專利名稱：多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用燃氣發(fā)動機驅(qū)動制冷劑的壓縮機的同時，在供暖運轉(zhuǎn)時利用該燃氣發(fā)動機排出的氣體作為液體制冷劑的加熱源的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置。特別是涉及具備多個室內(nèi)機單元的、可以從全部制冷運轉(zhuǎn)、全部供暖運轉(zhuǎn)及制冷供暖同時運轉(zhuǎn)中選擇轉(zhuǎn)換的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
利用熱泵進行制冷供暖等的空調(diào)運轉(zhuǎn)的空調(diào)裝置具備包括室內(nèi)熱交換器、壓縮機、室外熱交換器、節(jié)流機構(gòu)等部件的制冷劑回路。室內(nèi)的制冷供暖通過制冷劑在該回路循環(huán)的途中由室內(nèi)熱交換器和室外熱交換器分別與室內(nèi)的空氣(以下稱為“室內(nèi)空氣”)和室外空氣進行熱交換來實現(xiàn)。另外，在該制冷劑回路中，不僅依靠室外熱交換器造成的制冷劑吸熱(供暖運轉(zhuǎn)時)，而且還要設(shè)置為直接加熱制冷劑本身的制冷劑加熱器。
可是，近年作為設(shè)在所述制冷劑回路中的壓縮機的動力源，開發(fā)了利用燃氣發(fā)動機來代替電動機。利用該燃氣發(fā)動機的空調(diào)裝置一般稱為燃氣熱泵式空調(diào)裝置(以下簡稱為“GHP”)。按照該GHP，由于可以利用比較廉價的城市煤氣作為燃料，所以與由利用電動機的壓縮機組成的空調(diào)裝置(以下簡稱“EHP”)相比，運行成本降低。因此，對于使用者來說，有降低成本的優(yōu)點。
另外，在GHP中，例如供暖運轉(zhuǎn)時，如果將從燃氣發(fā)動機排出的高溫廢氣和發(fā)動機冷卻水的熱(所謂廢熱)作為制冷劑的加熱源，就可以得到優(yōu)良的制暖效果，能量的利用率可以比EHP高。順便提一下，該場合GHP的能量利用率比EHP約高1.2～1.5倍。另外，若引進這樣的結(jié)構(gòu)，在制冷劑回路中就沒有必要特別設(shè)置上述的制冷劑加熱器等裝置。
另外，在GHP中，在供暖運轉(zhuǎn)時，在作必要的室外熱交換器的除霜動作、即所謂的除霜器動作時，也可以利用燃氣發(fā)動機的廢熱來實施。一般在作EHP中的除霜器動作時，停止供暖運轉(zhuǎn)而進行短時的制冷運轉(zhuǎn)來除去室外熱交換器的霜。結(jié)果，由于向室內(nèi)吹出冷風，所以室內(nèi)環(huán)境的舒適性降低。與此相反，在GHP中，由于按所述那樣進行，所以可以作連續(xù)的供暖運轉(zhuǎn)，就不會發(fā)生EHP中所擔心的那樣的問題。
另一方面，在EHP中已開發(fā)了所謂多方式的系統(tǒng)，即，備有多個室內(nèi)機單元，將各個室內(nèi)機單元分別設(shè)置在多個空調(diào)對象區(qū)段，可以進行全區(qū)段(室內(nèi)機單元的全部)或一部分區(qū)段的制冷運轉(zhuǎn)，全區(qū)段(室內(nèi)機單元的全部)或一部分區(qū)段供暖運轉(zhuǎn)以及每個空調(diào)對象區(qū)段或室內(nèi)機單元都同時進行制冷/供暖/停歇運轉(zhuǎn)。這種EHP，例如在特開平1-247967號公報、特開平7-43042號公報、特開平9-60994號公報等中已公開。
因而，對于具備所述許多優(yōu)點的GHP的室內(nèi)機單元，也希望適用與EHP同樣的多方式系統(tǒng)。
在使多方式系統(tǒng)適用于GHP的場合，必須使設(shè)置在室外機單元側(cè)的室外熱交換器的凝縮能力和蒸發(fā)能力與按照各室內(nèi)機單元的運轉(zhuǎn)情況的寬范圍的要求相對應(yīng)。例如，在進行以制冷運轉(zhuǎn)為主的場合，與制冷運轉(zhuǎn)中的室內(nèi)機單元個數(shù)和供暖運轉(zhuǎn)中的室內(nèi)機單元個數(shù)的組合相對應(yīng)，對要求作為冷凝器功能的室外熱交換器的凝縮能力要在寬范圍內(nèi)變化。因此，希望有能夠容易相應(yīng)于這些要求的凝縮能力和蒸發(fā)能力的廉價的系統(tǒng)。
圖16是表示空調(diào)裝置的制冷循環(huán)的莫里爾熱力學(xué)計算圖。在制冷運轉(zhuǎn)的場合，圖中的i1-i2之間表示室內(nèi)熱交換器的制冷(蒸發(fā))能力。為了得到該制冷能力必須得到來自室外熱交換器側(cè)的i3-i1間的凝縮能力。但是，在進行對于多個室內(nèi)機單元分別制冷和供暖的混合運轉(zhuǎn)的場合，為了得到來自進行供暖運轉(zhuǎn)的少數(shù)的室內(nèi)熱交換器的i4-i1間的供暖(凝縮)能力，可以由相當于室外熱交換器i3-i4間的凝縮能力來負擔。即，i1-i2間的制冷能力及i4-i1間的供暖能力是根據(jù)使用者選擇的運轉(zhuǎn)狀況變化的值。因此，對室外熱交換器要求的凝縮能力也應(yīng)據(jù)此在寬范圍內(nèi)變化。
另一方面，在進行以供暖運轉(zhuǎn)為主的場合，根據(jù)使用者的設(shè)定，要變化在進行制冷運轉(zhuǎn)的少數(shù)室內(nèi)熱交換器中得到的蒸發(fā)能力和在進行供暖運轉(zhuǎn)的多數(shù)室內(nèi)熱交換器得到的凝縮能力。從而，對要求作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器的蒸發(fā)能力也應(yīng)據(jù)此而在寬范圍內(nèi)變化。還有，在供暖運轉(zhuǎn)時，例如只要將發(fā)動機冷卻水從燃氣發(fā)動機導(dǎo)入水熱交換器中而利用燃氣發(fā)動機的廢熱，就可以補充具備作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器的蒸發(fā)能力。
另外，在使多方式系統(tǒng)適用于GHP的場合，在戶外氣溫低的條件下進行供暖運轉(zhuǎn)時，在作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器的表面上有空氣中的水分結(jié)霜現(xiàn)象。結(jié)果，出現(xiàn)室外熱交換器的熱交換能力降低而不能使制冷劑充分蒸發(fā)、供暖能力降低的問題。對這樣的室外熱交換器的結(jié)霜，在現(xiàn)有裝置中，雖然通過運行利用發(fā)動機的廢熱的除霜器可以使供暖運轉(zhuǎn)連續(xù)，但是，因結(jié)霜產(chǎn)生的供暖能力的變動不可避免。所以，對于多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，希望有即使在戶外氣溫低時的供暖運轉(zhuǎn)中也能夠不結(jié)霜、而且在寬范圍內(nèi)高效地使制冷劑蒸發(fā)的熱交換器。
另外，在使多方式系統(tǒng)適用于GHP的場合，為了確保壓縮機的穩(wěn)定的效率，必須對于吸入氣體的制冷劑給予適當?shù)倪^熱度(大約5℃～10℃)。但是，由于在戶外氣溫低時，通過作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器從外部空氣充分吸熱是困難的，所以就不能給予制冷劑必要的過熱度，結(jié)果，出現(xiàn)制冷劑以氣液兩相原樣狀供給壓縮機，而使裝置性能降低的問題。還有，由于在這樣戶外氣溫低時的供暖運轉(zhuǎn)中，除了不能得到充分的供暖能力外，特性系數(shù)(COP)也降低，因此希望有改進的對策。
另外，在使多方式系統(tǒng)適用于GHP的場合，要使室外熱交器分割成多個而并列連接，在設(shè)有控制室外熱交換器的各個分割部分的制冷劑流動的制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置中，根據(jù)室內(nèi)機單元運轉(zhuǎn)的狀況，有時使分割的室外熱交換器停歇。在處于停歇狀態(tài)的室外熱交換器內(nèi)，因戶外氣溫和制冷劑飽和溫度間的關(guān)系，出現(xiàn)已液化的制冷劑滯留。一產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，會使制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑量不足，結(jié)果可能發(fā)生得不到必要的供暖能力的問題。為此，在將室外熱交換器分割成多個的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置中，必須回收處于停歇狀態(tài)的室外熱交換器的停歇部內(nèi)滯留的已液化的制冷劑。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于所述各種情況，本發(fā)明的第一個目的在于，提供一種備有多個室內(nèi)機單元且具有根據(jù)可以進行制冷供暖混合運轉(zhuǎn)的多方式系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況，可以容易對室外熱交換器的凝縮能力和氣化能力的要求變動的能力進行改變的廉價系統(tǒng)的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置。
另外，本發(fā)明的第二個目的在于，提供即使在戶外氣溫低的供暖運轉(zhuǎn)時，也可以使制冷劑蒸發(fā)而不結(jié)霜，從而得到良好供暖能力的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置。
另外，本發(fā)明的第三個目的在于，提供即使在戶外氣溫低的供暖運轉(zhuǎn)時，也可以對吸入到壓縮機的氣態(tài)的制冷劑給予所希望的過熱度的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置。
還有，本發(fā)明的第四個目的在于，提供可以回收處于停歇狀態(tài)的在室外熱交換器內(nèi)滯留的已液化的制冷劑以防止制冷劑不足的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置。
在本發(fā)明中，為解決所述問題采用以下各裝置。
本發(fā)明的第一方面的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置具備分別備有室內(nèi)熱交換器并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換的多個室內(nèi)機單元，備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及在外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器的室外機單元，控制室內(nèi)機單元各自的制冷劑流動方向進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換的分流控制單元。該裝置將室外熱交換器分割成多個而并列連接，同時具備控制這些室外熱交換器的各個分割部分制冷劑的流動的制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置。
按照該多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，對于分割成多個的室外熱交換器，能夠控制各個分割部分制冷劑的流動。從而，能夠根據(jù)室外熱交換器的分割數(shù)，使室外熱交換器的凝縮能力或蒸發(fā)能力階段地變化。其結(jié)果，能夠根據(jù)從全部制冷運轉(zhuǎn)、全部供暖運轉(zhuǎn)及制冷供暖同時運轉(zhuǎn)中適當選擇的室內(nèi)機單元的運轉(zhuǎn)狀況，容易以廉價的系統(tǒng)得到大幅變動的蒸發(fā)能力或凝縮能力。
在該多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置中，鄰接室外熱交換器設(shè)置所述燃氣發(fā)動機的散熱器，最好在將該散熱器分割成多個而并列連接的同時，在該散熱器的各分割部上設(shè)置選擇導(dǎo)入發(fā)動機冷卻水的轉(zhuǎn)換裝置。
由此，根據(jù)散熱器的分割數(shù)可以階段性地有效利用從導(dǎo)入散熱器的發(fā)動機冷卻水得到的發(fā)動機廢熱。
還有，在該多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置中，最好用室外熱交換器的室外機風扇進行外部空氣導(dǎo)入的風量控制。
由此，通過風量控制可以調(diào)整室外熱交換器的凝縮能力或蒸發(fā)能力。
本發(fā)明的第二方面的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置具備分別備有室內(nèi)熱交換器并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換的多個室內(nèi)機單元，備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器的室外機單元，控制室內(nèi)機單元各自的制冷劑流動方向進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換的分流控制單元。該裝置在室外機單元中，使從燃氣發(fā)動機冷卻用的發(fā)動機冷卻水中得到廢熱加熱制冷劑的水熱交換器與室外熱交換器并列配置，在滿足結(jié)霜條件的戶外氣溫低的供暖運轉(zhuǎn)時，用水熱交換器使制冷劑蒸發(fā)氣化。
該場合，水熱交換器的蒸發(fā)能力通過控制發(fā)動機冷卻水的導(dǎo)入量可以在寬范圍內(nèi)變化。
按照這樣的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，由于水熱交換器和室外熱交換器并列配置，所以在滿足結(jié)霜條件的戶外氣溫低時，使用水熱交換器可以使制冷劑蒸發(fā)。其結(jié)果，可以防止因結(jié)霜造成的供暖能力的降低、得到經(jīng)常良好的供暖能力。
本發(fā)明的第三方面的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置具有分別備有室內(nèi)熱交換器并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換的多個室內(nèi)機單元，備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器的室外機單元，控制室內(nèi)機單元各自的制冷劑流動方向進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換的分流控制單元。該裝置在室外機單元中，使從燃氣發(fā)動機冷卻用的發(fā)動機冷卻水中得到廢熱加熱制冷劑的水熱交換器與室外熱交換器并列配置，同時控制導(dǎo)入水熱交換器的發(fā)動機冷卻水的循環(huán)量，將壓縮機吸入側(cè)的制冷劑的過熱度維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
按照該多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，由于控制導(dǎo)入水熱交換器的發(fā)動機冷卻水的循環(huán)量而可以調(diào)整制冷劑的加熱量，所以即使在戶外氣溫低的場合，用水熱交換器也可以給予蒸發(fā)氣化的制冷劑所希望的過熱度。其結(jié)果，由于防止了因壓縮機吸入氣液兩相的制冷劑引起的壓縮效率降低及由水熱交換器供給的氣體制冷劑使制冷循環(huán)進行循環(huán)，所以可以在得到良好的供暖能力的同時可以提高作為空調(diào)裝置的COP。
該場合，最好由檢測壓縮機吸入側(cè)的壓力的低壓檢測裝置和檢測所述水熱交換器的制冷劑出口溫度的溫度檢測裝置的檢出值算出所述制冷劑的過熱度，從而控制發(fā)動機冷卻水的循環(huán)量。
本發(fā)明的第四方面的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，具備分別備有室內(nèi)熱交換器并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換的多個室內(nèi)機單元，備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器的室外機單元，控制室內(nèi)機單元各自的制冷劑流動方向進行制冷供暖運轉(zhuǎn)的選擇轉(zhuǎn)換的分流控制單元，并且將室外熱交換器分割成多個而并列連接，同時備有控制該室外熱交換器各個分割部分制冷劑流動的制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置。通過操作制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置，使室外熱交換器內(nèi)處于停歇狀態(tài)的分割部分與壓縮機的吸入系統(tǒng)連通。
按照該多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，通過操作制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置，使室外熱交換器內(nèi)處于停歇狀態(tài)的分割部分與壓縮機的吸入系統(tǒng)連通，結(jié)果因處于停歇狀態(tài)的分割單元內(nèi)的壓力降低使制冷劑的飽和溫度下降，隨之，在內(nèi)部滯留的液態(tài)制冷劑蒸發(fā)氣化而被壓縮機吸引。從而，由于能夠回收滯留于室外熱交換器停歇部分的液態(tài)制冷劑而有效利用，所以可以防止制冷循環(huán)的制冷劑不足，維持良好的供暖能力。


圖1是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示全部制冷運轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖；圖2是表示圖1中的分流控制單元及室內(nèi)機單元的內(nèi)部構(gòu)造的圖；圖3是表示圖1中的室外熱交換器周圍結(jié)構(gòu)例的圖；圖4是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示全部供暖運轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖；圖5是表示圖4中的分流控制單元及室內(nèi)機單元的內(nèi)部構(gòu)造的圖；圖6是表示圖4中的室外熱交換器周圍結(jié)構(gòu)例的圖；圖7是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示制冷供暖同時運轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖；圖8是表示圖7中的分流控制單元及室內(nèi)機單元的內(nèi)部構(gòu)造的圖；圖9是表示圖8中的室外熱交換器周圍結(jié)構(gòu)例的圖；圖10是表示本發(fā)明實施方式示出的室外熱交換器的凝縮能力的特性的圖；圖11是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示戶外氣溫低時全部供暖運轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖；圖12是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示全部制冷運轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖；圖13是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示戶外氣溫低時全部供暖運轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖；圖14是表示本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的一種實施方式的圖，是表示制冷供暖同時運轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖；圖15是表示圖13中的室外熱交換器周圍結(jié)構(gòu)例的圖；圖16是為說明多方式燃氣熱泵式空調(diào)機實施制冷供暖同時運轉(zhuǎn)時的問題而示出的莫里爾熱力學(xué)計算曲線圖。
具體實施例方式
第1實施方式以下參照圖1至圖10說明本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的第1實施方式。
圖1示出的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置(以下簡稱[MGHP])1由多個室內(nèi)機單元10、控制各個室內(nèi)機單元10的制冷劑流動方向并進行制冷供暖運轉(zhuǎn)的選擇轉(zhuǎn)換的分流控制單元20和具備后述的燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機和室外熱交換器的室外機單元30構(gòu)成。在該MGHP1中，各室內(nèi)機單元10、分流控制單元20及室外機單元30之間分別通過制冷劑管系2連接。
如圖2所示，在室內(nèi)機單元10中具備室內(nèi)熱交換器11，其在制冷運轉(zhuǎn)時使低溫低壓的液態(tài)制冷劑蒸發(fā)氣化從室內(nèi)空氣(室內(nèi)空氣)中奪取熱量作為蒸發(fā)器功能、而在供暖運轉(zhuǎn)時使高溫高壓的氣態(tài)制冷劑凝縮液化作為使室內(nèi)空氣變暖的冷凝器功能。另外，圖中的符號12是作為制冷運轉(zhuǎn)用的節(jié)流機構(gòu)功能的電子膨脹閥，13是作為供暖運轉(zhuǎn)用的節(jié)流機構(gòu)功能的毛細管、14是止回閥。
在圖示的例中，所述的室內(nèi)機單元10如符號10A、10B、10C、10D所示那樣4臺并列設(shè)置，這些室內(nèi)機單元10A～10D分別設(shè)置在獨立的空調(diào)對象區(qū)段內(nèi)，通過后述的分流控制單元20的轉(zhuǎn)換操作可以選擇全部制冷運轉(zhuǎn)、全部供暖運轉(zhuǎn)或各個室內(nèi)機單元制冷運轉(zhuǎn)/供暖運轉(zhuǎn)/停歇(以下稱為[制冷供暖同時運轉(zhuǎn)])。
分流控制單元20由連接室內(nèi)機單元10和室外機單元30的制冷劑管路、制冷劑流動管路和選擇轉(zhuǎn)換管路內(nèi)制冷劑的流動方向的電磁閥等的開關(guān)閥構(gòu)成。
在圖示的例中，在各個室內(nèi)機單元10中設(shè)有4個電磁閥21、22、23、24，根據(jù)各個室內(nèi)機單元10(從制冷運轉(zhuǎn)、供暖運轉(zhuǎn)及停歇的任一個中選擇)運轉(zhuǎn)狀況轉(zhuǎn)換21～24的開關(guān)狀態(tài)，就可以選擇轉(zhuǎn)換與后述的室外機單元30連接及制冷劑流動的管路和制冷劑的流動方向。
另外，在每一個室內(nèi)機單元10內(nèi)，分流控制單元20分別具備與室內(nèi)機單元連接用的兩根制冷劑管系2、與后述室外機單元30連接用的三根制冷劑管系2。
在室外機單元30的內(nèi)部，分割成兩個大的構(gòu)成部分。第一構(gòu)成部分是以壓縮機和室外熱交換器等設(shè)備為中心，與室內(nèi)機單元10一同形成制冷劑回路的部分，以后稱為制冷劑回路部分。第二構(gòu)成部分是以壓縮機驅(qū)動用的燃氣發(fā)動機為中心、并具備其附帶的設(shè)備的部分，以后稱為燃氣發(fā)動機部分。
在制冷劑回路部分內(nèi)，裝有壓縮機31、室外熱交換器32、水熱交換器33、儲液器34、接收器35、分油器36、節(jié)流機構(gòu)37、四通閥38、電磁閥39及止回閥40等。另外，為與設(shè)在分流控制單元20上的三根制冷劑管系2連接，制冷劑回路部分具備分別設(shè)有第1操作閥41、第2操作閥42、第3操作閥43的分流控制單元連接用的三根制冷劑管系2。
壓縮機31以后述的燃氣發(fā)動機GE作為驅(qū)動源而運轉(zhuǎn)，將由室內(nèi)熱交換器11或者室外熱交換器32任一個供給的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑壓縮，變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)制冷劑排出。結(jié)果，在制冷運轉(zhuǎn)時，即使在戶外氣溫高的場合，也可以由制冷劑通過室外熱交換器32放熱給戶外空氣。另外，在供暖運轉(zhuǎn)時，可以由制冷劑通過室內(nèi)熱交換器11向室內(nèi)空氣供給熱量。
室外熱交換器32在制冷運轉(zhuǎn)時作為將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑凝縮液化并放熱給外部空氣的冷凝器功能，相反，在供暖運轉(zhuǎn)時作為將低溫低壓的液態(tài)制冷劑蒸發(fā)氣化并從外部空氣中奪取熱量的蒸發(fā)器功能。也就是，在制冷供暖分別運轉(zhuǎn)時，室外熱交換器32起與前面的室內(nèi)熱交換器11相反的作用。
在該實施方式中的室外熱交換器32有將熱交換部分分割成多個而并列連接的結(jié)構(gòu)。在圖示的例中，室外熱交換器32分割成如符號32A、32B、32C、32D所示的四個。
另外，室外熱交換器32與后述的燃氣發(fā)動機GE的散熱器53鄰接設(shè)置。散熱器53是將燃氣發(fā)動機GE的發(fā)動機冷卻水與外部空氣進行熱交換并冷卻的熱交換器。從而，例如在戶外氣溫低時進行供暖運轉(zhuǎn)的場合，通過選擇轉(zhuǎn)換室外機風扇44的轉(zhuǎn)動方向，作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32可以與經(jīng)過散熱器53而溫度上升的外部空氣進行熱交換。其結(jié)果，可以使室外熱交換器32的蒸發(fā)能力提高。
為了制冷劑從后述的燃氣發(fā)動機GE的發(fā)動機冷卻水中回收熱量，水熱交換器33與室外熱交換器32并列設(shè)置。即，在供暖運轉(zhuǎn)時，由于制冷劑不僅僅依賴室外熱交換器32中的熱交換，還可以從燃氣發(fā)動機GE的發(fā)動機冷卻水中回收廢熱，所以可以使供暖運轉(zhuǎn)的效果更高。另外，該水熱交換器33由于與室外熱交換器32并列設(shè)置，所以也可以作為使制冷劑蒸發(fā)氣化的熱交換器(蒸發(fā)器)單獨使用。
儲液器34是為儲存在流入壓縮機31的氣態(tài)制冷劑中含有的液態(tài)成分而設(shè)置的。
接收器35是為了使在作為冷凝器功能的熱交換器中已液化的制冷劑氣液分離、貯存在制冷循環(huán)中已液化的剩余的制冷劑而設(shè)置的。
分油器36是為將制冷劑中含有的油分分離并返回壓縮機31而設(shè)置的。
節(jié)流機構(gòu)37是為使凝縮的高溫高壓液態(tài)制冷劑減壓、膨脹而變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑設(shè)置的。在圖示的例中，作為節(jié)流機構(gòu)37，可以根據(jù)目的分別使用電子膨脹閥、膨脹閥及毛細管。
四通閥38設(shè)置在制冷劑管系2上用于選擇轉(zhuǎn)換制冷劑的流路和流動方向，與電磁閥39和止回閥40一同構(gòu)成向分割成多個的室外熱交換器32制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置。
在該四通閥38中設(shè)有四個口D、C、S、E，口D與壓縮機31的排出側(cè)、口C與室外熱交換器32、口S與壓縮機31的吸入側(cè)分別用制冷劑管系2連接，還有，在連接口C和室外熱交換器32的制冷劑管系2的途中連接了口E。在圖示的例中，對應(yīng)于分割成四個的室外熱交換器32設(shè)有用38A、38B、38C表示的3個四通閥38。
第1個四通閥38A與用符號32A表示的室外熱交換器(熱交換部)連接。該室外熱交換器32A可以單獨使用，然而，因該制冷劑管系具備作為節(jié)流機構(gòu)37的電子膨脹閥，所以可以可變地控制熱交換能力。
第2個四通閥38B與用符號32B、32C表示的兩個室外熱交換器(熱交換部)連接。在該場合，室外熱交換器32B、32C常常兩個同時使用，而且其用途相同。
第3個四通閥38C與用符號32D表示的室外熱交換器(熱交換部)連接。該室外熱交換器32D可以單獨的使用。
從而，如果均等分割室外熱交換器32A～D，其熱交換能力可以根據(jù)使用狀況適當?shù)剡x擇單獨使用室外熱交換器32A的25％能力、同時使用室外熱交換器32B、32C的50％能力、使用三個室外熱交換器32B～D的75％能力和全部使用室外熱交換器32A～D的100％能力。
另外，通過開關(guān)轉(zhuǎn)換操作四通閥38A～D和電磁閥39還可以轉(zhuǎn)換制冷劑的流動方向。從而，在分別單獨用室外熱交換器32A及32D、或者使室外熱交換器32B、32C為一體時，可以作為蒸發(fā)器或者冷凝器而分別使用。
另一方面，在燃氣發(fā)動機部，以燃氣發(fā)動機GE為中心，除了冷卻水系統(tǒng)50和燃料吸入系統(tǒng)60以外，還具備圖示省略的排氣系統(tǒng)及發(fā)動機油系統(tǒng)。
燃氣發(fā)動機GE通過軸或者傳動皮帶與設(shè)置在制冷劑回路部分內(nèi)的壓縮機31連接，驅(qū)動力由燃氣發(fā)動機GE傳達給壓縮機31。
冷卻水系統(tǒng)50具備水泵51、貯槽52、散熱器53等，由管系將它們連接而構(gòu)成回路(用虛線表示)，通過在回路中循環(huán)的發(fā)動機的冷卻水成為冷卻燃氣發(fā)動機GE的系統(tǒng)。水泵51是用于使燃氣發(fā)動機GE的冷卻水在回路中循環(huán)而設(shè)置的。貯槽52可以暫時貯藏該回路流動的冷卻水的剩余部分，或者冷卻水在回路不足時而將其供給回路。散熱器53與室外熱交換器32構(gòu)成一體，用于將發(fā)動機冷卻水從燃氣發(fā)動機GE奪取的熱量放出到外部空氣而設(shè)置的。
在圖示的例中，散熱器53與室外熱交換器32一樣，如符號53A、53B、53C、53D示出那樣被分割成四個而并列連接。另外，散熱器53通過設(shè)有電磁閥39，可以選擇散熱器53A、53D的單獨使用，散熱器53B、53C同時使用。
在冷卻水系統(tǒng)50中，除所述構(gòu)成外，為了將由燃氣發(fā)動機GE排出的廢氣的熱由發(fā)動機冷卻水回收而設(shè)有廢氣熱交換器54。另外，在冷卻水系統(tǒng)50中，前面說明的水熱交換器33按照跨越制冷劑回路部分及冷卻水系統(tǒng)50的兩個系統(tǒng)那樣配置。即在供暖運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機冷卻水不僅從燃氣發(fā)動機GE中奪取熱量，而且也從廢氣中回收熱量，且其回收的熱量具備由發(fā)動機冷卻水經(jīng)過水熱交換器33而給予制冷劑的結(jié)構(gòu)。
還有，冷卻水系統(tǒng)50的發(fā)動機冷卻水的流量控制通過在兩個位置設(shè)置的流量控制閥55A、55B進行。
燃料吸入系統(tǒng)60具備氣體調(diào)節(jié)器61、氣體電磁閥62、氣體連接口63等，是為將液化天然氣(LNG)等城市煤氣作為氣體燃料供給燃氣發(fā)動機GE的系統(tǒng)。氣體調(diào)節(jié)器61是用于通過氣體電磁閥62及氣體連接口63調(diào)整從外部供給的氣體燃料的輸出壓力而設(shè)置的。用氣體調(diào)節(jié)器61調(diào)整壓力的氣體燃料與由圖示省略的吸氣口吸入的空氣混合后，供給燃氣發(fā)動機GE的燃燒室。
以下說明通過有所述構(gòu)成的MGHP1使室內(nèi)制冷供暖運轉(zhuǎn)的場合的工作次序。另外對在圖中各類閥的開關(guān)狀態(tài)，關(guān)閉的閥用涂黑表示，制冷劑的流動方向用箭頭表示。
首先，參照圖1～3說明使室內(nèi)單元10A～D全部制冷的情況。在該場合，制冷劑回路部分30的四通閥38A～C，都與口D/C間連通，壓縮機31的排出側(cè)與室外熱交換器32連接。在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑通過四通閥38送給作為冷凝器功能的室外熱交換器32。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室外熱交換器32中凝縮液化后，放熱給外部空氣而成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑，如圖3所示，經(jīng)過止回閥40導(dǎo)入接收器35。在接收器35中氣液分離的液態(tài)制冷劑經(jīng)過第3操作閥43流入分流控制單元20。
流入分流控制單元20的高溫高壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過電磁閥24被導(dǎo)入到電子膨脹閥12中，在經(jīng)過該電子膨脹閥12的過程中被減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，被送到作為蒸發(fā)器功能的室內(nèi)熱交換器11中。
送到室內(nèi)熱交換器11的低溫低壓液態(tài)制冷劑從室內(nèi)空氣中奪取熱量而蒸發(fā)氣化。在該過程中使室內(nèi)空氣冷卻而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，再次回到分流控制單元20，然后再經(jīng)過第1操作閥41送回到室外機單元30的制冷劑回路部分。
送回到制冷劑回路部分的低溫低壓氣態(tài)制冷劑流入儲液器34，液態(tài)成分被分離后吸入壓縮機31，吸入壓縮機31的氣態(tài)制冷劑因壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑而再次被送入室外熱交換器32中。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
其次，參照圖4～圖6說明使室內(nèi)單元10A～D全部供暖運轉(zhuǎn)的情況。
在該場合，制冷劑回路部分的四通閥38A～C，都與口D/S間連通，壓縮機31的排出側(cè)與室內(nèi)熱交換器11連接。在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第2操作閥42被送到分流控制單元20。導(dǎo)入分流控制單元20內(nèi)的制冷劑經(jīng)過電磁閥22被送到各室內(nèi)單元10A～D的作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11中。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室內(nèi)熱交換器11中與室內(nèi)空氣進行熱交換而被凝縮液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑放熱并使室內(nèi)空氣變暖后，成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑用經(jīng)過毛細管13的方法減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過止回閥14返回分流控制單元20。
流入分流控制單元20的低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過電磁閥24及第3操作閥43被送到室外機單元30的制冷劑回路部分。
送到制冷劑回路部分30的液態(tài)制冷劑在接收器35內(nèi)進行氣液分離，只有液態(tài)制冷劑被送到作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32中。該液態(tài)制冷劑在進入室外熱交換器32前，經(jīng)過作為節(jié)流機構(gòu)37而設(shè)置的毛細管并再次被減壓。進而，由于設(shè)置在制冷劑管系2上的電磁閥39被關(guān)閉，所以在與室外熱交換器32并列配置的水熱交換器33中不會流入低溫低壓的液態(tài)制冷劑。
在室外熱交換器32中，低溫低壓的液態(tài)制冷劑從外部空氣中奪取熱量、蒸發(fā)氣化而變成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。這時，高溫的發(fā)動機冷卻水流入散熱器53中，就可以利用發(fā)動機的廢熱而使液態(tài)制冷劑以更高的效率蒸發(fā)氣化。
這樣成為低溫低壓氣態(tài)的制冷劑由四通閥38的口C經(jīng)過口S導(dǎo)入到儲液器34，液態(tài)成分被分離后吸入壓縮機31。吸入到壓縮機31的氣態(tài)制冷劑通過壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑再次被送回室內(nèi)熱交換器11。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
另外，參照圖7～圖9說明使室內(nèi)單元10A～D制冷供暖同時運轉(zhuǎn)的情況。這里的制冷供暖同時運轉(zhuǎn)是指在供暖運轉(zhuǎn)為主體中混有制冷運轉(zhuǎn)的場合，具體地說，就是以三套室內(nèi)機單元10A～C作供暖運轉(zhuǎn)，剩余1套室內(nèi)機單元10D作制冷運轉(zhuǎn)的場合為例而進行說明。
在該場合，制冷劑回路部分的四通閥38A，C，都與口C/S間連通，壓縮機31的排出側(cè)與室內(nèi)單元10A～C的室內(nèi)熱交換器11連接。
在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第2操作閥42被送到分流控制單元20。導(dǎo)入分流控制單元20內(nèi)的制冷劑經(jīng)過與室內(nèi)機單元10A～C各自相應(yīng)的電磁閥22，在各室內(nèi)單元10A～C中被送到作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11A～C。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室內(nèi)熱交換器11A～C中與室內(nèi)空氣進行熱交換并被凝縮液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑放熱并使室內(nèi)空氣變暖后，成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑用經(jīng)過毛細管13的方法減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過止回閥14返回到分流控制單元20。
流入分流控制單元20的低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過電磁閥24及第3操作閥43被送到室外機單元30的制冷劑回路部分。
另一方面，在室內(nèi)機單元10D作制冷運轉(zhuǎn)之際，在分流控制單元20內(nèi)，相應(yīng)的電磁閥21、24打開。因此，由室內(nèi)機單元10A～C送到室外機單元30的低溫低壓的液態(tài)制冷劑的一部分在第3操作閥43的前段分流，經(jīng)過電磁閥24及電子膨脹閥12被送到作為蒸發(fā)器功能的室內(nèi)熱交換器11D內(nèi)。
送到室內(nèi)熱交換器11D的低溫低壓液態(tài)制冷劑從室內(nèi)空氣中奪取熱量而蒸發(fā)氣化，使室內(nèi)空氣冷卻。在該過程中使室內(nèi)空氣冷卻而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，再次返回到分流控制單元20。分流控制單元20內(nèi)的制冷劑經(jīng)過電磁閥21，由第1操作閥41送回到室外機單元30的制冷劑回路部分。
分流到室內(nèi)機單元10D的剩余的液態(tài)制冷劑由第3操作閥43被送到制冷劑回路部分30。該制冷劑經(jīng)接收器35進行氣液分離，只有液態(tài)制冷劑被送到作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32中。該液態(tài)制冷劑在進入室外熱交換器32前，經(jīng)過作為節(jié)流機構(gòu)37而設(shè)置的毛細管并再次被減壓。
這里，對室外熱交換器32所要求的蒸發(fā)能力也可以比全部供暖運轉(zhuǎn)時少。即，在設(shè)有四套室內(nèi)機單元10A～D之中，由于三套供暖運轉(zhuǎn)、剩余1套制冷運轉(zhuǎn)，所以只要蒸發(fā)能力是分成四份的室外熱交換器32A～D的約50％和進行制冷運轉(zhuǎn)的室內(nèi)熱交換器11D的蒸發(fā)能力之和就行。因此，在該例中使用室外熱交換器32A及32D、剩余50％的室外熱交換器32B、32C可以停歇。
從而，低溫低壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過室外熱交換器32A、32D并在流動的過程中從外部空氣中奪取熱量、蒸發(fā)氣化而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。這時，高溫的發(fā)動機冷卻水流入散熱器53中，就可以利用發(fā)動機的廢熱而使液態(tài)制冷劑以更高的效率蒸發(fā)氣化。
這樣成為低溫低壓氣態(tài)的制冷劑由四通閥38A、C的口C經(jīng)過口S導(dǎo)入到儲液器34。另外，在室內(nèi)熱交換器11D中蒸發(fā)氣化的低溫低壓氣態(tài)制冷劑與在第1操作閥41的后段由四通閥38A、C導(dǎo)入儲液器34的氣態(tài)制冷劑合流，同樣地導(dǎo)入儲液器34。導(dǎo)入儲液器34的低溫低壓氣態(tài)制冷劑在液態(tài)成分被分離后吸入壓縮機31。吸入到壓縮機31的氣態(tài)制冷劑通過壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑再次被送回室內(nèi)熱交換器11。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
這樣，在進行供暖制冷同時運轉(zhuǎn)的場合，根據(jù)室內(nèi)機單元10A～D的運轉(zhuǎn)狀況，通過四通閥38及電磁閥39的操作可以使分成四個的室外熱交換器32A～D的運轉(zhuǎn)狀態(tài)從冷凝器、蒸發(fā)器或停歇中分別選擇轉(zhuǎn)換。
即，分成四個的室外熱交換器32A～D，在作為冷凝器使用的場合，如圖10實線所示那樣，其凝縮能力具備根據(jù)室外熱交換器32A～D的使用數(shù)階段地變化的特征。該場合，要求能力在從a％至25％之間，凝縮能力也成比例增加。這是由于具備調(diào)整機能的電子膨脹閥單獨使用作為節(jié)流機構(gòu)37而使用的室外熱交換器32A的緣故。還有，凝縮能力的最低值由電子膨脹閥的調(diào)整范圍來決定。
在圖10的例中，在要求能力成為25％以上時，按照室外熱交換器同時使用兩臺時可以得到50％的凝縮能力那樣，設(shè)定室外熱交換器32A～D的運轉(zhuǎn)方式。在該場合，經(jīng)常同時使用室外熱交換器32B、32C，可減少選擇轉(zhuǎn)換必需的電磁閥39的數(shù)量。還有，在該場合的節(jié)流機構(gòu)37中，為了降低成本，采用沒有調(diào)整機能的膨脹閥，因此不能夠控制凝縮能力的比例。
另外，在要求能力成為50％以上時，按照使用三臺室外熱交換器而可以得到75 ％的凝縮能力那樣，設(shè)定室外熱交換器32A～D的運轉(zhuǎn)方式。在該場合，除了為得到所述50％凝縮能力使用室外熱交換器32B、32C以外，追加使用室外熱交換器32D。
而且，在要求能力成為75％以上時，按照全部使用分成四個的室外熱交換器32A～D可以得到100％的凝縮能力那樣，設(shè)定室外熱交換器32A～D的運轉(zhuǎn)方式。
還有，作為蒸發(fā)器使用時的蒸發(fā)能力也顯示出與所述凝縮能力相同的特征。
這里，室外熱交換器32的分割數(shù)不限定于分成四個，可以根據(jù)室內(nèi)單元10的數(shù)量和供暖制冷同時運轉(zhuǎn)的要求等適當變更。另外，如果節(jié)流機構(gòu)37全部使用具備調(diào)整機能的電子膨脹閥，就可以在全部區(qū)域大體上按比例控制。從而，對于節(jié)流機構(gòu)37可以全部采用具備調(diào)整機能的電子膨脹閥，相反，也可以全部采用不具有調(diào)整機能的膨脹閥。
這樣，在全部制冷運轉(zhuǎn)的場合，在制冷運轉(zhuǎn)中，使作為冷凝器功能的室外熱交換器32A～D的數(shù)量與作為蒸發(fā)器功能的室內(nèi)熱交換器11A～D的數(shù)量一致，而在全部供暖運轉(zhuǎn)的場合，在供暖運轉(zhuǎn)中，可以使作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11A～D的數(shù)量和作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32A～D的數(shù)量與一致。
另外，在供暖制冷同時運轉(zhuǎn)的場合，可以按照作為蒸發(fā)器功能的室內(nèi)熱交換器11及室外熱交換器32的蒸發(fā)能力和作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11及室外熱交換器32的凝縮能力相平衡的方式，決定分割的室外熱交換器32的使用數(shù)量和組合等。還有，例如室內(nèi)熱交換器11設(shè)置為四套，在制冷運轉(zhuǎn)及供暖運轉(zhuǎn)各兩套時，由于室內(nèi)熱交換器11彼此的能力相平衡，也可以使室外熱交換器32全部停歇。
這樣，在所述的實施方式中，使散熱器53與室外熱交換器32同樣分割為四個。由此，特別是通過電磁閥39的開關(guān)操作，可以對應(yīng)于將室外熱交換器32作為蒸發(fā)器使用的分割部分導(dǎo)入發(fā)動機冷卻水，就能根據(jù)散熱器的分割數(shù)階段性地有效利用發(fā)動機的廢熱。
另外，對于所述室外熱交換器32的熱交換能力，由于可以通過控制室外機風扇44的運轉(zhuǎn)速度改變導(dǎo)入戶外空氣的風量，所以除了進行轉(zhuǎn)換使用的分割部分數(shù)量的階段性調(diào)整以外，還可以進行按風量調(diào)整。
第2實施方式以下參照圖11說明本發(fā)明多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的第2實施方式。
本實施方式使用具有第1實施方式中所說明的構(gòu)成的MGHP1，顯示了在滿足結(jié)霜條件的戶外氣溫低時、使室內(nèi)單元10A～D的全部進行供暖運轉(zhuǎn)的情況。
在該場合也與所述通常的全部供暖運轉(zhuǎn)時一樣，壓縮機31的排出側(cè)與室內(nèi)熱交換器11連接。在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第2操作閥42被送到分流控制單元20。導(dǎo)入分流控制單元20內(nèi)的制冷劑，如所述圖5所示，經(jīng)過電磁閥22被送到各室內(nèi)單元10A～D的作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11中。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室內(nèi)熱交換器11中與室內(nèi)空氣進行熱交換而被凝縮液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑放熱并使室內(nèi)空氣變暖后，成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑采用經(jīng)過毛細管13的方法減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過止回閥14返回分流控制單元20。
流入分流控制單元20的低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過電磁閥24及第3操作閥43被送到室外機單元30的制冷劑回路部分。送到制冷劑回路部分30的液態(tài)制冷劑經(jīng)過接收器35進行氣液分離，只有液態(tài)制冷劑被送到水熱交換器33。這時，設(shè)置在室外熱交換器32的入口側(cè)的電磁閥39關(guān)閉。
該液態(tài)制冷劑在進入水熱交換器33之前，經(jīng)過作為節(jié)流機構(gòu)37而設(shè)置的膨脹閥而再次減壓。在水熱交換器33中，低溫低壓的液態(tài)制冷劑由高溫的發(fā)動機冷卻水加熱、蒸發(fā)氣化而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。從而，即使不用有結(jié)霜可能的室外熱交換器32，由水熱交換器33也能夠使液態(tài)制冷劑蒸發(fā)氣化。
這樣成為低溫低壓氣態(tài)的制冷劑導(dǎo)入到儲液器34，液態(tài)成分被分離后被吸入壓縮機31。吸入到壓縮機31的氣態(tài)制冷劑通過壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑再次被送回室內(nèi)熱交換器11。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
在使水熱交換器33的蒸發(fā)能力變化的場合，換言之，在供暖運轉(zhuǎn)的室內(nèi)熱交換器11的數(shù)量變化的場合，可以調(diào)整導(dǎo)入的發(fā)動機冷卻水的流量與之對應(yīng)。
第3實施方式以下參照圖12及圖13說明本發(fā)明多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的第3實施方式。這些圖中所示的MGHP1，是在具備第1實施方式說明的結(jié)構(gòu)的MGHP1中，設(shè)有作為檢測水熱交換器33的制冷劑出口溫度的溫度檢測裝置的溫度傳感器46，同時在儲液器34上設(shè)有作為檢測壓縮機31的吸入側(cè)壓力(制冷劑飽和壓力)的低壓檢測裝置的壓力傳感器45。
本實施方式使用具備所述結(jié)構(gòu)的MGHP1，顯示了使室內(nèi)單元10A～D的全部進行供暖運轉(zhuǎn)的情況。
首先，說明用室外熱交換器、照通常那樣使室內(nèi)單元10A～D的全部供暖運轉(zhuǎn)的情況。
在該場合，制冷劑回路部分的四通閥38A～C，都與口C/S間連通，壓縮機31的排出側(cè)與室內(nèi)熱交換器11連接。在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第2操作閥42被送到分流控制單元20。導(dǎo)入分流控制單元20內(nèi)的制冷劑經(jīng)過電磁閥22，被送到各室內(nèi)單元10A～D的、作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11中。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室內(nèi)熱交換器11中與室內(nèi)空氣進行熱交換并被凝縮液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑放熱并使室內(nèi)空氣變暖后，成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑用經(jīng)過毛細管13的方法減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過止回閥14返回分流控制單元20。
流入分流控制單元20的低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過電磁閥24及第3操作閥43送到室外機單元30的制冷劑回路部分。
送到制冷劑回路部分30的液態(tài)制冷劑經(jīng)接收器35進行氣液分離，只有液態(tài)制冷劑被送到作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32中。該液態(tài)制冷劑在進入室外熱交換器32前，經(jīng)過作為節(jié)流機構(gòu)37而設(shè)置的毛細管并再次被減壓。
在室外熱交換器32中，低溫低壓的液態(tài)制冷劑從外部空氣中奪取熱量、蒸發(fā)氣化而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。這時，高溫的發(fā)動機冷卻水流入散熱器53中，就可以利用發(fā)動機的廢熱而使液態(tài)制冷劑以更高的效率蒸發(fā)氣化。
這樣成為低溫低壓氣態(tài)的制冷劑，由四通閥38的口C經(jīng)過口S導(dǎo)入到儲液器34，液態(tài)成分被分離后被吸入壓縮機31。吸入到壓縮機31的氣態(tài)制冷劑通過壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑再次送回室內(nèi)熱交換器11。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
其次，參照圖13說明在戶外氣溫低時使室內(nèi)單元10A～D全部進行供暖運轉(zhuǎn)的情況。
在該場合也與所述的通常供暖運轉(zhuǎn)時一樣，壓縮機31的排出側(cè)與室內(nèi)熱交換器11連接。在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第2操作閥42被送到分流控制單元20。導(dǎo)入分流控制單元20內(nèi)的制冷劑，如所述圖5所示，經(jīng)過電磁閥22，送到各室內(nèi)單元10A～D的作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11中。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室內(nèi)熱交換器11中與室內(nèi)空氣進行熱交換并被凝縮液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑放熱并使室內(nèi)空氣變暖后，成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑用經(jīng)過毛細管13的方法減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過止回閥14返回分流控制單元20。
流入分流控制單元20的低溫低壓液態(tài)制冷劑，經(jīng)過電磁閥24及第3操作閥43被送到室外機單元30的制冷劑回路部分。
送到制冷劑回路部分30的液態(tài)制冷劑經(jīng)接收器35進行氣液分離，只有液態(tài)制冷劑被送到水熱交換器33。這時，設(shè)在室外熱交換器32的入口側(cè)的電磁閥39關(guān)閉。
該液態(tài)制冷劑在進入水熱交換器33之前，經(jīng)過作為節(jié)流機構(gòu)37而設(shè)置的膨脹閥而再次減壓。在水熱交換器33中，低溫低壓的液態(tài)制冷劑由高溫的發(fā)動機冷卻水加熱、蒸發(fā)氣化而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。從而，戶外氣溫低而得不到充分的蒸發(fā)能力的、或者相反即使不使用由于向室外空氣放熱而成為COP降低原因的室外熱交換器32，而由水熱交換器33也能夠使液態(tài)制冷劑蒸發(fā)氣化。
這樣成為低溫低壓氣態(tài)的制冷劑導(dǎo)入到儲液器34，液狀成分被分離后被吸入壓縮機31。吸入到壓縮機31的氣態(tài)制冷劑通過壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑再次被送回室內(nèi)熱交換器11。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
這樣，在進行利用所述水熱交換器33的供暖運轉(zhuǎn)的場合，為了使壓縮機31高效率的運轉(zhuǎn)，有必要給予吸入壓縮的氣態(tài)制冷劑以適度的過熱度。該過熱度SH，由設(shè)在所述水熱交換器33的出口處的溫度傳感器46檢測出的制冷劑出口溫度Th，和由設(shè)在儲液器34上的壓力傳感器45檢測出的吸入側(cè)壓力Pi同義地求出的制冷劑飽和溫度Ts，根據(jù)數(shù)學(xué)式SH＝Th-Ts算出。
此時，通過檢測作為吸入側(cè)壓力Pi的儲液器34內(nèi)的制冷劑飽和壓力，就可以知道對應(yīng)于該制冷劑飽和壓力制冷劑飽和溫度Ts。另外，吸入壓力Pi是取決于系統(tǒng)的節(jié)流機構(gòu)37等的值。在以下說明中，將制冷劑飽和溫度Ts取為3.7℃進行說明。
從而，例如使過熱度設(shè)定為5℃的場合，由Th＝SH+Ts，可以調(diào)整水熱交換器33的發(fā)動機冷卻水的循環(huán)量，使制冷劑出口溫度Ts為8.7℃。還有，由于適當?shù)倪^熱度SH有5～10℃左右幅度，所以Th的實際的目標值，例如可設(shè)定為9℃等，不限定于所述算出值。
這樣，若要確定水熱交換器33的制冷劑出口溫度Th的目標值時，將兩個檢測值Ts、Th輸入圖示省略的控制部分，通過例如模糊演算等，按照制冷劑出口溫度Th成為目標值那樣，調(diào)整主流量控制閥55B的開啟度，將發(fā)動機冷卻水分配給水熱交換器33及散熱器53。在分配發(fā)動機冷卻水之際，要優(yōu)先確保使水熱交換器33的制冷劑出口溫度Th保持為目標值的必要的流量，其余部分送到散熱器53。還有，在燃氣發(fā)動機GE以供暖運轉(zhuǎn)為主時，流量調(diào)整閥55A在短時間內(nèi)以升溫為目的使用，以便不使發(fā)動機的冷卻水流入散熱器53和水熱交換器33中。
這樣，可以在壓縮機31的吸入側(cè)穩(wěn)定并賦予氣態(tài)制冷劑適當?shù)倪^熱度。從而，不會供給壓縮機31氣液兩相的制冷劑，可以改善因壓縮性能降低引起的供暖能力的降低和COP的降低。
第4實施方式以下參照圖14及圖15說明本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置的第4實施方式。
本實施方式使用具備在第1實施方式中說明的構(gòu)成的MGHP1、顯示了使室內(nèi)單元10A～D進行制冷供暖同時運轉(zhuǎn)的情況。還有，該制冷供暖同時運轉(zhuǎn)是指在供暖運轉(zhuǎn)為主體中混有制冷運轉(zhuǎn)的場合，具體地說，就是以三套室內(nèi)機單元10A～C作供暖運轉(zhuǎn)，剩余1套室內(nèi)機單元10D作制冷運轉(zhuǎn)的場合為示例。
在該場合，制冷劑回路部分的四通閥38A～C，進行包括與后述的停歇部分相連接的全部口C/S間連通的轉(zhuǎn)換操作，壓縮機31的排出側(cè)與室內(nèi)單元10A～C的室內(nèi)熱交換器11連接。
在該狀態(tài)下，由壓縮機31排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第2操作閥42被送到分流控制單元20。如所述圖8所示，導(dǎo)入分流控制單元20內(nèi)的制冷劑經(jīng)過與室內(nèi)機單元10A～C相應(yīng)的各自電磁閥22，在各室內(nèi)單元10A～C中被送到作為冷凝器功能的室內(nèi)熱交換器11A～C。
高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室內(nèi)熱交換器11A～C中與室內(nèi)空氣進行熱交換而被凝縮液化。在該過程中，氣態(tài)制冷劑放熱并使室內(nèi)空氣變暖后，成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑。該液態(tài)制冷劑用經(jīng)過毛細管13的方法減壓而成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑，經(jīng)過止回閥14返回分流控制單元20。
流入分流控制單元20的低溫低壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過電磁閥24及第3操作閥43被送到室外機單元30的制冷劑回路部分。
另一方面，制冷運轉(zhuǎn)的室內(nèi)機單元10D，在分流控制單元20內(nèi)，相應(yīng)的電磁閥21、24打開。因此，如所述圖8所示，從室內(nèi)機單元10A～C送到室外機單元30的低溫低壓的液態(tài)制冷劑中的一部分在第3操作閥43的前段分流，經(jīng)過電磁閥24及電子膨脹閥12被送到作為蒸發(fā)器功能的室內(nèi)熱交換器11D內(nèi)。
送到室內(nèi)熱交換器11D的低溫低壓液態(tài)制冷劑從室內(nèi)空氣中奪取熱量而蒸發(fā)氣化，使室內(nèi)空氣冷卻。在該過程中使室內(nèi)空氣冷卻而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，再次返回到分流控制單元20，分流控制單元20內(nèi)的制冷劑經(jīng)過電磁閥21，由第1操作閥41被送回到室外機單元30的制冷劑回路部分。
分流到室內(nèi)機單元10D的剩余的液態(tài)制冷劑從第3操作閥43送到制冷劑回路部分30。該液態(tài)制冷劑經(jīng)接收器35進行氣液分離，只有液態(tài)制冷劑被送到作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32中。該液態(tài)制冷劑在進入室外熱交換器32前，經(jīng)過作為節(jié)流機構(gòu)37而設(shè)置的毛細管并再次被減壓。
這里，對室外熱交換器32所要求的蒸發(fā)能力也可以比全部供暖運轉(zhuǎn)時少。即，在設(shè)有四套室內(nèi)機單元10A～D之中，由于三套供暖運轉(zhuǎn)、剩余1套制冷運轉(zhuǎn)，所以只要蒸發(fā)能力是分成四份的室外熱交換器32A～D的約50％和進行制冷運轉(zhuǎn)的室內(nèi)熱交換器的11D蒸發(fā)能力之和就可以。因此，在這里使用室外熱交換器32A及32D、剩余50％的室外熱交換器32B、32C可以停歇。
從而，低溫低壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過室外熱交換器32A、32D并在流動的過程中從外部空氣中奪取熱量、蒸發(fā)氣化而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。這時，高溫的發(fā)動機冷卻水流入散熱器53中，就可以利用發(fā)動機的廢熱而使液態(tài)制冷劑以更高的效率蒸發(fā)氣化。
這樣，成為低溫低壓氣態(tài)的制冷劑由四通閥38A、C的口C經(jīng)過口S導(dǎo)入到儲液器34。另外，在室內(nèi)熱交換器11D中蒸發(fā)氣化的低溫低壓氣態(tài)制冷劑與在第1操作閥41的后段由四通閥38A、C導(dǎo)入儲液器34的氣態(tài)制冷劑合流，同樣地導(dǎo)入儲液器34。導(dǎo)入儲液器34的低溫低壓氣態(tài)制冷劑在液態(tài)成分被分離后被吸入壓縮機31。吸入到壓縮機31的氣態(tài)制冷劑通過壓縮機31的動作被壓縮，成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑再次被送回室內(nèi)熱交換器11。其結(jié)果，形成使制冷劑狀態(tài)反復(fù)變化的制冷循環(huán)。
在這樣的制冷供暖同時運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，所述的室外熱交換器32C、32D處于停歇狀態(tài)。但是，由于在與室外熱交換器32B、32C連接的四通閥38B中，同時也進行對另外的四通閥38A、38C與口C/S之間連通的操作，所以，處于停歇狀態(tài)的室外熱交換器的分割部分也通過儲液器34自動地與壓縮機31的吸入側(cè)連接。
因此，在處于停歇狀態(tài)的室外熱交換器32B、32C中，受到壓縮機31的吸引內(nèi)部壓力降低。由于該壓力降低，在室外熱交換器32B、32C內(nèi)的滯留的液態(tài)制冷劑的飽和溫度也下降，因此液態(tài)制冷劑蒸發(fā)氣化而成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，從四通閥38B吸引到壓縮機31。即，與在作為蒸發(fā)器功能的室外熱交換器32A，32D中的蒸發(fā)氣化的氣態(tài)制冷劑一樣，由于隨著飽和溫度的降低而蒸發(fā)氣化的氣態(tài)制冷劑也經(jīng)過四通閥38B被吸引到壓縮機31，所以可以使滯留于停歇的室外熱交換器32中的制冷劑在制冷循環(huán)中回收，就能夠防止制冷劑不足的發(fā)生。
另外，不限定于所述的這些停歇的室外熱交換器32，可以根據(jù)室內(nèi)機單元10的制冷供暖同時運轉(zhuǎn)的狀況適宜選擇，例如室外熱交換器32A單獨停歇、室外熱交換器32B～C同時停歇和室外熱交換器32A～D同時停歇等。在這些場合下，與所述說明同樣，通過使與停歇狀態(tài)的室外熱交換器連接的四通閥38的C/S口處于連通狀態(tài)而與壓縮機31的吸入系統(tǒng)相連通，可以從停歇狀態(tài)的室外熱交換器中自動地回收制冷劑。
另外，本發(fā)明的構(gòu)成不限定于所述各實施方式，可以在不超出本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)適宜地變更。
權(quán)利要求
1.一種多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，包括多個室內(nèi)機單元，其分別備有室內(nèi)熱交換器，并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換；室外機單元，其備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及使外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器；分流控制單元，其控制所述室內(nèi)機單元各自的所述制冷劑流動方向，并進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，其特征在于，所述室外熱交換器分割成多個而并列連接，同時具備控制所述室外熱交換器的各個分割單元所述制冷劑的流動的制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，鄰接所述室外熱交換器設(shè)置所述燃氣發(fā)動機的散熱器，將所述散熱器分割成多個而并列連接，同時在所述散熱器的各分割部分上設(shè)置選擇發(fā)動機冷卻水的導(dǎo)入的轉(zhuǎn)換裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，用所述室外熱交換器的室外機風扇進行外部空氣導(dǎo)入的風量控制。
4.如權(quán)利要求2所述的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，用所述室外熱交換器的室外機風扇進行外部空氣導(dǎo)入的風量控制。
5.一種多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，包括多個室內(nèi)機單元，其分別備有室內(nèi)熱交換器，并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換；室外機單元，其備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及使外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器；分流控制單元，其控制所述室內(nèi)機單元各自的所述制冷劑流動方向，并進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，其特征在于，在所述室外機單元中，使從所述燃氣發(fā)動機冷卻用的發(fā)動機冷卻水中得到廢熱加熱所述制冷劑的水熱交換器與所述室外熱交換器并列配置，在滿足結(jié)霜條件的戶外氣溫低的供暖運轉(zhuǎn)時，用所述水熱交換器使制冷劑蒸發(fā)氣化。
6.一種多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，包括多個室內(nèi)機單元，其分別備有室內(nèi)熱交換器，并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換；室外機單元，其備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及使外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器；分流控制單元，其控制所述室內(nèi)機單元各自的所述制冷劑流動方向，并進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，該空調(diào)裝置將所述室外熱交換器分割成多個而并列連接，同時設(shè)有控制所述室外熱交換器各個分割部分的所述制冷劑流動的制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，在所述室外機單元中，使從所述燃氣發(fā)動機冷卻用的發(fā)動機冷卻水中得到廢熱加熱所述制冷劑的水熱交換器與所述室外熱交換器并列配置，控制導(dǎo)入該水熱交換器的發(fā)動機冷卻水的循環(huán)量，將壓縮機吸入側(cè)的制冷劑的過熱度維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，由檢測壓縮機吸入側(cè)的壓力的低壓檢測裝置和檢測所述水熱交換器的制冷劑出口溫度的溫度檢測裝置的檢測值算出所述制冷劑的過熱度。
8.一種多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置，包括多個室內(nèi)機單元，其分別備有室內(nèi)熱交換器，并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換；室外機單元，其備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器；分流控制單元，其控制所述室內(nèi)機單元各自的所述制冷劑流動方向，并進行選擇制冷供暖運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，該空調(diào)裝置將所述室外熱交換器分割成多個而并列連接，同時設(shè)有控制所述室外熱交換器各個分割部分的所述制冷劑流動的制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，通過操作所述制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置，使所述室外熱交換器內(nèi)處于停歇狀態(tài)的分割部分與所述壓縮機的吸入系統(tǒng)連通。
全文摘要
本發(fā)明的多方式燃氣熱泵式空調(diào)裝置具備分別備有室內(nèi)熱交換器并在室內(nèi)空氣與制冷劑之間進行熱交換的多個室內(nèi)機單元、備有用燃氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮機及在外部空氣與制冷劑間進行熱交換的室外熱交換器的室外機單元、控制室內(nèi)機單元各自的制冷劑流動方向并進行制冷供暖運轉(zhuǎn)的選擇轉(zhuǎn)換的分流控制單元。另外，將進行制冷供暖選擇轉(zhuǎn)換的室外熱交換器分割成多個而并列連接，該室外熱交換器各個分割部分的制冷劑的流動由制冷劑供給轉(zhuǎn)換裝置控制。從而，使室外熱交換器的凝縮能力或者蒸發(fā)能力可以根據(jù)室外熱交換器的分割數(shù)量階段性地變化。其結(jié)果，用廉價的系統(tǒng)可以容易地得到對應(yīng)室內(nèi)機單元運轉(zhuǎn)狀況而進行大變動的蒸發(fā)能力或者凝縮能力。
文檔編號F25B30/06GK1395074SQ0212822
公開日2003年2月5日 申請日期2002年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
發(fā)明者加藤忠?guī)? 笠木司 申請人:三菱重工業(yè)株式會社