JP4259693B2

JP4259693B2 - Air conditioner

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Publication number: JP4259693B2
Application number: JP27395799A
Authority: JP
Inventors: 知男団栗
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2001099519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプにて加熱した空気を空調対象域に供給して、空調対象域を暖房する空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる空調装置において、従来は、圧縮機がエンジンにて駆動されるエンジンヒートポンプを備えたもの、あるいは、圧縮機が電気モータにて駆動されるモーターヒートポンプを備えたものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンヒートポンプ及びモーターヒートポンプには、夫々に特有の利点がある。
エンジンヒートポンプは、例えば、高出力で連続して運転する場合、高効率である。
又、エンジンヒートポンプでは、エンジンの排熱を回収して、回収排熱を暖房に利用するように構成すると、一層効率を向上することができる。モーターヒートポンプでは、外気温が低くなると、効率が低くなったり、暖房能力が低くなったりするが、そのようにモーターヒートポンプでは効率が低くなったり、暖房能力が低くなったりするような程度にまで、外気温が低下しても、エンジンヒートポンプでは、エンジンの排熱を回収して、回収排熱を暖房に利用するように構成すると、高効率を維持しながら、高い暖房能力を得ることができる。
モーターヒートポンプは、例えば、暖房負荷が変動する場合、高効率を維持しながら、暖房負荷に応じて出力を調節することができる。
しかしながら、従来の空調装置では、エンジンヒートポンプに特有の利点、及び、モーターヒートポンプに特有の利点の両方を発揮することができなかった。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンヒートポンプ特有の利点及びモーターヒートポンプ特有の利点を兼ね備えた空調装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、前記ヒートポンプとして、圧縮機がエンジンにて駆動されるエンジンヒートポンプと、圧縮機が電気モータにて駆動されるモーターヒートポンプとが設けられ、
前記空調対象域の暖房負荷情報に基づいて、前記エンジンヒートポンプのみを運転するエンジンヒートポンプ単独運転状態、前記モーターヒートポンプのみを運転するモーターヒートポンプ単独運転状態、及び、前記エンジンヒートポンプと前記モーターヒートポンプの両方を運転する並行運転状態のいずれかを選択して実行する制御手段が設けられ、
前記制御手段は、暖房負荷情報が設定負荷よりも大きいときは、暖房負荷情報に応じて、前記エンジンヒートポンプを最大出力又は略最大出力で運転させながら、前記モーターヒートポンプの出力を調節する状態で、前記並行運転状態を実行するように構成されていることにある。
請求項１に記載の特徴構成によれば、暖房負荷情報が、エンジンヒートポンプのみを運転することで暖房負荷に対応でき、しかも、エンジンヒートポンプ特有の利点を発揮できるような場合に対応する情報のときは、エンジンヒートポンプ単独運転状態が実行され、暖房負荷情報が、モーターヒートポンプのみを運転することで暖房負荷に対応でき、しかも、モーターヒートポンプ特有の利点を発揮できるような場合に対応する情報のときは、モーターヒートポンプ単独運転状態が実行され、暖房負荷情報が、エンジンヒートポンプ及びモーターヒートポンプの両方を運転する状態で、エンジンヒートポンプ特有の利点及びモーターヒートポンプ特有の利点のうちの少なくとも一方を発揮できるような場合に対応する情報のときは、並行運転状態が実行される。
従って、エンジンヒートポンプ特有の利点及びモーターヒートポンプ特有の利点を兼ね備えた空調装置を提供することができるようになった。
又、暖房負荷情報が設定負荷よりも大きいときは、暖房負荷情報に応じて、エンジンヒートポンプを最大出力又は略最大出力で運転させながら、モーターヒートポンプの出力を調節する状態で、並行運転状態が実行される。ちなみに、前記設定負荷としては、エンジンヒートポンプの最大出力に相当する暖房負荷の値以上に設定する。
従って、暖房負荷がエンジンヒートポンプのみの運転では暖房負荷に対応できない程度に大きいときには、エンジンヒートポンプを最大出力又は略最大出力で運転させながら、モーターヒートポンプの出力を調節する状態で、並行運転状態を実行するので、高出力で連続して運転することで高効率が得られるというエンジンヒートポンプ特有の利点と、高効率を維持しながら暖房負荷に応じて出力を調節することができるというモーターヒートポンプ特有の利点の両方を発揮することができるようになった。
【０００７】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の特徴構成は、前記エンジンの排熱を回収して、回収排熱により、前記エンジンヒートポンプを通流する冷媒、及び、前記モーターヒートポンプを通流する冷媒を、各ヒートポンプにおける蒸発器から圧縮機に至る冷媒通流経路中において加熱する排熱回収手段が設けられていることにある。
請求項２に記載の特徴構成によれば、排熱回収手段によって、エンジンの排熱を回収して、その回収排熱により、エンジンヒートポンプを通流する冷媒、及び、モーターヒートポンプを通流する冷媒が、各ヒートポンプにおける蒸発器から圧縮機に至る冷媒通流経路中において加熱される。
従って、エンジンヒートポンプを運転するときは、エンジンヒートポンプばかりでなく、モーターヒートポンプにおいても、エンジンの排熱を暖房に利用することができるので、エンジンヒートポンプ単独運転状態及び並行運転状態のいずれの運転状態においても、効率を更に高くすることができるようになった。
【０００８】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の特徴構成は、前記制御手段は、暖房負荷情報が設定負荷以下で、且つ、外気温が設定温度以下のときは、前記エンジンヒートポンプ単独運転状態を実行するように構成されていることにある。
請求項３に記載の特徴構成によれば、暖房負荷情報が設定負荷以下で、且つ、外気温が設定温度以下のときで、エンジンヒートポンプのみを運転することで暖房負荷に対応でき、しかも、外気温が、モーターヒートポンプでは効率が低くなったり、暖房能力が低くなったりするような程度にまで低下すると、エンジンヒートポンプ単独運転状態が実行される。前記設定負荷としては、例えば、エンジンヒートポンプの最大出力に相当する暖房負荷の値以下に設定する。又、前記設定温度としては、例えば、モーターヒートポンプでは、効率が低くなったり、暖房能力が低くなったりするような温度以下に設定する。尚、通常、各ヒートポンプにおいては、蒸発器に対して、外気を熱交換用空気として通風するので、外気温を、蒸発器に通風する熱交換用空気の温度とみなすことができる。
従って、エンジンの排熱を回収して、回収排熱を暖房に利用するので、エンジンヒートポンプ単独運転状態を、暖房負荷情報の変動に対応してエンジンヒートポンプの出力を調節しながら実行するにしても、モーターヒートポンプのみを設けた従来の空調装置に比べて、効率及び暖房能力を高くすることができる。
つまり、外気温が低くても、高効率を維持しながら高い暖房能力を得ることができるという、エンジンヒートポンプ特有の利点を発揮することができるようになった。
又、この場合、エンジンヒートポンプ単独運転状態を、高出力で連続して実行するときには、外気温が低いときに高効率を維持しながら高い暖房能力を得ることができるという利点に加えて、高出力で連続して運転することで高効率が得られるという、エンジンヒートポンプ特有の利点も発揮することができる。
【０００９】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の特徴構成は、前記制御手段は、暖房負荷情報が前記設定負荷以下で、且つ、外気温が前記設定温度よりも高いときは、前記モーターヒートポンプ単独運転状態を実行するように構成されていることにある。
請求項４に記載の特徴構成によれば、暖房負荷情報が前記設定負荷以下で、しかも、外気温が前記設定温度よりも高くなって、モーターヒートポンプのみを運転することで暖房負荷に対応でき、しかも、モーターヒートポンプでも効率及び暖房能力の低下を防止することができるような外気温になると、暖房負荷情報の変動に対応して、出力を調節しながら、モーターヒートポンプ単独運転状態が実行される。
従って、暖房負荷が小さくて、しかも、外気温が、モーターヒートポンプでも効率及び暖房能力の低下を防止できるような温度にまで高くなると、モーターヒートポンプ単独運転状態を実行することにより、高効率を維持しながら、暖房負荷に応じて出力を調節することができるという、モーターヒートポンプ特有の利点を発揮することができるようになった。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、空調装置は、室内の壁面等に設ける室内機Ｕｉ、室外に設ける室外機Ｕｏ、及び、空調装置の各種制御指令を送信するリモコン操作部Ｃ等を備えて構成してある。
【００１１】
本発明においては、圧縮機１ｅがガスエンジン８にて駆動されるエンジンヒートポンプＨｅと、圧縮機１ｍが電気モータ９にて駆動されるモーターヒートポンプＨｍとを設けてあり、それらエンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍを、室内機Ｕｉ及び室外機Ｕｏとにわたって配置してある。
【００１２】
エンジンヒートポンプＨｅは、圧縮機１ｅの他に、冷媒流れ方向の切り換えにより、冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として機能する室内用熱交換器２ｅ、冷房運転時及び暖房運転時の夫々で室内用熱交換器２ｅとは逆の機能をする室外用熱交換器３ｅ、膨張弁４ｅ、アキュムレータ５ｅ及び四方弁６ｅを備え、エンジンヒートポンプＨｅにおいて所定の経路で冷媒を循環させるように、それら圧縮機１ｅ、四方弁６ｅ、室外用熱交換器３ｅ、膨張弁４ｅ、室内用熱交換器２ｅ及びアキュムレータ５ｅを冷媒配管７ｅにて接続してある。
ガスエンジン８には、都市ガス等のガス燃料を供給する燃料供給路２５を接続し、その燃料供給路２５には、ガスエンジン８への燃料供給を断続する開閉弁２６、及び、ガスエンジン８への燃料供給量を調節する比例弁２７を介装してある。エンジンヒートポンプＨｅの出力の調節は、比例弁２７により、ガスエンジン８への燃料供給量を調節することにより行う。
【００１３】
モーターヒートポンプＨｍは、圧縮機１ｍの他に、冷媒流れ方向の切り換えにより、冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として機能する室内用熱交換器２ｍ、冷房運転時及び暖房運転時の夫々で室内用熱交換器２ｍとは逆の機能をする室外用熱交換器３ｍ、膨張弁４ｍ、アキュムレータ５ｍ及び四方弁６ｍを備え、モーターヒートポンプＨｍにおいて所定の経路で冷媒を循環させるように、それら圧縮機１ｍ、四方弁６ｍ、室外用熱交換器３ｍ、膨張弁４ｍ、室内用熱交換器２ｍ及びアキュムレータ５ｍを冷媒配管７ｍにて接続してある。
電気モータ９は、インバータ制御により回転速度を調節するように構成してあり、モーターヒートポンプＨｍの出力の調節は、インバータ制御により電気モータ９の回転速度を調節することにより行う。
【００１４】
室内機Ｕｉには、エンジンヒートポンプＨｅの室内用熱交換器２ｅ、モーターヒートポンプＨｍの室内用熱交換器２ｍ、空気を空調対象域としての室内から吸い込んで両室内用熱交換器２ｅ，２ｍを通過させて室内に送出するように通風作用する室内用送風機１０、その室内用送風機１０の通風経路において両室内用熱交換器２ｅ，２ｍよりも通風経路上手側に配置した室温センサ１１、及び、空調装置の各種制御を司る制御部１２等を設けてある。
【００１５】
室外機Ｕｏには、エンジンヒートポンプＨｅを構成するガスエンジン８、圧縮機１ｅ、四方弁６ｅ、室外用熱交換器３ｅ、膨張弁４ｅ及びアキュムレータ５ｅ、モーターヒートポンプＨｍを構成する電気モータ９、圧縮機１ｍ、四方弁６ｍ、室外用熱交換器３ｍ、膨張弁４ｍ及びアキュムレータ５ｍ、両室外用熱交換器３ｅ，３ｍに対して外気を通風する室外用送風機１３、外気温を検出する外気温センサ１４、並びに、暖房運転時に、ガスエンジン８の排熱を回収して、回収排熱により、エンジンヒートポンプＨｅを通流する冷媒、及び、モーターヒートポンプＨｍを通流する冷媒を、各ヒートポンプにおける蒸発器として機能する室外用熱交換器３ｅ，３ｍから圧縮機１ｅ，１ｍに至る冷媒通流経路中において加熱する排熱回収手段としての排熱回収部Ｒを設けてある。
【００１６】
排熱回収部Ｒは、ガスエンジン８の排ガスから熱を冷却水に回収する排ガス用熱交換器１５と、冷却水の通流によりガスエンジンを冷却するエンジンジャケット１６と、エンジンヒートポンプＨｅを通流する冷媒を冷却水との熱交換により加熱するエンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅと、モーターヒートポンプＨｍを通流する冷媒を冷却水との熱交換により加熱するモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍとを、冷却水を所定の循環経路で循環させるように排熱回収用冷却水循環路１８にて接続すると共に、排熱回収用冷却水循環路１８に冷却水ポンプ１９を介装して構成してある。
【００１７】
冷却水の所定の循環経路としては、冷却水が、排ガス用熱交換器１５とエンジンジャケット１６とを順に通過してから分流して、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅとモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍとを通流し、それらを通過した後、排ガス用熱交換器１５に戻る循環経路に設定してある。
エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅは、暖房運転時において、蒸発器として機能する室外用熱交換器３ｅからアキュムレータ５ｅへと冷媒を導く冷媒配管７ｅを通流する冷媒と、排熱回収用冷却水循環路１８を通流する冷却水とを熱交換させるように設けてある。又、モーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍは、暖房運転時において、蒸発器として機能する室外用熱交換器３ｍからアキュムレータ５ｍへと冷媒を導く冷媒配管７ｍを通流する冷媒と、排熱回収用冷却水循環路１８を通流する冷却水とを熱交換させるように設けてある。
【００１８】
更に、冷房運転時に、冷却水を、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ及びモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍを迂回させて、排ガス用熱交換器１５、エンジンジャケット１６、放熱器２０を順に通流する循環経路で循環させるように、放熱器２０を設けた放熱用冷却水路２１を、三方弁２２を介して排熱回収用冷却水循環路１８に接続してある。尚、放熱器２０には、室外用送風機１３にて通風するようにして、冷却水を冷却するように構成してある。
【００１９】
又、始動時等のように、冷却水の温度が放熱開始用設定温度（例えば、６０°Ｃ）以下のときに、冷却水を、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ、モーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍ及び放熱器２０を迂回させて、排ガス用熱交換器１５、エンジンジャケット１６を順に通流する循環経路で循環させるように、迂回流路２３を、サーモスタット式の温度制御弁２４を介して、排熱回収用冷却水循環路１８に接続してある。温度制御弁２４は、冷却水の温度が前記放熱開始用設定温度以下の間は、冷却水が迂回流路２３側に通流するように流路が切り換わり、冷却水の温度が前記放熱開始用設定温度より高くなると、冷却水が排熱回収用冷却水循環路１８側に通流するように流路が切り換わるように構成してある。
【００２０】
本発明による空調装置は、暖房運転及び冷房運転を選択切り換え可能なように構成してある。
図１に基づいて、暖房運転時におけるエンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍ夫々における冷媒の流れ、及び、ガスエンジン８冷却用の冷却水の流れについて、説明する。尚、図１中、冷媒の流れを実線の矢印で、冷却水の流れを破線の矢印で夫々示す。
先ず、エンジンヒートポンプＨｅにおける冷媒の流れについて説明する。
四方弁６ｅを、圧縮機１ｅから吐出される高圧気相冷媒が室内用熱交換器２ｅに対して送出され、室外用熱交換器３ｅから送出される低圧気相冷媒がアキュムレータ５ｅに対して送出される流路に切り換える。
従って、室内用熱交換器２ｅが凝縮器として作用して、その室内用熱交換器２ｅにおいて、圧縮機１ｅから四方弁６ｅを介して送出されてきた高圧気相冷媒が、室内用送風機１０による通風空気との熱交換により凝縮する。室内用熱交換器２ｅから送出される液相冷媒は膨張弁４ｅを介して室外用熱交換器３ｅに供給され、その室外用熱交換器３ｅにおいて、室外用送風機１３による通風空気との熱交換により蒸発して、その低圧気相冷媒が四方弁６ｅを通過後、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅによる加熱により完全に蒸発し、アキュムレータ５ｅを介して圧縮機１ｅに戻る。従って、室内用送風機１０により室内に供給される空気は、室内用熱交換器２ｅにより加熱されるので、室内が暖房されることになる。
【００２１】
モーターヒートポンプＨｍにおける冷媒の流れは、エンジンヒートポンプＨｅにおける冷媒の流れと同様であるので、詳細な説明は省略するが、モーターヒートポンプＨｍにおいても、室外用熱交換器３ｍにおいて蒸発した低圧気相冷媒は、四方弁６ｍを通過後、モーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍによる加熱により完全に蒸発し、アキュムレータ５ｍを介して圧縮機１ｍに戻る．
【００２２】
上記のように、暖房運転時においては、エンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍいずれにおいても、冷媒が蒸発器として機能する室外用熱交換器３ｅ，３ｍから圧縮機１ｅ，１ｍに至る冷媒通流経路中において、ガスエンジン８の冷却水により加熱されるので、効率を高くすることができる。
【００２３】
次に、暖房運転時におけるガスエンジン８冷却用の冷却水の流れについて、説明する。
三方弁２２の流れ方向を、冷却水が、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ及びモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍに流れる方向に切り換える。従って、冷却水は、排ガス用熱交換器１５、エンジンジャケット１６及び三方弁２２を順に通過してから分流して、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅとモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍとを通流し、それらを通過した後、排ガス用熱交換器１５に戻る循環経路にて循環する。そして、冷却水を介して、排ガス用熱交換器１５及びエンジンジャケット１６にて回収したガスエンジン８の排熱を、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ及びモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍにおいて、冷媒に与えるのである。
【００２４】
図２に基づいて、冷房運転時におけるエンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍ夫々における冷媒の流れ、及び、ガスエンジン８冷却用の冷却水の流れについて、説明する。図２中、冷媒の流れを実線の矢印で、冷却水の流れを破線の矢印で夫々示す。
尚、エンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍの夫々で、冷媒の流れは同様であるので、以下では、冷媒の流れを、エンジンヒートポンプＨｅを対象にして説明して、モーターヒートポンプＨｍを対象にした詳細な説明は省略する。
四方弁６ｅを、圧縮機１ｅから吐出される高圧気相冷媒が室外用熱交換器３ｅに対して送出され、室内用熱交換器２ｅから送出される低圧気相冷媒がアキュムレータ５ｅに対して送出される流路に切り換える。
従って、圧縮機１ｅから吐出される高圧気相冷媒が、四方弁６ｅを介して凝縮器として作用する室外用熱交換器３ｅに供給され、その室外用熱交換器３ｅにおいて室外用送風機１３による通風空気との熱交換により凝縮する。
室外用熱交換器３ｅから送出された液相冷媒は膨張弁４ｅを介して室内用熱交換器２ｅに供給され、室内用熱交換器２ｅにおいて、室内用送風機１０による通風空気との熱交換により蒸発する。従って、室内用送風機１０よる通風空気は冷却除湿されるので、室内が冷房されることになる。
室内用熱交換器２ｅから送出される低圧気相冷媒は、四方弁６ｅ及びアキュムレータ５ｅを介して圧縮機１ｅに戻る。
【００２５】
次に、冷房運転時におけるガスエンジン８冷却用の冷却水の流れについて、説明する。
三方弁２２の流れ方向を、冷却水が放熱器２０に流れる方向に切り換える。従って、冷却水は、排ガス用熱交換器１５、エンジンジャケット１６及び三方弁２２を順に通過してから、放熱器２０を通流して、排ガス用熱交換器１５に戻る循環経路にて循環する。そして、冷却水は、放熱器２０を通流している間に、室外用送風機１３による通風空気により冷却される。
【００２６】
リモコン操作部Ｃには、図示を省略するが、冷房運転と暖房運転とを切り換える運転切り換えスイッチや、空調目標温度を設定する温度設定スイッチ等を備えてある。
【００２７】
次に、制御部１２の制御作動について説明する。
制御部１２は、リモコン操作部Ｃから暖房運転が指令されると、室内用送風機１０及び室外用送風機１３を作動させ、エンジンヒートポンプＨｅ、モーターヒートポンプＨｍを上述の如き暖房運転状態に作動させる。
並びに、暖房運転状態においては、制御部１２は、リモコン操作部Ｃにて設定された空調目標温度と、室温センサ１１の検出温度との偏差に基づいて求められる空調負荷情報（特許請求の範囲の記載における暖房負荷情報に相当する）Ｏに基づいて、エンジンヒートポンプＨｅのみを運転するエンジンヒートポンプ単独運転モード（エンジンヒートポンプ単独運転状態に相当する）、モーターヒートポンプＨｍのみを運転するモーターヒートポンプ単独運転モード（モーターヒートポンプ単独運転状態に相当する）、及び、エンジンヒートポンプＨｅとモーターヒートポンプＨｍの両方を運転する並行運転モード（並行運転状態に相当する）のいずれかを選択して実行するが、エンジンヒートポンプＨｅを作動させるときは、冷却水ポンプ１９を作動させると共に、三方弁２２を、冷却水がエンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ及びモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍに流れる流れ方向に切り換える。
【００２８】
リモコン操作部Ｃから冷房運転が指令されると、室内用送風機１０及び室外用送風機１３を作動させ、エンジンヒートポンプＨｅ、モーターヒートポンプＨｍを上述の如き冷房運転状態に作動させる。
並びに、冷房運転状態においては、空調負荷情報Ｏに基づいて、モーターヒートポンプ単独運転モード、及び、並行運転モードのいずれかを選択して実行するが、エンジンヒートポンプＨｅを作動させるときは、冷却水ポンプ１９を作動させると共に、三方弁２２を、冷却水が放熱器２０に流れる流れ方向に切り換える。
【００２９】
以下、制御部１２による運転モードの切り換え制御について、説明を加える。
尚、暖房運転及び冷房運転のいずれにおいても、運転開始が指令されると、先ずは、エンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍ夫々を最大出力状態で作動させて運転を開始して、リモコン操作部Ｃにて設定された空調目標温度と、室温センサ１１の検出温度との偏差に基づいて、空調負荷情報Ｏを求め、求めた空調負荷情報Ｏに応じた運転モードを実行し、以後、空調負荷情報Ｏを求めながら、求めた空調負荷情報Ｏに基づいて、運転モードを切り換える。
【００３０】
尚、運転モードの切り換え用の情報として、予め、第１設定負荷Ｓｏ１（特許請求の範囲の記載における設定負荷に相当する）、その第１設定負荷Ｓｏ１よりも大きい第２設定負荷Ｓｏ２、第１切換用設定温度Ｓｔ１（特許請求の範囲の記載における設定温度に相当する）、及び、その第１切換用設定温度Ｓｔ１よりも高い第２切換用設定温度Ｓｔ２を予め設定して、制御部１２に記憶させてある。
本実施形態においては、エンジンヒートポンプＨｅの最大出力及びモーターヒートポンプＨｍの最大出力が夫々同一の４ｋＷである空調装置を対象にし、第１設定負荷Ｓｏ１を、エンジンヒートポンプＨｅの最大出力である４ｋＷに設定し、第２設定負荷Ｓｏ２は、４ｋＷよりも大きく、エンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍ夫々の最大出力を合わせた８ｋＷよりも小さい値に設定してある。第１切換用設定温度Ｓｔ１は、５°Ｃに設定してある。
【００３１】
以下、図３に基づいて、暖房運転時における運転モードの切換制御について説明する。
制御部１２は、リモコン操作部Ｃにて設定された空調目標温度と、室温センサ１１の検出温度との偏差に基づいて求めた空調負荷情報（特許請求の範囲の記載における暖房負荷情報に相当する）Ｏ、及び、外気温センサ１４にて検出される外気温Ｔに基づいて、運転モードを切り換える。
空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１以下で、且つ、外気温Ｔが第１切換用設定温度Ｓｔ１以下のときは、エンジンヒートポンプ単独運転モードを実行する。
尚、エンジンヒートポンプ単独運転モードの実行中は、空調負荷情報Ｏに応じて、エンジンヒートポンプＨｅの出力を調節する。基本的には、比例弁２６により、ガスエンジン８への燃料供給量を調節することにより出力を調節するが、空調負荷情報Ｏが小さくなって、比例弁２７による調節では対応できなくなると、開閉弁２６の開閉により、ガスエンジン８を運転及び停止を繰り返すオンオフ制御を実行する。
【００３２】
空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１以下で、且つ、外気温Ｔが第１切換用設定温度Ｓｔ１よりも高いときは、モーターヒートポンプ単独運転モードを実行する。
尚、モーターヒートポンプ単独運転モードの実行中は、空調負荷情報Ｏに応じて、電気モータ９の回転速度をインバータ制御により調節することにより、モーターヒートポンプＨｍの出力の調節を行う。
【００３３】
空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１よりも大きく、且つ、外気温Ｔが第２切換用設定温度Ｓｔ２以下のとき、及び、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１と第２設定負荷Ｓｏ２の間で、且つ、外気温Ｔが第２切換用設定温度Ｓｔ２よりも高いときは、空調負荷情報Ｏに応じて、エンジンヒートポンプＨｅを最大出力で運転させながら、モーターヒートポンプＨｍの出力を調節する、エンジンヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行する。
【００３４】
空調負荷情報Ｏが第２設定負荷Ｓｏ２よりも大きく、且つ、外気温Ｔが第２切換用設定温度Ｓｔ２よりも高いときは、空調負荷情報Ｏに応じて、モーターヒートポンプＨｍを最大出力で運転させながら、エンジンヒートポンプＨｅの出力を調節する、モーターヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行する。
つまり、外気温Ｏが所定温度よりも高くなると、モーターヒートポンプＨｍの効率がエンジンヒートポンプＨｅの効率よりも高くなる。従って、外気温Ｏが前記所定温度以上のときで、空調負荷が、モーターヒートポンプＨｍを最大出力で運転しながら、エンジンヒートポンプＨｅを最大出力に近い狭い範囲（比例弁２７の調節で対応できる範囲）で調節することで空調負荷に対応できる程度に大きいときは、モーターヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行すると、効率をより高くすることができるのである。そこで、第２切換用設定温度Ｓｔ２を前記所定温度に設定し、第２設定負荷Ｓｏ２を、モーターヒートポンプＨｍを最大出力で運転しながら、エンジンヒートポンプＨｅを最大出力に近い狭い範囲（比例弁２７の調節で対応できる範囲）で調節することで対応できるような空調負荷の値に設定してある。
【００３５】
次に、冷房運転時における運転モードの切換制御について説明する。
制御部１２は、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１以下のときは、モーターヒートポンプ単独運転モードを、空調負荷情報Ｏに応じてモーターヒートポンプＨｍの出力の調節しながら、実行する。
又、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１よりも大きいときは、エンジンヒートポンプＨｅを最大出力で運転させながら、モーターヒートポンプＨｍの出力を調節する、エンジンヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行する。
【００３６】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）上記の実施形態においては、空調負荷情報Ｏが第２設定負荷Ｓｏ２よりも大きく、且つ、外気温Ｔが第２切換用設定温度Ｓｔ２よりも高いときは、モーターヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行する場合について例示したが、モーターヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードの実行を省略して、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１よりも大きいときは、外気温Ｔにかかわらず、エンジンヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行するように構成しても良い。
【００３７】
（ロ）上記の実施形態においては、暖房運転においては、空調負荷情報Ｏ及び外気温Ｔに基づいて、運転モードを切り換える場合について例示したが、空調負荷情報Ｏのみに基づいて、運転モードを切り換えるように構成しても良い。
この場合は、例えば、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１よりも大きいときは、エンジンヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行し、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１以下のときは、エンジンヒートポンプ単独運転モード及びモーターヒートポンプ単独運転モードのうちのいずれかを実行するように構成する。
【００３８】
（ハ）上記の実施形態においては、ガスエンジン８の排熱を回収して、回収排熱により、エンジンヒートポンプＨｅを通流する冷媒、及び、モーターヒートポンプＨｍを通流する冷媒を、各ヒートポンプにおける蒸発器として機能する室外用熱交換器３ｅ，３ｍから圧縮機１ｅ，１ｍに至る冷媒通流経路中において加熱する排熱回収部Ｒを設ける場合について例示したが、排熱回収部Ｒを省略して、ガスエンジン８の排熱を給湯用の熱源等に用いても良い。
この場合は、例えば、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１よりも大きいときは、エンジンヒートポンプ最大出力状態での並行運転モードを実行し、空調負荷情報Ｏが第１設定負荷Ｓｏ１以下のときは、エンジンヒートポンプ単独運転モード及びモーターヒートポンプ単独運転モードのうちのいずれかを実行するように構成する。
【００３９】
（ニ）上記の実施形態においては、最大出力が同一のエンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍを設ける場合について例示したが、最大出力が異なるエンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍを設けても良い。
（ホ）第１設定負荷Ｓｏ１、第２設定負荷Ｓｏ２、第１切換用設定温度Ｓｔ１及び第２切換用設定温度Ｓｔ２夫々の具体値は、空調装置の仕様等に応じて、適宜設定可能である。
【００４０】
（ヘ）上記の実施形態においては、排熱回収部Ｒにおいて、エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ及びモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍを、冷却水の循環経路に並列接続する場合について例示したが、冷却水の循環経路に直列接続しても良い。
【００４１】
（ト）エンジンヒートポンプ用熱交換器１７ｅ及びモーターヒートポンプ用熱交換器１７ｍの設置個所は、暖房運転時において各ヒートポンプにおける蒸発器として機能する室外用熱交換器３ｅ，３ｍから圧縮機１ｅ，１ｍに至る冷媒通流経路中であればいずれでも良く、その冷媒通流経路中において、上記の実施例では、四方弁６ｅ，６ｍよりも冷媒通流方向下手側としたが、例えば、四方弁６ｅ，６ｍよりも冷媒通流方向上手側としても良い。
【００４２】
（チ）上記の実施形態においては、ガスエンジン８にて駆動される圧縮機１ｅ及び電気モータ９にて駆動される圧縮機１ｍ夫々に対して、室内用熱交換器、冷室外用熱交換器、膨張弁、アキュムレータ及び四方弁から成るヒートポンプ回路を各別に接続する場合について例示したが、一つのヒートポンプ回路にガスエンジン８にて駆動される圧縮機１ｅ及び電気モータ９にて駆動される圧縮機１ｍを並列接続して、エンジンヒートポンプＨｅ及びモーターヒートポンプＨｍで、一つのヒートポンプ回路を供用するように構成しても良い。
【００４３】
（リ）上記の実施形態においては、本発明を、１台の室外機Ｕｏに対して１台の室内機Ｕｉを接続した空調装置に適用する場合について例示したが、本発明は、１台の室外機Ｕｏに対して複数台の室内機Ｕｉを並列接続した空調装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる空調装置の構成、及び、暖房運転状態での冷媒及び冷却水の流れを示す図
【図２】本発明の実施形態にかかる空調装置における冷房運転状態での冷媒及び冷却水の流れを示す図
【図３】運転モードの切換を説明する図
【符号の説明】
１ｅ，１ｍ圧縮機
３ｅ，３ｍ蒸発器
８エンジン
９電気モータ
１２制御手段
Ｈｅエンジンヒートポンプ
Ｈｍモーターヒートポンプ
Ｒ排熱回収手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner that supplies air heated by a heat pump to an air conditioning target area to heat the air conditioning target area.
[0002]
[Prior art]
  In such an air conditioner, conventionally, compressionMachineEquipped with an engine heat pump driven by the engine or compressedMachineWere equipped with a motor heat pump driven by an electric motor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the engine heat pump and the motor heat pump each have unique advantages.
An engine heat pump is highly efficient, for example, when operating continuously at a high output.
Further, in the engine heat pump, if the exhaust heat of the engine is recovered and the recovered exhaust heat is used for heating, the efficiency can be further improved. In motor heat pumps, when the outside air temperature is low, the efficiency is low and the heating capacity is low, but in such a way that the efficiency is low in the motor heat pump and the heating capacity is low, Even when the outside air temperature decreases, the engine heat pump can recover the exhaust heat of the engine and use the recovered exhaust heat for heating, so that a high heating capacity can be obtained while maintaining high efficiency.
For example, when the heating load fluctuates, the motor heat pump can adjust the output according to the heating load while maintaining high efficiency.
However, the conventional air conditioner has not been able to exhibit both the advantages specific to the engine heat pump and the advantages specific to the motor heat pump.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an air-conditioning apparatus that has advantages specific to an engine heat pump and advantages specific to a motor heat pump.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  [Invention of Claim 1]
  The characteristic configuration according to claim 1 is a compression as the heat pump.MachineEngine heat pump driven by the engine and compressionMachineIs provided with a motor heat pump driven by an electric motor,
  Based on the heating load information of the air conditioning target area, the engine heat pump single operation state that operates only the engine heat pump, the motor heat pump single operation state that operates only the motor heat pump, and both the engine heat pump and the motor heat pump. Control means for selecting and executing either of the parallel operation states to be operated is provided.,
When the heating load information is larger than the set load, the control means adjusts the output of the motor heat pump while operating the engine heat pump at a maximum output or a substantially maximum output according to the heating load information. Configured to execute the parallel operation stateThere is in being.
  According to the characteristic configuration of the first aspect, when the heating load information is information corresponding to a case where only the engine heat pump can be operated to cope with the heating load and the advantages specific to the engine heat pump can be exhibited. When the engine heat pump single operation state is executed and the heating load information is information corresponding to the case where the heating load information can be handled by operating only the motor heat pump and the advantages specific to the motor heat pump can be exhibited. When the motor heat pump single operation state is executed, and the heating load information can operate at least one of the advantages specific to the engine heat pump and the motor heat pump in a state where both the engine heat pump and the motor heat pump are operated. When the information corresponds to the State is executed.
  Therefore, it has become possible to provide an air conditioner that has the advantages specific to the engine heat pump and the advantages specific to the motor heat pump.
  Also, when the heating load information is larger than the set load, the parallel operation state is executed with the motor heat pump output adjusted while operating the engine heat pump at the maximum output or substantially maximum output according to the heating load information. Is done. Incidentally, the set load is set to be equal to or higher than the heating load value corresponding to the maximum output of the engine heat pump.
Therefore, when the heating load is so large that the engine heat pump alone cannot handle the heating load, the parallel operation state is executed while adjusting the output of the motor heat pump while operating the engine heat pump at the maximum output or substantially maximum output. Therefore, the engine heat pump's unique advantage that high efficiency can be obtained by continuously operating at high output, and the motor heat pump's unique advantage that the output can be adjusted according to the heating load while maintaining high efficiency Both came to be able to demonstrate.
[0007]
  [Claims2Description of Invention]
  Claim2The feature configuration described in claim 1 recovers exhaust heat of the engine and compresses the refrigerant flowing through the engine heat pump and the refrigerant flowing through the motor heat pump from the evaporator in each heat pump by the recovered exhaust heat. The exhaust heat recovery means for heating in the refrigerant flow path leading to the machine is provided.
  Claim2According to the characteristic configuration described in the above, the exhaust heat recovery means recovers the exhaust heat of the engine, and the recovered exhaust heat causes the refrigerant flowing through the engine heat pump and the refrigerant flowing through the motor heat pump to be It is heated in the refrigerant flow path from the evaporator to the compressor in the heat pump.
  Therefore, when operating the engine heat pump, not only the engine heat pump but also the motor heat pump can use the exhaust heat of the engine for heating. Therefore, in either the engine heat pump single operation state or the parallel operation state, However, the efficiency can be further increased.
[0008]
  [Claims3Description of Invention]
  Claim3The characteristic configuration described in the above is that the control means is configured to execute the engine heat pump single operation state when the heating load information is not more than a set load and the outside air temperature is not more than a set temperature. is there.
  Claim3According to the characteristic configuration described in the above, when the heating load information is equal to or lower than the set load and the outside air temperature is equal to or less than the set temperature, it is possible to cope with the heating load by operating only the engine heat pump. When the motor heat pump is lowered to such an extent that the efficiency is lowered or the heating capacity is lowered, the engine heat pump single operation state is executed. For example, the set load is set to be equal to or less than the value of the heating load corresponding to the maximum output of the engine heat pump. In addition, for example, in the case of a motor heat pump, the set temperature is set to be equal to or lower than a temperature at which the efficiency is lowered or the heating capacity is lowered. Normally, in each heat pump, the outside air is ventilated to the evaporator as heat exchange air, so the outside air temperature can be regarded as the temperature of the heat exchange air ventilated to the evaporator.
  Therefore, since the exhaust heat of the engine is recovered and the recovered exhaust heat is used for heating, the engine heat pump single operation state may be executed while adjusting the output of the engine heat pump in response to fluctuations in the heating load information. The efficiency and heating capacity can be increased as compared with a conventional air conditioner provided with only a motor heat pump.
  In other words, even when the outside air temperature is low, an advantage unique to an engine heat pump that a high heating capacity can be obtained while maintaining high efficiency can be exhibited.
  In this case, when the engine heat pump is operated continuously at a high output, in addition to the advantage that a high heating capacity can be obtained while maintaining a high efficiency when the outside air temperature is low, a high output can be obtained. In addition, it is possible to exhibit an advantage unique to an engine heat pump that high efficiency can be obtained by operating continuously.
[0009]
  [Claims4Description of Invention]
  Claim4The control unit is configured to execute the motor heat pump single operation state when the heating load information is equal to or lower than the set load and the outside air temperature is higher than the set temperature. There is to be.
  Claim4According to the characteristic configuration described in the above, the heating load information is less than or equal to the set load, and the outside air temperature is higher than the set temperature, and only the motor heat pump can be operated to cope with the heating load. When the outside air temperature is such that a reduction in efficiency and heating capacity can be prevented even with the heat pump, the motor heat pump single operation state is executed while adjusting the output in response to fluctuations in the heating load information.
  Therefore, when the heating load is small and the outside air temperature becomes high enough to prevent a reduction in efficiency and heating capacity even with a motor heat pump, high efficiency is maintained by executing the motor heat pump single operation state. However, it is now possible to demonstrate the unique advantage of motor heat pumps that the output can be adjusted according to the heating load.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, the air conditioner includes an indoor unit Ui provided on an indoor wall surface, an outdoor unit Uo provided outdoors, a remote control operation unit C that transmits various control commands for the air conditioner, and the like. is there.
[0011]
In the present invention, an engine heat pump He in which the compressor 1e is driven by a gas engine 8 and a motor heat pump Hm in which the compressor 1m is driven by an electric motor 9 are provided. The engine heat pump He and the motor heat pump Hm is arranged over the indoor unit Ui and the outdoor unit Uo.
[0012]
In addition to the compressor 1e, the engine heat pump He has an indoor heat exchanger 2e that functions as an evaporator during cooling operation and a condenser during heating operation by switching the refrigerant flow direction, respectively during cooling operation and heating operation. The outdoor heat exchanger 3e, the expansion valve 4e, the accumulator 5e, and the four-way valve 6e, which function reversely to the indoor heat exchanger 2e, are arranged so that the refrigerant is circulated in a predetermined path in the engine heat pump He. The compressor 1e, the four-way valve 6e, the outdoor heat exchanger 3e, the expansion valve 4e, the indoor heat exchanger 2e, and the accumulator 5e are connected by a refrigerant pipe 7e.
A fuel supply path 25 for supplying gas fuel such as city gas is connected to the gas engine 8. The fuel supply path 25 includes an on-off valve 26 for intermittently supplying fuel to the gas engine 8, A proportional valve 27 for adjusting the amount of fuel supplied to is provided. The output of the engine heat pump He is adjusted by adjusting the amount of fuel supplied to the gas engine 8 by the proportional valve 27.
[0013]
In addition to the compressor 1m, the motor heat pump Hm has an indoor heat exchanger 2m that functions as an evaporator during cooling operation and a condenser during heating operation by switching the refrigerant flow direction, respectively during cooling operation and heating operation. The outdoor heat exchanger 3m having the opposite function to the indoor heat exchanger 2m, the expansion valve 4m, the accumulator 5m, and the four-way valve 6m are provided so that the refrigerant is circulated in a predetermined path in the motor heat pump Hm. A compressor 1m, a four-way valve 6m, an outdoor heat exchanger 3m, an expansion valve 4m, an indoor heat exchanger 2m, and an accumulator 5m are connected by a refrigerant pipe 7m.
The electric motor 9 is configured to adjust the rotation speed by inverter control, and the output of the motor heat pump Hm is adjusted by adjusting the rotation speed of the electric motor 9 by inverter control.
[0014]
In the indoor unit Ui, the indoor heat exchanger 2e of the engine heat pump He, the indoor heat exchanger 2m of the motor heat pump Hm, the air is sucked from the room as the air-conditioning target area, and passes through the indoor heat exchangers 2e and 2m. A room temperature sensor 11 disposed on the upper side of the air flow path with respect to the indoor heat exchangers 2e and 2m in the air flow path of the room air blower 10, and an air conditioner. A control unit 12 for controlling various controls of the apparatus is provided.
[0015]
The outdoor unit Uo includes a gas engine 8 constituting an engine heat pump He, a compressor 1e, a four-way valve 6e, an outdoor heat exchanger 3e, an expansion valve 4e and an accumulator 5e, an electric motor 9 constituting a motor heat pump Hm, a compressor 1m, four-way valve 6m, outdoor heat exchanger 3m, expansion valve 4m and accumulator 5m, outdoor heat exchanger 3e, 3m for outdoor air blower 13 and outdoor air temperature sensor 14 for detecting the outdoor temperature In addition, during the heating operation, the exhaust heat of the gas engine 8 is recovered, and the refrigerant flowing through the engine heat pump He and the refrigerant flowing through the motor heat pump Hm are used as an evaporator in each heat pump by the recovered exhaust heat. As exhaust heat recovery means for heating in the refrigerant flow path from the functioning outdoor heat exchanger 3e, 3m to the compressor 1e, 1m It is provided with a heat recovery unit R.
[0016]
The exhaust heat recovery section R is an exhaust gas heat exchanger 15 that recovers heat from the exhaust gas of the gas engine 8 into cooling water, an engine jacket 16 that cools the gas engine by flowing cooling water, and an engine heat pump He. The heat exchanger 17e for the engine heat pump that heats the refrigerant to be heated by heat exchange with the cooling water and the heat exchanger 17m for the motor heat pump that heats the refrigerant flowing through the motor heat pump Hm by heat exchange with the cooling water are cooled. The exhaust heat recovery cooling water circulation path 18 is connected so that water is circulated through a predetermined circulation path, and a cooling water pump 19 is interposed in the exhaust heat recovery cooling water circulation path 18.
[0017]
As a predetermined circulation path of the cooling water, the cooling water is separated after passing through the exhaust gas heat exchanger 15 and the engine jacket 16 in order, and then the engine heat pump heat exchanger 17e and the motor heat pump heat exchanger 17m. And after passing through them, the circulation path is set back to the exhaust gas heat exchanger 15.
The heat exchanger 17e for the engine heat pump includes a refrigerant that flows through the refrigerant pipe 7e that guides the refrigerant from the outdoor heat exchanger 3e that functions as an evaporator to the accumulator 5e, and a cooling water circulation path for exhaust heat recovery during heating operation. 18 is provided so as to exchange heat with cooling water flowing through 18. In addition, the motor heat pump heat exchanger 17m includes a refrigerant that flows through the refrigerant pipe 7m that guides the refrigerant from the outdoor heat exchanger 3m that functions as an evaporator to the accumulator 5m, and cooling for exhaust heat recovery during heating operation. Heat is exchanged with the cooling water flowing through the water circulation path 18.
[0018]
Further, during cooling operation, the cooling water is circulated through the exhaust gas heat exchanger 15, the engine jacket 16, and the radiator 20 in order by bypassing the engine heat pump heat exchanger 17 e and the motor heat pump heat exchanger 17 m. A heat radiation cooling water passage 21 provided with a radiator 20 is connected to the exhaust heat recovery cooling water circulation passage 18 via a three-way valve 22 so as to circulate along the path. Note that the radiator 20 is configured to cool the cooling water by ventilating with the outdoor fan 13.
[0019]
In addition, when the temperature of the cooling water is equal to or lower than a set temperature for starting heat dissipation (for example, 60 ° C.), such as at the time of starting, the cooling water is used as an engine heat pump heat exchanger 17e, a motor heat pump heat exchanger 17m The bypass passage 23 is exhausted via a thermostat type temperature control valve 24 so as to bypass the heat radiator 20 and the exhaust gas heat exchanger 15 and the engine jacket 16 through a circulation path that sequentially passes. The heat recovery cooling water circulation path 18 is connected. The temperature control valve 24 switches the flow path so that the cooling water flows to the bypass flow path 23 side while the temperature of the cooling water is equal to or lower than the set heat release start temperature, and the cooling water temperature starts the heat release. When the temperature becomes higher than the set temperature, the flow path is switched so that the cooling water flows to the exhaust heat recovery cooling water circulation path 18 side.
[0020]
The air conditioner according to the present invention is configured to be capable of selectively switching between heating operation and cooling operation.
Based on FIG. 1, the flow of the refrigerant in each of the engine heat pump He and the motor heat pump Hm during the heating operation and the flow of cooling water for cooling the gas engine 8 will be described. In FIG. 1, the refrigerant flow is indicated by solid arrows, and the cooling water flow is indicated by broken arrows.
First, the refrigerant flow in the engine heat pump He will be described.
Through the four-way valve 6e, the high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 1e is sent to the indoor heat exchanger 2e, and the low-pressure gas-phase refrigerant sent from the outdoor heat exchanger 3e is sent to the accumulator 5e. Switch to the flow path.
Therefore, the indoor heat exchanger 2e acts as a condenser, and in the indoor heat exchanger 2e, the high-pressure gas-phase refrigerant sent from the compressor 1e through the four-way valve 6e is caused by the indoor blower 10. Condensates by heat exchange with ventilated air. The liquid-phase refrigerant delivered from the indoor heat exchanger 2e is supplied to the outdoor heat exchanger 3e via the expansion valve 4e. In the outdoor heat exchanger 3e, heat exchange with the ventilation air by the outdoor fan 13 is performed. After the low-pressure gas-phase refrigerant passes through the four-way valve 6e, it is completely evaporated by heating by the engine heat pump heat exchanger 17e, and returns to the compressor 1e through the accumulator 5e. Accordingly, the air supplied to the room by the indoor blower 10 is heated by the indoor heat exchanger 2e, so that the room is heated.
[0021]
Since the flow of the refrigerant in the motor heat pump Hm is the same as the flow of the refrigerant in the engine heat pump He, a detailed description is omitted. In the motor heat pump Hm, the low-pressure gas-phase refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 3m is After passing through the four-way valve 6m, it is completely evaporated by heating with the heat exchanger 17m for the motor heat pump, and returns to the compressor 1m through the accumulator 5m.
[0022]
As described above, during the heating operation, in both the engine heat pump He and the motor heat pump Hm, the refrigerant flows in the refrigerant flow path from the outdoor heat exchangers 3e, 3m functioning as an evaporator to the compressors 1e, 1m. In this case, since it is heated by the cooling water of the gas engine 8, the efficiency can be increased.
[0023]
Next, the flow of cooling water for cooling the gas engine 8 during heating operation will be described.
The flow direction of the three-way valve 22 is switched to a direction in which the cooling water flows to the engine heat pump heat exchanger 17e and the motor heat pump heat exchanger 17m. Accordingly, the cooling water passes through the exhaust gas heat exchanger 15, the engine jacket 16 and the three-way valve 22 in order, and then flows through the engine heat pump heat exchanger 17e and the motor heat pump heat exchanger 17m. After passing through them, it circulates in a circulation path returning to the exhaust gas heat exchanger 15. The exhaust heat of the gas engine 8 recovered by the exhaust gas heat exchanger 15 and the engine jacket 16 is given to the refrigerant in the engine heat pump heat exchanger 17e and the motor heat pump heat exchanger 17m via the cooling water. It is.
[0024]
Based on FIG. 2, the flow of the refrigerant in each of the engine heat pump He and the motor heat pump Hm during the cooling operation and the flow of the cooling water for cooling the gas engine 8 will be described. In FIG. 2, the flow of the refrigerant is indicated by solid arrows, and the flow of the cooling water is indicated by broken arrows.
In addition, since the flow of the refrigerant is the same in each of the engine heat pump He and the motor heat pump Hm, the flow of the refrigerant will be described below with respect to the engine heat pump He, and detailed description of the motor heat pump Hm will be made. Description is omitted.
Through the four-way valve 6e, the high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 1e is sent to the outdoor heat exchanger 3e, and the low-pressure gas-phase refrigerant sent from the indoor heat exchanger 2e is sent to the accumulator 5e. Switch to the flow path.
Accordingly, the high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 1e is supplied to the outdoor heat exchanger 3e that acts as a condenser via the four-way valve 6e, and the outdoor heat exchanger 3e is ventilated by the outdoor blower 13. Condensates by heat exchange with air.
The liquid phase refrigerant sent from the outdoor heat exchanger 3e is supplied to the indoor heat exchanger 2e via the expansion valve 4e, and in the indoor heat exchanger 2e, heat exchange with the ventilation air by the indoor blower 10 is performed. Evaporate. Accordingly, the ventilation air from the indoor blower 10 is cooled and dehumidified, so that the room is cooled.
The low-pressure gas-phase refrigerant sent from the indoor heat exchanger 2e returns to the compressor 1e via the four-way valve 6e and the accumulator 5e.
[0025]
Next, the flow of cooling water for cooling the gas engine 8 during the cooling operation will be described.
The flow direction of the three-way valve 22 is switched to the direction in which the cooling water flows to the radiator 20. Therefore, the coolant passes through the exhaust gas heat exchanger 15, the engine jacket 16, and the three-way valve 22 in order, and then circulates in the circulation path through the radiator 20 and returning to the exhaust gas heat exchanger 15. The cooling water is cooled by the ventilation air from the outdoor fan 13 while the radiator 20 is flowing.
[0026]
Although not shown in the figure, the remote control operation unit C includes an operation switching switch for switching between a cooling operation and a heating operation, a temperature setting switch for setting an air conditioning target temperature, and the like.
[0027]
Next, the control operation of the control unit 12 will be described.
When the heating operation is instructed from the remote control operation unit C, the control unit 12 operates the indoor fan 10 and the outdoor fan 13 to operate the engine heat pump He and the motor heat pump Hm in the heating operation state as described above.
In addition, in the heating operation state, the control unit 12 determines the air conditioning load information obtained based on the deviation between the air conditioning target temperature set by the remote control operation unit C and the temperature detected by the room temperature sensor 11 (the claims) The engine heat pump single operation mode (corresponding to the engine heat pump single operation state) based on O) (corresponding to the heating load information in the description), the motor heat pump single operation mode (corresponding to the engine heat pump single operation state) ( Motor heat pump single operation state) and a parallel operation mode (corresponding to a parallel operation state) in which both the engine heat pump He and the motor heat pump Hm are selected and executed. When operating the cooling water pump 9 actuates a three-way valve 22 switches the flow direction of the cooling water flows through the engine heat pump heat exchanger 17e and the motor heat pump heat exchanger 17m.
[0028]
When the cooling operation is instructed from the remote control operation unit C, the indoor fan 10 and the outdoor fan 13 are operated, and the engine heat pump He and the motor heat pump Hm are operated in the cooling operation state as described above.
In the cooling operation state, the motor heat pump single operation mode and the parallel operation mode are selected and executed based on the air conditioning load information O. When the engine heat pump He is operated, the cooling water pump 19 is operated, and the three-way valve 22 is switched to the flow direction in which the cooling water flows to the radiator 20.
[0029]
Hereinafter, the operation mode switching control by the control unit 12 will be described.
In both the heating operation and the cooling operation, when the start of operation is commanded, first, the engine heat pump He and the motor heat pump Hm are each operated in the maximum output state, and the operation is started. The air conditioning load information O is obtained on the basis of the deviation between the air conditioning target temperature set in this way and the temperature detected by the room temperature sensor 11, and the operation mode corresponding to the obtained air conditioning load information O is executed. The operation mode is switched based on the obtained air conditioning load information O.
[0030]
As information for switching the operation mode, the first set load So1 (corresponding to the set load in the claims), the second set load So2, which is larger than the first set load So1, the first A preset temperature for switching St1 (corresponding to the preset temperature in the claims) and a second preset temperature for switching St2 higher than the preset temperature for switching St1 are set in advance in the controller 12. I remember it.
In the present embodiment, the maximum output of the engine heat pump He and the maximum output of the motor heat pump Hm are targeted for the same 4 kW, and the first set load So1 is set to 4 kW, which is the maximum output of the engine heat pump He. The second set load So2 is set to a value larger than 4 kW and smaller than 8 kW including the maximum outputs of the engine heat pump He and the motor heat pump Hm. The first switching set temperature St1 is set to 5 ° C.
[0031]
Hereinafter, the operation mode switching control during the heating operation will be described with reference to FIG.
The control unit 12 corresponds to the air conditioning load information (corresponding to the heating load information in the description of the claims) obtained based on the deviation between the air conditioning target temperature set by the remote control operation unit C and the temperature detected by the room temperature sensor 11. ) The operation mode is switched based on O and the outside air temperature T detected by the outside air temperature sensor 14.
When the air conditioning load information O is equal to or lower than the first set load So1 and the outside air temperature T is equal to or lower than the first switching set temperature St1, the engine heat pump single operation mode is executed.
During the execution of the engine heat pump single operation mode, the output of the engine heat pump He is adjusted according to the air conditioning load information O. Basically, the output is adjusted by adjusting the amount of fuel supplied to the gas engine 8 by the proportional valve 26. However, when the air conditioning load information O becomes small and cannot be handled by the adjustment by the proportional valve 27, the output is opened and closed. By turning on and off the valve 26, on / off control is repeated for repeatedly operating and stopping the gas engine 8.
[0032]
When the air conditioning load information O is equal to or lower than the first set load So1 and the outside air temperature T is higher than the first switching set temperature St1, the motor heat pump single operation mode is executed.
During the execution of the motor heat pump single operation mode, the output of the motor heat pump Hm is adjusted by adjusting the rotation speed of the electric motor 9 by inverter control according to the air conditioning load information O.
[0033]
When the air conditioning load information O is larger than the first set load So1 and the outside air temperature T is equal to or lower than the second switching set temperature St2, and the air conditioning load information O is the first set load So1 and the second set load So2. In the meantime, when the outside air temperature T is higher than the second switching set temperature St2, the output of the motor heat pump Hm is adjusted while operating the engine heat pump He at the maximum output according to the air conditioning load information O. The parallel operation mode with the engine heat pump maximum output state is executed.
[0034]
When the air conditioning load information O is larger than the second set load So2 and the outside air temperature T is higher than the second switching set temperature St2, the motor heat pump Hm is operated at the maximum output according to the air conditioning load information O. However, the parallel operation mode in the motor heat pump maximum output state is executed to adjust the output of the engine heat pump He.
That is, when the outside air temperature O becomes higher than the predetermined temperature, the efficiency of the motor heat pump Hm becomes higher than the efficiency of the engine heat pump He. Therefore, when the outside air temperature O is equal to or higher than the predetermined temperature, the air conditioning load operates the motor heat pump Hm at the maximum output while the engine heat pump He is close to the maximum output (a range that can be handled by adjusting the proportional valve 27). When it is large enough to be able to cope with the air conditioning load by adjusting at, the efficiency can be further increased by executing the parallel operation mode in the motor heat pump maximum output state. Therefore, the second switching set temperature St2 is set to the predetermined temperature, and the second set load So2 is operated with the motor heat pump Hm at the maximum output, while the engine heat pump He is set to a narrow range close to the maximum output (the proportional valve 27). The range of air conditioning load that can be accommodated by adjusting within the range that can be accommodated by adjustment).
[0035]
Next, operation mode switching control during cooling operation will be described.
When the air conditioning load information O is equal to or less than the first set load So1, the control unit 12 executes the motor heat pump single operation mode while adjusting the output of the motor heat pump Hm according to the air conditioning load information O.
When the air conditioning load information O is larger than the first set load So1, the parallel operation mode in the engine heat pump maximum output state is executed in which the output of the motor heat pump Hm is adjusted while the engine heat pump He is operated at the maximum output. To do.
[0036]
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(B) In the above embodiment, when the air conditioning load information O is larger than the second set load So2 and the outside air temperature T is higher than the second switching set temperature St2, the motor heat pump is in the maximum output state. Although the case where the parallel operation mode is executed is illustrated, the execution of the parallel operation mode in the motor heat pump maximum output state is omitted, and when the air conditioning load information O is larger than the first set load So1, the outside air temperature T is affected. Instead, the parallel operation mode in the engine heat pump maximum output state may be executed.
[0037]
(B) In the above embodiment, in the heating operation, the operation mode is switched based on the air conditioning load information O and the outside air temperature T. However, the operation mode is switched based only on the air conditioning load information O. You may comprise as follows.
In this case, for example, when the air conditioning load information O is larger than the first set load So1, the parallel operation mode in the engine heat pump maximum output state is executed, and when the air conditioning load information O is equal to or less than the first set load So1. The engine heat pump single operation mode and the motor heat pump single operation mode are configured to be executed.
[0038]
(C) In the above embodiment, the exhaust heat of the gas engine 8 is recovered, and the refrigerant flowing through the engine heat pump He and the refrigerant flowing through the motor heat pump Hm are recovered in each heat pump by the recovered exhaust heat. The case where the exhaust heat recovery unit R for heating in the refrigerant flow path from the outdoor heat exchangers 3e, 3m functioning as an evaporator to the compressors 1e, 1m is illustrated, but the exhaust heat recovery unit R is omitted. The exhaust heat of the gas engine 8 may be used as a heat source for hot water supply.
In this case, for example, when the air conditioning load information O is larger than the first set load So1, the parallel operation mode in the engine heat pump maximum output state is executed, and when the air conditioning load information O is equal to or less than the first set load So1. The engine heat pump single operation mode and the motor heat pump single operation mode are configured to be executed.
[0039]
(D) In the above embodiment, the case where the engine heat pump He and the motor heat pump Hm having the same maximum output are illustrated, but the engine heat pump He and the motor heat pump Hm having different maximum outputs may be provided.
(E) Specific values of the first set load So1, the second set load So2, the first switching set temperature St1, and the second switching set temperature St2 can be set as appropriate according to the specifications of the air conditioner. .
[0040]
(F) In the above embodiment, in the exhaust heat recovery section R, the engine heat pump heat exchanger 17e and the motor heat pump heat exchanger 17m are illustrated as being connected in parallel to the cooling water circulation path. You may connect in series with the circulation path of water.
[0041]
(G) The installation location of the heat exchanger 17e for the engine heat pump and the heat exchanger 17m for the motor heat pump is changed from the outdoor heat exchangers 3e, 3m functioning as an evaporator in each heat pump during the heating operation to the compressors 1e, 1m. In the refrigerant flow path, the refrigerant flow direction is lower than the four-way valves 6e and 6m in the refrigerant flow path. However, for example, the four-way valve 6e, It may be closer to the refrigerant flow direction than 6 m.
[0042]
(H) In the above embodiment, an indoor heat exchanger and a cold outdoor heat exchanger are respectively used for the compressor 1e driven by the gas engine 8 and the compressor 1m driven by the electric motor 9. The case where the heat pump circuit composed of the expansion valve, the accumulator and the four-way valve is separately connected is illustrated, but the compressor driven by the gas engine 8 and the compressor driven by the electric motor 9 are connected to one heat pump circuit. 1 m may be connected in parallel, and one heat pump circuit may be used with the engine heat pump He and the motor heat pump Hm.
[0043]
(L) In the above embodiment, the present invention has been exemplified for the case where the present invention is applied to an air conditioner in which one indoor unit Ui is connected to one outdoor unit Uo. The present invention is also applicable to an air conditioner in which a plurality of indoor units Ui are connected in parallel to the outdoor unit Uo.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention and a flow of refrigerant and cooling water in a heating operation state
FIG. 2 is a diagram showing the flow of refrigerant and cooling water in the cooling operation state in the air conditioner according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining operation mode switching;
[Explanation of symbols]
1e, 1m compressor
3e, 3m evaporator
8 engine
9 Electric motor
12 Control means
He engine heat pump
Hm motor heat pump
R Waste heat recovery means

Claims

An air conditioner that supplies air heated by a heat pump to an air conditioning target area to heat the air conditioning target area,
As the heat pump, and an engine heat pump compressor is driven by an engine, motor and pump are provided the compressor is driven by an electric motor,
Based on the heating load information of the air conditioning target area, the engine heat pump single operation state that operates only the engine heat pump, the motor heat pump single operation state that operates only the motor heat pump, and both the engine heat pump and the motor heat pump. Control means for selecting and executing one of the parallel operation states to be operated is provided ,
When the heating load information is larger than the set load, the control means adjusts the output of the motor heat pump while operating the engine heat pump at a maximum output or a substantially maximum output according to the heating load information. An air conditioner configured to execute the parallel operation state .

A refrigerant flow path for recovering the exhaust heat of the engine and using the recovered exhaust heat to flow the refrigerant flowing through the engine heat pump and the refrigerant flowing through the motor heat pump from an evaporator to a compressor in each heat pump The air conditioner according to claim 1 , further comprising exhaust heat recovery means for heating inside .

The air conditioner according to claim 2, wherein the control means is configured to execute the engine heat pump single operation state when the heating load information is equal to or less than the set load and the outside air temperature is equal to or less than the set temperature .

The air conditioning according to claim 3 , wherein the control means is configured to execute the motor heat pump single operation state when the heating load information is equal to or lower than the set load and the outside air temperature is higher than the set temperature. apparatus.