JP4578362B2

JP4578362B2 - エンジン駆動式ヒートポンプ

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Publication number: JP4578362B2
Application number: JP2005267321A
Authority: JP
Inventors: 貴彦増田; 二朗福留; 将文篠宮; 郁男水野; 浩澤田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: JP2007078268A

Description

本発明は複数台の室内ユニットを冷房運転、暖房運転及び冷暖同時運転可能にしたエンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路構成の技術に関する。

従来、ビル空調において負荷の異なる複数の部屋に対し各室毎に室内ユニットを設置し、これを１台の室外ユニットに接続するヒートポンプにより、各室毎の負荷に応じて空調する個別分散空調いわゆる冷暖同時運転の技術は公知となっている。また、該ヒートポンプの圧縮機をエンジンにより駆動させ、エンジン廃熱と冷媒を廃熱回収器にて熱交換させる技術も公知である。前述した１台の室外ユニットに複数台の室内ユニットを備えたヒートポンプにおいて、冷暖同時運転を可能にするには、複雑な冷媒制御が要求される。例えば、冷房運転の室内ユニットの割合が暖房運転の室内ユニットの割合より過多の場合は、室外熱交換器は、室内側の蒸発能力（冷房運転の蒸発能力より暖房運転の凝縮能力を差し引いた分）に対応した凝縮器として運転されなければならない。

特許文献１では、ヒートポンプの冷暖同時運転時に、室内側の連続的な負荷に室外機の能力を対応させる技術として、流量調整弁を介したバイパスを室外熱交換器に並列に設けた冷媒回路を備えたヒートポンプを開示している。該ヒートポンプは、室外機の能力を連続的に変化させることができ、空調フィーリングの悪化を防止している（特許文献１参照）。
特開平６−２６５２３１号公報

室外熱交換器と圧縮機との連通を四方弁で行なう冷暖同時運転対応エンジンヒートポンプでは、四方弁内に圧縮機からの吐出冷媒が滞留して液化冷媒となって寝込み、四方弁の動作不良を引き起こすことがある。また、空調負荷との関係から停止する室外熱交換器への冷媒寝込みのため、運転回路の循環冷媒が不足して負荷に応じた空調能力を発揮できなくなることもある。

そこで、解決しようとする課題は、冷暖同時運転時の四方弁や室外熱交換器への冷媒寝込みを防止すること、また、室外熱交換器に冷媒寝込みが発生した場合に運転回路に適宜、回収することである。

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。

請求項１においては、エンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管と、複数の室外熱交換器と、該室外熱交換器の個数に対応した個数の四方弁と、前記吐出管から分岐し開閉弁を備えた分岐吐出管と、レシーバと、該レシーバから前記吸入管へ接続する回路に廃熱回収器を、備えた室外ユニットと、室内熱交換器と膨張弁をそれぞれ備えた複数の室内ユニットと、前記各室内ユニットを前記分岐吐出管または吸入管のいずれか一方に連通する切換弁と、前記レシーバと前記各室内ユニットの膨張弁に接続された液管により構成されるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各四方弁を、前記レシーバ、前記吸入管、対応する前記室外熱交換器ガス側に接続する経路および前記吐出管に接続し、前記レシーバに接続する経路に調圧部を設けるものである。

請求項２においては、エンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管と、複数の室外熱交換器と、該室外熱交換器の個数に対応した個数の四方弁と、前記吐出管から分岐し開閉弁を備えた分岐吐出管と、レシーバと、該レシーバから前記吸入管へ接続する回路に廃熱回収器を、備えた室外ユニットと、室内熱交換器と膨張弁をそれぞれ備えた複数の室内ユニットと、前記各室内ユニットを前記分岐吐出管または吸入管のいずれか一方に連通する切換弁と、前記レシーバと前記各室内ユニットの膨張弁に接続された液管により構成されるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各四方弁を、前記吸入管に接続する二つの経路、対応する前記室外熱交換器ガス側に接続する経路および前記吐出管に接続し、前記分岐吐出管の開閉弁を閉じるときは、前記吐出管と前記室外熱交換器ガス側を連通すると共に、前記吸入管に接続する二つの経路同士を連通し、前記分岐吐出管の開閉弁を開くときは、前記各四方弁の少なくとも一つの四方弁では、前記吐出管と前記吸入管に接続する二つの経路の一つの経路を連通すると共に、前記吸入管に接続する二つの経路の残りの一つの経路と、前記室外熱交換器ガス側を連通し、前記各四方弁と接続される前記二つの吸入管への接続経路のうちで、前記吐出管と連通することのある方に調圧部を設け、前記廃熱回収器上流側と前記吸入管を接続する液バック防止回路を設け、前記吸入管の前記液バック防止回路分岐部と前記廃熱回収回路合流部との間に液バック防止用開閉弁を設けるものである。

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、前記液バック防止用開閉弁は、前記圧縮機吸入前の冷媒過熱度により開閉制御するものである。

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、エンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管と、複数の室外熱交換器と、該室外熱交換器の個数に対応した個数の四方弁と、前記吐出管から分岐し開閉弁を備えた分岐吐出管と、レシーバと、該レシーバから前記吸入管へ接続する回路に廃熱回収器を、備えた室外ユニットと、室内熱交換器と膨張弁をそれぞれ備えた複数の室内ユニットと、前記各室内ユニットを前記分岐吐出管または吸入管のいずれか一方に連通する切換弁と、前記レシーバと前記各室内ユニットの膨張弁に接続された液管により構成されるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各四方弁を、前記レシーバ、前記吸入管、対応する前記室外熱交換器ガス側に接続する経路および前記吐出管に接続し、前記レシーバに接続する経路に調圧部を設けたので、冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冬場の暖房運転時又は冷暖同時運転時における、四方弁内の冷媒寝込みを防止できる。

また、室外熱交換器や配管の圧損分のみの調圧で済むので調圧部の構成が簡易となる。

請求項２においては、エンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管と、複数の室外熱交換器と、該室外熱交換器の個数に対応した個数の四方弁と、前記吐出管から分岐し開閉弁を備えた分岐吐出管と、レシーバと、該レシーバから前記吸入管へ接続する回路に廃熱回収器を、備えた室外ユニットと、室内熱交換器と膨張弁をそれぞれ備えた複数の室内ユニットと、前記各室内ユニットを前記分岐吐出管または吸入管のいずれか一方に連通する切換弁と、前記レシーバと前記各室内ユニットの膨張弁に接続された液管により構成されるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各四方弁を、前記吸入管に接続する二つの経路、対応する前記室外熱交換器ガス側に接続する経路および前記吐出管に接続し、前記分岐吐出管の開閉弁を閉じるときは、前記吐出管と前記室外熱交換器ガス側を連通すると共に、前記吸入管に接続する二つの経路同士を連通し、前記分岐吐出管の開閉弁を開くときは、前記各四方弁の少なくとも一つの四方弁では、前記吐出管と前記吸入管に接続する二つの経路の一つの経路を連通すると共に、前記吸入管に接続する二つの経路の残りの一つの経路と、前記室外熱交換器ガス側を連通し、前記各四方弁と接続される前記二つの吸入管への接続経路のうちで、前記吐出管と連通することのある方に調圧部を設け、前記廃熱回収器上流側と前記吸入管を接続する液バック防止回路を設け、前記吸入管の前記液バック防止回路分岐部と前記廃熱回収回路合流部との間に液バック防止用開閉弁を設けるので、冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冬場の暖房運転時又は冷暖同時運転時における、四方弁内の冷媒寝込みを防止できる。

また、冷房負荷が急減した場合や冷房主体から暖房主体の冷暖房同時運転に切り換った場合などの冷凍回路の蒸発能力が急減したときに圧縮機２への液バックを防ぐことが可能となる。

また、請求項２記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記液バック防止用開閉弁は、前記圧縮機吸入前の冷媒過熱度により開閉制御するので、圧縮機吸入冷媒を適正な過熱度で制御でき、圧縮機の故障を防止できる。

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１に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図である。

図２は実施例１の冷房運転状態を示した冷媒回路図である。

図３は同じく暖房運転状態を示した冷媒回路図である。

図４は同じく冷房主体の冷暖同時運転状態を示した冷媒回路図である。

図５は同じく暖房主体の冷暖同時運転状態を示した冷媒回路図である。

図６は同じく暖房主体の別の冷暖同時運転状態を示した冷媒回路図である。

図７は実施例２に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図である。

図８は実施例３に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図である。

図９は実施例４に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図である。

図１０は実施例５に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図である。

図１１は実施例５のエジェクタの断面図及び内部の圧力変化図である。

図１２は実施例６に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図である。

本発明に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ１００は１台の室外ユニットに室内ユニットを複数接続し、冷房運転を行なう室内ユニットと暖房運転を行なう室内ユニットを同時に並存可能とした空気調和装置である。その実施例１の冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ１００につき図１に沿って説明する。

エンジン駆動式ヒートポンプ１００の室外ユニット３１は、エンジン１と、エンジン１で駆動される圧縮機２と、圧縮機２の吐出側に接続された吐出管５１と吸入側に接続された吸入管５２と、四方弁３・４と、四方弁３・４に対応して連通される室外熱交換器５・６と、室外熱交換器５・６に対応する室外熱交器用膨張弁１１・１２と、レシーバ１３と、吸入管５２に接続された経路５６・５７と、吸入管５２に調圧部６３・６４を介して接続された経路６１・６２と、吐出管５１から分岐し開閉弁５８を備えた分岐吐出管５４と、レシーバ１３から吸入管５２に接続された廃熱回収回路５３を備える。そして、四方弁３・４は、吐出管５１に並列的に接続されると共に、対応する室外熱交換器５・６のガス側接続口への経路にそれぞれ接続される。さらに、四方弁３は、経路５６と６１に、四方弁４は、経路５７と６２に接続される。また、室外熱交換器５・６の液側接続口は、それぞれ室外側熱交換器用膨張弁１１・１２を介して、レシーバ１３に並列的に接続される。さらにまた、廃熱回収回路５３には、レシーバ１３側から吸入管５２との合流部に向う順に、廃熱回収器用膨張弁１４、廃熱回収器１５が設けられる。廃熱回収器１５では、不図のエンジン１の冷却水回路より冷却水が導かれ、この冷却水から冷媒がエンジン１の廃熱を回収する。

一方、エンジン駆動式ヒートポンプ１００の室内ユニット３２・３３は、それぞれ室内熱交換器７・８と室内熱交換器用膨張弁９・１０を備える。そして、室内ユニット３２・３３の液側接続口は、それぞれ室内熱交換器用膨張弁９・１０を介してレシーバ１３と並列的に接続される。このレシーバ１３と室内ユニット３２・３３を並列接続する経路が液管５５である。また、室内ユニット３２・３３のガス側接続口は、切換弁３４・３５を介して分岐吐出管５４と吸入管５２に択一的に連通する。ここで、切換弁３４・３５は、空調区画数分だけ必要となる。本実施例では、空調区画数が２区画で各区画に室内ユニットを１つとしている。従って、１つの空調区画に複数の室内ユニットが設置されるときは、その空調区画に設けられる切換弁に各室内ユニットが並列接続される。

図２に示す冷媒回路中の太線は、エンジン駆動式ヒートポンプ１００の冷房運転時における、冷媒の流れを表している。ここでは室内ユニット３２・３３が２台共に冷房運転をするとして説明する。この冷房運転では、四方弁３・４は、いずれも室外熱交換器５・６のガス側接続口と吐出管５１を連通すると共に、経路５６・５７と経路６１・６２を連通する状態となる。また、室外熱交換器用膨張弁１１・１２は、全開となる。一方、切換弁３４・３５により、室内熱交換器７・８のガス側接続口が吸入管５２と連通する。このため、圧縮機２より吐出される高温・高圧のガス冷媒は、四方弁３・４を介して室外熱交換器５・６に流れ、外気へ放熱を行い凝縮する。そして、液化した冷媒は、全開の室外熱交換器用膨張弁１１・１２を通過してレシーバ１３内に流入し、液管５５を経由して、室内熱交換器用膨張弁９・１０の絞り作用で急激に減圧され霧状となって室内熱交換器７・８に流れる。そして、冷媒の蒸発に伴う吸熱作用で冷房が行われ、気化した冷媒は、吸入管５２を経て圧縮機２へ吸入される。

図３に示す冷媒回路中の太線は、エンジン駆動式ヒートポンプ１００の暖房運転時における、冷媒の流れを表している。ここでは室内ユニット３２・３３が２台共に暖房運転をするとして説明する。この暖房運転時では、四方弁３・４は、いずれも室外熱交換器５・６のガス側接続口と経路５６・５７を連通すると共に、吐出管５１と経路６１・６２を連通する状態となる。一方、開閉弁５８が開いて、切換弁３４・３５により、室内熱交換器７・８のガス側接続口が分岐吐出管５４と連通する。また、室内熱交換器用膨張弁９・１０は、全開となる。このため、圧縮機２より吐出される高温・高圧のガス冷媒は、室内熱交換器７・８へ流れ、冷媒の凝縮に伴う放熱作用で暖房が行われ、液化した冷媒は、全開の室内熱交換器用膨張弁９・１０を通過して液管５５を経てレシーバ１３へ還流する。レシーバ１３より、室外熱交換器用膨張弁１１・１２の絞り作用で急激に減圧され霧状となって室外熱交換器５・６へ流れる。そして、室外熱交換器５・６で外気から吸熱して気化した冷媒は、四方弁３・４から経路５６・５７へ流れ、吸入管５２を経て圧縮機２へ吸入される。一方、吐出管５１より四方弁３・４へ流れ込む高温・高圧のガス冷媒は、経路６１・６２の調圧部６３・６４により減圧されて、吸入管５２へバイパスされる。従って、四方弁３・４内に高温・高圧のガス冷媒が閉塞し、この冷媒が凝縮して高圧の液冷媒となって滞留することを防止できるため、四方弁３・４の作動不良の発生を防止できる。

図４に示す冷媒回路中の太線は、エンジン駆動式ヒートポンプ１００の特徴である冷房主体の冷暖同時運転時における、冷媒の流れを表している。ここでは２台の室内ユニット３２・３３のうち、室内ユニット３２が冷房運転を、室内ユニット３３が暖房運転をしているとして説明する。ここで、冷房主体の冷暖同時運転とは、室内ユニット３２の冷房負荷が室内ユニット３３の暖房負荷よりも大きい運転状態を意味する。

まず、室外ユニット３１側から冷媒の流れを説明する。四方弁３は、吐出管５１と室外熱交換器５のガス側接続口を連通すると共に、経路５６と６１を連通する状態となる。一方、開閉弁５８が開く。そのため、前記圧縮機２にて吐出された高圧ガス冷媒は吐出管５１から分岐吐出管５４へ流れる冷媒と、四方弁３を介して室外熱交換器５へ流れる冷媒に分岐される。後者の冷媒は、室外熱交換器５で凝縮して、液化した後、全開の室外熱交換器用膨張弁１１を通過しレシーバ１３内を経て液管５５へ流れる。また、四方弁４は、吐出管５１と経路６２を連通すると共に、室外熱交換器６のガス側接続口と経路５７を連通する状態となる。ただし、室外熱交換器用膨張弁１２は全閉となる。

次に、室内ユニット３２・３３側の冷媒の流れを説明する。暖房運転をする室内ユニット３３では、切換弁３５により、室内熱交換器８のガス側接続口が分岐吐出管５４と連通して、高温・高圧ガス冷媒が室内熱交換器８に流れ、この冷媒の凝縮に伴う放熱作用で暖房が行われる。液化した冷媒は、全開の室内熱交換器用膨張弁１０を通過して液管５５へ流れる。冷房運転をする室内ユニット３２では、切換弁３４により、室内熱交換器７のガス側接続口が吸入管５２と連通する。そのため、レシーバ１３と室内ユニット３３の液冷媒が、液管５５より室内ユニット３２へ流れ、室内熱交換器用膨張弁９の絞り作用で急激に減圧され霧状となって室内熱交換器７へ流れる。そして、冷媒の蒸発に伴う吸熱作用で冷房が行われ、気化した冷媒は、吸入管５２を経て圧縮機２へ吸入される。一方、吐出管５１より四方弁４へ流れ込む高温・高圧のガス冷媒は、経路６１・６２の調圧部６３・６４により減圧されて、吸入管５２へバイパスされる。従って、四方弁４内に高温・高圧のガス冷媒が閉塞し、この冷媒が凝縮して高圧の液冷媒となって滞留することを防止できるため、四方弁３・４の作動不良の発生を防止できる。また、四方弁４から吸入管５２へバイパスする高温・高圧冷媒を経路６１・６２へ分流する構成なので、調圧部６３・６４をキャピラリーチューブとする場合にはコンパクトにできる。特に、主に四方弁４を介して吐出管５１から吸入管５２へ高温・高圧ガス冷媒をバイパスする構成に適している。なお、吸入管５２から四方弁４を経て室外熱交換器６へも、冷媒が流れ込み、室外熱交換器６内に冷媒の寝込みが発生するが、これについては後述するエジェクタ回路により運転回路中に回収する。

図５に示す冷媒回路中の太線は、エンジン駆動式ヒートポンプ１００の特徴である暖房主体の冷暖同時運転時における、冷媒の流れを表している。暖房主体の冷暖同時運転とは、室内ユニット３３の暖房負荷が室内ユニット３２の冷房負荷より大きい場合を意味する。ここでは、廃熱回収器１５が蒸発器として作用し、室外熱交換器５が凝縮器として作用する例を示す。ここでは、室外熱交換器５・６、室内熱交換器７・８への冷媒の流れは、前述の冷房主体の冷暖房同時運転の場合とほぼ同様である。ただし、液管５５を経てレシーバ１３へ冷媒が還流する。室内ユニット３３の暖房負荷の方が室内ユニット３２の冷房負荷よりも大きいため、室内ユニット３２よりも室内ユニット３３へ流れる冷媒量の方が多いからである。

図６に示す冷媒回路中の太線は、エンジン駆動式ヒートポンプ１００の特徴である別の暖房主体の冷暖同時運転時における、冷媒の流れを表している。ここでは、廃熱回収器１５のみが蒸発器として作用する例を示す。ここでは、四方弁３・４は、いずれも室外熱交換器５・６のガス側接続口と経路５６・５７を連通すると共に、吐出管５１と経路６１・６２を連通する状態となる。ただし、室外熱交換器用膨張弁１１・１２は、全閉とされる。一方、開閉弁５８が開いて、切換弁３５により、室内熱交換器８のガス側接続口がと分岐吐出管５４と連通する状態となり、圧縮機２から吐出された高圧ガス冷媒は、室内ユニット３３へ流れる。そして、冷媒の凝縮に伴う放熱作用で暖房が行われ、液化した冷媒は、全開の室内熱交換器用膨張弁１０を通過して液管５５へ流れる。室内ユニット３２では、切換弁３４により、室内熱交換器７のガス側接続口が吸入管５２と連通する状態となり、液管５５の液冷媒の一部が、室内熱交換器用膨張弁９の絞り作用で急激に減圧され、霧状となって室内熱交換器７へ流れる。そして、冷媒の蒸発に伴う吸熱作用で冷房が行われ、気化した冷媒は、吸入管５２を経て圧縮機２へ吸入される。液管５５の残りの液冷媒は、レシーバ１３へ還流し、廃熱回収回路５３を流れて、廃熱回収器用膨張弁１４の絞り作用で急激に減圧され、霧状となって廃熱回収器１４へ流れる。そして、エンジン１の冷却水からエンジン１の廃熱を回収して気化し、吸入管５２と合流部を経て圧縮機２へ吸入される。また、吐出管５１から四方弁３・４へ流れ込む冷媒は、経路６１・６２の調圧部６３・６４により減圧されて、吸入管５２へバイパスされる。なお、吸入管５２から四方弁３・４を経て室外熱交換器５・６へ流れ込み、寝込む冷媒は、後述するエジェクタ回路により運転回路中に回収する。

図７は、実施例２の冷媒回路構成を示しており、経路６１・６６をレシーバ１３へ接続する。この構成では、調圧部６４・６５をキャピラリーチューブで構成する場合には、吐出管５１とレシーバ１３の圧力差分のみ調圧すれば良いので、調圧部６４・６５を実施例１よりもコンパクトにできる。実質の圧力差は室外熱交換器５・６とレシーバ１３までの配管の圧力損失分のみだからである。なお、レシーバ１３からの冷媒の逆流を防止するため、経路６６には逆止弁６７を設ける。

図８は、実施例３の冷媒回路構成を示しており、室外熱交換器５・６のガス側接続口と四方弁３・４を接続する経路に、それぞれ、寝込み防止開閉弁として寝込み防止用電磁弁７１・７２を設けている。このように、寝込み防止用電磁弁７１・７２を設けることによって、四方弁３・４により、吸入管５２が室外熱交換器５・６のガス側接続口と連通していても、室外熱交換器用膨張弁１１・１２が全閉とされて室外熱交換器５・６が停止しているような運転状況では、寝込み防止用電磁弁７１・７２を閉じれば、室外熱交換器５・６への冷媒の流入を防止して、寝込みの発生を抑制できる。

図９は、実施例４の冷媒回路構成を示しており、経路５６・５７に吸入管５２から四方弁３・４への冷媒の逆流を防止する寝込み防止用逆止弁７３・７４を設けている。このように、寝込み防止用逆止弁７３・７４を設けることによって、四方弁３・４により、吸入管５２が室外熱交換器５・６のガス側接続口と連通しても、室外熱交換器５・６への冷媒の流入を防止し、寝込みの発生を抑制している。

図１０の冷媒回路構成は、エジェクタ吸引回路８５及び液戻し回路８６・８７を設けたことを特徴としている。前記エジェクタ吸引回路８５は、吐出管５１と吸入管５２をバイパスし、エジェクタ吸引回路８５には吐出管５１側から順に、エジェクタ回路開閉弁としてエジェクタ回路用電磁弁８１、調圧部８２、及びエジェクタ８３が設けられている。前記液戻し回路８６・８７は、室外熱交換器用膨張弁１１・１２と室外熱交換器５・６の液側接続口を接続する配管から分岐し、エジェクタ８３の上流側で合流した後、エジェクタ８３へ接続し、それぞれの系統に液戻し回路用開閉弁として液戻し回路用電磁弁８８・８９が設けられている。また、レシーバ１３の上部に温度センサー９０を設け、レシーバ１３内の冷媒温度を検知できる構成とし、コントローラ１０１と接続している。ここで、コントローラ１０１は、検知した冷媒温度から冷媒圧力を換算する。換算したレシーバ１３内の圧力値が、設定器１０２によって予め設定されたある所定値以下であれば、液冷媒が足りず、レシーバ１３内に所定量の冷媒が流入しておらず、冷媒循環量不足であると判断し、エジェクタ回路用電磁弁８１及び液戻し回路用電磁弁８８・８９を開閉制御する構成としている。

図１１に示すように、エジェクタ８３は小型の圧力容器で構成され、一端に液戻し回路８６・８７と吐出管５１に接続するエジェクタ吸引回路８５を隣接させて接続し、他端は吸入管５２に接続されるエジェクタ吸引回路８５としている。ここで、エジェクタ８３内部では、液戻し回路８６・８７の合流回路を隣接するエジェクタ吸引回路８５よりも突出させて接続させている。図１１下段に示すように、エジェクタ８３内の矢印は冷媒の進行方向であり、下段のグラフは、縦軸を静圧変化、横軸をエジェクタ８３内の液戻し回路８６・８７の合流回路とエジェクタ吸引回路８５との隣接部からエジェクタ８３の出口までの距離を表している。このように、エジェクタ８３内部で液戻し回路８６・８７の合流回路をエジェクタ吸引回路８５と隣接するとともに、互いの開口を流れ方向でずらすことで、エジェクタ吸引回路８５より流入する冷媒ガスの動圧が、エジェクタ８３内部の静圧（図１１中ＬＰ）よりΔｈ分（図１１参照）低い圧力を生み出す。このエジェクタ８３内の静圧の低下によって、液戻し回路８６・８７を介して室外熱交換器５・６の寝込み冷媒を吸引することができる。

以上の冷媒回路構成、制御、及びエジェクタ８３構造より、本実施例の作用について述べる。レシーバ１３の温度センサー９０で検知した冷媒温度からの換算圧力が所定値以下の場合、冷媒循環量不足即ち、室外熱交換器５・６への冷媒寝込みが許容範囲外になったと判定する。そうすると、エジェクタ回路用電磁弁８１及び液戻し回路用電磁弁８８・８９を開いて室外熱交換器５・６に寝込んだ冷媒を前述したエジェクタ８３を介して圧縮機２に回収する。また、室外熱交換器ごとに液戻し回路８６・８７及び液戻し回路用電磁弁８８・８９を設けることで、全ての室外熱交換器の寝込み冷媒を回収できる。さらに、液戻し回路用電磁弁８８を優先的に開くことで、冷房主体または暖房主体の冷暖房同時運転時に、吸入管５２とそのガス側接続口が連通され、対応する膨張弁が全閉となることの多い、室外熱交換器６から寝込み冷媒を回収でき、寝込み冷媒の回収時間を短縮できる。なお、室外熱交換器５・６の冷媒回収は、対象の室外熱交換器が停止状態のときに行なう。すなわち、室外熱交換器５・６のガス側接続口が四方弁３・４を介して経路５６・５７と連通し、室外熱交換器用膨張弁１１・１２が全閉になっている場合である。

図１２は、実施例６の冷媒回路構成を示しており、吸入管５２より分岐して廃熱回収器１５の上流側に接続する液バック防止回路９２を設け、吸入管５２で液バック防止回路９２との分岐部から合流部までの間に液バック防止用開閉弁として液バック防止用電磁弁９１を設ける。なお、液バック防止回路９２には冷媒の逆流を防止するため逆止弁９５を設けている。さらに、圧縮機２と吸入管５２と排熱回収回路５３との接続点の間の吸入管５２、すなわち圧縮機２の直前に、圧力センサー９４及び温度センサー９３を設ける。ここで、圧力センサー９４より該圧力値における冷媒の飽和圧力相当温度をコントローラ１０１にて算出し、温度センサー９３よりの冷媒温度から該飽和圧力相当温度を減じることによって冷媒の過熱度を算出する。

コントローラ１０１は、前述した圧縮機２の吸入冷媒が、予め設定器１０２によって設定された所定の過熱度以下になると、液バックと判断し、液バック防止用電磁弁９１を閉として、液バック防止回路９２へ冷媒をバイパスする。そして、廃熱回収器１５でエンジン１の廃熱を受けて、湿り状態であった吸入冷媒を気化できる。したがって、冷房負荷が急減した場合や冷房主体から暖房主体の冷暖房同時運転に切り換った場合などの冷凍回路の蒸発能力が急減したときに圧縮機２への液バックを的確に検知して防ぐことができる。

本発明の実施例１に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。実施例１の冷房運転状態を示した冷媒回路図。同じく暖房運転状態を示した冷媒回路図。同じく冷房主体の冷暖同時運転状態を示した冷媒回路図。同じく暖房主体の冷暖同時運転状態を示した冷媒回路図。同じく暖房主体の別の冷暖同時運転状態を示した冷媒回路図。実施例２に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。実施例３に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。実施例４に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。実施例５に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。実施例５のエジェクタの断面図及び内部の圧力変化図。実施例６に係る冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプの冷媒回路図。

１エンジン
２圧縮機
３四方弁
４四方弁
５室外熱交換器
６室外熱交換器
７室内熱交換器
８室内熱交換器
１３レシーバ
１５廃熱回収器
３１室外ユニット
３２室内ユニット
３３室内ユニット
５１吐出管
５２吸入管
６３調圧部
６４調圧部
１００冷暖同時運転対応エンジン駆動式ヒートポンプ

Claims

エンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管と、複数の室外熱交換器と、該室外熱交換器の個数に対応した個数の四方弁と、前記吐出管から分岐し開閉弁を備えた分岐吐出管と、レシーバと、該レシーバから前記吸入管へ接続する回路に廃熱回収器を、備えた室外ユニットと、室内熱交換器と膨張弁をそれぞれ備えた複数の室内ユニットと、前記各室内ユニットを前記分岐吐出管または吸入管のいずれか一方に連通する切換弁と、前記レシーバと前記各室内ユニットの膨張弁に接続された液管により構成されるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各四方弁を、前記レシーバ、前記吸入管、対応する前記室外熱交換器ガス側に接続する経路および前記吐出管に接続し、前記レシーバに接続する経路に調圧部を設けることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
エンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機吐出側に接続された吐出管と、該圧縮機吸入側に接続された吸入管と、複数の室外熱交換器と、該室外熱交換器の個数に対応した個数の四方弁と、前記吐出管から分岐し開閉弁を備えた分岐吐出管と、レシーバと、該レシーバから前記吸入管へ接続する回路に廃熱回収器を、備えた室外ユニットと、室内熱交換器と膨張弁をそれぞれ備えた複数の室内ユニットと、前記各室内ユニットを前記分岐吐出管または吸入管のいずれか一方に連通する切換弁と、前記レシーバと前記各室内ユニットの膨張弁に接続された液管により構成されるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記各四方弁を、前記吸入管に接続する二つの経路、対応する前記室外熱交換器ガス側に接続する経路および前記吐出管に接続し、前記分岐吐出管の開閉弁を閉じるときは、前記吐出管と前記室外熱交換器ガス側を連通すると共に、前記吸入管に接続する二つの経路同士を連通し、前記分岐吐出管の開閉弁を開くときは、前記各四方弁の少なくとも一つの四方弁では、前記吐出管と前記吸入管に接続する二つの経路の一つの経路を連通すると共に、前記吸入管に接続する二つの経路の残りの一つの経路と、前記室外熱交換器ガス側を連通し、前記各四方弁と接続される前記二つの吸入管への接続経路のうちで、前記吐出管と連通することのある方に調圧部を設け、前記廃熱回収器上流側と前記吸入管を接続する液バック防止回路を設け、前記吸入管の前記液バック防止回路分岐部と前記廃熱回収回路合流部との間に液バック防止用開閉弁を設けることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
請求項２記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記液バック防止用開閉弁は、前記圧縮機吸入前の冷媒過熱度により開閉制御することを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。