(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器をもつ冷媒回路と、前記圧縮機を駆動するエンジンと、前記冷媒回路の熱負荷に関連する状態量を検出し、この状態量に基づいて前記熱負荷の増大とともにエンジン回転数が増大する向きに前記エンジン回転数を増減させるエンジン回転数制御手段と、前記圧縮機の吐出圧に関連する状態量を検出して検出値として出力する検出手段と、前記圧縮機の吐出圧が所定値に達した場合に前記エンジンを停止するエンジン停止制御手段とを備えるエンジン駆動式空気調和装置において、
装置が正常運転され得る前記状態量の値である基準値と前記検出値との差を算出する算出手段と、
前記差の大きさに応じてエンジン回転数の最大増加可能量を変化させる回転数増加可能量設定手段と、
前記エンジン回転数制御手段が指令するエンジン回転数の増加量を前記回転数増加可能量設定手段が出力する前記最大増加可能量の範囲内に規制する規制手段と、
を備える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】
請求項１記載のエンジン駆動式空気調和装置において、
前記検出手段は、互いに所定時間離れて検出された複数の前記状態量を含む直前の所定の検出期間内に検出され、かつ、前記圧縮機の吐出圧が最も高い場合に相当する前記状態量を前記検出値として出力するものである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、エンジン駆動式空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５８−２１３１６１号公報は、室内温度と設定温度との温度差に応じてエンジン回転数すなわち圧縮機回転数を調節し、これにより冷暖房能力を増減するエンジン駆動式空気調和装置（ヒ−トポンプ）を提案している。
特開平３−１６０２８０号公報は、凝縮器における凝縮温度が上昇して所定のしきい値温度に達するとエンジン回転数を一定割合だけ強制的に低下させて、圧縮機の吐出圧の高圧化すなわちエンジン負荷の増大が許容限度を超えていわゆる高圧カットによりエンジンが急停止する前にエンジン回転数を低下させてエンジンが急停止するという上記不具合を防止することができる。すなわち、エンジンが停止するとその再起動には時間がかかるので、頻繁なエンジン停止は好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したエンジン駆動式空気調和装置の保護装置では、段階的にエンジン回転数の低下を行うので、空調能力の急変が頻繁にまたはハンチング的に発生することになり、その結果、エンジン停止回避性能の向上という目的を実現するために空調フィ−リングの著しい劣化という欠点を甘受せねばならなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、空調能力および空調フィ−リングの低下を抑止しつつエンジン停止を抑止可能なエンジン駆動式空気調和装置を提供することを、その解決すべき課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した請求項１のエンジン駆動式空気調和装置によれば、圧縮機の吐出圧が所定値に達した場合にエンジンを停止する。また、冷媒回路の熱負荷の増減に応じてエンジン回転数を制御して空調能力を増減させる。
更に、このエンジン回転数の制御によるエンジン回転数の急増により上記エンジン停止が発生するのを抑止するために、装置が正常運転され得る状態量の値である基準値を検出値が超えて冷媒圧力が増大し、それによりエンジンが停止するのを防止する。具体的には、上記両値の差の大きさに応じてエンジン回転数の最大増加可能量を変化させ、このエンジン回転数の最大増加可能量以下の範囲内にエンジン回転数の実際の増加を規制する。
【０００８】
このようにすれば、熱負荷の増大に追従してエンジン回転数すなわち空調能力を増大する制御を行う場合でも、圧縮機の吐出圧に関連する状態量に基づいて正常な運転が可能な範囲内で空調能力の増大を指令するので、エンジン回転数増大指令を発することによりエンジンが停止してしまい、その後のエンジン再起動まで空調がストップしてしまうという不具合を回避することができる。
【０００９】
更に、装置が正常運転され得る状態量の値である基準値と検出値との差の大きさに応じてエンジン回転数の最大増加可能量を変化させるので、運転状況が許す可能な範囲で常に最大のエンジン回転数の増大を許容することができ、空調能力の増大の不必要な規制、制限を回避する事ができる。
好適な実施例において、上記エンジン回転数の最大増加可能量は上記差の増加に応じて連続的に増加される。このようにすれば、エンジン回転数が段階的に急激に増大するという不具合が生じることがなく、空調フィ−リングを向上する事ができる。
【００１０】
請求項２記載の構成によれば、請求項１記載の構成において更に、互いに所定時間離れて検出された複数の状態量の検出値を含む直前の所定の検出期間内に検出され、かつ、圧縮機の吐出圧が最も高い場合に相当する検出値を、この検出期間を代表する検出値として選択する。
このようにすれば、検出値の波動ないし変動下でもハンチングが生じることを抑止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記した冷媒回路は、冷凍サイクルモ−ドおよびヒ−トポンプサイクルモ−ドで使用され得る。
圧縮機の吐出圧に関連する状態量としては、上記吐出圧の他、凝縮温度、エンジン水温などを採用することができる。
【００１２】
エンジン回転数低下制御手段による上記エンジンの回転数の低下量の連続的な変化は、無段階になされてもよく、多段階になされてもよい。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
本発明のエンジン駆動式空気調和装置の一実施例を図１の系統図を参照して以下に説明する。
このエンジン駆動式空気調和装置は、エンジン１００と、エンジン１００により圧縮機が駆動される冷媒装置２００と、このエンジン１００および冷媒装置２００を制御するコントロ−ラ３００とを有している。
【００１４】
（装置の説明）
冷媒装置２００は、いわゆるヒ−トポンプを兼ねる冷凍装置として周知であるが、以下簡単に説明する。
エンジン１００に連結された圧縮機２の吐出管から吐出された冷媒は、オイルセパレ−タ３でオイル分離された後、暖房時に、四方切換弁４、室内熱交換器５、膨張弁６、室外熱交換器７、アキュムレ−タ８を経て、圧縮機２の吸入管に戻る冷媒回路を循環する。
【００１５】
また、圧縮機２の吐出管から吐出された冷媒は、オイルセパレ−タ３でオイル分離された後、冷房時に、四方切換弁４、室外熱交換器７、膨張弁６、室内熱交換器５、アキュムレ−タ８を経て、圧縮機２の吸入管に戻る冷媒回路を循環する。
この冷媒循環により、暖房時に室内熱交換器５による放熱と、室外熱交換器７による吸熱がなされ、冷房時に室内空調機５による吸熱と、室外熱交換器７による放熱がなされる。
【００１６】
９はオイルセパレ−タ３と四方切換弁４との間の冷媒配管の圧力を検出する高圧スイッチ、１０はアキュムレ−タ８と圧縮機２の吸入管との間の冷媒配管の圧力を検出する低圧スイッチ、１１はエンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、１２は圧縮機２の吐出冷媒の温度を検出する温度センサ、１３は室内熱交換器５の温度を検出する温度センサ、１４は室外熱交換器７の温度を検出する温度センサ、１５は室内熱交換器５の吸い込み空気温度を検出する温度センサである。
【００１７】
コントロ−ラ３００は、これら検出装置９〜１１などから得た検出信号に基づいてエンジン１００の制御および冷媒装置２００の制御を行う。コントロ−ラ３００には図示しない室内温度設定器があり、室内温度を設定できるようになっている。高圧スイッチ９は圧縮機２の吐出圧が所定の圧力を超過する場合に作動し、低圧スイッチ１０は冷媒の凝縮温度が所定の圧力を下回る場合に作動し、コントロ−ラ３００を通じてエンジン１００を停止させる（図５参照）。なお、このエンジン駆動式空気調和装置では、空調能力すなわち冷暖房能力の制御はエンジン回転数の制御により実施される。
【００１８】
（コントロ−ラ３００の制御動作の説明）
以下、この実施例の特徴をなすコントロ−ラ３００の制御動作の一例を図２〜図５に示すフロ−チャ−トのル−チンを参照して説明する。
まず初期設定し（ｓ１００）、各種設定値を所定の初期値にセットする。
次に、このフロ−チャ−トのル−チンの直前の実行開始時点から、このル−チンの実行周期である３０秒に達したかどうかを判断し（ｓ１０２）、まだ経っていなければ図示しない他のル−チンを実行し、経っていれば、上記各種センサ１１〜１５から送られる信号デ−タを読み込む（ｓ１０４）。
【００１９】
次に、空調要求すなわち必要エンジン回転数を計算する（ｓ１０６）。具体的に説明すると、ｓ１０４で取り込んだ室内吸い込み温度と室内温度設定器で設定された設定温度との差を算出しこれを熱負荷とする。更に算出した熱負荷すなわち温度差に対応する空調能力すなわち冷暖房能力を発揮するために、温度差とエンジン回転数との関係を示す内蔵のマップから必要なエンジン回転数Ｖｋｙを求める。
【００２０】
次に、熱交換器温度（すなわち、本発明でいう圧縮機の吐出圧に関連する状態量）に基づいて、正常運転可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｋｋを設定する（ｓ１０８）。
具体的に説明すると、室外熱交換器７または室内熱交換器５の温度と、所定の基準温度との温度差を算出し、更にこの温度差とエンジン回転数との関係を示す内蔵のマップから、変化させ得るエンジン回転数変化量Ｖｄｋｋを求める。
【００２１】
たとえば冷房時を説明すると、システムの正常運転可能な（高圧スイッチ９が作動しない）室外熱交換器７の最高温度（熱交回避目標、上記基準温度）はあらかじめ設定されている。また、この最高温度と室外熱交換器７の現在の温度との間の温度差と、今後変化させ得るエンジン回転数変化量（空調能力変化量）との関係もマップまたは計算式としてあらかじめ記憶されている。したがって、上記温度差を算出できれば、正常運転可能な最大のエンジン回転数変化の範囲を示すエンジン回転数変化量Ｖｄｋｋが求められる。
【００２２】
同様に、暖房時を説明すると、システムの正常運転可能な（高圧スイッチ９が作動しない）室内熱交換器５の最高温度（熱交回避目標、上記基準温度）はあらかじめ設定されている。また、この最高温度と室内熱交換器５の現在の温度との間の温度差と、今後変化させ得るエンジン回転数変化量（空調能力変化量）との関係もマップまたは計算式としてあらかじめ記憶されている。したがって、上記温度差を算出できれば、正常運転可能な最大のエンジン回転数変化の範囲を示すエンジン回転数変化量Ｖｄｋｋが求められる。
【００２３】
次に、圧縮機２の冷媒吐出温度（すなわち、本発明でいう圧縮機の吐出圧に関連する状態量）に基づいて、正常運転可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｔｋを設定する（ｓ１１０）。
具体的に説明すると、圧縮機２の冷媒吐出温度と、所定の基準温度との温度差を算出し、更にこの温度差とエンジン回転数との関係を示す内蔵のマップから変化させることが可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｔｋを求める。
【００２４】
冷媒回路が正常運転可能な（圧縮機２の保護のために停止しない）冷媒吐出温度（吐出回避目標）の最高温度（上記基準温度）はあらかじめ設定されている。また、この最高温度と冷媒の現在の吐出温度との間の温度差と、今後変化させ得るエンジン回転数変化量（空調能力変化量）との関係もマップまたは計算式としてあらかじめ記憶されている。したがって、上記温度差を算出できれば、正常運転可能な最大のエンジン回転数変化の範囲を示すエンジン回転数変化量Ｖｄｔｋが求められる。
【００２５】
次に、エンジン１００の冷却水温（すなわち、本発明でいう圧縮機の吐出圧に関連する状態量）に基づいて、正常運転可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｅｋを設定する（ｓ１１２）。
具体的に説明すると、エンジン１００の冷却水温と、所定の基準温度との温度差を算出し、更にこの温度差とエンジン回転数との関係を示す内蔵のマップから変化させることが可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｔｋを求める。
【００２６】
エンジンが正常運転可能な（エンジン保護のために停止しない）冷却水温（水温回避目標）の最高温度（上記基準温度）はあらかじめ設定されている。また、この最高温度と現在の冷却水温との間の温度差と、今後変化させ得るエンジン回転数変化量（空調能力変化量）との関係もマップまたは計算式としてあらかじめ記憶されている。したがって、上記温度差を算出できれば、正常運転可能な最大のエンジン回転数変化の範囲を示すエンジン回転数変化量Ｖｄｅｋが求められる。
【００２７】
次に、所定のパラメ−タＶｋｋを０にリセットし（ｓ１１４）、その後、Ｖｋｋが上記エンジン回転数変化量（熱負荷すなわち空調要求）から算定される必要エンジン回転数変化量Ｖｋｙより大きいかどうかを調べ（ｓ１１６）、大きければＶｋｙをＶｋｋにセットし（ｓ１１８）、そうでなければｓ１２０へ進む。
詳しく説明すると、必要エンジン回転数変化量Ｖｋｙは、室内温度が上記設定温度により設定される目標室内温度値以上高い場合に負値となり、そうでない場合には０にされる。したがって、この実施例では、室内温度が上記設定温度により設定される目標室内温度値以上高い場合においてのみ、パラメ−タＶｋｋがｖｋｙにセットされる。
【００２８】
なお、室内温度が上記設定値より所定値以上低い場合には、エンジン回転数を低下させる制御を行うが、このエンジン回転数低下制御は、ｓ１６０で実行される。
次に、正常運転可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｋｋとパラメ−タＶｋｋとを比較し（ｓ１２０）、その小さいほうを選択し（ｓ１２２）、正常運転可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｔｋとパラメ−タＶｋｋとを比較し（ｓ１２４）、その小さいほうを選択し（ｓ１２６）、正常運転可能なエンジン回転数変化量Ｖｄｅｋとパラメ−タＶｋｋとを比較し（ｓ１２８）、その小さいほうを選択し（ｓ１３０）。
【００２９】
このｓ１１６〜ｓ１３０により、要求されるエンジン回転数変化（低下）量は正常運転可能なエンジン回転数変化量の範囲内に規制されることが可能になる。
次に、ｓ１０４で取り込んだ熱交換器の温度、吐出温度、冷却水温（エンジン水温）をコントロ−ラのメモリのそれぞれのデ−タセ−ブエリアに書き込み（ｓ１３２〜ｓ１３６）、パラメ−タＶｋｋが０であるかどうかを調べ（ｓ１３８）、０でなければ、ｓ１４０〜ｓ１５８を省略してｓ１６０にジャンプし、現在のエンジン回転数に求めたエンジン回転数変化量Ｖｋｋを加算し、新たなエンジン回転数として、エンジン１００にそれを指令する。
【００３０】
なお、この時点でパラメ−タＶｋｋが０であるということは、ｓ１０６において空調要求が低下もしくは検出温度による回避要求が生じていることを示す。そこで、ｓ１３８にてパラメ−タＶｋｋが０であれば、今後（特に直近期間）において、エンジン回転数の最大増大可能量を次のｓ１４０〜ｓ１４４で算出する。
まず、ｓ１４０では、上記デ−タセ−ブエリアから直前３分間の熱交換器５または７の温度デ−タを読み出して、その最高温度（最高熱交温度）を選択し、それを所定の限界温度（熱交リミット目標）との間の温度差を求める。なお、この限界温度（熱交リミット目標）は、装置が正常運転可能な（高圧カットが生じない）最高温度またはそれに近い所定の設定温度を意味する。更に、求めた上記温度差に基づいて直近期間におけるエンジン回転数の最大増大可能量Ｖ１ｋｋをそれらの間の関係を示す内蔵のマップから求める。
【００３１】
同様に、ｓ１４２では、上記デ−タセ−ブエリアから直前１０分間の冷媒吐出温度の温度デ−タを読み出して、その最高温度（最高吐出温度）を選択し、それを所定の限界温度（熱交リミット目標）との間の温度差を求める。なお、この限界温度（吐出リミット目標）は、装置が正常運転可能な（圧縮機２の保護のために停止しない）最高温度またはそれに近い所定の設定温度を意味する。更に、求めた上記温度差に基づいて直近期間におけるエンジン回転数の最大増大可能量Ｖ１ｔｋをそれらの間の関係を示す内蔵のマップから求める。
【００３２】
同様に、ｓ１４４では、上記デ−タセ−ブエリアから直前３分間のエンジン１００の冷却水温の温度デ−タを読み出して、その最高温度（最高エンジン水温）を選択し、それを所定の限界温度（水温リミット目標）との間の温度差を求める。なお、この限界温度（水温リミット目標）は、装置が正常運転可能な（エンジン保護のために停止しない）最高温度またはそれに近い所定の設定温度を意味する。更に、求めた上記温度差に基づいて直近期間におけるエンジン回転数の最大増大可能量Ｖｌｔｋをそれらの間の関係を示す内蔵のマップから求める。
【００３３】
次に、ｓ１０６で求めた必要エンジン回転数変化（増加）量Ｖｋｙを求めてそれをパラメ−タＶｋｋとし（ｓ１４６）、ＶｋｋとＶ１ｋｋとを比較して（ｓ１４８）、その小さいほうを選択し（ｓ１５０）、ＶｋｋとＶ１ｔｋとを比較して（ｓ１５２）、その小さいほうを選択し（ｓ１５４）、ＶｋｋとＶ１ｅｋとを比較して（ｓ１５６）、その小さいほうを選択する（ｓ１５８）。すなわち、Ｖｋｋは回転数増加可能量を示す。
【００３４】
次に、現在のエンジン回転数に求めたパラメ−タＶｋｋを加算してそれをエンジン１００に指令し、この分だけエンジン回転数を増大させる。
次に、高圧スイッチ９が作動したかどうかを調べ（ｓ１６４）、作動していればエンジン１００を停止し（ｓ１６６）、そうでなければエンジン１００を運転したまま次のステップへ進む。また、吐出温度およびエンジン水温も同様に調べ、
異常検出温度であれば、エンジン１００を停止し、そうでなければ次のステップへ進む。
【００３５】
したがって、このｓ１４８〜ｓ１５８により、空調要求に基づいてこれから行うエンジン回転数の増加を、装置の正常運転可能なエンジン回転数変化量の範囲内に規制することができることがわかる。
以上述べたように本発明によれば、装置が正常運転され得る状態量の所定値（好ましくは、その最大値またはその近傍値）である基準値を検出値が超えてエンジン負荷が増大し、それにより上記エンジンの停止が生じるのを防止するために、上記両値の差の大きさに応じてエンジンの回転数の低下量をメモリに記憶するマップまたは計算式に基づいて連続的に変化させている。
【００３６】
このようにすれば、検出値と基準値との差の大きさに応じて必要最小限のエンジン回転数低下を行うことができるので、空調能力の低下を従来より格段に減らすことができ、更に、急激なエンジン回転数の変化がないので、空調フィ−リングの急変による不快感が生じるのを防止することもでき、更に、エンジン負荷が増大していわゆる高圧カットにより大容量運転していたエンジンが急停止してしまい、その後のエンジン再起動まで空調がストップしてしまうという問題を回避することもできる。
【００３７】
また、エンジン回転数の急増により保護装置が作動するのを抑止するために、装置が正常運転され得る状態量の値である基準値を検出値が超えてエンジン負荷が増大し、それによりエンジンが停止するのを防止する。具体的には、上記両値の差の大きさに応じてエンジン回転数の最大増加可能量を変化させ、このエンジン回転数の最大増加可能量以下の範囲内にエンジン回転数の実際の増加を規制する。
【００３８】
このようにすれば、熱負荷の増大に追従してエンジン回転数すなわち空調能力を増大する制御を行う場合でも、圧縮機の吐出圧に関連する状態量に基づいて正常な運転が可能な範囲内で空調能力の増大を指令するので、エンジン回転数増大指令を発することにより保護装置が働いてエンジンが停止してしまい、その後のエンジン再起動まで空調がストップしてしまうという不具合を回避することができる。
【００３９】
更に、装置が正常運転され得る状態量の値である基準値と検出値との差の大きさに応じてエンジン回転数の最大増加可能量を変化させるので、運転状況が許す可能な範囲で常に最大のエンジン回転数の増大を許容することができ、空調能力の増大の不必要な規制、制限を回避する事ができる。
更に、エンジン回転数の最大増加可能量は上記温度差の増加に応じて連続的に増加される。このようにすれば、エンジン回転数が段階的に急激に増大するという不具合が生じることがなく、空調フィ−リングを向上する事ができる。
【００４０】
更に、この実施例によれば、互いに所定時間離れて検出された複数の状態量の検出値を含む直前の所定の検出期間内に検出され、かつ、圧縮機の吐出圧が最も高い場合に相当する検出値を、この検出期間を代表する検出値として選択するので、検出値の波動ないし変動下でもハンチングが生じることを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のエンジン駆動式空気調和装置の一例を示す回路図である。
【図２】  図１の装置の制御動作を示すフロ−チャ−トである。
【図３】  図１の装置の制御動作を示すフロ−チャ−トである。
【図４】  図１の装置の制御動作を示すフロ−チャ−トである。
【図５】  図１の装置の制御動作を示すフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
１００はエンジン、２は圧縮機、５は室内熱交換器、６は膨張器、７は室外熱交換器、１００はエンジン、９、１１、１３、１４は温度センサ（圧縮機の吐出圧に関連する状態量を検出して検出値として出力する検出手段）、２００は冷媒装置（冷媒回路）、３００はコントロ−ラ
ただし、コントロ−ラ３００のうち、
ｓ１４５は、エンジン回転数制御手段のうちの冷媒回路の熱負荷に関連する状態量を検出する部分、
ｓ１０８〜ｓ１１２、ｓ１４０〜ｓ１４４は算出手段
ｓ１１６〜ｓ１３０はエンジン回転数低下制御手段
ｓ１４０〜ｓ１４４は回転数増加可能量設定手段、
ｓ１４６〜ｓ１５８は規制手段、
ｓ１０６はエンジン停止制御手段、
ｓ１０６は、エンジン回転数制御手段のうちの冷媒回路の熱負荷に関連する状態量を検出する部分、
ｓ１６０は、ｓ１１６〜ｓ１３０またはｓ１４０〜ｓ１４４により実際のエンジン回転数を算定する部分、
ｓ１６２は、エンジン回転数制御手段のうちの熱負荷の増大とともにエンジン回転数が増大する向きに前記エンジン回転数を増減させる部分のうちの更に減少させる部分、
ｓ１６４、ｓ１６６は、エンジン停止制御手段。
【図１】
0003817831.tif 000002
【図２】
0003817831.tif 000003
【図３】
0003817831.tif 000004
【図４】
0003817831.tif 000005
【図５】
0003817831.tif 000006