JP2007127328A - エンジン駆動式ヒートポンプの廃熱回収器連絡経路 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、室外熱交換器と廃熱回収器を並列に配置しながらも、配管洗浄運転時には廃熱回収器を蒸発器として使用できる回路を提供することである。
【解決手段】エンジン駆動による圧縮機１０と、前記エンジンの廃熱により冷媒を蒸発させる廃熱回収器１５を有し、前記廃熱回収器１５と室外熱交換器１２とを並列に配置するエンジン駆動式ヒートポンプ１において、前記圧縮機１０の吸入側へ到る経路より前記廃熱回収器の上流側へ到る廃熱回収器連絡用電磁弁３３を有する廃熱回収器連絡経路６４を分岐した。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン駆動式ヒートポンプにおける廃熱回収器への連絡経路構成技術に関係する。

従来、エンジンにより駆動される圧縮機を設けるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、エンジンの廃熱により冷媒を蒸発させる廃熱回収器が使用されている。この廃熱回収器は、例えば、暖房運転時に外気よりの吸熱に加えエンジン排熱を回収利用することができ、より高い暖房能力を得られる。

エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、室外熱交換器と圧縮機側の間にエンジン廃熱回収器を直列に配置した冷媒回路は公知となっている。しかし、この冷媒回路では、回路を循環する全冷媒が廃熱回収器を通過し、圧力損失が大きくなり、全体の冷媒循環量が低下する。冷媒循環量の低下は、冷房能力の低下又は暖房能力の低下につながる。特に、冷房運転では、廃熱回収器は熱交換器として作用しないので、冷媒回路に余剰な圧力損失のみが存在することになる。
そこで、エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、室外熱交換器と廃熱回収器を並列に配置した冷媒回路が公知となっている。このような冷媒回路では、冷房運転時は室外熱交換器のみを蒸発器として使用できるので、圧力損失は小さくてすむ。さらに、暖房運転時は、廃熱回収器及び室外熱交換器を蒸発器として使用できるので、高い暖房効果も得られる。

近年、エンジン駆動式ヒートポンプにて、配管洗浄運転が実施されるようになってきている。その背景として、ビル又はマンションにおいて、室外機と室内機を接続する連絡配管が壁面内に埋設されていることが要因となっている。つまり、既設の空気調和装置を撤去して新たな空気調和装置を設置する場合に、既設連絡配管をそのまま使用する場合があるため、既設連絡配管内における残留冷凍機油等のコンタミ物質の存在が問題となる。特に、ＨＦＣ系冷媒を使用する場合には、この既設配管内の残留コンタミ物質を除去しておく必要がある。そのため、従来、既設の空気調和装置を撤去し、新たな空気調和装置を設置後、既設連絡配管内を洗浄して残留冷凍機油をはじめとするコンタミ物質を除去し清浄度を確保する配管洗浄運転が実施される。

この配管洗浄運転は、特許文献１に開示されるように、冷房運転又は暖房運転とは異なり、冷房運転形式において室内熱交換器膨張弁を全開として、既設液側連絡配管、ガス側連絡配管及び室内熱交換器に液冷媒を通過させる。非圧縮性であり比体積の小さい液冷媒を配管内部洗浄に用い、洗浄効果を得ているのである。このような運転形式では、室外熱交換器を凝縮器とし、廃熱回収器を蒸発器とする回路構成とする必要がある。
特開２００５−７６９３８号公報

しかし、従来のエンジン駆動式ヒートポンプにおける室外熱交換器と廃熱回収器を並列に配置される冷媒回路では、前述の配管洗浄運転では廃熱回収器を蒸発器として使用することができない。
そこで、解決しようとする課題は、エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、冷房運転や廃熱回収器での熱回収が不要な暖房運転の場合には、廃熱回収器による圧損を回避するため、室外熱交換器と廃熱回収器を並列に配置しながらも、冷房運転形式での冷媒循環を行なう配管洗浄運転時には廃熱回収器を蒸発器として使用できる回路を提供することである。

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、エンジン駆動による圧縮機と、前記エンジンの廃熱により冷媒を蒸発させる廃熱回収器を有し、前記廃熱回収器と室外熱交換器とを並列に配置するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記圧縮機の吸入側へ到る経路より前記廃熱回収器の上流側へ到る開閉弁を有する連絡経路を分岐したものである。

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、エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、廃熱回収器と室外熱交換器とを並列に配置したので、冷房運転や廃熱回収器での熱回収が不要な暖房運転の場合には、廃熱回収器による圧損を回避できる。そして、室外熱交換器から圧縮機の吸入側へ到る経路より、廃熱回収器上流側へ到る開閉弁を有する連絡経路を分岐したので、冷房運転形式での冷媒循環を行なう配管洗浄運転時に、廃熱回収器を蒸発器として使用できる。

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エンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す冷媒回路図、図２は実施例である配管洗浄運転の冷媒挙動を示す冷媒回路図である。

図１を用いて、本発明の実施例であるエンジン駆動式ヒートポンプ１の冷媒回路構成について説明する。本実施例では、説明を簡略にするため、１台の室外機２に対し１台の室内機３が接続されるエンジン駆動式ヒートポンプ１を例示しているが、実際には、１台の室外機２に対し複数台の室内機３・・３が接続されることが多い。
エンジン駆動式ヒートポンプ１は、駆動源としてのエンジン（図示略）から動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機１０と、該圧縮機１０の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁２０と、冷房時に圧縮機１０から四方弁２０を介して吐出冷媒が供給される室外熱交換器１２と、該室外熱交換器１２を室外空気と熱交換させる室外ファン５と、暖房時に圧縮機１０から四方弁２０を介して吐出冷媒が供給される室内熱交換器１３と、該室内熱交換器１３を室内空気と熱交換させる室内ファン６と、室外熱交換器１２及び室内熱交換器１３間に配設される室外熱交換器膨張弁２１とを有しており、これらで構成される冷媒サイクルを用いるものである。

前記圧縮機１０は、その吸入側からガス冷媒を吸引・圧縮し、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０の吐出側には、吐出経路６０を介して前記四方弁２０が接続されており、この吐出経路６０にはガス冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して圧縮機１０の吸入側に戻すためのオイルセパレータ１１が設けられている。すなわち、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒は、オイルセパレータ１１を介して前記四方弁２０へと流入し、この四方弁２０にて所定の方向に導かれる。また、圧縮機１０に吸引されるガス冷媒も四方弁２０にて導かれるため、圧縮機１０の冷媒吸入側と四方弁２０とは吸入経路６１により接続されている。

前記四方弁２０は、前記室外熱交換器１２の一端側に接続されており、この室外熱交換器１２の他端側には、レシーバ１４が接続されている。一方、室内熱交換器１３は、一端が、液側連絡配管５０を介して、レシーバ１４に接続されており、他端は、ガス側連絡配管５１を介して、四方弁２０に接続されている。これら液側連絡配管５０及びガス側連絡配管５１は、建物内部に据付されている場合が多く、最近では、空調機更新時にはそのまま利用される場合がある。また、これら連絡配管５０・５１の室外機２側には、それぞれ液閉鎖弁４０及びガス閉鎖弁４１が設けられている。

廃熱回収器１５は、前記室外熱交換器膨張弁２１とレシーバ１４の間から分岐し、吸入経路６１に接続される経路６３に設けられている。該経路６３には、吸入経路６１に向かって廃熱回収器膨張弁２２、過冷却熱交換器１７、廃熱回収器１５の順にて、これらが直列に接続されている。前記経路６３を通過する冷媒は、蒸発潜熱により、レシーバ１４内の液冷媒を、過冷却熱交換器１７にて過冷却し、廃熱回収器１５でエンジン冷却水を介してエンジン廃熱を回収して蒸発する。

経路６７は、前記レシーバ１４の上面から、前記吐出経路６０に向かう経路である。該経路６７は、レシーバ１４の高圧が異常上昇したとき、ガス冷媒を吐出経路へ逃がすことができる。また、経路６７は、逆止弁７５・７６を介して、高温・高圧の吐出ガス冷媒が、レシーバ１４に逆流することを防止している。

経路７０は、オイルタンク１６を介して、吸入経路６１に並列に接続されている。オイルタンク１６は、ガス冷媒中のコンタミ物質を除去する装置であり、その内部構造は除去形式により様々である。除去方式としては、遠心分離式、バッフル式又は金網式が主流であり、本実施例では、除去形式は特に限定しないとする。
経路７０は、前記吸入経路６１と経路６３との接続部に対し、並列に設けられている。該経路７０は、廃熱回収器１５の出口より閉鎖弁４３を介してオイルタンク１６の上部に接続され、オイルタンク１６上部からはオイルタンク電磁弁３４及び閉鎖弁４５を介して吸入経路６１に接続される。また、オイルタンク１６下部からは、経路７１が、油戻し電磁弁３５を介して前記経路７０に接続されている。ガス冷媒は、オイルタンク１６の上方より内部に流入し、コンタミ物質が除去された後、再度上方より流出する。下方に落下した冷凍機油は、経路７１によって経路７０に戻されるのである。

廃熱回収器連絡経路６４は、廃熱回収器連絡用電磁弁３３が途上に設けられ、四方弁２０から吸入経路６１に到る経路より分岐して、経路６３に設けられる廃熱回収器１５の上流側に接続している。

最近では、ビル又はマンションでのエンジン駆動式ヒートポンプ１等の空気調和装置における更新工事の際、既設連絡配管５０・５１がそのまま使用される場合がある。そのような場合は、エンジン駆動式ヒートポンプ１据付時に、配管洗浄運転を行なう。

図２において、太い実線は配管洗浄運転の冷媒挙動を示している。この配管洗浄運転では、室外熱交換器１２を凝縮器とし、室内熱交換器膨張弁２３は全開で室内ファン６をОＦＦとして室内熱交換器１３の熱交換機能を停止させ、連絡配管５０・５１に液冷媒を通過させる。それにより、非圧縮性であり比体積の小さい液冷媒にて連絡配管５０・５１内部のコンタミ物質を洗浄できる。
ここで、室内熱交換器１３及び連絡配管５０・５１を通過した冷媒は、廃熱回収器連絡経路６４によって廃熱回収器１５の上流に導かれ、エンジンの廃熱により蒸発し、ガス冷媒となる。さらに、オイルタンク１６で連絡配管５０・５１より洗い流されてきたコンタミ物質が回収され、配管洗浄運転が実現されるのである。

本実施例では、既設配管を流用する空気調和装置の更新時に必要とされる配管洗浄運転を行なう場合に、廃熱回収器と室外熱交換器とを並列に配置するエンジン駆動式ヒートポンプであっても、冷房運転形式での冷媒循環を行なっても廃熱回収器を蒸発器として利用することを可能としている。
つまり、冷房運転や廃熱回収器での熱回収が不要な暖房運転での廃熱回収器回避による圧損低減を実現しつつも、冷房運転形式で冷媒循環させる配管洗浄運転では廃熱回収器を蒸発器として用いることができる。

本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す冷媒回路図。 実施例である配管洗浄運転の冷媒挙動を示す冷媒回路図。

符号の説明

１ エンジン駆動式ヒートポンプ
１０ 圧縮機
１２ 室外機
１５ 廃熱回収器
３３ 廃熱回収器連絡用電磁弁
６４ 廃熱回収器連絡経路

Claims (1)

1. エンジン駆動による圧縮機と、
   前記エンジンの廃熱により冷媒を蒸発させる廃熱回収器を有し、
   前記廃熱回収器と室外熱交換器とを並列に配置する
   エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記圧縮機の吸入側へ到る経路より前記廃熱回収器の上流側へ到る開閉弁を有する連絡経路を分岐したことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
   

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