JP2001263854A - ヒートポンプ - Google Patents

ヒートポンプ

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JP2001263854A
JP2001263854A JP2000079454A JP2000079454A JP2001263854A JP 2001263854 A JP2001263854 A JP 2001263854A JP 2000079454 A JP2000079454 A JP 2000079454A JP 2000079454 A JP2000079454 A JP 2000079454A JP 2001263854 A JP2001263854 A JP 2001263854A
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engine
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heat pump
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Hiroshi Sato
浩 佐藤
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075Details of compressors or related parts with parallel compressors

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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機を用いたヒートポンプの圧縮機の保護
のための操作を低電力で行う。 【解決手段】 本発明のヒートポンプは、圧縮機2、3
がエンジン1で駆動され、該エンジン1にはスタータ2
1が設けられる。圧縮機2、3は空調用の循環回路20
を作動させるものである。制御部24は、エンジン1の
運転開始前にスタータ21を作動させ燃料をエンジン1
に供給しない状態で圧縮機2、3を例えば個別に所定時
間だけ低速回転させる圧縮機予備操作制御を行う。この
圧縮機予備操作制御を行うことにより、始動前の圧縮機
2、3内に残留した冷媒液等を循環回路20側に排出す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンで駆動さ
れる圧縮機により空調を行う圧縮式のヒートポンプに関
する。
【0002】
【従来の技術】ガス、蒸気、ガソリン等を燃料とするエ
ンジンを原動機として暖房あるいは冷房等の空調を行う
圧縮式ヒートポンプがある。
【0003】図5は従来の上記圧縮式ヒートポンプの一
例を示す構成図である。図5に示すように、従来のヒー
トポンプは、エンジン1とスクロール等のロータリ型圧
縮機2、3と蒸発器4及び膨張弁5と凝縮器6とを具備
する。
【0004】エンジン1は燃料調整噴射弁7によってガ
ソリン等の燃料が供給される。燃料調整噴射弁7は図示
しない制御部によって燃料噴射量が制御される。
【0005】エンジン1の出力回転軸8に取付られたプ
ーリ9は、ベルト10及びプーリ11とで一方の伝達機
構を構成するとともに、ベルト12とプーリ13とで他
方の伝達機構を構成する。プーリ11は第1の圧縮機2
の回転軸111に取付けられ、プーリ13は第2の圧縮
機3の回転軸131に取付られている。また、回転軸1
11にはクラッチ14が介装され、回転軸131にはク
ラッチ15が介装されている。
【0006】圧縮機2、3の吐出口は、それぞれ吐出側
配管19を介して凝縮器6に接続されている。圧縮機
2、3の吸入口は、それぞれ吸入側配管18を介して蒸
発器4に接続されている。これら吸入側配管18、蒸発
器4及び膨張弁5、凝縮器6及び吐出側配管19によっ
て冷媒が循環する空調用の循環回路20が構成される。
【0007】上記構成のヒートポンプにおいて室内を冷
却する場合、2台の圧縮機2、3によって圧縮された冷
媒は、吐出側配管19で合流し、凝縮器6に送られる。
凝縮器6では、外気を受けて冷媒が冷却され凝縮する。
凝縮した冷媒は、膨張弁5及び蒸発器で膨張し、その
際、室内空気から熱を奪い室内を冷却する。蒸発した冷
媒は、吸引側配管18よりそれぞれ圧縮機2、3に吸引
され、再び吐出側配管19より吐出されて同様のサイク
ルを受ける。
【0008】クラッチ14、15は、圧縮機2、3を同
時に使用する空調を行うか、圧縮機2あるいは圧縮機3
だけを使用する空調を行うかを切替える。この切替は、
クラッチ14、15の接続状態を制御する図示しない制
御部によって行われる。したがって、負荷が小さいとき
は、圧縮機2あるいは圧縮機3だけを使用する空調を行
い、負荷が大きいときは、圧縮機2、3を使用する空調
を行うことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧縮機2、
3は、作動を停止すると、圧縮室内に冷媒液や潤滑油が
残っている。この状態でエンジンを始動してヒートポン
プの運転を行うと、圧縮室内の冷媒液が圧縮される液ハ
ンマ現象を起こし、異常な音を発生したり、圧縮機が破
損したりするおそれがある。
【0010】上記液ハンマ現象を回避するため、従来の
ヒートポンプにおける圧縮機2、3には、ヒータ16、
17が配設されている。これらヒータ16、17は、ヒ
ートポンプの停止中も運転中も常に作動され、圧縮機
2、3を温めている。これにより圧縮機2、3内に残っ
た冷媒液を蒸発させている。また、圧縮機2、3は、停
止時の均圧化を短時間で行って、圧縮室の吸引側と吐出
側の圧力差で圧縮室内に潤滑油が流れ込まないようにし
ている。
【0011】しかし、従来のヒートポンプは、圧縮機保
護のために、電力を消費するヒータ16、17が必要で
コストアップと消費電力高騰の問題がある。
【0012】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたものであり、圧縮機の保護のためにヒータ等の特別
な手段を採用することなく、運転の制御の中で圧縮機内
の冷媒液や潤滑油を排出できるヒータポンプを提供する
ことを解決すべき課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明の発明者等は種々検討を重ね、圧縮機を作動する前
に該圧縮機を通常運転時の回転数より1/10〜1/20の低い
回転で作動させることにより、圧縮機内部の冷媒液等を
吐出側に排除することを考えた。
【0014】すなわち本発明のヒートポンプは、スター
タを備えるエンジンと、該エンジンによって駆動される
少なくとも1つの圧縮機と、該圧縮機で圧縮された作動
媒体が循環する空調用の循環回路と、少なくとも該エン
ジン、該圧縮機の各動作を制御する制御部とを具備した
ヒートポンプにおいて、該制御部は、該エンジンの運転
開始前に該スタータを作動させ燃料を該エンジンに供給
しない状態で該圧縮機を所定時間だけ低速回転させる圧
縮機予備操作制御を行うことを特徴とする。
【0015】また、本発明の別のヒートポンプは、エン
ジンと、該エンジンによって駆動される少なくとも1つ
の圧縮機と、該エンジンと該圧縮機との間に介装された
クラッチと、該圧縮機で圧縮された作動媒体が循環する
空調用の循環回路と、少なくとも該エンジン、該圧縮機
の各動作を制御する制御部とを具備したヒートポンプに
おいて、該制御部は、運転中において該クラッチが断状
態とされて休止中の該圧縮機を再回転させる際に、該ク
ラッチを半接続した状態として該圧縮機に対し圧縮機予
備操作制御を行うことを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明のヒートポンプにおいては、エンジンに
スタータが配備され、制御部は、運転開始前の所定時
間、圧縮機予備操作制御を行い、スタータによりエンジ
ンを低速で回転させる。これにより、圧縮機は通常運転
時の回転数より1/10〜1/20の低い回転で作動する。した
がって、この低速回転により、冷媒液あるいは潤滑油を
圧縮機内より排出することができ、液ハンマ現象を回避
することができる。
【0017】本発明の別のヒートポンプでは、制御部
が、運転開始の所定時間、エンジンと圧縮機との間に介
装されたクラッチを半接続の状態に設定する圧縮機予備
操作制御を行う。したがって、圧縮機の回転数は、半接
続の状態により通常運転時の回転数より低い所定の回転
数で作動することができ、冷媒液あるいは潤滑油を圧縮
機内より排出して、液ハンマ現象を回避することができ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明のヒートポンプの第
1実施形態を図1〜3を参照して説明する。なお、従来
のヒートポンプと共通の要素には同一の符号を用いる。
【0019】第1実施形態のヒートポンプは、図1に示
すように、エンジン1と、2台の圧縮機2、3と、凝縮
器6、蒸発器4及び膨張弁6及び蒸発器4と圧縮機2、
3の各吸入口との間に接続された吸入側配管18と、凝
縮器6と圧縮機2、3の各吐出口との間に接続された吐
出側配管19とからなる循環回路20とを具備する。
【0020】また、エンジン1の出力回転軸8の動力を
圧縮機2の回転軸111及び圧縮機3の回転軸131に
伝達する構成は従来のヒートポンプと同じである。すな
わち、エンジン1の出力回転軸8に装着されたプーリ9
と圧縮機2の回転軸111に装着されたプーリ11とを
ベルト10で連結するとともに、該プーリ9と圧縮機3
の回転軸131に装着されたプーリ13とをベルト12
で連結し、更に回転軸111及び131にそれぞれクラ
ッチ14、15を介装した構成となっている。
【0021】しかして、本実施形態の特徴は、エンジン
1にスタータ21が配備されている。スタータ21の出
力軸にはピニオン22が取付けられている。ピニオン2
2はエンジン1の出力回転軸8に取付けられたリングギ
ヤ23と噛合している。したがって、リングギヤ23を
スタータ21で回転させることにより、エンジン1を回
転させることができる。このスタータ21によるエンジ
ン1の回転数は、100〜150rpmとした。
【0022】上記スタータ21は、内部にオーバーラン
リングクラッチをもつもので、エンジン1の回転数が所
定値より上がると、エンジン1の回転が遮断されるもの
である。なお、オーバーランリングクラッチをもたなく
ても、本実施形態の制御部24からの指令でスタータ2
1の動作をエンジン始動の所定時間だけ動作させるよう
にしてもよい。
【0023】上記制御部24は、主スイッチ25と本実
施例による圧縮機予備操作スイッチ26を具備し、エン
ジン1と、スタータ21と、クラッチ14及び15を制
御することができる。圧縮機予備操作スイッチ26は主
スイッチ25と連動して作動し、以下に説明する圧縮機
予備制御を、スタータ21と、クラッチ14及び15に
対して行う。なお、エンジン1の制御は、主に通常運転
時の燃料調整噴射弁1の制御である。
【0024】本実施例の圧縮機予備制御は、ヒートポン
プの運転開始前にエンジン1に燃料を供給しない状態で
行う。図2に示すようにヒートポンプの運転開始のた
め、主スイッチ25が押されると(t0)、圧縮機予備
操作スイッチ26も作動され、制御部24は、先ずクラ
ッチ14をON(接続)する指令を行う。クラッチ14
がONされると、圧縮機2を駆動可能な状態になる。制
御部24は、クラッチ14のON指令を行った後、例え
ば1秒後に、スタータ21を作動する指令を行う。スタ
ータ21が作動すると、ピニオン22を介してリングギ
ヤ23が回転し、エンジン1が回転する。このときのエ
ンジン1の回転数は、100〜150rpm程度とした。これ
によりON状態のクラッチ14により圧縮機2のみを通
常回転の1/10〜1/20の低速で回転させることができる。
この圧縮機2の低速回転により、圧縮機2内の冷媒液や
潤滑油を吐出側配管19に排出することができる。
【0025】制御部24は、上記スタータ21の動作
を、図2に示すように、例えば3秒で停止する。そし
て、スタータ21を停止して1秒経過後に、制御部24
はクラッチ14をOFF(断状態)とする。これによ
り、圧縮機2はその後停止する。
【0026】次に制御部8はクラッチ14断の9秒後、
圧縮機2が停止して8秒経過後に、図2に示すように、
クラッチ15をONする。圧縮機2が停止して8秒経過
を待つのは、スタータ作動時に発生する熱により、スタ
ータ自身の耐久性が低下するのを防ぐためである。放熱
が十分行われれば、8秒間を短くしても良い。
【0027】上記クラッチ15をONした後、制御部2
4は、1秒後にスタータ21をONする。このON動作
も3秒間行い、その1秒後にクラッチ15を切る。以上
の圧縮機予備操作の後、制御部24は通常の始動動作に
入り、エンジン1を駆動する。 なお、2台以上の圧縮
機2、3のすべてを一斉に予備操作したり、1台を予備
操作したらその圧縮機をONした状態で別の圧縮機を予
備操作してもよいが、本実施例のように、1台ごと、す
なわち1台を予備操作したらその圧縮機をOFFとし、
別の圧縮機を予備操作することにより、スタータの容量
を小さくできる利点がある。
【0028】このように本実施例の圧縮機予備操作を行
うことにより、圧縮機2、3内に冷媒等を残した状態で
始動することがなくなり、圧縮機2、3内での異音の発
生や破損事故の発生を未然に防止することができる。本
実施例では、ヒートポンプの始動の際に、スタータ21
で圧縮機2、3を個別に低速回転させる電力だけが必要
であり、ヒータを常時作動させておく方法に比べ格段と
消費電力を少なくできる。
【0029】第2実施形態 第2実施形態のヒートポンプは、図3に示すように、ス
タータ21を設けず、エンジン1と圧縮機2、3との間
に介装されたクラッチ14、15として半接続状態に設
定可能なものを用いたことを特徴とする。
【0030】このような構成によれば、以下に説明する
ように、運転中に圧縮機2、3の一方を停止して再びそ
の停止した圧縮機2あるいは3を再作動させる場合に、
再作動する圧縮機2あるいは3に対し圧縮機予備操作を
行うことができる。
【0031】なお、本実施例の制御部24では、圧縮機
予備操作スイッチ26は、圧縮機2、3を個々にON−
OFFするスイッチ27、28と連動するように構成さ
れている。
【0032】クラッチ14、15を半接続状態として圧
縮機予備操作を行う制御は、図4に示すように、ヒート
ポンプの運転中のある時刻t4にクラッチ14をOFF
として圧縮機2を停止させた場合、その後、圧縮機2を
ONするとき(t1)に、クラッチ14を半接続状態に
設定する。この半接続状態は、摩擦により圧縮機2の回
転を通常回転の1/10〜1/20程度とするものである。
【0033】同様に、圧縮機3を停止させた場合(t
2)、圧縮機3をONするとき(t3)に、クラッチ1
5を半接続状態に設定する。これら半接続状態とする期
間Tは、第1実施例と同じ3秒程度でよい。
【0034】なお、この第2実施例のヒートポンプで始
動時に圧縮機予備操作を行う場合もクラッチ14、15
を個別に半接続状態とすればよい。また、第1実施例の
ヒートポンプでも第2実施例の半接続状態とする圧縮機
予備操作をヒートポンプの運本発明は上記第1実施形態
及び第2実施形態のヒートポンプにおいて、圧縮機が1
台のものでも適用することができる。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧縮
機を温め続けることなく、エンジン運転前の短時間に作
動させるスタータ等の消費電力だけで圧縮機内の冷媒液
等を除去することができ、液ハンマ現象から圧縮機を保
護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のヒートポンプの第1実施形態を示す
構成図である。
【図2】 第1実施形態の動作を示すタイムチャートで
ある。
【図3】 本発明のヒートポンプの第2実施形態を示す
構成図である。
【図4】 第2実施形態の動作を示すタイムチャートで
ある。
【図5】 従来のヒータポンプの一例を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1…エンジン 2、3…圧縮機 7…燃料調整噴射弁 8…出力回転軸 9、11、13…プーリ 10、12…ベ
ルト 14、15…クラッチ 20…循環回路 21…スタータ 22…ピニオン 23…リングギヤ 24…制御部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタータを備えるエンジンと、 前記エンジンによって駆動される少なくとも1つの圧縮
    機と、 前記圧縮機で圧縮された作動媒体が循環する空調用の循
    環回路と、 少なくとも前記エンジン、前記圧縮機の各動作を制御す
    る制御部とを具備したヒートポンプにおいて、 前記制御部は、前記エンジンの運転開始前に前記スター
    タを作動させ燃料を前記エンジンに供給しない状態で前
    記圧縮機を所定時間だけ低速回転させる圧縮機予備操作
    制御を行うことを特徴とするヒートポンプ。
  2. 【請求項2】 前記圧縮機は複数台あり、前記エンジン
    と前記各圧縮機との間にそれぞれ動力を伝達するか否か
    を切替えるクラッチを有し、 前記制御部は、前記エンジンの運転開始前に複数の前記
    圧縮機のうち1つ乃至複数台に分け、それらに対応した
    前記クラッチを順に接続した状態として前記スタータを
    作動させる請求項1記載のヒートポンプ。
  3. 【請求項3】 エンジンと、 前記エンジンによって駆動される少なくとも1つの圧縮
    機と、 前記圧縮機で圧縮された作動媒体が循環する空調用の循
    環回路と、 少なくとも前記エンジン、前記圧縮機の各動作を制御す
    る制御部とを具備したヒートポンプにおいて、 前記制御部は、運転中において前記クラッチが断状態と
    されて休止中の前記圧縮機を再回転させる際に、前記ク
    ラッチを半接続した状態として前記圧縮機に対し圧縮機
    予備操作制御を行うことを特徴とするヒートポンプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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