JP3828957B2

JP3828957B2 - 冷媒循環式熱移動装置

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Publication number: JP3828957B2
Application number: JP19494296A
Authority: JP
Inventors: 由浩杉山; 勝雪名倉
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2016-07-24
Also published as: JPH1038410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器そして圧縮機の順に冷媒を循環させることにより、蒸発器で熱を冷媒に取り込む一方、凝縮器で熱を冷媒から放出する冷媒循環式熱移動装置、とくに空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷媒循環式熱移動装置において、圧縮機から膨張弁までの高圧側冷媒回路のうちで圧縮機と凝縮器の間の部分と、膨張弁から圧縮機までの低圧側冷媒回路のうちで蒸発器と圧縮機の間の部分とをバイパス路で連結し、かつ、高圧側冷媒回路の圧力を検知する圧力センサを配置し、検知圧力が高い場合にバイパス路を導通させるようにする弁手段を配置したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の装置によると、例えば圧縮機が異常に高回転になる場合、凝縮器の能力がファン異常や作動台数の限定等によってとくに低下する場合、膨張弁開度がとくに小さくなる場合等、何らかの異常により高圧側冷媒回路の圧力が異常に上昇するといった事態を防止し、高圧側冷媒回路の各部の冷媒漏れや異常圧力上昇に起因する損傷等を防止することができる。
【０００４】
しかし、低圧側冷媒回路のうちで蒸発器と圧縮機の間にバイパスされる冷媒は高温高圧であり、これが再び圧縮機に吸われて圧縮吐出されて高圧側冷媒回路の冷媒を昇圧する。そして冷媒は圧縮機、高圧側冷媒回路、バイパス路、低圧側冷媒回路そして圧縮機と循環し続け、段々昇温する。このため圧縮機の潤滑機能が低下し、圧縮機が損傷する問題がある。また、圧縮機の温度が所定以上に上昇する場合、圧縮機を駆動する駆動装置を緊急停止するものでは、駆動装置が停止してしまうことになり、冷媒循環式熱移動装置そのものの継続運転が不能となってしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような点に鑑み、高圧側冷媒回路の冷媒圧力の上昇に起因する冷媒漏れや損傷を防止可能とするのみでなく、圧縮機を通過する冷媒温度が異常に上昇することのないようにすることができる冷媒循環式熱移動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、請求項１に記載したように、駆動装置により圧縮機を作動させ、暖房時に圧縮機、四方弁、凝縮器としての室内熱交換器、膨張弁、蒸発器としての室外熱交換器、四方弁、圧縮機の順に冷媒を循環させる空調装置からなる冷媒循環式熱移動装置において、上記駆動装置を水冷式内燃機関により構成し、膨張弁から室外熱交換器および四方弁を経て圧縮機に至る暖房運転時の低圧側冷媒回路に、内燃機関冷却後の温水と冷媒とを熱交換させる温水冷媒熱交換器を上記室外熱交換器と直列又は並列に配置するとともに、圧縮機から四方弁および室外熱交換器を経て膨張弁に至る暖房運転時の高圧側冷媒回路のうちで圧縮機から室内熱交換器に至るまでの間にある部分と、上記暖房運転時の低圧側冷媒回路のうちで膨張弁から上記室外熱交換器および上記温水冷媒熱交換器に至るまでの間にある部分とを連結するバイパス路と、高圧側冷媒回路の圧力を検知する圧力センサと、暖房運転時において上記圧力センサによる検知圧力が高い場合に上記バイパス路を導通させ、かつ、その検知圧力に応じてバイパス路の流量を制御する弁手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
さらにこの冷媒循環式熱移動装置において、請求項２に記載したように、上記圧縮機または駆動装置の作動回転数を検知する回転数センサを設け、検知圧力が高い場合において、検知回転数が所定値以上にときは駆動装置へのエネルギー供給量を低下させ、検知回転数が所定値以下にときは上記バイパス路を導通させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
上記のような構成の本発明装置によると、暖房時に、バイパス路を通過して低圧側冷媒回路に至る高温高圧の冷媒は、本来は吸熱作用をする蒸発器としての室外熱交換器および温水冷媒熱交換器を通過するとき、放熱して温度が低下し、かつ圧力低下が起きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の冷媒循環式熱移動装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の一例としての空調装置の概略を示すもので、エンジン１は、水冷火花点火式のガスエンジンであって、伝動装置２を介して冷媒の圧縮機８を駆動するものである。このエンジン１と圧縮機８の間に設けられる伝動装置２は、エンジン１の出力軸３と圧縮機８の入力軸６のそれぞれに固定されたプーリ４，７間にベルト５を掛け渡すことによって構成されている。
【００１５】
このエンジン１に対して、圧縮機８により冷媒を循環させるための冷媒回路１０と、エンジン１の冷却と廃熱の回収を行うための冷却水回路５０が設けられていて、冷却水回路５０には、エンジンの冷却器（冷却水ジャケット）６３と排気管に設けられた排ガス熱交換器６２が、冷却水への廃熱供給部として組み込まれている。
【００１６】
冷媒回路１０は、圧縮機８によりフロン等の冷媒を循環させる回路であって、圧縮機８とオイルセパレータ３０が管路１１により接続され、オイルセパレータ３０と四方弁３２が管路１２により接続され、四方弁３２と二重管熱交換器３３が管路１３により接続され、二重管熱交換器３３と複数個の室外熱交換器３４が分岐管路１４により接続され、室外熱交換器３４とディストリビュータ３６が複数の管路１５により接続され、ディストリビュータ３６と液ガス熱交換器３７が管路１６により接続され、液ガス熱交換器３７と複数個の室内熱交換器４０が、分岐部１７ａにそれぞれ配置された電子膨張弁３８を介して、管路１７により接続され、室内熱交換器４０と四方弁３２が管路１８により集合接続され、四方弁３２と圧縮機８が、液ガス熱交換器３７及びアキュムレータ４５を介して、管路１９により接続されているものである。
【００１７】
この冷媒回路１０のアキュムレータ４５と圧縮機８の間の管路１９には、オイルセパレータ３０において冷媒から分離されたオイルを圧縮機８に戻すために、オイルセパレータ３から延びるオイル戻し通路３１が途中の毛細管７０を介して接続されている。
【００１８】
管路１４と管路１５の間に配置された室外熱交換器３４には、この室外熱交換器３４に対して空気を吹き付けるためのファン３５が設けられており、管路１７と管路１８と間に並列に配置された複数個の電子膨張弁３８および室内熱交換器４０に対しては、ドライヤー４１、ストレーナ４２，４４がそれぞれ配備されている。
【００１９】
管路１１の途中には可撓管１００が配置され、また管路１１を通過する冷媒温度を検知する高圧側温度センサ１０３と、圧縮機８から電子膨張弁３８の間の高圧側冷媒回路の冷媒圧力を検知する高圧側圧力センサ１０１が配置される。高圧側冷媒回路は、冷房時には管路１１、オイルセパレータ３０、管路１２、四方弁３２、管路１３、二重管熱交換器３３、管路１４、室外熱交換器３４、管路１５、管路１６、液ガス熱交換器３７及び管路１７で構成され、暖房時には管路１１、オイルセパレータ３０、管路１２、四方弁３２及び管路１８で構成される。そして、圧縮機８には圧縮機温度センサ１０６が、管路１９の途中には可撓管１００がそれぞれ配置される。また、電子膨張弁３８から圧縮機８までの間の低圧側冷媒回路の冷媒圧力を検知する低圧側圧力センサ１０２が管路１９に配置される。低圧側冷媒回路は、冷房時には管路１８、四方弁３２、及び、途中に液ガス熱交換器３７とアキュムレータ４５が配置された管路１９で構成され、暖房時には管路１７、液ガス熱交換器３３、管路１６、管路１５、室外熱交換器３４、管路１４、二重管熱交換器３３、管路１３、四方弁３２及び管路１９で構成される。
【００２０】
また、上記冷媒回路１０には、オイルセパレータ３０と四方弁３２とを接続する管路１２の途中と、四方弁３２と圧縮機８を接続する管路１９のアキュムレータ４５より手前の部分との間に、冷媒バイパス路２０が設けられており、この冷媒バイパス路２０の途中には、迂回する冷媒の流量を調節するための流量制御弁兼開閉弁となる開閉制御弁２１が設置されている。
【００２１】
さらに、高圧側冷媒回路のうちの圧縮機、凝縮器間の部分と低圧側冷媒回路のうちの膨張弁、蒸発器間の部分とを連結するバイパス路として、上記バイパス路２０の途中から分岐した第２のバイパス路１０５が設けられ、その下流端が管路１６に接続されている。この第２のバイパス路１０５にも開閉制御弁１０４が設けられている。
【００２２】
一方、冷却水回路５０は、水ポンプ６１に排ガス熱交換器６２が管路５１により接続され、エンジンの排気管に設けられた排ガス熱交換器６２と冷却水ジャケット６３が管路５２により接続され、冷却水ジャケット６３と切換弁６４が管路５３により接続され、切換弁６４と室外ラジエータ６５が管路５４により接続され、室外ラジエータ６５と水タンク６７が管路５５により接続され、管路５５の途中と水ポンプ６１が管路５７により接続され、管路５７と切換弁６４が、二重管熱交換器３３を介して管路５６により接続され、排ガス熱交換器６２と管路５４が管路５８により接続され、管路５８と水タンク６７が細管路５９により接続されているものである。
【００２３】
管路５８には絞り弁６８が設けられており、管路５８，５９は空気抜き用の通路として使用され、管路５５は、冷却水の補給用の通路として使用されるとともに、室外ラジエータ６５から水ポンプに向けて冷却水を循環させる通路として使用される。室外ラジエータ６５には、このラジエータ６５に対して空気を吹き付けるためのファン６６が設けられている。
【００２４】
なお、上記の冷媒回路１０と冷却水回路５０に渡って設けられている二重管熱交換器３３は、両回路を流れる冷媒と冷却水の間で熱交換を行うためのものであり、温水冷媒熱交換器に相当する。
【００２５】
また、エンジン１には吸気管１１７が接続され、吸気管１１７の上流部にはエアクリーナ１１８が配置され、吸気管１１７の下流部にはガス燃料を混合する混合器１１９とその下流のスロットル弁１２０とが配置されている。スロットル弁１２０はステップモータから構成されるスロットル弁開度制御アクチュエータ１１１により開閉制御される。混合器１１９のベンチュリ部にはガス吐出口が設けられ、この吐出口には、途中に燃料ガス流量制御弁１１２、減圧調整弁１１３、２つの開閉弁１１４を有して燃料ガス供給源１１５と連結されたガス供給管路１１６が接続されている。さらに、エンジン１には排気管１２３が接続され、その途中に設けられた排ガス熱交換器６２を介して大気に排気ガスを排出可能としている。エンジン１にはエンジン回転数を検知するエンジン回転数センサ１１０が配置されている。
【００２６】
図２は当実施形態の制御ブロック図であり、ＣＰＵ１４０にはエンジン回転数センサ１１０、高圧側圧力センサ１０１、高圧側温度センサ１０３、低圧側圧力センサ１０２及び圧縮機に取り付けられた温度センサ１０６から、回転数情報、高圧側圧力情報、高圧側温度情報、低圧側圧力情報及び温度情報が入力される。ＣＰＵ１４０はメモリ１４１中のプログラム及び記憶データと、各センサからの情報に基づき、開閉制御弁２１からなるガスバイパス弁を開閉制御するガスバイパス弁１開閉制御アクチュエータ２１ａ、開閉制御弁１０４からなるガスバイパス弁を開閉制御するガスバイパス弁２開閉制御アクチュエータ１０４ａ、電子膨張弁３８を開閉制御する電子膨張弁開閉制御アクチュエータ３８ａ、室内熱交換器ファン駆動アクチュエータ４０ａ、室外熱交換器ファン駆動アクチュエータ３５ａ、切換弁６４あるいは後述のようなリニア三方弁を駆動するリニア三方弁駆動アクチュエータ６４ａ、燃料ガス流量制御弁駆動アクチュエータ１１２ａ、スロットル弁開度制御アクチュエータ１１１ａ、点火回路１１３をそれぞれ制御する。
【００２７】
上記のような構造を有する当実施形態の空調装置の作用について以下に説明する。
【００２８】
まず、冷却水回路５０では、水ポンプ６１から吐出される冷却水は、エンジンの排気管に設けられた排ガス熱交換器６２から排ガスの熱を吸収して加熱された後、冷却水ジャケット６３に供給され、冷却水ジャケット６３を通ってさらに加熱された冷却水は、管路５３を通して切換弁６４に案内される。
【００２９】
切換弁６４は、サーモスタット弁であり、冷却水の温度が７８°Ｃ以下の時には、管路５４を閉じて管路５６に向けて冷却水を流し、管路５７を介して、冷却水を再び水ポンプ６１に供給するように作動する。
【００３０】
冷却水温度が７８°Ｃを越える時には、切換弁６４を介して管路５４に向けて冷却水の一部を流し、室外ラジエータ６５からファン６６により吹き付けられる外気より熱を放出してから、冷却された水を管路５５から管路５７を通して水ポンプ６１に案内するとともに、切換弁６４から冷却水の一部を二重管熱交換器３３に向けて流し、冷媒の加熱も同時に行うこととなる。
【００３１】
さらに、冷却水の温度が８６°Ｃを越えると、切換弁６４は二重熱交換器３３に対する管路５６を閉じて管路５４を全開し、高温となった冷却水の全てを室外ラジエータ６５に向けて流し、冷却水の冷却を強力に行うこととなり、この時には、二重管熱交換器３３に冷却水は送られないので、二重管熱交換器３３における冷却水と冷媒との間での熱交換が停止される。
【００３２】
このようなものでは、冷房運転時には、圧縮器８から高温高圧の冷媒が管路１３を通って二重管熱交換器３３に流れてくるので、二重管熱交換器３３での冷却水と冷媒との間での熱交換は行われにくいため、冷却水温度は７８°Ｃ以上になり易く、冷却水温度が８６°Ｃを越えると、上記のように切換弁６４により冷却水の全てが管路５４からラジエータ６５に向けて流れて、外気に熱を放出してから管路５７を介して水ポンプ６１に向けて送られることとなる。
【００３３】
なお、切換弁６４をリニア三方弁とし、これに冷却水温度センサ、運転状態検知機器、及びリニア三方弁駆動制御機器を配置して、二重熱管交換器３３および室外ラジエータ６５に流す冷却水割合を制御するようにしてもよい。
【００３４】
その場合には、例えば、暖房運転時で複数台設けられている室内熱交換器４０の全部が運転されている時には、冷却水の全てを管路５６を通して二重管熱交換器３３に流すことにより、膨張弁３８で低温低圧化されて室外熱交換器３４で吸熱された冷媒中の未気化の部分に、冷却水によってエンジン廃熱の全てが伝熱されることとなって、暖房効率が高められることとなる。
【００３５】
但し、冷却水温度が高すぎる時、あるいは、各室内熱交換器４０の放熱量が少なくなる時には、室外ラジエータ６５に冷却水を多く循環させて、エンジンを充分冷却できるよう、冷却水温度を低下させるようにする。
【００３６】
上記のような冷却水回路５０に対して、冷媒回路１０では、冷房運転時には、四方弁３２が図に破線で示すように切り換えられ、管路１２と管路１３が接続され、管路１８と管路１９が接続されて、圧縮機８から排出される高圧の冷媒は、図中に破線矢印で示すように、管路１１，１２，１３から二重管熱交換器３３と室外熱交換器３４を通り、管路１５，１６，１７を経て、膨張弁３８から室内熱交換器４０に案内され、室内を冷房してから管路１８，１９を経て圧縮機８に戻される。
【００３７】
すなわち、冷房運転時には、圧縮機８から排出される高温、高圧の冷媒は、高温のため二重熱交換器３３で冷却水により加熱されることが少なく、室外熱交換器３４で外気により冷却され、凝縮熱を放出して液化された後、液ガス熱交換器３７で残熱を吸収され、その後に膨張弁３８で急激に膨張されてから、室内熱交換器４０で外気から蒸発熱を奪って気化する。
【００３８】
なお、液ガス熱交換器３７については、主に冷房運転時に、室外熱交換器３４で液化した冷媒の残熱を、室内熱交換器４０で気化した冷媒に吸収させることによって冷房効率を高めるためのものであって、暖房時には熱交換機能が低いものである。
【００３９】
一方、暖房運転時には、四方弁３２が図に実線で示すように切換えられ、管路１２と管路１８が接続され、管路１３と管路１９が接続されて、圧縮機８から排出される高圧の冷媒は、図中に実線矢印で示すように、管路１１，１２，１８を通り、ストレーナ４４を通って室内熱交換器４０に案内され、室内熱交換器で凝縮熱を放出して液化することにより室内を暖房する。
【００４０】
そして、室内熱交換器４０で液化した高圧の冷媒は、膨張弁３８において減圧されてから、管路１７から液ガス熱交換器３７を通り、管路１６からディストリビュータ３６および管路１５を通って室外熱交換器３４に案内され、外気から蒸発熱を奪って気化してから、管路１４を通って二重管熱交換器３３に案内され、二重管熱交換器３３で冷却水によりエンジン廃熱を受け取ってから、管路１３，１９を通って圧縮機１８に案内され、圧縮機８で再び圧縮されて管路１１に吐出される。
【００４１】
ところで、上記冷媒回路１０において、暖房運転時に室内熱交換器４０の作動台数が少ない場合には、作動しない室内機の室内ファンが停止され、電子膨張弁３８の開度が全閉寸前まで絞られているため、電子膨張弁３８を通過できる冷媒重量が減少することとなる。
【００４２】
そして、例え作動する室内機の電子膨張弁３８の開度を全開としても、電子膨張弁３８の上流側となる高圧側冷媒圧力が上昇してしまう。なお、作動する室内機の電子膨張弁３８の開度を全開とすると、室内熱交換器４０を流れる冷媒量が過大となり暖房過多となるので、作動する室内機の電子膨張弁の開度は適度に絞る必要があり、高圧側冷媒圧力が上昇し過ぎることとなる。
【００４３】
高圧側冷媒圧力が上昇し過ぎると、高圧側冷媒回路の各部に冷媒漏れや高圧力に起因する損傷が発生し易くなるという問題がある。また、室内機の作動台数が少ないのに合わせて、室外熱交換器３４の吸熱量を減少させていない場合には、アキュムレータ４５を経て圧縮機８に吸入される冷媒の温度が加熱ぎみとなり、圧縮機８の温度が上昇し、圧縮機８の潤滑機能が低下して圧縮機８の耐久性を低下させる問題が発生する。また、室内熱交換器４０の放熱量に比べて室外熱交換器３４の吸熱量が過大になると、例えエンジン回転数を低下させても高圧側冷媒圧力を低くしにくく、作動する室内機の部屋は暖房過多気味となる問題もある。
【００４４】
なお、上記のように高圧側冷媒圧力の正常域を越えての上昇は、上記以外に電子膨張弁３８の作動不良、エンジン１の回転数制御不良、二重管熱交換器３３での吸熱過多、室外熱交換器３４のファン３５の回転低下不良等によっても発生する。
【００４５】
このような問題に対処するために、室内熱交換器４０と電子膨張弁３８を迂回するバイパス路２０の開閉制御弁２１の開度を大きくすることがなされる。これにより、電子膨張弁３８の開度不足が解消されて高圧側冷媒回路の圧力が低下するとともに、バイパス路２０に冷媒が流れる分、作動する室内機に見合った量の冷媒が室内熱交換器４０に流入するので、室内機を作動させる部屋が暖房過多になることがない。
【００４６】
しかし、バイパス路２０の途中には放熱部がないので、これだけでは高温のガス冷媒がそのまま圧縮機８に吸われることになり、圧縮機８の温度が上昇する問題は解決できない。また、低圧側冷媒回路に高圧のガス冷媒がバイパスされるので、低圧側の圧力が上昇してしまう。このため、エンジン１の回転数を低下させない限り、圧縮機８により昇圧される結果、高圧側冷媒回路の圧力が再び上昇することになり、結果としてバイパス路２０に冷媒を流しても高圧側冷媒回路の圧力を低下させることも、圧縮機８の温度を低下させることも効果的に実施できない。
【００４７】
そこで、当実施形態においては、前記のように第２のバイパス路１０５が設けられ、高圧側冷媒回路の圧力が所定値以上の場合、開閉制御弁１０４を開とし、高圧側圧力検知値が大きくなるほど開度を大としている。このため、暖房時、管路１２から管路１３にバイパスする高圧の冷媒は、暖房時本来は蒸発器として機能する室外熱交換器３４を通過するとき冷却され、圧力及び温度が低下された後、液ガス熱交換器３７でさらに冷されアキュムレータ４５を経て圧縮機８に吸われる。これにより圧縮機８の温度上昇が防止されるとともに、高圧側冷媒回路の過大圧力も低下される。
【００４８】
なお、電子膨張弁３８が室内機側に配置されず、室外機側である管路１６の途中のＡ部に配置される場合には、冷房時において高圧側圧力センサの検知値が所定値以上である場合開閉制御弁１０４を開とする。これにより高温高圧の冷媒は第２のバイパス路１０５を通過し、管路１７から冷房時本来は蒸発器として機能する室内熱交換器４０を通過するとき放熱し、圧縮機８の温度上昇や高圧配管の損傷を防止できる。
【００４９】
図３は当実施形態の装置における制御のフローチャートである。
【００５０】
当実施形態では暖房運転状態において開閉制御弁１０４の開閉制御が実施され、起動後、ステップＳ１において空調装置の停止信号の有無を判断し、停止信号があれば、燃料ガス流量制御弁１１２を全閉、あるいはさらに点火回路１１３を失火状態にする停止処理をステップＳ２において実施する。一方、停止信号がなければ、ステップＳ３において吐出圧力すなわち高圧側圧力センサの検知値が目標圧力の上限値より高いかどうかを判断する。目標圧力上限値より検知値が高ければ、ステップＳ４に進み、エンジン回転数が目標エンジン回転域の下限値以下であるかどうかを判断する。ここで、ＮＯとなる場合にはステップＳ５に進み、スロットル弁１２０を絞るかあるいはさらに燃料ガス流量制御弁１１２を絞ることにより、エンジン回転数を低下させる。
【００５１】
すなわち、検知値が目標圧力上限値より高い状態では圧縮機８の効率が低下したり、凝縮器（暖房状態では室内熱交換器４０）での放熱効率が低下したりする不具合があるので、この不具合を解消すべく圧力低下させるため、エンジン回転数を低下させるか、開閉制御弁２１あるいはさらに開閉制御弁１０４を開とする必要がある。ステップＳ５はステップＳ４でエンジン回転数を下げ得る余裕があることを検知した後であり、このステップでは開閉弁２１，１０４の開作動に先行して、まずエンジン回転数を低下させる。
【００５２】
ステップＳ４においてエンジン回転数が目標エンジン回転域の下限値以下である場合は、エンジン回転数をこれ以上に低下させることができず、開閉弁２１，１０４の開動作の準備のためステップＳ６に進む。このステップにおいてガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４の開閉状態を判断し、閉状態であることを検知するとステップＳ７に進み、ガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４を開とする。一方、エンジン回転数が目標エンジン回転域の下限値以下であることがステップＳ４で既に検知されており、この状態は天候の急変等の外乱があった場合や運転者が運転条件を急変させた場合等に対して充分追従させるだけの余裕がないので、エンジン回転数を高めておく必要がある。当実施形態では、本ステップにおいて、室内側への冷媒循環量が減少しない回転数まで高めるため、スロットル弁１２０をわずかに開けるか、あるいはさらに燃料ガス流量制御弁１１２をわずかに開けるようにしている。
【００５３】
上記ステップＳ６でガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４の開状態を検知すれば、ステップＳ８に進み、高圧側圧力センサの検知値が異常判定値（高圧側冷媒回路の漏れその他の損傷の発生を防止するために直ちに圧力低下が必要と判断させる値）以上かどうかが判断され、異常判定値以上の場合はステップＳ９に進み、エンジン１を停止させる。このとき、燃料ガス流量制御弁１１２及び両開閉弁１１４を全閉とする。ステップＳ８において高圧側圧力センサの検知値が異常判定値より小さい場合はステップＳ１０に進み、開閉制御弁２１，１０４が開状態に保持されるとともに、エンジン回転数が目標エンジン回転域の下限値以下であることが既にステップＳ４で検知されており、この状態に保持する。
【００５４】
ステップＳ３において、目標圧力上限値より検知値が小さければ、ステップＳ１１に進み、検知値が目標圧力下限値より低いかどうかを判断する。検知値が目標圧力下限値より低い場合は、膨張弁による差圧が小さくなり冷媒循環量が大きくとれず、能力が低下する等の問題が発生するので、検知値を目標圧力の下限値より高めるためエンジン回転数を増加させる制御を実施する。そのため、ステップＳ１２においてエンジン回転数が目標エンジン回転域の上限値以上かどうかを判断する。この判断の結果がＮＯの場合は、エンジン回転数を増加させ得るので、ステップＳ１３にてエンジン回転数を上げるべくスロットル弁の開度を増加させるか、あるいはさらに燃料ガス流量制御弁１１２の開度を増加させる。このとき、ガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４の開閉状態は変化させない。
【００５５】
ステップＳ１２における判断の結果がＹＥＳの場合は、エンジン回転数を増加させることができず、ステップＳ１４にてガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４の開閉状態を判断する。この判断においてガスバイパス弁が開である場合には、ステップＳ１５に進み、両開閉制御弁２１，１０４を閉とする。両開閉制御弁２１，１０４を閉とすると高圧側冷媒回路の圧力は上昇し、室内機への冷媒循環量が増加する。これによりエンジン回転数を減少させることが可能となる。このため当実施形態ではステップＳ１５において、室内機への冷媒循環量が両開閉制御弁２１，１０４を閉とする前の量と同程度となるまで、エンジン回転数を減少させる。
【００５６】
ステップＳ１４での判断において両開閉制御弁２１，１０４が閉である場合には、開閉制御弁２１，１０４の制御によって高圧側冷媒圧力を上昇させることも、エンジン回転数を上限値より下げることも不可能となるので、スロットル弁１２０の開度、燃料ガス流量制御弁１１２の開度及びガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４の開度を不変とする（ステップＳ１６）。なお、高圧側冷媒回路の圧力を増加させるには、電子膨張弁３８を絞ることや、暖房時において二重管熱交換器３３へのエンジン温水の循環量を増加させること等によって可能ではある。
【００５７】
ステップＳ１１での判断において目標圧力下限値より検知値の方が大きければ、高圧側冷媒圧力が適正状態にあることになるので、スロットル弁１２０の開度、燃料ガス流量制御弁１１２の開度及びガスバイパス弁すなわち開閉制御弁２１，１０４の開度を不変とする（ステップＳ１７）。
【００５８】
図４は、本発明が適用されるエンジン駆動式冷凍機の一実施形態を示すシステムズである。本図においてエンジン１の吸気系、排気系の構成は図１の空調装置のものと同じである。エンジン１で冷却系は管路５１，５２，５３等からなる冷却水回路５０と、冷却水回路５０の途中に配置される水ポンプ６１、排ガス熱交換器６２、冷却水ジャケット６３、サーモスタット７１、リニア三方弁７２、アキュムレータ４５内の温水冷媒熱交換器７３と、サーモスタット７１から分岐する分岐水路７４と、リニア三方弁７２から分岐する分岐水路７５と、分岐水路７５の途中に配置されるラジエータ６５により構成される。暖機時にはサーモスタット７１から分岐水路７４に冷却水を循環させる。また、リニア三方弁７２は、蒸発器として機能するアキュムレータ４５の必要吸熱量に応じた温水流量Ｉ１を流す一方、水ポンプ６１の吐出量Ｉから上記温水流量Ｉ１を差し引いた量に相当する温水流量Ｉ２をラジエータ６５に流す。
【００５９】
冷媒回路は圧縮機８から電子膨張弁３８までの高圧側冷媒回路１２５と、電子膨張弁３８から圧縮機８に至る低圧側冷媒回路１２６とからなる。上記高圧側冷媒回路１２５は、圧縮機８から凝縮器１３０までの高圧側上流部１２５ａと、凝縮器１３０から電子膨張弁３８までの高圧側下流部１２５ｂとからなる。一方、上記低圧側冷媒回路１２６は、電子膨張弁３８から蒸発器１３１までの低圧側上流部１２６ａと、蒸発器１３１から圧縮機８までの低圧側下流部１２６ｂとからなる。低圧側下流部１２６ｂには第２の蒸発器として機能する温水冷媒熱交換器７３を備えたアキュムレータ４５が配置されている。高圧側上流部１２５ａと低圧側上流部１２６ａとの間には開閉制御弁１０４が配置されたバイパス路１０５が配置されている。当実施形態においても、高圧側冷媒圧力センサの検知圧力が所定値以上となる場合に開閉制御弁１０４が開とされ、バイパス路を１０５を通過する高温高圧の冷媒は本来は吸熱作用をする蒸発器１３１で放熱される。
【００６０】
図中、１３０ａは凝縮器１３０に対して設けられたファン、１３１ａは蒸発器１３１に対して設けられたファン、１２１は電磁クラッチである。なお、当実施形態におけるバイパス路１０５の代りに、途中に開閉制御弁１０４´及び放熱器１３２を設けたバイパス路１０５´を配置し、開閉制御弁１０４´を高圧側冷媒圧力センサ１０１の検知圧力が所定値以上となる場合、あるいは圧縮機８の温度センサ１０６による検知温度所定以上となる場合に開としてもよい。
【００６１】
また、当実施形態において、エンジン１の代りに電動モータで圧縮機８を駆動するようにしてもよい。この場合には、アキュムレータ４５は単に液冷媒が圧縮機に流出するのを防止するためのものとし、アキュムレータ４５内の熱交換器７３は廃止される。
【００６２】
また、図５に示す別の実施形態のように、図４に示す実施形態に対して、アキュムレータ（図示省略）は熱交換器を廃止したものとする一方、蒸発器１３１と並列に冷媒回路１２６ｃを設け、この冷媒回路１２６ｃに二重管熱交換器１３３を配置し、エンジンの温水を循環するようにしてもよい。
【００６３】
また、図６に示すさらに別の実施形態のように、図５に示す実施形態に対して、冷媒回路１２６ｃを廃止する一方、蒸発器１３１とアキュムレータ４５との間に二重管熱交換器１３４を配置し、エンジン１の温水を循環するようにしてもよい。また、バイパス路１０５´は低圧側下流部１２６ｂにおける蒸発器１３１と二重管熱交換器１３４の中間部に接続するようにしてもよい。高温高圧のガス冷媒温度が温水の温度より高い場合に、冷媒の温度を低下させることができる。
【００６４】
なお、図６に示す実施形態において、蒸発器１３１を廃止するようにしてもよい。
【００６５】
図７は、本発明が適用されるエンジン駆動式空調装置の別の実施形態を示すシステム図である。本図において、圧縮機８から吐出された冷媒は管路１１によりオイルセパレータ３０に送られ、オイルセパレータ３０から管路１２によりさらに四方弁３２に送られる。暖房運転時には、実線矢印方向に冷媒が流れ、四方弁３２から管路１８を通って室内熱交換器４０に冷媒が供給され、室内熱交換器４０からの冷媒は管路１７ａから膨張弁３８及び管路１７を通って室外熱交換器３４に送られ、さらに管路１３、四方弁３２、管路１９を経て圧縮機８に吸込まれる。また、冷媒供給回路には暖房運転時用冷媒バイパス手段として、管路１２と管路１７を結ぶ管路２００，２０１及び開閉制御弁２０３か、あるいは管路１８と管路１７を結ぶ管路２０４及び開閉制御弁２０５かのいずれか一方が配置され、高圧側圧力センサ１０１の検知値が所定値以上の場合に、開閉制御弁２０３または開閉制御弁２０５が開とされる。なお、管路１９にエンジンの冷却水を循環する二重管熱交換器２１０を配置している。
【００６６】
冷房運転時、破線矢印方向に冷媒が流れ、四方弁３２から管路１３を通って室外熱交換器３４に冷媒が供給され、室外熱交換器３４からの冷媒は管路１７から膨張弁及び管路１７ａを通って室内熱交換器４０へ送られ、さらに管路１８、四方弁３２、管路１９を経て圧縮機１８に吸込まれる。また、冷媒供給回路には冷房運転時用冷媒バイパス手段として、管路１２と管路１７ａを結ぶ管路２００，２０６及び開閉制御弁２０７か、あるいは管路１３と管路１７ａを結ぶ管路２０８及び開閉制御弁２０９かのいずれか一方が配置され、高圧側圧力センサ１０１の検知値が所定値以上の場合に、開閉制御弁２０７または開閉制御弁２０９が開とされる。
【００６７】
当実施形態によると、冷暖房の両運転状態において高圧側冷媒回路が所定値以上となることがないようにすることができる。
【００６８】
なお、上記暖房運転時用冷媒バイパス手段または冷房運転時用冷媒バイパス手段のいずれか一方を設けておいてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の構成により、暖房時に、バイパス路を通過して低圧側冷媒回路に至る高温高圧の冷媒は、本来は吸熱作用をする蒸発器としての室外熱交換器や温水冷媒熱交換器を通過する時、放熱して温度が低下し、かつ、圧力低下が起きる。これにより、圧縮機が過度に昇温することがなくなるとともに、高圧側冷媒回路の圧力を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される空調装置の一実施形態を示すシステム図である。
【図２】空調装置の制御系統を示すブロック図である。
【図３】制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明が適用されるエンジン駆動式冷凍機の一実施形態を示すシステム図である。
【図５】本発明が適用されるエンジン駆動式冷凍機の別の実施形態を示すシステム図である。
【図６】本発明が適用されるエンジン駆動式冷凍機のさらに別の実施形態を示すシステム図である。
【図７】本発明が適用される空調装置の別の実施形態を示すシステム図である。
【符号の説明】
１エンジン
８圧縮機
１０冷媒回路
３２四方弁
３４室外熱交換器
３８膨張弁
４０室内熱交換器
４５アキュムレータ
２０，１０５バイパス路
２１，１０４開閉制御弁

Claims

駆動装置により圧縮機を作動させ、暖房時に圧縮機、四方弁、凝縮器としての室内熱交換器、膨張弁、蒸発器としての室外熱交換器、四方弁、圧縮機の順に冷媒を循環させる空調装置からなる冷媒循環式熱移動装置において、
上記駆動装置を水冷式内燃機関により構成し、
膨張弁から室外熱交換器および四方弁を経て圧縮機に至る暖房運転時の低圧側冷媒回路に、内燃機関冷却後の温水と冷媒とを熱交換させる温水冷媒熱交換器を上記室外熱交換器と直列又は並列に配置するとともに、
圧縮機から四方弁および室外熱交換器を経て膨張弁に至る暖房運転時の高圧側冷媒回路のうちで圧縮機から室内熱交換器に至るまでの間にある部分と、上記暖房運転時の低圧側冷媒回路のうちで膨張弁から上記室外熱交換器および上記温水冷媒熱交換器に至るまでの間にある部分とを連結するバイパス路と、
高圧側冷媒回路の圧力を検知する圧力センサと、
暖房運転時において上記圧力センサによる検知圧力が高い場合に上記バイパス路を導通させ、かつ、その検知圧力に応じてバイパス路の流量を制御する弁手段とを設けたことを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
上記圧縮機または駆動装置の作動回転数を検知する回転数センサを設け、暖房運転時で検知圧力が高い場合において、検知回転数が所定値以上にときは駆動装置へのエネルギー供給量を低下させ、検知回転数が所定値以下にときは上記バイパス路を導通させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷媒循環式熱移動装置。