JPH06146987A

JPH06146987A - エンジン駆動空調制御方法

Info

Publication number: JPH06146987A
Application number: JP31617592A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Idei; 伸浩出射; Yutaka Suzuki; 裕鈴木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン駆動のヒートポンプによる空調装置
の燃料消費を節減し得る制御方法を提供する。【構成】熱源機１０のエンジン１は、圧縮部２を駆動
して熱操作部３により熱操作流体を、熱交換器５と室内
機８０の熱交換器８１とに熱交換を行わせる。制御部７
は、各検出器Ｓ１〜Ｓ１２の各検出信号と設定操作部６
・８３の各設定信号にもとづいて算定した算定回転数に
より、エンジン１を運転制御する。通常の運転制御は、
室温変化に迅速に対応させてエンジン１を回転しながら
所要の冷暖房を熱交換器８１で行う。節約モードの回転
数として、例えば、中位の比較的能率のよい回転数を、
また、節約モードで動作する期間として、例えば、中間
気温時期などの期間を設定しておく。算定回転数が節約
モードの回転数を超えたときは、節約モードの回転数に
抑えて運転する。中間気温時期では迅速な対応は、さほ
ど必要ないので、高速運転を抑えた分だけ、燃料消費を
節減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ヒートポンプ装置な
どを内燃機関、つまり、エンジンで駆動する空調装置の
運転制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置として、エンジンを動力源
とするヒートポンプ装置により室内に配置した空調装置
により冷房または暖房を行うとともに、前記室内の温
度、冷房または暖房のための目標温度などにより、エン
ジン回転数を演算してエンジンの運転を制御するように
したエンジン駆動ヒートポンプ空調装置がある。

【０００３】こうしたエンジン駆動ヒートポンプ空調装
置は、一般に、図５のように、エンジン１を動力源とし
て冷房または暖房のための熱源を得る熱源機１０からの
熱源を室内に配置した空調用の室内機８０に与えて冷房
または暖房を行うように連結した構成になっており、熱
源機１０は、一般に、室外に配置するため、室外機とも
言っているが、室内に配置する場合もある。

【０００４】こうした構成のエンジン駆動ヒートポンプ
空調装置１００において、複数の室内機を連結構成する
ものでは、図６のように、１つの熱源機１０から複数の
室内機８０Ａ・８０Ｂ・８０Ｃ……８０Ｎに熱源を供給
するように構成してある。

【０００５】図５・図６において、太線で示す回路部分
は、熱源を得るための熱操作流体、例えば、冷媒の管路
であり、細線で示す回路部分は、電気的な検出信号・制
御信号などのための電路である。

【０００６】図５において、エンジン１は、圧縮部２、
例えば、電動コンプレッサを駆動して、熱源を得るため
の熱操作流体、例えば、フロンＲ２２などの冷媒を加圧
して熱操作部３に与える。熱操作部３は、熱操作流体に
よって冷房または暖房に必要な所要の熱操作を行い、熱
操作を終えて低圧化した熱操作流体を再び圧縮部２に与
える。

【０００７】熱操作部３は、加圧した熱操作流体を放熱
用熱交換器Ｘ（凝縮器）（図示せず）に送り、放熱して
凝縮し、その後、熱操作流体を吸熱用熱交換器Ｙ（蒸発
器）（図示せず）に送り、吸熱して蒸発させた後に回収
するように熱操作流体の循環操作を行う部分である。

【０００８】管路切換部４は、室内機８０に冷房動作を
行わせる場合には、室内機８０側の熱交換器８１を上記
の吸熱用熱交換器Ｙとして動作するように接続するとと
もに、熱源機１０側の熱交換器５を上記の放熱用熱交換
器Ｘとして動作するように各管路を接続し、また、室内
機８０を暖房動作を行わせる場合には、熱源機１０側の
熱交換器５を吸熱用熱交換器Ｙとして動作するように接
続するとともに、室内機８０側の熱交換器８１を放熱用
熱交換器Ｘとして動作するように各管路を接続する部分
であり、例えば、四方弁などの切換弁を電動動作する管
路切換機構である。

【０００９】熱交換器５は、熱操作流体を流通する蛇行
管に冷却フィンを付設したものに、送風機構による外気
の送風を与えて、外気に放熱または吸熱を行うようにし
た熱交換器である。

【００１０】熱交換器８１は、熱交換器５と同様の構成
のものであって、送風機構により室内空気の還流を与え
て、冷房時には室内空気から吸熱し、暖房時には室内空
気に放熱するようにした熱交換器である。

【００１１】冷房または暖房のための熱源能力は、エン
ジン１の回転数（往復行程によるエンジンの場合にはク
ランク軸の回転数を指す）、つまり、エンジン回転数に
よって定まる。

【００１２】このため、熱源機１０側では、熱源機１０
側の熱操作流体の各部の温度・圧力の検出値と、設定操
作部６から設定した各設定値とを制御部７に与えるとと
もに、室内機８０側からの室内温度と、設定操作部８３
から制御部８２に設定した冷房または暖房の制御目標と
する設定温度の設定値などを制御部７に送り、これらの
各値により制御部７の演算処理機能によって、所要のエ
ンジン回転数を演算し、この演算した回転数で運転する
ための制御信号を、制御部７からエンジン１の所要箇所
に与えて制御する。また、この制御に特定の条件を加え
るための設定信号を設定操作部６から制御部７に与え
て、所要の制限運転などを行っている。

【００１３】また、室外機８０側では、操作部からの冷
房または暖房の目的とする設定温度にもとづいて、制御
部８２により、室内空気を還流する送風器（図示せず）
の運転制御や熱交換器８１を通る熱操作流体の流量制御
弁（図示せず）などを制御するようになっている。

【００１４】上記のようなエンジン駆動ヒートポンプ空
調装置１００の室内機８０を、図５のように、複数の室
内機８０Ａ・８０Ｂ・８０Ｃ……８０Ｎにした構成のも
のにおいて、各室内機８０Ａ・８０Ｂ・８０Ｃ……８０
Ｎの配置状況と各室容積に対応する必要熱容量など表に
して記憶しておき、この表と、各室の室温などにもとづ
いて所要のエンジン回転数を演算して制御する構成のも
のが特開平３−２８６９４５などにより開示されてい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなエンジン
駆動ヒートポンプ空調装置１００において、燃料節減は
最大の関心事であり、何らかの面で少しでも無駄な燃料
消費を節減し得る装置の提供が期待されているという課
題がある。

【００１６】また、例えば、空調を行っている事務所
で、空調装置の運転にかかる費用、つまり、冷熱費を計
画的に管理している場合には、燃料消費を節減して冷熱
費を少なく抑えたいという課題がある。

【００１７】また、一般に、各季節の境目などの中間気
温時期に、暖房または冷房の行き過ぎを行いがちであ
り、こうした時期における節減を簡便におこない得る装
置の提供が期待されているというという課題がある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
なエンジンを動力源とするヒートポンプ装置の熱源によ
って室内に配置した空調装置に冷房または暖房を行わせ
るとともに、室内の温度、冷房または暖房のための目標
温度などによって演算した回転数によりエンジンの運転
を定常制御するエンジン駆動空調装置の制御において、
エンジンの最高回転数よりも少ない所定の回転数を節約
回転数とする節約モードを設定し、節約モードによる運
転時は、演算による回転数が節約回転数を超えたとき
は、節約回転数によりエンジンを運転する節約運転を行
う第１の制御方法と、この第１の制御方法に加えて、節
約モードで運転する期間を予め設定しておき、この期間
のみ節約モードを選択して節約運転を行う第２の制御方
法とを提供することにより、上記の課題を解決し得るよ
うにしたものである。

【００１９】

【作用】各室の人の出入りによって出入口のドアが開く
と、外気温度によって、室内の温度検出器の検出値が一
時的に急激に下がるため、演算上のエンジン回転数は、
一般に、エンジンは一時的に高回転数になってしまい、
燃料消費量は一時的ではあるが急激に大幅に増加するこ
とになる。

【００２０】そこで、冷熱費を抑えたい場合などには、
第１の方法による節約モードに設定しておくと、演算が
最高回転数になった場合でも、中位の回転数に押えて、
燃料消費を中位に押えることになるので、燃料節減が行
えるように作用する。

【００２１】また、第２の方法では、例えば、上記のよ
うな無駄な過冷却運転または過熱運転を行っていること
が多い中間気温期間を予め設定してあるので、当該期間
になると自動的に節約モードを選択して運転するので、
運転操作者による節約モードの設定し忘れによる燃料損
失を節約し得るように作用する。

【００２２】

【実施例】以下、図１〜図４により実施例を説明する。
図１〜図４において、図５における各符号と同一の符号
の箇所は、図５により説明した機能と同一の機能をもつ
部分である。

【００２３】図１において、熱源機１０側に設けた各検
出部のうち、温度検出器Ｓ１は室外の気温の温度値を検
出し、温度検出器Ｓ２は熱交換器５の所要部分の温度、
例えば、熱操作流体の入口と出口の各温度値を検出し、
温度検出器Ｓ３は圧縮部２の所要部分の温度、例えば、
熱操作流体の入口と出口の各温度値を検出し、圧力検出
器Ｓ４は圧縮部２の所要部分の圧力、例えば、熱操作流
体の入口と出口の各圧力値を検出し、温度検出器Ｓ５は
エンジン１の所要部分の温度、例えば、冷却用水の温度
値を検出し、回転検出Ｓ６はエンジン１の現在回転数
を、例えば、クランク軸回転数またはイグニッションパ
ルス数によって検出する。

【００２４】室内機８０に設けた各検出部のうち、温度
検出器Ｓ１１は室内機８０が設置してある室内の気温の
温度値を検出し、温度検出器Ｓ１２は熱交換器８１の所
要部分の温度、例えば、熱操作流体の入口と出口の各温
度値を検出して、制御部８２に与える。

【００２５】設定操作部８３によって設定した室内温度
の制御目標値の信号は、制御部８２を介して制御部７に
与え、また、「節約モード」による節約運転の設定など
は設定操作部６で設定して制御部７に与えて、作業メモ
リ７４に記憶する。

【００２６】制御部７は、図２のようなマイクロコンピ
ュータによる制御処理部（この発明において、ＣＰＵと
いう）７０で構成してあり、入出力ポート７１から取り
込んだ各検出信号・各設定信号などのデータを作業メモ
リ７３に記憶するとともに、計時回路７４、例えば、カ
レンダー用ＩＣなどによって年・月・日・時間など計時
データを得るようにし、これらの各データにもとづい
て、処理メモリ７２に記憶してある制御処理フローのプ
ログラムにより、所要の演算処理を行って得られる各制
御信号を入出力ポート７１から出力し、また、各データ
の内容と動作状態などを表示部７５に表示するように構
成してある。

【００２７】定常運転におけるエンジン回転数Ｎは、室
内機８０の熱交換器８１の温度値、つまり、温度検出器
Ｓ１２で検出した温度値Ｔ１と圧縮部２の熱操作流体の
出口側圧力値Ｐ１とが目標値になるように、温度検出器
Ｓ３による圧縮部２の熱操作流体の出口側温度値Ｔ２と
開弁度検出器Ｓ６による燃料弁の開度値Ｖ１と制御対象
とする回転制御信号Ｃ１を制御部７からエンジン１に与
えることを、例えば、ファジー制御により制御してい
る。

【００２８】ファジー制御における制御値の決定は、前
件部１を圧縮部２の熱操作流体の出口側温度値Ｔ２、前
件部２を燃料弁の開度値Ｖ１、後件部を、例えば、−３
から＋３までのステップ値で定義して、温度値Ｔ２と開
度値Ｖ１とを対応させたファジールール表にもとづいて
ファジー演算を行うことにより制御している。

【００２９】図６のように、複数の室内機を連結構成す
る場合には、各室内機の温度検出器Ｓ１２で検出した温
度値Ｔ１の総平均温度値を用いて演算処理し、約８秒ご
とに演算結果を出して、エンジン回転数を制御してい
る。

【００３０】厳寒期や酷暑期における冷暖房効果を迅速
にするために、一般に、温度検出器Ｓ１１は、なるべく
僅かな気温変化に敏感に動作する場所に設けるととも
に、ある程度以上の温度、例えば、温度検出器Ｓ１１の
検出温度と設定温度との差が３°Ｃ以上の温度変化があ
ったときは、エンジン回転数Ｎを一時的に最高回転数Ｎ
ｍにして運転することにより、室温が迅速に復旧するよ
うに運転を制御している。

【００３１】この発明は、上記のように、エンジン１を
動力源とするヒートポンプ装置の熱源、つまり、熱源機
１０の熱操作流体による熱源によって、室内に配置した
室内機８０、つまり、空調装置に冷房または暖房を行わ
せるとともに、温度検出器Ｓ１１で検出した室内の温
度、温度検出器Ｓ１で検出した室外の気温、設定操作部
８３で設定した冷房または暖房のための目標温度などに
よって演算した回転数によりエンジン１の運転を定常制
御するエンジン駆動空調装置１００の制御において、こ
うした定常制御のための制御処理を行うとともに、図３
のような制御処理フローによって、エンジンの最高回転
数よりも少ない中位の一定した回転数を節約回転数とす
る節約モードを設定し、この節約モードによる運転時
は、演算による回転数が節約回転数を超えたときは、節
約回転数によりエンジンを運転する節約運転を行うよう
にした第１の制御方法と、さらに、図４のような制御処
理フローにより、上記の第１の制御方法に加えて、節約
モードで運転する時期を予め設定しておき、制御部７に
設けた計時回路７４の日付など、つまり、月・日または
月・日・時間が、設定した時期に該当しているとき、ま
たは、その月・日であって所定の時間、例えば、日中の
時間に該当しているとき（この発明において、期間と略
す）のみ節約モードを選択して節約運転を行う第２の制
御方法とを施して制御するようにしたものである。

【００３２】ここで、上記の期間として設定する期間
は、例えば、３月１５日から６月１５日まで、および、
９月１５日から１１月１５日までの中間気温時期に設定
しておくようにする。

【００３３】そして、これらの方法による制御処理フロ
ーは、具体的に、上記の定常制御を行うための〔制御メ
インルーチン〕に付設した〔回転数制御サブルーチン〕
として構成したものである。

【００３４】〔第１の方法による制御処理〕まず、第１
の方法による制御処理を行うための〔回転数制御サブル
ーチン〕、つまり、図３の制御処理フローについて説明
する。

【００３５】◆ステップＳＰ１では、各設定信号により
得られる設定データを取り込んで、次のステップＳＰ２
に移行する。

【００３６】◆ステップＳＰ２では、各検出信号により
得られている検出値データを取込んで、次のステップＳ
Ｐ３に移行する。

【００３７】◆ステップＳＰ３では、取り込んだ各設定
データと各検出値データとにもとづいて、定常制御にお
いて必要とするエンジン回転数Ｎを、例えば、上記のフ
ァジー制御のための演算により算出した後、次のステッ
プ４に移行する。なお、「算定回転数」の算定値は、エ
ンジンの最高回転数を最高限度として算定するようにし
てある。

【００３８】◆ステップＳＰ４では、設定データが、
「節約モード」の運転指示になっているか否かを判別し
て、「節約モード」になっているときは、次のステップ
ＳＰ５に移行し、「節約モード」になっていないとき
は、ステップＳＰ１１に移行する。

【００３９】◆ステップＳＰ５では、「節約モード」時
の上限回転数として、予め処理メモリ７２に記憶してあ
る「節約回転数」のデータを取り込んで、次のステップ
ＳＰ６に移行する。この「節約回転数」は、定常制御に
おける最高回転数よりも少ない中位の回転数で、負荷に
対して比較的燃料効率の良い回転数を選んで設定してあ
る。

【００４０】◆ステップＳＰ６では、ステップＳＰ２で
算定した「算定回転数」と「節約回転数」とを比較し
て、算定回転数が節約回転数以下の値になっているか否
かを判別し、節約回転数以下であるときは、ステップＳ
Ｐ１１に移行し、節約回転数以下になっていないとき、
つまり、「節約回転数」を超えているときは、次のステ
ップＳＰ７に移行する。

【００４１】◆ステップＳＰ７では、「節約回転数」を
選択して、当該回転数によりエンジン１を運転するため
の〔制御メインルーチン〕の目的とするステップ部分に
移行する。

【００４２】◆ステップＳＰ１１では、ステップＳＰ３
で算定した「算定回転数」を選択して、当該回転数によ
りエンジン１を運転するための〔制御メインルーチン〕
の目的とするステップ部分に移行する。

【００４３】〔第２の方法による制御処理〕次に、第２
の方法による制御処理を行うための〔回転数制御サブル
ーチン〕、つまり、図４の制御処理フローについて説明
する。この制御処理フローは、本来は、「節約モード」
の運転を行う期間を設定して制御することを対象とした
ものである。

【００４４】◆ステップＳＰ１・ステップＳＰ２・ステ
ップＳＰ３では、上記の第１の方法におけるステップＳ
Ｐ１・ステップＳＰ２・ステップＳＰ３と同様の処理を
行い、ステップＳＰ４に移行する。

【００４５】◆ステップＳＰ４では、ＣＰＵ７０の計時
回路７４で計時されている日付、つまり、「月日デー
タ」を取り込んで、次のステップＳＰ５に移行する。

【００４６】◆ステップＳＰ５では、「月日データ」
が、予め処理メモリ７２に記憶してある「節約期間」デ
ータ内の月日になっているか否かを判別し、「節約期
間」の月日になっているときは、次のステップＳＰ６に
移行し、「節約期間」の月・日または月・日・時間にな
っていないときは、ステップＳＰ１１に移行する。

【００４７】◆ステップＳＰ６では、「算定回転数」が
「節約回転数」以下か否かを判別し、「節約回転数」以
下のときにはステップＳＰ１１に移行し、「節約回転
数」を超えているときには、次のステップＳＰ７に移行
する。

【００４８】◆ステップＳＰ７では、第１の方法におけ
る「節約モード」の「節約回転数」を選択して、当該回
転数によりエンジン１を運転するための〔制御メインル
ーチン〕の目的とするステップ部分に移行する。

【００４９】◆ステップＳＰ１１では、ステップＳＰ３
で算定した「算定回転数」を選択して、当該回転数によ
りエンジンを運転するための〔制御メインルーチン〕の
目的とするステップ部分に移行する。

【００５０】〔変形実施〕この発明は次のように変形し
て実施することができる。

【００５１】（１）第１の方法の実施例における「節約
モード」の設定部分に代えて、第２の方法の実施例にお
ける「節約期間」を設定するように構成する。

【００５２】（２）第２の方法の実施例における「節約
期間」を処理メモリに記憶するのに代えて、この記憶
を、設定操作部６から作業メモリ７３に記憶するように
し、必要に応じて、「節約期間」を変更できるように構
成する。

【００５３】（３）第１の方法における「節約モード」
の設定する操作を、設定操作部６に設けたエンジン１の
動作条件を設定するためのスイッチ群のうちの２つのス
イッチを同時に操作することにより、この操作によって
得られる信号をＣＰＵ７０で判別して「節約モード」の
設定を行えるように構成する。この構成によれば、「節
約モード」設定用のスイッチを設ける必要がなくなり、
……操作面を小さくして構成できるほか、既設の装置
を、そのまま用いて、ＣＰＵ７０の処理メモリ７２を、
第１の方法による制御処理フローのプログラムを記憶し
たメモリに差し替えるだけで、この発明を実施し得るこ
とになる。

【００５４】

【発明の効果】この発明によれば、以上のように、厳寒
期や酷暑期に迅速な冷暖房効果をえるためには、各室の
人の出入りによる室内の温度検出器の検出値に迅速に対
応するエンジン回転数の制御を行う必要があり、この対
応時に、一時的に、エンジンを最高回転数にするように
構成してあるものでも、第１の方法による節約モードに
設定しておくと、常に、中位の回転数以上にならないよ
うに抑えて、運転されるので、相当量の燃料節減が行
え、冷熱費を抑えることができるという特長がある。

【００５５】また、第２の方法では、「節約モード」運
転を行いたい期間を予め記憶して制御しているので、当
該期間になると自動的に節約モードで運転するので、運
転操作者が「節約モード」を設定し忘れても、燃料の無
駄な消費を未然に防止し得るなどの特長がある。

【図面の簡単な説明】

図１〜図４はこの発明の実施例を、また、図５・図６は
従来技術を示し、各図の内容は次のとおりである。

【図１】全体ブロック構成図

【図２】要部ブロック構成図

【図３】制御処理フローチャート

【図４】制御処理フローチャート

【図５】全体ブロック構成図

【図６】総合ブロック構成略図

【符号の説明】

１エンジン２圧縮部３熱操作部４管路切換部５熱交換器６設定操作部７制御部１０熱源機７０ＣＰＵ７１入出力ポート７２処理メモリ７３作業メモリ７４計時回路７５表示部８０室内機８０Ａ室内機８０Ｂ室内機８０Ｃ室内機８０Ｎ室内機８１熱交換器８２制御部８２Ａ制御部８２Ｂ制御部８２Ｃ制御部８２Ｎ制御部８３設定操作部Ｃ１回転制御信号Ｓ１温度検出器Ｓ２温度検出器Ｓ３温度検出器Ｓ４圧力検出器Ｓ５温度検出器Ｓ６回転検出器Ｓ１１温度検出器Ｓ１２温度検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンを動力源とするヒートポンプ装
置によって室内に配置した空調装置に冷房または暖房を
行わせるとともに、前記室内の温度、冷房または暖房の
ための目標温度などによって演算した回転数により前記
エンジンの運転を定常制御するエンジン駆動空調装置の
制御において、前記エンジンの最高回転数よりも少ない所定の回転数を
節約回転数とする節約モードを設定し、前記節約モードによる運転時は、前記演算による回転数
が前記節約回転数を超えたときは、前記節約回転数によ
り前記エンジンを運転する節約運転を行うことを特徴と
する制御方法。
【請求項２】エンジンを動力源とするヒートポンプ装
置によって室内に配置した空調装置に冷房または暖房を
行わせるとともに、前記室内の温度、冷房または暖房の
ための目標温度などによって演算した回転数により前記
エンジンの運転を定常制御するエンジン駆動空調装置の
制御において、前記エンジンの最高回転数よりも少ない所定の回転数を
節約回転数とする節約モードを設定し、前記節約モードによる運転時は、前記演算による回転数
が前記節約回転数を超えたときは、前記節約回転数を選
択し、前記節約モードで運転する期間を予め設定しておき、前記期間のみ前記節約モードを選択して節約運転を行う
ことを特徴とする制御方法。