專利名稱：復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所驅(qū)動的壓縮機(jī)來壓縮制冷劑的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
熱泵式空調(diào)裝置中，為壓縮制冷劑而使用的壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)(燃?xì)獍l(fā)動機(jī))驅(qū)動，從而降低運(yùn)行成本，這是普通情況，通常由在能獲得穩(wěn)定的輸出的規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作的內(nèi)燃機(jī)來驅(qū)動固定容量型壓縮機(jī)。內(nèi)燃機(jī)獲得穩(wěn)定的輸出的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速的比即調(diào)節(jié)比為2～3的程度，因而這種內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)提供的制冷劑的量也限于一定范圍。而空調(diào)裝置中必須根據(jù)室內(nèi)機(jī)的負(fù)荷而連續(xù)控制從室外機(jī)向室內(nèi)機(jī)提供的制冷劑的量，所以在室內(nèi)機(jī)的負(fù)荷低時(shí)就進(jìn)行使從壓縮機(jī)排出的剩余的制冷劑通過控制閥而返回壓縮機(jī)的吸入側(cè)，從而使制冷劑的提供量減少的旁通控制?？墒窃摲椒ㄖ?，壓縮機(jī)消耗的動力與制冷劑的旁通量無關(guān)，因而室內(nèi)機(jī)的負(fù)荷減少，旁通量增大的話，能量效率就會下降，這是存在的問題。
作為解決這種問題的技術(shù)，有專利文獻(xiàn)1(特開2000-111198號公報(bào))和專利文獻(xiàn)2(特開2002-221371號公報(bào))給出的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，如圖13所示，壓縮容積一定的固定容量型壓縮機(jī)1通過離合器2a由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)2選擇性地驅(qū)動，并且由作為可變速電動機(jī)的變換電動機(jī)(インバ一タモ一タ)31選擇性地驅(qū)動。該技術(shù)如圖14所示，對壓縮機(jī)的請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，固定容量型壓縮機(jī)1由在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍動作的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)2通過離合器2a驅(qū)動，并且使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)2的轉(zhuǎn)速變化，從而覆蓋該范圍(圖示的例子為50～100％)的負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍時(shí)，由變換電動機(jī)3驅(qū)動，并且使其轉(zhuǎn)速變化，從而覆蓋該范圍(圖示的例子為0～50％)的負(fù)荷的變動。
還有，專利文獻(xiàn)2的技術(shù)，在使用了由電動機(jī)(變換電動機(jī))和電動機(jī)以外的原動機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的空調(diào)機(jī)中，在連通壓縮機(jī)、室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的線上設(shè)有蓄熱裝置，在空調(diào)負(fù)荷低時(shí)由從壓縮機(jī)排出的剩余的制冷劑向蓄熱裝置積蓄溫?zé)峄蚶錈?，在空調(diào)負(fù)荷大時(shí)取出使用該積蓄的溫?zé)峄蚶錈帷?br> 特開2000-111198號公報(bào)(段落〔0019〕，段落〔0022〕，段落〔0033〕)。
特開2002-221371號公報(bào)(段落〔0024〕～〔0035〕，圖3～圖4)。

發(fā)明內(nèi)容
上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的能量效率好的請求負(fù)荷高的范圍，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的能量效率降低的請求負(fù)荷低的范圍，由轉(zhuǎn)速降低而能量效率也不降低的變換電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，因而作為整體就能夠提高能量效率。然而，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的調(diào)節(jié)比通常為2～3的程度，因而需要由變換電動機(jī)覆蓋的請求負(fù)荷低的范圍就相當(dāng)寬，因此就需要使用大型的變換電動機(jī)。這樣，設(shè)備費(fèi)就會增大，還有，電力比氣體的能量成本高，因而即使能量效率有提高，運(yùn)行成本也會增大，這是存在的問題。
還有，上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，需要蓄熱槽等蓄熱裝置，因而其設(shè)置成本增大，并且需要設(shè)置空間，還伴隨有蓄熱槽自身的蓄熱效率(包括蓄熱時(shí)的散熱等)及熱交換時(shí)的傳熱損失等能量損失等問題。而且該技術(shù)中，夜間的運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾顭徇\(yùn)轉(zhuǎn)模式，因而存在不能連續(xù)24小時(shí)進(jìn)行空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的這種制約。還有，由于與專利文獻(xiàn)1的場合相同的理由，也需要大的變換電動機(jī)，這是存在的問題。本發(fā)明以解決上述各問題為目的。
因此，權(quán)利要求1的發(fā)明提出的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，具有壓縮機(jī)，向設(shè)有室內(nèi)熱交換器和外機(jī)熱交換器的制冷劑循環(huán)通路提供壓縮了的制冷劑；內(nèi)燃機(jī)，在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作，選擇性地驅(qū)動壓縮機(jī)；電動機(jī)，選擇性地驅(qū)動壓縮機(jī)；以及控制裝置，控制內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)，使得對壓縮機(jī)的請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，并且請求負(fù)荷在低的范圍時(shí)，由電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)，其特征在于，在請求負(fù)荷高的范圍使用的壓縮機(jī)的至少一部分為能夠使壓縮容積變化的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，使可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積為最大值或其附近，使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動壓縮機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使由同內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，把壓縮機(jī)的動力源從內(nèi)燃機(jī)切換為電動機(jī)。
如權(quán)利要求2所示，權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，壓縮機(jī)可以由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的1臺可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求3所示，權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使同第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，使第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)從內(nèi)燃機(jī)脫離，停止驅(qū)動，并且由內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)連接驅(qū)動第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求4所示，權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)兩者，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，使固定容量型壓縮機(jī)從內(nèi)燃機(jī)脫離，停止驅(qū)動，并且由內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)連接驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求5所示，權(quán)利要求2～權(quán)利要求4中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的電動機(jī)為可變速電動機(jī)，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求6所示，權(quán)利要求2～權(quán)利要求4中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)是最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的壓縮機(jī)，電動機(jī)為定速電動機(jī)，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求7所示，權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，電動機(jī)為可變速電動機(jī)，壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)和可變速電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)和內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)兩者，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，使固定容量型壓縮機(jī)從內(nèi)燃機(jī)脫離，由可變速電動機(jī)驅(qū)動，可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，并且使壓縮容積變化，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求8所示，權(quán)利要求7中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，使用最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，代替固定容量型壓縮機(jī)，使用定速電動機(jī)，代替可變速電動機(jī)，這是優(yōu)選的。
為了解決上述課題，權(quán)利要求9的發(fā)明提出的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，構(gòu)成如下，具有壓縮機(jī)，向設(shè)有室內(nèi)熱交換器和外機(jī)熱交換器的制冷劑循環(huán)通路提供壓縮了的制冷劑；內(nèi)燃機(jī)，在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作，選擇性地驅(qū)動上述壓縮機(jī)；電動機(jī)，選擇性地驅(qū)動上述壓縮機(jī)；以及控制裝置，控制上述內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)，使得對上述壓縮機(jī)的請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由上述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動上述壓縮機(jī)，并且上述請求負(fù)荷在低的范圍時(shí)，由上述電動機(jī)驅(qū)動上述壓縮機(jī)，其特征在于，還具有由商用電源供電，向熱泵式空調(diào)裝置供電的內(nèi)部電源線，上述電動機(jī)是兼有發(fā)電機(jī)的功能的發(fā)電電動機(jī)，還具有控制裝置，上述控制裝置控制上述內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得空調(diào)負(fù)荷在規(guī)定負(fù)荷以上的負(fù)荷范圍時(shí)，使上述內(nèi)燃機(jī)動作，使上述離合器卡合，驅(qū)動上述壓縮機(jī)和發(fā)電電動機(jī)，由該發(fā)電電動機(jī)發(fā)電，進(jìn)行向上述熱泵式空調(diào)裝置自身供電的壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，空調(diào)負(fù)荷在不到規(guī)定負(fù)荷的負(fù)荷范圍時(shí)，使上述離合器脫離，并且使上述內(nèi)燃機(jī)停止，從上述內(nèi)部電源線向上述發(fā)電電動機(jī)供電，進(jìn)行驅(qū)動上述壓縮機(jī)的電動運(yùn)轉(zhuǎn)。
如權(quán)利要求10所示，權(quán)利要求9中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，上述控制裝置控制上述內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得在由上述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動上述壓縮機(jī)和發(fā)電電動機(jī)的場合的單位能量成本的空調(diào)輸出所構(gòu)成的運(yùn)行成本優(yōu)勢比由上述發(fā)電電動機(jī)驅(qū)動上述壓縮機(jī)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的空調(diào)負(fù)荷范圍，進(jìn)行上述壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，在后者的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢比前者的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的空調(diào)負(fù)荷范圍，進(jìn)行上述電動運(yùn)轉(zhuǎn)，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求11所示，權(quán)利要求9或權(quán)利要求10中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，上述發(fā)電電動機(jī)具有比熱泵式空調(diào)裝置所必要的電源容量的最大值大的發(fā)電容量，上述控制裝置控制上述內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得在由上述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動上述發(fā)電電動機(jī)的狀態(tài)下，把從上述發(fā)電電動機(jī)向上述內(nèi)部電源線供電的電力的至少一部分通過上述內(nèi)部電源線向上述商用電源側(cè)提供，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求12所示，權(quán)利要求9～權(quán)利要求11中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，上述壓縮機(jī)的壓縮容積可變，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求13所示，權(quán)利要求9～權(quán)利要求12中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，上述發(fā)電電動機(jī)內(nèi)裝于上述壓縮機(jī)，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求14所示，權(quán)利要求9～權(quán)利要求13中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，具有切換上述壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和上述電動運(yùn)轉(zhuǎn)的切換裝置，這是優(yōu)選的。
如權(quán)利要求15所示，權(quán)利要求9～權(quán)利要求14中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，上述發(fā)電電動機(jī)的發(fā)電作為停電時(shí)的無停電電源，向上述熱泵式空調(diào)裝置供電，這是優(yōu)選的。
按照權(quán)利要求1的發(fā)明提出的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，在請求負(fù)荷高的范圍使用的壓縮機(jī)的至少一部分為能夠使壓縮容積變化的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，使可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積為最大值或其附近，使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動壓縮機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使由同內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，把壓縮機(jī)的動力源從內(nèi)燃機(jī)切換為電動機(jī)，因此，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷在該范圍內(nèi)降低時(shí)，壓縮機(jī)由在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，請求負(fù)荷從該范圍內(nèi)下降之后，就由電動機(jī)驅(qū)動。這樣，即使請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，驅(qū)動壓縮機(jī)的電動機(jī)只要覆蓋請求負(fù)荷下降了的范圍即可，因而電動機(jī)用小形的就足夠了。因此能夠降低設(shè)備費(fèi)，還有，能量成本比電力低的內(nèi)燃機(jī)用燃料的使用范圍增大，所以能夠降低復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的運(yùn)行成本。
按照權(quán)利要求2的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，就能夠獲得本發(fā)明提出的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中最簡化的。
權(quán)利要求3的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的發(fā)明是在權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使同第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，使第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)從內(nèi)燃機(jī)脫離，停止驅(qū)動，并且由內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)連接驅(qū)動第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，按照這種權(quán)利要求3的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，壓縮機(jī)由請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)請求負(fù)荷降低了的場合，由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)選擇性地驅(qū)動的第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和在此以外的場合由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，因此，能夠使由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的請求負(fù)荷的范圍和由電動機(jī)驅(qū)動的請求負(fù)荷的范圍符合電力和內(nèi)燃機(jī)用燃料的能量成本，在某種程度上任意選擇，能夠降低運(yùn)行成本。還有，通過選擇第1和第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的容量來改變由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的請求負(fù)荷的范圍和由電動機(jī)驅(qū)動的請求負(fù)荷的范圍，能夠擴(kuò)展上述選擇的范圍。
權(quán)利要求4的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)兩者，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使同可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，使固定容量型壓縮機(jī)從內(nèi)燃機(jī)脫離，停止驅(qū)動，并且由內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)連接驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，因此，請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)兩者，所以空調(diào)能力的最大值在兩壓縮機(jī)的壓縮容積的和為最大、內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速為最大時(shí)獲得，各壓縮機(jī)都對該空調(diào)能力的最大值有貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求5的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求2～權(quán)利要求4的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，電動機(jī)為可變速電動機(jī)，因此，不管由可變速電動機(jī)驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積的最小值的如何，都能使該可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的最小排出量為0。這樣，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的請求負(fù)荷和由電動機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的請求負(fù)荷的選擇范圍就擴(kuò)大了，容易獲得最適合的動作狀態(tài)。
權(quán)利要求6的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求2～權(quán)利要求4的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)是最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的壓縮機(jī)，電動機(jī)為定速電動機(jī)，因此，復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置也與前項(xiàng)的發(fā)明相同，能使該壓縮機(jī)的最小排出量為0，這樣，由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動的各壓縮機(jī)的請求負(fù)荷的選擇范圍就擴(kuò)大了，容易獲得最適合的動作狀態(tài)。
權(quán)利要求7的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求1中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，電動機(jī)為可變速電動機(jī)，壓縮機(jī)由內(nèi)燃機(jī)和可變速電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)和內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)兩者，請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，使固定容量型壓縮機(jī)從內(nèi)燃機(jī)脫離，由可變速電動機(jī)驅(qū)動，可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，并且使壓縮容積變化，因此，與權(quán)利要求4的發(fā)明的場合相同，請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)兩者，所以空調(diào)能力的最大值在兩壓縮機(jī)的壓縮容積的和為最大、內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速為最大時(shí)獲得，各壓縮機(jī)都對該空調(diào)能力的最大值有貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求8復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是權(quán)利要求7在記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，使用最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，代替固定容量型壓縮機(jī)，使用定速電動機(jī)，代替可變速電動機(jī)，因此，與權(quán)利要求6的發(fā)明相同，能使該壓縮機(jī)的最小排出量為0，這樣，由內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動的各壓縮機(jī)的請求負(fù)荷的選擇范圍就擴(kuò)大了，容易獲得最適合的動作狀態(tài)。
權(quán)利要求9的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，具有由商用電源供電，向熱泵式空調(diào)裝置供電的內(nèi)部電源線和設(shè)在壓縮機(jī)中的具有發(fā)電機(jī)和電動機(jī)兩功能的發(fā)電電動機(jī)，空調(diào)負(fù)荷在規(guī)定負(fù)荷以上的負(fù)荷范圍時(shí)，使內(nèi)燃機(jī)動作，使離合器卡合，驅(qū)動壓縮機(jī)和發(fā)電電動機(jī)，由該發(fā)電電動機(jī)發(fā)電，進(jìn)行向熱泵式空調(diào)裝置自身供電的壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣，內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩按驅(qū)動發(fā)電電動機(jī)的量而增大，因而內(nèi)燃機(jī)的燃料費(fèi)按該增大的量而提高，還有，外部電源的使用量也減少，因而進(jìn)一步提高了運(yùn)行成本優(yōu)勢。還有，空調(diào)負(fù)荷在不到規(guī)定負(fù)荷的負(fù)荷范圍時(shí)，使離合器脫離，并且使內(nèi)燃機(jī)停止，從內(nèi)部電源線向發(fā)電電動機(jī)供電，進(jìn)行驅(qū)動壓縮機(jī)的電動運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了運(yùn)行成本優(yōu)勢。這樣，按照本發(fā)明，與由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)相比，運(yùn)行成本優(yōu)勢降低的空調(diào)負(fù)荷在不到規(guī)定負(fù)荷的負(fù)荷范圍時(shí)，進(jìn)行由發(fā)電電動機(jī)代替內(nèi)燃機(jī)來驅(qū)動壓縮機(jī)的電動運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高了運(yùn)行成本優(yōu)勢，此外，運(yùn)行成本優(yōu)勢變高的空調(diào)負(fù)荷在規(guī)定負(fù)荷以上的負(fù)荷范圍時(shí)，進(jìn)行由內(nèi)燃機(jī)還驅(qū)動發(fā)電電動機(jī)的壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而進(jìn)一步提高了運(yùn)行成本優(yōu)勢，所以能夠提高復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的長期運(yùn)行成本優(yōu)勢。
權(quán)利要求10復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求9中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，控制裝置控制內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得在由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)和發(fā)電電動機(jī)的場合的單位能量成本的空調(diào)輸出所構(gòu)成的運(yùn)行成本優(yōu)勢比由發(fā)電電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的空調(diào)負(fù)荷范圍，進(jìn)行壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，在后者的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢比前者的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的空調(diào)負(fù)荷范圍，進(jìn)行電動運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，在壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢的優(yōu)劣轉(zhuǎn)換的位置，切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠常選擇運(yùn)行成本優(yōu)勢出色的范圍，因而能夠確實(shí)地獲得與運(yùn)行成本優(yōu)勢有關(guān)的最大的效果。
權(quán)利要求11復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求9或權(quán)利要求10中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，發(fā)電電動機(jī)具有比熱泵式空調(diào)裝置所必要的電源容量的最大值大的發(fā)電容量，控制裝置控制內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得在由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動發(fā)電電動機(jī)的狀態(tài)下，把從發(fā)電電動機(jī)向內(nèi)部電源線供電的電力的至少一部分通過內(nèi)部電源線向商用電源側(cè)提供，因此，能夠把復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置用作停電時(shí)的電源裝置，能夠提高復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的有用性。還有，即使在驅(qū)動熱泵式空調(diào)裝置的狀態(tài)下，也把發(fā)電電動機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的電力的一部分向商用電源側(cè)提供，從而進(jìn)一步提高了復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的運(yùn)行成本優(yōu)勢。
權(quán)利要求12的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求9～權(quán)利要求11中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，使壓縮機(jī)的壓縮容積可變，因此，能夠通過壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)整和壓縮容積的調(diào)整兩者來調(diào)整來自壓縮機(jī)的制冷劑的排出量，所以能夠擴(kuò)展復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的輸出范圍的調(diào)整幅度。
權(quán)利要求13的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求9～12中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，發(fā)電電動機(jī)內(nèi)裝于壓縮機(jī)，因此，能夠簡化復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的構(gòu)造，降低其制造成本。
權(quán)利要求14復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求9～13中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，具有切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的切換裝置，因此，就可按照用戶的希望而切換運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)給各個(gè)用戶帶來最大的成本優(yōu)勢的運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明特別是在氣體費(fèi)用和電費(fèi)用隨地域而不同的場合發(fā)揮效果。
權(quán)利要求15復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置是在權(quán)利要求9～14中的任意1項(xiàng)中記載的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，發(fā)電電動機(jī)的發(fā)電作為停電時(shí)的無停電電源，向熱泵式空調(diào)裝置供電，因此，在空調(diào)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生了突然停電時(shí)等，能夠用發(fā)電電動機(jī)發(fā)電，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，所以能夠提高有用性。


圖1是表示本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第1實(shí)施方式的整體構(gòu)成的說明圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式的壓縮機(jī)及其驅(qū)動部的圖。
圖3是第1實(shí)施方式的動作的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第2實(shí)施方式的整體構(gòu)成的說明圖。
圖5是表示第2實(shí)施方式的壓縮機(jī)及其驅(qū)動部的圖。
圖6是第2實(shí)施方式的動作的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第3實(shí)施方式的整體構(gòu)成的說明圖。
圖8是表示第3實(shí)施方式的壓縮機(jī)及其驅(qū)動部的圖。
圖9是第3實(shí)施方式的動作的說明圖。
圖10是表示本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第4實(shí)施方式的整體構(gòu)成的說明圖。
圖11是表示第4實(shí)施方式的壓縮機(jī)及其驅(qū)動部的圖。
圖12是第4實(shí)施方式的動作的說明圖。
圖13是表示現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的一個(gè)例子的與圖2相當(dāng)?shù)膱D。
圖14是表示圖13所示的現(xiàn)有技術(shù)的與圖3相當(dāng)?shù)恼f明圖。
圖15是表示本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第5實(shí)施方式的整體構(gòu)成的說明圖。
圖16是表示圖15所示的實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的說明圖。
圖17是表示圖15所示的實(shí)施方式的空調(diào)負(fù)荷和發(fā)電負(fù)荷所對的發(fā)動機(jī)負(fù)荷的特性的圖。
圖18是表示圖15所示的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的空調(diào)負(fù)荷所對的運(yùn)行成本優(yōu)勢的特性的圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照圖1～圖3來說明本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第1實(shí)施方式。如圖1所示，該第1實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置由1臺室外機(jī)10、設(shè)置在各室中并能夠獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)·停止的多個(gè)室內(nèi)機(jī)20、以及控制室外機(jī)10的動作的控制裝置40構(gòu)成。
該第1實(shí)施方式的室外機(jī)10具有能按照來自外部的指令使壓縮容積在規(guī)定的范圍內(nèi)變化的1臺可變?nèi)萘啃偷膲嚎s機(jī)11A1；以及，設(shè)在與該壓縮機(jī)11A1的排出端口11a和吸入端口11b連接的制冷劑循環(huán)通路30中的外機(jī)熱交換器25和四向閥(切換閥)14，在延伸到各室內(nèi)的制冷劑循環(huán)通路30的管路30b、30c的前端部，并聯(lián)設(shè)有多個(gè)室內(nèi)機(jī)20。如圖2所示，壓縮機(jī)11A1由與其殼體設(shè)為一體的變換電動機(jī)(可變速電動機(jī))13A和在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作、通過V皮帶和離合器19而連接的水冷式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)(內(nèi)燃機(jī))19來選擇性地驅(qū)動。四向閥14切換來自排出端口11a的制冷劑對外機(jī)熱交換器25和室內(nèi)熱交換器21的提供順序，從而切換供暖和制冷。
在把壓縮機(jī)11A1的排出端口11a連接到四向閥14的入口端口的制冷劑循環(huán)通路30的管路30a的途中設(shè)有分油器15，分油器15的底部通過過濾干燥器32和毛細(xì)管31而與壓縮機(jī)11A1的吸入端口11b連通，從分離了的油除去異物和水分，返回到壓縮機(jī)11A1。在把壓縮機(jī)11A1的吸入端口11b連接到四向閥14的出口端口的制冷劑循環(huán)通路30的管路30d中設(shè)有蓄熱器16和雙管熱交換器33。四向閥14的剩余的2個(gè)切換端口通過制冷劑循環(huán)通路30的管路30b、30c連接到各室內(nèi)機(jī)20，外機(jī)熱交換器25設(shè)在其一方管路30b的途中。該實(shí)施方式的外機(jī)熱交換器25為互相并聯(lián)連接的2個(gè)，分別具有風(fēng)扇25a。另外，雙管熱交換器33用于在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的冷卻水和制冷劑之間進(jìn)行熱交換。
該實(shí)施方式的壓縮機(jī)11A1是由具有內(nèi)旋曲線形狀的渦輪蓋板的固定渦輪和旋轉(zhuǎn)渦輪組成的渦輪式壓縮機(jī)，具有與在兩渦輪之間形成、隨動作而容積逐漸減少的壓縮室連通的旁通端口11c。該實(shí)施方式中，旁通端口11c通過設(shè)有減壓閥(電子膨脹閥)17的管路30e而與蓄熱器16連通。該減壓閥17由控制裝置40多步地控制開啟程度，通過控制該開啟程度，各壓縮機(jī)11A1的壓縮容積在作為最大值的100％與50％之間變化，以便對應(yīng)對壓縮機(jī)11A1的請求負(fù)荷的變化。這種使用了減壓閥17的減少壓縮容積的請求負(fù)荷的控制，與上述現(xiàn)有技術(shù)的旁通控制相比，能量效率的降低很少。
配置在各室內(nèi)的多個(gè)室內(nèi)機(jī)20并聯(lián)設(shè)在制冷劑循環(huán)通路30的管路30b、30c的前端部，分別由室內(nèi)熱交換器21、在該室內(nèi)熱交換器21的外機(jī)熱交換器25側(cè)串聯(lián)設(shè)置的電子膨脹閥22、以及與該電子膨脹閥22并聯(lián)地串聯(lián)連接的毛細(xì)管23和回止閥24構(gòu)成。各室內(nèi)熱交換器21中設(shè)有西洛克風(fēng)扇21a。
其次，說明該第1實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的整體動作的概要。首先說明制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動作。如果壓縮機(jī)11A1通過離合器19a由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19(或變換電動機(jī)13A)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的話，由壓縮機(jī)11A1壓縮了的高溫高壓的氣相制冷劑，如虛線箭頭所示，就從四向閥14通過管路30b進(jìn)入外機(jī)熱交換器25，由從風(fēng)扇25a送來的外部空氣來冷卻液化。該液化了的高壓的制冷劑從管路30b通過電子膨脹閥22而減壓，進(jìn)入室內(nèi)熱交換器21而氣化，由室內(nèi)熱交換器21吸收氣化潛熱，對其進(jìn)行冷卻。從西洛克風(fēng)扇21a送到室內(nèi)的空氣在通過室內(nèi)熱交換器21時(shí)被冷卻，從而對室內(nèi)進(jìn)行制冷。氣化了的制冷劑從管路30c通過設(shè)有四向閥14、雙管熱交換器33的管路30d而進(jìn)入蓄熱器16，在蓄熱器16中氣液被分離，被壓縮機(jī)11A1吸入，再次被壓縮，反復(fù)進(jìn)行上述制冷循環(huán)，對室內(nèi)進(jìn)行制冷。
還有，供暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由壓縮機(jī)11A1壓縮了的高溫高壓的氣相制冷劑，如實(shí)線箭頭所示，從四向閥14通過管路30c進(jìn)入室內(nèi)熱交換器21。從西洛克風(fēng)扇21a送到室內(nèi)的空氣通過室內(nèi)熱交換器21時(shí)由高溫高壓的氣相制冷劑加熱，從而對室內(nèi)進(jìn)行供暖，并且，氣相制冷劑被冷卻、液化。該液化了的高壓的制冷劑通過電子膨脹閥22而減壓，從管路30b進(jìn)入外機(jī)熱交換器25，由從風(fēng)扇25a送來的外部空氣吸收氣化潛熱而氣化。與電子膨脹閥22并聯(lián)設(shè)置的毛細(xì)管23和回止閥24用于使供暖時(shí)的電子膨脹閥22所導(dǎo)致的膨脹的程度比制冷時(shí)的減少。氣化了的制冷劑從管路30b通過設(shè)有四向閥14、雙管熱交換器33的管路30d，進(jìn)入蓄熱器16，在蓄熱器16中氣液被分離，被壓縮機(jī)11A1吸入，再次被壓縮，反復(fù)進(jìn)行上述供暖循環(huán)，對室內(nèi)進(jìn)行供暖。
在這種制冷和供暖時(shí)，控制復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的動作的控制裝置40分別根據(jù)各室內(nèi)機(jī)20的設(shè)定溫度、各室內(nèi)熱交換器21的容量和吸入溫度、供暖·制冷溫度等來計(jì)算各室內(nèi)機(jī)20所必要的制冷劑的循環(huán)量，把該累計(jì)值作為制冷劑的必要循環(huán)量，控制室外機(jī)10，使對壓縮機(jī)11A1的請求負(fù)荷與該必要循環(huán)量一致。即，控制裝置40，當(dāng)計(jì)算出的制冷劑的累計(jì)值大，從而請求負(fù)荷在高的范圍內(nèi)時(shí)，就把可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的壓縮容積取為最大值，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的轉(zhuǎn)速變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動。如果請求負(fù)荷從高的范圍移至低的范圍的話，控制裝置40就先使驅(qū)動壓縮機(jī)11A1的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19在能量效率好的一定轉(zhuǎn)速的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并使由其驅(qū)動的壓縮機(jī)11A1的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動。并且，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷降低，可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的壓縮容積的變化不能對應(yīng)請求負(fù)荷的變動時(shí)，控制裝置40就控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19、離合器19a、壓縮機(jī)11A1和減壓閥17等的動作，使壓縮機(jī)11A1的動力源從燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19切換為變換電動機(jī)13A，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動。
其次，參照圖3具體地說明該第1實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的動作。該第1實(shí)施方式中燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19在1200～2400r/min的范圍內(nèi)動作，可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的最小壓縮容積是最大壓縮容積的50％。如圖3的空調(diào)能力的線性圖的實(shí)線所示，對室外機(jī)10的壓縮機(jī)11A1請求的請求負(fù)荷相對于各室內(nèi)機(jī)20所要求的空調(diào)能力，即作為上述制冷劑的循環(huán)量的累計(jì)值的制冷劑的必要循環(huán)量成比例而增大。另外，該空調(diào)能力的值為100％表示可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的壓縮容積為最大、以2400r/min被驅(qū)動時(shí)的值。
對壓縮機(jī)11A1的請求負(fù)荷為最大值的0～25％的范圍屬于請求負(fù)荷低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降，如上所述，成為由以低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)動作的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的壓縮容積的變化不能對應(yīng)請求負(fù)荷的變動的狀態(tài)。在該范圍，控制裝置40使離合器19a脫離，并使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19停止，由變換電動機(jī)13A驅(qū)動壓縮機(jī)11A1。在該范圍進(jìn)行控制，使得壓縮機(jī)11A1的壓縮容積固定在最大值，變換電動機(jī)13A的轉(zhuǎn)速按照請求負(fù)荷的增大而從0逐漸增大，壓縮機(jī)11A1排出的制冷劑的量按照請求負(fù)荷的增大而從0到25％直線增大。
其次，請求負(fù)荷為最大值的25～50％的范圍屬于請求負(fù)荷低的范圍內(nèi)，但請求負(fù)荷沒有降低，如上所述，變?yōu)橛梢缘娃D(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)動作的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的壓縮容積的變化能對應(yīng)請求負(fù)荷的變動的狀態(tài)。在該范圍，控制裝置40進(jìn)行控制，使變換電動機(jī)13A的動作停止，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19動作，使離合器19a卡合，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11A1，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。還有，控制裝置40把減壓閥17的開啟程度從全開朝向全閉而進(jìn)行控制，使壓縮機(jī)11A1的壓縮容積從請求負(fù)荷為25％的位置的50％逐漸增大到請求負(fù)荷為50％的位置的100％。這樣，在該范圍，壓縮機(jī)11A1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從25％到50％直線增大。
還有，必要循環(huán)量為50～100％的范圍屬于請求負(fù)荷高，使壓縮機(jī)1A1的壓縮容積為最大值，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19轉(zhuǎn)速變化，就能對應(yīng)請求負(fù)荷的變動的范圍內(nèi)。在該范圍，控制裝置40進(jìn)行控制，繼續(xù)使變換電動機(jī)13A的動作停止，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11A1，使減壓閥17保持全閉，使壓縮機(jī)11A1的壓縮容積維持在100％，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速從1200r/min增大到2400/min。這樣，在該范圍，壓縮機(jī)11A1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從50％到100％直線增大。
如上所述，按照第1實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，在請求負(fù)荷為最大值的25～100％的寬的范圍(參照圖3下部的空心箭頭E的范圍)，壓縮機(jī)11A1可以由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動，可以比由變換電動機(jī)13A驅(qū)動壓縮機(jī)11A1的范圍(參照圖3下部的空心箭頭M的范圍)為0～25％的圖14所示的現(xiàn)有技術(shù)減少，因而變換電動機(jī)13A用小型的就足夠了。由此降低了設(shè)備費(fèi)，并且與電力相比，能量成本低的內(nèi)燃機(jī)用燃料氣體的使用范圍增大，因而能夠降低復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的運(yùn)行成本。
另外，上述第1實(shí)施方式中，能由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11A1的范圍是請求負(fù)荷為最大值的25～100％的范圍，不過，如果使可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的最小壓縮容積為最大壓縮容積的50％以下的話，就能使該范圍向小的一側(cè)擴(kuò)展。例如，如果使該最小壓縮容積為最大壓縮容積的30％以下的話，如延續(xù)空心箭頭E的虛線箭頭所示，就能夠把由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11A1時(shí)的請求負(fù)荷的范圍拓寬至15％。如果繼續(xù)使用相同壓縮機(jī)11A1的話，在此處擴(kuò)展了的請求負(fù)荷為15～25％的范圍，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19和變換電動機(jī)13A中的哪個(gè)都能驅(qū)動壓縮機(jī)11A1，因而就能夠選擇這兩者中成本優(yōu)勢高的一方。或是還可以按照該請求負(fù)荷擴(kuò)展了的范圍，使壓縮機(jī)11A1小型化。
在上述第1實(shí)施方式中，壓縮機(jī)11A1為渦輪式壓縮機(jī)，其旁通端口11c通過設(shè)有減壓閥17的管路30e而與吸入端口11b側(cè)連通，由控制裝置40控制減壓閥17，使壓縮機(jī)11A1的壓縮容積變化，作為壓縮機(jī)，使用了簡單的渦輪式壓縮機(jī)，因而能夠降低復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的制造成本。然而，本發(fā)明并不限于此，也可以使用通過改變凸輪環(huán)對葉輪的偏心量而使壓縮容積變化的葉輪泵，或通過改變活塞行程而使壓縮容積變化的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。按照后者，就能夠使最大壓縮時(shí)的氣缸內(nèi)容積減少，使最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0。作為壓縮機(jī)11A1，如果使用這種最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的壓縮機(jī)的話，就可以使用定速電動機(jī)13B代替作為可變速電動機(jī)的變換電動機(jī)13A來實(shí)施本發(fā)明。在這種情況下，由定速電動機(jī)13B驅(qū)動壓縮機(jī)11A1時(shí)的請求負(fù)荷的變更通過變更壓縮機(jī)11A1的壓縮容積來對應(yīng)即可。
還有，上述第1實(shí)施方式中，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19和變換電動機(jī)13A(或定速電動機(jī)13B)驅(qū)動1臺壓縮機(jī)11A1，因而能得到最簡單的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置。
其次，參照圖4～圖6，說明本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第2實(shí)施方式。該第2實(shí)施方式僅室外機(jī)10的壓縮機(jī)由2臺可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1和12A1構(gòu)成的構(gòu)造和與此有關(guān)的構(gòu)造這一點(diǎn)不同，具有在與第1實(shí)施方式相同的規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19。該第2實(shí)施方式的2臺可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1和12A1都是具有與第1實(shí)施方式相同的旁通端口11c、12c的渦輪式壓縮機(jī)，如圖4所示，第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1與第1實(shí)施方式的相同，由與其殼體設(shè)為一體的變換電動機(jī)13A和通過離合器19a連接的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19來選擇性地驅(qū)動，第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)12A1由通過離合器19b連接的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19來選擇性地驅(qū)動。第1和第2壓縮機(jī)11A1和12A1的旁通端口11c和12c分別通過設(shè)有減壓閥17a、17b的管路30e1和30e2而分別與蓄熱器16連通。各減壓閥17a和17b的開啟程度由控制裝置40分別控制，從而各壓縮機(jī)11A1和12A1的各壓縮容積互相獨(dú)立，從作為最大值的100％到50％之間變化，從而對應(yīng)對壓縮機(jī)11A1、12A1的請求負(fù)荷的變化。該第2實(shí)施方式的構(gòu)成除了上述不同點(diǎn)以外，與第1實(shí)施方式相同，此外的詳細(xì)說明省略。
其次，參照圖6具體地說明該第2實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的動作。燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19與第1實(shí)施方式相同，在1200～2400r/min的范圍動作，第1和第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1、12A1的最小壓縮容積是最大壓縮容積的50％。請求負(fù)荷與第1實(shí)施方式的場合相同。
請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷為下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷在最大值的0～25％的范圍時(shí)，控制裝置40使兩離合器19a、19b脫離并使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19停止，由變換電動機(jī)13A驅(qū)動第1壓縮機(jī)11A1。在該范圍，第1壓縮機(jī)11A1的壓縮容積固定在最大值，控制變換電動機(jī)13A的轉(zhuǎn)速，使其按照請求負(fù)荷的增大而從0逐漸增大，第1壓縮機(jī)11A1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從0到25％直線增大。
其次，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，但請求負(fù)荷為不下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷為最大值的25～50％的范圍時(shí)，控制裝置40使變換電動機(jī)13A的動作停止，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19動作，僅使離合器19b卡合，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動第2壓縮機(jī)12A1，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。還有，控制裝置40把減壓閥17b的開啟程度從全開向全閉控制，從而使第2壓縮機(jī)12A1的壓縮容積從請求負(fù)荷為25％的位置的50％逐漸增大到請求負(fù)荷到為50％的位置的100％。這樣，在該范圍，第2壓縮機(jī)12A1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從25％到50％直線增大。
還有，請求負(fù)荷在高的范圍內(nèi)，即必要循環(huán)量為50～100％的范圍時(shí)，控制裝置40進(jìn)行控制，使得繼續(xù)由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19僅驅(qū)動第2壓縮機(jī)12A1，使減壓閥17b保持全閉，使第2壓縮機(jī)12A1的壓縮容積維持在100％，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速從1200r/min向2400r/min增大。這樣，在該范圍，第2壓縮機(jī)12A1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從50％到100％直線增大。
如上所述，按照該第2實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，與第1實(shí)施方式的場合相同，能夠把由變換電動機(jī)13A1驅(qū)動壓縮機(jī)11A1的范圍M(參照圖6)減少為0～25％的范圍，這樣，變換電動機(jī)13A用小型的就足夠了，因而降低了設(shè)備費(fèi)，并且與電力相比，能量成本低的內(nèi)燃機(jī)用燃料氣體的使用范圍增大，因而減少了復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的運(yùn)行成本。
該第2實(shí)施方式也是，如果使第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)12A1的最小壓縮容積為最大壓縮容積的50％以下的話，就能使由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動時(shí)的請求負(fù)荷的變化范圍擴(kuò)展到最大值的25％以下，在擴(kuò)展到此處的范圍L(參照圖6)，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19和變換電動機(jī)13A中的哪個(gè)都能驅(qū)動第1壓縮機(jī)11A1，因而就能夠選擇這兩者中成本優(yōu)勢高的一方。還有，作為第1壓縮機(jī)11A1，如果使用最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的壓縮機(jī)的話，就可以使用定速電動機(jī)代替作為可變速電動機(jī)的變換電動機(jī)13A來實(shí)施本發(fā)明。
另外，在上述第2實(shí)施方式中，說明了請求負(fù)荷在25～100％的范圍，僅由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動第2壓縮機(jī)12A1的情況，不過，也可以使2個(gè)離合器19a、19b卡合，同時(shí)驅(qū)動兩壓縮機(jī)11A1、12A1來實(shí)施。這樣，空調(diào)能力的最大值相同時(shí)的各壓縮機(jī)11A1、12A1的最大容量變?yōu)橐话?，因而能夠使?fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置小型化。
其次，參照圖7～圖9，說明本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第3實(shí)施方式。該第3實(shí)施方式，如圖8所示，室外機(jī)10的2臺壓縮機(jī)的一方為由與殼體設(shè)為一體的變換電動機(jī)13A和在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作、通過V皮帶和離合器19a連接的水冷式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11B1，另一方為通過離合器19b由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)12B2。壓縮機(jī)11B1是由例如傾斜角度可變、通過改變活塞行程而改變壓縮容積的斜板式軸向活塞式壓縮機(jī)，最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0?？勺?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11B1的最大容量和固定容量型壓縮機(jī)12B2的容量是第1實(shí)施方式的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的最大容量的一半。其它構(gòu)成與第2實(shí)施方式相同，因而省略此外的詳細(xì)說明。
其次，參照圖9，具體地說明該第3實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的動作。燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19與第1實(shí)施方式相同，在1200～2400r/min的范圍動作。請求負(fù)荷與第1實(shí)施方式的場合相同。
請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷為下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷在最大值的0～12.5％的范圍時(shí)，控制裝置40使兩離合器19a、19b脫離并使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19停止，由變換電動機(jī)13A驅(qū)動壓縮機(jī)11B1。在該范圍，壓縮機(jī)11B1的壓縮容積固定在最大值，控制變換電動機(jī)13A的轉(zhuǎn)速，使其按照請求負(fù)荷的增大而從0逐漸增大，壓縮機(jī)11B1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從0到12.5％直線增大。
其次，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，但請求負(fù)荷為不下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷為最大值的12.5～25％的范圍時(shí)，控制裝置40使變換電動機(jī)13A的動作停止，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19動作，僅使離合器19a卡合，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19僅驅(qū)動壓縮機(jī)11B1，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。還有，控制裝置40通過控制壓縮機(jī)11B1的斜板的傾斜角，使其壓縮容積從請求負(fù)荷為12.5％的位置的50％逐漸增大到請求負(fù)荷到為25％的位置的100％。這樣，在該范圍，壓縮機(jī)11B1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從12.5％到25％直線增大。
同樣，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，但請求負(fù)荷為不下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷為最大值的25～50％的范圍時(shí)，控制裝置40使離合器19a及離合器19b卡合，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11B1和壓縮機(jī)12B2兩者，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速繼續(xù)成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。還有，控制裝置40通過控制壓縮機(jī)11B1的斜板的傾斜角，使其壓縮容積從請求負(fù)荷為25％的位置的0％逐漸增大到請求負(fù)荷到為50％的位置的100％。這樣，在該范圍，壓縮機(jī)11B1和壓縮機(jī)12B2的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從25％到50％直線增大。
還有，請求負(fù)荷在高的范圍內(nèi)，即必要循環(huán)量為50～100％的范圍時(shí)，控制裝置40進(jìn)行控制，使得繼續(xù)由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11B1和壓縮機(jī)12B2兩者，使壓縮機(jī)11B1的壓縮容積維持在100％，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速從1200r/min向2400r/min增大。這樣，在該范圍，壓縮機(jī)11B1和壓縮機(jī)12B2排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從50％到100％直線增大。
如上所述，按照該第3實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，能夠把由變換電動機(jī)13A1驅(qū)動壓縮機(jī)11B1的范圍減少至0～12.5％的范圍，這樣，變換電動機(jī)13A用比上述各實(shí)施方式更小型的就足夠了，因而進(jìn)一步降低了設(shè)備費(fèi)，還有，與電力相比，能量成本低的內(nèi)燃機(jī)用燃料氣體的使用范圍進(jìn)一步增大，因而能夠減少復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的運(yùn)行成本。
在以上的說明中，說明了變換電動機(jī)13A和燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19對壓縮機(jī)11B1的驅(qū)動在請求負(fù)荷為12.5％的位置進(jìn)行切換，不過，可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11B1的最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上是0，因而燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19對壓縮機(jī)11B1的驅(qū)動可以向12.5％的下側(cè)擴(kuò)展，還有，變換電動機(jī)13A對壓縮機(jī)11B1的驅(qū)動可以在變換電動機(jī)13A的容量有富余的范圍內(nèi)向12.5％的上側(cè)擴(kuò)展。因此，如果根據(jù)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的燃料消耗量及燃料氣體和電力的能量成本，適當(dāng)選擇變換電動機(jī)13A和燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的切換位置，就能夠使運(yùn)行成本為最小。
在該第3實(shí)施方式中，也可以使用定速電動機(jī)13B代替變換電動機(jī)13A，由定速電動機(jī)13B驅(qū)動壓縮機(jī)11B1時(shí)的請求負(fù)荷的變更通過變更壓縮機(jī)11B1的壓縮容積來對應(yīng)即可。
其次，參照圖10～圖12，說明本發(fā)明的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的第4實(shí)施方式。該第4實(shí)施方式與第3實(shí)施方式類似，不過，如圖11所示，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19和變換電動機(jī)13A選擇性地驅(qū)動的壓縮機(jī)為固定容量型壓縮機(jī)11B2，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19選擇性地驅(qū)動的壓縮機(jī)為可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)12B1。固定容量型壓縮機(jī)11B2的容量和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)12B1的最大容量是第1實(shí)施方式的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)11A1的最大容量的一半，壓縮機(jī)12B1的最小壓縮容積是50％。其它構(gòu)成與第2實(shí)施方式相同，因而省略此外的詳細(xì)說明。
其次，參照圖12，具體地說明該第4實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的動作。燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19與第1實(shí)施方式相同，在1200～2400r/min的范圍動作。請求負(fù)荷與第1實(shí)施方式的場合相同。
請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷為下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷在最大值的0～12.5％的范圍時(shí)，控制裝置40使兩離合器19a、19b脫離并使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19停止，由變換電動機(jī)13A驅(qū)動壓縮機(jī)11B2。在該范圍，控制變換電動機(jī)13A的轉(zhuǎn)速，使其按照請求負(fù)荷的增大而從0逐漸增大，固定容量型壓縮機(jī)11B2排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從0到12.5％直線增大。
同樣，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷為下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷為最大值的12.5～25％的范圍時(shí)，控制裝置40使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19動作，僅使離合器19b卡合，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19僅驅(qū)動壓縮機(jī)12B1，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。在該范圍，壓縮機(jī)12B1的壓縮容積固定在50％，控制變換電動機(jī)13A的轉(zhuǎn)速，使其按照請求負(fù)荷的增大而再次從0逐漸增大，驅(qū)動壓縮機(jī)11B2。這樣，從壓縮機(jī)11B2和壓縮機(jī)12B1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從12.5％到25％直線增大。
還是同樣，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷為下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷為最大值的25～37.5％的范圍時(shí)，控制裝置40進(jìn)行控制，使得繼續(xù)由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19僅驅(qū)動壓縮機(jī)12B1，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的轉(zhuǎn)速成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。在該范圍，壓縮機(jī)12B1的壓縮容積固定在100％，控制變換電動機(jī)13A的轉(zhuǎn)速，使其按照請求負(fù)荷的增大而再次從0逐漸增大，驅(qū)動壓縮機(jī)11B2。這樣，在該范圍，從壓縮機(jī)11B2和壓縮機(jī)12B1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從25％到37.5％直線增大。
其次，請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，但請求負(fù)荷為不下降的狀態(tài)，即請求負(fù)荷為最大值的37.5～50％的范圍時(shí)，控制裝置40使變換電動機(jī)13A的動作停止，繼續(xù)使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19動作，使離合器19b及離合器19a卡合，由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)12B1和壓縮機(jī)11B2，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速成為能量效率好的低轉(zhuǎn)速1200r/min的一定值。還有，壓縮機(jī)12B1從請求負(fù)荷為37.5％的位置的50％逐漸增大到請求負(fù)荷到為50％的位置的100％。這樣，在該范圍，從壓縮機(jī)11B2和壓縮機(jī)12B1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從37.5％到50％直線增大。
還有，請求負(fù)荷在高的范圍內(nèi)，即必要循環(huán)量為50～100％的范圍時(shí)，控制裝置40進(jìn)行控制，使得繼續(xù)由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19驅(qū)動壓縮機(jī)11B2和壓縮機(jī)12B1，使壓縮機(jī)12B1的壓縮容積維持在100％，控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19的風(fēng)門開啟程度，使其轉(zhuǎn)速從1200r/min向2400r/min增大。這樣，在該范圍，壓縮機(jī)11B2和壓縮機(jī)12B1排出的制冷劑的量就按照請求負(fù)荷的增大而從50％到100％直線增大。
按照該第4實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，壓縮機(jī)11B1在0～12.5％、12.5～25％和25～37.5％的3個(gè)范圍中由變換電動機(jī)13A驅(qū)動，不過，在各范圍的排出量的范圍都是0～12.5％。因此，變換電動機(jī)13在0～12.5％的范圍驅(qū)動壓縮機(jī)11B1即可，所以變換電動機(jī)13A與第3實(shí)施方式的場合相同，能夠做成小形的，降低設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行成本。該第4實(shí)施方式中，在12.5～37.5％的范圍(圖12中表示為L)，一并使用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)19和變換電動機(jī)13A來提供制冷劑。還有，該第4實(shí)施方式也是，使壓縮機(jī)12B1的最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的話，就可以使用定速電動機(jī)13B代替變換電動機(jī)13A，在這種情況下，由定速電動機(jī)13B驅(qū)動壓縮機(jī)11B1時(shí)的請求負(fù)荷的變更通過變更壓縮機(jī)11B1的壓縮容積來對應(yīng)即可。
另外，在上述第2～第4實(shí)施方式中，說明了2臺壓縮機(jī)的容量(可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的場合的最大容量和固定容量型壓縮機(jī)的容量)相同的情況，不過，本發(fā)明并不限于此，也可以用于2個(gè)壓縮機(jī)的容量不相同的情況。還有，本發(fā)明也可以使用3臺以上的壓縮機(jī)來實(shí)施。
參照圖15～圖18，說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式例的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置。如圖15所示，第5實(shí)施方式例的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置以室外機(jī)110、室內(nèi)機(jī)119和控制室外機(jī)110的動作的控制裝置1124作為主要的構(gòu)成。
室外機(jī)110具有能使壓縮容積在規(guī)定的范圍內(nèi)變化的壓縮機(jī)112；轉(zhuǎn)速可以改變，通過離合器112d驅(qū)動壓縮機(jī)112的水冷式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)(內(nèi)燃機(jī))111；與壓縮機(jī)112的排出端口112a和吸入端口112b連接的制冷劑循環(huán)通路115；設(shè)在該制冷劑循環(huán)通路115上的四向閥16；以及外氣熱交換器17a。制冷劑循環(huán)通路115由四向閥16分為壓縮機(jī)112側(cè)的2個(gè)管路115a、115b和3個(gè)管路115c～115e，具有風(fēng)扇17b的外氣熱交換器17a設(shè)在管路115c和管路115d之間。具有西洛克風(fēng)扇119c的室內(nèi)機(jī)119的室內(nèi)熱交換器119a設(shè)在管路115d和管路115e之間，在外氣熱交換器17a和室內(nèi)熱交換器119a之間設(shè)有膨脹閥119b，與該膨脹閥119b并聯(lián)地，串聯(lián)設(shè)有毛細(xì)管和回止閥。四向閥16切換從壓縮機(jī)112對外氣熱交換器17a和室內(nèi)熱交換器119a的制冷劑的提供順序，從而切換供暖和制冷。該實(shí)施方式只給出1組室內(nèi)機(jī)119，通常設(shè)在各室中、能夠獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)·停止的多個(gè)室內(nèi)機(jī)119互相并聯(lián)連接到管路115c上。室外機(jī)110通常是1組。
壓縮機(jī)112是由具有內(nèi)旋曲線形狀的渦輪蓋板的固定渦輪和旋轉(zhuǎn)渦輪組成的渦輪式壓縮機(jī)，固定渦輪上設(shè)有與在兩渦輪之間形成、隨旋轉(zhuǎn)渦輪的旋轉(zhuǎn)而容積逐漸減少的壓縮室連通的旁通端口112c，該旁通端口112c通過減壓閥(電子膨脹閥)114而與吸入端口112b連通。該減壓閥114由控制裝置1124多步地控制開啟程度，通過控制該開啟程度，壓縮機(jī)112的壓縮容積在作為最大值的100％與50％之間變化，以便對應(yīng)對壓縮機(jī)112的請求負(fù)荷的變化。壓縮機(jī)112中設(shè)有具有發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的兩功能的發(fā)電電動機(jī)113。該實(shí)施方式的發(fā)電電動機(jī)113內(nèi)裝于壓縮機(jī)112，因而轉(zhuǎn)軸與該兩者的殼體互相形成為一體。在壓縮機(jī)112的轉(zhuǎn)軸的一端安裝有離合器112d，動力傳遞皮帶111b卷繞在安裝在燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的輸出軸的一端的輸出皮帶輪11a和離合器112d的外周上，在離合器112d卡合的狀態(tài)下，通過輸出皮帶輪11a、動力傳遞皮帶111b和離合器112d，壓縮機(jī)112和發(fā)電電動機(jī)113由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111驅(qū)動，還有，在離合器112d脫離的狀態(tài)下，壓縮機(jī)112由發(fā)電電動機(jī)113驅(qū)動。
該復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的內(nèi)部AC電源線(內(nèi)部電源線)123，通過用于防止發(fā)電負(fù)荷給電源側(cè)帶來影響等的系統(tǒng)聯(lián)合保護(hù)裝置121和逆變器122，由3相的商用電源120供電。該內(nèi)部AC電源線123通過電力轉(zhuǎn)換器125而與發(fā)電電動機(jī)113連接，再通過電動機(jī)驅(qū)動器126、127而與室外機(jī)110的風(fēng)扇117b和室內(nèi)機(jī)119的西洛克風(fēng)扇119c連接，再與包含控制裝置1124的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的控制裝置(圖示省略)連接。還有，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的啟動器11c通過轉(zhuǎn)換器128而與逆變器122連接，被提供DC112v的直流。
還有，控制裝置124，如圖15和圖16所示，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷、發(fā)電負(fù)荷和運(yùn)轉(zhuǎn)條件，控制通過燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的壓縮機(jī)112的動作、減壓閥114的動作和通過電力轉(zhuǎn)換器125的發(fā)電電動機(jī)113的動作，控制從壓縮機(jī)112提供給制冷劑循環(huán)通路115的制冷劑的流量和發(fā)電電動機(jī)113的發(fā)電量，再據(jù)此控制風(fēng)扇117b和西洛克風(fēng)扇119c的動作?？照{(diào)負(fù)荷是按照室內(nèi)機(jī)119的設(shè)定溫度、室內(nèi)熱交換器119a的容量和吸入溫度、供暖·制冷溫度的不同等而計(jì)算出的制冷劑的必要循環(huán)量，是室內(nèi)機(jī)119為多個(gè)時(shí)各室內(nèi)機(jī)119的制冷劑的必要循環(huán)量的累計(jì)值。發(fā)電負(fù)荷是根據(jù)當(dāng)時(shí)的動作狀態(tài)而計(jì)算的包含室外機(jī)110的風(fēng)扇117b、室內(nèi)機(jī)119的西洛克風(fēng)扇119c、控制裝置124在內(nèi)的室外機(jī)110和室內(nèi)機(jī)119的控制裝置所必要的發(fā)電量。運(yùn)轉(zhuǎn)條件是用于保護(hù)把裝置的各部分的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等保持在規(guī)定的限度內(nèi)等的設(shè)備的條件。
燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的熱效率對轉(zhuǎn)矩依賴性高，轉(zhuǎn)矩越高，熱效率就越高。因此，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵式空調(diào)裝置中，為盡量維持高轉(zhuǎn)矩，提高熱效率，提高能量效率，而適合保持低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法。在上述實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，在由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111驅(qū)動壓縮機(jī)112的情況下，發(fā)電電動機(jī)113不發(fā)電時(shí)的單位能量成本的空調(diào)輸出即運(yùn)行成本優(yōu)勢的特性如圖18的特性a所示，在空調(diào)負(fù)荷為高的范圍時(shí)高，在空調(diào)負(fù)荷為低的范圍時(shí)降低。
可是，設(shè)在上述壓縮機(jī)112中的發(fā)電電動機(jī)113也由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111驅(qū)動，用作熱泵式空調(diào)裝置的電源時(shí)，按驅(qū)動發(fā)電電動機(jī)113的量來增大燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，因而提高了熱效率，提高了燃料費(fèi)，還有，把該發(fā)電電動機(jī)113用作熱泵式空調(diào)裝置的電源，由此也減少了外部電源的使用量，因而運(yùn)行成本優(yōu)勢的特性如圖18所示，就變?yōu)榘窗l(fā)電電動機(jī)113的驅(qū)動所需要的轉(zhuǎn)矩上升所對應(yīng)的值B而整體提高了的特性d。
這樣，在壓縮機(jī)112和發(fā)電電動機(jī)113由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111驅(qū)動，由發(fā)電電動機(jī)113發(fā)電，通過內(nèi)部AC電源線123而對熱泵式空調(diào)裝置自身供電的壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，控制裝置1124先把燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的氣門開啟程度設(shè)為規(guī)定的值，使啟動器111c動作，啟動燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111，通過輸出皮帶輪111a、動力傳遞皮帶111b和離合器112d，驅(qū)動壓縮機(jī)112和發(fā)電電動機(jī)113。接著，控制裝置1124進(jìn)行控制，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，對燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111控制動作，控制壓縮機(jī)112的轉(zhuǎn)速，并由減壓閥114控制壓縮機(jī)112的壓縮容積，使從壓縮機(jī)112向制冷劑循環(huán)通路115提供的制冷劑的流量成為對應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的值。還有，控制裝置124進(jìn)行控制，根據(jù)發(fā)電負(fù)荷，控制電力轉(zhuǎn)換器125，把從發(fā)電電動機(jī)113輸出的交流電力變換為包含室外機(jī)110的風(fēng)扇17b、室內(nèi)機(jī)119的西洛克風(fēng)扇119c、控制裝置1124在內(nèi)的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的控制裝置所必要的電源種類，使提供給內(nèi)部AC電源線23的電力量成為復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置所必要的發(fā)電量所對應(yīng)的值。這樣，把燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111作為驅(qū)動源時(shí)的單位能量成本就是單位能量的燃料氣體的成本。因此，特性a和特性d就按照當(dāng)時(shí)的燃料氣體的費(fèi)用而變化。
另一方面，在上述實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，在從內(nèi)部AC電源線123向發(fā)電電動機(jī)113供電，驅(qū)動壓縮機(jī)112的電動運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，運(yùn)行成本優(yōu)勢的特性如圖18的特性b所示，在空調(diào)負(fù)荷為低的范圍時(shí)高，在空調(diào)負(fù)荷為高的范圍時(shí)降低。在這種情況下，控制裝置1124進(jìn)行控制，使電力轉(zhuǎn)換器125作為逆變器而動作，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷，由發(fā)電電動機(jī)113控制壓縮機(jī)112的轉(zhuǎn)速，并由減壓閥114控制壓縮機(jī)112的壓縮容積，使得從壓縮機(jī)112向制冷劑循環(huán)通路115提供的制冷劑的流量成為對應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的值。這樣，把發(fā)電電動機(jī)113作為驅(qū)動源時(shí)的單位能量成本就是單位能量的商用電源20的電力成本。因此，特性b就按照當(dāng)時(shí)的電力費(fèi)用而變化。
在該實(shí)施方式中，控制裝置124控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111、壓縮機(jī)112、離合器112d和發(fā)電電動機(jī)113的動作，對壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的單位能量成本的空調(diào)輸出即運(yùn)行成本優(yōu)勢即圖18的特性d，與電動運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢即圖18的特性b進(jìn)行比較，在前者的特性d比后者的特性b大的范圍(圖18中空調(diào)負(fù)荷為規(guī)定負(fù)荷A以上的負(fù)荷范圍)，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111動作，使離合器112d卡合，驅(qū)動壓縮機(jī)112和發(fā)電電動機(jī)113，把該發(fā)電電動機(jī)113用作熱泵式空調(diào)裝置的電源，還有，在后者的特性b比前者的特性d大的范圍(圖18中空調(diào)負(fù)荷不到規(guī)定負(fù)荷A的負(fù)荷范圍)，使離合器112d脫離，并使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111停止，由發(fā)電電動機(jī)1131驅(qū)動壓縮機(jī)112。
如上所述，特性d和特性b分別根據(jù)當(dāng)時(shí)的燃料氣體和電力費(fèi)用而變化，因而規(guī)定負(fù)荷A在每次復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的設(shè)置和每次燃料氣體和電力費(fèi)用的變更時(shí)先進(jìn)行計(jì)算，使得使用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的氣體費(fèi)用和使用發(fā)電電動機(jī)113的電費(fèi)用的合計(jì)金額為最小，由切換裝置來切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)。該切換裝置為設(shè)在復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的控制面板或遙控器上的切換開關(guān)，控制裝置1124把作為該切換點(diǎn)的規(guī)定負(fù)荷A和當(dāng)時(shí)的空調(diào)負(fù)荷顯示在控制面板或遙控器的顯示部上，根據(jù)所顯示的規(guī)定負(fù)荷A和當(dāng)時(shí)的空調(diào)負(fù)荷，使用者操縱切換開關(guān)，切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣也是可以的?；蚴?，該切換裝置也可以設(shè)為對規(guī)定負(fù)荷A和當(dāng)時(shí)的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行比較，自動切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。
按照這種實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，如圖4的特性e所示，在空調(diào)負(fù)荷為規(guī)定負(fù)荷A以上的負(fù)荷范圍，能得到與壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的特性d相同的高的運(yùn)行成本優(yōu)勢，在不到規(guī)定負(fù)荷A的負(fù)荷范圍，能得到與電動運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的特性b相同的高的運(yùn)行成本優(yōu)勢。這樣，該實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，與由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111驅(qū)動壓縮機(jī)112的現(xiàn)有技術(shù)相比，除提高了在部分負(fù)載時(shí)即不到規(guī)定負(fù)荷A的負(fù)荷范圍的運(yùn)行成本優(yōu)勢之外，還提高了在包括額定負(fù)載時(shí)的高負(fù)荷范圍即規(guī)定負(fù)荷A以上的負(fù)荷范圍的運(yùn)行成本優(yōu)勢，因而能夠提高長期運(yùn)行成本優(yōu)勢。
不論壓縮機(jī)112由燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111和發(fā)電電動機(jī)113中的哪個(gè)來驅(qū)動，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，四向閥116為圖15的實(shí)線所示的狀態(tài)，由壓縮機(jī)112壓縮了的高溫高壓的氣相制冷劑，從管路115a通過四向閥116而從管路115c進(jìn)入外氣熱交換器117a，被從風(fēng)扇117b送來的外氣冷卻液化。該液化了的高壓的制冷劑從管路115d通過膨脹閥119b而被減壓，進(jìn)入室內(nèi)熱交換器119a而被汽化，從室內(nèi)熱交換器119a吸收氣化熱而使其冷卻。從西洛克風(fēng)扇119c送到室內(nèi)的空氣通過室內(nèi)熱交換器119a時(shí)被冷卻，由此對室內(nèi)進(jìn)行制冷。汽化了的制冷劑從管路115e通過四向閥116、管路115b，被壓縮機(jī)112吸入，再次被壓縮，反復(fù)上述制冷循環(huán)，對室內(nèi)進(jìn)行制冷。
還有，在供暖運(yùn)轉(zhuǎn)的場合，四向閥116為如圖15的虛線所示的狀態(tài)，由壓縮機(jī)112壓縮了的高溫高壓的氣相制冷劑，從四向閥116通過管路115e進(jìn)入室內(nèi)熱交換器119a。從西洛克風(fēng)扇119c送到室內(nèi)的空氣，通過室內(nèi)熱交換器119a時(shí)由高溫高壓的氣相制冷劑加熱，由此對室內(nèi)進(jìn)行供暖，同時(shí)，氣相制冷劑被冷卻、液化。該液化了的高壓的制冷劑通過膨脹閥119b而被減壓，從管路115d進(jìn)入外氣熱交換器117a，從風(fēng)扇117b送來的外氣吸收氣化熱而被汽化。汽化了的制冷劑從管路115c通過四向閥116、管路115b而被壓縮機(jī)112吸入，再次被壓縮，反復(fù)上述供暖循環(huán)，對室內(nèi)進(jìn)行供暖。
由內(nèi)燃機(jī)111驅(qū)動壓縮機(jī)112和發(fā)電電動機(jī)113，從壓縮機(jī)112向制冷劑循環(huán)通路115提供制冷劑，空調(diào)負(fù)荷就會增加，不過，在不從發(fā)電電動機(jī)113取出電力，不增加發(fā)電負(fù)荷的場合，發(fā)動機(jī)負(fù)荷如圖17的特性g所示，相對于空調(diào)負(fù)荷成比例地增大。該實(shí)施方式中發(fā)動機(jī)負(fù)荷的限度是空調(diào)負(fù)荷的額定值的130％，因而該復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置能承受短期性到130％為止的過負(fù)荷。另外，如上所述，在不到該空調(diào)負(fù)荷中的規(guī)定負(fù)荷A的范圍，復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置由發(fā)電電動機(jī)113驅(qū)動。
而且該實(shí)施方式中，在上述場合，可以由發(fā)電電動機(jī)113發(fā)電，取出電力，在這種場合，發(fā)動機(jī)負(fù)荷如圖17所示，可以增大至特性h1和特性h2所限定了的范圍，其中，特性h1是以下述最大的發(fā)電負(fù)荷C的場合的發(fā)動機(jī)負(fù)荷的值D而從特性g上升了的值，特性h2是從額定負(fù)載增加了130％的值，發(fā)電電動機(jī)113可以在發(fā)電負(fù)荷限于特性g、特性h1和特性h2圍著的范圍內(nèi)，如特性i那樣進(jìn)行發(fā)電。該實(shí)施方式值，發(fā)電電動機(jī)113的最大的發(fā)電容量設(shè)為比復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置所必要的發(fā)電負(fù)荷大，如上所述，控制裝置1124進(jìn)行控制，使得通過內(nèi)部AC電源線123向復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置提供的電力量成為與當(dāng)時(shí)必要的發(fā)電量對應(yīng)的值。然而，控制裝置1124常使發(fā)電電動機(jī)113以最大的發(fā)電量動作，超過復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置所必要的發(fā)電量的電力也可以從內(nèi)部AC電源線123通過逆變器122和系統(tǒng)聯(lián)合保護(hù)裝置121提供給商用電源120側(cè)。這樣，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111的轉(zhuǎn)矩常增大，燃料費(fèi)提高，因而能夠進(jìn)一步提高復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的運(yùn)行成本優(yōu)勢。哪種場合都是，熱泵式空調(diào)裝置所必要的電力由發(fā)電電動機(jī)113提供，不把來自外部的電力作為必要，因而即使在空調(diào)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生突然停電的場合，也能夠照樣無阻礙地持續(xù)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。
該實(shí)施方式的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置也可以用作停電時(shí)的電源裝置，其時(shí)的最大發(fā)電負(fù)荷是由發(fā)電電動機(jī)113的最大發(fā)電容量決定的值C。圖17所示的特性f是把壓縮機(jī)112的排出來端口112a和吸入端口112b短路，使空調(diào)負(fù)荷為0時(shí)發(fā)動機(jī)負(fù)荷對發(fā)電負(fù)荷的特性，此處最大的發(fā)電負(fù)荷為值C，此時(shí)發(fā)動機(jī)負(fù)荷為值D。在這種情況下，控制裝置1124先啟動燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111，驅(qū)動發(fā)電電動機(jī)113，接著控制電力轉(zhuǎn)換器125，把從發(fā)電電動機(jī)113輸出的交流電力變換為與商用電源120相同周期數(shù)、電壓的電源種類，提供給內(nèi)部AC電源線123，通過逆變器22和系統(tǒng)聯(lián)合保護(hù)裝置121而提供給商用電源20側(cè)。這樣，就能夠在空調(diào)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生了突然停電時(shí)等，用發(fā)電電動機(jī)113發(fā)電，用作停電時(shí)的電源裝置，因而就能夠提高復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的有用性。
上述實(shí)施方式中，對壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢進(jìn)行比較，在前者的運(yùn)行成本優(yōu)勢比后者的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的范圍，使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111動作，使離合器112d卡合，驅(qū)動壓縮機(jī)112并驅(qū)動發(fā)電電動機(jī)113，由該發(fā)電電動機(jī)113發(fā)電，用作熱泵式空調(diào)裝置的電源等，還有，在后者的運(yùn)行成本優(yōu)勢比前者的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的范圍，使離合器112d脫離并使燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111停止，由發(fā)電電動機(jī)113驅(qū)動壓縮機(jī)112，依此控制燃?xì)獍l(fā)動機(jī)111、壓縮機(jī)112、離合器112d和發(fā)電電動機(jī)113的動作，這樣，在轉(zhuǎn)換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢的優(yōu)劣的規(guī)定負(fù)荷A時(shí)，可切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)，因而可選擇運(yùn)行成本優(yōu)勢出色的范圍，獲得與運(yùn)行成本優(yōu)勢有關(guān)的最大的效果。
還有，上述實(shí)施方式中，在每次燃料氣體和電力費(fèi)用的變更時(shí)先計(jì)算作為切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的切換點(diǎn)的規(guī)定負(fù)荷A，據(jù)此切換壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)，因而能夠常選擇運(yùn)行成本優(yōu)勢出色的范圍，確實(shí)獲得與運(yùn)行成本優(yōu)勢有關(guān)的最大的效果。
另外，規(guī)定負(fù)荷也可以作為根據(jù)通常預(yù)料的燃料氣體和電力費(fèi)用的變動的平均值、按機(jī)種決定的一定值來實(shí)施，那樣也能夠提高復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的長期運(yùn)行成本優(yōu)勢，而且能夠簡化壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和電動運(yùn)轉(zhuǎn)的切換的控制。
在上述實(shí)施方式中，壓縮機(jī)112為渦輪式壓縮機(jī)，其旁通端口112c通過減壓閥114而與吸入端口112b連通，由控制裝置124控制減壓閥114，使壓縮機(jī)112的壓縮容積變化，作為壓縮機(jī)112使用了簡單的渦輪式壓縮機(jī)，因而能夠降低復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的制造成本。不過，本發(fā)明并不限于此，而是也可以使用通過改變凸輪環(huán)對葉輪的偏心量而使壓縮容積變化的葉輪泵，或通過改變活塞行程而使壓縮容積變化的往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。另外，上述實(shí)施方式中，說明了使用的渦輪式壓縮機(jī)112的壓縮容積的變化范圍為50～100％的例子，不過，本發(fā)明并不限于此，而是也可以根據(jù)規(guī)范的不同，使用壓縮容積的變化范圍為30～100％等壓縮容積的變化范圍不同的壓縮機(jī)。
還有，上述實(shí)施方式中，發(fā)電電動機(jī)113內(nèi)裝于壓縮機(jī)112，這樣就簡化了復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置的構(gòu)造，因而能降低其制造成本。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，具有壓縮機(jī)，向設(shè)有室內(nèi)熱交換器和外機(jī)熱交換器的制冷劑循環(huán)通路提供壓縮了的制冷劑；內(nèi)燃機(jī)，在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作，選擇性地驅(qū)動所述壓縮機(jī)；電動機(jī)，選擇性地驅(qū)動所述壓縮機(jī)；以及控制裝置，控制所述內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)，使得對所述壓縮機(jī)的請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動所述壓縮機(jī)，并且所述請求負(fù)荷在低的范圍時(shí)，由所述電動機(jī)驅(qū)動所述壓縮機(jī)，其特征在于，在所述請求負(fù)荷高的范圍使用的所述壓縮機(jī)的至少一部分為能夠使壓縮容積變化的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，所述控制裝置進(jìn)行控制，使得所述請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，使所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積為最大值或其附近，使所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，所述請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動所述壓縮機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使由同內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，所述請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，所述請求負(fù)荷下降了時(shí)，把所述壓縮機(jī)的動力源從所述內(nèi)燃機(jī)切換為所述電動機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)由所述內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的1臺可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)由所述內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和所述內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，控制裝置進(jìn)行控制，使得所述請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由所述內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動所述第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，所述請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動所述第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使同第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，所述請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，所述請求負(fù)荷下降了時(shí)，使所述第2可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)從所述內(nèi)燃機(jī)脫離，停止驅(qū)動，并且由所述內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)連接驅(qū)動所述第1可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)由所述內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和所述內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)構(gòu)成，所述控制裝置進(jìn)行控制，使得所述請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由所述內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)兩者，所述請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，所述請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，所述請求負(fù)荷下降了時(shí)，使所述固定容量型壓縮機(jī)從所述內(nèi)燃機(jī)脫離，停止驅(qū)動，并且由所述內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)連接驅(qū)動所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)。
5.如權(quán)利要求2～權(quán)利要求4中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述電動機(jī)為可變速電動機(jī)。
6.如權(quán)利要求2～權(quán)利要求4中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)是最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的壓縮機(jī)，所述電動機(jī)為定速電動機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述電動機(jī)為可變速電動機(jī)，所述壓縮機(jī)由所述內(nèi)燃機(jī)和可變速電動機(jī)所選擇性地驅(qū)動的固定容量型壓縮機(jī)和所述內(nèi)燃機(jī)所選擇性地驅(qū)動的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)構(gòu)成，所述控制裝置進(jìn)行控制，使得所述請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由所述內(nèi)燃機(jī)連接驅(qū)動所述固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)兩者，所述請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動所述固定容量型壓縮機(jī)和可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的所述內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，所述請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，所述請求負(fù)荷下降了時(shí)，使所述固定容量型壓縮機(jī)從所述內(nèi)燃機(jī)脫離，由所述可變速電動機(jī)驅(qū)動，所述可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，并且使壓縮容積變化。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，使用最小壓縮容積實(shí)質(zhì)上為0的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，代替所述固定容量型壓縮機(jī)，使用定速電動機(jī)，代替所述可變速電動機(jī)。
9.一種復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，具有壓縮機(jī)，向設(shè)有室內(nèi)熱交換器和外機(jī)熱交換器的制冷劑循環(huán)通路提供壓縮了的制冷劑；內(nèi)燃機(jī)，在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動作，選擇性地驅(qū)動所述壓縮機(jī)；電動機(jī)，選擇性地驅(qū)動所述壓縮機(jī)；以及控制裝置，控制所述內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)，使得對所述壓縮機(jī)的請求負(fù)荷在高的范圍時(shí)，由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動所述壓縮機(jī)，并且所述請求負(fù)荷在低的范圍時(shí)，由所述電動機(jī)驅(qū)動所述壓縮機(jī)，其特征在于，還具有由商用電源供電，向熱泵式空調(diào)裝置供電的內(nèi)部電源線，所述電動機(jī)是兼有發(fā)電機(jī)的功能的發(fā)電電動機(jī)，還具有控制裝置，所述控制裝置控制所述內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得空調(diào)負(fù)荷在規(guī)定負(fù)荷以上的負(fù)荷范圍時(shí)，使所述內(nèi)燃機(jī)動作，使所述離合器卡合，驅(qū)動所述壓縮機(jī)和發(fā)電電動機(jī)，由該發(fā)電電動機(jī)發(fā)電，進(jìn)行向所述熱泵式空調(diào)裝置自身供電的壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，空調(diào)負(fù)荷在不到規(guī)定負(fù)荷的負(fù)荷范圍時(shí)，使所述離合器脫離，并且使所述內(nèi)燃機(jī)停止，從所述內(nèi)部電源線向所述發(fā)電電動機(jī)供電，進(jìn)行驅(qū)動所述壓縮機(jī)的電動運(yùn)轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得在由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動所述壓縮機(jī)和發(fā)電電動機(jī)的場合的單位能量成本的空調(diào)輸出所構(gòu)成的運(yùn)行成本優(yōu)勢比由所述發(fā)電電動機(jī)驅(qū)動所述壓縮機(jī)的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的空調(diào)負(fù)荷范圍，進(jìn)行所述壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，在后者的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢比前者的場合的運(yùn)行成本優(yōu)勢大的空調(diào)負(fù)荷范圍，進(jìn)行所述電動運(yùn)轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述發(fā)電電動機(jī)具有比熱泵式空調(diào)裝置所必要的電源容量的最大值大的發(fā)電容量，所述控制裝置控制所述內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、離合器和發(fā)電電動機(jī)的動作，使得在由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動所述發(fā)電電動機(jī)的狀態(tài)下，把從所述發(fā)電電動機(jī)向所述內(nèi)部電源線供電的電力的至少一部分通過所述內(nèi)部電源線向所述商用電源側(cè)提供。
12.如權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)的壓縮容積可變。
13.如權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述發(fā)電電動機(jī)內(nèi)裝于所述壓縮機(jī)。
14.如權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，具有切換所述壓縮·發(fā)電同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)和所述電動運(yùn)轉(zhuǎn)的切換裝置。
15.如權(quán)利要求9或10所述的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置，其特征在于，所述發(fā)電電動機(jī)的發(fā)電作為停電時(shí)的無停電電源，向所述熱泵式空調(diào)裝置供電。
全文摘要
一種以內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)為動力源的熱泵式空調(diào)裝置，目的在于使電動機(jī)小型化，降低運(yùn)行成本。在由內(nèi)燃機(jī)(19)驅(qū)動的復(fù)合動力源熱泵式空調(diào)裝置中，在請求負(fù)荷高的范圍使用的壓縮機(jī)的至少一部分為可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)(11A1、11B1、12A1、12B1)，控制裝置(40)當(dāng)請求負(fù)荷從高的范圍向低的范圍轉(zhuǎn)移時(shí)，先使驅(qū)動壓縮機(jī)的內(nèi)燃機(jī)在能量效率好的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下動作，并且使由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)的壓縮容積變化，從而對應(yīng)請求負(fù)荷的變動，當(dāng)請求負(fù)荷在低的范圍內(nèi)，請求負(fù)荷下降了時(shí)，把壓縮機(jī)的動力源從內(nèi)燃機(jī)切換為電動機(jī)(13)。
文檔編號F25B1/00GK1690592SQ20051006768
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者渡邊義實(shí) 申請人:愛信精機(jī)株式會社