JP5091598B2 - 空気調和機の室外ユニット - Google Patents

Description

本発明は、エンジンで駆動される発電機を備える空気調和機の室外ユニットに関する。

一般に、筐体内にエンジンと、このエンジンで駆動される圧縮機と、この圧縮機に接続されて冷媒回路の一部を構成する室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機と、この発電機で発電された電力を商用系統に出力する系統連系インバータとを備える空気調和機の室外ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の空気調和機では、エンジンで圧縮機を駆動させて空調運転を行うとともに、空調時のエンジン余力で発電機を駆動させ、この発電機で発電された電力を系統連系インバータを介して商用系統に出力するため、エネルギの利用効率を向上させることができるといった利点がある。
特開２００６−２８００７４号公報

ところで、系統連系インバータは、商用系統の電源情報を取得するために、この商用系統に接続された外部機器（例えば、系統連係盤や電力検出器など）と多数の通信線を介して接続される。
しかし、従来の構成では、空気調和機の室外ユニットの据付時に、施工者が上記多数の通信線を筐体の背面側に設けられた配線導入口から筐体内に導入し、これら通信線を筐体内を引き回して系統連系インバータの端子台にそれぞれ接続する必要があり、その接続作業が煩雑になるといった問題があった。

そこで、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、据付時の配線の接続作業を容易に行うことができる空気調和機の室外ユニットを提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、筐体内にエンジンと、このエンジンで駆動される圧縮機と、この圧縮機に接続されて冷媒回路の一部を構成する室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機と、この発電機で発電された電力を商用系統に出力する系統連系インバータとを備える空気調和機の室外ユニットにおいて、前記筺体の底板の略中央に前記エンジンを配置し、前記エンジンの駆動軸の一端側に前記圧縮機を配置し、当該駆動軸の他端側に前記発電機を配置するとともに、前記筺体の前面側であって、前記圧縮機の位置する側に当該圧縮機を制御する室外側コントローラを配置し、前記発電機の位置する側に前記系統連系インバータを配置した構成とし、前記エンジン挟んだ筐体の背面側であって、前記圧縮機の位置する側に、前記冷媒回路に冷媒配管を接続するための配管接続部を備え、この配管接続部の近くに、予め前記系統連系インバータと通信線を介して接続された中継端子台と、電源線を介して接続された電源中継端子台とをそれぞれ設け、これら中継端子台及び電源中継端子台は、前記筺体の背面を覆うパネルを外してアクセス可能としたことを特徴とする。

この構成によれば、筐体の一側面側に配管接続部を備え、この配管接続部の近くに系統連系インバータに通信線を介して接続された中継端子台を設けたため、機器の据付時に、上記配管接続部に冷媒配管を接続するとともに、この配管接続部の近くに設けられた中継端子台に外部機器から延びる通信線を接続することができる。このため、筐体内に通信線を引き回して系統連系インバータに接続する必要がなく、据付時の配線の接続作業を容易に行うことができる。

この構成において、前記室外側コントローラと収納する一の箱体と、前記系統連系インバータを収納する他の箱体とを、前記筺体の前面側に左右振り分けて配置し、これら箱体は、それぞれ前面が開口して形成され、前記筺体の前面を覆う左右一対のパネルが、それぞれ各箱体の開口を塞ぐ部材として兼用されている構成としても良い。また、前記配管接続部は、前記冷媒配管が接続される配管接続口と、この配管接続口を固定する板部とを備え、この板部には、前記通信線を筐体内に導く導入口が形成されている構成としても良い。また、前記配管接続部は、前記筐体の内部にサービスバルブを備える構成としても良い。

本発明によれば、筐体の一側面側に配管接続部を備え、この配管接続部の近くに系統連系インバータに通信線を介して接続された中継端子台を設けたため、機器の据付時に、上記配管接続部に冷媒配管を接続するとともに、この配管接続部の近くに設けられた中継端子台に外部機器から延びる通信線を接続することができる。このため、筐体内に通信線を引き回して系統連系インバータに接続する必要がなく、据付時の配線の接続作業を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
図１は、ガスエンジン駆動式の空気調和機１を示す回路図である。この空気調和機１は、室外ユニット２と室内ユニット３とを有し、これらを液管４ａおよびガス管４ｂからなるユニット間配管４で接続して構成されている。室外ユニット２には、ガスエンジン１０と、このガスエンジン１０の駆動力により発電を行う発電機１１と、ガスエンジン１０の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機１２とが収容されている。このガスエンジン１０は、燃料調整弁７を経て供給されるガスなどの燃料と、スロットル弁８を経て供給される空気との混合気を燃焼させて駆動力を発生する。

圧縮機１２は、大小異容量の圧縮機１２ａ，１２ｂで構成され、２台が並列に、ガスエンジン１０に対し、それぞれ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂを介して接続されている。これら圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃは、プレート式熱交換器３１、四方弁１５、室外熱交換器１７の順に接続され、この室外熱交換器１７には、液管４ａを介して、各室内ユニット３の膨張弁１９、室内熱交換器２１が接続され、室内熱交換器２１には、ガス管４ｂを介して、四方弁１５が接続され、この四方弁１５には、圧縮機１２ａ，１２ｂが接続されている。また、この圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃおよび吸込管１２ｄが、バイパス管１８で接続され、このバイパス管１８に、アンロード用のバイパス弁２０が接続されている。本構成では、上記した各機器を備えて冷媒回路が形成されている。

圧縮機１２ａ，１２ｂが駆動されると、四方弁１５の切り替え状態で、それが暖房切り替えであれば、実線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室内熱交換器２１、膨張弁１９、室外熱交換器１７の順に冷媒が循環し、室内熱交換器２１での冷媒凝縮熱により室内が暖房される。これとは反対に、四方弁１５が冷房切り替えであれば、破線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室外熱交換器１７、膨張弁１９、室内熱交換器２１の順に冷媒が循環し、この室内熱交換器２１での冷媒蒸発熱により室内が冷房される。

つぎに、ガスエンジン１０の冷却装置について説明する。
このガスエンジン１０は水冷式であり、このガスエンジン１０のウォータージャケットを循環した冷却水は、第１の三方弁２２、逆潮流ヒータ２３および第２の三方弁２４を経て、ラジエータ２５に供給される。このラジエータ２５は、室外熱交換器１７と併設されており、これらは同一の送風機２６により送られる空気によって空冷され、このラジエータ２５を経た冷却水は、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れて、ガスエンジン１０のウォータージャケットに戻される。
排ガス熱交換器２９には、ガスエンジン１０の排気ガスが通され、この排気ガスは、排気トップ３０を経て、室外ユニット２の外に排出される。

上述した第１の三方弁２２は冷却水温度で自動的に切り替えられる。すなわち、冷却水温度が所定温度よりも低い場合、ガスエンジン１０のウォータージャケットからの冷却水を、ラジエータ２５をバイパスし、直接、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に導いて、上記ウォータージャケットに戻す。
第２の三方弁２４は、例えば暖房運転時に切り替えられ、この場合、冷却水はラジエータ２５をバイパスし、プレート式熱交換器３１を経て、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れ、ウォータージャケットに戻される。

つぎに、発電機１１による発電系統について説明する。
この発電機１１には、動力線３２を介して系統連系インバータ３３が接続される。この系統連系インバータ３３は、発電機１１からの三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して、直流電力に変換した後、１００Ｖ／２００Ｖの交流の電力に再度変換して、商用系統３５に出力する。この商用系統３５は、商用電源３６と、ブレーカ３７と、需要家負荷３８とを含み、系統連系インバータ３３は、ブレーカ３７と、需要家負荷３８との間に接続されている。

また、この系統連系インバータ３３は、上述した逆潮流ヒータ２３に適宜電力を供給すると共に、室外ユニット２の室外側コントローラ３９に、通信線４０を介して通信可能に接続されている。そして、この室外側コントローラ３９は、商用系統３５から電源線４１を介して動作電源を得ると共に、通信線４２を介して各室内ユニット３の室内側コントローラに通信可能に接続されている。

この系統連系インバータ３３には、通信線４４を介して系統連系盤４５が接続され、この系統連系盤４５には、通信線４６を介して、商用電源３６およびブレーカ３７の間に設置された電力検出器４３が接続されている。この電力検出器４３は商用系統３５に供給される電力値をリアルタイムに取得し、この取得した電力値データは、系統連系盤４５を介して、系統連系インバータ３３に入力され、通信線４０を通じて室外側コントローラ３９に送られる。系統連系盤４５は、図示は省略するが、ＯＶＧＲ／ＲＰＲ（地絡過電圧継電器／逆電力継電器）、ＵＰＲ（不足電力継電器）、Ｗ／ＴＤ（ワット・トランスデューサ）等を備え、受信した電力検出器４３からの信号とともに、ＯＶＧＲ／ＲＰＲ、ＵＰＲ、Ｗ／ＴＤからの信号を系統連系インバータ３３に送信するようになっている。このため、系統連系インバータ３３は、商用電源３６の情報を得ることができる。
また、系統連系インバータ３３は、電源線４７を介して商用系統３５に接続されており、この電源線４１を通じて発電機で発電された電力を商用系統３５に出力可能となっている。また、系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電量を制御する機能を有し、必要に応じ、発電量を減少または増大させる。このような構成において、例えば室内ユニット３の空調要求に応じて、圧縮機１２ａ，１２ｂの負荷が増大すると共に、商用系統３５の需要家負荷３８の増大に応じて、発電要求が増大した場合、ガスエンジン１０の負荷が増大する。この場合、需要家負荷３８は、電力検出器４３、系統連系盤（外部機器）４５、系統連系インバータ３３および室外側コントローラ３９により常時監視されている。

次に、室外ユニット２の内部構成について説明する。
図２は、室外ユニット２を示す斜視図である。図３は、室外ユニットの正面図であり、図４は、室外ユニットの背面図である。これら図２乃至図４では、室外ユニット２の筐体の外側を覆うパネルの記載を省略している。
室外ユニット２は、図２乃至図４に示すように、略直方体形状に形成された筐体５２を備え、この筐体５２の内部は、略水平に延びる仕切り板５３によって上下二段に画成されている。この上段部には、室外熱交換器１７（図１参照）及び送風機２６が設けられる熱交換室５４が構成され、下段部には、ガスエンジン１０、発電機１１及び圧縮機１２等が配置される機械室５５が構成されている。
この仕切り板５３は、送風機２６や室外熱交換器１７のフィンの隙間から熱交換室５４内に入り込む雨水等が機械室５５に入り込まないように、両室を隙間無く仕切っている。この仕切り板５には、熱交換室５４と機械室５５とを繋ぐ２つの通気口５６が室外ユニット２の幅方向に間隔を開けて設けられている。この通気口５６は、室外ユニット２内部の空気が両室を自由に移動できるようにするものである。また、この通気口５６には、熱交換室５４側から機械室５５に雨水等が入り込まないように、屋根部５６ａがそれぞれ設けられている。すなわち、機械室５５側の空気は、図３及び図４に示す矢印Ｘの経路を通って熱交換室５４へ移動することになる。

室外ユニット２の筐体５２の天面５２ａには、図２乃至図４に示すように、２つの送風機２６が幅方向に並べて配設されている。この送風機２６は、熱交換室５４の正面側及び背面側にそれぞれ配置される室外熱交換器のフィンの隙間を通じて、この熱交換室５４内に外気を取り込むことにより、この取り込んだ外気と室外熱交換器を流れる冷媒とを熱交換させる。そして、熱交換された空気は、送風機２６によって室外ユニット２の上方に向けて排出される。また、筐体５２の天面５２ａには、ガスエンジン１０での排気ガスを室外ユニット２の機外に排出するための排気トップ３０が設けられている。
また、機械室５５の正面、背面及び側面には、図示は省略したが、それぞれ前面パネル、背面パネル及び側面パネルを備える。本構成では、前面パネル及び背面パネルは左右一対の２枚のパネルで構成されており、これら２枚のパネルの間には、当該パネルを支持する縦フレーム５７が設けられている。また、前面パネル、背面パネル及び側面パネル、筐体５２の各フレームにねじ等で着脱自在（開閉自在）に取り付けられている。これら各パネルが取り付けられた状態では、室外ユニット２は機械室５５内に雨水等が入り込まない水密な構造となっている。
さらに、機械室をメンテナンスする場合には、該当するパネルを取り外すことにより、メンテナンスの対象機器に簡単にアクセスすることができ、メンテナンス作業の軽減を図ることが可能となる。

図５は、機械室５５を上側から見た断面図である。なお、図５において、下側が正面側となる。
機械室５５の内部には、底板の略中央部にガスエンジン１０が配置され、このガスエンジン１０の正面右側に発電機１１が配置され、このガスエンジン１０の正面左側に圧縮機１２が配置されている。この圧縮機１２の手前側であって、上記した縦フレーム５７の左側には、室外側コントローラ３９が配置されている。この室外側コントローラ３９は、室外ユニット２内に配置された各機器（例えば、ガスエンジン１０、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂ、四方弁１５、送風機２６など）の動作を制御する。

また、発電機１１の手前側であって、縦フレーム５７の右側には、系統連系インバータ３３が配置されている。この系統連系インバータ３３には、発電機１１で発電した電力が動力線３２（図１）を介して送られる。そのため、発電機１１の近くに系統連系インバータ３３を配置している。
これら室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３は、機械室５５の正面側に、上記縦フレーム５７によって左右振り分けられて配置されている。さらに、室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３を収容する箱体３９Ａ、３３Ａは、ともに前面側が開口して形成されており、これら箱体３９Ａ、３３Ａの前面側の開口は、機械室５５の前面パネルを取り付けた際に、この前面パネルによってそれぞれ塞がれるようになっている。すなわち、各前面パネルが室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３の箱体３９Ａ，３３Ａの前面及び機械室５５の前面を塞ぐ部材として兼用されている。
このため、室外側コントローラ３９のメンテナンスを行う場合には、左側の前面パネルを外せば良く、同様に系統連系インバータ３３のメンテナンスを行う場合には、右側の前面パネルを外せば良いため、メンテナンス時の作業を容易に行うことができる。

ガスエンジン１０は、図５に示すように、両端から略水平に駆動軸１０ａが突出している。この駆動軸１０ａの左方の軸端部には、巻掛け伝動用の駆動プーリー５８が取り付けられている。また、圧縮機１２の従動軸にも駆動プーリー５９（図４）が取り付けられており、これらの駆動プーリー５８、５９に伝達ベルト６０が巻き掛けられている。これにより、ガスエンジン１０の回転動力は伝達ベルト６０を介して圧縮機１２へと伝達され、圧縮機１２が駆動されるようになる。
一方、駆動軸１０ａの右方の軸端部には、発電機１１のロータ（不図示）の回転軸が連結されている。これにより、ガスエンジン１０が駆動している場合には、この駆動力を利用して発電機１１を動作させることができる。
なお、図５において、符号６１はアキュームレーター、６２はオイルセパレータ、６３はエアクリーナ、６４は吸気ボックス、６５は排気マフラー、６６はオイルサブタンクである。

また、機械室５５には、図５に示すように、背面左側（背面に対向して右側）に上記ユニット間配管（冷媒配管）４の液管４ａ及びガス管４ｂ（図１）がそれぞれ接続される配管接続部７０を備える。この配管接続部７０は、図６に示すように、筐体５２の背面の右下の隅部に設けられており、背面パネルの一部を構成する板部材７１と、この板部材７１を貫通して当該板部材７１に固定される液管接続口７２及びガス管接続口７３とを備える。これら液管接続口７２及びガス管接続口７３はそれぞれ上記した冷媒回路に接続される。このため、上記液管接続口７２及びガス管接続口７３に接続されたユニット間配管４の液管４ａ及びガス管４ｂは、室外ユニット２の正面側から視認されることはないため、この室外ユニット２の美観を向上させることができる。
液管接続口７２及びガス管接続口７３に連なる液管及びガス管には、図５に示すように、それぞれサービスバルブ７２Ａ、７３Ａが形成されている。これらサービスバルブ７２Ａ，７３Ａは板部材７１の内側、すなわち筐体５２の内部に配置される。これによれば、板部材７１によりサービスバルブ７２Ａ、７３Ａが露出しないため、室外ユニット２の美観を向上させることができる。

また、配管接続部７０の板部材７１には、図６に示すように、上記通信線４４（図１）及び電源線４７を筐体５２内に導入するための配線導入口７４が複数形成されている。この配線導入口７４には、それぞれゴム等の弾性材で形成されたキャップ部材７４Ａが取り付けられており、当該配線導入口７４に上記通信線４４もしくは電源線４７を通す場合には、キャップ部材７４Ａに孔をあけて、この孔に上記通信線４４もしくは電源線４７を貫通させる。この構成では、通信線４４もしくは電源線４７の縁部がキャップ部材７４Ａの孔に密着するため、この孔を通じて筐体５２内に雨水が浸入することが防止される。

室外ユニット２の据付け時に、配線導入口７４を通じて筐体５２内に導かれた通信線４４及び電源線４７は、それぞれ系統連系インバータ３３に接続される。しかし、系統連系インバータ３３は、機械室５５の正面側に配置されているため、この系統連系インバータ３３の端子台に通信線４４及び電源線４７を接続しようとすると、これら通信線４４及び電源線４７を、ガスエンジン１０等の機器を避けて筐体５２内を引き回すことを要し、その接続作業が煩雑になる。
本構成では、配管接続部７０の板部材７１の近く（例えば、左後方）に中継端子台８０が設けられている。この中継端子台８０は、複数の端子台８２、８２を備え、これら端子台８２の一次側８２Ａには、予め一端が系統連系インバータ３３に接続された通信線４４の他端が接続されている。これによれば、室外ユニット２の据付け時に、配管接続部７０の液管接続口７２及びガス管接続口７３にユニット間配管４の液管４ａ及びガス管４ｂを接続するとともに、この配管接続部７０の近くに設けられた中継端子台８０の各端子台８２の二次側８２Ｂに外部機器（例えば、系統連係盤や電力検出器）から筐体５２内に導かれた通信線４４を接続することができる。このため、筐体５２内に通信線４４を引き回して、この通信線４４を系統連系インバータ３３の端子台に接続する必要がなく、据付時の配線の接続作業を容易に行うことができる。
ここで、系統連系インバータ３３と端子台８２の一次側８２Ａとの間には、想定される最大数の通信線４４が接続されている。これによれば、系統連系インバータ３３に接続される外部機器の種類に関係なく、室外ユニット２を同一のユニットとして製造することができるため、製造工程の簡素化を図ることができる。

また、本構成では、配管接続部７０の板部材７１の近く（例えば、上後方）に電源中継端子台８１が設けられている。電源中継端子台８１は、電源線４７を接続するための端子台であり、この電源中継端子台８１の一次側８１Ａには、予め一端が系統連系インバータ３３に接続された電源線４７の他端が接続されている。なお、本構成では、電源中継端子台８１の一次側８１Ａと系統連系インバータ３３との間には、不図示のブレーカが設けられている。
本構成によれば、通信線４４と同様に、電源中継端子台８１の二次側８１Ｂに外部機器（例えば、系統連係盤や電力検出器）から筐体５２内に導かれた電源線４７を接続することができる。このため、筐体５２内に電源線４７を引き回して、この電源線４７を系統連系インバータ３３の端子台に接続する必要がなく、据付時の配線の接続作業を容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、系統連系インバータ３３を筐体５２の正面側に配置し、中継端子台８０及び電源中継端子台８１は、ガスエンジン１０を挟んで筐体５２の背面側に配置されているため、これら中継端子台８０の端子台８２及び電源中継端子台８１の二次側８２Ｂ、８１Ｂにそれぞれ通信線４４及ぶ電源線４７を接続することにより、従来のように、ガスエンジン１０を避けて通信線４４及ぶ電源線４７を引き回す必要がなくなり、据付時の配線の接続作業を容易に行うことができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、本実施形態では、系統連系インバータ３３には外部機器として系統連系盤４５が接続される構成について説明したが、これ限るものではなく、電流検出器（ＣＴ）やＷ／ＴＤ（ワット・トランスデューサ）などを接続する構成としても良い。

ガスエンジン駆動式の空気調和機を示す回路図である。 室外ユニットを示す斜視図である。 室外ユニットの正面図である。 室外ユニットの背面図である。 機械室を上側から見た断面図である。 背面に形成された配管接続部を示す拡大図である。

符号の説明

１ 空気調和機
２ 室外ユニット
４ ユニット間配管
１０ ガスエンジン
１１ 発電機
１２、１２ａ、１２ｂ 圧縮機
１７ 室外熱交換器
３３ 系統連系インバータ
３５ 商用系統
３９ 室外側コントローラ
４３ 電力検出器（外部機器）
４４ 通信線
４５ 系統連系盤（外部機器）
４７ 電源線
５２ 筐体
５３ 仕切り板
５４ 熱交換室
５５ 機械室
７０ 配管接続部
７１ 板部材
７２ 液管接続口
７２Ａ、７３Ａ サービスバルブ
７３ ガス管接続口
７４ 配線導入口
７４Ａ キャップ部材
８０ 中継端子台
８１ 電源中継端子台
８２ 端子台
Ｘ 矢印

Claims (4)

1. 筐体内にエンジンと、このエンジンで駆動される圧縮機と、この圧縮機に接続されて冷媒回路の一部を構成する室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機と、この発電機で発電された電力を商用系統に出力する系統連系インバータとを備える空気調和機の室外ユニットにおいて、
   前記筺体の底板の略中央に前記エンジンを配置し、前記エンジンの駆動軸の一端側に前記圧縮機を配置し、当該駆動軸の他端側に前記発電機を配置するとともに、
   前記筺体の前面側であって、前記圧縮機の位置する側に当該圧縮機を制御する室外側コントローラを配置し、前記発電機の位置する側に前記系統連系インバータを配置した構成とし、
   前記エンジン挟んだ筐体の背面側であって、前記圧縮機の位置する側に、前記冷媒回路に冷媒配管を接続するための配管接続部を備え、この配管接続部の近くに、予め前記系統連系インバータと通信線を介して接続された中継端子台と、電源線を介して接続された電源中継端子台とをそれぞれ設け、これら中継端子台及び電源中継端子台は、前記筺体の背面を覆うパネルを外してアクセス可能としたことを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
2. 前記室外側コントローラと収納する一の箱体と、前記系統連系インバータを収納する他の箱体とを、前記筺体の前面側に左右振り分けて配置し、これら箱体は、それぞれ前面が開口して形成され、前記筺体の前面を覆う左右一対のパネルが、それぞれ各箱体の開口を塞ぐ部材として兼用されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室外ユニット。
3. 前記配管接続部は、前記冷媒配管が接続される配管接続口と、この配管接続口を固定する板部とを備え、この板部には、前記通信線を筐体内に導く配線導入口が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機の室外ユニット。
4. 前記配管接続部は、前記筐体の内部にサービスバルブを備える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機の室外ユニット。

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