JP6643632B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力により駆動する圧縮機と、電力以外の駆動源により駆動する圧縮機を併用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前記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５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で駆動し、容量の小さな圧縮機１２Ｂを電動モータＭで駆動するものとし、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で駆動し、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で駆動し、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で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で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６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Ｍ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。

特開２００３−５６９３１号公報

従来の技術では、求められる負荷が大きい場合、大小二つの圧縮機をそれぞれの駆動手段で同時に駆動させている。しかしながら、容量の異なる圧縮機を同時に駆動した場合、冷房時は容量の小さな圧縮機の吸込み圧力は、容量の大きな圧縮機の吸込み圧力に引っ張られることで低下し、容量の小さな圧縮機に求められる負荷に対して、圧縮比（高低圧比）が増した状態での駆動を強いられることとなる。また、暖房時においても、容量の小さな圧縮機の吐出圧力は、容量の大きな圧縮機の吐出圧力に引っ張られることで上昇し、容量の小さな圧縮機に求められる負荷に対して、圧縮比（高低圧比）が増した状態での駆動を強いられることとなる。

このため、冷房時、暖房時ともに、容量の小さな圧縮機の消費エネルギーが増加し、十分な省エネルギー効果が得られないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、求められる負荷の大きさにかかわらず高効率運転が可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の空気調和装置は、圧縮機により冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、第一、第二、および第三の圧縮機と、アキュムレータとを有し、前記第一の圧縮機の吐出管を第一分岐管と、第二分岐管とに分岐し、前記第一分岐管を前記第二の圧縮機の吸込み部と接続し、前記第二分岐管を前記第三の圧縮機の吸込み管と接続し、前記アキュムレータからの吸込み配管を前記第一の圧縮機の吸込み部と接続し、前記第二の圧縮機の吐出管と前記第三の圧縮機の吐出管とを合流させ、前記第二分岐管を吐出開閉弁を介し前記第三の圧縮機の吸込み管と接続し、前記アキュムレータからの吸込み配管を第三分岐管と、第四分岐管とに分岐し、前記第三分岐管を前記第一の圧縮機の吸込み部と接続し、前記第四分岐管を吸込み開閉弁を介し前記第三の圧縮機の吸込み部と接続したことを特徴とする。
これにより、第一および第二の２つの圧縮機が直列につながれて２段圧縮構成となり、第一圧縮機の吐出冷媒を、第二の圧縮機と第三の圧縮機に吸込ませるので、第三の圧縮機の吸込み冷媒の圧力は、第一圧縮機の吸込み冷媒の圧力に比べ高くなる。

本発明の空気調和装置では、高効率運転が可能な空気調和装置を提供できる。

実施形態の概略構成を示す図 実施形態における空気調和装置のガスエンジン駆動圧縮機と電動モータ駆動圧縮機の負荷の大きさによる最適運転比率 従来の冷凍サイクル動作点と本実施形態における冷凍サイクル動作点の比較するモリエル線図 実施形態におけるガスエンジンと電動モータの回転数とトルク、エネルギー効率の関係を表す図 特許文献１における空気調和装置の構成図 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

第一の発明による空気調和装置は、圧縮機により冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、第一、第二、および第三の圧縮機と、アキュムレータとを有し、前記第一の圧縮機の吐出管を第一分岐管と、第二分岐管とに分岐し、前記第一分岐管を前記第二の圧縮機の吸込み部と接続し、前記第二分岐管を前記第三の圧縮機の吸込み管と接続し、前記アキュムレータからの吸込み配管を前記第一の圧縮機の吸込み部と接続し、前記第二の圧縮機の吐出管と前記第三の圧縮機の吐出管とを合流させ、前記第二分岐管を吐出開閉弁を介し前記第三の圧縮機の吸込み管と接続し、前記アキュムレータからの吸込み配管を第三分岐管と、第四分岐管とに分岐し、前記第三分岐管を前記第一の圧縮機の吸込み部と接続し、前記第四分岐管を吸込み開閉弁を介し前記第三の圧縮機の吸込み部と接続したことを特徴とした空気調和装置である。

これにより、第一および第二の２つの圧縮機が直列につながれて２段圧縮構成となり、第一圧縮機の吐出冷媒を、第二の圧縮機と第三の圧縮機に吸込ませるので、第三の圧縮機の吸込み冷媒の圧力は、第一圧縮機の吸込み冷媒の圧力に比べ高くなる。第三の圧縮機の吸込み冷媒の圧力が上昇したので、第一、第二圧縮機と第三の圧縮機が同時に駆動する場合でも、第三の圧縮機の圧縮比が低くなり、第三圧縮機が消費するエネルギーを小さくすることができる。

これにより、低負荷運転、中負荷運転、高負荷運転時のいずれにおいても、高効率の冷房、暖房運転が可能となる。

第二の発明による空気調和装置は、前記第三の圧縮機は、前記第一の圧縮機よりも容量が小さい圧縮機を用いるとともに、前記第一、前記第二の圧縮機をガスエンジンにより駆動し、前記第三の圧縮機を電動モータにより駆動することを特徴とした空気調和装置である。
これにより、小容量の圧縮機を電動モータの効率の良いポイントで駆動させることで、特に空気調和装置に求められる負荷が小さい場合に、空気調和装置が消費するエネルギーを小さくすることができる。

第三の発明による空気調和装置は、低負荷運転時に、前記第一、前記第二の圧縮機の駆動を停止し、前記第三の圧縮機を駆動するとともに、前記吸込み開閉弁を開き、前記吐出開閉弁を閉じることを特徴とした空気調和装置である。
これにより、低負荷運転時においても、高効率の冷房、暖房運転が可能となる。

第四の発明による空気調和装置は、中負荷運転時に、前記第三の圧縮機の駆動を停止し、前記第一、前記第二の圧縮機を駆動し、前記吸込み開閉弁、および前記吐出開閉弁を閉じることを特徴とした空気調和装置である。
これにより、中負荷運転時においても、高効率の冷房、暖房運転が可能となる。

第五の発明による空気調和装置は、高負荷運転時に、前記第一、前記第二、および前記第三の圧縮機のすべてを駆動し、前記吐出開閉弁を開き、前記吸込み開閉弁を閉じることを特徴とした空気調和装置である。
これにより、高負荷運転時においても、高効率の冷房、暖房運転が可能となる。

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。
本実施の形態に係る空気調和装置３００は、室外ユニット１００と、室内ユニット２００および室内ユニット２１０と、を備えている。
室外ユニット１００は、ガスを駆動源とするエンジン１０３と、エンジン１０３より駆動力を得て冷媒を圧縮する第一の圧縮機１０１と、エンジン１０３より駆動力を得て冷媒を圧縮する第二の圧縮機１０２と、商用電源など電力により駆動する第三の圧縮機１０４と、を備える。第一の圧縮機１０１は第三の圧縮機１０４よりも容量が大きいものが選定されている。

第一の圧縮機１０１の吐出側には、第一圧縮機吐出管（第一の圧縮機の吐出管）１４０の一端が接続されている。この第一圧縮機吐出管１４０の他端は、吐出管分岐部１１５に接続されている。第一圧縮機吐出管１４０の他端は、吐出管分岐部１１５で第一分岐管１１６と第二分岐管１１７とに分岐している。

第一分岐管１１６の一端は吐出管分岐部１１５に接続され、第一分岐管１１６の他端は第二の圧縮機の吸込み部１３２に接続されている。すなわち、この第一分岐管１１６は、吐出管分岐部１１５と第二の圧縮機の吸込み部１３２とを接続している。

第二分岐管１１７の一端は吐出管分岐部１１５に接続され、第二分岐管１１７の他端は、後述する第三の圧縮機の吸込み部１３３に接続される第四分岐管（第三の圧縮機の吸込み管）１２１に接続されている。第二分岐管１１７は、吐出開閉弁１１８を備える。
すなわち、この第二分岐管１１７は、吐出開閉弁１１８を介して吐出管分岐部１１５と第四分岐管１２１とを接続している。

第二の圧縮機１０２の吐出側には、第二圧縮機吐出管（第二の圧縮機の吐出管）１４１が接続されている。第三の圧縮機１０４の吐出側には、第三圧縮機吐出管（第三の圧縮機の吐出管）１４３が接続されている。
第二圧縮機吐出管１４１は、第２圧縮機オイルセパレータ１０５および第二圧縮機吐出管逆止弁１４４を備え、吐出管合流部１４８で第三圧縮機吐出管１４３と合流している。第２圧縮機オイルセパレータ１０５で分離されたオイルは、第一の圧縮機の吸込み部１３１に接続される第三分岐管１２０に戻される。
第三圧縮機吐出管１４３は、第３圧縮機オイルセパレータ１０６および第三圧縮機吐出管逆止弁１４５を備え、吐出管合流部１４８で第二圧縮機吐出管１４１と合流している。第３圧縮機オイルセパレータ１０６で分離されたオイルは、第三の圧縮機の吸込み部１３３に接続される第四分岐管１２１に戻される。

第二の圧縮機１０２と、第三の圧縮機１０４と、は並列に接続されている。また、並列に接続された第二の圧縮機１０２および第三の圧縮機１０４と、第一の圧縮機１０１と、は直列に接続されている。

第一の圧縮機の吸込み部１３１には、第三分岐管１２０が接続されている。この第三分岐管１２０は、吸込み配管（アキュムレータからの吸込み配管）１４９を分岐する吸込み管分岐部１１９から分岐している。
この吸込み管分岐部１１９は、吸込み配管１４９を分岐する分岐部である。吸込み分岐部１１９から分かれた第三分岐管１２０は、第一の圧縮機の吸込み部１３１に接続されている。吸込み分岐部１１９から分かれた第四分岐管１２１は吸込み開閉弁１２２を介して第三の圧縮機１０４に接続されている。

吐出管合流部１４８には、吐出合流配管１５０が接続されている。吐出合流配管１５０は、四方弁１０７を介して室外熱交換器１０８に接続される。四方弁１０７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１０８は、室外ファン１０９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１１０は、冷媒の圧力、流量を調節する。アキュムレータ１１１は、第一の圧縮機１０１、第三の圧縮機１０４の吸入配管に接続され、第一の圧縮機１０１、第三の圧縮機１０４にガス冷媒を供給する。ラジエータ１１２は、室外熱交換器１０８の風下側に配置され、室外ファン１０９によりエンジン冷却水の放熱を行う。排熱回収熱交換器１１３、排熱回収減圧装置１１４により、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。

室内ユニット２００、２１０において、室内ユニット２００、２１０は、室内熱交換器２０１、２１１と、室内送風ファン２０２、２１２と、冷媒を膨張させる室内機減圧装置２０３、２１３とを備える。

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。なお、室内ユニット２１０の動作は２００と同一のため、説明は２００の動作のみとし、２１０の動作についての説明は省略する。

（冷房運転低負荷時）
冷房運転の低負荷時においては、電動モータを駆動源とする第三の圧縮機１０４のみが駆動される。吸込み開閉弁１２２は開、吐出開閉弁１１８は閉じられる。四方弁１０７は実線に冷媒を流すように設定される。

第三の圧縮機１０４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１０７を通り、室外熱交換器１０８に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０８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１１０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１０７、アキュムレータ１１１を通って、圧縮機１０４に戻り、上記過程を繰り返す。

（冷房運転中負荷時）
冷房運転の中負荷時においては、エンジン１０３を駆動源とする第一の圧縮機１０１および第二の圧縮機１０２が駆動される。吐出開閉弁１１８および吸込み開閉弁１２２はともに閉じられる。四方弁１０７は実線に冷媒を流すように設定される。

第一の圧縮機１０１で圧縮された中温中圧の冷媒は第二の圧縮機１０２に流入し、再び圧縮され高温高圧の冷媒となってオイルセパレータ１０５に流入する。オイルセパレータ１０５にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０７を通り、室外熱交換器１０８に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０８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１１０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１０７、アキュムレータ１１１を通って、圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。
なお、エンジン１０３で生じた排熱は、図示しないエンジン冷却水とポンプにより、ラジエータ１１２へ運ばれ、外気と熱交換し、再びエンジン１０３に戻る。

（冷房高負荷時）
冷房運転の高負荷時においては、エンジン１０３を駆動源とする第一の圧縮機１０１、第二の圧縮機１０２、および電動モータを駆動源とする第三の圧縮機１０４のすべてが駆動される。吐出開閉弁１１８は開けられ、吸込み開閉弁１２２は閉じられる。四方弁１０７は実線に冷媒を流すように設定される。

第一の圧縮機１０１で圧縮された中温中圧の冷媒は、吐出管分岐部１１５で二方に分岐される。一方は第一分岐管１１６を通り、第二の圧縮機１０２に吸入される。もう一方は、第二分岐管１１７および吐出開閉弁１１８を通り、第三の圧縮機１０４に吸入される。

第二の圧縮機１０２で圧縮された高温高圧の冷媒は、オイルセパレータ１０５に流入する。また、第三の圧縮機１０４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１０５、１０６に流入した冷媒は、それぞれオイルが分離された純度の高いガス冷媒となり、それぞれのオイルセパレータ出口で合流し、四方弁１０７を通り、室外熱交換器１０８に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０８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１１０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１０７、アキュムレータ１１１を通って、第一の圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

ここで、吸込み開閉弁１２２は閉じられているため、ガス冷媒は第一の圧縮機１０１にのみ吸入される。
なお、エンジン１０３で生じた排熱は、図示しないエンジン冷却水とポンプにより、ラジエータ１１２へ運ばれ、外気と熱交換し、再びエンジン１０３に戻る。

（暖房低負荷時）
暖房運転の低負荷時においては、電動モータを駆動源とする第三の圧縮機１０４のみが駆動される。吸込み開閉弁１２２は開、吐出開閉弁１１８は閉じられる。四方弁１０７は点線に冷媒を流すように設定される。

第三の圧縮機１０４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１０７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１１０にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０８に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０８で外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒となり、四方弁１０７、アキュムレータ１１１を通って、第三の圧縮機１０４に戻り、上記過程を繰り返す。

（暖房中負荷時）
暖房運転の中負荷時においては、エンジン１０３を駆動源とする第一の圧縮機１０１、第二の圧縮機１０２が駆動される。吸込み開閉弁１２２、吐出開閉弁１１８はともに閉じられる。四方弁１０７は点線に冷媒を流すように設定される。

第一の圧縮機１０１で圧縮された中温中圧の冷媒は第二の圧縮機１０２に流入し、再び圧縮され高温高圧の冷媒となってオイルセパレータ１０５に流入する。オイルセパレータ１０５にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０７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１１０および排熱回収減圧装置１１４にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０８および排熱回収熱交換器１１３に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０８では外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、排熱回収熱交換器１１３では、図示しないエンジン冷却水から吸熱したのち蒸発し、ともにガス冷媒となり合流する。その後、四方弁１０７、アキュムレータ１１１を通って、第一の圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

（暖房高負荷）
暖房運転の高負荷時においては、エンジン１０３を駆動源とする第一の圧縮機１０１、第二の圧縮機１０２、および電動モータを駆動源とする第三の圧縮機１０４のすべてが駆動される。吐出開閉弁１１８は開けられ、吸込み開閉弁１２２は閉じられる。四方弁１０７は点線に冷媒を流すように設定される。

第一の圧縮機１０１で圧縮された中温中圧の冷媒は、吐出管分岐部１１５で二方に分岐される。一方は第一分岐管１１６を通り、第二の圧縮機１０２に吸入される。もう一方は、第二分岐管１１７および吐出開閉弁１１８を通り、第三の圧縮機１０４に吸入される。

第二の圧縮機１０２で圧縮された高温高圧の冷媒は、オイルセパレータ１０５に流入する。また、第三の圧縮機１０４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１０５、１０６に流入した冷媒は、それぞれオイルが分離された純度の高いガス冷媒となり、それぞれのオイルセパレータ出口で合流し、四方弁１０７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１１０および排熱回収減圧装置１１４にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０８および排熱回収熱交換器１１３に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０８では外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、排熱回収熱交換器１１３では、図示しないエンジン冷却水から吸熱したのち蒸発し、ともにガス冷媒となり合流する。その後、四方弁１０７、アキュムレータ１１１を通って、第一の圧縮機１０１に戻り、上記過程を繰り返す。

ここで、吸込み開閉弁１２２は閉じられているため、ガス冷媒は第一の圧縮機１０１にのみ吸入される。

上記の空気調和装置においては、図２に示すように、空調負荷が小さければ電動モータで駆動する第三の圧縮機１０４のみを駆動し、空調負荷が中程度であればエンジン１０３で駆動する第一の圧縮機１０１および第二の圧縮機１０２のみを駆動し、空調負荷が高い場合はエンジン１０３で駆動する第一の圧縮機１０１および第二の圧縮機１０２を最大出力で駆動し、不足分を電動モータで駆動する第三の圧縮機１０４で補うことで最も高いエネルギー効率が得られることが発明者らの試算結果、および実機評価結果から判明している。

従来の空気調和装置においても、同様の説明がなされているが、従来の空気調和装置においては、容量の大きいガスエンジン駆動圧縮機と容量の小さい電動モータ駆動圧縮機が並列に設置されていた。そのため、空調負荷が高い場合、従来の空気調和装置では、ガスエンジン駆動圧縮機と電動モータ駆動圧縮機が同時に駆動し、図３の従来例でのモリエル線図に示すように、容量の小さい電動モータ圧縮機も、容量の大きいガスエンジン駆動圧縮機と同じ動作点、つまり同じ低圧（吸込み圧力）、高圧（吐出圧力）で動作しなければならず、電動モータ駆動圧縮機に求められる負荷に対し、より多くのエネルギーを必要とするという課題があった。

本発明の空気調和装置においては、空調負荷が高い場合、エンジン１０３で駆動する第一の圧縮機１０１で冷媒を中温中圧まで圧縮し、中温中圧の冷媒をエンジン１０３で駆動する第二の圧縮機１０２、電動モータで駆動する第三の圧縮機１０４で高温高圧まで圧縮する構成としている。このため、図３の本実施例のモリエル線図に示すように、容量の小さい電動モータの吸込み圧力は、従来例の場合の吸込み圧力よりも高くなり、電動モータで駆動する第三の圧縮機１０４の圧縮比（高圧/低圧）が低くなるので、第三の圧縮機１０４が消費するエネルギーを従来例に比べ小さくすることができる。

さらに、第三の圧縮機１０４は、第一の圧縮機１０１よりも容量の小さい圧縮機を用い、第一の圧縮機１０１および第二の圧縮機１０２をエンジン１０３により駆動し、第三の圧縮機１０４を電動モータにより駆動したので、図４に示すように、小容量の第三の圧縮機１０４を電動モータの効率の良いポイントで駆動させることで、特に空気調和装置に求められる負荷が小さい場合に、空気調和装置が消費するエネルギーを小さくすることができる。

なお、第三の圧縮機１０４の圧縮比が小さくなり、第三の圧縮機１０４に求められる駆動トルクが減少したので、第三の圧縮機１０４を駆動する電動モータの容量を小さくすることができる。すなわち、第三の圧縮機１０４の製造にかかるコストを低減することが可能となる。

以上のように、本発明の空気調和装置では、空調負荷に応じ、圧縮機の駆動手段を選択し、空調負荷が低い場合は、電動モータ駆動圧縮機のみ駆動し、空調負荷が中程度の場合は、ガスエンジン駆動圧縮機のみ駆動し、空調負荷が高い場合は、ガスエンジン駆動圧縮機と電動モータ駆動圧縮機の両方を駆動して高いエネルギー効率を実現するとともに、ガスエンジン駆動圧縮機と電動モータ駆動圧縮機の両方が駆動される場合であっても、容量の大きいガスエンジン駆動圧縮機と容量の小さい電動モータ圧縮機がそれぞれ異なる圧縮比で駆動することが可能となるので、より高いエネルギー効率で空調を行うことが可能となる。

本発明にかかる空気調和装置は、空調負荷に応じて、圧縮機の駆動源を選択することで、空調負荷によらず、高効率運転をすることが可能な空気調和機として好適に利用することができる。

１０１ 第一の圧縮機
１０２ 第二の圧縮機
１０４ 第三の圧縮機
１１１ アキュムレータ
１１５ 吐出管分岐部
１１６ 第一分岐管
１１７ 第二分岐管
１１８ 吐出開閉弁
１１９ 吸込み分岐部
１２０ 第三分岐管
１２１ 第四分岐管（第三の圧縮機の吸込み管）
１３１ 第一の圧縮機の吸込み部
１３２ 第二の圧縮機の吸込み部
１３３ 第三の圧縮機の吸込み部
１４０ 第一圧縮機吐出管（第一の圧縮機の吐出管）
１４１ 第二圧縮機吐出管（第二の圧縮機の吐出管）
１４３ 第三圧縮機吐出管（第三の圧縮機の吐出管）
１４９ 吸込み配管（アキュムレータからの吸込み配管）
３００ 空気調和装置

Claims (5)

1. 圧縮機により冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、
   第一、第二、および第三の圧縮機と、アキュムレータとを有し、
   前記第一の圧縮機の吐出管を第一分岐管と、第二分岐管とに分岐し、
   前記第一分岐管を前記第二の圧縮機の吸込み部と接続し、
   前記第二分岐管を前記第三の圧縮機の吸込み管と接続し、
   前記アキュムレータからの吸込み配管を前記第一の圧縮機の吸込み部と接続し、
   前記第二の圧縮機の吐出管と前記第三の圧縮機の吐出管とを合流させ、
   前記第二分岐管を吐出開閉弁を介し前記第三の圧縮機の吸込み管と接続し、
   前記アキュムレータからの吸込み配管を第三分岐管と、第四分岐管とに分岐し、
   前記第三分岐管を前記第一の圧縮機の吸込み部と接続し、
   前記第四分岐管を吸込み開閉弁を介し前記第三の圧縮機の吸込み部と接続したことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記第三の圧縮機は、前記第一の圧縮機よりも容量が小さい圧縮機を用いるとともに、前記第一、前記第二の圧縮機をガスエンジンにより駆動し、前記第三の圧縮機を電動モータにより駆動することを特徴とした請求項１に記載の空気調和装置。
3. 低負荷運転時に、前記第一、前記第二の圧縮機の駆動を停止し、前記第三の圧縮機を駆動するとともに、前記吸込み開閉弁を開き、前記吐出開閉弁を閉じることを特徴とした請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 中負荷運転時に、前記第三の圧縮機の駆動を停止し、前記第一、前記第二の圧縮機を駆動し、前記吸込み開閉弁、および前記吐出開閉弁を閉じることを特徴とした請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気調和装置。
5. 高負荷運転時に、前記第一、前記第二、および前記第三の圧縮機のすべてを駆動し、前記吐出開閉弁を開き、前記吸込み開閉弁を閉じることを特徴とした請求項１乃至４の何れか一項に記載の空気調和装置。

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