(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、前記圧縮機を駆動するガスエンジンと、室外側熱交換器と、室内側熱交換器と、前記ガスエンジンのピストンが上死点に到達する所定角度前に点火基準信号を出力する点火基準信号発生手段と、前記所定角度に相当する点火基準値を格納する記憶手段と、前記ガスエンジンの回転数および負荷から点火角度を演算する演算手段と、前記点火基準信号が出力された後、前記点火基準値及び前記点火角度に基づき演算された時間の経過後に点火信号を出力して前記ガスエンジンを点火する点火手段と、前記ガスエンジンのスロットルバルブ開度と負荷に対応する予め設定されたスロットルバルブ目標開度とを比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づき、前記スロットルバルブ開度が前記スロットルバルブ目標開度に略一致するように点火基準値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするガスヒートポンプ式空気調和機。
【請求項２】
前記点火基準信号発生手段は前記ガスエンジンのフライホイールの外周部に固定された金属板と、前記フライホイールの近傍に取り付けられ前記金属板の通過を検出するピックアップコイルとからなることを特徴とする請求項１に記載のガスヒートポンプ式空気調和機。
【請求項３】
前記負荷を検出するために前記圧縮機の吐出側冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガスヒートポンプ式空気調和機。
【請求項４】
前記負荷を検出するために前記室内側熱交換器または前記室外側熱交換器の温度を検出する温度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガスヒートポンプ式空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスヒートポンプ式空気調和機に係り、特に製品製造時またはメンテナンス時に行われるガスエンジンの点火時期の自動調整に関するものである。
【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式空気調和機が採用されることが多くなっている。
【０００３】
この種のガスヒートポンプ式空気調和機において、エンジンは、電子コントロールユニット（以下ＥＣＵと記す）により図４に示すような点火基準信号発生手段からの信号入力に基づき点火プラグの点火時期が制御される。点火は上死点前角度（ピストンが上死点Ａに到達するまでの回転角度）がエンジン回転数と負荷とから演算される点火角度Ｚ度で行われる。
【０００４】
点火基準信号発生手段は、エンジンのフライホイール７３の外周部にねじ止めされた金属板７５と、この金属板７５の通過を検出するピックアップコイル７７とで構成される。金属板７５は上死点前Ｘ度（＞Ｚ度）で、ピックアップコイル７７が金属板７５の先端７５ａを検出するように二本のねじ７８を用いて取り付けられる。ピックアップコイル７７は金属板７５の先端７５ａおよび後端７５ｂが通過する毎に図５（ａ）に示すようなパルス信号ａ（点火基準信号）およびｂ（検出終了信号）を夫々ＥＣＵに出力する。
【０００５】
ＥＣＵは上死点前Ｘ度を点火基準値としてメモリに記憶しており、点火角度Ｚ度で点火プラグを点火すべくパルス信号ａが入力された後、Ｙ度（＝Ｘ度−Ｚ度）エンジンが回転するのに要する時間Ｔｙの経過後に点火信号ｃを出力する。時間Ｔｙはピックアップコイル７７の金属板７５の検出終了信号ｂの出力間隔Ｌ１に基づいて検出されるエンジン回転数から演算される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構成において、例えばメンテナンス時等に点火基準信号発生手段が分解されると、これを再び組み立てる時に、金属板７５の取付位置或いはピックアップコイル７７の取付位置に起因する組み立て誤差が発生し、ピックアップコイル７７が金属板７５の先端７５ａを検出して点火基準信号ａを出力するタイミングが上死点前Ｘ度からずれるおそれがある。点火基準信号ａが上死点前Ｘ度で出力されないと、ＥＣＵで基準値Ｘ度と点火角度Ｚ度の差として演算される角度Ｙ度の値が適正な値とならないので、点火信号ｃが点火角度Ｚ度で出力されなくなるという問題がある。
【０００７】
従来、タイミングライトを用いて目視にてエンジンの進角度を確認して、これを基にディップスイッチ等にて点火時期を手動で補正することが知られているが、補正にばらつきが発生し、作業効率が悪いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、点火基準信号発生手段が分解された場合であっても、エンジン点火時期を自動的に正確に補正することができるガスヒートポンプ式空気調和機を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のガスヒートポンプ式空気調和機は、圧縮機を駆動するガスエンジンのピストンが上死点に到達する所定角度前に点火基準信号を出力する点火基準信号発生手段と、前記所定角度に相当する点火基準値を格納する記憶手段と、ガスエンジンの回転数および負荷から点火角度を演算する演算手段と、点火基準信号が出力された後、点火基準値及び点火角度に基づき演算された時間の経過後に点火信号を出力して前記ガスエンジンを点火する点火手段と、ガスエンジンのスロットルバルブ開度と負荷に対応する予め設定されたスロットルバルブ目標開度とを比較する比較手段と、比較手段の比較結果に基づき、スロットルバルブ開度がスロットルバルブ目標開度に略一致するように点火基準値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記点火基準信号発生手段はガスエンジンのフライホイールの外周部に固定された金属板と、フライホイールの近傍に取り付けられ金属板の通過を検出するピックアップコイルとから構成できる。
【００１１】
上記負荷は圧縮機の吐出側冷媒圧力、室内側熱交換器の温度または室外側熱交換器の温度にて検出される。
【００１２】
上記構成によれば、ガスエンジンのスロットルバルブ開度と負荷に対応する予め設定されたスロットルバルブ目標開度との比較結果に基づいて、スロットルバルブ開度がスロットルバルブ目標開度に略一致するように点火基準値を補正することにより点火時期が自動的に補正される。
【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式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、室内側ＥＣＵと記す）５１が設置されている。
【００１６】
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の冷媒温センサ５５，５７等が接続されている。
【００１７】
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ＥＣＵ６１は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリ、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等が接続されている。また、室外側ＥＣＵ６１は、各室内ユニット１の室内側ＥＣＵ５１と接続されており、相互に信号の授受を行う。
【００１８】
次に、冷房運転時における冷媒の流れを説明する。
【００１９】
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１３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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。尚、暖房運転時における冷媒の流れは四方弁１５を経た後、上記と反対の流れになるので、詳細な説明は省略する。
【００２２】
この実施形態では、エンジン２５の点火時期は、室外側ＥＣＵ６１により図４に示す構成の点火基準信号発生手段からの点火基準信号に従い制御される。
【００２３】
この点火基準信号発生手段は、エンジン２５のフライホイール７３の外周部に二本のねじ７８を用いて取り付けられた金属板７５と、この金属板７５の通過を検出するピックアップコイル７７とで構成される。通常、金属板７５は、上死点前の角度が室外側ＥＣＵ６１の不揮発性メモリに記憶された点火基準値Ｘ度で、ピックアップコイル７７が先端７５ａを検出するように取り付けられる。
【００２４】
ピックアップコイル７７は金属板７５の先端７５ａおよび後端７５ｂが通過する毎に図５（ａ）に示すようなパルス信号ａ（点火基準信号）およびｂ（検出終了信号）を夫々室外側ＥＣＵ６１に出力する。検出終了信号ｂの出力間隔Ｌ１はエンジンの回転数を演算するのに用いられる。
【００２５】
エンジンの点火時期は、室外側ＥＣＵ６１によって、エンジン回転数（rpm ）と圧力センサ６３で検出される負荷とから点火角度Ｚ度として演算される。室外側ＥＣＵ６１は点火角度Ｚ度で点火すべくパルス信号ａが入力された後、点火基準値Ｚ度と点火角度Ｚ度の差として演算されるＹ（＝Ｘ−Ｚ）度エンジンが回転するのに要する時間Ｔｙの経過後に点火信号ｃを出力する。時間Ｔｙはエンジン回転数から演算される。
【００２６】
本実施形態においては、点火基準信号発生手段が分解・組立された場合等に図２に示すフローチャートに従うエンジン点火時期の補正運転を行う。この補正運転ではエンジン２５の運転状態から、点火信号ｃが点火角度Ｚ度で出力されるように室外側ＥＣＵの不揮発性メモリに格納された点火基準値Ｘを変更する。
【００２７】
以下、詳細に説明すると、まず、室外側ＥＣＵ６１は、図示しない所定のスイッチの操作により点火時期補正運転モードに移行すると（Ｓ１）、カウンタＣをリセットし（Ｓ２）、不揮発性メモリに格納された点火基準値Ｘを補正値Ｘｃにセットする（Ｓ３）。つぎに、外気温度センサ６７により外気温度が検知され（Ｓ４）、外気温度が例えば２０℃未満であれば暖房運転に切り換えられ（Ｓ５）、２０℃以上であれば冷房運転に切り換えられる（Ｓ６）。冷暖房いずれかの運転が開始されると、ガスエンジン２５の回転数を例えば２０００rpm に固定した室内ユニット１の全台数運転を行う（Ｓ７）。ガスエンジン２５の回転数（rpm ）を一定にするためにガスエンジン２５の燃料ガスと空気との混合ガス導入量を増減するスロットルバルブの開度が調整される（Ｓ８）。このスロットルバルブは室外側ＥＣＵ６１からの指令によりパルス信号が入力されて駆動されるステッピングモータによって開度が制御される。スロットルバルブの開度はステッピングモータに入力されるパルス信号の数に対応する。
【００２８】
ついで、ガスエンジン２５の運転が安定したか否かが判定され（Ｓ９）、運転が安定するまでスロットルバルブの開度が調整され、スロットルバルブの開度がほぼ一定開度ＳＶ２となり運転が安定したら圧力センサ６３により冷媒の圧力が検出される（Ｓ１０）。Ｓ９における判定方法としては、例えば１０分間の連続運転により安定運転に移行したと判定する、或いは圧力センサ６３により冷媒圧力（高圧）を検出してこの高圧安定度合いにより安定運転に移行したと判定する等の方法が採用される。
【００２９】
安定運転に移行した場合、点火時期が適正であれば、スロットルバルブの開度（ステッピングモータへ入力されるパルス信号数）と冷媒圧力（高圧）との間には、図３に示すような対応関係があり、この関係は予めマップ化され、或いは近似式として室外側ＥＣＵ６１のＲＯＭ等に記憶されている。これに従うと、例えば冷媒圧力（高圧）がＰ１である時、スロットルバルブ開度はＳＶ１である。
【００３０】
運転が安定しＳ９における判定がＹＥＳとなると圧力センサ６３にて高圧Ｐ１を検出し、この高圧Ｐ１に対応するスロットルバルブの目標開度がマップデータからＳＶ１に決定する（Ｓ１１）。この目標開度ＳＶ１と実際のスロットルバルブ開度ＳＶ２とは、ピックアップコイル７７が金属板７５の先端７５ａを上死点前に点火基準値Ｘ度で検出した場合は、点火信号ｃが点火角度Ｚ度で出力されるのでほぼ等しくなり、そうでない場合は差が生じる。Ｓ１２においてこれを判定し、判定結果に応じて不揮発性メモリに格納された点火基準値Ｘを変更する。以下、補正動作を説明する。
【００３１】
まず、Ｓ１２で現在のスロットルバルブの開度ＳＶ２が、目標開度ＳＶ１に対して例えばプラスマイナス１０％以内の範囲にあるか否かを判定し、範囲内にあれば補正値Ｘｃの値が点火基準値として不揮発性メモリに格納される（Ｓ１３）。１回目の判定で範囲内にあると判定された場合は点火基準値は変更されないことになる。
【００３２】
Ｓ１２において、範囲内になくＳＶ２＜０．９×ＳＶ１と判定された場合には、ガスエンジン２５の負荷は余裕側にずれていると判断して、補正値Ｘｃ度の値を１度増加（進角側に１度シフト）し（Ｓ１４）、ＳＶ２＞１．１×ＳＶ１の場合には、ガスエンジン２５の負荷は過負荷側にずれていると判断して、補正値Ｘｃの値を１度減少（遅角側に１°シフト）する（Ｓ１５）。その後、カウンタＣを歩進して（Ｓ１６）、Ｃ≧３かどうかが判定される（Ｓ１７）。ここでＮｏと判定された場合は点火基準値Ｘ度に補正値Ｘｃの値をセットして（Ｓ１８）、Ｓ８に戻って以後、同様にＳ８〜Ｓ１８の処理がＳ１２またはＳ１７での判定結果によりＳ１３に移行するまで繰り返される。２回目以降のＳ８，Ｓ９においては点火基準値Ｘ度が変更されたので、点火時期が遅角側または進角側にずれてスロットル弁の開度が前回のＳＶ２の値とは変更されて運転が安定し、Ｓ１２にて変更されたＳＶ２がＳＶ１と比較されることになる。このようにして、点火基準信号ａが所定のタイミングで出力されない場合には、点火基準値Ｘ度は遅角側または進角側に１度ずつ最大３度シフトされて室外側ＥＣＵ６１の不揮発性メモリに格納される。
【００３３】
以上のようにして、点火基準信号発生手段の分解・組立等により点火基準信号ａの出力がタイミングがずれていても、それに合わせて不揮発性メモリに格納した点火基準値Ｘ度を変更することにより、点火基準信号ａの入力後の点火信号ｃを出力する時間Ｔｙが変わり、点火信号ｃが上死点前Ｚ度で出力されるので、適正なタイミングで点火が行われる。
【００３４】
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い。例えば、前記実施形態ではガスエンジン２５の負荷を検出するため、圧力センサ６３による冷媒圧力（高圧）を検出したが、冷房運転時であれば、室外熱交換器１９の中間温度を検出してもよく、暖房運転時であれば、室内熱交換器７の中間温度を検出してもよい。また点火時期補正運転モードに従う運転にあっては、ガスエンジン２５の回転数は２０００rpm に限定されるものではなく、また、室内ユニット１は全台数が運転されるものに限定されるものではない。また、点火基準値Ｘ度の補正を１度ずつ最大３度シフトさせたがこれに限定されるものではなく、例えばシフト角度を０．５度と小さな値にすればより正確な補正が行える。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ガスエンジンのスロットルバルブ開度と負荷に対応する予め設定されたスロットルバルブ目標開度との比較結果に基づいて、スロットルバルブ開度がスロットルバルブ目標開度に略一致するように点火基準値を補正することにより点火時期が自動的に補正される。よって、点火時期の補正を正確に行うことができると共に作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスヒートポンプ式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】一実施形態に係るフローチャートである。
【図３】冷媒圧力とスロットルバルブ開度の関係を示す線図である。
【図４】点火基準信号発生手段を示した概略構成図である。
【図５】点火基準信号と点火信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  室内ユニット
３  室外ユニット
２５  ガスエンジン
５１  室内側ＥＣＵ
６１  室外側ＥＣＵ
６３  圧力センサ
６７  外気温度センサ
７１  点火基準信号発生手段
７３  フライホイール
７５  金属板
７７  ピックアップコイル
【図１】
0003710923.tif 000002
【図２】
0003710923.tif 000003
【図３】
0003710923.tif 000004
【図４】
0003710923.tif 000005
【図５】
0003710923.tif 000006