JP2605708B2 - エンジン駆動式空調機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジン駆動式空調機に関するものである。

［従来の技術］ エンジン駆動式空調機において、エンジンの冷却に使
用された排熱水を利用することが考えられており、例え
ば実開昭60−116161号公報にその技術が提案されてい
る。

第３図は、前記実開昭60−116161号公報に提案されて
いるエンジン駆動式空調機の構成を示す冷媒回路図であ
り、エンジン４を冷却した排熱水の循環路が二系路形成
されている。

即ち、循環ポンプ22、エンジン４、第１の切換弁21
a、第１の放熱器18a,18b及び循環ポンプ22と排熱水を循
環させる第１の系路と、循環ポンプ22、エンジン４、第
１の切換弁21b、第２の放熱器19a,19b及び循環ポンプ22
と排熱水を循環させる第２の系路とが設けられている。
そして、これら第１及び第２の系路の切換えが第１の切
換弁21a,21bで行なわれるようになっている。

第３図において、１は屋外に配置される熱交換ユニッ
トであり、前述の第１の放熱器18a,18bは、室外側熱交
換器17a,17bの風土側通路中に配されている。また、前
述の第２の放熱器19a,19bは、室外側熱交換器17a,17bと
外気が並流する通路中に設けられ、両者を一部切り離す
ために、フィン20a,20bにはスリット24a,24bが形成され
ている。

一方、エンジン４で駆動される圧縮機３が、冷媒流路
切換弁５を介して複数の室内ユニット2a,2bの室内側熱
交換器9a,9bに接続され、室内側熱交換器9a,9bは、冷房
用の減圧素子10a,10b及び暖房用の減圧素子14a,14bを介
して、前記の室外側熱交換器17a,17bと接続されて、既
知のヒートポンプ回路が形成されている。

暖房運転時には、冷房流路切換弁５で冷媒流路が第３
図で実線のように切換えられる。

この暖房運転時においては、室内側熱交換器9a,9bは
凝縮器として作用して各室内を暖房し、室外側熱交換器
17a,17bは蒸発器として作用して前述の暖房熱源を外気
から汲みとっている。

この暖房運転に際して、第１の切換弁21aが開とさ
れ、第１の切換弁21bは閉とされるので、高温の排熱水
は第１の放熱器18a,18bに流入されて、第１の系路を循
環する。このために、エンジン４の排熱で室外側熱交換
器17a,17bが加熱され、この室外側熱交換器17a,17b着霜
が防止されて暖房能力が向上する。

一方、第３図に点線で示すように、冷媒流路切換弁５
が切換えられる冷媒運転時には、室内側熱交換器9a,9b
は蒸発器として作用して各室内が冷房される。この場合
には、凝縮器として作用している室外側熱交換器17a,17
bは外気で冷却される。

この冷房運転時には、第１の切換弁21aが閉とされ、
第１の切換弁21bが開とされるので、高温の排熱水は第
２の放熱器19a,19bに流入されて、室外側熱交換器17a,1
7bに悪影響を及ぼすことなく外気で冷却される。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述せる従来提案されているエンジン駆動式空調機に
おいては、エンジンの排熱で室外側熱交換器の着霜は防
止可能であるが、排熱水が空気熱交換を行なう室外側熱
交換器に流されるので、排熱が空気に放散される。この
ために、排熱が充分に冷媒に回収されないし、さらに排
熱水による加熱で室外側熱交換器での蒸発温度が上昇す
るために、外気温度が低下している場合にはハートポン
プ本来の機能である外気からの吸熱が不可能になること
もある。

エンジンの排熱を有効に利用するために、専用の減圧
素子と圧縮機を有する排熱水−冷媒熱交換器を別途設け
ることも考えられるが、構造が複雑となり製造費用が増
大するという難点がある。

本発明は、上記のようなエンジン駆動式空調機の現状
に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造
でエンジンの排熱を高効率で回収して利用することが可
能なエンジン駆動式空調機を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明ではエンジンの
排熱水の循環路に設けられたタンク内に、排熱水と冷媒
の熱交換を行なう排熱水熱交換器が設けられ、前記タン
ク内の排熱水の温度を検出する水温センサが設けられて
いる。さらに、本発明では、前記水温センサの出力信号
によって冷媒流路を室外側空気熱交換器と前記排熱水熱
交換器とに切換える第２の切換弁が設けられ、所定の排
熱水温度が検出されると冷媒流路が排熱水熱交換器に切
換えられるようになっている。

即ち、本発明にかかる空調機は、圧縮機、冷媒流路切
換弁、室内側熱交換器、減圧素子及び室外側熱交換器に
よりヒートポンプ回路が形成され、前記圧縮機がエンジ
ンで駆動される空調機において、前記エンジンの排熱水
の循環路に設けられ前記排熱水を冷却する加熱器と、前
記循環路に設けられたタンク内に配され、前記排熱水と
冷媒の熱交換を行なう排熱水熱交換器と、前記排熱水を
冷房運転時には前記放熱器へ暖房運転時には前記排熱水
熱交換器へ送る第１の切換弁と、前記タンク内の排熱水
の温度を検出する水温センサと、該水温センサの出力信
号により冷媒流路を前記室外側熱交換器と前記排熱水熱
交換器とに切換える第２の切換弁とを有する構成となっ
ている。

［作用］ 本発明においては、暖房運転時には、第１の切換弁に
よって排熱水は排熱水の循環路に設けたタンク内に配さ
れる排熱水熱交換器に送られる。エンジンの排熱によっ
てタンク内の排熱水温度が所定値を越えて上昇すると、
水温センサがこれを検出し、該水温センサの出力信号に
よって、冷媒流路が室外側熱交換器から排熱水熱交換器
に第２の切換弁によって切換えられる。

この状態では、排熱水を熱源としたヒートポンプサイ
クルが形成され、エンジンの排熱が高効率で回収され
る。水温センサが排熱水の温度が所定値以下となったこ
とを検出すると、第２の切換弁によって冷媒流路は排熱
水熱交換器から、通常の室外側熱交換器に切換えられ
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例の構成を示す冷媒回路図であ
り、エンジン４を冷却した排熱水の循環路が二系路形成
されている。

即ち、循環ポンプ22、エンジン４、第１の切換弁32
a、タンク34及び循環ポンプ22と排熱水を循環させる第
１の系路と、循環ポンプ22、エンジン４、第１の切換弁
32b、第２の放熱器19a,19b及び循環ポンプ22と排熱水を
循環させる第２の系路とが設けられている。前記せるタ
ンク34内に排熱水熱交換器31が配され、前述の第１及び
第２の系路の切換えが、第１の切換弁32a,32bで行なわ
れるようになっている。

また、タンク34内にはタンク34内の排熱水の温度を検
出する水温センサ32が設けられ、水温センサ32の出力端
子はコントローラ33の入力端子に接続され、コントロー
ラ33の出力端子P01には第２の切換弁30aが、またコント
ローラ33の出力端子P02には第２の切換弁30bが接続され
ている。

第１図において、１は屋外に設置される熱交換ユニッ
トであり、この熱交換ユニット１に、エンジン４とこの
エンジン４で駆動される圧縮機３と圧縮機３の出力側に
接続される冷媒流路切換弁５が設けられ、この冷媒流路
切換弁５を介して、熱交換ユニット１が室内ユニット2a
に接続されている。

室内ユニット2aには、室内側熱交換器9aが設けられ、
この室内側熱交換器9aは冷房用の減圧素子10aを介し
て、熱交換ユニット１に設けられている暖房用の減圧素
子14aに接続されている。

また、減圧素子14aの出力側は、それぞれ第２の切換
弁30a及び30bを介して、室外側熱交換器34a,34b及び排
熱水熱交換器31に接続されている。そして、熱交換ユニ
ット１内には外気を左右両側方から吸入して上方から排
出するファン23が取り付けられている。

このような構成の本発明の実施例の動作について、そ
の動作を示す第２図のフローチャートを用いながら逐次
説明する。

暖房運転時には第１の切換弁32aが開とされ、第１の
切換弁32bは閉とされるので、排熱水はタンク34を通っ
て前述の第１の系路を循環する。

第２図のフローチャートのステップ（１）で、水温セ
ンサ32の出力信号がコントローラ33に取り込まれる。ス
テップ（２）で第２の切換弁30aが開であるか否かが判
定される。通常の運転では、タンク34内の排熱水温TWは
未だエンジン４の運転適正水温の上限値TWHに達してい
ないので、第２の切換弁30aは開となっている。

ステップ（３）で第２の切換弁30bが閉であるか否か
が判定され、閉でなければコントローラ33の出力端子P0
1からの制御信号によって第２の切換弁30bが閉とされ
る。ステップ（４）で排熱水温TWと前記せる上限値TWH
とが比較され、TW＜TWHである限り冷媒流路が室外側熱
交換器34a,34bに切換えられた状態で、暖房運転が行な
われる。

ステップ（４）でTW≧TWHであると判定されると、コ
ントローラ33の出力端子P01及びP02からの制御信号によ
って、ステップ（５）及び（６）でそれぞれ第２の切換
弁30bが開とされ、第２の切換弁30aが閉とされる制御が
行なわれる。

一方、ステップ（２）で第２の切換弁30aが閉である
と判定されると、ステップ（７）に進んで第２の切換弁
30bが開であるか否かが判定され、第２の切換弁30bが閉
であると判定されると、コントローラ33の出力端子P01
からの制御信号によって第２の切換弁30bが開とされ
る。次いで、ステップ（８）で排熱水温TWとタンク34内
温度の下限値TWLとが比較され、TW＞TWLである限り、冷
媒流路が排熱水熱交換器31に切換えられた状態で暖房運
転が行なわれる。

排熱水の有するエンジン４の排熱が冷媒に回収され
て、TW≦TWLとなると、ステップ（９）に進んでコント
ローラ33の出力端子P02からの制御信号によって、第２
の切換弁30aが開とされ、ステップ（10）に進んでコン
トローラ33の出力端子P01からの制御信号によって第２
の切換弁30bが閉とされる。

このようにして、暖房運転時においては通常は冷媒流
路が室外側熱交換器34a,34bに切換えられた状態で運転
が行なわれ、エンジン４の排熱によってタンク34内の排
熱水の温度がエンジン４の運転適正水温の上限値TWHを
越えると、冷媒流路が排熱水熱交換器31に切換えられた
状態で運転が行なわれる。

従って、この暖房運転時においては、第１図の室内側
熱交換器9aは凝縮器として作用して室内を暖房し、室外
側熱交換器34a,34b及び排熱水熱交換器31が蒸発器とし
て作用して暖房熱源を外気及び排熱水から汲みとって、
エンジン排熱を極めて効率的に利用することが可能であ
る。この場合、従来のエンジン駆動式空調機のように、
排熱水による加熱で室外側熱交換器での蒸発温度が上昇
することもなく、外気温度が低下している場合でも、外
気からの吸熱が可能である。

一方、冷房運転時には、第１の切換弁32bが開とさ
れ、第１の切換弁32aが閉とされて排熱水は、第２の放
熱器19a,19bを通過する第２の系路を循環する。この場
合には、コントローラ33の出力端子P01及びP02からの制
御信号によって、第２の切換弁30aが開とされ、第２の
切換弁30bが閉とされる。

この冷房運転では、冷房流路切換弁５が第１図で点線
のように切換えられ、室内側熱交換器9aは蒸発器として
作用して、室内が冷房され、凝縮器として作用している
室外側熱交換器34a,34bは外気で冷却される。また、こ
の場合には、排熱水は第２の放熱器19a,19bで外気によ
って冷却される。実施例においては、一つの室内ユニッ
ト2aを有する構成のものを説明したが、一般には複数の
室内ユニットを有する構成に本発明は適用可能である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によると、エンジ
ンの排熱を室外側熱交換器の空気に放散せずに、排熱水
熱交換器で高効率で短時間に回収して、排熱水を有効に
利用して高暖房能力を有し、且つ構造が簡単なエンジン
駆動式空調機を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す冷媒流路図、第２
図は本発明の実施例の動作を示すフローチャート、第３
図は従来提案されているエンジン駆動式空調機の構成を
示す冷媒回路図である。 １……熱交換ユニット、2a,2b……室内ユニット ３……圧縮機、４……エンジン ５……冷媒流路切換弁 9a,9b……室内側熱交換器 10a,10b……減圧素子 14a,14b……減圧素子 17a,17b……室外側熱交換器 18a,18b……第１の放熱器 19a,19b……第２の放熱器 20a,20b……フィン 21a,21b……第１の切換弁 22……循環ポンプ、23……ファン 24a,24b……スリット 30a,30b……第２の切換弁 31……排熱水熱交換器 32……水温センサ 32a,32b……第１の切換弁 33……コントローラ 34a,34b……室外側熱交換器 34……タンク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、冷媒流路切換弁、室内側熱交換
   器、減圧素子及び室外側熱交換器によりヒートポンプ回
   路が形成され、前記圧縮器がエンジンで駆動される空調
   機において、前記エンジンの排熱水の循環路に設けられ
   て前記排熱水を冷却する放熱器と、前記循環路に設けら
   れたタンク内に配されて前記排熱水と冷媒の熱交換を行
   う排熱水交換器と、前記排熱水を冷房運転時には前記放
   熱器へ暖房運転時には前記排熱水熱交換器へ送る第１の
   切換弁と、前記タンク内の排熱水の温度を検出する水温
   センサと、暖房運転時において、該水温センサの出力信
   号により冷媒流路を前記室外側熱交換器と前記排熱水熱
   交換器とに切換える第２の切換弁とを有することを特徴
   とするエンジン駆動式空調機。