CN1690592A - 复合动力源热泵式空调装置 - Google Patents

Abstract

一种以内燃机和电动机为动力源的热泵式空调装置，目的在于使电动机小型化，降低运行成本。在由内燃机(19)驱动的复合动力源热泵式空调装置中，在请求负荷高的范围使用的压缩机的至少一部分为可变容量型压缩机(11A1、11B1、12A1、12B1)，控制装置(40)当请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使由内燃机驱动的压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，当请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，把压缩机的动力源从内燃机切换为电动机(13)。

Description

复合动力源热泵式空调装置

技术领域

本发明涉及由内燃机和电动机所驱动的压缩机来压缩制冷剂的复合动力源热泵式空调装置。

背景技术

热泵式空调装置中，为压缩制冷剂而使用的压缩机由内燃机(燃气发动机)驱动，从而降低运行成本，这是普通情况，通常由在能获得稳定的输出的规定的转速范围内动作的内燃机来驱动固定容量型压缩机。内燃机获得稳定的输出的最大转速和最小转速的比即调节比为2～3的程度，因而这种内燃机驱动压缩机提供的制冷剂的量也限于一定范围。而空调装置中必须根据室内机的负荷而连续控制从室外机向室内机提供的制冷剂的量，所以在室内机的负荷低时就进行使从压缩机排出的剩余的制冷剂通过控制阀而返回压缩机的吸入侧，从而使制冷剂的提供量减少的旁通控制。可是该方法中，压缩机消耗的动力与制冷剂的旁通量无关，因而室内机的负荷减少，旁通量增大的话，能量效率就会下降，这是存在的问题。

作为解决这种问题的技术，有专利文献1(特开2000-111198号公报)和专利文献2(特开2002-221371号公报)给出的技术。专利文献1的技术，如图13所示，压缩容积一定的固定容量型压缩机1通过离合器2a由燃气发动机2选择性地驱动，并且由作为可变速电动机的变换电动机(インバ一タモ一タ)31选择性地驱动。该技术如图14所示，对压缩机的请求负荷在高的范围时，固定容量型压缩机1由在规定的转速范围动作的燃气发动机2通过离合器2a驱动，并且使燃气发动机2的转速变化，从而覆盖该范围(图示的例子为50～100％)的负荷的变动，请求负荷在低的范围时，由变换电动机3驱动，并且使其转速变化，从而覆盖该范围(图示的例子为0～50％)的负荷的变动。

还有，专利文献2的技术，在使用了由电动机(变换电动机)和电动机以外的原动机驱动的压缩机的空调机中，在连通压缩机、室内机和室外机的线上设有蓄热装置，在空调负荷低时由从压缩机排出的剩余的制冷剂向蓄热装置积蓄温热或冷热，在空调负荷大时取出使用该积蓄的温热或冷热。

[专利文献1]

特开2000-111198号公报(段落〔0019〕，段落〔0022〕，段落〔0033〕)。

[专利文献2]

特开2002-221371号公报(段落〔0024〕～〔0035〕，图3～图4)。

发明内容

[发明要解决的课题]

上述专利文献1的技术中，在燃气发动机运转的能量效率好的请求负荷高的范围，由燃气发动机驱动压缩机，在燃气发动机运转的能量效率降低的请求负荷低的范围，由转速降低而能量效率也不降低的变换电动机驱动压缩机，因而作为整体就能够提高能量效率。然而，燃气发动机的调节比通常为2～3的程度，因而需要由变换电动机覆盖的请求负荷低的范围就相当宽，因此就需要使用大型的变换电动机。这样，设备费就会增大，还有，电力比气体的能量成本高，因而即使能量效率有提高，运行成本也会增大，这是存在的问题。

还有，上述专利文献2的技术中，需要蓄热槽等蓄热装置，因而其设置成本增大，并且需要设置空间，还伴随有蓄热槽自身的蓄热效率(包括蓄热时的散热等)及热交换时的传热损失等能量损失等问题。而且该技术中，夜间的运转变为蓄热运转模式，因而存在不能连续24小时进行空调运转的这种制约。还有，由于与专利文献1的场合相同的理由，也需要大的变换电动机，这是存在的问题。本发明以解决上述各问题为目的。

[解决课题的装置]

因此，权利要求1的发明提出的复合动力源热泵式空调装置，具有：压缩机，向设有室内热交换器和外机热交换器的制冷剂循环通路提供压缩了的制冷剂；内燃机，在规定的转速范围内动作，选择性地驱动压缩机；电动机，选择性地驱动压缩机；以及控制装置，控制内燃机和电动机，使得：对压缩机的请求负荷在高的范围时，由内燃机驱动压缩机，并且请求负荷在低的范围时，由电动机驱动压缩机，其特征在于，在请求负荷高的范围使用的压缩机的至少一部分为能够使压缩容积变化的可变容量型压缩机，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，使可变容量型压缩机的压缩容积为最大值或其附近，使内燃机的转速变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使由同内燃机驱动的压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，把压缩机的动力源从内燃机切换为电动机。

如权利要求2所示，权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，压缩机可以由内燃机和电动机所选择性地驱动的1台可变容量型压缩机构成，这是优选的。

如权利要求3所示，权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，压缩机由内燃机和电动机所选择性地驱动的第1可变容量型压缩机和内燃机所选择性地驱动的第2可变容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，由内燃机连接驱动第2可变容量型压缩机，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动第2可变容量型压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使同第2可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，使第2可变容量型压缩机从内燃机脱离，停止驱动，并且由内燃机或电动机连接驱动第1可变容量型压缩机，这是优选的。

如权利要求4所示，权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，压缩机由内燃机和电动机所选择性地驱动的可变容量型压缩机和内燃机所选择性地驱动的固定容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，由内燃机连接驱动可变容量型压缩机和固定容量型压缩机两者，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动可变容量型压缩机和固定容量型压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，使固定容量型压缩机从内燃机脱离，停止驱动，并且由内燃机或电动机连接驱动可变容量型压缩机，这是优选的。

如权利要求5所示，权利要求2～权利要求4中记载的复合动力源热泵式空调装置的电动机为可变速电动机，这是优选的。

如权利要求6所示，权利要求2～权利要求4中记载的复合动力源热泵式空调装置的可变容量型压缩机是最小压缩容积实质上为0的压缩机，电动机为定速电动机，这是优选的。

如权利要求7所示，权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，电动机为可变速电动机，压缩机由内燃机和可变速电动机所选择性地驱动的固定容量型压缩机和内燃机所选择性地驱动的可变容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，由内燃机连接驱动固定容量型压缩机和可变容量型压缩机两者，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动固定容量型压缩机和可变容量型压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，使固定容量型压缩机从内燃机脱离，由可变速电动机驱动，可变容量型压缩机由内燃机驱动，并且使压缩容积变化，这是优选的。

如权利要求8所示，权利要求7中记载的复合动力源热泵式空调装置，使用最小压缩容积实质上为0的可变容量型压缩机，代替固定容量型压缩机，使用定速电动机，代替可变速电动机，这是优选的。

为了解决上述课题，权利要求9的发明提出的复合动力源热泵式空调装置，构成如下，具有：压缩机，向设有室内热交换器和外机热交换器的制冷剂循环通路提供压缩了的制冷剂；内燃机，在规定的转速范围内动作，选择性地驱动上述压缩机；电动机，选择性地驱动上述压缩机；以及控制装置，控制上述内燃机和电动机，使得：对上述压缩机的请求负荷在高的范围时，由上述内燃机驱动上述压缩机，并且上述请求负荷在低的范围时，由上述电动机驱动上述压缩机，其特征在于，还具有由商用电源供电，向热泵式空调装置供电的内部电源线，上述电动机是兼有发电机的功能的发电电动机，还具有控制装置，上述控制装置控制上述内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：空调负荷在规定负荷以上的负荷范围时，使上述内燃机动作，使上述离合器卡合，驱动上述压缩机和发电电动机，由该发电电动机发电，进行向上述热泵式空调装置自身供电的压缩·发电同时运转，空调负荷在不到规定负荷的负荷范围时，使上述离合器脱离，并且使上述内燃机停止，从上述内部电源线向上述发电电动机供电，进行驱动上述压缩机的电动运转。

如权利要求10所示，权利要求9中记载的复合动力源热泵式空调装置中，上述控制装置控制上述内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：在由上述内燃机驱动上述压缩机和发电电动机的场合的单位能量成本的空调输出所构成的运行成本优势比由上述发电电动机驱动上述压缩机的场合的运行成本优势大的空调负荷范围，进行上述压缩·发电同时运转，在后者的场合的运行成本优势比前者的场合的运行成本优势大的空调负荷范围，进行上述电动运转，这是优选的。

如权利要求11所示，权利要求9或权利要求10中记载的复合动力源热泵式空调装置中，上述发电电动机具有比热泵式空调装置所必要的电源容量的最大值大的发电容量，上述控制装置控制上述内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：在由上述内燃机驱动上述发电电动机的状态下，把从上述发电电动机向上述内部电源线供电的电力的至少一部分通过上述内部电源线向上述商用电源侧提供，这是优选的。

如权利要求12所示，权利要求9～权利要求11中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，上述压缩机的压缩容积可变，这是优选的。

如权利要求13所示，权利要求9～权利要求12中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，上述发电电动机内装于上述压缩机，这是优选的。

如权利要求14所示，权利要求9～权利要求13中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，具有切换上述压缩·发电同时运转和上述电动运转的切换装置，这是优选的。

如权利要求15所示，权利要求9～权利要求14中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，上述发电电动机的发电作为停电时的无停电电源，向上述热泵式空调装置供电，这是优选的。

[发明的效果]

按照权利要求1的发明提出的复合动力源热泵式空调装置，在请求负荷高的范围使用的压缩机的至少一部分为能够使压缩容积变化的可变容量型压缩机，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，使可变容量型压缩机的压缩容积为最大值或其附近，使内燃机的转速变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使由同内燃机驱动的压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，把压缩机的动力源从内燃机切换为电动机，因此，请求负荷在低的范围内，请求负荷在该范围内降低时，压缩机由在能量效率好的低转速高转矩状态下动作的内燃机驱动，请求负荷从该范围内下降之后，就由电动机驱动。这样，即使请求负荷在低的范围内，驱动压缩机的电动机只要覆盖请求负荷下降了的范围即可，因而电动机用小形的就足够了。因此能够降低设备费，还有，能量成本比电力低的内燃机用燃料的使用范围增大，所以能够降低复合动力源热泵式空调装置的运行成本。

按照权利要求2的复合动力源热泵式空调装置，就能够获得本发明提出的复合动力源热泵式空调装置中最简化的。

权利要求3的复合动力源热泵式空调装置的发明是在权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，压缩机由内燃机和电动机所选择性地驱动的第1可变容量型压缩机和内燃机所选择性地驱动的第2可变容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，由内燃机连接驱动第2可变容量型压缩机，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动第2可变容量型压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使同第2可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，使第2可变容量型压缩机从内燃机脱离，停止驱动，并且由内燃机或电动机连接驱动第1可变容量型压缩机，按照这种权利要求3的复合动力源热泵式空调装置，压缩机由请求负荷在低的范围内，在该范围内请求负荷降低了的场合，由内燃机和电动机选择性地驱动的第1可变容量型压缩机和在此以外的场合由内燃机驱动的第2可变容量型压缩机构成，因此，能够使由内燃机驱动的请求负荷的范围和由电动机驱动的请求负荷的范围符合电力和内燃机用燃料的能量成本，在某种程度上任意选择，能够降低运行成本。还有，通过选择第1和第2可变容量型压缩机的容量来改变由内燃机驱动的请求负荷的范围和由电动机驱动的请求负荷的范围，能够扩展上述选择的范围。

权利要求4的复合动力源热泵式空调装置是在权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，压缩机由内燃机和电动机所选择性地驱动的可变容量型压缩机和内燃机所选择性地驱动的固定容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，由内燃机连接驱动可变容量型压缩机和固定容量型压缩机两者，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动可变容量型压缩机和固定容量型压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使同可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，使固定容量型压缩机从内燃机脱离，停止驱动，并且由内燃机或电动机连接驱动可变容量型压缩机，因此，请求负荷在高的范围时，由内燃机驱动可变容量型压缩机和固定容量型压缩机两者，所以空调能力的最大值在两压缩机的压缩容积的和为最大、内燃机的转速为最大时获得，各压缩机都对该空调能力的最大值有贡献。

权利要求5的复合动力源热泵式空调装置是在权利要求2～权利要求4的复合动力源热泵式空调装置中，电动机为可变速电动机，因此，不管由可变速电动机驱动的可变容量型压缩机的压缩容积的最小值的如何，都能使该可变容量型压缩机的最小排出量为0。这样，由内燃机驱动的压缩机的请求负荷和由电动机驱动的压缩机的请求负荷的选择范围就扩大了，容易获得最适合的动作状态。

权利要求6的复合动力源热泵式空调装置是在权利要求2～权利要求4的复合动力源热泵式空调装置中，可变容量型压缩机是最小压缩容积实质上为0的压缩机，电动机为定速电动机，因此，复合动力源热泵式空调装置也与前项的发明相同，能使该压缩机的最小排出量为0，这样，由内燃机和电动机驱动的各压缩机的请求负荷的选择范围就扩大了，容易获得最适合的动作状态。

权利要求7的复合动力源热泵式空调装置是在权利要求1中记载的复合动力源热泵式空调装置中，电动机为可变速电动机，压缩机由内燃机和可变速电动机所选择性地驱动的固定容量型压缩机和内燃机所选择性地驱动的可变容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：请求负荷在高的范围时，由内燃机连接驱动固定容量型压缩机和可变容量型压缩机两者，请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动固定容量型压缩机和可变容量型压缩机的内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，请求负荷在低的范围内，请求负荷下降了时，使固定容量型压缩机从内燃机脱离，由可变速电动机驱动，可变容量型压缩机由内燃机驱动，并且使压缩容积变化，因此，与权利要求4的发明的场合相同，请求负荷在高的范围时，由内燃机驱动固定容量型压缩机和可变容量型压缩机两者，所以空调能力的最大值在两压缩机的压缩容积的和为最大、内燃机的转速为最大时获得，各压缩机都对该空调能力的最大值有贡献。

权利要求8复合动力源热泵式空调装置是权利要求7在记载的复合动力源热泵式空调装置中，使用最小压缩容积实质上为0的可变容量型压缩机，代替固定容量型压缩机，使用定速电动机，代替可变速电动机，因此，与权利要求6的发明相同，能使该压缩机的最小排出量为0，这样，由内燃机和电动机驱动的各压缩机的请求负荷的选择范围就扩大了，容易获得最适合的动作状态。

权利要求9的复合动力源热泵式空调装置，具有由商用电源供电，向热泵式空调装置供电的内部电源线和设在压缩机中的具有发电机和电动机两功能的发电电动机，空调负荷在规定负荷以上的负荷范围时，使内燃机动作，使离合器卡合，驱动压缩机和发电电动机，由该发电电动机发电，进行向热泵式空调装置自身供电的压缩·发电同时运转，这样，内燃机的驱动转矩按驱动发电电动机的量而增大，因而内燃机的燃料费按该增大的量而提高，还有，外部电源的使用量也减少，因而进一步提高了运行成本优势。还有，空调负荷在不到规定负荷的负荷范围时，使离合器脱离，并且使内燃机停止，从内部电源线向发电电动机供电，进行驱动压缩机的电动运转，提高了运行成本优势。这样，按照本发明，与由内燃机驱动压缩机的现有技术相比，运行成本优势降低的空调负荷在不到规定负荷的负荷范围时，进行由发电电动机代替内燃机来驱动压缩机的电动运转，从而提高了运行成本优势，此外，运行成本优势变高的空调负荷在规定负荷以上的负荷范围时，进行由内燃机还驱动发电电动机的压缩·发电同时运转，从而进一步提高了运行成本优势，所以能够提高复合动力源热泵式空调装置的长期运行成本优势。

权利要求10复合动力源热泵式空调装置是在权利要求9中记载的复合动力源热泵式空调装置中，控制装置控制内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：在由内燃机驱动压缩机和发电电动机的场合的单位能量成本的空调输出所构成的运行成本优势比由发电电动机驱动压缩机的场合的运行成本优势大的空调负荷范围，进行压缩·发电同时运转，在后者的场合的运行成本优势比前者的场合的运行成本优势大的空调负荷范围，进行电动运转，因此，在压缩·发电同时运转的场合的运行成本优势和电动运转的场合的运行成本优势的优劣转换的位置，切换压缩·发电同时运转和电动运转，能够常选择运行成本优势出色的范围，因而能够确实地获得与运行成本优势有关的最大的效果。

权利要求11复合动力源热泵式空调装置是在权利要求9或权利要求10中记载的复合动力源热泵式空调装置中，发电电动机具有比热泵式空调装置所必要的电源容量的最大值大的发电容量，控制装置控制内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：在由内燃机驱动发电电动机的状态下，把从发电电动机向内部电源线供电的电力的至少一部分通过内部电源线向商用电源侧提供，因此，能够把复合动力源热泵式空调装置用作停电时的电源装置，能够提高复合动力源热泵式空调装置的有用性。还有，即使在驱动热泵式空调装置的状态下，也把发电电动机发电产生的电力的一部分向商用电源侧提供，从而进一步提高了复合动力源热泵式空调装置的运行成本优势。

权利要求12的复合动力源热泵式空调装置是在权利要求9～权利要求11中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，使压缩机的压缩容积可变，因此，能够通过压缩机的转速的调整和压缩容积的调整两者来调整来自压缩机的制冷剂的排出量，所以能够扩展复合动力源热泵式空调装置的输出范围的调整幅度。

权利要求13的复合动力源热泵式空调装置是在权利要求9～12中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，发电电动机内装于压缩机，因此，能够简化复合动力源热泵式空调装置的构造，降低其制造成本。

权利要求14复合动力源热泵式空调装置是在权利要求9～13中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，具有切换压缩·发电同时运转和电动运转的切换装置，因此，就可按照用户的希望而切换运转，能够实现给各个用户带来最大的成本优势的运转。本发明特别是在气体费用和电费用随地域而不同的场合发挥效果。

权利要求15复合动力源热泵式空调装置是在权利要求9～14中的任意1项中记载的复合动力源热泵式空调装置中，发电电动机的发电作为停电时的无停电电源，向热泵式空调装置供电，因此，在空调装置的运转中发生了突然停电时等，能够用发电电动机发电，继续运转复合动力源热泵式空调装置，所以能够提高有用性。

附图说明

图1是表示本发明的复合动力源热泵式空调装置的第1实施方式的整体构成的说明图。

图2是表示第1实施方式的压缩机及其驱动部的图。

图3是第1实施方式的动作的说明图。

图4是表示本发明的复合动力源热泵式空调装置的第2实施方式的整体构成的说明图。

图5是表示第2实施方式的压缩机及其驱动部的图。

图6是第2实施方式的动作的说明图。

图7是表示本发明的复合动力源热泵式空调装置的第3实施方式的整体构成的说明图。

图8是表示第3实施方式的压缩机及其驱动部的图。

图9是第3实施方式的动作的说明图。

图10是表示本发明的复合动力源热泵式空调装置的第4实施方式的整体构成的说明图。

图11是表示第4实施方式的压缩机及其驱动部的图。

图12是第4实施方式的动作的说明图。

图13是表示现有技术的复合动力源热泵式空调装置的一个例子的与图2相当的图。

图14是表示图13所示的现有技术的与图3相当的说明图。

图15是表示本发明的复合动力源热泵式空调装置的第5实施方式的整体构成的说明图。

图16是表示图15所示的实施方式的控制***的说明图。

图17是表示图15所示的实施方式的空调负荷和发电负荷所对的发动机负荷的特性的图。

图18是表示图15所示的复合动力源热泵式空调装置的空调负荷所对的运行成本优势的特性的图。

具体实施方式

首先参照图1～图3来说明本发明的复合动力源热泵式空调装置的第1实施方式。如图1所示，该第1实施方式的复合动力源热泵式空调装置由1台室外机10、设置在各室中并能够独立运转·停止的多个室内机20、以及控制室外机10的动作的控制装置40构成。

该第1实施方式的室外机10具有：能按照来自外部的指令使压缩容积在规定的范围内变化的1台可变容量型的压缩机11A1；以及，设在与该压缩机11A1的排出端口11a和吸入端口11b连接的制冷剂循环通路30中的外机热交换器25和四向阀(切换阀)14，在延伸到各室内的制冷剂循环通路30的管路30b、30c的前端部，并联设有多个室内机20。如图2所示，压缩机11A1由与其壳体设为一体的变换电动机(可变速电动机)13A和在规定的转速范围内动作、通过V皮带和离合器19而连接的水冷式燃气发动机(内燃机)19来选择性地驱动。四向阀14切换来自排出端口11a的制冷剂对外机热交换器25和室内热交换器21的提供顺序，从而切换供暖和制冷。

在把压缩机11A1的排出端口11a连接到四向阀14的入口端口的制冷剂循环通路30的管路30a的途中设有分油器15，分油器15的底部通过过滤干燥器32和毛细管31而与压缩机11A1的吸入端口11b连通，从分离了的油除去异物和水分，返回到压缩机11A1。在把压缩机11A1的吸入端口11b连接到四向阀14的出口端口的制冷剂循环通路30的管路30d中设有蓄热器16和双管热交换器33。四向阀14的剩余的2个切换端口通过制冷剂循环通路30的管路30b、30c连接到各室内机20，外机热交换器25设在其一方管路30b的途中。该实施方式的外机热交换器25为互相并联连接的2个，分别具有风扇25a。另外，双管热交换器33用于在燃气发动机19的冷却水和制冷剂之间进行热交换。

该实施方式的压缩机11A1是由具有内旋曲线形状的涡轮盖板的固定涡轮和旋转涡轮组成的涡轮式压缩机，具有与在两涡轮之间形成、随动作而容积逐渐减少的压缩室连通的旁通端口11c。该实施方式中，旁通端口11c通过设有减压阀(电子膨胀阀)17的管路30e而与蓄热器16连通。该减压阀17由控制装置40多步地控制开启程度，通过控制该开启程度，各压缩机11A1的压缩容积在作为最大值的100％与50％之间变化，以便对应对压缩机11A1的请求负荷的变化。这种使用了减压阀17的减少压缩容积的请求负荷的控制，与上述现有技术的旁通控制相比，能量效率的降低很少。

配置在各室内的多个室内机20并联设在制冷剂循环通路30的管路30b、30c的前端部，分别由室内热交换器21、在该室内热交换器21的外机热交换器25侧串联设置的电子膨胀阀22、以及与该电子膨胀阀22并联地串联连接的毛细管23和回止阀24构成。各室内热交换器21中设有西洛克风扇21a。

其次，说明该第1实施方式的复合动力源热泵式空调装置的整体动作的概要。首先说明制冷运转时的动作。如果压缩机11A1通过离合器19a由燃气发动机19(或变换电动机13A)旋转驱动的话，由压缩机11A1压缩了的高温高压的气相制冷剂，如虚线箭头所示，就从四向阀14通过管路30b进入外机热交换器25，由从风扇25a送来的外部空气来冷却液化。该液化了的高压的制冷剂从管路30b通过电子膨胀阀22而减压，进入室内热交换器21而气化，由室内热交换器21吸收气化潜热，对其进行冷却。从西洛克风扇21a送到室内的空气在通过室内热交换器21时被冷却，从而对室内进行制冷。气化了的制冷剂从管路30c通过设有四向阀14、双管热交换器33的管路30d而进入蓄热器16，在蓄热器16中气液被分离，被压缩机11A1吸入，再次被压缩，反复进行上述制冷循环，对室内进行制冷。

还有，供暖运转时，由压缩机11A1压缩了的高温高压的气相制冷剂，如实线箭头所示，从四向阀14通过管路30c进入室内热交换器21。从西洛克风扇21a送到室内的空气通过室内热交换器21时由高温高压的气相制冷剂加热，从而对室内进行供暖，并且，气相制冷剂被冷却、液化。该液化了的高压的制冷剂通过电子膨胀阀22而减压，从管路30b进入外机热交换器25，由从风扇25a送来的外部空气吸收气化潜热而气化。与电子膨胀阀22并联设置的毛细管23和回止阀24用于使供暖时的电子膨胀阀22所导致的膨胀的程度比制冷时的减少。气化了的制冷剂从管路30b通过设有四向阀14、双管热交换器33的管路30d，进入蓄热器16，在蓄热器16中气液被分离，被压缩机11A1吸入，再次被压缩，反复进行上述供暖循环，对室内进行供暖。

在这种制冷和供暖时，控制复合动力源热泵式空调装置的动作的控制装置40分别根据各室内机20的设定温度、各室内热交换器21的容量和吸入温度、供暖·制冷温度等来计算各室内机20所必要的制冷剂的循环量，把该累计值作为制冷剂的必要循环量，控制室外机10，使对压缩机11A1的请求负荷与该必要循环量一致。即，控制装置40，当计算出的制冷剂的累计值大，从而请求负荷在高的范围内时，就把可变容量型压缩机11A1的压缩容积取为最大值，使燃气发动机19的转速变化，从而对应请求负荷的变动。如果请求负荷从高的范围移至低的范围的话，控制装置40就先使驱动压缩机11A1的燃气发动机19在能量效率好的一定转速的低转速高转矩状态下动作，并使由其驱动的压缩机11A1的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动。并且，请求负荷在低的范围内，请求负荷降低，可变容量型压缩机11A1的压缩容积的变化不能对应请求负荷的变动时，控制装置40就控制燃气发动机19、离合器19a、压缩机11A1和减压阀17等的动作，使压缩机11A1的动力源从燃气发动机19切换为变换电动机13A，从而对应请求负荷的变动。

其次，参照图3具体地说明该第1实施方式的复合动力源热泵式空调装置的动作。该第1实施方式中燃气发动机19在1200～2400r/min的范围内动作，可变容量型压缩机11A1的最小压缩容积是最大压缩容积的50％。如图3的空调能力的线性图的实线所示，对室外机10的压缩机11A1请求的请求负荷相对于各室内机20所要求的空调能力，即作为上述制冷剂的循环量的累计值的制冷剂的必要循环量成比例而增大。另外，该空调能力的值为100％表示可变容量型压缩机11A1的压缩容积为最大、以2400r/min被驱动时的值。

对压缩机11A1的请求负荷为最大值的0～25％的范围属于请求负荷低的范围内，请求负荷下降，如上所述，成为由以低转速高转矩状态动作的燃气发动机19驱动的可变容量型压缩机11A1的压缩容积的变化不能对应请求负荷的变动的状态。在该范围，控制装置40使离合器19a脱离，并使燃气发动机19停止，由变换电动机13A驱动压缩机11A1。在该范围进行控制，使得压缩机11A1的压缩容积固定在最大值，变换电动机13A的转速按照请求负荷的增大而从0逐渐增大，压缩机11A1排出的制冷剂的量按照请求负荷的增大而从0到25％直线增大。

其次，请求负荷为最大值的25～50％的范围属于请求负荷低的范围内，但请求负荷没有降低，如上所述，变为由以低转速高转矩状态动作的燃气发动机19驱动的可变容量型压缩机11A1的压缩容积的变化能对应请求负荷的变动的状态。在该范围，控制装置40进行控制，使变换电动机13A的动作停止，使燃气发动机19动作，使离合器19a卡合，由燃气发动机19驱动压缩机11A1，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。还有，控制装置40把减压阀17的开启程度从全开朝向全闭而进行控制，使压缩机11A1的压缩容积从请求负荷为25％的位置的50％逐渐增大到请求负荷为50％的位置的100％。这样，在该范围，压缩机11A1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从25％到50％直线增大。

还有，必要循环量为50～100％的范围属于请求负荷高，使压缩机1A1的压缩容积为最大值，使燃气发动机19转速变化，就能对应请求负荷的变动的范围内。在该范围，控制装置40进行控制，继续使变换电动机13A的动作停止，由燃气发动机19驱动压缩机11A1，使减压阀17保持全闭，使压缩机11A1的压缩容积维持在100％，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速从1200r/min增大到2400/min。这样，在该范围，压缩机11A1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从50％到100％直线增大。

如上所述，按照第1实施方式的复合动力源热泵式空调装置，在请求负荷为最大值的25～100％的宽的范围(参照图3下部的空心箭头E的范围)，压缩机11A1可以由燃气发动机19驱动，可以比由变换电动机13A驱动压缩机11A1的范围(参照图3下部的空心箭头M的范围)为0～25％的图14所示的现有技术减少，因而变换电动机13A用小型的就足够了。由此降低了设备费，并且与电力相比，能量成本低的内燃机用燃料气体的使用范围增大，因而能够降低复合动力源热泵式空调装置的运行成本。

另外，上述第1实施方式中，能由燃气发动机19驱动压缩机11A1的范围是请求负荷为最大值的25～100％的范围，不过，如果使可变容量型压缩机11A1的最小压缩容积为最大压缩容积的50％以下的话，就能使该范围向小的一侧扩展。例如，如果使该最小压缩容积为最大压缩容积的30％以下的话，如延续空心箭头E的虚线箭头所示，就能够把由燃气发动机19驱动压缩机11A1时的请求负荷的范围拓宽至15％。如果继续使用相同压缩机11A1的话，在此处扩展了的请求负荷为15～25％的范围，燃气发动机19和变换电动机13A中的哪个都能驱动压缩机11A1，因而就能够选择这两者中成本优势高的一方。或是还可以按照该请求负荷扩展了的范围，使压缩机11A1小型化。

在上述第1实施方式中，压缩机11A1为涡轮式压缩机，其旁通端口11c通过设有减压阀17的管路30e而与吸入端口11b侧连通，由控制装置40控制减压阀17，使压缩机11A1的压缩容积变化，作为压缩机，使用了简单的涡轮式压缩机，因而能够降低复合动力源热泵式空调装置的制造成本。然而，本发明并不限于此，也可以使用通过改变凸轮环对叶轮的偏心量而使压缩容积变化的叶轮泵，或通过改变活塞行程而使压缩容积变化的往复活塞式压缩机。按照后者，就能够使最大压缩时的气缸内容积减少，使最小压缩容积实质上为0。作为压缩机11A1，如果使用这种最小压缩容积实质上为0的压缩机的话，就可以使用定速电动机13B代替作为可变速电动机的变换电动机13A来实施本发明。在这种情况下，由定速电动机13B驱动压缩机11A1时的请求负荷的变更通过变更压缩机11A1的压缩容积来对应即可。

还有，上述第1实施方式中，由燃气发动机19和变换电动机13A(或定速电动机13B)驱动1台压缩机11A1，因而能得到最简单的复合动力源热泵式空调装置。

其次，参照图4～图6，说明本发明的复合动力源热泵式空调装置的第2实施方式。该第2实施方式仅室外机10的压缩机由2台可变容量型压缩机11A1和12A1构成的构造和与此有关的构造这一点不同，具有在与第1实施方式相同的规定的转速范围内动作的燃气发动机19。该第2实施方式的2台可变容量型压缩机11A1和12A1都是具有与第1实施方式相同的旁通端口11c、12c的涡轮式压缩机，如图4所示，第1可变容量型压缩机11A1与第1实施方式的相同，由与其壳体设为一体的变换电动机13A和通过离合器19a连接的燃气发动机19来选择性地驱动，第2可变容量型压缩机12A1由通过离合器19b连接的燃气发动机19来选择性地驱动。第1和第2压缩机11A1和12A1的旁通端口11c和12c分别通过设有减压阀17a、17b的管路30e1和30e2而分别与蓄热器16连通。各减压阀17a和17b的开启程度由控制装置40分别控制，从而各压缩机11A1和12A1的各压缩容积互相独立，从作为最大值的100％到50％之间变化，从而对应对压缩机11A1、12A1的请求负荷的变化。该第2实施方式的构成除了上述不同点以外，与第1实施方式相同，此外的详细说明省略。

其次，参照图6具体地说明该第2实施方式的复合动力源热泵式空调装置的动作。燃气发动机19与第1实施方式相同，在1200～2400r/min的范围动作，第1和第2可变容量型压缩机11A1、12A1的最小压缩容积是最大压缩容积的50％。请求负荷与第1实施方式的场合相同。

请求负荷在低的范围内，请求负荷为下降的状态，即请求负荷在最大值的0～25％的范围时，控制装置40使两离合器19a、19b脱离并使燃气发动机19停止，由变换电动机13A驱动第1压缩机11A1。在该范围，第1压缩机11A1的压缩容积固定在最大值，控制变换电动机13A的转速，使其按照请求负荷的增大而从0逐渐增大，第1压缩机11A1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从0到25％直线增大。

其次，请求负荷在低的范围内，但请求负荷为不下降的状态，即请求负荷为最大值的25～50％的范围时，控制装置40使变换电动机13A的动作停止，使燃气发动机19动作，仅使离合器19b卡合，由燃气发动机19驱动第2压缩机12A1，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。还有，控制装置40把减压阀17b的开启程度从全开向全闭控制，从而使第2压缩机12A1的压缩容积从请求负荷为25％的位置的50％逐渐增大到请求负荷到为50％的位置的100％。这样，在该范围，第2压缩机12A1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从25％到50％直线增大。

还有，请求负荷在高的范围内，即必要循环量为50～100％的范围时，控制装置40进行控制，使得继续由燃气发动机19仅驱动第2压缩机12A1，使减压阀17b保持全闭，使第2压缩机12A1的压缩容积维持在100％，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速从1200r/min向2400r/min增大。这样，在该范围，第2压缩机12A1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从50％到100％直线增大。

如上所述，按照该第2实施方式的复合动力源热泵式空调装置，与第1实施方式的场合相同，能够把由变换电动机13A1驱动压缩机11A1的范围M(参照图6)减少为0～25％的范围，这样，变换电动机13A用小型的就足够了，因而降低了设备费，并且与电力相比，能量成本低的内燃机用燃料气体的使用范围增大，因而减少了复合动力源热泵式空调装置的运行成本。

该第2实施方式也是，如果使第2可变容量型压缩机12A1的最小压缩容积为最大压缩容积的50％以下的话，就能使由燃气发动机19驱动时的请求负荷的变化范围扩展到最大值的25％以下，在扩展到此处的范围L(参照图6)，燃气发动机19和变换电动机13A中的哪个都能驱动第1压缩机11A1，因而就能够选择这两者中成本优势高的一方。还有，作为第1压缩机11A1，如果使用最小压缩容积实质上为0的压缩机的话，就可以使用定速电动机代替作为可变速电动机的变换电动机13A来实施本发明。

另外，在上述第2实施方式中，说明了请求负荷在25～100％的范围，仅由燃气发动机19驱动第2压缩机12A1的情况，不过，也可以使2个离合器19a、19b卡合，同时驱动两压缩机11A1、12A1来实施。这样，空调能力的最大值相同时的各压缩机11A1、12A1的最大容量变为一半，因而能够使复合动力源热泵式空调装置小型化。

其次，参照图7～图9，说明本发明的复合动力源热泵式空调装置的第3实施方式。该第3实施方式，如图8所示，室外机10的2台压缩机的一方为由与壳体设为一体的变换电动机13A和在规定的转速范围内动作、通过V皮带和离合器19a连接的水冷式燃气发动机19选择性地驱动的可变容量型压缩机11B1，另一方为通过离合器19b由燃气发动机19选择性地驱动的固定容量型压缩机12B2。压缩机11B1是由例如倾斜角度可变、通过改变活塞行程而改变压缩容积的斜板式轴向活塞式压缩机，最小压缩容积实质上为0。可变容量型压缩机11B1的最大容量和固定容量型压缩机12B2的容量是第1实施方式的可变容量型压缩机11A1的最大容量的一半。其它构成与第2实施方式相同，因而省略此外的详细说明。

其次，参照图9，具体地说明该第3实施方式的复合动力源热泵式空调装置的动作。燃气发动机19与第1实施方式相同，在1200～2400r/min的范围动作。请求负荷与第1实施方式的场合相同。

请求负荷在低的范围内，请求负荷为下降的状态，即请求负荷在最大值的0～12.5％的范围时，控制装置40使两离合器19a、19b脱离并使燃气发动机19停止，由变换电动机13A驱动压缩机11B1。在该范围，压缩机11B1的压缩容积固定在最大值，控制变换电动机13A的转速，使其按照请求负荷的增大而从0逐渐增大，压缩机11B1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从0到12.5％直线增大。

其次，请求负荷在低的范围内，但请求负荷为不下降的状态，即请求负荷为最大值的12.5～25％的范围时，控制装置40使变换电动机13A的动作停止，使燃气发动机19动作，仅使离合器19a卡合，由燃气发动机19仅驱动压缩机11B1，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。还有，控制装置40通过控制压缩机11B1的斜板的倾斜角，使其压缩容积从请求负荷为12.5％的位置的50％逐渐增大到请求负荷到为25％的位置的100％。这样，在该范围，压缩机11B1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从12.5％到25％直线增大。

同样，请求负荷在低的范围内，但请求负荷为不下降的状态，即请求负荷为最大值的25～50％的范围时，控制装置40使离合器19a及离合器19b卡合，由燃气发动机19驱动压缩机11B1和压缩机12B2两者，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速继续成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。还有，控制装置40通过控制压缩机11B1的斜板的倾斜角，使其压缩容积从请求负荷为25％的位置的0％逐渐增大到请求负荷到为50％的位置的100％。这样，在该范围，压缩机11B1和压缩机12B2的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从25％到50％直线增大。

还有，请求负荷在高的范围内，即必要循环量为50～100％的范围时，控制装置40进行控制，使得继续由燃气发动机19驱动压缩机11B1和压缩机12B2两者，使压缩机11B1的压缩容积维持在100％，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速从1200r/min向2400r/min增大。这样，在该范围，压缩机11B1和压缩机12B2排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从50％到100％直线增大。

如上所述，按照该第3实施方式的复合动力源热泵式空调装置，能够把由变换电动机13A1驱动压缩机11B1的范围减少至0～12.5％的范围，这样，变换电动机13A用比上述各实施方式更小型的就足够了，因而进一步降低了设备费，还有，与电力相比，能量成本低的内燃机用燃料气体的使用范围进一步增大，因而能够减少复合动力源热泵式空调装置的运行成本。

在以上的说明中，说明了变换电动机13A和燃气发动机19对压缩机11B1的驱动在请求负荷为12.5％的位置进行切换，不过，可变容量型压缩机11B1的最小压缩容积实质上是0，因而燃气发动机19对压缩机11B1的驱动可以向12.5％的下侧扩展，还有，变换电动机13A对压缩机11B1的驱动可以在变换电动机13A的容量有富余的范围内向12.5％的上侧扩展。因此，如果根据燃气发动机19的燃料消耗量及燃料气体和电力的能量成本，适当选择变换电动机13A和燃气发动机19的切换位置，就能够使运行成本为最小。

在该第3实施方式中，也可以使用定速电动机13B代替变换电动机13A，由定速电动机13B驱动压缩机11B1时的请求负荷的变更通过变更压缩机11B1的压缩容积来对应即可。

其次，参照图10～图12，说明本发明的复合动力源热泵式空调装置的第4实施方式。该第4实施方式与第3实施方式类似，不过，如图11所示，由燃气发动机19和变换电动机13A选择性地驱动的压缩机为固定容量型压缩机11B2，由燃气发动机19选择性地驱动的压缩机为可变容量型压缩机12B1。固定容量型压缩机11B2的容量和可变容量型压缩机12B1的最大容量是第1实施方式的可变容量型压缩机11A1的最大容量的一半，压缩机12B1的最小压缩容积是50％。其它构成与第2实施方式相同，因而省略此外的详细说明。

其次，参照图12，具体地说明该第4实施方式的复合动力源热泵式空调装置的动作。燃气发动机19与第1实施方式相同，在1200～2400r/min的范围动作。请求负荷与第1实施方式的场合相同。

请求负荷在低的范围内，请求负荷为下降的状态，即请求负荷在最大值的0～12.5％的范围时，控制装置40使两离合器19a、19b脱离并使燃气发动机19停止，由变换电动机13A驱动压缩机11B2。在该范围，控制变换电动机13A的转速，使其按照请求负荷的增大而从0逐渐增大，固定容量型压缩机11B2排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从0到12.5％直线增大。

同样，请求负荷在低的范围内，请求负荷为下降的状态，即请求负荷为最大值的12.5～25％的范围时，控制装置40使燃气发动机19动作，仅使离合器19b卡合，由燃气发动机19仅驱动压缩机12B1，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。在该范围，压缩机12B1的压缩容积固定在50％，控制变换电动机13A的转速，使其按照请求负荷的增大而再次从0逐渐增大，驱动压缩机11B2。这样，从压缩机11B2和压缩机12B1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从12.5％到25％直线增大。

还是同样，请求负荷在低的范围内，请求负荷为下降的状态，即请求负荷为最大值的25～37.5％的范围时，控制装置40进行控制，使得继续由燃气发动机19仅驱动压缩机12B1，使燃气发动机19的转速成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。在该范围，压缩机12B1的压缩容积固定在100％，控制变换电动机13A的转速，使其按照请求负荷的增大而再次从0逐渐增大，驱动压缩机11B2。这样，在该范围，从压缩机11B2和压缩机12B1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从25％到37.5％直线增大。

其次，请求负荷在低的范围内，但请求负荷为不下降的状态，即请求负荷为最大值的37.5～50％的范围时，控制装置40使变换电动机13A的动作停止，继续使燃气发动机19动作，使离合器19b及离合器19a卡合，由燃气发动机19驱动压缩机12B1和压缩机11B2，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速成为能量效率好的低转速1200r/min的一定值。还有，压缩机12B1从请求负荷为37.5％的位置的50％逐渐增大到请求负荷到为50％的位置的100％。这样，在该范围，从压缩机11B2和压缩机12B1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从37.5％到50％直线增大。

还有，请求负荷在高的范围内，即必要循环量为50～100％的范围时，控制装置40进行控制，使得继续由燃气发动机19驱动压缩机11B2和压缩机12B1，使压缩机12B1的压缩容积维持在100％，控制燃气发动机19的风门开启程度，使其转速从1200r/min向2400r/min增大。这样，在该范围，压缩机11B2和压缩机12B1排出的制冷剂的量就按照请求负荷的增大而从50％到100％直线增大。

按照该第4实施方式的复合动力源热泵式空调装置，压缩机11B1在0～12.5％、12.5～25％和25～37.5％的3个范围中由变换电动机13A驱动，不过，在各范围的排出量的范围都是0～12.5％。因此，变换电动机13在0～12.5％的范围驱动压缩机11B1即可，所以变换电动机13A与第3实施方式的场合相同，能够做成小形的，降低设备费和运行成本。该第4实施方式中，在12.5～37.5％的范围(图12中表示为L)，一并使用燃气发动机19和变换电动机13A来提供制冷剂。还有，该第4实施方式也是，使压缩机12B1的最小压缩容积实质上为0的话，就可以使用定速电动机13B代替变换电动机13A，在这种情况下，由定速电动机13B驱动压缩机11B1时的请求负荷的变更通过变更压缩机11B1的压缩容积来对应即可。

另外，在上述第2～第4实施方式中，说明了2台压缩机的容量(可变容量型压缩机的场合的最大容量和固定容量型压缩机的容量)相同的情况，不过，本发明并不限于此，也可以用于2个压缩机的容量不相同的情况。还有，本发明也可以使用3台以上的压缩机来实施。

参照图15～图18，说明本发明的第5实施方式例的复合动力源热泵式空调装置。如图15所示，第5实施方式例的复合动力源热泵式空调装置以室外机110、室内机119和控制室外机110的动作的控制装置1124作为主要的构成。

室外机110具有：能使压缩容积在规定的范围内变化的压缩机112；转速可以改变，通过离合器112d驱动压缩机112的水冷式燃气发动机(内燃机)111；与压缩机112的排出端口112a和吸入端口112b连接的制冷剂循环通路115；设在该制冷剂循环通路115上的四向阀16；以及外气热交换器17a。制冷剂循环通路115由四向阀16分为压缩机112侧的2个管路115a、115b和3个管路115c～115e，具有风扇17b的外气热交换器17a设在管路115c和管路115d之间。具有西洛克风扇119c的室内机119的室内热交换器119a设在管路115d和管路115e之间，在外气热交换器17a和室内热交换器119a之间设有膨胀阀119b，与该膨胀阀119b并联地，串联设有毛细管和回止阀。四向阀16切换从压缩机112对外气热交换器17a和室内热交换器119a的制冷剂的提供顺序，从而切换供暖和制冷。该实施方式只给出1组室内机119，通常设在各室中、能够独立运转·停止的多个室内机119互相并联连接到管路115c上。室外机110通常是1组。

压缩机112是由具有内旋曲线形状的涡轮盖板的固定涡轮和旋转涡轮组成的涡轮式压缩机，固定涡轮上设有与在两涡轮之间形成、随旋转涡轮的旋转而容积逐渐减少的压缩室连通的旁通端口112c，该旁通端口112c通过减压阀(电子膨胀阀)114而与吸入端口112b连通。该减压阀114由控制装置1124多步地控制开启程度，通过控制该开启程度，压缩机112的压缩容积在作为最大值的100％与50％之间变化，以便对应对压缩机112的请求负荷的变化。压缩机112中设有具有发电机和电动机的两功能的发电电动机113。该实施方式的发电电动机113内装于压缩机112，因而转轴与该两者的壳体互相形成为一体。在压缩机112的转轴的一端安装有离合器112d，动力传递皮带111b卷绕在安装在燃气发动机111的输出轴的一端的输出皮带轮11a和离合器112d的外周上，在离合器112d卡合的状态下，通过输出皮带轮11a、动力传递皮带111b和离合器112d，压缩机112和发电电动机113由燃气发动机111驱动，还有，在离合器112d脱离的状态下，压缩机112由发电电动机113驱动。

该复合动力源热泵式空调装置的内部AC电源线(内部电源线)123，通过用于防止发电负荷给电源侧带来影响等的***联合保护装置121和逆变器122，由3相的商用电源120供电。该内部AC电源线123通过电力转换器125而与发电电动机113连接，再通过电动机驱动器126、127而与室外机110的风扇117b和室内机119的西洛克风扇119c连接，再与包含控制装置1124的复合动力源热泵式空调装置的控制装置(图示省略)连接。还有，燃气发动机111的启动器11c通过转换器128而与逆变器122连接，被提供DC112v的直流。

还有，控制装置124，如图15和图16所示，根据空调负荷、发电负荷和运转条件，控制通过燃气发动机111的压缩机112的动作、减压阀114的动作和通过电力转换器125的发电电动机113的动作，控制从压缩机112提供给制冷剂循环通路115的制冷剂的流量和发电电动机113的发电量，再据此控制风扇117b和西洛克风扇119c的动作。空调负荷是按照室内机119的设定温度、室内热交换器119a的容量和吸入温度、供暖·制冷温度的不同等而计算出的制冷剂的必要循环量，是室内机119为多个时各室内机119的制冷剂的必要循环量的累计值。发电负荷是根据当时的动作状态而计算的包含室外机110的风扇117b、室内机119的西洛克风扇119c、控制装置124在内的室外机110和室内机119的控制装置所必要的发电量。运转条件是用于保护把装置的各部分的温度、压力、转速等保持在规定的限度内等的设备的条件。

燃气发动机的热效率对转矩依赖性高，转矩越高，热效率就越高。因此，燃气发动机驱动热泵式空调装置中，为尽量维持高转矩，提高热效率，提高能量效率，而适合保持低发动机转速的控制方法。在上述实施方式的复合动力源热泵式空调装置中，在由燃气发动机111驱动压缩机112的情况下，发电电动机113不发电时的单位能量成本的空调输出即运行成本优势的特性如图18的特性a所示，在空调负荷为高的范围时高，在空调负荷为低的范围时降低。

可是，设在上述压缩机112中的发电电动机113也由燃气发动机111驱动，用作热泵式空调装置的电源时，按驱动发电电动机113的量来增大燃气发动机111的驱动转矩，因而提高了热效率，提高了燃料费，还有，把该发电电动机113用作热泵式空调装置的电源，由此也减少了外部电源的使用量，因而运行成本优势的特性如图18所示，就变为按发电电动机113的驱动所需要的转矩上升所对应的值B而整体提高了的特性d。

这样，在压缩机112和发电电动机113由燃气发动机111驱动，由发电电动机113发电，通过内部AC电源线123而对热泵式空调装置自身供电的压缩·发电同时运转的场合，控制装置1124先把燃气发动机111的气门开启程度设为规定的值，使启动器111c动作，启动燃气发动机111，通过输出皮带轮111a、动力传递皮带111b和离合器112d，驱动压缩机112和发电电动机113。接着，控制装置1124进行控制，根据空调负荷，对燃气发动机111控制动作，控制压缩机112的转速，并由减压阀114控制压缩机112的压缩容积，使从压缩机112向制冷剂循环通路115提供的制冷剂的流量成为对应空调负荷的值。还有，控制装置124进行控制，根据发电负荷，控制电力转换器125，把从发电电动机113输出的交流电力变换为包含室外机110的风扇17b、室内机119的西洛克风扇119c、控制装置1124在内的复合动力源热泵式空调装置的控制装置所必要的电源种类，使提供给内部AC电源线23的电力量成为复合动力源热泵式空调装置所必要的发电量所对应的值。这样，把燃气发动机111作为驱动源时的单位能量成本就是单位能量的燃料气体的成本。因此，特性a和特性d就按照当时的燃料气体的费用而变化。

另一方面，在上述实施方式的复合动力源热泵式空调装置中，在从内部AC电源线123向发电电动机113供电，驱动压缩机112的电动运转的场合，运行成本优势的特性如图18的特性b所示，在空调负荷为低的范围时高，在空调负荷为高的范围时降低。在这种情况下，控制装置1124进行控制，使电力转换器125作为逆变器而动作，根据空调负荷，由发电电动机113控制压缩机112的转速，并由减压阀114控制压缩机112的压缩容积，使得从压缩机112向制冷剂循环通路115提供的制冷剂的流量成为对应空调负荷的值。这样，把发电电动机113作为驱动源时的单位能量成本就是单位能量的商用电源20的电力成本。因此，特性b就按照当时的电力费用而变化。

在该实施方式中，控制装置124控制燃气发动机111、压缩机112、离合器112d和发电电动机113的动作，对压缩·发电同时运转的场合的单位能量成本的空调输出即运行成本优势即图18的特性d，与电动运转的场合的运行成本优势即图18的特性b进行比较，在前者的特性d比后者的特性b大的范围(图18中空调负荷为规定负荷A以上的负荷范围)，使燃气发动机111动作，使离合器112d卡合，驱动压缩机112和发电电动机113，把该发电电动机113用作热泵式空调装置的电源，还有，在后者的特性b比前者的特性d大的范围(图18中空调负荷不到规定负荷A的负荷范围)，使离合器112d脱离，并使燃气发动机111停止，由发电电动机1131驱动压缩机112。

如上所述，特性d和特性b分别根据当时的燃料气体和电力费用而变化，因而规定负荷A在每次复合动力源热泵式空调装置的设置和每次燃料气体和电力费用的变更时先进行计算，使得使用燃气发动机111的气体费用和使用发电电动机113的电费用的合计金额为最小，由切换装置来切换压缩·发电同时运转和电动运转。该切换装置为设在复合动力源热泵式空调装置的控制面板或遥控器上的切换开关，控制装置1124把作为该切换点的规定负荷A和当时的空调负荷显示在控制面板或遥控器的显示部上，根据所显示的规定负荷A和当时的空调负荷，使用者操纵切换开关，切换压缩·发电同时运转和电动运转，这样也是可以的。或是，该切换装置也可以设为对规定负荷A和当时的空调负荷进行比较，自动切换压缩·发电同时运转和电动运转的装置。

按照这种实施方式的复合动力源热泵式空调装置，如图4的特性e所示，在空调负荷为规定负荷A以上的负荷范围，能得到与压缩·发电同时运转的场合的特性d相同的高的运行成本优势，在不到规定负荷A的负荷范围，能得到与电动运转的场合的特性b相同的高的运行成本优势。这样，该实施方式的复合动力源热泵式空调装置，与由燃气发动机111驱动压缩机112的现有技术相比，除提高了在部分负载时即不到规定负荷A的负荷范围的运行成本优势之外，还提高了在包括额定负载时的高负荷范围即规定负荷A以上的负荷范围的运行成本优势，因而能够提高长期运行成本优势。

不论压缩机112由燃气发动机111和发电电动机113中的哪个来驱动，在制冷运转的场合，四向阀116为图15的实线所示的状态，由压缩机112压缩了的高温高压的气相制冷剂，从管路115a通过四向阀116而从管路115c进入外气热交换器117a，被从风扇117b送来的外气冷却液化。该液化了的高压的制冷剂从管路115d通过膨胀阀119b而被减压，进入室内热交换器119a而被汽化，从室内热交换器119a吸收气化热而使其冷却。从西洛克风扇119c送到室内的空气通过室内热交换器119a时被冷却，由此对室内进行制冷。汽化了的制冷剂从管路115e通过四向阀116、管路115b，被压缩机112吸入，再次被压缩，反复上述制冷循环，对室内进行制冷。

还有，在供暖运转的场合，四向阀116为如图15的虚线所示的状态，由压缩机112压缩了的高温高压的气相制冷剂，从四向阀116通过管路115e进入室内热交换器119a。从西洛克风扇119c送到室内的空气，通过室内热交换器119a时由高温高压的气相制冷剂加热，由此对室内进行供暖，同时，气相制冷剂被冷却、液化。该液化了的高压的制冷剂通过膨胀阀119b而被减压，从管路115d进入外气热交换器117a，从风扇117b送来的外气吸收气化热而被汽化。汽化了的制冷剂从管路115c通过四向阀116、管路115b而被压缩机112吸入，再次被压缩，反复上述供暖循环，对室内进行供暖。

由内燃机111驱动压缩机112和发电电动机113，从压缩机112向制冷剂循环通路115提供制冷剂，空调负荷就会增加，不过，在不从发电电动机113取出电力，不增加发电负荷的场合，发动机负荷如图17的特性g所示，相对于空调负荷成比例地增大。该实施方式中发动机负荷的限度是空调负荷的额定值的130％，因而该复合动力源热泵式空调装置能承受短期性到130％为止的过负荷。另外，如上所述，在不到该空调负荷中的规定负荷A的范围，复合动力源热泵式空调装置由发电电动机113驱动。

而且该实施方式中，在上述场合，可以由发电电动机113发电，取出电力，在这种场合，发动机负荷如图17所示，可以增大至特性h1和特性h2所限定了的范围，其中，特性h1是以下述最大的发电负荷C的场合的发动机负荷的值D而从特性g上升了的值，特性h2是从额定负载增加了130％的值，发电电动机113可以在发电负荷限于特性g、特性h1和特性h2围着的范围内，如特性i那样进行发电。该实施方式值，发电电动机113的最大的发电容量设为比复合动力源热泵式空调装置所必要的发电负荷大，如上所述，控制装置1124进行控制，使得通过内部AC电源线123向复合动力源热泵式空调装置提供的电力量成为与当时必要的发电量对应的值。然而，控制装置1124常使发电电动机113以最大的发电量动作，超过复合动力源热泵式空调装置所必要的发电量的电力也可以从内部AC电源线123通过逆变器122和***联合保护装置121提供给商用电源120侧。这样，燃气发动机111的转矩常增大，燃料费提高，因而能够进一步提高复合动力源热泵式空调装置的运行成本优势。哪种场合都是，热泵式空调装置所必要的电力由发电电动机113提供，不把来自外部的电力作为必要，因而即使在空调装置的运转中发生突然停电的场合，也能够照样无阻碍地持续空调运转。

该实施方式的复合动力源热泵式空调装置也可以用作停电时的电源装置，其时的最大发电负荷是由发电电动机113的最大发电容量决定的值C。图17所示的特性f是把压缩机112的排出来端口112a和吸入端口112b短路，使空调负荷为0时发动机负荷对发电负荷的特性，此处最大的发电负荷为值C，此时发动机负荷为值D。在这种情况下，控制装置1124先启动燃气发动机111，驱动发电电动机113，接着控制电力转换器125，把从发电电动机113输出的交流电力变换为与商用电源120相同周期数、电压的电源种类，提供给内部AC电源线123，通过逆变器22和***联合保护装置121而提供给商用电源20侧。这样，就能够在空调装置的运转中发生了突然停电时等，用发电电动机113发电，用作停电时的电源装置，因而就能够提高复合动力源热泵式空调装置的有用性。

上述实施方式中，对压缩·发电同时运转的场合的运行成本优势和电动运转的场合的运行成本优势进行比较，在前者的运行成本优势比后者的运行成本优势大的范围，使燃气发动机111动作，使离合器112d卡合，驱动压缩机112并驱动发电电动机113，由该发电电动机113发电，用作热泵式空调装置的电源等，还有，在后者的运行成本优势比前者的运行成本优势大的范围，使离合器112d脱离并使燃气发动机111停止，由发电电动机113驱动压缩机112，依此控制燃气发动机111、压缩机112、离合器112d和发电电动机113的动作，这样，在转换压缩·发电同时运转的场合的运行成本优势和电动运转的场合的运行成本优势的优劣的规定负荷A时，可切换压缩·发电同时运转和电动运转，因而可选择运行成本优势出色的范围，获得与运行成本优势有关的最大的效果。

还有，上述实施方式中，在每次燃料气体和电力费用的变更时先计算作为切换压缩·发电同时运转和电动运转的切换点的规定负荷A，据此切换压缩·发电同时运转和电动运转，因而能够常选择运行成本优势出色的范围，确实获得与运行成本优势有关的最大的效果。

另外，规定负荷也可以作为根据通常预料的燃料气体和电力费用的变动的平均值、按机种决定的一定值来实施，那样也能够提高复合动力源热泵式空调装置的长期运行成本优势，而且能够简化压缩·发电同时运转和电动运转的切换的控制。

在上述实施方式中，压缩机112为涡轮式压缩机，其旁通端口112c通过减压阀114而与吸入端口112b连通，由控制装置124控制减压阀114，使压缩机112的压缩容积变化，作为压缩机112使用了简单的涡轮式压缩机，因而能够降低复合动力源热泵式空调装置的制造成本。不过，本发明并不限于此，而是也可以使用通过改变凸轮环对叶轮的偏心量而使压缩容积变化的叶轮泵，或通过改变活塞行程而使压缩容积变化的往复活塞式压缩机。另外，上述实施方式中，说明了使用的涡轮式压缩机112的压缩容积的变化范围为50～100％的例子，不过，本发明并不限于此，而是也可以根据规范的不同，使用压缩容积的变化范围为30～100％等压缩容积的变化范围不同的压缩机。

还有，上述实施方式中，发电电动机113内装于压缩机112，这样就简化了复合动力源热泵式空调装置的构造，因而能降低其制造成本。

Claims (15)

1.一种复合动力源热泵式空调装置，具有：压缩机，向设有室内热交换器和外机热交换器的制冷剂循环通路提供压缩了的制冷剂；内燃机，在规定的转速范围内动作，选择性地驱动所述压缩机；电动机，选择性地驱动所述压缩机；以及控制装置，控制所述内燃机和电动机，使得：对所述压缩机的请求负荷在高的范围时，由所述内燃机驱动所述压缩机，并且所述请求负荷在低的范围时，由所述电动机驱动所述压缩机，其特征在于，在所述请求负荷高的范围使用的所述压缩机的至少一部分为能够使压缩容积变化的可变容量型压缩机，所述控制装置进行控制，使得：所述请求负荷在高的范围时，使所述可变容量型压缩机的压缩容积为最大值或其附近，使所述内燃机的转速变化，从而对应请求负荷的变动，所述请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动所述压缩机的所述内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使由同内燃机驱动的压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，所述请求负荷在低的范围内，所述请求负荷下降了时，把所述压缩机的动力源从所述内燃机切换为所述电动机。

2.如权利要求1所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述压缩机由所述内燃机和电动机所选择性地驱动的1台可变容量型压缩机构成。

3.如权利要求1所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述压缩机由所述内燃机和电动机所选择性地驱动的第1可变容量型压缩机和所述内燃机所选择性地驱动的第2可变容量型压缩机构成，控制装置进行控制，使得：所述请求负荷在高的范围时，由所述内燃机连接驱动所述第2可变容量型压缩机，所述请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动所述第2可变容量型压缩机的所述内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使同第2可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，所述请求负荷在低的范围内，所述请求负荷下降了时，使所述第2可变容量型压缩机从所述内燃机脱离，停止驱动，并且由所述内燃机或电动机连接驱动所述第1可变容量型压缩机。

4.如权利要求1所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述压缩机由所述内燃机和电动机所选择性地驱动的可变容量型压缩机和所述内燃机所选择性地驱动的固定容量型压缩机构成，所述控制装置进行控制，使得：所述请求负荷在高的范围时，由所述内燃机连接驱动所述可变容量型压缩机和固定容量型压缩机两者，所述请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动所述可变容量型压缩机和固定容量型压缩机的所述内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使所述可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，所述请求负荷在低的范围内，所述请求负荷下降了时，使所述固定容量型压缩机从所述内燃机脱离，停止驱动，并且由所述内燃机或电动机连接驱动所述可变容量型压缩机。

5.如权利要求2～权利要求4中的任一项所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述电动机为可变速电动机。

6.如权利要求2～权利要求4中的任一项所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述可变容量型压缩机是最小压缩容积实质上为0的压缩机，所述电动机为定速电动机。

7.如权利要求1所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述电动机为可变速电动机，所述压缩机由所述内燃机和可变速电动机所选择性地驱动的固定容量型压缩机和所述内燃机所选择性地驱动的可变容量型压缩机构成，所述控制装置进行控制，使得：所述请求负荷在高的范围时，由所述内燃机连接驱动所述固定容量型压缩机和可变容量型压缩机两者，所述请求负荷从高的范围向低的范围转移时，先使驱动所述固定容量型压缩机和可变容量型压缩机的所述内燃机在能量效率好的低转速高转矩状态下动作，并且使所述可变容量型压缩机的压缩容积变化，从而对应请求负荷的变动，所述请求负荷在低的范围内，所述请求负荷下降了时，使所述固定容量型压缩机从所述内燃机脱离，由所述可变速电动机驱动，所述可变容量型压缩机由所述内燃机驱动，并且使压缩容积变化。

8.如权利要求7所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，使用最小压缩容积实质上为0的可变容量型压缩机，代替所述固定容量型压缩机，使用定速电动机，代替所述可变速电动机。

9.一种复合动力源热泵式空调装置，具有：压缩机，向设有室内热交换器和外机热交换器的制冷剂循环通路提供压缩了的制冷剂；内燃机，在规定的转速范围内动作，选择性地驱动所述压缩机；电动机，选择性地驱动所述压缩机；以及控制装置，控制所述内燃机和电动机，使得：对所述压缩机的请求负荷在高的范围时，由所述内燃机驱动所述压缩机，并且所述请求负荷在低的范围时，由所述电动机驱动所述压缩机，其特征在于，还具有由商用电源供电，向热泵式空调装置供电的内部电源线，所述电动机是兼有发电机的功能的发电电动机，还具有控制装置，所述控制装置控制所述内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：空调负荷在规定负荷以上的负荷范围时，使所述内燃机动作，使所述离合器卡合，驱动所述压缩机和发电电动机，由该发电电动机发电，进行向所述热泵式空调装置自身供电的压缩·发电同时运转，空调负荷在不到规定负荷的负荷范围时，使所述离合器脱离，并且使所述内燃机停止，从所述内部电源线向所述发电电动机供电，进行驱动所述压缩机的电动运转。

10.如权利要求9所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述控制装置控制所述内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：在由所述内燃机驱动所述压缩机和发电电动机的场合的单位能量成本的空调输出所构成的运行成本优势比由所述发电电动机驱动所述压缩机的场合的运行成本优势大的空调负荷范围，进行所述压缩·发电同时运转，在后者的场合的运行成本优势比前者的场合的运行成本优势大的空调负荷范围，进行所述电动运转。

11.如权利要求9或10所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述发电电动机具有比热泵式空调装置所必要的电源容量的最大值大的发电容量，所述控制装置控制所述内燃机、压缩机、离合器和发电电动机的动作，使得：在由所述内燃机驱动所述发电电动机的状态下，把从所述发电电动机向所述内部电源线供电的电力的至少一部分通过所述内部电源线向所述商用电源侧提供。

12.如权利要求9或10所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述压缩机的压缩容积可变。

13.如权利要求9或10所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述发电电动机内装于所述压缩机。

14.如权利要求9或10所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，具有切换所述压缩·发电同时运转和所述电动运转的切换装置。

15.如权利要求9或10所述的复合动力源热泵式空调装置，其特征在于，所述发电电动机的发电作为停电时的无停电电源，向所述热泵式空调装置供电。

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