JP2002286309A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JP2002286309A
JP2002286309A JP2001089405A JP2001089405A JP2002286309A JP 2002286309 A JP2002286309 A JP 2002286309A JP 2001089405 A JP2001089405 A JP 2001089405A JP 2001089405 A JP2001089405 A JP 2001089405A JP 2002286309 A JP2002286309 A JP 2002286309A
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heat exchanger
refrigerant
outdoor
heat
hot water
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Sadayasu Nakano
定康 中野
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる温度の複数の熱源から効率よく熱回収
することが可能となり、冷凍装置の運転の安定性が向上
できる冷凍装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機16と、互いに並列に接続された
冷媒の蒸発温度の異なる室外熱交換器20及び温水側熱
交換器22と、冷媒の蒸発温度の低い室外熱交換器20
と室外熱交換器20及び温水側熱交換器22で蒸発した
各冷媒が合流する合流点35との間に設けた圧力調整弁
19とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の蒸発温度が
異なる複数の蒸発器を備えた冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の冷凍装置の例として、図2に示す
ように、圧縮機16がガスエンジン26により駆動され
るガスエンジンヒートポンプ式の空気調和装置100が
知られている。この空気調和装置100では、エンジン
冷却装置30がガスエンジン26をエンジン冷却水によ
り冷却している。
【0003】上記空気調和装置100は、室外機11
と、室内機12A,12Bとを有してなる。室外機11
には圧縮機16、四方弁18、室外膨張弁21、室外熱
交換器20及びアキュムレータ17が設けられており、
この室外熱交換器20に送風する室外ファン24が隣接
して配置される。室内機12A,12Bには室内熱交換
器27A,27B、室内膨張弁28A,28Bが設けら
れており、この室内熱交換器27A,27Bに送風する
室内ファン29A,29Bが隣接して配置される。エン
ジン冷却水は循環ポンプ34によってエンジン冷却装置
30内を循環し、エンジンの排熱で温められ、室外熱交
換器20に隣接配置されたラジエータ33に供給され、
このラジエータ33で冷却される。
【0004】上記空気調和装置100の暖房運転時に
は、室内熱交換器27A,27Bが凝縮器となり、室外
熱交換器20が蒸発器となる。冷媒は四方弁18におい
て実線矢印の如く流れ、圧縮機16で圧縮された冷媒
は、四方弁18を通過して室内機12A,12Bへ送ら
れる。室内機12A,12Bへ送られた冷媒は、室内熱
交換器27A,27Bで熱交換し、室内膨張弁28A,
28Bを通過して室外機11へ送られる。室外機11へ
送られた冷媒は、室外膨張弁21で減圧され、室外熱交
換器20で熱交換されて四方弁18を通過し、アキュム
レータ17を通過して圧縮機16へ戻される。
【0005】ラジエータ33から放熱される熱は、室外
熱交換器20の熱源としても利用される。この室外熱交
換器20では、外気温度に応じて室外ファン24の風量
が調整されることによって、ラジエータ33における外
気への放熱量と、室外熱交換器20におけるラジエータ
33からの熱回収量と、室外熱交換器20における外気
からの熱回収量とが調整される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、暖房運転時
において低外気温度のとき、室外ファン24を運転する
とラジエータ33から外気への放熱量が増加してしま
い、廃熱回収効率も低下してしまうため、室外ファン2
4を停止又は低回転で運転しなければならない。しか
し、室外ファン24を停止又は低回転で運転すると、室
外熱交換器20において外気からの熱回収量が低下して
しまう。したがって、総合的に暖房能力が低下してしま
うという問題がある。
【0007】本発明の目的は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、異なる温度の複数の熱源から効率よ
く熱回収することが可能となり、運転の安定性が向上で
きる冷凍装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
圧縮機と、互いに並列に接続された冷媒の蒸発温度の異
なる複数の蒸発器と、冷媒の蒸発温度の低い蒸発器と複
数の蒸発器で蒸発した各冷媒が合流する合流点との間に
設けた圧力調整機構とを備えたことを特徴とする。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
発明において、前記圧縮機がエンジンで駆動され、この
エンジンをエンジン冷却水により冷却し、このエンジン
冷却水を冷媒の蒸発温度の高い蒸発器の熱源とすること
を特徴とする。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1に記載の
発明において、冷媒の蒸発温度の高い蒸発器が工場廃熱
を熱源とすることを特徴とする。
【0011】これらの発明には次の作用がある。
【0012】複数の蒸発器が互いに並列に接続され、冷
媒の蒸発温度の低い蒸発器と合流点との間に圧力調整機
構を設けたことによって、冷媒の蒸発温度の高い蒸発器
の影響を受けることがないので、異なる温度の複数の熱
源から効率よく熱回収することが可能となり、冷凍装置
の運転の安定性が向上できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。
【0014】図1は、本発明に係る冷凍装置の一例とし
て空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。
【0015】この図1に示すように、冷凍装置としての
空気調和装置10は室外機11、複数台(例えば2台)
の室内機12A,12B及び制御装置13を有してな
り、室外機11の室外冷媒配管14と室内機12A,1
2Bの各室内冷媒配管15A,15Bとが連結されてい
る。
【0016】室外機11は室外に設置され、室外冷媒配
管14には圧縮機16が配設されるとともに、この圧縮
機16の吸込側にアキュムレータ17が、吐出側に四方
弁18がそれぞれ配設され、この四方弁18側には圧力
調整弁19、室外熱交換器20、室外膨張弁21が順次
配設され、これらに並列に温水側熱交換器22、温水側
膨張弁23が順次配設される。室外熱交換器20には、
この室外熱交換器20へ向かって送風する室外ファン2
4が隣接して配置される。また、圧縮機16は、フレキ
シブルカップリング25等を介してガスエンジン26に
連結され、このガスエンジン26により駆動される。
【0017】一方、室内機12A,12Bはそれぞれ室
内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管15A,15B
に室内熱交換器27A,27Bが配設されるとともに、
室内冷媒配管15A,15Bのそれぞれにおいて室内熱
交換器27A,27Bの近傍に室内膨張弁28A,28
Bが配設されて構成される。上記室内熱交換器27A,
27Bには、これらの室内熱交換器27A,27Bへ送
風する室内ファン29A,29Bが隣接して配置されて
いる。
【0018】また、上記制御装置13は、室外機11及
び室内機12A,12Bの運転を制御する。具体的に
は、室外機11におけるガスエンジン26(即ち圧縮機
16)、四方弁18、室外ファン24、室外膨張弁2
1、圧力調整弁19及び温水側膨張弁23、並びに室内
機12A,12Bにおける室内膨張弁28A,28B及
び室内ファン29A,29Bをそれぞれ制御する。更に
制御装置13は、後述するエンジン冷却装置30の循環
ポンプ34及び温水三方弁32を制御する。
【0019】制御装置13により四方弁18が切り替え
られることにより、空気調和装置10が冷房運転又は暖
房運転に設定される。つまり、制御装置13が四方弁1
8を暖房側に切り替えたときには、冷媒が実線矢印の如
く流れ、室内熱交換器27A,27Bが凝縮器に、室外
熱交換器20が蒸発器になって暖房運転状態となり、各
室内熱交換器27A,27Bが室内を暖房する。また、
制御装置13が四方弁18を冷房側に切り替えたときに
は、冷媒が破線矢印の如く流れ、室外熱交換器20が凝
縮器に、室内熱交換器27A,27Bが蒸発器になって
冷房運転状態となり、各室内熱交換器27A,27Bが
室内を冷房する。
【0020】ガスエンジン26は、エンジン冷却装置3
0内を循環するエンジン冷却水により冷却される。この
エンジン冷却装置30は、一端がガスエンジン26に付
設された図示しない排ガス熱交換器にガスエンジン26
を介して接続されるとともに、他端がその排ガス熱交換
器に直接接続された略閉ループ形状の冷却水配管31に
温水三方弁32、温水側熱交換器22、ラジエータ3
3、循環ポンプ34が配設されて構成される。ラジエー
タ33は室外ファン24に隣接して配置される。
【0021】上記温水三方弁32は、入口32Aが冷却
水配管31におけるガスエンジン26に付設の排ガス熱
交換器側に、出口32Bが冷却水配管31における温水
側熱交換器22側に、出口32Cが冷却水配管31にお
けるラジエータ33側にそれぞれ接続される。
【0022】上記循環ポンプ34は、稼働時にエンジン
冷却水を昇圧して、このエンジン冷却水を冷却水配管3
1内で循環させる。
【0023】エンジン冷却水は、循環ポンプ34の吐出
側から約50℃でガスエンジンの排ガス熱交換器へ流入
し、ガスエンジン26の排熱(排気ガスの熱)を回収し
た後にガスエンジン26内を流れてこのガスエンジン2
6を冷却し、約70℃に加熱され、温水三方弁32へ流
れる。この温水三方弁32は、流量を比例的に切替可能
な比例制御弁であり、制御装置13により制御される。
【0024】暖房運転時には、温水三方弁32において
エンジン冷却水を温水側熱交換器22側へ流す制御がさ
れ、温水側熱交換器22においてエンジン冷却水からガ
スエンジン26の排熱が回収される。具体的には、制御
装置13により温水三方弁32の出口32C側の弁を全
閉にする制御と温水三方弁32の出口32B側の弁を全
開にする制御とによって、ラジエータ33側へのエンジ
ン冷却水の流入が遮断され、全て温水側熱交換器22側
へ流される。
【0025】この温水側熱交換器22では、エンジン冷
却水は冷媒と熱交換され、約50℃に冷却される。ま
た、温水側熱交換器22では、エンジン冷却水から外気
への放熱が抑えられるため、外気の影響はほとんどな
い。
【0026】この温水側熱交換器22にて冷却されたエ
ンジン冷却水は、循環ポンプ34の吸込側を経てガスエ
ンジン26の排ガス熱交換器へ戻され、ガスエンジン2
6を冷却する。
【0027】また、温水側熱交換器22でガスエンジン
26の排熱の回収量を少なくする場合は、温水側熱交換
器22側への流量を減少させ、ラジエータ33側へ流入
させるせる。具体的には、制御装置13により温水三方
弁32の出口32B側の弁開度と出口32C側の弁開度
とを制御することにより、温水側熱交換器22へ流入す
るエンジン冷却水の流量とラジエータ33へ流入するエ
ンジン冷却水の流量とが制御される。
【0028】上記ラジエータ33は、エンジン冷却水の
熱を大気へ放熱して、このエンジン冷却水を約50℃に
冷却するものである。このラジエータ33にて冷却され
たエンジン冷却水は、循環ポンプ34の吸込側を経てガ
スエンジン26の排ガス熱交換器へ戻され、ガスエンジ
ン33を冷却する。
【0029】暖房運転時において、圧縮機16で圧縮さ
れた冷媒は、四方弁18を通過し、室内機12A,12
Bへ送られる。室内機12A,12Bへ送られた冷媒
は、室内熱交換器27A,27Bで熱交換し、室内膨張
弁28A,28Bを通過して室外機11へ送られる。室
外機11へ送られた冷媒は、一方は温水側膨張弁23で
減圧されて温水側熱交換器22で蒸発する。他方は、室
外膨張弁21で減圧されて室外熱交換器20で蒸発し圧
力調整弁19を通過して、温水側熱交換器22で蒸発し
た冷媒と合流点35で合流し、四方弁18及びアキュム
レータ17を通過して圧縮機16の吸込側へ戻される。
温水側熱交換器22及び室外熱交換器20における冷媒
の蒸発温度(蒸発圧力)は空調負荷に応じて制御され
る。具体的には、温水側膨張弁23及び室外膨張弁21
のそれぞれの弁開度が制御装置13により制御され、室
外熱交換器20及び温水側熱交換器22における冷媒の
蒸発温度(蒸発圧力)は等しく設定され、冷媒の蒸発圧
力はそれぞれ例えば0.55MPaに設定され、このと
きの冷媒の蒸発温度はそれぞれ約8℃となり、合流点3
5で合流される。
【0030】温水側熱交換器22における蒸発温度が例
えば約8℃に設定された状態で低外気温度(例えば0
℃)になるとき、室外熱交換器20で冷媒は蒸発できな
くなる。このような場合、室外熱交換器20における冷
媒の蒸発温度(蒸発圧力)を外気と熱交換可能な蒸発温
度(蒸発圧力)まで低下させる制御が行われる。具体的
には、室外熱交換器20側の室外膨張弁21と圧力調整
弁19との弁開度が制御装置13により制御され、室外
熱交換器20における蒸発圧力は例えば0.3MPaに
設定され、このときの蒸発温度は約−6℃となり、外気
温度よりも低くなる。温水側熱交換器22の蒸発圧力は
0.55MPaに設定されており、蒸発温度は約8℃で
ある。圧力調整弁19の弁開度が制御装置13により制
御されることにより、圧力調整弁19では圧力差が生
じ、低温側を熱源とする室外熱交換器20での冷媒の蒸
発圧力は、高温側を熱源とする温水側熱交換器22での
冷媒の蒸発圧力の影響を受けることなく設定された圧力
に保たれる。合流点35における冷媒の圧力は、高温側
を熱源とする温水側熱交換器22での冷媒の蒸発圧力と
なる。
【0031】上述のように構成されたことから、上記実
施の形態によれば次の効果〜を奏する。
【0032】ラジエータ33へのエンジン冷却水の流
入を遮断して、ラジエータ33における放熱を抑制する
ことができるので、室外ファン24の送風量を増加させ
ることができ、室外熱交換器20で外気から熱の回収量
を増加させることができ、異なる温度の熱源から効率よ
く熱回収することが可能となり、冷凍装置である空気調
和装置10の運転の安定性が向上できる。
【0033】低温側を熱源とする室外熱交換器20と
合流点35との間に圧力調整弁19を設けたことによ
り、低温側を熱源とする室外熱交換器20での冷媒の蒸
発圧力は、高温側を熱源とする温水側熱交換器22での
冷媒の蒸発圧力の影響を受けることがないので、室外熱
交換器20と温水側熱交換器22とのそれぞれに適した
蒸発温度(蒸発圧力)に設定することが可能となり、異
なる温度の熱源から効率よく熱回収することが可能とな
り、冷凍装置の運転の安定性が向上できる。
【0034】以上、本発明を上記実施の形態に基づいて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0035】例えば、温水側熱交換器22でガスエンジ
ン26の排熱を利用した場合を述べたが、温水側熱交換
器22でボイラの廃熱や工場から排出される廃熱を利用
するものであってもよい。また、空気調和装置10につ
いて説明したが、本発明は、広く冷凍装置に適用される
ことは云うまでもない。
【0036】
【発明の効果】これらの発明では、異なる温度の熱源か
ら効率よく熱回収することが可能となり、冷凍装置の運
転の安定性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷凍装置の一例である空気調和装
置の一実施の形態を示す回路図である。
【図2】従来の冷凍装置の一例である空気調和装置を示
す回路図である。
【符号の説明】
10 空気調和装置 16 圧縮機 19 圧力調整弁(圧力調整機構) 20 室外熱交換器(蒸発器) 21 温水側熱交換器(蒸発器) 26 ガスエンジン 30 エンジン冷却装置 35 合流点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と、 互いに並列に接続された冷媒の蒸発温度の異なる複数の
    蒸発器と、 冷媒の蒸発温度の低い蒸発器と複数の蒸発器で蒸発した
    各冷媒が合流する合流点との間に設けた圧力調整機構と
    を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】 前記圧縮機がエンジンで駆動され、この
    エンジンをエンジン冷却水により冷却し、このエンジン
    冷却水を冷媒の蒸発温度の高い蒸発器の熱源とすること
    を特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
  3. 【請求項3】 冷媒の蒸発温度の高い蒸発器が工場廃熱
    を熱源とすることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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