JP2019066131A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転の起動時において、圧縮機が低温の冷媒を吸入するのを防止し、フォーミングの発生による冷凍機油の枯渇を防ぐ。【解決手段】電動モータで駆動する圧縮機１０１と、圧縮機に電力を供給する発電手段１０２と、発電手段１０２の排熱と冷媒の熱交換を行なう排熱回収熱交換器１０５と、発電手段１０２からの電力と商用電源からの電力を、空調負荷により単独または併用して圧縮機１０１の駆動源として用いる電力手段制御装置１０６と、を備え、電力手段制御装置１０６は、発電手段１０４を定格運転もしくは停止のどちらかを選択するとともに、暖房運転の起動時において、圧縮機１０１を駆動させる前に、発電手段１０２を起動し、発電手段１０２の排熱温度が所定の温度に到達した後に、圧縮機１０１を駆動させる【選択図】図１

Description

本発明は、発電手段を搭載した空気調和装置に関するものである。

室外ユニットに容量の異なる複数の圧縮機を搭載し、それぞれの圧縮機に対応して設けられた複数の駆動手段と、求められる負荷の大きさに応じて複数の圧縮機を個々に駆動させたり、組み合わせて駆動させたりする制御手段を備えた空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

図３は、特許文献１の装置構成図であり、冷凍サイクルにおいて、圧縮機１２Ａと圧縮機１２Ｂが並列に接続されている。特許文献１では、容量の大きな圧縮機１２ＡをガスエンジンＥＧにより駆動し、容量の小さな圧縮機１２Ｂを電動モータＭにより駆動するものとし、圧縮機に求められる負荷が小さければ容量の小さな圧縮機１２Ｂを電動モータＭにより駆動し、求められる負荷が中程度であれば容量の大きな圧縮機１２ＡをガスエンジンＥＧにより駆動し、求められる負荷が大きければ大小二つの圧縮機をそれぞれの駆動手段により同時に駆動するとしている。

一基の圧縮機を一基のガスエンジンにより駆動する空気調和装置は、求められる頻度の高い中程度の負荷に対応して高効率運転が行えるようにエンジンが選定、調整されるため、小さな負荷が求められる場合や大きな負荷が求められる場合には、エンジンの回転数を高効率運転が行える回転数域から外して運転させなければならない。特許文献１に開示された技術では、図４に示すように、求められる負荷が小さければ容量の小さな圧縮機１２Ｂを電動モータＭで駆動して効率を稼ぎ、求められる負荷が中程度であれば容量の大きな圧縮機１２ＡをガスエンジンＥＧの好適な回転数域で駆動して高効率運転を実現し、求められる負荷が大きければ大小２つの圧縮機をそれぞれの駆動手段で同時に運転して駆動することで、負荷の大きさに関わらず高いＣＯＰが得られるとしている。また、暖房運転で、求められる空調負荷が高い場合、室外熱交換器１１で屋外の空気から熱を汲み上げながら、ガスエンジンＥＧの排熱を利用して排熱利用熱交換器４０で冷媒の加熱を行うので、さらなる高効率運転が可能としている。

特開２００３−５６９３１号公報

暖房運転を必要とする低外気温時では、室外ユニットが屋外に設置されることから、低温環境にさらされた室外ユニット内に冷媒が液状態で貯留される（寝込む）とともに、圧縮機内で圧縮機構部の潤滑を担う冷凍機油にも冷媒が溶解した状態となる。暖房運転起動時には、室外ユニットに貯留された（寝込んだ）冷媒が圧縮機に吸引されるため、吸引による室外ユニット内冷媒の圧力低下により、室外ユニット内の冷媒温度はさらに低下する。一般的に、冷凍機油は低温になるほど冷媒を溶解するので、低温で圧縮機に吸引された冷媒は、圧縮機内の冷凍機油にさらに溶け込むこととなる。

冷媒を多く溶解した冷凍機油は、圧縮機内において、冷媒の圧縮熱等により次第に温度上昇し、冷媒を溶解できない状態となる。この際、冷媒は冷凍機油中で蒸発するので、冷凍機油を泡立たせ（発泡状態）、冷凍機油とともに圧縮機外に吐き出される、所謂フォー
ミングが発生し、圧縮機内の冷凍機油を枯渇させる。圧縮機内の冷凍機油が枯渇した場合、圧縮機構部の潤滑に支障が生じ、圧縮機の信頼性を大きく低下させる。

特許文献１に記載の空気調和装置では、暖房運転時、室外熱交換器で屋外の空気から熱を汲み上げながら、ガスエンジンの排熱を利用して冷媒の加熱を行なうことを可能としているが、暖房運転の起動時（夜間停止していて、早朝に暖房運転をスタートする際等）は、起動直後にはガスエンジンの排熱を利用することはできず、低温の冷媒が圧縮機に吸入される、という課題があった。これは、ガスエンジンおよび冷却水回路の熱容量が大きく、冷媒の加熱に用いる排熱の温度が上昇するまでに時間を要するためである。

暖房起動時に、圧縮機が低温の冷媒を吸引すると、上述したようにフォーミング、冷凍機油の枯渇が発生し、圧縮機の信頼性を大きく低下させる。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、暖房運転における圧縮機起動時に、圧縮機が低温冷媒を吸引することを防止する、すなわち圧縮機の信頼性を向上させた空気調和装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するため、本発明の空気調和装置は、電動モータで駆動する圧縮機と、圧縮機に電力を供給する発電手段と、発電手段の排熱と冷媒の熱交換を行なう排熱回収熱交換器と、発電手段からの電力と商用電源からの電力を、空調負荷により単独または併用して圧縮機の駆動源として用いる電力手段制御装置と、を備え、電力手段制御装置は、発電手段を定格運転もしくは停止のどちらかを選択するとともに、暖房運転の起動時において、圧縮機を駆動させる前に、発電手段を起動し、発電手段の排熱温度が所定の温度に到達した後に、圧縮機を駆動させることを特徴とする。

これによれば、暖房運転の起動時、空調負荷にかかわらず発電手段が最初に起動され、発電手段の排熱温度が上昇した後に、圧縮機が起動されるので、圧縮機が吸引する冷媒は、排熱回収熱交換器で発電手段の排熱により加熱され、温度が上昇する。

本発明の空気調和装置は、暖房運転の圧縮機起動時において、圧縮機が低温冷媒を吸引することを防止することが可能となる。つまり、暖房運転起動時における圧縮機内冷凍機油のフォーミングおよびフォーミングに起因する冷凍機油の枯渇を防止し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態の構成を示す図 本発明の実施の形態において、空調負荷と圧縮機の駆動電力（商用電源または発電電力）の関係を示す図 特許文献１における空気調和装置の構成を示す図 特許文献１における負荷の大きさに対応する成績係数と圧縮機の駆動手段を示す図

第一の発明は、電動モータで駆動する圧縮機と、圧縮機に電力を供給する発電手段と、発電手段の排熱と冷媒の熱交換を行なう排熱回収熱交換器と、発電手段からの電力と商用電源からの電力を、空調負荷により単独または併用して圧縮機の駆動源として用いる電力手段制御装置と、を備え、電力手段制御装置は、発電手段を定格運転もしくは停止のどちらかを選択するとともに、暖房運転の起動時において、圧縮機を駆動させる前に、発電手
段を起動し、発電手段の排熱温度が所定の温度に到達した後に、圧縮機を駆動させるものである。

上記により、暖房運転の起動時、空調負荷にかかわらず発電手段が最初に起動され、発電手段の排熱温度が上昇した後に、圧縮機が起動されるので、圧縮機が吸引する冷媒は、排熱回収熱交換器で発電手段の排熱により加熱され、温度が上昇するので、低温冷媒を吸引することを防止することができる。

第二の発明は、請求項１に記載の空気調和装置において、電力手段制御装置は、暖房運転時において、外気温度が所定の温度を下回った場合に、空調負荷によらず発電手段を駆動し、圧縮機の駆動源として用いるものである。
上記により、外気温度が所定の温度を下回った場合は、空調負荷によらず必ず発電手段が駆動する。外気温度が所定の温度を下回った場合、室外熱交換器では、冷媒の蒸発温度を低下させて外気から吸熱を行なう必要があり、室外熱交換器が着霜し、着霜により外気と冷媒の熱交換が阻害され、未蒸発の液冷媒、すなわち低温の冷媒が圧縮機に流入する場合がある。外気温度が所定の温度を下回った場合には、必ず発電手段が駆動するので、圧縮機が吸引する冷媒は、排熱回収熱交換器で発電手段の排熱により加熱され、温度が上昇するので、未蒸発の液冷媒を吸引することを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における空気調和装置の構成を示すものである。
図１において、空気調和装置１は、室外ユニット１００、室内ユニット２００で構成され、室内ユニット２００は室外ユニット１００から延びるユニット配管に接続されている。

室外ユニット１００において、圧縮機１０１は、冷媒の圧縮に用いられ、駆動源として電動モータを搭載していている。発電手段１０２は、ガスエンジン１０３とベルト等の動力伝達手段（図示しない）により連結された発電機１０４により構成される。また、本実施例においては、発電機１０２の定格出力は、圧縮機１０１に搭載された電動モータ定格出力の約１／２となっており、ガスエンジン１０３は発電機１０２の定格出力時に、最高効率付近となるよう選定、調整されている。

排熱回収熱交換器１０５は、ガスエンジン１０３の冷却を行なう冷却水（図示しない）と冷媒との熱交換を行なう熱交換器であり、ガスエンジン１０３の排熱を冷媒の加熱に用いることで、熱回収を行なう。

電力手段制御装置１０６は、外気温度センサ１０７から得られる外気温度、室内ユニット２００の稼働台数、図示しない設定温度、室内温度等から空調負荷を算出し、圧縮機１０１の回転数、および圧縮機１０１の駆動源となる電力を、商用電源の電力、発電手段１０２からの電力のどちらか、または併用するかを判断し、空気調和装置全体の制御をまかなう。また、発電機１０４で発電した電力を商用電源に戻す系統連系機能も備えている。電力手段制御装置の動作については、後述する。

オイルセパレータ１０６は、圧縮機１０１の吐出口の下流に設置されており、圧縮機の吐出冷媒ガスに含まれる冷凍機油（以下、オイル）を分離する。オイルセパレータ１０６で分離されたオイルは、油戻し管１０７により圧縮機１０１の吸入配管に戻される。四方弁１０８は冷房と暖房で冷凍サイクルを切替えるためのものである。室外熱交換器１０９は、室外ファン１１０により冷房時は冷媒の熱を外部へ放熱し、暖房時は外気の熱を吸熱
する。減圧装置１１１は冷媒の圧力、流量を調節し、電子膨張弁が用いられる。

アキュムレータ１１２は、圧縮機１０１の吸入配管に接続される気液分離機能を有し、液冷媒を貯留し、ガス冷媒を圧縮機１０１に供給する。ラジエータ１１３は、室外熱交換器１０９の風下側に配置され、室外ファン１１０によりエンジン冷却水の放熱を行う。排熱回収減圧装置１１４は、冷媒液管と圧縮機吸入管を連結するバイパス管に設置され、バイパス冷媒を減圧、気液二相の低温状態とすることで、暖房時、冷媒はエンジン冷却水からも吸熱できる構成となっている。また、エンジン冷却水温度センサ１１５はエンジン冷却水の温度を計測し、その温度は、電力手段制御装置１０６に伝達されている。

油戻し管１０７は、オイルセパレータ１０６の底面に一端を接続され、他端はアキュムレータ１１２下流の吸入配管に接続されている。

室内ユニット２００において、室内熱交換器２０１は、室内送風ファン２０２により冷房時は室内空気の熱を吸収し、暖房時は冷媒の熱を室内空気に伝達する。室内減圧装置２０３は冷媒の圧力、流量を調整し、電子膨張弁が用いられる。図１において、室内ユニット２００は、一台のみ設置されているが、室外ユニット１００に対し、複数台並列に設置されてもよい。

次に、電力手段制御装置１０６の動作について説明する。電力手段制御装置１０６は、室外ユニット１００の動作全体を制御するマイコン等の制御手段であり、冷房または暖房条件に対応した四方弁１０８の切替え、空調負荷の算出とその空調負荷に基づく圧縮機１０１、室外ファン１１０、室外膨張弁１１１の制御、圧縮機１０１の駆動源となる電力を、商用電源の電力、発電手段１０２からの電力のどちらか、または併用するかの判断および制御、等を行なう。

空調負荷は、室内ユニット２００に接続された室内リモコン（図示しない）の設定温度、室内ユニットに内蔵された室内温度センサ（図示しない）、室内ユニット２００の稼働台数等の室内ユニット２００情報と、室外ユニット１００に設けられた外気温度センサ１０７等から算出される。

圧縮機１０１の駆動源となる電力は、上記で算出した空調負荷に基づき、図２に示す特性を満たすように判断、制御を行なう。すなわち、空調負荷が空気調和装置１の最大能力の１／２以下（以下、低負荷時）であれば、商用電源からの電力を利用し、空調負荷が空気調和装置１の最大能力の１／２よりも大きければ（以下、高負荷時）、ガスエンジン１０３を駆動させ、発電機１０４の定格出力で発電した電力を用いるとともに、不足する電力を商用電源から用いる。

次に、室外ユニット１００、室内ユニット２００の動作について図１を用い、冷房運転、暖房運転およびそれぞれの運転状態において、求められる負荷の大きさに分けて説明する。

（冷房運転低負荷時）
冷房運転で空調負荷が空気調和装置１の最大能力の１／２以下時においては、電力手段制御装置１０６は圧縮機１０１の駆動源として、商用電源からの電力を用いるよう選択し、圧縮機１０１を駆動させる。排熱回収減圧装置１１４は閉じられる。このとき四方弁１０８は、図１に示す実線矢印の経路に沿って冷媒が流れるように設定される。

圧縮機１０１で圧縮された高温高圧の冷媒はオイルセパレータ１０６に流入する。オイルセパレータ１０６にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０８を通
り、室外熱交換器１０９に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０９にて外気と熱交換して放熱したのち凝縮し、高圧の液冷媒となって減圧装置１１１を通り、室内ユニット２００に供給される。

室内ユニット２００に入った高圧の液冷媒は、室内機減圧装置２０３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器２０１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となって室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２００から流出したガス冷媒は、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入したガス冷媒は四方弁１０８、アキュムレータ１１２を通って、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

また、オイルセパレータ１０６で分離されたオイルは、オイル戻し管１０７を通って圧縮機吸入管に戻され、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

（冷房運転高負荷時）
冷房運転で空調負荷が空気調和装置１の最大能力の１／２よりも大きい場合においては、電力手段制御装置１０６はガスエンジン１０３を起動させ、圧縮機１０１の駆動源として、発電機１０４の発電電力と商用電源からの電力を併用して用いるよう選択する。この際、電力手段制御装置１０６は、発電機１０４が定格出力を発電するように、ガスエンジン１０３の回転数を一定回転数に制御する。排熱回収減圧装置１１４は閉じられる。このとき四方弁１０８は、図１の実線矢印で示す経路に沿って冷媒が流れるように設定される。その後の動作は、冷房低負荷時と同様である。

（暖房運転起動時）
室内ユニット２００に接続された室内リモコン（図示しない）で暖房運転が選択された場合、電力手段制御装置１０６は、空調負荷にかかわらず、圧縮機１０１を駆動させる前に、ガスエンジン１０３をあらかじめ設定した回転数にて一定回転で駆動させ、発電機１０４にて発電を行なう。この際の発電電力は、電力手段制御装置１０６の系統連系機能により、商用電源に戻される。電力手段制御装置１０６は、ガスエンジン１０３駆動後、エンジン冷却水温度センサ１１５により冷却水温度を監視している。ガスエンジン１０３の駆動後、冷却水温度は徐々に上昇し、冷却水温度が所定の温度、例えば６５℃に到達した後、電力手段制御装置１０６は、圧縮機１０１を駆動させる。排熱回収減圧装置１１４は開かれ、四方弁１０８は実線に冷媒を流すように設定される。

圧縮機１０１の運転容量（回転数）は、暖房時起動制御として、空調負荷にかかわらず、所定の回転数、例えば最大回転数の１／２で一定速運転を行なわせる。この際、電力手段制御装置１０６は、室外ユニット１００に設けられた図示しない圧縮機吐出圧力センサ、圧縮機吐出温度センサにより、圧縮機１０１吐出冷媒の過熱度を算出する。また、室外熱交換器１０９の出口冷媒についても、図示しない圧縮機吸入圧力センサ、室外熱交換器出口温度センサから室外熱交換器１０９出口冷媒の過熱度を算出する。

圧縮機１０１で圧縮された高温高圧の冷媒はオイルセパレータ１０６に流入する。オイルセパレータ１０６にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０８を通り室内ユニット２００に供給される。

室内ユニット２００に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１に流入し、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱したのち凝縮し、液冷媒となって室内機減圧装置２０３を通って室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２００から流出した液冷媒は、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入した液冷媒は、一部が減圧装置１１１にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０９に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０９で外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となる。また、残りの冷媒は、排熱回収減圧装置１１４にて減圧され、気液二相状態となって排熱回収熱交換器１０５に流入する。

気液二相状態の冷媒は、排熱回収熱交換器１０５にてエンジン冷却水と熱交換して吸熱したのち蒸発する。室外熱交換器１０９で蒸発したガス冷媒は、四方弁１０８を通り、排熱回収熱交換器１０５で蒸発したガス冷媒と合流したのちアキュムレータ１１２を通って、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

上記過程を繰返しながら、電力手段制御装置１０６は、上述した圧縮機１０１吐出冷媒の過熱度、室外熱交換器１０９の出口冷媒過熱度が所定値以上、例えば、圧縮機１０１吐出冷媒の過熱度が１５Ｋ以上、室外熱交換器１０９の出口冷媒過熱度が１０Ｋ以上となった際に、暖房時起動制御が終了させ、後述する空調負荷に応じた制御に切替える。

本実施例では、暖房起動制御時における発電電力を、商用電源系統に戻す場合を示したが、室外ファン１１０、図示しない冷却水ポンプ等に自己消費したり、図示しないバッテリー等に蓄電したり、自己消費と系統連系を併用してもよい。

（暖房運転低負荷時）
暖房運転で空調負荷が空気調和装置１の最大能力の１／２以下時においては、電力手段制御装置１０６は圧縮機１０１の駆動源として、商用電源からの電力を用いるよう選択する。排熱回収減圧装置１１４は閉じられ、このとき四方弁１０８は、図１の点線矢印で示す経路に沿って冷媒が流れるように設定される。

圧縮機１０１で圧縮された高温高圧の冷媒はオイルセパレータ１０６に流入する。オイルセパレータ１０６にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０８を通り室内ユニット２００に供給される。

室内ユニット２００に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１に流入し、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱したのち凝縮し、液冷媒となって室内機減圧装置２０３を通って室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２００から流出した液冷媒は、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入した液冷媒は、減圧装置１１１にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０９に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０９で外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となる。室外熱交換器１０９で蒸発したガス冷媒は、四方弁１０８を通り、アキュムレータ１１２を通って、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

また、オイルセパレータ１０６で分離されたオイルは、オイル戻し管１０７を通って圧縮機吸入管に戻され、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

（暖房運転高負荷時）
暖房運転で空調負荷が空気調和装置１の最大能力の１／２よりも大きい場合においては、電力手段制御装置１０６はガスエンジン１０３を起動させ、圧縮機１０１の駆動源として、発電機１０４の発電電力と商用電源からの電力を併用して用いるよう選択する。この際、電力手段制御装置１０６は、発電機１０４が定格出力を発電するように、ガスエンジ
ン１０３の回転数を一定回転数に制御する。排熱回収減圧装置１１４は開かれ、四方弁１０８は、図１の点線矢印で示す経路に沿って冷媒が流れるように設定される。

圧縮機１０１で圧縮された高温高圧の冷媒はオイルセパレータ１０６に流入する。オイルセパレータ１０６にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０８を通り室内ユニット２００に供給される。

室内ユニット２００に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１に流入し、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱したのち凝縮し、液冷媒となって室内機減圧装置２０３を通って室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２００から流出した液冷媒は、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入した液冷媒は、一部が減圧装置１１１にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０９に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０９で外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となる。また、残りの冷媒は、排熱回収減圧装置１１４にて減圧され、気液二相状態となって排熱回収熱交換器１０５に流入する。

気液二相状態の冷媒は、排熱回収熱交換器１０５にてエンジン冷却水と熱交換して吸熱したのち蒸発する。室外熱交換器１０９で蒸発したガス冷媒は、四方弁１０８を通り、排熱回収熱交換器１０５で蒸発したガス冷媒と合流したのちアキュムレータ１１２を通って、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

また、オイルセパレータ１０６で分離されたオイルは、オイル戻し管１０７を通って圧縮機吸入管に戻され、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

（暖房運転低外気温・低負荷時）
暖房運転において、外気温度センサ１０７の温度が所定の温度、例えば２℃を下回った場合、電力手段制御装置１０６は、ガスエンジン１０３をあらかじめ設定した回転数にて一定回転で駆動させ、発電機１０４にて発電を行なう。この際の発電電力は、圧縮機１０１の駆動電力として用い、余剰電力がある場合は、電力手段制御装置１０６の系統連系機能により、商用電源に戻す。排熱回収減圧装置１１４は開かれ、四方弁１０８は、図１の点線矢印で示す経路に沿って冷媒が流れるように設定される。その後の動作は、暖房高負荷時の制御と同様である。

本実施例においては、暖房運転低外気温・低負荷時における発電電力を、商用電源系統に戻す場合を示したが、室外ファン１１０、図示しない冷却水ポンプ等に自己消費したり、図示しないバッテリー等に蓄電したり、自己消費と系統連系を併用してもよい。

（暖房運転低外気温・高負荷時）
暖房運転において、外気温度センサ１０７の温度が所定の温度、例えば２℃を下回った場合、電力手段制御装置１０６は、ガスエンジン１０３をあらかじめ設定した回転数にて一定回転で駆動させ、発電機１０４にて発電を行なう。この際の発電電力は、圧縮機１０１の駆動電力として用いる。排熱回収減圧装置１１４は開かれ、このとき四方弁１０８は、図１の点線矢印で示す経路に沿って冷媒が流れるように設定される。
その後の動作は、暖房高負荷時の制御と同様である。

以上のように構成された本発明における空気調和装置においては、まず、暖房運転の起動時においては、下記のような作用、効果がある。
暖房運転の起動時においては、空調負荷にかかわらず、圧縮機１０１を駆動させる前に、発電手段であるガスエンジン１０３を起動させ、ガスエンジン１０３の排熱温度が上昇し
た後に、圧縮機１０１を駆動するので、圧縮機１０１が吸引する冷媒は、排熱熱交換器１０５において温度が十分に上昇した冷却水から吸熱し、蒸発、過熱され、温度が上昇する。

本実施の形態では、暖房運転の圧縮機起動時において、圧縮機が室外ユニット内に貯留（寝込んだ）低温冷媒を吸引することを防止することが可能となる。よって、低温冷媒の吸引を防止し、ガスエンジンの排熱により温度が上昇した冷媒を吸引するので、圧縮機内の冷凍機油に冷媒が過度に溶解することがなくなり、冷凍機油を泡立たせながら冷媒が蒸発し、圧縮機の冷凍機油を枯渇させる、所謂フォーミングの発生を防止し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。次に、暖房の連続運転時においては、下記のような作用、効果がある。

暖房運転における低外気温度時においては、空気調和装置１は室外の空気から吸熱を行なうために、室外熱交換器１０９における冷媒の蒸発温度を室外の空気温度よりも低下させる必要があり、冷媒の蒸発温度が０℃を下回る場合には、室外熱交換器１０９の表面に霜が付着（着霜）する。室外熱交換器１０９の表面が霜で覆われることにより、室外熱交換器の熱交換効率が低下し、蒸発することができなかった冷媒が圧縮機１０１に吸引される場合がある。液冷媒が圧縮機に流入すると、液圧縮により圧縮機内部が異常高圧となり、圧縮機構部を破壊されるなど、圧縮機の信頼性を著しく低下させる。

本実施の形態では、暖房の連続運転時、室外の空気温度が所定の温度を下回る場合においては、空調負荷にかかわらず発電手段であるガスエンジン１０３を駆動させ、排熱熱交換器１０５において冷媒を加熱したので、圧縮機１０１が吸引する冷媒は、排熱熱交換器１０５において温度が十分に上昇した冷却水から吸熱し、蒸発、過熱され、温度を上昇させることができる。よって、暖房の連続運転時における圧縮機の液圧縮を防止し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施例においては、発電手段として、ガスエンジンと発電機を用いる場合について説明したが、ガソリンエンジンやマイクロガスタービン、燃料電池であってもよい。また、本実施例においては、圧縮機を単体で用いる場合について説明したが、圧縮機が複数であっても良い。この場合、動力源となる電力（発電手段からの電力と商用電源からの電力）と駆動させる圧縮機をそれぞれ個別に設定することが可能となるので、ガスエンジンにより駆動される圧縮機と、商用電源により駆動される圧縮機を並列に用いた空気調和装置に比べ、駆動する圧縮機を任意に選定することができるので、特定の圧縮機の運転時間が突出して長くなることがなく、圧縮機の耐久性を向上させることが可能となる。

本発明にかかる空気調和装置は、暖房運転時において、圧縮機が低温冷媒を吸引することを防止することが可能となり、ビル、事務所、店舗等の空調機として適用できる。

１ 空気調和装置
１０１ 圧縮機
１０２ 発電手段
１０３ ガスエンジン
１０４ 発電機
１０５ 排熱回収熱交換器
１０６ 電力手段制御装置

Claims (2)

1. 電動モータで駆動する圧縮機と、前記圧縮機に電力を供給する発電手段と、前記発電手段の排熱と冷媒の熱交換を行なう排熱回収熱交換器と、前記発電手段からの電力と商用電源からの電力を、空調負荷により単独または併用して前記圧縮機の駆動源として用いる電力手段制御装置と、を備え、前記電力手段制御装置は、前記発電手段を定格運転もしくは停止のどちらかを選択するとともに、暖房運転の起動時において、前記圧縮機を駆動させる前に、前記発電手段を起動し、前記発電手段の排熱温度が所定の温度に到達した後に、前記圧縮機を駆動させることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記電力手段制御装置は、暖房運転時において、外気温度が所定の温度を下回った場合に、空調負荷によらず前記発電手段を駆動し、前記発電手段からの電力を前記圧縮機の駆動源として用いることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。