JPS5986866A - エンジン駆動ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は天然ガスやガソリンを熱源とする内燃機関（エ
ンジン）によシ圧縮機を駆動して冷暖房を行なうエンジ
ン駆動ヒートポンプ機に関するものである。

従来例の構成とその問題点 最近、新規発電所を建設することの困難さや夏場に電力
需要のピークが生じていること等を解消すると共に一次
エネルギを有効に活用する手段として、従来の電動モー
タ駆動の冷媒圧縮機ではなく、工／ジン駆動で冷媒圧縮
機を回転させて冷暖房または給湯加熱運転を行なうエン
ジン駆動ヒートポンプ装置が注目されている。

このエンジン駆動ヒートポンプ装置は、天然ガスやガソ
リン等の燃料をエンジンで動力に転換して圧縮機を駆動
４ヒートポンプ運転を行なうとともにエンジンの排熱を
回収して暖房や給湯に利用するので一次エネルギ基準で
従来の電気式ヒートポンプ機に比して効率が極めて高い
ことが特徴である。

この種のエンジン駆動ヒートポンプ装置を家庭用または
業務用に使う場合の重要な点は、エンジンが確実にかか
って起動することである。

通常、エンジンを始動させるにはスタータモータを利用
するが、このスタータモータの容量は３馬力のエンジン
に対して電気容量を６００〜ａ　ｏｏＷ程度必要とし、
短時間ではあるが貴重な電気エネルギを使うとともに、
始動時にはピーク電流が定格電流の数倍流れるので電気
設備容量的にも出来るだけスタータモータは小型にする
ことが望ましい。ところが、エンジンの振動防止や軸ト
ルク変動を吸収させるだめにエンジンには大きな慣性モ
ーメントを有するフライホイールを設けており、エンジ
ンを始動させるスタータモータが過大になる欠点を有し
ていた。さらに、電磁クラッチが無く、エンジンと圧縮
機を直結している場合には、エンジンをスタータモータ
で始動する度に、エンジンがかかってもかからなくても
圧縮機を回転させることになシ、圧縮機の軸受部や摺動
部に負荷をかけていたし、またスタータモータにエンジ
ンだけでなく圧縮機側の始動トル、り負荷が加わるため
に、スタータモータの容量が大きくなる欠点を有してい
た。

さらにエンジン駆動ヒートポンプ機の場合、外気が氷点
下以下でも確実に起動せねばならず、その場合、エンジ
ンや圧縮機に封入されているオイルの粘性が増加してス
タータモータの起動性が悪くなり、エンジンがかかりに
くいという問題を有していた。

発明の目的 本発明は上記の従来の問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、エンジンの起動時にはスター
タモータを通電させて始動させるが、エンジンが着火起
動してからエンジンが所定回転数まで上昇してからスタ
ータモータの通電をＯＦＦし、その後に電磁クラッチを
通電させて圧縮機を駆動させることにより圧縮機の信頼
性を向上させるとともにスタータモータ容量の小形化を
はかシ、エンジン起動の容易化をはかることにある。

発明の構成 そのだめの構成として、本発明は、エンジンと圧縮機を
電磁クラッチを介して連結し、前記圧縮機で駆動される
ヒートポンプ冷媒回路を設け、前記エンジンを始動させ
るスタータを設け、室内温度を検出するサーモスタット
の作動によるオンする３連のリレー接点を設け、前記エ
ンジンのフライホイールの回転数を検出する回転数検出
器を設け、この回転数検出器の検出速度が設定値以上に
達すると、常閉接点から常開接点に切換わる切換接点を
設け、この切換接点の常閉接点と前記３連のリレー接点
の第１接点とスタータモータのリレーコイルを直列に電
源に接続し、この切換接点の常開接点と前記３連のリレ
ー接点の第２の接点と前記電磁クラッチのリレーコイル
を直列に電源に接続し、前記３連のリレー接点の第３接
点を介してエンジンのガス弁のリレーコイルを電源に接
続したものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例につき図面に沿って詳細に説明
する。

１はエンジン、２は前記エンジン１の出力軸に取付けた
フライホイール、３はスタータモータで、通電すると歯
車４が飛出して前記フライホイール２の外周に設けた歯
車２′にかみ合ってエンジン１を始動させるものである
。５はごむ継手で、前記フライホイール２の出力トルク
と負荷側の要求トルクの差を吸収するものである。６は
電磁クラッチで、通電することによりエンジン１の駆動
力を圧縮機７に伝えるものである。８はヒートポンプ冷
媒回路であり、前記圧縮機子の運転により冷暖房を行な
う。９はエンジン１の基台、１０は支持スプリング、１
１はガス弁で、エンジン１へのガス燃料供給を制御する
ものである。１２は前記エンジン１の回転数検出器で、
フライホイール２に埋込んだセンサ（図示せず）によっ
て回転パルスを発生するものである。

１３は電源コンセント、１４は運転スイッチ、１５はス
タータモータ３のリレーコイル、１６は電磁クラッチ６
のリレーコイル、１７はガス弁１１のリレーコイル、１
８は回転数検戴器１２に応動した接点１２′の開閉によ
り制御する切換接点でエンジン１回転数が８０Ｏｒｐｍ
以下であれば接点１２′が開いて切換接点１８はスター
タモータ３のリレーコイル１６側の常閉接点に閉じ８０
０ｒｐｍ以上になると接点１２′が閉じて切換接点１８
は電磁クラッチ６のリレーコイル１６側の常開接点に閉
じる。１９ａ、１９ｂ、１９ｃはそれぞれ３連のリレー
接点の第１接点、第２接点、第３接点で、ヒートポンプ
冷媒回路８０室内電気回路２０（詳細は図示せず）から
の室内冷暖房運転指令をするサーモスタット２１に応動
して閉じるようになっている。

つぎに第３図を参照しながら作用を説明する。

運転スイッチ１４を閉じ、ヒートポンプ冷媒回路８の室
内電気回路２０からの冷暖房が要求されるとサーモスタ
ット２１がオンとなシ、リレー接点の各接点１９ａ、１
９ｂ、１９ｃかオンになる。また切換接点１８はスター
タモータ３のリレーコイル１５側に閉じているので、第
３図のＡ点においてガス弁１１を開にしてスタータモー
タ３に通電し、スタータモータ３の歯車４とフライホイ
ール２の歯車２′とがかみ合ってエンジン１を始動させ
る。

第３図のようにエンジン１０回転数は始動時の負荷トル
ク（エンジン１の回転負荷やフライホイール２の回転負
荷）に打勝って上昇してゆき、約５０Ｏｒｐｍ一定に近
づく。このときには既にスタータモータ３の運転電流は
定格値となっており、トルク的にも余裕がある。そして
その後エンジン１がかかり（着火起動して）さらにエン
ジン１の回転数が上昇してゆき、時刻Ｂ点において約５
Ｏｒｐｍ以上に達すると回転数検也器１２によって接点
１２′が閉じて切換接点１８が動作して電磁クラッチ６
のリレーコイル１６側に閉じ、スタータモータ３のリレ
ーコイル１５の通電がオフして歯車４のかみ合いがはず
れてスタータモータ３が停止する。しかしエンジン１は
既に運転しているからエンジン１は回転上昇を続ける。

一方スタータモータ３が切れるとともに電磁クラッチ６
用コイル１６が通電されエンジン１側と圧縮機Ｔ側とが
連結され、エンジン１の駆動力が圧縮機７に伝わるもの
である。このとき電磁クラッチ６により圧縮機７側の負
荷がエンジン１側にかかるが、既にエンジン１は回転加
速中で、トルク的には殆んど問題が無い。そして任意の
設定回転数（今の場合１０００　ｒｐｍ　）に達し、連
続的に圧縮機７を回転させ、ヒートポンプ冷媒回路８に
よシ冷暖房を行なう。そして充分冷暖房を行なって、冷
暖房停止指示が室内電気回路２ｏのサーモスタット２１
のオフ信号により出力されるとリレー接点の各接点１９
ａ、１９ｂ、１９ｃが開いて、電磁クラッチ６用リレー
コイル１６およびガス弁１１用リレーコイル１７がオフ
してガス弁１１を閉じるとともに電磁クラッチ６を切る
ことによってエンジン１を停止させ、かつ圧縮機７も停
止させる。そして再びリレー接点を閉じることによって
エンジン１の運転を再開し冷暖房運転を繰返すことにな
る。

発明の詳細 な説明から明らかなように、本発明によればエンジンの
始動時にはスタータモータを始動シてエンジンが着火起
動して所定回転数を検知してスタータモータをオフする
ととも、に、その後に電磁クラッチを通電して圧縮機を
駆動するようにしているから、始動時のスタータモータ
のトルク負荷はエンジン側だけがかかり、圧縮機側はか
からないからスタータモータの起動電流の減少がはかれ
てスタータモータの小形化がはかれる。そして又外気の
低温時に圧縮機内の封入オイルの粘性が増加しても関係
なく円滑に始動が行なえる。そしてエンジンが着火起動
して所定回転数に達して始めて電磁クラッチを通電して
エンジンの駆動力を圧縮機に伝えるから、圧縮機の軸受
や摺動面に余計な負荷をかけることがない。そしてエン
ジン着火起動後の回転上昇時に電磁クラッチによシ圧縮
機の負荷をエンジン側に伝えるから、無理なく円滑に圧
縮機の回転上昇を行なえる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動ヒート
ポンプ機の概略構成図、第２図は同制御回路図、第３図
はエンジン回転数、スタータモータ、電磁クラッチの動
作を示すタイミング図である。 １・・・・エンジン、２・・−・・・フライホイール、
３−・・スタータモータ、６・・・電磁クラッチ、７・
−圧縮機、８−・・・ヒートポンプ冷媒回路、１１・・
・−ガス弁、１２・・・・回転数検皮器、１５・−スタ
ータモータのリレーコイル、１６・・・・・電磁クラッ
チのリレーコイル、１７・・・・・ガス弁のリレーコイ
ル、１８・・・・切換接点、１９・・・−・リレー接点
、２０・・・・・・室内電気回路、２１−・・・サーモ
スタット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンと圧縮機を電磁クラッチを介して連絡し、前記
   圧縮機で駆動されるヒートポンプ冷媒回路を設け、前記
   エンジンを始動させるスタータモータを設け、室内温度
   を検出するサーモスタットの作動によジオンする３連の
   リレー接点を設け、前記エンジンのフライホイールの回
   転数を検出する回転数検出器を設け、この回転数検出器
   の検出速度が設定値以上に達すると常閉接点から常開接
   点に切換わる切換接点を設け、この切換接点の常閉接点
   と前記３連のリレー接点の第１接点とスタータモータの
   リレーコイルを直列に電源に接続し、この切換接点の常
   開接点と前記３連のリレー接点の第２の接点と前記電磁
   クラッチのリレーコイルを直列に電源に接続し、前記３
   連のリレー接点の第３接点を介してエンジンのガス弁の
   リレーコイルを電源に接続したエンジン駆動ヒートポン
   プ装置。