JP6051946B2 - Engine-driven air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、エンジン駆動式空調装置に関する。 The present invention relates to an engine-driven air conditioner.
エンジン駆動式空調装置は、エンジンにより駆動する圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器を、冷媒配管を介して接続することにより形成される冷媒循環回路を備え、この冷媒循環回路内に冷媒を流通させることにより空調(冷房、暖房)を行う。冷媒循環回路内の冷媒の流れを四方切換弁で切り換えることにより、冷房運転と暖房運転が切り換えられる。冷房運転時には圧縮機の冷媒吐出口(高圧側)が室外熱交換器に接続されるとともに圧縮機の冷媒吸入口(低圧側)が室内熱交換器に接続され、暖房運転時には圧縮機の冷媒吐出口(高圧側)が室内熱交換器に接続されるとともに圧縮機の冷媒吸入口(低圧側)が室外熱交換器に接続されるように、冷房運転時と暖房運転時とで四方切換弁が切り換えられる。 The engine-driven air conditioner includes a refrigerant circulation circuit formed by connecting a compressor driven by an engine, a four-way switching valve, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger via a refrigerant pipe, Air conditioning (cooling, heating) is performed by circulating the refrigerant in the refrigerant circulation circuit. By switching the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit with the four-way switching valve, the cooling operation and the heating operation are switched. During the cooling operation, the refrigerant outlet (high pressure side) of the compressor is connected to the outdoor heat exchanger and the refrigerant inlet (low pressure side) of the compressor is connected to the indoor heat exchanger. During the heating operation, the refrigerant discharge of the compressor The four-way switching valve is used during cooling operation and heating operation so that the outlet (high pressure side) is connected to the indoor heat exchanger and the refrigerant suction port (low pressure side) of the compressor is connected to the outdoor heat exchanger. Can be switched.
外気温度が極端に低い場合でのエンジン駆動式空調装置の暖房運転時には、室外熱交換器から排出される冷媒の温度(冷媒蒸発温度)が氷点下且つ露点以下まで低下する場合があり、このような場合、室外熱交換器の熱交換フィンに着霜する。熱交換フィンに着霜したまま暖房運転を継続した場合には、霜が成長して熱交換フィンが霜で覆われる。また、霜の成長により通風面積が減少する。このため室外熱交換器での熱交換性能が損なわれる。 During the heating operation of the engine-driven air conditioner when the outside air temperature is extremely low, the temperature of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (refrigerant evaporation temperature) may drop below the freezing point and below the dew point. In this case, frost is formed on the heat exchange fins of the outdoor heat exchanger. When the heating operation is continued with frost on the heat exchange fins, frost grows and the heat exchange fins are covered with frost. In addition, the ventilation area decreases due to the growth of frost. For this reason, the heat exchange performance in the outdoor heat exchanger is impaired.
よって、室外熱交換器に着霜した場合、一般的には暖房運転を一旦停止し、除霜運転を開始する。除霜運転では、四方切換弁の切換状態を暖房時における切換状態から冷房時における切換状態に変化させるとともに室内ファンおよび室外ファンを停止させる。すると、室外熱交換器が凝縮器として機能して外気に熱を吐き出す。これにより外気が暖められて熱交換フィンに付着した霜が溶ける。 Therefore, when the outdoor heat exchanger is frosted, generally the heating operation is temporarily stopped and the defrosting operation is started. In the defrosting operation, the switching state of the four-way switching valve is changed from the switching state during heating to the switching state during cooling, and the indoor fan and the outdoor fan are stopped. Then, the outdoor heat exchanger functions as a condenser and discharges heat to the outside air. As a result, the outside air is warmed and the frost attached to the heat exchange fins is melted.
除霜運転を開始する際に四方切換弁の切換状態を暖房時における切換状態から冷房時における切換状態に変化させた場合、圧縮機の冷媒吸入口(低圧側)に接続されていた室外熱交換器が突然圧縮機の冷媒吐出口(高圧側)に接続され、圧縮機の冷媒吐出口(高圧側)に接続されていた室内熱交換器が突然圧縮機の冷媒吸入口(低圧側)に接続される。したがって、圧縮機の冷媒吸入口における冷媒圧力と冷媒吐出口における冷媒圧力との差圧ΔPが大きい場合には、四方切換弁の切換時に急激な圧力変化によって室外熱交換器および室内熱交換器の熱交換フィンが歪むおそれがある。また、差圧ΔPが大きい場合、四方切換弁の切換時に大きな冷媒流動音が発生するため快適性を阻害するおそれがある。 When the switching state of the four-way switching valve is changed from the switching state during heating to the switching state during cooling when starting the defrosting operation, outdoor heat exchange connected to the refrigerant inlet (low pressure side) of the compressor Suddenly connected to the refrigerant outlet (high pressure side) of the compressor, and the indoor heat exchanger connected to the refrigerant outlet (high pressure side) of the compressor suddenly connected to the refrigerant inlet (low pressure side) of the compressor Is done. Therefore, when the differential pressure ΔP between the refrigerant pressure at the refrigerant intake port of the compressor and the refrigerant pressure at the refrigerant discharge port is large, a sudden pressure change at the time of switching of the four-way switching valve causes the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger to The heat exchange fins may be distorted. Further, when the differential pressure ΔP is large, a large refrigerant flow noise is generated when the four-way switching valve is switched, which may impair comfort.
特許文献1は、暖房運転から除霜運転への切換時に、圧縮機の回転数が所定の回転数まで低下するように、圧縮機の回転数が制御された空調装置を開示する。特許文献1に記載の空調装置によれば、圧縮機の回転数を低下させることによって圧縮機の冷媒吐出口(高圧側)における冷媒圧力と冷媒吸入口(低圧側)における冷媒圧力との差圧ΔPが低下する。このため四方切換弁の切換時に発生する冷媒流動音の低減を図ることができる。 Patent Document 1 discloses an air conditioner in which the rotation speed of the compressor is controlled so that the rotation speed of the compressor is reduced to a predetermined rotation speed when switching from the heating operation to the defrosting operation. According to the air conditioner described in Patent Literature 1, the pressure difference between the refrigerant pressure at the refrigerant discharge port (high-pressure side) and the refrigerant pressure at the refrigerant suction port (low-pressure side) of the compressor is reduced by reducing the rotation speed of the compressor. ΔP decreases. For this reason, it is possible to reduce the refrigerant flow noise generated when the four-way switching valve is switched.
(発明が解決しようとする課題)
近年、エンジンの動力により発電する発電機を備える自立型エンジン駆動式空調装置が提案されている。発電機で発電された電力は、エンジン駆動式空調装置の構成部品であって電力で駆動する部品(電気駆動部品)や外部負荷に供給される。このため、自立型エンジン駆動式空調装置は、商用電源などの外部電源から電力供給されることなく自立して空調運転を継続することができ、なおかつ外部負荷に電力を供給できる。また、エンジンと圧縮機とを切り離して空調運転を停止させ、エンジンで発電機を作動させて外部負荷に電力を供給する自立発電運転をも実施することもできる。
(Problems to be solved by the invention)
In recent years, a self-supporting engine-driven air conditioner including a generator that generates electric power using engine power has been proposed. The electric power generated by the generator is a component part of the engine-driven air conditioner and is supplied to a part (electrically driven part) driven by the electric power or an external load. For this reason, the self-supporting engine-driven air conditioner can continue air-conditioning operation independently without being supplied with power from an external power source such as a commercial power source, and can supply power to an external load. It is also possible to perform a self-sustaining power generation operation in which the engine and the compressor are separated to stop the air conditioning operation, and the generator is operated by the engine to supply power to an external load.
このような自立型エンジン駆動式空調装置であっても、暖房運転中に外気温度が極端に低下して室外熱交換器に着霜した場合、除霜運転が開始される。このとき四方切換弁の切換時に圧縮機の冷媒吸入口における冷媒圧力と冷媒吐出口における冷媒圧力との差圧ΔPが大きいことにより引き起こされる上記した不具合の発生を抑えるために、エンジン回転数を低下させることによって圧縮機の回転数を所定の回転数まで低下させる。ところが、エンジン回転数の低下に伴い発電機で発電される電力の大きさも低下する。発電機で発電される実発電電力が外部負荷や電気駆動部品に供給すべき電力の総和(要求電力)を下回った場合、電力供給不足により外部負荷あるいはエンジン駆動式空調装置が停止するおそれがある。 Even in such a self-supporting engine-driven air conditioner, the defrosting operation is started when the outside air temperature is extremely lowered during the heating operation and the outdoor heat exchanger is frosted. At this time, when the four-way switching valve is switched, the engine speed is decreased in order to suppress the occurrence of the above-described problems caused by the large differential pressure ΔP between the refrigerant pressure at the refrigerant inlet of the compressor and the refrigerant pressure at the refrigerant outlet. As a result, the rotational speed of the compressor is reduced to a predetermined rotational speed. However, the magnitude of the electric power generated by the generator decreases as the engine speed decreases. If the actual power generated by the generator falls below the total power (required power) to be supplied to the external load and electric drive parts, the external load or engine-driven air conditioner may stop due to insufficient power supply .
本発明は、四方切換弁の切換時にエンジン回転数を低下させた場合でも、電力供給不足を起こすことのない、自立型のエンジン駆動式空調装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a self-supporting engine-driven air conditioner that does not cause a shortage of power supply even when the engine speed is reduced when switching a four-way switching valve.
(課題を解決するための手段)
本発明は、暖房運転および除霜運転を行い得るよう構成されたエンジン駆動式空調装置であって、エンジンと、冷媒吸入口および冷媒吐出口とを有し、エンジンの動力によって駆動して低圧のガス冷媒を冷媒吸入口から吸入し高圧のガス冷媒を冷媒吐出口から吐出する圧縮機と、室内に設置され、暖房運転時に圧縮機の冷媒吐出口から吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と、室外に設置され、暖房運転時に室内熱交換器から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、暖房運転時には、圧縮機の冷媒吐出口が室内熱交換器に接続されるとともに圧縮機の冷媒吸入口が室外熱交換器に接続され、除霜運転時には、圧縮機の冷媒吐出口が室外熱交換器に接続されるとともに圧縮機の冷媒吸入口が室内熱交換器に接続されるように、圧縮機の冷媒吐出口および冷媒吸入口と、室内熱交換器および室外熱交換器との接続状態を切換可能に構成された四方切換弁と、エンジンの動力によって発電するとともに、発電した電力を、外部負荷および、エンジン駆動式空調装置を構成する部品であって電力により駆動する電気駆動部品に供給可能に構成された発電機と、発電機が電気駆動部品に電力を供給しているときに暖房運転から除霜運転に運転状態を変化させるために四方切換弁の切換作動要求が入力された場合に、四方切換弁が切換作動する前に、エンジンの回転数を予め定められた所定の低い回転数である第1設定回転数に低下させるとともに発電機から電気駆動部品への供給電力の大きさが低下するように、エンジンの回転数と発電機から電気駆動部品への供給電力の大きさを制御する自立除霜前制御を実行する制御部と、を備える、エンジン駆動式空調装置を提供する。
(Means for solving the problem)
The present invention is an engine-driven air conditioner configured to perform a heating operation and a defrosting operation, and has an engine, a refrigerant suction port, and a refrigerant discharge port, and is driven by the power of the engine to generate a low pressure. Heat exchange is performed between the compressor that sucks gas refrigerant from the refrigerant inlet and discharges high-pressure gas refrigerant from the refrigerant outlet, and the indoor air that is installed indoors and discharged from the refrigerant outlet of the compressor during heating operation Indoor heat exchangers that are installed outdoors, outdoor heat exchangers that exchange heat between the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger during heating operation and the outside air, and the refrigerant outlet of the compressor during indoor heating operation And the refrigerant suction port of the compressor is connected to the outdoor heat exchanger. During the defrosting operation, the refrigerant discharge port of the compressor is connected to the outdoor heat exchanger and the refrigerant suction port of the compressor is connected to the indoor heat exchanger. Connect to heat exchanger As described above, the refrigerant discharge port and the refrigerant suction port of the compressor, the four-way switching valve configured to be able to switch the connection state between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger, and power generation by the engine power, A generator configured to be able to supply generated electric power to an external load and an electric drive part that is driven by electric power and is a component of an engine-driven air conditioner, and the generator supplies electric power to the electric drive part. When a request for switching the four-way switching valve is input to change the operating state from the heating operation to the defrosting operation, the engine speed is set in advance before the four-way switching valve switches. The engine speed and the generator to the electric drive component so that the power is supplied to the electric drive component from the generator and the first set speed that is a predetermined low speed is reduced. And a control unit for executing a self defrosting before control for controlling the magnitude of power supplied, to provide an engine-driven air conditioning system.
この場合、前記制御部は、自立除霜前制御にて、エンジンの回転数を第1設定回転数に低下させるとともに、発電機の実発電電力が、外部負荷に供給する最低電力として予め定められた電力(外部供給電力)と電気駆動部品に供給すべき電力との総和である要求電力を下回らないように、エンジンの回転数と発電機から電気駆動部品への供給電力の大きさを制御するのがよい。 In this case, the control unit lowers the engine speed to the first set speed in the self-defrosting pre-control, and the actual generated power of the generator is predetermined as the minimum power to be supplied to the external load. The engine speed and the amount of power supplied from the generator to the electric drive components are controlled so that the required power, which is the sum of the power (externally supplied power) and the electric power to be supplied to the electric drive components, is not reduced. It is good.
さらにこの場合、前記第1設定回転数は、四方切換弁の切換時に、圧縮機の冷媒吐出口における冷媒圧力と圧縮機の冷媒吸入口における冷媒圧力との差圧ΔPによって、上記した不具合(熱交換フィンの歪み、大きな流動音)が発生しない程度に圧力差が低減され、且つ、実発電電力が要求電力を下回らない回転数であるのがよい。 Further, in this case, the first set rotational speed is caused by the above-described problem (heat) due to the differential pressure ΔP between the refrigerant pressure at the refrigerant outlet of the compressor and the refrigerant pressure at the refrigerant inlet of the compressor when the four-way switching valve is switched. It is preferable that the pressure difference be reduced to such an extent that distortion of the exchange fins and a large flow noise) do not occur, and the actual generated power does not fall below the required power.
本発明によれば、発電機が電気駆動部品に電力を供給している場合において、暖房運転から除霜運転への切換時に制御部が自立除霜前制御を実行する。自立除霜前制御では、四方切換弁が切換作動する前に、エンジン回転数が第1設定回転数に低下される。このためエンジンにより駆動される圧縮機の冷媒吐出口における冷媒圧力と冷媒吸入口における冷媒圧力との差圧ΔPが低下する。よって、差圧ΔPが大きいことによって引き起こされる上記した不具合(熱交換フィンの歪み、大きな流動音)の発生を抑えることができる。また、エンジン回転数の低下とともに、発電機から電気駆動部品への供給電力の大きさが低下される。このためエンジン回転数が低下することに伴い発電機で発電される電力の大きさが低下した場合でも、低下した分だけ発電機から電気駆動部品への電力供給を低下させることにより、外部負荷への供給電力、特に外部負荷に供給する最低電力として予め定められた外部供給電力を確保することができる。よって、外部負荷への電力供給不足の発生を防止できる。また、自立除霜前制御にて、発電機の実発電電力が要求電力を下回らないように、発電機から電気駆動部品への供給電力の大きさを制御することにより、運転の継続に必要な電気駆動部品への供給電力を確保することができる。よって、これらの電気駆動部品への電力供給不足によってエンジン駆動式空調装置が停止すること、ひいてはエンジン駆動式空調装置が停止して外部負荷への電力供給が遮断されることをも防止できる。 According to the present invention, when the generator is supplying electric power to the electric drive component, the control unit performs the self-defrosting pre-control when switching from the heating operation to the defrosting operation. In the control before self-defrosting, the engine speed is reduced to the first set speed before the four-way switching valve is switched. For this reason, the differential pressure ΔP between the refrigerant pressure at the refrigerant discharge port of the compressor driven by the engine and the refrigerant pressure at the refrigerant suction port decreases. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the above-described problems (distortion of heat exchange fins, large flow noise) caused by the large differential pressure ΔP. Further, as the engine speed decreases, the amount of power supplied from the generator to the electric drive parts decreases. For this reason, even if the amount of power generated by the generator decreases as the engine speed decreases, the power supply from the generator to the electric drive parts is reduced to the external load by the reduced amount. Supply power, in particular, external supply power predetermined as the minimum power supplied to the external load can be ensured. Therefore, it is possible to prevent occurrence of insufficient power supply to the external load. In addition, it is necessary for continuation of operation by controlling the amount of power supplied from the generator to the electric drive parts so that the actual generated power of the generator does not fall below the required power in the self-defrosting control. The power supplied to the electric drive parts can be ensured. Therefore, it is possible to prevent the engine-driven air conditioner from being stopped due to insufficient power supply to these electric drive parts, and consequently the engine-driven air conditioner from being stopped and power supply to the external load being cut off.
本発明のエンジン駆動式空調装置は、室外熱交換器に送風する電気駆動部品としての室外ファンを備えるのがよい。そして、制御部は、自立除霜前制御にて、エンジンの回転数を第1設定回転数に低下させるとともに発電機から室外ファンへの電力の供給が停止するように、エンジンの回転数と発電機から室外ファンへの電力供給を制御するのがよい。この場合、制御部は、自立除霜前制御を開始した直後に発電機から室外ファンへの電力の供給が低下するように、発電機から室外ファンへの電力供給を制御するのがよい。除霜運転では室外ファンの駆動は必要ない。このようにその後の除霜運転に電力供給の必要ない電気駆動部品への電力供給を停止することにより、無駄な電力消費を抑えつつ、外部負荷および電力供給を必要とする電気駆動部品への供給電力を確保することができる。 The engine-driven air conditioner of the present invention is preferably provided with an outdoor fan as an electric drive component that blows air to the outdoor heat exchanger. Then, in the control before the self-defrosting, the control unit reduces the engine speed to the first set speed and stops the supply of electric power from the generator to the outdoor fan. The power supply from the unit to the outdoor fan should be controlled. In this case, it is preferable that the control unit controls the power supply from the generator to the outdoor fan so that the power supply from the generator to the outdoor fan decreases immediately after the start of the self-defrosting control. In the defrosting operation, it is not necessary to drive the outdoor fan. Thus, by stopping power supply to electric drive parts that do not require power supply for the subsequent defrosting operation, supply to electric drive parts that require external load and power supply while suppressing wasteful power consumption Electric power can be secured.
また、本発明のエンジン駆動式空調装置は、室内熱交換器に送風する電気駆動部品としての室内ファンを備えるのがよい。そして、制御部は、自立除霜前制御にて、エンジンの回転数が第1設定回転数よりも高い第2設定回転数に低下するまでは、発電機から室内ファンへの電力供給が継続され、エンジンの回転数が第2設定回転数まで低下したときに発電機から室内ファンへの電力供給が停止するように、エンジンの回転数と発電機から室内ファンへの電力供給を制御するとよい。 The engine-driven air conditioner of the present invention preferably includes an indoor fan as an electrically driven component that blows air to the indoor heat exchanger. And a control part continues the electric power supply from a generator to an indoor fan until the rotation speed of an engine falls to the 2nd setting rotation speed higher than a 1st setting rotation speed by control before independent defrost. The engine speed and the power supply from the generator to the indoor fan may be controlled so that the power supply from the generator to the indoor fan stops when the engine speed decreases to the second set speed.
除霜運転では室内ファンの駆動は必要ない。しかしながら、暖房運転中に室内ファンの駆動を急停止した場合、室内熱交換器内での冷媒の凝縮が急停止する。室内熱交換器での冷媒の凝縮が急停止すると、室内熱交換器から流出する冷媒の圧力が急上昇し、圧力異常によってエンジン駆動式空調装置が停止するおそれがある。このため室内ファンを停止する場合には、圧縮機の冷媒吐出口における冷媒圧力(すなわち室内熱交換器に流入する冷媒圧力)をできるだけ低下させておき、室内ファンが停止しても室内熱交換器から流出する冷媒の圧力ができるだけ高くならないようにするのがよい。この点に関し、本発明においては、自立除霜前制御にて、エンジン回転数が第2設定回転数に低下するまでは、室内ファンへの電力供給がなされ、第2設定回転数まで低下した時点で初めて室内ファンへの電力供給が停止される。このため室内ファンの駆動が停止するときにできるだけエンジン回転数を下げることができ、それにより圧縮機の冷媒吐出口における冷媒圧力を低下させることができる。その結果、室内ファンの停止時に室内熱交換器から流出する冷媒圧力の急上昇による異常停止を回避することができる。 It is not necessary to drive the indoor fan in the defrosting operation. However, when the driving of the indoor fan is suddenly stopped during the heating operation, condensation of the refrigerant in the indoor heat exchanger suddenly stops. When the condensation of the refrigerant in the indoor heat exchanger suddenly stops, the pressure of the refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger suddenly increases, and the engine-driven air conditioner may stop due to a pressure abnormality. For this reason, when the indoor fan is stopped, the refrigerant pressure at the refrigerant discharge port of the compressor (that is, the refrigerant pressure flowing into the indoor heat exchanger) is reduced as much as possible, and the indoor heat exchanger is stopped even if the indoor fan stops. It is recommended that the pressure of the refrigerant flowing out of the tank is not as high as possible. With regard to this point, in the present invention, power is supplied to the indoor fan until the engine speed is reduced to the second set speed in the self-defrosting pre-control, and the time when the engine speed is reduced to the second set speed. For the first time, the power supply to the indoor fans is stopped. For this reason, when the drive of the indoor fan is stopped, the engine speed can be lowered as much as possible, thereby reducing the refrigerant pressure at the refrigerant discharge port of the compressor. As a result, it is possible to avoid an abnormal stop due to a sudden rise in the refrigerant pressure flowing out from the indoor heat exchanger when the indoor fan is stopped.
第2設定回転数は、第1設定回転数よりも高い回転数であり、自立除霜前制御にて、室外ファン以外の必要な電気駆動部品に供給すべき電力および外部供給電力を賄うことができる電力のうちできるだけ小さい電力を発電機で発電させるために必要なエンジン回転数として予め定めることができる。この場合において、第2設定回転数は、例えば以下のように定めることができる。自立除霜前制御にて室内ファンへの電力供給を継続させたままエンジン回転数を低下していった場合、エンジン回転数の低下とともに実発電電力Aと要求電力Bとの差(A−B)が徐々に縮まる。そして、差(A−B)が0となったとき、あるいは差(A−B)が所定の電力差以下となったときにおけるエンジン回転数を第2設定回転数に定めることができる。 The second set rotational speed is higher than the first set rotational speed, and covers the electric power to be supplied to the necessary electric drive parts other than the outdoor fan and the externally supplied power by the self-defrost pre-control. It can be determined in advance as the engine speed required to generate as little electric power as possible with the generator. In this case, the second set rotational speed can be determined as follows, for example. When the engine speed is decreased while the power supply to the indoor fan is continued in the control before self-defrosting, the difference between the actual generated power A and the required power B (AB) as the engine speed decreases. ) Gradually shrinks. The engine speed when the difference (A−B) becomes 0 or when the difference (A−B) becomes equal to or less than a predetermined power difference can be determined as the second set speed.
また、前記制御部は、発電機が電気駆動部品に電力を供給しているときに除霜運転から暖房運転に運転状態を変化させるために四方切換弁が切換作動した後に、エンジンの回転数を増加させるとともに、エンジンの回転数が予め定められた所定の高い回転数である第3設定回転数に達したときに、室外ファンおよび室内ファンへの電力供給の停止を解除するように、エンジンの回転数と発電機から室外ファンおよび室内ファンへの電力供給を制御する自立除霜後制御を実行するとよい。 In addition, the controller controls the engine speed after the four-way switching valve is switched to change the operating state from the defrosting operation to the heating operation when the generator is supplying electric power to the electric drive component. When the engine speed reaches a third preset speed, which is a predetermined high speed, a stop of power supply to the outdoor fan and the indoor fan is released. It is good to execute the control after the self-defrosting that controls the rotational speed and the power supply from the generator to the outdoor fan and the indoor fan.
これによれば、発電機が電気駆動部品に電力を供給している場合において、除霜運転から暖房運転への切換時に制御部が自立除霜後制御を実行する。自立除霜後制御では、四方切換弁が切換作動した後に、エンジン回転数が増加される。そして、エンジン回転数が所定の高い回転数である第3設定回転数に達した時に、室外ファンおよび室内ファンへの電力供給の停止が解除される。このように、エンジン回転数が十分に上昇して発電機の実発電電力が十分に上昇した後に、室外ファンおよび室内ファンへの電力供給が開始されるため、エンジン回転数が上昇する過程で実発電電力が要求電力を下回って電力供給不足に陥ることが防止される。 According to this, in the case where the generator supplies power to the electric drive component, the control unit performs the self-defrosting control after switching from the defrosting operation to the heating operation. In the control after self-defrosting, the engine speed is increased after the four-way switching valve is switched. Then, when the engine speed reaches the third set speed, which is a predetermined high speed, the stop of power supply to the outdoor fan and the indoor fan is released. As described above, since the power supply to the outdoor fan and the indoor fan is started after the engine speed has sufficiently increased and the actual generated power of the generator has sufficiently increased, the actual engine power increases in the process of increasing the engine speed. It is prevented that the generated power falls below the required power and the power supply is insufficient.
第3設定回転数は、第1設定回転数よりも高い回転数である。また、第3設定回転数は第2設定回転数よりも高い回転数であるのがよい。また、第3設定回転数は、エンジン駆動式空調装置が暖房運転している場合におけるエンジンの定格回転数であってもよい。 The third set speed is a higher speed than the first set speed. Further, the third set rotational speed may be higher than the second set rotational speed. The third set rotational speed may be a rated rotational speed of the engine when the engine-driven air conditioner is performing a heating operation.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るエンジン駆動式空調装置の構成を示す概略図である。図1に示すように、このエンジン駆動式空調装置1は、ガスエンジン10と、空調ユニット20と、室内機リモコン30と、発電機40と、バッテリ50と、コントローラ60と、スタータモータ70とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine-driven air conditioner according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the engine-driven air conditioner 1 includes a
ガスエンジン10はガス配管11からガス燃料の供給を受けて駆動する。このガスエンジン10は出力軸12を備え、出力軸12からガスエンジン10の駆動力が外部に取り出される。出力軸12には、第1プーリ13および第2プーリ14が出力軸12と同軸的に連結している。ガスエンジン10は、スタータモータ70によって始動するように構成される。
The
空調ユニット20は空調に寄与する構成部品であり、圧縮機21と、冷媒配管22と、室内熱交換器23と、室内ファン231と、室外熱交換器24と、室外ファン241と、膨張弁25と、四方切換弁26と、アキュムレータ27と、クラッチ28と、を備える。室内熱交換器23、室外熱交換器24、膨張弁25、四方切換弁26は冷媒配管22の途中に介装される。圧縮機21、冷媒配管22、室内熱交換器23、室外熱交換器24、膨張弁25、四方切換弁26、アキュムレータ27により冷媒循環回路が構成される。冷媒配管22内を冷媒が流通する。冷媒配管22は、本実施形態では、第1冷媒配管221と、第2冷媒配管222と、第3冷媒配管223と、第4冷媒配管224と、第5冷媒配管225と、第6冷媒配管226とを備える。
The
圧縮機21は、同軸配置された第1入力軸211と第2入力軸212を備える。第2入力軸212が回転した場合に圧縮機21が駆動される。第1入力軸211には第3プーリ213が同軸的に連結している。第1プーリ13と第3プーリ213との間にベルトが巻かれている。したがって、ガスエンジン10の出力軸12の回転駆動力は、第1プーリ13および第3プーリ213を介して第1入力軸211に伝達される。
The
第1入力軸211と第2入力軸212の途中にクラッチ28が取付けられる。クラッチ28は、例えば2枚のクラッチ板が対面配置されるように構成され、それぞれのクラッチ板が接触した接触状態と離間した離間状態とを採り得ることが可能に構成されていてもよい。クラッチ28の作動は後述するコントローラ60により制御される。
The clutch 28 is attached midway between the
この場合、クラッチ28が接触状態であるとき、第1入力軸211の回転が第2入力軸212に伝達される。よって、ガスエンジン10の動力が圧縮機21に伝達される。一方、クラッチ28が離間状態であるとき、第1入力軸211の回転が第2入力軸212に伝達されない。よって、ガスエンジン10の動力は圧縮機21に伝達されない。
In this case, when the clutch 28 is in a contact state, the rotation of the
また、圧縮機21は冷媒吸入口21aおよび冷媒吐出口21bを有する。冷媒吐出口21bが第1冷媒配管221の一端に接続され、冷媒吸入口21aが第6冷媒配管226の一端に接続される。したがって、圧縮機21が駆動した場合、圧縮機21は、冷媒吸入口21aから第6冷媒配管226内の低圧ガス冷媒を吸入し、吸入した低圧ガス冷媒を内部で圧縮するとともに、圧縮にした高圧ガス冷媒を冷媒吐出口21bから第1冷媒配管221に吐出する。
The
室内熱交換器23は室内に設置される。この室内熱交換器23は熱交換チューブを備え、熱交換チューブの内部に冷媒が流通することができるように構成される。熱交換チューブ内を流通する冷媒が室内空気と熱交換する。室内熱交換器23には、暖房運転時に冷媒を流入する第1流入口23aと、暖房運転時に冷媒を流出する第1流出口23bとを有する。なお、冷房運転時には、第1流出口23bから冷媒が流入され、第1流入口23aから冷媒が流出される。第1流入口23aに第2冷媒配管222の一端が接続される。第1流出口23bに第3冷媒配管223の一端が接続される。
The
室外熱交換器24は室外に設置される。この室外熱交換器24は熱交換チューブを備え、熱交換チューブの内部に冷媒が流通することができるように構成される。熱交換チューブ内を流通する冷媒が外気と熱交換する。室外熱交換器24には、暖房運転時に冷媒を流入する第2流入口24aと、暖房運転時に冷媒を流出する第2流出口24bとを有する。なお、冷房運転時には、第2流出口24bから冷媒が流入され、第2流入口24aから冷媒が流出される。第2流入口24aには第3冷媒配管223の他端が接続される。したがって、第3冷媒配管223は、室内熱交換器23の第1流出口23bと室外熱交換器24の第2流入口24aとを接続する。また、第2流出口24bには第4冷媒配管224の一端が接続される。
The
第3冷媒配管223の途中に膨張弁25が介装される。したがって、第3冷媒配管223は、膨張弁25を境界として、それよりも室内熱交換器23側の室内側配管223aと、それよりも室外熱交換器24側の室外側配管223bとにより構成される。膨張弁25はそこを通る冷媒配管22内の冷媒を膨張(低圧化)させる。
An
アキュムレータ27は、そこに導入された冷媒を気液分離して気相冷媒のみを排出させるように構成される。このアキュムレータ27には、冷媒導入管としての第5冷媒配管225の一端、および、冷媒排出管としての第6冷媒配管226の他端が、接続される。したがって、第6冷媒配管226により、アキュムレータ27と圧縮機21の冷媒吸入口21aが接続される。
The
四方切換弁26には4つのポート(第1ポート261、第2ポート262、第3ポート263、第4ポート264)を有する中空状の固定部と、固定部内を移動可能な駆動部とを備える。駆動部によって特定の2つのポートとそれ以外の2つのポートが接続されるように、固定部内の空間が仕切られる。また、図1に示すように、四方切換弁26の固定部の第1ポート261には、その一端が圧縮機21の冷媒吐出口21bに接続された第1冷媒配管221の他端が接続される。第2ポート262には、その一端が室内熱交換器23の第1流入口23aに接続された第2冷媒配管222の他端が接続される。第3ポート263には、その一端がアキュムレータ27に接続された第5冷媒配管225の他端が接続される。そして、第4ポート264には、その一端が室外熱交換器24の第2流出口24bに接続された第4冷媒配管224の他端が接続される。
The four-
四方切換弁26の駆動部は、暖房接続位置と冷房接続位置とにその位置が選択的に切り換えられるよう、固定部内で移動可能に配設される。駆動部の位置が暖房接続位置であるとき、四方切換弁26は暖房接続状態であり、駆動部の位置が冷房接続位置であるとき、四方切換弁26は冷房接続状態である。図1は、四方切換弁26が暖房接続状態である場合を示している。暖房接続状態であるとき、第1ポート261と第2ポート262が連通され、第3ポート263と第4ポート264が連通される。そのため、暖房接続状態であるとき、圧縮機21の冷媒吐出口21b(高圧側)と室内熱交換器23とが四方切換弁26を介して接続され、圧縮機21の冷媒吸入口21a(低圧側)と室外熱交換器24とが四方切換弁26を介して接続される。
The drive unit of the four-
図2は、四方切換弁26が冷房接続状態である場合の空調ユニット20の概略構成図である。図2に示すように、四方切換弁26が冷房接続状態であるとき、第1ポート261と第4ポート264が接続され、第2ポート262と第3ポート263が接続される。そのため、冷房接続状態であるとき、圧縮機21の冷媒吐出口21b(高圧側)と室外熱交換器24とが四方切換弁26を介して連通され、圧縮機21の冷媒吸入口21a(低圧側)と室内熱交換器23とが四方切換弁26を介して連通される。暖房運転時に四方切換弁26は暖房接続状態とされ、冷房運転時に四方切換弁26は冷房接続状態とされる。ちなみに、除霜運転時には、四方切換弁26は冷房接続状態とされる。したがって、暖房運転から除霜運転に運転状態が変化したときに、四方切換弁26は暖房接続状態から冷房接続状態に切り換えられる。また、除霜運転から暖房運転に運転状態が変化したときに、四方切換弁26は冷房接続状態から暖房接続状態に切り換えられる。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
ここで、エンジン駆動式空調装置1の空調運転(暖房運転、冷房運転)について簡単に説明する。まず、暖房運転について説明する。圧縮機21がガスエンジン10により駆動されると、第6冷媒配管226内の低圧ガス冷媒が冷媒吸入口21aから圧縮機21に吸入されるとともに吸入された低圧ガス冷媒が圧縮される。そして圧縮された高温高圧ガス冷媒が冷媒吐出口21bから第1冷媒配管221に吐出される。冷媒吐出口21bから吐出された高温高圧ガス冷媒は第1冷媒配管221を流れて四方切換弁26の第1ポート261に入る。暖房接続状態では第1ポート261が第2ポート262に連通している。また、第2ポート262には第2冷媒配管222が接続されている。そのため四方切換弁26に第1ポート261から入った高温高圧ガス冷媒は第2ポート262から四方切換弁26を出るとともに第2冷媒配管222に流れる。第2冷媒配管222に流れた高温高圧ガス冷媒は、第1流入口23aから室内熱交換器23に流入する。室内熱交換器23に流入した高温高圧ガス冷媒は室内熱交換器23内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。このとき高温高圧ガス冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内暖房される。
Here, the air conditioning operation (heating operation, cooling operation) of the engine-driven air conditioner 1 will be briefly described. First, the heating operation will be described. When the
室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化し、室内熱交換器23の第1流出口23bから第3冷媒配管223に流出する。そして、第3冷媒配管223の途中に介装された膨張弁25で膨張することにより蒸発しやすいように低圧化される。その後、第2流入口24aから室外熱交換器24に流入する。つまり、室外熱交換器24には、暖房運転時に室内熱交換器23を流出し、その後、膨張弁25で膨張された冷媒が流入する。室外熱交換器24に流入した冷媒は室外熱交換器24内を流通する間に外気の熱を奪って蒸発する。
The refrigerant that exhausts heat to the indoor air and is condensed is partially liquefied and flows out from the
外気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化し、室外熱交換器24の第2流出口24bから第4冷媒配管224に流出する。そして、四方切換弁26の第4ポート264に入る。暖房接続状態では第4ポート264が第3ポート263に連通している。また、第3ポート263は第5冷媒配管225に接続されている。そのため第4ポート264から四方切換弁26に入った冷媒は第3ポート263から四方切換弁26を出るとともに第5冷媒配管225に流れ、さらにアキュムレータ27に導入される。アキュムレータ27では導入された冷媒が気液分離される。そして、低温低圧のガス冷媒のみが第6冷媒配管226を流れ、圧縮機21の冷媒吸入口21aに帰還する。このような冷媒の循環サイクルが繰り返されることにより、室内暖房が継続される。
A part of the refrigerant evaporated by taking the heat of the outside air is vaporized and flows out from the
次に、冷房運転について説明する。圧縮機21がガスエンジン10により駆動されると、圧縮機21の冷媒吐出口21bから第1冷媒配管221に高温高圧のガス冷媒が吐出される。冷媒吐出口21bから吐出された高温高圧ガス冷媒は第1冷媒配管221を流れて四方切換弁26の第1ポート261に入る。冷房接続状態では図2に示すように第1ポート261が第4ポート264に連通している。また第4ポート264には第4冷媒配管224が接続されている。そのため四方切換弁26に第1ポート261から入った高温高圧ガス冷媒は第4ポート264から四方切換弁26を出るとともに第4冷媒配管224に流れる。第4冷媒配管224に流れた高温高圧ガス冷媒は、第2流出口24bから室外熱交換器24に流入する。室外熱交換器24に流入した高温高圧ガス冷媒は室外熱交換器24内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。
Next, the cooling operation will be described. When the
外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化し、室外熱交換器24の第2流入口24aから第3冷媒配管223に流出する。そして、第3冷媒配管の途中に介装された膨張弁25で膨張することにより蒸発しやすいように低圧化される。その後、第1流出口23bから室内熱交換器23に流入する。室内熱交換器23に流入した冷媒は室内熱交換器23内を流通する間に室内空気の熱を奪って蒸発する。このとき冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内冷房される。
The refrigerant that is condensed by discharging heat to the outside air is partially liquefied and flows out from the
室内空気の熱を奪って蒸発した冷媒は一部気化し、室内熱交換器23の第1流入口23aから第2冷媒配管222に流出する。そして、四方切換弁26の第2ポート262に入る。冷房接続状態では第2ポート262が第3ポート263に連通している。また、第3ポート263は第5冷媒配管225に接続されている。そのため第2ポート262から四方切換弁26に入った冷媒は第3ポート263から四方切換弁26を出るとともに第5冷媒配管225に流れ、さらにアキュムレータ27に導入される。アキュムレータ27では導入された冷媒が気液分離される。そして、低温低圧のガス冷媒のみが第6冷媒配管226を流れ、圧縮機21の冷媒吸入口21aに帰還する。このような冷媒の循環サイクルが繰り返されることにより、室内冷房が継続される。
The refrigerant that has evaporated the heat of the room air partially vaporizes and flows out from the
図1に示すように、室内ファン231は室内熱交換器23に対面配置され、室内熱交換器23に送風することによって室内熱交換器23内を流れる冷媒と室内空気との間の熱交換を促進させる。また、室外ファン241は室外熱交換器24に対面配置され、室外熱交換器24に送風することによって室外熱交換器24内を流れる冷媒と外気との間の熱交換を促進させる。室内ファン231および室外ファン241は、エンジン駆動式空調装置1を構成する部品であって電力により駆動される部品、すなわち電気駆動部品である。
As shown in FIG. 1, the
発電機40は入力軸41を有する。入力軸41には第4プーリ42が同軸的に連結している。第2プーリ14と第4プーリ42との間にベルトが巻き付けられる。したがって、ガスエンジン10の出力軸12の回転は、第2プーリ14および第4プーリ42を介して発電機40の入力軸41に伝達される。入力軸41が回転駆動することにより、発電機40で発電される。
The
発電機40は、エンジン駆動式空調装置1の構成部品であって電力により駆動する部品(電気駆動部品)に電気的に接続され、これらの電気駆動部品に電力を供給することができるように構成される。例えば、室内ファン231、室外ファン241、コントローラ60に電気的に接続される。その他、図示はしないが、ガスエンジン10を冷却するための冷却ユニットに備えられた冷却ポンプ等にも、発電機40が電気的に接続される。また、発電機40はバッテリ50にも電気的に接続される。さらに、発電機40は外部負荷にも電気的に接続され、発電機40で発電した電力で外部負荷が駆動できるようにされる。図1においては、発電機40は、外部負荷101、102、103に電気的に接続される。
The
バッテリ50は発電機40で発電された電力を蓄える。このバッテリ50は、コントローラ60およびスタータモータ70に電気的に接続され、これらに電力を供給することができるように構成される。
The
室内機リモコン30は商用電源から電力供給されることにより作動する。この室内機リモコン30は、商用電源が利用可能であるときにおけるエンジン駆動式空調装置1の運転の開始および停止の指示や、空調条件等の設定を行うことができるように構成される。そして、設定された条件がコントローラ60に受信できるように、室内機リモコン30がコントローラ60と通信可能に構成される。
The indoor unit
スタータモータ70は上述したようにバッテリ50に電気的に接続されるとともに、商用電源にも電気的に接続される。したがってスタータモータ70は、商用電源あるいはバッテリ50から電力供給されて駆動して、ガスエンジン10を始動させる。なお、商用電源とバッテリ50の双方から電力供給が可能であるときは、スタータモータ70は商用電源から電力供給されて駆動する。
The
コントローラ60は、発電機40、バッテリ50、および商用電源に電気的に接続される。コントローラ60は、室内機リモコン30で設定された条件や、エンジン駆動式空調装置1に備えられている各種センサからの情報に基づいてエンジン駆動式空調装置1を制御する。特に、コントローラ60は、クラッチ28の作動、四方切換弁26の切換作動、ガスエンジン10の回転数を制御する。さらにコントローラ60は、エンジン駆動式空調装置1が発電機40で発電した電力で運転している自立運転中に、発電機40からエンジン駆動式空調装置1内の電気駆動部品や外部負荷への供給電力の大きさを制御する。
The
また、図1に示すように、第2冷媒配管222のうち室内熱交換器23に近い部分に第1温度センサ281が取付けられ、第3冷媒配管223(室内側配管223a)のうち室内熱交換器23に近い部分に第2温度センサ282が取付けられている。さらに、第3冷媒配管223(室外側配管223b)のうち室外熱交換器24に近い部分に第3温度センサ283が取付けられ、第4冷媒配管224のうち室外熱交換器24に近い部分に第4温度センサ284が取り付けられる。これらの温度センサが検出した温度情報はコントローラ60に受け渡される。その他、図示はしないが、例えば圧縮機21の冷媒吸入口21aおよび冷媒吐出口21bの近傍に温度センサや圧力センサが設けられていても良い。さらに、冷媒配管の各所に圧力センサが設けられていても良い。これらのセンサで検出された情報はコントローラ60に受け渡される。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
本実施形態に係るエンジン駆動式空調装置1は、商用電源から電力供給されて始動し、且つ商用電源から電力供給されて運転を継続することができるが、停電時等の商用電源を利用できないときには、自発的に始動するとともに、商用電源からの電力供給を受けることなく自立して運転を継続することもできる。図3は、商用電源からの電力を利用することができない場合にエンジン駆動式空調装置1が空調運転を開始する場合の流れを示すフローチャートである。商用電源を利用できないときにエンジン駆動式空調装置1の運転を開始させる場合、まず、図3のステップ(以下、Sと略記する)1に示すように、ユーザが室内機リモコン30とは別の図示しない外部装置(この外部装置はバッテリ50から電力供給されている)の起動スイッチを押圧操作(オン操作)して、空調起動信号をコントローラ60に送信する。すると、コントローラ60(コントローラ60もバッテリ50から電力供給されている)は、スタータモータ70に空調起動信号を出力する。スタータモータ70が空調起動信号を受けた場合、バッテリ50からスタータモータ70に電力供給される(S2)。スタータモータ70はバッテリ50から電力供給されることにより駆動する。スタータモータ70の駆動によってガスエンジン10が始動する(S3)。ガスエンジン10が一旦始動すれば、後はガス燃料の供給により駆動が継続されるため、スタータモータ70を駆動させる必要はない。よって、バッテリ50からスタータモータ70への電力供給を停止させる(S4)。
The engine-driven air conditioner 1 according to this embodiment can be started by being supplied with electric power from a commercial power source and can be continuously operated with power supplied from the commercial power source. In addition to starting spontaneously, the operation can be continued independently without receiving power supply from a commercial power source. FIG. 3 is a flowchart showing a flow when the engine-driven air conditioner 1 starts the air-conditioning operation when the electric power from the commercial power source cannot be used. When starting operation of the engine-driven air conditioner 1 when the commercial power source cannot be used, first, as shown in step (hereinafter abbreviated as S) 1 in FIG. A start switch of an external device (not shown) (this external device is supplied with power from the battery 50) is pressed (ON operation), and an air conditioning start signal is transmitted to the
また、S3にてガスエンジン10が始動されると、ガスエンジン10に動力伝達可能に連結された発電機40も駆動して発電する(S5)。また、S3にてガスエンジン10が始動された後にコントローラ60は、ガスエンジン10と圧縮機21との接続状態が伝達状態となるようにクラッチ28を作動させる(S7)。これによりガスエンジン10に動力伝達可能に連結された圧縮機21が駆動される(S8)。圧縮機21が駆動することによって、冷媒配管22中を冷媒が流れて空調運転が開始される。
When the
本実施形態においては、エンジン駆動式空調装置1を構成する各電気駆動部品は発電機40に電気的に接続される。したがって、商用電源が利用できないときには、S6のように発電機40が各電気駆動部品に電力供給する。この場合において、ガスエンジン10と圧縮機21の接続状態が伝達状態であるときは、エンジン駆動式空調装置1は、空調および各電気駆動部品および外部負荷への電力供給を同時に行う。このような運転を本明細書では自立空調運転(自立暖房運転、自立冷房運転)と呼ぶ。一方、ガスエンジン10と圧縮機21の接続状態が遮断状態であるときは、エンジン駆動式空調装置1は、現状の運転を継続するために電力供給が必要な電気駆動部品および外部負荷への電力供給のみを行う。このような運転を本明細書では自立発電運転と呼ぶ。いずれの自立運転においてもガスエンジン10は駆動している。
In the present embodiment, each electric drive component constituting the engine-driven air conditioner 1 is electrically connected to the
エンジン駆動式空調装置1が自立運転しているときには、上述したように発電機40で発電された電力は外部負荷101、102、103にも供給される。したがって、例えば停電時においてはエンジン駆動式空調装置1(発電機40)が商用電源に代わって外部負荷に電源供給する。また、エンジン駆動式空調装置1が自立運転しているときにガスエンジン10はほぼ定格回転数で回転駆動している。本実施形態において定格回転数は2400rpmである。ガスエンジン10が定格回転数(2400rpm)で駆動している場合に、発電機40は約4.5kWの大きさの電力を発生する。このうち、外部負荷に供給する最低電力として予め定められた電力(外部供給電力)以上の電力が外部負荷に提供され、残りの電力がエンジン駆動式空調装置1の電気駆動部品に提供される。本実施形態において外部供給電力は2kWに設定されている。また、エンジン駆動式空調装置1に提供される電力のほとんどは、室内ファン231および室外ファン241に消費される。例えば室内ファン231の最大消費電力は約0.7kWであり、室外ファン241の最大消費電力は約0.7kWである。
When the engine-driven air conditioner 1 is operating independently, the electric power generated by the
エンジン駆動式空調装置1が自立暖房運転している場合において、外気温度が極端に低くて室外熱交換器24内の冷媒が外気から十分に熱を奪うことができず、冷媒蒸発温度が0℃未満にまで低下した場合、室外熱交換器24に着霜するおそれがある。室外熱交換器24に着霜した場合に室外熱交換器24の熱交換性能が悪化する。したがって、この場合は自立暖房運転を一旦停止して、自立除霜運転を開始する。自立暖房運転から自立除霜運転に運転状態を切り換える際には、四方切換弁26の切換状態が暖房接続状態から冷房接続状態に切り換えられる。また、自立除霜運転から自立暖房運転に運転状態を切り換える際には、四方切換弁26の切換状態が冷房接続状態から暖房接続状態に切り換えられる。本実施形態においては、自立暖房運転から自立除霜運転に運転状態が切り換えられる際に、コントローラ60が自立除霜前制御を実行し、自立除霜運転から自立暖房運転に運転状態が切り換えられる際に、コントローラ60が自立除霜後制御を実行する。
When the engine-driven air conditioner 1 is in a self-sustained heating operation, the outside air temperature is extremely low and the refrigerant in the
図4はコントローラ60が実行する自立除霜前制御ルーチンを示すフローチャートである。この自立除霜前制御ルーチンは、エンジン駆動式空調装置1が自立暖房運転しているときに所定の微小間隔ごとに行われる。自立除霜前制御ルーチンが起動すると、コントローラ60は、まず図4のS11にて、室外熱交換器24が着霜しているか否かを判断する。この着霜判定は、室外熱交換器24内の冷媒の蒸発温度(第4温度センサ284の検出温度)が例えば0℃以上であるか否かにより行うことができる。
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine before self-defrosting executed by the
着霜していない場合(S11:No)、コントローラ60は自立除霜運転は必要ないと判断してこのルーチンを一旦終了する。一方、着霜している場合(S11:Yes)、コントローラ60は運転状態を自立暖房運転から自立除霜運転に変化させるために四方切換弁26の切換作動要求が入力されたと認識する。この場合、コントローラ60はS12に処理を進め、発電機40から室外ファン241への電力供給を停止する。これにより室外ファン241の駆動が停止する。次いで、コントローラ60は、ガスエンジン10の回転数Rを、徐々に、あるいは段階的に、低下させる(S13)。続いてコントローラ60は、エンジン回転数Rが予め定められた第2設定回転数R2にまで低下したか否かを判断する(S14)。第2設定回転数R2については後述する。
When the frost is not formed (S11: No), the
S14にて、エンジン回転数Rが第2設定回転数R2以上と判断した場合(S14:No)、コントローラ60はS13に処理を戻してエンジン回転数Rの低下を継続する。一方、エンジン回転数Rが第2設定回転数R2にまで低下したと判断した場合(S14:Yes)、コントローラ60はS15に処理を進め、発電機40から室内ファン231への電力供給を停止する。これにより発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさが低下するとともに、室内ファン231の駆動が停止する。
When it is determined in S14 that the engine speed R is equal to or higher than the second set speed R2 (S14: No), the
続いて、コントローラ60は、エンジン回転数Rが第1設定回転数R1にまで低下したか否かを判断する(S16)。第1設定回転数R1は、第2設定回転数R2よりも小さい回転数(逆に言えば、第2設定回転数R2は、第1設定回転数R1よりも大きい回転数)として予め定められる。
Subsequently, the
ここで、第1設定回転数R1の定め方について説明する。自立型のエンジン駆動式空調装置の自立空調運転中にエンジン回転数が低下すると、圧縮機の回転数も低下するため、圧縮機の冷媒吐出口における冷媒圧力と冷媒吸入口における冷媒圧力との差圧ΔPが小さくなる。第1設定回転数R1は、四方切換弁26の切換状態を変化させた場合に差圧ΔPが大きいことによって生じる上記した不具合(熱交換フィンの歪み、大きな冷媒流動音)の発生が適度に抑えられるような差圧ΔPを発生するためのエンジン回転数として予め定義された回転数である。第1設定回転数R1は、例えば自立暖房運転時における最低回転数、例えば1200rpmに設定することができる。
Here, how to determine the first set rotational speed R1 will be described. If the engine speed decreases during the self-supporting air-conditioning operation of the self-supporting engine-driven air conditioner, the compressor speed also decreases, so the difference between the refrigerant pressure at the refrigerant discharge port and the refrigerant pressure at the refrigerant suction port The pressure ΔP decreases. The first set rotational speed R1 moderately suppresses the occurrence of the above-mentioned problems (distortion of heat exchange fins, large refrigerant flow noise) caused by a large differential pressure ΔP when the switching state of the four-
S16にて、エンジン回転数Rが第1設定回転数R1以上であると判断した場合(S16:No)は、コントローラ60はエンジン回転数Rが第1設定回転数R1にまで低下するまで待つ。そして、エンジン回転数Rが第1設定回転数R1にまで低下した場合(S16:Yes)、コントローラ60はS17に処理を進め、エンジン回転数Rの低下を停止する。その後、コントローラ60はこのルーチンを終了する。
When it is determined in S16 that the engine speed R is equal to or higher than the first set speed R1 (S16: No), the
コントローラ60は、S11の判定結果がYesであって自立除霜前制御の実行を終了した後に、四方切換弁26を切換作動させる。これにより、圧縮機21の冷媒吐出口21bが室内熱交換器23に接続されるとともに圧縮機21の冷媒吸入口21aが室外熱交換器24に接続される暖房接続状態から、圧縮機21の冷媒吐出口21bが室外熱交換器24に接続されるとともに圧縮機21の冷媒吸入口21aが室内熱交換器23に接続される冷房接続状態に、四方切換弁26の切換状態が変化する。この四方切換弁26の切換作動が完了した時点で自立除霜運転が開始される。このように、本実施形態によれば、自立暖房運転から自立除霜運転に運転状態を変化させるために四方切換弁26の切換作動要求が入力された場合に、四方切換弁26が切換作動する前に、ガスエンジン10の回転数Rを第1設定回転数R1に低下させるとともに発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさが低下するように、ガスエンジン10の回転数Rと発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさを制御する自立除霜前制御が実行される。
The
自立除霜前制御が終了して自立除霜運転が開始されると、高温高圧のガス冷媒が四方切換弁26を介して室外熱交換器24に流入する。そして、室外熱交換器24にて高温高圧のガス冷媒が凝縮して外気に熱を吐き出す。このため室外熱交換器24に付着していた霜が溶け出す。これにより除霜される。そして、除霜運転を所定時間だけ継続した後に、コントローラ60は、自立除霜運転から自立暖房運転に運転状態を変化させるために四方切換弁26を切換作動させる。これにより、圧縮機21の冷媒吐出口21bが室外熱交換器24に接続されるとともに圧縮機21の冷媒吸入口21aが室内熱交換器23に接続される冷房接続状態から、圧縮機21の冷媒吐出口21bが室内熱交換器23に接続されるとともに圧縮機21の冷媒吸入口21aが室外熱交換器24に接続される暖房接続状態に四方切換弁26の切換状態が変化する。この四方切換弁26の切換作動が完了した時点で自立除霜運転が終了する。
When the self-sustained defrosting control is finished and the self-sustaining defrosting operation is started, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flows into the
その後、コントローラ60は、自立除霜後制御を実行する。図5は、コントローラ60が実行する自立除霜後制御ルーチンを示すフローチャートである。自立除霜後制御ルーチンが起動すると、コントローラ60は、図5のS21にて、ガスエンジン10の回転数Rを増加させる。
Then, the
続いてコントローラ60は、エンジン回転数Rが第3設定回転数R3よりも大きいか否かを判断する(S22)。第3設定回転数R3については後述するが、例えばガスエンジン10の定格回転数(2400rpm)に設定してもよい。S22にてエンジン回転数Rが第3設定回転数R3以下であると判断された場合(S22:No)、コントローラ60はS21に処理を戻してエンジン回転数Rの増加を継続する。一方、エンジン回転数Rが第3設定回転数R3にまで増加したと判断された場合(S22:Yes)、コントローラ60はS23に処理を進め、発電機40から室外ファン241への電力供給の停止を解除し、次いで、発電機40から室内ファン231への電力供給の停止を解除する(S24)。続いてコントローラ60はS25に処理を進め、エンジン回転数Rの制御を自立暖房運転時における制御(通常制御)に戻す。その後、コントローラ60はこのルーチンを終了する。このように、本実施形態によれば、自立除霜運転から自立暖房運転に運転状態を変化させるために四方切換弁26が切換作動した後に、ガスエンジン10の回転数Rを増加させるとともに、ガスエンジン10の回転数Rが第3設定回転数R3に達したときに、室外ファン241および室内ファン231への電力供給の停止を解除するように、ガスエンジン10の回転数Rと発電機40から室外ファン241および室内ファン231への電力供給を制御する自立除霜後制御が実行される。コントローラ60が自立除霜後制御を実行した後は、エンジン駆動式空調装置1の運転状態が自立暖房運転に切り換わる。
Subsequently, the
図6は、自立暖房運転から自立除霜運転に、さらに自立除霜運転から自立暖房運転に、運転状態が変化した場合における、エンジン回転数Rおよび、圧縮機21の冷媒吸入口21aにおける冷媒圧力と冷媒吐出口21bにおける冷媒圧力との差圧ΔPの変化を示すグラフである。図6において、線Aがエンジン回転数Rの変化を表し、線Bが差圧ΔPの変化を表す。
FIG. 6 shows the engine speed R and the refrigerant pressure at the
図6に示すように、自立暖房運転時にはエンジン回転数Rは定格回転数の2400rpmである。このとき差圧ΔPは約2.5MPaである。なお、差圧ΔPが2.5MPaであるときに四方切換弁26を切換作動させた場合には、差圧ΔPが大きいために、上記した不具合(熱交換フィンの歪み、大きな流動音)が発生する。本実施形態において、四方切換弁26を切換作動させるときに上記した不具合の発生が十分に抑えられるための差圧ΔPの範囲は、1.5MPa以下である。また差圧ΔPが小さすぎると、四方切換弁26が作動しない。これらのことから、差圧ΔPは、四方切換弁26の最低作動差圧(例えば0.5MPa)〜1.5MPaであるのがよい。すなわち、四方切換弁26を切換作動させるときには、差圧ΔPを四方切換弁26の最低作動差圧〜1.5MPaの範囲内に収めておく必要がある。
As shown in FIG. 6, the engine speed R is the rated speed of 2400 rpm during the self-sustained heating operation. At this time, the differential pressure ΔP is about 2.5 MPa. When the four-
図6において、T1の時点にて着霜と判断される。つまり、T1の時点で、コントローラ60に四方切換弁26の切換作動要求が入力される。すると、その後に自立除霜前制御が実行されて、エンジン回転数Rが低下される。エンジン回転数Rが低下すると圧縮機21の回転数も低下するために、圧縮機21の能力が低下する。そのため差圧ΔPも低下する。そして、エンジン回転数Rが1200rpmまで低下すると、差圧ΔPが1.5MPaを下回る。本実施形態では、第1設定回転数R1が1200rpmである。したがって、エンジン回転数Rが1200rpmとなるT2の時点でエンジン回転数Rの低下が停止されて自立除霜前制御が終了する。その後、四方切換弁26が切換作動されて自立除霜運転が開始される。
In FIG. 6, it is determined that frost is formed at time T1. That is, at time T1, a request for switching the four-
自立除霜運転が所定時間継続され、T3の時点で四方切換弁26が切換作動されて自立除霜運転が終了される。その後、自立除霜後制御が実行されて、エンジン回転数Rが増加される。エンジン回転数Rが増加すると圧縮機21の回転数も増加するために、圧縮機21の能力が向上する。そのため差圧ΔPも上昇する。そして、エンジン回転数Rが2400rpmまで増加した時点で自立除霜後制御が終了するとともに自立暖房運転が開始される。
The self-supporting defrosting operation is continued for a predetermined time, and at time T3, the four-
図7は、自立暖房運転から自立除霜運転に、さらに自立除霜運転から自立暖房運転に、運転状態が変化した場合における、エンジン回転数R、発電機40で発電される電力(実発電電力)および、外部供給電力とエンジン駆動式空調装置1を運転するために各電気駆動部品に供給すべき電力の総和である要求電力の変化を示すグラフである。図7において、上側のグラフがエンジン回転数Rの変化を表し、下側のグラフが電力の変化を表す。また、下側のグラフにおいて、線Aが実発電電力の変化を表し、線Bが要求電力の変化を表す。 FIG. 7 shows the engine speed R and the power generated by the generator 40 (actual power generation) when the operating state changes from the self-sustained heating operation to the self-supporting defrosting operation and from the self-supporting defrosting operation to the self-supporting heating operation. ) And a change in required power, which is the sum of the power supplied to each electric drive component in order to operate the externally supplied power and the engine-driven air conditioner 1. In FIG. 7, the upper graph represents a change in engine speed R, and the lower graph represents a change in electric power. In the lower graph, line A represents a change in actual generated power, and line B represents a change in required power.
図7に示すように、自立暖房運転時にはエンジン回転数Rは約2400rpmであり、発電機40の実発電電力は約4.5kWである。また、このときにおける要求電力は約3.7kWである。T1の時点で自立除霜前制御が実行されてエンジン回転数Rが低下すると、それに伴い発電機40の回転数も低下するため実発電電力も低下する。また、T1の時点で自立除霜前制御が実行された直後に発電機40から室外ファン241への電力供給が停止されることにより、発電機40から電気駆動部品に供給すべき電力の大きさが低下される。このため、要求電力がT1より後のT5の時点で3.0kWまで低下する。
As shown in FIG. 7, during the self-sustained heating operation, the engine speed R is about 2400 rpm, and the actual generated power of the
自立除霜前制御の実行時において、T5の時点より後のT6の時点までは、要求電力は3.0kWで推移する。この間、上記したように発電機40から室外ファン241への電力供給は停止されているが、発電機40から室内ファン231には電力が供給され続けている。このため室内ファン231は駆動を継続している。
At the time of execution of the control before self-defrosting, the required power changes at 3.0 kW until the time T6 after the time T5. During this time, power supply from the
一方、T5の時点以降も実発電電力は徐々に低下するため、実発電電力と要求電力との差が小さくなる。そして、T5よりも後のT6の時点で要求電力の大きさと実発電電力の大きさが等しくなる。つまり、T6の時点で要求電力も実発電電力も3.0kWである。T6の時点で、発電機40から室内ファン231への電力供給が停止される。このときのエンジン回転数、すなわち実発電電力と要求電力が等しくなるときにおけるエンジン回転数が、本実施形態の第2設定回転数R2である。第2設定回転数R2は、実発電電力Aと要求電力Bとの差(A−B)が所定の微小電力ΔVとなったときにおけるエンジン回転数として設定してもよい。つまり、第2設定回転数R2は、自立除霜前制御において、要求電力(室外ファン以外の電気駆動部品へ供給すべき電力+外部供給電力)を賄える電力のうちできるだけ小さい電力に相当するエンジン回転数として予め定められる。
On the other hand, since the actual generated power gradually decreases after the time point T5, the difference between the actual generated power and the required power becomes small. And the magnitude | size of request | requirement electric power and the magnitude | size of real power generation power become equal at the time of T6 after T5. That is, the required power and the actual generated power are 3.0 kW at the time of T6. At time T6, power supply from the
エンジン回転数Rが第2設定回転数R2まで低下したとき、すなわち実発電電力と要求電力とが等しくなったときに発電機40から室内ファン231への電力供給が停止されるため、要求電力が3.0kWから2.3kWに低下する。そして、T2の時点で自立除霜前制御が終了する。T2の時点におけるエンジン回転数は1200rpmであり、このとき実発電電力は2.7kWである。図7からわかるように、T1〜T2の間、すなわち自立除霜前制御の実行中は、実発電電力が要求電力を下回ることはない。したがって、電力供給不足が発生することもない。
Since the power supply from the
自立除霜前制御にて低下されるガスエンジン10の回転数の目標値、すなわち第1設定回転数R1(本実施形態では1200rpm)は、図6からわかるように差圧ΔPが1.5MPa以下となって差圧ΔPが大きいことにより引き起こされる不具合(四方切換弁26の切換作動時における熱交換フィンの歪みや大きな流動音)の発生を抑えることができ、且つ、図7からわかるように実発電電力が要求電力を下回らない程度の回転数である。すなわち、差圧ΔPが大きいことにより引き起こされる不具合(四方切換弁26の切換作動時における熱交換フィンの歪みや大きな流動音)の発生を抑えることができ、且つ、実発電電力が要求電力を下回らない程度の回転数として、第1設定回転数R1が予め定められる。
As can be seen from FIG. 6, the target value of the rotational speed of the
T2の時点で自立除霜前制御が終了し、四方切換弁26が切換作動されて自立除霜運転が開始される。自立除霜運転中における発電機40の実発電電力は2.7kWであり、要求電力Bは2.3kWである。つまり、自立除霜運転中には、外部負荷に外部供給電力(2kW)を提供し、残りの電力でエンジン駆動式空調装置1の運転(除霜運転)を継続する。この自立除霜運転中にも、実発電電力が要求電力を下回ることはない。したがって、電力供給不足が発生することもない。
At the time of T2, the control before the self-defrosting is completed, the four-
T3の時点で四方切換弁26が切換作動されて除霜運転が終了するとともに、自立除霜後制御が実行される。このためエンジン回転数Rが増加される。これに伴い実発電電力も増加する。しかしながら、発電機40から室内ファン231および室外ファン241への電力供給は停止されているので、要求電力は増加しない。したがって、実発電電力が要求電力を下回ることはなく、電力供給不足が発生することもない。
At time T3, the four-
T4の時点でエンジン回転数が第3設定回転数R3である2400rpmまで上昇すると、発電機40から室内ファン231および室外ファン241への電力供給の停止が解除されるとともに、自立除霜後制御が終了し、自立暖房運転が開始される。このとき既に実発電電力は4.5kWであるので、それ以降、室内ファン231および室外ファン241に電力を供給することによって要求電力が増加しても、要求電力が実発電電力を上回って電力供給不足に陥ることはない。つまり、電力供給不足に陥ることなく自立暖房運転を開始することができるエンジン回転数が上記の第3設定回転数R3である。換言すれば、第3設定回転数R3は、室内ファン231および室外ファン241への電力供給の停止を解除して自立暖房運転を開始する場合に、実発電電力が要求電力を下回らない程度の回転数として予め定められる。
When the engine speed increases to 2400 rpm, which is the third set speed R3, at time T4, the power supply from the
以上の説明、および図7からわかるように、本実施形態において、自立暖房運転から自立除霜運転に運転状態が変化する場合、および自立除霜運転から自立暖房運転に運転状態が変化する場合において、エンジン回転数の低下により発電機40での実発電電力が低下しても、実発電電力が要求電力を下回ることはない。このため外部負荷に少なくとも外部供給電力(2kW)を安定供給でき、且つ、運転の継続に必要な電気駆動部品にも電力を安定的に供給して自立的にエンジン駆動式空調装置1の運転を継続することができる。
As can be seen from the above description and FIG. 7, in the present embodiment, when the operating state changes from the self-sustained defrosting operation to the self-sustaining defrosting operation, and when the operating state changes from the self-sustained defrosting operation to the self-sustained heating operation. Even if the actual power generated by the
図8は、従来の自立型のエンジン駆動式空調装置において、自立暖房運転から自立除霜運転に、さらに自立除霜運転から自立暖房運転に、運転状態が変化した場合における、エンジン回転数R、実発電電力および要求電力の変化を示すグラフである。図8において、上側のグラフがエンジン回転数Rの変化を表し、下側のグラフが電力の変化を表す。また、下側のグラフにおいて、線Aが実発電電力の変化を表し、線Bが要求電力の変化を表す。 FIG. 8 shows a conventional self-contained engine-driven air conditioner in which the engine speed R when the operating state changes from the self-sustained heating operation to the self-supporting defrosting operation, and further from the self-supporting defrosting operation to the self-supporting heating operation, It is a graph which shows the change of an actual generated electric power and request | requirement electric power. In FIG. 8, the upper graph represents a change in engine speed R, and the lower graph represents a change in electric power. In the lower graph, line A represents a change in actual generated power, and line B represents a change in required power.
図8に示すように、T1の時点で着霜されたと判定された場合には、その後エンジン回転数が低下される。エンジン回転数の低下に伴い発電機40での実発電電力も低下する。ところが、室内ファンおよび室外ファンへの電力供給は停止されていない。そのためT7の時点で実発電電力が要求電力を下回る。
As shown in FIG. 8, when it is determined that frost formation has occurred at time T1, the engine speed is subsequently reduced. As the engine speed decreases, the actual power generated by the
T2の時点でエンジン回転数の低下が終了し、四方切換弁が切換作動して自立除霜運転が開始される。このとき発電機から室内ファンおよび室外ファンへの電力供給が停止されるため、T7の時点で実発電電力が要求電力を上回る。しかし、T7〜T8の間の区間Cでは実発電電力が要求電力を下回っているので、電力供給不足が発生する。 At the time T2, the decrease in the engine speed is completed, the four-way switching valve is switched, and the self-sustaining defrosting operation is started. At this time, since the power supply from the generator to the indoor fan and the outdoor fan is stopped, the actual generated power exceeds the required power at time T7. However, in the section C between T7 and T8, since the actual power generation is less than the required power, power supply shortage occurs.
また、自立除霜運転はT3の時点で終了する。すると、その後エンジン回転数が増加される。これに伴い実発電電力も増加する。また、自立除霜運転が終了すると、ただちに発電機から室内ファンおよび室内ファンに電力供給される。このため要求電力も増加する。そして、T9の時点で要求電力が実発電電力を上回る。その後要求電力は3.9kW程度で一定となるが、実発電電力はエンジン回転数の増加とともに増加していき、T10の時点で実発電電力が要求電力を上回る。しかし、T9〜T10の間の区間Dは実発電電力が要求電力を下回っているので、電力供給不足が発生する In addition, the self-supporting defrosting operation ends at time T3. Then, the engine speed is then increased. Along with this, the actual generated power also increases. Further, when the self-supporting defrosting operation is finished, power is immediately supplied from the generator to the indoor fan and the indoor fan. For this reason, the required power also increases. The required power exceeds the actual generated power at time T9. Thereafter, the required power becomes constant at about 3.9 kW, but the actual generated power increases as the engine speed increases, and the actual generated power exceeds the required power at time T10. However, in the section D between T9 and T10, the actual power generation is less than the required power, resulting in insufficient power supply.
このように、従来の自立型のエンジン駆動式空調装置においては、自立暖房運転から自立除霜運転への切換時、および、自立除霜運転から自立暖房運転への切換時に、電力不足が発生する。これに対し、本実施形態に係る自立型のエンジン駆動式空調装置1においては、自立暖房運転から自立除霜運転への切換時、および、自立除霜運転から自立暖房運転への切換時の双方にて、電力供給不足に陥ることはない。このため、電力供給不足によって外部負荷やエンジン駆動式空調装置の駆動が停止することを防止することができる。 Thus, in the conventional self-supporting engine-driven air conditioner, power shortage occurs at the time of switching from the self-sustained heating operation to the self-supporting defrosting operation and at the time of switching from the self-supporting defrosting operation to the self-supporting heating operation. . On the other hand, in the self-supporting engine-driven air conditioner 1 according to the present embodiment, both at the time of switching from the self-supporting heating operation to the self-supporting defrosting operation and at the time of switching from the self-supporting defrosting operation to the self-supporting heating operation. Therefore, there will be no shortage of power supply. For this reason, it is possible to prevent the driving of the external load or the engine-driven air conditioner from being stopped due to insufficient power supply.
以上のように、本実施形態のエンジン駆動式空調装置1は、ガスエンジン10と、圧縮機21と、室内熱交換器23と、室外熱交換器24と、四方切換弁26と、発電機40と、コントローラ60(制御部)とを備える。圧縮機21は、冷媒吸入口21aおよび冷媒吐出口21bとを有し、ガスエンジン10の動力によって駆動して低圧のガス冷媒を冷媒吸入口21aから吸入し高圧のガス冷媒を冷媒吐出口21bから吐出する。室内熱交換器23は、室内に設置され、暖房運転時に圧縮機21の冷媒吐出口21bから吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる。室外熱交換器24は室外に設置され、暖房運転時に室内熱交換器23から流出し、膨張弁25により膨張された冷媒と外気とを熱交換させる。四方切換弁26は、暖房運転時には、圧縮機21の冷媒吐出口21bが室内熱交換器23に接続されるとともに圧縮機21の冷媒吸入口21aが室外熱交換器24に接続される暖房接続状態とされ、冷房運転時および除霜運転時には、圧縮機21の冷媒吐出口21bが室外熱交換器24に接続されるとともに圧縮機21の冷媒吸入口21aが室内熱交換器23に接続される冷房接続状態とされるように、圧縮機21の冷媒吐出口21bおよび冷媒吸入口21aと、室内熱交換器23および室外熱交換器24との接続状態を切換可能に構成される。発電機40は、ガスエンジン10の動力によって発電するとともに、発電した電力を、外部負荷および、エンジン駆動式空調装置1を構成する部品であって電力により駆動する電気駆動部品に供給可能に構成される。そして、コントローラ60は、発電機40が電気駆動部品に電力を供給しているときに暖房運転から除霜運転に運転状態を変化させるために四方切換弁26の切換作動要求が入力された場合、つまり自立暖房運転時に運転状態を自立除霜運転に切り換えるための四方切換弁26の切換作動要求が入力された場合に、四方切換弁26が切換作動する前に、自立除霜前制御を実行する。自立除霜前制御では、コントローラ60は、ガスエンジン10の回転数を予め定められた所定の低い回転数である第1設定回転数R1に低下させるとともに発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさが低下するように、ガスエンジン10の回転数と発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさを制御する。
As described above, the engine-driven air conditioner 1 of the present embodiment includes the
また、コントローラ60は、自立除霜前制御にて、ガスエンジン10の回転数Rを第1設定回転数R1に低下させるとともに、発電機40の実発電電力が、外部負荷に供給する最低電力として予め定められた外部供給電力(2.0kW)と電気駆動部品に供給すべき電力との総和である要求電力を下回らないように、ガスエンジン10の回転数Rと発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさを制御する。
In addition, the
本実施形態によれば、自立暖房運転から自立除霜運転への切換時に、四方切換弁26が切換作動する前に、コントローラ60が自立除霜前制御を実行する。自立除霜前制御の実行によってエンジン回転数Rが第1設定回転数R1に低下されるが、これとともに発電機40から電気駆動部品への供給電力の大きさも低下されるため、外部負荷に対する電力供給不足の発生を防止でき、外部負荷への電力の安定供給を実現できる。加えて、自立除霜前制御にて発電機40の実発電電力が要求電力を下回らないように、発電機40から電気駆動部品に供給すべき電力の大きさを制御するため、運転の継続に必要な電気駆動部品への電力を確保することができる。よって、電気駆動部品への電力供給不足によってエンジン駆動式空調装置1の運転が停止すること、およびエンジン駆動式空調装置1が停止することによって外部負荷への電力供給が遮断されることを防止できる。
According to the present embodiment, when switching from the self-sustained heating operation to the self-sustained defrosting operation, the
また、コントローラ60は、自立除霜前制御にて、ガスエンジン10の回転数Rを第1設定回転数R1に低下させるとともに発電機40から室外ファン241への電力の供給が停止するように、ガスエンジン10の回転数Rと発電機40から室外ファン241への電力供給を制御する。このように自立除霜運転で電力供給の必要ない室外ファン241への電力供給を停止することにより、無駄な電力消費を抑えつつ、自立除霜運転で発電機40から電力供給の必要な電気駆動部品(例えばコントローラ60)に供給される電力を確保することができる。
Further, the
また、コントローラ60は、自立除霜前制御にて、ガスエンジン10の回転数Rが、第1設定回転数R1よりも高い回転数であって、室外ファン241以外の必要な電気駆動部品に供給すべき電力および外部供給電力を賄うことができる電力のうちできるだけ小さい電力を発電機40で発電させるために必要な回転数として予め定められた第2設定回転数R2に低下するまでは、発電機40から室内ファン231への電力供給が継続され、ガスエンジン10の回転数Rが第2設定回転数R2まで低下したときに発電機40から室内ファン231への電力供給が停止するように、ガスエンジン10の回転数Rと発電機40から室内ファン231への電力供給を制御する。このため、室内ファン231の駆動が停止するときにできるだけエンジン回転数Rを下げることができる。よって、室内ファン231の停止時に圧縮機21の冷媒吐出口21bの圧力(すなわち室内熱交換器23に流入する冷媒の圧力)を低下させることができる。
In addition, the
除霜運転では室内ファンの駆動は必要ない。しかしながら、暖房運転中に室内ファンの駆動を急停止した場合、室内熱交換器内での冷媒の凝縮が急停止する。室内熱交換器での冷媒の凝縮が急停止すると、室内熱交換器から流出する冷媒の圧力が急上昇し、圧力異常によってエンジン駆動式空調装置が停止するおそれがある。この点に関し、本実施形態においては上述したように室内ファン231の停止時に圧縮機21の冷媒吐出口21bにおける冷媒圧力(すなわち室内熱交換器23に流入する冷媒圧力)を低下させることができる。よって、室内ファン231の停止時に室内熱交換器23から流出する冷媒圧力の急上昇による異常停止を回避することができる。
It is not necessary to drive the indoor fan in the defrosting operation. However, when the driving of the indoor fan is suddenly stopped during the heating operation, condensation of the refrigerant in the indoor heat exchanger suddenly stops. When the condensation of the refrigerant in the indoor heat exchanger suddenly stops, the pressure of the refrigerant flowing out from the indoor heat exchanger suddenly increases, and the engine-driven air conditioner may stop due to a pressure abnormality. In this regard, in the present embodiment, as described above, the refrigerant pressure at the
また、コントローラ60は、発電機40が電気駆動部品に電力を供給しているときに除霜運転から暖房運転に運転状態を変化させるために四方切換弁26が切換作動した後に、自立除霜後制御を実行する。自立除霜後制御では、コントローラ60は、ガスエンジン10の回転数を増加させるとともに、ガスエンジン10の回転数Rが予め定められた所定の高い回転数である第3設定回転数R3に達したときに、室外ファン241および室内ファン231への電力供給の停止を解除するように、ガスエンジン10の回転数と発電機40から室外ファン241および室内ファン231への電力供給を制御する。この自立除霜後制御によって、エンジン回転数Rが十分に上昇して発電機40の実発電電力が十分に上昇した後に、室外ファン241および室内ファン231への電力供給が開始される。そのため、エンジン回転数Rが上昇する過程で実発電電力が要求電力を下回って電力供給不足に陥ることが防止される。
Further, after the self-standing defrosting, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態においては、エンジンとしてガスエンジンを用いた例を説明したが、ガソリン等の液体燃料を用いるエンジンでも良い。また、本実施形態で示した第1設定回転数R1や第3設定回転数R3の値は例示であり、適宜変更することができる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention should not be limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, an example in which a gas engine is used as the engine has been described. However, an engine using liquid fuel such as gasoline may be used. Further, the values of the first set rotation speed R1 and the third set rotation speed R3 shown in the present embodiment are examples and can be changed as appropriate. Thus, the present invention can be changed without departing from the spirit of the present invention.
1…エンジン駆動式空調装置、10…ガスエンジン、20…空調ユニット、21…圧縮機、21a…冷媒吸入口、21b…冷媒吐出口、22…冷媒配管、23…室内熱交換器、23a…第1流入口、23b…第1流出口、231…室内ファン、24…室外熱交換器、24a…第2流入口、24b…第2流出口、241…室外ファン、25…膨張弁、26…四方切換弁、261…第1ポート、262…第2ポート、263…第3ポート、264…第4ポート、40…発電機、50…バッテリ、60…コントローラ(制御部)、70…スタータモータ、101,102,103…外部負荷、A…実発電電力、B…要求電力、R…エンジン回転数、R1…第1設定回転数、R2…第2設定回転数、R3…第3設定回転数、ΔP…差圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine-driven air conditioner, 10 ... Gas engine, 20 ... Air conditioning unit, 21 ... Compressor, 21a ... Refrigerant suction port, 21b ... Refrigerant discharge port, 22 ... Refrigerant piping, 23 ... Indoor heat exchanger, 23a ... No. 1 inflow port, 23b ... first outflow port, 231 ... indoor fan, 24 ... outdoor heat exchanger, 24a ... second inflow port, 24b ... second outflow port, 241 ... outdoor fan, 25 ... expansion valve, 26 ... four-
Claims (5)
エンジンと、
冷媒吸入口および冷媒吐出口とを有し、前記エンジンの動力によって駆動して低圧のガス冷媒を前記冷媒吸入口から吸入し高圧のガス冷媒を前記冷媒吐出口から吐出する圧縮機と、
室内に設置され、暖房運転時に前記圧縮機の前記冷媒吐出口から吐出された冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と、
室外に設置され、暖房運転時に前記室内熱交換器から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、
暖房運転時には、前記圧縮機の前記冷媒吐出口が前記室内熱交換器に接続されるとともに前記圧縮機の冷媒吸入口が前記室外熱交換器に接続され、除霜運転時には、前記圧縮機の前記冷媒吐出口が前記室外熱交換器に接続されるとともに前記圧縮機の前記冷媒吸入口が前記室内熱交換器に接続されるように、前記圧縮機の前記冷媒吐出口および前記冷媒吸入口と、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器との接続状態を切換可能に構成された四方切換弁と、
前記エンジンの動力によって発電するとともに、発電した電力を、外部負荷および、前記エンジン駆動式空調装置を構成する部品であって電力により駆動する電気駆動部品に供給可能に構成された発電機と、
前記発電機が前記電気駆動部品に電力を供給しているときに暖房運転から除霜運転に運転状態を変化させるために前記四方切換弁の切換作動要求が入力された場合に、前記四方切換弁が切換作動する前に、前記エンジンの回転数を予め定められた所定の低い回転数である第1設定回転数に低下させるとともに前記発電機から前記電気駆動部品への供給電力の大きさが低下するように、前記エンジンの回転数と前記発電機から前記電気駆動部品への供給電力の大きさを制御する自立除霜前制御を実行する制御部と、
を備える、エンジン駆動式空調装置。 An engine-driven air conditioner configured to perform heating operation and defrosting operation,
Engine,
A compressor having a refrigerant suction port and a refrigerant discharge port, driven by the power of the engine, sucking low-pressure gas refrigerant from the refrigerant suction port, and discharging high-pressure gas refrigerant from the refrigerant discharge port;
An indoor heat exchanger that is installed indoors and exchanges heat between the refrigerant discharged from the refrigerant discharge port of the compressor and room air during heating operation;
An outdoor heat exchanger that is installed outdoors and exchanges heat between the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger and the outside air during heating operation,
During the heating operation, the refrigerant outlet of the compressor is connected to the indoor heat exchanger and the refrigerant inlet of the compressor is connected to the outdoor heat exchanger, and during the defrosting operation, the compressor of the compressor The refrigerant discharge port and the refrigerant suction port of the compressor, such that a refrigerant discharge port is connected to the outdoor heat exchanger and the refrigerant suction port of the compressor is connected to the indoor heat exchanger; A four-way switching valve configured to be able to switch the connection state between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger;
A generator configured to generate electric power using the engine power, and to be able to supply the generated electric power to an external load and an electric drive component that is a component of the engine-driven air conditioner and is driven by the electric power;
When the switching operation request of the four-way switching valve is input in order to change the operation state from the heating operation to the defrosting operation when the generator is supplying electric power to the electric drive component, the four-way switching valve Before the engine is switched, the engine speed is reduced to a first preset speed which is a predetermined low speed, and the power supplied from the generator to the electric drive component is reduced. A control unit that performs a self-defrosting pre-control for controlling the number of revolutions of the engine and the amount of electric power supplied from the generator to the electric drive parts;
An engine-driven air conditioner.
前記制御部は、前記自立除霜前制御にて、前記エンジンの回転数を前記第1設定回転数に低下させるとともに、前記発電機の実発電電力が、前記外部負荷に供給する最低電力として予め定められた電力と前記電気駆動部品に供給すべき電力との総和である要求電力を下回らないように、前記エンジンの回転数と前記発電機から前記電気駆動部品への供給電力の大きさを制御する、エンジン駆動式空調装置。 The engine-driven air conditioner according to claim 1,
In the pre-self-defrosting control, the control unit reduces the engine speed to the first set speed, and the actual generated power of the generator is set in advance as the minimum power to be supplied to the external load. Control the number of revolutions of the engine and the amount of power supplied from the generator to the electric drive parts so as not to fall below the required power, which is the sum of the predetermined power and the power to be supplied to the electric drive parts. An engine-driven air conditioner.
前記室外熱交換器に送風する前記電気駆動部品としての室外ファンを備え、
前記制御部は、前記自立除霜前制御にて、前記エンジンの回転数を前記第1設定回転数に低下させるとともに前記発電機から前記室外ファンへの電力の供給が停止するように、前記エンジンの回転数と前記発電機から前記室外ファンへの電力供給を制御する、エンジン駆動式空調装置。 The engine-driven air conditioner according to claim 1 or 2,
An outdoor fan as the electric drive part for blowing air to the outdoor heat exchanger;
The control unit is configured to reduce the engine speed to the first set speed and to stop supplying power from the generator to the outdoor fan in the control before the self-defrosting. An engine-driven air conditioner that controls the number of revolutions and power supply from the generator to the outdoor fan.
前記室内熱交換器に送風する前記電気駆動部品としての室内ファンを備え、
前記制御部は、前記自立除霜前制御にて、前記エンジンの回転数が前記第1設定回転数よりも高い第2設定回転数に低下するまでは、前記発電機から前記室内ファンへの電力供給が継続され、前記エンジンの回転数が前記第2設定回転数まで低下したときに前記発電機から前記室内ファンへの電力供給が停止するように、前記エンジンの回転数と前記発電機から前記室内ファンへの電力供給を制御する、エンジン駆動式空調装置。 The engine-driven air conditioner according to claim 3,
An indoor fan as the electric drive component for blowing air to the indoor heat exchanger;
The controller controls the power from the generator to the indoor fan until the engine speed decreases to a second set speed higher than the first set speed in the self-defrosting control. The supply of power from the generator to the indoor fan is stopped when the supply is continued and the rotation speed of the engine is reduced to the second set rotation speed. An engine-driven air conditioner that controls power supply to indoor fans.
前記制御部は、前記発電機が前記電気駆動部品に電力を供給しているときに除霜運転から暖房運転に運転状態を変化させるために前記四方切換弁が切換作動した後に、前記エンジンの回転数を増加させるとともに、前記エンジンの回転数が予め定められた所定の高い回転数である第3設定回転数に達したときに、前記室外ファンおよび前記室内ファンへの電力供給の停止を解除するように、前記エンジンの回転数と前記発電機から前記室外ファンおよび前記室内ファンへの電力供給を制御する自立除霜後制御を実行する、エンジン駆動式空調装置。 The engine-driven air conditioner according to claim 4,
The control unit rotates the engine after the four-way switching valve is switched to change the operating state from the defrosting operation to the heating operation when the generator is supplying electric power to the electric drive component. When the number of revolutions of the engine reaches a third preset number of revolutions, which is a predetermined high number of revolutions, the stop of power supply to the outdoor fan and the indoor fan is released. As described above, an engine-driven air conditioner that performs a self-defrosting control that controls the rotational speed of the engine and the power supply from the generator to the outdoor fan and the indoor fan.
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