JP4661289B2

JP4661289B2 - エンジン駆動式空気調和機

Info

Publication number: JP4661289B2
Application number: JP2005084704A
Authority: JP
Inventors: 秀行末廣; 慎一服部
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: KR20060103182A; CN1837690A; KR100722091B1; CN100398918C; JP2006266584A

Description

本発明は、エンジン駆動式空気調和機に関する。

ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）は、空気調和機の一種であり、ガスエンジンを利用して空気調和を行うものである。具体的には、ガスエンジンによって冷媒通路に接続されたコンプレッサ（圧縮機）を駆動して冷媒を冷媒通路内で循環させ、該冷媒通路内に介装された室内熱交換器及び室外熱交換器で冷媒の凝縮及び蒸発作用を行わしめ、斯かる作用に伴う熱の移動により空気調和を行うものである。

具体的には、暖房時には、コンプレッサから吐出された冷媒は、冷媒通路を通じて室内熱交換器（凝縮）、膨張弁（膨張）、室外熱交換器（蒸発）をこの順で通過してコンプレッサに戻るが、このとき室内熱交換器で冷媒の凝縮作用が行われて凝縮熱が発生し、斯かる凝縮熱が室内暖房に供される。一方、冷房時には、コンプレッサから吐出された冷媒は、冷媒通路を通じて室外熱交換器（凝縮）、膨張弁、室内熱交換器（蒸発）をこの順で通過してコンプレッサに戻るが、このとき室内熱交換器で冷媒の蒸発作用が行われ、斯かる蒸発作用により蒸発熱として周りから熱を奪うことによって周囲空間が冷却され、この冷却により生じた冷熱が室内冷房に供される。

ところで、暖房時においては、屋外に設置される室外熱交換器から得られる外気熱が少ないこともあり、効率的に室外熱交換器で冷媒に熱を与えることができない場合が生じる。このような場合に対処するため、暖房時に冷媒を加熱するための機器として、室外熱交換器に加え、エンジン冷却水と熱交換を行い得る冷媒―冷却水熱交換器を設け、この冷媒―冷却水熱交換器にも冷媒を流すよう冷媒通路を構成しているものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、冷媒通路の室外熱交換器が介装されている部分よりも上流側の部分（暖房時における上流側部分）からバイパス通路を分岐させ、このバイパス通路に冷媒―冷却水熱交換器を介装させた構成が採られる。このような並列通路構成により、暖房時には、冷媒が室外熱交換器及び冷媒―冷却水熱交換器の双方で熱交換されることになる。したがって、室外熱交換器での熱交換で賄いきれない熱交換を冷媒―冷却水熱交換器で補うことができ、熱交換効率を向上させることができる。

尚、上記のような並列通路構成においては、両通路に流す冷媒量を設定する必要がある。このため、従来では、冷媒通路中にオリフィスやキャピラリーを介装させており、このオリフィスやキャピラリーによって冷媒通路に流れる冷媒量が制限され、余剰分の冷媒がバイパス通路を流れるようにしていた。
特開２００４−３４７３０６号公報

上述のように従来のエンジン駆動式空気調和機においては、冷媒通路に流れる冷媒量をオリフィスやキャピラリーにより調整していたため、能力の異なるエンジン駆動式空気調和機においてはそれぞれに見合った冷媒量の調整をする必要があり、機種毎に異なったオリフィス径を持つオリフィスや、キャピラリー径を持つキャピラリーを取り付ける必要があった。このため、機種毎にオリフィスやキャピラリーを選定する作業が発生し、製造する上での手間が生じていた。また、一旦オリフィスやキャピラリーを取り付けてしまうと、室外熱交換器側に流れる冷媒量をさらに調節することが困難となり、冷媒調節能力に欠けているという問題があった。さらに、外気温度が極端に低い低温時の暖房では、室外熱交換器では熱交換効率が極めて低下するために冷媒を室外熱交換器に流さないようにするのが良いが、従来の構成であると、オリフィスなどの絞り機構を通じて室外熱交換器に冷媒が流れてしまうために、かえって室外熱交換器で冷媒が放熱してしまい、暖房能力がさらに低下してしまうという問題がある。

本発明は、それ故に、上記問題を解決することを、その技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために講じた請求項１の発明は、
エンジンと、
冷媒を吸入する吸入口と冷媒を吐出する吐出口を備え、前記エンジンによって駆動されて前記吸入口から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機と、
暖房時には供給された冷媒を蒸発し冷房時には供給された冷媒を凝縮する室外熱交換器と、
暖房時には供給された冷媒を凝縮し冷房時には供給された冷媒を蒸発する室内熱交換器と、
前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記室内熱交換器を連通する冷媒通路と、
暖房時に前記冷媒通路中の冷媒が前記室外熱交換器をバイパスするように前記冷媒通路から分岐して設けられたバイパス通路と、
該バイパス通路の途中に介装され冷媒と前記エンジンを冷却する冷却水との熱交換を行う冷媒―冷却水熱交換器と
前記バイパス通路の途中に介装され該バイパス通路を流通する冷媒の量を調整するサブ膨張弁と
を備えたエンジン駆動式空気調和機において、
暖房時に前記室外熱交換器に流入する冷媒の量を調整可能なメイン膨張弁を前記冷媒通路に介装させ、
前記メイン膨張弁の弁開度と前記サブ膨張弁の弁開度を制御する制御手段をさらに備え、
該制御手段は、前記圧縮機の回転数から前記メイン膨張弁の上限開度と前記サブ膨張弁のの上限開度をそれぞれ計算する上限開度計算ステップと、前記上限開度計算ステップで計算されたメイン電子膨張弁の上限開度とサブ電子膨張弁の上限開度を合計し、合計開度を計算する合計開度計算ステップと、前記冷媒通路中の冷媒の状態から前記サブ膨張弁の必要開度を設定するサブ電子膨張弁開度設定ステップと、前記合計開度から前記サブ膨張弁の必要開度を差し引いた開度を前記メイン膨張弁の開度として設定するメイン電子膨張弁開度設定ステップと、を有することを特徴とする、エンジン駆動式空気調和機とすることである。

請求項１の発明によれば、室外熱交換器に流入する冷媒量を調節可能なメイン電子膨張弁を冷媒通路中に介装させたので、このメイン電子膨張弁の開度を調節することにより、室外熱交換器に流入する冷媒量を調節することができる。このため、機種が異なる場合は電子膨張弁の開度設定を変更するのみで対応でき、製造工程でオリフィス径を各機種毎に設定するなどの手間を省くことができる。さらに、一度設定した開度を再度変更調整することもできるので、冷媒各状況によってフレキシブルに冷媒流量を調整できる。また、制御手段によって、まずメイン膨張弁の弁開度とサブ膨張弁の弁開度とを合計した合計開度を計算し、次いで、冷媒通路中の冷媒の状態からサブ膨張弁の必要開度を設定し、次いで、合計開度からサブ膨張弁の必要開度を差し引いた開度をメイン膨張弁の開度として設定する。このように各弁開度を設定することにより、両膨張弁の開度が互いに関連して制御されることとなり、冷媒の流通制御を一義的に決定することができる。特に本発明では、メイン膨張弁の弁開度は計算された合計開度から設定されたサブ膨張弁の弁開度を差し引き、その残りの開度をメイン膨張弁の開度に割り当てるようにして弁開度を決定しているので、簡単な制御ステップによって、冷媒―冷却水熱交換器に冷媒を流通させることを優先する制御を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本例におけるエンジン駆動式空気調和機の概略構成図である。図１において、本例におけるエンジン駆動式空気調和機１００は、大きく分けて室外ユニット２００と室内ユニット３００とに分けられる。

室外ユニット２００には、エンジン２０１、コンプレッサ２０２、四方切換弁２０３、室外熱交換器２０４、アキュムレータ２０６、これらを連通する冷媒通路２０７、冷媒―冷却水熱交換器２０５、冷媒―冷却水熱交換器２０５が介装されたバイパス通路２０８を主な構成要素としており、これらが室外機のハウジング（図示せず）に収納された状態とされている。

エンジン２０１は、原動機の作用を行うものであれば、どのようなものでも良いが、エンジン駆動式空気調和機においては、一般的にガス燃料により駆動するガスエンジンが良く使用される。

コンプレッサ２０２は、エンジン２０１の出力軸にクラッチ機構（図示せず）を介して連結されており、エンジン２０１の駆動力が伝達されて作動する。また、コンプレッサ２０２は、外部との連絡口である吸入口２０２a及び吐出口２０２ｂを持ち、吸入口２０２aより冷媒を吸入して、内部で吸入した冷媒を高圧化し、高圧化した冷媒を吐出口２０２ｂより吐出するものである。

コンプレッサ２０２の吐出口２０２ｂは、冷媒通路２０７ａを通じて四方切換弁２０３に連通している。四方切換弁２０３は、コンプレッサ入力ポート２０３a、第１出力ポート２０３ｂ、第２出力ポート２０３ｃ、アキュムレータ出力ポート２０３ｄを備えており、コンプレッサ入力ポート２０３aと第１出力ポート２０３ｂとが連通し、かつ第２出力ポート２０３ｃとアキュムレータ出力ポート２０３ｄとが連通する第１の状態と、コンプレッサ入力ポート２０３aと第２出力ポート２０３ｃとが連通し、かつ第１出力ポート２０３ｂとアキュムレータ出力ポート２０３ｄが連通する第２の状態とに切り替えることが可能な弁である。尚、四方切換弁２０３が上記第１の状態になったときは室内暖房が、上記第２の状態となったときは室内冷房が行われる。

四方切換弁２０３の第１出力ポート２０３ｂには、冷媒通路２０７ｂが連通している。この冷媒通路２０７ｂの端部には、ボールバルブ４１ｂが接続されている。

四方切換弁２０３の第２出力ポート２０３ｃには冷媒通路２０７ｃが連通している。この冷媒通路２０７ｃは、その途中に室外熱交換器２０４及びメイン電子膨張弁２０９が介装されているとともに、その端部にボールバルブ４１ｃが接続されている。

室外熱交換器２０４は、内部に導入された冷媒と外気とを熱交換させるものであり、具体的には、冷媒が流通する蛇行流路と、その蛇行流路に接続したフィンが設けられた平板状のプレートを積層した態様を採る。また、冷媒が流通する蛇行流路は、各プレートの側端において、隣のプレートに侵入するようにされており、これにより、冷媒は、各プレート中の蛇行流路を一通り流れるようにされている。そして、各プレート中の蛇行流路を冷媒が流れる間に、周りの空気から集められた熱がフィンから蛇行流路中の冷媒に伝えられ、熱交換が行われる。尚、本例では、このプレートを４層積層した構造としており、かつ、そのうちの最も内側のプレートは、残りの３層内を流れる冷媒の流路とは別の流路とされ、ラジエータとして機能させている。

メイン電子膨張弁２０９は、電気的制御によって弁開度が調整可能な弁であり、弁開度の調整によって冷媒通路２０７ｃを通過する冷媒の流量を制御することが可能とされるものである。

また、図からわかるように、冷媒通路２０７ｃの室外熱交換器２０４とメイン電子膨張弁２０９との間の部分である点Ｃの部分には、冷房用通路２０７ｆの一端が接続されている。この冷房用通路２０７ｆの他端は、上記点Ｃから冷媒通路２０７ｃ中のメイン電子膨張弁２０９を跨いだ位置である点Ｄに接続されており、この冷房用通路２０７ｆを冷媒が通過することにより、メイン電子膨張弁２０９をバイパスするように構成されている。さらに、冷房用通路２０７ｆの途中には、点Ｃから点Ｄの方向への冷媒の流通を許容し、点Ｄから点Ｃの方向への冷媒の流通を遮断する一方向弁２１１が介装されている。このため、冷房用通路２０７ｆには、室外熱交換器２０４側から流れる冷媒のみが流通する。尚、メイン電子膨張弁２０９とサブ電子膨張弁２１０は、制御手段２１２に電気的に接続されている。この制御手段２１２は、各冷媒通路中を流れる冷媒の状態や各機器の状態等から、両膨張弁２０９、２１０の弁開度を設定する機能を備えている。

四方切換弁２０３のアキュムレータ出力ポート２０３ｄには、冷媒通路２０７ｄが接続されている。この冷媒通路２０７ｄの端部は、アキュムレータ２０６に侵入している。アキュムレータ２０６からは、戻り通路２０７ｅが接続され、この戻り通路２０７ｅはコンプレッサ２０２の吸入口２０２ａに接続されている。

また、図からわかるように、冷媒通路２０７ｃにおける点Ａには、冷媒通路２０７ｃから分岐したバイパス通路２０８の一端が接続している。このバイパス通路２０８の途中には冷媒―冷却水熱交換器２０５及びサブ電子膨張弁２１０が介設されている。また、バイパス通路２０８の他端は、図中の点Ｂにおいて、冷媒通路２０７ｄと合流する構成とされている。

冷媒―冷却水熱交換器２０５は、エンジン２０１を冷却する冷却水と、バイパス通路２０８を流れる冷媒とを熱交換させるものであり、本例では、複数の板状平板を折り重ねたプレート式熱交換器を採用している。この冷媒―冷却水熱交換器２０５に導入される冷却水は、エンジン２０１を冷却した後の冷却水であるので、加熱されている。したがって、冷媒―冷却水熱交換器２０５では、冷媒は加熱された冷却水により加熱される。

サブ電子膨張弁２１０は、メイン電子膨張弁２０９と同じく電気的制御によって弁開度が調整可能な弁であり、弁開度の調整によってバイパス通路２０８を通過する冷媒の流量を制御することが可能とされるものである。

一方、室内ユニット３００は、室内熱交換器３０２、膨張弁３０３及びこれらを接続する冷媒通路３０１を主な構成要素としている。

室内ユニット３００中の冷媒通路は、ボールバルブ４１ｃに接続された冷媒通路３０１ｃ、ボールバルブ４１ｂに接続された冷媒通路３０１ｂ、及び、冷媒通路３０１ｃと３０１ｂとを連通する冷媒通路３０１ｄよりなる。冷媒通路３０１ｄは、室内熱交換器の設置台数分必要となる。例えば、室内熱交換器が２台であれば、２つの冷媒通路３０１ｄが必要となる。

冷媒通路３０１ｄには、室内熱交換器３０２及び膨張弁３０３が介装されている。室内熱交換器３０２は、内部に導入された冷媒と室内空気とを熱交換させるものであり、その具体的構造は、室外熱交換器と類似した構造である。また、膨張弁３０３は、流路を絞ることによってそこを流通する冷媒を膨張させて低圧化させるものである。

なお、以上の説明からわかるとおり、ボールバルブ４１ｂ及び４１ｃの部分で、室外ユニット２００側の冷媒通路と室内ユニット３００側の冷媒通路とが連通されている。これにより、コンプレッサ２０２、室外熱交換器２０４、室内熱交換器３０１及び膨張弁３０２が、各冷媒通路によって接続される構成となる。

上記構成において、本例におけるエンジン駆動式空気調和機１００の作動について説明する。まず、暖房時における作動につき説明する。

（暖房時）
エンジン２０１の駆動によりコンプレッサ２０２が駆動されると、コンプレッサ２０２はその吸入口２０２a側から気体状の冷媒を吸込み、内部で圧縮し、所定高圧のガス状冷媒を吐出口２０２ｂから吐出する。コンプレッサ２０２から吐出された冷媒は、冷媒通路２０７ａを通じて四方切換弁２０３のコンプレッサ入力ポート２０３aに入る。暖房時、四方切換弁２０３は上記第１の状態にされているため、コンプレッサ入力ポート２０３aに入った冷媒は、第１出力ポート２０３ｂより四方切換弁２０３を出て、その先の冷媒通路２０７ｂを流れる。そして、冷媒通路２０７ｂの端部にてボールバルブ４１ｂを経て、冷媒通路３０１ｂより室内ユニット３００に侵入する。

冷媒通路３０１ｂには冷媒通路３０１ｄが接続しているので、冷媒はこの冷媒通路３０１ｄに流れる。冷媒通路３０１ｄに流れた冷媒は、さらに室内熱交換器３０２に入る。室内熱交換器３０２に導入される冷媒は、コンプレッサ２０２で圧縮された高圧のガス状冷媒であり、このガス状冷媒は、室内熱交換器３０２において回りの空気と熱交換し、凝縮（液化）する。冷媒が凝縮するに伴って冷媒は凝縮熱を回りに吐き出すため、周りの空気は加熱される。このようにして、暖房時には室内熱交換器３０２で営まれる冷媒の凝縮作用によって室内空気が加熱されて、室内暖房が実現される。

室内熱交換器３０２で凝縮された冷媒は、液相状態又は気液２相状態となって室内熱交換器３０２を出る。次いで、室内熱交換器３０２の下流側（暖房時下流側）に設置された膨張弁３０３で冷媒は膨張され、圧力が低下して低圧冷媒となる。そして、低圧となった冷媒は、冷媒通路３０１ｄから冷媒通路３０１ｃに流れ、ボールバルブ４１ｃを経て冷媒通路２０７ｃから室外ユニット２００に侵入する。

冷媒通路２０７ｃに入った冷媒は、点Ａにおいて冷媒通路２０７ｃを流れる冷媒とバイパス通路２０８を流れる冷媒とに分流される。点Ａから冷媒通路２０７ｃ側に流れる冷媒は、さらにその下流側（暖房時下流側）に設置されたメイン電子膨張弁２０９に入る。このメイン電子膨張弁２０９は、上述したように、電気的な入力信号に基づいて作動し、且つ、開度調整が可能な弁である。したがって、このメイン電子膨張弁２０９の開度調整によって、冷媒通路２０７ｃより室外熱交換器２０４に侵入する冷媒の量を調整することができる。この点につき、従来では、図２に示すように、室外熱交換器の上流側（暖房時上流側）には電子膨張弁ではなく、オリフィス又はキャピラリーが取り付けられていただけであったので、室外熱交換器に侵入する冷媒の流量を制限することはできたものの、増減したりすることはできなかった。これに対し、本例においては、室外熱交換器の上流側（暖房時上流側）に電子膨張弁を取り付け、流量制御可能としたことにより、室外熱交換器に侵入する冷媒の流量を増減することができる。このため、室外熱交換器へ流す冷媒量が異なる様々な機種にも同一の電子膨張弁を適用して、流量調整を電子膨張弁の開度調整で済ますことができる。よって、従来のように各機種毎に異なったオリフィスを取り付けるような煩わしい作業を要する必要がなくなる。さらに、室内熱交換器の負荷に応じて冷媒通路に流す冷媒の量を調整することもでき、様々な状況においても冷媒通路中の冷媒量を適切に調整することができるようになる。

冷媒通路２０７ｃからメイン電子膨張弁２０９を経由して室外熱交換器２０４に侵入する低圧の液冷媒または気液２相冷媒は、この室外熱交換器２０４で外気と熱交換を行い、外気の熱を受けて蒸発する。斯かる蒸発作用によって冷媒は気化し、気体冷媒とされる。そして、室外熱交換器２０４を出る。

一方、点Ａからバイパス通路２０８側に流れる冷媒は、サブ電子膨張弁２１０に入る。このサブ電子膨張弁２１０も、メイン電子膨張弁２０９と同様に、電気的な入力信号に基づいて作動し、且つ開度調整が可能な弁である。したがって、このサブ電子膨張弁２１０の開度調整によって、バイパス通路２０８を流れる冷媒の流量が調整される。

サブ電子膨張弁２１０で流量調整された冷媒は、さらにその下流側（暖房時下流側）に設置された冷媒―冷却水熱交換器２０５に侵入する。この冷媒―冷却水熱交換器２０５で、冷媒はエンジンを冷却した冷却水から熱をもらいうけ、蒸発する。この蒸発作用によって冷媒は気化し、気体冷媒とされる。そして、冷媒―冷却水熱交換器２０５を出る。

室外熱交換器２０４を出た冷媒は、第２出力ポート２０３ｃより四方切換弁２０３に入る。上述のように、暖房時は四方切換弁は上記第１の状態にされているため、第２出力ポート２０３ｃに入った冷媒は、アキュムレータ出力ポート２０３ｄより四方切換弁２０３を出て、その先の冷媒通路２０７ｄを流れる。一方、冷媒―冷却水熱交換器２０５を出た冷媒は、さらにバイパス通路２０８を下流側（暖房時下流側）に流れる。バイパス通路２０８の下流側（暖房時下流側）端部は、点Ｂにおいて冷媒通路２０７ｄに合流している。したがって、この点Ｂの部分で、室外熱交換器２０４を出た冷媒及び冷媒―冷却水熱交換器２０５を出た冷媒と合流する。そして、合流した冷媒は、さらに冷媒通路２０７ｄを下流側（暖房時下流側）に流れ、アキュムレータ２０６に入る。アキュムレータ２０６では、冷媒が気相部と液相部とに分離される。そして、アキュムレータ２０６において気相部の冷媒（気体冷媒）のみが、コンプレッサ２０２の吸入口２０２ａからコンプレッサ２０２へ吸入される。

暖房時は、上記サイクルを繰り返すことにより、室内熱交換器で熱を発生し、室内暖房を行う。

尚、上記説明した暖房時の運転において、メイン膨張弁２０９とサブ膨張弁２１０の弁開度は、制御手段２１２によって開度設定され、設定された開度となるように制御される。本例におけるこれらの弁の開度制御は、以下の通りである。

（１）上限開度計算ステップ
まず、コンプレッサの回転数から、メイン電子膨張弁２０９の上限開度と、サブ電子膨張弁２１０の上限開度をそれぞれ計算する。

（２）合計開度計算ステップ
上記上限開度計算ステップで計算されたメイン電子膨張弁２０９の上限開度とサブ電子膨張弁２１０の上限開度を合計し、合計開度を計算する。

（３）サブ電子膨張弁開度設定ステップ
冷媒―冷却水熱交換器２０５の出口における過熱度又は室外熱交換器２０４に流れる冷媒液の温度から、冷媒―冷却水熱交換器２０５に必要量の冷媒を流すことができるサブ電子膨張弁２１０の弁開度を計算し、設定する。尚、この設定においては、コンプレッサ２０２の吸入口２０２ａでの温度や、吐出口２０２ｂでの温度が高い場合には、これらの状態を考慮して設定しても良い。

（４）メイン電子膨張弁開度設定ステップ
合計開度計算ステップで計算された合計開度から、サブ電子膨張弁開度設定ステップで計算されたサブ電子膨張弁２１０の弁開度を差し引いた開度を計算し、この開度をメイン電子膨張弁２０９の弁開度として設定する。尚、この設定においては、室外熱交換器２０４に流れる冷媒液温度、外気温度、コンプレッサ２０２への冷媒の吸入圧力を考慮した上で補正した値を設定しても良い。

このように、本例では、制御手段によって、サブ膨張弁の弁開度がまず決定され、その後に、決定されたサブ膨張弁の開度を参照してメイン膨張弁の弁開度を決定するため、両膨張弁の開度が互いに関連して制御されることとなり、冷媒の流通制御を一義的に決定することができる。特に、メイン膨張弁の弁開度がサブ膨張弁の弁開度に基づいて決定されるので、冷媒―冷却水熱交換器に冷媒を流通させることを優先する制御を採ることができ、低温暖房時に熱的に効率的な運転を実現することができる。

次に、冷房時における作動につき説明する。

（冷房時）
エンジン２０１の駆動によりコンプレッサ２０２が駆動されると、コンプレッサ２０２はその吸入口２０２a側から気体状の冷媒を吸込み、内部で圧縮し、所定高圧のガス状冷媒を吐出口２０２ｂから吐出する。コンプレッサ２０２から吐出された冷媒は、冷媒通路２０７ａを通じて四方切換弁２０３のコンプレッサ入力ポート２０３aに入る。冷房時は四方切換弁２０３は、上記第２の状態にされているため、コンプレッサ入力ポート２０３aに入った冷媒は、第２出力ポート２０３ｃより四方切換弁２０３を出て、その先の冷媒通路２０７ｃを流れる。そして、下流側（冷房時下流側）に設置される室外熱交換器２０４に入る。室外熱交換器２０４に導入される冷媒は、コンプレッサ２０１で圧縮された高圧のガス状冷媒であり、このガス状冷媒は、室外熱交換器２０４において外気と熱交換し、凝縮（液化）する。

室外熱交換器２０４で凝縮された冷媒は、液相状態又は気液２相状態となって室外熱交換器２０４を出る。室内熱交換器２０４の下流側（冷房時下流側）にはメイン電子膨張弁２０９が設置されているが、冷房時には、この電子膨張弁２０９は全閉状態とされている。そのため、冷媒は、点Ｃから冷房用通路２０７ｆを流れる。この冷房用通路２０７ｆの途中には、一方向弁２１１が介在しているが、この一方向弁２１１は、点Ｃから点Ｄに向かう流れを許容するものであるので、点Ｃから流入される冷媒は、一方向弁を通過し、点Ｄに向かう。

点Ｃから冷房用通路２０７ｆを通った冷媒は、点Ｄで再び冷媒通路２０７ｃに合流する。そして、冷媒通路２０７ｃをさらに流れ、ボールバルブ４１を経て、冷媒通路３０１ｃより室内ユニット２００に侵入する。

室内ユニット２００に侵入した冷媒は、冷媒通路３０１ｃから、さらに冷媒通路３０１ｄを流れ、該冷媒通路３０１ｄに介装した膨張弁３０３に至る。この膨張弁３０３では、冷媒が膨張されて低圧となる。膨張弁３０３で低圧化された冷媒は、さらにその下流（冷房時下流）側に設置される室内熱交換器３０２に至る。

室内熱交換器３０２に導入された低圧の液冷媒または気液２相冷媒は、この室内熱交換器３０２で室内空気と熱交換を行い、外気の熱を受けて蒸発する。斯かる蒸発作用によって冷媒は気化する。このときの気化熱により冷媒は回りからの熱を奪い、回りの空気を冷却する。このようにして室内空気が冷却され、冷房作用が営まれる。

室内熱交換器３０２で蒸発した冷媒は、さらにその下流（冷房時下流）側の冷媒通路３０１ｂを流れ、ボールバルブ４１を経由して冷媒通路２０７ｂより室外ユニット２００に入る。冷媒は室外ユニット２００側の冷媒通路２０７ｂをさらに流れ、第１出力ポート２０３ｂより四方切換弁２０３に入る。上述のように、冷房時は四方切換弁は上記第２の状態にされているため、第１出力ポート２０３ｂに入った冷媒は、アキュムレータ出力ポート２０４ｄより四方切換弁２０３を出て、その先の冷媒通路２０７ｄを流れ、アキュムレータ２０６に入る。アキュムレータ２０６では、冷媒が気相部と液相部とに分離される。そして、アキュムレータ２０６において気相部の冷媒（気体冷媒）のみが、コンプレッサ２０２の吸入口２０２ａからコンプレッサ２０２へ吸入される。

冷房時は、上記サイクルを繰り返すことにより、室内熱交換器で熱を発生し、室内冷房を行う。

以上のように、本例によれば、暖房時に室外熱交換器２０５に流入する冷媒の量を制御可能な電子膨張弁２０９を、冷媒通路２０７ｃの室外熱交換器２０５よりも上流側（暖房時上流側）の部分に介装させてある。このため、電子膨張弁２０９により室外熱交換器２０５に流入する冷媒の量を自在にコントロールすることができる。よって、機種が異なった場合は電子膨張弁の開度設定を変更するのみで対応できる。このため製造上の手間を省くことができる。さらに、一度設定した開度を、再度変更調整することもできるので、各状況によってフレキシブルに冷媒流量を調整できる。

本発明の実施形態における、エンジン駆動式空気調和機の概略構成図である。従来技術における、室外熱交換器付近の冷媒通路の構成を示す図である。

符号の説明

１００：エンジン駆動式空気調和機、２００：室外機ユニット、３００：室内機ユニット、２０１：エンジン、２０２：コンプレッサ（圧縮機）、２０２ａ：吸入口、２０２ｂ：吐出口、２０３：四方切換弁、２０４：室外熱交換器、２０５：冷媒―冷却水熱交換器、２０６：アキュムレータ、２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄ，２０７ｅ：冷媒通路、２０７ｆ：冷房用通路、２０８：バイパス通路、２０９：メイン電子膨張弁、２１０：サブ電子膨張弁、２１２：制御手段、３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ：冷媒通路、３０２：室内熱交換器

Claims

エンジンと、
冷媒を吸入する吸入口と冷媒を吐出する吐出口を備え、前記エンジンによって駆動されて前記吸入口から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出する圧縮機と、
暖房時には供給された冷媒を蒸発し冷房時には供給された冷媒を凝縮する室外熱交換器と、
暖房時には供給された冷媒を凝縮し冷房時には供給された冷媒を蒸発する室内熱交換器と、
前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記室内熱交換器を連通する冷媒通路と、
暖房時に前記冷媒通路中の冷媒が前記室外熱交換器をバイパスするように前記冷媒通路から分岐して設けられたバイパス通路と、
該バイパス通路の途中に介装され冷媒と前記エンジンを冷却する冷却水との熱交換を行う冷媒―冷却水熱交換器と
前記バイパス通路の途中に介装され該バイパス通路を流通する冷媒の量を調整するサブ膨張弁と
を備えたエンジン駆動式空気調和機において、
暖房時に前記室外熱交換器に流入する冷媒の量を調整可能なメイン膨張弁を前記冷媒通路に介装させ、
前記メイン膨張弁の弁開度と前記サブ膨張弁の弁開度を制御する制御手段をさらに備え、
該制御手段は、前記圧縮機の回転数から前記メイン膨張弁の上限開度と前記サブ膨張弁の上限開度をそれぞれ計算する上限開度計算ステップと、前記上限開度計算ステップで計算されたメイン電子膨張弁の上限開度とサブ電子膨張弁の上限開度を合計し、合計開度を計算する合計開度計算ステップと、前記冷媒通路中の冷媒の状態から前記サブ膨張弁の必要開度を設定するサブ電子膨張弁開度設定ステップと、前記合計開度から前記サブ膨張弁の必要開度を差し引いた開度を前記メイン膨張弁の開度として設定するメイン電子膨張弁開度設定ステップと、を有することを特徴とする、エンジン駆動式空気調和機。