JP2003232581A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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    • F25B2313/0253Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple outdoor units in parallel arrangements

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの排熱を効率的に利用する、また、
運転の安定性を向上させる。 【解決手段】 室外機11に装備される圧縮機16がガ
スエンジン30にて駆動され、ガスエンジン30をエン
ジン冷却水により冷却するエンジン冷却装置41を備え
た空気調和装置において、エンジン冷却装置41は、圧
縮機16の吸込冷媒とエンジン冷却水とを熱交換するプ
レート式熱交換器44と、エンジン冷却水の熱を放出す
るラジエータ46とを備え、プレート式熱交換器44と
ラジエータ46とをエンジン冷却水の循環経路に並列に
接続し、プレート式熱交換器44にエンジン冷却水を導
く第1のポート45Bと、ラジエータ46にエンジン冷
却水を導く第2のポート45Cとを有する三方弁45を
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機がエンジン
により駆動されると共に、このエンジンを冷却するエン
ジン冷却装置を備えた空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】空気調和装置100には、図4に示すよ
うに、圧縮機16がエンジン(例えば、ガスエンジン3
0)により駆動されるガスヒートポンプ式空気調和装置
が知られている。このような空気調和装置100では、
室外機103が、上記圧縮機16、四方弁18、室外熱
交換器19及び室外膨張弁24を備え、例えば、複数台
(例えば、2台)の室内機12A、12Bがそれぞれ室
内熱交換器21A、21B及び室内膨張弁22A、22
Bを備えて構成される。
【0003】四方弁18の切り換えにより、冷房運転時
に室外熱交換器19が凝縮器となり、室内熱交換器21
A、21Bが蒸発器となって、冷媒の蒸発熱により室内
熱交換器21A、21Bが室内を冷房する。また、四方
弁18の切り換えによる暖房運転時には、室外熱交換器
21A、21Bが蒸発器となり、室内熱交換器21A、
21Bが凝縮器となって、冷媒の凝縮熱により室内熱交
換器21A、21Bが室内を暖房する。
【0004】冷媒を圧縮する圧縮機16を駆動するガス
エンジン30は、エンジン冷却装置110によって冷却
される。このエンジン冷却装置110は、一端がガスエ
ンジン30に付設された排ガス熱交換器(不図示)にガ
スエンジン30を介して接続されるとともに、他端がそ
の排ガス熱交換器に直接接続された略閉ループ状の冷却
水配管111にワックス三方弁43、三方弁45(電磁
式三方弁)、二重管式熱交換器114、ラジエータ46
及び循環ポンプ47が順次配設されて構成される。ガス
エンジン30のエンジン冷却水の出口側であるガスエン
ジン30とワックス三方弁43との間の冷却水配管11
1には、エンジン冷却水の温度を検出するための温度セ
ンサ50が設けられている。
【0005】ガスエンジン30の排熱(排気ガスの熱)
を回収したエンジン冷却媒体(例えば、エンジン冷却
水)は、循環ポンプ47の稼働により冷却水配管111
内を循環する間に、二重管式熱交換器114、ラジエー
タ46にて冷却(放熱)され、これによりガスエンジン
30を冷却する。
【0006】空気調和装置100の暖房運転時には、三
方弁45により、ワックス三方弁43からのエンジン冷
却水が二重管式熱交換器114へと導かれる。この二重
管式熱交換器114が、四方弁18を経て圧縮機16の
冷媒吸込口16Aに流れる冷媒とエンジン冷却水とを熱
交換し、この冷媒を加熱(昇圧)するとともに、エンジ
ン冷却水を冷却する。この冷却されたエンジン冷却水
は、ラジエータ46へと導かれ、更に、冷却(放熱)さ
れてガスエンジン30へと導かれる。このラジエータ4
6から放熱された熱(ガスエンジン30の排熱)の一部
は、蒸発器として機能する室外熱交換器19に取り込ま
れ、蒸発器の熱源として利用される。
【0007】また、空気調和装置100の冷房運転時に
は、三方弁45により、ワックス三方弁43からのエン
ジン冷却水が直接ラジエータ46へと導かれる。そし
て、エンジン冷却水は、冷却(放熱)されてガスエンジ
ン30へと導かれる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
空気調和装置100の暖房運転時において、ラジエータ
46から放熱されたエンジン冷却水の熱(ガスエンジン
30の排熱)の一部は、蒸発器として機能する室外熱交
換器19に取り込まれ、蒸発器の熱源として利用される
が、ラジエータ46から放熱されたエンジン冷却水の熱
の残りは、室外熱交換器19の熱源として利用されずに
外気へ放熱してしまい、ガスエンジン30の排熱の利用
効率が低下するという問題がある。また、二重管式熱交
換器114及びラジエータ46によりエンジン冷却水の
熱を放熱するため、エンジン冷却水を過剰に冷却してし
まう場合があるという問題がある。
【0009】また、上述の空気調和装置100の冷房運
転時又は暖房運転時に、例えば外気温度等の変化によ
り、圧縮機16の吸込冷媒や吐出冷媒の圧力が、空気調
和装置100の運転が不安定になる程度にまで低下又は
上昇する場合があるという問題がある。
【0010】本発明の目的は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、エンジンの排熱を効率的に利用する
ことができ、また、運転の安定性を向上させることがで
きる空気調和装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、室外機に装備される圧縮機がエンジンにて駆動さ
れ、前記エンジンをエンジン冷却媒体により冷却するエ
ンジン冷却装置を備えた空気調和装置において、前記エ
ンジン冷却装置は、前記圧縮機の吸込冷媒と前記エンジ
ン冷却媒体とを熱交換する熱交換器と、前記エンジン冷
却媒体の熱を放出するラジエータとを備え、前記熱交換
器と前記ラジエータとを前記エンジン冷却媒体の循環経
路に並列に接続し、前記熱交換器に前記エンジン冷却媒
体を導く第1のポートと、前記ラジエータに前記エンジ
ン冷却媒体を導く第2のポートとを有する三方弁を備え
たことを特徴とするものである。
【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記三方弁は、電磁式三方弁であり、
暖房運転時は前記熱交換器側に、冷房運転時は前記ラジ
エータ側に前記エンジン冷却媒体を導くようにしたこと
を特徴とするものである。
【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記三方弁は、電動式三方弁であり、
前記圧縮機の冷媒吸込側又は/及び冷媒吐出側に冷媒の
圧力を検出する圧力センサを設け、この圧力センサによ
る検出結果に基づいて前記電動式三方弁の弁開度を調整
する弁開度調整手段を備えたことを特徴とするものであ
る。
【0014】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の発明において、前記弁開度調整手段は、通常の冷房運
転時は前記ラジエータ側にのみ前記エンジン冷却媒体を
導くように前記電動式三方弁の弁開度を調整し、前記圧
力センサによる検出の結果、所定の下限圧力を下回る場
合の冷房運転時は、前記エンジン冷却媒体の一部を前記
熱交換器側に導くように前記電動式三方弁の弁開度を調
整することを特徴とするものである。
【0015】請求項5に記載の発明は、請求項3又は4
に記載の発明において、前記弁開度調整手段は、通常の
暖房運転時は前記熱交換器側にのみ前記エンジン冷却媒
体を導くように前記電動式三方弁の弁開度を調整し、前
記圧力センサによる検出の結果、所定の上限圧力を上回
る場合の暖房運転時は、前記エンジン冷却媒体の一部を
前記ラジエータ側に導くように前記電動式三方弁の弁開
度を調整することを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。
【0017】〔A〕第1の実施の形態 図1は、本発明に係る空気調和装置の第1の実施の形態
における冷媒回路等を示す回路図である。
【0018】この図1に示すように、冷凍装置としての
ヒートポンプ式空気調和装置10は、室外機11、例え
ば複数台(例えば2台)の室内機12A、12B及び制
御装置13を有してなり、室外機11の室外冷媒配管1
4と室内機12A、12Bの各室内冷媒配管15A、1
5Bとが連結されている。
【0019】室外機11は室外に設置され、室外冷媒配
管14には圧縮機16が配設されるとともに、この圧縮
機16の吸込側にアキュムレータ17が、吐出側に四方
弁18がそれぞれ配設され、この四方弁18側に室外熱
交換器19、室外膨張弁24、ドライコア25が順次配
設されて構成される。室外熱交換器19には、この室外
熱交換器19側から空気を吸引する室外ファン20が隣
接して配置されている。また、圧縮機16は、フレキシ
ブルカップリング27等を介してガスエンジン30に連
結され、このガスエンジン30により駆動される。更
に、室外膨張弁24をバイパスしてバイパス管26が配
設されている。
【0020】一方、室内機12A、12Bはそれぞれ室
内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管15A、15B
に室内熱交換器21A、21Bが配設されるとともに、
室内冷媒配管15A、15Bのそれぞれにおいて室内熱
交換器21A、21Bの近傍に室内膨張弁22A、22
Bが配設されて構成される。上記室内熱交換器21A、
21Bには、これらの室内熱交換器21A、21Bから
室内へ送風する室内ファン23A、23Bが隣接して配
置されている。
【0021】尚、図1中の符号28はストレーナを示
す。また、符号29は、圧縮機16の吐出側の冷媒圧力
を圧縮機16の吸込側へ逃す安全弁である。
【0022】また、上記制御装置13は室外機11に設
置され、室外機11及び室内機12A、12Bの運転を
制御する。具体的には、制御装置13は、室外機11に
おけるガスエンジン30(即ち圧縮機16)、四方弁1
8、室外ファン20及び室外膨張弁24、並びに室内機
12A、12Bにおける室内膨張弁22A、22B、及
び室内ファン23A、23Bをそれぞれ制御する。更
に、制御装置13は、後述するエンジン冷却装置41の
循環ポンプ47、三方弁45等を制御する。
【0023】制御装置13により四方弁18が切り換え
られることにより、ヒートポンプ式空気調和装置10が
冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置
13が四方弁18を冷房側に切り換えたときには、冷媒
が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器19が凝縮器に、
室内熱交換器21A、21Bが蒸発器になって冷房運転
状態となり、各室内熱交換器21A、21Bが室内を冷
房する。また、制御装置13が四方弁18を暖房側に切
り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱
交換器21A、21Bが凝縮器に、室外熱交換器19が
蒸発器になって暖房運転状態となり、各室内熱交換器2
1A、21Bが室内を暖房する。
【0024】また、制御装置13は、冷房運転時には、
室内膨張弁22A、22Bのそれぞれの弁開度を空調負
荷に応じて制御する。暖房運転時には、制御装置13
は、室外膨張弁24及び室内膨張弁22A、22Bのそ
れぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。
【0025】一方、圧縮機16を駆動するガスエンジン
30の燃焼室(不図示)には、エンジン燃料供給装置3
1から混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置
31は、燃料供給配管32に、2個の燃料遮断弁33、
ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びアクチュエータ3
6が順次配設され、この燃料供給配管32のアクチュエ
ータ36側端部がガスエンジン30の上記燃焼室に接続
されて構成される。
【0026】燃料遮断弁33は、直列に2個配設されて
2閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、2個の燃料遮断弁
33が連動して全閉または全開し、燃料ガスの漏れのな
い遮断と連通とを択一に実施する。
【0027】ゼロガバナ34は、燃料供給配管32内に
おける当該ゼロガバナ34の前後の1次側燃料ガス圧力
(一次圧a)と2次側燃料ガス圧力(二次圧b)とのう
ち、一次圧aの変動によっても二次圧bを一定の所定圧
に調整して、ガスエンジン30の運転を安定化させる。
【0028】燃料調整弁35は、アクチュエータ36の
上流側から空気が導入されることで生成される混合気の
空燃比を最適に調整するものである。また、アクチュエ
ータ36は、ガスエンジン30の燃焼室へ供給される混
合気の供給量を調整して、ガスエンジン30の回転数を
制御する。
【0029】ガスエンジン30には、エンジンオイル供
給装置37が接続されている。このエンジンオイル供給
装置37は、オイル供給配管38にオイル遮断弁39及
びオイル供給ポンプ40等が配設されたものであり、ガ
スエンジン30へエンジンオイルを適宜供給する。
【0030】前記制御装置13によるガスエンジン30
の制御は、具体的には、エンジン燃料供給装置31の燃
料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びア
クチュエータ36、並びにエンジンオイル供給装置37
のオイル遮断弁39及びオイル供給ポンプ40を制御装
置13が制御することによってなされる。
【0031】さて、上記ガスエンジン30は、室外機1
1に設置されたエンジン冷却装置41内を循環するエン
ジン冷却媒体(例えば、エンジン冷却水)により冷却さ
れる。このエンジン冷却装置41は、一端がガスエンジ
ン30に付設された図示しない排ガス熱交換器にガスエ
ンジン30を介して接続されると共に、他端がその排ガ
ス熱交換器に直接接続された略閉ループ形状の冷却水配
管42にワックス三方弁43、三方弁45、熱交換器と
してのプレート式熱交換器44、ラジエータ46及び循
環ポンプ47が順次配設されて構成される。尚、プレー
ト式熱交換器44とラジエータ46とは、エンジン冷却
水の循環経路である冷却水配管42に並列に配設され
る。
【0032】上記循環ポンプ47は、稼働時にエンジン
冷却水を昇圧して、このエンジン冷却水を冷却水配管4
2内で循環させる。
【0033】上記ワックス三方弁43は、ガスエンジン
30を速やかに暖機させるためのものである。このワッ
クス三方弁43は、入口側ポート43Aが、冷却水配管
42におけるガスエンジン30に付設の排ガス熱交換器
側に、低温側ポート43Bが冷却水配管42における循
環ポンプ47の吸込側に、高温側ポート43Cが冷却水
配管42における三方弁45側にそれぞれ接続される。
【0034】また、三方弁45は、三方弁45の入口側
のポート45Aが冷却水配管42におけるワックス三方
弁43側に接続され、三方弁45の第1のポート45B
が冷却水配管42におけるプレート式熱交換器44側に
接続され、三方弁45の第2のポート45Cが冷却水配
管42におけるラジエータ46側に接続される。
【0035】この三方弁45は、電磁式三方弁である。
これにより、この三方弁45を切り替えるだけで、プレ
ート式熱交換器44側又はラジエータ46側へエンジン
冷却水を択一に導くことができる。
【0036】尚、この三方弁45は、ワックス三方弁4
3から流入したエンジン冷却水が、暖房運転時は三方弁
45の第1のポート45Bを経てプレート式熱交換器4
4側へ、冷房運転時は三方弁45の第2のポート45C
を経てラジエータ46側へ流れるように制御装置13に
より切り替えられる(切替手段)。
【0037】また、プレート式熱交換器44は、圧縮機
16の冷媒吸込側に設置され、四方弁18を経て圧縮機
16の冷媒吸込口16Aへと流れる冷媒と、三方弁45
から流入したエンジン冷却水とを熱交換して、この冷媒
をガスエンジン30の排熱により加熱して昇温(昇圧)
させるとともに、エンジン冷却水を冷却するものであ
る。
【0038】また、ラジエータ46は、このラジエータ
46に流入するエンジン冷却水の熱を放出するものであ
り、室外熱交換器19に隣接して配置される。従って、
室外ファン20により放熱が促進される。このラジエー
タ46は、この室外熱交換器19の風下側に設置され
る。
【0039】ガスエンジン30のエンジン冷却水の出口
側であるガスエンジン30とワックス三方弁43との間
の冷却水配管42には、エンジン冷却水の温度を検出す
るための温度センサ50が設けられている。この温度セ
ンサ50により検出された温度を示す信号は、制御装置
13に送られる。
【0040】エンジン冷却水は、循環ポンプ47の吐出
側から、ガスエンジン30の排ガス熱交換器へ流入し、
ガスエンジン30の排熱(排気ガスの熱)を回収した後
にガスエンジン30内を流れてこのガスエンジン30を
冷却し、加熱される。例えば、エンジン冷却水は、循環
ポンプ47の吐出側から、約70℃でガスエンジン30
の排ガス熱交換器へ流入した場合、ガスエンジン30の
排熱(排気ガスの熱)を回収した後にガスエンジン30
内を流れてこのガスエンジン30を冷却し、約80℃に
加熱される。
【0041】ガスエンジン30からワックス三方弁43
に流入したエンジン冷却水は、低温(例えば80℃以
下)のときにはワックス三方弁43の高温側ポート43
Cから三方弁45へ流れる流量よりもワックス三方弁4
3の低温側ポート43Bから循環ポンプ47に戻される
流量が多く、ガスエンジン30を速やかに暖機し、高温
(例えば80℃以上)のときにはワックス三方弁43の
低温側ポート43Bから循環ポンプ47に戻される流量
よりもワックス三方弁43の高温側ポート43Cから三
方弁45へ流れる流量が多い。
【0042】次に、空気調和装置10の冷暖房運転時の
エンジン冷却装置41の動作について説明する。
【0043】暖房運転時において、三方弁45は、制御
装置13によりプレート式熱交換器44側に切り替えら
れる。これにより、ワックス三方弁43の高温側ポート
43Cから三方弁45へ流れたエンジン冷却水は、三方
弁45の第1のポート45Bからプレート式熱交換器4
4に導かれて冷媒と熱交換して冷却(放熱)され、循環
ポンプ47の吸込側を経てガスエンジン30の排ガス熱
交換器へ導かれる。これによって、ラジエータ46側に
エンジン冷却水が流入することはない。
【0044】また、冷房運転時において、三方弁45
は、制御装置13によりラジエータ46側に切り替えら
れる。これにより、ワックス三方弁43の高温側ポート
43Cから三方弁45へ流れたエンジン冷却水は、三方
弁45の第2のポート45Cからラジエータ46に導か
れて冷却(放熱)され、循環ポンプ47の吸込側を経て
ガスエンジン30の排ガス熱交換器へ導かれる。これに
よって、プレート式熱交換器44側にエンジン冷却水が
流入することはない。
【0045】次に、空気調和装置10(図1)を暖房運
転した場合の温度センサ50が検出するエンジン冷却水
の温度の推移を説明する。この温度は、図2において、
実線aで示すように、運転開始後、ガスエンジン30
(図1)が速やかに暖機されて、エンジン冷却水の温度
が上昇し、上限温度T1まで上昇する。そして、エンジ
ン冷却水の温度の上昇により、ワックス三方弁43(図
1)を経てプレート式熱交換器44(図1)にて冷却さ
れてガスエンジン30に戻されるエンジン冷却水の流量
が増加して、下限温度T2まで下降する。次に、エンジ
ン冷却水の温度の下降により、ワックス三方弁43を経
てプレート式熱交換器44にて冷却されてガスエンジン
30に戻されるエンジン冷却水の流量が減少し、ワック
ス三方弁43を経て直接ガスエンジン30に戻されるエ
ンジン冷却水の流量が増加するので、再び、エンジン冷
却水の温度が上昇する。これによって、ガスエンジン3
0から吐出されるエンジン冷却水の温度は、上限温度T
1から下限温度T2の間で変化する。
【0046】従来の空気調和装置100(図4)を暖房
運転した場合の温度センサ50が検出するエンジン冷却
水の温度は、破線bの如く推移する。空気調和装置10
(図1)を暖房運転した場合のエンジン冷却水の下限温
度T2は、空気調和装置100(図4)を暖房運転した
場合のエンジン冷却水の下限温度T3と比較して、ラジ
エータ46による放熱(熱の損失)がないため、温度差
ΔT(=T2−T3)だけ温度が高い。したがって、プ
レート式熱交換器44では、より高い温度で圧縮機16
の吸込冷媒が加熱されるので、暖房能力が増加する。ま
た、ガスエンジン30(図1)から吐出されるエンジン
冷却水の温度の変動が小さくなる。
【0047】尚、図2において、温度Xは、ガスエンジ
ン30(図1、図4)から吐出されるエンジン冷却水の
温度がこの温度Xを上回れば、ガスエンジン30におけ
るエンジンオイルの劣化が早くなる温度である。また、
温度Yは、ガスエンジン30から吐出されるエンジン冷
却水の温度がこの温度Yを下回れば、ガスエンジン30
におけるエンジンオイルの劣化が早くなる温度である。
したがって、空気調和装置100(図1)を暖房運転し
た場合のエンジン冷却水の下限温度T2は、空気調和装
置100(図4)を暖房運転した場合のエンジン冷却水
の下限温度T3と比較して、温度差ΔT(=T2−T
3)だけ温度が高くなるので、ガスエンジン30におけ
るエンジンオイルの劣化が早くなる温度Yから遠ざか
り、よりガスエンジン30におけるエンジンオイルが劣
化しにくくなる。
【0048】例えば、エンジンオイル供給装置37によ
りガスエンジン30に供給されるエンジンオイルは、約
100℃を上回ると劣化が早くなり、また、約60℃を
下回ると劣化が早くなるため、ガスエンジン30におけ
るエンジンオイルの温度は、約70℃〜80℃付近が適
している。このガスエンジン30におけるエンジンオイ
ルの温度は、ガスエンジン30の吐出側のエンジン冷却
水の温度とほぼ同様に変化する。エンジン冷却水の温度
は、ガスエンジン30におけるエンジンオイルが劣化し
にくい温度が好ましい。したがって、エンジン冷却水の
温度も約70℃〜80℃付近が適している。
【0049】図2中、温度T1は、例えば、75℃〜7
9℃程度であり、空気調和装置10(図1)を暖房運転
した場合のエンジン冷却水の温度T2は、空気調和装置
100(図4)を暖房運転した場合のエンジン冷却水の
温度T3よりも、温度差ΔTだけ70℃に近づいている
ので、よりガスエンジン30におけるエンジンオイルが
劣化しにくくなる。
【0050】上記の第1の実施の形態によれば、空気調
和装置10の暖房運転時において、三方弁45が、制御
装置13によりプレート式熱交換器44側に切り替えら
れることにより、ラジエータ46側にエンジン冷却水が
流入しないので、ラジエータ46からのエンジン冷却水
の外気への放熱を防ぐことができ、ガスエンジン30の
排熱を効率的に利用することができる。
【0051】また、上記の第1の実施の形態によれば、
ラジエータ46からのエンジン冷却水の放熱を防ぐこと
ができるので、エンジン冷却水が過剰に冷却されること
がなくなる。これによって、プレート式熱交換器44で
は、より高い温度で圧縮機16の吸込冷媒が加熱される
ので、暖房能力を増加させることができる。また、ガス
エンジン30から吐出されるエンジン冷却水の温度の変
動が小さくなり、プレート式熱交換器44における冷媒
の温度(圧力)が安定するので、運転の安定性を向上さ
せることができる。
【0052】また、上記の第1の実施の形態によれば、
プレート式熱交換器44は、二重管式熱交換器114
(図4)と比べて熱交換効率がよいので、ガスエンジン
30の排熱をより効率的に利用することができる。
【0053】〔B〕第2の実施の形態 図3は、本発明に係る空気調和装置の第2の実施の形態
における冷媒回路等を示す回路図である。この第2の実
施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分
は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0054】図3に示す第2の実施の形態の空気調和装
置80では、図1に示す第1の実施の形態の空気調和装
置10における電磁式の三方弁45を電動式の三方弁4
8に換えたことを特徴とする。三方弁48は、三方弁4
8の入口側のポート48Aが冷却水配管42におけるワ
ックス三方弁43側に接続され、三方弁48の第1のポ
ート48Bが冷却水配管42におけるプレート式熱交換
器44側に接続され、三方弁48の第2のポート48C
が冷却水配管42におけるラジエータ46側に接続され
る。
【0055】圧縮機16の冷媒吸込側(低圧側)には、
圧縮機16の吸込冷媒の圧力を検出する低圧側圧力セン
サ51が設けられている。また、圧縮機16の冷媒吐出
側(高圧側)には、圧縮機16の吐出冷媒の圧力を検出
する高圧側圧力センサ52が設けられている。これら圧
力センサ51、52の検出した圧力を示す信号は、制御
装置53に送られる。尚、この制御装置53は、室外機
11に設置され、室外機11及び室内機12A、12B
の運転を制御する。具体的には、制御装置53は、室外
機11におけるガスエンジン30(即ち圧縮機16)、
四方弁18、室外ファン20及び室外膨張弁24、並び
に室内機12A、12Bにおける室内膨張弁22A、2
2B、及び室内ファン23A、23Bをそれぞれ制御す
る。更に、制御装置53は、エンジン冷却装置41の循
環ポンプ47、三方弁48等を制御する。
【0056】この制御装置53は、圧力センサ51、5
2による検出結果に基づいて三方弁48の弁開度を調整
する(弁開度調整手段)。この三方弁48は、例えば、
比例式の三方弁である。
【0057】この弁開度調整手段として、空気調和装置
80の通常の冷房運転時は、第1の実施の形態の空気調
和装置10(図1)と同様に、プレート式熱交換器44
とラジエータ46との内、ラジエータ46側にのみエン
ジン冷却水を導き、プレート式熱交換器44側にはエン
ジン冷却水を導かないように、制御装置53により三方
弁48の弁開度が調整される。
【0058】この空気調和装置80の冷房運転時に、例
えば、低外気温度(例えば、0℃以下)となる場合、圧
縮機16の冷媒吸込側(低圧側)の冷媒圧力が低下する
場合がある。この冷媒圧力が低下すると、室内熱交換器
21A、21Bの蒸発温度が低下し、運転の安定性が損
なわれることがある。従って、低圧側圧力センサ51に
より検出された冷媒圧力が、第1の所定の下限圧力を下
回る場合、エンジン冷却水の一部をプレート式熱交換器
44に導くように三方弁48の弁開度が制御装置53に
より調整される。これによって、エンジン冷却水は、プ
レート式熱交換器44とラジエータ46とに分配され
る。例えば、エンジン冷却水が、ラジエータ46側に7
割、プレート式熱交換器44側に3割導かれるように三
方弁48の弁開度が調整される。これによって、プレー
ト式熱交換器44にエンジン冷却水の一部が流れて、プ
レート式熱交換器44により冷媒とエンジン冷却水とが
熱交換することで冷媒が昇温(昇圧)され、室内熱交換
器21A、21Bの蒸発温度が上昇する。
【0059】ここで、第1の所定の下限圧力とは、空気
調和装置80が安定して冷房運転する下限の圧力であ
る。つまり、圧縮機16の低圧側の冷媒圧力が、この第
1の所定の下限圧力を下回ると、空気調和装置80の冷
房運転が不安定となる。
【0060】また、弁開度調整手段として、空気調和装
置80の通常の暖房運転時は、第1の実施の形態の空気
調和装置10(図1)と同様に、プレート式熱交換器4
4とラジエータ46との内、プレート式熱交換器44側
にのみエンジン冷却水を導き、ラジエータ46側にはエ
ンジン冷却水を導かないように、制御装置53により三
方弁48の弁開度が調整される。
【0061】この空気調和装置80の暖房運転時に、例
えば、室内機12A、12Bの運転台数が減少する場合
(例えば、室内機12Aのみの運転となる場合)、圧縮
機16の冷媒吸込側(低圧側)の冷媒圧力が上昇し、運
転の安定性が損なわれることがある。従って、低圧側圧
力センサ51により検出された冷媒圧力が、第1の所定
の下限圧力よりも高い第1の所定の上限圧力を上回る場
合、エンジン冷却水の一部をラジエータ46に導くよう
に三方弁48の弁開度が制御装置53により調整され
る。これによって、エンジン冷却水は、プレート式熱交
換器44とラジエータ46とに分配される。例えば、エ
ンジン冷却水が、プレート式熱交換器44側に7割、ラ
ジエータ46側に3割導かれるように三方弁48の弁開
度が調整される。これによって、ラジエータ46にエン
ジン冷却水の一部が流れてエンジン冷却水が放熱される
ので、このプレート式熱交換器44により冷媒が過剰に
昇温(昇圧)されるのが防止される。
【0062】ここで、第1の所定の上限圧力とは、空気
調和装置80が安定して暖房運転する上限の圧力であ
る。つまり、圧縮機16の低圧側の冷媒圧力が、この第
1の所定の上限圧力を上回ると、空気調和装置80の暖
房運転が不安定となる。
【0063】尚、ラジエータ46は、室外熱交換器19
の風下側に設置されるので、蒸発器として機能した場合
の室外熱交換器19により回収される熱は僅かであり、
ほとんどは外気に放熱される。
【0064】更に、弁開度調整手段として、空気調和装
置80の冷房運転時に、例えば、低外気温度(例えば、
0℃以下)となる場合、圧縮機16の冷媒吸込側(低圧
側)の冷媒圧力が低下することにより、圧縮機16の冷
媒吐出側(高圧側)の冷媒圧力が低下することがある。
この冷媒圧力が低下すると、室内熱交換器21A、21
Bの蒸発温度が低下し、運転の安定性が損なわれること
がある。従って、高圧側圧力センサ52により検出され
た冷媒圧力が、第2の所定の下限圧力を下回る場合、エ
ンジン冷却水の一部をプレート式熱交換器44に導くよ
うに三方弁48の弁開度が制御装置53により調整され
る。これによって、エンジン冷却水は、プレート式熱交
換器44とラジエータ46とに分配される。例えば、エ
ンジン冷却水が、ラジエータ46側に7割、プレート式
熱交換器44側に3割導かれるように三方弁48の弁開
度が調整される。これによって、プレート式熱交換器4
4にエンジン冷却水の一部が流れて、プレート式熱交換
器44により冷媒とエンジン冷却水とが熱交換すること
で冷媒が昇温(昇圧)され、室内熱交換器21A、21
Bの蒸発温度が上昇する。
【0065】ここで、第2の所定の下限圧力とは、空気
調和装置80が安定して冷房運転する下限の圧力であ
る。つまり、圧縮機16の高圧側の冷媒圧力が、この第
2の所定の下限圧力を下回ると、空気調和装置80の冷
房運転が不安定となる。
【0066】また、弁開度調整手段として、空気調和装
置80の暖房運転時に、例えば、室内機12A、12B
の運転台数が減少する場合、圧縮機16の冷媒吸込側
(低圧側)の冷媒圧力が上昇することにより、圧縮機1
6の冷媒吐出側(高圧側)の冷媒圧力が上昇し、運転の
安定性が損なわれることがある。従って、高圧側圧力セ
ンサ52により検出された冷媒圧力が、第2の所定の下
限圧力よりも高い第2の所定の上限圧力を上回る場合、
エンジン冷却水の一部をラジエータ46に導くように三
方弁48の弁開度が制御装置53により調整される。こ
れによって、エンジン冷却水は、プレート式熱交換器4
4とラジエータ46とに分配される。例えば、エンジン
冷却水が、プレート式熱交換器44側に7割、ラジエー
タ46側に3割導かれるように三方弁48の弁開度が調
整される。これによって、ラジエータ46にエンジン冷
却水の一部が流れてエンジン冷却水が放熱されるので、
このプレート式熱交換器44により冷媒が過剰に昇温
(昇圧)されるのが防止される。
【0067】ここで、第2の所定の上限圧力とは、空気
調和装置80が安定して暖房運転する上限の圧力であ
る。つまり、圧縮機16の高圧側の冷媒圧力が、この第
2の所定の上限圧力を上回ると、空気調和装置80の暖
房運転が不安定となる。
【0068】この、第2の実施の形態の空気調和装置8
0においても、第1の実施の形態と同様の効果を奏し、
更に、この第2の実施の形態によれば、低圧側圧力セン
サ51により検出された圧縮機16の吸込冷媒の圧力
が、第1の所定の下限圧力を下回る場合、エンジン冷却
水の一部をプレート式熱交換器44に導くように三方弁
48の弁開度が制御装置53により調整されることか
ら、プレート式熱交換器44により冷媒とエンジン冷却
水とが熱交換することで圧縮機16の吸込冷媒が昇温
(昇圧)されるので、空気調和装置80の運転の安定性
を向上させることができる。
【0069】また、上記の第2の実施の形態によれば、
低圧側圧力センサ51により検出された圧縮機16の吸
込冷媒の圧力が、第1の所定の上限圧力を上回る場合、
エンジン冷却水の一部をラジエータ46に導くように三
方弁48の弁開度が制御装置53により調整されること
から、プレート式熱交換器44へのエンジン冷却水の流
量が減少し、圧縮機16の吸込冷媒が過剰に昇温(昇
圧)されるのが防止されるので、空気調和装置80の運
転の安定性を向上させることができる。
【0070】また、上記の第2の実施の形態によれば、
高圧側圧力センサ52により検出された圧縮機16の吐
出冷媒の圧力が、第2の所定の下限圧力を下回る場合、
エンジン冷却水の一部をプレート式熱交換器44に導く
ように三方弁48の弁開度が制御装置53により調整さ
れることから、プレート式熱交換器44により冷媒とエ
ンジン冷却水とが熱交換することで圧縮機16の吸込冷
媒が昇温(昇圧)されるので、空気調和装置80の運転
の安定性を向上させることができる。
【0071】また、上記の第2の実施の形態によれば、
高圧側圧力センサ52により検出された圧縮機16の吐
出冷媒の圧力が、第2の所定の上限圧力を上回る場合、
エンジン冷却水の一部をラジエータ46に導くように三
方弁48の弁開度が制御装置53により調整されること
から、プレート式熱交換器44へのエンジン冷却水の流
量が減少し、圧縮機16の吸込冷媒が過剰に昇温(昇
圧)されるのが防止されるので、空気調和装置80の運
転の安定性を向上させることができる。
【0072】また、上記の第2の実施の形態によれば、
三方弁48が電動式三方弁であるので、この三方弁48
の弁開度を調整することにより、エンジン冷却水をプレ
ート式熱交換器44側と、ラジエータ46側と、プレー
ト式熱交換器44側及びラジエータ46側とに切り替え
て流すことができる。
【0073】尚、上記の第2の実施の形態では、低圧側
圧力センサ51及び高圧側圧力センサ52の検出結果に
基づいて三方弁48の弁開度を調整する場合について説
明したが、これに限るものではなく、低圧側圧力センサ
51と高圧側圧力センサ52のいずれかの検出結果に基
づいて三方弁48の弁開度を調整する場合であってもよ
い。この場合、低圧側圧力センサ51と高圧側圧力セン
サ52のいずれかは、省略可能である。
【0074】以上、本発明を上記実施の形態に基づいて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0075】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンの排熱を効率
的に利用することができ、また、運転の安定性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和装置の第1の実施の形態
における冷媒回路等を示す回路図である。
【図2】空気調和装置の暖房運転時のエンジン冷却水の
温度の推移を示す図である。
【図3】本発明に係る空気調和装置の第2の実施の形態
における冷媒回路等を示す回路図である。
【図4】従来の空気調和装置の冷媒回路等を示す回路図
である。
【符号の説明】
10 空気調和装置 11 室外機 12A、12B 室内機 13 制御装置 16 圧縮機 19 室外熱交換器 21A、21B 室内熱交換器 30 ガスエンジン(エンジン) 41 エンジン冷却装置 44 プレート式熱交換器(熱交換器) 45 三方弁(電磁式三方弁) 45B 第1のポート 45C 第2のポート 46 ラジエータ 48 三方弁(電動式三方弁) 48B 第1のポート 48C 第2のポート 50 温度センサ 51 低圧側圧力センサ(圧力センサ) 52 高圧側圧力センサ(圧力センサ) 53 制御装置(弁開度調整手段) 80 空気調和装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室外機に装備される圧縮機がエンジンに
    て駆動され、前記エンジンをエンジン冷却媒体により冷
    却するエンジン冷却装置を備えた空気調和装置におい
    て、 前記エンジン冷却装置は、前記圧縮機の吸込冷媒と前記
    エンジン冷却媒体とを熱交換する熱交換器と、前記エン
    ジン冷却媒体の熱を放出するラジエータとを備え、前記
    熱交換器と前記ラジエータとを前記エンジン冷却媒体の
    循環経路に並列に接続し、前記熱交換器に前記エンジン
    冷却媒体を導く第1のポートと、前記ラジエータに前記
    エンジン冷却媒体を導く第2のポートとを有する三方弁
    を備えたことを特徴とする空気調和装置。
  2. 【請求項2】 前記三方弁は、電磁式三方弁であり、暖
    房運転時は前記熱交換器側に、冷房運転時は前記ラジエ
    ータ側に前記エンジン冷却媒体を導くようにしたことを
    特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 【請求項3】 前記三方弁は、電動式三方弁であり、前
    記圧縮機の冷媒吸込側又は/及び冷媒吐出側に冷媒の圧
    力を検出する圧力センサを設け、この圧力センサによる
    検出結果に基づいて前記電動式三方弁の弁開度を調整す
    る弁開度調整手段を備えたことを特徴とする請求項1に
    記載の空気調和装置。
  4. 【請求項4】 前記弁開度調整手段は、通常の冷房運転
    時は前記ラジエータ側にのみ前記エンジン冷却媒体を導
    くように前記電動式三方弁の弁開度を調整し、前記圧力
    センサによる検出の結果、所定の下限圧力を下回る場合
    の冷房運転時は、前記エンジン冷却媒体の一部を前記熱
    交換器側に導くように前記電動式三方弁の弁開度を調整
    することを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。
  5. 【請求項5】 前記弁開度調整手段は、通常の暖房運転
    時は前記熱交換器側にのみ前記エンジン冷却媒体を導く
    ように前記電動式三方弁の弁開度を調整し、前記圧力セ
    ンサによる検出の結果、所定の上限圧力を上回る場合の
    暖房運転時は、前記エンジン冷却媒体の一部を前記ラジ
    エータ側に導くように前記電動式三方弁の弁開度を調整
    することを特徴とする請求項3又は4に記載の空気調和
    装置。
JP2002031964A 2002-02-08 2002-02-08 空気調和装置 Expired - Lifetime JP3973441B2 (ja)

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