(57)【要約】【課題】発電機で発電された電力を効率的に利用でき、蓄電池の負担を軽減して長寿命化させたエンジン駆動式空気調和装置を提供する。【解決手段】発電機１１で発電された電力を、蓄電池２７と、室外送風機１８などの負荷装置３０へ並列に供給させる。負荷装置３０へは、昇降圧装置２８およびインバータ２９で、例えば、商用電源（例えば、ＡＣ２００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）と同じ電力へ変換して制御装置２５を介して供給する。そして、蓄電池２７は、制御装置２５が前記負荷装置３０を駆動するために必要な電力と、エンジン１０の始動時に始動装置２２を駆動させるために必要な電力とを供給させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで駆動される発電機と、該エンジンで駆動される圧縮機と、前記発電機で発電された電力を蓄える蓄電池と、前記エンジンを始動させる始動装置と、熱交換器への送風を行う送風機および該エンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置と、前記負荷装置および／または前記始動装置の駆動制御を行う制御装置とを備えるエンジン駆動式空気調和装置において、
前記エンジンの運転中には、前記発電機で発電された電力を、前記蓄電池と前記負荷装置と前記制御装置とのそれぞれへ並列に供給し、前記エンジンの停止中には、前記蓄電池から前記制御装置へ電力を供給したことを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項２】
前記蓄電池に蓄えられた電力は、前記制御装置へ供給すると共に、前記エンジンの始動時には、前記始動装置へ供給されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項３】
前記発電機で発電された電力を昇降圧する昇降圧装置と、前記昇降圧装置で昇降圧された電力を交流電力へと変換する変換装置とを備え、前記発電機から前記負荷装置へ供給される電力を前記交流電力としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記蓄電池に蓄えられた電力、および、前記昇降圧装置で昇降圧された電力の少なくともいずれかの電力供給を受けるものとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項５】
前記発電機で発電された電力を直流に変換し、電圧調整した後に前記蓄電池、負荷装置および制御装置に供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項６】
前記エンジンの駆動力を伝達装置を介して前記圧縮機へ伝達し、前記蓄電池の蓄電圧が所定の蓄電圧を下回った場合、或いは、前記エンジンの停止時間が所定時間を経過した場合には、前記駆動伝達機構を切断して前記エンジンの運転を行い、前記発電機を運転させて前記蓄電池への充電を行わせることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項７】
エンジンで駆動される発電機と、該エンジンで駆動される圧縮機と、前記発電機で発電された電力を蓄える蓄電池と、前記エンジンを始動させる始動装置と、熱交換器への送風を行う送風機および該エンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置と、前記負荷装置および／または前記始動装置の駆動制御を行う制御装置とを備えるエンジン駆動式空気調和装置において、
前記エンジンの運転中には、前記発電機で発電された電力を、前記蓄電池と前記負荷装置と前記制御装置とのそれぞれへ並列に供給し、前記エンジンの停止中には、前記蓄電池から前記制御装置へ電力を供給すると共に、前記蓄電池および前記制御装置へは、外部からの電源供給を可能としたことを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から一切電力の供給を受けずに、冷暖房運転を行えるエンジン駆動式空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでのエンジン駆動式空気調和装置では、冷媒を圧縮する圧縮機をガスエンジンなどのエンジンで駆動し、空調運転を行わせている。そして、前記冷媒の熱交換を行わせる熱交換器や、前記エンジンを冷却する冷却水などへは、商用電源により駆動される送風機で送風を行っていた。それゆえ、このエンジン駆動式空気調和装置を利用するに当たっては、ガスなどの燃料と、電力とを連続的に消費するものとなっていた。
【０００３】
このため、前記エンジンへ圧縮機を接続すると共に、このエンジンへ発電機を接続し、この発電機で発電された電力を蓄電池に蓄え、この蓄えられた電力を昇圧装置で昇圧して前記送風機などへの供給を行い、外部からの電力供給を一切必要としないエンジン駆動式空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２３１７４５号（第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で示されるエンジン駆動式空気調和装置では、前記発電機で発電された電力を一旦蓄電池へと充電し、この蓄電池から前記送風機などへの電力供給を行っているため、電力の変換効率が低いものとなってしまっていた。
【０００６】
また、前記蓄電池は、このエンジン駆動式空気調和装置の停止中には、前記蓄電池から前記制御装置への電力供給を行い、運転開始時には、前記制御装置と前記圧縮機を起動させる始動装置とへの電力供給を行い、運転中には、前記制御装置と、前記送風機などとへの電力供給を行っている。このため、常に、前記蓄電池の充放電が行われ、前記蓄電池の負担が大きくなっているため、前記蓄電池の寿命が短くなってしまっていた。
【０００７】
このため、前記発電機で発電された電力の効率的な利用と、前記蓄電池の長寿命化が求められていた。また、万一、エンジン駆動式空気調和装置の長期停止時などにおいて、前記蓄電池に蓄えられた電力が放電し切ってしまった場合、前記エンジン駆動式空気調和装置が再始動できなくなると言う問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、これら問題に鑑みてなされたもので、発電機で発電された電力を効率的に利用でき、蓄電池の負担を軽減して長寿命化させ、前記蓄電池に蓄えられた電力が放電し切ってしまった場合でも、このエンジン駆動式空気調和装置の再始動を可能とすると共に、商用電源への依存性を低減させたエンジン駆動式空気調和装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンで駆動される発電機と、該エンジンで駆動される圧縮機と、前記発電機で発電された電力を蓄える蓄電池と、前記エンジンを始動させる始動装置と、熱交換器への送風を行う送風機および該エンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置と、前記負荷装置および／または前記始動装置の駆動制御を行う制御装置とを備えるエンジン駆動式空気調和装置において、前記エンジンの運転中には、前記発電機で発電された電力を、前記蓄電池と前記負荷装置と前記制御装置とのそれぞれへ並列に供給し、前記エンジンの停止中には、前記蓄電池から前記制御装置へ電力を供給したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記蓄電池に蓄えられた電力は、前記制御装置へ供給すると共に、前記エンジンの始動時には、前記始動装置へ供給されることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記発電機で発電された電力を昇降圧する昇降圧装置と、前記昇降圧装置で昇降圧された電力を交流電力へと変換する変換装置とを備え、前記発電機から前記負荷装置へ供給される電力を前記交流電力としたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のものにおいて、前記制御装置は、前記蓄電池に蓄えられた電力、および、前記昇降圧装置で昇降圧された電力の少なくともいずれかの電力供給を受けるものとしたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のものにおいて、前記発電機で発電された電力を直流に変換し、電圧調整した後に前記蓄電池、負荷装置および制御装置に供給することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のものにおいて、前記エンジンと前記圧縮機との間に駆動伝達機構を備え、前記蓄電池の蓄電圧が所定の蓄電圧を下回った場合、或いは、前記エンジンの停止時間が所定時間を経過した場合には、前記駆動伝達機構を切断して前記エンジンの運転を行い、前記発電機を運転させて前記蓄電池への充電を行わせることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、エンジンで駆動される発電機と、該エンジンで駆動される圧縮機と、前記発電機で発電された電力を蓄える蓄電池と、前記エンジンを始動させる始動装置と、熱交換器への送風を行う送風機および該エンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置と、前記負荷装置および／または前記始動装置の駆動制御を行う制御装置とを備えるエンジン駆動式空気調和装置において、前記エンジンの運転中には、前記発電機で発電された電力を、前記蓄電池と前記負荷装置と前記制御装置とのそれぞれへ並列に供給し、前記エンジンの停止中には、前記蓄電池から前記制御装置へ電力を供給すると共に、前記蓄電池および前記制御装置へは、外部からの電源供給を可能としたことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態について示した回路図である。エンジン駆動式空気調和装置１は、室外ユニット２と室内ユニット３とがユニット間配管で接続されて構成されており、室外ユニット２には、ガスなどの燃料を燃焼させて駆動力を発生するエンジン１０と、前記エンジン１０の駆動力により発電を行う発電機１１と、前記エンジン１０の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機１２と、前記エンジン１０の駆動力を前記発電機１１へ伝達させる伝達機構１３と、前記エンジン１０の駆動力を前記圧縮機１２へ伝達させる伝達装置１４と、前記圧縮機１２で圧縮された冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器１７と、この室外熱交換器１７に併設され、室外熱交換器１７への送風を行なう室外送風機１８と、前記エンジン１０を冷却する冷却水の放熱を行なわせるラジエータ１９と、このラジエータ１９に併設され、ラジエータ１９への送風を行うラジエータ送風機２０と、前記冷却水を循環させる冷却水ポンプ２１と、前記エンジン１０を始動させる始動装置２２とが収納されている。なお、発電機１１には、図示しないコンバータが備えられており、発電された電力を直流電力として供給できるものとなっている。
【００１８】
室内ユニット３には、前記冷媒を屋内の空気と熱交換させる室内熱交換器１５と、この室内熱交換器１５に併設され、室内熱交換器１５への送風を行なう室内送風機１６と、室内送風機１６の駆動制御など、この室内ユニット３を制御する室内制御部３１とが収納されている。なお、この室内ユニット３には、商用電源３２（例えば、ＡＣ２００Ｖ）から電力が供給されている。
【００１９】
そして、この室内ユニット３は、液管４ａとガス管４ｂとからなるユニット間配管４、および、通信配線５で室外ユニット２へと接続されている。
【００２０】
また、室外ユニット２の圧縮機１２の吐出側と吸込側とから延びる冷媒配管には、前記圧縮機１２から吐出された冷媒を室外熱交換器１７側へ流通させるか、或いは、室内熱交換器１５側へ流通させるかの循環方向を反転させる四方弁２３が設けられており、前記室外熱交換器１７と前記室内熱交換器１５とを接続する冷媒配管には、膨張弁２４が設けられて冷媒回路が構成されている。
【００２１】
さらに、エンジン１０とラジエータ１９とは、冷却水配管で接続されており、前記冷却水配管の一方には、前記冷却水を循環させる冷却水ポンプ２１が接続されて冷却水路が構成されている。
【００２２】
そして、２５は、上記各送風機１８、２０、冷却水ポンプ２１およびパワーリレー２６の負荷装置３０に電力を供給すると共に、駆動制御を行う制御装置であり、２７は発電機１１で発電された電力を蓄える蓄電池であり、２８は発電機１１で発電された電力を昇降圧する昇降圧装置であり、２９は前記昇降圧装置２８により昇降圧された電力を、例えば、商用電源と同じ周波数の交流電力へと変換するインバータである。
【００２３】
また、発電機１１で発電された電力は、蓄電池２７と昇降圧装置２８との双方へ供給され、蓄電池２７では前記電力が蓄えられ、昇降圧装置２８では前記電力が、所定の電圧まで昇降圧（例えば、約ＤＣ３００Ｖ）されてインバータ２９で、例えば、商用電源と同じ電圧で、同じ周波数（例えば、ＡＣ２００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）へと変換され、制御装置２５により駆動制御されて負荷装置３０およびパワーリレー２６へと供給される。さらに、前記蓄電池２７に蓄えられた電力は、制御装置２５と、パワーリレー２６の接点を介して始動装置２２とへ供給される。
【００２４】
この蓄電池２７は、例えば、自動車用の蓄電池を用いるとその端子電圧はＤＣ１２Ｖとなる。
【００２５】
次に、上記エンジン駆動式空気調和装置１の動作について説明する。
【００２６】
まず、前記冷媒回路について説明すると、室内熱交換器１５を凝縮器として機能させ、室外熱交換器１７を蒸発器として機能させる場合（暖房運転）では、圧縮機１２の吐出側から吐出された冷媒を四方弁２３を経由して室内熱交換器１５へと流入させ、室内送風器１６からの送風を受けて前記冷媒は凝縮した後、膨張弁２４で減圧され、室外熱交換器１７で室外送風器１８からの送風を受けて蒸発し、四方弁２３を経由して圧縮機１２の吸込側へと戻る順路で循環される。また、室外熱交換器１７を凝縮器として機能させ、室内熱交換器１５を蒸発器として機能させる場合では、四方弁２３の接続方向を切り換えて圧縮機１２の吐出側から吐出された冷媒を四方弁２３を経由して室外熱交換器１７へと流入させ、室外送風器１８からの送風を受けて前記冷媒は凝縮した後、膨張弁２４で減圧され、室内熱交換器１５で室内送風器１６からの送風を受けて蒸発し、四方弁２３を経由して圧縮機１２の吸込側へと戻る順路で循環される。
【００２７】
次に、エンジン１０を冷却する冷却水路について説明すると、エンジン１０の運転が開始されると、冷却水ポンプ２１が運転され、エンジン１０内で発生した熱を回収した冷却水は、前記冷却水ポンプ２１により、ラジエータ１９へと送られ、ラジエータ送風機２０からの送風を受けて冷却され、再度、エンジン１０へと戻る順路で循環する。
【００２８】
そして、前記冷媒回路および前記冷却水路に設けられた室外送風機１８、ラジエータ送風機２０、冷却水ポンプ２１、並びに、始動装置２２を駆動制御する制御装置２５への電力供給動作は、エンジン駆動式空気調和装置１が停止している場合には、制御装置２５が前記駆動制御を行える様に機能するための電源として蓄電池２７から供給され、エンジン駆動式空気調和装置１が運転を行っている場合には、上記の制御装置２５が前記駆動制御を行える様に機能するための前記蓄電池２７からの電力、および、エンジン１０によって駆動される発電機１１で発電された電力を、昇降圧装置２８で昇降圧（例えば、約ＤＣ３００Ｖ）し、インバータ２９で、例えば、商用電源と同じ電圧で、同じ周波数（例えば、ＡＣ２００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）へと変換された電力が、それぞれ供給されるものとなっている。
【００２９】
ここで、上記商用電源と同じ電圧で、同じ周波数へと変換された電力は、室外送風機１８、ラジエータ送風機２０、冷却水ポンプ２１の負荷装置３０へ制御装置２５を介して供給される電力であり、制御装置２５が、前記負荷装置３０の駆動や後述するエンジン１０の始動を行わせるなど、制御装置２５が前記負荷装置３０の駆動を行える様に機能するための電源としては、蓄電池２７から供給される電力のみである。
【００３０】
このように、発電機１１が発電を行う時は、負荷装置３０が、制御装置２５を介して供給された電力で駆動される時であるため、前記発電機１１で発電された電力をそのまま昇降圧装置２８へと供給し、インバータ２９で商用電源へと変換して負荷装置３０へと供給することにより、発電機１１で発電された電力を効率良く負荷装置３０へと供給することができると共に、発電機１１で発電された電力を前記昇降圧装置２８と並行して、蓄電池２７へも供給しているため、蓄電池２７の放電を防ぐこともできる。また、上述の様に、昇降圧装置２８およびインバータ２９により、発電機１１で発電された電力を商用電源へと変換させることから、負荷装置３０を商用電源用に製作された仕様の機器を、そのまま使用することができる。
【００３１】
エンジン駆動式空気調和装置１のエンジン１０が始動する場合は、制御装置２５からパワーリレー２６が駆動されて、このパワーリレー２６の接点が閉となり、始動装置２２へ蓄電池２７の電力が供給されてエンジン１０が始動される。そして、エンジン１０が運転を開始すれば、制御装置２５からパワーリレー２６の前記接点が開とされて、蓄電池２７から始動装置２２への電力は停止される。
【００３２】
このように、蓄電池２７に蓄えられた電力で、制御装置２５が機能するための電力と、エンジン１０を始動させる始動装置２２の電力を供給させることにより、蓄電池２７の負担が軽減するため、この蓄電池２７の寿命を長くすることができる。
【００３３】
なお、本第１実施形態では、蓄電池２７を、例えば、自動車用の蓄電池として説明したが、特に、昨今話題となっているハイブリッド自動車に搭載されているニッケル水素電池の様な高性能なものであれば、蓄電効率および長寿命などの点でさらに良い。
【００３４】
次に、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、図２に示す様に、上記第１実施形態に加え、室外ユニット２に備えられた制御装置２５および蓄電池２７へ、例えば、商用電源３２などからの電力供給を可能としたものである。３３は、変換装置で、前記商用電源３２を制御装置２５および蓄電池２７に対応した電力（例えば、ＤＣ１２Ｖなど）へと変換するものとなっている。この商用電源３２からは、前記制御装置２５が機能するための電力および蓄電池２７の放電を防止するための電力が供給される。
【００３５】
これにより、エンジン１０の燃料となるガスなどの燃料の供給が一時的に停止し、前記エンジン１０の運転が不可能となっても制御装置２５および蓄電池２７での電力確保が行えるため、前記燃料の供給が再開した時点で、本エンジン駆動式空気調和装置１の運転を開始させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態では、エンジン駆動式空気調和装置１を室外ユニット２と、室内ユニット３とをユニット間配管４および通信配線５で接続して構成されるものとして説明したが、上述の様に、室内ユニット３は、商用電源３２からの電力供給を受けるものとしているため、ユニット間配管４および通信配線５へ複数台の室内ユニット３を接続して構成する多室形のエンジン駆動式空気調和装置１としても良い。
【００３７】
さらにまた、本実施の形態では、エンジン１０と圧縮機１２とを伝達装置１４で接続しているが、この伝達装置１４を断続可能な伝達装置とし、例えば、エンジン１０が所定時間以上停止していた場合、或いは、蓄電池２７の蓄電圧が所定電圧を下回った場合、前記伝達装置１４を切断し、エンジン１０を運転して発電機１１のみを駆動し、前記発電機１１で蓄電池２７の充電を行わせるものとしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明より、発電機で発電された電力を、蓄電池と負荷装置とへ並列に供給させることにより、前記発電機で発電された電力を効率良く利用できると共に、前記蓄電池の負担を軽減して前記蓄電池の長寿命化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンジン駆動式空気調和装置を示す回路図である。
【図２】制御装置および蓄電池へ外部電源からの供給を可能としたエンジン駆動式空気調和装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１  エンジン駆動式空気調和装置
２  室外ユニット
３  室内ユニット
４  ユニット間配管
５  通信配線
１０  エンジン
１１  発電機
１２  圧縮機
１３  伝達機構
１４  伝達装置
１５  室内熱交換器
１６  室内送風機
１７  室外熱交換器
１８  室外送風機
１９  ラジエータ
２０  ラジエータ送風機
２１  冷却水ポンプ
２２  始動装置
２３  四方弁
２４  膨張弁
２５  制御装置
２６  パワーリレー
２７  蓄電池
２８  昇降圧装置
２９  インバータ
３０  負荷装置
３１  室内制御部
３２  商用電源
３３  変換装置
【図１】
2004309087.tif 000003
【図２】
2004309087.tif 000004