JPH0124524Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、回転数を制御することのできるエン
ジンを利用して複数気筒から成る圧縮機を駆動す
る方式を採用したヒートポンプ装置に関するもの
である。

［従来技術とその問題点］ 一般に、圧縮機をガスエンジンのような内燃機
関で駆動すべく構成した空冷ヒートポンプシステ
ムは、圧縮機をモータにより駆動すべくしたもの
と比較して、負荷に対する回転数制御が極めて容
易であるため、エンジンの回転数制御と圧縮機の
気筒数制御とを組み合わせて使用している。

このように、エンジンの回転数制御と圧縮機の
気筒数制御とを組み合わせたシステムに於いて、
暖房運転時で、外気温度が高い暖房中間期に於い
ては、冷媒の吸入圧力相当飽和温度が上昇するた
め、圧縮機の駆動必要動力が増大する。このた
め、もし低回転域において圧縮機の駆動必要動力
がエンジンの最大出力を上回ることがあると、エ
ンストをしてしまう危険がある。そこで、従来
は、定格設計値での圧縮機の駆動必要動力よりも
20〜30％程度大きい出力のエンジンを組み合わせ
てシステムを構成している。

以上のようなことから、従来のエンジン駆動空
冷ヒートポンプシステムに於いては、空調負荷の
大きい暖房期（厳寒期）においては、エンジンは
70〜80％の負荷率で運転するため、エンジン効率
が低く、最適運転ではないことから省エネタイプ
とは云い難い。

［本考案の目的］ 本考案は、斯かる点に鑑みて提案されるもの
で、エンジンの駆動出力を定格設計値での圧縮機
の駆動必要動力に近いものに合わせても暖房中間
期においてエンストを起さないヒートポンプ装置
を提案するのが目的である。

［本考案の構成及びその作用］ 本考案は、上記目的を達成する技術手段とし
て、次の如き構成のヒートポンプ装置を提案す
る。

負荷変動により回転数制御される一台のエンジ
ンと、前記エンジンにより駆動される複数気筒か
ら成り、かつこの気筒の運転数を制御できる一台
の圧縮機と、外気温又は前記圧縮機の冷媒吸入圧
力検出センサーと、前記センサーで検出された検
出値が設定値の時に前記圧縮機に対して気筒数の
運転制御信号を出す制御器と、から成るエンジン
駆動空冷ヒートポンプ装置。

上記装置は、外気温が高く、暖房負荷が減少し
てエンジンの回転数が減少した際に運転中の気筒
数を減少方向に制御するものである。

［実施例及びその作用］ 以下実施例図に基づいて本考案を詳記すると、
１は回転数制御可能なガスエンジン、２はガスエ
ンジン１により駆動される複数の気筒から成る圧
縮機にして、運転気筒数は制御可能である。３は
燃料供給路、４は空気供給路５に取り付けられた
エアークリーナ、６は冷媒回路にして、Ｒ−１
２，Ｒ−２２等のフロンガスが通過する。７は冷
媒回路６に取り付けた四方電磁弁にして、冷、暖
房サイクルの切り替え用である。８は冷媒−空気
（外気）熱交換器（室外蒸発機）、９は膨張弁、１
０は冷媒−水熱交換器にして、冷媒の蒸発潜熱又
は凝縮潜熱を利用して冷水又は温水を作るもので
ある。１１はエンジン冷却水熱交換器、１２はエ
ンジン１の水冷排気マニホールド、１３はエンジ
ン１の排気ガス熱交換器にして、前記エンジン冷
却水熱交換器１１、水冷排気マニホールド１２及
び排気ガス熱交換器１３はエンジン冷却水回路１
６に対してシリーズに配置（接続）されている。

１４は放熱器、１５は冷却水ポンプ、１７は消
音器、１８は排気ガス出口、１９はエアバンドリ
ングユニツト、２０，２１はヘツダーである。図
中符号２６〜３１はバルブ、３２は冷温水回路で
ある。

３３は圧縮機２に対して気筒数減又は気筒数増
の制御信号を発信する制御器にして、この制御器
３３は外気温を外気温検出センサー３４により検
出し、この外気温が設定温度（例えば13℃）を超
えたときに送信回路３５を介して圧縮機２に対し
て気筒数減（例えば４気筒→３気筒）の制御信号
を送る。又、外気温が13℃より低くなつたときに
は、気筒数増（例えば３気筒→４気筒）の制御信
号を送る構成である。

３６は圧縮機２に入る冷媒の吸入圧力検出セン
サーにして、この冷媒吸入圧力検出センサー３６
により検出された圧力が、設定圧力を超えると
き、前記制御器３３は圧縮機２に対して気筒数減
の制御信号を送り、設定圧力以下のときに気筒数
増の制御信号を送るものである。３７は冷媒吸入
圧力検出センサー３６と制御器３３間を結ぶ回路
である。

なお、実施例図に於いては、外気温検出センサ
ー３４による場合と、冷媒吸入圧力検出センサー
３６による場合とを一緒に記載したが、外気温が
高くなるとこれにつれて吸入圧力も高まるもので
あるから、この検出手段は何れか一方を取り付け
ればその目的を十分に達成することができる。

３８は手動式の気筒数切替スイツチにして、こ
の切替スイツチ３８は、制御器３３とは切り離
し、独立して、手動により圧縮機２の気筒数を減
又は増すことができるものである。

次に、上記実施例についてその作用を説明する
と、暖房運転の場合には、ガスエンジン１を始動
すると、圧縮機２が運転を開始し、この圧縮機２
で圧縮され、高温、高圧となつた冷媒（フロンガ
ス）は四方電磁弁７を経て冷媒−水熱交換器１０
に至り、冷媒は凝縮し、その潜熱を水に与えて温
水が作られる。冷媒−水熱交換器１０を出た温水
は、ヘツダー２１に於いて冷却水ポンプ１５、冷
却水熱交換器１１、水冷排気マニホールド１２、
排気ガス熱交換器１３、エンジン冷却水回路１６
を順次通過した温水と合流し、エアハンドリング
ユニツト１９に至り、暖房効果を生じる。エアハ
ンドリングユニツト１９からの戻りの温水は、ヘ
ツダー２０において、一方は冷媒−水熱交換器
に、他方は冷却水ポンプ１５に導かれる。暖房負
荷が大きいときは、冷却水ポンプ１５を出た戻り
の温水は、冷却水熱交換器１１、水冷排気マニホ
ールド１２、排気ガス熱交換器１３を順次通過す
る。水冷排気マニホールド１２は、各シリンダよ
り排出される排気ガスを一ケ所に集合させて、排
気ガスを排気ガス熱交換器１３、消音器１７に誘
導させる。

本考案装置に於ける暖房運転は以上の如きもの
であるが、外気温が高くなると冷媒−空気熱交換
器８における蒸発効率が高くなり、圧縮機２に戻
る冷媒の圧力も高くなる。又、外気温が高くなる
と暖房負荷は小さくなるため、ガスエンジン１の
回転数はそれにつれて低下する。この結果、ガス
エンジン１は低回転域（低出力域）運転となり、
その場合に外気温が高くなつた分圧縮機２に於け
る冷媒吸入圧力が高くなる。この結果、暖房負荷
とは関係なく圧縮機２の駆動必要動力が上昇し、
ガスエンジン１の出力を上回り、所謂エンストを
起す必要が生じる。本考案はこのような際には、
暖房負荷は小さいのであるから、圧縮機２の気筒
数を減じても構わないので、これを自動的に行う
ものである。即ち、外気温が大体13℃前後を超え
ると、蒸発温度が高くなり、エンジンの所要動力
も上昇する。又、外気温が13℃程度になると、暖
房をしないと寒さを感じるが、強くしたのでは暑
過ぎるという程度になる。上記のような問題は一
曰のうちでは夜と昼に於いて起こることがあり、
又、季節的には所謂中間期に於いて多くなる。こ
のように、外気温により冷媒吸入圧力或いは暖房
負荷に変動が生じた場合に、この変動に応じて圧
縮機２の気筒数を増、減し、これによりガスエン
ジン１の出力が低回転域（低出力域）の場合で
も、常に駆動必要動力をエンジン出力が上回るよ
うにしたのが本考案であり、外気温検出センサー
３４により検出した外気温が、13℃を超えた場合
に、制御器３３が圧縮機２に対して気筒数減の信
号を送り、逆に外気温が13℃以下となつた場合に
は気筒数増（元に戻す）信号を送る。この作用は
冷媒吸入圧力検出センサー３６により冷媒吸入圧
力を検出して制御する場合も同じである。即ち、
冷媒吸入圧力は外気温が高くなると蒸発温度が高
くなるため上昇する。この圧力上昇が、圧縮機２
の駆動必要動力を高めるので、これがエンジン出
力を上回らない点を設定圧力となし、圧縮機２の
気筒数制御を行うものである。

なお、上記は自動制御の例であるが、手動によ
り圧縮機２の気筒数をあらかじめ減じておき、こ
れによりエンストの危険を回避することもでき
る。これが手動切替スイツチ３８であり、操作者
は外気温が高くなつた場合、或いは暖房中間期に
入つた場合に予め手動切替スイツチ３８を切り替
えておくことになる。

［本考案の効果］ 本考案は以上のように、外気温により圧縮機２
の気筒数を変更し、これによりエンジン出力が常
に圧縮機２の駆動必要動力を上回るように構成し
たので、エンジン出力を定格設計値で圧縮機の駆
動必要動力に近いものを選択しても決してエンス
トを起す心配はない。

次に、厳寒期のように、暖房負荷が大きい場合
にはエンジンを定格点近傍（100％の負荷率）で
運転することができる。

よつて、本考案によれば、従来よりも20〜30％
の低出力（小型）のエンジンを利用できるので、
燃料の消費は少なく、省エネ化が図れる。実験に
よると、従来と比較して、本考案を実施した場合
には７〜10％の燃料費の節約ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案を実施したエンジン駆動空冷ヒート
ポンプ装置の系統図である。 １……ガスエンジン、２……圧縮機、８……冷
媒−空気熱交換器、１０……冷媒−水熱交換器、
１４……放熱器、３３……制御器、３４……外気
温検出センサー、３６……吸入圧力検出センサ
ー、３８……手動切替スイツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 負荷変動により回転数制御されるエンジンと、
   前記エンジンにより駆動される複数気筒から成
   り、かつこの気筒の運転数を制御できる一台の圧
   縮機と、蒸発器（室外機）を外気中に設置したこ
   とを特徴とするエンジン駆動空冷ヒートポンプ装
   置において、 外気温又は前記圧縮機の冷媒吸入圧力検出セン
   サーを設け、このセンサーで検出された検出値が
   設定値を超えたときに前記圧縮機の運転気筒数を
   減少させ、設定値以下となつたときに圧縮機の運
   転気筒数を増加させる制御器を設けたことを特徴
   とするエンジン駆動空冷ヒートポンプ装置。