JP3920671B2

JP3920671B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP3920671B2
Application number: JP2002069977A
Authority: JP
Inventors: 弘毅濱田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: KR100557381B1; CN1445487A; JP2003269174A; KR20030074404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機を駆動するエンジンを冷却するエンジン冷却装置を備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、室外機に装備される圧縮機がエンジンにて駆動され、このエンジンの冷却水を冷却水循環ポンプで放熱器に循環させて冷却するエンジン冷却装置を備えた空気調和装置が知られている。
【０００３】
この種のエンジン冷却装置では、水配管をつないで構成されるため、各つなぎ部から冷却水漏れの発生する恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、この冷却水漏れを効率よく検知する手段がなく、冷却水不足に起因して冷却水温度が異常上昇する等の問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、エンジン冷却装置における冷却水漏れを、効率よく検知することができる空気調和装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、室外機に装備される圧縮機がエンジンにて駆動され、このエンジンの冷却水を冷却水循環ポンプで放熱器に循環させて冷却するエンジン冷却装置を備えた空気調和装置において、前記冷却水循環ポンプの駆動電流を検知する検知手段と、この検知値に基づいて冷却水循環ポンプのエアー噛みの発生を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記駆動電流の検知値と比較する基準値として、下限基準値及び上限基準値の２つの基準値を持ち、当該判定手段は、１回目の駆動電流の検知値が下限基準値以下の場合、直ちにエアー噛みと判定し、上限基準値以上の場合、誤検知と判定し、それ以外の場合、駆動電流値を複数回カウントして平均値を求め、この平均値が所定のエアー噛み判定値を越えている場合、エアー噛みと判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、エアー噛みと判定した回数をカウントし、このカウントが一定時間内に所定回数に至った場合、最終的にエアー噛みが発生したと判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、前記冷却水循環ポンプのエアー噛みの発生が検出された場合、冷却水不足のメッセージを出力することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施形態における冷媒回路等を示す回路図である。
【００１３】
この図１に示すように、冷凍装置としてのヒートポンプ式空気調和装置１０は、室外機１１、例えば複数台（例えば２台）の室内機１２Ａ、１２Ｂ及び制御装置１３を有してなり、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２Ａ、１２Ｂの各室内冷媒配管１５Ａ、１５Ｂとが連結されている。
【００１４】
室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配管１４には圧縮機１６が配設されるとともに、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８がそれぞれ配設され、この四方弁１８側に室外熱交換器１９、室外膨張弁２４、ドライコア２５が順次配設されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９側から空気を吸引する室外ファン２０が隣接して配置されている。また、圧縮機１６は、フレキシブルカップリング２７等を介してガスエンジン３０に連結され、このガスエンジン３０により駆動される。更に、室外膨張弁２４をバイパスしてバイパス管２６が配設されている。
【００１５】
一方、室内機１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ室内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管１５Ａ、１５Ｂに室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂが配設されるとともに、室内冷媒配管１５Ａ、１５Ｂのそれぞれにおいて室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂの近傍に室内膨張弁２２Ａ、２２Ｂが配設されて構成される。上記室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂには、これらの室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂから室内へ送風する室内ファン２３Ａ、２３Ｂが隣接して配置されている。
【００１６】
尚、図１中の符号２８はストレーナを示す。また、符号２９は、圧縮機１６の吐出側の冷媒圧力を圧縮機１６の吸込側へ逃す安全弁である。
【００１７】
また、上記制御装置１３は室外機１１に設置され、室外機１１及び室内機１２Ａ、１２Ｂの運転を制御する。具体的には、制御装置１３は、室外機１１におけるガスエンジン３０（即ち圧縮機１６）、四方弁１８、室外ファン２０及び室外膨張弁２４、並びに室内機１２Ａ、１２Ｂにおける室内膨張弁２２Ａ、２２Ｂ、及び室内ファン２３Ａ、２３Ｂをそれぞれ制御する。更に、制御装置１３は、後述するエンジン冷却装置４１の循環ポンプ４７、三方弁４５等を制御する。
【００１８】
制御装置１３により四方弁１８が切り換えられることにより、ヒートポンプ式空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置１３が四方弁１８を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂが蒸発器になって冷房運転状態となり、各室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂが室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１８を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂが凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって暖房運転状態となり、各室内熱交換器２１Ａ、２１Ｂが室内を暖房する。
【００１９】
また、制御装置１３は、冷房運転時には、室内膨張弁２２Ａ、２２Ｂのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。暖房運転時には、制御装置１３は、室外膨張弁２４及び室内膨張弁２２Ａ、２２Ｂのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。
【００２０】
一方、圧縮機１６を駆動するガスエンジン３０の燃焼室（不図示）には、エンジン燃料供給装置３１から混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置３１は、燃料供給配管３２に、２個の燃料遮断弁３３、ゼロガバナ３４、燃料調整弁３５及びアクチュエータ３６が順次配設され、この燃料供給配管３２のアクチュエータ３６側端部がガスエンジン３０の上記燃焼室に接続されて構成される。
【００２１】
燃料遮断弁３３は、直列に２個配設されて２閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、２個の燃料遮断弁３３が連動して全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
【００２２】
ゼロガバナ３４は、燃料供給配管３２内における当該ゼロガバナ３４の前後の１次側燃料ガス圧力（一次圧ａ）と２次側燃料ガス圧力（二次圧ｂ）とのうち、一次圧ａの変動によっても二次圧ｂを一定の所定圧に調整して、ガスエンジン３０の運転を安定化させる。
【００２３】
燃料調整弁３５は、アクチュエータ３６の上流側から空気が導入されることで生成される混合気の空燃比を最適に調整するものである。また、アクチュエータ３６は、ガスエンジン３０の燃焼室へ供給される混合気の供給量を調整して、ガスエンジン３０の回転数を制御する。
【００２４】
ガスエンジン３０には、エンジンオイル供給装置３７が接続されている。このエンジンオイル供給装置３７は、オイル供給配管３８にオイル遮断弁３９及びオイル供給ポンプ４０等が配設されたものであり、ガスエンジン３０へエンジンオイルを適宜供給する。
【００２５】
前記制御装置１３によるガスエンジン３０の制御は、具体的には、エンジン燃料供給装置３１の燃料遮断弁３３、ゼロガバナ３４、燃料調整弁３５及びアクチュエータ３６、並びにエンジンオイル供給装置３７のオイル遮断弁３９及びオイル供給ポンプ４０を制御装置１３が制御することによってなされる。
【００２６】
さて、上記ガスエンジン３０は、室外機１１に設置されたエンジン冷却装置４１内を循環するエンジン冷却媒体（例えば、エンジン冷却水）により冷却される。このエンジン冷却装置４１は、一端がガスエンジン３０に付設された図示しない排ガス熱交換器にガスエンジン３０を介して接続されると共に、他端がその排ガス熱交換器に直接接続された略閉ループ形状の冷却水配管４２にワックス三方弁４３、三方弁４５、放熱器としてのプレート式熱交換器４４、ラジエータ４６及び循環ポンプ４７が順次配設されて構成される。尚、プレート式熱交換器４４とラジエータ（放熱器）４６とは、エンジン冷却水の循環経路である冷却水配管４２に並列に配設される。
【００２７】
上記循環ポンプ４７は、稼働時にエンジン冷却水を昇圧して、このエンジン冷却水を冷却水配管４２内で循環させる。
【００２８】
上記ワックス三方弁４３は、ガスエンジン３０を速やかに暖機させるためのものである。このワックス三方弁４３は、入口側ポート４３Ａが、冷却水配管４２におけるガスエンジン３０に付設の排ガス熱交換器側に、低温側ポート４３Ｂが冷却水配管４２における循環ポンプ４７の吸込側に、高温側ポート４３Ｃが冷却水配管４２における三方弁４５側にそれぞれ接続される。
【００２９】
また、三方弁４５は、三方弁４５の入口側のポート４５Ａが冷却水配管４２におけるワックス三方弁４３側に接続され、三方弁４５の第１のポート４５Ｂが冷却水配管４２におけるプレート式熱交換器４４側に接続され、三方弁４５の第２のポート４５Ｃが冷却水配管４２におけるラジエータ４６側に接続される。
【００３０】
この三方弁４５は、電磁式或いは電動比例式三方弁である。これにより、この三方弁４５を切り替えるだけで、プレート式熱交換器４４側又はラジエータ４６側へエンジン冷却水を択一に導くことができる。
【００３１】
尚、この三方弁４５は、ワックス三方弁４３から流入したエンジン冷却水が、暖房運転時は三方弁４５の第１のポート４５Ｂを経てプレート式熱交換器４４側へ、冷房運転時は三方弁４５の第２のポート４５Ｃを経てラジエータ４６側へ流れるように制御装置１３により切り替えられる。
【００３２】
また、プレート式熱交換器４４は、圧縮機１６の冷媒吸込側に設置され、四方弁１８を経て圧縮機１６の冷媒吸込口１６Ａへと流れる冷媒と、三方弁４５から流入したエンジン冷却水とを熱交換して、この冷媒をガスエンジン３０の排熱により加熱して昇温（昇圧）させるとともに、エンジン冷却水を冷却するものである。また、ラジエータ４６は、このラジエータ４６に流入するエンジン冷却水の熱を放出するものであり、室外熱交換器１９に隣接して配置される。従って、室外ファン２０により放熱が促進される。このラジエータ４６は、この室外熱交換器１９の風下側に設置される。
【００３３】
ガスエンジン３０のエンジン冷却水の出口側であるガスエンジン３０とワックス三方弁４３との間の冷却水配管４２には、エンジン冷却水の温度を検出するための温度センサ５０が設けられている。この温度センサ５０により検出された温度を示す信号は、制御装置１３に送られる。
【００３４】
エンジン冷却水は、循環ポンプ４７の吐出側から、ガスエンジン３０の排ガス熱交換器へ流入し、ガスエンジン３０の排熱（排気ガスの熱）を回収した後にガスエンジン３０内を流れてこのガスエンジン３０を冷却し、加熱される。例えば、エンジン冷却水は、循環ポンプ４７の吐出側から、約７０℃でガスエンジン３０の排ガス熱交換器へ流入した場合、ガスエンジン３０の排熱（排気ガスの熱）を回収した後にガスエンジン３０内を流れてこのガスエンジン３０を冷却し、約８０℃に加熱される。
【００３５】
ガスエンジン３０からワックス三方弁４３に流入したエンジン冷却水は、低温（例えば８０℃以下）のときにはワックス三方弁４３の高温側ポート４３Ｃから三方弁４５へ流れる流量よりもワックス三方弁４３の低温側ポート４３Ｂから循環ポンプ４７に戻される流量が多く、ガスエンジン３０を速やかに暖機し、高温（例えば８０℃以上）のときにはワックス三方弁４３の低温側ポート４３Ｂから循環ポンプ４７に戻される流量よりもワックス三方弁４３の高温側ポート４３Ｃから三方弁４５へ流れる流量が多い。
【００３６】
次に、冷暖房運転時のエンジン冷却装置４１の動作について説明する。
【００３７】
暖房運転時において、三方弁４５は、制御装置１３によりプレート式熱交換器４４側に切り替えられる。これにより、ワックス三方弁４３の高温側ポート４３Ｃから三方弁４５へ流れたエンジン冷却水は、三方弁４５の第１のポート４５Ｂからプレート式熱交換器４４に導かれて冷媒と熱交換して冷却（放熱）され、循環ポンプ４７の吸込側を経てガスエンジン３０の排ガス熱交換器へ導かれる。これによって、暖房運転に最適な冷却水量にコントロールすることが可能となる。
【００３８】
また、冷房運転時において、三方弁４５は、制御装置１３によりラジエータ４６側に切り替えられる。これにより、ワックス三方弁４３の高温側ポート４３Ｃから三方弁４５へ流れたエンジン冷却水は、三方弁４５の第２のポート４５Ｃからラジエータ４６に導かれて冷却（放熱）され、循環ポンプ４７の吸込側を経てガスエンジン３０の排ガス熱交換器へ導かれる。
【００３９】
さて、上記構成において、エンジン冷却装置４１の各箇所から冷却水漏れが発生する恐れがある。この冷却水漏れを放置した場合、冷却水不足に至り、冷却水温度が異常上昇する恐れがあり、最悪の場合、エンジンが焼き付くなどの心配がある。
【００４０】
本実施形態では、冷却水循環ポンプ４７の駆動電流を検知する検知手段５１と、この検知値に基づいて冷却水循環ポンプ４７のエアー噛みの発生を判定する制御手段（判定手段）１３とを備えて構成される。
【００４１】
図２は、判定手段１３での判定ルーチンを示す。
【００４２】
この判定手段１３は、エンジン冷却装置４１の稼働中に、循環ポンプ４７の駆動電流の検知値と比較する基準値として、下限基準値α及び上限基準値βの２つの基準値を持つ。まず、検知手段５１により検知された循環ポンプ４７の駆動電流値Ｘが、下限基準値αよりも低いか、上限基準値βよりも高いか、或いはそれ以外かが判定される（Ｓ１）。
【００４３】
上限基準値βよりも高い場合、誤検知としてスタートに戻される。上限基準値βと下限基準値αとの間であれば、所定回数に亘って検知されたＢ個の駆動電流の平均値Ｙ（又はその標準偏差）が求められ（Ｓ２）、この平均値Ｙと上記駆動電流値Ｘとの差Ｚが求められ（Ｓ３）、この差Ｚがエアー噛み判定値γを越えているか否かが判定される（Ｓ４）。そして、この差Ｚがエアー噛み判定値γを越えている場合、エアー噛みと判定し、この判定結果がカウントされ（Ｓ５）、このカウントが一定時間内に所定回数εに至った場合、最終的に、エアー噛みが発生したと判定される（Ｓ６）。
【００４４】
Ｓ１で、下限基準値αよりも低い場合、直ちに、エアー噛みと判定し、Ｓ２〜Ｓ４を飛ばして、この判定結果がカウントされ（Ｓ５）、以降、同様にして判定される（Ｓ６）。
【００４５】
この構成によれば、一旦、「エアー噛み」と判定した場合であっても、検知誤差等を考慮し、「エアー噛み」と判定した回数をカウントし、このカウントが一定時間内に所定回数εに至った場合、最終的に「エアー噛みが発生した」と判定するため、ほぼ確実な判定が可能になる。
【００４６】
「エアー噛みが発生した」と判定された場合、エンジン冷却装置４１の冷却水が不足している。そのため、「エアー噛みが発生した」と判定された場合、判定手段１３は、冷却水不足のメッセージをブザー、或いはランプ表示等の手段によって出力することが望ましい。
【００４７】
本実施形態では、「エアー噛み」を判定することによって、エンジン冷却装置４１の冷却水漏れを検知することができるため、冷却水不足による冷却水温度の異常上昇を防止することができる。
【００４８】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却水循環ポンプのエアー噛みを判定することにより、エンジン冷却装置の冷却水漏れを検知することができ、冷却水不足による冷却水温度の異常上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和装置の一実施形態における回路図である。
【図２】判定手段での判定ルーチンを示す図である。
【符号の説明】
１０空気調和装置
１１室外機
１２Ａ、１２Ｂ室内機
１３制御装置（判定手段）
４１エンジン冷却装置
４７冷却水循環ポンプ
５１検知手段

Claims

室外機に装備される圧縮機がエンジンにて駆動され、このエンジンの冷却水を冷却水循環ポンプで放熱器に循環させて冷却するエンジン冷却装置を備えた空気調和装置において、
前記冷却水循環ポンプの駆動電流を検知する検知手段と、
この検知値に基づいて冷却水循環ポンプのエアー噛みの発生を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、前記駆動電流の検知値と比較する基準値として、下限基準値及び上限基準値の２つの基準値を持ち、当該判定手段は、１回目の駆動電流の検知値が下限基準値以下の場合、直ちにエアー噛みと判定し、上限基準値以上の場合、誤検知と判定し、それ以外の場合、駆動電流値を複数回カウントして平均値を求め、この平均値が所定のエアー噛み判定値を越えている場合、エアー噛みと判定することを特徴とする空気調和装置。
エアー噛みと判定した回数をカウントし、このカウントが一定時間内に所定回数に至った場合、最終的にエアー噛みが発生したと判定することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
前記冷却水循環ポンプのエアー噛みの発生が検出された場合、冷却水不足のメッセージを出力することを特徴とする請求項１または２記載の空気調和装置。