JPH04148166A

JPH04148166A - エンジン駆動熱ポンプの空調装置

Info

Publication number: JPH04148166A
Application number: JP2269468A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kazuta; 数田　久
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1992-05-21
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JP2932312B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野］本発明は、寒冷時の冷房運転を圧縮機に焼きつきなどを
発生せず円滑に行なえるようにするエンジン駆動熱ポン
プの空調装置に関する。

〔従来技術〕

熱ポンプ式の冷暖房用空調装置として、冷媒の圧縮機を
エンジン（内燃機関）によって駆動するようにしたもの
がある。この熱ポンプは冷媒循環回路に室内熱交換器と
室外熱交換器を接続すると共に、その冷媒の循環方向を
冷房還幸時には室内熱交換器が蒸発器で、室外熱交換２
が凝縮器になるようにし、また暖房運転時にし室内熱交
換器が凝縮器で、室外熱交換器が蒸５器になるようにし
ている。

このような熱ポンプ式空調装置を運転するη合、例えば
年末の混雑したデパートなどでは、寒冷時でも冷房運転
をしなければならない場そがある。ところが、寒冷時の
外気は低温であるため、室外熱交換器（凝縮器）から放
熱される量が大きくなり、冷媒の凝縮温度が著しく低下
する。その結果として、冷媒の凝縮圧力が低下し、室内
熱交換器（蒸発器）側の冷媒圧力との圧力差が非常に小
さくなってしまうようになるすなわち、　第６図のモリ
エル線図に示すように、夏期に行う通常の冷房運転では
実線で示すようなサイクルになるが、寒冷時の冷房運転
では上記理由によって鎖線で示すようなサイクルになる
のである。このため、通常の冷房運転では、室外熱交換
器（凝縮器）における冷媒の凝縮圧力はＰｌであるのに
対し、寒冷時の冷房運転では著しく低い圧力Ｐｌ゛にな
る。また、このような凝縮器側の冷媒温度及び圧力の低
下に伴って、室内熱交換器（蒸発器）側の圧力もＰ２が
らＰ２゛に低下するが、その低下は凝縮側はどではない
ため、寒冷時の冷房運転で発生する凝縮側と蒸発側との
圧力差（ｐ＋”−Ｐ２゛）は、夏期時の冷房運転で発生
する圧力差（ｐ＋　　Ｐｚ）に比べて著しく小さいもの
になってしまうのである。

ところが、圧縮機の潤滑は、冷媒に混合させた潤滑油を
冷媒吐出路と冷媒吸入路との間の圧力差を利用して分離
循環させながら行っている。

そのため、上述のように寒冷時の冷房運転のように圧力
差が小さくなってしまうと、潤滑不足を生じて圧縮機の
焼きつきや摩耗を招き、円滑な運転が阻害されるように
なるのである。

〔発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、寒冷時の冷房運転を圧縮機の潤滑不足
を招くことな〈実施できるようにしたエンジン駆動熱ポ
ンプの空調装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、エンジン駆動圧縮機
の冷媒吐出路と冷媒吸入路とを、室外熱交換器と室内熱
交換器を連結した冷媒循環回路に四方弁を介して連結し
た熱ポンプにおいて、前記室外熱交換器と前記エンジン
の冷却水熱交換器とを、両熱交換器に共用するように設
けたファンの送風方向に対して直列に配置し、かつ冷房
運転時における前記室外熱交換器での冷媒の凝縮圧力と
前記室内熱交換器での冷媒の蒸発圧力との圧力差が所定
値以下であるか又は外気温度が所定値以下のとき、前記
ファンの送風方向を前記冷却水熱交換器から室外熱交換
器側へ切り替わる構成にしたことを特徴とするものであ
る。

このように寒冷時の冷房運転時に、エンジン冷却水熱交
換器の放熱を室外熱交換器に対して与えるようにするこ
とによって、室外熱交換器での凝縮温度の極端な低下を
防止し、凝縮圧力の低下を防止することができる。

また、他の本発明は、エンジン駆動圧縮機の冷媒吐出路
と冷媒吸入路とを、室外熱交換器と室内熱交換器を連結
した冷媒循環回路に四方弁を介して連結した熱ポンプに
おいて、前記室内熱交換器と前記四方弁との間にエンジ
ン冷却水と熱交換を行う熱交換器を経由して前記冷媒吸
入路に至るバイパス路を設け、かつ冷房運転時における
前記室外熱交換器での冷媒の凝縮圧力と前記室内熱交換
器での冷媒の蒸発圧力との圧力差が所定値以下であるか
又は外気温度が所定値以下のとき、前記室内熱交換器を
出た冷媒を前記バイパス路に流すように切り替える構成
にしたことを特徴とするものである。

この場合も、寒冷時の冷房運転時において、エンジン冷
却水の熱を室内熱交換器で蒸発後の冷媒に与えて温度上
昇させるため、圧縮機で圧縮後の室外熱交換器での凝縮
温度を上昇させ、凝縮圧力の低下を防止することができ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例からなる空調装置の回路図を例
示する。

第１図において、■は室外ユニット、■は室内ユニット
である。室外ユニットＩには、エンジン１と、このエン
ジン１によって駆動される圧縮機２が設けられている。

エンジン１は都市ガス、プロパンガスなどを燃料として
運転される水冷のガスエンジンである。圧縮機２の吐出
側には冷媒吐出路３が設けられ、吸入側には冷媒吸入路
４が設けられている。冷媒吐出路３にはオイル分離器５
が設けられ、そのオイル分離器５は両路３，４間の冷媒
の圧力差を利用して冷媒中に混合した潤滑油を分離し、
冷媒吸入路４側へ還流させるようにしている。また、冷
媒吸入路４にはアキュムレータ６が設けられている。

冷媒吐出路３と冷媒吸入路４とは四方弁７を介して冷媒
循環回路８に連結されている。この冷媒循環回路８は室
外ユニツ）Ｉと室内ユニ・ント■とを循環するようにな
っている。室外ユニットＩには室外熱交換器１０のほか
、エンジン冷却水と熱交換を行う二重前熱交換器１４が
設けられ、また室内ユニットＨには室内熱交換器１１が
設けられている。室外熱交換器１０と室内熱交換器１１
には、それぞれ送風用のファン１２．１３が付設されて
いる。また室外熱交換器１０と室外熱交換器１１との間
の冷媒通路には膨張弁１５．１６や、レシーバ１７、ド
ライヤ１８などが設けられている。

この冷媒循環回路８は、四方弁７を切り替えることによ
って、冷媒を矢印のように太線に沿って循環させるとき
、室外熱交換器１０が凝縮器となり、室内熱交換器１１
が蒸発器となって冷房運転になる。また、冷媒を矢印と
反対方向に循環させると、室内熱交換器１１が凝縮器と
なり、室外熱交換器１０が蒸発器となって暖房運転にな
る。

エンジン１のエンジン冷却水循環回路２０には、冷却水
ポンプ２１が設けられ、さらに冷却水熱交換器２２と前
述した二重前熱交換器１４とが接続されている。二つの
熱交換器１４．２２は、サーモスタットで作動する切替
弁２３を介して並列に接続され、冷却水が低温時にはル
ー１−Ｒ１を介して二重前熱交換器１４を循環し、高温
時にはルー）Ｒ２を介して冷却水熱交換器２２に循環す
るようになっている。

冷却水熱交換器２２と室外熱交換器１０とは送風用のフ
ァン１２を共用し、そのファン１２の送風方向に対して
両熱交換器１０．２２を直列にするように配列している
。このファン１２は、通常の運転では、その送風方向を
矢印Ａのように室外熱交換器１０から冷却水熱交換器２
２側へ流れるように回転する。しかし、寒冷時の冷房運
転時には、外気温度が所定値以下になったとき、或いは
冷媒の凝縮圧力と蒸発圧力との差が所定値以下になった
ときは、矢印Ｂのようにエンジン冷却水熱交換器２２か
ら室外熱交換器１０側に流れるように逆転するようにな
っている。

上記二つの熱交換器１０．２２の配列とじては、第１図
に示すように二つの熱交換器１０゜２２の間にファン１
２を挾むように配置してもよいが、第２図に示すように
室外熱交換器１０とエンジン冷却水熱交換器２２とを並
設し、そのエンジン冷却水熱交換器２２側にファン１２
を配置するような配列でもよい。また、前者の配置の場
合には、室外熱交換器１０の熱交換面積を大きくするた
め、第３図に示すように、この室外熱交換器１０を斜設
するようにしてもよい。

上述した空調装置によると、寒冷時に冷房運転するとき
、外気温度又は冷媒の圧力差が所定値以下であると、フ
ァン１２が逆転して冷却水熱交換器２２の放熱が室外熱
交換器１０に積極的に与えられる。そのため室外熱交換
器２２における冷媒の凝縮温度が極端に低下することが
なく、凝縮圧力を高く維持することができる。

したがって、室内熱交換器側の蒸発圧力との圧力差を大
きく維持することができ、そのため圧縮機２の潤滑を良
好にすることができる。

第４図は、上述した空調装置において、寒４時に冷房運
転するときの制御方法の一例を示したフロー図である。

この制御は、エンジン冷月水温度及び室外熱交換器と室
内熱交換器との川の冷媒圧力差（又は外気温）を検知す
ると共Ｒさらにこのときのファンの回転状況を検知すく
ことによって図に示すように実施される。

すなわち、エンジン冷却水について、その温度が■：高
、■：適、■：低のいずれであるガを検知すると共に、
冷媒圧力差（又は外気温）についてａ：所定値以上、ｂ
：所定値以下のいずれであるかを検知し、このエンジン
冷却水温度３水準と冷媒圧力差２水準からなる６通りの
組合せ　■−ａ、■−す、■−ａ、■−す、Ｇ−ａ、■
−ｂにおいて、それぞれファンの回転状態が　イ：正転
１ロ：停止、ハ：逆転のいずれであるかを検知すること
によって、そのイロ、ハの状況に応じてファンの回転を
第４図のフロー図のように制御するのである。このよう
なフロー図のような制御によって、室外熱交換器（凝縮
器）における冷媒圧力と室内熱交換器（蒸発器）におけ
る冷媒圧力との圧力差が常に所定値以上に維持されるよ
うになり、それによって圧縮機の十分な潤滑が保証され
るため、焼きつきや摩耗などを発生することがない。

第５図は、他の実施例からなる空調装置の回路図を示す
。

この装置では、四方弁７と室内熱交換器１１との間の冷
媒管路に三方弁３３が設けられると共に、圧縮機２の冷
媒吸入路４にも三方弁３４が設けられ、これら三方弁３
３．３４を介することにより二重前熱交換器１４に連通
ずるバイパス路３０．３１が設けられている。さらに、
四方弁７から延びる冷媒管路に二重前熱交換器１４をバ
イハスして室外熱交換器１０に連通ずる別のバイパス路
３２が三方弁３５．３６を介して設けられている。また
、この装置では、室外熱交換器１０と冷却水熱交換器２
２とが並行に配置され、かつこれらに共通にファン１２
が設けられている。

二のような空調装置を、寒冷時に冷房運転するとき、外
気温度が所定値以下であるか、又は室外熱交換器におけ
る冷媒圧力と室内熱交換器における冷媒圧力との圧力差
が所定値以下であると、三方弁３３，３４，３５．３６
の切り替えによって、圧縮機２から吐出された冷媒は、
四方弁７からバイパス３２を経て室外熱交換器１０に送
られ、ここで凝縮しながら放熱する。

このときの室外熱交換器１０からの放熱は、通常はファ
ン１２を停止して行うようにし、冷媒圧力が高圧になり
すぎたときだけ回転させるようにする。次いで、室外熱
交換器１０を出た冷媒はレシーバ１７．ドライヤ１８を
経たのち、室内ユニット■に送られる。室内ユニット■
では、膨張弁１５で膨張を行うと共に、室内熱交換器１
１で蒸発しながら吸熱を行う。この室内熱交換器１１を
出た冷媒は、バイパス路３０を経て二重熱交換器１４に
至り、ここでエンジン冷却水から吸熱したのち、バイパ
ス路３１を経て冷媒吸入路４に入り、圧縮機２に吸入さ
れる。

そして、再び圧縮機２から吐出されて、上記循環を繰り
返す。

このように室内熱交換器１１で蒸発した冷媒が二重前熱
交換器１４に送られ、そこでエンジン冷却水から吸熱す
るため冷媒圧力は上昇し、さらに圧縮機２から吐出され
るとき一層高圧になって凝縮圧力を上昇させることにな
る。したがって、室外熱交換器の凝縮圧力と室内熱交換
器の蒸発圧力との差は大きく維持され、圧縮機の潤滑が
十分に維持されるようになる。また、室外熱交換器１０
のファン１２を停止してお（ことにより、さらにこの効
果を確実にすることができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によるエンジン駆動熱ポンプの
空調装置では、寒冷時の冷房運転において室外熱交換器
に冷却水熱交換器の放熱を与えるようにするため、室外
熱交換器の冷媒の凝縮温度を低下させず、圧力を高く維
持することができる。また、もう一つの発明では、寒冷
４゜時の冷房運転において、冷媒が室内熱交換器で蒸発した
のち、さらにエンジン冷却水から吸熱をするようにした
から冷媒圧力を高くすることができ、さらに圧縮機で圧
縮されることにより一層高圧になるようにすることがで
きる。したがって、本発明によれば、いずれの場合番こ
も、凝縮圧力と蒸発圧力との差を所定値以上に維持する
ことによって、圧縮機の潤滑不足を招くことなく円滑な
運転を行うことができる。

【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
による空調装置の回路図、第２図及び第３図は、それぞ
れ第１図の装置における室外熱交換器とエンジン冷却水
熱交換器との配置関係を例示する説明図、第４図は上記
空調装置を寒冷時に冷房運転するときのフロー図、第５
図は本発明の他の実施例からなる装置の回路図、第６図
は冷房運転時の冷媒のエンタルピと絶対圧力の関係を示
すモリエル線図である。 ■・・・室外ユニット、■・・・室内ユニット、１・・
・エンジン、２・・・圧縮機、３・・・冷媒吐出路、４
・・・冷媒吸入路、５・・・オイル分離器、７・・・四
方弁、８・・・冷媒循環回路、１０・・・室外熱交換器
、１１・・・室内熱交換器、１２．１３・・・ファン、
１４・・・二重管熱交換器、１５．１６・・・膨張弁、
３０゜３１．３２・・・バイパス路、３３，３４，３５
゜３６・・・三方弁。代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims

【特許請求の範囲】１、エンジン駆動圧縮機の冷媒吐出路と冷媒吸入路とを
、室外熱交換器と室内熱交換器を連結した冷媒循環回路
に四方弁を介して連結した熱ポンプにおいて、前記室外
熱交換器と前記エンジンの冷却水熱交換器とを、両熱交
換器に共用するように設けたファンの送風方向に対して
直列に配置し、かつ冷房運転時における前記室外熱交換
器での冷媒の凝縮圧力と前記室内熱交換器での冷媒の蒸
発圧力との圧力差が所定値以下であるか又は外気温度が
所定値以下のとき、前記ファンの送風方向を前記冷却水
熱交換器から室外熱交換器側へ切り替わる構成にしたエ
ンジン駆動熱ポンプの空調装置。２、エンジン駆動圧縮機の冷媒吐出路と冷媒吸入路とを
、室外熱交換器と室内熱交換器を連結した冷媒循環回路
に四方弁を介して連結した熱ポンプにおいて、前記室内
熱交換器と前記四方弁との間にエンジン冷却水と熱交換
を行う熱交換器を経由して前記冷媒吸入路に至るバイパ
ス路を設け、かつ冷房運転時における前記室外熱交換器
での冷媒の凝縮圧力と前記室内熱交換器での冷媒の蒸発
圧力との圧力差が所定値以下であるか又は外気温度が所
定値以下のとき、前記室内熱交換器を出た冷媒を前記バ
イパス路に流すように切り替える構成にしたエンジン駆
動熱ポンプの空調装置。