(57)【要約】【課題】外部からの供給が必要となる電力をより少なくすることができるエンジン駆動式空気調和装置を提供する。【解決手段】室外熱交換器１７と、この室外熱交換器１７へ送風する送風機１８、８０と、圧縮機１２を駆動するエンジン１０とを備え、室外熱交換器１７及び圧縮機１２を用いた冷媒回路を有するエンジン駆動式空気調和装置において、エンジン１０と送風機１８、８０とを機械的に接続し、エンジン１０の回転駆動力を送風機１８、８０に伝達可能な動力伝達装置６５を備えた。【選択図】図３
2008075953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外熱交換器と、この室外熱交換器へ送風する送風機と、圧縮機を駆動するエンジンとを備え、前記室外熱交換器及び前記圧縮機を用いた冷媒回路を有するエンジン駆動式空気調和装置において、
前記エンジンと前記送風機とを機械的に接続し、前記エンジンの回転駆動力を前記送風機に伝達可能な動力伝達装置を備えたことを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項２】
前記動力伝達装置は、伝達ベルト及びプーリーによって構成された巻き掛け伝動装置であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項３】
前記動力伝達装置は、動力伝達歯車列によって構成されたギヤボックスであることを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項４】
前記動力伝達装置は、前記送風機の回転数を調節可能な変速機を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【請求項５】
前記動力伝達装置は、前記送風機への動力を伝達又は遮断するクラッチ機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のエンジン駆動式空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンによる回転駆動力を有効に活用することができるエンジン駆動式空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジン駆動式空気調和装置では、室外ユニットにおいて、冷媒を圧縮する圧縮機をガスエンジン（以下、エンジンという）で駆動することにより運転を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−０４１５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このエンジン駆動式空気調和装置で使用する室外ユニットには、室外熱交換器へ送風を行う送風機や、運転を制御する制御装置、或いはエンジンを冷却する冷却水ポンプなどの負荷装置がそれぞれ設けられており、これらの負荷装置は、外部から供給される電力（例えば、商用電源）によって稼働している。しかしながら、室外ユニットに外部から供給される電力は、より少ない方が望ましい。特に、複数の室外ユニットを用いるマルチ運転の場合、必要とする外部電力が加算的に増加するため、省エネ運転が望まれる。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、外部からの供給が必要となる電力をより少なくすることができるエンジン駆動式空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、室外熱交換器と、この室外熱交換器へ送風する送風機と、圧縮機を駆動するエンジンとを備え、前記室外熱交換器及び前記圧縮機を用いた冷媒回路を有するエンジン駆動式空気調和装置において、前記エンジンと前記送風機とを機械的に接続し、前記エンジンの回転駆動力を前記送風機に伝達可能な動力伝達装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、エンジンの回転駆動力を機械的に送風機に伝達することができる。
【０００６】
この場合において、前記動力伝達装置は、伝達ベルト及びプーリーによって構成された巻き掛け伝動装置で構成することができる。
この構成によれば、巻き掛け伝動装置によってエンジンの回転駆動力を送風機に伝達することができる。
【０００７】
また、前記動力伝達装置は、動力伝達歯車列によって構成されたギヤボックスで構成することができる。
この構成によれば、ギヤボックスによってエンジンの回転駆動力を送風機に伝達することができる。
【０００８】
一方、前記動力伝達装置は、前記送風機の回転数を調節可能な変速機を備えていてもよい。
この構成によれば、エンジンの駆動軸の回転数に係わらず、送風機の回転数を所定の回転数に調節することができる。
【０００９】
また、前記動力伝達装置は、前記送風機への動力を伝達又は遮断するクラッチ機構を備えるようにしてもよい。
この構成によれば、例えば除霜運転でファンの回転を停止させたい場合に、駆動力を適宜遮断することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、室外熱交換器と、この室外熱交換器へ送風する送風機と、圧縮機を駆動するエンジンとを備え、前記室外熱交換器及び前記圧縮機を用いた冷媒回路を有するエンジン駆動式空気調和装置において、前記エンジンと前記送風機とを機械的に接続し、前記エンジンの回転駆動力を前記送風機に伝達可能な動力伝達装置を備えたことにより、エンジンの回転駆動力を機械的に送風機に伝達することができ、送風機を運転（回転）する際に、送風機への商用電源等からの外部電力の供給が不要となる。その結果、エンジン駆動式空気調和装置の室外ユニットに供給が必要な外部電力を送風機の分だけ少なくすることができるので、室外ユニット全体として供給電力を少なくすることができる。これにより、エンジンの駆動力を有効に活用することができ、省エネルギ化を図ったエンジン駆動式空気調和装置を実現することができる。
【００１１】
また、前記動力伝達装置は、前記送風機の回転数を調節可能な変速機を備えることにより、エンジンの回転数に係わらず、必要な送風機の回転数に調節することができる。これにより、室外ユニットの内部を必要なときに冷却することができる。
さらに、前記動力伝達装置は、前記送風機への動力を伝達又は遮断するクラッチ機構を備えることにより、例えば除霜運転で室外熱交換器へ送風する送風機の回転を停止させたい場合に、エンジンの駆動力を適宜遮断することができる。そのため、空気調和装置が有する運転機能に即して、この送風機をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン駆動式空気調和装置で使用される冷媒回路図である。エンジン駆動式空気調和装置１は、室外ユニット２と室内ユニット３とを備えており、この室外ユニット２と室内ユニット３とがユニット間配管４（液管４ａ及びガス管４ｂ）によって接続されている。
【００１３】
室外ユニット２は、冷媒を圧縮する圧縮機１２と、この圧縮機１２で圧縮された冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器１７と、この室外熱交換器１７に併設され、室外熱交換器１７へ送風を行う室外送風機１８とを備えている。
また、この室外ユニット２には、ガスなどの燃料を燃焼させて駆動力を発生させ、この駆動力で圧縮機１２を駆動するためのエンジン１０を備えており、このエンジン１０と圧縮機１２とは、伝達装置１４によって連結されている。
【００１４】
エンジン１０は、冷却水によって冷却されるようになっている。この冷却水の冷却水路には、冷却水を循環させる冷却水ポンプ２１と、冷却水の放熱を行わせるためのラジエータ１９とが設けられている。このラジエータ１９には、ラジエータ送風機２０が併設されており、このラジエータ送風機２０でラジエータ１９へ送風することにより、冷却水の放熱を促している。また、室外ユニット２には、エンジン１０を始動させる制御装置２２が収納されている。
【００１５】
室内ユニット３には、冷媒を屋内の空気と熱交換させる室内熱交換器１５と、この室内熱交換器１５に併設され、室内熱交換器１５への送風を行う室内送風機１６と、室内送風機１６の駆動制御など、この室内ユニット３を制御する室内制御部３１とが収納されている。この室内制御部３１には、商用電源３２（例えば、ＡＣ２００Ｖ）から電力が供給されており、この室内制御部３１を経由して、室外ユニット２の冷却水ポンプ２１及び制御装置２２にも電力が供給されるようになっている。
【００１６】
また、室外ユニット２の圧縮機１２の吐出側と吸込側とから延びる冷媒配管には、圧縮機１２から吐出された冷媒を室外熱交換器１７側へ流通させるか、或いは、室内熱交換器１５側へ流通させるかの循環方向を反転させる四方弁２３が設けられている。また、室外熱交換器１７と室内熱交換器１５とを接続する冷媒配管には、膨張弁２４が設けられている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態に係るエンジン駆動式空気調和機に使用される室外ユニット２の概要図である。
室外ユニット２は、図２に示すように、上下二段に構成され、下段が機械室６０、上段が熱交換室６１を構成している。この機械室６０には、エンジン１０が配置されており、熱交換室６１には、室外熱交換器（図示せず）などが配置されている。また、熱交換室６１の上側面には、室外送風機１８が上側に向けて取り付けられている。
【００１８】
機械室６０と熱交換室６１とは、略水平に延びる仕切壁６２によって画成されている。この仕切壁６２は、室外送風機１８の部分から入り込む雨水等が、機械室６０内に入り込まないように構成されている。また、この仕切壁６２には機械室６０と熱交換室６１とに連通する開口部６２ａが形成されている一方、この開口部６２ａの上側を覆うように屋根部材６３が設けられている。この構成により、機械室６０側から室外送風機１８に向けて上方向に向けて空気が流れるようになっている一方、屋根部材６３によって雨水等が開口部６２ａから機械室６０側に侵入するのを防止している。
【００１９】
また、図２は、機械室６０側のエンジン１０と熱交換室６１の上側の室外送風機１８とを動力伝達装置６５を用いて機械的に接続した状態を示している。なお、本実施の形態では、機械的な動力伝達装置として、伝達ベルト及びプーリーによって構成された巻き掛け伝動装置を用いたものを使用している。
【００２０】
エンジン１０は、両端から略水平に駆動軸７０が突出しており、この駆動軸７０の一方の軸端部７０ａ（図２の左側の軸端部）には、巻き掛け伝動用の駆動プーリー７１ａが取り付けられている。また、エンジン１０の下側に位置する圧縮機１２の従動軸１２ａには従動プーリー７１ｂが取り付けられており、駆動プーリー７１ａと従動プーリー７１ｂとに伝達ベルト７２が巻き掛けられている。これにより、エンジン１０の駆動軸７０が回転すると、この回転動力は伝達ベルト７２を介して圧縮機１２の従動軸１２ａへと伝達され、圧縮機１２が駆動されるようになる。
また、エンジン１０から突出する他方の軸端部７０ｂには、継ぎ手部材７３が取り付けられており、この継ぎ手部材７３を介して変速機７４の入力軸７４ａに接続されている。
【００２１】
この変速機７４は、ギヤを用いた多段変速機であり、機械室６０側に取り付けられている。この変速機７４の出力軸７４ｂは、入力軸７４ａと直交する態様で変速機７４の上方に向けて突出しており、この出力軸７４ｂには、さらに上方に延びる回転軸７５の下端部が継ぎ手部材７６を介して取り付けられている。
この変速機７４は、制御装置２２と信号線を介して接続されており、制御装置２２からの信号に基づいて出力軸７４ｂの回転数（回転速度）を変速できるようになっている。すなわち、後述する室外送風機１８の回転軸１８ｂの回転速度を、エンジン１０の駆動軸７０の回転速度よりも高回転又は低回転になるように調節可能になっている。
【００２２】
一方、上述した仕切壁６２には、貫通孔６２ｂが形成されており、回転軸７５がこの貫通孔６２ｂから仕切壁６２の上方へ突出するように組み付けられている。また、仕切壁６２には、この貫通孔６２ｂから雨水等が機械室６０側へ侵入するのを防止するためのカバー部材７８が取り付けられている。このカバー部材７８には、回転軸７５との間に、図示しないシール部材が取り付けられており、回転軸７５が回転自在であると共に、この回転軸７５とカバー部材７８との間をシールしている。
【００２３】
一方、室外送風機１８は、羽根車１８ａを回転させるための回転軸１８ｂが上下方向に延びており、この回転軸１８ｂの下端部が継ぎ手部材７７を介して回転軸７５の上端部と接続されている。これにより、回転軸７５が回転すると、この回転動力は室外送風機１８の回転軸１８ｂへと伝達され、室外送風機１８が駆動されるようになる。
【００２４】
また、室外送風機１８の他にもう一つの室外送風機８０を設ける場合について、図２を用いて説明する。
この室外送風機８０は、図２に二点差線で示すように、室外送風機１８に隣り合う態様で配置され、室外送風機１８と同様に、熱交換室６１の上側面に取り付けられている。回転軸７５の継ぎ手部材７７の下側には、二点差線で示す駆動プーリー８１ａが取り付けられている。また、室外送風機８０は、羽根車８０ａを回転させるための回転軸８０ｂが上下方向に延びており、この回転軸１８ｂの下端部に従動プーリー８１ｂが取り付けられている。この従動プーリー８１ｂと駆動プーリー８１ａとには、伝達ベルト８２が巻き掛けられており、これにより、回転軸７５が回転すると、この回転動力は伝達ベルト８２を介して室外送風機８０の回転軸８０ｂへと伝達され、室外送風機８０が駆動されるようになる。
なお、上述した伝達ベルト８２及びこの伝達ベルト８２が巻き掛けられるプーリー８１ａ、８１ｂは、例えばＪＩＳで規格される標準形Ｖベルトや細形Ｖベルトの他、駆動力が伝達されるものであれば、歯付きベルトや平ベルトであってもかまわない。
【００２５】
本発明の実施の形態に係るエンジン駆動式空気調和装置によれば、エンジン１０と室外送風機１８、８０とを巻き掛け伝動装置を用いて機械的に接続し、エンジン１０の回転駆動力を室外送風機１８、８０に伝達しているので、室外送風機１８、８０商用電源から電力の供給を受けなくとも、室外送風機１８、８０を駆動することができる。これにより、室外ユニット２に供給していた商用電源からの電力を、室外送風機１８、８０へ供給していた電力の分だけ少なくすることができる。これにより、エンジン１０の駆動力を有効に活用することができ、省エネルギ化を図ったエンジン駆動式空気調和装置１を実現することができる。
【００２６】
また、ＪＩＳ等で規格されているゴム製のＶベルト等を用いた巻き掛け伝達装置を使用しているため、動力伝達のときに発生する音を小さくすることができるので、室外ユニット２の運転時の音を小さくすることができる。
【００２７】
さらに、エンジン１０と回転軸７５との間に、室外送風機１８、８０の回転数を調節可能な変速機７４を設けたことにより、例えば、エンジン１０の駆動軸の回転数が低い場合であっても室外送風機１８、８０の回転数を増加させることができる。同様に、エンジン１０の駆動軸の回転数が高い場合であっても室外送風機１８、８０の回転数を減少させることができる。これにより、室外ユニット２の内部を必要なときに冷却することができる。
【００２８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、図２に示す変速機７４の出力軸７４ｂに、エンジン１０から室外送風機１８、８０への動力を伝達又は遮断するクラッチ機構１００を設けることもできる。この場合、変速機７４の出力軸７４ｂとクラッチ機構１００の入力軸とを継ぎ手部材によって接続すると共に、クラッチ機構１００の出力軸に回転軸７５を同様に継ぎ手部材で接続する。また、このクラッチ機構１００は、制御装置２２と信号線を介して接続されており、制御装置２２からの信号に基づいて動力を伝達又は遮断することができるようになっている。この伝達動力を遮断する場合とは、例えば、エンジン１０が駆動しているときに室外送風機１８、８０を停止させたい場合であり、室外ユニット２内の除霜運転を行う場合に用いられる。これにより、エンジン駆動式空気調和装置１が有する運転機能に即して、室外送風機１８、８０をＯＮ／ＯＦＦすることができる。
【００２９】
また、本実施の形態では、動力伝達装置として巻き掛け駆動装置を使用したが、エンジン１０の駆動力を機械的に室外送風機１８、８０に伝達することができれば、例えば、動力伝達歯車列によって構成されたギヤボックスで構成することもできる。このギヤボックスは、例えば、歯車の噛み合いによって回転軸を回転させることにより、駆動力を伝達可能なものであればよい。また、その他に、回転軸の取り付け角度が自由であり、かつ、軸長さが伸縮可能なユニバーサルジョイントを用いてエンジン１０と室外送風機１８、８０とを機械的に接続するものであってもよい。これらの構成によっても、エンジン駆動式空気調和装置１の室外ユニット２に供給が必要な外部電力を室外送風機１８、８０の分だけ少なくすることができるので、室外ユニット２全体として供給電力を少なくすることができる。
【００３０】
さらに、図３に示すエンジン駆動式空気調和装置１５０の室外ユニット２には、本実施の形態の構成に加えて、エンジン１０の駆動力により発電を行う発電機１１と、エンジン１０の駆動力を発電機１１へ伝達させる伝達機構１３と、駆動制御を行う制御装置２５と、発電機１１で発電された電力を蓄える蓄電池２７と、発電機１１で発電された電力を昇降圧する昇降圧装置２８と、昇降圧装置２８により昇降圧された電力を、例えば、商用電源と同じ周波数の交流電力へと変換するインバータ２９とを設け、蓄電池２７に蓄えられた電力を利用するコージェネレーションシステムに適用することもできる。
【００３１】
従来においては、蓄電池２７の電力を、室外送風機１８、冷却水ポンプ２１及び制御装置２２などに供給して、商用電源から供給される電力を少なくすることが行われていた。これに対し、このエンジン駆動式空気調和装置１５０では、室外送風機１８以外で必要となる冷却水ポンプ２１や制御装置２２の電力を蓄電池２７の電力で補い、室外送風機１８を動力伝達装置６５を用いて機械的に回転させることにより、蓄電池２７の電力を室外送風機１８に使用することがないため、蓄電池２７の電力の消費量を低く抑えることができる。また、蓄電池２７の放電量及び充電量を少なくすることができるので、蓄電池２７の寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジン駆動式空気調和装置の冷媒回路を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るエンジン駆動式空気調和装置の室外ユニットを示す図であって、この室外ユニットの機械室側のエンジンと熱交換室の上側の室外送風機とを動力伝達装置を用いて機械的に接続した状態を示す概要図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るエンジン駆動式空気調和装置の冷媒回路を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、１５０  エンジン駆動式空気調和装置
２  室外ユニット
３  室内ユニット
４  ユニット間配管
１０  エンジン
１２  圧縮機
１７  室外熱交換器
１８、８０  室外送風機
１８ａ、８０ａ  羽根車
１８ｂ、８０ｂ  回転軸
２０  ラジエータ送風機
２１  冷却水ポンプ
２２  始動装置
２５  制御装置
２６  パワーリレー
２７  蓄電池
２８  昇降圧装置
２９  インバータ
３２  商用電源
６０  機械室
６１  熱交換室
６２  仕切壁
６２ｂ  貫通孔
６５  動力伝達装置
７０  駆動軸
７０ａ、７０ｂ  軸端部
７１ａ  駆動プーリー
７１ｂ  従動プーリー
７２  伝達ベルト
７３、７６、７７  継ぎ手部材
７４  変速機
７４ａ  入力軸
７４ｂ  出力軸
７５  回転軸
７８  カバー部材
８１ａ  駆動プーリー
８１ｂ  従動プーリー
８２  伝達ベルト
１００  クラッチ機構
【図１】
2008075953.tif 000003
【図２】
2008075953.tif 000004
【図３】
2008075953.tif 000005