JP2005055150A - 空気調和装置の運転方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空調負荷によらず常にエンジン効率のよいところで内燃機関を運転し、かつ空調負荷の変化を早期に予測して、快適な空調を早期に実現する。
【解決手段】 圧縮機及び発電機を駆動する内燃機関を備え、冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の運転方法において、内燃機関の現在の運転点を算出する段階と、内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する段階と、圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階と、圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは内燃機関の回転数、圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する段階と、内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、発電機の負荷をいくらにするかを算出する段階と、算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように発電機の負荷を調整する段階とを具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気調和装置の運転方法および制御装置に関し、空気調和装置としては特に、圧縮機および発電機をガスエンジン（内燃機関）によって駆動するとともに、暖房運転時には、当該ガスエンジンのエンジン冷却水を液冷媒の加熱源として利用するガスヒート式の空気調和装置に関するものである。

ヒートポンプを利用して冷暖房等の空調運転を行う空気調和装置は、室内熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構等の要素を含む冷媒回路を備えている。室内の冷暖房は、冷媒がこの回路を巡る途中で、室内熱交換器及び室外熱交換器において室内の空気（以下「室内気」と呼ぶ）及び外気とそれぞれ熱の交換を行うことによって実現される。また、この冷媒回路には、室外熱交換器による冷媒の熱の受取り（暖房運転時）のみに頼るのではなく、冷媒そのものを直接的に加熱するための冷媒加熱器が設置されることもある。

ところで、近年、上述した冷媒回路中に設けられる圧縮機の動力源として、通常使用されている電動機に代わり、ガスエンジンを利用するものが開発されている。このガスエンジンを利用した空気調和装置は、一般にガスヒートポンプ式空気調和装置（以下「ＧＨＰ」と略す）と呼ばれている。このＧＨＰによれば、比較的安価である都市ガス等を燃料として利用できるため、電動機を利用した圧縮機を備えている空気調和装置（以下「ＥＨＰ」と略す）のように、ランニングコストがかさむということがなく、消費者にとってコストダウンが可能となる。

また、ＧＨＰにおいては、たとえば暖房運転時に、ガスエンジンから排出される高温の排気ガスやエンジン冷却水の熱（いわゆる廃熱）を冷媒の加熱源として利用すれば、優れた暖房効果を得ることが可能になるとともに、ＥＨＰに比してエネルギの利用効率を高めることができる。ちなみに、この場合において、ＧＨＰのエネルギ利用効率は、ＥＨＰと比較して１．２〜１．５倍ほど高くなる。また、このような仕組みを導入すれば、冷媒回路中において、上述したような冷媒加熱器等の機器を特別に設置する必要がなくなる。

その他、ＧＨＰでは、暖房運転時に必要な室外熱交換器の霜除去動作、いわゆるデフロスト動作についてもガスエンジンの廃熱を利用して実施することができる。一般に、ＥＨＰにおけるデフロスト動作は、暖房運転を停止して一時的に冷房運転を行って室外熱交換器の霜除去を行うようになされている。この場合、室内に対しては冷風が吹き出すことになるから、室内環境の快適性を損なうこととなる。ＧＨＰでは、上記したような事情から連続暖房運転が可能となり、ＥＨＰで懸念されるような問題の発生がない。

また、最近では前述したガスエンジンで圧縮機とともに発電機を駆動するとともに、ガスエンジンの負荷が一定となるように制御されるものが提案されている（たとえば、特許文献１）。
特開２０００−３３７２３１号公報（請求項３）

前述した特許文献１の発明では、エンジンによって駆動されるコンプレッサの負荷変動に応じてエンジンの負荷が常に一定になるように、インバータ手段の出力が制御されている。すなわち、空調負荷が変化してコンプレッサに負荷変動が生じた後にインバータ手段の出力が制御されるため、時間遅れが生じ、快適な空調を早期に実現できない可能性があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、空調負荷によらず常にエンジン効率のよいところでガスエンジン（内燃機関）を運転することができるとともに、空調負荷の変化を早期に予測して、快適な空調を早期に実現することのできる空気調和装置の運転方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による空気調和装置の運転方法においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、商用電源と同じ電圧・周波数を発生する発電機と、前記圧縮機および前記発電機を駆動する内燃機関とを備え、前記冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の運転方法において、前記内燃機関の現在の運転点を算出する段階と、前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する段階と、前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階と、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する段階と、前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する段階と、前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する段階と、を具備していることを特徴とする。

このような空気調和装置の運転方法によれば、圧縮機の負荷を変化させる指令（たとえば、室内機の運転台数が増やされたりあるいは減らされたといった信号や、現在稼働中の室内機が設置されている室内の室温と当該室内機の設定温度との差が大きくなったとか小さくなったといった信号）が発せられたかどうかを判断する段階が設けられており、目標となる空調負荷が予め予測可能となる。

本発明による空気調和装置の運転方法においては、前記内燃機関の回転数および／または前記内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、前記内燃機関を一旦予測運転点で運転し、その後前記圧縮機の負荷が略安定したら、前記内燃機関を再び前記最も効率のよい運転点で運転させることを特徴とする。

このような空気調和装置の運転方法によれば、内燃機関の回転数および／または内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、この内燃機関を一旦予測運転点で運転して、その後圧縮機の負荷が略安定したら、内燃機関を再び最も効率のよい運転点で運転させる。

本発明による空気調和装置の運転方法においては、前記内燃機関はガスエンジンであることを特徴とする。

このような空気調和装置の運転方法によれば、圧縮機と発電機とを駆動する駆動源として、比較的安価である都市ガスなどを燃料として利用することのできるガスエンジンが利用される。

本発明による空気調和装置の運転方法においては、室内機の運転台数および／または当該室内機が設置されている室温と設定温度の差を検知するシステムコントローラと、前記システムコントローラからの信号により前記内燃機関の運転状態を制御するエンジンコントローラと、前記発電機の発電量を調節する発電コントローラと、これらシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラからの信号を受信したり、あるいはこれらコントローラに信号を送信して各コントローラの設定条件を変更する遠隔監視装置とを具備し、前記遠隔監視装置からシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラに信号を送って、運転条件を変更することを特徴とする。

このような空気調和装置の運転方法によれば、システムコントローラと遠隔監視装置との間、エンジンコントローラと遠隔監視装置との間、および発電コントローラと遠隔監視装置との間で信号（あるいはデータ）のやりとりが行われる。

本発明による空気調和装置の制御装置においては、冷媒を圧縮する圧縮機と、商用電源と同じ電圧・周波数を発生する発電機と、前記圧縮機および前記発電機を駆動する内燃機関とを備え、前記冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の制御装置において、前記内燃機関の現在の運転点を算出する手段と、前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する手段と、前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する手段と、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する手段と、前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する手段と、前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する手段と、を具備していることを特徴とする。

このような空気調和装置の制御装置によれば、圧縮機の負荷を変化させる指令（たとえば、室内機の運転台数が増やされたりあるいは減らされたといった信号や、現在稼働中の室内機が設置されている室内の室温と当該室内機の設定温度との差が大きくなったとか小さくなったといった信号）が発せられたかどうかを判断する段階が設けられており、目標となる空調負荷が予め予測可能となる。

本発明の空気調和装置の運転方法および制御装置によれば、以下の効果を奏する。
圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階が設けられており、目標となる空調負荷が予め予測可能となるので、快適な空調を早期に実現することができる。

内燃機関の回転数および／または内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、この内燃機関を一旦予測運転点で運転して、その後圧縮機の負荷が略安定したら、内燃機関を再び最も効率のよい運転点で運転させるようにしているので、内燃機関の回転数および吸気管圧力のハンチング（脈動）を避けることができるとともに、内燃機関の異常振動・異常音を抑制することができて、内燃機関の回転数および吸気管圧力の早期安定化を図ることができる。

圧縮機と発電機を駆動する駆動源として、比較的安価である都市ガスなどを燃料として利用することのできるガスエンジンが利用されるので、運転費（ランニングコスト）を低減させることができるとともに、大気を汚染することのないクリーンな排気ガスを大気中に放出することが可能となる。

システムコントローラ、エンジンコントローラ、あるいは発電コントローラからの信号（あるいはデータ）を遠隔監視装置で受信することにより、空調、内燃機関、あるいは発電機の異常などを遠隔地で検知することができる。
また、遠隔監視装置からシステムコントローラ、エンジンコントローラ、あるいは発電コントローラに適宜指令を送ることにより、内燃機関や発電機の運転状態を適宜変更したり、各コントローラに設けられたメモリスティックなどのデータを書き換えることができて、常時、空調システムを現在の使用実態にあった状態に維持する（あるいは実情にあったものに更新していく）ことができる。

以下、本発明による空気調和装置の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る空気調和装置１０の全体構成例（暖房運転時）を示す系統図であり、大きくは室内機ユニット２０と、室外機ユニット（室外機）３０とを具備して構成されたものである。
なお、１台または複数台（本実施形態では３台）の室内機２１からなる室内機ユニット２０と室外機ユニット３０との間はそれぞれ、冷媒配管２によって冷媒の循環が可能に接続されている。

室内機ユニット２０を構成する室内機２１はそれぞれ、冷房運転時に低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて室内の空気（室内気）から熱を奪うエバポレータとして機能し、暖房運転時に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室内の空気を暖めるコンデンサとして機能する図示しない室内熱交換器を備えている。なお、室内熱交換器の出口側に位置する冷媒配管２にはそれぞれ、図示しない絞り機構が設けられている。

室外機ユニット３０は、その内部において、二つの大きな構成部分に分割される。
第１の構成部分は、圧縮機や水熱交換器（あるいは室外熱交換器）などの機器を中心として室内機ユニット２０と共に冷媒回路を形成する部分であり、以後「冷媒回路部」と呼ぶことにする。
第２の構成部分は、圧縮機駆動用のガスエンジンを中心として、これに付随する機器を備えた部分であり、以後「ガスエンジン部」と呼ぶことにする。

冷媒回路部内には、圧縮機１１、水熱交換器（水熱交）１２などが具備されている。
圧縮機１１は、後述するガスエンジン（内燃機関）ＧＥを駆動源として運転され、室内機２１内に設けられた室内熱交換器または水熱交換器１２のいずれかより吸入される低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。これにより冷房運転時には、外気温が高い場合でも、冷媒は水熱交換器１２を通して外気に放熱することが可能となる。また、暖房運転時には、室内熱交換器を通して室内気に熱を与えることが可能となる。

水熱交換器１２は、冷房運転時に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて外気に放熱するコンデンサとして機能し、逆に暖房運転時には低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて外気から熱を奪うエバポレータとして機能する。つまり、冷暖房それぞれの運転時において、水熱交換器１２は、先の室内熱交換器とは逆の働きを行うことになる。

また、水熱交換器１２は、後述するガスエンジンＧＥのエンジン冷却水から冷媒が熱を回収するために設けられている。すなわち、暖房運転時において、冷媒はガスエンジンＧＥのエンジン冷却水から廃熱を回収することができるようになるため、暖房運転の効果をより高めることが可能となる。

一方、ガスエンジン部には、ガスエンジンＧＥを中心として、冷却水系４０、および指令系５０の他、図示省略の排気ガス系、燃料吸入系、およびエンジンオイル系が具備されている。
ガスエンジンＧＥは、冷媒回路部内に設置されている圧縮機１１とシャフトまたはベルト等により接続されており、ガスエンジンＧＥから圧縮機１１に駆動力が伝達されるようになっている。

冷却水系４０は、水量弁（あるいは流量制御弁）４１、ラジエタ４２、水ポンプ（冷却水ポンプ）４３などを備え、これらを配管により接続して構成される回路を巡るエンジン冷却水によって、ガスエンジンＧＥを冷却するための系である。このエンジン冷却水は、ガスエンジンＧＥのウォータジャケット内を流れて冷却する過程において吸熱するとともに、ガスエンジンＧＥを出た排気ガスが後述する排気ガス熱交換器（排ガス熱交）４４を通過する過程で廃熱によって加熱される。

水量弁４１は、水熱交換器１２および／またはラジエタ４２に流す水量を制御するための弁である。ラジエタ４２は、エンジン冷却水がガスエンジンＧＥから奪った熱を外気に放出するためのものである。水ポンプ４３は、ガスエンジンＧＥの冷却水を回路に循環させるために設けられたものである。この他冷却水系４０には、この回路を流れる冷却水において、その余剰分を一時貯蔵しておく、あるいは冷却水が回路に不足した場合にそれを供給するためのリザーバタンク（図示せず）が設けられている。

冷却水系４０には、上記した構成の他に排気ガス熱交換器４４が設けられている。これは、ガスエンジンＧＥより排出される排気ガスの熱を、エンジン冷却水に回収するために設けられているものである。また、冷却水系４０には先に説明した水熱交換器１２が備えられ、冷媒回路部及び冷却水系４０の両系に跨るように配置されている。これらのことから、暖房運転時には、エンジン冷却水はガスエンジンＧＥから熱を奪うだけでなく排気ガスからも熱を回収し、かつその回収された熱が、エンジン冷却水より水熱交換器１２を通して冷媒に与えられる仕組みになっている。

指令系５０は、エンジンコントローラ５１を備え、各室内機２１からの信号に応じてガスエンジンＧＥおよび水量弁４１を制御するための系である。
各室内機２１から送られてくる信号としては、たとえば現在その室外機２１が運転中であるか否か、また運転中である場合には現在の室温と設定された温度との差などである。
エンジンコントローラ５１は、各室内機２１から送られてきた信号に基づいてガスエンジンＧＥのスロットル開度を制御するとともに、ガスエンジンＧＥの運転状態を制御するものである。
また同時に、エンジンコントローラ５１は各室内機２１から送られてきた信号に基づいて水量弁４１の弁開度、すなわち水熱交換器１２およびラジエタ４２への分配量を制御するものである。

室外機ユニット３０には、発電機６０と発電コントローラ６１とが設けられている。発電機６０はガスエンジンＧＥを駆動源とするとともに、商用電源と同じ電圧・周波数を発生するものである。発電コントローラ６１は発電機の発電量を調節するとともに、発電機６０で作り出された電気エネルギーを商用電源に重畳するものである。発電コントローラ６１を通過した電気エネルギーは、たとえば電灯やコンセントなどの負荷として消費される。
このように、室外機ユニット３０では、１台のガスエンジンＧＥが圧縮機１１および発電機６０の駆動源として使用されるため、ガスエンジンＧＥの負荷（空調負荷＋発電負荷）が高くなる。このため、排気ガス温度が上昇するとともにエンジン自体の温度が上昇して、エンジン冷却水の温度が高くなる。

以下に、上記構成からなる空気調和装置１０について、室内を冷暖房するそれぞれの運転時について、冷媒やエンジン冷却水等の流れとともにその作用を説明する。
暖房運転時、冷媒は図１に示す矢印の方向、すなわち圧縮機１１→室内機２１→水熱交換器１２→圧縮機１１の順に流れる。
すなわち、圧縮機１１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、室内機２１で室内気と熱交換して凝縮液化される。この過程において、ガス冷媒は放熱して室内気を暖めたのち、高温高圧の液冷媒となる。

水熱交換器１２へ送られる液冷媒は、室内機２１とこの水熱交換器１２とを連通する冷媒配管２中に設けられた図示しない絞り機構を通ることで減圧され、低温低圧の液冷媒となる。水熱交換器１２では、低温低圧の液冷媒がエンジン冷却水から吸熱して蒸発気化し、低温低圧のガス冷媒となる。

こうして低温低圧のガスとなった冷媒は、図示していないアキュムレータなどを経て液状成分が分離されたのち圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入されたガス冷媒は、圧縮機１１の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び室内機２１に送られるので、冷媒が状態変化を繰り返す冷凍サイクルを形成することができる。

一方、エンジン冷却水はつぎのように流れる。はじめに、水量弁４１がラジエタ４２のみへの流れを許容している場合、エンジン冷却水は水ポンプ４３→排気ガス熱交換器４４（および／またはウォータジャケット）→水量弁４１→ラジエタ４２→水ポンプ４３の順に流れる。また、水量弁４１が水熱交換器１２のみへの流れを許容している場合、エンジン冷却水は水ポンプ４３→排気ガス熱交換器４４（および／またはウォータジャケット）→水量弁４１→水熱交換器１２→水ポンプ４３の順に流れる。
このように水量弁４１は、水熱交換器１２あるいはラジエタ４２のいずれか一方にのみエンジン冷却水を流すようにすることもできるし、エンジン冷却水の温度や室内機２１の運転条件に応じてこれら両方を適宜選択することが可能である。水量弁４１の弁開度は、前述したようにエンジンコントローラ５１からの信号により調整されるようになっている。すなわち、室内空間の要求（室内機運転台数や室温と設定温度との差）に応じて、水熱交換器１２、ラジエタ４２それぞれへのエンジン冷却水の流量が調整されるようになっている。

続いて、冷房運転時における冷媒及びエンジン冷却水の流れを簡単に説明する。
この場合、冷媒の流れは前述した暖房運転時とは逆方向となる。すなわち、圧縮機１１→水熱交換器１２→室内機２１→圧縮機１１の順に流れる。
すなわち、高温高圧のガス冷媒は水熱交換器１２で凝縮液化され、外気に放熱して高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、前述した図示しない絞り機構を通過する過程で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、エバポレータとして機能する室内機２１に送られる。

室内機２１に送られた低温低圧の液冷媒は、室内気から熱を奪って蒸発気化する。この過程で室内気を冷却して低温低圧のガス冷媒となり、圧縮機１１へ導かれる。圧縮機１１に吸入されたガス冷媒は、圧縮機１１の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び水熱交換器１２に送られるので、冷媒が状態変化を繰り返す冷凍サイクルを形成することができる。
なお、冷房運転時において、水量弁４１はラジエタ４２への流路のみを開放した状態とされ、水熱交換器１２への流路は閉鎖された状態になっている。

一方、エンジン冷却水は、水ポンプ４３→ガスエンジンＧＥのウォータジャケット→水量弁４１→ラジエタ４２→水ポンプ４３の順に流れ、ラジエタ４２で目一杯放熱されることとなる。

さて、本発明による空気調和装置１０では、図２に示すフローチャートにしたがって運転制御される。
まずはじめに、ガスエンジンＧＥの現在の運転点を算出する（Ｓ１０）。すなわち、ガスエンジンＧＥの回転数および／または吸気管圧力またはスロットル開度から、ガスエンジンＧＥのそのときの回転数における運転トルクを算出し、ガスエンジンＧＥのそのときの運転点を求める。

つぎにガスエンジンＧＥが定格点（最も効率のよい運転点）で運転されているか否かを判断し（Ｓ２０）、ガスエンジンＧＥが定格点で運転されている場合にはステップ３０（Ｓ３０）に進み、定格点で運転されていない場合にはステップ７０（Ｓ７０）に進む。なお、定格点とはエンジン寿命と効率より設定した運転点のことである。
ステップ７０に進むと、ガスエンジンＧＥが定格点で運転されるように発電機６０の発電量が調節される。発電量の調整は、後述するステップ６０（Ｓ６０）と同様、発電機６０が誘導式発電機の場合は発電機６０の回転数を変更することにより行われ、同期式発電機の場合は発電機６０に流す励磁電流の大きさを変化させることにより行われる。

ステップ３０に進むと、そのステップでは空調負荷（すなわち、圧縮機１１の負荷）を変化させる指令が発せられたか否かが判断される。空調負荷を変化させる指令とは、たとえば室内機２１の運転台数が増やされたりあるいは減らされたといった信号や、現在稼働中の室内機２１が設置されている室内の室温と当該室内機２１の設定温度との差が大きくなったとか小さくなったといった信号などである。
空調負荷を変化させる指令が発せられていないと判断された場合には、前述したステップ１０（Ｓ１０）に戻る。

空調負荷を変化させる指令が発せられた場合、ステップ４０（Ｓ４０）に進んで、現在の空調負荷が算出される。
このステップ４０では、ガスエンジンＧＥおよび圧縮機１１が可変速式であれば、圧縮機１１あるいはガスエンジンＧＥの回転数、圧縮機１１の吐出側圧力（高圧）、および圧縮機１１の吸入側圧力（低圧）から空調負荷が算出される。
また、ガスエンジンＧＥおよび圧縮機１１が一定速式であれば、圧縮機１１の吐出側圧力（高圧）、および圧縮機１１の吸入側圧力（低圧）から空調負荷が算出される。

ステップ４０で空調負荷が算出された後、ステップ５０（Ｓ５０）に進んで（望ましい）発電量が算出される。すなわち、エンジン定格出力（定格点で運転したときの出力）からステップ４０で算出された空調負荷が減じられることにより（望ましい）発電量（発電負荷）が算出される。すなわち、ガスエンジンＧＥを定格点で運転するための発電分のトルクが算出される。

ステップ５０で（望ましい）発電量が算出された後、ステップ６０（Ｓ６０）に進んで（望ましい）発電量への修正（調整）が行われる。
発電量の修正は、発電機６０が誘導式発電機の場合は発電機６０の回転数を変更することにより行われ、同期式発電機の場合は発電機６０に流す励磁電流の大きさを変化させることにより行われる。

発電量の修正が終了したら、前述したステップ１０に戻り以下のステップを繰り返す。

図２に示すフローチャートにしたがって空気調和装置１０が運転されることにより、ガスエンジンＧＥを常にエンジン効率のよいところ、すなわち定格点（最も効率のよい運転点）で運転させることができ、エネルギーの変換効率を向上させることができる。
また同時に、空調負荷の変動（あるいは変化）を室内機２１から送られてくる信号により早い段階で把握することができるので、応答性のよい空調を提供することができる。
そして、空調負荷の算出が、圧縮機１１あるいはガスエンジンＧＥの回転数、圧縮機１１の吐出側圧力（高圧）、および圧縮機１１の吸入側圧力（低圧）から時々刻々行われるようになっているため、快適な空調をいち早く実現させることができる。

一方、本発明では空調負荷が急激に変化した場合、たとえば室内機の運転台数が急に増やされたり減らされた場合（具体的には室内機の運転台数が１台から３台に増やされたり、３台から１台に減らされたりした場合）、ガスエンジンＧＥを一旦予測運転点（たとえば、最も効率のよい運転点よりも１０％程度高い運転点）で運転させ、その後空調負荷、言い換えれば圧縮機の負荷が略安定したところでガスエンジンＧＥを元の運転点（すなわち、最も効率のよい運転点）で運転するように制御される。
すなわち、空調負荷（圧縮機の負荷）が急激に変化するとともに発電負荷（発電機の負荷）が急激に変化して、ガスエンジンＧＥの回転数および／または吸気管圧力またはスロットル開度に大きな変化（たとえば、定格点における回転数および吸気管圧力に対する変化率が±１０％を超えるような場合）が生じたのを検知すると同時に、ガスエンジンＧＥを一旦予測運転点で運転させる。そして、ガスエンジンＧＥおよび／または圧縮機の回転が略安定、すなわち空調負荷が略安定したらガスエンジンＧＥの運転点を元の運転点（最も効率のよい運転点）に復帰させる。

空調負荷が急激に変化した場合に、ガスエンジンＧＥを一旦予測運転点で運転し、その後元の運転点で運転するようにしたことで、エンジン回転数および吸気管圧力のハンチング（脈動）を避けることができるとともに、ガスエンジンＧＥの異常振動・異常音を抑制することができて、エンジン回転数および吸気管圧力の早期安定化を図ることができる。

図３を用いて本発明による空気調和機の第２実施形態について説明する。本実施形態の空気調和装置１１０は、図１に示す第１実施形態のものに遠隔監視・設定変更システム１２０を組み入れたものである。この遠隔監視・設定変更システム１２０以外の点については第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。なお、本実施形態において第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

遠隔監視・設定変更システム１２０は、遠隔監視装置１２１とシステムコントローラ１２２とを主たる要素として構成されたものである。
システムコントローラ１２２は、各室内機２１から送られてくる信号、たとえば現在その室外機２１が運転中であるか否か、また運転中である場合には現在の室温と設定された温度との差などの信号を受信し、その信号に基づく信号をエンジンコントローラ５１に送信するものである。
遠隔監視装置１２１は各コントローラ、すなわちエンジンコントローラ５１、発電コントローラ６１、およびシステムコントローラ１２２のそれぞれと信号のやりとりが相互に可能となるように構成されている。
言い換えれば、各コントローラ５１，６１，１２２で受信された信号（あるいはデータ）は、リアルタイムで遠隔監視装置１２１に送られてくるとともに、遠隔監視装置１２１に設けられた、たとえばディスプレイ（表示器）などに表示されるようになっている。また、遠隔監視装置１２１から手動あるいは自動で指令を送ることができ、ガスエンジンＧＥや発電機６１の運転状態を適宜変更したり、各コントローラに設けられたメモリスティックなどのデータを書き換えることもできる。

遠隔監視・設定変更システム１２０を組み入れることにより、ガスエンジンＧＥ、発電機６１、あるいは空調の異常などを遠隔地で検知することができる。
ガスエンジンＧＥの異常は、発電負荷・空調負荷より算出したエンジン負荷に対する、ガスエンジンＧＥの回転数と吸気管圧力・ガス消費量（スロットル開度）で検知することができる。
発電機６１の異常は、予測発電量に対する、実際の発電機の回転数・電流・電圧で検知することができる。
空調の異常、すなわち圧縮機１１の異常は、室内機の要求負荷に対する、圧縮機１１の回転数・高圧・低圧・吐出温度・吸入温度で検知することができる。

遠隔監視装置１２１に送られてきたデータから、ガスエンジンＧＥ、発電機６１、あるいは空調に異常の兆候があれば、各地区のサービス部門に連絡を取り、ユーザへの出張サービスを行うようにする。
これにより、空気調和装置１１０の機能が完全に停止してしまう前に保守・整備を行うことができて、空気調和装置１１０の早期復帰を図ることができるとともに、修理費用および修理に要する作業時間を最小限にとどめることができる。

一方、遠隔監視装置１２１から適宜指令を送ることにより、ガスエンジンＧＥや発電機６１の運転状態を適宜変更したり、各コントローラに設けられたメモリスティックなどのデータを書き換えることができるので、常時、空調システム１１０を現在の使用実態にあった状態に維持する（あるいは実情にあったものに更新していく）ことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、いかようにも変形・変更実施可能なものである。
また、発電機の容量としては１０ｋＷ未満のものを想定している。これは、容量が１０ｋＷ未満であれば、その取り扱いに際して「電気主任技術者」の資格が不要となるからである。すなわち、このような資格を有していないコンビニ店経営のオーナーやファミリーレストランなどの店主の方々も自由に取り扱うことができるものとなる。

本発明による空気調和装置の第１実施形態を示す系統図である。 図１に示す空気調和装置を運転するときの制御状態を示すフローチャートである 本発明による空気調和装置の第２実施形態を示す系統図である。

符号の説明

１０ 空気調和装置
１１ 圧縮機
５１ エンジンコントローラ
６０ 発電機
６１ 発電コントローラ
１１０ 空気調和装置
１２１ 遠隔監視装置
１２２ システムコントローラ
ＧＥ ガスエンジン（内燃機関）

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、商用電源と同じ電圧・周波数を発生する発電機と、前記圧縮機および前記発電機を駆動する内燃機関とを備え、前記冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の運転方法において、
   前記内燃機関の現在の運転点を算出する段階と、
   前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する段階と、
   前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する段階と、
   前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する段階と、
   前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する段階と、
   前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する段階と、を具備していることを特徴とする空気調和装置の運転方法。
2. 前記内燃機関の回転数および／または前記内燃機関の吸気管圧力またはスロットル開度が急激に変化した場合、前記内燃機関を一旦予測運転点で運転し、その後前記圧縮機の負荷が略安定したら、前記内燃機関を再び前記最も効率のよい運転点で運転させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の運転方法。
3. 前記内燃機関はガスエンジンであることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置の運転方法。
4. 室内機の運転台数および／または当該室内機が設置されている室温と設定温度の差を検知するシステムコントローラと、
   前記システムコントローラからの信号により前記内燃機関の運転状態を制御するエンジンコントローラと、
   前記発電機の発電量を調節する発電コントローラと、
   これらシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラからの信号を受信したり、あるいはこれらコントローラに信号を送信して各コントローラの設定条件を変更する遠隔監視装置とを具備し、
   前記遠隔監視装置からシステムコントローラ、エンジンコントローラ、および発電コントローラに信号を送って、運転条件を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和装置の運転方法。
5. 冷媒を圧縮する圧縮機と、商用電源と同じ電圧・周波数を発生する発電機と、前記圧縮機および前記発電機を駆動する内燃機関とを備え、前記冷媒を室外と室内との間で循環させることにより室内の冷房または暖房を行う空気調和装置の制御装置において、
   前記内燃機関の現在の運転点を算出する手段と、
   前記内燃機関が最も効率のよい運転点で運転されているかどうかを判断する手段と、
   前記圧縮機の負荷を変化させる指令が発せられたかどうかを判断する手段と、
   前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力、あるいは前記内燃機関の回転数、前記圧縮機の吸入側圧力および吐出側圧力から現在の圧縮機の負荷を算出する手段と、
   前記内燃機関を前記最も効率のよい運転点で運転させるため、前記発電機の負荷をいくらにするかを算出する手段と、
   前記算出された発電機の負荷が前記発電機にかかるように前記発電機の負荷を調整する手段と、を具備していることを特徴とする空気調和装置の制御装置。
   

Images