JP3373904B2 - エンジン駆動式空気調和装置 - Google Patents

エンジン駆動式空気調和装置

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JP3373904B2 JP22966393A JP22966393A JP3373904B2 JP 3373904 B2 JP3373904 B2 JP 3373904B2 JP 22966393 A JP22966393 A JP 22966393A JP 22966393 A JP22966393 A JP 22966393A JP 3373904 B2 JP3373904 B2 JP 3373904B2
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機がガスエンジン
などによって駆動されるエンジン駆動式空気調和装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の技術としては、例えば特開平3
−160281号公報、特開平3−177758号公報
などに提案されたものがある。
【0003】しかし、前記特開平3−160281号公
報に開示されたエンジン駆動式空気調和装置において
は、冷房運転時に室内熱交換器の冷媒蒸発温度が所定の
温度以下になると、圧縮機の冷媒吸入側と冷媒吐出側と
を連通させたり、冷媒吸入側に設置した電動弁を開閉す
るなどしていた。このため、室内温度が段階状に変化す
ると云った問題点があった。
【0004】一方、特開平3−177758号公報に開
示されたエンジン駆動式空気調和装置の暖房運転におい
ては、冷媒の凝縮温度を検出し、この温度に基づいて暖
房用制御弁の開度を制御しているが、暖房負荷が小さい
ときには蒸発圧力が低下し過ぎて、室外熱交換器で凍結
することがあると云った欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のエン
ジン駆動式空気調和装置においては、冷/暖何れの空気
調和運転時においても、負荷が小さいときには安定した
空調運転ができないと云った問題点があり、この点の解
決が課題とされていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するための具体的手段として、エンジンによ
って駆動される圧縮機と、四方弁、室内熱交換器、レシ
ーバタンク、室外電動弁、室外熱交換器、アキュームレ
ータなどを順次冷媒管を介して連結し、冷/暖房回路が
形成されるエンジン駆動式空気調和装置において、
【0007】前記室外熱交換器と近接して設置された制
御用熱交換器と、途中に流量制御弁を備えて前記制御用
熱交換器を経由し、前記室内熱交換器に接続された冷媒
供給管冷媒戻り管とを接続した冷媒側路管と、冷房運転
時に前記室内熱交換器の温度または前記圧縮機に吸入さ
れる低圧側ガス状冷媒の圧力に基づいて前記流量制御弁
の開度を調節する制御器とを具備した第1の構成と、
【0008】前記室外熱交換器と近接して設置された制
御用熱交換器と、途中に流量制御弁を備えて前記制御用
熱交換器を経由し、前記室内熱交換器に接続された冷媒
供給管と冷媒戻り管とを接続した冷媒側路管と、暖房運
転時に前記圧縮機から吐出した高圧側ガス状冷媒の圧力
に基づいて前記流量制御弁の開度を調節する制御器とを
具備した第2の構成の、エンジン駆動式空気調和装置を
提供することにより、前記した従来技術の課題を解決す
るものである。
【0009】
【作用】
請求項1の場合;流量制御弁を開けると、室外熱交換器
で外気と熱交換し、液化して室内熱交換器に供給されて
いた高圧の液状冷媒の一部が、冷媒側路管を通って冷媒
戻り管に流れて室内熱交換器への冷媒供給量が減少する
ので、室内熱交換器における蒸発潜熱の発生が減少す
る。
【0010】また、冷媒側路管を通って冷媒戻り管に供
給された液状冷媒は、室内熱交換器で高温の室内空気と
熱交換し、温度上昇したガス状冷媒と冷媒戻り管内で混
合されることで蒸発し、この部分の冷媒圧力を上昇させ
る。このことによっても、室内熱交換器における冷媒の
蒸発作用が抑制されて、蒸発潜熱の発生が減少するか
ら、室内熱交換器が過冷却の状態に陥ることが回避され
る。
【0011】請求項2の場合;流量制御弁を開けると、
室内熱交換器に供給されていた高圧・高温のガス状冷媒
の一部が、冷媒側路管に流れ、制御用熱交換器で外気と
熱交換して凝縮し、このあと室内熱交換器を経由してき
た液状冷媒と冷媒戻り管で合流して室外熱交換器に流入
するので、室外熱交換器における冷媒の蒸発圧力の異常
な低下がなくなり、これにより室外熱交換器の凍結が回
避される。
【0012】
【実施例】以下、本発明になるエンジン駆動式空気調和
装置の一例を図1に基づいて詳細に説明する。図中1は
例えば都市ガスを燃料とするガスエンジン(以下、単に
エンジンと記す)、2はこのエンジンの駆動力を撓み継
手で受けて駆動される圧縮機、3は四方弁、4は室内熱
交換器、5は室内電動弁、6はレシーバタンク、7は室
外電動弁、8は室外熱交換器、9はアキュームレータで
あり、これら機器自体は従来周知のものと何ら変わるも
のではなく、冷媒管10を介して順次連結され、実線で
示した冷房回路Aと破線で示した暖房回路Bとが構成さ
れている。なお、11は室外熱交換器8において、冷媒
と外気との熱交換を促進するための冷却ファンであり、
12はストレーナである。
【0013】13は、室内熱交換器4の中央部に設置さ
れた温度センサであり、14および15は、室内熱交換
器4に接続している冷媒管10の、室内熱交換器4への
冷媒出入口部に設置された温度センサである。
【0014】U1は、前記した室内熱交換器4と室内電
動弁5と温度センサ13・14・15とを備えた室内ユ
ニットであり、この発明のエンジン駆動式空気調和装置
においては、上記構成の室内ユニットがあと4台、すな
わちU2〜U5を備えた構成となっている。これら室内
ユニットの冷凍能力は、同一である必要はない。
【0015】10cは、室内ユニットU1〜U5それぞ
れの室内熱交換器4と冷媒の授受を行うための一方のサ
ービス弁16と四方弁3とを連通している冷媒管10a
と、他方のサービス弁17と室外熱交換器8とを連通し
ている冷媒管10bとを接続している冷媒側路管であ
り、途中に通常閉の流量制御弁18と制御用熱交換器1
9とを備えている。なお、制御用熱交換器19は、室外
熱交換器8に併設されている。
【0016】20および21は、圧縮機2の冷媒吸入側
と冷媒吐出側の冷媒管10に設置された圧力センサであ
り、冷媒吸入側ガス圧すなわち低圧側ガス圧と、冷媒吐
出側ガス圧すなわち高圧側ガス圧とをそれぞれ検出する
ものである。また、22は、低圧側ガス状冷媒の温度を
検出するために設置された温度センサである。
【0017】23はリキッド配管であり、途中にストレ
ーナ12とリキッド弁24とを備えて、サービス弁17
とレシーバータンク6との間の冷媒管10bを流れる液
状冷媒の一部を、アキュームレータ9の手前の冷媒管1
0に適宜供給することが出来るように接続されている。
【0018】なお、前記リキッド弁24は通常閉となっ
ており、圧縮機2から冷媒管10に吐出した冷媒が所定
温度、例えば115℃を越えたようなときに開として、
温度の低い冷媒を圧縮機2に供給し、冷媒の過熱防止を
図るものである。
【0019】25は、エンジン1の回転数を制御する回
転数制御部25aと、流量制御弁18の開度を制御する
開度制御部25bとを備えた制御器であり、設定室内温
度と前記各センサが計測するデータに基づいて、エンジ
ン1の回転数制御と流量制御弁18の開度調節とを行
う。
【0020】ところで、四方弁3が暖房モードにセット
されたときには、圧縮機2が圧縮して冷媒管10に吐出
した高温高圧のガス状冷媒は冷媒管10aを通って室内
熱交換器4に先に供給され、ここで温度の低い室内空気
と熱交換してこれを加熱し、自身は放熱して液化する。
そして、この液化した冷媒が冷媒管10bの室外電動弁
7で減圧され、室外熱交換器8において外気と熱交換し
て蒸発し、圧縮機2に還流する冷媒循環が行われるの
で、この場合は冷媒管10aが冷媒供給管、冷媒管10
bが冷媒戻り管となる。
【0021】一方、四方弁3が冷房モードにセットされ
たときには、圧縮機2から冷媒管10に吐出した高温高
圧のガス状冷媒は室外熱交換器8に先に供給され、ここ
で温度の低い外気によって冷却・液化され、この液化し
た冷媒が冷媒管10bを通って室内熱交換器4に供給さ
れる。室内熱交換器4に流入した冷媒は、先に通過した
室内電動弁5で減圧されているので、室内空気から蒸発
熱を奪って蒸発し、冷媒管10aを通って圧縮機2に還
流する。したがって、この場合は冷媒管10bが冷媒供
給管、冷媒管10aが冷媒戻り管となる。
【0022】上記構成になる本発明のエンジン駆動式空
気調和装置は、冷房運転に供されるときには室内熱交換
器4が既述したように冷媒の蒸発器として機能し、先ず
制御器25の回転数制御部25aが設定温度と室内温度
の差に対応して、また、運転されている室内ユニットU
1〜U5の総冷凍能力に応じて、圧縮機2の回転数、す
なわちエンジン1の回転数を制御する。
【0023】例えば、室内熱交換器4の吸い込み空気温
度が低下したり、室内熱交換器4の運転台数が減少する
などして冷房負荷が減少すると、冷房負荷の減少に合わ
せてエンジン1の回転数を徐々に低下させる。
【0024】しかし、エンジン1の回転数を最低にした
あと冷房負荷がさらに減少すると、室内熱交換器4では
冷媒の蒸発圧力が一層低下し、蒸発温度もさらに低下す
ることから室内熱交換器4の温度は0℃以下になり、室
内熱交換器4に霜が付着して熱交換効率が低下するよう
になるため、
【0025】温度センサ13・14・15が計測する温
度の内で一番低い温度が所定温度、例えば0℃を下回る
ことがないように、制御器25の開度制御部25bが発
信する制御信号に基づいて流量制御弁18の開度が調節
される。
【0026】流量制御弁18が開かれると、室外熱交換
器8における外気との熱交換によって液化し、冷媒管1
0bを通って室内熱交換器4に供給されていた高圧の液
状冷媒の一部が、冷媒側路管10c(流量制御弁18・
制御用熱交換器19)を通って冷媒管10aに流れ、室
内熱交換器4への冷媒供給量が減少することにより、室
内熱交換器4における蒸発潜熱の発生が減少する。
【0027】また、冷媒側路管10cを通って冷媒管1
0aに供給された液状冷媒は、室内熱交換器4で高温の
室内空気と熱交換し、温度上昇したガス状冷媒と冷媒管
10a内で混合されることで蒸発し、この部分の冷媒圧
力を上昇させる。このことによっても、室内熱交換器4
における冷媒の蒸発が抑制され、蒸発潜熱の発生が減少
するから、室内熱交換器4が過冷却状態に陥ることが確
実に回避される。
【0028】なお、流量制御弁18の開度の上限値は、
圧縮機2の冷媒吸入口側に設置した圧力センサ20と温
度センサ22が計測するデータに基づいて演算した過熱
度が所定値、例えば5deg以上を維持するように制限
される。
【0029】また、流量制御弁18の開閉は、温度セン
サ13・14・15が計測する温度に代えて、圧力セン
サ20が計測する低圧側ガス状冷媒の圧力が所定圧力、
例えば400kPaを下回ることがないように制御する
ことも可能である。
【0030】他方、上記構成のエンジン駆動式空気調和
装置を暖房運転に供するときには、圧力センサ21が計
測している圧縮機2からの冷媒吐出圧力、すなわち高圧
側ガス状冷媒の圧力が所定圧力、例えば2.1MPaを
越えることがないように、制御器25の回転数制御部2
5aが先ずエンジン1の回転数を制御する。
【0031】例えば、室内熱交換器4の吸い込み空気温
度が上昇したり、室内熱交換器4の運転台数が減少する
などして暖房負荷が減少すると、暖房負荷の減少に対応
してエンジン1の回転数を徐々に低下させる。
【0032】しかし、エンジン1の回転数を最低に制御
したあと冷房負荷がさらに減少すると、室内熱交換器4
においては冷媒の凝縮圧力が一層上昇するので、冷媒管
10bを通って室外熱交換器8に流入する冷媒の量はさ
らに減少し、これにより室外熱交換器8では冷媒の蒸発
圧力が低下して凍結する恐れが生じるので、
【0033】圧力センサ21が計測中の高圧側ガス状冷
媒の圧力が所定圧力、例えば2.1MPaを越えること
がないように、制御器25の開度制御部25bが発信す
る制御信号に基づいて、流量制御弁18の開度が調節さ
れる。
【0034】流量制御弁18が開かれると、冷媒管10
aを流れて室内熱交換器4に供給されていた高圧・高温
のガス状冷媒の一部が、冷媒側路管10cに流れ、制御
用熱交換器19で外気と熱交換して凝縮し、このあと室
内熱交換器4を経由してきた液状冷媒と冷媒管10bで
合流して室外熱交換器8に流入するので、室外熱交換器
8における冷媒の蒸発圧力の異常な低下が回避され、こ
れにより室外熱交換器8が凍結すると云った恐れがなく
なる。
【0035】なお、室内熱交換器4の中央部に設置され
ている温度センサ13が計測する温度は、冷媒の凝縮温
度にほぼ等しいので、温度センサ13が計測する温度が
一定になるように、流量制御弁18の開度を制御するよ
うに設けても良い。
【0036】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。例えば、冷
媒側路管10cと冷媒管10bとの接続部は、サービス
弁17とレシーバタンク6との間としたり、室内熱交換
器8に臨む側とすることも可能である。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンジン
駆動式空気調和装置によれば、冷/暖何れの空調運転時
に負荷が大きく減少しても、エンジンの回転数を最低に
下げた後は、冷媒側路管に設けた流量制御弁の開度を調
整する操作だけで安定した空調運転を継続することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジン駆動式空気調和装置のシステム図であ
る。
【符号の説明】
1 (ガス)エンジン 2 圧縮機 3 四方弁 4 室内熱交換器 5 室内電動弁 6 レシーバタンク 7 室外電動弁 8 室外熱交換器 9 アキュームレータ 10・10a・10b 冷媒管 10c 冷媒側路管 11 冷却ファン 12 フトレーナ 13・14・15 温度センサ 16・17 サービス弁 18 流量制御弁 19 制御用熱交換器 20・21 圧力センサ 22 温度センサ 23 リキッド配管 24 リキッド弁 25 制御器 25a 回転数制御部 25b 開度制御部 A 冷房回路 B 暖房回路 U1・U2・U3・U4・U5 室内ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 27/00 F25B 13/00 104 F25B 27/02 F24F 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンによって駆動される圧縮機と、
    四方弁、室内熱交換器、レシーバタンク、室外電動弁、
    室外熱交換器、アキュームレータなどを順次冷媒管を介
    して連結し、冷/暖房回路が形成されるエンジン駆動式
    空気調和装置において、前記室外熱交換器と近接して設
    置された制御用熱交換器と、途中に流量制御弁を備えて
    前記制御用熱交換器を経由し、前記室内熱交換器に接続
    された冷媒供給管と冷媒戻り管とを接続した冷媒側路管
    と、冷房運転時に前記室内熱交換器の温度または前記圧
    縮機に吸入される低圧側ガス状冷媒の圧力に基づいて前
    記流量制御弁の開度を調節する制御器と、を具備するこ
    とを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
  2. 【請求項2】 エンジンによって駆動される圧縮機と、
    四方弁、室内熱交換器、レシーバタンク、室外電動弁、
    室外熱交換器、アキュームレータなどを順次冷媒管を介
    して連結し、冷/暖房回路が形成されるエンジン駆動式
    空気調和装置において、前記室外熱交換器と近接して設
    置された制御用熱交換器と、途中に流量制御弁を備えて
    前記制御用熱交換器を経由し、前記室内熱交換器に接続
    された冷媒供給管と冷媒戻り管とを接続した冷媒側路管
    と、暖房運転時に前記圧縮機から吐出した高圧側ガス状
    冷媒の圧力に基づいて前記流量制御弁の開度を調節する
    制御器と、を具備す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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