JPH0240432A

JPH0240432A - エンジン駆動式熱ポンプ装置の室外ユニット

Info

Publication number: JPH0240432A
Application number: JP63190883A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Sato; 敏光佐藤; Shigeru Oosemachi; 大勢待　滋; Junichi Sato; 順一佐藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1990-02-09
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2700561B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、エンジンによって駆動される冷媒循環回路
を備えたエンジン駆動式熱ポンプ装置の室外ユニットに
関する。

（従来の技術）エンジン駆動式熱ポンプ装置では、従来、エンジンの冷
却用ラジェータや、冷媒循環回路の有する冷媒の冷却用
室外熱交換器は、これらを強制冷却させるためのファン
と共に互いに組み合わされて室外ユニットとされている
６上記構成において、例えば特開昭６０−１０１４４３号
公報で示されるようにラジェータをエンジンと共に防音
壁内に設け、この防音壁の上面に室外熱交換器とファン
とを水平方向に並設したものがある。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記従来構成では、ラジェータと室外熱交換
器との間は防音壁で仕切られているために、ファンによ
る熱交換がラジェータにおいては十分には促進されない
おそれがある。

また、室外熱交換器とファンとが水平方向に並設されて
いるために、この室外ユニットの上面側が有効には利用
されておらず、また、上記室外熱交換器とファンとの間
には比較的大きい余剰空間が生じている。このようなこ
とから、従来の室外ユニットは大形なものとなっており
、よって、これを小形化する点で、改善の余地が残され
ている。

（発明の目的）この発明は、上記のような事情に注目してなされたもの
で、ラジェータや室外熱交換器による熱交換がファンに
よって十分に促進されるようにし、かつ、これらの組み
合わせによる室外ユニットをできるだけ小形化すること
を目的とする。

また、冷媒循環回路を複数系統設けた場合において、各
系統の室外熱交換器による外気との熱交換が互いに偏り
なくできるようにすることを目的とする。

更に、ファンによりラジェータを強制冷却した際の熱風
が各冷媒循環回路に熱影響を与えないようにすることを
目的とする。

また、エンジン用の冷却水の温度を冷媒循環回路の冷媒
に伝える廃熱熱交換器を設けた場合に、この廃熱熱交換
器によって、冷媒循環回路を構成するタンク類をラジェ
ータや室外熱交換器による熱影響から合理的に保護する
ことを目的とする。

（発明の構成）上記目的を達成するためのこの発明の特徴とするところ
は、エンジンの冷却用ラジェータと冷媒循環回路の有す
る冷媒用室外熱交換器とを上下に積層し、この積層体を
平面視でコの字状に形成し、この積層体内の空気を排出
させるファンをこの積層体の上部に設けると共に、同上
積層体内に上記冷媒循環回路の構成部品を収納した点に
ある。

なお、上記構成において、冷媒循環回路を複数系統設け
、各冷媒循環回路の有する室外熱交換器をそれぞれ上下
複数に分割し、これら分割体を各系統同士で上下方い違
いに配置してもよい。

また、上記各構成においては、ラジェータを最上部に配
置する一方、冷媒循環回路の有する冷媒の配管ユニット
を積層体内の下部に配置することが好ましい。

更に、上記構成において、エンジン用の冷却水の温度を
冷媒循環回路の冷媒に伝える廃熱熱交換器を設け、この
廃熱熱交換器を平面視で環状に形成すると共に積層体内
の下部に配置し、この廃熱熱交換器内に冷媒循環回路を
構成する液分離器等のタンク類を収納してもよい。

（作　用）上記構成による作用は次の如くである。

ラジェータ４２と室外熱交換器１０．１１０とを上下に
積層してこの積層体６１を平面視でコの字状に形成し、
その上部にファン１５を設け、このファン１５の作動に
より積層体６１内の空気を排出させるようにして室外ユ
ニット５１を構成したため、上記ファン１５の作動時に
積層体６１内の空気が排出されるのに伴ってその外気が
ラジェータ４２や室外熱交換器１０，１１０を十分に通
過し、よって、これらにおいて外気との熱交換がそれぞ
れ十分に行われることとなる。

また、上記したように積層体６１の上部にファン１５を
設け、かつ、積層体６１内に冷媒循環回路３．１０３の
構成部品を、収納したことから、この室外ユニット５１
の各外面や内部空間が有効利用されている。

なお、上記構成において、冷媒循環回路３．１０３を複
数系統設け、各冷媒循環回路３，１０３の有する室外熱
交換器１０，１１０をそれぞれ上下複数に分割し、これ
ら分割体を各系統同士で上下部い違いに配置した場合に
は、仮に、ファン１５に近い部分の通過風速が速く、遠
い部分の通過風速が遅い場合でも、各冷媒循環回路３，
１０３の室外熱交換器１０．１１０による熱交換が互い
に偏りなく行われる。

また、上記構成において、ラジェータ４２を最上部に配
置する一方、冷媒循環回路３．１０３の有する冷媒の配
管ユニット６５を積層体６１内の下部に配置すると、フ
ァン１５によりラジェータ４２を強制冷却した際の熱風
が各冷媒循環回路３．１０３に熱影響を与えることが防
止される。

更に、上記構成において、エンジンｌ用の冷却水の温度
を冷媒循環回路３．１０３の冷媒に伝える廃熱熱交換器
４５．１４５を設けた場合において、この廃熱熱交換器
４５．１４５を平面視で環状に形成すると共に積層体６
１内の下部に配置し、この廃熱熱交換器４５．１４５内
に冷媒循環回路３，１０３を構成する液分離器１８．１
１８等のタンク類を収納すれば、廃熱熱交換器４５゜１
４５もこの積層体６１内に収納されて室外ユニット５１
の小形化が図れるのであり、また、この際、上記廃熱熱
交換器４５．１４５は室外熱交換器１０，１１０を通過
した空気がタンク類に当たろうとすることを防止する。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面により説明する。

第２図は、エンジン駆動式熱ポンプ装置の一例としての
空調装置を線図で示したものである。

図において、ｌはエンジンで、このエンジン１は都市ガ
スやプロパンガスなどのガス燃料により駆動される。２
はこのエンジンｌの始動モータである。

また、上記装置は互いに独立した二系統の第１、第２冷
媒循環回路３．１０３を有し、この両者は上記エンジン
ｌによって同時に運転されるようになっている。

上記両冷媒系３．１０３は互いにほぼ同じ構成であるた
め、主に第１冷媒循環回路３について説明し、第２冷媒
循環回路１０３については第１冷媒循環回路３に対応す
る符号（例えば、５に対応して１０５の符号）を図面に
付してその説明を省略する。

上記第１冷媒循環回路３は上記エンジン１により駆動さ
れる圧縮機５を有している。この圧縮機５はフロンなど
の冷媒を圧縮して高温高圧のガスにするものである。こ
の圧縮機５の吐出側は吐出管６を備え、また、吸入側は
吸入管７を備えている。また、これら吐出管６と吸入管
７との間には四方切換弁８が介在している。

室外には室外熱交換器１０が設けられ、室内には一対の
室内熱交換器１１．１１が並列に設けられている。そし
て、上記四方切換弁８と室外熱交換器１０とが第１配管
１２で接続され、上記室外熱交換器１０と室内熱交換器
１１．１１同士が第２配管１３で接続され、更に、上記
四方切換弁８と室内熱交換器１１．１１とが第３配管１
４で接続されている。上記の場合、第１冷媒循環回路３
の室外熱交換器ＩＯと第２冷媒循環回路１０３の室外熱
交換器１１０に対し共通のファン１５．１５が設けられ
ており、外気との間で強制的な熱交換が行われるように
なっている。

前記吐出管６の中途部には油分離器１６が介在しており
、この油分離器１６は吐出管６内の油を分離してこの油
を油戻し管１７により前記吸入管７に戻す、また、上記
吸入管７の中途部には液分離器１８が介在しており、こ
の液分離器１８は吸入管７を通る冷媒中から液体を分離
し、気体のみを圧縮機５に吸引させるようにする。更に
、上記第２配管１３の中途部には膨張弁２ｏや、逆止弁
２．１．２２．２３、更には受液器２４が介設されてい
る。

上記の第１冷媒循環回路３において、四方切換弁８を操
作して図中実線の、状態にし、エンジンｌにより圧縮機
５を駆動させると、この第１冷媒循環回路３は、同図中
実線矢印で示すように冷房回路となる。

即ち、冷媒は上記圧縮機５で圧縮されて高温高圧の気体
となり、吐出管６、四方切換弁８、および第１配管１２
を通って室外熱交換器１０に送り込まれる。そして、こ
の冷媒はここで放熱されて高圧の液体に凝縮され、これ
は逆止弁２２を通って一旦受液器２４に蓄えられた後、
各室内熱交換器１１．１１に送り込まれる。そして、こ
の冷媒はここで減圧されて低温低圧の霧化状態に蒸発し
、この際この室内熱交換器１１．１１によって室内が冷
房される。更に、この冷媒は第３配管１４、四方切換弁
８、吸入管７、および液分離器１８を通って圧縮機５に
戻りサイクルが完成する。

一方、上記四方切換弁８を図中仮想線の状態に切り換え
ると、この第１冷媒循環回路３は、上記とは逆に同図中
仮想線矢印で示すように暖房回路となる。

即ち、冷媒が圧縮機５で圧縮されて高温高圧の気体とな
った後、吐出管６、四方切換弁８、および第３配管１４
を通って各室内熱交換器１１．１１に送り込まれる。そ
して、この各室内熱交換器１１．１１によって室内が暖
房され、この際、冷媒は高圧の液体に凝縮する。更に、
この冷媒は逆止弁２３、受液器２４、膨張弁２０−１お
よび第２配管１３を通って室外熱交換器ｌＯに送り込ま
れて、ここで熱を与えられることによって気体となり、
その後、これは第１配管１２．四方切換弁８、吸入管７
、および液分離器１８を通って圧縮機５に戻りサイクル
が完成する。

一方、第２冷媒循環回路１０３には上記室内熱交換器１
１と同じ能力の室内熱交換器Ｉｌｌが一つだけ設けられ
ている。

上記構成において、吐出管６と吸入管７とを連結するバ
イパス回路２８が設けられ、このバイパス回路２８はそ
の中途部にバイパス弁２９を有している。また、上記吐
出管６における冷媒の圧力を検出する圧力センサ３０が
設けられる。そして、上記圧縮機５の吐出能力が増大し
て、この圧縮機５が所定の吐出能力を越えると、即ち、
吐出管６における冷媒の圧力が所定値を越えると、圧力
センサ３０の検出信号によりバイパス弁２９が開かれる
ようになっている。なお、この検出信号は電気、電子的
なものであってもよく、圧力を配管により直接伝えるよ
うな物理的なものであってもよい。これは後述の各検出
信号についても同じである。

そうして、例えば、上記第２冷媒循環回路１０３の圧縮
機１０５の吐出能力が適正で、一方、第１冷媒１ｆａ　
ｒＭ回路３の圧縮機５が所定の吐出能力を越えたとする
と、この他方の圧縮機５に対応するバイパス弁２９が開
き、この圧縮機５から吐出される冷媒は上記バイパス回
路２８とバイパス弁２９を通って圧縮機５の吐出管６か
ら吸入管７に短絡して循環することとなる。すると、上
記吐出管６における冷媒の圧力が低下し、よって、上記
他方の圧縮機５の能力が過大となることが防止される。

ところで、上記のように圧縮機５から吐出される冷媒が
バイパス回路２８やバイパス弁２９を通って圧縮機５の
吐出管６から吸入管７に短絡して循環し、これが長く続
けられると、この冷媒の温度が上昇してこれが過度に高
くなるおそれがある。そして、これは圧縮機５の負荷を
徒らに大きくさせるものであって好ましくない。

そこで、上記の不都合を防止するため、次のように構成
されている。即ち、上記構成に加えて吸入管７と第２配
管１３とを連結する過熱防止回路３２が設けられ、また
、この過熱防止回路３２の中途部に過熱防止弁３３と電
磁式の開閉弁３４とが直列に介在している。

上記の場合、開閉弁３４の動作はバイパス弁２９の開、
閉弁動作と一致するようにされている。

また、吸入管７に対する過熱防止回路３２の連結部は同
上吸入管７に対する前記油戻し管１７の連結部よりも圧
縮機５側であり、また、これら各連結部よりも更に圧縮
機５側における冷媒の温度を検出する感温筒３５が設け
られている。そして、この冷媒の温度があまりに、高く
なって所定温度を越えたときには、上記感温筒３５によ
る検出信号で過熱防止弁３３が開くようになっている。

そうして、上記したように吸入管７における冷媒の温度
が高くなって感温筒３５により過熱防止弁３３が開かれ
たときには、室外熱交換器１０と室内熱交換器１１との
間にあって比較的温度の低い冷媒が上記第２配管１３、
過熱防止回路３２、過熱防止弁３３、および開閉弁３４
を通って吐出管６に流入し、この部分の冷媒の温度を下
げて、この温度が過度に高くなることを防止する。

一方、前記エンジンｌにはこれを冷却するためのエンジ
ン冷却回路３７が設けられている。

即ち、上記エンジンｌには冷却水通路３８が形成されて
おり、この冷却水通路３８に冷却水を送り込むポンプ３
９が設けられている。また、上記冷却水通路３８から延
びる出口管４０とポンプ３９の吸入側に連結された入口
管４１との間にはラジェータ４２が設けられ、このラジ
ェータ４２も室外に設置されて前記ファン１５．１５に
より強制的に冷却されるようになっている。

そして、上記ポンプ３９により冷却水通路３８に冷却水
を送り込めば、エンジンｌが冷却され、ここで高温とな
った冷却水はラジェータ４２で冷却されてポンプ３９に
戻る。

また、上記構成において、第１、第２冷媒循環回路３．
１０３を暖房回路としたとき、これをより効果的にする
ため、次のように構成されている。

即ち、上記第１、第２冷媒循環回路３．１０３を図中仮
想線の矢印で示すように暖房回路としたとき、上記エン
ジン冷却回路３７の冷却水の温度を上記容筒１、第２冷
媒循環回路３．１０３に伝える二重管式の廃熱熱交換器
４５が設けられる。

一方、上記出口管４０の中途部にサーモスタット４６が
介設され、このサーモスタット４６から延びて人口管４
１に接続される廃熱管４７が設けられる。そして、上記
廃熱熱交換器４５はこの廃熱管４７における冷却水の温
度を前記第１配管１２の冷媒に伝えるようになっている
。

従って、上記第１配管１２で冷却水から冷媒ｉ、′与え
られた熱量分だけ、エンジンｌによる圧縮機５．１０５
の駆動を抑制して暖房を効果的に行うことができる。

また、上記の場合、廃熱管４７には電磁式の冷却水弁４
８が設けられている。この冷却水弁４８は前記バイパス
弁２９や開閉弁３４とは逆の動作をするようになってお
り、圧縮機５が所定の吐出能力を越えると、つまり、吐
出管６における冷媒の圧力が所定値を越えると、圧力セ
ンサ３０の検出信号により冷却水弁４８が閉じるように
なっている。

従って、例えば、第２冷媒循環回路１０３の室内熱交換
器１１１による暖房が過度となって圧縮機１０５の吐出
能力が所定以上となったときには、冷却水弁４８が閉じ
られて、この第２冷媒循環回路１０３の冷媒に対し冷却
水から熱が伝えられなくなる。よって、その分だけ、第
１冷媒循環回路３の冷媒にその熱が与えられて、これに
よる暖房が効果的に行われることとなる。

第１図と第３図において、５１は室外ユニットで、この
室外ユニット５１は基台５２を有している。この基台５
２の一側には板金製のケース５３が設けられ、このケー
ス５３内にエンジンｌが収納されている。このエンジン
１からは吸気管５４が延びており、この吸気管５４の延
出端にエアクリーナ５５が取り付けられている。そして
、このエアクリーナ５５はケース５３の上面に載置され
、また、このエアクリーナ５５を覆う板金製のカバ一体
５６が設けられている。また、５７は排気管、５８はマ
フラーである。そして、前記各圧縮機５．１０５は上記
エンジン１によりＶベルト伝動手段５９を介して同時に
駆動される。

上記の場合、エンジン１からの熱影響を少なくするため
、エアクリーナ５５はケース５３の外部に設けられてい
る。このため、エンジン１の熱気によりエアクリーナ５
５が加熱されてその部品が早期に劣化することは防止さ
れる。また、エンジン１の吸気が加熱されることも防止
されるため、このエンジンｌの性能は良好に保たれる。

前記ラジェータ４２と１．室外熱交換器１０．１１Ｏと
は上記基台５２上で上下に積層されており、この積層体
６１は平面視でコの字状に形成されている。上記積層体
６１はケース５３に隣接しており、この積層体６１の平
面視における開口部６２は上記ケース５３とカバ一体５
６とにより閉じられている。

上記カバ一体５６の上面と、積層体６１の上面とはほぼ
同一高さとなっており、これら上面部位に設けられたフ
レーム６３上に前記ファン１５゜１．５が支持されてい
る。このファン１５．１５が作動すれば、図中矢印で示
すように積層体６１内の空気がカバ一体５６や積層体６
１の各上端を通って排出され、この際、外気がラジェー
タ４２や室外熱交換器１０．１１０を通過することによ
って、この外気との間で十分の熱交換が行われる。

前記廃熱熱交換器４５は平面視で環状に形成され、これ
は上記積層体６１内の空間を有効利用すべくその下部に
配置されている。そして、この廃熱熱交換器４５内に液
分離器１８．１１８や受液器２４．１２４等のタンク類
が収納されている。

また、前記第１配管１２゜１１２等で構成される配管ユ
ニット６５が上記積層体６１内の下部に配置されている
。即ち、これらタンク類や配管ユニット６５を積層体６
１内に配置することによっても積層体６１内の空間が有
効に利用されている。また、この場合、上記廃熱熱交換
器４５は室外熱交換器１０．１１０を通過した空気が上
記タンク類に直接的に当たろうとすることを防止し、こ
れらタンク類が熱影響を受けないようにこれらを保護し
ている。

また、上記の場合、各室外熱交換器１０．１１０はそれ
ぞれ上下三つに分割されている。つまり、室外熱交換器
１０は上段分割体１０ａ、中段分割体ｉｏｂ、および下
段分割体１０ｃで構成され、室外熱交換器１１０も上段
分割体１１０ａ、中段分割体１１０ｂ、および下段分割
体１１０ｃで構成されている。そして、これらは両冷媒
循環回路３．１０３同士で上下方い違いに配置されてい
る。

従って、仮に、ファン１５．１５に近い部分の通過風速
が速く、遠い部分の通過風速が遅い場合でも、各冷媒循
環回路３，１０３の室外熱交換器１０．１１０による熱
交換は互いに偏りなく行われることとなる。

また、上記の場合、ラジェータ４２は積層体６１の最上
部に位置している。このため、このラジェータ４２を通
過して高温となった熱風が容筒１、第２冷媒循環回路３
．１０３に熱影響を与えることは防止される。

その他、６６は電装部品収納箱で、これはケース５３の
上面に設けられており、つまり、エンジンｌにより加熱
されないように設けられており、これにより電装部品の
保護が図られている。

なお、以上は図示の例によるが、両室外熱交換器１０．
１１０の分割体の配置は、要するに両室外熱交換器１０
．１１０に対する冷却風の分配ができるだけ均等に行わ
れるようにすればよいのであり、前記した以外に、これ
ら分割体を上から順次、上段分割体１０ａ、上段分割体
１１０ａ、中段分割体１１０ｂ、中段分割体ｌＯｂ、下
段分割体１０ｃ、下段分割体１１０ｃとなるように両冷
媒循環回路３．１０３同士で上下方い違いに配置しても
よい、また、上記分割は三つに限定されるものではなく
、二つでも四つ以上であってもよし）。

また、冷媒循環回路は三系統以上であってもよい、また
、この場合に、例えば冷媒循環回路を三系統とし、かつ
、各系統の室外熱交換器１０．１１０をそれぞれ上下二
つに分割してこれらを第一から第三系統の上、下段分割
体とした場合には、その配置を上から順次、第一から第
三系統の上段分割体、同上第一から第三の下段分割体と
なるようにしてもよく、また、上から順次第一から第三
系統の上段分割体、第三から第一系統の下段分割体とな
るようにしてもよい。

（発明の効果）この発明によれば、ラジェータと室外熱交換器とを上下
に積層してこの積層体を平面視でコの字状に形成し、そ
の上部にファンを設け、このファンの作動により積層体
内の空気を排出させるようにして室外ユニットを構成し
たため、上記ファンの作動時に積層体内の空気が排出さ
れるのに伴ってその外気がラジェータや室外熱交換器を
十分に通過し、よって、これらにおいて外気との熱交換
がそれぞれ十分に行われることとなる。

また、上記したように積層体の上部にファンを設け、か
つ、積層体内に冷媒循環回路の構成部品を収納したこと
から、この室外ユニットの番外”面や内部空間が有効利
用されている。よって、その分、この室外ユニットを小
形化することができる。

なお、上記構成において、冷媒循環回路を複数系統設け
、各冷媒循環回路の有する室外熱交換器をそれぞれ上下
複数に分割し、これら分割体を各系統同士で上下部い違
いに配置した場合には、仮に、ファンに近い部分の通過
風速が速く、遠い部分の風速が遅い場合でも、各冷媒循
環回路の室外熱交換器による熱交換が互いに偏りなく行
われる。

また、上記構成において、ラジェータを最上部に配置す
る一方、冷媒循環回路の有する冷媒の配管ユニットを積
層体内の下部に配置すると、ファンによりラジェータを
強制冷却した際の熱風が各冷媒循環回路に熱影響を与え
ることが防止される。

更に、上記構成において、エンジン用の冷却水の温度を
冷媒循環回路の冷媒に伝える廃熱熱交換器を設けた場合
において、この廃熱熱交換器を平面視で環状に形成する
と共に積層体内の下部に配置し、この廃熱熱交換器内に
冷媒循環回路を構成する液分離器等のタンク類を収納す
れば、廃熱熱交換器もこの積層体内に収納されて室外ユ
ニットの小形化が図れるのであり、また、この際、上記
廃熱熱交換器は室外熱交換器を通過した空気がタンク類
に当たろうとすることを防止するため、これらタンク類
は上記室外熱交換器を通過した空気の熱影響から合理的
に保護される。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図は全体側面一部所
面図、第２図は全体線図、第３図は平面断面図である。 ■・・エンジン、３・・第１冷媒循環回路、１０．１１
０・・室外熱交換器、１５・・ファン、１８．１１８・
・液分離器（タンク類）、２４．１２４・・受液器（タ
ンク類）、４２・・ラジェータ、４５．１４５・・廃熱
熱交換器、５１・室外ユニット、６１・・積層体、６５
・・配管ユニット、１０３・・第２冷媒循環回路。 −１′

Claims

【特許請求の範囲】１、エンジンによって駆動される冷媒循環回路を設けた
エンジン駆動式熱ポンプ装置において、上記エンジンの
冷却用ラジエータと、冷媒循環回路の有する冷媒用室外
熱交換器とを上下に積層し、この積層体を平面視でコの
字状に形成し、この積層体内の空気を排出させるファン
をこの積層体の上部に設けると共に、同上積層体内に上
記冷媒循環回路の構成部品を収納したエンジン駆動式熱
ポンプ装置の室外ユニット２、冷媒循環回路を複数系統設け、各冷媒循環回路の有
する室外熱交換器をそれぞれ上下複数に分割し、これら
分割体を各系統同士で上下に互い違いに配置した請求項
１に記載のエンジン駆動式熱ポンプ装置の室外ユニット
。３、ラジエータを最上部に配置する一方、冷媒循環回路
の有する冷媒の配管ユニットを積層体内の下部に配置し
た請求項１もしくは２に記載のエンジン駆動式熱ポンプ
装置の室外ユニット。４、エンジン用の冷却水の温度を冷媒循環回路の冷媒に
伝える廃熱熱交換器を設け、この廃熱熱交換器を平面視
で環状に形成すると共に積層体内の下部に配置し、この
廃熱熱交換器内に冷媒循環回路を構成する液分離器等の
タンク類を収納した請求項１から３のうちいずれか１つ
に記載のエンジン駆動式熱ポンプ装置の室外ユニット。