JP2015152243A - Outdoor unit of air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機の室外ユニットに係り、特に、エンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機と、電力により駆動される電源駆動圧縮機とを併設した空気調和機の室外ユニットに関するものである。 The present invention relates to an outdoor unit of an air conditioner, and more particularly to an outdoor unit of an air conditioner provided with a non-power source driven compressor driven by an engine and a power source driven compressor driven by electric power. .
ガスヒートポンプは、部分負荷時には、ガスエンジンの熱効率が低下し、空気調和機としての運転効率が低下する。これを回避するため、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機よりも排除容積が小さい電源駆動圧縮機を併設し、部分負荷時は電源駆動圧縮機を主体に運転し、高負荷時にはガスエンジンを主体に運転する、いわゆる、電源駆動圧縮機と非電源駆動圧縮機とのハイブリッド室外ユニットが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 When the gas heat pump is partially loaded, the thermal efficiency of the gas engine is reduced, and the operating efficiency of the air conditioner is reduced. In order to avoid this, a power-driven compressor with a smaller displacement volume than a non-power-driven compressor driven by a gas engine is installed side by side. A so-called hybrid outdoor unit of a power source driven compressor and a non-power source driven compressor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ハイブリッド室外ユニットでは、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機は電源駆動圧縮機よりも排除容積が大きく、また、排気マフラー、冷却水ポンプなど、電気式ヒートポンプにはない、ガスヒートポンプ固有の要素部品も設置する必要がある。したがって、ガスヒートポンプの室外ユニットをベースとし、電源駆動圧縮機を当該室外ユニットの内部に追加配置することが望ましい。 In a hybrid outdoor unit, a non-power source driven compressor driven by a gas engine has a larger displacement volume than a power source driven compressor, and an element unique to a gas heat pump, such as an exhaust muffler and a cooling water pump, which is not found in an electric heat pump. Parts also need to be installed. Therefore, it is desirable that the outdoor unit of the gas heat pump is used as a base, and the power supply driven compressor is additionally arranged inside the outdoor unit.
ところで、従来のガスヒートポンプは、本体筐体内部が仕切り板により上下二段に分割された構造となっている(例えば、特許文献2参照)。 By the way, the conventional gas heat pump has a structure in which the inside of the main body housing is divided into upper and lower two stages by a partition plate (see, for example, Patent Document 2).
1階部分は機械室であり、ガスエンジン、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機、非電源駆動圧縮機の吐出ガスから冷凍機油を分離する油分離器、ガスエンジンの排気マフラー、ガスエンジンの冷却水を循環させる冷却水ポンプ、制御基板など、多くの部品が搭載されている。 The first floor is a machine room, which is a gas engine, a non-power source driven compressor driven by the gas engine, an oil separator that separates refrigeration oil from the discharge gas of the non power source driven compressor, an exhaust muffler of the gas engine, and a gas engine Many components such as a cooling water pump for circulating the cooling water and a control board are mounted.
一方、2階部分は熱交換器室となっており、仕切り板上には、空気と冷媒とが熱交換するための空気熱交換器が、熱交換器室の外壁を形成するように設置されている。この空気熱交換器室の内部には、機械室と熱交換器室との間の空気の移動を可能とする通気口以外は、ほとんど何も設置されていない。 On the other hand, the second floor is a heat exchanger room, and an air heat exchanger for exchanging heat between air and refrigerant is installed on the partition plate so as to form the outer wall of the heat exchanger room. ing. In the air heat exchanger chamber, almost nothing is installed except for a vent that allows air to move between the machine chamber and the heat exchanger chamber.
なお、熱交換器室の上面には、ファンと空気吹き出し口からなる送風機が設置されており、ファンが回転することで、熱交換器室内は負圧となって、空気熱交換器の外周部から空気を取り込む。そして、空気熱交換器において冷媒と熱交換した空気は、熱交換器室内を通って空気吹き出し口から筐体上方に排出される。 In addition, the air blower which consists of a fan and an air blower outlet is installed in the upper surface of a heat exchanger chamber, and when a fan rotates, the heat exchanger chamber becomes a negative pressure and the outer peripheral part of an air heat exchanger Take air from. Then, the air that has exchanged heat with the refrigerant in the air heat exchanger passes through the heat exchanger chamber and is discharged upward from the air outlet.
しかしながら、ガスヒートポンプの室外ユニットをベースとした室外ユニットの内部に、電源駆動圧縮機を追加設置する場合、電源駆動圧縮機の温度が低いときに電源駆動圧縮機を起動すると、冷凍機油に溶解している冷媒が発砲する所謂オイルフォーミングが発生し、電源駆動圧縮機内の冷凍機油が吐出口を経由して回路内へ排出されることで電源駆動圧縮機内の冷凍機油が不足し、電源駆動圧縮機の信頼性が低下するという課題を有していた。 However, when a power-driven compressor is additionally installed inside the outdoor unit based on the outdoor unit of the gas heat pump, if the power-driven compressor is started when the temperature of the power-driven compressor is low, it will dissolve in the refrigeration oil. The so-called oil forming occurs in which the refrigerant is fired, and the refrigerating machine oil in the power supply driven compressor is discharged into the circuit via the discharge port, resulting in a shortage of refrigerating machine oil in the power supply driven compressor. The problem was that the reliability of the system would decrease.
本発明は、前記課題を解決するものであり、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機と電源駆動圧縮機とを併設する室外ユニットにおいて、エンジン排熱を電源駆動圧縮機へ流入させやすくし、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのを抑え、電動駆動圧縮を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングを発生しにくくし、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保することで、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることを可能とした空気調和機の室外ユニットを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and makes it easy to allow engine exhaust heat to flow into a power-driven compressor in an outdoor unit provided with a non-power-driven compressor and a power-driven compressor driven by a gas engine. Refrigerating machine oil in the power-driven compressor, which suppresses excessively low temperature of the power-driven compressor, makes it difficult to generate oil forming caused by the low temperature of the power-driven compressor when starting the electric drive compression It aims at providing the outdoor unit of the air conditioner which made it possible to improve the reliability of a power supply drive compressor by ensuring sufficiently.
前記課題を解決するために、第1の発明に係る空気調和機の室外ユニットは、電力により駆動する電源駆動圧縮機と、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機とが配置された機械室と、室外熱交換器および室外送風ファンを格納した熱交換器室とを、仕切り板で上下二段に分割し、前記機械室を下段部分に、前記熱交換器室を上段部分に備え、前記機械室の底部に設けられる底板の中心を通り、直線を含む略鉛直方向の平面で前記底板を2つの領域に分割し、前記非電源駆動圧縮機を含む非電源駆動圧縮機ユニットの略中心と前記電源駆動圧縮機の略中心とが、前記領域のどちらか一方の同じ領域に位置することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the outdoor unit of the air conditioner according to the first aspect includes a power source driven compressor driven by electric power and a non-power source driven compressor driven by a driving source other than electric power. The machine room and the heat exchanger room storing the outdoor heat exchanger and the outdoor blower fan are divided into upper and lower stages by a partition plate, and the machine room is provided in the lower part and the heat exchanger room is provided in the upper part. The non-power source driven compressor unit including the non-power source driven compressor is divided into two regions through a substantially vertical plane including a straight line through the center of the bottom plate provided at the bottom of the machine room. The center and the approximate center of the power supply driven compressor are located in the same region of one of the regions.
これにより、電源駆動圧縮機を既存のガスヒートポンプの室外ユニット内部に追加配置する際に、非電源駆動圧縮機ユニットと電源駆動圧縮機の間隔を狭くすることができ、電力以外の駆動源の排熱を電源駆動圧縮機へ流入させやすく、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのを抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。 As a result, when the power source driven compressor is additionally arranged inside the outdoor unit of the existing gas heat pump, the interval between the non power source driven compressor unit and the power source driven compressor can be narrowed, and the drive source other than electric power can be discharged. Heat can easily flow into the power-driven compressor, and the temperature of the power-driven compressor can be suppressed from becoming excessively low. Therefore, when starting the power-driven compressor, oil forming caused by the low temperature of the power-driven compressor is less likely to occur, and sufficient refrigeration oil in the power-driven compressor can be secured. Can be improved.
第2の発明は、第1の発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、仕切り板に、前記室外ユニット内部の空気が前記熱交換器室と前記機械室とを移動できる通気口を少なくとも1つ設置し、電源駆動圧縮機の起動前に前記通気口の通風抵抗を大きくすることを特徴とした請求項1記載の空気調和機の室外ユニットである。 According to a second aspect of the present invention, in the outdoor unit of the air conditioner according to the first aspect of the present invention, at least one vent hole is provided in the partition plate so that air inside the outdoor unit can move between the heat exchanger chamber and the machine chamber. 2. The air conditioner outdoor unit according to claim 1, wherein the ventilation resistance of the vent is increased before the power supply driven compressor is started.
これにより、電力以外の駆動源の排熱が機械室(1階)から熱交換器室(2階)に移動する空気量を減らすことができる。よって、本発明では、第1の発明の効果に加え、電力以外の駆動源の排熱を機械室(1階)に留めることで電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのをさらに抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。 Thereby, the amount of air that the exhaust heat of the driving source other than electric power moves from the machine room (first floor) to the heat exchanger room (second floor) can be reduced. Therefore, in the present invention, in addition to the effect of the first invention, the exhaust heat of the driving source other than electric power is kept in the machine room (first floor) to further suppress the temperature of the power supply driven compressor from being excessively lowered. Is possible. Therefore, when starting the power-driven compressor, oil forming caused by the low temperature of the power-driven compressor is less likely to occur, and sufficient refrigeration oil in the power-driven compressor can be secured. Can be improved.
第3の発明は、前記非電源駆動圧縮機の排除容積は、前記電源駆動圧縮機の排除容積よりも大きいことを特徴とする請求項1から2に記載の空気調和機の室外ユニットである。 A third aspect of the present invention is the outdoor unit for an air conditioner according to claim 1 or 2, wherein an excluded volume of the non-power source driven compressor is larger than an excluded volume of the power source driven compressor.
これにより、非電源駆動圧縮機の排除容積を大きくすることで、電力以外の駆動源の排熱が多くなり電源駆動圧縮機に流入する熱量が増える。よって、本発明では、第1から第2の発明の効果に加え、より多くの電力以外の駆動源の排熱を電源駆動圧縮機に流入させることができ、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのをさらに抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。 Thus, by increasing the excluded volume of the non-power source driven compressor, the exhaust heat of the driving source other than the electric power increases, and the amount of heat flowing into the power source driven compressor increases. Therefore, in the present invention, in addition to the effects of the first and second inventions, more exhaust heat of the driving source other than electric power can be caused to flow into the power source driven compressor, and the temperature of the power source driven compressor is excessively high. It becomes possible to further suppress the lowering. Therefore, when starting the power-driven compressor, oil forming caused by the low temperature of the power-driven compressor is less likely to occur, and sufficient refrigeration oil in the power-driven compressor can be secured. Can be improved.
本発明の空気調和機の室外ユニットでは、電源駆動圧縮を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。 In the outdoor unit of the air conditioner according to the present invention, when the power-driven compression is started, oil forming caused by the low temperature of the power-driven compressor is less likely to occur, and sufficient refrigeration oil in the power-driven compressor can be secured. Therefore, the reliability of the power source driven compressor can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態1)
本実施の形態の空気調和機の冷凍サイクル構成を図1に示す。図1の空気調和機は、室外ユニット1台に対し、室内ユニットを2台接続した、いわゆるツイン構成となっている。なお、冷凍サイクル構成に関しては、図1に示したものに限定されない。例えば、室外ユニットは2台以上、室内ユニットも3台以上、並列に接続可能である。
(Embodiment 1)
A refrigeration cycle configuration of the air conditioner of the present embodiment is shown in FIG. The air conditioner of FIG. 1 has a so-called twin configuration in which two indoor units are connected to one outdoor unit. The refrigeration cycle configuration is not limited to that shown in FIG. For example, two or more outdoor units and three or more indoor units can be connected in parallel.
100は室外ユニットであり、室外ユニット100と室内ユニット200、210とは、冷媒が流通する液管50、ガス管55で連結されている。室外ユニット100において、111は、例えば、ガスを駆動源とするエンジン、112はエンジン111より駆動力を得て冷媒を圧縮するエンジン駆動圧縮機(非電源駆動圧縮機)、113はモータを内蔵し商用電源など電力により駆動する電源駆動圧縮機である。エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113は、冷凍サイクル内で並列に接続されている。エンジン駆動圧縮機112の排除容積は、電源駆動圧縮機113の排除容積よりも大きくなっており、また、エンジン駆動圧縮機112、電源駆動圧縮機113の潤滑油は、同じ冷凍機油とされている。
また、エンジン駆動圧縮機112の吐出配管および吸入配管は、電源駆動圧縮機113の吐出配管および吸入配管よりも太く形成されている。こうすることで、冷媒流量が多いエンジン駆動圧縮機112側の吐出配管および吸入配管における圧力損失の増大を抑えるとともに、冷凍サイクルからのエンジン駆動圧縮機112への冷凍機油の戻り量が、電源駆動圧縮機113への冷凍機油の戻り量よりも多くなる。
Further, the discharge pipe and the suction pipe of the engine driven
114はアキュムレータであり、後述する四方弁116から、エンジン駆動圧縮機112の吸入配管と電源駆動圧縮機113の吸入配管との合流点に至る冷媒配管に接続され、両圧縮機112,113にガス冷媒を供給する。
115a、115bは油分離器であり、油分離器115aはエンジン駆動圧縮機112の吐出配管に設置され、油分離器115bは電源駆動圧縮機113の吐出配管に設置されており、各圧縮機112,113の吐出ガスに含まれる冷凍機油を分離する。油分離器115aで分離された冷凍機油は、エンジン駆動圧縮機112の吸入配管に油戻し管115cで、油分離器115bで分離された冷凍機油は、電源駆動圧縮機113の吸入配管に油戻し管115dにより個別に戻される。また、油戻し管115c、115dには、それぞれ、油戻し管開閉弁115e、115fが接続されており、この油戻し管開閉弁115e、115fの開閉により、油戻し管115c、115dの連通が制御される。
115a and 115b are oil separators. The
なお、油分離器115a、115bは、両圧縮機112,113の吐出ガスに含まれる冷凍機油をまとめて分離するように単一の油分離器115として設置されても良い。この場合、油分離器115は、エンジン駆動圧縮機112の吐出配管と電源駆動圧縮機113の吐出配管との合流点より、両圧縮機112,113とは反対側の冷媒配管に設置される。
The
116は冷房と暖房で冷凍サイクルを切り替える四方弁、117は冷媒を膨張させる室外ユニット減圧装置である。また、118は、エンジン111の冷却に用いた高温の冷却水と冷媒との熱交換を行うエンジン排熱熱交換器であり、暖房時に利用する。エンジン排熱熱交換器118には、冷却水配管(不図示)が敷設されている。
119はエンジン排熱熱交換器118に流入する冷媒流量を調整するエンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁である。120は室外熱交換器130に室外ユニット100周囲の空気を供給する室外送風ファンである。
116 is a four-way valve for switching the refrigeration cycle between cooling and heating, and 117 is an outdoor unit pressure reducing device for expanding the refrigerant.
119 is an engine exhaust heat exchanger refrigerant flow rate adjustment valve that adjusts the refrigerant flow rate that flows into the engine
室内ユニット200において、201は室内空気熱交換器、202は室内空気熱交換器201に室内ユニット200周囲の空気を供給する室内送風ファン、203は冷媒を膨張させる室内ユニット減圧装置である。
同様に、室内ユニット210において、211は室内空気熱交換器、212は室内空気熱交換器211に室内ユニット210周囲の空気を供給する室内送風ファン、213は冷媒を膨張させる室内ユニット減圧装置である。
In the
Similarly, in the
次に、本実施の形態における空気調和機の室外ユニット100の内部構造を図2、図3に示す。図2は室外ユニット100を前面に平行な鉛直平面で切った縦断面図、図3は室外ユニット100を底面に平行な水平平面(図中、X−X)で切った横断面図である。
図2に示すように、室外ユニット100は、フレーム構成された本体筐体100Aを備え、この本体筐体100Aの内部が、仕切り板103により上下二段に分割されており、101は機械室、102は熱交換器室である。
Next, the internal structure of the
As shown in FIG. 2, the
機械室101には、エンジン111、エンジン駆動圧縮機112が設置され、さらに電源駆動圧縮機113が設置されている。図2には示さないが、これらの他にも、アキュムレータ114、油分離器115、四方弁116、室外ユニット減圧装置117、エンジン排熱熱交換器118、エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁119、エンジン111の排気マフラー、エンジン111の冷却水を循環させる冷却水ポンプ、制御基板、冷媒配管など、多くの部品が搭載されている。そして、これらの部品の配置は、既存のガスヒートポンプの部品の配置をそのまま流用している。
In the
そして、例えば空調負荷が、非電源駆動圧縮機(第1空調機)112の最小能力よりも小さい場合は、電源駆動圧縮機(第2空調機)113のみを運転し、空調対象空間の空調負荷が、非電源駆動圧縮機(第1空調機)112の最小能力以上で、第1空調機の最小能力と第2空調機の最小能力との和よりも小さい場合は、非電源駆動圧縮機(第1空調機)112または電源駆動圧縮機(第2空調機)113のどちらか一方を、これら空調機に設けられた非電源駆動圧縮機(第1空調機)112または電源駆動圧縮機(第2空調機)113の運転コストが安い、もしくは、消費エネルギーの小さい方を任意に選択して運転し、空調対象空間の空調負荷が、第1空調機の最小能力と第2空調機の最小能力との和以上の場合は、非電源駆動圧縮機(第1空調機)112と電源駆動圧縮機(第2空調機)113の双方を運転する。 For example, when the air conditioning load is smaller than the minimum capacity of the non-power source driven compressor (first air conditioner) 112, only the power source driven compressor (second air conditioner) 113 is operated, and the air conditioning load in the air conditioning target space Is not less than the minimum capacity of the non-power source driven compressor (first air conditioner) 112 and smaller than the sum of the minimum capacity of the first air conditioner and the minimum capacity of the second air conditioner, Either the first air conditioner (112) or the power source driven compressor (second air conditioner) 113 is replaced with a non-power source driven compressor (first air conditioner) 112 or a power source driven compressor (first unit) provided in the air conditioner. (2 air conditioner) 113 is operated at a lower operating cost or with less energy consumption, and the air conditioning load in the air conditioning target space is the minimum capacity of the first air conditioner and the minimum capacity of the second air conditioner. If the sum of 1 air conditioner) 112 and a power driven compressor (operating both the second air conditioner) 113.
熱交換器室102において、室外熱交換器130は熱交換器室102の外壁を形成するように構成されており、仕切り板103の略中央部に電源駆動圧縮機113が設置されている。
In the
図2、図3に示すように、機械室101の底部に設けられる底板122の中心を通り、機械室101の奥行き方向に延びる水平直線によって区分される底板122の2つの領域に対して、エンジン111とエンジン駆動圧縮機112とで構成されるエンジン圧縮機ユニット123の略中心(図中、点A)と、電源駆動圧縮機113の略中心(図中、点B)とがどちらか一方の同じ領域に位置する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the engine is applied to two regions of the
次に、室外ユニット100と室内ユニット200、210の動作を説明する。
Next, operations of the
冷房運転時、四方弁116は実線に冷媒を流すよう設定される(図1参照)。エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113とで圧縮された高温高圧の冷媒は、それぞれ、油分離器115a、115bに流入し、冷凍機油を分離する。それぞれの油分離器115a、115bで分離された純度の高いガス冷媒は合流後、四方弁116を通り、室外熱交換器130に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器130にて、外気と熱交換して放熱したのち凝縮し、高圧の液冷媒となって室外ユニット減圧装置117を通り、液管50内を通って、室内ユニット200、210に供給される。
During the cooling operation, the four-
なお、油分離器115a、115bで分離された冷凍機油は、エンジン駆動圧縮機112が駆動している場合は油戻し管開閉弁115eを開とすることで、エンジン駆動圧縮機112の吸入配管に戻される。同様に、電源駆動圧縮機113が駆動している場合は油戻し管開閉弁115fを開とすることで、電源駆動圧縮機113の吸入配管に戻される。エンジン駆動圧縮機112が駆動していない場合は油戻し管開閉弁115eは閉、電源駆動圧縮機113が駆動していない場合は油戻し管開閉弁115fは閉となる。
The refrigerating machine oil separated by the
室内ユニット200に入った高圧の液冷媒は、室内ユニット減圧装置203にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器201に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器201にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となって室内ユニット200から流出する。
The high-pressure liquid refrigerant that has entered the
室内ユニット210においても、室内ユニット200と同様に、まず、高圧の液冷媒は、室内ユニット減圧装置213にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器211に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器211にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となって室内ユニット210から流出する。
Also in the
なお、室内ユニット200のみ冷房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置213を閉じ、室内ユニット210の室内熱交換器211には冷媒の供給を行わない。一方、室内ユニット210のみ冷房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置203を閉じ、室内ユニット200の室内熱交換器201には冷媒の供給を行わない。
When only the
室内ユニット200、210から流出したガス冷媒は、ガス管55内を通って、再度室外ユニット100に戻る。室外ユニット100に流入したガス冷媒は、四方弁116、アキュムレータ114を通って、エンジン駆動圧縮機112、および、電源駆動圧縮機113に戻る。
The gas refrigerant flowing out of the
冷房運転時における、エンジン駆動圧縮機112および電源駆動圧縮機113の運転方法は、例えば、下記のようにする。
For example, the operation method of the engine-driven
冷房負荷が、エンジン駆動圧縮機112が最低運転周波数で運転した時の冷房能力(エンジン駆動圧縮機112の最小冷房能力)よりも小さい場合には、エンジン駆動圧縮機112のみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機113のみを運転する。
If the cooling load is smaller than the cooling capacity when the engine-driven
冷房負荷が、エンジン駆動圧縮機112の最小冷房負荷よりも大きく、かつ、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113とがともに最低運転周波数で運転した場合の冷房能力(両圧縮機運転時の最小冷房能力)よりも小さい場合は、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113のどちらか一方、例えば、運転コストが安い、もしくは、消費エネルギーが小さい方を選択して運転する。
The cooling capacity when the cooling load is larger than the minimum cooling load of the engine driven
冷房負荷が、両圧縮機運転時の最小冷房能力よりも大きい場合は、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113の両方を、例えば、運転コスト、もしくは、消費エネルギーが最小となるように運転する。
When the cooling load is larger than the minimum cooling capacity during operation of both compressors, both the engine-driven
この場合、運転コスト、もしくは、消費エネルギーを最小とするためのエンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113の運転周波数の決定には、各圧縮機の運転周波数と運転コストト、もしくは、消費エネルギーとの関係を利用する。
In this case, in determining the operating frequency of the engine driven
実際には、冷房負荷全体に対してエンジン駆動圧縮機112が受け持つ冷房負荷の割合は、両圧縮機をともに最高運転周波数で運転した場合の最大冷房能力(両圧縮機運転時の最大冷房能力)に対する、エンジン駆動圧縮機112のみを最高運転周波数で運転したときの冷房能力の割合±15%程度である。
Actually, the ratio of the cooling load that the engine-driven
次に、暖房運転時では、四方弁116は点線に冷媒を流すよう設定される(図1参照)。エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113とで圧縮された高温高圧の冷媒は、それぞれ油分離器115a、115bに流入し、冷凍機油を分離する。それぞれの油分離器115a、115bで分離された純度の高いガス冷媒は合流後、四方弁116を通り、ガス管55内を通って、室外ユニット100を出て、室内ユニット200、210に供給される。
Next, at the time of heating operation, the four-
室内ユニット200に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器201に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器201にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱したのち凝縮し、高圧の液冷媒となって、室内ユニット減圧装置203を通り、室内ユニット200から流出する。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has entered the
室内ユニット210においても、室内ユニット200と同様に、まず、高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器211に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器211にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱した後凝縮し、高圧の液冷媒となって、室内ユニット減圧装置213を通り、室内ユニット210から流出する。
Also in the
なお、冷房時と同様に、室内ユニット200のみ暖房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置213を閉じ、室内ユニット210の室内熱交換器211には冷媒の供給を行わない。一方、室内ユニット210のみ暖房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置203を閉じ、室内ユニット200の室内熱交換器201には冷媒の供給を行わない。
As in the case of cooling, when only the
室内ユニット200、210から流出した高圧の液冷媒は、液管50内を通って、再度室外ユニット100に戻る。室外ユニット100に流入した高圧の液冷媒は、室外ユニット減圧装置117にて減圧され、気液二相状態となって、室外熱交換器130とエンジン排熱熱交換器118に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器130では外気と、また、エンジン排熱熱交換器118では、エンジン111の冷却に用いた高温の冷却水と熱交換して吸熱したのち蒸発し、四方弁116、アキュムレータ114を通って、エンジン駆動圧縮機112、および、電源駆動圧縮機113に戻る。
The high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the
暖房運転時における、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113の運転方法は、例えば、下記のようにする。
For example, the operation method of the engine-driven
暖房負荷が、エンジン駆動圧縮機112が最低運転周波数で運転した時の暖房能力(エンジン駆動圧縮機112の最小暖房能力)よりも小さい場合には、エンジン駆動圧縮機112のみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機113のみを運転する。
If the heating load is smaller than the heating capacity when the engine-driven
暖房負荷が、エンジン駆動圧縮機112の最小暖房負荷よりも大きく、かつ、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113とがともに最低運転周波数で運転した場合の暖房能力(両圧縮機運転時の最小暖房能力)よりも小さい場合は、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113のどちらか一方、例えば、運転コストが安い、もしくは、消費エネルギーが小さい方を選択して運転する。
Heating capacity when the heating load is larger than the minimum heating load of the engine-driven
暖房負荷が、両圧縮機112,113運転時の最小暖房能力よりも大きい場合は、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113の両方を、例えば、運転コスト、もしくは、消費エネルギーが最小となるように運転する。
この場合、運転コスト、もしくは、消費エネルギーを最小とするためのエンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113の運転周波数の決定には、各圧縮機112,113の運転周波数と運転コスト、もしくは、消費エネルギーとの関係を利用する。
When the heating load is larger than the minimum heating capacity during operation of both the
In this case, in order to determine the operating frequency of the engine driven
実際には、暖房負荷全体に対してエンジン駆動圧縮機112が受け持つ暖房負荷の割合は、両圧縮機112,113をともに最高運転周波数で運転した場合の最大暖房能力(両圧縮機運転時の最大暖房能力)に対する、エンジン駆動圧縮機112のみを最高運転周波数で運転したときの暖房能力の割合±15%程度である。
In practice, the ratio of the heating load that the engine-driven
ただし、暖房運転時は、常時室外熱交換器130の着霜状態を監視しており、着霜の危険性がある場合は、運転コスト、もしくは、消費エネルギーが最小となるように各圧縮機112,113の運転周波数を設定していても、エンジン駆動圧縮機112の運転周波数を上げ、電源駆動圧縮機113の運転周波数を下げる制御をおこなう。
However, during the heating operation, the frost formation state of the
エンジン駆動圧縮機112の運転周波数を上げると、エンジン111の排熱量が増加し、エンジン排熱熱交換器118に供給される冷却水熱量も増加する。すなわち、エンジン排熱熱交換器118にて、より多くの冷媒を蒸発させることができ、室外熱交換器130に流す冷媒量を減らして、着霜の危険性を低減する。
When the operating frequency of the engine-driven
以上の説明から明らかなように、本実施の形態においては、エンジン111と、前記エンジンで駆動されるエンジン駆動圧縮機112とで構成されるエンジン圧縮機ユニット123、モータで駆動される電源駆動圧縮機113とが、機械室101に設置され、エンジン圧縮機ユニット123と電源駆動圧縮機113との位置関係が、機械室101の底部に設けられる底板118の中心を通り、機械室101の奥行方向に延びる水平直線によって底板122を2つの領域に区分し、エンジン圧縮機ユニット123の略中心(図中、点A)と、電源駆動圧縮機113の略中心(図中、点B)とが、どちらか一方の同じ領域に位置することで、エンジン圧縮機ユニットと電源駆動圧縮機113の間隔を狭くすることができ、エンジン排熱を電源駆動圧縮機113へ流入させやすく、電源駆動圧縮機113の温度が過度に低くなるのを抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機113を起動する際に電源駆動圧縮機113の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機113内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機113の信頼性を向上させることができる。
As is apparent from the above description, in the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、エンジン駆動圧縮機112の排除容積は、電源駆動圧縮機113の排除容積よりも大きいため、エンジン排熱が多くなり電源駆動圧縮機113に流入する熱量が増える。よって、より多くのガスエンジン排熱を電源駆動圧縮機113に流入させることができ、電源駆動圧縮機113の温度が過度に低くなるのをさらに抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機113を起動する際に電源駆動圧縮機113の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機113内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機113の信頼性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the displacement volume of the engine-driven
また、エンジン駆動圧縮機112の吐出および吸入配管の内径は、電源駆動圧縮機113の吐出および吸入配管の内径よりも太くしているため、エンジン駆動圧縮機112における吐出および吸入配管における圧力損失の増大を抑え、室外ユニット全体としての運転効率の低下を防止することができる。また、冷凍サイクルからのエンジン駆動圧縮機112への冷凍機油の戻り量が電源駆動圧縮機113に比べて多くなり、エンジン駆動圧縮機112の運転信頼性を向上させることができる。
Further, since the inner diameter of the discharge and suction pipes of the engine driven
なお、本実施の形態においては、エンジン111と、前記エンジンで駆動されるエンジン駆動圧縮機112とで構成されるエンジン圧縮機ユニット123、モータで駆動される電源駆動圧縮機113とが、機械室101に設置され、エンジン圧縮機ユニット123と電源駆動圧縮機113との位置関係が、機械室101の底部に設けられる底板122の中心を通り、機械室101の奥行方向に延びる水平直線によって底板122を2つの領域に区分し、エンジン圧縮機ユニット123の略中心(図中、点A)と、電源駆動圧縮機113の略中心(図中、点B)とが、どちらか一方の同じ領域に位置することで、エンジン圧縮機ユニットと電源駆動圧縮機113の間隔を狭くすることができ、主回路から冷媒を分岐させて電源駆動圧縮機113の吸込口に冷媒を流入させる吸入管と、電源駆動圧縮機113から吐出した冷媒を主回路に合流させるための吐出管と、の長さが過度に長くなることを抑え、係る部材のコストを抑えることが可能となる。
In the present embodiment, an
(実施の形態2)
本実施の形態における空気調和機の室外ユニット100の内部構造を図4、図5に示す。図4は室外ユニット100を前面に平行な鉛直平面で切った縦断面図、図5は室外ユニット100を底面に平行な水平平面(図中、Y−Y)で切った横断面図である。
(Embodiment 2)
The internal structure of the
図4、図5において、105a、105bは、室外ユニット100内の仕切り板103に設置された通風口である。通風口105a、105bは、仕切り板103を幅方向(図5における横方向)に2分する直線に対して、ほぼ対称となるように配置されている。通風口105a、105bを通じて、室外ユニット100の内部の空気が機械室101と熱交換器室102との間を移動できる。また、通風口105a、105bには、開度調整弁(不図示)が設置され、通風口105a、105bの開度は調節可能となっている。油分離器115aは、室外ユニット100内の仕切り板103の上に設置されている。
In FIGS. 4 and 5,
また、油分離器115aからエンジン駆動圧縮機112の吸入配管に接続した油戻し管115cの流路抵抗は、油分離器115bから電源駆動圧縮機113の吸入配管に接続した油戻し管115dの流路抵抗よりも小さく設定されている。流路抵抗の設定は、例えば、油戻し管に設置された細管(キャピラリーチューブ)の内径と長さによって調整する。
The flow resistance of the
その他の構成は、実施の形態1と同じなので、それらの説明は省略する。 Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
室外ユニット100の冷房、暖房時の運転動作は実施の形態1と同様である。ここでは、冷房、暖房運転時の通風口105a、105bの動作と、運転時の油分離器115a、115bから、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113への油戻し動作について説明する。
The operation of the
まず、冷房、暖房運転時の通風口105a、105bの動作について説明する。エンジン111とエンジン駆動圧縮機112とが稼働している場合、エンジン111ではガスなどの燃料を燃焼させるため、高温の排熱が発生する。エンジン111は、機械室101に設置された冷却水ポンプ(図示せず)により循環する冷却水で冷却される。
First, the operation of the
なお、エンジン111の排熱を受けて高温になった冷却水は、熱交換器室102に設置されたラジエータ(図示せず)で放熱したのち、再びエンジン111に戻される。ラジエータは、熱交換器室102において、室外熱交換器130の内側に設置され、室外熱交換器130にて冷媒と熱交換を終えた空気と熱交換する構成となっている。
The cooling water that has become hot due to exhaust heat from the
エンジン111の排熱は前記冷却水だけでは完全には取れない。そこで、通風口105a、105bの開度調整弁(不図示)を開とし、室外送風ファン120の動作により機械室101内の空気を熱交換器室102に逃がし、エンジン111の排熱により機械室101が高温になることを防止する。
The exhaust heat of the
一方、外気温度が低い場合などにおいて、電源駆動圧縮機113が低温に冷やされるため、通風口105a、105bの開度調整弁(不図示)を閉とする。すると、機械室101から熱交換室102への空気の移動がなくなるため、通風口105a、105bを開としていた場合と比較して、機械室101に留まるエンジン111の排熱が増加し、電源駆動圧縮機113の温度が過度に低くなり、電源駆動圧縮機113の起動時にオイルフォーミングが発生するのを抑えられる。なお、機械室101に搭載されている制御基板(図示せず)の冷却のため、通風口105a、105bの一部を開とするように制御してもよい。
On the other hand, since the power supply driven
また、エンジン111とエンジン駆動圧縮機112とが稼働せず、電源駆動圧縮機113のみが稼働している場合、エンジン111の排熱は発生しないため、通風口105a、105bの開度調整弁(不図示)を閉とする。すると、機械室101から熱交換室102への空気の移動がなくなるため、通風口105a、105bを開としていた場合と比較して、熱交換器を通過する風量が増加し、冷凍サイクル全体の効率が向上する。なお、機械室101に搭載されている制御基板(図示せず)の冷却のため、通風口105a、105bの一部を開とするように制御してもよい。
Further, when the
次に、運転時の油分離器115a、115bから、エンジン駆動圧縮機112と電源駆動圧縮機113への油戻し動作について説明する。
Next, the oil return operation from the
油分離器115aで分離された冷凍機油は、エンジン駆動圧縮機112が駆動している場合は、油戻し管開閉弁115eを開とすることで、エンジン駆動圧縮機112の吸入配管に戻される。同様に、油分離器115bで分離された冷凍機油は、電源駆動圧縮機113が駆動している場合は、油戻し管開閉弁115fを開とすることで、電源駆動圧縮機113の吸入配管に戻される。エンジン駆動圧縮機112が駆動していない場合は油戻し管開閉弁115eは閉、電源駆動圧縮機113が駆動していない場合は、油戻し管開閉弁115fは閉となる。
When the engine-driven
エンジン圧縮機112と電源駆動圧縮機113とが同時に稼働している場合、エンジン駆動圧縮機112の排除容積は、電源駆動圧縮機113の排除容積よりも大きく設定されているため、エンジン駆動圧縮機112が吐出する冷媒流量は、電源駆動圧縮機113が吐出する冷媒流量よりも多い。よって、エンジン駆動圧縮機112が吐出する冷凍機油は、電源駆動圧縮機113が吐出する冷凍機油よりも多い。
When the
本実施の形態では、油戻し管115cの流路抵抗は油戻し管115dの流路抵抗よりも小さく設定されているため、両圧縮機112,113が同時に稼働している場合でも、油分離器115aからエンジン駆動圧縮機112に戻る冷凍機油の量は、油分離器115bから電源駆動圧縮機113に戻る冷凍機油の量よりも多くなる。
In the present embodiment, the flow resistance of the
また、油分離器115aは、室外ユニット100内の仕切り板103の上に設置されており、油分離器115a内の冷凍機油の油面と、エンジン駆動圧縮機112に存在する冷凍機油の油面との間にはヘッド差がある。一方で、油分離器115b内の冷凍機油の油面と、電源駆動圧縮機113に存在する冷凍機油の油面との間のヘッド差は小さい。したがって、低負荷時など、冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差が小さい場合でも、前記ヘッド差により、冷凍機油115からエンジン駆動圧縮機112には、電源駆動圧縮機113よりも冷凍機油が戻りやすい。
The
以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、仕切り板103を幅方向(図5における横方向)に2分する直線に対して略対称となるように開度の調節が可能な通気口105a、105cを設置する。よって、実施の形態1の効果に加え、機械室101のエンジン111の排熱を、熱交換器室102を経由して室外ユニット100の本体筐体外に排出するための通風経路を確保することができる。
As is clear from the above description, in the present embodiment, the opening degree can be adjusted so that the
また、外気温度が低い場合などにおいては、電源駆動圧縮機113が低温に冷やされるため、通風口105a、105bを閉として、機械室101から熱交換室102への空気の移動を遮断するため、機械室101に留まるエンジン111の排熱が増加し、電源駆動圧縮機113の温度が過度に低くなることを抑え、電源駆動圧縮機113の起動時にオイルフォーミングが発生するのを抑えられることで電源駆動圧縮機113の信頼性を向上させることができる。
In addition, when the outside air temperature is low, the power source driven
また、エンジン111とエンジン駆動圧縮機112とが稼働せず、電源駆動圧縮機113のみが稼働する場合は、通風口105a、105cを閉として、機械室101から熱交換室102への空気の移動を遮断するため、熱交換器を通過する風量が増加し、冷凍サイクル効率を向上させることができる。
When the
また、油分離器115aからエンジン駆動圧縮機112の吸入配管に接続した油戻し管115cの流路抵抗は、油分離器115bから電源駆動圧縮機113の吸入配管に接続した油戻し管115dの流路抵抗よりも小さく設定されているため、両圧縮機112,113が同時に稼働している場合でも、油分離器115aからエンジン駆動圧縮機112に戻る冷凍機油の量は、油分離器115bから電源駆動圧縮機113に戻る冷凍機油の量よりも多くなる。よって、冷凍機油の吐出量が多いエンジン駆動圧縮機112の運転信頼性を高めることができる。
The flow resistance of the
また、油分離器115aは、室外ユニット100内の仕切り板103の上に設置されているため、低負荷時など、冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差が小さい場合でも、油分離器115aからエンジン駆動圧縮機112には冷凍機油が戻りやすい。よって、冷凍機油の吐出量が多いエンジン駆動圧縮機112の運転信頼性をさらに高めることができる。
In addition, since the
本発明に係る空気調和機の室外ユニットは、モータで駆動する電源駆動圧縮機を機械室に追加配置した時に、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのを抑え、電動駆動圧縮を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングを発生しにくくし、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保することで、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることを可能とする。よってエンジンにより駆動されるエンジン駆動圧縮機とモータで駆動する電源駆動圧縮機とを機械室に併設する室外ユニットに用いるのに好適である。 The outdoor unit of the air conditioner according to the present invention suppresses the temperature of the power-driven compressor from becoming excessively low when a power-driven compressor driven by a motor is additionally disposed in the machine room, and starts electric drive compression. It is possible to improve the reliability of the power-driven compressor by making it hard to generate oil forming caused by the low temperature of the power-driven compressor and securing sufficient refrigeration oil in the power-driven compressor To do. Therefore, the engine-driven compressor driven by the engine and the power-driven compressor driven by the motor are suitable for use in an outdoor unit provided in the machine room.
100 空気調和機の室外ユニット
101 機械室
102 熱交換器室
103 仕切り板
105a、105b 通風口
111 エンジン
112 エンジン駆動圧縮機
113 電源駆動圧縮機
114 アキュムレータ
115a、115b 油分離器
115c、115d 油戻し管
115e、115f 油戻し管開閉弁
116 四方弁
117 室外ユニット減圧装置
118 エンジン排熱熱交換器
119 エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁
120 室外送風ファン
121 室外送風ファンモータ
122 底板
123 エンジン圧縮機ユニット
130 室外熱交換器
200 室内ユニット
201 室内熱交換器
202 室内送風ファン
203 室内ユニット減圧装置
210 室内ユニット
211 室内熱交換器
212 室内送風ファン
213 室内ユニット減圧装置
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