(57)【要約】【課題】高効率な暖房運転を実現しながら、圧縮機の信頼性を確保するためのオイルセパレータを１つとし、装置の小型化を図ることのできる空気調和装置を提供する。【解決手段】第２圧縮機１０２の第２吸入管１１１と冷媒液管１１６とを接続するバイパス管１１７を設け、バイパス管１１７に排熱回収減圧装置および排熱回収熱交換器を冷媒液管１１６から順に設け、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吐出配管の合流部より上流にオイルセパレータ１０４を設けるとともに、オイルセパレータ１０４の底部に油戻し管１１８を設け、油戻し管１１８は、第１油戻し調整弁１１９を介してアキュムレータ１０９の下流の低圧ガス管１１２に接続される第１油戻し管１２０と、第２油戻し調整弁１２１を介して排熱回収熱交換器１１４の下流のバイパス管１１７に接続される第２油戻し管１２２とに接続されている。【選択図】図１
2019015435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスエンジンを駆動源とする第１圧縮機と電動モータを駆動源とする第２圧縮機を並列に接続し、冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、
前記第２圧縮機の吸入管と冷媒液管とを接続するバイパス管を設け、前記バイパス管に排熱回収減圧装置および排熱回収熱交換器を前記冷媒液管から順に設け、
前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の吐出配管の合流部より上流にオイルセパレータを設けるとともに、前記オイルセパレータの底部に油戻し配管を設け、
前記油戻し配管は、第１油戻し調整弁を介してアキュムレータの下流の低圧ガス管に接続される第１油戻し管と、第２油戻し調整弁を介して前記排熱回収熱交換器の下流の前記バイパス管に接続される第２油戻し管とに接続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圧縮機の吸入管には、前記バイパス管の接続部より上流側に逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第１圧縮機の運転容量と前記第２圧縮機の運転容量との比に基づいて、前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第１圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧と、前記第２圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧との比に基づいて、前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２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、ガスエンジンにより駆動する圧縮機を搭載した空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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を参照）。
【０００３】
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に記載のものでは、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である。
そして、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ようにしている。
【０００４】
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を行うことができ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、暖房運転時に求められる負荷が高負荷の場合、室外熱交換器１１で外気から吸熱した冷媒を、ガスエンジンＥＧにより駆動する圧縮機１２ＡでアキュムレータＡＣを介して吸入し、排熱回収熱交換器４０によりガスエンジン排熱から吸熱した中温中圧の冷媒を電動モータ駆動圧縮機１２ＢでアキュムレータＡＣ２を介して吸入するようにしている。
この構成においては、容量の大きい圧縮機の駆動手段として採用した内燃機関の排熱を、容量の小さい圧縮機の吸入する冷媒の加熱に利用することにより、さらなる高効率運転が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、空気調和装置等の冷凍サイクル装置において、圧縮機は、その運転中において圧縮機用の潤滑油の一部を冷媒とともに吐出している。この吐出された潤滑油が圧縮機に戻らなければ、摺動部を潤滑する圧縮機内の油量が徐々に減少して動作不良を引き起こすことから、従来、圧縮機から吐出された潤滑油を冷媒と分離するためのオイルセパレータ、およびオイルセパレータで分離した潤滑油を圧縮機に戻すための油戻し回路が設けられている。
また、ガスエンジンを駆動源とする圧縮機を利用した前記従来の空気調和装置は、事務所ビルや大型店舗で利用されるため、こうした大型空気調和装置では、運転容量の大きい圧縮機が用いられ、冷媒の循環量が多く、その冷媒とともに多くの潤滑油を吐出し、冷媒と潤滑油を分離するためのオイルセパレータが大型化し、その内容積は１０リットルを超えることもある。
【０００７】
前記従来の空気調和装置では、並列に接続された二つの圧縮機の吐出配管のそれぞれにオイルセパレータと油戻し回路を設け、それぞれのオイルセパレータで分離された潤滑油を、それぞれの圧縮機に戻すことで圧縮機の動作不良を防いでいる。
このようにオイルセパレータを二つ用いているのは、暖房運転の高負荷時に、容量の大きい圧縮機の駆動手段として採用した内燃機関の排熱を、容量の小さい圧縮機の吸入する冷媒の加熱に利用することにより、高効率運転な暖房運転を可能とするため、暖房運転の高負荷時には、並列に設けた圧縮機の吸入する冷媒の圧力が異なり、容量の大きい圧縮機の冷媒の吸入圧力は、容量の小さい圧縮機の冷媒の吸入圧力よりも低くなるからである。
したがって、前記従来の空気調和装置では、オイルセパレータを二つ必要とすることから装置が大型化する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、高効率な暖房運転を実現しながら、圧縮機の信頼性を確保するためのオイルセパレータを１つとし、装置の小型化を図ることのできる空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するため、本発明の空気調和装置は、ガスエンジンを駆動源とする第１圧縮機と電動モータを駆動源とする第２圧縮機を並列に接続し、冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、前記第２圧縮機の吸入管と冷媒液管とを接続するバイパス管が設けられ、前記バイパス管に排熱回収減圧装置および排熱回収熱交換器が前記冷媒液管から順に設けられ、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の吐出配管の合流部より上流にオイルセパレータが設けられるとともに、前記オイルセパレータの底部に油戻し配管が設けられ、前記油戻し配管は、第１油戻し調整弁を介してアキュムレータの下流の低圧ガス管に接続される第１油戻し管と、第２油戻し調整弁を介して前記排熱回収熱交換器の下流の前記バイパス管に接続される第２油戻し管とに接続されたことを特徴とする。
【０００９】
前記構成により、第１圧縮機あるいは第２圧縮機の単独運転時、または第１圧縮機および第２圧縮機の並列運転で排熱回収を行なわない時に、第１油戻し調整弁および第２油戻し調整弁を調整することで、第１圧縮機および第２圧縮機の動作状態にかかわらず、オイルセパレータで分離された潤滑油を第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができるので、オイルセパレータを１つにすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空気調和装置では、第１圧縮機および第２圧縮機の動作状態にかかわらず、オイルセパレータで分離された潤滑油を第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができるので、オイルセパレータを１つにすることができる。その結果、高効率な暖房運転を実現しながら、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す冷凍サイクル図。
【図２】本実施形態の制御構成を示すブロック図。
【図３】本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を示すグラフ。
【図４】本実施形態における冷凍サイクル動作点を示すモリエル線図。
【図５】特許文献１における従来の空気調和装置を示す冷凍サイクル図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、ガスエンジンを駆動源とする第１圧縮機と電動モータを駆動源とする第２圧縮機を並列に接続し、冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、前記第２圧縮機の吸入管と冷媒液管とを接続するバイパス管を設け、前記バイパス管に排熱回収減圧装置および排熱回収熱交換器を前記冷媒液管から順に設け、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の吐出配管の合流部より上流にオイルセパレータを設けるとともに、前記オイルセパレータの底部に油戻し配管を設け、前記油戻し配管は、第１油戻し調整弁を介してアキュムレータの下流の低圧ガス管に接続される第１油戻し管と、第２油戻し調整弁を介して前記排熱回収熱交換器の下流の前記バイパス管に接続される第２油戻し管とに接続されている。
【００１３】
これによれば、第１圧縮機あるいは第２圧縮機の単独運転時、または第１圧縮機および第２圧縮機の並列運転で排熱回収を行なわない時に、第１油戻し調整弁および第２油戻し調整弁を調整することで、第１圧縮機および第２圧縮機の動作状態にかかわらず、オイルセパレータで分離された潤滑油を第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができるので、オイルセパレータを１つにすることができる。その結果、高効率な暖房運転を実現しながら、装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
また、バイパス管に排熱回収減圧装置および排熱回収熱交換器を設けたので、室外熱交換器において蒸発する冷媒と、排熱回収熱交換器において蒸発する冷媒の圧力を、それぞれの吸熱源の温度に応じて適切に設定することが可能となり、排熱回収熱交換器において蒸発する冷媒の圧力を、空気熱交換器において蒸発する冷媒の圧力よりも高く設定でき、排熱回収熱交換器において蒸発した冷媒を吸入する圧縮機の動力を低減させることができる。
さらに、第１圧縮機の駆動手段として採用したガスエンジンの排熱を、電動モータを駆動源とする第２圧縮機の圧縮機の吸入する冷媒の加熱に利用したので、暖房時の高効率化を図りつつ、オイルセパレータを１つとすることが可能となる。
【００１５】
第２の発明は、前記第２圧縮機の吸入管には、前記バイパス管の接続部より上流側に逆止弁が設けられている。
これによれば、バイパス管を介して第２吸入管に流入する中圧冷媒が、低圧冷媒の流れる第１吸入管に流入することを防止することができる。
【００１６】
第３の発明は、前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第１圧縮機の運転容量と前記第２圧縮機の運転容量との比に基づいて、前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御する。
これによれば、第１油戻し調整弁および第２油戻し調整弁の開度を制御するので、第１圧縮機および第２圧縮機の吸入圧力が異なっている場合でも第１圧縮機および第２圧縮機に対して適正量の潤滑油を戻すことができる。
【００１７】
第４の発明は、前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第１圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧と、前記第２圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧との比に基づいて、前記第１油戻し調整弁および前記第２油戻し調整弁の開度を制御する。
これによれば、第１油戻し調整弁および第２油戻し調整弁の開度を制御するので、第１圧縮機および第２圧縮機の吸入圧力が異なっている場合でも第１圧縮機および第２圧縮機に対して適正量の潤滑油を戻すことができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。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。
【００１９】
（実施の形態１）
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３００の構成を示すものである。
本実施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と、を備えている。なお、図１において、室内ユニット２００は、１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。
室外ユニット１００は、ガスを駆動源とするガスエンジン１０３と、ガスエンジン１０３により駆動力を得て冷媒を圧縮する第１圧縮機１０１と、電動モータ（図示せず）を駆動源とする第２圧縮機１０２と、を備えている。本実施形態においては、第１圧縮機１０１は、第２圧縮機１０２よりも能力が高いものが用いられている。
【００２０】
第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の冷媒吐出側は合流してオイルセパレータ１０４が設けられている。このオイルセパレータ１０４は、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吐出冷媒ガスに含まれるオイルを分離する。
オイルセパレータ１０４下流には、四方弁１０５を介して室外熱交換器１０６が接続されている。四方弁１０５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。なお、図１において、暖房運転時には、図中実線で示すように冷媒が流れ、冷房運転時には、図中破線で示すように冷媒が流れる。
【００２１】
室外熱交換器１０６の風下側には、エンジンガス１０３の冷却水の冷却を行うためのラジエータ１１３が配置されている。さらに、ラジエータ１１３の近傍には、室外熱交換器１０６およびラジエータ１１３に外気を通風させるための室外送風ファン１０７が配置されている。
室外熱交換器１０６の一側には、室外減圧装置１０８が設けられており、室外減圧装置１０８は、冷媒液管１１６を介して室内ユニット２００に接続されている。
【００２２】
室内ユニット２００は、室内熱交換器２０１と、室内送風ファン２０２と、室内減圧装置２０３と、を備えている。冷媒配管１１６は、室内減圧装置２０３を介して室内熱交換器２０１の一端に接続されている。
室内熱交換器２０１の他端は、四方弁１０５を介して低圧ガス管１１２に接続されており、低圧ガス管１１２は、アキュムレータを介して第１圧縮機１０１の第１吸入管１１０および第２圧縮機１０２の第２吸入管１１１に接続されている。
【００２３】
室外熱交換器１０６と室内熱交換器２０１とを接続する冷媒液管１１６の途中には、第２吸入管１１１に接続されるバイパス管１１７が接続されている。バイパス管１１７には、冷媒液管１１６から順に排熱回収減圧装置（減圧手段）１１５、排熱回収熱交換器１１４が設けられている。排熱回収熱交換器１１４を流れる冷媒は、暖房時において、エンジン冷却水からも吸熱できる構成となっている。
【００２４】
また、オイルセパレータ１０４の下方には、油戻し管１１８の一端が接続されており、油戻し管１１８の他端は、分岐されている。
油戻し管１１８から分岐した一方の第１油戻し管１２０は、アキュムレータ１０９の下流の低圧ガス管１１２に第１油戻し調整弁１１９を介して接続されている。
また、油戻し管１１８から分岐した他方の第２油戻し管１２２は、排熱回収熱交換器１１４の下流におけるバイパス管１１７に第２油戻し調整弁１２１を介して接続されている。
【００２５】
さらに、第２吸入管１１１には、バイパス管１１７と第２吸入管１１１との接続部分より上流側に、逆止弁１２３が設けられている。
なお、逆止弁１２３は、必ずしも逆止弁に限定されない。例えば、開閉弁など、バイパス管１１７を介して第２吸入管１１１に流入する中圧冷媒が、低圧冷媒の流れる第１吸入管１１０に流入することを防止することができるものであればよい。
【００２６】
また、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吐出側には、吐出冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ１４０が設けられている。また、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吸入側には、第１圧縮機１０１の吸入冷媒の圧力を検出する第１吸入圧力センサ１４１および第２圧縮機１０２の吸入冷媒の圧力を検出する第２吸入圧力センサ１４２がそれぞれ設けられている。さらに、外気温を検出する外気温センサ１４３が設けられている。
【００２７】
次に、本実施形態の制御構成について説明する。
図２は、本実施形態の空気調和装置３００の制御構成を示すブロック図である。
図２に示すように、空気調和装置３００は、制御装置１５０を備えている。
制御装置１５０は、１つまたは複数のマイコンを用いて実現可能である。その場合、マイコンは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭやフラッシュメモリ、ＲＡＭを含む構成であれば良く、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたコンピュータプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使いながら実行し、空気調和装置３００の各部を総括的に制御する。
【００２８】
本実施形態においては、制御装置１５０は、吐出圧力センサ１４０、第１吸入圧力センサ１４１、第２吸入圧力センサ１４２および外気温センサ１４３からの検出結果を入力し、第１圧縮機１０１、第２圧縮機１０２、室外送風ファン１０７、室外減圧装置１０８、排熱回収減圧装置、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１をそれぞれ制御するように構成されている。
【００２９】
本実施形態においては、制御装置１５０は、第１油戻し調整弁１１９および第２オイル戻し弁１２１の開度を制御する。この開度制御は、例えば、第１圧縮機１０１と第２圧縮機１０２の運転容量に比例して行われる。ただし、圧縮機の運転容量とは、圧縮機の排除容積と圧縮機の動作回転数との積として求められる値である。
例えば、第１圧縮機１０１の排除容積が２４０ｃｃ、第１圧縮機１０１の回転数が４０Ｈｚであり、第２圧縮機１０２の排除容積が６０ｃｃ、第２圧縮機１０２の回転数が８０Ｈｚである場合、第１圧縮機１０１の運転容量と第２圧縮機１０２の運転容量との比を以下のように求める。
運転容量比＝（２４０×４０）：（６０×８０）＝９６：４８＝２：１
この場合、第１圧縮機１０１の運転容量と第２圧縮機１０２の運転容量との比が、２：１であることから、制御装置１５０は、第１油戻し調整弁１１９（開度０〜４８０パルス）の開度を２００パルスに、第２油戻し調整弁１２１（開度０〜４８０パルス）の開度を１００パルスに制御する。
【００３０】
また、その他の開度制御としては、吐出圧力センサ１４０による吐出圧力と第１吸入圧力センサ１４１による吸入圧力との差圧と、吐出圧力センサ１４０による吐出圧力と第２吸入圧力センサ１４２による吸入圧力との差圧との比によって、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御するようにしてもよい。
具体的には、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吐出圧力（Ｐｈ）が２．８ＭＰａ、第１圧縮機１０１の吸入圧力（Ｐ１）が０．６ＭＰａの場合、吐出圧力との差圧（Ｐｈ−Ｐ１）は、２．２ＭＰａとなる。また、第二圧縮機の吸入圧力（Ｐ２）が１．７ＭＰａの場合、吐出圧力との差圧（Ｐｈ−Ｐ２）は、１．１ＭＰａとなる。
【００３１】
そして、第１圧縮機１０１における差圧と第２圧縮機１０２における差圧との比は以下のように求められる。
吐出圧力と吸入圧力との差圧の比＝２．２：１．１＝２：１
この場合、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吐出圧力と吸入圧力との差圧の比が、２：１であることから、制御装置１５０は、第１油戻し調整弁１１９（開度０〜４８０パルス）の開度を２００パルスに、第２油戻し調整弁１２１（開度０〜４８０パルス）の開度を１００パルスに制御する。
【００３２】
また、本実施形態では、第１圧縮機１０１はガスエンジン１０３により駆動されるため、駆動軸が圧縮機ケーシングを貫通する、いわゆる開放型の圧縮機が用いられ、第２圧縮機１０２は密閉型のロータリー圧縮機が用いられている。
一般的に、開放型の圧縮機は密閉型の圧縮機に対し潤滑油の吐出量が多い。これは、密閉型圧縮機は、圧縮機ケーシングに電動モータが収納されており、その電動モータが圧縮機ケーシング内でオイルセパレータとしての役割も担うからである。すなわち、圧縮機構部で圧縮された冷媒が吐出口から排出される途中に、電動モータ部を通過するため、電動モータに一部の潤滑油が付着し、オイルセパレートする機能を有するものである。
そのため、本実施形態においては、潤滑油吐出量は第１圧縮機１０１の吐出量が、第２圧縮機１０２の吐出量よりも多くなるため、第１油戻し調整弁１１９の口径（最大流量値）は、第２油戻し調整弁１２１の口径よりも大きくしてもよい。また、あらかじめ把握した第１圧縮機１０１の運転容量における潤滑油吐出量と、第２圧縮機１０２の運転容量における潤滑油吐出量に応じて、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御してもよい。
【００３３】
次に、本実施形態の空気調和装置３００の動作について説明する。
図３は空調負荷に対する第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の利用比率の関係を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の空気調和装置３００においては、空調負荷が小さければ電動モータにより駆動される第２圧縮機１０２のみを駆動し、空調負荷が中程度であればガスエンジン１０３により駆動される第１圧縮機１０１のみを駆動し、空調負荷が高い場合はガスエンジン１０３により駆動される第１圧縮機１０１を最大出力で駆動し、不足分を電動モータにより駆動される第２圧縮機１０２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。
【００３４】
本実施形態の空気調和装置３００においては、暖房運転で空調負荷が高い場合、ガスエンジン１０３で駆動する第１圧縮機１０１で空気（外気）から吸熱した低温低圧のガス冷媒を高温高圧まで圧縮し、電動モータで駆動する第２圧縮機１０２でガスエンジン１０３排熱から吸熱した中温中圧のガス冷媒を高温高圧まで圧縮する構成としている。
【００３５】
図４は、本実施形態の冷凍サイクル動作点を示すモリエル線図である。
図４に示すように、本実施形態においては、電動モータで駆動する第２圧縮機１０２の吸入圧力は、ガスエンジン１０３により駆動する第１圧縮機１０１の吸入圧力よりも高くなり、電動モータにより駆動する第２の圧縮機１０２の圧縮比（高圧/低圧）が低くなるので、電動モータにより駆動する第２の圧縮機１０２が消費するエネルギーを小さくすることができることがわかる。
【００３６】
次に、本実施形態の空気調和装置３００の動作を、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、図１を参照して詳細に説明する。
（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２圧縮機１０２のみが駆動される。排熱回収減圧装置１１５は閉じられる。四方弁１０５は破線に冷媒を流すように設定される。
第２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１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通り、室外熱交換器１０６に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０６にて外気と熱交換して放熱した後に凝縮し、高圧の液冷媒となって減圧装置１０８を通り、室内ユニット２００に供給される。
【００３７】
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後に蒸発し、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１０５、アキュムレータ１０９を通って、第２圧縮機１０２に戻り、前述の過程を繰り返す。
【００３８】
また、油戻し管１１８において、第１油戻し調整弁１１９は開かれ、第２油戻し調整弁１２１は閉じられる。オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油は、油戻し管１１８、第１油戻し管１２０を通って低圧ガス管１１２に戻され、第２吸入配管１１１を通って、第２圧縮機１０２に戻り、前述の過程を繰り返す。
【００３９】
（冷房運転中負荷時）
冷房運転の中負荷時においては、ガスエンジン１０３を駆動源とする第１圧縮機１０１が駆動される。排熱回収減圧装置１１５は閉じられる。四方弁１０５は破線に冷媒を流すように設定される。
第１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１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５を通り、室外熱交換器１０６に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０６にて外気と熱交換して放熱した後に凝縮し、高圧の液冷媒となって減圧装置１０８を通り、室内ユニット２００に供給される。
【００４０】
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後に蒸発し、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１０５、アキュムレータ１０９を通って、第１圧縮機１０１に戻り、前記過程を繰り返す。
【００４１】
また、油戻し管１１８において、第１油戻し調整弁１１９は開かれ、第２油戻し調整弁１２１は閉じられる。オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油は、油戻し管１１８、第１油戻し管１２０を通って低圧ガス管１１２に戻され、第１吸入管１１０を通って、第１圧縮機１０１に戻り、前述の過程を繰り返す。
なお、ガスエンジン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１１３に運ばれ、外気と熱交換し、再びガスエンジン１０３に戻る。
【００４２】
（冷房高負荷時）
冷房運転の高負荷時においては、ガスエンジン１０３を駆動源とする第１圧縮機１０１および電動モータを駆動源とする第２圧縮機１０２の両方が駆動される。排熱回収減圧装置１１５は閉じられる。四方弁１０５は破線に冷媒を流すように設定される。
第１圧縮機１０１および第２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１０４に流入する。オイルセパレータ１０４に流入した冷媒は、オイルが分離された純度の高いガス冷媒となり、四方弁１０５を通り、室外熱交換器１０６に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１０６にて外気と熱交換して放熱した後に凝縮し、高圧の液冷媒となって減圧装置１０８を通り、室内ユニット２００に供給される。
【００４３】
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後に蒸発し、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１０５、アキュムレータ１０９を通った後分岐され、第１圧縮機１０１の第１吸入管１１０を通って第１圧縮機１０１に戻るとともに、第２圧縮機１０２の第２吸入管１１１を通って第２圧縮機１０２に戻り、前述の過程を繰り返す。
【００４４】
また、油戻し管１１８において、第１油戻し調整弁１１９は開かれ、第２油戻し調整弁１２１は閉じられる。オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油は、油戻し管１１８、第１油戻し管１２０を通って低圧ガス管１１２に戻され、第１吸入管１１０を通って、第１圧縮機１０１に、第２吸入管１１１を通って、第２圧縮機１０２に戻り、前述の過程を繰り返す。
なお、ガスエンジン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１１３に運ばれ、外気と熱交換し、再びガスエンジン１０３に戻る。
【００４５】
（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２圧縮機１０２のみが駆動される。排熱回収減圧装置１１５は閉じられる。四方弁１０５は実線に冷媒を流すように設定される。
第２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１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５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後に凝縮し、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。
【００４６】
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１０８にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０６に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０６で外気と熱交換して吸熱した後に蒸発し、ガス冷媒となり、四方弁１０５、アキュムレータ１０９を通って、第２圧縮機１０２に戻り、上記過程を繰り返す。
【００４７】
また、油戻し管１１８において、第１油戻し調整弁１１９は開かれ、第２油戻し調整弁１２１は閉じられる。オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油は、油戻し管１１８、第１油戻し管１２０を通って低圧ガス管１１２に戻され、第２吸入管１１１を通って、第２圧縮機１０２に戻り、前述の過程を繰り返す。
【００４８】
（暖房中負荷時）
暖房運転の中負荷時においては、ガスエンジン１０３を駆動源とする第１圧縮機１０１が駆動される。排熱回収減圧装置１１５は閉じられる。四方弁１０５は実線に冷媒を流すように設定される。
第１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１０４に流入する。オイルセパレータ１０４にて、オイルが分離された純度の高いガス冷媒は、四方弁１０５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後に凝縮し、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。
【００４９】
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１０８にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０６に流入する。気液二相状態の冷媒は、外気と熱交換して吸熱した後に蒸発し、ガス冷媒となる。その後、四方弁１０５、アキュムレータ１０９を通って、第１圧縮機１０１に戻り、前述の過程を繰り返す。
【００５０】
また、油戻し管１１８において、第１油戻し調整弁１１９は開かれ、第２油戻し調整弁１２１は閉じられる。オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油は、油戻し管１１８、第１油戻し管１２０を通って低圧ガス管１１２に戻され、第１吸入管１１０を通って、第１圧縮機１０１に戻り、前述の過程を繰り返す。
【００５１】
（暖房高負荷時）
暖房運転の高負荷時においては、ガスエンジン１０３を駆動源とする第１圧縮機１０１、および電動モータを駆動源とする第２圧縮機１０２が駆動される。排熱回収減圧装置１１５は開かれる。四方弁１０５は実線に冷媒を流すように設定される。
第１圧縮機１０１および第２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１０４に流入する。オイルセパレータ１０４に流入した冷媒は、オイルが分離された純度の高いガス冷媒となり、四方弁１０５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後に凝縮し、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。
【００５２】
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、一部がバイパス管１１７に流入する。バイパス管１１７に流入しなかった残りの液冷媒は、減圧装置１０８にて減圧され、気液二相状態となって室外熱交換器１０６に流入する。気液二相状態の冷媒は、外気と熱交換して吸熱した後に蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。その後四方弁１０５、アキュムレータ１０９、第１圧縮機１０１の第１吸入管１１０を通って、第１圧縮機１０１に戻る。
【００５３】
バイパス管１１７に流入した液冷媒は、排熱回収減圧装置１１５にて減圧され、気液二相状態となって排熱回収熱交換器１１４に流入する。排熱回収熱交換器１１４に流入した気液二相状態の冷媒は、図示しないエンジン冷却水から吸熱した後に蒸発し、中温中圧のガス冷媒となる。中温中圧のガス冷媒は、バイパス管１１７を通り、第２圧縮機１０２に戻る。
ここで、第２圧縮機１０２の第２吸入管１１１には逆止弁１２３が設けられていることから、中温中圧のガス冷媒が第１圧縮機１０１に吸入されることはない。
【００５４】
したがって、第１圧縮機１０１には、室外熱交換器１０６で蒸発した低温低圧のガス冷媒が戻り、高温高圧のガス冷媒に圧縮され、第２圧縮機１０２には、排熱回収熱交換器１１４で蒸発した中温中圧のガス冷媒が戻り、高温高圧のガス冷媒に圧縮され、前記過程を繰り返す。
また、油戻し管１１８において、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１はともに開かれる。オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油は、油戻し管１１８を通り、一部の潤滑油は第１油戻し調整弁１１９、第１油戻し管１２０を通って低圧ガス管１１２に戻され、第１圧縮機１０１に吸引される。
残りの潤滑油は、第２油戻し調整弁１２１、第２油戻し管１２２を通ってバイパス管１１７に戻され、第２吸入管１１１を通って、第２圧縮機１０２に吸引され、前記過程を繰り返す。
【００５５】
この場合に、前述のように、第１圧縮機１０１の運転容量と第２圧縮機１０２の運転容量との比に基づいて、制御装置１５０により、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御する。
また、吐出圧力と第一圧縮機の吸入圧力との差圧と、吐出圧力と第２圧縮機１０２の吸入圧力との差圧との比に基づいて、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御するようにしてもよい。
【００５６】
以上述べたように、本実施形態においては、第２圧縮機１０２の第２吸入管１１１と冷媒液管１１６とを接続するバイパス管１１７を設け、バイパス管１１７に排熱回収減圧装置および排熱回収熱交換器を冷媒液管１１６から順に設け、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吐出配管の合流部より上流にオイルセパレータ１０４を設けるとともに、オイルセパレータ１０４の底部に油戻し管１１８を設け、油戻し管１１８は、第１油戻し調整弁１１９を介してアキュムレータ１０９の下流の低圧ガス管１１２に接続される第１油戻し管１２０と、第２油戻し調整弁１２１を介して排熱回収熱交換器１１４の下流のバイパス管１１７に接続される第２油戻し管１２２とに接続されている。
【００５７】
これにより、第１圧縮機１０１あるいは第２圧縮機１０２の単独運転時、または第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の並列運転で排熱回収を行なわない時に、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１を調整することで、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の動作状態にかかわらず、オイルセパレータ１０４で分離された潤滑油を第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に戻すことができるので、オイルセパレータ１０４を１つにすることができる。その結果、高効率な暖房運転を実現しながら、装置の小型化を図ることができる。
【００５８】
また、バイパス管１１７に排熱回収減圧装置１１５および排熱回収熱交換器１１４を設けたので、室外熱交換器１０６において蒸発する冷媒と、排熱回収熱交換器１１４において蒸発する冷媒の圧力を、それぞれの吸熱源の温度に応じて適切に設定することが可能となり、排熱回収熱交換器１１４において蒸発する冷媒の圧力を、空気熱交換器において蒸発する冷媒の圧力よりも高く設定でき、排熱回収熱交換器１１４において蒸発した冷媒を吸入する第２圧縮機１０２の動力を低減させることができる。
さらに、第１圧縮機１０１の駆動手段として採用したガスエンジン１０３の排熱を、電動モータを駆動源とする第２圧縮機１０２の吸入する冷媒の加熱に利用したので、暖房時の高効率化を図りつつ、オイルセパレータ１０４を１つとすることが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態においては、第２圧縮機１０２の第２吸入管１１１には、バイパス管１１７の接続部より上流側に逆止弁１２３が設けられている。
これにより、バイパス管１１７を介して第２吸入管１１１に流入する中圧冷媒が、低圧冷媒の流れる第１吸入管１１０に流入することを防止することができる。
【００６０】
また、本実施形態においては、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御する制御装置１５０を備え、制御装置１５０は、第１圧縮機１０１の運転容量と第２圧縮機１０２の運転容量との比に基づいて、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御する。
これにより、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御するので、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吸入圧力が異なっている場合でも第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に対して適正量の潤滑油を戻すことができる。
【００６１】
また、本実施形態においては、制御装置１５０は、第１圧縮機１０１の吐出圧力と吸入圧力との差圧と、第２圧縮機１０２の吐出圧力と吸入圧力との差圧との比に基づいて、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御する。
これにより、第１油戻し調整弁１１９および第２油戻し調整弁１２１の開度を制御するので、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吸入圧力が異なっている場合でも第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に対して適正量の潤滑油を戻すことができる。
【００６２】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、暖房高負荷時に、低温低圧のガス冷媒をガスエンジン１０３で駆動する第１圧縮機１０１に、中温中圧のガス冷媒を電動モータで駆動する第２圧縮機１０２にそれぞれ吸入させたが、低温低圧のガス冷媒を電動モータで駆動する第２圧縮機１０２に、中温中圧のガス冷媒をガスエンジン１０３で駆動とする第１圧縮機１０１に吸入させてもよい。また、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２をともにガスエンジン１０３で駆動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る空気調和装置は、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。
【符号の説明】
【００６４】
１００  室外ユニット
１０１  第１圧縮機
１０２  第２圧縮機
１０３  ガスエンジン
１０４  オイルセパレータ
１０９  アキュムレータ
１１０  第１吸入管
１１１  第２吸入管
１１２  低圧ガス管
１１４  排熱回収熱交換器
１１５  排熱回収減圧装置
１１６  冷媒液管
１１７  バイパス管
１１８  油戻し管
１１９  第１油戻し調整弁
１２０  第１油戻し管
１２１  第２油戻し調整弁
１２２  第２油戻し管
１２３  逆止弁
１５０  制御装置
２００  室内ユニット
３００  空気調和装置
【図１】
2019015435.tif 000003
【図２】
2019015435.tif 000004
【図３】
2019015435.tif 000005
【図４】
2019015435.tif 000006
【図５】
2019015435.tif 000007