JP2006194565A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空気調和機の効率をさらに向上させること。
【解決手段】 第１の圧縮機２、第１の四方弁３、中間熱交換器５、第１の膨張弁６、室内熱交換器７、および第１の室外熱交換器４を有する第１の冷媒回路９と、第２の圧縮機１０、第２の四方弁１１、中間熱交換器５、第２の膨張弁１３、および第２の室外熱交換器１２を有する第２の冷媒回路１５とを具備し、前記中間熱交換器５において前記第１の冷媒回路９を循環する冷媒と前記第２の冷媒回路１５を循環する冷媒との熱交換が行われる空気調和装置１であって、前記中間熱交換器５をバイパスする第１バイパス管１６が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置に関するものである。

空気調和装置としては、主圧縮機、室外熱交換器、過冷却用熱交換器、および室内熱交換器を具備する第１の系統と、サブ圧縮機、および室外熱交換器を具備し、かつ前記過冷却用熱交換器を介して第１の系統と熱的に接続されている第２の系統と、を備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−２８６３１０号公報（図１）

しかしながら、上記特許文献１に開示されている発明は、圧縮式冷凍機に関するものであるため、冷房運転時についての配慮はなされているものの、暖房運転時についての配慮は全くなされていない。
すなわち、上記特許文献１に開示された圧縮機冷凍機のサイクルを単に逆サイクルにして暖房運転した場合、室外熱交換器および過冷却用熱交換器が第１の系統に対して直列に配置されているため、第１の系統の管路抵抗が大きく、冷媒の圧力損失が大きくなってしまうといった問題点があった。
また、過冷却用熱交換器が第１の系統に対して直列に配置されているため、暖房運転時において、この過冷却用熱交換器を通過する冷媒の量を調整することができず、第２の系統の高圧を制御することが困難で、第２の系統側を最適な状態で運転することができず、エネルギー消費効率が悪いといった問題点もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、空気調和装置全体の効率をさらに向上させることを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の空気調和装置は、冷媒を圧縮する第１の圧縮機、運転モードにあわせて前記第１の圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り替える第１の四方弁、前記第１の圧縮機から吐出された冷媒が内部を通過する中間熱交換器、冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にする第１の膨張弁、内部を通過する冷媒と室内気との熱交換を行う室内熱交換器、および内部を通過する冷媒と外気との熱交換を行う第１の室外熱交換器を有する第１の冷媒回路と、冷媒を圧縮する第２の圧縮機、運転モードにあわせて前記第２の圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り替える第２の四方弁、前記第２の圧縮機から吐出された冷媒が内部を通過する中間熱交換器、冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にする第２の膨張弁、および内部を通過する冷媒と外気との熱交換を行う第２の室外熱交換器を有する第２の冷媒回路とを具備し、前記中間熱交換器において前記第１の冷媒回路を循環する冷媒と前記第２の冷媒回路を循環する冷媒との熱交換が行われる空気調和装置であって、前記中間熱交換器をバイパスする第１バイパス管が設けられていることを特徴とする。
このような空気調和装置によれば、第１の冷媒回路を循環する冷媒は、中間熱交換器および第１バイパス管の双方を通過することになる。すなわち、中間熱交換器と第１バイパス管とが並列に配置されていることになり、第１の冷媒回路の管路抵抗が減少し、冷媒の圧力損失が減少する。

請求項２に記載の空気調和装置は、前記中間熱交換器を通過する冷媒量と、前記第１バイパス管を通過する冷媒量との割合を変更する流量制御手段が設けられていることを特徴とする。
このような空気調和装置によれば、流量制御手段により、例えば、冷房運転時には全冷媒が中間熱交換器を通過し、暖房運転時には中間熱交換器と第１バイパス管とに冷媒が適宜振り分けられることとなる。すなわち、冷房運転時には、中間熱交換器において第２の冷媒回路を循環する冷媒により、第１の冷媒回路を循環する冷媒が過冷却されることとなり、暖房運転時には、中間熱交換器を通過する第１の冷媒回路側の冷媒量が調整され、第２の冷媒回路の高圧が調整されることとなる。

請求項３に記載の空気調和装置は、前記第１の室外熱交換器または前記室内熱交換器をバイパスする第２バイパス管が設けられていることを特徴とする。
このような空気調和装置によれば、第１の冷媒回路を循環する冷媒は、中間熱交換器、第１バイパス管、および第２バイパス管を通過することになる。すなわち、中間熱交換器、第１バイパス管、および第２バイパス管が互いに並列に配置されていることになり、第１の冷媒回路の管路抵抗が減少し、冷媒の圧力損失が減少する。

請求項４に記載の空気調和装置は、前記第２バイパス管に水熱交換器が設けられており、該水熱交換器において前記第２バイパス管を通過する冷媒と、前記第１の圧縮機および／または前記第２の圧縮機を駆動する内燃機関のエンジン冷却水との熱交換が行われることを特徴とする。
このような空気調和装置によれば、第２バイパス管を通過する冷媒が、水熱交換器においてエンジン冷却水により温められ、第１の圧縮機に流入する冷媒の温度が上昇させられることとなる。

請求項５に記載の空気調和装置は、前記第２バイパス管に流量制御弁が設けられていることを特徴とする。
このような空気調和装置によれば、例えば、内燃機関の起動時や極寒冷地における使用時には、流量制御弁が全閉状態とされ、第２バイパス管を通過する冷媒の熱がエンジン冷却水に奪われないようにすることができる。

本発明の空気調和装置によれば、空気調和装置全体の効率をさらに向上させることができるという効果を奏する。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明による空気調和装置の第１実施形態を示す概略構成図である。図１に示す空気調和装置１は、第１の圧縮機２、第１の四方弁３、第１の室外熱交換器４、中間熱交換器５、第１の膨張弁６、室内熱交換器７、および第１の配管８を主たる要素として有する第１の冷媒回路９と、前記中間熱交換器５、第２の圧縮機１０、第２の四方弁１１、第２の室外熱交換器１２、第２の膨張弁１３、および第２の配管１４を主たる要素として有する第２の冷媒回路１５とを具備するものである。

まず、第１の冷媒回路９を構成する構成要素について説明する。
第１の圧縮機２は、低温・低圧のガス状冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものであり、後述するガスエンジン（内燃機関）ＧＥを駆動源として運転されるものである。
第１の四方弁３は、第１の圧縮機２の下流側に設けられるとともに、第１の圧縮機２から吐出された冷媒の流路を冷房運転時と暖房運転時とで切り替えるものであり、暖房運転時（図において実線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第１の圧縮機２から室内熱交換器７に向かう流路を形成し、一方、冷房運転時（図において破線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第１の圧縮機２から第１の室外熱交換器４に向かう流路を形成するように構成されている。
第１の室外熱交換器４は、冷房運転時に高温高圧のガス状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状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ものである。

中間熱交換器（「冷媒間熱交換器」ともいう）５は、第１の冷媒回路９を循環する冷媒と第２の冷媒回路１５を循環する冷媒との間で熱の授受を行わせるものであり、暖房運転時には第２の冷媒回路１５を循環する冷媒により、第１の冷媒回路９を循環する冷媒が加熱され、冷房運転時には第２の冷媒回路１５を循環する冷媒により、第１の冷媒回路９を循環する冷媒が冷却されるようになっている。
第１の膨張弁６は、内部を通過する冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にするものである。
室内熱交換器７は、冷房運転時に低温低圧の液状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、逆に暖房運転時には高温高圧のガス状冷媒を凝縮液化させて室内の空気を暖めるコンデンサとして機能するものである。

第１の配管８は、これら第１の圧縮機２、第１の四方弁３、第１の室外熱交換器４、中間熱交換器５、第１の膨張弁６、および室内熱交換器７を接続するとともに、これら構成要素間を冷媒が循環できるようにするものであり、これにより第１の冷媒回路９が形成されている。
また、第１の室外熱交換器４と第１の膨張弁６との間に位置する第１の配管８には、中間熱交換器６をバイパスする第１バイパス管１６が第１接続部１７および第２接続部１８を介して接続されているとともに、この第１バイパス管１６には逆止弁１９が設けられている。この逆止弁１９は、室内熱交換器７から第１の室外熱交換器４の側への冷媒の流通を許容し、第１の室外熱交換器４から室内熱交換器７の側への冷媒の流通を遮断するチェックバルブである。
そして、第１接続部１７と中間熱交換器５との間に位置する第１の配管８には、第１開閉弁２０が、第２接続部１８と中間熱交換器５との間に位置する第１の配管８には、第１流量制御弁（流量制御手段）２１がそれぞれ設けられている。第１開閉弁２０は、暖房運転時に全閉状態とされ、冷房運転時に全開状態とされるオン−オフ弁である。また、第１流量制御弁２１は、冷房運転時に全開状態とされ、暖房運転時にその開度が調整されて、中間熱交換器５に流入する冷媒の量を適宜調整するバルブである。

第１の四方弁３から流出した冷媒を、第１の圧縮機２の吸入側へ戻す第１の配管８の途中には、第３接続部２２が設けられており、この第３接続部２２には、第２バイパス管２３の一端および第３バイパス管（第２バイパス管）２４が接続されている。第２バイパス管２３の他端は、第１開閉弁２０と中間熱交換器５との間に位置する第１の配管８に第４接続部２５を介して接続されており、第２バイパス管２３には、第２開閉弁２６が設けられている。この第２開閉弁２６は、暖房運転時に全開状態とされ、冷房運転時に全閉状態とされるオン−オフ弁である。
また、第３バイパス管２４の他端は、第１の室外熱交換器４と第１接続部１７との間に位置する第１の配管８に第５接続部２７を介して接続されており、第３バイパス管２４には、第５接続部２７の側から第２流量制御弁（流量制御弁）２８と水熱交換器２９とが設けられている。この第２流量制御弁２８は、冷房運転時に全閉状態とされ、暖房運転時にその開度が調整されて、水熱交換器２９に流入する冷媒の量を適宜調整するバルブである。水熱交換器２９は、後述する冷却水回路を循環するエンジン冷却水と第３バイパス管２４を通過する冷媒との間で熱の授受を行わせるものであり、暖房運転時に、冷却水回路を循環するエンジン冷却水により、第３バイパス管２４を通過する冷媒が加熱されるようになっている。

第１の室外熱交換器４と第５接続部２７との間に位置する第１の配管８には、冷房運転時に全開状態とされ、暖房運転時にその開度が調整されて、第１の室外熱交換器４に流入する冷媒の量を適宜調整する第３流量制御弁３０が設けられている。

冷却水回路３１は、ガスエンジンＧＥと、水熱交換器２９と、ラジエータ３２と、第１三方弁３３と、第２三方弁３４とを主たる要素として構成されている。
ガスエンジンＧＥは、第１の冷媒回路９内に配置されている第１の圧縮機２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から第１の圧縮機２に駆動力が伝達されるようになっている。
ラジエータ３２は、冷却水回路３１を循環するエンジン冷却水と外気との間で熱の授受を行わせる熱交換器であり、エンジン冷却水の熱が外気に奪われ、エンジン冷却水の温度が下げられるようになっている。
第１三方弁３３および第２三方弁３４はそれぞれ、ガスエンジンＧＥ、水熱交換器２９、およびラジエータ３２を通過するエンジン冷却水の水量を調整するものであり、所望温度のエンジン冷却水が得られるよう、適宜必要に応じてその開度が調整されるようになっている。なお、ガスエンジンＧＥの内部には図示しない水ポンプが設けられており、これにより、エンジン冷却水が冷却水回路３１内を循環するようになっている。

つぎに、第２の冷媒回路１５を構成する構成要素について説明する。
第２の圧縮機１０は、低温・低圧のガス状冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものであり、例えば、電動モータ等を駆動源として運転されるものである。
第２の四方弁１１は、第２の圧縮機１０の下流側に設けられるとともに、第２の圧縮機１０から吐出された冷媒の流路を冷房運転時と暖房運転時とで切り替えるものであり、暖房運転時（図において実線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第２の圧縮機１０から中間熱交換器５に向かう流路を形成し、一方、冷房運転時（図において破線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第２の圧縮機１０から第２の室外熱交換器１２に向かう流路を形成するように構成されている。
第２の室外熱交換器１２は、冷房運転時に高温高圧のガス状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状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ものである。
第２の膨張弁１３は、内部を通過する冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にするものである。
なお、中間熱交換器５については前述したので、ここではその説明を省略する。また、図中の符号Ｆはファンである。

以下に、上記構成からなる空調調和装置１について、室内を冷暖房するそれぞれの運転時について、冷媒の流れ方を説明する。
冷房運転時、第１の冷媒回路９内の冷媒は、図１に示す破線矢印の方向、すなわち第１の圧縮機２→第１の四方弁３→第１の室外熱交換器４→中間熱交換器５→第１の膨張弁６→室内熱交換器７→第１の四方弁３→第３接続部２２→第１の圧縮機２の順に流れる。なおこの際、第２開閉弁２６および第２流量制御弁２８はそれぞれ全閉状態とされているとともに、第１開閉弁２０、第１流量制御弁２１、および第３流量制御弁３０はそれぞれ全開状態とされており、第１の圧縮機２から吐出された冷媒の全量が中間熱交換器５を通過する。
一方、第２の冷媒回路１５内の冷媒は、図１に示す破線矢印の方向、すなわち第２の圧縮機１０→第２の四方弁１１→第２の室外熱交換器１２→第２の膨張弁１３→中間熱交換器５→第２の四方弁１１→第２の圧縮機１０の順に流れる。

暖房運転時、第１の冷媒回路９内の冷媒は、図１に示す実線矢印の方向、すなわち第１の圧縮機２→第１の四方弁３→室内熱交換器７→第１の膨張弁６→第１流量制御弁２１→中間熱交換器５→第４接続部２５→第２バイパス管２３→第３接続部２２→第１の圧縮機２の順、あるいは第１の圧縮機２→第１の四方弁３→室内熱交換器７→第１の膨張弁６→逆止弁１９→第５接続部２７→第２流量制御弁２８→水熱交換器２９→第３接続部２２→第１の圧縮機２の順、または第１の圧縮機２→第１の四方弁３→室内熱交換器７→第１の膨張弁６→逆止弁１９→第５接続部２７→第３流量制御弁３０→第１の室外熱交換器４→第１の四方弁３→第３接続部２２→第１の圧縮機２の順に流れる。なおこの際、第１開閉弁２０は全閉状態とされ、第２開閉弁２６は全開状態とされている。また、第１流量制御弁２１、第２流量制御弁２８、および第３流量制御弁３０はそれぞれ、第１の冷媒回路９内を循環する冷媒の温度や圧力、第２の冷媒回路１５内を循環する冷媒の温度や圧力、冷却水回路３１内を循環するエンジン冷却水の温度等により適宜その開度が個別に調整されるようになっている。
一方、第２の冷媒回路１５内の冷媒は、図１に示す破線矢印の方向、すなわち第２の圧縮機１０→第２の四方弁１１→中間熱交換器５→第２の膨張弁１３→第２の室外熱交換器１２→第２の四方弁１１→第２の圧縮機１０の順に流れる。

以上説明したように、暖房運転時、中間熱交換器５、第１の室外熱交換器４、および水熱交換器２９が第１の冷媒回路９に対してそれぞれ並列となるように配置されているので、第１の冷媒回路９内の管路抵抗を減少させることができて、冷媒の圧力損失を低減させることができる。
また、暖房運転時、第１流量制御弁２１、第２流量制御弁２８、および第３流量制御弁３０が適宜調整されることにより、中間熱交換器５、第１の室外熱交換器４、および水熱交換器２９を通過する冷媒の量が個別に制御されることとなる。すなわち、中間熱交換器５を通過する第１の冷媒回路９側の冷媒量をきめ細やかに調整することができるので、第２の冷媒回路１５の高圧を同様にきめ細やかに調整することができ、第２の冷媒回路１５側を常に最適な状態で運転することができて、第２の冷媒回路１５のＣＯＰ（Coefficiency of
performance：エネルギー消費効率）を高めることができる。
さらに、中間熱交換器５を通過する第２の冷媒回路１５側の冷媒、および／または水熱交換器２９を通過するエンジン冷却水により第１の冷媒回路９側の冷媒を温めることができる、すなわち、第１の圧縮機２に流入する冷媒の温度を上昇させることができて、第１の圧縮機２の吐出ガス温度を上昇させることができるので、第１の冷媒回路９のＣＯＰを高めることができる。
さらにまた、水熱交換器２９が第１の冷媒回路９に対して並列となるように配置されているとともに、その入口側の第３バイパス管２４に第２流量制御弁２８が設けられているので、エンジン冷却水が第３バイパス管２４を通過する冷媒から過剰に熱を奪ってしまうおそれがある場合、例えば、ガスエンジンＧＥの起動時や極寒冷地における使用時には、第２流量制御弁２８を全閉状態として、第３バイパス管２４を通過する冷媒の熱がエンジン冷却水に奪われないようにすることができる。
さらにまた、冷房運転時、中間熱交換器５において第２の冷媒回路１５を循環する冷媒により、第１の冷媒回路９を循環する冷媒が過冷却され、第１の冷媒回路９の、第１の室外熱交換器４の出口冷媒の過冷却度が増大させられることとなるので、第１の冷媒回路９の冷媒循環量を増やすことなく冷媒能力を増大させることができる。

図２は、本発明による空気調和装置の第２実施形態を示す概略構成図である。図２に示す空気調和装置５は、第１の圧縮機２、四方弁３、第１の室外熱交換器４、中間熱交換器５、第１の膨張弁６、室内熱交換器７、および第１の配管８を主たる要素として有する第１の冷媒回路９と、前記中間熱交換器５、第２の圧縮機１０、三方弁５２、第２の室外熱交換器１２、第２の膨張弁１３、および第２の配管１４を主たる要素として有する第２の冷媒回路５３とを具備するものである。

まず、第１の冷媒回路９を構成する構成要素について説明する。
第１の圧縮機２は、低温・低圧のガス状冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものであり、後述するガスエンジン（内燃機関）ＧＥを駆動源として運転されるものである。
第１の四方弁３は、第１の圧縮機２の下流側に設けられるとともに、第１の圧縮機２から吐出された冷媒の流路を冷房運転時と暖房運転時とで切り替えるものであり、暖房運転時（図において実線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第１の圧縮機２から室内熱交換器７に向かう流路を形成し、一方、冷房運転時（図において破線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第１の圧縮機２から第１の室外熱交換器４に向かう流路を形成するように構成されている。
第１の室外熱交換器４は、冷房運転時に高温高圧のガス状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状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ものである。

中間熱交換器（「冷媒間熱交換器」ともいう）５は、冷房運転時に、第１の冷媒回路９を循環する冷媒と第２の冷媒回路５３を循環する冷媒との間で熱の授受を行わせるものであり、２の冷媒回路５３を循環する冷媒により、第１の冷媒回路９を循環する冷媒が冷却されるようになっている。なお、暖房運転時、第１の冷媒回路９を循環する冷媒と第２の冷媒回路５３を循環する冷媒との間で熱の授受が行われることはない。
第１の膨張弁６は、内部を通過する冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にするものである。
室内熱交換器７は、冷房運転時に低温低圧の液状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、逆に暖房運転時には高温高圧のガス状冷媒を凝縮液化させて室内の空気を暖めるコンデンサとして機能するものである。

第１の配管８は、これら第１の圧縮機２、四方弁３、第１の室外熱交換器４、中間熱交換器５、第１の膨張弁６、および室内熱交換器７を接続するとともに、これら構成要素間を冷媒が循環できるようにするものであり、これにより第１の冷媒回路９が形成されている。
また、第１の室外熱交換器４と第１の膨張弁６との間に位置する第１の配管８には、中間熱交換器６をバイパスする第１バイパス管１６が第１接続部１７および第２接続部１８を介して接続されているとともに、この第１バイパス管１６には逆止弁１９が設けられている。この逆止弁１９は、室内熱交換器７から第１の室外熱交換器４の側への冷媒の流通を許容し、第１の室外熱交換器４から室内熱交換器７の側への冷媒の流通を遮断するチェックバルブである。
そして、第１接続部１７と中間熱交換器５との間に位置する第１の配管８には、開閉弁２０が設けられている。この開閉弁２０は、暖房運転時に全閉状態とされ、冷房運転時に全開状態とされるオン−オフ弁である。

つぎに、第２の冷媒回路５３を構成する構成要素について説明する。
第２の圧縮機１０は、低温・低圧のガス状冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものであり、例えば、電動モータ等を駆動源として運転されるものである。
三方弁５２は、第２の圧縮機１０の下流側に設けられるとともに、第２の圧縮機１０から吐出された冷媒の流路を冷房運転時と暖房運転時とで切り替えるものであり、暖房運転時（図において実線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第２の圧縮機１０から第１の冷媒回路９の第１の配管８に向かう流路を形成し、一方、冷房運転時（図において破線矢印で示す方向に冷媒を循環させる時）には、第２の圧縮機１０から第２の室外熱交換器１２に向かう流路を形成するように構成されている。
第２の室外熱交換器１２は、冷房運転時に高温高圧のガス状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状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ものである。
第２の膨張弁１３は、内部を通過する冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にするものである。
なお、中間熱交換器５については前述したので、ここではその説明を省略する。また、図中の符号Ｆはファンである。

さて、本実施形態においては、接続部１８と中間熱交換器５との間に位置する第１の配管８には第３接続部５４が設けられており、この第３接続部５４には、第２バイパス管５５の一端が接続されている。第２バイパス管５５の他端は、第２の圧縮機１０と中間熱交換器５との間に位置する第２の配管１４に第４接続部５６を介して接続されている。第２バイパス管５５には、第３接続部５４の側から第１流量制御弁５７と水熱交換器２９とが設けられている。第１流量制御弁５７は、冷房運転時に全閉状態とされ、暖房運転時にその開度が調整されて、水熱交換器２９に流入する冷媒の量を適宜調整するバルブである。水熱交換器２９は、後述する冷却水回路を循環するエンジン冷却水と第２バイパス管５５を通過する冷媒との間で熱の授受を行わせるものであり、暖房運転時に、冷却水回路を循環するエンジン冷却水により、第２バイパス管５５を通過する冷媒が加熱されるようになっている。

また、第２の冷媒回路５３の三方弁５２と、第１の冷媒回路９の第１の配管８との間には、第３バイパス管５８が設けられている。この第３バイパス管５８の一端は、三方弁５２に接続されているとともに、その他端は、第５接続部５９を介して第１の配管８に接続されており、暖房運転時に、三方弁５２から流出した冷媒が、四方弁３と室内熱交換器７との間に位置する第１の配管８に第５接続部５９を通って流入し、四方弁３から流出した冷媒とともに室内熱交換器７に流入するようになっている。

第１の室外熱交換器４と第１接続部１７との間に位置する第１の配管８には、冷房運転時に全開状態とされ、暖房運転時にその開度が調整されて、第１の室外熱交換器４に流入する冷媒の量を適宜調整する第２流量制御弁６０が設けられている。

冷却水回路３１は、ガスエンジンＧＥと、水熱交換器２９と、ラジエータ３２と、第１三方弁３３と、第２三方弁３４とを主たる要素として構成されている。
ガスエンジンＧＥは、第１の冷媒回路９内に配置されている第１の圧縮機２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から第１の圧縮機２に駆動力が伝達されるようになっている。
ラジエータ３２は、冷却水回路３１を循環するエンジン冷却水と外気との間で熱の授受を行わせる熱交換器であり、エンジン冷却水の熱が外気に奪われ、エンジン冷却水の温度が下げられるようになっている。
第１三方弁３３および第２三方弁３４はそれぞれ、ガスエンジンＧＥ、水熱交換器２９、およびラジエータ３２を通過するエンジン冷却水の水量を調整するものであり、所望温度のエンジン冷却水が得られるよう、適宜必要に応じてその開度が調整されるようになっている。なお、ガスエンジンＧＥの内部には図示しない水ポンプが設けられており、これにより、エンジン冷却水が冷却水回路３１内を循環するようになっている。

以下に、上記構成からなる空調調和装置５１について、室内を冷暖房するそれぞれの運転時について、冷媒の流れ方を説明する。
冷房運転時、第１の冷媒回路９内の冷媒は、図２に示す破線矢印の方向、すなわち第１の圧縮機２→四方弁３→第１の室外熱交換器４→中間熱交換器５→第１の膨張弁６→室内熱交換器７→四方弁３→第１の圧縮機２の順に流れる。なおこの際、開閉弁２０は全開状態とされているとともに、第１流量制御弁５７は全開状態とされており、第１の圧縮機２から吐出された冷媒の全量が中間熱交換器５を通過する。
一方、第２の冷媒回路５３内の冷媒は、図２に示す破線矢印の方向、すなわち第２の圧縮機１０→三方弁５２→第２の室外熱交換器１２→第２の膨張弁１３→中間熱交換器５→第２の圧縮機１０の順に流れる。

暖房運転時、第１の冷媒回路９内の冷媒は、図２に示す実線矢印の方向、すなわち第１の圧縮機２→四方弁３→第３接続部５９→室内熱交換器７→第１の膨張弁６→第２接続部１８→逆止弁１９→第１接続部１７→第２流量制御弁６０→第１の室外熱交換器４→四方弁３→第１の圧縮機２の順、あるいは第１の圧縮機２→四方弁３→第５接続部５９→室内熱交換器７→第１の膨張弁６→第２接続部１８→第３接続部５４→第１流量制御弁５７→水熱交換器２９→第４接続部５６→第２の圧縮機１０→三方弁５２→第５接続部５９の順に流れる。なおこの際、第１開閉弁２０は全閉状態とされている。また、第１流量制御弁５７、および第２流量制御弁６０はそれぞれ、第１の冷媒回路９内を循環する冷媒の温度や圧力、第２の冷媒回路５３内を循環する冷媒の温度や圧力、冷却水回路３１内を循環するエンジン冷却水の温度等により適宜その開度が個別に調整されるようになっている。

以上説明したように、暖房運転時、中間熱交換器５、第１の室外熱交換器４、および水熱交換器２９が第１の冷媒回路９に対してそれぞれ並列となるように配置されているので、第１の冷媒回路９内の管路抵抗を減少させることができて、冷媒の圧力損失を低減させることができる。
また、暖房運転時、第２の圧縮機１０は冷媒をほとんど圧縮することなく、冷媒の搬送用としてのみ使用されるので、第２の圧縮機１０の動力を大幅に低減させることができ、第２の冷媒回路５３のＣＯＰ（Coefficiency of
performance：エネルギー消費効率）を高めることができる。
さらに、水熱交換器２９が第１の冷媒回路９に対して並列となるように配置されているとともに、その入口側の第２バイパス管５５に第１流量制御弁５７が設けられているので、エンジン冷却水が第２バイパス管５５を通過する冷媒から過剰に熱を奪ってしまうおそれがある場合、例えば、ガスエンジンＧＥの起動時や極寒冷地における使用時には、第１流量制御弁５７を全閉状態として、第２バイパス管５５を通過する冷媒の熱がエンジン冷却水に奪われないようにすることができる。
さらにまた、冷房運転時、中間熱交換器５において第２の冷媒回路５３を循環する冷媒により、第１の冷媒回路９を循環する冷媒が過冷却され、第１の冷媒回路９の、第１の室外熱交換器４の出口冷媒の過冷却度が増大させられることとなるので、第１の冷媒回路９の冷媒循環量を増やすことなく冷媒能力を増大させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、ガスエンジンＧＥにより駆動される発電機をさらに具備させることもできる。これにより、第２の圧縮機１０およびファンＦ等の補機類の電力の全部または一部（不足分は商用電力によりまかなわれる）をまかなうことができるようになる。

本発明による空気調和装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 本発明による空気調和装置の第２実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 第１の圧縮機
３ 第１の四方弁
４ 第１の室外熱交換器
５ 中間熱交換器
６ 第１の膨張弁
７ 室内熱交換器
９ 第１の冷媒回路
１０ 第２の圧縮機
１１ 第２の四方弁
１２ 第２の室外熱交換器
１３ 第２の膨張弁
１５ 第２の冷媒回路
１６ 第１バイパス管
２１ 第１流量制御弁（流量制御手段）
２４ 第３バイパス管（第２バイパス管）
２８ 第２流量制御弁（流量制御弁）
２９ 水熱交換器
ＧＥ ガスエンジン（内燃機関）

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する第１の圧縮機、運転モードにあわせて前記第１の圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り替える第１の四方弁、前記第１の圧縮機から吐出された冷媒が内部を通過する中間熱交換器、冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にする第１の膨張弁、内部を通過する冷媒と室内気との熱交換を行う室内熱交換器、および内部を通過する冷媒と外気との熱交換を行う第１の室外熱交換器を有する第１の冷媒回路と、
   冷媒を圧縮する第２の圧縮機、運転モードにあわせて前記第２の圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り替える第２の四方弁、前記第２の圧縮機から吐出された冷媒が内部を通過する中間熱交換器、冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にする第２の膨張弁、および内部を通過する冷媒と外気との熱交換を行う第２の室外熱交換器を有する第２の冷媒回路とを具備し、
   前記中間熱交換器において前記第１の冷媒回路を循環する冷媒と前記第２の冷媒回路を循環する冷媒との熱交換が行われる空気調和装置であって、
   前記中間熱交換器をバイパスする第１バイパス管が設けられていることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記中間熱交換器を通過する冷媒量と、前記第１バイパス管を通過する冷媒量との割合を変更する流量制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記第１の室外熱交換器または前記室内熱交換器をバイパスする第２バイパス管が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記第２バイパス管に水熱交換器が設けられており、該水熱交換器において前記第２バイパス管を通過する冷媒と、前記第１の圧縮機および／または前記第２の圧縮機を駆動する内燃機関のエンジン冷却水との熱交換が行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記第２バイパス管に流量制御弁が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和装置。

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