に係り、空気調和装置の空調回路を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an air conditioning circuit of an air conditioner according to Embodiment 1. FIG. 空気調和装置の電気系統を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electric system of an air conditioning apparatus. エンジン回転数に応じて発電機特性を示すグラフである。It is a graph which shows a generator characteristic according to an engine speed. 通常起動時のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of normal starting. 通常停止時のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of a normal stop. 実施形態２に係り、空気調和装置の電気系統を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electric system of the air conditioning apparatus according to the second embodiment. 実施形態３に係り、空気調和装置の電気系統を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electric system of the air conditioning apparatus according to the third embodiment. エンジン回転数が変動する場合のタイミングチャートである。It is a timing chart in case an engine speed fluctuates.

Explanation of symbols

１１はエンジン、１３はコンプレッサ、５２は発電機、５０はコンバータ、４０は第２電力変換器、９０は補機、６０は負荷インバータ、５９は増速機、９１はスイッチ（遮断要素）を示す。 11 is an engine, 13 is a compressor, 52 is a generator, 50 is a converter, 40 is a second power converter, 90 is an auxiliary machine, 60 is a load inverter, 59 is a speed increaser, and 91 is a switch (shutoff element) .

Claims

Engine,
An air-conditioning circuit that generates an air-conditioning action by refrigerant that circulates as the compressor driven by the engine is driven;
A generator driven by the engine;
A first power converter that converts an AC voltage generated by the generator into a DC voltage;
A second power converter for converting an AC voltage of a commercial power source into a DC voltage and electrically connected to the first power converter;
An auxiliary machine driven based on the output power of the first power converter or the output power of the second power converter;
A blocking element capable of blocking the output power of the generator from being supplied to the auxiliary machine side;
When the engine speed of the engine increases above a predetermined value, or when the output voltage of the generator becomes higher than the voltage of the commercial power supply, the shut-off element is shut off, and the output power of the generator is Engine-driven air conditioning characterized by comprising control means for interrupting the supply to the auxiliary machine side and allowing the output power of the second power converter to be supplied to the auxiliary machine apparatus.

2. The engine-driven air conditioner according to claim 1, wherein the blocking element is provided between the first power converter and the auxiliary machine.

2. The engine-driven air conditioner according to claim 1, wherein the shut-off element is provided between the generator and the first power converter.