| 【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
【氏名】大田 良和
【氏名】杉森 啓二
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| 【要約】 |
【課題】室内熱交換器側から補助熱吸収器に流入する冷媒の圧力が大きい場合には圧力の損失が発生し、補助熱吸収器に流入する冷媒の圧力が低すぎる場合には、コンプレッサの負荷が高くなるという問題があった。
【解決手段】補助熱吸収器８にバイパス回路８０を設け、設定値以上の圧力検出時には冷媒がバイパス回路を通過するよう制御した。また、補助熱吸収器８に流入する冷媒圧力が設定値以下になれば、過冷却器６より液冷媒を補助熱吸収器８に供給し、コンプレッサ２の吐出冷媒の温度が設定値以上になれば、過冷却器６より液冷媒を補助熱吸収器８に供給するよう構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装した構成のエンジンヒートポンプにおいて、該補助熱吸収器にバイパス回路を設けるとともに、補助熱吸収器に流入する冷媒圧力が設定値より高くなった場合には、冷媒がバイパス回路を通過するよう制御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】 エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装するとともに、過冷却器の戻り回路を該補助熱吸収器に至る回路に連通する構成のエンジンヒートポンプにおいて、該補助熱吸収器に流入する冷媒圧力が設定値より低くなった場合には、該過冷却器の戻り回路を介して液相冷媒が補助熱吸収器に流入するよう制御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３】 エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装するとともに、過冷却器の戻り回路を該補助熱吸収器に至る回路に連通する構成のエンジンヒートポンプにおいて、コンプレッサから圧送される冷媒温度が設定値より高くなった場合には、該過冷却器の戻り回路を介して液相冷媒が補助熱吸収器に流入するよう制御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。
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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、エンジンの廃熱を利用したヒートポンプの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エンジンによりコンプレッサを駆動する構成の冷暖房システムが公知となっており、また、エンジンを冷却するための冷却回路を具備する構成においては、エンジンの熱を吸収して温度上昇した冷却水を、ヒートポンプ回路に設けた補助熱吸収器に供給し、アキュムレータに送られる冷媒との間で熱交換を行うよう構成していた。
【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、室内熱交換器側から補助熱吸収器に流入する冷媒の圧力が高い場合には、本補助熱吸収器で冷媒が堰止められることになるので、室内機からの冷媒の戻り量が少なくなり、その結果、循環冷媒量不足が発生する。また、補助熱吸収器に流入する冷媒の圧力が低すぎる場合には、コンプレッサに吸入される冷媒圧力が充分でなく、コンプレッサの負荷が高くなるという問題があった。
【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、エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装した構成のエンジンヒートポンプにおいて、該補助熱吸収器にバイパス回路を設けるとともに、補助熱吸収器に流入する冷媒圧力が設定値より高くなった場合には、冷媒がバイパス回路を通過するよう制御した。
【０００５】また、エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装するとともに、過冷却器の戻り回路を該補助熱吸収器に至る回路に連通する構成のエンジンヒートポンプにおいて、該補助熱吸収器に流入する冷媒圧力が設定値より低くなった場合には、該過冷却器の戻り回路を介して液相冷媒が補助熱吸収器に流入するよう制御した。
【０００６】また、エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装するとともに、過冷却器の戻り回路を該補助熱吸収器に至る回路に連通する構成のエンジンヒートポンプにおいて、コンプレッサから圧送される冷媒温度が設定値より高くなった場合には、該過冷却器の戻り回路を介して液相冷媒が補助熱吸収器に流入するよう制御した。
【０００７】
【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は冷却サイクルを示す回路図である。
【０００８】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。
【０００９】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には、該エンジン１の熱を吸収して温度上昇した冷却水をラジエータ１１に案内し、ラジエータ１１において放熱した後、再びエンジン１へ戻す冷却回路１０を構成して、該エンジン１の冷却を行うようにしている。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。
【００１０】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を経由して室内機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。
【００１１】また、冷媒を過冷却器６により低温とすることから、冷媒が室内用パイプ７５を通過する間に発生する発泡を抑制することが出来るのである。故に、室内用パイプ７５、及び戻り配管７６に従来よりも小径のパイプを使用することが可能となり、小径である為に曲げも簡単であり、配管の自由度を向上させることが出来るのである。
【００１２】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。
【００１３】以上の過冷却サイクルを含めた暖冷房システムは、室内熱交換器７０、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、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。
【００１４】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。
【００１５】次に過冷却のサイクルの構成について説明する。レシーバ５は通常の冷却サイクルにおいては、液相と気相の両方が混在する冷媒の中から、液相状態の冷媒のみを分離して、この液相の冷媒を室内用パイプ７５から室内熱交換器７０に供給する為に介装されているものである。そして、図１において過冷却器６は、レシーバ５内に伝熱管６０を設けるとともに、該レシーバ５のタンク下部に設けた過冷却用のバイパス回路６１に該タンク内の冷媒を案内し、該バイパス冷媒を伝熱管６０に通過させて、コンプレッサ２への戻り回路６２に送るよう構成されている。
【００１６】そして、室外熱交換器４から膨張弁４５を経て流入する高圧の液相冷媒は、レシーバ５の上部のレシーバ流入管５１から流入し、レシーバ５の下部のレシーバ流出管５２の端部から流出するので、該レシーバ流入管５１からレシーバ流出管５２への冷媒の流れと、過冷却用バイパス６１から伝熱管６０を経て戻りパイプ６２に至る過冷却のバイパス回路とは、対向流となるのである。この両冷媒の流れが対向流であることにより、更に過冷却の効果が増大するのである。また、伝熱管６０はコイル状に巻いて構成しており、コイル状に形成した伝熱管６０をレシーバ５の内周に沿ったような大径に構成し、その内部にレシーバ流入管５１とレシーバ流出管５２が配置されるような構成としているのである。この構成によっても、過冷却の効果が増大している。
【００１７】次に本発明に係る補助熱吸収器８周辺の回路構成について説明する。図１に示すように四方弁３からアキュムレータ９へと至る回路には補助熱吸収器８が介装されている。一方、前述の如くエンジン１の冷却回路１０には補助回路１２が並列接続されており、エンジン１を冷却して温度上昇した冷却水がモータ弁１３を経由して補助熱吸収器８に送られ、エンジン１の廃熱を熱交換した後、再び冷却回路１０に戻るよう構成されている。
【００１８】また、室内熱交換器７０において室内を冷却して気化した冷媒は、戻り配管７６を通ってアキュムレータ９へと戻されるが、室内熱交換器７０から湿り度の大きい蒸気が送られる場合があり、この際、前記補助熱吸収器８においてエンジン１の廃熱を吸収し冷媒を蒸発させるよう構成しているのである。この補助熱吸収器８による蒸発作用により、アキュムレータ９の液相分離作用と併せて、コンプレッサ２に吸入される冷媒から液粒を確実に取り除くことが可能となるのである。
【００１９】また、室内熱交換器７０から補助熱吸収器８へと送られる蒸気冷媒の圧力が高い場合には、補助熱吸収器８で冷媒が堰止められることになるので、室内機７からの冷媒の戻り量が少なくなり、その結果、循環冷媒量不足が発生する。そこで本発明においては、補助熱吸収器８を迂回してアキュムレータ９へ至るバイパス回路８０を設けている。また、補助熱吸収器８の入口側には圧力センサ８２が配設されており、バイパス回路８０には電磁バルブ８１が介装されている。これにより、補助熱吸収器８に導入される蒸気冷媒の圧力が設定以上の値になった場合には、電磁バルブ８１を開放して蒸気冷媒を迂回させるよう構成しているのである。
【００２０】一方、前述した過冷却器６の伝熱管６０は戻り回路６２に連通しており、該戻り回路６２により戻される冷媒が四方弁３から補助熱吸収器８へと至る回路に流入するよう構成されている。通常の過冷却サイクルにおいては過冷却器６においてレシーバ流入管５１からレシーバ流入管５２へと至る冷媒を過冷却することにより、伝熱管６０内を通過する冷媒は熱を吸収して気化し、気相冷媒として補助熱吸収器８側へと戻される。
【００２１】また、伝熱管６０に冷媒を供給するバイパス回路６１には膨張弁６１ａが介装されており、通常、伝熱管６０を過冷却器として使用する場合には、膨張弁６１ａの開度を制御して、伝熱管６０内を流れる冷媒が気化するように伝熱管６０へ流入する冷媒圧力を制御しているが、この膨張弁６１ａの開度を大きくして開放することにより、伝熱管６０を経て戻り回路６２に冷媒を液相状態で戻すこととが出来る。この作用は以下において２つの効果を発揮する。
【００２２】ます、第一の効果について説明する。前述の如く、室内熱交換器７０からアキュムレータ９側へと流れる蒸気冷媒は、補助熱吸収器８でエンジン１の廃熱を利用して蒸発・膨張するが、補助熱吸収器８に導入される蒸気冷媒の圧力が低い場合には、補助熱吸収器８を利用してもコンプレッサ２に吸入される冷媒圧力が低下するためコンプレッサ２の負荷が大きくなる。そこで、前記圧力センサ８２により検出した圧力が設定以下となった場合には、前記過冷却器６のバイパス回路６１に設けられた膨張弁６１ａを開放するのである。
【００２３】これにより、レシーバ５から液相状態の冷媒が戻り回路６２を経由して補助熱吸収器８へと至る回路に流入される。そして、液相状態の冷媒が補助熱吸収器８において蒸発し、室内熱交換器７０から送られる蒸気冷媒と併せて圧力を高めた上でコンプレッサ２に吸入されるのである。つまり、補助熱吸収器８に導入される蒸気冷媒の圧力が低くても、過冷却器６の戻り回路６２とエンジン１の廃熱を利用してコンプレッサ２に吸入される冷媒圧力を高めることができ、コンプレッサ２の負荷軽減が図れるのである。
【００２４】次に第二の効果について説明する。前述の如く、コンプレッサ２は室内熱交換器７０から戻された気相冷媒を吸入し、圧縮した高温高圧の冷媒を室外熱交換器４側へ圧送する。ところが、この高温高圧の冷媒の温度が高くなりすぎると、室外熱交換器４における負荷が増大し、凝縮効果が充分に得られない場合がある。また、前述の如く室内熱交換器７０から戻る蒸気冷媒は補助熱吸収器８においてエンジン１の廃熱を利用して蒸発するが、蒸気冷媒に含まれる液粒が少ない場合には、エンジン１の廃熱を気相状態の冷媒が吸収し温度上昇することとなる。これによりコンプレッサ２に吸入される気相冷媒の温度も高くなる。
【００２５】そこで、コンプレッサ２から圧送される冷媒の温度を温度センサ２１において検出し、その温度が設定以上に高くなった場合には、前記伝熱管６０に至るバイパス回路６１の膨張弁６１ａを開放するのである。これによりレシーバ５内の冷媒が液相状態で戻り回路６２を経て補助熱吸収器８へと至る回路に流入する。このため、補助熱吸収器８においてエンジン１の廃熱は、この液相冷媒を蒸発させるエネルギーに利用されるため、コンプレッサ２に吸入される冷媒の温度上昇を抑えることができるのである。
【００２６】
【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、エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装した構成のエンジンヒートポンプにおいて、該補助熱吸収器にバイパス回路を設けるとともに、補助熱吸収器に流入する冷媒圧力が設定値より高くなった場合には、冷媒がバイパス回路を通過するよう制御したので、冷媒の圧力損失を回避することが可能となった。
【００２７】また、エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装するとともに、過冷却器の戻り回路を該補助熱吸収器に至る回路に連通する構成のエンジンヒートポンプにおいて、該補助熱吸収器に流入する冷媒圧力が設定値より低くなった場合には、該過冷却器の戻り回路を介して液相冷媒が補助熱吸収器に流入するよう制御したので、コンプレッサに吸入される冷媒圧力を高く維持することが可能となり、コンプレッサの負荷軽減が実現した。
【００２８】また、エンジンの廃熱を吸収する補助熱吸収器を四方弁からアキュムレータに至る回路に介装するとともに、過冷却器の戻り回路を該補助熱吸収器に至る回路に連通する構成のエンジンヒートポンプにおいて、コンプレッサから圧送される冷媒温度が設定値より高くなった場合には、該過冷却器の戻り回路を介して液相冷媒が補助熱吸収器に流入するよう制御したので、コンプレッサから圧送される冷媒温度を制御することが可能となり、室外熱交換器の負荷軽減を図ることが可能となった。
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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２０００−２８３５９８（Ｐ２０００−２８３５９８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８６４５４ |
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