(57)【要約】【課題】  空気調和装置の簡略化を図ることができ、かつ空気調和機全体の効率をさらに向上させることを目的とする。【解決手段】  第１の圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張弁６、および室内熱交換器７を有する第１の冷媒回路９と、第２の圧縮機１０、および三方弁１１とを有する第２の冷媒回路１２とを具備し、前記室外熱交換器４と前記室内熱交換器７との間に気液分離器５が設けられているとともに、暖房運転時、前記気液分離器５により分離された液相冷媒が、前記第２の冷媒回路１２を介して前記室内熱交換器７の上流側に戻され、冷房運転時、前記気液分離器５により分離された気相冷媒が、前記第２の冷媒回路１２を介して前記室外熱交換器４の上流側に戻されるように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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四方弁、内部を通過する冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器、内部を通過する冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器、冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にする膨張弁、および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、および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三方弁とを有する第２の冷媒回路とを具備し、
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に気液分離器が設けられているとともに、暖房運転時、前記気液分離器により分離された液相冷媒が、前記第２の冷媒回路を介して前記室内熱交換器の上流側に戻され、冷房運転時、前記気液分離器により分離された気相冷媒が、前記第２の冷媒回路を介して前記室外熱交換器の上流側に戻されるように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記第２の冷媒回路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の冷媒回路を通過する冷媒と、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に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置としては、サブ圧縮機、室外熱交換器とを介装して、かつ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た第２の系統を備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２８６３１０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示されている発明では、第２の系統を循環する冷媒により第１の系統を循環する冷媒を過冷却するようにして冷房能力の増加と効率の向上を図っている。
しかしながら、この特許文献の発明では、過冷却熱交換器、サブ圧縮機、室外熱交換器、および膨張弁を有する第２の系統を設けなければならず、構成が複雑化し、製造費が高騰化してしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、空気調和装置の簡略化を図ることができ、かつ空気調和機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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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四方弁、内部を通過する冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器、内部を通過する冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器、冷媒を減圧・膨張させて低温・低圧の冷媒にする膨張弁、および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、および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三方弁とを有する第２の冷媒回路とを具備し、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に気液分離器が設けられているとともに、暖房運転時、前記気液分離器により分離された液相冷媒が、前記第２の冷媒回路を介して前記室内熱交換器の上流側に戻され、冷房運転時、前記気液分離器により分離された気相冷媒が、前記第２の冷媒回路を介して前記室外熱交換器の上流側に戻されるように構成さ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、冷房運転時、気液分離器により分離された液相の冷媒が、膨張弁および室内熱交換器へ流入し、気液分離器により分離された気相の冷媒が、第２の圧縮機へ流入していくことになり、第１の圧縮機および第２の圧縮機を駆動する動力を低減させることができて、空気調和装置全体のＣＯＰ（Coefficiency of
performance：エネルギー消費効率）を高めることができる。
また、気液分離器を採用することにより、従来必須であった過冷却熱交換器、室外熱交換器、および膨張弁を省略することができるので、構成を簡略化することができるとともに、製造費の低減化を図ることができる。
【０００６】
請求項２に記載の空気調和装置は、前記第２の冷媒回路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の冷媒回路を通過する冷媒と、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、暖房運転時、第２の冷媒回路を通過する冷媒が、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り、第１の圧縮機に流入する冷媒の温度を上昇させることができて、第１の圧縮機の吐出ガス温度を上昇させることができ、第１の冷媒回路のＣＯＰをさらに高めることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気調和装置によれば、空気調和装置の簡略化を図ることができ、かつ空気調和機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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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一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、四方弁３、室外熱交換器４、気液分離器５、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、前記気液分離器５、第２の圧縮機１０、および三方弁１１、第２の配管１２を主たる要素として有する第２の冷媒回路１３とを具備するものである。
【０００９】
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。
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。
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。
【００１０】
気液分離器５は、第１の冷媒回路を循環する冷媒を、気相の冷媒と液相の冷媒とに分離するものであり、暖房運転時には液相の冷媒が第２の配管１２に導かれるとともに、気相の冷媒が室外熱交換器４に導かれ、冷房運転時には液相の冷媒が室内熱交換器７に導かれるとともに、気相の冷媒が室外熱交換器４に導かれるようになっている。
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。
【００１１】
第１の配管８は、これら第１の圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、気液分離器５、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。
【００１２】
つぎに、第２の冷媒回路１３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２の圧縮機１０から室外熱交換器４に向かう流路を形成するように構成されている。
第２の配管１２は、気液分離器５と第２の圧縮機１０、第２の圧縮機１０と三方弁１１、四方弁３と室外熱交換器４との間に位置する第１の配管８と三方弁１１、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と三方弁１１を接続する配管である。気液分離器５と第２の圧縮機１０との間に位置する第２の配管には、水熱交換器２０が設けられている。水熱交換器２０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の配管１２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の配管１２を通過する冷媒が加熱されるようになっている。
なお、気液分離器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。
【００１３】
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２０、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。
【００１４】
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→四方弁３→室外熱交換器４→気液分離器５の順に流れ、気液分離器５で液相の冷媒と気相の冷媒とに分離された後、液相の冷媒は膨張弁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。また、気相の冷媒は水熱交換器２０→第２の圧縮機１０→三方弁１１の順に流れた後、第１の圧縮機３から吐出された冷媒とともに室外熱交換器４に流入する。
【００１５】
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→四方弁３→室内熱交換器７→第１の膨張弁６→気液分離器５の順に流れ、気液分離器５で液相の冷媒と気相の冷媒とに分離された後、液相の冷媒は水熱交換器２０→第２の圧縮機１０→三方弁１１の順に流れた後、第１の圧縮機３から吐出された冷媒とともに室内熱交換器７に流入する。また、気相の冷媒は室外熱交換器４→四方弁３→第１の圧縮機２の順に流れる。
【００１６】
したがって、本実施形態による空気調和装置１によれば、冷房運転時、気液分離器５により分離された液相の冷媒のみが、膨張弁６および室内熱交換器７へ流入し、気液分離器５により分離された気相の冷媒のみが、第２の圧縮機１０へ流入していくことになるので、第１の圧縮機２および第２の圧縮機１０を駆動する動力を低減させることができて、空気調和装置１全体のＣＯＰ（Coefficiency of
performance：エネルギー消費効率）を高めることができる。
また、気液分離器５を採用することにより、従来必須であった過冷却熱交換器、室外熱交換器、および膨張弁を省略することができるので、構成を簡略化することができるとともに、製造費の低減化を図ることができる。
さらに、水熱交換器２０を通過する第２の冷媒回路１３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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による空気調和装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  空気調和装置
２  第１の圧縮機
３  四方弁
４  室外熱交換器
５  気液分離器
６  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  三方弁
１２  第２の冷媒回路
２０  水熱交換器
ＧＥ  ガスエンジン（内燃機関）
【図１】
2006194566.tif 000003