JP2825207B2 - 冷暖房装置の運転制御方法 - Google Patents

冷暖房装置の運転制御方法

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JP2825207B2
JP2825207B2 JP4578390A JP4578390A JP2825207B2 JP 2825207 B2 JP2825207 B2 JP 2825207B2 JP 4578390 A JP4578390 A JP 4578390A JP 4578390 A JP4578390 A JP 4578390A JP 2825207 B2 JP2825207 B2 JP 2825207B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、水冷エンジンを駆動源とする冷暖房装置の
運転制御方法に関する。
(従来の技術) エンジンを駆動源とする冷暖房装置(例えば、ガスエ
ンジンによって駆動されるヒートポンプ)等において
は、室温が設定された温度になるようにエンジンの駆動
がON/OFFされる。
従って、室内の容積が小さい場合等には、室温が直ち
に設定温度(上限温度と下限温度)に達してしまうた
め、エンジンのON/OFFが頻繁に繰り返されることとな
る。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上述のようにエンジンのON/OFFが頻繁に繰
り返されると、エンジン自体のウォームアップがいつま
でも完了せず、エンジンシリンダから洩れ出るブローバ
イガスの中に含まれる水蒸気がエンジンで冷却されてブ
ローバイ凝縮水として凝縮し、このブローバイ凝縮水が
エンジンオイルに混入するためにエンジンオイルが劣化
するという問題が発生していた。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的
とする処は、エンジンのブローバイガス中に含まれる水
蒸気の凝縮を防ぐことによってエンジンオイルの劣化防
止を図ることができる冷暖房装置の運転制御方法を提供
することにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明は、室温に応じて駆
動がON/OFFされる水冷エンジンを駆動源として冷媒を閉
ループ内で循環させて室内の冷暖房を行う冷媒系と、冷
却水ポンプを駆動源として冷却水をラジエータを含む閉
ループ内で循環させて前記水冷エンジンを冷却するエン
ジン冷却系と、冷媒と冷却水との間で熱交換を行わせる
二重管熱交換器を有する冷暖房装置において、前記水冷
エンジンを収納するエンジンルームに換気ファンを設
け、前記エンジン冷却系に設けられた温度検出手段によ
って検出される冷却水温によって前記換気ファンの駆動
を制御するとともに、冷却水温が第1の設定値以下であ
る場合には前記冷却水ポンプの駆動を停止し、冷却水温
が前記第1の設定値とは異なる第2の設定値を超えると
前記冷却水ポンプを駆動し、暖房運転時には冷却水を前
記二重管熱交換器に流し、冷房運転時には冷却水を前記
ラジエータに流すようにしたことを特徴とする。
(作用) 本発明方法によれば、エンジンのウォームアップが完
了するまでの間は冷却水ポンプの駆動が停止されてエン
ジンが冷却水によって冷却されないため、エンジンは短
時間にウォームアップされ、ブローバイガス中に含まれ
る水蒸気がエンジンによって冷却されて凝縮することが
なく、ブローバイ凝縮水の発生が抑えられてエンジンオ
イルの劣化が効果的に防がれる。この場合、冷却水ポン
プをON/OFF制御するパラメータである冷却水温の設定値
にヒステリシスが与えられているため、冷却水ポンプに
高い作動安定性が確保される。
又、エンジンルームに設けられた換気ファンの駆動を
冷却水温によって制御するようにしたため、エンジンル
ーム内をエンジンの駆動に適した温度に維持することが
できる。
更に、暖房運転時には冷却水を二重管熱交換器に流す
ようにしたため、エンジンの廃熱を冷却水を介して冷媒
に与えることによって該冷媒の蒸発を促進させることが
でき、結果としてエンジンの廃熱を有効に回収して暖房
効率を高めることができる。
(実施例) 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第1図は冷暖房装置の暖房運転時のフローを示す構成
図、第2図は同冷暖房装置の冷房運転時のフローを示す
構成図、第3図は本発明を適用した場合の冷却水温の時
間的変化を従来のそれとの比較において示した図であ
る。
先ず、冷暖房装置(本実施例では、ガスエンジンによ
っで駆動されるヒートポンプ(GHP))の基本構成を第
1図に基づいて説明する。
本実施例に係る冷暖房装置は室外ユニットAと室内ユ
ニットBとで構成され、室外ユニットAには駆動源であ
るガスンエジン1が内蔵されている。尚、ガスエンジン
1にはガス電磁弁2,3及びゼロカバナ4を経て燃料ガス
が供給される。
ところで、室外ユニットAと室内ユニットBには、冷
媒(本実施例では、R−22)が循環すべき冷媒系が設け
られるが、この冷媒系は、図示のように室外ユニットA
に内蔵される圧縮機5、オイルセパレータ6、四方弁
7、室内ユニットBに内蔵される室内熱交換器8、膨張
弁9及び逆止弁10、室外ユニットAに内蔵される逆止弁
11,12,13、膨張弁14、レシーバタンク15、ドライヤー1
6、室外熱交換器17、二重管熱交換器18及びアキュムレ
ータ19を含んで閉ループを構成しており、冷媒は前記ガ
スエンジン1によって駆動される圧縮機5によって冷媒
系を循環せしめられる。
又、室外ユニットAにはガスエンジン1を冷却するた
めのエンジン冷却系が設けられるが、このエンジン冷却
系は、ガスエンジン1、サーモスタット20、前記二重管
熱交換器18、ラジエータとしての室外熱交換器21(冷房
時のみ;第2図参照)、冷却水ポンプ22及び排ガス熱交
換器23を含んで閉ループを構成しており、冷却水は不図
示の電源から供給される電気によって駆動される冷却水
ポンプ22によってエンジン冷却系を循環せしめられる。
尚、前記ガスエンジン1、圧縮機5、冷却水ポンプ22
及び排ガス熱交換器23はカバー24によって囲まれるエン
ジンルームSに内蔵されており、カバー24の開口部には
換気ファン25が設けられている。
而して、本実施例では、ガスエンジン1の冷却水通路
に水温センサー30が設けられており、該水温センサー30
は冷却水ポンプ駆動回路40に電気的に接続されている。
そして、冷却水ポンプ駆動回路40には前記冷却水ポンプ
22及び換気ファン25が電気的に接続されている。
ところで、上記冷却水ポンプ駆動回路40は、前記水温
センサー30によって検出された冷却水温Tが設定値(ガ
スエンジン1のウォームアップ完了温度)T1を超えると
(T>T1)、冷却水ポンプ22を駆動(ON)し、冷却水ポ
ンプ22を駆動した後に冷却水温Tが設定値(運転下限温
度)T2以下に下がると(T≦T2)、冷却水ポンプ22の駆
動を停止(OFF)する。尚、上記のように冷却水ポンプ2
2をON/OFF制御するパラメータである冷却水温Tの設定
値T1,T2(T1>T2)には多少のヒステリシスを与えてお
り、これによって冷却水ポンプ22に高い作動安定性を確
保している。
次に、本発明方法を暖房運転時に適用した場合につい
て第1図及び第3図に従って説明する。
装置の始動初期においては、水温センサー30によって
検出される冷却水温Tは設定値T1よりも低いため(T<
T1)、前述のように冷却水ポンプ22はOFF状態にあり、
冷却水はエンジン冷却系を循環せず、ガスエンジン1は
急激にウォームアップされる。従って、冷却水温Tは第
3図のカーブaに沿って短時間で上昇し、その値が設定
値T1を超えると(T>T1)、前述のように冷却水ポンプ
22がONされる。すると、冷却水はエンジン冷却系を循環
してガスエンジン1を冷却する。
一方、冷媒系においては、ガス状の冷媒はガスエンジ
ン1によって駆動される圧縮機5に吸引されて圧縮さ
れ、高温・高圧となった冷媒は圧縮機5から吐出され、
オイルセパレータ6によって油分を除去された後、四方
弁7を経て室内ユニットBの室内熱交換器(凝縮器)8
に至り、ここで室内空気によって冷却されて液化する。
そして、このとき室内空気は凝縮熱によって暖められる
ため、室内はこの空気によって暖められて暖房がなされ
る。
上記のように室内熱交換器8において液化した高圧の
冷媒は、室内ユニットB内の逆止弁10、室外ユニットA
内の逆止弁11、レシーバタンク15、ドライヤー16を経て
膨張弁14に至り、ここで減圧された後、室外熱交換器
(蒸発器)17で外気から熱を奪い、更に二重管熱交換器
18で冷却水の熱を奪って蒸発する。そして、この蒸発し
た冷媒は、アキュムレータ19を経て再び圧縮器5に吸引
され、以後は以上と同様の作用を繰り返す。
ここで、再びエンジン冷却系の作用を説明する。
前述のように冷却水ポンプ22がONされることによって
エンジン冷却系を循環し、エンジン1を冷却して温めら
れた冷却水は、前述のように二重管熱交換器18において
冷媒に熱を奪われて冷却されるため、水温センサー30に
よって検出される冷却水温Tは第3図のカーブbに沿っ
て降下する。そして、この冷却水温Tが設定値T2以下に
下がると(T≦T2)、前述のように冷却水ポンプ22がOF
Fされるため、冷却水温Tは第3図のカーブcに沿って
再び急上昇し、以後は同様にしてカーブd,eに沿って降
下し、上昇する。そして、装置の始動からt1時間後に室
温が設定値に達すると、ガスエンジン1及び冷却水ポン
プ22がOFFされる。尚、第3図の横軸に示す「ON」、「O
FF」の表示はガスエンジン1のON、OFFをそれぞれ意味
する。
而して、本実施例によれば、ガスエンジン1のウォー
ムアップが短時間になされるため、エンジンシリンダか
ら洩れ出るブローバイガス中に含まれる水蒸気がエンジ
ン1によって冷却されて凝縮することがなく、ブローバ
イ凝縮水の発生が抑えられる。この結果、ブローバイ凝
縮水がエンジンオイルに混入して該エンジンオイルを劣
化させることがなく、これによってガスエンジン1に高
い作動安定性が確報される。
又、水温センサー30によって検出される冷却水温Tに
応じて換気ファン25の駆動を制御するようにすれば、エ
ンジンルームS内をエンジン1の駆動に適した温度に維
持することができる。
更に、暖房運転時には冷却水を二重管熱交換器18に流
すようにしたため、該二重管熱交換器18においてエンジ
ン1の廃熱を冷却水を介して冷媒に与えることによって
該冷媒の蒸発を促進させることができ、結果としてエン
ジン1の廃熱を有効に回収して室内の暖房効率を高める
ことができる。
ところで、前述のように装置の始動からt1時間後にガ
スエンジン1及び冷却水ポンプ22がOFFされると、冷却
水温Tは自然放熱によって第3図のカーブfに沿って下
がる。
そして、ガスエンジン1がOFFされてからt2時間後に
室温が設定値以下に下がると、ガスエンジン1が再びON
され、以後は前記と同様の作用が繰り返され、冷却水温
Tは第3図に示すカーブに沿って変化する。尚、従来の
冷暖房装置における冷却水温Tの時間的変化を第3図に
破線にて示す。
次に、冷暖房装置の冷房時の作用を第2図に基づいて
概説する。
圧縮機5によって圧縮された高温・高圧のガス状の冷
媒は、オイルセパレータ6にて油分を除去された後、四
方弁7を経て室外ユニットAの二重管熱交換器(凝縮
器)18及び室外熱交換器(凝縮器)17において外気によ
って冷却されて液化し、この液化した冷媒は逆止弁12、
レシーバタンク15、ドライヤー16及び逆止弁13を経て室
内ユニットBの膨張弁9に至り、ここで減圧される。そ
して、この減圧された液状の冷媒は室内熱交換器(蒸発
器)8において室内空気から熱を奪って蒸発し、このと
きの蒸発熱によって室内が冷やされて冷房がなされる。
その後、蒸発した冷媒は、室外ユニットAのアキューム
レータ19を経て圧縮機5に吸引され、以後は上述と同様
の作用を繰り返す。
一方、冷却水ポンプ22によってエンジン冷却系を循環
せしめられる冷却水は、ガスエンジン1を冷却して温め
られた後、室外ユニットAの室外熱交換器(ラジエー
タ)21で冷却される。
尚、以上の実施例では、水温センサー30を特にガスエ
ンジン1の冷却水通路に設けたが、該水温センサー30の
取付位置はこれに限らず、エンジン冷却系の任意の位置
に取り付けることができることは勿論である。
(発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、エン
ジンのウォームアップが完了するまでの間は冷却水ポン
プの駆動が停止されてエンジンが冷却水によって冷却さ
れないため、エンジンは短時間にウォームアップされ、
ブローバイガス中に含まれる水蒸気がエンジンによって
冷却されて凝縮することがなく、ブローバイ凝縮水の発
生が抑えられてエンジンオイルの劣化が効果的に防がれ
る。この場合、冷却水ポンプをON/OFF制御するパラメー
タである冷却水温の設定値にヒステリシスが与えられて
いるため、冷却水ポンプに高い作動安定性が確保され
る。
又、エンジンルームに設けられた換気ファンの駆動を
冷却水温によって制御するようにしたため、エンジンル
ーム内をエンジンの駆動に適した温度に維持することが
できる。
更に、暖房運転時には冷却水を二重管熱交換器に流す
ようにしたため、エンジンの廃熱を冷却水を介して冷媒
に与えることによって該冷媒の蒸発を促進させることが
でき、結果としてエンジンの廃熱を有効に回収して暖房
効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は冷暖房装置の暖房運転時のフローを示す構成
図、第2図は同冷暖房装置の冷房運転時のフローを示す
構成図、第3図は本発明を適用した場合の冷却水温の時
間的変化を従来のそれとの比較において示した図であ
る。 1……ガスエンジン(水冷エンジン)、18……二重管熱
交換器、21……室外熱交換器(ラジエータ)、22……冷
却水ポンプ、25……換気ファン、30……水温センサー
(温度検出手段)、40……冷却水ポンプ駆動回路、S…
…エンジンルーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−76819(JP,U) 実開 平2−100171(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 27/00 F01P 5/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】室温に応じて駆動がON/OFFされる水冷エン
    ジンを駆動源として冷媒を閉ループ内で循環させて室内
    の冷暖房を行う冷媒系と、冷却水ポンプを駆動源として
    冷却水をラジエータを含む閉ループ内で循環させて前記
    水冷エンジンを冷却するエンジン冷却系と、冷媒と冷却
    水との間で熱交換を行わせる二重管熱交換器を有する冷
    暖房装置において、 前記水冷エンジンを収納するエンジンルームに換気ファ
    ンを設け、前記エンジン冷却系に設けられた温度検出手
    段によって検出される冷却水温によって前記換気ファン
    の駆動を制御するとともに、冷却水温が第1の設定値以
    下である場合には前記冷却水ポンプの駆動を停止し、冷
    却水温が前記第1の設定値とは異なる第2の設定値を超
    えると前記冷却水ポンプを駆動し、暖房運転時には冷却
    水を前記二重管熱交換器に流し、冷房運転時には冷却水
    を前記ラジエータに流すようにしたことを特徴とする冷
    暖房装置の運転制御方法。
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