JP2006183877A - 空気調和装置および空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮機の加熱による不具合発生を防止するとともに、製造コストの上昇を防止できる空気調和装置および空気調和装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 冷媒を圧縮して送り出す圧縮機１７と、圧縮された冷媒の熱を放出させる放熱器９，２３と、熱を放出した冷媒の圧力を減圧させる絞り部１１，２５と、減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器９，２３と、絞り部１１，２５を通過する冷媒の流量を調節する制御部３７と、を有し、制御部３７が絞り部１１，２５を通過する冷媒を調節し、吸熱器９，２３から圧縮機１７に気液二相状態の冷媒を流入させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置および空気調和装置の制御方法に関する。

一般に、室内熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構などの要素を備えた冷媒回路を用いて、室内の冷房，暖房などの空調運転を行う空気調和装置が知られている。この空気調和装置における室内の冷暖房は、冷媒が、室内熱交換器において室内の空気（以下「室内気」という。）と交換した熱を室外熱交換器に運び、室外熱交換器において外気と熱交換することにより行われている。
上述した空気調和装置において、搭載された圧縮機の駆動源としてガスエンジンを用いたものが知られており、このガスエンジンを利用した空気調和装置は、一般にガスヒートポンプ式空気調和装置（以下「ＧＨＰ」という。）と呼ばれている。

ＧＨＰに限らず一般の空気調和装置においては、圧縮機の温度が高くなりすぎると圧縮機内の潤滑油の潤滑性能が低下し、圧縮機の不具合が発生する可能性があった。そのため、圧縮機の温度を下げる手段が備えられている。
この手段としては、上記冷媒回路の液冷媒が流れている部分から、液冷媒の一部を圧縮機に供給する圧縮機の冷却用回路を追加する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この方法によれば、液冷媒が圧縮機の熱を奪い蒸発するため、圧縮機の温度を下げることができる。
特開２００３−１１４０６９号公報（第１図等）

上述の特許文献１においては、液冷媒が存在するレシーバと電磁弁との間の冷媒配管から、アキュムレータと圧縮機との間の冷媒配管に液冷媒を供給する圧縮機の冷却用回路が配置されたＧＨＰが開示されている。この構成を有するＧＨＰにおいては、所定量の液冷媒を圧縮機に供給することで圧縮機を冷却し、圧縮機の不具合発生を防止できる。
しかしながら、ＧＨＰなどの空気調和装置の冷暖房機能に直接貢献しない冷却用回路を別途配置する必要があるため、製造工程が増加し、ＧＨＰなどの空気調和装置の製造コストが上昇するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、圧縮機の加熱による不具合発生を防止するとともに、製造コストの上昇を防止できる空気調和装置および空気調和装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の空気調和装置は、冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放出させる放熱器と、熱を放出した冷媒の圧力を減圧させる絞り部と、減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、前記絞り部を通過する冷媒の流量を調節する制御部と、を有し、前記制御部が前記絞り部を通過する冷媒を調節し、前記吸熱器から前記圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させることを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させるため、液冷媒は圧縮機内で熱を奪い、圧縮機の温度を下げることができる。
また、絞り部を通過する冷媒の流量を調節することにより、吸熱器から圧縮機に流入する冷媒の状態を制御するため、例えば、上述した圧縮機の冷却用回路を別途配置する方法と比較して、回路を新しく配置する必要がなくなる。

また、上記発明においては、前記吸熱器から流出した冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段を有し、前記制御部が、前記過熱度検出手段の出力に基づいて前記絞り部を流れる冷媒の流量を調節することが望ましい。
本発明によれば、過熱度検出手段の出力に基づいて絞り部を流れる冷媒流量を調節するため、圧縮機に流入する冷媒の状態を確実に気液二相状態に制御することができる。

さらに、上記発明においては、前記圧縮機の温度情報を取得する温度情報取得手段を有し、前記制御部が、前記温度情報取得手段の出力に基づいて前記絞り部を通過する冷媒の流量を調節することが望ましい。
本発明によれば、圧縮機の温度情報に基づいて絞り部を通過する冷媒流量を調節するため、圧縮機の温度上昇を防止できる。また、圧縮機が所定の温度となるように制御することができる。

上記発明においては、前記放熱器および前記吸熱器のいずれか一方が室内空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器であり、他方が少なくとも外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器であって、前記圧縮機により圧縮された冷媒を前記室内熱交換器または前記室外熱交換器のいずれか一方に導くとともに、他方から流出した冷媒を前記圧縮機に導く切替部を有することが望ましい。

本発明によれば、圧縮された冷媒の流入先を切替部により室内熱交換器または室外交換機に切り替えることができるため、切替部の切り替えにより室内熱交換器を放熱器または吸熱器に切り替えることができる。
そのため、空気調和装置を室内の冷暖房に使用することができる。

上記発明においては、前記放熱器から前記絞り部へ流れる冷媒から導かれた一部の冷媒を減圧する冷却用絞り部と、該冷用絞り部により減圧された前記一部の冷媒が、残りの冷媒から熱を吸収する吸熱器である冷却用熱交換器と、を有し、該冷却用熱交換器において熱交換された前記一部の冷媒が前記圧縮機に導かれ、前記制御部が、前記絞り部および前記冷却用絞り部の少なくとも一方を流れる冷媒の流量を制御することが望ましい。

本発明によれば、絞り部および冷却用絞り部の少なくとも一方を流れる冷媒流量を制御できるため、圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させることができ、圧縮機の温度上昇を防止できる。
また、過冷却用熱交換器において、放熱器から流出した冷媒を更に冷却することができる。そのため、例えば、吸熱器および絞り部が放熱器から離れた位置に配置され、絞り部に流入する冷媒温度が上昇しやすい場合でも、絞り部に流入する冷媒温度を所定温度に保つことができる。

上記発明においては、前記圧縮機がエンジンにより駆動され、前記吸熱器から前記絞り部へ流れる冷媒の少なくとも一部が分岐され、該分岐された冷媒を減圧する加熱用絞り部と、該加熱用絞り部により減圧された前記分岐された冷媒が、前記エンジンを冷却する冷却流体から熱を吸収する吸熱器である加熱用熱交換器と、を有し、該加熱用熱交換器において吸熱した前記分岐された冷媒が前記圧縮機に導かれ、前記制御部が、前記絞り部および前記加熱用絞り部の少なくとも一方を流れる冷媒の流量を制御することが望ましい。

本発明によれば、絞り部および加熱用絞り部の少なくとも一方を流れる冷媒流量を制御できるため、圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させることができ、圧縮機の温度上昇を防止できる。
また、加熱用熱交換器において、エンジンを冷却した冷却流体の熱を冷媒に吸熱させることができるため、放熱器において、冷媒からより多くの熱を放出させることができ、空気調和装置の暖房性能をより向上できる。

本発明の空気調和装置の制御方法は、冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、圧縮された冷媒の熱を放出させる放熱器と、熱を放出した冷媒の圧力を減圧させる絞り部と、減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、前記絞り部を通過する冷媒の流量を調節する制御部と、を有する空気調和装置の制御方法であって、前記制御部が前記絞り部を通過する冷媒を調節することにより、
前記吸熱器から前記圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させ、
前記圧縮機の温度を下げさせること特徴とする。

本発明によれば、圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させるため、冷媒は圧縮機内で熱を奪い、圧縮機の温度を下げることができる。
また、絞り部を通過する冷媒の流量を調節することにより、吸熱器から圧縮機に流入する冷媒の状態を制御するため、例えば、上述した圧縮機の冷却用回路を別途配置する方法と比較して、回路を新しく配置する必要がなくなる。

本発明の空気調和装置および空気調和装置の制御方法によれば、
圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させるため、圧縮機の温度を下げることができ、圧縮機の加熱による不具合発生を防止できるという効果を奏する。
また、絞り部を通過する冷媒の流量を調節することにより、吸熱器から圧縮機に流入する冷媒の状態を制御するため、例えば、上述した圧縮機の冷却用回路を別途配置する方法と比較して、回路を新しく配置する必要がなくなり、製造コストの上昇を防止できるという効果を奏する。

この発明の一実施形態に係るガスヒートポンプ式空気調和装置（以下「ＧＨＰ」という。）について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、本発明に係るＧＨＰの全体構成を示す回路図である。
ＧＨＰ（空気調和装置）１は、図１に示すように、室内に配置される１又は複数の室内ユニット３と、室外に配置される室外ユニット５と、室内ユニット３および室外ユニット５との間で冷媒を循環させる冷媒回路７から概略構成されている。

各室内ユニット３には、室内熱交換器（吸熱器、放熱器）９と、冷房運転時に高圧の冷媒を減圧・膨張させる室内側電子膨張弁（絞り部）１１と、室内側電子膨張弁１１の前後に配置された異物を除去するストレーナ１３と、冷媒の温度を検出する温度センサ１５とが設けられている。
室内熱交換器９は、冷房運転時には室内の空気（室内気）から熱を奪い、低温低圧の液冷媒を蒸発させるエバポレータとして機能し、暖房運転時には室内気に熱を放出し、高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサとして機能するものである。

室外ユニット５は、その内部において二つの大きな構成部分に分割される。第１の構成部分は、後述する圧縮機や室外熱交換器などの機器を中心として室内ユニット３とともに冷媒回路を構成する部分であり、以後「冷媒回路部」と呼ぶ。また、第２の構成部分は圧縮機駆動用のガスエンジンを中心として、これに付随する機器を備えた部分であり、以後「ガスエンジン部」と呼ぶ。

冷媒回路部には、圧縮機１７、オイルセパレータ１９、四方弁（切替部）２１、室外熱交換器（吸熱器、放熱器）２３、室外側膨張弁（絞り部）２５、レシーバ２７、過冷却コイル（冷却用熱交換器）２９、水熱交換器（加熱用熱交換器）３１、逆止弁３３、
運転制御に伴い選択的に開閉動作がなされる電磁弁３５、室内側に通じる現地接続配管と室外側とを連結する操作弁３６、ストレーナ１３などが備えられており、それぞれが冷媒回路７により接続されている。
また、室外ユニット５には、温度センサや圧力センサなどの出力に基づき、少なくとも室内側電子膨張弁１１、室外側膨張弁２５を制御する制御部３７が配置されている。

圧縮機１７は、後述するガスエンジン５３により駆動され、室内熱交換器９または室外熱交換器２３のいずれかから吸入される低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。
圧縮機１７の吐出側には、吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３９と圧力を検出する吐出圧力センサ４１とが配置され、吸入側には、吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ４３と圧力を検出する吸入圧力センサ４５とが配置されている。
なお、本実施形態においては、２台の圧縮機１７を用いる実施形態に適用して説明している。

オイルセパレータ１９は、圧縮機１７と四方弁２１との間に配置され、圧縮機１７から吐出された冷媒中に含まれる圧縮機１７の潤滑油を分離して、圧縮機１７に戻すために設けられている。具体的には、各圧縮機１７から吐出された冷媒が導入される２本の略円筒形状のオイル分離部と、その下方に配置されたオイル貯留部とから構成されている。オイル貯留部には、分離された潤滑油の温度を制御するヒータ４７が配置されている。また、オイルセパレータ１９のオイル貯留部と圧縮機１７との間には、分離された潤滑油を圧縮機１７に供給する供給回路が配置されている。

四方弁２１は、オイルセパレータ１９の下流側に配置された冷媒の流れを切り替える切り替え弁であり、冷媒が流入・流出する４つのポートＤ，Ｃ，Ｓ，Ｅが設けられている。ポートＤは圧縮機１７の吐出側と接続され、ポートＣは室外熱交換器２３と、ポートＳは圧縮機１７の吸入側と、ポートＥは室内熱交換器９と接続されている。

室外熱交換器２３は、冷房運転時に外気に熱を放出して高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサとして機能し、暖房運転時に外気から熱を奪い低温低圧の冷媒を蒸発させるエバポレータとして機能する。また、室外熱交換器２３には、冷媒の温度を検出する温度センサ１５とが配置されている。
なお、本実施形態においては、２台の室外熱交換器２３を用いる実施形態に適用して説明している。

レシーバ２７は、室外熱交換器２３または室内熱交換器９から流出した冷媒に含まれるガス冷媒をトラップし、液冷媒のみを室内熱交換器９または室外熱交換器２３に供給するものである。
室外熱交換器２３とレシーバ２７との間には室外側膨張弁２５と逆止弁３３とが並列に配置され、室外側膨張弁２５および逆止弁３３の上流側、下流側にストレーナ１３が配置されている。逆止弁３３は、室外熱交換器２３からレシーバ２７に向けて冷媒を流すように配置されている。

過冷却コイル２９は、レシーバ２７と室内ユニット３とを接続する冷媒回路に配置されている。過冷却コイル２９には、レシーバ２７と過冷却コイル２９との間を流れる冷媒の一部を過冷却コイル２９に導く冷媒配管が設けられ、この冷媒配管にはストレーナ１３および冷媒の圧力を減圧・膨張させる過冷却用膨張弁（冷却用絞り部）４９が配置されている。過冷却コイル２９を通過した一部の冷媒は、四方弁２１と圧縮機１７とを接続する冷媒回路に導かれる。
過冷却コイル２９は、冷房運転時に、室内ユニット３に必要な温度に冷却された冷媒を送るために設けられている。すなわち、過冷却用膨張弁４９により形成された低温の冷媒により室内ユニット３に送られる冷媒をより冷却して（過冷却度を高めて）いる。そのため、室内ユニット３の配置位置が室外ユニット５から離れ、室内ユニット３に流入する冷媒の温度が室外ユニットから流出したときより高くなる場合でも、その温度上昇分を補うことができる。

水熱交換器３１は、室外熱交換器２３とレシーバ２７とを接続する冷媒回路から分岐して四方弁２１と圧縮機１７とを接続する冷媒回路に合流する冷媒配管に配置され、冷媒の流入側にはストレーナ１３および冷媒の圧力を減圧・膨張させる水熱交換器用膨張弁（加熱用絞り部）５１が配置されている。また、水熱交換器３１には、後述するガスエンジン５３のエンジン冷却水が循環するように配置されている。
水熱交換器３１は、後述するエンジン冷却水の熱を冷媒に回収させるために設けられている。すなわち、暖房運転時において、冷媒は室外熱交換器２３における熱交換のみに頼るのではなく、ガスエンジン５３のエンジン冷却水からも排熱を回収することとなり、暖房運転の効率をより高めることができる。

一方、ガスエンジン部には、ガスエンジン５３を中心として、冷却水系５５および燃料吸入系５７のほか、排気ガス系やエンジンオイル系（いずれも図示せず）が備えられている。
ガスエンジン５３は、冷媒回路内に設置されている圧縮機１７をシャフトまたはベルトなどを介して駆動している。

冷却水系５５は、水ポンプ５９、リザーバタンク６１、ラジエータ６３等を備え、これらを配管にて接続して構成される回路（図中の破線で表示）を循環するエンジン冷却水（冷却媒体）によって、ガスエンジン５３を冷却する系である。
水ポンプ５９は、ガスエンジン５３の冷却水を循環させるために配置され、リザーバタンク６１は、この回路を循環する冷却水の余剰分を一時貯蔵するため、あるいは、回路を循環する冷却水が不足する場合に冷却水を供給するために配置されている。ラジエータ６３は、室外熱交換器２３の近傍に配置され、エンジン冷却水がガスエンジン５３から奪った排熱を放出するために配置されている。

また、冷却水系５５には、上述した構成のほかに、排気ガス熱交換器６５が設けられている。排気ガス熱交換器６５は、ガスエンジン５３から排出される排気ガスの熱を、エンジン冷却水に回収するためのものである。また、冷却水系５５には、前述した水熱交換器３１が配置され、冷媒回路部および冷却水系５５の両系にまたがるように配置されている。
そのため、暖房運転時には、エンジン冷却水はガスエンジン５３から熱を奪うだけではなく、排気ガスからも熱を回収し、かつ、その回収した熱を、水熱交換器３１を介して冷媒に与える構成になっている。
なお、冷却水系５５におけるエンジン冷却水の流量制御は、２つの流量制御弁６７Ａ，６７Ｂによりおこなわれている。

燃料吸入系５７は、ガスエンジン５３に液化天然ガス（ＬＮＧ）などの都市ガスをガス燃料として供給するための系であり、ガス燃料の供給量を調節する燃料ガス弁６９が備えられている。燃料吸入系５７からガスエンジン５３に供給された燃料ガスは、ガスエンジン５３の吸気孔（図示せず）から吸入された空気と混合された後、ガスエンジン５３の燃焼室に供給されている。

次に、上記構成からなるＧＨＰ１について、室内を冷暖房するそれぞれの運転時の作用について説明する。
最初に、図１に基づいて暖房運転時について説明する。なお、各弁類の開閉状態は黒塗りで図示した弁類が閉であり、冷媒およびエンジン冷却水の流れ方向が矢印で示されている。

暖房運転が選択されると、冷媒回路部の四方弁２１が切り替えられて、ポートＤ／Ｅ間およびポートＣ／Ｓ間が連通され、圧縮機１７の吐出側と室内熱交換器９とが接続される。また、室外側膨張弁２５および水熱交換器用膨張弁５１が制御部３７により制御され、室内側電子膨張弁１１が全開にされるとともに、過冷却用膨張弁４９が全閉にされる。

まず、圧縮機１７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１９に流入して、ガス冷媒中に含まれる潤滑油が分離される。潤滑油が分離されたガス冷媒は、四方弁２１を通って室内熱交換器９に流入する。ガス冷媒は室内熱交換器９において室内気に熱を放出して凝縮・液化される。室内気はガス冷媒から熱を吸収して暖められる。液化した冷媒は、室内側電子膨張弁１１、過冷却コイル２９を通過してレシーバ２７に流入する。レシーバ２７において冷媒は気液分離され、液冷媒のみがレシーバ２７から流出する。
レシーバ２７から流出した液冷媒の一部は、室外側膨張弁２５を通って室外熱交換器２３に流入する。残りの冷媒は、水熱交換器用膨張弁を通って水熱交換器３１に流入する。

室外熱交換器２３に流入する冷媒は、室外側膨張弁２５を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となる。室外熱交換器２３において、低温低圧の液冷媒は外気などから熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

水熱交換器３１に流入する冷媒は、水熱交換器用膨張弁５１を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となる。水熱交換器３１では、低温低圧の液冷媒がエンジン冷却水から熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

室外熱交換器２３において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＣからポートＳを経て圧縮機１７の吸入口に流入する。また、水熱交換器３１において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＳと圧縮機１７の吸入口との間に流入する。
圧縮機１７に吸入されたガス冷媒は、圧縮機１７により圧縮され高温高圧のガス冷媒となり、再びオイルセパレータ１９に向けて吐出される。以降、同様の過程が繰り返される。

次に、暖房運転時において、圧縮機１７の温度が上昇した場合の制御方法について説明する。
まず、吐出温度センサ３９の出力が所定値、例えば１００℃から１１０℃以上になると、制御部３７は、室外側膨張弁２５および水熱交換器用膨張弁５１の少なくとも一方の制御方法を変更して圧縮機１７の温度制御を開始する。
室外側膨張弁２５の制御方法と水熱交換器用膨張弁５１の制御方法とは同様であるため、以後、室外側膨張弁２５を制御する方法について説明する。
なお、制御を開始する所定値は、圧縮機１７の潤滑に用いられている潤滑油の特性に基づいて定められる値であって、温度上昇による潤滑特性の低下で、圧縮機１７に不具合が発生しない値に定められている。

制御部３７は、通常、室外熱交換器２３における冷媒圧力を検出する圧力センサの出力と、室外熱交換器２３から流出する冷媒温度を検出する温度センサ１５の出力とに基づいて、室外熱交換器２３から流出する冷媒の過熱度を算出し、過熱度が５℃となるように室外側膨張弁２５を制御している。
圧縮機１７の温度制御が開始されると、制御部３７は過熱度が０℃となるように室外側膨張弁２５を制御する。具体的には、室外側膨張弁２５を開き、室外側膨張弁２５における液冷媒の流量を増加させ、室外熱交換器２３に流入する冷媒の流量を増加させる。
室外熱交換器２３において交換される熱量には変化が無いため、流入した冷媒の一部は蒸発せずに液冷媒の状態で室外熱交換器２３から流出し、気液二相状態の冷媒が圧縮機１７に流入する。圧縮機１７に流入した液冷媒は、圧縮機１７の熱を奪い蒸発するため、圧縮機１７の温度を低下させることができる。

室外熱交換器２３から流出する冷媒の過熱度に基づいて、室外熱交換器２３の開度を制御するため、圧縮機１７に確実に液冷媒を流入させて冷却することができる。さらに、液冷媒の戻しすぎによる潤滑油の希釈を防止し、圧縮機１７の不具合発生を防止できる。
なお、水熱交換器用膨張弁５１を制御した場合においても、水熱交換器３１から流出する冷媒の過熱度に基づいて、水熱交換器用膨張弁５１を制御するため、圧縮機１７に確実に液冷媒を流入させて冷却することができる。

なお、過熱度の算出は、上述のように室外熱交換器２３における冷媒圧力と室外熱交換器２３から流出する冷媒温度とに基づいて算出してもよいし、室外熱交換器２３における気液二相領域の冷媒温度と室外熱交換器２３から流出する冷媒温度とに基づいて算出してもよい。

なお、制御部３７は、上述のように過熱度が０℃となるように室外側膨張弁２５を制御してもよいし、過熱度をモニタしながら室外側膨張弁２５を開く制御をしてもよい。
また、制御部３７は過熱度が５℃の状態から、室外側膨張弁２５を所定の開度となるように制御してもよい。具体的には、制御部３７から開度を制御する信号（例えばパルス信号）が室外側膨張弁２５に出力される。
また、制御部３７は、圧縮機１７から吐出される冷媒温度の低下に基づいて、室外側膨張弁２５の開度を制御してもよい。吐出冷媒温度に基づいて室外側膨張弁２５の開度を制御するため、確実に圧縮機１７の温度を制御できる。

なお、室外側膨張弁２５および水熱交換器用膨張弁５１は、どちらか一方のみを制御してもよいし、双方を同時に制御してもよく、特に限定するものではない。
また、室外側膨張弁２５のみを制御する場合は、水熱交換器用膨張弁５１のみを制御する場合と比較して、室外熱交換器２３の容量が大きいため液冷媒流量の変化に対してバッファとして作用し、その制御が容易となる。

続いて、図２に基づいて、冷房運転時における冷媒およびエンジン冷却水の流れを説明する。
冷房運転が選択されると、四方弁２１のポートＤ／Ｃ間およびポートＥ／Ｓ間が連通され、圧縮機１７の吐出側と室外熱交換器２３とが接続される。
また、室内側電子膨張弁１１および過冷却用膨張弁４９が制御部３７により制御され、室外側膨張弁２５および水熱交換器用膨張弁５１が全閉にされる。

まず、圧縮機１７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１９により潤滑油が分離され、四方弁２１を通過して室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３において、ガス冷媒は熱を放出して凝縮・液化して液冷媒となる。室外熱交換器２３から流出した液冷媒は、逆止弁３３を通過してレシーバ２７に流入し、気液分離されて液冷媒のみがレシーバ２７から流出する。
レシーバ２７から流出した液冷媒の一部は、過冷却コイル２９および室内側電子膨張弁１１を通って、室内熱交換器９に流入する。残りの冷媒は、過冷却用膨張弁４９を通って過冷却コイル２９に流入する。

室内熱交換器９に流入する冷媒は、過冷却コイル２９を通過する過程で、後述する過冷却用膨張弁４９と通過した低温低圧の液冷媒に熱を奪われる。その後、室内側電子膨張弁１１を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となる。室内熱交換器９において、低温低圧の液冷媒は、室内気から熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

過冷却コイル２９に流入する冷媒は、過冷却用膨張弁４９を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒となる。この液冷媒は、過冷却コイル２９において上述した室内熱交換器９に流入する液冷媒から熱を奪い、蒸発・気化してガス冷媒となる。

室内熱交換器９において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＥからポートＳを経て圧縮機１７の吸入口に流入する。また、過冷却コイル２９において蒸発したガス冷媒は、四方弁２１のポートＳと圧縮機１７の吸入口との間に流入する。

次に、冷房運転時において、圧縮機１７の温度が上昇した場合の制御方法について説明する。
まず、吐出温度センサ３９の出力が所定値、例えば１００℃から１１０℃以上になると、制御部３７は、室内側電子膨張弁１１および過冷却用膨張弁４９の少なくとも一方の制御方法を変更して圧縮機１７の温度制御を開始する。
室内側電子膨張弁１１の制御方法と過冷却用膨張弁４９の制御方法とは同様であるため、以後、室外側膨張弁２５を制御する方法について説明する。

制御部３７は圧縮機１７の温度制御が開始されると、過熱度が０℃となるように室内側電子膨張弁１１を制御する。具体的には、室内側電子膨張弁１１を開き、室内側電子膨張弁１１における液冷媒の流量を増加させ、室内熱交換器９に流入する冷媒の流量を増加させる。
冷媒流量が増加すると室内熱交換器９から気液二相状態の冷媒が圧縮機１７に流入する。圧縮機１７に流入した液冷媒は、圧縮機１７の熱を奪い蒸発するため、圧縮機１７の温度を低下させることができる。

室内熱交換器９から流出する冷媒の過熱度に基づいて、室内熱交換器９の開度を制御するため、圧縮機１７に確実に液冷媒を流入させて冷却することができる。さらに、液冷媒の戻しすぎによる潤滑油の希釈を防止し、圧縮機１７の不具合発生を防止できる。
なお、過冷却用膨張弁４９を制御した場合においても、過冷却コイル２９から流出する冷媒の過熱度に基づいて、過冷却用膨張弁４９を制御するため、圧縮機１７に確実に液冷媒を流入させて冷却することができる。

なお、室内側電子膨張弁１１および過冷却用膨張弁４９は、どちらか一方のみを制御してもよいし、双方を同時に制御してもよく、特に限定するものではない。
また、過冷却用膨張弁４９のみを制御する場合は、室内側電子膨張弁１１のみを制御する場合と比較して、冷媒配管を短く設定できるため、膨張弁を制御してから液冷媒が圧縮機１７に流入するまでの時間を短くでき、その制御が容易となる。

この構成によれば、上述の特許文献１のように、圧縮機１７を冷却するための専用冷媒回路を設けることなく、圧縮機１７を冷却することができる。そのため、ＧＨＰ１の製造工程を削減することができ、その製造コストを低減できる。
また、吐出冷媒の温度を検出することにより圧縮機１７の温度を推定するため、圧縮機１７の筐体の温度を検出する場合と比較して、圧縮機１７の温度を時間遅れなく検出することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、圧縮機をガスエンジンで駆動するＧＨＰに適応して説明したが、このＧＨＰに限られることなく、その他各種の駆動源により圧縮機を駆動する空気調和装置に適用することができるものである。

本発明に係るＧＨＰの全体構成および暖房運転時の冷媒流れを示す図である。 図１のＧＨＰにおける冷房運転時の冷媒流れを示す図である。

符号の説明

１ ＧＨＰ（空気調和装置）
９ 室内熱交換器（吸熱器、放熱器）
１１ 室内側電子膨張弁（絞り部）
１７ 圧縮機
２１ 四方弁（切替部）
２３ 室外熱交換器（吸熱器、放熱器）
２５ 室外側膨張弁（絞り部）
２９ 過冷却コイル（冷却用熱交換器）
３１ 水熱交換器（加熱用熱交換器）
３７ 制御部
４９ 過冷却用膨張弁（冷却用絞り部）
５１ 水熱交換器用膨張弁（加熱用絞り部）

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、
   圧縮された冷媒の熱を放出させる放熱器と、
   熱を放出した冷媒の圧力を減圧させる絞り部と、
   減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、
   前記絞り部を通過する冷媒の流量を調節する制御部と、を有し、
   前記制御部が前記絞り部を通過する冷媒を調節し、前記吸熱器から前記圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記吸熱器から流出した冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段を有し、
   前記制御部が、前記過熱度検出手段の出力に基づいて前記絞り部を流れる冷媒の流量を調節することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の温度情報を取得する温度情報取得手段を有し、
   前記制御部が、前記温度情報取得手段の出力に基づいて前記絞り部を通過する冷媒の流量を調節することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記放熱器および前記吸熱器のいずれか一方が室内空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器であり、他方が少なくとも外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器であって、
   前記圧縮機により圧縮された冷媒を前記室内熱交換器または前記室外熱交換器のいずれか一方に導くとともに、他方から流出した冷媒を前記圧縮機に導く切替部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。
5. 前記放熱器から前記絞り部へ流れる冷媒から導かれた一部の冷媒を減圧する冷却用絞り部と、
   該冷用絞り部により減圧された前記一部の冷媒が、残りの冷媒から熱を吸収する吸熱器である冷却用熱交換器と、を有し、
   該冷却用熱交換器において熱交換された前記一部の冷媒が前記圧縮機に導かれ、
   前記制御部が、前記絞り部および前記冷却用絞り部の少なくとも一方を流れる冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置。
6. 前記圧縮機がエンジンにより駆動され、
   前記吸熱器から前記絞り部へ流れる冷媒の少なくとも一部が分岐され、
   該分岐された冷媒を減圧する加熱用絞り部と、
   該加熱用絞り部により減圧された前記分岐された冷媒が、前記エンジンを冷却する冷却流体から熱を吸収する吸熱器である加熱用熱交換器と、を有し、
   該加熱用熱交換器において吸熱した前記分岐された冷媒が前記圧縮機に導かれ、
   前記制御部が、前記絞り部および前記加熱用絞り部の少なくとも一方を流れる冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の空気調和装置。
7. 冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、
   圧縮された冷媒の熱を放出させる放熱器と、
   熱を放出した冷媒の圧力を減圧させる絞り部と、
   減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、
   前記絞り部を通過する冷媒の流量を調節する制御部と、を有する空気調和装置の制御方法であって、
   前記制御部が前記絞り部を通過する冷媒を調節することにより、
   前記吸熱器から前記圧縮機に気液二相状態の冷媒を流入させ、
   前記圧縮機の温度を下げさせること特徴とする空気調和装置の制御方法。

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