JPH11270923A - 室外機ユニットおよび空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料吸入系を構成する構成要素の省スペース
化を図りつつ、吸気時おける静粛性を向上させること。 【解決手段】 圧縮機３３を駆動するガスエンジン４１
の燃料吸入系７０を、ガスエンジン４１に送出するガス
を供給・遮断する電磁弁７２と、電磁弁７２を通過した
ガスの送出圧力を調整するガスレギュレータ７１と、騒
音の発生を防止しつつガスに混合させる空気を外部から
取り入れる吸気ボックス７３とから構成した。また、吸
気ボックス７３を気密に構成し、電磁弁７２およびガス
レギュレータ７１を吸気ボックス７３内に収納した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機をガスエン
ジンによって駆動するとともに、暖房運転時には、当該
ガスエンジンの排気ガスを液冷媒の加熱源として利用す
るガスヒートポンプ式空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプを利用して冷暖房を行う空
気調和機は、室内熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、膨
張弁等の要素を含む冷媒回路を備えている。室内の冷暖
房は、冷媒がこの回路を巡る途中で室内熱交換器及び室
外熱交換器において、それぞれ熱の交換を行うことによ
って実現される。また、この冷媒回路には、室外熱交換
器による冷媒の熱の受け取り（暖房運転時）のみに頼る
のではなく、冷媒そのものを直接的に加熱するための冷
媒加熱器が設置されることがある。

【０００３】ところで、近年、上記の冷媒回路中の圧縮
機の動力源として、通常使用されている電動機に代わ
り、ガスエンジンを利用するものが開発されている。こ
のガスエンジンを利用した空気調和機は、一般にガスヒ
ートポンプ式空気調和機（以下ＧＨＰと略す）と呼ばれ
ている。このＧＨＰによれば、比較的安価であるガスを
燃料として利用できるため、電動機を利用した圧縮機を
備えた空気調和機（以下ＥＨＰと略す）のように、ラン
ニングコストがかさむということがなく消費者にとって
コストダウンが可能となる。

【０００４】また、ＧＨＰにおいては、例えば暖房運転
時に、ガスエンジンから排出される高温の排気ガスの熱
を冷媒の加熱源として利用すれば、優れた暖房効果を得
ることが可能になるとともに、エネルギの利用効率を高
めることができる。ちなみに、低外気温時の暖房能力
は、ＥＨＰと比較して1.2〜1.5倍ほど高くなる。また、
このような仕組みを導入すれば、冷媒回路中において、
上述したような冷媒加熱器等の機器を特別に設置する必
要がなくなる。

【０００５】その他、ＧＨＰでは、暖房運転時に必要な
室外熱交換器の霜除去動作いわゆるデフロスト動作も、
エンジンの排熱を利用して実施することができる。一般
に、ＥＨＰにおけるデフロスト動作は、暖房運転を停止
して一時的に冷房運転を行って室外熱交換器の霜除去を
行うようになされている。この場合、室内に対しては冷
風が吹き出すことになるから、室内環境の快適性を損な
うこととなる。ＧＨＰでは、上記したような事情から連
続暖房運転が可能となり、ＥＨＰで懸念されるような問
題の発生がない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ガスエ
ンジンの周辺には、図４に示すように、燃料およびこれ
に混合させる空気を当該ガスエンジンに供給するための
燃料吸入系１を構成するガスレギュレータ２，電磁弁
３，吸気ボックス４およびエアクリーナ５が設けられて
いるが、法規制の制約および吸気時の静粛性を高めるた
めの設計上の制約から次のような問題があった。

【０００７】すなわち、ガスレギュレータ２は、電磁弁
３を介して室外ユニットの外部から供給される燃料ガス
の送出圧力を調整するために設けられるものであるが、
ガス検査の規定により、電磁弁３とともに密閉容器内に
収納しておく必要があるため、気密に構成されたレギュ
レータボックス６内に電磁弁３とともに収納されてい
た。一方、吸気ボックス４は、吸気時に発生する騒音を
防止する働きを担っている。しかしながら、吸気時の静
粛性を高めるためには、吸音材を貼り付ける内周面の表
面積を増大させる必要があるため、吸気ボックス４が大
型化していた。

【０００８】このように、従来のＧＨＰでは、法規制を
クリアするために設置していたレギュレターボックス６
に加えて、大型化を回避し得ない吸気ボックス４の設置
が不可欠となっていたため、静粛性の向上と省スペース
化との両立が困難であった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、燃料吸入系を構成する構
成要素の省スペース化を図りつつ、吸気時おける静粛性
を向上させることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求
項１記載の室外機ユニットは、冷媒と外気との間で熱交
換を行わせる室外熱交換器と、ガスエンジンにより駆動
され高温高圧のガス冷媒を吐出する圧縮機と、前記ガス
エンジンに送出するガスを供給・遮断する弁と、該弁を
通過したガスの送出圧力を調整するガスレギュレータ
と、騒音の発生を防止しつつ前記ガスに混合させる空気
を外部から取り入れる吸気ボックスとを備え、前記吸気
ボックスは、気密に構成され、かつ内部に前記弁および
前記ガスレギュレータが収納されていることを特徴とす
るものである。

【００１１】この室外機ユニットでは、吸気ボックス内
の空間を有効に活用し、吸気ボックスに従来必要とされ
ていたレギュレターボックスとしての機能を兼用させて
いるため、レギュレターボックスを不要にすることがで
きる。

【００１２】請求項２記載の空気調和機は、冷媒と外気
との間で熱交換を行わせる室外熱交換器と、ガスエンジ
ンにより駆動され高温高圧のガス冷媒を吐出する圧縮機
と、前記ガスエンジンに送出するガスを供給・遮断する
弁と、該弁を通過したガスの送出圧力を調整するガスレ
ギュレータと、騒音の発生を防止しつつ前記ガスに混合
させる空気を外部から取り入れる吸気ボックスとを具備
してなる室外機ユニットと、室内から空気を吸入し吹出
口から吹き出させるファンと、前記室外機ユニットから
供給された冷媒と前記ファンで吸入した空気との間で熱
交換を行わせる室内熱交換器とを具備してなる室内機ユ
ニットとを備え、前記吸気ボックスは、気密に構成さ
れ、かつ内部に前記弁および前記ガスレギュレータが収
納されていることを特徴とするものである。

【００１３】この空気調和機では、吸気ボックス内の空
間を有効に活用することでレギュレターボックスを不要
にでき、よりコンパクトで静粛性の高い室外機ユニット
を具備した空気調和機を構成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて、図１から図３を参照して説明する。図１に示す
ＧＨＰ（ガスヒートポンプ式空気調和機）は、大きく室
内機ユニット１０及び室外機ユニット２０から構成され
ている。室内機ユニット１０には、冷房運転時に低温低
圧の液冷媒を蒸発気化させて室内の空気から熱を奪い、
暖房運転時には高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室
内の空気を暖める室内熱交換器１１と、室内の空気を吸
い込んで室内熱交換器１１を通し、冷媒と熱交換させた
後に吹出口から吹き出させるファン１２とが具備されて
いる。

【００１５】室外機ユニット２０は、その内部でさらに
冷媒回路を構成する冷媒回路部３０と、ガスエンジン４
１を中心として、これに付随する機器を備えたガスエン
ジン部４０の大きく二つの構成部分により構成されてい
る。

【００１６】冷媒回路部３０内には、室外熱交換器３
１、水熱交換器３２、圧縮機３３、アキュムレータ３
４、四方弁３５、オイルセパレータ３６、及び膨張弁３
７が具備されている。室外熱交換器３１は、冷房運転時
に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて屋外の空気に放
熱し、逆に暖房運転時には低温低圧の液冷媒を蒸発気化
させて室外気から熱を奪う。つまり、冷暖房それぞれの
運転時において、室外熱交換器３１は、先の室内熱交換
器１１と逆の働きを行うことになる。

【００１７】水熱交換器３２は、後述するガスエンジン
４１の冷却水から冷媒が熱を回収するために設けられて
いる。すなわち、暖房運転時において、冷媒は室外熱交
換器３１における熱交換のみに頼るのではなく、ガスエ
ンジン４１の冷却水からも熱を与えられることになるか
ら、暖房運転の効果をより高めることが可能となる。

【００１８】圧縮機３３は、室内熱交換器１１又は室外
熱交換器３１のいずれかより吸入されるガス冷媒を圧縮
して高温高圧のガス冷媒として吐出する。これにより冷
房時には、外気温が高い場合でも、冷媒は室外熱交換器
３１を通して室外気に放熱する事が可能となり、暖房時
には室内熱交換器１１を通して室内空気に熱を与えるこ
とが可能となる。

【００１９】アキュムレータ３４は、圧縮機３３に流入
するガス冷媒に含まれる液状成分を貯留するために設け
られている。また、四方弁３５は、圧縮機３３において
圧縮された高温高圧のガス冷媒を室内熱交換器１１又は
室外熱交換器３１のいずれかに選択的に送出するために
設けられている。

【００２０】オイルセパレータ３６は、冷媒中に含まれ
る油分を分離するものである。また、膨張弁３７は、冷
房運転時に室外熱交換器３１から送出される高温高圧の
液冷媒を減圧、膨張させて低温低圧の液冷媒とするため
のものである。

【００２１】一方、ガスエンジン部４０にはガスエンジ
ン４１を中心として、冷却水系５０、排気ガス系６０、
燃料吸入系７０、及びエンジンオイル系８０の四つの系
が具備されている。ガスエンジン４１は、冷媒回路部３
０内に設置されている圧縮機３３とシャフト又はベルト
等により接続されており、ガスエンジン４１から圧縮機
３３に動力が伝達されるようになっている。

【００２２】冷却水系５０は、水ポンプ５１、リザーバ
タンク５２、ラジエタ５３を備え、これらにより構成さ
れる回路を巡る冷却水により、ガスエンジン４１を冷却
するための系である。水ポンプ５１は、ガスエンジン４
１の冷却水を回路に循環させるために設けられている。
リザーバタンク５２は、この回路を流れる冷却水におい
て、その余剰分を一時貯蔵しておく、あるいは冷却水が
回路に不足した場合にそれを供給するためのものであ
る。ラジエタ５３は、室外熱交換器３１と一体的に構成
されたものであって、冷却水がガスエンジン４１から奪
った熱を外気に放出するために設けられている。

【００２３】冷却水系５０には、上記した構成の他に排
気ガス熱交換器５４が設けられている。これは排気ガス
の熱を冷却水に回収するために設けられているものであ
る。また、冷却水系５０には先に説明した水熱交換器３
２が備えられ、冷媒回路部３０及び冷却水系５０の両系
に跨るように配置されている。これらのことから、暖房
運転時には、冷却水はガスエンジン４１から熱を奪うだ
けでなく排気ガスからも熱を回収し、かつその回収され
た熱が、冷却水より水熱交換器３２を通して冷媒に与え
られる仕組みになっている。

【００２４】排気ガス系６０は、マフラ６１、排気トッ
プ６２、ドレンフィルタ６３を備え、ガスエンジン４１
から排出される排気ガスを外部へ導くための系である。
マフラ６１は、ガスエンジン４１が排気ガスを排出する
ときに伴う騒音を吸収するために設けられている。排気
トップ６２は、排気ガスに含まれている水分を分離し、
これを外部環境に飛散させることのないように設けられ
ている。この働きの観点から、排気トップ６２は、別名
排気セパレータと呼ばれることもある。ドレンフィルタ
６３は、いま述べた排気トップ６２から分離された水分
を一時貯蔵しておくために設けられている。また、ドレ
ンフィルタ６３の内部には中和剤が備えられている。こ
れは、排気ガスに含まれている水分が一般に強酸性とな
っていることに対応しており、この酸性水分を中和して
無害化する目的で備えられているものである。

【００２５】燃料吸入系７０は、ガスレギュレータ７
１、電磁弁７２、吸気ボックス７３、エアクリーナ７４
を備え、ガスエンジン４１に燃料及び空気を供給する系
である。ガスレギュレータ７１は、電磁弁７２を介して
室外ユニット２０の外部から供給されるガスの送出圧力
を調整するために設けられるもので、前記電磁弁７２と
ともに吸気ボックス７３の内部に収納されている。吸気
ボックス７３は、室外ユニット２０の外部から空気を取
り入れるために設けられているものであるが、同時に吸
気時に発生する騒音を防止する働きも担っているため、
その内周面には吸音材が設けられるとともに気密に構成
されている。エアクリーナ７４は、このようにして吸入
された空気から塵埃を取り除くために設けられている。
上記したように外部より供給されたガス及び空気はそれ
ぞれ、図１に示すように、ガスレギュレータ７１、エア
クリーナ７４を通過した後、混合されてガスエンジン４
１に送り込まれ燃料として使用されることになる。

【００２６】エンジンオイル系８０はオイルサブタンク
８１を備え、ガスエンジン４１に潤滑油を供給するため
に設けられている。ガスエンジン４１の下部には、この
オイルサブタンク８１内のオイルを受け入れるためにオ
イルパン４１ａが設けられている。

【００２７】以上述べた構成のうち室外機ユニット２０
として説明した各部及び各系は、図２、図３に示すよう
に、室外機筐体２１内に収められている。これらの図に
示されているように、室外機筐体２１内部は仕切板２２
により上下に二分割された形態となっている。いまこれ
ら上下の空間をそれぞれ、熱交換室２３、機械室２４と
呼ぶことにする。なお、図２及び図３では、図１にて説
明したような配管類に関して、その図示を省略したもの
となっている。

【００２８】熱交換室２３には、室外機筐体２１の前面
及び背面をすべて覆うように室外熱交換機３１、ラジエ
タ５３が備えられている。これら室外熱交換機３１及び
ラジエタ５３は、前述したように一体的な構造とされて
いる。また、熱交換室２３には、図１に示した要素のう
ち、マフラ６１、排気トップ６２、吸気ボックス７３等
が備えられている。ちなみに、図２に示されているマフ
ラ６１及び排気トップ６２、及びこれを繋ぐ配管６０ａ
は、図３においてはその図示を省略した。

【００２９】熱交換室２３には、上記に示した構成要素
の他、ファン９１、ファンモータ９２、ファン取付具９
３が備えられている。ファン９１は、室外機筐体２１の
天井面から吊り下げられたファン取付具９３に装着され
たファンモータ９２の出力軸に取り付けられている。本
実施形態においては、このファン９１は２セット取り付
けられている。また、これらファン９１の取付位置に対
応するように、室外機筐体２１の天井面には開口部９４
が設けられており、該開口部９４には網状覆蓋９５が設
けられている。このファン９１は、室外熱交換器３１の
働きを補助するものである。

【００３０】また、熱交換室２３内には、仕切板２２上
に換気ボックス９６が２個備えられ、そのそれぞれの内
部には換気ファン９７が設けられている。これら換気ボ
ックス９６及び換気ファン９７は、機械室２４内部の熱
を熱交換室２３に導くために設けられている。したがっ
て、機械室２４内で熱せられた空気は、換気ファン９
６、熱交換室２３、ファン９１の経路を通って室外機筐
体２１の外部へと排出されることになる。なお、吸気ボ
ックス７３は、これら両換気ボックス９６の上部に載置
されている。吸気ボックス７３から吸入された空気は、
両換気ボックス９６間の空間部を通じてガスエンジン４
１に届くようにされている。

【００３１】次に、機械室２４についての説明を行う。
機械室２４内には、図１にて説明した各部及び各系の構
成要素のほとんどが収められている。これら構成要素の
内、図２、図３においては、冷媒回路部３０における圧
縮機３３、アキュムレータ３４、四方弁３５、オイルセ
パレータ３６、及びガスエンジン部４０におけるガスエ
ンジン４１、ドレンフィルタ６３、エアクリーナ７４を
それぞれ示した。

【００３２】機械室２４内には、上記した構成要素の
他、排水パイプ１０１が設けられている。この排水パイ
プ１０１は、仕切板２２に設けられた開口部２２ａと室
外機筐体２１の床面開口部２５とを繋ぐパイプである。
これは先述した天井面開口部９４を通して室外機筐体２
１内部に入り込んだ雨水を、該室外機筐体２１の外部に
排出するために設けられている。

【００３３】また、機械室２４内には、基礎板１０２、
防振ゴム１０３が設けられている。基礎板１０２は略四
角形状の板であり、機械室２４内に収められている冷媒
回路部３０、ガスエンジン部４０内の各構成要素を載置
するための床面として使用されている。この基礎板１０
２下面の四隅には、防振ゴム１０３が配されている。し
たがって、基礎板１０２及び防振ゴム１０３は、この上
方に載置される冷媒回路部３０、ガスエンジン部４０か
ら発生する機械的振動を抑制する働きを担っている。

【００３４】以下では、上記の構成となるＧＨＰにおい
て、室内冷房及び暖房のそれぞれの運転時の作用につい
て説明する。まず、冷房運転時において、冷媒回路部３
０の四方弁３５は、圧縮機３３と室外熱交換器３１、室
内熱交換器１１とアキュムレータ３４、がそれぞれ接続
された状態となっている。この状態では、圧縮機３３よ
り吐出された高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器３１に
送られる。

【００３５】高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器３１で
凝縮液化され、屋外の空気に放熱して高温高圧の液冷媒
となる。さらにこの高温高圧の液冷媒は膨張弁３７を通
過する過程で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、室内
器ユニット１０に送られる。

【００３６】室内機ユニット１０に送られた低温低圧の
液冷媒は室内熱交換器１１で蒸発気化され、室内の空気
から熱を奪って冷却したのち、低温低圧のガス冷媒とな
り、室外機ユニット２０内の冷媒回路部３０に送られ
る。

【００３７】冷媒回路部３０に送られた低温低圧のガス
冷媒は四方弁３５を経てアキュムレータ３４に流入し、
液状成分が分離されたのち圧縮機３３に吸入される。圧
縮機３３に吸入されたガス冷媒は圧縮機３３の作動によ
り圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び室外熱交
換器３１に送られる。

【００３８】一方、暖房運転時においては、四方弁３５
は圧縮機３３と室内熱交換器１１、室外熱交換器３１と
アキュムレータ３４、がそれぞれ接続された状態となっ
ている。この状態では、圧縮機３３より吐出された高温
高圧のガス冷媒は室内器ユニット１０の室内熱交換器１
１に送られる。

【００３９】高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器１１で
凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温
高圧の液冷媒となって室外機ユニット２０内の冷媒回路
部３０に送られる。冷媒回路部３０に送られた高温高圧
の液冷媒は、室外熱交換器３１へと流入する。室外熱交
換器３１においては、高温高圧の液冷媒は外気から熱を
奪い蒸発気化して低温低圧のガス冷媒となる。

【００４０】このガス冷媒は水熱交換器３２に流入し、
エンジン冷却水との間で熱交換を行ってさらに加熱され
た高温高圧のガス冷媒となる。この高温高圧のガス冷媒
は、アキュムレータ３４に流入し液状成分が分離された
のち圧縮機３３に吸入される。圧縮機３３に吸入された
ガス冷媒は圧縮され、さらに高温高圧のガス冷媒となっ
て再び室内熱交換器１１に送られる。

【００４１】しかして、本実施形態のＧＨＰは、ガスレ
ギュレータ７１及び電磁弁７２を上記のように構成した
吸気ボックス７３内に収納することで、吸気ボックス７
３内の空間を有効に活用し、吸気ボックス７３に従来必
要とされていたレギュレターボックスの機能を兼用させ
ることができる。したがって、レギュレターボックスを
不要にして、吸気時における静粛性の向上と室外機ユニ
ット２０の小型化とを同時に実現することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 （ａ）請求項１記載の室外機ユニットにおいては、ガス
レギュレータ及び電磁弁を吸気ボックス内に収納するこ
とで、吸気ボックス内の空間を有効に活用し、従来必要
とされていたレギュレターボックスの機能を吸気ボック
スに兼用させてレギュレターボックスを不要にすること
ができる。よって、静粛性の向上と燃料吸入系を構成す
る構成要素の省スペース化とを同時に実現することがで
きる。

【００４３】（ｂ）請求項２記載の空気調和機において
は、吸気ボックス内の空間を有効に活用することでレギ
ュレターボックスを不要にし、よりコンパクトで静粛性
の高い室外機ユニットを具備した空気調和機の提供が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す冷媒回路図であ
る。

【図２】 図１に示す室外機ユニットの縦断面図であ
る。

【図３】 図１に示す室外機ユニットの横断面図である

【図４】 空気調和機の一従来例を示す冷媒回路の要部
拡大図である

【符号の説明】

１０ 室内機ユニット １１ 室内熱交換器 １２ ファン ２０ 室外機ユニット ３１ 室外熱交換器 ３３ 圧縮機 ４１ ガスエンジン ７１ ガスレギュレータ ７２ 電磁弁（弁） ７３ 吸気ボックス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室
   外熱交換器と、ガスエンジンにより駆動され高温高圧の
   ガス冷媒を吐出する圧縮機と、前記ガスエンジンに送出
   するガスを供給・遮断する弁と、該弁を通過したガスの
   送出圧力を調整するガスレギュレータと、騒音の発生を
   防止しつつ前記ガスに混合させる空気を外部から取り入
   れる吸気ボックスとを備え、 前記吸気ボックスは、気密に構成され、かつ内部に前記
   弁および前記ガスレギュレータが収納されていることを
   特徴とする室外機ユニット。
2. 【請求項２】 冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室
   外熱交換器と、ガスエンジンにより駆動され高温高圧の
   ガス冷媒を吐出する圧縮機と、前記ガスエンジンに送出
   するガスを供給・遮断する弁と、該弁を通過したガスの
   送出圧力を調整するガスレギュレータと、騒音の発生を
   防止しつつ前記ガスに混合させる空気を外部から取り入
   れる吸気ボックスとを具備してなる室外機ユニットと、 室内から空気を吸入し吹出口から吹き出させるファン
   と、前記室外機ユニットから供給された冷媒と前記ファ
   ンで吸入した空気との間で熱交換を行わせる室内熱交換
   器とを具備してなる室内機ユニットとを備え、 前記吸気ボックスは、気密に構成され、かつ内部に前記
   弁および前記ガスレギュレータが収納されていることを
   特徴とする空気調和機。