JP2782547B2 - エンジン駆動熱ポンプ式暖房装置 - Google Patents

エンジン駆動熱ポンプ式暖房装置

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秀幸 大橋
徹 濱松
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075Details of compressors or related parts with parallel compressors

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、エンジン駆動熱ポンプ式暖房装置に関し、
さらに詳しくは2サクション方式の圧縮機を設けたエン
ジン駆動熱ポンプ式暖房装置の改良に関する。
〔従来技術〕
熱ポンプ式暖房装置の暖房能力を増大するため、2サ
クション方式の圧縮機を使用した暖房装置が提案されて
いる。この熱ポンプ式暖房装置は、2サクション方式の
2基の圧縮機のうち、一方の圧縮機の吸込み側を、エン
ジン冷却水利用の温水熱交換器が接続された冷媒回路に
接続し、他方の圧縮機の吸込み側を外気利用の空気熱交
換器が接続された冷媒回路に接続するようにしている。
二つの熱交換器のうち温水熱交換器は、空気に比べて温
度の高いエンジン冷却水を使用するため熱効率が大きい
という特長を有している。
したがって、高負荷暖房運転時には、2基の圧縮機を
同時運転すると共に、上記温水熱交換器と空気熱交換器
とを同時に使用して熱交換を行うことにより暖房能力を
最大にし、また低負荷暖房運転時には、空気熱交換器を
接続した圧縮機だけを運転して熱交換を行うことによ
り、暖房能力を落とすようにしていた。ところが、高負
荷暖房運転を行うほどではないが、低負荷暖房運転であ
っては能力不足になるような中間負荷の場合には、上記
暖房能力を最大にする高負荷暖房運転を行いながら、圧
縮機のいずれか一方を運転したり、停止したりして、断
続的な運転を繰り返しながら調整しなければならなかっ
た。
しかし、圧縮機の運転と停止とを頻繁に繰り返すこと
は運転管理を煩雑にするばかりでなく、装置の耐久性に
も悪影響を与える結果になっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、2サクション方式の圧縮機を使用し
たエンジン駆動熱ポンプ式暖房装置において、高負荷運
転から低負荷運転までの暖房能力をスムーズに調整でき
るようにしたエンジン駆動熱ポンプ式暖房装置を提供せ
んとすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するための本発明は、2サクション方
式の圧縮機を設け、一方の圧縮機の吸込み側を温水熱交
換器が接続された冷媒回路に、また他方の圧縮機の吸込
み側を空気熱交換器が接続された冷媒回路にそれそれ並
列に連結したエンジン駆動熱ポンプ式暖房装置におい
て、前記温水熱交換器と空気熱交換器との間に、両熱交
換器を切換弁を介して互いに直列に接続する冷媒回路を
形成し、前記切換弁の切り換えにより直列接続と並列接
続とに交互に切換え可能にしたことを特徴とするもので
ある。
このように温水熱交換器と空気熱交換器を直列に接続
する冷媒回路を形成し、切換弁によって直列接続と並列
接続とに交互に切替え可能にしたことによって、中間負
荷の際に、いずれか一方の圧縮機だけを運転状態にし
て、冷媒を温水熱交換器と空気熱交換器との両方に直列
に流すようにすることにより、程良い熱交換をさせるこ
とができる。また、これによって、従来のように圧縮機
の運転と停止とを頻繁に断続する必要がなくなる。
〔実施例〕
以下、図に示す実施例によって説明する。
第1図は、本発明の装置の一例を示し、冷暖房装置と
して構成された場合のシステム図である。1は都市ガ
ス,プロパンガス等のガス燃料によって駆動されるエン
ジン、2A,2Bはこのエンジン1によって駆動される2サ
クション方式の圧縮機である。2基の圧縮機2A,2Bは、
それぞれ吸込み口から吸い込んだ冷媒を圧縮して高温高
圧のガスにしたのち、一つの吐出管3に合体させて吐出
するようになっている。
吐出管3はオイル分離器4を経て四方弁5に接続さ
れ、さらに四方弁5から延長する循環用の配管6に複数
個の室内熱交換器7,……,7を並列に接続している。これ
ら複数個の室内熱交換器7,……,7の出口側は配管8に集
束され、レシーバ9に接続されている。レシーバ9を経
た配管は、2個の膨張弁10a,10bを介して二つの配管11,
12に分岐されている。
このうち一方の配管11は、室外熱交換器として設けら
れた温水熱交換器13aに接続され、さらに配管14を経て
圧縮機2Aの吸込み側に接続されている。この温水熱交換
器13aは、エンジン冷却水を利用するようにしたもの
で、二重管構造からなっている。配管14にはアキュムレ
ータ15aが接続されている。また、レシーバ9から分岐
した他方の配管12は、もう一つの室外熱交換器として設
けられた空気熱交換器13bに接続され、さらに配管16,四
方弁5,配管17を経て圧縮機2Bの吸込み側に接続されてい
る。配管17にはアキュムレータ15bが接続されている。
また、配管14と配管17との間には、配管23,24がバイ
パスするように接続され、そのうちの配管23に電磁切換
弁21が設けられている。
以上までの冷媒回路の構成は、従来の2サクション方
式の圧縮機を使用した熱ポンプ式冷暖房装置の場合と略
同様である。この構成では、温水熱交換器13aが配管14
を介して一方の圧縮機2Aの吸込み側に、また空気熱交換
器13bが配管16,17を介して他方の圧縮機2Bにそれぞれ並
列に連結されている。また、四方弁5の切り換えによっ
て、冷媒を第2,3,4図に示す実線矢印のように循環させ
るとき暖房運転となり、またその逆方向に循環させると
き冷房運転になるようになっている。
本発明による熱ポンプ式空調装置は、暖房運転する装
置として使用するときのために、さらに配管17に接続し
た配管24と、膨張弁10aと温水熱交換器13aとの間を連結
する配管11との間を配管22によってバイパスし、これに
よって温水熱交換器13aと空気熱交換器13bとを直列に連
結するようにしている。また、上記配管22には電磁切換
弁20が設けられ、配管23に設けた電磁切換弁21と共に、
不図示の制御部からの指令によって、室内熱交換器7,…
…,7にかかる負荷に応じて作動することによって、冷媒
が空気熱交換器13bと温水熱交換器13aとを直列に流れる
ようになっている。
第2図、第3図、第4図は、上述した熱ポンプ式暖房
装置を暖房運転するとき、その暖房負荷に応じて電磁切
換弁20,21や膨張弁10a,10bを切り換え、冷媒の流れを変
化させるように制御する要旨を示すものである。
第2図は高負荷暖房運転時の場合を示している。この
とき電磁切換弁20,21は二つとも閉止し、また膨張弁10
a,10bは二つとも開弁している。さらに、2基の圧縮機2
A,2Bは共に運転される。
圧縮機2A,2Bから吐出管3に吐出された高温高圧の冷
媒ガスは、四方弁5を経て室内熱交換器7,……,7に供給
され、ここで室内の空気と熱交換して放熱を行う。ここ
で冷却された冷媒は、それぞれ膨張弁10a,10bで断熱膨
張したのち、一方は熱交換効率の大きい温水熱交換器13
aにおいて熱交換により吸熱して圧縮機2Aに循環し、ま
た他方は上記温水熱交換器13aよりも熱交換効率の小さ
な空気熱交換器13bにおいて吸熱して圧縮機2Bに循環す
る。
すなわち、圧縮機2A(A)と温水熱交換器13a(b)
並びに圧縮機2B(B)と空気熱交換器13b(b)の二つ
の冷媒循環系(A−a,B−b)が同時に運転されてい
る。この二つの冷媒循環系(A−a,B−b)による運転
によって、エンジン回転数に応じて第5図のIに示すよ
うに最も高い暖房能力が得られる。
第3図は中間負荷暖房運転時の場合を示す。このとき
は、電磁切換弁20が開き、21が閉じ、また膨張弁10aが
閉じ、10bが開いている。また、2基の圧縮機2A,2Bは、
一方の圧縮機2A(A)の方だけが運転される。
圧縮機2Aから吐出管3に吐出された冷媒は、四方弁5
を経て室内熱交換器7,……,7に供給され、ここで室内の
空気と熱交換を行う。ここで冷却された冷媒は、膨張弁
10bで断熱膨張したのち、まず空気熱交換器13bにおいて
吸熱を行い、さらにバイパスの配管24,22を経て温水熱
交換器13aに直列に流れ、ここでさらに熱交換効率の大
きな熱交換を行って吸熱を行ったのち圧縮機2Aに循環す
る。
すなわち、この中間暖房負荷では、冷媒がA−a〜b
の冷媒循環系で運転されるのである。この冷媒循環系
(A−a〜b)は、エンジン回転数に応じて第5図のII
に示すような変化を行い、上記最大暖房能力を出す冷媒
循環系(A−a,B−b)に準ずる暖房能力を発揮する。
第4図は低負荷暖房運転時の場合を示す。このとき
は、電磁切換弁20が閉じ、21が開き、また中間負荷の場
合と同様に、膨張弁10aが閉じ、10bが開いている。ま
た、2基の圧縮機2A,2Bは、いずれか一方だけが運転さ
れる。図示の例では、圧縮機2A(A)の方が運転される
ようになっている。
冷媒は上述した中間暖房負荷の場合(第3図の場合)
と略同じ循環であるが、最後の温水熱交換器13aを通過
しないように点だけが異なっている。この冷媒循環系
(A−b)では、エンジン回転数に応じて第5図のIII
に示すような暖房能力を示し、最も低いものとなる。
なお、この低負荷運転では、上記圧縮機2A(A)に代
えて圧縮機2B(B)の方を運転するようにしてもよい。
この場合には、冷媒循環系はB−bのようになる。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明は2サクション方式の圧縮機
を使用したエンジン駆動熱ポンプ式暖房装置において、
温水熱交換器と空気熱交換器との間に、両熱交換器を切
換弁を介して互いに直列に接続する冷媒回路を形成し、
前記切換弁の切り換えにより直列接続と並列接続とに交
互に切換え可能にしたので、中間暖房負荷のときには、
いずれか一方の圧縮機の運転状態において、冷媒を温水
熱交換器と空気熱交換器とに直列に通すことによって程
良い熱交換をさせることができる。したがって、従来の
ように圧縮機の一方を頻繁に運転したり、停止したりす
る必要がなくなり、高負荷運転から低負荷運転までの暖
房能力をスムーズに調整することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例からなるエンジン駆動熱ポンプ
式暖房装置のシステム図、第2図〜第4図はそれぞれ高
負荷暖房運転時、中間負荷暖房運転時、低負荷暖房運転
時の冷媒循環を示す説明図、第5図は各運転におけるエ
ンジン回転数と暖房能力との関係を示すグラフである。 1……エンジン、2A,2B……圧縮機、5……四方弁、7
……室内熱交換器、10a,10b……膨張弁、13a……温水熱
交換器(室外熱交換器)、13b……空気熱交換器(室外
熱交換器)、22,23,24……配管、20,21……電磁切換
弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 27/00 F25B 27/02 F25B 1/00 361 F25B 5/00 308

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2サクション方式の圧縮機を設け、一方の
    圧縮機の吸込み側を温水熱交換器が接続された冷媒回路
    に、また他方の圧縮機の吸込み側を空気熱交換器が接続
    された冷媒回路にそれそれ並列に連結したエンジン駆動
    熱ポンプ式暖房装置において、前記温水熱交換器と空気
    熱交換器との間に、両熱交換器を切換弁を介して互いに
    直列に接続する冷媒回路を形成し、前記切換弁の切り換
    えにより直列接続と並列接続とに交互に切換え可能にし
    たエンジン駆動熱ポンプ式暖房装置。
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