JP2006234319A - 室外ユニットおよびベルト張り直し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 初期伸びを略一定にすることができ、それによりベルトの張力を確実に管理することができる手段を備えた室外ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明にかかる室外ユニット１は、冷媒を圧縮し冷媒回路を循環させる圧縮機５と、圧縮機５をベルト１９によって駆動するガスエンジン３と、空調運転を制御する制御部２０と、を備えた室外ユニット１において、制御部２０には、ベルト１９に初期伸びを発生させるベルト運転モードが備えられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、室外ユニットおよびベルト張り直し方法に関するものである。

一般に、室内熱交換器を備える室内ユニットと、圧縮機、室外熱交換器などの要素を備える室外ユニットとを冷媒回路を用いて接続して、室内の冷房，暖房などの空調運転を行う空気調和装置が知られている。室外ユニットの圧縮機は、モータ、ガスエンジン等の駆動源によって直接にあるいはベルトを介して駆動されている。
圧縮機が、駆動源からベルトによって駆動されている場合には、ベルトの張力を理論張力以上に維持しないと滑りが発生するので、ベルトの張力調整は重要な問題である。
張力調節には、テンションプーリが用いられることが多いが、空気調和装置では、設計寿命が３万時間で、メンテナンス時期が１万時間とされているので、寿命が２〜３千時間と短いテンションプーリは利用できない。
このため、空気調和装置では、特に、ベルト取り付け時の張力設定が重要課題となっている。ベルトは取り付け直後に、初期伸びという現象が発生し、張力が急激に緩むので、再度張力を設定し直すというベルト張り直しという作業が行われている。
したがって、このベルト張り直し作業が容易に行われる構造が、例えば特許文献１等種々提案されている。

特開平９−１６６０８３号公報（段落［００１６］〜［００２０］，及び図１〜図＊）

しかしながら、このベルト張り直し作業は、作業員が個々の経験に基づいて実機試運転を行いながら実施している状態であるので、装置毎あるいは同じ装置でも時期が異なればベルトの初期伸び量は異なるという問題があった。
ベルトの初期伸び量がことなれば、ベルト張力を例え同じ設定値に再度設定したとしても、その後のベルト伸び量にバラツキが発生することになり、著しい場合には、１万時間経過する前にベルト張力が理論張力を下回って滑りを発生して運転できなくなる恐れがあるという問題点があった。
また、これを解消するために、初期伸び量を十分大きくなるまで試運転を行うと、作業時間が多くなり、作業効率が落ちるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、初期伸びを略一定にすることができ、それによりベルトの張力を確実に管理することができるベルト張り直し方法およびそれを用いた室外ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる室外ユニットは、冷媒を圧縮し冷媒回路を循環させる圧縮機と、該圧縮機をベルトによって駆動する駆動源と、空調運転を制御する制御部と、を備えた室外ユニットにおいて、前記制御部には、前記ベルトに初期伸びを発生させるベルト運転モードが備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機と駆動源との間に、ベルトを掛け渡した際、制御部は所定のベルト運転モードによって駆動源を駆動する。このベルト運転モードでの運転によって、ベルトには初期伸びが発生する。この初期伸びによってベルトの張力は設定値よりも小さくなるので、ベルトの張力を再度設定値になるように張り直しを行う。
このように、ベルトの初期伸びは、ベルト運転モードに沿って駆動されて発生させられるので、何時、誰が行ったとしてもベルトに作用する影響は略同一である。このため、ベルトの初期伸びも略一定になるので、ベルトの張力を確実に管理することができる。したがって、初期伸び発生条件の違いによるベルト張力の設定がバラツク場合にあった予期しないスリップが発生する恐れを防止することができる。

また、本発明にかかる室外ユニットでは、前記ベルト運転モードは、前記圧縮機と前記ベルトとの係合を断ち、かつスタータによって前記駆動源を短周期で断続的に駆動するものであることを特徴とする。

このように、ベルト運転モードは、圧縮機とベルトとの係合を断って駆動するので、ベルトは、オイルの量、粘度、冷媒の量等の圧縮機側の条件変動に影響されない。また、駆動源はスタータによって駆動されるので、ベルトは駆動源の立ち上げ時に起こる大きさが予想できない急激な吹上りの影響を受けることがない。これらにより、ベルトの初期伸びを一層一定にすることができる。
また、スタータは駆動源を短周期で断続的に駆動するので、効率的にベルト初期伸びが発生するので、ベルトの交換等での取付け作業時間を短縮することができる。

また、本発明にかかる室外ユニットは、前記ベルト運転モードには、少なくとも前記駆動源の回転数、前記圧縮機との断接および前記圧縮機の容量弁の開度を所定シーケンスに沿って変動させて、前記駆動源を少なくとも数分間運転する模擬実運転モードが備えられていることを特徴とする。

このように、ベルトは模擬実運転モードによって実運転によるのと略同等の影響をうけるので、一層精密な張力設定を行うことができる。

また、本発明にかかる室外ユニットは、上部に前記圧縮機および前記駆動源を取付ける架台と、前記圧縮機と前記架台との間に設けられ、前記圧縮機を前記ベルトが延在する延在方向にガイドする案内部と、先端部に前記圧縮機へ螺合される螺合部を有し、中間部に該螺合部よりも径が大きくかつ前記架台の厚さよりも長い規制部を有する規制ボルトと、を備え、前記架台は、長手方向が前記延在方向に沿うように設けられ、前記規制ボルトが通された少なくとも１つの長孔を有することを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機は、架台に固定しない状態で案内部に沿って移動させると、ベルトの延在する延在方向に移動するよう方向が制限されることになるので、圧縮機を移動させることによって、ベルトの張力を調節することができる。
この際、圧縮機を固定しない状態で移動させると、圧縮機はベルトの張力で引っ張られ、浮き上がるが、この浮き上がり量は規制ボルトを取付けることによって規制部の長さと架台の厚さとの差分に限定されることになるので、略一定に維持することができる。
この状態で、ベルトの張力を調節した後、圧縮機を任意の固定手段によって架台に固定すると、ベルトが伸ばされるので、ベルトの張力は調節した張力より大きくなるが、規制部の長さによってある程度の量に収められる。よって、規制ボルトによって圧縮機の浮き上がり量は略一定に維持されるので、ベルトの伸び量も略一定にでき、ひいては張力の増加も略一定にできるので、これを見込んで張力を設定すれば所定の張力に調節することができる。

本発明にかかるベルト張り直し方法は、冷媒を圧縮し冷媒回路を循環させる圧縮機と、該圧縮機をベルトによって駆動する駆動源と、空調運転を制御する制御部と、を備えた室外ユニットのベルト張り直し方法において、前記制御部がベルト運転モードに沿って運転し、前記ベルトに初期伸びを発生させた後、前記ベルトの張力を設定し直すことを特徴とする。

このように、ベルトの初期伸びは、ベルト運転モードに沿って駆動されて発生させられるので、何時、誰が行ったとしてもベルトに作用する影響は略同一である。このため、ベルトの初期伸びも略一定になるので、ベルトの張力を確実に管理することができる。したがって、初期伸び発生条件の違いによるベルト張力の設定がバラツク場合にあった予期しないスリップが発生する恐れを防止することができる。

また、本発明にかかるベルト張り直し方法では、前記ベルト運転モードは、前記圧縮機と前記ベルトとの係合を断ち、かつスタータによって前記駆動源を短周期で断続的に駆動するものであることを特徴とする。

このように、ベルト運転モードは、圧縮機とベルトとの係合を断って駆動するので、ベルトは、オイルの量、粘度、冷媒の量等の圧縮機側の条件変動に影響されない。また、駆動源はスタータによって駆動されるので、ベルトは駆動源の立ち上げ時に起こる大きさが予想できない急激な吹上りの影響を受けることがない。これらにより、ベルトの初期伸びを一層一定にすることができる。
また、スタータは駆動源を短周期で断続的に駆動するので、効率的にベルト初期伸びが発生するので、ベルトの交換等での取付け作業時間を短縮することができる。

本発明によれば、制御部に備えられたベルト運転モードによってベルトの初期伸びを発生させるようにしたので、初期伸びを略一定にすることができ、それによりベルトの張力を確実に管理することができる。

以下、本発明の第一実施形態にかかる室外ユニット１について、図１〜図７を用いて説明する。本実施形態は、本発明をガスヒートポンプ式空気調和装置の室外ユニット１に適用したものである。
図１は、室外ユニット１の一部を切欠いて示す斜視図である。
室外ユニット１は、ガスエンジン３と、２台の圧縮機５とを収容するエンジン室７を下部に備えている。ガスエンジン３は、動力源の一例であって、可燃ガスを燃料として作動するガスエンジンである。エンジン室７の上方には、ガスヒートポンプ式空気調和装置の室外熱交換器およびファン等を内蔵する熱交換器室９が設けられている。

ガスエンジン３の駆動軸１１には、駆動プーリ１３が取り付けられている。圧縮機５の回転軸１５には、従動プーリ１７が図示しないクラッチを介して取り付けられており、圧縮機５の回転軸１５は、クラッチの断接によって、従動プーリ１７と断接される。駆動プーリ１３と各従動プーリ１７とには、ベルト１９が巻き掛けられている。
なお、ベルト１９には、裏からのテンションに強いリブドベルトが用いられている。
ガスエンジン３と圧縮機５とは、ベルト１９のテンションが程好い緊張状態となるように架台２１によって一体的に固定されている。

なお、ガスエンジン３は、ガソリンエンジンや電気モータでも良い。また、室外ユニット１のエンジン室７には、上述の他、図示を省略しているが、ガスエンジン３を冷却するためのラジエータ及びこの冷却水を循環するための冷却水ポンプなどの冷却系統、吸気サイレンサなどガスエンジン３の吸気系統、排気マフラなどガスエンジン３の排気系統、ガスエンジン３の潤滑油を循環させるオイル系統、室内及び室外の熱交換器内を循環する冷媒の冷媒回路などが内蔵されている。
また、各系統および冷媒回路に設けられるセンサの信号を検出するとともに各系統および冷媒回路に設けられる電磁弁などを制御する制御部２０が内蔵されている。制御部２０には、後述するベルト運転モードが搭載されている。

次に、図２および図３を参照して、ガスエンジン３および圧縮機５の関連構造について説明する。
図２は、図１のガスエンジン３と圧縮機５との位置関係を一部断面にして示す平面図、図３は、図１のガスエンジン３と圧縮機５とを一部断面にして示す側面図である。
架台２１には、各圧縮機５を据え付ける位置に駆動軸１１の軸線方向と直交する方向（ベルト１９が延在する延在方向）に沿って直方体形状の凸条２３が２つずつ平行に設けられている。
圧縮機５の底部２５には、圧縮機５の回転軸１５の軸線方向と直交する方向に沿って延びる溝２７が２つ設けられている。溝２７は、凸条２３に対して摺動可能に嵌り合う形状及び配置に設けられている。
この凸条２３と溝２７とによって本発明の案内部が構成されている。

また、溝２７の近傍には、圧縮機５を固定するための固定ボルト２９が螺合される固定用ネジ穴３１が設けられている。固定用ネジ穴３１は、溝２７の近傍に少なくとも１つあればよい。図２に示されるように溝２７を挟む両側にそれぞれ少なくとも１つずつ、合計で３つ設けると、一層しっかりと固定することができる。
架台２１には、固定用ネジ穴３１に対応する位置に固定ボルト２９を通すための長孔３３，３４が、その長手方向が凸条２３と略平行となるように設けられている。
長孔３３は、ガスエンジン３側に設けられ、それに対応する底部２５には固定用ネジ穴３１が１つもうけられている。また、長孔３４は、長孔３３よりも長手方向の長さが長く形成されており、両端の近傍位置に対応する底部２５には、固定用ネジ穴３１が２つ形成されている。

また、図２に示されるように、圧縮機５の底部２５には、溝２７と平行にガスエンジン３から離れる外方向へ開口する調整用ネジ穴３５が設けられている。この調整用ネジ穴３５が開口する側の架台２１の縁には、立ち上がり部３７が形成されている。調整用ネジ穴３５に対応する位置の立ち上がり部３７には、調整用ネジ穴３５と螺合するテンション調整ボルト３９を通す貫通孔４１が設けられている。

次に、規制ボルト４５について、図４をも参照して説明する。
規制ボルト４５は、先端部のネジが切られた螺合部４７と、中間部の規制部４９と、頭部５１と、から構成されている。
規制部４９は、長孔３４に挿入される円筒形状をしており、螺合部４７の径より大きい径を有している。また、規制部４７の長さＬは、架台２１の厚さＤより大きくなるように構成されている。規制部４９の頭部５１側は、圧縮機５の設置時には、長さＬと厚さＤとの差分Ｐだけ架台２１から下方へ突出している。
頭部５１は、回転力が付与される部位であり、その外径は長孔３４の幅より大きく形成されている。
圧縮機５の底部２５の長孔３４に対応する位置には、２つの固定用ネジ穴３１の中間位置に、規制ボルト４５の螺合部４７が螺合される規制用ネジ穴４３が設けられている。

以上説明した室外ユニット１のベルト張力の調整動作について説明する。
まず、ガスエンジン３と圧縮機５とを設置する時のベルト張力調整について説明する。
設置されたガスエンジン３に架台２１を固定する。
次に、圧縮機５の低部２５の溝２７を凸条２３に合わせて架台２１に載せる。駆動プーリ１３と従動プーリ１７とを同じ面内にあわせて固定する。駆動プーリ１３と従動プーリ１７とにベルト１９をそれぞれ巻き掛けた後、圧縮機５をそれぞれ駆動軸１１から離れる方向にスライドさせ、ベルト１９の張力を設定値になるように調整し、その位置において圧縮機５を架台２１に固定ボルト２９によって固定する。

その後、架台２１の立ち上がり部３７に設けられた貫通孔４１にテンション調整ボルト３９を通して圧縮機５の調整用ネジ穴３５に螺合させる。また、規制ボルト４５の螺合部４７を長孔３４に貫通させて圧縮機５の底部２５の規制用ネジ穴４３に螺合させる。

次に、室外ユニット１のガスエンジン３で圧縮機５を駆動した時のベルト１９の張力変化の状況を図５によって説明する。
当初張力Ａに設定したベルト１９の張力変動は、図５に示されるように、初期なじみ期Ｘ、なじみ期Ｙ、初期磨耗期Ｚおよび安定領域Ｗの４段階に区分される。
初期なじみ期Ｘは、ベルトが数回転する程度の期間であり、ベルトは急速になじみ、張力は０．７〜０．８Ａに急速に低下する。
なじみ期Ｙは、初期なじみ期Ｘでの急激ななじみ現象が終わった後で、さらにベルト１９のなじみが継続される時期で、時間としては１０〜６０分程度までである。この時、張力は０．６Ａ程度まで低下する。

初期磨耗期Ｚは、なじみの時期が終了した後で、ベルト１９の磨耗が進むことにより、ベルト１９が緩み張力が低下する時期である。張力低下の割合は、大幅に減少する。
初期磨耗期Ｚは、幅があるが略１００時間程度までで、それが経過すると磨耗もあまり進まない時期に至り、張力の低下がほとんどない安定領域Ｗに入ることになる。
室外ユニット１は、安定領域Ｗにおいて理論張力（伝動のためにベルトに与えるべき理論上の張力）Ｔ_０よりも大きな張力を有している必要がある。
このために、初期磨耗期Ｚに入る段階と判断した時期を主体として、ベルト１９を再度設定張力Ａにする張り直し作業が行われている。

次に、この張り直し作業について説明する。
本実施形態では、張り直し作業の前に、ベルト１９に対して管理された初期伸びを付与するベルト運転モードが制御部２０に備えられている。
ベルト運転モードとしては、例えば、図６に例示されるスタータ運転モード５３と、図７に例示される模擬実運転モード５５とが備えられている。

スタータ運転モード５３は、例えば、スタータを５秒間オンし、次いで５秒間オフし、これを３回繰り返して１セットとし、これを３セット行うものである。
スタータ運転モード５３では、圧縮機５のクラッチをオフとし、回転軸１５に対して従動プーリ１７が自由に回転できるようにされている。これにより、ガスエンジン３の駆動力が圧縮機５に伝達されないので、ベルト１９には、圧縮機５を含む冷媒回路側の条件は影響しないことになる。このため、冷媒回路側の条件が一致していなくてもベルトの初期伸び量は変動しない。
また、スタータを５秒間隔で断続的に駆動するだけで、ガスエンジン３を駆動しないので、ガスエンジン３の立ち上がり時の急激な吹上りが発生しない。
このガスエンジン３の吹上りは、オイルの粘度によって大きく変動するが、スタータ駆動モード５３ではこの影響がないので、ベルト１９の初期伸びは略一定にすることができる。すなわち、管理された初期伸びを発生させることができる。

このように、スタータ駆動モード５３によれば、時期によりまたは室外ユニット１により条件の異なる冷媒回路や、ガスエンジン３の吹上り等に影響されずにベルト１９の初期伸びを発生させるので、ベルト１９の初期伸び量を略一定にできる。
また、ベルト１９はスタータによって断続的に運転されるので、早急になじみ、初期なじみ期Ｙに到ることとなる。そして、ここまでの時間は略１８０秒であるので、非常に短時間で、ベルト１９に初期伸びを発生させることができる。
したがって、ベルト１９への初期伸びの付与が短時間で行えるので、張り直し作業全体も短時間で行うことができる。
なお、スタータの駆動は９回に限定されるものではなく、所要の初期伸びを付与するために必要な回数を選定すればよい。

次に、模擬実運転モード５５について説明する。
模擬実運転モード５５は、例えば、図７に示されるように、ガスエンジン３の回転数を９００ｒｐｍと１５００ｒｐｍとの間で数回変動させ、その間に、クラッチを数回オン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）させるとともに、圧縮機５の容量弁をフル（Ｆ）とパーシャル（Ｐ）との間で数回変動させるものである。
このようにして、略１０分程度運転し、ベルト１９に実機運転と同様な影響を与えて、初期伸びを発生させるものである。したがって、ベルト１９には、初期なじみ期Ｙの初期伸びを確実に発生させることができる。

模擬実運転モード５５では、ベルト１９に大きく影響するガスエンジン３の回転数、クラッチの断接（冷媒回路の断接）および圧縮機５の容量を、所定のシーケンスに沿って変動させてベルト１９に付与することによって、ベルト１９の初期伸びを同一条件で発生させるようにしたものである。これにより、時期または室外ユニット１の別によらず、ベルト１９に一定の管理できる初期伸びを発生させることができる。

次に、このようにして、ベルト１９に初期伸びを発生させた後に行うベルト１９の張り直し作業について説明する。
まず、固定ネジ２９を取り外し、圧縮機５を移動できるようにする。この状態では、圧縮機５はベルト１９の張力によってガスエンジン３の方向へ引っ張られるので、駆動軸１１を中心として回動することによって上方へ浮き上がる。
この時、図４（ａ）に示される状態であった規制ボルト４５は、圧縮機５とともに上方へ移動するが、図４（ｂ）に示されるように、頭部５１が架台２１に当接して移動を停止させられる。
これにより、圧縮機５の上動も停止されるので、圧縮機５は常に規制部４９の長さＬと架台の厚さＤとの差分Ｐだけ上昇させられることになる。

この（図２破線の）状態で、調整ボルト３９を回転させて、圧縮機５をガスエンジン３から離隔する方向へ例えば距離Ｌ１だけ移動させる。圧縮機５は、図２の二点鎖線で示されるように、凸条２３と溝２７とによってベルト１９の延在方向に距離Ｌ１移動することになるので、その分ベルト１９は張られ張力が増加することになる。
ベルト１９の張力が所要の値となった時点で、調整ボルト３９を止め、固定ボルト２９によって圧縮機５を固定する。
この時、圧縮機５は固定ボルト２９によって下方へ移動させられた後固定されることになるので、ベルト１９は設定時点に比べて若干伸ばされた状態で固定される。このため、ベルト１９の張力は設定時点に比べて大きくなるが、規制ボルト４５によって圧縮機５の浮き上がり量は常に差分Ｐに維持されるので、ベルト１９を固定する場合の伸び量は略一定に維持することができる。このため、上動した圧縮機５を固定する際における張力の増加は略一定にできるので、これを見込んで張力を設定すればベルト１９の張り直しによる張力を所定の値に調節することができる。

張り直し作業は、スタータ駆動モード５３あるいは模擬運転モード５５によってベルト１９に管理された初期伸びを発生させた後で行われるので、ベルトの張力を確実に管理することができ、初期伸び発生条件の違いによるベルト張力の設定がバラツク場合にあった予期しないスリップが発生する恐れを防止することができる。
なお、スタータ運転モード５３によって発生した初期伸びを張り直した後、模擬実運転モード５５によってベルト１９に初期伸びを発生させて再度ベルト１９の張り直しを行うようにしてもよい。
こうすることによってベルト１９には一層大きな初期伸びを発生させることができ、１万時間後でも確実に理論張力以下にならないように張力を設定することができる。

本発明の一実施形態にかかる室外ユニットの一部切欠いて示す斜視図図である。 図１のガスエンジンと圧縮機との位置関係を一部断面にして示す平面図である。 図１のガスエンジン３と圧縮機５とを一部断面にして示す側面図である。 本実施形態にかかる規制ボルトの取り付け状態を示す断面図である。 ベルトの張力の経時変化を示すグラフである。 スタータ駆動モードを示す説明図である。 模擬実運転モードを示す説明図である。

符号の説明

１ 室外ユニット
３ ガスエンジン
５ 圧縮機
１９ ベルト
２０ 制御部
２１ 架台
２３ 凸条
２７ 溝
２９ 固定ボルト
３３，３４ 長孔
４５ 規制ボルト
４７ 螺合部
４９ 規制部
５３ スタータ駆動モード
５５ 模擬実運転モード

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮し冷媒回路を循環させる圧縮機と、
   該圧縮機をベルトによって駆動する駆動源と、
   空調運転を制御する制御部と、を備えた室外ユニットにおいて、
   前記制御部には、前記ベルトに初期伸びを発生させるベルト運転モードが備えられていることを特徴とする室外ユニット。
2. 前記ベルト運転モードは、前記圧縮機と前記ベルトとの係合を断ち、かつスタータによって前記駆動源を短周期で断続的に駆動するものであることを特徴とする請求項１に記載の室外ユニット。
3. 前記ベルト運転モードには、少なくとも前記駆動源の回転数、前記圧縮機との断接および前記圧縮機の容量弁の開度を所定シーケンスに沿って変動させて、前記駆動源を少なくとも数分間運転する模擬実運転モードが備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の室外ユニット。
4. 上部に前記圧縮機および前記駆動源を取付ける架台と、
   前記圧縮機と前記架台との間に設けられ、前記圧縮機を前記ベルトが延在する延在方向にガイドする案内部と、
   先端部に前記圧縮機へ螺合される螺合部を有し、中間部に該螺合部よりも径が大きくかつ前記架台の厚さよりも長い規制部を有する規制ボルトと、を備え、
   前記架台は、長手方向が前記延在方向に沿うように設けられ、前記規制ボルトが通された少なくとも１つの長孔を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の室外ユニット。
5. 冷媒を圧縮し冷媒回路を循環させる圧縮機と、
   該圧縮機をベルトによって駆動する駆動源と、
   空調運転を制御する制御部と、を備えた室外ユニットのベルト張り直し方法において、
   前記制御部がベルト運転モードに沿って運転し、前記ベルトに初期伸びを発生させた後、前記ベルトの張力を設定し直すことを特徴とするベルト張り直し方法。
6. 前記ベルト運転モードは、前記圧縮機と前記ベルトとの係合を断ち、かつスタータによって前記駆動源を短周期で断続的に駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載のベルト張り直し方法。
   

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