JP2011007356A - ガスヒートポンプ式空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調負荷に応じて高いエネルギー消費効率の空調を実現する。
【解決手段】冷凍サイクルを構成する圧縮機１２と、発電機３０と、この発電機により充電される蓄電器３１と、圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジン１０と、空調負荷に応じてこのガスエンジンの回転数を制御する制御装置Ｃとを備え、ガスエンジン１０により圧縮機１２及び発電機３０を駆動するガスエンジン駆動モードと、圧縮機１２及び発電機３０からガスエンジン１０を切り離し、蓄電器３１に充電されたエネルギーを用いて発電機３０を電動機とし、圧縮機１２を駆動する電動機駆動モードとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクルを構成する圧縮機と、発電機と、この発電機により充電される蓄電器と、圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジンとを備えたガスヒートポンプ式空気調和装置に関する。

従来より、空気調和機の方式として、圧縮機を電動駆動させるインバータ付き電動式ヒートポンプ（所謂ＥＨＰ）と、天然ガス等を燃料とするエンジンにより圧縮機を駆動させるガスヒートポンプ（所謂ＧＨＰ）が普及している。ＥＨＰ式の空気調和機では、空調負荷に応じて圧縮機の回転数を自在に変更させることが可能となるが、夏季や冬季などの空調負荷が多い場合には、消費電力量が多くなり、電力需要のピークカットが課題とされている。

これに対し、ＧＨＰ式の空気調和機では、ＥＨＰ式に比べて大きな出力を得ることができるため、夏季や冬季などにおける大きな空調負荷に対して効率的な空調を実現することができる。ＧＨＰの場合、空調負荷に応じてエンジンの回転数が制御されるが、エンジンが停止してしまう不都合やエンジンの耐久性向上を図るため、夏季と冬季との間の中間期は、空調負荷が少ない場合であっても、所定の低回転数にて駆動しなければならない。そのため、空調負荷に対して無駄にエンジンが駆動されエネルギーが消費されてしまい、効率が悪い部分負荷運転となるという問題があった。

そこで、特許文献１に示すように、ガスエンジンと、ガスエンジンにより駆動される圧縮機と、発電機と、この発電機の出力によって駆動される電動圧縮機とを備えたハイブリッドシステムが開発されている。この場合、空調負荷が多い場合には、ガスエンジンにより駆動される圧縮機を使用し、空調負荷が少ない場合には、発電機からの出力によって駆動される電動圧縮機を使用していた。また、複数の空気調和機を備えたシステムでは、空調負荷に応じて一部の空気調和機をガスエンジンによって圧縮機を駆動し、他の空気調和機を当該ガスエンジンにより発電されたエネルギーによって電動圧縮機を駆動している。

特開２００７−１８７３３０号公報

しかしながら、上述のようなヒートポンプシステムでは、それぞれの空気調和機には、エンジンにより駆動される圧縮機と、発電機にて発電されたエネルギーにより駆動される電動圧縮機の双方を備えている必要があり、生産コストの高騰を招く。また、この場合、ガスエンジンを電動圧縮機を駆動するために駆動して、発電機によって発電を行うことから、いずれにしても、ガスエンジンを低回転数にて駆動しなければならず、効率が悪いという問題があった。

本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、空調負荷に応じて圧縮機をガスエンジンにより駆動若しくは、蓄電器に充電されたエネルギーを用いて駆動することにより、高いエネルギー消費効率の空調を実現する。

上記課題を解決するために、本発明のガスヒートポンプ式空気調和装置は、冷凍サイクルを構成する圧縮機と、発電機と、この発電機により充電される蓄電器と、圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジンと、空調負荷に応じてこのガスエンジンの回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ガスエンジンにより圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジン駆動モードと、圧縮機及び発電機からガスエンジンを切り離し、蓄電器に充電されたエネルギーを用いて発電機を電動機とし、圧縮機を駆動する電動機駆動モードとを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、上記発明において、制御手段は、ガスエンジン駆動モードにおいて、ガスエンジンの回転数が所定回転数以下に低下した場合、電動機駆動モードに移行することを特徴とする。

請求項３の発明は、上記請求項１の発明において、冷凍サイクルにより空調される被調和室の温度、又は、冷凍サイクルを構成する利用側熱交換器の吸込空気温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段は、ガスエンジン駆動モードにおいて、ガスエンジンの回転数が所定回転数以下に低下しており、且つ、温度検出手段の検出温度が所定温度以下に低下した場合、電動機駆動モードに移行することを特徴とする。

本発明のガスヒートポンプ式空気調和装置によれば、冷凍サイクルを構成する圧縮機と、発電機と、この発電機により充電される蓄電器と、圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジンと、空調負荷に応じてこのガスエンジンの回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、ガスエンジンにより圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジン駆動モードと、圧縮機及び発電機からガスエンジンを切り離し、蓄電器に充電されたエネルギーを用いて発電機を電動機とし、圧縮機を駆動する電動機駆動モードとを有するので、夏季や冬季など空調負荷が多い場合には、負荷が多いほどエネルギー効率の高いガスエンジンにより圧縮機を駆動させるガスエンジン駆動モードを実行することができ、空調負荷が少ない夏季と冬季との中間期には、ガスエンジンを停止して、ガスエンジン駆動モードにおいて蓄電器に充電されたエネルギーを用いて発電機を電動機として圧縮機を駆動する電動機駆動モードを実行することができる。

これにより、ガスエンジン駆動モードにおいてガスエンジンにより圧縮機を駆動し、余剰となった電気を蓄電器に充電しておき、空調負荷が少なく、ガスエンジンを高いエネルギー効率で駆動できない場合には、ガスエンジン駆動モードにおいて蓄電器に充電されたエネルギーを用いて圧縮機を駆動でき、高いエネルギー消費効率の空調を実現することが可能となる。

請求項２の発明によれば、上記発明において、制御手段は、ガスエンジン駆動モードにおいて、ガスエンジンの回転数が所定回転数以下に低下した場合、電動機駆動モードに移行するので、ガスエンジンのエネルギー効率が低下したことを、ガスエンジンの回転数により判断し、電動機駆動モードに移行するため、効率的に駆動モードを切り替えることができ、総じて高いエネルギー消費効率にて空調を実現することが可能となる。

また、請求項３の発明によれば、上記請求項１の発明において、冷凍サイクルにより空調される被調和室の温度、又は、冷凍サイクルを構成する利用側熱交換器の吸込空気温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段は、ガスエンジン駆動モードにおいて、ガスエンジンの回転数が所定回転数以下に低下しており、且つ、温度検出手段の検出温度が所定温度以下に低下した場合、電動機駆動モードに移行するので、ガスエンジンのエネルギー効率が低下し、且つ、空調負荷が少ないことを、ガスエンジンの回転数と、温度検出手段の検出温度と設定温度との差から判断し、効率的に駆動モードを切り替えることができ、総じて高いエネルギー消費効率にて空調を実現することが可能となる。

ガスヒートポンプ式空気調和装置の概略構成図である。 ガスエンジン駆動モードにおける圧縮機、ガスエンジン、発電機との関係を示す概略構成図である。 電動機駆動モードにおける圧縮機、ガスエンジン、発電機との関係を示す概略構成図である。 空調制御時のタイミングチャートである。 他の実施例の空調制御時のタイミングチャートである。（ガスエンジン停止時） 他の実施例の空調制御時のタイミングチャートである。（圧縮機再起動時） 他の実施例の空調制御時のタイミングチャートである。（圧縮機再起動時）

以下、本発明のガスヒートポンプ式空気調和装置１の実施形態について図面を参照して説明する。図１はガスヒートポンプ式空気調和装置１の概略構成図を示している。ガスヒートポンプ式空気調和装置１は、屋外に設置される室外ユニット２と、室内に配置され、室内側熱交換器（利用側熱交換器）が設けられる例えば壁掛け型の室内ユニット３とから成り、両者は図示しないサービスバルブを介して冷媒管（液管４Ａ及びガス管４Ｂ）により接続される。尚、図中室外ユニット２は、二点鎖線で、室内ユニット３は一点鎖線で示している。

室外ユニット２は、冷凍サイクルを構成する圧縮機１２と、発電機３０と、当該発電機３０により充電される蓄電器３１と、圧縮機１２及び発電機３０を駆動するガスエンジン１０と、制御装置Ｃとを備えている。

冷凍サイクルは、室外ユニット２に配設される圧縮機１２と、アキュムレータ１３と、四方弁２３と、室外側熱交換器（熱源側熱交換器）１７、減圧手段としての膨張弁２４と、室内ユニット３に配設される室内側熱交換器（利用側熱交換器）１５により構成される。圧縮機１２の吸込側にはアキュムレータ１３が接続され、吐出側には、四方弁２３が接続される。この四方弁２３が接続される側には、室外熱交換器１７及び膨張弁２４が順次接続され、サービスバルブが設けられた液管４Ａを介して室内側熱交換器１５が接続される。この室内側熱交換器１５の冷媒出口側には、サービスバルブが設けられたガス管４Ｂが接続され、当該ガス管４Ｂは、四方弁２３に接続されている。これにより環状の冷凍サイクルが構成される。圧縮機１２、膨張弁２４、四方弁２３等は制御装置Ｃにより制御される。

室外ユニット２に配設される室外側熱交換器１７の近傍には、室外側熱交換器１７に送風する室外側送風機１８が配設されている。また、室内ユニット３に配設される室内側熱交換器１５の近傍には、室内側熱交換器１５に送風する室内側送風機１６が配設されている。これら送風機１６、１８には、原則として後述する電力変換器３４にて直流に変換された発電機３０からの電力が供給される。但し、発電機３０にて発電が行われていない場合には、商用電源から電力が供給される。また、各送風機１６、１９は制御装置Ｃにより運転制御される。

そのため、ガスヒートポンプ式空気調和装置１は、制御装置Ｃによって四方弁２３が切り替えられることにより、冷房運転又は暖房運転に設定される。即ち、四方弁２３が冷房運転側に切り替えられると、冷凍サイクルを循環する冷媒は、破線矢印の如く圧縮機１２から吐出された後、凝縮器として作用する室外側熱交換器１７内に流入して放熱した後、膨張弁２４にて減圧されて、蒸発器として作用する室内側熱交換器１５内に流入して蒸発して冷却作用を発揮した後、圧縮機１２に帰還する。これにより、室内側熱交換器１５によって被調和室内を冷却する。他方、四方弁２３が暖房運転側に切り替えられると、冷媒回路内に封入された冷媒は、実線矢印の如く圧縮機１２から吐出された後、凝縮器として作用する室内側熱交換器１５内に流入して放熱した後、膨張弁２４にて減圧されて、蒸発器として作用する室外側熱交換器１７内に流入して蒸発した後、圧縮機１２に帰還する。これにより、室内側熱交換器１５によって室内を暖房する。

この圧縮機１２は、電磁式のクラッチ（伝達手段）１４を備えたガスエンジン１０が接離可能に接続され、このガスエンジン１０によって、駆動可能とされる。

一方、前記室外ユニット２に設けられるガスエンジン１０は、燃料供給系から供給された燃料ガスによって稼働される。即ち、ガスエンジン１０には燃料供給管２５が接続され、この燃料供給管２５には制御装置Ｃにて開閉制御される燃料遮断弁２６、ゼロガバナ２７及び燃料調整弁２８が順次接続されている。

燃料遮断弁２６は、全閉又は全開することにより、燃料ガスの遮断と、流通が択一的に制御される。ゼロガバナ２７は燃料供給管２５内で、燃料遮断弁２６側が開閉制御によって圧力変動を生じても、燃料調整弁２８側にてガスエンジン１０への燃料供給を一定圧力に調整する。そして、燃料調整弁２８は、燃料ガスと空気とを混合して生成される混合ガスの空燃比を最適に調整するものである。

ガスエンジン１０は、室外ユニット２に設けられて、上記燃料供給系から供給されるガスを燃焼させて駆動力を発生させ、この駆動力によって、上記圧縮機１２を駆動させるものである。ガスの燃焼によって生じた廃熱は、循環されるエンジン冷却水によって冷却される構成とされている。即ち、ガスエンジン１０の冷却水経路５は、エンジン冷却水を循環させる冷却水ポンプ２１と、エンジン冷却水の放熱を行わせるためのラジエータ１９とから構成されている。ラジエータ１９には、ラジエータ用送風機２０が並設されており、このラジエータ用送風機２０によってラジエータ１９へ送風することにより、冷却水の放熱を促進している。尚、冷却水ポンプ２１及びラジエータ用送風機２０は、制御装置Ｃにより制御される。

これにより、冷却水ポンプ２１がガスエンジン１０の駆動中に常時運転されることにより、エンジン冷却水は、ガスエンジン１０、冷却水ポンプ２１、ラジエータ１９とを順次経て当該冷却水経路を循環することにより、ガスエンジン１０を冷却する。

ここで、図２及び図３を参照して圧縮機１２、ガスエンジン１０と、発電機３０との関係について説明する。図２はガスエンジン駆動モードにおける圧縮機１２、ガスエンジン１０、発電機３０との関係を示す概略構成図、図３は電動機駆動モードにおける圧縮機１２、ガスエンジン１０、発電機３０との関係を示す概略構成図を示している。

圧縮機１２の入力軸１２Ａと、ガスエンジン１０の出力軸１０Ａ間には、ベルト３２が掛け渡されている。ガスエンジン１０の出力軸１０Ａには、電磁式のクラッチ１４が設けられており、当該クラッチ１４を介してベルト３２に連結可能とされる。そして、この圧縮機１２の入力軸１２Ａには、ベルト３２の他に、当該入力軸１２Ａと、発電機３０の駆動軸３０Ａとの間にベルト３３が掛け渡されている。

これにより、ガスエンジン１０が駆動されると、当該ガスエンジン１０の動力は、ベルト３２を介して圧縮機１２の入力軸１２Ａに伝達され、更に、ベルト３３を介して発電機３０の駆動軸３０Ａに伝達される。

ここで、発電機３０は、ガスエンジン１０により駆動されてその軸出力の一部を電気エネルギーに変換し、三相交流電力を電力変換器３４に出力する。この電力変換器３４は、発電機３０の発電出力量を可変制御するための発電制御用コントローラを内蔵しており、発電機３０からの三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して直流電力に変換した後、蓄電器３１に当該電力を充電する。尚、このとき、当該蓄電器３１への充電と共に、発電機３０にて発電され、直流に変換された電力を、上述した如きガスヒートポンプ式空気調和装置１の機器内、即ち、室外側送風機１８やラジエータ用送風機２０、更には、室内側送風機１６等の補機に出力する。

制御装置Ｃにより、ガスエンジン駆動モードとされクラッチ１４により、ガスエンジン１０の出力軸１０Ａがベルト３２、３３を介して圧縮機１２の入力軸１２Ａや発電機３０の駆動軸３０Ａに接続されると（図２）、ガスエンジン１０の動力が圧縮機１２及び発電機３０に伝達され、ガスエンジン１０により駆動される圧縮機１２が冷媒を圧縮し、上記の暖房運転または冷房運転等の空調運転が行われると共に、発電機３０によって蓄電器３１に充電される。

また、制御装置Ｃにより、電動機駆動モードとされ、ガスエンジン１０のクラッチ１４が圧縮機１２及び発電機３０から切り離されると（図３）、本実施例における発電機３０は、蓄電器３１からの電力供給によって電動機とされ、発電機３０の駆動軸３０Ａからの動力がベルト３３を介して圧縮機１２の入力軸１２Ａに伝達される。この場合、圧縮機１２は、ガスエンジン１０による駆動ではなく、蓄電器３１に充電された電力によって発電機３０を電動機として駆動される。

本実施例における制御装置Ｃは、内部に計時手段としたのタイマ３６を備えた汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、上述したように、圧縮機１２、ガスエンジン１０、当該ガスエンジン１０のクラッチ１４、発電機３０、電力変換器３４、四方弁２３、各送風機１６、１８、２０、膨張弁２４、冷却水ポンプ２１、各弁装置２６、２７、２８が制御される。また、少なくとも当該制御装置Ｃには、被調和室内の温度又は室内側熱交換器１５の吸込空気温度を検出する温度センサ（温度検出手段）３７が入力されている。

以下、図４を参照して冷房運転を例に挙げて空調制御時の動作について説明する。図４はガスエンジン１０の回転数の変化、発電機３０の発電機駆動又は電動機としての駆動状態、温度センサ３７の変化を示している。制御装置Ｃは、室内ユニット３に接続されたリモートコントローラから通信線を介して運転開始の指示が入力された場合、本実施例では、室内側熱交換器１５の吸込空気温度を検出する温度センサ３７からの入力に基づきリアルタイムで空調負荷を取得する。また、制御装置Ｃは、蓄電器３１に充電された蓄電量を取得し、当該蓄電量が所定値以下である場合には、ガスエンジン駆動モードとして、前記空調負荷に対応する空調優先の運転能力となるようにガスエンジン１０の回転数を特定し、この回転数となるようにガスエンジン１０の回転数を制御する。

運転当初は、蓄電器３１に充電が行われていないため、ガスエンジン駆動モードを実行する。このガスエンジン駆動モードでは、制御装置Ｃは、クラッチ１４をベルト３２に接続してガスエンジン１０の出力軸１０Ａをベルト３２、３３を介して圧縮機１２の入力軸１２Ａや発電機３０の駆動軸３０Ａに接続する。これにより、発電機３０を発電機駆動とし、ベルト３２、３３を介してガスエンジン１０の出力軸１０Ａから発電機３０の駆動軸３０Ａに伝達された動力は電気エネルギーに変換され、三相交流電力として電力変換器３４に出力される。この電力変換器３４は発電機３０からの三相交流電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して直流電力に変換した後、蓄電器３１に当該電力を充電する。

図４に示すように、当該ガスエンジン駆動モードを実行することにより、ガスエンジン１０により圧縮機１２が駆動され、蒸発器として作用する室内側熱交換器１５が冷却作用を発揮して被調和室が冷却されていく。本実施例において、圧縮機１２は、設定温度の上下に設定された圧縮機１２のＯＮ点温度と、ＯＦＦ点温度とに基づき運転制御される。即ち、温度センサ３７が検出する温度がＯＦＦ点温度に到達すると、制御装置Ｃは、圧縮機１２の運転を停止し、外気温等の影響により次第に被調和室の温度が上昇していき、ＯＮ点温度に到達すると、圧縮機１２を再起動する。尚、暖房運転時には、室内側熱交換器１５は放熱器として作用し、放熱することにより被調和室が暖房される。そのため、温度センサ３７が検出する温度が圧縮機１２のＯＦＦ点温度に到達すると、制御装置Ｃは、圧縮機１２の運転を停止し、外気温等の影響により次第に被調和室の温度が低下していき、ＯＮ点温度に到達すると、圧縮機１２を再起動する。

ここで、本実施例における制御装置Ｃは、ガスエンジン１０の所定の低回転数が設定されており、上述した如き空調負荷に応じて回転数が制御されるガスエンジン１０の回転数が、温度センサ３７が検出する温度がＯＦＦ点温度に到達する以前であっても、空調負荷が低下していき、所定の低回転数に到達した場合、ガスエンジン１０を停止して、これまで実行していたガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行する。

この電動機駆動モードでは、制御装置Ｃは、クラッチ１４をベルト３２から切り離し、ガスエンジン１０を圧縮機１２及び発電機３０から切り離す。そして、先ほど実行されていたガスエンジン駆動モードにおいて蓄電器３１に充電されていた電気エネルギーを放電させ、電力変換器３４にて直流電力から交流電力に変換し、発電機３０を電動機として駆動させる。

これにより、電動機として駆動される発電機３０の駆動軸３０Ａから出力された動力は、ベルト３３を介して圧縮機１２の入力軸１２Ａに伝達される。この場合、ガスエンジン１０ではなく、蓄電器３１に充電された電気エネルギーを用いて発電機３０を電動機として、圧縮機１２を駆動させることができる。

係る電動機駆動モードにおける圧縮機１２の駆動によって、被調和室内が更に冷却され、温度センサ３７が検出する温度が前記ＯＦＦ点温度に到達すると、制御装置Ｃは、圧縮機１２の運転を停止して電動機駆動モードを終了する。

そして、外気温等の影響により次第に被調和室の温度が上昇していき、温度センサ３７が検出する温度が前記ＯＮ点温度に到達すると、制御装置Ｃは、再び電動機駆動モードを実行して圧縮機１２を再起動する。

空調負荷が少ない場合には、蓄電器３１に充電された電気エネルギーを用いて圧縮機１２を駆動させ、温度センサ３７が検出する温度に基づいて所定のＯＮ点温度とＯＦＦ点温度との間にて運転制御することにより、被調和室内を所定の冷却温度に維持することができる。これにより、空調負荷が少なくガスエンジンでは運転効率が悪い状況であっても、ガスエンジン駆動モードにおいて蓄電器３１に充電された電気エネルギーを用いて、効率的に空調制御を実現することができる。

尚、この場合、蓄電器３１の蓄電量が所定値以下となった場合、当該電動機駆動モードを終了して、ガスエンジン駆動モードに移行し、ガスエンジン１０による圧縮機１２及び発電機３０の駆動を実行し、圧縮機１２の継続運転及び発電機３０による蓄電器３１への充電を行う。

一方、空調負荷が多い場合には、即ち、上述したように電動機駆動モードを実行しているにもかかわらず上昇していき、図４に示すように温度センサ３７が検出する温度が前記ＯＮ点温度よりも所定温度高い所定のしきい値にまで上昇した場合、制御装置Ｃは、電動機駆動モードを終了して上述したようなガスエンジン駆動モードに移行する。尚、暖房運転時には、当該しきい値は、ＯＮ点温度よりも所定温度低い温度に設定される。

これにより、負荷が多いほどエネルギー効率の高いガスエンジン１０により圧縮機１２を駆動させるガスエンジン駆動モードを実行することができ、夏季や冬季等の空調負荷が多い場合であっても、効率的な空調運転を実現することができる。そして、ガスエンジン１０の回転数が所定の回転数以下となることで、ガスエンジン１０のエネルギー効率が低下したことを判断し、ガスエンジン１０を停止して、ガスエンジン駆動モードにおいて蓄電器３１に充電された電気エネルギーを用いて発電機３０を電動機として圧縮機１２を駆動する電動機駆動モードを実行することができる。

このように、ガスエンジン駆動モードにおいてガスエンジン１０により圧縮機１２を駆動し、余剰となった電気を蓄電器３１に充電しておき、空調負荷が少なく、ガスエンジン１０を高いエネルギー効率で駆動できなくなった場合には、ガスエンジン駆動モードにおいて蓄電器３１に充電された電気エネルギーを用いて圧縮機１２を駆動でき、高いエネルギー消費効率の空調を実現することが可能となる。

特に、本実施例では、ガスエンジン１０の回転数が所定の低回転数以下に低下したことで、ガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行するため、効率的に駆動モードを切り替えることができ、総じて高いエネルギー消費効率にて空調を実現することが可能となる。

また、本実施例では、温度センサ３７が検出した温度が所定のＯＦＦ点温度に到達した場合等により、圧縮機１２が停止している状態において、温度センサ３７の検出温度が所定のＯＮ点温度に上昇した場合、電動機駆動モードにて圧縮機１２を起動すると共に、起動後に検出温度がＯＮ点温度より高い所定のしきい値温度まで上昇した場合、ガスエンジン駆動モードに移行するので、空調負荷が多くなったことを所定のしきい値温度まで上昇したことから判断し、電気により圧縮機１２を駆動するよりも、エネルギー効率が高く、且つ、運転開始後、比較的短時間で目標温度に空調することができるガスエンジン１０による圧縮機駆動を実現することができる。

これにより、空調負荷の変動に応じて空調負荷が多くなり、効率的にガスエンジン１０による駆動が可能となった状態で、電動機駆動モードからガスエンジン駆動モードに切り替えて、効率的な空調を実現することができる。

尚、上記実施例では、ガスエンジン駆動モードを実行している際に、ガスエンジン１０の回転数が所定の回転数以下に低下した場合、当該ガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行しているが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、ガスエンジン１０の回転数が所定の回転数以下に低下し、且つ、前記温度センサ３７が検出する温度が所定温度以下に低下した場合、ガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行するものとしても良い。

これにより、被調和室内の冷却状態を考慮し、ガスエンジン１０の回転数が所定の低回転数以下であって、且つ、所定温度以下にまで冷却されていることを条件として、電動機駆動モードに切り替え、十分に冷却されていない状況では、継続してガスエンジン駆動モードを実行することができる。そのため、十分に冷却されていない状態で、電動機駆動モードが実行され、負荷変動に早急に対応できずに、被調和室内の温度が直ぐに不快領域に上昇してしまう不都合を効果的に解消することが可能となる。尚、図５では、所定温度は、ＯＮ点温度とＯＦＦ点温度との間に設定しているが、これに限定されるものではなく、被調和室内が十分に冷却されていない温度、例えば、ＯＮ点温度より高い所定温度であっても良いものとする。

従って、より効率的に駆動モードを切り替えることができ、総じて高いエネルギー消費効率にて空調を実現することが可能となる。

尚、本実施例では、冷房運転を例に挙げているため、ガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行する条件として、ガスエンジン１０の回転数が所定の低回転数以下であって、且つ、所定温度以下にまで冷却されていることとしているが、暖房運転の場合におけるガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行する条件は、ガスエンジン１０の回転数が所定の低回転数以下であって、且つ、十分に暖房がされた状態として所定温度以上にまで暖房されていることとする。これにより、十分に暖房されていない状態で、ガスエンジン駆動モードから電動機駆動モードに移行され負荷変動に早急に対応できずに、被調和室内の温度が直ぐに不快領域に上昇してしまう不都合を効果的に解消することが可能となる。

また、上記実施例では、圧縮機１２を停止した状態から温度センサ３７の検出温度がＯＮ点温度に到達し、再起動する場合、先ず、電動機駆動モードを実行し、それにもかかわらず、温度センサ３７の検出温度がＯＮ点温度よりも高い所定のしきい値以上となった場合に、電動機駆動モードからガスエンジン駆動モードに移行しているが、これに限定されるものではなく、図６に示す如き条件によって駆動モードを移行しても良い。

図６における実施例では、圧縮機１２を停止した状態から温度センサ３７の検出温度がＯＮ点温度に到達し、再起動する場合、先ず、電動機駆動モードを実行し、当該電動機駆動モード実行時における温度センサ３７が検出する温度の上昇度合いを検出する。具体的には、所定時間当たりの温度上昇Δｔを測定し、当該温度上昇Δｔが所定値以上となった場合に、電動機駆動モードからガスエンジン駆動モードに移行する。

これにより、電動機駆動モードの実行時における温度上昇度合いから被調和室内の冷却負荷の状況を判断し、温度上昇度合いが急峻な（大きい）場合には、上述したような所定のしきい値に到達する以前に、電動機駆動モードからガスエンジン駆動モードに移行することができる。そのため、早急に負荷変動に対応することができ、被調和室内の温度が不快領域となる以前に、効率的なガスエンジン１０によって圧縮機１２を駆動でき、総じて高いエネルギー消費効率にて空調を実現することが可能となる。

また、これ以外にも、図７に示すように制御装置Ｃは、圧縮機１２が停止した状態における温度センサ３７の検出温度の上昇度合いΔｔを検出し、当該上昇度合い（温度上昇率）が所定値以上である場合には、温度センサ３７がＯＮ点温度に上昇した時点で、ガスエンジン駆動モードを実行し（図７左図）、上昇度合い（温度上昇率）が所定値以下である場合には、電動機駆動モードを実行しても良い（図７右図）。温度の上昇度合い（温度上昇率）は、具体的には、圧縮機１２の停止した状態における温度センサ３７の検出温度を所定時間中に複数検出して制御装置Ｃの記憶部に記憶しておき、ＯＮ点温度に至る所定時間中の温度変化の傾斜が所定値以上、即ち急峻である場合には、ＯＮ点温度に上昇した時点でガスエンジン駆動モードを実行し、所定値未満である場合、即ち緩慢である場合には、ＯＮ点温度に上昇した時点で電動機駆動モードを実行する。尚、温度の上昇度合いの検出はこれに限定されず、このほかにも、圧縮機１２の停止時間即ち、ＯＦＦ点温度に到達した時点からＯＮ点温度に到達するまでの時点における時間が所定時間よりも短い場合には、ガスエンジン駆動モードを実行し、長い場合には、電動機駆動モードを実行しても良い。

これにより、圧縮機１２が停止した状態における温度上昇度合い、係る実施例では、温度センサ３７の検出温度がＯＮ点温度に上昇するまでの過程における温度上昇度合い（温度上昇率）から被調和室内の空調負荷の状況を適切に判断し、温度の上昇度合い（温度上昇率）が所定値以上であり、冷却負荷が多いと判断した場合には、ガスエンジン駆動モードを実行して最初からガスエンジン１０により圧縮機１２を駆動することができる。そのため、早急に負荷変動に対応することができ、被調和室内の温度が不快領域となる以前に、高い空調負荷に応じたガスエンジンによる効率的な圧縮機の駆動を実現することができる。

他方、温度上昇度合い（温度上昇率）が所定値未満であり、冷却負荷が少ないと判断した場合には、電動機駆動モードにて電動機として駆動する発電機により蓄電器に充電されたエネルギーを用いて圧縮機を再起動できる。これにより、総じて高いエネルギー消費効率にて空調を実現することが可能となる。

尚、本実施例では、冷房運転を例に挙げているため、圧縮機１２を停止した状態から圧縮機１２を再起動する際における駆動モードの選択条件として、圧縮機１２の停止状態における被調和室内の温度上昇度合い（温度上昇率）を指標として温度上昇度合いが大きい場合には、冷却負荷が多いと判断してガスエンジン駆動モードにより圧縮機１２を再起動し、温度の上昇度合いが小さい場合には、冷却負荷が少ないと判断して電動機駆動モードにより圧縮機１２を再起動しているが、暖房運転の場合には、圧縮機１２を停止した状態から圧縮機１２を再起動する際における駆動モードの選択条件として、圧縮機１２の停止状態における被調和室内の温度下降度合い（温度下降率）を指標として温度下降度合いが大きい場合には、暖房負荷が多いと判断してガスエンジン駆動モードにより圧縮機１２を再起動し、温度の下降度合いが小さい場合には、暖房負荷が少ないと判断して電動機駆動モードにより圧縮機１２を再起動する。

これにより、暖房負荷が多い場合には、最初からガスエンジン駆動モードを実行してガスエンジン１０により圧縮機１２を駆動することができ、負荷変動に早急に対応できずに、被調和室内の温度が直ぐに不快領域に下降してしまう不都合を効果的に解消することが可能となる。

１ ガスヒートポンプ式空気調和装置
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
４Ａ 液管
４Ｂ ガス管
５ 冷却水経路
１０ ガスエンジン
１２ 圧縮機
１３ アキュムレータ
１４ クラッチ（伝達手段）
１５ 室内側熱交換器（利用側熱交換器）
１６ 室内側送風機
１７ 室外側熱交換器（熱源側熱交換器）
１８ 室外側送風機
１９ ラジエータ
２０ ラジエータ用送風機
２３ 四方弁
２４ 膨張弁
２５ 燃料供給管
３０ 発電機
３１ 蓄電器
３２、３３ ベルト
３４ 電力変換器
３６ タイマ（計時手段）
３７ 温度センサ（温度検出手段）

Claims (3)

1. 冷凍サイクルを構成する圧縮機と、発電機と、該発電機により充電される蓄電器と、前記圧縮機及び発電機を駆動するガスエンジンと、空調負荷に応じて該ガスエンジンの回転数を制御する制御手段とを備え、
   該制御手段は、前記ガスエンジンにより前記圧縮機及び前記発電機を駆動するガスエンジン駆動モードと、
   前記圧縮機及び前記発電機から前記ガスエンジンを切り離し、前記蓄電器に充電されたエネルギーを用いて前記発電機を電動機とし、前記圧縮機を駆動する電動機駆動モードとを有することを特徴とするガスヒートポンプ式空気調和装置。
2. 前記制御手段は、前記ガスエンジン駆動モードにおいて、前記ガスエンジンの回転数が所定回転数以下に低下した場合、前記電動機駆動モードに移行することを特徴とする請求項１に記載のガスヒートポンプ式空気調和装置。
3. 前記冷凍サイクルにより空調される被調和室の温度、又は、前記冷凍サイクルを構成する利用側熱交換器の吸込空気温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記ガスエンジン駆動モードにおいて、前記ガスエンジンの回転数が所定回転数以下に低下しており、且つ、前記温度検出手段の検出温度が所定温度以下に低下した場合、前記電動機駆動モードに移行することを特徴とする請求項１に記載のガスヒートポンプ式空気調和装置。

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