JP2007078269A - 冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】配管構成が複雑であり、多数のアクチュエータを備えた冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプにおける、室外ユニットの組立作業性を向上する。
【解決手段】エンジン１により駆動される圧縮機２と、複数の室外熱交換器５・６を備えた室外ユニット３１とを有した冷暖同時運転型エンジン駆動式ヒートポンプ１００において、前記室外ユニット３１は配管及びアクチュエータよりなる複数の配管ユニットにより構成したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの配管ユニット構成技術に関する。

従来、ビル空調において負荷の異なる複数の部屋に対し各室毎に室内ユニットを設置し、これを１台の室外ユニットに接続するヒートポンプにより、各室毎の負荷に応じて空調する個別分散空調いわゆる冷暖同時運転の技術は公知となっている。また、該ヒートポンプの圧縮機をエンジンにより駆動させ、エンジン廃熱と冷媒を廃熱回収器にて熱交換させる技術も公知である。
このような冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの室外ユニットは、配管構成が複雑であり、多数のアクチュエータを備えているため、組立工数が通常のヒートポンプより増加、すなわち組立作業性が低かった。また、近年では室外ユニットが小型化・薄型化されているため、例えば、奥まった位置でのロウ付け作業は、非常に困難であった。

ヒートポンプの組立作業性向上の観点からは、例えば特許文献１では、複数個の電磁弁のみからなる独立したユニットを室外ユニットとは別個独立に設け、該ユニットと室外ユニット又は室内ユニットを接続させるヒートポンプを開示されている。このヒートポンプでは、ロウ付け箇所が大幅に減少し、且つ配管構造も簡素化されるため、組立作業性が向上されている（特許文献１参照）。
しかし、冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの室外ユニットでは、その配管構成の複雑さより、例えば、電磁弁のみを独立のユニットとしても、配管構成の簡素化には限界がある。また、室外ユニットの小型化・薄型化の要望が多い中、新たに独立したユニットを増加することは、設置スペースの確保が必要となるという新たな問題も生じる。
特開平５−５２４３７号公報

そこで、解決しようとする課題は、配管構成が複雑であり、多数のアクチュエータを備えた冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、これらのアクチュエータを室外ユニットに設けたままで、室外ユニットの組立作業性を向上することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンにより駆動される圧縮機と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管経路と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管経路と、複数の室外熱交換器を備えた室外ユニットとを有した冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記室外ユニットは配管及びアクチュエータよりなる少なくとも複数の配管ユニットにより構成したものである。

請求項２においては、請求項１において、前記配管ユニットの一つは、前記吐出管経路、前記吸入管経路を成す配管とパイロット式電磁弁を一体化したものである。

請求項３においては、請求項１において、前記配管ユニットの一つは、直動式電磁弁を構成要素とし、別の配管ユニットの一つは、電子膨張弁を構成要素として、前記室外ユニット内の直動式電磁弁及び電子膨張弁をレシーバに設けた支持部材で上下に分けて支持し、直動式電磁弁を電子膨張弁より上方に配置したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、室外ユニットの組立作業性を向上することができる。

請求項２においては、請求項１の効果に加え、配管ユニットの製造時にパイロット式電磁弁の作動圧供給のための均圧管も予め組み付けできるので、配管ユニット同士の接続を行う室外ユニット組立工程での作業性をさらに向上できる。

請求項３においては、請求項１の効果に加え、弁類の支持により、配管の振動を抑制できる。さらに、上下に分けて電磁弁を膨張弁よりも上方に配置したので、運転中の膨張弁の結露が電磁弁に滴下することを防止できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図、図２は同じく配管ユニット毎に識別した室外ユニット内の冷媒回路図、図３は第１配管ユニットである四方弁ラインの斜視図である。図４は第２配管ユニットである直動式電磁弁ラインの斜視図である。
図５は第３配管ユニットである膨張弁ラインの斜視図、図６は第４配管ユニットである液側閉鎖弁ラインの斜視図、図７は第５配管ユニットである廃熱回収器ラインの斜視図である。図８は第２配管ユニットの直動式電磁弁、第３配管ユニットの電子膨張弁をレシーバに取り付けた支持部材で指示したことを示す斜視図である。

図１に示すように、本発明に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ１００は１台の室外ユニットにて冷房運転及び暖房運転する室内ユニットを複数台接続し、１台の室外ユニットに室内ユニットを複数接続し、冷房運転を行う室内ユニットと暖房運転を行う室内ユニットを同時に並存可能とした空気調和装置である。

エンジン駆動式ヒートポンプ１００の室外ユニット３１は、エンジン１と、エンジン１で駆動される圧縮機２と、室外熱交換器５・６と、四方弁３・４と、室外熱交換器５・６と、室外熱交器用膨張弁１１・１２と、レシーバ１３と、廃熱回収器１５を有する。
そして、四方弁３・４は、圧縮機２の吐出側で並列的に接続されると共に、対応する室外熱交換器５・６のガス側接続口への経路にそれぞれ接続され、さらに、四方弁３・４の残り２つの接続口は、いずれも圧縮機吸入側に接続される。このとき、室外熱交換器５・６のガス側接続口が、それぞれ四方弁３・４を介して圧縮機２の吐出側または吸入側のいずれか一方と連通するように接続される。
また、室外熱交換器５・６の液側接続口は、それぞれ室外側熱交換器用膨張弁１１・１２を介して、レシーバ１３に並列的に接続される。
さらにまた、廃熱回収器１５は、レシーバ１３から分岐して圧縮機２の吸入側に接続する経路に配置される。廃熱回収器１５とレシーバ１３の間には廃熱回収器用膨張弁１４が設けられる。
そしてまた、圧縮機２の吐出側と四方弁３・４との接続部から分岐して室内ユニット３２・３３と接続される高圧ガス配管４２も設けられる。この高圧ガス配管４２には、開閉弁として第１パイロット式電磁弁６１が設けられる。第１パイロット式電磁弁６１は、室内ユニット３２・３３のいずれか一台でも暖房運転する際に開き、暖房運転を行う室内ユニットへ圧縮機２の吐出冷媒を流す。

一方、室内ユニット３２・３３には、それぞれ室内熱交換器７・８及び室内熱交換器用膨張弁９・１０が設けられ、室内熱交換器７・８の液側接続口は、室内熱交換器用膨張弁９・１０を介してレシーバ１３からの液管４３にそれぞれ接続する。
また、室内熱交換器７・８のガス側接続口は、切換弁３４・３５を介して高圧ガス管４２または圧縮機２の吸入側経路に接続する低圧ガス管４１のいずれか一方と、それぞれ連通する。

なお、室外ユニット３１には、低圧ガス配管４１、高圧ガス配管４２、液配管４３のそれぞれに対応して、低圧ガス閉鎖弁７１、高圧ガス閉鎖弁７２、液閉鎖弁７３が設けられている。

さらに、室外ユニット３１には、室外熱交換器５・６の寝込み冷媒を回収するために、吐出管経路５１と吸入管経路５２を接続し、吐出管経路５１から吸入管経路５２に向かって順に電磁弁、キャピラリチューブ、及びエジェクタ１６を備えたエジェクタ吸引回路５６と、室外熱交換器５・６の液側接続口とエジェクタ１６を接続して電磁弁を備えた液戻し回路５５が設けられている。これらエジェクタ吸引回路５６と液戻し回路５５の電磁弁は、レシーバ１３に設けられた不図の液冷媒量等の検知手段により、運転回路中の冷媒循環量の不足を検知したときに開く。そして、エジェクタ吸引回路５６を通過してエジェクタ１６へバイパスする冷媒の動圧により、液戻し回路５５を介して室外熱交換器５・６の寝込み冷媒を吸い出す。

図２に示すように、本発明の実施例では、冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ１００の室外ユニット３１を、配管及びアクチュエータからなる複数の配管ユニットからなる構成としている。図２では、室外ユニット３１内の冷媒回路図（エンジン１は省略）を用いてそれぞれの配管ユニットを識別している。
なお、本明細書における配管ユニットとは、配管とその配管に取り付けられるアクチュエータを室外ユニット３１の組立に先立って予め一体化したものをいう。

図３に示すように、第１配管ユニット９１は、四方弁ラインとして構成されている。この第１配管ユニット９１は、図２中では太線で表されたものである。
第１配管ユニット９１は、四方弁３・４、第１パイロット式電磁弁６１、第２パイロット式電磁弁６２、低圧ガス閉鎖弁７１、及び高圧ガス閉鎖弁７２の周囲を構成する吐出管経路５１及び吸入管経路５２を一体化したものである。
なお、第２パイロット式電磁弁６２は、圧縮機２の吸入側の冷媒過熱度が所定値以下の場合に閉じて、圧縮機２の液冷媒吸入を防止する。

ここで、一般に電磁弁には、直動式とパイロット式がある。前者は、鉄心で構成される弁体を電磁力で直接的に作動する。後者は、パイロット弁を電磁力で作動し、流体経路の弁体は、パイロット弁を介して導通される流体経路の圧力で作動する。主に小さい配管口径では、直動式電磁弁が、大きい配管口径では、パイロット式電磁弁がそれぞれ用いられる。
本発明に係る実施例では、ガス冷媒が通過する比較的配管口径の大きい吐出管経路５１及び吸入管経路５２には、パイロット式電磁弁を用いている。
一方、液又は飽和状態の冷媒が通過する廃熱回収回路５３及び液戻し回路５５、さらに通過冷媒量を抑制しているエジェクタ吸引回路５６には、直動式電磁弁を用いている。

前述の通り、パイロット式電磁弁は、流体経路の圧力を導くことが必要であり、本実施例では、吐出管経路５１及び吸入管経路５２より均圧管にて作動圧を供給している。第１パイロット式電磁弁６１は、吐出管経路５１へは均圧管６３にて、吸入管経路５２へは均圧管６４にて供給し、第２パイロット式電磁弁６２は、吐出管経路５１へは均圧管６５にて、吸入管経路５２へは均圧管６６にて供給している（図３参照）。
ここで、第１パイロット電磁弁６１及び第２パイロット電磁弁６２をいずれも第１配管ユニット９１の構成要素とする。つまり、第１配管ユニットの製作時に均圧管の吐出管経路５１及び吸入管経路５２へのロウ付けを実施することにより、配管ユニット同士の組立の際には、均圧管のロウ付け作業を省くことができる。
また、パイロット式電磁弁の一種である、四方弁３・４も第１配管ユニット９１も構成要素としている。
前記均圧管は小口径配管であることから、ロウ付け作業がやりにくい。このよう均圧管の接続作業が必要なパイロット式電磁弁を配管ユニットとして予め製作することで、配管ユニット同士の接続工程での均圧管のロウ付けを省略して、室外ユニットの組立作業性を向上することができる。
そしてまた、本実施例では、全てのパイロット式電磁弁を一つの配管ユニットとしているので、配管ユニット数を少なくでき、配管ユニット同士の接続工程も短縮できる。
なお、配管ユニット同士の接続工程での均圧管のロウ付けを省略するには、全てのパイロット式電磁弁を一つの配管ユニットとする必要はなく、パイロット式電磁弁、その均圧管及びその弁が取り付けられる配管を一つのユニットとして構成すれば良い。

図４に示すように、第２配管ユニット９２は、直動式電磁弁が設けられるエジェクタ吸引回路５６、液戻し回路５５を一体化している。この第２配管ユニット９２は、図２中では一点破線で表されている。
このため、配管ユニット同士の接続工程での直動式電磁弁の取付け作業を省略できる。

図５に示すように、第３配管ユニット９３は、電子膨張弁である、室外熱交換器用膨張弁１１・１２及び廃熱回収器用膨張弁を構成要素としている。この第３配管ユニット９３は、図２中では破線で表されている。
このため、配管ユニット同士の接続工程での電子膨張弁の取付け作業を省略できる。

図６に示すように、第４配管ユニット９４は、液閉鎖弁ラインとして構成されている。この第４配管ユニット９４は、図２中では太破線で表されている。
第４配管ユニット９４は、液閉鎖弁７３及び、その周囲を構成する配管より構成され、支持部材８４に固定されている。

図７に示すように、第５配管ユニット９５は、廃熱回収ラインとて構成されている。この第５配管ユニット９５は、図２中では特に区別して明記しておらず、廃熱回収器１５及びその周辺の配管が相等する。

図８に示すように、レシーバ１３には、第２配管ユニット９２の直動式電磁弁、第３配管ユニット９３の電子膨張弁及び第４配管ユニット９４が、それぞれの支持部材８２・８３・８４を介して取り付けられている。このように、レシーバ１３に取り付けた支持部材８２・８３に電磁弁及び膨張弁を支持して配管の振動を抑制している。
さらに、通常運転中に、膨張弁は高圧冷媒液を急に膨張させるので、周囲温度より低い温度状態となり結露する場合がある。本実施例のように、第２配管ユニット９２の直動式電磁弁を第３配管ユニット９３の電子膨張弁の上方に配置していれば、膨張弁の結露が電磁弁などの電機機能部品に滴下することがない。

本発明の実施例に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。 同じく配管ユニット毎に識別した室外ユニット内の冷媒回路図。 第１配管ユニットである四方弁ラインの斜視図。 第２配管ユニットである直動式電磁弁ラインの斜視図。 第３配管ユニットである膨張弁ラインの斜視図。 第４配管ユニットである液側閉鎖弁ラインの斜視図。 第５配管ユニットである廃熱回収器ラインの斜視図。 第２配管ユニットの直動式電磁弁、第３配管ユニットの電子膨張弁をレシーバに取り付けた支持部材で指示したことを示す斜視図。

符号の説明

１ エンジン
２ 圧縮機
５ 室外熱交換器
６ 室外熱交換器
３１ 室外ユニット
９１ 第１配管ユニット
９２ 第２配管ユニット
９３ 第３配管ユニット
９４ 第４配管ユニット
９５ 第５配管ユニット
１００ 冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ

Claims (3)

1. エンジンにより駆動される圧縮機と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管経路と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管経路と、複数の室外熱交換器を備えた室外ユニットとを有した冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記室外ユニットは配管及びアクチュエータよりなる少なくとも複数の配管ユニットにより構成したことを特徴とする冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ。
2. 請求項１において、前記配管ユニットの一つは、前記吐出管経路、前記吸入管経路を成す配管とパイロット式電磁弁を一体化したことを特徴とする冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ。
3. 請求項１において、前記配管ユニットの一つは、直動式電磁弁を構成要素とし、別の配管ユニットの一つは、電子膨張弁を構成要素として、前記室外ユニット内の直動式電磁弁及び電子膨張弁をレシーバに設けた支持部材で上下に分けて支持し、直動式電磁弁を電子膨張弁より上方に配置したことを特徴とする請求項２記載の冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ。
   

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