JPH1038410A - 冷媒循環式熱移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調装置等の冷媒循環式熱移動装置において
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とともに、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。 【解決手段】 高圧側冷媒回路のうちで圧縮機８と凝縮
器の間の部分と、低圧側冷媒回路のうちで膨張弁３８と
蒸発器の間の部分とをバイパス路２０，１０５で連結
し、このバイパス路２０，１０５に開閉制御弁２１，１
０５を設ける。また、高圧側冷媒回路の圧力を検知する
圧力センサ１０１を配置する。そして、この圧力センサ
１０１による検知圧力が高い場合に上記バイパス路２
０，１０５を導通させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置、熱ポン
プ装置、空調装置として使用され、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、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、
圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒循環式熱移動装置に
おいて、圧縮機から凝縮器を経て膨張弁に至る高圧側冷
媒回路のうちで圧縮機と凝縮器の間の部分と、膨張弁か
ら蒸発器を経て圧縮機に至る低圧側冷媒回路のうちで膨
張弁と蒸発器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、この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るようにする弁手段を配置したこと
を特徴とするものである。

【０００７】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、駆動装置を水冷式内燃
機関により構成し、水冷式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で上記蒸発器を構成
したことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項３に記載したように、駆動装
置により圧縮機を作動させ、圧縮機、凝縮器、膨張弁、
蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒循環式熱移
動装置において、駆動装置を水冷式内燃機関により構成
し、膨張弁から蒸発器を経て圧縮機に至る低圧側冷媒回
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蒸発器と並列に配置し、圧縮機か
ら凝縮器を経て膨張弁に至る高圧側冷媒回路のうちで圧
縮機と凝縮器の間の部分と、上記低圧側冷媒回路のうち
で膨張弁と上記蒸発器または上記温水冷媒熱交換器との
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、この圧力セン
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
せるようにする弁手段を配置したことを特徴とするもの
である。

【０００９】また、請求項４に記載したように、駆動装
置により圧縮機を作動させ、圧縮機、凝縮器、膨張弁、
蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒循環式熱移
動装置において、駆動装置を水冷式内燃機関により構成
し、膨張弁から蒸発器を経て圧縮機に至る低圧側冷媒回
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蒸発器と直列に配置し、圧縮機か
ら凝縮器を経て膨張弁に至る高圧側冷媒回路のうちで圧
縮機と凝縮器の間の部分と、上記温水冷媒熱交換器ある
いは上記蒸発器のうちで下流側となるものと上記膨張弁
と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、この圧力
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
通させるようにする弁手段を配置したことを特徴とする
ものである。

【００１０】さらに、請求項５に記載したように、駆動
装置により圧縮機を作動させ、暖房時には圧縮機、四方
弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、四方弁、圧
縮機の順に冷媒を循環させ、冷房時には圧縮機、四方
弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器、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、冷媒を循環させる冷媒回路のう
ち、圧縮機から吐出された冷媒が膨張弁に至るまでの間
の高圧側冷媒回路の圧力を検知する圧力センサを配置
し、かつ、暖房運転時用冷媒バイパス手段と冷房運転時
用冷媒バイパス手段とのうちのいずれか一方または両方
を設けたことを特徴とするものである。この構成におい
て、暖房運転時用冷媒バイパス手段は、冷媒回路のうち
圧縮機から四方弁を経て室内熱交換器に至るまでの部分
と膨張弁から室外熱交換器に至るまでの部分とを連結す
るバイパス路と、暖房運転状態において上記圧力センサ
の検知圧力が高い場合に該バイパス路を導通させるよう
にする弁手段とからなる。また、冷房運転時用冷媒バイ
パス手段は、冷媒回路のうち圧縮機から四方弁を経て室
外熱交換器に至るまでの部分と膨張弁から室内熱交換器
に至るまでの部分とを連結するバイパス路と、冷房運転
状態において上記圧力センサの検知圧力が高い場合に該
バイパス路を導通させるようにする弁手段とからなる。

【００１１】さらにまた、上記請求項１乃至５のいずれ
かに記載の冷媒循環式熱移動装置において、請求項６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、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（もしくは温水冷媒熱
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１
６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３
２、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１
０６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１
９で構成され、暖房時には管路１７、液ガス熱交換器３
３、管路１６、管路１５、室外熱交換器３４、管路１
４、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５
８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５
０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１１
１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５
３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３
３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１
７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３
３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２
０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、Ｎ
Ｏとなる場合にはステップＳ５に進み、スロットル弁１
２０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２
１，１０４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１２
０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Ｓ
９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２
１，１０４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ＹＥ
Ｓ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Ｓ１
５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２
１，１０４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Ｓ１
６）。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５
１，５２，５３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６
１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１２
６ａ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１３
１と並列に冷媒回路１２６ｃを設け、この冷媒回路１２
６ｃ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１０
５´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３
２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２
０５かのいずれか一方が配置され、高圧側圧力センサ１
０１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１７
ａ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、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、圧縮機が可
動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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置により圧縮機を作動させ、圧縮
   機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環
   させる冷媒循環式熱移動装置において、圧縮機から凝縮
   器を経て膨張弁に至る高圧側冷媒回路のうちで圧縮機と
   凝縮器の間の部分と、膨張弁から蒸発器を経て圧縮機に
   至る低圧側冷媒回路のうちで膨張弁と蒸発器の間の部分
   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、この圧力センサによる
   検知圧力が高い場合に上記バイパス路を導通させるよう
   にする弁手段を配置したことを特徴とする冷媒循環式熱
   移動装置。
2. 【請求項２】 駆動装置を水冷式内燃機関により構成
   し、水冷式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で上記蒸発器を構成したことを特徴
   とする請求項１記載の冷媒循環式熱移動装置。
3. 【請求項３】 駆動装置により圧縮機を作動させ、圧縮
   機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環
   させる冷媒循環式熱移動装置において、駆動装置を水冷
   式内燃機関により構成し、膨張弁から蒸発器を経て圧縮
   機に至る低圧側冷媒回路に、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蒸発器と並
   列に配置し、圧縮機から凝縮器を経て膨張弁に至る高圧
   側冷媒回路のうちで圧縮機と凝縮器の間の部分と、上記
   低圧側冷媒回路のうちで膨張弁と上記蒸発器または上記
   温水冷媒熱交換器と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、この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るようにする弁手段を配置し
   たことを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
4. 【請求項４】 駆動装置により圧縮機を作動させ、圧縮
   機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環
   させる冷媒循環式熱移動装置において、駆動装置を水冷
   式内燃機関により構成し、膨張弁から蒸発器を経て圧縮
   機に至る低圧側冷媒回路に、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蒸発器と直
   列に配置し、圧縮機から凝縮器を経て膨張弁に至る高圧
   側冷媒回路のうちで圧縮機と凝縮器の間の部分と、上記
   温水冷媒熱交換器あるいは上記蒸発器のうちで下流側と
   なるものと上記膨張弁と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、この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るようにする弁手段を配置
   したことを特徴とする冷媒循環式熱移動装置。
5. 【請求項５】 駆動装置により圧縮機を作動させ、暖房
   時には圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱
   交換器、四方弁、圧縮機の順に冷媒を循環させ、冷房時
   には圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交
   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、冷媒を循環さ
   せる冷媒回路のうち、圧縮機から吐出された冷媒が膨張
   弁に至るまでの間の高圧側冷媒回路の圧力を検知する圧
   力センサを配置し、かつ、次の暖房運転時用冷媒バイパ
   ス手段と冷房運転時用冷媒バイパス手段とのうちのいず
   れか一方または両方を設けたことを特徴とする冷媒循環
   式熱移動装置。暖房運転時用冷媒バイパス手段：冷媒回
   路のうち圧縮機から四方弁を経て室内熱交換器に至るま
   での部分と膨張弁から室外熱交換器に至るまでの部分と
   を連結するバイパス路と、暖房運転状態において上記圧
   力センサの検知圧力が高い場合に該バイパス路を導通さ
   せるようにする弁手段とからなる。冷房運転時用冷媒バ
   イパス手段：冷媒回路のうち圧縮機から四方弁を経て室
   外熱交換器に至るまでの部分と膨張弁から室内熱交換器
   に至るまでの部分とを連結するバイパス路と、冷房運転
   状態において上記圧力センサの検知圧力が高い場合に該
   バイパス路を導通させるようにする弁手段とからなる。
6. 【請求項６】 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
   特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷媒循環
   式熱移動装置。