JP2009047389A - 冷凍サイクル装置本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 - Google Patents
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Abstract
【課題】 エンジン駆動式空調装置において潤滑オイルをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に戻す。
【解決手段】 エンジン駆動式空調装置において、オイル回収運転時には、制御装置50は、電磁弁29を開放するので、レシーバ15内の圧力とアキュムレータ19内の圧力との間の圧力差により、レシーバ15内の液相冷媒が逆止弁23を通して液相冷媒タンク21に流れ落ち、さらに液相冷媒タンク21内から液相冷媒が冷媒加熱器22の容器部22b内に流れる。このため、液相冷媒により冷媒加熱器22内に滞留した潤滑オイルをアキュムレータ19内に押し流すことにより、冷媒加熱器22に滞留した潤滑オイルをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に戻すことができる。
【選択図】図1
【解決手段】 エンジン駆動式空調装置において、オイル回収運転時には、制御装置50は、電磁弁29を開放するので、レシーバ15内の圧力とアキュムレータ19内の圧力との間の圧力差により、レシーバ15内の液相冷媒が逆止弁23を通して液相冷媒タンク21に流れ落ち、さらに液相冷媒タンク21内から液相冷媒が冷媒加熱器22の容器部22b内に流れる。このため、液相冷媒により冷媒加熱器22内に滞留した潤滑オイルをアキュムレータ19内に押し流すことにより、冷媒加熱器22に滞留した潤滑オイルをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に戻すことができる。
【選択図】図1
Description
従来、エンジン駆動式冷凍サイクル装置では、図6に示すように、コンプレッサ1、室内用熱交換器2、減圧器3、室外用熱交換器4、液相冷媒タンク5a、5b、逆止弁6a、6b、冷媒加熱器7、および電磁弁8a、8bを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
このものにおいて、コンプレッサ1は、エンジンにより駆動されて冷媒を圧縮し吐出し、この吐出冷媒は、室内用熱交換器2により凝縮して室内に放熱される。その後、室内用熱交換器2からの冷媒は、減圧器3で減圧される。この減圧された冷媒は室外用熱交換器4で吸熱して蒸発してコンプレッサ1の冷媒入口側に戻る。
液相冷媒タンク5aは、室内用熱交換器2からの冷媒のうち液相冷媒を一時的に貯める。液相冷媒タンク5bは、液相冷媒タンク5aから供給される液相冷媒を一時的に貯める。冷媒加熱器7は、液相冷媒タンク5bから供給される液相冷媒をエンジン冷却水(エンジン廃熱)により加熱する。
電磁弁8aは、液相冷媒タンク5a、5bの間を開閉し、電磁弁8bは冷媒加熱器7の冷媒出口側と液相冷媒タンク5bとの間を開閉する。
ここで、電磁弁8bにより、冷媒加熱器7の冷媒出口側と液相冷媒タンク5b内部との間を開放すると、冷媒加熱器7内の圧力と液相冷媒タンク5内の圧力とが同一になり、液相冷媒タンク5b内から冷媒加熱器7内に冷媒が、自重で流れ落ちる。これに伴い、冷媒加熱器7内においては、エンジン冷却水(温水)を利用して冷媒が加熱されて昇圧して気相冷媒となり室内用熱交換器2側に流れる。
その後、電磁弁8bを閉鎖し、かつ電磁弁8aを開放すると、液相冷媒タンク5a、5bの間の圧力が同一になり、液相冷媒タンク5aから逆止弁6bを通して液相冷媒タンク5bに液相冷媒が供給される。
その後、電磁弁8bを開放し、かつ電磁弁8aを閉鎖すると、液相冷媒タンク5bの液相冷媒が逆止弁6aを通して冷媒加熱器7に流れ、冷媒加熱器7により冷媒が加熱される。
以上により、液相冷媒タンク5a内への液相冷媒の供給、液相冷媒タンク5b内への液相冷媒の供給、冷媒加熱器7への冷媒供給、および冷媒加熱を繰り返すことになる。
これに伴い、室内用熱交換器2には、コンプレッサ1からの気相冷媒に加えて、冷媒加熱器7からの気相冷媒が合流して流入することになる。したがって、エンジンの廃熱を利用して室内用熱交換器2から大きな暖房能力を出力することが可能になる。
特開平5−223367号公報
しかし、上述のエンジン駆動式冷凍サイクル装置においては、冷媒加熱器7に間欠的に液相冷媒が流入し、その都度、液相冷媒が蒸発して気相冷媒として冷媒加熱器7から排出されるため、冷媒加熱器7内には潤滑オイルが残る。したがって、冷媒加熱器7への液相冷媒が流入および蒸発を繰り返すことにより、冷媒加熱器7内に大量の潤滑オイルが滞留するので、冷媒加熱器7においてエンジン冷却水と冷媒との間の熱交換性能の低下を招く。加えて、コンプレッサ1の冷媒吸入口側に戻る潤滑オイルの量が減るため、コンプレッサ1で潤滑オイル不足が生じる可能性がある。
本発明は、上記点に鑑み、冷媒加熱器に滞留した潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に戻すようにした冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、冷媒を圧縮するコンプレッサ(12a)、第1の熱交換器(40a、40b)、減圧器(16)、および第2の熱交換器(17a、17b)を備え、
前記第1の熱交換器が前記コンプレッサから吐出される冷媒を凝縮して放熱し、この凝縮された冷媒が前記減圧器により減圧され、この減圧された冷媒が前記第2の熱交換器によって蒸発されて前記コンプレッサの吸入口側に戻るようになっている冷凍サイクル装置であって、
前記第1の熱交換器(40a、40b)と前記減圧器(16)との間に配置され、前記第1の熱交換器により凝縮された冷媒のうち液相冷媒を貯める第1の液相冷媒タンク(15)と、
前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吐出口側との間に配設され、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒を加熱して昇圧する冷媒加熱器(22)と、
前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を開閉する第1の制御弁(29)と、を備えており、
加熱運転時には、前記第1の制御弁が前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を閉鎖した状態で、前記冷媒加熱器により昇圧された冷媒が前記コンプレッサの吐出口側に戻るようになっており、
オイル回収運転時には、前記第1の制御弁が前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を開放した状態で、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒により前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
前記第1の熱交換器が前記コンプレッサから吐出される冷媒を凝縮して放熱し、この凝縮された冷媒が前記減圧器により減圧され、この減圧された冷媒が前記第2の熱交換器によって蒸発されて前記コンプレッサの吸入口側に戻るようになっている冷凍サイクル装置であって、
前記第1の熱交換器(40a、40b)と前記減圧器(16)との間に配置され、前記第1の熱交換器により凝縮された冷媒のうち液相冷媒を貯める第1の液相冷媒タンク(15)と、
前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吐出口側との間に配設され、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒を加熱して昇圧する冷媒加熱器(22)と、
前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を開閉する第1の制御弁(29)と、を備えており、
加熱運転時には、前記第1の制御弁が前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を閉鎖した状態で、前記冷媒加熱器により昇圧された冷媒が前記コンプレッサの吐出口側に戻るようになっており、
オイル回収運転時には、前記第1の制御弁が前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を開放した状態で、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒により前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、オイル回収運転時には、第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒により冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すことにより、冷媒加熱器に滞留した潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に戻すことができる。
請求項2に記載の発明では、前記コンプレッサの冷媒吸入口側に配設され、前記加熱運転時に前記第2の熱交換器の下流側冷媒を気液分離して液相冷媒を貯める気液分離器(19)を備えており、
前記コンプレッサは、前記気液分離器の冷媒出口側から気相冷媒を吸入するようになっており、
前記オイル回収運転時には、前記冷媒加熱器内から前記潤滑オイルとともに流れ出る冷媒が前記気液分離器の冷媒入口に流入するようになっていることを特徴とする。
前記コンプレッサは、前記気液分離器の冷媒出口側から気相冷媒を吸入するようになっており、
前記オイル回収運転時には、前記冷媒加熱器内から前記潤滑オイルとともに流れ出る冷媒が前記気液分離器の冷媒入口に流入するようになっていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、冷媒加熱器内から流れ出る潤滑オイルおよび冷媒が気液分離器の冷媒入口に流れるので、冷媒加熱器から液相状態で冷媒が流れ出る場合であっても、液相状態の冷媒がコンプレッサの冷媒吸入口側に吸入されることを未然に防ぐことができる。
請求項3に記載の発明では、前記加熱運転が所定期間実施される毎に前記オイル回収運転が実施されることを特徴とする。
請求項3によれば、加熱運転を所定期間実施することにより冷媒加熱器内に潤滑オイルが滞留するものの、加熱運転の後にオイル回収運転を実施するので、冷媒加熱器に滞留した潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に戻すことができる。
請求項4に記載の発明では、前記冷媒加熱器内の冷媒に与える熱量を調整する熱量調整手段(37)と、
前記冷媒加熱器内の冷媒への加熱を停止するように前記熱量調整手段を制御する加熱停止手段(S210)と、を備え、
前記加熱停止手段が前記熱量調整手段を制御して前記冷媒加熱器内の液相冷媒への加熱を停止することにより、前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒が液相状態を維持して前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
前記冷媒加熱器内の冷媒への加熱を停止するように前記熱量調整手段を制御する加熱停止手段(S210)と、を備え、
前記加熱停止手段が前記熱量調整手段を制御して前記冷媒加熱器内の液相冷媒への加熱を停止することにより、前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒が液相状態を維持して前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、液相状態の冷媒により潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すので、気相状態の冷媒により潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に押し流す場合に比べて、冷媒加熱器内から潤滑オイルを確実に排出することができる。
請求項5に記載の発明では、前記コンプレッサは、エンジン冷却水により冷却される水冷式エンジン(12)により駆動されるものであり、
前記エンジン冷却水を外気により冷却させるラジエータ(38)を備えており、
前記熱量調整手段は、前記冷媒加熱器と前記ラジエータと前記水冷式エンジンとの間に配設され、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環するエンジン冷却水の水量と、前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環するエンジン冷却水の水量とを調整する三方弁(37)であり、
前記加熱停止手段は、前記水冷式エンジンから流出する全てのエンジン冷却水が前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環し、かつ前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で前記エンジン冷却水の循環を停止させるように前記三方弁を制御するものであり、
前記加熱停止手段は、前記三方弁を制御して前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で前記エンジン冷却水の循環を停止させることにより、前記冷媒加熱器内の液相冷媒への加熱を停止するようになっていることを特徴とする。
前記エンジン冷却水を外気により冷却させるラジエータ(38)を備えており、
前記熱量調整手段は、前記冷媒加熱器と前記ラジエータと前記水冷式エンジンとの間に配設され、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環するエンジン冷却水の水量と、前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環するエンジン冷却水の水量とを調整する三方弁(37)であり、
前記加熱停止手段は、前記水冷式エンジンから流出する全てのエンジン冷却水が前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環し、かつ前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で前記エンジン冷却水の循環を停止させるように前記三方弁を制御するものであり、
前記加熱停止手段は、前記三方弁を制御して前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で前記エンジン冷却水の循環を停止させることにより、前記冷媒加熱器内の液相冷媒への加熱を停止するようになっていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、前記冷媒加熱器内の冷媒に与える熱量を調整する熱量調整手段(37)と、
前記冷媒加熱器内の冷媒に加える熱量を前記加熱運転時に比べて減らして前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒を気液二相状態に変化させるように前記熱量調整手段を制御する加熱量減少手段(50)と、を備え、
前記気液二相状態の冷媒が前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
前記冷媒加熱器内の冷媒に加える熱量を前記加熱運転時に比べて減らして前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒を気液二相状態に変化させるように前記熱量調整手段を制御する加熱量減少手段(50)と、を備え、
前記気液二相状態の冷媒が前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明によれば、液相状態の冷媒により潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すので、気相状態の冷媒により潤滑オイルをコンプレッサの冷媒吸入口側に押し流す場合に比べて、冷媒加熱器内から潤滑オイルを確実に排出することができる。
請求項7に記載の発明では、前記コンプレッサは、エンジン冷却水により冷却される水冷式エンジン(12)により駆動されるものであり、
前記エンジン冷却水を外気により冷却させるラジエータ(38)を備えており、
前記熱量調整手段は、前記冷媒加熱器と前記ラジエータと前記水冷式エンジンとの間に配設され、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環するエンジン冷却水の水量と、前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環するエンジン冷却水の水量とを調整する三方弁(37)であり、
前記加熱量減少手段は、前記三方弁を制御して、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環する水量を前記加熱運転時に比べて減らし、かつ前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環する水量を前記加熱運転時に比べて増やすようになっており、
前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環する水量が前記加熱運転時に比べて減ることにより、前記冷媒加熱器内の冷媒に加える熱量を前記加熱運転時に比べて減らして前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒が気液二相状態に変化するようになっていることを特徴とする。
前記エンジン冷却水を外気により冷却させるラジエータ(38)を備えており、
前記熱量調整手段は、前記冷媒加熱器と前記ラジエータと前記水冷式エンジンとの間に配設され、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環するエンジン冷却水の水量と、前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環するエンジン冷却水の水量とを調整する三方弁(37)であり、
前記加熱量減少手段は、前記三方弁を制御して、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環する水量を前記加熱運転時に比べて減らし、かつ前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環する水量を前記加熱運転時に比べて増やすようになっており、
前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環する水量が前記加熱運転時に比べて減ることにより、前記冷媒加熱器内の冷媒に加える熱量を前記加熱運転時に比べて減らして前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒が気液二相状態に変化するようになっていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、前記第1の液相冷媒タンク(15)の冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設され、前記冷媒加熱器の冷媒入口側から前記第1の液相冷媒タンクの冷媒出口側に冷媒が逆流することを止める第1の逆止弁(23)と、
前記第1の逆止弁をバイパスして前記第1の液相冷媒タンク内と前記冷媒加熱器内を連通する第1のバイパス通路(27a)と、
前記第1のバイパス通路をそれぞれ開閉する第1のバイパス弁(27)と、
前記第1の逆止弁(23)と前記冷媒加熱器との間に配設され、前記第1の液相冷媒タンクから前記第1の逆止弁を通して供給される液相冷媒を貯める第2の液相冷媒タンク(21)と、
前記第2の液相冷媒タンクの冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設され、前記冷媒加熱器の冷媒入口側から前記第2の液相冷媒タンクの冷媒出口側に冷媒が逆流することを止める第2の逆止弁(24)と、
前記第2の逆止弁をバイパスして前記第2の液相冷媒タンク内と前記冷媒加熱器内を連通する第2のバイパス通路(28a)と、
前記第2のバイパス通路を開閉する第2のバイパス弁(28)と、
前記加熱運転時には、前記第1のバイパス弁を開放し、かつ前記第2のバイパス弁を閉鎖して、前記第1の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第1の逆止弁を通して前記第2の液相冷媒タンク内に供給する第1状態と、前記第1のバイパス弁を閉鎖し、かつ前記第2のバイパス弁を開放して、前記第2の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第2の逆止弁を通して前記冷媒加熱器内に供給する第2状態と交互に実施する第1の弁制御手段(S120)と、
前記オイル回収運転時に、前記第1、第2のバイパス弁を閉鎖して、前記第1の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第1の逆止弁、前記第2の液相冷媒タンク、および前記第2の逆止弁を通して前記冷媒加熱器内に供給する第2の弁制御手段(S230)と、を備えることを特徴とする。
前記第1の逆止弁をバイパスして前記第1の液相冷媒タンク内と前記冷媒加熱器内を連通する第1のバイパス通路(27a)と、
前記第1のバイパス通路をそれぞれ開閉する第1のバイパス弁(27)と、
前記第1の逆止弁(23)と前記冷媒加熱器との間に配設され、前記第1の液相冷媒タンクから前記第1の逆止弁を通して供給される液相冷媒を貯める第2の液相冷媒タンク(21)と、
前記第2の液相冷媒タンクの冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設され、前記冷媒加熱器の冷媒入口側から前記第2の液相冷媒タンクの冷媒出口側に冷媒が逆流することを止める第2の逆止弁(24)と、
前記第2の逆止弁をバイパスして前記第2の液相冷媒タンク内と前記冷媒加熱器内を連通する第2のバイパス通路(28a)と、
前記第2のバイパス通路を開閉する第2のバイパス弁(28)と、
前記加熱運転時には、前記第1のバイパス弁を開放し、かつ前記第2のバイパス弁を閉鎖して、前記第1の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第1の逆止弁を通して前記第2の液相冷媒タンク内に供給する第1状態と、前記第1のバイパス弁を閉鎖し、かつ前記第2のバイパス弁を開放して、前記第2の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第2の逆止弁を通して前記冷媒加熱器内に供給する第2状態と交互に実施する第1の弁制御手段(S120)と、
前記オイル回収運転時に、前記第1、第2のバイパス弁を閉鎖して、前記第1の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第1の逆止弁、前記第2の液相冷媒タンク、および前記第2の逆止弁を通して前記冷媒加熱器内に供給する第2の弁制御手段(S230)と、を備えることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設されているポンプ(60)を備えており、
前記加熱運転時に、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に圧送することにより、前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に供給するものであり、
前記オイル回収運転時に、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に圧送することにより、前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に供給するものであり、
前記オイル回収運転時に、前記ポンプにより圧送された液相冷媒により、前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
前記加熱運転時に、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に圧送することにより、前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に供給するものであり、
前記オイル回収運転時に、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に圧送することにより、前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に供給するものであり、
前記オイル回収運転時に、前記ポンプにより圧送された液相冷媒により、前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明では、前記加熱運転時に比べて前記オイル回収運転時には、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内から前記冷媒加熱器内に圧送する冷媒流量を増加させる冷媒流量調整手段(61、50)を備えていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明によれば、オイル回収運転時に、加熱運転時に比べて第1の液冷媒タンクから冷媒加熱器内に流れる冷媒流量を増加させるので、潤滑オイルを冷媒加熱器内から確実に排出することができる。
請求項11に記載の発明において、前記第1の制御弁(29)は、その開度の調整により、前記冷媒加熱器の冷媒出口と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間の冷媒流量を調整可能であるものであり、
前記オイル回収運転に先だって行われた暖房運転の運転時間が長いほど、前記オイル回収運転時における前記冷媒加熱器と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間の冷媒流量を増やすように前記第1の制御弁の開度を大きくする弁開度制御手段(50)と、を備えていることを特徴とする。
前記オイル回収運転に先だって行われた暖房運転の運転時間が長いほど、前記オイル回収運転時における前記冷媒加熱器と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間の冷媒流量を増やすように前記第1の制御弁の開度を大きくする弁開度制御手段(50)と、を備えていることを特徴とする。
これにより、暖房運転の運転時間が長いため、冷媒加熱器内に大量の潤滑オイルが溜まっていても、第1の制御弁の開度を大きくすることにより、潤滑オイルを短時間でコンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すことができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
図1に本発明に係るエンジン駆動式空調装置の第1実施形態の構成を示す。
図1に本発明に係るエンジン駆動式空調装置の第1実施形態の構成を示す。
本実施形態のエンジン駆動式空調装置は、室外機10、および室内機40a、40bを備えている。
室外機10は、屋外に設置されるものであって、水冷式エンジン12、コンプレッサ12a、オイルセパレータ13、キャピラリチューブ13a、四方弁14、レシーバ15、室外膨張弁16、室外熱交換器17a、17b、室外ファン18、アキュムレータ19、副回路20、および温水回路30を備える。
水冷式エンジン12は、燃料の爆発によりコンプレッサ12aの駆動力を発生する原動機であり、燃料としてはガス,灯油、水素などのあらゆる種類の燃料が適用される。水冷式エンジン12に代えてタービンなどを用いてもよい。
コンプレッサ12aは、水冷式エンジン12により駆動されて、冷媒を吸入、圧縮、吐出する。オイルセパレータ13は、コンプレッサ12aから吐出される冷媒のうち潤滑オイルを分離して、この潤滑オイルをキャピラリチューブ13aを通してコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に戻す。
四方弁14は、室外熱交換器17側(図中c)および室内機40a、40b側(図中d)とのうち一方をコンプレッサ12aの冷媒入口側(図中b)に接続し、他方をコンプレッサ12aの冷媒吐出側(図中a)に接続する切替接続手段である。
レシーバ15は、室内熱交換器42(または室外膨張弁16)からの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。室外膨張弁16は、アクチュエータにより弁開度を調整可能に構成され、暖房運転時に冷媒を減圧する減圧弁として用いられる。
室外熱交換器17a、17bは、コンプレッサ12aからの吐出冷媒流れに対して並列に配置されており、室外熱交換器17a、17bは、室外ファン18から送風される外気と冷媒との間でそれぞれ熱交換する。室外ファン18は、室外熱交換器17a、17bに外気を送風する。
アキュムレータ19は、室外熱交換器17a、17b(または室内機40a、40b)からの冷媒のうち液相冷媒を貯めて気相冷媒だけをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に送り出す。
副回路20は、水冷式エンジン12の排熱から高圧冷媒を用いて熱回収する冷媒回路であって、液相冷媒タンク21、冷媒加熱器22、逆止弁23〜26、電磁弁27〜29、およびキャピラリチューブ32aから構成される。
液相冷媒タンク21は、レシーバ15に対して天地方向下側に配置され、逆止弁23を通してレシーバ15から供給される液相冷媒を一時的に貯める。逆止弁23は、液相冷媒タンク21の冷媒入口側とレシーバ15の冷媒出口側との間に配設され、液相冷媒タンク21の冷媒入口側からレシーバ15冷媒出口側に冷媒が逆流することを防止する。
冷媒加熱器22は、液相冷媒タンク21に対して下側に配置されており、冷媒加熱器22は、熱交換部22aおよび容器部22bを備えている。熱交換部22aは、管状に形成されて、後述する水冷式エンジン12から供給されるエンジン冷却水が流れる。容器部22bは、熱交換部22aを収納しており、容器部22bのうち熱交換部22aを除いた部分には、液相冷媒タンク21から供給される冷媒が流れる。このことにより、容器部22b内の冷媒は、熱交換部22a内のエンジン冷却水との間で熱交換して加熱されることになる。
ここで、容器部22bには、冷媒出口220と冷媒入口221とが設けられており、冷媒出口220は、冷媒入口221に対して天地方向上側に配置されている。
なお、冷媒加熱器22としては、プレート式熱交換器、2重管式熱交換器、或いはシェルアンドチューブ式熱交換器を使用してもよい。
逆止弁24は、冷媒加熱器22の冷媒入口側と液相冷媒タンク21の冷媒出口側との間に配置され、冷媒加熱器22から液相冷媒タンク21に冷媒が逆流することを防止する。
逆止弁25は、冷媒加熱器22の冷媒出口220とオイルセパレータ13との間に配設され、オイルセパレータ13から冷媒加熱器22の冷媒出口220に冷媒が逆流することを防止する。このことにより、冷媒加熱器22の冷媒出口220から排出される気相冷媒をコンプレッサ12aから排出される気相冷媒と合流させることができる。
冷媒加熱器22の冷媒出口221側と液相冷媒タンク21内との間には、第2のバイパス通路としての均圧配管28aが接続されており、均圧配管28aは、逆止弁24をバイパスして冷媒加熱器22の冷媒出口221側と液相冷媒タンク21内との間を連通する。電磁弁28が均圧配管28aに対して直列的に配置されている。
液相冷媒タンク21内とレシーバ15内との間には、均圧配管27aが接続されており、均圧配管27aは逆止弁23をバイパスして液相冷媒タンク21内とレシーバ15内との間を連通する。逆止弁26および電磁弁27は、均圧配管27aに対して直列的に配置されている。
冷媒加熱器22の冷媒出口220側とアキュムレータ19の冷媒入口側との間には、オイル回収配管32が接続されており、オイル回収配管32は、冷媒加熱器22からコンプレッサ12aの冷媒入口側へ潤滑オイルを戻すための配管である。キャピラリチューブ32aおよび電磁弁29は、オイル回収配管32に対して直列的に配置されている。
温水回路30は、水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとラジエータ38との間でエンジン冷却水を循環させるための回路であり、温水回路30は、ラジエータ38以外に、冷却水ポンプ35、サーモ弁36および三方弁37を備える。
冷却水ポンプ35は、水冷式エンジン12のエンジン冷却水を冷媒加熱器22(或いはラジエータ38)側に圧送する。三方弁37は、水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとラジエータ38との間に配設されており、三方弁37は、アクチュエータにより弁開度を調整可能に構成され、弁開度の調整により、水冷式エンジン12とラジエータ38との間に循環する温水量と水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとの間に循環する温水量との流量比率を調整する。
ラジエータ38は、外気とエンジン冷却水との間で熱交換してエンジン冷却水を冷却する。サーモ弁36は、エンジン冷却水の低温時には、エンジンの温水入口側および温水出口側を接続し、エンジン冷却水の高温時には水冷式エンジン12の温水入口側を冷媒加熱器22(或いはラジエータ38)の温水入口側に接続する感熱式切替弁である。
室内機40a、40bは、建物の室内(空調対象)内に設置されており、コンプレッサ12aからの冷媒流れに対して、並列に配置されている。室内機40a、40bは、それぞれ、室内膨張弁41、室内熱交換器42、室内機送風ファン43を備えている。
室内膨張弁41は、弁開度がアクチュエータにより調整可能に構成され、冷房運転時に冷媒を減圧する減圧弁として用いられる。室内熱交換器42は、室内機送風ファン43からの吹出空気と冷媒と間で熱交換する。室内機送風ファン43は、室内熱交換器42に向けて送風する。
制御装置50は、マイクロコンピュータ、メモリ、および周辺回路等から構成され、四方弁14、室外ファン18、電磁弁27〜29、冷却水ポンプ35、三方弁37、膨張弁16、41および室内機送風ファン43などを制御する。制御装置50には、暖房運転を開始、停止するために操作される暖房スイッチ(図示省略)と、冷房運転を開始、停止するために操作される冷房スイッチ(図示省略)と接続されている。
次に、本実施形態のエンジン駆動式空調装置の作動について説明する。
エンジン駆動式空調装置は、室内を冷房する冷房運転と、室内を暖房する暖房運転とを切替可能に構成されている。
本実施形態では、図2に示すように、暖房運転(ステップS10)とオイル回収運転(ステップS20)とは時分割で実施され、暖房運転が所定時間継続される毎にオイル回収運転が実施される。以下、暖房運転、オイル回収運転、冷房運転を別々に説明する。なお、暖房運転とは、特許請求の範囲に記載の加熱運転に相当するものである。
(暖房運転)
暖房運転は、暖房スイッチがオンされると、その運転が開始される。すなわち、 制御装置50が四方弁14を制御して、コンプレッサ12aの冷媒吐出側(図中a)と室内機40a、40b側(図中d)とを接続し、コンプレッサ12aの冷媒入口側(図中b)と室外熱交換器17側(図中c)とを接続する。このとき、コンプレッサ12aは、水冷式エンジン12により駆動されて、冷媒を吸入、圧縮、吐出する。
(暖房運転)
暖房運転は、暖房スイッチがオンされると、その運転が開始される。すなわち、 制御装置50が四方弁14を制御して、コンプレッサ12aの冷媒吐出側(図中a)と室内機40a、40b側(図中d)とを接続し、コンプレッサ12aの冷媒入口側(図中b)と室外熱交換器17側(図中c)とを接続する。このとき、コンプレッサ12aは、水冷式エンジン12により駆動されて、冷媒を吸入、圧縮、吐出する。
ここで、コンプレッサ12aの吐出冷媒のうち潤滑オイルがオイルセパレータ13により分離されて、この潤滑オイルがキャピラリチューブ13aを通してコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に戻される。
また、吐出冷媒のうちオイルセパレータ13より潤滑オイルが分離された残りの冷媒(図1中矢印G1)は、室内機40a、40bの室内熱交換器42内に流入する。
ここで、室内熱交換器42では、冷媒を凝縮して室内機送風ファン43から送風される室内空気に放熱する。これにより、室内空気が冷媒により加熱されることになる。なお、暖房運転時には、室内膨張弁41は制御装置50によって主に全開状態になるように制御される。
次に、レシーバ15が室内熱交換器42を通過した冷媒を気液分離して液相冷媒を一時的に貯める。その後、室外膨張弁16は、レシーバ15からの液相冷媒を減圧する。
次に、室外熱交換器17a、17bが、室外ファン18によって送風される外気から吸熱して室外膨張弁16からの液相冷媒を蒸発させる。これら室外熱交換器17a、17bを通過した冷媒が四方弁14を通してアキュムレータ19に流入する。このアキュムレータ19では、冷媒を気液分離して気相冷媒だけをコンプレッサ12aの吸入口側に戻す。
以上により、コンプレッサ12a→オイルセパレータ13→四方弁14→室内機40a、40b→レシーバ15→室外膨張弁16→室外熱交換器17a、17b→四方弁14→アキュムレータ19→コンプレッサ12aの順に冷媒が循環することになる。
また、副回路20では、次のように、レシーバ15で分離された液相冷媒を用いてエンジン冷却水からエンジン廃熱を回収する。
まず、制御装置50は、電磁弁29を閉鎖する(ステップS90)。これに加えて、制御装置50は、三方弁37を制御して、冷媒加熱器22と水冷式エンジン12との間を接続して、かつラジエータ38と水冷式エンジン12との間を閉鎖する(ステップS100)。
このため、冷媒加熱器22の熱交換部22aと水冷式エンジン12との間でエンジン冷却水が循環することになる。
これに加えて、制御装置50は、電磁弁27を開放し、かつ電磁弁28を閉鎖する(ステップS120)。なお、以下、電磁弁27を開放し、かつ電磁弁28を閉鎖した状態を第1の状態という。
このとき、液相冷媒タンク21内とレシーバ15内とが均圧配管27aを通して連通するため、液相冷媒タンク21内の圧力とレシーバ15内の圧力が均一化する。これに伴い、レシーバ15から逆止弁23を通して液相冷媒が自重で液相冷媒タンク21に流れ落ちる。このため、液相冷媒タンク21内の液相冷媒量が徐々に溜まり冷媒量が増えることになる。
その後、一定期間が経過すると、制御装置50は、電磁弁27を閉鎖し、かつ電磁弁28を開放する。なお、以下、電磁弁27を閉鎖し、かつ電磁弁28を開放した状態を第2の状態という。
このとき、液相冷媒タンク21と冷媒加熱器22の容器部22bとが均圧配管28aを通して連通するため、液相冷媒タンク21内の圧力が冷媒加熱器22の容器部22b内の圧力に近づいて均一化する。これに伴い、液相冷媒タンク21から逆止弁24を通して液相冷媒が自重で冷媒加熱器22に流れ落ちることになる。
このとき、冷媒加熱器22では、液相冷媒タンク21から供給される液相冷媒が熱交換部22内のエンジン冷却水により加熱されて気相冷媒になる。したがって、冷媒加熱器22の容器部22b内の冷媒圧力は、上昇し始める。そして、冷媒加熱器22で発生した気相冷媒は、逆止弁25および四方弁14(a−d)を経て室内機40a、40bに向かって流れる。これにより、冷媒加熱器22からの気相冷媒(図1中矢印G2)とコンプレッサ12aからの気相冷媒(図1中矢印G1)とが合流して(図1中矢印G1+G2)、室内機40a、40bに流れ込むことになる。
その後、上述の第2の状態(電磁弁27を閉鎖し、かつ電磁弁28を開放した状態)が一定時間継続すると、制御装置50は、電磁弁27を開放し、かつ電磁弁28を閉鎖した第1の状態に切り替える(ステップS130)。
その後、暖房スイッチがオフされるまで(ステップS140:YES)、第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返す。このように第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返すことにより、レシーバ15内の冷媒が液相冷媒タンク21内に流れ、その後、液相冷媒タンク21からの冷媒が冷媒加熱器22内で加熱されて気化して、気相冷媒が室内機40a、40bに向かって流れることになる。このように冷媒加熱器22内では液相冷媒の供給と気化とが繰り返されるので、冷媒加熱器22内には、液相冷媒に含まれていた潤滑オイルが滞留することになる。その後、暖房スイッチがオフされると、暖房運転が終了する。
(オイル回収運転)
このオイル回収運転では、上述の暖房運転に対して副回路20の作動だけが異なるので、以下、副回路20の作動について説明する。オイル回収運転は、冷媒加熱器22の滞留した潤滑オイルをコンプレッサ12aの吸入口側に押し流して回収する。
このオイル回収運転では、上述の暖房運転に対して副回路20の作動だけが異なるので、以下、副回路20の作動について説明する。オイル回収運転は、冷媒加熱器22の滞留した潤滑オイルをコンプレッサ12aの吸入口側に押し流して回収する。
具体的には、制御装置50は、電磁弁29を開放する(ステップS200)。これに加えて、制御装置50は、三方弁37を制御して、冷媒加熱器22と水冷式エンジン12との間を閉鎖して、かつラジエータ38と水冷式エンジン12との間を開放する(ステップS210)。
これに加えて、制御装置50は、電磁弁27、28をそれぞれ閉鎖する(ステップS230)。
これに伴い、レシーバ15内の圧力(高圧圧力)とアキュムレータ19内の圧力(低圧)との間の圧力差により、レシーバ15内の液相冷媒が逆止弁23を通して液相冷媒タンク21に流れ落ち、さらに液相冷媒タンク21内から液相冷媒が冷媒加熱器22の容器部22b内に流れる。
このとき、水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとの間のエンジン冷却水の循環が停止されているため、冷媒加熱器22内の液相冷媒への加熱が停止される。したがって、冷媒加熱器22の容器部22b内に供給された液相冷媒は液相状態のまま冷媒出口220から排出される。
これに伴い、液相冷媒は容器部22b内に滞留した潤滑オイルを押し流して容器部22bから排出される。このため、液相冷媒は潤滑オイルとともに、オイル回収配管32(すなわち、キャピラリチューブ32aおよび電磁弁29)を通してアキュムレータ19内に流れる。
(冷房運転)
冷房運転は、冷房スイッチがオンされると、その運転が開始される。この場合、制御装置50が四方弁14を制御して、コンプレッサ12aの冷媒吐出側(図中a)と室外熱交換器17a、17b側(図中c)とを接続し、コンプレッサ12aの冷媒入口側(図中b)と室内機40a、40b側(図中d)とを接続を接続する。
冷房運転は、冷房スイッチがオンされると、その運転が開始される。この場合、制御装置50が四方弁14を制御して、コンプレッサ12aの冷媒吐出側(図中a)と室外熱交換器17a、17b側(図中c)とを接続し、コンプレッサ12aの冷媒入口側(図中b)と室内機40a、40b側(図中d)とを接続を接続する。
このとき、コンプレッサ12aは、水冷式エンジン12により駆動されて、冷媒を吸入、圧縮、吐出すると、この吐出冷媒がオイルセパレータ13を通過して四方弁14(a→c)を経て室外熱交換器17a、17bに流れる。これら室外熱交換器17a、17bでは、冷媒が室外ファン18によって送風される外気に対して放熱して凝縮する。
次に、室外熱交換器17a、17bを通過した冷媒が室外膨張弁16を通過後、レシーバ15によって気相冷媒と液相冷媒に分離される。その分離された液相冷媒だけが室内機40a、40bに流入する。
これら室内機40a、40bでは、室内膨張弁41で減圧された後、室内熱交換器42に流入して、室内熱交換器42では、室内機送風ファン43から送風される室内空気から吸熱して液相冷媒を蒸発させる。このことにより、室内空気が冷却されることになる。
次に、室内機40a、40bを通過した冷媒が四方弁14(d→b)を経てアキュムレータ19に流入する。このアキュムレータ19では、冷媒を気液分離して気相冷媒だけをコンプレッサ12aの吸入口側に戻す。
以上のように、コンプレッサ12a→オイルセパレータ13→四方弁14→室外熱交換器17a、17b→室外膨張弁16→レシーバ15→室内膨張弁41→室内熱交換器42→四方弁14→アキュムレータ19→コンプレッサ12aの順に冷媒が循環することになる。
また、制御装置50は、三方弁37を制御して、冷媒加熱器22と水冷式エンジン12との間を遮断して、ラジエータ38と水冷式エンジン12との間を開放する。このとき、冷却水ポンプ35の駆動により、ラジエータ38と水冷式エンジン12との間でエンジン冷却水が循環して、エンジン冷却水がラジエータ38で放熱して冷却される。
なお、冷房運転時には、電磁弁27、28は閉鎖状態に保たれ、かつコンプレッサ12aの吐出側冷媒圧力は、レシーバ15内の冷媒圧力よりも高くなっている。このため、副回路20においてレシーバ15側からの冷媒が液相冷媒タンク21、冷媒加熱器22を経て四方弁14側に流れることはない。
以上説明した本実施形態によれば、オイル回収運転時には、制御装置50は、電磁弁29を開放するので、レシーバ15内の圧力とアキュムレータ19内の圧力との間の圧力差により、レシーバ15内の液相冷媒が逆止弁23を通して液相冷媒タンク21に流れ落ち、さらに液相冷媒タンク21内から液相冷媒が冷媒加熱器22の容器部22b内に流れる。このため、液相冷媒により冷媒加熱器22内に滞留した潤滑オイルをアキュムレータ19内に押し流すことにより、冷媒加熱器22に滞留した潤滑オイルをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に戻すことができる。
本実施形態では、冷媒加熱器22内から流れ出る潤滑オイルおよび液相冷媒がアキュムレータ19内の冷媒入口に流れるので、冷媒加熱器22から液相状態で冷媒が流れ出る場合であっても、液相状態の冷媒がコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に吸入されることを未然に防ぐことができる。
本実施形態では、オイル回収運転時には、冷媒加熱器22内で液相冷媒への加熱を停止しているので、液相冷媒により潤滑オイルをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に押し流すので、気相状態の冷媒により潤滑オイルをコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に押し流す場合に比べて、冷媒加熱器22内から潤滑オイルを確実に排出することができる。
上述の第1実施形態において、第1の制御弁として、オイル回収配管32を開閉する電磁弁29を用いた例について説明したが、これに代えて、オイル回収配管32の開度を調整可能な電動弁29を用いて、制御装置50が必要に応じて電動弁29を制御しても良い。
例えば、暖房運転の運転時間が短いと冷媒加熱器22内に滞留する潤滑オイル量は少ないが、暖房運転の運転時間が長いと冷媒加熱器22内に滞留する潤滑オイル量も増える。
これに対し、オイル回収運転に先だって行われた暖房運転の運転時間が長いほど、制御装置50(弁開度制御手段)は、オイル回収運転時において電動弁29の開度を大きくする。このため、暖房運転の運転時間が長いため、冷媒加熱器22内に大量の潤滑オイルが滞留していても、電動弁29の開度が大きくなっているので、短い時間で潤滑オイルを冷媒加熱器22からコンプレッサ12aの冷媒吸入口側に押し流すことができる。
(第2実施形態)
上述の第2実施形態では、レシーバ15から冷媒加熱器22に液相冷媒を供給するために、液相冷媒タンク21、均圧配管27a、28aおよび電磁弁27、28を用いて副回路20を構成した例について説明したが、これに代えて、本第2実施形態では、図5に示すように、冷媒ポンプ60および流量調整弁61を用いて副回路20を構成する。図5は第2実施形態のエンジン駆動式空調装置の構成を示す。
上述の第2実施形態では、レシーバ15から冷媒加熱器22に液相冷媒を供給するために、液相冷媒タンク21、均圧配管27a、28aおよび電磁弁27、28を用いて副回路20を構成した例について説明したが、これに代えて、本第2実施形態では、図5に示すように、冷媒ポンプ60および流量調整弁61を用いて副回路20を構成する。図5は第2実施形態のエンジン駆動式空調装置の構成を示す。
図4において図1と同一符号は同一のものを示す。本第2実施形態の副回路20以外の構成は、上述の第1実施形態と同一構成であるため、以下副回路20についてだけ説明し、その他の構成の説明は省略する。
本第2実施形態の副回路20では、冷媒ポンプ60および流量調整弁61がレシーバ15の冷媒出口側と冷媒加熱器22の冷媒入口側との間に直列的に配設されている。
流量調整弁61は、アクチュエータにより弁開度を調整可能に構成され、レシーバ15から冷媒加熱器22に流れる冷媒流量を調整する。
加熱運転時には、制御装置50が流量調整弁61の弁開度を一定開度に調整した状態で、冷媒ポンプ60を作動させる。これに伴い、レシーバ15からの液相冷媒が冷媒加熱器22内に供給される。
ここで、冷媒加熱器22内に一定量の液相冷媒が供給されると、上述の第1実施形態と同様に、冷媒加熱器22では、液相冷媒タンク21から供給される液相冷媒が熱交換部22内のエンジン冷却水により加熱されて気相冷媒になる。したがって、冷媒加熱器22の容器部22b内の冷媒圧力は、上昇し始める。そして、冷媒加熱器22で発生した気相冷媒は、逆止弁25および四方弁14(a−d)を経て室内機40a、40bに向かって流れる。
オイル回収運転時には、制御装置50は、電磁弁29を開放し、流量調整弁61の弁開度を暖房運転時に比べて開度を広げるとともに、冷媒ポンプ60を作動させる。また制御装置50は、三方弁37を制御して、冷媒加熱器22と水冷式エンジン12との間を閉鎖して、かつラジエータ38と水冷式エンジン12との間を開放する。
これに伴い、暖房運転時に比べて多くの液相冷媒が冷媒ポンプ60によりレシーバ15から冷媒加熱器22内に供給される。
このとき、水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとの間のエンジン冷却水の循環が停止されているため、冷媒加熱器22内の液相冷媒への加熱が停止される。したがって、冷媒加熱器22の容器部22b内に供給された液相冷媒は液相状態のまま冷媒出口220から排出される。
これに伴い、液相冷媒は容器部22b内に滞留した潤滑オイルを押し流して容器部22bから排出される。このため、液相冷媒は潤滑オイルとともに、オイル回収配管32(すなわち、キャピラリチューブ32aおよび電磁弁29)を通してアキュムレータ19内に流れる。
以上説明した本実施形態では、制御装置50は、電磁弁29を開放して、冷媒ポンプ60を作動させる。このため、冷媒ポンプ60によりレシーバ15から冷媒加熱器22内に供給され、この供給された液相冷媒は液相状態のまま冷媒出口220から排出される。これに伴い、液相冷媒は容器部22b内に滞留した潤滑オイルを押し流して容器部22bから排出される。このため、液相冷媒は潤滑オイルとともに、オイル回収配管32を通してアキュムレータ19内に戻すことができる。
本実施形態では、流量調整弁61の弁開度を暖房運転時に比べて開度を広げて、冷媒ポンプ60を作動させるので、暖房運転時に比べて多くの液相冷媒が冷媒ポンプ60によりレシーバ15から冷媒加熱器22内に供給される。このため、液相冷媒を容器部22b内に滞留した潤滑オイルを押し流して容器部22bから確実に排出させることができる。
(他の実施形態)
上述の第2実施形態では、流量調整弁61の弁開度を暖房運転時に比べて開度を広げて、冷媒ポンプ60を作動させた例について説明したが、これに代えて、液相冷媒により容器部22b内に滞留した潤滑オイルを押し流すことができるならば、流量調整弁61の弁開度を暖房運転時と同等、或いは狭くても良い。
(他の実施形態)
上述の第2実施形態では、流量調整弁61の弁開度を暖房運転時に比べて開度を広げて、冷媒ポンプ60を作動させた例について説明したが、これに代えて、液相冷媒により容器部22b内に滞留した潤滑オイルを押し流すことができるならば、流量調整弁61の弁開度を暖房運転時と同等、或いは狭くても良い。
上述の第2実施形態では、流量調整弁61の弁開度の調整により、レシーバ15から冷媒加熱器22内に供給される冷媒量を調整した例について説明したが、これに代えて、冷媒ポンプ60が回転数を変更可能な冷媒ポンプを用いて、冷媒ポンプの回転数を変えることにより、レシーバ15から冷媒加熱器22内に供給される冷媒量を調整してもよい。
上述の第1、第2実施形態では、冷媒加熱器22から潤滑オイルを押し流すために液相冷媒を冷媒加熱器22に供給する例について説明したが、これに限らず、次の(1)、(2)のようにしてもよい。
(1) 制御装置50は、三方弁37を制御して、冷媒加熱器22と水冷式エンジン12との間を開放し、かつラジエータ38と水冷式エンジン12との間を閉鎖する。
このとき、水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとの間でエンジン冷却水が循環されるので、冷媒加熱器22内で液相冷媒が加熱される。したがって、冷媒加熱器22に供給された液相冷媒が気化して気相冷媒に変化するものの、気相冷媒が冷媒加熱器22から潤滑オイルを押し流すことができる。
(2) 制御装置50は、三方弁37を制御して、冷媒加熱器22と水冷式エンジン12との間を開放し、かつラジエータ38と水冷式エンジン12との間を開放する。
このとき、水冷式エンジン12とラジエータ38との間でエンジン冷却水が循環し、かつ水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22aとの間でエンジン冷却水が循環する。このため、暖房運転時に比べて、水冷式エンジン12と冷媒加熱器22の熱交換部22との間に循環される温水量が減るので、冷媒加熱器22内で液相冷媒へ加えられる熱量が減る。したがって、冷媒加熱器22に供給された液相冷媒が気液二層状態に変化するものの、気液二層の冷媒が冷媒加熱器22から潤滑オイルを押し流すことができる。
上述の第1、第2の実施形態では、エンジン駆動式空調装置が暖房運転と冷房運転とを切替可能に構成されている例について説明したが、これに代えて、エンジン駆動式空調装置が暖房運転だけを稼働できるように構成してもよい。
上述の第1、第2の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置をエンジン駆動式空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、冷凍サイクル装置であるならば、空調装置以外の給湯機などに適用してもよい。
上述の第1、第2の実施形態では、コンプレッサ12aを駆動するために水冷式エンジン12を用いた例について説明したが、これに限らず、電動モータを用いてもよい。
上述の第1、第2の実施形態では、エンジンの廃熱を回収するに際して冷媒加熱器22を用いてエンジン冷却水から回収するようにした例について説明したが、これに代えて、エンジンオイルを冷却するオイルクーラを用いたものであるならば、オイルクーラによりエンジンオイルからエンジン廃熱を回収するようにしてもよいし、排気熱交換器を用いたものであるならば、排気熱を回収するようにしもよい。
上述の第1、第2の実施形態では、冷媒加熱器22によりエンジン廃熱を利用して冷媒を加熱するようにした例について説明したが、これに代えて、ゴミ焼却などの他の熱源から生じる熱を用いて冷媒を加熱してもよい。
以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、室内機40a、40bが第1の熱交換器に相当し、室外膨張弁16が減圧器に相当し、室外熱交換器が第2の熱交換器に相当し、レシーバ15が第1の液相冷媒タンクに相当し、電磁弁29が第1の制御弁に相当し、アキュムレータ19が気液分離器に相当し、三方弁37が熱量調整手段に相当し、ステップS100が加熱停止手段に相当し、制御装置50が加熱量減少手段に相当し、逆止弁23が第1の逆止弁に相当し、均圧配管27aが第1のバイパス通路に相当し、電磁弁27が第1のバイパス弁に相当し、ステップS120の処理が第1の弁制御手段に相当し、ステップS230の処理が第2の弁制御手段に相当し、液相冷媒タンク21が第2の液相冷媒タンクに相当し、逆止弁24が第2の逆止弁に相当し、均圧配管28aが第2のバイパス通路に相当し、電磁弁28が第2のバイパス弁に相当し、冷媒ポンプ60がポンプに相当し、流量調整弁61および制御装置50が冷媒流量調整手段を構成している。
以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、室内機40a、40bが第1の熱交換器に相当し、室外膨張弁16が減圧器に相当し、室外熱交換器が第2の熱交換器に相当し、レシーバ15が第1の液相冷媒タンクに相当し、電磁弁29が第1の制御弁に相当し、アキュムレータ19が気液分離器に相当し、三方弁37が熱量調整手段に相当し、ステップS100が加熱停止手段に相当し、制御装置50が加熱量減少手段に相当し、逆止弁23が第1の逆止弁に相当し、均圧配管27aが第1のバイパス通路に相当し、電磁弁27が第1のバイパス弁に相当し、ステップS120の処理が第1の弁制御手段に相当し、ステップS230の処理が第2の弁制御手段に相当し、液相冷媒タンク21が第2の液相冷媒タンクに相当し、逆止弁24が第2の逆止弁に相当し、均圧配管28aが第2のバイパス通路に相当し、電磁弁28が第2のバイパス弁に相当し、冷媒ポンプ60がポンプに相当し、流量調整弁61および制御装置50が冷媒流量調整手段を構成している。
10…室外機、40a、40b…室内機、12…エンジン、
12a…コンプレッサ、13…オイルセパレータ、
13a…キャピラリチューブ、14…四方弁、15…レシーバ、
16…室外膨張弁、17a、17b…室外熱交換器、18…室外ファン、
19…アキュムレータ、20…副回路、21…液冷媒タンク、
22…冷媒加熱器、23〜26…逆止弁、27〜29…電磁弁、
32a…キャピラリチューブ、30…温水回路、
35…冷却水ポンプ、36…サーモ弁、37…三方弁、38…ラジエータ、
41…室内膨張弁、42…室内熱交換器、43…室内機送風ファン。
12a…コンプレッサ、13…オイルセパレータ、
13a…キャピラリチューブ、14…四方弁、15…レシーバ、
16…室外膨張弁、17a、17b…室外熱交換器、18…室外ファン、
19…アキュムレータ、20…副回路、21…液冷媒タンク、
22…冷媒加熱器、23〜26…逆止弁、27〜29…電磁弁、
32a…キャピラリチューブ、30…温水回路、
35…冷却水ポンプ、36…サーモ弁、37…三方弁、38…ラジエータ、
41…室内膨張弁、42…室内熱交換器、43…室内機送風ファン。
Claims (11)
- 冷媒を圧縮するコンプレッサ(12a)、第1の熱交換器(40a、40b)、減圧器(16)、および第2の熱交換器(17a、17b)を備え、
前記第1の熱交換器が前記コンプレッサから吐出される冷媒を凝縮して放熱し、この凝縮された冷媒が前記減圧器により減圧され、この減圧された冷媒が前記第2の熱交換器によって蒸発されて前記コンプレッサの吸入口側に戻るようになっている冷凍サイクル装置であって、
前記第1の熱交換器(40a、40b)と前記減圧器(16)との間に配置され、前記第1の熱交換器により凝縮された冷媒のうち液相冷媒を貯める第1の液相冷媒タンク(15)と、
前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吐出口側との間に配設され、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒を加熱して昇圧する冷媒加熱器(22)と、
前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を開閉する第1の制御弁(29)と、を備えており、
加熱運転時には、前記第1の制御弁が前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を閉鎖した状態で、前記冷媒加熱器により昇圧された冷媒が前記コンプレッサの吐出口側に戻るようになっており、
オイル回収運転時には、前記第1の制御弁が前記冷媒加熱器の冷媒出口側と前記コンプレッサの冷媒吸入口側との間を開放した状態で、前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口から供給される液相冷媒により前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記コンプレッサの冷媒吸入口側に配設され、前記加熱運転時に前記第2の熱交換器の下流側冷媒を気液分離して液相冷媒を貯める気液分離器(19)を備えており、
前記コンプレッサは、前記気液分離器の冷媒出口側から気相冷媒を吸入するようになっており、
前記オイル回収運転時には、前記冷媒加熱器内から前記潤滑オイルとともに流れ出る冷媒が前記気液分離器の冷媒入口に流入するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記加熱運転が所定期間実施される毎に前記オイル回収運転が実施されることを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記冷媒加熱器内の冷媒に与える熱量を調整する熱量調整手段(37)と、
前記冷媒加熱器内の冷媒への加熱を停止するように前記熱量調整手段を制御する加熱停止手段(S210)と、を備え、
前記加熱停止手段が前記熱量調整手段を制御して前記冷媒加熱器内の液相冷媒への加熱を停止することにより、前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒が液相状態を維持して前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記コンプレッサは、エンジン冷却水により冷却される水冷式エンジン(12)により駆動されるものであり、
前記エンジン冷却水を外気により冷却させるラジエータ(38)を備えており、
前記熱量調整手段は、前記冷媒加熱器と前記ラジエータと前記水冷式エンジンとの間に配設され、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環するエンジン冷却水の水量と、前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環するエンジン冷却水の水量とを調整する三方弁(37)であり、
前記加熱停止手段は、前記水冷式エンジンから流出する全てのエンジン冷却水が前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環し、かつ前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で前記エンジン冷却水の循環を停止させるように前記三方弁を制御するものであり、
前記加熱停止手段は、前記三方弁を制御して前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で前記エンジン冷却水の循環を停止させることにより、前記冷媒加熱器内の液相冷媒への加熱を停止するようになっていることを特徴とする請求項4に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒加熱器内の冷媒に与える熱量を調整する熱量調整手段(37)と、
前記冷媒加熱器内の冷媒に加える熱量を前記加熱運転時に比べて減らして前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒を気液二相状態に変化させるように前記熱量調整手段を制御する加熱量減少手段(50)と、を備え、
前記気液二相状態の冷媒が前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記コンプレッサは、エンジン冷却水により冷却される水冷式エンジン(12)により駆動されるものであり、
前記エンジン冷却水を外気により冷却させるラジエータ(38)を備えており、
前記熱量調整手段は、前記冷媒加熱器と前記ラジエータと前記水冷式エンジンとの間に配設され、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環するエンジン冷却水の水量と、前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環するエンジン冷却水の水量とを調整する三方弁(37)であり、
前記加熱量減少手段は、前記三方弁を制御して、前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環する水量を前記加熱運転時に比べて減らし、かつ前記水冷式エンジンと前記ラジエータとの間で循環する水量を前記加熱運転時に比べて増やすようになっており、
前記水冷式エンジンと前記冷媒加熱器との間で循環する水量が前記加熱運転時に比べて減ることにより、前記冷媒加熱器内の冷媒に加える熱量を前記加熱運転時に比べて減らして前記冷媒加熱器内に供給された液相冷媒が気液二相状態に変化するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1の液相冷媒タンク(15)の冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設され、前記冷媒加熱器の冷媒入口側から前記第1の液相冷媒タンクの冷媒出口側に冷媒が逆流することを止める第1の逆止弁(23)と、
前記第1の逆止弁をバイパスして前記第1の液相冷媒タンク内と前記冷媒加熱器内を連通する第1のバイパス通路(27a)と、
前記第1のバイパス通路をそれぞれ開閉する第1のバイパス弁(27)と、
前記第1の逆止弁(23)と前記冷媒加熱器との間に配設され、前記第1の液相冷媒タンクから前記第1の逆止弁を通して供給される液相冷媒を貯める第2の液相冷媒タンク(21)と、
前記第2の液相冷媒タンクの冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設され、前記冷媒加熱器の冷媒入口側から前記第2の液相冷媒タンクの冷媒出口側に冷媒が逆流することを止める第2の逆止弁(24)と、
前記第2の逆止弁をバイパスして前記第2の液相冷媒タンク内と前記冷媒加熱器内を連通する第2のバイパス通路(28a)と、
前記第2のバイパス通路を開閉する第2のバイパス弁(28)と、
前記加熱運転時には、前記第1のバイパス弁を開放し、かつ前記第2のバイパス弁を閉鎖して、前記第1の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第1の逆止弁を通して前記第2の液相冷媒タンク内に供給する第1状態と、前記第1のバイパス弁を閉鎖し、かつ前記第2のバイパス弁を開放して、前記第2の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第2の逆止弁を通して前記冷媒加熱器内に供給する第2状態と交互に実施する第1の弁制御手段(S120)と、
前記オイル回収運転時に、前記第1、第2のバイパス弁を閉鎖して、前記第1の液相冷媒タンク内からの液相冷媒を前記第1の逆止弁、前記第2の液相冷媒タンク、および前記第2の逆止弁を通して前記冷媒加熱器内に供給する第2の弁制御手段(S230)と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1の液冷媒タンクの冷媒出口側と前記冷媒加熱器の冷媒入口側との間に配設されているポンプ(60)を備えており、
前記加熱運転時に、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に圧送することにより、前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に供給するものであり、
前記オイル回収運転時に、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に圧送することにより、前記第1の液冷媒タンク内の液相冷媒を前記冷媒加熱器内に供給するものであり、
前記オイル回収運転時に、前記ポンプにより圧送された液相冷媒により、前記冷媒加熱器内に滞留した潤滑オイルを前記コンプレッサの冷媒吸入口側に押し流すようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記加熱運転時に比べて前記オイル回収運転時には、前記ポンプが前記第1の液冷媒タンク内から前記冷媒加熱器内に圧送する冷媒流量を増加させる冷媒流量調整手段(61、50)を備えていることを特徴とする請求項9に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第1の制御弁(29)は、その開度の調整により、前記冷媒加熱器の冷媒出口と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間の冷媒流量を調整可能であるものであり、
前記オイル回収運転に先だって行われた暖房運転の運転時間が長いほど、前記オイル回収運転時における前記冷媒加熱器と前記コンプレッサの冷媒吸入口との間の冷媒流量を増やすように前記第1の制御弁の開度を大きくする弁開度制御手段(50)と、
を備えていることを特徴とする請求項1〜10のうちいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007216149A JP2009047389A (ja) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | 冷凍サイクル装置本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 |
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ID=40499772
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JP2007216149A Withdrawn JP2009047389A (ja) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | 冷凍サイクル装置本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 |
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JP (1) | JP2009047389A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105066494A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-11-18 | 广东申菱环境系统股份有限公司 | 一种核级直接蒸发组合式空气处理机组及其控制方法 |
WO2019065013A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
CN115339030A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-15 | 中隆能源科技(东莞)有限公司 | 一种燃气导热油模温机快速升温降温的控温系统 |
-
2007
- 2007-08-22 JP JP2007216149A patent/JP2009047389A/ja not_active Withdrawn
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