JP5691498B2 - エンジン駆動式空気調和装置 - Google Patents
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Description
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、開閉弁を閉状態とし、
バイパス弁は、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開状態とし、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ように制御される、ことを特徴とする。
また、本発明のエンジン駆動式空気調和装置は冷房運転を行うことも可能である。すなわち、請求項2に係るエンジン駆動式空気調和装置は、
コンプレッサと室内熱交換器との間に設けられる四方弁と、
コンプレッサと四方弁との間に設けられるオイルセパレータと、を具備し、
四方弁は、オイルセパレータを介してコンプレッサの吐出ポートに繋がる入口ポートと、室内熱交換器に繋がる第1ポートと、コンプレッサの吸入ポートに繋がる第2ポートと、室外熱交換器に繋がる第3ポートとを有し、コンプレッサの吸入ポートに帰還するガス状の冷媒は通常暖房運転時に第2ポート及び第3ポートを流れ、冷房運転時に第1ポート及び第2ポートを流れ、
第2冷媒通路は四方弁とコンプレッサとの間に設けられる第1の連結部を介して第1冷媒通路と連結され、
バイパス通路はオイルセパレータと四方弁の入口ポートとの間の配管から分岐し、第2ポートと第1の連結部との間に設けられる第2の連結部を介して第1冷媒通路と連結され、
開閉弁は第1の連結部と第2の連結部との間に備えられ、
制御部は、冷房運転時にバイパス弁を閉状態、開閉弁を開状態とし、
バイパス弁は、暖房運転時および冷房運転時に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開状態とし、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ように制御され、
冷房運転と、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、ことを特徴とする。
(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3に係るエンジン駆動式空気調和装置によれば、請求項1または請求項2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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
Claims (3)
- 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し、
前記バイパス弁は、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開状態とし、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ように制御される、
ことを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。 - 前記コンプレッサと前記室内熱交換器との間に設けられる四方弁と、
前記コンプレッサと前記四方弁との間に設けられるオイルセパレータと、を具備し、
前記四方弁は、前記オイルセパレータを介して前記コンプレッサの吐出ポートに繋がる入口ポートと、前記室内熱交換器に繋がる第1ポートと、前記コンプレッサの前記吸入ポートに繋がる第2ポートと、前記室外熱交換器に繋がる第3ポートとを有し、前記コンプレッサの前記吸入ポートに帰還するガス状の冷媒は前記通常暖房運転時に前記第2ポート及び前記第3ポートを流れ、冷房運転時に前記第1ポート及び前記第2ポートを流れ、
前記第2冷媒通路は前記四方弁と前記コンプレッサとの間に設けられる第1の連結部を介して前記第1冷媒通路と連結され、
前記バイパス通路は前記オイルセパレータと前記四方弁の前記入口ポートとの間の配管から分岐し、前記第2ポートと前記第1の連結部との間に設けられる第2の連結部を介して前記第1冷媒通路と連結され、
前記開閉弁は前記第1の連結部と前記第2の連結部との間に備えられ、
前記制御部は、前記冷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、
前記バイパス弁は、前記暖房運転時および前記冷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開状態とし、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ように制御され、
冷房運転と、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、
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン駆動式空気調和装置。 - 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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