JPH10259775A - 内燃機関とその内燃機関を用いた空気調和機 - Google Patents

内燃機関とその内燃機関を用いた空気調和機

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JPH10259775A
JPH10259775A JP9065044A JP6504497A JPH10259775A JP H10259775 A JPH10259775 A JP H10259775A JP 9065044 A JP9065044 A JP 9065044A JP 6504497 A JP6504497 A JP 6504497A JP H10259775 A JPH10259775 A JP H10259775A
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starter motor
internal combustion
combustion engine
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Yuji Kamoda
祐二 鴨田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡易な構成を採りながら、スタータモ
ータの異常負荷を的確に判定できるようにした内燃機関
とその内燃機関を用いた空気調和機を提供する。 【解決手段】 室外側ECU61は、電源ケーブル79
のA,B間の電圧降下量Vdが過負荷判定閾値Vthを所
定時間taに亘って上回った場合、マグネットスイッチ
71とスタータリレー83とを共にOFF状態にした
後、警報を出力する。これにより、スタータモータ77
への電力の供給が直ちに停止され、整流器75等の破損
が未然に防止される。また、ユーザは、警報の出力によ
って不具合が生じたことを認識し、保守・点検を速やか
に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関とその内
燃機関を用いた空気調和機に係り、詳しくは、比較的簡
易な構成を採りながら、スタータモータの異常負荷を的
確に判定する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パッケージエアコン等に用いられ
る大型空気調和機では、内燃機関であるガスエンジン
(以下、単にエンジンと記す)をコンプレッサの駆動源
とした、ガスヒートポンプ型が採用されることが多くな
っている。
【0003】ガスヒートポンプ型空気調和機では、エン
ジンにより圧縮機を駆動して冷媒を圧縮・循環させ、四
方弁の切換えにより冷暖房を行う他、エンジンの冷却水
や排気ガスの熱エネルギーが暖房に利用できるため、外
気温が零度以下になるような厳冬期等にも十分な暖房が
可能となる。エンジンとしては、一般に自動車用4サイ
クルエンジンが流用されており、その始動には直流12
Vで駆動されるスタータモータが用いられている。した
がって、室外ユニット内には、空気調和機の主電源(三
相交流200V等)を直流12Vに変圧・整流するべ
く、トランスと整流器等からなる電源装置が配設されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したガスヒートポ
ンプ型空気調和機では、圧縮機内でのピストンの固着や
エンジンの焼き付き等により、スタータモータの負荷が
異常に大きくなることがある。この状態でスタータモー
タに電流を供給し続けた場合、整流器の破損やブレーカ
の作動等の不具合が生じるため、直ちに主電源の供給を
停止させる必要がある。そこで、従来は主電源(一次
側)の電流値を検出するカレントセンサを設け、その検
出結果に基づき、主電源供給回路に設けられたマグネッ
トスイッチを切断するようにしていた。
【0005】ところが、このような構成を採った場合、
カレントセンサが比較的高価な部品であることから、空
気調和機の製造コストが上昇することが避けられなかっ
た。また、カレントセンサを用いても、スタータモータ
に流れる電流(二次側)を直接検出するものではないた
め、いわゆる予測制御を行わざるを得ず、整流器保護等
の観点からも改善が望まれていた。
【0006】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
比較的簡易な構成を採りながら、スタータモータの異常
負荷を的確に判定できるようにした内燃機関とその内燃
機関を用いた空気調和機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明では、始動用のスタータモータと、
このスタータモータに電力を供給する電源ケーブルとを
有する内燃機関であって、前記電源ケーブルの二位置間
における電圧降下量を検出する電圧降下量検出手段と、
この電圧降下量検出手段の検出結果に基づき、前記スタ
ータモータに異常負荷が生じているか否かを判定する異
常負荷判定手段と、この異常負荷判定手段が前記スター
タモータに異常負荷が生じていると判定した場合、当該
スタータモータへの電力の供給を停止する電力供給停止
手段とを備えたものを提案する。
【0008】この発明では、電源ケーブルの単位長さあ
たりの抵抗値と二位置間の距離とから、異常負荷に対応
する電圧降下量(異常負荷判定閾値)を予め算出してお
き、始動時における電圧降下量が異常負荷判定閾値を超
えた場合には、異常負荷判定手段がスタータモータに異
常負荷が生じていると判定し、電力供給停止手段が主電
源の供給を停止させる。
【0009】また、請求項2の発明では、始動用のスタ
ータモータと、このスタータモータに電力を供給する電
源ケーブルとを有する内燃機関であって、前記電源ケー
ブルの二位置間における電圧降下量を検出する電圧降下
量検出手段と、この電圧降下量検出手段により検出され
た電圧降下量が所定時間に亘って所定値を超えたことを
もって、前記スタータモータに異常負荷が生じているか
否かを判定する異常負荷判定手段と、この異常負荷判定
手段が前記スタータモータに異常負荷が生じていると判
定した場合、当該スタータモータへの電力の供給を停止
する電力供給停止手段とを備えたものを提案する。
【0010】この発明では、始動時における電圧降下量
が異常負荷判定閾値を超えても、その状態が所定時間に
亘って続いた場合にのみ、異常負荷判定手段がスタータ
モータに異常負荷が生じていると判定し、電力供給停止
手段が主電源の供給を停止させ、始動直後の過電流の影
響を排除する。
【0011】また、請求項3の発明では、請求項1また
は2記載の内燃機関を圧縮機の駆動源とした空気調和機
を提供する。
【0012】この発明によれば、カレントセンサが不要
になることで製造コストの低減が実現する他、圧縮機や
内燃機関の故障によりスタータモータの負荷が異常に大
きくなっても、電源装置の整流器が破損する等の不具合
が起こりにくくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。
【0014】図1はガスヒートポンプ型空気調和機の概
略構成図であり、同図中には、実線で冷媒回路を示し、
一点鎖線で電気回路を示してある。本実施形態の空気調
和機は、いわゆるマルチタイプパッケージエアコンであ
り、複数の室内ユニット1と一つの室外ユニット3とか
ら構成されている。室内ユニット1側には、分流器5が
付設された室内熱交換器7、電動ファン9、電動膨張弁
11等が設置されている。また、室外ユニット3側に
は、圧縮機13、電磁式の四方弁15、分流器17が付
設された室外熱交換器19、電動ファン21、アキュム
レータ23等が設置されている。冷媒回路を構成する機
器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配
管31〜45により接続されている。図中、25はガス
エンジンであり、フレキシブルカップリング27を介し
て、圧縮機13を駆動する。
【0015】室内ユニット1内には、電動ファン9や電
動膨張弁11を駆動する室内側コントロールユニット
(以下、ECUと記す)51が設置されている。室内側
ECU51は、CPUを始め、入出力インタフェースや
ROM,RAM,タイマカウンタ等から構成されてお
り、その入力インタフェースには、室温Trを検出する
室温センサ53と、室内熱交換器7の入口側および出口
側の冷媒温度Tfi,Tfoを検出する第1,第2冷媒温セ
ンサ55,57等が接続している。
【0016】一方、室外ユニット3の内部には、四方弁
15、電動ファン21、ガスエンジン25等を駆動制御
する室外側ECU61が設置されている。室外側ECU
61は、CPUを始め、入出力インタフェースやRO
M,RAM,タイマカウンタ等から構成されており、そ
の入力インタフェースには、圧縮機13の吐出側冷媒圧
力Pdを検出する圧力センサ63、ガスエンジン25の
燃料消費量Qfを検出する燃料流量センサ65、外気温
Taを検出する外気温センサ67等が接続している。ま
た、室外側ECU61は、各室内ユニット1の室内側E
CU51と接続されており、相互に信号の授受を行う。
【0017】図2はガスエンジン25の始動用電気回路
図であり、同図中には、実線で電源回路を示し、一点鎖
線で制御回路を示してある。電源回路には、マグネット
スイッチ(電磁式回路開閉器)71,トランス73,ダ
イオード式の整流器75が介装されており、空気調和機
の主電源(三相交流200V)がスタータ電力(直流1
2V)として降圧・整流された後、スタータモータ77
の電源ケーブル79,81に供給される。
【0018】マグネットスイッチ71は、室外側ECU
61の励磁電流により作動し、主電源回路を開閉する。
また、スタータモータ77は、スタータリレー83によ
り起動されるが、スタータリレー83も室外側ECU6
1の励磁電流により作動する。図中、87〜90は室外
側ECU61内の図示しないドライバに接続した励磁電
源コード、91,92はスタータ起動用電源コードであ
る。
【0019】また、プラス側の電源ケーブル79には
A,Bの二位置に電圧検出コード93,94が接続され
ており、両位置間の電圧が室外側ECU61内の図示し
ない電圧検出回路に供給される。
【0020】次に、冷房運転時における冷媒の流れを説
明する。
【0021】冷媒配管39から圧縮機13に吸引された
ガス冷媒は、断熱圧縮により高温高圧となって圧縮機1
3から吐出され、冷媒配管31、四方弁15、冷媒配管
32を経由して室外熱交換器19に流入する。高温高圧
のガス冷媒は、室外熱交換器19内を通過する間に外気
により冷却され、凝縮することにより液冷媒となった
後、冷媒配管33,34を経由して電動膨張弁11に流
入する。
【0022】液冷媒は、電動膨張弁11で流量を調整さ
れた後、冷媒配管35、分流器5を経由して室内熱交換
器7に流入する。液冷媒は、室内熱交換器7内を通過す
る間に気化してガス冷媒となり、その際の気化潜熱によ
り電動ファン9が送風した室内空気を冷却する。この
際、室内側ECU51は、設定温度Tsと室温Trとの偏
差に基づき電動ファン9の回転数(rpm)を制御すると
共に、室内熱交換器7の入口側冷媒温度Tfiと出口側冷
媒温度Tfoとの偏差が所定値(例えば、0〜1℃)とな
るように電動膨張弁11の開弁量を制御する。
【0023】室内熱交換器7内で気化したガス冷媒は、
冷媒配管36,37、四方弁15、冷媒配管38を経由
してアキュムレータ23に流入し、冷媒配管39から再
び圧縮機13に吸引される。
【0024】以下、図3のフローチャートに基づき、本
実施形態におけるスタータ駆動制御の手順を説明する。
【0025】空気調和機の運転が開始された後、ガスエ
ンジン25の始動(圧縮機13の起動)が必要になる
と、室外側ECU61は、所定の制御インターバルで、
図3に示したスタータ駆動制御を繰り返し実行する。こ
の制御を開始すると、室外側ECU61は、先ず図3の
ステップS1で前述した電圧検出回路等からの運転情報
を読み込んだ後、ステップS3でマグネットスイッチ7
1をON状態(閉)にし、更にステップS5でスタータ
リレー83をON状態にする。これにより、電源ケーブ
ル79,81を介してスタータモータ77にスタータ電
力が供給され、スタータモータ77によりガスエンジン
25および圧縮機13が駆動され始める。
【0026】次に、室外側ECU61は、ステップS7
で電源ケーブル79のA,B間の電圧降下量Vdが所定
の過負荷判定閾値Vth(例えば、0.5V)を上回った
か否かを判定し、この判定がNoであればスタートに戻
ってスタータモータ77への電力の供給を続行する。
尚、周知のように、電圧降下量Vdは、電源ケーブル7
9の単位長さあたりの抵抗値とA,B間の長さとから得
られる導体抵抗Rと、電源ケーブル79を流れる電流I
との積RIである。また、電流Iは、通常時には200
A程度であるが、スタータモータ77のロック時には6
00〜800A程度に上昇する。
【0027】ガスエンジン25や圧縮機13は内部摩擦
等による起動抵抗が大きいため、始動開始時には電源ケ
ーブル79内を大電流が流れ、図4に示したように、電
圧降下量Vdが一時的に過負荷判定閾値Vthを上回るこ
とが多い。この場合、ステップS7の判定がYesとな
り、室外側ECU61は、ステップS9で、初期値0の
タイマスタートフラグFtsが1であるか否かを判定す
る。初回はこの判定がNoとなるため、室外側ECU6
1は、ステップS11で内蔵するタイマtをスタートさ
せた後、ステップS13でタイマスタートフラグFtsを
1とする。
【0028】次回の処理でもステップS7の判定がYes
であれば、今度はステップS9の判定がYesとなるた
め、室外側ECU61は、ステップS15でタイマtの
値が所定の異常負荷判定値ta(例えば、1sec)を超え
たか否かを判定する。そして、この判定がNoであれ
ば、室外側ECU61は、ステップS17でガスエンジ
ン25が始動したか否かを更に判定し、この判定もNo
であればスタートに戻ってスタータモータ77への電力
の供給を続行する。
【0029】一般に、ガスエンジン25は瞬時(例え
ば、50〜100msec)に始動するため、ステップS1
5の判定がYesとなる以前にステップS17の判定がY
esになる。この場合、室外側ECU61は、ステップS
19でスタータリレー83をOFF状態にした後、ステ
ップS21でタイマスタートフラグFtsを0にして制御
を終了する。
【0030】さて、圧縮機13内でのピストンの固着や
ガスエンジン25の焼き付き、スタータモータ77自体
の故障等によりスタータモータ77の過負荷状態が続く
と、図5に示したように、電圧降下量Vdが継続的に過
負荷判定閾値Vthを上回る。すると、タイマtの値が異
常負荷判定値taを超えてステップS15の判定がYes
となるため、室外側ECU61は、ステップS23でマ
グネットスイッチ71とスタータリレー83とを共にO
FF状態にし、ステップS25で警報を出力した後、ス
テップS27でタイマスタートフラグFtsを0にして制
御を終了する。
【0031】これにより、スタータモータ77への電力
の供給が直ちに停止され、整流器75等の破損が未然に
防止される。また、ユーザは、警報の出力によって不具
合が生じたことを認識し、保守・点検を速やかに行うこ
とができる。尚、本実施形態の場合、警報は室内ユニッ
ト1側の図示しない警報ランプを点滅させるが、警報音
を吹鳴させるようにしてもよい。
【0032】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、機器
類の具体的構成や制御の具体的手順等については、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、始動用
のスタータモータと、このスタータモータに電力を供給
する電源ケーブルとを有する内燃機関であって、前記電
源ケーブルの二位置間における電圧降下量を検出する電
圧降下量検出手段と、この電圧降下量検出手段の検出結
果に基づき、前記スタータモータに異常負荷が生じてい
るか否かを判定する異常負荷判定手段と、この異常負荷
判定手段が前記スタータモータに異常負荷が生じている
と判定した場合、当該スタータモータへの電力の供給を
停止する電力供給停止手段とを備えるようにしたため、
始動時における電圧降下量が異常負荷判定閾値を超えた
場合には、異常負荷判定手段がスタータモータに異常負
荷が生じていると判定し、電力供給停止手段が電力の供
給を停止させることで、整流器などの破損を未然に防ぐ
ことができる。
【0034】また、電圧降下量検出手段により検出され
た電圧降下量が所定時間に亘って所定値を超えたことを
もって、前記スタータモータに異常負荷が生じているか
否かを判定するものでは、始動直後の過電流による誤判
定が防止される。
【0035】また、これらの内燃機関を圧縮機の駆動源
とする空気調和機では、カレントセンサが不要になるこ
とで製造コストの低減が実現する他、圧縮機や内燃機関
の故障によりスタータモータの負荷が異常に大きくなっ
ても、電源装置の整流器が破損する等の不具合が起こり
にくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和機の一実施形態を示した
概略構成図である。
【図2】実施形態に係るガスエンジンの始動用電気回路
図である。
【図3】スタータ駆動制御の手順を示すフローチャート
である。
【図4】通常時における電圧降下量を示すタイムチャー
トである。
【図5】異常負荷時における電圧降下量を示すタイムチ
ャートである。
【符号の説明】
3 室外ユニット 13 圧縮機 25 ガスエンジン 61 室外側ECU 71 マグネットスイッチ 73 トランス 75 整流器 77 スタータモータ 79,81 電源ケーブル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 始動用のスタータモータと、このスター
    タモータに電力を供給する電源ケーブルとを有する内燃
    機関であって、 前記電源ケーブルの二位置間における電圧降下量を検出
    する電圧降下量検出手段と、 この電圧降下量検出手段の検出結果に基づき、前記スタ
    ータモータに異常負荷が生じているか否かを判定する異
    常負荷判定手段と、 この異常負荷判定手段が前記スタータモータに異常負荷
    が生じていると判定した場合、当該スタータモータへの
    電力の供給を停止する電力供給停止手段とを備えたこと
    を特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項2】 始動用のスタータモータと、このスター
    タモータに電力を供給する電源ケーブルとを有する内燃
    機関であって、 前記電源ケーブルの二位置間における電圧降下量を検出
    する電圧降下量検出手段と、 この電圧降下量検出手段により検出された電圧降下量が
    所定時間に亘って所定値を超えたことをもって、前記ス
    タータモータに異常負荷が生じているか否かを判定する
    異常負荷判定手段と、 この異常負荷判定手段が前記スタータモータに異常負荷
    が生じていると判定した場合、当該スタータモータへの
    電力の供給を停止する電力供給停止手段とを備えたこと
    を特徴とする内燃機関。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の内燃機関を圧縮
    機の駆動源としたことを特徴とする空気調和機。
JP9065044A 1997-03-18 1997-03-18 内燃機関とその内燃機関を用いた空気調和機 Pending JPH10259775A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012026183A1 (ja) * 2010-08-25 2012-03-01 三菱電機株式会社 スタータの劣化判定装置
WO2015104910A1 (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン始動装置

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