JP4374321B2 - エンジン駆動式ヒートポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンにより駆動される圧縮機により冷媒を循環させ、冷暖房などを行うエンジン駆動式ヒートポンプに関し、より詳しくは、２台の圧縮機を有するエンジン駆動式ヒートポンプの装置構成に関する。

エンジン等により駆動される圧縮機により冷媒を循環させるヒートポンプ装置や冷凍装置における圧縮機の搭載構成に関しては、特許文献１や特許文献２に示されるものがある。

特許文献１は、スクロール式圧縮機を用いた冷凍装置に関するものであり、本文献においては、冷媒回路における圧縮機の吐出側に接続される吐出側配管に油分離器が設けられ、この油分離器で圧縮機から吐出された冷媒中の圧縮機オイル（潤滑油）が分離された後、オイル戻し回路（油制御回路）を介して圧縮機の吸入側に接続される吸入側配管に戻される構成となっており、このオイル戻し回路に開閉弁などを設けた構成が開示されている。

また、特許文献２は、エンジンにより圧縮機を駆動するエンジンヒートポンプ装置に関するものであり、本文献においては、エンジンの回転数制御や複数の圧縮機のクラッチの断接制御を行う場合に、正確な回転数で圧縮機を回転させるべく、エンジンの出力プーリと圧縮機の駆動プーリとに巻回されるベルトの張力を一定とするための構成が開示されている。具体的には、２台の圧縮機を単一のベルトを介してエンジンにより駆動する構成が示されており、このベルトの張力を一定にするための構成に関して、圧縮機の一端部を枢支軸により支持するとともに他端をテンションバネを用いて上下させ圧縮機自体を回動させることにより一定のベルト張力を得る構成や、ベルトに当接するテンションプーリを用いることにより一定のベルト張力を得る構成が開示されている。
特開平６−３００３６８号公報 特開平５−３３９６７号公報（第５図、第８図、第１１〜第１４図）

ところで、前述のようなヒートポンプ装置などにおける圧縮機の搭載構成に関しては、潤滑油を貯溜するオイル溜めの有る圧縮機と、こうしたオイル溜めの無い圧縮機の２台を搭載する構成のものがあるが、このような構成の場合についての、圧縮機から吐出される冷媒中から分離された潤滑油を圧縮機の吸入側に適正に戻す構成は特許文献１には開示されていない。つまり、オイル溜めの有る圧縮機とオイル溜めの無い圧縮機とをエンジンにより駆動するに当たり、その冷媒回路において圧縮機の吐出側から吸入側へ潤滑油を適正に戻すように構成するためには、特許文献１に開示されている技術では十分に対応することが難しい。

また、エンジン及び圧縮機それぞれのプーリに巻回されるベルトに関し、特許文献２に開示されている構成では、一定のベルト張力が得られるものの、部品点数が多くなり、その機構も複雑となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、前記のような従来技術の問題点を踏まえ、２台の圧縮機を有するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、一方をオイル溜めの有る圧縮機とし、他方をオイル溜めの無い圧縮機とするに当たり、その冷媒回路において両圧縮機のオイル量を適正にすることである。さらに、圧縮機をエンジンによりベルト駆動するに当たり、簡易な構成・操作によりベルト張力の調整を行うことを可能にすることである。

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２台の圧縮機を有するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、一方の圧縮機をオイル溜めの有るもの、他方の圧縮機をオイル溜めの無いものとし、両圧縮機の吐出側に接続される冷媒吐出ラインに油分離器を設け、前記オイル溜めの無い圧縮機の吸入口の直上流側に、開閉弁を介し前記油分離器により分離される潤滑油を前記オイル溜めの無い圧縮機に戻す前記油分離器からのオイル戻しラインを接続し、前記開閉弁を、前記オイル溜めの無い圧縮機の駆動と連動して開く構成としたものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記冷媒吐出ラインを構成する前記両圧縮機の共通の吐出ライン及び前記両圧縮機の吸入側に接続される冷媒吸入ラインを構成する前記両圧縮機の共通の吸入ラインに振動吸収部を設ける構成としたものである。

請求項３においては、請求項２記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記オイル戻しラインにキャピラリー管を設けるとともに、該オイル戻しラインを前記冷媒吸入ラインに沿わせて固定する構成としたものである。

請求項４においては、請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記オイル溜めの有る圧縮機の吐出口の直下流側のみに逆止弁を設ける構成としたものである。

請求項５においては、請求項４記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記逆止弁を、前記オイル溜めの有る圧縮機に対する前記冷媒吐出ラインの取付フランジ間に設ける構成としたものである。

請求項６においては、請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記冷媒吸入ラインを構成する前記各圧縮機の個別の吸入ラインに圧損部を設ける構成としたものである。

請求項７においては、請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記両圧縮機をベルト駆動とし、前記エンジンのプーリと前記両圧縮機のプーリとを単一のベルトで接続し、前記両圧縮機共通の取付ブラケットに該両圧縮機を吊り下げ、前記取付ブラケットの、圧縮機の並び方向一端側に前記エンジンを搭載する搭載フレームに対して該取付ブラケットを回動可能に支持する枢支部を設けるとともに、前記方向他端側に前記枢支部を支点として前記取付ブラケットを上下させる調整ボルトを設ける構成としたものである。

請求項８においては、請求項７記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各圧縮機のベルト駆動面側及びその反対側に、前記搭載フレームに対する支持部を設ける構成としたものである。

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、オイル溜めの無い圧縮機が駆動される場合に、油分離器により分離される潤滑油を回収することが容易となるため、両圧縮機が同時に駆動される場合にも、各圧縮機の潤滑油量を適正に保つことが可能となる。つまり、冷媒とともに戻される潤滑油にオイル戻しラインから戻される潤滑油が加わることにより、オイル溜めの無い圧縮機に対しても十分な量の潤滑油が戻されることとなり、両圧縮機が同時に駆動される場合にも、オイル溜めの無い圧縮機に戻される潤滑油の量が不足することなく、各圧縮機の潤滑油量を適正に保つことができる。

請求項２においては、各圧縮機に分岐する個別の配管部分にそれぞれフレキシブルホース等の振動吸収部を設ける構成と比較して、その設ける数を低減することができる。これにより、フレキシブルホースを設けるに当たっての省コスト化や製造工程の簡略化が図れる。

請求項３においては、オイル戻しラインを配管するための固定部を別途設ける必要がなく部品点数の削減などが図れ、管径が小さくなるキャピラリー管の部分も適切に支持固定できるとともに、オイル戻しラインの振動を冷媒吸入ラインに設けられる振動吸収部において吸収することが可能となる。

請求項４においては、オイル溜めの無い圧縮機のみが駆動している場合におけるオイル溜めの有る圧縮機への冷媒の逆流を防止することができ、オイル溜めの有る圧縮機に冷媒が寝込むことを防止することができる。これにより、オイル溜めの有る圧縮機に冷媒が寝込むことによる不具合、即ち、オイル溜めの有る圧縮機における潤滑油のフォーミングによる潤滑油の一時的な多量の流出や冷媒回路において循環する冷媒量の不足を防止することができる。

請求項５においては、冷媒吐出ラインを圧縮機に取り付けるために必要な構造を利用して、前記逆止弁をその振動が抑制される状態で固定することができる。つまり、振動を防止するための構造を別途設ける必要なく逆止弁を設けることができる。

請求項６においては、各圧縮機の個別の吸入ラインにおいて冷媒が各圧縮機へ向けて流入するには、対応する圧縮機からの吸引力が必要となるので、２台の圧縮機のうちいずれか一方のみが駆動している場合に、停止している圧縮機へ冷媒が流入することを防止でき、駆動中の圧縮機のみが吸入する冷媒とともに潤滑油を回収することができるので、駆動中の圧縮機に必要な潤滑油量を確保することができる。

請求項７においては、両圧縮機をベルト駆動するにあたり、簡易な構成によりベルト張力の調整を行うことができる。また、このベルト張力の調整は、主として調整ボルトの操作のみで行うことができるので、簡易な操作によりベルト張力の調整を行うことができる。

請求項８においては、取付ブラケットに吊り下げられる両圧縮機をより強固に支持することができるので、その振動を抑制することができる。

次に、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路構成について図１を用いて説明する。なお、以下に説明する冷媒回路構成は、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプが有する冷媒回路構成の一例であり、本構成に限定されるものではない。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、駆動源としてのエンジンにより、同時にまたは一方のみが選択的に駆動される２台の圧縮機から構成される圧縮機２を有するものであり、この圧縮機２により冷媒を循環させて冷暖房を行うものである。すなわち、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、前記圧縮機２と、この圧縮機２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３と、冷房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室外熱交換器４と、暖房時に圧縮機２から四方弁３を介して冷媒が供給される室内熱交換器５と、室外熱交換器４及び室内熱交換器５間に配設される室外膨張弁６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２には、その吐出側に冷媒吐出ライン２０が接続されるとともに、その吸入側に冷媒吸入ライン３０が接続されている。すなわち、前記四方弁３の一端は、圧縮機２の吐出側において冷媒吐出ライン２０を介して接続され、圧縮機２は、冷媒吸入ライン３０を通過してくるガス冷媒を吸引・圧縮し、高温・高圧のガス冷媒を冷媒吐出ライン２０に吐出する。また、この冷媒吐出ライン２０には、高温・高圧のガス冷媒中に含まれる圧縮機オイル（潤滑油）を分離して圧縮機２の吸入側に戻すための油分離器（オイルセパレータ）８が設けられている。つまり、圧縮機２から吐出されるガス冷媒は、油分離器８を介して四方弁３へと流入し、この四方弁３にて所定の方向に導かれる。また、圧縮機２の冷媒吸入側と四方弁３の別の一端が接続されて、圧縮機２に吸引されるガス冷媒も四方弁３にて導かれる。

前記四方弁３の別の一端は、前記室内熱交換器５の一端側に接続されており、この室内熱交換器５の他端側には、液冷媒を貯溜するための液冷媒レシーバ１２が接続されている。この液冷媒レシーバ１２は、経路１４を介して前記冷媒吸入ライン３０と接続されており、該経路１４には、液冷媒レシーバ１２で過冷却に利用後に液冷媒レシーバ流出口１２ｂから流出する冷媒をエンジンの冷却水（温水）の熱で蒸発させるための廃熱回収器１５が設けられている。また、同じく四方弁３の残りの一端には、前記室外熱交換器４が接続されており、この室外熱交換器４と室内熱交換器５とを接続する経路１３には、前記室外膨張弁６が設けられている。

このような冷媒回路構成における冷房時及び暖房時の運転について説明する。
冷房運転時においては、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、冷媒吐出ライン２０を通り四方弁３を介して室外熱交換器４に送られ、この室外熱交換器４で室外ファン１７により送風される外気に放熱することにより凝縮されて、この凝縮熱が室外の空気中に放熱される。ここで、高温・高圧過飽和状態のガス冷媒は気体から液体となる。そして、液化された冷媒は、逆止弁７ａから液冷媒レシーバ流入口１２ａを経て液冷媒レシーバ１２内に流入し、さらに液冷媒レシーバ流出口１２ｃから逆止弁７ｃを経由して室内膨張弁１６に到達し、この室内膨張弁１６で急激に減圧され蒸発しやすい状態となって室内熱交換器５に導かれる。この室内熱交換器５が蒸発器となり、冷媒が室内の空気から蒸発熱を奪い液体から気体へと変化するとともに室内の空気を冷却する。気化した冷媒は、四方弁３を介して冷媒吸入ライン３０を通り、圧縮機２に吸引されて圧縮された後、再び吐出される。

一方、暖房運転時においては、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、冷媒吐出ライン２０を通り四方弁３を介して室内熱交換器５に送られ、この室内熱交換器５で室内ファン１８により送風される室内の空気に放熱することにより凝縮されて、この凝縮熱が室内の空気中に放熱され室内の空気を温める。ここで、冷媒は気体から液体となる。そして、液化された冷媒は、逆止弁７ｂを経て液冷媒レシーバ流入口１２ａから液冷媒レシーバ１２内に流入し、液冷媒レシーバ流出口１２ｃから室外膨張弁６に到達し、この室外膨張弁６で急激に減圧され蒸発しやすい状態となって室外熱交換器４に導かれる。この室外熱交換器４が蒸発器となり、冷媒が室外の空気中から蒸発熱を奪い、冷媒の一部が液体から気体へと変化する。そして、室外熱交換器４を経て気化した冷媒は、四方弁３を介して冷媒吸入ライン３０を通り、圧縮機２に吸引されて圧縮された後、再び吐出される。

以上のように構成される冷媒回路を有するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前述の如く２台の圧縮機から構成される圧縮機２は、同時または一方のみの選択的な運転に際し所望の段階的な出力を得るため、一方の圧縮機がオイル溜めの有るもの（以下、「圧縮機２ａ」とする。）、他方の圧縮機がオイル溜めのないもの（以下、「圧縮機２ｂ」とする。）とされている。すなわち、前記圧縮機２ａは、その内部に潤滑油が貯溜されるオイル溜め構造（オイルパン）を有している一方、前記圧縮機２ｂは、その内部にオイルパン構造を有しておらず、冷媒回路を循環する冷媒内に含まれる潤滑油により各部の潤滑が行われる。

このように２台の圧縮機２ａ・２ｂから構成される圧縮機２の吐出側には、前述の如く四方弁３との間に冷媒吐出ライン２０が接続されており、同じく圧縮機２の吸入側には、四方弁３との間に冷媒吸入ライン３０が接続されている。以下、これら冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０の構成並びに各圧縮機２ａ・２ｂについての潤滑油の循環構成について、図２〜図７を加えて説明する。なお、図２〜図４においては冷媒吐出ライン２０のみが接続された状態を示しており、冷媒吸入ライン３０の図示を省略し、図５〜図７においては冷媒吸入ライン３０のみが接続された状態を示し、冷媒吐出ライン２０の図示を省略している。

冷媒吐出ライン２０は、各圧縮機２ａ・２ｂの吐出口２１ａ・２１ｂそれぞれに接続される個別の吐出ラインである吐出分岐管２２ａ・２２ｂと、これら吐出分岐管２２ａ・２２ｂとがその下流側において合流される両圧縮機２ａ・２ｂの共通の吐出ラインである吐出主管２３とから構成される。すなわち、前述した冷媒サイクルにおいて、圧縮機２から四方弁３へと導かれる冷媒は、各圧縮機２ａ・２ｂから各吐出口２１ａ・２１ｂを介して吐出され、各吐出分岐管２２ａ・２２ｂを通って吐出主管２３にて合流され、四方弁３へと導かれる。

また、冷媒吸入ライン３０は、各圧縮機２ａ・２ｂの吸入口３１ａ・３１ｂそれぞれに接続される個別の吸入ラインである吸入分岐管３２ａ・３２ｂと、これら吸入分岐管３２ａ・３２ｂとがその上流側において合流される両圧縮機２ａ・２ｂの共通の吸入ラインである吸入主管３３とから構成される。すなわち、前述した冷媒サイクルにおいて、四方弁３を介して圧縮機２に吸入される冷媒は、吸入主管３３を通って吸入分岐管３２ａ・３２ｂにより分岐され、各吸入口３１ａ・３１ｂを介して各圧縮機２ａ・２ｂに吸入される。

このような冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０を有する圧縮機２ａ・２ｂについての潤滑油の循環構成について説明する。前述の如く、圧縮機２から吐出される冷媒中には潤滑油が混ざっており、この冷媒中に含まれる潤滑油は油分離器８により分離され圧縮機２へと戻される。ここで、油分離器８は、戻し配管９を介して冷媒吸入ライン３０の吸入主管３３と接続されており、油分離器８にて分離された潤滑油は、この戻し配管９を通って吸入主管３３内の冷媒と合流し、該吸入主管３３を通過する冷媒とともに吸入分岐管３２ａ・３２ｂを介して各圧縮機２ａ・２ｂへと吸入されて戻される。

また、オイル溜めの無い圧縮機２ｂについては、前記のような戻し配管９を介する潤滑油の戻し構成に加え、油分離器８で分離された潤滑油が戻されるオイル戻しライン４０が設けられている。すなわち、オイル溜めの有る圧縮機２ａについては、そのオイル溜めに貯溜される潤滑油と圧縮機２ａに吸入される冷媒内に含まれる潤滑油とにより十分な油量を賄うことができるが、オイル溜めの無い圧縮機２ｂについては、その内部に貯溜される潤滑油が無いため、戻し配管９を介する潤滑油の戻し構成により戻される潤滑油のみでは必要な油量が賄えずに潤滑油が不足する場合がある。そこで、戻し配管９を介して戻される潤滑油による油量を補うため、油分離器８からのオイル戻しライン４０が設けられている。

この油分離器８により分離される潤滑油をオイル溜めの無い圧縮機２ｂに戻すためのオイル戻しライン４０は、オイル溜めの無い圧縮機２ｂの吸入口３１ｂの直上流側に接続されている。すなわち、オイル戻しライン４０はオイル溜めの無い圧縮機２ｂのみに潤滑油を戻すための経路であるため、冷媒吸入ライン３０においてオイル溜めの無い圧縮機２ｂの吸入口３１ｂの直上流側となる、吸入主管３３から分岐後の吸入分岐管３２ｂに接続される。また、オイル戻しライン４０の上流側は、油分離器８と冷媒吸入ライン３０とを接続する戻し配管９に接続されており、該戻し配管９から分岐されて設けられる。このような構成により、油分離器８にて分離された戻し配管９内の潤滑油の一部は、オイル戻しライン４０を介してオイル溜めの無い圧縮機２ｂのみに直接戻される。

また、前記オイル戻しライン４０には、該オイル戻しライン４０の開閉を行う開閉弁４１が設けられている（図１参照）。これにより、オイル戻しライン４０を介してオイル溜めの無い圧縮機２ｂに戻される潤滑油は、開閉弁４１を介して戻されることとなる。すなわち、油分離器８からの潤滑油は、開閉弁４１が閉じている場合、戻し配管９を介して冷媒吸入ライン３０内の冷媒と合流し、この冷媒とともに各吸入分岐管３２ａ・３２ｂを介して各圧縮機２ａ・２ｂに戻される。一方、開閉弁４１が開いている場合、オイル溜めの無い圧縮機２ｂについては、吸入分岐管３２ｂを介して戻される潤滑油に加え、オイル戻しライン４０からの潤滑油が戻されることとなる。

そして、このオイル戻しライン４０に設けられる開閉弁４１を、オイル溜めの無い圧縮機２ｂの駆動と連動して開く構成としている。具体的には、例えばエンジンから圧縮機２ｂへの動力の伝達がクラッチ等の入切により断接される構成の場合は、クラッチ等が入り状態となりエンジンからの動力がオイル溜めの無い圧縮機２ｂに伝達されるのと連動させて、開閉弁４１を開く構成とする。

このように、開閉弁４１により開閉可能に構成され、油分離器８により分離される潤滑油をオイル溜めの無い圧縮機２ｂのみに戻すオイル戻しライン４０を設け、その開閉弁４１を圧縮機２ｂの駆動と連動させて開く構成とすることにより、オイル溜めの無い圧縮機２ｂが駆動される場合に、油分離器８により分離される潤滑油を回収することが容易となるため、両圧縮機２ａ・２ｂが同時に駆動される場合にも、各圧縮機２ａ・２ｂの潤滑油量を適正に保つことが可能となる。つまり、冷媒とともに戻される潤滑油にオイル戻しライン４０から戻される潤滑油が加わることにより、オイル溜めの無い圧縮機２ｂに対しても十分な量の潤滑油が戻されることとなり、両圧縮機２ａ・２ｂが同時に駆動される場合にも、オイル溜めの無い圧縮機２ｂに戻される潤滑油の量が不足することなく、各圧縮機２ａ・２ｂの潤滑油量を適正に保つことができる。

ところで、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプは、直方体状となるパッケージ型に構成されるものであり、このパッケージ内に圧縮機２ａ・２ｂ及びこれらを駆動するエンジンを含む各種機器類が収納される。そして、圧縮機２ａ・２ｂに接続される冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０は、前述の如く四方弁３にそれぞれ接続されるのであるが、この四方弁３がパッケージ内におけるスペース配置上、圧縮機２から離れた位置に配置される場合があり、こうした場合、冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０は圧縮機２ａ・２ｂから四方弁３へとそれぞれ所定の経路を辿って延設されることとなる。

このようにパッケージ内にて延設される冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０については、エンジンにより駆動される圧縮機２ａ・２ｂと四方弁３との間の振動を吸収して各ライン２０・３０を構成する配管などの破損を防止するための振動吸収部が設けられる。このような配管部における振動吸収部としては、一般的にゴム等の弾性部材で構成されたり蛇腹状に構成されたりして振動を吸収するフレキシブルホースが用いられる。すなわち、各ライン２０・３０においてフレキシブルホースを介装することによりその部分において振動を吸収する。

こうした配管においては、配管内を通過する水平方向における冷媒の流れる方向に対して前後方向の振動が比較的大きくなるため、この方向の振動を吸収する必要がある。本実施形態において、圧縮機２ａ・２ｂから延設される冷媒吐出ライン２０は、各圧縮機２ａ・２ｂの吐出口２１ａ・２１ｂに接続される吐出分岐管２２ａ・２２ｂが合流する吐出主管２３が、圧縮機２から前記パッケージの略短手方向となる第一の方向に延設された後、同じくパッケージの長手方向となる第二の方向に延設されて四方弁３に接続される（図２参照）。一方、圧縮機２ａ・２ｂから延設される冷媒吸入ライン３０は、各圧縮機２ａ・２ｂの吸入口３１ａ・３１ｂに接続される吸入分岐管３２ａ・３２ｂが合流する吸入主管３３が、前記第一の方向と略同一の方向に延設された後、前記第二の方向と略同一の方向に延設されて四方弁３に接続される（図７参照）。

そして、前述のような経路を辿って四方弁３まで延設される冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０においては、その振動を吸収するための振動吸収部としてのフレキシブルホースが、各ライン２０・３０における両圧縮機２ａ・２ｂの共通の配管部分に設けられている。つまり、冷媒吐出ライン２０においては、吐出分岐管２２ａ・２２ｂから合流後の吐出主管２３に、冷媒吸入ライン３０においては、吸入分岐管３２ａ・３２ｂに分岐する上流側の吸入主管３３に、それぞれフレキシブルホースが設けられる。

具体的に振動吸収部としてのフレキシブルホースは、図２〜図７に示すようにして設けられる。すなわち、冷媒吐出ライン２０においては、図２〜図４に示すように、両圧縮機２ａ・２ｂ共通の吐出主管２３において前記第一の方向に延設される部分に第一フレキシブルホース２４が設けられ、同じく吐出主管２３において前記第二の方向に延設される部分に第二フレキシブルホース２５が設けられる。つまり、冷媒吐出ライン２０の吐出主管２３においては、第一フレキシブルホース２４により冷媒吐出ライン２０における前記第一の方向に対する振動が吸収され、第二フレキシブルホース２５により冷媒吐出ライン２０における前記第二の方向の振動が吸収される。

また、冷媒吸入ライン３０においては、図５〜図７に示すように、両圧縮機２ａ・２ｂ共通の吸入主管３３において前記第一の方向と略同一に延設される部分に第三フレキシブルホース３４が設けられ、同じく吸入主管３３において前記第二の方向と略同一方向に延設される部分に第四フレキシブルホース３５が設けられる。つまり、冷媒吸入ライン３０の吸入主管３３においては、第三フレキシブルホース３４により冷媒吸入ライン３０における前記第一の方向と略同一方向に対する振動が吸収され、第四フレキシブルホース３５により冷媒吸入ライン３０における前記第二の方向と略同一方向の振動が吸収される。

このように、冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０それぞれにおいて、両圧縮機２ａ・２ｂの共通の配管部分である吐出主管２３及び吸入主管３３にフレキシブルホースを設けることにより、各圧縮機２ａ・２ｂの個別の配管部分である吐出分岐管２２ａ・２２ｂ及び吸入分岐管３２ａ・３２ｂにそれぞれ振動吸収部としてのフレキシブルホースを設ける構成と比較して、その設ける数を低減することができる。つまり、冷媒吐出ライン２０における合流前の吐出分岐管２２ａ・２２ｂや冷媒吸入ライン３０における分岐後の吸入分岐管３２ａ・３２ｂにフレキシブルホースを設けることとすると、これらの分岐管が水平方向において異なる方向にかけて延設される場合、各ライン２０・３０においてその振動を吸収するためには、それぞれの方向に対してフレキシブルホースを設ける必要が生じるが、各ライン２０・３０における共通の配管部分である吐出主管２３及び吸入主管３３にフレキシブルホースを設けることにより、少なくともその設ける数を半分に低減することができる。これにより、フレキシブルホースを設けるに当たっての省コスト化や製造工程の簡略化が図れる。

続いて、前記オイル戻しライン４０の具体的な構成について説明する。オイル戻しライン４０は、前述の如く、油分離器８と冷媒吸入ライン３０とを接続する戻し管配９から分岐され開閉弁４１を介して、冷媒吸入ライン３０にてオイル溜めの無い圧縮機２ｂに分岐する吸入分岐管３２ｂに接続されるのであるが、このオイル戻しライン４０にはキャピラリー管４２が設けられるとともに、該オイル戻しライン４０は冷媒吸入ライン３０に沿わせて固定される構成となっている。

図５〜図７に示すように、オイル戻しライン４０は、油分離器８にて分離される潤滑油のみを通過させるためのものであるため、冷媒吸入ライン３０等の冷媒が通過する配管と比較してその管径が小さく構成されるものであり、その中途部に管経路を絞ることにより減圧させて潤滑油の流量を調整するためのキャピラリー管４２が設けられるとともに、冷媒吸入ライン３０に適宜間隔を隔てて設けられる固定部４３にて固定されることにより、冷媒吸入ライン３０に沿わせて配管され固定される。具体的には、固定部４３は、冷媒吸入ライン３０において前述のようなフレキシブルホースを介装するための留め部材に一体的に形成されたり、冷媒吸入ライン３０自体を前記パッケージの壁面や圧縮機２に対して固定支持するための支持部材に構成されたりして設けられる。

すなわち、本実施形態においては、オイル戻しライン４０の冷媒吸入ライン３０に対する固定部４３は、冷媒吸入ライン３０において前記第三フレキシブルホース３４及び第四フレキシブルホース３５の介装に用いる留め部材３６・３６と、冷媒吸入ライン３０が圧縮機２に対して支持される支持部材３８及び該冷媒吸入ライン３０に固設される支持部材３９とにおいて設けられている。

前記留め部材３６に設けられる固定部４３においては、各留め部材３６の外周側に一体的に形成される略Ｃ字状の挟持部３６ａにおいて支持管３６ｂを介してオイル戻しライン４０が固定される。つまり、挟持部３６ａにおいて挟持される筒状の支持管３６ｂ内にオイル戻しライン４０が挿通されることにより、この固定部４３において該オイル戻しライン４０が固定されることとなる。また、前記支持部材３８・３９に設けられる固定部４３においては、オイル戻しライン４０よりもその管径がさらに小さくなる前記キャピラリー管４２が挿通支持されることにより、オイル戻しライン４０が冷媒吸入ライン３０に固定される。

このように、キャピラリー管４２が設けられるオイル戻しライン４０を、冷媒吸入ライン３０に沿わせて固定することにより、オイル戻しライン４０を配管するための固定部を別途設ける必要がなく部品点数の削減などが図れ、管径が小さくなるキャピラリー管４２の部分も適切に支持固定できるとともに、オイル戻しライン４０の振動を冷媒吸入ライン３０に設けられる振動吸収部としてのフレキシブルホースにおいて吸収することが可能となる。

また、前記冷媒吐出ライン２０においては、オイル溜めの有る圧縮機２ａの吐出口２１ａの直下流側のみに逆止弁２６が設けられている。つまり、オイル溜めの有る圧縮機２ａの吐出口２１ａの直下流側となる、冷媒吐出ライン２０において吐出主管２３に合流する前の吐出分岐管２２ａ側に逆止弁２６が設けられる（図１参照）。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプに備えられる圧縮機２は、同時にまたは一方のみが選択的に駆動される２台の圧縮機２ａ・２ｂを有する構成となっており、オイル溜めの有る圧縮機２ａの駆動は停止し、オイル溜めの無い圧縮機２ｂのみが駆動する場合がある。この場合、冷媒吸入ライン３０からの冷媒は、吸入分岐管３２ｂを介してオイル溜めの無い圧縮機２ｂに吸入されるとともに、吐出分岐管２２ｂを介して吐出主管２３へと吐出される。この際、吐出分岐管２２ｂから吐出主管２３に流入する冷媒の一部は、駆動していないオイル溜めの有る圧縮機２ａの吐出分岐管２２ａにも流入してしまう。つまり、圧縮機２にて圧縮され吐出される高温・高圧のガス冷媒は、低温あるいは低圧の方へ向けて流れる習性を有するため、駆動していないことから比較的低温・低圧となるオイル溜めの有る圧縮機２ａの方へ流れて行こうとする。

このようなオイル溜めの無い圧縮機２ｂのみが駆動している場合におけるオイル溜めの有る圧縮機２ａへの冷媒の逆流を許容すると、該圧縮機２ａにおいて、その駆動が停止している際に該圧縮機２ａ内の潤滑油に冷媒が溶け込むといういわゆる冷媒の寝込みが生じることとなる。このように冷媒が寝込んだ状態で圧縮機２ａが起動されると、潤滑油のフォーミング（発泡現象）によって圧縮機内の潤滑油が一時的に多量に流出することがある一方、圧縮機２ａへの冷媒の寝込み量が増加すると、冷媒回路においてオイル溜めの無い圧縮機２ｂにより循環される冷媒量が不足することも考えられる。

そこで、前述の如く、オイル溜めの有る圧縮機２ａへの冷媒の逆流経路となる吐出分岐管２２ａに逆止弁２６を設けることにより、オイル溜めの無い圧縮機２ｂのみが駆動している場合におけるオイル溜めの有る圧縮機２ａへの冷媒の逆流を防止することができ、オイル溜めの有る圧縮機２ａに冷媒が寝込むことを防止することができる。これにより、オイル溜めの有る圧縮機２ａに冷媒が寝込むことによる不具合、即ち、オイル溜めの有る圧縮機２ａにおける潤滑油のフォーミングによる潤滑油の一時的な多量の流出や冷媒回路において循環する冷媒量の不足を防止することができる。

このように、オイル溜めの有る圧縮機２ａの吐出口２１ａの直上流側に設けられる逆止弁２６は、好ましくは次のようにして設けられる。すなわち、前記逆止弁２６は、オイル溜めの有る圧縮機２ａに対する冷媒吐出ライン２０の取付フランジ間に設けられる。本実施形態において、オイル溜めの有る圧縮機２ａに対する冷媒吐出ライン２０の取付けは、圧縮機２ａの吐出管１９ａを介して設けられる吐出口２１ａに構成される取付フランジ２７と、吐出分岐管２２ａに構成される取付フランジ２８とを介してボルト等の締結具２９により固定されることにより行われる。

そこで、この冷媒吐出ライン２０をオイル溜めの有る圧縮機２ａに取り付けるための両取付フランジ２７・２８間に逆止弁２６を介装することにより、該逆止弁２６を設ける。具体的には、略同径の円盤状となる前記両取付フランジ２７・２８に対して、これら取付フランジ２７・２８と略同径の円盤状となるようにその外形が構成される逆止弁２６が用いられる。そして、前記締結具２９により吐出分岐管２２ａの取付フランジ２８が吐出口２１ａの取付フランジ２７に固定されるとともに、逆止弁２６が両取付フランジ２７・２８間に介装された状態で共締めされて固定される。

このように、逆止弁２６を、冷媒吐出ライン２０を圧縮機２ａに取り付けるための取付フランジ２７・２８間に設ける構成とすることにより、冷媒吐出ライン２０を圧縮機２ａに取り付けるために必要な構造を利用して、逆止弁２６をその振動が抑制される状態で固定することができる。つまり、振動を防止するための構造を別途設ける必要なく逆止弁２６を設けることができる。

一方、冷媒吸入ライン３０において、各圧縮機２ａ・２ｂの個別の吸入ラインを構成する吸入分岐管３２ａ・３２ｂには、圧損部３７がそれぞれ設けられている。この圧損部３７は、両圧縮機２ａ・２ｂの共通の吸入ラインである吸入主管３３から分岐される吸入分岐管３２ａ・３２ｂが、その分岐位置から一旦上方（斜め上方）に向けて延設されることにより設けられる。そして、前記分岐位置から圧損部３７を介した吸入分岐管３２ａ・３１ｂは、その後水平方向や下方に向けて延設され、圧縮機２ａ・２ｂの各吸入口３１ａ・３１ｂに接続される。

すなわち、ここでの圧損部とは、管内を流れる冷媒の重力によるエネルギー損失にともなう圧力損失を生じさせる部分のことを意味しており、各吸入分岐管３２ａ・３２ｂを、吸入主管３３に対する分岐位置から一旦上方に向けて配管することにより、吸入主管３３から各吸入分岐管３２ａ・３２ｂに流入する冷媒に対しての圧損部３７を構成している。言い換えると、各吸入分岐管３２ａ・３２ｂをその分岐位置から一旦上方に向けて配管して圧損部３７を構成することにより、吸入主管３３から各吸入分岐管３２ａ・３２ｂに流入する冷媒が各圧損部３７を通過するには、重力に逆らう必要が生じるように管路を形成している。

このように、冷媒吸入ライン３０において、各吸入分岐管３２ａ・３２ｂにそれぞれ圧損部３７ａ・３７ｂを設けることにより、各吸入分岐管３２ａ・３２ｂにおいて冷媒が各圧縮機２ａ・２ｂへ向けて流入するには、対応する圧縮機２ａ・２ｂからの吸引力が必要となる。このことから、２台の圧縮機２ａ・２ｂのうちいずれか一方のみが駆動している場合に、停止している圧縮機へ冷媒が流入することを防止でき、駆動中の圧縮機のみが吸入する冷媒とともに潤滑油を回収することができるので、駆動中の圧縮機に必要な潤滑油量を確保することができる。

引き続き、圧縮機２の駆動構成及び支持構成について図８〜図１２を用いて説明する。なお、図８〜図１２においては、前記冷媒吐出ライン２０及び冷媒吸入ライン３０の図示を省略している。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの圧縮機２は、前述の如く２台の圧縮機により構成されている。これら両圧縮機２・２はベルト駆動とされ、エンジン１のプーリであるエンジンプーリ５１と、両圧縮機２・２のプーリである駆動プーリ５２・５３とが単一のベルト５０で接続されている。

すなわち、前記エンジンプーリ５１は、エンジン１のクランク軸の回転により回転駆動するものであり、エンジン１の出力側に設けられるフライホイール１ａを介して設けられる。そして、このエンジンプーリ５１を有するエンジン１に対し、両圧縮機２・２は、それぞれの駆動プーリ５２・５３がエンジンプーリ５１と前記クランク軸方向における位置を同じくして該エンジンプーリ５１の下方に位置するように配置される。つまり、エンジン１と両圧縮機２・２とは、それぞれプーリが設けられる側（ベルト駆動面側）が対向するように配置されるとともに、各プーリ５１・５２・５３の回転軸方向が同一方向（平行）となるように、かつ、各プーリ５１・５２・５３の該回転軸方向に対する位置が同一となるように配置される。ここで、両圧縮機２・２は、エンジン１よりも下方において略水平方向に並んだ状態で配置される。このようにして配置されるエンジン１及び圧縮機２・２のエンジンプーリ５１及び駆動プーリ５２・５３にベルト５０が巻回されることにより、これらエンジン１のエンジンプーリ５１と、両圧縮機２・２の駆動プーリ５２・５３とが、単一のベルト５０により接続されている。

また、エンジン１は、略平行状態で配置される支持フレーム５５・５５と、これら支持フレーム５５・５５間に架設される懸架フレーム５６とから平面視略コ字状に構成される搭載フレーム５４に対して、支持フレーム５５・５５間において防振支持されて搭載される。このエンジン１に対し、圧縮機２・２は、この搭載フレーム５４の内側にて、両圧縮機２・２共通の取付ブラケット５７を介して吊り下げられた状態で設けられる。

すなわち、取付ブラケット５７は、前記搭載フレーム５４の支持フレーム５５・５５間に架設される盤状の構造体であり、その一端側は一方の支持フレーム５５上にボルト等の締結具５８により固設される枢支ブラケット５９を介して支持され、他端側は他方の支持フレーム５５上にボルト等の締結具６０により固設される平面視コ字状のスライドブラケット６１・６１に支持される。また、取付ブラケット５７は、その下面側に補強用のリブ５７ａを有している。そして、この取付ブラケット５７の下側において、前述の如く配置される両圧縮機２・２が吊り下げされた状態でボルト等の締結具６２等により固定される。

前記取付ブラケット５７について、圧縮機２・２の並び方向の一端側においては、前記枢支ブラケット５９を介することにより、前記搭載フレーム５４に対して取付ブラケット５７を回動可能に支持する枢支部６３が設けられるとともに、圧縮機２・２の並び方向の他端側においては、前記枢支部６３を支点として取付ブラケット５７を上下させる調整ボルト６４が設けられている。

具体的には、前記枢支部６３は、枢支ブラケット５９に形成される枢支孔と取付ブラケット５７の端部に形成される枢支孔とが連通した状態で、これら枢支孔に枢支具６５・６５が挿通固定されることにより、取付ブラケット５７が枢支ブラケット５９に対して回動可能に軸支されて構成される。つまり、この枢支具６５が、取付ブラケット５７に対して前記プーリ５１・５２・５３の回転軸方向と同一方向となる枢支軸を構成し、該枢支軸が前記枢支部６３の支点（支軸）となる。これにより、取付ブラケット５７は枢支部６３において回動可能に支持される。なお、本実施形態においては、図８に示すように２本の枢支具６５・６５が用いられることにより枢支部６３が構成されているが、これに限定されず１本または３本以上の枢支具６５が用いられてもよい。

一方、取付ブラケット５７における圧縮機の並び方向の他端側は、前記スライドブラケット６１・６１により上下移動可能に支持されている。この取付ブラケット５７の他端側は、前記枢支部６３における枢支軸方向の両側からスライドブラケット６１・６１により挟まれた状態で支持されることとなり、これらスライドブラケット６１・６１に対して取付ブラケット５７の端部が上下移動可能に支持される。つまり、各スライドブラケット６１・６１には、上下方向に長いスライド孔６１ａが形成されており、該スライド孔６１ａを介して取付ブラケット５７の端部が固定具６６により固定され支持される。これにより、取付ブラケット５７の前記枢支部６３に対する他端側がスライドブラケット６１・６１のスライド孔６１ａに沿って上下移動可能に支持される。

そして、このように上下移動可能に構成される取付ブラケット５７の上下位置の調整が、前記調整ボルト６４により行われる。調整ボルト６４は、スライドブラケット６１・６１間において取付ブラケット５７を上下方向に貫通するとともに、該スライドブラケット６１・６１が固設される前記支持フレーム５５に構成される螺合部６７に螺合する。本実施形態において螺合部６７は、図９及び図１２に示すように、支持フレーム５５の外側側面に形成されるステー６７ａと、該ステー６７ａに設けられるナット体６７ｂとにより構成される。つまり、調整ボルト６４が螺合部６７のナット体６７ｂに対してねじ込む方向に回転操作されることによりまたはその反対方向に回転操作されることで、取付ブラケット５７の端部が上下移動し、これにより、取付ブラケット５７が枢支部６３を支点として上下回動する。

このような構成により支持される取付ブラケット５７を前記調整ボルト６４により上下させることで、エンジンプーリ５１及び両圧縮機２・２の駆動プーリ５２・５３に巻回されるベルト５０の張力の調整を行うことができる。すなわち、調整ボルト６４を螺合部６７に対してねじ込む方向に回転操作することにより、取付ブラケット５７が枢支部６３を支点として回動するとともに、スライドブラケット６１・６１において固定具６６により支持される部分がスライド孔６１ａに沿って下方に移動する。これにともない、圧縮機２・２とともに駆動プーリ５２・５３が、定位置にあるエンジンプーリ５１に対して下方に移動され、ベルト５０のベルト張力が増加する。逆に、調整ボルト６４を螺合部６７に対してねじ込む方向と反対方向に回転操作することにより、取付ブラケット５７が枢支部６３を支点として回動するとともに、スライドブラケット６１・６１において固定具６６により支持される部分がスライド孔６１ａに沿って上方に移動する。これにともない、圧縮機２・２とともに駆動プーリ５２・５３が、定位置にあるエンジンプーリ５１に対して上方に移動され、ベルト５０のベルト張力が低下する。

このように、圧縮機２・２が吊り下げされる取付ブラケット５７を上下回動可能に支持することにより、両圧縮機２・２をベルト駆動するにあたり、簡易な構成によりベルト張力の調整を行うことができる。また、このベルト張力の調整は、主として調整ボルト６４の操作にみにより行うことができるので、簡易な操作によりベルト張力の調整を行うことができる。

また、前述の如く、取付ブラケット５７に吊り下げられる各圧縮機２・２については、そのベルト駆動面側及びその反対側に、前記搭載フレーム５４に対する支持部が設けられている。

図１０及び図１２に示すように、圧縮機２・２のベルト駆動面側、即ち駆動プーリ５２・５３が配置される側においては、圧縮機２・２の下側において搭載フレーム５４の支持フレーム５５・５５間に架設される正面視略カヌー型に形成される下フレーム７０及び支持フレーム５５・５５の内側側面に固設されるステー５５ａ・５５ａを介して支持部７１・７１が設けられる。つまり、圧縮機２・２のベルト駆動面側における支持部７１・７１においては、ボルト等の締結具７２により前記ステー５５ａ・５５ａを介して搭載フレーム５４に支持される下フレーム７０に対して、各圧縮機２・２が、そのベルト駆動面側下方に設けられるケーシングボス７３を介してボルト等の締結具７４により固定され支持される。ここで、下フレーム７０の両端部におけるステー５５ａ・５５ａに対する各支持部７１・７１においては、前述のような取付ブラケット５７の上下回動を許容すべく、前記締結具７２により支持される部分が移動可能なスライド孔７１ａ・７１ａが設けられている。

一方、圧縮機２・２のベルト駆動面側の反対側においては、搭載フレーム５４を構成する前記懸架フレーム５６に支持部７５・７５が設けられる。つまり、図８及び図１１に示すように、両圧縮機２・２のベルト駆動面の反対側において壁面を構成する懸架フレーム５６に対して、各圧縮機２・２が、そのベルト駆動面の反対側に設けられるケーシングボス７６を介してボルト等の締結具７７により固定され支持される。ここで、各支持部７５・７５においては、前述のような取付ブラケット５７の上下回動を許容すべく、前記締結具７７により支持される部分が移動可能なスライド孔７５ａ・７５ａが懸架フレーム５６に設けられている。

このように、取付ブラケット５７に吊り下げられる圧縮機２・２に対して、ベルト駆動面側及びその反対側において支持する支持部７１・７５を設けることにより、両圧縮機２・２をより強固に支持することができるので、その振動を抑制することができる。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。 圧縮機及び冷媒吐出ラインを示す平面図。 同じく側面図。 同じく背面図。 圧縮機及び冷媒吸入ラインを示す平面図。 同じく側面図。 同じく背面図。 ベースに搭載された状態の圧縮機を示す平面図。 同じく側面図。 同じく正面図。 同じく背面図。 圧縮機の支持構成を示す斜視図。

符号の説明

１ エンジン
２（２ａ・２ｂ） 圧縮機
８ 油分離器
２０ 冷媒吐出ライン
２１ａ・２１ｂ 吐出口
２２ａ・２２ｂ 吐出分岐管
２３ 吐出主管
２４ 第一フレキシブルホース
２５ 第二フレキシブルホース
２６ 逆止弁
２７・２８ 取付フランジ
３０ 冷媒吸入ライン
３１ａ・３１ｂ 吸入口
３２ａ・３２ｂ 吸入分岐管
３３ 吸入主管
３４ 第三フレキシブルホース
３５ 第四フレキシブルホース
３７ 圧損部
４０ オイル戻しライン
４１ 開閉弁
４２ キャピラリー管
４３ 固定部
５０ ベルト
５１ エンジンプーリ
５２・５３ 駆動プーリ
５７ 取付ブラケット
６３ 枢支部
６４ 調整ボルト
７１・７５ 支持部

Claims (8)

1. エンジンにより駆動される２台の圧縮機を有するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、一方の圧縮機をオイル溜めの有るもの、他方の圧縮機をオイル溜めの無いものとし、両圧縮機の吐出側に接続される冷媒吐出ラインに油分離器を設け、前記オイル溜めの無い圧縮機の吸入口の直上流側に、開閉弁を介し前記油分離器により分離される潤滑油を前記オイル溜めの無い圧縮機に戻す前記油分離器からのオイル戻しラインを接続し、前記開閉弁を、前記オイル溜めの無い圧縮機の駆動と連動して開く構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
2. 請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記冷媒吐出ラインを構成する前記両圧縮機の共通の吐出ライン及び前記両圧縮機の吸入側に接続される冷媒吸入ラインを構成する前記両圧縮機の共通の吸入ラインに振動吸収部を設ける構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
3. 請求項２記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記オイル戻しラインにキャピラリー管を設けるとともに、該オイル戻しラインを前記冷媒吸入ラインに沿わせて固定する構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
4. 請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記オイル溜めの有る圧縮機の吐出口の直下流側のみに逆止弁を設ける構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
5. 請求項４記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記逆止弁を、前記オイル溜めの有る圧縮機に対する前記冷媒吐出ラインの取付フランジ間に設ける構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
6. 請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記冷媒吸入ラインを構成する前記各圧縮機の個別の吸入ラインに圧損部を設ける構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
7. 請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記両圧縮機をベルト駆動とし、前記エンジンのプーリと前記両圧縮機のプーリとを単一のベルトで接続し、前記両圧縮機共通の取付ブラケットに該両圧縮機を吊り下げ、前記取付ブラケットの、圧縮機の並び方向一端側に前記エンジンを搭載する搭載フレームに対して該取付ブラケットを回動可能に支持する枢支部を設けるとともに、前記方向他端側に前記枢支部を支点として前記取付ブラケットを上下させる調整ボルトを設ける構成としたことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
8. 請求項７記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各圧縮機のベルト駆動面側及びその反対側に、前記搭載フレームに対する支持部を設ける構成と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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