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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023093146
(43)【公開日】2023-07-04
(54)【発明の名称】空気調和装置
(51)【国際特許分類】
F25B 1/00 20060101AFI20230627BHJP
F24F 5/00 20060101ALI20230627BHJP
F25B 27/00 20060101ALI20230627BHJP
F25B 13/00 20060101ALI20230627BHJP
【ＦＩ】
F25B1/00 399Y
F24F5/00 L
F25B27/00 B
F25B13/00 311
F25B1/00 321B
F25B1/00 361J
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021208587
(22)【出願日】2021-12-22
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】前川 尚輝
(72)【発明者】
【氏名】松井 大
(72)【発明者】
【氏名】河野 文紀
(72)【発明者】
【氏名】増田 哲也
【テーマコード（参考）】
3L092
【Ｆターム（参考）】
3L092AA02
3L092BA03
3L092BA16
3L092BA28
3L092CA04
3L092DA01
3L092FA24
3L092FA31
(57)【要約】
【課題】本開示は、求められる負荷が中程度の時、一部のエンジン冷却水をバイパスさせることで、求められる負荷にかかわらず、高効率な運転が可能なハイブリッド式の空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置は、ガスエンジンにより駆動する第１圧縮機と電動モータにより駆動する第２圧縮機とを並列に接続し、前記第２圧縮機の吸入配管と液冷媒配管とを接続する排熱回収バイパス管の中途部に設けられた排熱回収熱交換器と、前記ガスエンジン、前記排熱回収熱交換器、ポンプを順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、前記ガスエンジンを冷却する冷却水回路と、前記排熱回収熱交換器の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管と、前記冷却水バイパス管に設けられた冷却水流量調整弁と、を備えた。
【選択図】図１
【解決手段】空気調和装置は、ガスエンジンにより駆動する第１圧縮機と電動モータにより駆動する第２圧縮機とを並列に接続し、前記第２圧縮機の吸入配管と液冷媒配管とを接続する排熱回収バイパス管の中途部に設けられた排熱回収熱交換器と、前記ガスエンジン、前記排熱回収熱交換器、ポンプを順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、前記ガスエンジンを冷却する冷却水回路と、前記排熱回収熱交換器の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管と、前記冷却水バイパス管に設けられた冷却水流量調整弁と、を備えた。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスエンジンにより駆動する第１圧縮機と電動モータにより駆動する第２圧縮機とを並列に接続し、圧縮機、室外熱交換器、室外冷媒流量調整弁、室内熱交換器を順に、環状に接続し、配管内に冷媒を流通させ、前記室内熱交換器にて室内空間の空気と熱交換し、室内の空調を行う空気調和装置において、
前記第２圧縮機の吸入配管と液冷媒配管とを接続する排熱回収バイパス管の中途部に設けられた排熱回収熱交換器と、
前記ガスエンジン、前記排熱回収熱交換器、ポンプを順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、前記ガスエンジンを冷却する冷却水回路と、
前記排熱回収熱交換器の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管と、
前記冷却水バイパス管に設けられた冷却水流量調整弁と、を備えた
空気調和装置。
前記第２圧縮機の吸入配管と液冷媒配管とを接続する排熱回収バイパス管の中途部に設けられた排熱回収熱交換器と、
前記ガスエンジン、前記排熱回収熱交換器、ポンプを順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、前記ガスエンジンを冷却する冷却水回路と、
前記排熱回収熱交換器の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管と、
前記冷却水バイパス管に設けられた冷却水流量調整弁と、を備えた
空気調和装置。
【請求項2】
暖房部分負荷運転時に、前記冷却水流量調整弁を開放し、ガスエンジンを冷却した後の冷却水を前記排熱回収熱交換器に流すとともに、冷却水の一部を前記冷却水バイパス管に流す、
請求項１に記載の空気調和装置。
請求項１に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスエンジンにより駆動する圧縮機（以下、エンジン駆動圧縮機）と電動モータにより駆動する圧縮機（以下、電動圧縮機）を並列に接続して空調を行うハイブリッド式空気調和装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、求められる負荷の大きさに関わらず高効率な運転が可能な空気調和装置を開示する。この空気調和装置は、室内熱交換器、室外熱交換器、膨張弁、及び、四方弁を、冷媒配管を介して接続するとともに、エンジン駆動圧縮機と電動圧縮機を並列に接続する空気調和装置において、電動圧縮機の吸入配管と液冷媒配管を接続するバイパス配管と、バイパス配管に設けられた開閉弁、及び、排熱回収熱交換器と、電動圧縮機の吸入配管のバイパス配管との接続部より上流側に設けられた開閉弁を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００３－０５６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、求められる負荷が中程度の時、一部のエンジン冷却水をバイパスさせることで、求められる負荷にかかわらず、高効率な運転が可能なハイブリッド式の空気調和装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示における空気調和装置は、ガスエンジンにより駆動する第１圧縮機と電動モータにより駆動する第２圧縮機とを並列に接続し、圧縮機、室外熱交換器、室外冷媒流量調整弁、室内熱交換器を順に、環状に接続し、配管内に冷媒を流通させ、前記室内熱交換器にて室内空間の空気と熱交換し、室内の空調を行う空気調和装置において、前記第２圧縮機の吸入配管と液冷媒配管とを接続する排熱回収バイパス管の中途部に設けられた排熱回収熱交換器と、前記ガスエンジン、前記排熱回収熱交換器、ポンプを順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、前記ガスエンジンを冷却する冷却水回路と、前記排熱回収熱交換器の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管と、前記冷却水バイパス管に設けられた冷却水流量調整弁と、を備えた。
【発明の効果】
【0006】
本開示における空気調和装置では、空調負荷が中程度まで減少し、ガスエンジンの排熱量が減少する際、ガスエンジンの冷却水流量調整弁の制御により、一部の冷却水を第二バイパス管に流入させることで、排熱回収熱交換器を流出した冷却水は、バイパスした冷却水と合流し、加熱されるため、ガスエンジン出入口の温度勾配が抑制される。さらに、排熱回収熱交換器に流入する冷却水量が減少するため、冷媒の熱交換器出入口の温度勾配が小さくなることにより、冷媒の熱交換器出口温度が低下する。
そのため、ガスエンジンの損傷を防止しながら、排熱回収熱交換器に流入する冷却水量を減少させることができるため、熱交換量を減少させながら、冷媒吸入過熱度を所定以下の温度に維持することができる。結果、中程度の空調負荷においても圧縮動力が減少し、サイクル効率が向上する。
そのため、ガスエンジンの損傷を防止しながら、排熱回収熱交換器に流入する冷却水量を減少させることができるため、熱交換量を減少させながら、冷媒吸入過熱度を所定以下の温度に維持することができる。結果、中程度の空調負荷においても圧縮動力が減少し、サイクル効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
（本開示の基礎となった知見等）
一般に、空調負荷が中程度まで減少する場合、ガスエンジンの排熱量が減少するため、排熱回収熱交換器における冷媒と冷却水との熱交換量を減少させながら、冷却水のガスエンジン出口温度が目標温度になるよう制御される。この場合に、熱交換量を減少させる手法として、冷却水量を減少させる手法と、冷媒量を減少させる手法が考えられるが、冷却水量を減少させた場合、冷却水の熱交換器出口温度が低下する。
一般に、空調負荷が中程度まで減少する場合、ガスエンジンの排熱量が減少するため、排熱回収熱交換器における冷媒と冷却水との熱交換量を減少させながら、冷却水のガスエンジン出口温度が目標温度になるよう制御される。この場合に、熱交換量を減少させる手法として、冷却水量を減少させる手法と、冷媒量を減少させる手法が考えられるが、冷却水量を減少させた場合、冷却水の熱交換器出口温度が低下する。
【0009】
従来の構成では、冷却水回路において、排熱回収熱交換器の出口からガスエンジン入口までの間に、冷却水温度を上昇させる手段が設けられていないため、ガスエンジン出入口の温度勾配が大きくなることとなり、ひずみが発生し、ガスエンジンが損傷するおそれがある。
そのため、冷却水量を維持しながら、冷媒量を減少させた場合、冷媒は冷却水に対し、比熱が小さいことから、所定の熱量変化に対し、流量変化を相対的に大きくする必要があり、熱交換量の減少量に対し、冷媒の減少量が相対的に大きくなるため、冷媒の排熱回収熱交換器出入の温度勾配は大きくなる。つまり、冷媒の排熱回収熱交換器出口温度が上昇する。これにより、過熱度の大きい冷媒が、電動圧縮機に吸入されることとなる。
そのため、冷却水量を維持しながら、冷媒量を減少させた場合、冷媒は冷却水に対し、比熱が小さいことから、所定の熱量変化に対し、流量変化を相対的に大きくする必要があり、熱交換量の減少量に対し、冷媒の減少量が相対的に大きくなるため、冷媒の排熱回収熱交換器出入の温度勾配は大きくなる。つまり、冷媒の排熱回収熱交換器出口温度が上昇する。これにより、過熱度の大きい冷媒が、電動圧縮機に吸入されることとなる。
【0010】
すなわち、熱交換量を減少させながら、冷媒吸入過熱度を所定の温度以下に維持することができないという課題がある。その結果、中程度の空調負荷においては、圧縮動力の増加により、サイクル効率が低下してしまうという課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
そこで本開示は、求められる負荷が中程度の時、一部のエンジン冷却水をバイパスさせることで、求められる負荷にかかわらず、高効率な運転が可能なハイブリッド式の空気調和装置を提供する。
そこで本開示は、求められる負荷が中程度の時、一部のエンジン冷却水をバイパスさせることで、求められる負荷にかかわらず、高効率な運転が可能なハイブリッド式の空気調和装置を提供する。
【0011】
以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
【0012】
（実施の形態１）
以下、図１～図３を用いて、実施の形態１について説明する。
［１－１．構成］
［１－１－１．冷媒流路］
図１において、空気調和装置１は、室外ユニット１００と、室内ユニット２００とで構成され、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２に接続されている。
室外ユニット１００は、ガスエンジン１０１により駆動されるエンジン駆動圧縮機（第１圧縮機）１０２と、電動圧縮機（第２圧縮機）１０３と、エンジン駆動圧縮機１０２及び電動圧縮機１０３の吐出冷媒に含まれる冷凍機油を分離するオイルセパレータ１０４と、冷房と暖房の冷凍サイクルを切り替える四方弁１０５と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器１０６と、冷媒の流量、及び、圧力を調整する室外冷媒流量調整弁１０７と、を備え、これらを冷媒配管を介して接続し、冷媒流路３の一部を構成している。
以下、図１～図３を用いて、実施の形態１について説明する。
［１－１．構成］
［１－１－１．冷媒流路］
図１において、空気調和装置１は、室外ユニット１００と、室内ユニット２００とで構成され、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２に接続されている。
室外ユニット１００は、ガスエンジン１０１により駆動されるエンジン駆動圧縮機（第１圧縮機）１０２と、電動圧縮機（第２圧縮機）１０３と、エンジン駆動圧縮機１０２及び電動圧縮機１０３の吐出冷媒に含まれる冷凍機油を分離するオイルセパレータ１０４と、冷房と暖房の冷凍サイクルを切り替える四方弁１０５と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器１０６と、冷媒の流量、及び、圧力を調整する室外冷媒流量調整弁１０７と、を備え、これらを冷媒配管を介して接続し、冷媒流路３の一部を構成している。
【0013】
エンジン駆動圧縮機１０２は、ガスエンジン１０１とベルトなどの動力伝達手段により連結され、電動圧縮機１０３と並列に配管接続されている。
エンジン駆動圧縮機１０２は、電動圧縮機１０３より、大容量の圧縮機が採用されている。
アキュムレータ１０８は、エンジン駆動圧縮機１０２の吸入配管と電動圧縮機１０３の吸入配管との分岐部より上流側に設けられ、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３にガス冷媒を供給する。
液冷媒配管１０９は、室外熱交換器１０６と、室内熱交換器２０１とを接続する。
エンジン駆動圧縮機１０２は、電動圧縮機１０３より、大容量の圧縮機が採用されている。
アキュムレータ１０８は、エンジン駆動圧縮機１０２の吸入配管と電動圧縮機１０３の吸入配管との分岐部より上流側に設けられ、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３にガス冷媒を供給する。
液冷媒配管１０９は、室外熱交換器１０６と、室内熱交換器２０１とを接続する。
【0014】
室外ファン１１０は、室外熱交換器１０６近傍に設けられ、室外熱交換器１０６に外気を導入することで、冷媒と外気との熱交換を促進する。
排熱回収バイパス管１１１は、一端を電動圧縮機１０３の吸入配管に接続し、他端を液冷媒配管１０９に接続し、冷媒流れ方向上流側から順に、冷媒の流量、及び、圧力を調整する排熱回収冷媒流量調整弁１１２と、冷媒と後述する冷却水とを熱交換させる排熱回収熱交換器１１３と、を備え、暖房運転時、冷媒は冷却水から吸熱できるよう構成されている。
逆止弁１１４は、電動圧縮機１０３の吸入配管における排熱回収バイパス管１１１との接続部より上流側に設けられ、排熱回収バイパス管を流出した冷媒が、エンジン駆動圧縮機１０２の吸入配管に流入することを阻止する。
排熱回収バイパス管１１１は、一端を電動圧縮機１０３の吸入配管に接続し、他端を液冷媒配管１０９に接続し、冷媒流れ方向上流側から順に、冷媒の流量、及び、圧力を調整する排熱回収冷媒流量調整弁１１２と、冷媒と後述する冷却水とを熱交換させる排熱回収熱交換器１１３と、を備え、暖房運転時、冷媒は冷却水から吸熱できるよう構成されている。
逆止弁１１４は、電動圧縮機１０３の吸入配管における排熱回収バイパス管１１１との接続部より上流側に設けられ、排熱回収バイパス管を流出した冷媒が、エンジン駆動圧縮機１０２の吸入配管に流入することを阻止する。
【0015】
室内ユニット２００は、冷媒と空調対象となる空間の空気とを熱交換させる室内熱交換器２０１と、冷媒の流量、及び、圧力を調整する室内冷媒流量調整弁２０２と、を備え、これらを冷媒配管を介して接続し、室外ユニット１００とともに冷媒流路３の一部を構成している。
室内ファン２０３は、室内熱交換器２０１近傍に設けられ、室内熱交換器２０１に空調対象となる空間の空気を導入することで、冷媒と空調対象となる空間の空気との熱交換を促進する。
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良い。
室内ファン２０３は、室内熱交換器２０１近傍に設けられ、室内熱交換器２０１に空調対象となる空間の空気を導入することで、冷媒と空調対象となる空間の空気との熱交換を促進する。
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良い。
【0016】
［１－１－２．冷却水流路］
室外ユニット１００において、冷却水流路４は、冷却水流路４に冷却水を循環させる冷却水ポンプ１１５と、冷却水が不足した場合に冷却水を補填するために、冷却水の余剰分を一時的に貯留するリザーバタンク１１６と、冷却水と外気とを熱交換させるラジエータ１１７と、冷却水と冷媒とを熱交換させる排熱回収熱交換器１１３と、及び、冷却水の流路を、冷房運転時はラジエータ１１７側に、暖房運転時は排熱回収熱交換器１１３側、あるいは、双方に切り替える三方弁１１８と、を備え、循環する冷却水により、ガスエンジン１０１を冷却する。
冷却水バイパス管１１９は、一端を排熱回収熱交換器１１３の冷却水流入部に接続し、他端を排熱回収熱交換器１１３の冷却水流出部に接続し、冷却水の一部を冷媒と熱交換させずに排熱回収熱交換器１１３をバイパスさせる。
冷却水流量調整弁１２０は、冷却水バイパス管１１９に設けられ、冷却水バイパス管１１９に流入する冷却水量を調整する。
室外ユニット１００において、冷却水流路４は、冷却水流路４に冷却水を循環させる冷却水ポンプ１１５と、冷却水が不足した場合に冷却水を補填するために、冷却水の余剰分を一時的に貯留するリザーバタンク１１６と、冷却水と外気とを熱交換させるラジエータ１１７と、冷却水と冷媒とを熱交換させる排熱回収熱交換器１１３と、及び、冷却水の流路を、冷房運転時はラジエータ１１７側に、暖房運転時は排熱回収熱交換器１１３側、あるいは、双方に切り替える三方弁１１８と、を備え、循環する冷却水により、ガスエンジン１０１を冷却する。
冷却水バイパス管１１９は、一端を排熱回収熱交換器１１３の冷却水流入部に接続し、他端を排熱回収熱交換器１１３の冷却水流出部に接続し、冷却水の一部を冷媒と熱交換させずに排熱回収熱交換器１１３をバイパスさせる。
冷却水流量調整弁１２０は、冷却水バイパス管１１９に設けられ、冷却水バイパス管１１９に流入する冷却水量を調整する。
【0017】
［１－１－３．室外ユニットの構成］
図２は、本開示の実施の形態１における室外ユニットの側面図である。図３は、本開示の実施の形態１における室外ユニットの正面図である。
図２および図３に示すように、室外ユニット１００下側には、エンジン駆動圧縮機１０２と、ガスエンジン１０１と、電動圧縮機１０３と、アキュムレータ１０８と、図示しないオイルセパレータ１０４と、四方弁１０５と、室外冷媒流量調整弁１０７と、排熱回収熱交換器１１３、等を配置した機械室１２１が設けられ、室外ユニット１００上側には、室外熱交換器１０６と、室外ファン１１０と、リザーバタンク１１６等を配置した熱交換器室１２２が設けられる。
図２は、本開示の実施の形態１における室外ユニットの側面図である。図３は、本開示の実施の形態１における室外ユニットの正面図である。
図２および図３に示すように、室外ユニット１００下側には、エンジン駆動圧縮機１０２と、ガスエンジン１０１と、電動圧縮機１０３と、アキュムレータ１０８と、図示しないオイルセパレータ１０４と、四方弁１０５と、室外冷媒流量調整弁１０７と、排熱回収熱交換器１１３、等を配置した機械室１２１が設けられ、室外ユニット１００上側には、室外熱交換器１０６と、室外ファン１１０と、リザーバタンク１１６等を配置した熱交換器室１２２が設けられる。
【0018】
［１－２．動作］
以上のように構成された空気調和装置１について、その動作を以下説明する。
［１－２－１．冷媒側の動作］
［１－２－１－１．冷房運転時の動作］
室外冷媒流量調整弁１０７は、開放される。
排熱回収冷媒流量調整弁１１２、及び、冷却水流量調整弁１２０は、閉鎖される。
三方弁１１８は、冷却水がラジエータ１１７側に流れる流路に切り替えられる。
エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３で圧縮された高温高圧（例えば、８０℃、３ＭＰａＧ）のガス冷媒は、合流し、オイルセパレータ１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、冷凍機油が分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通過し、室外熱交換器１０６に流入し、外気と熱交換して放熱しながら凝縮する。そして、室外熱交換器１０６を流出した液冷媒は、液冷媒配管１０９、及び、室外冷媒流量調整弁１０７を通過し、室内ユニット２００に供給される。
以上のように構成された空気調和装置１について、その動作を以下説明する。
［１－２－１．冷媒側の動作］
［１－２－１－１．冷房運転時の動作］
室外冷媒流量調整弁１０７は、開放される。
排熱回収冷媒流量調整弁１１２、及び、冷却水流量調整弁１２０は、閉鎖される。
三方弁１１８は、冷却水がラジエータ１１７側に流れる流路に切り替えられる。
エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３で圧縮された高温高圧（例えば、８０℃、３ＭＰａＧ）のガス冷媒は、合流し、オイルセパレータ１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、冷凍機油が分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通過し、室外熱交換器１０６に流入し、外気と熱交換して放熱しながら凝縮する。そして、室外熱交換器１０６を流出した液冷媒は、液冷媒配管１０９、及び、室外冷媒流量調整弁１０７を通過し、室内ユニット２００に供給される。
【0019】
室内ユニット２００に流入した液冷媒は、室内冷媒流量調整弁２０２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。気液二相冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となる空間の空気と熱交換して吸熱しながら蒸発し、低温低圧（例えば、１６℃、０．９ＭＰａＧ）の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に流入し、四方弁１０５、及び、アキュムレータ１０８を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
また、オイルセパレータ１０４で分離された冷凍機油は、図示しないオイル戻し管を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３の吸入配管に流入し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
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に流入し、四方弁１０５、及び、アキュムレータ１０８を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
また、オイルセパレータ１０４で分離された冷凍機油は、図示しないオイル戻し管を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３の吸入配管に流入し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
【0020】
［１－２－１－２．暖房定格運転時の動作］
室内冷媒流量調整弁２０２は、開放される。
三方弁１１８は、排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３で圧縮された高温高圧（例えば、６３℃、２．２ＭＰａＧ）のガス冷媒は、合流し、オイルセパレータ１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、冷凍機油が分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通過し、室内ユニット２００に供給される。
室内ユニット２００に流入したガス冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となる空間の空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室内冷媒流量調整弁２０２を通過し、室内ユニット２００から流出する。
室内冷媒流量調整弁２０２は、開放される。
三方弁１１８は、排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３で圧縮された高温高圧（例えば、６３℃、２．２ＭＰａＧ）のガス冷媒は、合流し、オイルセパレータ１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、冷凍機油が分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通過し、室内ユニット２００に供給される。
室内ユニット２００に流入したガス冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となる空間の空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室内冷媒流量調整弁２０２を通過し、室内ユニット２００から流出する。
【0021】
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に流入する。室外ユニット１００に流入した液冷媒は、一部が排熱回収バイパス管を通過し、排熱回収冷媒流量調整弁にて減圧され、気液二相状態となって、排熱回収熱交換器に流入する。残りの液冷媒は、室外流量調整弁１０７にて減圧され、気液二相状態となって、室外熱交換器１０６にて、室外熱交換器１０６に流入する。
【0022】
排熱回収熱交換器１１３に流入した気液二相冷媒は、冷却水から吸熱しながら蒸発し、中温中圧（例えば、２０℃、１ＭＰａＧ）、過熱度１０K程度のガス冷媒となって、電動圧縮機１０３に戻るとともに、室外熱交換器１０６に流入した気液二相冷媒は、外気と熱交換しながら蒸発し、低温低圧（例えば、２℃、０．６ＭＰａＧ）のガス冷媒となって、四方弁１０５、及び、アキュムレータ１０８を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２に戻り、上記過程を繰り返す。
また、オイルセパレータ１０４で分離された冷凍機油は、図示しないオイル戻し管を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３の吸入配管に流入し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
また、オイルセパレータ１０４で分離された冷凍機油は、図示しないオイル戻し管を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３の吸入配管に流入し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
【0023】
［１－２－１－３．暖房部分負荷運転時の動作］
室内冷媒流量調整弁２０２は、開放される。
三方弁１１８は、排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３で圧縮された高温高圧（例えば、４０℃、１．６ＭＰａＧ）のガス冷媒は、合流し、オイルセパレータ１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、冷凍機油が分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通過し、室内ユニット２００に供給される。
室内ユニット２００に流入したガス冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となる空間の空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室内冷媒流量調整弁２０２を通過し、室内ユニット２００から流出する。
室内冷媒流量調整弁２０２は、開放される。
三方弁１１８は、排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３で圧縮された高温高圧（例えば、４０℃、１．６ＭＰａＧ）のガス冷媒は、合流し、オイルセパレータ１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、冷凍機油が分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通過し、室内ユニット２００に供給される。
室内ユニット２００に流入したガス冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となる空間の空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって室内冷媒流量調整弁２０２を通過し、室内ユニット２００から流出する。
【0024】
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に流入する。室外ユニット１００に流入した液冷媒は、一部が排熱回収バイパス管を通過し、排熱回収冷媒流量調整弁にて減圧され、気液二相状態となって、排熱回収熱交換器に流入する。残りの液冷媒は、室外流量調整弁１０７にて減圧され、気液二相状態となって、室外熱交換器１０６にて、室外熱交換器１０６に流入する。
【0025】
排熱回収熱交換器１１３に流入した気液二相冷媒は、冷却水から吸熱しながら蒸発し、中温中圧（例えば、２０℃、１ＭＰａＧ）、過熱度１０K程度のガス冷媒となって、電動圧縮機１０３に戻るとともに、室外熱交換器１０６に流入した気液二相冷媒は、外気と熱交換しながら蒸発し、低温低圧（例えば、７℃、０．７ＭＰａＧ）のガス冷媒となって、四方弁１０５、及び、アキュムレータ１０８を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２に戻り、上記過程を繰り返す。
また、オイルセパレータ１０４で分離された冷凍機油は、図示しないオイル戻し管を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３の吸入配管に流入し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
また、オイルセパレータ１０４で分離された冷凍機油は、図示しないオイル戻し管を通過し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３の吸入配管に流入し、エンジン駆動圧縮機１０２、及び、電動圧縮機１０３に戻り、上記過程を繰り返す。
【0026】
［１－２－２．冷却水側の動作］
［１－２－２－１．冷房運転時の動作］
三方弁１１８は、冷却水をラジエータ１１７側に流れる流路に切り替えられる。
冷却水ポンプ１１５で押し出された冷却水は、排気ガス熱交換器１２３に流入し、ガスエンジン１０１の排気ガスを冷却する。排気ガス熱交換器１２３にて冷却された排気ガスは、排気ガスマフラ１２４から外気に放出される。排気ガス熱交換器１２３から流出した冷却水は、ガスエンジン１０１に流入し、ガスエンジン１０１を冷却する。ガスエンジン１０１を冷却した冷却水は、三方弁を通過し、ラジエータ１１７に流入する。ラジエータ１１７に流入した冷却水は、外気と熱交換して放熱し、再度冷却水ポンプに戻り、上記過程を繰り返す。
［１－２－２－１．冷房運転時の動作］
三方弁１１８は、冷却水をラジエータ１１７側に流れる流路に切り替えられる。
冷却水ポンプ１１５で押し出された冷却水は、排気ガス熱交換器１２３に流入し、ガスエンジン１０１の排気ガスを冷却する。排気ガス熱交換器１２３にて冷却された排気ガスは、排気ガスマフラ１２４から外気に放出される。排気ガス熱交換器１２３から流出した冷却水は、ガスエンジン１０１に流入し、ガスエンジン１０１を冷却する。ガスエンジン１０１を冷却した冷却水は、三方弁を通過し、ラジエータ１１７に流入する。ラジエータ１１７に流入した冷却水は、外気と熱交換して放熱し、再度冷却水ポンプに戻り、上記過程を繰り返す。
【0027】
［１－２－２－２．暖房定格運転時の動作］
三方弁１１８は、冷却水を排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
冷却水ポンプ１１５で押し出された冷却水は、排気ガス熱交換器１２３に流入し、ガスエンジン１０１の排気ガスを冷却する。排気ガス熱交換器１２３にて冷却された排気ガスは、排気ガスマフラ１２４から外気に放出される。排気ガス熱交換器１２３から流出した冷却水は、ガスエンジン１０１に流入し、ガスエンジン１０１を冷却する。ガスエンジン１０１を冷却した冷却水（例えば、６０℃）は、三方弁１１８を通過し、排熱回収熱交換器１１３に流入する。排熱回収熱交換器１１３に流入した冷却水は、冷媒と熱交換して放熱し（例えば、５０℃）、再度冷却水ポンプに戻り、上記過程を繰り返す。
三方弁１１８は、冷却水を排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
冷却水ポンプ１１５で押し出された冷却水は、排気ガス熱交換器１２３に流入し、ガスエンジン１０１の排気ガスを冷却する。排気ガス熱交換器１２３にて冷却された排気ガスは、排気ガスマフラ１２４から外気に放出される。排気ガス熱交換器１２３から流出した冷却水は、ガスエンジン１０１に流入し、ガスエンジン１０１を冷却する。ガスエンジン１０１を冷却した冷却水（例えば、６０℃）は、三方弁１１８を通過し、排熱回収熱交換器１１３に流入する。排熱回収熱交換器１１３に流入した冷却水は、冷媒と熱交換して放熱し（例えば、５０℃）、再度冷却水ポンプに戻り、上記過程を繰り返す。
【0028】
［１－２－２－３．暖房部分負荷運転時の動作］
三方弁１１８は、冷却水を排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
冷却水流量調整弁１２０は、開放される。
冷却水ポンプ１１５で押し出された冷却水は、排気ガス熱交換器１２３に流入し、ガスエンジン１０１の排気ガスを冷却する。排気ガス熱交換器１２３にて冷却された排気ガスは、排気ガスマフラ１２４から外気に放出される。排気ガス熱交換器１２３から流出した冷却水は、ガスエンジン１０１に流入し、ガスエンジン１０１を冷却する。ガスエンジン１０１を冷却した冷却水（例えば、６０℃）は、三方弁１１８を通過し、一部は排熱回収熱交換器１１３に流入し、残りの冷却水は冷却水バイパス管１１９に流入する。
排熱回収熱交換器１１３に流入した冷却水は、冷媒と熱交換して放熱し（例えば、５０℃）、冷却水バイパス管１１９から流出した冷却水（例えば、６０℃）と合流し、加熱された（例えば、５５℃）後に、再度冷却水ポンプに戻り、上記過程を繰り返す。
三方弁１１８は、冷却水を排熱回収熱交換器１１３側に流れる流路に切り替えられる。
冷却水流量調整弁１２０は、開放される。
冷却水ポンプ１１５で押し出された冷却水は、排気ガス熱交換器１２３に流入し、ガスエンジン１０１の排気ガスを冷却する。排気ガス熱交換器１２３にて冷却された排気ガスは、排気ガスマフラ１２４から外気に放出される。排気ガス熱交換器１２３から流出した冷却水は、ガスエンジン１０１に流入し、ガスエンジン１０１を冷却する。ガスエンジン１０１を冷却した冷却水（例えば、６０℃）は、三方弁１１８を通過し、一部は排熱回収熱交換器１１３に流入し、残りの冷却水は冷却水バイパス管１１９に流入する。
排熱回収熱交換器１１３に流入した冷却水は、冷媒と熱交換して放熱し（例えば、５０℃）、冷却水バイパス管１１９から流出した冷却水（例えば、６０℃）と合流し、加熱された（例えば、５５℃）後に、再度冷却水ポンプに戻り、上記過程を繰り返す。
【0029】
［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、空気調和装置１は、ガスエンジン１０１により駆動するエンジン駆動圧縮機１０２と、電動モータにより駆動する電動圧縮機１０３とを並列に接続し、電動圧縮機１０３の吸入配管と液冷媒配管１０９とを接続する排熱回収バイパス管１１１の中途部に設けられた排熱回収熱交換器１１３と、ガスエンジン１０１、排熱回収熱交換器１１３、ポンプ１１５を順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、ガスエンジン１０１を冷却する冷却水回路と、排熱回収熱交換器１１３の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管１１９と、冷却水バイパス管１１９に設けられた冷却水流量調整弁１２０と、を備えた。
そして、暖房部分負荷運転時に、冷却水流量調整弁１２０を開放し、ガスエンジン１０１を冷却した後の冷却水を排熱回収熱交換器１１３に流すとともに、冷却水の一部を冷却水バイパス管１１９に流す。
以上のように、本実施の形態において、空気調和装置１は、ガスエンジン１０１により駆動するエンジン駆動圧縮機１０２と、電動モータにより駆動する電動圧縮機１０３とを並列に接続し、電動圧縮機１０３の吸入配管と液冷媒配管１０９とを接続する排熱回収バイパス管１１１の中途部に設けられた排熱回収熱交換器１１３と、ガスエンジン１０１、排熱回収熱交換器１１３、ポンプ１１５を順に、環状に配管接続し、配管内に冷却水を流通させ、ガスエンジン１０１を冷却する冷却水回路と、排熱回収熱交換器１１３の冷却水の流出側と流入側とを接続する冷却水バイパス管１１９と、冷却水バイパス管１１９に設けられた冷却水流量調整弁１２０と、を備えた。
そして、暖房部分負荷運転時に、冷却水流量調整弁１２０を開放し、ガスエンジン１０１を冷却した後の冷却水を排熱回収熱交換器１１３に流すとともに、冷却水の一部を冷却水バイパス管１１９に流す。
【0030】
これにより、空調負荷が中程度まで減少し、排熱量が減少する際、冷却水流量調整弁１２０の制御により、一部の冷却水を冷却水バイパス管１１９に流入させることで、排熱回収熱交換器１１３を流出した冷却水は、バイパスした冷却水と合流し、加熱されるため、ガスエンジン１０１出入口の温度勾配が大きくなることが抑制される。
さらに、排熱回収熱交換器１１３に流入する冷却水量が減少するため、冷媒の排熱回収熱交換器１１３出入口の温度勾配が小さくなることにより、冷媒の排熱回収熱交換器１１３出口温度が低下する。そのため、ガスエンジン１０１の損傷を防止しながら、排熱回収熱交換器１１３に流入する冷却水量を減少させることができるため、熱交換量を減少させながら、冷媒吸入過熱度を所定以下の温度に維持することができる。結果、中程度の空調負荷においても圧縮動力が減少し、サイクル効率が向上する。
さらに、排熱回収熱交換器１１３に流入する冷却水量が減少するため、冷媒の排熱回収熱交換器１１３出入口の温度勾配が小さくなることにより、冷媒の排熱回収熱交換器１１３出口温度が低下する。そのため、ガスエンジン１０１の損傷を防止しながら、排熱回収熱交換器１１３に流入する冷却水量を減少させることができるため、熱交換量を減少させながら、冷媒吸入過熱度を所定以下の温度に維持することができる。結果、中程度の空調負荷においても圧縮動力が減少し、サイクル効率が向上する。
【0031】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本開示は、部分負荷運転時、圧縮機の吸入冷媒過熱度を所定温度以下に維持することができない空気調和装置に適用可能である。具体的には、ハイブリッド式の空気調和装置に本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【0033】
１ 空気調和装置
２ ユニット配管
１００ 室外ユニット
１０１ ガスエンジン
１０２ エンジン駆動圧縮機
１０３ 電動圧縮機
１０４ オイルセパレータ
１０５ 四方弁
１０６ 室外熱交換器
１０７ 室外冷媒流量調整弁
１０８ アキュムレータ
１０９ 液冷媒配管
１１０ 室外ファン
１１１ 排熱回収バイパス管
１１２ 排熱回収冷媒流量調整弁
１１３ 排熱回収熱交換器
１１４ 逆止弁
１１５ 冷却水ポンプ
１１６ リザーバタンク
１１７ ラジエータ
１１８ 三方弁
１１９ 冷却水バイパス管
１２０ 冷却水流量調整弁
１２１ 機械室
１２２ 熱交換器室
１２３ 排気ガス熱交換器
１２４ 排気ガスマフラ
２００ 室内ユニット
２０１ 室内熱交換器
２０２ 室内冷媒流量調整弁
２０３ 室内ファン
２ ユニット配管
１００ 室外ユニット
１０１ ガスエンジン
１０２ エンジン駆動圧縮機
１０３ 電動圧縮機
１０４ オイルセパレータ
１０５ 四方弁
１０６ 室外熱交換器
１０７ 室外冷媒流量調整弁
１０８ アキュムレータ
１０９ 液冷媒配管
１１０ 室外ファン
１１１ 排熱回収バイパス管
１１２ 排熱回収冷媒流量調整弁
１１３ 排熱回収熱交換器
１１４ 逆止弁
１１５ 冷却水ポンプ
１１６ リザーバタンク
１１７ ラジエータ
１１８ 三方弁
１１９ 冷却水バイパス管
１２０ 冷却水流量調整弁
１２１ 機械室
１２２ 熱交換器室
１２３ 排気ガス熱交換器
１２４ 排気ガスマフラ
２００ 室内ユニット
２０１ 室内熱交換器
２０２ 室内冷媒流量調整弁
２０３ 室内ファン
【図1】
【図2】
【図3】