JPH02183774A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〕 本発明は、外燃機関を動力源として冷凍サイクルの圧縮
機を回転駆動する空気調和装置に係り、特に停止動作の
指令を要求した原因により、夫々に対応した運転停止モ
ードで運転を停止できるようにした空気調和装置に関す
る。

〔従来の技術〕

外燃機関を動力源として冷凍サイクルの圧縮機を回転駆
動する空気調和装置の運転停止は、人間による人為的な
停止動作指令の場合と、空気調和対象空間の温度・湿度
が目標値に達した際に、これを検知する温湿度検知器か
らの指令による自動的な停止動作指令の場合とがある。

そして、人為的な停止動作指令により空気調和装置が停
止動作を行う場合、この停止動作が開始されても、すぐ
には空気調和装置が停止することはない。その理由は、
外燃機関が保有している熱エネルギー（熱容量）を除去
するために、運転中に使用していた冷却水および燃焼用
空気を流して冷却しており、したがって、冷却水および
燃焼用空気が流されている低温部に高温部からこれに保
有された熱が伝導で伝わってから対流で除去するように
なっているので、停止までに時間がかかるのである。

そこで、停止動作後に直ちに停止するようにブレーキを
使用するものもあるが、このようにブレーキを用いるこ
とは装置の大形化を招くので問題がある。

このため、外燃機関の負荷、つまり冷凍サイクルの圧縮
機を接続した状態で外燃機関への燃料の供給を停止し、
かつ、外燃機関に供給される燃焼用空気を冷却用空気と
して使用して停止動作を行ない、外燃機関が保有してい
る熱エネルギーを冷凍サイクル側で消費させながら、空
気調和装置の運転を停止させる方法も採用されている。

しかし、この場合には冷凍サイクルを駆動する圧縮機の
必要トルクが大きいために、外燃機関が保有している熱
エネルギーを充分消費する以前に、回転が停止してしま
うことがある。そうすると、その時点では外燃機関はま
だ高温でかなりの熱エネルギーを保有しているので、電
源が切られることにより、負荷としての圧縮機が外燃機
関から切離されると、外部からの振動の作用によって、
外燃機関がその保有熱エネルギーにより回転動作を再開
してしまうおそれがある。

なお、この場合の対策として、冷却水および冷却用空気
としての燃焼用空気を増加して外燃機関の冷却を促進さ
せることが考えられる。しかし、冷却水ポンプおよび送
風機の能力からみて実用運転時に比較して数倍も流すこ
とは不可能であるから、その冷却効果もさ程期待できな
い。また、仮に数倍の容量を流すことができるようにす
るには、冷却水ポンプおよび送風機の能力を、実用運転
時に必要な能力の数倍のもとしなければならないから、
非常に不合理であり実際的ではない。

また、空気調和対象空間の温度・湿度が目標値に達して
、これを検知した温湿度検知器から自動的に停止動作指
令が出力された場合、この後に上記空間の温度・湿度は
この空間からの熱損失によって必ず目標値を満たせなく
なり、その結果性くして運転が再開される。つまり、運
転−停止−運転という動作を繰返す。

このため、停止状態ではできるだけ外燃機関が保有して
いる熱エネルギーを消費しないことが、次ぎの運転再開
の時における起動時間を短縮して省エネルギー効果を得
るために重要である。そのための手段としてはブレーキ
を用いればよいが、そうすると既述のようにブレーキに
より空気調和装置が大形化する。

また、外燃機関に対する負荷としての冷凍サイクルの圧
縮機を接続したままの状態で、外燃機関に対する燃料の
供給を停止し、かつ冷却水および燃焼用空気を流して置
く場合には、保有熱エネルギーの消費があるので、次ぎ
の起動時間が長くなって、総合運転（つまり、空気調和
装置を人為的に起動させてから停止するまでの運転）で
の効率が低下する。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように従来の空気調和装置における運転の停止構
造では、人為的な停止動作指令と、自動的な停止動作指
令とのいずれに対しても停止方法を変化させないで停止
動作を行っていた。

このため、ブレーキなどの制動装置を設けて大形化した
り、外燃機関が備える高温側熱交換器の温度が高い状態
で回転が停止されるので、電源切断後に負荷がなくなる
と外部よりの振動で外燃機関が回転を再開したり、また
次回の運転のために外燃機関が保有している熱エネルギ
ーがいたづらに消費されてしまう等の種々の問題があっ
た。

本発明の目的は、人為的な停止動作指令と、自動的な停
止動作指令に夫々対応させて停止動作のモードを変えて
、人為的な停止動作指令時にはすみやかに停止を行ない
、かつ自動的な停止動作指令時には、次ぎの運転再開に
備えて外燃機関の保有エネルギーの消費をできるだけ押
えて停止できるようにして、上記従来の諸問題を解消し
た空気調和装置を得ることにある。

［発明の構成］ 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は冷凍サイクルの圧
縮機を外燃機関を動力源として回転駆動する空気調和装
置において、空気調和対象空間の温度・湿度の目標値を
設定する設定手段と、上記空気調和対象空間の温度・湿
度を検知する温湿度検知器と、上記外燃機関の高温側熱
交換器が有した伝熱管の温度を検知する温度検知器と、
上記外燃機関に対する燃料の供給を制御する流量制御弁
と、上記外燃機関に対する燃焼用空気の供給を制御する
空気制御手段と、上記外燃機関の回転数を制御する回転
数制御手段と、上記冷凍サイクルに対する人為的な停止
動作指令であるのか、上記温湿度検知器からの入力によ
る自動的な停止動作指令であるのかを判断する停止動作
指令判断手段と、この停止動作指令判断手段が人為的停
止動作指令であると判断した時において、前記回転数制
御手段を介して実用上限回転数で上記外燃機関を冷凍機
として逆サイクル動作させる第１運転停止モードに選択
するとともに、上記指令判断手段が自動停止指令動作で
あると判断した時において、上記外燃機関に対する燃料
と燃焼用空気との供給を停止するとともに、上記温度検
知器が上記伝熱管の規定温度を検知した時に上記空気制
御手段を介して燃焼用空気を供給させる第２運転停止モ
ードとを選択する停止動作手段とを具備したものである
。

〔作用〕

本発明において、停止動作指令が人間による動作である
、つまり人為的停止動作指令であると停止動作指令判断
手段が判断した場合には、停止動作手段が第１運転停止
モードを選択する。すると、回転数制御手段により外燃
機関が実用上限回転数で回転するような制御を行って、
外燃機関を逆サイクル動作（つまり通常の高温部を低温
部に、通常の低温部を高温部になるようにする。）させ
る。これにより、最大の熱移動量を得られる実用上限回
転数で回転している条件下で、熱の流れが通常使用時と
逆転して、冷凍機として働くから、この外燃機関の温度
分布を急激に小さ（、換言すれば外燃機関の保有熱エネ
ルギーを急激に消失できる。このため、停止時間が短縮
され、かつ外燃機関の温度が充分に下がることから、こ
の後に電源が切れて圧縮機が負荷とならなくなった状態
で、外部からの振動が作用しても外燃機関が回転を再開
することがない。

また、空気調和対象空間の温度・湿度が目標値に達した
ことを？Ｍ温湿度検知器検知した際、つまり自動的停止
動作指令が上記検知器から発せられた場合には、停止動
作手段が第２運転停止モードを選択する。すると、この
停止動作手段は外燃機関に冷凍サイクルの圧縮機を接続
した状態を維持したままで、この機関に対する燃料およ
び燃焼用空気の供給を停止させる。また、この状態では
外燃機関が備えた高温側熱交換器の伝熱管の温度を温度
検知器が監視しているから、伝熱管の温度が規定値を超
えた時において停止動作手段が空気制御手段を動作させ
る。これにより、伝熱管を冷却して保護する。このよう
に第２運転停止モードでは圧縮機を負荷として停止動作
が営まれる。しかして、圧縮機を駆動するのに必要なト
ルクは大ききため、回転は速やかに停止し、かつ、それ
によって外燃機関の高温部は温度が高い状態、つまり保
有熱エネルギーを高く保持できる。このため、次ぎの再
起動時における起動時間を短縮できるとともに、起動に
必要なエネルギーも少なくできるので、総合運転での効
率が高められ、省エネルギー効果を得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図から第３図を参
照して説明する。

第１図中１は後述の冷凍サイクルの動力源としての外燃
機関である。この機関１は、燃焼器２と、この燃焼器２
によって生成される燃焼ガスによって作動ガスを加熱す
る高温側熱交換器３と、冷却水によって作動ガスを冷却
する低温側熱交換器４と、これら画然交換器３，４を両
端に設けるとともに内部に封入された作動ガスの移動に
伴うエネルギーを回転運動に変換する回転運動変換部５
とを具備して形成されている。また、冷却水は図示しな
い冷却水ポンプにより上記熱交換器４に送り込まれる。

燃焼器２には、これに供給される燃料を制御する流量制
御弁６が接続されているとともに、同じく供給される燃
焼用空気を制御する空気制御手段としての送風機７が接
続されている。回転運動変換部５が備える作動空間には
、電磁弁８とこれに第１図に示す向きに接続した逆止弁
９とからなる２系統の作動ガス圧力制御機構１０を介し
てサージタンク１１が接続されている。

このような外燃機関１の出力軸、つまり回転運動変換部
５の出力回転軸１２は、電磁クラッチ１３を介してヒー
トポンプ式の冷凍サイクル１４が備える圧縮機１５の回
転軸１５ａに接続されている。なお、作動ガス圧力制御
機構１０の電磁弁８およびサージタンク１１、電磁クラ
ッチ１３、および圧縮機１５は、外燃機関１の停止時に
その回転数を制御する回転数制御手段をなしている。

冷凍サイクル１４は、圧縮機１５、四方切換え弁１６、
室外側熱交換器１７、膨張弁１８、および室内側熱交換
器１９により形成されている。そして、この冷凍サイク
ル１４は、圧縮機１５から四方切換え弁１６を通して室
内側熱交換器１９に先に冷媒を供給した時には冷房サイ
クル運転をなし、逆に圧縮機１５から四方切換え弁１６
を通して室外側熱交換器１７に先に冷媒を供給した時に
は暖房サイクル運転をなすものである。

そして嗜空気調和装置の操作盤２０は空気調和対象空間
である室内側に設けられており、これは室内の温度・湿
度の目標値を設定し、その指令信号を始めとする各種の
指令信号を制御装置２１に供給する。制御装置２１には
上記指令信号の他に、出力回転軸１２の回転数を検知す
る回転数検知器２２からの信号と、高温側熱交換器３が
備える図示しない伝熱管の温度を検出する温度検知器２
３からの信号と、室内側熱交換器１９に付設されて空気
調和対象空間である室内の温度・湿度を検出する温湿度
検知器２４からの信号が入力されるものである。

この制御装置２１は、操作盤、２０からの指令信号、お
よび各検知器２２〜２４からの入力信号にもとずいて、
流量制御弁６、送風機７、電磁弁８、および電磁クラッ
チ１３を制御するとともに、回転数検知器２２からの検
出信号を解読しながら上記回転数制御手段を制御して、
停止動作時に外燃機関１の回転数制御を行う構成となっ
ている。

すなわち、制御装置２１は、第２図に示すように停止動
作指令判断手段３１と、運転状態検知手段３２と、停止
動作手段３３とを具備し、ＣＰＵで形成されている。

停止動作指令判断手段３１は、これに入力される操作盤
２０および温湿度検知器２４からの信号にもとずいて、
停止動作指令が操作盤２０からの指令（つまり人為的な
停止動作指令）によるものか、あるいは温湿度検知器２
４からの指令（つまり自動的な停止動作指令）によるも
のであるのかを判断する処理部である。

運転状態検知手段３２は停止動作指令判断手段３１から
の信号を受けて動作され、回転数検知器２２と温度検知
器２３とからの入力信号にもとずいて、外燃機関１の運
転状態を確認するための処理部である。

そして、停止動作手段３３は運転状態検知手段３２から
の信号を受けて動作し、この手段３３に接続された流量
制御弁６、送風機７、電磁弁８、および電磁クラッチ１
３を次ぎのように制御する処理部である。つまり、停止
動作指令判断手段３１が人為的停止動作指令であると判
断した時においては、上記回転数制御手段を介して実用
上限回転数で外燃機関１を逆サイクル動作（つまり高温
側熱交換器３を低温部に、かつ低温側熱交換器４を高温
部とすることにより、作動ガスを通常運転の状態と逆に
流れるようにして、外燃機関１が冷凍機として動作する
サイクル）させる第１運転停止モードに選択する。これ
とともに、停止動作指令判断手段３１が自動停止指令動
作であると判断した時においては、停止直前の状況を保
持して外燃機関１に対する燃料と燃焼用空気との供給を
停止するとともに、温度検知器２３が上記伝熱管の規定
温度を検知した時に空気制御手段としての送風機７を介
して燃焼用空気を供給させる第２運転停止モードを選択
するものである。

次ぎに、上記構成の空気調和装置の作動を第３図に示す
フローチャートにしたがって説明する。

ステップ１０１においては停止動作指令が発生したかど
うかを判断する。この判断において、停止動作指令が発
生されていない場合には、ステップ１１３が実行されて
、ステップ１１３の停止動作以外の判断の他の処理、つ
まり通常の運転処理がなされる。

そして、ステップ１０１が停止動作指令が発生したと判
断した場合には、ステップ１０２に移行して、制御装置
２１の停止動作判断手段３１は上記指令を、操作盤２０
の操作による人為的停止動作操作指令によるものか、温
湿度検知器２４の目標値の検知にもとずく自動的停止動
作指令によるものか判断する。

この判断が人為的停止動作操作指令の場合にはステップ
１０３に移行して、停止動作手段３３が第１運転停止モ
ードを選択する。このため、ステップ１０３において流
量制御弁６を閉じて燃焼室２への燃料の供給を遮断する
とともに、送風機７を強運転させ、かつ、電磁弁８を開
き、電磁クラッチ１３を入れる操作する処理を行う。そ
して、この状態下で、回転数検知器２２よりの信号を監
視しつつ、外燃機関１の回転数を実用上限回転数に保持
する。

このような処理により、外燃機関１は逆サイクル動作し
て冷凍機として動作するので、この機関１が保有してい
る熱エネルギーが急激に消費される。このため、電磁弁
８、電磁クラッチ１３を操作しても、外燃機関１はその
回転を保持できなくなり短時間のうちに回転停止の状態
となる。

そして、この状態を次ぎのステップ１０４で判断し、そ
の判断により回転停止が確認できると、ステップ１０５
に移って送風機７、電磁クラッチ１３、冷却水ポンプ（
図示しない）およびその他の電源を切断し、以上で第１
運転停止モードによる停止動作が終了する。

すなわち、この第１運転停止モードでは、外燃機関１自
体でこれが保有している熱エネルギーを急激に消失させ
得るので、停止時間が短縮され、かつ電源が切断されて
負荷がなくなった場合においても、外部からの振動で外
燃機関１が再起動するおそれがない。

また、上記ステップ１０２において、停止動作指令が自
動的停止動作指令であると判断した場合にはステップＩ
Ｈに移行して、停止動作手段３３は第２運転停止モード
を選択する。このため、ステップ１０６において流量制
御弁６を閉じて燃焼室２への燃料の供給を遮断するとと
もに、送風機７を停止させるから、圧縮機１５を負荷と
する外燃機関１の停止動作が行われる。このため、急激
に回転数が低下して、外燃機関１は停止直前の状況を保
持する。

それに伴って高温側熱交換器３の温度が規定値を超える
と、破損のおそれがあるので、その状況を伝熱管の温度
において温度検知器２３により監視している。そして、
この温度検知器２３からの信号にもとずいてステップ１
０７の判断がなされ、検知温度が規定値以上との判断で
あれば、ステップ１１２の処理により送風機７を作動さ
せて高温側熱交換器３の温度を下げる。また検知温度が
設定値以下であるとステップ１０７で判断した場合には
、ステップ１０ｇに移って送風機７を停止させる。

次ぎに、外燃機関１の保有熱エネルギーの消費により回
転数が減少して行（が、この回転は回転数検知器２２に
より監視されているから、その回転停止が次ぎのステッ
プ１０９の判断で確認されると、その次ぎのステップ１
１０により温湿度検知器２４からの信号を解読して室内
が起動条件になったかどうかを判断する。そして、起動
条件が満たされると、ステップ１１１に移って起動処理
がなされ、この運転の再開によりステップ１（ＩＩに戻
る。

すなわち、この第２運転停止モードでは、必要トルクが
大きい圧縮ｍ１５を負荷として外Ｉ＠機関１を、これに
保有熱エネルギーを残した状態で停止できるために、ス
テップ１１１による起動処理における起動時間が短時間
で済む。

Ｃ発明の効果］ 以上の通り構成された本発明によれば、人為から、人為
的な停止動作指令時においては、回転数制御手段を介し
て実用上限回転数で外燃機関を回転させ、この機関が保
有している熱エネルギーで機関自体を冷凍機として作用
させるので、外燃機関内の温度差を急激に減少させて、
停止時間を短縮できるとともに、電源が切断されて負荷
がなくなった時でも外部からの振動の作用などによって
再起動することを防止できる。また、自動的な停止動作
指令時には、燃料と燃焼用空気の供給を停止して圧縮機
を負荷として接続して置くので、次ぎの運転再開に備え
て外燃機関の保有熱エネルギーの消費を少なくして停止
でき、このため次回の起動が短時間で行なえ、総合運転
においても省エネルギー化を図ることができる。しかも
、停止にあたってブレーキを用いなくて済むので、大形
化することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
空気調和装置の構成図、第２図は空気調和装置の制御系
を示すブロック図、第３図は空気調和装置の制御手順を
示すフローチャートである。 １・・・外燃機関、３・・・高温側熱交換器、６・・・
流ｊｌ制御弁、７・・・送風機（空気制御手段）、８・
・・電磁弁、９・・・逆止弁、１０・・・作動ガス制御
機構、１１・・・サージタンク、１２・・・出力回転軸
、１３・・・電磁クラッチ、１４・・・冷凍サイクル、
１５・・・圧縮機、２０・・・操作盤（設定手段）２１
・・・制御装置、２２・・・回転数検知器、２３・・・
温度検知器、２４・・・温湿度検知器、３１・・・停止
動作指令判断手段、３２・・・運転状態検知手段、３３
・・・停止動作手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 手続補正書 平成元年２月２２日 特＝１庁長官古田文毅殿 １、事件の表示 特願昭６４−６３４号 ２、発明の名称 空気調和装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）株式会社　東　芝 ４、代理人 ５、自発補正 ６、補正の対象 図　　　面 ７、？ｌｉ正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書・ 別紙のとおり（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷凍サイクルの圧縮機を外燃機関を動力源として回転駆
   動する空気調和装置において、 空気調和対象空間の温度・湿度の目標値を設定する設定
   手段と、 上記空気調和対象空間の温度・湿度を検知する温湿度検
   知器と、 上記外燃機関の高温側熱交換器が有した伝熱管の温度を
   検知する温度検知器と、 上記外燃機関に対する燃料の供給を制御する流量制御弁
   と、 上記外燃機関に対する燃焼用空気の供給を制御する空気
   制御手段と、 上記外燃機関の回転数を制御する回転数制御手段と、 上記冷凍サイクルに対する人為的な停止動作指令である
   のか、上記温湿度検知器からの入力による自動的な停止
   動作指令であるのかを判断する停止動作指令判断手段と
   、 この停止動作指令判断手段が人為的停止動作指令である
   と判断した時において、前記回転数制御手段を介して実
   用上限回転数で上記外燃機関を冷凍機として逆サイクル
   動作させる第１運転停止モードに選択するとともに、上
   記停止動作指令判断手段が自動停止指令動作であると判
   断した時において、上記外燃機関に対する燃料と燃焼用
   空気との供給を停止するとともに、上記温度検知器が上
   記伝熱管の規定温度を検知した時に上記空気制御手段を
   介して燃焼用空気を供給させる第２運転停止モードとを
   選択する停止動作手段と を具備したことを特徴とする空気調和装置。