(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンヒートポンプにおいて、起動信号を入力する起動信号入力手段と、スタータ印加電圧を検出する印加電圧検出手段、及びエンジン回転数を検出する回転センサを設け、スタータ用電源回路の上流側である電源側にスタータ電源リレーを設け、更に下流側であるスタータ側にスタータ駆動リレーを設け、これら２つのリレーへのＯＮ、ＯＦＦ信号を発信する手段を設け、エンジン回転数が所定の回転数に達しても、スタータ印加電圧がＯＮ状態を維持している場合には、前記スタータ電源リレー及びスタータ駆動リレーの両方にＯＦＦ信号を発信する手段を設け、スタータを停止して損傷を防止し、スタータ印加電圧がＯＮ状態の時に、起動信号が入力されているか否かを判断し、該起動信号が入力されている場合には、更にエンジン回転数が検出されているか否かを判断する手段を設け、該手段により故障発生箇所を特定して、警告表示を行い、スタータ印加電圧がＯＦＦ状態の時に、起動信号が入力されているか否かを判断し、該起動信号が入力されている場合には、更にエンジン回転数が検出されているか否かを判断する手段を設け、該手段により故障発生箇所を特定して警告表示を行うことを特徴とするエンジンヒートポンプのスタータ回路構成。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエアコン等のガスエンジンヒートポンプシステムに用いられるエンジンヒートポンプに関するもので、詳しくは、コントローラからの起動命令によりスタータモータを駆動し、スタータモータの駆動力を借りてエンジンを起動させる構成をとるエンジンヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりエンジンヒートポンプは、コントローラからの起動命令によりスタータモータを駆動し、スタータモータの駆動によって、エンジンを起動させ、該エンジンの回転数が所定の回転数に達した時点でスタータへの通電を停止させる方式をとっているものがある。
【０００３】
この方式においてはエンジンが所定の回転数に達するまでの間、スタータがエンジンと共に回転し、該エンジンとの摩擦により起こるスタータの損傷が大きかった。そこで、該エンジンヒートポンプに、エンジンの回転数を検出する手段、及びスタータの使用時間を短縮するための、該回転数の上昇率よりスタータの停止タイミングを算出する手段を設けていた。例えば、特開平８−２４０３５８号公報の如くである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術においては、スタータのスイッチングを行うスタータ駆動リレーの励磁回路及び、コントローラ内のリレー駆動信号用回路が故障した場合、コントローラからスタータへのＯＦＦ信号を発信しているにも関わらず、スタータモータが駆動し続けることになり、スタータモータの故障、ハーネスの溶損等が発生するといった問題が発生していた。
そこで本発明においては、スタータ駆動リレーの励磁回路又は、コントローラ内のリレー駆動信号用回路が故障した場合に、スタータ電源を断つことで前述の課題を解決する。また、上述故障時において、故障発生箇所を判断するとともに、該故障発生箇所とあわせて故障発生通知を行うことにより、故障発生時のメンテナンス性の向上を目指す。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンヒートポンプにおける以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いるものである。
【０００６】
エンジンヒートポンプにおいて、起動信号を入力する起動信号入力手段（４３）と、スタータ印加電圧を検出する印加電圧検出手段（４１）、及びエンジン回転数を検出する回転センサ（３１）を設け、スタータ用電源回路（２３）の上流側である電源側にスタータ電源リレー（２２）を設け、更に下流側であるスタータ側にスタータ駆動リレー（２１）を設け、これら２つのリレー（２２・２１）へのＯＮ、ＯＦＦ信号を発信する手段を設け、エンジン回転数が所定の回転数に達しても、スタータ印加電圧がＯＮ状態を維持している場合には、前記スタータ電源リレー（２２）及びスタータ駆動リレー（２１）の両方にＯＦＦ信号を発信する手段を設け、スタータ（２）を停止して損傷を防止し、スタータ印加電圧がＯＮ状態の時に、起動信号が入力されているか否かを判断し、該起動信号が入力されている場合には、更にエンジン回転数が検出されているか否かを判断する手段を設け、該手段により故障発生箇所を特定して、警告表示を行い、スタータ印加電圧がＯＦＦ状態の時に、起動信号が入力されているか否かを判断し、該起動信号が入力されている場合には、更にエンジン回転数が検出されているか否かを判断する手段を設け、該手段により故障発生箇所を特定して警告表示を行うものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付の図面により説明する。
【０００８】
図１は、ガスエンジンヒートポンプの冷媒サイクルを示す冷媒系統図である。図２は、エンジンヒートポンプのスタータを含む回路図である。図３は、ガスエンジンヒートポンプシステムの概略構成図である。図４は、障害発生箇所を検知するフロー図である。
【０００９】
本発明のエンジンヒートポンプシステムの概略構成について説明する。まず、ガスエンジンヒートポンプシステムにおける冷媒サイクルを、例に図１により説明する。エンジンヒートポンプシステムにおける冷房運転時、エンジン１によってコンプレッサ５１が駆動されると、ガス冷媒がコンプレッサ５１から高温、高圧の状態で吐き出されて、図１における、実線矢印の方向に進み、四方弁５２を経由した後、室外熱交換器５３に達する。ここで高温、高圧の冷媒ガスは室外ファン５８により送風される外気に放熱することにより冷却され液化する。
【００１０】
室外熱交換器５３により、低温、高圧の凝縮液化した冷媒は、膨張弁５５によって蒸発しやすい圧力まで減圧される。この時、室外熱交換機５３と室内熱交換器５６の間に配接されたリキッドレシーバ５４により、室内熱交換器５６における冷媒の需要の調整を行っている。そして、冷媒は室内ファン５９によって送風される室内の空気を冷却することにより蒸発し、中温、低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器５９から吐き出されたガス冷媒は四方弁５２を経由し、コンプレッサ５１に達する。この時、四方弁５２とコンプレッサ５１の間に配接されたアキュムレータ５７により、コンプレッサ５１に吸入される蒸気から液粒を取り除き、室内熱交換機５６からの湿り度の大きい蒸気がコンプレッサ５１に吸入されるのを防いでいる。また、エンジン１を冷却する冷却水は、エンジン１の放熱を吸収した後、破線矢印の方向へ流れ、ラジエータ６０により冷却された後、循環ポンプ６１により搬送されて、エンジン１に戻る。このような冷媒サイクルにより、ガスエンジンヒートポンプシステムは室内空気を冷却する。
【００１１】
また、図２、図３に示すように、エンジンヒートポンプの室外機９には複数の室内機１０・１０・・・が接続されており、各室内機１０にはリモコン８が接続されている。室外機９内に設置されるエンジン１には、該エンジン１を起動させるためのスタータ２が具備されている。スタータ２はコントローラー４内のドライバ４４により起動命令が送信されることにより駆動する。該コントローラ４にはスタータ２の印加電圧を検出する手段である、印加電圧検出手段４１が具備され、印加電圧検知用ハーネス３２を介してスタータ２に結線されている。また、エンジン１にはエンジン回転数を検出する回転センサ３１が付設され、該回転センサ３１の検出信号を、パルス信号としてパルス入力手段４２を介してコントローラ４へ入力するように構成している。さらに、コントローラ４にはリレーへのＯＮ、ＯＦＦ信号を発信する手段であるドライバ４４及び、エンジン１への起動信号を入力する手段である起動信号入力手段４３が接続されている。
【００１２】
また、スタータ２は商用電源７から電源供給を受けているが、変圧回路であるスタータ用電源回路２３の上流側である商用電源７側に、スタータ電源リレー２２が配接され、下流側であるスタータ２側には、スタータ駆動リレー２１が配接されており、スタータ２はスタータ駆動リレー２１を介してスタータ用電源回路２３に結線され、スタータ用電源回路２３はスタータ電源リレー２２を介して商用電源７に結線されている。
【００１３】
次に、ヒートポンプエンジンのエンジン１を起動させるプロセスを説明する。室外機９の外部から、リモコン８又はスイッチ等の起動信号入力手段４３により、コントローラ４へエンジン１の起動信号が入力されると、ドライバ４４はスタータ２を駆動させるための信号、即ち、スタータ駆動リレー２１をＯＮにする信号を送信する。通常、スタータ電源リレー２２はＯＮの状態となっているため、スタータ駆動リレー２１がＯＮの状態になると、スタータ２に通電が行われスタータ２が駆動される。この時、スタータ２に印加された電圧は、前記印加電圧検出手段４１により検出されて、前記コントローラ４に通知される。
【００１４】
そして、スタータ２が駆動されることにより、エンジン１が起動し、エンジン１の回転数は、前記回転センサ３１により検出されて、パルス検出手段４２により前記コントローラ４に入力される。そして、該コントローラ４は、エンジン１がスタータ２のアシスト無しに起動出来る回転に達したことを、パルス入力手段４２を介して入力された検出信号により検知した時点で、ドライバ４４に対して、スタータ２を停止する旨の命令を出す。そこでドライバ４４がスタータ駆動リレー２１に対してＯＦＦの信号を通知することにより、該スタータ駆動リレー２１がＯＦＦされてスタータ２が停止するのである。このようなプロセスでエンジン１が駆動する。
【００１５】
ところが、コントローラ４からスタータ駆動リレー２１に対してスタータ２の停止のためのＯＦＦ信号が送信された時に、スタータ駆動リレー２１の励磁回路等が故障している場合、つまり、スタータ駆動リレー２１が、スタータ２に対する通電を遮断することが不可能な状態にある場合、スタータ２は駆動しつづけることになる。また、コントローラ４内のリレー駆動信号用回路が故障している場合、即ち、スタータ駆動リレー２１にＯＦＦ信号を通知できない場合も同じく、スタータ２は駆動しつづけることになる。
【００１６】
そこで、本発明のエンジンヒートポンプにおいては、エンジン１がスタータ２のアシスト無しに起動出来る回転に達しても、印加電圧検出手段４１においてスタータ印加電圧が検出されている場合には、スタータ駆動リレー２１及びスタータ電源リレー２２の両方にＯＦＦ信号を発信するように構成し、スタータ駆動リレー２１又はスタータ電源リレー２２の何れか一方が通電を遮断出来ない状態にあったとしてもスタータ２を停止させることができるようにしている。また、スタータ駆動リレー２１に対してＯＦＦ信号を通知しているにも関わらず、スタータ２が駆動を続けている場合、つまり、コントローラ４がスタータ駆動リレー２１に対してＯＦＦ信号を発信しているにも関わらず、スタータ２に対する印加電圧を検出する場合には、該コントローラ４はＯＦＦ信号をスタータ電源リレー２２に対しても発信し、スタータ電源リレー２２を切断してスタータ２を停止させるように構成することもできる。このように、スタータ駆動リレー２１がＯＮ状態でロックされている場合でも、エンジン１が所定の回転数に達すると、スタータ２を停止できるよう構成しているのである。このような構成をとることで、スタータ駆動リレー２１、又はスタータ電源リレー２２のどちらかが、何らかの障害によりＯＮ状態でロックされた場合でも、どちらかのリレーが正常である場合にスタータ２を停止させることが可能となる。
【００１７】
次に図４のフロー図をもとに、障害発生時における故障箇所の判別手段について説明する。まず、Ｓ１０において印加電圧検出手段４１が、スタータ２に対する印加電圧を検出した場合、コントローラ４は、Ｓ２０において起動信号入力手段４３からエンジン１の起動信号が入力されているか否かの判断を行う。ここで起動信号が入力されている場合、Ｓ３０において回転センサ３１によりエンジン１の回転数が検出されているかどうかの判定を行う。この時、エンジン１の回転数が検出されていれば、正常判定（Ｓ７）を行い、エンジン１の回転数が検出されていなければ、回転センサ３１又は検出信号をコントローラ４へ入力する経路に異常が発生していることが判明する（Ｓ３１）。そしてコントローラ４はリモコンへ８の警告表示（Ｓ３２）を行うとともに、システムの異常停止（Ｓ３３）を行い、スタータ２を停止する。この時の警告表示（Ｓ３２）においては、回転センサ３１の異常を表示すればよい。また、Ｓ１０において印加電圧検出手段４１がスタータ２に対する印加電圧を検出しているが、Ｓ２０において起動信号入力手段４３から起動信号が入力されていない場合、前述の通りスタータ駆動リレー２１の励磁回路が故障によりＯＮ状態にロックされた状態か、又は、コントローラ４内のリレー駆動信号用回路に障害が発生して、スタータ駆動リレー２１へのＯＦＦ信号が送信できない状態にあるため（Ｓ２１）、コントローラ４はリモコン８への警告表示（Ｓ２２）を行うとともにシステムの異常停止（Ｓ２３）を行う。この時の警告表示（Ｓ２２）では、スタータ駆動リレー２１またはコントローラ４に異常のあることを表示すればよい。また、システムの異常停止（Ｓ２３）においては、前記の如く、コントローラ４のドライバ４４よりスタータ電源リレー２２とスタータ駆動リレー２１の両方にＯＦＦ信号を発生するものである。この故障状態においては、スタータ駆動リレー２１がＯＮ状態でロックされた状態になってしまっているが、該異常停止（Ｓ２３）により、スタータ電源リレー２２がＯＦＦされるので、スタータ２を停止できるのである。なお、前記のシステム異常停止（Ｓ３３）にも、また、後記のシステム異常停止（Ｓ５４，Ｓ６３）にも、このＳ２３で用いた、両リレー２１・２２に対してＯＦＦ信号を送信するという方法を適用すればよい。例えば、前記のＳ１０〜Ｓ２０〜Ｓ３０〜Ｓ３１の状態（起動電圧と印加電圧を検出しているのに、回転数が検出できない状態）においては、まず考えられるのは回転センサ系の故障であるが、この時は、起動信号が入力されているので、前記のように、仮にスタータ駆動リレー２１が故障してＯＮ状態にロックしてしまっているとしても、これを判定できない。（スタータ電源リレー２２が故障でＯＮ状態にロックした状態でも同様である。）そこで、異常停止手段として、スタータ駆動リレー２１にもスタータ電源リレー２２にもＯＦＦ信号を発すれば、仮にいずれかのリレーが故障でＯＮ状態でロックした状態であっても、緊急にスタータ２を停止することはできるのである。同様のことが、後記のＳ１０〜Ｓ４０〜Ｓ５０〜Ｓ５１の状態（起動電圧と回転数を検出しているのに、印加電圧が検出できない状態）においても言えるので、Ｓ５４のシステムの異常停止にＳ２３の方法を適用すればよいのである。なお、スタータ駆動リレー２２がＯＮ状態でロックしている故障については、改めて、起動信号をＯＮして回転数が所定回転数になり、起動信号がＯＦＦした時に判定することができる（Ｓ２１）。
【００１８】
次に、Ｓ１０において印加電圧検出手段４１がスタータ２に対する印加電圧を検出しない場合、該コントローラ４はＳ４０において起動信号入力手段４３から起動信号が入力されているか否かの判断を行い、起動信号が入力されている場合は、Ｓ５０において、回転センサ３１がエンジン１の回転数を検出しているか否かの判断を行う。これにより、エンジン１の回転数が検出されていない場合には、第一に、スタータ駆動リレー２１又はスタータ電源リレー２２が故障によりＯＦＦ状態のままであって、スタータ２が駆動しない状態、第二に、スタータ２の印加電圧の検出手段４１または印加電圧検知用ハーネス３２の故障と、回転センサ３１からの検出系統の故障とが重なって、スタータ２は駆動し、実際にエンジン１も回転しているものの、印加電圧もエンジン回転も検知できない状態かのいずれかであると判断し（Ｓ６１）、コントローラ４はリモコン８への警告表示（Ｓ６２）を行うとともに、システムの異常停止（Ｓ６３）を行う。この場合に、前記の如く、両リレー２１・２２へのＯＦＦ信号を発する方法（Ｓ２３）を適用すれば、仮に前記の第二の場合で実際にはスタータ２が回転している場合に確実にこれを停止できるのである。なお、この時の警告表示（Ｓ６２）としては、両リレー２１・２２、回転センサ系、印加電圧検出系のいずれかにおいて故障が考えられるので、これら全てに関して異常が考えられる旨を表示する。Ｓ５０においてエンジン１の回転数が検出されている場合には、スタータ２の印加電圧検知用ハーネス３２に異常が発生していることが判明する（Ｓ５１）。そしてコントローラ４はリモコン８への警告表示（Ｓ５３）を行う（印加電圧系の故障を表示する。）とともに、システムの異常停止（Ｓ５４）を行う。また、Ｓ１０において印加電圧検出手段４１がスタータ２に対する印加電圧を検出しない場合で、Ｓ４０において起動信号が入力されていない場合には正常判定（Ｓ７）を行う。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成としたので、次のような効果を奏する。
即ち、スタータ電源回路の上流・下流側にそれぞれ、スタータ電源リレー、スタータ駆動リレーを設け、それぞれのリレーへのＯＮ／ＯＦＦ信号発信回路を設け、エンジン回転数が所定の回転数に達してもスタータ印加電圧がＯＮ状態を維持している場合には、電源リレー及び駆動リレーにＯＦＦ信号を発信する手段を設けたことにより、該リレーの何れか一方に異常が発生してＯＮ状態でロックされた場合でも、残る一方のリレーによりスタータの停止を行うことが出来るため、スタータの損傷を防止することが可能となる。また、何れかのリレーが正常である場合に、スタータの駆動が可能であるため、システムとしての信頼性が向上する。そして、スタータ電源回路は商用電源を降圧させる変圧回路であるが、電源リレーを二箇所に設ける場合、電源リレー及び駆動リレーとして、スタータ電源回路の上流側（＝電源側）と下流側（＝スタータ側）に分けて配置することにより、高圧側（＝電源側）と低圧側（＝スタータ側）に振り分けられるので回路上でのリスク分散が可能となる。
【００２０】
また、起動信号を入力する手段及びスタータ印加電圧とエンジンの回転数を検出する手段を設け、スタータ印加電圧がＯＮの状態の時に、起動信号が入力されているか否かを判断し、且つ、起動信号が入力されている場合にエンジン回転数が検出されているか否かを判断する手段を設けたので、コントローラは、スタータ印加電圧がＯＮの状態で、且つ、起動信号が入力されているが、エンジン回転数が検出されない状況、即ち、エンジンが起動状態に入っていることを示す二つの信号を確認し、残るもう一つの信号であるエンジンの回転数を検出できない場合に、回転数を検出する手段に異常が発生していることを特定できる。
そして、コントローラはリモコンに対して故障発生箇所を通知して、警告表示を行うことができるため、故障発生箇所の早期発見によるメンテナンス性が向上する。
【００２１】
また、起動信号を入力する手段及びスタータ印加電圧とエンジンの回転数を検出する手段を設け、スタータ印加電圧がＯＦＦ状態の時に、起動信号が入力されているか否かを判断し、起動信号が入力されている場合にエンジン回転数が検出されているか否かを判断する手段を設けたので、コントローラは、起動信号が検出される状態で、且つ、エンジン回転数が検出されるが、スタータの印加電圧が検出されない状況、即ち、エンジンが起動状態に入っていることを示す二つの信号を確認し、残るもう一つの信号であるスタータの印加電圧を検出できない場合に、印加電圧検出用ハーネスに異常が発生していることを特定できる。
そして、コントローラはリモコンに対して故障発生箇所を通知して、警告表示を行うことができるため、故障発生箇所の早期発見によるメンテナンス性が向上するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガスエンジンヒートポンプの冷媒サイクルを示す冷媒系統図である。
【図２】  エンジンヒートポンプのスタータを含む回路図である。
【図３】  ガスエンジンヒートポンプシステムの概略構成図である。
【図４】  障害発生箇所を検知するフロー図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    スタータ
４    コントローラ
２１  スタータ駆動リレー
２２  スタータ電源リレー
２３  スタータ用電源回路
３１  回転センサ
３２  印加電圧検出用ハーネス
４１  印加電圧検出手段
４２  パルス入力手段
４３  起動信号入力手段
４４  ドライバ
【図１】
0003989089.tif 000002
【図２】
0003989089.tif 000003
【図３】
0003989089.tif 000004
【図４】
0003989089.tif 000005