JP2012137209A - エンジン駆動式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転を実行させつつ室外熱交換器の除霜モードを並行させて実行させることができるエンジン駆動式空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置は、コンプレッサ４、エンジン６、室内熱交換器３、室外熱交換器８、エンジン排熱式熱交換器と、冷媒をコンプレッサ４に帰還させる帰還通路１０、冷媒を帰還通路１０を介してコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに戻すためのバイパス通路１４、バイパス弁１５、開閉弁１６をもつ。暖房運転を実行させつつ室外熱交換器８の除霜モードを実行させるとき、制御部６５は、バイパス弁１５を開放させ、コンプレッサ４で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒をコンプレッサ４の吐出ポート４ｐからパイパス通路を介して室外熱交換器８に供給して除霜させる。更に制御部６５は開閉弁１６を閉鎖させ、バイパス通路１４を流れる冷媒がコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに直接的に帰還することを抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排熱を用いて冷媒と熱交換させるエンジン排熱式熱交換器と、外気と冷媒とを熱交換させる室外熱交換器との双方を備えるエンジン駆動式空気調和装置に関する。

特許文献１によれば、冷媒を圧縮する圧縮機をエンジン駆動とする空気調和機の暖房運転時に実施する室外熱交換器の除霜運転中において、室内機室の冷風感を緩和するために、除霜運転と室内機の暖房運転を同時におこなう。除霜運転は四方弁の切替によって、室外熱交換器を凝縮器として、霜を溶かし、凝縮された冷媒は排熱交換機で蒸発され、冷凍サイクルを構成する、一方で、室内熱交換器側へは、バイパス弁によって圧縮機の吐出ガスの一部を、室内機側の回路へ接続し、さらに、冷媒ポンプを備えることにより、冷媒圧力を上昇させ、室内機側へ高圧ガスを送ることで、快適な暖房を送ることができる。これによれば、暖房運転を行いつつ除霜モードを実行できる。

特許文献２によれば、２台のコンプレッサが設けられ、一方のコンプレッサで圧縮された高温高圧の冷媒を室内熱交換器に供給させて暖房運転を行い、他方のコンプレッサで圧縮された高温高圧の冷媒を室外熱交換器に供給させて除霜モードを実行し、これにより暖房運転させつつ除霜モードを実行できることにしている。

特許文献３によれば、コンプレッサで圧縮させて高温高圧にしたガス状の冷媒の一部を連結部で分岐させて室内熱交換器に供給させて暖房運転を実行すると同時に、コンプレッサで圧縮させて高温高圧にしたガス状の冷媒の残りの部分を連結部で分岐させて室外熱交換器に供給させ、室外熱交換器に付着している霜を除霜させる。これにより暖房運転させつつ除霜モードを実行できることにしている。このものによれば、エンジンの排熱を用いて冷媒と熱交換させるエンジン排熱式熱交換器が用いられていない。

特開２００１−２８０７６４号公報 特開平１１−２３０６４６号公報 特開２００９−０６８７７１号公報

特許文献１によれば、暖房運転させつつ除霜モードを実行できるものの、コンプレッサから吐出された高温高圧のガス状の冷媒を室外熱交換器に供給させて室外熱交換器に対して除霜を実行させる。このとき室外熱交換器の外壁面に生成された霜と冷媒との熱交換により、冷媒の液化凝縮が進行する。このため、室外熱交換器における熱交換後に、ガス状の冷媒を冷媒ポンプにより再び圧縮させて昇圧させ、昇圧させた高温高圧のガス状の冷媒を室内熱交換器に供給させて暖房運転に使用することにしている。このように特許文献１によれば、室外熱交換器の除霜に使用した冷媒を再び圧縮させる工程を必要とする。更に、室内熱交換器側に高圧のガス状の冷媒を供給させる手段として、高価な冷媒ポンプを必須とするため、コストがかかる。

更に特許文献２によれば、暖房運転させつつ除霜モードを実行させるときにおいて、暖房用のコンプレッサの他に、除霜用のコンプレッサを必須とするため、構造が複雑化し、コストがかかる。また、特許文献３に係る技術によれば、エンジンの排熱を用いて冷媒と熱交換させるエンジン排熱式熱交換器が冷凍サイクルにおいて搭載されていない。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、除霜モードで使用したガス状の冷媒を冷媒ポンプにより再び圧縮させて昇圧させる冷媒ポンプを用いることなく、暖房運転を実行させつつ室外熱交換器の除霜モードを並行させて実行させることができるエンジン駆動式空気調和装置を提供することを課題とする。

（１）請求項１に係るエンジン駆動式空気調和装置は、除霜モードを実行しないで暖房する通常暖房運転と、除霜モードを実行しつつ暖房する除霜暖房運転とを実行させ得るエンジン駆動式空気調和装置であって、
ガス状の冷媒を吸入する吸入ポートと吸入ポートから吸入したガス状の冷媒を圧縮させて吸入前よりも高温高圧のガス状の冷媒として圧縮させて吐出させる吐出ポートとをもつコンプレッサと、
コンプレッサに接続され前記コンプレッサを駆動させるためのエンジンと、
通常暖房運転時に、コンプレッサの吐出ポートから吐出された高温高圧のガス状の冷媒を室内空気と熱交換させて凝縮熱を放出させつつ凝縮させるための室内熱交換器と、
通常暖房運転時に、室内熱交換器により凝縮が進行された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器として働く室外熱交換器と、
エンジンから発生する排熱で加熱され、暖房運転時に室内熱交換器により凝縮が進行された冷媒を前記エンジンからの排熱により加熱させて熱交換させて蒸発させる第２蒸発器として働くエンジン排熱式熱交換器と、
通常暖房運転時に室外熱交換器において蒸発されたガス状の冷媒を前記コンプレッサの前記吸入ポートに帰還させるための第１冷媒通路と、通常暖房運転時にエンジン排熱式熱交換器において蒸発されたガス状の冷媒をコンプレッサの吸入ポートに帰還させるための第２冷媒通路とを備える帰還通路と、
コンプレッサの吐出ポートと第１冷媒通路とを連結するバイパス通路と、
バイパス通路に設けられ、バイパス通路を開閉可能なバイパス弁と、
バイパス通路と第１冷媒通路との連結部と、第１冷媒通路と第２冷媒通路との連結部との間の第１冷媒通路に設けられ、第１冷媒通路を開閉可能な開閉弁と、
少なくともバイパス弁および開閉弁を制御させる制御部とを具備しており、
制御部は、通常暖房運転時にバイパス弁を閉状態、開閉弁を開状態とし、除霜暖房運転時にバイパス弁を開状態、開閉弁を閉状態とすることを特徴とする。

高温高圧とは、コンプレッサの吸入ポートに帰還してくるガス状の冷媒よりも高温高圧であることを意味する。本発明に係る空気調和装置は、除霜モードを実行しないで暖房する通常暖房運転と、除霜モードを実行しつつ暖房する除霜暖房運転とを実行可能とされている。除霜暖房運転は、通常暖房運転と基本的には共通するが、除霜モードを並行させて実行する。

本発明に係る空気調和装置によれば、通常暖房運転時において、室内熱交換器は、コンプレッサの吐出ポートから吐出された高温高圧のガス状の冷媒を室内空気と熱交換させて凝縮熱を室内に放出させつつ凝縮させるため、室内空気を暖める。通常暖房運転時において、室外熱交換器は、室内熱交換器により凝縮が進行された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器として働く。エンジン排熱式熱交換器は、エンジンから発生する排熱で加熱されるものであり、通常暖房運転時において、室内熱交換器により凝縮が進行された冷媒をエンジンからの排熱により加熱させて熱交換させて蒸発させる第２蒸発器として働く。

帰還通路は第１冷媒通路と第２冷媒通路とをもつ。第１冷媒通路は、通常暖房運転時に室外熱交換器において蒸発されたガス状の冷媒をコンプレッサの吸入ポートに帰還させる。第２冷媒通路は、通常暖房運転時にエンジン排熱式熱交換器において蒸発されたガス状の冷媒をコンプレッサの吸入ポートに帰還させる。

バイパス通路は、コンプレッサの吐出ポートと第１冷媒通路とを連結させる。バイパス弁は、バイパス通路を開閉可能である。バイパス弁が開放されるときには、バイパス通路の連通性が確保され、コンプレッサの吐出ポートから吐出させた高温高圧のガス状の冷媒の少なくとも一部を、バイパス通路および第１冷媒通路を介してコンプレッサの吸入ポートに帰還させることができる。バイパス弁の閉鎖時には、コンプレッサの吐出ポートから吐出させたガス状の冷媒をバイパス通路および帰還通路を介してコンプレッサの吸入ポートに帰還させない。

開閉弁は、バイパス通路と第１冷媒通路との連結部と、第１冷媒通路と第２冷媒通路との連結部との間の第１冷媒通路に設けられており、第１冷媒通路を開閉可能とする。

本発明に係る装置によれば、制御部は、通常暖房運転時には、バイパス弁を閉状態とし、開閉弁を開状態とする。制御部は、除霜暖房運転時には、バイパス弁を開状態とし、開閉弁を閉状態とする。

即ち、本発明に係る装置によれば、制御部は、暖房運転を実行させつつ室外熱交換器の除霜モードを並行させて実行させる除霜暖房運転を実行することができる。このとき、制御部は、バイパス弁を開放させると共に開閉弁を閉鎖させる除霜制御を行う。このような除霜制御において、バイパス弁が開放されると、コンプレッサで圧縮された高温高圧のガス状の冷媒を、コンプレッサの吐出ポートから吐出させ、開放状態のバイパス弁およびパイパス通路を介して室外熱交換器に供給させる。これにより室外熱交換器を暖めて室外熱交換器の霜を溶かして除霜させる。更に、除霜暖房運転における除霜制御では、開閉弁が閉鎖されるため、バイパス通路を流れる高温高圧のガス状の冷媒がコンプレッサの吸入ポートに直接的に帰還することを抑える。従って、バイパス通路を流れる高温高圧のガス状の冷媒が室外熱交換器に効果的に流れ、室外熱交換器を効率よく加熱させて除霜できる。

（２）請求項２に係るエンジン駆動式空気調和装置によれば、請求項１において、バイパス通路は、コンプレッサの吐出ポートから吐出させた高温高圧のガス状の冷媒の圧力が所定値よりも過剰であるとき、ガス状の冷媒の少なくとも一部を室内熱交換器を迂回させて帰還通路を介してコンプレッサの吸入ポートに戻すことができるように第１冷媒通路に連結されている。

プレッサの吐出ポートから吐出させた高温高圧のガス状の冷媒の圧力が所定値よりも過剰であるとき、バイパス通路は、ガス状の冷媒の少なくとも一部を室内熱交換器を迂回させて帰還通路の第１冷媒通路を介してコンプレッサの吸入ポートに戻すことができる。

（３）暖房運転を実行させつつ室外熱交換器の除霜モードを並行させる除霜暖房運転を実行させるとき、暖房運転の暖房能力が低下するおそれがある。そこで、請求項２に係るエンジン駆動式空気調和装置によれば、請求項１において、除霜暖房運転を実行させるとき、除霜モード実行前の通常暖房運転時よりもエンジンの回転数を増加させることを特徴とする。これにより暖房運転の暖房能力の低下が抑制される。除霜モードを終了して通常暖房運転に戻すときには、エンジンの回転数を減少させ、通常暖房運転のエンジンの回転数に戻す。

本発明に係る空気調和装置によれば、特許文献１とは異なり、除霜モードで使用したガス状の冷媒を冷媒ポンプにより再び圧縮させて昇圧させる冷媒ポンプを用いることなく、暖房運転を実行させつつ室外熱交換器の除霜モードを並行させて実行させることができる。

実施形態１に係り、エンジン駆動式空気調和装置を示すシステム図である。 実施形態２に係り、制御部が実行する除霜モードのフローチャートを示すシステム図である。

（実施形態１）
図１は実施形態１の概念図を示す。本実施形態に係る空気調和装置は、除霜モードを実行しないで暖房する通常暖房運転と、除霜モードを実行しつつ暖房する除霜暖房運転とを実行可能とされている。除霜暖房運転は、通常暖房運転と基本的には共通するが、除霜モードを並行させて実行する。

図１に示すように、エンジン駆動式空気調和装置は、室内機１と室外機２とを備える。室内機１は室内に設置されるものであり、室内熱交換器３をもつ。室内ファン３０により室内空気が室内熱交換器３に供給され、室内熱交換器３の熱交換性が向上する。室外機２は、ガス状の冷媒を圧縮させるためのコンプレッサ４と、冷媒からオイルを分離させるためのオイルセパレータ５と、コンプレッサ４を駆動させる駆動源として機能するエンジン６と、通路切替弁として機能する四方弁７と、室外熱交換器８と、エンジン排熱式熱交換器９と、冷媒をコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに帰還させるための帰還通路１０と、バイパス通路１４と、バイパス通路１４を開閉させるためのバイパス弁１５と、開閉弁１６と、制御部６５とを有する。

コンプレッサ４は、ガス状の冷媒を吸入する吸入ポート４ｉと、吸入ポート４ｉから吸入した低温低圧のガス状の冷媒を圧縮させて、吸入前よりも相対的に高温高圧としたガス状の冷媒として吐出させる吐出ポート４ｐとをもつ。エンジン６は、気体状または液状の燃料を空気で燃焼させる駆動するものであり、エンジン６は駆動により排熱を発生させる。エンジン６はコンプレッサ４の圧縮作用を発揮させるロータ部に連結部６０を介して接続されており、コンプレッサ４のロータ部を連動させてコンプレッサ４を駆動させる。

四方弁７はコンプレッサ４と室外熱交換器８との間に設けられており、入口ポート７０、第１ポート７１、第２ポート７２、第３ポート７３を有する。図１に示すように、入口ポート７０は通路２０ｂおよびオイルセパレータ５を介してコンプレッサ４の吐出ポート４ｐに繋がる。ポート７１は室内熱交換器３のポート３ａに繋がる。ポート７２は、バイパス通路１４および第１冷媒通路１０１に繋がる。更にポート７２は、第１冷媒通路１０１、開閉弁１６およびアキュムレータ１８を介してコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに繋がる。ポート７３は通路１０１ｘを介して室外熱交換器８のポート８ａに繋がる。室外熱交換器８は室外に設けられている。室外ファン８０により外気が室外熱交換器８に供給され、室外熱交換器８の熱交換性が向上する。

四方弁７は、通常暖房運転時や除霜暖房運転時には、入口ポート７０と第１ポート７１とが連通し、第２ポート７２と第３ポート７３とが連通するように切り替えられる。一方、冷房運転時には、四方弁は、入口ポート７０と第３ポート７３とが連通し、第１ポート７１と第２ポート７２とが連通するように切り替えられる。

エンジン排熱式熱交換器９は、エンジン６から発生する排熱（エンジン６で加熱されたエンジン冷却液の熱）で加熱される熱交換器であり、ポート９ｉおよびポート９ｐをもつ。エンジン排熱式熱交換器９は、エンジン排熱式熱交換器９を蒸発器として働かせるエンジン排熱をエンジン冷却液を介して供給させる加熱部９４と、エンジン６を冷却させるためにエンジン６で加熱された暖かいエンジン冷却液がエンジン冷却室のポート６ｐから加熱部９４のポート９４ｉに向かう往路９１と、加熱液であるエンジン冷却液が加熱部９４のポート９４ｐからエンジン冷却室のポート６ｉに向かう復路９２と、往路９１および復路９２を循環させるエンジン冷却液循環源として機能するポンプ９３とを有する。エンジン排熱式熱交換器９の熱源はエンジン６の排熱であり、加熱部９４において高い熱交換量を示す。このため室外熱交換器８とは異なり、外気温度が低温であっても、エンジン排熱式熱交換器９が蒸発器として働いても着霜することが抑止されている。

図１に示すように、帰還通路１０は、アキュムレータ１８をもちコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに繋がる主帰還通路１００と、主帰還通路１００に合流する第１冷媒通路１０１と第２冷媒通路１０２とをもつ。第１冷媒通路１０１は、通常暖房運転時に第１蒸発器として働く室外熱交換器８において蒸発された相対的に低温低圧のガス状の冷媒をコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに帰還させるための第１帰還通路として機能する。図１に示すように、第１冷媒通路１０１は、室外熱交換器８のポート８ａと四方弁７の第３ポート７３とを繋ぐ通路１０１ｘと、四方弁７の第２ポート７２から連結部３３ｔを介して主帰還通路１００に連通する通路１０１ｙとを備える。

第２冷媒通路１０２は、通常暖房運転時に第２蒸発器として働くエンジン排熱式熱交換器９のポート９ｐと主帰還通路１００とを連結部３３ｔ（主帰還通路１００のうちアキュムレータ１８の上流）を介して連通させている。第２冷媒通路１０２は、エンジン排熱式熱交換器９において蒸発された相対的に低温低圧のガス状の冷媒をコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに帰還させるための第２帰還通路として機能する。

更に帰還通路１０の一部をなす第１冷媒通路１０１を開閉させるための開閉弁１６（二方弁）が第１冷媒通路１０１に設けられている。開閉弁１６は、四方弁７の第２ポート７２と連結部３３ｔ（室外熱交換器８に繋がる第１冷媒通路１０１とエンジン排熱式熱交換器９に繋がる第２冷媒通路１０２とが合流する部位）との間に配置されている。開閉弁１６が閉鎖すると、第１冷媒通路１０１の連通性を遮断させる。開閉弁１６が開放すると、第１冷媒通路１０１の連通性が確保され、室外熱交換器８のポート８ａを四方弁７を介して帰還通路１０（アキュムレータ１８，コンプレッサ４）に連通させることができる。

更に説明を加える。図１に示すように、コンプレッサ４の吐出ポート４ｐからオイルセパレータ５まで通路２０ａが設けられている。オイルセパレータ５のポート５ｐから四方弁７の入口ポート７０まで通路２０ｂがバイパス弁１５を迂回するように設けられている。四方弁７の第１ポート７１から室内熱交換器３のポート３ａまで通路２０ｃが設けられている。室内熱交換器３のポート３ｃからエンジン排熱式熱交換器９のポート９ｉまで電子膨張弁２６、連結部３３ｓおよび弁１７を介して通路２０ｄが設けられている。室外熱交換器８の他方のポート８ｃから電子膨張弁２５および連結部３３ｓを介して通路２０ｄまで通路２０ｉが設けられている。室外熱交換器８のポート８ｃと通路２０ｉとを逆止弁１９を介して連通させる通路２０ｋが通路２０ｉに対して並設されている。

さて本実施形態によれば、図１に示すように、コンプレッサ４の吐出ポート４ｐと室外熱交換器８のポート８ａとをオイルセパレータ５を介して連通させるためのバイパス通路１４が設けられている。具体的には、バイパス通路１４は、オイルセパレータ５のポート５ｐから第１冷媒通路１０１ｙに連結部３３ｆを介して合流する。バイパス通路１４を開閉可能なバイパス弁１５がバイパス通路１４に設けられている。バイパス弁１５は、通常暖房運転時（非除霜モード時）および冷房運転時において閉鎖されているが、コンプレッサ４の吐出ポート４ｐから吐出される高温高圧のガス状の冷媒の圧力が所定値よりも過剰になるとき、開放する。この場合、コンプレッサ４の吐出ポート４ｐから吐出される過剰に高圧のガス状の冷媒を通路２０ｂの他にバイパス通路１４にも流し、バイパス通路１４と、開放状態の開閉弁１６とを介して主帰還通路１００のアキュムレータ１８に帰還させ、ひいてはコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに帰還させる。これにより冷媒の過剰高圧化を抑える。更に本実施形態によれば、暖房運転を実行させつつ除霜モードを実行する除霜暖房運転を実行するとき、制御部６５は、バイパス弁１５を開放させ、開閉弁１６を閉鎖させる。なお、バイパス弁１５、開閉弁１６、四方弁７、電子膨張弁２５、弁１７、コンプレッサ４，エンジン６は制御部６５により制御される。

図１に示すように、室外熱交換器８のポート８ａ側の冷媒の温度を検知する温度センサ８２ａが設けられている。室外熱交換器８のポート８ｃ側の冷媒の温度を検知する温度センサ８２ｃが設けられている。外気の温度を検知する外気温度センサ８２ｐが設けられている。各センサの温度信号は制御部６５に入力される。

（冷房運転）
次に、上記した空気調和装置で室内の冷房運転させるときの作用を説明する。この場合には、制御部６５によりバイパス弁１５は閉鎖されてバイパス通路１４は閉鎖されており、且つ、開閉弁１６は開放されて第１冷媒通路１０１は開放されている。四方弁７は、入口ポート７０と第３ポート７３とが連通し、第１ポート７１と第２ポート７２とが連通するように切り替えられている。

燃料によりエンジン６は駆動し、コンプレッサ４が駆動する。コンプレッサ４は、アキュムレータ１８の低温低圧のガス状の冷媒を吸入ポート４ｉから吸引して圧縮室で圧縮し、高温高圧状態のガス状の冷媒として吐出ポート４ｐから通路２０ａに吐出する。吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、オイルセパレータ５においてオイルを分離させる。オイルが分離された高温高圧のガス状の冷媒は、四方弁７の入口ポート７０に至る。四方弁７では入口ポート７０と第３ポート７３とが連通するため、第３ポート７３を経て第１冷媒通路１０１の通路１０１ｘを介してポート８ａから室外熱交換器８に流入する。室外熱交換器８に流入した高温高圧のガス状の冷媒は、室外熱交換器８で外気と熱交換されて冷却されて凝縮するため、ガス状の冷媒の液化が進行する。室外熱交換器８において凝縮液化が進行された冷媒は、逆止弁１９および通路２０ｋを経由する。ここで電子膨張弁２５は閉鎖されている。また弁１７も閉鎖されている。このように通路２０ｋを経た冷媒は、通路２０ｄ、電子膨張弁２６を経てポート３ｃから室内熱交換器３に至り、室内熱交換器３で室内空気との熱交換により加熱されて蒸発される。このとき、冷媒の蒸発潜熱により室内空気を冷却する。次に、室内熱交換器３のポート３ａから吐出されたガス状の冷媒は、通路２０ｃ、四方弁７の第１ポート７１および第２ポート７２を介して、更に開放状態の開閉弁１６、第１冷媒通路１０１の通路１０１ｙを経て、ポート１８ｉからアキュムレータ１８に戻される。このようにアキュムレータ１８に帰還された冷媒は、アキュムレータ１８において、液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収納される。そしてアキュムレータ１８内のガス状の低温低圧の冷媒は、主帰還通路１００を介して吸入ポート４ｉからコンプレッサ４内に吸入され、コンプレッサ４で再び圧縮されて高温高圧のガス状の冷媒となる。コンプレッサ４で高温高圧とされたガス状の冷媒は、前述同様に、通路２０ａ、オイルセパレータ５、四方弁７の入口ポート７０、第３ポート７３を介してポート８ａから室外熱交換器８に供給される。上記したように冷房運転では、室外熱交換器８は凝縮器として働き、室内凝縮器３は蒸発器として働く。

（通常暖房運転）
次に、室内を通常暖房運転（暖房運転するものの非除霜時）させるときの作用を説明する。この場合には、制御部６５によりバイパス弁１５は閉鎖されてバイパス通路１４は閉鎖されている。且つ、第１蒸発器（室内熱交換器８）および第２蒸発器（エンジン排熱熱交換器９）において蒸発された冷媒をコンプレッサ４の吸入ポート４ｉに帰還させるべく、開閉弁１６は開放されており、第１冷媒通路１０１の通路１０１ｘ，１０１ｙの連通性は開放されている。また弁１７も開放されている。四方弁７は、入口ポート７０と第１ポート７１とが連通し、第２ポート７２と第３ポート７３とが連通するように切り替えられている。ガス状の燃料によりエンジン６が駆動し、コンプレッサ４を駆動する。コンプレッサ４は、アキュムレータ１８から放出された低温低圧のガス状の冷媒をコンプレッサ４の吸入ポート４ｉから吸引して圧縮室において圧縮し、高温高圧状態のガス状の冷媒として通路２０ａ側に吐出する。通路２０ａに吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、オイルセパレータ５においてオイルを分離させる。オイルが分離された高温高圧のガス状の冷媒は、通路２０ｂから、四方弁７の入口ポート７０、第１ポート７１、通路２０ｃを矢印Ａ２，Ａ３方向に流れ、ポート３ａから室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３に流入された高温高圧のガス状の冷媒は、室内熱交換器３において凝縮して液化し、凝縮熱を室内に放出して室内空気を加熱させる。これにより室内が暖房される。

次に、室内熱交換器３のポート３ｃから排出された凝縮液化が進行した冷媒は、矢印Ａ６方向に沿って通路２０ｄを流れる。通路２０ｄを流れる冷媒は、連結部３３ｓにおいて、通路２０ｉおよび電子膨張弁２５を経て室外熱交換器８のポート８ｃに向かう第１流れと、弁１７を介してエンジン排熱式熱交換器９のポート９ｉに向かう第２流れとに分岐される。

通路２０ｉおよび電子膨張弁２５を経て室外熱交換器８のポート８ｃに向かった第１流れの冷媒は、第１蒸発器として働く室外熱交換器８において熱交換されて蒸発し、その蒸発した低温低圧のガス状の冷媒は、室外熱交換器８のポート８ａ、第１冷媒通路１０１の通路１０１ｘ、四方弁７の第３ポート７３および第２ポート７２を経て、更に、通路１０１ｙ，開放状態の開閉弁１６および連結部３３ｔを介して主帰還通路１００のアキュムレータ１８に流れる。また、弁１７を経てエンジン排熱式熱交換器９のポート９ｉに向かった第２流れの冷媒は、ポート９ｉからエンジン排熱式熱交換器９に至り、エンジン排熱式熱交換器９で熱交換によりエンジン排熱（暖かいエンジン冷却液）で加熱されて蒸発される。蒸発されたガス状の冷媒は、エンジン排熱式熱交換器９のポート９ｐから吐出され、第２冷媒通路１０２および連結部３３ｔを介してアキュムレータ１８に流れる。なお、単位時間あたりの第１流れの冷媒流量と第２流れの冷媒流量は、弁１７，２５の開度により制御される。

上記したようにアキュムレータ１８に流れた冷媒は、アキュムレータ１８において、液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収納される。そして、アキュムレータ１８内のガス状の低温低圧の冷媒は、主帰還通路１００を介して吸入ポート４ｉからコンプレッサ４内に吸入され、コンプレッサ４で再び圧縮されて高温高圧のガス状の冷媒となり、通路２０ａ、オイルセパレータ５、四方弁７の入口ポート７０、第１ポート７１、室内熱交換器３の順に供給される。上記したように除霜モードを並行して実行しない通常暖房運転では、室内熱交換器３を凝縮器として働かせ、室外熱交換器８を第１蒸発器として働かせると共にエンジン排熱式熱交換器９を第２蒸発器として働かせことにより暖房運転を実施させる。蒸発器として室外熱交換器８およびエンジン排熱式熱交換器９の双方が設けられているため、暖房能力が良好に確保される。

（除霜暖房運転）
上記したように通常暖房運転しているとき、室外熱交換器８は冷媒を蒸発させる蒸発器として機能して外気によって冷却されるため、外気温度の条件等によっては、外気中の水蒸気を凝縮させて室外熱交換器８の外壁面に霜が付くことがある。この場合、本実施形態によれば、制御部６５は、室外熱交換器８における着霜が判定されたら、制御部６５は、上記した暖房運転を実行させつつ室外熱交換器８の除霜モードを同時に並行させる除霜暖房運転を実行させる。この場合、通常暖房運転の場合と同様に暖房運転しているため、前述したように、コンプレッサ４の吐出ポート４ｐから高温高圧状態のガス状の冷媒は、通路２０ａ側に吐出される。そして、吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、オイルセパレータ５を経て、通路２０ｂから、四方弁７の入口ポート７０、第１ポート７１、通路２０ｃを矢印Ａ２，Ａ３方向に流れ、ポート３ａから室内熱交換器３に流入する。そして、高温高圧のガス状の冷媒は、室内熱交換器３において凝縮して液化し、凝縮熱を室内に放出して室内空気を加熱させ、室内が暖房される。暖房作用を発揮させた冷媒は、矢印Ａ６方向に通路２０ｄを流れる。この点は通常暖房の場合と共通する。

除霜暖房運転では、室内を暖房させつつ除霜モードを実行させる。このため制御部６５は、バイパス弁１５を閉鎖状態から開放状態に切り替えてバイパス通路１４を開放させると共に、開閉弁１６を閉鎖させて第１冷媒通路１０１を閉鎖させる。開閉弁１６および第１冷媒通路１０１の通路１０１ｙ（室外熱交換器８に連通する通路１０１ｘは閉鎖されていない）の閉鎖により、図１から理解できるように、室外熱交換器８のポート８ａとアキュムレータ１８（主帰還通路１００）との連通性が遮断され、ひいては室外熱交換器８のポート８ａとコンプレッサ４の吸入ポート４ｉとの連通性が遮断される。更に、エンジン排熱式熱交換器９のポート９ｐと室外熱交換器８のポート８ａとの連通性が遮断される。更に、バイパス通路１４と帰還通路１０との連通性が遮断される。

除霜暖房運転における除霜モードにおいては、上記したように制御部６５はバイパス弁１５を開放させる。これによりコンプレッサ４で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒をコンプレッサ４の吐出ポート４ｐから、オイルセパレータ５を介して通路２０ｂ、四方弁７の第１ポート７１を介して矢印Ａ２方向に向けて室内熱交換器３に供給させて室内を暖房させる他に、その高温高圧のガス状の冷媒を連結部３３ｋを介して矢印Ａ１方向に向けて、バイパス通路１４、連結部３３ｆ、四方弁７の第２ポート７２および第３ポート７３を経て矢印Ａ３方向に供給させ、通路１０１ｘを介してポート８ａから室外熱交換器８に供給させる。

このためコンプレッサ４で圧縮された高温高圧のガス状の冷媒は、ポート８ａから矢印Ａ４方向に沿って室外熱交換器８に流れ、室外熱交換器８を加熱させ、室外熱交換器８に付いていた霜を溶かして除霜させる。この場合、室外熱交換器８のポートから吐出された冷媒は、凝縮液化が進行しており、（暖房運転時には電子膨張弁２５は閉鎖されている）通路２０ｋおよび逆止弁１９を介して連結部３３ｓに流れる。そして、この冷媒は、室内熱交換器３および通路２０ｄを矢印Ａ６方向に流れた液化凝縮後の冷媒と連結部３３ｓにおいて合流する。連結部３３ｓにおいて合流した液化が進行した冷媒は、通路２０ｄを矢印Ａ７方向に流れ、膨張作用を果たす弁１７を介してポート９ｉからエンジン排熱式熱交換器９に供給され、エンジン６からの排熱（エンジン冷却液の熱）で加熱されて蒸発する。

このようにエンジン排熱式熱交換器９において蒸発したガス状の冷媒は、ポート９ｐから第２冷媒通路１０２に吐出され連結部３３ｔに至る。ここで、除霜モードでは開閉弁１６が閉鎖されているため、連結部３３ｔのガス化が進行した冷媒は、四方弁７の第２ポート７２、ひいては室外熱交換器８のポート８ａに向かうことが禁止され、結果として、主帰還通路１００、アキュムレータ１８に流れ、更にアキュムレータ１８を経て吸入ポート４ｉを介してコンプレッサ４に帰還する。

上記したように本実施形態によれば暖房運転を実行させつつ除霜モードを実行する除霜暖房運転を実行するときには、室内熱交換器３を、凝縮熱を放出させる凝縮器として働かせる。さらに、通常暖房運転において蒸発器として働くはずの室外熱交換器８を、凝縮熱を放出させる凝縮器として働かせ、且つ、エンジン排熱式熱交換器９を、冷媒を蒸発させる蒸発器として働かせる。これにより暖房運転および除霜モードの双方を実施させる。このように本実施形態によれば、前述した特許文献１とは異なり、除霜モードで使用したガス状の冷媒を冷媒ポンプにより再び圧縮させて昇圧させる工程を必要としない。更にこの工程のための冷媒ポンプも必要としないで、暖房運転を実行させつつ室外熱交換器８の除霜モードを並行させて実行させることができる。

（バイパス通路１４のバイパス機能について）バイパス通路１４は、除霜時において冷媒をバイパスさせて室外熱交換器８に供給させるバイパス機能１と、コンプレッサ４の冷媒吐出圧力が過剰に大きいときにおいて冷媒をバイパスさせてアキュムレータ１８を介してコンプレッサ４に帰還させるバイパス機能２とを果たす。バイパス通路１４がバイパス機能１を果たす要件は、バイパス通路１４が室外熱交換器８と開閉弁１６との間の第１冷媒通路１０１に連結していることである。具体的には、バイパス通路１４は、通路１０１ｘか、通路１０１ｙのうち第２ポート７２と開閉弁１６との間か、いずれかで第１冷媒通路１０１に連結していることである。これに対して、バイパス機能２のための必須要件は、バイパス通路１４が通路１０１ｙのうち第２ポート７２と開閉弁１６との間に連結していることである。それは冷房運転時にもバイパス機能を果たすためである。なぜなら、冷房運転時には、四方弁７は入口ポート７０と第３ポート７３とが連結され、第１ポート７１と第２ポート７２とが連結されているため、冷房運転時の場合、バイパス通路１４が通路１０１ｘに連結しているとバイパス機能２を奏することができないためである。開閉弁１６は、連結部３３ｆと連結部３３ｔの間に存在することが必要である。なお、図示されないものの、第２冷媒通路１０２は第１冷媒通路１０１に連結されず、第１冷媒通路１０１、第２冷媒通路１０２がそれぞれアキュムレータ１８に直接連結されている場合もある。この場合、第１冷媒通路と第２冷媒通路との連結部はアキュムレータ１８の入口になる。

（実施形態２）
本実施形態は実施形態１と基本的には共通する構成、および共通する作用効果を有する。本実施形態においても、前記した実施形態１と同様に、室内の暖房運転を実行させつつ室外熱交換器８の除霜モードを並行させて実行させる。この場合、高温高圧のガス状の冷媒は室外熱交換器８に供給されると共に、室内熱交換器３に供給される。このため、室内熱交換器３に供給される高温高圧のガス状の冷媒の単位時間当たりの流量が低下するため、暖房運転の暖房能力が低下するおそれがある。そこで本実施形態によれば、暖房運転を実行させつつ室外熱交換器８の除霜モードを並行させて実行させるときには、制御部６５は、除霜モード実行前よりもエンジン６の回転数をＮ１からＮ２に増加させる。

更に説明を加える。図２に示す制御は通常暖房運転の開始と共に実行される。暖房運転時において室外熱交換器８に霜が着いたときには、制御部６５で判定する着霜の判定条件を満たした場合には、制御部６５は除霜モードを次のように開始する。
（１）除霜モードを開始する条件が満足されたか否かについて、制御部６５は判定する（ステップＳ１０２）。除霜モードを開始する条件が満足されているときには（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、制御部６５はバイパス弁１５を開放させ、開閉弁１６を閉鎖させる（ステップＳ１０４）。除霜モードを開始する条件が満足されていないときには（ステップＳ１０２のＮＯ）、他の処理を行うべくメインルーチンにリターンする。
（２）コンプレッサ４から吐出された高温高圧のガス状の冷媒は、前述したように室内熱交換器３に供給され、室内熱交換器３において室内空気と熱交換し、凝縮熱を放出させ、室内の暖房を実施する。一方で、バイパス通路１４のバイパス弁１５を出た高温高圧のガス状の冷媒は、開閉弁１６が閉鎖されていることで、四方弁７の第２ポート７２および第３ポート７３の連通を介してポート８ａから室外熱交換器８側へ流れ、高温高圧のガスと室外熱交換器８に付着している霜とが熱交換する。このため室外熱交換器８に付着している霜が溶解する。ここで室外熱交換器８を除霜させて室外熱交換器８において液化が進行した冷媒と、室内熱交換器３との熱交換（室内熱交換器３における凝縮による暖房作用）で液化が進行した冷媒は、前述同様に連結部３３ｓで合流され、その後、ポート９ｉからエンジン排熱式熱交換器９に供給されてエンジン６排熱と熱交換されて加熱され、蒸発化が進行する。
（３）ここで、除霜暖房時には、室外熱交換器８に対する除霜作用及び室内熱交換器３における凝縮作用との双方を必要とする。このためコンプレッサ４の吐出ポート４ｐの吐出圧力が低下する。しかし制御部６５はエンジン６の回転数を規定値増加させる（ステップＳ１０６）。これによりコンプレッサ４の吐出ポート４ｐの吐出圧力を上昇させ、室内機１の室内熱交換器３による暖房性能を維持させる。また、エンジン６の回転数が高くなることでエンジン６が発生させる排熱量が増加するため、エンジン排熱式熱交換器９自体における熱交換量が増加し、エンジン排熱式熱交換器９における蒸発熱源が良好に確保される。この意味においても、除霜暖房運転において除霜モードを実行させつつも暖房運転を良好に継続することができる
（４）除霜終了の判定条件を満たしたときには（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、制御部６５は、バイパス弁１５を閉鎖させてバイパス通路１４を閉鎖させ、且つ、開閉弁１６を開放させる（ステップＳ１１０）。この結果、コンプレッサ４の吐出ポート４ｐから吐出された高温高圧のガス状の冷媒を室外熱交換器８へ迂回させること（室外熱交換器８の除霜）を終了し、且つ、エンジン６の回転数を通常制御の回転数に戻し（ステップＳ１１２）、除霜制御を終了し、メインルーチンにリターンする。なお除霜モードの開始の判定（ステップＳ１０２）、除霜モード終了の判定（ステップＳ１０８）については、外気温度センサ８２ｐで検知された外気温度と、温度センサ８２ａ，８２ｃで検知された室外熱交換器８におけるポート８ａ，８ｃのうちの冷媒の低温側の温度との差に基づいて判定することができる。このように外気温度と、室外熱交換器８におけるポート８ａ側の冷媒の温度と，ポート８ｃ側の冷媒の温度との三者に基づいて判定することができる。更に、室外熱交換器８の内圧を考慮しても良い。

(その他)本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

１は室内機、２は室外機、３は室内熱交換器、４はコンプレッサと、４ｉは吸入ポート、４ｐは吐出ポート、５はオイルセパレータ、６はエンジン、７は四方弁、８は室外熱交換器、９はエンジン排熱式熱交換器、１０は帰還通路、１４はバイパス通路、１５はバイパス弁、１６は開閉弁、１８はアキュムレータ、１９は逆止弁、６５は制御部を示す。

Claims (3)

1. 除霜モードを実行しないで暖房する通常暖房運転と、前記除霜モードを実行しつつ暖房する除霜暖房運転とを実行させ得るエンジン駆動式空気調和装置であって、
   ガス状の冷媒を吸入する吸入ポートと前記吸入ポートから吸入したガス状の冷媒を圧縮させて吸入前よりも高温高圧のガス状の冷媒として圧縮させて吐出させる吐出ポートとをもつコンプレッサと、
   前記コンプレッサに接続され前記コンプレッサを駆動させるためのエンジンと、
   前記通常暖房運転時に、前記コンプレッサの前記吐出ポートから吐出された高温高圧のガス状の冷媒を室内空気と熱交換させて凝縮熱を放出させつつ凝縮させるための室内熱交換器と、
   前記通常暖房運転時に、前記室内熱交換器により凝縮が進行された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる第１蒸発器として働く室外熱交換器と、
   前記エンジンから発生する排熱で加熱され、前記通常暖房運転時に前記室内熱交換器により凝縮が進行された冷媒を前記エンジンからの排熱により加熱させて熱交換させて蒸発させる第２蒸発器として働くエンジン排熱式熱交換器と、
   前記通常暖房運転時に前記室外熱交換器において蒸発されたガス状の冷媒を前記コンプレッサの前記吸入ポートに帰還させるための第１冷媒通路と、前記通常暖房運転時に前記エンジン排熱式熱交換器において蒸発されたガス状の冷媒を前記コンプレッサの前記吸入ポートに帰還させるための第２冷媒通路とを備える帰還通路と、
   前記コンプレッサの前記吐出ポートと前記第１冷媒通路とを連結するバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路を開閉可能なバイパス弁と、
   前記バイパス通路と前記第１冷媒通路との連結部と、前記第１冷媒通路と前記第２冷媒通路との連結部との間の前記第１冷媒通路に設けられ、前記第１冷媒通路を開閉可能な開閉弁と、
   少なくとも前記バイパス弁および前記開閉弁を制御させる制御部とを具備しており、
   前記制御部は、
   前記通常暖房運転時に前記バイパス弁を閉状態、前記開閉弁を開状態とし、
   前記除霜暖房運転時に前記バイパス弁を開状態、前記開閉弁を閉状態とすることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
2. 請求項１において、前記バイパス通路は、前記コンプレッサの前記吐出ポートから吐出させた高温高圧のガス状の冷媒の圧力が所定値よりも過剰であるとき、ガス状の冷媒の少なくとも一部を前記室内熱交換器を迂回させて前記帰還通路を介して前記コンプレッサの前記吸入ポートに戻すことができるように前記第１冷媒通路に連結されていることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記除霜暖房運転を実行させるとき、前記除霜モード実行前の通常暖房運転時よりもエンジンの回転数を増加させることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。

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