JP2001280744A

JP2001280744A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2001280744A
Application number: JP2000096700A
Authority: JP
Inventors: Tateji Morishima; 立二森島; Kiyoshi Abe; 清阿部; Takaaki Otsuka; 高秋大塚; Takeshi Yokoyama; 武横山; Taku Nakamura; 卓中村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】室外側熱交換器に着霜しそうな低外気温暖房
においても、着霜を防止すると共に優れた空調フィーリ
ングが得られるようにする。【解決手段】圧縮機１２０がエンジン１１０で駆動さ
れ、冷媒ポンプ１４０を備えた冷媒ポンプバイパス管路
１３２を設けた空気調和装置において、冷媒ポンプ１４
０及びバイパス開閉弁１４１と並列に分岐点ＣＤ間を接
続しキャピラリーチューブ１５１及び第１開閉弁１５２
を設けた第１バイパス管路１５０と、水熱交換器１４２
後流側の冷媒ポンプバイパス管路１３２に設けた第２開
閉弁１４３と、分岐点ＥＦ間を接続し第３開閉弁１６１
を設けた第２バイパス管路１６０と、分岐点Ｂより室外
機熱交換器１２４よりの高圧液管１３１に設けた第４開
閉弁１７０とを具備して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒の圧縮機を
内燃機関（エンジン）で駆動する空気調和装置に係り、
特に、低外気温時の暖房運転で室外側熱交換器に霜がつ
くのを防止して安定した運転を実施できるガスヒートポ
ンプ式の空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷媒を圧縮する圧縮機の駆動源と
して都市ガス（ＬＮＧ）やＬＰＧなどを燃料として運転
する内燃機関を用い、その排熱を有効に利用することで
成績係数（ＣＯＰ）や低外気温時における暖房能力の向
上を図るガスヒートポンプ式の空気調和装置が開発され
ている。このような空気調和装置においては、冷媒の低
圧側で空気（外気）から吸熱するのと同時にエンジンの
排熱をも回収するように構成されており、この排熱回収
による冷媒の低圧上昇で理論ＣＯＰを向上させることが
できる。なお、理論ＣＯＰとは圧縮機の効率を１００パ
ーセントとした理論値であり、（理論ＣＯＰ）＝（暖房
能力）／（圧縮機動力）の式で表される。

【０００３】しかしながら、冷媒の低圧側で空気及び排
熱から吸熱する従来の構成では、排熱の回収により低圧
が上昇すると冷媒温度と外気温度との温度差が小さくな
るため、空気からの吸熱量が減少するという問題が生じ
てくる。そこで、液冷媒を昇圧する冷媒ポンプシステム
を設けてエンジンの排熱を回収するように構成し、排熱
回収と空気からの吸熱とを分離させたガスヒートポンプ
式の空気調和装置が提案されている。このような構成と
すれば、排熱回収量だけ空気からの吸熱量を減少させる
ことが可能になるため、圧縮機を低速（低回転数）で運
転してＣＯＰを大幅に向上させることができる。すなわ
ち、この場合においてＣＯＰを求める式の分母は圧縮機
動力と冷媒ポンプ動力との和になるが、冷媒ポンプの運
転に必要な動力は圧縮機の動力と比較してかなり小さな
ものであり、しかも、圧縮機の動力はその回転数に比例
して小さくなるため、圧縮機の低速運転による動力低減
が大きく影響して分母を小さくすることができ、これに
よってＣＯＰが向上するのである。

【０００４】以下、上述した冷媒ポンプシステムを備え
たガスヒートポンプ式の空気調和装置を図２７に示して
簡単に説明する。図示の空気調和装置はマルチシステム
と呼ばれるもので、一つの室外機ユニット１００と複数
（図示の例では３台）の室内機ユニット１０１との間が
ヘッダ１０２を介して冷媒管路で連結されている。

【０００５】エンジン１１０で駆動される圧縮機１２０
は、四方弁１２１、室内側熱交換器１２２、冷房運転用
の減圧素子である電子膨張弁（以下、室内機膨張弁）１
２３、室外側熱交換器１２４及び暖房運転用の減圧素子
である電子膨張弁（以下、室外機膨張弁）１２５と冷媒
管路１３０を介して連結され、冷媒を循環させて冷凍サ
イクルの状態変化を繰り返す冷媒回路を形成している。
四方弁１２１は暖房運転及び冷房運転の切換操作を行う
もので、図中に実線で示す暖房運転位置または破線で示
す冷房運転位置から一方を選択することができ、これに
より冷媒回路における冷媒の流れ方向が切り換えられ
る。なお、図中の符号１２６はレシーバ、１２７はアキ
ュムレータ、１２８は逆止弁である。

【０００６】また、冷媒管路１３０の高圧液管１３１よ
り分岐した冷媒ポンプバイパス管路１３２には、液状の
冷媒を昇圧する冷媒ポンプ１４０、バイパス開閉弁１４
１及びエンジン１１０のエンジン冷却水を導入する水熱
交換器１４２が設置されている。この水熱交換器１４２
は、エンジン冷却水を大気と熱交換させて冷やすラジエ
ータ１１１及び排気ガスの熱でエンジン冷却水を加熱す
る排気ガス熱交換器（以下、排ガス熱交）１１２と共に
エンジン１１０の冷却水管路１１３に接続され、エンジ
ン冷却水の排熱を回収して液冷媒を気化させる機能を有
している。なお、冷却水管路１１３には、冷却水循環ポ
ンプ１１４が設けられると共に図示省略の開閉弁や流量
制御弁が適宜設置されており、たとえば排ガス熱交１１
２は、エンジン１１０の運転開始直後に高温の排気ガス
でエンジン冷却水が所定温度まで上昇するのを促進する
のに使用される。

【０００７】ここで、図中に実線矢印で示す暖房運転時
の冷媒の流れを簡単に説明する。圧縮機１２０で圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒は、暖房位置にある四方弁１２
１によりヘッダ１０２を通って室内側熱交換器１２２へ
導かれる。このガス冷媒は室内の空気と熱交換して凝縮
液化されるので、室内の空気に放熱して暖房することが
できる。この結果、高温高圧の液冷媒となって逆止弁１
２８を通過し、ヘッダー１０２、レシーバ１２６の順に
高圧液管１３１を流れる。この液冷媒は、分岐点Ｂにお
いて室外側熱交換器１２４側と冷媒ポンプ１４０側とに
分流する。

【０００８】室外側熱交換器１２４へ向かって流れる高
温高圧の液冷媒は、室外機膨張弁１２５で減圧されて低
温低圧の液冷媒（霧状）となった後、室外側熱交換器１
２４へ送られる。室外側熱交換器１２４では、低温低圧
の液冷媒が外気と熱交換して蒸発気化し、低温低圧のガ
ス冷媒となる。このガス冷媒は、四方弁１２１及びアキ
ュムレータ１２７を通って圧縮機１２１に再度吸入され
る。この結果、室内側熱交換器１２２を凝縮器とし、室
外側熱交換器１２４を蒸発器とする冷凍サイクルが構成
される。

【０００９】また、冷媒ポンプ１４０へ向かって冷媒ポ
ンプバイパス管路１３２を流れる高温高圧の液冷媒は、
冷媒ポンプ１４０で昇圧された後水熱交換器１４２へ導
かれ、エンジン１１０から供給される温水（エンジン冷
却水）により加熱されて蒸発気化し、高温高圧のガス冷
媒となる。このガス冷媒は、分岐点Ａで圧縮機１２０か
ら送出された高温高圧のガス冷媒と合流し、ヘッダー１
０２を経て室内側熱交換器１２２へ供給される。

【００１０】続いて、図中に破線矢印で示す冷房運転時
の冷媒の流れを簡単に説明する。圧縮機１２０で圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒は、冷房位置にある四方弁１２
１により室外側熱交換器１２４へ導かれ、外気と熱交換
して凝縮液化する。こうして高温高圧の液体となった冷
媒は逆止弁１２８を通過し、さらにレシーバ１２６及び
ヘッダー１０２を通って室内機膨張弁１２３へ導かれ
る。この室内機膨張弁１２３では、高温高圧の液冷媒が
減圧されて低温低圧の液冷媒（霧状）となる。この後、
低温低圧の液冷媒は室内側熱交換器１２２へ送られて室
内の空気と熱交換するが、この時に気化熱を奪って空気
を冷却し低温低圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、
四方弁１２１及びアキュムレータ１２７を通って圧縮機
１２１に再度吸入される。この結果、室内側熱交換器１
２２を蒸発器とし、室外側熱交換器１２４を凝縮器とす
る冷凍サイクルが構成される。なお、このような冷房運
転時においては、冷媒ポンプ１４０の運転を停止すると
共に、開閉弁１４１が閉じられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに冷媒の流れ方向を切り換えて冷房運転及び暖房運転
を行うヒートポンプ式の空気調和装置では、特に外気温
度が低下した場合の暖房運転時において、運転を継続す
ることで蒸発器として使用する室外側熱交換器１２４の
表面に着霜し、熱交換（暖房）能力が低下するという問
題があった。このため、従来の空気調和装置では室外側
熱交換器１２４の温度及び外気温度などを検出し、マッ
プ制御などにより着霜が生じたと判断した時には所定時
間デフロスト運転を実施して霜を解かす必要があった。

【００１２】このデフロスト運転は、四方弁１２１を暖
房位置から冷房位置に切り換えて冷房運転を行うもので
ある。従って、室外側熱交換器１２４は暖房運転時の蒸
発器から冷房運転時の凝縮器に変わるため、着霜した室
外側熱交換器１２４には高温高圧のガス冷媒が供給され
ることになり、このガス冷媒が凝縮する際の凝縮熱で霜
を解かすことができる。しかしながら、このような従来
のデフロスト運転は暖房運転が必要な状況で冷房運転を
行うものであるから、室内機ユニットから室内に吹き出
される空調空気は冷風となり、空調フィーリングとして
は好ましいものではない。

【００１３】また、室外側熱交換器１２４及びラジエー
タ１１１を隣接して配置し、互いのフィンを一体化して
温度の高いラジエータ１１１からの熱伝導により着霜防
止や暖房能力の向上をはかることも可能である。しか
し、このような構成では、冷房運転時においても、凝縮
器として機能する室外側熱交換器１２４が暖房運転時と
同様に熱伝導の影響を受けている。このため、冷凍サイ
クルにおける高圧が上昇し、結果として圧縮機１２０の
駆動に大きな駆動力が必要となってＣＯＰを悪化させる
という問題が発生する。

【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、低外気温時の暖房運転でも室外側熱交換器に霜が
つくのを防止して、優れた空調フィーリングが得られる
暖房運転を実施できるようにした空気調和装置の提供を
目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
空気調和装置は、エンジンで駆動される圧縮機を室内側
熱交換器及び室外側熱交換器の冷媒管路と四方弁を介し
て連結し、該冷媒管路の高圧液管に一端側を接続しかつ
前記四方弁を暖房位置とした時前記圧縮機から吐出され
る高温高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管路へ他端側を
接続した冷媒ポンプバイパス管路に冷媒ポンプ、バイパ
ス開閉弁及び前記エンジンの排熱回収熱交換器を設けた
空気調和装置において、前記冷媒ポンプバイパス管路の
前記冷媒ポンプ及び前記バイパス開閉弁と並列に接続し
た冷媒管路に絞り機構及び第１開閉弁を設けた第１バイ
パス管路と、前記排熱回収熱交換器後流側の前記冷媒ポ
ンプバイパス管路に設けた第２開閉弁と、前記排熱回収
熱交換器と前記第２開閉弁とを連結する前記冷媒ポンプ
バイパス管路から分岐し、前記四方弁と前記圧縮機とを
連結する低圧ガス管路に接続して第３開閉弁を設けた第
２バイパス管路と、前記高圧液管の前記冷媒ポンプバイ
パス管路分岐点より前記室外側熱交換器側に設けた第４
開閉弁と、を具備して構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１６】このような空気調和装置によれば、室外側
熱交換器に霜が付着するような低外気温時の暖房運転に
おいて、バイパス開閉弁を閉、第１開閉弁を開、第２開
閉弁を閉として冷媒ポンプの運転を停止すれば、室内側
熱交換器を凝縮器としかつ排熱回収熱交換器を蒸発器と
する冷凍サイクルを形成して暖房運転を実施することが
でき、従って、室外側熱交換器への冷媒供給を停止して
霜が付着する蒸発器としての機能を休止させることがで
きる。この場合、外気温度が所定値以下の低温になった
時に、好ましくは室外側熱交換器の表面温度が露点近く
まで低下した時に、室外側熱交換器及び排熱回収熱交換
器を蒸発器として使用する通常暖房運転から、室外側熱
交換器を休止させて排熱回収熱交換器のみを蒸発器とし
て使用する暖房運転（以後、低外気温暖房運転と呼ぶ）
に切り換えるとよい。

【００１７】請求項２に記載の空気調和装置は、エンジ
ンで駆動される圧縮機を室内側熱交換器及び室外側熱交
換器の冷媒管路と四方弁を介して連結し、該冷媒管路の
高圧液管に一端側を接続しかつ前記四方弁を暖房位置と
した時前記圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒が
流れる高圧ガス管路へ他端側を接続した冷媒ポンプバイ
パス管路に冷媒ポンプ及び前記エンジンの排熱回収熱交
換器を設けた空気調和装置において、前記排熱回収熱交
換器後流側の前記冷媒ポンプバイパス管路から分岐し、
前記四方弁と前記室外側熱交換器とを連結している冷媒
配管に合流する第５開閉弁を備えた第３バイパス管路
と、該第３バイパス管路の分岐点より後流側に設けられ
た第６開閉弁と、を具備して構成したことを特徴とする
ものである。

【００１８】このような空気調和装置によれば、室外側
熱交換器に霜が付着するような低外気温時の暖房運転に
おいて、第５開閉弁を開、第６開閉弁を閉として冷媒ポ
ンプを運転すれば、室内側熱交換器を凝縮器としかつ排
熱回収熱交換器を蒸発器とする冷凍サイクルを形成して
暖房運転を実施することができ、従って、室外機ファン
の運転を停止し、室外側熱交換器を蒸発器として使用す
るのをやめることで霜の付着を防止することができる。
この場合、外気温度が所定値以下の低温になった時に、
好ましくは室外側熱交換器の表面温度が露点近くまで低
下した時に、室外側熱交換器及び排熱回収熱交換器を蒸
発器として使用する通常暖房運転から、室外側熱交換器
を休止させて排熱回収熱交換器のみを蒸発器として使用
する低外気温暖房運転に切り換えるとよい。

【００１９】請求項３に記載の空気調和装置は、エンジ
ンで駆動される圧縮機を室内側熱交換器及び室外側熱交
換器の冷媒管路と四方弁を介して連結し、該冷媒管路の
高圧液管に一端側を接続しかつ前記四方弁を暖房位置と
した時前記圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒が
流れる高圧ガス管路へ他端側を接続した冷媒ポンプバイ
パス管路に冷媒ポンプ、バイパス開閉弁及び前記エンジ
ンの排熱回収熱交換器を設けた空気調和装置において、
前記四方弁と前記室外側熱交換器とを連結している前記
冷媒管路に設けた第７開閉弁と、前記バイパス開閉弁と
前記排熱回収熱交換器とを連結している前記冷媒ポンプ
バイパス管路から分岐し、前記第７開閉弁と前記室外側
熱交換器とを連結している冷媒管路に合流する第８開閉
弁を備えた第４バイパス管路と、前記排熱回収熱交換器
後流側の前記冷媒ポンプバイパス管路に設けた第９開閉
弁と、前記排熱回収熱交換器と前記第９開閉弁とを連結
する前記冷媒ポンプバイパス管路から分岐し、前記四方
弁と前記第７開閉弁とを連結する冷媒管路に接続して第
１０開閉弁を設けた第５バイパス管路と、を具備して構
成したことを特徴とするものである。

【００２０】このような空気調和装置によれば、室外側
熱交換器に霜が付着するような低外気温時の暖房運転に
おいて、バイパス開閉弁を閉、第７開閉弁を閉、第８開
閉弁を開、第９開閉弁を閉、第１０開閉弁を開として冷
媒ポンプの運転を停止すれば、室内側熱交換器を凝縮器
としかつ排熱回収熱交換器を蒸発器とする冷凍サイクル
を形成して暖房運転を実施することができ、従って、室
外機ファンの運転を停止し、室外側熱交換器を蒸発器と
して使用するのをやめることで霜の付着を防止すること
ができる。この場合、外気温度が所定値以下の低温にな
った時に、好ましくは室外側熱交換器の表面温度が露点
近くまで低下した時に、室外側熱交換器及び排熱回収熱
交換器を蒸発器として使用する通常暖房運転から、室外
側熱交換器を休止させて排熱回収熱交換器のみを蒸発器
として使用する低外気温暖房運転に切り換えるとよい。

【００２１】請求項４に記載の空気調和装置は、エンジ
ンで駆動される圧縮機を室内側熱交換器及び室外側熱交
換器の冷媒管路と四方弁を介して連結し、該冷媒管路の
高圧液管に一端側を接続しかつ前記四方弁を暖房位置と
した時前記圧縮機から吐出される高温高圧のガス冷媒が
流れる高圧ガス管路へ他端側を接続した冷媒ポンプバイ
パス管路に冷媒ポンプ、バイパス開閉弁及び前記エンジ
ンに接続された第１の排熱回収熱交換器を設けた空気調
和装置において、前記室外側熱交換器と冷媒回路で直列
に接続されかつ前記エンジンと排熱回収管路をもって接
続された第２の排熱回収熱交換器と、前記排熱回収管路
に設けた排熱開閉弁と、前記圧縮機の低圧検出手段とを
具備し、外気温度が所定値以下の時に前記排熱開閉弁を
開くことを特徴とするものである。

【００２２】このような空気調和装置によれば、室外側
熱交換器に霜が付着するような低外気温時の暖房運転に
おいて、排熱開閉弁を開いて第２の排熱回収熱交換器に
エンジン排熱を導入すれば、圧縮機で圧縮した冷媒は、
室内側熱交換器を凝縮器、第２の排熱回収熱交換器を蒸
発器とした冷凍サイクルを構成し、冷媒ポンプで昇圧し
た冷媒は、室内側熱交換器を凝縮器、第１の排熱回収熱
交換器を蒸発器とした冷凍サイクルを構成する。このた
め、第２の排熱回収熱交換器により、冷凍サイクルの低
圧を着霜しない値まで上げることが可能になり、室外側
熱交換器の着霜を防止することができる。この場合、低
圧検出手段により検出した圧縮機の低圧が所定の範囲内
に入るよう、前記排熱開閉弁の開閉制御または開度制御
を実施することになる。

【００２３】なお、上述した空気調和装置の排熱回収熱
交換器としては、前記エンジンの冷却水から冷媒に排熱
を回収する水熱交換器や前記エンジンの排気ガスから冷
媒に排熱を回収する排気ガス熱交換器を採用することが
できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空気調和装置
について、第１の実施形態を図１ないし図５に基づいて
説明する。図１において、符号の１００は室外機ユニッ
トを示しており、該室外機ユニット１００にはヘッダー
１０２及び冷媒管路１３０を介して複数（図示の例では
３台）の室内機ユニット１０１が連結されている。一方
の、室外機ユニット１００は、下部の機械室１００Ａ
と、上部の熱交換器室１００Ｂとにより構成されてい
る。

【００２５】下部の機械室１００Ａには、ガスエンジン
１１０及びこれを駆動源とする圧縮機１２０、冷媒ポン
プ１４０、水熱交換器１４２及び排気ガス熱交換器１１
２などの機器が設置されている。また、上部の熱交換器
室１００Ｂには、ラジエータ１１１、室外側熱交換器１
２４及び室外機ファンなどが設置されている。圧縮機１
２０の吐出口は高圧ガス管路１３３により、そして吸入
口は低圧ガス管路１３４により、それぞれ四方弁１２１
と接続されている。また、四方弁１２１の他の二つの接
続口は、冷媒配管１３５，１３６によりヘッダー１０２
及び室外熱交換器１２４と接続されている。ヘッダー１
０２と各室内機ユニット１０１との間はそれぞれ２本の
冷媒管路１３７，１３８で接続され、室内機ユニット１
０１内には室内側熱交換器１２２、室内機膨張弁１２
３、逆止弁１２８及び室内機ファンが設置されている。
なお、冷媒配管１３８には室内機膨張弁１２３と逆止弁
１２８とが並列に配列され、運転モードに応じていずれ
か一方を冷媒が流れるようになっている。

【００２６】そして、ヘッダー１０２と室外側熱交換器
１２４との間を接続している高圧液管１３１には、レシ
ーバ１２６、室外機膨張弁１２５及び逆止弁１２８が設
けられている。レシーバ１２６は、凝縮した冷媒の気液
を分離し、液冷媒を一時的に溜める機能を有している。
また、室外機膨張弁１２５及び逆止弁１２８は並列に配
置され、運転モードに応じていずれか一方を冷媒が流れ
るようになっている。なお、室外側熱交換器１２４は、
上述した冷媒配管１３６により四方弁１２１とも接続さ
れている。また、上述した高圧液管１３１の途中、図示
の例ではレシーバ１２６と室外機膨張弁１２５との間の
分岐点Ｂにおいて、冷媒ポンプバイパス管路１３２が分
岐して設けられている。この冷媒ポンプバイパス管路１
３２は、その他端側が四方弁１２１とヘッダー１０２と
を接続する冷媒配管１３５に連結され、同他端側の連結
部が分岐点Ａとして図示されている。

【００２７】冷媒ポンプバイパス管路１３２には、分岐
点Ｂ側から順に冷媒ポンプ１４０、バイパス開閉弁１４
１及び水熱交換器１４２が設置されている。冷媒ポンプ
１４０は、高温高圧のガス冷媒が流れる分岐点Ａにおい
て、冷媒ポンプバイパス管路１３２を流れてきたガス冷
媒が合流可能となるよう高温高圧の液冷媒を昇圧するも
のである。なお、バイパス開閉弁１４１については、冷
媒ポンプ１４１の上流側（分岐点Ｂ側）に設けてもよ
い。

【００２８】水熱交換器１４２は、エンジン１１０を冷
却するエンジン冷却水の循環管路である冷却水管路１１
３に接続されている。この水熱交換器１４２は、冷媒ポ
ンプ１４０で昇圧された高温高圧の液冷媒をエンジン冷
却水（温水）で加熱して気化させ、高温高圧のガス冷媒
にして分岐点Ａへ供給する機能を有している。また、水
熱交換器１４２を接続した冷却水管路１１３は、エンジ
ン１１０を冷却して高温となったエンジン冷却水をラジ
エータ１１１に導いて冷却する管路であり、同冷却水管
路１１３には、エンジン冷却水ポンプ１１４が設けられ
ると共に排ガス熱交１１２も接続されている。この排ガ
ス熱交１１２は、排気ガスとエンジン冷却水とを熱交換
させるものであり、たとえば、必要に応じて高温の排気
ガスからエンジン１１０の排熱を回収してエンジン冷却
水の昇温を促進し、アイドリング運転の時間を短縮する
などの目的で使用される。なお、冷却水管路１１３には
図示省略の開閉弁や流量制御弁を適宜設けてあり、公知
の流路切換や流量制御を実施できるようになっている。

【００２９】上述した構成に加え、冷媒ポンプバイパス
管路１３２には、水熱交換器１４２の上流側において分
岐点Ｃ及び分岐点Ｄを連結する第１バイパス管路１５０
が設けられている。この第１バイパス管路１５０は、冷
媒ポンプ１４０及びバイパス開閉弁１４１と並列に配置
されたもので、同第バイパス管路１５０には絞り機構と
してのキャピラリーチューブ１５１と第１開閉弁１５２
とが設けられている。また、水熱交換器１４２の後流側
では、冷媒ポンプバイパス管路１３２に第２開閉弁１４
３が設けられ、さらに、該第２開閉弁１４３と水熱交換
器１４２との間を接続する冷媒ポンプバイパス管路１３
２には、分岐点Ｅから分岐して四方弁１２１とアキュム
レータ１２７との間を接続する低圧ガス管路１３４に分
岐点Ｆで連結される第２バイパス流路１６０が設けられ
ている。この第２バイパス流路１６０には、第３開閉弁
１６１が設けられている。一方、分岐点Ｂより室外側熱
交換器１２４及び室外機膨張弁１２５側の高圧液管１３
１には、第４開閉弁１７０が設けられている。

【００３０】このような第１バイパス流路１５０及び第
２バイパス流路１６０は、バイパス開閉弁１４１、第１
開閉弁１５２、第２開閉弁１４３、第３開閉弁１６１及
び第４開閉弁１７０等を運転モードに応じて開閉操作す
ることにより、冷媒の流路を切り換える目的で設けたも
のである。また、キャピラリーチューブ１５１は、高温
高圧の液冷媒を減圧して水熱交換器１４２へ供給する目
的で設けられたものである。なお、分岐点Ｅの位置をア
キュムレータ１２７の上流側としたことにより、第２バ
イパス管路１６０から供給されるガス冷媒を気液分離さ
せてから圧縮機１２０へ供給することができるようにな
るので、液冷媒の吸込を原因とする圧縮機１２０のトラ
ブルを防止できる。

【００３１】以下、上述した構成の空気調和装置につい
て、各運転モード毎に弁類の開閉と共に冷媒の流れを示
し、その作用を説明する。最初に、外気温度が所定値以
上の場合に適用される通常暖房運転の状態を図２に示し
て説明する。この通常暖房運転モードでは、図５に示す
ように、四方弁１２１が暖房位置、バイパス開閉弁１４
１が開、第１開閉弁１５２が閉、第２開閉弁１４３が
開、第４開閉弁１７０が開、室内機膨張弁１２３が全
閉、室外機膨張弁１２５が暖房負荷に応じた開度制御、
冷媒ポンプ１４０が運転の状態にある。なお、この場合
の所定温度とは、室外側熱交換器１２４の表面温度が露
点近くまで低下する場合のことである。

【００３２】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が最初に室内側熱交換器１２２を通過
し、室内機ファンで導入された空気と熱交換する。この
時、高温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を
加熱するので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は
温風となる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝
縮した高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁
１２８を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液
管１３１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれ
る。

【００３３】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
室外側熱交換器１２４へ向かう流れと冷媒ポンプ１４０
へ向かう流れとに分流する。室外側熱交換器１２４へ向
かう液冷媒は、開状態にある第４開閉弁１７０を通って
室外機膨張弁１２５に導かれ、暖房負荷に応じて開度制
御される室外機膨張弁１２５を通過する際に減圧され、
低温低圧の液冷媒となって室外側熱交換器１２４へ供給
される。この液冷媒は、室外機ファンで導入した外気と
熱交換して気化し、低温低圧のガス冷媒となって冷媒管
路１３６、四方弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキ
ュムレータ１２７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、
室内側熱交換器１２２を凝縮器、室外側熱交換器１２４
を蒸発器とする冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換
器１２２が設けられた室内機ユニット１０１は暖房器と
して機能する。

【００３４】一方、分岐点Ｂから冷媒ポンプバイパス管
路１３２を通って冷媒ポンプ１４０へ向かう液冷媒の流
れは、バイパス開閉弁１４１が開きかつ第１開閉弁１５
２が閉じられているため、冷媒ポンプ１４０を通過して
昇圧され、バイパス開閉弁１４１を通って水熱交換器１
４２に導かれる。水熱交換器１４２では、高温高圧の液
冷媒がエンジン冷却水の排熱を回収して気化し、高温高
圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、第２開閉弁１４
３が開き第３開閉弁１６１が閉じているため、冷媒ポン
プバイパス管路１３２を通って分岐点Ａに導かれ、圧縮
機１２０から送出された高温高圧のガス冷媒と合流し、
以後ヘッダー１０２及び室内機ユニット１０１へ向けて
流れる。従って、この場合においては室内側熱交換器１
２２が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４２は
蒸発器として機能しているので、エンジン１１０の排熱
を水熱交換器１４２で回収して暖房能力を向上させるこ
とができる。また、水熱交換器１４２で排熱を回収でき
る分だけ室外側熱交換器１２４における外気からの吸熱
量を低減できるので、圧縮機１２０の運転速度を落とし
てＣＯＰを向上させることができる。

【００３５】次に、外気温度が所定値より低い場合に適
用される低外気温暖房運転の状態を図３に示して説明す
る。この低外気温暖房運転モードでは、図５に示すよう
に、四方弁１２１が暖房位置、バイパス開閉弁１４１が
閉、第１開閉弁１５２が開、第２開閉弁１４３が閉、第
４開閉弁１７０が閉、室内機膨張弁１２３が全閉、室外
機膨張弁１２５が全閉、冷媒ポンプ１４０の運転が停止
の状態にある。

【００３６】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が最初に室内側熱交換器１２２を通過
し、室内機ファンで導入された空気と熱交換する。この
時、高温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を
加熱するので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は
温風となる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝
縮した高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁
１２８を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液
管１３１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれ
る。

【００３７】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
第４開閉弁１７０が閉じているため室外側熱交換器１２
４へ向かう流れはなく、従って、全量が冷媒ポンプバイ
パス管路１３２へ向かう流れになる。分岐点Ｂから冷媒
ポンプバイパス管路１３２へ流れた液冷媒は、冷媒ポン
プ１４０が停止し、バイパス開閉弁１４１が閉じ第１開
閉弁１５２が開いているので、第１バイパス管路１５０
においてキャピラリーチューブ１５１で減圧された後、
水熱交換器１４２に導かれる。水熱交換器１４２に導入
された液冷媒は、エンジン冷却水の排熱を回収して気化
する。このガス冷媒は、第２開閉弁１４３が閉じ第３開
閉弁１６１が開いているため、分岐点Ｅから第２バイパ
ス管路１６０に流れ込み、同第２バイパス管路１６０を
通って分岐点Ｆに導かれる。そして、分岐点Ｆから低圧
ガス管路１３４に流れ込み、アキュムレータ１２７で気
液の分離がなされた後、圧縮機１２０に吸入される。

【００３８】従って、この場合においては室内側熱交換
器１２２が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４
２は蒸発器として機能する暖房運転の冷凍サイクルが形
成される。一方、室外側熱交換器１２４においては冷媒
の供給がなくなるため、蒸発器として機能することがな
くなって霜の付着を防止でき、この結果、デフロスト運
転は不要となる。すなわち、圧縮機１２０で圧縮した冷
媒は、室内側熱交換器１２２を凝縮器とし、水熱交換器
１４２を蒸発器とした冷凍サイクルを形成し、室外側熱
交換器１２４を使用しない暖房運転が可能になるので、
着霜による暖房能力の低下は発生せず安定した暖房運転
が可能になり、デフロスト運転による空調フィーリング
の悪化を防止することができる。

【００３９】最後に、冷房運転の状態を図４に示して説
明する。この冷房運転モードでは、図５に示すように、
四方弁１２１が冷房位置、バイパス開閉弁１４１が閉、
第１開閉弁１５２が閉、第３開閉弁１６１が閉、第４開
閉弁１７０が開、室内機膨張弁１２３が冷房負荷に応じ
た開度制御、室外機膨張弁１２５が全閉、冷媒ポンプ１
４０が運転停止の状態にある。

【００４０】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３６を通って室外
側熱交換器１２４へ導かれる。室外側熱交換器１２４で
は、高温高圧のガス冷媒が最初に室外側熱交換器１２４
を通過し、室外機ファンで導入された外気と熱交換す
る。この時、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高温高圧の
液冷媒となり、高圧液管１３１、逆止弁１２８及びレシ
ーバ１２６を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、冷
媒管路１３８及び室内機膨張弁１２３を通って室内側熱
交換器１２２に導かれる。なお、室内機膨張弁１２３を
通過する高温高圧の液冷媒は減圧され、低温低圧の液冷
媒となって室内側熱交換器１２２に供給される。

【００４１】室内側熱交換器１２２では、低温低圧の液
冷媒が室内機ファンで導入された室内の空気と熱交換し
て気化し、低温低圧のガス冷媒となる。この時、室内の
空気は気化熱を奪われて冷却され、冷風となって室内に
吹き出される。こうして、低温低圧のガス状となった冷
媒は、冷媒管路１３７、ヘッダー１０２、冷媒管路１３
５、四方弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレ
ータ１２７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、室外側
熱交換器１２４を凝縮器、室内側熱交換器１２２を蒸発
器とする冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換器１２
２が設けられた室内機ユニット１０１は冷房器として機
能する。なお、冷房運転時においては、冷媒ポンプ１４
０の運転が停止されているので、冷媒ポンプバイパス管
路１３２及びデフロストバイパス管路１５０を冷媒が流
れることはない。

【００４２】これまで説明した実施形態では、エンジン
１１０の排熱を回収する排熱回収熱交換器として、エン
ジン冷却水から排熱を回収する水熱交換器１４２を使用
していたが、本発明の空気調和装置はこれに限定される
ことはなく、たとえば図６に基づいて以下に説明する第
１変形例が可能である。この第１変形例では、エンジン
１１０の排熱を回収する排熱回収熱交換器として、エン
ジン１１０の排気ガスから排熱を回収するように接続し
た排ガス熱交１１２Ａを使用している。この排ガス熱交
１１２Ａは、排気ガスで高温高圧の液冷媒を気化させる
もので、分岐点Ｂから分岐させた冷媒ポンプバイパス管
路１３２Ａを排ガス熱交１１２Ａに接続した点が異なっ
ている。

【００４３】図６は低外気温暖房運転の状態を示してお
り、この運転モードでは、上述した図３の実施形態と同
様に、四方弁１２１が暖房位置、バイパス開閉弁１４１
が閉、第１開閉弁１５２が開、第２開閉弁１４３が閉、
第３開閉弁１６１が開、第４開閉弁１７０が閉、室内機
膨張弁１２３が全閉、室外機膨張弁１２５が全閉、冷媒
ポンプ１４０が運転停止の状態にある。

【００４４】このようにすれば、圧縮機１２０で圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒は、四方弁１２１、冷媒管路１
３５及びヘッダー１０２を通って室内側熱交換器１２２
へ導かれる。室内側熱交換器１２２では、高温高圧のガ
ス冷媒が室内側熱交換器１２４を通過し、室内機ファン
で導入された室内の空気と熱交換する。この時、高温高
圧のガス冷媒が凝縮して高温高圧の液冷媒となるため、
この凝縮熱で加熱された空気が温風となって室内へ吹き
出される。また、室内側熱交換器１２２で凝縮した高温
高圧の液冷媒は、逆止弁１２８、冷媒配管１３８、ヘッ
ダー１０２、高圧液管１３１及びレシーバ１２６を通っ
て分岐点Ｂに導かれる。

【００４５】この分岐点Ｂにおいて、室外側熱交換器１
２４へ向かう高圧液管１３１は第４開閉弁１７０によっ
て閉じられているため、高温高圧の液冷媒は、その全量
が冷媒ポンプバイパス流路１３２Ａへ流れる。この冷媒
ポンプバイパス流路１３２Ａでは、第１開閉弁１５２が
開きバイパス開閉弁１４１が閉じているため、高温高圧
の液冷媒はキャピラリーチューブ１５１で減圧された液
冷媒となり、同液冷媒は、第１バイパス管路１５０を通
って排ガス熱交１１２Ａへ導かれる。排ガス熱交１１２
Ａでは、液冷媒がエンジン１１０から排出される排気ガ
スの排熱を回収して気化し、高温高圧のガス冷媒とな
る。

【００４６】このガス冷媒は、冷媒ポンプバイパス管路
１３２Ａを通って分岐点Ｅに導かれ、第３開閉弁１６１
が開状態の第２バイパス管路１６０を通って分岐点Ｆか
ら低圧ガス管路１３４へ流れ込む。そして、アキュムレ
ータ１２７で気液の分離がなされたガス冷媒は、圧縮機
１２０に吸引されて圧縮され、以後同様の冷媒管路を循
環する。この結果、室内側熱交換器１２２を凝縮器と
し、排ガス熱交１１２Ａを蒸発器とする暖房運転の冷凍
サイクルが形成される。このような構成としても、室外
側熱交換器１２４を使用しないで暖房運転を実施するこ
とができるので、低外気温時であっても霜の付着を心配
することなく安定した暖房運転を継続することができ
る。なお、上述した低外気温暖房運転以外、すなわち通
常暖房運転及び冷房運転については、上述した実施形態
の水熱交換器１４２を排ガス熱交１１２Ａと読み替える
ことで実質的な冷媒の流れや状態変化は同じであるた
め、ここではその詳細な説明を省略する。

【００４７】次に、本発明の第２の実施形態を図７ない
し図１２に基づいて説明する。この実施形態では、低外
気温暖房運転時に室外側熱交換器１２４と水熱交換器１
４２とが並列に配置されるよう、第６開閉弁１４４と、
第５開閉弁１８１を備えた第３バイパス管路１８０とを
設け、かつ、冷媒ポンプバイパス管路１３２のバイパス
開閉弁１４１を廃止した構成に特徴があり、他の基本構
成は上述した従来構造と同様である。そこで、図２３に
示す従来構成と同一の部分には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。

【００４８】第３バイパス管路１８０は、水熱交換器１
４２の後流側に位置する冷媒ポンプバイパス管路１３２
の分岐点Ｇから、四方弁１２１と室外側熱交換器１２４
との間を連結する冷媒管路１３６との間で分岐点Ｈに接
続された冷媒管路である。この第３バイパス管路１８０
には、冷媒流路を選択切換するため第５開閉弁１８１が
設けられている。また、冷媒ポンプバイパス管路１３２
の分岐点Ｇより後流側には、同じく冷媒流路を選択切換
するため第６開閉弁１４４が設けられている。

【００４９】以下、上述した第２の実施形態の空気調和
装置について、各運転モード毎に弁類の開閉と共に冷媒
の流れを示し、その作用を説明する。最初に、外気温度
が所定値以上の場合に適用される通常暖房運転の状態を
図８に示して説明する。この通常暖房運転モードでは、
図１１に示すように、四方弁１２１が暖房位置、第５開
閉弁１８１が閉、第６開閉弁１４４が開、室内機膨張弁
１２３が全閉、室外機膨張弁１２５が暖房負荷に応じた
開度制御、冷媒ポンプ１４０が運転の状態にある。な
お、この場合の所定温度も、上述した第１の実施形態と
同様に、室外側熱交換器１２４の表面温度が露点近くま
で低下する場合のことである。

【００５０】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が室内側熱交換器１２２を通過し、室
内機ファンで導入された空気と熱交換する。この時、高
温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を加熱す
るので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は温風と
なる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝縮した
高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁１２８
を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液管１３
１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれる。

【００５１】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
室外側熱交換器１２４へ向かう流れと冷媒ポンプ１４０
へ向かう流れとに分流する。室外側熱交換器１２４へ向
かう液冷媒は、高圧液管１３１を通って室外機膨張弁１
２５に導かれ、暖房負荷に応じて開度制御される室外機
膨張弁１２５を通過する際に減圧され、低温低圧の液冷
媒となって室外側熱交換器１２４へ供給される。この液
冷媒は、室外機ファンで導入した外気と熱交換して気化
し、低温低圧のガス冷媒となって冷媒管路１３６、四方
弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレータ１２
７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、室内側熱交換器
１２２を凝縮器、室外側熱交換器１２４を蒸発器とする
冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換器１２２が設け
られた室内機ユニット１０１は暖房器として機能する。

【００５２】一方、分岐点Ｂから冷媒ポンプバイパス管
路１３２を通って冷媒ポンプ１４０へ向かう液冷媒の流
れは、冷媒ポンプ１４０を通過して昇圧され、水熱交換
器１４２に導かれる。水熱交換器１４２では、高温高圧
の液冷媒がエンジン冷却水の排熱を回収して気化し、高
温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、第６開閉弁
１４４が開き第５開閉弁１８１が閉じているため、冷媒
ポンプバイパス管路１３２を通って分岐点Ａに導かれ、
圧縮機１２０から送出された高温高圧のガス冷媒と合流
し、以後ヘッダー１０２及び室内機ユニット１０１へ向
けて流れる。従って、この場合においては室内側熱交換
器１２２が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４
２は蒸発器として機能しているので、エンジン１１０の
排熱を水熱交換器１４２で回収して暖房能力を向上させ
ることができる。また、水熱交換器１４２で排熱を回収
できる分だけ室外側熱交換器１２４における外気からの
吸熱量を低減できるので、圧縮機１２０の運転速度を落
としてＣＯＰを向上させることができる。

【００５３】次に、外気温度が所定値より低い場合に適
用される低外気温暖房運転の状態を図９に示して説明す
る。この低外気温暖房運転モードでは、図１１に示すよ
うに、四方弁１２１が暖房位置、第５開閉弁１８１が
開、第６開閉弁１４４が閉、室内機膨張弁１２３が全
閉、室外機膨張弁１２５が開度制御、冷媒ポンプ１４０
が運転の状態にある。

【００５４】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が最初に室内側熱交換器１２２を通過
し、室内機ファンで導入された空気と熱交換する。この
時、高温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を
加熱するので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は
温風となる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝
縮した高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁
１２８を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液
管１３１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれ
る。

【００５５】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
室外側熱交換器１２４へ向かう流れと、冷媒ポンプバイ
パス管路１３２へ向かう流れとに分流される。分岐点Ｂ
から冷媒ポンプバイパス管路１３２へ流れた液冷媒は、
冷媒ポンプ１４０により昇圧されて水熱交換器１４２に
導かれる。水熱交換器１４２に導入された液冷媒は、エ
ンジン冷却水の排熱を回収して気化する。このガス冷媒
は、第６開閉弁１４４が閉じ第５開閉弁１８１が開いて
いるため、分岐点Ｇから第３バイパス管路１８０に流れ
込み、同第３バイパス管路１８０を通って分岐点Ｈに導
かれる。そして、分岐点Ｈから冷媒管路１３６及び四方
弁１２１を経て低圧ガス管路１３４に流れ込み、アキュ
ムレータ１２７で気液の分離がなされた後、圧縮機１２
０に吸入される。この時、圧縮機１２０に供給されるガ
ス冷媒は、水熱交換器１４２で気化したものであるから
比較的高温となっており、このガス冷媒により冷凍サイ
クルの低圧が上昇する。

【００５６】分岐点Ｂにおいて、高圧液管１３１を通っ
て室外側熱交換器１２４側へ流れた高温高圧の液冷媒
は、室外機膨張弁１２５を経て減圧され、低温低圧の液
冷媒となって室外側熱交換器１２４へ導入される。この
ため、室外側熱交換器１２４では外気と熱交換して気化
するが、この場合の冷媒量は少なく、また、上述した理
由で低圧が上昇するため外気からの吸熱がないか小さな
ものとなり、従って、室外側熱交換器１２４は熱交換器
としてほとんど機能していない。この結果、室外側熱交
換器１２４で気化する冷媒量は少なく、着霜に至るよう
なことはない。こうして室外側熱交換器１２４を通過し
たガス冷媒は、冷媒管路１３６を通って分岐点Ｈに導か
れる。このガス冷媒は、上述した経路を経て水熱交換器
１４２から流れてきたガス冷媒と分岐点Ｈで合流し、以
後同様の経路をたどって圧縮機１２０に吸引される。

【００５７】従って、この場合においては室内側熱交換
器１２２が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４
２は蒸発器として機能する暖房運転の冷凍サイクルが形
成される。一方、室外側熱交換器１２４はほとんど蒸発
器として機能しないため、霜の付着が防止され、この結
果、デフロスト運転は不要となる。すなわち、圧縮機１
２０で圧縮した冷媒は、室内側熱交換器１２２を凝縮器
とし、水熱交換器１４２を蒸発器とした冷凍サイクルを
形成し、実質的に室外側熱交換器１２４を使用しない暖
房運転が可能になるので、着霜による暖房能力の低下は
発生せず安定した暖房運転が可能になり、デフロスト運
転による空調フィーリングの悪化を防止することができ
る。

【００５８】また、このような構成では、室外側熱交換
器１２４と水熱交換器１４２とが並列に配置されている
ので、通常暖房運転から低外気温暖房運転に切り換える
際、急激な暖房能力の変化を防止することが可能であ
る。すなわち、第１の実施形態のように室外側熱交換器
１２４への冷媒供給を停止する構成では、図１２に実線
で示すように、室外熱交換器１２４及び水熱交換器１４
２を合計した通常暖房運転時の暖房能力Ｈ１は、所定温
度Ｔで低外気温度暖房運転に切り換えることにより、室
外側熱交換器１２４の暖房能力分だけ減少して水熱交換
器１４２単独の暖房能力Ｈ２まで急激に低下する。しか
し、この第２の実施形態のように、室外側熱交換器１２
４への冷媒供給を停止せず、低圧を上げることで蒸発器
として機能しないようにする構成では、図１２に２点鎖
線で示すように、徐々に暖房能力を低下させることがで
きるため、空調フィーリングの面で好都合である。

【００５９】最後に、冷房運転の状態を図１０に示して
説明する。この冷房運転モードでは、図１１に示すよう
に、四方弁１２１が冷房位置、第５開閉弁１８１が閉、
第６開閉弁１４４が閉、室内機膨張弁１２３が冷房負荷
に応じた開度制御、室外機膨張弁１２５が全閉、冷媒ポ
ンプ１４０が運転停止の状態にある。

【００６０】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３６を通って室外
側熱交換器１２４へ導かれる。室外側熱交換器１２４で
は、高温高圧のガス冷媒が室外側熱交換器１２４を通過
し、室外機ファン導入された外気と熱交換する。この
時、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高温高圧の液冷媒と
なり、高圧液管１３１、逆止弁１２８及びレシーバ１２
６を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、冷媒管路１
３８及び室内機膨張弁１２３を通って室内側熱交換器１
２２に導かれる。なお、室内機膨張弁１２３を通過する
高温高圧の液冷媒は減圧され、低温低圧の液冷媒となっ
て室内側熱交換器１２２に供給される。

【００６１】室内側熱交換器１２２では、低温低圧の液
冷媒が室内機ファンで導入された室内の空気と熱交換し
て気化し、低温低圧のガス冷媒となる。この時、室内の
空気は気化熱を奪われて冷却され、冷風となって室内に
吹き出される。こうして、低温低圧のガス状となった冷
媒は、冷媒管路１３７、ヘッダー１０２、冷媒管路１３
５、四方弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレ
ータ１２７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、室外側
熱交換器１２４を凝縮器、室内側熱交換器１２２を蒸発
器とする冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換器１２
２が設けられた室内機ユニット１０１は冷房器として機
能する。なお、冷房運転時においては、第５開閉弁１４
４及び第６開閉弁１４４がともに閉じ、かつ、冷媒ポン
プ１４０の運転が停止されているので、冷媒ポンプバイ
パス管路１３２及び第３デフロストバイパス管路１８０
を冷媒が流れることはない。

【００６２】なお、この第２の実施形態においても、エ
ンジン１１０の排熱を回収する排熱回収熱交換器とし
て、エンジン冷却水から排熱を回収する水熱交換器１４
２に代えて、エンジン１１０の排気ガスから排熱を回収
するように接続した排ガス熱交を使用することができ
る。

【００６３】次に、本発明の第３の実施形態を図１３な
いし図１７に基づいて説明する。この実施形態では、低
外気温暖房運転時に室外側熱交換器１２４と水熱交換器
１４２とが直列に配置されるよう、第７開閉弁１９０
と、第８開閉弁２０１を備えた第４バイパス管路２００
と、第９開閉弁１４５と、第１０開閉弁２１１を備えた
第５バイパス管路２１０とを設けた構成に特徴があり、
他の基本構成は上述した従来構造と同様である。そこ
で、図２３に示す従来構成と同一の部分には同じ符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

【００６４】第７開閉弁１９０は、冷媒流路の選択切換
をするため、四方弁１２１と室外側熱交換器１２４とを
連結している冷媒管路１３６に設けたものである。第４
バイパス管路２００は、バイパス開閉弁１４１と水熱交
換器１４２とを連結している冷媒ポンプバイパス管路１
３２から分岐点Ｉで分岐し、第７開閉弁１９０と室外側
熱交換器１２４とを連結している冷媒管路１３６に分岐
点Ｊで合流する第８開閉弁２０１を備えた冷媒管路であ
る。また、水熱交換器１４２後流側の冷媒ポンプバイパ
ス管路１３２においては、冷媒管路１３５と合流する分
岐点Ａの近傍に第９開閉弁１４５が設けられている。さ
らに、水熱交換器１４２と第９開閉弁１４５とを連結す
る冷媒ポンプバイパス管路１３２より分岐点Ｋで分岐
し、四方弁１２１と第７開閉弁１９０とを連結する冷媒
管路１３６と分岐点Ｌで接続した第５バイパス管路２１
０を設け、該第５バイパス管路２１０には第１０開閉弁
２１１を設けてある。

【００６５】以下、上述した第３の実施形態の空気調和
装置について、各運転モード毎に弁類の開閉と共に冷媒
の流れを示し、その作用を説明する。最初に、外気温度
が所定値以上の場合に適用される通常暖房運転の状態を
図１４に示して説明する。この通常暖房運転モードで
は、図１７に示すように、四方弁１２１が暖房位置、バ
イパス開閉弁１４１が開、第７開閉弁１９０が開、第８
開閉弁２０１が閉、第９開閉弁１４５が開、第１０開閉
弁２１１が閉、室内機膨張弁１２３が全閉、室外機膨張
弁１２５が暖房負荷に応じた開度制御、冷媒ポンプ１４
０が運転の状態にある。なお、この場合の所定温度も、
上述した第１の実施形態と同様に、室外側熱交換器１２
４の表面温度が露点近くまで低下する場合のことであ
る。

【００６６】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が室内側熱交換器１２２を通過し、室
内機ファンで導入された空気と熱交換する。この時、高
温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を加熱す
るので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は温風と
なる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝縮した
高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁１２８
を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液管１３
１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれる。

【００６７】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
室外側熱交換器１２４へ向かう流れと冷媒ポンプ１４０
へ向かう流れとに分流する。室外側熱交換器１２４へ向
かう液冷媒は、高圧液管１３１を通って室外機膨張弁１
２５に導かれ、暖房負荷に応じて開度制御される室外機
膨張弁１２５を通過する際に減圧され、低温低圧の液冷
媒となって室外側熱交換器１２４へ供給される。この液
冷媒は、室外機ファンで導入した外気と熱交換して気化
し、低温低圧のガス冷媒となって冷媒管路１３６、四方
弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレータ１２
７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、室内側熱交換器
１２２を凝縮器、室外側熱交換器１２４を蒸発器とする
冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換器１２２が設け
られた室内機ユニット１０１は暖房器として機能する。

【００６８】一方、分岐点Ｂから冷媒ポンプバイパス管
路１３２を通って冷媒ポンプ１４０へ向かう液冷媒の流
れは、冷媒ポンプ１４０を通過して昇圧された後、開状
態のバイパス開閉弁１４１を通って水熱交換器１４２に
導かれる。水熱交換器１４２では、高温高圧の液冷媒が
エンジン冷却水の排熱を回収して気化し、高温高圧のガ
ス冷媒となる。このガス冷媒は、第９開閉弁１４５が開
き第１０開閉弁２１１が閉じているため、冷媒ポンプバ
イパス管路１３２を通って分岐点Ａに導かれ、圧縮機１
２０から送出された高温高圧のガス冷媒と合流し、以後
ヘッダー１０２及び室内機ユニット１０１へ向けて流れ
る。従って、この場合においては室内側熱交換器１２２
が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４２は蒸発
器として機能しているので、エンジン１１０の排熱を水
熱交換器１４２で回収して暖房能力を向上させることが
できる。また、水熱交換器１４２で排熱を回収できる分
だけ室外側熱交換器１２４における外気からの吸熱量を
低減できるので、圧縮機１２０の運転速度を落としてＣ
ＯＰを向上させることができる。

【００６９】次に、外気温度が所定値より低い場合に適
用される低外気温暖房運転の状態を図１５に示して説明
する。この低外気温暖房運転モードでは、図１７に示す
ように、四方弁１２１が暖房位置、バイパス開閉弁１４
１が閉、第７開閉弁１９０が閉、第８開閉弁２０１が
開、第９開閉弁１４５が閉、第１０開閉弁２１１が開、
室内機膨張弁１２３が全閉、室外機膨張弁１２５が開度
制御、冷媒ポンプ１４０の運転が停止の状態にある。

【００７０】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が室内側熱交換器１２２を通過し、室
内機ファンで導入された空気と熱交換する。この時、高
温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を加熱す
るので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は温風と
なる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝縮した
高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁１２８
を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液管１３
１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれる。

【００７１】分岐点Ｂにおいて、バイパス開閉弁１４１
が閉じかつ冷媒ポンプ１４０が運転停止の状態にあるた
め、冷媒ポンプバイパス管路１３２へ向かう冷媒の流れ
はなく、全量が室外側熱交換器１２４へ向かう流れとな
る。分岐点Ｂにおいて、高圧液管１３１を通って室外側
熱交換器１２４側へ流れた高温高圧の液冷媒は、室外機
膨張弁１２５を経て減圧され、低温低圧の液冷媒となっ
て室外側熱交換器１２４へ導入される。このため、室外
側熱交換器１２４では外気と熱交換して気化するが、こ
の場合は低圧が上昇するため、外気からの吸熱がないか
小さなものとなり、従って、室外側熱交換器１２４は熱
交換器としてほとんど機能していない。この結果、室外
側熱交換器１２４で気化する冷媒量は少なく、着霜に至
るようなことはない。

【００７２】こうして室外側熱交換器１２４を通過した
ガス冷媒は、冷媒管路１３６を通って分岐点Ｊに導か
れ、開状態にある第８開閉弁２０１を通って第４バイパ
ス管路２００を流れる。このガス冷媒は、分岐点Ｉで冷
媒ポンプバイパス流路１３２に流れ込み、水熱交換器１
４２へと導かれる。水熱交換器１４２に導入された冷媒
はエンジン１１０の排熱を回収して気化し、ガス冷媒と
なって冷媒ポンプバイパス管路１３２の分岐点Ｋから第
１０開閉弁２１１が開状態にある第５バイパス管路２１
０に流れ込む。このガス冷媒は、分岐点Ｌで冷媒管路１
３６に合流し、以後四方弁１２１、低圧ガス管路１３４
及びアキュムレータ１２７の順に通過して圧縮機１２０
に吸引され、以後同様の冷媒管路を循環する。

【００７３】従って、この場合においては室内側熱交換
器１２２が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４
２は蒸発器として機能する暖房運転の冷凍サイクルが形
成される。一方、室外側熱交換器１２４はほとんど蒸発
器として機能しないため、霜の付着が防止され、この結
果、デフロスト運転は不要となる。すなわち、圧縮機１
２０で圧縮した冷媒は、室内側熱交換器１２２を凝縮器
とし、水熱交換器１４２を蒸発器とした冷凍サイクルを
形成し、実質的に室外側熱交換器１２４を使用しない暖
房運転が可能になるので、着霜による暖房能力の低下は
発生せず安定した暖房運転が可能になり、デフロスト運
転による空調フィーリングの悪化を防止することができ
る。

【００７４】また、このような構成では、室外側熱交換
器１２４と水熱交換器１４２とが直列に配置されている
ので、上述した第２の実施形態（図１２参照）と同様
に、通常暖房運転から低外気温暖房運転に切り換える
際、急激な暖房能力の変化を防止することが可能であ
る。

【００７５】最後に、冷房運転の状態を図１６に示して
説明する。この冷房運転モードでは、図１７に示すよう
に、四方弁１２１が冷房位置、バイパス開閉弁１４１が
閉、第７開閉弁１９０が開、第８開閉弁２０１が閉、第
９開閉弁１４５が閉、第１０開閉弁２１１が閉、室内機
膨張弁１２３が冷房負荷に応じた開度制御、室外機膨張
弁１２５が全閉、冷媒ポンプ１４０の運転が停止の状態
にある。

【００７６】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３６を通って室外
側熱交換器１２４へ導かれる。室外側熱交換器１２４で
は、高温高圧のガス冷媒が室外側熱交換器１２４を通過
し、室外機ファン導入された外気と熱交換する。この
時、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高温高圧の液冷媒と
なり、高圧液管１３１、逆止弁１２８及びレシーバ１２
６を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、冷媒管路１
３８及び室内機膨張弁１２３を通って室内側熱交換器１
２２に導かれる。なお、室内機膨張弁１２３を通過する
高温高圧の液冷媒は減圧され、低温低圧の液冷媒となっ
て室内側熱交換器１２２に供給される。

【００７７】室内側熱交換器１２２では、低温低圧の液
冷媒が室内機ファンで導入された室内の空気と熱交換し
て気化し、低温低圧のガス冷媒となる。この時、室内の
空気は気化熱を奪われて冷却され、冷風となって室内に
吹き出される。こうして、低温低圧のガス状となった冷
媒は、冷媒管路１３７、ヘッダー１０２、冷媒管路１３
５、四方弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレ
ータ１２７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、室外側
熱交換器１２４を凝縮器、室内側熱交換器１２２を蒸発
器とする冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換器１２
２が設けられた室内機ユニット１０１は冷房器として機
能する。なお、冷房運転時においては、バイパス開閉弁
１４１、第８開閉弁２０１、第９開閉弁１４５及び第１
０開閉弁２１１がともに閉じ、かつ、冷媒ポンプ１４０
の運転が停止されているので、冷媒ポンプバイパス管路
１３２、第４バイパス管路２００及び第５バイパス管路
２１０を冷媒が流れることはない。

【００７８】なお、この第３の実施形態においても、エ
ンジン１１０の排熱を回収する排熱回収熱交換器とし
て、エンジン冷却水から排熱を回収する水熱交換器１４
２に代えて、エンジン１１０の排気ガスから排熱を回収
するように接続した排ガス熱交を使用することができ
る。

【００７９】最後に、本発明の第４の実施形態を図１８
ないし図２２に基づいて説明する。この実施形態では、
室外側熱交換器１２４と冷媒管路１３０で直列に接続さ
れ、かつ、エンジン１１０と冷却水管路１１３から分岐
した排熱回収管路２２０をもって接続された第２水熱交
換器２２１と、排熱回収管路２２０に設けた排熱開閉弁
２２２と、圧縮機１２０の低圧検出センサ２３０とを具
備して構成し、外気温度が所定値以下の時に排熱開閉弁
２２２を開くことに特徴があり、他の基本構成は上述し
た従来構造と同様である。そこで、図２３に示す従来構
造と同一の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は
省略する。なお、この場合、水熱交換器１４２が第１の
排熱回収熱交換器、第２水熱交換器２２１が第２の排熱
回収熱交換器となる。また、図示の実施形態では、分岐
点Ｂと室外機膨張弁１２５との間を連結する冷媒管路１
３６に第２水熱交換器２２１を設置してある。

【００８０】以下、上述した第４の実施形態の空気調和
装置について、各運転モード毎に弁類の開閉と共に冷媒
の流れを示し、その作用を説明する。最初に、外気温度
が所定値以上の場合に適用される通常暖房運転の状態を
図１９に示して説明する。この通常暖房運転モードで
は、図２２に示すように、四方弁１２１が暖房位置、バ
イパス開閉弁１４１が開、排熱開閉弁２２２が閉、室内
機膨張弁１２３が全閉、室外機膨張弁１２５が暖房負荷
に応じた開度制御、冷媒ポンプ１４０が運転の状態にあ
る。なお、この場合の所定温度も、上述した第１の実施
形態と同様に、室外側熱交換器１２４の表面温度が露点
近くまで低下する場合のことである。

【００８１】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が室内側熱交換器１２２を通過し、室
内機ファンで導入された空気と熱交換する。この時、高
温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を加熱す
るので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は温風と
なる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝縮した
高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁１２８
を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液管１３
１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれる。

【００８２】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
室外側熱交換器１２４へ向かう流れと冷媒ポンプ１４０
へ向かう流れとに分流する。室外側熱交換器１２４へ向
かう液冷媒は、高圧液管１３１及び第２水熱交換器２２
１を通って室外機膨張弁１２５に導かれ、暖房負荷に応
じて開度制御される室外機膨張弁１２５を通過する際に
減圧され、低温低圧の液冷媒となって室外側熱交換器１
２４へ供給される。この時、排熱開閉弁２２２は閉じら
れており、従って第２水熱交換器２２１には排熱回収の
機能はなく、冷媒は単に通過するだけである。

【００８３】室外側熱交換器１２４へ導かれた液冷媒
は、室外機ファンで導入した外気と熱交換して気化し、
低温低圧のガス冷媒となって冷媒管路１３６、四方弁１
２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレータ１２７を
経て圧縮機１２０に戻る。従って、室内側熱交換器１２
２を凝縮器、室外側熱交換器１２４を蒸発器とする冷凍
サイクルが形成され、室内側熱交換器１２２が設けられ
た室内機ユニット１０１は暖房器として機能する。

【００８４】一方、分岐点Ｂから冷媒ポンプバイパス管
路１３２を通って冷媒ポンプ１４０へ向かう液冷媒の流
れは、冷媒ポンプ１４０を通過して昇圧され、開状態の
バイパス開閉弁１４１を通って水熱交換器１４２に導か
れる。水熱交換器１４２では、高温高圧の液冷媒がエン
ジン冷却水の排熱を回収して気化し、高温高圧のガス冷
媒となる。このガス冷媒は、冷媒ポンプバイパス管路１
３２を通って分岐点Ａに導かれ、圧縮機１２０から送出
された高温高圧のガス冷媒と合流し、以後ヘッダー１０
２及び室内機ユニット１０１へ向けて流れる。従って、
この場合においては室内側熱交換器１２２が凝縮器とし
て機能し、また、水熱交換器１４２は蒸発器として機能
しているので、エンジン１１０の排熱を水熱交換器１４
２で回収して暖房能力を向上させることができる。ま
た、水熱交換器１４２で排熱を回収できる分だけ室外側
熱交換器１２４における外気からの吸熱量を低減できる
ので、圧縮機１２０の運転速度を落としてＣＯＰを向上
させることができる。

【００８５】次に、外気温度が所定値より低い場合に適
用される低外気温暖房運転の状態を図２０に示して説明
する。この低外気温暖房運転モードでは、図２２に示す
ように、四方弁１２１が暖房位置、バイパス開閉弁１４
１が開、排熱開閉弁２２２が開、室内機膨張弁１２３が
全閉、室外機膨張弁１２５が開度制御、冷媒ポンプ１４
０が運転の状態にある。

【００８６】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３５を通ってヘッ
ダー１０２へ導かれる。室内機ユニット１０１では、高
温高圧のガス冷媒が室内側熱交換器１２２を通過し、室
内機ファンで導入された空気と熱交換する。この時、高
温高圧のガス冷媒が凝縮し、凝縮熱により空気を加熱す
るので、室内側熱交換器１２２を通過した空気は温風と
なる。一方、室内側熱交換器１２２を通過して凝縮した
高温高圧の液冷媒は、冷媒管路１３８及び逆止弁１２８
を通ってヘッダー１０２に至り、さらに、高圧液管１３
１及びレシーバ１２６を通って分岐点Ｂに導かれる。

【００８７】分岐点Ｂにおいて、高温高圧の液冷媒は、
室外側熱交換器１２４へ向かう流れと、冷媒ポンプバイ
パス管路１３２へ向かう流れとに分流される。室外側熱
交換器１２４へ向かう液冷媒は、高圧液管１３１及び第
２水熱交換器２２１を通って室外機膨張弁１２５に導か
れ、暖房負荷に応じて開度制御される室外機膨張弁１２
５を通過する際に減圧され、低温低圧の液冷媒となって
室外側熱交換器１２４へ供給される。この時、排熱開閉
弁２２２は開いており、従って第２水熱交換器２２１に
はエンジン冷却水が供給されている。このため、第２水
熱交換器２２１を通過する高温高圧の液冷媒は加熱さ
れ、第２水熱交換器２２１を蒸発器として機能させるこ
とができる。こうして気化したガス冷媒は、室外機膨張
弁１２５を通過して減圧された後、室外側熱交換器１２
５へ導かれる。

【００８８】室外側熱交換器１２４へ導かれた冷媒は、
室外機ファンで導入した外気と熱交換して気化し、低温
低圧のガス冷媒となって冷媒管路１３６、四方弁１２
１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレータ１２７を経
て圧縮機１２０に戻る。従って、室内側熱交換器１２２
を凝縮器、直列に配置された第２水熱交換器２２１及び
室外側熱交換器１２４を蒸発器とする冷凍サイクルが形
成され、室内側熱交換器１２２が設けられた室内機ユニ
ット１０１は暖房器として機能する。また、第２水熱交
換器２２１により圧縮機１２０の低圧を室外側熱交換器
１２４が着霜しない値に設定しているので、着霜のない
安定した暖房運転を実施することができる。この時、低
圧検出センサ２３０で圧縮機１２０の低圧（吸入ガスの
圧力）を検出し、該検出圧力（低圧）が所定の範囲内に
維持されるよう排熱開閉弁２２２の開閉操作または開度
を制御する。

【００８９】一方、分岐点Ｂから冷媒ポンプバイパス管
路１３２へ流れた液冷媒は、冷媒ポンプ１４０により昇
圧された後、バイパス開閉弁１４１を通って水熱交換器
１４２に導かれる。水熱交換器１４２では、高温高圧の
液冷媒がエンジン冷却水の排熱を回収して気化し、高温
高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、冷媒ポンプバ
イパス管路１３２を通って分岐点Ａに導かれ、圧縮機１
２０から送出された高温高圧のガス冷媒と合流し、以後
ヘッダー１０２及び室内機ユニット１０１へ向けて流れ
る。

【００９０】従って、この場合においても室内側熱交換
器１２２が凝縮器として機能し、また、水熱交換器１４
２は蒸発器として機能しているので、エンジン１１０の
排熱を水熱交換器１４２で回収して暖房能力を向上させ
ることができる。また、水熱交換器１４２で排熱を回収
できる分だけ室外側熱交換器１２４における外気からの
吸熱量を低減できるので、圧縮機１２０の運転速度を落
としてＣＯＰを向上させることができる。

【００９１】最後に、冷房運転の状態を図２１に示して
説明する。この冷房運転モードでは、図２２に示すよう
に、四方弁１２１が冷房位置、バイパス開閉弁１４１が
閉、排熱開閉弁２２２が閉、室内機膨張弁１２３が冷房
負荷に応じた開度制御、室外機膨張弁１２５が全閉、冷
媒ポンプ１４０が運転停止の状態にある。

【００９２】圧縮機１２０で圧縮された高温高圧のガス
冷媒は、四方弁１２１及び冷媒管路１３６を通って室外
側熱交換器１２４へ導かれる。室外側熱交換器１２４で
は、高温高圧のガス冷媒が室外側熱交換器１２４を通過
し、室外機ファン導入された外気と熱交換する。この
時、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高温高圧の液冷媒と
なり、排熱開閉弁２２が閉のため加熱機能を有していな
い第２水熱交換器２２１、高圧液管１３１、逆止弁１２
８及びレシーバ１２６を通ってヘッダー１０２に至り、
さらに、冷媒管路１３８及び室内機膨張弁１２３を通っ
て室内側熱交換器１２２に導かれる。なお、室内機膨張
弁１２３を通過する高温高圧の液冷媒は減圧され、低温
低圧の液冷媒となって室内側熱交換器１２２に供給され
る。

【００９３】室内側熱交換器１２２では、低温低圧の液
冷媒が室内機ファンで導入された室内の空気と熱交換し
て気化し、低温低圧のガス冷媒となる。この時、室内の
空気は気化熱を奪われて冷却され、冷風となって室内に
吹き出される。こうして、低温低圧のガス状となった冷
媒は、冷媒管路１３７、ヘッダー１０２、冷媒管路１３
５、四方弁１２１、低圧ガス管路１３４及びアキュムレ
ータ１２７を経て圧縮機１２０に戻る。従って、室外側
熱交換器１２４を凝縮器、室内側熱交換器１２２を蒸発
器とする冷凍サイクルが形成され、室内側熱交換器１２
２が設けられた室内機ユニット１０１は冷房器として機
能する。なお、冷房運転時においては、バイパス開閉弁
１４１が閉じ、かつ、冷媒ポンプ１４０の運転が停止さ
れているので、冷媒ポンプバイパス管路１３２を冷媒が
流れることはない。

【００９４】これまでで説明した実施形態では、第２水
熱交換器２２１が高圧液管１３１に設置されていたが、
図１８に想像線で示す符号２２１Ａまたは２２１Ｂの位
置に設置することも可能であり、いずれの場合も同様に
蒸発器として機能させ、低圧を着霜しない値まで上げる
ことができる。ここで、第２水熱交換器２２１Ａは、四
方弁１２１と室外側熱交換器１２４とを連結する冷媒管
路１３６に位置し、また、第２水熱交換器２２１Ｂは、
室外機膨張弁１２５と室外側熱交換器１２４とを連結す
る高圧液管１３１に位置している。なお、上述した実施
形態ではエンジン冷却水を利用してエンジン１１０の排
熱を回収するようにしてあるが、エンジン１１０の排気
ガスからエンジン廃熱を回収することも可能であり、こ
の場合の排熱回収管路は排ガス熱交１１２へ排気ガスを
供給する排気ガス管路に接続され、第２の排熱回収熱交
換器として第２排ガス熱交を追加設置した構成としても
よい。

【００９５】これまで説明した実施形態では、冷媒ポン
プ１４０をエンジン冷却水から排熱を回収する水熱交換
器１４２の上流側（分岐点Ｂ側）に配設して液体の冷媒
を昇圧していたが、図２３ないし図２６に示す変形例の
ように、水熱交換器１４２の下流側に冷媒ポンプ１４０
Ａを配設する構成としてもよい。図２３に示す第１の実
施形態の第２変形例では、冷媒ポンプＢから冷媒ポンプ
バイパス管路１３２により水熱交換器１４２に接続さ
れ、該水熱交換器１４２の下流側に冷媒ポンプ１４０Ａ
及びバイパス開閉弁１４１Ａが設置されている。また、
これと並列に分岐点Ｃ及び分岐点Ｄを連結する第１バイ
パス管路１５０Ａが設けられ、該第バイパス管路１５０
Ａには絞り機構としてのキャピラリーチューブ１５１Ａ
と第１開閉弁１５２Ａとが設けられている。図２４に示
す第２実施形態の第１変形例、図２５に示す第３の実施
形態の第１変形例及び図２６に示す第４の実施形態の第
１変形例では、水熱交換器１４２の下流側（分岐点Ｇ，
Ｋ，Ａ側）に冷媒ポンプ１４０Ａを配設してある。これ
らの場合、冷媒ポンプ１４０Ａは水熱交換器１４２を通
過して気化したガス冷媒を昇圧するものとなるが、この
ような構成としても、デフロスト運転が不要になるなど
上述した各実施形態と同様の作用効果が得られる。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の実
施形態に係る空気調和装置によれば、室外側熱交換器に
着霜するような低外気温時の暖房運転において、圧縮機
で圧縮した冷媒は、室内側熱交換器を凝縮器とし、水熱
交換器を蒸発器とした冷凍サイクルを形成するので、室
外側熱交換器を使用しない暖房運転を実施できる。この
ため、室外側熱交換器に着霜するのを防止でき、着霜に
よる暖房能力の低下やデフロスト運転による空調フィー
リングの悪化を防止した空気調和装置を提供できる。

【００９７】また、本発明の第２及び第３の実施形態に
係る空気調和装置によれば、室外側熱交換器に着霜する
ような低外気温時の暖房運転において、圧縮機で圧縮し
た冷媒は、室内側熱交換器を凝縮器とし、水熱交換器を
蒸発器とした冷凍サイクルを形成するので、やはり室外
側熱交換器を使用しない暖房運転を実施できる。このた
め、室外側熱交換器に着霜するのを防止でき、着霜によ
る暖房能力の低下やデフロスト運転による空調フィーリ
ングの悪化を防止した空気調和装置を提供できる。しか
も、通常暖房運転と低外気温暖房運転との切り換えがな
されても、急激な暖房能力の変化を防止して良好な空調
フィーリングを得ることができる。

【００９８】そして、本発明の第４の実施形態に係る空
気調和装置によれば、室外側熱交換器に着霜するような
低外気温時の暖房運転において、圧縮機で圧縮した冷媒
は、室内側熱交換器を凝縮器とし、第２の排熱回収熱交
換器及び室外側熱交換器を蒸発器とした冷凍サイクルを
形成するので、冷凍サイクルの低圧を着霜しない値まで
上昇させて着霜のない安定した暖房運転を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスヒートポンプ式の空気調和装
置に係る第１の実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す空気調和装置が通常暖房運転の
状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図である。

【図３】図１に示す空気調和装置が低外気温暖房運
転の状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図であ
る。

【図４】図１に示す空気調和装置が冷房運転の状態
にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図である。

【図５】図１に示す空気調和装置における主要な弁
類等の開閉位置及び状態を運転モード毎にまとめて示す
図である。

【図６】図１に示すガスヒートポンプ式の空気調和
装置に係る第１の実施形態の第１変形例を示す概略構成
図である。

【図７】本発明のガスヒートポンプ式の空気調和装
置に係る第２の実施形態を示す概略構成図である。

【図８】図７に示す空気調和装置が通常暖房運転の
状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図である。

【図９】図７に示す空気調和装置が低外気温暖房運
転の状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図であ
る。

【図１０】図７に示す空気調和装置が冷房運転の状
態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図である。

【図１１】図７に示す空気調和装置における主要な
弁類等の開閉位置及び状態を運転モード毎にまとめて示
す図である。

【図１２】通常暖房運転及び低外気温暖房運転の切
換時における暖房能力と温度との関係を示す説明図であ
る。

【図１３】本発明のガスヒートポンプ式の空気調和
装置に係る第３の実施形態を示す概略構成図である。

【図１４】図１３に示す空気調和装置が通常暖房運
転の状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図であ
る。

【図１５】図１３に示す空気調和装置が低外気温暖
房運転の状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図
である。

【図１６】図１３に示す空気調和装置が冷房運転の
状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図である。

【図１７】図１３に示す空気調和装置における主要
な弁類等の開閉位置及び状態を運転モード毎にまとめて
示す図である。

【図１８】本発明のガスヒートポンプ式の空気調和
装置に係る第４の実施形態を示す概略構成図である。

【図１９】図１８に示す空気調和装置が通常暖房運
転の状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図であ
る。

【図２０】図１８に示す空気調和装置が低外気温暖
房運転の状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図
である。

【図２１】図１８に示す空気調和装置が冷房運転の
状態にある場合の冷媒の流れを示す概略構成図である。

【図２２】図１８に示す空気調和装置における主要
な弁類等の開閉位置及び状態を運転モード毎にまとめて
示す図である。

【図２３】図１に示すガスヒートポンプ式の空気調
和装置に係る第１の実施形態の第２変形例を示す概略構
成図である。

【図２４】図７に示すガスヒートポンプ式の空気調
和装置に係る第２の実施形態の第１変形例を示す概略構
成図である。

【図２５】図１３に示すガスヒートポンプ式の空気
調和装置に係る第３の実施形態の第１変形例を示す概略
構成図である。

【図２６】図１８に示すガスヒートポンプ式の空気
調和装置に係る第４の実施形態の第１変形例を示す概略
構成図である。

【図２７】従来のガスヒートポンプ式の空気調和装
置に係る概略構成例の図である

【符号の説明】

１００室外機ユニット１０１室内機ユニット１１０エンジン１１２，１１２Ａ排気ガス熱交換器（排ガス熱交）１２０圧縮機１２１四方弁１２２室内側熱交換器１２３室内機膨張弁（電子膨張弁）１２４室外側熱交換器１２５室外機膨張弁（電子膨張弁）１３０冷媒管路１３１高圧液管１３２，１３２Ａ冷媒ポンプバイパス管路１３３高圧ガス管路１３４低圧ガス管路１４０，１４０Ａ冷媒ポンプ１４１，１４１Ａバイパス開閉弁１４２水熱交換器１４３第２開閉弁１４４第６開閉弁１４５第９開閉弁１５０，１５０Ａ第１バイパス管路１５１，１５１Ａキャピラリーチューブ（絞り機
構）１５２，１５２Ａ第１開閉弁１６０第２バイパス管路１６１第３開閉弁１７０第４開閉弁１８０第３バイパス管路１８１第５開閉弁１９０第７開閉弁２００第４バイパス管路２０１第８開閉弁２１０第５バイパス管路２１１第１０開閉弁２２０排熱回収管路２２１第２水熱交換器２２２排熱開閉弁２３０低圧検出センサ（低圧検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部清愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者大塚高秋愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社エアコン製作所内 (72)発明者横山武東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者中村卓東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 3L092 AA09 BA16 BA27 CA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンで駆動される圧縮機を室内側
熱交換器及び室外側熱交換器の冷媒管路と四方弁を介し
て連結し、該冷媒管路の高圧液管に一端側を接続しかつ
前記四方弁を暖房位置とした時前記圧縮機から吐出され
る高温高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管路へ他端側を
接続した冷媒ポンプバイパス管路に冷媒ポンプ、バイパ
ス開閉弁及び前記エンジンの排熱回収熱交換器を設けた
空気調和装置において、前記冷媒ポンプバイパス管路の前記冷媒ポンプ及び前記
バイパス開閉弁と並列に接続した冷媒管路に絞り機構及
び第１開閉弁を設けた第１バイパス管路と、前記排熱回収熱交換器後流側の前記冷媒ポンプバイパス
管路に設けた第２開閉弁と、前記排熱回収熱交換器と前記第２開閉弁とを連結する前
記冷媒ポンプバイパス管路から分岐し、前記四方弁と前
記圧縮機とを連結する低圧ガス管路に接続して第３開閉
弁を設けた第２バイパス管路と、前記高圧液管の前記冷媒ポンプバイパス管路分岐点より
前記室外側熱交換器側に設けた第４開閉弁と、を具備し
て構成したことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】エンジンで駆動される圧縮機を室内側
熱交換器及び室外側熱交換器の冷媒管路と四方弁を介し
て連結し、該冷媒管路の高圧液管に一端側を接続しかつ
前記四方弁を暖房位置とした時前記圧縮機から吐出され
る高温高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管路へ他端側を
接続した冷媒ポンプバイパス管路に冷媒ポンプ及び前記
エンジンの排熱回収熱交換器を設けた空気調和装置にお
いて、前記排熱回収熱交換器後流側の前記冷媒ポンプバイパス
管路から分岐し、前記四方弁と前記室外側熱交換器とを
連結している冷媒配管に合流する第５開閉弁を備えた第
３バイパス管路と、該第３バイパス管路の分岐点より後流側に設けられた第
６開閉弁と、を具備して構成したことを特徴とする空気
調和装置。
【請求項３】エンジンで駆動される圧縮機を室内側
熱交換器及び室外側熱交換器の冷媒管路と四方弁を介し
て連結し、該冷媒管路の高圧液管に一端側を接続しかつ
前記四方弁を暖房位置とした時前記圧縮機から吐出され
る高温高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管路へ他端側を
接続した冷媒ポンプバイパス管路に冷媒ポンプ、バイパ
ス開閉弁及び前記エンジンの排熱回収熱交換器を設けた
空気調和装置において、前記四方弁と前記室外側熱交換器とを連結している前記
冷媒管路に設けた第７開閉弁と、前記バイパス開閉弁と前記排熱回収熱交換器とを連結し
ている前記冷媒ポンプバイパス管路から分岐し、前記第
７開閉弁と前記室外側熱交換器とを連結している冷媒管
路に合流する第８開閉弁を備えた第４バイパス管路と、前記排熱回収熱交換器後流側の前記冷媒ポンプバイパス
管路に設けた第９開閉弁と、前記排熱回収熱交換器と前記第９開閉弁とを連結する前
記冷媒ポンプバイパス管路から分岐し、前記四方弁と前
記第７開閉弁とを連結する冷媒管路に接続して第１０開
閉弁を設けた第５バイパス管路と、を具備して構成した
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】エンジンで駆動される圧縮機を室内側
熱交換器及び室外側熱交換器の冷媒管路と四方弁を介し
て連結し、該冷媒管路の高圧液管に一端側を接続しかつ
前記四方弁を暖房位置とした時前記圧縮機から吐出され
る高温高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管路へ他端側を
接続した冷媒ポンプバイパス管路に冷媒ポンプ、バイパ
ス開閉弁及び前記エンジンに接続された第１の排熱回収
熱交換器を設けた空気調和装置において、前記室外側熱交換器と冷媒回路で直列に接続されかつ前
記エンジンと排熱回収管路をもって接続された第２の排
熱回収熱交換器と、前記排熱回収管路に設けた排熱開閉
弁と、前記圧縮機の低圧検出手段とを具備し、外気温度
が所定値以下の時に前記排熱開閉弁を開くことを特徴と
する空気調和装置。
【請求項５】前記排熱回収熱交換器が前記エンジン
の冷却水から冷媒に排熱を回収する水熱交換器であるこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空気
調和装置。
【請求項６】前記排熱回収熱交換器が前記エンジン
の排気ガスから冷媒に排熱を回収する排気ガス熱交換器
であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記
載の空気調和装置。