(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと接離可能なクラッチを介して駆動される圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、四方弁を備える室外ユニットと、室内熱交換器等を備える室内ユニットとを有すると共に、これら各要素を制御する制御装置等によって構成されたエンジン駆動式冷凍装置であって、複数の圧縮機を同一の冷凍サイクル内に並列に接続されるよう前記室外ユニットを複数組み合わせて構成されるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置において、
前記複数の室外ユニットは、各室内ユニットの個別制御によりクラッチＯＮ制御を開始する条件を充たした時、前記制御装置との通信によるクラッチＯＮ制御の許可を要求すると共に、前記制御装置は２台以上の室外ユニットが同時に或いは連続してクラッチＯＮ制御の許可を要求する信号が送信された場合、先の圧縮機のクラッチＯＮ制御から所定時間のインターバルを経た後、次の圧縮機のクラッチＯＮ制御を行うことを特徴とするマルチ型エンジン駆動式冷凍装置。
【請求項２】
前記制御装置は、２台以上の室外ユニットから同時にクラッチＯＮ制御を要求された時、予め定められた順に各室外ユニットのクラッチＯＮ許可を行わせることを特徴とする請求項１に記載のマルチ型エンジン駆動式冷凍装置。
【請求項３】
エンジンと接離可能なクラッチを介して駆動される圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、四方弁を備える室外ユニットと、室内熱交換器等を備える室内ユニットとを有すると共に、これら各要素を制御する制御装置等によって構成されたエンジン駆動式冷凍装置であって、複数の圧縮機を同一の冷凍サイクル内に並列に接続されるよう前記室外ユニットを複数組み合わせて構成されるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置において、
前記複数の室外ユニットは、各室内ユニットの個別制御によりクラッチＯＦＦ制御を開始する条件を充たした時、前記制御装置との通信によるクラッチＯＦＦ制御の許可を要求すると共に、前記制御装置は２台以上の室外ユニットが同時に或いは連続してクラッチＯＦＦ制御の許可を要求する信号が送信された場合、先の圧縮機のクラッチＯＦＦ制御から所定時間のインターバルを経た後、次の圧縮機のクラッチＯＦＦ制御を行うことを特徴とするマルチ型エンジン駆動式冷凍装置。
【請求項４】
前記制御装置は、２台以上の室外ユニットから同時にクラッチＯＦＦ制御を要求された時、予め定められた順に各室外ユニットのクラッチＯＦＦ許可を行わせることを特徴とする請求項３に記載のマルチ型エンジン駆動式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン駆動式の圧縮機を有する室外ユニットを備えたガスエンジン駆動式空気調和装置等のエンジン駆動式冷凍装置に係り、詳しくは、複数の室外ユニットを有して構成されるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置におけるクラッチ制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来のエンジン駆動式空気調和装置は、室外ユニット、室内ユニット及び中央制御装置を有し、圧縮機がクラッチを介してガスエンジンに接離可能に接続されている。
【０００３】
前記中央制御装置は、クラッチをＯＮまたはＯＦＦさせることにより、圧縮機を運転又は停止させて、快適な空調性を実現させており、更に前記クラッチのＯＮ又はＯＦＦに伴う負荷の変動に対し、ガスエンジンの回転数を制御している。
【０００４】
このガスエンジンの回転数制御は、負荷の変動に対してトルクを増減させるべくスロットルバルブの開度を調整し、これにより、ガスエンジンの回転数を所望の回転数となるように制御するものである。
【０００５】
また、一台の室外機が、一基のガスエンジンで駆動される圧縮機を複数（例えば、２台）備えている場合、先に出願人が特願平１１−２０８９１７号にて提案しているように、一方の圧縮機はクラッチを介してガスエンジンに接離可能に接続され、他方の圧縮機はエンジンに直結されており、そのため、低負荷運転領域においては、圧縮機のクラッチはＯＦＦ状態となって直結された回転軸のみで運転され、また、高負荷運転領域において、クラッチはＯＮ状態となり、双方の圧縮機が運転されるものである。更に、それらの中間の負荷領域では、クラッチのＯＮ又はＯＦＦ状態を繰り返しながらガスエンジンの回転数を制御する運転が行なわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、大規模な空気調和システムに対応させるために、２台以上の室外ユニットを組み合わせて構成したマルチ型エンジン駆動式空気調和装置が開発されつつある。
【０００７】
このようなマルチ型エンジン駆動式空気調和装置における個別の室外ユニットにおいても、１基のエンジンにて２台の圧縮機が駆動されるツインコンプレッサ方式の場合には、その各室外ユニットの制御によってエンジン回転数が予め設定された回転数（例えば、１６００ｒｐｍ）を超えた時に、圧縮機の駆動をシングルからツイン（クラッチＯＮ制御）に切替え、一方、エンジンの回転数が予め設定された回転数（例えば、１２００ｒｐｍ）よりも低下した時には、圧縮機の駆動をツインからシングル（クラッチＯＦＦ制御）に切替えるようにしている。
【０００８】
従って、複数の室外ユニットで構成するマルチ型のシステムでは、２台以上の室外ユニットでクラッチのＯＮ／ＯＦＦ動作が同時に起こることが多々あり、このような場合には、空調能力の変化が激しくなってシステム全体としての安定性を損なう問題があった。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決し、制御装置により各室外ユニットのクラッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を管理して安定した冷凍能力が得られるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンと接離可能なクラッチを介して駆動される圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、四方弁を備える室外ユニットと、室内熱交換器等を備える室内ユニットとを有すると共に、これら各要素を制御する制御装置等によって構成されたエンジン駆動式冷凍装置であって、複数の圧縮機を同一の冷凍サイクル内に並列に接続されるよう前記室外ユニットを複数組み合わせて構成されるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置において、前記複数の室外ユニットは、各室内ユニットの個別制御によりクラッチＯＮ制御を開始する条件を充たした時、前記制御装置との通信によるクラッチＯＮ制御の許可を要求すると共に、前記制御装置は２台以上の室外ユニットが同時に或いは連続してクラッチＯＮ制御の許可を要求する信号が送信された場合、先の圧縮機のクラッチＯＮ制御から所定時間のインターバルを経た後、次の圧縮機のクラッチＯＮ制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマルチ型エンジン駆動式冷凍装置において、制御装置は、２台以上の室外ユニットから同時にクラッチＯＮ制御を要求された時、予め定められた順に各室外ユニットのクラッチＯＮ許可を行わせることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、エンジンと接離可能なクラッチを介して駆動される圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、四方弁を備える室外ユニットと、室内熱交換器等を備える室内ユニットとを有すると共に、これら各要素を制御する制御装置等によって構成されたエンジン駆動式冷凍装置であって、複数の圧縮機を同一の冷凍サイクル内に並列に接続されるよう前記室外ユニットを複数組み合わせて構成されるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置において、前記複数の室外ユニットは、各室内ユニットの個別制御によりクラッチＯＦＦ制御を開始する条件を充たした時、前記制御装置との通信によるクラッチＯＦＦ制御の許可を要求すると共に、前記制御装置は２台以上の室外ユニットが同時に或いは連続してクラッチＯＦＦ制御の許可を要求する信号が送信された場合、先の圧縮機のクラッチＯＦＦ制御から所定時間のインターバルを経た後、次の圧縮機のクラッチＯＦＦ制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のマルチ型エンジン駆動式冷凍装置において、制御装置は、２台以上の室外ユニットから同時にクラッチＯＦＦ制御を要求された時、予め定められた順に各室外ユニットのクラッチＯＦＦ許可を行わせることを特徴とする。
【００１４】
請求項１乃至４に記載の発明によれば、室外ユニットのクラッチＯＮ／ＯＦＦ制御によるシステム全体の空調負荷に与える影響が小さくなり、冷媒圧力の変動を低減することができると共に、クラッチＯＮ／ＯＦＦの回数を減らすことが可能となり、機器の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明によるマルチ型エンジン駆動式冷凍装置の一実施形態を示すマルチ型エンジン駆動式空気調和装置の概略構成図である。
【００１６】
マルチ型エンジン駆動式空気調和装置１は、複数（実施形態では２台）の室外ユニット２Ａ、２Ｂと、複数（実施形態では２〜４台）の室内ユニット３Ａ、３Ｂとから構成されている。
【００１７】
前記各室内ユニット３Ａ、３Ｂは、それの内部に分流器が付設された室内熱交換器１０Ａ、１０Ｂ、室内ファン１１Ａ、１１Ｂ及び室内電動膨張弁１２Ａ、１２Ｂ等が設置されている。
【００１８】
１３Ａ、１３Ｂは、前記室内ファン１１Ａ、１１Ｂや室内電動膨張弁１２Ａ、１２Ｂを駆動制御する室内側制御装置（図３ではＣＵＵと記す）で、これら室内側制御装置１３Ａ、１３Ｂは、ＣＰＵ（中央演算処理装置）や入出力インターフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びタイマカウンタ等から構成されたマイクロコンピータを有しており、その入力インターフェースには、図示しない室温センサと室内熱交換器１０Ａ、１０Ｂの出入口冷媒温度センサ等が接続されている。
【００１９】
前記室外ユニット２Ａ、２Ｂは、それの内部に複数のコンプレッサ５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂからなる圧縮機（ツインコンプレッサともいう）５Ａ、５Ｂ、電磁式の四方弁７Ａ、７Ｂ、分流器が付設された室外熱交換器８Ａ、８Ｂ、室外電動膨張弁９Ａ、９Ｂ及びアキュームレータ６Ａ、６Ｂ等それぞれ配設されている。
【００２０】
上述のような冷媒回路を構成する各構成機器は、ガス状冷媒或いは液状冷媒の流通に供される室外側冷媒配管１６Ａ、１６Ｂによって接続されている。
【００２１】
１７Ａ、１７Ｂは、室外熱交換器８Ａ、８Ｂの近傍に配設された室外ファンである。
【００２２】
４Ａ、４Ｂは、前記圧縮機５Ａ、５Ｂを回転駆動するガスエンジンであり、このガスエンジン４Ａ、４Ｂの駆動軸１４Ａ、１４Ｂに直結された一方のコンプレッサ５１Ａ、５１Ｂと、駆動軸１４Ａ、１４Ｂにクラッチ１５Ａ、１５Ｂを介して接離可能に接続された他方のコンプレッサ５２Ａ、５２Ｂに動力を供給している。１８Ａ、１８Ｂはガスエンジン４Ａ、４Ｂに天然ガス、ＬＰガス等のガス燃料を供給するガス供給管である。
【００２３】
また、前記室外ユニット２Ａ、２Ｂの内部には、上述した四方弁７Ａ、７Ｂ、室外電動膨張弁９Ａ、９Ｂ、室外ファン１７Ａ、１７Ｂ等の他に、ステップモータ（図示せず）を含むガスエンジン４Ａ、４Ｂの運転に関係する機器等をも制御する室外側制御装置１９Ａ、１９Ｂが設置されている。
【００２４】
前記室外側制御装置１９Ａ、１９Ｂは、ＣＰＵ（中央演算処理装置）や入出力インターフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びタイマカウンタ等から構成されたマイクロコンピータ（以下マイコンという）を有しており、その入力インターフェースには、圧縮機５Ａ、５Ｂの吐出側冷媒圧力を検出する圧力センサ（図示せず）、ガスエンジン４のエンジン回転数を検出する回転数センサ（図示せず）及び外気温を検出する外気温センサ（図示せず）等が接続されている。
【００２５】
また、前記室外側制御装置１９Ａ、１９Ｂは、各室内ユニット３Ａ、３Ｂの室内側制御装置１３Ａ、１３Ｂと中央制御装置２０を介して接続されており、相互に信号の授受を行っている。
【００２６】
次に、図２に基づいて、マルチ型エンジン駆動式空気調和装置１のシステム構成及びブロック構成を説明する。このマルチ型エンジン駆動式空気調和装置１は、エンジン４Ａ、４Ｂの駆動による複数の室外ユニット２Ａ、２Ｂ等と、複数の室内ユニット３Ａ〜３Ｄ等と、中央制御装置２０とで構成される空気調和システムである。
【００２７】
また、前記中央制御装置２０は、システム全体の空調負荷に基づき、運転／停止を行う室外ユニット２Ａ、２Ｂを判断し、これら室外ユニット２Ａ、２Ｂ間での運転時間の平準化、警報時のバックアップ等を行っている。
【００２８】
前記各室外ユニット２Ａ、２Ｂの圧縮機５Ａ、５Ｂの回転数の調整、即ち、ガスエンジン４Ａ、４Ｂの回転数調整は、各室外ユニット２Ａ、２Ｂによってそれぞれ個別に独立して行われ、また、クラッチ１５Ａ、１５Ｂの制御もそれぞれ個別に独立して行われる。
【００２９】
前記中央制御装置２０は、室外ユニット２Ａ、２Ｂ間で圧縮機５Ａ、５Ｂの回転数の差が顕著になったときにのみ、その回転数補正を行う。
【００３０】
また、前記室外ユニット２Ａ、２Ｂは、通信線２３により中央制御装置２０に接続され、各室外側制御装置１９Ａ、１９Ｂとの間で室外／中央制御装置間通信（破線矢印２２で示す）を行っている。
【００３１】
また、室内ユニット３Ａ〜３Ｄも中央制御装置２０と通信線２４で接続されており、これら室内ユニット３Ａ〜３Ｄに設けられた各室内側制御装置１３Ａ〜１３Ｄと各室外側制御装置１９Ａ、１９Ｂは、中央制御装置２０を中継して室内・外ユニット間通信（実線矢印２１で示す）を行っている。
【００３２】
図３は、本発明に係る中央制御装置２０の制御動作を示すタイミングチャートであり、次に、この図３に基づいて、中央制御装置２０の制御動作を説明する。
【００３３】
▲１▼クラッチＯＮ制御要求
クラッチＯＮ制御要求は、室外ユニット２Ａの室外側制御装置１９Ａ並びに室外ユニット２Ｂの室外側制御装置１９Ｂから中央制御装置２０へのクラッチＯＮ要求信号を示しており、先ず、時刻ｔ０で室外ユニット２Ａの室外側制御装置１９Ａから中央制御装置２０クラッチＯＮ要求信号が送信され、それよりも僅かな時間だけ遅らせた時刻ｔ１で、室外ユニット２Ｂの室外側制御装置１９Ｂから中央制御装置２０にクラッチＯＮ要求信号が送信される。
【００３４】
▲２▼中央制御装置許可
中央制御装置許可は、中央制御装置２０が室外ユニット２Ａの室外側制御装置１９Ａ並びに室外ユニット２Ｂの室外側制御装置１９Ｂに対して行う許可要求のタイミングであり、この中央制御装置２０は、先ず、時刻ｔ１で室外ユニット２Ａの室外側制御装置１９Ａに対して許可要求信号を送信し、その許可要求信号の送信から、例えば、約１０分のインターバル時間を経過した時刻ｔ２で、室外ユニット２Ｂの室外側制御装置１９Ｂに対して許可要求信号を送信する。
【００３５】
▲３▼クラッチＯＮ制御
クラッチＯＮ制御は、室外ユニット２Ａの室外側制御装置１９Ａ並びに室外ユニット２Ｂの室外側制御装置１９Ｂが、クラッチＯＮ制御を行ったタイミングを示しており、時刻ｔ１に室外ユニット２Ａのクラッチ１５ＡがＯＮ動作され、このクラッチＯＮ動作から、例えば、約１０分のインターバル時間が経過した時刻ｔ２に、室外ユニット２Ｂのクラッチ１５ＢがＯＮ動作する。
【００３６】
また、上述した中央制御装置２０の動作は、クラッチＯＦＦ制御の場合も同様であり、図３に示した▲１▼クラッチＯＮ制御要求を、クラッチＯＦＦ制御要求に、▲３▼クラッチＯＮ制御を、クラッチＯＦＦ制御にそれぞれ置き換えた動作を行う。
【００３７】
以上、本発明を上述の一実施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く、室内ユニットを例えば、ショーケースや冷却庫等の冷凍機器としたマルチ型エンジン駆動式冷凍装置にも適応できることは言うまでもない。
【００３８】
また、従来のガスエンジン駆動でツインコンプレッサ搭載のエンジン駆動式ヒートポンプ型空気調和装置では、２台の室外ユニットが連続してクラッチＯＮした場合、暖房時には高圧側冷媒圧力が急上昇し、冷房時には低圧側冷媒圧力が急降下する現象が発生していたため、この冷媒圧力の急変により、各室外ユニットは、コンプレッサの回転数制御によって適正な冷媒圧力が得られるように調整しようとするが、システムの応答性の問題によってその調整が間に合わず、暖房時には、高圧側冷媒圧力の上昇を抑えた低能力運転を行わなければならなかったり、冷房時には、室内側熱交換器が凍結してしまう心配があった。
【００３９】
また、２台の室外ユニットの能力の中間域（例えば、２０馬力の室外ユニット２台のシステムで、３０馬力の能力が必要とされる場合など）では、２台の室外ユニットがともにクラッチＯＦＦ（計２０馬力）した場合には、能力不足を生じるのため、２台の室外ユニットの双方は、一旦、クラッチＯＮ（計４０馬力）となり、結局、２台の室外ユニットのうちの１台は、再度、クラッチＯＦＦ動作を行う必要がある。そのため、クラッチが無駄なＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことになり、空調性が悪化するばかりでなく、機器の耐久性が低下するものであった。
【００４０】
しかしながら、本発明では、上述のような無駄なクラッチのＯＮ／ＯＦＦ動作を最小限に抑えることが可能であるため、空調性や耐久性の高いマルチ型エンジン駆動式空気調和装置を提供することが可能となるものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、発明によれば、室外ユニットのクラッチＯＮ／ＯＦＦ制御によるシステム全体の冷凍負荷に与えるう影響が小さくなり、冷媒圧力の変動を低減することができばかりでなく、クラッチＯＮ／ＯＦＦ動作の回数を減らすことができて機器の耐久性が向上し、因って、冷凍性（空調性）が高く、かつ、耐久性に優れたマルチ型エンジン駆動式冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチ型エンジン駆動式冷凍装置の一実施形態を示すマルチ型エンジン駆動式空気調和装置の概略構成図である。
【図２】同じくマルチ型エンジン駆動式空気調和装置のブロック構成図である。
【図３】同じく中央制御装置の制御動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１      マルチ型エンジン駆動式空気調和装置
２Ａ    室外ユニット
２Ｂ    室外ユニット
３Ａ    室内ユニット
３Ｂ    室内ユニット
３Ｃ    室内ユニット
３Ｄ    室内ユニット
４Ａ    ガスエンジン
４Ｂ    ガスエンジン
５Ａ    圧縮機
５Ｂ    圧縮機
７Ａ    四方弁
７Ｂ    四方弁
８Ａ    室外熱交換器
８Ｂ    室外熱交換器
９Ａ    室外電動膨張弁（膨張弁）
９Ｂ    室外電動膨張弁（膨張弁）
１０Ａ    室内熱交換器
１０Ｂ    室内熱交換器
１２Ａ    室内電動膨張弁（膨張弁）
１２Ｂ    室内電動膨張弁（膨張弁）
１３Ａ    室内側制御装置
１３Ｂ    室内側制御装置
１３Ｃ    室内側制御装置
１３Ｄ    室内側制御装置
１５Ａ    クラッチ
１５Ｂ    クラッチ
１９Ａ    室外側制御装置
１９Ｂ    室外側制御装置
２０      中央制御装置（制御装置）
【図１】
0004183380.tif 000002
【図２】
0004183380.tif 000003
【図３】
0004183380.tif 000004