JP2009281645A - 空気調和装置および空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス欠状態を解消する。
【解決手段】レシーバタンク８にエンジン３の冷却水を供給可能に構成した冷却水熱交換器８２を備えると共に、室内膨張弁１４２，１５２の開度を制御して、室内熱交換器の過熱度を制御する過熱度制御手段（制御部７０）を備え、該過熱度制御手段により室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置および空気調和装置の制御方法に関する。

冷暖房運転をおこなう空気調和装置では、冷房運転時には室外熱交換器が凝縮器として動作し、また、暖房運転時には室内熱交換器が凝縮器として動作する。一般的に、室外熱交換器の方が室内熱交換器に比べて冷媒を蓄積する容量が大きいので、冷房時には容量が大きな室外熱交換器に冷媒が蓄積されるため、冷房時は暖房時に比較して多くの冷媒を必要とする。そこで、従来は、特許文献１に示すように、レシーバタンクを設け、当該レシーバタンクに過剰な冷媒を蓄積することにより、特に、冷房時において冷媒が不足することを防止している。
特開平０５−０２６５３６号公報

ところで、外気温度によらず冷暖房運転を行う空気調和装置（例えば、食品の保管または生物の飼育に使用する空気調和装置）において、室外の温度が低い場合に冷房運転を実行する場合には、室外ユニット自体の温度が低下するため、室外熱交換器またはレシーバタンクに液相の冷媒が溜まり込む。このような場合、室内ユニット側がガス欠気味となってしまうため、十分な能力を発揮できなくなるという問題点がある。また、室内ユニットがガス欠気味になると、室内熱交換器における冷媒の蒸発温度が低下するため、室内熱交換器に着霜が発生して冷房効率が低下するという問題点がある。

また、室外ユニットと室内ユニットの間の高低差が大きい場合（例えば、室内ユニットが室外ユニットよりも３０ｍ以上高い場所に設置されている場合）には、室外ユニットと室内ユニットを結ぶ配管内に溜まり込んだ冷媒自体の重さにより、室外ユニットから室内ユニットに対して冷媒を供給することができなくなるため、室内ユニットがガス欠状態となるという問題点もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ガス欠状態を解消することが可能な空気調和装置および空気調和装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換器、および、レシーバタンクを有する室外ユニットと、室内熱交換器および室内膨張弁を有する室内ユニットとを備える空気調和装置において、前記レシーバタンクに前記エンジンの冷却水を供給可能に構成した冷却水熱交換器を備えると共に、前記室内膨張弁の開度を制御して、前記室内熱交換器の過熱度を制御する過熱度制御手段を備え、該過熱度制御手段により前記室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、前記冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する、ことを特徴とする。
この構成によれば、室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、冷却水熱交換器に冷却水を供給し、エンジンの冷却水をレシーバタンク内に設けられた冷却水熱交換器に通じ、レシーバタンク内の冷媒を加熱する。これにより、レシーバタンク内の冷媒の圧力を上昇させ、レシーバタンク内に溜まり込んだ冷媒を追い出すことより、ガス欠状態を解消することができる。

また、他の発明は、前記発明において、前記室内ユニットを複数備え、いずれかの室内ユニットにガス欠が発生した場合には、前記冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する、ことを特徴とする。
この構成によれば、複数の室内ユニットの何れかにおいてガス欠が発生した場合には、レシーバタンク内に貯留されている冷媒を送り出すことにより、当該ガス欠を解消することができる。

また、他の発明は、前記発明において、前記加熱の状態を、すべての室内ユニットのガス欠が解消するまで継続することを特徴とする。
この構成によれば、複数の室内ユニットの何れかにおいて、ガス欠が発生した場合であっても、当該ガス欠を確実に解消することができる。

また、他の発明は、前記エンジンの冷却水が、放熱器で放熱した後の中温冷却水と、放熱器で放熱する前の高温冷却水とを含み、前記ガス欠と判断した場合には、先ず、中温冷却水を冷却水熱交換器に供給し、その後もガス欠が継続したときには、高温冷却水を冷却水熱交換器に供給する、ことを特徴とする。
この構成によれば、ガス欠が発生している場合には、先ず、中温冷却水を冷却水熱交換器に通じ、その後もガス欠状態が継続しているときには、高温冷却水を冷却水熱交換器に通じる。このため、中温冷却水が最初に冷却水熱交換器に供給され、それでもガス欠が解消されない場合には高温冷却水が冷却水熱交換器に供給されるため、冷媒の温度が必要以上に上昇することを防止しつつ、ガス欠状態を解消できる。

また、他の発明は、前記高温冷却水を冷却水熱交換器に供給した場合であっても、ガス欠が継続したときには、冷媒漏れが発生しているとして、運転を停止することを特徴とする。
この構成によれば、高温冷却水を冷却水熱交換器に供給した場合であっても、ガス欠が継続したときには、冷媒漏れが発生しているとして運転を停止する。このため、ガス欠状態で空気調和装置の運転が継続されることを防止できる。

また、他の発明は、前記レシーバタンクに前記エンジンの排気ガスを供給可能に構成した排気ガス熱交換器を更に備えると共に、前記高温冷却水を冷却水熱交換器に通じた場合であっても、ガス欠が継続したときには、前記エンジンの排気ガスを、前記排気ガス熱交換器に供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する、ことを特徴とする。
この構成によれば、高温冷却水を冷却水熱交換器に通じた場合であっても、ガス欠状態が継続している場合には、エンジンの排気ガスを、レシーバタンク内に設けられた排気ガス熱交換器に通じて冷媒を加熱する。このため、冷却水よりも温度が高い排気ガスを利用することにより、ガス欠状態を確実に解消することができる。

また、他の発明は、前記エンジンの排気ガスを排気ガス熱交換器に供給した場合であっても、ガス欠が継続したときには、冷媒漏れが発生しているとして、運転を停止する、ことを特徴とする。
この構成によれば、排気ガスを排気ガス熱交換器に供給した場合であっても、ガス欠が継続したときには、冷媒漏れが発生しているとして運転が停止される。このため、ガス欠状態で空気調和装置の運転が継続されることを防止できる。

また、他の発明は、エンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換器、および、レシーバタンクを有する室外ユニットと、室内熱交換器および室内膨張弁を有する室内ユニットとを備える空気調和装置の制御方法において、室内膨張弁の開度を制御して、前記室内熱交換器の過熱度を制御する共に、前記室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、前記冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱することを特徴とする。
この方法によれば、室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、冷却水熱交換器に冷却水を供給し、エンジンの冷却水をレシーバタンク内に設けられた冷却水熱交換器に通じ、レシーバタンク内の冷媒を加熱する。これにより、レシーバタンク内の冷媒の圧力を上昇させ、レシーバタンク内に溜まり込んだ冷媒を追い出すことより、ガス欠状態を解消することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の実施形態に係るガスヒートポンプ（ＧＨＰ）型の空気調和装置に使用される室外ユニット１００内の冷媒回路の概要図である。なお、この回路図において、冷媒回路を実線で示し、冷却水回路を実線の太線で示し、また、排気ガス回路を一点鎖線で示している。
ここで、ＧＨＰとは、ガスエンジンによって圧縮機を駆動するものをいう。

図１に示す室外ユニット１００内の冷媒回路１１０は、ガスエンジン１、このガスエンジン１とＶベルト２で連結された圧縮機３、この圧縮機３から冷媒配管を介して右回りに順に接続されるオイルセパレータ４、四方弁５、ファン１７，１７による吸込空気によって冷却される室外熱交換器６、並設された電動弁７、プレート熱交換部３６、および、アキュームレータ１１を備え、このアキュームレータ１１が圧縮機３に接続されて冷媒が循環するようになっている。また、図１の紙面左側には、図２に示す室内ユニット１４０，１５０を備えており、この室内ユニット１４０，１５０に開閉弁９，１０を介して冷媒配管が接続されている。

また、図１および図２において実線で示す矢印は、冷房サイクルの場合の冷媒の流れを示し、点線で示す矢印は、暖房サイクルの場合の冷媒の流れを示し、四方弁５を切り換えることで、これらの運転のサイクルを切り換えることができるようになっている。
なお、この冷媒回路１１０には、図１に示すように、レシーバタンク８、電動弁であるバイパス弁１２、電動弁であるリキッド弁１３、圧力スイッチ１４、高圧側の圧力センサ１５、低圧側の圧力センサ１６、逆止弁１８、および、サブクーラー１９が設けられている。

一方、室外ユニット１００内の冷却水回路１２０は、ガスエンジン１から冷却水配管を介して順に接続される温水三方弁３７（電動クーラー三方弁ともいう）、冷却水三方弁２０、ラジエータ３９、電動弁４０、リザーバタンク２２、および、冷却水ポンプ２１を備え、この冷却水ポンプ２１がガスエンジン１の排気ガス熱交換器２３に接続されて冷却水が循環するようになっている。また、排気ガス熱交換器２３には、排気マフラー２４が接続されており、この排気マフラー２４には、排気トップ２５およびドレンフィルター２６が接続されている。

また、ガスエンジン１には、図１に示すように、燃焼ガス遮断弁２７，２７、ゼロガバナー２８、電動弁である燃料調整弁２９、エアクリーナ３０、ステッピングモータ３１、オイルレベルスイッチ３３を内蔵したサブオイルパン３２、オイルポンプ３４、および、オイルキャッチャー３５がそれぞれ接続されている。この燃焼ガス遮断弁２７の開閉およびステッピングモータ３１の動きによって、燃料であるガスがガスエンジン１に供給されることになる。

冷却水回路１２０において、温水三方弁３７および冷却水ポンプ２１を接続する配管経路によってガスエンジン１を通過した冷却水をガスエンジン１に戻す第１経路（図中符号αで示す経路）が形成されている。また、ガスエンジン１を通過した冷却水を、温水三方弁３７、冷却水三方弁２０、および、プレート熱交換部３６を通過させて第１経路に戻す第２経路（図中符号βで示す経路）と、温水三方弁３７、冷却水三方弁２０、および、ラジエータ３９を通過させて第１経路に戻す第３経路（図中符号γで示す経路）とを形成可能に構成されている。

電磁弁５４は、制御部７０によって開閉状態が制御され、開の状態とされた場合には、冷却水ポンプ２１から冷却水配管５３を介して吐出される冷却水を、冷却水配管５５を介してレシーバタンク８内に設けられた冷却水熱交換器８２（後述する）に導く。電磁弁５２は、同様に制御部７０によって開閉状態が制御され、開の状態とされた場合には、温水三方弁３７からから冷却水配管５１を介して吐出される冷却水を、冷却水配管５５を介してレシーバタンク８内に設けられた冷却水熱交換器８２（後述する）に導く。なお、電磁弁５２からレシーバタンク８内の冷却水熱交換器８２に導かれる冷却水は、ガスエンジン１においてシリンダおよび排気ガスとの間で熱交換を行っており、また、電磁弁５４から冷却水熱交換器８２に導かれる冷却水はラジエータ３９またはプレート熱交換部３６によって冷却されている。したがって、電磁弁５２から吐出される冷却水の方が、電磁弁５４から吐出される冷却水よりも温度が高いため、電磁弁５２から吐出される冷却水を高温冷却水と呼び、電磁弁５４から吐出される冷却水を中温冷却水と呼ぶ。また、高温冷却水が流れる回路を高温ブライン回路と称し、中温冷却水が流れる回路を中温ブライン回路と称する。

電磁弁４２は、制御部７０によって開閉状態が制御され、開の状態にされた場合には、排気ガス熱交換器２３の入口の排気ガスの一部を、排気ガス配管４１を介して取得し、排気ガス配管４３を介してレシーバタンク８内に設けられた排気ガス熱交換器８３（後述する）に導く。なお、排気ガスが流れる回路を排気ガス利用回路と称する。

図２は、室内ユニット１４０，１５０の構成例を示している。室内ユニット１４０，１５０は、室内熱交換器１４１，１５１、電動弁１４２，１５２（室内膨張弁）、および、室内冷媒配管１４３，１５３を有している。室内ユニット１４０，１５０は、被調和室にそれぞれ設置され、室内冷媒配管１４３，１５３には、室内熱交換器１４１，１５１および電動弁１４２，１５２が設けられ、また、室内ユニット１４０，１５０内には、室内熱交換器１４１，１５１に向けて被調和室内の空気を送風する室内ファン（不図示）がそれぞれ配置されている。なお、室内ユニット１４０，１５０と室外ユニット１００は、連結配管１６０によって相互に接続され、これらの間で冷媒が循環される。

図３は、図１に示すレシーバタンク８の内部構造の一例を示す図である。この図に示すように、レシーバタンク８の底面部には、サブクーラー１９に接続されている冷媒配管と、開閉弁９に接続されている冷媒配管とが接続されている。レシーバタンク８の内部には、冷媒回路中において余剰となった液相冷媒８１が貯留される。また、レシーバタンク８の内部には、電磁弁５４から供給される中温冷却水または電磁弁５２から供給される高温冷却水が導かれ、中温冷却水または高温冷却水と、液相冷媒８１との間で熱交換を行わせる冷却水熱交換器８２が配置されるとともに、電磁弁４２から供給される排気ガスが導かれ、排気ガスと液相冷媒８１との間で熱交換を行わせる排気ガス熱交換器８３が配置されている。なお、液相冷媒８１の量が減少した場合であっても、熱交換を確実に行うため、冷却水熱交換器８２および排気ガス熱交換器８３は、レシーバタンク８の底部にも少なくともその一部が位置するように設置することが望ましい。また、冷却水熱交換器８２の下側の配管Ａには冷却水配管５５が接続され、上側の配管Ｂには冷却水配管５６が接続される。また、排気ガス熱交換器８３の下側の配管Ｃには排気ガス配管４３が接続され、上側の配管Ｄには排気ガス配管４４が接続される。

また、レシーバタンク８の底部に接続されている冷媒配管の開口面は、レシーバタンク８内の底面と略同じ高さとすることができる。これにより、後述するように、冷却水熱交換器８２または排気ガス熱交換器８３に冷却水または排気ガスが通じられた場合に、レシーバタンク８内に存在する液相冷媒８１の略全量を追い出すことができるので、ガス欠状態を確実に解消することができる。

空気調和装置は、室外ユニット１００および室内ユニット１４０，１５０の各部を制御するための制御部７０を有している。この制御部７０は、各種温度センサを有するとともに、室内ユニット１４０，１５０の室内制御装置（図示せず）と通信可能に接続されている。そして、この制御部７０は、室内リモコン（図示せず）に入力されたユーザの指示を室内制御装置を介して取得し、冷房運転を行う場合には、図１に示すように、四方弁５を実線の位置（冷房運転の位置）に切り換え、ガスエンジン１の駆動により圧縮機３から吐出された冷媒を図に実線矢印で示す方向に流して、室外熱交換器６を凝縮器として機能させ、図示せぬ室内熱交換器１４１，１５１を蒸発器として機能させる一方、暖房運転を行う場合には、四方弁５を破線の位置（暖房運転の位置）に切り換え、圧縮機３から吐出された冷媒を図に破線矢印で示す方向に流して、室内熱交換器１４１，１５１を凝縮器として機能させ、室外熱交換器６を蒸発器として機能させる。また、制御部７０は、電動弁７，１４２，１５２の開度を制御し、これらを通過する冷媒量を調整することにより、各被調和室が設定温度となるように制御する。

また、制御部７０は、温水三方弁３７および冷却水三方弁２０の開度を制御し、第１、第２、および、第３経路に流れる冷却水の流量を制御することにより、ガスエンジン１の排熱を回収し、空気調和装置の運転効率を向上させる。より詳細には、例えば、ガスエンジン１の始動直後のように、冷却水の温度が低い場合には、第１経路（α）に冷却水を循環させる。また、冷却水の温度が高くなった場合であって、暖房運転時に暖房負荷が大きいときには、第２経路（β）に冷却水を循環させ、プレート熱交換部３６によって冷却水の熱を冷媒に回収させることにより、暖房負荷に対応するとともに、運転効率を向上させる。さらに、冷却水の温度が高くなった場合であって、暖房運転時に暖房負荷が小さいとき、または、冷房運転時には、第３経路（γ）に冷却水を循環させ、冷却水の熱をラジエータ３９から外気に放熱させる。

さらに、制御部７０は、室内ユニット１４０，１５０においてガス欠状態が生じた場合には、電磁弁４２，５２，５４の開または閉の状態を制御することにより、レシーバタンク８内部に設けられた、冷却水熱交換器８２または排気ガス熱交換器８３に冷却水または排気ガスを通じ、レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１に熱を与えて加圧し、外部に追い出すことにより、ガス欠状態を解消する。また、液相冷媒８１を加圧することにより、連結配管１６０に貯まった液相冷媒を室内ユニット１４０，１５０に対して送り込む。これにより、レシーバタンク８および連結配管１６０内に溜まり込んだ液相冷媒を強制的に循環させることにより、ガス欠状態を解消する。

つぎに、図４のフローチャートを参照して、以上の実施形態の冷房運転時における動作について説明する。図４に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。すなわち、ステップＳ１０では、制御部７０は、空気調和装置の冷房運転を開始する。より詳細には、制御部７０は、ガスエンジン１を始動し、圧縮機３の駆動を開始するとともに、四方弁５を実線の位置（冷房運転の位置）に切り換え、ガスエンジン１の駆動により圧縮機３から吐出された冷媒を図に実線矢印で示す方向に流して、室外熱交換器６を凝縮器として機能させ、室内熱交換器１４１，１５１を蒸発器として機能させる。なお、このとき、電磁弁４２，５２，５４は全て閉じた状態に制御されるので、レシーバタンク８には、冷却水および排気ガスは供給されない。

ステップＳ１１では、制御部７０は、運転開始から１０分が経過したか否かを判定し、１０分が経過した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）には通常運転に移行したとしてステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）には１０分が経過するまで同様の処理を繰り返す。なお、１０分が経過するのを待つのは、運転開始後の過渡状態においては、圧縮機３への液バック（液相冷媒が圧縮機３へ流入すること）を防止する目的で、電動弁１４２，１５２を開閉する制御を行う場合があり、その場合には過熱度が上昇することがあるのでそのような場合を除外するためである。

ステップＳ１２では、制御部７０は、運転を終了するか否かを判定し、運転を終了する場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）には処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）にはステップＳ１３に進む。例えば、双方の室内ユニット１４０，１５０の運転が停止された場合には、運転を終了すると判定して処理を終了する。

ステップＳ１３では、制御部７０は、室内ユニット１４０，１５０のそれぞれの室内熱交換器１４１，１５１の過熱度ＳＨを求め、これらの過熱度ＳＨの何れかが１０℃を超えている場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１４に進み、それ以外の場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）にはステップＳ１５に進む。より詳細には、制御部７０は、各室内熱交換器１４１，１５１の冷媒の入口温度と、出口温度とを図示せぬ温度センサで検出し、これらの差分の温度である過熱度ＳＨを求め、何れかの過熱度ＳＨが１０℃を超えている場合にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、制御部７０は、ステップＳ１３において過熱度ＳＨが１０℃を超えていると判定した側の室内ユニット１４０，１５０の室内膨張弁、すなわち、電動弁１４２または電動弁１５２が全開状態であるか否かを判定し、全開状態である場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）にはステップＳ１５に進む。なお、室内ユニット１４０，１５０の室内熱交換器１４１，１５１の過熱度ＳＨが１０℃を超えており、かつ、電動弁１４２，１５２が全開である場合には、当該室内ユニット１４０，１５０がガス欠状態であると判断されるので、その場合にはレシーバタンク８内の液相冷媒８１を加熱して追い出し、ガス欠状態を解消するためにステップＳ１６に進む。なお、ステップＳ１４においてＹｅｓと判定されてステップＳ１６に進むのは、２台の室内ユニット１４０，１５０のうちの一方または双方においてガス欠状態が発生している場合である。

ステップＳ１５では、制御部７０は、ガス欠状態ではないとして、通常冷房運転を実行する。なお、このとき、電磁弁４２，５２，５４は全て閉じた状態であるので、レシーバタンク８には、冷却水および排気ガスは供給されない。すなわち、レシーバタンク８には、サブクーラー１９において過冷却の状態にされた冷媒が供給され、冷媒の一部は液相冷媒８１として貯留される。そして、貯留されている液相冷媒８１は、サブクーラー１９から冷媒が供給されるにつれて、開閉弁９を介して室内ユニット１４０，１５０に供給される。

ステップＳ１６では、制御部７０は、中温ブライン回路の電磁弁５４を開いた状態にする。このとき、電磁弁４２，５２はともに閉じた状態とされている。この結果、冷却水ポンプ２１から吐出された冷却水は、電磁弁５４を経由し、レシーバタンク８内に配置された冷却水熱交換器８２を流れた後、冷却水配管５６を経由して冷却水ポンプ２１に戻される。前述のように、冷却水ポンプ２１から吐出された冷却水は、ラジエータ３９によって冷却されているので、ガスエンジン１から吐出された冷却水に比較して温度が低い中温冷却水であり、例えば、６０℃程度である。レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１の凝縮温度は、例えば、５０℃であることから、このような中温冷却水が、冷却水熱交換器８２に流されると、液相冷媒８１は加熱されてレシーバタンク８内の圧力が上昇する。この結果、レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１が追い出され、開閉弁９および連結配管１６０を介して室内ユニット１４０，１５０の内、運転中の室内ユニットに供給される。また、このとき、連結配管１６０内に液相冷媒が溜まり込んでいる場合、これらの液相冷媒には、レシーバタンク８からの圧力が印加されるため、これらの液相冷媒は、室内ユニット１４０，１５０に向けて移動する。これらの動作により、室内ユニット１４０，１５０のガス欠状態が解消される。

ステップＳ１７では、制御部７０は、ステップＳ１３において、過熱度ＳＨが１０℃を超えると判定された室内ユニット１４０，１５０の過熱度ＳＨが１０℃以下となったか否かを判定し、過熱度ＳＨが１０℃以下となった場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）にはステップＳ１９に進む。すなわち、中温冷却水が冷却水熱交換器８２に通じられることにより、ガス欠状態が解消された場合には、過熱度ＳＨが１０℃以下となるので、その場合にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合にはガス欠状態が解消されていないとしてステップＳ１９に進む。なお、２台の室内ユニット１４０，１５０において同時にガス欠状態が検出された場合には、これらの双方において、過熱度ＳＨが１０℃以下となった場合にステップＳ１８に進み、それ以外の場合（少なくとも一方が１０℃を超えている場合）にはステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８では、制御部７０は、ガス欠状態が解消されたとして、電磁弁４２，５２，５４の全てを閉じた状態にする。例えば、ステップＳ１７においてＹｅｓと判定されてステップＳ１８に進んだ場合には、中温ブライン回路の電磁弁５４のみが開いた状態とされているので、ステップＳ１８では電磁弁５４が閉じた状態にされる。

ステップＳ１９では、制御部７０は、中温ブライン回路の電磁弁５４を閉じた状態に制御する。すなわち、電磁弁５４は、ステップＳ１６において開いた状態に制御されているので、ステップＳ１９では電磁弁５４を閉じた状態に制御する。

ステップＳ２０では、制御部７０は、高温ブライン回路の電磁弁５２を開いた状態にする。このとき、電磁弁４２，５４はともに閉じた状態とされている。この結果、ガスエンジン１から吐出された冷却水は、電磁弁５２を経由し、レシーバタンク８内に配置された冷却水熱交換器８２を流れた後、冷却水配管５６を経由して冷却水ポンプ２１に戻される。前述のように、ガスエンジン１から吐出された冷却水は、ラジエータ３９によって冷却された中温冷却水よりも温度が高い高温冷却水であり、例えば、７０℃程度である。レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１の凝縮温度は、前述のように、例えば、５０℃であることから、このような高温冷却水が、冷却水熱交換器８２に流されると、液相冷媒８１は加熱されてレシーバタンク８内の圧力は中温冷却水の場合よりもさらに上昇する。この結果、レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１が追い出され、開閉弁９および連結配管１６０を介して室内ユニット１４０，１５０の内、運転中の室内ユニットに供給される。また、このとき、連結配管１６０内に液相冷媒が溜まり込んでいる場合、これらの液相冷媒には、レシーバタンク８からの圧力が印加されるため、これらの液相冷媒は、室内ユニット１４０，１５０に向けて移動する。これらの動作により、室内ユニット１４０，１５０のガス欠状態が、中温冷却水の場合よりもさらに確実に解消される。

ステップＳ２１では、制御部７０は、ステップＳ１７において、過熱度ＳＨが１０℃以下でないと判定された室内ユニット１４０，１５０の過熱度ＳＨが１０℃以下となったか否かを判定し、過熱度ＳＨが１０℃以下となった場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）にはステップＳ２２に進む。すなわち、高温冷却水が冷却水熱交換器８２に通じられることにより、ガス欠状態が解消された場合には、過熱度ＳＨが１０℃以下となるので、その場合にはステップＳ１８に進み前述の場合と同様に、電磁弁４２，５２，５４の全てが閉じた状態とされた後、ステップＳ１５に進み、通常冷房運転が実行される。また、それ以外の場合にはガス欠状態が解消されていないとしてステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、制御部７０は、高温ブライン回路の電磁弁５２を閉じた状態に制御する。すなわち、電磁弁５２は、ステップＳ２０において開いた状態に制御されるので、ステップＳ２２では電磁弁５２を閉じた状態に制御する。

ステップＳ２３では、制御部７０は、排気ガス利用回路の電磁弁４２を開いた状態にする。このとき、電磁弁５２，５４はともに閉じた状態とされている。この結果、ガスエンジン１から排出された排気ガスの一部は、電磁弁４２を経由し、レシーバタンク８内に配置された排気ガス熱交換器８３を流れた後、排気ガス配管４４を経由して排気ガス熱交換器２３の出口に戻される。前述のように、ガスエンジン１から排出される排気ガスは、高温冷却水よりも温度がさらに高く、例えば、２００℃程度である。レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１の凝縮温度は、前述のように、例えば、５０℃であることから、このような排気ガスが、排気ガス熱交換器８３に流されると、液相冷媒８１は加熱されてレシーバタンク８内の圧力は高温冷却水の場合よりもさらに上昇する。この結果、レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１が追い出され、開閉弁９および連結配管１６０を介して室内ユニット１４０，１５０の内、運転中の室内ユニットに供給される。また、このとき、連結配管１６０内に液相冷媒が溜まり込んでいる場合、これらの液相冷媒には、レシーバタンク８からの圧力が印加されるため、これらの液相冷媒は、室内ユニット１４０，１５０に向けて移動する。これらの動作により、室内ユニット１４０，１５０のガス欠状態が、高温冷却水の場合よりもさらに確実に解消される。

ステップＳ２４では、制御部７０は、ステップＳ２１において、過熱度ＳＨが１０℃以下でないと判定された室内ユニット１４０，１５０の過熱度ＳＨが１０℃以下となったか否かを判定し、過熱度ＳＨが１０℃以下となった場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）にはステップＳ２５に進む。すなわち、排気ガスが排気ガス熱交換器８３に通じられることにより、ガス欠状態が解消された場合には、過熱度ＳＨが１０℃以下となるので、その場合にはステップＳ１８に進み、前述の場合と同様に、電磁弁４２，５２，５４が全て閉じた状態にされた後、ステップＳ１５に進み、通常冷房運転が実行される。また、それ以外の場合にはガス欠状態が解消されていないとしてステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、制御部７０は、以上の制御にも拘わらず、ガス欠状態が解消されないため、冷媒漏れ等の異常事態が発生したと判定し、図示せぬ放音部（例えば、スピーカ）から警報を発報した後、室外ユニット１００および室内ユニット１４０，１５０の運転を停止する。なお、このとき、制御部７０は、排気ガス利用回路の電磁弁４２を閉じた状態に制御する。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、室内ユニット１４０，１５０の過熱度が、所定の温度（この例では１０℃）を超えており、かつ、室内膨張弁（電動弁１４２，１５２）の開度が所定の開度以上（この例では全開）である場合には、ガス欠状態であるとして、電磁弁５４を開いて中温冷却水をレシーバタンク８内に設けられた冷却水熱交換器８２に導くようにした。この結果、レシーバタンク８内に貯留されている液相冷媒８１に熱を印加して圧力を上昇させることにより、液相冷媒８１を外部に追い出し、ガス欠状態を解消させることができる。このため、例えば、外気温度が低い場合であっても、ガス欠の発生を防止しつつ、冷房運転を連続して行うことが可能になる。

また、このとき、連結配管１６０等に溜まり込んでいる液相冷媒についても室内ユニット１４０，１５０に対して送り込むことができる。このため、例えば、室内ユニット１４０，１５０が、室外ユニット１００よりも高い位置に設置されている場合であっても、連結配管１６０内の冷媒の溜まり込みを解消させることができる。一般的には、室内ユニット１４０，１５０と室外ユニットの高低差の上限は、３５ｍ程度まで（外気温度が１０℃以下において冷房運転が実行される場合は３０ｍ程度まで）とされるが、本発明の実施形態によれば、連結配管１６０内における冷媒の溜まり込みを解消することができるので、このような設置制限を緩和することができる。

また、本発明の実施形態では、中温冷却水によってもガス欠状態が解消されない場合には、中温冷却水よりもさらに温度が高い高温冷却水を冷却水熱交換器８２に導き、それでもガス欠が解消されない場合には、高温冷却水よりもさらに温度が高い排気ガスを排気ガス熱交換器８３に導くようにした。このため、３種類の温度が異なる熱源からの熱を利用することにより、ガス欠状態を確実に解消することができる。また、段階的に温度が低い熱源から高い熱源を用いて熱を順次印加することにより、冷媒の圧力および温度が上昇し過ぎることを防止することができる。このため、冷媒の圧力および温度が上昇し過ぎることに起因する運転効率の低下を防ぎつつガス欠状態を解消することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成部品および配管構成はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
また、上記実施形態では、過熱度が１０℃を超え、かつ、電動弁１４２，１５２が全開の状態の場合に、室内ユニット１４０，１５０がガス欠状態であると判定するようにしたが、これ以外の判定方法であってもよい。例えば、過熱度については１０℃ではなく、１１℃以上の所定の温度としたり、あるいは、９℃以下の所定の温度としたりしてもよい。また、電動弁１４２，１５２の開度についても、全開ではなく、例えば、９０％の開度を基準として判定するようにしてもよい。すなわち、過熱度が上昇した場合には、電動弁１４２，１５２の開度を追加的に開ける制御がなされるが、それでも解消しない場合にはガス欠状態であると判断される。このとき、電動弁１４２，１５２の開度の到達点（最大の開度）は、例えば、制御プログラムによって異なるため、ガス欠状態か否かの判断は、例えば、制御プログラムに応じて決定するようにすればよい。すなわち、過熱度が所定の温度以上であり、かつ、電動弁１４２，１５２が所定の開度以上である場合に、室内ユニット１４０，１５０がガス欠状態であると判定するようにしてもよい。そのとき、「所定の温度」および「所定の開度」については、空気調和装置の設置状況等に応じて設定可能としてもよい。

また、以上の実施形態では、電磁弁４２，５２，５４を設けて、冷却水または排気ガスのレシーバタンク８への流入を断続（オン／オフ）するようにしたが、これらの電磁弁４２，５２，５４とともに電動弁を設け、あるいは、電磁弁４２，５２，５４に代えて電動弁を設け、これらの電動弁によってレシーバタンク８へ流入する冷却水または排気ガスの流量を制御するようにしてもよい。より具体的には、例えば、図４の処理では、ステップＳ１６、ステップＳ２０、および、ステップＳ２３において冷却水または排気ガスをレシーバタンク８に流す際に、流量が徐々に増加するように制御するとともに、室内ユニット１４０，１５０の過熱度が１０℃以下になった場合には、その時点で冷却水または排気ガスのレシーバタンク８への供給を停止するようにしてもよい。そのような制御によれば、レシーバタンク８内の圧力を徐々に増加させることができるので、冷媒が急激に室内ユニット１４０，１５０に供給されることを防止できる。また、冷媒に対してガス欠状態を解消するための必要最小限の熱を印加することができるので、運転効率が低下することを防止できる。

また、以上の実施形態では、中温冷却水、高温冷却水、排気ガスの順番に、レシーバタンク８に供給するようにしたが、例えば、運転開始から時間が経っていない場合に、冷却水の温度が十分に上昇していないときには、中温冷却水は供給せずに、高温冷却水、排気ガスの順番に供給するようにしてもよい。また、中温冷却水、高温冷却水、および、排気ガスの組み合わせではなく、例えば、これらの任意の２つの組み合わせとしたり、これらの何れかひとつとしたりしてもよい。さらに、図４の処理では、中温冷却水、高温冷却水、および、排気ガスの全てを通じてもガス欠状態が解消しない場合に、冷媒漏れが生じていると判定するようにしたが、例えば、前述したように中温冷却水、高温冷却水、および、排気ガスのうちの任意の２つの組み合わせを利用する場合には、２つのうちの温度が高い方の熱源を使用してもガス欠状態が解消しない場合に、冷媒漏れが生じていると判定するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、中温冷却水および高温冷却水を冷却水ポンプ２１の出口および温水三方弁３７の出口から取り出すようにしたが、これ以外の場所から取り出すようにしてもよい。要は、冷媒の凝縮温度よりも温度が高い、異なる２種類の温度の冷却水が得られればよい。また、排気ガスについても、排気ガス熱交換器２３の入口から取り出し、出口に戻すようにしたが、これら以外の部分から取り出して、戻すようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、空気調和装置の冷房運転時に本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、暖房運転時に本発明を適用することも可能である。すなわち、暖房運転時においても、例えば、冷媒回路全体の冷媒量が不足している場合には、レシーバタンク８内の冷媒の溜まり込みによって、ガス欠状態が生じる場合があるので、そのような場合には図３に示すのと同様の処理によって、ガス欠状態を解消することができる。

また、以上の実施形態では、空気調和装置は、１台の室外ユニット１００と、２台の室内ユニット１４０，１５０を有するようにしたが、室外ユニットを複数台有していたり、室内ユニット１４０，１５０を１台または３台以上有していたりするようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、レシーバタンク８をサブクーラー１９の後段（図１の左側）に設けるようにしたが、これらの関係を逆としてもよい。そのような構成によれば、冷房運転時において、サブクーラー１９によって過冷却された冷媒が、レシーバタンク８を経ずに室内ユニット１４０，１５０に対して送り出されるので、冷房効率を高くすることができる。

また、以上の実施形態では、レシーバタンク８内部の冷却水熱交換器８２および排気ガス熱交換器８３は、螺旋状に巻回された構造としたが、例えば、直線形状であったり、波形形状であったりしてもよい。また、冷却水熱交換器８２と排気ガス熱交換器８３の構造が異なるようにしたり、あるいは、冷却水熱交換器８２と排気ガス熱交換器８３の大きさ（例えば、熱交換器の長さ）が異なるようにしたりしてもよい。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の室外ユニットの構成図である。 本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内ユニットの構成図である。 図１のレシーバタンクの詳細構成を示す図である。 図１，２の空気調和装置において実行される処理の一例である。

符号の説明

３…圧縮機
５…四方弁
６…室外熱交換器
７…電動弁
８…レシーバタンク
２０…冷水三方弁
２１…冷却水ポンプ
２３…排気ガス熱交換器
３６…プレート式熱交換器
３７…温水三方弁
３９…ラジエータ
４２，５２，５４…電磁弁
７０…制御部
１００…室外ユニット
１４０，１５０…室内ユニット
１４１，１５１…室内熱交換器
１４２，１５２…電動弁
１６０…連結配管

Claims (8)

1. エンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換器、および、レシーバタンクを有する室外ユニットと、室内熱交換器および室内膨張弁を有する室内ユニットとを備える空気調和装置において、
   前記レシーバタンクに前記エンジンの冷却水を供給可能に構成した冷却水熱交換器を備えると共に、前記室内膨張弁の開度を制御して、前記室内熱交換器の過熱度を制御する過熱度制御手段を備え、
   該過熱度制御手段により前記室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、前記冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置において、
   前記室内ユニットを複数備え、
   いずれかの室内ユニットにガス欠が発生した場合には、前記冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項２に記載の空気調和装置において、
   前記加熱の状態を、すべての室内ユニットのガス欠が解消するまで継続する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の空気調和装置において、
   前記エンジンの冷却水が、放熱器で放熱した後の中温冷却水と、放熱器で放熱する前の高温冷却水とを含み、前記ガス欠と判断した場合には、先ず、中温冷却水を冷却水熱交換器に供給し、その後もガス欠が継続したときには、高温冷却水を冷却水熱交換器に供給する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
5. 請求項４に記載の空気調和装置において、
   前記高温冷却水を冷却水熱交換器に供給した場合であっても、ガス欠が継続したときには、冷媒漏れが発生しているとして、運転を停止する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
6. 請求項４に記載の空気調和装置において、
   前記レシーバタンクに前記エンジンの排気ガスを供給可能に構成した排気ガス熱交換器を更に備えると共に、
   前記高温冷却水を冷却水熱交換器に通じた場合であっても、ガス欠が継続したときには、前記エンジンの排気ガスを、前記排気ガス熱交換器に供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
7. 請求項６に記載の空気調和装置において、
   前記エンジンの排気ガスを排気ガス熱交換器に供給した場合であっても、ガス欠が継続したときには、冷媒漏れが発生しているとして、運転を停止する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
8. エンジンによって駆動される圧縮機、室外熱交換器、および、レシーバタンクを有する室外ユニットと、室内熱交換器および室内膨張弁を有する室内ユニットとを備える空気調和装置の制御方法において、
   室内膨張弁の開度を制御して、前記室内熱交換器の過熱度を制御する共に、前記室内膨張弁の開度を制御しても、過熱度が所定の温度以上であった場合にガス欠と判断し、前記冷却水熱交換器に冷却水を供給し、レシーバタンク内の冷媒を加熱する
   ことを特徴とする空気調和装置の制御方法。

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