JPS5840460A

JPS5840460A - エンジン駆動ヒ−トポンプ装置

Info

Publication number: JPS5840460A
Application number: JP9331881A
Authority: JP
Inventors: 唐土　宏; 二郎柚田; 修一井上; 秀夫平野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-06-16
Filing date: 1981-06-16
Publication date: 1983-03-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は天然ガスや石油を熱源とする内燃機関（エンジ
ン）により駆動される圧縮機で多室の冷暖房運転や給湯
加熱運転等を行なう複数の利用側熱交換器を有するエン
ジン駆動のヒートポンプ装置に関するもので、その目的
とするところはエンジンと圧縮機との間にクラッチを設
け、負荷のない時にはクラッチを切って圧縮機を停止す
るか、該圧縮機の停止時には利用側熱交換器の運転台数
に応じてエンジンの運転又は停止を決定して、エンジン
およびエンジンスタータの頻繁な起動停止の回数を減少
させてエンジン寿命あ向上、機器騒音の低減を機器の運
転効率の向上を図るとともにある。

最近の電力供給事情の厳しさ、すなわち発電所を新たに
建設することの困難さや夏季に電力需要か急激に増加し
供給量に迫っていること等の理由で電動機で圧縮機を駆
動して冷暖房運転や給湯加熱運転を行なう従来の電動式
ヒートポンプ装置に替って、トータル効率の良いエンジ
ン駆動のヒートポンプ装置が知られている。これはエン
ジン駆　　　　・動で圧縮機を回転して冷暖房運転、ヒ
ートポンプ給湯運転を行ない、同時にエンジン冷却水や
排ガスから熱の回収を行ない給湯や暖房に利用する装置
である。

しかし、このエンジン駆動ヒートポンプ装置が省エネル
ギーの点で大変良い装置でありながら実用化されていな
い問題点の一つとしては、エンジンや圧縮機（開放型）
の信頼性と騒音面にあった。

すなわちこのエンジン駆動ヒートポンプ装置を単に冷房
だけとか暖房だけに利用するとイニシャルコストのアッ
プ分を運転費の節約分で吸収できないために当然多室の
冷暖房や給湯加熱運転をせさるを得ず、夏季、冬季、そ
して中間期と年間を通じて常に運転する必要かあり１．
エンジンや圧縮機に従来のもの以上の長い期間の寿命性
能を要求されていた。ところが、多室の冷暖房や給湯運
転時には負荷が少ない場合に圧縮機が頻繁にオンオフす
ることが予想されるが、その場合にエンジンも同様に運
転停止を繰返すと、エンジン寿命の低下をきたすのみな
らず、エンジンスタータの寿命低下の原因にもなり、か
つエンジン起動時の異常な騒音、振動を発生したりする
問題点が太きかつ１＝本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたもので、第１図に本発明のエンジン駆動ヒートポ
ンプ装置の概略構成の一実施例を示し、第２図に同しく
その電気゛回路の一実施例を示し、第３図に同しくその
圧縮機の回転数と利用側熱交換器の負荷との関係の特性
を示し、第４図、第５図には本発明を実施した場合のエ
ンジン、圧縮機、クラッチ、電磁弁の運転状態をそれぞ
れ利用側熱交換器の運転台数に応じた特性を示したもの
である。

第１図にて、本発明の実施例は２室冷暖房、及び給湯加
熱利用の場合を示しており、１はエンジン、２はクラッ
チ３を介してエンジン１そ駆動される圧縮機である。こ
の圧縮機１．冷暖房時に冷媒の流れを切換える四方弁４
．熱源側熱交換器６゜２室の冷暖房用としての利用側熱
交換器６ａ、６ｔ）そして１台の給湯加熱用としての利
用側熱交換器６０、該各別用側熱交換器６　Ｌ、　６　
ｂ、　６　Ｃｔ＼（７）冷媒流通を制御する各２ケの電
磁弁７ａ、７ｂ。

７０、　了ｄ、７６、　了ｆ、そして各減圧器８１゜ｓ
ｂ、Ｂｃ等を連結してヒートポンプ回路を構成している
。

冷房運転時は実線に示すような冷媒の流れで圧縮機２を
出た高温高圧ガスは冷房用に切換ゎっている四方弁４を
通って熱源側熱交換器５へ流入して放熱凝縮し電磁弁７
ａ、７ｂを通り減圧器８ａ。

８ｂでそれぞれ減圧されて利用側熱交換器６ａ。

６ｂで吸熱蒸発して各室内（図示せず）を冷房して各電
磁弁７０，７ｄを通って圧縮機２へ戻る。

暖房時は破線に示す冷媒の流れで、四方弁４を暖房用に
切換えて利用側熱交換器６ａ、６ｂで冷媒が放熱凝縮す
ることによって室内空気を暖房する。

給湯加熱運転時は四方弁４を暖房用に切換え、電磁弁７
６．７ｆを開けて利用側熱交換器６ｃで冷媒が放熱凝縮
して給湯水９を加熱する。

１０ａ、１ｏｂ、　　１ｏｅは各利用側熱交換器色８ｂ
、Ｓｏに設けられた負荷検知器で、サーミスタや機械式
サーモスタットを使用し、各負荷検知器１０＆、１０ｂ
、１００からの信号がエンジン１の回転数制御器１１に
入り、エンジン１．そして圧縮機２の回転数を制御する
。１２はエンジン１のスタータであり、エンジン１を始
動させる場合には通電させてエンジン１を回転し、着火
起動すれば通電ＯＦＦするようにしている。

いま、各利用側熱交換器６２Ｌ、６ｂの負荷は冷暖房の
設定空気温度と実際の空気温度との温度差（△Ｔ）で表
わし、利用側熱交換器６Ｃの負荷は給湯水９の設定温度
と実際の給湯水温度との温度差（△Ｔ）で表わしている
。エンジン１と圧縮機２との運転関係を制御するクラッ
チ３は、前記利用側熱交換器６ａ、６ｂ、６Ｃの各負荷
（いま△Ｔ１．ΔＴ２．△Ｔ３としておく）か全てＯＦ
Ｆ　＋、、すなわち、第３図にて△’１０ｆｆ以下にな
れはＯＦＦ　ｌ。

てクラッチ３か切れて圧縮機２か停止し、各負荷△Ｔ＋
、△Ｔ２．△Ｔ３のうちいずれかかＯＮ、すなわち、△
Ｔｏｎ以上になればクラッチ３を０￥してエンジン１と
圧縮機３を連動させるようにしている。また、各利用側
熱交換器６１Ｌ、６ｂ、６０の負荷△Ｔ１．△Ｔ２．Δ
Ｔ３がそれぞれ△Ｔｏｆｆ以下になれば各電磁弁７ａ、
７ｂ、７ｃ、’ｙａ、７ｅ。

７ｆが１、△Ｔｏｎ以上になれば開く構成になっている
。そして、クラッチ３が切れて圧縮機２が停止している
ときに、エンジン１は利用側熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃ
の運転台数に応じて運転か停止かを定めている。本発明
の実施例では２室の冷暖房運転と１台の給湯加熱運絵を
行ない、計３台の利用側熱交換器６ａ、ｅｂ、６ｃを有
し、２台以上運転時には圧縮機２が停止してもエンジン
１は停止させず、いす−゛れか１台だけ運転するときだ
け圧縮機２と同様にエンジン１も停止させる構成にして
いる。

第２図にて７’ｌＬ、　７’ｂ、　７’ｃ、　７’ｄ、
　７’６．７’ｆはそれぞれ電磁弁７１Ｌ、７．ｂ、７
０，７ｄ、７６゜γｆの電磁コイルであり、通電される
と開放するようになッテイる。１０’ａ、　　１　ｏ’
ｂ、　　１０’ｃは各負荷検知器１０ｉＬ、１０ｂ、１
００からの信号による開閉接点であり、１３Ｊ　　１３
ｂ、１３０は各利用側熱交換器６１Ｌ、６ｂ、６０の運
転スイ・ンチである。そして、３′はクラ・ソチ３の電
磁コイルであり、通電されるとクラッチ３がＯＮして圧
縮機２とエンジン１が連動する。１′はエンジン１のと
７’ｄ　、　７’ｅと７′ｆをそれぞれ並列につなき、
それぞれ運転スイッチ１３ａと接点１０’＆との直列回
路、運転スイッチ１３ｂと接点１０’ｂとの直列回路、
運転スイッチ１３Ｃと接点１０′Ｃとの直列回路とに結
び制御型源１４をかけて、各利用側熱交換器６２Ｌ、ｅ
ｂ、６０の負荷に対応して各電磁弁子ａ、７ｂ、Ｔｏ、
７ｄ、７６．７ｆをそれぞれ開閉するようにしている。

また、運転スイッチ１３１Ｌと接点１０′ａの直列回路
、運転スイッチ１３ｂと接点１０′ｂの直列回路および
運転スイ・ノチ１３０と接点１０’Ｃとの直列回路を並
列につなき、クラッチ３の電磁コイル３に直列に結線し
て、運転すべき各利用側熱交換器６１Ｌ、６ｂ　ｌ　６
０の負荷のうちいずれか１つの接点１０′＆、　　１　
ｏ’ｂ、　　１０’ＣかＯＮすればクラッチ３が通電さ
れて圧縮機２がエンジン１と直結する。また運転スイッ
チ１３２Ｌと接点１０′ａの直列回路、運転スイッチ１
３ｂと接点１ｏ′ｂの直列回路、運転スイッチ１３Ｃと
接点１０’Ｃの直列回路、そして運転スイッチ１３ａ　
− と１３ｂの直列回路、運転スイッチ１３ｂと１３０の直
列回路、運転スイッチ１３０と１３１１の直列回路、計
６ケの直列回路を並列につなぎ、エンジン１の始動装置
１′に直列に結線して、運転すべき各利用側熱交換器６
ａ、６ｂ、ｆ５０の負荷に対応していずれかの負荷がＯ
Ｎの場合には接点１０’ａ。

１ｏ′ｂ、１０′Ｃの１ケが閉じてエンジンが始動する
。また、３台の利用側熱交換器ａ、ｂ、ｃのうち２台運
転する場合にも、運転スイッチ１３ａ。

１３ｂ、１３０により必ずエンジン１が始動しているこ
とになり、クラッチ３番乙より圧縮機２かＯＦＦ　して
いるときでも敢えてニレジン１をＯＦＦさせずに運転さ
せている。利用側熱交換器６ｚＬ、６ｋｌ。

６Ｃのうち１台のみの運転のときは圧縮機２の運転とエ
ンジン１の運転は一致している。

エンジン１．圧縮機２．クラッチ３．各電磁弁７の運転
状態を第４図、第６図で示しながら動作を説明する。実
施例としては２台の利用側熱交換器６１Ｌと６ｂで冷房
運転する場合で、運転スイ・ノ予１３１Ｌと１’３　ｂ
が閉じられている。第４図は２台運転時のパターンを示
し、第５図は１台運転時のパターンを示した。第４図に
て利用側熱交換器６ａの負荷を△Ｔ１、利用側熱交換器
らｂの負荷を八Ｔ２とし、冷房運転を行なうとそれぞれ
△Ｔ＋。

△Ｔ２が低下してゆき、先す△Ｔ１か△ＴｏｆＴ　ニ達
すると接点１０′ｂは閉じているが接点１０’２Ｌか開
く。したがって電磁弁７ａ、　７ｂか閉じ冷媒は利用側
熱交換器６ａのみ流れ、負荷△Ｔ１は次第に増加し、負
荷△Ｔ２は減少する。負荷△Ｔ１か△Ｔｏｎに達しない
うちに負荷ΔＴ２か△Ｔｏｆｆ’こなると接点１０′ｂ
も開き、電磁弁７ｂ、７ｄも閉じ、クラッチ３が切れて
圧縮機２が停止する。しかしこの場合運転スイッチ１３
ａ、１３ｂか入ってしするからエンジン１の始動装置１
′は働らいており、エンジン１は負荷ΔＴ１か△Ｔｏｎ
に達して圧縮機２を運転するまではいわゆるアイドリン
グ運転を行なっている。負荷△Ｔ１か△’Ｉ’ｏｎに達
するとメ、たたび接点１０’＋Ｌが閉じ電磁弁７Ｎ、７
０が開き、圧縮機２も回転して冷房を始める。負荷△Ｔ
２かΔＴｏｎに達するまでに負荷ΔＴ１が△Ｔｏｆｒ　
’こなる１１と、電磁弁７ａ、Ｔｏが閉じ、クラッチ３を切って圧縮
機２を停止させる。このときもエンジン１はアイドリン
グ運転している。このように２台の利用側熱交換器６１
Ｌ、６ｂを冷房する場合は圧縮機２　カＯＦＦ　シてい
る時間も当然短かいことが予想されるので、若干のエネ
ルギーロスを犠牲にしても（アイドリング時と云えども
エンジン排熱等を利用できるが）、エンジン１のスター
タ１２の起動時の過大な騒音発生を防止し、エンジン１
やスタータ１２の寿命向上を図った。利用側熱交換器６
ａの１台運転時は第６図に示−すように電磁弁７ａ。

７０、圧縮機２．クラッチ３．そしてエンジン１の運転
パターンは全く同一である。１台運転時の圧縮機２のＯ
ＦＦ時間は２台運転時に比してはるかに長いため、エン
ジン１も停止させるようにしたものである。

このようにしてエンジン１．そしてエンジン１のスター
タ１２の頻繁な起動停止の回数を減少させてエンジン寿
命の向上、機器騒音の低減を機器の運転効率を向上させ
つつ行なうことができる。

実施例では２台の利用側熱交換器６ａと６ｂを冷房運転
する場合にエンジン１を運転持続させることを示したが
、給湯加熱用の利用側熱交換器６ｃと組合わせて２台運
転する場合も同じ構成で、同じ効果が得られる。

また、本発明の実施例では３台の利用側熱交換器６＆、
６ｂ、６Ｃのうち２台運転時にエンジン１を常に運転す
るようにしたが、３台同時運転時にのみ負荷が全てＯＦ
Ｆになって圧縮機２を停止している場合にエンジン１は
停止させずにアイドリンク運転させ、２台または１台の
運転時には圧縮機２とエンジン１の運転状態を同一にし
ても良い。

上記説明から明らかなように、本発明によればエンジン
とエンジンスタータの頻繁な起動停止の回数を減少させ
て、エンジン、スタータの寿命向上を図り、起動時の過
大な騒音発生を減少させ、合せて機器全体の運転効率の
向上が図れる優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるエンジン駆　３動ヒートポンプ装置の回路構成図、第２図は同電気回路
図、第３図は圧縮機の回転数と利用側熱交換器負荷との
関係を示す特性図、第４図、第６図１・・・・・・エン
ジン、２・・・・・・圧縮機、３・・・・・・クラッチ
、４・・・・・四方弁、５・・・・・・熱源側熱交換器
、６１゜６２　、６５−−−　・−・利用側熱交換器、
７ａ、７ｂ、７Ｃ。１０ＩＬ、　　１０ｂ、　　Ｉ　Ｃ）Ｃ・・・−負荷検
知器、１２−・・スタータ、１３ａ、１３ｂ、−１３ｃ
、−運転スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

エンジン、クラッチを介して該エンジンにより駆動され
る圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、減圧器、複数台の
利用側熱交換器、該利用側熱交換器への冷媒の流通を制
御する各電磁弁等を連結してヒートポンプ回路を構成し
、前記利用側熱交換器が少なくとも１台運転している時
に該利用側熱交換器の電磁弁が閉成した場合前記エンジ
ンを停止するとともに前記利用側熱交換器をある台数以
上運転している時に該利用側熱交換器の電磁弁が全て閉
成した場合前記エンジンを運転しつ＼前記クラッチによ
り前記圧縮機を停止して゛なるエンジン駆動ヒートポン
プ装置。