JP2006250436A - エンジン駆動式ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンによりクラッチを介して圧縮機を駆動するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、クラッチでクラッチ滑りが発生した場合に、これを適正に検出する。また、クラッチ滑り発生の検出に際し、その発生原因を特定する。
【解決手段】エンジン回転数Ｎを検出する回転数検出手段と、クラッチ係合後の所定時間Δｔ内に前記回転数検出手段により検出されるエンジン回転数Ｎがクラッチ係合前のエンジン回転数Ｎｏ以上となった場合にクラッチ滑りが発生したと判定するクラッチ滑り判定手段と、を具備する構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンによりクラッチを介して駆動される圧縮機により冷媒を循環させ、冷暖房などを行うエンジン駆動式ヒートポンプに関する。

従来から、エンジンにより駆動される圧縮機により冷媒を循環させるヒートポンプ装置や冷凍装置などにおいては、エンジンからの動力がプーリやベルトを介して圧縮機に伝達されるベルト駆動のものがある。このベルト駆動においては、圧縮機への動力の伝達の断続、即ち圧縮機の作動及び停止の切換えが、圧縮機のプーリと駆動軸との間に介装される電磁クラッチ等のクラッチのオン・オフによりにより行われるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

こうしたクラッチを介する動力の伝達構成においては、圧縮機の駆動軸にベアリング等を介して回転自在に支持され前記ベルトを介して常時回転駆動されるプーリと、圧縮機の駆動軸に固設されるアーマチャとのクラッチ板などを介する摩擦係合による動力伝達が行われる。具体的には、電磁クラッチにおけるプーリとアーマチャとの摩擦面同士の間には所定のギャップ（隙間）が設けられており、電磁クラッチが励磁されることによりアーマチャがプーリに圧接されてギャップが埋まることで動力の摩擦伝達が行われる。この際、プーリ側とアーマチャ側との間に回転数の差が生じるいわゆるクラッチ滑りが発生することがある。このクラッチ滑りの発生頻度を低減させ、冷媒能力が低下することを防止するための技術が特許文献２に開示されている。

また、このようなクラッチ滑りは、圧縮機の起動時のショックを緩衝してスムーズに起動を行う作用を有するが、クラッチ滑りが異常に大きくなると、異常発熱による周囲への熱輻射やあるいは発火（火花発生）を伴う場合もある。そこで、こうしたクラッチ滑りによる異常高温をサーミスタ等の温度センサにより検出することにより、クラッチの損傷を回避するための技術が公知となっている（特許文献３参照）。
特開平５−２６２１２８号公報 特開平８−２５８５５４号公報 特開２００２−６１５７２号公報

確かに、特許文献３に開示されている技術では、温度センサによりクラッチの異常高温を検出することによりクラッチの損傷が回避できると考えられる。しかし、異常高温を判定するための設定温度は、軸受やアーマチャ等の温度測定しようとする発熱対象物に応じて適宜設定する必要があり、また、温度センサの取付位置、あるいはクラッチの構成部材の材質や形状などによって適正値が変わり、設定温度は実験的に定めることとなる旨が記載されており、異常高温を判定するための設定温度を定めることが難しいと考えられる。

一方、クラッチ滑りが発生する原因としては、電源不良などにより所定の電圧が得られず前記ギャップが完全に埋まらない、いわゆるギャップ不良や、前記摩擦面へのオイル付着が考えられるが、主な原因としては次の二つが挙げられる。
すなわち、圧縮機内部に故障などの不具合が発生し、圧縮機の駆動軸が回転不能になる場合である。この場合、クラッチ自体は正常に機能しているが、圧縮機の駆動軸が回転不能であるため、エンジンにより駆動されるプーリ側のみが回転することとなりクラッチ滑りが発生する。
また、クラッチ自体の不具合による場合である。この場合、クラッチにおいて潤滑不良や摩耗などによる構成部品の破損やこれにともなう励磁力の低下などによる摩擦面における不具合が発生しクラッチ滑りが発生する。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エンジンによりクラッチを介して圧縮機を駆動するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、クラッチでクラッチ滑りが発生した場合に、これを適正に検出することである。また、クラッチ滑り発生の検出に際し、その発生原因を特定することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンによりクラッチを介して圧縮機を駆動するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、クラッチ係合後の所定時間内に前記回転数検出手段により検出されるエンジン回転数がクラッチ係合前のエンジン回転数以上となった場合にクラッチ滑りが発生したと判定するクラッチ滑り判定手段と、を具備する構成としたものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記クラッチ滑り判定手段によりクラッチ滑りが発生したと判定された場合に、前記エンジンのクランキングが不能のとき、圧縮機内部に不具合が発生したと判定する圧縮機不具合判定手段を具備する構成としたものである。

請求項３においては、請求項２記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記クランキングが可能のとき、前記クラッチ滑り判定手段により再度クラッチ滑りが発生したと判定された場合に、該クラッチに不具合が発生したと判定するクラッチ不具合判定手段を具備する構成としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、クラッチの係合時に特徴的な挙動を示すエンジン回転数を利用して、クラッチ滑りを適正に検出することができる。つまり、エンジン回転数という動力伝達の正否と密接に関連する情報に基づくので、クラッチ滑りを適正に検出することができる。

請求項２においては、クラッチにおけるクラッチ滑り発生の原因が、圧縮機内部における不具合であることを特定することがでる。これにより、圧縮機内部の不具合に対応した適切な対処を行うことができる。

請求項３においては、クラッチにおけるクラッチ滑り発生の原因が、圧縮機内部の不具合でない場合、クラッチ滑りの原因がクラッチ自体の不具合であることを特定することができる。

次に、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路構成について図１を用いて説明する。なお、以下に説明する冷媒回路構成は、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプが有する冷媒回路構成の一例であり、本構成に限定されるものではない。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、駆動源としてのエンジンにより、同時にまたは一方のみが選択的に駆動される２台の圧縮機２を有するものであり、この圧縮機２により冷媒を循環させて冷暖房を行うものである。すなわち、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、前記圧縮機２と、この圧縮機２の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁３と、冷房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室外熱交換器４と、暖房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室内熱交換器５と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５間に配設される室外膨張弁６とを有しており、これらで構成される冷媒サイクルを用いるものである。

前記圧縮機２には、その吐出側に冷媒吐出ライン２０が接続されるとともに、その吸入側に冷媒吸入ライン３０が接続されている。すなわち、前記四方弁３の一端は、圧縮機２の吐出側において冷媒吐出ライン２０を介して接続され、圧縮機２は、冷媒吸入ライン３０を通過してくるガス冷媒を吸引・圧縮し、高温・高圧のガス冷媒を冷媒吐出ライン２０に吐出する。また、この冷媒吐出ライン２０には、高温・高圧のガス冷媒中に含まれる圧縮機オイル（潤滑油）を分離して圧縮機２の吸入側に戻すための油分離器（オイルセパレータ）８が設けられている。つまり、圧縮機２から吐出されるガス冷媒は、油分離器８を介して四方弁３へと流入し、この四方弁３にて所定の方向に導かれる。また、圧縮機２の冷媒吸入側と四方弁３の別の一端が接続されて、圧縮機２に吸引されるガス冷媒も四方弁３にて導かれる。

前記四方弁３の別の一端は、前記室内熱交換器５の一端側に接続されており、この室内熱交換器５の他端側には、液冷媒を貯溜するための液冷媒レシーバ１２が接続されている。この液冷媒レシーバ１２は、経路１４を介して前記冷媒吸入ライン３０と接続されており、該経路１４には、液冷媒レシーバ１２で過冷却に利用後に液冷媒レシーバ流出口１２ｂから流出する冷媒をエンジンの冷却水（温水）の熱で蒸発させるための廃熱回収器１５が設けられている。また、同じく四方弁３の残りの一端には、前記室外熱交換器４が接続されており、この室外熱交換器４と室内熱交換器５とを接続する経路１３には、前記室外膨張弁６が設けられている。

このような冷媒回路構成における冷房時及び暖房時の運転について説明する。
冷房運転時においては、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、冷媒吐出ライン２０を通り四方弁３を介して室外熱交換器４に送られ、この室外熱交換器４で室外ファン１７により送風される外気に放熱することにより凝縮されて、この凝縮熱が室外の空気中に放熱される。ここで、高温・高圧過飽和状態のガス冷媒は気体から液体となる。そして、液化された冷媒は、逆止弁７ａから液冷媒レシーバ流出口１２ａを経て液冷媒レシーバ１２内に流入し、さらに液冷媒レシーバ流出口１２ｃから逆止弁７ｃを経由して室内膨張弁１６に到達し、この室内膨張弁１６で急激に減圧され蒸発しやすい状態となって室内熱交換器５に導かれる。この室内熱交換器５が蒸発器となり、冷媒が室内の空気から蒸発熱を奪い液体から気体へと変化するとともに室内の空気を冷却する。気化した冷媒は、四方弁３を介して冷媒吸入ライン３０を通り、圧縮機２に吸引されて圧縮された後、再び吐出される。

一方、暖房運転時においては、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、冷媒吐出ライン２０を通り四方弁３を介して室内熱交換器５に送られ、この室内熱交換器５で室内ファン１８により送風される室内の空気に放熱することにより凝縮されて、この凝縮熱が室内の空気中に放熱され室内の空気を温める。ここで、冷媒は気体から液体となる。そして、液化された冷媒は、逆止弁７ｂを経て液冷媒レシーバ流入口１２ａから液冷媒レシーバ１２内に流入し、液冷媒レシーバ流出口１２ｃから室内膨張弁６に到達し、この室外膨張弁６で急激に減圧され蒸発しやすい状態となって室外熱交換器４に導かれる。この室外熱交換器４が蒸発器となり、冷媒が室外の空気中から蒸発熱を奪い、冷媒の一部が液体から気体へと変化する。そして、室外熱交換器４を経て気化した冷媒は、四方弁３を介して冷媒吸入ライン３０を通り、圧縮機２に吸引されて圧縮された後、再び吐出される。

以上のように構成される冷媒回路における圧縮機２は、前述の如く２台の圧縮機２・２により構成されている。これら両圧縮機２・２はベルト駆動とされ、図２に示すように、エンジンのプーリであるエンジンプーリ５１と、両圧縮機２・２のプーリである駆動プーリ５２・５２とが単一のベルト５０で接続されている。

すなわち、前記エンジンプーリ５１は、エンジンのクランク軸の回転により回転駆動するものであり、エンジンの出力側に設けられるフライホイールを介して設けられる。そして、このエンジンプーリ５１を有するエンジンに対し、両圧縮機２・２は、それぞれの駆動プーリ５２がエンジンプーリ５１と前記クランク軸方向における位置を同じくして該エンジンプーリ５１の下方に位置するように配置される。つまり、エンジンと両圧縮機２・２とは、それぞれプーリが設けられる側（ベルト駆動面側）が対向するように配置されるとともに、各プーリ５１・５２・５２の回転軸方向が同一方向（平行）となるように、かつ、各プーリ５１・５２・５２の該回転軸方向に対する位置が同一となるように配置される。図２においては、紙面に対して垂直方向をクランク軸方向とし、エンジンプーリ５１の中心をクランク中心として紙面手前側にエンジンが配置されることとなる。ここで、両圧縮機２・２は、エンジンよりも下方において略水平方向に並んだ状態で配置される。このようにして配置されるエンジン及び圧縮機２・２のエンジンプーリ５１及び駆動プーリ５２・５２にベルト５０が巻回されることにより、これらエンジンのエンジンプーリ５１と、両圧縮機２・２の駆動プーリ５２・５２とが、単一のベルト５０により接続されている。

このように、エンジンによりベルト駆動される圧縮機２については、該圧縮機２への動力の断続、即ち圧縮機２の作動及び停止の切換えが、圧縮機２の駆動プーリ５２と該圧縮機２の駆動軸２ａとの間に介装されるクラッチ４０のオン・オフにより行われる。このクラッチ４０の概略構成について図３を用いて説明すると、クラッチ４０は周知の構成の電磁クラッチであり、圧縮機２の駆動軸２ａに対してベアリング等を介して回転自在に支持され前記ベルト５０を介して常時駆動される駆動プーリ５２と、駆動軸２ａの軸端部に固設されるアーマチャ４３とが圧接して摩擦係合することにより動力の伝達が行われる。

すなわち、クラッチ４０は、エンジンにより駆動される原動回転部分として、駆動プーリ５２を有しており、固定部分として、圧縮機２のハウジング２ｂ側に対して固設される基部４１と、該基部４１にブラケット等を介して固設されるコイル４２とを有しており、従動回転部分として、駆動軸２ａの軸端部に固設されるアーマチャ４３を有している。このアーマチャ４３においては、ケース体４３ａに対して弾性連結体４３ｂを介して摩擦板４３ｃが一体的に連結されている。つまり、このアーマチャ４３の摩擦板４３ｃと駆動プーリ５２の摩擦面５２ａとが所定のギャップを隔てた状態で保持される。

このような構成において、クラッチ４０がオンとなり、コイル４２に電流が流されクラッチ４０が励磁されると、その磁束によりプーリ５２の摩擦面５２ａにアーマチャ４３の摩擦板４３ｃが吸着されて圧接し、原動回転部分である駆動プーリ５２と従動回転部分であるアーマチャ４３とが摩擦係合して一体化され、圧縮機２の駆動軸２ａが回転駆動される。これにより、圧縮機２は運転状態となる。この間、前記弾性連結体４３ｂは弾性変形している。
一方、クラッチ４０がオフされ励磁されていない状態では、従動回転部であるアーマチャ４３の摩擦板４３ｃは、駆動プーリ５２の摩擦面５２ａに対して前記ギャップを隔てて離れており回転されないこととなる。これにより、圧縮機２の駆動軸２ａも回転されず、圧縮機２は停止状態となる。
以下の説明においては、クラッチ４０がオンとなり駆動プーリ５２とアーマチャ４３とが摩擦係合することを、クラッチ４０の「係合」とする。

このように、圧縮機２がエンジンによりベルト駆動される構成において、圧縮機２への動力の断続を行う前記クラッチ４０においては、駆動プーリ５２とアーマチャ４３との間に回転数の差が生じるいわゆるクラッチ滑りが発生することがある。そこで、本発明においては、クラッチ４０がオンとされクラッチ４０が係合した時のエンジン回転数の挙動により、クラッチ滑りの発生を判定する構成としている。

すなわち、通常、クラッチ４０がオンされると、前述の如くクラッチ４０が励磁されてクラッチ４０が係合する。これにより、圧縮機２の駆動軸２ａが回転され、該圧縮機２内部において駆動軸２ａが保持するロータ（図示略）が回転されることにより圧縮機２における圧縮仕事が開始されることとなる。この際、エンジンにおいては、クラッチ４０が係合することによる抵抗及び圧縮機２において圧縮仕事が開始されることによる抵抗により、エンジン回転数が過度に低下してエンジンが失速することを防止するため、燃料噴射量を増加する操作が行われる。つまり、クラッチ４０が係合した時は、エンジンにおける燃料噴射量が増加するとともに、クラッチ４０が係合することによる抵抗及び圧縮機２において圧縮仕事が開始されることによる抵抗でエンジン回転数が低下することとなる。

このようなクラッチ４０がオンされた時のエンジン回転数の挙動について、図４を用いて具体的に説明する。なお、図４においては、横軸はいずれも時間Ｔを示しており、エンジン回転数のグラフにおける縦軸はエンジン回転数Ｎを示している。また、エンジンは、その回転数が図示せぬ回転数設定手段により設定されることで、設定回転数Ｎｏで回転するように制御されている。

図４（ａ）は、クラッチ滑りが発生していない正常時におけるクラッチ４０オン時のエンジン回転数Ｎの変化を示したものである。この正常時においては、エンジン回転数ＮがＮｏの状態でクラッチ４０がオンされると（Ｔ＝ｔ０）、クラッチ４０が係合し、前述の如くエンジンにおける燃料噴射量が増加されるとともに、クラッチ４０が係合することによる抵抗及び圧縮機２において圧縮仕事が開始されることによる抵抗でエンジン回転数Ｎが一時的にＮａまで低下する（図中Ａ参照）。その後、燃料噴射量の増加が止み、圧縮機２における前記ロータの回転とともに駆動軸２ａの回転数も増加し、これにともないエンジン回転数Ｎも増加してクラッチ４０係合前のエンジン回転数Ｎｏの状態に戻る。つまり、クラッチ４０係合時におけるエンジン回転数ＮのＮａまでの一時的な低下は、圧縮機２において正常に圧縮仕事が開始されていることを示すものである。

一方、図４（ｂ）は、クラッチ滑り発生時におけるクラッチ４０オン時のエンジン回転数Ｎの変化を示したものである。このクラッチ滑り発生時においては、エンジン回転数ＮがＮｏの状態でクラッチ４０がオンされると、クラッチ４０が係合し、前述の如くエンジンにおける燃料噴射量が増加されるとともに、クラッチ４０が係合することによる抵抗でエンジン回転数Ｎが一時的にＮｂまで低下する（図中Ｂ参照）。そして、一旦ＮｏからＮｂまで低下したエンジン回転数Ｎは、エンジンにおいて燃料噴射量が増加されることと、クラッチ滑りの発生に起因して、クラッチ４０係合前のエンジン回転数Ｎｏ以上に上昇することとなる。つまり、クラッチ滑り発生時においては、クラッチ４０がオンとされ、クラッチ４０が係合されても圧縮機２における圧縮仕事が開始されないため、この圧縮仕事が開始されることによる抵抗が発生しない分、クラッチ４０係合時のエンジン回転数Ｎの低下が正常時と比較して少なく（Ｎｂ＞Ｎａ）、エンジン１において燃料噴射量が増加される分エンジン回転数Ｎがクラッチ４０係合前のエンジン回転数Ｎｏよりも高くなる（図中Ｃ参照）。その後、燃料噴射量の増加が止むとともにエンジン回転数Ｎも減少してクラッチ４０係合前のエンジン回転数Ｎｏの状態に戻る。

このように、クラッチ４０がオンされた時は、クラッチ４０の係合時から所定時間の間エンジン回転数は特徴的な挙動を示すこととなり、本発明は、このクラッチ４０オン時の所定時間内のエンジン回転数の変化を利用することにより、クラッチ４０におけるクラッチ滑りを検出しようとするものである。このことから、本発明は、スクロール型圧縮機などのような駆動軸が回転されるとともに圧縮仕事がなされる圧縮機を採用するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて適用されることが好ましい。

すなわち、エンジン駆動式ヒートポンプに用いられる圧縮機には、複数のベーンを有するロータを駆動軸で保持するベーンロータリ型のものがあり、このベーンロータリ型の圧縮機においては、ロータの回転による遠心力でベーンが突出することで形成される圧縮室において冷媒が圧縮されることにより圧縮機仕事が行われるが、潤滑不良などの理由によりクラッチ４０係合時のロータの回転開始にともなってベーンが適正に突出しない場合がある。この場合、クラッチ４０の係合による圧縮機における駆動軸の回転開始と圧縮仕事の開始とが時間的にずれることとなる（図４（ａ）Ｄ参照）。このことから、クラッチ４０の係合時から所定時間内に圧縮仕事が開始されない場合があるため、本発明は、スクロール型圧縮機などのような駆動軸の回転開始とともに圧縮仕事が開始される圧縮機を採用するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて適用することが好ましいのである。ただし、クラッチ４０の係合による圧縮機における駆動軸の回転開始と圧縮仕事の開始との時間的なズレが発生しない場合は、ベーンロータリ型の圧縮機を採用するエンジン駆動式ヒートポンプにおいても本発明は適用可能である。

以下、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの制御構成について図５を用いて説明する。本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、エンジン１及びクラッチ４０を制御する制御手段としてのコントローラ６０を具備しており、このコントローラ６０により、エンジン１の運転制御及びクラッチ４０のオン・オフの制御を含むエンジン駆動式ヒートポンプの運転制御が行われる。つまり、コントローラ６０により、クラッチ４０のオン・オフが切り換えられることにより、エンジン１から圧縮機２への動力の断続が制御され、圧縮機２の運転・停止が制御される。また、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、エンジン１の回転数を検出する回転数検出手段としての回転センサ５５を具備している。この回転センサ５５はコントローラ６０と接続されており、該回転センサ５５により検出されるエンジン回転数がコントローラ６０に入力される。

そして、コントローラ６０は、前述したようなクラッチ４０係合後の所定時間内のエンジン回転数の変化に基づき、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生したと判定する。つまり、コントローラ６０はクラッチ滑り判定機能を有しており、該コントローラ６０がクラッチ滑り判定手段の一例である。すなわち、クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０は、クラッチ４０係合後の所定時間内に前記回転センサ５５により検出されるエンジン回転数が、クラッチ４０係合前のエンジン回転数以上となった場合に、クラッチ滑りが発生したと判定する。

このコントローラ６０によるクラッチ滑り発生の判定について、図４を用いて具体的に説明する。コントローラ６０は、回転センサ５５により検出され入力されるエンジン回転数Ｎを常時認識しており、クラッチ４０オンの信号を出力すると（Ｔ＝ｔ０）、その時点でのエンジン回転数（クラッチ４０係合前のエンジン回転数Ｎｏ）を認識するとともに、予め設定される所定時間Δｔの計測を開始する。そして、この所定時間Δｔ内に、回転センサ５５により検出されるエンジン回転数Ｎとクラッチ係合前のエンジン回転数Ｎｏとを比較し、回転センサ５５により検出されるエンジン回転数Ｎがクラッチ４０係合前のエンジン回転数Ｎｏ以上となった場合に、クラッチ滑りが発生したと判定する。
なお、本実施形態においては、コントローラ６０がクラッチ滑り判定手段として機能する構成としているが、クラッチ滑り判定手段を制御手段としてのコントローラ６０とは別体として設ける構成としてもよい。

このように、回転センサ５５により検出されるエンジン回転数に基づいて、クラッチ４０におけるクラッチ滑りの発生を判定する構成とすることにより、クラッチ４０の係合時に特徴的な挙動を示すエンジン回転数を利用して、クラッチ滑りを適正に検出することができる。つまり、エンジン回転数という動力伝達の正否と密接に関連する情報に基づくので、クラッチ滑りを適正に検出することができる。

以上のように、クラッチ４０係合時におけるエンジン回転数の挙動から、クラッチ４０におけるクラッチ滑りの発生を判定するのであるが、このクラッチ滑りの原因として、圧縮機２内部に故障などの不具合が発生し、圧縮機２の駆動軸２ａが回転不能になることがある。そこで、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生した場合、その発生原因が、圧縮機２内部における不具合であると判定する圧縮機不具合判定手段を具備している。

すなわち、この圧縮機不具合判定手段は、前記クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０により、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生したと判定された場合に、エンジン１のクランキングが不能のとき、圧縮機２内部に不具合が発生したと判定する。つまり、圧縮機不具合判定手段は、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生した場合、その原因が圧縮機２内部の不具合であることを判定し、クラッチ滑り発生の原因を特定する。

この圧縮機２内部の不具合の判定にともなう具体的な制御について、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
まず、クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０により、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生したと判定される（Ｓ１０１）。ここで、クラッチ滑りが発生したと判定すると、コントローラ６０は、エンジン１の運転を停止する（Ｓ１０２）。これにより、エンジンプーリ５１の回転は停止し、両圧縮機２・２の運転も停止される。

エンジン１の運転を停止させたコントローラ６０は、クラッチ滑りの発生を判定したクラッチ４０を予め係合させる（Ｓ１０３）。つまり、エンジン１を始動する前に予めクラッチ滑りが発生したと判定したクラッチ４０を係合させる。そして、この状態でエンジン１のクランキングを試行する（Ｓ１０４）。すなわち、ここでエンジン１の始動前に係合されるクラッチ４０は、クラッチ滑りが発生したと判定されたクラッチ４０であり、本実施形態のように２台の圧縮機２・２を備え、各圧縮機２に対してクラッチ４０が設けられる冷媒回路構成においては、クラッチ滑りが発生したと判定されたクラッチ４０のみが予め係合されることとなり、この状態でエンジン１のクランキングが行われる。

そして、前記ステップＳ１０４において試行されたエンジン１のクランキングが不能のときは（Ｓ１０５）、コントローラ６０は、圧縮機２内部に不具合が発生したと判定する（Ｓ１０６）。つまり、クラッチ滑りが発生したと判定されたクラッチ４０が予め係合された状態でのエンジン１のクランキングが不能ということは、クラッチ４０自体の係合には不具合はないが、圧縮機２の駆動軸２ａが回転不能であるということであり、この場合、コントローラ６０は圧縮機２内部に不具合が発生したと判定する。すなわち、コントローラ６０は、クラッチ４０におけるクラッチ滑り発生の原因が、圧縮機２内部における不具合であると判定する圧縮機不具合判定機能を有しおり、本実施形態におけるコントローラ６０が、圧縮機不具合判定手段の一例である。ただし、圧縮機不具合判定手段を制御手段としてのコントローラ６０とは別体として設ける構成としてもよい。

このようにして、圧縮機不具合判定手段としてのコントローラ６０により、クラッチ４０におけるクラッチ滑り発生の原因が、圧縮機２内部における不具合であることを特定することがでる。これにより、圧縮機２内部の不具合に対応した適切な対処を行うことができる。

また、クラッチ滑りの原因としては、前述のような圧縮機２内部の不具合による場合の他、クラッチ４０自体の不具合による場合がある。この場合、クラッチ４０における潤滑不良や摩耗などによる構成部品の破損やこれにともなう励磁力の低下などにより、摩擦面における不具合が発生しクラッチ滑りが発生する。そこで、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生した場合であって、かつ、その発生原因が圧縮機２内部における不具合でないとき、クラッチ滑りの発生原因が、クラッチ４０自体の不具合であると判定するクラッチ不具合判定手段を具備している。

すなわち、このクラッチ不具合判定手段は、前記クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０により、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生したと判定された場合に、エンジン１のクランキングが可能のとき、該コントローラ６０により再度クラッチ滑りが発生したと判定された場合に、該クラッチ４０に不具合が発生したと判定する。つまり、クラッチ不具合判定手段は、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生した場合であって、かつ、その発生原因が圧縮機２内部における不具合でないとき、クラッチ滑りの原因がクラッチ４０自体の不具合であることを判定し、クラッチ滑り発生の原因を特定する。

このクラッチ４０の不具合の判定にともなう具体的な制御について、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
前述の如く、クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０により、クラッチ４０においてクラッチ滑りが発生したと判定された場合（Ｓ１０１）、その後の一連の制御が行われる（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）。そして、ステップＳ１０４において試行されたエンジン１のクランキングが可能のときは（Ｓ１０５）、コントローラ６０は、クラッチ４０をオフとしクラッチ４０の係合を解除する（Ｓ１０７）。

その後、コントローラ６０は、エンジン１の運転を一旦停止するとともにエンジン１を再起動する（Ｓ１０８）。そして、クラッチ４０の係合を再試行する（Ｓ１０９）。このクラッチ４０の再係合の際、クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０は、該クラッチ４０においてクラッチ滑りの発生を再度判定する（Ｓ１１０）。ここで、再度クラッチ滑りが発生したと判定した場合は、コントローラ６０は、クラッチ４０に不具合が発生したと判定する（Ｓ１１１）。つまり、クラッチ滑りが発生したと判定されたクラッチ４０が予め係合された状態でのエンジン１のクランキングが可能ということは、圧縮機２の駆動軸２ａが回転可能であり、圧縮機２内部には不具合が発生しておらず、この状態で再度クラッチ滑りが発生したということは、クラッチ４０自体の係合に不具合があるということであり、この場合、コントローラ６０はクラッチ４０に不具合が発生したと判定する。すなわち、コントローラ６０は、クラッチ４０におけるクラッチ滑り発生の原因が、クラッチ４０の不具合であると判定するクラッチ不具合判定機能を有しており、本実施形態におけるコントローラ６０が、クラッチ不具合判定手段の一例である。ただし、クラッチ不具合判定手段を、制御手段としてのコントローラ６０とは別体として設ける構成としてもよい。

一方、前記ステップＳ１１０において、クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０によりクラッチ滑りが発生していないと判定された場合は、クラッチ４０は正常であることとなる（Ｓ１１２）。この場合、コントローラ６０は、クラッチ４０においてクラッチ滑りは発生していないと判定し、通常通りの運転制御を行う（Ｓ１１３）。

このようにして、クラッチ滑り判定手段としてのコントローラ６０により、クラッチ４０におけるクラッチ滑り発生の原因が圧縮機２内部における不具合でない場合、クラッチ滑りの原因が、クラッチ４０自体の不具合であることを特定することができる。

以上のようにして、クラッチ４０におけるクラッチ滑り発生の原因が特定された場合、例えば、コントローラ６０により、クラッチ４０をオフとしてクラッチ４０の係合を解除させるとともにエンジン１の運転を停止させ、ランプや警告音などにより、クラッチ滑り発生の原因が、圧縮機２内部における不具合またはクラッチ４０の不具合であることを明示する警報を発する構成とすることができる。
また、本実施形態のように、２台の圧縮機２・２を有する冷媒回路構成の場合は、所望の出力が１台の圧縮機２のみで賄える場合は、クラッチ滑りが発生したクラッチ４０を介する圧縮機２の運転を停止させた状態で、エンジン１からの正常な動力伝達が行われかつ正常に機能する圧縮機２のみにより、エンジン駆動式ヒートポンプの運転を続ける構成とすることができる。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。 圧縮機のベルト駆動構成を示す図。 クラッチの概略構成を示す図。 クラッチオン時のエンジン回転数の変化を示すグラフ。 本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの制御構成を示す図。 クラッチ滑り発生原因を特定するための制御を示すフローチャート。

符号の説明

１ エンジン
２ 圧縮機
４０ クラッチ
５５ 回転センサ
６０ コントローラ

Claims (3)

1. エンジンによりクラッチを介して圧縮機を駆動するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、クラッチ係合後の所定時間内に前記回転数検出手段により検出されるエンジン回転数がクラッチ係合前のエンジン回転数以上となった場合にクラッチ滑りが発生したと判定するクラッチ滑り判定手段と、を具備する構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
2. 請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記クラッチ滑り判定手段によりクラッチ滑りが発生したと判定された場合に、前記エンジンのクランキングが不能のとき、圧縮機内部に不具合が発生したと判定する圧縮機不具合判定手段を具備する構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
3. 請求項２記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記クランキングが可能のとき、前記クラッチ滑り判定手段により再度クラッチ滑りが発生したと判定された場合に、該クラッチに不具合が発生したと判定するクラッチ不具合判定手段を具備する構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。

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