JP3369198B2 - エンジン・ヒートポンプ装置 - Google Patents

エンジン・ヒートポンプ装置

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誠 帯谷
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、エンジンによりコンプ
レッサを駆動して冷媒を吐出し、ビルや大容量の空間を
暖房・冷房するエンジン・ヒートポンプ装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来から、エンジン・ヒートポンプ装置
に関する技術は公知とされているのである。例えば、特
開平2−166356号公報に記載の技術の如くであ
る。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、エンジンEとコンプレッサ1との間にクラ
ッチが介装されており、エンジンEの回転が一定となっ
た後に、該クラッチを接続するので、クラッチの接続の
瞬間に、図6において示す如くコンプレッサ軸にピーク
トルクが発生し、コンプレッサ軸や他の部品の耐久性が
低下するという不具合があったのである。本発明は、こ
のクラッチを無くし、エンジンとコンプレッサを常時結
合状態とし、図5に示す如く、起動から通常運転におい
て、コンプレッサ軸に掛かるトルクの変化が無いように
構成したものである。しかし、センサーからの信号によ
り温度調節の為に、エンジンの回転を停止した直後に、
また再度起動しようとすると、コンプレッサの吐出側と
吸引側の圧力差Pが、図7に示す如く、徐々にしか低下
しないので、未だ圧力差Qが大きい状態で残っており、
エンジンの始動が困難となることが有るのである。この
ように起動不能となることのないように、四方弁を暖房
・冷房の逆のモードに切り換えて、コンプレッサ1の吐
出側と吸入側の圧力差を均一化するのである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段を説明
する。エンジンEとコンプレッサ1とをVベルト18に
より常時接続状態としたエンジン・ヒートポンプ装置に
おいて、センサーからの信号により温度調節の為にエン
ジンEを停止した直後に、セルモータによりエンジンE
を再起動する際に、該セルモータが起動される前に四方
弁2を、瞬間的に、冷房時は、コンプレッサ1の吐出側
と室内熱交換器14との間、及びコンプレッサ1の吸入
側と室外熱交換機6との間を連通させ、暖房時は、コン
プレッサ1の吐出側と室外熱交換機6との間、及びコン
プレッサ1の吸入側と室内熱交換器14との間を連通さ
せ、更にその後、セルモータが起動されるまでの間に、
冷房時は、コンプレッサ1の吐出側と室外熱交換機6と
の間、及びコンプレッサ1の吸入側と室内熱交換器14
との間を連通させ、暖房時は、コンプレッサ1の吐出側
と室内熱交換器14との間、及びコンプレッサ1の吸入
側と室外熱交換機6との間を連通させた状態に戻すもの
である。 【0005】 【作用】次に作用を説明する。暖房中においてセンサー
からの信号により、エンジンEを停止した場合には、そ
れまでのコンプレッサ1の圧力差Pが、徐々に低下する
のであるが、停止直後にコンプレッサ1を回転させよう
とすると、図7に示す如くまで圧力差Qが残っており、
セルモータの力不足により起動ミスが発生するのであ
る。この不具合を解消する為に、セルモータを起動回転
させる前に、四方弁2を逆のモードに切り換えて、圧力
差Qを0として、セルモータの回転を助けるのである。
また、該四方弁2の作用時間は、図3と図4において図
示する如く、室外ファン・換気ファン・CWP(冷却水
ポンプ)の作動と同時に作動を開始し、短時間(約5秒
間)だけ逆モードに切り換えるのであり、その後は、四
方弁2の作動開始から約10秒後にセルモータを駆動す
るのであり、冷房や暖房の能力を低下させることがない
ようにしている。 【0006】 【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図1は本発
明のコンプレッサ直結型エンジン・ヒートポンプ装置の
冷房時の冷媒回路図、図2は同じく暖房時の冷媒回路
図、図3は暖房時の起動において、四方弁2を一瞬の間
だけ冷房側に切り換えるシーケンス制御を示す図面、図
4は冷房時の起動において、四方弁2を一瞬の間だけ暖
房側に切り換える制御を示す図面、図5はコンプレッサ
直結型エンジン・ヒートポンプ装置のコンプレッサ軸の
駆動トルクの変化を示す図面、図6はクラッチ接続型エ
ンジン・ヒートポンプ装置のコンプレッサ軸のトルク変
化を示す図面、図7はコンプレッサ1を停止直後の吐出
側と吸引側の圧力の変化を示す図面である。 【0007】図1において、冷房時の冷媒回路図に於け
る冷媒の動きを説明する。コンプレッサ1によって圧縮
された高温高圧過飽和状態の冷媒ガスは、四方弁2を経
て、室外熱交換機6で凝縮されて、凝縮熱は空気中に放
熱される。ここで、高温高圧過飽和状態の冷媒ガスは気
体から液体となる。次に、液化された冷媒を、冷房用膨
張弁3により急激に減圧することにより、蒸発器で蒸発
しやすい状態にする。室内熱交換器14は蒸発器とな
り、室内の空気から蒸発熱を奪い液体から気体に変化す
る。この蒸発器にて室内の空気を冷却する。気化した冷
媒は四方弁2を経て、アキュムレータ8を通過してコン
プレッサ1に戻り、上記冷房サイクルを繰り返す。 【0008】図2において、暖房時の冷媒回路図に於け
る冷媒の動きを説明する。コンプレッサ1によって圧縮
された高温高圧過飽和状態の冷媒ガスは、四方弁2を経
て室内熱交換器14で凝縮され、放熱により室内の空気
を温める。ここで冷媒は気体から液体となる。室外機に
戻った液体冷媒は暖房用膨張弁4で急激に減圧すること
により、蒸発器で蒸発し易い状態にする。室外熱交換機
6は蒸発器として大気中から蒸発熱を奪い、冷媒の一部
が液体から気体に変化する。更に、室外熱交換機6を通
った冷媒は、排熱回収器7でガスエンジンEの冷却水
(温水)からの熱を奪って完全に蒸発する。排熱回収器
7を通過した冷媒は四方弁2を経て、アキュムレータ8
を通過しコンプレッサ1に戻り、上記暖房サイクルを繰
り返す。16はリキッドレシーバ、15はオイルセパレ
ータ、12は冷却水ポンプ、9はラジエータ、5は従来
のエンジン・ヒートポンプ装置において配置されていた
デフロスト用電磁弁、10はエンジン側温度調節弁、1
1は室外熱交換室用温度調節弁、13は排気ガス熱交換
器である。 【0009】本発明においては、図1と図2に示す如
く、エンジンEとコンプレッサ1の間を、Vベルト18
を介しているが、間にクラッチを介装していないのであ
る。故に、従来のクラッチ付きの場合の如く、クラッチ
が接続される際において、図6に示す如くピークトルク
が発生することが無いのである。しかし、クラッチが介
装されていない場合には、図7に示す如く、コンプレッ
サ1の吐出側と吸引側の圧力差Pが、Qにまで低下して
も、まだ高い圧力差であるので、起動モータの出力では
十分にエンジンEを起動させることが出来ずに起動失敗
を発生するという不具合があったのである。 【0010】本発明はこの、クラッチ無しでコンプレッ
サ直結型エンジン・ヒートポンプ装置において、センサ
ーからの信号により温度調節の為にエンジンEが停止し
た直後に、再度起動する場合において、コンプレッサ1
の吐出側と吸引側の間に圧力差が発生しないように、四
方弁2を短時間(約5秒間)切り換えて、コンプレッサ
1の吐出側と吸引側の圧力を均一化するものである。こ
の場合に、四方弁2の切換のシーケンス制御は、図3と
図4の如く設定されているのである。即ち、図3におい
ては、暖房時において、エンジンEの停止後に起動する
場合には、四方弁2を短時間(約5秒間)だけ、逆のモ
ードである冷房側に切換えるのである。これにより、コ
ンプレッサ1の吐出側と吸引側の圧力差Qが0まで低下
し、四方弁2の切換開始より約10秒後にセルモータが
駆動する。これにより、セルモータに過剰トルクが掛か
ることがなく、起動ミスが発生しないのである。 【0011】また、図4においては、冷房時において、
エンジンEの停止後に起動する場合には、四方弁2を短
時間(約5秒間)だけ、逆のモードである暖房側に切換
えるのである。これにより、コンプレッサ1の吐出側と
吸引側が均一になり、四方弁2の切り換え開始より約1
0秒後にセルモータを駆動する。こうすることで、セル
モータに過剰トルクが掛かって停止し、起動ミスとなる
ことが無いのである。 【0012】 【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項1の如く構成した
ので、次のような効果を奏するのである。第1に、セン
サーの信号により温度調節の為にエンジンEの回転を停
止した直後に、また再度起動しようとすると、コンプレ
ッサの吐出側と吸引側の圧力差Pが、図7に示す如く、
徐々にしか低下しないので、直後に再度起動しようとす
ると、未だ圧力差Qが大きい状態で残っているので、エ
ンジンの始動が困難となることが有るのである。このよ
うに起動不能となることのないように、本発明は、四方
弁2を、セルモータの起動時において、暖房時には冷房
モードに、冷房時には暖房モードに瞬間的に切り換える
ので、コンプレッサ1の吐出側と吸引側の間に残ってい
た圧力差Qを0にすることが出来るので、セルモータに
よる起動をミスなく確実に行うことが出来るのである。
第2に、エンジンEとコンプレッサ1の間にクラッチを
介装しないので、クラッチ接合時に発生するコンプレッ
サ軸のピークトルクを無くし、コンプレッサ1とその部
品の耐久性を向上することが出来たのである。第3に、
四方弁2を逆モードに切り換える時間は、図3と図4に
おいて図示する如く、短時間(約5秒間)としたので、
エンジン・ヒートポンプ装置が通常運転に入った場合に
おいて、冷房性能や暖房性能に悪影響を与えることが無
くなったのである。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のコンプレッサ直結型エンジン・ヒート
ポンプ装置の冷房時の冷媒回路図である。 【図2】同じく暖房時の冷媒回路図である。 【図3】暖房時の起動において、四方弁2を一瞬の間だ
け冷房側に切り換えるシーケンス制御を示す図面であ
る。 【図4】冷房時の起動において、四方弁2を一瞬の間だ
け暖房側に切り換える制御を示す図面である。 【図5】コンプレッサ直結型エンジン・ヒートポンプ装
置のコンプレッサ軸の駆動トルクの変化を示す図面であ
る。 【図6】クラッチ接続型エンジン・ヒートポンプ装置の
コンプレッサ軸のトルク変化を示す図面である。 【図7】コンプレッサ1を停止直後の吐出側と吸引側の
圧力の変化を示す図面である。 【符号の説明】 1 コンプレッサ 2 四方弁 3 膨張弁 4 暖房用膨張弁 6 室外熱交換機 7 排熱回収器 8 アキュムレータ 9 ラジエータ E エンジン

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 エンジンEとコンプレッサ1とをVベル
    ト18により常時接続状態としたエンジン・ヒートポン
    プ装置において、センサーからの信号により温度調節の
    為にエンジンEを停止した直後に、セルモータによりエ
    ンジンEを再起動する際に、該セルモータが起動される
    前に四方弁2を、瞬間的に、冷房時は、コンプレッサ1
    の吐出側と室内熱交換器14との間、及びコンプレッサ
    1の吸入側と室外熱交換機6との間を連通させ、暖房時
    は、コンプレッサ1の吐出側と室外熱交換機6との間、
    及びコンプレッサ1の吸入側と室内熱交換器14との間
    を連通させ、更にその後、セルモータが起動されるまで
    の間に、冷房時は、コンプレッサ1の吐出側と室外熱交
    換機6との間、及びコンプレッサ1の吸入側と室内熱交
    換器14との間を連通させ、暖房時は、コンプレッサ1
    の吐出側と室内熱交換器14との間、及びコンプレッサ
    1の吸入側と室外熱交換機6との間を連通させた状態に
    戻すことを特徴とするエンジン・ヒートポンプ装置。
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