(57)【要約】【課題】給湯暖房ユニットが冷媒熱とエンジン排熱とを同時に取り込むＨＰ運転を実施可能な場合にも、室内機による快適な暖房運転を常に確保できること。【解決手段】ガスエンジン６により駆動される圧縮機７によって冷媒が循環される冷媒回路２８に、室外熱交換器３４、室内熱交換器４及び冷媒熱交換器６１を備え、ガスエンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路２９に、排ガス熱交換器２４及び温水熱交換器６２を備え、給湯暖房ユニット６０における貯湯タンク６３を含む温水配管内の水を上記冷媒熱交換器と上記温水熱交換器によって加熱する給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１において、室内熱交換器を備えた室内機３による暖房運転負荷が、上記冷媒熱交換器からの冷媒熱と上記温水熱交換器からのエンジン排熱を同時に取り込む給湯暖房ユニットのＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上である場合に、この給湯暖房ユニットによるＨＰ運転を実施不可能とするよう制御する制御手段を有するものである。【選択図】　　　図１
2004036966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される圧縮機によって冷媒が循環される冷媒回路に、室外熱交換器、室内熱交換器及び冷媒熱交換器を備え、
上記エンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路に、エンジン排熱回収熱交換器及び温水熱交換器を備え、
給湯暖房ユニットにおける貯湯タンクを含む温水配管内の水を上記冷媒熱交換器と上記温水熱交換器による熱交換によって加熱可能とするよう構成された給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置において、
上記室内熱交換器を備えた室内機による暖房運転負荷が、上記冷媒熱交換器からの冷媒熱と上記温水熱交換器からのエンジン排熱とを同時に取り込む上記給湯暖房ユニットのＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上である場合に、この給湯暖房ユニットによるＨＰ運転を実施不可能とするよう制御する制御手段を有することを特徴とする給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。
【請求項２】
上記給湯暖房ユニットによるＨＰ運転負荷は、当該給湯暖房ユニットにおいて冷媒熱交換器内へ流入する温水配管内の水温と外気温とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。
【請求項３】
上記制御手段は、室内機による暖房運転中に給湯暖房ユニットによるＨＰ運転の開始が要求された場合、この開始要求の発生時に当該ＨＰ運転の実施の可否を判定するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。
【請求項４】
上記制御手段は、室内機による暖房運転と給湯暖房ユニットによるＨＰ運転とが同時に実施されているときに上記室内機の運転要求が追加された場合、この運転要求が追加された室内機の運転開始前に、上記給湯暖房ユニットによる上記ＨＰ運転の実施の可否を判定するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。
【請求項５】
エンジンにより駆動される圧縮機によって冷媒が循環される冷媒回路に、室外熱交換器、室内熱交換器及び冷媒熱交換器を備え、
上記エンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路に、エンジン排熱回収熱交換器及び温水熱交換器を備え、
給湯暖房ユニットにおける貯湯タンクを含む温水配管内の水を上記冷媒熱交換器と上記温水熱交換器による熱交換によって加熱可能とするよう構成された給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法において、
上記室内熱交換器を備えた室内機による暖房運転負荷が、上記冷媒熱交換器からの冷媒熱と上記温水熱交換器からのエンジン排熱とを同時に取り込む上記給湯暖房ユニットのＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上である場合に、この給湯暖房ユニットによるＨＰ運転を実施不可能とするよう制御することを特徴とする給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法。
【請求項６】
上記給湯暖房ユニットによるＨＰ運転負荷を、当該給湯暖房ユニットにおいて冷媒熱交換器内へ流入する温水配管内の水温と外気温とに基づいて算出することを特徴とする請求項５に記載の給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法。
【請求項７】
上記室内機による暖房運転中に給湯暖房ユニットによるＨＰ運転の開始が要求された場合、この開始要求の発生時に当該ＨＰ運転の実施の可否を判定することを特徴とする請求項５または６に記載の給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法。
【請求項８】
上記室内機による暖房運転と給湯暖房ユニットによるＨＰ運転とが同時に実施されているときに上記室内機の運転要求が追加された場合、この運転要求が追加された室内機の運転開始前に、上記給湯暖房ユニットによる上記ＨＰ運転の実施の可否を判定することを特徴とする請求項５または６に記載の給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒回路を流れる冷媒の冷媒熱と冷却水回路を流れる冷却水に回収されたエンジン排熱とによって貯湯タンクを含む温水配管内の水を加熱する給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置及びその運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置には、エンジンにより駆動される圧縮機によって冷媒が循環される冷媒回路に、室外熱交換器、室内熱交換器及び冷媒熱交換器を備え、上記エンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路に、エンジン排熱回収熱交換器及び温水熱交換器を備え、給湯暖房ユニットにおける貯湯タンクを含む温水配管内の水を、上記冷媒熱交換器と上記温水熱交換器による熱交換によって加熱するよう構成されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、外気温が低く、且つ給湯暖房ユニットを流れる温水温度が低い環境下で、複数台の室内機による暖房運転が実施されているときに、冷媒熱交換器からの冷媒熱と温水熱交換器からのエンジン排熱とを給湯暖房ユニットが同時に取り込むＨＰ運転が実施されることがある。このような場合には、複数台の室内機による暖房運転負荷と給湯暖房ユニットによるＨＰ運転負荷の合計が室外機の能力を超えて、冷媒回路を流れる冷媒圧力が低下し、室内機からの吹出空気温度が低下して、これらの室内機による暖房の快適性が損なわれる恐れがある。
【０００４】
また、外気温度が低く、且つ給湯暖房ユニットを流れる温水温度が低い環境下で、複数台の室内機による暖房運転が実施され、さらに給湯暖房ユニットによるＨＰ運転も実施されているときに、停止中の他の室内機に運転要求が追加されて、この室内機が運転を開始する場合がある。このような場合にも、運転が開始された室内機を含む全ての室内機による暖房運転負荷と給湯暖房ユニットによるＨＰ運転負荷の合計が室外機の能力を超えて、冷媒回路を流れる冷媒圧力が低下し、室内機からの吹出空気温度が低下して、これらの室内機による暖房の快適性が損なわれる恐れがある。
【０００５】
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、給湯暖房ユニットが冷媒熱とエンジン排熱とを同時に取り込むＨＰ運転を実施可能な場合にも、室内機による快適な暖房運転を常に確保できる給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置及びその運転制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンにより駆動される圧縮機によって冷媒が循環される冷媒回路に、室外熱交換器、室内熱交換器及び冷媒熱交換器を備え、上記エンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路に、エンジン排熱回収熱交換器及び温水熱交換器を備え、給湯暖房ユニットにおける貯湯タンクを含む温水配管内の水を上記冷媒熱交換器と上記温水熱交換器による熱交換によって加熱可能とするよう構成された給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置において、上記室内熱交換器を備えた室内機による暖房運転負荷が、上記冷媒熱交換器からの冷媒熱と上記温水熱交換器からのエンジン排熱とを同時に取り込む上記給湯暖房ユニットのＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上である場合に、この給湯暖房ユニットによるＨＰ運転を実施不可能とするよう制御する制御手段を有することを特徴とするものである。
【０００７】
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、上記給湯暖房ユニットによるＨＰ運転負荷は、当該給湯暖房ユニットにおいて冷媒熱交換器内へ流入する温水配管内の水温と外気温とに基づいて算出されることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記制御手段は、室内機による暖房運転中に給湯暖房ユニットによるＨＰ運転の開始が要求された場合、この開始要求の発生時に当該ＨＰ運転の実施の可否を判定するよう構成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記制御手段は、室内機による暖房運転と給湯暖房ユニットによるＨＰ運転とが同時に実施されているときに上記室内機の運転要求が追加された場合、この運転要求が追加された室内機の運転開始前に、上記給湯暖房ユニットによる上記ＨＰ運転の実施の可否を判定するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、エンジンにより駆動される圧縮機によって冷媒が循環される冷媒回路に、室外熱交換器、室内熱交換器及び冷媒熱交換器を備え、上記エンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路に、エンジン排熱回収熱交換器及び温水熱交換器を備え、給湯暖房ユニットにおける貯湯タンクを含む温水配管内の水を上記冷媒熱交換器と上記温水熱交換器による熱交換によって加熱可能とするよう構成された給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法において、上記室内熱交換器を備えた室内機による暖房運転負荷が、上記冷媒熱交換器からの冷媒熱と上記温水熱交換器からのエンジン排熱とを同時に取り込む上記給湯暖房ユニットのＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上である場合に、この給湯暖房ユニットによるＨＰ運転を実施不可能とするよう制御することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、上記給湯暖房ユニットによるＨＰ運転負荷を、当該給湯暖房ユニットにおいて冷媒熱交換器内へ流入する温水配管内の水温と外気温とに基づいて算出することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、上記室内機による暖房運転中に給湯暖房ユニットによるＨＰ運転の開始が要求された場合、この開始要求の発生時に当該ＨＰ運転の実施の可否を判定することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、上記室内機による暖房運転と給湯暖房ユニットによるＨＰ運転とが同時に実施されているときに上記室内機の運転要求が追加された場合、この運転要求が追加された室内機の運転開始前に、上記給湯暖房ユニットによる上記ＨＰ運転の実施の可否を判定することを特徴とするものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は、本発明に係る給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の基本構成を示す回路図、図２は、図１の給湯暖房ユニットの基本構成を示す回路図である。図１に示すように、給湯暖房ユニット６０はエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１に付設されるものであって、このエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１において回収されるエンジン排熱の一部と、暖房運転時には更に圧縮機７により冷媒に与えられるエネルギー（熱）の一部とによって水を加熱する装置であり、その構成の詳細は図２に示されている。
【００１６】
ここで、エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１の基本構成を図１に基づいて説明する。エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１は冷房運転、暖房運転によって室内をそれぞれ冷房、暖房する装置であって、これは室外機２と室内機３によって構成されている。尚、複数の不図示の部屋毎に配置される室内機３はそれぞれ１つ以上の室内熱交換器４を含んで構成されており、各室内熱交換器４は後述のように冷房運転時にはエバポレータとして機能し、暖房運転時にはコンデンサとして機能する。また、各室内熱交換器４には送風ファン５が設けられている。
【００１７】
以下、室外機２の構成について説明する。図１において、６は駆動源である前記水冷式ガスエンジン、７はガスエンジン６によって回転駆動される圧縮機である。ガスエンジン６の出力軸８はプーリ９、ベルト１０及びプーリ１１を介して圧縮機７の入力軸１２に連結されている。
【００１８】
また、上記ガスエンジン６の吸気系には吸気管１３が接続されており、該吸気管１３の上流側にはエアクリーナ１４が配置され、その下流側にはミキサー１５とスロットル弁１６が配置されている。尚、スロットル弁１６はステッピングモータによって構成されるスロットル弁開度制御アクチュエータ１７によって開閉制御される。前記ミキサー１５には燃料ガス供給源１８に接続された燃料供給管１９が接続されており、該燃料供給管１９の途中には燃料ガス流量制御弁２０と減圧調整弁２１及び２つの遮断弁２２が接続されている。
【００１９】
他方、ガスエンジン６の排気系からは排気管２３が導出しており、該排気管２３の途中には排ガス熱交換器２４が設けられている。尚、ガスエンジン６には、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ２５等が設けられている。
【００２０】
ところで、当該エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１には、前記圧縮機７を含んで閉ループを構成する冷媒回路２８と、前記ガスエンジン６を冷却する冷却水を循環させる冷却水回路２９とが設けられている。
【００２１】
エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１を構成する上記冷媒回路２８は、圧縮機７によってフロン等の冷媒を循環させる回路であって、これには圧縮機７の他、オイルセパレータ３０、四方弁３１、前記室内熱交換器４、電子膨張弁３２，３３、室外熱交換器３４、二重管熱交換器３５、アキュームレータ３６等の各種機器が含まれている。これらの機器は、冷媒配管２８ａ〜２８ｋによって相互に接続されて閉ループを構成している。
【００２２】
即ち、圧縮機７の吐出側から導出してオイルセパレータ３０に至る冷媒配管２８ａの途中には高圧側圧力センサ３７が設けられており、オイルセパレータ３０と四方弁３１とは冷媒配管２８ｂによって接続されている。ここで、四方弁３１には４つのポートａ，ｂ，ｃ，ｄが設けられており、ポートｂに連なる冷媒配管２８ｃの途中にはバルブ３８が設けられ、該冷媒配管２８ｃは４つの冷媒配管２８ｄ，２８ｅに分岐している。
【００２３】
上記４つの冷媒配管２８ｄ，２８ｅのうち、１つの冷媒配管２８ｄは給湯暖房ユニット６０に設けられた冷媒熱交換器６１の入口側に接続され、冷媒熱交換器６１の出口側から導出する冷媒配管２８ｆの途中には電子膨張弁３３が設けられている。残り３つの各冷媒配管２８ｅには、前記室内機３を構成する各室内熱交換器４と電子膨張弁３２がそれぞれ直接、または分岐ユニット２６、２７を介して分岐して設けられている。
【００２４】
そして、３つの冷媒配管２８ｅと冷媒配管２８ｆは合流して１つの冷媒配管２８ｇを構成している。この冷媒配管２８ｇは前記室外熱交換器３４の一端に接続されており、その途中にはパックドバルブ３９及びドライヤ４１が設けられている。尚、室外熱交換器３４には室外ファン４４が設けられている。
【００２５】
また、上記室外熱交換器３４の他端に接続された冷媒配管２８ｈには二重管熱交換器３５が設けられ、室外熱交換器３４から流出して冷媒配管２８ｈを流れる低圧冷媒が二重管熱交換器３５において、後述するバイパス循環回路を循環する冷却水により加熱される。そして、前記冷媒配管２８ｈは前記四方弁３１のポートｄに接続される。
【００２６】
四方弁３１のポートｃに連なる冷媒配管２８ｊは前記アキュームレータ３６に接続され、該アキュームレータ３６から導出する冷媒配管２８ｋは圧縮機７の吸入側に接続され、その途中には低圧側圧力センサ４７が設けられている。また、前記オイルセパレータ３０の下部から導出するオイル戻し配管４８は前記冷媒配管２８ｋに接続されており、その途中にはキャピラリ４９が設けられている。
【００２７】
一方、前記冷却水回路２９は水ポンプ５０によって冷却水を循環させる回路であって、これには水ポンプ５０の他、前記排ガス熱交換器２４、サーモスタット弁５１、温水制御弁５２、サーモスタット弁５３、給湯暖房ユニット６０に設けられた温水熱交換器６２、ラジエータ５４、前記二重管熱交換器３５等の各種機器が含まれている。これらの機器は、冷却水配管２９ａ〜２９ｌによって相互に接続されて閉ループを形成している。
【００２８】
即ち、水ポンプ５０の吐出側からサーモスタット弁５１に至る冷却水配管２９ａの途中には前記排ガス熱交換器２４が設けられており、サーモスタット弁５１から分岐する一方の冷却水配管２９ｂは前記ガスエンジン６の冷却水ジャケット（不図示）の入口側に接続され、冷却水ジャケットの出口側から導出する冷却水配管２９ｃは、サーモスタット弁５１から分岐する他方の冷却水配管２９ｄと合流して１つの冷却水配管２９ｅに接続される。尚、排ガス熱交換器２４と冷却水ジャケットはエンジン排熱回収熱交換器を構成している。
【００２９】
上記冷却水配管２９ｅは温水制御弁５２に接続されており、この温水制御弁５２はリニア電子制御三方弁で構成されている。この温水制御弁５２から分岐する一方の冷却水配管２９ｆは、給湯暖房ユニット６０に設けられた前記温水熱交換器６２の入口側に接続され、この温水熱交換器６２の出口側から導出する冷却水配管２９ｇはサーモスタット弁５３に接続される。このサーモスタット弁５３から分岐する一方の冷却水配管２９ｋは、冷却水配管２９ｊ（後述）に接続されている。
【００３０】
サーモスタット弁５３から分岐する他方の冷却水配管（バイパス配管）２９ｈは前記ラジエータ５４の入口側に接続され、ラジエータ５４の出口側から導出する冷却水配管２９ｉは、前記水ポンプ５０の吸入側に接続された冷却水配管２９ｊに接続されている。この冷却水配管２９ｊには、前記温水制御弁５２から分岐する冷却水配管（バイパス配管）２９ｌが二重管熱交換器３５を経由して接続されている。冷却水配管２９ｊにはリザーバタンク５７が接続されている。
【００３１】
以上の冷却水回路２９において形成される閉ループの冷却水循環路は、前記排ガス熱交換器２４と冷却水ジャケットによって構成されるエンジン排熱回収熱交換器から、給湯暖房ユニット６０の前記温水熱交換器６２を経てエンジン排熱回収熱交換器に戻る冷却水配管２９ａ〜２９ｇ，２９ｋ，２９ｊから成る主循環路と、エンジン排熱回収熱交換器から温水熱交換器６２を迂回し二重管熱交換器３５を経てエンジン排熱回収熱交換器に戻る冷却水配管２９ａ〜ｅ、２９ｌ、２９ｊから成るバイパス循環回路と、冷却水配管２９ｈ及び２９ｉから成るラジエータ循環路とで構成されている。
【００３２】
次に、給湯暖房ユニット６０の構成を図２に基づいて説明する。図２に示すように、給湯暖房ユニット６０には前記冷媒熱交換器６１と温水熱交換器６２の他、貯湯タンク６３、水ポンプ６４、補助熱源機６６、暖房熱交換器６７、風呂熱交換器６８等の機器が配置されている。これらの機器は温水配管６９ａ〜６９ｈによって互いに接続されている。
【００３３】
つまり、貯湯タンク６３の底部から吐出する温水配管６９ａは、冷媒熱交換器６１の入口側に接続されており、この温水配管６９ａに水ポンプ６４及び開閉弁７０が配設されている。冷媒熱交換器６１と温水熱交換器６２とは温水配管６９ｂにて接続される。開閉弁７０及び冷媒熱交換器６１は、開閉弁７１を備えたバイパス配管７２によって迂回されている。
【００３４】
温水熱交換器６２の出口側から導出する温水配管６９ｃは、開閉弁７３に接続され、この開閉弁７３の上流側に、補助熱源機６６が配設されたバイパス管７４を備える。この補助熱源機６６が、冷媒熱交換器６１、温水熱交換器６２にて加熱された温水配管６９ｃ内を流れる温水を必要に応じて加熱する。
【００３５】
開閉弁７３から分岐する一方の温水配管６９ｄは貯湯タンク６３の上部に接続され、他方の温水配管６９ｅは、温水配管６９ａに貯湯タンク６３の底部近傍で接続されている。この温水配管６９ｅに暖房熱交換器６７が配設されると共に、この暖房熱交換器６７を迂回して風呂熱交換器６８を備えた温水配管（バイパス配管）６９ｆが接続されている。
【００３６】
貯湯タンク６３の底部には、水道水を補給するための給水管７５が接続されている。また、貯湯タンク６３の上部からは温水配管６９ｇが導出しており、この温水配管６９ｇの端部に図示しない給湯栓が設置される。この温水配管６９ｇには、後述の給湯配管８１に接続された温水配管６９ｈが分岐されている。
【００３７】
上記暖房熱交換器６７と浴室乾燥機７６、床暖房装置７７とは給湯配管７８にて接続され、この床暖房装置７７に水ポンプ７９が配設されている。また、風呂熱交換器６８と風呂８０とは給湯配管８１によって接続されており、この給湯配管８１に水ポンプ８２が配設されている。
【００３８】
図１に示す室外機２、室内機３、給湯暖房ユニット６０のそれぞれには、制御手段としてのＣＰＵ（不図示）が配置されており、これらのＣＰＵは互いに情報の授受を実施している。図２の通信線８３は、室外機２のＣＰＵと給湯暖房ユニット６０のＣＰＵに接続されており、これらのＣＰＵ間で情報が交換される。
【００３９】
室外機２のＣＰＵは高圧側圧力センサ３７、低圧側圧力センサ４７、図示しない冷媒温度センサなどの検出データを取り込んで、スロットル弁１６、電子膨張弁３２、３３、室外ファン４４、四方弁３１及び水ポンプ５０等を制御する。また、室内機３のＣＰＵは、図示しない冷媒温度センサ及び室内温度センサ等の検出データを取り込んで、送風ファン５などを制御する。更に、給湯暖房ユニット６０のＣＰＵは、温水配管６９ａ〜ｈや貯湯タンク６３内の温水温度を検出データとして取り込んで、水ポンプ６４、７９、８２や開閉弁７０、７１、７３等を制御する。
【００４０】
次に、給湯暖房ユニット６０を備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１の作用を説明する。
【００４１】
暖房運転においてガスエンジン６が起動されると、このガスエンジン６によって圧縮機７が回転駆動されて気相冷媒が圧縮され、高温高圧の気相冷媒は冷媒配管２８ａを通ってオイルセパレータ３０に至る。オイルセパレータ３０においては冷媒に含まれるオイル分が除去され、オイル分が除去された気相冷媒は冷媒配管２８ｂを通って四方弁３１に至る。冷媒から分離されたオイルは前記キャピラリ４９を通過してオイル戻し配管４８から前記冷媒配管２８ｋに戻される。
【００４２】
暖房運転時においては、図１の破線に示すように、四方弁３１のポートａとポートｂとが連通されている。高温高圧の気相冷媒はバルブ３８を通過し、一部の気相冷媒は各冷媒配管２８ｅを通って室内熱交換器４に至り、コンデンサとして機能する各室内熱交換器４において凝縮熱を放出して液化し、このとき放出される凝縮熱によって室内の暖房が行われる。残りの気相冷媒は、冷媒配管２８ｄを通って給湯暖房ユニット６０の冷媒熱交換器６１へ供給され、貯湯タンク６３及び温水配管６９ａ〜ｈ内の温水加熱に供される。
【００４３】
各室内熱交換器４において凝縮熱を放出して液化した高圧の液相冷媒は、各冷媒配管２８ｅを流れる過程で電子膨張弁３２を通過して減圧される。また、給湯暖房ユニット６０の冷媒熱交換器６１において貯湯タンク６３及び温水配管６９ａ〜ｈ内の水を凝縮熱によって加熱して液化した高圧の液相冷媒は、冷媒配管２８ｆを流れる過程で電子膨張弁３３を通過して減圧される。そして、各電子膨張弁３２，３３を通過して減圧された液相冷媒は合流して冷媒配管２８ｇを流れ、パックドバルブ３９及びドライヤ４１を通過して室外熱交換器３４に至り、エバポレータとして機能する当該室外熱交換器３４において外気から蒸発熱を奪って気化する。
【００４４】
気化した冷媒は四方弁３１に至るが、暖房運転時には、図１の破線に示すように四方弁３１のポートｃとポートｄが連通しているため、冷媒は冷媒配管２８ｊを通ってアキュームレータ３６へと流れ、該アキュームレータ３６にて気液が分離され、気相冷媒のみが冷媒配管２８ｋを通って圧縮機７に吸引される。この圧縮機７に吸引された冷媒は再び圧縮され、冷媒は前述と同様の作用を繰返して各室内の暖房に供される。
【００４５】
この暖房運転時に冷却水回路２９内を循環する冷却水の循環制御を、次に説明する。水ポンプ５０の駆動によって冷却水回路２９内を循環する冷却水は、水ポンプ５０から吐出されて冷却水配管２９ａを流れ、その過程で排ガス熱交換器２４において、ガスエンジン６から排気管２３に排出される排気ガスの熱を回収して加熱され、サーモスタット弁５１により冷却水の温度に応じて冷却水配管２９ｂ，２９ｄに分配して流される。冷却水配管２９ｃ、２９ｄを流れる冷却水は合流して、冷却配水管２９ｅを流れて温水制御弁５２に至る。
【００４６】
温水制御弁５２は、暖房運転時において室内機３の暖房能力に見合う熱を室外熱交換器３４のみで回収可能な場合には、冷却水配管２９ｆへの内部通路を全開とし、冷却水配管２９ｌへの内部通路を全閉とするよう制御される。これにより、ガスエンジン６の排熱を回収した冷却水は、その全量が冷却水配管２９ｆを経て給湯暖房ユニット６０の温水熱交換器６２へ流され、貯湯タンク６３及び温水配管６９ａ〜ｈ内の温水を加熱可能とする。
【００４７】
温水熱交換器６２にて熱交換された冷却水は、冷却水配管２９ｇを経てサーモスタット弁５３に至る。この冷却水は、温水熱交換器６２により熱交換されても尚所定温度以上のときに、サーモスタット弁５３により、冷却水配管２９ｈを経てラジエータ５４へ流されて冷却され、冷却水配管２９ｉを経て冷却水配管２９ｊに戻される。サーモスタット弁５３に至った冷却水が上記所定温度以下のときには、この冷却水は、冷却水配管２９ｋを経て冷却水配管２９ｊに流され、水ポンプ５０に戻る。
【００４８】
また、暖房運転時において室内機３の暖房能力に見合う熱を室外熱交換器３４のみで回収できない場合には、温水制御弁５２は、冷却水配管２９ｆへの内部通路を全閉とし、冷却水配管２９ｌへの内部通路を全開とするように制御される。これにより、ガスエンジン６の排熱を回収した冷却水は、その全量が二重管熱交換器３５内を流れ、室外熱交換器３４にて蒸発された低圧冷媒を加熱して、エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１の室内熱交換器４による暖房が、給湯暖房ユニット６０による給湯及び暖房よりも優先される。二重管熱交換機３５にて熱交換された冷却水は冷却水配管２９ｊに流され、水ポンプ５２戻される。
【００４９】
図２に示す給湯暖房ユニット６０においては、貯湯タンク６３内の上部の温水温度が設定値（例えば７０℃）未満である場合に水ポンプ６４が起動される。貯湯タンク６３内の温水は、その底部から温水配管６９ａを通り冷媒熱交換器６１に導入されて冷媒熱により加熱され、温水配管６９ｂを通り温水熱交換器６２に導入されてエンジン排熱により加熱される。この温水は、必要に応じて補助熱源機６６により加熱された後、一部が温水配管６９ｄを経て貯湯タンク６３の上部に流入し、残りが温水配管６９ｅを経て水ポンプ６４に至り、冷媒熱交換器６１、温水熱交換器６２により再加熱される。
【００５０】
このようにして、温水温度の高い温水が貯湯タンク６３の上部に流入し、この貯湯タンク６３内の温水温度は上から下に向かって低くなる。貯湯タンク６３内の下部の温水温度が上記設定値（例えば７０℃）に到達した時に水ポンプ６４が停止される。尚、水ポンプ６４から吐出される温水は、冷媒熱交換器６１からの冷媒熱及び温水熱交換器６２からのエンジン排熱の両者により加熱される場合（ＨＰ運転）と、開閉弁７０の全閉及び開閉弁７１の全開により冷媒熱交換器６１を迂回して温水熱交換器６２のみにより加熱される場合とが選択される。
【００５１】
また、図示しない給湯栓が開操作されることによって、貯湯タンク６３内の上部の温水が温水配管６９ｇを経て給湯されてユーザーに供される。このユーザーにより使用された温水の量に見合う水道水が、給水管７９から貯湯タンク６３内の底部に供給される。
【００５２】
浴室乾燥機７６用スイッチ、床暖房装置用スイッチ、風呂８０の追い焚きスイッチの少なくとも一方がＯＮされると、水ポンプ６４が停止中であればこれが起動される。例えば浴室乾燥機７６用スイッチ、床暖房装置７７用スイッチ及び風呂８０の追い焚きスイッチが全てＯＮされた場合、水ポンプ６４により循環される温水は冷媒熱交換器６１と温水熱交換器６２の少なくとも一方にて加熱され、必要に応じて補助熱源機６６により加熱された後、暖房熱交換器６７、風呂熱交換器６８においてそれぞれ給湯配管７８、８１を流れる温水と熱交換し、これらを加熱する。給湯配管７８を流れる温水は浴室乾燥機７６、床暖房装置７７に供され、給湯配管８１を流れる温水は風呂８０の追い焚きに供される。温水配管６９ｅを流れて暖房熱交換器６７、風呂熱交換器６８を通過した温水は、温水配管６９ａまたは貯湯タンク６３の底部に戻される。
【００５３】
また、風呂８０の湯張りを実施する場合には、貯湯タンク６３内の上部から温水配管６９ｇ、６９ｈ及び給湯配管８１を経て風呂８０内へ給湯される。この風呂８０の給湯に見合う量だけの水道水が、給水管７５を経て貯湯タンク６３の底部に供給される。
【００５４】
次に、図１に示すエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置１の冷房運転の作用を説明する。
【００５５】
この冷房運転時においては、給湯暖房ユニット６０の冷媒熱交換器６１に接続された電子膨張弁３３は全閉されている。ガスエンジン６が起動されると、このガスエンジン６によって圧縮機７が回転駆動されて気相冷媒が圧縮され、高温高圧の気相冷媒はオイルセパレータ３０にてオイル分を除去された後に四方弁３１に至る。ところで、冷房運転時においては、四方弁３１のポートａとポートｄとが連通されており、高温高圧の気相冷媒は、冷媒配管２８ｈ側へ流れて二重管熱交換器３５を通過した後に室外熱交換器３４に至り、コンデンサとして機能する室外熱交換器３４において外気に放熱して液化する。
【００５６】
そして、室外熱交換器３４において液化した高圧の冷媒は冷媒管路２８ｇを流れる間にドライヤ４１及びパックドバルブ３９を通過して各冷媒配管２８ｅに分流し、これらの冷媒配管２８ｅを流れる液相冷媒は各電子膨張弁３２を通過することにより減圧されて各室内熱交換器４に至る。各室内熱交換器４はエバポレータとして機能し、低圧の液相冷媒が各室内の空気から蒸発潜熱を奪って蒸発するため、室内の空気が冷やされて室内が冷房される。
【００５７】
気化した冷媒は、バルブ３８を通過し冷媒配管２８ｃを通って四方弁３１に至る。冷房運転時には四方弁３１のポートｂとポートｃが連通しているため、この四方弁３１に至った冷媒は、冷媒配管２８ｊを通ってアキュームレータ３６へと流れ、該アキュームレータ３６にて気液が分離され、気相冷媒のみが冷媒配管２８ｋを通って圧縮機７に吸引される。圧縮機７に吸引された冷媒は再び圧縮され、前述と同様の作用を繰り返して各室内の冷房に供される。
【００５８】
さて、室外機２のＣＰＵは、室内熱交換器４を備えた室内機３による暖房運転負荷が、冷媒熱交換器６１からの冷媒熱と温水熱交換器６２からのエンジン排熱とを同時に取り込む給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上であるか否かを判断し、以上である場合に、この給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転を実施不可能とするよう制御する。このＨＰ運転の実施不可能制御は、例えば室外機２における温水制御弁５２によって、ガスエンジン６の排熱を回収した冷却水を、冷却水配管２９ｆを経て温水熱交換器６２へ流動させないことにより実施される。
【００５９】
室外機２のＣＰＵによる給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転実施の可否は、複数台の室内機３による暖房運転中に給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の開始が要求された場合には、この開始要求時に実施される。また、このＣＰＵによる給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転実施の可否は、室内機３による暖房運転と給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転とが同時に実施されているときに、停止中の室内機３に運転要求が追加された場合には、この追加された室内機３の運転開始前に実施される。
【００６０】
ここで、上述の室内機３による暖房運転負荷は、現在運転中の全ての室内機３による合計負荷（合計容量）、または現在運転中の全ての室内機３及び運転要求が追加されたが未だ運転されていない室内機３による合計負荷（合計容量）である。
【００６１】
また、上述の給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷は、図２に示す外気温センサ８４によって検出された外気温度と、冷媒熱交換器入口温度センサ８５によって検出された、給湯暖房ユニット６０の冷媒熱交換器６１へ流入する温水配管６９ａ内を流れる温水温度とに基づいて算出される。上記外気温センサ８４は室外機２の外側に設置され、上記冷媒熱交換器入口温度センサ８５は温水配管６９ａに設置される。
【００６２】
外気温センサ８４により検出された外気温度をＴｈとし、冷媒熱交換器入口温度センサ８５により検出された温水温度をＴｗとすると、給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷Ｒは、
Ｒ＝（−１／１００×Ｔｈ２＋５／７×Ｔｈ＋１３／７）×｛１／２００（Ｔｗ−８）＋１｝
となる。従って、給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の実施の可否の判定式は、室内機３による暖房運転負荷をΣＱＪとすると、
ΣＱｊ≧Ｒ
となる。
【００６３】
次に、上述の室内機３による暖房運転と給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の運転制御を、図３のフローチャートを用いて更に説明する。
【００６４】
室外機２のＣＰＵは、室内機３による暖房運転中に給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の開始が要求された場合、この開始要求時に給湯暖房ユニット６０の水ポンプ６４を起動させて冷媒熱交換器入口水温センサ８５により温水温度を検出し、上記判定式を用いて給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の開始の適否を判定する（Ｓ１）。
【００６５】
ステップＳ１において、室外機２のＣＰＵは、室内機３による暖房運転負荷ΣＱｊが、給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷Ｒ以上であるときには、室内機３による暖房運転を快適に実施できない恐れがあるので、開始要求がなされた給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の開始前に、このＨＰ運転の実施を否とする（Ｓ２）。
【００６６】
ステップＳ１において、室外機２のＣＰＵは、室内機３による暖房運転負荷ΣＱｊが、給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷Ｒ未満であるときには、この室内機３による暖房運転負荷が小さく、室内機３による暖房運転を快適に実施できると判断できるので、開始要求がなされた給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転を開始する（Ｓ３）。
【００６７】
また、室外機２のＣＰＵは、室内機３による暖房運転と空調暖房ユニット６０によるＨＰ運転とが同時に実施されているときに、停止中の室内機３による運転要求が追加された場合には、この運転要求が追加された室内機３が運転を開始する前に、給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転の継続の適否を、上記判定式を用いて判定する（Ｓ４）。
【００６８】
室外機２のＣＰＵは、ステップＳ４において、室内機３による暖房運転負荷ΣＱｊが、給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷Ｒ以上であるときには、室内機３による暖房運転を快適に実施できない恐れがあるので、運転要求が追加された室内機３が運転を開始する前に、給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転を中止する（Ｓ５）。
【００６９】
ステップＳ４において、室外機２のＣＰＵは、室内機３による暖房運転負荷ΣＱｊが、給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷Ｒ未満であるときには、この室内機３による暖房運転負荷が小さく、室内機３による暖房運転を快適に実施できると判断できるので、給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転を継続しつつ、運転要求が追加された室内機３の運転を開始する（Ｓ６）。
【００７０】
以上のように、室内機３による暖房運転負荷が、冷媒熱交換器６１へ流入する温水配管６９ａ内の温水温度と外気温度とに基づいて算出された給湯暖房ユニット６０のＨＰ運転中において当該ＨＰ運転以外に利用可能な負荷以上である場合に、この給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転を実施不可能とすることから、これら室内機３による暖房運転負荷と給湯暖房ユニット６０によるＨＰ運転負荷の合計が室外機２の能力を越えることがなく、この室外機２の冷媒回路２８内を流れる冷媒圧力の低下を防止できる。この結果、室内機３による暖房運転が優先されて、この室内機３による快適な暖房運転を常に確保できる。
【００７１】
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。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１乃至４に記載の発明に係る給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置によれば、給湯暖房ユニットが冷媒熱とエンジン排熱とを同時に取り込むＨＰ運転を実施可能な場合にも、室内機による快適な暖房運転を常に確保できる。
【００７３】
請求項５乃至８に記載の発明に係る給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の運転制御方法によれば、給湯暖房ユニットが冷媒熱とエンジン排熱とを同時に取り込むＨＰ運転を実施可能な場合にも、室内機による快適な暖房運転を常に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る給湯暖房ユニットを備えたエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の基本構成を示す回路図である。
【図２】図１の給湯暖房ユニットの基本構成を示す回路図である。
【図３】給湯暖房ユニットによるＨＰ運転の運転制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置
３　室内機
４　室内熱交換器
６　ガスエンジン
７　圧縮機
２４　排ガス熱交換器
２８　冷媒回路
２９　冷却水回路
３４　室外熱交換器
４７　低圧側圧力センサ
６０　給湯暖房ユニット
６１　冷媒熱交換器
６２　温水熱交換器
６３　貯湯タンク
８４　外気温センサ
８５　冷媒熱交換器入口水温センサ
【図１】
2004036966.tif 000003
【図２】
2004036966.tif 000004
【図３】
2004036966.tif 000005