JPH06137701A

JPH06137701A - エンジン駆動式空気調和機の運転制御方法

Info

Publication number: JPH06137701A
Application number: JP4307735A
Authority: JP
Inventors: Sadayasu Nakano; 定康中野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン出力の最大限利用を図り、過負荷運
転と判断して冷暖房を弱めて運転するケースを少なくす
る。【構成】運転時の現エンジン出力と、現時点で出力可
能な最大エンジン出力とを比べ、両出力が等しい時に、
冷媒の循環量を絞ってエンジンへの圧縮機からの要求出
力を減じ、エンジン出力を僅かに低下させて運転する制
御であるので、何時の時点においても最大出力寸前まで
の出力で運転することが可能である。このため、従来の
ように所定の耐久時間（例えば、５万時間）使用した時
の出力（常用出力）を基準にして、過負荷になっている
として冷暖房能力を弱めていた時でも、運転を弱める必
要がなくなるので快適な空調範囲が拡がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの軸動力によ
って圧縮機を駆動し、フロンなどの冷媒を圧縮・循環さ
せて冷暖房運転などを行う空気調和機の運転制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ガスなどを燃料とするエンジ
ンにより、室外ユニットの圧縮機を駆動して冷媒を圧縮
・循環させる、いわゆるエンジン駆動タイプの空気調和
機が、ランニングコストが安い、操作性に優れていると
云った理由などから増加する傾向にある。また、１台の
室外ユニットに複数の室内ユニットを接続する、マルチ
システムタイプの空気調和機が主流となっている。

【０００３】例えば、図３に示した構成の空気調和機２
００がある。このタイプの空気調和機は、室外ユニット
Ｕ１の、都市ガス・石油などを燃料とするエンジン１に
より圧縮機２を駆動し、この圧縮機２から吐出した高温
・高圧状態のガス状冷媒が、冷暖房切換用の四方弁３を
経由して、

【０００４】冷房運転モードの時には実線矢印の方向に
流れ、室外熱交換器４で放熱して凝縮し、レシーバタン
ク５を通り、室内ユニットＵ２の複数の室内機Ａ・Ｂ・
Ｃそれぞれに、具体的には各膨張弁６の開度に応じて、
対応する室内熱交換器７に所要量づつ流入し、そこで断
熱膨張による冷却作用を行い、低温・低圧のガス状態に
なって再び、四方弁３・アキュームレータ８を通って圧
縮機２に還流し、

【０００５】暖房運転モードの時には破線矢印の方向に
流れ、室内機Ａ・Ｂ・Ｃそれぞれに直接流入して放熱・
凝縮による加熱作用を行い、その後、レシーバタンク５
・膨張弁９・室外熱交換器４・四方弁３・アキュームレ
ータ８を経由して圧縮機２に還流するようになってい
る。

【０００６】通常、上記構成の空気調和機２００では、
室内機Ａ・Ｂ・Ｃの総容量は室外ユニットＵ１の容量
を、例えば２５％も越えて設置される。このように設置
しても、室内機Ａ・Ｂ・Ｃが同時にフル運転されること
は稀であるため、通常は特に問題となることはない。し
かし、全室内機が同時にフル運転されて過負荷運転とな
る時には、エンジン１に対する要求出力が大きくなり過
ぎるため、このまま運転したのではエンストすることに
なるので、例えば膨張弁６の開度を絞るなどして冷媒の
循環量を減らし、圧縮機２への要求軸動力を減じる構成
となっており、このような時に空調能力が多少低下し、
空調性が犠牲になると云った問題点があった。

【０００７】ところで、エンジン１の出力は、周知のよ
うに使用に伴って次第に劣化する。このため、通常は最
大出力となる製造時の出力ではなく、所定の耐久時間
（例えば、５万時間）使用した後の出力（常用出力）
を、図４のように経時劣化と製造時のバラツキなどを見
込んで定め、こうして定めた常用出力の下限値を許容出
力とし、これ以下の出力で使用するように、空気調和機
は設計されている。

【０００８】このため、例えば外気温度４３℃・室温３
２℃と云った盛夏の冷房運転を考えた時、例えばエンジ
ン１が製造時の最大エンジン出力、例えば２，０００ｒ
ｐｍで、３５ＰＳに近い出力を維持していたとしても、
圧縮機２からエンジン１に出される要求軸動力、例えば
３３ＰＳは、前記最大エンジン出力３５ＰＳではなく、
これより低目に定めた常用出力、例えば３０ＰＳを基準
にして過負荷であると判定される。したがって、エンジ
ン１の出力に余裕があるにも拘らず、圧縮機２からの要
求軸動力が低下するように、膨張弁６などの開度を僅か
に減じて冷媒循環量を減らしており、冷房能力が低下し
て空調性が犠牲になると云う問題点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のエン
ジン駆動式空気調和機は、エンジン出力を最大限に使用
する思想とはなっていないので、負荷に十分対応できる
エンジン出力を有していても、見掛け上過負荷運転であ
ると判断し、冷媒の循環量を絞って空調性を犠牲にする
ことがあり、この点の解決が課題とされていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するための具体的手段として、エンジンによ
って駆動される圧縮機から吐出した冷媒を、室内熱交換
器と室外熱交換器との間で循環させて冷暖房などを行う
エンジン駆動式空気調和機の運転制御方法であって、運
転時の現エンジン出力と、出力可能な最大エンジン出力
とを比較し、両出力が等しい時、冷媒循環量を絞ってエ
ンジンへの圧縮機からの要求出力を減じ、エンジン出力
を僅かに低下させて運転することを特徴とするエンジン
駆動式空気調和機の運転制御方法と、

【００１１】エンジンによって駆動される圧縮機から吐
出した冷媒を、室内熱交換器と室外熱交換器との間で循
環させて冷暖房などを行うエンジン駆動式空気調和機の
運転制御方法であって、運転時の現エンジン出力と、出
力可能な最大エンジン出力とを比較し、両出力が等しい
時、現エンジン出力の、予め設定した許容エンジン出力
に対する比を求め、これが１未満の時に警報を出力する
ことを特徴とするエンジン駆動式空気調和機の運転制御
方法と、を提供することにより、前記した従来技術の課
題を解決するものである。

【００１２】

【作用】運転時の現エンジン出力と、現時点で出力可能
な最大エンジン出力とを比べ、両出力が等しい時に限っ
て、例えば膨張弁の開度を僅かに絞るなどして、圧縮機
からエンジンに出す要求出力を減じ、これによりエンジ
ン出力を僅かに低下させて運転するので、過負荷と判定
して快適な空調ができなくなると云ったケースが顕著に
減少し、しかもエンストすることはない。

【００１３】また、運転時の現エンジン出力と、出力可
能な最大エンジン出力とが等しく、且つ、現エンジン出
力の、予め設定した許容出力に対する比が１未満の時に
警報を出力するので、運転不能に陥る前に修理を促すこ
とができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１・図２に基づいて説
明する。なお、図中、図３と同一の符号を付した部分
は、図３で説明したものと同一の機能を持つ部分であ
る。

【００１５】図１に例示した空気調和機１００の基本構
成性は、図３の前記空気調和機２００と同様、都市ガス
などを燃料とするエンジン１・圧縮機２・四方弁３・室
外熱交換器４・レシーバタンク５からなる室外ユニット
Ｕ１と、それぞれ膨張弁６・室内熱交換器７からなる複
数の室内機Ａ・Ｂ・Ｃの室内ユニットＵ２とから構成さ
れている。

【００１６】圧縮機２の吸込側と吐出側には冷媒の圧力
と温度を計測するため、圧力センサ１１・１２、温度セ
ンサ１３・１４を設置し、各室内熱交換器７の冷媒出入
口部には温度センサ１５・１６を、室外熱交換器４の冷
媒出入口部には温度センサ１７・１８を設けてあり、こ
れらセンサは、制御器２１に計測したデータを伝送する
ことができるように接続している。

【００１７】この制御器２１は、エンジン１の回転数を
検出する回転センサ１９と、エンジン１への燃料供給量
を制御する燃料調整弁１０とも接続しており、前記圧力
センサ、温度センサなどが計測するデータに基づいて、
エンジン１の運転を制御することができるようになって
いる。

【００１８】また、制御器２１は、室内機Ａ・Ｂ・Ｃの
各膨張弁６とも接続しており、前記圧力センサ、温度セ
ンサなどが計測するデータに基づいて、それぞれの弁開
度が制御できるようにもなっている。

【００１９】以下、具体的な運転制御の一例を図２に基
づいて説明する。

【００２０】ステップＳ１では運転信号のオン／オフを
判定し、オフであればステップＳ２を繰り返し、オンで
あればステップＳ３に移行する。

【００２１】ステップＳ３ではエンジン１の状態を判定
し、起動前であればステップＳ４・Ｓ５で所定のエンジ
ン起動シーケンス制御を行ってエンジンを起動させる。

【００２２】エンジン１が運転中となれば、ステップＳ
１１で現在のエンジン出力ＰＳｎｅｗを求める。エンジ
ン１の現出力ＰＳｎｅｗは圧縮機２の仕事量に等しいの
で、圧縮機２の吸込部と吐出部に設置した前記圧力セン
サ１１・１２および温度センサ１３・１４が計測するデ
ータから、吸込・吐出のエンタルピを求め、さらに圧縮
機２の排除容積・成績係数・回転数を用いて、圧縮機２
の仕事量として演算により算出する。

【００２３】ステップＳ１２では、現時点においてエン
ジン１が出力可能な最大エンジン出力ＰＳｍａｘを確認
する。この最大エンジン出力の確認は、例えば燃料調整
弁１０の開度を僅かに増加した時のエンジン回転数の上
昇の程度から判断する。すなわち、燃料調整弁１０の開
度を僅かに増やし、燃料を微小量だけ増加した時に、こ
れに反応してエンジンの回転数が上昇すれば最大エンジ
ン出力はもっと上にあり、燃料を微小量だけ増加しても
回転数が上昇しない時や、回転数が逆に低下する時は、
現エンジン出力ＰＳｎｅｗが既に最大であると判断す
る。

【００２４】ステップＳ１４では、現エンジン出力ＰＳ
ｎｅｗの状態を判定し、これが最大エンジン出力ＰＳｍ
ａｘに等しければ、ステップＳ１５に移行し、現在のエ
ンジン出力特性を把握するため仮の出力係数Ｆｄを求
め、現エンジン出力ＰＳｎｅｗが最大エンジン出力ＰＳ
ｍａｘに等しくない時はステップＳ１８に移行する。

【００２５】出力係数とは、エンジンの劣化具合などを
見る目安となるもので、所定の耐久時間、例えば５万時
間運転した後のエンジン出力、いわゆる許容出力に対す
る比率として表される。例えば、現時点で求めた最大エ
ンジン出力ＰＳｍａｘが３５ＰＳ（２，０００ｒｐｍ
時）であって、許容出力が３０ＰＳ（２，０００ｒｐｍ
時）であれば、この時の仮の出力係数Ｆｄは、Ｆｄ＝３
５／３０＝１．１７である。

【００２６】ステップＳ１６では、この仮の出力係数Ｆ
ｄと、前回の演算時に求めた出力係数Ｆとを比較し、Ｆ
＞ＦｄあるいはＦ＝０（Ｆ＝０は、最初の運転時）であ
れば、ステップＳ１７に移行し、今回求めた仮の出力係
数Ｆｄを新しい出力係数Ｆとして更新登録し、Ｆ≦Ｆ
ｄ、且つＦ≠０の時にはステップＳ１８に移行する。

【００２７】ステップＳ１８においては、このようにし
て求めた出力係数Ｆを判定し、Ｆの値が１未満であっ
て、しかも０でない場合は、現時点におけるエンジン１
の出力が許容出力より小さくなっており、原因として何
らかの異常が発生していることを示唆しているので、ス
テップＳ１９に移行してエンジン出力が不足する異常が
発生しているとの警報を発し、管理者に点検を促す。

【００２８】さらに、出力係数Ｆが１未満であってしか
も０でない場合、あるいは１以上の場合、すなわち、Ｆ
≠０の時には、今までに最大エンジン出力ＰＳｍａｘで
運転した可能性があり、最大エンジン出力ＰＳｍａｘで
無闇に運転すると、圧縮機２の要求出力が最大エンジン
出力を越えてエンジン１がエンストする危険がある。

【００２９】このため、ステップＳ２０に移行して現時
点におけるエンジン出力が最大かどうか判定する。出力
係数Ｆが仮の出力係数Ｆｄと等しい時には、現在最大エ
ンジン出力で運転している事を意味しているため、ステ
ップＳ２１に移行し、冷媒の循環量を規制する、いわゆ
る冷媒負荷制御を行って、圧縮機２の要求出力が最大エ
ンジン出力ＰＳｍａｘを越えないようにする。

【００３０】冷媒の循環量を減らす最も簡便な方法は、
膨張弁６の開度を多少絞る方法であり、これにより圧縮
機２からエンジン１への要求出力を減らすことができ
る。

【００３１】例えば、出力係数ＦがＦ＝１．１７（２，
０００ｒｐｍ時）であれば、このエンジン１が出せる出
力はＦ×許容出力＝１．１７×３０ＰＳ（２，０００ｒ
ｐｍ時）＝３５ＰＳである。この時、現エンジン出力Ｐ
Ｓｎｅｗ＝３５ＰＳ（２，０００ｒｐｍ時）であれば、
Ｆｄ＝３５／３０＝１．１７＝Ｆ≠０であり、エンジン
１が現在最大エンジン出力で運転していることを意味
し、これ以上は冷媒を流すことができないので、冷媒循
環量を多少絞り、エンジン出力に多少の余裕を与えるべ
き状態である。

【００３２】また、他の例として、出力係数ＦがＦ＝
１．２（２，０００ｒｐｍ時）であれば、このエンジン
１が出せる出力はＦ×許容出力＝１．２×３０ＰＳ
（２，０００ｒｐｍ時）＝３６ＰＳである。この時、現
エンジン出力ＰＳｎｅｗ＝３５ＰＳ（２，０００ｒｐｍ
時）であると、Ｆｄ＝３５／３０＝１．１７≠Ｆであ
り、エンジン１が現在最大エンジン出力にまだ多少の余
裕があり、膨張弁６を絞るなどして冷媒循環量を抑えて
いる場合には、絞り量を減らせば能力が向上する。

【００３３】このように、本発明によれば、エンジン１
の製造時のバラツキや経時変化による性能の劣化を、運
転時に監視することにより、エンジン出力を最大限に利
用することが可能であり、過負荷条件やスイッチ投入直
後のクールダウン特性（室温を設定温度まで素早く冷や
す特性）などの能力が向上する。

【００３４】なお、前記運転制御におけるステップＳ３
の判定でエンスト中であると判定された時には、ステッ
プＳ６・Ｓ７でエンジンを起動させる所定のシーケンス
制御を行ない、ステップＳ８で出力係数Ｆを判定する。

【００３５】この判定で、Ｆ≠０であればステップＳ９
に移行し、前回の運転時に求めた出力係数Ｆから所定の
小さな数、例えば０．０５を減じた値を、新しい出力係
数Ｆとして更新登録し、Ｆ＝０であればステップＳ１０
に移行して新出力係数Ｆを、例えば１．３と新規に定
め、続いてステップＳ１１に移行するようになってお
り、例えエンストを起こした時にも、現エンジン出力Ｐ
Ｓｎｅｗと最大エンジン出力ＰＳｍａｘとの比較を行っ
て、エンジン出力が最大限利用できるようになってい
る。

【００３６】なお、本発明は冷房運転を例に挙げて説明
したが、四方弁３を暖房運転モードに切り換えて行う暖
房運転の時にも、同様に制御することが可能である。

【００３７】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、エンジン
によって駆動される圧縮機から吐出した冷媒を、室内熱
交換器と室外熱交換器との間で循環させて冷暖房などを
行うエンジン駆動式空気調和機の運転制御方法であっ
て、運転時の現エンジン出力と、出力可能な最大エンジ
ン出力とを比較し、両出力が等しい時、冷媒循環量を絞
ってエンジンへの圧縮機からの要求出力を減じ、エンジ
ン出力を僅かに低下させて運転するエンジン駆動式空気
調和機の運転制御方法であるので、

【００３９】エンジンには使用範囲を制限する許容出力
を設けず、最大出力寸前の出力まで使用が可能であり、
したがって、過負荷と判定して快適な空調ができなくな
ると云ったケースが顕著に減少するばかりか、圧縮機を
駆動するエンジンが軸動力の不足によってエンストする
と云ったことも起きない。

【００４０】また、エンジンによって駆動される圧縮機
から吐出した冷媒を、室内熱交換器と室外熱交換器との
間で循環させて冷暖房などを行うエンジン駆動式空気調
和機の運転制御方法であって、運転時の現エンジン出力
と、出力可能な最大エンジン出力とを比較し、両出力が
等しい時、現エンジン出力の、予め設定した許容エンジ
ン出力に対する比を求め、これが１未満の時に警報を出
力するエンジン駆動式空気調和機の運転制御方法である
ので、

【００４１】エンジン出力が大幅に低下して運転不能に
陥る前に修理を促すことが可能であり、管理が容易にな
ると云った利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法で運転する空気調和機の説明
図である。

【図２】本発明の運転制御方法の説明図である。

【図３】従来の空気調和機の説明図である。

【図４】エンジン特性の説明図である。

【符号の説明】

１エンジン２圧縮機３四方弁４室外熱交換器５レシーバタンク６膨張弁７室内熱交換器８アキュームレータ９膨張弁１０燃料調整弁１１・１２圧力センサ１３・１４・１５・１６・１７・１８温度センサ１９回転センサ２１制御器１００・２００空気調和機Ａ・Ｂ・Ｃ室内機Ｕ１室外ユニットＵ２室内ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンによって駆動される圧縮機から
吐出した冷媒を、室内熱交換器と室外熱交換器との間で
循環させて冷暖房などを行うエンジン駆動式空気調和機
の運転制御方法であって、運転時の現エンジン出力と、
出力可能な最大エンジン出力とを比較し、両出力が等し
い時、冷媒循環量を絞ってエンジンへの圧縮機からの要
求出力を減じ、エンジン出力を僅かに低下させて運転す
ることを特徴とするエンジン駆動式空気調和機の運転制
御方法。
【請求項２】エンジンによって駆動される圧縮機から
吐出した冷媒を、室内熱交換器と室外熱交換器との間で
循環させて冷暖房などを行うエンジン駆動式空気調和機
の運転制御方法であって、運転時の現エンジン出力と、
出力可能な最大エンジン出力とを比較し、両出力が等し
い時、現エンジン出力の、予め設定した許容エンジン出
力に対する比を求め、これが１未満の時に警報を出力す
ることを特徴とするエンジン駆動式空気調和機の運転制
御方法。