エンジン駆動式発電装置および空気調和装置の室外ユニット
【課題】簡単な構成でロータとステータとの接触を防止できるエンジン駆動式発電装置および空気調和装置の室外ユニットを提供すること。
【解決手段】ガスエンジン１０のボディに当該ガスエンジン１０の駆動軸を囲うように設けられた環状のステータ７５と、このステータ７５の内側に駆動軸に連結されたロータ８０とを備え、このロータ８０の回転時に、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出し、当該ロータ８０がステータ７５に接触しうる程度の偏心が検出された場合に、ロータ８０の回転を停止する手段１００を備える。
【解決手段】ガスエンジン１０のボディに当該ガスエンジン１０の駆動軸を囲うように設けられた環状のステータ７５と、このステータ７５の内側に駆動軸に連結されたロータ８０とを備え、このロータ８０の回転時に、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出し、当該ロータ８０がステータ７５に接触しうる程度の偏心が検出された場合に、ロータ８０の回転を停止する手段１００を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン出力軸に発電機を直結したエンジン駆動式発電装置および空気調和装置の室外ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン駆動式の空気調和装置では、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。この種のものでは、ガスエンジンに発電機を連結し、この発電機で発電された電力を、例えば室外熱交換器への送風を行う送風機或いはエンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置に供給し、電力供給レスの空調機の実現が模索されている。
また、近年、ガスエンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように発電機のステータを設けるとともに、この発電機のロータをエンジン出力軸に直結することにより、発電機の小型化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−９１１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、発電機のロータをガスエンジンの出力軸に直結した場合、このロータはガスエンジンの出力軸の軸受に片持ち支持された状態となるため、当該ロータとステータとの隙間管理が重要となる。ここで、ロータが出力軸にオフセットして連結された場合には、連結後にロータとステータとの隙間を隙間ゲージ等で計測することにより、連結不良を発見できるが、出力軸の軸受の磨耗等により、ロータの中心部が偏心して回転する場合には、上記の方法では発見できず、ロータがステータに接触するおそれが想定される。
そこで、本発明は、上記した従来の課題を解消し、簡単な構成でロータとステータとの接触を防止できるエンジン駆動式発電装置および空気調和装置の室外ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えるエンジン駆動式発電装置において、前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、ロータの回転時に、検出手段がロータの中心部の偏心を検出し、ロータがステータに接触しうる程度に、ロータの中心部が偏心した場合に、このロータの回転を停止するため、当該ロータがステータに接触することを防止することができる。
【０００５】
この構成において、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心部の偏心を検出する構成としても良い。この構成によれば、ロータの中心部の偏心を検出するために別途のセンサを設ける必要がなく、簡単な構成で当該偏心を検出することができる。
【０００６】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向するステータコアのティースに巻き回された巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。この構成によれば、対向する巻線に流れる電流値の差分値を見ることにより、簡単な構成で磁束の変動を確実に検出することができる。
【０００７】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。この構成によれば、ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値を見ることにより、簡単な構成で確実に検出することができる。
【０００８】
また、エンジンで駆動される圧縮機および室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機とを単一の筐体内に収納し、この発電機が前記エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えて構成された空気調和装置の室外ユニットにおいて、前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備える構成としても良い。
【０００９】
また、この構成において、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心軸の偏心を検出する構成としても良い。
【００１０】
また、前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向する前記巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。
【００１１】
また、前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロータの回転時に、検出手段がロータの中心部の偏心を検出し、ロータがステータに接触しうる程度に、ロータの中心部が偏心した場合に、このロータの回転を停止するため、当該ロータがステータに接触することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
図１は、ガスエンジン駆動式の空気調和装置１を示す。この空気調和装置１は、室外ユニット２と複数の室内ユニット３ａ〜３ｃとを有し、これらを液管４ａおよびガス管４ｂからなるユニット間配管４で接続して構成されている。室外ユニット２には、ガスエンジン１０と、このガスエンジン１０の駆動力により発電を行う発電機（エンジン駆動式発電装置）１１と、ガスエンジン１０の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機１２とが収容されている。このガスエンジン１０は、燃料調整弁７を経て供給されるガスなどの燃料と、スロットル弁８を経て供給される空気との混合気を燃焼させて駆動力を発生する。
【００１４】
圧縮機１２は、大小異容量の圧縮機１２ａ，１２ｂで構成され、これら２台の圧縮機１２ａ，１２ｂは、それぞれ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂを備え、こられ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂとは、伝達ベルト６０（図２参照）を介して連結されている。
これら圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃは、プレート式熱交換器３１、四方弁１５、室外熱交換器１７の順に接続され、この室外熱交換器１７には、液管４ａを介して、各室内ユニット３の膨張弁１９ａ〜１９ｃ、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃが接続され、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃには、ガス管４ｂを介して、四方弁１５が接続され、この四方弁１５には、吸込管１２ｄを介して、圧縮機１２ａ，１２ｂが接続されている。また、この圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃおよび吸込管１２ｄは、バイパス管１８で接続され、このバイパス管１８に、アンロード用のバイパス弁２０が設けられている。本構成では、上記した各機器を備えて冷媒回路が形成されている。
【００１５】
圧縮機１２ａ，１２ｂが駆動されると、四方弁１５の切り替え状態で、それが暖房切り替えであれば、実線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃ、膨張弁１９ａ〜１９ｃ、室外熱交換器１７の順に冷媒が循環し、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃでの冷媒凝縮熱により室内が暖房される。これとは反対に、四方弁１５が冷房切り替えであれば、破線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室外熱交換器１７、膨張弁１９ａ〜１９ｃ、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃの順に冷媒が循環し、この室内熱交換器２１ａ〜２１ｃでの冷媒蒸発熱により室内が冷房される。
【００１６】
つぎに、ガスエンジン１０の冷却装置について説明する。
このガスエンジン１０は水冷式であり、このガスエンジン１０のウォータージャケットを循環した冷却水は、第１の三方弁２２、逆潮流ヒータ２３および第２の三方弁２４を経て、ラジエータ２５に供給される。このラジエータ２５は、室外熱交換器１７と併設されており、これらは同一の送風機２６により送られる空気によって空冷され、このラジエータ２５を経た冷却水は、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れて、ガスエンジン１０のウォータージャケットに戻される。
排ガス熱交換器２９には、ガスエンジン１０の排気ガスが通され、この排気ガスは、排気トップ３０を経て、室外ユニット２の外に排出される。
【００１７】
上述した第１の三方弁２２は冷却水温度で自動的に切り替えられる。すなわち、冷却水温度が所定温度よりも低い場合、ガスエンジン１０のウォータージャケットからの冷却水を、ラジエータ２５をバイパスし、直接、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に導いて、上記ウォータージャケットに戻す。
第２の三方弁２４は、例えば暖房運転時に切り替えられ、この場合、冷却水はラジエータ２５をバイパスし、プレート式熱交換器３１を経て、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れ、ウォータージャケットに戻される。
【００１８】
つぎに、発電機１１による発電系統について説明する。
発電機１１には、動力線３２を介して、系統連系インバータ３３が接続され、この系統連系インバータ３３は、発電機１１からの三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して、直流電力に変換した後、２００Ｖの三相交流の電力に再度変換して、商用系統３５に出力する。この商用系統３５は、商用電源３６と、ブレーカ３７と、需要家負荷３８とを含み、系統連系インバータ３３は、ブレーカ３７と、需要家負荷３８との間に接続されている。
【００１９】
また、この系統連系インバータ３３は、上述した逆潮流ヒータ２３に適宜電力を供給すると共に、室外ユニット２の室外側コントローラ３９に、通信線４０を介して通信可能に接続されている。そして、この室外側コントローラ３９は、商用系統３５から電源線４１を介して動作電源を得ると共に、通信線４２を介して各室内ユニット３の室内側コントローラに通信可能に接続されている。
【００２０】
この系統連系インバータ３３には、商用電源３６およびブレーカ３７の間に設置された電力検出器４３が接続されている。この電力検出器４３は、商用系統３５に供給される電力値をリアルタイムに取得し、この取得した電力値データが、系統連系インバータ３３に入力され、通信線４０を介して室外側コントローラ３９に送られる。
また、系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電量を制御する機能を有し、必要に応じ、発電量を減少または増大させる。このような構成において、例えば室内ユニット３側の空調要求に応じて、圧縮機１２ａ，１２ｂの負荷が増大すると共に、商用系統３５の需要家負荷３８の増大に応じて、発電要求が増大した場合、ガスエンジン１０の負荷が増大する。需要家負荷３８は、電力検出器４３、系統連系インバータ３３および室外側コントローラ３９により常時監視されている。また、系統連系インバータ３３は、電源線４７を介して商用系統３５に接続されており、この電源線４７を通じて発電機１１で発電された電力を商用系統３５に出力可能となっている。この電力の一部は、室外ユニット２の送風機２６、冷却水ポンプ２７、室内ユニット３ａ〜３ｃの各送風機４８ａ〜４８ｃに出力され、電力供給レスの実現が図られている。
【００２１】
次に、室外ユニット２の内部構成について説明する。
図２は、室外ユニット２を正面側から見た斜視図であり、図３は、室外ユニットの背面図である。これら図２および図３では、室外ユニット２の筐体の外側を覆うパネルの記載を省略している。
室外ユニット２は、図２および図３に示すように、略直方体形状に形成された筐体５２を備え、この筐体５２の内部は、略水平に延びる仕切り板５３によって上下二段に画成されている。この上段部には、室外熱交換器１７（図１参照）及び送風機２６が設けられる熱交換室５４が構成され、下段部には、ガスエンジン１０、発電機１１及び圧縮機１２等が配置される機械室５５が構成されている。
この仕切り板５３は、送風機２６や室外熱交換器１７のフィンの隙間から熱交換室５４内に入り込む雨水等が機械室５５に入り込まないように、両室を隙間無く仕切っている。この仕切り板５には、熱交換室５４と機械室５５とを繋ぐ２つの通気口５６が室外ユニット２の幅方向に間隔をあけて設けられている。この通気口５６は、室外ユニット２内部の空気が両室を自由に移動できるようにするものである。また、この通気口５６には、熱交換室５４側から機械室５５に雨水等が入り込まないように、屋根部５６ａがそれぞれ設けられている。すなわち、機械室５５側の空気は、図３に示す矢印Ｘの経路を通って熱交換室５４へ移動することになる。
【００２２】
室外ユニット２の筐体５２の天面５２ａには、図２および図３に示すように、２つの送風機２６が幅方向に並べて配設されている。これら送風機２６は、熱交換室５４の正面側及び背面側にそれぞれ配置される室外熱交換器のフィンの隙間を通じて、この熱交換室５４内に外気を取り込むことにより、この取り込んだ外気と室外熱交換器１７（図１）を流れる冷媒とを熱交換させる。そして、熱交換された空気は、送風機２６によって室外ユニット２の上方に向けて排出される。また、筐体５２の天面５２ａには、ガスエンジン１０での排気ガスを室外ユニット２の機外に排出するための排気トップ３０が設けられている。
また、機械室５５の正面、背面及び側面には、図示は省略したが、それぞれ前面パネル、背面パネル及び側面パネルを備える。本構成では、前面パネル及び背面パネルは左右一対の２枚のパネルで構成されており、これら２枚のパネルの間には、当該パネルを支持する縦フレーム５７が設けられている。また、前面パネル、背面パネル及び側面パネル、筐体５２の各フレームにねじ等で着脱自在（開閉自在）に取り付けられている。これら各パネルが取り付けられた状態では、室外ユニット２は機械室５５内に雨水等が入り込まない水密な構造となっている。
さらに、機械室をメンテナンスする場合には、該当するパネルを取り外すことにより、メンテナンスの対象機器に簡単にアクセスすることができ、メンテナンス作業の軽減を図ることが可能となる。
【００２３】
図４は、機械室５５を上側から見た断面図である。なお、図４において、下側が正面側となる。
機械室５５の内部には、底板５５ａの略中央部にガスエンジン１０が配置され、このガスエンジン１０の正面右側に発電機１１が配置され、このガスエンジン１０の正面左側に圧縮機１２が配置されている。この圧縮機１２の手前側であって、上記した縦フレーム５７の左側には、室外側コントローラ３９が配置されている。この室外側コントローラ３９は、室外ユニット２内に配置された各機器（例えば、ガスエンジン１０、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂ、四方弁１５、送風機２６など）の動作を制御する。
【００２４】
また、発電機１１の手前側であって、縦フレーム５７の右側には、系統連系インバータ３３が配置されている。この系統連系インバータ３３には、発電機１１で発電した電力が動力線３２（図１）を介して送られる。そのため、発電機１１の近くに系統連系インバータ３３を配置している。
これら室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３は、機械室５５の正面側に、上記縦フレーム５７によって左右振り分けられて配置されている。さらに、室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３を収容する箱体３９Ａ、３３Ａは、ともに前面側が開口して形成されており、これら箱体３９Ａ、３３Ａの前面側の開口は、機械室５５の前面パネルを取り付けた際に、この前面パネルによってそれぞれ塞がれるようになっている。すなわち、各前面パネルが室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３の箱体３９Ａ，３３Ａの前面及び機械室５５の前面を塞ぐ部材として兼用されている。
このため、室外側コントローラ３９のメンテナンスを行う場合には、左側の前面パネルを外せば良く、同様に系統連系インバータ３３のメンテナンスを行う場合には、右側の前面パネルを外せば良いため、メンテナンス時の作業を容易に行うことができる。
【００２５】
ガスエンジン１０は、図４に示すように、両端から略水平に出力軸となる駆動軸１０ａが突出している。この駆動軸１０ａの左方（一端側）の軸端部には、巻掛け伝動用の駆動プーリー５８が取り付けられている。また、圧縮機１２の従動軸にも駆動プーリー５９（図３）が取り付けられており、これらの駆動プーリー５８、５９に伝達ベルト６０が巻き掛けられている。これにより、ガスエンジン１０の回転動力は伝達ベルト６０を介して圧縮機１２へと伝達され、圧縮機１２が駆動されるようになる。
一方、駆動軸１０ａの右方（他端側）の軸端部には、発電機１１のロータ（不図示）が連結されている。これにより、ガスエンジン１０が駆動している場合には、この駆動力を利用して発電機１１を動作させることができる。この場合、発電機１１のロータ（不図示）が駆動軸１０ａに直結されているため、このロータを回転駆動させる際の機械ロスが低減し、発電効率の向上を図ることができる。
本構成では、ガスエンジン１０の駆動軸１０ａの一端側に圧縮機１２を設け、他端側に発電機１１を設け、この発電機１１のロータを駆動軸１０ａに直結したことにより、発電機１１の小型化を図ることができ、ガスエンジン１０、発電機１１および圧縮機１２を室外ユニット２の筐体５２内にコンパンクトに配置することができる。
なお、図４において、符号６１はアキュームレーター、６２はオイルセパレータ、６３はエアクリーナ、６４は吸気ボックス、６５は排気マフラー、６６はオイルサブタンクである。このオイルサブタンク６６は、図２に示すように、発電機１１と筐体５２の右側面開口部５２ｂとの間に配置されている。このため、発電機１１のメンテナンスをする場合には、側面パネルを取り外して右側面開口部５２ｂを開放し、オイルサブタンク６６の上方空間を通じて発電機１１にアクセスすることになる。従って、発電機１１に近接して他の機器が配置されるような構成では、発電機１１のメンテナンスの頻度を低減して労力の低減を図ることが望ましい。
【００２６】
次に、発電機１１の構成について説明する。
ガスエンジン１０は、図５に示すように、架台７０に支持され、室外ユニット２の筐体の底板５５ａ（図４）に固定されている。このガスエンジン１０は、ピストン（不図示）の往復動作を回転動作に変えて出力する駆動軸１０ａ（図４）を備え、この駆動軸１０ａの他端側にはフライホイール７１が連結され、このフライホイール７１の中央部にエンジンボス７２がボルト止めされている。これらフライホイール７１、エンジンボス７２は、ガスエンジン１０のボディ外壁１０ｂで形成された凹部７３内に収容される。
また、ガスエンジン１０のボディ外壁１０ｂには、当該ガスエンジン１０の駆動軸１０ａに連結されたエンジンボス７２を囲うように、環状のステータブラケット７４が、複数本のボルトを介して取り付けられている。そして、このステータブラケット７４には、発電機１１を構成する環状のステータ７５が複数本のボルトを介して固定されている。
このステータ７５の内側には、発電機１１を構成する環状のロータ８０が配置され、このロータ８０は、皿状のロータブラケット８１に固定され、このロータブラケット８１は、複数本のボルトを介して、上記エンジンボス７２に固定されている。これにより、ロータ８０は、ロータブラケット８１、エンジンボス７２及びフライホイール７１を介して、駆動軸１０ａに連結され、この駆動軸１０ａを支持するガスエンジン１０の軸受（不図示）によって、いわゆる片持ち状態で支持されている。
なお、この図５において、７６は、ロータ８０を覆うカバー体であり、このカバー体７６は、ステータ７５に固定されている。また、７７は、ステータ７５に設けられた端子台７５ａを覆う端子台カバーである。
【００２７】
このように、ロータ８０をガスエンジン１０の駆動軸１０ａに直結した場合には、このロータとガスエンジンとを伝達ベルトを介して接続する場合に比べて、伝達ベルトの張りや磨耗をチェックする必要がなく、メンテナンス頻度の低減を図ることができる。
一方、ロータ８０はガスエンジン１０の駆動軸１０ａの軸受に片持ち支持された状態となるため、当該ロータ８０とステータ７５との隙間管理が重要となる。
本構成では、ロータ８０が偏心して動作した場合に、このロータ８０の中心部の偏心を検出し、当該ロータ８０がステータ７５の内面に接触しうる程度に偏心すると、ロータ８０の回転を停止するように構成されている。
【００２８】
図６は、ステータ７５とロータ８０とを示す側面図である。
ステータ７５は、環状に形成されたステータ本体９０と、このステータ本体９０の径方向内方に突出した複数のステータコア９１と、これらステータコア９１のティース９１Ａにそれぞれ巻き回された巻線９２とを備えて構成されている。また、ロータ８０は、環状に形成されたロータ本体９５と、このロータ本体９５の外周面に沿って貼着された磁石９６とを備えて構成されている。
このような構成において、ロータ８０の中心部Ｏ（具体的には、ロータブラケット８１の中心）が偏心すると、このロータ８０の磁石９６と、ステータ７５の巻線９２との隙間量が変化する。この場合、ロータ８０の磁石９６と、ステータ７５の巻線９２との隙間量の変化に伴い、ロータ８０とステータ７５との間に生じる空隙磁束が変動することが実験等で確認されている。
具体的には、隙間量が小さくなるにつれて、空隙磁束の値は大きくなり、隙間量が大きくなるにつれて、空隙磁束の値が小さくなる。この空隙磁束の変動は、巻線に流れる電流値にて検出することが可能である。
【００２９】
本実施形態では、ロータ８０の中心部Ｏを介して対向する一対の巻線９２Ａ，９２Ｂに各々流れる電流値を検出し、各電流値の差分値が所定値を超えたか否かを判別する制御部１００（検出手段）を備える。この制御部１００には、室外側コントローラ３９が接続され、この室外側コントローラ３９にガスエンジン１０が接続されている。
この構成では、ロータ８０の中心部Ｏが偏心した場合、ロータ８０は、その外周部の一点がステータ７５の巻線９２に接近する一方、中心部Ｏを挟んだ外周部の他点はステータ７５の巻線９２から離間する。このため、ロータ８０の中心部Ｏを介して対向する巻線９２Ａ，９２Ｂをそれぞれ流れる電流値を検出することにより、このロータ８０の中心部Ｏが偏心した場合、ロータ８０が接近した巻線９２Ａに流れる電流値が増大し、ロータ８０が離間した巻線９２Ｂに流れる電流値が減少する。よって、巻線９２Ａ，９２Ｂに各々流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで、ロータ８０回転時における当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出することができる。
上記した所定値は、ロータ８０がステータ７５の内面に接触しうる程度に偏心した際の値であり、本実施形態では、当該所定値は実験等により決定される。
【００３０】
次に、本実施形態の動作を説明する。
ガスエンジン１０が駆動されると、駆動軸１０ａに固定されたロータ８０が回転し、巻線９２に電流が流れて、この電力が系統連系インバータ３３を介して商用系統３５に出力される。
この場合、制御部１００は、対向して配置される巻線９２Ａ，９２Ｂに流れる各電流値を監視し、これら各電流値の差分値が所定値を超えたか否かを判別する。この判別において、差分値が所定値を超えなければ、電流値の監視を継続する。一方、差分値が所定値を超えた場合には、制御部１００は、室外側コントローラ３９に停止信号を出力し、この停止信号を受けた室外側コントローラ３９はガスエンジン１０の運転を停止する。本構成では、制御部１００が停止手段としても機能する。
【００３１】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ガスエンジン１０のボディ外壁１０ｂに当該ガスエンジン１０の駆動軸１０ａを囲うように設けられた環状のステータ７５と、このステータ７５の内側に駆動軸１０ａに連結されたロータ８０とを備え、このロータ８０の回転時に、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出し、当該ロータ８０がステータ７５に接触しうる程度の偏心が検出された場合に、ガスエンジン１０の運転を停止する制御部１００を備えるため、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心が生じた場合であっても、当該ロータ８０がステータ７５に接触することを防止することができる。
この構成によれば、ロータ８０をガスエンジン１０の駆動軸１０ａに直結し、制御部１００がロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出するため、発電機１１の定期的なメンテナンスの労力を軽減することができる。従って、例えば、発電機１１に近接してオイルサブタンク６６等の他の機器を配置するレイアウトを採ることが可能となり、筐体５２内へガスエンジン１０及び発電機１１をコンパクトに配置することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、制御部１００は、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動に基づいて、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出するため、ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出するために別途のセンサを設ける必要がなく、簡単な構成で当該偏心を検出することができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、ステータ７５は、径方向内方に突出した複数のティース９１Ａを有するステータコア９１と、各ティース９１Ａの周囲に巻き回される巻線９２とを備えて構成され、制御部１００は、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動を、対向する巻線９２Ａ，９２Ｂの各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出するため、簡単な構成で磁束の変動を確実に検出することができる。
【００３４】
以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、本実施形態では、制御部１００は、対向する一対の巻線９２Ａ，９２Ｂに流れる電流値を検出する構成としているが、複数対の巻線に流れる電流値を検出する構成としても良い。この構成によれば、ロータ８０が回転する角度が小さくても当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出することができ、より正確な偏心の検出が可能となる。
また、本実施形態では、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動を、対向する巻線９２Ａ，９２Ｂの各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としているが、これに限るものではなく、当該巻線９２Ａ，９２Ｂに印加される電圧値の差分値で見ても良いし、磁束の変動を直接検出する構成としても良い。
【００３５】
また、本実施形態では、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動を、対向する巻線９２Ａ，９２Ｂの各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としているが、これに限るものではなく、例えば、ステータ７５から系統連系インバータ３３に出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。具体的には、ステータ７５の端子台７５ａに、動力線３２を介して不図示の制御部が接続され、この制御部には、室外側コントローラ３９（図１）を介してガスエンジン１０（図１）が接続される。
制御部は、動力線３２のＲ相−Ｓ相、Ｓ相−Ｔ相、Ｔ相−Ｒ相のいずれかに印加される電圧値を継続的に検知し、この電圧値の変動値を検出するように構成されている。
この構成によれば、ステータ７５から出力される電圧値の変動値を検出し、この変動地が所定値を超えたか否かを検出するといった簡単な構成で、ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出することができる。なお、制御部は、各相に印加される電圧値を検出するものに限らず、各相の動力線を流れる電流値を検出する構成を備えてもよく、電流値と電圧値の一方を検出する構成、または、その両方を検出する構成としても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動に基づいて、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出する構成としているが、例えば、ロータ８０とステータ７５との隙間を検出する隙間センサを設け、この隙間センサにより、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出する構成としても良い。
また、本実施形態では、ロータ８０の回転時に、当該ロータ８０がステータ７５に接触しうる程度の偏心が検出された場合に、ガスエンジン１０の運転を停止する構成としているが、これに限るものではなく、例えば、駆動軸１０ａとロータ８０との間に電磁クラッチを設け、この電磁クラッチを開放することにより、ロータ８０の回転を停止する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ガスエンジン駆動式の空気調和機を示す回路図である。
【図２】室外ユニットを示す斜視図である。
【図３】室外ユニットの背面図である。
【図４】機械室を上側から見た断面図である。
【図５】発電機の分解斜視図である。
【図６】対向して配置される巻線に流れる各電流値からロータの中心部の偏心を検出する機構を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 空気調和装置（ガスエンジン駆動式空気調和装置）
２ 室外ユニット
１０ ガスエンジン
１０ａ 駆動軸（出力軸）
１０ｂ ボディ外壁
１１ 発電機（エンジン駆動式発電装置）
１２ 圧縮機
１７ 室外熱交換器
２９ 排ガス熱交換器
３３ 系統連系インバータ
３５ 商用系統
３６ 商用電源
３７ ブレーカ
３９ 室外側コントローラ
５２ 筐体
６０ 伝達ベルト
６６ オイルサブタンク
７１ フライホイール
７２ エンジンボス
７３ 凹部
７４ ステータブラケット
７５ ステータ
７５ａ 端子台
７６ カバー体
８０ ロータ
８１ ロータブラケット
９０ ステータ本体
９１ ステータコア
９１Ａ ティース
９２ 巻線
９２Ａ 巻線
９２Ｂ 巻線
９５ ロータ本体
９６ 磁石
１００ 制御部（検出手段、停止手段）
Ｏ 中心部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン出力軸に発電機を直結したエンジン駆動式発電装置および空気調和装置の室外ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン駆動式の空気調和装置では、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。この種のものでは、ガスエンジンに発電機を連結し、この発電機で発電された電力を、例えば室外熱交換器への送風を行う送風機或いはエンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置に供給し、電力供給レスの空調機の実現が模索されている。
また、近年、ガスエンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように発電機のステータを設けるとともに、この発電機のロータをエンジン出力軸に直結することにより、発電機の小型化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−９１１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、発電機のロータをガスエンジンの出力軸に直結した場合、このロータはガスエンジンの出力軸の軸受に片持ち支持された状態となるため、当該ロータとステータとの隙間管理が重要となる。ここで、ロータが出力軸にオフセットして連結された場合には、連結後にロータとステータとの隙間を隙間ゲージ等で計測することにより、連結不良を発見できるが、出力軸の軸受の磨耗等により、ロータの中心部が偏心して回転する場合には、上記の方法では発見できず、ロータがステータに接触するおそれが想定される。
そこで、本発明は、上記した従来の課題を解消し、簡単な構成でロータとステータとの接触を防止できるエンジン駆動式発電装置および空気調和装置の室外ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えるエンジン駆動式発電装置において、前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、ロータの回転時に、検出手段がロータの中心部の偏心を検出し、ロータがステータに接触しうる程度に、ロータの中心部が偏心した場合に、このロータの回転を停止するため、当該ロータがステータに接触することを防止することができる。
【０００５】
この構成において、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心部の偏心を検出する構成としても良い。この構成によれば、ロータの中心部の偏心を検出するために別途のセンサを設ける必要がなく、簡単な構成で当該偏心を検出することができる。
【０００６】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向するステータコアのティースに巻き回された巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。この構成によれば、対向する巻線に流れる電流値の差分値を見ることにより、簡単な構成で磁束の変動を確実に検出することができる。
【０００７】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。この構成によれば、ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値を見ることにより、簡単な構成で確実に検出することができる。
【０００８】
また、エンジンで駆動される圧縮機および室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機とを単一の筐体内に収納し、この発電機が前記エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えて構成された空気調和装置の室外ユニットにおいて、前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備える構成としても良い。
【０００９】
また、この構成において、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心軸の偏心を検出する構成としても良い。
【００１０】
また、前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向する前記巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。
【００１１】
また、前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロータの回転時に、検出手段がロータの中心部の偏心を検出し、ロータがステータに接触しうる程度に、ロータの中心部が偏心した場合に、このロータの回転を停止するため、当該ロータがステータに接触することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
図１は、ガスエンジン駆動式の空気調和装置１を示す。この空気調和装置１は、室外ユニット２と複数の室内ユニット３ａ〜３ｃとを有し、これらを液管４ａおよびガス管４ｂからなるユニット間配管４で接続して構成されている。室外ユニット２には、ガスエンジン１０と、このガスエンジン１０の駆動力により発電を行う発電機（エンジン駆動式発電装置）１１と、ガスエンジン１０の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機１２とが収容されている。このガスエンジン１０は、燃料調整弁７を経て供給されるガスなどの燃料と、スロットル弁８を経て供給される空気との混合気を燃焼させて駆動力を発生する。
【００１４】
圧縮機１２は、大小異容量の圧縮機１２ａ，１２ｂで構成され、これら２台の圧縮機１２ａ，１２ｂは、それぞれ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂを備え、こられ電磁クラッチ１４ａ，１４ｂとは、伝達ベルト６０（図２参照）を介して連結されている。
これら圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃは、プレート式熱交換器３１、四方弁１５、室外熱交換器１７の順に接続され、この室外熱交換器１７には、液管４ａを介して、各室内ユニット３の膨張弁１９ａ〜１９ｃ、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃが接続され、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃには、ガス管４ｂを介して、四方弁１５が接続され、この四方弁１５には、吸込管１２ｄを介して、圧縮機１２ａ，１２ｂが接続されている。また、この圧縮機１２ａ，１２ｂの吐出管１２ｃおよび吸込管１２ｄは、バイパス管１８で接続され、このバイパス管１８に、アンロード用のバイパス弁２０が設けられている。本構成では、上記した各機器を備えて冷媒回路が形成されている。
【００１５】
圧縮機１２ａ，１２ｂが駆動されると、四方弁１５の切り替え状態で、それが暖房切り替えであれば、実線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃ、膨張弁１９ａ〜１９ｃ、室外熱交換器１７の順に冷媒が循環し、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃでの冷媒凝縮熱により室内が暖房される。これとは反対に、四方弁１５が冷房切り替えであれば、破線の矢印で示すように、圧縮機１２ａ，１２ｂ、四方弁１５、室外熱交換器１７、膨張弁１９ａ〜１９ｃ、室内熱交換器２１ａ〜２１ｃの順に冷媒が循環し、この室内熱交換器２１ａ〜２１ｃでの冷媒蒸発熱により室内が冷房される。
【００１６】
つぎに、ガスエンジン１０の冷却装置について説明する。
このガスエンジン１０は水冷式であり、このガスエンジン１０のウォータージャケットを循環した冷却水は、第１の三方弁２２、逆潮流ヒータ２３および第２の三方弁２４を経て、ラジエータ２５に供給される。このラジエータ２５は、室外熱交換器１７と併設されており、これらは同一の送風機２６により送られる空気によって空冷され、このラジエータ２５を経た冷却水は、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れて、ガスエンジン１０のウォータージャケットに戻される。
排ガス熱交換器２９には、ガスエンジン１０の排気ガスが通され、この排気ガスは、排気トップ３０を経て、室外ユニット２の外に排出される。
【００１７】
上述した第１の三方弁２２は冷却水温度で自動的に切り替えられる。すなわち、冷却水温度が所定温度よりも低い場合、ガスエンジン１０のウォータージャケットからの冷却水を、ラジエータ２５をバイパスし、直接、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に導いて、上記ウォータージャケットに戻す。
第２の三方弁２４は、例えば暖房運転時に切り替えられ、この場合、冷却水はラジエータ２５をバイパスし、プレート式熱交換器３１を経て、冷却水ポンプ２７、排ガス熱交換器２９の順に流れ、ウォータージャケットに戻される。
【００１８】
つぎに、発電機１１による発電系統について説明する。
発電機１１には、動力線３２を介して、系統連系インバータ３３が接続され、この系統連系インバータ３３は、発電機１１からの三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して、直流電力に変換した後、２００Ｖの三相交流の電力に再度変換して、商用系統３５に出力する。この商用系統３５は、商用電源３６と、ブレーカ３７と、需要家負荷３８とを含み、系統連系インバータ３３は、ブレーカ３７と、需要家負荷３８との間に接続されている。
【００１９】
また、この系統連系インバータ３３は、上述した逆潮流ヒータ２３に適宜電力を供給すると共に、室外ユニット２の室外側コントローラ３９に、通信線４０を介して通信可能に接続されている。そして、この室外側コントローラ３９は、商用系統３５から電源線４１を介して動作電源を得ると共に、通信線４２を介して各室内ユニット３の室内側コントローラに通信可能に接続されている。
【００２０】
この系統連系インバータ３３には、商用電源３６およびブレーカ３７の間に設置された電力検出器４３が接続されている。この電力検出器４３は、商用系統３５に供給される電力値をリアルタイムに取得し、この取得した電力値データが、系統連系インバータ３３に入力され、通信線４０を介して室外側コントローラ３９に送られる。
また、系統連系インバータ３３は、発電機１１の発電量を制御する機能を有し、必要に応じ、発電量を減少または増大させる。このような構成において、例えば室内ユニット３側の空調要求に応じて、圧縮機１２ａ，１２ｂの負荷が増大すると共に、商用系統３５の需要家負荷３８の増大に応じて、発電要求が増大した場合、ガスエンジン１０の負荷が増大する。需要家負荷３８は、電力検出器４３、系統連系インバータ３３および室外側コントローラ３９により常時監視されている。また、系統連系インバータ３３は、電源線４７を介して商用系統３５に接続されており、この電源線４７を通じて発電機１１で発電された電力を商用系統３５に出力可能となっている。この電力の一部は、室外ユニット２の送風機２６、冷却水ポンプ２７、室内ユニット３ａ〜３ｃの各送風機４８ａ〜４８ｃに出力され、電力供給レスの実現が図られている。
【００２１】
次に、室外ユニット２の内部構成について説明する。
図２は、室外ユニット２を正面側から見た斜視図であり、図３は、室外ユニットの背面図である。これら図２および図３では、室外ユニット２の筐体の外側を覆うパネルの記載を省略している。
室外ユニット２は、図２および図３に示すように、略直方体形状に形成された筐体５２を備え、この筐体５２の内部は、略水平に延びる仕切り板５３によって上下二段に画成されている。この上段部には、室外熱交換器１７（図１参照）及び送風機２６が設けられる熱交換室５４が構成され、下段部には、ガスエンジン１０、発電機１１及び圧縮機１２等が配置される機械室５５が構成されている。
この仕切り板５３は、送風機２６や室外熱交換器１７のフィンの隙間から熱交換室５４内に入り込む雨水等が機械室５５に入り込まないように、両室を隙間無く仕切っている。この仕切り板５には、熱交換室５４と機械室５５とを繋ぐ２つの通気口５６が室外ユニット２の幅方向に間隔をあけて設けられている。この通気口５６は、室外ユニット２内部の空気が両室を自由に移動できるようにするものである。また、この通気口５６には、熱交換室５４側から機械室５５に雨水等が入り込まないように、屋根部５６ａがそれぞれ設けられている。すなわち、機械室５５側の空気は、図３に示す矢印Ｘの経路を通って熱交換室５４へ移動することになる。
【００２２】
室外ユニット２の筐体５２の天面５２ａには、図２および図３に示すように、２つの送風機２６が幅方向に並べて配設されている。これら送風機２６は、熱交換室５４の正面側及び背面側にそれぞれ配置される室外熱交換器のフィンの隙間を通じて、この熱交換室５４内に外気を取り込むことにより、この取り込んだ外気と室外熱交換器１７（図１）を流れる冷媒とを熱交換させる。そして、熱交換された空気は、送風機２６によって室外ユニット２の上方に向けて排出される。また、筐体５２の天面５２ａには、ガスエンジン１０での排気ガスを室外ユニット２の機外に排出するための排気トップ３０が設けられている。
また、機械室５５の正面、背面及び側面には、図示は省略したが、それぞれ前面パネル、背面パネル及び側面パネルを備える。本構成では、前面パネル及び背面パネルは左右一対の２枚のパネルで構成されており、これら２枚のパネルの間には、当該パネルを支持する縦フレーム５７が設けられている。また、前面パネル、背面パネル及び側面パネル、筐体５２の各フレームにねじ等で着脱自在（開閉自在）に取り付けられている。これら各パネルが取り付けられた状態では、室外ユニット２は機械室５５内に雨水等が入り込まない水密な構造となっている。
さらに、機械室をメンテナンスする場合には、該当するパネルを取り外すことにより、メンテナンスの対象機器に簡単にアクセスすることができ、メンテナンス作業の軽減を図ることが可能となる。
【００２３】
図４は、機械室５５を上側から見た断面図である。なお、図４において、下側が正面側となる。
機械室５５の内部には、底板５５ａの略中央部にガスエンジン１０が配置され、このガスエンジン１０の正面右側に発電機１１が配置され、このガスエンジン１０の正面左側に圧縮機１２が配置されている。この圧縮機１２の手前側であって、上記した縦フレーム５７の左側には、室外側コントローラ３９が配置されている。この室外側コントローラ３９は、室外ユニット２内に配置された各機器（例えば、ガスエンジン１０、電磁クラッチ１４ａ，１４ｂ、四方弁１５、送風機２６など）の動作を制御する。
【００２４】
また、発電機１１の手前側であって、縦フレーム５７の右側には、系統連系インバータ３３が配置されている。この系統連系インバータ３３には、発電機１１で発電した電力が動力線３２（図１）を介して送られる。そのため、発電機１１の近くに系統連系インバータ３３を配置している。
これら室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３は、機械室５５の正面側に、上記縦フレーム５７によって左右振り分けられて配置されている。さらに、室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３を収容する箱体３９Ａ、３３Ａは、ともに前面側が開口して形成されており、これら箱体３９Ａ、３３Ａの前面側の開口は、機械室５５の前面パネルを取り付けた際に、この前面パネルによってそれぞれ塞がれるようになっている。すなわち、各前面パネルが室外側コントローラ３９及び系統連系インバータ３３の箱体３９Ａ，３３Ａの前面及び機械室５５の前面を塞ぐ部材として兼用されている。
このため、室外側コントローラ３９のメンテナンスを行う場合には、左側の前面パネルを外せば良く、同様に系統連系インバータ３３のメンテナンスを行う場合には、右側の前面パネルを外せば良いため、メンテナンス時の作業を容易に行うことができる。
【００２５】
ガスエンジン１０は、図４に示すように、両端から略水平に出力軸となる駆動軸１０ａが突出している。この駆動軸１０ａの左方（一端側）の軸端部には、巻掛け伝動用の駆動プーリー５８が取り付けられている。また、圧縮機１２の従動軸にも駆動プーリー５９（図３）が取り付けられており、これらの駆動プーリー５８、５９に伝達ベルト６０が巻き掛けられている。これにより、ガスエンジン１０の回転動力は伝達ベルト６０を介して圧縮機１２へと伝達され、圧縮機１２が駆動されるようになる。
一方、駆動軸１０ａの右方（他端側）の軸端部には、発電機１１のロータ（不図示）が連結されている。これにより、ガスエンジン１０が駆動している場合には、この駆動力を利用して発電機１１を動作させることができる。この場合、発電機１１のロータ（不図示）が駆動軸１０ａに直結されているため、このロータを回転駆動させる際の機械ロスが低減し、発電効率の向上を図ることができる。
本構成では、ガスエンジン１０の駆動軸１０ａの一端側に圧縮機１２を設け、他端側に発電機１１を設け、この発電機１１のロータを駆動軸１０ａに直結したことにより、発電機１１の小型化を図ることができ、ガスエンジン１０、発電機１１および圧縮機１２を室外ユニット２の筐体５２内にコンパンクトに配置することができる。
なお、図４において、符号６１はアキュームレーター、６２はオイルセパレータ、６３はエアクリーナ、６４は吸気ボックス、６５は排気マフラー、６６はオイルサブタンクである。このオイルサブタンク６６は、図２に示すように、発電機１１と筐体５２の右側面開口部５２ｂとの間に配置されている。このため、発電機１１のメンテナンスをする場合には、側面パネルを取り外して右側面開口部５２ｂを開放し、オイルサブタンク６６の上方空間を通じて発電機１１にアクセスすることになる。従って、発電機１１に近接して他の機器が配置されるような構成では、発電機１１のメンテナンスの頻度を低減して労力の低減を図ることが望ましい。
【００２６】
次に、発電機１１の構成について説明する。
ガスエンジン１０は、図５に示すように、架台７０に支持され、室外ユニット２の筐体の底板５５ａ（図４）に固定されている。このガスエンジン１０は、ピストン（不図示）の往復動作を回転動作に変えて出力する駆動軸１０ａ（図４）を備え、この駆動軸１０ａの他端側にはフライホイール７１が連結され、このフライホイール７１の中央部にエンジンボス７２がボルト止めされている。これらフライホイール７１、エンジンボス７２は、ガスエンジン１０のボディ外壁１０ｂで形成された凹部７３内に収容される。
また、ガスエンジン１０のボディ外壁１０ｂには、当該ガスエンジン１０の駆動軸１０ａに連結されたエンジンボス７２を囲うように、環状のステータブラケット７４が、複数本のボルトを介して取り付けられている。そして、このステータブラケット７４には、発電機１１を構成する環状のステータ７５が複数本のボルトを介して固定されている。
このステータ７５の内側には、発電機１１を構成する環状のロータ８０が配置され、このロータ８０は、皿状のロータブラケット８１に固定され、このロータブラケット８１は、複数本のボルトを介して、上記エンジンボス７２に固定されている。これにより、ロータ８０は、ロータブラケット８１、エンジンボス７２及びフライホイール７１を介して、駆動軸１０ａに連結され、この駆動軸１０ａを支持するガスエンジン１０の軸受（不図示）によって、いわゆる片持ち状態で支持されている。
なお、この図５において、７６は、ロータ８０を覆うカバー体であり、このカバー体７６は、ステータ７５に固定されている。また、７７は、ステータ７５に設けられた端子台７５ａを覆う端子台カバーである。
【００２７】
このように、ロータ８０をガスエンジン１０の駆動軸１０ａに直結した場合には、このロータとガスエンジンとを伝達ベルトを介して接続する場合に比べて、伝達ベルトの張りや磨耗をチェックする必要がなく、メンテナンス頻度の低減を図ることができる。
一方、ロータ８０はガスエンジン１０の駆動軸１０ａの軸受に片持ち支持された状態となるため、当該ロータ８０とステータ７５との隙間管理が重要となる。
本構成では、ロータ８０が偏心して動作した場合に、このロータ８０の中心部の偏心を検出し、当該ロータ８０がステータ７５の内面に接触しうる程度に偏心すると、ロータ８０の回転を停止するように構成されている。
【００２８】
図６は、ステータ７５とロータ８０とを示す側面図である。
ステータ７５は、環状に形成されたステータ本体９０と、このステータ本体９０の径方向内方に突出した複数のステータコア９１と、これらステータコア９１のティース９１Ａにそれぞれ巻き回された巻線９２とを備えて構成されている。また、ロータ８０は、環状に形成されたロータ本体９５と、このロータ本体９５の外周面に沿って貼着された磁石９６とを備えて構成されている。
このような構成において、ロータ８０の中心部Ｏ（具体的には、ロータブラケット８１の中心）が偏心すると、このロータ８０の磁石９６と、ステータ７５の巻線９２との隙間量が変化する。この場合、ロータ８０の磁石９６と、ステータ７５の巻線９２との隙間量の変化に伴い、ロータ８０とステータ７５との間に生じる空隙磁束が変動することが実験等で確認されている。
具体的には、隙間量が小さくなるにつれて、空隙磁束の値は大きくなり、隙間量が大きくなるにつれて、空隙磁束の値が小さくなる。この空隙磁束の変動は、巻線に流れる電流値にて検出することが可能である。
【００２９】
本実施形態では、ロータ８０の中心部Ｏを介して対向する一対の巻線９２Ａ，９２Ｂに各々流れる電流値を検出し、各電流値の差分値が所定値を超えたか否かを判別する制御部１００（検出手段）を備える。この制御部１００には、室外側コントローラ３９が接続され、この室外側コントローラ３９にガスエンジン１０が接続されている。
この構成では、ロータ８０の中心部Ｏが偏心した場合、ロータ８０は、その外周部の一点がステータ７５の巻線９２に接近する一方、中心部Ｏを挟んだ外周部の他点はステータ７５の巻線９２から離間する。このため、ロータ８０の中心部Ｏを介して対向する巻線９２Ａ，９２Ｂをそれぞれ流れる電流値を検出することにより、このロータ８０の中心部Ｏが偏心した場合、ロータ８０が接近した巻線９２Ａに流れる電流値が増大し、ロータ８０が離間した巻線９２Ｂに流れる電流値が減少する。よって、巻線９２Ａ，９２Ｂに各々流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで、ロータ８０回転時における当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出することができる。
上記した所定値は、ロータ８０がステータ７５の内面に接触しうる程度に偏心した際の値であり、本実施形態では、当該所定値は実験等により決定される。
【００３０】
次に、本実施形態の動作を説明する。
ガスエンジン１０が駆動されると、駆動軸１０ａに固定されたロータ８０が回転し、巻線９２に電流が流れて、この電力が系統連系インバータ３３を介して商用系統３５に出力される。
この場合、制御部１００は、対向して配置される巻線９２Ａ，９２Ｂに流れる各電流値を監視し、これら各電流値の差分値が所定値を超えたか否かを判別する。この判別において、差分値が所定値を超えなければ、電流値の監視を継続する。一方、差分値が所定値を超えた場合には、制御部１００は、室外側コントローラ３９に停止信号を出力し、この停止信号を受けた室外側コントローラ３９はガスエンジン１０の運転を停止する。本構成では、制御部１００が停止手段としても機能する。
【００３１】
以上、説明したように、本実施形態によれば、ガスエンジン１０のボディ外壁１０ｂに当該ガスエンジン１０の駆動軸１０ａを囲うように設けられた環状のステータ７５と、このステータ７５の内側に駆動軸１０ａに連結されたロータ８０とを備え、このロータ８０の回転時に、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出し、当該ロータ８０がステータ７５に接触しうる程度の偏心が検出された場合に、ガスエンジン１０の運転を停止する制御部１００を備えるため、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心が生じた場合であっても、当該ロータ８０がステータ７５に接触することを防止することができる。
この構成によれば、ロータ８０をガスエンジン１０の駆動軸１０ａに直結し、制御部１００がロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出するため、発電機１１の定期的なメンテナンスの労力を軽減することができる。従って、例えば、発電機１１に近接してオイルサブタンク６６等の他の機器を配置するレイアウトを採ることが可能となり、筐体５２内へガスエンジン１０及び発電機１１をコンパクトに配置することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、制御部１００は、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動に基づいて、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出するため、ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出するために別途のセンサを設ける必要がなく、簡単な構成で当該偏心を検出することができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、ステータ７５は、径方向内方に突出した複数のティース９１Ａを有するステータコア９１と、各ティース９１Ａの周囲に巻き回される巻線９２とを備えて構成され、制御部１００は、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動を、対向する巻線９２Ａ，９２Ｂの各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出するため、簡単な構成で磁束の変動を確実に検出することができる。
【００３４】
以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、本実施形態では、制御部１００は、対向する一対の巻線９２Ａ，９２Ｂに流れる電流値を検出する構成としているが、複数対の巻線に流れる電流値を検出する構成としても良い。この構成によれば、ロータ８０が回転する角度が小さくても当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出することができ、より正確な偏心の検出が可能となる。
また、本実施形態では、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動を、対向する巻線９２Ａ，９２Ｂの各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としているが、これに限るものではなく、当該巻線９２Ａ，９２Ｂに印加される電圧値の差分値で見ても良いし、磁束の変動を直接検出する構成としても良い。
【００３５】
また、本実施形態では、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動を、対向する巻線９２Ａ，９２Ｂの各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出する構成としているが、これに限るものではなく、例えば、ステータ７５から系統連系インバータ３３に出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出する構成としても良い。具体的には、ステータ７５の端子台７５ａに、動力線３２を介して不図示の制御部が接続され、この制御部には、室外側コントローラ３９（図１）を介してガスエンジン１０（図１）が接続される。
制御部は、動力線３２のＲ相−Ｓ相、Ｓ相−Ｔ相、Ｔ相−Ｒ相のいずれかに印加される電圧値を継続的に検知し、この電圧値の変動値を検出するように構成されている。
この構成によれば、ステータ７５から出力される電圧値の変動値を検出し、この変動地が所定値を超えたか否かを検出するといった簡単な構成で、ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出することができる。なお、制御部は、各相に印加される電圧値を検出するものに限らず、各相の動力線を流れる電流値を検出する構成を備えてもよく、電流値と電圧値の一方を検出する構成、または、その両方を検出する構成としても良い。
【００３６】
また、本実施形態では、ロータ８０回転時における当該ロータ８０とステータ７５との間の磁束の変動に基づいて、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出する構成としているが、例えば、ロータ８０とステータ７５との隙間を検出する隙間センサを設け、この隙間センサにより、当該ロータ８０の中心部Ｏの偏心を検出する構成としても良い。
また、本実施形態では、ロータ８０の回転時に、当該ロータ８０がステータ７５に接触しうる程度の偏心が検出された場合に、ガスエンジン１０の運転を停止する構成としているが、これに限るものではなく、例えば、駆動軸１０ａとロータ８０との間に電磁クラッチを設け、この電磁クラッチを開放することにより、ロータ８０の回転を停止する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ガスエンジン駆動式の空気調和機を示す回路図である。
【図２】室外ユニットを示す斜視図である。
【図３】室外ユニットの背面図である。
【図４】機械室を上側から見た断面図である。
【図５】発電機の分解斜視図である。
【図６】対向して配置される巻線に流れる各電流値からロータの中心部の偏心を検出する機構を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 空気調和装置（ガスエンジン駆動式空気調和装置）
２ 室外ユニット
１０ ガスエンジン
１０ａ 駆動軸（出力軸）
１０ｂ ボディ外壁
１１ 発電機（エンジン駆動式発電装置）
１２ 圧縮機
１７ 室外熱交換器
２９ 排ガス熱交換器
３３ 系統連系インバータ
３５ 商用系統
３６ 商用電源
３７ ブレーカ
３９ 室外側コントローラ
５２ 筐体
６０ 伝達ベルト
６６ オイルサブタンク
７１ フライホイール
７２ エンジンボス
７３ 凹部
７４ ステータブラケット
７５ ステータ
７５ａ 端子台
７６ カバー体
８０ ロータ
８１ ロータブラケット
９０ ステータ本体
９１ ステータコア
９１Ａ ティース
９２ 巻線
９２Ａ 巻線
９２Ｂ 巻線
９５ ロータ本体
９６ 磁石
１００ 制御部（検出手段、停止手段）
Ｏ 中心部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えるエンジン駆動式発電装置において、
前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備えることを特徴とするエンジン駆動式発電装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心部の偏心を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動式発電装置。
【請求項３】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向する前記巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項２に記載のエンジン駆動式発電装置。
【請求項４】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項２に記載のエンジン駆動式発電装置。
【請求項５】
エンジンで駆動される圧縮機および室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機とを単一の筐体内に収納し、この発電機が前記エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えて構成された空気調和装置の室外ユニットにおいて、
前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備えることを特徴とする空気調和装置の室外ユニット。
【請求項６】
前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心部の偏心を検出することを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置の室外ユニット。
【請求項７】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向する前記巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置の室外ユニット。
【請求項８】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置の室外ユニット。
【請求項１】
エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えるエンジン駆動式発電装置において、
前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備えることを特徴とするエンジン駆動式発電装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心部の偏心を検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動式発電装置。
【請求項３】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向する前記巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項２に記載のエンジン駆動式発電装置。
【請求項４】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項２に記載のエンジン駆動式発電装置。
【請求項５】
エンジンで駆動される圧縮機および室外熱交換器と、前記エンジンで駆動される発電機とを単一の筐体内に収納し、この発電機が前記エンジンのボディ外壁に当該エンジンの出力軸を囲うように設けられた環状のステータと、このステータの内側に前記エンジン出力軸に連結されたロータとを備えて構成された空気調和装置の室外ユニットにおいて、
前記ロータの回転時に、当該ロータの中心部の偏心を検出する検出手段と、当該ロータが前記ステータに接触しうる程度の前記偏心が検出された場合に、前記ロータの回転を停止する停止手段とを備えることを特徴とする空気調和装置の室外ユニット。
【請求項６】
前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータと前記ステータとの間の磁束の変動に基づいて、当該ロータの中心部の偏心を検出することを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置の室外ユニット。
【請求項７】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、対向する前記巻線の各々に流れる電流値の差分値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置の室外ユニット。
【請求項８】
前記ステータは、径方向内方に突出した複数のティースを有するステータコアと、各ティースの周囲に巻き回される巻線とを備えて構成され、前記検出手段は、前記ロータ回転時における当該ロータとステータとの間の磁束の変動を、前記ステータから出力される電流値もしくは電圧値の変動値が所定値を超えたか否かで検出することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置の室外ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６３２９６（Ｐ２０１０−６３２９６Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２８０３６（Ｐ２００８−２２８０３６）
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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