JP5925671B2 - エンジン駆動ヒートポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジン駆動ヒートポンプに関する。

従来、エンジン駆動ヒートポンプとしては、特許文献１（特許第４８８７７６３号公報）に記載されているものがある。このエンジン駆動ヒートポンプは、エンジン出力軸にワンウェイクラッチを設けて、エンジンの駆動力をモータジェネレータおよび圧縮機に伝達する一方、モータジェネレータの駆動力をエンジンに伝達しないことを実現している。このエンジン駆動ヒートポンプは、エンジンと、モータジェネレータとを、同軸上に設けている。

しかしながら、従来のエンジン駆動ヒートポンプでは、エンジンと、モータジェネレータとが、同軸上に設けられているから、エンジンと、モータジェネレータとが同期回転する。したがって、モータジェネレータの回転数を、エンジンの回転数よりも速くする等、エンジンとモータジェネレータの夫々を最適な回転数で駆動するのが困難であるという問題がある。

特許第４８８７７６３号公報

そこで、本発明の課題は、エンジンと、モータジェネレータ若しくは発電機の回転数比を適切に設定できるエンジン駆動ヒートポンプを提供することにある。

また、本発明のエンジン駆動ヒートポンプは、
エンジンと、
エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置する発電機と、
エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置する圧縮機と、
エンジンの出力軸に取り付けられた動力入力部材と、動力出力部材を有するワンウェイクラッチと、
エンジンの出力軸に取り付けられた第１プーリと、
発電機の軸に取り付けられた第２プーリと、
ワンウェイクラッチの動力出力部材に取り付けられた第３プーリと、
圧縮機の駆動軸に取り付けられた第４プーリと、
発電機の軸上に設けられた第５プーリと、
発電機の軸を第５プーリに嵌脱する電磁クラッチと、
第１プーリと、第２プーリに巻き回された第１駆動ベルトと、
第３プーリと、第４プーリに巻き回された第２駆動ベルトと、
第３プーリと、第５プーリに巻き回された第３駆動ベルトと
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、第１プーリの回転動力を、第１駆動ベルト、第２プーリを介して、発電機の軸に伝達できるから、第１プーリと、第２プーリの径の比を適切に設定することにより、エンジンと、発電機の両方に最適な回転数を設定できる。

また、電磁クラッチをオフにすると選択される第１動力伝達系、すなわち、エンジンの回転動力を、ワンウェイクラッチ、第３プーリ、第２駆動ベルト、第４プーリを介して、圧縮機の駆動軸に伝達する第１動力伝達系において、第３プーリと、第４プーリの径の比を適切に設定することにより、エンジンと、圧縮機の両方に最適な回転数を設定できる。

また、電磁クラッチをオンにすると選択される第２動力伝達系、すなわち、エンジンから発電機の軸に伝達されている回転動力を、第５プーリ、第３駆動ベルト、第３プーリ、第２駆動ベルト、第４プーリを介して、圧縮機の駆動軸に伝達する第２動力伝達系において、第５プーリと、第３プーリの径の比を適切に設定することにより、圧縮機の回転数を、第１動力伝達系で適切に選ばれた回転数とは異なる他の好ましい回転数に設定できる。

したがって、圧縮機の回転数を、２段階で好適に設定できるから、圧縮機を、外気温や空調負荷に応じてより好適に駆動することができる。

また、本発明のエンジン駆動ヒートポンプは、
エンジンと、
エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置するモータジェネレータと、
エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置する圧縮機と、
エンジンの出力軸に取り付けられた動力入力部材と、動力出力部材を有する第１ワンウェイクラッチと、
動力入力部材と、モータジェネレータの軸に取り付けられた動力出力部材を有する第２ワンウェイクラッチと、
エンジンの出力軸に取り付けられた第１プーリと、
第２ワンウェイクラッチの動力入力部材に取り付けられた第２プーリと、
第１ワンウェイクラッチの動力出力部材に取り付けられた第３プーリと、
圧縮機の駆動軸に取り付けられた第４プーリと、
発電機の軸上に設けられた第５プーリと、
発電機の軸を第５プーリに嵌脱する電磁クラッチと、
第１プーリと、第２プーリに巻き回された第１駆動ベルトと、
第３プーリと、第４プーリに巻き回された第２駆動ベルトと、
第３プーリと、第５プーリに巻き回された第３駆動ベルトと
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、モータ機能を有するモータジェネレータを備えるから、電磁クラッチをオンにすることにより、モータの回転動力を、第５プーリ、第３駆動ベルト、第３プーリ、第２駆動ベルト、第４プーリを介して、圧縮機の駆動軸に伝達できて、エンジンに無関係にモータの単独運転で圧縮機を駆動できる。

また、本発明によれば、第２ワンウェイクラッチの動力の遮断の回転方向を適切に設定することにより、モータジェネレータをモータとして使用した場合に、モータの回転動力を、第２プーリに伝達できないようにでき、エンジン側に伝達しないようにできる。したがって、モータジェネレータをモータとして使用した場合に、モータの回転動力が、エンジンの出力軸を回動することがなくて、モータが無駄な仕事をすることがなく、無駄なエネルギーを消費することがない。

本発明によれば、エンジンと、モータジェネレータ若しくは発電機の回転数比を適切に設定できるエンジン駆動ヒートポンプを実現できる。

第１実施形態のヒートポンプの構成を示す模式平面図である。 エンジンの出力が十分であって、圧縮機が定格運転または中間運転をするときの第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 エンジンの出力が不足している場合であって、圧縮機が定格運転をするときの第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 エンジンの出力が不足している場合であって、圧縮機が中間運転をするときの第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 エンジンが停止している場合であって、圧縮機がモータで最小運転（モータが高出力なら圧縮機の中間運転も可能）をするときの第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 第２実施形態のヒートポンプの構成を示す模式平面図である。 圧縮機が、定格運転、最小運転しているときの第２実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 圧縮機が中間運転しているときの第２実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 第３実施形態のヒートポンプの構成を示す模式平面図である。 圧縮機が定格運転、最小運転しているときの第３実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 圧縮機が中間運転しているときの第３実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。 圧縮機が最小運転しているときの第３実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のエンジン駆動ヒートポンプの構成を示す模式平面図である。

図１に示すように、このエンジン駆動ヒートポンプ（以下、単に、ヒートポンプという）は、エンジン１と、モータジェネレータ２と、圧縮機３と、ワンウェイクラッチ４と、第１プーリ５と、第２プーリ６と、第３プーリ７と、第４プーリ８と、第１駆動ベルト９と、第２駆動ベルト１０を備える。

モータジェネレータ２は、エンジン１に対してエンジン１の出力軸の径方向に間隔をおいて位置している。また、圧縮機３も、エンジン１に対してエンジン１の出力軸の径方向に間隔をおいて位置している。図１の平面図において、モータジェネレータ２は、エンジン１の出力軸に対してその出力軸に垂直な方向の一方側に位置する一方、圧縮機３は、エンジン１の出力軸に対して上記垂直な方向の他方側に位置している。

ワンウェイクラッチ４は、動力入力部材と、動力出力部材と、複数の係合子（例えば、円筒ころ（係合ころ）や、スプラグ等で構成される。他の実施形態でも同様）を有している。ワンウェイクラッチ４の動力入力部材は、エンジン１の出力軸に取り付けられている一方、第１プーリ５は、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材に取り付けられている。ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材は、同じ方向に回転するようになっている。ワンウェイクラッチ４は、その動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも遅いときには、動力入力部材と、動力出力部材との間で係合子が噛み合って、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が伝達されるようになっている。また、ワンウェイクラッチ４は、その動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも速いときには、係合子が遊転し、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が遮断されるようになっている。

第２プーリ６は、モータジェネレータ２の軸に取り付けられている。第１駆動ベルト９は、第１プーリ５と、第２プーリ６の間に巻き回されている。図１に示すように、第２プーリ６の径は、第１プーリ５の径よりも小さくなっている。

第３プーリ７は、ワンウェイクラッチ４の動力出力軸に取り付けられている。第３プーリ７は、第１プーリ５に対してエンジン１側とは反対側に位置している。第３プーリ７は、第１プーリ５と同期回転するようになっている。第３プーリ７の径は、第１プーリ５の径よりも大きくなっている。

第４プーリ８は、圧縮機３の駆動軸に取り付けられている。第２駆動ベルト１０は、第３プーリ７と、第４プーリ８の間に巻き回されている。第４プーリ８の径は、第３プーリ７の径よりも小さくなっている。

尚、詳述しないが、図１において、参照番号１７および１８は、玉軸受を示している。玉軸受１７および１８は、モータジェネレータ２の軸を図示しないハウジングの内周面に対して回動自在に支持している。

図２は、エンジン１の出力が十分であって、圧縮機３が定格運転または中間運転をするときの第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。

この動作では、エンジン１が回転駆動して、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材が回転し、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材が、係合子によって互いに係合するようになっている。そして、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材が、互いに相対回転不可になって、矢印Ａで示すように、動力入力部材の回転動力が、動力出力部材に伝達されるようになっている。そして、動力出力部材の回転に同期して第１プーリ５が回動して、第１プーリ５の回転動力が、矢印Ｂで示すように、第１駆動ベルトを介して第２プーリ６に伝達され、第２プーリ６の回動に伴って、モータジェネレータ２の軸が回転して、モータジェネレータ２が発電機として機能するようになっている。また、第１プーリ５の径が、第２プーリ６の径よりも大きくなっているから、モータジェネレータ２の回転数が、エンジン１の回転数よりも増速されるようになっている。

また、この動作と同時に、動力出力部材の回転に同期して第３プーリ７が回動して、第３プーリ７の回転動力が、矢印Ｃで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ８に伝達され、第４プーリ８の回動に伴って、圧縮機３の軸が回転して、圧縮機３が駆動するようになっている。また、第３プーリ７の径が、第４プーリ８の径よりも大きくなっているから、圧縮機３の回転数が、エンジン１の回転数よりも増速されるようになっている。

図３は、エンジン１の出力が不足している場合であって、圧縮機３が定格運転をするとき（モータジェネレータによるエンジンアシスト時）の第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図であり、エンジン１の回転動力を、モータジェネレータ２のモータの回転動力でアシストして、圧縮機３を駆動する場合の動力の伝達の仕組みを説明するための図である。

この運転時では、エンジン１が回転駆動して、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材が回転し、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材が、係合子によって互いに係合するようになっている。そして、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材が、互いに相対回転不可になって、矢印Ａで示すように、動力入力部材の回転動力が、動力出力部材に伝達されるようになっている。

また、モータジェネレータ２がモータとして働き、モータの回転動力が、矢印Ｂで示すように、第２プーリ６、第２駆動ベルト、第１プーリ５を介して、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材に伝達されるようになっている。このように、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材には、エンジン１からの回転動力と、モータジェネレータ２からの回転動力が伝達され、エンジン１の出力軸よりも高出力で動力出力部材を回転させるようになっている。

そして、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材と同期回転する第３プーリ７が回転し、第３プーリ７の回転動力が、矢印Ｃで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ８に伝達され、第４プーリ８の回動に伴って、圧縮機３の軸が回転して、圧縮機３が駆動するようになっている。

第１実施形態では、第３プーリ７の径が、第４プーリ８の径よりも大きくなっているから、圧縮機３の駆動軸の回転数が、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材の回転数よりも増速されるようになっている。

尚、この運転は、エンジン１が出力不足で、エンジン１の回転数が低下したときに実現するようになっている。モータの出力が過剰なら、ワンウェイクラッチ４が空転し、モータの動力だけが圧縮機３に伝達されるようになっている。

図４は、エンジン１の出力が不足している場合であって、圧縮機３が中間運転をするとき（エンジン１の単独運転で、エンジン１の駆動力によってモータジェネレータ２を発電する時）の第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図であり、エンジン１の回転動力でモータジェネレータ２と圧縮機３とを駆動する場合の動力の伝達の仕組みを説明するための図である。

この運転時では、エンジン１が回転駆動して、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材が回転し、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材が、係合子によって互いに係合するようになっている。そして、ワンウェイクラッチ４の動力入力部材と、動力出力部材が、互いに相対回転不可になって、矢印Ａで示すように、動力入力部材の回転動力が、動力出力部材に伝達されるようになっている。そして、動力出力部材の回転に同期して第１プーリ５が回動して、第１プーリ５の回転動力が、矢印Ｂで示すように、第１駆動ベルトを介して第２プーリ６に伝達され、第２プーリ６の回動に伴って、モータジェネレータ２の軸が回転して、モータジェネレータ２が発電機として機能するようになっている。また、第１プーリ５の径が、第２プーリ６の径よりも大きくなっているから、モータジェネレータ２の回転数が、エンジン１の回転数よりも増速されるようになっている。

また、この動作と同時に、動力出力部材の回転に同期して第３プーリ７が回動して、第３プーリ７の回転動力が、矢印Ｃで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ８に伝達され、第４プーリ８の回動に伴って、圧縮機３の軸が回転して、圧縮機３が駆動するようになっている。また、第３プーリ７の径が、第４プーリ８の径よりも大きくなっているから、圧縮機３の回転数が、エンジン１の回転数よりも増速されるようになっている。

図５は、エンジン１が停止している場合であって、圧縮機３がモータで最小運転（モータが高出力なら圧縮機の中間運転も可能）をするときの第１実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図であり、モータジェネレータ２のモータの回転動力で圧縮機３を駆動する場合の動力の伝達の仕組みを説明するための図である。

この動作時には、モータジェネレータ２の軸の回転に同期して第２プーリ６が回動し、第２プーリ６の回転動力が、矢印Ａで示すように、第１駆動ベルトを介して第１プーリ５に伝達されるようになっている。また、第１プーリ５の回動に同期して、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材が回動するようになっている。そして、第１プーリ５に同期して第３プーリ７が回転して、第３プーリ７の回転動力が、第２駆動ベルトを介して第４プーリ８に伝達され、第４プーリ８の回動に伴って、圧縮機３の軸が回転して、圧縮機３が駆動するようになっている。

また、この時、ワンウェイクラッチ４の係合子は、動力入力部材と、動力出力部材との間で遊転するようになっており、動力出力部材の回転動力が、動力入力部材に伝達されないようになっている。そして、動力出力部材の回転動力が、エンジン１に伝達されないようになっている。

第１実施形態によれば、第１プーリ５の径を、第２プーリ６の径よりも大きくしているから、エンジン１から、第１プーリ５、第２プーリ６を介してモータジェネレータ２の軸に伝達される回転動力の回転数を、エンジンの回転数に対して増速できる。したがって、エンジン１と、モータジェネレータ２の両方に最適な回転数を設定できる。

また、第１実施形態によれば、エンジン１の回転動力を、第３プーリ７、第２駆動ベルト１０、第４プーリ８を介して圧縮機３の軸に伝達できる。また、圧縮機３の軸に第４プーリ８を取り付けると共に、第３プーリ７と、第４プーリ８の間を第２駆動ベルトで巻き回しているから、第３プーリ７と第４プーリ８の径の比を適切に設定することにより、エンジン１と圧縮機３の両方に最適な回転数を設定できる。

また、モータジェネレータ２をモータとして使用することもできて、モータの回転動力を、第２プーリ６、第１駆動ベルト９、第１プーリ５、第１プーリ５と同期回転する第３プーリ７、第２駆動ベルト１０、第４プーリ８を介して、圧縮機３の駆動軸に伝達できる。したがって、エンジン１に無関係にモータで圧縮機３を駆動できる。

また、第１プーリ５が、ワンウェイクラッチ４の動力出力部材に取り付けられているから、ワンウェイクラッチ４の動力遮断の回転方向を適切に設定することにより、モータジェネレータ２の回転動力が、エンジン１の出力軸を伝達されないようにできる。したがって、エンジン１の駆動力をモータジェネレータ２および圧縮機３に伝達できる一方、モータジェネレータ２の駆動力をエンジン１に伝達しないようにできる。したがって、モータジェネレータ２をモータとして使用した場合に、モータの回転動力が、エンジン１の出力軸に伝達されることがなく、モータが無駄な仕事をすることがなく、無駄なエネルギーを消費することがない。

尚、第１実施形態では、第１プーリ５が、第３プーリ７よりもエンジン１側に位置していたが、この発明では、第３プーリが、第１プーリよりもエンジン側に位置しても良い。

また、第１実施形態では、第１プーリ５の径が、第２プーリ６の径よりも大きくて、第３プーリ７の径が、第４プーリの径よりも大きかったが、この発明では、第１プーリの径は、第２プーリの径よりも小さくても第２プーリの径と同一であっても良く、また、第３プーリの径は、第４プーリの径よりも小さくても第４プーリの径と同一であっても良い。また、第１プーリの径は、第３プーリの径よりも、大きくても小さくても良く、または、同一であっても良い。また、第１プーリと、第３プーリは、エンジンの出力軸の軸方向に間隔をおいて位置しても良く、または、エンジンの出力軸の軸方向に接触しても良く、または、一体成形されて同一部材であっても良い。

また、第１実施形態では、第３プーリ７と、第４プーリ８とが存在したが、この発明では、第３プーリと、第４プーリとが存在しなくても良い。そして、例えば、圧縮軸の出力軸が、エンジンの出力軸に直接つながっていても良く、また、エンジンの出力軸の回転数を、遊星歯車機構等の変速機で適宜変動させて、圧縮機に伝達するようにしても良い。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態のエンジン駆動ヒートポンプの構成を示す模式平面図である。尚、第２実施形態では、第１実施形態と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにする。

図６に示すように、このエンジン駆動ヒートポンプ（以下、単に、ヒートポンプという）は、エンジン１０１と、発電機１０２と、圧縮機１０３と、ワンウェイクラッチ１０４と、第１プーリ１０５と、第２プーリ１０６と、第３プーリ１０７と、第４プーリ１０８と、第５プーリ１０９と、第１駆動ベルト１１３と、第２駆動ベルト１１４と、第３駆動ベルト１１５と、電磁クラッチ１２０を備える。

発電機１０２は、エンジン１０１に対してエンジン１０１の出力軸の径方向に間隔をおいて位置している。また、圧縮機１０３も、エンジン１０１に対してエンジン１０１の出力軸の径方向に間隔をおいて位置している。図６の平面図において、発電機１０２は、エンジン１０１の出力軸に対してその出力軸に垂直な方向の一方側に位置する一方、圧縮機１０３は、エンジン１０１の出力軸に対して上記垂直な方向の他方側に位置している。

ワンウェイクラッチ１０４は、動力入力部材と、動力出力部材と、複数の係合子を有している。ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材と、動力出力部材は、同じ方向に回転するようになっている。ワンウェイクラッチ１０４は、その動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも遅いときには、動力入力部材と、動力出力部材との間で係合子が噛み合って、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が伝達されるようになっている。また、ワンウェイクラッチ１０４は、その動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも速いときには、係合子が遊転し、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が遮断されるようになっている。

ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材および第１プーリ１０５は、エンジン１の出力軸に取り付けられ、第３プーリ１０７は、ワンウェイクラッチ１０４の動力出力部材に取り付けられている。第２プーリ１０６は、発電機１０２の軸に取り付けられ、第５プーリ１０９は、発電機１０２の軸上に設けられ、第４プーリ１０８は、圧縮機１０３の駆動軸に取り付けられている。電磁クラッチ１２０は、発電機１０２の軸を、第５プーリ１０９に嵌脱する役割を担っている。すなわち、電磁クラッチ１２０がオンになると、発電機１０２の軸の回転動力が、第５プーリ１０９に伝達される一方、電磁クラッチ１２０がオフになると、発電機１０２の軸の回転動力が、第５プーリ１０９に伝達されないようになっている。

第１駆動ベルト１１３は、第１プーリ１０５と、第２プーリ１０６に巻き回され、第２駆動ベルト１１４は、第３プーリ１０７と、第４プーリ１０８に巻き回されている。また、第３駆動ベルト１１５は、第３プーリ１０５と、第５プーリ１０９に巻き回されている。

第１プーリ１０５の径は、第２プーリ１０６の径よりも大きくなっており、第３プーリ１０７において第２駆動ベルト１１４が巻き回される部分の径は、第４プーリ１０８の径よりも大きくなっている。また、第３プーリ１０７において第３駆動ベルト１１５が巻き回される部分の径は、第５プーリの径よりも大きくなっている。図６に示すように、第３プーリ１０７において第２駆動ベルト１１４が巻き回される部分の径は、第３プーリ１０７において第３駆動ベルト１１５が巻き回される部分の径よりも大きくなっている。

尚、詳述しないが、図６において、参照番号１１７および１１８は、玉軸受を示している。玉軸受１１７および１１８は、発電機１０２の軸を図示しないハウジングの内周面に対して回動自在に支持している。

図７は、圧縮機１０３が、定格運転、最小運転しているときの第２実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図であり、電磁クラッチ１２０が、図示しない制御装置によってオフ制御されている場合の動力の伝達の仕組みを説明するための図である。

この運転時では、エンジン１０１が回転駆動して、ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材が回転し、ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材と、動力出力部材とが、係合子によって互いに係合するようになっている。そして、ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材と、動力出力部材とが、互いに相対回転不可になって、矢印Ａで示すように、動力入力部材の回転動力が、動力出力部材に伝達されるようになっている。そして、動力出力部材の回転に同期して、第３プーリ１０７が回動して、第３プーリ１０７の回転動力が、矢印Ｂで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ１０８に伝達され、第４プーリ１０８の回動に伴って、圧縮機１０３の軸が回転して、圧縮機１０３が駆動するようになっている。また、第３プーリ１０７の径が、第４プーリ１０８の径よりも大きくなっているから、圧縮機１０３の回転数が、エンジン１０１の回転数よりも増速されるようになっている。

また、この動作と同時に、ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材の回動によって、第１プーリ１０５が回転して、第１プーリ１０５の回転動力が、矢印Ｃで示すように、第１駆動ベルトを介して第２プーリ１０６に伝達され、第２プーリ１０６の回動に伴って、発電機１０２の軸が回転して、発電機１０２が発電するようになっている。また、第１プーリ１０５の径が、第２プーリ１０６の径よりも大きくなっているから、発電機１０２の回転数が、エンジン１０１の回転数よりも増速されるようになっている。

図８は、圧縮機１０３が中間運転しているときの第２実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図であり、電磁クラッチ１２０が、図示しない制御装置によってオン制御されている場合の動力の伝達の仕組みを説明するための図である。

この運転時では、エンジン１０１が回転駆動して、ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材が回動すると、第１プーリ１０５が回転して、第１プーリ１０５の回転動力が、矢印Ａで示すように、第１駆動ベルトを介して第２プーリ１０６に伝達され、第２プーリ１０６の回動に伴って、発電機１０２の軸が回転して、発電機１０２が発電するようになっている。ここで、第２プーリ１０６の径が、第１プーリ１０５の径よりも小さいから、エンジン１０１の出力軸の回転数よりも、発電機１０２の軸の回転数が大きくなって、発電機１０２が、効率的に発電するようになっている。

また、電磁クラッチ１２０がオンとなっているから、発電機１０２の回転動力が、第５プーリ１０９に伝達されて、第５プーリの回転動力が、矢印Ｂに示すように、第３駆動ベルト１１５を介して、ワンウェイクラッチ１０４の動力出力部材に取り付けられている第３プーリ１０７に伝達されるようになっている。

そして、第３プーリ１０７の回転動力が、矢印Ｃで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ１０８に伝達され、第４プーリ１０８の回動に伴って、圧縮機１０３の軸が回転して、圧縮機１０３が駆動するようになっている。

ワンウェイクラッチ１０４は、動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも大きいときには、係合子が、遊転するようになっている。第２実施形態では、電磁クラッチ１２０がオンになっている場合には、第３プーリ１０７と同期回転する動力出力部材の回転数が、動力入力部材の回転数よりも大きくなるように設定されており、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が伝達されないようになっている。

第２実施形態によれば、第１プーリ１０５の回転動力を、第１駆動ベルト１１３、第２プーリ１０６を介して、発電機１０２の軸に伝達できるから、第１プーリ１０５と、第２プーリ１０６の径の比を適切に設定することにより、エンジン１０１と、発電機１０２の両方に最適な回転数を設定できる。

また、電磁クラッチ１２０をオフにすると選択される第１動力伝達系、すなわち、エンジン１０１の回転動力を、ワンウェイクラッチ１０４、第３プーリ１０７、第２駆動ベルト１１４、第４プーリ１０８を介して、圧縮機１０３の駆動軸に伝達する第１動力伝達系において、第３プーリ１０７と、第４プーリ１０８の径の比を適切に設定することにより、エンジン１０１と、圧縮機１０３の両方に最適な回転数を設定できる。

また、電磁クラッチ１２０をオンにすると選択される第２動力伝達系、すなわち、エンジン１０１から発電機１０２の軸に伝達されている回転動力を、第５プーリ１０９、第３駆動ベルト１１５、第３プーリ１０７、第２駆動ベルト１１４、第４プーリ１０８を介して、圧縮機１０３の駆動軸に伝達する第２動力伝達系において、第５プーリ１０９と、第３プーリ１０７の径の比を適切に設定することにより、圧縮機１０３の回転数を、第１動力伝達系で適切に選ばれた回転数とは異なる他の好ましい回転数に設定できる。

したがって、圧縮機１０３の回転数を、２段階で好適に設定できるから、圧縮機１０３を、外気温や空調負荷に応じてより好適に駆動することができる。

尚、第２実施形態では、第３プーリ１０７において第２駆動ベルト１１４が巻き回される部分の径は、第３プーリ１０７において第３駆動ベルト１１５が巻き回される部分の径よりも大きくなっていた。しかし、この発明では、第３プーリにおいて第２駆動ベルトが巻き回される部分の径は、第３プーリにおいて第３駆動ベルトが巻き回される部分の径と同じであっても良く、または、第３プーリにおいて第３駆動ベルトが巻き回される部分の径よりも小さくても良い。また、第３プーリにおいて第２駆動ベルトが巻き回される部分と、第３プーリにおいて第３駆動ベルトが巻き回される部分を分離して、第３プーリを異なる二つのプーリで構成しても良い。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態のエンジン駆動ヒートポンプの構成を示す模式平面図である。

第３実施形態では、第２実施形態の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態では、第１および第２実施形態と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１および第２実施形態と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

図６および図９に示すように、第３実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ（以下、単にヒートポンプという）は、発電機１０２を、モータジェネレータ１７２に置き換えた点と、第２ワンウェイクラッチ１７０を備え、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力出力部材を、モータジェネレータ１７２の軸に取り付けている点と、第２プーリ１７６を、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力入力部材に取り付けている点が、第２実施形態と異なる。

図１０は、圧縮機１０３が定格運転、最小運転しているときの第３実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。

この運転時では、電磁クラッチ１２０は、制御装置によってオフ制御される。また、この運転時では、エンジン１０１が回転駆動して、ワンウェイクラッチ（以下、第１ワンウェイクラッチという）１０４の動力入力部材が回転し、第１ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材と、動力出力部材が、係合子によって互いに係合するようになっている。そして、第１ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材と、動力出力部材が、互いに相対回転不可になって、動力入力部材の回転動力が、動力出力部材に伝達されるようになっている。そして、第１ワンウェイクラッチ１０４の動力出力部材の回転に同期して、第３プーリ１０７が回動して、第３プーリ１０７の回転動力が、矢印Ａで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ１０８に伝達され、第４プーリ１０８の回動に伴って、圧縮機１０３の軸が回転して、圧縮機１０３が駆動するようになっている。また、第３プーリ１０７の径が、第４プーリ１０８の径よりも大きくなっているから、圧縮機１０３の回転数が、エンジン１０１の回転数よりも増速されるようになっている。

また、この動作と同時に、ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材の回動によって、第１プーリ１０５が回転して、第１プーリ１０５の回転動力が、矢印Ｂで示すように、第１駆動ベルトを介して第２プーリ１７６に伝達され、第２プーリ１７６の回動に伴って、第２ワンウェイクラッチ１７０の入力伝達部材が回動する。そして、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力入力部材と、動力出力部材が、係合子によって互いに係合して、第２プーリ１７６の回転動力が、モータジェネレータ１７２の軸を回動して、モータジェネレータ１７２が発電するようになっている。また、第１プーリ１０５の径が、第２プーリ１７６の径よりも大きくなっているから、モータジェネレータ１７２の軸の回転数が、エンジン１０１の回転数よりも増速されるようになっており、モータジェネレータ１７２が効率的に発電するようになっている。

図１１は、圧縮機１０３が中間運転しているとき（中継プーリで動力伝達、モータジェネレータ１７２で発電）の第３実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。

この運転時では、電磁クラッチ１２０は、制御装置によってオン制御される。また、この運転時では、エンジン１０１が回転駆動して、第１ワンウェイクラッチ１０４の動力入力部材が回転し、その動力入力部材の回動によって、第１プーリ１０５が回転して、第１プーリ１０５の回転動力が、矢印Ａで示すように、第１駆動ベルトを介して第２プーリ１７６に伝達され、第２プーリ１７６の回動に伴って、第２ワンウェイクラッチ１７０の入力伝達部材が回動する。そして、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力入力部材と、動力出力部材が、係合子によって互いに係合して、第２プーリ１７６の回転動力が、モータジェネレータ１７２の軸を回動して、モータジェネレータ１７２が発電するようになっている。また、第１プーリ１０５の径が、第２プーリ１７６の径よりも大きくなっているから、モータジェネレータ１７２の軸の回転数が、エンジン１０１の回転数よりも増速されるようになっており、モータジェネレータ１７２が効率的に発電するようになっている。

また、電磁クラッチ１２０がオンになっているから、モータジェネレータ１７２の軸の回転動力が、第５プーリ１０９に伝達されて、第５プーリ１０９の回転動力が、矢印Ｂに示すように、第３駆動ベルト１１５を介して、ワンウェイクラッチ１０４の動力出力部材に取り付けられている第３プーリ１０７に伝達されるようになっている。

そして、第３プーリ１０７の回転動力が、矢印Ｃで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ１０８に伝達され、第４プーリ１０８の回動に伴って、圧縮機１０３の軸が回転して、圧縮機１０３が駆動するようになっている。尚、この運転では、第１ワンウェイクラッチ１０４は、動力入力部材と、動力出力部材で、動力が伝達されないようになっている。

図１２は、圧縮機１０３が最小運転しているとき（エンジン１０１が停止等し、モータ駆動する運転）の第３実施形態のヒートポンプの動作を示す模式図である。

この運転時では、モータジェネレータ１７２が回転駆動すると、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力出力部材が回転するようになっている。また、電磁クラッチ１２０がオンになっているから、モータジェネレータ１７２の軸の回転動力が、第５プーリ１０９に伝達されて、第５プーリ１０９の回転動力が、矢印Ａに示すように、第３駆動ベルト１１５を介して、第１ワンウェイクラッチ１０４の動力出力部材に取り付けられている第３プーリ１０７に伝達されるようになっている。

そして、第３プーリ１０７の回転動力が、矢印Ｂで示すように、第２駆動ベルトを介して第４プーリ１０８に伝達され、第４プーリ１０８の回動に伴って、圧縮機１０３の軸が回転して、圧縮機１０３が駆動するようになっている。

第２ワンウェイクラッチ１７０の動力入力部材と、動力出力部材は、同じ方向に回転するようになっている。そして、第２ワンウェイクラッチ１７０は、その動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも遅いときには、動力入力部材と、動力出力部材との間で係合子が噛み合って、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が伝達されるようになっている。一方、第２ワンウェイクラッチ１７０は、その動力出力部材の回転の回転数が、動力入力部材の回転の回転数よりも速いときには、係合子が遊転し、動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が遮断されるようになっている。

したがって、この運転時には、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力入力部材と、動力出力部材との間で動力が遮断され、モータジェネレータ１７２の回転動力が、エンジン１０１側に伝達されないようになっており、モータジェネレータ１７２が無駄な仕事をしないようになっている。

第３実施形態によれば、発電機がモータジェネレータ１７２であるから、電磁クラッチ１２０をオンにすることにより、モータの回転動力を、第５プーリ１０９、第３駆動ベルト１１５、第３プーリ１０７、第２駆動ベルト１１４、第４プーリ１０８を介して、圧縮機１０３の駆動軸に伝達できて、エンジン１０１に無関係にモータの単独運転で圧縮機を駆動できる。

また、第３実施形態によれば、第２ワンウェイクラッチ１７０の動力の遮断の回転方向を適切に設定することにより、モータジェネレータ１７２をモータとして使用した場合に、モータの回転動力を、第２プーリ１０５側に伝達しないようにできる。したがって、モータジェネレータ１７２をモータとして使用した場合に、モータの回転動力が、エンジン１０１の出力軸を回動することがなくて、モータが無駄な仕事をすることがなく、無駄なエネルギーを消費することがない。

１,１０１ エンジン
２,１７２ モータジェネレータ
３,１０３ 圧縮機
４,１０４ ワンウェイクラッチ
５,１０５ 第１プーリ
６,１０６,１７６ 第２プーリ
７,１０７ 第３プーリ
８,１０８ 第４プーリ
９ 第１駆動ベルト
１０ 第２駆動ベルト
１０２ 発電機
１０９ 第５プーリ
１１３ 第１駆動ベルト
１１４ 第２駆動ベルト
１１５ 第３駆動ベルト
１２０ 電磁クラッチ
１７０ 第２ワンウェイクラッチ

Claims (2)

1. エンジンと、
   エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置する発電機と、
   エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置する圧縮機と、
   エンジンの出力軸に取り付けられた動力入力部材と、動力出力部材を有するワンウェイクラッチと、
   エンジンの出力軸に取り付けられた第１プーリと、
   発電機の軸に取り付けられた第２プーリと、
   ワンウェイクラッチの動力出力部材に取り付けられた第３プーリと、
   圧縮機の駆動軸に取り付けられた第４プーリと、
   発電機の軸上に設けられた第５プーリと、
   発電機の軸を第５プーリに嵌脱する電磁クラッチと、
   第１プーリと、第２プーリに巻き回された第１駆動ベルトと、
   第３プーリと、第４プーリに巻き回された第２駆動ベルトと、
   第３プーリと、第５プーリに巻き回された第３駆動ベルトと
   を備えることを特徴とするエンジン駆動ヒートポンプ。
2. エンジンと、
   エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置するモータジェネレータと、
   エンジンに対してエンジンの出力軸の径方向に間隔をおいて位置する圧縮機と、
   エンジンの出力軸に取り付けられた動力入力部材と、動力出力部材を有する第１ワンウェイクラッチと、
   動力入力部材と、モータジェネレータの軸に取り付けられた動力出力部材を有する第２ワンウェイクラッチと、
   エンジンの出力軸に取り付けられた第１プーリと、
   第２ワンウェイクラッチの動力入力部材に取り付けられた第２プーリと、
   第１ワンウェイクラッチの動力出力部材に取り付けられた第３プーリと、
   圧縮機の駆動軸に取り付けられた第４プーリと、
   モータジェネレータの軸上に設けられた第５プーリと、
   モータジェネレータの軸を第５プーリに嵌脱する電磁クラッチと、
   第１プーリと、第２プーリに巻き回された第１駆動ベルトと、
   第３プーリと、第４プーリに巻き回された第２駆動ベルトと、
   第３プーリと、第５プーリに巻き回された第３駆動ベルトと
   を備えることを特徴とするエンジン駆動ヒートポンプ。

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