JP2000283595A - Method for controlling engine heat pump - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[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。The present invention relates to a method for controlling an engine heat pump, and more particularly to a method for optimizing a refrigerant speed during a heating operation.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, an engine heat pump including a plurality of outdoor heat exchangers and a plurality of expansion valves corresponding to the respective outdoor heat exchangers has been known. Then, in the heating cycle in this configuration, the high-pressure liquid refrigerant sent from the indoor heat exchanger is branched into a plurality of pipes, and then expanded by expansion valves provided in each of the pipes, to become a refrigerant in a low-temperature low-pressure vapor state. To be sent to the corresponding outdoor heat exchanger.
【０００３】[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。However, in the above prior art, when the number of operating indoor units changes, the speed of the refrigerant sent to each outdoor heat exchanger changes. For this reason, when the number of operating indoor units decreases, the speed of refrigerant sent to each outdoor heat exchanger decreases, and the heating cycle becomes inefficient.
【０００４】[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。The above is the problem to be solved by the present invention. Next, means for solving the problem will be described. That is, in an engine heat pump having a plurality of outdoor heat exchangers and an expansion valve corresponding to each outdoor heat exchanger,
Each expansion valve can be individually opened and closed according to the engine speed.
【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。Further, when the evaporation capacities of the outdoor heat exchangers are different from each other, the expansion valves are sequentially selected and opened / closed so that the sum of the evaporation capacities of the outdoor heat exchangers changes stepwise. .
【０００６】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an engine heat pump according to the present invention.
【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。Referring to FIG. 1, a cooling cycle according to the engine heat pump of the present invention will be described. The refrigerant is compressed by the compressor 2 (a multi-compressor in the present embodiment) constituting the compressor, and the refrigerant is converted into a high-temperature, high-pressure supersaturated vapor refrigerant through the four-way valve 3 to the outdoor heat exchangers 4A and 4B. Pump. The outdoor heat exchanger 4A
In 4B, while passing through the cooling fins, the refrigerant is cooled by the cooling air of the cooling fan 41, and the refrigerant in a high-temperature and high-pressure superheated state is converted into a high-pressure liquid-phase refrigerant.
【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。The compressor 2 is driven by the engine 1. Then, the cooling water whose temperature has been increased by absorbing the heat of the engine 1 is guided to the radiator 11 through the cooling circuit 10 and radiated by the radiator 11, and then the cooling cycle for cooling the engine 1 is performed again. . Further, an auxiliary circuit 12 leading to an auxiliary heat absorber 8 described later is connected in parallel to the cooling circuit 10.
【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。In the outdoor heat exchangers 4A and 4B, the refrigerant converted into the high-pressure liquid-phase refrigerant passes through the receiver 5, is reduced to a pressure at which the cooling expansion valve 71 can easily evaporate, and then to the indoor unit 7. At this time, it is cooled by the refrigerant in the heat transfer tube 60 of the supercooler 6 disposed inside the receiver 5, so that the temperature is further lowered than in the case of the normal cooling circuit.
【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。Then, the refrigerant having passed through the indoor pipe 75 absorbs heat from the indoor air in the indoor heat exchanger 70 of the indoor unit 7 and evaporates, thereby cooling the indoor air. Further, the cooling fan 72 blows air into the room to provide a cooling effect. Then, the refrigerant vaporized in the indoor heat exchanger 70 passes through the return pipe 76, passes through the four-way valve 3, returns to the compressor 2 via the auxiliary heat absorber 8, the accumulator 9, and the like, and repeats the above-described cycle. It is.
【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。In the cooling cycle described above, the expansion valve 45 is provided between the outdoor heat exchanger 4 (4A and 4B) and the receiver 6.
········································································································································································ ４５ 抵抗 冷媒 冷媒 抵抗 抵抗 冷媒 ４５ ４５ 冷媒 レ シ ー バ. The outdoor heat exchanger 4
Therefore, the cooling effect by the heat exchange between the refrigerants in the supercooler 6 can be improved as compared with the case where the expansion valve 45 is not provided.
【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。Next, the heating cycle will be described. The compressor 1 is driven by the engine 1 to make the refrigerant into a state of high-temperature and high-pressure heated steam, and the oil separator 22 separates oil mixed in the refrigerant for lubrication. The high-temperature and high-pressure heating steam after separating the oil is guided to the indoor unit 7 having the indoor heat exchanger 70 by the four-way valve 3 switched to the heating direction. The indoor heat exchanger 70 of the indoor unit 7
In the above, heat is radiated from the refrigerant of the high-temperature and high-pressure heating steam to the indoor air, and the refrigerant becomes a high-pressure liquid state. The released heat heats the room.
【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。The refrigerant in the high-pressure liquid state is supplied to the cooling expansion valve 71.
Passes through as it is and enters the receiver 5. Then, the refrigerant in the high-pressure liquid state flowing out of the receiver outlet pipe 55 provided at the lower part of the receiver 5 rapidly expands in the heating expansion valve 45, and becomes a low-temperature low-pressure vapor state refrigerant,
While passing through the outdoor heat exchanger 4, heat is obtained from the outside air to become overheated steam.
【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。At this time, if the temperature of the outside air is low and the refrigerant in the low-temperature and low-pressure vapor state cannot obtain enough heat to become sufficiently superheated vapor, the refrigerant is supplied to the auxiliary heat absorber 8. , The waste heat of the engine 1 is obtained, and the steam becomes overheated. The overheated refrigerant is stored in the accumulator 9
And is returned to the compressor 2 as a complete gas phase. Thereafter, this cycle is repeated.
【００１５】以上の暖冷房システムは、室内熱交換器７
０、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。The above heating / cooling system comprises the indoor heat exchanger 7
0, the indoor unit expansion valve 71, the cooler fan 72, etc.
The compressor 2, the four-way valve 3, the expansion valve 45, the auxiliary heat absorber 8, the accumulator 9, the outdoor heat exchanger 4, the receiver 5, etc. are all outdoor units and rooftops. It is arranged in.
【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・４
Ｂ）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。Next, a method for controlling the outdoor heat exchanger 4 during the heating cycle operation according to the present invention will be described. In the embodiment shown in FIG. 1, two outdoor heat exchangers 4 (4A.4
B), the outdoor heat exchanger 4 and the indoor heat exchanger 70 are arranged in accordance with the cooling and heating capacity and the installation environment.
The number of installations can be freely selected. Then, as shown in the figure, the receiver 5 is connected to each of the outdoor heat exchangers 4A and 4B.
The expansion valves 45A and 45B are interposed between the expansion valves 45A and 45B, respectively. As described above, the refrigerant in the high-pressure liquid state rapidly expands in the expansion valves 45 (45A and 45B) to become the refrigerant in the low-temperature and low-pressure vapor state, It is sent to the outdoor heat exchanger 4. Hereinafter, the evaporation capacity PA of the outdoor heat exchanger 4A will be described.
However, a description will be given of an example of a configuration in which the temperature is higher than the evaporation capacity PB of the outdoor heat exchanger 4B (PA> PB).
【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７
０・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。First, a state where the refrigerant is supplied to the outdoor heat exchangers 4A and 4B via the two expansion valves 45A and 45B is referred to as a normal operation state. In this case, the sum of the evaporation capacities of the outdoor heat exchanger 4 is PA + PB. On the other hand, when a plurality of indoor heat exchangers 70 are installed, the indoor heat exchanger 7
.. Are controlled so as to change the loads of the engine 1 and the compressor 2 in accordance with the operating number of 0. That is, if the number of operating indoor heat exchangers 70, 70...
The amount of refrigerant to be pumped from is increased.
【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４５
Ａ・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。On the contrary, the indoor heat exchangers 70, 70,.
When the number of operating units decreases, the number of revolutions of the engine 1 is reduced, and the amount of refrigerant pumped from the compressor 2 is reduced. In this case, the expansion valve 45 is connected from the indoor heat exchanger 70 side.
, The amount of the refrigerant sent to the outdoor heat exchanger 4 side also decreases. Therefore, in the present invention, when the rotation speed of the engine 1 becomes a low rotation speed equal to or lower than the set value, a plurality of expansion valves 45, 45,.
A.45B), some of the expansion valves 45.45.
・ It is closed.
【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。By performing such control, a small amount of refrigerant is supplied to the plurality of outdoor heat exchangers 4 in a dispersed manner.
The refrigerant speed does not decrease, and the refrigerant can be sent to the outdoor heat exchanger 4 while maintaining the same refrigerant speed as in the normal operation state, so that the efficiency of the heating cycle can be improved. In addition, by closing some of the expansion valves 45, the outdoor heat exchanger 4 connected to the expansion valves 45 can be stopped. That is, in the present embodiment, for example, when the expansion valve 45B is closed, the operation of the outdoor heat exchanger 4B can be stopped.
It is possible to save fuel according to the number of operating indoor heat exchangers 70.
【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Ｐ
Ａ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。Further, in the present invention, the expansion valve 45 is controlled as follows. As mentioned above, the outdoor heat exchanger 4A
When the rotation speed of the engine 1 becomes equal to or less than the set value when the evaporation capacity PA · PB of 4B has a relationship of PA> PB, first, the expansion valve 45B is closed and the outdoor heat exchanger 4B is stopped. Then, the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger 4 becomes P
A. Then, when the speed of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 4A is still smaller than the normal operation state, next,
The outdoor heat exchanger 4B is activated by opening the expansion valve 45B to make it effective, and the expansion valve 45A is closed to stop the outdoor heat exchanger 4B, so that the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger 4 is set to PB.
【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４
５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。By performing the above control, the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger 4 first decreases from PA + PB to PA,
Further, it is gradually reduced to PB. By taking such control, the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger 4 is prevented from changing abruptly, and the load fluctuation in the heating cycle is reduced to enable stable operation. Although the above description is an example in which two outdoor heat exchangers 4 are controlled, the expansion valve 45 is similarly controlled when three or more outdoor heat exchangers 4 having different evaporation capacities are used. Then, it may be configured to prevent a rapid change in the evaporation ability. That is, when the outdoor heat exchangers 4 have different evaporation capacities, the expansion valve 4 is controlled so that the sum of the evaporation capacities changes stepwise.
The same effect can be obtained by sequentially selecting 5 and controlling the opening and closing.
【００２２】[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。The engine heat pump of the present invention has the following effects because it is configured as described above. That is, in an engine heat pump having a plurality of outdoor heat exchangers and an expansion valve corresponding to each outdoor heat exchanger,
Since the opening and closing of each expansion valve can be individually controlled according to the engine speed, the speed of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger can be maintained at a predetermined value or more, and the efficiency of the heating cycle can be improved. In addition, the number of operating outdoor heat exchangers can be controlled in accordance with the number of operating indoor units, thereby realizing more efficient heating cycles by saving fuel.
【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。When the evaporation capacities of the outdoor heat exchangers are different from each other, the expansion valves are sequentially selected and opened / closed so that the sum of the evaporation capacities of the outdoor heat exchangers changes stepwise. Therefore, it was possible to prevent the evaporation ability of the outdoor heat exchanger from fluctuating abruptly, and to improve efficiency while maintaining a stable heating cycle.
【図１】本発明に係るエンジンヒートポンプの回路図で
ある。FIG. 1 is a circuit diagram of an engine heat pump according to the present invention.
１ エンジン ２ コンプレッサ ３ 四方弁 ４ 室内熱交換器 ５ レシーバ ８ 補助熱吸収器 １０ 冷却回路 ７０ 室内熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Compressor 3 Four-way valve 4 Indoor heat exchanger 5 Receiver 8 Auxiliary heat absorber 10 Cooling circuit 70 Indoor heat exchanger
Claims (2)
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。1. An engine heat pump having a plurality of outdoor heat exchangers and expansion valves corresponding to the respective outdoor heat exchangers, wherein each of the expansion valves can be individually opened and closed according to the engine speed. Control method of engine heat pump.
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。2. When the evaporation capacities of the outdoor heat exchangers are different from each other, the expansion valves are sequentially selected and opened and closed so that the sum of the evaporation capacities of the outdoor heat exchangers changes stepwise. The control method for an engine heat pump according to claim 1, wherein:
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|
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Cited By (2)
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| JP2002318025A (en) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | Control device and control method for engine heat pump |
| KR100780345B1 (en) | 2006-10-30 | 2007-11-30 | 삼성전자주식회사 | Gas engine heat pump system and control method thereof |
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1999
- 1999-03-29 JP JP11086455A patent/JP2000283595A/en active Pending
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