(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに室内熱交換器を備え室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う複数の室内機ユニットと、ガスエンジンで駆動する圧縮機及び外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器を備えている室外機ユニットと、前記室内機ユニットのそれぞれについて冷媒の流れ方向を制御し冷暖房運転の選択切換を行う分流コントロールユニットとを具備し、前記室外熱交換器を複数に分割して並列に接続すると共に、同室外熱交換器の各分割部分毎に冷媒の流れを制御する冷媒供給切換手段が設けられているマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置において、
前記冷媒供給切換手段は、前記室外熱交換器の各分割部分毎にそれぞれ設けられ、対応する該分割部分に接続される第１ポート、前記圧縮機の吐出側に接続される第２ポート、及び前記分流コントロールユニットに接続される第３ポートを有して冷媒の流れを制御する四方弁を備え、
前記室外機ユニットに、前記ガスエンジン冷却用のエンジン冷却水から廃熱を得て冷媒を加熱する水熱交換器を前記室外熱交換器と並列に配置し、前記水熱交換器に導入するエンジン冷却水の循環量を制御して、圧縮機吸入側の冷媒過熱度を、圧縮機吸入側の圧力を検出する低圧検出手段と前記水熱交換器の冷媒出口温度を検出する温度検出手段との検出値から算出する所定の範囲内に維持することを特徴とするマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の圧縮機をガスエンジンによって駆動するとともに、暖房運転時には、当該ガスエンジンの排気ガスを液冷媒の加熱源として利用するガスヒートポンプ式空気調和装置に係り、特に、複数の室内ユニットを備えて全数冷房運転、全数暖房運転及び冷暖房同時運転から選択切換可能なマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプを利用して冷暖房等の空調運転を行う空気調和装置は、室内熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構等の要素を含む冷媒回路を備えている。室内の冷暖房は、冷媒がこの回路を巡る途中で、室内熱交換器及び室外熱交換器において室内の空気（以下「室内気」と呼ぶ）及び外気とそれぞれ熱の交換を行うことによって実現される。また、この冷媒回路には、室外熱交換器による冷媒の熱の受取り（暖房運転時）のみに頼るのではなく、冷媒そのものを直接的に加熱するための冷媒加熱器が設置されることもある。
【０００３】
ところで、近年、上述した冷媒回路中に設けられる圧縮機の動力源として、通常使用されている電動機に代わり、ガスエンジンを利用するものが開発されている。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」と略す）と呼ばれている。このＧＨＰによれば、比較的安価である都市ガス等を燃料として利用できるため、電動機を利用した圧縮機を備えている空気調和装置（以下「ＥＨＰ」と略す）のように、ランニングコストがかさむということがなく、消費者にとってコストダウンが可能となる。
【０００４】
また、ＧＨＰにおいては、たとえば暖房運転時に、ガスエンジンから排出される高温の排気ガスやエンジン冷却水の熱（いわゆる廃熱）を冷媒の加熱源として利用すれば、優れた暖房効果を得ることが可能になるとともに、ＥＨＰに比してエネルギの利用効率を高めることができる。ちなみに、この場合において、ＧＨＰのエネルギ利用効率は、ＥＨＰと比較して１．２〜１．５倍ほど高くなる。また、このような仕組みを導入すれば、冷媒回路中において、上述したような冷媒加熱器等の機器を特別に設置する必要がなくなる。
【０００５】
その他、ＧＨＰでは、暖房運転時に必要な室外熱交換器の霜除去動作、いわゆるデフロスト動作についてもガスエンジンの廃熱を利用して実施することができる。一般に、ＥＨＰにおけるデフロスト動作は、暖房運転を停止して一時的に冷房運転を行って室外熱交換器の霜除去を行うようになされている。この場合、室内に対しては冷風が吹き出すことになるから、室内環境の快適性を損なうこととなる。ＧＨＰでは、上記したような事情から連続暖房運転が可能となり、ＥＨＰで懸念されるような問題の発生がない。
【０００６】
一方、ＥＨＰの室内ユニット側においては、複数の空調対象区画毎に独立した室内ユニットを設置し、全区画（室内ユニットの全数）または一部区画の冷房運転、全区画（室内ユニットの全数）または一部区画の暖房運転及び空調対象区画または室内ユニット毎に冷房／暖房／休止の同時運転を行うことができるマルチ型と呼ばれるシステムが開発されており、たとえば特開平１−２４７９６７号公報、特開平７−４３０４２号公報、特開平９−６０９９４号公報などに開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように多くの利点を有するＧＨＰの室内ユニットについても、ＥＨＰと同様にマルチ型システムの適用が望まれる。
このようにＧＨＰにマルチ型システムを適用する場合にも、圧縮機の安定した効率を確保するためには、吸入するガス冷媒に対して適度な過熱度（概ね５℃〜１０℃）を与える必要がある。しかしながら、低外気温時においてはエバポレータとして機能する室外熱交換器で外気から十分な熱を吸収するのが困難なため、冷媒に必要な過熱度を与えることができず、結果として気液二相のまま圧縮器に供給されて性能低下を招くという問題がある。
このような低外気温時の暖房運転では、十分な暖房能力を得られないことに加えて、成績係数（ＣＯＰ）も低下するため、対策が望まれている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低外気温時の暖房運転においても、圧縮機に吸入されるガス冷媒に対して所望の過熱度を与えることができるマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載のマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置は、それぞれに室内熱交換器を備え室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う複数の室内機ユニットと、ガスエンジンで駆動する圧縮機及び外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器を備えている室外機ユニットと、前記室内機ユニットのそれぞれについて冷媒の流れ方向を制御し冷暖房運転の選択切換を行う分流コントロールユニットとを具備し、前記室外熱交換器を複数に分割して並列に接続すると共に、同室外熱交換器の各分割部分毎に冷媒の流れを制御する冷媒供給切換手段が設けられているマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置において、前記冷媒供給切換手段は、前記室外熱交換器の各分割部分毎にそれぞれ設けられ、対応する該分割部分に接続される第１ポート、前記圧縮機の吐出側に接続される第２ポート、及び前記分流コントロールユニットに接続される第３ポートを有して冷媒の流れを制御する四方弁を備え、前記室外機ユニットに、前記ガスエンジン冷却用のエンジン冷却水から廃熱を得て冷媒を加熱する水熱交換器を前記室外熱交換器と並列に配置し、前記水熱交換器に導入するエンジン冷却水の循環量を制御して、圧縮機吸入側の冷媒過熱度を、圧縮機吸入側の圧力を検出する低圧検出手段と前記水熱交換器の冷媒出口温度を検出する温度検出手段との検出値から算出する所定の範囲内に維持することを特徴とするものである。
【００１０】
このようなマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置によれば、水熱交換器に導入するエンジン冷却水の循環量を制御して冷媒の加熱量を調整できるので、外気温が低い場合でも水熱交換器で蒸発気化する冷媒に所望の過熱度を与えることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明に係るマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置の一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
図１に示すマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置（以下「ＭＧＨＰ」と略す）１は、大きくは複数の室内機ユニット１０と、各室内機ユニット１０毎に冷媒の流れ方向を制御して冷暖房運転の選択切換を行う分流コントロールユニット２０と、後述するガスエンジン駆動の圧縮機や室外熱交換器を備えた室外機ユニット３０とを具備して構成されている。このＭＧＨＰ１では、各室内ユニット１０、分流コントロールユニット２０及び室外機ユニット３０の間が冷媒配管２をもって接続されている。
【００１２】
室内機ユニット１０には、図２に示すように、冷房運転時に低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて室内の空気（室内気）から熱を奪うエバポレータとして機能し、暖房運転時に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室内気を暖めるコンデンサとして機能する、室内熱交換器１１が具備されている。なお、図中の符号１２は冷房運転用の絞り機構として設けた電子膨張弁、１３は暖房運転用の絞り機構として機能するキャピラリチューブ、１４は逆止弁である。
図示の例では、上述した室内機ユニット１０が４台（１０Ａ〜１０Ｄ）並列に設けられており、それぞれが独立した空調対象区画に設置されて、後述する分流コントロールユニット２０の切換操作により、全数冷房運転、全数暖房運転、または各室内機ユニット毎に冷房運転／暖房運転／休止（以下「冷暖房同時運転」と呼ぶ）を選択できるようになっている。
【００１３】
分流コントロールユニット２０は、室内機ユニット１０と室外機ユニット３０との間を接続する冷媒の管路と、冷媒が流れる管路及びその流れ方向を選択切り換えする電磁弁等の開閉弁とにより構成されている。
図示の例では、各室内機ユニット１０毎に４個の電磁弁２１，２２，２３，２４が設けられ、それぞれの室内機ユニット１０の運転に応じて各電磁弁２１〜２４を開閉することで、すなわち冷房運転、暖房運転及び休止のいずれかが選択される運転状況に応じて各電磁弁２１〜２４の開閉状態を切り換えることで、後述する室外機ユニット３０と接続されて冷媒が流れる管路や冷媒の流れ方向を選択切換できるようになっている。
なお、分流コントロールユニット２０は、一つの室内機ユニット１０毎にそれぞれ設けられた２本の室内機ユニット接続用の冷媒配管２と、後述する室外機ユニット３０と接続するために設けた３本の室外機接続用の冷媒配管２とを備えている。
【００１４】
室外機ユニット３０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、圧縮機や室外熱交換器などの機器を中心として室内機ユニット１０と共に冷媒回路を形成する部分であり、以後冷媒回路部と呼ぶことにする。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ことにする。
【００１５】
冷媒回路部内には、圧縮機３１、室外熱交換器３２、水熱交換器３３、アキュムレータ３４、レシーバ３５、オイルセパレータ３６、絞り機構３７、四方弁３８、電磁弁３９及び逆止弁４０などが具備されている。また、冷媒回路部は、分流コントロールユニット２０に設けられた３本の冷媒配管２と接続するため、それぞれに第１操作弁４１，第２操作弁４２，第３操作弁４３を設けた分流コントロールユニット接続用の３本の冷媒配管２を備えている。
圧縮機３１は、後述するガスエンジンＧＥを駆動源として運転され、室内熱交換器１１または室外熱交換器３２のいずれかより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。これにより冷房運転時には、外気温が高い場合でも、冷媒は室外熱交換器３２を通して外気に放熱することが可能となる。また、暖房運転時には、室内熱交換器１１を通して室内気に熱を与えることが可能となる。
【００１６】
室外熱交換器３２は、冷房運転時に高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて外気に放熱するコンデンサとして機能し、逆に暖房運転時には低温低圧の液冷媒を蒸発気化させて外気から熱を奪うエバポレータとして機能する。つまり、冷暖房それぞれの運転時において、室外熱交換器３２は、先の室内熱交換器１１とは逆の働きを行うことになる。
【００１７】
この実施形態における室外熱交換器３２は、熱交換部分を複数に分割して並列に接続した構成としてある。図示の例では、室外熱交換器３２が４分割されており、それぞれに符号３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを付す。
また、室外熱交換器３２は、後述するガスエンジＧＥのラジエータ５３と隣接して設置されている。ラジエータ５３は、ガスエンジンＧＥのエンジン冷却水を外気と熱交換して冷却する熱交換器である。従って、たとえば低外気温時に暖房運転を行うような場合には、室外機ファン４４の回転方向を選択切換することにより、エバポレータとして機能する室外熱交換器３２がラジエータ５３を通過して温度上昇した外気と熱交換できるようになるため、その蒸発能力を高めることができる。
【００１８】
水熱交換器３３は、後述するガスエンジンＧＥのエンジン冷却水から冷媒が熱を回収するため、室外熱交換器３２と並列に設けられている。すなわち、暖房運転時において、冷媒は室外熱交換器３２における熱交換のみに頼るのではなく、ガスエンジンＧＥのエンジン冷却水からも廃熱を回収することができるようになるため、暖房運転の効果をより高めることが可能となる。また、この水熱交換器３３は、室外熱交換器３２と並列に設けられていることから、冷媒を蒸発気化させる熱交換器（エバポレータ）として単独使用することも可能である。
なお、符号の４６は温度センサであり、水熱交換器３３の冷媒出口温度を検出する温度検出手段として設けられたものである。
【００１９】
アキュムレータ３４は、圧縮機３１に流入するガス冷媒に含まれる液状成分を貯留するために設けられている。なお、アキュムレータ３４には、圧縮機３１の吸入側圧力（冷媒飽和圧力）を検出する低圧検出手段として、圧力センサ４５が設けられている。
レシーバ３５は、コンデンサとして機能する熱交換器で液化した冷媒を気液分離し、冷凍サイクル中の余剰冷媒を液として蓄えるために設けられている。
オイルセパレータ３６は、冷媒中に含まれる油分を分離して圧縮機３１に戻すために設けられたものである。
【００２０】
絞り機構３７は、凝縮された高温高圧の液冷媒を減圧、膨張させて低温低圧の液冷媒とするためのものである。図示の例では、絞り機構３７として、電子膨張弁、膨張弁及びキャピラリーチューブが目的に応じて使い分けられている。
【００２１】
四方弁３８は、冷媒配管２に設けられて冷媒の流路や流れ方向を選択切り換えするものであり、電磁弁３９や逆止弁４０と共に、複数に分割した室外熱交換器３２への冷媒供給切換手段を構成している。
この四方弁３８には４つのポートＤ，Ｃ，Ｓ，Ｅが設けられており、ポートＤは圧縮機３１の吐出側と、ポートＣは室外熱交換器３２と、ポートＳは圧縮機３１の吸入側とそれぞれ冷媒配管２で接続され、さらにポートＥは、ポートＣと室外熱交換器３２とを接続する冷媒配管２の途中に接続されている。図示の構成例では、４分割した室外熱交換器３２に対応して３個の四方弁３８が３個設けられており、それぞれに符号３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃを付す。
【００２２】
第１の四方弁３８Ａは、符号３２Ａを付した室外熱交換器（熱交換部）に接続されている。この室外熱交換器３２Ａは単独使用が可能であり、しかも、この冷媒配管には絞り機構３７として電子膨張弁を備えているため、熱交換能力の可変制御が可能である。
第２の四方弁３８Ｂは、符号３２Ｂ，３２Ｃを付した二つの室外熱交換器（熱交換部）に接続されている。この場合、室外熱交換器３２Ｂ，３２Ｃは、常に両方が同時使用され、しかもその用途は同じになる。
第３の四方弁３８Ｃは、符号３２Ｄを付した室外熱交換器（熱交換部）に接続されている。この室外熱交換器３２Ｄは、単独での使用が可能である。
【００２３】
従って、室外熱交換器３２Ａ〜Ｄを均等に分割すれば、その熱交換能力は、室外熱交換器３２Ａを単独で使用する２５％能力、室外熱交換器３２Ｂ，３２Ｃを同時使用する５０％能力、室外熱交換器３２Ｂ〜Ｄの３分割を使用する７５％能力、そして、室外熱交換器３２Ａ〜Ｄを全て使用する１００％能力から、使用状況に応じて適宜選択することができる。
また、四方弁３８Ａ〜Ｄや電磁弁３９を開閉切換操作することにより、冷媒の流れ方向についても切り換えることができるので、室外熱交換器３２Ａ及び３２Ｄをそれぞれ単独で、そして、室外熱交換器３２Ｂ，３２Ｃを一体的に、エバポレータまたはコンデンサとして使い分けることができる。
【００２４】
一方、ガスエンジン部には、ガスエンジンＧＥを中心として、冷却水系５０や燃料吸入系６０の他、図示省略の排気ガス系及びエンジンオイル系が具備されている。
ガスエンジンＧＥは、冷媒回路部内に設置されている圧縮機３１とシャフトまたはベルト等により接続されており、ガスエンジンＧＥから圧縮機３１に駆動力が伝達されるようになっている。
【００２５】
冷却水系５０は、水ポンプ５１、リザーバタンク５２、ラジエータ５３などを備え、これらを配管により接続して構成される回路（破線で表示）を巡るエンジン冷却水によって、ガスエンジンＧＥを冷却するための系である。水ポンプ５１は、ガスエンジンＧＥの冷却水を回路に循環させるために設けられている。リザーバタンク５２は、この回路を流れる冷却水において、その余剰分を一時貯蔵しておく、あるいは冷却水が回路に不足した場合にそれを供給するためのものである。ラジエータ５３は、室外熱交換器３２と一体的に構成されたものであって、エンジン冷却水がガスエンジンＧＥから奪った熱を外気に放出するために設けられている。
図示の例では、室外熱交換器３２と同様に、ラジエータ５３も４分割されて並列に接続されており、それぞれに符号５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄを付してある。また、電磁弁３９を設けて、ラジエータ５３Ａ，５３Ｄの単独使用、ラジエータ５３Ｂ，５３Ｃの同時使用を選択できるようにしてある。
【００２６】
冷却水系５０には、上記した構成の他に排気ガス熱交換器５４が設けられている。これは、ガスエンジンＧＥより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に設けられているものである。また、冷却水系５０には先に説明した水熱交換器３３が備えられ、冷媒回路部及び冷却水系５０の両系に跨るように配置されている。これらのことから、暖房運転時には、エンジン冷却水はガスエンジンＧＥから熱を奪うだけでなく排気ガスからも熱を回収し、かつその回収された熱が、エンジン冷却水より水熱交換器３３を通して冷媒に与えられる仕組みになっている。
なお、冷却水系５０におけるエンジン冷却水の流量制御は、２箇所に設けられた流量制御弁５５Ａ，Ｂにより行われる。
【００２７】
燃料吸入系６０は、ガスレギュレータ６１、ガス電磁弁６２、ガス接続口６３などを備え、ガスエンジンＧＥに液化天然ガス（ＬＮＧ）等の都市ガスをガス燃料として供給するための系である。ガスレギュレータ６１は、ガス電磁弁６２及びガス接続口６３を介して外部から供給されるガス燃料の送出圧力を調整するために設けられている。このガスレギュレータ６１で圧力調整されたガス燃料は、図示省略の吸気口から吸入された空気と混合された後、ガスエンジンＧＥの燃焼室に供給される。
【００２８】
以下では、上記の構成となるＭＧＨＰ１について、室内を暖房する暖房運転時の作用を説明する。
最初に、室外熱交換器を用いて通常通りに、室内ユニット１０Ａ〜Ｄの全数を暖房運転する場合について、図１ないし３を参照して説明する。なお、各弁類の開閉状態は黒塗りで図示したものが閉であり、冷媒の流れ方向は矢印で示されている。
この場合、冷媒回路部の四方弁３８Ａ〜Ｃは、いずれもポートＣ／Ｓ間が連通され、圧縮機３１の吐出側と室内熱交換器１１とが接続されている。この状態では、圧縮機３１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、第２操作弁４２を通って分流コントロールユニット２０に送られる。分流コントロールユニット２０内に導かれた冷媒は、電磁弁２２を通って各室内ユニット１０Ａ〜Ｄのコンデンサとして機能する室内熱交換器１１に送られる。
【００２９】
高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１１で室内気と熱交換して凝縮液化される。この過程において、ガス冷媒は放熱して室内気を暖めたのち、高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、キャピラリーチューブ１３を通ることで減圧されて低温低圧の液冷媒となり、逆止弁１４を経て分流コントロールユニット２０へ戻される。
分流コントロールユニット２０に流れ込んだ低温低圧の液冷媒は、電磁弁２４及び第３操作弁４３を通って室外機ユニット３０の冷媒回路部に送られる。
【００３０】
冷媒回路部３０に送られた液冷媒は、レシーバ３５を経て気液分離がなされ、液冷媒のみがエバポレータとして機能する室外熱交換器３２へ送られる。この液冷媒は、室外熱交換器３２へ入る前に、絞り機構３７として設けられているキャピラリーチューブを通過して再度減圧される。なお、室外熱交換器３２と並列に配置された水熱交換器３３については、冷媒配管２に設けた電磁弁３９が閉じられているため、低温低圧の液冷媒が流入することはない。
室外熱交換器３２においては、低温低圧の液冷媒は外気から熱を奪い、蒸発気化して低温低圧のガス冷媒となる。この時、ラジエータ５３に高温のエンジン冷却水を流すと、エンジン廃熱を利用して液冷媒を効率よく蒸発気化させることができる。
【００３１】
こうして低温低圧のガスとなった冷媒は、四方弁３８のポートＣからポートＳを経てアキュムレータ３４へ導かれ、液状成分が分離されたのち圧縮機３１に吸入される。圧縮機３１に吸入されたガス冷媒は、圧縮機３１の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び室内熱交換器１１に送られるので、冷媒が状態変化を繰り返す冷凍サイクルを形成することができる。
【００３２】
続いて、低外気温時に室内ユニット１０Ａ〜Ｄの全数を暖房運転する場合について、図４を参照して説明する。
この場合も、上述した通常の暖房運転時と同様に、圧縮機３１の吐出側と室内熱交換器１１とが接続されている。この状態では、圧縮機３１より吐出された高温高圧のガス冷媒は、第２操作弁４２を通って分流コントロールユニット２０に送られる。分流コントロールユニット２０内に導かれた冷媒は、図２に示すように、電磁弁２２を通って各室内ユニット１０Ａ〜Ｄのコンデンサとして機能する室内熱交換器１１に送られる。
【００３３】
高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１１で室内気と熱交換して凝縮液化される。この過程において、ガス冷媒は放熱して室内気を暖めたのち、高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、キャピラリーチューブ１３を通ることで減圧されて低温低圧の液冷媒となり、逆止弁１４を経て分流コントロールユニット２０へ戻される。
分流コントロールユニット２０に流れ込んだ低温低圧の液冷媒は、電磁弁２４及び第３操作弁４３を通って室外機ユニット３０の冷媒回路部に送られる。
【００３４】
冷媒回路部３０に送られた液冷媒は、レシーバ３５を経て気液分離がなされ、液冷媒のみが水熱交換器３３へ送られる。この時、室外熱交換器３２の入口側に設けられた電磁弁３９は閉となっている。
この液冷媒は、水熱交換器３３へ入る前に、絞り機構３７として設けられている膨張弁を通過して再度減圧される。水熱交換器３３においては、低温低圧の液冷媒は高温のエンジン冷却水により加熱され、蒸発気化して低温低圧のガス冷媒となる。従って、外気温が低く十分な蒸発能力が得られない、あるいは、逆に外気へ放熱してしまうことからＣＯＰ低下の原因となる室外熱交換器３２を使用しなくても、水熱交換器３３により液冷媒を蒸発気化させることができる。
【００３５】
こうして低温低圧のガスとなった冷媒はアキュムレータ３４へ導かれ、液状成分が分離されたのち圧縮機３１に吸入される。圧縮機３１に吸入されたガス冷媒は、圧縮機３１の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって再び室内熱交換器１１に送られるので、冷媒が状態変化を繰り返す冷凍サイクルを形成することができる。
【００３６】
さて、上述した水熱交換器３３を利用した暖房運転を行う場合、圧縮機３１を効率よく運転するためには、吸入圧縮するガス冷媒に適度な過熱度を与える必要がある。この過熱度ＳＨは、上述した水熱交換器３３の出口に設けた温度センサ４６により検出した冷媒出口温度Ｔｈと、アキュムレータ３４に設けた圧力センサ４５により検出した吸入側圧力Ｐｉから一義的に求められる冷媒飽和温度Ｔｓとにより、ＳＨ＝Ｔｈ−Ｔｓという数式により算出される。
【００３７】
ここで、吸入側圧力Ｐｉはアキュムレータ３４内の冷媒飽和圧力を検出しているため、同冷媒飽和圧力に対応する冷媒飽和温度Ｔｓが分かる。吸入圧力Ｐｉはシステムの絞り機構３７等により決められる値であり、以下の説明では、冷媒飽和温度Ｔｓを３．７℃として説明する。
従って、たとえば過熱度ＳＨを５℃に設定する場合、Ｔｈ＝ＳＨ＋Ｔｓより、冷媒出口温度Ｔｈが８．７℃となるように、水熱交換器３３のエンジン冷却水の循環量を調整すればよい。なお、Ｔｈの実際の目標値については、適当な過熱度ＳＨが５℃〜１０℃程度と幅があるため、たとえば９℃に設定するなど上記算出値そのままとする必要はない。
【００３８】
こうして水熱交換器３３の冷媒出口温度Ｔｈに目標値が定まると、二つの検出値Ｔｓ，Ｔｈを図示省略の制御部に入力して、たとえばファジイ演算等により冷媒出口温度Ｔｈが目標値となるよう主として流量制御弁５５Ｂの開度を調整し、エンジン冷却水を水熱交換器３３及びラジエータ５３に分配する。この時、エンジン冷却水の分配は、水熱交換器３３の冷媒出口温度Ｔｈを目標値に保つのに必要な流量確保が優先され、余剰分がラジエータ５３に送られる。なお、流量調整弁５５Ａは、主としてガスエンジンＧＥの暖機運転時において、エンジン冷却水がラジエータ５３や水熱交換器３３に流れ込まないようにして、短時間で昇温させる目的で使用される。
【００３９】
このようにすれば、圧縮機３１の吸入側ではガス冷媒に適切な過熱度を安定して与えることができる。従って、圧縮機３１に気液二相の冷媒が供給されるようなことはなく、圧縮性能の低下による暖房能力の低下やＣＯＰ低下を改善することができる。
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００４０】
【発明の効果】
上述した本発明のマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置によれば、ガスエンジン冷却用のエンジン冷却水から廃熱を得て冷媒を加熱する水熱交換器を室外熱交換器と並列に配置し、水熱交換器に導入するエンジン冷却水の循環量を制御して、冷媒の過熱度を所定の範囲内に維持するようにしたので、低外気温時の暖房運転において、室外熱交換器に代えて水熱交換器にエンジン冷却水を導入することで冷媒を蒸発気化させ、適度な過熱度を安定して与えることができる。
このため、気液二相の冷媒が圧縮機に吸入されて圧縮効率が低下するのを防止し、水熱交換器から供給されるガス冷媒が冷凍サイクルを循環して良好な暖房能力を得ることができ、さらに、空気調和装置としてのＣＯＰを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置の一実施形態を示す図で、一例として室外熱交換器を使用した通常の全数暖房運転状態を示す全体構成図である。
【図２】  図１における分流コントロールユニット及び室内機ユニットの内部構成を示す図である。
【図３】  図１における室外熱交換器周辺の構成例を示す図である。
【図４】  本発明に係るマルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置の一実施形態を示す図で、低外気温時の全数暖房運転状態を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１  マルチ型ガスヒートポンプ式空気調和装置（ＭＧＨＰ）
１０  室内機ユニット
１１  室内熱交換器
２０  分流コントロールユニット
３０  室外機ユニット
３１  圧縮機
３２  室外熱交換器
３７  絞り機構
３８  四方弁
３９  電磁弁
４０  逆止弁
４１  第１操作弁
４２  第２操作弁
４３  第３操作弁
４５  圧力センサ（低圧検出手段）
４６  温度センサ（温度検出手段）
ＧＥ  ガスエンジン
【図１】
0004898025.tif 000002
【図２】
0004898025.tif 000003
【図３】
0004898025.tif 000004
【図４】
0004898025.tif 000005