JP3637106B2 - ガスエンジン駆動式空気調和装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、外部から冷媒に熱を供給可能な熱供給部と室内熱交換器を迂回するバイパスラインを冷媒回路に備える空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気調和装置は、冷媒を循環させる冷媒回路に少なくとも圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器を設けて構成されるが、暖房運転時には、冷媒は圧縮機から四方弁、凝縮器として機能する室内熱交換器、膨張弁及び蒸発器として機能する室外熱交換器の順に冷媒回路を循環する。又、冷房運転時においては、冷媒は圧縮機から四方弁、凝縮器として機能する室外熱交換器、膨張弁及び蒸発器として機能する室内熱交換器の順に冷媒回路を循環する。
【0003】
ところで、冷房運転時に運転する室内熱交換器の台数が少ないことにより室内熱交換器における吸熱量が十分でないために冷房能力が不足する場合、その不足分を補助ヒータの発熱量で補う方法が提案されている(特開平5−255496号公報参照)。
【0004】
他方、暖房運転時において、外気温度が低いために室外熱交換器で吸熱が殆どできない場合には、冷媒が気化しないまま圧縮機に吸い込まれることとなり、圧縮機の故障の原因となる。このため、圧縮機の駆動を停止すると冷媒の循環による暖房が不可能となる、斯かる場合、前記提案のように補助ヒータによって冷媒を加熱してこれを気化させる方法が有効となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法によれば、たとえ補助ヒータによって暖房が可能となっても、圧縮機を駆動する動力源の利用が不可能となり、エネルギーの有効利用の視点からは有利であるとは言えない。
【0006】
尚、冷房運転時においても、室外熱交換器での放熱量が過大であり、そのために室内熱交換器での吸熱量が十分でない場合には、同様に圧縮機の駆動源の有効利用が不可能となる。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、冷房運転又は暖房運転において蒸発器の吸熱量に比して凝縮器の放熱量が過大となる場合であっても、圧縮機をそのまま駆動してその駆動源のエネルギーの有効利用を図ることができる空気調和装置を提供することにある。
【0007】
【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、冷媒を循環させる冷媒回路に少なくとも圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器を設けて構成されるガスエンジン駆動式空気調和装置において、
前記エンジン排熱により加熱される温水が供給され、該温水から冷媒に熱を供給可能な熱供給部を前記冷媒回路の四方弁から圧縮機吸入側に至る吸込ラインに設け、
同冷媒回路に前記室外熱交換器を迂回して冷媒を前記熱供給部に導くバイパスラインを設けるとともに、
該バイパスラインに流量制御弁を設け、
温水回路には、冷媒への熱供給を行う熱供給部と外部放熱を行うラジエータを設けるとともにその分岐部にリニア3方弁を設け、
暖房運転時において、冷媒温度から外気温度を引いた温度差が大きい程前記流量制御弁を開くとともに、
前記リニア3方弁の開度を変えることで前記熱供給部への温水供給量を増やすよう構成したことを特徴とする。
【0008】
このような構成により、暖房運転において蒸発器の吸熱量に比して凝縮器の放熱量が過大となる場合であっても、冷媒循環量を確保し、且つ、液相冷媒の圧縮機への吸引が防がれて該圧縮機をそのまま継続して駆動することができ、駆動源であるエンジンのエネルギーの有効利用を図ることができる。
【0009】
【実施例】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0010】
図1は本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置の基本構成を示す回路図、図2は同空気調和装置の制御系の構成を示すブロック図、図3は同空気調和装置の制御手順を示すフローチャート、図4は冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【0011】
図1に示すエンジン駆動式空気調和装置は、室外空調ユニット20と室内空調ユニット30とで構成されており、室内空調ユニット30は室内熱交換器9と膨張弁8を1セットとする室内機を多数並列に配置して構成されている。
【0012】
又、前記室外空調ユニット20は、エンジン1、2基の圧縮機2等が配設された機関室21と、メインアキュームレータ10、サブアキュームレータ22、電装ボックス23及び各機器同士を接続する管路が配設された配管室24と、複数の室外熱交換器6、温水熱交換器としてのラジエータ25等が配設された室外熱交換器室26とを備えている。
【0013】
ところで、前記エンジン1はレシプロ式の水冷式ガスエンジンであって、その吸気ポートには吸気管27を介して不図示のスロットル弁、ガスミキサ28及びエアクリーナ29が接続されており、吸気管27は機関室21の天壁及び室外熱交換器室26の天壁を貫通して外部に開口している。
【0014】
上記ガスミキサ28は燃料管31を介して不図示のガス燃料源に接続され、燃料管31にはガスミキサ28に一体化された流量制御弁32、ゼロガバナ(減圧弁)33及び2個の電磁弁34が設けられている。又、エンジン1の排気ポートには、排気管35を介して排気ガス熱交換器13、排気サイレンサ36及びミストセパレータ37が接続されており、排気管35は前記室外熱交換器室26の上方に開口している。尚、エンジン1には不図示の点火プラグ及び点火装置が配置され、スロットル弁開度、点火タイミング、更には流量制御弁32の開度が制御されて不図示のクランク軸回転数が制御される。
【0015】
又、エンジン1には潤滑油タンク38が備えられ、潤滑油量が減少すると電磁弁39が開き、潤滑油が重力によってエンジン1に補給されるようになっている。尚、エンジン1にはクランク軸、不図示の出力軸及びクラッチ40を介して前記圧縮機2が接続されており、該圧縮機2はエンジン1によって駆動される。
【0016】
而して、本空気調和装置は圧縮機2を含んで閉ループを構成する冷媒回路3が設けられている。
【0017】
上記冷媒回路3は圧縮機2によってフロン等の冷媒を循環させる回路であって、これは、圧縮機2の吐出側から四方弁5に至る冷媒ライン3aと、四方弁5から室外熱交換器6に至る冷媒ライン3bと、室外熱交換器6から前記メインアキュームレータ10内及び膨張弁8を経て複数台(N台)の室内熱交換器9に至る冷媒ライン3cと、室内熱交換器9から前記四方弁5に至る冷媒ライン3dと、四方弁5から前記メインアキュームレータ10に至る冷媒ライン3eと、メインアキュームレータ10からサブアキュームレータ22に至る冷媒ライン3f及びサブアキュームレータ22から前記圧縮機2の吸入側に至る冷媒ライン(吸込ライン)3gを含んで構成されている。
【0018】
而して、本実施例においては、前記冷媒ライン3cと3eの間には、冷房時に前記膨張弁8と室内熱交換器9を迂回し、暖房運転時に室外熱交換器6と四方弁5を迂回するバイパスライン3hが設けられており、該バイパスライン3hには流量制御弁11が設けられている。
【0019】
尚、図1において、41は冷媒ライン3cの途中に設けられるドライヤ、42はドライヤ41を迂回するフィルタである。又、43は毛細管であり、44は各々温度検知器と毛細管を組み合わせたものであり、これらは冷媒温度を検知することによりメインアキュームレータ10内の液相冷媒の液面レベルを検知するためのものである。更に、45は開閉弁、46はオイル排出路、47は潤滑油戻し用の絞りであり、メインアキュームレータ10の下部に溜る潤滑油量が多くなると手動又は自動で開閉弁45を開け、潤滑油をメインアキュームレータ10からサブアキュームレータ22の方へ流すようにしている。
【0020】
又、前記冷媒ライン3aの途中には、冷媒に含まれる潤滑油を分離するオイルセパレータ48が設けられ、このオイルセパレータ48で分離された潤滑油はオイルストレーナ49及び毛細管43を通って常時冷媒ライン3f側に戻されるとともに、潤滑油の量が所定値以上になると、潤滑油はオイルストレーナ49及び電磁弁50を経てメインアキュームレータ10、サブアキュームレータ22に戻される。尚、冷媒ライン3aはオイルストレーナ49及び冷媒ライン3aの冷媒圧力が所定値以上のとき開く電磁弁100を介してメインアキュームレータ10に接続されており、これによって冷媒回路内の異常圧力上昇を防いでいる。
【0021】
他方、室外空調ユニット20には冷却水循環システムSが備えられている。この冷却水循環システムSは、冷却水温度が所定値以下のエンジン冷機状態時にエンジン1の冷却水ジャケット1a、サーモスタット51、第1の冷却水ポンプ52を循環する第1循環路と、エンジン冷機時に排気ガス熱交換器13、制御弁としてのリニア三方弁53、メインアキュームレータ10内の熱交換部、第2の冷却水ポンプ54を循環する第2循環路と、冷却水温度が所定値を超えた場合のエンジン暖機完了時に排気ガス熱交換器13、第1の冷却水ポンプ52、冷却水ジャケット1a、サーモスタット51、リニア三方弁53、一方はラジエータ25、他方はメインアキュームレータ10内の熱交換部、第2の冷却水ポンプ54の順で循環する第3循環路を有している。
【0022】
又、ラジエータ25には、冷却水用リザーバタンク55が注入口56を介して接続されており、注入口56にはサーモスタット51の1つのポートも接続されている。サーモスタット51のポートはエンジン1の冷却水ジャケット1aに常時連通しており、エンジン冷機時の第1循環路内のエアー抜きが可能となる。
【0023】
又、エンジン冷却水がラジエータ25に多く流れている状態においてリニア三方弁53が切り換えられると、エンジン冷却水はメインアキュームレータ10内の熱交換部に多く供給され、これにより冷媒に熱が与えられる。
【0024】
次に、本空気調和装置の制御系の構成を図2に基づいて説明する。
【0025】
図2において、60は室内機制御装置、70は室外機制御装置であり、室内機側制御装置60には、各室内熱交換器9が設置された室内1〜室内Nに設けられた操作リモコン61、室内温度センサ62、各室内熱交換器9の膨張弁8を開閉駆動する膨張弁アクチュエータ63及び各室内機ファン64がそれぞれ電気的に接続されている。尚、室内機制御装置60は室内熱交換器9、膨張弁8及び室内機ファン64をそれぞれ収容する室内機毎に配置される複数(N個)の制御装置から成る。
【0026】
又、前記室外機側制御装置70には、冷媒温度センサ71、外気温センサ72、前記流量制御弁11を開閉駆動する流量制御弁アクチュエータ73及び室外機ファン74がそれぞれ電気的に接続されている。
【0027】
ここで、本空気調和装置の冷房及び暖房運転時の基本作用を図4に示すモリエル線図を参照しながら以下に説明する。尚、このとき、流量制御弁11は全閉状態にあるものとする。
【0028】
冷房運転時においては、エンジン1によって圧縮機2が駆動されると、図4に丸1にて示す状態(圧力P1,エンタルピi1)の気相冷媒は冷媒ライン(吸込ライン)3gから圧縮機2に吸引されて圧縮され、図4に丸2にて示す状態(圧力P2,エンタルピi2)の高温高圧冷媒となる。尚、このときの圧縮機2の所要動力(エンジン1の出力)ALは(i2 −i1 )で表される。
【0029】
而して、上記高温高圧の気相冷媒は冷媒ライン3aを通って四方弁5に至るが、冷房運転においては、図1に実線にて示すように四方弁5のポートaとb、ポートcとdがそれぞれ連通しているため、気相冷媒は冷媒ライン3bを通って室外熱交換器6に導入される。そして、室外熱交換器6に導かれた高温高圧の気相冷媒は外気に凝縮熱を放出して液化する。
【0030】
一方、冷却水ポンプ52,54の駆動によって冷却水循環システムSを循環する冷却水は、冷却水ポンプ54から吐出されて途中で排気ガス熱交換器13においてエンジン1から排出される排気ガスの熱を回収して加熱された後、冷却水ポンプ52を経てエンジンの冷却水ジャケット1aを通過することによって更に加熱され、サーモスタット51、リニア三方弁53、冷却水温度によってはメインアキュームレータ10の熱交換部に導かれ、冷却水ポンプ54に戻るという循環を繰り返す。
【0031】
而して、室外熱交換器6において液化したエンタルピ値がi2より下がった高圧の液相冷媒は冷媒ライン3cを通ってメインアキュームレータ10に導かれ、そこに収容される液相冷媒との熱交換によって更にエンタルピ値が下がり、図4に示す丸3の状態(圧力P2、エンタルピi3)の液相冷媒となり、この液相冷媒は各膨張弁8を通過することによって減圧されて図4に示す丸4の状態(圧力P1、エンタルピi3)となる。その後、この冷媒は各室内熱交換器9に導かれて室内から蒸発熱を奪って気化し、冷媒によって蒸発熱が奪われることによって室内が冷房される。そして、室内熱交換器9から出た冷媒は冷媒ライン3dを流れて四方弁5に至るが、冷房運転時には前述のように四方弁5のポートcとdとが連通しているため、冷媒は冷媒ライン3eを経てメインアキュームレータ10に導かれ、そこを流れる冷却水によって加熱されるとともに気液が分離された後、冷媒ライン3fを通ってサブアキュームレータ22に導かれて更に気液が分離され、図4に示す丸1の状態(圧力P1、エンタルビi1)の気相冷媒のみが冷媒ライン(吸込ライン)3gから圧縮機2に吸引されて再度圧縮され、以後は前記と同様の作用を繰り返して室内の冷房に供される。
【0032】
次に、暖房運転時の作用を説明する。
【0033】
暖房運転時においてもエンジン1によって圧縮機2が駆動されると、図4に丸1にて示す状態(圧力P1,エンタルピi1)の気相冷媒は冷媒ラインから圧縮機2に吸引されて圧縮され、図4に丸2にて示す状態(圧力P2,エンタルピi2)の高温高圧冷媒となる。
【0034】
而して、上記高温高圧の気相冷媒は冷媒ライン3aを通って四方弁5に至るが、暖房運転においては、図1に破線にて示すように四方弁5のポートaとd、ポートbとcがそれぞれ連通しているため、気相冷媒は冷媒ライン3dを通って各室内熱交換器9に導入される。
【0035】
室内熱交換器9に導かれた高温高圧の気相冷媒は室内に凝縮熱を放出して液化して図4に示す丸3の状態(圧力P2、エンタルピi3)となり、このとき放出される凝縮熱によって室内が暖房される。
【0036】
而して、室内熱交換器9において液化した高圧の液相冷媒は膨張弁8を通過することによって減圧されて図4に丸4にて示す状態(圧力P1、エンタルピi3)となって、その一部が気化し、冷媒ライン3cを流れてメインアキュームレータ10に導かれ、そこに収容されるほぼ同温度の液相冷媒と熱交換することなく通過して室外熱交換器6に導かれる。室外熱交換器6に導かれた冷媒は外気から蒸発熱を奪って気化してエンタルピ値が上昇した後、冷媒ライン3bを通って四方弁5に至る。暖房運転時においては前述のように四方弁5のポートbとcとが連通しているため、冷媒は冷媒ライン3eを経てメインアキュームレータ10に導かれ、そこを流れる冷却水によって加熱されて更にエンタルピ値が上昇するとともに気液が分離された後、冷媒ライン3fを通ってサブアキュームレータ22に導かれて更に気液が分離され、図4に示す丸1の状態(圧力P1、エンタルビi1)の気相冷媒のみが冷媒ライン(吸込ライン3g)から圧縮機2に吸引されて再度圧縮され、以後は前記と同様の作用を繰り返して室内の暖房に供される。
【0037】
ところで、以上はバイパスライン3hに設けられた流量制御弁11が全閉状態にあるときの冷房運転時と暖房運転時の基本的な作用について説明したが、実際には、冷房運転時に室内熱交換器9での熱交換量が所定値以下である場合に流量制御弁11を開き、その開度αを室内熱交換器9の運転台数、外気温度と室外熱交換器6での冷媒温度との差、室内温度と室内設定温度との差等のパラメータに応じて決定するようにしている。
【0038】
ここで、流量制御弁11の開度αの設定手順を図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
【0039】
先ず、室内1〜室内Nの各々に設けられた操作リモコン61(図2参照)のON/OFFによって室内熱交換器9がONとなっている部屋を調べ(図3のSTEP1)、室内熱交換器9がONとなっている部屋の室内機ファン64(図2参照)を駆動し(図3のSTEP2)、更に、膨張弁アクチュエータ63(図2参照)によって室内熱交換器9がOFFとなっている部屋の膨張弁8を閉じる(図3のSTEP3)。そして、流量制御弁アクチュエータ63(図2参照)によってバイパスラインに設けられた流量制御弁11を開くとともに、該流量制御弁11の開度AをOFFされている室内熱交換器9の数に応じて決定する(図3のSTEP4)。具体的には、OFFされている室内熱交換器9の数が多い程、流量制御弁11の開度Aの値を大きくする。
【0040】
次に、外気温センサ72(図2参照)によって検出された外気温度と冷媒温度センサ71(図2参照)によって検出された室外熱交換器6での冷媒温度とを比較する(図3のSTEP5)。
【0041】
ところで、冷房運転時、冷房を可能とするためには外気温度によらず室外熱交換器6での放熱を可能とする必要があり、冷媒温度は常に外気温度より室外熱交換器6の入口の方が高く(外気温度<冷媒温度)なるように圧縮機2で高温高圧とされる。即ち、冷房運転ではSTEP7のみが実施される。
【0042】
暖房運転時、高温高圧の気相冷媒は室内熱交換器9での凝縮、膨張弁8での膨張を経て、気体冷媒の割合の少ない気液2相の低温低圧の冷媒に変化する。この冷媒の温度はその圧力に対応した冷媒の沸点となり、略一定の値を示す。
【0043】
一方、外気温度は地域や季節により大きく変化し、外気温度>冷媒温度にも外気温度<冷媒温度にもなる。暖房を可能とするためには室外熱交換器6での吸熱(外気温度>冷媒温度のとき)か、他の手段により冷媒に熱を供給する必要がある。即ち、暖房運転時ではSTEP6が実施されるとともに、室外熱交換器9以外の手段である吸熱手段であるメインアキュムレータ10への冷却水循環が実施される条件においてSTEP7が実施される。
【0044】
暖房運転時、膨張弁8を経て低温低圧とされた冷媒の温度より外気温度が高い場合、その温度差が大きい程、室外熱交換器6での吸熱量が大きくなり、室内熱交換器9での放熱量に比べて過大となってしまう場合がある。この場合には圧縮機2における冷媒温度が上昇し、又、室内熱交換器9での冷媒の液化量が減少し、膨張弁8を通過できる冷媒量が減少することにより、室内熱交換器9内部、特に運転されていないものの内部に液相の冷媒が溜まるようになり、循環冷媒量が益々減少することになり、圧縮機2における冷媒温度が余計に上昇して圧縮機2が損傷を受ける問題が発生する。
【0045】
そこで、STEP6において、温度差が大きい程、流量制御弁11の開度を大きくすべく正の補正値a1を大きく設定しており、室外熱交換器6を迂回してバイパスライン3hを流れる冷媒量を増やし、室外熱交換器6での吸熱量が過大とならないようにしている。又、同STEP6において温度差が大きい程、メインアキュムレータ10へのエンジン廃熱を含む冷却水の循環量をより減らし、且つ、室外機ファン74の回転数をより下げることにより、同様に冷媒への吸熱量が大きくなり過ぎないようにしている。
【0046】
STEP7は外気温度が低い場合の暖房運転或は冷房運転時に実施される。冷房運転時、室外熱交換器6において冷媒温度から外気温度を引いた温度差が大きい程、より多くの熱量が放熱されてしまう。このため、室外熱交換器6内部から膨張弁8の間の冷媒管路中の液化した冷媒量がより増加してしまう。圧縮機2の冷媒吐出量が増加しないと、膨張弁8の上流高圧側の圧力が低下し、膨張弁8を通過する冷媒量が低下してしまう。
【0047】
しかし、仮に圧縮機2の回転数を増加させ、上流高圧側の圧力低下を防止するような制御を実施して膨張弁8を通過する冷媒量を増加させても、室内熱交換器9にて吸熱量が得られないと液相冷媒を十分気化させることができず、液相の冷媒は圧縮機2の手前でメインアキュムレータ10或はサブアキュムレータ22に溜められ、圧縮機2に吸い込まれる気相冷媒量は減少し、結局、上流高圧側の圧力は低下して膨張弁8を通過する冷媒量が減少し、冷房が不能となってしまう。又、圧縮機2に吸い込まれる冷媒量が減少すると摩擦熱を発生している圧縮機2の温度が上昇し、圧縮機2の損傷を防止するために該圧縮機2を停止せざるを得なくなる。
【0048】
これを防止するため、STEP7において冷媒温度から外気温度を引いた温度差が大きい、程流量制御弁11の開度を大きくすべく正の補正値a2を大きく設定しており、室外熱交換器6を迂回してバイパスライン3hを流れる冷媒量を増やし、且つ、室外機ファン74の回転数をより下げることにより、室外熱交換器6での放熱量が過大とならないようにしている。又、温度差が大きい程、メインアキュムレータ10へのエンジン廃熱を含む冷却水の循環量をより増やし、圧縮機2に吸い込まれる気相冷媒量を増加やし、上流高圧側の圧力低下を防止し、冷媒循環量を維持して冷房を可能とする。
【0049】
STEP7において暖房運転時、室外熱交換器6において冷媒温度から外気温度を引いた温度差が大きい程、吸熱ができないばかりでなく、逆に更に放熱してしまうことになる。
【0050】
そこで、温度差が大きい程、流量制御弁11の開度を大きくすべく正の補正値a2を大きく設定しており、室外熱交換器6を迂回する冷媒量を増やし、且つ、室外機ファン74の回転数をより下げることにより、室外熱交換器6での放熱量が過大とならないようにしている。尚、室外熱交換器6の上流側に開閉弁を設け、これを閉じる一方、流量制御弁11の開度を全開とするようにしても良い。又、温度差が大きくなる程、メインアキュムレータ10へのエンジン廃熱を含む冷却水の循環量をより増やすことにより吸熱量を増加させ、圧縮機2に吸い込まれる気相の冷媒量を増やして冷媒循環を可能とし、暖房を可能とする。
【0051】
次に、室内温度センサ62(図2参照)によって検出された室内温度と操作リモコン61(図2参照)によってセットされた室内設定温度とを比較し(図3のSTEP8)、室内温度の方が設定室内温度よりも高い場合には、運転状態が冷房運転であるか否かが判断され(図3のSTEP9)、冷房運転である場合には、室内熱交換器9の冷房能力が不足しているために室内熱交換器9への冷媒流量を増やす必要がある。従って、室内温度と設定室内温度との差が大きい程、流量制御弁11の開度補正値a3として負の大きな値を設定するとともに、更に吸熱量を増やすために室内機ファン64(図2参照)の回転数を上げ、室内熱交換器9での吸熱量が増加する分だけメインアキュームレータ10への冷却水循環量を減少させる(図3のSTEP10)。又、室内温度の方が設定室内温度よりも高い場合に暖房運転がなされているときには、室内熱交換器9の暖房能力が高過ぎるため、室内機ファン64を停止する(図3のSTEP11)。
【0052】
一方、室内温度の方が設定室内温度よりも低い場合には、運転状態が暖房運転であるか否かが判断され(図3のSTEP12)、暖房運転である場合には、室内熱交換器9の暖房能力が不足しているために室内熱交換器9での放熱量を増やす必要がある。従って、室内温度と設定室内温度との差が大きい程、暖房運転時に放熱量が増加すると、その分だけ吸熱量を増加させる必要があり、室外熱交換器6への冷媒循環量を増やすべく室外熱交換器6を迂回してバイパスライン3hを通る冷媒量を減らし、室内温度と設定室内温度との差が大きい程、流量制御弁11の開度補正値a3として負の大きな値を設定するとともに、メインアキュームレータへ10の冷却水循環量を増加し、更に室内機ファン64の回転数を上げる(図3のSTEP10)。又、室内温度の方が設定室内温度よりも低い場合に冷房運転がなされているときには、室内熱交換器9の冷房能力が高過ぎるため、室内機ファン64を停止する(図3のSTEP11)。
【0053】
而して、以上のようにして流量制御弁11の開度Aとその補正値a1,a2,a3が求められると、流量制御弁11は、α=A+a1+a2+a3で求められる開度αに設定されてバイパスライン3hを流れる冷媒の流量が制御され(図3のSTEP13)、以後、同様の手順が繰り返されて流量制御弁11の開度αが求められる。
【0054】
以上のように、本実施例においては、室内熱交換器9での熱交換量が所定値以下である場合に流量制御弁11を開き、その開度αを室内熱交換器9の運転台数、外気温度と室外熱交換器6での冷媒温度との差、室内温度と室内設定温度との差等のパラメータに応じて決定するようにしたため、冷房運転又は暖房運転において蒸発器の吸熱量に比して凝縮器の放熱量が過大となる場合であっても、液相冷媒の圧縮機2への吸引が防がれて該圧縮機2をそのまま駆動することができ、駆動源であるエンジン1のエネルギーの有効利用を図ることができる。
【0055】
尚、本実施例においては、膨張弁8としてその開閉動作が電子制御される電子膨張弁を用いたが、これに代えて図5に示すようにオリフィス81と開閉弁82を用いても良く、この場合、オリフィス81は固定膨張弁として機能する。
【0056】
又、冷媒ライン3dと冷媒ライン3cの途中には、両冷媒ライン3d,3cを連通する連通ライン3jが配置され、途中に開閉弁111が配置される。尚、この開閉弁111の代わりに流量制御弁を配置する一方、バイパスライン3h、流量制御弁11を廃止し、代替の流量制御弁を図3に示すフローチャートのように制御しても良い。
【0057】
尚、上記実施例のように室内熱交換器9が多数並列に配置されている空気調和装置において、メインアキュムレータ10に冷媒を集中させる冷媒回収を行う場合、従来は冷房運転状態において使用しない室内熱交換器9の膨張弁8を全開としていた。これにより室外熱交換器6により液化した冷媒は温度が下がらず、吸熱することなく液相のままメインアキュムレータ10に流入させることができ、順次メインアキュームレータ10内の液相の冷媒量を増加させて冷媒の回収を行っていた。
【0058】
しかし、膨張弁8を全開とした室内熱交換器9は室内機ファン64が停止状態にあっても僅かに熱交換が行われ、吸熱が起こり、その分冷媒の回収に時間が掛かり、又、冷媒が室内熱交換器9に循環されることによる冷媒通過音が発生する問題もあった。又、この場合、室内熱交換器9に霜付きが発生する場合もあった。
【0059】
本実施例に係る空気調和装置においては、バイパスライン3h或は連通ライン3jを配置しており、冷媒回収時に冷房運転状態にし、且つ、流量制御弁11或は111を全開することにより、室内熱交換器9側に流れる冷媒量を減少させることができ、室内熱交換器9から騒音を発生させたり、使用しない部屋の温度を下げることなく、バイパスライン3h或は連通ライン3jを通過して温度が下がらず吸熱することなく液相のままの冷媒をメインアキュムレータ10に短い時間で回収することができる。この場合、膨張弁8を同時に全閉となるように制御すると冷媒回収効率が更に上がる。
【0060】
本システムでは、室外空調ユニット20に冷媒回収用の不図示のスイッチが設置されており、該スイッチがONされると、四方弁5の冷房位置への切り替え、エンジン1の停止時には起動、流量制御弁11或は111の全開動作及び各室内熱交換器9の膨張弁8の全閉動作が同時に実施され、メインアキュムレータ10の液面レベル検知手段44が高位置の液面レベルを検知した場合には、エンジン1を停止するようにしている。
【0061】
【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、冷房運転又は暖房運転において蒸発器の吸熱量に比して凝縮器の放熱量が過大となる場合であっても、圧縮機をそのまま駆動してその駆動源のエネルギーの有効利用を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置の基本構成を示す回路図である。
【図2】本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図4】本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置における冷媒の状態変化を示すのモリエル線図である。
【図5】膨張弁の別構成例を示す部分回路図である。
【符号の説明】
1 エンジン(駆動源)
2 圧縮機
3 冷媒回路
3 吸込ライン
3h バイパスライン
5 四方弁
6 室外熱交換器
8 膨張弁
9 室内熱交換器
10 メインアキュームレータ(熱供給部)
11 流量制御弁
62 室内温度センサ
Claims (1)
- 冷媒を循環させる冷媒回路に少なくとも圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交換器を設けて構成されるガスエンジン駆動式空気調和装置において、
前記エンジン排熱により加熱される温水が供給され、該温水から冷媒に熱を供給可能な熱供給部を前記冷媒回路の四方弁から圧縮機吸入側に至る吸込ラインに設け、
同冷媒回路に前記室外熱交換器を迂回して冷媒を前記熱供給部に導くバイパスラインを設けるとともに、
該バイパスラインに流量制御弁を設け、
温水回路には、冷媒への熱供給を行う熱供給部と外部放熱を行うラジエータを設けるとともにその分岐部にリニア3方弁を設け、
暖房運転時において、冷媒温度から外気温度を引いた温度差が大きい程前記流量制御弁を開くとともに、前記リニア3方弁の開度を変えることで前記熱供給部への温水供給量を増やすよう構成したことを特徴とするガスエンジン駆動式空気調和装置。
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