JPH05180529A - エンジン駆動式熱ポンプ装置 - Google Patents

エンジン駆動式熱ポンプ装置

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JPH05180529A
JPH05180529A JP3357744A JP35774491A JPH05180529A JP H05180529 A JPH05180529 A JP H05180529A JP 3357744 A JP3357744 A JP 3357744A JP 35774491 A JP35774491 A JP 35774491A JP H05180529 A JPH05180529 A JP H05180529A
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valve
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Makoto Misawa
誠 三沢
Hideyuki Ohashi
秀幸 大橋
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Yamaha Motor Co Ltd
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B2400/05Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/051Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle
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    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、エンジン駆動式熱ポンプ装置に
おいて、エンジンの冷却水から冷媒への排熱回収を安定
して効率よく行なう。 【構成】 水冷式エンジン3で駆動する圧縮機2によ
り、アキュムレータ17を備えた冷媒回路4中の冷媒を
循環させる熱ポンプ装置1において、前記アキュムレー
タ17内の液相の冷媒R中に、第3の温水管路27cを
配置して前記エンジン3の冷却水を流通させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、水冷式エンジンで駆
動する圧縮機により、冷媒回路中の冷媒を循環させる熱
ポンプ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジン駆動式熱ポンプ装置に
おいては、熱ポンプを駆動するエンジンの排熱を熱源と
して利用することができ、従来からエンジンの排気ガス
中の排熱は排気ガス熱交換器により、またエンジンを水
冷式エンジンとする場合には二重管式熱交換器を用いて
液相の冷媒中に、エンジンにより加熱された冷却水を流
通させてエンジンからの排熱を冷媒に回収するようにし
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの冷却水からの排熱回収を行なう二重管式熱交換器
は、エンジンの冷却水回路中に設置された比較的小容量
の熱交換器であって、この小容量の熱交換器中に冷媒回
路を構成する管路を配置してエンジンの冷却水からの熱
回収を行なうものであるので、この二重管式熱交換器内
での冷媒容量が少量である。
【0004】そのため、圧縮機の回転速度が低速である
場合には冷媒の流速も遅くなるので冷媒が過熱状態とな
ることがあり、エンジンの冷却水から冷媒への熱伝達率
が低下することもある。
【0005】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、エンジン駆動式熱ポンプ装置において、エ
ンジンの冷却水から冷媒への排熱回収を安定して効率よ
く行なうことを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、水冷式エンジンで駆動する
圧縮機により、アキュムレータを備えた冷媒回路中の冷
媒を循環させる熱ポンプ装置において、前記アキュムレ
ータ内の液相の冷媒中に、前記エンジンの冷却水を流通
させることを特徴とする。
【0007】
【作用】一般に、熱ポンプ装置の冷媒回路中のアキュム
レータ内には比較的多量の液相の冷媒が貯溜されている
ので、この液相の冷媒中にエンジンの冷却水を流通させ
ることにより、少量の冷媒に多量の排熱を回収させて冷
媒を過熱させることが少なく、熱伝達率の低下を軽減
し、エンジンの冷却水から冷媒への排熱回収を安定して
効率よく行なうことができる。
【0008】
【実施例】以下、図面により、この発明のエンジン駆動
式熱ポンプ装置を詳細に説明する。まず、図1乃至図3
はこの発明のエンジン駆動式熱ポンプ装置の第1実施例
を示し、図1はエンジン駆動式熱ポンプ装置の概略構成
図、図2はアキュムレータの構造を示す断面図、図3は
図2のIIIーIII断面図である。
【0009】図1において、符号1は熱ポンプ装置を示
し、2は圧縮機、3は圧縮機2を駆動する水冷式のエン
ジンである。そして、この熱ポンプ装置1は、前記圧縮
機2によりフロン等の冷媒を圧縮して循環させる冷媒回
路4と、前記エンジン3の冷却水を循環させる温水回路
5とを有する。
【0010】冷媒回路4は、冷媒を圧縮して循環させ、
気化,液化することにより熱ポンプ機能を果たすもので
ある。この冷媒回路4は、圧縮機2から四方弁6までの
回路を形成する基部回路7を備え、四方弁6から第1ジ
ョイント8までの回路を形成する第1回路11と、四方
弁6から第2ジョイント9までの回路を形成する第2回
路12と、これらの第1および第2ジョイント8,9の
間に接続される室内回路13とにより構成されている。
【0011】基部回路7は、圧縮機2の吐出口側に接続
され四方弁6の第1のポート6aに連通する吐出側回路
14と、四方弁6の第2のポート6bから圧縮機2の吸
込口側に連通する吸込側回路15とにより構成されてい
る。
【0012】吐出側回路14中には、圧縮機2から吐出
された冷媒に含まれるオイル分を分離するオイルセパレ
ータ16が設置されており、このオイルセパレータ16
で分離されたオイルは吸込側回路15に戻すようになっ
ており、バイパス弁16aの開閉により冷媒の循環量を
調整するバイパス通路が設置されている。
【0013】また、吸込側回路15中には、アキュムレ
ータ17が設置されており、このアキュムレータ17に
より、圧縮機2に吸い込まれる冷媒の状態を一定に維持
するようになっている。
【0014】なお、この吸込側回路15には、この回路
内を流通する冷媒の低圧飽和温度を検出する検温手段1
8が設置され、また前記アキュムレータ17にはこのア
キュムレータ17内の冷媒の液面を検出する液面検知手
段19a,19bが設置されてアキュムレータ17内の
液相冷媒Rの液面は一定の高さに制御されている。ま
た、このアキュムレータ17の底部からこのアキュムレ
ータ17より下流側となる吸込側回路15にバルブ50
を介して連通するバイパス管路21が設けられている。
【0015】前記四方弁6の第3ポート6cには前記第
1回路11が接続されており、この第1回路11中には
室外熱交換器22が設置されているとともに、この室外
熱交換器22より第1ジョイント8側の部位において、
第1回路11の管路は前記アキュムレータ17内の液相
冷媒R中に配置され、バルブ51を介して第1ジョイン
ト8に接続されている。
【0016】前記第2回路12は、四方弁6の第4ポー
ト6dを第2ジョイント9にバルブ52を介して連通す
る管路で構成されている。
【0017】室内回路13は、前記のように構成された
第1ジョイント8と第2ジョイント9との間を連通する
回路であって、この室内回路13中には室内での熱交換
を行なう室内熱交換器24が設置されている。
【0018】このように構成された冷媒回路4におい
て、冷房として用いる場合には四方弁6を操作して、第
1ポート6aと第3ポート6cとを連通させ、同時に第
4ポート6dと第2ポート6bとを連通させた状態とす
る。
【0019】これによって、室外熱交換器22で放熱さ
れた冷媒が室内熱交換器24で気化し、室内の冷房を行
なう。
【0020】また、暖房として用いる場合には、四方弁
6を操作して、第1ポート6aを第4ポート6dに連通
させるとともに、第3ポート6cを第2ポート6bに連
通させた状態とする。
【0021】これによって、圧縮機2で圧縮された冷媒
は、まず室内熱交換器24で放熱して暖房し、この後ア
キュムレータ17および室外熱交換器22で吸熱して次
のサイクルに備える。
【0022】このような冷媒回路4を有する熱ポンプ装
置1の温水回路5は、次のように構成されている。
【0023】温水回路5は、温水の熱源となるエンジン
3や排気ガス熱交換器25および循環ポンプ26を共有
とし、この温水からの放熱状態を調整可能とするために
第1から第3の温水管路27a,27b,27cを互い
に並列に接続して構成したものである。
【0024】第1の温水管路27aは、感温切換弁28
を介して接続されており、この第1の温水管路27aは
循環する冷却水の温度が所定値より低い場合に、冷却水
は他の温水管路27b,27cへは流通せず、この第1
の温水管路27aのみを流通するものである。これによ
って、冷却水は外部に放熱せず、冷機状態にあるエンジ
ン3の暖機を迅速に行なわせる。
【0025】第2および第3の温水管路27b,27c
は、前記感温切換弁28の下流側で分岐されており、第
2の温水管路27bには第1バルブ41とその下流に放
熱用熱交換器29とが設置されている。そのため、この
第2の温水管路27bを流通する冷却水はその有する熱
をこの放熱用熱交換器29から大気中に廃棄することが
できる。
【0026】また、第3の温水管路27cには第2バル
ブ42が設置され、この第2バルブ42の下流側の部位
で管路は後述するように前記アキュムレータ17内の液
相の冷媒中に配置されている。そのため、この第3の温
水管路27cを流通する冷却水の有する熱は、前記吸込
側回路15を流通してアキュムレータ17内に貯溜され
た冷媒に伝達することができる。
【0027】このアキュムレータ17の構造は、図2お
よび図3に示すとおりである。
【0028】アキュムレータ17は、密封した容器状に
形成された本体31を有し、この本体31内の上部に前
記吸込側回路15の上流側管路15aを開放して接続す
るとともに、上端を開放状態とした下流側管路15bを
本体31の上部に固定した突沸防止用バッフルプレート
32にその上端を支持させて構成したもので、この本体
31の内部には前記バッフルプレート32より下方とな
る所定の高さで液相冷媒Rが貯溜される。
【0029】この液相冷媒R中には、第1回路11と第
3温水管路27cとが浸漬して配置されている。そのた
め、このアキュムレータ17の本体31中に貯溜された
液相冷媒Rと、前記第1回路11内を流通する冷媒との
間、および前記第3温水管路27c内を流通するエンジ
ン3の冷却水との間においては、各管壁を通じての熱交
換が可能となっている。
【0030】なお、前記突沸防止用バッフルプレート
は、前記第1回路11を流通する冷媒や第3温水管路2
7cを流通する冷却水の温度が高いので、本体31中に
貯溜された液相冷媒Rの突沸により下流側管路15bに
液相冷媒を吸い込むのを防止する。
【0031】このように構成された実施例において、前
記第1および第2バルブ41,42は、不図示のマイク
ロコンピュータにより制御されて次のように作動する。
【0032】前記冷媒回路4が冷房状態で冷房負荷が大
きい場合には、前記第1バルブ41は開とされ、第2バ
ルブ42は閉とされる。これによって、第3の温水管路
27cには高温の冷却水が循環せず、高温の冷却水は放
熱用熱交換器29で放熱されるので、本体31中の液相
冷媒Rは加熱されず、大きな冷房能力を発揮する。
【0033】また、冷媒回路4が冷房状態で冷房負荷が
小さい場合には、前記第1バルブ41は閉とされ、第2
バルブ42は開とされ、本体31中の液相冷媒Rを加熱
して蒸発熱を付加できるので、オイルセパレータ16か
らのバイパス弁16aの開放等の容量制御を廃止するこ
とが可能となり、運転中の室内熱交換器24の容量を小
さくすることが可能である。
【0034】前記冷媒回路4が暖房状態で暖房負荷が大
きい場合には、前記第1バルブ41は閉とされ、第2バ
ルブ42は開とされる。これによって、冷却水の排熱は
本体31内の液相冷媒Rに伝達され、冷媒による熱サイ
クルの温度が上昇するので、暖房能力が高められる。
【0035】また、前記冷媒回路4が暖房状態で暖房負
荷が小さい場合には、前記第1バルブ41は開とされ、
第2バルブ42は閉とされ、冷却水の排熱は放熱用熱交
換器29から廃棄される。そのため、運転中の室内熱交
換器24の容量を小さくすることができ、バイパス弁1
6aの開放等の容量制御を廃止することが可能となる。
【0036】さらに、この熱ポンプ装置1の運転初期に
おいては、前記第1バルブ41は閉とされ、第2バルブ
42は開とされる。これは、運転初期において、冷媒を
液状のまま下流側管路15b内に吸い込んで圧縮機2が
いわゆる液圧縮を生じるおそれがあるが、エンジン3に
より加熱された冷却水を本体31内の液相冷媒R中に循
環させて加熱することによりこれを防止するためであ
る。
【0037】以上のように、第1バルブ41と第2バル
ブ42とを設け、第1バルブ41を閉とし、第2バルブ
42を開とすることで、低温下での冷房時等に蒸発側負
荷の増大により、従来行なわれていた室外熱交換器22
のファンについての回転数制御を省略することができ
る。また、複数の室内熱交換器24を備えたいわゆるマ
ルチエヤコンの運転時において、前記と同様に第1バル
ブ41を閉とし、第2バルブ42を開として蒸発側負荷
を増大することにより、バイパス弁16aを備えたバイ
パス通路の省略が可能となる。さらに、放熱用熱交換器
29の設置を省略することもできる。
【0038】次に、図4に示す第2実施例について説明
する。
【0039】この第2実施例においては、アキュムレー
タ17中に第3の温水管路27cのみが配置され、前記
吸込側回路15に相当するものが設置されていない点が
先に説明した第1実施例と異なる。
【0040】しかし、この第2実施例においても、第3
の温水管路27cとアキュムレータ17の本体内に貯溜
された液相冷媒Rとの間での熱交換は、先に説明した第
1実施例と同様に行なわれ、前記第1実施例と同様に機
能する。
【0041】なお、図において34は電磁弁、35はマ
イクロコンピュータを示し、この第2実施例のその他の
点は第1実施例と概ね同様であり、同様に機能するもの
であるので、先の第1実施例との共通の部分は図中に同
一の参照番号を付与して、その説明は繰り返さない。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、一般に熱ポンプ装
置の冷媒回路中のアキュムレータ内には比較的多量の液
相の冷媒が貯溜されているので、請求項1記載の発明に
より、前記液相の冷媒中にエンジンの冷却水を流通させ
ることにより、少量の冷媒に多量の排熱を回収させて冷
媒を過熱させることが少なく、熱伝達率の低下を軽減
し、エンジンの冷却水から冷媒への排熱回収を安定して
効率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のエンジン駆動式熱ポンプ装置の概
略構成図である。
【図2】アキュムレータの構造を示す断面図である。
【図3】図2のIIIーIII断面図である。
【図4】第2実施例のエンジン駆動式熱ポンプ装置の概
略構成図である。
【符号の説明】
1 熱ポンプ装置 2 圧縮機 3 水冷式エンジン 4 冷媒回路 5 温水回路 17 アキュムレータ 27c 第3の温水管路 41 第1バルブ 42 第2バルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水冷式エンジンで駆動する圧縮機によ
    り、アキュムレータを備えた冷媒回路中の冷媒を循環さ
    せる熱ポンプ装置において、前記アキュムレータ内の液
    相の冷媒中に、前記エンジンの冷却水を流通させること
    を特徴とするエンジン駆動式熱ポンプ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006017656A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Furukawa Electric Co Ltd:The 交流損失測定装置及び測定方法
JP2014025644A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Suzuki Motor Corp 車両の空調装置

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