| 【発明の名称】 |
エンジンヒートポンプの制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】井上 雅樹
【氏名】井村 武生
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| 【要約】 |
【課題】複数の室外熱交換器を有するエンジンヒートポンプにおいて、室内機の稼動台数が減少した場合には、各室外熱交換器へ送られる冷媒速度が減少し、暖房サイクルが非効率となっていた。
【解決手段】複数の室外熱交換器４及び各室外熱交換器４に対応した膨張弁４５を有するエンジンヒートポンプにおいて、エンジン回転数に応じて各膨張弁４５を個別に開閉制御可能し、また、該各室外熱交換器４の蒸発能力が互いに異る場合、該室外熱交換器４の蒸発能力の総和が段階的に変化するように、前記膨張弁４５を順次選択して開閉制御した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の室外熱交換器及び各室外熱交換器に対応した膨張弁を有するエンジンヒートポンプにおいて、エンジン回転数に応じて各膨張弁を個別に開閉制御可能としたことを特徴とするエンジンヒートポンプの制御方法。
【請求項２】 前記各室外熱交換器の蒸発能力が互いに異る場合、該室外熱交換器の蒸発能力の総和が段階的に変化するように、前記膨張弁を順次選択して開閉制御したことを特徴とする請求項１記載のエンジンヒートポンプの制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンヒートポンプの制御方法に関するもので、特に、暖房運転時における冷媒速度の最適化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、複数の室外熱交換器と該各室外熱交換器に対応した複数の膨張弁を具備する構成のエンジンヒートポンプが公知となっている。そして、この構成における暖房サイクルにおいて、室内熱交換器から送られる高圧液状冷媒は複数の配管に分岐した後、それぞれの配管に配設された膨張弁によって膨張し、低温低圧蒸気状態の冷媒となって対応する室外熱交換器へと送られるよう構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術において、複数ある室内機の稼動台数が変化する場合には、各室外熱交換器へ送られる冷媒速度が変化する。このため、室内機の稼動台数が減少した場合には、各室外熱交換器へ送られる冷媒速度が減少し、暖房サイクルが非効率的となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】以上が本発明の解決する課題であり、次に課題を解決するための手段を説明する。即ち、複数の室外熱交換器及び各室外熱交換器に対応した膨張弁を有するエンジンヒートポンプにおいて、エンジン回転数に応じて各膨張弁を個別に開閉制御可能とした。
【０００５】また、前記各室外熱交換器の蒸発能力が互いに異る場合、該室外熱交換器の蒸発能力の総和が段階的に変化するように、前記膨張弁を順次選択して開閉制御した。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。図１は本発明に係るエンジンヒートポンプの回路図である。
【０００７】図１において、本発明のエンジンヒートポンプに係る冷却サイクルについて説明する。圧縮器を構成するコンプレッサ２（本実施例においてはマルチコンプレッサとしている。）により冷媒を圧縮して、高温高圧過飽和蒸気の冷媒として、四方弁３を経由して、室外熱交換器４Ａ・４Ｂに圧送する。該室外熱交換器４Ａ・４Ｂにおいて、冷却フィンを通過する間に、冷却ファン４１の冷却風により冷却されて、高温高圧過熱状態の冷媒が、高圧液相冷媒に変換される。
【０００８】また、コンプレッサ２はエンジン１により駆動する構成としている。そして、エンジン１の熱を吸収して温度上昇した冷却水が冷却回路１０を介してラジエータ１１に案内され、ラジエータ１１において放熱した後、再びエンジン１を冷却する冷却サイクルを行うよう構成している。また、冷却回路１０には後述する補助熱吸収器８へと至る補助回路１２が並列接続されている。
【０００９】室外熱交換器４Ａ・４Ｂにおいて、高圧液相冷媒に変換された冷媒は、レシーバ５を経由し、冷房用膨張弁７１において蒸発しやすい圧力まで減圧させた後、室内機７へと送られるが、その際、レシーバ５の内部に配置された過冷却器６の伝熱管６０内の冷媒により冷却されて、通常型冷却回路の場合よりも更に低温の状態とされるのである。
【００１０】そして、室内用パイプ７５を通過した冷媒が室内機７の室内熱交換器７０において室内空気から熱を吸収して蒸発し室内空気を冷却する。更に、クーラファン７２の送風により室内に冷房効果をもたらすのである。そして、室内熱交換器７０において気化した冷媒が戻り配管７６を通過して、四方弁３を経由した後、補助熱吸収器８、アキュムレータ９等を介してコンプレッサ２に戻り、上述したサイクルを繰り返すのである。
【００１１】上述した冷却サイクルにおいては、室外熱交換器４（４Ａ・４Ｂ）とレシーバ６の間に膨張弁４５・４５・・・を配置することにより、室外熱交換器４から冷媒が無制限にレシーバ５へ流出するのに抵抗を与えることとなり、室外熱交換器４の内部において、高圧液相冷媒を適度に滞留させることができ、室外熱交換器４の冷却効果を全面にわたり十分に作用させることが出来る効果が作用し、膨張弁４５の無い場合より、過冷却器６での冷媒間同士の熱交換による冷却効果を向上させることが出来るのである。
【００１２】次に、暖房サイクルについて説明する。エンジン１によりコンプレッサ２を駆動し、冷媒を高温高圧加熱蒸気の状態として、オイルセパレータ２２により、潤滑のために冷媒内に混合している油分を分離する。油分を分離した後の高温高圧加熱蒸気を、暖房方向に切換えられた四方弁３により室内熱交換器７０を有した室内機７へ案内する。該室内機７の室内熱交換器７０において、高温高圧加熱蒸気の冷媒から、室内空気に熱が放熱されて、該冷媒は高圧液体状態となる。この放出熱により室内の暖房が行われる。
【００１３】高圧液体状態の冷媒は、冷房用膨張弁７１はそのまま通り抜けて、レシーバ５へ入る。そして、レシーバ５の下部に設けられたレシーバ流出管５５から流出した高圧液体状態の冷媒が、暖房用の膨張弁４５において急激に膨張して、低温低圧蒸気状態の冷媒となり、室外熱交換器４を通過する間に、外気より熱を得て過熱状態の蒸気となる。
【００１４】この際に、外気の温度が低くて、低温低圧蒸気状態の冷媒が、充分に過熱状態の蒸気となるだけの熱を得ることができない場合には、該冷媒が補助熱吸収器８を通過する間に、エンジン１の廃熱を得て過熱状態の蒸気となる。この過熱状態の冷媒はアキュムレータ９に戻り、完全な気相となって再びコンプレッサ２に案内される。その後、このサイクルを繰り返し行うのである。
【００１５】以上の暖冷房システムは、室内熱交換器７０、室内機膨張弁７１、クーラファン７２等が室内機７に内在されて室内に配置され、その他のコンプレッサ２、四方弁３、膨張弁４５、補助熱吸収器８、アキュムレータ９、室外熱交換器４、レシーバ５等は、室外機として全て、屋外や屋上に配置されているのである。
【００１６】次に本発明に係る暖房サイクル運転時の室外熱交換器４の制御方法について説明する。図１に示す実施例においては、２つの室外熱交換器４（４Ａ・４Ｂ）を配する構成としているが、室外熱交換器４及び室内熱交換器７０は、冷暖房能力、設置環境に合わせて、自由にその設置台数を選択できる。そして、図に示すように、各室外熱交換器４Ａ・４Ｂに対して、レシーバ５との間にそれぞれ膨張弁４５Ａ・４５Ｂが介装されており、前述の如く、膨張弁４５（４５Ａ・４５Ｂ）において高圧液体状態の冷媒が急激に膨張して、低温低圧蒸気状態の冷媒となり、室外熱交換器４に送られるのである。以下においては、室外熱交換器４Ａの蒸発能力ＰＡが、室外熱交換器４Ｂの蒸発能力ＰＢよりも高い場合（ＰＡ＞ＰＢ）の構成例について説明する。
【００１７】まず、２つの膨張弁４５Ａ・４５Ｂを介して冷媒が室外熱交換器４Ａ・４Ｂに供給されている状態を通常運転状態とする。この場合、室外熱交換器４の蒸発能力の総和はＰＡ＋ＰＢとなる。一方、室内熱交換器７０が複数台設置されている場合には、室内熱交換器７０・７０・・・の稼動台数に応じて、エンジン１、コンプレッサ２の負荷を変化させるよう制御している。つまり、室内熱交換器７０・７０・・・の稼動台数が増加すれば、エンジン１の回転数を増大させ、コンプレッサ２から圧送する冷媒量を増加させるのである。
【００１８】そして、逆に室内熱交換器７０・７０・・・の稼動台数が減少した場合には、エンジン１の回転数を低下させ、コンプレッサ２から圧送する冷媒量を減少させる。この場合、室内熱交換器７０側から膨張弁４５を介して室外熱交換器４側へ送られる冷媒量も減少することとなる。そこで、本発明においては、エンジン１の回転数が設定値以下の低回転数となった場合には、複数ある膨張弁４５・４５・・・（本実施例においては４５Ａ・４５Ｂ）のうちのいくつかの膨張弁４５・４５・・・を閉鎖させるのである。
【００１９】このような制御を行うことで、少ない流量の冷媒が複数の室外熱交換器４に分散して供給されて、その冷媒速度が低下することはなく、室外熱交換器４には通常運転状態と同様の冷媒速度を保ちながら冷媒を送ることが可能となり、暖房サイクルの効率化が図れるのである。また、いくつかの膨張弁４５を閉鎖させることで、その膨張弁４５に対応して接続された室外熱交換器４を停止させることが可能となる。つまり、本実施例において、例えば膨張弁４５Ｂを閉鎖させた場合には、室外熱交換器４Ｂの運転を停止させることができるので、室内熱交換器７０・７０・・・の稼動台数に応じて燃料節約が可能となるのである。
【００２０】さらに、本発明においては、膨張弁４５を以下のように制御する。前述の如く室外熱交換器４Ａ・４Ｂの蒸発能力ＰＡ・ＰＢがＰＡ＞ＰＢの関係を有する場合に、エンジン１の回転数が設定値以下となった場合には、まず、膨張弁４５Ｂを閉鎖するとともに室外熱交換器４Ｂを停止させて、室外熱交換器４の蒸発能力をＰＡとする。そして、室外熱交換器４Ａに流入する冷媒速度が、まだ通常運転状態よりも小さい場合には、次に、膨張弁４５Ｂを開いて有効にして室外熱交換器４Ｂを稼動させるとともに、膨張弁４５Ａを閉鎖して室外熱交換器４Ｂを停止し、室外熱交換器４の蒸発能力をＰＢとするのである。
【００２１】以上の制御を行うことにより、室外熱交換器４の蒸発能力はＰＡ＋ＰＢから、まずＰＡに低下し、さらにＰＢへと段階的に低下されることとなる。このような制御をとることで、室外熱交換器４の蒸発能力が急激に変化するのを防止して、暖房サイクルの負荷変動を小さくして安定した運転を可能としているのである。また、以上の説明は室外熱交換器４を２台制御した場合の例であるが、異なる蒸発能力を有する室外熱交換器４が３台以上の場合においても、同様に、膨張弁４５を制御して蒸発能力の急激な変化を防止するよう構成すればよい。つまり、室外熱交換器４が異なる蒸発能力を有する場合、蒸発能力の総和が段階的に変化するよう膨張弁４５を順次選択し、開閉制御することで同様の効果を奏するのである。
【００２２】
【発明の効果】本発明のエンジンヒートポンプは以上の如く構成したので、以下のような効果を奏するものである。即ち、複数の室外熱交換器及び各室外熱交換器に対応した膨張弁を有するエンジンヒートポンプにおいて、エンジン回転数に応じて各膨張弁を個別に開閉制御可能としたので、室外熱交換器へ流入される冷媒速度を所定値以上に維持することが可能となり、暖房サイクルの効率化が図れた。また、室内機の稼動台数に合わせて、室外熱交換器の稼動台数を制御することが可能となり、燃料節約による暖房サイクルの効率化が実現した。
【００２３】また、前記各室外熱交換器の蒸発能力が互いに異る場合、該室外熱交換器の蒸発能力の総和が段階的に変化するように、前記膨張弁を順次選択して開閉制御したので、室外熱交換器の蒸発能力を急激に変動させることを防止し、安定した暖房サイクルを維持しながら効率化が図れた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマーディーゼル株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月２９日（１９９９．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３５９５（Ｐ２０００−２８３５９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８６４５５ |
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