JPH07174366A - エンジンヒートポンプの室外機電源機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、熱交ファンモータと冷却水
ポンプモータをインバータで駆動することにより、ガス
エンジンヒートポンプの室外機の電源を単相と三相の両
用に可能としたものである。 【構成】 エンジンヒートポンプの室外機において、電
源用端子台が単相でも三相でも接続できる構造とし、熱
交ファン用三相モータを、単相でも三相でも入力可能な
整流回路と、三相出力のインバータからなる周波数コン
バータを経た三相交流電源により駆動すべく構成し、、
冷媒回路の状態によって熱交ファン用三相モータの回転
数を変速する機能を具備させた。また、電源用端子台が
単相でも三相でも接続できる構造とし、エンジン冷却水
ポンプ用三相モータを、単相でも三相でも入力可能な整
流回路と、三相出力のインバータからなる周波数コンバ
ータを経た三相交流電源により駆動すべく構成し、エン
ジンの運転状態及び冷媒回路の状態によって、冷却水ポ
ンプの回転数を変速する機構を具備させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビル等の冷暖房を行う
エンジンヒートポンプの室外機電源機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンヒートポンプに関す
る技術は公知とされているのである。例えば、実開平５
−３４０３７号公報や、実開平２−９３６４６号公報に
記載の技術の如くである。しかし、従来技術において
は、次のような不具合があったのである。 ．ガスエンジンヒートポンプの中型・大型の機種で
は、室外熱交ファンモータやエンジン冷却水ポンプモー
タが大容量となる為に、大型のモータに単相仕様のもの
がなく三相仕様となるのである。この結果、エンジンヒ
ートポンプであり、コンプレッサ駆動用電源が不要であ
るにも関わらず、室外機の電源が三相となり、エンジン
ヒートポンプの据え付け時に三相電源を新規に引き込む
工事が必要となることもあり、電気をあまり必要としな
いガスエンジンヒートポンプのメリットが薄れるのであ
る。 ．熱交ファンモータと冷却水ポンプモータが三相の為
に、室外機据え付け時の電源接続状態によっては逆回転
する可能性があり、その確認作業が不可欠となる。また
正逆回転の確認作業がなされず逆回転のまま運転を継続
すると、ガスエンジンヒートポンプのエンジン系や冷媒
系に故障が発生するのである。 ．冷媒回路の状態によっては、熱交ファンの風量ダウ
ンが必要となるが、現状では熱交ファンが２台ある場合
は台数制御を行い、１台の場合には１次電圧制御による
回転数制御の方法を取っている。しかし、どちらの方法
も風量の調整範囲が狭くきめの細かい制御が出来ないの
である。 ．ヒートポンプの能力や騒音に関する要求性能から熱
交ファンの回転数を選択したい、また５０ＨＺ／６０Ｈ
Ｚで回転数を同一にしたいが、市販のファンやモータで
はマッチングできるものが少なく、専用に開発するとコ
スト高となるという不具合があったのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱交
ファンモータと冷却水ポンプモータをインバータで駆動
することにより、ガスエンジンヒートポンプの室外機の
電源を単相と三相の両用に可能としたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該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、エンジンヒー
トポンプの室外機において、電源用端子台を単相でも三
相でも接続できる構造とし、熱交ファン用三相モータ
を、単相でも三相でも入力可能な整流回路と、三相出力
のインバータからなる周波数コンバータを経た三相交流
電源により駆動すべく構成し、冷媒回路の状態によって
熱交ファン用三相モータの回転数を変速する機能を具備
させたものである。

【０００５】請求項２においては、エンジンヒートポン
プの室外機において、電源用端子台が単相でも三相でも
接続できる構造とし、エンジン冷却水ポンプ用三相モー
タを、単相でも三相でも入力可能な整流回路と三相出力
のインバータからなる周波数コンバータを経た三相交流
電源により駆動すべく構成し、エンジンの運転状態及び
冷媒回路の状態によって、冷却水ポンプの回転数を変速
するものである。

【０００６】

【作用】次に作用を説明する。即ち、室外機の電源が単
相交流電源か三相交流電源のどちらでも選択できる為、
既設の建物に設置する場合の電源引込み工事の必要性が
少なくなり、また新設の建物に設置する場合の電源設備
設計に融通性が発揮できるのである。また、冷媒回路の
状態によって、熱交ファンモータの回転数を変速するこ
とにより、外気条件の影響を出来るだけ受けずにガスエ
ンジンヒートポンプの能力を有効に発揮させることが可
能である。また、エンジンの運転状態及び冷媒回路の状
態によって、冷却水ポンプの回転数を変速することで、
冷却水温度を調節することが可能となり、温度調節の為
のサーモスタットが不要となるのである。また、熱交フ
ァンや冷却ポンプの回転方向が一定となる為、設置時の
回転方向の確認が不要となる。また回転方向が逆となっ
た場合の故障の発生を回避することが出来るのである。
また、熱交ファンモータと冷却ポンプの定格回転数を任
意に設定できるため、選択に融通性が発生するのであ
る。

【０００７】

【実施例】次に実施例を説明する。図１はガスエンジン
ヒートポンプ装置を示す全体斜視図、図２はガスエンジ
ンヒートポンプの冷却水回路及び冷媒回路を示す図面、
図３は本発明のエンジンヒートポンプの室外機電源機構
を示す図面、図４は熱交ファンモータと冷却水ポンプの
回転数制御フローチャート図である。

【０００８】図１と図２において、ガスエンジンヒート
ポンプの全体的な構成を説明する。ガスエンジンＥが室
外機内に配置されており、該ガスエンジンＥの回転によ
り、冷媒ガスを圧縮するコンプレッサ１を回転駆動す
る。図２においては冷媒回路の矢印は冷房時の状態を示
している。該コンプレッサ１によって圧縮された高温・
高圧の冷媒ガスは、オイルセパレータ１５から四方弁２
を経て、廃熱回収器７を通過し、室外熱交換器６で凝縮
され、凝縮熱は空気中に放出される。該室外熱交換器６
に室外機熱交ファンＦが配置されており、該室外熱交換
器６のフィン部分に冷却空気を供給する。ここで冷媒は
気体から液体となる。液となった冷媒は、レシーバ１６
とドライヤ１７を経て膨張弁３で減圧することにより、
蒸発器で蒸発しやすい状態とする。次に室内熱交換器１
４が蒸発器となり、室内の空気から蒸発熱を奪い、液体
から気体に変化する。この蒸発熱にて室内の空気を冷却
する。気化した冷媒は室外機に入り四方弁２を経てアキ
ュムレータ８から、コンプレッサ１に戻る。

【０００９】ガスエンジンＥの冷却水は冷却水ポンプ１
２により循環される。途中においては、エンジン側温調
弁１０と廃熱回収器７を通過し、熱交室側温調弁１１か
らラジエータ９に至る。該ラジエータ９から冷却水ポン
プ１２をへて、排気ガス熱交換器１３よりガスエンジン
Ｅに戻る。

【００１０】暖房の場合には、コンプレッサ１によって
圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは、四方弁２を経て、
室内熱交換器１４で凝縮されて、放熱により室内の空気
を暖める。冷媒は気体から液体となる。室外機に戻った
液の冷媒は、膨張弁４で減圧することにより、蒸発器で
蒸発しやすい状態になり室外熱交換器６に至る。該室外
熱交換器６は蒸発器として、大気中から蒸発熱を奪い冷
媒の一部が液体から気体に変化する。さらに室外熱交換
器６を通過した冷媒は、廃熱回収器７でガスエンジンＥ
の冷却水から熱を奪って完全に蒸発する。廃熱回収器７
を通過した冷媒は四方弁２を経て、アキュムレータ８か
らコンプレッサ１に戻る。

【００１１】以上のようなガスエンジンヒートポンプの
室外機において、電源用端子台Ｔを単相でも三相でも接
続できる構造としている。そして室外機熱交ファンＦ１
と室外機熱交ファンＦ２の熱交ファン用モータＭ１とＭ
２と、冷却水ポンプ１２の冷却水ポンプ駆動モータＰＭ
を、交流三相モータにより構成している。そして、電源
用端子台Ｔからの入力電源は、交流の単相電源でも三相
電源でも入力可能に構成しているのである。即ち、ガス
エンジンヒートポンプを設置する場所の電源として、単
相２００Ｖ交流電源が引き込まれている場合と、三相２
００Ｖ交流電源が引き込まれている場合があるので、電
源用端子台Ｔにはそのどちらでも、接続することが出来
るように、２重の電源用端子台に構成している。

【００１２】そして、単相２００Ｖ交流電源でも三相２
００Ｖ交流電源でも、いったん整流回路２７・２８を通
過させて、交流の電力を直流の電力に変換する。次にイ
ンバータ１８・１９により、再度所定の交流三相電源に
変換している。該インバータ１８・１９により、交流三
相電源とする際において、室外機制御ユニットＣからの
制御信号により、交流三相電源の周波数を変更し、熱交
ファン用モータＭ１とＭ２の回転数を制御することが出
来るのである。

【００１３】本発明においては、冷却水ポンプ駆動モー
タＰＭの為の回路に配置した整流回路２７とインバータ
１８のセットされた状態を、コンバータＡとし、熱交フ
ァン用モータＭ１とＭ２の為の回路に配置した整流回路
２８とインバータ１９の設置されたものをコンバータＢ
としている。

【００１４】以上の構成を端的に言えば、室外機の電源
用端子台Ｔを単相２００Ｖ交流電源と三相２００Ｖ交流
電源のどちらでも接続できるものにする。三相２００Ｖ
交流電源により駆動される仕様からなる熱交ファン用モ
ータＭ１とＭ２と冷却水ポンプ駆動モータＰＭを配置す
るが、電源用端子台Ｔの電源からは、それぞれ単相２０
０Ｖ交流電源又は三相２００Ｖ交流電源の入力の整流回
路２７・２８と三相出力インバータ１８・１９からなる
コンバータＡ・Ｂを介して電源を供給する。

【００１５】そして、図４のフローチャートに図示する
如く、熱交ファン用モータＭ１とＭ２と冷却水ポンプ駆
動モータＰＭを、室外機制御ユニットＣからの信号によ
り、インバータ１８・１９により周波数制御することに
より、ヒートポンプの運転状態に応じてそれぞれ回転数
制御する。室外機制御ユニットＣ及び単相仕様の機器
類、例えば、フロン電磁弁２０・２１、四方弁２、換気
ファン２２や、ガスエンジンの一部を構成するガス電磁
弁２３、点火装置２４、マグネット２５、セルモータ２
６等は、２００Ｖ交流電源が単相の場合でも給電される
端子に接続しているのである。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項１の如く構成した
ので、室外機の電源が単相２００Ｖ交流電源か三相２０
０Ｖ交流電源のどちらでも選択できる為、既設の建物に
設置する場合の電源引込み工事の必要性が少なくなり、
また新設の建物に設置する場合の電源設備設計に融通性
が発揮できるのである。また、冷媒回路の状態によっ
て、熱交ファンモータの回転数を変速することにより、
外気条件の影響を出来るだけ受けずにガスエンジンヒー
トポンプの能力を有効に発揮させることが可能である。

【００１７】請求項２の如く構成したので、エンジンの
運転状態及び冷媒回路の状態によって、冷却水ポンプの
回転数を変速することで、冷却水温度を調節することが
可能となり、温度調節の為のサーモスタットが不要とな
るのである。また、熱交ファンや冷却ポンプの回転方向
が一定となる為、設置時の回転方向の確認が不要とな
る。また回転方向が逆となった場合の故障の発生を回避
することが出来るのである。また、熱交ファンモータと
冷却ポンプの定格回転数を任意に設定できるため、選択
に融通性が発生するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスエンジンヒートポンプ装置を示す全体斜視
図。

【図２】ガスエンジンヒートポンプの冷却水回路及び冷
媒回路を示す図面。

【図３】本発明のエンジンヒートポンプの室外機電源機
構を示す図面。

【図４】熱交ファンモータと冷却水ポンプの回転数制御
フローチャート図。

【符号の説明】

１ コンプレッサ ２ 四方弁 ３，４ 膨張弁 ５ デフロスト電磁弁 ６ 室外熱交換器 ７ 廃熱回収器 ８ アキュムレータ １２ 冷却水ポンプ Ｆ１，Ｆ２ 室外機熱交ファン Ｍ１，Ｍ２ 熱交ファン用モータ １８，１９ インバータ ２７，２８ 整流回路 Ａ，Ｂ コンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 圭司 大阪府大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンヒートポンプの室外機におい
   て、電源用端子台を単相でも三相でも接続できる構造と
   し、熱交ファン用三相モータを、単相でも三相でも入力
   可能な整流回路と、三相出力のインバータからなる周波
   数コンバータを経た三相交流電源により駆動すべく構成
   し、冷媒回路の状態によって熱交ファン用三相モータの
   回転数を変速する機能を具備させたことを特徴とするエ
   ンジンヒートポンプの室外機電源機構。
2. 【請求項２】 エンジンヒートポンプの室外機におい
   て、電源用端子台が単相でも三相でも接続できる構造と
   し、エンジン冷却水ポンプ用三相モータを、単相でも三
   相でも入力可能な整流回路と三相出力のインバータから
   なる周波数コンバータを経た三相交流電源により駆動す
   べく構成し、エンジンの運転状態及び冷媒回路の状態に
   よって、冷却水ポンプの回転数を変速する機構を有する
   ことを特徴とするエンジンヒートポンプの室外機電源機
   構。